JP7107079B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、ガソリンを燃料とする内燃機関が開示されている。この内燃機関の排気通路には、排気を浄化する三元触媒が配置されている。排気通路における三元触媒よりも下流側には、パティキュレート・マターを捕集するパティキュレートフィルタが配置されている。

特許文献１に記載の内燃機関では、アクセル操作が解消されるなどして内燃機関に対する要求トルクが減少された場合において内燃機関に加わる負荷が低いときには、気筒内での燃焼が停止されることがある。この燃焼停止期間においては、パティキュレートフィルタを再生させるための燃料導入処理が実行される。すなわち、燃料導入処理においては、燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま気筒内から排気通路に流出させる。そして、燃料が三元触媒に導入されると、当該燃料の燃焼によって三元触媒の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタに流入するようになり、パティキュレートフィルタの温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレート・マターが燃焼される。

米国特許出願公開第２０１４／００４１３６２号明細書

多気筒の内燃機関においては、燃料噴射弁毎の噴射性能にばらつきが生じていることがある。例えば、各気筒の燃料噴射量の要求値が同じであっても、特定気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量が、他の気筒のものよりも少なかったり、多かったりする。燃料噴射弁毎に噴射性能のばらつきがある場合、燃料導入処理においては、各燃料噴射弁に対して一律の燃料噴射量の要求値を設定したときに、各燃料噴射弁から噴射される実際の燃料噴射量がばらついてしまう。そして、本来目標としていた燃料噴射量に対して、実際の燃料噴射量が乖離するおそれがある。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、複数の気筒と、前記気筒毎に設けられているとともに燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、点火装置の火花放電によって、前記燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気を前記気筒内で燃焼させる内燃機関に適用される制御装置であって、前記内燃機関のクランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときに、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま前記気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理を実行する噴射弁制御部と、前記燃料噴射弁における、燃料噴射量の要求値に対する実際の燃料噴射量に関して、前記燃料噴射弁毎にばらつきが生じているか否かを判定するばらつき判定部とを備え、前記噴射弁制御部は、前記ばらつき判定部が、ばらつきが生じていると判定したときに、前記燃料導入処理を禁止する、又は、前記ばらつきを抑制するように前記燃料導入処理における前記燃料噴射弁毎の燃料噴射量の要求値を補正する。

上記の構成によれば、燃料導入処理そのものを禁止して燃料噴射を停止したり、実際の燃料噴射量が本来目標としていた燃料噴射量に近づくように燃料噴射量の要求値を補正したりできる。そのため、燃料導入処理において実際の燃料噴射量と本来目標としていた燃料噴射量の要求値とが乖離してしまうことに起因した燃費やエミッションの悪化を抑制できる。

ハイブリッドシステムの概略図。 内燃機関の概略図。 噴射弁制御部が実行する処理を表したフローチャート。 燃料噴射量の要求値と実際の燃料噴射量との乖離を説明する図。

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
先ず、ハイブリッド車両におけるハイブリッドシステムの概略構成について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、内燃機関１０と、内燃機関１０のクランク軸１４に接続されている動力配分統合機構４０と、動力配分統合機構４０に接続されている第１のモータジェネレータ７１とを備えている。動力配分統合機構４０には、リダクションギア５０を介して第２のモータジェネレータ７２が連結されるとともに、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２が連結されている。

動力配分統合機構４０は、遊星歯車機構であり、外歯歯車のサンギア４１と、サンギア４１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア４２とを有している。サンギア４１とリングギア４２との間には、サンギア４１及びリングギア４２の双方と噛み合う複数のピニオンギア４３が配置されている。各ピニオンギア４３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア４４に支持されている。サンギア４１には、第１のモータジェネレータ７１が連結されている。キャリア４４には、クランク軸１４が連結されている。リングギア４２にはリングギア軸４５が接続されており、このリングギア軸４５にリダクションギア５０及び減速機構６０の双方が連結されている。

内燃機関１０の出力トルクがキャリア４４に入力されると、当該出力トルクが、サンギア４１側とリングギア４２側とに分配される。すなわち、第１のモータジェネレータ７１に内燃機関１０の出力トルクを入力させることにより、第１のモータジェネレータ７１に発電させることができる。

一方、第１のモータジェネレータ７１を電動機として機能させた場合、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがサンギア４１に入力される。すると、サンギア４１に入力された第１のモータジェネレータ７１の出力トルクが、キャリア４４側とリングギア４２側とに分配される。そして、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがキャリア４４を介してクランク軸１４に入力されることにより、クランク軸１４を回転させることができる。本実施形態では、このように第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させることを「モータリング」という。

リダクションギア５０は、遊星歯車機構であり、第２のモータジェネレータ７２が連結されている外歯歯車のサンギア５１と、サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア５２とを有している。リングギア５２には、リングギア軸４５が接続されている。また、サンギア５１とリングギア５２との間には、サンギア５１及びリングギア５２の双方と噛み合う複数のピニオンギア５３が配置されている。各ピニオンギア５３は、自転自在であるものの公転不能になっている。

