JP7155884B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、を備える内燃機関を制御対象とする内燃機関の制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、ポート噴射弁を用いて燃料を噴射する内燃機関が記載されている。
またたとえば下記特許文献２には、触媒装置（排気浄化装置）の暖機要求がある場合、一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とし、残りの気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とするディザ制御処理を実行する制御装置が記載されている。

特開２００７－２６３０４７号公報 特開２００７－３３２８６７号公報

ところで、排気浄化装置の暖機要求がある場合には、吸気通路や吸気バルブ等の吸気系の温度が低く、吸気系に付着する燃料量が多くなり、燃焼室において燃焼対象となる混合気の空燃比の制御性が低下しやすい。そのため、吸気系の温度が低いときにディザ制御を実行する場合には、リッチ燃焼気筒に燃料を供給するポート噴射弁から噴射される燃料量が多くなることから、吸気系に付着する燃料量がより多くなり、ひいては空燃比の制御性の低下が顕在化するおそれがある。

１．吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、空燃比を目標空燃比に制御するために１燃焼サイクル内に要求される噴射量である要求噴射量の燃料を算出する要求噴射量算出処理と、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、前記要求噴射量を増量補正することによって空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、前記要求噴射量を減量補正することによって空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とすべく、前記ポート噴射弁を操作するディザ制御処理と、１燃焼サイクルにおいて実行されうる燃料噴射である、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とに前記要求噴射量の燃料が割り振られた場合の前記吸気同期噴射に割り振られた噴射量の比率である分割比率を、前記ディザ制御処理を実行する場合に増加させる増加処理と、を実行する内燃機関の制御装置である。

上記構成では、ディザ制御処理を実行する場合に分割比率を増加させることにより、増加させない場合と比較して、吸気系に付着する燃料量と強い正の相関を有する吸気非同期噴射の噴射量を、ディザ制御処理時に減少させることができる。そのため、ディザ制御に起因して特にリッチ燃焼気筒の吸気非同期噴射によって吸気系に付着する燃料量が過度に多くなることを抑制できる。

２．前記ディザ制御処理を実行しない場合に前記分割比率を「０」とし、前記増加処理は、前記ディザ制御処理を実行する場合に、前記分割比率を、「０」から「０」よりも大きく「１」よりも小さい値に増加させる処理である上記１記載の内燃機関の制御装置である。

上記構成では、ディザ制御処理を実行する場合に、吸気非同期噴射のみからなる噴射に代えて、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とのマルチ噴射処理に切り替える。そのため、切り替えない場合と比較して、リッチ燃焼気筒における吸気非同期噴射の噴射量を減少させることができる。

３．前記吸気非同期噴射と前記吸気同期噴射とに分割された要求噴射量の前記リッチ燃焼気筒における増量補正量を、前記吸気同期噴射の方が前記吸気非同期噴射よりも大きくする同期側優先処理を実行する上記１または２記載の内燃機関の制御装置である。

上記構成では、同期側優先処理を実行することにより、実行しない場合と比較して、リッチ燃焼気筒の非同期噴射量を減量させることができ、ひいては吸気系に付着する燃料量を減少させることができる。

４．前記ディザ制御処理が実行されているときに前記内燃機関の燃焼室における混合気の着火性の低下の有無を判定する判定処理と、前記判定処理により前記着火性の低下がある旨判定される場合、前記分割比率を減少させる減少処理と、を実行する上記１～３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置である。

分割比率を増加させることにより吸気系に付着する燃料量を減少させることができるものの、内燃機関の動作点によっては、吸気同期噴射によって噴射された燃料が点火プラグに直撃するプラグ被りが懸念される。そこで上記構成では、プラグ被りを着火性の低下によって検知し、着火性の低下があると判定される場合には、分割比率を減少させることにより、プラグ被りを抑制できる。

５．前記ディザ制御処理は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を前記リッチ燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を前記リーン燃焼気筒とする期間を含んだ所定期間において、前記リーン燃焼気筒における前記要求噴射量に対する減量比率の前記リーン燃焼気筒の燃焼行程の出現回数分の和と、前記リッチ燃焼気筒における前記要求噴射量に対する増量比率の前記リッチ燃焼気筒の燃焼行程の出現回数分の和とが等しくなるようにする処理であり、前記増加処理は、前記リーン燃焼気筒の前記吸気同期噴射の噴射量が前記ポート噴射弁の最小噴射量となるように前記分割比率を増加させる処理を含む上記２記載の内燃機関の制御装置である。

