JP7222859B2

JP7222859B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP7222859B2
Application number: JP2019168547A
Authority: JP
Inventors: 建仁中嶋; 修中島
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: JP2021046802A

Description

本発明は、内燃機関の点火時期及び燃料噴射量を制御する制御装置に関する。

特許文献１に開示される内燃機関の制御装置は、ノッキングを検出するセンサと、このノッキングセンサの検出信号をノッキング強度に応じた信号に変換する手段と、変換されたノッキング強度に応じた信号とその目標値との偏差から得られる点火時期のフィードバック量と点火時期に関する学習値に基づいてノック制御を行う手段と、このノック制御を行いつつ空燃比をリーン方向に変化させる手段と、排気温度が排温限界にあるかどうかを判定する手段と、排温限界にあることが判定されたときに前記リーン方向への空燃比変化を停止させると共に、そのときの前記フィードバック量に基づいて対応する学習値の更新を行う手段とを備える。

特開昭６４－０６３６３８号公報

ところで、内燃機関の空燃比の設定値が理論空燃比よりもリッチに定められる高負荷、高回転の運転領域（出力空燃比領域、非空燃比フィードバック制御領域）において、排気温度が上限温度を超えない範囲内でノッキングを抑止しながら空燃比をリーン化させれば、排気温度を抑えつつ燃費性能を向上させることができる。
しかし、空燃比をリーン方向に変化させると、ノッキングを発生させない範囲の最大進角値であるノッキング限界が遅角方向に変化するため、ノッキングの発生を抑止するために点火時期は遅角方向に変更されることになる。
このため、空燃比のリーン化に伴って、ノッキング制御によって変更される前の基本点火時期よりも点火時期が遅角され、基本点火時期で点火が行われるときよりも内燃機関の出力トルクが低下するおそれがあった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、空燃比の設定値が理論空燃比よりもリッチに定められる運転領域において、空燃比をリーン化しつつ出力トルクが低下することを抑止できる、内燃機関の制御装置を提供することにある。

そのため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、その一態様として、点火装置及び燃料噴射装置を各気筒に備えた多気筒の内燃機関に適用され、前記点火装置の点火時期及び前記燃料噴射装置の燃料噴射量を制御する、内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づき基本点火時期を設定し、ノッキング検出信号に基づき前記内燃機関の気筒毎に検出したノッキングに応じて気筒毎に前記基本点火時期を変更して気筒毎に前記点火装置の点火時期を設定する点火制御部と、前記内燃機関の空燃比の設定値が理論空燃比よりリッチに定められる運転領域において、前記点火時期が前記基本点火時期より進角側である気筒の空燃比を、前記燃料噴射装置による燃料噴射量を制御して前記設定値からリーン方向に変更する空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部は、少なくとも１つの気筒の前記点火時期が空燃比のリーン方向への変更に伴って前記基本点火時期に戻ったときに、全気筒について空燃比のリーン方向への変更を停止させる。

上記発明によると、空燃比の設定値が理論空燃比よりもリッチに定められる運転領域において、空燃比をリーン化しつつ出力トルクが低下することを抑止できる。

内燃機関のシステム概略図である。空燃比フィードバック領域及び非空燃比フィードバック領域を示す線図。点火時期の設定処理を示す機能ブロック図である。燃料増量率の設定処理を示す機能ブロック図である。燃料増量率の設定手順を示すフローチャートである。燃料増量率の補正値ΔＴＦＢＡと差分ΔＡＤＡとの相関を示す線図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置を適用する内燃機関の一態様を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、自動車に駆動源として搭載される火花点火ガソリン機関であって、例えば、直列４気筒機関である。
但し、本発明に係る制御装置を適用する内燃機関の気筒数を４気筒に限定するものではなく、また、本発明に係る制御装置は、水平対向型やＶ型の多気筒内燃機関にも適用できる。

