JP2009197625A - 多気筒内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比センサによる排気空燃比を利用して各気筒の燃料噴射量のばらつきと吸気量のばらつきとを解消する。
【解決手段】吸気弁３のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構２と、吸気通路１５を開閉するスロットル１６と、により吸気量を調整可能であり、かつ、各気筒の燃焼室２１に燃料を噴射する燃料噴射弁２３を備える。バルブリフト特性を所定の大吸気特性に固定し、吸気量のばらつきを低減・排除した状態で、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出する。この燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、吸気弁３のバルブリフト特性を小吸気特性に固定し、バルブリフト特性による吸気量のばらつきを大きく反映させた状態で、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて吸気補正値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多気筒内燃機関の制御に関し、特に、排気空燃比を利用して各気筒毎の燃料噴射量のばらつきや吸入空気量（以下、『吸気量』と略す）のばらつきを補正する技術に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気弁の作動角（開弁期間，作用角），バルブリフト量やバルブタイミングなどのバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を用い、アイドル運転時などでは、スロットルにより吸気通路を絞ることなく、バルブリフト特性により吸気量を調整する、いわゆるノンスロットル運転を行うことで、スロットルによる絞り損失を大幅に低減・解消する技術が記載されている。ここで、可変動弁機構には製造上及び制御上の誤差が不可避的に生じるため、各気筒のバルブリフト特性にばらつきを生じ、これによる吸気量のばらつきにより発生トルクが気筒間で変動するなどの問題がある。

そこで、触媒による排気清浄化のために一般的な内燃機関に設けられる空燃比センサによって検出される排気空燃比を利用して、バルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきに対応する補正値を求めることも考えられる。しかし、排気空燃比は吸気量のばらつきの他に各気筒毎に噴射される燃料噴射量のばらつきにも大きく影響されるために、吸気量のばらつきと燃料噴射量のばらつきとを精度良く分離する必要がある。そこで、特許文献１のものでは、ノンスロットル運転を行うアイドル運転時に、点火時期を遅角させることにより、吸気弁の作動角やリフト量を吸気量のばらつきが無視できるほど大きくし、この状態での空燃比センサによる排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する補正値（空燃比補正係数）を算出している。バルブリフト特性のばらつきについては、吸気量の変動によって機関出力に影響が生じることのないフューエルカット運転中に、バルブリフト特性を最大値から最小値に変化させ、そのときのリフト特性を検出するセンサの出力から、そのセンサ出力を補正している。
特開２００４−１１４３５号公報

しかしながら、上記ノンスロットル運転でのアイドル運転時に、いわゆるアイドル回転速度制御により機関回転速度を目標アイドル回転速度に維持するように、吸気弁のバルブリフト特性を調整している状況では、機関回転速度の変動に対して吸気弁のバルブリフト特性が常に変動するために、空燃比センサにより検出される排気空燃比が、この変動するバルブリフト特性の影響を受けることとなり、この排気空燃比から各気筒の燃料噴射量のばらつきを精度良く抽出することが困難である。

本発明は、排気空燃比を利用して、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値と、吸気弁のバルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値と、を精度良く求めることを主たる目的としている。

吸気弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構と、吸気通路を開閉するスロットルと、により吸気量を調整可能であり、かつ、各気筒の燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、を有している。所定のアイドル運転状態のときには、機関回転速度を所定のアイドル回転速度の近傍に維持するようにスロットル開度又はバルブリフト特性を調整するアイドル回転速度制御が行われる。

そして、上記吸気弁のバルブリフト特性を所定の大吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出する。燃料補正値を算出する際には、バルブリフト特性が所定の大吸気特性に固定されているために、バルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきを無視できる程度に低減・排除することができるとともに、バルブリフト特性の変動による排気空燃比の変動を招くこともなく、燃料補正値を精度良く求めることができる。また、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を継続しているために、アイドル運転状態での機関回転速度の変動などを招くこともない。

