JP5605332B2 - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、各々にインジェクタが設置され、かつＥＧＲガスをそれぞれ導入可能な２つの吸気ポートを各気筒に備える多気筒機関に適用され、各気筒の２つの吸気ポートのうちのいずれか一方にＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関の制御装置に関する。

多気筒内燃機関では、各気筒が相互に熱影響を及ぼすため、特定の気筒の温度が他の気筒よりも高くなることがある。例えば直列４気筒エンジンにおいては、機関の中央に位置する第２気筒及び第３気筒は、それらの両側に位置する双方の気筒からの熱影響を受けるため高温になり易い。一方、機関の両端に位置する第１気筒及び第４気筒は、それらの片側にしか気筒が存在せず、単一の気筒からしか熱影響を受けないため、第２気筒及び第３気筒と比べると低温となる。このように、気筒毎に温度のばらつきが生じると、各気筒内での混合気の燃焼速度にも違いが生じ、気筒毎の出力にばらつきが生じてしまう。

そこで、このような気筒毎の温度のばらつきを抑制する技術として、特許文献１に記載の技術が提案されている。図７（Ａ）に示すように、同文献に示される内燃機関では、その気筒に設けられた２つの吸気ポートのうち、機関の両端寄りに位置する吸気ポートには排気通路から再循環される排気ガス、すなわちＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、排気再循環）ガスを導入し、機関の中央寄りに位置する吸気ポートには新気のみを導入するようにしている。なお、同図７（Ａ）及び後述の図７（Ｂ）では、燃焼室への開口部分にハッチングを付すことで、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートを示している。

このような構成とすると、各気筒では、機関中央寄り部分のＥＧＲガス濃度が、機関両端寄り部分のＥＧＲガス濃度よりも低くなる。ＥＧＲガスは新気よりも高温なため、ＥＧＲガスの濃度が高い機関両端寄りの部分は、ＥＧＲガスの熱で加熱され、ＥＧＲ濃度が低い機関両端寄りの部分は、大量の新気の導入により、冷却されることになる。したがって、特許文献１に記載の内燃機関では、最も高温になり易い第２気筒及び第３気筒の機関中央寄り部分が新気によって冷却され、最も低温になり易い第１気筒及び第４気筒の機関両端寄り部分がＥＧＲガスによって昇温されるようになる。そのため、特許文献１に記載の内燃機関によれば、内燃機関の部位毎の温度のばらつきを抑えて、燃焼速度の違いによる気筒毎の出力のばらつきを低減することができる。

一方、特許文献２には各気筒に設けた２つの吸気ポートの各々にインジェクタを設置するとともに、それら２つの吸気ポートのうち一方にのみＥＧＲガスを導入することで、ＥＧＲガスを含んだ混合気の層とＥＧＲガスを含まない混合気の層とを気筒内に形成し、成層燃焼を行う内燃機関が記載されている。また、この内燃機関では２つの吸気ポートの各々より導入される混合気の空燃比が理論空燃比となるよう、それら２つの吸気ポートの双方で燃料噴射量を制御している。ＥＧＲガスを導入する吸気ポートでは、導入されたＥＧＲガスの分、新気の量が少なくなるため、空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料の量も少なくなり、ＥＧＲガスを導入しない側（新気のみを導入する側）の吸気ポートに設置されたインジェクタと比べると燃料噴射量が少なくなる。こうした特許文献２に記載の内燃機関においても、特許文献１に記載されているように、各気筒の機関両端寄りの吸気ポートのみにＥＧＲガスの導入を行えば、やはり特許文献１と同様に気筒毎の温度のばらつきを抑えることができる。

特開２０１０‐３８１０２号公報 特開２０１０‐４８１３７号公報

ところで、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートに設置されたインジェクタには、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が特にその先端に付着して、デポジットとして堆積する。そのため、特許文献２に記載の内燃機関のように、各気筒に設けた２つの吸気ポートの各々にインジェクタを設置した場合にも、ＥＧＲガスが導入される側の吸気ポートに設置されたインジェクタには、デポジットが堆積するようになる。また、同内燃機関においては、ＥＧＲガスを導入する側の吸気ポートに設置されたインジェクタは燃料噴射量が少ないため、デポジットが一旦堆積すると、燃料噴射によってデポジットを除去してインジェクタを洗浄することも困難となる。

こうしたデポジットの堆積については、次のような対策を考えることができる。すなわち、まず各気筒に設けられる２つの吸気ポートにおいて、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートとＥＧＲガスが導入されない吸気ポートとを切り替え可能とする。そして特許文献１に記載されているような気筒毎の温度のばらつきを抑制するための機関運転を一定期間行う毎に、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを一時的に切り替えるようにする。この場合、吸気ポートの切り替えを実行するまでＥＧＲガスが導入されていた吸気ポートには新気のみが導入されるようになり、デポジットの更なる堆積が留められるため、切り替え実行前のＥＧＲガス導入中に堆積したデポジットを燃料噴射によって除去して、デポジットの堆積量を徐々に減らしていくことが可能となる。更にＥＧＲガスの導入を停止すると、同吸気ポートに設置されたインジェクタの燃料噴射量が増えるため、デポジットの除去がより一層進むようにもなる。

