JP2012189058A - Fuel injection control device for multiple cylinder internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection control device for multiple cylinder internal combustion engine Download PDF

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Yasuta Hayashi
康太 林
Tokiji Ito
登喜司 伊藤
Takashi Isai
孝 勇井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device that can improve an exhaust emission control performance when variations among rich side cylinders occur even in a multiple cylinder internal combustion engine in which a lift amount of an intake valve is changed.SOLUTION: An engine 10 includes a lift amount variable mechanism 42 for changing the lift amount of the intake valve 30. An electronic control device 50 detects the variations among the cylinders which are the variations of air-fuel ratio among the cylinders and performs increase correction of a fuel injection quantity when the variations among the cylinders are biased to the rich side. An increase correction quantity of the fuel injection quantity is increased as the lift amount of the intake valve 30 becomes smaller.

Description

本発明は、多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine.

内燃機関では、実空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する空燃比制御が行われている。また、特許文献1に記載されているように、多気筒内燃機関の各気筒間での空燃比のばらつきである気筒間ばらつきを検出するといったことも行われている。   In an internal combustion engine, air-fuel ratio control is performed to correct the fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. In addition, as described in Patent Document 1, a variation among cylinders, which is a variation in air-fuel ratio among cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine, is also performed.

この気筒間ばらつきについて、例えば特定気筒の空燃比のみがリッチ側にずれており、他の気筒の空燃比は理論空燃比近傍に維持されている場合などのように、気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているときには、上記空燃比制御を通じて燃料噴射量が減量される。これにより特定気筒の空燃比は理論空燃比近傍に近づくようになるが、それまで理論空燃比近傍に維持されていた他の気筒の空燃比はリーン化してしまう。その結果、排気通路に設けられた触媒の雰囲気もリーン化し、排気浄化性能が低下してしまうおそれがある。   For example, when the air-fuel ratio of a specific cylinder is shifted to the rich side and the air-fuel ratios of the other cylinders are maintained near the theoretical air-fuel ratio, the inter-cylinder variation is reduced to the rich side. When it is biased, the fuel injection amount is reduced through the air-fuel ratio control. As a result, the air-fuel ratio of the specific cylinder approaches the stoichiometric air-fuel ratio, but the air-fuel ratios of other cylinders that have been maintained near the stoichiometric air-fuel ratio until then become lean. As a result, the atmosphere of the catalyst provided in the exhaust passage also becomes lean, and the exhaust purification performance may be deteriorated.

そこで気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているとき(以下、この状態をリッチ側気筒間ばらつきという)には、燃料噴射量を増量補正して触媒雰囲気のリーン化を抑えるようにすることで、上述した排気浄化性能の低下は抑えることができる。   Therefore, when the variation between the cylinders is biased toward the rich side (hereinafter, this state is referred to as the variation between the rich side cylinders), the fuel injection amount is corrected to be increased to suppress the leanness of the catalyst atmosphere. The above-described decrease in exhaust purification performance can be suppressed.

特開2009−074388号公報JP 2009-074388

ところで、吸気バルブのリフト量を変更するリフト量可変機構を有する多気筒内燃機関では、上述したリッチ側気筒間ばらつきの発生時における燃料増量補正をリフト量に応じて最適化しないと排気浄化性能が低下するおそれがある。   By the way, in a multi-cylinder internal combustion engine having a variable lift amount mechanism that changes the lift amount of the intake valve, the exhaust purification performance will not be improved unless the fuel increase correction is optimized according to the lift amount when the above-mentioned rich side cylinder variation occurs. May decrease.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気バルブのリフト量が変更される多気筒内燃機関であっても、リッチ側気筒間ばらつきが生じているときの排気浄化性能を向上させることのできる多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to purify exhaust when there is variation between rich-side cylinders even in a multi-cylinder internal combustion engine in which the lift amount of the intake valve is changed. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine capable of improving performance.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、吸気バルブのリフト量を変更するリフト量可変機構を有する多気筒内燃機関に適用されて、各気筒間での空燃比のばらつきである気筒間ばらつきを検出するとともに前記気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているときには燃料噴射量を増量補正する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射量の増量補正量を前記リフト量に基づいて可変設定することをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 is applied to a multi-cylinder internal combustion engine having a lift amount variable mechanism for changing the lift amount of the intake valve, and detects variation among cylinders which is variation in air-fuel ratio among the cylinders. A fuel injection control device that corrects an increase in fuel injection amount when the variation between cylinders is biased to the rich side, wherein the increase correction amount of the fuel injection amount is variably set based on the lift amount. And

