(第1の形態)
 図1は、本発明の第1の形態に係る排気制御� �置が組み込まれた内燃機関を示している。� �1の内燃機関(以下、エンジンと称することが ある。)1は、4つの気筒2と、各気筒にそれぞ� �接続される吸気通路3及び排気通路4とを備え ている。なお、各気筒にはそれらの並び方向 一端から他端側に向かって#1~#4の気筒番号を� ��して互いに区別する。各気筒2には、気筒2� �の燃料混合気に点火するための点火プラグ5� ��それぞれ設けられている。すなわち、エン� ��ン1は火花点火式内燃機関である。吸気通路 3には、吸気量に対応した信号を出力するエ� �フローメータ6と、ターボ過給機7のコンプレ ッサ7aと、吸気を冷却するインタークーラ8と 、吸気量を調整するためのスロットルバルブ 9と、燃料を吸気通路3内に噴射する4つのイン ジェクタ10とが設けられている。図1に示した ように各インジェクタ10は、吸気通路3を各気 筒2の吸気側に接続させるべく分岐した部分� �#1~#4の気筒2に対応して設けられている。そ� �ため、#1~#4の各気筒2に供給する燃料量を別� �に制御することができる。従ってエンジン1� ��は#1~#4の各気筒2の空燃比を別々に制御する� ��とができる。

 排気通路4には、ターボ過給機7のタービ� �7bと、タービン7bの下流に設けられる後段排� ��浄化触媒としてのメイン触媒11が設けられ� �いる。メイン触媒11としては三元触媒が設け られる。また、排気通路4にはタービン7bを迂 回させて排気を下流に導くためのバイパス通 路12が設けられており、バイパス通路12には� �ンジン1の過給圧が予め設定した上限過給圧� ��達すると開く過給圧調整弁13が設けられて� �る。図1に示したようにタービン7bとメイン� �媒11の間の排気通路4には排気の空燃比を検� �するための第2空燃比センサ14が、メイン触� �11の下流の排気通路4には排気の酸素濃度に� �応した信号を出力するO2センサ15がそれぞれ� ��けられている。第2空燃比センサ14は一般に� ��燃機関に取り付けられる周知のセンサと同� ��ものでよく、また、O2センサ15は理論空燃比 を境にしてリッチ側で約1(V)、リーン側で約0( V)にそれぞれ変化する出力特性を有する周知� ��ものでよい。そのため、これらの詳細な説� ��は省略する。

 図1に示したように排気通路4は、#1及び#4� ��気筒2の排気側とタービン7bとを接続する第1 分岐通路21と、#2及び#3の気筒2の排気側とタ� �ビン7bとを接続する第2分岐通路22とを備えて いる。図2は、タービン7bの入口部を排気が流 入してくる方向から見た図を示している。図 2に示したように第1分岐通路21及び第2分岐通� ��22は、別々にタービン7bの入口部に接続され ている。第1分岐通路21には、メイン触媒11よ� ��も容量の小さい排気浄化触媒としてのスタ� ��ト触媒23、及びスタート触媒23の上流に配置 されて排気の空燃比を検出する空燃比検出手 段としての第1空燃比センサ24が設けられてい る。スタート触媒23としては三元触媒が設け� ��れる。第2分岐通路22は、スタート触媒23よ� �も上流の第1分岐通路21と連通部25にて連通さ れている。連通部25には、#2及び#3の各気筒2� �ら排出された排気をスタート触媒23に導入す る導入位置P1(図1参照)とその導入する阻止す� ��阻止位置P2(図1参照)との間で切り替え可能� �切替弁手段としての排気切替弁26が設けられ ている。なお、各分岐通路21、22がこのよう� �各気筒2に接続されることにより、#1及び#4の 気筒2が本発明の第1気筒群に相当し、#2及び#3 の気筒2が本発明の第2気筒群に相当する。

 排気切替弁26の動作は、エンジンコント� �ールユニット(ECU)30にて制御される。ECU30は� �マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRA M、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータと� �て構成され、エンジン1に設けられている各� ��センサの出力信号に基づいて点火プラグ5及 びインジェクタ10などの動作を制御してエン� ��ン1の運転状態を制御する周知のコンピュー タユニットである。ECU30は、例えばエンジン1 の運転状態に応じて各インジェクタ10から噴� ��すべき燃料量を算出し、その算出した燃料� ��が噴射されるように各インジェクタ10の動� �を制御する。このような制御を行う際に参� �するセンサとしてECU30には、エアフローメー タ6、第1空燃比センサ24、第2空燃比センサ14� �O2センサ15、エンジン1のクランク角に対応し た信号を出力するクランク角センサ31、及び� ��クセル開度に対応した信号を出力するアク� ��ル開度センサ32が接続されている。

 エンジン1では、エンジン1の運転状態に� �じて排気切替弁26の位置を切り替えることに より、エンジン1の加速性能を向上させたり� �スタート触媒23及びメイン触媒11の温度を調� ��することができる。図3は、ECU30がエンジン1 の加速性能を向上させるべくエンジン1の運� �中に所定の周期で繰り返し実行する排気切� �弁制御ルーチンを示している。これによりEC U30が本発明の弁制御手段として機能する。

 図3の制御ルーチンにおいてECU30は、ステ� ��プS11でエンジン1に対して加速が要求された か否か判断する。加速要求は、例えばアクセ ル開度センサ32の出力信号を参照して判定し� ��単位時間当たりのアクセル開度の変化(以下 、アクセル開度変化率と称することがある。 )δTAが予め設定した閾値α以上の場合に加速� �要求されていると判断する。加速要求があ� �たと判断した場合はステップS12に進み、ECU30 は排気切替弁26を阻止位置P2に切り替える。� �お、既に排気切替弁26が阻止位置P2に切り替� ��られていた場合は、その状態を維持させる� ��その後、今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、加速要求が無かったと判断した場� ��はステップS13に進み、ECU30は排気切替弁26が 阻止位置P2か否か判断する。排気切替弁26が� �入位置P1であると判断した場合はステップS14 をスキップしてステップS15に進む。一方、排 気切替弁26が阻止位置P2と判断した場合はス� �ップS14に進み、ECU30は排気切替弁26の位置を� ��止位置P2に維持するか否か判断する。排気� �替弁26を阻止位置P2に維持するか否かは、例� ��ばエンジン1に対して加速が要求されてから 経過した時間、又はアクセル開度に基づいて 判断する。例えば、エンジン1に対する加速� �求があってから経過した時間が予め設定し� �所定時間内の場合は阻止位置P2に維持すると 判断する。また、例えばアクセル開度変化率 δTAが予め設定した閾値β以上の場合に阻止位 置P2に維持すると判断する。閾値βは排気切� �弁26を阻止位置P2に維持するべきか否か判断� ��る基準として設定される値であり、閾値α� �りも小さい値が設定される。排気切替弁26を 阻止位置P2に維持すると判断した場合はステ� ��プS12に進み、排気切替弁26を阻止位置P2に維 持させた後、今回の制御ルーチンを終了する 。一方、排気切替弁26を導入位置P1に切り替� �ると判断した場合はステップS15に進み、ECU30 は排気切替弁26を導入位置P1に切り替える。� �お、既に排気切替弁26が導入位置P1に切り替� ��られていた場合は、その状態を維持する。� ��の後、今回の制御ルーチンを終了する。

 このようにエンジン1に対して加速が要求 された場合は排気切替弁26を阻止位置P2に切� �替えることにより、第1分岐通路21及び第2分� ��通路22の両方からそれぞれタービン7bに排気 を導入することができる。この場合、排気脈 動を利用して過給性能を向上させることがで きるので、エンジン1の加速性能を向上させ� �ことができる。一方、エンジン1に対する加� ��要求が無い場合は排気切替弁26を導入位置P1 に切り替えるので、エンジン1の各気筒2から� ��出された排気をスタート触媒23及びメイン� �媒11で浄化できる。そのため、排気エミッシ ョンを改善できる。

 図4は、ECU30がメイン触媒11の温度をメイ� �触媒11が浄化性能を発揮する所定の活性温度 域内に制御するべく実行するメイン触媒温度 制御ルーチンを示している。図4の制御ルー� �ンはECU30が実行する他のルーチンと並行にエ ンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実� �される。なお、図4において図3と同一の処理 には同一の参照符号を付して説明を省略する 。

