JP2013096400A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の温度を上昇させている時に失火の発生を抑制し、排ガスのエミッション特性の低下を抑制する。
【解決手段】複数の燃焼室を具備する内燃機関であって、これら燃焼室のうち、少なくとも１つの燃焼室である特定燃焼室に形成される混合気の空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定燃焼室以外の残りの燃焼室である非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比を制御する個別空燃比制御を実行可能な内燃機関の制御装置に関する。本発明では、内燃機関が排気ガスを浄化する触媒をさらに具備し、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

複数の燃焼室と、各燃焼室に燃料をそれぞれ供給する複数の燃料噴射弁と、を具備する内燃機関が知られている。この内燃機関では、各燃料噴射弁から各燃焼室に供給される燃料の量を個別に制御することができる。たとえば、特許文献１に記載の内燃機関では、触媒の温度を上昇させるために点火タイミング（すなわち、点火栓によって燃焼室内の燃料に点火するタイミング）を遅らせたときに発生する出力トルク変動（すなわち、内燃機関から出力されるトルクの変動）を抑制するために、各燃料噴射弁から各燃焼室に供給される燃料の量が個別に制御される。

特開２００８−２９７９３３号公報 特開２００４−２２５５５９号公報 特開２００２−２６６６８２号公報 特開平１１−２８７１４５号公報 特開平１１−３０３６６４号公報

ところで、上述したように各燃料噴射弁から各燃焼室に供給される燃料の量を個別に制御する内燃機関、広くは、各燃焼室に形成される混合気の空燃比を個別に制御する内燃機関において、或る特定の１つの燃焼室（以下この燃焼室を「特定燃焼室」という）から排出される排気ガスの空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定燃焼室以外の残りの燃焼室（以下これら燃焼室を「非特定燃焼室」という）に形成される混合気の空燃比を制御する制御（以下この制御を「個別空燃比制御」という）が実行されているとき、特定燃焼室に形成される混合気の空燃比（以下この空燃比を「特定空燃比」という）が目標空燃比よりもリーンな空燃比に制御され且つ非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比（以下この空燃比を「非特定空燃比」という）が目標空燃比よりもリッチな空燃比に制御された状態で内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致することがある。また、逆に、個別空燃比制御が実行されているとき、特定空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比に制御され且つ非特定空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比に制御された状態で内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致することもある。

さらに、個別空燃比制御が実行されているときに特定の目的でもって特定空燃比を目標空燃比よりもリーンな空燃比に意図的に制御したときには、特定空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比に制御され且つ非特定空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比に制御された状態で内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致する。また、逆に、個別空燃比制御が実行されているときに特定の目的でもって特定空燃比を目標空燃比よりもリッチな空燃比に意図的に制御したときには、特定空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比に制御され且つ非特定空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比に制御された状態で内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致する。

いずれにせよ、個別空燃比制御が実行されているときには、特定空燃比が比較的リーンな空燃比になったり、非特定空燃比が比較的リーンな空燃比になったりすることがある。

一方、触媒の温度を上昇させる必要がある状況下では、燃焼室において失火が生じやすい。したがって、触媒の温度を上昇させているときに上記個別空燃比制御が実行され、特定空燃比または非特定空燃比がリーンな空燃比に制御されると、特定燃焼室または非特定燃焼室において失火がさらに生じやすくなる。そして、特定燃焼室または非特定空燃比において失火が生じた場合、排気ガスのエミッション特性が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、上記個別空燃比制御を実行可能な内燃機関において、触媒の温度を上昇させているときに燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することにある。

本願の発明は、複数の燃焼室を具備する内燃機関であって、これら燃焼室のうち、少なくとも１つの燃焼室である特定燃焼室に形成される混合気の空燃比に基づいて当該内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように前記特定燃焼室以外の残りの燃焼室である非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比を制御する個別空燃比制御を実行可能な内燃機関の制御装置に関する。そして、本発明では、前記内燃機関が排気ガスを浄化する触媒をさらに具備し、該触媒の温度を上昇させる触媒温度上昇制御が実行されているときには、前記個別空燃比制御の実行が禁止される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上記触媒温度上昇制御が実行されているときには、内燃機関の温度が比較的低く、燃焼室において失火が生じやすい。そして、触媒温度上昇制御が実行されているときに上記個別空燃比制御が実行され、特定燃焼室に形成される空燃比（すなわち、特定空燃比）がリーンな空燃比に制御され、あるいは、非特定燃焼室に形成される空燃比（すなわち、非特定空燃比）がリーンな空燃比に制御されると、特定燃焼室または非特定燃焼室において失火がさらに生じやすくなる。しかしながら、本発明では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、本発明によれば、触媒温度上昇制御が実行されているときに燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

