內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利摘要】提供一種內(nèi)燃機(jī)。具有多個汽缸的內(nèi)燃機(jī)具備端口燃料噴射閥(12)、缸內(nèi)燃料噴射閥(11)、配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路的排氣凈化催化劑(20)、下游側(cè)空燃比傳感器(41)、以及控制燃燒空燃比和來自兩個燃料噴射閥的燃料的供給比率的控制裝置(31)?？刂蒲b置構(gòu)成為能夠執(zhí)行將平均空燃比交替地控制成濃空燃比和稀空燃比的平均空燃比控制和控制各汽缸的燃燒空燃比以使得各汽缸的燃燒空燃比比平均空燃比濃和稀的汽缸間空燃比控制。在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀的汽缸，控制裝置控制供給比率以使得來自端口燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量多。
【專利說明】
內(nèi)燃機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具有多個汽缸的內(nèi)燃機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002 ]以往以來，已知有具備向通往各汽缸的進(jìn)氣通路內(nèi)噴射燃料的端口燃料噴射閥和向各汽缸的燃燒室內(nèi)噴射燃料的缸內(nèi)燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)。在JP2007-332867A中公開了一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)具有多個汽缸，并且在汽缸間變更在各汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒時的空燃比(以下，稱作“燃燒空燃比”)。
[0003]在汽缸間變更燃燒空燃比的內(nèi)燃機(jī)中，在多個汽缸中的一部分汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比理論空燃比濃的空燃比(以下，稱作“濃空燃比”)，在剩余汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比理論空燃比稀的空燃比(以下，稱作“稀空燃比”)。這樣在汽缸間變更燃燒空燃比的控制被稱作抖動控制，為了使內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)升溫而進(jìn)行。
[0004]特別地，在JP2007-332867A所記載的內(nèi)燃機(jī)中，在燃燒空燃比被設(shè)為稀空燃比的汽缸中，僅從端口燃料噴射閥供給燃料，在燃燒空燃比被設(shè)為濃空燃比的汽缸中，從端口燃料噴射閥和缸內(nèi)燃料噴射閥的雙方供給燃料。根據(jù)專利文獻(xiàn)文獻(xiàn)I，認(rèn)為由此能夠抑制進(jìn)行了抖動控制時的汽缸間的轉(zhuǎn)矩變動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]從燃燒室排出的排氣中含有硫成分。該硫成分在一定的條件下會被排氣凈化催化劑的載體上所擔(dān)載的催化劑貴金屬的表面吸附或吸藏而覆蓋催化劑貴金屬的表面。其結(jié)果，催化劑貴金屬的活性降低而招致流入到排氣凈化催化劑的排氣中的未燃HC、C0、N0x等的凈化能力的降低。
[0006]于是，本申請的發(fā)明人提出了如下方案:將所有汽缸中的燃燒空燃比的平均值即平均空燃比交替地控制成濃空燃比和稀空燃比，并且，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在平均空燃比被控制在稀空燃比時，也至少有一個汽缸中的燃燒空燃比成為濃空燃比，且在一部分汽缸中燃燒空燃比成為比平均空燃比稀的空燃比。由此，能夠抑制由硫成分引起的催化劑貴金屬的活性降低。
[0007]然而，在進(jìn)行了這樣的控制的情況下，在上述一部分汽缸中，在平均空燃比為稀空燃比的狀態(tài)下，燃燒空燃比成為比該平均空燃比稀的空燃比。因而，在該一部分汽缸中，燃燒空燃比成為稀程度高的稀空燃比，這會招致燃燒室內(nèi)的燃燒的惡化。
[0008]于是，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)，能夠在抑制由硫成分引起的催化劑貴金屬的活性降低的同時，也抑制各汽缸中的燃燒的惡化。
[0009]為了解決上述問題，在第I發(fā)明中，提供一種內(nèi)燃機(jī)，具有多個汽缸，并且具備:端口燃料噴射閥，其向通往各汽缸的進(jìn)氣通路內(nèi)噴射燃料;缸內(nèi)燃料噴射閥，其向各汽缸的燃燒室內(nèi)噴射燃料;排氣凈化催化劑，其配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路，并且能夠吸藏氧；下游側(cè)空燃比傳感器，其配置于該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側(cè)；以及控制裝置，其控制在各汽缸中進(jìn)行燃燒時的燃燒空燃比，并控制來自所述端口燃料噴射閥和所述缸內(nèi)燃料噴射閥雙方的燃料的供給比率。在第I發(fā)明中，所述控制裝置構(gòu)成為能夠執(zhí)行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制，所述平均空燃比控制是將所有汽缸中的燃燒空燃比的平均值即平均空燃比交替地控制成比理論空燃比濃的濃空燃比和比理論空燃比稀的稀空燃比的控制，所述汽缸間空燃比控制是如下控制，即:控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸的燃燒空燃比為濃空燃比，且至少有一個汽缸的燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，所述控制裝置還構(gòu)成為:在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比以使得稀偏移量比濃偏移量小，所述稀偏移量是指將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差，所述濃偏移量是指將所述平均空燃比控制成了濃空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差，在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量多。
[0010]在第2發(fā)明中，在第I發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述控制裝置進(jìn)一步構(gòu)成為:在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量多。
[0011]在第3發(fā)明中，在第I發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述控制裝置進(jìn)一步構(gòu)成為:在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量多。
[0012]在第4發(fā)明中，在第I?第3發(fā)明的任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述控制裝置進(jìn)一步構(gòu)成為:在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，控制所述供給比率，以使得燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸中的來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量相對于總噴射量的比率為燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸中的所述比率以上。
[0013]在第5發(fā)明中，在第I?第4發(fā)明的任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述控制裝置進(jìn)一步構(gòu)成為:在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供給比率以使得不從所述缸內(nèi)燃料噴射閥供給燃料而僅從所述端口燃料噴射閥供給燃料。
[0014]在第6發(fā)明中，在第I?第5發(fā)明的任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述控制裝置進(jìn)一步構(gòu)成為:控制所述供給比率，以使得內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量相對于向各汽缸的總噴射量的比例越大。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種內(nèi)燃機(jī)，既能抑制由硫成分引起的催化劑貴金屬的活性下降，又能抑制各汽缸中的燃燒的惡化。
【附圖說明】
[0016]圖1是概略地示出使用本發(fā)明的控制裝置的內(nèi)燃機(jī)的圖。
[0017]圖2是示出各排氣空燃比下的傳感器施加電壓與輸出電流的關(guān)系的圖。
[0018]圖3是示出在將傳感器施加電壓設(shè)為一定時的排氣空燃比與輸出電流的關(guān)系的圖。
[0019]圖4是進(jìn)行了本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制的情況下平均空燃比修正量等的時間圖。
[0020]圖5是空燃比修正量和燃燒空燃比的時間圖。[0021 ]圖6A是示意地表示排氣凈化催化劑的載體表面的圖。
[0022]圖6B是示意地表示排氣凈化催化劑的載體表面的圖。
[0023]圖6C是示意地表示排氣凈化催化劑的載體表面的圖。[〇〇24]圖7A是示出自上游側(cè)排氣凈化催化劑的前端面起的距離與每單位體積的SOx的吸藏量的關(guān)系的圖。[〇〇25]圖7B是示出自上游側(cè)排氣凈化催化劑的前端面起的距離與每單位體積的SOx的吸藏量的關(guān)系的圖。
[0026]圖8是控制裝置的功能框圖。[〇〇27]圖9是示出第一實(shí)施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0028]圖10是上游側(cè)排氣凈化催化劑的溫度等的時間圖。[〇〇29]圖11是示出表示未執(zhí)行汽缸間空燃比控制時的PFI比率的映射的例子的圖。
[0030]圖12是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的稀側(cè)的汽缸中的PFI比率的映射的例子的圖。
[0031]圖13是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中的PFI比率的映射的例子的圖。
[0032]圖14是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中的來自缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給正時的映射的例子的圖。[〇〇33]圖15是示出開始汽缸間空燃比控制時的平均空燃比修正量等的時間圖。[〇〇34]圖16是示出各汽缸中的PFI比率設(shè)定處理的控制例程的流程圖。[〇〇35]圖17是開始汽缸間空燃比控制時的平均空燃比修正量等的與圖15同樣的時間圖。 [〇〇36]圖18是示出第二實(shí)施方式中的各汽缸中的PFI比率設(shè)定處理的控制例程的流程圖。[〇〇37]圖19是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。[〇〇38]圖20是與圖8同樣的功能框圖。[〇〇39]圖21是示出第二實(shí)施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，在以下的說明中，對同樣的構(gòu)成要素附上同一附圖標(biāo)記。[0041 ]〈內(nèi)燃機(jī)整體的說明〉
[0042]圖1是概略地示出本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的圖。在圖1中，1表示內(nèi)燃機(jī)本體，2表示汽缸體，3表示在汽缸體2內(nèi)往復(fù)運(yùn)動的活塞，4表示固定在汽缸體2上的汽缸蓋，5表示形成在活塞3與汽缸蓋4之間的燃燒室，6表不進(jìn)氣門，7表不進(jìn)氣口，8表不排氣門，9表不排氣口。進(jìn)氣門6對進(jìn)氣口 7進(jìn)行開閉，排氣門8對排氣口 9進(jìn)行開閉。本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)是直列4缸內(nèi)燃機(jī)，因而，內(nèi)燃機(jī)本體1具有4個燃燒室5。然而，只要是具有多個汽缸的內(nèi)燃機(jī)即可，也可以應(yīng)用于6缸內(nèi)燃機(jī)、V型內(nèi)燃機(jī)等其他形式的內(nèi)燃機(jī)。
[0043]如圖1所示，在汽缸蓋4的內(nèi)壁面的中央部配置有火花塞10，在汽缸蓋4的內(nèi)壁面周邊部配置有直接向缸內(nèi)噴射?供給燃料的缸內(nèi)燃料噴射閥11。除此之外，在汽缸蓋4的進(jìn)氣口 7周邊配置有向進(jìn)氣口 7內(nèi)(S卩，進(jìn)氣通路內(nèi))噴射?供給燃料的端口燃料噴射閥12?；鸹ㄈ?0構(gòu)成為根據(jù)點(diǎn)火信號來產(chǎn)生火花。另外，燃料噴射閥11、12根據(jù)噴射信號來向燃燒室5 內(nèi)噴射預(yù)定量的燃料。此外，在本實(shí)施方式中，使用理論空燃比為14.6的汽油作為燃料。然而，本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)也可以使用其他燃料。
[0044]各汽缸的進(jìn)氣口 7經(jīng)由各自對應(yīng)的進(jìn)氣支管13與緩沖罐14連結(jié)，緩沖罐14經(jīng)由進(jìn)氣管15與空氣濾清器16連結(jié)。進(jìn)氣口 7、進(jìn)氣支管13、緩沖罐14、進(jìn)氣管15形成進(jìn)氣通路。另夕卜，在進(jìn)氣管15內(nèi)配置有由節(jié)氣門驅(qū)動致動器17驅(qū)動的節(jié)氣門18。通過由節(jié)氣門驅(qū)動致動器17使節(jié)氣門18轉(zhuǎn)動，節(jié)氣門18能夠變更進(jìn)氣通路的開口面積。
[0045]另一方面，各汽缸的排氣口 9與排氣歧管19連結(jié)。排氣歧管19具有與各排氣口 9連結(jié)的多個支部和這些支部集合而成的集合部。排氣歧管19的集合部與內(nèi)置有上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)殼體21連結(jié)。上游側(cè)殼體21經(jīng)由排氣管22與內(nèi)置有下游側(cè)排氣凈化催化劑24的下游側(cè)殼體23連結(jié)。排氣口 9、排氣歧管19、上游側(cè)殼體21、排氣管22以及下游側(cè)殼體23形成排氣通路。