 図4の制御ルーチンにおいてECU30は、まず� ��テップS21でエンジン1の運転状態を取得する 。エンジン1の運転状態としては、例えばエ� �ジン1の回転数、負荷、メイン触媒11の温度Tm 、スタート触媒23の温度Ts、及び冷却水温な� �が取得される。なお、エンジン1の回転数は� ��ランク角センサ31の出力信号に基づいて取� �し、エンジン1の負荷はエアフローメータ6の 出力信号に基づいて取得すればよい。また、 メイン触媒11の温度Tm及びスタート触媒23の温 度Tsは、それぞれエンジン1の回転数及び負荷 などエンジン1の運転状態に基づいて推定す� �ばよい。このように各触媒11、23の温度を取� ��することにより、ECU30が本発明の触媒温度� �得手段として機能する。メイン触媒11及びス タート触媒23にそれぞれ温度センサを設けて� ��れら触媒の温度を取得してもよい。続くス� ��ップS22においてECU30は、メイン触媒11の温度 Tmがこの触媒が浄化性能を発揮する所定の活� ��温度域の下限温度T1以上か否か判断する。� �イン触媒11の温度Tmが下限温度T1未満と判断� �た場合はステップS15に進み、ECU30は排気切替 弁26を導入位置P1に切り替える。その後、今� �の制御ルーチンを終了する。

 一方、メイン触媒11の温度Tmが下限温度T1� ��上と判断した場合はステップS23に進み、ECU3 0はメイン触媒11の温度Tmが予め設定した活性� ��定温度T2以上か否か判断する。活性判定温� �T2は、メイン触媒11が浄化性能を発揮してい� ��か否か判断する基準として設定される温度� ��あり、下限温度T1より高く、かつ所定の活� �温度域内の温度が設定される。メイン触媒11 の温度Tmが活性判定温度T2以上と判断した場� �はステップS24に進み、ECU30はECU30が実行する� ��のルーチンにおいて排気切替弁26を阻止位� �P2に切り替える要求が発生しているか否か判 断する。排気切替弁26を阻止位置P2に切り替� �る要求が発生していると判断した場合はス� �ップS12に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止位� ��P2に切り替える。その後、今回の制御ルー� �ンを終了する。ステップS23が否定判断され� �場合、又はステップS24が否定判断された場� �はステップS15に進み、ECU30は排気切替弁26を� ��入位置P1に切り替える。その後、今回の制� �ルーチンを終了する。

 図4の制御ルーチンでは、メイン触媒11の� ��度Tmが活性判定温度T2以上になるまで、すな わちメイン触媒11が浄化性能を発揮するまで� ��気切替弁26が導入位置P1に維持されるので、 エンジン1の各気筒2から排出された排気をス� ��ート触媒23及びメイン触媒11の両方の触媒で 浄化できる。そのため、排気エミッションの 悪化を抑制できる。なお、メイン触媒11の温� ��Tmが下限温度T1以上か否かはエンジン1の冷� �水の温度に基づいて判断してもよい。例え� �、メイン触媒11の温度Tmが下限温度T1以上に� �るときの冷却水の温度を予め実験などによ� �求めて判定水温として設定し、ステップS22� �はメイン触媒11の温度Tmの代わりに冷却水の� ��度がこの判定水温以上か否かによってメイ� ��触媒11の温度Tmが下限温度T1以上か否か判断� ��てもよい。

 周知のようにスタート触媒23として設け� �れる三元触媒は、所定の劣化進行温度以上� �過熱されると劣化の進行が加速され、排気� �化性能が低下する。そこで、ECU30はスタート 触媒23の劣化を抑制するべく図5に示した触媒 劣化抑制ルーチンを実行する。なお、図5の� �ーチンは、エンジン1の運転中にECU30が実行� �る他のルーチンと並行に所定の周期で繰り� �し実行される。図5において図3と同一の処理 には同一の参照符号を付して説明を省略する 。

 図5のルーチンにおいてECU30は、まずステ� ��プS21でエンジン1の運転状態を取得する。次 のステップS31においてECU30は、エンジン1の運 転状態が予め設定した領域A1~A4のいずれの領� ��の運転状態か判定する。図6はエンジン1の� �転数及び負荷と各領域A1~A4との対応関係の一 例を示す図である。図6の線L1は排気切替弁26� ��導入位置P1の場合にスタート触媒23の温度Ts� ��所定の過熱判定温度To以上となる運転状態� �境界を示している。なお、過熱判定温度Toと しては、例えばスタート触媒23の温度Tsが過� �判定温度Toのときに排気温度が上昇してもス タート触媒23の温度Tsが劣化進行温度に達し� �い程度の温度が設定される。図6の線L2は、� �気切替弁26が阻止位置P2の場合にスタート触� ��23の温度Tsが過熱判定温度To以上となる運転� ��態の境界を示している。図6の線L3は、#1及� �#4の各気筒2の空燃比が理論空燃比よりリッ� �側の空燃比(以下、第1リッチ空燃比と称する ことがある。)AF1に制御され、かつ#2及び#3の� ��気筒2の空燃比が理論空燃比で制御されてい る場合に#1~#4の各気筒2から排出される排気の 温度が所定の許容上限温度Teh以上となる運転 状態の境界を示している。所定の許容上限温 度Tehは、排気弁及びタービン7bなど排気通路4 に設けられている排気系部品の耐熱性を考慮 して設定される。許容上限温度Tehとしては、 例えばタービン7bの耐熱温度より低く、かつ� ��熱判定温度Toより高い温度が設定される。� �1リッチ空燃比AF1には、#1及び#4の各気筒2か� �排出される排気の温度をこれらの気筒2の空� ��比が理論空燃比で制御されているときの排� ��の温度よりも低下させることが可能な空燃� ��が設定される。

 続くステップS32においてECU30は、エンジ� �1の運転状態が領域A1の運転状態か否か判断� �る。エンジン1の運転状態が領域A1の運転状� �と判断した場合はステップS33に進み、ECU30は 排気切替弁26を導入位置P1に切り替えるとと� �に#1~#4の各気筒2の空燃比が理論空燃比に制� �されるように各インジェクタ10の動作を制御 する。既に排気切替弁26が導入位置P1に切り� �えられていた場合はその状態を維持する。� �様に、既に#1~#4の各気筒2の空燃比が理論空� �比に制御されるように各インジェクタ10の動 作が制御されていた場合はその制御を継続す る。その後、今回のルーチンを終了する。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A1以外� ��領域の運転状態と判断した場合はステップS 34に進み、ECU30はエンジン1の運転状態が領域A 2の運転状態か否か判断する。エンジン1の運� ��状態が領域A2の運転状態と判断した場合は� �テップS35に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止� ��置P2に切り替えるとともに#1~#4の各気筒2の� �燃比が理論空燃比に制御されるように各イ� �ジェクタ10の動作を制御する。なお、既に排 気切替弁26が阻止位置P2に切り替えられてい� �場合はその状態を維持する。また、既に#1~#4 の各気筒2の空燃比が理論空燃比に制御され� �ように各インジェクタ10の動作が制御されて いた場合はその制御を継続する。その後、今 回のルーチンを終了する。このように排気切 替弁26を阻止位置P2に切り替えることにより� �タート触媒23に流入する排気の量を減少させ ることができるので、スタート触媒23の温度T sを低下させたり、この温度の上昇を抑制で� �る。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A2以外� ��領域の運転状態と判断した場合はステップS 36に進み、ECU30はエンジン1の運転状態が領域A 3の運転状態か否か判断する。エンジン1の運� ��状態が領域A3の運転状態と判断した場合は� �テップS37に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止� ��置P2に切り替えるとともに#1及び#4の各気筒2 の空燃比が第1リッチ空燃比AF1に、#2及び#3の� ��気筒2の空燃比が理論空燃比にそれぞれ制御 されるように各インジェクタ10の動作を制御� ��る。なお、既に排気切替弁26及び各インジ� �クタ10がこれらの状態に制御されていた場合 は、その制御を継続する。その後、今回のル ーチンを終了する。このように#1及び#4の各� �筒2の空燃比を第1リッチ空燃比AF1に制御する ことにより、スタート触媒23に流入する排気� ��温度を低下させることができる。そのため� ��スタート触媒23の温度Tsを低下させたり、こ の温度の上昇を抑制できる。この処理を実行 することにより、ECU30は本発明の触媒温度上� ��抑制手段として機能する。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A3以外� ��領域の運転状態と判断した場合はステップS 38に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止位置P2に� ��り替えるとともに#1及び#4の各気筒の空燃比 が第1リッチ空燃比AF1に、#2及び#3の各気筒2の 空燃比が理論空燃比よりリッチ側かつ第1リ� �チ空燃比AF1よりリーン側の空燃比(以下、第2 リッチ空燃比と称することがある。)AF2にそ� �ぞれ制御されるように各インジェクタ10の動 作を制御する。なお、既に排気切替弁26及び� ��インジェクタ10がこれらの状態に制御され� �いた場合は、その制御を継続する。その後� �今回のルーチンを終了する。これにより、#1 及び#4の各気筒2から排出される排気の温度を 低下させることができるので、スタート触媒 23の温度Tsを低下させたり、この温度の上昇� �抑制できる。また、#2及び#3の各気筒2の空燃 比を第2リッチ空燃比AF2に制御することによ� �、これらの気筒2から排出される排気の温度� ��低下させることができるので、タービン7b� �どの排気系部品の焼損を防止できる。この� �理を実行することにより、ECU30は本発明の空 燃比リッチ側変更手段として機能する。

