DE102018122410A1 - Steuereinheit und Steuerungsverfahren für Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Eine CPU betreibt ein Spülventil, um den Betrag an Kraftstoffdämpfen zu steuern, die aus einem Kasten in einen Ansaugkanal strömen. Falls es eine Anforderung zum Erhöhen der Temperatur eines Dreiwegekatalysators gibt, so führt die CPU eine Dither-Steuerung aus, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines von Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 stärker angereichert wird als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der übrigen Zylinder stärker abgemagert wird als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die CPU führt die Dither-Steuerung aus und führt eine Feedforward-Korrektur der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zu den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 aus, wenn die Menge an Kraftstoffdämpfen von dem Kasten zu dem Ansaugkanal größer ist als null.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuerungsverfahren für einen Verbrennungsmotor.
  • Zum Beispiel führt die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2012 - 57492 offenbarte Steuereinheit eine Störeffektsteuerung (Dither-Steuerung) aus. Bei der Störeffektsteuerung wird, wenn die Notwendigkeit des Auswärmens einer Katalysatorvorrichtung (Katalysator) besteht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einigen Zylindern über das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis angereichert, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den anderen Zylindern unter das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgemagert wird. Außerdem ist eine Spülsteuerung bekannt, bei der Kraftstoffdämpfe in dem Kraftstofftank, der Kraftstoff bevorratet, der aus den Kraftstoffeinspritzventilen einzuspritzen ist, in den Ansaugkanal zurückgeführt werden.
  • Die Dither-Steuerung wird in einer solchen Weise ausgeführt, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den angereichert verbrennenden Zylindern von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den mager verbrennenden Zylindern unterscheidet. Dies verursacht Einschränkungen in Bezug auf die Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zum Verhindern einer Verschlechterung der Verbrennung im Vergleich zu dem Fall, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse aller Zylinder gleich gesteuert werden. Das heißt, die Verbrennung verschlechtert sich rasch, wenn die Dither-Steuerung ausgeführt wird. Falls die Spülsteuerung ausgeführt wird, so werden die Kraftstoffdämpfe nicht unbedingt gleichmäßig zu den Zylindern verteilt. Dies bewirkt, dass sich die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den Zylindern voneinander unterscheiden. Wenn also die Dither-Steuerung zusammen mit der Spülsteuerung ausgeführt wird, so wird die durch die Dither-Steuerung hervorgerufene Verschlechterung der Verbrennung durch die Variation bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe unter den Zylindern während der Spülsteuerung verstärkt.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden die folgenden Beispiele bereitgestellt.
  • Beispiel 1. Es wird eine Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei der Verbrennungsmotor Folgendes umfasst: eine Abgasreinigungsvorrichtung, die Abgas reinigt, das aus den mehreren Zylindern abgelassen wird, Kraftstoffeinspritzventile, die für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, einen Kasten, der Kraftstoffdämpfe in einem Kraftstofftank auffängt, der Kraftstoff bevorratet, der durch die Kraftstoffeinspritzventile eingespritzt werden soll, und eine Einstellvorrichtung, die eine Strömungsrate von Fluid von dem Kasten zu einem Ansaugkanal einstellt. Die Steuereinheit ist dafür ausgestaltet, Folgendes auszuführen: einen Dither-Steuerungsprozess zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzventile in einer solchen Weise, dass mindestens einer der Zylinder zu einem mager verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis und mindestens ein anderer der Zylinder zu einem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis; einen Spülsteuerungsprozess zum Betreiben der Einstellvorrichtung in einer solchen Weise, dass die Strömungsrate des Fluids von dem Kasten zu dem Ansaugkanal gesteuert wird; und einen Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess zum Korrigieren, unter der Bedingung, dass die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess auf einen Wert größer als null gesteuert wird, der von dem Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Menge an Kraftstoff durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder zum Kompensieren von Variationen bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe, die von dem Kasten in den Ansaugkanal strömen, zwischen den Zylindern.
  • Beispiel 2. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor ist der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ein Prozess zum Berechnen eines Korrekturbetrages eines jeden Zylinders gemäß einer Drehzahl und einer Last einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors.
  • Beispiel 3. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor ist die Steuereinheit dafür ausgestaltet, Folgendes auszuführen: einen Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess zum Berechnen einer Basiseinspritzmenge gemäß einer Luftmenge, die einen Brennraum des Verbrennungsmotors füllt; einen Reduzierungskorrekturbetrag-Berechnungsprozess zum Berechnen eines Reduzierungskorrekturbetrages zum Korrigieren der zu reduzierenden Basiseinspritzmenge gemäß der Strömungsrate des Fluids; und einen Benötigte-Einspritzmenge-Berechnungsprozess zum Berechnen einer benötigten Einspritzmenge gemäß dem Prozess zum Korrigieren der zu reduzierenden Basiseinspritzmenge unter Verwendung des Reduzierungskorrekturbetrages. Der Dither-Steuerungsprozess ist ein Prozess des Bestimmens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils, das Kraftstoff in den mager verbrennenden Zylinder einspritzt, durch Korrigieren der benötigten zu verringernden Einspritzmenge und des Bestimmens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils, das Kraftstoff in den angereichert verbrennenden Zylinder einspritzt, durch Korrigieren der benötigten zu erhöhenden Einspritzmenge. Der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ist ein Prozess zum Korrigieren der benötigten verwendeten Einspritzmenge durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder und zum Berechnen des Korrekturbetrages für jeden der Zylinder gemäß dem Reduzierungskorrekturbetrag.
  • Beispiel 4. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor korrigiert der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess die von dem Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzende Menge an Kraftstoff durch den Dither-Steuerungsprozess, der in Reaktion auf eine Aufwärmanforderung zum Aufwärmen der Abgasreinigungsvorrichtung ausgeführt wird.
  • Beispiel 5. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor wird der Dither-Steuerungsprozess, der in Reaktion auf die Aufwärmanforderung ausgeführt wird, ausgeführt, wenn ein Ist-Betriebspunkt innerhalb eines ersten Satzes von Betriebspunkten liegt, die gemäß der Drehzahl und der Last der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bestimmt werden, und wird nicht ausgeführt, wenn der Ist-Betriebspunkt innerhalb eines zweiten Satzes liegt, der keine Betriebspunkte des ersten Satzes umfasst. Der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess wird nicht ausgeführt, wenn der Ist-Betriebspunkt innerhalb des zweiten Satzes liegt.
  • Beispiel 6. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor wird der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess unter der Bedingung ausgeführt, dass die Menge der Kraftstoffdämpfe, die durch den Spülsteuerungsprozess von dem Kasten in den Ansaugkanal strömen, mindestens so groß ist wie eine spezifizierte Menge.
  • Beispiel 7. Bei der oben beschriebenen Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor ist die Steuereinheit dafür ausgestaltet, falls ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mager verbrennenden Zylinders und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des angereichert verbrennenden Zylinders hervorgerufene durch den Dither-Steuerungsprozess mindestens so groß ist wie ein zuvor festgelegter Wert, einen Begrenzungsprozess auszuführen, um die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess dergestalt zu begrenzen, dass sie kleiner ist als die für den Fall, dass der absolute Wert kleiner ist als der zuvor festgelegte Wert.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor umfasst: eine Abgasreinigungsvorrichtung, die Abgas reinigt, das aus den mehreren Zylinder abgelassen wird, Kraftstoffeinspritzventile, die für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, einen Kasten, der Kraftstoffdämpfe in einem Kraftstofftank auffängt, der Kraftstoff bevorratet, der durch die Kraftstoffeinspritzventile eingespritzt werden soll, und eine Einstellvorrichtung, die eine Strömungsrate von Fluid von dem Kasten zu einem Ansaugkanal einstellt. Das Steuerungsverfahren umfasst Folgendes: Betreiben der Kraftstoffeinspritzventile durch einen Dither-Steuerungsprozess in einer solchen Weise, dass mindestens einer der Zylinder zu einem mager verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und mindestens ein anderer der Zylinder zu einem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis; Betreiben der Einstellvorrichtung durch einen Spülsteuerungsprozess, um die Strömungsrate des Fluids von dem Kasten zu dem Ansaugkanal zu steuern; und unter der Bedingung, dass die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess auf einen Wert größer als null gesteuert wird, Korrigieren, durch einen Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess, der von dem Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Menge an Kraftstoff durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder zum Kompensieren von Variationen bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe, die von dem Kasten in den Ansaugkanal strömen, zwischen den Zylindern.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen, die beispielhafte Ausführungsformen veranschaulichen, ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Die Offenbarung kann anhand der folgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden:
    • 1 ist ein Schaubild eines Verbrennungsmotors und einer Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist ein Blockschaubild, das einen Teil von Prozessen zeigt, die durch die Steuereinheit ausgeführt werden;
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Anforderungswert-Ausgabeverfahrens zeigt;
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Zielspülverhältnis-Einstellungsprozesses zeigt;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozesses zeigt;
    • 6A bis 6C sind Schaubilder, die ein durch die Ausführungsform zu lösendes Problem zeigen; und
    • 7 ist ein Zeitdiagramm, das einen Vorteil der Ausführungsform zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine Steuereinheit 40 für einen Verbrennungsmotor 10 gemäß einer Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In dem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor 10 strömt die aus einem Ansaugkanal 12 gesaugte Luft über eine Drosselklappe 14 in Brennräume 16 der jeweiligen Zylinder. In jedem Brennraum 16 wird aus einem Kraftstoffeinspritzventil 18 eingespritzter Kraftstoff mit der Luft vermischt, die aus dem Ansaugkanal 12 zugeströmt ist. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in jedem Brennraum 16 durch Funkenentladung von einer Zündvorrichtung 20 verbrannt. Das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird Abgas und wird aus dem Brennraum 16 in einen Abgaskanal 22 abgelassen. Ein Dreiwegekatalysator 24, der Sauerstoffspeicherkapazität besitzt, ist in dem Abgaskanal 22 angeordnet. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 50 ist stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 24 angeordnet.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil 18 spritzt den Kraftstoff in ein Zufuhrrohr 30 ein. Der in einem Kraftstofftank 32 bevorratete Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffpumpe 34 herangepumpt und dem Zufuhrrohr 30 zugeführt. Ein Teil des Kraftstoffs verdampft in dem Kraftstofftank 32 zu Kraftstoffdämpfen und wird durch einen Kasten 36 aufgefangen. Die durch den Kasten 36 aufgefangenen Kraftstoffdämpfe strömen in den Ansaugkanal 12 über eine Spülventil 38, dessen Öffnungsgrad elektronisch gesteuert werden kann.