リフト量可変機構を有する多気筒内燃機関では、機械的誤差などにより各気筒でのリフト量がばらついている。そしてこのリフト量のばらつきによる各気筒への吸入空気量のばらつきは、リフト量が小さいときほど大きくなるため、理論空燃比からの実空燃比のずれ量はリフト量が小さいときほど大きくなる。従って、リッチ側気筒間ばらつきが生じているときの触媒雰囲気のリーン化を抑えるために燃料噴射量の増量補正を行う場合には、リフト量が小さいときほど増量補正量が大きくなるようにすることで、触媒雰囲気のリーン化を適切に抑えることが可能となり、排気浄化性能を向上させることができる。こうした知見に基づき、同構成では、可変とされる吸気バルブのリフト量に基づいて燃料噴射量の増量補正量を可変設定するようにしており、これによりリッチ側気筒間ばらつきの発生時における燃料増量補正をリフト量に応じて最適化させることができる。そのため、吸気バルブのリフト量が変更される多気筒内燃機関であっても、リッチ側気筒間ばらつきが生じているときの排気浄化性能を向上させることができるようになる。   In a multi-cylinder internal combustion engine having a variable lift amount mechanism, the lift amount in each cylinder varies due to a mechanical error or the like. The variation in the intake air amount to each cylinder due to the variation in the lift amount becomes larger as the lift amount is smaller. Therefore, the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio becomes larger as the lift amount is smaller. Therefore, when the fuel injection amount increase correction is performed in order to suppress the leanness of the catalyst atmosphere when the variation between the rich side cylinders occurs, the increase correction amount should be increased as the lift amount is smaller. Thus, the leanness of the catalyst atmosphere can be appropriately suppressed, and the exhaust purification performance can be improved. Based on this knowledge, in this configuration, the fuel injection amount increase correction amount is variably set based on the intake valve lift amount, which is made variable, thereby increasing the fuel increase when rich-side cylinder-to-cylinder variations occur. The correction can be optimized according to the lift amount. Therefore, even in a multi-cylinder internal combustion engine in which the lift amount of the intake valve is changed, it is possible to improve the exhaust purification performance when the rich side cylinder variation occurs.

燃料噴射量の増量補正量をリフト量に基づいて可変設定する際には、請求項2に記載の発明によるように、前記リフト量が小さいときほど前記増量補正量を増大させる、という構成を採用することにより、増量補正量の可変設定を最適化することができる。   When the fuel injection amount increase correction amount is variably set based on the lift amount, a configuration is adopted in which, as the lift amount is smaller, the increase correction amount is increased as the lift amount is smaller. By doing so, the variable setting of the increase correction amount can be optimized.

他方、吸気バルブのリフト量のばらつきによる各気筒への吸入空気量のばらつきは、リフト量が大きいときほど小さくなるため、理論空燃比からの実空燃比のずれ量もリフト量が大きくなるほど小さくなる。そこで、請求項3に記載の発明によるように、前記リフト量が所定値以上に大きいときには、前記リフト量による前記増量補正量の可変設定を中止する、という構成を採用することにより、増量補正量の可変設定を簡素化することができる。   On the other hand, the variation in the intake air amount to each cylinder due to the variation in the lift amount of the intake valve becomes smaller as the lift amount becomes larger, so the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio becomes smaller as the lift amount becomes larger. . Therefore, as described in claim 3, when the lift amount is larger than a predetermined value, the variable correction amount is increased by adopting a configuration in which variable setting of the increase correction amount by the lift amount is stopped. The variable setting can be simplified.

本発明にかかる多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態にあって、これが適用されるエンジンの構造を示す模式図。1 is a schematic diagram showing the structure of an engine to which the fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention is embodied, to which the fuel injection control device is applied. リフト量可変機構の作動に基づく吸気バルブのリフト量の変化態様を示すグラフ。The graph which shows the change aspect of the lift amount of an intake valve based on the action | operation of a lift amount variable mechanism. 排気通路における空燃比センサおよび酸素センサの配設位置を示す略図。1 is a schematic diagram showing the positions of air-fuel ratio sensors and oxygen sensors in an exhaust passage. 噴射補正量の算出処理についてその手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure about calculation processing of the injection correction amount. 吸気バルブのリフト量、実空燃比のずれ量、及びリッチ化補正係数の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the lift amount of an intake valve, the deviation | shift amount of an actual air fuel ratio, and a richening correction coefficient.

以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、内燃機関10の吸気通路12にはスロットルバルブ14が設けられている。スロットルバルブ14には、スロットルモータ16が連結されている。そして、このスロットルモータ16の駆動制御を通じてスロットルバルブ14の開度(スロットル開度TA)が調節され、これにより吸気通路12を通じて燃焼室18内に吸入される空気の量が調節される。また、上記吸気通路12には燃料噴射バルブ20が設けられている。この燃料噴射バルブ20は吸気通路12内に燃料を噴射する。さらに、内燃機関10の排気通路28には排気浄化触媒34が設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a throttle valve 14 is provided in the intake passage 12 of the internal combustion engine 10. A throttle motor 16 is connected to the throttle valve 14. Then, the opening degree of the throttle valve 14 (throttle opening degree TA) is adjusted through the drive control of the throttle motor 16, and thereby the amount of air taken into the combustion chamber 18 through the intake passage 12 is adjusted. The intake passage 12 is provided with a fuel injection valve 20. The fuel injection valve 20 injects fuel into the intake passage 12. Further, an exhaust purification catalyst 34 is provided in the exhaust passage 28 of the internal combustion engine 10.