加えて、上記燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、吸気弁のバルブリフト特性を、上記大吸気特性よりも吸気量が小さい所定の小吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、上記バルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値を算出する。従って、吸気補正値を算出する際には、燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映することで、燃料噴射量のばらつきによる排気空燃比のばらつきが既に排除されており、かつ、バルブリフト特性が所定の大吸気特性に固定されているために、バルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきを大きく反映させることができるとともに、バルブリフト特性の変動による排気空燃比の変動を招くこともなく、バルブリフト特性による吸気量のばらつきを精度良く求めることができる。また、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を継続しているために、アイドル運転状態での機関回転速度の変動などを招くこともない。そして、このようにして求められた吸気補正値に基づいて、可変動弁機構による吸気弁のバルブリフト特性の目標値やそのセンサ出力を精度良く補正することができる。

本発明によれば、信号待ちや一時停車中などで頻出するアイドル運転状態で、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を良好に継続しつつ、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値と、吸気弁のバルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気量補正値と、を互いの影響を排除した上で精度良く求めることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明をＶ型６気筒のガソリン機関１に適用した一実施例を示しており、左右の各バンク（気筒群）ＬＢ，ＲＢには、それぞれ３つの気筒が設けられている。なお、必要に応じて、左バンク（第１気筒群）ＬＢ側の構成要素には参照符号の後に『Ｌ』を付し、右バンク（第２気筒群）ＲＢ側の構成要素には、参照符号の後に『Ｒ』を付記している。

吸気弁３側には、後述する可変動弁機構２がそれぞれ設けられている。また、この実施例では、排気弁４側の可変動弁機構として、後述する位相可変機構５２が設けられている。但し、排気弁４側については、簡素化のために可変動弁機構を省略し、排気カムシャフト５により排気弁４を駆動する直動型のものとしても良い。左右バンクの排気通路６Ｌ，６Ｒには、それぞれ触媒コンバータ７が設けられており、この触媒コンバータ７の上流位置に、排気通路内を通流する排気ガスの空燃比すなわち排気空燃比を検出する空燃比センサ８が設けられている。この空燃比センサ８は、空燃比の値に応じた出力が得られる広域型空燃比センサである。なお、この空燃比センサ８として、簡易的に空燃比のリッチ、リーンのみを検出する酸素センサを用いることもできる。触媒コンバータ７の下流位置には、下流側の空燃比９センサが設けられている。この空燃比センサ９は、空燃比のリッチ、リーンのみを検出する酸素センサであってもよく、また、簡素化のために省略することもできる。

各気筒の吸気ポートにはブランチ通路１１が接続され、かつこの６本のブランチ通路１１の上流端が、コレクタ１２にそれぞれ接続されている。コレクタ１２の内部は、隔壁１３によって左バンク側の第１分割室１４Ｌと右バンク側の第２分割室１４Ｒとに区画されており、各分割室１４に、各バンクの３つの気筒に接続する３本のブランチ通路１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ接続している。また、各分割室１４には各バンクの吸気通路１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ接続しており、各吸気通路１５のそれぞれに、電子制御式のスロットル１６が設けられている。このスロットル１６は、その駆動源として電気モータからなるアクチュエータ（図示せず）を備え、制御部としてのエンジンコントロールユニット２０から与えられる制御信号によって、その開度が制御される。なお、スロットル１６は、実際のスロットル開度を検出する図示せぬセンサを一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル開度が目標開度にクローズドループ制御される。この実施例においては、制御の簡素化のために両スロットル１６が同開度で同期して駆動制御されているが、両者を独立して個別に駆動制御することも可能である。また、各吸気通路１５には、スロットル１６の上流に、吸気量（吸入空気流量）に応じたセンサ出力を出力する吸気センサとしてのエアフロメータ１７Ｌ，１７Ｒがそれぞれ配置され、さらに上流にエアクリーナ１８が設けられている。