  • Die Steuereinheit 40 steuert den Verbrennungsmotor 10. Die Steuereinheit 40 steuert die Drosselklappe 14, die Kraftstoffeinspritzventile 18, die Zündvorrichtungen 20, die Kraftstoffpumpe 34, das Spülventil 38 und dergleichen, wodurch die gesteuerten Quantitäten wie zum Beispiel das Drehmoment, die Abgaskomponente und dergleichen des Motors 10 gesteuert werden. Die Steuereinheit 40 erfasst ein durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 50 detektiertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis Afu, ein Ausgangssignal Scr eines Kurbelwinkelsensors 52, eine durch einen Luftströmungsmesser 54 detektierte Ansaugluftmenge Ga und eine durch eine Kühlmitteltemperatursensor 56 detektierte Kühlmitteltemperatur THW des Verbrennungsmotors 10. Die Steuereinheit 40 umfasst eine CPU 42, einen ROM 44 und einen nicht-flüchtigen Speicher 46, der elektrisch überschrieben werden kann. Die CPU 42 führt Programme aus, die in dem ROM 44 gespeichert sind, um zum Beispiel das Drehmoment und die Abgaskomponente zu steuern.
  • 2 zeigt einen Teil der Prozesse, die durch die CPU 42 implementiert werden, die Programme ausführt, die in dem ROM 44 gespeichert sind. Ein Zielspülverhältnis-Berechnungsprozess M10 berechnet ein Zielspülverhältnis Rp* gemäß einem Lastfaktor KL. Das Spülverhältnis ist ein Wert, der durch Teilen der Strömungsrate von Fluid, das von dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömt, durch die Ansaugluftmenge Ga erhalten wird. Das Zielspülverhältnis Rp* ist ein Zielwert des Spülverhältnisses zur Steuerung. Der Lastfaktor KL ist ein Parameter, der die Luftmenge zeigt, die den Brennraum 16 füllt. Die CPU 42 berechnet den Lastfaktor KL gemäß der Ansaugluftmenge Ga. Der Lastfaktor KL ist das Verhältnis der einströmenden Luftmenge pro Arbeitstakt eines einzelnen Zylinders zu einer einströmenden Referenzluftmenge. Die einströmende Referenzluftmenge ist eine einströmende Luftmenge pro Arbeitstakt eines einzelnen Zylinders, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe 14 sein Maximum hat. Die einströmende Referenzluftmenge kann gemäß einer Drehzahl NE variabel eingestellt werden. Die CPU 42 berechnet die Drehzahl NE gemäß dem Ausgangssignal Scr des Kurbelwinkelsensors 52.
  • Ein Spülventil-Betriebsprozess M12 gibt ein Betriebssignal MS5 an das Spülventil 38 gemäß der Ansaugluftmenge Ga in einer solchen Weise aus, dass das Spülverhältnis gleich dem Zielspülverhältnis Rp* wird. Der Spülventil-Betriebsprozess M12 verkleinert auch den Öffnungsgrad des Spülventils 38 in dem Maße, wie die Ansaugluftmenge Ga verringert wird, wenn das Zielspülverhältnis Rp* das gleiche ist. Je kleiner die Ansaugluftmenge Ga ist, desto höher wird der Druck im Kasten 36 als der Druck in dem Ansaugkanal 12, und desto einfacher wird es für das Fluid, von dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 zu strömen. Es ist daher notwendig, den Öffnungsgrad des Spülventils 38 in dem Maße zu verringern, wie die Ansaugluftmenge Ga verringert wird, um das Zielspülverhältnis Rp* konstant zu halten.
  • Ein Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess M14 berechnet eine Basiseinspritzmenge Qb gemäß der Drehzahl NE und der Ansaugluftmenge Ga. Die Basiseinspritzmenge Qb ist ein Offenkreis-Operationsbetrag, um zu veranlassen, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum 16 durch die Offenkreissteuerung dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nähert. Der Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess M14 umfasst außerdem einen Niedrigtemperatur-Anhebungsprozess, der die Basiseinspritzmenge Qb erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur THW nicht höher ist als eine zuvor festgelegte Temperatur Tth, im Vergleich zu dem Fall, dass die Kühlmitteltemperatur THW den zuvor festgelegten Temperatur Tth übersteigt.
  • Ein Zielwert-Einstellungsprozess M16 stellt einen Zielwert Af* des Rückkopplungssteuerungsbetrages ein, der verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum 16 auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern. Ein Tiefpassfilter M17 führt einen Tiefpassfilterungsprozess an dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 50 detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis Afu aus und gibt einen Rückkopplungssteuerungsbetrag aus, der in dieser Ausführungsform ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af ist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af ist ein Parameter, der den zeitlichen Mittelwert der Luft-Kraftstoff-Verhältnis Afu pro Arbeitstakt zeigt.
  • Ein Rückkopplungsprozess M18 berechnet einen Rückkopplungsoperationsbetrag KAF, der ein Operationsbetrag ist, der dafür verwendet wird, eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af auf den Zielwert Af* zu bringen. Der Rückkopplungsoperationsbetrag KAF ist ein Korrekturkoeffizient der Basiseinspritzmenge Qb und wird als (1+δ) ausgedrückt. Falls ein Korrekturfaktor δ 0 ist, so ist der Korrekturfaktor der Basiseinspritzmenge Qb null. Falls der Korrekturfaktor δ größer ist als 0, so wird die Basiseinspritzmenge Qb korrigiert und erhöht, und falls der Korrekturfaktor δ kleiner ist als 0, so wird die Basiseinspritzmenge Qb korrigiert und verringert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Korrekturfaktor δ die Summe der Ausgabewerte eines Proportionalelements, das als Eingabe die Differenz zwischen dem Zielwert Af* und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af hat, eines Integralelements und eines Differenzialelements.
  • Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess M20 aktualisiert sequenziell einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF in einer solchen Weise, dass die Differenz zwischen dem Korrekturfaktor δ und 0 während eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernzeitraum verringert wird. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess M20 umfasst einen Prozess des Bestimmens, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF konvergiert hat, wenn der Abweichungsbetrag zwischen dem Korrekturfaktor δ und 0 nicht größer ist als ein zuvor festgelegter Wert. Ein Koeffizientenaddierprozess M22 multipliziert den Rückkopplungsoperationsbetrag KAF mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF.
  • Ein Spülkonzentrations-Lernprozess M24 berechnet einen Spülkonzentrations-Lernwert Lp gemäß dem Korrekturfaktor δ. Der Spülkonzentrations-Lernwert Lp wird durch Umwandeln des Korrekturfaktors zu einem Wert pro 1 % des Spülverhältnisses erhalten. Der Korrekturfaktor wird dafür verwendet, die Abweichung der Basiseinspritzmenge Qb von der Einspritzmenge, die benötigt wird, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, aufgrund des Strömens der Kraftstoffdämpfe aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 zu korrigieren. In der vorliegenden Ausführungsform werden als der Faktor, der zu der Abweichung des Rückkopplungsoperationsbetrages KAF von 1 beiträgt, wenn das Zielspülverhältnis Rp* auf einen Wert größer als 0 gesteuert wird, die Kraftstoffdämpfe angenommen, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömen. Das heißt, der Korrekturfaktor δ wird als der Korrekturfaktor angenommen, um die Abweichung der Basiseinspritzmenge Qb von der Einspritzmenge, die benötigt wird, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, aufgrund des Strömens der Kraftstoffdämpfe aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 zu korrigieren. Genauer gesagt, subtrahiert der Spülkonzentrations-Lernprozess M24 einen früheren Spülkonzentrations-Lernwert Lp(n-1) von dem Korrekturfaktor (δ/Rp*) pro 1 % des Spülverhältnisses und multipliziert die Differenz mit dem Koeffizienten β. Das Produkt wird zu dem früheren Spülkonzentrations-Lernwert Lp(n-1) addiert, und die Summe wird an die Stelle des momentanen Spülkonzentrations-Lernwertes Lp(n) gesetzt. Der Koeffizient β ist ein Wert größer als 0 und weniger als 1.
  • Ein Spülkorrekturfaktor-Berechnungsprozess M26 multipliziert das Zielspülverhältnis Rp* mit dem Spülkonzentrations-Lernwert Lp, um den Spülkorrekturfaktor Dp zu berechnen. Ein Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M28 addiert den Spülkorrekturfaktor Dp zu dem Ausgabewert des Koeffizientenaddierprozesses M22. Ein Benötigte-Einspritzmenge-Berechnungsprozess M30 korrigiert die Basiseinspritzmenge Qb durch Multiplizieren der Basiseinspritzmenge Qb mit dem Ausgabewert des Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozesses M28, um eine benötigte Einspritzmenge Qd0 zu berechnen.
