(57)【要約】【課題】気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理の実行期間を確保した内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】  検出処理を、昇温処理は停止中であることを条件として含む複数の検出前提条件の全てが成立した場合に実行し、昇温処理の実行中に、昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての検出前提条件が成立しているか否かを判定し、否定判定がなされかつ昇温処理の停止要求が発生した場合には、複数の気筒での空燃比を、昇温処理の停止後に内燃機関の運転状態に応じて設定される目標空燃比へと徐々に変更させて昇温処理を停止させる徐変停止処理を実行し、肯定判定がなされかつ昇温処理の停止要求が発生した場合には、複数の気筒での空燃比を、目標空燃比へと徐変停止処理よりも短期間で変更して昇温処理を停止させる早期停止処理を実行する、内燃機関の制御装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が有する複数の気筒のうち少なくとも一の気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比にし、前記複数の気筒のうち残りの他の気筒での空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定して、前記複数の気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理を実行する昇温処理部と、
前記複数の気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理を、複数の検出前提条件の全てが成立した場合に実行し、前記複数の検出前提条件には前記昇温処理は停止中であることが含まれる検出処理部と、
前記昇温処理の実行中に、前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立しているか否かを判定する判定処理部と、
前記判定処理部により否定判定がなされかつ前記昇温処理の停止要求が発生した場合には、前記複数の気筒での空燃比を、前記昇温処理の停止後に前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標空燃比へと徐々に変更させて前記昇温処理を停止させる徐変停止処理を実行する徐変停止処理部と、
前記判定処理部により肯定判定がなされかつ前記昇温処理の停止要求が発生した場合には、前記複数の気筒での空燃比を、前記目標空燃比へと前記徐変停止処理よりも短期間で変更して前記昇温処理を停止させる早期停止処理を実行する早期停止処理部と、を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記判定処理部は、前記昇温処理の実行中に前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立しており、かつ、前記昇温処理の実行中に前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立している期間が所定期間以上継続しているか否かを判定する、請求項１の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記昇温処理が停止されてから前記検出処理が実行されるまでのディレイ期間を算出する算出部を備え、
前記算出部は、前記昇温処理の実行中での前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分、又は前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の何れか一方と前記目標空燃比との差分、に相関する空燃比パラメータが示す前記差分が大きいほど、前記ディレイ期間を長く算出する、請求項１又は２の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記算出部は、更に前記内燃機関の内壁面への燃料の付着量に相関する付着量パラメータが示す前記付着量が多いほど、前記ディレイ期間を長く算出する、請求項３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する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気エミッションの悪化を抑制するために、触媒を適切な温度にまで昇温させる昇温処理が知られている。昇温処理として、内燃機関の複数の気筒のうちの少なくとも一の気筒の空燃比をリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒の目標空燃比をリーン空燃比に制御する制御が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、例えば何れかの燃料噴射弁等に異常が発生して、複数の気筒間での空燃比のばらつき度合が大きくなり、排気エミッションが悪化する可能性がある。