(57)【要約】  本発明が提供する内燃機関の制御装置は、気筒群ごとに要求空燃比が異なる場合であっても、要求トルクと気筒群ごとの要求空燃比とを共に精度良く実現することのできる制御装置である。本制御装置は、各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内で参照用空燃比を設定する。そして、内燃機関が発生させるトルクと空気量との関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、参照用空燃比のもとで要求トルクを実現するための目標空気量を算出する。本制御装置は、目標空気量に従ってスロットルの開度を制御するとともに、各気筒群に対する要求空燃比に従って各気筒の燃料噴射量を制御する。
2012049729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ある気筒群ごとに異なる空燃比で運転可能であり、前記複数の気筒群の各気筒に吸入される空気量を１つのスロットルで制御するように構成された内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関に対する要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記複数の気筒群のそれぞれに対する要求空燃比を取得する要求空燃比取得手段と、
各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内で参照用空燃比を設定する参照用空燃比設定手段と、
前記内燃機関が発生させるトルクと空気量との関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、前記参照用空燃比のもとで前記要求トルクを実現するための目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、
前記目標空気量に従って前記スロットルの開度を制御するスロットル開度制御手段と、
各気筒群に対する要求空燃比に従って各気筒の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比のうち最も燃焼限界空燃比に近い空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比の何れもが燃焼限界空燃比から所定値以上離れている場合には、各気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を前記参照用空燃比として設定し、各気筒群に対する要求空燃比のうちの何れかと前記燃焼限界空燃比との差が前記所定値未満の場合には、前記燃焼限界空燃比に最も近い空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、複数ある気筒群ごとに異なる空燃比で運転可能であって複数の気筒群の各気筒に吸入される空気量を１つのスロットルで制御するように構成された内燃機関に用いて好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車両用の内燃機関には、多数の気筒を有する多気筒内燃機関が含まれる。多気筒内燃機関では、気筒を複数の群に分けてそれら複数の気筒群ごとに排気浄化装置を設置する場合がある。例えば特開２００８−０３８８６６号公報に記載されているＶ型エンジンであれば、左右のバンクごとに排気浄化装置を設置することができる。そのような場合、エミッション性能の観点からは気筒群ごとに空燃比を制御することが望ましい。つまり、気筒群ごとに要求空燃比を設定し、各気筒群に対する要求空燃比に従って各気筒の燃料噴射量を制御することが望ましい。【０００３】
上述の空燃比とともに内燃機関の重要な制御量であるのが、内燃機関が発生させるトルクである。例えば、特開２０１０−００７４８９号公報や特開２０１０−０５３８２６号公報には、内燃機関に対する要求トルクや要求空燃比を取得し、それらを実現するようにスロットル、点火装置、及び燃料噴射装置の各操作量を決定する方法について開示されている。スロットルに関しては、その操作量であるスロットル開度は、要求トルクを実現するための目標空気量に従って決定される。例えばエアモデルの逆モデルを用いることで、目標空気量の実現に必要なスロットル開度は計算で求めることができる。【０００４】
ところで、内燃機関が発生させるトルクには、筒内に吸入される空気量に加えて空燃比も密接に関連する。空気量が同じ場合、燃焼に供される混合気の空燃比がストイキよりもリーンであればトルクは減少し、リッチであればトルクは増大する。このため、要求トルクを目標空気量に変換する過程においては、筒内の混合気の空燃比、すなわち要求空燃比を参照することが望ましい。要求空燃比に応じて目標空気量を設定することで、要求トルクの実現精度を高めることができる。【０００５】
