(57)【要約】【課題】ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化することを抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ４２は、三元触媒２４の昇温要求が生じたことを条件に、気筒＃１〜＃４のうちの１つを、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ディザ制御を実行する。ＣＰＵ４２は、パージバルブ３８の操作によって制御されるパージ率が規定値以上である場合、ディザ制御によるリッチ燃焼気筒の空燃比とリーン燃焼気筒の空燃比との差を小さくなる側に制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒から排出された排気を浄化対象とする触媒と、前記複数の気筒のそれぞれへの燃料供給のために各別に設けられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料が貯蔵される燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタに捕集された燃料蒸気の吸気通路への流入量を調節する調節装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、
前記触媒の昇温要求が生じることを条件に、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ーンであるリーン燃焼気筒とし、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ッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、
前記調節装置を操作して、パージ流量を吸入空気量で割った値であるパージ率を制御するパージ制御処理と、
前記パージ制御処理によって前記流入量がゼロよりも大きい値に制御されていることを条件に、前記ディザ制御処理による前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなる側に制限する差制限処理と、を実行する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記差制限処理は、前記パージ制御処理が実行されている場合、前記パージ率と正の相関を有するパラメータであるパージパラメータが閾値以上であることを条件に、前記ディザ制御処理による前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなる側に制限する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記パージパラメータが前記キャニスタから前記吸気通路に流入する燃料蒸気の流量を前記吸入空気量で除算した値である請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ディザ制御処理は、前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を設定する振幅設定処理を含み、
前記差制限処理は、前記振幅設定処理によって設定された前記差を上限ガード値以下に制限する上限ガード処理を施し、該上限ガード処理がなされた前記差に基づき前記ディザ制御処理を実行させる処理である請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記差制限処理は、前記上限ガード値を、前記内燃機関の動作点に応じて可変設定する請求項４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、複数の気筒から排出された排気を浄化対象とする触媒と、前記複数の気筒のそれぞれへの燃料供給のために各別に設けられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料が貯蔵される燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタに捕集された燃料蒸気の吸気通路への流入量を調節する調節装置と、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。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、触媒装置（触媒）の暖機要求（昇温要求）がある場合、一部の気筒における空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、残りの気筒における空燃比を理論空燃比よりもリーンとするパータベーション制御（ディザ制御）を実行する制御装置が記載されている。
【０００３】
また、内燃機関の制御装置としては、燃料噴射弁から噴射する燃料を貯蔵する燃料タンク内の燃料蒸気を吸気通路に戻すパージ制御が周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５７４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ディザ制御を実行する場合、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比とに相違を設けることに起因して、全ての気筒における空燃比を同一に制御する場合と比較すると、燃焼が悪化しにくい空燃比への設定に制約が生じることから、燃焼が悪化しやすい。一方、パージ制御が実行される場合、燃料蒸気が必ずしも複数の気筒に均等に分配されないことに起因して各気筒における空燃比同士に相違が生じうる。