JP7087609B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒内で燃焼する混合気の空燃比に気筒間の格差が生じるように燃料噴射量の気筒別補正を行うエンジン制御装置に関する。

燃料噴射量の気筒別補正により、気筒間に空燃比の格差を設けた状態でエンジンを運転するエンジン制御装置が知られている。例えば特許文献１には、燃料噴射量の気筒別補正を通じて、空燃比センサに対する各気筒の排気のガス当たりの強弱により生じる定常的な空燃比のずれを補償するエンジン制御装置が記載されている。これ以外にも、燃料噴射量の気筒別補正は、排気通路に設置された触媒装置の過昇温の抑制、同触媒装置の昇温促進などの目的で行われることもある。

特開平１１－２８７１４５号公報

エンジン、特に車載用のエンジンでは、燃費性能が重視される性能の一つとなっている。その点、上記のような燃料噴射量の気筒別補正の実施時におけるエンジンの燃費性能には、更なる改善の余地がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃料噴射量の気筒別補正によるエンジンの出力効率の低下を抑えられるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、気筒内で燃焼する混合気の空燃比に気筒間の格差が生じるように燃料噴射量の気筒別補正を行うものであり、その燃料噴射量の気筒別補正の結果、燃焼により発生するトルクが最大となる空燃比である出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じる場合には、該当気筒の点火時期が他の気筒の点火時期よりも早い時期となるように点火時期の気筒別補正を行っている。

燃料噴射量の気筒別補正の結果、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じる場合、同気筒のトルクの発生効率が大きく低下してエンジンの出力効率が悪化する。一方、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒では、燃料の気化潜熱により筒内温度が低下してノッキングに対する耐性が向上するため、点火時期の進角限界が早くなる。そこで、上記エンジン制御装置では、このようなトルクの発生効率が低いものの、点火時期の進角限界が高い気筒の点火時期を他の気筒よりも進角することで、同気筒のトルクの発生効率の低下を抑えている。そのため、燃料噴射量の気筒別補正の結果、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じた場合のエンジンの出力効率の低下を抑えることができる。

ちなみに、燃料噴射量の気筒別補正を行っていない状態でのトレースノック点火時期が最適点火時期よりも早い時期となる運転領域では、上記のような点火時期の気筒別補正を行っても、エンジンの出力効率の低下を抑えることはできない。そのため、点火時期の気筒別補正は、燃料噴射量の気筒別補正を行っていない状態でのトレースノック点火時期が最適点火時期よりも遅い時期となる運転領域でエンジンが運転されていることを条件に行うことが望ましい。

上記のような燃料噴射量の気筒別補正を、エンジン全体の空燃比が理論空燃比となるように行っている場合、その燃料噴射量の気筒別補正の結果として、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じると、エンジントルクが大きく低下することがある。そうした場合のエンジントルクの低下は、上記点火時期の気筒別補正により抑えることが可能である。

ちなみに、上記のような空燃比に気筒間の格差が生じるように行われる燃料噴射量の気筒別補正としては、エンジンの排気通路に設置された空燃比センサに対する各気筒の排気のガス当たりの強弱により生じる定常的な空燃比のずれを補償するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別のガス当たり補正、エンジンの排気通路に設置された触媒装置の昇温を抑制するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別の触媒過熱防止補正、同触媒装置の昇温を促進するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別のディザ制御補正、などがある。

エンジン制御装置の一実施形態の構成を示す模式図。 最適点火時期とトレースノック点火時期との関係を示すグラフ。 同エンジン制御装置が実行する点火時期気筒別補正ルーチンのフローチャート。 空燃比と気筒別進角補正量との関係を示すグラフ。 空燃比とトルクとの関係を示すグラフ。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１～図５を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射制御装置が適用されるエンジン１０は、直列に配列された４つの気筒＃１～＃４を備える直列４気筒のエンジンとして構成されている。エンジン１０の吸気通路１１には、同吸気通路１１を流れる吸気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１２と、吸入空気量ＧＡを調整するためのスロットルバルブ１３とが設けられている。吸気通路１１におけるスロットルバルブ１３よりも下流側の部分には、吸気を気筒別に分流するための分枝管である吸気マニホールド１４が設けられている。そして、エンジン１０には、吸気マニホールド１４で気筒別に分流された吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁１５が気筒毎に設けられている。さらに、各気筒＃１～＃４には、吸気通路１１を通じて導入された吸気と燃料噴射弁１５が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火プラグ１６がそれぞれ設けられている。

