JP4172296B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等に搭載される、複数の気筒を備えた多気筒内燃機関においては、排気管の各分岐管に設けられて各気筒毎に空燃比を検出する複数の空燃比センサを設け、その検出値に基づき、各気筒毎にリーン制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
空燃比に気筒差が出ると燃焼変動が発生してしまうため、このように各気筒毎に空燃比センサを設けて、各気筒毎の空燃比のバラツキをなくすことにより、排気エミッションの悪化やドライバビリティの悪化を防止して、内燃機関の安定度を向上させることができる。
【０００４】
しかしながら、各気筒全てに対して空燃比センサを取り付ける場合には、コスト高は避けられない、空燃比センサの搭載スペースが必要である、組立工程が増えるため、組立効率が下がる、またメンテナンス時の作業性が低下する、空燃比センサにはセンサヒータが設けられているため消費電力が増える、等といった問題が生じる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２３３８６７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３８９９２号公報
【特許文献３】
特開２００１−２７１７３１号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７１６８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液冷却式の内燃機関であって、その冷却液（熱媒体）の熱を蓄熱すべく内燃機関に併設して蓄熱装置を備えた内燃機関が知られている。
【０００７】
蓄熱装置には、機関運転時など、冷却液が高温となるときに、その蓄熱装置本体内に熱媒体たる高温の冷却液が取り込まれ、機関始動時、特に冷間始動時などのように機関本体が冷えているときに、蓄熱装置本体内に保温貯蔵されていた高温の冷却液を、機関本体内に流入させる。高温の冷却液が機関本体に流入すると、冷却液の熱が機関本体へ伝達され、機関本体の温度上昇が実現され、機関本体の始動性向上や暖機促進が図られる。
【０００８】
ところが、機関本体に流入した高温の冷却液によって機関本体が温められるため、機関本体の温度は均等に上昇するとは限らず、不均一となる場合が多い。このような場合、複数の気筒全てにおいて適正な運転制御が行われているとは限らず、機関本体に設けられた複数の気筒において、空燃比に気筒差が出ると燃焼変動が発生してしまう。
【０００９】
そこで、各気筒につき、それぞれ空燃比を検出する必要が生ずるが、その全ての気筒につき空燃比を検出するための手段を設けることは、コスト高になるし、装置も複雑となる。
【００１０】
本発明の目的は、すべての気筒に対応した空燃比検出手段を設けることなく、コスト高を招かず、各気筒毎に空燃比を検出できるようにして最適な制御を行うことのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を採用した。
【００１２】
これは、蓄熱状態にある熱媒体により内燃機関の複数の気筒が順次温められた場合、該複数の気筒には、温められた順に、温度の偏り(温度分布、温度勾配)が生じるが、このときの各気筒の温度の偏りと空燃比との間の関係に着目したことによるものである。蓄熱状態にある熱媒体により内燃機関の複数の気筒が順次温められた場合、熱媒体の温度は、熱媒体に温められる順に従って下流（下位）に行くにしたがい低下する。これにより、上流（上位）側の気筒の温度の方が下流側の気筒の温度よりも高くなり、気筒間に温度の偏りが生じる。この気筒間の温度の偏りによって（熱媒体の熱の影響を受けて）、各気筒の空燃比にもばらつきが生じる。このときの各気筒間の空燃比の関係に基づいて、上流側の位置と下流側の位置に設けられた少なくとも２以上で、かつ、気筒数より少ない数の空燃比検出手段により特定気筒の空燃比を検出することで、全ての気筒の空燃比を推定または検出することができる。
【００１３】
すなわち、気筒の排気側に設けられて該気筒の空燃比を検出する空燃比検出手段を上流側及び下流側に設け、各気筒の前記熱媒体による加温順に従った温度勾配に基づいて、空燃比検出手段により検出された特定気筒の空燃比から、空燃比検出手段が設けられていない気筒の空燃比を推定する。
【００１４】
ここで、空燃比検出手段が設けられる位置としては、例えば、複数の気筒にそれぞれ対応して設けられた複数の排気枝管のうち、最上流の気筒と、最下流の気筒とに対応する排気枝管に設けるとよい。この場合、最上流及び最下流の気筒以外の気筒の空燃比を推定することとなる。また、複数の気筒のうちの１つの気筒に対応して設けられた排気枝管と、複数の排気枝管が集合する集合部とに設けてもよい。この場合には、前記複数の気筒のうちの１つの気筒以外の気筒の空燃比を推定することとなる。また、複数の排気枝管を例えば２つに分けて、２つに分けたうちの一方の排気枝管が集合する集合部と、他方の排気枝管が集合する集合部とに設けてもよい。この場合には、全ての気筒の空燃比を推定することとなる。
【００１５】
また、蓄熱状態にある熱媒体とは、機関始動時、特に冷間始動時などのように機関本体が冷えているときに、内燃機関に併設された蓄熱装置から機関本体内に供給（流入）される冷却液であって、蓄熱装置本体内に保温貯蔵されていた高温の冷却液（例えば、冷却水、潤滑油）を意味するものである。
【００１６】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、熱媒体により順次温められる複数の気筒を有する内燃機関に適用されるものであり、これには、気筒が直列に並べられた内燃機関であることが好ましい。しかし、これに限らず、気筒の配置に関係なく、内燃機関において蓄熱状態にある熱媒体によって複数の気筒が順次温められるような構成とする、例えば、機関内において冷却液が複数の気筒を一気筒ずつ順に流れるように流路を構成することにより、本発明を好適に適用することができる。
【００１７】
なお、蓄熱状態にある熱媒体により内燃機関の複数の気筒が順次温められた場合に、複数の気筒に生じる温度勾配や、気筒の温度から推定される空燃比の勾配が決まれば、空燃比を一箇所検出することによって、各気筒の空燃比を推定することも考えられる。しかしながら、燃料の蒸発性（気化のしやすさ）は温度によって異なるものであり、また、温度の変化から燃料の蒸発性を推定することは困難である。さらに、外乱の影響等も考慮すると、複数の気筒に生じる温度勾配に基づいて一箇所の空燃比を検出することにより各気筒の空燃比を推定することは困難であり、また、気筒の温度を検出することにより空燃比の勾配を推定することも困難である。また、気筒の温度を検出することによって、より正確な制御を求めるのであれば、燃焼室の温度を検出することが望ましいが、燃焼室の温度検出のためにシリンダヘッドに温度センサを取り付けることは困難である。
【００１８】
本発明は、具体的には、蓄熱状態にある熱媒体により順次温められる複数の気筒を有するとともに、各気筒それぞれの空燃比に基づいて所望の運転制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記複数の気筒にそれぞれ対応して設けられた複数の排気枝管及び該複数の排気枝管が集合する集合部のうち、前記熱媒体により温められる順に従って上位の位置と下位の位置に設けられた、少なくとも２以上で、かつ、気筒数より少ない数の空燃比検出手段と、
各気筒の前記熱媒体による加温順に従った温度勾配に基づいて、前記空燃比検出手段により検出された空燃比から、前記空燃比検出手段が設けられていない排気枝管に連通する気筒の空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１９】
このように構成することにより、全ての気筒それぞれに空燃比検出手段を設けることなく、全ての気筒の空燃比の検出または推定を、コスト高を招くことなく、製造コストを低く抑えたうえで実現することが可能となる。このように空燃比を検出または推定することで、燃焼変動の発生を防止し、排気エミッションの悪化やドライバビリティの悪化を防止する制御などを行うことができる。したがって、機関始動時に気筒間でばらつく運転状態を安定させることができるようになる。
【００２０】
また、本発明によれば、全ての気筒それぞれに空燃比検出手段を設ける必要がなくなるので、空燃比検出手段を搭載するために必要とされるスペースは、空燃比検出手段を全ての気筒に設ける場合に比べて小さくできる。すなわち、内燃機関周りの空間を効率よく使用することができ、内燃機関を構成する部材の設計の自由度を大きくすることができる。また、本発明によれば、空燃比検出手段を全ての気筒に設ける場合に比べて、組立工数を低減することができるので、組立効率を向上することができる。また、メンテナンス時の作業性も向上することができる。また、空燃比検出手段は、一般に、空燃比の検出精度を維持するため活性状態に保たれることが不可欠であって、センサを所定の活性化温度に安定して保つためのヒータが設けられている。本発明により空燃比検出手段の数を減らすことができるので、空燃比検出手段を全ての気筒に設ける場合に比べて、消費電力を低減することができる。
【００２１】
また、上記の構成において、前記複数の気筒に対して、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響を推定する熱影響推定手段と、
前記熱影響推定手段により、前記複数の気筒に対して前記熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時に、前記少なくとも２以上設けられた空燃比検出手段のうち１つの空燃比検出手段のみを稼働させる制御手段と、
を備えることも好ましい。
【００２２】
ここで、熱影響推定手段により推定される、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響とは、蓄熱状態にある熱媒体が各気筒の空燃比に与える影響、すなわち、気筒間で空燃比をばらつかせることを意味するものである。また、複数の気筒に対して、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時とは、内燃機関の暖機がほぼ終わり、内燃機関がほぼ定常運転となった時を意味するものである。そして、熱影響推定手段は、例えば、少なくとも２つの空燃比検出手段により検出されたそれぞれの空燃比の差が、略なくなるか、所定値以下となるか、所定時間において略一定となった時や、蓄熱状態にある熱媒体の複数の気筒への供給が停止されてから所定時間が経過した時や、内燃機関内の冷却液の温度が所定値以上となった時をもって、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響が収まったと推定する。
【００２３】
これにより、必要な場合のみ、少なくとも２つの空燃比検出手段を稼働させ、内燃機関の定常運転時には、１つの空燃比検出手段のみ稼働させることができるので、消費電力を抑制することができる。
【００２４】
また、上記の構成において、前記複数の気筒に対して、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響を推定する熱影響推定手段と、
前記熱影響推定手段により、前記複数の気筒に対して前記熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時に、前記空燃比検出手段により検出された特定気筒の空燃比の差が所定範囲外であった場合、前記空燃比検出手段の異常と判定する異常判定手段と、
を備えることも好ましい。
【００２５】
蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時には、気筒間の空燃比の差が小さくなるか、略一定となっているはずである。所定範囲とは、このときの空燃比の差に相当するものであり、この空燃比の差に基づいて、差が大きい場合には異常とみなすことができる。
【００２６】
そして、目標空燃比（例えば、理論空燃比）を予め設定しておき、異常が判定された場合には、空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比とを比べて、目標空燃比との差が大きい方の空燃比検出手段が異常であると判定して、該空燃比検出手段の稼働を停止または禁止するとよい。
【００２７】
これにより、簡単な構成で空燃比検出手段の異常判定が可能となる。
【００２８】
また、上記の構成において、前記空燃比推定手段により推定された空燃比と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて、各気筒毎に内燃機関の運転制御を行うことも好ましい。
【００２９】
すなわち、制御装置は、空燃比推定手段により推定した空燃比と、空燃比検出手段により検出した空燃比とが、予め設定された目標空燃比（例えば理論空燃比）に対してどのような状態にあるのかを判断して、運転状態（燃焼状態）を改善するための制御をそれぞれの気筒毎に行うものである。
【００３０】
運転状態を改善するための制御としては、例えば、燃料噴射量、点火時期、バルブオーバーラップ量、各気筒内の気流制御、各気筒内への吸入空気量等を補正することが挙げられる。制御装置は、燃料噴射量補正値、点火時期補正値、バルブオーバーラップ量補正値、気流制御補正値、または、吸入空気量補正値を算出することによりこれらの制御を行うことによって、各気筒毎の運転状態を良好に制御することができる。
【００３１】
ここで、燃料噴射量、点火時期、バルブオーバーラップ量、各気筒内の気流制御、各気筒内への吸入空気量等の補正は、これらのうちのいずれかが単独で行われてもよいし、可能な限り組み合わせて行われてもよい。また、気筒毎に異なった補正方法をとることもできる。また、点火時期、バルブオーバーラップ量、各気筒内の気流制御、各気筒内への吸入空気量等の補正においては、燃料噴射量を増量することなく、各気筒の運転状態を良好に制御することができるもので、これらによれば、燃料噴射量による補正に比べて、燃料消費量を抑制することができる効果も得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施態様について図面に基づいて説明する。
【００３３】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を適用した内燃機関１について説明する。
【００３４】
図１は、内燃機関１の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（以下、１番（＃１）気筒２０ａ，２番（２＃）気筒２０ｂ，３番（＃３）気筒２０ｃ，４番（＃４）気筒２０ｄと称す）を有する４サイクルの直列４気筒水冷式ガソリンエンジンであり、また、蓄熱装置が併設されている。
【００３５】
内燃機関１には、駆動電力が印加されたときに該内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）を回転駆動するスターターモータ３７と、前記クランクシャフトが所定角度（例えば、１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ３８と、機関内の冷却水路内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する機関内水温センサ１７が取り付けられている。
【００３６】
続いて、内燃機関１には、その噴孔が、１番気筒２０ａ，２番気筒２０ｂ，３番気筒２０ｃ，４番気筒２０ｄの図示しない吸気ポートに臨むよう燃料噴射弁２２がそれぞれ取り付けられており、各燃料噴射弁２２には、該燃料噴射弁２２に駆動電力を供給する駆動回路２２ａが電気的に接続されている。
【００３７】
各燃料噴射弁２２は、それぞれに連通する燃料配管２３を介してフューエルデリバリーパイプ２４と連通しており、フューエルデリバリーパイプ２４は、図示しない燃料ポンプと連通している。
【００３８】
このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプから吐出された燃料がフューエルデリバリーパイプ２４へ供給され、フューエルデリバリーパイプ２４から燃料配管２３を介して１番気筒２０ａ，２番気筒２０ｂ，３番気筒２０ｃ，４番気筒２０ｄの燃料噴射弁２２へそれぞれ分配される。そして、駆動回路２２ａから燃料噴射弁２２へ駆動電流が印加されると、燃料噴射弁２２が開弁し、その結果、燃料噴射弁２２から吸気ポートへ燃料が噴射されることになる。
【００３９】
また、内燃機関１には、吸気枝管２５が接続され、吸気枝管２５の各枝管は、図示しない吸気ポートを介して１番気筒２０ａ，２番気筒２０ｂ，３番気筒２０ｃ，４番気筒２０ｄの燃焼室と連通している。吸気枝管２５は、サージタンク２６に接続され、サージタンク２６は、吸気管２７を介してエアクリーナボックス２８に接続されている。
【００４０】