このため、パージ制御の実行中にディザ制御を実行する場合には、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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において、複数の気筒から排出された排気を浄化対象とする触媒と、前記複数の気筒のそれぞれへの燃料供給のために各別に設けられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料が貯蔵される燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタに捕集された燃料蒸気の吸気通路への流入量を調節する調節装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、前記触媒の昇温要求が生じることを条件に、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ーンであるリーン燃焼気筒とし、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ッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、前記調節装置を操作して、パージ流量を吸入空気量で割った値であるパージ率を制御するパージ制御処理と、前記パージ制御処理によって前記流入量がゼロよりも大きい値に制御されていることを条件に、前記ディザ制御処理による前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなる側に制限する差制限処理と、を実行する。
【０００７】
上記構成では、パージ制御処理によって燃料蒸気の吸気通路への流入量がゼロよりも大きい値に制御されていることを条件に、差制限処理によって、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなる側に制限する。リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差が大きい場合と比較して小さい場合には、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が顕在化しにくい。このため、差制限処理によれば、ディザ制御の実行によってディザ制御を実行していないときと比較して燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化することが抑制される。
【０００８】
２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記差制限処理は、前記パージ制御処理が実行されている場合、前記パージ率と正の相関を有するパラメータであるパージパラメータが閾値以上であることを条件に、前記ディザ制御処理による前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなる側に制限する。
【０００９】
上記構成では、差制限処理による制限を、パージパラメータが閾値以上となることを条件に行う。これにより、燃料蒸気の量が少なく、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長されにくい場合には、ディザ制御処理を差制限処理による制限なく実行することができる。
【００１０】
３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記パージパラメータが前記キャニスタから前記吸気通路に流入する燃料蒸気の流量を前記吸入空気量で除算した値である。
パージ率が同一であっても、キャニスタ内の燃料蒸気の濃度に応じて、吸気通路に流入する燃料蒸気の流量が吸入空気量に占める割合は変化する。一方、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長される度合いは、燃料蒸気の流量が吸入空気量に占める割合が大きいほど大きくなる。このため、上記構成では、燃料蒸気の流量が吸入空気量に占める割合が閾値以上となることにより差制限処理による制限を実行することにより、制限が実際に実行される状況が生じることを極力抑制することができる。
【００１１】
４．上記１〜３のいずれか１項に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、前記リッチ燃焼気筒における空燃比と前記リーン燃焼気筒における空燃比との差を設定する振幅設定処理を含み、前記差制限処理は、前記振幅設定処理によって設定された前記差を上限ガード値以下に制限する上限ガード処理を施し、該上限ガード処理がなされた前記差に基づき前記ディザ制御処理を実行させる処理である。
【００１２】
上記構成では、上限ガード処理によって、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差を小さくなるように制限することができる。
５．上記４記載の内燃機関の制御装置において、前記差制限処理は、前記上限ガード値を、前記内燃機関の動作点に応じて可変設定する。
【００１３】
ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長される度合いは、内燃機関の動作点に応じて相違し得る。このため、上記構成では、上限ガード値を内燃機関の動作点に応じて可変設定することにより、差の制限を極力抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。
【図２】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。
