(57)【要約】【課題】１つの気筒に１つのインジェクタを有するエンジン本体であっても、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにディザ制御するときにトルク変動を抑制できる内燃機関を提供することを課題とする。【解決手段】リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるように各気筒２ｃへの燃料噴射量を設定するディザ制御によって生成される、酸素と未燃ガスを含んだ排気ガスＧ２を触媒装置３に送り込んで、触媒装置３を暖機する内燃機関１とする。そして、内燃機関１を制御するＥＣＵ５は、リッチ燃焼する気筒２ｃの出力トルクとリーン燃焼する気筒２ｃの出力トルクが同等になるように、各気筒２ｃへの燃料噴射量を設定する。【選択図】図１
2011069332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体と、
前記エンジン本体の排気管に配設されて排気ガスを浄化する触媒装置と、
リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるように各気筒への燃料噴射量を設定するディザ制御によって酸素と未燃ガスを前記排気ガスに含ませて前記触媒装置に送り込み、前記酸素と前記未燃ガスの反応熱で前記触媒装置を暖機する制御装置と、を含んで構成される内燃機関において、
前記制御装置は、
リッチ燃焼する前記気筒の出力トルクと、リーン燃焼する前記気筒の出力トルクが同等になるように、前記各気筒への燃料噴射量を設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記エンジン本体に備わる複数の前記気筒の１つがリッチ燃焼するリッチ気筒であり、他の全てがリーン燃焼するリーン気筒であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置が前記エンジン本体を前記ディザ制御するときに、
前記エンジン本体から前記触媒装置に送り込まれる前記排気ガスの空燃比がストイキであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記エンジン本体の回転速度及び吸気圧に基づいて、前記各気筒への燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関が備わる車両には、エンジン本体から排気される排気ガスに含まれる有害成分を酸化・還元によって無害化して排気ガスを浄化する触媒装置が備わっている。触媒装置は、内部に備わる触媒の温度が低いと、排気ガスを効果的に浄化できないことから、例えば内燃機関の始動時など、触媒の温度が低い場合は、触媒が所定の温度（活性化温度）に上昇するまで触媒装置を暖機する必要がある。
【０００３】
触媒装置を暖機する方法として、例えば、特許文献１には、リッチ燃焼とリーン燃焼を切り替えるようにエンジンをディザ制御して、リッチ燃焼で発生する未燃ガスに含まれる一酸化炭素がリーン燃焼で発生する酸素で酸化されるときの反応熱（酸化熱）で触媒装置を速やかに暖機する技術が開示されている。
【０００４】
しかしながら、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるディザ制御の場合、リッチ燃焼する気筒の出力トルクとリーン燃焼する気筒の出力トルクが異なってエンジンにトルク変動が生じることから、特許文献１に開示される技術では、リッチ燃焼する気筒の点火時期とリーン燃焼する気筒の点火時期を調節して、リッチ燃焼する気筒とリーン燃焼する気筒の出力トルクを略同等にすることで、エンジンに発生するトルク変動を抑制している。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにエンジンをディザ制御する場合、リッチ燃焼する気筒に対しては、筒内噴射を行うとともに吸気行程のときにポート噴射を行うことで当該気筒の出力トルクを抑制し、リッチ燃焼する気筒とリーン燃焼する気筒の出力トルクを略同等にして、エンジンに発生するトルク変動を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３０８３１１号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、リッチ燃焼する気筒の点火時期とリーン燃焼する気筒の点火時期を調節するため、空燃比に応じた点火時期を設定するためのマップを作成する必要があり、マップを作成する工数を要するという問題がある。
また、特許文献２に開示される技術では、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタと気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタが必要になる。つまり、１つの気筒に対して２つのインジェクタが必要になり、エンジンの構造が複雑になるとともにコストアップするという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、１つの気筒に１つのインジェクタを有するエンジン本体であっても、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにディザ制御するときにトルク変動を抑制できる内燃機関を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の請求項１は、エンジン本体と、前記エンジン本体の排気管に配設されて排気ガスを浄化する触媒装置と、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるように各気筒への燃料噴射量を設定するディザ制御によって酸素と未燃ガスを前記排気ガスに含ませて前記触媒装置に送り込み、前記酸素と前記未燃ガスの反応熱で前記触媒装置を暖機する制御装置と、を含んで構成される内燃機関とする。そして、前記制御装置は、リッチ燃焼する前記気筒の出力トルクと、リーン燃焼する前記気筒の出力トルクが同等になるように、前記各気筒への燃料噴射量を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項１によると、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにエンジン本体をディザ制御して酸素と未燃ガスを含んだ排気ガスを触媒装置に送り込み、酸素と未燃ガスの反応熱で触媒装置を暖機する内燃機関において、リッチ燃焼する気筒とリーン燃焼する気筒の出力トルクを同等にすることができる。