[0046]電子控制單元(E⑶)31由數(shù)字計算機(jī)形成，具備經(jīng)由雙向性總線32彼此連接的RAM (隨機(jī)存取存儲器)33、R0M(只讀存儲器)34、CPU(微處理器)35、輸入端口 36以及輸出端口 37。在進(jìn)氣管15配置有用于檢測在進(jìn)氣管15內(nèi)流動的空氣流量的空氣流量計39,該空氣流量計39的輸出經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。另外，在排氣歧管19的集合部配置有檢測在排氣歧管19內(nèi)的排氣(S卩，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣)的空燃比的上游側(cè)空燃比傳感器40。除此之外，在排氣管22內(nèi)配置有檢測在排氣管22內(nèi)流動的排氣(即， 從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出而流入下游側(cè)排氣凈化催化劑24的排氣)的空燃比的的下游側(cè)空燃比傳感器41。這些空燃比傳感器40、41的輸出也經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。進(jìn)而，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20配置有用于檢測上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度的溫度傳感器46,該溫度傳感器46的輸出也經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36 〇[〇〇47]另外，加速器踏板42連接有產(chǎn)生與加速器踏板42的踩踏量成比例的輸出電壓的負(fù)荷傳感器43，負(fù)荷傳感器43的輸出電壓經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。曲軸角傳感器44例如在曲軸每旋轉(zhuǎn)15度時產(chǎn)生輸出脈沖，該輸出脈沖被輸入到輸入端口 36。在 CPU35中，根據(jù)該曲軸角傳感器44的輸出脈沖計算內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。另一方面，輸出端口 37經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動電路45與火花塞10、燃料噴射閥11、12以及節(jié)氣門驅(qū)動致動器17連接。此外， ECU31作為進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)和排氣凈化裝置的控制的控制裝置發(fā)揮功能。
[0048]此外，本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)是以汽油為燃料的無增壓內(nèi)燃機(jī)，但本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)也可以在汽缸排列、燃料的噴射形態(tài)、進(jìn)氣排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、氣門機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、增壓器的有無、以及增壓形態(tài)等方面與上述內(nèi)燃機(jī)不同。
[0049]〈排氣凈化催化劑的說明〉
[0050]上游側(cè)排氣凈化催化劑20和下游側(cè)排氣凈化催化劑24均具有同樣的結(jié)構(gòu)。排氣凈化催化劑20、24是具有氧吸藏能力的三元催化劑。具體而言，排氣凈化催化劑20、24是在由陶瓷形成的載體上擔(dān)載有具有催化劑作用的貴金屬(例如鉑(Pt))和具有氧吸藏能力的物質(zhì)(例如二氧化鈰(Ce02)，以下也稱作“氧吸藏物質(zhì)”)的三元催化劑。三元催化劑具有在流入三元催化劑的排氣的空燃比維持在理論空燃比時同時凈化未燃HC、C0和NOx的功能。除此之外，由于該三元催化劑具有氧吸藏能力，所以即使流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比相對于理論空燃比向濃側(cè)或稀側(cè)稍微發(fā)生了偏離，也可同時凈化未燃HC、C0和NOx。
[0051]即，由于該三元催化劑具有氧吸藏能力，所以在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比稀的空燃比(以下，簡稱作“稀空燃比”)時，該三元催化劑吸藏排氣中所包含的過剩的氧。由此，排氣凈化催化劑20、24的表面上維持為理論空燃比，在排氣凈化催化劑20、24的表面上同時凈化未燃HC、C0和NOx。此時，從排氣凈化催化劑20、24 排出的排氣的空燃比為理論空燃比。但是，三元催化劑在其氧吸藏量達(dá)到了可吸藏的氧量的最大值即最大可吸藏氧量Cmax時，將無法進(jìn)一步吸藏氧。因此，若在三元催化劑的氧吸藏量大致達(dá)到了最大可吸藏氧量Cmax的狀態(tài)下流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為稀空燃比，則在排氣凈化催化劑20、24中已無法將其表面上維持為理論空燃比。因而，在該情況下，從排氣凈化催化劑20、24的排出的排氣的空燃比成為稀空燃比。[〇〇52]另一方面，在該三元催化劑中，在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比濃的空燃比(以下，簡稱作“濃空燃比”)時，從排氣凈化催化劑20、24放出要使排氣中所包含的未燃HC、C0還原所不足的氧。在該情況下，排氣凈化催化劑20、24的表面上也維持為理論空燃比，在排氣凈化催化劑20、24的表面上同時凈化未燃HC、C0和NOx。此時，從排氣凈化催化劑20、24的排出的排氣的空燃比為理論空燃比。但是，三元催化劑在其氧吸藏量達(dá)到零時，將無法進(jìn)一步放出氧。因此，若在三元催化劑的氧吸藏量大致達(dá)到了零的狀態(tài)下流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為濃空燃比，則在排氣凈化催化劑 20、24中已無法將其表面上維持為理論空燃比。因而，在該情況下，從排氣凈化催化劑20、24 排出的排氣的空燃比成為濃空燃比。[〇〇53]如上所述，根據(jù)在本實(shí)施方式中所使用的排氣凈化催化劑20、24,排氣中的未燃 HC、C0和NOx的凈化特性根據(jù)排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比和氧吸藏量而變化。 [〇〇54]〈空燃比傳感器的輸出特性〉[〇〇55]接著，參照圖2和圖3,對本實(shí)施方式中的空燃比傳感器40、41的輸出特性進(jìn)行說明。圖2是示出本實(shí)施方式中的空燃比傳感器40、41的電壓-電流(V-1)特性的圖，圖3是示出在將施加電壓維持為一定時的在空燃比傳感器40、41周圍流通的排氣的空燃比(以下，稱作 “排氣空燃比”)與輸出電流I的關(guān)系的圖。此外，在本實(shí)施方式中，使用同一結(jié)構(gòu)的空燃比傳感器作為兩個空燃比傳感器40、41。
[0056]從圖2可知，在本實(shí)施方式的空燃比傳感器40、41中，排氣空燃比越高(越稀)，則輸出電流I越大。另外，在各排氣空燃比下的V-1線中，存在與V軸大致平行的區(qū)域、S卩即使傳感器施加電壓變化輸出電流也幾乎不變的區(qū)域。該電壓區(qū)域被稱作界限電流區(qū)域，此時的電流被稱作界限電流。在圖2中，分別fflW18、I18表示排氣空燃比為18時的界限電流區(qū)域和界限電流。因此，空燃比傳感器40、41可以說是界限電流式的空燃比傳感器。[〇〇57]圖3是示出在將施加電壓設(shè)為一定的0.45V左右時的排氣空燃比與輸出電流I的關(guān)系的圖。從圖3可知，在空燃比傳感器40、41中，以排氣空燃比越高(S卩，越稀)則來自空燃比傳感器40、41的輸出電流I越大的方式，輸出電流相對于排氣空燃比線性(成比例地)變化。 除此之外，空燃比傳感器40、41構(gòu)成為在排氣空燃比為理論空燃比時輸出電流I成為零。 [〇〇58]此外，上述例子中，使用界限電流式的空燃比傳感器作為空燃比傳感器40、41。然而，只要輸出電流相對于排氣空燃比線性變化即可，作為空燃比傳感器40、41，也可使用非界限電流式的空燃比傳感器等任意的空燃比傳感器。另外，兩個空燃比傳感器40、41也可以是構(gòu)造彼此不同的空燃比傳感器。除此之外，作為下游側(cè)空燃比傳感器41，也可以是輸出電流并不相對于排氣空燃比線性變化的傳感器。具體而言，作為下游側(cè)空燃比傳感器41，例如也可使用在理論空燃比附近輸出值大幅變化的氧傳感器等。[〇〇59]〈空燃比控制的概要〉
[0060]接著，對本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)中的空燃比控制的概要進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中， 進(jìn)行如下的反饋控制:基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比，對從燃料噴射閥11、12向各汽缸的燃料供給量進(jìn)行控制，以使得上游側(cè)空燃比傳感器40輸出空燃比與目標(biāo)空燃比一致。此外，“輸出空燃比”是指與空燃比傳感器的輸出值相當(dāng)?shù)目杖急?。[0061 ]在此，如后所述，在本實(shí)施方式中，有時使從燃料噴射閥11、12向各汽缸的燃料供給量成為在汽缸間不同的量。在該情況下，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比在1循環(huán)中多少會變動。在本實(shí)施方式中，即使在這樣的情況下，也控制來自燃料噴射閥11、12的燃料供給量以使得上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比的平均值(以下，稱作“平均輸出空燃比”)與在汽缸間不同的目標(biāo)空燃比的平均值即目標(biāo)平均空燃比一致。
[0062]除此之外，本實(shí)施方式的空燃比控制中，進(jìn)行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制(抖動控制)。平均空燃比控制是基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比來設(shè)定目標(biāo)平均空燃比的控制。因此，平均空燃比控制可以說是對在各汽缸中進(jìn)行燃燒時的混合氣的空燃比(以下，稱作“燃燒空燃比”，相當(dāng)于向各汽缸供給的混合氣的空燃比)的全部汽缸中的平均值(1循環(huán)中的各汽缸的燃燒空燃比的合計除以汽缸數(shù)而得到的值)即平均燃燒空燃比進(jìn)行控制。換言之，可以說是控制流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的平均排氣空燃比。 另一方面，汽缸間空燃比控制是針對各汽缸設(shè)定不同的目標(biāo)空燃比的控制，換言之，是控制各汽缸中的燃燒空燃比。[〇〇63]〈平均空燃比控制〉
[0064]首先，對平均空燃比控制進(jìn)行說明。在平均空燃比控制中，首先，當(dāng)在將目標(biāo)平均空燃比設(shè)定在后述的濃設(shè)定空燃比的狀態(tài)下判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比時，目標(biāo)平均空燃比被切換為稀設(shè)定空燃比。由此，平均燃燒空燃比和平均排氣空燃比(以下，將其統(tǒng)稱為“平均空燃比”)向稀設(shè)定空燃比變化。在此，在本實(shí)施方式中，在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了比理論空燃比稍濃的濃判定空燃比(例如，14.55)以下時，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在將平均空燃比控制在濃空燃比時下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下的情況下，平均空燃比被切換為稀空燃比。另外，稀設(shè)定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)稍稀的預(yù)先設(shè)定的空燃比，例如設(shè)為14.7左右。
[0065]另一方面，在平均空燃比控制中，當(dāng)在將目標(biāo)平均空燃比設(shè)定在稀設(shè)定空燃比的狀態(tài)下判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀空燃比時，目標(biāo)平均空燃比被切換為濃設(shè)定空燃比。由此，平均空燃比向濃設(shè)定空燃比變化。在此，在本實(shí)施方式中，在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了比理論空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如， 14.65)以上時，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在將平均空燃比控制在稀空燃比時下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀判定空燃比以上的情況下，平均空燃比被切換為濃空燃比。另外，濃設(shè)定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)濃一定程度的預(yù)先設(shè)定的空燃比，例如設(shè)為14.4左右。此外，稀設(shè)定空燃比與理論空燃比之差(以下，也稱作“稀偏移量”)比濃設(shè)定空燃比與理論空燃比之差(以下，也稱作“濃偏移量”)小。
[0066]其結(jié)果，在平均空燃比控制中，目標(biāo)平均空燃比被交替地設(shè)定為濃空燃比和稀空燃比，由此，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的平均空燃比被交替地控制成濃空燃比和稀空燃比。[〇〇67]此外，濃判定空燃比和稀判定空燃比被設(shè)為理論空燃比的1 %以內(nèi)的空燃比，優(yōu)選設(shè)為〇.5%以內(nèi)的空燃比，更優(yōu)選設(shè)為0.35%以內(nèi)的空燃比。因此，在理論空燃比為14.6的情況下，濃判定空燃比和稀判定空燃比與理論空燃比之差被設(shè)為0.15以下，優(yōu)選設(shè)為0.073 以下，更優(yōu)選設(shè)為0.051以下。另外，目標(biāo)平均空燃比下的設(shè)定空燃比(例如，濃設(shè)定空燃比和/或稀設(shè)定空燃比)被設(shè)定成與理論空燃比之差比上述差大。