エンジン１０の排気通路１７には、各気筒＃１～＃４の排気を集合する集合管である排気マニホールド１８が設けられている。排気通路１７における排気マニホールド１８よりも下流側の部分には、各気筒＃１～＃４で燃焼した混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ１９が設けられている。さらに、排気通路１７における空燃比センサ１９よりも下流側の部分には、排気を浄化する触媒装置２０が設置されている。このエンジン１０には、触媒装置２０として、各気筒＃１～＃４で燃焼する混合気の空燃比が理論空燃比である場合に最も効果的に排気を浄化可能な三元触媒装置が採用されている。

こうしたエンジン１０の制御を司るエンジン制御装置としての電子制御ユニット２１は、演算処理回路２２とメモリ２３とを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット２１には、上述のエアフローメータ１２、空燃比センサ１９に加え、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフトが既定の角度回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２４、運転者のアクセルペダルの踏込量（アクセルペダル開度）を検出するアクセルペダル開度センサ２５の検出信号が入力されている。そして、電子制御ユニット２１は、予めメモリ２３に記憶されたエンジン制御用の各種プログラムを、演算処理回路２２が読み込んで実行することで、エンジン１０の運転状態を制御している。なお、電子制御ユニット２１は、そうした処理の１つとして、クランク角センサ２４のパルス信号からエンジン回転数を演算する処理を行っている。

電子制御ユニット２１は、エンジン制御の一環として各気筒＃１～＃４の燃料噴射弁１５が噴射する燃料の量（燃料噴射量）の制御を行っている。燃料噴射量の制御に際して電子制御ユニット２１は、式（１）に基づき、各気筒＃１～＃４の燃料噴射量を算出している。なお、本明細書及び図面では、気筒別に値が設定されるパラメータについては、その符号の末尾に付した角括弧内に、対応する気筒の番号を記述している。例えば、燃料噴射量Ｑ［１］は気筒＃１の燃料噴射量を、燃料噴射量Ｑ［２］は気筒＃２の燃料噴射量を、それぞれ表している。また、符号の末尾に付した角括弧内にｉが記述されている場合、気筒＃１～＃４のうちの任意の気筒のパラメータであることを表している。すなわち、ｉの値は、１、２、３、４のうちの何れかである。

ここでのＱＢＳＥは、各気筒で燃焼す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噴射量の計算値であるベース噴射量を表している。ベース噴射量ＱＢＳＥの値は、各気筒＃１～＃４に流入する空気の質量（シリンダ流入空気量）を理論空燃比で除算することで演算されている。また、ＦＡＦは空燃比フィードバック補正値を、ＫＧは空燃比学習値をそれぞれ表している。一方、Ａ［ｉ］、Ｂ［ｉ］、Ｃ［ｉ］、Ｄ［ｉ］は、気筒別に値が設定される気筒別補正値であり、それぞれ以下のものとなっている。

（吸気分配補正値）
吸気分配補正値Ａ［ｉ］は、吸気マニホールド１４での吸気分配のばらつきにより生じる気筒間の空燃比のずれを補償するための燃料噴射量の気筒別補正値である。エンジン１０の運転領域毎の気筒間の吸気分配のばらつきは、エンジン１０の設計段階で計測されており、吸気分配のばらつきによる空燃比のずれの補償に必要な各気筒＃１～＃４の気筒別補正値がその計測結果から予め求められている。電子制御ユニット２１のメモリ２３には、エンジン１０の運転領域毎の各気筒＃１～＃４の吸気分配補正値Ａ［ｉ］の値がマップとして記憶されており、電子制御ユニット２１はそのマップを参照して各気筒＃１～＃４の吸気分配補正値Ａ［ｉ］の算出を行っている。

