JPH0979057A

JPH0979057A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH0979057A
Application number: JP7235723A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Shiino; 俊一椎野; Koji Ishihara; 康二石原; Shigeaki Kakizaki; 成章柿崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】運転性を維持しつつ、良好に触媒の早期活性化
を図れるようにすること。【解決手段】機関冷機時には(S3 で判断）、特定気筒
（１番気筒22）の空燃比をリッチに設定し、他の気筒の
空燃比をリーンに設定するべく、燃料補正係数ktwR,ktw
L を求め(S4)、気筒間で燃料噴射量に差を持たせるよう
にする(S5)。また、点火時期の補正量advtwR,advtwL を
求め(S4)、設定される空燃比に応じて気筒毎の点火時期
を設定する(S5)。そして、第１気筒22の吸入空気量を他
の気筒に対し減少させるべく、第１気筒22の吸気弁14を
駆動するカムをカム13ｂに切り換え、第１気筒22の吸気
弁14の開閉特性を他の気筒と異ならせる(S6)。これによ
り、第１気筒22の出力が低下されるので、気筒間の出力
段差（トルク段差）を抑制することができると共に、触
媒の早期活性化を促進させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、詳しくは排気浄化触媒の早期活性化を図るた
めの制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関からの排気を浄化する
ために用いられる排気浄化触媒としての三元触媒は、一
般に、ある温度以上となったときに活性化するものであ
る。従って、機関冷機時には、触媒温度が低いため触媒
は活性化されておらず、活性化温度に達するまでは十分
な排気浄化性能を発揮することができないものである。

【０００３】ところで、触媒に未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）
と酸素とを供給すると、酸化反応が促進されることにな
るので、速やかに触媒は昇温され早期活性化するのであ
るが、通常、機関冷機時は、運転性（機関安定性）確保
のために、空燃比は理論混合比よりもリッチに設定され
るので、触媒に供給される未燃成分の濃度は高いもの
の、酸素濃度が一般に低いために、上記触媒の早期活性
化を促進することができない。

【０００４】そこで、従来の内燃機関の制御装置とし
て、例えば、特開平２−１９６２７号公報のものがあ
り、このものは、図１２に示すように、機関冷機時に
は、特定気筒の燃料噴射量を減量・カットすることで、
触媒に未燃成分を加えつつ高濃度の酸素を周期的に供給
させるようにして、酸化反応を促進させ、以って触媒の
早期活性化を図るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来の制御装置では、気筒間に空燃比差を設ける構成とな
っているため、空燃比がリッチに設定される気筒に対
し、リーンに設定される気筒では出力が小さくなり、ト
ルク変動が生じて運転性（機関安定性）が損なわれ易い
という惧れがあった。

【０００６】なお、空燃比のばらつきによるトルク変動
を緩和する手法として、リッチ気筒の点火時期を遅角す
る方法が一般的であるが、リッチであっても点火時期を
遅角し過ぎると燃焼のサイクル変動が大きくなるので、
吸収できる空燃比差（トルク変動）には限界がある。ま
た、上記従来装置においては、気筒間の空燃比差を大き
く設定するほうが、得られる触媒活性化促進効果は大き
くなるので、当該効果を十分得ようとすると、従来の点
火時期制御のみでは気筒間の出力差を十分に吸収できな
い惧れがある。

【０００７】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、排気浄化触媒の早期活性化を促進すべく、機
関冷機時に、排気浄化触媒上流排気空燃比が所定空燃比
に対して所定周期でリッチ・リーンを繰り返すように、
気筒間の燃料供給量を異ならせるようにしても、十分に
気筒間の出力差を抑制でき、以って運転性を維持しつ
つ、良好に触媒の早期活性化を図れるようにした内燃機
関の制御装置を提供することを目的とする。また、より
一層触媒の早期活性化を促進すること、より一層トルク
変動を抑制できるようにすること、構成の簡略化を図る
ようにすることも本発明の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明にかかる内燃機関の制御装置は、図１に示すよ
うに、機関の排気を浄化する排気浄化触媒を備えた内燃
機関の制御装置において、機関の運転状態を検出する運
転状態検出手段と、前記検出された運転状態に応じた燃
料供給量を設定する燃料供給量設定手段と、機関冷機時
は、気筒吸入混合気の空燃比が所定空燃比に対してリッ
チ側に設定される気筒とリーン側に設定される気筒とを
有するように、前記設定された燃料供給量を気筒間で補
正する気筒燃料供給量補正手段と、前記気筒燃料供給量
補正手段による燃料供給量の補正が行なわれる際に、気
筒間の出力差を抑制するように、気筒間での吸入空気量
を制御する気筒吸入空気量制御手段と、を含んで構成し
た。

