JP6866827B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、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、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、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。

たとえば特許文献１には、排気浄化触媒（排気浄化装置）の昇温要求がある場合、一部の気筒を、その空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるリッチ燃焼気筒とし、残りの気筒を、その空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン燃焼気筒とするディザ制御を実行する制御装置が記載されている。

また、下記特許文献２には、各気筒から１燃焼サイクル内に燃料を複数回に分割して噴射するマルチ噴射処理を実行する制御装置が記載されている。

特開２０１６−１６９６６５号公報 特開２０１３−２３４６７３号公報

ところで、上記マルチ噴射処理の実行中にディザ制御を実行する場合、複数回に分割された各噴射に同一の補正比率で燃料を増量補正してリッチ燃焼気筒の噴射量を算出し、同一の補正比率で燃料を減量補正してリーン燃焼気筒の噴射量を算出すると、燃料噴射のそれぞれの噴射量が、ディザ制御を実行しない場合に対してずれる。そしてずれによって、過度に噴射量が少なくなったり、霧化しずらい時期における燃料噴射量が過度に多くなったりして、燃焼状態の悪化を招くおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、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、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備える内燃機関を制御対象とし、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、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、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、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、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、各気筒において１燃焼サイクル内に燃料を複数回噴射するマルチ噴射処理と、を実行し、前記ディザ制御処理は、前記マルチ噴射処理が実行されているときに前記リッチ燃焼気筒とする気筒を変更する場合、前記リッチ燃焼気筒から前記リーン燃焼気筒に変更される気筒における進角側の燃料噴射量の当該変更に起因した減少量を遅角側の燃料噴射量の当該変更に起因した減少量よりも大きくする処理、および前記リーン燃焼気筒から前記リッチ燃焼気筒に変更される気筒における進角側の燃料噴射量の当該変更に起因した増加量を遅角側の燃料噴射量の当該変更に起因した増加量よりも大きくする処理の少なくとも１つの処理を含む。

遅角側の燃料噴射は、進角側の燃料噴射と比較して、点火時期に近いタイミングとなる傾向がある。そして、点火時期に近いタイミングでの燃料噴射は、霧化時間が短いために、その噴射量が燃焼状態に大きく影響しやすい。このため、遅角側の燃料噴射においてディザ制御処理に起因した噴射量の補正を大きくする場合、燃焼状態に影響を与えやすい。そこで上記構成により、上記減少量の設定や増加量の設定をすることによって、ディザ制御による噴射量の補正を主に進角側の噴射によって行うことができることから、燃焼状態の悪化を抑制できる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、燃焼室に充填される空気量に基づき、要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理を実行し、前記マルチ噴射処理は、前記要求噴射量を分割して複数回に分けて噴射する処理であり、前記ディザ制御処理は、前記要求噴射量を増量補正したものを前記リッチ燃焼気筒の噴射量とし、前記要求噴射量を減量補正したものを前記リーン燃焼気筒の噴射量とする処理と、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設けつつ、該期間を含んだ所定期間を用いて、前記リッチ燃焼気筒における前記進角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の増量補正比率よりも前記遅角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の増量補正比率を小さい値に設定し、前記リーン燃焼気筒における前記進角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の減量補正比率よりも前記遅角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の減量補正比率を小さい値に設定しつつも、前記リッチ燃焼気筒に対する前記要求噴射量の増量補正比率の前記所定期間において利用された回数分の和と前記リーン燃焼気筒に対する前記要求噴射量の減量補正比率の前記所定期間において利用された回数分の和とが等しくなるように設定する処理と、を含む。

上記構成では、リッチ燃焼気筒に対する要求噴射量の増量補正比率の所定期間において利用された回数分の和とリーン燃焼気筒の減量補正比率の所定期間において利用された回数分の和とを等しくすることにより、要求噴射量が一定なら、全ての気筒で所定期間に渡って要求噴射量の燃料を噴射した場合と同量の燃料を噴射することができる。このため、要求噴射量が一定なら、所定期間における燃料噴射の総量を、ディザ制御を実行しない場合と同等とすることができる。