また、本願の別の発明は、前記燃焼室の全てに共通する１つの排気通路と、該排気通路内の排気ガスの空燃比を検出する１つの空燃比検出手段と、をさらに具備する上記発明の内燃機関の制御装置に関する。そして、本発明では、各燃焼室から排出される排気ガスのうち、前記空燃比検出手段による空燃比の検出感度が最も高い排気ガスである最高感度排気ガスを排出する燃焼室が前記特定燃焼室として採用され、前記個別空燃比制御における前記特定燃焼室に形成される混合気の空燃比として前記空燃比検出手段によって検出される前記特定燃焼室から排出される排気ガスの空燃比が採用される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、最高感度排気ガスを排出する燃焼室が特定燃焼室である場合、上記個別空燃比制御によれば、最高感度排気ガスの空燃比に基づいて非特定空燃比が制御されることになる。ここで、上記触媒温度上昇制御が実行されているときに個別空燃比制御が実行され、特定空燃比がリッチな空燃比に制御されると、非特定空燃比が大幅にリーンな空燃比に制御されてしまうし、特定空燃比がリッチな空燃比に制御されると、非特定空燃比が大幅にリーンな空燃比に制御されてしまう。その結果、特定燃焼室または非特定燃焼室において失火が非常に生じやすくなる。しかしながら、本発明では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、本発明によれば、個別空燃比制御が実行されると燃焼室において失火が非常に生じやすい状況下において、燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

なお、上記発明において、内燃機関が各燃焼室に燃料をそれぞれ供給する複数の燃料供給手段をさらに具備し、前記燃料供給手段から前記非特定燃焼室に供給される燃料の量を制御することによって前記非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されるようにしてもよい。

本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。 空燃比センサの出力特性を示した図である。 第１実施形態の空燃比制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の触媒温度上昇制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 （Ａ）は基準燃料噴射量の取得に利用されるマップを示した図であり、（Ｂ）は基準吸入空気量の取得に利用されるマップを示した図である。 本発明の制御装置を適用可能な内燃機関を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の１つの実施形態（以下「第１実施形態」という）の制御装置が適用された内燃機関が図１に示されている。図１に示されている内燃機関１０は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）である。図１において、１１は燃料噴射弁、１２は燃焼室、１６はクランクポジションセンサ、１７は点火栓、２０は内燃機関の本体、８０はアクセルペダル、８１はアクセルペダル踏込量センサをそれぞれ示している。

また、図１において、３０は吸気通路、３１は吸気ポート、３２は吸気マニホルド、３４は吸気管、３５はスロットル弁、３６はスロットル弁３５を駆動するためのアクチュエータ、３７はエアフローメータ、３８はエアクリーナ、４０は排気通路、４１は排気ポート、４２は排気マニホルド、４３は排気管、４４は触媒コンバータ、４６は空燃比センサをそれぞれ示している。なお、吸気通路３０は、吸気ポート３１、吸気マニホルド３２、および、吸気管３４から構成されている。一方、排気通路４０は、排気ポート４１、排気マニホルド４２、および、排気管４３から構成されている。

電子制御装置９０はマイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置９０はＣＰＵ（マイクロプロセッサ）９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５を有する。これらＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５は双方向バスによって互いに接続されている。

次に、上述した内燃機関の各構成要素についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」は「燃料噴射量から噴射される燃料の量」を意味し、「目標燃料噴射量」は「燃料噴射量の目標値」を意味し、「目標点火タイミング」は「点火栓によって燃焼室内の燃料に点火するタイミングの目標値」を意味し、「機関回転数」は「内燃機関の回転数」を意味し、「スロットル弁開度」は「スロットル弁の開度」を意味し、「吸入空気量」は「燃焼室に吸入される空気の量」を意味し、「目標吸入空気量」は「吸入空気量の目標値」を意味し、「混合気」とは「燃焼室内に形成される空気と燃料とが混合されたガス」を意味し、「アクセルペダル踏込量」は「アクセルペダルの踏込量」を意味し、「要求機関トルク」は「内燃機関から出力されるトルクとして要求されるトルク」を意味する。