内燃機関１の機関本体１ａは、点火装置４、燃料噴射装置５などを備える。
燃料噴射装置５は気筒毎に設けられた電磁式燃料噴射弁で構成され、各気筒の燃焼室１０内に燃料を直接噴射する。
つまり、図１の内燃機関１は、筒内直接噴射式の内燃機関であるが、燃料噴射装置５が吸気バルブ１９上流の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関であってもよい。

点火装置４は気筒毎に設けられ、点火プラグ、点火コイル、パワートランジスタなどで構成される。
エアークリーナ７を通過した空気は、電制スロットル８のスロットルバルブ８ａで流量を調節された後に吸気バルブ１９を介して燃焼室１０に吸引され、燃料噴射装置５から燃焼室１０内に直接噴射される燃料と混合する。

電制スロットル８は、スロットルモータ８ｂでスロットルバルブ８ａを開閉する装置であり、スロットルバルブ８ａの開度の情報であるスロットル開度信号ＴＰＳを出力するスロットル開度センサ８ｃを備える。
クランク角センサ６は、リングギア１４の突起を検出することで、クランクシャフト１７の所定回転角毎に立ち上がるパルス信号であるクランク角信号ＣＡを出力する。

ノックセンサ１５は、圧電素子などで構成され、内燃機関１のシリンダブロックの振動信号をノッキング検出信号ＫＮとして出力する。
なお、内燃機関１が複数のバンクからなる水平対向機関やＶ型機関である場合、ノックセンサ１５は各バンクにそれぞれ配置される。

流量検出装置９は、電制スロットル８の上流に配置され、内燃機関１の吸入空気流量の情報である吸入空気流量信号ＱＡＲを出力する。
また、内燃機関１の排気管３ａに配置される触媒コンバータ１２は、三元触媒などによって内燃機関１の排気を浄化する。

空燃比センサ１１は、触媒コンバータ１２の上流の排気管３ａに配置され、排気中の酸素濃度に応じて排気空燃比の情報である空燃比信号ＲＡＢＦを出力する。
また、排気温度センサ１６は、触媒コンバータ１２の上流の排気管３ａに配置され、触媒コンバータ１２の入口での排気温度［℃］の情報である排気温度信号ＴＥＸを出力する。
また、水温センサ１８は、機関本体１ａの冷却水ジャケット内における冷却水の温度［℃］の情報である冷却水温度信号ＴＷを出力する。

制御装置１３は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）２６、ＲＯＭ（Read Only Memory）２７、ＲＡＭ（Random Access Memory）２８を含むマイクロコンピュータを備えた電子制御装置であり、入力した情報に基づいて演算を行い、演算した結果を点火装置４や燃料噴射装置５などに出力して内燃機関１の運転を制御するコントロール部としての機能を有する。
制御装置１３は、前述した各センサが出力する、スロットル開度信号ＴＰＳ、吸入空気流量信号ＱＡＲ、クランク角信号ＣＡ、ノッキング検出信号ＫＮ、空燃比信号ＲＡＢＦ、排気温度信号ＴＥＸなどを取得する。
そして、制御装置１３は、取得した信号に基づき点火時期及び燃料噴射量を演算し、点火時期を制御する点火制御信号を点火装置４に出力し、燃料噴射量を制御する噴射パルス信号（空燃比制御信号）を燃料噴射装置５に出力する。

制御装置１３は、各種センサの計測結果や各種装置に出力する操作量などの入出力を行うために、アナログ入力回路２０、Ａ／Ｄ変換回路２１、デジタル入力回路２２、出力回路２３及びＩ／Ｏ回路２４を備える。
アナログ入力回路２０は、吸入空気流量信号ＱＡＲ、スロットル開度信号ＴＰＳ、空燃比信号ＲＡＢＦ、排気温度信号ＴＥＸ、ノッキング検出信号ＫＮ、冷却水温度信号ＴＷなどのアナログ検出信号の入力処理を行う。

アナログ入力回路２０が入力処理したアナログ検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路２１に供給されてデジタル信号に変換されてバス２５上に出力される。
また、デジタル入力回路２２が入力処理するデジタル検出信号であるクランク角信号ＣＡは、Ｉ／Ｏ回路２４を介してバス２５上に出力される。

