CN106460717A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机的控制装置。装置具有催化剂装置和构成为对内燃机进行控制的控制器。控制器构成为执行使至少一个汽缸中进行稀燃烧并且使至少一个其他的汽缸中进行浓燃烧的A/F振动运转、将排气门的闭阀正时提前到比进气上止点靠前的提前关闭运转、以及使点火正时延迟的点火延迟运转。控制器进一步构成为：在燃烧不稳定的情况下，与燃烧稳定的情况相比，将点火正时提前并且扩大A/F振动运转中的空燃比的振幅。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及具有为了促进催化剂的预热而控制燃料喷射量的功能的装置。
背景技术
对于内燃机冷机启动时等催化剂的温度没有达到活化温度的情况，提出了用于改善排放的各种技术。这样的技术之一是控制进气门与排气门同时处于开阀的时期，即所谓的气门重叠的量的方法。在该方法中，排出至排气通路的排气在气门重叠的时间内被再次吸入燃烧室。因此，使排气中的HC等未燃成分在燃烧室内燃烧，抑制其排出。
但是，气门重叠中被再次吸入燃烧室内的排气的量依赖于进气通路与排气通路的压力差。因为在发动机启动时之类的未达到怠速转速的情况下进气通路的压力没有充分地下降，所以进气通路与排气通路的压力差可能不足。为了应对该问题，在专利文献1所公开的装置中以在发动机的启动时使排气门的关闭正时比进气上止点靠前(即提前侧)的方式进行控制(以下称为提前关闭运转)。由此，能够将燃气关入燃烧室内，使该燃气中的未燃成分燃烧。
在专利文献2所公开的装置中，为了使催化剂的温度提前上升而将其作为车室内的供暖的热源进行利用，执行使燃料喷射量的增大和减少交替地反复的空燃比频率控制(本说明书中的A/F振动运转)和点火正时的延迟。当通过空燃比频率控制来进行稀燃烧下的氧气供给和浓燃烧下的可燃成分(CO(一氧化碳)等)的供给时，在催化剂内和/或催化剂的入口附近的排气通路内的CO的氧化反应增加，以该氧化反应的发热来加热催化剂，从而促进催化剂的预热。通过点火正时的延迟，在更接近排气行程的压缩上止点之后进行燃烧，将温度高的排气导向催化剂，从而促进催化剂的预热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-120348号公报
专利文献2：日本特开2005-016477号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在进行专利文献1所公开的那样的排气门的提前关闭运转时，排气门的打开正时也有变早的倾向。因此，当同时进行排气门的提前关闭运转和专利文献2那样的点火正时的延迟时，从点火到排气门打开的时间会变短(参照图11)。因此，由燃烧室内的燃烧产生的热在充分变换为发动机的旋转运动之前从排气门排出，转矩减少。另外，燃烧室内的再吸入气体的比例增大。因此，恐怕燃烧会变得不稳定而旋转变动变大，驾驶舒适性恶化。当为了抑制这样的旋转变动而使点火正时提前时，催化剂的预热会受到抑制。存在用于对与提前关闭运转相伴的排气门的打开正时的提前进行抑制的可变升程量控制和/或使用了反馈的气门正时的延迟控制因冷机启动时润滑油粘度高而难以进行或不充分的情况。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的发明，目的在于在同时进行排气门的提前关闭和点火正时的延迟的装置中同时实现旋转变动的抑制和催化剂的预热的促进。
用于解决问题的技术方案
本发明的第一方案是一种内燃机的控制装置，构成为对在排气通路上具备催化剂装置的内燃机进行控制，其特征在于，具备：
A/F振动单元，其在产生了所述催化剂装置的预热要求的情况下，使至少一个汽缸中进行稀燃烧并且使至少一个其他的汽缸中进行浓燃烧；
提前关闭单元，其在产生了所述预热要求的情况下将排气门的闭阀正时提前到比进气上止点靠前；以及
点火延迟单元，其在产生了所述预热要求的情况下使点火正时延迟，
所述控制装置进一步构成为：在燃烧不稳定的情况下，与燃烧稳定的情况相比，使由所述点火延迟单元提供的进行稀燃烧的汽缸的点火正时的延迟量变小并且使由所述A/F振动单元提供的空燃比的振幅变大。