内燃機関１０は、４つの燃焼室１２と、４つの燃料噴射弁１１と、を具備する。これら燃料噴射弁１１は、その燃料噴射孔が各燃焼室１２に対応する吸気ポート３１内に露出するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。また、燃料噴射弁１１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、目標燃料噴射タイミングにおいて目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁１１に噴射させるための指令信号を燃料噴射弁１１に供給する。電子制御装置９０から燃料噴射弁１１に指令信号が供給されると、燃料噴射弁１１は、それぞれ対応する吸気ポート３１内に燃料を噴射する。

また、内燃機関１０は、４つの点火栓１７を具備する。これら点火栓１７は、その放電電極がそれぞれ対応する燃焼室１２内に露出するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。また、点火栓１２は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、目標点火タイミングにおいて点火栓１２に火花を発生させるための指令信号を点火栓１２に供給する。電子制御装置９０から点火栓１７に指令信号が供給されると、点火栓１２は、燃焼室１２内の燃料を点火する。なお、燃焼室１２内の燃料が点火栓１７によって点火されると、燃焼室１２内の燃料が燃焼し、ピストン（図示せず）およびコンロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）にトルクが出力される。

クランクポジションセンサ１６は、内燃機関の出力軸、すなわち、クランクシャフト近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ１６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１６は、クランクシャフトの回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて機関回転数を算出する。

吸気マニホルド３２は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ対応する吸気ポート３１に接続されている。また、吸気マニホルド３２は、その他端で吸気管３４の一端に接続されている。

スロットル弁３５は、吸気管３４に配置されている。スロットル弁３５には、その開度を変更するためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「スロットル弁アクチュエータ」という）３６が接続されている。スロットル弁アクチュエータ３６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、スロットル弁開度が目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁アクチュエータ３６を駆動するための制御信号をスロットル弁アクチュエータ３６に供給する。なお、スロットル弁開度が変更されると、スロットル弁３５が配置された領域における吸気管３４内の流路面積が変わる。これによって、スロットル弁３５を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。

エアフローメータ３７は、スロットル弁３５よりも上流において吸気通路３０（より具体的には、吸気管３４）に配置されている。また、エアフローメータ３７は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。エアフローメータ３７は、そこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいてエアフローメータ３７を通過する空気の量、ひいては、吸入空気量を算出する。

エアクリーナ３８は、エアフローメータ３７よりも上流において吸気通路３０（より具体的には、吸気管３４）に配置されている。

排気マニホルド４２は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ対応する排気ポート４１に接続されている。また、排気マニホルド４２は、その他端で排気管４３の一端に接続されている。排気管４３は、その他端で外気に開放されている。

触媒コンバータ４４は、排気通路４０（より具体的には、排気管４３に配置されている。また、触媒コンバータ４４は、その内部に触媒４５を収容している。この触媒４５は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、未燃炭化水素（ＨＣ）を高い浄化率で同時に浄化することができるいわゆる三元触媒である。なお、排気ガスの空燃比とは、燃焼室１２に供給された燃料の量（すなわち、燃料噴射量）に対する燃焼室１２に吸入された空気の量（すなわち、吸入空気量）の比を意味し、実質的には、混合気の空燃比に相当する。

空燃比センサ４６は、触媒コンバータ４４よりも上流の排気通路４０（より具体的には、排気管４３）に取り付けられている。また、空燃比センサ４６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。空燃比センサ４６は、そこに到来する排気ガスの空燃比に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて空燃比センサ４６に到来する排気ガスの空燃比を算出する。したがって、空燃比センサ４６は、そこに到来する排気ガスの空燃比を検出するセンサであると言える。なお、空燃比センサ４６は、そこに到来する排気ガスの空燃比を検出するセンサであれば特定のセンサに制限されず、たとえば、空燃比センサ４６として、図２に示されている出力特性を有するいわゆる限界電流式の酸素濃度センサを採用することができる。この酸素濃度センサは、図２に示されているように、そこに到来する排気ガスの空燃比が大きいほど大きい電流値を出力値として出力する。また、以下の説明では、空燃比センサによって検出される空燃比を「検出空燃比」と称する。