内燃機関10の燃焼室18においては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ22による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン24が往復移動し、クランクシャフト26が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室18から排気通路28に送り出され、上記排気浄化触媒34を通じて浄化された後に同排気通路28外へと放出される。   In the combustion chamber 18 of the internal combustion engine 10, ignition by the spark plug 22 is performed on the air-fuel mixture composed of intake air and injected fuel. By this ignition operation, the air-fuel mixture burns, the piston 24 reciprocates, and the crankshaft 26 rotates. The combusted air-fuel mixture is sent as exhaust gas from the combustion chamber 18 to the exhaust passage 28, purified through the exhaust purification catalyst 34, and then discharged outside the exhaust passage 28.

内燃機関10において、吸気通路12と燃焼室18との間は吸気バルブ30の開閉動作によって連通・遮断される。また、吸気バルブ30はクランクシャフト26の回転が伝達される吸気カムシャフト32の回転に伴って開閉動作する。さらに、吸気バルブ30と吸気カムシャフト32との間にはリフト量可変機構42が設けられている。このリフト量可変機構42は、吸気バルブ30のリフト量VL(詳しくは、最大リフト量)を機関運転条件に応じて変更するものであり、電動モータ等のアクチュエータ44の駆動制御を通じて作動する。図2に示すように、このリフト量可変機構42の作動により、吸気バルブ30のリフト量VLは開弁期間(リフト作用角)と同期して変化し、例えばリフト作用角が小さくなるほどリフト量VLも小さくなる。   In the internal combustion engine 10, the intake passage 12 and the combustion chamber 18 are communicated and blocked by the opening / closing operation of the intake valve 30. The intake valve 30 opens and closes with the rotation of the intake camshaft 32 to which the rotation of the crankshaft 26 is transmitted. Further, a variable lift amount mechanism 42 is provided between the intake valve 30 and the intake camshaft 32. The variable lift amount mechanism 42 changes the lift amount VL (specifically, the maximum lift amount) of the intake valve 30 according to engine operating conditions, and operates through drive control of an actuator 44 such as an electric motor. As shown in FIG. 2, the lift amount VL of the intake valve 30 changes in synchronization with the valve opening period (lift operation angle) by the operation of the lift amount variable mechanism 42. For example, the lift amount VL decreases as the lift operation angle decreases. Becomes smaller.

内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。各種センサとしては、例えばクランクシャフト26の回転速度(機関回転速度NE)を検出するためのクランクセンサ52や、吸気通路12を通過する空気の量(吸入空気量GA)を検出するための吸気量センサ54、アクセルペダル36の踏み込み量ACを検出するためのアクセルセンサ56が設けられている。また、スロットル開度TAを検出するためのスロットルセンサ58や、吸気バルブ30のリフト量VL(正確には、リフト量可変機構42の作動量)を検出するためのリフト量センサ60が設けられている。その他、排気通路28における上記排気浄化触媒34よりも上流側の部分(詳しくは、排気マニホールド)に設けられて排気の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ62や、排気通路28における上記排気浄化触媒34よりも下流側に設けられて排気の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサ64等も設けられている。   Various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 10 are provided. Examples of the various sensors include a crank sensor 52 for detecting the rotational speed of the crankshaft 26 (engine rotational speed NE), and an intake air amount for detecting the amount of air passing through the intake passage 12 (intake air amount GA). The sensor 54 and the accelerator sensor 56 for detecting the depression amount AC of the accelerator pedal 36 are provided. Further, a throttle sensor 58 for detecting the throttle opening degree TA and a lift amount sensor 60 for detecting the lift amount VL of the intake valve 30 (more precisely, the operation amount of the lift amount variable mechanism 42) are provided. Yes. In addition, an air-fuel ratio sensor 62 that is provided in a portion upstream of the exhaust purification catalyst 34 in the exhaust passage 28 (specifically, an exhaust manifold) and outputs a signal corresponding to the oxygen concentration of the exhaust, or the above-mentioned in the exhaust passage 28. An oxygen sensor 64 and the like that are provided on the downstream side of the exhaust purification catalyst 34 and output a signal corresponding to the oxygen concentration of the exhaust are also provided.

図3に示すように、内燃機関10は4つの気筒♯1,♯2,♯3,♯4を有するものであり、上記空燃比センサ62としては各気筒♯1〜♯4から延びる排気通路28が合流された部分(詳しくは排気マニホールド)に全気筒共通のものが設けられている。   As shown in FIG. 3, the internal combustion engine 10 has four cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4. The air-fuel ratio sensor 62 is an exhaust passage 28 extending from each cylinder # 1 to # 4. A portion common to all the cylinders is provided at a portion where the two are joined (specifically, an exhaust manifold).

上記空燃比センサ62は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある混合気の空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流が「0」になる。また、混合気の空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、同空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。したがって、この空燃比センサ62の出力信号に基づき、混合気の空燃比についてそのリーン度合いやリッチ度合いを検出することができる。   The air-fuel ratio sensor 62 is a known limiting current oxygen sensor. This limiting current type oxygen sensor is a sensor that provides an output current according to the oxygen concentration in the exhaust gas by providing a ceramic layer called a diffusion rate limiting layer in the detection part of the concentration cell type oxygen sensor, and the oxygen concentration in the exhaust gas When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is closely related to the stoichiometric air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, the output current is “0”. Further, as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer, the output current increases in the negative direction, and as the air-fuel ratio becomes leaner, the output current increases in the positive direction. Therefore, based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 62, the lean degree or rich degree of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be detected.