 図5のルーチンを実行することにより、ス タート触媒23の温度Tsが所定の過熱判定温度To 以上になると排気切替弁26及び#1~#4の各気筒2� ��空燃比の少なくともいずれか一方を制御し� ��スタート触媒23の温度Tsを低下させたり、こ の温度の上昇を抑制するので、スタート触媒 23の過熱を防止できる。また、排気温度が許� ��上限温度Teh以上になると#2及び#3の気筒2の� �燃比が第2リッチ空燃比に制御されるので、� ��ービン7b及び排気弁などの排気系部品の焼� �を防止できる。

 図7及び図8は、触媒劣化抑制ルーチンの� �形例を示している。なお、図8は図7に続くフ ローチャートである。図7及び図8において図4 又は図5と同一の処理には同一の参照符号を� �して説明を省略又は簡略化する。

 図7のルーチンにおいてECU30は、まずステ� ��プS21でエンジン1の運転状態を取得する。次 のステップS41においてECU30は、スタート触媒2 3の温度Tsが過熱判定温度To以上か否か判断す� ��。過熱判定温度Toは、図6の線L1を設定する� �に使用した温度と同じものである。スター� �触媒23の温度Tsが過熱判定温度To未満と判断� �た場合はステップS42に進み、ECU30は排気切替 弁26が阻止位置P2か否か判断する。排気切替� �26が導入位置P1と判断した場合はステップS33� ��進み、ECU30は排気切替弁26を導入位置P1に切� ��替えるとともに#1~#4の各気筒2の空燃比が理� ��空燃比に制御されるように各インジェクタ1 0の動作を制御する。すなわち、エンジン1の� ��転状態が図6の領域A1に相当する運転状態と� ��断される。その後、今回のルーチンを終了� ��る。

 一方、排気切替弁25が阻止位置P2と判断し た場合はステップS43に進み、ECU30は#1及び#4の 各気筒2の空燃比が第1リッチ空燃比AF1に制御� ��れているか否か判断する。第1リッチ空燃比 AF1は、図6の線L3を設定する際に使用した空燃 比と同じものである。#1及び#4の各気筒2の空� ��比が第1リッチ空燃比AF1に制御されていない と判断した場合はステップS44に進み、ECU30は� ��タート触媒23の温度Tsが第1領域判定温度TA1� �上か否か判断する。第1領域判定温度TA1は、� ��れまで図6の領域A1以外の領域であったエン� ��ン1の運転状態が図6の領域A1に変化したか否 か判断する基準として設定される温度である 。そのため、第1領域判定温度TA1には、エン� �ン1の運転状態が確実に領域A1に変化してい� �ことが判断可能なように過熱判定温度Toより 少し低い温度が設定される。スタート触媒23� ��温度Tsが第1領域判定温度TA1未満と判断した� ��合はステップS33の処理を実行し、その後今� ��のルーチンを終了する。一方、スタート触� ��23の温度Tsが第1領域判定温度TA1以上と判断� �た場合はステップS35に進み、ECU30は排気切替 弁26を阻止位置P2に切り替えるとともに#1~#4の 各気筒2の空燃比が理論空燃比に制御される� �うに各インジェクタ10の動作を制御する。す なわち、エンジン1の運転状態が図6の領域A2� �相当する運転状態と判断される。その後、� �回のルーチンを終了する。

 ステップS43において#1及び#4の各気筒2の� �燃比が第1リッチ空燃比AF1に制御されている� ��判断した場合は図8のステップS45に進み、ECU 30はスタート触媒23の温度Tsが第2領域判定温� �TA2以上か否か判断する。第2領域判定温度TA2� ��、それまで図6の領域A3又は領域A4であった� �ンジン1の運転状態が図6の領域A2に変化した� ��否か判断する基準として設定される温度で� ��る。第2領域判定温度TA2には、エンジン1の� �転状態が確実に領域A2に変化していることが 判断可能なように過熱判定温度Toより少し低� ��温度であり、かつ第1領域判定温度TA1とは異 なる温度が設定される。スタート触媒23の温� ��Tsが第2領域判定温度TA2未満と判断した場合� ��図7のステップS35の処理を実行し、その後今 回のルーチンを終了する。一方、スタート触 媒23の温度Tsが第2領域判定温度TA2以上と判断� ��た場合はステップS37に進み、ECU30は排気切� �弁26を阻止位置P2に切り替えるとともに#1及� �#4の各気筒2の空燃比が第1リッチ空燃比AF1に� ��#2及び#3の各気筒2の空燃比が理論空燃比に� �れぞれ制御されるように各インジェクタ10の 動作を制御する。すなわち、エンジン1の運� �状態が図6の領域A3に相当する運転状態と判� �される。その後、今回のルーチンを終了す� �。

 ステップS41においてスタート触媒23の温� �Tsが過熱判定温度To以上と判断した場合はス� ��ップS46に進み、ECU30は#1~#4の各気筒2から排� �される排気の温度が所定の許容上限温度Teh� �上か否か判断する。許容上限温度Tehは、図6� ��線L3を設定する際に使用した温度と同じも� �である。排気温度が許容上限温度Teh未満と� �断した場合はステップS47に進み、ECU30は#2及� ��#3の各気筒2の空燃比が第2リッチ空燃比AF2に 制御されているか否か判断する。第2リッチ� �燃比AF2は、図5のステップS38にて制御される� ��燃比と同じものである。#2及び#3の各気筒2� �空燃比が第2リッチ空燃比AF2に制御されてい� ��いと判断した場合は図7のステップS43に進み 、以降上述した説明と同様に処理が進められ る。一方、#2及び#3の各気筒2の空燃比が第2リ ッチ空燃比AF2に制御されていると判断した場 合はステップS48に進み、ECU30は#1~#4の各気筒2� ��ら排出されている排気の温度が第3領域判定 温度TA3以上か否か判断する。第3領域判定温� �TA3は、それまで図6の領域A4であったエンジ� �1の運転状態が領域A3に変化したか否か判断� �る基準として設定される温度である。第3領� ��判定温度TA3には、エンジン1の運転状態が確 実に図6の領域A3に変化していることが判断可 能なように許容上限温度Tehより少し低い温度 が設定される。排気温度が許容上限温度Teh未 満と判断した場合はステップS37の処理を実行 した後、今回のルーチンを終了する。

 ステップS46が肯定判断された場合、又は� ��テップS48が肯定判断された場合はステップS 38に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止位置P2に� ��り替えるとともに#1及び#4の各気筒の空燃比 が第1リッチ空燃比AF1に、#2及び#3の各気筒2の 空燃比が第2リッチ空燃比AF2にそれぞれ制御� �れるように各インジェクタ10の動作を制御す る。その後、今回のルーチンを終了する

 図7及び図8に示した変形例においても、� �5と同様にエンジン1の運転状態に応じて排気 切替弁26及び#1~#4の各気筒2の空燃比が制御さ� ��るので、スタート触媒23の過熱を防止する� �ともにタービン7b及び排気弁などの排気系部 品の焼損を防止できる。

 排気切替弁26の阻止位置P2に切り替えた場 合、#1及び#4の気筒2と#2及び#3の気筒2とで背� �が相異する。この場合、#1及び#4の気筒2に作 用する背圧よりも#2及び#3の気筒2に作用する� ��圧が低くなるため、#1及び#4の気筒2よりも#2 及び#3の気筒2の体積効率が高くなる。また、 #1及び#4の気筒2と#2及び#3の気筒2とで空燃比� �異ならせた場合、#1及び#4の気筒2と#2及び#3� �気筒2とに供給される燃料量が異なる。周知� ��ように体積効率が高いほど、また供給され� ��燃料量が多いほどその気筒のトルクが高く� ��る。そこで、このような場合において#1~#4� �各気筒2で発生するトルクのバラツキを抑制� ��るべくECU30は図9の点火時期補正ルーチンを� ��ンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実 行する。図9において図4及び図5と同一の処理 には同一の参照符号を付して説明を省略する 。