３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記ディザ制御処理は、前記マルチ噴射処理によって吸気行程と圧縮行程とのそれぞれにおいて燃料噴射がなされることを条件に、前記圧縮行程における燃料噴射について前記リッチ燃焼気筒に対する分割された前記要求噴射量の増量補正比率および前記リーン燃焼気筒に対する分割された前記要求噴射量の減量補正比率をゼロとする処理を含む。

圧縮行程における燃料噴射は、吸気行程における燃料噴射と比較して、霧化時間が短いために、その噴射量が燃焼状態に大きく影響しやすい。そこで、上記構成では、圧縮行程における燃料噴射についてはリッチ燃焼気筒に関する増量補正比率とリーン燃焼気筒に関する減量補正比率とをゼロとする。これにより、ディザ制御に起因して燃焼状態が悪化することを抑制できる。

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、分割比率に応じた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燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。 同実施形態の変形例にかかるマルチ噴射を例示するタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置にかかる一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から吸入された空気は、過給機１４を介して気筒＃１〜＃４のそれぞれの燃焼室１６に流入する。気筒＃１〜＃４のそれぞれには、燃料を噴射する燃料噴射弁１８と、火花放電を生じさせる点火装置２０とが設けられている。燃焼室１６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、排気として、排気通路２２に排出される。排気通路２２のうちの過給機１４の下流には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒２４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、排気成分等）を制御するために、燃料噴射弁１８や点火装置２０等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置３０は、三元触媒２４の上流側に設けられた空燃比センサ４０によって検出される空燃比Ａｆや、クランク角センサ４６の出力信号Ｓｃｒ、エアフローメータ４８によって検出される吸入空気量Ｇａ、水温センサ５０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ＲＡＭ３６を備えており、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。

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、クランク角センサ４６の出力信号Ｓｃｒに基づき算出された回転速度ＮＥと吸入空気量Ｇａとに基づき、燃焼室１６における混合気の空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための操作量である開ループ操作量として、ベース噴射量Ｑｂを算出する処理である。

目標値設定処理Ｍ１２は、燃焼室１６における混合気の空燃比を上記目標空燃比に制御するためのフィードバック制御量の目標値Ａｆ＊を設定する処理である。
フィードバック処理Ｍ１４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フィードバック操作量ＫＡＦを算出する処理である。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、積分要素、および微分要素の各出力値の和を、ベース噴射量Ｑｂの補正比率δとし、フィードバック操作量ＫＡＦを、「１＋δ」とする。

ベース噴射量補正処理Ｍ１６は、ベース噴射量Ｑｂにフィードバック操作量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Ｍ１８は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって規定される内燃機関１０の動作点に基づき、要求噴射量Ｑｄの分割比率Ｋを算出する処理である。ここで、分割比率Ｋは、「０」よりも大きく且つ「１」以下の値である。分割比率Ｋが「１」の場合、要求噴射量Ｑｄの燃料が燃料噴射弁１８から１回の燃料噴射によって噴射される。これに対し、分割比率Ｋが「１」よりも小さい場合、要求噴射量Ｑｄの燃料が燃料噴射弁１８による２回の燃料噴射によって噴射される。

詳しくは、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし分割比率Ｋを出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により分割比率Ｋをマップ演算する。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。ちなみに、負荷率ＫＬは、内燃機関１０の負荷を示すパラメータである。詳しくは、内燃機関１０の燃焼室１６内に充填される空気量を定量化するパラメータであり、基準流入空気量に対する、１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度ＮＥに応じて可変設定される量としてもよい。

進角側噴射量算出処理Ｍ２０は、要求噴射量Ｑｄに分割比率Ｋを乗算して進角側噴射量を算出する処理であり、遅角側噴射量算出処理Ｍ２２は、要求噴射量Ｑｄに「１−Ｋ」を乗算して遅角側噴射量を算出する処理である。なお、分割比率Ｋが「１」の場合、遅角側噴射量はゼロとなる。