[0068]參照圖4,對平均空燃比控制進(jìn)行具體說明。圖4是進(jìn)行了本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)中的空燃比控制的情況下的平均空燃比修正量AFCav、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比 AFup、上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA以及下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn的時間圖。[〇〇69]此外，平均空燃比修正量AFCav是與流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的目標(biāo)平均空燃比對應(yīng)的修正量。在平均空燃比修正量AFCav為0時，意味著目標(biāo)平均空燃比是與成為控制中心的空燃比(以下，稱作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本實(shí)施方式中，基本上是理論空燃比)。另外，在平均空燃比修正量AFCav為正的值時，意味著目標(biāo)平均空燃比是比控制中心空燃比稀的空燃比(在本實(shí)施方式中是稀空燃比)。另外，此時的平均空燃比修正量AFCav的絕對值相當(dāng)于目標(biāo)平均空燃比與控制中心空燃比之差或者平均空燃比與控制中心空燃比之差即稀偏移量。此外，“控制中心空燃比”是指成為根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而與平均空燃比修正量AFCav相加的對象的空燃比、即在根據(jù)平均空燃比修正量AFCav使目標(biāo)平均空燃比變動時成為基準(zhǔn)的空燃比。
[0070]同樣，在平均空燃比修正量AFCav為負(fù)的值時，意味著目標(biāo)平均空燃比是比控制中心空燃比濃的空燃比(在本實(shí)施方式中是濃空燃比)。另外，此時的平均空燃比修正量AFCav 的絕對值相當(dāng)于目標(biāo)平均空燃比與控制中心空燃比之差或者平均空燃比與控制中心空燃比之差即濃偏移量。[〇〇71]在圖4所示的例子中，在時刻^以前的狀態(tài)下，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為稀設(shè)定修正量AFClean(相當(dāng)于稀設(shè)定空燃比)。即，目標(biāo)平均空燃比被設(shè)為稀空燃比，與此相伴，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、即流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比成為了稀空燃比。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的過剩的氧被上游側(cè)排氣凈化催化劑20吸藏，與此相伴，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢增加。另一方面，通過在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中吸藏氧，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣中不包含氧，因此，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致為理論空燃比。
[0072]若上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢增大，則最終氧吸藏量0SA接近最大可吸藏氧量Cmax，與此相伴，流入到上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧的一部分不被上游側(cè)排氣凈化催化劑20吸藏而開始流出。由此，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn慢慢上升，在時刻ti達(dá)到稀判定空燃比AFlean。[〇〇73]在本實(shí)施方式中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀判定空燃比AFlean以上時，為了使氧吸藏量0SA減少而將平均空燃比修正量AFCav切換為濃設(shè)定修正量AFCrich(相當(dāng)于濃設(shè)定空燃比)。因此，目標(biāo)平均空燃比被切換為濃空燃比。[〇〇74]此外，在本實(shí)施方式中，不是在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn從理論空燃比變化為濃空燃比后立即進(jìn)行平均空燃比修正量AFCav的切換，而是在其達(dá)到濃判定空燃比AFrich后再進(jìn)行平均空燃比修正量AFCav的切換。這是因為，即使上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA是足夠的，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比有時也會從理論空燃比極其微小地偏離。反過來說，濃判定空燃比被設(shè)為在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA足夠時從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比通常不會達(dá)到的空燃比。此外，關(guān)于上述稀判定空燃比也是同樣的。
[0075]在時刻以將目標(biāo)平均空燃比切換為濃空燃比后，與此相伴，上游側(cè)空燃比傳感器 40的輸出空燃比AFup即平均空燃比變化為濃空燃比。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的過剩的未燃HC、C0被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化，與此相伴，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減少。另一方面，由于在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中凈化未燃 HC、C0,所以從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣中不包含未燃HC、C0,因此，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致成為理論空燃比。[〇〇76]若上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減少，則最終氧吸藏量0SA會接近零，與此相伴，流入到上游側(cè)排氣凈化催化劑20的未燃HC、C0的一部分不被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化而開始流出。由此，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn慢慢下降，在時刻12達(dá)到濃判定空燃比AFr i ch。[〇〇77]在本實(shí)施方式中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下時，為了使氧吸藏量0SA增大而將平均空燃比修正量AFCav切換為稀設(shè)定修正量AFClean。因此，目標(biāo)空燃比被切換成稀空燃比。之后，在時刻t3以后，反復(fù)進(jìn)行與上述操作同樣的操作。[〇〇78]另外，在本實(shí)施方式的平均空燃比控制中，稀設(shè)定修正量AFClean的絕對值被設(shè)為比濃設(shè)定修正量AFCrich的絕對值小的值。因此，將平均空燃比控制成稀空燃比時的平均空燃比與控制中心空燃比(理論空燃比)之差即稀偏移量比將平均空燃比控制成濃空燃比時的平均空燃比與控制中心空燃比之差即濃偏移量小。由此，目標(biāo)平均空燃比被設(shè)定為稀設(shè)定修正量AFClean的期間(例如，時刻t2?t3)比目標(biāo)空燃比被設(shè)定為濃設(shè)定修正量AFCrich 的期間(例如，時刻11?12)長。[〇〇79]〈汽缸間空燃比控制〉
[0080]接著，對汽缸間空燃比控制進(jìn)行說明。在汽缸間空燃比控制中，控制從燃料噴射閥 11、12向各汽缸的燃料供給量，以使得在汽缸間燃燒空燃比至少局部地成為不同的空燃比。 特別地，在本實(shí)施方式中，在一部分汽缸中燃燒空燃比被設(shè)為比目標(biāo)平均空燃比濃，在剩余汽缸中燃燒空燃比被設(shè)為比目標(biāo)空燃比稀。[0081 ]圖5是各汽缸的空燃比修正量AFC和燃燒空燃比的時間圖。在本實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)是直列4缸的內(nèi)燃機(jī)，因此，燃燒室5中的混合氣的燃燒按1號汽缸、3號汽缸、4號汽缸、2號汽缸的順序進(jìn)行。在圖5所示的例子中，在1循環(huán)中最初進(jìn)行燃燒的1號汽缸中，該汽缸的空燃比修正量AFC被設(shè)為比平均空燃比修正量AFCav小。即，在1號汽缸中，向燃燒室5供給的混合氣的空燃比被設(shè)為比平均目標(biāo)空燃比濃。因此，在1號汽缸中，燃燒空燃比成為比平均空燃比濃的空燃比。[〇〇82]并且，在接著進(jìn)行燃燒的3號汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC被設(shè)定比平均空燃比修正量AFCav大。其結(jié)果，在3號汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀的空燃比。 并且，在接著進(jìn)行燃燒的4號汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比濃的空燃比，在進(jìn)一步接著進(jìn)行燃燒的2號汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀的空燃比。[〇〇83]另外，在本實(shí)施方式中，汽缸間空燃比控制中的相對于平均空燃比修正量AFCav的變更量在被設(shè)為比平均空燃比濃的汽缸(圖中的1號汽缸和4號汽缸，以下也稱作“濃側(cè)的汽缸”)彼此之間被設(shè)為相同。在圖5所示的例子中，1號汽缸和4號汽缸中的空燃比修正量的變更量均為a。其結(jié)果，這些汽缸中的燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比濃A AFa(與變更量a相當(dāng))的空燃比。同樣，在本實(shí)施方式中，汽缸間空燃比控制中的相對于平均空燃比修正量 AFCav的變更量在被設(shè)為比平均空燃比稀的汽缸(圖中的2號汽缸和3號汽缸，以下也稱作 “稀側(cè)的汽缸”)彼此之間被設(shè)為相同。在圖5所示的例子中，2號汽缸和3號汽缸中的空燃比修正量的變更量均為a。其結(jié)果，這些汽缸中的燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀A AFa(與變更量a相當(dāng))的空燃比。[〇〇84]進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，在濃側(cè)的汽缸與稀側(cè)的汽缸之間，相對于平均空燃比修正量AFCav的變更量被設(shè)為相同的a。其結(jié)果，被設(shè)為比平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與平均空燃比之差等于被設(shè)為比平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比與平均空燃比之差。
[0085]圖4中的X表示汽缸間空燃比控制中的燃燒空燃比相對于平均空燃比修正量AFCav 的變更量。從圖4可知，在平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量AFCrich的時刻t ?t2期間，在濃側(cè)的汽缸(1號汽缸、4號汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為從濃設(shè)定修正量AFCrich減去變更量a而得到的值(AFCrich-a)。其結(jié)果，在濃側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比濃A AFa(與變更量a相當(dāng))的空燃比。另外，在時刻。?^期間，在稀側(cè)的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為向濃設(shè)定修正量AFCrich加上變更量a而得到的值(AFCrich+a)。其結(jié)果，在稀側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀AAFa(與變更量a相當(dāng))的空燃比。除此之外，變更量a被設(shè)為比濃設(shè)定修正量AFCrich的絕對值大的值。因而，在稀側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被控制成稀空燃比。[0〇86]同樣，在平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為稀設(shè)定修正量Af lean的時刻t2?t3期間，在稀側(cè)的汽缸(2號汽缸、3號汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為向稀設(shè)定修正量 AFClean加上變更量a而得到的值(AFClean+a)。其結(jié)果，在稀側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀A AFa (與變更量a相當(dāng))的空燃比。另外，在時刻t2?13期間，在濃側(cè)的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC被設(shè)為從稀設(shè)定修正量AFClean減去變更量a而得到的值 (AFClean-a)。其結(jié)果，在濃側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比濃AAFa(與變更量a相當(dāng))的空燃比。除此之外，變更量a被設(shè)為比稀設(shè)定修正量AFClean的絕對值大的值。因而，在濃側(cè)的汽缸中，燃燒空燃比被控制成濃空燃比。
[0087] 此外，變更量a比濃設(shè)定修正量AFCrich和稀設(shè)定修正量AFClean的絕對值大。因而，在汽缸間空燃比控制中被設(shè)為比平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與被設(shè)為比平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比之差(即，汽缸間空燃比控制中燃燒空燃比的振幅)比平均空燃比控制中的濃設(shè)定空燃比與稀設(shè)定空燃比之差(即，平均空燃比控制中的空燃比的振幅)大。
[0088]〈平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的效果〉[〇〇89] 接著，參照圖6 A?圖6C、圖7 A?圖7B，對平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的效果進(jìn)行說明。首先，參照圖6A?圖6C，對進(jìn)行如上所述的平均空燃比控制的效果進(jìn)行說明。 圖6A?圖6C是分別是不意性地表不排氣凈化催化劑20、24的載體表面的圖。在圖6A?圖6C 所示的例子中，在排氣凈化催化劑20、24的載體上，作為具有催化劑作用的貴金屬擔(dān)載有鉑 (Pt)，作為具有氧吸藏能力的物質(zhì)擔(dān)載有二氧化鈰(Ce02)