根据该方案，在燃烧不稳定的情况下，与燃烧稳定的情况相比，使由点火延迟单元提供的进行稀燃烧的汽缸的点火正时的延迟量变小并且使由A/F振动单元提供的空燃比的振幅变大。因此，能够通过点火正时的延迟量的减少来促进燃烧的稳定性并抑制驾驶舒适性的恶化，并且，能够通过空燃比的振幅的扩大来补偿与点火提前相伴的催化剂的预热性的降低。
本发明的另一方案的特征在于，
所述控制装置进一步构成为：在所述A/F振动运转结束后，当前的空燃比越大，则越大地将通过所述A/F振动单元进行了稀燃烧的汽缸的点火正时从在该稀燃烧中使用的点火正时向提前侧修正。
当同时执行通过上述提前关闭单元实现的提前关闭运转和通过A/F振动单元实现的A/F振动运转时，因为燃烧室内的已燃气体的量(所谓的内部EGR量)大，所以在A/F振动运转中被分配了稀燃烧的汽缸在A/F振动运转刚结束后的燃烧性变差。对此，根据本发明的该方案，在A/F振动运转结束后，当前的空燃比越大，则越大地将在A/F振动运转中进行了稀燃烧的汽缸的点火正时从在该稀燃烧中使用的点火正时向提前侧修正。因此，能够抑制被分配了稀燃烧的汽缸的燃烧的恶化。
附图说明
图1是示出应用了本发明的实施方式所涉及的内燃机的控制装置的车辆的构成的概念图。
图2是示出发动机的概略构成的概念图。
图3是示出在A/F振动运转的执行期间的要求A/F的变化的一例的时间图。
图4是示出进气门和排气门的开度的时间图。
图5是示出确定了点火正时与A/F振幅的关系的映射的设定例的图表。
图6是示出图6A与图6B的关系性的图。
图6A是示出第1实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。
图6B是示出第1实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。
图7是示出A/F振幅与进气管负压和内部EGR量的关系的图表。
图8是示出在第2实施方式中使用的点火正时修正量映射的设定例的图表。
图9是示出图9A与图9B的关系性的图。
图9A是示出第2实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。
图9B是示出第2实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。
图10是示出第2实施方式的各参数的变化的一例的时间图。
图11是示出点火正时的延迟量与缸内温度的关系、以及它们与排气门的开阀正时的关系的图表。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
[整体构成]
图1是示出应用了本实施方式所涉及的内燃机的控制装置的车辆的构成的示意图。此外，在图1中，实线箭头表示气体的流动，虚线箭头表示信号的输入输出。
在图1中，车辆具备：空气滤清器(AC)2、进气通路3、涡轮增压器4、中间冷却器(IC)5、节气门6、稳压罐7、发动机(内燃机)8、排气通路18、旁通通路19、废气旁通阀20、三元催化剂21、空气流量计30、进气温度传感器31、水温传感器32、氧传感器33、A/F传感器34、排气压传感器35、加速器开度传感器36、曲轴角传感器37、以及ECU(Electronic Control Unit)50。发动机8是直列四缸往复式汽油发动机。
空气滤清器2对从外部取得的空气(进气)进行过滤并向进气通路3供给。在进气通路3中配设有涡轮增压器4的压缩机4a，进气通过压缩机4a的旋转而压缩(增压)。在进气通路3中还设置有冷却进气的中间冷却器5和调整向发动机8供给的进气量的节气门6。
通过了节气门6的进气在暂时储藏于形成在进气通路3上的稳压罐7内之后，流入发动机8所具有的多个汽缸(不图示)内。发动机8通过使混合有所供给的进气和燃料的混合气体在汽缸内燃烧来产生动力。由在发动机8内的燃烧产生的排气向排气通路18排出。通过从ECU50供给的控制信号来进行发动机8的各种控制，这样的各种控制包含：点火正时的控制、燃料喷射量的控制、以及燃料的喷射正时的控制。