上記構成では、分割比率を、リーン燃焼気筒の吸気同期噴射における噴射量がポート噴射弁の最小噴射量となるように設定することにより、リーン燃焼気筒の吸気同期噴射における噴射量を最小噴射量以上とする条件下、分割比率を最小とすることができる。そのため、ディザ制御処理をすることに起因して吸気同期噴射を導入しつつも、その噴射量を最小とすることができる。

一実施形態にかかる内燃機関の制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。 （ａ）および（ｂ）は、噴射パターンを示すタイムチャート。 同実施形態にかかる分割比率算出処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる分割比率算出処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０において、吸気通路１２には、ポート噴射弁１４が設けられている。吸気通路１２から吸入された空気やポート噴射弁１４から噴射された燃料は、吸気バルブ１６の開弁に伴って、気筒＃１～＃４のそれぞれの燃焼室１８に流入する。燃焼室１８には、火花放電を生じさせる点火装置２０が設けられている。燃焼室１８において、空気と燃料との混合気は、燃焼に供され、燃焼に供された混合気は、排気バルブ２２の開弁に伴って、排気として、排気通路２４に排出される。排気通路２４には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒２６が設けられている。

制御装置３０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分比率等）を制御するために、ポート噴射弁１４や、点火装置２０等の内燃機関１０の操作部を操作する。すなわち制御装置３０は、ポート噴射弁１４および点火装置２０のそれぞれに操作信号ＭＳ１，ＭＳ２を出力することによってそれら操作部を操作する。この際、制御装置３０は、三元触媒２６の上流側の空燃比センサ４０によって検出される空燃比Ａｆや、クランク角センサ４２の出力信号Ｓｃｒ、エアフローメータ４４によって検出される吸入空気量Ｇａ、水温センサ４６によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を参照する。制御装置３０は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、および周辺回路３６を備えており、それらが通信線３８を介して互いに接続されている。ここで、周辺回路３６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。

図２に、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が実行することにより実現される処理の一部を示す。
ベース噴射量算出処理Ｍ１０は、充填効率ηに基づき、燃焼室１８内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値であるベース噴射量Ｑｂを算出する処理である。詳しくは、ベース噴射量算出処理Ｍ１０は、たとえば充填効率ηが百分率で表現される場合、空燃比を目標空燃比とするための充填効率ηの１％当たりの燃料量ＱＴＨに、充填効率ηを乗算することによりベース噴射量Ｑｂを算出する処理とすればよい。ベース噴射量Ｑｂは、燃焼室１８内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。なお、充填効率ηは、燃焼室１８内に充填される空気量を示すパラメータであり、ＣＰＵ３２により、吸入空気量Ｇａおよび回転速度ＮＥに基づき算出される。なお、回転速度ＮＥは、ＣＰＵ３２により、クランク角センサ４２の出力信号Ｓｃｒに基づき算出される。

フィードバック処理Ｍ１２は、フィードバック制御量である空燃比Ａｆを目標値Ａｆ＊にフィードバック制御するための操作量である補正比率δに「１」を加算したフィードバック補正係数ＫＡＦを算出する処理である。フィードバック補正係数ＫＡＦは、ベース噴射量Ｑｂの補正係数である。ここで、補正比率δが「０」である場合、ベース噴射量Ｑｂの補正比率は、ゼロである。また、補正比率δが「０」よりも大きい場合、ベース噴射量Ｑｂを増量補正し、補正比率δが「０」よりも小さい場合、ベース噴射量Ｑｂを減量補正する。本実施形態では、目標値Ａｆ＊と空燃比Ａｆとの差を入力とする比例要素および微分要素の各出力値の和と同差に応じた値の積算値を出力する積分要素の出力値との和を補正比率δとする。

要求噴射量算出処理Ｍ１４は、ベース噴射量Ｑｂにフィードバック補正係数ＫＡＦを乗算することによってベース噴射量Ｑｂを補正し、要求噴射量Ｑｄを算出する処理である。
分割比率算出処理Ｍ１６は、要求噴射量Ｑｄの燃料を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とによって噴射する際の吸気同期噴射量の割合である分割比率Ｋを算出する処理である。