しかしながら、その場合には次のような問題が生じる。【０００６】
Ｖ型エンジンのような複数の気筒群を有する内燃機関の場合であっても、一般的にはスロットルは１つであって、スロットルは複数の気筒群間で共有される。このため、１つのスロットルの操作によって複数の気筒群についての目標空気量を実現しなればならない。気筒群間で要求空燃比が異なる場合には、要求空燃比を参照して決定される目標空気量は気筒群間で異なったものとなる。そして、目標空気量が気筒群間で異なれば、その実現に必要な目標スロットル開度も気筒群間で異なったものに設定される。結果、スロットルの操作に用いられる目標スロットル開度は、１サイクルの間で気筒ごとに変動することになってしまう。【０００７】
図６にはその様子がチャートで示されている。最上段のチャートは要求トルクの時間変化を示している。２番目のチャートは右バンクに対する要求空燃比の時間変化を示し、３番目のチャートは左バンクに対する要求空燃比の時間変化を示している。そして最下段のチャートは目標スロットル開度の時間変化を示している。図６に示すケースでは、初期状態として左右のバンクともに要求空燃比はリッチにされ、時点t1にて右バンクの要求空燃比のみがストイキに戻されている。その後、時点t2にて左バンクの要求空燃比もストイキに戻されている。つまり、図６に示すケースでは、時点t1から時点t2までの間、要求空燃比は左右のバンク間で異なったものとなっている。【０００８】
左右のバンクを有するエンジンでは、目標空気量から目標スロットル開度を算出するに際し、左右のバンクの要求空燃比が点火順序に従って交互に読み込まれることになる。目標空気量は要求空燃比を参照して決定されるため、時点t1から時点t2までの間については、目標空気量は読み込まれる要求空燃比に応じて振動的に変化することになる。その結果、目標空気量から変換される目標スロットル開度も図６の最下段のチャートに示すような振動的な変化を示すようになる。【０００９】
図６に示すように目標スロットル開度が変動する場合、スロットルは高い周波数で振動的に動かされることになる。しかし、スロットルの動作に対する空気量の変化には応答遅れがあるため、振動的なスロットルの動作は空気量を不安定にするおそれがある。その結果、空気量の過不足によって要求トルクや要求空燃比の実現精度が低下するばかりか、過度の空気量の過不足は燃焼の悪化を招くことにもなりかねない。また、左右の各バンクに対する要求空燃比を十分な高い精度で実現できないおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−００７４８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５３８２６号公報
【特許文献３】特開２００８−０３８８６６号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、気筒群ごとに要求空燃比が異なる場合であっても、要求トルクと気筒群ごとの要求空燃比とを共に精度良く実現できるようにすることを課題とする。そして、そのような課題を達成するために、本発明は、次のような内燃機関の制御装置を提供する。
【００１２】
本発明が提供する制御装置は、複数ある気筒群ごとに異なる空燃比で運転可能であり、複数の気筒群の各気筒に吸入される空気量を１つのスロットルで制御するように構成された内燃機関を制御対象とする。そのような内燃機関としては、例えば、左右のバンクごとに排気系が設けられたＶ型エンジンが挙げられる。また、直列型エンジンであっても、例えば一部の気筒の排気系が他の気筒の排気系とは別系統で設けられているような場合には、そのような内燃機関は本制御装置の制御対象に含まれ得る。
【００１３】
本制御装置は、内燃機関に対する要求トルクを取得するとともに、複数の気筒群のそれぞれに対する要求空燃比を取得する。そして、各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内で参照用空燃比を設定する。したがって、各気筒群に対する要求空燃比が同一であるならば、参照用空燃比も要求空燃比と同一に設定される。
【００１４】
好ましい参照用空燃比の設定方法として、本制御装置は、少なくとも次の３つの方法を選択することができる。第１の方法によれば、本制御装置は、気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を参照用空燃比として設定する。第２の方法によれば、本制御装置は、各気筒群に対する要求空燃比のうち最も燃焼限界空燃比に近い空燃比を参照用空燃比として設定する。そして、第３の方法によれば、本制御装置は、各気筒群に対する要求空燃比の何れもが燃焼限界空燃比から所定値以上離れている場合には、各気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を参照用空燃比として設定し、各気筒群に対する要求空燃比のうちの何れかと燃焼限界空燃比との差が所定値未満の場合には、燃焼限界空燃比に最も近い空燃比を参照用空燃比として設定する。