アクセルペダル踏込量センサ８１は、アクセルペダル８０に接続されている。また、アクセルペダル踏込量センサ８１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ８１は、アクセルペダル踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいてアクセルペダル踏込量、ひいては、要求機関トルクを算出する。

次に、第１実施形態の触媒温度上昇制御について説明する。なお、以下の説明において「触媒温度」は「触媒の温度」を意味する。第１実施形態では、触媒温度が予め定められた温度（以下この温度を「所定触媒温度」という）よりも低いときには、触媒の温度を上昇させる制御である触媒温度上昇制御が実行される。一方、触媒温度が所定触媒温度以上であるときには、触媒温度上昇制御が停止される。

次に、第１実施形態の空燃比制御について説明する。なお、以下の説明において「内燃機関の平均空燃比」は「各燃焼室に形成される混合気の空燃比の合計を平均した値」を意味し、「目標空燃比」は「各燃焼室内に形成される混合気の空燃比の目標値」を意味する。第１実施形態の空燃比制御では、機関運転中、触媒温度上昇制御が実行されていないときには、個別空燃比制御が実行され、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止され、個別空燃比制御以外の空燃比制御（以下この空燃比制御を「非個別空燃比制御」という）が実行される。ここで、第１実施形態の個別空燃比制御とは、１つの燃焼室（以下この燃焼室を「特定燃焼室」という）に形成される混合気の空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定燃焼室以外の残りの燃焼室（以下この燃焼室を「非特定燃焼室」という）に形成される混合気の空燃比を制御する空燃比制御である。

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、触媒温度上昇制御が実行されているときには、内燃機関の温度が比較的低く、燃焼室において失火が生じやすい。そして、触媒温度上昇制御が実行されているときに個別空燃比制御が実行され、特定燃焼室に形成される混合気の空燃比（以下この空燃比を「特定空燃比」という）がリーンな空燃比に制御され、あるいは、非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比（以下この空燃比を「非特定空燃比」という）がリーンな空燃比に制御されると、特定燃焼室または非特定燃焼室において失火がさらに生じやすくなる。しかしながら、第１実施形態では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、第１実施形態によれば、触媒温度上昇制御が実行されているときに燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

なお、第１実施形態では、たとえば、特定燃焼室から排出される排気ガスの検出空燃比が特定空燃比として採用される。また、第１実施形態では、たとえば、理論空燃比が目標空燃比として採用される。

次に、第１実施形態の空燃比制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図３に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図３のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、触媒温度上昇制御実行フラグＦｃａｔが取得される。このフラグは、触媒温度上昇制御が実行されているときにはセットされており、触媒温度上昇制御が停止されているときにはリセットされているフラグであり、たとえば、図４のステップ２０３においてセットされ、図４のステップ２０５においてリセットされるフラグである。次いで、ステップ１０１において、ステップ１００で取得された触媒温度上昇制御実行フラグＦｃａｔがセットされているか否かが判別される。ここで、触媒温度上昇制御実行フラグＦｃａｔがセットされていると判別されたときには、ルーチンはステップ１０２に進む。一方、触媒温度上昇制御実行フラグＦｃａｔがセットされていないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０３に進む。

ステップ１０２では、個別空燃比制御が実行され、あるいは、個別空燃比制御が既に実行されているときには個別空燃比制御の実行が継続され、その後、ルーチンが終了する。

ステップ１０３では、個別空燃比制御の実行が禁止され、あるいは、個別空燃比制御の実行が既に禁止されているときには個別空燃比制御の禁止が継続される。次いで、ステップ１０４において、非個別空燃比制御が実行され、あるいは、非個別空燃比制御が既に実行されているときには非個別空燃比制御の実行が継続され、その後、ルーチンが終了する。

次に、第１実施形態の触媒温度上昇制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図４のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２００において、触媒温度Ｔｃａｔが取得される。次いで、ステップ２００で取得された触媒温度Ｔｃａｔが所定触媒温度Ｔｃａｔｔｈよりも低い（Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０２に進む。一方、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２０４に進む。

ステップ２０２では、触媒温度上昇制御が実行され、あるいは、触媒温度上昇制御が既に実行されているときには触媒温度上昇制御の実行が継続される。次いで、ステップ２０３において、触媒温度上昇制御実行フラグＦｃａｔがセットされ、その後、ルーチンが終了する。