したがって、トルク変動が発生しないようにエンジン本体をディザ制御できる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る内燃機関は、前記エンジン本体に備わる複数の前記気筒の１つがリッチ燃焼するリッチ気筒であり、他の全てがリーン燃焼するリーン気筒であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２によると、エンジン本体に備わる複数の気筒の１つがリッチ燃焼し、他の全ての気筒がリーン燃焼するように構成できる。
したがって、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにエンジン本体をディザ制御できる。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る内燃機関は、前記制御装置が前記エンジン本体を前記ディザ制御するときに、前記エンジン本体から前記触媒装置に送り込まれる前記排気ガスの空燃比がストイキであることを特徴とする。
【００１４】
請求項３によると、エンジン本体をディザ制御するとき、触媒装置に送り込まれる排気ガスの空燃比をストイキにできる。
したがって、排気ガスを触媒装置で効率よく浄化できる。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る内燃機関は、前記制御装置は、前記エンジン本体の回転速度及び吸気圧に基づいて、前記各気筒への燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項４によると、エンジン本体の状態に基づいて、各気筒への燃料噴射量を変えることができ、エンジン本体の負荷に合わせて気筒の出力トルクを変動させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、１つの気筒に１つのインジェクタを有するエンジン本体であっても、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにディザ制御するときにトルク変動を抑制できる内燃機関を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、内燃機関の構成例を示す図、（ｂ）は、リッチ燃焼する気筒とリーン燃焼する気筒を示す図である。
【図２】気筒の出力トルクと空燃比の関係を示すグラフである。
【図３】エンジン本体の状態を示すエンジン状態マップの一例である。
【図４】ＥＣＵが触媒装置を暖機する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１の（ａ）に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、例えば４つの気筒２ｃを備える４気筒のエンジン本体２を備え、４つの気筒２ｃに接続されるインテークマニホールド８のそれぞれには、燃料Ｆｕを噴射するインジェクタ２ｂが１つ備わっている。
さらに、エアクリーナ７ａを介して大気から取り込まれる空気Ｇ１を圧縮してインテークマニホールド８に送り込む、ターボチャージャなどの過給器７と、過給器７で圧縮された空気Ｇ１を冷却するインタークーラ７ｂが備わっている。
なお、過給器７、エアクリーナ７ａ、インタークーラ７ｂの備わらない内燃機関１であってもよい。
【００２０】
また、内燃機関１は、制御装置としてのＥＣＵ（Engine Control Unit）５によって制御される。
ＥＣＵ５は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータや周辺回路などから構成され、例えばＲＯＭに格納されているプログラムをＣＰＵが実行して内燃機関１を制御する。
【００２１】
ＥＣＵ５は、例えば、図示しないスロットルペダルの操作量に応じ、スロットルバルブ４に制御信号を送信して開度を調節し、インテークマニホールド８を流通する空気Ｇ１の流量を調節する。
また、複数のインジェクタ２ｂのそれぞれに制御信号を送信して、各インジェクタ２ｂの燃料噴射量を制御する。すなわち、各気筒２ｃへの燃料噴射量を制御する。
そして、ＥＣＵ５は、インテークマニホールド８を流通する空気Ｇ１の流量と、インジェクタ２ｂの燃料噴射量を制御することで、エンジン本体２の各気筒２ｃを予め設定される空燃比（Ａ／Ｆ）にする。
【００２２】
ＥＣＵ５が、各気筒２ｃを予め設定される空燃比Ａ／Ｆにする方法は限定するものではなく、例えば、スロットルバルブ４の開度と、インジェクタ２ｂの燃料噴射量と、空燃比Ａ／Ｆの関係を示すマップを予め図示しないＲＯＭに記憶しておく構成とする。
インテークマニホールド８を流通する空気Ｇ１の流量はスロットルバルブ４の開度に応じて変化することから、ＥＣＵ５は、スロットルバルブ４の開度に応じて当該マップを参照してインジェクタ２ｂの燃料噴射量を調節し、各気筒２ｃを予め設定された空燃比Ａ／Ｆにできる。
【００２３】
燃料タンク６からフュエルポンプ６ａによって汲み上げられた燃料Ｆｕは、図示しない高圧ポンプで加圧された後にデリバリパイプ２ａに送られ、インジェクタ２ｂによって、エンジン本体２の各気筒２ｃに接続されるインテークマニホールド８に噴射される。
