CN108240265A - 用于内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于内燃机的控制装置，其中，当正在执行升温处理时，将偏浓汽缸中的点火定时从理论MBT向延迟侧修正，以使得偏浓汽缸中生成的转矩超过在理论MBT下偏浓汽缸中生成的转矩，并且将偏稀汽缸中的点火定时从理论MBT向提前侧修正，以使得偏稀汽缸中生成的转矩超过在理论MBT下偏稀汽缸中生成的转矩，并且当正在执行升温处理并且发动机处于低负荷运转状态时，将偏浓汽缸中的点火定时进一步向延迟侧修正，以使得偏浓汽缸中生成的转矩变得等于或小于最大理论生成转矩并且等于或大于在理论MBT下偏稀汽缸中生成的转矩。

Description

用于内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及用于内燃机的控制装置。
背景技术
已知一种升温处理，用于将催化器的温度升高到该催化器被激活或再生的温度，以抑制来自内燃机的废气的排放特性劣化。例如，在日本专利申请公开第2012-057492号(JP 2012-057492 A)中描述了以下处理作为升温处理：将内燃机的多个汽缸中的至少一个汽缸控制为空燃比偏浓的偏浓汽缸，并且将其他剩余汽缸中的每个汽缸控制为空燃比偏稀的偏稀汽缸。
此外，还已知以下处理作为另一种升温处理：将内燃机的所有汽缸的空燃比反复改变为偏浓空燃比或偏稀空燃比。在此升温处理中，当空燃比被控制为偏浓空燃比时，内燃机的转速提高，而当空燃比被控制为偏稀空燃比时，内燃机的转速下降。转速这样波动的结果是，内燃机的振动幅度可能增大从而导致驾驶性能劣化。例如，在日本专利申请公开第6-137242号(JP 6-137242 A)中以抑制驾驶性能的这种劣化为目的进行了以下描述：当空燃比被控制为偏浓空燃比时，将点火定时修正为将其延迟，以抑制内燃机的转速提高，而当空燃比被控制为偏稀空燃比时，将点火定时修正为将其提前，以抑制内燃机的转速下降。
发明内容
同样在日本专利申请公开第2012-057492号(JP 2012-057492 A)的升温处理中，每个偏浓汽缸中生成的转矩增大，而每个偏稀汽缸中生成的转矩减小，因此造成了转矩波动。结果，内燃机的振动幅度可能增大而导致驾驶性能劣化。因此，如在日本专利申请公开第6-137242号(JP 6-137242 A)中一样，可以考虑通过以下方式抑制内燃机振动：以延迟的方式修正点火定时，使得抑制每个偏浓汽缸中生成的转矩增大，并且以提前的方式修正点火定时，使得抑制每个偏稀汽缸中生成的转矩减小。然而，当以抑制内燃机振动为目的来修正每个偏浓汽缸中的点火正以使其延迟到每个偏浓汽缸中生成的转矩与每个偏稀汽缸中生成的转矩之间的差变得足够小的程度时，每个偏浓汽缸中生成的转矩可能会大幅减小而导致燃料经济性劣化。
因此，鉴于上述情况，本发明提供了一种用于内燃机的控制装置，其在抑制驾驶性能劣化的同时也抑制燃料经济性的劣化。
根据本发明的一方面，提供了一种用于内燃机的控制装置，其配备有电子控制单元。该电子控制单元被配置成如下文所述。即，该电子控制单元被配置成：(i)计算理论点火定时，理论点火定时是当属于作为车辆的动力源的内燃机的每个汽缸中生成的转矩等于当每个汽缸的空燃比被控制为理论空燃比时的最大理论生成转矩时的点火定时；(ii)将多个汽缸中的至少一个汽缸控制为偏浓汽缸，偏浓汽缸的空燃比等于比理论空燃比小的偏浓空燃比，将除所述汽缸中的所述至少一个汽缸以外的汽缸控制为偏稀汽缸，偏稀汽缸的空燃比等于比理论空燃比大的偏稀空燃比，并且确定是否正在执行用于升高净化废气的催化器的温度的升温处理；(iii)当正在执行所述升温处理时执行第一点火修正，第一点火修正是以下修正：用于将偏浓汽缸中的点火定时从理论点火定时向延迟侧修正，以使得偏浓汽缸中生成的转矩超过在理论点火定时偏浓汽缸中生成的转矩，并且将每个偏稀汽缸中的点火定时从理论点火定时向提前侧修正，以使得每个偏稀汽缸中生成的转矩超过在理论点火定时每个偏稀汽缸中生成的转矩；以及(iv)当正在执行升温处理并且内燃机处于低负荷运转状态时，除根据第一点火修正进行的修正之外，还执行第二点火修正，第二点火修正是以下修正：用于将偏浓汽缸中的点火定时进一步向延迟侧修正，以使得偏浓汽缸中生成的转矩变得等于或小于最大理论生成转矩并且等于或大于在理论点火定时每个偏稀汽缸中生成的转矩。
在内燃机处于低负荷运转状态的情况下，内燃机处于例如怠速运转。驾驶员被认为可能识别出由执行升温处理而造成的内燃机的振动。因此，根据如上所述的用于内燃机的控制装置，在低负荷运转状态下，各个点火定时被修正成使得偏浓汽缸中生成的转矩减小并且每个偏稀汽缸中生成的转矩增大。因此，可以抑制所生成的转矩在偏浓汽缸与每个偏稀汽缸之间波动，并且可以遏止驾驶性能劣化。此外，在此情况下，偏浓汽缸中生成的转矩减小而导致燃料经济性劣化。然而，在低负荷运转状态下，燃料消耗量原本就小，所以对燃料经济性劣化的影响小。另一方面，在低负荷运转状态以外的状态的情况下，例如车辆以高速行驶的高负荷运转状态或中负荷运转状态，与处于低负荷运转状态的情况相比，驾驶员被认为不太可能识别出由执行升温处理而造成的内燃机的振动。此外，中负荷运转状态或高负荷运转状态下，理想的是通过确保内燃机的输出来抑制燃料经济性劣化。因此，各个点火定时被修正成使得偏浓汽缸和偏稀汽缸中生成的各个转矩增大，从而可以遏止燃料经济性劣化。
