JP6448322B2

JP6448322B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP6448322B2
Application number: JP2014232061A
Authority: JP
Inventors: 昌吾樋口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: JP2016094908A

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。

一般に、内燃機関の排気通路には、気筒から排出される排気ガス中に含まれる有害物質ＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_xを酸化／還元して無害化する三元触媒が装着されている。ＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_xの全てを効率よく浄化するには、ガスの空燃比を理論空燃比近傍の一定範囲に収める必要がある。

そのために、触媒の上流及び下流にそれぞれ空燃比センサを配し、それら空燃比センサの出力信号を用いる二重のフィードバックループを構築して、空燃比をフィードバック制御する。燃料噴射量を決定するに際しては、気筒に充填される吸気（新気）の量に比例する基本噴射量に、空燃比センサを介して検出される空燃比に応じて変動するフィードバック補正係数を乗じることが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。

また、インジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関では、インジェクタから噴射された燃料の一部が液状となって吸気ポートの壁面や吸気バルブの傘部等に付着するポートウェットが生じる。ポート噴射式の内燃機関の制御では、このポートウェットの発生を見越して、ポートウェット分だけ燃料噴射量を増量する。

特開２０１４−１８１５９９号公報

ポート噴射式の内燃機関において、インジェクタから燃料を噴射するタイミングは、対象の気筒の吸気バルブが開弁するタイミングに合わせる必要がある。具体的には、吸気バルブの開弁前からインジェクタを開弁して燃料噴射を開始し、吸気バルブが開弁する直前または吸気バルブの開弁と略同時にインジェクタを閉弁して燃料噴射を終了する。最適な燃料噴射タイミングは、可変バルブタイミング（ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ）機構が具現する吸気バルブの開弁タイミングに応じて変化する。また、内燃機関の暖機が完了しているか否かによっても異なる。

内燃機関の運転中には、時として、燃料噴射が適正なタイミングからずれてしまうことが起こる。燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して早すぎ、燃料噴射の終了と吸気バルブの開弁との間に時間差が生じると、インジェクタから噴射された霧化燃料のかなりの部分が液化して吸気ポートの壁面等に付着してしまい、適切に気筒に吸引されない。さすれば、空燃比がリーンとなり、混合気の燃焼が不安定化するおそれを招く。加えて、ＮＯ_xの排出量も増加する。しかもその後に、吸気ポートの壁面等に付着した液化燃料が遅れて気筒に導入されることにより、今度は空燃比がリッチとなって、ＨＣやＣＯの排出量が増加する。

逆に、燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して遅すぎ、燃料噴射が吸気バルブの開弁期間に重なると、本来ポートウェットとなるはずだった燃料までもが気筒に吸引されることとなる。インジェクタから噴射される燃料の量は予めポートウェット分だけ増量してあるため、その分の燃料が気筒に導入されることで空燃比がリッチ化し、ＨＣやＣＯの排出量が増加する。

従来、このような燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れを感知して修正する手段は存在していなかった。

本発明は、以上の点に初めて着目してなされたものであり、燃料噴射タイミングと吸気バルブタイミングとの相対的なずれの発生による空燃比の乱れを抑制することを所期の目的としている。

本発明では、燃料を噴射するインジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、排気通路に装着した排気浄化用の触媒に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリーンであることを示している期間の長さが判定閾値を上回り、かつその後に同空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリッチであることを示している期間の長さが判定閾値を上回ったことを条件として、インジェクタから燃料を噴射するタイミングを遅角補正する内燃機関の制御装置を構成した。

並びに、本発明では、燃料を噴射するインジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、
排気通路に装着した排気浄化用の触媒に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリッチであることを示している期間の長さが判定閾値を上回ったことを条件として、インジェクタから燃料を噴射するタイミングが適正なタイミングから遅れているとしてインジェクタから燃料を噴射するタイミングを進角補正する内燃機関の制御装置を構成した。

本発明によれば、ポート噴射式の内燃機関において、燃料噴射タイミングと吸気バルブタイミングとの相対的なずれの発生による空燃比の乱れを抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態の内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態の内燃機関に付帯する可変バルブタイミング機構を示す図。空燃比センサの出力信号を基に燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れを感知する手法を説明するタイミング図。空燃比センサの出力信号を基に燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れを感知する手法を説明するタイミング図。空燃比センサの一種であるリニアＡ／Ｆセンサの入出力特性を例示する図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

排気通路４における触媒４１の上流及び下流には、排気通路４を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４３、４４を設置する。空燃比センサ４３、４４はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するＯ₂センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアＡ／Ｆセンサであってもよい。本実施形態では、触媒４１の上流側及び下流側の各空燃比センサ４３、４４について、排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するＯ₂センサを想定している。Ｏ₂センサ４３、４４の出力特性は、理論空燃比近傍の一定範囲（ウィンドウ）では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるＺ特性曲線を描く。