図３（ａ）に、分割比率Ｋが「１」である場合を示す。この場合、燃料噴射弁１８に対する噴射量指令値Ｑ＊は、要求噴射量Ｑｄとなる。図３（ｂ）は、分割比率Ｋが「１」よりも小さいマルチ噴射時の場合を示す。この場合、進角側の噴射量指令値Ｑ＊は、「Ｋ・Ｑｄ」となり、遅角側の噴射量指令値Ｑ＊は、「（１−Ｋ）・Ｑｄ」となり、進角側の噴射量指令値Ｑ＊と遅角側の噴射量指令値Ｑ＊との合計が要求噴射量Ｑｄとなっている。なお、本実施形態では、進角側噴射量を遅角側噴射量よりも大きい値とすべく、分割比率Ｋを「１／２」よりも大きい値としている。これは、遅角側噴射は点火時期までの時間が短く、点火時期までに燃料を十分に霧化させることが進角側噴射と比較して困難なためなどである。

図２に戻り、要求値出力処理Ｍ３０は、内燃機関１０の気筒＃１〜＃４のそれぞれから排出される排気全体の成分を、気筒＃１〜＃４の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等としつつも、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。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、リッチ燃焼気筒の１燃焼サイクルにおける噴射量を、上記要求噴射量Ｑｄの「１＋α」倍とし、リーン燃焼気筒の１燃焼サイクルにおける噴射量を、要求噴射量Ｑｄの「１−（α／３）」倍とする。リーン燃焼気筒とリッチ燃焼気筒との上記噴射量の設定によれば、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の各気筒＃１〜＃４から排出される排気全体の成分を、気筒＃１〜＃４の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等とすることができる。

要求値出力処理Ｍ３０は、三元触媒２４の暖機要求が生じている場合に、噴射量補正要求値αをゼロよりも大きい値とする。ここで、三元触媒２４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（ア）と、積算値ＩｎＧａが第２規定値Ｉｎｔｈ２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（イ）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（ア）は、三元触媒２４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（イ）は、三元触媒２４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。なお、要求値出力処理Ｍ３０は、噴射量補正要求値αを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって規定される内燃機関１０の動作点に応じて可変設定する。これは、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし噴射量補正要求値αを出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により噴射量補正要求値αをマップ演算することにより実現できる。

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＃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。ディザ補正処理Ｍ３４は、ディザ補正量算出処理Ｍ３２の出力値に進角側噴射量算出処理Ｍ２０の出力値を加算することによって、リッチ燃焼気筒の進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊（＃ｗ）を算出する。なお、マルチ噴射処理が実行されていない場合、ディザ補正処理Ｍ３４の出力する噴射量指令値Ｑ＊は、単一の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊となる。

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、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＃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。ディザ補正処理Ｍ４０は、ディザ補正量算出処理Ｍ３８の出力値に進角側噴射量算出処理Ｍ２０の出力値を加算することによって、リーン燃焼気筒の進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊（＃ｘ，＃ｙ，＃ｚ）を算出する。なお、マルチ噴射処理が実行されていない場合、ディザ補正処理Ｍ４０の出力する噴射量指令値Ｑ＊は、単一の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊となる。

また、本実施形態では、図４の上段に示すように、気筒＃１〜＃４のうちのいずれをリッチ燃焼気筒＃ｗとするかを、周期Ｔで切り替える。すなわち、図４の上段に示すように、リッチ燃焼気筒を、気筒＃１、気筒＃４、気筒＃３、気筒＃２の順に切り替えていく。これは、リッチ燃焼気筒を固定すると、三元触媒２４のうち未燃燃料が流入する部位に偏りが生じる懸念を払拭することを狙ったものである。なお、切り替えの前後の長さΔＴの期間は、噴射量補正要求値αを徐変させる期間となっている。