また酸素センサ64は、周知の濃淡電池式の酸素センサである。この濃淡電池式酸素センサからは排気の酸素濃度が、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときの濃度である場合には1ボルト程度の出力電圧が得られ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときの濃度である場合には0ボルト程度の出力電圧が得られる。また濃淡電池式酸素センサの出力電圧は排気の酸素濃度が、混合気の空燃比が理論空燃比近傍であるときの濃度であるときに大きく変化する。したがって、こうした酸素センサ64の出力信号に基づき、排気浄化触媒34下流側の排気がリーンに対応する性状であるか、或いはリッチに対応する性状であるかを検出することができる。   The oxygen sensor 64 is a well-known concentration cell type oxygen sensor. When the oxygen concentration of the exhaust gas is the concentration when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, an output voltage of about 1 volt is obtained from this concentration cell type oxygen sensor. An output voltage of about 0 volts can be obtained when the concentration is a concentration when the fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The output voltage of the concentration cell type oxygen sensor greatly changes when the oxygen concentration of the exhaust gas is the concentration when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is close to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, based on the output signal of the oxygen sensor 64, it is possible to detect whether the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst 34 has a property corresponding to lean or a property corresponding to rich.

この酸素センサ64は、排気浄化触媒34での排気浄化作用の状態を監視するために同排気浄化触媒34の下流側に設けられている。すなわち、排気浄化触媒34での還元作用が促進されており排気中に酸素が放出されているときには、酸素センサ64の出力信号がリーンに対応する値となる。一方、排気浄化触媒34での酸化作用が促進されており排気中の酸素が消費されているときには、酸素センサ64の出力信号がリッチに対応する値となる。こうした酸素センサ64の検出結果に基づいて排気浄化作用の状態が監視される。   The oxygen sensor 64 is provided on the downstream side of the exhaust purification catalyst 34 in order to monitor the state of the exhaust purification action of the exhaust purification catalyst 34. That is, when the reduction action at the exhaust purification catalyst 34 is promoted and oxygen is released into the exhaust, the output signal of the oxygen sensor 64 has a value corresponding to lean. On the other hand, when the oxidation action in the exhaust purification catalyst 34 is promoted and oxygen in the exhaust is consumed, the output signal of the oxygen sensor 64 becomes a value corresponding to rich. Based on the detection result of the oxygen sensor 64, the state of the exhaust gas purification action is monitored.

マイクロコンピュータを有する電子制御装置50は、各種センサの検出信号を取り込むとともに各種演算を行い、その演算結果に基づいてスロットルモータ16の駆動制御(スロットル制御)や燃料噴射バルブ20の駆動制御(燃料噴射制御)、アクチュエータ44の駆動制御(リフト量変更制御)等といった各種制御を実行する。   The electronic control device 50 having a microcomputer takes in detection signals from various sensors and performs various calculations, and based on the calculation results, the drive control of the throttle motor 16 (throttle control) and the drive control of the fuel injection valve 20 (fuel injection). Control), drive control of the actuator 44 (lift amount change control) and the like.

本実施形態では、燃焼室18内に吸入される吸入空気量GAが、スロットル制御およびリフト量変更制御を通じて次のように調節される。すなわち、アクセルペダル36の踏み込み量ACや機関回転速度NEに基づいて吸入空気量GAについての制御目標値(目標吸入空気量GAp)が算出され、その目標吸入空気量GApと実際の吸入空気量GAとが一致するようにスロットル制御およびリフト量変更制御が実行される。なお、このスロットル制御およびリフト量変更制御の実行に際し、暖機未完了時には(例えば冷却水温度<所定温度)、リフト量VLが大リフト作用角で固定される一方、スロットル開度TAが変更されて吸入空気量GAが調節される。一方、暖機完了時には(例えば冷却水温≧所定温度)、スロットル開度TAはほぼ全開にされてリフト量VLの変更によって吸入空気量GAが調節される。このときには基本的に、内燃機関10の運転状態に適した目標吸入空気量GApが大きいときほど吸気バルブ30のリフト量VLは大きくなるように設定される。   In the present embodiment, the intake air amount GA taken into the combustion chamber 18 is adjusted as follows through throttle control and lift amount change control. That is, a control target value (target intake air amount GAp) for the intake air amount GA is calculated based on the depression amount AC of the accelerator pedal 36 and the engine speed NE, and the target intake air amount GAp and the actual intake air amount GA are calculated. The throttle control and the lift amount change control are executed so as to match. When performing the throttle control and the lift amount changing control, when the warm-up is not completed (for example, cooling water temperature <predetermined temperature), the lift amount VL is fixed at the large lift operating angle, while the throttle opening degree TA is changed. Thus, the intake air amount GA is adjusted. On the other hand, when the warm-up is completed (for example, cooling water temperature ≧ predetermined temperature), the throttle opening degree TA is almost fully opened, and the intake air amount GA is adjusted by changing the lift amount VL. At this time, basically, the lift amount VL of the intake valve 30 is set to be larger as the target intake air amount GAp suitable for the operating state of the internal combustion engine 10 is larger.