在此，参照图2对发动机8的具体构成进行说明。发动机8主要具有：汽缸(cylinder)8a、燃料喷射阀10、火花塞12、进气门13、以及排气门14。此外，虽然为了方便说明而在图2中仅示出一个汽缸8a，但实际上发动机8具有多个汽缸8a。
燃料喷射阀10设于汽缸8a并向汽缸8a的燃烧室8b内直接喷射燃料(缸内喷射)。燃料喷射阀10通过从ECU50供给的控制信号来控制。即，通过ECU50来执行燃料喷射量的控制等。此外，不限于通过进行缸内喷射(直喷)的燃料喷射阀10来构成发动机8，也可以通过进行端口喷射的燃料喷射阀来构成发动机8。
在从进气通路3向汽缸8a的燃烧室8b供给进气的同时从燃料喷射阀10向汽缸8a的燃烧室8b供给燃料。在燃烧室8b内，通过由火花塞12的点火引起的着火来使所供给的进气和燃料的混合气体燃烧。在该情况下，通过燃烧使活塞8c做往复运动，该往复运动经由连杆8d而向曲轴(未图示)传递，使曲轴旋转。火花塞12通过从ECU50供给的控制信号来控制。即，通过ECU50来执行点火正时的控制。
而且，在汽缸8a配设有进气门13和排气门14。进气门13通过开闭来控制进气通路3与燃烧室8b的导通/切断。另外，排气门14通过开闭来控制排气通路18与燃烧室8b的导通/切断。
为了使进气门13和排气门14在预定的正时开闭而设有可变气门正时机构(VVT)41、42。进气侧和排气侧的VVT41、42分别能够通过调整凸轮轴与曲轴之间的相对的旋转相位来调整进气门13和排气门14的开阀和闭阀的正时。VVT41、42也可以是还能够调整进气门13和排气门14的升程量的机构。VVT41、42可以使用能够离散地或连续地调整旋转相位和/或升程量的液压机械式的机构。VVT41、42也可以使用其他公知的各种方式的机构，例如螺线管式的阀机构。
回到图1，对车辆所具有的其他构成要素进行说明。由发动机8排出的排气使设于排气通路18的涡轮增压器4的涡轮4b旋转。通过这样的涡轮4b的旋转转矩向增压器4内的压缩机4a传递而使其旋转，使经过涡轮增压器4的进气压缩(增压)。
排气通路18连接有使涡轮增压器4的上游侧与下游侧旁通的旁通通路19。在该旁通通路19上设有废气旁通阀20。废气旁通阀20能够实现全闭、全开以及它们中间的任意开度。废气旁通阀20的开闭控制通过ECU50来进行。
在排气通路18上设有具有净化排气的功能的三元催化剂21。具体而言，三元催化剂21是以铂和/或铑等贵重金属为活性成分的催化剂，具有除去排气中的氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)、以及碳氢化合物(HC)等的功能。另外，三元催化剂21的排气的净化能力根据其温度而变化。详细而言，在三元催化剂21处于活性温度附近的温度时排气的净化能力变高。因此，在冷机启动时等，需要使三元催化剂21的温度上升至活性温度。此外，催化剂的种类不限于三元催化剂21，可以利用各种催化剂，尤其优选需要预热的催化剂。
空气流量计30设于稳压罐7，检测吸入空气量KL。进气温度传感器31设于稳压罐7，检测进气温度。该进气温度对应于外气温度。水温传感器32检测冷却发动机8的冷却水的温度(以下称作“发动机水温”。)。氧传感器33设于排气通路18上，检测排气中的氧浓度。氧传感器33具有输出值以化学当量比为界线发生骤变的特性。A/F传感器34输出大小大致与所检测出的排气空燃比成比例的电压信号。排气压传感器35检测排气通路18上的增压器4的上游侧(即，涡轮4b的上游侧)的压力。所检测出的压力用于推定增压器4的上游侧的温度T。加速器开度传感器36检测由驾驶员控制的加速器开度。曲轴角传感器37设于发动机8的曲轴的附近，检测曲轴角。这些各种传感器所检测出的检测值被作为检测信号向ECU50供给。
ECU50构成为包括未图示的CPU、ROM、RAM、D/A变换器以及A/D变换器等。ECU50基于从车辆内的各种传感器供给的输出来进行车辆内的控制。在本实施方式中，ECU50主要执行：对废气旁通阀20的控制、对火花塞12的控制、对燃料喷射阀10的控制、以及通过VVT41、42实现的吸排气门13、14的开闭正时的控制。具体而言，ECU50在预定的预热执行条件成立的情况下，首先使废气旁通阀20成为开状态，执行点火正时的延迟并且执行以交替地切换稀燃烧和浓燃烧的方式来使空燃比振动的形态下的运转(以下，称为“A/F振动运转”。)。进行这样的A/F振动运转的目的是一边适当地抑制CO和/或HC等从催化剂穿过，一边进行催化剂的提前预热。另外，ECU50执行以使排气门14的关闭正时相对于进气上止点处于提前侧的方式进行控制的提前关闭运转。