此外，在控制装置中，电子控制单元可以被配置成在第二点火修正中修正偏浓汽缸中的点火定时，使得通过第一点火修正来修正其点火定时的每个偏稀汽缸中生成的转矩与偏浓汽缸中生成的转矩一致。
此外，电子控制单元可以被配置成：执行修正，以用于当正在执行所述升温处理时比当所述升温处理停止时更多地增大内燃机的节气门开度。
此外，电子控制单元可以被配置成：在节气门开度修正中，与不同于低负荷运转状态的情况下相比，在低负荷运转状态的情况下更多地修正节气门开度的增大量。
此外，电子控制单元可以被配置成：在第一点火修正中，将每个偏稀汽缸中的点火定时修正为使每个偏稀汽缸中生成的转矩最大的点火定时。
更进一步地，电子控制单元可以被配置成：在第一点火修正中，将偏浓汽缸中的点火定时修正为使偏浓汽缸中生成的转矩最大的点火定时。
如上所述，根据本发明的用于内燃机的控制装置可以在抑制车辆的驾驶性能劣化的同时还抑制燃料经济性劣化。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术与工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是作为其示例的具有根据本发明的实施方式的用于内燃机的控制装置的车辆的示意性构造图；
图2是示出由配备有根据本发明的实施方式的控制装置的电子控制单元(在下文中称为ECU)执行的控制的示例的流程图；
图3是用于在该控制装置中修正点火定时的示例性映射图；
图4A是示出当催化剂的温度停止升高时在内燃机的各个汽缸中生成的转矩的示例性图；
图4B是示出当催化剂的温度正在升高并且在修正内燃机的点火之前在内燃机的各个汽缸中生成的转矩的示例性图；
图4C是示出当催化剂的温度正在升高并且在内燃机的第一点火修正已经完成之后在内燃机的各个汽缸中生成的转矩的示例性图；
图4D是示出当催化剂的温度正在升高并且在内燃机的第二点火修正已经完成之后在内燃机的各个汽缸中生成的转矩的示例性图；
图5是示出由ECU进行的示例性节气门开度修正的流程图；
图6是规定了与内燃机所需转矩对应的目标节气门开度的示例性映射图；
图7是规定了与内燃机所需转矩对应的目标节气门开度的映射图的变形示例；以及
图8是示出在控制装置中执行催化剂的升温处理的情况的示例性时序图。
具体实施方式
图1是车辆1的示意性构造图。车辆1安装有作为行驶用动力源的内燃机(在下文中称为发动机)20，并且车辆1还安装有净化来自发动机20的废气的三元催化器31。在发动机20中，在布置在汽缸体21上部的汽缸盖22的燃烧室23中燃烧空气燃料混合物，从而使活塞24以往复方式移动。发动机20是具有四个汽缸的直列四缸发动机，但是不限于此，只要其具有多个汽缸即可。
发动机20的汽缸盖22中的每个汽缸设置有打开/关闭进气口的进气阀Vi和打开/关闭排气口的排气阀Ve。此外，用于点燃燃烧室23中的空气燃料混合物的点火塞27被附接到每个汽缸的汽缸盖22的顶部。
每个汽缸的进气口经由每个汽缸的支管连接到缓冲罐18。进气管10连接缓冲罐18的上游，并且在进气管10的上游端部设置空气滤清器19。此外，进气管10从其上游侧依次设置有用于检测进气量的空气流量计15和电控节气阀13。
此外，在每个汽缸的进气口中安装有将燃料喷射到进气口中的燃料喷射阀12。从燃料喷射阀12喷射的燃料与进气混合以组成空气燃料混合物。该空气燃料混合物被吸进燃烧室23中，被活塞24压缩，并且当进气阀Vi打开时通过点火塞27点火而燃烧。另外，可以设置将燃料直接喷射到每个汽缸中的燃料喷射阀，或者可以同时设置将燃料分别喷射到进气口和每个汽缸中的燃料喷射阀，而非将燃料喷射到进气口中的燃料喷射阀12。
另一方面，每个汽缸的排气口经由每个汽缸的支管连接到排气管30。排气管30设置有三元催化器31。三元催化器31具有氧吸留能力，并且净化NOx、HC和CO。例如，通过在基质(例如堇青石等)上特别是在蜂窝状基质上形成一个或多个催化层来获得三元催化器31。每个催化层包括诸如氧化铝(Al2O3)等的催化剂载体和催化剂载体上载有的诸如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等的催化剂金属。三元催化器31是净化从属于发动机20的多个汽缸排放的废气的示例性催化器。三元催化器31可以是氧化催化器或涂覆有氧化催化剂的汽油微粒过滤器。
在三元催化器31的上游安装有用于检测废气的空燃比的空燃比传感器33。空燃比传感器33是所谓的宽范围空燃比传感器。空燃比传感器33可以连续检测在相对较宽范围内的空燃比，并且输出具有与该空燃比成比例的值的信号。
车辆1配备有用于控制安装在车辆1中的发动机20的控制装置。此外，该控制装置配备有电子控制单元(ECU)50。ECU 50作为属于该控制装置的示例性ECU配备有中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、存储设备等。ECU 50通过执行存储在ROM和存储设备中的程序来控制发动机20。此外，ECU 50执行稍后将描述的预定控制。该控制由ECU 50的计算单元、确定单元、第一点火修正单元、第二点火修正单元和节气门开度修正单元实现，这些单元由CPU、ROM和RAM功能上实现。将稍后描述其细节。