  • Ein Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag-Berechnungsprozess M32 berechnet Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1 bis Kp4, die Korrekturbeträge zum Korrigieren der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 sind, um die Variation zwischen den Zylindern bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 geströmt sind, zu kompensieren.
  • Ein Jeweiliger-Zylinder-Multiplikationsprozess M34 berechnet eine benötigte Einspritzmenge Qd (Nr. 1) für den Zylinder Nr. 1 durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd0 mit dem Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp1 für den Zylinder Nr. 1. Ein Jeweiliger-Zylinder-Multiplikationsprozess M36 berechnet eine benötigte Einspritzmenge Qd (Nr. 2) für den Zylinder Nr. 2 durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd0 mit dem Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp2 für den Zylinder Nr. 2. Ein Jeweiliger-Zylinder-Multiplikationsprozess M38 berechnet eine benötigte Einspritzmenge Qd (Nr. 3) für den Zylinder Nr. 3 durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd0 mit dem Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp3 für den Zylinder Nr. 3. Ein Jeweiliger-Zylinder-Multiplikationsprozess M40 berechnet eine benötigte Einspritzmenge Qd (Nr. 4) für den Zylinder Nr. 4 durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd0 mit dem Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp4 für den Zylinder Nr. 4. Im Folgenden werden die benötigten Einspritzmengen Qd (Nr. 1) bis Qd (Nr. 4) gemeinsam als die benötigte Einspritzmenge Qd bezeichnet.
  • Wenn die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1 bis Kp4 1 sind, so wird die benötigte Einspritzmenge Qd0 nicht korrigiert. Falls die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1 bis Kp4 einen Wert größer als 1 enthalten, so enthalten die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1 bis Kp4 ebenfalls einen Wert weniger als 1. Oder anders ausgedrückt: falls es einen Zylinder gibt, in dem die benötigte Einspritzmenge Qd0 korrigiert und erhöht wird, so gibt es auch einen Zylinder, in dem die benötigte Einspritzmenge Qd0 korrigiert und verringert wird.
  • Ein Anforderungswert-Ausgabeprozess M42 ist ein Prozess, bei dem der Korrekturanforderungswert α der Dither-Steuerung berechnet und ausgegeben wird. Die Dither-Steuerung variiert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches zwischen den Zylindern, während die Komponente der gesamten Abgases, das aus den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 abgelassen wird, äquivalent zu der für den Fall gehalten wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in allen Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 verbrannt wird, gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Bei der Dither-Steuerung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 auf fetter eingestellt als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den übrigen drei Zylindern wird auf magerer eingestellt als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Bei der Dither-Steuerung wird die Einspritzmenge in den angereichert verbrennenden Zylindern durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd mit einem Wert (1+α) berechnet. Die Einspritzmenge in jedem mager verbrennenden Zylinder wird durch Multiplizieren der benötigten Einspritzmenge Qd mit einem Wert (1 - (α/3)) berechnet. Wenn die Einspritzmenge der mager verbrennenden Zylinder und der angereichert verbrennenden Zylinder wie oben beschrieben eingestellt sind, und wenn die Luftmenge, die jeden der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 füllt, die gleiche ist, so wird die Komponente des gesamten Abgases, das aus den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 abgelassen wird, äquivalent zu der für den Fall gehalten, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in allen Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 verbrannt wird, gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung, wenn die Luftmenge, die jeden der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 füllt, die gleiche ist, ist das Reziprok des mittleren Wertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des in jedem Zylinder verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist das Reziprok des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • Das Reziprok des mittleren Wertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, mit dem Ziel, die Abgaskomponente in einer gewünschten Weise zu steuern. Im Folgenden, wenn die unverbrannte Kraftstoffkomponente in dem Abgas und der Sauerstoff hinreichend, aber nicht übermäßig reagieren, wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet. Wenn die Menge der unverbrannten Kraftstoffkomponente in dem Abgas, die hinreichend und nicht übermäßig mit dem Sauerstoff reagiert, als ein Referenzbetrag bezeichnet wird, so gilt: je größer der Betrag, der den Referenzbetrag übersteigt, desto fetter das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und je kleiner der Betrag, der den Referenzbetrag übersteigt, desto magerer das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Zum Beispiel ist der mittlere Wert des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses pro Arbeitstakt als das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Bezug auf das gesamte Abgas, das aus den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 abgelassen wird, definiert.
  • Ein Zuweisungsprozess M44 weist jedem Zylinder die benötigte Einspritzmenge Qd zu, während einer der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 als der angereichert verbrennende Zylinder erklärt wird und die übrigen der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 als die mager verbrennenden Zylinder erklärt werden, wenn die Dither-Steuerung ausgeführt wird. Der angereichert verbrennende Zylinder wird zweckmäßigerweise zwischen den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 in Abständen von länger als ein Arbeitstakt gewechselt.
  • Ein Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M46 addiert den Korrekturanforderungswert α zu 1, um den Korrekturkoeffizienten für die benötigte Einspritzmenge Qd im Zusammenhang mit dem angereichert verbrennenden Zylinder zu berechnen. Ein Dither-Korrekturprozess M48 multipliziert die benötigte Einspritzmenge Qd mit dem Korrekturkoeffizienten (1+a), um den Einspritzmengenbefehlswert Q* für den Zylinder Nr. w zu berechnen, der zu einem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird. In diesem Fall meint w eines von 1 bis 4.
  • Ein Multiplikationsprozess M50 multipliziert den Korrekturanforderungswert α mit -1/3. Ein Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M52 addiert den Ausgabewert des Multiplikationsprozesses M50 zu 1, um den Korrekturkoeffizienten für die benötigte Einspritzmenge Qd im Zusammenhang mit den mager verbrennenden Zylindern zu berechnen. Ein Dither-Korrekturprozess M54 multipliziert die benötigte Einspritzmenge Qd mit dem Korrekturkoeffizienten (1 - (α/3)), um den Einspritzmengenbefehlswert Q* für die Zylinder Nr. x, Nr. y und Nr. z zu berechnen, die als mager verbrennende Zylinder bezeichnet werden. In diesem Fall sind x, y, z eines von 1 bis 4, und w, x, y, z sind alle verschieden.
  • Ein Einspritzmengen-Betriebsprozess M56 generiert ein Betriebssignal MS2 für das Kraftstoffeinspritzventil 18 des Zylinders Nr. w, der als der angereichert verbrennende Zylinder erklärt wurde, gemäß dem Einspritzmengenbefehlswert Q*(Nr. w) und gibt es aus, und betreibt das Kraftstoffeinspritzventil 18, um den Betrag an Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 18 eingespritzt wird, als die Menge zu steuern, die dem Einspritzmengenbefehlswert Q*(Nr. w) entspricht. Darüber hinaus generiert der Einspritzmengen-Betriebsprozess M56 ein Betriebssignal MS2 für die Kraftstoffeinspritzventile 18 der Zylinder Nr. x, Nr. y und Nr. z, die als die mager verbrennenden Zylinder erklärt wurden, gemäß den Einspritzmengenbefehlswerten Q*(Nr. x), Q*(Nr. y) und Q*(Nr. z) und gibt es aus, und betreibt die Kraftstoffeinspritzventile 18, um den Betrag an Kraftstoff, der aus den Kraftstoffeinspritzventilen 18 eingespritzt wird, auf die Menge zu steuern, die den Einspritzmengenbefehlswerten Q* entspricht.
  • Je größer der Korrekturanforderungswert α, wenn die Dither-Steuerung ausgeführt wird, desto fetter wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af relativ zu dem mittleren Wert der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse aller Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4. Wenn also die Dither-Steuerung ausgeführt wird, so setzt der Zielwert-Einstellungsprozess M16 den Zielwert Af* auf einen Wert, der einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, im Vergleich zu dem Fall, dass die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird.
  • 3 zeigt das Verfahren des Anforderungswert-Ausgabeverfahrens M42. Der in 3 gezeigte Prozess wird durch die CPU 42 ausgeführt, die wiederholt Programme, die in dem ROM 44 gespeichert sind, in einem zuvor festgelegten Intervall ausführt. In der folgenden Beschreibung wird die Nummer jedes Schrittes durch den Buchstaben S dargestellt, gefolgt von einer Zahl.
  • In der in 3 gezeigten Reihe von Schritten bestimmt die CPU 42 zuerst, ob die logische Verbindung der Bedingungen (1) und (2) wahr ist (S10). Die Bedingung (1) ist, dass der integrierte Wert InGa der Ansaugluftmenge Ga ab dem Moment, an dem der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, mindestens so groß ist wie ein erster spezifizierter Wert Inth1. Die Bedingung (2) ist, dass der integrierte Wert InGa nicht höher ist als ein zweiter spezifizierter Wert Inth2 und die Kühlmitteltemperatur THW nicht höher ist als eine zuvor festgelegte Temperatur THWth. Dieser Prozess bestimmt, ob eine Anforderung für ein Aufwärmen des Dreiwegekatalysators 24 generiert wird. Die Bedingung (1) ist zum Bestimmen, dass die Temperatur am stromaufwärtigen Ende des Dreiwegekatalysators 24 eine Betriebstemperatur ist. Die Bedingung (2) ist zum Bestimmen, dass der gesamte Dreiwegekatalysator 24 noch nicht betriebstüchtig war. Falls die obige logische Verbindung wahr ist (S10: JA), so bestimmt die CPU 42, dass es eine Anforderung für ein Aufwärmen des Dreiwegekatalysators 24 gibt, und berechnet den Basisanforderungswert α0 des Korrekturanforderungswertes α (S12).