排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。

図２に示すように、本実施形態における内燃機関では、クランクスプロケット７１、吸気側スプロケット７２及び排気側スプロケット７３にタイミングチェーン７４を巻き掛け、このタイミングチェーン７４により、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケット７２を介して吸気カムシャフトに、排気側スプロケット７３を介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達している。

その上で、吸気側スプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、ＶＶＴ機構６を介設している。本実施形態におけるＶＶＴ機構６は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。

ＶＶＴ機構６のハウジング６１は、吸気側スプロケット７２に固着しており、吸気側スプロケット７２とハウジング６１とは一体となってクランクシャフトに同期して回転する。これに対し、吸気カムシャフトの一端部に固着したロータ６２は、ハウジング６１内に収納され、吸気側スプロケット７２及びハウジング６１に対して相対的に回動することが可能である。ハウジング６１の内部には、作動液が流出入する複数の流体室が形成され、各流体室は、ロータ６２の外周部に成形されたベーン６２１によって進角室６１２と遅角室６１１とに区画されている。

ＶＶＴ機構６の液圧（油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液が液圧ポンプ８２より供給される。液圧ポンプ８２は、内燃機関からの動力で駆動される。液圧ポンプ８２とＶＶＴ機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（ＯｉｌＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）９を設けている。作動液の流量及び方向をこのＯＣＶ９を介して操作することで、オイルパン８１から汲み上げた作動液を進角室６１２または遅角室６１１に選択的に供給することができる。さすれば、ハウジング６１がロータ６２に対して相対回動し、吸気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させることができる。

ＯＣＶ９は、いわゆる電磁式の四方向スプール弁である。図２に示すように、ＯＣＶ９は、液圧ポンプ８２の吐出口と接続する供給ポート９１、ハウジング６１の進角室６１２と接続するＡポート９２、ハウジング６１の遅角室６１１と接続するＢポート９３、並びにオイルパン８１と接続するドレインポート９４、９５を有している。ＯＣＶ９のスプールは、進退動作により内部流体経路を切り換えて、Ａポート９２及びＢポート９３をそれぞれ供給ポート９１、ドレインポート９４、９５の何れかに連通させる。また、スプール９６が中立位置をとるときには内部流体経路が断絶し、Ａポート９２及びＢポート９３を供給ポート９１にもドレインポート９４、９５にも連通させない。図２では、スプール９６が中立位置にある状態を示している。

スプール９６はソレノイド９７によって駆動する。即ち、制御信号ｍとしてソレノイド９７に入力するパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて、スプール９６の進退の距離が変化する。

制御信号ｍのデューティ比が比較的大きい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＡポート９２を通じて進角室６１２に供給される一方、既に遅角室６１１に貯留していた作動液がＢポート９３を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、進角室６１２の容積が拡大、遅角室６１１の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトの回転位相、換言すれば吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が進角して、吸気バルブのバルブタイミングが進角化する。

逆に、制御信号ｍのデューティ比が比較的小さい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＢポート９３を通じて遅角室６１１に供給される一方、既に進角室６１２に貯留していた作動液がＡポート９２を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、遅角室６１１の容積が拡大、進角室６１２の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が遅角して、吸気バルブのバルブタイミングが遅角化する。

総じて言えば、制御信号ｍのデューティ比が中立より大きいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く進角し、デューティ比が中立より小さいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く遅角する。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（運転者が要求するエンジン出力、いわば要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、触媒４１の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３から出力される空燃比信号ｆ、触媒４１の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４４から出力される空燃比信号ｇ、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＯＣＶ９に対して制御信号ｍ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気（新気）量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）、点火タイミング、吸気バルブタイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。

ＥＣＵ０は、気筒１に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒１から排出され触媒４１へと導かれる排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。ＥＣＵ０は、まず、気筒１に充填される新気の量に見合った基本噴射量ＴＰを決定する。次いで、この基本噴射量ＴＰを、触媒４１の上流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数ＦＡＦで補正する。さらに、内燃機関の運転状況、環境条件等に応じて定まる各種補正係数Ｋや、ポートウェット分の燃料を補うための補正係数Ｘで補正した上、インジェクタ１１の無効噴射時間ＴＡＵＶを加味して、最終的な燃料噴射時間（インジェクタ１１に対する通電時間）Ｔを算定する。燃料噴射時間Ｔは、
Ｔ＝ＴＰ×ＦＡＦ×Ｋ×Ｘ＋ＴＡＵＶ
となる。しかして、燃料噴射時間Ｔだけインジェクタ１１に信号ｊを入力、インジェクタ１１を開弁して燃料を噴射させる。