そして、車両を減速させる際には、第２のモータジェネレータ７２を発電機として機能させることにより、第２のモータジェネレータ７２の発電量に応じた回生制動力を車両に発生させることができる。また、第２のモータジェネレータ７２を電動機として機能させた場合、第２のモータジェネレータ７２の出力トルクが、リダクションギア５０、リングギア軸４５、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２に入力される。これにより、駆動輪６２を回転させることができる、すなわち車両を走行させることができる。

第１のモータジェネレータ７１は、第１のインバータ７５を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。第２のモータジェネレータ７２は、第２のインバータ７６を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。

図２に示すように、内燃機関１０は、４つの気筒１１を有している。図示は省略するが、各気筒１１内には、コネクティングロッドを介してクランク軸１４に連結されているピストンが往復動可能な態様で収容されている。また、各気筒１１内には、吸気通路１５を介して空気が導入される。また、内燃機関１０は、気筒１１毎の燃料噴射弁１７を有している。各燃料噴射弁１７は、吸気通路１５に燃料を噴射する噴射弁であり、いずれも同一の仕様になっている。各気筒１１内には、当該気筒１１毎の燃料噴射弁１７から噴射された燃料と空気とが吸気通路１５を介して導入される。そして、各気筒１１内では、燃料と空気とを含む混合気が点火装置１９の火花放電によって燃焼される。

混合気の燃焼によって各気筒１１内で生じた排気は、排気通路２１に排出される。排気通路２１には、排気を浄化する三元触媒２２と、三元触媒２２よりも下流側に配置されているパティキュレートフィルタ２３とが設けられている。パティキュレートフィルタ２３は、排気通路２１を流通する排気に含まれるパティキュレート・マターを捕集する機能を有している。

なお、排気通路２１における三元触媒２２よりも上流には、排気通路２１を流れるガス中の酸素濃度、すなわち混合気の空燃比を検出する空燃比センサ８１が配置されている。また、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間には、排気通路２１を流れるガスの温度を検出する温度センサ８２が配置されている。

内燃機関１０では、車両が走行しており、且つクランク軸１４が回転しているときに、気筒１１内での混合気の燃焼が停止されることがある。このようにクランク軸１４が回転している状態で気筒１１内での燃焼が停止される期間のことを、「燃焼停止期間」という。燃焼停止期間では、クランク軸１４の回転に同期して各ピストンが往復動する。そのため、吸気通路１５を介して各気筒１１内に導入された空気は、燃焼に供されることなく、排気通路２１に流出される。

燃焼停止期間では、燃料噴射弁１７の燃料噴射を停止する燃料カット処理、及び、燃料噴射弁１７から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させる燃料導入処理のうち何れか一方が選択して実行される。燃料導入処理が実行されると、燃料噴射弁１７から噴射された燃料が空気と共に排気通路２１を流通することとなる。そして、燃料が三元触媒２２に導入される。このとき、三元触媒２２の温度が活性化温度以上である場合、燃料を燃焼させるのに十分な量の酸素が三元触媒２２に存在すると、三元触媒２２で燃料が燃焼される。これにより、三元触媒２２の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタ２３に流入するようになり、パティキュレートフィルタ２３の温度が上昇する。そして、パティキュレートフィルタ２３に酸素が供給されている場合、パティキュレートフィルタ２３の温度が燃焼可能温度以上になると、パティキュレートフィルタ２３に捕集されているパティキュレート・マターが燃焼される。

次に、ハイブリッド車両の制御構成について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両の制御装置１００は、アクセル開度ＡＣＣ及び車速ＶＳを基に、リングギア軸４５に出力すべきトルクである要求トルクＴＱＲを算出する。アクセル開度ＡＣＣは、車両の運転者によるアクセルペダルＡＰの操作量のことであり、アクセル開度センサ８４によって検出された値である。車速ＶＳは、車両の移動速度に対応する値であり、車速センサ８５によって検出される。制御装置１００は、算出した要求トルクＴＱＲを基に、内燃機関１０、各モータジェネレータ７１，７２を制御する。

制御装置１００は、内燃機関１０を制御する内燃機関制御ユニット１１０と、各モータジェネレータ７１，７２を制御するモータ制御ユニット１２０とを備えている。内燃機関制御ユニット１１０が、本実施形態における「内燃機関の制御装置」に相当する。燃焼停止期間中において燃料導入処理が実行される場合、モータ制御ユニット１２０によって、モータリングを行わせるべく第１のモータジェネレータ７１の駆動が制御される。すなわち、モータリングの実行を通じ、燃焼停止期間中におけるクランク軸１４の回転速度を制御することができる。

内燃機関制御ユニット１１０には、空燃比センサ８１によって検出された空燃比である空燃比検出値ＡＦＳが入力される。また、内燃機関制御ユニット１１０には、温度センサ８２によって検出された温度である温度検出値ＴＫが入力される。また、内燃機関制御ユニット１１０には、クランク角センサ８３によって検出されたクランク軸１４の回転位置であるクランク位置検出値θが入力される。内燃機関制御ユニット１１０には、内燃機関１０の各種部位に取り付けられている他のセンサからの検出値も入力される。

