JP2006322431A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 硫黄被毒回復制御中に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒における失火の発生を抑制する。
【解決手段】 複数の気筒♯１〜♯４を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管５，６を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管７に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒１０を配置し、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管４にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じてパージガス量を制御するか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し或いは吸蔵することによって保持すると共にそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなるとそこに保持しているＮＯｘを還元浄化するタイプの触媒（以下「ＮＯｘ触媒」という）が知られている。こうしたＮＯｘ触媒を備えた内燃機関が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されている内燃機関は、６つの気筒を備え、これら気筒が２つの気筒群に分けられている。そして、各気筒群にそれぞれ排気管（以下「排気枝管」という）が接続され、これら排気枝管は、下流で合流して共通の１つの排気管（以下「共通排気管」という）となる。そして、共通排気管にＮＯｘ触媒が配置されている。
ところで、排気ガス中には、ＮＯｘの他に、硫黄酸化物（ＳＯｘ）も含まれている。そして、ＮＯｘがＮＯｘ触媒に保持されるとき、ＳＯｘもＮＯｘ触媒に保持されてしまう。このように、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが保持されてしまう（すなわち、ＮＯｘ触媒が硫黄成分によって被毒されてしまう）と、その分、ＮＯｘ触媒が保持することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する必要がある。そして、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する（すなわち、ＮＯｘ触媒を硫黄成分による被毒から回復させる）ためには、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にまで上昇させると共に、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ（弱リッチ）にする必要がある。
そこで、特許文献１では、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するために、次のような硫黄被毒回復制御を行うようにしている。すなわち、一方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとし、他方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリーンとし、これらリッチ空燃比の排気ガス（以下「リッチ排気ガス」という）とリーン空燃比の排気ガス（以下「リーン排気ガス」という）とをＮＯｘ触媒上流で合流させた後にＮＯｘ触媒に流入させるようにしている。ここで、特許文献１では、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流せしめられたときに、排気ガスのトータルの空燃比が理論空燃比となるように、リッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合が調整されている。
これによれば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となっており、さらに、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流すると、リッチ排気ガス中のＨＣがリーン排気ガス中の酸素と反応し、その反応熱でもって排気ガスの温度が上昇せしめられ、結果として、ＮＯｘ触媒の温度が上昇せしめられる。こうして、特許文献１では、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去することができる温度にまで上昇させると共にＮＯｘ触媒に理論空燃比の排気ガスを供給して、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するようにしている。
ところで、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（以下「ベーパ」という）を吸着保持するチャコールキャニスタ（以下単に「キャニスタ」という）を備えた内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、キャニスタの活性炭がベーパで飽和しないように、機関運転中にベーパをキャニスタから吸気管へと放出させるようにしている。
特開２００４−６８６９０号公報 特開平１１−３４３８３６号公報 特開２０００−１８０２５号公報
ところで、上述したように吸気管へ放出されたベーパは各気筒に流入することになる。ここで、特許文献１に記載された内燃機関において、上記硫黄被毒回復制御中にベーパをキャニスタから吸気管へ放出させるようにしている場合、キャニスタから各気筒に流入したベーパの分だけ各気筒内の燃料量が多くなる。このとき、特に、硫黄被毒回復制御中にリッチ空燃比の排気ガスを排出するために混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒では、気筒内の燃料量が多すぎて、気筒内で失火が生じてしまう可能性がある。
こうした事情に鑑み、本発明の目的は、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御中にキャニスタから吸気管へベーパを放出させる場合において、硫黄被毒回復制御中に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒における失火の発生を抑制することにある。
上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じてパージガス量を制御するか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を制御する。
２番目の発明では、１番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
３番目の発明では、１番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
上記課題を解決するために、４番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が予め定められたリッチ度合よりも大きいときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
５番目の発明では、４番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