ちなみに、噴射量補正要求値αがゼロの場合、ディザ補正処理Ｍ３４，Ｍ４０のそれぞれが出力する噴射量指令値Ｑ＊は同一であって、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒の区別がない。なお、図３に記載した噴射量指令値Ｑ＊は、噴射量補正要求値αがゼロの場合を示している。

図２に戻り、噴射量操作処理Ｍ４２は、リッチ燃焼気筒＃ｗの進角側噴射の噴射時期において燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１８に出力し、同燃料噴射弁１８から噴射される燃料量がディザ補正処理Ｍ３４が出力する噴射量指令値Ｑ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する処理である。また、噴射量操作処理Ｍ４２は、リーン燃焼気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの進角側噴射の噴射時期において燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１８に出力し、同燃料噴射弁１８から噴射される燃料量がディザ補正処理Ｍ４０が出力する噴射量指令値Ｑ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する処理である。また、噴射量操作処理Ｍ４２は、各気筒の燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ１を生成して、遅角側噴射の噴射時期において同燃料噴射弁１８に出力し、同燃料噴射弁１８から噴射される燃料量が遅角側噴射量算出処理Ｍ２２の出力値に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する処理である。ただし、分割比率Ｋが「１」である場合には、遅角側噴射の噴射時期は存在せず、これに応じた燃料噴射弁１８の操作は実行されない。

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、マルチ噴射をする場合、リッチ燃焼気筒の進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「（Ｋ＋α）・Ｑｄ」とし、リーン燃焼気筒の進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「｛Ｋ−（α／３）｝・Ｑｄ」とする。また、ＣＰＵ３２は、リーン燃焼気筒とリッチ燃焼気筒との双方において、遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊を、「（１−Ｋ）・Ｑｄ」とする。ここで、リッチ燃焼気筒の進角側噴射に関する分割された要求噴射量「Ｋ・Ｑｄ」の増量補正比率は、「（Ｋ・Ｑｄ・α）／（Ｋ・Ｑｄ）＝α」である。また、リーン燃焼気筒の進角側燃料噴射に関する分割された要求噴射量「Ｋ・Ｑｄ」の減量補正比率は、「｛Ｋ・Ｑｄ・（α／３）｝／（Ｋ・Ｑｄ）＝α／３」である。また、遅角側噴射に関する分割された要求噴射量「（１−Ｋ）・Ｑｄ」のリッチ燃焼気筒の増量補正比率やリーン燃焼気筒の減量補正比率は、「０」である。このように、本実施形態では、分割された要求噴射量に対する増量補正比率や減量補正比率は、進角側噴射よりも遅角側噴射の方が小さい値となっている。

ここで、進角側噴射と遅角側噴射とのそれぞれを噴射量補正要求値αおよび分割比率Ｋに応じて補正する本実施形態の比較例の場合を検討する。この場合、リッチ燃焼気筒において、進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊は、「Ｋ・Ｑｄ・（１＋α）」となり、遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊は、「（１−Ｋ）・Ｑｄ・（１＋α）」となる。また、リーン燃焼気筒において、進角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊は、「Ｋ・Ｑｄ・｛１−（α／３）｝」となり、遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊は、「（１−Ｋ）・Ｑｄ・｛１−（α／３）｝」となる。この比較例の場合、遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊が、リッチ燃焼気筒において「（１−Ｋ）・Ｑｄ・（１＋α）」となり、リーン燃焼気筒において「（１−Ｋ）・Ｑｄ・｛１−（α／３）｝」となる。ここで、遅角側噴射の噴射時期は、図３（ｂ）に示したように、点火時期に近いため、霧化時間が短い。このため、リッチ燃焼気筒の遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊を、「（１−Ｋ）・Ｑｄ・（１＋α）」とする場合には、ディザ制御を実行しない場合の噴射量に対して「（１−Ｋ）・Ｑｄ・α」の増量となり、全ての燃料を霧化させにくくなり、燃料の燃焼が悪化しやすい。また、リーン燃焼気筒の遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊を、「（１−Ｋ）・Ｑｄ・｛１−（α／３）｝」とする場合には、ディザ制御をしない場合の噴射量に対して「（１−Ｋ）・Ｑｄ・（α／３）」の減量となる。ここで、マルチ噴射の遅角側噴射は、図３に示すように、進角側噴射と比較して少量に設定される傾向があるため、リーン燃焼気筒の遅角側噴射の噴射量指令値Ｑ＊は、燃料噴射弁１８が噴射可能な最小噴射量未満となるおそれがある。そしてその場合、燃料噴射量の制御性が低下する。