ところが、上記のような吸気ポートの切り替えを、機関が備える全ての気筒で一斉に行うと、図７（Ｂ）に示すように、全気筒で機関中央寄りの吸気ポートにＥＧＲガスが導入されるようになる。例えば、直列４気筒エンジンの場合、第２気筒及び第３気筒間では、両気筒間で隣接する２つの吸気ポートの双方にＥＧＲガスが導入されるようになり、第２気筒及び第３気筒の機関中央寄り部分が高温となる。その結果、そもそも高温となり易い第２気筒及び第３気筒の間の部分が非常に高温となってしまうようになる。

このように、各気筒に設けられる２つの吸気ポートの各々にインジェクタが設置された内燃機関において、その２つの吸気ポートのうち一方にのみＥＧＲガスを導入した状態で機関運転を行うと、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートに設置されたインジェクタにはデポジットが堆積し易い上、その除去が困難となる。こうしたデポジットは、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えることで、その除去が可能となるが、吸気ポートの切り換えを全気筒において一斉に行うと、温度が過剰に上昇する部分ができてしまう。

本発明はこうした実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、各気筒に設けられた２つの吸気ポートの各々にインジェクタが設置されるとともに、２つの吸気ポートのうちいずれか一方にＥＧＲガスを導入して機関運転を行う内燃機関におけるインジェクタのデポジット除去を好適に行うことのできる多気筒内燃機関の制御装置を提供することである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、各々インジェクタが設置され、かつＥＧＲガスをそれぞれ導入可能な２つの吸気ポートを各気筒に備える多気筒内燃機関に適用され、前記２つの吸気ポートのうち、いずれか一方の吸気ポートにＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関の制御装置において、各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えを行うとき、この吸気ポートの切り替えは前記多気筒内燃機関が備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行われることをその要旨とする。

上記構成では、各気筒に設けられる２つの吸気ポートのうちのいずれか一方にＥＧＲガスの導入を行い、もう一方にはＥＧＲガスの導入を行わないで機関運転が行われる。こうした機関運転を行うと、ＥＧＲガスの導入を行う吸気ポートに設置されるインジェクタにはデポジットが堆積し易くなる。この堆積したデポジットは、各気筒においてＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えることで除去することが可能となる。すなわち、吸気ポートの切り替えを実行すると、それまでＥＧＲガスが導入されていた吸気ポートには新気のみが導入されるようになり、デポジットの更なる堆積が留められる。そのため、切り替え実行前のＥＧＲガス導入中に堆積したデポジットを燃料噴射によって除去して、デポジットの堆積量を徐々に減らしていくことができる。しかしながら、このときの吸気ポートの切り替えを全気筒において同時に実行すると、各気筒の温度分布特性から、温度が極端に高くなる部分が生じることがある。

その点、上記構成によれば、この吸気ポートの切り替えが全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階を経て行われるため、温度が極端に高くなる部分ができないように、各気筒の吸気ポートの切り替えを行うことが可能となる。したがって、上記構成によれば、各気筒に設けられた２つの吸気ポートの各々にインジェクタが設置されるとともに、２つの吸気ポートのうちいずれか一方にＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関におけるインジェクタのデポジット除去を好適に行うことができる。

さらに、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置は、前記複数の段階のそれぞれにおける吸気ポートの切り替えを、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの組の全てにおいて、少なくとも一方がＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとなるように行うことをその要旨とする。

上記構成によれば、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの双方でＥＧＲガスが導入されないようにすることができるため、隣接する２つの気筒の高温部分同士が隣接し、温度が極端に高くなる部分が生じるのを回避しつつ、インジェクタに堆積するデポジットの除去を行うことができる。

さらに、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置は、吸気ポートの切り替えは、ＥＧＲガスを導入する前記吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない前記吸気ポートとが交互に並ぶように切り替える第１段階と、ＥＧＲガスを導入する前記吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない前記吸気ポートとが、前記第１段階と逆順に並ぶように切り替える第２段階とを経て行われることをその要旨とする。

上記構成のようにＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えを行えば、気筒間で隣接する吸気ポートの双方ともにＥＧＲガスが導入されて温度が極端に高くなることを回避しつつ、吸気ポートに設置されるインジェクタに堆積したデポジットの除去を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、上記各気筒に備える２つの吸気ポートのいずれか一方にＥＧＲガスを導入する機関運転を、各気筒に備えられる２つの吸気ポートのうち、機関両側寄りの吸気ポートにＥＧＲガスを導入して行う機関運転を含むようにすることをその要旨とする。

上記構成によれば、各気筒の機関両側寄りの吸気ポートにＥＧＲガスが導入されるため、各気筒が相互に与える熱影響によって高温となりやすい各気筒の機関中央寄りの部分を低温の新気を導入して冷却し、低温となりやすい機関両側寄りの部分を高温のＥＧＲガスを導入して昇温することができる。これにより、気筒毎の温度のばらつきを抑制できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、吸気ポートの切り替えは、空燃比の目標値からのずれが規定値以上となったときから、そのずれが規定値未満となるときまで行われることをその要旨とする。

吸気ポートに設置されるインジェクタにおいて、デポジットの堆積が進行すると、インジェクタの燃料噴射能力が低下し、空燃比が目標とする値から乖離することがある。そのため、上記構成のように、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えを、空燃比の目標値からのずれが規定値以上になったときからそのずれが規定値以下になるときまで行えば、デポジットの除去を確実かつ効率的に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、吸気ポートの切り替えは、既定の期間継続されることをその要旨とする。
デポジットの除去は、吸気ポートの切り替えを既定の期間継続することで行うことができる。なお、この既定の期間は、毎回同じ長さであっても良いし、回毎に異なる長さとしても良い。