バス２５には、ＭＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、タイマ／カウンタ（ＴＭＲ／ＣＮＴ）２９等が接続されている。そして、ＭＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８は、バス２５を介してデータの授受を行う。
ＭＰＵ２６には、クロックジェネレータ３０からクロック信号が供給され、ＭＰＵ２６は、クロック信号に同期して様々な演算や処理を実行する。

ＲＯＭ２７は、例えばデータの消去と書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）からなり、制御装置１３を動作させるためのプログラム、設定データ及び初期値などを記憶する。
ＲＯＭ２７が記憶する情報は、バス２５を介してＲＡＭ２８及びＭＰＵ２６に読み込まれる。

ＲＡＭ２８は、ＭＰＵ２６による演算結果や処理結果を一時的に記憶する作業領域として用いられる。
なお、タイマ／カウンタ２９は、時間の測定や様々な回数の測定などに用いられる。
ＭＰＵ２６による演算結果である点火制御信号や空燃比制御信号などの操作量の信号は、バス２５上に出力された後、Ｉ／Ｏ回路２４を介して出力回路２３から点火装置４、燃料噴射装置５などのデバイスに供給される。

制御装置１３は、取得した各種検出信号に基づき燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）及び噴射タイミングＦＩＴを演算し、噴射タイミングＦＩＴにて燃料噴射パルス幅ＴＩ（ms）に応じた噴射パルス信号（空燃比制御信号）を燃料噴射装置５に出力して、燃料噴射装置５による燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する。
例えば、制御装置１３は、基本燃料噴射パルス幅ＴＰ、空燃比フィードバック補正値α、空燃比学習補正値ＬＦＢＡ、燃料増量率ＴＦＢＡ、無効パルス幅ＴＳに基づき、燃料噴射パルス幅ＴＩ（ＴＩ＝ＴＰ×ＴＦＢＡ×ＬＦＢＡ×α＋ＴＳ）を演算する。

ここで、制御装置１３は、吸入空気流量、回転速度などの内燃機関１の運転状態に基づき、理論空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射パルス幅ＴＰを演算する。
なお、制御装置１３は、クランク角信号ＣＡに基づき機関回転速度を求める。
また、制御装置１３は、燃料噴射装置５の電源の電圧（バッテリ電圧）に基づき無効パルス幅ＴＳを設定する。

また、制御装置１３は、機関負荷及び機関回転速度などの内燃機関１の運転状態が、空燃比フィードバック制御領域に該当するか、非空燃比フィードバック制御領域に該当するかで、内燃機関１の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するか、理論空燃比よりもリッチにオープンループ制御するかを切り替える。
図２は、空燃比フィードバック制御領域及び非空燃比フィードバック制御領域の一態様を示す線図であり、高負荷・高回転域に非空燃比フィードバック制御領域が設定され、アイドル領域を含む低中負荷・低中回転域に空燃比フィードバック制御領域が設定される。

制御装置１３は、現在の内燃機関１の運転状態が空燃比フィードバック制御領域に該当するときに、燃料増量率ＴＦＢＡ（≧1.0）を増量補正がキャンセルされる1.0に設定し、空燃比信号ＲＡＢＦに基づき求めた実空燃比が目標空燃比である理論空燃比に近づくように空燃比フィードバック補正値αを演算する。
また、制御装置１３は、複数に区分された内燃機関１の運転状態毎に空燃比フィードバック補正値αを学習して空燃比学習補正値ＬＦＢＡを設定する。

一方、制御装置１３は、現在の内燃機関１の運転状態が非空燃比フィードバック制御領域に該当するときに、空燃比フィードバック補正値αを1.0に固定してオープンループ制御状態とし、燃料増量率ＴＦＢＡ（目標当量比）を1.0より大きな値に設定することで燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を増量し、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定する。
換言すれば、制御装置１３は、内燃機関１の高負荷・高回転領域で、空燃比の設定値を理論空燃比よりもリッチに定めてオープンループ制御を実施する。
なお、非空燃比フィードバック制御領域における空燃比の設定値（目標リッチ空燃比）は、排気温度の上昇によって排気系部品が損傷することを抑止するため、種々のばらつき要因があっても排気温度が許容限界を超えないように適合される。