【０００９】そして、前記気筒燃料供給量補正手段によ
り気筒間における空燃比（燃料供給量）を異ならせるこ
とで、触媒上流排気空燃比を所定空燃比に対して所定周
期でリッチ・リーンを繰り返させて触媒の早期活性化を
図るようにした場合でも、前記気筒吸入空気量制御手段
を介して、気筒吸入空気量を制御するようにしたので、
十分に触媒の早期活性化を促進しつつ、良好に気筒間で
の出力段差（トルク段差）を抑制することができる。即
ち、運転性を良好に維持しつつ、触媒の早期活性化を十
分図ることが可能となる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段を、吸気弁の開閉特性を選択切り換えし
て所定気筒への吸入空気量を制御する手段として構成し
た。これにより、比較的簡単な構成で、所定気筒への吸
入空気量を制御することが可能となる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段を、前記リッチ側に設定される気筒への
吸入空気量が前記リーン側に設定される気筒に対して少
なくなるように、前記リッチ側に設定される気筒の吸気
弁の閉弁時期を前記リーン側に設定される気筒に対して
早めるように構成した。

【００１２】請求項４に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段を、前記リッチ側に設定される気筒への
吸入空気量が前記リーン側に設定される気筒に対して少
なくなるように、前記リッチ側に設定される気筒の吸気
弁の開弁時期を前記リーン側に設定される気筒に対して
遅めるように構成した。

【００１３】請求項５に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段を、前記リッチ側に設定される気筒への
吸入空気量が前記リーン側に設定される気筒に対して少
なくなるように、前記リッチ側に設定される気筒の吸気
弁のリフト量を前記リーン側に設定される気筒に対して
小さくするように構成した。

【００１４】これにより、良好に、触媒上流排気空燃比
を所定空燃比に対して所定周期でリッチ・リーンを繰り
返させて触媒の早期活性化を図ることができると共に、
燃料供給量が増量補正されるリッチ気筒の出力を低下さ
せて、前記リーン気筒の出力に近づけ、以って出力段差
（トルク変動）を抑制することができる。なお、燃料供
給量が少なく設定される側のリーン側の気筒への吸入空
気量を増大させて、燃料供給量が増量補正されるリッチ
側の気筒の出力に近づけさせて出力段差を抑制するよう
にすることもできるが（請求項２に記載の発明はこれを
含む）、当該請求項３〜請求項５に記載の発明のように
すれば、前記に対して排気温度をより一層増大させるこ
とができるので触媒の早期活性化効果を高めることがで
き、また燃料消費量を少なくできる点で有利である。

【００１５】なお、吸気弁の閉弁時期を早めること（請
求項４）と、吸気弁の開弁時期を遅めること（請求項
５）と、吸気弁の開弁リフト量を小さくすること（請求
項６）と、は単独でも十分出力段差を抑制する効果があ
るが、これらのうち何れか或いは全てを組合せることに
より、より一層出力段差抑制効果を高めることができ
る。

【００１６】請求項６に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段を、吸気系に介装される吸気制御弁を介
して吸気絞り量を制御することで所定気筒への吸入空気
量を制御する手段として構成した。これにより、比較的
簡単な構成で、所定気筒への吸入空気量を制御すること
が可能となる。

【００１７】請求項７に記載の発明では、前記気筒吸入
空気量制御手段が、前記リッチ側に設定される気筒への
吸入空気量が前記リーン側に設定される気筒に対して少
なくなるように、吸気系に介装される吸気制御弁を介し
て前記リッチ側に設定される気筒の吸気絞り量を前記リ
ーン側に設定される気筒に対して大きくするように構成
した。

【００１８】これにより、良好に、触媒上流排気空燃比
を所定空燃比に対して所定周期でリッチ・リーンを繰り
返させて触媒の早期活性化を図ることができると共に、
燃料供給量が増量補正されるリッチ気筒の出力を低下さ
せて、前記リーン気筒の出力に近づけ、以って出力段差
（トルク変動）を抑制することができる。なお、燃料供
給量が少なく設定される側のリーン気筒への吸入空気量
を増大させて、燃料供給量が増量補正されるリッチ気筒
の出力に近づけさせて出力段差を抑制するようにするこ
ともできるが（請求項６に記載の発明はこれを含む）、
当該請求項７に記載の発明のようにすれば、前記に対し
て排気温度をより一層増大させることができるので触媒
の早期活性化効果を高めることができ、また燃料消費量
を少なくできる点で有利である。