吸気管２７には、該吸気管２７内を流れる吸気の流量を調整する吸気絞り弁（スロットル弁）３０が設けられている。このスロットル弁３０には、ステッパモータ等で構成され印加電力の大きさに応じて吸気絞り弁３０を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ３０ａと、スロットル弁３０の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ３１とが取り付けられている。吸気管２７において前記スロットル弁３０より上流の部位には、吸気管２７内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ２９が取り付けられている。
【００４１】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス２８に流入した吸気は、該エアクリーナボックス２８内の図示しないエアクリーナによって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管２７へ流入する。
【００４２】
吸気管２７に流入した吸気は、スロットル弁３０によって流量を調節された後にサージタンク２６へ流入し、サージタンク２６から吸気枝管２５の各枝管へ分配される。
【００４３】
吸気枝管２５の各枝管に分配された吸気は、内燃機関１の吸気ポートへ導かれ、燃料噴射弁２２から噴射された燃料と混ざり合いながら燃焼室へ流入する。燃焼室へ流入した混合気は、点火栓によって着火されて燃焼される。
【００４４】
また、内燃機関１には、排気枝管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが接続されており、図示しない排気ポートを介して１番気筒２０ａ，２番気筒２０ｂ，３番気筒２０ｃ，４番気筒２０ｄの燃焼室とそれぞれ連通している。排気枝管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、排気浄化触媒３３と接続され、排気浄化触媒３３は、排気管３４と接続されている。排気管３４は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００４５】
排気浄化触媒３３は、該排気浄化触媒３３の触媒床温が所定温度以上のときに活性して、排気中の有害ガス成分、例えば、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）等を浄化する触媒である。このような排気浄化触媒３３としては、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒、選択還元型ＮＯx触媒、酸化触媒、又は、それらの触媒を適宜組み合わせてなる触媒を例示することができる。
【００４６】
そして、本実施の形態の特徴的な構成として、１番気筒２０ａ，４番気筒２０ｄの排気側にそれぞれ連通している排気枝管３２ａ，３２ｄにおいて、該排気枝管３２ａ，３２ｄをそれぞれ流れる排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比検出手段としての１番気筒空燃比センサ３５ａ，４番気筒空燃比センサ３５ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００４７】
このように構成された排気系では、内燃機関１の１番気筒２０ａ，２番気筒２０ｂ，３番気筒２０ｃ，４番気筒２０ｄで燃焼された混合気（既燃ガス）は、排気ポートを経て排気枝管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへそれぞれ排出され、次いで排気枝管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄから排気浄化触媒３３へ流入する。排気浄化触媒３３に流入した排気は、排気中の有害ガス成分を除去又は浄化された後に、排気浄化触媒３３から排気管３４へ排出された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００４８】
次に、内燃機関１は、２本の冷却水通路４，８を介して冷却水循環機構２００と接続されている。ここで、冷却水循環機構２００の構成について図２に基づいて説明する。図２は、内燃機関１の内部に形成された冷却水循環経路と冷却水循環機構２００の概略構成を示す図である。
【００４９】
内燃機関１内の冷却水路として、内燃機関１のシリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとには、冷却水を流通させるためのヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとがそれぞれ形成され、それらヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとが相互に連通している。
【００５０】
ヘッド側冷却水路２ａには、冷却水通路４が接続され、その冷却水通路４は、ラジエター５の冷却水流入口に接続されている。続いて、ラジエター５の冷却水流出口は、冷却水路６を介してサーモスタットバルブ７に接続されている。
【００５１】
サーモスタットバルブ７には、冷却水路６に加えて、冷却水通路８とバイパス通路９とが接続されている。冷却水通路８は、クランクシャフトの回転トルクを駆動源とする機械式ウォーターポンプ１０の吸込口に接続され、その機械式ウォーターポンプ１０の吐出口は、ブロック側冷却水路２ｂに接続されている。一方、バイパス通路９は、ヘッド側冷却水路２ａに接続されている。
【００５２】
サーモスタットバルブ７は、冷却水の温度に応じて、冷却水路６とバイパス通路９との何れか一方を遮断する流路切換バルブである。具体的には、サーモスタットバルブ７は、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が所定の開弁温度以下であるときは、冷却水路６を遮断すると同時に冷却水路９を開放して、冷却水通路８と冷却水路９とを導通させる。一方、サーモスタットバルブ７は、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が前記開弁温度より高いときは、冷却水路６を開放すると同時に冷却水路９を遮断して、冷却水通路８と冷却水路６とを導通させる。
【００５３】
次に、冷却水通路４の途中には、ヒータホース１１が接続され、そのヒータホース１１は、サーモスタットバルブ７と機械式ウォーターポンプ１０との間の冷却水通路８に接続されている。
【００５４】
ヒータホース１１の途中には、冷却水と車室内暖房用空気との間で熱交換を行うヒータコア１２が配置されている。このヒータコア１２と冷却水通路４との間に位置するヒータホース１１の途中には、内燃機関１で発生する熱以外を熱源として冷却水を加熱する冷却水加熱機構１９が設けられている。冷却水加熱機構１９としては、燃焼式ヒータや電気ヒータ等を例示することができる。
【００５５】
ヒータコア１２と冷却水通路８との間に位置するヒータホース１１の途中には、第１バイパス通路１３ａが接続されている。この第１バイパス通路１３ａは、電動ウォーターポンプ１４の冷却水吸込口に接続されている。
【００５６】
電動ウォーターポンプ１４は、電動モータによって駆動されるウォーターポンプであり、前記した冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から所定の圧力で吐出するよう構成されている。
【００５７】
電動ウォーターポンプ１４の冷却水吐出口は、第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５の冷却水入口に接続されている。蓄熱容器１５は、冷却水が持つ熱を蓄熱しつつ冷却水を貯蔵する容器であり、前記冷却水入口から新規の冷却水が流入すると、その代わりに該蓄熱容器１５内に貯蔵されていた高温の冷却水を冷却水出口から排出するよう構成されている。また、蓄熱容器１５内には、蓄熱容器１５内の冷却水の温度に対応した電気信号を出力する蓄熱容器内水温センサ１８が取り付けられている。この蓄熱容器１５は、本実施の形態に係る内燃機関に併設された蓄熱装置の一実施態様である。
【００５８】
尚、蓄熱容器１５の冷却水入口と冷却水出口との各々には、冷却水の逆流を防止するワンウェイバルブ１５ａ，１５ｂが取り付けられている。
【００５９】
蓄熱容器１５の冷却水出口には、第３バイパス通路１３ｃが接続されており、この第３バイパス通路１３ｃは、冷却水加熱機構１９と冷却水通路４との間に位置するヒータホース１１に接続されている。
【００６０】
尚、冷却水加熱機構１９と冷却水通路４との間に位置するヒータホース１１において、第３バイパス通路１３ｃとの接続部位より冷却水通路４側の部位を第１ヒータホース１１ａと称するとともに、冷却水加熱機構１９側の部位を第２ヒータホース１１ｂと称するものとする。冷却水加熱機構１９とヒータコア１２との間に位置するヒータホース１１を第３ヒータホース１１ｃと称するものとする。更に、ヒータコア１２と冷却水通路８との間に位置するヒータホース１１において、第１バイパス通路１３ａとの接続部位よりヒータコア１２側の部位を第４ヒータホース１１ｄと称するとともに、冷却水通路８側の部位を第５ヒータホース１１ｅと称するものとする。
【００６１】
第４ヒータホース１１ｄと第５ヒータホース１１ｅと第１バイパス通路１３ａとの接続部には、流路切換弁１６が設けられている。この流路切換弁１６は、前記した３つの通路の全ての導通と、前記３つの通路の何れか１つの遮断とを選択に切り換えるバルブである。流路切換弁１６は、例えば、ステップモータ等からなるアクチュエータによって駆動されるようになっている。
【００６２】
上述したように構成された内燃機関１及び冷却水循環機構２００には、これら内燃機関１と冷却水循環機構２００とを制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）３９が併設されている。
【００６３】
ＥＣＵ３９には、機関内水温センサ１７、蓄熱容器内水温センサ１８、エアフローメータ２９、スロットルポジションセンサ３１、１番気筒空燃比センサ３５ａ，４番気筒空燃比センサ３５ｂ、クランクポジションセンサ３８に加え、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４０等の各種センサが電気配線を介して接続され、各種センサの出力信号がＥＣＵ３９に入力されるようになっている。
【００６４】
また、ＥＣＵ３９には、電動ウォーターポンプ１４、流路切換弁１６、冷却水加熱機構１９、駆動回路２２ａ、スロットル用アクチュエータ３０ａ、スターターモータ３７等を制御することが可能なように、これらと電気配線を介して接続されている。
【００６５】
ここで、ＥＣＵ３９は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ及びタイマーカウンタ等の他、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路や、外部出力回路等を備えるものである。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びタイマカウンタ等と、外部入力回路や外部出力回路等とは、双方向性バスにより接続され、全体として論理演算回路を構成する。
【００６６】
このように構成されたＥＣＵ３９は、各種センサの検出信号に基づき、燃料噴射弁２２の開閉弁動作を通じて各吸気ポートに燃料を噴射供給する制御（燃料噴射制御）や、機関始動時に行う内燃機関１の予熱制御（プレヒート制御）や、機関始動時に気筒毎の運転制御を行うための運転制御等、内燃機関１の運転状態に関する各種制御を実施する。
【００６７】
なお、上記のように構成されたＥＣＵ３９は、本実施の形態にかかる内燃機関１の制御装置を構成するものであり、空燃比推定手段、熱影響推定手段、制御手段及び異常判定手段を構成する。
【００６８】
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関１の予熱制御について述べる。ここでは、予め蓄熱容器１５に高温の冷却水が貯蔵されているものとする。また、図３は、内燃機関１の予熱を行う場合の冷却水の循環回路を示している。
【００６９】
予熱制御では、ＥＣＵ３９は、先ず、内燃機関１が始動される際、例えば、車室内に設けられた図示しないイグニションスイッチがオフからオンに切り換えられた際に、スターターモータ３７に対する駆動電力の印加、及び、内燃機関１の各気筒毎に設けられた燃料噴射弁に対する駆動電力の印加を禁止しつつ、第４ヒータホース１１ｄを遮断し、且つ第５ヒータホース１１ｅと第１バイパス通路１３ａとを導通させるべく流路切換弁１６を制御し、更に電動ウォーターポンプ１４を作動させる。
【００７０】
この場合、機械式ウォーターポンプ１０が作動せずに電動ウォーターポンプ１４のみが作動するため、図３に示されるように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第１ヒータホース１１ａ→冷却水通路４→ヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂ→機械式ウォーターポンプ１０→冷却水通路８→第５ヒータホース１１ｅ→流路切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００７１】
尚、上記した循環回路において冷却水通路４からヘッド側冷却水路２ａに流入した冷却水の一部は、冷却水路９→サーモスタットバルブ７→冷却水通路８を介して第５ヒータホース１１ｅへ流れることになる。
【００７２】
このような循環回路が成立すると、電動ウォーターポンプ１４から吐出された冷却水が第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５に流入し、それと入れ代わりに蓄熱容器１５内に貯蔵されていた高温の冷却水（以下、温水と称する）が該蓄熱容器１５から排出される。
【００７３】
蓄熱容器１５から排出された温水は、第３バイパス通路１３ｃ、第１ヒータホース１１ａ、及び冷却水通路４を介して、内燃機関１内のヘッド側冷却水路２ａへ流入し、ヘッド側冷却水路２ａに流入した一部の温水がブロック側冷却水路２ｂへ流入するとともに、残りの温水が冷却水路９へ流入する。そして、機関内において、冷却水通路４から流入した温水は、図１に示されるような直列に配置された複数の気筒に対して、４番気筒２０ｄ→３番気筒２０ｃ→２番気筒２０ｂ→１番気筒２０ａの順に流れることとなる。
【００７４】
ヘッド側冷却水路２ａからブロック側冷却水路２ｂへ流入した温水は、ブロック側冷却水路２ｂを流通した後に機械式ウォーターポンプ１０を介して冷却水通路８へ流入する。一方、ヘッド側冷却水路２ａから冷却水路９へ流入した温水は、冷却水路９を流通した後にサーモスタットバルブ７を介して冷却水通路８へ流入する。
【００７５】
このように蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水がヘッド側冷却水路２ａ、ブロック側冷却水路２ｂ、冷却水路９、及び冷却水通路８（以下、これらを総称して機関内冷却水路と称する）へ流入すると、それと入れ代わりに前記機関内冷却水路に滞留していた低温の冷却水が前記機関内冷却水路から第５ヒータホース１１ｅへ押し出されることになる。
【００７６】
ＥＣＵ３９は、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水が前記機関内冷却水路に充満するとともに、前記機関内冷却水路に滞留していた低温の冷却水が該機関内冷却水路から流出した時点で、電動ウォーターポンプ１４の作動を停止させ、次いでスターターモータ３７及び燃料噴射弁２２に対する駆動電力の印加を許可して内燃機関１を始動させる。
【００７７】
尚、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水が前記機関内冷却水路に充満したことを判定する方法としては、（１）電動ウォーターポンプ１４の作動が開始された時点から蓄熱容器１５内の温水が機関内冷却水路の全体に行き渡るまでの所定の時間（以下、冷却水到達時間と称する）を予め実験的に求めておき、電動ウォーターポンプ１４の作動が開始された時点からの経過時間が前記冷却水到達時間以上となった時に機関内冷却水路に温水が充満したと判定する方法、（２）機関内冷却水路内の温水の温度に対応した電気信号を出力する機関内水温センサ１７の出力信号値が所定温度以上となった時に機関内冷却水路に温水が充満したと判定する方法、等を例示することができる。
【００７８】
機関内冷却水路に温水が充満したことを条件にスターターモータ３７に対する駆動電力の印加が許可されると、ＥＣＵ３９は、スターターモータ３７へ駆動電力を印加して内燃機関１のクランキングを開始する。
【００７９】
内燃機関１のクランキングが開始されると、それに対応して機械式ウォーターポンプ１０が作動し、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路９→サーモスタットバルブ７→冷却水通路８→機械式ウォーターポンプ１０の順で冷却水が流れる循環回路、すなわち機関内冷却水路のみを冷却水が循環する循環回路が成立する。
【００８０】
その際、前記した機関内冷却水路には蓄熱容器１５から供給された温水が充満しているため、温水のみが前記機関内冷却水路を循環することになり、低温の冷却水が前記機関内冷却水路に流入することがない。
【００８１】
この結果、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水から内燃機関１へ伝達された熱が低温の冷却水に奪われることがなく、内燃機関１が速やかに予熱されることになる。