図２に示すように、内燃機関制御ユニット１１０は、機能部として、点火装置１９を制御する点火制御部１１１と、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じているか否かを判定するばらつき判定部１１３と、各燃料噴射弁１７を制御する噴射弁制御部１１２とを有している。

点火制御部１１１は、火花放電の許可フラグがオンになっている場合、ピストンが圧縮上死点近傍に達したタイミングで点火装置１９に火花放電を行わせる。一方、点火制御部１１１は、火花放電の許可フラグがオフになっている場合、つまり燃焼停止期間においては、点火装置１９に火花放電を行わせない。

ばらつき判定部１１３は、燃料噴射弁１７における、燃料噴射量の要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量に関して、燃料噴射弁１７毎にばらつきが生じているか否かを判定する。具体的には、ばらつき判定部１１３は、燃料噴射弁１７毎に一律に設定される燃料噴射量の要求値ＱＰＲに対して、特定の燃料噴射弁１７の燃料噴射量が他の燃料噴射弁１７の燃料噴射量よりも多くなっている（以下、リッチばらつきと称する。）か否かの判定を行う。また、ばらつき判定部１１３は、燃料噴射弁１７毎に一律に設定される燃料噴射量の要求値ＱＰＲに対して、特定の燃料噴射弁１７の燃料噴射量が他の燃料噴射弁の燃料噴射量よりも少なくなっている（以下、リーンばらつきと称する。）か否かの判定を行う。ばらつき判定部１１３は、例えば、空燃比検出値ＡＦＳの時間推移が示す波形の傾きを参照し、当該傾きが、予め定められた閾値であってリッチばらつきが生じていない状況下での波形の傾きの最大値を越えているときに、複数の燃料噴射弁１７のうちのいずれかにリッチばらつきが生じていると判定する。同様に、ばらつき判定部１１３は、空燃比検出値ＡＦＳの時間推移の波形の傾きが、予め定められた閾値であってリーンばらつきが生じていない状況下での波形の傾きの最小値を下回っているときに、複数の燃料噴射弁１７のうちのいずれかにリーンばらつきが生じていると判定する。

ばらつき判定部１１３は、所定の時間間隔でばらつき判定を繰り返し、判定結果を順次上書き保存していく。なお、ばらつき判定部１１３は、燃焼停止期間においては、ばらつき判定を停止する。すなわち、ばらつき判定部１１３は、燃焼停止期間においては、燃焼停止期間に入る前の最後のタイミングでの判定結果を上書きすることなく保持し続ける。

噴射弁制御部１１２は、各気筒１１内での燃焼を実行するための燃焼用噴射処理、上記燃料カット処理、及び上記燃料導入処理を実行する。噴射弁制御部１１２は、各処理を実行する際、各燃料噴射弁１７における燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出し、その要求値ＱＰＲに基づいて各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７に対して一律の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを設定する。なお、噴射弁制御部１１２は、各処理において、内燃機関１０の運転状態に応じた燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出する。

ここで、燃料導入処理における燃料噴射量の要求値ＱＰＲは、各気筒１１内で混合気を燃焼させる際における要求値ＱＰＲよりも小さい。そのため、燃料導入処理における燃料噴射量の要求値ＱＰＲは、各燃料噴射弁１７が噴射可能な最小噴射量よりも小さい場合がある。この場合、噴射弁制御部１１２は、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７の数を制限するとともに、燃料噴射弁１７一つあたりの燃料噴射量の要求値ＱＰＲの割り当てを大きくする減筒処理を実行する。そして、噴射弁制御部１１２は、元々の燃料噴射量の要求値ＱＰＲの総量（４つの燃料噴射弁１７における燃料噴射量の要求値ＱＰＲを積算した量）と、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７の数を制限した場合における燃料噴射量の要求値ＱＰＲの総量（燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７における燃料噴射量の要求値ＱＰＲを積算した量）とが同一になるように、燃料噴射弁１７一つあたりの燃料噴射量の要求値ＱＰＲを設定する。燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７の数は、元々の燃料噴射量の要求値ＱＰＲの総量を、各燃料噴射弁１７が噴射可能な最小噴射量で除したときに得られる整数値（商）に相当する。なお、各燃料噴射弁１７は同一仕様であるため、各燃料噴射弁１７が噴射可能な最小噴射量は同一である。噴射弁制御部１１２は、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７に対して、一律の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを割り当てる。また、噴射弁制御部１１２は、燃料噴射を実行しない燃料噴射弁１７に関して、燃料噴射量の要求値ＱＰＲを「０」にする。

噴射弁制御部１１２は、ばらつき判定部１１３が、リーンばらつき又はリッチばらつきが生じていると判定したときに、燃料導入処理における各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを補正する補正処理を実行する。この実施形態では、噴射弁制御部１１２は、全ての燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを「０」に補正する。この補正処理の結果として、燃料導入処理が禁止される。したがって、この補正処理が実行された場合には、各燃料噴射弁１７から燃料が噴射されない。

次に、噴射弁制御部１１２の制御によって燃料噴射弁１７を駆動させる際の処理手順について図３を用いて説明する。噴射弁制御部１１２は、ハイブリッド車両の制御装置１００がオンになっている間、以下の処理を所定時間間隔で周期的に実行する。