図３（ａ）に、吸気バルブ１６の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射との２つの燃料噴射を実行するマルチ噴射処理を示す。詳しくは、吸気同期噴射は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料が吸気バルブ１６の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１６の開弁期間に収まるように燃料を噴射するものである。ここで、開弁前の位置とは、吸気ポートの下流端のことであり、換言すれば燃焼室１８への入口部分のことである。また、「到達する期間」の始点は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料のうちの最も早いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングであり、終点は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料のうちの最も遅いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料が吸気バルブ１６が開弁する前に吸気バルブ１６に到達するように燃料を噴射するものである。換言すれば、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料が、吸気バルブ１６が開弁するまでは吸気通路１２内で滞留し、開弁した後に燃焼室１８内に流入する噴射である。なお、本実施形態において吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１４から噴射された燃料が吸気バルブ１６の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１６の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとする。

本実施形態では、基本的には、分割比率Ｋを「０」とし、図３（ｂ）に示すように、吸気非同期噴射のみを実行するシングル噴射処理を実行する。
図２に戻り、分割後第１噴射量算出処理Ｍ１８は、要求噴射量Ｑｄに「１－Ｋ」を乗算することによって、１回目の噴射量（分割後第１噴射量）を算出する処理である。分割後第２噴射量算出処理Ｍ２０は、要求噴射量Ｑｄに分割比率Ｋを乗算することによって、２回目の噴射量（分割後第２噴射量）を算出する処理である。分割後第１噴射量は、常時、気筒＃１～＃４の吸気非同期噴射の噴射量指令値（非同期噴射量指令値Ｑｎｓ＊）となる。

要求値出力処理Ｍ３０は、クランク軸が２回転する期間において燃焼対象となる混合気である気筒＃１～＃４のそれぞれにおける混合気を１つに集めた場合の空燃比を目標空燃比としつつも、燃焼対象とする混合気の空燃比を気筒間で異ならせるディザ制御の噴射量補正要求値αを算出して出力する処理である。ここで、本実施形態にかかるディザ制御では、第１の気筒＃１～第４の気筒＃４のうちの１つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りの３つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とする。そして、リッチ燃焼気筒における噴射量を、上記要求噴射量Ｑｄの「１＋α」倍とし、リーン燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Ｑｄの「１－（α／３）」倍とする。これにより、以下の２つの値（ア）および値（イ）が等しくなる。

値（ア）：リッチ燃焼気筒における要求噴射量Ｑｄに対する増量比率（ここでは、「α」）の、クランク軸が２回転する期間におけるリッチ燃焼気筒の燃焼行程の出現回数（ここでは、１回）分の和（ここでは、「α」自体）。

値（イ）：リーン燃焼気筒における要求噴射量Ｑｄに対する減量比率（ここでは、「α／３」）の、クランク軸が２回転する期間におけるリーン燃焼気筒の燃焼行程の出現回数（ここでは、３回）分の和（ここでは、「α」自体）。

値（ア）と値（イ）とを等しくすることにより、クランク軸が２回転する期間において気筒＃１～＃４のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら、内燃機関１０の気筒＃１～＃４のそれぞれにおいて燃焼対象となる混合気を１つに集めた場合の空燃比を目標空燃比と同一とすることができる。

三元触媒２６の暖機要求が生じる場合、要求値出力処理Ｍ３０により、噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい値とされる。ここで、三元触媒２６の暖機要求は、内燃機関１０の始動からの吸入空気量Ｇａの積算値ＩｎＧａが第１規定値Ｉｎｔｈ１以上である旨の条件（ｃ１）と、積算値ＩｎＧａが第２規定値Ｉｎｔｈ２（＞Ｉｎｔｈ１）以下であって且つ水温ＴＨＷが所定温度ＴＨＷｔｈ以下である旨の条件（ｃ２）との論理積が真である場合に生じるものとする。なお、条件（ｃ１）は、三元触媒２６の上流側の端部の温度が活性温度となっていると判定される条件である。また、条件（ｃ２）は、三元触媒２６の全体が未だ活性状態とはなっていないと判定される条件である。