このため、気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理を実行する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０５７４９２号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８５５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の昇温処理は、複数の気筒間の空燃比のばらつき度合を意図的に拡大させる処理である。このため、昇温処理の実行中に検出処理が実行されると、空燃比のばらつき度合が大きいとして、内燃機関に何らかの異常が発生しているものと判断される可能性がある。そのため、検出処理を実行するための前提となる検出前提条件に、昇温処理は停止中であること、を加えて、上記のような問題を回避することが考えられる。
【０００６】
ここで、このような昇温処理の停止要求が発生した場合には、各気筒の空燃比をリッチ空燃比又はリーン空燃比から、昇温処理の停止中での内燃機関の運転状態に応じて設定される目標空燃比へと直ちに変更すると、トルクショックが発生する可能性がある。このため、各気筒の空燃比をリッチ空燃比又はリーン空燃比から上記の目標空燃比へと徐々に変更して昇温処理を停止させる、徐変停止処理を採用することが考えられる。
【０００７】
昇温処理の実行中に、昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての検出前提条件が成立する場合がある。この場合は、各気筒の空燃比が上述の目標空燃比に変更されて昇温処理が停止されると、直ちに検出処理を実行できる状態にある。このような場合においても、一律に上述の徐変停止処理を実行すると、昇温処理の停止要求があってから昇温処理が実際に停止されるまでに時間を要し、検出処理を早期に実行できずに、検出処理の実行期間を十分に確保できない可能性がある。
【０００８】
そこで本発明は、気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理の実行期間を確保した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、内燃機関が有する複数の気筒のうち少なくとも一の気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比にし、前記複数の気筒のうち残りの他の気筒での空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定して、前記複数の気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理を実行する昇温処理部と、前記複数の気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理を、複数の検出前提条件の全てが成立した場合に実行し、前記複数の検出前提条件には前記昇温処理は停止中であることが含まれる検出処理部と、前記昇温処理の実行中に、前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立しているか否かを判定する判定処理部と、前記判定処理部により否定判定がなされかつ前記昇温処理の停止要求が発生した場合には、前記複数の気筒での空燃比を、前記昇温処理の停止後に前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標空燃比へと徐々に変更させて前記昇温処理を停止させる徐変停止処理を実行する徐変停止処理部と、前記判定処理部により肯定判定がなされかつ前記昇温処理の停止要求が発生した場合には、前記複数の気筒での空燃比を、前記目標空燃比へと前記徐変停止処理よりも短期間で変更して前記昇温処理を停止させる早期停止処理を実行する早期停止処理部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
【００１０】
昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての検出前提条件が成立し昇温処理の停止要求が発生した場合には、昇温処理が停止されることにより直ちに検出処理が実行できる状態であるため、早期停止処理を実行して、検出処理の実行を早期に開始できる。これにより、検出処理の実行期間を確保できる。尚、昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての検出前提条件の何れかが不成立であり昇温処理の停止要求が発生した場合には、直ちに検出処理を実行できる状態ではないため、徐変停止処理によりトルクショックを抑制しつつ昇温処理を停止させることができる。
【００１１】
前記判定処理部は、前記昇温処理の実行中に前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立しており、かつ、前記昇温処理の実行中に前記昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての前記検出前提条件が成立している期間が所定期間以上継続しているか否かを判定する、構成であってもよい。
【００１２】