また本実施形態では、スロットル制御及びリフト量変更制御を通じて調節される吸入空気量GAに応じて燃料噴射量が調節される。具体的には、吸入空気量GAに対し、混合気の空燃比が理論空燃比になる燃料量が燃料噴射量指令値(目標噴射量Tq)として算出される。そして目標噴射量Tqと等しい量の燃料が噴射されるように燃料噴射バルブ20が駆動される。これにより、燃焼室18で燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比にある程度近づけることができる。   In the present embodiment, the fuel injection amount is adjusted according to the intake air amount GA adjusted through throttle control and lift amount change control. Specifically, the fuel amount at which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the stoichiometric air-fuel ratio with respect to the intake air amount GA is calculated as the fuel injection amount command value (target injection amount Tq). Then, the fuel injection valve 20 is driven so that an amount of fuel equal to the target injection amount Tq is injected. Thereby, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 18 can be brought close to the stoichiometric air-fuel ratio to some extent.

ここで排気浄化触媒34は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において排気中のHCやCOを酸化するとともに同排気中のNOxを還元して排気を浄化する作用を有しており、特に混合気の空燃比が理論空燃比近傍の比率となる狭い範囲(ウインドウ)において排気中の主要有害成分(HC、CO、NOx)のすべてを効率的に浄化する。そのため排気浄化触媒34を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせ込むべく、同空燃比を厳密に調節することが必要となる。   Here, the exhaust purification catalyst 34 has an action of purifying exhaust by oxidizing HC and CO in the exhaust and reducing NOx in the exhaust in a state where combustion near the stoichiometric air-fuel ratio is performed, In particular, all of the main harmful components (HC, CO, NOx) in the exhaust gas are efficiently purified within a narrow range (window) where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in order for the exhaust purification catalyst 34 to function effectively, it is necessary to strictly adjust the air-fuel ratio so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture matches the center of the window.

以下、そうした空燃比制御の概要について説明する。
先ず、上記空燃比センサ62によって混合気の実際の空燃比が検出され、この実際の空燃比と目標空燃比(ここでは理論空燃比)との乖離度合いに基づいてフィードバック補正量MFBが算出されるとともに、同フィードバック補正量MFBに基づいて上記目標噴射量Tqが補正される。このフィードバック補正量MFBに基づくフィードバック制御を通じて、実際の空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量が調節される。
Hereinafter, an outline of such air-fuel ratio control will be described.
First, the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture is detected by the air-fuel ratio sensor 62, and the feedback correction amount MFB is calculated based on the degree of deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio (here, the theoretical air-fuel ratio). At the same time, the target injection amount Tq is corrected based on the feedback correction amount MFB. Through the feedback control based on the feedback correction amount MFB, the fuel injection amount is adjusted so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio.

また上記酸素センサ64の検出結果から排気浄化触媒34が酸素吸蔵状態および酸素放出状態のいずれの状態であるかが推定され、この推定結果に基づいて上記目標噴射量Tqに対して、さらなる補正が行われる。具体的には、目標噴射量Tqを増減補正するためのサブフィードバック補正量SFBaが設定される。そして、酸素センサ64の出力信号がリッチを示す値であるときには、燃料噴射量が少しずつ減少するように上記サブフィードバック補正量SFBaがその算出周期毎に一定量αずつ減量される。一方、酸素センサ64の出力信号がリーンを示す値であるときには、燃料噴射量が少しずつ増加するようにサブフィードバック補正量SFBaがその算出周期毎に一定量αずつ増量される。こうしたサブフィードバック補正量SFBaに基づくサブフィードバック制御(サブ空燃比制御)を通じて、排気浄化触媒34の実際の浄化状態に応じて燃料噴射量が調節されて、同排気浄化触媒34の浄化作用が的確に発揮される。   Further, it is estimated from the detection result of the oxygen sensor 64 whether the exhaust purification catalyst 34 is in an oxygen storage state or an oxygen release state, and further correction is made to the target injection amount Tq based on the estimation result. Done. Specifically, a sub feedback correction amount SFBa for increasing or decreasing the target injection amount Tq is set. When the output signal of the oxygen sensor 64 is a value indicating richness, the sub feedback correction amount SFBa is decreased by a fixed amount α for each calculation cycle so that the fuel injection amount is gradually decreased. On the other hand, when the output signal of the oxygen sensor 64 is a value indicating lean, the sub feedback correction amount SFBa is increased by a fixed amount α for each calculation cycle so that the fuel injection amount is gradually increased. Through the sub feedback control (sub air-fuel ratio control) based on the sub feedback correction amount SFBa, the fuel injection amount is adjusted in accordance with the actual purification state of the exhaust purification catalyst 34, and the purification action of the exhaust purification catalyst 34 is accurately performed. Demonstrated.