[A/F振动运转]
接来下，对上述的ECU50所执行的A/F振动运转进行说明。本实施方式的A/F振动运转在冷机启动时等以对三元催化剂21进行提前预热为目的而执行。
在此，参照图3对基本的A/F振动运转进行说明。图3示出在执行了A/F振动运转时的目标空燃比的变化。
如图3所示，在A/F振动运转中，以稀燃烧和浓燃烧按每个汽缸8a并且按照点火顺序交替地切换的方式进行使空燃比振动的控制。空燃比的振动通过燃料喷射量的增减来进行。在空燃比稀的汽缸(稀汽缸)和浓的汽缸(浓汽缸)中，空燃比(A/F)是隔着化学当量比值(例如重量比14.5～15之间的任意值)大致对称的值。但是，也可以以空燃比隔着化学当量比值以外的基准空燃比振动的方式运转。
在执行了这样的A/F振动运转的情况下，在进行着稀燃烧时向排气通路18供给稀气体(O2(氧气)等)，另外在进行着浓燃烧时向排气通路18供给浓气体(CO(一氧化碳)等)。由此，能够使排气通路18内的CO与O2的反应(氧化反应)增加，能够以该氧化反应的发热来加热三元催化剂21，促进催化剂的预热。
因为在本实施方式中发动机8是四缸，即偶数，所以稀汽缸和浓汽缸固定。在点火顺序为汽缸编号“#1-#3-#4-#2”的情况下，例如可以以“#1汽缸为浓、#3汽缸为稀、#4汽缸为浓、#2汽缸为稀”的方式来分配空燃比或燃烧形态。但是，在将本发明应用于奇数汽缸发动机的情况下，也可以按每个循环使稀汽缸和浓汽缸更替。在V型发动机的情况下，也可以按每个汽缸组独立地进行依照点火顺序的稀汽缸和浓汽缸的分配，另外也可以根据两汽缸组的点火顺序来进行。另外，也可以代替按照点火顺序按每个汽缸8a切换稀燃烧和浓燃烧的构成而设为按每多个汽缸或每预定时间进行切换的构成。在空燃比按每多个汽缸或每预定时间进行切换的情况下，空燃比的波形不限于脉冲状，也可以是近似于正弦波或其他的形状的形状，可以为使反应良好地进行而选择任意的波形。
[排气门的提前关闭运转]
接下来，对上述的ECU50所执行的排气门14的提前关闭运转进行说明。在本实施方式中，ECU50在冷机启动时等执行排气门14的提前关闭运转。本说明书中的排气门14的“提前关闭”指的是使排气门14的关闭正时相对于进气上止点处于提前侧。通过该排气门14的提前关闭运转，能够将燃气关入燃烧室内，使该燃气中的未燃成分燃烧。另外，因为排气门14的关闭正时相对于进气上止点处于提前侧，所以，起因于排气门14闭阀后的燃烧室8b内的压缩，已燃气体会从接下来打开的进气门13向进气口内吹回，使附着于进气口和燃烧室内的液相的燃料微粒化并且滞留在进气口内，促进其燃烧。因此，能够使排放中的粒子状物质(Particulate Matter：PM)减少。
ECU50基于冷却水温、进气温度、燃烧室内壁温度、启动后燃烧次数、启动后经过时间、缸内压、点火正时、吸入空气量、以及发动机旋转速度Ne中的一个以上来设定排气门14的目标闭阀正时。这样的设定可以作为映射或函数而存储在ECU50内的ROM中。如图4所示，目标闭阀正时在不进行提前关闭运转的通常运转时如虚线A那样设定为比进气上止点TDC靠延迟侧，但在进行提前关闭运转时，如实线B那样设定为比进气上止点TDC靠提前侧。响应这样的目标闭阀正时的设定，通过排气侧VVT机构42将排气门14的开闭正时向提前侧变更。在本实施方式中，使提前关闭运转中的排气门14的关闭正时的提前量为可变值，但也可以是固定值。
[点火正时的提前和A/F振幅]
在本实施方式中，ECU50在产生了催化剂预热要求的情况下执行A/F振动运转、排气门14的提前关闭运转、以及点火延迟运转。然而，即使在产生了催化剂预热要求的情况下，在燃烧室8b内的燃烧不稳定时，与燃烧稳定时相比，也将点火正时提前并且扩大A/F振动运转中的空燃比的振幅。这样的处理的结果是，能够一边通过点火正时的提前来促进燃烧的稳定性从而抑制驾驶舒适性的恶化，一边通过空燃比的振幅的扩大来补偿与点火提前相伴的催化剂的预热性的降低。如图5所示，为了补偿由点火正时的提前引起的催化剂的预热性的降低，优选点火正时越早则使A/F振幅越大。这样的设定可以作为映射或函数而存储在ECU50内的ROM中。