この発明の第１実施形態にかかる多気筒内燃機関の制御装置の構成を模式的に示す概略図。 （Ａ），（Ｂ）同実施形態での吸気ポートの切り替え態様を示す図。 （Ａ）〜（Ｄ）同実施形態での各段階におけるＥＧＲガスの導入を行う吸気ポートの位置を示す図。 同実施形態に適用される洗浄制御実行判定ルーチンのフローチャート。 同実施形態に適用される洗浄制御ルーチンのフローチャート。 この発明の第２実施形態にかかる多気筒内燃機関の制御装置に適用される洗浄制御ルーチンのフローチャート。 （Ａ）は従来の内燃機関において気筒間の温度ばらつきの抑制制御時にＥＧＲガスの導入が行われる吸気ポートの位置を、（Ｂ）はその抑制制御中に堆積したデポジットの除去を行うべく吸気ポートの切り替えを行ったときにＥＧＲガスの導入が行われる吸気ポートの位置を、それぞれ示す図。

（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置を具体化した第１実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、直列４気筒の多気筒内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合を説明する。

図１に示すように、多気筒内燃機関１には、＃１〜＃４の４つの気筒１０が直列に配置されている。各気筒１０にはそれぞれ、吸気マニホールド３０を通じて導入された吸気を気筒１０の各々に導くための２つの吸気ポートと、気筒１０の各々から排出された排気を排気マニホールド３２に導出するための２つの排気ポートとが接続されている。なお、ここでは、各気筒１０の機関前方側（＃１気筒が配置された側）に設けられた吸気ポートを第１吸気ポート１２と記載し、機関後方側（＃４気筒が配置された側）に設けられた吸気ポートを第２吸気ポート１４と記載する。また同様に、各気筒１０の機関前方側に設けられた排気ポートを第１排気ポート１６と記載し、機関後方側に設けられた排気ポートを第２排気ポート１８と記載する。

第１吸気ポート１２及び第２吸気ポート１４の上流部には、ＥＧＲ管２２がそれぞれ設けられている。各ＥＧＲ管２２は、ＥＧＲ装置２４に接続されており、各ＥＧＲ管２２には、このＥＧＲ装置２４を通じて多気筒内燃機関１の排気通路から取り出された排気（ＥＧＲガス）が供給される。なお、ＥＧＲ装置２４は、ＥＧＲガスを供給するＥＧＲ管２２を任意に切り替え可能に構成されている。また第１吸気ポート１２及び第２吸気ポート１４には、燃料を噴射するインジェクタ２０がそれぞれ設置されている。

こうした多気筒内燃機関１は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０により制御されている。ＥＣＵ４０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。

ＥＣＵ４０には、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローセンサ４２、気筒へ導かれる混合気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ４４、機関回転速度に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ４６を始めとする各センサからの信号が入力されている。そしてＥＣＵ４０は、これらセンサの信号を参照して、インジェクタ２０、ＥＧＲ装置２４、点火プラグ５０（図２参照）等を制御することで、機関制御を行っている。

なお、上述したように、この多気筒内燃機関１では、ＥＧＲ装置２４は、ＥＧＲガスの導入を行うＥＧＲ管２２を切り替えられるようになっている。そしてＥＣＵ４０は、ＥＧＲ装置２４を制御して、ＥＧＲガスの導入を行うＥＧＲ管２２を選択することで、第１吸気ポート１２及び第２吸気ポート１４のいずれにＥＧＲガスを導入するかを切り替えるようにしている。

図２（Ａ）は、第１吸気ポート１２にはＥＧＲガスを導入せず、第２吸気ポート１４にＥＧＲガスを導入するときの状態を示している。なお、図２（Ａ）及び後述の図２（Ｂ）では、ＥＧＲガスの流れが黒矢印で、新気の流れが白矢印で、それぞれ示されている。また、これらの図では、気筒１０への開口部分にハッチングを付すことで、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートを示すようにしている。

このときのＥＣＵ４０は、ＥＧＲ装置２４の制御により、第１吸気ポート１２に設けられたＥＧＲ管２２へのＥＧＲガスの供給を停止し、同吸気ポート１２を通じては気筒１０に新気のみが導入されるようにする。またＥＣＵ４０は、第１吸気ポート１２を通じて気筒１０に導入される新気と燃料との混合気の空燃比が理論空燃比となるように、同インジェクタ２０の燃料噴射量を制御する。

また、このときのＥＣＵ４０は、ＥＧＲ装置２４の制御により、第２吸気ポート１４に設けられたＥＧＲ管２２にＥＧＲガスを供給している。第２吸気ポート１４へのＥＧＲガスの導入は、吸気行程初期に行われ、この間の第２吸気ポート１４からは、ＥＧＲガスのみが気筒１０に導入される。吸気行程中期となると、ＥＧＲ管２２からのＥＧＲガスの導入が停止され、その後は、第２吸気ポート１４から気筒１０へと新気が導入される。ＥＣＵ４０は、ここで導入される新気と燃料との混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を調整して、第２吸気ポート１４に配設されたインジェクタ２０に燃料を噴射させる。