前記昇温処理が停止されてから前記検出処理が実行されるまでのディレイ期間を算出する算出部を備え、前記算出部は、前記昇温処理の実行中での前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分、又は前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の何れか一方と前記目標空燃比との差分、に相関する空燃比パラメータが示す前記差分が大きいほど、前記ディレイ期間を長く算出する、構成であってもよい。
【００１３】
前記算出部は、更に前記内燃機関の内壁面への燃料の付着量に相関する付着量パラメータが示す前記付着量が多いほど、前記ディレイ期間を長く算出する、構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理の実行期間を確保した内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、エンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ディレイ期間の算出の際に参照されるマップの一例である。
【図４】図４は、徐変停止処理の実行後に検出処理が実行される場合のタイミングチャートである。
【図５】図５は、早期停止処理の実行後に検出処理が実行される場合のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、エンジンシステム１の概略構成図である。図１に示すように、エンジンシステム１は、エンジン２０の排気を浄化する三元触媒３１等を備えている。エンジン２０は、シリンダブロック２１上に設けられたシリンダヘッド２２の燃焼室２３の内で混合気を燃焼させて、ピストン２４を往復動させる。エンジン２０は直列４気筒エンジンであるが、複数の気筒を有していればこれに限定されない。
【００１７】
エンジン２０のシリンダヘッド２２には、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに設けられている。また、シリンダヘッド２２の頂部には、燃焼室２３内の混合気に点火するための点火プラグ２７が気筒ごとに取り付けられている。
【００１８】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介してサージタンク１８に接続されている。サージタンク１８の上流側には吸気管１０が接続されており、吸気管１０の上流端にはエアクリーナ１９が設けられている。そして吸気管１０には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１５と、電子制御式のスロットルバルブ１３とが設けられている。
【００１９】
また、各気筒の吸気ポートには、燃料を吸気ポート内に噴射する燃料噴射弁１２が設置されている。燃料噴射弁１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室２３に吸入され、ピストン２４で圧縮され、点火プラグ２７で点火燃焼させられる。尚、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２の代わりに、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を設けてもよいし、吸気ポート内及び気筒内にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁の双方を備えていてもよい。
【００２０】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気管３０に接続されている。排気管３０には、三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを浄化する。三元触媒３１は、例えば、コージェライト等の基材、特にはハニカム基材上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の触媒担体と、当該触媒担体上に担持された白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属とを含む１つ又は複数の触媒層を形成したものである。三元触媒３１は、エンジン２０が有する複数の気筒から排出された排気を浄化する触媒の一例であって、酸化触媒や、酸化触媒でコートされたガソリンパティキュレートフィルターであってもよい。
【００２１】
三元触媒３１の上流側には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３３が設置されている。空燃比センサ３３は、いわゆる広域空燃比センサであり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。
【００２２】
エンジンシステム１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによりエンジン２０を制御し、エンジン２０の制御装置の一例である。またＥＣＵ５０は、後述する昇温処理、検出処理、徐変停止処理、及び早期停止処理を実行する。これら処理は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、ＥＣＵ５０の昇温処理部、検出処理部、判定処理部、徐変停止処理部、早期停止処理部、及び算出部により実現される。詳しくは後述する。
【００２３】