また、制御装置１３は、内燃機関１の運転状態に応じて点火時期ＡＤＡを設定し、設定した点火時期ＡＤＡで火花点火を行わせるための点火制御信号を各気筒の点火装置４に出力する。
図３は、制御装置１３による点火時期制御（点火制御部としての機能）の一態様を示す機能ブロック図である。

制御装置１３は、ブロック１０１で、機関負荷及び機関回転速度の機関運転状態に応じて点火時期ＡＤＡＭを記憶したマップを参照し、現時点での機関負荷及び機関回転速度に対応する点火時期ＡＤＡＭを求める。
次いで、制御装置１３は、ブロック１０２で、内燃機関１の冷却水温度ＴＷなどの条件に基づき点火時期ＡＤＡＭを補正するための補正値を設定し、設定した補正値で点火時期ＡＤＡＭを補正し、補正結果を機関運転状態に応じた基本点火時期ＡＤＡＢとする。

また、制御装置１３は、ブロック１０３で、ノックセンサ１５が出力する信号に基づき内燃機関１におけるノッキングの有無を検出する。
そして、制御装置１３は、ブロック１０４で、ノッキングの有無に応じて基本点火時期ＡＤＡＢを補正するための補正値を設定し、設定した補正値で基本点火時期ＡＤＡＢを補正し、補正結果をブロック１０５で最終的な点火時期ＡＤＡに設定する。

制御装置１３は、ブロック１０３でのノッキングの検出処理において、ノックセンサ１５が検出するノッキング振動に基づき更新したバックグランドレベルと、気筒別のノッキング検出ウィンドウでノックセンサ１５が出力したノッキング振動との差又は比をノック指標として求め、ノック指標と判定閾値とを比較し、ノック指標が判定閾値を上回るときに内燃機関１におけるノッキングの発生を検出する。
また、制御装置１３は、ブロック１０４でのノッキングの有無に応じた点火時期ＡＤＡの補正処理において、ノッキングが発生したときに点火時期ＡＤＡを遅角し、ノッキングが発生していないときに点火時期ＡＤＡを進角して、ノッキングが発生しない範囲で点火時期ＡＤＡを可及的に進角させる。

また、制御装置１３は、ノッキングの有無に応じた点火時期ＡＤＡの補正処理の結果に応じて燃料増量率ＴＦＢＡを減量補正して、非空燃比フィードバック制御領域での空燃比をリーン方向に変更する空燃比制御部としての機能を備えている。
図４は、制御装置１３による燃料増量率ＴＦＢＡの減量補正処理（空燃比制御部としての機能）の一態様を示す機能ブロック図である。

制御装置１３は、ブロック２０１で、非空燃比フィードバック制御領域内での機関負荷及び機関回転速度に応じて燃料増量率ＴＦＢＡＭ（ＴＦＢＡＭ≧1.0）を記憶したマップを参照し、現時点での機関負荷及び機関回転速度に対応する燃料増量率ＴＦＢＡＭを求める。
次いで、制御装置１３は、ブロック２０２で、内燃機関１の冷却水温度ＴＷなどの条件に基づき燃料増量率ＴＦＢＡＭを補正するための補正値を設定し、設定した補正値でマップから求めた燃料増量率ＴＦＢＡＭを補正し、補正結果を非空燃比フィードバック制御領域で空燃比を理論空燃比よりリッチとするための基本燃料増量率ＴＦＢＡＢ（空燃比の設定値）とする。