他方、電子制御装置50は、各気筒(♯1,♯2,♯3,♯4)間での空燃比にばらつきが生じていないかどうかを監視している。例えば本実施形態では、空燃比センサ62の出力信号の変動についてその傾きの大きさを算出し、算出された傾きの大きさが所定を超える場合に気筒間ばらつきが発生していると判定するようにしている。また、空燃比センサ62の出力信号の変動パターンに基づき、気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているのか、あるいはリーン側に偏倚しているのかについても判定するようにしている。なお、気筒間ばらつきの検出は、この他の周知の方法(例えば特開2003−138962号公報に記載の方法など)で行うことも可能である。   On the other hand, the electronic control unit 50 monitors whether the air-fuel ratio varies among the cylinders (# 1, # 2, # 3, # 4). For example, in the present embodiment, the magnitude of the inclination of the output signal variation of the air-fuel ratio sensor 62 is calculated, and it is determined that the cylinder-to-cylinder variation occurs when the calculated magnitude of the inclination exceeds a predetermined value. I have to. Further, based on the fluctuation pattern of the output signal of the air-fuel ratio sensor 62, it is determined whether the variation between the cylinders is biased to the rich side or the lean side. It should be noted that the variation between cylinders can also be detected by another known method (for example, the method described in JP-A-2003-13862).

そして、気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚している場合、つまり特定気筒の空燃比が他の気筒の空燃比に比してリッチ側にずれており、リッチ側気筒ばらつきが発生している場合には、上記空燃比制御を通じて燃料噴射量が減量される。これにより特定気筒の空燃比は理論空燃比近傍に近づくようになるが、それまで理論空燃比近傍に維持されていた他の気筒の空燃比はリーン化してしまう。その結果、排気浄化触媒34の雰囲気もリーン化し、排気浄化性能が低下してしまうおそれがある。   And, when the variation between cylinders is biased to the rich side, that is, when the air-fuel ratio of a specific cylinder is shifted to the rich side compared to the air-fuel ratio of other cylinders, and the rich-side cylinder variation occurs The fuel injection amount is reduced through the air-fuel ratio control. As a result, the air-fuel ratio of the specific cylinder approaches the stoichiometric air-fuel ratio, but the air-fuel ratios of other cylinders that have been maintained near the stoichiometric air-fuel ratio until then become lean. As a result, the atmosphere of the exhaust purification catalyst 34 also becomes lean, and the exhaust purification performance may be deteriorated.

そこで電子制御装置50は、空燃比制御による燃料噴射量の補正に加えて、さらにリッチ側気筒間ばらつきを検出したときには、燃料噴射量を増量補正して空燃比をリッチ化することで触媒雰囲気のリーン化を抑え、これにより排気浄化性能の低下を抑えるようにしている。この燃料噴射量の増量補正に用いる噴射補正量Hの算出は以下のように行われる。   Therefore, in addition to correcting the fuel injection amount by air-fuel ratio control, the electronic control unit 50 further increases the fuel injection amount to make the air-fuel ratio rich by correcting the fuel injection amount to increase the amount of catalyst atmosphere. Leaning is suppressed, thereby preventing a decrease in exhaust purification performance. The calculation of the injection correction amount H used for increasing the fuel injection amount is performed as follows.

図4に、噴射補正量Hの算出についてその処理手順を示す。なお、この処理は電子制御装置50によって所定周期ごとに繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、リッチ側気筒間ばらつきが発生しているか否かが判定される(S100)。そしてリッチ側気筒間ばらつきが発生している場合には、現在のリフト量VL、機関回転速度NE、機関負荷KLに基づいてリッチ化補正係数RKが算出される(S110)。
FIG. 4 shows a processing procedure for calculating the injection correction amount H. This process is repeatedly executed by the electronic control unit 50 at predetermined intervals.
When this process is started, it is first determined whether or not there is a variation between rich cylinders (S100). If there is a variation between the rich side cylinders, the enrichment correction coefficient RK is calculated based on the current lift amount VL, the engine speed NE, and the engine load KL (S110).

このリッチ化補正係数RKは、リッチ側気筒間ばらつきが発生しているときの燃料噴射量の増量補正値として許容される最大補正量を「気筒間ばらつき反映量M」としたときに、この気筒間ばらつき反映量Mに乗算される値であり、「0以上1以下」の範囲で可変設定される。そして、リフト量VLに基づくリッチ化補正係数RKの算出は次の理由により行われる。   The enrichment correction coefficient RK is calculated when the maximum correction amount allowed as the fuel injection amount increase correction value when the variation between the rich side cylinders occurs is “inter-cylinder variation reflection amount M”. This value is multiplied by the inter-period variation reflection amount M, and is variably set in the range of “0 or more and 1 or less”. The enrichment correction coefficient RK based on the lift amount VL is calculated for the following reason.