上記課題を解決するために、６番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
７番目の発明では、６番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。
上記課題を解決するために、８番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じて各気筒の空燃比を制御する。
９番目の発明では、８番目の発明において、硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくする。
１０番目の発明では、８番目の発明において、硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくする。
上記課題を解決するために、１１番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときには硫黄被毒回復制御の実行を禁止する。
１２番目の発明では、１１番目の発明において、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときに硫黄被毒回復制御の実行を禁止すると共に、パージガス量を多くするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を大きくする。
ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御中にキャニスタから吸気管へベーパを放出させる場合において、硫黄被毒回復制御中に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒における失火の発生が抑制される。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１において、１は内燃機関の本体を示し、♯１〜♯４はそれぞれ第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒を示している。各気筒には、それぞれ対応して、燃料噴射弁２１，２２，２３，２４が設けられている。また、各気筒には、それぞれ対応する吸気枝管３を介して吸気管４が接続されている。また、第１気筒および第４気筒には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒および第３気筒には、第２の排気枝管６が接続されている。すなわち、第１気筒と第４気筒とをまとめて第１気筒群と称し、第２気筒と第３気筒とをまとめて第２気筒群と称したとき、第１気筒群には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒群には、第２の排気枝管６が接続されている。そして、これら排気枝管５，６は、下流側において合流し、共通の１つの排気管７に接続されている。
なお、第１の排気枝管５は、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第１気筒および第４気筒に接続されている。同様に、第２の排気枝管６も、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第２気筒および第３気筒に接続されている。以下の説明では、排気枝管５，６の上流側の２つに分かれている部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の分岐部分」と表現し、排気枝管５，６の下流側の１つの部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の集合部分」と表現する。
各排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、三元触媒８，９が配置されており、排気管７には、ＮＯｘ触媒１０が配置されている。また、各三元触媒５，６上流の排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、空燃比センサ１１，１２が配置されている。また、ＮＯｘ触媒１０上流および下流の排気管７にも、それぞれ、空燃比センサ１３，１４が配置されている。
三元触媒８，９は、図２に示されているように、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍（図２の領域Ｘ内）にあるときに、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、炭化水素（ＨＣ）を同時に高い浄化率にて浄化する。一方、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気ガス中の酸素を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力を有する。この酸素吸放出能力が正常に機能する限り流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであってもリッチであっても、三元触媒内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維持されるので、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣが同時に高い浄化率で浄化される。
ＮＯｘ触媒１０は、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき（大きいとき）に排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸蔵することによって保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなると保持しているＮＯｘを還元浄化する。
ところで、ＮＯｘ触媒１０にＮＯｘが保持される条件において、排気ガス中にＳＯｘが含まれていると、このＳＯｘもＮＯｘ触媒に保持されてしまう。上述したように、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが保持されると、その分、ＮＯｘ触媒が保持することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する必要がある。ここで、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にした状態で、ＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ（好ましくは、理論空燃比に極めて近いリッチ）の排気ガスを供給すれば、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去することができる。云い換えれば、本実施形態のＮＯｘ触媒は、その温度を或る温度にした状態でそこに理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが供給されると、ＳＯｘを放出するものであると言える。
そこで、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することが要求されたときには、本実施形態では、以下の硫黄被毒回復制御を実行することによって、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にすると共にＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスを供給する。すなわち、本実施形態の硫黄被毒回復制御では、第１気筒および第４気筒（すなわち、第１気筒群）からリッチ空燃比の排気ガス（以下「リッチ排気ガス」という）が排出されると共に第２気筒および第３気筒（すなわち、第２気筒群）からリーン空燃比の排気ガス（以下「リーン排気ガス」という）が排出されるように、各気筒に充填される混合気の空燃比（以下「機関空燃比」ともいう）を制御する。