【００１９】請求項８に記載の発明では、前記吸気制御
弁が、気筒毎に設けられ、前記気筒燃料供給量補正手段
による燃料供給量の補正が行なわれる際に閉弁されるス
ワール制御弁である場合に、前記リッチ側に設定される
気筒への吸入空気量が前記リーン側に設定される気筒に
対して少なくなるように、前記リッチ側に設定される気
筒用のスワール制御弁の閉弁時開口面積が前記リーン側
に設定される気筒用のスワール制御弁の閉弁時開口面積
より小さく設定されるように構成した。

【００２０】このように、スワール制御弁を吸気制御弁
として用いるようにすれば、気筒間の出力段差を抑制す
ることができるのは勿論、更に、シリンダの内部のガス
流動を強め、燃焼を安定化させる効果も発揮させること
ができるので、例えば、後述する請求項９に記載の発明
と組み合わせた場合には、点火時期をより大きく遅角さ
せることが可能となり、その結果排気温度を上昇させる
ことができるので、触媒の早期活性化をより一層促進で
きることになる。

【００２１】請求項９に記載の発明では、前記気筒燃料
供給量補正手段による燃料供給量の補正が行なわれ、前
記気筒吸入空気量制御手段による所定気筒への吸入空気
量の制御が行なわれる際に、運転状態に応じて設定され
る基本点火時期を所定量遅角させる点火時期遅角制御手
段を備えるようにした。

【００２２】これにより、点火時期を遅角させることで
気筒間の出力段差を抑制できると共に、排気温度を高め
ることができるようになるので、上記気筒燃料供給量補
正手段による空燃比制御による触媒活性化効果と相俟っ
て、触媒の早期活性化効果をより一層高めることができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づき説明する。図２に示すように、第１
の実施形態における内燃機関２１の吸気通路の上流に設
けたエアフローメータ１の下流には、エアフローメータ
２が介装されており、該エアフローメータ２では吸入空
気流量Ｑａを検出するようになっている。

【００２４】そして、該エアフローメータ２の下流に設
けられたスロットルバルブ３には、スロットル開度セン
サ４が設けられ、スロットル開度ＴＶＯを検出できるよ
うになっている。これらの検出信号は、機関２１の運転
状態に関する情報、即ち機関温度（冷却水温）Ｔｗを検
出するための冷却水温センサ５の検出信号や機関回転速
度Ｎｅを検出するためのクランク角度センサ６の検出信
号と共に、コントロールユニット７へ入力されるように
なっている。

【００２５】コントロールユニット７は、機関制御に用
いられるマイクロコンピュータで、ＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ，Ａ／Ｄ変換器，入出力Ｉ／Ｆ等を備えて構成され
る。なお、当該コントロールユニット７が、本発明にか
かる運転状態検出手段、燃料供給量設定手段、気筒燃料
供給量補正手段、気筒吸入空気量制御手段、点火時期遅
角制御手段としての機能をソフトウェア的に備えてい
る。

【００２６】なお、コントロールユニット７では、運転
状態に応じた燃料噴射量を演算し、当該演算結果を、コ
レクタ８から各気筒毎に分岐した吸気マニホールド９の
下流の吸気ポート１０側に向けて配設されたインジェク
タ（燃料噴射弁）１１の駆動信号として送信し、該イン
ジェクタ１１から燃料を噴射供給させるようになってい
る。

【００２７】吸気ポート１０とシリンダ１２との連通・
遮断は、吸気側カム１３により開閉駆動される吸気弁１
４を介して行なわれ、シリンダ１２と排気ポート１５と
の連通・遮断は、排気側カム１６により開閉駆動される
排気弁１７を介して行なわれるようになっている。ま
た、排気ポート１５の下流に位置する排気マニホールド
１８の集合部には空燃比検出手段としてのＯ₂センサ１
９が設けられており、これにより排気中のＯ ₂濃度を検
出して排気空燃比を検出できるようになっている。この
検出結果は、コントロールユニット７へ入力され、機関
暖機後は、当該検出結果に基づいて、実際の空燃比が目
標空燃比になるように空燃比フィードバック制御が行な
われるようになっている。なお、排気通路の更に下流に
は、図示しない三元触媒（他の排気浄化触媒、例えば酸
化触媒、リーンＮＯｘ触媒等であってもよい）が介装さ
れるようになっている。