噴射弁制御部１１２は、処理を開始すると、ステップＳ１０の処理を実行する。ステップＳ１０において、噴射弁制御部１１２は、各気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立しているか否かを判定する。各気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件は、例えば、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０」以下となっていることである。噴射弁制御部１１２は、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０」より大きい場合、各気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立していないと判定する（ステップＳ１０：ＮＯ）。この場合、噴射弁制御部１１２は、火花放電の許可フラグをオンに設定し、処理をステップＳ２１０に進める。なお、処理がステップＳ２１０に進んだ場合、モータ制御ユニット１２０は、その時点でモータリングを実行しているのであれば、モータリングを停止する。

ステップＳ２１０において、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出する。噴射弁制御部１１２は、空燃比検出値ＡＦＳが目標空燃比となるように要求値ＱＰＲを算出する。目標空燃比は、例えば理論空燃比、又は理論空燃比近傍の値に設定される。噴射弁制御部１１２は、要求値ＱＰＲを算出する際、空燃比検出値ＡＦＳと目標空燃比との偏差に基づき増減する補正値、及び、その補正値に基づいて空燃比検出値ＡＦＳにおける目標空燃比に対する定常的なずれを補償する値となるように学習される学習値を、当該要求値ＱＰＲに反映させる。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ２１０の処理の後、処理をステップＳ２２０に進める。

ステップＳ２２０において、噴射弁制御部１１２は、算出した要求値ＱＰＲを基に各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。そして、噴射弁制御部１１２は、一連の処理を一旦終了する。なお、これらステップＳ２１０及びステップＳ２２０の処理は、各燃料噴射弁１７から噴射された燃料を含む混合気を内燃機関１０の各気筒１１内で燃焼させるための燃焼用噴射処理である。

一方、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ１０の判定において、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０」以下である場合、各気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立していると判定する（ステップＳ１０：ＹＥＳ）。そして、噴射弁制御部１１２は、火花放電の許可フラグをオフに設定し、処理をステップＳ２０に進める。なお、火花放電の許可フラグがオフに設定されている間、内燃機関１０は燃焼停止期間となる。

ステップＳ２０において、噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。この実施形態では、燃料導入処理の実行条件は二つある。実行条件の一つは、三元触媒２２の温度が規定温度以上であると判定されることである。規定温度は、三元触媒２２の活性化温度又は活性化温度よりも僅かに高い温度に設定されている。なお、三元触媒２２の温度は、内燃機関１０の運転状態に基づいて算出できる。

上記実行条件の他の一つは、パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量の推定値が判定捕集量以上であることである。上記捕集量が増えると、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間の部分と、排気通路２１におけるパティキュレートフィルタ２３よりも下流の部分との差圧が大きくなりやすい。そこで、例えば、当該差圧を基に捕集量の推定値を算出できる。

ステップＳ２０において、噴射弁制御部１１２は、上記の２つの実行条件のうちのいずれか一方または双方が成立していないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、処理をステップＳ３１０に進める。なお、処理がステップＳ３１０に進んだ場合、モータ制御ユニット１２０は、その時点でモータリングを実行しているのであれば、モータリングを停止する。

ステップＳ３１０において、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７における燃料噴射量の要求値ＱＰＲを「０」に設定する。そして、噴射弁制御部１１２は、つづくステップＳ３２０で、算出した要求値ＱＰＲを基に各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。つまり、この場合には、各燃料噴射弁１７からは燃料が噴射されない。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ３２０の処理を実行すると、一連の処理を一旦終了する。これらステップＳ３１０及びステップＳ３２０の処理は、内燃機関１０のクランク軸１４が回転している状況下で気筒１１内での燃焼を停止させ、且つ燃料を気筒１１内に導入しない燃料カット処理である。

一方、ステップＳ２０において、噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理の２つの実行条件の双方が成立していると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３０に進める。なお、処理がステップＳ３０に進むことに伴って、モータ制御ユニット１２０がモータリングを実行する。

ステップＳ３０において、噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理における各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲの基本量となる基本要求値ｐＱＰＲを算出する。噴射弁制御部１１２は、内燃機関１０の運転状態に基づいて基本要求値ｐＱＰＲを算出する。上記のとおり、燃料導入処理において燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させるための燃料噴射量の要求値ＱＰＲは、各気筒１１内で混合気を燃焼させる際における要求値ＱＰＲよりも小さい。したがって、上記基本要求値ｐＱＰＲは、各気筒１１内で混合気を燃焼させる際における要求値ＱＰＲよりも小さい。また、基本要求値ｐＱＰＲは、各燃料噴射弁１７において一律である。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ３０の後、処理をステップＳ４０に進める。

ステップＳ４０において、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の基本要求値ｐＱＰＲを調整（補正）する。具体的には、噴射弁制御部１１２は、燃焼用噴射処理において学習される学習値によって、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを調整する。これにより、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の調整要求値ａＱＰＲが算出される。上記学習値には、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきに起因した空燃比検出値ＡＦＳにおける目標空燃比に対する定常的なずれが反映されている。したがって、上記学習値によって基本要求値ｐＱＰＲを調整することで、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきが相殺される。なお、各燃料噴射弁１７に関して、調整要求値ａＱＰＲは、一律の値となっている。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ４０の後、処理をステップＳ５０に進める。