以下、インテークマニホールド８への燃料Ｆｕの噴射を気筒２ｃへの燃料Ｆｕの噴射とする。
なお、各気筒２ｃに燃料Ｆｕを直接噴射するように、インジェクタ２ｂが備わっていてもよい。
【００２４】
また、大気からエアクリーナ７ａを介して取り込まれた空気Ｇ１は、過給器７によって圧縮された後にインタークーラ７ｂで冷却される。そして、スロットルバルブ４によって流量が調節された後に図示しないサージタンクを経由してインテークマニホールド８を流通し、インジェクタ２ｂから噴射される燃料Ｆｕと混合してエンジン本体２の各気筒２ｃに供給される。
エンジン本体２の各気筒２ｃに供給された、空気Ｇ１と燃料Ｆｕの混合気体は、それぞれの気筒２ｃで燃焼して排気ガスＧ２として排出され、排気管であるエキゾーストマニホールド９を流通して、エキゾーストマニホールド９に配設される触媒装置３に送り込まれる。
【００２５】
排気ガスＧ２に含まれる一酸化炭素や炭化水素、窒素化合物などの有害成分は、触媒装置３に備わる触媒の働きによって酸化・還元され、無害な二酸化炭素、水等になる。
すなわち、排気ガスＧ２は触媒装置３で浄化されて、有害成分を含まない放出用ガスＧ３として大気に放出される。
【００２６】
しかしながら、触媒装置３に備わる触媒は、所定の活性化温度より低温のときに充分な効果を発揮できず、排気ガスＧ２を効率よく浄化できない。例えば、内燃機関１の始動時は、触媒装置３に備わる触媒の温度が所定の活性化温度より低いことから、触媒装置３を暖機して、速やかに触媒の温度を所定の活性化温度まで上昇させることが必要になる。
【００２７】
本実施形態においては、理論空燃比より燃料Ｆｕを多くしてリッチ燃焼する気筒２ｃと、理論空燃比より燃料Ｆｕを少なくしてリーン燃焼する気筒２ｃをエンジン本体２に設けて触媒装置３を暖機する。
リッチ燃焼する気筒２ｃでは一酸化炭素を含む未燃ガスが発生する。そして、その未燃ガスは排気ガスＧ２に含まれて、エキゾーストマニホールド９を流通して触媒装置３に送り込まれる。
また、リーン燃焼する気筒２ｃでは酸素が発生する（未燃焼の酸素が多く含まれる）。そして、未燃焼の酸素は排気ガスＧ２に含まれて、エキゾーストマニホールド９を流通して触媒装置３に送り込まれる。
触媒装置３では、未燃ガスに含まれる一酸化炭素が酸素で酸化されるときに酸化熱が発生する。このとき発生する酸化熱が触媒装置３の触媒を加熱して、触媒装置３は暖機される。
【００２８】
ターボチャージャなど排気ガスＧ２で駆動する過給器７が備わる内燃機関１の場合、排気ガスＧ２がエンジン本体２から触媒装置３に至るまでの経路が長く、排気ガスＧ２による加熱では触媒装置３が温度上昇しにくい。したがって、未燃ガスに含まれる一酸化炭素が酸化するときの酸化熱で触媒装置３を暖機する方法が効果的である。
【００２９】
図１の（ｂ）に示すように、４気筒のエンジン本体２の４つの気筒２ｃに、気筒番号が１から４の順に付されている場合、本実施形態に係るＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、触媒装置３（図１の（ａ）参照）を暖機するとき、例えば、気筒番号が２の気筒２ｃ（第２気筒２ｃ２）でリッチ燃焼し、他の気筒２ｃ（第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）でリーン燃焼するように各気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆを設定する。
そして、ＥＣＵ５は、各気筒２ｃのインジェクタ２ｂ（図１の（ａ）参照）を制御して各気筒２ｃへの燃料噴射量を調節し、各気筒２ｃを設定した空燃比Ａ／Ｆにする。
【００３０】
このように構成すると、第２気筒２ｃ２で発生する未燃ガスに含まれる一酸化炭素が、他の気筒２ｃで発生する酸素によって触媒装置３で酸化されるときに酸化熱を発生し、その酸化熱によって触媒装置３を暖機できる。
以下、リッチ燃焼する気筒２ｃ（本実施形態においては、第２気筒２ｃ２）をリッチ気筒と称し、リーン燃焼する気筒２ｃ（本実施形態においては、第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）をリーン気筒と称する。
【００３１】
図１の（ｂ）に示す４気筒のエンジン本体２が、例えば、第１気筒２ｃ１→第２気筒２ｃ２→第４気筒２ｃ４→第３気筒２ｃ３の順序で点火する場合、第２気筒２ｃ２でリッチ燃焼し、他の気筒２ｃ（第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）でリーン燃焼すると、エンジン本体２は、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わる。
このように、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようなエンジン本体２の制御をディザ制御と称する。
そして、図１の（ａ）に示すＥＣＵ５は、エンジン本体２をディザ制御して触媒装置３を暖機する。
【００３２】
エンジン本体２をディザ制御する場合、ＥＣＵ５は、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）への燃料噴射量を、理想空燃比（ストイキ）における燃料噴射量より多くするとともに、リーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４（図１の（ｂ）参照）への燃料噴射量をストイキにおける燃料噴射量より少なくする。
すなわち、ＥＣＵ５は、エンジン本体２のリッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるように各気筒２ｃへの燃料噴射量を設定するとともに、設定した燃料噴射量の燃料Ｆｕをインジェクタ２ｂから噴射してエンジン本体２をディザ制御する。