すなわちリフト量可変機構42を有するエンジン10では、個体差や経時劣化、あるいは組み付け誤差といった機械的誤差などにより各気筒でのリフト量VLがばらつく。そしてリフト量VLのばらつきによる各気筒への吸入空気量のばらつきは、リフト量VLが小さいときほど大きくなり、図5に示すように、理論空燃比からの実空燃比のずれ量はリフト量VLが小さいときほど大きくなる。従って、リッチ側気筒間ばらつきが生じているときの触媒雰囲気のリーン化を抑えるために燃料噴射量の増量補正を行う場合には、リフト量VLが小さいときほど増量補正量が大きくなるようにすることで、触媒雰囲気のリーン化を適切に抑えることが可能となり、排気浄化性能を向上させることができる。そこで、本実施形態では、先の図5に示すように、リフト量VLが小さいときほどリッチ化補正係数RKが大きくなるようにしている。   That is, in the engine 10 having the lift amount variable mechanism 42, the lift amount VL in each cylinder varies due to individual differences, deterioration with time, or mechanical errors such as assembly errors. The variation in the intake air amount to each cylinder due to the variation in the lift amount VL becomes larger as the lift amount VL is smaller. As shown in FIG. 5, the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio is the lift amount VL. The smaller the is, the larger it becomes. Therefore, when the fuel injection amount increase correction is performed in order to suppress the leanness of the catalyst atmosphere when the rich side cylinder variation occurs, the increase correction amount is increased as the lift amount VL is smaller. As a result, the leanness of the catalyst atmosphere can be appropriately suppressed, and the exhaust purification performance can be improved. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the richening correction coefficient RK increases as the lift amount VL decreases.

また、機関回転速度NE及び機関負荷KLに基づくリッチ化補正係数RKの算出は次の理由により行われる。すなわち各気筒の燃焼室18に分配される吸入空気量、つまり各気筒への吸気分配量が異なると、これもリフト量VLのばらつきによる各気筒への吸入空気量のばらつきと同じような現象になる。つまり吸気分配量のばらつきが大きいときほど理論空燃比からの実空燃比のずれ量は大きくなり、燃料噴射量の増量補正量を大きくすることが望ましい。そこで、本実施形態では、機関回転速度NE及び機関負荷KLと各気筒への吸気分配量との関係を予めの実験等で求めておき、吸気分配量のばらつきが大きいときほどリッチ化補正係数RKが大きくなるようにしている。   Further, the enrichment correction coefficient RK based on the engine speed NE and the engine load KL is calculated for the following reason. That is, if the intake air amount distributed to the combustion chamber 18 of each cylinder, that is, the intake distribution amount to each cylinder, is different, this also causes the same phenomenon as the variation in the intake air amount to each cylinder due to the variation in the lift amount VL. Become. That is, the larger the variation in the intake air distribution amount, the larger the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio, and it is desirable to increase the fuel injection amount increase correction amount. Therefore, in the present embodiment, the relationship between the engine rotational speed NE and the engine load KL and the intake air distribution amount to each cylinder is obtained in advance through experiments or the like, and the richening correction coefficient RK increases as the variation in the intake air distribution amount increases. Is trying to grow.

これらリフト量VL、機関回転速度NE、及び機関負荷KLに基づいてリッチ化補正係数RKが算出されると、ステップS120では、燃料噴射量を増量補正する噴射補正量Hの算出が行われる。この噴射補正量Hは、気筒間ばらつき反映量Mにリッチ化補正係数RKを乗算することで算出される。そして本処理は一旦終了される。   When the enrichment correction coefficient RK is calculated based on the lift amount VL, the engine speed NE, and the engine load KL, in step S120, the injection correction amount H for increasing the fuel injection amount is calculated. The injection correction amount H is calculated by multiplying the cylinder variation reflection amount M by the richening correction coefficient RK. And this process is once complete | finished.

以上説明したように、本実施形態によれば次の効果を得ることができる。
(1)気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているときには、燃料噴射量を増量補正するようにしており、この増量補正量(噴射補正量H)を吸気バルブのリフト量VLに基づいて可変設定するようにしている。より具体的にはリフト量VLが小さいときほど増量補正量(噴射補正量H)が増大されるように、リフト量VLに応じてリッチ化補正係数RKを変化させるようにしている。従って、リッチ側気筒間ばらつきが生じているときの触媒雰囲気のリーン化を適切に抑えることが可能となり、排気浄化性能を向上させることができる。
(2)リッチ化補正係数RKの可変設定に際しては、リフト量VLに加えて各気筒への吸気分配量も加味するようにしている。従って、各気筒に吸入される空気量のばらつきの大きさに起因する触媒雰囲気のリーン化をより適切に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the inter-cylinder variation is biased to the rich side, the fuel injection amount is corrected to increase, and this increase correction amount (injection correction amount H) is variably set based on the lift amount VL of the intake valve. Like to do. More specifically, the enrichment correction coefficient RK is changed according to the lift amount VL so that the increase correction amount (injection correction amount H) is increased as the lift amount VL is smaller. Therefore, it is possible to appropriately suppress the leaning of the catalyst atmosphere when the variation between the rich side cylinders occurs, and the exhaust purification performance can be improved.
(2) When the enrichment correction coefficient RK is variably set, the intake distribution amount to each cylinder is taken into account in addition to the lift amount VL. Therefore, the leanness of the catalyst atmosphere due to the variation in the amount of air taken into each cylinder can be more appropriately suppressed.