ステップ２０４では、触媒温度上昇制御が停止され、あるいは、触媒温度上昇制御が既に停止されているときには触媒温度上昇制御の停止が継続される。次いで、ステップ２０５において、触媒温度幼少制御実行フラグＦｃａｔがリセットされ、その後、ルーチンが終了する。

なお、第１実施形態の所定触媒温度は、種々の理由から触媒の温度として求められる温度であればよく、所定触媒温度として、たとえば、触媒による排気ガスの浄化作用を十分に行わせるのに必要な触媒温度を採用することができる。

また、第１実施形態の触媒温度上昇制御では、たとえば、触媒温度上昇制御が実行されていないときに機関運転状態に応じて設定される目標点火タイミングよりも遅い点火タイミングが目標点火タイミングに設定され、この設定された目標点火タイミングで各燃焼室内の燃料が点火栓によって点火される。

次に、第１実施形態の個別空燃比制御として採用可能な個別空燃比制御について説明する。なお、以下の説明では、この採用可能な個別空燃比制御を採用した実施形態を「第２実施形態」と称する。また、以下の説明において「機関運転状態」は「内燃機関の運転状態」を意味し、「特定燃焼室に関する目標燃料噴射量」は「特定燃焼室に対応して配置されている燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射量の目標値」を意味し、「非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量」は「非特定燃焼室に対応して配置されている燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射量の目標値」を意味する。

第２実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて適切な燃料噴射量が実験等によって予め求められ、これら燃料噴射量が図５（Ａ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱｒとの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。また、第２実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて目標空燃比を達成するのに適切な吸入空気量が実験等によって予め求められ、これら吸入空気量が図５（Ｂ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱｒとの関数のマップの形で基準吸入空気量Ｇａｂとして電子制御装置に記憶されている。

そして、第２実施形態の個別空燃比制御では、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図５（Ａ）のマップから取得される。そして、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定されるとともに、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂを空燃比補正係数によって補正することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定される。

より具体的には、たとえば、次式１に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂが特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定されるとともに、次式１に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに空燃比補正係数Ｋａｆを乗算することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔｒに設定される。

Ｑｔｒ＝Ｑｂ×Ｋａｆ …（１）

また、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準吸入空気量Ｇａｂが図５（Ｂ）のマップから取得される。そして、この取得された基準吸入空気量Ｇａｂが目標吸入空気量に設定される。

そして、上記設定された各目標燃料噴射量の燃料を各燃料噴射弁に噴射させるための指令信号が各目標燃料噴射量に基づいてそれぞれ算出され、この算出された指令信号が各燃料噴射弁にそれぞれ供給されるとともに、スロットル弁開度が上記設定された目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁を制御するための制御信号がスロットル弁アクチュエータに供給される。

次に、第２実施形態の空燃比補正係数について説明する。第２実施形態では、特定燃焼室から排出される排気ガス（以下この排気ガスを「特定排気ガス」という）の検出空燃比が目標空燃比よりも大きいとき（すなわち、特定排気ガスの検出空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であるとき）には、空燃比補正係数が大きくされる。これにより、基準燃料噴射量が一定であれば、非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量が増量されるので、非特定空燃比が小さくなり、その結果、内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に近づくことになる。一方、第２実施形態では、特定排気ガスの検出空燃比が目標空燃比よりも小さいとき（すなわち、特定排気ガスの検出空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であるとき）には、空燃比補正係数が小さくされる。これにより、基準燃料噴射量が一定であれば、非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量が減量されるので、非特定空燃比が大きくなり、その結果、内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に近づくことになる。

なお、特定排気ガスの検出空燃比が目標空燃比よりも大きいときに空燃比補正係数を大きくする量は、大きくされた空燃比補正係数を用いて設定される非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されたときに内燃機関の平均空燃比が目標空燃比よりも小さくならない量であることが好ましく、たとえば、この量として、ＰＩＤ制御によって空燃比補正係数を大きくすることによって内燃機関の平均空燃比を目標空燃比に制御する場合に算出される量を採用することができる。同様に、特定排気ガスの検出空燃比が目標空燃比よりも小さいときに空燃比補正係数を小さくする量は、小さくされた空燃比補正係数を用いて設定される非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されたときに内燃機関の平均空燃比が目標空燃比よりも大きくならない量であることが好ましく、たとえば、この量として、ＰＩＤ制御によって空燃比補正係数を小さくすることによって内燃機関の平均空燃比を目標空燃比に制御する場合に算出される量を採用することができる。