【００２８】また、コントロールユニット７では、運転
状態に応じた点火時期の演算も行ない、その演算結果に
基づいて点火プラグ２０で各気筒への点火を行なうよう
になっている。ところで、本実施形態では、内燃機関２
１は４気筒（複数であれば他の気筒数であって構わな
い）のものを代表して説明することとし、そのうち１番
気筒２２については、機関冷機時の空燃比を他の気筒よ
りも空燃比をリッチに設定することとする。

【００２９】そして、吸気側カム１３は、１番気筒２２
に関して可変バルブタイミング機構を有しており、コン
トロールユニット７からの信号に基づいて、切換バルブ
２３を介し、プロフィールの異なるカム１３ａ，１３ｂ
を選択的に切り換えて使用できるようになっている。な
お、その他の気筒、即ち機関冷機時に空燃比をリーンに
設定する気筒についての吸気側カム１３のプロフィール
は、前記カム１３ａと同様となっている。

【００３０】ここで、本実施形態におけるコントロール
ユニット７が行なう燃料噴射量設定制御、点火時期設定
制御及びカム（吸気弁開閉特性）選択切換制御につい
て、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。ステ
ップ（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、
機関回転速度Ｎｅ，吸入空気流量Ｑａ，冷却水温Ｔｗ，
スロットル開度ＴＶＯを読み込む。

【００３１】ステップ２では、ステップ１で読み込んだ
情報に基づいて、従来同様にして、基本燃料噴射量Ｔｐ
や基本点火進角値ＡＤＶを演算する。ステップ３では、
冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗｌ以下（Ｔｗ≦Ｔｗｌ）か否
かを判定し、ＹＥＳの場合には機関２１が冷機状態にあ
るとして触媒早期活性化制御を行なうべく、ステップ４
へ進む。ＮＯの場合には、機関２１は暖機終了している
と判断して、通常制御を行なうべくステップ７へ進む。

【００３２】ステップ４では、予めコントロールユニッ
ト７内に設定記憶してあるリッチ気筒（本実施形態では
１番気筒２２）の燃料補正係数（或いは量でもよい）ｋ
ｔｗＲ、リーン気筒（本実施形態では１番気筒２２以外
の気筒）の燃料補正係数（或いは量でもよい）ｋｔｗ
Ｌ、リッチ気筒の点火時期補正量（或いは係数でもよ
い）ａｄｖｔｗＲ、リーン気筒の点火時期補正量（或い
は係数でもよい）ａｄｖｔｗＬを読み込む。なお、ｋｔ
ｗＲ、ｋｔｗＬは、例えば、図７に示すようなマップに
基づいて設定されるようになっている。また、ａｄｖｔ
ｗＲ、ａｄｖｔｗＬは、例えば、図８に示すようなマッ
プに基づいて設定されるようになっている。

【００３３】ステップ５では、ステップ４で読み込んだ
補正係数や補正量、運転状態（冷却水温、回転速度，負
荷，始動時等）に基づき設定される補正量等に基づい
て、基本燃料噴射量Ｔｐや基本点火進角値ＡＤＶを補正
して、リッチ気筒に噴射すべき最終的な燃料噴射量Ｔｉ
Ｒ，リーン気筒に噴射すべき最終的な燃料噴射量Ｔｉ
Ｌ、リッチ気筒に点火すべき最終的な点火時期ＦＡＤＶ
Ｒ、リーン気筒に点火すべき最終的な点火時期ＦＡＤＶ
Ｌを求める。

【００３４】この補正の結果、リッチ気筒及びリーン気
筒における空燃比の特性は、例えば図４に示すようにな
り、リッチ気筒では理論空燃比よりもリッチ側に設定さ
れ排気中の未燃成分の濃度が高められ、一方リーン気筒
では理論空燃比よりもリーン側に設定され排気中の酸素
濃度が高められることになる。なお、このとき、点火時
期は、リッチ気筒，リーン気筒それぞれの安定限界まで
遅角されるように設定されるようになっており、これに
より排気温度が高められる結果、前記空燃比の制御と相
俟って一層の触媒の早期活性化を促進できるようになっ
ている。