【００１５】
本制御装置は、内燃機関が発生させるトルクと空気量との関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、前述の参照用空燃比のもとで要求トルクを実現するための目標空気量を算出する。そして、目標空気量に従ってスロットルの開度を制御するとともに、各気筒群に対する要求空燃比に従って各気筒の燃料噴射量を制御する。
【００１６】
以上のような機能を備えた制御装置によれば、特別に設定された参照用空燃比が目標空気量の計算に用いられ、その目標空気量に従ってスロットルの開度が制御されるので、スロットルの動作が安定して各気筒群の空気量も安定する。それに加えて、各気筒の燃料噴射量は、各気筒群に対する要求空燃比に従って制御されることから、気筒群ごとの要求空燃比は高い精度で実現される。
【００１７】
さらに、参照用空燃比は各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内にあることから、要求トルクの実現のために本当に必要な空気量に対する目標空気量の過不足は少なく抑えられている。したがって、本制御装置によれば、要求トルクについてもある程度の高い精度での実現が可能である。
【００１８】
なお、要求トルクの実現精度をさらに高めたいならば、次のような点火時期制御を併せて実行することが好ましい。すなわち、スロットル開度の制御によって実現される実空気量を算出し、続いて、内燃機関が発生させるトルクと空気量との関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、要求空燃比のもとで実空気量によって実現されることが推定されるトルクを気筒群ごとに算出する。そして、推定トルクと要求トルクとの差を点火時期の補正によって補償するように気筒群ごとに点火時期を制御する。その際、点火時期の補正の基準となる最適点火時期は、気筒群ごとに要求空燃比を参照して決定することがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるエンジン制御の内容とその制御結果とを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２による参照用空燃比の設定方法について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態３による参照用空燃比の設定方法について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態４の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来のエンジン制御の内容とその制御結果とを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態１おいて制御対象とされる内燃機関（以下、エンジン）は、火花点火式の４サイクルレシプロエンジンであり、且つ、左右のバンクを有するＶ型エンジンである。このエンジンでは、バンクごとに排気マニホールドが取り付けられ、排気マニホールドごとに排気浄化装置、すなわち、触媒が設置されている。一方、左右のバンクの吸気マニホールドは一体化されて、その上流には左右のバンクで共通のスロットルが設置されている。制御装置は、エンジンに備えられるアクチュエータを操作することでエンジンの運転を制御する。制御装置が操作可能なアクチュエータには、点火装置、スロットル、燃料噴射装置、可変バルブタイミング機構、ＥＧＲ装置等が含まれる。ただし、本実施の形態において制御装置が操作するのはスロットル、点火装置及び燃料噴射装置であり、制御装置はこれら３種のアクチュエータを操作してエンジンの運転を制御する。
【００２２】
本実施の形態の制御装置は、エンジンの制御量としてトルク、空燃比及び効率を使用する。ここでいうトルクはより厳密には図示トルクを意味し、空燃比は燃焼に供される混合気の空燃比を意味する。本明細書における効率はエンジンが出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの割合を意味する。効率の最大値は１であり、そのときにはエンジンが出力しうる潜在トルクがそのまま実際に出力されることになる。効率が１よりも小さい場合には、実際に出力されるトルクはエンジンが出力しうる潜在トルクよりも小さく、その余裕分は主に熱となってエンジンから出力されることになる。