ＥＣＵ５０には、上述の点火プラグ２７、スロットルバルブ１３及び燃料噴射弁１２等が電気的に接続されている。またＥＣＵ５０には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１、スロットルバルブ１３のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４、吸入空気量を検出するエアフローメータ１５、空燃比センサ３３、エンジン２０のクランク角を検出するクランク角センサ２５、エンジン２０の冷却水の温度を検出する水温センサ２９や、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ２７、スロットルバルブ１３、燃料噴射弁１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００２４】
次に、ＥＣＵ５０による目標空燃比の設定について説明する。後述する昇温処理が停止中では、エンジン２０の運転状態に応じて目標空燃比が設定される。例えばエンジン２０の運転状態が低回転低負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比に設定され、高回転高負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比よりもリッチ側に設定される。目標空燃比が設定されると、空燃比センサ３３により検出された空燃比が目標空燃比に一致するように、各気筒への燃料噴射量がフィードバック制御される。本明細書では、特段の断り書きがない限り、目標空燃比と称した場合には、昇温処理が停止中でのエンジン２０の運転状態に応じ設定される目標空燃比を意味する。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、三元触媒３１を所定の温度域にまで昇温させる昇温処理を実行する。昇温処理では、複数の気筒のうち一の気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御され、残りの他の３つの気筒での空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御される、いわゆるディザ制御が実行される。昇温処理での空燃比の制御は、具体的には、一の気筒での空燃比を、上述した目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけを増量補正してリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけ減量補正してリーン空燃比に制御される。例えば、１の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量に対して１５％増量補正をしてリッチ空燃比に制御し、残りの他の３つの気筒のそれぞれの空燃比を、燃料噴射量に対して５％減量補正してリーン空燃比に制御される。上記のように昇温処理が実行されると、リッチ空燃比に設定された気筒から排出された余剰燃料が、三元触媒３１に付着し、リーン空燃比から排出された排気によるリーン雰囲気下で燃焼する。これにより三元触媒３１が昇温される。
【００２６】
尚、昇温処理においては、全気筒の空燃比の平均が理論空燃比となるように制御されるが、必ずしも理論空燃比である必要はなく、理論空燃比を含む所定の範囲内で三元触媒３１を昇温可能であればよい。例えばリッチ空燃比は９〜１２の間であり、リーン空燃比は１５〜１６の間に制御されればよい。また、複数の気筒のうち、少なくとも一つがリッチ空燃比に設定されており、残りの他の気筒がリーン空燃比に設定されていればよい。
【００２７】
また、ＥＣＵ５０は、複数の気筒間での空燃比のばらつき（インバランスとも称する）度合を検出する検出処理を実行する。ここで、複数の気筒間での空燃比にばらつき度合が大きい場合、空燃比センサ３３の検出値の変動率、即ち傾きが増大する。即ち、排気ガスの空燃比のばらつき度合が空燃比センサ３３の検出値の傾きに反映される。このため検出処理では、所定期間に亘って空燃比センサ３３の検出値を監視し、検出値の傾きの大きさをばらつき度合として検出する。例えば、ＥＣＵ５０はこの検出結果に基づいて、エンジン２０に何らかの異常が発生しているか否かを判定する。
【００２８】
ここで、エンジン２０の運転状態等によっては、エンジン２０が正常であっても必然的に空燃比のばらつき度合が大きくなる場合がある。このような状態で検出処理が実行されると、エンジン２０は正常であるにもかかわらず、空燃比のばらつき度合が大きいとして、何らかの異常が発生しているものと判定される可能性があり、検出処理による検出結果の信頼性が低下する可能性がある。このため、検出処理を実行するための複数の検出前提条件が予め定められており、この複数の検出前提条件の全てが成立した場合に検出処理が実行される。
【００２９】
上述の昇温処理は、意図的に気筒間の空燃比のばらつき度合を拡大するものである。このため、昇温処理と検出処理とが干渉すると、エンジン２０が正常であっても、空燃比のばらつき度合が大きいものとして検出される可能性がある。従って、双方の処理の干渉を防止するために、昇温処理を実行するための昇温前提条件の一つに、検出処理は停止中であることが含まれ、上述した検出前提条件の一つに、昇温処理は停止中であることが含まれている。
【００３０】