【図３】同実施形態にかかる要求値出力処理部の処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかるディザ制御処理の制限の推移を示すタイムチャート。
【図５】第２の実施形態にかかる要求値出力処理部の処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
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、スロットルバルブ１４を介して各気筒の燃焼室１６に流入する。燃焼室１６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とが突出している。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。
【００１７】
燃料噴射弁１８は、デリバリパイプ３０内の燃料を噴射する。デリバリパイプ３０には、燃料タンク３２に貯蔵されている燃料が燃料ポンプ３４によって汲み上げられて供給される。燃料タンク３２内に貯蔵された燃料の一部は気化して燃料蒸気となる。この燃料蒸気は、キャニスタ３６によって捕集される。キャニスタ３６によって捕集された燃料蒸気は、開口度を電子操作可能なパージバルブ３８を介して吸気通路１２に流入する。
【００１８】
制御装置４０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、スロットルバルブ１４や、燃料噴射弁１８、点火装置２０、燃料ポンプ３４、パージバルブ３８等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置４０は、三元触媒２４の上流側の空燃比センサ５０によって検出される空燃比Ａｆや、クランク角センサ５２の出力信号Ｓｃｒ、エアフローメータ５４によって検出される吸入空気量Ｇａ、水温センサ５６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４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、およびＲＡＭ４６を備えており、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。
【００１９】
図２に、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２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部Ｍ１０は、クランク角センサ５２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。なお、本実施形態では、目標空燃比として、理論空燃比を想定している。
【００２０】
目標値設定処理部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。フィードバック処理部Ｍ１４は、フィードバック制御量としての空燃比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。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、フィードバック操作量ＫＡＦとする。
【００２１】
要求噴射量算出処理部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。
要求値出力処理部Ｍ１８は、内燃機関１０の各気筒＃１〜＃４からの排気の空燃比（排気空燃比）の平均値を目標空燃比としつつも、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、リッチ燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Ｑｄの「１＋α」倍とし、リーン燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Ｑｄの「１−（α／３）」倍とする。
【００２２】
なお、対象排気の排気空燃比は、仮想混合気を用いて定義される。すなわち、仮想混合気を、新気および燃料のみからなって且つ燃焼させた場合に生成される排気の未燃燃料濃度（たとえばＨＣ）、不完全燃焼成分濃度（たとえばＣＯ）および酸素濃度が対象排気の未燃燃料濃度、不完全燃焼成分濃度および酸素濃度と同一となる混合気と定義し、排気空燃比を、仮想混合気の空燃比と定義する。ただし、ここで仮想混合気の燃焼には、未燃燃料濃度および不完全燃焼成分濃度と酸素濃度との少なくとも一方がゼロまたはゼロと見なせる値となる燃焼に限らず、未燃燃料濃度および不完全燃焼成分濃度と酸素濃度との双方がゼロよりも大きい状態となる燃焼も含まれることとする。また、複数の気筒の排気空燃比の平均値とは、複数の気筒から排出される排気全体を対象排気とした場合の排気空燃比のこととする。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、各気筒において燃焼対象とされる混合気の燃空比の平均値を目標燃空比とすることによって、排気空燃比の平均値を目標空燃比とすることができる。なお、燃空比とは、空燃比の逆数のことである。
【００２３】
補正係数算出処理部Ｍ２０では、「１」に、噴射量補正要求値αを加算して、リッチ燃焼気筒に関し、要求噴射量Ｑｄの補正係数を算出する。ディザ補正処理部Ｍ２２は、要求噴射量Ｑｄに補正係数「１＋α」を乗算することによって、リッチ燃焼気筒の噴射量指令値Ｑｒ＊を算出する。
【００２４】