上述点火塞27、上述节气阀13、上述燃料喷射阀12等电连接到ECU 50。此外，检测加速器下压量的加速器下压量传感器11、检测节气阀13的节气门开度的节气门开度传感器14、检测进气量的空气流量计15、空燃比传感器33、检测曲轴26的曲柄角度的曲柄角度传感器25、检测发动机20的冷却剂的温度的冷却剂温度传感器29以及各种其他传感器经由A/D转换器(未示出)等电连接到ECU 50。ECU 50基于各种传感器的检测值等来控制点火塞27、节气阀13，燃料喷射阀12等，以分别控制点火定时、燃料喷射量、燃料喷射正时、节气门开度等，从而获得期望的输出。
接下来将描述ECU 50对目标空燃比的设定。目标空燃比是根据发动机20的状态设定的。在并非瞬时而是稳定的正常操作状态下，目标空燃比被设定为理论空燃比。当设定了目标空燃比时，通过反馈来控制对每个汽缸的燃料喷射量，使得由空燃比传感器33检测到的空燃比与目标空燃比一致。
此外，ECU 50执行升温处理，以用于将三元催化器31的温度升高到使三元催化器31激活的温度或者使在三元催化器31中沉积的硫化合物(SOx)被解吸的温度。在升温处理中，执行所谓的抖动控制(dither control)，以用于将多个汽缸中的一个汽缸内的空燃比控制为比理论空燃比小的偏浓空燃比，并且将其他三个剩余汽缸中的每个汽缸中的空燃比控制为比理论空燃比大的偏稀空燃比。
在升温处理中控制空燃比时，具体地，通过以按预定比例增大的方式修正与上述目标空燃比对应的燃料喷射量来将汽缸中的一个汽缸中的空燃比控制为偏浓空燃比，并且通过以按预定比例减小的方式修正与目标空燃比对应的燃料喷射量来将其他剩余汽缸中的每个汽缸中的空燃比控制为偏稀空燃比。此外，例如当增大/减小比例等于20％时，通过以按15％增大的方式修正与目标空燃比对应的燃料喷射量来将汽缸中的一个汽缸中的空燃比控制为偏浓空燃比，并且通过以按5％减小的方式修正燃料喷射量来将其他三个剩余汽缸中的每个汽缸中的空燃比控制为偏稀空燃比。通过以这种方式规定增大比例和减小比例，保持所有汽缸的空燃比的平均值等于理论空燃比。当以这种方式执行升温处理时，从空燃比被控制为偏浓空燃比的汽缸排放的剩余燃料附着到三元催化器31，并且在从空燃比被控制为偏稀空燃比的汽缸排放的废气形成的偏稀气压下燃烧。因此，三元催化器31的温度升高。另外，当升温处理开始执行时，升温执行标记从OFF切换到ON。
另外，升温处理中燃料喷射量的增大/减小的比例可以根据发动机20的运转状态而改变。例如，当发动机20的转速在中间旋转范围内或者当发动机20的负荷在中负荷范围内时，增大/减小的比例可以被控制成增大，而当发动机20的转速在低旋转范围或高旋转范围内或者当发动机20的负荷在低负荷范围或高负荷范围内时，增大/减小的比例可以被控制成减小。此外，在升温处理中，控制增大比例和减小比例，以使所有汽缸的空燃比的平均值变得与理论空燃比相等，但是本发明不限于此，只要平均空燃比被限制在包括理论空燃比的预定范围内并且可以升高三元催化器31的温度即可。
另外，根据本发明的本实施方式，在升温处理中，以直列布置的四个汽缸#1至#4中之一的汽缸#1中的空燃比被控制为偏浓空燃比，而其他剩余的汽缸#2至#4中的每个汽缸中的空燃比被控制为偏稀空燃比。在本说明书中，在升温处理中空燃比被控制为偏浓空燃比的汽缸#1被称为偏浓汽缸#1，而空燃比被控制为偏稀空燃比的汽缸#2至#4被分别称为偏稀汽缸#2至#4。
此外，随着该升温处理执行，ECU 50执行用于以增加的方式修正点火定时和修正节气门开度的控制。将在下文中描述该控制。
图2是示出由ECU 50执行的控制的示例的流程图。图2的流程图以预定周期的间隔重复执行。首先，根据发动机20的转速和发动机20的负荷计算正常点火定时(步骤S1)。发动机20的转速基于曲柄角度传感器25的检测值获得，并且发动机20的负荷基于空气流量计15的检测值获得。正常点火定时是在不执行升温处理的状态下的点火定时，并且是使每个汽缸中生成的转矩最大的点火定时，即，最佳转矩的最小提前量(以下称为MBT)。MBT是取决于空燃比而不同的时刻。在正常运转状态下，所有汽缸都被控制为相同的点火定时。在本发明的本实施方式中，将会描述正常运转时的目标空燃比被控制为理论空燃比的情况，并且在理论空燃比下生成最大转矩的MBT将被称为理论点火定时，即，最佳转矩的理论最小提前量(以下称为理论MBT)。步骤S1中的处理是由计算单元执行的示例性处理，该计算单元将理论MBT计算为下述点火定时：在该点火定时，在将属于作为车辆1的行驶动力源的发动机20的多个汽缸#1至#4中的每个汽缸中的空燃比控制为理论空燃比时，每个汽缸中生成的转矩等于最大理论生成转矩。
随后，基于升温执行标记来确定是否正在执行升温处理(步骤S3)。步骤S3的处理是由确定单元执行的示例性处理，确定单元将多个汽缸#1至#4中的至少一个汽缸#1控制为空燃比等于比理论空燃比小的偏浓空燃比的偏浓汽缸，将除了至少一个汽缸#1以外的汽缸#2至#4中的每个汽缸控制为空燃比等于比理论空燃比大的偏稀空燃比的偏稀汽缸，并且确定单元确定是否正在执行用于将净化废气的三元催化器31的温度升高的升温处理。如果步骤S3中的确定结果是否定的，则将每个汽缸中的点火定时设定为在步骤S1中计算出的MBT(步骤S5)。具体而言，将每个汽缸中的点火定时设定为理论MBT。因此，当不执行升温处理时抑制了燃料经济性劣化。