ここで、各気筒から排出させるリッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合は、これらリッチ排気ガスとリーン排気ガスとがＮＯｘ触媒１０上流で混ざり合ってＮＯｘ触媒に流入するときに、トータルの排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように調整される。
一般的に、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去可能な温度（以下「ＳＯｘ除去可能温度」という）は、ＮＯｘ触媒にＮＯｘを保持させたり還元浄化させたりする温度よりも高いので、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる必要がある。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが混ざり合ってリッチ排気ガス中のＨＣとリーン排気ガス中の酸素とが反応することで、反応熱が発生し、この反応熱により、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘ除去可能温度まで上昇させることができる。
そして、上述したように、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比とすることが必要である。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比またはリッチ空燃比となっている。こうして、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することができる。
なお、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリッチ排気ガスの空燃比は、理論空燃比に近いリッチ空燃比であることが好ましく、したがって、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリーン排気ガスの空燃比も、理論空燃比に近いリーン空燃比であることが好ましい。
ところで、空燃比センサとしては、例えば、図３に示されている特性でもって電流を出力するいわゆるリニア空燃比センサがある。このリニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、０Ａの電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるほど大きな０Ａ以下の電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど大きな０Ａ以上の電流を出力する。すなわち、リニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比に応じてリニアに変化する電流を出力する。
また、別の空燃比センサとしては、例えば、図４に示されている特性でもって電圧を出力するいわゆるＯ２センサがある。このＯ２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、略０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりもリッチであるとき、略１Ｖの電圧を出力する。そして、出力電圧は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にある領域で急激に変化して、０．５Ｖを横切る。すなわち、Ｏ２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異なる一定の電圧を出力する。
ところで、本発明の実施形態では、三元触媒８，９上流の空燃比センサ１１，１２および三元触媒とＮＯｘ触媒１０との間の空燃比センサ１３として、リニア空燃比センサを採用し、ＮＯｘ触媒下流の空燃比センサ１４として、Ｏ２センサを採用している。そして、本実施形態では、これらセンサからの出力に基づいて、各気筒に充填される混合気の空燃比を目標空燃比に制御している。次に、こうした空燃比の制御の一例として、通常運転時に各気筒に充填される混合気の空燃比を理論空燃比に制御する本実施形態の制御（以下「通常ストイキ制御」という）を説明する。
まず、本実施形態の通常ストイキ制御の概略を説明する。三元触媒８，９上流の空燃比センサ（以下「リニア空燃比センサ」という）１１，１２が排気ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が理論空燃比よりもリーンであることを示しているときには、対応する気筒に充填される混合気の空燃比（機関空燃比）は理論空燃比よりもリーンであるので、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射弁から噴射される燃料の量（以下「燃料噴射量」という）が増量される。逆に、リニア空燃比センサ１１，１２が排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであることを示しているときには、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射量が減量される。
このように燃料噴射量を制御することにより、基本的には、機関空燃比は理論空燃比に制御されるはずである。ところが、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があると、機関空燃比は理論空燃比に制御されない。例えば、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリッチ側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、排気空燃比が理論空燃比になっていたとしても、排気空燃比は理論空燃比よりもリッチであることになってしまう。このため、燃料噴射量が少なくされ、結果的に、機関空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまう。逆に、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリーン側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、機関空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまう。
そこで、本実施形態では、こうしたリニア空燃比センサ１１，１２の出力誤差をＮＯｘ触媒１０下流のＯ２センサ１４の出力値を利用して補償する。すなわち、リニア空燃比センサに出力誤差がなく、機関空燃比が理論空燃比に制御されていれば、ＮＯｘ触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比になっているはずであり、このとき、Ｏ２センサは理論空燃比に対応する０．５Ｖ（以下「基準電圧値」という）を出力する。