 図9のルーチンにおいてECU30は、まずステ� ��プS21でエンジン1の運転状態を取得する。次 のステップS51においてECU30は排気切替弁26が� �入位置P1か否か判断する。排気切替弁26が導� ��位置P1と判断した場合はステップS52に進み� �ECU30は点火時期を遅角させる遅角気筒に設定 された気筒の点火時期を補正するための点火 時期補正量に0を代入する。次のステップS53� �おいてECU30は、遅角気筒に設定された気筒の 点火時期を点火時期補正量に基づいて補正す る。その後、今回のルーチンを終了する。な お、このルーチンで設定された点火時期は、 ECU30が点火プラグ5の動作を制御するべく実行 する他のルーチンにおいて使用される。

 ステップS51が否定判断された場合、すな� ��ち排気切替弁26が阻止位置P2と判断された場 合はステップS54に進み、ECU30はメイン補正量R を算出する。上述したように排気切替弁26が� ��止位置P2の場合、#2及び#3の各気筒2の背圧が 低下するため、これらの気筒2の体積効率が� �くなる。メイン補正量Rは、この体積効率が� ��くなることによるトルクの上昇を点火時期� ��遅角にて補償するために設定される値であ� ��。体積効率が高くなることによるトルクの� ��昇量は、エンジン1の回転数及び負荷によっ て異なるため、メイン補正量Rはエンジン1の� ��転数及び負荷に基づいて算出される。この� ��出は、エンジン1の回転数及び負荷とメイン 補正量Rとの関係を予め実験などにより求め� �マップとしてECU30のROMに記憶させておき、こ のマップを参照して行えばよい。なお、メイ ン補正量Rには、予め設定した所定値が設定� �れていてもよい。次のステップS34においてEC U30はエンジン1の運転状態が図6の領域A2の運� �状態か否か判断する。エンジン1の運転状態� ��図6の領域A2の運転状態と判断した場合はス� ��ップS55に進み、ECU30は点火時期補正量にメ� �ン補正量Rを代入する。また、#2及び#3の各気 筒2を遅角気筒に設定する。この場合、#2及び #3の各気筒2の点火時期が点火時期補正量分遅 角される。次にステップS53の処理を実行し、 その後今回のルーチンを終了する。

 ステップS34においてエンジン1の運転状態 が図6の領域A2以外の領域と判断した場合はス テップS36に進み、ECU30はエンジン1の運転状態 が図6の領域A3の運転状態か否か判断する。エ ンジン1の運転状態が図6の領域A3の運転状態� �判断した場合はステップS56に進み、ECU30は第 1サブ補正量R1を算出する。上述したようにエ ンジン1の運転状態が領域A3の運転状態の場合 、#2及び#3の各気筒2の空燃比が理論空燃比に� ��#1及び#4の各気筒2の空燃比が第1リッチ空燃� ��AF1にそれぞれ制御されるため、#1及び#4の各 気筒2に供給される燃料量が#2及び#3の気筒2に 供給される燃料量よりも多くなる。第1サブ� �正量R1は、この燃料量の差に起因して発生す る#1及び#4の各気筒2のトルクの上昇を点火時� ��の遅角にて補償するために設定される値で� ��る。空燃比を第1リッチ空燃比AF1に制御する ために要する燃料量はエンジン1の回転数及� �負荷によって異なるため、#1及び#4の各気筒2 のトルクの上昇量もこれらと相関関係を有し ている。そこで、第1サブ補正量R1は、エンジ ン1の回転数及び負荷と第1サブ補正量R1との� �係を示したマップ予め実験などにより求め� �ECU30のROMに記憶させておき、このマップを参 照して算出すればよい。また、この処理では #1及び#4の各気筒2を遅角気筒に設定する。続� ��ステップS57においてECU30は、メイン補正量R� ��び第1サブ補正量R1に基づいて点火時期補正� ��を設定する。エンジン1の運転状態が領域A3� ��場合、排気切替弁26は阻止位置P2である。そ のため、#1及び#4の気筒2に作用する背圧より� ��#2及び#3の気筒2に作用する背圧が低くなる� �そこで、点火時期補正量をメイン補正量Rと� ��1サブ補正量R1とに基づいて設定する。すな� ��ち、ステップS56及びS57が実行された場合、# 1及び#4の各気筒2の点火時期が点火時期補正� �分遅角される。次にステップS53の処理を実� �し、その後今回のルーチンを終了する。

 ステップS36においてエンジン1の運転状態 が図6の領域A4と判断した場合はステップS58に 進み、ECU30は第2サブ補正量R2を算出する。上� ��したようにエンジン1の運転状態が領域A4の� ��転状態の場合、#2及び#3の各気筒2の空燃比� �第2リッチ空燃比AF2に、#1及び#4の各気筒2の� �燃比が第1リッチ空燃比AF1にそれぞれ制御さ� ��る。第2リッチ空燃比AF2は、第1リッチ空燃� �AF1よりもリーン側であるため、この場合も#1 及び#4の各気筒2に供給される燃料量が#2及び# 3の気筒2に供給される燃料量よりも多くなる� ��第2サブ補正量R2は、この燃料量の差に起因� ��て発生する#1及び#4の各気筒2のトルクと#2及 び#3の各気筒2のトルクの差を#1及び#4の各気� �2の点火時期の遅角にて補償するべく設定さ� ��る値である。この燃料量の差はエンジン1の 回転数及び負荷によって異なるため、#1及び# 4の各気筒2のトルクと#2及び#3の各気筒2のト� �クの差もこれらと相関関係を有している。� �こで、第2サブ補正量R2は、エンジン1の回転� ��及び負荷と第2サブ補正量R2との関係を示し� ��マップ予め実験などにより求めてECU30のROM� �記憶させておき、このマップを参照して算� �すればよい。また、この処理では#1及び#4の� ��気筒2を遅角気筒に設定する。続くステップ S59においてECU30は、メイン補正量R及び第2サ� �補正量R2に基づいて点火時期補正量を設定す る。エンジン1の運転状態が領域A4の場合も排 気切替弁26は阻止位置P2である。そこで、点� �時期補正量をメイン補正量Rと第2サブ補正量 R2とに基づいて設定する。すなわち、ステッ� ��S58及びS59が実行された場合も#1及び#4の各気 筒2の点火時期が点火時期補正量分遅角され� �。次にステップS53の処理を実行し、その後� �回のルーチンを終了する。

 このように図9のルーチンを実行すること により、エンジン1の運転状態に応じて遅角� �筒及び点火時期補正量を適切に設定し、こ� �により#1~#4の各気筒2のトルクのバラツキを� �制することができる。そのため、エンジン1� ��トルク変動を抑えることができる。このよ� ��に図9の制御ルーチンを実行して点火時期を 制御することにより、ECU30が本発明の点火時� ��制御手段として機能する。

 ECU30は、#1~#4の各気筒2の空燃比を理論空� �比、第1リッチ空燃比、又は第2リッチ空燃比 などの目標空燃比に精度良く制御するべく各 気筒2の供給する燃料量のフィードバック制� �を行っている。具体的に説明すると、ECU30は 第1空燃比センサ24、第2空燃比センサ14又はO2� ��ンサ15の出力に基づいて供給燃料量に対す� �フィードバック補正量を設定し、この設定� �たフィードバック補正量に従って各気筒2へ� ��供給燃料量を補正する。ECU30は、フィード� �ック制御としてメインフィードバック制御(� ��インF/B制御)とサブフィードバック制御(サ� �F/B制御)を行っている。メインF/B制御は、第1 空燃比センサ24の出力に基づいてこのセンサ2 4にて検出される空燃比を目標空燃比に一致� �せるべく供給燃料量に対するフィードバッ� �補正量を設定し、その補正量に基づいて供� �燃料量を補正するものである。一方、サブF/ B制御は、第1空燃比センサ24に基づいて得ら� �たフィードバック補正量の精度低下を保管� �べく、フィードバック補正量をO2センサ15の� ��力に基づいて補正するものである。なお、� ��れらの制御方法は、周知の制御方法と同様� ��よいため、詳細な説明は省略する。このよ� ��にフィードバック補正を行うことにより、E CU30が本発明のフィードバック補正手段とし� �機能する。

 図10は、ECU30がエンジン1の運転状態に応� �てこれらフィードバック制御が適切に行わ� �るように実行するフィードバック制御切替� �ーチンを示している。図10のルーチンは、エ ンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実� �される。なお、図10において図4及び図5と同� ��の処理には同一の参照符号を付して説明を� ��略する。