【００３５】なお、リッチ気筒とリーン気筒の空燃比の
差に対する冷機始動から触媒活性化までに要する時間の
差は、例えば図５に示すようになっており、空燃比の差
が大きいほど、即ち供給される未燃成分及び酸素の濃度
が高いほど、触媒は早期に活性化されることになるが、
空燃比差が大きいほど、リーン気筒では出力が小さくな
り、リッチ気筒との出力差が大きくなるため、トルク変
動が大きくなる。

【００３６】そこで、本実施形態では、上記のように、
ステップ５で、気筒間で空燃比差を設ける制御を行なう
際には、ステップ６へ進ませ、ステップ６では、リッチ
気筒（１番気筒２２が相当）の吸気側カム１３として、
図６のバルブリフトカーブに示すように、吸気弁の閉弁
時期をリーン気筒（１番気筒２２以外の気筒）の吸気弁
の閉弁時期より早めるようにすると共にリフト量を小さ
く設定できるようにしたプロフィールを有するカム１３
ｂを選択する。なお、吸気弁の閉弁時期を早めるように
するだけでも、或いはリフト量を小さく設定するように
するだけでも、トルク段差の抑制効果はあるので、カム
１３ｂは、何れか一方のみを達成できるカムプロフィー
ルとしてもよい。

【００３７】これにより、リッチ気筒では吸気量が減少
し、シリンダ内圧力が小さくなり出力が低下するので、
リーン気筒との出力差が減少され、トルク（回転）変動
を抑制することができることになる。一方、ステップ３
で、ＮＯと判定された場合には、機関２１は暖機後であ
るとして、ステップ７へ進むが、ステップ７でＯ₂セン
サ１９の出力信号を読み込んだ後、ステップ８で空燃比
フィードバック制御中か否かを判定し、空燃比フィード
バック制御中（ＹＥＳ）の場合には、ステップ９へ進
む。ステップ９では、前記Ｏ₂センサ１９の出力信号に
基づいて、実際の空燃比が目標空燃比に一致するよう
に、比例積分制御により所謂空燃比フィードバック補正
係数を設定し、該補正係数により燃料噴射量を補正する
従来同様の空燃比フィードバック制御を行なう。

【００３８】また、ステップ８で、空燃比フィードバッ
ク制御中でない（ＮＯ）と判断された場合には、ステッ
プ１１へ進み、空燃比フィードバック補正係数による補
正を行なわず、基本燃料噴射量Ｔｐと各種補正係数（水
温，負荷に基づく補正係数や学習補正係数Ｋ_L等）とに
より、最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出して、燃料噴射を
行なわせる。なお、点火時期は、通常制御と同様に、運
転状態に応じて設定される値に設定されることになる。

【００３９】そして、ステップ８，ステップ９を通過す
る場合は、既に触媒は活性化されているので、触媒活性
化促進制御は行なわれず、通常の制御が行なわれるの
で、ステップ１０で、１番気筒２２の吸気弁１４を駆動
するカムとして、他の気筒と同様のプロフィールを有す
るカム１３ａを選択するようになっている。このよう
に、本実施形態によれば、気筒間において空燃比差を設
けて触媒の早期活性化を図るようにした場合において、
出力段差を抑制するように、吸気量を制御するようにし
たので、従来装置に対して、より一層出力段差の抑制効
果を高めることができる。また、併せて、点火時期も遅
角させるようにして排気温度を高めるようにしたので、
これによっても、触媒の早期活性化をより一層促進する
ことができる。

【００４０】なお、本実施形態では、リッチに設定する
特定気筒を１番気筒２２として説明したが、これに限る
ものではなく他の気筒であってもよいし、所望の触媒活
性化促進効果が得られる範囲内で複数の気筒を特定気筒
としてもよいことは勿論である。そして、本実施形態で
は、点火時期の遅角制御も併せて行なうようにして説明
したが、吸気量制御のみを行なうようにしても十分トル
ク変動抑制効果があり、従って吸気量制御のみを行なわ
せる構成としても構わない。