乗算処理部Ｍ２４では、噴射量補正要求値αを「−１／３」倍し、補正係数算出処理部Ｍ２６では、「１」に、乗算処理部Ｍ２４の出力値を加算して、リーン燃焼気筒に関し、要求噴射量Ｑｄの補正係数を算出する。ディザ補正処理部Ｍ２８は、要求噴射量Ｑｄに補正係数「１−（α／３）」を乗算することによって、リーン燃焼気筒の噴射量指令値Ｑｌ＊を算出する。
【００２５】
噴射量制御処理部Ｍ３０は、噴射量指令値Ｑｒ＊に基づき、リッチ燃焼気筒の燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ２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噴射量指令値Ｑｒ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する。また、噴射量制御処理部Ｍ３０は、噴射量指令値Ｑｌ＊に基づき、リーン燃焼気筒の燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ２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噴射量指令値Ｑｌ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する。なお、気筒＃１〜＃４のうちリッチ燃焼気筒となる気筒は、１燃焼サイクルよりも長い周期で変更されることが望ましい。また、噴射量補正要求値αがゼロの場合、ディザ補正処理部Ｍ２２，Ｍ２８によって、要求噴射量Ｑｄに「１」が乗算されるため、噴射量補正要求値αがゼロの場合、各気筒＃１〜＃４のそれぞれの噴射量指令値が要求噴射量Ｑｄとなるが、図２では、ディザ制御時の噴射量指令値Ｑｌ＊，Ｑｒ＊を便宜上図示している。なお、噴射量補正要求値αがゼロの場合、操作信号ＭＳ２は、要求噴射量Ｑｄから算出される。
【００２６】
パージ濃度推定処理部Ｍ３２は、フィードバック操作量ＫＡＦに基づき、キャニスタ３６から吸気通路１２に流入する流体（パージガス）中の燃料蒸気の濃度（パージ濃度Ｄｐ）を推定する。詳しくは、パージ濃度推定処理部Ｍ３２は、フィードバック操作量ＫＡＦがベース噴射量Ｑｂを増量補正する場合に、パージ濃度Ｄｐを小さい値に更新し、フィードバック操作量ＫＡＦがベース噴射量Ｑｂを減量補正する場合に、パージ濃度Ｄｐを大きい値に更新する。
【００２７】
目標パージ率設定処理部Ｍ３４は、パージ濃度Ｄｐに基づき、パージガスの流量（パージ流量）を吸入空気量Ｇａで割ったパージ率の目標値（目標パージ率Ｒｐ０＊）を設定する。目標パージ率設定処理部Ｍ３４は、パージ濃度Ｄｐが高い場合に低い場合よりも目標パージ率Ｒｐ０＊を大きい値に設定する。
【００２８】
ガード処理部Ｍ３６は、水温ＴＨＷに基づき目標パージ率Ｒｐ０＊を上限ガード値以下に制限する上限ガード処理を施して、上限ガード処理した値を、目標パージ率Ｒｐ＊として出力する。詳しくは、ガード処理部Ｍ３６は、水温ＴＨＷが規定温度以下である場合、上限ガード値を「０」とすることにより、目標パージ率Ｒｐ＊を「０」とし、キャニスタ３６から吸気通路１２への燃料蒸気の流出制御を禁止する。
【００２９】
パージ制御処理部Ｍ３８は、パージ率が目標パージ率Ｒｐ＊となるように、パージバルブ３８を操作すべく、パージバルブ３８に操作信号ＭＳ５を出力する。
パージ補正量算出処理部Ｍ４０は、パージ濃度Ｄｐおよび目標パージ率Ｒｐ＊に基づき、キャニスタ３６から吸気通路１２に流入する燃料蒸気の流量に応じてベース噴射量Ｑｂを減量補正すべく、減量補正量Ｋｐｇを算出して、要求噴射量算出処理部Ｍ１６に出力する。このため、要求噴射量算出処理部Ｍ１６では、キャニスタ３６から吸気通路１２への燃料蒸気の流入制御がなされている場合には、ベース噴射量Ｑｂを減量補正量Ｋｐｇにて減量補正したものに基づき、要求噴射量Ｑｄを算出する。なお、キャニスタ３６から吸気通路１２への燃料蒸気の流入制御が停止されている場合、減量補正量Ｋｐｇを「１」とすればよい。
【００３０】
図３に、要求値出力処理部Ｍ１８の処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によってステップ番号を表現する。
【００３１】
図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、ディザ制御を用いた三元触媒２４の昇温要求が生じているか否かを判定する（Ｓ１０）。本実施形態では、昇温要求は、三元触媒２４の暖機要求が生じる場合と、三元触媒２４の硫黄被毒回復処理の実行条件が成立する場合と、に生じるものとする。三元触媒２４の暖機要求は、始動からの積算空気量が規定値以上となることにより、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てから、水温ＴＨＷが所定温度以下且つ積算空気量が所定値（＞規定値）以下である場合に生じるものとする。一方、硫黄被毒回復処理の実行条件は、三元触媒２４の硫黄被毒量が予め定められた値以上となる場合に成立するとすればよく、また硫黄被毒量は、たとえば回転速度ＮＥが高いほど、また充填効率ηが高いほど、被毒量の増加量を多く算出し、増加量を積算することによって算出すればよい。なお、充填効率ηは、負荷を示すパラメータであり、ＣＰＵ４２により、回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｇａに基づき算出される。
【００３２】