（ガス当たり補正値）
燃料噴射弁１５の噴射特性には個体差があり、全気筒に同量の燃料噴射を指令しても、実際に噴射される燃料の量には、ばらつきがある。一方、空燃比センサ１９に対する排気のガス当たりの強さには気筒毎に違いがあり、ガス当たりの強い気筒ほどその燃焼の結果が空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの値に反映されやすい。例えば、ガス当たりの強い気筒に、指令した量よりも多い量の燃料を噴射する燃料噴射弁１５が設置されている場合、空燃比センサ１９の排気空燃比の検出結果は、各気筒＃１～＃４の空燃比の平均値よりもリッチ側の値を示す。こうした空燃比センサ１９の検出結果にそのまま従って、空燃比フィードバックを行えば、エンジン１０の空燃比が定常的にリーン側にずれてしまう。このように、空燃比センサ１９に対する各気筒の排気のガス当たり強さの違いにより、目標空燃比に対する空燃比の定常的なずれが生じてしまう。

ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］は、こうした気筒間のガス当たり強さの違いにより生じる空燃比の定常的なずれを抑えるための燃料噴射量の気筒別補正値である。メモリ２３には、エンジン１０の運転領域毎の各気筒＃１～＃４のガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値がマップとして記憶されており、電子制御ユニット２１は、そのマップを参照して各気筒＃１～＃４のガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値を求めている。なお、各気筒＃１～＃４のガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値は、ガス当たりが最も強い気筒の実際の空燃比が理論空燃比となり、且つ気筒＃１～＃４のガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値の合計がゼロとなるように設定される。例えば、ガス当たりが最も強い気筒の空燃比がリーン側にずれる傾向がある場合には、該気筒では燃料噴射量を増量補正する値が、残りの気筒では燃料噴射量を減量補正する値が、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値としてそれぞれ設定される。これとは逆に、ガス当たりが最も強い気筒の空燃比がリッチ側にずれる傾向がある場合には、該気筒では燃料噴射量を減量補正する値が、残りの気筒では燃料噴射量を増量補正する値が、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］の値としてそれぞれ設定される。こうしたガス当たり補正値Ｂ［ｉ］による燃料噴射量の気筒別補正は、ガス当たり強さに応じて各気筒＃１～＃４の空燃比に格差を付けることで、空燃比の定常的なずれを抑えるものとなっている。

（触媒装置の過熱防止補正値）
過熱による触媒装置２０の溶損は、空燃比を理論空燃比よりもリッチとしたリッチ燃焼を行って多くの未燃燃料を含んだ排気を排気通路１７に排出し、その未燃燃料の気化熱で排気の温度を下げることで防止することができる。ただし、エンジン１０の気筒＃１～＃４のすべてでリッチ燃焼を行うと、触媒装置２０での排気の浄化効率が低下してしまう。これに対して本実施形態では、触媒装置２０の温度が既定値を超えたときに実施する過熱防止制御において、一部の気筒だけでリッチ燃焼を行うことで、排気の浄化効率の低下を抑えつつ、触媒装置２０の昇温抑制を図っている。

なお、気筒から触媒装置２０までの排気流路の距離が長いほど、未燃燃料の気化が進み、排気の冷却効果が高まる。本実施形態を適用対象となるエンジン１０では、気筒＃１～＃４のうち、気筒＃４が触媒装置２０までの排気流路が最も長い気筒となっている。そこで、本実施形態では、触媒装置２０の過熱防止制御において、気筒＃４でリッチ燃焼を行うようにしている。

過熱防止補正値Ｃ［ｉ］は、こうした過熱防止制御における触媒装置２０の昇温抑制のための燃料噴射量の気筒別補正値である。触媒装置２０の推定温度が既定値以下の場合、いずれの気筒＃１～＃４においても、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］の値として０が設定される。これに対して、触媒装置２０の温度が既定値を超える場合には、気筒＃４の過熱防止補正値Ｃ［４］の値として正の値が設定され、残りの気筒＃１～＃３の過熱防止補正値Ｃ［１］、Ｃ［２］、Ｃ［３］の値として０が設定される（Ｃ［１］、Ｃ［２］、Ｃ［３］＝０、Ｃ［４］＞０）。なお、触媒装置２０の温度が上記既定値を超えて高い温度となるほど、気筒＃４の過熱防止補正値Ｃ［４］の値は大きくされる。