【００３３】
しかしながら、ＥＣＵ５がエンジン本体２をディザ制御するとき、リッチ気筒とリーン気筒で出力トルクが異なると、エンジン本体２にトルク変動が発生する。
例えば、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）の出力トルクがリーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４（図１の（ｂ）参照）の出力トルクより大きいと、エンジン本体２の出力トルクは周期的に出力トルクが大きくなるように脈動し、エンジン本体２にトルク変動が発生する。
【００３４】
例えば、ＥＣＵ５が、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）とリーン気筒となる他の気筒２ｃ（図１の（ｂ）参照）の点火時期を好適に調節するように構成することで、エンジン本体２にトルク変動が発生することを抑えることができる。しかしながら、空燃比Ａ／Ｆと点火時期の詳細な関係を示すマップを作成する必要があり、そのマップの作成に工数を要する。
【００３５】
そこで、本実施形態に係るＥＣＵ５は、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）の出力トルクと、リーン気筒となる他の気筒２ｃ（図１の（ｂ）参照）の出力トルクが等しくなるように各気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆを設定する。そして、各気筒２ｃを、設定した空燃比Ａ／Ｆにして、トルク変動が発生しないようにエンジン本体２をディザ制御する。
【００３６】
図２は気筒の出力トルクと空燃比Ａ／Ｆの関係を示すグラフであり、縦軸は気筒２ｃの出力トルクＴｒｑを示し、横軸は空燃比Ａ／Ｆを示す。
図２に示すように、空燃比Ａ／Ｆは、ストイキを中心に、空燃比Ａ／Ｆが高いリーン噴射側と、空燃比Ａ／Ｆが低いリッチ噴射側に分けられる。
一方、各気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）の出力トルクＴｒｑは、空燃比Ａ／Ｆが低いリッチ噴射側では小さく、空燃比Ａ／Ｆの上昇にともなって高くなる。
そして、ストイキよりリッチ噴射側でピーク値まで上昇し、その後はリーン噴射側に向って下降する。
すなわち、出力トルクＴｒｑのピーク中心がストイキよりリッチ噴射側にずれている。
【００３７】
例えば、図２に示すように、出力トルクＴｒｑがＴｑ１となる２つの空燃比Ａ／Ｆ（ＡＦ１、ＡＦ２）があり、ＡＦ１がストイキよりリッチ噴射側の空燃比Ａ／Ｆで、ＡＦ２がストイキよりリーン噴射側の空燃比Ａ／Ｆの場合、リッチ気筒を空燃比ＡＦ１としてリーン気筒を空燃比ＡＦ２とすると、リッチ気筒とリーン気筒は、共に出力トルクＴｒｑがＴｑ１になり、リッチ気筒とリーン気筒の出力トルクＴｒｑを同等にできる。
【００３８】
そこで、本実施形態に係るＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、触媒装置３（図１の（ａ）参照）を暖機するときなど、リッチ燃焼とリーン燃焼を切り替えてエンジン本体２（図１の（ａ）参照）をディザ制御する場合には、リーン気筒の出力トルクＴｒｑとリッチ気筒の出力トルクＴｒｑが同等になるように各気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）の空燃比Ａ／Ｆを設定し、さらに、設定した空燃比Ａ／Ｆに応じて、各気筒２ｃへの燃料噴射量を設定する。
【００３９】
しかしながら、このようなディザ制御によってリーン燃焼とリッチ燃焼が切り替わると、全ての気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）がストイキのときと、排気ガスＧ２における未燃ガスの濃度と酸素の濃度の比（排気ガスの空燃比Ａｅ／Ｆｅ）が異なる場合がある。
すなわち、エンジン本体２（図１の（ａ）参照）をディザ制御することによって、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅが変化する場合がある。
【００４０】
触媒装置３（図１の（ａ）参照）は、全ての気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）がストイキのときに発生する排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅのときに、最も効率よく排気ガスＧ２を浄化するように構成されている。
すなわち、全ての気筒２ｃがストイキのときに発生する排気ガスＧ２の状態が、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅのストイキといえる。
そのため、ディザ制御によって排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅが変化すると、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅがストイキから外れることになり、触媒装置３で効率よく排気ガスＧ２を浄化できなくなる。
【００４１】
本実施形態においては、図１の（ｂ）に示すように、第２気筒２ｃ２でリッチ燃焼し、他の気筒２ｃ（第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）でリーン燃焼する。
したがって、リーン気筒とリッチ気筒の数の比が３：１になる。
【００４２】
そこで、ストイキを基準として、リーン気筒の空燃比Ａ／Ｆの増加分を１とした場合のリッチ気筒の空燃比Ａ／Ｆの減少分が３になるように、且つ、各気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）の出力トルクＴｒｑが同等になるように、各気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆを設定する。