[0090]向內(nèi)燃機(jī)供給的燃料中含有微量的硫成分，因此，從燃燒室5排出的排氣中含有微量的硫氧化物(SOx)。在排氣凈化催化劑20、24的溫度不那么高時(例如，600 °C以下)，排氣中所包含的SOx在流入排氣凈化催化劑20、24后，即使排氣的空燃比大致為理論空燃比，也會被載體上的二氧化鈰利用范德瓦爾斯力物理吸附。然而，排氣中所包含的SOx在排氣的空燃比為稀空燃比時會被載體上的二氧化鈰牢固地吸藏。
[0091]圖6A示出在排氣凈化催化劑20、24的溫度不那么高時(例如，600°C以下)正向排氣凈化催化劑20、24流入稀空燃比的排氣的狀態(tài)。因此，在圖6A所示的狀態(tài)下，流入排氣凈化催化劑20、24的排氣中含有大量的過剩的氧。若這樣流入排氣凈化催化劑20、24的排氣中含有過剩的氧，則排氣中所包含的SOx作為S03被二氧化鈰化學(xué)吸附。根據(jù)這樣的化學(xué)吸附， SOx比上述物理吸附更牢固地被二氧化鈰吸附。另外，若排氣中所包含的過剩的氧進(jìn)一步變多，即排氣的空燃比的稀程度變大，則排氣中所包含的SOx與二氧化鈰反應(yīng)而成為Ce2(S04)3 而被吸收。根據(jù)這樣的吸收，SOx比上述化學(xué)吸附更牢固地被二氧化鈰吸收。此外，在以下的說明中，將SOx被二氧化鈰“吸附”和“吸收”合起來表述為SOx被二氧化鈰“吸藏”。[〇〇92]若在這樣的狀態(tài)下向排氣凈化催化劑20、24流入濃空燃比的排氣，則被二氧化鈰吸藏的SOx的硫成分在鉑上移動。將該情況示于圖6B。如圖6B所示，當(dāng)向排氣凈化催化劑20、 24流入濃空燃比的排氣時，排氣中含有大量的過剩的未燃HC、C0。因而，被二氧化鈰吸藏的 SOx通過這些未燃HC、C0而被分解，產(chǎn)生水(H20)和二氧化碳(C02)。除此之外，因SOx的分解而產(chǎn)生的硫成分被吸附到鉑的表面上。若這樣吸附在鉑的表面上的硫成分增大而覆蓋鉑的表面，則鉑與周圍的氣體接觸的面積減少，會招致鉑的催化劑活性的下降。
[0093]此外，SOx向二氧化鋪的吸藏越牢固，貝lj越不容易引起被二氧化鋪吸藏的硫的分解。因此，與SOx被二氧化鈰化學(xué)吸附的情況相比，在SOx作為Ce2(S04)3被二氧化鈰吸收的情況下，不容易引起被二氧化鈰吸藏的硫的分解，因而不容易引起硫成分從二氧化鈰向鉑的移動。因而，與SOx被二氧化鈰化學(xué)吸附的情況相比，SOx被二氧化鈰吸收的情況下的硫成分的移動在排氣的空燃比的濃程度不大時或者排氣凈化催化劑20、24的溫度不高時不會發(fā)生。
[0094]若在這樣在鉑的表面上吸附有硫成分的狀態(tài)下排氣凈化催化劑20、24成為高溫 (例如，720 °C以上)、且向排氣凈化催化劑20、24流入濃空燃比的排氣，則吸附在鉑的表面上的硫成分會脫離。將該情況示于圖6C。如圖6C所示，當(dāng)向排氣凈化催化劑20、24流入濃空燃比的排氣時，流入的排氣中含有大量的過剩的未燃HC、CO。另外，即使排氣的空燃比為濃空燃比，排氣中也含有微量的氧。因而，若排氣凈化催化劑20、24為高溫，則吸附在鉑表面上的硫成分與排氣中的未燃HC、CO和氧反應(yīng)而成為S0x、H2S，從鉬表面脫離。此外，此時，被二氧化鈰吸藏的SOx也不會被鉑表面吸附而是會脫離。
[0095]在此，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，排氣凈化催化劑20、24的溫度并非始終維持為高溫 (例如，720 °C以上)，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有時也維持為某種程度低的溫度(例如，小于720 °C)。在這樣排氣凈化催化劑20、24被維持為某種程度低的溫度的情況下，若流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為濃空燃比，則會如圖6B所示那樣硫成分從二氧化鈰移動到鉑表面上，會招致鉑的催化劑活性的下降。
[0096]與此相對，在本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)中，在平均空燃比控制中稀偏移量被設(shè)為比濃偏移量小。由此，平均空燃比為稀的期間比平均空燃比為濃的期間長。這樣，在本實(shí)施方式中，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的平均排氣空燃比為稀的期間變長，另外，平均排氣空燃比為濃的期間變短。因而，硫成分不容易從二氧化鈰移動到鉑表面上，由此能夠抑制鉑的催化劑活性的下降。[〇〇97]此外，從延長平均排氣空燃比為稀的期間、縮短平均排氣空燃比為濃的期間這一觀點(diǎn)來看，優(yōu)選，稀偏移量盡量小且濃偏移量盡量大。即，優(yōu)選，稀偏移量與濃偏移量之差盡量大。
[0098]接著，參照圖7A和圖7B，對進(jìn)行汽缸間空燃比控制的效果進(jìn)行說明。圖7A和圖7B分別示出了自上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣流動方向上游側(cè)端面(前端面)起的距離與排氣凈化催化劑每單位體積的SOx向貴金屬和載體的吸藏量的關(guān)系，示出了使用硫成分濃度高的燃料以一定時間進(jìn)行了內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時的實(shí)驗結(jié)果。
[0099]圖7A示出了將流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比并且沒有進(jìn)行上述汽缸間空燃比控制的情況下的結(jié)果。因此，圖7A示出了在所有汽缸中燃燒空燃比都被維持為稀空燃比的情況下的結(jié)果。從圖7A可知，在沒有進(jìn)行汽缸間空燃比控制的情況下，在上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣流動方向整個區(qū)域中吸藏SOx，并且，尤其是在后方吸藏大量的SOx。
[0100]另一方面，圖7B示出了將流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比并且進(jìn)行了上述汽缸間空燃比控制的情況下的結(jié)果。因此，圖7B示出了以稀空燃比為中心按每個汽缸使燃燒空燃比向濃側(cè)和稀側(cè)偏移了的情況下的結(jié)果。從圖7B可知，在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下，在上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣流動方向前方吸藏有大量的SOx，并且在后方幾乎沒有吸藏SOx。
[0101]這樣，作為在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下SOx被上游側(cè)排氣凈化催化劑的前方吸藏的理由，可認(rèn)為SOx的吸藏與氧的吸入放出之間存在關(guān)聯(lián)性。在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下，從燃燒空燃比為濃空燃比的汽缸排出包含有過剩的未燃HC、C0的排氣。另一方面，從燃燒空燃比為稀空燃比的汽缸排出包含有過剩的氧的排氣。其結(jié)果，在流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣中，即使其平均排氣空燃比是理論空燃比，也會包含大量的未燃 HC、C0和氧。
[0102]其結(jié)果，在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下(圖7B)，在上游側(cè)排氣凈化催化劑的前方活躍地進(jìn)行氧的吸入放出。在此，可認(rèn)為SOx向上游側(cè)排氣凈化催化劑的載體的吸藏容易在氧的吸入放出活躍的上游側(cè)排氣凈化催化劑的區(qū)域中產(chǎn)生。因而，在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下，在活躍地進(jìn)行氧的吸入放出的上游側(cè)排氣凈化催化劑的前方吸藏大量的SOx，其結(jié)果，在后方不再吸藏SOx。
[0103]另一方面，在沒有進(jìn)行汽缸間空燃比控制的情況下(圖7A)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣中所包含的未燃HC、C0和氧并沒有那么多。因而，在上游側(cè)排氣凈化催化劑的前方側(cè)不會產(chǎn)生那么活躍的反應(yīng)，因而在前方側(cè)不進(jìn)行活躍的氧的吸入放出。其結(jié)果，從上游側(cè)排氣凈化催化劑的中程到后方活躍地進(jìn)行氧的吸入放出。因而，在沒有進(jìn)行汽缸間空燃比控制的情況下，可認(rèn)為在排氣流動方向整個區(qū)域吸藏SOx，并且尤其是從上游側(cè)排氣凈化催化劑的中程到后方吸藏大量的SOx。此外，在圖7所示的例子中，雖然示出了將流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為理論空燃比的情況，但在將流入上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比的情況下也具有同樣的傾向。
[0104]在此，上游側(cè)排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量Cmax根據(jù)其SOx吸藏狀態(tài)而變化。 具體而言，若在上游側(cè)排氣凈化催化劑的某區(qū)域中吸藏SOx，則該區(qū)域的可吸藏氧量減少。 即，在吸藏有SOx的區(qū)域中，其硫成分的一部分吸附在貴金屬表面上。若這樣在貴金屬表面上吸附硫成分，則貴金屬的催化劑活性下降，因此，即使在該貴金屬周圍的載體吸藏有氧的狀態(tài)下包含有未燃HC和/或C0的排氣流入上游側(cè)排氣凈化催化劑，也無法使吸藏的氧與未燃HC、C0反應(yīng)。因而，無法放出吸藏于上游側(cè)排氣凈化催化劑的氧，結(jié)果會找招致最大可吸藏氧量Cmax的減少。
[0105]因此，在沒有進(jìn)行汽缸間空燃比控制的情況下(圖7A)，由于在上游側(cè)排氣凈化催化劑的排氣流動方向整個區(qū)域吸藏S0x，所以上游側(cè)排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量 Cmax變少。與此相對，在進(jìn)行了汽缸間空燃比控制的情況下(圖7B)，在上游側(cè)排氣凈化催化劑的后方會剩下幾乎沒有吸藏SOx的區(qū)域。其結(jié)果，在該情況下，能夠抑制最大可吸藏氧量 Cmax的下降。[〇1〇6]另外，若在平均空燃比修正量AFCav為稀設(shè)定修正量AFClean時(例如，圖4的時刻 t2?t3)執(zhí)行汽缸間空燃比控制，則在稀側(cè)的汽缸中，空燃比修正量AFC成為向稀設(shè)定修正量 AFClean加上變更量a而得到的值。其結(jié)果，稀側(cè)的汽缸的燃燒空燃比成為稀程度大的稀。
[0107]在此，如參照圖6A所說明，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比的稀程度越大，則SOx越會牢固地吸藏于二氧化鈰。因此，通過除了平均空燃比控制之外還進(jìn)行汽缸間空燃比控制，能夠使SOx牢固地吸藏于二氧化鋪，因而能夠抑制硫成分從二氧化鋪向鉬表面上的移動。
[0108]以上，根據(jù)本實(shí)施方式，通過進(jìn)行如上所述的平均空燃比控制，能夠抑制吸附于載體(二氧化鈰等)的硫成分在貴金屬(鉑等)上移動，由此能夠抑制貴金屬的催化劑活性下降。除此之外，通過進(jìn)行如上所述的汽缸間空燃比控制，能夠在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的后方抑制SOx向載體的吸藏，由此能夠抑制最大可吸藏氧量的下降。進(jìn)而，通過進(jìn)行上述汽缸間空燃比控制，也能夠抑制吸附于載體的硫成分在貴金屬上移動。
[0109]此外，在上述實(shí)施方式中，在汽缸間空燃比控制中，在濃側(cè)的所有汽缸中變更量a 都相同，因而燃燒空燃比相同。然而，無需在濃側(cè)的所有汽缸中使變更量a—定，也可以在濃側(cè)的汽缸間使變更量為不同的值。在該情況下，在濃側(cè)的汽缸間，燃燒空燃比不同。另外，對于稀側(cè)的汽缸也可以說是同樣的。
[0110]另外，在上述實(shí)施方式中，在汽缸間空燃比控制中，在所有汽缸中都使燃燒空燃比相對于平均空燃比向濃側(cè)和稀側(cè)的某一方偏移。然而，在汽缸間空燃比控制中，也可以對于一部分汽缸使變更量為零來使燃燒空燃比與平均空燃比一致。[〇111]除此之外，在上述實(shí)施方式中，在汽缸間空燃比控制中，濃側(cè)的汽缸的數(shù)量和稀側(cè)的汽缸的數(shù)量相同。然而，濃側(cè)的汽缸的數(shù)量和稀側(cè)的汽缸的數(shù)量也可以不相同。因此，例如，在4缸內(nèi)燃機(jī)的情況下，也可以僅使1個汽缸成為向濃側(cè)偏移的汽缸，使剩余的3個汽缸或者剩余的3個汽缸中的2個汽缸成為向稀側(cè)偏移的汽缸。
[0112]但是，不管在哪種情況下，都需要在平均空燃比通過平均空燃比控制而被控制為稀空燃比時，進(jìn)行汽缸間空燃比控制以使得多個汽缸中至少有一個汽缸的燃燒空燃比成為濃空燃比。另外，在平均空燃比通過平均空燃比控制而被控制為濃空燃比時，也優(yōu)選進(jìn)行汽缸間空燃比控制以使得多個汽缸中至少有一個汽缸的燃燒空燃比成為稀空燃比。另外，在汽缸間空燃比控制中，優(yōu)選控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比平均空燃比濃且在多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比平均空燃比稀。
[0113]〈具體控制的說明〉[〇114]接著，參照圖8和圖9,對上述實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置進(jìn)行具體說明。如作為功能框圖的圖8所示，本實(shí)施方式中的控制裝置構(gòu)成為包括A1?A8的各功能框。以下，參照圖8對各功能框進(jìn)行說明。這些功能框A1?A8中的操作基本上在作為內(nèi)燃機(jī)的控制裝置發(fā)揮功能的ECU31中執(zhí)行。[〇115]〈燃料噴射量的算出〉
[0116]首先，對燃料噴射量的算出進(jìn)行說明。在算出燃料噴射量時，使用缸內(nèi)吸入空氣量算出部A1、基本燃料噴射量算出部A2以及燃料噴射量算出部A3。
[0117]缸內(nèi)吸入空氣量算出部A1基于吸入空氣流量Ga、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE以及存儲在ECU31 的R0M34中的映射或計算式，算出向各汽缸吸入的吸入空氣量Me。吸入空氣流量Ga由空氣流量計39計測，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE基于曲軸角傳感器44的輸出算出。
[0118]基本燃料噴射量算出部A2通過將由缸內(nèi)吸入空氣量算出部A1算出的缸內(nèi)吸入空氣量Me按每個汽缸除以目標(biāo)空燃比AFT來算出基本燃料噴射量Qbase(QbaSe = MC/AFT)。目標(biāo)空燃比AFT由后述的目標(biāo)空燃比設(shè)定部A6算出。