これに対し、本実施形態では、マルチ噴射処理として進角側噴射と遅角側噴射との２回の燃料噴射を実行する場合、ディザ制御によって要求される燃料補正量を進角側噴射の噴射量に全て含めることにより、比較例による不都合が生じることを回避できる。

また、本実施形態の場合、１燃焼サイクルにおいてリッチ燃焼気筒における燃料噴射が１回なされるため、要求噴射量Ｑｄに対する増量補正比率「α」は、１燃焼サイクルにおいて１回利用される。したがって、リッチ燃焼気筒に対する要求噴射量Ｑｄの増量補正比率「α」の１燃焼サイクルにおいて利用される回数分の和は、「α」そのものである。一方、１燃焼サイクルにおいてリーン燃焼気筒における燃料噴射が３回なされるため、要求噴射量Ｑｄに対する減量補正比率「α／３」は、１燃焼サイクルにおいて３回利用される。したがって、リーン燃焼気筒に対する要求噴射量Ｑｄの減量補正比率「α／３」の１燃焼サイクルにおいて利用される回数分の和は、「３・（α／３）＝α」となる。このように、上記一対の和が等しくなる設定であることから、１燃焼サイクルに渡って要求噴射量Ｑｄが一定である場合には、１燃焼サイクルにおける総噴射量は、ディザ制御を実行しない場合と同量となる。したがって、１燃焼サイクルにおいて三元触媒２４に流入する排気の成分を、ディザ制御をしない場合と同等とすることができる。

なお、本実施形態の場合、図４の下段に気筒＃４について例示するように、リッチ燃焼気筒をリーン燃焼気筒に切り替えることによって進角側の噴射量Ｑｆは所定量ΔＱだけ減少するものの、要求噴射量Ｑｄが一定なら、遅角側の噴射量Ｑｓは変化しない。ここで、所定量ΔＱは、気筒＃４をリッチ燃焼気筒からリーン燃焼気筒に切り替えるに際して要求噴射量Ｑｄに変化がないなら、「Ｑｄ・（４α）／３」である。

また、本実施形態の場合、図４の下段に気筒＃３について例示するように、リーン燃焼気筒をリッチ燃焼気筒に切り替えることによって進角側の噴射量Ｑｆは所定量ΔＱだけ増量するものの、要求噴射量Ｑｄが一定なら、遅角側の噴射量Ｑｓは変化しない。

＜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］排気浄化装置は、三元触媒２４に対応し、ディザ制御処理は、噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい場合における、乗算処理Ｍ３６、ディザ補正量算出処理Ｍ３８、ディザ補正処理Ｍ４０、ディザ補正量算出処理Ｍ３２、ディザ補正処理Ｍ３４、噴射量操作処理Ｍ４２に対応する。マルチ噴射処理は、分割比率Ｋが「１」よりも小さいときにおける分割比率算出処理Ｍ１８、進角側噴射量算出処理Ｍ２０、遅角側噴射量算出処理Ｍ２２および噴射量操作処理Ｍ４２に対応する。また、リッチ燃焼気筒の変更は、図４に示してある。［２］要求噴射量算出処理は、ベース噴射量算出処理Ｍ１０、目標値設定処理Ｍ１２、フィードバック処理Ｍ１４、およびベース噴射量補正処理Ｍ１６に対応する。［３］遅角側噴射量算出処理Ｍ２２が出力する値「（１−Ｋ）・Ｑｄ」が噴射量補正要求値αに応じて補正されずに噴射量指令値Ｑ＊とされることに対応する。