（ディザ制御補正値）
本実施形態の燃料噴射制御装置では、エンジン１０の冷間始動の直後に、触媒装置２０の暖機促進のためのディザ制御を行っている。ディザ制御では、気筒＃１～＃４のうちの一部でリッチ燃焼を行い、残りの気筒でリーン燃焼を行うようにしている。そして、リーン燃焼を行った気筒の余剰酸素を多く含んだ排気により、触媒装置２０内を酸素過多の状態とした上で、リッチ燃焼を行った未燃燃料を多く含んだ排気を送り込んで燃焼させることで、触媒装置２０の昇温を促進している。

こうしたディザ制御は、ディザ制御補正値Ｄ［ｉ］による燃料噴射量の気筒別補正を通じて実施されている。なお、本実施形態では、気筒＃１でリッチ燃焼を行い、残りの気筒＃２～＃４でリーン燃焼を行うことでディザ制御を行っている。ディザ制御を実行していないときには、各気筒＃１～＃４のディザ制御補正値Ｄ［ｉ］の値はいずれも０に設定される。これに対して、ディザ制御の実行中には、既定の正の値であるディザ幅Δがリッチ燃焼を行う気筒＃１のディザ制御補正値Ｄ［１］の値として設定され、ディザ幅Δを３で除算して正負反転した値（－Δ／３）がリーン燃焼を行う残りの気筒＃２～＃４のディザ制御補正値Ｄ［２］、Ｄ［３］、Ｄ［４］の値として、それぞれ設定される。こうして設定されるディザ制御補正値Ｄ［ｉ］の気筒＃１～＃４の値の合計はゼロとなる。

以上説明した４つの気筒別補正値のうち、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］、及びディザ制御補正値Ｄ［ｉ］は、各気筒＃１～＃４で燃焼する混合気の空燃比に格差が生じるように補正を行う燃料噴射量の気筒別補正値となっている。これに対して、吸気分配補正値Ａ［ｉ］は、吸気分配のばらつきによる気筒間の空燃比のばらつきを補償する気筒別補正値であり、気筒間の空燃比の格差を生じさせるものでない点において、他の３つの気筒別補正値と相違している。

なお、電子制御ユニット２１は、こうした燃料噴射量の気筒別補正の結果に基づき、気筒＃１～＃４のそれぞれで燃焼する混合気の空燃比を演算して求めている。こうした各気筒＃１～＃４の空燃比の演算値（空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］）は、下記の態様で求められている。各気筒＃１～＃４の燃料噴射量Ｑ［ｉ］の算出に当たり、ベース噴射量ＱＢＳＥに対して施される各補正値のうち、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦ、空燃比学習値ＫＧ、及び吸気分配補正値Ａ［ｉ］は、理論空燃比に対する空燃比のずれを補償するための補正値となっている。これに対して、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］、及びディザ制御補正値Ｄ［ｉ］は、空燃比を理論空燃比からずらすための補正値となっている。そのため、ベース噴射量ＱＢＳＥに対して前者の補正値だけを適用した値が、空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料噴射量となる。これを踏まえて、電子制御ユニット２１は、式（２）の関係を満たす値として、各気筒＃１～＃４の空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］を求めている。

（点火時期の気筒別補正）
電子制御ユニット２１は、上記のような燃料噴射量の制御に加え、各気筒＃１～＃４の点火プラグ１６の点火時期の制御も行っている。点火時期制御に際して電子制御ユニット２１はまず、燃料噴射量の気筒別補正が行われていないとした場合の各気筒共通の点火時期の目標値である最終点火時期ＩＧを算出する。ちなみに最終点火時期ＩＧの値は、各気筒＃１～＃４の圧縮上死点からのクランク角の進角量を表している。

最終点火時期ＩＧの決定には、最適点火時期とトレースノック点火時期とが関わっている。最適点火時期は、気筒内での混合気の燃焼により発生するトルクが最大となる点火時期であり、トレースノック点火時期は、ノッキングの発生を抑制可能な点火時期の進角限界である。電子制御ユニット２１は、これら最適点火時期やトレースノック点火時期をエンジン１０の運転状態（エンジン回転数やエンジン負荷など）に基づいてそれぞれ算出している。ちなみに、電子制御ユニット２１は、空燃比が理論空燃比である場合に上記進角限界となる時期をトレースノック点火時期の値として算出している。