更に、コレクタ共鳴効果の可変化と吸気慣性効果の向上などのために、コレクタ１２の隔壁１３には、両分割室１４の連通・遮断を切り換える吸気切換弁１９が設けられている。吸気切換弁１９により両分割室１４Ｌ，１４Ｒを遮断すると、各バンク毎に独立して吸気が供給される２系統の吸気経路となり、吸気切換弁１９により両分割室１４を連通させると、両バンクの吸気がコレクタ１２内で合流する１系統の吸気経路となる。この吸気切換弁１９を駆動するアクチュエータ１９Ａの動作はエンジンコントロールユニット２０からの制御信号により制御される。

また、この内燃機関は各気筒の燃焼室２１内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式のガソリン機関であり、シリンダブロック２２には、各気筒の燃焼室２１へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁２３が配設されているとともに、点火プラグ２４が燃焼室２１の頂部に臨んだ姿勢で取り付けられている。燃料噴射弁２３には燃料ポンプ２６により燃料タンク２５内の燃料が供給される。また、機関回転速度およびクランク角位置を検出するためにクランクシャフトに対してクランク角センサ２７が設けられるとともに、運転者により操作されるアクセルペダル開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサや、吸気弁２の実際のリフト・作動角に対応する制御軸５６（図２）の角度を検出する制御軸センサ２８などのセンサ類が設けられている。

これらセンサ類の検出信号は、上記のエアフロメータ１７や空燃比センサ８，９の検出信号とともに、エンジンコントロールユニット２０に入力されている。エンジンコントロールユニット２０では、これらの検出信号に基づいて、各燃料噴射弁２３の燃料噴射量や噴射時期、点火プラグ２４による点火時期、可変動弁機構２によるバルブリフト特性、スロットル１６のスロットル開度、吸気切換弁１９の動作などを制御する。具体的には、各気筒の燃料噴射量については、エアフロメータ１７からのセンサ出力に基づいて要求負荷に見合った基本噴射量が設定され、かつ、後述する空燃比フィードバック制御によって目標空燃比（理論空燃比）を維持するように増減される。

上記の吸気弁３側の可変動弁機構２は、例えば特開２００２−８９３４１号公報によって公知のものであり、図２に示すように、吸気弁３のバルブリフト特性として、そのバルブリフト量（最大リフト量）と作動角を連続的に拡大・縮小可能なリフト・作動角可変機構５１と、そのリフトの中心角の位相（クランクシャフトに対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構５２と、が組み合わされて構成されている。このようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを組み合わせた可変動弁機構によれば、吸気弁開時期および吸気弁閉時期の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、また同時に、低負荷域ではリフト量を小さくすることで、負荷に応じた吸気量に制限することができる。なお、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁３の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。

リフト・作動角可変機構５１の概要を説明すると、このリフト・作動角可変機構５１は、シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつクランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸５３と、この駆動軸５３に固定された偏心カム５５と、上記駆動軸５３の上方位置において平行に配置された回転自在な制御軸５６と、この制御軸５６の偏心カム部５７に揺動自在に支持されたロッカアーム５８と、各吸気弁３上端のタペット５９に当接する揺動カム６０と、を備えている。上記偏心カム５５とロッカアーム５８とはリンクアーム６１によって連係されており、ロッカアーム５８と揺動カム６０とは、リンク部材６２によって連係されている。上記リンクアーム６１は、その環状部６１ａが上記偏心カム５５の外周面に回転可能に嵌合している。またリンクアーム６１の延長部６１ｂが上記ロッカアーム５８の一端部に連係しており、該ロッカアーム５８の他端部に、上記リンク部材６２の上端部が連係している。上記偏心カム部５７は、制御軸５６の軸心から偏心しており、従って、制御軸５６の角度位置に応じてロッカアーム５８の揺動中心は変化する。

上記揺動カム６０は、駆動軸５３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部６０ａに、上記リンク部材６２の下端部が連係している。この揺動カム６０の下面には、駆動軸５３と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から上記端部６０ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されている。上記の偏心カム部５７の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は連続的に変化する。つまり、図３に示すように、吸気弁の作動角の中心位相はほぼ一定のまま、リフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小する。