[0119]燃料噴射量算出部A3通過向由基本燃料噴射量算出部A2算出的基本燃料噴射量 Qbase加上后述的F/B修正量Df i來算出燃料噴射量Qi (Qi = Qbase+DFi)。對燃料噴射閥11、 12進(jìn)行噴射指示，以使得從燃料噴射閥11、12噴射這樣算出的燃料噴射量Qi的燃料。
[0120]〈目標(biāo)空燃比的算出〉
[0121]接著，對目標(biāo)空燃比的算出進(jìn)行說明。在算出目標(biāo)空燃比時，使用空燃比修正量算出部A5和目標(biāo)空燃比設(shè)定部A6。
[0122]在空燃比修正量算出部A5中，基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn，算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。具體而言，基于圖9所示的流程圖算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。
[0123]目標(biāo)空燃比設(shè)定部A6通過向控制中心空燃比(在本實(shí)施方式中為理論空燃比)AFR 加上由空燃比修正量算出部A5算出的平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量 AFC，來分別算出目標(biāo)平均空燃比AFTav和各汽缸的目標(biāo)空燃比AFT。這樣算出的目標(biāo)空燃比AFT被輸入到基本燃料噴射量算出部A2,目標(biāo)平均空燃比AFTav被輸入到后述的空燃比偏差算出部A7。
[0124] 〈F/B修正量的算出〉
[0125]接著，對基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup進(jìn)行的F/B修正量的算出進(jìn)行說明。在算出F/B修正量時，使用空燃比偏差算出單兀A7和F/B修正量算出單兀A8。
[0126]空燃比偏差算出部A7通過從上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup減去由目標(biāo)空燃比設(shè)定部A6算出的目標(biāo)平均空燃比AFTav來算出空燃比偏差DAF(DAF = AFup-AFTav)。該空燃比偏差DAF是表示針對目標(biāo)平均空燃比AFTav的燃料供給量的過剩不足的值。
[0127]F/B修正量算出部A8通過對由空燃比偏差算出部A7算出的空燃比偏差DAF進(jìn)行比例?積分?微分處理(PID處理)，基于下述式(1)算出用于補(bǔ)償燃料供給量的過剩不足的F/ B修正量DFi。這樣算出的F/B修正量Df i被輸入到燃料噴射量算出部A3。
[0128]DFi=Kp ? DAF+Ki ? SDAF+Kd ? DDAF---(l)
[0129]此外，在上述式(1)中，Kp是預(yù)先設(shè)定的比例增益(比例常數(shù))，Ki是預(yù)先設(shè)定的積分增益(積分常數(shù))，Kd是預(yù)先設(shè)定的微分增益(微分常數(shù))。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的時間微分值，通過將本次更新的空燃比偏差DAF與前回更新的空燃比偏差DAF的偏差除以與更新間隔對應(yīng)的時間來算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的時間積分值，該時間積分值 DDAF通過向上次更新的時間積分值DDAF加上本次更新的空燃比偏差DAF來算出(SDAF = DDAF+DAF)〇
[0130]〈流程圖〉[〇131]圖9是示出本實(shí)施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的嵌入(i n t errup t i on)來進(jìn)行。
[0132]首先，在步驟Sll中，判定平均空燃比控制的執(zhí)行條件是否成立。作為平均空燃比控制的執(zhí)行條件成立的情況下，例如可舉出空燃比傳感器40、41為活性溫度以上和如參照圖10說明那樣上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度為一定溫度以上等。在判定為平均空燃比控制的執(zhí)行條件不成立的情況下，結(jié)束控制例程。另一方面，在判定為平均空燃比控制的執(zhí)行條件成立的情況下，進(jìn)入步驟S12。在步驟S12中，判定濃標(biāo)志Fr是否為1。濃標(biāo)志Fr是在平均空燃比控制中平均空燃比被控制為濃空燃比時被設(shè)為1，在平均空燃比被控制為稀空燃比時被設(shè)為〇的標(biāo)志。
[0133]若在平均空燃比控制中平均空燃比被控制為濃空燃比，則在步驟S12中判定為濃標(biāo)志Fr為1，進(jìn)入步驟S13。在步驟S13中，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否為濃判定空燃比AFrich以下。若從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比大致為理論空燃比，則在步驟S13中判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich大，進(jìn)入步驟S14。在步驟S14中，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量AFCrich。由此，平均空燃比維持為濃空燃比。
[0134]接著，在步驟S21中，判定汽缸間空燃比控制(抖動控制)的執(zhí)行條件是否成立。作為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件成立的情況，例如可舉出空燃比傳感器40、41為活性溫度以上以及如參照圖10說明那樣上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度處于一定范圍內(nèi)等。在判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件不成立的情況下，控制例程結(jié)束。另一方面，在判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件成立的情況下，進(jìn)入步驟S22。在步驟S22中，從平均空燃比修正量 AFCav減去預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的變更量a而得到的值被設(shè)為濃側(cè)的汽缸的空燃比修正量AFC (R)。接著，在步驟S23中，向平均空燃比修正量AFCav加上預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的變更量a而得到的值被設(shè)為稀側(cè)的汽缸的空燃比修正量AFC(L)，結(jié)束控制例程。
[0135]之后，當(dāng)從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比成為濃空燃比時，在下一控制例程中，在步驟S13中判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下，進(jìn)入步驟S15。在步驟S15中，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為稀設(shè)定修正量AFC1 ean。接著，在步驟S16中，濃標(biāo)志Fr被復(fù)位為0，進(jìn)入步驟S21。
[0136]若濃標(biāo)志Fr被復(fù)位為0,則在下一控制例程中，從步驟S12進(jìn)入步驟S17。在步驟S17 中，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否為稀判定空燃比AFlean以上。若從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比大致為理論空燃比，則在步驟S17中判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小，進(jìn)入步驟S18。在步驟S18中，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為稀設(shè)定修正量AFClean。由此，平均空燃比維持為稀空燃比，進(jìn)入步驟S21。
[0137]之后，當(dāng)從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比成為稀空燃比時，在下一控制例程中，在步驟S17中判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上，進(jìn)入步驟S19。在步驟S19中，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量AFCrich。接著，在步驟S20中，濃標(biāo)志Fr被設(shè)置為1，進(jìn)入步驟S21。
[0138]〈平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的執(zhí)行正時〉
[0139]接著，參照圖10，對上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度與平均空燃比控制以及汽缸間空燃比控制的執(zhí)行正時的關(guān)系進(jìn)行說明。圖10是上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度、是否執(zhí)行平均空燃比控制、是否執(zhí)行汽缸間空燃比控制的時間圖。[〇14〇]從圖10可知，在本實(shí)施方式中，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度小于其活性溫度(例如，凈化率為50%左右的400 °C)Tactc的情況下，不執(zhí)行上述汽缸間空燃比控制。取而代之，在該情況下，控制各汽缸的燃燒空燃比以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。除此之外，在本實(shí)施方式中，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20小于其活性溫度Tactc的情況下，不執(zhí)行平均空燃比控制。取而代之，在該情況下，所有汽缸的空燃比修正量AFC都維持為零，因而，在所有汽缸中燃燒空燃比都被設(shè)為理論空燃比。
[0141]另外，從圖10可知，在本實(shí)施方式中，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度比上限溫度(例如，800°C)Tlimc高的情況下，不執(zhí)行汽缸間空燃比控制。取而代之，在該情況下，控制各汽缸的燃燒空燃比以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。此時，維持平均空燃比控制的執(zhí)行，因此，各汽缸的燃燒空燃比被控制成與目標(biāo)平均空燃比一致。但是，在本實(shí)施方式中，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度從比上限溫度Himc高的溫度開始下降的情況下，即使上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度成為上限溫度Himc以下，也不執(zhí)行汽缸間空燃比控制， 直到其達(dá)到比上限溫度Himc低且比活性溫度Tactc高的切換溫度(例如，750 °C)Tsw。在該情況下，也取而代之控制各汽缸的燃燒空燃比以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。然后，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度成為了切換溫度Tsw以下時，執(zhí)行汽缸間空燃比控制。
[0142]接著，對這樣根據(jù)溫度來變更平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的執(zhí)行狀態(tài)的效果進(jìn)行說明。在此，若進(jìn)行上述平均空燃比控制和/或汽缸間空燃比控制，則向上游側(cè)排氣凈化催化劑20流入未燃HC、CO和NOx。因而，若上游側(cè)排氣凈化催化劑20沒有達(dá)到活性溫度，則這些未燃HC、C0和NOx可能會不被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化而流出。在本實(shí)施方式中，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20比活性溫度低的情況下，不執(zhí)行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。因而，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣中的未燃HC、C0濃度下降，能夠抑制未燃HC、C0等從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出。
[0143]另外，當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度比上限溫度高時，其溫度越高，則擔(dān)載在上游側(cè)排氣凈化催化劑20上的貴金屬越燒結(jié)，因而催化劑活性越下降。另一方面，若執(zhí)行汽缸間空燃比控制，則向上游側(cè)排氣凈化催化劑20流入未燃HC、C0和氧，因此，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中這些未燃HC、C0燃燒，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度上升。與此相對，在本實(shí)施方式中，若上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度成為上限溫度以上，則停止汽缸間空燃比控制的執(zhí)行。由此，能夠抑制上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度在達(dá)到上限溫度之后還上升，因而能夠抑制擔(dān)載在上游側(cè)排氣凈化催化劑20上的貴金屬的燒結(jié)。此外，在本實(shí)施方式中，“上限溫度”是指催化劑活性會因上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度上升而下降到一定以下的溫度。
[0144]〈燃料噴射閥的控制〉
[0145]如上所述，本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)具有缸內(nèi)燃料噴射閥11和端口燃料噴射閥12這兩個燃料噴射閥。在這樣構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，向燃燒室5供給的燃料中的一部分燃料從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給，剩余燃料從端口燃料噴射閥12供給。從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給的燃料供給量與從端口燃料噴射閥12供給的燃料供給量的比率根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化。