触媒４１の上流側の空燃比信号ｆを参照する空燃比フィードバック制御の実施にあたり、ＥＣＵ０は、触媒４１の上流側のガスの空燃比を検出するセンサであるフロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆを、触媒４１の上流側におけるガスの目標空燃比に相当する目標値（目標電圧値）と比較する。通常、この目標値は、理論空燃比またはその近傍に対応した所定値である。ＥＣＵ０は、フロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆが目標値よりも高ければリッチと判定し、目標値よりも低ければリーンと判定する。

そして、触媒４１の上流側のガスの空燃比の判定結果に基づき、フィードバック補正係数ＦＡＦを増減調整する。即ち、空燃比の判定結果がリッチであるときにはフィードバック補正係数ＦＡＦを減少させて燃料噴射量Ｔを絞る一方、空燃比の判定結果がリーンであるときにはフィードバック補正係数ＦＡＦを増加させて燃料噴射量Ｔを上積みする。

また、ＥＣＵ０は、サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度若しくは気筒１に充填される吸気（新気）量）の単位時間（または、制御サイクル、演算サイクル）あたりの変化量に応じて、基本噴射量ＴＰに乗ずる補正係数Ｘを調整する。

インジェクタ１１から噴射された霧化燃料が液化して吸気ポートの壁面等に付着するポートウェットは、アクセル開度が拡大する加速要求がなされ、それに応じて燃料噴射量を増加させるときに多く生じやすい。故に、ＥＣＵ０は、吸気圧が増大する過程において、その単位時間あたりの増加量が多いほど当該補正係数Ｘを大きくして燃料噴射量Ｔを増量する。このときの補正係数Ｘは、１より大きな値をとる。

翻って、吸気圧が減少する過程では、その単位時間あたりの減少量が多いほど当該補正係数Ｘを小さくして燃料噴射量Ｔを減量する。このときの補正係数Ｘは、１より小さな値をとる。吸気圧の単位時間あたりの変化量の絶対値が０または０に近い所定値以下、要するに吸気圧が増えも減りもしないときには、当該補正係数Ｘを１として、ポートウェット分の補正を燃料噴射量Ｔに加えない。

インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングは、対象の気筒１の吸気バルブが開弁するタイミングに合わせる。つまり、当該気筒１における吸気バルブの開弁前からインジェクタ１１を開弁して燃料噴射を開始し、同気筒１の吸気バルブが開弁する直前または吸気バルブの開弁と略同時にインジェクタ１１を閉弁して燃料噴射を終了する。当然ながら、最適な燃料噴射タイミングは、現在ＶＶＴ機構６が具現している吸気バルブタイミングに応じて変動する。

また、最適な燃料噴射タイミングは、現在の内燃機関の温度によっても異なる。冷間始動直後等、内燃機関が低温であるときには、より多くのポートウェットが生じ得る。そこで、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の温度に応じて、インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングを調整する。具体的には、内燃機関の温度が低い場合における燃料噴射タイミングを、内燃機関の温度がより高い場合における燃料噴射タイミングよりも遅角する。例えば、冷却水温が所定温度（例えば、８０℃）未満である暖機完了前と、冷却水温が所定温度以上となった暖機完了後とで、燃料噴射タイミングを変更する。

しかしながら、内燃機関の運転中、常に適正なタイミングで燃料噴射を実行できているとは限らない。燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して早すぎ、燃料噴射の終了と吸気バルブの開弁との間に時間差が生じると、インジェクタ１１から噴射された燃料のかなりの部分が液化して吸気ポートの壁面等に付着し、適切に気筒１に吸引されなくなる。その結果、空燃比が目標空燃比よりもリーンとなる。しかもその後に、吸気ポートの壁面等に付着した液化燃料が遅れて気筒１に導入されるため、今度は空燃比が目標空燃比よりもリッチとなる。

逆に、燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して遅すぎ、燃料噴射が吸気バルブの開弁期間に重なると、本来ポートウェットとなるはずだった燃料までもが直に気筒１に吸引されてしまう。既に述べた通り、インジェクタ１１から噴射される燃料の量は予めポートウェット分だけ増量してあるため、その分の燃料が気筒に導入されることで空燃比がリッチ化し、ＨＣやＣＯの排出量が増加する。

従来、このような燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れを感知して修正する手段は存在していなかった。本実施形態のＥＣＵ０は、フロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆを参照して空燃比の乱れを感知し、その空燃比の乱れを修正するように燃料噴射タイミングを調整する。