次に、位相可変機構５２は、図２に示すように、上記駆動軸５３の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と上記駆動軸５３とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ７２と、から構成されている。上記スプロケット７１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動して回転する。従って、上記位相制御用油圧アクチュエータ７２への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５３とが相対的に回転し、作動角の中心位相が遅進する。つまり、図４に実線で示すように、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。

リフト・作動角可変機構５１の制御としては、リフト・作動角を精度良く目標値の近傍に維持するように、上記の制御軸センサ２８のセンサ出力を用いたクローズドループ制御が行われる。位相可変機構５２の制御としても、リフト・作動角可変機構５１と同様、実際の位相を検出するセンサを設けて、クローズドループ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御するようにしても良い。

上記のような構成においては、後述するアイドル運転状態を除く大半の機関運転状態において、アクセルペダル開度により定まる要求トルクが得られるように吸気量が制御されるのであるが、スロットル１６の開度は、基本的には、排気還流などの上で必要な最小限の負圧がコレクタ１２内に生成されるように制御される。そして、この大気圧に近い吸入負圧の下で、シリンダ内に流入する空気量が最適なものとなるように、上記可変動弁機構２が制御される。

図５は、本実施例に係る補正制御の流れを示すフローチャートであり、この補正制御は上記のエンジンコントロールユニット２０により記憶及び実行される。

ステップＳ１では、アイドル運転状態にあるか、つまりアイドル判定がＯＮであるかを判定する。この判定は、例えばアクセル開度が０（ゼロ），自動変速機のシフト位置がＰ又はＮなどの所定のアイドル条件が成立するときにＯＮであると判定される。このアイドル運転状態では、機関回転速度を所定の目標値であるアイドル回転速度の近傍に維持するように、吸気量、つまりはスロットル開度や吸気弁のバルブリフト特性を調整する、いわゆるアイドル回転速度制御（ＩＳＣ）が行われる。なお、このアイドル回転速度制御における吸気量の調整については、スロットル損失を低減するために、スロットル開度を全開又はその近傍に固定し、吸気弁のバルブリフト特性、より具体的にはリフト・作動角可変機構によるリフト・作動角を調整する、いわゆるノンスロットル運転を行うことが好ましいが、ここでの補正制御においては、後述するように吸気弁のバルブリフト特性（リフト・作動角及び中心位相）を所定状態に固定した状態で、スロットル開度を調整することによるアイドル回転速度制御が行われることとなる。また、機関始動時や全開付近の高負荷時などを除き、このアイドル運転状態を含む大半の機関運転状態では、周知の空燃比フィードバック制御により燃料噴射量が調整される。この空燃比フィードバック制御では、上記の空燃比センサ８のセンサ出力に基づいて、排気空燃比を目標空燃比（典型的には、理論空燃比）の近傍に維持するように、各気筒の燃料噴射量が調整される。

ステップＳ２では、所定の補正条件が成立するかを判定する。例えば、この補正処理を機関始動から停止までの間に例えば１回行うように設定されている場合、既に機関始動から一度補正処理が行われていれば、補正処理を行わないようにしている。また、冷間始動直後のアイドル運転時のように、燃料補正値を精度良く検出できる状態でない場合には補正を禁止するようにしている。なお、図５には示されていないが、後述する補正処理の途中、例えば燃料補正値の算出後やセンサ出力補正値の算出後に、アイドル運転状態から抜けたような場合には、補正処理を中断するようになっており、このように中断した場合、それまでに算出した燃料補正値（Ｓ５）やセンサ出力補正値（Ｓ７）を記憶しておき、次回のアイドル運転時に、記憶しておいた燃料補正値やセンサ出力補正値を用いて、図５の破線で示すように中断前に行った処理を省略している。これにより、機関停止前に補正処理が完了する頻度が増すとともに、何度も補正処理が中断することを防止することができる。