 図10のルーチンにおいてECU30は、まずステ ップS21でエンジン1の運転状態を取得する。� �くステップS31においてECU30は、エンジン1の� �転状態が領域A1~A4のいずれの領域の運転状態 か判定する。次のステップS32においてECU30は� ��エンジン1の運転状態が領域A1の運転状態か� ��か判断する。エンジン1の運転状態が領域A1� ��運転状態と判断した場合はステップS61に進� ��、ECU30は第1空燃比センサ24の出力に基づい� �#1~#4の全気筒2のメインF/B制御を、O2センサ15� ��出力に基づいて#1~#4の全気筒2のサブF/B制御� ��それぞれ実行する。その後、今回のルーチ� ��を終了する。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A1以外� ��運転状態と判断した場合はステップS34に進� ��、ECU30はエンジン1の運転状態が領域A2の運� �状態か否か判断する。エンジン1の運転状態� ��領域A2の運転状態と判断した場合はステッ� �S62に進み、ECU30は第1空燃比センサ24の出力に 基づいて#1及び#4の各気筒2のメインF/B制御を� ��行するとともに、このメインF/B制御におい� ��設定されたフィードバック補正量にて#2及� �#3の各気筒2のフィードバック補正を行う。� �ンジン1の運転状態が領域A1以外の運転状態� �場合、排気切替弁26が阻止位置P2に切り替え� ��れているため、第1空燃比センサ24によって# 2及び#3の各気筒2の空燃比を検出することが� �きない。そのため、#1及び#4の各気筒2のメイ ンF/B制御は行うことができるが、#2及び#3の� �気筒2のメインF/B制御は行うことができない� ��一方、領域A2では#1~#4の各気筒2の空燃比が� �論空燃比に制御されるため、#2及び#3の各気� ��2への供給燃料量も#1及び#4の各気筒2への供� ��燃料量もほぼ同じと考えられる。そこで、# 1及び#4の各気筒2のメインF/B制御にて設定さ� �たフィードバック補正量を用いて#2及び#3の� ��気筒2の供給燃料量のフィードバック制御を 行う。これにより、#2及び#3の各気筒2から排� ��される排気の空燃比を目標空燃比(理論空燃 比)に制御することができる。その後、今回� �ルーチンを終了する。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A2以外� ��運転状態と判断した場合はステップS36に進� ��、ECU30はエンジン1の運転状態が領域A3の運� �状態か否か判断する。エンジン1の運転状態� ��領域A3の運転状態と判断した場合はステッ� �S63に進み、ECU30は#1及び#4の各気筒2の空燃比� ��第1リッチ空燃比AF1に制御され、#2及び#3の� �気筒2の空燃比が理論空燃比に制御されるよ� ��に#1~#4の全気筒2への供給燃料量をオープン� ��御で制御する。すなわち、フィードバック� ��御は中止される。その後、今回のルーチン� ��終了する。

 一方、エンジン1の運転状態が領域A3以外� ��運転状態と判断した場合はステップS64に進� ��、ECU30は#1及び#4の各気筒2の空燃比が第1リ� �チ空燃比AF1に制御され、#2及び#3の各気筒2の 空燃比が第2リッチ空燃比AF2に制御されるよ� �に#1~#4の全気筒2への供給燃料量をオープン� �御で制御する。この場合もフィードバック� �御は中止される。その後、今回のルーチン� �終了する。

 図10のルーチンでは、排気切替弁26が阻止 位置P2に切り替えられ、#2及び#3の各気筒2の� �気の空燃比を第1空燃比センサ24で検出する� �とができなくても、領域A2では#1及び#4の各� �筒2に対するフィードバック補正量にて#2及� �#3の各気筒2への供給燃料量を補正するので� �#2及び#3の各気筒2の空燃比の制御精度を向上 させることができる。これにより、メイン触 媒11における排気の空燃比を理論空燃比に精� ��良く制御することができるので、メイン触� ��11の排気浄化性能の低下を抑制し、エンジ� �1が領域A2の運転状態で運転されているとき� �排気エミッションを改善することができる� �

 領域A2では#1~#4の全気筒2の空燃比が理論� �燃比に制御されるので、第2空燃比センサ14� �びO2センサ15にて検出される空燃比が理論空� ��比になるようにメインF/B制御及びサブF/B制� ��を行うことができる。そこで、図10のステ� �プS62において#1及び#4の各気筒2のメインF/B制 御で設定されたフィードバック補正量にて#2� ��び#3の各気筒2のフィードバック制御を行う� ��わりに、第2空燃比センサ14にて#1~#4の全気� �2のメインF/B制御を行うとともにO2センサ15に て#1~#4の全気筒2のサブF/B制御を行ってもよい 。

 図11は、フィードバック制御切替ルーチ� �の変形例を示している。図11では、図10のス� ��ップS36、S63及びS64の代わりにステップS71が� ��けられる点が異なる。それ以外は図10と同� �であるため、説明を省略する。

 図11においてステップS34が否定判断され� �場合はステップS71に進み、ECU30は#1及び#4の� �気筒2の空燃比を第1リッチ空燃比AF1に制御す るとともに#2及び#3の各気筒2の空燃比をリー� ��空燃比AFLに制御する。リーン空燃比AFLは、� ��の空燃比の排気が第1リッチ空燃比AF1の排気 と混合された場合に混合後の排気の空燃比が ほぼ理論空燃比となる空燃比が設定される。 そのため、リーン空燃比AFLは、第1リッチ空� �比AF1に基づいて設定される。この場合、空� �比が第1リッチ空燃比AF1に制御される#1及び#4 の各気筒2の空燃比は第1空燃比センサ24にて� �出できるので、この第1空燃比センサ24の出� �にて#2及び#3の各気筒2のメインF/Bを実行する ことができる。また、上述したようにリーン 空燃比AFLは、第1リッチ空燃比AF1と混合され� �場合にほぼ理論空燃比となる空燃比として� �定されるため、タービン7b以降に設けられた O2センサ15にて検出される空燃比が理論空燃� �になるように#2及び#3の各気筒のサブF/B制御� ��行うこともできる。そこで、第1空燃比セン サ24の出力に基づいて#1~#4の全気筒2のメインF /B制御を、O2センサ15の出力に基づいて#1~#4の� ��気筒2のサブF/B制御をそれぞれ実行する。そ の後、今回のルーチンを終了する。

 このように#2及び#3の各気筒2の空燃比を� �ーン空燃比AFLに制御することにより、#1~#4の 全気筒2のメインF/B制御、及び#1~#4の全気筒2� �サブF/B制御をそれぞれ行うことができるの� �、各気筒2の空燃比の制御精度を向上させる� ��とができる。

(第2の形態)
 次に図12~図15を参照して本発明の第2の形態� ��ついて説明する。なお、この形態でも、エ� ��ジン1については図1が参照される。この形� �では、排気切替弁26及び#1~#4の各気筒2の空燃 比のそれぞれ制御の内容が異なる。また、第 2の形態においてECU30は、所定の燃料停止条件 が成立したと判断した場合、第1気筒群及び� �2気筒群の少なくともいずれか一方の気筒群� ��各気筒2への燃料供給を停止、いわゆるフュ ーエルカット(F/C)を行う。所定の燃料停止条� ��は、例えばエンジン1の減速運転時であり、 かつエンジン1の回転数が予め設定した所定� �転数以上の場合に成立したと判断される。� �のように燃料供給を停止させることにより� �ECU30が本発明の燃料供給停止手段として機能 する。

 図12は、第2の形態における排気切替弁制� ��ルーチンを示している。図12の制御ルーチ� �は、エンジン1の運転中に所定の周期で繰り� ��し実行される。なお、図12において図3及び� ��4と同一の処理には同一の参照符号を付して 説明を簡略化又は省略する。

 図12の制御ルーチンにおいてECU30は、まず ステップS21でエンジン1の運転状態を取得す� �。次のステップS81においてECU30は、#1~#4の各� ��筒2の空燃比がフィードバック制御中か否か 判断する。このフィードバック制御は、第1� �形態にて説明した制御と同じものであるた� �、説明を省略する。フィードバック制御中� �判断した場合はステップS15に進み、ECU30は排 気切替弁26を導入位置P1に切り替える。その� �、今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、フィードバック制御中ではないと� ��断した場合はステップS82に進み、ECU30は#1~#4 のいずれかの気筒2がフューエルカット中か� �か判断する。この判断は、上述した所定の� �料停止条件が成立しているか否かにて行え� �よい。フューエルカット中であると判断し� �場合はステップS24をスキップしてステップS1 2に進む。一方、フューエルカット中ではな� �と判断した場合はステップS24に進み、ECU30は ECU30が実行する他のルーチンにおいて排気切� ��弁26を阻止位置P2に切り替える要求が発生し ているか否か判断する。切り替える要求が発 生していないと判断した場合はステップS15の 処理を実行した後、今回の制御ルーチンを終 了する。一方、切り替える要求が発生してい ると判断した場合はステップS12に進み、ECU30� ��排気切替弁26を阻止位置P2に切り替える。そ の後、今回の制御ルーチンを終了する。