[催化剂预热处理]
图6A和图6B是示出本实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。该处理以产生了基于未图示的点火开关的操作输入和曲轴角传感器37的输入的发动机8的启动判定为条件而在ECU50中执行，包含前述的A/F振动运转。
首先，在步骤S10中，ECU50判定是否存在催化剂的急速预热要求。该判定例如基于发动机水温是否比预定的基准值低来进行，在低的情况下判断为存在急速预热要求。此外，该判定可以基于发动机水温、发动机油温、催化剂温度(都是检测值或推定值)中的一个以上来进行。在不存在急速预热要求的情况下(步骤S10：否)，处理退出该例程。
在存在急速预热要求的情况下(步骤S10：是)，处理前进到步骤S20。在步骤S20中，ECU50算出目标点火延迟量。目标点火延迟量例如基于由水温传感器32检测的发动机水温，通过参照预定的映射来设定。发动机水温越低，则将目标点火延迟量设定得越大。也可以代替发动机水温，使用根据进气温度传感器31的检测值而推定的外气温度。在使火花塞12的点火正时延迟(滞后)至压缩上止点之后的情况下，因为在更接近排气行程的压缩上止点之后进行燃烧，所以温度高的排气被导向催化剂，促进催化剂的活性化。
接下来，在步骤S30中，ECU50算出目标气门正时。如上所述，ECU50设定排气门14的目标闭阀正时。例如，ECU50根据吸入空气量和发动机转速Ne算出发动机8的要求负荷，基于该要求负荷来设定排气门14的目标闭阀正时。如图4所示，目标闭阀正时在不进行提前关闭运转的通常运转时，如虚线A那样设定在比进气上止点TDC靠延迟侧，在进行提前关闭运转时，如实线B那样设定在比进气上止点TDC靠提前侧。也可以为了促进在进气门13打开时的已燃气体向进气口的吹回，进气通路3与排气通路18的压力差越小则使目标闭阀正时的提前量越大。
接下来，ECU50开始点火正时的延迟和A/F振动运转的执行(步骤S40)。如上所述，在A/F振动运转中，稀燃烧和浓燃烧交替地进行。点火正时可以从延迟开始时就是固定的目标值，另外，也可以在延迟刚开始后，从作为初始值的0向例如固定的目标值逐渐延迟。空燃比振幅可以从A/F振动运转开始时就是固定的目标值，另外，也可以在A/F振动运转刚开始后从作为初始值的0向例如固定的目标值逐渐扩大。
接下来在步骤S50中，ECU50判断进气通路与排气通路的压差ΔP是否比预定的基准压差ΔPth小。ECU50首先基于根据曲轴角传感器37的检测值算出的发动机转速Ne和根据空气流量计30的检测值算出的吸入空气量KL来算出进气通路3的压力P1，并读入作为排气压传感器35的检测值的排气压力P2。并且，判断这些压力P1与P2的压差P2-P1是否比基准压差ΔPth小。
在步骤S50中为否，即压差ΔP等于或大于基准压差ΔPth的情况下，处理转到步骤S120，执行排气门14的通常的运转。该通常的运转是不进行排气门14的提前关闭的运转形态，其中，在进气门13与排气门14的气门重叠的时间内，排出至排气通路的排气被再吸入燃烧室8b。因此，排气中的HC等未燃成分在燃烧室8b内燃烧。
在步骤S50中为是，即压差ΔP比基准压差ΔPth小的情况下，处理转到步骤S60，执行排气门14的提前关闭运转。在该提前关闭运转中，如上所述，使排气门14的关闭正时相对于进气上止点处于提前侧。通过该排气门14的提前关闭运转来将燃气关入燃烧室8b内，另外促进已燃气体向进气口内的吹回，促进燃气中的未燃成分的燃烧。
接下来，处理转到步骤S70，ECU50判断发动机8中的燃烧是否不稳定。该判断例如可以基于作为曲轴角传感器37的检测值的发动机转速Ne来进行。在该情况下，通过算出所检测出的发动机转速Ne与其之前的控制循环中的检测值的偏差ΔNe并比较偏差ΔNe的绝对值│ΔNe│和作为正值的预定的基准转速差量ΔNeth来进行判定。在步骤S60中为是，即偏差ΔNe的绝对值│ΔNe│比基准转速差量ΔNeth大的情况下，处理前进到步骤S80。