【００８２】
ここで、蓄熱容器１５から冷却水通路４を介して内燃機関１内に流入した温水は、熱をシリンダヘッド１ａ（およびシリンダブロック１ｂに）供給しながら流れるため、下流へ流れる程温度が低下していくこととなる。このように下流側で温度が低下した温水からシリンダヘッド１ａ（およびシリンダブロック１ｂ）に供給される熱量は、上流側で温度が低下する前に供給される熱量よりも小さいため、機関内の温度に偏りが生じることとなる。すなわち、機関内において温水の入口側（上流側）に位置する４番気筒２０ｄと、出口側（下流側）に位置する１番気筒２０ａとでは、４番気筒２０ｄ側の方が温度が高くなり、この温度のばらつきの影響を受けて、空燃比にもばらつきが生じることとなる。
【００８３】
図４は、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水が内燃機関１内へ流入した場合に、気筒間に生じる空燃比のばらつきを説明するための図であり、同図（ａ）は内燃機関１に温水が流入し４番気筒２０ｄ→３番気筒２０ｃ→２番気筒２０ｂ→１番気筒２０ａの順に温水が流れることを示す図、同図（ｂ）は各気筒間の空燃比の関係を示すマップの一例である。
【００８４】
図に示すように、本実施の形態では、複数の気筒を直列に配列することにより、４番気筒２０ｄ→３番気筒２０ｃ→２番気筒２０ｂ→１番気筒２０ａの順に温水が流れる。（また、この順に温水が流れるように機関内冷却水路を設けていると言う事もできる。）そして、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水が内燃機関１内を流れる過程において、温水の温度は下流側に行くにしたがい低下することとなる。これにより、各気筒の温度は下流側に行くにしたがい低下する。すなわち、４番気筒２０ｄ→３番気筒２０ｃ→２番気筒２０ｂ→１番気筒２０ａの順に温度が低下する。そして、この温度の影響を受けて、各気筒の空燃比もばらつきが生じる。このときの各気筒間の空燃比の関係を実験的に求めマップ化したものの一例が図４（ｂ）に示すものである。
【００８５】
１番気筒空燃比センサ３５ａ及び４番気筒空燃比センサ３５ｂによりそれぞれ１番気筒２０ａ（＃１）及び４番気筒２０ｄ（＃４）の空燃比を検出し、この１番気筒２０ａ（＃１）及び４番気筒２０ｄ（＃４）の空燃比の検出値を有するマップを用いることにより、これらの空燃比から２番気筒２０ｂ（＃２）と３番気筒２０ｃ（＃３）との空燃比を推定することができる。図４（ｂ）においては、１番気筒２０ａ（＃１）と４番気筒２０ｄ（＃４）の空燃比は、それぞれ１番気筒空燃比センサ３５ａ，４番気筒空燃比センサ３５ｂにより検出された値であり、このマップを用いることにより、これらの空燃比から２番気筒２０ｂ（＃２）と３番気筒２０ｃ（＃３）との空燃比を推定することができる。
【００８６】
そして、本実施の形態においては、このように全ての気筒の空燃比をそれぞれ検出または推定することにより、気筒間の空燃比のばらつきをみて、気筒間で空燃比がばらついていた場合には、全ての気筒の運転制御をそれぞれ独立して行うものである。
【００８７】
次に、本実施の形態に係る制御装置による予熱制御（エンジンプレヒート）及び気筒毎の運転制御フローについて説明する。
【００８８】
図５に示すフローチャートは、予熱制御及び気筒毎の運転制御のフローを表すフローチャート図であり、ＥＣＵ３９にトリガ信号が入力されたときに、ＥＣＵ３９が実行するルーチンである。本制御実行開始条件となるトリガ信号には、車室内に配置された図示しないイグニッションスイッチがオフからオンへ切り換えられたことをトリガ信号として例示することができる。
【００８９】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３９は、蓄熱容器内水温センサ１８の出力信号（Ｔｔｈ）を読み込む。
【００９０】
ステップＳ１０２では、予熱制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。本実施の形態では、ここで判定に用いる要素を、機関内水温センサ１７の出力信号としている。機関内水温センサ１７の出力信号に基づいてＥＣＵ３９は、機関内の冷却水路内の冷却水温度Ｔｗを算出し、算出された温度Ｔｗが所定温度（例えば４５℃）よりも低いか否かを判定する。算出された温度Ｔｗが所定温度よりも低いと判定された場合には、内燃機関１へ冷却水を循環させるためにステップＳ１０３へ進む。一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【００９１】
ここで、機関内冷却水路内の冷却水温度Ｔｗが所定温度（例えば４５℃）よりも高いときは、冷却水を循環させても効果が小さく、又、電動ウォーターポンプ１４の電力消費を無くすために内燃機関１の昇温は行わないこととする。電動ウォーターポンプ１４を駆動する電力は、車両に搭載されたバッテリーから供給されるが、この電力には限りがあるために、このように電力消費量を低減することは重要である。
【００９２】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ３９は、ステップＳ１０１で読み込んだ蓄熱容器内水温センサ１８の出力信号に基づいて、電動ウォーターポンプ１４を作動させる時間（冷却水到達時間）を決定する。
【００９３】
蓄熱容器内水温センサ１８の出力信号と電動ウォーターポンプ１４を作動させる時間との関係は予めマップ化しておく。ＥＣＵ３９は、読み込んだ蓄熱容器内水温センサ１８の出力信号と前記マップとに基づいて電動ウォーターポンプ１４を作動させる時間を算出する。
【００９４】
ステップＳ１０４では、電動ウォーターポンプ１４に電力を供給し、該電動ウォーターポンプ１４を作動させる（内燃機関１の予熱制御を行う）。このとき、ＥＣＵ３９は、第４ヒータホース１１ｄを遮断し、且つ第５ヒータホース１１ｅと第１バイパス通路１３ａを導通させるべく流路切換弁１６を制御するとともに、電動ウォーターポンプ１４に駆動電力を印加することにより、蓄熱容器１５と機関内冷却水路とを経由する循環回路を成立させ、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水を機関内冷却水路へ供給させる。また、予熱制御実行中であることを運転者に知らせるために警告灯を点灯させるとよい。
【００９５】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ３９は、ステップＳ１０５で電動ウォーターポンプ１４が作動を開始してから、ステップＳ１０３で算出された時間が経過したか否か判定する。ＥＣＵ３９は、電動ウォーターポンプ１４が作動を開始してから経過した時間がステップＳ１０４で算出された時間よりも長いと判断した場合には、蓄熱容器１５に貯蔵されていた温水が機関内冷却水路の全体に行き渡ったとみなし、ステップＳ１０６へ進む。一方、否定判定がなされた場合には、引き続き電動ウォーターポンプ１４を作動させる。
【００９６】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ３９は、電動ウォーターポンプ１４に対する駆動電力の印加を停止して電動ウォーターポンプ１４の作動を停止させ、冷却水の循環を停止させる。このとき、車室内のプレヒートランプを消灯させ、運転者に内燃機関１の予熱が終了したことを通知するとよい。
【００９７】
ステップＳ１０７では、スタータモータ３７の作動を許可することによりエンジンが始動される。
【００９８】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａ及び４番気筒空燃比センサ３５ｂの出力信号を読み込む。なお、空燃比センサにおいても、プレヒートが行われることにより、内燃機関１が始動される時には、活性状態に保たれていることが好ましい。
【００９９】
そして、ステップＳ１０９では、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａと、４番気筒空燃比センサ３５ｂとの出力信号に基づいて、２番気筒２０ｂ及び３番気筒２０ｃの空燃比を推定する。この推定には、上述したように、図４（ｂ）に示すようなマップを用いる。
【０１００】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａの出力信号と４番気筒空燃比センサ３５ｂの出力信号とを比較する。そして、１番気筒空燃比センサ３５ａの出力信号と４番気筒空燃比センサ３５ｂの出力信号との差が所定の値（判定値）よりも大きい場合には、ステップＳ１１１へ進み、その差が判定値以下の場合には、ステップＳ１１２に進む。
【０１０１】
ステップＳ１１１では、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａと４番気筒空燃比センサ３５ｂとの出力信号に基づいて算出した１番気筒２０ａと４番気筒２０ｄの空燃比と、ステップＳ１０９において推定された２番気筒２０ｂ及び３番気筒２０ｃの空燃比に基づいて、気筒毎の運転制御を行う。
【０１０２】
ＥＣＵ３９は、検出または推定されたそれぞれの気筒の空燃比と、予め設定された目標空燃比（例えば理論空燃比）との差に基づいて、それぞれの気筒の運転状態（燃焼状態）を改善するための制御を行う。気筒毎の運転制御としては、燃料噴射量、点火時期、バルブオーバーラップ量、各気筒内の気流（空気の流れ）制御、各気筒内への吸入空気量等をそれぞれ気筒毎に補正することにより行う。燃料噴射量、点火時期、バルブオーバーラップ量、各気筒内の気流制御、各気筒内への吸入空気量等の補正は、いずれかが単独で行われてもよいし、可能な限り組み合わせて行われてもよい。
【０１０３】
ここで、本実施の形態に係る気筒毎の運転制御について図６を用いて説明する。
【０１０４】
まず、燃料噴射量を補正する場合について説明する。図６（ａ）は空燃比と燃料噴射量との関係を示すマップである。
【０１０５】
ＥＣＵ３９は、それぞれの気筒毎に、検出または推定された空燃比と、予め設定された目標空燃比との差に基づいて、図６（ａ）に示すマップを用いることにより燃料噴射量を補正して、気筒毎に運転状態を改善させる。すなわち、ＥＣＵ３９は、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリーン側にあると判断した場合は、燃料噴射量を多くし、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリッチ側にあると判断した場合には、燃料噴射量を少なくする補正をそれぞれの気筒毎に行う。
【０１０６】
次に、点火時期を補正する場合について説明する。図６（ｂ）は空燃比と点火時期との関係を示すマップである。
【０１０７】
ＥＣＵ３９は、それぞれの気筒毎に、検出または推定された空燃比と、予め設定された目標空燃比との差に基づいて、図６（ｂ）に示すマップを用いることにより点火時期を補正して、気筒毎に運転状態を改善させる。すなわち、ＥＣＵ３９は、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリーン側にあると判断した場合は、点火時期を早め（進角させ）、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリッチ側にあると判断した場合には、点火時期を遅くさせる（遅角させる）補正をそれぞれの気筒毎に行う。
【０１０８】
次に、バルブオーバーラップ量を補正する場合について説明する。図６（ｃ）は空燃比とバルブオーバーラップ量との関係を示すマップである。
【０１０９】
ＥＣＵ３９は、それぞれの気筒毎に、検出または推定された空燃比と、予め設定された目標空燃比との差に基づいて、図６（ｃ）に示すマップを用いることによりバルブオーバーラップ量を補正して、気筒毎に運転状態を改善させる。すなわち、ＥＣＵ３９は、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリーン側にあると判断した場合は、バルブオーバーラップ量を大きくし、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリッチ側にあると判断した場合には、バルブオーバーラップ量を小さくする補正をそれぞれの気筒毎に行う。気筒毎のバルブオーバーラップ量の調整は、気筒毎に設けられた、バルブタイミングを調整するバルブタイミング調整手段により行われるもので、これには、電磁力を利用して吸気弁及び排気弁を駆動する電磁駆動式動弁機構を適用するのが好ましい。
【０１１０】
次に、各気筒内の気流制御を補正する場合について説明する。図６（ｄ）は空燃比と気流の乱れとの関係を示すマップである。
【０１１１】
ＥＣＵ３９は、それぞれの気筒毎に、検出または推定された空燃比と、予め設定された目標空燃比との差に基づいて、図６（ｄ）に示すマップを用いることにより各気筒内の気流の乱れを補正して、気筒毎に運転状態を改善させる。すなわち、ＥＣＵ３９は、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリーン側にあると判断した場合は、気流の乱れを大きくし、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリッチ側にあると判断した場合には、気流の乱れを小さくする補正をそれぞれの気筒毎に行う。気筒内の気流の乱れを制御する手段としては、例えば気筒内に入る吸気の流れをスワールやタンブル等の渦流にする渦流発生手段が挙げられる。これには、例えば、気筒に設けられかつそれぞれが個別の吸気バルブに導かれる２つのポート、すなわち吸気制御のためのスワールコントロールバルブ（Ｓｗｉｒｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ：ＳＣＶ）を含むストレートポートと、ストレートポートと一部合流し、スワール発生用の小突起を内部に有するヘリカルポートとを備え、スワールコントロールバルブを閉弁することで燃焼室内にスワールを発生させるスワール発生手段を挙げることができる。
【０１１２】
次に、各気筒内への吸入空気量を補正する場合について説明する。図６（ｅ）は空燃比と吸入空気量との関係を示すマップである。
【０１１３】
ＥＣＵ３９は、それぞれの気筒毎に、検出または推定された空燃比と、予め設定された目標空燃比との差に基づいて、図６（ｅ）に示すマップを用いることにより各気筒内への吸入空気量を補正して、気筒毎に運転状態を改善させる。すなわち、ＥＣＵ３９は、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリーン側にあると判断した場合は、吸入空気量を小さくし、検出または推定された空燃比が、予め設定された目標空燃比よりリッチ側にあると判断した場合には、吸入空気量を大きくする補正をそれぞれの気筒毎に行う。各気筒内への吸入空気量の調整は、気筒毎に設けられた、吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段により行われるもので、これには、例えば、それぞれの気筒に連通するそれぞれの吸気管に、該それぞれの吸気管内を流れる吸気の流量を調整する吸気絞り弁（スロットル弁）を設けるとよい。
【０１１４】
図５に示すフローチャートに戻って説明を続ける。
【０１１５】
ステップＳ１１２では、ＥＣＵ３９は、４番気筒空燃比センサ３５ｂへの通電を停止し、１番気筒空燃比センサ３５ａのみにより制御を行う。気筒間の空燃比の差が小さくなるか、略一定となれば、それぞれの気筒の空燃比は等しいものとみなすことができる。したがって、各気筒の空燃比をそれぞれ検出または推定する必要はなく、１つの空燃比センサのみ作動させればよいこととなる。これにより、消費電力を抑制することができ、また、センサの劣化を抑制することができる。なお、作動させる１つの空燃比センサは１番気筒空燃比センサ３５ａに限定されるものではなく、また、常に同じセンサでなくてもよい。
【０１１６】
以上のように、本実施の形態によれば、蓄熱容器１５から内燃機関１内に流入する温水の影響により、複数の気筒のうち上流側の気筒の温度の方が下流側の気筒の温度に比べて高いという特性に基づくとともに、１番気筒２０ａと４番気筒２０ｄとの排気側にそれぞれ連通している排気枝管３２ａ，３２ｄに設けた１番気筒空燃比センサ３５ａ，４番気筒空燃比センサ３５ｂによって１番気筒２０ａと４番気筒２０ｄとの空燃比を検出することによって、２番気筒２０ｂと３番気筒２０ｃとの空燃比を推定することができる。
【０１１７】
したがって、全ての気筒それぞれに空燃比センサを設ける必要はなくなり、各気筒毎の最適な制御を、コスト高を招くことなく、製造コストを低く抑えたうえで実現することが可能となり、燃焼変動の発生を防止することが可能となる。したがって、排気エミッションの悪化やドライバビリティの悪化を防止することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、全ての気筒それぞれに空燃比センサを設ける必要がなくなるので、空燃比センサを搭載するために必要とされるスペースは、空燃比センサを全ての気筒に設ける場合に比べて小さくできる。すなわち、内燃機関１周りの空間を効率よく使用することができ、内燃機関１を構成する部材の設計の自由度を大きくすることができる。