こうした場合、ＥＧＲガスが導入される第２吸気ポート１４を通じて気筒１０に導入される新気の量は、新気のみが導入される第１吸気ポート１２を通じて気筒１０に導入される新気の量よりも少なくなる。新気量の少ない第２吸気ポート１４を通じて気筒１０に導入される混合気の空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料の量は、新気量の多い第１吸気ポート１２を通じて気筒１０に導入される混合気の空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料の量よりも少なくなる。そのため、このときの第２吸気ポート１４のインジェクタ２０からは、第１吸気ポート１２のインジェクタ２０よりも少ない量の燃料しか噴射されないことになる。

またこのときの気筒１０の内部では、ＥＧＲガスを導入する第２吸気ポート１４が接続された側、すなわち機関後方側の部分のＥＧＲガスの濃度が、新気のみを導入する第１吸気ポート１２が接続された側、すなわち機関前方側の部分のＥＧＲガスの濃度よりも高くなる。そのため、高温のＥＧＲガスの濃度が高い気筒１０の機関後方側の部分での温度は、同濃度が低い機関前方側の部分よりも高くなる。

一方、図２（Ｂ）は、第１吸気ポート１２にＥＧＲガスを導入し、第２吸気ポート１４にはＥＧＲガスを導入しないときの状態を示している。このときには、図２（Ａ）の場合とは逆に、第１吸気ポート１２のインジェクタ２０は、第２吸気ポート１４のインジェクタ２０よりも少ない量の燃料しか噴射しないことになる。またこのときの気筒１０内では、ＥＧＲガスを導入する第１吸気ポート１２が接続された側、すなわち機関前方側の部分のＥＧＲガスの濃度が、新気のみを導入する第１吸気ポート１２が接続された側、すなわち機関前方側の部分のＥＧＲガスの濃度よりも高くなる。そのため、このときの気筒１０内では、高温のＥＧＲガスの濃度が高い気筒１０の機関前方側の部分での温度は、同濃度が低い機関後方側の部分よりも高くなる。

以上のように、ＥＧＲガスの導入を行う吸気ポートを切り替えることで、気筒１０内の温度分布を変更することができる。本実施形態では、ＥＣＵ４０は、こうしたＥＧＲガスの導入を行う吸気ポートの選択により、気筒間の温度ばらつきの抑制を図るようにしている。具体的には、図３（Ａ）に示すように、このときのＥＣＵ４０は、＃１，＃２気筒１０では第１吸気ポート１２に、＃３，＃４気筒１０では第２吸気ポート１４に、ＥＧＲガスを導入するようにしている。これにより、高温となる＃２，＃３気筒の機関中央寄りの部分を低温の新気により冷却し、低温となる＃１，＃４気筒の機関両端寄りの部分を高温のＥＧＲガスにより昇温することができ、気筒間の温度のばらつきを抑えることができる。

なお、図３（Ａ）及び後述の図３（Ｂ）〜（Ｄ）では、気筒１０への開口部分にハッチングを付すことで、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートを示すようにしている。
ところで、こうした気筒間の温度ばらつきの抑制制御を長時間行うと、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートに設置されたインジェクタ２０には、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が付着して、デポジットの堆積が進行するようになる。そこで、本実施形態では、上記抑制制御の実施中に、インジェクタ２０に堆積したデポジットを除去するための洗浄制御を必要に応じて実施するようにしている。デポジットの洗浄は、各気筒１０において、ＥＧＲガスの導入を行う吸気ポートを切り替えることで行われる。ＥＧＲガスを導入する吸気ポートを切り替えると、それまでＥＧＲガスが導入されていた吸気ポートには、新気のみが導入されるようになり、デポジットの更なる堆積が留められる。そのため、インジェクタ２０から噴射された燃料による洗浄で、デポジットの堆積量を徐々に減らすことができる。また、ＥＧＲガスの導入を停止すると、インジェクタ２０からの燃料噴射量が増えるため、デポジットの洗浄がより一層進むようにもなる。

しかしながら、こうしたＥＧＲガスを導入する吸気ポートの切り替えを、多気筒内燃機関１の備える全ての気筒１０で一斉に行うと、図３（Ｂ）に示すように、全気筒１０で機関中央寄りの吸気ポートにＥＧＲガスが導入されるようになる。そして、＃２気筒の第２吸気ポート１４、＃３気筒の第１吸気ポート１２にＥＧＲガスが導入されるようになり、＃２気筒及び＃３気筒の機関中央寄り部分が高温となることから、そもそも高温となり易い＃２気筒及び＃３気筒の間の部分が非常に高温となってしまうようになる。

そこで本実施形態では、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを、多気筒内燃機関１の備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行うことで、そうした高温部分の形成を回避するようにしている。具体的には、洗浄制御が開始されると、まず＃１気筒、＃２気筒のみで、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートの切り替えを行うようにしている。そしてその後、＃１気筒、＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートを元に戻した後、＃３気筒、＃４気筒においてＥＧＲガスを導入する吸気ポートの切り替えを行うようにしている。

こうした洗浄制御の実行の要否の判定は、図４に示す洗浄制御実行判定ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、機関運転中、ＥＣＵ４０によって、既定の制御周期毎に繰り返し行われるものとなっている。