如果步骤S3中的确定结果是肯定的，则进行第一点火修正(步骤S7)。第一点火修正是对每个点火定时的修正，以用于确保偏浓汽缸和偏稀汽缸中的每个汽缸中生成的转矩。
将描述第一点火修正。图3是用于修正点火定时的示例性映射图。通过试验提前获得该映射，并且存储在ECU 50的存储器中。横坐标轴表示点火定时，理论MBT的右侧表示提前侧，而理论MBT的左侧表示延迟侧。纵坐标轴表示每个汽缸中生成的转矩。曲线SC、RC和LC分别表示空燃比被控制为理论空燃比的每个汽缸中生成的转矩、偏浓汽缸#1中生成的转矩和偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩。这些生成的转矩中的每个转矩与点火定时对应。为了便于理解，在图3的映射图中示出了理论MBT、偏稀MBT、偏浓MBT、点火定时I1至I5和转矩T1至T5。点火定时按理论MBT、偏稀MBT和点火定时I1的顺序提前，而按理论MBT、偏浓MBT和点火定时I2至I5的顺序延迟。转矩T1至T5按此顺序减小。另外，图3的映射图是发动机20的转速和发动机20的负荷处于预定状态下的映射图。在ECU 50的存储器中存储有针对发动机20的各个转速和发动机20的各个负荷的多个映射。此外，尽管在图3中示出了仅单个曲线RC和仅单个曲线LC，但是实际上规定了与如上所述要被控制的增大/减小的比例的数目相同数目的曲线。
理论MBT是如上所述在理论空燃比下在汽缸中生成的转矩采取转矩T3作为其最大值的点火定时。换句话说，转矩T3是作为将空燃比控制为理论空燃比时在每个汽缸中生成的转矩的最大值的最大理论生成转矩的示例。偏浓MBT是在偏浓汽缸#1中生成的转矩采取转矩T1作为其最大值的点火定时。偏稀MBT是在偏稀汽缸#2至#4的每个汽缸中生成的转矩采取转矩T4作为其最大值的点火定时。在偏浓汽缸#1中的点火定时被设定为理论MBT的情况下生成的转矩等于比转矩T1小的转矩T2。在偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被设定为理论MBT的情况下生成的每个转矩采取比转矩T4小的转矩T5。点火定时I1是比偏稀MBT提前并且使偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩等于转矩T5的点火定时。点火定时I2至I5是使偏浓汽缸#1中生成的转矩分别等于转矩T2至T5的点火定时。此外，直线MC是穿过与各空燃比对应的生成的转矩的最大值的线段，并且将MBT表示为包括理论MBT、偏浓MBT和偏稀MBT的总称。如曲线SC、RC和LC所示，无论空燃比的值如何，点火定时从MBT向提前侧偏移时与点火定时从MBT向延迟侧偏移时相比，在点火定时从MBT偏移相同角度的情况下，转矩减小量较大。
图4A至图4D是分别示出汽缸#1至#4中生成的转矩的示例性图。图4A是在升温处理停止期间正常运转状态下的图。图4B是在正在执行升温处理并且没有进行第一点火修正的状态下的图。图4C是在正在执行升温处理并且已经进行了第一点火修正的状态下的图。另外，图4D是在正在执行升温处理并且除第一点火修正之外已经进行了稍后将描述的第二点火修正的状态下的图。稍后将描述此图的细节。
在图4A至图4D的每幅图中，示出了基于加速器下压量传感器11的检测值等的发动机20需要的所需转矩值R和作为生成的转矩的平均值的平均转矩值。此外，在图4B至图4D中分别示出了根据所需转矩值R平均转矩值中的减少量ΔT0至ΔT2。在图4A至4D的每个状态下，发动机20通过驾驶员的操作而所需的运转状态相同，并且所需转矩值R采取相同值。此外，在图4A至图4D中，适当地示出了图3的示例中所示的转矩T1至T5。
如图4A所示，在升温处理停止期间正常运转状态下，平均转矩值与所需转矩值R一致，并且以此方式提前控制节气门开度和燃料喷射量。在此情况下，平均转矩值和所需转矩值R等于图3的示例中的转矩T3。
相反，如图3和图4B所示，当正在执行升温处理并且没有进行第一点火修正时，偏浓汽缸#1和偏稀汽缸#2至#4中的任一点火定时都被控制为理论MBT，偏浓汽缸#1中生成的转矩等于转矩T2，并且偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩等于转矩T5。此外，如图4B所示，根据所需转矩值R，平均转矩值减小达减小量ΔT0。这是由于转矩T2与转矩T3之间的差(等同于偏浓汽缸#1中生成的转矩的增大量)比转矩T3与转矩T5之间的差(等同于偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩的减小量)小，此外还由于存在一个偏浓汽缸#1和三个偏稀汽缸#2至#4。