しかしながら、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、例えば、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチに制御されていると、ＮＯｘ触媒１０から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっている。このとき、Ｏ２センサ１４は理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する電圧値を出力する。ここで、このときにＯ２センサから出力される電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサの出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このＯ２センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
逆に、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、機関空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されているときにも、Ｏ２センサ１４から出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リーン空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
次に、本実施形態の通常ストイキ制御をより具体例に説明する。本実施形態では、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間（以下「基準開弁時間」という）が次式１に従って決定される。
ＴＡＵＢ＝α×Ｇａ／Ｎｅ …（１）
ここで、αは定数、Ｇａは吸入空気量（気筒に吸入される空気の量）、Ｎｅは機関回転数である。すなわち、本実施形態によれば、基準開弁時間は、単位機関回転数当たりの吸入空気量に基づいて算出され、単位機関回転数当たりの吸入空気量が多いほど長くなる傾向にある。
そして、燃料噴射弁の実際の開弁時間（以下「実開弁時間」という）ＴＡＵが次式２に従って算出される。
ＴＡＵ＝ＴＡＵＢ×Ｆ１×β×γ …（２）
ここで、Ｆ１は後述するようにして求められる補正係数（以下「メイン補正係数」ともいう）であり、β，γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。
メイン補正係数Ｆ１は、次式３に従って算出される。
Ｆ１＝Ｋｐ１×（Ｉ−Ｆ２−Ｉ０）＋Ｋｉ１×∫（Ｉ−Ｆ２−Ｉ０）ｄｔ＋Ｋｄ１×ｄ（Ｉ−Ｆ２−Ｉ０）／ｄｔ …（３）
ここで、Ｉ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ１１，１２から出力されるべき電流値であり、Ｉはリニア空燃比センサ１１，１２から実際に出力される電流値であり、Ｆ２は後述するようにして求められる補正係数（以下「サブ補正係数」ともいう）であり、Ｋｐ１は比例ゲインであり、Ｋｉ１は積分ゲインであり、Ｋｄ１は微分ゲインである。すなわち、これによれば、メイン補正係数Ｆ１はＰＩＤ制御されることになる。
一方、サブ補正係数Ｆ２は、次式４に従って算出される。
Ｆ２＝Ｋｐ２×（Ｖ０−Ｖ）＋Ｋｉ２×∫（Ｖ０−Ｖ）ｄｔ＋Ｋｄ２×ｄ（Ｖ０−Ｖ）／ｄｔ …（４）
ここで、Ｖ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサ１４から出力されるべき電圧値であり、ＶはＯ２センサ１４から実際に出力される電圧値であり、Ｋｐ２は比例ゲインであり、Ｋｉ２は積分ゲインであり、Ｋｄ２は微分ゲインである。すなわち、これによれば、サブ補正係数Ｆ２もＰＩＤ制御されることになる。
こうして、本実施形態によれば、機関空燃比が理論空燃比に維持される。
ところで、本発明の実施形態では、硫黄被毒回復制御中、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が所定の空燃比となるように、各気筒群における機関空燃比のリッチ度合またはリーン度合を制御することによって各気筒群から排出される排気ガスのリッチ度合またはリーン度合を制御する。次に、この硫黄被毒回復制御中における各気筒群における機関空燃比の制御（以下「硫黄被毒回復空燃比制御」ともいう）について、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比とする場合を例に説明する。
まず、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御の概略を説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御時、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する場合、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射量（以下「基準燃料噴射量」という）を、一方の気筒群では所定量だけ多くすると共に他方の気筒群では前記所定量と同じ量だけ少なくする。これにより、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスが排出されると共に他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスが排出され、理論的には、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となる。
ところが、実際には、燃料噴射弁の性能のバラツキなどの理由から、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比とならないことが多い。ここで、例えば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、リニア空燃比センサ１３がリッチ空燃比に対応する電流値を出力する。そこで、本実施形態では、リニア空燃比センサがリッチ空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、これらを組み合わせるかして、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。
逆に、リニア空燃比センサ１３がリーン空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、これらを組み合わせるかして、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。
このように各気筒における燃料噴射量を制御したとき、リニア空燃比センサ１３に出力誤差がなければ、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比に制御されることになる。ところが、リニア空燃比センサに出力誤差があり、例えば、リニア空燃比センサがよりリッチ側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまうことになる。逆に、リニア空燃比センサがよりリーン側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまうことになる。
ここで、例えば、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、Ｏ２センサ１４は基準電圧値（排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサが出力する電圧値）よりもリッチ側の空燃比に対応する電圧値を出力する。そして、このＯ２センサが実際に出力する電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサ１３の出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このＯ２センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