次に、ＣＰＵ４２は、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき、噴射量補正要求値αのベース値であるベース要求値α０を算出する（Ｓ１２）。ベース要求値α０は、中負荷領域において最大とされる。これは、低負荷領域では中負荷領域と比較して燃焼が不安定なために、低負荷領域では中負荷領域よりもベース要求値α０を大きくしにくいことと、高負荷領域では、ディザ制御を実行しなくても排気温度が高いこととに鑑みたものである。また、ベース要求値α０は、回転速度ＮＥが低い場合よりも高い場合に大きい値とされる。これは、回転速度ＮＥが低い場合よりも高い場合の方が燃焼が安定するために、ベース要求値α０を大きい値としやすいためである。具体的には、ＲＯＭ４４に、入力変数としての回転速度ＮＥおよび充填効率ηと出力変数としてのベース要求値α０との関係を定めたマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ４２がこれを用いてベース要求値α０をマップ演算すればよい。なお、マップとは、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、対応する出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、組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。
【００３３】
ちなみに、図３には、Ｓ１２の処理において、変数ｎを用いて「α０（ｎ）」と記載している。変数ｎは、ベース要求値α０等の時系列データのうちの特定のデータを指定するためのものであり、以下では、図３の一連の処理の制御周期の今回の制御周期において算出されるデータを「ｎ」とし、前回の制御周期において算出されるデータを「ｎ−１」と記載する。
【００３４】
次に、ＣＰＵ４２は、目標パージ率Ｒｐ＊が、規定値Ｒｐｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、ディザ制御の実行を制限するか否かを判定するためのものである。規定値Ｒｐｔｈは、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向がパージ制御による燃料蒸気の気筒間配分ばらつきによって助長され顕在化するおそれが生じる下限値に設定されている。すなわち、ディザ制御が実行されている場合、気筒＃１〜＃４のそれぞれにおける混合気の空燃比は、目標空燃比に対してリーンまたはリッチにずらされるため、目標空燃比とする場合と比較して燃焼が悪化しやすい。一方、パージ制御によってキャニスタ３６から吸気通路１２に流入するパージガスは、気筒＃１〜＃４に均一に配分され流入するのではなく、気筒間でばらつきを生じうる。このため、要求噴射量Ｑｄは、気筒＃１〜＃４のそれぞれにおける混合気の空燃比を目標空燃比とする上で必要な燃料に対してずれうる。そして、このずれによって、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が助長されるおそれがある。すなわちたとえば、リッチ燃焼気筒に燃料蒸気が多量に流入すれば、リッチ燃焼気筒における空燃比が過度にリッチとなり、燃焼が不安定化する。また、たとえば１つのリーン燃焼気筒に流入する燃料蒸気が他と比較して少なければ、その気筒における空燃比が過度にリーンとなり、燃焼が不安定化する。
【００３５】
ＣＰＵ４２は、規定値Ｒｐｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ベース要求値α０（ｎ）が上限ガード値α０ｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１６）。そしてＣＰＵ４２は、上限ガード値α０ｔｈよりも大きいと判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ベース要求値α０（ｎ）に、上限ガード値α０ｔｈを代入する（Ｓ１８）。
【００３６】
ＣＰＵ４２は、Ｓ１８の処理が完了する場合や、Ｓ１４，Ｓ１６の処理において否定判定する場合には、今回算出したベース要求値α０（ｎ）から、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）を減算した値が閾値Δよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０）。そしてＣＰＵ４２は、閾値Δよりも大きいと判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）に閾値Δを加算した値を、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に代入する（Ｓ２２）。これに対し、ＣＰＵ４２は、閾値Δ以下であると判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）から今回算出したベース要求値α０（ｎ）を減算した値が閾値Δよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２４）。そしてＣＰＵ４２は、大きいと判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）から閾値Δを減算した値を、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に代入する（Ｓ２６）。また、ＣＰＵ４２は、閾値Δ以下である判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に、今回のベース要求値α０（ｎ）を代入する（Ｓ２８）。
【００３７】
一方、ＣＰＵ４２は、昇温要求が生じていないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、今回のベース要求値α０（ｎ）をゼロとし（Ｓ３０）、Ｓ２０の処理に移行する。
なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２８の処理が完了する場合には、変数ｎを更新し（Ｓ３２）、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