本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において気筒間の温度ばらつき抑制制御が実行されているか否かが判定される。上述したように、気筒間の温度ばらつき抑制制御が実行されると、＃１，＃２気筒１０では第１吸気ポート１２に、＃３，＃４気筒１０では第２吸気ポート１４に、ＥＧＲガスが導入される。ここで、気筒間の温度ばらつき抑制制御が実行されていない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンを処理が終了される。一方、気筒間の温度ばらつき抑制制御が実行されている場合は（Ｓ１００：ＹＥＳ）、上述したようなインジェクタ２０のデポジットの堆積が進行するため、処理がステップＳ２００に進められる。

ステップＳ２００では、燃焼室内で燃焼される混合気の現空燃比（現状の空燃比）と目標空燃比とが比較される。インジェクタ２０へのデポジットの堆積が進行すると、インジェクタ２０の燃料噴射率（単位時間当りの燃料噴射量）が低下して、実際に噴射される燃料の量が指令した量よりも少なくなる。そしてその結果、混合気の空燃比が意図した値からずれるようになる。そのため、インジェクタ２０へのデポジットの堆積が進行すると、現空燃比と目標空燃比とのずれが、すなわち空燃比の目標値からのずれが大きくなる。すなわち、このステップＳ２００では、気筒間の温度ばらつき抑制制御の長期実行により、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートに設置されたインジェクタ２０のデポジットの堆積が進行しているか否かが判定される。なお、既定値には、予め実験で求められた、デポジット堆積時の目標空燃比に対する空燃比のずれ量がその値に設定されている。

さて本ルーチンでは、現空燃比と目標空燃比とのずれが規定値未満のときは（Ｓ２００：ＮＯ）、インジェクタ２０のデポジット堆積はまだ進行しておらず、洗浄制御を実行する必要がないと判断され、そのまま今回の洗浄制御実行判定ルーチンの処理が終了される。一方、現空燃比と目標空燃比とのずれが規定値以上になったときは（Ｓ２００：ＹＥＳ）、インジェクタ２０のデポジット堆積が進行していることから、洗浄制御を実行すべく、処理がステップＳ３００へと進められる。そしてそのステップＳ３００において、洗浄制御が実行される。

この洗浄制御は、図５に示される洗浄制御ルーチンの処理を通じて行われる。洗浄制御ルーチンの処理は、ＥＣＵ４０によって実行される。
洗浄制御ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ４００において、＃１気筒及び＃２気筒の、ＥＧＲガスが導入される吸気バルブとＥＧＲガスが導入されない吸気バルブとが切り替えられる。すなわち、＃１気筒及び＃２気筒において、それまでＥＧＲガスの導入が行われていた第１吸気ポート１２へのＥＧＲガスの導入を停止し、第２吸気ポート１４へのＥＧＲガスの導入を開始するように、ＥＧＲ装置２４が制御される。

その後、ステップＳ４１０において、所定時間が経過するまでその状態が維持される。 そして、所定時間が経過すると（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２０において、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが再び切り替えられる。すなわち、＃１気筒及び＃２気筒において再び第１吸気ポート１２からＥＧＲガスを導入するようにする。

次に、ステップＳ４３０において、＃３気筒と＃４気筒の、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートとＥＧＲガスが導入されない吸気ポートとが切り替えられる。すなわち、＃３気筒及び＃４気筒において、それまでＥＧＲガスの導入が行われていた第２吸気ポート１４へのＥＧＲガスの導入を停止し、第１吸気ポート１２へのＥＧＲガスの導入を開始するように、ＥＧＲ装置２４が制御される。

その後、ステップＳ４４０において、所定時間が経過するまで、この状態が維持される。この間、＃３気筒及び＃４気筒の第２吸気ポート１４には、新気のみが導入されることとなり、ＥＧＲガスの導入中に堆積したデポジットがインジェクタ２０から噴射された燃料で洗浄される。

そして、所定時間が経過すると（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、ステップＳ４５０において、ステップＳ４３０で切り替えられた＃３気筒及び＃４気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが元に戻される。すなわち、＃３気筒及び＃４気筒において再び第２吸気ポート１４からＥＧＲガスを導入するようにする。

以上のステップＳ４００〜Ｓ４５０の処理は、洗浄制御が完了されるまで、繰り返し行われる。すなわち、以上の処理の繰り返しは、現空燃比と目標空燃比とのずれが既定値未満に低下して（図４のステップＳ２００：ＮＯ）、インジェクタ２０のデポジットの堆積が解消されたと判断されるまで継続される。

次に、こうした本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、機関運転中に、図３（Ａ）に示すように、＃１気筒及び＃２気筒の第１吸気ポート１２、＃３気筒及び＃４気筒の第２吸気ポート１４にＥＧＲガスを導入することで、気筒間の温度ばらつきの抑制制御が行われる。そしてこの抑制制御中、ＥＧＲガスが導入される吸気ポートに設置されたインジェクタ２０へのデポジットの堆積が確認されると、そのデポジットを除去するための洗浄制御が実行される。なお、デポジットの堆積の有無は、空燃比の目標値からのずれから判断され、洗浄制御は、そのずれが規定値以上となったときから規定値未満となるときまで行われる。

洗浄制御が開始されると、まず洗浄制御の第１段階として、＃１気筒、＃２気筒において、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えが行われる。すなわち、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが、第１吸気ポート１２から第２吸気ポート１４に切り替えられる。こうして吸気ポートが切り替えられると、それまでＥＧＲガスが導入されていた＃１気筒及び＃２気筒の第１吸気ポート１２では、新気のみが導入されるようになり、インジェクタ２０に堆積したデポジットが洗浄されるようになる。