詳しくは、要求値出力処理Ｍ３０は、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき、噴射量補正要求値αを可変設定する処理を含む。具体的には、ＲＯＭ３４に、入力変数としての回転速度ＮＥおよび充填効率ηと出力変数としての噴射量補正要求値αとの関係を定めたマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ３２がこれを用いて噴射量補正要求値αをマップ演算すればよい。

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

リッチ側ディザ補正量算出処理Ｍ３２は、要求噴射量Ｑｄに噴射量補正要求値αを乗算することによって、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの噴射量補正量「Ｑｄ・α」を算出する処理である。ここで、「ｗ」は、「１」～「４」のいずれかを意味する。リッチ側ディザ補正処理Ｍ３４は、リッチ側ディザ補正量算出処理Ｍ３２の出力値に分割後第２噴射量「Ｋ・Ｑｄ」を加算することによって、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗに対する吸気同期噴射の噴射量指令値（同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｗ））を算出する。

乗算処理Ｍ３６は、噴射量補正要求値αを「－１／３」倍する処理であり、リーン側ディザ補正量算出処理Ｍ３８は、要求噴射量Ｑｄに乗算処理Ｍ３６の出力値を乗算することによって、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの噴射量補正量「Ｑｄ・（－α／３）」を算出する処理である。ここで、「ｘ」，「ｙ」，「ｚ」は、「１」～「４」のいずれかであって、且つ、「ｗ」，「ｘ」，「ｙ」，「ｚ」は、互いに異なるものとする。リーン側ディザ補正処理Ｍ４０は、リーン側ディザ補正量算出処理Ｍ３８の出力値に分割後第２噴射量「Ｋ・Ｑｄ」を加算することによって、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚに対する同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を算出する処理である。

ちなみに、気筒＃１～＃４のうちのいずれがリッチ燃焼気筒となるかは、クランク軸が２回転する期間よりも長い周期で変更されることが望ましい。
噴射弁操作処理Ｍ４２は、吸気非同期噴射の噴射時期においてポート噴射弁１４に操作信号ＭＳ１を出力し、ポート噴射弁１４から噴射される燃料量が非同期噴射量指令値Ｑｎｓ＊となるようにポート噴射弁１４を操作する処理である。また、噴射弁操作処理Ｍ４２は、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの吸気同期噴射の噴射時期においてポート噴射弁１４に操作信号ＭＳ１を出力し、ポート噴射弁１４から噴射される燃料量が同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｗ）に応じた量となるようにポート噴射弁１４を操作する処理である。さらに、噴射弁操作処理Ｍ４２は、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの吸気同期噴射の噴射時期において操作信号ＭＳ１をポート噴射弁１４に出力し、ポート噴射弁１４から噴射される燃料量が同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）に応じた量となるようにポート噴射弁１４を操作する処理である。

図４に、分割比率算出処理Ｍ１６の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ３２は、まず噴射量補正要求値αがゼロよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０）。この処理は、ディザ制御処理を実行するときであるか否かを判定する処理である。そしてＣＰＵ３２は、噴射量補正要求値αがゼロであると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ディザ制御処理を実行しない場合であることから、分割比率Ｋにゼロを代入する（Ｓ１２）。これにより、図３（ｂ）に示すように、要求噴射量Ｑｄの燃料が吸気非同期噴射によって全て噴射されることとなる。

一方、ＣＰＵ３２は、ゼロより大きいと判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、分割比率Ｋに、ポート噴射弁１４の最小噴射量Ｑｍｉｎに応じた「｛Ｑｍｉｎ＋（α／３）・Ｑｄ｝／Ｑｄ」を代入する（Ｓ１４）。ここで、最小噴射量Ｑｍｉｎは、ポート噴射弁１４の構造によって定まるものである。すなわち、ポート噴射弁１４の構造上、噴射量が過度に小さい場合には、噴射量の制御精度が低下することから、噴射量の誤差が許容範囲に収まるように、ポート噴射弁１４には最小噴射量Ｑｍｉｎが設定されている。

この処理は、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚにおける同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件下、分割比率Ｋを極力小さくするための設定である。

すなわち、同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）は、以下の式（ｃ１）にて表現される。
Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）＝Ｋ・Ｑｄ－（α／３）・Ｑｄ…（ｃ１）
したがって、同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）が最小噴射量Ｑｍｉｎ以上である旨の条件は、下記の式（ｃ２）となる。