図２に、最適点火時期、及びトレースノック点火時期と、エンジン負荷ＫＬとの関係を示す。同図に示すように、最適点火時期及びトレースノック点火時期は、エンジン負荷ＫＬの増加に従って次第に遅い時期となるように推移する。エンジン負荷ＫＬが図中のαよりも低い領域では、最適点火時期がトレースノック点火時期よりも遅い時期となっているため、最適点火時期まで点火時期を進角することが可能となる。一方、エンジン負荷がαを超える領域では、トレースノック点火時期が最適点火時期よりも遅い時期となっており、トレースノック点火時期が点火時期の進角限界となる。そこで、最終点火時期ＩＧの決定に際して、電子制御ユニット２１はまず、最適点火時期及びトレースノック点火時期のうち、より遅い方の時期を限界点火時期として設定する。そして、電子制御ユニット２１は、その限界点火時期に対してエンジン１０の運転状況に応じた各種の遅角補正を施した値を最終点火時期ＩＧの値として算出している。

本実施形態のエンジン制御装置における電子制御ユニット２１は更に、最終点火時期ＩＧに対して気筒別の補正を行って、各気筒の点火時期の目標値である気筒別最終点火時期ＩＧ［ｉ］を求めている。そして、電子制御ユニット２１は、各気筒＃１～＃４の点火プラグ１６の点火時期を、各々の気筒別最終点火時期ＩＧ［ｉ］に従って制御している。

図３に、こうした点火時期の気筒別補正に係る点火時期気筒別補正ルーチンの処理手順を示す。本ルーチンの処理は、各気筒＃１～＃４の点火時期の決定に際して、気筒毎に個別に実施される処理となっている。なお、以下の説明では、本ルーチンの処理の対象となっている気筒を対象気筒と記載する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、最終点火時期ＩＧ、エンジン負荷ＫＬ、エンジン回転数ＮＥ、及び対象気筒の空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］が取得される。

続いて、ステップＳ１１０において、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに基づき、点火時期の気筒別補正実施領域内でエンジン１０が運転されているか否かが判定される。気筒別補正実施領域には、トレースノック点火時期が最適点火時期よりも遅い時期となるエンジン運転領域が設定されている。本実施形態では、図２に示すκよりもエンジン負荷ＫＬが大きい領域を気筒別補正実施領域に設定している。κは、トレースノック点火時期と最適点火時期とが一致するエンジン負荷ＫＬの値αよりも若干大きい値となっている。

このときのエンジン１０が気筒別補正実施領域内で運転されていなければ（Ｓ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１２０において、対象気筒の気筒別進角補正量ε［ｉ］の値として０を設定した上で、ステップＳ１４０に処理が進められる。これに対して、エンジン１０が気筒別補正実施領域内で運転されていれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３０において、対象気筒の空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］に基づいて同気筒の気筒別進角補正量ε［ｉ］の値が演算された後、ステップＳ１４０に処理が進められる。そして、ステップＳ１４０において、最終点火時期ＩＧを気筒別進角補正量ε［ｉ］の値分進めた時期が対象気筒の気筒別最終点火時期ＩＧ［ｉ］の値として設定された後、本ルーチンの処理が終了される。

図４に、ステップＳ１３０における気筒別進角補正量ε［ｉ］の演算値と空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］との関係を示す。同図に示す出力空燃比は、燃焼により発生するトルクが最大となる空燃比であり、その値は、理論空燃比よりもリッチ側の値となる。ステップＳ１３０では、対象気筒の空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］が出力空燃比よりもリーン側の値である場合、すなわち対象気筒の燃焼が出力空燃比よりもリーンな空燃比で行われる場合、対象気筒の気筒別進角補正量ε［ｉ］の値は０となる。一方、対象気筒の空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］が出力空燃比よりもリッチ側の値である場合、すなわち対象気筒の燃焼が出力空燃比よりもリッチな空燃比で行われる場合には、下記の態様で空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］の値に応じて変化する値として、対象気筒の気筒別進角補正量ε［ｉ］の値が設定される。すなわち、気筒別進角補正量ε［ｉ］の値は、空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］の値が出力空燃比からリッチ側に変化していったとき、空燃比演算値ＡＢＹＦ［ｉ］の値が出力空燃比のときの値、すなわち０から次第に増加していく値となるように設定される。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
本実施形態のエンジン制御装置では、気筒内で燃焼する混合気の空燃比に気筒間の格差が生じるように燃料噴射量の気筒別補正を行っているため、理論空燃比と異なる空燃比で燃焼が行われることがある。