通过进行第一点火修正，偏浓汽缸#1的点火定时被修正为偏浓MBT，而偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被修正为偏稀MBT。因此，如图3和图4C所示，偏浓汽缸#1中生成的转矩从转矩T2增大到转矩T1，而偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩从转矩T5增大到转矩T4。因此，转矩的减小量变得等于减小量ΔT1，ΔT1小于减小量ΔT0。因此，抑制了发动机20的输出随着升温处理的执行而减小，并且遏止了燃料经济性劣化。另外，当进行第一点火修正时，第一点火修正标记转变为ON。然后，如果在再次执行当前控制之后步骤S3中的确定结果是否定的，则停止第一点火修正，并且将第一点火修正标记转变为OFF。此外，如图4C所示，即使在进行第一点火修正时，平均转矩值仍然小于所需转矩值R。稍后将描述这一点。
在前述第一点火修正中，偏浓汽缸#1的点火定时被修正为偏浓MBT，而偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被修正为偏稀MBT，但是本发明不限于此。例如，可以在偏浓汽缸#1中生成的转矩超过转矩T2的范围内将偏浓汽缸#1的点火定时从理论MBT向延迟侧修正。具体而言，可以将偏浓汽缸#1的点火定时修正为从理论MBT到点火定时I2的不包括理论MBT和点火定时I2的区间。这是由于，只要生成的转矩增加到在偏浓汽缸#1的点火定时被设定为理论MBT的情况下生成的转矩之上，就可以抑制发动机20的输出随着升温处理的执行而减小，并且可以遏止燃料经济性劣化。同样地，可以在偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩超过转矩T5的范围内将偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时从理论MBT向提前侧修正。具体而言，可以将偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时修正为从理论MBT到点火定时I1的不包括理论MBT和点火定时I1的区间。同样，在此情况下这是由于，只要每个生成的转矩增加到在偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被设定为理论MBT的情况下生成的转矩之上，就可以抑制发动机20的输出随着升温处理的执行而减小，并且可以遏止燃料经济性劣化。
另外，步骤S7的处理是当正在执行升温处理时由第一点火修正单元执行的以下示例性处理：第一点火修正单元将偏浓汽缸#1的点火定时从理论MBT向延迟侧修正，使得偏浓汽缸#1中生成的转矩超过在理论MBT下偏浓汽缸中生成的转矩T2，并且第一点火修正单元将偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时从理论MBT向提前侧修正，使得偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩超过偏稀气缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩。
随后，基于来自冷却剂温度传感器29的检测值确定发动机20是否处于冷却状态(步骤S9)。具体而言，当作为冷却剂温度传感器29的检测值的冷却剂的温度等于或低于预定温度时，确定发动机20处于冷却状态。在当发动机20处于冷却状态时执行升温处理的情况下，三元催化器31的温度在发动机20的冷却状态开始时迅速升高至其激活温度。此外，在当发动机20不处于冷却状态时执行升温处理的情况下，三元催化器31的温度升高至其再生温度。
如果步骤S9中的确定结果是肯定的，则基于冷却剂温度传感器29的检测值(即冷却剂的温度)进行修正点火正的冷却点火修正(步骤11)。在此应当注意，冷却状态下的MBT在非冷却状态下从MBT向提前侧偏移。这是由于在冷却状态下发动机20的温度低，因此燃料的燃烧速度降低，并且MBT相应地向提前侧偏移。此外，燃料的燃烧速度的降低程度随着空燃比向偏稀侧的偏移而增大。因此，基于使得向提前侧的点火定时的修正量随着冷却剂温度的降低和空燃比向偏稀侧的偏移而增加来规定的映射或计算公式，在冷却状态下偏浓汽缸#1的点火定时被修正为偏浓MBT，而在冷却状态下偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被修正为偏稀MBT。因此，即使在冷却状态下也能抑制生成的转矩减小。如果步骤S9中的确定结果是否定的，则不进行上述冷却点火修正。
另外，在执行步骤S5的处理之后不执行类似于步骤S9和步骤S11的处理，因为执行升温处理是为了使冷却状态下的三元催化器31变暖，并且当升温处理停止时发动机20通常处于非冷却状态或者已经退出冷却状态。另外，以上描述并不意味着在执行步骤S5之后排除步骤S9和步骤S11的执行。
随后，确定发动机20是否处于低负荷运转状态(步骤S13)。低负荷运转状态相当于例如怠速运转状态或车辆下坡行驶的运转状态。具体而言，当由空气流量计15的检测值表示的进气量等于或小于预定量时，确定发动机20处于低负荷运转状态。如果步骤S13中的确定结果是肯定的，则进行第二点火修正(步骤S15)。如果步骤S13中的确定结果是否定的，则不进行第二点火修正。