逆に、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにも、Ｏ２センサ１４から実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサ１３の出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
次に、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御をより具体的に説明する。本実施形態では、基準開弁時間（機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間）が次式５に従って決定される。
ＴＡＵＢ＝α×Ｇａ／Ｎｅ …（５）
この式５は上式１と同じであり、αは定数、Ｇａは吸入空気量、Ｎｅは機関回転数である。
そして、リッチ空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間（燃料噴射弁の実際の開弁時間）ＴＡＵＲが次式６に従って算出され、リーン空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間ＴＡＵＬが次式７に従って算出される。
ＴＡＵＲ＝ＴＡＵＢ×Ｒ×Ｆ３×β×γ …（６）
ＴＡＵＬ＝ＴＡＵＢ×Ｌ×Ｆ３×β×γ …（７）
ここで、Ｒは１よりも大きい値であって燃料噴射量が多くなるように基準開弁時間を長くするための定数であり、Ｌは１よりも小さい値であって燃料噴射量が少なくなるように基準開弁時間を短くするための定数であり、Ｆ３は後述するようにして求められる補正係数（以下「硫黄被毒回復メイン補正係数」ともいう）であり、β，γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。
硫黄回復被毒メイン補正係数Ｆ３は、次式８に従って算出される。
Ｆ３＝Ｋｐ３×（Ｉ−Ｆ４−Ｉ０）＋Ｋｉ３×∫（Ｉ−Ｆ４−Ｉ０）ｄｔ＋Ｋｄ３×ｄ（Ｉ−Ｆ４−Ｉ０）／ｄｔ …（８）
ここで、Ｉ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ１３から出力されるべき電流値であり、Ｉはリニア空燃比センサ１３から実際に出力される電流値であり、Ｆ４は後述するようにして求められる補正係数（以下「硫黄被毒回復サブ補正係数」ともいう）であり、Ｋｐ３は比例ゲインであり、Ｋｉ３は積分ゲインであり、Ｋｄ３は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復メイン補正係数Ｆ１はＰＩＤ制御されることになる。
一方、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４は、次式９に従って算出される。
Ｆ４＝Ｋｐ４×（Ｖ０−Ｖ）＋Ｋｉ４×∫（Ｖ０−Ｖ）ｄｔ＋Ｋｄ４×ｄ（Ｖ０−Ｖ）／ｄｔ …（９）
ここで、Ｖ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサ１４から出力されるべき電圧値であり、ＶはＯ２センサ１４から実際に出力される電圧値であり、Ｋｐ４は比例ゲインであり、Ｋｉ４は積分ゲインであり、Ｋｄ４は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４もＰＩＤ制御されることになる。
こうして、本実施形態によれば、硫黄被毒回復制御中、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持される。
ところで、図１に示されているように、本実施形態の内燃機関は、燃料タンク３０内で発生したベーパ（蒸発燃料）を吸着保持するための活性炭３１を収容したチャコールキャニスタ３２を具備する。活性炭３１の一方の側にあるキャニスタ３２の内部空間３３は、ベーパ通路３４を介して燃料タンク３０の内部に連通されていると共にパージ通路３５を介してスロットル弁３６下流の吸気管４に連通可能とされている。パージ通路３５には、該パージ通路３５の流路面積を調整するパージ制御弁３７が配置されている。パージ制御弁３７が開弁されると、キャニスタ３２の内部空間３３がパージ通路を介して吸気管４に連通せしめられる。また、活性炭３１の他方の側にあるキャニスタ３２の内部空間３８は、大気管３９を介して大気に連通されている。
上述したように、キャニスタ３２の活性炭３１には、燃料タンク３０内で発生したベーパが吸着保持されるのであるが、活性炭３１が吸着保持可能なベーパ量には限界があることから、活性炭３１がベーパで飽和する前に、活性炭３１からベーパを取り除かなければならない。そこで、本実施形態では、機関運転中（内燃機関が運転されているとき）に或る所定の条件が成立しているときにパージ制御弁３７を開いて活性炭３１のベーパをパージ通路３５を介して吸気管４に排出する。
すなわち、機関運転中は、スロットル弁３６下流の吸気管４内には負圧（以下「吸気管負圧」という）が発生する。したがって、パージ制御弁３７が開かれると、吸気管負圧がパージ通路３５を介してキャニスタ３２に導入される。そして、この導入された吸気管負圧によって、大気中の空気が大気管３９を介してキャニスタ３２内に吸引され、この吸引された空気がパージ通路３５を介して吸気管４に吸引される。このとき、活性炭３１に吸着保持されているベーパがキャニスタ３２内を通る空気に乗って吸気管４に導入されることになる。本実施形態では、例えば、通常ストイキ制御中にパージ制御弁３７を開いてキャニスタ３２から吸気管にベーパを導入する。次に、この通常ストイキ制御中におけるパージ制御弁３７の制御について詳しく説明する。
本実施形態では、通常ストイキ制御中のパージ率を機関運転状態、特に、機関回転数と要求トルクとに応じて予め設定しておく。ここで、パージ率とは、スロットル弁３６上流から各気筒に吸入される空気（新気）の量（以下「新気量」という）に対するパージ通路３５から吸気管４にパージされる空気とベーパとの混合ガス（以下「パージガス」という）の量の割合を意味している。すなわち、本実施形態では、通常ストイキ制御中、機関回転数と要求トルクとに応じて新気量に対するパージガスの割合（パージ率）を設定し、この設定したパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度を制御する。ここで、新気量が一定であれば、パージ制御弁３７の開度を大きくするほどパージ率は大きくなる。
なお、この場合、例えば、図５に示されているように、機関回転数Ｎと要求トルクＴとを関数としたパージ率のマップを用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。
また、通常ストイキ制御中にパージガスが吸気管４に導入されると、パージガスに含まれているベーパ分だけ各気筒に供給される燃料量が多くなり、各気筒に充填される混合気の空燃比（機関空燃比）が理論空燃比からずれることになるが、このずれは、上述したように、空燃比センサ１１，１２，１４を用いた空燃比制御によって解消される。
ところで、本実施形態では、上述した硫黄被毒回復制御中もパージ制御弁３７が開かれてキャニスタ３２から吸気管４にベーパが導入される。次に、この硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁３７の制御について説明する。
硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁３７の制御の第１の実施形態では、通常ストイキ制御中にパージガス中のベーパ濃度を求めておく。そして、このパージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定する。より具体的には、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には小さいパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には大きいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど小さいパージ率とする。そして、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度を制御する。
このように、パージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定することは、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、硫黄被毒回復制御中にリッチ気筒にベーパが供給される場合、上述した空燃比制御によってリッチ気筒の燃料噴射量が少なくされ、リッチ気筒における失火の発生が抑制されることもある。しかしながら、必ずしも、リッチ気筒の燃料噴射量が少なくされるとは限らず、例えば、リーン気筒の燃料噴射量だけが少なくされることもある。こうした場合、リッチ気筒内の燃料量が多すぎて失火が生じてしまう。本実施形態によれば、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多いと予想されるときに、パージ率が小さくされてリッチ気筒に供給されるベーパ量が少なくされるので、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。
もちろん、この実施形態において、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、ベーパ濃度の他に、機関運転状態（特に、機関回転数および要求トルク）を加えてもよい。
なお、こうした実施形態では、例えば、ベーパ濃度を関数としたパージ率のマップ、または、ベーパ濃度と機関回転数と要求トルクとを関数としたパージ率のマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。
また、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をパージガス中のベーパ濃度に応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態（特に、機関回転数と要求トルク）に応じてパージ率を設定する。そして、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率をこの設定されたパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。
また、上述した実施形態では、硫黄被毒回復制御中、ベーパ濃度に応じてパージ率を変えているが、ベーパ濃度に応じてパージガス量を変えるようにしてもよい。この場合、より具体的には、硫黄被毒回復制御中、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には少ないパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には多いパージガス量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど少ないパージガス量とする。或いは、通常ストイキ制御中、機関運転状態（特に、機関回転数と要求トルク）に応じてパージ率ではなく、パージガス量を設定するようにしている場合には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態に応じてパージガス量を設定し、硫黄被毒回復制御中、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量をこの設定されたパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とする。
なお、硫黄被毒回復制御中にパージガスが吸気管４に導入されると、パージガスに含まれているベーパ分だけ各気筒に供給される燃料量が多くなり、各気筒に充填される混合気の空燃比（機関空燃比）が所定の空燃比からずれることになるが、このずれは、上述したように、空燃比センサ１３，１４を用いた空燃比制御によって解消される。
図６は、第１実施形態に従ってパージ制御弁３７を制御するルーチンの一例を示している。図６のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ１１において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ１２において、ステップ１１で読み込まれたベーパ濃度に基づいて、上述した第１実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ１３において、ステップ１２で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度が制御される。
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁３７の制御の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御中にリッチ空燃比の排気ガスを排出する気筒（以下「リッチ気筒」という）の空燃比のリッチ度合に応じてパージ率を設定する。より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも大きい場合には小さいパージ率とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも小さい場合には大きいパージ率とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど小さいパージ率とする。そして、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度を制御する。
このように、硫黄被毒回復制御中のリッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定することも、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きく、このとき、リッチ気筒にパージガスを供給することによってベーパを供給すると、リッチ気筒内の燃料量が多くなりすぎて失火が発生してしまうと予想されるときに、パージ率が小さくされてリッチ気筒に供給されるベーパ量が少なくされる。このため、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。
もちろん、この実施形態において、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合の他に、機関運転状態（特に、機関回転数および要求トルク）を加えてもよい。
なお、こうした実施形態では、例えば、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合を関数としたパージ率のマップ、または、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合と機関回転数と要求トルクとを関数としたマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。