【０１１９】
また、本実施の形態によれば、空燃比センサを全ての気筒に設ける場合に比べて、組立工数を低減することができるので、組立効率を向上することができる。また、メンテナンス時の作業性も向上することができる。また、本実施の形態により空燃比センサの数を減らすことができるので、空燃比センサを全ての気筒に設ける場合に比べて、センサを所定の活性化温度に安定して保つためのヒータが消費する電力を低減することができる。
【０１２０】
本実施の形態においては、空燃比センサを１番気筒２０ａ及び４番気筒２０ｄに対して設けている。蓄熱容器１５から温水が内燃機関１内に流入した場合、その温水の影響を受けるのが、最も上流側の４番気筒２０ｄであって１〜４番気筒２０ａ〜２０ｄの中で最も温度が高くなり、最も下流側の１番気筒では上流側に比べて温水の温度は低下しているため１〜４番気筒２０ａ〜２０ｄの中で最も温度が低くなる。すなわち、複数の気筒のなかでは、４番気筒２０ｄの空燃比が最もリッチとなり、１番気筒２０ａの空燃比が最もリーンとなる。また、温度が高いと、燃料の蒸発性（気化のしやすさ）が変わるため、最も温度が高くなる４番気筒２０ｄの空燃比については、推定するよりも検出した方が好ましい。また、最もリーンとなる１番気筒２０ａに１番気筒空燃比センサ３５ａを設けて空燃比を検出することにより、リーン失火や着火不良を防止することができ、安定した燃焼を確保することができる。このように、最もリッチ側（４番気筒２０ｄ）の空燃比の値と、最もリーン側（１番気筒２０ａ）の空燃比の値とを検出することにより、その間（２番気筒２０ｂ及び３番気筒２０ｃ）の空燃比の値を推定しているので、２つの空燃比センサを用いる場合においては、より精度の高い推定を行うことができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ１１０において２つの気筒の空燃比を比較し、空燃比の気筒間差が判定値よりも大きい場合に、ステップＳ１１１に進んで気筒毎の運転制御を行い、空燃比の気筒間差が判定値よりも小さい場合にステップＳ１１２に進むこととしているが、これに限るものではない。すなわち、ステップＳ１１０において、蓄熱容器１５から内燃機関１内に供給される（流入する）温水が各気筒の空燃比に与える影響（気筒間で空燃比をばらつかせること）が収まったか否かを判別し、温水の影響が収まっていないと推定される場合にはステップＳ１１１に進んで気筒毎の運転制御を行うこととし、温水の影響が収まったと推定される場合には、ステップＳ１１２に進むこととしてもよい。ここで、温水の影響が収まったと推定される場合とは、例えば、温水の供給が停止（ステップＳ１０６において、ウォーターポンプ停止）されてから所定時間経過した場合や、内燃機関１内の冷却水の水温を検出する機関内水温センサ１７の値が所定値以上となった場合であり、内燃機関１がほぼ暖機されたことに相当するものである。
【０１２２】
ここで、空燃比センサの配設位置については、図７に示す位置に配設することも好適である。図７は、１番気筒２０ａの排気枝管３２ａと、１〜４番気筒２０ａ〜２０ｄに連通している排気枝管３２ａ〜３２ｄが集合する集合部３２ｅとに、それぞれ、１番気筒空燃比センサ３５ａ，集合部空燃比センサ３５ｃを設けた実施態様を示す概略図である。また、図８は、図７に示す構成において、気筒間の空燃比の関係を示すマップであって、１番気筒空燃比センサ３５ａと集合部空燃比センサ３５ｃとによって検出された１番気筒２０ａと集合部３２ｅとの空燃比に基づいて、２〜４番気筒２０ｂ〜２０ｄの空燃比を推定するためのマップである。
【０１２３】
この場合においても、最もリーンとなる１番気筒２０ａに１番気筒空燃比センサ３５ａを設けて空燃比を検出することにより、リーン失火や着火不良を防止することができ、安定した燃焼を確保することができる。さらに、１〜４番気筒２０ａ〜２０ｄに連通している排気枝管３２ａ〜３２ｄの集合部３２ｅに集合部空燃比センサ３５ｃを設けることにより、排気浄化触媒３３に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサを排気浄化触媒３３の前に別途設ける必要がなくなり、さらなるコスト低減を図ることができる。
【０１２４】
なお、空燃比センサは、複数の気筒と、それぞれの気筒に連通する排気枝管のうち少なくとも２つが集合する集合部と、のうち少なくとも二箇所に設けられていればよい。
【０１２５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した制御に加えて、さらに空燃比センサの異常を検出する異常検出ルーチンを設けたものである。図９は、本実施の形態に係る制御装置による、空燃比センサの異常を検出する異常検出ルーチンを示すフローチャート図である。以下、図９を用いて説明する。
【０１２６】
この異常検出ルーチンは、蓄熱容器１５から内燃機関１内に流入する温水が各気筒の空燃比に与える影響（気筒間で空燃比をばらつかせること）が収まったと推定される場合、例えば、蓄熱容器１５から内燃機関１内に流入する温水の供給が停止（ステップＳ１０６において、ウォータポンプ停止）されてから所定時間経過した場合や、内燃機関１内の冷却水路の水温を検出する機関内水温センサ１７の値が所定値以上となった場合（これらは、すなわち、エンジンがほぼ暖機された場合を意味する）に、ＥＣＵ３９が実行するルーチンである。
【０１２７】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａ及び４番気筒空燃比センサ３５ｂの出力信号を読み込む。
【０１２８】
そして、ステップＳ２０２において、ＥＣＵ３９は、空燃比センサの異常の検出を行う。
【０１２９】
蓄熱容器１５から内燃機関１内に流入する温水が各気筒の空燃比に与える影響（気筒間で空燃比をばらつかせること）が収まったと推定される場合には、気筒間の空燃比の差が小さくなるか、略一定となっているはずである。このときの空燃比を比べることにより、空燃比センサの差が大きい場合には、異常とみなすものである。すなわち、１番気筒空燃比センサ３５ａ及び４番気筒空燃比センサ３５ｂの出力信号、または、その出力信号に基づいて算出された空燃比の差が、所定の判定値よりも大きい場合に、ＥＣＵ３９は空燃比センサが異常であると判断する。空燃比センサに異常があると判断した場合、ＥＣＵ３９は、１番気筒空燃比センサ３５ａ及び４番気筒空燃比センサ３５ｂの値のうち、目標空燃比に対して差が大きい方の空燃比センサに異常があると判断する。そして、ステップＳ２０３へ進む。一方、ステップＳ２０２において、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【０１３０】
ステップＳ２０３では、異常があると判断した空燃比センサの作動を停止する。
【０１３１】
そして、空燃比センサに異常があると判断された場合には、作動が禁止されていない正常な空燃比センサのみを作動させる。
【０１３２】
ここで、空燃比センサに異常があると判断された場合に、“１”が記憶されるセンサ作動禁止フラグ記憶領域がＥＣＵ３９に設定されていることも好ましい。そして、上述した第１の実施の形態において、図５に示したフローチャートのステップＳ１０７とステップＳ１０８との間か、または、ステップＳ１０８とステップＳ１０９との間において、センサ作動禁止フラグ記憶領域へアクセスして、該センサ作動禁止フラグ記憶領域に“１”が記憶されていないか否かを判断するステップを設けてもよい。この判断で、“１”が記憶されていないと判断されれば、ステップＳ１０８またはステップＳ１０９に進み、“１”が記憶されていると判断されれば、ステップＳ１１２に進んで、作動が禁止されていない正常な空燃比センサのみを作動させることにするとよい。
【０１３３】
また、第１の実施の形態において説明した予熱制御及び気筒毎の運転制御において、空燃比の検出値や推定値、それに応じて実施した気筒毎の運転制御等の過去の履歴をＥＣＵ３９に記憶させておいてもよい。これにより、空燃比センサに異常があると判断された場合に、正常な空燃比センサと過去の履歴とに基づいて、気筒毎の運転制御を行うこともできる。
【０１３４】
このように、本実施の形態によれば、簡単な構成で空燃比センサの異常判定が可能となる。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各気筒毎の空燃比の検出を、コスト高を招くことなく、製造コストを低く抑えたうえで実現することが可能となる。さらに、このように空燃比を検出することで、燃焼変動の発生を防止し、排気エミッションの悪化やドライバビリティの悪化を防止する制御などを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】 内燃機関の内部に形成された冷却水循環経路と冷却水循環機構の概略構成を示す図。
【図３】 内燃機関の予熱を行う場合の冷却水の循環回路を示す図。
【図４】 蓄熱容器に貯蔵されていた温水が内燃機関内へ流入した場合に、気筒間に生じる空燃比のばらつきを説明するための図。
【図５】 予熱制御及び気筒毎の運転制御のフローを表すフローチャート図。
【図６】 気筒毎の運転制御について説明するための図。
【図７】 １番気筒２０ａの排気枝管３２ａと、集合部３２ｅとに、それぞれ空燃比センサを設けた実施態様を示す概略図。
【図８】 図７に示す構成において、気筒間の空燃比の関係を示す図。
【図９】 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置による、空燃比センサの異常を検出する異常検出ルーチンを示すフローチャート図。
【符号の説明】
１ 内燃機関
１ａ シリンダヘッド
１ｂ シリンダブロック
２ａ ヘッド側冷却水路
２ｂ ブロック側冷却水路
４ 冷却水通路
５ ラジエター
７ サーモスタットバルブ
８ 冷却水通路
１０ 機械式ウォーターポンプ
１１ ヒータホース
１１ａ 第１ヒータホース
１１ｂ 第２ヒータホース
１１ｃ 第３ヒータホース
１１ｄ 第４ヒータホース
１１ｅ 第５ヒータホース
１２ ヒータコア
１３ バイパス通路
１３ａ 第１バイパス通路
１３ｂ 第２バイパス通路
１３ｃ 第３バイパス通路
１４ 電動ウォーターポンプ
１５ 蓄熱容器
１７ 機関内水温センサ
１８ 蓄熱容器内水温センサ
１９ 冷却水加熱機構
２０ａ １番気筒
２０ｂ ２番気筒
２０ｃ ３番気筒
２０ｄ ４番気筒
２２ 燃料噴射弁
２２ａ 駆動回路
２３ 燃料配管
２４ フューエルデリバリーパイプ
２５ 吸気枝管
２６ サージタンク
２７ 吸気管
２８ エアクリーナボックス
２９ エアフローメータ
３０ スロットル弁
３０ａ スロットル用アクチュエータ
３１ スロットルポジションセンサ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 排気枝管
３２ｅ 集合部
３３ 排気浄化触媒
３５ａ １番気筒空燃比センサ
３５ｂ ４番気筒空燃比センサ
３５ｃ 集合部空燃比センサ
３９ ＥＣＵ
２００ 冷却水循環機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a multi-cylinder internal combustion engine equipped with a plurality of cylinders mounted on an automobile or the like, a plurality of air-fuel ratio sensors are provided in each branch pipe of an exhaust pipe to detect an air-fuel ratio for each cylinder, It is known to perform lean control for each cylinder based on the detection value (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
Since combustion fluctuations occur when there is a cylinder difference in the air-fuel ratio, an air-fuel ratio sensor is provided for each cylinder in this way to eliminate variations in the air-fuel ratio for each cylinder. The stability of the internal combustion engine can be improved.
[0004]
However, when air-fuel ratio sensors are attached to all the cylinders, high costs are inevitable, an air-fuel ratio sensor mounting space is required, assembly processes increase, assembly efficiency decreases, and maintenance is performed. Problems such as reduced workability and increased power consumption due to the sensor heater provided in the air-fuel ratio sensor.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2-233867
[Patent Document 2]
JP 2002-38992 A
[Patent Document 3]
JP 2001-271731 A
[Patent Document 4]
JP 2001-271687 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there is known a liquid-cooled internal combustion engine that is provided with a heat storage device in addition to the internal combustion engine so as to store heat of the coolant (heat medium).
[0007]
When the coolant reaches a high temperature, such as when the engine is operating, the heat storage device takes in the high-temperature coolant as the heat medium into the heat storage device body. When the main body is cooled, the high-temperature coolant stored in the heat storage device main body is allowed to flow into the engine main body. When the high-temperature coolant flows into the engine body, the heat of the coolant is transmitted to the engine body, the temperature of the engine body is increased, and the startability of the engine body is improved and warm-up is promoted.
[0008]
However, since the engine main body is warmed by the high-temperature coolant that has flowed into the engine main body, the temperature of the engine main body does not always rise evenly and is often non-uniform. In such a case, proper operation control is not always performed in a plurality of cylinders, and combustion fluctuations occur when there is a cylinder difference in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders provided in the engine body. .
[0009]
Therefore, it is necessary to detect the air-fuel ratio for each cylinder. However, providing the means for detecting the air-fuel ratio for all the cylinders increases the cost and makes the apparatus complicated.