＜その他の実施形態＞
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。

・「マルチ噴射処理について」
上記実施形態では、マルチ噴射処理として、１つの気筒において１燃焼サイクルに２回、燃料噴射を実行する処理を例示したが、これに限らない。たとえば、図５に示すように３回の燃料噴射を実行する処理等、３回以上の燃料噴射を実行する処理であってもよい。また、たとえば下記「そのほか」の欄に記載したように、燃料噴射弁としてポート噴射弁を備えるものである場合、１つの気筒において１燃焼サイクルにポート噴射弁から２回の燃料噴射を実行する処理であってもよい。さらに、たとえば下記「そのほか」の欄に記載したように、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備えるものである場合、１つの気筒において１燃焼サイクル内にポート噴射弁からの１回以上の燃料噴射と筒内噴射弁からの１回以上の燃料噴射とを実行する処理であってもよい。

・「マルチ噴射処理時のディザ制御処理について」
たとえば、図５に示すように、３回の燃料噴射を実行する場合において、最進角側の噴射量である第１回目の噴射量Ｑ１と第２回目の噴射量Ｑ２とのそれぞれを、噴射量補正要求値αに応じて補正してもよい。これは、たとえば、以下のようにして行うことができる。なお、図５に示すように、第１回目の噴射量Ｑ１と第２回目の噴射量Ｑ２と第３回目の噴射量Ｑ３との和は要求噴射量Ｑｄであり、各噴射量は、分割比率Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＝１）を要求噴射量Ｑｄに乗算することによって算出される。

今、係数βを「（１／２）＜β＜１」として、ディザ制御による補正量の分割比率を定めるものとする。この場合、たとえばリッチ燃焼気筒については、第１回目の噴射量を、噴射量Ｑ１に「Ｑｄ・α・β」を加算した値とし、第２回目の噴射量を、噴射量Ｑ２に、「Ｑｄ・α・（１−β）」を加算した値とすればよい。また、リーン燃焼気筒については、第１回目の噴射量を、噴射量Ｑ１から「Ｑｄ・（α／３）・β」を減算した値とし、第２回目の噴射量を、噴射量Ｑ２から「Ｑｄ・（α／３）・（１−β）」を減算した値とすればよい。

もっとも、最進角側の噴射の次の噴射についてもディザ制御による噴射量補正を実行する処理にとって、３回以上の燃料噴射を実行することは必須ではない。たとえば、上記実施形態のように２回の燃料噴射をする場合において遅角側噴射の噴射量についても、リッチ燃焼気筒における増量補正とリーン燃焼気筒における減量補正とを実行してもよい。

またたとえば、上記実施形態において、リッチ燃焼気筒のみ、進角側の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「Ｋ・（１＋α）・Ｑｄ」とし、遅角側の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「（１−Ｋ）・（１＋α）・Ｑｄ」に変更してもよい。この場合、リーン燃焼気筒については、遅角側燃料噴射の噴射量がディザ制御に起因して減量補正されないため、ディザ制御に起因して最小噴射量よりも小さくなることを回避できる。またたとえば、上記実施形態において、リーン燃焼気筒のみ、進角側の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「Ｋ・｛１−（α／３）｝・Ｑｄ」とし、遅角側の燃料噴射の噴射量指令値Ｑ＊を「（１−Ｋ）・｛１−（α／３）｝・Ｑｄ」に変更してもよい。この場合、リッチ燃焼気筒については、遅角側噴射の噴射量が増量補正されないため、リッチ燃焼気筒において遅角側噴射によって噴射された燃料量が過度に多いために霧化しにくくなることを抑制できる。