なお、このときの多気筒内燃機関１のＥＧＲガスの導入状態は、図３（Ｃ）に示す通りとなり、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとが交互に並ぶようになる。そのため、このときの多気筒内燃機関１では、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの組の全てにおいて、少なくとも一方がＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとなるようになり、高温のＥＧＲガスを導入する吸気ポート同士が隣り合って温度が極端に高くなる部分は形成されないようになる。

こうした運転が所定時間継続されると、＃１気筒、＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートを元に戻した上で、洗浄制御の第２段階として、＃３気筒、＃４気筒において、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えが行われる。すなわち、＃３気筒及び＃４気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが、第２吸気ポート１４から第１吸気ポート１２に切り替えられる。こうして吸気ポートが切り替えられると、それまでＥＧＲガスが導入されていた＃３気筒及び＃４気筒の第２吸気ポート１４では、新気のみが導入されるようになり、インジェクタ２０に堆積したデポジットが洗浄されるようになる。

なお、このときの多気筒内燃機関１のＥＧＲガスの導入状態は、図３（Ｄ）に示す通りとなり、第１段階とは並びの順が逆であるが、やはり、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとが交互に並ぶようになる。そのため、このときにも、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの組の全てにおいて、少なくとも一方がＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとなるようになり、高温のＥＧＲガスを導入する吸気ポート同士が隣り合って温度が極端に高くなる部分は形成されないようになる。

その後、デポジットの堆積が解消されたことが確認されて洗浄制御が終了されるまで、以上の第１段階、第２段階が交互に繰り返される。そして、洗浄制御が終了されると、気筒間の温度ばらつきの抑制制御が再開される。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、デポジットの洗浄のための吸気ポートの切り替えを、多気筒内燃機関１が備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行うようにしている。また、本実施形態では、そうした複数の段階のそれぞれにおける吸気ポートの切り替えを、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの組の全てにおいて、少なくとも一方がＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとなるように行っている。より具体的には、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとが交互に並ぶように切り替える第１段階と、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとが、第１段階と逆順に並ぶように切り替える第２段階とを経て、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを行うようにしている。そのため、高温のＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合って温度が極端に高くなる部分が形成されないように、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを行うことができる。したがって、本実施形態によれば、各気筒に設けられた２つの吸気ポートの各々にインジェクタが設置されるとともに、２つの吸気ポートのうちいずれか一方にＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関におけるインジェクタのデポジット除去を好適に行うことができる。

（２）本実施形態では、空燃比の目標値からのずれが規定値以上となったときから、そのずれが規定値未満となるときまで、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替え、すなわち洗浄制御を行うようにしている。インジェクタのデポジットの堆積が進行すると、インジェクタの燃料噴射能力が低下し、空燃比が目標とする値から乖離する。そのため、空燃比の目標値からのずれに基づいて洗浄制御を実行することで、デポジットの除去を確実かつ効率的に行うことができる。

なお、こうした第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、気筒間の温度ばらつき抑制制御によるインジェクタ２０のデポジット堆積の進行を、空燃比の目標値からのずれにより判断して洗浄制御を実行するようにしていたが、その判断を他の方法で行うようにしても良い。例えば、気筒間の温度ばらつき抑制制御の実行時間が一定の時間となったときにデポジット堆積が進行したとして洗浄制御を実行するようにしても良い。

・上記実施形態では、第１段階から第２段階の移行、第２段階から第１段階への移行を、一定の時間が経過する毎に行うようにしていたが、例えば空燃比の目標値からのずれ等によりデポジットの堆積の解消を確認し、それが確認された時点で次の段階に移行するようにしても良い。

・上記実施形態では、洗浄制御のための吸気ポートの切り替えを２段階に分けて行うようにしていたが、その段階数を増すようにしても良い。例えば吸気ポートの切り替えを、＃２気筒、＃１気筒、＃３気筒，＃４気筒の順に、４段階に分けて行うことも可能である。具体的には、まず＃２気筒の吸気ポートを切り替え、＃２気筒の第１吸気ポート１２に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄した後、そのまま＃１気筒の吸気ポートを切り替えて＃１気筒の第１吸気ポート１２に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄する。次に、＃１気筒、＃２気筒の、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートを元に戻す。そして＃３気筒の吸気ポートの切り替えを行い、＃３気筒の第２吸気ポート１４に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄した後、そのまま＃４気筒の吸気ポートを切り替えて＃４気筒の第２吸気ポート１４に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄する。この場合にも、ＥＧＲガスを導入する吸気ポート同士が隣り合うことがないように、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えが行われるようになり、極端に温度が高くなる部分が形成されることを避けながら、デポジットの洗浄を行うことが可能である。

（第２の実施形態）
続いて、この発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置を具体化した第２実施形態を、図６を併せ参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態に対して洗浄制御の制御態様を変更したものとなっている。