図５に示すように、シリンダ流入空気量が一定の場合、各気筒での混合気の燃焼により発生するトルクは、理論空燃比よりもリッチ側の出力空燃比のときに最大となり、その出力空燃比から離れた空燃比となるほど小さくなっていく。一方、シリンダ流入空気量が一定の場合、空燃比がリッチとなるほど、燃料噴射量は多くなるため、空燃比が出力空燃比よりもリッチとなるとトルクの発生効率が大きく悪化するようになる。そのため、出力効率が求められるエンジン１０の中高負荷運転域では、一部の気筒であっても、出力空燃比よりもリッチな空燃比での燃焼は許容し難いものとなる。しかしながら、本実施形態のエンジン制御装置では、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］、及びディザ制御補正値Ｄ［ｉ］がそれぞれ個別に算出されており、状況によっては出力空燃比を超える濃い空燃比で燃焼が行われることがある。

一方、出力空燃比を超える濃い空燃比で燃焼を行う場合、燃料の気化潜熱が大きくなって筒内温度が下がるため、ノッキングが発生しにくくなる。すなわち、図２に破線で示すように、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われているときの実際のトレースノック点火時期は、理論空燃比で燃焼が行われているときよりも早い時期（進角側の時期）となる。図２におけるエンジン負荷ＫＬがκ以上の領域では、こうしたトレースノック点火時期の進角側への変化により、限界点火時期を超えた点火時期の進角化が許容されるようになる。

本実施形態では、そうした場合の出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒の点火時期が他の気筒の点火時期よりも早い時期となるように点火時期の気筒別補正を行っている。そして、それにより、図５に破線で示すように、出力空燃比よりもリッチな空燃比での燃焼が行われる気筒の発生トルクを増大している。そのため、本実施形態のエンジン制御装置では、燃料噴射量の気筒別補正の結果、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じた場合のエンジン１０の出力効率の低下が抑えられる。

なお、本実施形態では、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］、及びディザ制御補正値Ｄ［ｉ］の３つが気筒間の空燃比の格差を生じさせる燃料噴射量の気筒別補正値として用いられている。このうち、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］及びディザ制御補正値Ｄ［ｉ］は、各気筒＃１～＃４の補正値の合計が０となるように値が求められている。そのため、触媒装置２０が過熱する虞がなく、各気筒＃１～＃４の過熱防止補正値Ｃ［ｉ］の値がいずれも０の場合の燃料噴射量の気筒別補正は、エンジン全体の空燃比が、すなわち各気筒＃１～＃４で燃焼する混合気を足し合わせたものの空燃比が理論空燃比となるように行われている。触媒装置２０には、各気筒＃１～＃４の排気が混ざり合って流入するため、このときの触媒装置２０に流入する排気の成分は、各気筒＃１～＃４の燃焼が理論空燃比で行われた場合とほぼ同じとなる。そのため、こうした場合には、排気浄化性能の低下を抑えつつ、燃料噴射量の気筒別補正を行うことが可能となる。

ここで、燃料噴射量の気筒別補正の結果、空燃比が理論空燃比よりもリッチとなった気筒をリッチ燃焼気筒とし、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなった気筒をリーン燃焼気筒とする。エンジン全体の空燃比を理論空燃比とした状態では、気筒間の空燃比の格差を拡大したときには、リーン燃焼気筒の空燃比がリーン側に変化すると同時に、リッチ燃焼気筒の空燃比がリッチ側に変化するようになる。リーン燃焼気筒の空燃比を理論空燃比からリーン側に変更していった場合、空燃比のリーン側への変化と共に同気筒の発生トルクは低下していく。一方、リッチ燃焼気筒の空燃比を理論空燃比からリッチ側に変化していった場合には、出力空燃比に達するまでは同気筒の発生トルクは増加していくようになる。よって、リッチ燃焼気筒の空燃比が出力空燃比よりもリーン側である場合には、点火時期の気筒別補正を行わなくても、リーン燃焼気筒の発生トルクの低下分が、リッチ燃焼気筒の発生トルクの増加分により補償され、燃料噴射量の気筒別補正の結果としてエンジントルクが低下することがあっても、その低下幅は限られたものになる。