【００３８】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
図４に、吸入空気量Ｇａ、昇温要求の有無、リッチ燃焼気筒の空燃比、リーン燃焼気筒の空燃比、および目標パージ率Ｒｐ＊のそれぞれの推移を示す。なお、図４では、気筒＃１〜＃４のうちのいずれがリッチ燃焼気筒となるかが切り替わらない期間を示しており、また、気筒＃１〜＃４のそれぞれの目標空燃比が一致する期間についても、便宜上、「リッチ燃焼気筒」、「リーン燃焼気筒」と記載している。
【００３９】
図４に示すように、時刻ｔ１において昇温要求が生じることによりディザ制御処理が開始されると、気筒＃１〜＃４のいずれか１つにおける混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチとされ、残りにおける混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンとされる。ここで、リッチ燃焼気筒における空燃比のリッチ化度合いとリーン燃焼気筒における空燃比のリーン化度合いは、ベース要求値α０に基づき設定されている。しかし、時刻ｔ２において、目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ以上となることにより、Ｓ１２の処理によって定められたベース要求値α０が、上限ガード値α０ｔｈによって制限される。図４には、Ｓ２０〜Ｓ２８の処理によって実現される徐変処理によって、噴射量補正要求値αが漸減して上限ガード値α０ｔｈとされる例を示している。これにより、リッチ燃焼気筒の空燃比とリーン燃焼気筒の空燃比との差は、目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ未満である場合と比較して小さい側に制限される。図４では、一点鎖線にて、仮に目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ未満であったとする場合のリッチ燃焼気筒の空燃比とリーン燃焼気筒の空燃比とを、一点鎖線にて示している。
【００４０】
その後、時刻ｔ３において目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ未満となると、上限ガード値α０ｔｈによるガード処理がなされなくなることから、昇温要求がなくなる時刻ｔ４までＳ１２の処理によって設定されたベース要求値α０に基づきディザ制御が実行される。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ以上となる場合、ベース要求値α０を上限ガード値α０ｔｈによって制限する。これにより、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化することが抑制される。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４３】
図５に、本実施形態にかかる要求値出力処理部Ｍ１８の処理の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図５において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００４４】
図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、ベース要求値α０を算出すると（Ｓ１２）、規定値Ｒｐｔｈを、パージ濃度Ｄｐに応じて可変設定し、目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４ａ）。詳しくは、ＣＰＵ４２は、パージ濃度Ｄｐが大きい場合には小さい場合よりも規定値Ｒｐｔｈを小さい値に設定する。これは、パージ率が同一の場合、パージ濃度Ｄｐが大きい場合に小さい場合よりも、キャニスタ３６から吸気通路１２に流入する燃料蒸気の流量が大きくなることから、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきが大きくなりやすいためである。具体的には、ＲＯＭ４４に、パージ濃度Ｄｐを入力変数とし、規定値Ｒｐｔｈを出力変数とするマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ４２により規定値Ｒｐｔｈをマップ演算する。
【００４５】
ＣＰＵ４２は、規定値Ｒｐｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１４ａ：ＹＥＳ）、上限ガード値α０ｔｈを、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき可変設定し、ベース要求値α０が上限ガード値α０ｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１６ａ）。ここで、上限ガード値α０ｔｈを、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき可変設定するのは、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長される度合いが、内燃機関１０の動作点によって変動するためである。本実施形態では、動作点を、回転速度ＮＥおよび充填効率ηによって特定する。そしてＣＰＵ４２は、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長される度合いが大きい場合に小さい場合よりも上限ガード値α０ｔｈを小さい値に設定する。具体的には、ＲＯＭ４４に、回転速度ＮＥおよび充填効率ηを入力変数とし、上限ガード値α０ｔｈを出力変数とするマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ４２により上限ガード値α０ｔｈをマップ演算する。