ステップＳ３では、吸気弁３のバルブリフト特性を所定の大吸気特性Ｈ１に固定するとともに、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行う。すなわち、機関回転速度を所定のアイドル回転速度付近に維持するように、周知のフィードバック制御によりスロットル開度を調整する。このときの大吸気特性Ｈ１は、図４に示すように、排気上死点近傍で吸気弁と排気弁の双方が開く、いわゆるバルブオーバーラップが生じることのない範囲で、最も大きな作動角となるバルブリフト特性であり、具体的には、位相可変機構５２による吸気弁の中心位相を最遅角側に固定した上で、バルブオーバーラップが生じることのない範囲でリフト・作動角可変機構５１による吸気弁の作動角を最も大きくした状態である。これは、バルブオーバーラップが存在すると、燃焼室内の既燃ガスが吸気ポートへ吹き戻される、いわゆる内部ＥＧＲの影響によって気筒毎の燃焼にばらつきを生じるなどの問題があり、このようなばらつき要因を排除するためである。

ステップＳ４では、吸気切換弁１９を開弁する。これにより、コレクタ１２内の２つの分割室１４Ｌ，１４Ｒが連通し、両バンクの吸気通路１５Ｌ，１５Ｒがコレクタ内で合流する１系統の吸気系路となる。このように吸気系路を１系統化した場合、上記の空燃比フィードバック制御では、各バンクの吸気通路１５にそれぞれ設けられた２つのエアフロメータ１７Ｌ，１７Ｒのセンサ出力を平均化し、この平均値を用いて燃料噴射量の基本噴射量が設定される。

ステップＳ５では、空燃比センサ８による排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出する。具体的には、空燃比フィードバック制御（λコントロール）による各気筒の空燃比補正係数などから燃料噴射量を算出する。このようにして求められた燃料補正値を用いて、各気筒毎に燃料補正値の補正が行われる。ここで、空燃比センサ８により検出される排気空燃比のばらつきは、主として吸気量のばらつきと燃料噴射量のばらつきとに起因しており、燃料噴射量のばらつきについては、各気筒の燃料噴射弁２３の個体差などによる噴射特性のばらつきと、基本噴射量の設定に用いられるエアフロメータ１７Ｌ，１７Ｒのセンサ出力のばらつきと、が大きく影響している。本実施例では、燃料補正値を算出する際に、吸気弁のバルブリフト特性を大吸気特性（大作動角）Ｈ１に固定することで、吸気弁のバルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきを無視できる程度まで低減・解消することができ、かつ、吸気切換弁１９を開いて吸気系統を１系統化することで、２つのエアフロメータ１７のセンサ出力間のばらつきを排除した上で、燃料補正値を精度良く求めることができる。

ステップＳ６では、吸気切換弁１９を閉弁する。これにより、コレクタ１２内の２つの分割室１４Ｌ，１４Ｒが遮断され、各バンク毎に吸気が独立して供給される２系統の吸気系路となる。この場合、各バンクに設けられた気筒の燃料噴射量の基本噴射量は、当該バンクのエアフロメータ１７のセンサ出力に基づいて設定される。

ステップＳ７では、各バンクのエアフロメータ１７のセンサ出力のばらつきに対応するセンサ出力補正値を求める。例えば、各バンクの空燃比フィードバック制御における補正係数を用いてセンサ出力補正値が求められる。このセンサ出力補正値を用いて、各エアフロメータ１７のセンサ出力の補正を行う。このセンサ出力補正値を求める際には、上述したようにステップＳ３で吸気弁のバルブリフト特性が大吸気特性Ｈ１に固定されているために、吸気弁のバルブリフト特性による吸気量のばらつきは無視できるレベルに低減・排除されており、かつ、ステップＳ５で得られた燃料補正値による補正により、各気筒の燃料噴射量のばらつきも解消されていることから、各バンクのエアフロメータ１７のセンサ出力補正値を精度良く抽出することができる。そして、このセンサ出力補正値を用いて各エアフロメータ１７のセンサ出力を補正する。