ただし、リッチ燃焼気筒の空燃比が出力空燃比を超えてリッチ側に変化すると、空燃比のリッチ側への変化に応じて同気筒の発生トルクが低下していくようになる。そのため、こうした場合、点火時期の気筒別補正なしでは、リーン燃焼気筒の発生トルクの低下分を、リッチ燃焼気筒の発生トルクの増加分により十分補償できなくなり、燃料噴射量の気筒別補正の結果、エンジントルクが大きく低下することがある。これに対して、本実施形態では、点火時期の気筒別補正により、出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒の発生トルクを増加している。そのため、リッチ燃焼気筒の空燃比が出力空燃比よりもリッチとなった場合のエンジントルクの低下を好適に抑えることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］やディザ制御補正値Ｄ［ｉ］と同様に、気筒＃１～＃４の値の合計がゼロとなるように過熱防止補正値Ｃ［ｉ］の値を設定するようにしてもよい。こうした場合、過熱防止補正の実行中も、排気浄化性能の低下を抑えることが可能となる。

・上記実施形態では、気筒別進角補正量ε［ｉ］による補正を最終点火時期ＩＧに適用して、点火時期の気筒別補正を行うようにしていた。気筒別進角補正量ε［ｉ］による補正をトレースノック点火時期に適用して、点火時期の気筒別補正を行うようにしてもよい。なお、上記実施形態では、燃料噴射量の気筒別補正を行っていない状態でのトレースノック点火時期が最適点火時期よりも遅い時期となる運転領域に限定して点火時期の気筒別補正を行うようにしていたが、気筒別進角補正量ε［ｉ］による補正をトレースノック点火時期に適用する場合には、そうした運転領域の限定は不要となる。

・上記実施形態では、空燃比に気筒間格差を生じさせる気筒別補正値として、ガス当たり補正値Ｂ［ｉ］、過熱防止補正値Ｃ［ｉ］、ディザ制御補正値Ｄ［ｉ］の３つを採用していたが、それらの１つ又は２つを割愛してもよい。さらに、各気筒＃１～＃４の空燃比に格差を付けるため、気筒別に値が設定される気筒別補正値として、それら以外の補正値を採用するようにしてもよい。

１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…エアフローメータ、１３…スロットルバルブ、１４…吸気マニホールド、１５…燃料噴射弁、１６…点火プラグ、１７…排気通路、１８…排気マニホールド、１９…空燃比センサ、２０…触媒装置、２１…電子制御ユニット、２２…演算処理回路、２３…メモリ、２４…クランク角センサ、２５…アクセル開度センサ。

Claims (6)

1. 気筒内で燃焼する混合気の空燃比に気筒間の格差が生じるように燃料噴射量の気筒別補正を行うエンジン制御装置において、
   前記燃料噴射量の気筒別補正の結果、燃焼により発生するトルクが最大となる空燃比である出力空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼を行う気筒が生じる場合には、該当気筒の点火時期が他の気筒の点火時期よりも早い時期となるように点火時期の気筒別補正を行う
   エンジン制御装置。
2. 前記点火時期の気筒別補正は、前記燃料噴射量の気筒別補正を行っていない状態でのトレースノック点火時期が最適点火時期よりも遅い時期となる運転領域でエンジンが運転されていることを条件に行われる
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記燃料噴射量の気筒別補正は、エンジン全体の空燃比が理論空燃比となるように行われる請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記燃料噴射量の気筒別補正には、エンジンの排気通路に設置された空燃比センサに対する各気筒の排気のガス当たりの強弱により生じる定常的な空燃比のずれを補償するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別のガス当たり補正が含まれる請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
5. 前記燃料噴射量の気筒別補正には、エンジンの排気通路に設置された触媒装置の昇温を抑制するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別の触媒過熱防止補正が含まれる請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
6. 前記燃料噴射量の気筒別補正には、エンジンの排気通路に設置された触媒装置の昇温を促進するための燃料噴射量の気筒別補正である気筒別のディザ制御補正が含まれる請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。

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