 図12の制御ルーチンによれば、供給燃料� �のフィードバック制御が行われている場合� �排気切替弁26を導入位置P1に切り替えるので� ��第1空燃比センサ24及びO2センサ15にてメイン F/B制御及びサブF/B制御をそれぞれ行うことが できる。そのため、各気筒2の空燃比の制御� �度を向上させることができる。また、#1~#4の いずれかの気筒2がフューエルカット中の場� �は排気切替弁26を阻止位置P2に切り替えるの� ��、スタート触媒23への空気の流入を抑制す� �ことができる。そのため、スタート触媒23の 劣化を抑制することができる。

 図13は、ECU30が所定の燃料停止条件の成立 時にフューエルカットを行うべくエンジン1� �運転中に所定の周期で繰り返し実行するフ� �ーエルカット制御ルーチンを示している。� �お、図13において図4と同一の処理には同一� �参照符号を付して説明を省略する。図13のル ーチンにおいてECU30はまずステップS21でエン� ��ン1の運転状態を取得する。続くステップS91 においてECU30は所定の燃料停止条件が成立し� ��いるか否か判断する。所定の燃料停止条件� ��不成立と判断した場合はステップS92に進み� ��ECU30はエンジン1の運転状態に基づいて設定� ��れ、その後フィードバック制御にて補正さ� ��た供給燃料量の燃料が#1~#4の各気筒2にそれ� ��れ供給されるように各インジェクタ10の動� �をそれぞれ制御する。その後、今回の制御� �ーチンを終了する。

 一方、所定の燃料停止条件が成立してい� ��と判断した場合はステップS93に進み、ECU30� �#1及び#4の各気筒2の空燃比が理論空燃比にな るようにこれらの気筒2に供給する燃料量を� �定し、この燃料量の燃料が#1及び#4の各気筒2 に供給されるようにこれらの気筒2に対応す� �インジェクタ10をそれぞれ制御する。続くス テップS94においてECU30は#2及び#3の各気筒2へ� �燃料供給が停止されるようにこれらの気筒2� ��対応するインジェクタ10の動作を禁止する� �その後、今回の制御ルーチンを終了する。

 この場合、フューエルカット時には#2及� �#3の気筒2への燃料供給のみが停止されるの� �、図12の制御ルーチンにて排気切替弁26を阻� ��位置P2に切り替えることにより、スタート� �媒23への空気の流入をさらに抑制できる。そ のため、スタート触媒23の劣化をさらに抑制� ��ることができる。なお、図13の制御ルーチ� �を実行して燃料停止条件の成立時に#1及び#4� ��各気筒2の空燃比を理論空燃比に変更するこ とにより、ECU30が本発明の燃料停止時空燃比� ��更手段として機能する。

 図14は、フューエルカット制御ルーチン� �変形例を示している。図14では、図13のステ� ��プS93の代わりにステップS101が設けられる。 ステップS101では、ECU30が#1及び#4の各気筒2の� ��燃比が理論空燃比よりもリッチ側のリッチ� ��燃比AFRになるようにこれらの気筒2に供給す る燃料量を設定し、この燃料量の燃料が#1及� ��#4の各気筒2に供給されるようにこれらの気� ��2に対応するインジェクタ10をそれぞれ制御� ��る。この他は図13と同様であるため、説明� �省略する。

 このようにフューエルカット時に#1及び#4 の各気筒2の空燃比をリッチ空燃比AFRに制御� �ることにより、スタート触媒23への空気の流 入をより確実に防止することができる。その ため、スタート触媒23の劣化をさらに抑制す� ��ことができる。

 図15は、フューエルカット制御ルーチン� �他の変形例を示している。なお、図15におい て図4及び図13と同一の処理には同一の参照符 号を付して説明を省略する。図15においてECU3 0はステップS91まで図13と同様に処理を進める 。ステップS91が否定判断された場合はステッ プS92の処理が実行された後、今回の制御ルー チンを終了する。一方、ステップS91が肯定判 断された場合はステップS111に進み、ECU30はス タート触媒23の温度Tsが予め設定した所定の� �化抑制判定温度Tr以上か否か判断する。劣化 抑制判定温度Trは、例えばスタート触媒23に#1 及び#4の各気筒2から空気が流入してもスター ト触媒23の温度Tsを所定の劣化進行温度以下� �維持可能な温度が設定される。

 スタート触媒23の温度Tsが劣化抑制判定温 度Tr以上と判断した場合はステップS93及びS94� ��処理を実行し、その後今回の制御ルーチン� ��終了する。一方、スタート触媒23の温度Tsが 劣化抑制判定温度Tr未満と判断した場合はス� ��ップS112に進み、ECU30は#1~#4の全気筒2への燃� ��供給が停止されるように各インジェクタ10� �動作を禁止する。その後、今回の制御ルー� �ンを終了する。

 このようにスタート触媒23に空気を流入� �せてもスタート触媒23の温度Tsを劣化進行温� ��以下に維持できる場合は全気筒2への燃料供 給を停止することにより、エンジン1にて消� �される燃料量を低減できる。そのため、燃� �を改善することができる。このように燃料� �給を停止する気筒数を変更することにより� �ECU30が本発明の供給停止気筒数変更手段とし て機能する。

(第3の形態)
 図16~図20を参照して本発明の第3の形態につ� ��て説明する。この形態でもエンジン1につい ては図1が参照される。但し、この形態では� �イン触媒11として吸蔵還元型のNOx触媒(以下� �NOx触媒と略称することがある。)が設けられ� ��。このNOx触媒は、理論空燃比よりもリーン� ��すなわち酸素過剰の酸化雰囲気において排� ��中のNOxを吸蔵し、理論空燃比よりもリッチ� ��すなわち燃料過剰の還元雰囲気又は理論空� ��比において吸蔵したNOxを放出するとともに� ��のNOxを還元浄化する周知のものでよい。そ� ��ため、詳細な説明は省略する。このようにN Ox触媒は排気空燃比が理論空燃比よりもリー� ��の場合にNOxを吸蔵するため、第3の形態のエ ンジン1では、ECU30がエンジン1の運転状態に� �づいて#1~#4の各気筒2の空燃比を理論空燃比� �りリーンに制御しても不都合が発生しない� �定のリーン運転条件が成立しているか否か� �断し、このリーン運転状態が成立している� �判断した場合は各気筒2の空燃比が理論空燃� ��よりもリーンになるように各気筒2への供給 燃料量を制御する。以降、この制御を通常制 御と称することがある。このように空燃比を 制御することにより、ECU30が空燃比制御手段� ��して機能する。

 NOx触媒は、排気中の硫黄酸化物(SOx)によ� �硫黄被毒されると排気浄化性能が低下する� �そこで、NOx触媒の排気浄化性能を回復させ� �べくメイン触媒11をNOx触媒からSOxが放出され る放出温度域(例えば650°C以上)に昇温すると� ��もにNOx触媒付近の排気の空燃比を理論空燃� ��又は理論空燃比よりもリッチにしてNOx触媒� ��硫黄被毒を解消するS再生が定期的に行われ る。また、NOx触媒には、NOx触媒付近の排気の 空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリ ッチにするリッチスパイクを行いNOx触媒に吸 蔵されていたNOxを放出させて窒素に還元する NOx還元が定期的に行われる。

 図16は、ECU30がメイン触媒11であるNOx触媒� ��S再生を定期的に行うべく実行するS再生制� �ルーチンを示している。図16の制御ルーチン は、エンジン1の運転中に所定の周期で繰り� �し実行される。なお、図16において図3及び� �4と同一の処理には同一の参照符号を付して� ��明を簡略化又は省略する。