また、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージ率を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には小さいパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には大きいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど小さいパージ率とする。
そして、この場合にも、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度との他に、機関運転状態（特に、機関回転数および要求トルク）を加えてもよい。
そして、こうした実施形態では、例えば、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とを関数としたパージ率のマップ、または、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度と機関回転数と要求トルクとを関数としたパージ率のマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。
また、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をリッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態（特に、機関回転数と要求トルク）に応じてパージ率を設定する。そして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも小さい場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率をこの設定されたパージ率とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が上記所定の度合よりも大きい場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。
もちろん、この場合においても、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をリッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージ率を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態（特に、機関回転数と要求トルク）に応じて設定したパージ率をそのまま硫黄被毒回復制御中のパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。
また、上述した実施形態では、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を変えているが、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージガス量を変えるようにしてもよい。この場合、より具体的には、硫黄被毒回復制御中、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも大きい場合には少ないパージガス量とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が上記所定の度合よりも小さい場合には多いパージガス量とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど少ないパージガス量とする。
もちろん、この場合にも、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて硫黄被毒回復制御中のパージガス量を変えてもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージガス量を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には少ないパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には多いパージガス量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど少ないパージガス量とする。或いは、通常ストイキ制御中、機関運転状態（特に、機関回転数と要求トルク）に応じてパージガス量を設定するようにしている場合には、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態に応じて設定したパージガス量をそのまま硫黄被毒回復制御中のパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とする。
図７は、第２実施形態に従ってパージ制御弁３７を制御するルーチンの一例を示している。図７のルーチンでは、始めに、ステップ２０において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ２１において、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が検出される。次いで、ステップ２２において、ステップ２１で検出したリッチ度合に基づいて、上述した第２実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ２３において、ステップ２２で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度が制御される。
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁３７の制御の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率を硫黄被毒回復制御中のパージ率とし、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度を制御する。そして、本実施形態では、これに加えて、硫黄被毒回復制御中は、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度に応じて各気筒の燃料噴射量を補正する。より具体的には、パージガス中のベーパ濃度から各気筒にパージガスによってもたらされるベーパ量（すなわち、燃料量）を推定し、例えば、リッチ気筒にもたらされるベーパ量分だけリッチ気筒の燃料噴射量を少なくすると共に、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が所定空燃比（特に、理論空燃比）となるようにリーン気筒（リーン空燃比の排気ガスを排出する気筒）の燃料噴射量も少なくする。
もちろん、こうするのではなく、各気筒にもたらされるベーパ量分だけリッチ気筒の燃料噴射量もリーン気筒の燃料噴射量も少なくするようにしてもよい。
このように、パージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のリッチ気筒の燃料噴射量を補正することも、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多いと予想されるときに、リッチ気筒の燃料噴射量が少なくされてリッチ気筒内の燃料量が少なくされる。このため、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。