在步骤S80中，ECU50将火花塞12的目标点火正时向提前侧修正预定的单位角度。结果，在点火延迟运转中的点火正时的延迟量变更为更小的值。接下来，在步骤S90中，ECU50使A/F振幅扩大。该A/F振幅的扩大可以按照上述的图5所示出的映射或函数来进行。步骤S80和S90的处理的结果是，为了补偿由点火正时的提前引起的催化剂的预热性的降低，点火正时越早则使A/F振幅越大。
另一方面，若这样地使A/F振幅增大，则尤其在稀汽缸中，起因于空气量的增大而燃烧室内的混合气体的比热增大。结果，存在燃烧变得缓慢而转矩减少的倾向。因此，与A/F振幅的控制并行地进行与它不同的节气门开度修正(S100)。为了通过该节气门开度修正来抵消起因于A/F振幅的增大的转矩的减少，A/F振幅越大则越使节气门开度增大。这样的节气门开度修正利用存储在ECU50的ROM中的预定的映射或函数来进行。
最后，ECU50判断催化剂预热是否完成(S110)。该判断例如可以基于空气流量计31所检测出的吸入空气量的累计值和催化剂温度的推定值或(热电偶等的)检测值中的至少一个来进行，在分别达到了预定的基准值的情况下为是，本例程结束。在催化剂预热没有完成的情况下，反复执行从步骤S50到S90以及S120的处理。
如上所述，在第1实施方式中，ECU50在产生了催化剂预热要求的情况下执行点火延迟运转、A/F振动运转(S40)、以及排气门14的提前关闭运转(S60)，并且在燃烧不稳定时，与燃烧稳定时相比，使点火延迟运转中的稀汽缸的点火延迟量变小(S80)并使A/F振幅扩大(S90)。因此在本实施方式中，能够一边通过点火正时的提前来促进燃烧的稳定性从而抑制驾驶舒适性的恶化，一边通过A/F振幅的扩大来补偿与点火提前相伴的催化剂的预热性的降低。
此外，在VVT机构41、42具有控制气门升程量的功能的情况下，在排气门13的提前关闭运转的执行时，能够通过将气门升程量向增大侧修正来抑制排气门13的打开正时的提前。在进行了这样的升程量的增大的情况下，也可以抑制步骤S80中的点火正时向提前侧的修正量和对A/F振幅的增大量的修正量中的至少一方。
[第2实施方式]
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。当如上述的第1实施方式那样同时执行排气门13的提前关闭运转和A/F振动运转时，存在在A/F振动运转刚结束后，在A/F振动运转中被分配了稀燃烧的汽缸的燃烧性恶化的情况。其主要原因如下：在结束A/F振动运转而转为怠速等轻负荷状态时，节气门6关闭，进气管负压的绝对值变大，再次被吸入燃烧室内的已燃气体的量(所谓的内部EGR量)变大。另外，在A/F振幅增大(S90)了的情况下，当为了抵消转矩的减少而通过上述的节气门开度修正(S100)使节气门开度增大时，A/F振幅越大则进气管负压的绝对值越小，内部EGR量越小(图7)。因此，在A/F振幅大时，由A/F振动运转刚结束后的进气管负压的急增引起的内部EGR量的增大更显著，燃烧更有可能恶化。
为了应对该问题点，在第2实施方式中，在A/F振动运转结束后，当前的空燃比越大，则越大地将在A/F振动运转中进行了稀燃烧的汽缸的点火正时从在该A/F振动运转中使用的点火正时向提前侧修正。因为第2实施方式的机械构成与上述第1实施方式是同样的，所以标注同一附图标记并省略其详细的说明。
在第2实施方式中，预先制成图8所示那样的点火正时修正量映射，存储在ECU50的ROM中。该映射中，彼此相关联地存储有稀汽缸内的空燃比A/F、该稀汽缸内的内部EGR率(即，该汽缸内的气体中的已燃气体的体积比例)、以及点火正时修正量alean。在图8中，点火正时修正量alean以提前量，即以提前侧为正的曲轴角来表示，其值越大则越将点火正时提前。在该映射中，以稀汽缸内的空燃比A/F越大(稀)则使点火正时修正量alean越大(提前)的方式进行设定，另外以该汽缸内的内部EGR率越大则使点火正时修正量alean越大(提前)的方式进行设定。虽然空燃比A/F使用目标空燃比，但也可以使用所检测或所推定的空燃比。