Ｋ・Ｑｄ－（α／３）・Ｑｄ≧Ｑｍｉｎ…（ｃ２）
上記の式（ｃ２）により、分割比率Ｋが満たすべき条件は、下記の式（ｃ３）となる。
Ｋ≧｛Ｑｍｉｎ＋（α／３）・Ｑｄ｝／Ｑｄ…（ｃ３）
したがって、分割比率Ｋを「｛Ｑｍｉｎ＋（α／３）・Ｑｄ｝／Ｑｄ」とすることにより、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚにおける同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件下、分割比率Ｋを最小とすることができる。

なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ１２，Ｓ１４の処理が完了する場合、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

ＣＰＵ３２は、原則、吸気非同期噴射によって、要求噴射量Ｑｄの燃料を全て噴射する。これに対し、ＣＰＵ３２は、ディザ制御処理を実行する場合には、要求噴射量Ｑｄの燃料を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とからなるマルチ噴射処理によって噴射する。これにより、要求噴射量Ｑｄの燃料を全て吸気非同期噴射によって噴射する場合と比較すると、非同期噴射量指令値Ｑｎｓ＊を小さくすることができ、ひいては吸気通路１２や吸気バルブ１６等の吸気系に付着する燃料量を小さくすることができる。本実施形態では、ディザ制御処理を三元触媒２６の暖機処理のために実行することから、ディザ制御処理が実行されるときには吸気系の温度が低い傾向があり、吸気系に付着する燃料量が多くなりやすい。そのため、非同期噴射量指令値Ｑｎｓ＊を小さくすることは、燃焼室１８において燃焼対象となる混合気の空燃比の制御性の低下を抑制するうえで特に有効である。

さらに、本実施形態では、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚにおける同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件下、分割比率Ｋを最小とした。そのため、ディザ制御処理を実行することに起因して吸気同期噴射を導入しつつも、その噴射量を最小とすることができ、ひいては、ディザ制御処理を実行しない場合に対する吸気非同期噴射量の変更を極力小さくすることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記実施形態では、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚにおける同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件下、分割比率Ｋを最小とした。これに対し、本実施形態では、ディザ制御処理を実行する場合、分割比率Ｋをさらに大きくする。

図５に、本実施形態にかかる分割比率算出処理Ｍ１６の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ３２は、まず噴射量補正要求値αが「０」から「０」よりも大きい値に切り替わったときであるか否かを判定する（Ｓ２０）。この処理は、ディザ制御処理の開始時であるか否かを判定する処理である。ＣＰＵ３２は、切り替わったときであると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、分割比率Ｋに、初期値Ｋ０を代入する（Ｓ２２）。初期値Ｋ０は、噴射量補正要求値αおよび要求噴射量Ｑｄの取りうるいかなる値においても、リーン燃焼気筒の同期噴射量指令値Ｑｓ＊が最小噴射量Ｑｍｉｎより大きくなる値に設定されている。

これに対しＣＰＵ３２は、切り替わったときではないと判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、噴射量補正要求値αが「０」であるか否かを判定する（Ｓ２４）。ＣＰＵ３２は、「０」であると判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、分割比率Ｋに「０」を代入する（Ｓ２６）。

一方、ＣＰＵ３２は、Ｓ２２の処理が完了する場合や、Ｓ２４の処理において否定判定する場合には、クランク軸の回転変動量Δωを算出する（Ｓ２８）。ここで、回転変動量Δωは、圧縮上死点を１回のみ含む所定角度間隔の回転速度を、圧縮上死点の出現タイミングが時系列的に隣り合う一対の気筒のうちの先に圧縮上死点が出現する気筒における値から後に圧縮上死点が出現する気筒における値を減算した値の絶対値である。

次にＣＰＵ３２は、回転変動量Δωが規定量Δｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３０）。この処理は、吸気同期噴射に起因して、燃料が点火装置２０のプラグに直撃するプラグ被りが生じているか否か判定するための処理である。すなわちプラグ被りが生じる場合には、正常な点火ができないために、混合気の燃焼も正常ではなくなり、クランク軸の回転変動が大きくなる。

ＣＰＵ３２は、規定量Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、リーン燃焼気筒の同期噴射量指令値Ｑｓ＊を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件のもと、分割比率Ｋを所定量Δだけ減少補正する（Ｓ３２）。この処理は、同期噴射量指令値Ｑｓ＊を小さくすることによって、プラグ被りが生じることを抑制することを狙ったものである。

なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ２６，Ｓ３２の処理が完了する場合や、Ｓ３０の処理において否定判定する場合には、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
このように、本実施形態によれば、分割比率Ｋを第１の実施形態の場合よりも大きくしつつも、プラグ被りが生じる場合には、分割比率Ｋを減少させることによって、プラグにカーボンが付着するいわゆるプラグ燻りが生じることを抑制できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，２，５］排気浄化装置は、三元触媒２６に対応する。ディザ制御処理は、噴射量補正要求値αが「０」よりも大きい場合における、要求値出力処理Ｍ３０、リッチ側ディザ補正量算出処理Ｍ３２、リッチ側ディザ補正処理Ｍ３４、乗算処理Ｍ３６、リーン側ディザ補正量算出処理Ｍ３８、リーン側ディザ補正処理Ｍ４０、および噴射弁操作処理Ｍ４２に対応する。増加処理は、図４のＳ１４の処理や、図５のＳ２２の処理に対応する。［３］同期側優先処理は、分割後第２噴射量「Ｋ・Ｑｄ」が噴射量補正要求値αによって補正されている一方、分割後第１噴射量「（１－Ｋ）・Ｑｄ」が噴射量補正要求値αによって補正されていないことに対応する。［４］判定処理は、Ｓ３０の処理に対応し、減少処理は、Ｓ３２の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
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。本実施形態および以下の変更例は、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。

・「増加処理について」
図４の処理では、分割比率Ｋを、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚにおける同期噴射量指令値Ｑｓ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を最小噴射量Ｑｍｉｎ以上とする条件下、分割比率Ｋを最小とする値に算出したが、これに限らない。たとえば、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて分割比率Ｋを可変設定してもよい。

図５のＳ２２の処理では、分割比率Ｋを初期値Ｋ０としたが、これに限らず、たとえば、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて分割比率Ｋを可変設定してもよい。その場合、Ｓ３０の処理において肯定判定される都度、そのときどきの分割比率Ｋが減少補正されることとすればよい。

上記実施形態では、ディザ制御処理を実行していないときには、吸気非同期噴射のみを実行し、ディザ制御処理を実行する場合に、マルチ噴射処理を実行したが、分割比率をディザ制御処理を実行する場合に増加させる増加処理としては、これに限らない。たとえば、ディザ制御処理を実行しない場合には分割比率Ｋを、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて可変設定し、ディザ制御処理を実行する場合には、実行しない場合の分割比率Ｋよりも実際の分割比率Ｋを増加させる処理としてもよい。

なお、ディザ制御処理を実行する場合に分割比率Ｋを必ず増加させることは必須ではなく、たとえば下記「排気の昇温要求について」の欄に記載したように、ディザ制御処理による昇温要求を生じさせる機会を増加させる場合、たとえば、ディザ制御処理を実行して且つ吸気系の温度が規定温度以下の場合に限って、分割比率Ｋを増加させてもよい。なお、吸気同期噴射と吸気非同期噴射との噴射量の少なくとも一方が最小噴射量Ｑｍｉｎ未満となる場合には、ディザ制御処理を実行する場合であっても、分割比率Ｋを「０」とする。

・「同期側優先処理について」
上記実施形態では、分割された要求噴射量である分割後第１噴射量「（１－Ｋ）・Ｑｄ」に対するリッチ燃焼気筒の増量補正量を「０」とし、分割後第２噴射量「Ｋ・Ｑｄ」に対するリッチ燃焼気筒の増量補正量を「α・Ｑｄ」としたが、これに限らない。たとえば、リッチ燃焼気筒における要求噴射量Ｑｄに対する増量補正量「α・Ｑｄ」のうちの「０」以上「１／２」未満の所定量については、分割後第１噴射量「（１－Ｋ）・Ｑｄ」に対するリッチ燃焼気筒の非同期噴射量指令値Ｑｎｓ＊（＃ｗ）の増量補正量としてもよい。

もっとも、分割後第１噴射量「（１－Ｋ）・Ｑｄ」に対するリッチ燃焼気筒の増量補正量よりも、分割後第２噴射量「Ｋ・Ｑｄ」に対するリッチ燃焼気筒の増量補正量の方を大きくすること自体、必須ではない。たとえば、分割後第１噴射量「Ｋ・Ｑｄ」および分割後第２噴射量「（１－Ｋ）・Ｑｄ」のそれぞれに噴射量補正要求値αを乗算したものを、それぞれの増量補正量としてもよい。