また、制御装置１３は、ブロック２０３で、ノッキング制御中の点火時期ＡＤＡと基本点火時期ＡＤＡＢとの差分、換言すれば、ノッキング制御によって基本点火時期ＡＤＡＢから点火時期ＡＤＡが進角した角度（進角量）に基づき、燃料増量率ＴＦＢＡを減量補正して空燃比をリーン方向に変更するための減量補正値ΔＴＦＢＡ（ΔＴＦＢＡ≧０）を設定する。
ここで、制御装置１３は、進角量が大きいときほど減量補正値ΔＴＦＢＡをより大きな値に設定する。また、減量補正値ΔＴＦＢＡによる減量補正の開始前は、燃料増量率ＴＦＢＡ＝基本燃料増量率ＴＦＢＡＢである。

そして、制御装置１３は、現状の燃料増量率ＴＦＢＡを減量補正値ΔＴＦＢＡによって減量補正した結果を、ブロック２０４で新たな燃料増量率ＴＦＢＡに設定する。
ここで、減量補正値ΔＴＦＢＡによる燃料増量率ＴＦＢＡの減量補正によって、燃料噴射量は、基本燃料増量率ＴＦＢＡＢに基づき増量補正するときに比べて減量され、空燃比は、基本燃料増量率ＴＦＢＡＢに応じた設定値からリーン方向（理論空燃比に近づく方向）に変更されることになり、減量補正値ΔＴＦＢＡが大きいほど空燃比はより大きくリーン方向に変更される。

ブロック２０３におけるノッキング制御の結果に基づく燃料増量率ＴＦＢＡの補正処理については、後で詳細に説明する。
なお、制御装置１３は、非空燃比フィードバック制御領域において、排気温度信号ＴＥＸが上限温度に達したとき、燃料増量率ＴＦＢＡの減量による空燃比のリーン化を停止させ、排気系部品が排気温度の上昇によって損傷することを抑止する。

図５は、制御装置１３による燃料増量率ＴＦＢＡの補正処理の手順（空燃比制御部の処理手順）の一態様を示すフローチャートである。
制御装置１３は、まず、ステップＳ３０１で、内燃機関１が非空燃比フィードバック制御領域で運転されていて、空燃比の設定値が理論空燃比よりもリッチに定められる運転条件であるか否かを、現時点における機関負荷及び機関回転速度に基づき判断する。

ここで、内燃機関１が空燃比フィードバック制御領域で運転されていて、実空燃比を目標空燃比である理論空燃比に近づけるフィードバック制御が実施される条件である場合、制御装置１３は、リーン化制御（燃料増量率ＴＦＢＡの減量補正）の実施条件ではないと判断して、本ルーチンをそのまま終了させる。
一方、内燃機関１が非空燃比フィードバック制御領域で運転されている場合、制御装置１３は、ステップＳ３０２に進み、ノッキングの検出結果に基づき点火時期ＡＤＡを進角又は遅角させるノッキング制御を実施しているか否かを判断する。

制御装置１３は、例えば、冷却水温度ＴＷが所定温度（例えば、６０℃）よりも高く、かつ、内燃機関１がアイドル状態ではなく、かつ、機関回転速度が零を上回っているときに、ノッキング制御の実施条件が成立していると判断して、ノッキング制御を実施する。
そこで、制御装置１３は、上記のノッキング制御の実施条件を満たしているか否かを判断し、ノッキング制御の実施条件を満たしているときにノッキング制御を実施していると判断することができる。

制御装置１３は、ノッキング制御を実施していない場合、換言すれば、ノッキング制御条件が成立していない場合、ノッキング制御に応じて燃料増量率ＴＦＢＡを変更する処理の実施条件を満たしていないので、本ルーチンをそのまま終了させる。
一方、制御装置１３は、ノッキング制御条件が成立していてノッキング制御を実施している場合、ステップＳ３０３に進み、現時点での基本点火時期ＡＤＡＢ、及び、基本点火時期ＡＤＡＢをノッキングの有無に応じて変更した結果としての点火時期ＡＤＡを読み込む（図３参照）。

そして、制御装置１３は、次のステップＳ３０４で、点火時期ＡＤＡと基本点火時期ＡＤＡＢとの差分ΔＡＤＡ（ΔＡＤＡ＝ＡＤＡ－ＡＤＡＢ）が零以下であるか否かを判断する。
ここで、点火時期ＡＤＡは、点火上死点から進角方向へのクランク角［deg］で表され、点火時期ＡＤＡ［deg］の値が大きいほどより進角したタイミングになる。