以下对第2实施方式中的控制进行说明。在图9A和图9B中，首先，在步骤S210中，ECU50判定是否存在催化剂的急速预热要求。该判定与上述第1实施方式的步骤S10同样地进行。
在步骤S210中为是的情况下，选择性地执行提前关闭运转、点火延迟运转、以及A/F振动运转(步骤S220)。该步骤S220的处理与上述第1实施方式的步骤S20～S120同样地进行。在通过相当于第1实施方式的步骤S110的处理而判断为催化剂预热完成了的情况下，处理转到步骤S230。
在步骤S230中，ECU50判断预定的怠速条件是否成立。在此所说的怠速条件例如是：没有进行加速器踏板的操作并且车速为0的状态的持续超过了预定时间。在步骤S230中为否，即怠速条件不成立的情况下，使处理返回。
在步骤S230中为是，即怠速条件成立的情况下，处理转到步骤S240。在步骤S240中，ECU50判断在之前的步骤S220中是否执行了A/F振动运转中的A/F振幅向增大侧的修正。该A/F振幅向增大侧的修正相当于第1实施方式的步骤S90。在为否，即没有执行A/F振幅向增大侧的修正的情况下，使处理返回。
在为是，即执行了A/F振幅向增大侧的修正的情况下，接下来在步骤S250中，ECU50判断A/F振幅的该修正所涉及的修正量是否比预定的基准值大。在为否，即修正量为基准值以下的情况下，使处理返回。
在为是，即修正量比基准值大的情况下，接下来在步骤S260中，ECU50算出目标空气量。该目标空气量是与催化剂预热结束后的怠速状态下的发动机转速和燃料喷射量对应的吸入空气量的目标值。
接下来ECU50算出稀汽缸的当前的空燃比A/F(步骤S270)。该运算可以基于空气流量计31所检测出的吸入空气量KL和该稀汽缸的燃料喷射量来进行。
接下来ECU50算出该稀汽缸的点火正时修正量alean(步骤S280)。该运算按照图8所示的点火正时修正量映射来执行。ECU50基于该稀汽缸内的空燃比A/F和该稀汽缸内的内部EGR率来检索点火正时修正量映射，取得对应的点火正时修正量alean。内部EGR率例如可以基于与要求负荷对应的吸入空气量KL、气门正时、以及由未图示的进气压传感器检测出的进气管负压而通过预定的映射或函数来推定。按照图8的点火正时修正量映射，稀汽缸内的空燃比A/F越大(即稀)，则使点火正时修正量alean越大。即，A/F振动运转的振幅越大，则越将该稀汽缸的点火正时向提前侧修正。
点火正时通过对基本点火正时abase加上点火正时修正量alean来算出。基本点火正时abase通过另外的基本点火正时控制，基于发动机转速Ne和要求负荷KL，以映射或函数来算出。ECU50判断这样算出的点火正时是否在容许范围内(步骤S290)。对点火正时设有作为提前侧的界限的提前保护和作为延迟侧的界限的延迟保护。提前保护是产生爆震的点火正时中的最延迟侧的点火正时。延迟保护是能量没有全部被消耗为驱动发动机8的转矩的点火正时中的最提前侧的点火正时。提前保护和延迟保护例如可以以能够得到要求转矩的方式、不产生爆震的方式、或者排气中的HC和CO的浓度不超过阈值的方式来设定。提前保护和延迟保护也可以不恒定。以使点火正时在提前保护与延迟保护之间的方式进行控制。即，在步骤S290中为否的情况下，即，在判断为所算出的目标点火正时在容许范围外的情况下，ECU50以使点火正时处于容许范围内的方式变更点火正时修正量(步骤S300)。在点火正时在容许范围内的情况下，跳过步骤S300。
例如，在图8中，稀汽缸内A/F和内部EGR率处于点C1，并且将与该点C1对应的点火正时修正量alean加到基本点火正时abase而得到的点火正时比提前保护靠提前侧。在该情况下，在步骤S300中变更点火正时修正量alean，以使点火正时比提前保护靠延迟侧的方式进行修正。另外，向浓侧修正稀汽缸内A/F，使稀汽缸内A/F和内部EGR率向点C2移动。即，响应于点火正时向延迟侧的修正，向浓侧修正稀汽缸内A/F。该稀汽缸内A/F向浓侧的修正通过燃料喷射量的增量来进行。
接下来，ECU50以接近在步骤S260中算出的目标空气量的方式，使节气门开度跨预定的单位量地变更(步骤S310)。另外，ECU50使用将在步骤S280中算出或在步骤S300中变更后的点火正时修正量alean加到基本点火正时abase而得到的点火正时来执行点火(步骤S320)。