このため複数の検出前提条件は、「昇温処理は停止中であること」以外に、例えば、エンジン２０の暖機が完了していること、エンジン２０の運転状態が急加速及び急減速等の過渡運転状態にないこと、エンジン２０の回転数やスロットル開度が所定の領域内にあること、空燃比センサ３３の検出値に基づく空燃比フィードバック制御の実行中であること、燃料カット中ではないこと、バッテリの電圧低下中ではないこと、燃料タンク内に発生した蒸発燃料ガスの吸気管１０への導入量が所定範囲内であること、である。
【００３１】
図２は、ＥＣＵ５０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。図２のフローチャートは、所定期間毎に繰り返し実行される。まず、昇温処理の実行中であるか否かが判定される（ステップＳ１）。否定判定の場合には、ステップＳ１９以降の処理が実行される。ステップＳ１９以降の処理については後述する。
【００３２】
肯定判定の場合、「昇温処理は停止中であること」以外の残りの全ての検出前提条件が成立したか否かが判定される（ステップＳ３）。ステップＳ３で肯定判定される場合とは、実行中である昇温処理が停止されれば検出処理を実行することが可能な状態である。ステップＳ３で否定判定される場合とは、実行中である昇温処理が停止されたとしても、それ以外の残りの全ての検出前提条件を満たさない限り検出処理を実行することはできない状態である。ステップＳ３の処理は、昇温処理の実行中に、昇温処理は停止中であること以外の残りの全ての検出前提条件が成立しているか否かを判定する判定処理部が実行する処理の一例である。
【００３３】
ステップＳ３で否定判定の場合には、昇温処理の停止要求があるか否かが判定される（ステップＳ７ａ）。昇温処理の停止要求は、例えば、昇温処理により三元触媒３１の温度が所望の温度に至った場合に発生する。三元触媒３１の温度は、センサにより取得してもよいし、昇温処理の実行中に制御されるリッチ空燃比及びリーン空燃比と吸入空気量とに基づいて推定してもよい。ステップＳ７ａで否定判定の場合には、本制御は終了する。
【００３４】
ステップＳ７ａで肯定判定の場合には、徐変停止処理が実行され（ステップＳ１１ａ）、本制御は終了する。徐変停止処理とは、各気筒での空燃比を、昇温処理中に制御されているリッチ空燃比又はリーン空燃比から、所定時間にわたって段階的又は連続的に上述した目標空燃比へと徐々に変更して昇温処理を停止させる処理である。このように、各気筒の空燃比は、所定の時間をかけて徐々に変更されるため、トルクショックが抑制される。また、ステップＳ３で否定判定されているため、昇温処理を停止しても検出処理を実行できる状態ではない。このため、このように徐変停止処理を採用しても、検出処理の実行期間に影響はない。ステップＳ１１ａの処理は、判定処理部によりステップＳ３で否定判定がなされかつ昇温処理の停止要求が発生した場合には、複数の気筒での空燃比を、昇温処理の停止後にエンジン２０の運転状態に応じて設定される目標空燃比へと徐々に変更させて昇温処理を停止させる徐変停止処理を実行する徐変停止処理部が実行する処理の一例である。
【００３５】
ステップＳ３で肯定判定の場合には、ステップＳ３で肯定判定がされてからのエンジン２０のサイクル数のカウントが開始される（ステップＳ５）。具体的には、クランク角センサ２５の検出値に基づいて、サイクル数がカウントされる。次に、昇温処理の停止要求があるか否かが判定される（ステップＳ７）。否定判定の場合には、再度ステップＳ３以降の処理が実行される。即ち、「昇温処理は停止中であること」以外の全検出条件が成立しかつ昇温処理の停止要求がない期間でのサイクル数のカウントが継続される。このカウントされたサイクル数は、「昇温処理が停止中であること」のみが不成立であることにより検出処理の実行が妨げられてきた期間を意味する。
【００３６】
ステップＳ７で肯定判定の場合には、サイクル数が予め定められた閾値を超えたか否かが判定される（ステップＳ９）。サイクル数が閾値を超える場合とは、「昇温処理は停止中であること」のみの不成立により検出処理の実行が妨げられてきた期間が、比較的長期であることを意味する。逆に、サイクル数が閾値以下の場合とは、上記の期間が比較的短期であることを意味する。
【００３７】
従って、ステップＳ９で否定判定の場合には、ステップＳ１１ａと同様に徐変停止処理が実行される（ステップＳ１１ｂ）。「昇温処理が停止中であること」のみが不成立により検出処理の実行が妨げられてきた期間が比較的短期であれば、トルクショックを抑制する観点から、所定の時間をかけて昇温処理を停止してから検出処理を開始しても、検出処理の実行期間を確保できるからである。
【００３８】
次に、昇温処理の停止が完了したか否かが判定される（ステップＳ１３ｂ）。具体的には、全気筒での空燃比が同じ目標空燃比に設定された場合に、昇温処理の停止が完了したと判定される。否定判定の場合には、徐変停止処理が継続され、肯定判定の場合には、後述するステップＳ１５の処理が実行される。
【００３９】