  • Die CPU 42 setzt den Basisanforderungswert α0 gemäß der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL, die den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 10 definieren. Genauer gesagt, setzt die CPU 42 den Basisanforderungswert α0 auf einen Wert von mindestens null in einem ersten Satz S1, der ein Satz von Niedriglast-Betriebspunkten unterhalb einer Grenzlinie BL ist, wobei der Lastfaktor KL umso niedriger wird, je höher die Drehzahl NE ist. Die CPU 42 setzt den Basisanforderungswert α0 auf null in einem zweiten Satz S2, der ein Satz von Hochlast-Betriebspunkten oberhalb der Grenzlinie BL ist. Der Grund für das Setzen des Basisanforderungswertes α0 auf null in dem zweiten Satz S2 ist, dass der Dreiwegekatalysator 24 durch das Abgas aufgewärmt wird, ohne dass die Dither-Steuerung ausgeführt wird, da die Abgastemperatur an den Betriebspunkten des zweiten Satzes S2 etwas hoch ist. An den Betriebspunkten des ersten Satzes S1 wird der Basisanforderungswert α0 variabel eingestellt. Wenn zum Beispiel die Drehzahl NE groß ist, so kann der Basisanforderungswert α0 auf einen kleinen Wert gesetzt werden, da die Abgasströmungsrate pro Zeiteinheit größer ist als die für den Fall, dass die Drehzahl NE klein ist. Falls der Lastfaktor KL groß ist, so kann der Basisanforderungswert α0 auf einen kleinen Wert gesetzt werden, da die Abgasströmungsrate pro Zeiteinheit größer ist als die für den Fall, dass der Lastfaktor KL klein ist. Alternativ kann die CPU 42 den Basisanforderungswert α0 in einer bestimmten Region in dem ersten Satz S1 auf null setzen. In diesem Fall an den Betriebspunkten, die im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 10 nicht angenommen werden können, braucht der Basisanforderungswert α0 nur auf null gesetzt zu werden.
  • Genauer gesagt, speichert der ROM 44 Kartendaten, die die Drehzahl NE und den Lastfaktor KL als Eingabevariablen und den Basisanforderungswert α0 als eine Ausgabevariable enthalten. Die CPU 42 braucht nur eine Kartenberechnung des Basisanforderungswertes α0 unter Verwendung der Kartendaten auszuführen. Die Kartendaten sind Paardaten diskreter Werte der Eingabevariablen und des Wertes der Ausgabevariablen, die jedem der Werte der Eingabevariablen entsprechen. In der Kartenberechnung braucht der Wert der Ausgabevariable der Kartendaten, der einem der Werte der Eingabevariablen der Kartendaten entspricht, nur als das Berechnungsergebnis bereitgestellt zu werden. Falls der Wert mit keinem der Werte der Eingabevariablen der Kartendaten übereinstimmt, so braucht nur ein Wert, der durch Interpolieren der Werte der Ausgabevariablen in den Kartendaten erhalten wird, als das Berechnungsergebnis bereitgestellt zu werden.
  • Als Nächstes bestimmt die CPU 42, ob ein erster Subtraktionswert, der durch Subtrahieren eines früheren Korrekturanforderungswertes α(n-1) von dem momentanen Basisanforderungswert α0(n) erhalten wird, größer ist als ein Schwellenwert Δ (S14). Die Variable n bezeichnet ein spezielles Datenelement unter den Zeitreihendaten, wie zum Beispiel der Basisanforderungswert α0. Im Folgenden wird - in der Reihe von Schritten in 3 - das in dem momentanen Steuerungszyklus berechnete Datenelement als n bezeichnet, und das in dem früheren Steuerungszyklus berechnete Datenelement wird als (n - 1) bezeichnet. Falls der erste Subtraktionswert größer ist als der Schwellenwert Δ (S14: JA), so addiert die CPU 42 den Schwellenwert Δ zu dem früheren Korrekturanforderungswert α(n-1) und setzt die Summe an die Stelle des momentanen Korrekturanforderungswertes a(n) (S16). Im Gegensatz dazu, falls der erste Subtraktionswert maximal so groß ist wie der Schwellenwert Δ (S14: NEIN), bestimmt die CPU 42, ob ein zweiter Subtraktionswert, der durch Subtrahieren des momentanen Basisanforderungswertes α0(n) von dem früheren Korrekturanforderungswert α(n-1) erhalten wird, größer ist als der Schwellenwert Δ (S18). Falls der zweite Subtraktionswert größer ist als der Schwellenwert Δ (S18: JA), so subtrahiert die CPU 42 den Schwellenwert Δ von dem früheren Korrekturanforderungswert α(n-1) und setzt die Differenz an die Stelle des momentanen Korrekturanforderungswertes a(n) (S20). Falls der zweite Subtraktionswert maximal so groß ist wie der Schwellenwert Δ (S18: NEIN), so setzt die CPU 42 den momentanen Basisanforderungswert α0(n) an die Stelle des momentanen Korrekturanforderungswertes a(n) (S22).
  • Im Gegensatz dazu setzt die CPU 42 in dem Prozess von S10, falls das Ergebnis der logischen Verbindung negativ ist, null an die Stelle des Basisanforderungswertes α0 (S24) und schreitet zu dem Prozess von S14 voran. Wenn der Prozess von S16, S20 oder S22 vollendet ist, so setzt die CPU 42 zeitweilig die Reihe der in 3 gezeigten Schritte aus.
  • 4 zeigt die Routine des Zielspülverhältnis-Berechnungsprozesses M10. Die CPU 42 führt den in 4 gezeigten Prozess durch Wiederholen der in dem ROM 44 gespeicherten Programme in einem zuvor festgelegten Intervall aus.
  • In der Reihe der in 4 gezeigten Schritte bestimmt die CPU 42 zuerst, ob der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess in einem ausgesetzten Zustand ist (S30). Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess wird für einen zuvor festgelegten Zeitraum ab dem Moment ausgesetzt, an dem bestimmt wird, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF konvergiert hat. Jedoch kann in der vorliegenden Ausführungsform bestimmt werden, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess in einem ausgesetzten Zustand ist, obgleich nicht bestimmt wurde, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF konvergiert hat, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet wurde. In diesem Fall wird die benötigte Einspritzmenge Qd unter Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lemwertes LAF berechnet, der vor der früheren Aussetzung des Verbrennungsmotors 10 aktualisiert und in dem nicht-flüchtigen Speicher 46 gespeichert wurde.
  • Wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess ausgeführt wird (S30: NEIN), so setzt die CPU 42 null an die Stelle des Zielspülverhältnisses Rp* (S32). Das heißt, falls die Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömen, nicht null sind, so nimmt der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF einen Wert an, der durch die Kraftstoffdämpfe beeinflusst ist. Somit setzt die CPU 42 während der Ausführung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozesses das Zielspülverhältnis Rp* auf null, um die Strömung der Kraftstoffdämpfe aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 zu sperren.
  • Im Gegensatz dazu, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernprozess in einem ausgesetzten Zustand ist (S30: JA), berechnet die CPU 42 das benötigte Spülverhältnis Rp0 gemäß dem Lastfaktor KL (S34). Die CPU 42 verhindert, dass die benötigte Einspritzmenge Qd weniger wird als die Mindesteinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 18 beispielsweise durch Einstellen des benötigten Spülverhältnisses Rp0, wenn der Lastfaktor KL klein ist, auf kleiner als das für den Fall, dass der Lastfaktor KL groß ist. Der Prozess wird implementiert, indem die Kartendaten, die den Lastfaktor KL als die Eingabevariable und das benötigte Spülverhältnis Rp0 als die Ausgabevariable verwenden, in dem ROM 44 gespeichert werden und der CPU 42 erlaubt wird, die Kartendaten zu verwenden, um die Kartenberechnung des benötigten Spülverhältnisses Rp0 auszuführen.
  • Als Nächstes bestimmt die CPU 42, ob die Dither-Steuerung ausgeführt wird (S36). Falls die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird (S36: NEIN), so setzt die CPU 42 das benötigte Spülverhältnis Rp0 an die Stelle des Zielspülverhältnisses Rp* (S38). Im Gegensatz dazu, falls die Dither-Steuerung ausgeführt wird (S36: JA), bestimmt die CPU 42, ob der Korrekturanforderungswert α mindestens so groß ist wie ein Schwellenwert ath (S40). Der Schwellenwert ath wird auf einen Wert gesetzt, auf dem sich die Verschlechterung der Verbrennung, die durch die Dither-Steuerung hervorgerufen wird, aufgrund der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern wahrscheinlich bemerkbar machen wird, falls das Zielspülverhältnis Rp* in dem Prozess von S38 eingestellt wird. Falls der Korrekturanforderungswert α kleiner ist als der Schwellenwert ath (S40: NEIN), so schreitet die CPU 42 zu dem Prozess von S38 voran.
  • Im Gegensatz dazu, falls der Korrekturanforderungswert α mindestens so groß ist wie der Schwellenwert α (S40: JA), ersetzt die CPU 42 den kleineren eines Wertes, der durch Teilen eines Spülkorrektur-Obergrenzenwertes DpthH durch den Spülkonzentrations-Lernwert Lp erhalten wird, und des benötigten Spülverhältnisses Rp0 für das Zielspülverhältnis Rp* (S42). Der Spülkorrektur-Obergrenzenwert DpthH ist ein Wert, der den Obergrenzenwert des absoluten Wertes des Spülkorrekturfaktors Dp begrenzt und einen negativen Wert annimmt. Da der Spülkonzentrations-Lernwert Lp ebenfalls ein negativer Wert ist, beträgt DpthH/Lp mindestens null. Der Prozess von S42 verhindert, dass der Wert, der durch Teilen der Strömungsrate der Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömen, durch die Ansaugluftmenge Ga erhalten wird, übermäßig groß wird. Wenn der Prozess von S32, S38 oder S42 vollendet ist, so setzt die CPU 42 die Reihe der in 4 gezeigten Schritte zeitweilig aus.