[0146]圖11是示出表示沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制時來自端口燃料噴射閥12的燃料供給量相對于向各汽缸供給的總?cè)剂瞎┙o量的比率(以下，稱作“PFI比率”)的映射的例子的圖。從圖11可知，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低，且內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低，則PFI比率被設(shè)定為越大。以下，對這樣設(shè)定PFI比率的理由進(jìn)行說明。
[0147]若從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行燃料供給，則供給到燃燒室5內(nèi)的混合氣在燃燒室5內(nèi)汽化。通過此時的汽化熱，能夠使燃燒室5內(nèi)的混合氣的溫度下降。因而，能夠使活塞3到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時的混合氣的溫度(壓縮端溫度)下降，由此能夠抑制爆震的發(fā)生等、提高熱效率。因此，從抑制爆震的發(fā)生這一觀點(diǎn)來看，優(yōu)選將PFI比率設(shè)定為低。
[0148]—方面，來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給在壓縮行程中進(jìn)行。因而，從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行燃料供給到火花塞10進(jìn)行點(diǎn)火為止的時間比較短。因而，在從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行了燃料供給的情況下，供給的燃料不容易分散到空氣中，不容易與空氣混合。因而，燃料與空氣的混合氣容易成為不均勻的混合氣，混合氣的燃燒容易變得不穩(wěn)定。
[0149]另一方面，在從端口燃料噴射閥12供給了燃料的情況下，從端口燃料噴射閥12進(jìn)行燃料供給到火花塞10進(jìn)行點(diǎn)火為止的時間比較長。因而，在從端口燃料噴射閥12進(jìn)行了燃料供給的情況下，供給的燃料在進(jìn)氣口 7內(nèi)和燃燒室5內(nèi)與空氣充分混合。因而，燃料與空氣的混合氣容易成為比較均勻的混合氣，混合氣的燃燒容易穩(wěn)定。因而，使PFI比率越高，則混合氣越容易成為均勻的混合氣，其燃燒越容易穩(wěn)定。
[0150]另外，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高，則向各汽缸的燃燒室5內(nèi)供給的吸入空氣量越多。吸入空氣量越多，則流入燃燒室5內(nèi)的進(jìn)氣的流速越快，其結(jié)果，燃燒室5內(nèi)的進(jìn)氣會產(chǎn)生大的紊亂。若進(jìn)氣這樣產(chǎn)生大的紊亂，則燃燒室5內(nèi)的燃料和空氣容易混合。因此，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷高的情況下，即使將PFI比率設(shè)定為低，燃料和空氣也能充分混合而形成均勻的混合氣。因此， 在本實(shí)施方式中，如圖11所示，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高，即燃燒室5內(nèi)的混合氣所產(chǎn)生的紊亂越大， 則將PFI比率設(shè)定為越低，S卩，使來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給量相對于向各汽缸的總噴射量的比例越大。由此，能夠使混合氣的燃燒穩(wěn)定并盡量抑制爆震的發(fā)生。
[0151]另一方面，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則向各汽缸的燃燒室5內(nèi)供給的空氣的流速越快，其結(jié)果，燃燒室5內(nèi)的進(jìn)氣容易產(chǎn)生大的紊亂，因而燃燒室5內(nèi)的燃料和空氣容易混合。因此， 在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高的情況下，即使將PFI比率設(shè)定為低，燃料和空氣也能充分混合而形成均勻的混合氣。因此，在本實(shí)施方式中，如圖11所示，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，即燃燒室5內(nèi)的混合氣所產(chǎn)生的紊亂越大，則將PFI比率設(shè)定為越低，S卩，使來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給量相對于向各汽缸的總噴射量的比例越大。由此，能夠使混合氣的燃燒穩(wěn)定并盡量抑制爆震的發(fā)生。
[0152]另外，如上所述，圖11示出了沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制因此例如上游側(cè)排氣凈化催化劑20的溫度比上限溫度Tlimc高時的PFI比率。從圖11可知，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高的區(qū)域中，PFI比率被設(shè)定為0?20 %。因此，在該區(qū)域中，燃料的大部分都從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給。另外，在圖11所示的例子中，在由內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速形成的區(qū)域中的一半以上的區(qū)域中，PFI比率為50%以下。
[0153]此外，圖11所示的PIF比率的映射是一例，沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制時的PFI比率也可以不如圖11所示那樣設(shè)定。但是，不管怎樣，沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制時的PFI比率都在由內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速形成的區(qū)域中的至少一部分區(qū)域中成為50%以下。
[0154]〈上述控制中的問題〉
[0155]如參照圖4所說明，在平均空燃比控制中，平均空燃比被交替地切換為濃空燃比和稀空燃比。除此之外，在汽缸間空燃比控制中，在一部分汽缸中燃燒空燃比被設(shè)為比平均空燃比稀的空燃比。其結(jié)果，在該一部分汽缸中，燃燒空燃比成為稀程度大的稀空燃比。這樣， 若燃燒空燃比成為稀程度大的稀空燃比，則混合氣的燃燒容易惡化。
[0156]因此，若在正在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的情況下也如圖11所示那樣與沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制時同樣地設(shè)定PFI比率，則在燃燒空燃比被設(shè)定為比平均空燃比稀的汽缸中會招致燃燒的惡化。
[0157]〈汽缸間空燃比控制執(zhí)行時的PFI比率的控制〉
[0158]于是，在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)定為比平均空燃比稀的汽缸(稀側(cè)的汽缸)，控制供給比率以使得來自端口燃料噴射閥12的燃料供給量比來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給量多。即，針對汽缸間空燃比控制中的稀側(cè)的汽缸，控制供給比率以使得PFI比率比50 %大。
[0159]另外，在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)定為比平均空燃比濃的汽缸(濃側(cè)的汽缸)，控制供給比率以使得來自端口燃料噴射閥12的燃料供給量比來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給量少。即，針對汽缸間空燃比控制中的濃側(cè)的汽缸，控制供給比率以使得PFI比率小于50 %。
[0160]以上，根據(jù)本實(shí)施方式，可以說，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，控制供給比率，以使得稀側(cè)的汽缸中的PFI比率為濃側(cè)的汽缸中的PFI比率以上，優(yōu)選使得稀側(cè)的汽缸中的 PFI比率比濃側(cè)的汽缸中的PFI比率大。
[0161]圖12是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的稀側(cè)的汽缸中的PFI比率的映射的例子的圖。從圖12可知，PFI比率被設(shè)定成內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低且內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低則越大。這樣設(shè)定PFI比率的理由與參照圖11說明的理由是同樣的。
[0162]除此之外，如圖12所示，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高的區(qū)域中，PFI比率被設(shè)定為50?60 %。除此之外，由于PFI比率被設(shè)定成內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低則越大，因而，PFI比率在整個區(qū)域被設(shè)定成比50%大。特別地，在圖12所示的例子中，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷低且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速低的區(qū)域中，PFI比率被設(shè)定為比70 %大的值。
[0163]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，稀側(cè)的汽缸中的PFI比率在整個區(qū)域被設(shè)定成比50%大。 因而，在稀側(cè)的汽缸中，燃料供給主要從端口燃料噴射閥12進(jìn)行。因此，即使在稀側(cè)的汽缸中燃燒空燃比成為稀程度大的稀空燃比，也能夠抑制混合氣的燃燒惡化。
[0164]圖13是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中的PFI比率的映射的例子的圖。在圖13所示的映射中，也與圖12所示的映射同樣，PFI比率被設(shè)定成內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低且內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低則越大。
[0165]除此之外，如圖13所示，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷低且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速低的區(qū)域中，PFI比率被設(shè)定為40?50 %。除此之外，由于PFI比率被設(shè)定成內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高則越小，所以PFI比率在整個區(qū)域被設(shè)定成小于50%。特別地，在圖12所示的例子中，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高的區(qū)域中，PFI比率被設(shè)定為0?10%。
[0166]在本實(shí)施方式中，如上所述，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，在稀側(cè)的汽缸中 PFI比率始終被設(shè)定為比50 %大，在濃側(cè)的汽缸中PFI比率始終被設(shè)定為小于50 %。其結(jié)果， 在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，稀側(cè)的汽缸中的PFI比率比濃側(cè)的汽缸中的PFI比率大。
[0167]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，濃側(cè)的汽缸中的PFI比率在整個區(qū)域被設(shè)定為小于50%。 因而，在濃側(cè)的汽缸中，燃料供給主要從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行。在此，如上所述，在濃側(cè)的汽缸中，不容易產(chǎn)生上述的稀側(cè)的汽缸那樣的燃燒惡化。因此，即使燃料供給主要從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行，在濃側(cè)的汽缸內(nèi)也不會那樣產(chǎn)生燃燒惡化。另一方面，通過燃料供給主要從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行，在濃側(cè)的汽缸中，如上所述，能夠提高熱效率。
[0168]除此之外，在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中，設(shè)定來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給正時以使得進(jìn)行分層燃燒。因此，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中，在壓縮行程后期從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行燃料供給。
[0169]圖14是示出表示執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中的來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給正時的映射的例子的圖。從圖14可知，來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給正時在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低時被設(shè)定得越延遲。以下，對基于內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速這樣設(shè)定燃料供給正時的理由進(jìn)行說明。