[0010]
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of performing optimal control without providing an air-fuel ratio detection unit corresponding to all cylinders, and without causing an increase in cost, so that the air-fuel ratio can be detected for each cylinder. It is to provide a control device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
[0012]
This is because when a plurality of cylinders of an internal combustion engine are sequentially heated by a heat medium in a heat storage state, temperature deviation (temperature distribution, temperature gradient) occurs in the plurality of cylinders in the order of heating. This is because attention is paid to the relationship between the temperature deviation of each cylinder and the air-fuel ratio. When the plurality of cylinders of the internal combustion engine are sequentially warmed by the heat medium in the heat storage state, the temperature of the heat medium decreases in the downstream (lower order) according to the order of warming by the heat medium. As a result, the temperature of the upstream (upper) cylinder is higher than the temperature of the downstream cylinder, and temperature deviation occurs between the cylinders. Due to the temperature deviation between the cylinders (influence of the heat of the heat medium), the air-fuel ratio of each cylinder also varies. Based on the air-fuel ratio relationship between the cylinders at this time, the air-fuel ratio detection means of at least two and less than the number of cylinders provided at the upstream position and the downstream position, and the air-fuel ratio detection means of the specific cylinder. By detecting the fuel ratio, the air-fuel ratio of all the cylinders can be estimated or detected.
[0013]
That is, air-fuel ratio detecting means provided on the exhaust side of the cylinder for detecting the air-fuel ratio of the cylinder is provided on the upstream side and the downstream side, and based on the temperature gradient according to the heating order by the heat medium of each cylinder, From the air-fuel ratio of the specific cylinder detected by the fuel-fuel ratio detection means, the air-fuel ratio of the cylinder not provided with the air-fuel ratio detection means is estimated.
[0014]
Here, the position where the air-fuel ratio detecting means is provided is, for example, the exhaust corresponding to the most upstream cylinder and the most downstream cylinder among the plurality of exhaust branch pipes provided corresponding to each of the plurality of cylinders. It may be provided in the branch pipe. In this case, the air-fuel ratio of cylinders other than the most upstream cylinder and the most downstream cylinder is estimated. Moreover, you may provide in the exhaust branch pipe provided corresponding to one cylinder of several cylinders, and the collection part where several exhaust branch pipes gather. In this case, the air-fuel ratio of cylinders other than one of the plurality of cylinders is estimated. Further, the plurality of exhaust branch pipes may be divided into two, for example, and may be provided in a collecting part where one of the two divided branch pipes gathers and a collecting part where the other exhaust branch pipes gather. . In this case, the air-fuel ratios of all the cylinders are estimated.
[0015]
In addition, the heat medium in the heat storage state is supplied (inflow) from the heat storage device provided in the internal combustion engine into the engine body when the engine body is cold, such as when the engine is started, particularly during cold start. It means a high-temperature cooling liquid (for example, cooling water, lubricating oil) that has been stored in the heat storage device main body.
[0016]
The control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders that are sequentially heated by a heat medium, and is an internal combustion engine in which cylinders are arranged in series. Is preferred. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a plurality of cylinders are sequentially heated by a heat medium in a heat storage state in an internal combustion engine regardless of the arrangement of the cylinders. The present invention can be suitably applied by configuring the flow paths so that the cylinders sequentially flow.
[0017]
In addition, when the plurality of cylinders of the internal combustion engine are sequentially heated by the heat medium in the heat storage state, if the temperature gradient generated in the plurality of cylinders or the gradient of the air-fuel ratio estimated from the cylinder temperature is determined, the air-fuel ratio is reduced. It is also conceivable to estimate the air-fuel ratio of each cylinder by detecting one point. However, the evaporability (ease of vaporization) of the fuel varies depending on the temperature, and it is difficult to estimate the evaporability of the fuel from the change in temperature. Furthermore, considering the influence of disturbances, it is difficult to estimate the air-fuel ratio of each cylinder by detecting the air-fuel ratio at one location based on the temperature gradient generated in a plurality of cylinders. It is also difficult to estimate the gradient of the air-fuel ratio by detecting it. If more precise control is required by detecting the temperature of the cylinder, it is desirable to detect the temperature of the combustion chamber, but it is not possible to attach a temperature sensor to the cylinder head for detecting the temperature of the combustion chamber. Have difficulty.
[0018]
Specifically, the present invention has a plurality of cylinders that are sequentially heated by a heat medium in a heat storage state, and performs a desired operation control based on the air-fuel ratio of each cylinder.
Among the plurality of exhaust branch pipes provided corresponding to each of the plurality of cylinders and the gathering portion where the plurality of exhaust branch pipes gather, they are provided at an upper position and a lower position according to the order of heating by the heat medium. A number of air-fuel ratio detection means that is at least two and less than the number of cylinders;
Based on the temperature gradient according to the heating order of the heat medium of each cylinder, the air in the cylinder communicating with the exhaust branch pipe not provided with the air-fuel ratio detection means from the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means. Air-fuel ratio estimating means for estimating the fuel ratio;
It is characterized by providing.
[0019]
By configuring in this way, it is possible to detect or estimate the air-fuel ratio of all the cylinders without providing an air-fuel ratio detecting means for each of the cylinders without increasing the cost and reducing the manufacturing cost. It becomes possible to do. By detecting or estimating the air-fuel ratio in this way, it is possible to perform control for preventing the occurrence of combustion fluctuations and preventing deterioration of exhaust emission and drivability. Accordingly, it is possible to stabilize the operation state that varies between the cylinders when the engine is started.
[0020]
Further, according to the present invention, since it is not necessary to provide the air-fuel ratio detection means in each cylinder, the space required for mounting the air-fuel ratio detection means is provided with the air-fuel ratio detection means in all the cylinders. Smaller than the case. That is, the space around the internal combustion engine can be used efficiently, and the degree of freedom in designing the members constituting the internal combustion engine can be increased. Further, according to the present invention, the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where the air-fuel ratio detecting means is provided in all the cylinders, so that the assembling efficiency can be improved. Also, workability during maintenance can be improved. In general, the air-fuel ratio detection means is indispensable to be maintained in an active state in order to maintain the detection accuracy of the air-fuel ratio, and a heater for stably maintaining the sensor at a predetermined activation temperature is provided. ing. According to the present invention, the number of air-fuel ratio detection means can be reduced, so that power consumption can be reduced as compared with the case where the air-fuel ratio detection means is provided in all cylinders.
[0021]
Further, in the above configuration, for the plurality of cylinders, a thermal influence estimation unit that estimates an influence of heat by a heat medium in a heat storage state;
When it is estimated by the thermal effect estimation means that the heat effect of the heat medium has been subsided on the plurality of cylinders, only one air-fuel ratio detection means among the air-fuel ratio detection means provided at least two or more is provided. Control means to operate;
It is also preferable to comprise.
[0022]
Here, the influence of heat by the heat medium in the heat storage state estimated by the heat influence estimation means is the effect of the heat medium in the heat storage state on the air-fuel ratio of each cylinder, that is, the air-fuel ratio varies between cylinders. It means to make it go. In addition, when it is estimated that the influence of heat from the heat medium in the heat storage state has been reduced for a plurality of cylinders means that the internal combustion engine is almost completely warmed up and the internal combustion engine is almost in steady operation. To do. Then, the thermal effect estimation means, for example, when the difference between the air-fuel ratios detected by the at least two air-fuel ratio detection means is substantially eliminated, becomes a predetermined value or less, or becomes substantially constant for a predetermined time, The heat in the heat storage state when a predetermined time has elapsed since the supply of the heat medium in the heat storage state to the plurality of cylinders was stopped, or when the temperature of the coolant in the internal combustion engine exceeded a predetermined value It is estimated that the effect of heat from the medium has subsided.
[0023]
Thus, at least two air-fuel ratio detection means can be operated only when necessary, and only one air-fuel ratio detection means can be operated during steady operation of the internal combustion engine, so that power consumption can be suppressed.
[0024]
Further, in the above configuration, for the plurality of cylinders, a thermal influence estimation unit that estimates an influence of heat by a heat medium in a heat storage state;
When it is estimated by the thermal effect estimation means that the heat effect due to the heat medium has been reduced for the plurality of cylinders, the difference in air-fuel ratio of the specific cylinder detected by the air-fuel ratio detection means is outside a predetermined range. If there is an abnormality determination means for determining that the air-fuel ratio detection means is abnormal,
It is also preferable to comprise.
[0025]
When it is estimated that the effect of heat due to the heat medium in the heat storage state has been reduced, the difference in air-fuel ratio between the cylinders should be small or substantially constant. The predetermined range corresponds to the difference in air-fuel ratio at this time, and based on this difference in air-fuel ratio, if the difference is large, it can be regarded as abnormal.
[0026]
Then, a target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio) is set in advance, and when an abnormality is determined, the target air-fuel ratio is compared with the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means and the target air-fuel ratio. It is preferable to determine that the air-fuel ratio detecting means with the larger difference from the above is abnormal and stop or prohibit the operation of the air-fuel ratio detecting means.
[0027]
Thereby, it is possible to determine the abnormality of the air-fuel ratio detection means with a simple configuration.
[0028]
In the above configuration, it is also preferable to control the operation of the internal combustion engine for each cylinder based on the air-fuel ratio estimated by the air-fuel ratio estimation means and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means. .
[0029]
That is, the control device determines in what state the air-fuel ratio estimated by the air-fuel ratio estimation means and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means are in relation to a preset target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio). It is determined whether there is any, and control for improving the operating state (combustion state) is performed for each cylinder.
[0030]
Examples of the control for improving the operating state include correcting the fuel injection amount, the ignition timing, the valve overlap amount, the airflow control in each cylinder, the intake air amount into each cylinder, and the like. The control device performs these controls by calculating a fuel injection amount correction value, an ignition timing correction value, a valve overlap amount correction value, an airflow control correction value, or an intake air amount correction value. It is possible to satisfactorily control the operation state.
[0031]
Here, correction of the fuel injection amount, the ignition timing, the valve overlap amount, the airflow control in each cylinder, the intake air amount into each cylinder, etc. may be performed alone. These may be combined as much as possible. Also, different correction methods can be used for each cylinder. Also, in the correction of ignition timing, valve overlap amount, airflow control in each cylinder, intake air amount into each cylinder, etc., the operating state of each cylinder is controlled well without increasing the fuel injection amount. Therefore, according to these, an effect of suppressing the fuel consumption can be obtained as compared with the correction by the fuel injection amount.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
(First embodiment)
First, an internal combustion engine 1 to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied will be described.
[0034]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine 1. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 includes four cylinders 20a, 20b, 20c, and 20d (hereinafter, the first (# 1) cylinder 20a, the second (2 #) cylinder 20b, and the third (# 3) cylinder 20c, 4 No. (referred to as a # 4 cylinder 20d) and a four-cycle in-line four-cylinder water-cooled gasoline engine, and is also provided with a heat storage device.
[0035]
The internal combustion engine 1 includes a starter motor 37 that rotationally drives the engine output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 when drive power is applied, and the crankshaft rotates every predetermined angle (for example, 10 °). A crank position sensor 38 for outputting a pulse signal and an in-engine water temperature sensor 17 for outputting an electric signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing in the cooling water passage in the engine are attached.
[0036]
Subsequently, the fuel injection valve 22 is attached to the internal combustion engine 1 so that its injection hole faces an unillustrated intake port of the first cylinder 20a, the second cylinder 20b, the third cylinder 20c, and the fourth cylinder 20d. Each fuel injection valve 22 is electrically connected to a drive circuit 22 a that supplies drive power to the fuel injection valve 22.
[0037]
Each fuel injection valve 22 communicates with a fuel delivery pipe 24 via a fuel pipe 23 that communicates with each other, and the fuel delivery pipe 24 communicates with a fuel pump (not shown).
[0038]
In the fuel injection system configured as described above, the fuel discharged from the fuel pump is supplied to the fuel delivery pipe 24, and the first cylinder 20a, the second cylinder 20b, and the third cylinder are supplied from the fuel delivery pipe 24 through the fuel pipe 23. The fuel is distributed to the fuel injection valves 22 of the cylinder 20c and the fourth cylinder 20d. When a drive current is applied from the drive circuit 22a to the fuel injection valve 22, the fuel injection valve 22 opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 22 into the intake port.
[0039]
In addition, an intake branch pipe 25 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 25 is connected to a first cylinder 20a, a second cylinder 20b, a third cylinder 20c, and a fourth cylinder via an intake port (not shown). The cylinder 20d communicates with the combustion chamber. The intake branch pipe 25 is connected to a surge tank 26, and the surge tank 26 is connected to an air cleaner box 28 via an intake pipe 27.
[0040]
The intake pipe 27 is provided with an intake throttle valve (throttle valve) 30 that adjusts the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 27. The throttle valve 30 is composed of a stepper motor or the like, and a throttle actuator 30a that opens and closes the intake throttle valve 30 according to the magnitude of applied power, and a throttle that outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 30. A position sensor 31 is attached. An air flow meter 29 that outputs an electrical signal corresponding to the mass of the intake air flowing in the intake pipe 27 is attached to a portion of the intake pipe 27 upstream of the throttle valve 30.
[0041]
In the intake system configured as described above, the intake air that has flowed into the air cleaner box 28 flows into the intake pipe 27 after dust or dust in the intake air is removed by an air cleaner (not shown) in the air cleaner box 28.
[0042]
The intake air that has flowed into the intake pipe 27 flows into the surge tank 26 after the flow rate is adjusted by the throttle valve 30, and is distributed from the surge tank 26 to each branch pipe of the intake branch pipe 25.
[0043]
The intake air distributed to each branch pipe of the intake branch pipe 25 is guided to the intake port of the internal combustion engine 1 and flows into the combustion chamber while being mixed with the fuel injected from the fuel injection valve 22. The air-fuel mixture flowing into the combustion chamber is ignited by the spark plug and burned.
[0044]
Further, exhaust branch pipes 32a, 32b, 32c, and 32d are connected to the internal combustion engine 1, and the first cylinder 20a, the second cylinder 20b, the third cylinder 20c, and the fourth cylinder 20d are connected through an exhaust port (not shown). The combustion chambers communicate with each other. The exhaust branch pipes 32 a, 32 b, 32 c, and 32 d are connected to the exhaust purification catalyst 33, and the exhaust purification catalyst 33 is connected to the exhaust pipe 34. The exhaust pipe 34 is connected to a muffler (not shown) downstream.