ステップＳ５０において、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の調整要求値ａＱＰＲが、各燃料噴射弁１７における最小噴射量未満であるか否かを判定する。噴射弁制御部１１２は、調整要求値ａＱＰＲが、各燃料噴射弁１７における最小噴射量以上であると判定した場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、処理をステップＳ１００に進める。そして、ステップＳ１００において、噴射弁制御部１１２は、調整要求値ａＱＰＲを最終的な燃料噴射量の要求値ＱＰＲに設定し、この要求値ＱＰＲを基に、各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。

一方、ステップＳ５０において、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の調整要求値ａＱＰＲが、各燃料噴射弁１７における最小噴射量未満であると判定した場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６０に進める。そして、ステップＳ６０において、噴射弁制御部１１２は、上記の減筒処理を実行する。つまり、噴射弁制御部１１２は、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７の数を制限するとともに、燃料噴射弁１７一つあたりの燃料噴射量の要求値ＱＰＲの割り当てを大きくする。これにより、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７に関しては、各燃料噴射弁１７の最小噴射量以上の値として要求値ＱＰＲが再算出される。噴射弁制御部１１２は、この再算出した要求値ＱＰＲを、再算出要求値ｒＱＰＲとして、燃料噴射を実行する燃料噴射弁１７に対して一律に設定する。噴射弁制御部１１２は、燃料噴射を実行しない燃料噴射弁１７については、再算出要求値ｒＱＰＲを「０」にする。この後、噴射弁制御部１１２は、処理をステップＳ７０に進める。

ステップＳ７０において、噴射弁制御部１１２は、ばらつき判定部１１３が保持している判定結果を参照する。そして、噴射弁制御部１１２は、ばらつき判定部１１３においてリーンばらつき又はリッチばらつきが生じていると判定されているか否かを判定する。噴射弁制御部１１２は、リーンばらつきもリッチばらつきも生じていないと判定されている場合（ステップＳ７０：ＮＯ）、処理をステップＳ９０に進める。そして、ステップＳ９０において、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ６０で算出した再算出要求値ｒＱＰＲを最終的な燃料噴射量の要求値ＱＰＲに設定し、この要求値ＱＰＲを基に、各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。

一方、噴射弁制御部１１２は、ばらつき判定部１１３においてリーンばらつき又はリッチばらつきが生じていると判定されている場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ８０に進める。そして、噴射弁制御部１１２は、各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の再算出要求値ｒＱＰＲを「０」に補正する補正処理を実行する。補正処理の結果として、燃料導入処理が禁止される。噴射弁制御部１１２は、補正後の値を、最終的な各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲに設定する。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ８０の処理の後、処理をステップＳ９０に進める。

ステップＳ９０において、噴射弁制御部１１２は、最終的な要求値ＱＰＲを基に、各燃料噴射弁１７の駆動を制御する。この場合、各燃料噴射弁１７からは、燃料が噴射されない。噴射弁制御部１１２は、ステップＳ９０の処理を実行すると、一連の処理を一旦終了する。ステップＳ３０～ステップＳ１００に係る処理のうち、燃料噴射弁１７から燃料噴射が実行される場合の処理が、内燃機関１０のクランク軸１４が回転している状況下で気筒１１内での燃焼を停止させるときに、燃料噴射弁１７から燃料を噴射させて当該燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させる燃料導入処理である。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
本実施形態の内燃機関１０のように気筒１１毎に燃料噴射弁１７が設けられている場合、各燃料噴射弁１７においては、燃料噴射弁１７毎の噴射性能（燃料噴射量の要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量）にばらつきが生じていることがある。この場合、燃料導入処理においては、各燃料噴射弁１７に対して一律の要求値ＱＰＲを設定したときに、各燃料噴射弁１７から噴射される実際の燃料噴射量がばらついてしまう。そして、４つの燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量が、各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲの総量から乖離するおそれがある。

この点、本実施形態では、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきを反映して学習される学習値によって、基本要求値ｐＱＰＲを調整している（ステップＳ４０）。この調整により、４つの燃料噴射弁１７全てによって燃料噴射を行う場合には、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきを相殺することができる。

具体的には、図４の（ａ）に示すように、４つの燃料噴射弁１７のうち、一つの燃料噴射弁１７が、リーンばらつきの要因となっているリーン噴射弁であり、他の三つの燃料噴射弁１７が、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離が生じていないノーマル噴射弁であるものとする。この場合に、学習値によって基本要求値ｐＱＰＲを調整することを考える。この調整においては、図４の（ｂ）に示すように、リーン噴射弁の噴射性能を考慮して、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲに対して均等に増量調整がなされる。つまり、学習値に対応する増量調整量Ａが、基本要求値ｐＱＰＲに加算される。この結果得られる調整要求値ａＱＰＲを用いて４つの燃料噴射弁１７全てから燃料を噴射させる場合、４つの燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量と、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲ（基本要求値ｐＱＰＲ）の総量との乖離は抑制される。