另外，如果步骤S13中的确定结果是肯定的，则将低负荷确定标记转变为ON。如果在从步骤S1起再次执行当前控制之后步骤S3或步骤S13中的确定结果是否定的，则将低负荷确定标记转变为OFF。此外，当进行第二点火修正时，第二点火修正标记转变为ON。如果从步骤S1起再次执行当前控制之后步骤S3或S13中的确定结果为否定的，则不进行第二点火修正，并且将第二点火修正标记转变为OFF。
将使用图3和图4D来描述第二点火修正。在第二点火修正中，如图3所示，将偏浓汽缸#1的点火定时进一步从偏浓MBT向延迟侧修正，并且被修正为使各个偏稀汽缸#2至#4中生成的转矩中与最大转矩T4相同的转矩等于偏浓汽缸#1中生成的转矩的点火定时I4。因此，如图4D所示，抑制了转矩在偏浓汽缸#1与偏稀汽缸#2至#4中波动。因此，抑制了由于升温处理而造成的发动机20振动，并且遏止了驾驶性能劣化。
此外，如图4D所示，通过进行第二点火修正获得的减小量ΔT2进一步增加到在进行第一点火修正时的减小量ΔT1之上。在低负荷运转状态下，燃料消耗量原本就小，因此对燃料经济性劣化的影响小。此外，在第一点火修正和第二点火修正中，仅修正了点火定时而不减少燃料喷射量。因此，也抑制了升温处理的执行对三元催化器31的升温特性的不利影响。
在第二点火修正中，并不绝对需要将偏浓汽缸#1的点火定时修正为点火定时I4。具体而言，偏浓汽缸#1的点火定时可以被修正为从点火定时I3到点火定时I5的区间。这是由于，当偏浓汽缸#1的点火定时被修正为该区间之内的时刻时，可以使偏浓汽缸#1中生成的转矩与偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩之间的差变小，并且可以抑制驾驶性能的劣化。此外，偏浓汽缸#1的点火定时可以被修正为从点火定时I3至点火定时I4的时刻。这是由于，通过如此阻止偏浓汽缸#1中生成的转矩大幅减小可以确保发动机20的输出，并且还能够抑制燃料经济性的劣化。因此，例如，可以将偏浓汽缸#1的点火定时修正为以下时刻：在该时刻，在从点火定时I3到点火定时I4的区间内，在低负荷运转状态下可以使对驾驶性能劣化的抑制与对燃料经济性劣化的抑制彼此一致。此外，在将偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时修正为从理论MBT至点火定时I1的区间的情况下，从抑制驾驶性能劣化的角度来看，可以修正偏浓汽缸#1的点火定时，使得偏浓汽缸#1中生成的转矩与偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩一致。
另外，在第二点火修正中，也可以考虑通过将偏浓汽缸#1的点火定时从理论MBT向提前侧修正而不是将偏浓汽缸#1的点火定时从理论MBT向延迟侧修正来使偏浓汽缸#1中生成的转矩与偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩之间的差变小。然而，当偏浓汽缸#1的点火定时向提前侧大幅修正到所生成的转矩之间的差变小的程度时，由于不发火和燃烧的发生，噪声的音量可能增大。因此，通过向延迟侧修正偏浓汽缸#1的点火定时，抑制了不发火的发生，并且抑制了由于燃烧造成的噪音的音量的增大。
步骤S15的处理是由第二点火修正单元执行的示例性处理，除了步骤S7中的修正之外，在正在执行升温处理并且发动机20处于低负荷运转状态时，第二点火修正单元将偏浓汽缸#1的点火定时进一步向延迟侧修正，使得偏浓汽缸#1中生成的转矩变得等于或小于转矩T3，并且使得在理论MBT下偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中生成的转矩变得等于或大于转矩T5。
随后，进行以增大的方式修正节气门开度的节气门开度修正(步骤S17)。节气门开度修正是用于补偿由于执行升温处理造成的发动机20的输出降低的处理。通过执行该处理，可以抑制由于执行升温处理造成转矩减小，并且遏止燃料经济性的劣化。在执行步骤S17的处理之后结束此控制。步骤S17的处理是由节气门开度修正单元执行的示例性处理，节气门开度修正单元在正在执行升温处理时比升温处理停止时以更大幅地增大的方式修正发动机20的节气门开度。稍后将描述节气门开度修正的细节。
如上所述，在升温处理执行期间当发动机20处于低负荷运转状态时进行第一点火修正和第二点火修正，并且在升温处理执行期间当发动机20没有处于低负荷运转状态时仅进行第一点火修正。在低负荷运转状态下，驾驶员可能识别出由于执行升温处理而造成的发动机20的振动，并且升温处理对驾驶性能劣化的影响比升温处理对燃料经济性劣化的影响更大。因此，在低负荷运转状态下，进行第一点火修正和第二点火修正，给驾驶性能更高的优先级。在另一方面，当发动机20没有处于低负荷运转状态时，例如在车辆1高速行驶时发动机20处于中负荷运转状态或高负荷运转状态时，与发动机20处于低负荷运转状态的情况相比，驾驶员被认为不太可能识别出由于执行升温处理而造成的发动机20的振动。此外，在中负荷运转状态或高负荷运转状态下理想的是，确保发动机20的充足的输出，并且抑制燃料经济性的劣化。因此，在执行升温处理期间当发动机20没有处于低负荷运转状态时，进行第一点火修正，给燃料经济性更高的优先级。如上所述，在抑制驾驶性能劣化的同时抑制了燃料经济性的劣化。
接下来将参照图4C、图4D和图5描述节气门开度修正的具体内容。图5是示出由ECU50进行的节气门开度修正的示例的流程图。