  • 5 zeigt das Verfahren des Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag-Berechnungsprozesses M32. Der in 5 gezeigte Prozess wird durch die CPU 42 ausgeführt, die wiederholt Programme, die in dem ROM 44 gespeichert sind, in einem zuvor festgelegten Intervall ausführt.
  • In der Reihe der in 5 gezeigten Schritte bestimmt die CPU 42 zuerst, ob die Dither-Steuerung ausgeführt wird (S50). Falls die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird (S50: NEIN), so setzt die CPU 42 1 an die Stelle eines jeden der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 (S52). Das heißt, falls die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird, so wird die benötigte Einspritzmenge Qd0 nicht durch die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 korrigiert.
  • Im Gegensatz dazu, falls die Dither-Steuerung ausgeführt wird (S50: JA), bestimmt die CPU 42, ob der Spülkorrekturfaktor Dp maximal so groß ist wie ein spezifizierter Faktor DpthL, dessen absoluter Wert kleiner ist als der Spülkorrektur-Obergrenzenwert DpthH, der in dem Prozess von S42 verwendet wird (S54). Der spezifizierte Faktor DpthL wird auf den Obergrenzenwert eingestellt, auf dem der Einfluss der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömen, zwischen den Zylindern signifikant wird, oder anders ausgedrückt: den Untergrenzenwert des absoluten Wertes. Falls der Spülkorrekturfaktor Dp größer ist als der spezifizierte Faktor DpthL (S54: NEIN), so schreitet die CPU 42 zu dem Prozess von S52 voran. Im Gegensatz dazu, falls der Spülkorrekturfaktor Dp maximal so groß ist wie der spezifizierte Faktor DpthL (S54: JA), stellt die CPU 42 variabel jeden der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 gemäß der Drehzahl NE, dem Lastfaktor KL und dem Spülkorrekturfaktor Dp ein (S56). Die Drehzahl NE und der Lastfaktor KL sind Parameter, die eine Schwankung der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe aus dem Kasten 36 zu dem Ansaugkanal 12 zwischen den Zylindern verursachen. Genauer gesagt, speichert der ROM 44 die Kartendaten, einschließlich der Drehzahl NE, des Lastfaktors KL und des Spülkorrekturfaktors Dp, als die Eingabevariablen und den Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp1 als die Ausgabevariable. Die CPU 42 braucht nur die Kartenberechnung des Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrages Kp1 unter Verwendung der Kartendaten auszuführen. In ähnlicher Weise können die Kartendaten für jeden der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp2, Kp3 und Kp4 ebenfalls in dem ROM 44 gespeichert werden, und die CPU 42 braucht nur die Kartenberechnung jedes Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrages unter Verwendung der entsprechenden Kartendaten auszuführen. Falls der Prozess von S52 oder S56 vollendet ist, so setzt die CPU 42 zeitweilig den in 5 gezeigten Prozess aus.
  • Die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
  • An den Betriebspunkten, an denen die Temperatur des Dreiwegekatalysators 24 niedrig ist und die Abgastemperatur nicht sonderlich erhöht wird, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet wurde, führt die CPU 42 die Dither-Steuerung aus, indem sie den Korrekturanforderungswert α auf einen Wert größer als null setzt, um den Dreiwegekatalysator 24 aufzuwärmen. Des Weiteren steuert die CPU 42 selbst dann, wenn nicht bestimmt wird, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF konvergiert hat, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet wurde, das Spülverhältnis auf einen Wert größer als null, dergestalt, dass die Menge an Kraftstoffdämpfen im Kasten 36 nicht übermäßig erhöht wird. Falls das Spülverhältnis größer als null wird, so werden die Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 geströmt sind, nicht gleichmäßig zwischen den Zylindern verteilt. Die Variation zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise aufgrund der Struktur des Verbrennungsmotors 10 verursacht.
  • 6A zeigt den Prozentsatz der Kraftstoffdämpfe, die in die Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 strömen, in Bezug auf die benötigte Einspritzmenge Qd0 für jeden der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4. 6B zeigt eine Korrekturrate der benötigten Einspritzmenge Qd0 durch die Dither-Steuerung für die Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4, wenn der Korrekturanforderungswert α 0,3 ist, wobei der Zylinder Nr. 1 zum angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird. 6C zeigt die Summe des Prozentsatzes der Kraftstoffdämpfe in Bezug auf die in 6A gezeigte benötigte Einspritzmenge Qd0 und des Prozentsatzes des Korrekturbetrages durch die Dither-Steuerung in Bezug auf die in 6B gezeigte benötigte Einspritzmenge Qd0. Wie in 6C gezeigt, falls die Dither-Steuerung ausgeführt wird, wenn die Kraftstoffdämpfe aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 strömen, so kann die Abweichung der Einspritzmenge in den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 von der benötigten Einspritzmenge Qd0 größer sein als, als wenn nur die Dither-Steuerung ausgeführt wird. Somit kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des angereichert verbrennenden Zylinders möglicherweise fetter werden als angenommen, wodurch sich die Verbrennung verschlechtert, oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mager verbrennenden Zylinders kann möglicherweise magerer werden als angenommen, wodurch sich die Verbrennung verschlechtert.
  • Der Verbrennungsmotor 10 der vorliegenden Ausführungsform ist in einer solchen Weise konstruiert, dass die Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern verringert wird. Dies beschränkt hinreichend den Einfluss auf die Verbrennung aufgrund der Variation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern, solange die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird. Wenn jedoch die Dither-Steuerung ausgeführt wird, so wird die Tendenz, dass die Verbrennung sich verschlechtert, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett gemacht wird, aufgrund der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern durch die Spülsteuerung verstärkt. Darüber hinaus ist, da der Verbrennungsmotor 10 während des Aufwärmprozesses des Dreiwegekatalysators 24 kalt ist, die Flüchtigkeit des Kraftstoffs geringer als für den Fall, dass der Verbrennungsmotor 10 warm ist, und die Einspritzmenge wird nicht zuverlässig gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Feedforward-Steuerung ausgeführt, welche die Menge an unverbranntem Kraftstoff kompensiert, indem sie die Basiseinspritzmenge Qb erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur THW niedrig ist, im Vergleich zu dem Fall, dass die Kühlmitteltemperatur THW hoch ist. Jedoch wird die Einspritzmenge zu dieser Zeit aufgrund von Steuerungsfehlern nicht zuverlässig gesteuert. Des Weiteren kann in der vorliegenden Ausführungsform selbst vor dem Zeitpunkt, an dem bestimmt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF nach dem letzten Starten des Verbrennungsmotors 10 konvergiert hat, das Zielspülverhältnis Rp* größer als null werden, und die Dither-Steuerung kann in einem solchen Fall ausgeführt werden. Somit kann die Genauigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwertes LAF beim Aufwärmen des Dreiwegekatalysators 24 möglicherweise verringert werden, und die Einspritzmenge wird nicht zuverlässig gesteuert. Aus diesem Grund manifestiert sich zwar die Tendenz einer Verschlechterung der Verbrennung aufgrund der Dither-Steuerung nicht signifikant, wenn lediglich die Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern variieren, aber sie kann sich möglicherweise sowohl aufgrund der Variation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern als auch der geringeren Zuverlässigkeit der Steuerung der Einspritzmenge manifestieren.
  • 7 zeigt Veränderungen beim Korrekturanforderungswert a, beim Spülverhältnis Rp, beim Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kpw des angereichert verbrennenden Zylinders (Nr. w), beim Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kpx des mager verbrennenden Zylinders (Nr. x), beim Einspritzmengenbefehlswert Q*(Nr. w) des angereichert verbrennenden Zylinders (Nr. w), beim Einspritzmengenbefehlswert Q*(Nr. x) des mager verbrennenden Zylinders (Nr. x) und beim absoluten Wert eines Drehzahlschwankungsbetrages Δω. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Drehzahlschwankungsbetrag Δω ein Parameter, der den Grad der Verschlechterung der Verbrennung quantifiziert. Das heißt, im Hinblick auf die Drehzahl (augenblickliche Drehzahl ω) in einem zuvor festgelegten Winkelintervall, das den oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes nur ein einziges Mal enthält, ist der Drehzahlschwankungsbetrag Δω ein Wert, der erhalten wird, indem - zwischen einem Paar von Zylindern, bei denen der obere Totpunkt des Verdichtungstaktes nacheinander erscheint - die Drehzahl von einem des Paares von Zylindern, bei dem der obere Totpunkt des Verdichtungstaktes später erscheint, von der Drehzahl des anderen Zylinders, bei dem der obere Totpunkt des Verdichtungstaktes früher erscheint, subtrahiert wird. Falls sich die Verbrennung so verschlechtert, dass sich das Drehmoment verringert, so nimmt der Drehzahlschwankungsbetrag Δω einen negativen Wert an, und der absolute Wert ist groß.