その一方で、リーンばらつきが存在している状況下において減筒処理を実行したときに、燃料噴射を実施しない噴射弁としてリーン噴射弁が選択され、燃料噴射を実施する噴射弁としてノーマル噴射弁が選択されることがある（図４の（ｃ）参照）。このとき、ノーマル噴射弁に対して設定される再算出要求値ｒＱＰＲは、上記の増量調整量Ａを含んでいる。ノーマル噴射弁は、その噴射性能として、再算出要求値ｒＱＰＲどおりの量の燃料を噴射可能である。そのため、仮に、ノーマル噴射弁に対して上記増量調整量Ａを含んだ再算出要求値ｒＱＰＲを設定し、リーン噴射弁に対して再算出要求値ｒＱＰＲとして「０」を設定して各燃料噴射弁１７を駆動した場合、全燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量は、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲ（基本要求値ｐＱＰＲ）の総量よりも、増量調整量Ａを追加した分だけ多くなる。つまり、全燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量は、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲの総量から乖離する。その結果、過剰な未燃燃料が排気通路２１に導入されることになり、燃費の悪化が生じたり、三元触媒２２の過昇温等が生じたりするおそれがある。

なお、リッチばらつきの要因となるリッチ噴射弁が存在している場合には、上記の説明とは逆のことが生じ得る。つまり、全燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量が、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲ（基本要求値ｐＱＰＲ）の総量よりも少なくなり得る。この場合、エミッションの悪化が生じたり、パティキュレートフィルタ２３においてパティキュレート・マターを適切に燃焼できなくなったりするおそれがある。

本実施形態では、ばらつき判定部１１３によってリーンばらつき又はリッチばらつきが生じていると判定されている場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、各燃料噴射弁１７の再算出要求値ｒＱＰＲを「０」に補正する補正処理を実行する（ステップＳ８０）。この補正処理の結果として、燃料導入処理が禁止され、各燃料噴射弁１７からは燃料が噴射されない。そのため、燃料導入処理において実際の燃料噴射量と本来目標としていた燃料噴射量の要求値ＱＰＲとが乖離してしまうことに起因した燃費やエミッションの悪化やその他の悪影響を抑制できる。

なお、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。
・ばらつき判定部１１３は、上記の実施形態で示した方法とは異なる方法によって燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じているか否かを判定してもよい。ばらつき判定部１１３は、例えば、クランク角センサ８３からのクランク位置検出値θに基づいてクランク軸１４の回転変動（クランク軸１４が所定角度回転するのに要する時間や所定時間あたりの回転角度）を算出し、その回転変動に基づいて燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じているか否かを判定してもよい。また、空燃比検出値ＡＦＳを利用したばらつき判定と、クランク位置検出値θを利用したばらつき判定とを組み合わせてもよい。具体的には、空燃比検出値ＡＦＳを利用してリッチばらつきの有無を判定し、クランク位置検出値θを利用してリーンばらつきの有無を判定してもよい。

・ばらつき判定部１１３は、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じているか否かを判定することに合わせて、リッチ噴射弁やリーン噴射弁を特定してもよい。ばらつき判定部１１３は、例えば、クランク位置検出値θに対する空燃比検出値ＡＦＳの推移に基づいて、リッチ噴射弁やリーン噴射弁を特定し得る。

・ばらつき判定部１１３によってリッチ噴射弁やリーン噴射弁を特定するようにした場合、噴射弁制御部１１２は、これら特定された噴射弁に対してのみ、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制するための処理を行ってもよい。この場合の処理の具体例を以下に説明する。

例えば、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ５０の判定がＹＥＳである場合、ステップＳ６０の処理において、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲに基づいて減筒処理を実行する。そして、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ７０の処理において、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じていないと判定した場合には（ステップＳ７０：ＮＯ）、基本要求値ｐＱＰＲに基づいて算出された再算出要求値ｒＱＰＲを最終的な要求値ＱＰＲに設定して、各燃料噴射弁１７を駆動する。一方、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ７０の処理において燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じていると判定した場合には（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ８０において次のような補正処理を実行する。つまり、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ８０において、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきを抑制するように各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを補正する補正処理を実行する。具体的には、噴射弁制御部１１２は、減筒処理において、燃料を噴射する噴射弁としてリッチ噴射弁が選択されている場合、当該リッチ噴射弁の再算出要求値ｒＱＰＲに対してのみ、当該リッチ噴射弁における要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を小さくするための補正を施す。その際、噴射弁制御部１１２は、リッチ噴射弁専用の補正値を用いる。この補正値は、リッチ噴射弁における要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制する値である。例えば、燃焼用噴射処理においてそうした値を学習しておいてもよい。同様にして、噴射弁制御部１１２は、減筒処理において、燃料を噴射する噴射弁としてリーン噴射弁が選択されている場合、当該リーン噴射弁の再算出要求値ｒＱＰＲに対してのみ、当該リーン噴射弁における要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を小さくするための補正を施す。その際、噴射弁制御部１１２は、リーン噴射弁専用の補正値を用いる。この補正値は、リーン噴射弁における要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制する値である。例えば、燃焼用噴射処理においてそうした値を学習しておいてもよい。噴射弁制御部１１２は、減筒処理において、燃料を噴射する噴射弁としてノーマル噴射弁が選択されている場合、ノーマル噴射弁の再算出要求値ｒＱＰＲに対して「０」を加算する補正を実行する。噴射弁制御部１１２は、以上のようにして各燃料噴射弁１７に対して補正を施す。したがって、リッチ噴射弁と、リーン噴射弁と、ノーマル噴射弁とでは、補正後の値は異なっている。この後、噴射弁制御部１１２は、ステップＳ９０において、補正後の値を、最終的な各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲとして、各燃料噴射弁１７を駆動する。この場合、４つの燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量と、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲ（基本要求値ｐＱＰＲ）の総量との乖離は抑制される。