[0045]
The exhaust purification catalyst 33 is activated when the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst 33 is equal to or higher than a predetermined temperature, and harmful gas components in the exhaust, for example, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxidation It is a catalyst that purifies substances (NOx) and the like. Examples of the exhaust purification catalyst 33 include a three-way catalyst, an occlusion reduction type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, an oxidation catalyst, or a catalyst obtained by appropriately combining these catalysts.
[0046]
As a characteristic configuration of the present embodiment, in the exhaust branch pipes 32a and 32d communicating with the exhaust sides of the first cylinder 20a and the fourth cylinder 20d, the exhaust flowing through the exhaust branch pipes 32a and 32d, respectively. A first-cylinder air-fuel ratio sensor 35a and a fourth-cylinder air-fuel ratio sensor 35b are attached as air-fuel ratio detection means for outputting an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the cylinder.
[0047]
In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture (burned gas) burned in the first cylinder 20a, the second cylinder 20b, the third cylinder 20c, and the fourth cylinder 20d of the internal combustion engine 1 passes through the exhaust port. The exhaust branches 32a, 32b, 32c and 32d are discharged to the exhaust branch pipes 32a, 32b, 32c and 32d, respectively, and then flow into the exhaust purification catalyst 33. Exhaust gas that has flowed into the exhaust purification catalyst 33 is discharged or exhausted from the exhaust purification catalyst 33 to the exhaust pipe 34 after the harmful gas components in the exhaust gas are removed or purified, and then released into the atmosphere via the muffler.
[0048]
Next, the internal combustion engine 1 is connected to the cooling water circulation mechanism 200 via the two cooling water passages 4 and 8. Here, the configuration of the cooling water circulation mechanism 200 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the cooling water circulation path and the cooling water circulation mechanism 200 formed inside the internal combustion engine 1.
[0049]
As cooling water paths in the internal combustion engine 1, a head side cooling water path 2a and a block side cooling water path 2b for circulating cooling water are formed in the cylinder head 1a and the cylinder block 1b of the internal combustion engine 1, respectively. The side cooling water channel 2a and the block side cooling water channel 2b communicate with each other.
[0050]
A cooling water passage 4 is connected to the head side cooling water passage 2 a, and the cooling water passage 4 is connected to a cooling water inlet of the radiator 5. Subsequently, the cooling water outlet of the radiator 5 is connected to the thermostat valve 7 via the cooling water channel 6.
[0051]
In addition to the cooling water passage 6, a cooling water passage 8 and a bypass passage 9 are connected to the thermostat valve 7. The cooling water passage 8 is connected to a suction port of a mechanical water pump 10 using a rotational torque of the crankshaft as a drive source, and a discharge port of the mechanical water pump 10 is connected to the block side cooling water passage 2b. On the other hand, the bypass passage 9 is connected to the head side cooling water passage 2a.
[0052]
The thermostat valve 7 is a flow path switching valve that blocks either the cooling water path 6 or the bypass path 9 according to the temperature of the cooling water. Specifically, the thermostat valve 7 shuts off the cooling water passage 6 and simultaneously opens the cooling water passage 9 when the temperature of the cooling water flowing through the thermostat valve 7 is equal to or lower than a predetermined valve opening temperature. 8 is connected to the cooling water passage 9. On the other hand, when the temperature of the cooling water flowing through the thermostat valve 7 is higher than the valve opening temperature, the thermostat valve 7 opens the cooling water passage 6 and simultaneously shuts off the cooling water passage 9, and the cooling water passage 8 and the cooling water passage 6. And conduct.
[0053]
Next, a heater hose 11 is connected in the middle of the cooling water passage 4, and the heater hose 11 is connected to the cooling water passage 8 between the thermostat valve 7 and the mechanical water pump 10.
[0054]
In the middle of the heater hose 11, a heater core 12 for exchanging heat between the cooling water and the air for heating the vehicle interior is disposed. In the middle of the heater hose 11 positioned between the heater core 12 and the cooling water passage 4, a cooling water heating mechanism 19 for heating the cooling water using a heat source other than the heat generated in the internal combustion engine 1 is provided. Examples of the cooling water heating mechanism 19 include a combustion heater and an electric heater.
[0055]
A first bypass passage 13a is connected to the heater hose 11 located between the heater core 12 and the cooling water passage 8. The first bypass passage 13 a is connected to the cooling water suction port of the electric water pump 14.
[0056]
The electric water pump 14 is a water pump driven by an electric motor, and is configured to discharge the cooling water sucked from the cooling water suction port at a predetermined pressure from the cooling water discharge port.
[0057]
The cooling water discharge port of the electric water pump 14 is connected to the cooling water inlet of the heat storage container 15 through the second bypass passage 13b. The heat storage container 15 is a container that stores the cooling water while storing the heat of the cooling water, and when new cooling water flows from the cooling water inlet, the high temperature stored in the heat storage container 15 instead. The cooling water is discharged from the cooling water outlet. In addition, a heat storage container water temperature sensor 18 that outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the cooling water in the heat storage container 15 is attached in the heat storage container 15. The heat storage container 15 is an embodiment of a heat storage device provided in the internal combustion engine according to the present embodiment.
[0058]
Note that one-way valves 15a and 15b for preventing the backflow of the cooling water are attached to the cooling water inlet and the cooling water outlet of the heat storage container 15, respectively.
[0059]
A third bypass passage 13 c is connected to the cooling water outlet of the heat storage container 15, and this third bypass passage 13 c is connected to the heater hose 11 located between the cooling water heating mechanism 19 and the cooling water passage 4. Has been.
[0060]
In addition, in the heater hose 11 located between the cooling water heating mechanism 19 and the cooling water passage 4, a portion closer to the cooling water passage 4 than a connection portion to the third bypass passage 13c is referred to as a first heater hose 11a. A portion on the cooling water heating mechanism 19 side is referred to as a second heater hose 11b. The heater hose 11 positioned between the cooling water heating mechanism 19 and the heater core 12 is referred to as a third heater hose 11c. Further, in the heater hose 11 located between the heater core 12 and the cooling water passage 8, a portion closer to the heater core 12 than the connection portion to the first bypass passage 13a is referred to as a fourth heater hose 11d, and the cooling water passage 8 side. This part is referred to as a fifth heater hose 11e.
[0061]
A flow path switching valve 16 is provided at a connection portion between the fourth heater hose 11d, the fifth heater hose 11e, and the first bypass passage 13a. The flow path switching valve 16 is a valve that selectively switches between all the conduction of the three passages and the blocking of any one of the three passages. The flow path switching valve 16 is driven by an actuator composed of, for example, a step motor.
[0062]
The internal combustion engine 1 and the cooling water circulation mechanism 200 configured as described above are provided with an electronic control unit (ECU) 39 for controlling the internal combustion engine 1 and the cooling water circulation mechanism 200.
[0063]
The ECU 39 includes an engine water temperature sensor 17, a heat storage container water temperature sensor 18, an air flow meter 29, a throttle position sensor 31, a first cylinder air-fuel ratio sensor 35 a, a fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35 b, and a crank position sensor 38. Various sensors such as an accelerator position sensor 40 that outputs an electric signal corresponding to the operation amount (accelerator opening) of the accelerator pedal that is not connected are connected via electric wiring, and the output signals of the various sensors are input to the ECU 39. ing.
[0064]
The ECU 39 is also electrically connected to the electric water pump 14, the flow path switching valve 16, the cooling water heating mechanism 19, the drive circuit 22a, the throttle actuator 30a, the starter motor 37, and the like. Connected through.
[0065]
Here, the ECU 39 is a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a backup RAM, a timer counter, etc., an external input circuit including an A / D converter, an external output A circuit or the like is provided. The CPU, ROM, RAM, backup RAM, timer counter, and the like, and an external input circuit, an external output circuit, and the like are connected by a bidirectional bus and constitute a logical operation circuit as a whole.
[0066]
The ECU 39 configured as described above is a control (fuel injection control) for injecting and supplying fuel to each intake port through the opening / closing valve operation of the fuel injection valve 22 based on the detection signals of various sensors, and the internal combustion engine 1 that is performed when the engine is started. Various controls relating to the operating state of the internal combustion engine 1 such as preheating control (preheat control) and operation control for performing operation control for each cylinder when the engine is started are performed.
[0067]
The ECU 39 configured as described above constitutes a control device for the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, and constitutes an air-fuel ratio estimation means, a thermal influence estimation means, a control means, and an abnormality determination means. .
[0068]
Hereinafter, the preheating control of the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention will be described. Here, it is assumed that high-temperature cooling water is stored in the heat storage container 15 in advance. FIG. 3 shows a cooling water circulation circuit when the internal combustion engine 1 is preheated.
[0069]
In the preheating control, the ECU 39 first applies drive power to the starter motor 37 when the internal combustion engine 1 is started, for example, when an ignition switch (not shown) provided in the passenger compartment is switched from OFF to ON. The fourth heater hose 11d is shut off and the fifth heater hose 11e and the first bypass passage 13a are electrically connected while prohibiting the application of drive power to the fuel injection valve provided for each cylinder of the internal combustion engine 1. In order to achieve this, the flow path switching valve 16 is controlled, and the electric water pump 14 is further operated.
[0070]
In this case, since the mechanical water pump 10 does not operate and only the electric water pump 14 operates, as shown in FIG. 3, the electric water pump 14 → the second bypass passage 13b → the heat storage container 15 → the third bypass passage. 13c → first heater hose 11a → cooling water passage 4 → head side cooling water passage 2a → block side cooling water passage 2b → mechanical water pump 10 → cooling water passage 8 → fifth heater hose 11e → flow path switching valve 16 → first A circulation circuit through which cooling water flows in the order of the bypass passage 13a → the electric water pump 14 is established.
[0071]
In the above circulation circuit, a part of the cooling water flowing into the head side cooling water passage 2a from the cooling water passage 4 flows to the fifth heater hose 11e via the cooling water passage 9 → the thermostat valve 7 → the cooling water passage 8. become.
[0072]
When such a circulation circuit is established, the cooling water discharged from the electric water pump 14 flows into the heat storage container 15 through the second bypass passage 13b, and the high-temperature cooling stored in the heat storage container 15 in place of it. Water (hereinafter referred to as warm water) is discharged from the heat storage container 15.
[0073]
The hot water discharged from the heat storage container 15 flows into the head side cooling water passage 2a in the internal combustion engine 1 through the third bypass passage 13c, the first heater hose 11a, and the cooling water passage 4, and the head side cooling water passage 2a. A part of the hot water that has flowed into the block flows into the block-side cooling water channel 2b, and the remaining hot water flows into the cooling water channel 9. In the engine, the hot water flowing in from the cooling water passage 4 is compared with the plurality of cylinders arranged in series as shown in FIG. 1, the fourth cylinder 20d → the third cylinder 20c → the second cylinder 20b → The first cylinder 20a flows in this order.
[0074]
The warm water that has flowed from the head side cooling water channel 2a to the block side cooling water channel 2b flows into the cooling water channel 8 through the mechanical water pump 10 after flowing through the block side cooling water channel 2b. On the other hand, the hot water flowing into the cooling water channel 9 from the head side cooling water channel 2 a flows into the cooling water channel 8 through the thermostat valve 7 after flowing through the cooling water channel 9.
[0075]
The hot water stored in the heat storage container 15 in this way goes to the head side cooling water channel 2a, the block side cooling water channel 2b, the cooling water channel 9, and the cooling water channel 8 (hereinafter collectively referred to as the engine cooling water channel). When it flows in, the low-temperature cooling water staying in the engine cooling water channel is pushed out from the engine cooling water channel to the fifth heater hose 11e.
[0076]
When the hot water stored in the heat storage container 15 is filled in the engine cooling water channel and the low-temperature cooling water staying in the engine cooling water channel flows out of the engine cooling water channel, the ECU 39 The operation of the water pump 14 is stopped, and then the application of drive power to the starter motor 37 and the fuel injection valve 22 is permitted to start the internal combustion engine 1.
[0077]
In addition, as a method for determining that the hot water stored in the heat storage container 15 is filled in the engine cooling water channel, (1) the hot water in the heat storage container 15 is started from the time when the operation of the electric water pump 14 is started. A predetermined time (hereinafter referred to as “cooling water arrival time”) until reaching the entire cooling water channel in the engine is experimentally obtained in advance, and the elapsed time from the start of the operation of the electric water pump 14 is the cooling time. A method of determining that the engine cooling water passage is filled with hot water when the water arrival time is exceeded, (2) an output signal of the engine water temperature sensor 17 that outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the hot water in the engine cooling water passage A method for determining that the engine cooling water channel is filled with warm water when the value becomes equal to or higher than a predetermined temperature can be exemplified.
[0078]
When application of drive power to the starter motor 37 is permitted on the condition that the engine cooling water passage is filled with hot water, the ECU 39 applies drive power to the starter motor 37 and starts cranking the internal combustion engine 1.
[0079]
When the cranking of the internal combustion engine 1 is started, the mechanical water pump 10 is operated correspondingly, and the mechanical water pump 10 → the block side cooling water channel 2b → the head side cooling water channel 2a → the cooling water channel 9 → the thermostat valve 7 A circulation circuit in which the cooling water flows in the order of the cooling water passage 8 → the mechanical water pump 10, that is, a circulation circuit in which the cooling water circulates only through the engine cooling water passage is established.
[0080]
At that time, since the above-described engine cooling water passage is filled with the hot water supplied from the heat storage container 15, only the hot water circulates through the engine cooling water passage, and the low-temperature cooling water is cooled in the engine cooling water. There is no inflow into waterways.
[0081]
As a result, the heat transferred from the hot water stored in the heat storage container 15 to the internal combustion engine 1 is not lost to the low-temperature cooling water, and the internal combustion engine 1 is quickly preheated.
[0082]
Here, since the hot water flowing into the internal combustion engine 1 from the heat storage container 15 through the cooling water passage 4 flows while supplying heat to the cylinder head 1a (and to the cylinder block 1b), the temperature decreases as it flows downstream. It will be followed. Since the amount of heat supplied to the cylinder head 1a (and the cylinder block 1b) from the hot water whose temperature has decreased on the downstream side in this way is smaller than the amount of heat supplied before the temperature decreases on the upstream side, Will be biased. That is, in the engine, the fourth cylinder 20d located on the inlet side (upstream side) of hot water and the first cylinder 20a located on the outlet side (downstream side) have higher temperatures on the fourth cylinder 20d side. Under the influence of this temperature variation, the air-fuel ratio also varies.