次に、第３実施形態の空燃比制御について説明する。なお、以下で説明されない第３実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第３実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。

第３実施形態の空燃比制御では、機関運転中、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御が実行され、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止され、個別空燃比制御以外の空燃比制御（すなわち、非個別空燃比制御）が実行される。ここで、第３実施形態の個別空燃比制御とは、特定の目的でもって特定空燃比をよりリーンな空燃比に制御するとともに、このときの特定空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比がよりリッチな目標空燃比に一致するように非特定空燃比を制御する空燃比制御である。

第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第３実施形態の個別空燃比制御によれば、特定空燃比がよりリーンな空燃比に制御される。このとき、触媒温度上昇制御が実行されていると、特定燃焼室において失火が生じやすくなる。しかしながら、第３実施形態では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、第３実施形態によれば、触媒温度上昇制御が実行されているときに燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

次に、第３実施形態の個別空燃比制御として採用可能な個別空燃比制御について説明する。なお、以下の説明では、この採用可能な個別空燃比制御を採用した実施形態を「第４実施形態」と称する。

第４実施形態の個別空燃比制御では、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図５（Ａ）のマップから取得される。そして、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂを個別補正係数によって補正することによって得られる値が特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定されるとともに、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂを空燃比補正係数によって補正することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定される。

より具体的には、たとえば、次式２に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに個別補正係数Ｋｉｄを乗算することによって得られる値が特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔｓに設定されるとともに、次式３に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに空燃比補正係数Ｋａｆを乗算することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔｒに設定される。なお、次式２の個別補正係数Ｋｉｄは「１」よりも小さい値であり、次式３の空燃比補正係数は第２実施形態の空燃比補正係数と同じ補正係数である。

Ｑｔｒ＝Ｑｂ×Ｋｉｄ …（２）
Ｑｔｒ＝Ｑｂ×Ｋａｆ …（３）

また、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準吸入空気量Ｇａｂが図５（Ｂ）のマップから取得される。そして、この取得された基準吸入空気量Ｇａｂが目標吸入空気量に設定される。

そして、上記設定された各目標燃料噴射量の燃料を各燃料噴射弁に噴射させるための指令信号が各目標燃料噴射量に基づいてそれぞれ算出され、この算出された指令信号が各燃料噴射弁にそれぞれ供給されるとともに、スロットル弁開度が上記設定された目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁を制御するための制御信号がスロットル弁アクチュエータに供給される。

次に、第５実施形態の空燃比制御について説明する。なお、以下で説明されない第５実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第５実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。

第５実施形態の空燃比制御では、機関運転中、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御が実行され、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止され、個別空燃比制御以外の空燃比制御（すなわち、非個別空燃比制御）が実行される。ここで、第５実施形態の個別空燃比制御とは、特定の目的でもって特定空燃比をよりリッチな空燃比に制御するとともに、このときの特定空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比がよりリーンな目標空燃比に一致するように非特定空燃比を制御する空燃比制御である。

第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第５実施形態の個別空燃比制御によれば、非特定空燃比がよりリーンな空燃比に制御される。このとき、触媒温度上昇制御が実行されていると、非特定燃焼室において失火が生じやすくなる。しかしながら、第５実施形態では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、第５実施形態によれば、触媒温度上昇制御が実行されているときに燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

次に、第５実施形態の個別空燃比制御として採用可能な個別空燃比制御について説明する。なお、以下の説明では、この採用可能な個別空燃比制御を採用した実施形態を「第６実施形態」と称する。

第６実施形態の個別空燃比制御では、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図５（Ａ）のマップから取得される。そして、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂを個別補正係数によって補正することによって得られる値が特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定されるとともに、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂを空燃比補正係数によって補正することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定される。

より具体的には、たとえば、次式４に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに個別補正係数Ｋｉｉを乗算することによって得られる値が特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔｓに設定されるとともに、次式５に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに空燃比補正係数Ｋａｆを乗算することによって得られる値が非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔｒに設定される。なお、次式２の個別補正係数Ｋｉｄは「１」よりも大きい値であり、次式３の空燃比補正係数は第２実施形態の空燃比補正係数と同じ補正係数である。