[0170]若內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷變高，則來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料噴射量隨之增大。由于每單位時間從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給的燃料量確定，所以為了使燃料噴射量增大，需要使來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給時間增大。因而，為了與內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷無關(guān)地在火花塞10的點(diǎn)火正時之前供給所有燃料，在本實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高，則使來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給正時越提前。
[0171]另外，即使在同一正時(曲軸角)從缸內(nèi)燃料噴射閥11進(jìn)行燃料供給，并在同一正時(曲軸角)由火花塞10進(jìn)行點(diǎn)火，也是內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高則從燃料供給到點(diǎn)火為止的時間越短。另一方面，即使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速變化，從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給的燃料充分?jǐn)U散到火花塞10 周圍所需的時間也不怎么改變。因此，在本實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則使來自缸內(nèi)燃料噴射閥11的燃料供給正時越提前，由此來確保燃料進(jìn)行分層燃燒所需的擴(kuò)散到火花塞10 周圍所需的時間。
[0172]這樣，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間的濃側(cè)的汽缸中，進(jìn)行分層燃燒。若這樣進(jìn)行分層燃燒，則與均質(zhì)燃燒相比，在燃燒室5內(nèi)容易產(chǎn)生未燃HC、C0。因而，能夠使更多的未燃HC、C0從濃側(cè)的汽缸的燃燒室5流出。如上所述，汽缸間空燃比控制的目的在于，從濃側(cè)的汽缸流出的未燃HC、C0和從稀側(cè)的汽缸流出的氧使上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧的吸入放出活躍。因此，通過在濃側(cè)的汽缸中進(jìn)行分層燃燒，能夠使從濃側(cè)的汽缸流出的未燃HC、 C0的流出量增大，其結(jié)果，能夠使上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧的吸入放出活躍。由此， 能夠抑制最大可吸藏氧量Cmax的下降。
[0173]〈使用時間圖的說明〉
[0174]圖15是開始汽缸間空燃比控制時的是否執(zhí)行汽缸間空燃比控制、平均空燃比修正量AFCav、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE、內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L、稀側(cè)的汽缸的PFI比率、濃側(cè)的汽缸的PFI比率、濃側(cè)的汽缸的燃料噴射正時的時間圖。
[0175]在圖15所示的例子中，在時刻七以前的狀態(tài)下，沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制，除此之外，也沒有執(zhí)行平均空燃比控制。因此，此時，在所有汽缸中，PFI比率都被設(shè)為同一比率。 另外，此時的PFI比率基于如圖11所示的映射來設(shè)定。在圖15所示的例子中，在時刻七以前， 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L慢慢增大，PFI比率隨之慢慢減小。
[0176]之后，在圖15所示的例子中，在時刻t，開始平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。若在時刻七開始汽缸間空燃比控制，則稀側(cè)的汽缸中的PFI比率基于如圖12所示的映射來設(shè)定。因而，在時刻以，稀側(cè)的汽缸中的PFI比率與時刻t以前的PFI比率相比急劇增大。另一方面，若在時刻七開始汽缸間空燃比控制，則濃側(cè)的汽缸中的PFI比率基于如圖13所示的映射來設(shè)定。因而，在時刻ti，濃側(cè)的汽缸中的PFI比率稍微減小。除此之外，由于在濃側(cè)的汽缸中進(jìn)行分層燃燒，所以在時刻t使?jié)鈧?cè)的汽缸中的燃料供給正時延遲。
[0177]在圖15所示的例子中，在時刻^以后，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L也慢慢增大。 因而，與此相伴，濃側(cè)的汽缸中的PFI比率和稀側(cè)的汽缸中的PFI比率都慢慢減小。除此之夕卜，在時刻七以后，濃側(cè)的汽缸中的燃料供給正時慢慢提前。此外，在圖15所示的例子中，在時亥Ijt、t3、t5，平均空燃比修正量AFCav被切換為濃設(shè)定修正量AFCr ich，在時刻t2、t4，平均空燃比修正量AFCav被切換為稀設(shè)定修正量AFClean。
[0178]另外，在圖15所示的例子中，在時刻t4以后，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L維持一定。因而，在時刻t4以后，濃側(cè)的汽缸中的PFI比率和稀側(cè)的汽缸中的PFI比率都維持一定。 同樣，在時刻t4以后，濃側(cè)的汽缸中的燃料供給正時也維持一定。
[0179]〈PFI比率設(shè)定處理的流程圖〉[〇18〇]圖16是示出各汽缸中的PFI比率設(shè)定處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的嵌入來進(jìn)行。[0181 ]首先，在步驟S31中，與圖9的步驟S21同樣，判定汽缸間空燃比控制(抖動控制)的執(zhí)行條件是否成立。在判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件不成立時，即在沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制時，進(jìn)入步驟S32。在步驟S32中，基于由負(fù)荷傳感器43檢測到的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L 和由曲軸角傳感器44檢測到的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，使用如圖11所示的映射算出所有汽缸的PFI比率，結(jié)束控制例程。
[0182]另一方面，在步驟S31中判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件成立時，即在正在執(zhí)行汽缸間空燃比控制時，進(jìn)入步驟S33。在步驟S33中，基于由負(fù)荷傳感器43、曲軸角傳感器 44檢測到的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，使用如圖12所示的映射算出稀側(cè)的汽缸中的PFI比率。接著，在步驟S34中，基于檢測到的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，使用如圖13所示的映射算出濃側(cè)的汽缸中的PFI比率，結(jié)束控制例程。
[0183]〈第二實(shí)施方式〉
[0184]接著，使用圖17和圖18,對本發(fā)明的第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行說明。第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制除了以下說明的方面之外，與第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制是同樣的。
[0185]在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為稀空燃比的汽缸(稀側(cè)的汽缸)，控制供給比率以使得不從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給燃料而僅從端口燃料噴射閥12供給燃料。除此之外，在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間， 針對燃燒空燃比被設(shè)為濃空燃比的汽缸(濃側(cè)的汽缸)，也控制供給比率以使得不從缸內(nèi)燃料噴射閥11供給燃料而僅從端口燃料噴射閥12供給燃料。
[0186]圖17是開始汽缸間空燃比控制時的平均空燃比修正量AFCav等的與圖15同樣的時間圖。在圖17所示的例子中，與圖15所示的例子同樣，在時刻^以前的狀態(tài)下，沒有執(zhí)行汽缸間空燃比控制，除此之外，也沒有執(zhí)行平均空燃比控制。另外，此時的PFI比率基于如圖11 所示的映射來設(shè)定。在圖17所示的例子中，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L慢慢增大，PFI比率隨之慢慢減小。
[0187]之后，在時刻七，開始平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。若在時刻七開始汽缸間空燃比控制，則稀側(cè)的汽缸和濃側(cè)的汽缸中的PFI比率被設(shè)定為100%。因此，在時刻七以后，與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L無關(guān)而僅從端口燃料噴射閥12供給燃料。
[0188]根據(jù)本實(shí)施方式，在這樣執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，通過僅從端口燃料噴射閥12供給燃料，尤其能在稀側(cè)的汽缸最大限度抑制燃燒惡化。
[0189]圖18是示出第二實(shí)施方式中的各汽缸中的PFI比率設(shè)定處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的嵌入來進(jìn)行。
[0190]首先，在步驟S41中，與圖9的步驟S21同樣，判定汽缸間空燃比控制(抖動控制)的執(zhí)行條件是否成立。在判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件不成立時，進(jìn)入步驟S42。在步驟S42中，基于檢測到的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE，使用如圖11所示的映射算出所有汽缸的PFI比率，結(jié)束控制例程。另一方面，在步驟S41中判定為汽缸間空燃比控制的執(zhí)行條件成立時，進(jìn)入步驟S43。在步驟S43中，所有汽缸的PFI比率被設(shè)定為100 %，控制例程結(jié)束。
[0191]〈其他實(shí)施方式〉
[0192]此外，在上述第一實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，在稀側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為比50%大的值，在濃側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為小于50%。另外，在第二實(shí)施方式中，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，在稀側(cè)的汽缸和濃側(cè)的汽缸的所有汽缸中將PFI比率都設(shè)為100%。然而，PFI比率的設(shè)定形態(tài)不限于這些實(shí)施方式。
[0193]特別地，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，只要在稀側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為比50%大的值即可，稀側(cè)的汽缸和濃側(cè)的汽缸中的PFI比率可以設(shè)定為任意比率。因此，也可以在稀側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為比50 %大的值，并且在濃側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為0%、50%以上、100%、0?100%的任一值或范圍。除此之外，也可以在稀汽缸中將PFI比率設(shè)定為100%，并且在濃側(cè)的汽缸中將PFI比率設(shè)定為0%、小于50%、50%以上、0?100% 的任一值或范圍。
[0194]但是，在該情況下，在執(zhí)行汽缸間空燃比控制的期間，優(yōu)選稀側(cè)的汽缸中的PFI比率成為濃側(cè)的汽缸中的PFI比率以上或者比濃側(cè)的汽缸中的PFI比率大的值。由此，能夠抑制稀側(cè)的汽缸中的燃燒惡化。
[0195]〈平均空燃比控制的其他形態(tài)〉
[0196]接著，參照圖20?圖22,對平均空燃比控制的其他形態(tài)進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的平均空燃比控制中，首先，若在將目標(biāo)平均空燃比設(shè)定為濃設(shè)定空燃比的狀態(tài)下判斷為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比，則目標(biāo)平均空燃比被切換為稀設(shè)定空燃比。由此，平均空燃比變化成稀空燃比。
[0197]當(dāng)目標(biāo)平均空燃比被切換為稀設(shè)定空燃比后，對流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的氧過剩不足量進(jìn)行累計。氧過剩不足量是指在想要使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20 的排氣的空燃比成為理論空燃比時所過剩的氧的量或者所不足的氧的量(過剩的未燃HC、 C0等的量)。特別地，在目標(biāo)平均空燃比為稀設(shè)定空燃比時，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20 的排氣中的氧成為過剩，該過剩的氧被吸藏于上游側(cè)排氣凈化催化劑20。因此，氧過剩不足量的累計值(以下，稱作“累計氧過剩不足量”)可以說表示上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA。
[0198]此外，氧過剩不足量的算出基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比、以及在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中流通的排氣的流量或來自燃料噴射閥11、12的燃料供給量等來進(jìn)行。具體而言，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣中的氧過剩不足量0ED例如通過下述式 (2)算出。
[0199]0ED = 0.23 X Qi X (AFup-AFR)---(2)[〇2〇〇]在此，0.23表示空氣中的氧濃度，Qi表示燃料噴射量，AFup表示上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比，AFR表示成為控制中心的空燃比(在本實(shí)施方式中是理論空燃比)。