反复执行步骤S270～S320的处理直到吸入空气量收敛于目标值为止(步骤S330)。当吸入空气量收敛于目标值时，本例程结束。
图10是示出在执行以上的催化剂预热处理时各部分的动作状态的正时图。在图10中，首先，发动机8启动(i)，在存在急速预热要求的情况下，使点火正时延迟(ii)。当A/F振动运转开始(iii)时，使A/F振幅逐渐扩大(S90，iv)并且使稀汽缸的点火正时逐渐提前(v)，使浓汽缸的点火正时逐渐延迟。这是为了抑制因在稀汽缸中燃烧由于稀的混合气体而恶化、在浓汽缸中燃烧由于浓的混合气体而良好所引起的两者的转矩差。为了抵消由A/F振幅的增大(S90)引起的稀汽缸的转矩的减少，通过上述的节气门开度修正(S100)来使稀汽缸的节气门开度逐渐增大。因此，进气管压力逐渐增大(即，负压减少)(vi)。
当催化剂的预热结束(vii)而怠速条件(S230)成立时，使A/F振动运转结束，发动机8转为怠速状态。与该转变相伴地，节气门6关闭，进气管负压的绝对值变大(viii)。另外，因为由于提前关闭运转的结束而再次出现气门重叠，所以内部EGR量急增(ix)。
在此，在执行了A/F振动运转中的A/F振幅向增大侧的修正(S240)并且该修正所涉及的修正量比预定的基准值大的情况下(S250)，在步骤S280～S300中将稀汽缸的点火正时向提前侧修正(x)。若直到吸入空气量收敛于目标值为止(步骤S330)反复执行步骤S270～S320的处理，则点火正时的提前量会逐渐减少而转为怠速时的稳定状态(xi)。与它并行地，稀汽缸A/F(xii)和排气门的气门正时(xiii)也逐渐转为怠速时的稳定状态。
如上所述，在第2实施方式中，在A/F振动运转结束后(S230、S240)，当前的空燃比越大，则ECU50越大地将在A/F振动运转中进行了稀燃烧的稀汽缸的点火正时从在该稀燃烧中使用的点火正时向提前侧修正(S280、图8)。由此，能够抑制稀汽缸中的在A/F振动运转刚结束后的燃烧性的恶化。所以，能够抑制排放的恶化和驾驶舒适性的恶化。
本发明并非仅限于上述的方案，由专利的权利要求书规定的本发明的思想所包含的所有变形例、应用例、对等物都包含于本发明。因此，不应对本发明进行限定性的解释，本发明也能够适用于属于本发明的思想的范围内的其他任意的技术。
例如，虽然在步骤S70中的燃烧是否不稳定的判断基于发动机转速Ne来进行，但也可以代替这样的构成，通过使用所检测或所推定出的缸内压的变动的方法等其他的方法来进行。
虽然在上述各实施方式中使用了三元催化剂21来作为催化剂，但本发明对于其他种类的催化剂，尤其是需要加热到活化温度的加热处理的各种催化剂也能够适用。虽然在上述各实施方式中将本发明应用于汽油内燃机，但本发明对于柴油发动机、气体燃料发动机等使用汽油以外的燃料的内燃机也能够适用，相关的构成也属于本发明的范畴。
附图标记说明
3：进气通路
8：发动机
8a：汽缸
10：燃料喷射阀
12：火花塞
18：排气通路
21：三元催化剂
50：ECU

Claims (2)

1.一种内燃机的控制装置，构成为对在排气通路上具备催化剂装置的内燃机进行控制，其特征在于，具备：
A/F振动单元，其在产生了所述催化剂装置的预热要求的情况下，使至少一个汽缸中进行稀燃烧并且使至少一个其他的汽缸中进行浓燃烧；
提前关闭单元，其在产生了所述预热要求的情况下将排气门的闭阀正时提前到比进气上止点靠前；以及
点火延迟单元，其在产生了所述预热要求的情况下使点火正时延迟，
所述控制装置进一步构成为：在燃烧不稳定的情况下，与燃烧稳定的情况相比，使由所述点火延迟单元提供的进行稀燃烧的汽缸的点火正时的延迟量变小并且使由所述A/F振动单元提供的空燃比的振幅变大。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置进一步构成为：在所述A/F振动运转结束后，当前的空燃比越大，则越大地将通过所述A/F振动单元进行了稀燃烧的汽缸的点火正时从在该稀燃烧中使用的点火正时向提前侧修正。
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