したがって、点火時期ＡＤＡの角度が基本点火時期ＡＤＡＢの角度よりも大きく、差分ΔＡＤＡが正の値として算出されるときは、基本点火時期ＡＤＡＢに対して点火時期ＡＤＡが進角側に変更されていることになる。
逆に、点火時期ＡＤＡの角度が基本点火時期ＡＤＡＢの角度よりも小さく、差分ΔＡＤＡが負の値として算出されるときは、基本点火時期ＡＤＡＢに対して点火時期ＡＤＡが遅角側に変更されていることになる。

差分ΔＡＤＡが正の値であって（ΔＡＤＡ＞０）、基本点火時期ＡＤＡＢに対して点火時期ＡＤＡが進角側に変更されている場合、制御装置１３は、ステップＳ３０５に進む。
制御装置１３は、ステップＳ３０５で、基本点火時期ＡＤＡＢに対する点火時期ＡＤＡの進角量である差分ΔＡＤＡに基づき、燃料増量率ＴＦＢＡを減量補正して空燃比をリーン方向に変更するための減量補正値ΔＴＦＢＡを設定する。

上記の減量補正値ΔＴＦＢＡ（ΔＴＦＢＡ≧０）が大きいほど燃料増量率ＴＦＢＡがより小さく補正され、非空燃比フィードバック制御領域の空燃比は設定値からリーン方向により大きく変更されることになる。
ここで、制御装置１３は、図６に示すように、差分ΔＡＤＡが大きいほど、換言すれば、基本点火時期ＡＤＡＢに対する点火時期ＡＤＡの進角量が大きいほど、減量補正値ΔＴＦＢＡをより大きな値に設定して、空燃比をより大きくリーン方向に変更する。

なお、制御装置１３は、差分ΔＡＤＡに基づき減量補正値ΔＴＦＢＡを求める処理において、差分ΔＡＤＡに応じて減量補正値ΔＴＦＢＡを記憶する変換テーブルを参照して減量補正値ΔＴＦＢＡを求めたり、差分ΔＡＤＡを変数とする関数による演算処理で減量補正値ΔＴＦＢＡを求めたりすることができる。
また、制御装置１３は、減量補正値ΔＴＦＢＡを差分ΔＡＤＡに応じて設定する代わりに、基本点火時期ＡＤＡＢよりも点火時期ＡＤＡが進角側であるとき、燃料増量率ＴＦＢＡを制御周期毎に一定値だけ減少させることができる。

そして、制御装置１３は、次のステップＳ３０６で、燃料増量率ＴＦＢＡを減量補正値ΔＴＦＢＡで補正した結果を、新たな燃料増量率ＴＦＢＡに設定する（図４参照）。
このように、制御装置１３は、非空燃比フィードバック制御領域で、ノッキングを抑止しながら空燃比をリーン方向に変更して、燃費性能を向上させる。

ここで、空燃比をリーン方向に変更すると、ノッキングを発生させない範囲の最大進角値であるノッキング限界が遅角方向に変化することで、点火時期ＡＤＡがノッキング制御によって基本点火時期ＡＤＡＢよりも遅角され、内燃機関１の出力トルクが、基本点火時期ＡＤＡＢにしたがって点火制御を実施するときより低下するおそれがある。
そこで、制御装置１３は、ステップＳ３０４で、点火時期ＡＤＡと基本点火時期ＡＤＡＢとの差分ΔＡＤＡ（ΔＡＤＡ＝ＡＤＡ－ＡＤＡＢ）が零以下であって、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢと同等であるか、又は、基本点火時期ＡＤＡＢに対して点火時期ＡＤＡが遅角側に変更されていると判断すると、ステップＳ３０７に進む。