・「噴射量の算出タイミングについて」
図２に示した処理では、１つの気筒における１燃焼サイクル内の要求噴射量Ｑｄの算出回数について特に述べなかったが、１回に限らない。たとえば、マルチ噴射処理が実行される場合、進角側の噴射の開始タイミングと遅角側の噴射の開始タイミングとの間において最新の吸入空気量Ｇａや回転速度ＮＥ等に基づき把握される最新の筒内充填空気量に応じたベース噴射量Ｑｂを算出し、これに応じて遅角側の燃料噴射のための要求噴射量Ｑｄを算出してもよい。またたとえば、マルチ噴射処理が実行される場合、進角側の噴射の開始タイミングと遅角側の噴射の開始タイミングとの間において最新のフィードバック操作量ＫＡＦを算出し、これに基づき遅角側の燃料噴射のための要求噴射量Ｑｄを算出してもよい。こうした場合には、要求噴射量Ｑｄを分割する分割比率Ｋによって単一のタイミングにおいて算出された要求噴射量Ｑｄが分割されるわけではないが、分割比率Ｋによって要求噴射量Ｑｄが分割されていることには相違ない。

・「ディザ制御処理について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて噴射量補正要求値αを算出したが、これに限らない。たとえば、基本値α０を上限とし水温ＴＨＷに応じて可変設定される値に、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき可変設定される補正係数を乗算した値を、噴射量補正要求値αとしてもよい。

またたとえば、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬおよび水温ＴＨＷの３つのパラメータに関しては、回転速度ＮＥおよび水温ＴＨＷのみに基づき噴射量補正要求値αを可変設定したり、負荷率ＫＬおよび水温ＴＨＷのみに基づき噴射量補正要求値αを可変設定したりしてもよい。さらに、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬおよび水温ＴＨＷの３つのパラメータのうちのいずれか１つのパラメータに基づいて噴射量補正要求値αを可変設定してもよい。また、たとえば内燃機関１０の動作点を特定するパラメータとして回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを用いる代わりに、負荷としての負荷率ＫＬ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に基づき噴射量補正要求値αを可変設定してもよい。

噴射量補正要求値αを、内燃機関の動作点に基づき「０」よりも大きい値で可変設定すること自体必須ではない。たとえば、三元触媒２４の暖機処理用のゼロよりも大きい単一の値を定めてもよい。

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、１燃焼サイクル内で、要求噴射量Ｑｄに変化がないなら噴射量の総量がディザ制御を実行しない場合と同一となることも必須ではない。たとえば、上記実施形態のように４気筒の場合において、要求噴射量Ｑｄに変化がないなら、５ストロークにおける噴射量の総量がディザ制御を実行しない場合と同一となるようにしてもよく、３ストロークにおける噴射量の総量がディザ制御を実行しない場合と同一となるようにしてもよい。ただし、１燃焼サイクルにおいて、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒との双方が存在する期間が少なくとも２燃焼サイクルに１回以上は生じることが望ましい。換言すれば、所定期間において要求噴射量Ｑｄが変化しないなら噴射量の総量をディザ制御を実行しない場合と同一とする際、所定期間を２燃焼サイクル以下とすることが望ましい。ここで、たとえば所定期間を２燃焼サイクルとして２燃焼サイクルの間に１度だけリッチ燃焼気筒が存在する場合、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒との出現順序は、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１燃焼サイクルの期間であって「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。ただし、１燃焼サイクルとは異なる期間における噴射量の総量をディザ制御を実行しない場合と同一とする場合には、内燃機関が吸気行程において一旦吸入した空気の一部を吸気バルブが閉弁するまでに吸気通路に吹き戻す量が無視できることが望ましい。

・「排気浄化装置について」
上記構成では、排気浄化装置として、三元触媒２４を例示したがこれに限らない。たとえば、三元触媒２４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のみであってもよい。ただし、その場合、ディザ制御による昇温効果を高めるうえでは、ＧＰＦに、酸素吸蔵能力を付与することが望ましい。