首先，基于发动机20的转速和加速器下压量传感器11的检测值来计算作为发动机20所需要的转矩值的所需转矩值(步骤S21)。随后，计算针对执行升温处理中所需转矩值的平均转矩值的减小量(步骤S23)。具体而言，在仅进行第一点火修正的情况下，基于规定了仅执行第一点火修正的减小量的第一减小量映射来计算减小量。在执行第一点火修正和第二点火修正二者的情况下，基于规定了执行第一点火修正和第二点火修正两者的减小量的第二减小量映射来计算减少量。在图4C的示例中计算出减小量ΔT1，并且在图4D的示例中计算出了减小量ΔT2。基于上述第一点火修正标记和上述第二点火修正标记，分别确定是否进行了第一点火修正和第二点火修正。
通过试验提前计算出第一减小量映射和第二减小量映射，并将其存储在ECU 50的存储器中。该第一减小量映射和该第二减小量映射中的每个映射都是三维映射，其中，减小量与发动机20的转速、发动机20的负荷以及偏浓汽缸#1中的燃料喷射量的增大比例相关联。在这些映射中的每个映射中，例如以下述方式规定减小量，以随着发动机20的转速升高而增大、随着发动机20的负荷增加而增大并且随着增大比例增大而增大。
另外，在每个上述映射中，减小量与燃料喷射量的增大比例相关联。每个上述映射并不仅仅规定偏浓汽缸#1中生成的转矩的减小量，还规定作为所有汽缸中生成的转矩的平均值的平均转矩值相对于所需转矩值的减小量。
此外，当确定用于控制偏浓汽缸#1的燃料喷射量的上述增大比例时，还一致地确定用于控制偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸的减小比例。因此，每个上述映射都不是绝对需要针对每个增大比例而规定，而是可以针对例如每个减小比例或增大比例和减小比例的每个总和而规定。此外，在不通过改变燃料喷射量的增大/减小比例来控制升温处理中的空燃比，而是将每个汽缸的目标空燃比直接改变为偏浓空燃比或偏稀空燃比的情况下，减小量可以与每个偏浓空燃比或每个偏稀空燃比相关联。
随后，将计算出的生成的转矩的减小量加到所需转矩值上(步骤S25)。随后，计算并设定与相加后的值对应的目标节气门开度(步骤S27)。图6是规定了与所需转矩对应的目标节气门开度的示例性映射图。横坐标轴表示所需转矩，并且纵坐标轴表示目标节气门开度。该映射通过试验提前获取，并被存储在ECU 50的存储器中。不仅在执行升温处理时利用该映射，还在升温处理停止期间利用该映射，以计算并设定目标节气门开度。在图6的示例中，当如图4A所示升温处理停止时，设定与所需转矩值R对应的目标节气门开度S0。当执行了升温处理并且已经进行了第一点火修正时，计算并设定与通过将图4C所示的减小量ΔT1加到所需转矩值R所获得的值相对应的目标节气门开度S1。当正在执行升温处理并且已经进行了第二点火修正时，计算并设定与通过将图4D所示的减小量ΔT2加到所需转矩值R所获得的值相对应的目标节气门开度S2。如上所述，减小量ΔT2大于减小量ΔT1，因此计算出的目标节气门开度S2大于目标节气门开度S1。通过将节气门开度设定为如此计算出的目标节气门开度，来补偿由于执行升温处理而造成的发动机20的输出降低。此外，当开始或停止执行升温处理时也可以抑制转矩冲击的发生。
接下来，将描述节气门开度修正的变形示例。在节气门开度修正的变形示例中，不执行步骤S23和步骤S25的处理，而直接根据所需转矩值计算出目标节气门开度并进行设定。图7是规定了与所需转矩对应的目标节气门开度的映射的变形示例。在图7中，横坐标轴表示所需转矩，纵坐标轴表示目标节气门开度。该映射通过试验提前获得，并被存储在ECU50的存储器中。不仅在执行升温处理时利用该映射，还在升温处理停止期间利用该映射，以计算并设定目标节气门开度。直线C0是规定了与升温处理停止期间的所需转矩对应的目标节气门开度的线段。直线C1是规定了与正在执行升温处理并且已经进行了第一点火修正的状态下所需转矩对应的目标节气门开度的线段。直线C2是规定了与正在执行升温处理并且已经进行了第一点火修正和第二点火修正两者的状态下所需转矩对应的目标节气门开度的线段。规定直线C1和C2中的每条直线，以使得节气门开度变得等于提前考虑了减小量ΔT1和ΔT2中的每个减小量的目标节气门开度。因此，在例如所需转矩值R的情况下，分别根据直线C0至C2计算目标节气门开度S0至S2。另外，目标节气门开度S1和目标节气门开度S2因此可以根据所需转矩值R直接计算出，因而ECU 50的处理负荷降低。
图8是示出执行升温处理的情况的示例性时序图。在此时序图中示出了发动机20的负荷、低负荷确定标记、升温执行标记、第一点火修正标记、第二点火修正标记、点火定时和节气门开度修正量。节气门开度修正量表示在尚未执行节气门开度修正的情况下在修正节气门开度之后节气门开度的增大量。另外，图8的时序图与图3对应。
当在时间点t1升温执行标记从OFF切换到ON时，偏浓汽缸#1的点火定时被修正为偏浓MBT，偏稀汽缸#2至#4中的每个汽缸中的点火定时被修正为偏稀MBT，并且第一点火修正标记从OFF切换到ON。此外，在时间点t1，发动机20处于高负荷运转状态，低负荷确定标记被保持为OFF。此外，节气门开度修正量也增加了与对应于第一点火修正而生成的转矩的减小量相对应的开度。因此，在抑制高负荷运转状态下的发动机20的转矩减小的同时继续进行升温处理。