[0201]當(dāng)對這樣算出的氧過剩不足量進(jìn)行累計而得到的累計氧過剩不足量成為預(yù)先設(shè)定的切換基準(zhǔn)值(與預(yù)先設(shè)定的切換基準(zhǔn)吸藏量Cref相當(dāng))以上時，至此被設(shè)定為稀設(shè)定空燃比的目標(biāo)平均空燃比被切換為濃設(shè)定空燃比。即，在開始將平均空燃比控制成稀空燃比之后的上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的切換基準(zhǔn)吸藏量Cref 時，平均空燃比被切換為濃空燃比。
[0202]之后，在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比再次成為了濃判定空燃比以下時， 目標(biāo)平均空燃比再次被設(shè)為稀設(shè)定空燃比，之后，反復(fù)進(jìn)行同樣的操作。這樣，在本實(shí)施方式中，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的目標(biāo)平均空燃比也被交替地設(shè)定為稀設(shè)定空燃比和濃設(shè)定空燃比。
[0203]參照圖19,對本實(shí)施方式的平均空燃比控制進(jìn)行具體說明。圖19是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖19所示的例子中，在時刻。?。期間，平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量AFCrich。即，目標(biāo)平均空燃比被設(shè)為濃空燃比，與此相伴，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup為濃空燃比。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20 的排氣中所包含的未燃HC、C0被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化，與此相伴，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減少。另一方面，通過上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的未燃HC、 C0的凈化，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致為理論空燃比。
[0204]之后，若上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA減少而接近零，則流入到上游側(cè)排氣凈化催化劑20的未燃HC、C0的一部分開始從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。因而，在圖示的例子中，在時刻t2,下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達(dá)到濃判定空燃比 AFrich〇[〇2〇5]在本實(shí)施方式中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下時，為了使氧吸藏量0SA增大，平均空燃比修正量AFCav被切換為稀設(shè)定修正量AFClean。因此，目標(biāo)平均空燃比被切換成稀空燃比。此時，累計氧過剩不足量2 0ED被復(fù)位為零。[〇2〇6] 在時刻t2將平均空燃比修正量AFCav切換為稀設(shè)定修正量AFClean后，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比從濃空燃比變化為稀空燃比。另外，與此相伴，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup成為稀空燃比。除此之外，在時刻^以后，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢增大，另外，累計氧過剩不足量2 0ED也慢慢增大。另外，下游偵控燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向理論空燃比收斂。
[0207]之后，若上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA增加，則在時刻t3，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA達(dá)到切換基準(zhǔn)吸藏量Cref。此時，累計氧過剩不足量2 0ED達(dá)到與切換基準(zhǔn)吸藏量Cref相當(dāng)?shù)那袚Q基準(zhǔn)值OEDref。在本實(shí)施方式中，當(dāng)累計氧過剩不足量2 0ED成為切換基準(zhǔn)值OEDref以上時，為了中止氧向上游側(cè)排氣凈化催化劑20的吸藏，平均空燃比修正量AFCav被切換為濃設(shè)定修正量AFCrich。因此，目標(biāo)平均空燃比被設(shè)為濃空燃比。另外，此時，累計氧過剩不足量20ED被復(fù)位為零。之后，在平均空燃比控制中，反復(fù)進(jìn)行時刻tl?t3的控制。
[0208]此外，切換基準(zhǔn)吸藏量Cref被設(shè)定為與上游側(cè)排氣凈化催化劑20未使用時的最大可吸藏氧量Cmax相比足夠低。因而，即使在實(shí)際的排氣的空燃比無意地從目標(biāo)平均空燃比瞬間性地大幅偏移時，氧吸藏量0SA也不會達(dá)到最大可吸藏氧量Cmax。反過來說，切換基準(zhǔn)吸藏量Cref被設(shè)為足夠少的量，以使得即使產(chǎn)生如上所述的非意圖的空燃比的偏移，氧吸藏量0SA也不會達(dá)到最大可吸藏氧量Cmax。例如，切換基準(zhǔn)吸藏量Cref被設(shè)為上游側(cè)排氣凈化催化劑20未使用時的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下，優(yōu)選設(shè)為1/2以下，更優(yōu)選設(shè)為1/5 以下。[〇2〇9]根據(jù)本實(shí)施方式，在從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出氧和/或NOx之前，目標(biāo)平均空燃比就從稀空燃比被切換為濃空燃比。因而，能夠始終抑制來自上游側(cè)排氣凈化催化劑 20的NOx排出量。即，只要進(jìn)行著上述控制，基本上就能夠使來自上游側(cè)排氣凈化催化劑20 的NOx排出量大致為零。另外，由于算出累計氧過剩不足量2 0ED時的累計期間短，所以與長期連續(xù)進(jìn)行累計的情況相比不容易產(chǎn)生算出誤差。因而，能夠抑制因累計氧過剩不足量2om)的算出誤差而排出n〇x。
[0210]此外，在本實(shí)施方式中，不管是在平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量 AFCrich的期間(例如，時刻ti?t2)，還是在設(shè)定為稀設(shè)定修正量AFClean的期間(例如，時刻 t2?t3)，都執(zhí)行汽缸間空燃比控制。特別地，在圖19所示的例子中，在濃側(cè)的汽缸中，空燃比修正量AFC被設(shè)定為從平均空燃比修正量AFCav減去變更量a而得到的值。另一方面，在稀側(cè)的汽缸中，空燃比修正量AFC被設(shè)定為向平均空燃比修正量AFCav加上變更量a而得到的值。 但是，也可以與上述第一實(shí)施方式的變更例同樣，在平均空燃比修正量AFCav被設(shè)定為濃設(shè)定修正量的期間內(nèi)不執(zhí)行汽缸間空燃比控制。
[0211]〈具體控制的說明和流程圖〉
[0212]接著，參照圖20,對上述實(shí)施方式中的排氣凈化裝置的控制裝置進(jìn)行具體說明。圖 20是與圖8同樣的功能框圖，相對于圖8所示的功能框圖加上了氧過剩不足量算出部A4。 [〇213]氧過剩不足量算出部A4基于由燃料噴射量算出部A3算出的燃料噴射量Qi和上游偵控燃比傳感器40的輸出空燃比AFup，算出累計氧過剩不足量2 0ED。氧過剩不足量算出部 A4例如通過利用上述式(2)將上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比與控制中心空燃比的差量乘以燃料噴射量Qi，并對求出的值進(jìn)行累計來算出累計氧過剩不足量20ED。另外，在本實(shí)施方式中，在空燃比修正量算出部A5中，除了下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 之外，還基于由氧過剩不足量算出部A4算出的累計氧過剩不足量2 0ED，算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。[〇214]圖21是示出第二實(shí)施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的嵌入來進(jìn)行。圖21的步驟S61?S66和步驟S68?S73與圖 9的步驟S11?S16和步驟S18?S23是同樣的，所以省略說明。
[0215]在圖21所示的控制例程中，在步驟S62中判定為濃標(biāo)志Fr不是1的情況下，進(jìn)入步驟S67。在步驟S67中，判定平均空燃比修正量AFCav被切換之后的累計氧過剩不足量2 0ED 是否為切換基準(zhǔn)值OEDref以上。在累計氧過剩不足量2 0ED比切換基準(zhǔn)值OEDref少的情況下，進(jìn)入步驟S68。另一方面，在判定為累計氧過剩不足量2 0ED為切換基準(zhǔn)值OEDref以上的情況下，進(jìn)入步驟S69。
[0216]以上，雖然對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但上述實(shí)施方式只不過示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，并非旨在將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃機(jī)，具有多個汽缸，并且具備: 端口燃料噴射閥，其向通往各汽缸的進(jìn)氣通路內(nèi)噴射燃料； 缸內(nèi)燃料噴射閥，其向各汽缸的燃燒室內(nèi)噴射燃料； 排氣凈化催化劑，其配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路，并且能夠吸藏氧； 下游側(cè)空燃比傳感器，其配置于所述排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側(cè)；以及控制裝置，其控制在各汽缸中進(jìn)行燃燒時的燃燒空燃比，并控制來自所述端口燃料噴射閥和所述缸內(nèi)燃料噴射閥雙方的燃料的供給比率，其中， 所述控制裝置構(gòu)成為能夠執(zhí)行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制， 所述平均空燃比控制是將平均空燃比交替地控制成比理論空燃比濃的濃空燃比和比理論空燃比稀的稀空燃比的控制，所述平均空燃比是指所有汽缸中的燃燒空燃比的平均值， 所述汽缸間空燃比控制是如下控制，即:控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸的燃燒空燃比為濃空燃比，且至少有一個汽缸的燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，所述控制裝置還構(gòu)成為: 在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比以使得稀偏移量比濃偏移量小，所述稀偏移量是指將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差，所述濃偏移量是指將所述平均空燃比控制成了濃空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差， 在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量多。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)， 所述控制裝置，在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量多。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)， 所述控制裝置，在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸，控制所述供給比率以使得來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量比來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量多。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的內(nèi)燃機(jī)， 所述控制裝置，在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，控制所述供給比率，以使得燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸中的來自所述端口燃料噴射閥的燃料供給量相對于總噴射量的比率為燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比濃的汽缸中的所述比率以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的內(nèi)燃機(jī)， 所述控制裝置，在進(jìn)行所述汽缸間空燃比控制的期間，針對燃燒空燃比被設(shè)為比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供給比率以使得不從所述缸內(nèi)燃料噴射閥供給燃料而僅從所述端口燃料噴射閥供給燃料。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的內(nèi)燃機(jī)， 所述控制裝置，控制所述供給比率，以使得內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越高且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則來自所述缸內(nèi)燃料噴射閥的燃料供給量相對于向各汽缸的總噴射量的比例越大。
【文檔編號】F02D41/02GK106089461SQ201610236203
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月15日 公開號201610236203.X, CN 106089461 A, CN 106089461A, CN 201610236203, CN-A-106089461, CN106089461 A, CN106089461A, CN201610236203, CN201610236203.X
【發(fā)明人】萱沼良介, 山口雄士, 鈴木一也, 三好悠司, 星幸一
【申請人】豐田自動車株式會社