Ｑｔｒ＝Ｑｂ×Ｋｉｉ …（４）
Ｑｔｒ＝Ｑｂ×Ｋａｆ …（５）

また、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準吸入空気量Ｇａｂが図５（Ｂ）のマップから取得される。そして、この取得された基準吸入空気量Ｇａｂが目標吸入空気量に設定される。

そして、上記設定された各目標燃料噴射量の燃料を各燃料噴射弁に噴射させるための指令信号が各目標燃料噴射量に基づいてそれぞれ算出され、この算出された指令信号が各燃料噴射弁にそれぞれ供給されるとともに、スロットル弁開度が上記設定された目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁を制御するための制御信号がスロットル弁アクチュエータに供給される。

なお、上述した実施形態の特定燃焼室として、各燃焼室から排出される排気ガスのうち、空燃比センサによる空燃比の検出感度が最も高い排気ガスを排出する燃焼室を採用してもよい。つまり、上述した実施形態の特定燃焼室として、各燃焼室から排出される排気ガスの検出空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように基準燃料噴射量を等しく補正することによって得られる値を各燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定した場合に、内燃機関の平均空燃比に最も影響を与える排気ガスを排出する燃焼室、別の言い方をすれば、内燃機関の平均空燃比の制御に最も支配的に影響を与える排気ガスを排出する燃焼室を採用してもよい。

この場合、以下の効果が得られる。すなわち、空燃比センサによる空燃比の検出感度が最も高い排気ガス（以下この排気ガスを「最高感度排気ガス」という）を排出する燃焼室が特定燃焼室である場合、上述した実施形態の個別空燃比制御によれば、最高感度排気ガスの空燃比に基づいて非特定空燃比が制御されることになる。ここで、触媒温度上昇制御が実行されているときに個別空燃比制御が実行され、特定空燃比がリッチな空燃比に制御されると、非特定空燃比が大幅にリーンな空燃比に制御されてしまうし、特定空燃比がリッチな空燃比に制御されると、非特定空燃比が大幅にリーンな空燃比に制御されてしまう。その結果、特定燃焼室または非特定燃焼室において失火が非常に生じやすくなる。しかしながら、上述した実施形態では、触媒温度上昇制御が実行されているときには、個別空燃比制御の実行が禁止される。このため、上述した実施形態によれば、個別空燃比制御が実行されると燃焼室において失火が非常に生じやすい状況下において、燃焼室において失火が生じることを抑制し、もって、排気ガスのエミッション特性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

次に、上述した実施形態の非個別空燃比制御として採用可能な非個別空燃比制御について説明する。なお、以下の説明では、この採用可能な非個別空燃比制御を採用した実施形態を「第７実施形態」と称する。第７実施形態の非個別空燃比制御では、特定空燃比とは無関係に各燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

具体的には、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図５（Ａ）のマップから取得される。そして、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが特定燃焼室および非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定される。

また、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準吸入空気量Ｇａｂが図５（Ｂ）のマップから取得される。そして、この取得された基準吸入空気量Ｇａｂが目標吸入空気量に設定される。

そして、上記設定された各目標燃料噴射量の燃料を各燃料噴射弁に噴射させるための指令信号が各目標燃料噴射量に基づいて算出され、この算出された指令信号が各燃料噴射弁に供給されるとともに、スロットル弁開度が上記設定された目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁を制御するための制御信号がスロットル弁アクチュエータに供給される。

次に、上述した実施形態の非個別空燃比制御として採用可能な別の非個別空燃比制御について説明する。なお、以下の説明では、この採用可能な別の非個別空燃比制御を採用した実施形態を「第８実施形態」と称する。第８実施形態の非個別空燃比制御では、特定空燃比および非特定空燃比に基づいて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように各燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

具体的には、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図５（Ａ）のマップから取得される。そして、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂを空燃比補正係数によって補正することによって得られる値が特定燃焼室および非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量に設定される。

より具体的には、たとえば、次式６に示されているように、上記取得された基準燃料噴射量Ｑｂに空燃比補正係数Ｋａｆを乗算することによって得られる値が特定燃焼室および非特定燃焼室に関する目標燃料噴射量Ｑｔに設定される。なお、第８実施形態の空燃比補正係数は、第２実施形態の空燃比補正係数と同じ補正係数である。