燃料噴射タイミングの補正に関して詳述する。ＥＣＵ０は、フロントＯ₂センサ４３が既に活性化して空燃比フィードバック制御の実行を開始しており、エンジン回転数、サージタンク３３内吸気圧、アクセル開度、ＶＶＴ機構６が具現する吸気バルブタイミングがそれぞれ一定である定常運転状態の下で、燃料噴射タイミングが適正であるか否かの判定を実施する。定常運転状態とは、エンジン回転数、サージタンク３３内吸気圧、アクセル開度または吸気バルブタイミングの単位時間あたりの変化量が０または０に近い所定値以下である状態がある一定期間以上継続していることを意味する。なお、既に述べた通り、定常運転状態では、燃料噴射量Ｔの補正係数Ｘを１として、ポートウェット分を補うための補正を燃料噴射量Ｔに加えない。

図３に示すように、定常運転状態において、
（ｉ）フロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆが目標値よりも低く、触媒４１に流入するガスの空燃比がリーンであると判定される期間の長さＰＬが判定閾値ｔｈＬを上回り、
（ii）しかる後、フロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆが目標値よりも高く、触媒４１に流入するガスの空燃比がリッチであると判定される期間の長さＰＲが判定閾値ｔｈＲを上回り、
（iii）なおかつ、前者（ＰＬ＞ｔｈＬ）の期間と後者（ＰＲ＞ｔｈＲ）の期間との間の遅れ期間ＰＩの長さがある範囲内に収まっている。即ち、当該範囲の最小値をｍｉｎＰＩ、最大値をｍａｘＰＩとおくと、ｍｉｎＰＩ≦ＰＩ≦ｍａｘＰＩが成立している
場合には、インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングが早すぎ、そのような燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れが発生していると考えられる。よって、ＥＣＵ０は、条件（ｉ）、（ii）及び（iii）がおしなべて成立した場合、燃料噴射タイミングをより遅らせるように補正する。ＶＶＴ機構６が具現している吸気バルブタイミングや内燃機関の冷却水温等に応じて定まる燃料噴射の終了のタイミングの基本値をＩＢとおき、基本値ＩＢに加味する補正量をＩＸとおくと、当該補正量ＩＸを加味した燃料噴射の終了タイミングＩは、
Ｉ＝ＩＢ＋ＩＸ
と表される。燃料噴射の開始のタイミングは、この終了タイミングＩから燃料噴射時間Ｔだけ遡ったタイミングとなる。Ｉ及びＩＢを各気筒１の排気上死点からの進角量と定義し、進角方向を正方向、遅角方向を負方向とすると、燃料噴射タイミングを遅角させる補正量ＩＸは負値をとる。ＥＣＵ０は、図３に示したようなフロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆの変動、即ち燃料噴射タイミングの進角方向へのずれを感知する都度、燃料噴射タイミングの補正量ＩＸを遅角方向に所定量ΔＲだけ変化させる、つまりは補正量ＩＸをΔＲだけ減算する。

並びに、ＥＣＵ０は、図４に示すように、定常運転状態において、
（iv）フロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆが目標値よりも高く、触媒４１に流入するガスの空燃比がリッチであると判定される期間の長さＰＲが判定閾値ｔｈＲ’を上回り、
（ｖ）なおかつ、上述の条件（ｉ）、（ii）及び（iii）は成立していない
場合には、インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングが遅すぎ、そのような燃料噴射タイミングのずれに起因した空燃比の乱れが発生していると考えられる。よって、ＥＣＵ０は、条件（iv）及び（ｖ）がともに成立した場合、燃料噴射タイミングをより早めるように補正する。燃料噴射タイミングを進角させる補正量ＩＸは正値をとる。ＥＣＵ０は、図４に示したようなフロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆの変動、即ち燃料噴射タイミングの遅角方向へのずれを感知する都度、燃料噴射タイミングの補正量ＩＸを進角方向に所定量ΔＡだけ変化させる、つまりは補正量ＩＸをΔＡだけ加増する。

空燃比リーン期間の判定閾値ｔｈＬ、空燃比リッチ期間の判定閾値ｔｈＲ、ｔｈＲ’、遅れ期間の範囲ｍｉｎＰＩ、ｍａｘＰＩは何れも、定常運転状態にある内燃機関の運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度若しくは気筒１に充填される吸気（新気）量）］に応じて調整する。ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を示すパラメータであるエンジン回転数及び吸気圧（または、アクセル開度若しくは吸気（新気）量）と、判定閾値ｔｈＬ、ｔｈＲ、ｔｈＲ’及び遅れ期間の範囲ｍｉｎＰＩ、ｍａｘＰＩとの関係を規定したマップデータが格納されている。燃料噴射タイミングが適正であるか否かの判定を実施するにあたり、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、判定に用いるべきｔｈＬ、ｔｈＲ、ｔｈＲ’、ｍｉｎＰＩ、ｍａｘＰＩの値を知得する。但し、条件（iv）の判定閾値ｔｈＲ’は、条件（ii）の判定閾値ｔｈＲと同じ値であってもよい。