すなわち、リーン気筒の１／３倍の数のリッチ気筒では、ストイキからの空燃比Ａ／Ｆの変化量をリーン気筒の空燃比Ａ／Ｆの変化量の３倍とする。
【００４３】
例えば、図２に示すように、出力トルクＴｒｑのピーク中心がストイキよりもリッチ噴射側に１０％ずれている場合、出力トルクＴｒｑが同等になる空燃比Ａ／Ｆの組み合わせのうち、ストイキから３０％リッチ噴射側になる空燃比ＡＦ１と、ストイキから１０％リーン噴射側になる空燃比ＡＦ２が選択されるように構成する。
【００４４】
すなわち、図１の（ａ）に示すＥＣＵ５は、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）への燃料噴射量（以下、リッチ燃料噴射量と称する）を、ストイキにおける燃料噴射量（以下、ノーマル燃料噴射量と称する）から３０％増に設定する。
このようにリッチ燃料噴射量を設定することで、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２の空燃比Ａ／Ｆが、ストイキから３０％リッチ噴射側の空燃比ＡＦ１になる。
また、ＥＣＵ５は、リーン気筒となる気筒２ｃ（図１の（ｂ）に示す第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）への燃料噴射量（以下、リーン燃料噴射量と称する）を、ノーマル燃料噴射量から１０％減に設定する。
このようにリーン燃料噴射量を設定することで、リーン気筒となる気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆが、ストイキから１０％リーン噴射側の空燃比ＡＦ２になる。
【００４５】
このように、リッチ燃料噴射量とリーン燃料噴射量を設定すると、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）への燃料噴射量の、ノーマル燃料噴射量からの増加量が、リーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４（図１の（ｂ）参照）への燃料噴射量の、ノーマル燃料噴射量からの減少量で相殺される。
したがって、全ての気筒２ｃへの燃料噴射量の総量は、全ての気筒２ｃがノーマル燃料噴射量であるときの燃料噴射量の総量と同等になる。
換言すると、全ての気筒２ｃへの燃料噴射量の総量が、全ての気筒２ｃがストイキのときの燃料噴射量の総量と同等になり、全ての気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆがストイキであるとみなせる状態になる。
そして、エンジン本体２で発生する排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅは、全ての気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆがストイキであるときの空燃比と同じになる。すなわち、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅがストイキになる。
【００４６】
さらに、設定されたリッチ燃料噴射量におけるリッチ気筒の空燃比ＡＦ１と、設定されたリーン燃料噴射量におけるリーン気筒の空燃比ＡＦ２は、出力トルクＴｒｑが同等になる空燃比Ａ／Ｆの組み合わせから選択された空燃比Ａ／Ｆであることから、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）とリーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４（図１の（ｂ）参照）の出力トルクＴｒｑが同等になる。
【００４７】
したがって、エンジン本体２を、第２気筒２ｃ２をリッチ気筒とし、第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４をリーン気筒としてディザ制御しても、エンジン本体２は、空燃比Ａｅ／Ｆｅがストイキである排気ガスＧ２を排出する。
すなわち、ＥＣＵ５がエンジン本体２をディザ制御するとき、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅがストイキになる。
さらに、全ての気筒２ｃの出力トルクＴｒｑが同等になる。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係るＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、触媒装置３（図１の（ａ）参照）を暖機する場合など、４気筒のエンジン本体２（図１の（ａ）参照）の１つの気筒２ｃをリッチ気筒にしてディザ制御するときには、出力トルクＴｒｑが同等になる空燃比Ａ／Ｆの組み合わせから、ストイキより３０％リッチ噴射側の空燃比ＡＦ１とストイキより１０％リーン噴射側の空燃比ＡＦ２を選択する。
そして、ＥＣＵ５は、リッチ燃料噴射量をノーマル燃料噴射量から３０％増に設定してリッチ気筒（図１の（ｂ）に示す第２気筒２ｃ２）の空燃比Ａ／Ｆを空燃比ＡＦ１にするとともに、リーン燃料噴射量をノーマル燃料噴射量から１０％減に設定してリーン気筒（図１の（ｂ）に示す第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４）の空燃比Ａ／Ｆを空燃比ＡＦ２にする。
このように、本実施形態に係るＥＣＵ５は、全ての気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）の空燃比Ａ／Ｆがストイキであるとみなせる状態にし、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅをストイキにして、エンジン本体２をディザ制御できる。