Ｑｔ＝Ｑｂ×Ｋａｆ …（６）

また、機関運転中、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱｒとに対応する基準吸入空気量Ｇａｂが図５（Ｂ）のマップから取得される。そして、この取得された基準吸入空気量Ｇａｂが目標吸入空気量に設定される。

そして、上記設定された各目標燃料噴射量の燃料を各燃料噴射弁に噴射させるための指令信号が各目標燃料噴射量に基づいて算出され、この算出された指令信号が各燃料噴射弁に供給されるとともに、スロットル弁開度が上記設定された目標吸入空気量を達成するスロットル弁開度に制御されるようにスロットル弁を制御するための制御信号がスロットル弁アクチュエータに供給される。

なお、上述した実施形態では、各燃焼室に関する目標燃料噴射量を制御することによって各燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比に制御される。しかしながら、吸入空気量を各燃焼室毎に制御可能であれば、各燃焼室に関する目標燃料噴射量の制御に代えて、あるいは、これに加えて、各燃焼室に関する目標吸入空気量を制御することによって各燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比に制御されてもよい。

また、本発明は、図６に示されているように、触媒コンバータ４４よりも下流の排気通路４０（より具体的には、排気管４３）に空燃比センサ（以下この空燃比センサを「下流側空燃比センサ」という）４８が取り付けられている内燃機関であって、触媒コンバータ４４よりも上流の排気通路４０に取り付けられている空燃比センサ（以下この空燃比センサを「上流側空燃比センサ」という）４６によって検出される特定排気ガスの空燃比に加えて或いはこれに代えて、下流側空燃比センサ４８によって検出される特定排気ガスの空燃比を用いて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように非特定空燃比を制御する個別空燃比制御を実行可能な内燃機関にも適用可能である。

また、本発明は、図６に示されている内燃機関であって、上流側空燃比センサ４６によって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比に加えて或いはこれに代えて、下流側空燃比センサ４８によって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比を用いて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定空燃比および非特定空燃比を制御する非個別空燃比制御を実行可能な内燃機関にも適用可能である。なお、上流側空燃比センサによって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比に加えて下流側空燃比センサによって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比を用いて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定空燃比および非特定空燃比を制御する非個別空燃比制御を実行可能な内燃機関に本発明を適用した場合において、触媒温度上昇制御が実行されているときに、下流側空燃比センサによって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比を用いずに、上流側空燃比センサによって検出される特定排気ガスおよび非特定排気ガスの空燃比を用いて内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように特定空燃比および非特定空燃比を制御するようにしてもよい。

また、本発明は、圧縮自着火式の内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）にも適用可能である。

１０…内燃機関、１１…燃料噴射弁、１２…燃焼室、４０…排気通路、４５…触媒、４６…空燃比センサ、４８…空燃比センサ、９０…電子制御装置

Claims (3)

1. 複数の燃焼室を具備する内燃機関であって、これら燃焼室のうち、少なくとも１つの燃焼室である特定燃焼室に形成される混合気の空燃比に基づいて当該内燃機関の平均空燃比が目標空燃比に一致するように前記特定燃焼室以外の残りの燃焼室である非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比を制御する個別空燃比制御を実行可能な内燃機関の制御装置において、前記内燃機関が排気ガスを浄化する触媒をさらに具備し、該触媒の温度を上昇させる触媒温度上昇制御が実行されているときには、前記個別空燃比制御の実行を禁止する内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼室の全てに共通する１つの排気通路と、該排気通路内の排気ガスの空燃比を検出する１つの空燃比検出手段と、をさらに具備する請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、各燃焼室から排出される排気ガスのうち、前記空燃比検出手段による空燃比の検出感度が最も高い排気ガスである最高感度排気ガスを排出する燃焼室が前記特定燃焼室として採用され、前記個別空燃比制御における前記特定燃焼室に形成される混合気の空燃比として前記空燃比検出手段によって検出される前記特定燃焼室から排出される排気ガスの空燃比が採用される内燃機関の制御装置。
3. 各燃焼室に燃料をそれぞれ供給する複数の燃料供給手段をさらに具備する請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料供給手段から前記非特定燃焼室に供給される燃料の量を制御することによって前記非特定燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される内燃機関の制御装置。

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