・「判定処理について」
上記実施形態では、燃焼室１８における混合気の着火性の低下の有無を、回転変動量Δωに基づき判定したが、これに限らない。たとえば、燃焼室１８内の圧力を検出する筒内圧センサを備え、筒内圧センサの検出値に基づき、着火性の低下の有無を判定してもよい。

・「減少処理について」
上記実施形態では、着火性の低下がある旨判定される場合、リーン燃焼気筒の噴射量が最小噴射量となるまで分割比率Ｋを段階的に減少させたが、これに限らない。たとえば、分割比率Ｋを、一度のみ、ステップ的に減少させてもよい。

・「要求噴射量算出処理について」
要求噴射量算出処理としては、開ループ操作量としてのベース噴射量Ｑｂを算出するベース噴射量算出処理Ｍ１０と、フィードバック操作量を算出するフィードバック処理Ｍ１２とからなるものに限らない。たとえば、ベース噴射量算出処理Ｍ１０のみから構成してもよい。

・「ディザ制御処理について」
噴射量補正要求値αを、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに加えて、水温ＴＨＷに基づき可変設定してもよい。またたとえば、回転速度ＮＥおよび水温ＴＨＷ、または充填効率ηおよび水温ＴＨＷの２つのパラメータのみに基づいて可変設定してもよく、またたとえば、上記３つのパラメータのうちの１つのパラメータのみに基づいて可変設定してもよい。また、たとえば内燃機関１０の動作点を規定するパラメータとして回転速度ＮＥおよび充填効率ηを用いる代わりに、負荷としての充填効率ηに代えて、たとえば負荷としてのアクセル操作量を用いてもよい。また、回転速度ＮＥおよび負荷に代えて、吸入空気量Ｇａに基づき可変設定してもよい。

噴射量補正要求値αを上記パラメータに基づき可変設定すること自体必須ではない。
上記実施形態では、リッチ燃焼気筒の数よりもリーン燃焼気筒の数を多くしたが、これに限らない。たとえば、リッチ燃焼気筒の数とリーン燃焼気筒の数とを同一としてもよい。またたとえば、全ての気筒＃１～＃４を、リーン燃焼気筒かリッチ燃焼気筒かにするものに限らず、たとえば１つの気筒の空燃比を目標空燃比としてもよい。さらに、クランク軸が２回転する期間において気筒＃１～＃４のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら内燃機関１０の気筒＃１～＃４のそれぞれにおいて燃焼対象となる混合気を１つに集めた場合の空燃比が目標空燃比と同一となる制御であることも必須ではない。たとえば、５ストローク内に燃焼行程となる気筒のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら５ストローク内に燃焼行程となる気筒のそれぞれにおいて燃焼対象となる混合気を１つに集めた場合の空燃比が目標空燃比と同一となる制御であってもよい。またたとえば３ストローク内に燃焼行程となる気筒に充填される空気量が同一であるならそれら３ストローク内に燃焼行程となる３つの気筒のそれぞれにおいて燃焼対象となる混合気を１つに集めた場合の空燃比が目標空燃比と同一となる制御であってもよい。ただし、リッチ燃焼気筒の燃焼行程とリーン燃焼気筒の燃焼行程との双方が出現する期間が少なくともクランク軸が４回転する期間に１回以上は生じることが望ましい。換言すれば、所定期間において燃焼行程となる気筒に充填される空気量が同一であるならそれら気筒のそれぞれにおいて燃焼対象となる混合気を１つに集めた場合の空燃比が目標空燃比と同一となる制御において、所定期間をクランク軸が４回転する期間以下とすることが望ましい。ここで、たとえば所定期間をクランク軸が４回転する期間として４回転する間に１度だけリッチ燃焼気筒の燃焼行程が出現する場合、リッチ燃焼気筒の燃焼行程とリーン燃焼気筒の燃焼行程との出現順序は、リッチ燃焼気筒をＲ、リーン燃焼気筒をＬとすると、たとえば「Ｒ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ」となる。この場合、所定期間よりも短いクランク軸が２回転する期間であって「Ｒ，Ｌ，Ｌ，Ｌ」となる期間が設けられており、気筒＃１～＃４のうちの一部がリッチ燃焼気筒であり、別の気筒がリーン燃焼気筒となっている。