【００２３】
図１のブロック図に示す制御装置２は、本実施の形態の制御装置の構成を示している。図１において制御装置２を構成している各要素は、制御装置２が有する種々の機能的な要素のうち、３種のアクチュエータ、すなわち、スロットル６、点火装置８及び燃料噴射装置（ＩＮＪ）４Ｒ，４Ｊの操作によるトルク制御と空燃比制御とに関する要素のみを特別に図で表現したものである。したがって、図１は、制御装置２がこれらの要素のみで構成されていることを意味するものではない。なお、各要素は、それぞれが専用のハードウェアで構成されていてもよいし、ハードウェアは共有してソフトウェアによって仮想的に構成されるものでもよい。以下、図１に示す各要素の機能を中心に制御装置２の構成について説明する。
【００２４】
まず、本制御装置には、エンジンの制御量に対する要求として要求トルク、要求効率、及び左右のバンクのそれぞれに対する要求空燃比（要求Ａ／Ｆ）が入力される。つまり、本制御装置には、４種類の要求が入力される。これらの要求は、本制御装置の上位に位置するパワートレインマネージャから供給される。
【００２５】
各バンクに対する要求空燃比は、通常はストイキに設定されているが、エミッション性能の観点から必要がある場合には変化させられる。具体的には、触媒の浄化性能を向上させるためにストイキを中心にして要求空燃比を周期的に変化させることや、空燃比フィードバック制御によって要求空燃比を変化させることが行われる。また、燃料カットからの復帰時には、触媒のＮＯｘ還元能力を早急に回復させるべく、所定の期間、要求空燃比をストイキよりも大きくリッチ化することが行われる。各バンクに対する要求空燃比は必ずしも同一ではなく、左右のバンクの運転状態や環境条件によっては異なる空燃比に設定される場合もある。
【００２６】
要求トルクは、エンジンの運転条件や運転状態に応じて、具体的には、運転者によるアクセルペダルの操作量や、ＶＳＣ、ＴＲＣ等の車両の制御システムからの信号に基づいて設定される。要求効率は、排気ガスの温度を上げたい場合や、リザーブトルクを作りたい場合に１よりも小さい値に設定される。ただし、本実施の形態では、要求効率は最大値である１に設定されているものとする。
【００２７】
制御装置２が受け取った各バンクに対する要求空燃比は、それぞれ燃焼限界ガード部１０Ｒ，１０Ｌに通される。燃焼限界ガード部１０Ｒ，１０Ｌは、燃料噴射量の計算に使用される要求空燃比の最大値をガード値である燃焼限界空燃比によって制限する。燃焼限界空燃比は左右のバンクで同一の値でも良いし、運転状態や環境条件によって異なる値に設定してもよい。
【００２８】
燃焼限界ガード部１０Ｒ，１０Ｌを通った要求空燃比は、左右のバンクの燃料噴射量算出部１２Ｒ，１２Ｌに入力される。左バンク用の燃料噴射量算出部１２Ｌは、左バンクに属する気筒において燃料噴射量の算出タイミングが到来したとき、左バンクに対する要求空燃比と当該気筒の吸気弁閉じタイミングでの予測空気量（予測負荷率）とから燃料噴射量を算出する。同様に、右バンク用の燃料噴射量算出部１２Ｒは、右バンクに属する気筒において燃料噴射量の算出タイミングが到来したとき、右バンクに対する要求空燃比と当該気筒の吸気弁閉じタイミングでの予測空気量とから燃料噴射量を算出する。予測空気量は、既に広く知られているように、後述するスロットルディレイ制御により得られるスロットル開度の将来値から計算することができる。
【００２９】
制御装置２は、燃料噴射量算出部１２Ｒ，１２Ｌで算出された燃料噴射量を実現するように各バンクの燃料噴射装置４Ｒ，４Ｌの操作を行う。
【００３０】
また、上記の処理と並行して、制御装置２は、参照用空燃比を設定するための処理を参照用空燃比設定部４０にて実施する。参照用空燃比設定部４０は、左右のバンクに対する要求空燃比を一本化し、その一本化された空燃比を参照用空燃比として出力する。参照用空燃比は、左バンクに対する要求空燃比と右バンクに対する要求空燃比との間の大きさの空燃比になっていればよい。本実施の形態では、各バンクに対する要求空燃比を平均化した空燃比が参照用空燃比として設定される。参照用空燃比は、後述するように、燃料噴射装置４Ｒ，４Ｌ以外のアクチュエータ、つまり、スロットル６や点火装置８の各操作量の計算に用いられる空燃比である。
【００３１】
一方、制御装置２が受け取った要求トルクと要求効率は、空気量制御用トルク算出部２２に入力される。空気量制御用トルク算出部２２は、要求トルクを要求効率で除算することによって空気量制御用トルクを算出する。要求効率が１よりも小さい場合には、空気量制御用トルクは要求トルクよりも嵩上げされることになる。これは要求トルクよりも大きなトルクを潜在的に出力可能にしておくことがスロットル６に要求されていることを意味する。ただし、要求効率に関しては、燃焼限界ガード部２０を通ったものが空気量制御用トルク算出部２２に入力される。燃焼限界ガード部２０は、空気量制御用トルクの計算に使用される要求効率の最小値を適切な燃焼を保障するための効率ガード値によって制限する。そのガード値、すなわち、適切な燃焼が保障される最小効率の値は、空燃比によって左右される。本実施の形態では、前述の参照用空燃比を基準にして燃焼限界ガード部２０の効率ガード値の設定が行われる。