【００４６】
ＣＰＵ４２は、上限ガード値α０ｔｈよりも大きいと判定する場合、ベース要求値α０（ｎ）に、上限ガード値α０ｔｈを代入する（Ｓ１８ａ）。なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ１８ａの処理が完了する場合や、Ｓ１４ａ，Ｓ１６ａにおいて否定判定する場合には、Ｓ２０の処理に移行する。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。
（１）規定値Ｒｐｔｈを、パージ濃度Ｄｐが大きい場合に小さい場合よりも小さい値に設定した。これにより、キャニスタ３６から吸気通路１２に流入する燃料蒸気を吸入空気量で割った値である蒸気割合が閾値以上であるか否かを判定することができる。このため、キャニスタ３６から吸気通路１２に流入する流体の流量の割に燃料蒸気の流量が少ない場合に上限ガード値α０ｔｈによるガード処理が実行されることを抑制できる。
【００４８】
（２）上限ガード値α０ｔｈを、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき可変設定した。これにより、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長される度合いが、内燃機関１０の動作点に応じて相違し得ることに鑑み、上限ガード値α０ｔｈを極力大きい値とすることができる。
【００４９】
＜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］触媒は、三元触媒２４に対応し、調節装置は、パージバルブ３８に対応する。ディザ制御処理は、補正係数算出処理部Ｍ２０、ディザ補正処理部Ｍ２２、乗算処理部Ｍ２４、補正係数算出処理部Ｍ２６、ディザ補正処理部Ｍ２８、噴射量制御処理部Ｍ３０の処理、およびＳ１０，Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２８の処理に対応する。パージ制御処理は、目標パージ率設定処理部Ｍ３４、ガード処理部Ｍ３６およびパージ制御処理部Ｍ３８の処理に対応し、差制限処理は、Ｓ１４〜Ｓ１８の処理または、Ｓ１４ａ〜Ｓ１８ａの処理に対応する。［２］パージパラメータは、図３の処理においてはパージ率に対応し、図５の処理においては、蒸気割合に対応する。閾値は、図３の処理においては、規定値Ｒｐｔｈに対応し、図５の処理においては、目標パージ率Ｒｐ＊が規定値Ｒｐｔｈとなるときの蒸気割合に対応する。［３］Ｓ１４ａ〜Ｓ１８ａの処理に対応する。［４］振幅設定処理は、Ｓ１２の処理に対応する。［５］Ｓ１６ａ，Ｓ１８ａの処理に対応する。
【００５０】
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・「パージ制御処理について」
上記実施形態では、パージ率を制御する際、制御量として直接的に扱うパラメータとして目標パージ率Ｒｐ＊を採用し、パージ率を目標パージ率Ｒｐ＊に制御したがこれに限らない。たとえば、上述の蒸気割合を制御量として、目標蒸気割合を算出し、蒸気割合を目標蒸気割合に制御することによって、パージ率を制御してもよい。また、パージ制御処理がパージ率を制御する上で扱う、パージ率と正の相関を有するパラメータ（パージパラメータ）としては、蒸気割合にも限らず、他にもたとえば、パージバルブ３８の開口度であってもよい。
【００５１】
・「上限ガード処理について」
上記実施形態では、上限ガード値α０ｔｈを内燃機関の動作点に基づき可変設定する際、動作点を定めるパラメータとして、回転速度ＮＥおよび充填効率ηを用いたがこれに限らない。たとえば、負荷を定めるパラメータとして、充填効率ηに代えてアクセルペダルの操作量を用いてもよい。またたとえば、動作点に基づき可変設定するものとしては、負荷を示すパラメータに応じて上限ガード値α０ｔｈを可変設定するものの、回転速度ＮＥに応じては可変設定しないものであってもよい。またたとえば、動作点に基づき可変設定するものとしては、回転速度ＮＥに応じて上限ガード値α０ｔｈを可変設定するものの、負荷を示すパラメータに応じては可変設定しないものであってもよい。
【００５２】
上限ガード処理の対象となるパラメータとしては、ベース要求値α０に限らない。たとえば、ベース要求値α０に対してＳ２０〜Ｓ２８の処理を施したものを対象としてもよい。
【００５３】
・「差制限処理について」
たとえば上記「パージ制御処理について」の欄に記載したように、制御量として直接的に扱うパラメータを蒸気割合とする場合、Ｓ１４ａの処理における規定値Ｒｐｔｈを固定値として、規定値Ｒｐｔｈと蒸気割合や目標蒸気割合とを比較すればよい。
【００５４】
パージ制御処理の実行に起因してリッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差を小さい値に制限する差制限処理としては、上限ガード処理に限らない。たとえば、パージ制御処理が実行されていることを条件に、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差を予め設定された固定値に制限してもよい。
【００５５】
・「ディザ制御処理について」
上記実施形態では、ベース要求値α０を可変設定するためのパラメータとしての内燃機関の動作点を、回転速度ＮＥおよび充填効率ηによって定めたが、これに限らない。たとえば、充填効率ηのみから定めてもよく、またたとえば吸入空気量Ｇａによって定めてもよい。なお、ベース要求値α０を内燃機関の動作点に基づき可変設定すること自体必須ではない。たとえば固定値としてもよい。