【００４９】
また、リッチ気筒となる第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）の空燃比ＡＦ１とリーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４（図１の（ｂ）参照）の空燃比ＡＦ２は、出力トルクＴｒｑが同等になる空燃比Ａ／Ｆの組み合わせから選択された空燃比Ａ／Ｆであることから、全ての気筒２ｃの出力トルクＴｒｑが同等になる。したがって、エンジン本体２にトルク変動が発生しない。
【００５０】
なお、リッチ気筒の空燃比Ａ／Ｆを、ストイキから３０％リッチ噴射側の空燃比ＡＦ１にし、リーン気筒の空燃比Ａ／Ｆを、ストイキから１０％リーン噴射側の空燃比ＡＦ２にすると、図２に示すように、各気筒２ｃ（図１の（ａ）参照）が発生する出力トルクＴｒｑはＴｑ１に固定されることから、エンジン本体２（図１の（ａ）参照）の出力トルクＴｒｑは、各気筒２ｃが発生する出力トルクＴｑ１に固定される。
したがって、ＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、エンジン本体２をディザ制御する間は、エンジン本体２の出力トルクを調節できない。
【００５１】
そこで、図１の（ａ）に示す、本実施形態のＥＣＵ５は、例えば、エンジン本体２が、回転速度が高く吸気圧が高い状態（高速回転・高吸気圧状態）のとき、内燃機関１が備わる車両を高速走行させるためなど、運転者の要求によってエンジン本体２への要求トルクが高くなっていると判定する。そして、エンジン本体２のディザ制御を中止し、通常にエンジン本体２を制御する構成とする。
すなわち、運転者が車両を高速走行させる場合には、触媒装置３の暖機より車両の走行を優先するように構成する。この構成によって、車両の高速走行時の走行性能が、触媒装置３の暖機によって低下することを防止できる。
【００５２】
また、エンジン本体２（図１の（ａ）参照）がアイドリング状態のとき、エンジン本体２に対する要求トルク（アイドルトルクＡＴｑ）は、内燃機関１（図１の（ａ）参照）が備わる車両が走行しているときのエンジン本体２（走行状態のエンジン本体２）の要求トルクより低いことから、例えば、ＥＣＵ５は、図２に示すグラフを参照して、リッチ気筒の空燃比Ａ／ＦをアイドルトルクＡＴｑに対応するリッチ燃焼側の空燃比ＡＦ３にし、リーン気筒の空燃比Ａ／ＦををアイドルトルクＡＴｑに対応するリーン燃焼側の空燃比ＡＦ４にする構成であってもよい。
すなわち、エンジン本体２がアイドリング状態のとき、ＥＣＵ５は、エンジン本体２が走行状態のときのリッチ燃料噴射量とリーン燃料噴射量を補正し、エンジン本体２がアイドリング状態のときのリッチ燃料噴射量とリーン燃料噴射量を設定する構成であってもよい。
【００５３】
この構成によって、図１の（ａ）に示すＥＣＵ５は、エンジン本体２がアイドリング状態のときは、アイドリング状態の回転速度から上げることなく触媒装置３を暖機できる。したがって、必要以上に燃料Ｆｕが消費することを抑えることができる。
【００５４】
例えば、ＥＣＵ５は、図示しない回転速度計が計測するエンジン本体２の回転速度と、図示しない吸気圧計が計測するエンジン本体２の吸気圧に基づいて、エンジン本体２の状態を判定する構成が好適である。
この構成の場合、ＥＣＵ５は、図３に一例を示すような、エンジン本体２の状態を示すエンジン状態マップ２０を参照し、エンジン本体２の回転速度とエンジン本体２の吸気圧に基づいて、エンジン本体２の状態を判定する。
【００５５】
図３に示すように、エンジン本体２（図１の（ａ）参照）の回転速度と吸気圧を示す点が、エンジン状態マップ２０の「アイドリング状態」の領域にあるとき（点Ｐ１）、ＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、エンジン本体２がアイドリング状態であると判定する。
また、エンジン本体２の回転速度と吸気圧を示す点が、エンジン状態マップ２０の「走行状態」の領域にあるとき（点Ｐ２）、ＥＣＵ５は、エンジン本体２が走行状態であると判定する。
さらに、エンジン本体２の回転速度と吸気圧を示す点が、エンジン状態マップ２０の「アイドリング状態」及び「走行状態」の外側の領域である「高速回転・高吸気圧状態」の領域にあるとき（点Ｐ３）、ＥＣＵ５は、エンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態であると判定する。
なお、図３に一例を示すエンジン状態マップ２０は、エンジン本体２の性能等に基づいて予め作成され、ＥＣＵ５の図示しないＲＯＭに記憶される構成が好適である。
【００５６】
そして、ＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、エンジン状態マップ２０に基づいて、エンジン本体２（図１の（ａ）参照）がアイドリング状態であると判定したとき、エンジン本体２が走行状態のときのリッチ燃料噴射量を補正し、図２に示すグラフを参照して得られる、アイドルトルクＡＴｑに対応するリッチ燃焼側の空燃比ＡＦ３を実現するようにリッチ燃料噴射量を設定する。
空燃比ＡＦ３がストイキからＸ％リッチ噴射側の空燃比Ａ／Ｆとすると、ＥＣＵ５は、リッチ燃料噴射量をノーマル燃料噴射量からＸ％増に設定してリッチ気筒の空燃比Ａ／ＦをストイキからＸ％リッチ噴射側に設定する。
Ｘ％の値は、アイドルトルクＡＴｑと空燃比Ａ／Ｆの関係に基づいて決定されるエンジン本体２の特性値である。
【００５７】
さらに、ＥＣＵ５は、エンジン本体２が走行状態のときのリーン燃料噴射量を補正し、図２に示すグラフを参照して得られる、アイドルトルクＡＴｑに対応するリーン燃焼側の空燃比ＡＦ４を実現するようにリーン燃料噴射量を設定する。
空燃比ＡＦ４がストイキからＹ％リーン噴射側の空燃比Ａ／Ｆとすると、ＥＣＵ５は、リーン燃料噴射量をノーマル燃料噴射量からＹ％減に設定してリーン気筒の空燃比Ａ／ＦをストイキからＹ％リーン噴射側に設定する。