【００３２】
空気量制御用トルクは目標空気量算出部２４に入力される。目標空気量算出部２４は、空気量マップを用いて空気量制御用トルクを目標空気量（ＫＬ）に変換する。ここでいう空気量とは、筒内に吸入される空気量を意味する（それを無次元化した充填効率或いは負荷率を代わりに用いることもできる）。空気量マップは、点火時期が最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうち、より遅角側の点火時期）であることを前提にして、トルクと空気量とがエンジン回転数及び空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。空気量マップはエンジンを試験して得られたデータに基づいて作成されている。空気量マップの検索にはエンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては、本実施の形態では、前述の参照用空燃比がマップ検索に用いられる。したがって、目標空気量算出部２４では、参照用空燃比のもとで空気量制御用トルクの実現に必要な空気量がエンジンの目標空気量として算出される。
【００３３】
目標空気量は目標スロットル開度算出部２６に入力される。目標スロットル開度算出部２６は、エアモデルの逆モデルを用いて目標空気量（ＫＬ）をスロットル開度（ＴＡ）に変換する。エアモデルはスロットル６の動作に対する空気量の応答特性をモデル化した物理モデルであるので、その逆モデルを用いることで目標空気量の達成に必要なスロットル開度を逆算することができる。
【００３４】
制御装置２は、目標スロットル開度算出部２６で算出されたスロットル開度に従ってスロットル６の操作を行う。ただし、スロットル開度の将来値を予測可能にするためにスロットルディレイ制御が実施される場合がある。その場合には、スロットル開度算出部２６で算出される目標スロットル開度と、スロットル６の動作によって実現される実際のスロットル開度との間には、ディレイ時間分のずれが生じることになる。
【００３５】
制御装置２は、上記の処理と並行して、実際のスロットル開度（実ＴＡ）に基づいた推定トルクの計算を推定トルク算出部２８にて実施する。本明細書における推定トルクとは、現在のスロットル開度のもとで点火時期を最適点火時期にセットした場合に出力できるトルク、すなわち、エンジンが潜在的に出力しうるトルクの推定値である。推定トルク算出部２８は、まず、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度を推定空気量に変換する。次に、トルクマップを用いて推定空気量を推定トルクに変換する。トルクマップは、前述の空気量マップの逆マップであって、点火時期が最適点火時期であることを前提にして、空気量とトルクと種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。このトルクマップの検索では、前述の参照用空燃比がマップの検索に用いられる。したがって、推定トルク算出部２８では、参照用空燃比のもとで推定空気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。
【００３６】
推定トルクは複製された目標トルクとともに点火時期制御用効率算出部３０に入力される。点火時期制御用効率算出部３０は、目標トルクの推定トルクに対する比率を点火時期制御用効率として算出する。算出された点火時期制御用効率は、燃焼限界ガード部３２を通ってから点火時期算出部３４に入力される。燃焼限界ガード部３２は、燃焼を保障する効率ガード値によって点火時期制御用効率の最小値を制限する。適切な燃焼が保障される最小効率の値は空燃比によって左右されることから、本実施の形態では、前述の参照用空燃比を基準にして燃焼限界ガード部３２の効率ガード値の設定が行われる。
【００３７】