  • Wie in 7 gezeigt, wenn der Korrekturanforderungswert α von null ab einem Zeitpunkt t1 vergrößert wird, um die Dither-Steuerung zu beginnen, wird der absolute Wert des Drehzahlschwankungsbetrages Δω vergrößert. Das liegt daran, dass das in dem mager verbrennenden Zylinder generierte Drehmoment kleiner ist als das in dem angereichert verbrennenden Zylinder generierte Drehmoment. Anschließend wird während eines Zeitraums ab einem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 das Spülverhältnis Rp größer als null. In diesem Fall wird die benötigte Einspritzmenge Qd0 von jedem der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 unter Verwendung des entsprechenden Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrages Kp1, Kp2, Kp3 oder Kp4 korrigiert. Somit spiegelt der Einspritzmengenbefehlswert Q* den Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp1, Kp2, Kp3 oder Kp4 wider. Dies verringert den Einfluss der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 geströmt sind, zwischen den Zylindern auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder. Somit wird vermieden, dass die Tendenz einer Verschlechterung der Verbrennung durch die Dither-Steuerung durch Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern verstärkt wird, und es wird vermieden, dass sich diese Tendenz bemerkbar macht.
  • Die Strich-Punkt-Strich-Linie in 7 zeigt den absoluten Wert des Drehzahlschwankungsbetrages Δω, wenn die Korrektur unter Verwendung der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 nicht ausgeführt wird.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
    1. (1) Die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 werden gemäß der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL variabel eingestellt. Diese Ausgestaltung beseitigt die Schwankung der Variation beim Verteilungsverhältnis der Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kasten 36 in den Ansaugkanal 12 geströmt sind, zwischen den Zylindern gemäß der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL.
    2. (2) Wenn der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 10 innerhalb des zweiten Satzes S2 liegt, so wird die Korrektur unter Verwendung der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 nicht ausgeführt. Somit brauchen die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 nicht in dem zweiten Satz S2 angewendet zu werden. Dies verringert die Anzahl von Malen der Anwendung.
    3. (3) Wenn der absolute Wert des Spülkorrekturfaktors Dp klein ist, so wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verringert. Somit kann die Genauigkeit des Steuerns zum Kompensieren der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe unter Verwendung der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 verringert werden. Um dieses Problem zu lösen, wird die Korrektur unter Verwendung der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 unter der Bedingung ausgeführt, dass der Spülkorrekturfaktor Dp maximal so groß ist wie der spezifizierte Faktor DpthL. Dies verbessert die Genauigkeit des Steuerns zum Kompensieren der Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe.
    4. (4) Die Verschlechterung der Verbrennung durch die Dither-Steuerung wird durch die Verteilungsvariation der Kraftstoffdämpfe zwischen den Zylindern, die durch die Spülsteuerung hervorgerufen wird, verstärkt und macht sich bemerkbar. In dieser Hinsicht ist das Zielspülverhältnis Rp* begrenzt, wenn der Korrekturanforderungswert α mindestens so groß ist wie der Schwellenwert ath. Dies unterdrückt die oben beschriebene Verschlechterung der Verbrennung.
  • Die Entsprechung zwischen den Elementen in den obigen Ausführungsformen und den in der obigen KURZDARSTELLUNG beschrieben Elementen ist folgende.
  • In Beispiel 1 entspricht die Abgasreinigungsvorrichtung dem Dreiwegekatalysator 24, und die Einstellvorrichtung entspricht dem Spülventil 38. Der Dither-Steuerungsprozess entspricht dem Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M46, dem Dither-Korrekturprozess M48, dem Multiplikationsprozess M50, dem Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M52, dem Dither-Korrekturprozess M54, dem Einspritzmengen-Betriebsprozess M56 und den Prozessen von S14 bis S22, wenn der Korrekturanforderungswert α größer ist als null. Der Spülsteuerungsprozess entspricht dem Spülventil-Betriebsprozess M12. Der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess entspricht dem Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag-Berechnungsprozess M32 und den Variationskorrekturprozesses M34 bis M40. In Beispiel 3 entspricht der Reduzierungskorrekturbetrag-Berechnungsprozess dem Spülkorrekturfaktor-Berechnungsprozess M26. Der Benötigte-Einspritzmenge-Einstellungsprozess entspricht dem Zielwert-Einstellungsprozess M16, dem Rückkopplungsprozess M18, dem Koeffizientenaddierprozess M22, dem Korrekturkoeffizient-Berechnungsprozess M28 und dem Benötigte-Einspritzmenge-Berechnungsprozess M30. Beispiel 4 entspricht dem Prozess von S10, in dem die Anforderungen für die Dither-Steuerung in der oben beschriebenen Ausführungsform spezifiziert sind. Beispiel 5 entspricht den Prozessen von S12 und S50. Beispiel 6 entspricht dem Prozess von S54. Der „spezifizierte Betrag“ entspricht dem absoluten Wert von (Qb·DpthL). In Beispiel 7 entspricht der Begrenzungsprozess den Prozessen von S38 bis S42.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform kann folgendermaßen modifiziert werden.
  • Wie die benötigte Einspritzmenge Qd ist die Basiseinspritzmenge Qb nicht auf einen Wert beschränkt, der unter Verwendung des Rückkopplungsoperationsbetrages KAF, des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwertes LAF und des Spülkorrekturfaktors Dp korrigiert wird. Zum Beispiel kann die Basiseinspritzmenge Qb ein Wert sein, der unter Verwendung zweier Parameter unter dem Rückkopplungsoperationsbetrag KAF, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF und dem Spülkorrekturfaktor Dp korrigiert wird, wie zum Beispiel ein Wert, der unter Verwendung des Rückkopplungsoperationsbetrages KAF und des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwertes LAF korrigiert wird, aber nicht unter Verwendung des Spülkorrekturfaktors Dp korrigiert wird. Alternativ kann die Basiseinspritzmenge Qb ein Wert sein, der unter Verwendung eines Parameters unter dem Rückkopplungsoperationsbetrag KAF, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lemwert LAF und dem Spülkorrekturfaktor Dp korrigiert wird, wie zum Beispiel ein Wert, der unter Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwertes LAF korrigiert wird, aber nicht unter Verwendung des Rückkopplungsoperationsbetrages KAF und des Spülkorrekturfaktors Dp korrigiert wird.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 als die Korrekturkoeffizienten der benötigten Einspritzmenge Qd0 verwendet, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag ein Korrekturbetrag sein, der zu der Einspritzmenge (Qd0·(1+α)) des angereichert verbrennenden Zylinders oder der Einspritzmenge (Qd·(1-α/3)) des mager verbrennenden Zylinders addiert wird. Der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag kann ein Korrekturkoeffizient zum Korrigieren des Spülkorrekturfaktors Dp sein.
  • Die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 brauchen nicht unbedingt variabel gemäß der Drehzahl NE und der Last eingestellt zu werden. Die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge brauchen nur gemäß der Last variabel eingestellt zu werden, brauchen nur gemäß der Drehzahl NE variabel eingestellt zu werden, oder können ein feststehender Wert sein.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ausgeführt, wenn die Dither-Steuerung in Reaktion auf die Anforderung für ein Aufwärmen ausgeführt wird, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 10 in dem ersten Satz S1 liegt, so kann der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ausgeführt werden, obgleich die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird. Des Weiteren kann in jeglichen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors 10 der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess konstant ausgeführt werden, falls das Zielspülverhältnis Rp* größer ist als null.
  • Des Weiteren kann einer der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4, die dem angereichert verbrennenden Zylinder entsprechen, gemäß dem Korrekturkoeffizienten (1+α) berechnet werden, oder der eine, der dem mager verbrennenden Zylinder entspricht, kann gemäß dem Korrekturkoeffizienten (1-α/3) berechnet werden. Das heißt, die benötigte Einspritzmenge Qd(Nr. 1) des Zylinders Nr. 1 ist Qd0·Kp1, und wenn der Zylinder Nr. 1 zu dem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird, so beträgt der Einspritzmengenbefehlswert Q*(Nr. 1) Qd0·Kp1·(1+α)). Somit wird die Korrektur unter Verwendung des Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrages Kp1 durch den Korrekturkoeffizienten (1+α) beeinflusst. Wie oben beschrieben, falls der Korrekturkoeffizient ignoriert wird, können die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 möglicherweise unzweckmäßige Korrekturbeträge sein. Natürlich können, wenn der Korrekturanforderungswert α gemäß der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL berechnet wird, die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 - zusätzlich zu der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL - danach berechnet werden, ob der Zylinder als der mager verbrennende Zylinder oder der angereichert verbrennende Zylinder erklärt wird. Auch in diesem Fall wird der Wert des Korrekturkoeffizienten aus den Informationen entnommen, welche die Drehzahl NE und den Lastfaktor KL enthalten, und ob der Zylinder als der mager verbrennende Zylinder oder der angereichert verbrennende Zylinder erklärt wird. Somit werden die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 auf die Korrekturbeträge eingestellt, die dem Korrekturkoeffizienten entsprechen.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird, falls der Korrekturanforderungswert α mindestens so groß ist wie der zuvor festgelegte Wert ath, das Zielspülverhältnis Rp* so begrenzt, dass es kleiner ist. Falls der absolute Wert des Spülkonzentrations-Lernwertes Lp groß ist, so wird der Grad des Begrenzens der Zielspülverhältnis Rp* eingestellt zu größer sein als das für den Fall, dass der absolute Wert der Spülkonzentrations-Lernwert Lp klein ist, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann das Zielspülverhältnis Rp* auf einen Wert begrenzt werden, der nicht höher ist als ein feststehender Wert, und zwar ungeachtet des Spülkonzentrations-Lernwertes Lp.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform können die Anforderungen für den Dither-Steuerungsprozess den Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 50 umfassen. Das heißt, die Tatsache, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 50 aktiviert ist und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung gestartet werden soll, kann die Anforderung für die Dither-Steuerung sein. In diesem Fall wird - im Vergleich zu dem Fall, dass die Dither-Steuerung ausgeführt wird, bevor der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 50 aktiviert wird - die Einspritzmenge zuverlässiger gesteuert. Die Anforderung für die Dither-Steuerung kann die Bestimmung umfassen, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung gestartet wurde, so dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Lernwert LAF aktualisiert und konvergiert wurde. Auch in diesem Fall, wenn die Steuerbarkeit der Einspritzmenge verringert wird, da der Motor kalt ist, ist es besonders effektiv, den Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess in dem Fall auszuführen, dass das Zielspülverhältnis Rp* größer ist als null.