ステップＳ８では、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を維持したままで、可変動弁機構２による吸気弁のバルブリフト特性を、上記の大吸気特性よりも吸気量が小さい所定の小吸気特性に変更し、この小吸気特性に固定する。この『小吸気特性』は、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を良好に維持できる吸気量が得られる範囲での最小限のバルブリフト特性に相当し、特に、リフト・作動角可変機構５１によるリフト・作動角は大吸気特性Ｈ１に比して大幅に縮小されたものとなってる。なお、大吸気特性Ｈ１から小吸気特性への移行時にトルク変動等を招くことのないように、この移行は段階的あるいは徐々に行われる。

ステップＳ９では、各バンクの空燃比センサ８Ｌ，８Ｒからの排気空燃比に基づいて、各バンクの吸気弁のバルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値を算出する。この吸気補正値を求める際には、上述したように、燃料補正値による各気筒の燃料噴射量の補正により燃料噴射量のばらつきが排除されており、かつ、センサ出力補正値によるセンサ出力の補正によりセンサ出力のばらつきが排除されているために、排気空燃比のばらつきが各バンクの吸気弁のバルブリフト特性に起因するものに良好に対応するものとなり、吸気補正値を精度良く求めることができる。このようにして求められた吸気補正値を用いて、可変動弁機構２の補正、具体的にはリフト・作動角可変機構５１による吸気弁のリフト・作動角の目標値、あるいは制御軸センサ２８のセンサ出力の補正が行われる。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な構成及びその作用効果を、上述した実施例を参照して説明する。但し、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では筒内直接噴射型の内燃機関となっているが、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型の内燃機関に本発明を適用することもできる。

（１）吸気弁３のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構２と、吸気通路１５を開閉するスロットル１６と、により吸気量を調整可能であり、かつ、各気筒の燃焼室２１又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２３と、排気空燃比を検出する空燃比検出手段（空燃比センサ８）と、を有している。所定のアイドル運転状態のときには、機関回転速度を所定のアイドル回転速度の近傍に維持するようにスロットル開度又はバルブリフト特性を調整するアイドル回転速度制御が行われる。

そして、吸気弁３のバルブリフト特性を所定の大吸気特性Ｈ１に固定した状態で、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出している。従って、燃料補正値を算出する際には、バルブリフト特性が所定の大吸気特性Ｈ１に固定されているために、バルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきを無視できる程度に低減・排除することができるとともに、バルブリフト特性の変動による排気空燃比の変動を招くこともなく、燃料補正値を精度良く求めることができる。また、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を継続しているために、アイドル運転状態での機関回転速度の変動を招くこともない。

加えて、上記燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、吸気弁３のバルブリフト特性を、上記大吸気特性Ｈ１よりも吸気量が小さい所定の小吸気特性に固定した状態で、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、バルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値を算出している。従って、吸気補正値を算出する際には、燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映することで、燃料噴射量のばらつきによる排気空燃比のばらつきが排除されており、かつ、バルブリフト特性が所定の小吸気特性に固定されているために、バルブリフト特性のばらつきによる吸気量のばらつきを大きく反映させることができるとともに、バルブリフト特性の変動による排気空燃比の変動を招くこともなく、排気空燃比のばらつきがバルブリフト特性による吸気量のばらつきに良好に対応したものとなり、排気空燃比に基づいて吸気補正値を精度良く求めることができる。また、スロットル開度によるアイドル回転速度制御を継続しているために、アイドル運転状態での機関回転速度の変動を招くこともない。

しかも、信号待ちや一時停車中などで頻出するアイドル運転状態で燃料噴射量の補正と吸気量の補正の双方を行うことができるために、補正の機会も多く、また、短期間に補正を終えることができる。更に、上述したように、補正処理が途中で中断した場合、中断前に算出された補正値などを記憶しておき、その後に補正条件が整って補正処理が再び行われる際に、中断前に行われた処理を省略することで、機関停止前に補正処理の中断が頻繁に行われることをなくし、かつ、機関停止前に補正が完了する頻度を大幅に高めることができる。