・「排気の昇温要求について」
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を備えるものにあっては、ＧＰＦが捕集した粒子状物質を燃焼させるためにＧＰＦの温度を上昇させる要求であってもよい。ちなみに、三元触媒２４の下流にＧＰＦを備える場合、リッチ燃焼気筒から排出された未燃燃料とリーン燃焼気筒から排出された酸素とを三元触媒２４にて反応させ、その反応熱によって三元触媒２４の下流の排気温を上昇させることによって、ＧＰＦを昇温させてもよい。またたとえば、排気通路２２への凝縮水の付着を抑制すべく排気通路２２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。

・「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。

・「そのほか」
燃料噴射弁としては、燃焼室１６に燃料を噴射するものに限らず、たとえば吸気通路１２に燃料を噴射するものであってもよい。また、たとえば燃焼室１６内に燃料を噴射する燃料噴射弁である筒内噴射弁と、吸気通路１２に燃料を噴射する燃料噴射弁であるポート噴射弁との双方を備えてもよい。ディザ制御の実行時に空燃比フィードバック制御をすることは必須ではない。リッチ燃焼気筒を周期的に変更する狙いについては、上記実施形態において例示したものに限らない。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…過給機、１６…燃焼室、１８…燃料噴射弁、２０…点火装置、２２…排気通路、２４…三元触媒、３０…制御装置、３２…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭ、３６…ＲＡＭ、４０…空燃比センサ、４６…クランク角センサ、４８…エアフローメータ、５０…水温センサ。

Claims (3)

1. 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、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備える内燃機関を制御対象とし、
   前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、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、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、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、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、
   各気筒において１燃焼サイクル内に燃料を複数回噴射するマルチ噴射処理と、を実行し、
   前記ディザ制御処理は、前記マルチ噴射処理が実行されているときに前記リッチ燃焼気筒とする気筒を変更する場合、前記リッチ燃焼気筒から前記リーン燃焼気筒に変更される気筒における進角側の燃料噴射量の当該変更に起因した減少量を遅角側の燃料噴射量の当該変更に起因した減少量よりも大きくする処理、および前記リーン燃焼気筒から前記リッチ燃焼気筒に変更される気筒における進角側の燃料噴射量の当該変更に起因した増加量を遅角側の燃料噴射量の当該変更に起因した増加量よりも大きくする処理の少なくとも１つの処理を含む内燃機関の制御装置。
2. 燃焼室に充填される空気量に基づき、要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理を実行し、
   前記マルチ噴射処理は、前記要求噴射量を分割して複数回に分けて噴射する処理であり、
   前記ディザ制御処理は、前記要求噴射量を増量補正したものを前記リッチ燃焼気筒の噴射量とし、前記要求噴射量を減量補正したものを前記リーン燃焼気筒の噴射量とする処理と、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設けつつ、該期間を含んだ所定期間を用いて、前記リッチ燃焼気筒における前記進角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の増量補正比率よりも前記遅角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の増量補正比率を小さい値に設定し、前記リーン燃焼気筒における前記進角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の減量補正比率よりも前記遅角側の燃料噴射に関する分割された前記要求噴射量の減量補正比率を小さい値に設定しつつも、前記リッチ燃焼気筒に対する前記要求噴射量の増量補正比率の前記所定期間において利用された回数分の和と前記リーン燃焼気筒に対する前記要求噴射量の減量補正比率の前記所定期間において利用された回数分の和とが等しくなるように設定する処理と、を含む請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ディザ制御処理は、前記マルチ噴射処理によって吸気行程と圧縮行程とのそれぞれにおいて燃料噴射がなされることを条件に、前記圧縮行程における燃料噴射について前記リッチ燃焼気筒に対する分割された前記要求噴射量の増量補正比率および前記リーン燃焼気筒に対する分割された前記要求噴射量の減量補正比率をゼロとす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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