・「排気の昇温要求について」
ディザ制御処理による昇温要求としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、「排気浄化装置について」の欄に記載したように、ＧＰＦを備える場合、ＧＰＦの昇温要求であってもよい。またたとえば、排気通路２４への凝縮水の付着を抑制すべく排気通路２４を昇温するためにディザ制御による排気の昇温要求を生じさせてもよい。ただし、ディザ制御処理による昇温要求を生じさせる機会を増加させる場合、ディザ制御処理をする都度、マルチ噴射処理とするなど、分割比率Ｋを増加させることは必須ではない。たとえば、ディザ制御処理を実行して且つ吸気系の温度が規定温度以下の場合に限って、分割比率Ｋを増加させてもよい。

・「排気浄化装置について」
排気浄化装置としては、三元触媒２６のみからなるものに限らない。たとえば、三元触媒２６の下流にガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）を備えてもよい。また、たとえば、ＧＰＦの下流に三元触媒を備えるものであってもよい。またたとえば、ＧＰＦのみを備えるものであってもよい。ただしＧＰＦの上流に酸素吸蔵能力を有する触媒を備えない場合、ディザ制御による昇温能力を高めるうえでは、ＧＰＦに酸素吸蔵能力を付与することが望ましい。

・「制御装置について」
制御装置としては、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「内燃機関について」
内燃機関としては、４気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列６気筒の内燃機関であってもよい。またたとえば、Ｖ型の内燃機関等、第１の排気浄化装置と第２の排気浄化装置とを備え、それぞれによって排気が浄化される気筒が異なるものであってもよい。また、過給機を備えるものであってもよい。ちなみに、過給機を備える内燃機関の場合、排気中の熱が過給機で奪われることによってその下流に位置する排気浄化装置の温度が上昇しにくいことから、ディザ制御を利用することが特に有効である。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…ポート噴射弁、１６…吸気バルブ、１８…燃焼室、２０…点火装置、２２…排気バルブ、２４…排気通路、２６…三元触媒、３０…制御装置、３２…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭ、３６…周辺回路、３８…通信線、４０…空燃比センサ、４２…クランク角センサ、４４…エアフローメータ、４６…水温センサ。

Claims (4)

1. 吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、
   空燃比を目標空燃比に制御するために１燃焼サイクル内に要求される噴射量である要求噴射量の燃料を算出する要求噴射量算出処理と、
   前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、前記要求噴射量を増量補正することによって空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、前記要求噴射量を減量補正することによって空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とすべく、前記ポート噴射弁を操作するディザ制御処理と、
   １燃焼サイクルにおいて実行されうる燃料噴射である、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とに前記要求噴射量の燃料が割り振られた場合の前記吸気同期噴射に割り振られた噴射量の比率である分割比率を、前記ディザ制御処理を実行する場合に増加させる増加処理と、を実行し、
   前記増加処理は、前記リーン燃焼気筒および前記リッチ燃焼気筒の双方の燃料噴射に対して実行される内燃機関の制御装置。
2. 前記ディザ制御処理を実行しない場合に前記分割比率を「０」とし、
   前記増加処理は、前記ディザ制御処理を実行する場合に、前記分割比率を、「０」から「０」よりも大きく「１」よりも小さい値に増加させる処理である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記吸気非同期噴射と前記吸気同期噴射とに分割された要求噴射量の前記リッチ燃焼気筒における増量補正量を、前記吸気同期噴射の方が前記吸気非同期噴射よりも大きくする同期側優先処理を実行する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ディザ制御処理は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を前記リッチ燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を前記リーン燃焼気筒とする期間を含んだ所定期間において、前記リーン燃焼気筒における前記要求噴射量に対する減量比率の前記リーン燃焼気筒の燃焼行程の出現回数分の和と、前記リッチ燃焼気筒における前記要求噴射量に対する増量比率の前記リッチ燃焼気筒の燃焼行程の出現回数分の和とが等しくなるようにする処理であり、
   前記増加処理は、前記リーン燃焼気筒の前記吸気同期噴射の噴射量が前記ポート噴射弁の最小噴射量となるように前記分割比率を増加させる処理を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。

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