当在时间点t2处发动机20进入低负荷运转状态同时升温执行标记被保持为ON时，低负荷确定标记从OFF切换到ON，并且第二点火修正标记从OFF切换到ON。因此，偏浓汽缸#1的点火定时被进一步延迟，并被设定为点火定时I4。此外，节气门开度修正量也进一步增加了与对应于第一点火修正和第二点火修正而生成的转矩的减小量相对应的开度。因此，在抑制驾驶性能劣化的同时继续进行升温处理。
当升温处理在时间点t3处停止时，升温执行标记从ON切换到OFF，并且低负荷确定标记、第一点火修正标记和第二点火修正标记从ON切换到OFF。此外，节气门开度修正量也回到零。
以上述方式，在通过修正点火定时来抑制驾驶性能的劣化的同时，也抑制了燃料经济性的劣化，并且通过进一步修正节气门开度还阻止了由于执行升温处理而导致发动机20的输出降低。
尽管以上已经详细描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于其特定实施方式，而是可以在权利要求书所阐述的本发明的范围内进行各种修改和替换。
在本发明的上述实施方式中，通过以增大的方式或减小的方式修正实现目标空燃比的燃料喷射量来在升温处理中实现偏浓空燃比和偏稀空燃比，但是本发明不限于此。也就是说，在升温过处理中，汽缸中的一个汽缸的目标空燃比可以被设定为偏浓空燃比，而其他剩余汽缸中的每个汽缸的目标空燃比可以被直接设定为偏稀空燃比。
在本发明的上述实施方式中，已经描述了直列四缸发动机作为内燃机的示例。然而，该内燃机可以是具有针对其每个汽缸排的催化器的V型多汽缸发动机。在这种情况下，根据升温处理，每个汽缸排中的至少一个汽缸被控制为偏浓汽缸，而其他剩余汽缸中的每个汽缸被控制为偏稀汽缸。在这种情况下，为了抑制汽缸排之间的转矩波动，期望针对一个汽缸排中的偏浓汽缸和偏稀汽缸所控制的汽缸的数量和针对其他汽缸排中的偏浓汽缸和偏稀汽缸所控制的汽缸的数量分别彼此相等，还期望一个汽缸排中的每个偏浓汽缸的空燃比和点火定时和其他汽缸排中的每个偏浓汽缸的空燃比和点火定时分别彼此相等，并且还期望一个汽缸排中的每个偏稀汽缸的空燃比和点火定时和其他汽缸排中的每个偏稀汽缸的空燃比和点火定时分别彼此相等。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
电子控制单元，其被配置成：
(i)计算理论点火定时，所述理论点火定时是当属于作为车辆的动力源的所述内燃机的每个汽缸中生成的转矩等于当每个所述汽缸的空燃比被控制为理论空燃比时的最大理论生成转矩时的点火定时；
(ii)将多个所述汽缸中的至少一个汽缸控制为空燃比等于比所述理论空燃比小的偏浓空燃比的偏浓汽缸，将除所述多个汽缸中的所述至少一个汽缸以外的汽缸控制为空燃比等于比所述理论空燃比大的偏稀空燃比的偏稀汽缸，并且确定是否正在执行用于升高净化废气的催化剂的温度的升温处理；
(iii)当正在执行所述升温处理时执行第一点火修正，所述第一点火修正用于：将所述偏浓汽缸中的点火定时从所述理论点火定时向延迟侧修正，以使得所述偏浓汽缸中生成的转矩超过在所述理论点火定时所述偏浓汽缸中生成的转矩，并且将每个所述偏稀汽缸中的点火定时从所述理论点火定时向提前侧修正，以使得每个所述偏稀汽缸中生成的转矩超过在所述理论点火定时每个所述偏稀汽缸中生成的转矩；以及
(iv)当正在执行所述升温处理并且所述内燃机处于低负荷运转状态时，除根据所述第一点火修正的修正之外，还执行第二点火修正，所述第二点火修正用于：将所述偏浓汽缸中的点火定时进一步向所述延迟侧修正，以使得所述偏浓汽缸中生成的转矩变得等于或小于所述最大理论生成转矩并且等于或大于在所述理论点火定时每个所述偏稀汽缸中生成的转矩。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元被配置成：在所述第二点火修正中，修正所述偏浓汽缸中的点火定时，以使得通过所述第一点火修正来修正了点火定时的每个所述偏稀汽缸中生成的转矩与所述偏浓汽缸中生成的转矩一致。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元被配置成：执行修正，以使得当正在执行所述升温处理时与当所述升温处理停止时相比更多地增大所述内燃机的节气门开度。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元被配置成：与在不同于所述低负荷运转状态的情况下相比，在所述低负荷运转状态的情况下更多地修正所述节气门开度的增大量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元被配置成：在所述第一点火修正中，将每个所述偏稀汽缸中的点火定时修正为使每个所述偏稀汽缸中生成的转矩最大的点火定时。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元被配置成：在所述第一点火修正中，将所述偏浓汽缸中的点火定时修正为使所述偏浓汽缸中生成的转矩最大的点火定时。
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