Ｙ％の値は、アイドルトルクＡＴｑと空燃比Ａ／Ｆの関係に基づいて決定されるエンジン本体２の特性値である。
【００５８】
なお、本実施形態において、図１の（ａ）に示すＥＣＵ５は、エンジン本体２の回転速度と吸気圧に基づいてエンジン状態マップ２０を参照し、エンジン本体２がアイドリング状態であることを判定する。そして、エンジン本体２がアイドリング状態であると判定したときに、エンジン本体２が走行状態のときのリッチ燃料噴射量とリーン燃料噴射量を補正する。
したがって、本実施形態に係るＥＣＵ５は、エンジン本体２の回転速度及び吸気圧に基づいて、燃料噴射量を補正することになる。
【００５９】
また、ＥＣＵ５は、エンジン状態マップ２０に基づいて、エンジン本体２が、高速回転・高吸気圧状態であると判定したとき、触媒装置３を暖機するためのエンジン本体２のディザ制御を中止し、通常にエンジン本体２を制御する。
【００６０】
図４を参照して、ＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）が触媒装置３を暖機する手順（以下、暖機手順と称する）を説明する（適宜図１〜３参照）。
暖機手順は、例えば、ＥＣＵ５が実行するプログラムにサブルーチンとして組み込まれ、ＥＣＵ５が適宜実行する構成とすればよい。
【００６１】
ＥＣＵ５は、触媒装置３の暖機を開始しないときは（ステップＳ１→Ｎｏ）、そのまま暖機手順を終了してリターンするが、触媒装置３の暖機を開始するときは（ステップＳ１→Ｙｅｓ）、エンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態であるかを判定する（ステップＳ２）。
ＥＣＵ５がステップＳ１で、触媒装置３の暖機を開始するか否かを判定する方法は限定するものではない。例えば、触媒装置３の温度を計測する図示しない温度計を内燃機関１に備え、ＥＣＵ５は、図示しない温度計が計測する触媒装置３の温度が予め設定される所定値より低い場合、触媒装置３の暖機を開始すると判定する（ステップＳ１→Ｙｅｓ）。
【００６２】
また、ステップＳ２で、ＥＣＵ５は、前記したように、図示しない回転速度計が計測するエンジン本体２の回転速度と、図示しない吸気圧計が計測するエンジン本体２の吸気圧に基づいて、エンジン状態マップ２０を参照し、エンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態であるかを判定する。
【００６３】
ＥＣＵ５は、エンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態である場合は（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、運転者が、内燃機関１が備わる車両を高速走行させるためにエンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態にあると判定し、そのまま暖機手順を終了してリターンするが、エンジン本体２が高速回転・高吸気圧状態でないときは（ステップＳ２→Ｎｏ）、エンジン本体２がアイドリング状態であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６４】
ＥＣＵ５は、前記したように、図３に示すエンジン状態マップ２０を参照し、エンジン本体２の回転速度と吸気圧に基づいてエンジン本体２の状態を判定する。
ＥＣＵ５は、エンジン本体２がアイドリング状態ではないと判定した場合（ステップＳ３→Ｎｏ）、エンジン本体２が走行状態にあると判定する。そして、ＥＣＵ５は、リッチ燃料噴射量をノーマル燃料噴射量の３０％増とし（ステップＳ４）、リーン燃料噴射量をノーマル燃料噴射量の１０％減とする（ステップＳ５）。
【００６５】
そして、ＥＣＵ５は、各インジェクタ２ｂを制御し、設定したリッチ燃料噴射量の燃料Ｆｕを、第２気筒２ｃ２へ噴射するとともに、設定したリーン燃料噴射量の燃料Ｆｕを、他の気筒２ｃへ噴射する。
【００６６】
第２気筒２ｃ２には、ノーマル燃料噴射量の３０％増となるリッチ燃料噴射量が噴射されてリッチ燃焼し、第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、及び第４気筒２ｃ４には、ノーマル燃料噴射量の１０％減となるリーン燃料噴射量が噴射されてリーン燃焼する。
そして、リッチ燃焼する第２気筒２ｃ２で発生する未燃ガスに含まれる一酸化炭素と、リーン燃焼する第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、及び第４気筒２ｃ４で発生する酸素が、触媒装置３で酸化反応して酸化熱を発生し触媒装置３を暖機する。
【００６７】
一方、ＥＣＵ５は、エンジン本体２がアイドリング状態であると判定した場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、リッチ燃料噴射量をノーマル燃料噴射量のＸ％増とし（ステップＳ６）、リーン燃料噴射量をノーマル燃料噴射量のＹ％減とする（ステップＳ７）。
【００６８】
このように、エンジン本体２がアイドリング状態の場合、ＥＣＵ５は、アイドルトルクＡＴｑに対応してリッチ気筒となる第２気筒２ｃ２の空燃比ＡＦ３と、リーン気筒となる第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、及び第４気筒２ｃ４の空燃比ＡＦ４を設定する。
そして、リッチ燃焼する第２気筒２ｃ２で発生する未燃ガスに含まれる一酸化炭素と、リーン燃焼する第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、及び第４気筒２ｃ４で発生する酸素が、触媒装置３で酸化反応して酸化熱を発生し触媒装置３を暖機する。