ステップＳ９で肯定判定の場合には、早期停止処理が実行される（ステップＳ１１ｃ）。早期停止処理は、各気筒での空燃比を、昇温処理中に制御されているリッチ空燃比又はリーン空燃比から上述した目標空燃比へと、徐変停止処理よりも短期間で変更して、早期に昇温処理を停止させる処理である。この場合、短期間で通常の運転状態に復帰できるため、徐変停止処理を実行した場合よりも、短期間で検出処理を開始できる。「昇温処理が停止中であること」のみが不成立により検出処理の実行が妨げられてきた期間が比較的長期であれば、昇温処理の停止要求の発生時にできる限り早期に昇温処理を停止して検出処理を実行して、検出処理の実行期間を確保することが望ましいからである。ステップＳ１１ｃの処理は、判定処理部によりステップＳ３で肯定判定がなされかつ昇温処理の停止要求が発生した場合には、複数の気筒での空燃比を、目標空燃比へと徐変停止処理よりも短期間で変更して昇温処理を停止させる早期停止処理を実行する早期停止処理部が実行する処理の一例である。
【００４０】
次に、昇温処理の停止が完了したか否かが判定される（ステップＳ１３ｃ）。具体的な判定方法は、ステップＳ１３ｂと同様である。否定判定の場合には、早期停止処理が継続され、肯定判定の場合には、以下の処理が実行される。
【００４１】
昇温処理の停止が完了したと判定されてから検出処理の開始までのディレイ期間［ｍｓｅｃ］が算出され（ステップＳ１５）、昇温処理の停止が完了したと判定されてからディレイ期間が経過したか否かが判定され（ステップＳ１７）、ステップＳ１７で肯定判定がなされるまで繰り返し実行され、肯定判定された場合に、検出前提条件の全てが成立したか否かが判定される（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で否定判定の場合には、検出処理は実行されずに本制御は終了し、肯定判定の場合には、検出処理の実行が開始される（ステップＳ２１）。ステップＳ１５の処理は、昇温処理が停止されてから検出処理が実行されるまでのディレイ期間を算出する算出部が実行する処理の一例である。ステップＳ２１の処理は、複数の気筒間での空燃比のばらつき度合を検出する検出処理を、複数の検出前提条件の全てが成立した場合に実行し、複数の検出前提条件には昇温処理は停止中であることが含まれる検出処理部が実行する処理の一例である。
【００４２】
ディレイ期間について説明する。昇温処理の停止直後では、それまで実行されていた昇温処理の影響により、未だに排気ガスの空燃比の変動が大きい状態にあることが考えられる。このため、ディレイ期間を設定して、昇温処理の影響が残存する昇温処理の停止の完了直後からディレイ期間が経過した後に全ての検出前提条件が成立している場合に、検出処理が開始される。これにより、昇温処理の影響が少なくなった時点で検出処理が開始され、検出処理への昇温処理の影響を更に抑制することができる。
【００４３】
図３は、ディレイ期間の算出の際に参照されるマップの一例である。このマップは予め実験により算出されＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている。このマップでは、通常運転状態への復帰直前の昇温処理での空燃比の増減割合合計値［％］が大きいほど、及び昇温処理の停止時でのエンジン２０の内壁面への燃料の付着量が多いほど、ディレイ期間が長く算出されるように設定されている。
【００４４】
増減割合合計値とは、昇温処理中における、リッチ空燃比に制御する際の燃料噴射量の増量補正の割合と、リーン空燃比に制御する際の燃料噴射量の減量補正の割合との合計である。例えば、一の気筒での燃料噴射量を１５％増量補正してリッチ空燃比を実現し、他の３つの気筒のそれぞれの燃料噴射量を５％減量補正してリーン空燃比を実現している場合には、増減割合合計値は双方の割合の合計の２０％である。昇温処理の停止直後では、昇温処理の影響により空燃比センサ３３周辺を通過する排気ガスの空燃比が未だに大きく変動している可能性がある。また、昇温処理の停止直前での増減割合合計値が大きいほど、昇温処理の停止直後での排気ガスの空燃比の変動は大きく、この変動が小さくなるまでに比較的長期を要すると考えられる。このため、昇温処理の停止直前での増減割合合計値が大きいほどディレイ期間は長く算出される。尚、増減割合合計値は、リッチ空燃比及びリーン空燃比をそれぞれ実現するための増量補正割合及び減量補正割合の合計であるため、昇温処理中の実行中でのリッチ空燃比及びリーン空燃比の差分に相関する。このため増減割合合計値は、昇温処理の実行中でのリッチ空燃比及びリーン空燃比の差分に相関する空燃比パラメータの一例である。
【００４５】
また、上述したように、昇温処理の停止時でのエンジン２０の内壁面への燃料の付着量が多いほど、ディレイ期間は長く算出される。内壁面への燃料の付着量が多いほど、昇温処理の停止直後に内壁面に付着した燃料が燃焼して、昇温処理の停止直後で、目標空燃比よりも実際の空燃比がリッチ側となり、排気ガスの空燃比の変動が大きくなる可能性があるからである。特に、昇温処理の実行中にリッチ空燃比に制御された気筒や対応する吸気ポートの内壁面に、多くの燃料が付着している可能性がある。このため、昇温処理の停止直後での内壁面に付着した燃料に起因した排気ガスの空燃比の変動が小さくなるまでの期間を考慮して、ディレイ期間は規定されている。
【００４６】