つまり、ノッキング限界まで点火時期ＡＤＡを進角させ、係る進角に応じて空燃比をリーン化させた結果、ノッキング限界が遅角方向に変化し、ノッキング制御によって点火時期ＡＤＡが遅角方向に変更されて基本点火時期ＡＤＡＢになったとき、制御装置１３は、ステップＳ３０７に進む。
制御装置１３は、ステップＳ３０７で、燃料増量率ＴＦＢＡの減量による空燃比のリーン方向への変化を停止させ、更なるリーン化によってノッキング限界が更に遅角方向に変化して、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢより遅角側になることを抑止する。

制御装置１３は、ステップＳ３０７で、燃料増量率ＴＦＢＡを基本燃料増量率ＴＦＢＡＢにリセットし、空燃比を基本燃料増量率ＴＦＢＡＢで設定されるリッチ空燃比（目標当量比）に戻すことで、空燃比のリーン方向への変化を停止させる。
また、制御装置１３は、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢに戻ったときの燃料増量率ＴＦＢＡに保持させることで、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢに戻ったときの空燃比に保持させる。

上記のように、制御装置１３は、基本点火時期ＡＤＡＢよりも点火時期ＡＤＡが進角側であるときに燃料増量率ＴＦＢＡ（燃料噴射量）を減らして空燃比をリーン方向に変更し、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢ若しくは基本点火時期ＡＤＡＢよりも遅角側であるときに空燃比のリーン方向への変更を停止させるので、基本点火時期ＡＤＡＢよりも遅角側の点火時期ＡＤＡに基づき点火制御されて、基本点火時期ＡＤＡＢでの出力トルクよりも低下することを抑制でき、また、非空燃比フィードバック制御領域で空燃比をリーン方向に変更することで燃費性能を向上させることができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、制御装置１３は、点火時期ＡＤＡ及び燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を各気筒共通の操作量として演算することができる。

また、制御装置１３は、気筒毎にノッキングの有無を検出して気筒毎に点火時期ＡＤＡを設定し、更に、気筒毎のノッキング制御の結果に基づき気筒毎に燃料増量率ＴＦＢＡ（空燃比）を変更することができる。
つまり、制御装置１３は、図６のフローチャートに示す制御を気筒別に実施し、点火時期ＡＤＡが基本点火時期ＡＤＡＢより進角側である気筒の空燃比をリーン方向に変更することができる。

また、制御装置１３は、気筒毎にノッキングを検出して気筒毎に点火時期ＡＤＡを設定する構成において、少なくとも１つの気筒の点火時期ＡＤＡが空燃比のリーン化に伴って基本点火時期ＡＤＡＢに戻ったときに、全気筒について空燃比のリーン化を停止させることができる。

１…内燃機関、４…点火装置、５…燃料噴射装置、１３…制御装置、１５…ノックセンサ

Claims

点火装置及び燃料噴射装置を各気筒に備えた多気筒の内燃機関に適用され、前記点火装置の点火時期及び前記燃料噴射装置の燃料噴射量を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づき基本点火時期を設定し、ノッキング検出信号に基づき前記内燃機関の気筒毎に検出したノッキングに応じて気筒毎に前記基本点火時期を変更して気筒毎に前記点火装置の点火時期を設定する点火制御部と、
前記内燃機関の空燃比の設定値が理論空燃比よりリッチに定められる運転領域において、前記点火時期が前記基本点火時期より進角側である気筒の空燃比を、前記燃料噴射装置による燃料噴射量を制御して前記設定値からリーン方向に変更する空燃比制御部と、
を備え、
前記空燃比制御部は、少なくとも１つの気筒の前記点火時期が空燃比のリーン方向への変更に伴って前記基本点火時期に戻ったときに、全気筒について空燃比のリーン方向への変更を停止させる、
内燃機関の制御装置。
前記空燃比制御部は、前記点火時期の前記基本点火時期からの進角量が大きいほど前記空燃比をより大きくリーン方向に変更する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比制御部は、前記内燃機関の排気温度が上限温度を超えない範囲内で前記空燃比をリーン方向に変更する、
請求項２記載の内燃機関の制御装置。