また、ＥＣＵ５は、エンジン本体２がアイドリング状態のときは、エンジン本体２のトルクをアイドルトルクＡＴｑに維持したままで、エンジン本体２をディザ制御できる。
したがって、エンジン本体２は、回転速度が上昇することなくディザ制御されることになり、必要以上の燃料Ｆｕの消費量を抑えることができる。
【００６９】
なお、エンジン本体２がアイドリング状態のときの、リッチ気筒の空燃比ＡＦ３、及びリーン気筒の空燃比ＡＦ４は、エンジン本体２がアイドリング状態のときの出力トルクＡＴｑ等に基づいて図２に示すグラフから予め設定される値とする。
【００７０】
そして、ＥＣＵ５は、各インジェクタ２ｂを制御し、設定したリッチ燃料噴射量の燃料Ｆｕを、第２気筒２ｃ２へ噴射するとともに、設定したリーン燃料噴射量の燃料Ｆｕを、他の気筒２ｃへ噴射する。
【００７１】
以上のように、図１の（ａ）に示す、本実施形態に係る内燃機関１のＥＣＵ５は、触媒装置３の暖機をする場合には、リッチ燃焼とリーン燃焼が切り替わるようにエンジン本体２をディザ制御し、リッチ気筒で発生する未燃ガスに含まれる一酸化炭素が、リーン気筒で発生する酸素によって触媒装置３で酸化するときの酸化熱で触媒装置３を暖機する。
このように、ＥＣＵ５がエンジン本体２をディザ制御する場合、リッチ気筒とリーン気筒の出力トルクＴｒｑが異なるとエンジン本体２にトルク変動が発生するが、本実施形態に係るＥＣＵ５は、リッチ気筒の出力トルクＴｒｑとリーン気筒の出力トルクＴｒｑが同等になるように各気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆを設定することによって、エンジン本体２にトルク変動が発生することを好適に抑えることができるという優れた効果を奏する。
【００７２】
また、本実施形態に係るＥＣＵ５は、リッチ気筒とリーン気筒の数に応じて、各気筒２ｃへの燃料噴射量を設定する。
図１の（ｂ）に示すように、第１気筒２ｃ１、第２気筒２ｃ２、第３気筒２ｃ３、及び第４気筒２ｃ４の、４つの気筒２ｃが備わる４気筒のエンジン本体２の場合、ＥＣＵ５は、例えば、第２気筒２ｃ２でリッチ燃焼し、他の気筒２ｃでリーン燃焼するようにディザ制御する。
【００７３】
このとき、リーン気筒とリッチ気筒の数の比が３：１になることから、図２に示すように、出力トルクＴｒｑのピーク中心がストイキよりリッチ噴射側に１０％ずれている場合、ＥＣＵ５（図１の（ａ）参照）は、出力トルクＴｒｑが同等になる空燃比Ａ／Ｆの組み合わせのうち、ストイキから３０％リッチ噴射側になる空燃比ＡＦ１と、ストイキから１０％リーン噴射側になる空燃比ＡＦ２を選択する。そして、ＥＣＵ５は、リッチ燃焼する第２気筒２ｃ２（図１の（ｂ）参照）へのリッチ燃料噴射量をノーマル燃料噴射量の３０％増とし、リーン燃焼する他の気筒２ｃ（図１の（ｂ）参照）へのリーン燃料噴射量をノーマル燃料噴射量の１０％減とする。
このことによって、全ての気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆがストイキであるとみなせる状態にでき、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅをストイキにできる。
そして、排気ガスＧ２に含まれる未燃ガスの一酸化炭素を触媒装置３で効率よく酸化することができるという優れた効果を奏する。
さらに、全ての気筒２ｃの出力トルクＴｒｑを同等にできるという優れた効果を奏する。
【００７４】
なお、本実施形態においては、リッチ燃焼する気筒２ｃを、図１の（ｂ）に示す第２気筒２ｃ２としたが、第１気筒２ｃ１、第３気筒２ｃ３、第４気筒２ｃ４の１つがリッチ燃焼する構成であってもよいことはいうまでもない。
また、リッチ燃焼する気筒２ｃを固定せず、全ての気筒２ｃの点火が１巡するたびに、リッチ燃焼する気筒２ｃが異なる構成であってもよい。
例えば、図１の（ｂ）に示す４気筒のエンジン本体２が、最初に第１気筒２ｃ１から第３気筒２ｃ３まで点火するときには第２気筒２ｃ２がリッチ燃焼し、次に第１気筒２ｃ１から第３気筒２ｃ３まで点火するときは第３気筒２ｃ３がリッチ燃焼するように、リッチ燃焼する気筒２ｃが異なる構成であってもよい。
【００７５】
また、図２に示すグラフにおいて、出力トルクＴｒｑのピーク中心の、ストイキからのずれが１０％でない場合、リーン気筒とリッチ気筒の数の比が３：１のときは、出力トルクＴｒｑが同等になり、且つ、リッチ燃料噴射量のノーマル燃料噴射量からの増加量が、リーン燃料噴射量のノーマル燃料噴射量からの減少量の３倍になるように、リッチ気筒の空燃比Ａ／Ｆとリーン気筒の空燃比Ａ／Ｆを設定すればよい。
【００７６】
さらに、例えば、６気筒や８気筒のエンジン本体２を備える内燃機関１にも本発明を適用できる。
６気筒や８気筒のエンジン本体２の場合、リーン気筒とリッチ気筒の数の比がｍ：ｎのときは、出力トルクＴｒｑが同等になり、且つ、リッチ燃料噴射量の、ノーマル燃料噴射量からの増加量が、リーン燃料噴射量の、ノーマル燃料噴射量からの減少量のｍ／ｎ倍になるように、リッチ燃料噴射量とリーン燃料噴射量を設定すればよい。
このように構成することで、リッチ燃料噴射量のノーマル燃料噴射量からの増加量を、リーン燃料噴射量のノーマル燃料噴射量からの減少量で相殺でき、全ての気筒２ｃの空燃比Ａ／Ｆがストイキであるとみなせる状態にできる。そして、排気ガスＧ２の空燃比Ａｅ／Ｆｅをストイキにできる。
さらに、エンジン本体２にトルク変動を発生することなくディザ制御できる。
【符号の説明】
【００７７】
１      内燃機関
２      エンジン本体
２ｃ    気筒
３      触媒装置
５      ＥＣＵ（制御装置）
８      インテークマニホールド
９      エキゾーストマニホールド（排気管）
Ｇ２    排気ガス
【図１】
2011069332.tif 000003
【図２】
2011069332.tif 000004
【図３】
2011069332.tif 000005
【図４】
2011069332.tif 000006