・噴射弁制御部１１２は、４つの燃料噴射弁１７全てから燃料を噴射する場合（ステップＳ５０：ＮＯ）において、リッチ噴射弁やリーン噴射弁が存在しているときには、これらの噴射弁に対して、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制するための処理を個別に行ってもよい。具体的には以下のような処理を実行することが考えられる。

噴射弁制御部１１２は、ステップＳ５０の判定がＮＯの場合、ステップＳ７０と同様にして燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じているか否かを判定する。噴射弁制御部１１２は、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じていない場合には、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを最終的な要求値ＱＰＲに設定し、ステップＳ１００に進んで各燃料噴射弁１７を駆動する。一方、噴射弁制御部１１２は、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じている場合には、上記の変更例で示した補正処理を実行する。つまり、噴射弁制御部１１２は、リッチ噴射弁が存在しているときには、当該リッチ噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに対して、当該リッチ噴射弁専用の補正値を用いて補正を施す。噴射弁制御部１１２は、リーン噴射弁が存在しているときには、当該リーン噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに対して、当該リーン噴射弁専用の補正値を用いて補正を施す。噴射弁制御部１１２は、ノーマル噴射弁に対しては、当該ノーマル噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに「０」を加算する補正を施す。そして、噴射弁制御部１１２は、リッチ噴射弁、リーン噴射弁、ノーマル噴射弁のそれぞれに関して、補正後の値を最終的な要求値ＱＰＲに設定し、ステップＳ１００に進んで各燃料噴射弁１７を駆動する。

・上記実施形態では、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきを反映して学習される学習値によって、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを調整している（ステップＳ４０）。仮にこの調整を行わない場合、４つの燃料噴射弁１７全てから燃料を噴射させたときに、これら全ての燃料噴射弁１７から噴射される燃料の噴射量の総量と、元々各燃料噴射弁１７に対して設定される要求値ＱＰＲ（基本要求値ｐＱＰＲ）の総量とが乖離する。また、学習値によって基本要求値ｐＱＰＲを調整しない場合、減筒処理によってリーン燃料噴射弁が燃料噴射を実施する噴射弁として選択されたときに、つぎのような問題が生じる。つまり、リーン噴射弁は、要求値ＱＰＲに対して実際の燃料噴射量が少ないため、目標としている要求値ＱＰＲと実際の燃料噴射量とに乖離が生じる。減筒処理によってリッチ噴射弁が燃料噴射を実施する噴射弁として選択されたときには、リーン噴射弁とは逆の理由により、つまり、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量が多くなることで、目標としている要求値ＱＰＲと実際の燃料噴射量とに乖離が生じる。

この点、上記変更例のようにリッチ噴射弁やリーン噴射弁に対して、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制するための処理を個別に行うのであれば、ステップＳ４０の処理は廃止してよい。具体的には、ステップＳ５０の判定がＮＯである場合（４つの燃料噴射弁１７全てから燃料を噴射する場合）においても、ステップＳ５０の判定がＹＥＳである場合（減筒処理を行う場合）においても、リッチ噴射弁やリーン噴射弁に対して上記処理を個別に行う構成とするのであれば、ステップＳ４０の処理を廃止可能である。この場合、ステップＳ５０においては、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを用いて、各燃料噴射弁１７の最小噴射量との大小関係を判定すればよい。

・噴射弁制御部１１２が実行する処理において、減筒処理を省略してもよい。例えば、各燃料噴射弁１７の最小噴射量が、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲや調整要求値ａＱＰＲよりも明らかに小さいことが分かっている等の場合には、減筒処理を省略することも可能である。減筒処理を省略することは、ステップＳ５０及びステップＳ６０を省略することに相当する。ステップＳ５０を省略することに付随して、ステップＳ１００も省略される。減筒処理を省略する場合、噴射弁制御部１１２が実行する処理の流れを次のように変更してもよい。なお、以下の例においては、ステップＳ４０も省略するものとする。

減筒処理を省略する場合において、ステップＳ７０において燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきがないと判定されるときには（ステップＳ７０：ＮＯ）、ステップＳ９０において各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲに基づいて各燃料噴射弁１７を駆動する。一方、ステップＳ７０において燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきがあると判定されるときには（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、各燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを「０」に補正する補正処理を実行して燃料導入処理を禁止する。そして、補正後の値を最終的な要求値ＱＰＲとしてステップＳ９０において各燃料噴射弁１７を駆動する。