燃料噴射タイミングの補正量ＩＸは、内燃機関の運転領域毎に学習する。即ち、ＥＣＵ０は、ある運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度若しくは気筒１に充填される吸気（新気）量）］において得た補正量ＩＸを、当該運転領域を示すエンジン回転数及び吸気圧（または、アクセル開度若しくは吸気（新気）量）に関連づけてメモリに記憶保持する。以後、再度同じ運転領域に遷移した暁には、先に学習した、同一の運転領域に関連づけられている補正量ＩＸをメモリから読み出し、これを用いて補正した燃料噴射タイミングＩに則ってインジェクタ１１から燃料を噴射する。

燃料噴射タイミングの補正量ＩＸの学習値の更新もまた、内燃機関の運転領域毎に行う。ある運転領域での定常運転中に、図３または図４に示したようなフロントＯ₂センサ４３の出力電圧ｆの変動を感知したときには、当該運転領域に対応する、当該運転領域に関連づけてメモリに記憶保持する補正量ＩＸの学習値をΔＲだけ減少させ、またはΔＡだけ増加させる。

本実施形態では、燃料を噴射するインジェクタ１１を気筒１の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、排気通路４に装着した排気浄化用の触媒４１に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３の出力信号ｆが所定空燃比よりもリーンであることを示している期間ＰＬの長さが判定閾値ｔｈＬを上回り、かつその後に同空燃比センサ４３の出力信号ｆが所定空燃比よりもリッチであることを示している期間ＰＲの長さが判定閾値ｔｈＲを上回ったことを条件として、インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングを遅角補正する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して相対的に進角していることに起因した空燃比の乱れを修正することができ、エミッションの良化即ち有害物質の排出量の削減に貢献できる。

並びに、本実施形態では、燃料を噴射するインジェクタ１１を気筒１の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、排気通路４に装着した排気浄化用の触媒４１に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３の出力信号ｆが所定空燃比よりもリッチであることを示している期間ＰＲの長さが判定閾値ｔｈＲ’を上回ったことを条件として、インジェクタ１１から燃料を噴射するタイミングを進角補正する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、燃料噴射タイミングが吸気バルブタイミングに対して相対的に遅角していることに起因した空燃比の乱れを修正することができ、エミッションの良化即ち有害物質の排出量の削減に貢献できる。

加えて、内燃機関の排気通路４に実装されている既存の空燃比センサ４３を利用して燃料噴射タイミングのずれを感知することから、新たなハードウェアの追加を必要とせず、徒なコスト増を招かない。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、触媒４１に流入するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４３はＯ₂センサであったが、これに代えて、例えば図５に示すような線形的な入出力特性を持つリニアＡ／Ｆセンサを用いてもよいことは言うまでもない。その場合、制御装置たるＥＣＵ０は、当該リニアＡ／Ｆセンサ４３の出力電圧ｆが高位の判定値よりも高いことを以て触媒４１に流入するガスの空燃比が所定空燃比よりもリーンであると判定する一方、同リニアＡ／Ｆセンサ４３の出力電圧ｆが低位の判定値よりも低いことを以て触媒４１に流入するガスの空燃比が所定空燃比よりもリッチであると判定する。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
３…吸気通路
４…排気通路
４１…触媒
４３…空燃比センサ（フロントＯ₂センサ）
ｆ…空燃比センサの出力信号

Claims

燃料を噴射するインジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、
排気通路に装着した排気浄化用の触媒に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリーンであることを示している期間の長さが判定閾値を上回り、かつその後に同空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリッチであることを示している期間の長さが判定閾値を上回ったことを条件として、インジェクタから燃料を噴射するタイミングを遅角補正する内燃機関の制御装置。
燃料を噴射するインジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置したポート噴射式の内燃機関を制御するものであって、
排気通路に装着した排気浄化用の触媒に流入するガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力信号が所定空燃比よりもリッチであることを示している期間の長さが判定閾値を上回ったことを条件として、インジェクタから燃料を噴射するタイミングが適正なタイミングから遅れているとしてインジェクタから燃料を噴射するタイミングを進角補正する内燃機関の制御装置。