点火時期算出部３４は、入力された点火時期制御用効率から点火時期（ＳＡ）を算出する。詳しくは、エンジン回転数、要求トルク、空燃比等のエンジン状態量に基づいて最適点火時期を算出するとともに、入力された点火時期制御用効率から最適点火時期に対する遅角量を算出する。点火時期制御用効率が１であれば遅角量をゼロとし、点火時期制御用効率が１よりも小さいほど遅角量を大きくする。そして、最適点火時期に遅角量を足しあわせたものを最終的な点火時期として算出する。最適点火時期の計算には、例えば、最適点火時期と各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。遅角量の計算には、例えば、遅角量と点火時期制御用効率及び各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。それらマップの検索にはエンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては前述の参照用空燃比がマップ検索に用いられる。
【００３８】
制御装置２は、点火時期算出部３４で算出された点火時期に従って点火装置８の操作を行う。
【００３９】
図２は本実施の形態において制御装置２により実現されるエンジン制御の結果を示す図である。以下、本実施の形態において得られるエンジン制御上の効果について、図２を用いて説明する。
【００４０】
図２の最上段のチャートは要求トルクの時間変化を示している。２番目のチャートは右バンクに対する要求空燃比の時間変化を示し、３番目のチャートは左バンクに対する要求空燃比の時間変化を示している。４番目のチャートは、各バンクに対する要求空燃比から計算される参照用空燃比の時間変化を示している。そして最下段のチャートは、目標スロットル開度の時間変化を示している。図２に示すケースでは、初期状態として左右のバンクともに要求空燃比はリッチにされ、時点t1にて右バンクに対する要求空燃比のみがストイキに戻されている。その後、時点t2にて左バンクに対する要求空燃比もストイキに戻されている。つまり、図２に示すケースでは、時点t1から時点t2までの間、要求空燃比は左右のバンク間で異なったものとなっている。
【００４１】
ところが、本実施の形態では、先に述べたように、参照用空燃比を用いて決定された目標空気量から目標スロットル開度が算出される。したがって、図２の最下段のチャートに示すように、目標スロットル開度が図６の最下段のチャートに示すような振動的な変化を示すことはない。スロットル６はこのように安定した目標空気量に従って制御されるので、スロットル６の動作は安定し、スロットル６により制御される各バンクの空気量も安定する。それに加えて、各気筒の燃料噴射量は、当該気筒が属するバンクに対する要求空燃比に従って制御されることから、左右のバンクに対する要求空燃比は何れも高い精度で実現される。
【００４２】
さらに、本実施の形態によれば、参照用空燃比は左右のバンクに対する要求空燃比を平均化したものであるから、参照用空燃比から決定される目標空気量は、左バンクで必要とされる空気量と右バンクで必要とされる空気量とのほぼ平均値となる。このため、一方のバンクでは要求トルクに対して空気量がやや過剰になり、もう一方のバンクでは要求トルクに対して空気量がやや不足するものの、エンジン全体としては、ほぼ要求トルクか要求トルクに近いトルクが実現される。
【００４３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００４４】
本実施の形態と実施の形態１とは、参照用空燃比設定部４０による参照用空燃比の設定方法に違いがある。本実施の形態では、各バンクに対する要求空燃比のうち、より燃焼限界空燃比に近い空燃比が参照用空燃比として設定される。例えば、図３に示すケースでは、時点t1までは左右のバンクともに要求空燃比はリッチにされている。ただし、左バンクに対する要求空燃比のほうが比較的リーンであり燃焼限界空燃比に近い。したがって、時点t1までは左バンクに対する要求空燃比が参照用空燃比として設定される。時点t1以降は右バンクに対する要求空燃比のみがストイキに戻される。このため、時点t1以降は燃焼限界空燃比により近い右バンクに対する要求空燃比が参照用空燃比として設定される。さらに、時点t2以降は左バンクに対する要求空燃比もストイキに戻されるが、右バンクに対する要求空燃比もストイキであるので、参照用空燃比はそのままストイキに維持される。
【００４５】
本実施の形態によれば、より燃焼限界空燃比に近い空燃比を参照用空燃比として目標空気量の計算や点火時期の計算が行われるので、適切な燃焼を確保する確実性を高めることができる。
【００４６】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。
【００４７】
本実施の形態は、実施の形態２と同様に、参照用空燃比設定部４０による参照用空燃比の設定方法に特徴がある。本実施の形態では、左右のバンクに対する要求空燃比の何れもが燃焼限界空燃比から所定値以上離れている場合には、それらを平均化した空燃比が参照用空燃比として設定される。一方、左右のバンクに対する要求空燃比のうちのどちらかと燃焼限界空燃比との差が所定値未満の場合には、燃焼限界空燃比により近い空燃比が参照用空燃比として設定される。例えば、図４に示すケースでは、時点t2までは左右のバンクに対する要求空燃比の何れも燃焼限界空燃比から所定値以上離れている。このため、左右のバンクに対する要求空燃比の平均値が参照用空燃比として設定される。そして、時点t2以降は、左バンクに対する要求空燃比と燃焼限界空燃比との差が所定値未満まで縮まったことで、左バンクに対する要求空燃比が参照用空燃比として設定される。