  • Wenn zum Beispiel die Dither-Steuerung in Reaktion auf die Ausführungsanforderung eines Schwefelfreisetzungsprozesses ausgeführt wird, so kann die benötigte Einspritzmenge Qd, die unter Verwendung der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 korrigiert wurde, verwendet werden. Diese verhindert, dass die Verschlechterung der Verbrennung, die durch die Dither-Steuerung hervorgerufen wird, durch die Spülsteuerung verstärkt wird. Des Weiteren, wenn die Dither-Steuerung ausgeführt wird, kompensiert die Feedforward-Korrektur des Zielwertes Af* die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Af von dem mittleren Wert der Ist-Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse. Jedoch wird der Fehler der Feedforward-Korrektur ein Faktor beim Verringern der Steuerbarkeit der Einspritzmenge. Da sich die Verbrennung während der Ausführung der Dither-Steuerung wahrscheinlich verschlechtern wird, ist es effektiv, die benötigte Einspritzmenge Qd zu verwenden, die durch die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbeträge Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 korrigiert wurde. Natürlich braucht, wenn die Dither-Steuerung in Reaktion auf die Anforderung für ein Aufwärmen der Dreiwegekatalysator 24 und andere Dither-Steuerungen ausgeführt wird, die benötigte Einspritzmenge Qd, die durch die Jeweiliger-Zylinder-Korrekturbetrag Kp1, Kp2, Kp3 und Kp4 korrigiert wurde, nur in der Dither-Steuerung verwendet zu werden, die in Reaktion auf die Anforderung für ein Aufwärmen ausgeführt.
  • Der Korrekturanforderungswert α kann - zusätzlich zu der Drehzahl NE und dem Lastfaktor KL - gemäß der Kühlmitteltemperatur THW variabel eingestellt werden. Des Weiteren braucht zum Beispiel der Korrekturanforderungswert α nur anhand zweier Parameter variabel eingestellt werden, die entweder die Drehzahl NE und die Kühlmitteltemperatur THW oder der Lastfaktor KL und die Kühlmitteltemperatur THW sind. Außerdem braucht der Korrekturanforderungswert α nur auf der Basis eines einzigen der drei Parameter variabel eingestellt zu werden. Obgleich die Drehzahl NE und der Lastfaktor KL als Parameter für das Bestimmen des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors 10 verwendet werden, kann der Lastfaktor KL durch den Gaspedalbetätigungsbetrag ersetzt werden. Alternativ kann der Korrekturanforderungswert α gemäß der Ansaugluftmenge Ga anstelle der Drehzahl NE und der Last variabel eingestellt werden.
  • Es ist nicht wesentlich, den Korrekturanforderungswert α auf der Basis der obigen Parameter zu variieren.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Anzahl der mager verbrennenden Zylinder größer als die Anzahl der angereichert verbrennenden Zylinder, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der angereichert verbrennenden Zylinder und die Anzahl der mager verbrennenden Zylinder können einander gleich sein. Alternativ kann - anstelle des Einstellens jedes der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 auf entweder einen mager verbrennenden Zylinder oder einen angereichert verbrennenden Zylinder - das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Zylinder zum Beispiel auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden. Des Weiteren, falls die Zylinderfüllungs-Luftmenge in einem einzelnen Arbeitstakt konstant bleibt, braucht das Reziprok des mittleren Wertes der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse nicht das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu sein. Zum Beispiel kann im Fall von vier Zylindern, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Zylinderfüllungs-Luftmenge konstant bleibt, das Reziprok des mittleren Wertes der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse bei fünf Takten als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden. Außerdem kann das Reziprok des mittleren Wertes der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse bei drei Takten als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden. Jedoch ist es zweckmäßig, dass ein Zeitraum, in dem sowohl ein angereichert verbrennender Zylinder als auch ein mager verbrennender Zylinder in einem einzelnen Arbeitstakt existieren, mindestens einmal alle zwei Arbeitstakte vorkommt. Oder anders ausgedrückt: falls die Zylinderfüllungs-Luftmenge über einen zuvor festgelegten Zeitraum konstant bleibt, so ist es zweckmäßig, den zuvor festgelegten Zeitraum auf zwei oder weniger Arbeitstakte einzustellen, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Reziprok des mittleren Wertes der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse eingestellt wird. Wenn zum Beispiel der zuvor festgelegte Zeitraum auf zwei Arbeitstakte eingestellt wird und der angereichert verbrennende Zylinder nur einmal während zweier Arbeitstakte existiert, so wird die Erscheinungsreihenfolge des angereichert verbrennenden Zylinders und des mager verbrennenden Zylinders durch R, L, L, L, L, L, L, L dargestellt, wobei der angereichert verbrennende Zylinder durch R (Rich) dargestellt wird und der mager verbrennende Zylinder durch L (Lean) dargestellt wird. In diesem Fall wird ein Zeitraum eines Arbeitstaktes, der kürzer ist als der zuvor festgelegte Zeitraum und durch R, L, L, L dargestellt wird, bereitgestellt, und ein Teil der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 ist eine mager verbrennender Zylinder, und die anderen Zylinder sind angereichert verbrennende Zylinder. Wenn das Reziprok des mittleren Wertes der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse von Zeiträumen, die sich von einem einzelnen Arbeitstakt unterscheiden, als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird, so ist es zweckmäßig, dass die Luftmenge, die im Ansaugtakt in den Verbrennungsmotor gesaugt wird und in den Ansaugkanal zurückgeblasen wird, bevor das Einlassventil sich schließt, vernachlässigbar ist. Das Tiefpassfilter M17 gibt zweckmäßigerweise den zeitlichen Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Afu gemäß dem zuvor festgelegten Zeitraum aus.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Spülventil 38 betätigt, um das Spülverhältnis zu steuern, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel die Einstellvorrichtung eine Pumpe umfasst, so kann das Spülverhältnis durch Ändern des Stromverbrauchs der Pumpe gesteuert werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform zeigt das Spülventil 38 beispielhaft die Einstellvorrichtung, die die Einströmmenge der in dem Kasten 36 aufgefangenen Kraftstoffdämpfe in den Ansaugkanal 12 einstellt, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es sein, dass in einem Verbrennungsmotor 10, der eine Aufladevorrichtung hat, der Druck in dem Ansaugkanal 12 nicht niedriger ist als der Druck im Kasten 36. Berücksichtigt man dies, so kann die Einstellvorrichtung mit einer Pumpe versehen werden, die das Fluid in dem Kasten 36 ansaugt und das Fluid in den Ansaugkanal 12 - zusätzlich zu dem Spülventil 38 - ablässt.
  • Eine Temperaturerhöhungsanforderung kann eine Anforderung zum Erhöhen der Temperatur sein, wenn die Ausführungsanforderung für den Schwefelfreisetzungsprozess generiert wird. Die Temperaturerhöhungsanforderung durch den Schwefelfreisetzungsprozess braucht nur generiert zu werden, wenn die Schwefelvergiftungsmenge des Dreiwegekatalysators 24 mindestens so groß ist wie ein zuvor festgelegter Wert. Die Schwefelvergiftungsmenge braucht nur berechnet zu werden, indem der Erhöhungsbetrag der Schwefelvergiftungsmenge so berechnet wird, dass er einen umso größeren Wert hat, je mehr die Drehzahl NE und der Lastfaktor KL zunehmen, und der Erhöhungsbetrag integriert wird. Wenn jedoch die Dither-Steuerung ausgeführt wird, so wird der Erhöhungsbetrag der Schwefelvergiftungsmenge im Vergleich zu dem Fall verringert, dass die Dither-Steuerung nicht ausgeführt wird. Die Temperaturerhöhungsanforderung kann in der Betriebsregion generiert werden, in der Schwefel leicht in dem Dreiwegekatalysator 24 abgeschieden wird (wie zum Beispiel während des Leerlaufs).
  • Wenn ein Benzinpartikelfilter (Gasoline Particulate Filter, GPF) stromabwärts des Dreiwegekatalysators 24 angeordnet ist, so kann die Temperaturerhöhungsanforderung eine Temperaturerhöhungsanforderung der GPF sein. Alternativ kann die Temperaturerhöhungsanforderung eine Anforderung zum Erhöhen der Temperatur des Abgases durch die Dither-Steuerung sein, um die Temperatur in dem Abgaskanal 22 so zu erhöhen, dass kein Kondensat an dem Abgaskanal 22 anhaftet.
  • Als die Abgasreinigungsvorrichtung kann der GPF stromabwärts des Dreiwegekatalysators 24 bereitgestellt werden, oder der Dreiwegekatalysator 24 kann stromabwärts des GPF bereitgestellt werden. Der GPF kann als die einzige Abgasreinigungsvorrichtung bereitgestellt werden. Wenn aber kein Katalysator, der Sauerstoffbevorratungsspeicherkapazität besitzt, stromaufwärts des GPF angeordnet ist, so wird der GPF zweckmäßigerweise mit der Sauerstoffspeicherkapazität ausgestattet, um die Fähigkeit zu verbessern, die Temperatur durch die Dither-Steuerung zu erhöhen.