・減筒処理を省略する場合において、ステップＳ７０で燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきがあると判定されるときに（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、リッチ噴射弁やリーン噴射弁に対して、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制するための処理を個別に行ってもよい。つまり、上記変更例に示したように、リッチ噴射弁が存在しているときには、当該リッチ噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに対して、当該リッチ噴射弁専用の補正値を用いて補正を施す。噴射弁制御部１１２は、リーン噴射弁が存在しているときには、当該リーン噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに対して、当該リーン噴射弁専用の補正値を用いて補正を施す。噴射弁制御部１１２は、ノーマル噴射弁に対しては、当該ノーマル噴射弁の基本要求値ｐＱＰＲに「０」を加算する補正を施す。そして、補正後の値を最終的な要求値ＱＰＲとしてステップＳ９０において各燃料噴射弁１７を駆動する。

・減筒処理を省略する場合において、ステップＳ７０で燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきがあると判定されるときに（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ４０の処理と同様の調整を行ってもよい。つまり、燃焼用噴射処理において学習される学習値によって全燃料噴射弁１７の基本要求値ｐＱＰＲを調整（補正）する。この場合、この調整が、燃料噴射弁１７毎の噴射性能のばらつきを抑制するように各燃料噴射弁１７の燃料噴射量の基本要求値ｐＱＰＲを補正する補正処理となる。そして、補正後の値を最終的な要求値ＱＰＲとしてステップＳ９０において各燃料噴射弁１７を駆動する。

・噴射弁制御部１１２が実行する処理の流れにおいて、減筒処理を当該処理の流れに組み込むか否かに拘わらず、燃料噴射弁１７毎の噴射性能にばらつきが生じている状況下であれば、燃料導入処理の実行条件が成立したと判定された時点（ステップＳ２０：ＹＥＳ）や、基本要求値ｐＱＰＲを算出（ステップＳ３０）した時点で、補正処理を実行して最終的な要求値ＱＰＲを「０」に設定して燃料導入処理を禁止したり、リッチ噴射弁やリーン噴射弁に対して、要求値ＱＰＲに対する実際の燃料噴射量の乖離を抑制するための処理を個別に行ったりしてよい。つまり、減気処理よりも前の段階でステップＳ７０及びステップＳ８０に相当する処理を行ってもよい。また、ステップＳ７０及びステップＳ８０に相当する処理を行った後、減筒処理を省略して各燃料噴射弁１７の駆動を制御してもよい。

・上記実施形態では、燃料導入処理の実行中では、点火装置１９に火花放電を行わせないようにしている。しかし、燃料導入処理の実行中では、気筒１１内で混合気が燃焼しない時期に火花放電を点火装置１９に行わせるようにしてもよい。例えば、ピストンが下死点近傍に位置するときに火花放電を行わせた場合、火花放電が行われた気筒１１内では混合気が燃焼されない。そのため、燃料導入処理の実行中では、火花放電が行われても、燃料噴射弁１７から噴射された燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させることができる。

・内燃機関の制御装置が適用される内燃機関は、気筒１１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁である筒内噴射弁を備えるものであってもよい。この場合、燃料導入処理の実行中では、筒内噴射弁から燃料を気筒１１内に噴射させ、当該燃料を未燃のまま排気通路２１に流出させることになる。これにより、未燃の燃料を三元触媒２２に導入させることができる。

・ハイブリッド車両のシステムは、モータの駆動によってクランク軸１４の回転速度を制御することができるのであれば、図１に示したようなシステムとは異なる別のシステムであってもよい。

・内燃機関の制御装置が適用される内燃機関は、４つ以外の任意数（例えば、３つや６つ）の気筒を有する内燃機関であってもよい。
・内燃機関の制御装置を、内燃機関以外の他の動力源を備えない車両に搭載される内燃機関を制御対象とする装置に具体化してもよい。このような車両に搭載される内燃機関でも、クランク軸１４が惰性で回転している状況下で気筒内での混合気の燃焼が停止されることがある。こうした燃焼停止期間中に、燃料導入処理の実行条件が成立すると、燃料導入処理が実行されるようになる。

１０…内燃機関、１１…気筒、１４…クランク軸、１７…燃料噴射弁、１９…点火装置、２１…排気通路、１１０…内燃機関制御ユニット、１１２…噴射弁制御部、１１３…ばらつき判定部。

Claims (1)

1. 複数の気筒と、前記気筒毎に設けられているとともに燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、点火装置の火花放電によって、前記燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気を前記気筒内で燃焼させる内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記内燃機関のクランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときに、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま前記気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理を実行する噴射弁制御部と、
   前記燃料噴射弁における、燃料噴射量の要求値に対する実際の燃料噴射量に関して、前記燃料噴射弁毎にばらつきが生じているか否かを判定するばらつき判定部とを備え、
   前記噴射弁制御部は、前記ばらつき判定部が、ばらつきが生じていると判定したときに、前記燃料導入処理を禁止する
   内燃機関の制御装置。

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