【００４８】
本実施の形態によれば、要求空燃比が燃焼限界空燃比から離れている状況では、左右のバンクに対する要求空燃比の平均値を参照用空燃比として目標空気量が計算されるので、エンジン全体としてほぼ要求トルクか要求トルクに近いトルクを実現することができる。そして、何れかの要求空燃比が燃焼限界空燃比に近づいたときには、燃焼限界空燃比に近づいた要求空燃比を参照用空燃比として目標空気量の計算や点火時期の計算が行われるので、適切な燃焼を確保する確実性を高めることができる。
【００４９】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４について図を参照して説明する。
【００５０】
本実施の形態は、制御装置の構成、特に点火時期制御に関係する構成に特徴がある。図５は、本実施の形態の制御装置４２の構成を示すブロック図である。図５において、実施の形態１の制御装置２と機能において共通する要素については同一の符号を付している。以下では、実施の形態１と共通する要素についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態１と異なる要素を中心に本実施の形態の制御装置４２の特徴について説明する。
【００５１】
本実施の形態では、点火時期の制御系統が右バンクと左バンクのそれぞれに別系統で設けられている。実際のスロットル開度（実ＴＡ）が入力される推定トルク算出部２８Ｒ，２８Ｌも各バンクに対応して設けられている。右バンク用の推定トルク算出部２８Ｒでは、推定空気量を推定トルクに変換するためのトルクマップの検索に右バンクに対する要求空燃比が用いられる。つまり、推定トルク算出部２８Ｒでは、右バンクに対する要求空燃比のもとで推定空気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。その反対に、左バンク用の推定トルク算出部２８Ｌでは、左バンクに対する要求空燃比のもとで推定空気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。
【００５２】
点火時期制御用効率算出部３０Ｒ，３０Ｌは各バンクに対応して設けられている。また、燃焼限界ガード部３２Ｒ，３２Ｌも各バンクに対応して設けられている。右バンク用の燃焼限界ガード部３２Ｒでは、右バンクに対する要求空燃比を基準にして燃焼限界ガード部３２Ｒの効率ガード値の設定が行われる。その反対に、左バンク用の燃焼限界ガード部３２Ｌでは、左バンクに対する要求空燃比を基準にして燃焼限界ガード部３２Ｌの効率ガード値の設定が行われる。
【００５３】
さらに、点火時期算出部３４Ｒ，３４Ｌも各バンクに対応して設けられている。右バンク用の点火時期算出部３４Ｒでは、最適点火時期や遅角量を計算するためのマップの検索に右バンクに対する要求空燃比が用いられる。左バンク用の点火時期算出部３４Ｌでは、同様のマップの検索に左バンクに対する要求空燃比が用いられる。制御装置４２は、右バンク用の点火時期算出部３４Ｒで算出された点火時期に従って右バンクの点火装置８Ｒの操作を行うとともに、左バンク用の点火時期算出部３４Ｌで算出された点火時期に従って左バンクの点火装置８Ｌの操作を行う。
【００５４】
以上述べたように、本実施の形態では、各バンクで実際に発生しうるトルク（推定トルク）が推定トルク算出部２８Ｒ，２８Ｌで算出され、推定トルクと要求トルクとの差を点火時期の補正によって補償するようにバンクごとに点火時期の制御が行われる。その点火時期制御では、最適点火時期や遅角量を計算するに際し、参照用空燃比ではなく各バンクに対する要求空燃比が使用される。これにより、本実施の形態によれば、各バンクにて実際に発生するトルクを要求トルクに合わせることが可能であり、エンジン全体としても非常に高い精度で要求トルクを実現することができる。
【００５５】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では本発明をＶ型エンジンに適用しているが、気筒を複数の気筒群に分けて気筒群ごとに空燃比制御を行うことのできるエンジンであれば、直列型エンジンを含む他の型式のエンジンにも適用することができる。
【００５６】
また、上述の実施の形態では左右のバンクをそれぞれ気筒群としているが、本発明が適用可能なエンジンの気筒群の数は二つには限定されない。気筒群ごとに異なる空燃比での運転が可能であれば、３つ或いはそれ以上の気筒群を有するエンジンにも本発明を適用することが可能である、