本実施形態の多気筒内燃機関の制御装置では、図６に示される洗浄制御ルーチンの処理を通じて洗浄制御を行うようにしている。
この洗浄制御ルーチンが開始されると、まずステップＳ５００において、デポジットが堆積したインジェクタ２０が、＃１気筒若しくは＃２気筒のものであるか否かが判定される。この判定には、空燃比センサ４４及びクランクポジションセンサ４６の出力値が用いられる。クランクポジションセンサ４６の出力値からは、現在、どの気筒１０が排気行程にあるかを確認することができる。また、ある気筒１０の排気行程における空燃比センサ４４の出力値からは、その気筒１０で燃焼された混合気の空燃比を確認することができる。そして、上述したように、空燃比の目標値からのずれからは、インジェクタ２０のデポジット堆積の進行の有無を確認することができる。したがって、空燃比センサ４４及びクランクポジションセンサ４６の出力値に基づくことで、デポジットの堆積が進行したインジェクタ２０がどの気筒１０のものかを確認することができる。

ここで、デポジットが堆積したインジェクタ２０が＃１気筒若しくは＃２気筒のものであれば（Ｓ５００：ＹＥＳ）、処理がＳ５１０に進められ、＃３気筒若しくは＃４気筒のものであれば（Ｓ５００：ＮＯ）、処理がステップＳ６１０に進められる。

ステップＳ５１０に処理が移行されると、そのステップＳ５１０において、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが切り替えられる。そしてその状態を所定時間継続した後（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、ステップＳ５３０において、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが再び切り替えられる。すなわち、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスの導入状態が、ステップＳ５１０での切り替え前の状態に戻される。

一方、ステップＳ６１０に処理が移行されると、そのステップＳ６１０において、＃３気筒及び＃４気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが切り替えられる。そしてその状態を所定時間継続した後（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、ステップＳ５３０において、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートが再び切り替えられる。すなわち、＃１気筒及び＃２気筒のＥＧＲガスの導入状態が、ステップＳ５１０での切り替え前の状態に戻される。

以上の処理は、デポジットの堆積が解消されたことが確認されて洗浄制御が終了されるまで、繰り返し行われる。
こうした本実施形態では、多気筒内燃機関１の各気筒１０を、＃１気筒、＃２気筒からなる気筒群と、＃３気筒、＃４気筒からなる気筒群との２つの気筒群に分けた上で、デポジットの堆積が確認されたインジェクタ２０が設けられた気筒１０を含む気筒群で、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートの切り替えを行うようにしている。そうした吸気ポートの切り替えがいずれかの気筒群のみで行われる限り、高温のＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合うことはなく、それにより極端に温度が高い部分が形成されることもない。したがって、本実施形態によれば、各気筒に設けられた２つの吸気ポートの各々にインジェクタが設置されるとともに、２つの吸気ポートのうちいずれか一方にＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関におけるインジェクタのデポジット除去を好適に行うことができる。

なお、長期的に見れば、気筒間の温度ばらつき抑制制御によるインジェクタ２０のデポジットの堆積は、全ての気筒１０において発生する。一方、本実施形態では、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えは、＃１気筒及び＃２気筒からなる気筒群、＃３気筒及び＃４気筒からなる気筒群のそれぞれで個別に行われる。したがって、本実施形態でも、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えは、多気筒内燃機関１が備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行われることになる。

なお、こうした第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを、＃１気筒、＃２気筒からなる気筒群と、＃３気筒、＃４気筒からなる気筒群の２つの気筒群毎に行うようにしていたが、各気筒群での吸気ポートの切り替えを更に２段階に分けて行うようにしても良い。例えば＃１気筒、＃２気筒の吸気ポートの切り替えに際しては、まず＃２気筒の吸気ポートを切り替えて、＃２気筒の第１吸気ポート１２に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄した後、そのまま＃１気筒の吸気ポートを切り替えて＃１気筒の第１吸気ポート１２に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄する。また＃３気筒、＃４気筒の吸気ポートの切り替えに際しては、＃３気筒の吸気ポートを切り替えて、＃３気筒の第２吸気ポート１４に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄した後、そのまま＃４気筒の吸気ポートを切り替えて＃４気筒の第２吸気ポート１４に設置されたインジェクタ２０に堆積したデポジットを洗浄する。このようにした場合にも、ＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合うことなく、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを行うことができる。

・上記実施形態では、洗浄のための吸気ポートの切り替えを、一定の時間ずつ行うようにしていた。すなわち、ステップＳ５１０，Ｓ６１０での吸気ポートの切り替え後、一定の期間が経過した時点でステップＳ５３０，Ｓ６３０の処理に移行して、切り替えた吸気ポートを元に戻すようにしていた。なお、ここでの吸気ポートの切り替えを行う一定の期間は、毎回同じ長さの期間としても良いし、１回目は１０分、２回目は２０分といったよに、回毎に異なる長さの期間としても良い。またステップＳ５３０，Ｓ６３０の処理への移行のタイミングは、一定の時間が経過した時点としても良いし、多気筒内燃機関１の積算回転数が一定値を越えた時点としても良い。