 図16の制御ルーチンにおいてECU30は、まず ステップS21でエンジン1の運転状態を取得す� �。続くステップS121においてECU30は所定のS再� ��条件が成立したか否か判断する。S再生条件 が成立したか否かは周知の判定方法で判定す ればよく、例えば前回S再生を実行してから� �用した燃料量の積算値が予め設定した判定� �を超えた場合にS再生条件が成立したと判断� ��る。S再生条件が成立したと判断した場合は ステップS122に進み、ECU30は#1及び#4の各気筒2� ��空燃比がS再生リーン空燃比に制御され、#2� ��び#3の各気筒2の空燃比がS再生リッチ空燃比 に制御されるように各気筒2への供給燃料量� �設定する。なお、S再生リッチ空燃比として� ��、#2及び#3の各気筒2からの排気に含まれる� �燃燃料によってメイン触媒11を上述した放出 温度域に昇温可能な空燃比が設定される。一 方、S再生リーン空燃比は、S再生リッチ空燃� ��の排気と混合されたときに混合後の排気の� ��燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりも少� ��リッチ側となる空燃比が設定される。この� ��うに設定した供給燃料量の燃料が各気筒2に 供給することにより、S再生を実行すること� �できる。次のステップS12においてECU30は、排 気切替弁26を阻止位置P2に切り替える。その� �。今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、S再生条件が不成立と判断した場合 はステップS123に進み、ECU30は各気筒2への供� �燃料量として通常制御時の供給燃料量を設� �する。続くステップS15においてECU30は、排気 切替弁26を導入位置P1に切り替える。次のス� �ップS24においてECU30は、ECU30が実行する他の� ��ーチンにおいて排気切替弁26を阻止位置P2に 切り替える要求が発生しているか否か判断す る。排気切替弁26を阻止位置P2に切り替える� �求が発生していないと判断した場合は、今� �の制御ルーチンを終了する。一方、排気切� �弁26を阻止位置P2に切り替える要求が発生し� ��いると判断した場合はステップS12の処理を� ��行した後、今回の制御ルーチンを終了する� ��

 図16の制御ルーチンでは、S再生時に排気� ��替弁26を阻止位置P2に切り替えるので、スタ ート触媒23には未燃燃料が消費されることを� ��止できる。そのため、NOx触媒11を速やかに� �温することができる。また、スタート触媒23 にS再生リッチ空燃比の排気が流入すること� �防止することにより、スタート触媒23の温度 上昇を抑制することができる。そのため、ス タート触媒23の過熱を防止できる。さらに、� ��タート触媒23への未燃燃料の流入を防止で� �るので、HC及びCOによるスタート触媒23の被� �を抑制することができる。

 図17はECU30がNOx触媒のNOx還元を定期的に行 うべく実行するNOx還元制御ルーチンを示して いる。図17の制御ルーチンは、エンジン1の運 転中に所定の周期で繰り返し実行される。な お、図17において図3、図4、及び図16と同一の 処理には同一の参照符号を付して説明を簡略 化又は省略する。

 図17の制御ルーチンにおいてECU30はまずス テップS21でエンジン1の運転状態を取得する� �次のステップS131においてECU30は所定のNOx還� �条件が成立したか否か判断する。NOx還元条� �が成立したか否かは周知の判定方法で判定� �ればよく、例えば前記NOx還元を実行してか� �メイン触媒11に流入した排気量が予め設定し た判定量を超えた場合にNOx還元条件が成立し たと判断する。NOx還元条件が成立したと判断 した場合はステップS132に進み、ECU30は#1~#4の� ��気筒2から排出される排気の空燃比がNOx還元 リッチ空燃比になるように各気筒2への供給� �料量を設定する。NOx還元リッチ空燃比とし� �は、メイン触媒11における排気の空燃比がNOx 触媒からNOxが放出される空燃比、すなわち理 論空燃比又は理論空燃比よりもリッチな空燃 比になる空燃比が設定される。これによりリ ッチスパイクが実行されるので、NOx触媒のNOx 還元が実行される。続くステップS12において ECU30は排気切替弁26を阻止位置P2に切り替える 。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、NOx還元条件が不成立と判断した場� ��はステップS123に進み、ECU30は各気筒2への供 給燃料量として通常制御時の供給燃料量を設 定する。続くステップS15にてECU30は排気切替� ��26を導入位置P1に切り替え、その後、今回の 制御ルーチンを終了する。

 図17の制御ルーチンでは、NOx還元時に排� �切替弁26が阻止位置P2に切り替えられるので� ��スタート触媒23にて消費される未燃燃料を� �減できる。そのため、NOx還元に使用される� �料量を減少させ、エンジン1の燃費を改善す� ��ことができる。また、これによりメイン触� ��11における排気の空燃比を速やかに理論空� �比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に� �整できるので、NOx還元に要する時間を短縮� �きる。

 第3の形態のエンジン1では、通常、各気� �2の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空� ��比になるように制御されるが、エンジン1の 運転状態によっては各気筒2の空燃比を理論� �燃比に制御する場合がある。図18は、エンジ ン1の運転状態に応じて排気の空燃比を理論� �燃比よりもリーン側の空燃比から理論空燃� �に切り替えるべくECU30が実行する空燃比切替 制御ルーチンを示している。図18の制御ルー� ��ンは、エンジン1の運転中に所定の周期で繰 り返し実行される。なお、図18において図4と 同一の処理には同一の参照符号を付して説明 を簡略化又は省略する。

 図18の制御ルーチンにおいてECU30はまずス テップS21においてエンジン1の運転状態を取� �する。続くステップS141においてECU30は#1~#4の 各気筒2の空燃比を理論空燃比よりもリーン� �のリーン空燃比から理論空燃比に切り替え� �所定の空燃比切り替え条件が成立している� �否か判断する。空燃比切り替え条件は、例� �ばメイン触媒11の温度Tmが、NOx触媒にて適切� ��排気の浄化が行われる所定の活性温度域の� ��限値以下の場合に成立したと判断される。� ��燃比切り替え条件が不成立と判断した場合� ��今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、空燃比切り替え条件が成立したと� ��断した場合はステップS142に進み、ECU30は#2� �び#3の各気筒2の空燃比をリーン空燃比から� �論空燃比に切り替えた場合にその切り替え� �後の空燃比の排気がこれらの気筒2から排気� ��替弁26に到達するまでの時間である排気到� �時間を算出する。この排気到達時間は、エ� �ジン1の回転数及び負荷と相関関係を有して� ��る。例えばエンジン1の回転数が高いほど排 気到達時間は短くなる。そこで、予め実験な どによりエンジン1の回転数及び負荷と排気� �達時間との関係を求めておき、ECU30のROMにマ ップとして記憶させておく。排気到達時間の 算出は、このマップを参照して行えばよい。

 続くステップS143においてECU30は、算出し� ��排気到達時間が排気切替弁26の作動時間よ� �大きいか否か判断する。排気切替弁26の作動 時間は、排気切替弁26が導入位置P1から阻止� �置P2に切り替わるまでの時間である。排気到 達時間が排気切替弁26の作動時間より大きい� ��判断した場合はステップS144に進み、ECU30は# 1~#4の各気筒2の空燃比をリーン空燃比から理� ��空燃比に切り替える。続くステップS145にお いてECU30は、各気筒2の空燃比を切り替えてか ら排気切替弁26の切り替えを行うまでの時間� ��あるディレー時間に排気到達時間から作動� ��間を引いた値を設定する。その後、ECU30は� �テップS146でディレー時間をカウントするた� ��のタイマをリセットし、ステップS147でタイ マのカウントを開始する。次のステップS148� �おいてECU30はカウントを開始してからステッ プS145で設定したディレー時間が経過したか� �か判断する。ディレー時間が経過していな� �と判断した場合はディレー時間が経過する� �でステップS148の処理を繰り返す。一方、デ� ��レー時間が経過したと判断した場合はステ� ��プS149に進み、ECU30は排気切替弁26を阻止位� �P2に切り替える。その後、今回の制御ルーチ ンを終了する。

 一方、排気到達時間が作動時間以下と判� ��した場合はステップS150に進み、ECU30は排気� ��替弁26を阻止位置P2に切り替える。続くステ ップS151でECU30は排気切替弁26を阻止位置P2に� �り替えてから各気筒2の空燃比の切り替えを� ��うまでの時間であるディレー時間に作動時� ��から排気到達時間を引いた値を設定する。� ��の後、ECU30はステップS152でディレー時間を� ��ウントするためのタイマをリセットし、ス� ��ップS153でタイマのカウントを開始する。次 のステップS154においてECU30はカウントを開始 してからステップS151で設定したディレー時� �が経過したか否か判断する。ディレー時間� �経過していないと判断した場合はディレー� �間が経過するまでステップS154の処理を繰り� ��す。一方、ディレー時間が経過したと判断� ��た場合はステップS155に進み、ECU30は#1~#4の� �気筒2の空燃比をリーン空燃比から理論空燃� ��に切り替える。その後、今回の制御ルーチ� ��を終了する。