尚、燃料の付着量は、吸入空気量及び冷却水の温度に基づいて推定され、吸入空気量が多いほど、及び冷却水の温度が高いほど、燃料付着量は少なく推定される。吸入空気量が多いほど、噴射された燃料は吸入空気の速い流動によって燃焼室２３に流れ込み易くなり、壁面に付着した燃料の気化も促進されるからである。また、冷却水の温度が高いほど、エンジン２０の熱によって噴射された燃料の気化が促進されるからである。吸入空気量及び冷却水の温度は、エンジン２０の内壁面への燃料の付着量に相関する付着量パラメータの一例である。吸入空気量及び冷却水の温度は、それぞれエアフローメータ１５及び水温センサ２９の検出値に基づいて算出される。尚、燃料の付着量の推定方法は、これ以外の方法であってもよい。尚、ディレイ期間の算出は上述のようなマップに限定されず、計算式により算出してもよい。
【００４７】
検出処理の実行が開始されると、検出処理が完了したか否かが判定される（ステップＳ２３）。具体的には、所定のサイクル数に亘って検出処理が継続的に実行された場合に、検出処理が完了したと判定される。否定判定の場合には、検出前提条件の全てが成立しているか否かが判定され（ステップＳ２５）、全検出前提条件が成立している場合には、検出処理が継続される。ステップＳ２３で肯定判定、又はステップＳ２５で否定判定の場合には、検出処理が停止される（ステップＳ２７）。
【００４８】
尚、ステップＳ１で否定判定の場合には、ステップＳ１９以降の処理が実行され、検出前提条件の全てが成立している場合には、検出処理が実行され（ステップＳ２１）、検出前提条件の何れか一つでも不成立の場合には、本制御は終了される。
【００４９】
次に、昇温処理が停止されて検出処理が実行される場合についてのタイミングチャートを用いて説明する。図４は、徐変停止処理の実行後に検出処理が実行される場合のタイミングチャートである。図５は、早期停止処理の実行後に検出処理が実行される場合のタイミングチャートである。図４及び図５では、昇温処理の停止要求フラグと、各気筒での空燃比と、空燃比センサ３３の検出値と、検出処理の実行フラグとを示している。図４及び図５の例では、昇温処理の停止後に設定される目標空燃比として理論空燃比である場合を示している。
【００５０】
最初に、徐変停止処理が実行される場合について説明する。図４に示すように、時刻ｔ１で昇温処理の停止要求フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられると、時刻ｔ１、及びその後の時刻ｔ２、時刻ｔ３において、各気筒での空燃比がリッチ空燃比又はリーン空燃比から目標空燃比へと段階的に変更される。例えば、時刻ｔ１以前でのリッチ空燃比及びリーン空燃比はそれぞれ上述した燃料噴射量を１５％増量補正及び５％減量補正により実現されている場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２間では９％増量補正及び３％減量補正、時刻ｔ２から時刻ｔ３間では４．５％増量補正及び１．５％減量補正により、実現される。
【００５１】
このように空燃比が徐々に変更されることにより、空燃比センサ３３の検出値の変動は徐々に小さくなる。時刻ｔ３で各気筒の空燃比が理論空燃比に変更されると、昇温処理の停止は完了したものとしてディレイ期間が算出される。ディレイ期間は、各気筒の空燃比が理論空燃比に変更される時刻ｔ３の直前での増減合計割合と、時刻ｔ３で推定された燃料付着量とに基づいて算出される。例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３間では４．５％増量補正及び１．５％減量補正によりそれぞれリッチ空燃比及びリーン空燃比が実現されている場合には、６％である増減合計割合と推定された燃料付着量とに基づいて、図３のマップを参照して、ディレイ期間が算出される。時刻ｔ３からディレイ期間が経過した時点である時刻ｔ４において、検出処理の実行フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられ、検出処理が開始される。
【００５２】
尚、徐変停止処理において、各気筒での空燃比がリッチ空燃比又はリーン空燃比から目標空燃比に連続的に変更される場合には、昇温処理の停止が完了した時点から所定期間遡った時点での増減割合合計値に基づいてディレイ期間が算出される。
【００５３】
次に、早期停止処理が実行される場合について説明する。図５に示すように、時刻ｔ１１で、昇温処理の停止要求フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられると、各気筒の空燃比はリッチ空燃比又はリーン空燃比から直ちに理論空燃比に変更される。時刻ｔ１１で各気筒の空燃比が理論空燃比に変更されて昇温処理が停止されると、ディレイ期間が算出される。早期停止処理の実行後に算出されるディレイ期間も同様に、各気筒の空燃比が理論空燃比に変更される時刻ｔ１１の直前での増減合計割合と、時刻ｔ１１で推定された燃料付着量とに基づいて算出される。例えば、時刻ｔ１１以前でのリッチ空燃比及びリーン空燃比はそれぞれ燃料噴射量を１５％増量補正及び５％減量補正により実現されている場合には、２０％の増減割合合計値と推定された燃料付着量とに基づいて、図３のマップを参照して、ディレイ期間が算出される。時刻ｔ１１からディレイ期間が経過した時点である時刻ｔ１２において、検出処理の実行フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられ、検出処理が開始される。
【００５４】
以上のように、徐変停止処理及び早期停止処理の何れかの処理の実行後であっても、ディレイ期間の経過後に検出処理が実行されるので、検出処理により得られる検出結果の信頼性を確保することができる。