・上記実施形態では、洗浄のための吸気ポートの切り替えを、一定の時間ずつ行うようにしていた。すなわち、ステップＳ５１０，Ｓ６１０での吸気ポートの切り替え後、一定の時間が経過した時点でステップＳ５３０，Ｓ６３０の処理に移行して、切り替えた吸気ポートを元に戻すようにしていた。この場合のステップＳ５３０，Ｓ６３０の処理への移行のタイミングを、時間ではなく、空燃比の目標値からのずれ等によるデポジット堆積の解消の確認により決定するようにしても良い。例えば、ステップＳ５２０，Ｓ６２０において、空燃比の目標値からのずれが既定値未満であるか否かを確認し、既定値未満であることが確認されたときにステップＳ５３０，Ｓ６３０の処理に移行するように洗浄制御ルーチンを構成する。こうした場合には、デポジットの堆積が解消されたことが確認されるまで吸気ポートの切り替えが行われるため、洗浄のための吸気ポートの切り替えが過不足なく行われるようになり、洗浄制御をより効率的に行うことができるようになる。

以上説明した各実施形態及びその変更例は、更に次のように変更することができる。
・上記実施形態では、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートに設置されたインジェクタ２０の燃料噴射量が、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートに設置されたインジェクタ２０の燃料噴射量よりも少なくなるように燃料噴射制御を行うようにしていたが、多気筒内燃機関１での燃料噴射制御の態様はこれに限らず適宜に変更しても良い。

・洗浄制御での吸気ポートの切り替えの段階数や各段階での吸気ポートの切り替えを行う気筒の組合せは、適宜変更しても良い。そうした場合であれ、各段階において、ＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合うことがないように吸気ポートの切り替えを行えば、極端に温度が高くなる部分が形成されることを避けながら、堆積したデポジットの洗浄を行うことが可能となる。また、吸気ポートの切り替え過程において、ＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合う部分が生じたとしても、それによる高温化が問題とならない部分で生じるのであれば、吸気ポートの切り替え過程において、ＥＧＲガスが導入される吸気ポート同士が隣り合うようになっていても良い。その場合にも、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートの切り替えに伴う各気筒１０の温度分布の変化により、問題となるような高温化が生じる部分が形成されることを回避して、デポジット洗浄のための吸気ポートの切り替えを支障なく行うことが可能である。

・上記実施形態では、気筒間の温度ばらつきの抑制のため、各気筒の２つの吸気ポートの一方にのみＥＧＲガスを導入して機関運転を行うようにしていた。もっとも、それ以外の目的であれ、各気筒の２つの吸気ポートの一方にのみＥＧＲガスを導入して機関運転を行うと、ＥＧＲガスを導入する吸気ポートに設置されたインジェクタ２０には、デポジットが堆積するようになる。こうして堆積したデポジットは、各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えることで、洗浄することができる。また、デポジットの洗浄以外の目的で、各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えることも考えられる。そして目的の如何に拘わらず、各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えを全気筒で同時に行うと、その切り替えに伴う各気筒の温度分布の変化の結果、極端に温度が高くなる部分が形成されてしまうことがある。そうした場合にも、各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとを切り替えを、多気筒内燃機関１が備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行うことで、極端に温度が高くなる部分の形成を回避しつつ、そうした吸気ポートの切り替えを行うことが可能となる。

・上記実施形態では、直列４気筒の多気筒内燃機関１に本発明を適用した場合を説明したが、本発明は、気筒数の異なる多気筒内燃機関や、水平対向型やＶ型といった、直列以外の気筒配列の多気筒内燃機関にもその適用が可能である。

１…多気筒内燃機関、１０…気筒、１２…第１吸気ポート、１４…第２吸気ポート、１６…第１排気ポート、１８…第２排気ポート、２０…インジェクタ、２２…ＥＧＲ管、２４…ＥＧＲ装置、３０…吸気マニホールド、３２…排気マニホールド、４０…ＥＣＵ、４２…エアフローセンサ、４４…空燃比センサ、４６…クランクポジションセンサ、５０…点火プラグ、６０…気筒、６２…第１吸気ポート、６４…第２吸気ポート、６６…第１排気ポート、６８…第２排気ポート。

Claims (4)

1. 各々インジェクタが設置され、かつＥＧＲガスをそれぞれ導入可能な２つの吸気ポートを各気筒に備える多気筒内燃機関に適用され、前記２つの吸気ポートのうち、いずれか一方の吸気ポートにＥＧＲガスを導入して機関運転を行う多気筒内燃機関の制御装置において、
   各気筒のＥＧＲガスを導入する吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとの切り替えを行うとき、この吸気ポートの切り替えは前記多気筒内燃機関が備える全気筒のうちの一部の気筒ずつ、複数の段階に分けて行われ、
   前記複数の段階のそれぞれにおける前記吸気ポートの切り替えは、気筒間で隣接する２つの吸気ポートの組の全てにおいて、少なくとも一方がＥＧＲガスを導入しない吸気ポートとなるように、ＥＧＲガスを導入する前記吸気ポートと、ＥＧＲガスを導入しない前記吸気ポートとが交互に並ぶように切り替える第１段階と、ＥＧＲガスを導入する前記吸気ポートとＥＧＲガスを導入しない前記吸気ポートとが、前記第１段階と逆順に並ぶように切り替える第２段階とを経て行われる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
2. 前記各気筒に備える前記２つの吸気ポートのいずれか一方にＥＧＲガスを導入する機関運転は、前記各気筒に備えられる２つの吸気ポートのうち、機関両側寄りの吸気ポートにＥＧＲガスを導入して行われる機関運転を含む
   請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
3. 前記吸気ポートの切り替えは、空燃比の目標値からのずれが規定値以上となったときから、そのずれが規定値未満となるときまで行われる
   請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気ポートの切り替えは、既定の期間継続される
   請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。

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