[0083]
FIG. 4 is a diagram for explaining the variation in the air-fuel ratio generated between the cylinders when the hot water stored in the heat storage container 15 flows into the internal combustion engine 1. The figure shows that hot water flows in and the hot water flows in the order of the fourth cylinder 20d → the third cylinder 20c → the second cylinder 20b → the first cylinder 20a, and FIG. It is an example of a map.
[0084]
As shown in the figure, in the present embodiment, by arranging a plurality of cylinders in series, hot water flows in the order of the fourth cylinder 20d → the third cylinder 20c → the second cylinder 20b → the first cylinder 20a. (Also, it can be said that the engine cooling water passage is provided so that the warm water flows in this order.) And, in the process in which the warm water stored in the heat storage container 15 flows in the internal combustion engine 1, the temperature of the warm water is It goes down as it goes downstream. Thereby, the temperature of each cylinder falls as it goes downstream. That is, the temperature decreases in the order of the fourth cylinder 20d → the third cylinder 20c → the second cylinder 20b → the first cylinder 20a. Under the influence of this temperature, the air-fuel ratio of each cylinder also varies. FIG. 4B shows an example of an experimentally obtained map of the air-fuel ratio relationship between the cylinders at this time.
[0085]
The air-fuel ratios of the first cylinder 20a (# 1) and the fourth cylinder 20d (# 4) are detected by the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b, respectively, and this first cylinder 20a (# 1) And the map having the detected value of the air-fuel ratio of the fourth cylinder 20d (# 4), the air-fuel ratio between the second cylinder 20b (# 2) and the third cylinder 20c (# 3) is determined from these air-fuel ratios. Can be estimated. In FIG. 4B, the air-fuel ratios of the first cylinder 20a (# 1) and the fourth cylinder 20d (# 4) are detected by the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b, respectively. By using this map, the air-fuel ratio between the second cylinder 20b (# 2) and the third cylinder 20c (# 3) can be estimated from these air-fuel ratios.
[0086]
In the present embodiment, by detecting or estimating the air-fuel ratios of all the cylinders in this way, when the air-fuel ratio varies between the cylinders by looking at variations in the air-fuel ratio among the cylinders, Operation control of all cylinders is performed independently.
[0087]
Next, the preheating control (engine preheating) and the operation control flow for each cylinder by the control device according to the present embodiment will be described.
[0088]
The flowchart shown in FIG. 5 is a flowchart showing the flow of preheating control and operation control for each cylinder, and is a routine executed by the ECU 39 when a trigger signal is input to the ECU 39. The trigger signal that is the control execution start condition can be exemplified as a trigger signal that an ignition switch (not shown) disposed in the passenger compartment is switched from OFF to ON.
[0089]
In step S101, the ECU 39 reads the output signal (Tth) of the water temperature sensor 18 in the heat storage container.
[0090]
In step S102, it is determined whether the preheating control execution condition is satisfied. In the present embodiment, the element used for the determination here is the output signal of the engine water temperature sensor 17. Based on the output signal of the engine water temperature sensor 17, the ECU 39 calculates the coolant temperature Tw in the coolant channel in the engine, and determines whether the calculated temperature Tw is lower than a predetermined temperature (for example, 45 ° C.). To do. When it is determined that the calculated temperature Tw is lower than the predetermined temperature, the process proceeds to step S103 in order to circulate the cooling water to the internal combustion engine 1. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily exited.
[0091]
Here, when the cooling water temperature Tw in the engine cooling water passage is higher than a predetermined temperature (for example, 45 ° C.), the effect is small even if the cooling water is circulated, and power consumption of the electric water pump 14 is eliminated. In addition, the temperature of the internal combustion engine 1 is not increased. The electric power for driving the electric water pump 14 is supplied from a battery mounted on the vehicle. However, since this electric power is limited, it is important to reduce the electric power consumption in this way.
[0092]
In step S103, ECU39 determines the time (cooling water arrival time) which operates the electric water pump 14 based on the output signal of the water temperature sensor 18 in the heat storage container read in step S101.
[0093]
The relationship between the output signal of the water temperature sensor 18 in the heat storage container and the time for operating the electric water pump 14 is previously mapped. The ECU 39 calculates the time for operating the electric water pump 14 based on the read output signal of the water temperature sensor 18 in the heat storage container and the map.
[0094]
In step S104, electric power is supplied to the electric water pump 14 to operate the electric water pump 14 (preheating control of the internal combustion engine 1 is performed). At this time, the ECU 39 controls the flow path switching valve 16 so as to shut off the fourth heater hose 11d and connect the fifth heater hose 11e and the first bypass passage 13a, and also applies drive power to the electric water pump 14. As a result, a circulation circuit that passes through the heat storage container 15 and the engine cooling water passage is established, and the hot water stored in the heat storage container 15 is supplied to the engine cooling water passage. Further, a warning lamp may be turned on to notify the driver that preheating control is being executed.
[0095]
In step S105, the ECU 39 determines whether or not the time calculated in step S103 has elapsed since the operation of the electric water pump 14 in step S105. When the ECU 39 determines that the time elapsed since the operation of the electric water pump 14 is longer than the time calculated in step S104, the hot water stored in the heat storage container 15 is stored in the engine cooling water channel. It is considered that the whole has been distributed, and the process proceeds to step S106. On the other hand, if a negative determination is made, the electric water pump 14 is continuously operated.
[0096]
In step S106, the ECU 39 stops the application of the driving power to the electric water pump 14, stops the operation of the electric water pump 14, and stops the circulation of the cooling water. At this time, the preheat lamp in the passenger compartment may be turned off to notify the driver that the preheating of the internal combustion engine 1 has been completed.
[0097]
In step S107, the engine is started by permitting the starter motor 37 to operate.
[0098]
In step S108, the ECU 39 reads output signals from the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b. Note that the air-fuel ratio sensor is also preferably maintained in an active state when the internal combustion engine 1 is started by performing preheating.
[0099]
In step S109, the ECU 39 estimates the air-fuel ratios of the second cylinder 20b and the third cylinder 20c based on the output signals from the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b. For this estimation, a map as shown in FIG. 4B is used as described above.
[0100]
In step S110, the ECU 39 compares the output signal of the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a with the output signal of the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b. If the difference between the output signal of the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the output signal of the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b is larger than a predetermined value (determination value), the process proceeds to step S111, and the difference is determined. If it is less than the value, the process proceeds to step S112.
[0101]
In step S111, the ECU 39 estimates in step S109 the air-fuel ratios of the first cylinder 20a and the fourth cylinder 20d calculated based on the output signals from the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b. Based on the air-fuel ratio of the second cylinder 20b and the third cylinder 20c, operation control for each cylinder is performed.
[0102]
The ECU 39 improves the operating state (combustion state) of each cylinder based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio of each cylinder and a preset target air-fuel ratio (for example, theoretical air-fuel ratio). Control. As the operation control for each cylinder, the fuel injection amount, ignition timing, valve overlap amount, air flow (air flow) control in each cylinder, intake air amount into each cylinder, etc. are corrected for each cylinder. Do. Correction of the fuel injection amount, ignition timing, valve overlap amount, airflow control in each cylinder, intake air amount into each cylinder, etc. may be performed alone or in combination as much as possible. It may be broken.
[0103]
Here, the operation control for each cylinder according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0104]
First, a case where the fuel injection amount is corrected will be described. FIG. 6A is a map showing the relationship between the air-fuel ratio and the fuel injection amount.
[0105]
The ECU 39 corrects the fuel injection amount for each cylinder by using the map shown in FIG. 6A based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio and a preset target air-fuel ratio. Thus, the operating state is improved for each cylinder. That is, when the ECU 39 determines that the detected or estimated air-fuel ratio is leaner than the preset target air-fuel ratio, the ECU 39 increases the fuel injection amount, and the detected or estimated air-fuel ratio is preset. When it is determined that the target air-fuel ratio is on the rich side, the correction for reducing the fuel injection amount is performed for each cylinder.
[0106]
Next, a case where the ignition timing is corrected will be described. FIG. 6B is a map showing the relationship between the air-fuel ratio and the ignition timing.
[0107]
The ECU 39 corrects the ignition timing for each cylinder by using the map shown in FIG. 6B based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio and the preset target air-fuel ratio. , Improve the operating state for each cylinder. That is, if the ECU 39 determines that the detected or estimated air-fuel ratio is leaner than the preset target air-fuel ratio, the ignition timing is advanced (advanced), and the detected or estimated air-fuel ratio is If it is determined that the target air-fuel ratio is on the richer side than the preset target air-fuel ratio, correction for delaying (retarding) the ignition timing is performed for each cylinder.
[0108]
Next, a case where the valve overlap amount is corrected will be described. FIG. 6C is a map showing the relationship between the air-fuel ratio and the valve overlap amount.
[0109]
The ECU 39 corrects the valve overlap amount by using the map shown in FIG. 6C based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio and the preset target air-fuel ratio for each cylinder. Thus, the operating state is improved for each cylinder. That is, when the ECU 39 determines that the detected or estimated air-fuel ratio is leaner than the preset target air-fuel ratio, the ECU 39 increases the valve overlap amount, and the detected or estimated air-fuel ratio becomes When it is determined that the value is on the rich side from the set target air-fuel ratio, correction for reducing the valve overlap amount is performed for each cylinder. Adjustment of the valve overlap amount for each cylinder is performed by a valve timing adjusting means for adjusting the valve timing provided for each cylinder, which uses an electromagnetic force to drive the intake valve and the exhaust valve. It is preferable to apply an electromagnetically driven valve mechanism.
[0110]
Next, the case where the airflow control in each cylinder is corrected will be described. FIG. 6D is a map showing the relationship between the air-fuel ratio and the turbulence of the airflow.
[0111]
The ECU 39 uses the map shown in FIG. 6 (d) based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio and the preset target air-fuel ratio for each cylinder to thereby determine the airflow in each cylinder. Disturbance is corrected and the operating state is improved for each cylinder. That is, when the ECU 39 determines that the detected or estimated air-fuel ratio is on the lean side of the preset target air-fuel ratio, the ECU 39 increases the turbulence of the airflow, and the detected or estimated air-fuel ratio is set in advance. When it is determined that the air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio, correction for reducing the turbulence of the airflow is performed for each cylinder. As a means for controlling the turbulence of the airflow in the cylinder, for example, there is a vortex generating means for making the flow of intake air entering the cylinder a swirl such as swirl or tumble. This includes, for example, two ports provided in a cylinder and each led to a separate intake valve, that is, a straight port including a swirl control valve (SCV) for intake control, And a swirl generating means that includes a helical port having a small projection for generating a swirl inside, and generating a swirl in the combustion chamber by closing the swirl control valve.
[0112]
Next, a case where the intake air amount into each cylinder is corrected will be described. FIG. 6E is a map showing the relationship between the air-fuel ratio and the intake air amount.
[0113]
The ECU 39 performs the intake into each cylinder by using the map shown in FIG. 6E based on the difference between the detected or estimated air-fuel ratio and the preset target air-fuel ratio for each cylinder. The air flow is corrected to improve the operating state for each cylinder. That is, when the ECU 39 determines that the detected or estimated air-fuel ratio is leaner than the preset target air-fuel ratio, the ECU 39 reduces the intake air amount, and the detected or estimated air-fuel ratio is set in advance. When it is determined that the air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio, correction for increasing the intake air amount is performed for each cylinder. The adjustment of the intake air amount into each cylinder is performed by an intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount provided for each cylinder. For example, each of the cylinders communicating with each cylinder The intake pipe may be provided with an intake throttle valve (throttle valve) that adjusts the flow rate of the intake air flowing through each intake pipe.
[0114]
Returning to the flowchart shown in FIG.
[0115]
In step S112, the ECU 39 stops energization to the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b and performs control only by the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a. If the difference in air-fuel ratio between the cylinders becomes small or substantially constant, the air-fuel ratios of the respective cylinders can be regarded as equal. Therefore, it is not necessary to detect or estimate the air-fuel ratio of each cylinder, and only one air-fuel ratio sensor needs to be operated. Thereby, power consumption can be suppressed and deterioration of the sensor can be suppressed. Note that one air-fuel ratio sensor to be operated is not limited to the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a, and may not always be the same sensor.
[0116]
As described above, according to the present embodiment, due to the influence of warm water flowing into the internal combustion engine 1 from the heat storage container 15, the temperature of the upstream cylinder among the plurality of cylinders becomes the temperature of the downstream cylinder. The first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio are provided on the exhaust branch pipes 32a and 32d that are connected to the exhaust sides of the first cylinder 20a and the fourth cylinder 20d, respectively. By detecting the air-fuel ratio between the first cylinder 20a and the fourth cylinder 20d by the sensor 35b, the air-fuel ratio between the second cylinder 20b and the third cylinder 20c can be estimated.
[0117]
Accordingly, it is not necessary to provide an air-fuel ratio sensor for each cylinder, and optimal control for each cylinder can be realized without increasing the cost, while keeping the manufacturing cost low. Occurrence can be prevented. Therefore, it is possible to prevent deterioration of exhaust emission and drivability.
[0118]
Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to provide an air-fuel ratio sensor for each cylinder, the space required for mounting the air-fuel ratio sensor is provided when air-fuel ratio sensors are provided for all cylinders. Can be smaller than That is, the space around the internal combustion engine 1 can be used efficiently, and the degree of freedom in designing the members constituting the internal combustion engine 1 can be increased.
[0119]
In addition, according to the present embodiment, the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where the air-fuel ratio sensor is provided in all the cylinders, so that the assembling efficiency can be improved. Also, workability during maintenance can be improved. In addition, since the number of air-fuel ratio sensors can be reduced by this embodiment, a heater for stably maintaining the sensors at a predetermined activation temperature is consumed as compared with the case where the air-fuel ratio sensors are provided in all the cylinders. Power to be reduced.