図８は、第３実施形態に従ってパージ制御弁３７を制御するルーチンの一例を示している。図８のルーチンでは、始めに、ステップ３０において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ３１において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ３２において、ステップ３３で読み込まれたベーパ濃度に基づいて、上述した第３実施形態に関連して説明したようにして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が算出される。次いで、ステップ３３において、上述した第３実施形態に関連して説明したようにして、リーン気筒の空燃比のリーン度合が制御される。次いで、ステップ３４において、上述した第３実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ３５において、ステップ３４で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度が制御される。
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁３７の制御の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたとき、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高いときには、硫黄被毒回復制御の実行を禁止し、そのときに行われている制御、例えば、通常ストイキ制御を継続する。そして、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低くなったときに、硫黄被毒回復制御の実行を許可する。
なお、硫黄被毒回復制御の実行を禁止したときに、パージ制御弁３７の開度を通常設定される開度よりも大きくして、パージガス中のベーパ濃度が早期に所定濃度よりも低くなるようにしてもよい。これによれば、禁止されている硫黄被毒回復制御の実行が早期に許可されることになる。
また、硫黄被毒回復制御が許可されて、硫黄被毒回復制御が行われるときには、上述したいずれかの実施形態におけるパージ制御弁３７の制御が行われる。
このように、パージガス中のベーパ濃度が高いときに硫黄被毒回復制御の実行を禁止することは、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多く、リッチ気筒内の燃料量が多くなると予想されるときに、硫黄被毒回復制御の実行自体が禁止される。このため、リッチ気筒において失火が発生することはない。
図９は、第４実施形態に従ってパージ制御弁３７を制御するルーチンの一例を示している。図９のルーチンでは、始めに、ステップ４０において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ４１において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ４２において、ステップ４１で読み込まれたベーパ濃度が所定濃度よりも低いか否かが判別される。ここで、ベーパ濃度が所定濃度以上であるときには、ステップ４２が繰り返される。これにより、結果的に、硫黄被毒回復制御の実行が禁止される。一方、ステップ４２において、ベーパ濃度が所定濃度よりも低いと判別されると、ステップ４３において、上述した第４実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ４４において、ステップ４３で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁３７の開度が制御される。
なお、上述では、４つの気筒を２つの気筒群に分けた場合に本発明を適用した例について説明したが、複数の気筒を２つ以上の気筒群に分けた場合にも本発明を適用可能である。
本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の一例を示した図である。 三元触媒の浄化特性を示した図である。 リニア空燃比センサの出力特性を示した図である。 Ｏ２センサの出力特性を示した図である。 通常ストイキ制御中のパージ率Ｒを機関回転数Ｎと要求トルクＴとに応じて設定するために用いられるマップである。 第１実施形態に従ってパージ制御弁を制御するルーチンの一例を示す図である。 第２実施形態に従ってパージ制御弁を制御するルーチンの一例を示す図である。 第３実施形態に従ってパージ制御弁を制御するルーチンの一例を示す図である。 第４実施形態に従ってパージ制御弁を制御するルーチンの一例を示す図である。
符号の説明
１ 機関本体
４ 吸気管
５，６ 排気枝管
７ 排気管
８，９ 三元触媒
１０ ＮＯｘ触媒
１１〜１４ 空燃比センサ
２１〜２４ 燃料噴射弁
３０ 燃料タンク
３２ チャコールキャニスタ
３６ スロットル弁
３７ パージ制御弁

Claims (12)

  1. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じてパージガス量を制御するか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を制御することを特徴とする排気浄化装置。
  2. 硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  4. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が予め定められたリッチ度合よりも大きいときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする排気浄化装置。
  5. 硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
  6. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする排気浄化装置。
  7. 硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくすることを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
  8. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じて各気筒の空燃比を制御することを特徴とする排気浄化装置。
  9. 硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の排気浄化装置。
  10. 硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の排気浄化装置。
  11. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときには硫黄被毒回復制御の実行を禁止することを特徴とする排気浄化装置。
  12. ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときに硫黄被毒回復制御の実行を禁止すると共に、パージガス量を多くするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を大きくすることを特徴とする請求項１１に記載の排気浄化装置。
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