（２）第１気筒群（左バンク）に接続する第１吸気通路１５Ｌと第２気筒群（右バンク９に接続する第２吸気通路１５Ｒのそれぞれに、吸気量に対応するセンサ出力を出力する吸気センサ（エアフロメータ１７Ｌ，１７Ｒ）が設けられるとともに、上記第１気筒群に接続する第１排気通路６Ｌと第２気筒群に接続する第２排気通路６Ｌのそれぞれに上記空燃比検出手段（空燃比センサ８）が設けられ、かつ、上記第１吸気通路１５Ｌと第２吸気通路１５Ｒとの連通・遮断を切り換える吸気切換弁１９を備えている。この場合、吸気切換弁１９により両吸気通路１５Ｌ，１５Ｒの連通・遮断を切り換えることで、コレクタ共鳴効果の可変化と吸気慣性効果の向上などを図ることができる。

そして、吸気弁３のバルブリフト特性を所定の大吸気特性Ｈ１に固定するとともに、上記第１吸気通路１５Ｌと第２吸気通路１５Ｒとを連通した状態で、第１吸気センサ１７Ｌと第２吸気センサ１７Ｒのセンサ出力の平均値を求め、この平均値を用いて燃料噴射量の基本噴射量を設定した上で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、上記燃料補正値を算出している。このように、吸気切換弁１９により吸気経路を１系統化して両吸気センサ１７Ｌ，１７Ｒのセンサ出力を平均化することで、両センサ出力間のばらつきによる燃料噴射量（基本噴射量）のばらつきを低減することができ、燃料補正値をより精度良く求めることができる。

（３）更に、この燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、上記第１吸気通路１５Ｌと第２吸気通路１５Ｒとを遮断した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの各気筒群の排気空燃比に基づいて、各吸気センサ１７Ｌ，１７Ｒのセンサ出力のばらつきに対応するセンサ出力補正値を算出している。従って、センサ出力補正値を算出する際には、燃料補正値による補正により燃料噴射量のばらつきを排除した上で、吸気切換弁１９により吸気経路を２系統化することで、個々の吸気センサ１７Ｌ，１７Ｒのセンサ出力補正値を精度良く求めることができる。

そして、吸気補正値を算出する際には、このセンサ出力補正値によるセンサ出力の補正と、燃料補正値による燃料噴射量の補正と、を反映した上で、吸気弁３のバルブリフト特性を上記小吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの各気筒群の排気空燃比に基づいて、上記吸気補正値を算出している。従って、各吸気センサ１７のセンサ出力のばらつきの影響をも排除することができ、更に精度良く吸気補正値を求めることができる。

（４）上記大吸気特性Ｈ１の設定状態では、図４にも示すように、吸気弁３と排気弁４のバルブオーバーラップが生じることのないように設定されている。これによって、バルブオーバーラップによる内部ＥＧＲの影響を排除することができ、更に精度良く燃料補正値を算出することができる。

（５）吸気弁側の可変動弁機構２には、吸気弁３のバルブリフト量と作動角の双方を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構５１が設けられており、上記大吸気特性Ｈ１の設定状態では、吸気弁３と排気弁４のバルブオーバーラップが生じることのない範囲で最も大きなリフト・作動角とされている。このように、バルブオーバーラップを生じることなく吸気弁のリフト・作動角を最大限に大きくすることで、燃料補正値を算出する際のリフト・作動角のばらつきによる吸気量のばらつきを最大限に排除することができる。

（６）アイドル運転状態を含む大半の機関運転状態では、排気空燃比を目標空燃比の近傍に維持するように、燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御が行われている。すなわち、空燃比フィードバック制御に用いられる排気空燃比を用いて、上記の燃料補正値や吸気補正値などを精度良く求めることができ、これらの補正値を求めるために別途センサ等を敢えて必要とせず、空燃比フィードバック制御が行われる多くの既存の内燃機関に容易に適用することができる。

本発明の一実施例に係るＶ型内燃機関の制御装置の構成説明図。 吸気弁の可変動弁機構の構成を示す説明図。 リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。 位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。 本発明の一実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