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・吸気バルブのリフト量VLのばらつきによる各気筒への吸入空気量のばらつきは、リフト量VLが大きいときほど小さくなるため、理論空燃比からの実空燃比のずれ量もリフト量VLが大きくなるほど小さくなる。そこでリフト量VLが所定値以上に大きく、リフト量VLが実空燃比のずれ量に与える影響が十分に低いときには、リフト量VLによる燃料噴射量の増量補正量(噴射補正量H)の可変設定を中止するようにしてもよい。つまり、リフト量VLが所定値以上に大きいときには上記リッチ化補正係数RKを所定の一定値に設定するようにしてもよい。この場合には増量補正量の可変設定を簡素化することができる。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
The variation in intake air amount to each cylinder due to the variation in intake valve lift amount VL becomes smaller as the lift amount VL is larger. Therefore, the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio also increases as the lift amount VL increases. Get smaller. Therefore, when the lift amount VL is larger than a predetermined value and the effect of the lift amount VL on the deviation amount of the actual air-fuel ratio is sufficiently low, the fuel injection amount increase correction amount (injection correction amount H) is variably set by the lift amount VL. May be canceled. That is, when the lift amount VL is larger than a predetermined value, the enrichment correction coefficient RK may be set to a predetermined constant value. In this case, variable setting of the increase correction amount can be simplified.

その他、上記実施形態から把握することができる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
(イ)請求項1〜3のいずれか1項に記載の多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記増量補正量は、各気筒への吸気分配量に応じて変更されることを特徴とする多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置。
In addition, the technical idea that can be grasped from the above embodiment will be described below together with the effects thereof.
(A) In the fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, the increase correction amount is changed in accordance with an intake distribution amount to each cylinder. A fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine.

この装置によれば、増量補正量の算出に際して、リフト量VLに加えて各気筒への吸気分配量も加味される。従って、各気筒に吸入される空気量のばらつきの大きさに起因する触媒雰囲気のリーン化をより適切に抑えることができる。
(ロ)上記(イ)に記載の多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記吸気分配量に応じた前記増量補正量は、機関回転速度及び機関負荷に基づいて算出されることを特徴とする多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置。
According to this apparatus, when calculating the amount of increase correction, the intake distribution amount to each cylinder is taken into account in addition to the lift amount VL. Therefore, the leanness of the catalyst atmosphere due to the variation in the amount of air taken into each cylinder can be more appropriately suppressed.
(B) In the fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine described in (a) above, the increase correction amount corresponding to the intake air distribution amount is calculated based on an engine speed and an engine load. A fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine.

この装置によれば、上記吸気分配量を検出するためのセンサ等を別途設けることなく、吸気分配量に応じた増量補正量の可変設定を行うことができるようになる。   According to this apparatus, it is possible to variably set the increase correction amount according to the intake distribution amount without separately providing a sensor or the like for detecting the intake distribution amount.

10…内燃機関、12…吸気通路、14…スロットルバルブ、16…スロットルモータ、18…燃焼室、20…燃料噴射バルブ、22…点火プラグ、24…ピストン、26…クランクシャフト、28…排気通路、30…吸気バルブ、32…吸気カムシャフト、34…排気浄化触媒、36…アクセルペダル、42…リフト量可変機構、44…アクチュエータ、50…電子制御装置、52…クランクセンサ、54…吸気量センサ、56…アクセルセンサ、58…スロットルセンサ、60…リフト量センサ、62…空燃比センサ、64…酸素センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 12 ... Intake passage, 14 ... Throttle valve, 16 ... Throttle motor, 18 ... Combustion chamber, 20 ... Fuel injection valve, 22 ... Spark plug, 24 ... Piston, 26 ... Crankshaft, 28 ... Exhaust passage, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Intake valve, 32 ... Intake camshaft, 34 ... Exhaust purification catalyst, 36 ... Accelerator pedal, 42 ... Lift amount variable mechanism, 44 ... Actuator, 50 ... Electronic control unit, 52 ... Crank sensor, 54 ... Intake amount sensor, 56 ... accelerator sensor, 58 ... throttle sensor, 60 ... lift amount sensor, 62 ... air-fuel ratio sensor, 64 ... oxygen sensor.

Claims (3)

吸気バルブのリフト量を変更するリフト量可変機構を有する多気筒内燃機関に適用されて、各気筒間での空燃比のばらつきである気筒間ばらつきを検出するとともに前記気筒間ばらつきがリッチ側に偏倚しているときには燃料噴射量を増量補正する燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射量の増量補正量を前記リフト量に基づいて可変設定する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置。
This is applied to a multi-cylinder internal combustion engine having a lift variable mechanism that changes the lift amount of the intake valve, and detects variation among cylinders, which is variation in air-fuel ratio among the cylinders, and the variation between cylinders is biased to the rich side. A fuel injection control device that corrects the fuel injection amount when the fuel injection amount is increased,
A fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein an increase correction amount for the fuel injection amount is variably set based on the lift amount.
前記リフト量が小さいときほど前記増量補正量を増大させる
請求項1に記載の多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein the increase correction amount is increased as the lift amount is smaller.
前記リフト量が所定値以上に大きいときには、前記リフト量による前記増量補正量の可変設定を中止する
請求項1または2に記載の多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein when the lift amount is larger than a predetermined value, the variable setting of the increase correction amount by the lift amount is stopped.
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