  • Die Steuereinheit ist nicht auf eine Vorrichtung beschränkt, die die CPU 42 und den ROM 44 umfasst und eine Software-Verarbeitung ausführt. Zum Beispiel kann mindestens ein Teil der Prozesse, die in der oben veranschaulichten Ausführungsform durch Software ausgeführt werden, durch Hardware-Schaltungen ausgeführt werden, die dafür dediziert sind, diese Prozesse auszuführen (wie zum Beispiel ASIC). Das heißt, die Steuereinheit kann modifiziert werden, solange sie eine der folgenden Ausgestaltungen (a) bis (c) hat. (a) Eine Ausgestaltung, die einen Prozessor umfasst, der alle oben beschriebenen Prozesse gemäß Programmen ausführt, und eine Programmspeichervorrichtung umfasst, wie zum Beispiel einen ROM, der die Programme speichert. (b) Ein Ausgestaltung, die einen Prozessor und eine Programmspeichervorrichtung umfasst, die einen Teil der oben beschriebenen Prozesse gemäß den Programmen ausführen, und eine dedizierte Hardware-Schaltung umfasst, welche die übrigen Prozesse ausführt. (c) Eine Ausgestaltung, die eine dedizierte Hardware-Schaltung umfasst, die alle oben beschriebenen Prozesse ausführt. Es können mehrere Software-Verarbeitungsschaltungen, die jeweils einen Prozessor und eine Programmspeichervorrichtung umfassen, sowie mehrere dedizierte Hardware-Schaltungen bereitgestellt werden. Das heißt, die obigen Prozesses können in jeder beliebigen Weise ausgeführt werden, solange die Prozesse durch Verarbeitungsschaltungen ausgeführt werden, die einen Satz aus einer oder mehreren Software-Verarbeitungsschaltungen und/oder einen Satz aus einer oder mehreren dedizierten Hardware-Schaltungen umfassen.
  • Der Verbrennungsmotor ist nicht auf einen Vierzylindermotor beschränkt. Zum Beispiel kann auch ein Reihensechszylindermotor verwendet werden. Alternativ kann ein V-Motor verwendet werden, der eine erste Abgasreinigungsvorrichtung und eine zweite Abgasreinigungsvorrichtung umfasst, die Abgas aus verschiedenen Zylindern reinigen. Außerdem kann ein Verbrennungsmotor verwendet werden, der mit einer Aufladevorrichtung versehen ist. Im Fall des Verbrennungsmotors, der die Aufladevorrichtung umfasst, wird Wärme in dem Abgas durch die Aufladevorrichtung abgezogen. Somit ist es unwahrscheinlich, dass die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung, die sich stromabwärts der Aufladevorrichtung befindet, steigt. Es ist daher besonders effektiv, die Dither-Steuerung zu verwenden.
  • Der Verbrennungsmotor kann ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff in den Ansaugkanal 12 einspritzt, anstelle der Kraftstoffeinspritzventile 18, die Kraftstoff in die Brennräume 16 einspritzen, umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012 [0002]
    • JP 57492 [0002]

Claims (8)

  1. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10), wobei der Verbrennungsmotor (10) Folgendes umfasst: eine Abgasreinigungsvorrichtung (24), die Abgas reinigt, das aus den mehreren Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) abgelassen wird, Kraftstoffeinspritzventile (18), die für die jeweiligen Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) bereitgestellt sind, einen Kasten (36), der Kraftstoffdämpfe in einem Kraftstofftank (32) auffängt, der Kraftstoff bevorratet, der durch die Kraftstoffeinspritzventile (18) eingespritzt werden soll, und eine Einstellvorrichtung (38), die eine Strömungsrate von Fluid aus dem Kasten (36) in einen Ansaugkanal (12) einstellt, und die Steuereinheit (40) dafür ausgestaltet ist, Folgendes auszuführen: einen Dither-Steuerungsprozess zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzventile (18) in einer solchen Weise, dass mindestens einer der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) zu einem mager verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und mindestens ein anderer der Zylinder zu einem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen Spülsteuerungsprozess zum Betreiben der Einstellvorrichtung (38) in einer solchen Weise, dass die Strömungsrate des Fluids aus dem Kasten (36) in den Ansaugkanal (12) gesteuert wird, und einen Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess zum Korrigieren, unter der Bedingung, dass die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess auf einen Wert größer als null gesteuert wird, der von dem Kraftstoffeinspritzventil (18) einzuspritzenden Menge an Kraftstoff durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) zum Kompensieren von Variationen bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe, die von dem Kasten (36) in den Ansaugkanal (12) strömen, zwischen den Zylindern.
  2. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ein Prozess zum Berechnen eines Korrekturbetrages eines jeden Zylinders (Nr. 1 bis Nr. 4) gemäß einer Drehzahl und einer Last einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist.
  3. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (40) dafür ausgestaltet ist, auszuführen: einen Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess zum Berechnen einer Basiseinspritzmenge gemäß einer Luftmenge, die einen Brennraum des Verbrennungsmotors (10) füllt, einen Reduzierungskorrekturbetrag-Berechnungsprozess zum Berechnen eines Reduzierungskorrekturbetrages zum Korrigieren der zu reduzierenden Basiseinspritzmenge gemäß der Strömungsrate des Fluids, und einen Benötigte-Einspritzmenge-Berechnungsprozess zum Berechnen einer benötigten Einspritzmenge gemäß dem Prozess zum Korrigieren der zu reduzierenden Basiseinspritzmenge unter Verwendung des Reduzierungskorrekturbetrages, der Dither-Steuerungsprozess ein Prozess des Bestimmens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils (18), das Kraftstoff in den mager verbrennenden Zylinder einspritzt, durch Korrigieren der benötigten zu verringernden Einspritzmenge und des Bestimmens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils (18), das Kraftstoff in den angereichert verbrennenden Zylinder einspritzt, durch Korrigieren der benötigten zu erhöhenden Einspritzmenge ist, und der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess ein Prozess zum Korrigieren der benötigten verwendeten Einspritzmenge durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) und zum Berechnen des Korrekturbetrages für jeden der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) gemäß dem Reduzierungskorrekturbetrag ist.
  4. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess die von dem Kraftstoffeinspritzventil (18) einzuspritzende Menge an Kraftstoff durch die Dither-Steuerungsprozess korrigiert, der in Reaktion auf eine Aufwärmanforderung zum Aufwärmen der Abgasreinigungsvorrichtung (24) ausgeführt wird.
  5. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 4, wobei der Dither-Steuerungsprozess, der in Reaktion auf die Aufwärmanforderung ausgeführt wird, ausgeführt wird, wenn ein Ist-Betriebspunkt innerhalb eines ersten Satzes von Betriebspunkten liegt, die gemäß der Drehzahl und der Last der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (10) bestimmt werden, und nicht ausgeführt wird, wenn der Ist-Betriebspunkt innerhalb eines zweiten Satzes liegt, der keine Betriebspunkte des ersten Satzes umfasst, und der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess nicht ausgeführt wird, wenn der Ist-Betriebspunkt innerhalb des zweiten Satzes liegt.
  6. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess unter der Bedingung ausgeführt wird, dass die Menge der Kraftstoffdämpfe, die durch den Spülsteuerungsprozess von dem Kasten (36) in den Ansaugkanal (12) strömen, mindestens so groß ist wie eine spezifizierte Menge.
  7. Steuereinheit (40) für einen Verbrennungsmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (40) dafür ausgestaltet ist, falls ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mager verbrennenden Zylinders und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des angereichert verbrennenden Zylinders, die durch den Dither-Steuerungsprozess verursacht wird, mindestens so groß ist wie ein zuvor festgelegter Wert, einen Begrenzungsprozess auszuführen, um die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess so zu steuern, dass sie kleiner ist als die für den Fall, dass der absolute Wert kleiner ist als der zuvor festgelegte Wert.
  8. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10), wobei der Verbrennungsmotor (10) Folgendes umfasst: eine Abgasreinigungsvorrichtung (24), die Abgas reinigt, das aus den mehreren Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) abgelassen wird, Kraftstoffeinspritzventile (18), die für die jeweiligen Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) bereitgestellt sind, einen Kasten (36), der Kraftstoffdämpfe in einem Kraftstofftank (32) auffängt, der Kraftstoff bevorratet, der durch die Kraftstoffeinspritzventile (18) eingespritzt werden soll, und eine Einstellvorrichtung (38), die eine Strömungsrate von Fluid aus dem Kasten (36) in einen Ansaugkanal (12) einstellt, und das Steuerungsverfahren Folgendes umfasst: Betreiben der Kraftstoffeinspritzventile (18) durch einen Dither-Steuerungsprozess in einer solchen Weise, dass mindestens einer der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) zu einem mager verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und mindestens ein anderer der Zylinder zu einem angereichert verbrennenden Zylinder erklärt wird, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis; Betreiben der Einstellvorrichtung (38) durch einen Spülsteuerungsprozess, um die Strömungsrate des Fluids aus dem Kasten (36) in den Ansaugkanal (12) zu steuern; und unter der Bedingung, dass die Strömungsrate des Fluids durch den Spülsteuerungsprozess auf einen Wert größer als null gesteuert wird, Korrigieren, durch einen Jeweiliger-Zylinder-Korrekturprozess, der von dem Kraftstoffeinspritzventil (18) einzuspritzenden Menge an Kraftstoff durch den Dither-Steuerungsprozess für jeden der Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) zum Kompensieren von Variationen bei der Verteilung der Kraftstoffdämpfe, die von dem Kasten (36) in den Ansaugkanal (12) strömen, zwischen den Zylindern.
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