２…可変動弁機構
３…吸気弁
６…排気通路
８…空燃比センサ（空燃比検出手段）
１５…吸気通路
１６…スロットル
１７…エアクリーナ（吸気センサ）
１９…吸気切換弁
２０…エンジンコントロールユニット
５１…リフト・作動角可変機構

Claims (7)

1. 吸気弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構と、吸気通路を開閉するスロットルと、により吸気量を調整可能であり、かつ、各気筒の燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、を有する多気筒内燃機関の制御装置において、
   所定のアイドル運転状態のときに、機関回転速度を所定のアイドル回転速度の近傍に維持するようにスロットル開度又はバルブリフト特性を調整するアイドル回転速度制御を行うアイドル制御手段と、
   上記吸気弁のバルブリフト特性を所定の大吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出する燃料補正値算出手段と、
   この燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、吸気弁のバルブリフト特性を、上記大吸気特性よりも吸気量が小さい所定の小吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、上記バルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値を算出する吸気補正値算出手段と、
   を有することを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
2. 第１気筒群に接続する第１吸気通路と第２気筒群に接続する第２吸気通路のそれぞれに、吸気量に対応するセンサ出力を出力する吸気センサが設けられるとともに、上記第１気筒群に接続する第１排気通路と第２気筒群に接続する第２排気通路のそれぞれに上記空燃比検出手段が設けられ、かつ、上記第１吸気通路と第２吸気通路との連通・遮断を切り換える吸気切換弁を備え、
   上記燃料補正値算出手段は、上記吸気弁のバルブリフト特性を上記大吸気特性に固定するとともに、上記第１吸気通路と第２吸気通路とを連通した状態で、第１吸気センサと第２吸気センサのセンサ出力の平均値を求め、この平均値を用いて燃料噴射量の基本噴射量を設定した上で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、上記燃料補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
3. 更に、上記燃料補正値算出手段による燃料噴射量の補正を反映した上で、上記第１吸気通路と第２吸気通路とを遮断した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの各気筒群の排気空燃比に基づいて、各吸気センサのセンサ出力のばらつきに対応するセンサ出力補正値を算出するセンサ出力補正値算出手段を有し、
   上記吸気補正値算出手段は、このセンサ出力補正値によるセンサ出力の補正と、上記燃料補正値による燃料噴射量の補正と、を反映した上で、吸気弁のバルブリフト特性を上記小吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの各気筒群の排気空燃比に基づいて、上記吸気補正値を算出することを特徴とする請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
4. 上記大吸気特性の設定状態では、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが生じることのないように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多気筒内燃機関の制御装置。
5. 上記可変動弁機構が、吸気弁のバルブリフト量と作動角の双方を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構を有し、
   上記大吸気特性の設定状態が、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが生じることのない範囲で最も大きなリフト・作動角となる設定状態であることを特徴とする請求項４に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
6. 上記アイドル運転状態を含む大半の機関運転状態で、上記排気空燃比を目標空燃比の近傍に維持するように、燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多気筒内燃機関の制御装置。
7. 吸気弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構と、吸気通路を開閉するスロットルと、により吸気量を調整可能であり、かつ、各気筒の燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、を有する多気筒内燃機関の制御方法において、
   所定のアイドル運転状態のときに、機関回転速度を所定のアイドル回転速度の近傍に維持するようにスロットル開度又はバルブリフト特性を調整し、
   上記吸気弁のバルブリフト特性を所定の大吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、各気筒の燃料噴射量のばらつきに対応する燃料補正値を算出し、
   この燃料補正値による燃料噴射量の補正を反映した上で、吸気弁のバルブリフト特性を、上記大吸気特性よりも吸気量が小さい所定の小吸気特性に固定した状態で、上記スロットル開度によるアイドル回転速度制御を行い、このときの排気空燃比に基づいて、上記バルブリフト特性による吸気量のばらつきに対応する吸気補正値を算出する、
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御方法。

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