【００５５】
上記ステップＳ５及びＳ９では、エンジン２０のサイクル数を用いたが、サイクル数の代わりに、例えば経過時間をカウントしてもよい。上記ステップＳ１５及びＳ１７では、昇温処理の停止が完了してからのディレイ期間を算出したが、ディレイ期間の代わりに、エンジン２０のサイクル数を算出してもよい。上記実施例において、ディレイ期間は、燃料付着量を考慮せずに、増減割合合計値のみに基づいて算出してもよい。
【００５６】
ステップＳ１１ａ及びステップＳ１１ｂの徐変停止処理について、ステップＳ１１ａの徐変停止処理の方が、ステップＳ１１ｂよりも、長い期間をかけてリッチ空燃比又はリーン空燃比から目標空燃比に変更してもよい。ステップＳ１１ｂが実行される場合と異なり、ステップＳ１１ａの実行後には検出処理が実行される可能性は少ないため、徐変停止処理が比較的長期間となっても、検出処理の実行期間には影響を与えずに、トルクショックの発生を十分に抑制することができる。
【００５７】
上記実施例おいては、早期停止処理は空燃比を直ちに目標空燃比に変更して昇温処理を停止する場合を説明したが、これに限定されない。例えば早期停止処理は、徐変停止処理よりも短期間に昇温処理を停止するものであれば、徐変停止処理と同様に、各気筒での空燃比を、連続的に又は段階的に徐々に目標空燃比へと変更してもよい。これにより、早期停止処理が実行される場合において、トルクショックの増大を抑制しつつ検出処理の実行期間を確保することができる。
【００５８】
上記実施例において、ステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１１ｂ、及びＳ１３ｂの処理を採用せずに、ステップＳ３及びＳ７で肯定判定の場合に一律に早期停止処理を実行し、ステップＳ３で否定判定された場合に限り徐変停止処理を実行するようにしてもよい。即ち、「昇温処理は停止中であること」以外の残りの検出前提条件の全てが成立した状態で昇温処理の停止要求があった場合には、一律に早期停止処理を実行してもよい。この場合、昇温処理の停止が完了すれば早期に検出処理を実行できる状態であり、早期に昇温処理を停止させることにより、検出処理の実行期間を確保することができるからである。また、この場合ステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１１ｂ、及びＳ１３ｂの処理が不要となるため、ＥＣＵ５０の処理負荷も低減される。
【００５９】
上述したステップＳ１５に関し、ディレイ期間を算出するためのマップ又は計算式では、増量補正割合及び減量補正割合の何れか一方が増大するほど、ディレイ期間が長く算出されるように規定してもよい。昇温処理においては、上述したように基本的に全気筒の空燃比の平均値が理論空燃比となるように制御されており、増量補正割合及び減量補正割合の一方が規定されると、一律に他方が規定され、増量補正割合及び減量補正割合の一方が大きいほど、増減割合合計値は大きいことを示すからである。また、増量補正割合はリッチ空燃比と目標空燃比との差分に相関し、減量補正割合はリーン空燃比と目標空燃比との差分に相関するため、増量補正割合及び減量補正割合の何れも、リッチ空燃比及びリーン空燃比の何れか一方と目標空燃比との差分に相関する空燃比パラメータの一例である。
【００６０】
上記実施例では、推定された燃料付着量に基づいてディレイ期間を算出したが、燃料付着量を推定することなく、燃料付着量に相関する付着量パラメータに基づいてディレイ期間を算出してもよい。具体的には、上述したように、燃料付着量は、吸入空気量や冷却水の温度に相関するため、吸入吸気量及び冷却水の温度の少なくとも一方を付着量パラメータとしてディレイ期間を算出してもよい。
【００６１】
また、上記実施例では、目標空燃比を実現する燃料噴射量に対して増量補正又は減量補正により昇温処理でのリッチ空燃比及びリーン空燃比を実現していたが、これに限定されない。即ち、昇温処理において、何れか一の気筒の目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、残りの他の気筒の目標空燃比をリーン空燃比に直接設定してもよい。この場合も、ディレイ期間を算出するためのマップ又は計算式において、リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分が大きいほど、又はリッチ空燃比及びリーン空燃比の一方と目標空燃比との差分が大きいほど、ディレイ期間は長く算出されるように規定する。
【００６２】
また、ステップＳ１５及びＳ１７の処理を採用しなくてもよい。例えば、早期停止処理による昇温処理の停止直後での排気ガスの空燃比の変動が、検出処理に影響を及ぼさない程度である場合には、直ちに検出処理を実行した方が望ましいからである。
【００６３】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  エンジンシステム
２０  エンジン（内燃機関）
３１  三元触媒（触媒）
３３  空燃比センサ
５０  ＥＣＵ（内燃機関の制御装置、昇温処理部、検出処理部、判定処理部、徐変停止処理部、早期停止処理部、算出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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