 このように#2及び#3の各気筒2から排出さ� �たリーン空燃比が排気切替弁26に到達する時 期とほぼ同じ時期に排気切替弁26を阻止位置P 2に切り替えることにより、#2及び#3の各気筒2 から排出された理論空燃比の排気がスタート 触媒23に流入することを防止できるので、ス� ��ート触媒23にて理論空燃比の排気とリーン� �燃比の排気とが混在することを防止できる� �そのため、スタート触媒23におけるNOx浄化性 能の低下を抑制できる。また、#2及び#3の各� �筒2から排出されたリーン空燃比の排気はス� ��ート触媒23に導かれるので、この排気をス� �ート触媒23にて浄化できる。そのため、排気 エミッションを改善できる。

 図19及び図20は、空燃比制御ルーチンの変 形例を示している。なお、図20は図19に続く� �ローチャートである。なお、図19及び図20に� ��いて図4及び図18と同一の処理には同一の参� ��符号を付して説明を簡略化又は省略する。

 図19の制御ルーチンにおいてECU30は排気到 達時間を算出する(ステップS142)まで図18と同� ��に処理を進める。排気到達時間の算出後、� ��テップS161にてECU30は#1及び#4の各気筒2の空� �比を切り替えてから#2及び#3の各気筒2の空燃 比を切り替えるまでの時間である切替遅延時 間を算出する。排気切替弁26が阻止位置P2の� �合、#1及び#4の各気筒2からの排気はスタート 触媒23を通過し、#2及び#3の各気筒2からの排� �はスタート触媒23をバイパスする。この場合 、#1及び#4の各気筒2から排出された排気がメ� ��ン触媒11に到達するまでに要する時間は、#2 及び#3の各気筒2から排出された排気がメイン 触媒11に到達するまでに要する時間よりも長� ��なる。そのため、#1~#4の各気筒2の空燃比を� ��時に切り替えるとメイン触媒11にてリーン� �燃比の排気と理論空燃比の排気とが混在す� �状態が生じる。切替遅延時間は、このよう� �状態の発生を回避するために設定する時間� �ある。#1及び#4の各気筒2から排出された排気 がメイン触媒11に到達するまでに要する時間� ��#2及び#3の各気筒2から排出された排気がメ� �ン触媒11に到達するまでに要する時間との時 間差はエンジン1の回転数及び負荷と相関関� �を有しており、例えばエンジン1の回転数が� ��いほど時間差は小さくなる。そこで、予め� ��験などによりエンジン1の回転数及び負荷と 切替遅延時間との関係を求めておき、ECU30のR OMにマップとして記憶させておく。切替遅延� ��間の算出は、このマップを参照して行えば� ��い。

 次のステップS143においてECU30は排気到達� ��間が作動時間より大きいか否か判断する。� ��気到達時間が作動時間より大きいと判断し� ��場合はステップS162に進み、ECU30は#1及び#4の 各気筒2の空燃比をリーン空燃比から理論空� �比に切り替える。その後、ECU30はステップS16 3で切替遅延時間をカウントするためのタイ� �をリセットし、ステップS164でこのタイマの� ��ウントを開始する。次のステップS165におい てECU30はタイマのカウントを開始してから切� ��遅延時間が経過したか否か判断する。切替� ��延時間が経過していないと判断した場合は� ��替遅延時間が経過するまでステップS165の処 理を繰り返す。一方、切替遅延時間が経過し たと判断した場合はステップS166に進み、ECU30 は#2及び#3の各気筒2の空燃比をリーン空燃比� ��ら理論空燃比に切り替える。次のステップS 145からステップS149までは、図18と同様に処理 が進められる。その後、今回の制御ルーチン を終了する。

 排気到達時間が作動時間以下と判断した� ��合は図20のステップS167に進み、ECU30は作動� �間が排気到達時間と切替遅延時間とを足し� �値より大きいか否か判断する。作動時間が� �気到達時間と切替遅延時間とを足した値よ� �大きいと判断した場合はステップS168に進み� ��ECU30は排気切替弁26を阻止位置P2に切り替え� ��。続くステップS169においてECU30は、作業時� ��から排気到達時間及び切替遅延時間をそれ� ��れ引いた値をディレー時間に設定する。そ� ��後、ECU30はステップS170でディレー時間をカ� ��ントするためのタイマをリセットし、ステ� ��プS171でこのタイマのカウントを開始する。 次のステップS172でECU30はタイマのカウントを 開始してからステップS169で設定したディレ� �時間が経過したか否か判断する。ディレー� �間が経過していないと判断した場合はディ� �ー時間が経過するまでステップS172の処理を� ��り返す。一方、ディレー時間が経過したと� ��断した場合はステップS173に進み、ECU30は#1� �び#4の各気筒2の空燃比をリーン空燃比から� �論空燃比に切り替える。その後、ECU30はステ ップS174で切替遅延時間をカウントするため� �タイマをリセットし、ステップS175でこのタ� ��マのカウントを開始する。次のステップS176 においてECU30はタイマのカウントを開始して� ��ら切替遅延時間が経過したか否か判断する� ��切替遅延時間が経過していないと判断した� ��合は切替遅延時間が経過するまでステップS 176の処理を繰り返す。一方、切替遅延時間が 経過したと判断した場合はステップS177に進� �、ECU30は#2及び#3の各気筒2の空燃比をリーン� ��燃比から理論空燃比に切り替える。その後� ��今回の制御ルーチンを終了する。

 一方、作動時間が排気到達時間と切替遅� ��時間とを足した値以下と判断した場合はス� ��ップS178に進み、ECU30は#1及び#4の各気筒2の� �燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り� �える。続くステップS179においてECU30は、排� �到達時間と切替遅延時間とを足した値から� �動時間を引いた値をディレー時間に設定す� �。その後、ECU30はステップS180でディレー時� �をカウントするためのタイマをリセットし� �ステップS181でこのタイマのカウントを開始� ��る。次のステップS182でECU30はタイマのカウ� ��トを開始してからステップS179で設定したデ ィレー時間が経過したか否か判断する。ディ レー時間が経過していないと判断した場合は ディレー時間が経過するまでステップS182の� �理を繰り返す。一方、ディレー時間が経過� �たと判断した場合はステップS183に進み、ECU3 0は排気切替弁26を阻止位置P2に切り替える。� ��の後、ECU30はステップS184で切替遅延時間を� ��ウントするためのタイマをリセットし、ス� ��ップS185でこのタイマのカウントを開始する 。次のステップS186においてECU30はタイマのカ ウントを開始してから切替遅延時間が経過し たか否か判断する。切替遅延時間が経過して いないと判断した場合は切替遅延時間が経過 するまでステップS186の処理を繰り返す。一� �、切替遅延時間が経過したと判断した場合� �ステップS187に進み、ECU30は#2及び#3の各気筒2 の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切 り替える。その後、今回の制御ルーチンを終 了する。

 この変形例では、メイン触媒11にてリー� �空燃比の排気と理論空燃比の排気とが混在� �ることを防止できる。これにより、メイン� �媒11のNOx浄化性能の低下を抑制できるので、 排気エミッションを改善できる。

 本発明は、上述した各形態に限定される� ��となく、種々の形態にて実施することがで� ��る。例えば、本発明が適用される内燃機関� ��吸気通路に燃料を噴射する、いわゆるポー� ��噴射式の内燃機関に限定されない。気筒内� ��直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関の本� ��を適用してよい。また、火花点火式の内燃� ��関に限定されず、ディーゼル式の内燃機関� ��本発明を適用してもよい。内燃機関が有す� ��気筒数は4つに限定されず、その配置も直列 に限定されない。本発明はV型内燃機関に適� �してもよい。また、2つの気筒群を構成可能� ��数の気筒を有する種々の内燃機関に本発明� ��適用してよい。

 以上に説明したように、本発明の排気制� ��装置によれば、切替弁手段を阻止位置に切� ��替えることによって第1気筒群の気筒からの 排気と第2気筒群の気筒からの排気とを別々� �分岐通路を介してタービンに導くことがで� �るので、排気脈動を利用して内燃機関の過� �性能を向上させることができる。また、切� �弁手段の位置に拘わらず第1気筒群の気筒か� ��排出された排気は必ず排気浄化触媒を通過� ��るので、この排気をタービンに導かれる前� ��浄化できる。そのため、タービンに導かれ� ��排気を浄化しつつ過給性能を向上させるこ� ��ができる。