【００５７】
また、参照用空燃比の設定方法としては、上述の実施の形態の方法以外の方法を採ることもできる。例えば、各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな要求空燃比を参照用空燃比として設定することも可能である、逆に、最もリッチな要求空燃比を参照用空燃比として設定することも可能であるし、最もストイキに近い要求空燃比を参照用空燃比として設定することも可能である。何れにしても、参照用空燃比は各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内であるから、要求トルクの実現のために本当に必要な空気量に対する目標空気量の過不足は少なく抑えられる。
【００５８】
また、上述実施の形態ではトルク、空燃比及び効率をエンジンの制御量として用いているが、トルクと空燃比のみをエンジンの制御量としてもよい。つまり、効率は常に１に固定することもできる。その場合は、目標トルクがそのまま空気量制御用トルクとして算出されることになる。
【符号の説明】
【００５９】
２，４２  制御装置
４Ｒ，４Ｌ  燃料噴射装置
６  スロットル
８，８Ｒ，８Ｌ  点火装置
１０Ｒ，１０Ｌ  燃焼限界ガード部
１２Ｒ，１２Ｌ  燃料噴射量算出部
２０  燃焼限界ガード部
２２  空気量制御用トルク算出部
２４  目標空気量算出部
２６  目標スロットル開度算出部
２８，２８Ｒ，２８Ｌ  推定トルク算出部
３０，３０Ｒ，３０Ｌ  点火時期制御用効率算出部
３２，３２Ｒ，３２Ｌ  燃焼限界ガード部
３４，３４Ｒ，３４Ｌ  点火時期算出部
４０  参照用空燃比設定部
【図１】
2012049729.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ある気筒群ごとに異なる空燃比で運転可能であり、前記複数の気筒群の各気筒に吸入される空気量を１つのスロットルで制御するように構成された内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関に対する要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
前記複数の気筒群のそれぞれに対する要求空燃比を取得する要求空燃比取得手段と、
各気筒群に対する要求空燃比のうち最もリーンな空燃比から最もリッチな空燃比までの範囲内で参照用空燃比を設定する参照用空燃比設定手段と、
前記内燃機関が発生させるトルクと空気量との関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、前記参照用空燃比のもとで前記要求トルクを実現するための目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、
前記目標空気量に従って前記スロットルの開度を制御するスロットル開度制御手段と、
各気筒群に対する要求空燃比に従って各気筒の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記スロットルの現在の開度から算出される推定空気量と前記参照用空燃比とに基づいて点火時期が最適点火時期の場合の推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、
前記要求トルクの前記推定トルクに対する比率である点火時期制御用効率を算出する点火時期制御用効率算出手段と、
適切な燃焼が保障される最小効率を空燃比ごとに定めたデータに基づいて前記参照用空燃比に対応する燃焼限界効率を特定し、前記燃焼限界効率をガード値として前記点火時期制御用効率の最小値を制限する燃焼限界ガード手段と、
前記点火時期制御用効率から最適点火時期に対する遅角量を算出し、前記遅角量に従って各気筒の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比のうち最も燃焼限界空燃比に近い空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記参照用空燃比設定手段は、各気筒群に対する要求空燃比の何れもが燃焼限界空燃比から所定値以上離れている場合には、各気筒群に対する要求空燃比を平均化した空燃比を前記参照用空燃比として設定し、各気筒群に対する要求空燃比のうちの何れかと前記燃焼限界空燃比との差が前記所定値未満の場合には、前記燃焼限界空燃比に最も近い空燃比を前記参照用空燃比として設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
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