【００５６】
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、排気空燃比の平均値が目標空燃比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、５ストロークにおける排気空燃比の平均値が目標値となるようにしてもよく、３ストロークにおける排気空燃比の平均値が目標値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、所定期間における排気空燃比の平均値を目標空燃比とする際、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のうちの一部がリーン燃焼気筒であり、別の気筒がリッチ燃焼気筒となっている。ちなみに、１燃焼サイクル内における排気空燃比の平均値を目標空燃比としない場合には、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。
【００５７】
・「要求噴射量について」
上記実施形態では、ベース噴射量Ｑｂを減量補正量Ｋｐｇによって減量補正することにより要求噴射量Ｑｄを算出したが、これに限らない。たとえば、減量補正量Ｋｐｇによる減量補正をしなくても、フィードバック操作量ＫＡＦによってキャニスタ３６から吸気通路１２に流入する燃料蒸気に応じたベース噴射量Ｑｂの減量補正をすることはできる。
【００５８】
なお、燃料蒸気の影響を気筒＃１〜＃４で共通の補正量にて補正することも必須ではない。すなわち、気筒＃１〜＃４のそれぞれへの燃料蒸気の流入のばらつきを考慮して各気筒毎に燃料噴射量を補正してもよい。この場合であっても、補正によってばらつきの影響を低減する精度が低い場合等には、キャニスタ３６から吸気通路１２に燃料蒸気を流入させることを条件に、ディザ制御処理を制限することが有効である。
【００５９】
・「調節装置について」
上記実施形態では、キャニスタ３６に捕集された燃料蒸気の吸気通路１２への流入量を調節する調節装置として、パージバルブ３８を例示したがこれに限らない。たとえば過給機を備える内燃機関１０においては、吸気通路１２内の圧力がキャニスタ３６側と比較して低くならないことがあることに鑑み、パージバルブ３８に加えて、キャニスタ３６内の流体を吸入して吸気通路１２に吐出するポンプを備えたものであってもよい。ちなみに、過給機を備える内燃機関の場合、排気中の熱が過給機で奪われることによってその下流に位置する触媒の温度が上昇しにくいことから、ディザ制御を利用することが特に有効である。
【００６０】
・「昇温対象となる触媒について」
昇温対象となる触媒としては、三元触媒２４に限らない。たとえば、三元触媒を備えたガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）であってもよい。ここで、ＧＰＦを上記三元触媒２４の下流に設けるなら、三元触媒２４において、リーン燃焼気筒の酸素によってリッチ燃焼気筒の未燃燃料成分や不完全燃焼成分を酸化させる際の酸化熱を利用して、ＧＰＦを昇温してもよい。なお、ＧＰＦの上流に酸素吸蔵能力を有した触媒が存在しない場合、ＧＰＦに酸素吸蔵能力を有した触媒を備えることが望ましい。
【００６１】
・「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、三元触媒２４に硫黄が堆積しやすい運転領域（たとえばアイドリング運転領域）である場合に、昇温要求が生じるとしてもよい。また、「昇温対象となる触媒について」の欄に記載したように、ＧＰＦを備える内燃機関１０を制御対象とする場合、ＧＰＦ内の微粒子状物質を燃焼させるためにディザ制御による昇温要求を生じさせてもよい。
【００６２】
・「制御装置について」
制御装置としては、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４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。
【００６３】
・「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の触媒と第２の触媒とを備え、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。
【００６４】
・「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。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。パージ濃度Ｄｐとしては、フィードバック操作量ＫＡＦに基づき算出されるものに限らず、たとえばキャニスタ３６に燃料濃度センサを備えて、その検出値を利用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、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…デリバリパイプ、３２…燃料タンク、３４…燃料ポンプ、３６…キャニスタ、３８…パージバルブ、４０…制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…ＲＡＭ、５０…空燃比センサ、５２…クランク角センサ、５４…エアフローメータ、５６…水温センサ。
【図１】
2019035335.tif 000003
【図２】
2019035335.tif 000004
【図３】
2019035335.tif 000005
【図４】
2019035335.tif 000006
【図５】
2019035335.tif 000007