[0120]
In the present embodiment, air-fuel ratio sensors are provided for the first cylinder 20a and the fourth cylinder 20d. When hot water flows into the internal combustion engine 1 from the heat storage container 15, the hot water is affected by the most upstream fourth cylinder 20d and the highest temperature among the first to fourth cylinders 20a to 20d. Thus, since the temperature of the hot water is lower in the first cylinder on the most downstream side than on the upstream side, the temperature is the lowest among the first to fourth cylinders 20a to 20d. That is, among the plurality of cylinders, the air-fuel ratio of the fourth cylinder 20d is the richest, and the air-fuel ratio of the first cylinder 20a is the leanest. Further, since the evaporability (ease of vaporization) of the fuel changes when the temperature is high, it is preferable to detect the air-fuel ratio of the fourth cylinder 20d at which the temperature is highest rather than estimated. Further, by providing the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a in the most lean first cylinder 20a and detecting the air-fuel ratio, lean misfire and ignition failure can be prevented, and stable combustion can be ensured. . In this way, by detecting the value of the air / fuel ratio on the most rich side (4th cylinder 20d) and the value of the air / fuel ratio on the most lean side (1st cylinder 20a), the values (2nd cylinder 20b and 3rd) Since the air-fuel ratio value of the cylinder 20c) is estimated, more accurate estimation can be performed when two air-fuel ratio sensors are used.
[0121]
In the present embodiment, the air-fuel ratios of the two cylinders are compared in step S110, and if the air-fuel ratio difference between the cylinders is larger than the determination value, the process proceeds to step S111 to perform operation control for each cylinder. When the air-fuel ratio difference between the cylinders is smaller than the determination value, the process proceeds to step S112. However, the present invention is not limited to this. That is, in step S110, it is determined whether or not the influence of the hot water supplied (inflowing) from the heat storage container 15 into the internal combustion engine 1 on the air-fuel ratio of each cylinder (variing the air-fuel ratio between the cylinders) has been reduced. If it is determined that it is estimated that the influence of hot water is not settled, the process proceeds to step S111 and the operation control is performed for each cylinder. If it is estimated that the influence of hot water is subdued, the process proceeds to step S112. It is good. Here, the case where it is estimated that the influence of the hot water has subsided is, for example, the case where a predetermined time has elapsed since the supply of hot water was stopped (the water pump was stopped in step S106), or the cooling water in the internal combustion engine 1 This is a case where the value of the engine water temperature sensor 17 for detecting the water temperature is equal to or higher than a predetermined value, which corresponds to the internal combustion engine 1 being almost warmed up.
[0122]
Here, it is also preferable to arrange the air-fuel ratio sensor at the position shown in FIG. FIG. 7 shows the first cylinder air-fuel ratio in the exhaust branch pipe 32a of the first cylinder 20a and the collecting portion 32e in which the exhaust branch pipes 32a to 32d communicating with the first to fourth cylinders 20a to 20d are gathered. It is the schematic which shows the embodiment which provided the sensor 35a and the gathering part air-fuel ratio sensor 35c. FIG. 8 is a map showing the relationship between the air-fuel ratios between the cylinders in the configuration shown in FIG. 7, and the first cylinder 20a detected by the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the collective portion air-fuel ratio sensor 35c. And a map for estimating the air-fuel ratio of the second to fourth cylinders 20b to 20d based on the air-fuel ratio between the first and second collecting portions 32e.
[0123]
Even in this case, by providing the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a in the most lean first cylinder 20a and detecting the air-fuel ratio, lean misfire and poor ignition can be prevented, and stable combustion is ensured. be able to. Further, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 33 is detected by providing a collective portion air-fuel ratio sensor 35c in the collective portion 32e of the exhaust branch pipes 32a to 32d communicating with the first to fourth cylinders 20a to 20d. It is not necessary to separately provide an air-fuel ratio sensor to be provided in front of the exhaust purification catalyst 33, so that further cost reduction can be achieved.
[0124]
The air-fuel ratio sensor only needs to be provided in at least two places among the plurality of cylinders and the collecting portion where at least two of the exhaust branch pipes communicating with each cylinder gather.
[0125]
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, in addition to the control described in the first embodiment, an abnormality detection routine for detecting an abnormality of the air-fuel ratio sensor is further provided. FIG. 9 is a flowchart showing an abnormality detection routine for detecting an abnormality of the air-fuel ratio sensor by the control device according to the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0126]
In the abnormality detection routine, when it is estimated that the influence of the hot water flowing into the internal combustion engine 1 from the heat storage container 15 on the air-fuel ratio of each cylinder (dispersing the air-fuel ratio between the cylinders) is reduced, for example, heat storage An engine water temperature sensor that detects the water temperature of the cooling water passage in the internal combustion engine 1 when a predetermined time has elapsed since the supply of hot water flowing from the container 15 into the internal combustion engine 1 is stopped (in step S106, the water pump is stopped). This routine is executed by the ECU 39 when the value 17 becomes equal to or greater than a predetermined value (that is, when the engine is almost warmed up).
[0127]
In step S201, the ECU 39 reads output signals from the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b.
[0128]
In step S202, the ECU 39 detects abnormality of the air-fuel ratio sensor.
[0129]
When it is estimated that the influence of the hot water flowing into the internal combustion engine 1 from the heat storage container 15 on the air-fuel ratio of each cylinder (dispersing the air-fuel ratio between the cylinders) is reduced, the difference in air-fuel ratio between the cylinders Should be small or substantially constant. By comparing the air-fuel ratios at this time, if the difference between the air-fuel ratio sensors is large, it is regarded as abnormal. That is, when the difference between the output signals of the first cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth cylinder air-fuel ratio sensor 35b or the air-fuel ratio calculated based on the output signal is larger than a predetermined determination value, the ECU 39 It is determined that the air-fuel ratio sensor is abnormal. If it is determined that there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor, the ECU 39 selects the air-fuel ratio sensor having the larger difference from the target air-fuel ratio among the values of the first-cylinder air-fuel ratio sensor 35a and the fourth-cylinder air-fuel ratio sensor 35b. Judge that there is an abnormality. Then, the process proceeds to step S203. On the other hand, if a negative determination is made in step S202, this routine is temporarily exited.
[0130]
In step S203, the operation of the air-fuel ratio sensor determined to be abnormal is stopped.
[0131]
When it is determined that there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor, only a normal air-fuel ratio sensor whose operation is not prohibited is operated.
[0132]
Here, it is also preferable that a sensor operation prohibition flag storage area in which “1” is stored is set in the ECU 39 when it is determined that there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor. In the first embodiment described above, the sensor operation prohibition flag storage area is accessed between step S107 and step S108 in the flowchart shown in FIG. 5 or between step S108 and step S109. Thus, a step of determining whether or not “1” is stored in the sensor operation prohibition flag storage area may be provided. If it is determined that “1” is not stored, the process proceeds to step S108 or step S109. If it is determined that “1” is stored, the process proceeds to step S112, and the operation is prohibited. Only normal air-fuel ratio sensors that are not operating should be activated.
[0133]
Further, in the preheating control and the operation control for each cylinder described in the first embodiment, the ECU 39 stores the past history such as the detected value and the estimated value of the air-fuel ratio and the operation control for each cylinder performed accordingly. You may keep it. Thereby, when it is determined that there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor, the operation control for each cylinder can be performed based on the normal air-fuel ratio sensor and the past history.
[0134]
Thus, according to the present embodiment, it is possible to determine abnormality of the air-fuel ratio sensor with a simple configuration.
[0135]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the detection of the air-fuel ratio for each cylinder can be realized without increasing the cost and keeping the manufacturing cost low. Further, by detecting the air-fuel ratio in this way, it is possible to prevent the occurrence of combustion fluctuations and to perform control for preventing deterioration of exhaust emission and drivability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling water circulation path and a cooling water circulation mechanism formed inside the internal combustion engine.
FIG. 3 is a diagram showing a cooling water circulation circuit when preheating an internal combustion engine.
FIG. 4 is a diagram for explaining variation in air-fuel ratio that occurs between cylinders when hot water stored in a heat storage container flows into the internal combustion engine.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of preheating control and operation control for each cylinder.
FIG. 6 is a diagram for explaining operation control for each cylinder.
7 is a schematic view showing an embodiment in which an air-fuel ratio sensor is provided in each of an exhaust branch pipe 32a and a collecting portion 32e of the first cylinder 20a. FIG.
8 is a diagram showing the relationship of air-fuel ratio between cylinders in the configuration shown in FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing an abnormality detection routine for detecting an abnormality of an air-fuel ratio sensor by a control device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
1a Cylinder head
1b Cylinder block
2a Head side cooling water channel
2b Block side cooling water channel
4 Cooling water passage
5 Radiator
7 Thermostat valve
8 Cooling water passage
10 Mechanical water pump
11 Heater hose
11a First heater hose
11b Second heater hose
11c 3rd heater hose
11d 4th heater hose
11e 5th heater hose
12 Heater core
13 Bypass passage
13a First bypass passage
13b Second bypass passage
13c 3rd bypass passage
14 Electric water pump
15 Heat storage container
17 Engine water temperature sensor
18 Water temperature sensor in heat storage container
19 Cooling water heating mechanism
20a 1st cylinder
20b 2nd cylinder
20c 3rd cylinder
20d 4th cylinder
22 Fuel injection valve
22a Drive circuit
23 Fuel piping
24 Fuel delivery pipe
25 Intake branch pipe
26 Surge tank
27 Intake pipe
28 Air cleaner box
29 Air Flow Meter
30 Throttle valve
30a Actuator for throttle
31 Throttle position sensor
32a, 32b, 32c, 32d Exhaust branch pipe
32e Meeting part
33 Exhaust gas purification catalyst
35a 1st cylinder air-fuel ratio sensor
35b 4th cylinder air-fuel ratio sensor
35c Collecting part air-fuel ratio sensor
39 ECU
200 Cooling water circulation mechanism

Claims (8)

蓄熱状態にある熱媒体により順次温められる複数の気筒を有するとともに、各気筒それぞれの空燃比に基づいて所望の運転制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記複数の気筒にそれぞれ対応して設けられた複数の排気枝管及び該複数の排気枝管が集合する集合部のうち、前記熱媒体により温められる順に従って上位の位置と下位の位置に設けられた、少なくとも２以上で、かつ、気筒数より少ない数の空燃比検出手段と、
各気筒の前記熱媒体による加温順に従った温度勾配に基づいて、前記空燃比検出手段により検出された空燃比から、前記空燃比検出手段が設けられていない排気枝管に連通する気筒の空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。In a control apparatus for an internal combustion engine that has a plurality of cylinders that are sequentially heated by a heat medium in a heat storage state and performs desired operation control based on the air-fuel ratio of each cylinder,
Among the plurality of exhaust branch pipes provided corresponding to each of the plurality of cylinders and the gathering portion where the plurality of exhaust branch pipes gather, they are provided at an upper position and a lower position according to the order of heating by the heat medium. A number of air-fuel ratio detection means that is at least two and less than the number of cylinders;
Based on the temperature gradient according to the heating order of the heat medium of each cylinder, the air in the cylinder communicating with the exhaust branch pipe not provided with the air-fuel ratio detection means from the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means. Air-fuel ratio estimating means for estimating the fuel ratio;
A control device for an internal combustion engine, comprising: 前記複数の気筒に対して、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響を推定する熱影響推定手段と、
前記熱影響推定手段により、前記複数の気筒に対して前記熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時に、前記少なくとも２以上設けられた空燃比検出手段のうち１つの空燃比検出手段のみを稼働させる制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。Thermal influence estimation means for estimating the influence of heat by the heat medium in the heat storage state for the plurality of cylinders;
When it is estimated by the thermal effect estimation means that the heat effect of the heat medium has been subsided on the plurality of cylinders, only one air-fuel ratio detection means among the air-fuel ratio detection means provided at least two or more is provided. Control means to operate;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising: 前記複数の気筒に対して、蓄熱状態にある熱媒体による熱の影響を推定する熱影響推定手段と、
前記熱影響推定手段により、前記複数の気筒に対して前記熱媒体による熱の影響が収まったと推定される時に、前記空燃比検出手段により検出された特定気筒の空燃比の差が所定範囲外であった場合、前記空燃比検出手段の異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。Thermal influence estimation means for estimating the influence of heat by the heat medium in the heat storage state for the plurality of cylinders;
When it is estimated by the thermal effect estimation means that the heat effect due to the heat medium has been reduced for the plurality of cylinders, the difference in air-fuel ratio of the specific cylinder detected by the air-fuel ratio detection means is outside a predetermined range. If there is an abnormality determination means for determining that the air-fuel ratio detection means is abnormal,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising: 前記空燃比推定手段により推定された空燃比と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて、各気筒毎に内燃機関の運転制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。4. The operation control of the internal combustion engine is performed for each cylinder based on the air-fuel ratio estimated by the air-fuel ratio estimation means and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means. The control device for an internal combustion engine according to any one of the above. 請求項１〜４のいずれか１項において、  In any one of Claims 1-4,
前記空燃比検出手段のうち１つは、前記複数の排気枝管のうち前記熱媒体により温められる順に従って最も上位の位置に設けられることを特徴とする内燃機関の制御装置。  One of the air-fuel ratio detection means is provided at the highest position in the order of heating by the heat medium among the plurality of exhaust branch pipes. 請求項１〜５のいずれか１項において、  In any one of Claims 1-5,
前記空燃比検出手段のうち１つは、前記複数の排気枝管のうち前記熱媒体により温められる順に従って最も下位の位置に設けられることを特徴とする内燃機関の制御装置。  One of the air-fuel ratio detecting means is provided at the lowest position in the order of heating by the heat medium among the plurality of exhaust branch pipes. 請求項１〜６のいずれか１項において、  In any one of Claims 1-6,
前記空燃比推定手段は、前記熱媒体による加温順に従った温度勾配において温度が高い気筒ほどその気筒の空燃比はリッチ側になる、という関係に基づいて、前記空燃比検出手段が設けられていない排気枝管に連通する気筒の空燃比を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。  The air-fuel ratio estimation means is provided with the air-fuel ratio detection means based on the relationship that the cylinder having a higher temperature in the temperature gradient according to the heating order by the heat medium has a richer air-fuel ratio. An internal combustion engine control apparatus for estimating an air-fuel ratio of a cylinder communicating with an exhaust branch pipe not provided. 請求項１〜７のいずれか１項において、  In any one of Claims 1-7,
前記空燃比検出手段のうち１つは、前記集合部に設けられており、  One of the air-fuel ratio detecting means is provided in the collecting portion,
前記複数の排気枝管又は前記集合部に接続された排気浄化触媒を更に備え、  An exhaust purification catalyst connected to the plurality of exhaust branch pipes or the collecting portion;
前記排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を、前記集合部に設けられた前記空燃比検出手段によって検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control apparatus for an internal combustion engine, wherein an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is detected by the air-fuel ratio detection means provided in the collecting portion.
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