【００４１】また、本実施形態では、気筒間に空燃比差
を設ける制御（触媒活性化促進制御）を行なう際に、リ
ッチ気筒，リーン気筒に拘わらず、点火時期を機関安定
限界まで遅角させるようにして説明したが、トルク変動
抑制効果を優先させたいときには、リッチ気筒に対して
のみ遅角制御を行なうようにしてもよい。更に、本実施
形態では、リッチ気筒に対して、吸気量を抑制方向に制
御するようにして説明したが、これとは逆に、リーン気
筒の吸気弁の開閉特性を変更してリーン気筒に対し吸気
量を増量制御させるようにしてリーン気筒の出力をリッ
チ気筒の出力へ近づけるようにすることで、トルク段差
を吸収せるようにすることも可能である。次に、第２の
実施形態について説明する。

【００４２】第２の実施形態では、吸気量の制御を行な
うことは第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形
態で吸気弁の開閉特性を制御することで上記制御を行な
うようにしたのに対し、第２の実施形態では、特定の気
筒への吸気量（吸気絞り量）の制御を、吸気通路に設け
た吸気制御弁（例えば、スワールコントロールバルブ）
の制御により行なわせるようにしたものである。

【００４３】第２の実施形態では、図９に示すように、
各気筒の吸気ポート１０の入口部に、スワールコントロ
ールバルブ（スワール制御弁）２４が介装されており、
コントロールユニット７からの駆動信号に基づき、運転
状態に応じてアクチュエータ２５を介して駆動されるよ
うになっている。その他の構成は、第１の実施形態と略
同様であるので説明を省略する。

【００４４】なお、機関冷機時にリッチ設定される１番
気筒２２のスワールコントロールバルブ２４ａは、他の
気筒用のスワールコントロールバルブ２４ｂに対して、
開口率が小さく設定されている。ここで、第２の実施形
態におけるコントロールユニット７が行なう燃料噴射量
設定制御、点火時期設定制御及びスワールコントロール
バルブ制御について、図１０のフローチャートを参照し
つつ説明する。

【００４５】図１０のフローチャートにおけるステップ
Ａ１〜ステップＡ５は、第１の実施形態での図３のフロ
ーチャートのステップ１〜ステップ５と同様であり、図
１０のフローチャートのステップＡ７〜ステップＡ９は
図３のフローチャートのステップ７〜ステップ９と同様
であり、また、図１０のフローチャートのステップＡ１
１は図３のフローチャートのステップ１１と同様である
ので説明を省略する。

【００４６】当該第２の実施形態では、機関冷機時で、
特定気筒（第１気筒２２）の空燃比をリッチ、その他の
気筒をリーンに設定しているときは、ステップＡ６にお
いて、スワールコントロールバルブ２４を閉じるように
する。スワールコントロールバルブ２４は、例えば、図
１１に示すような形状を有しており、リッチ気筒（第１
気筒２２）のスワールコントロールバルブ２４ａは、他
の気筒のスワールコントロールバルブ２４ｂに対して開
口面積が小さくなるように設定されており、よって吸気
絞りが強く抵抗が大きいのでシリンダ内に吸入される吸
気量が制限され、その結果シリンダ内圧力が下がり出力
が低下する。従って、前記第１の実施形態の場合と同様
に、リッチ気筒（第１気筒２２）とリーン気筒（その他
の気筒）との出力差が縮小され、トルク（回転）変動を
低く抑えることができる。

【００４７】また、スワールコントロールバルブ２４
は、シリンダ１２の内部のガス流動を強め、燃焼を安定
化させる効果もあるので、第１の実施形態に対して、点
火時期をより大きく遅角させることが可能となり、その
結果排気温度を上昇させることができるので、触媒の早
期活性化をより一層促進できることになる。このよう
に、本実施形態によれば、気筒間において空燃比差を設
けて触媒の早期活性化を図るようにした場合において、
出力段差を抑制するように、スワールコントロールバル
ブ２４を介して、吸気量を制御するようにしたので、従
来装置に対して、より一層出力段差の抑制効果を高める
ことができる。また、併せて、スワールコントロールバ
ルブ２４によりスワール強度を高め燃焼を安定化させる
ようにしているので、第１の実施形態に対してより一層
点火時期を遅角させ排気温度を高めることができるの
で、触媒の早期活性化をより一層促進することができ
る。

【００４８】なお、本実施形態では、スワール強化を図
ることと併せて、最大限触媒の早期活性化を図るように
しているが、やや活性化促進効果が劣るものの、構成を
簡略化したい場合等には、上記で説明したスワールコン
トロールバルブ２４に代えて、例えば、リッチ気筒に対
してのみ吸気絞り量を大きくする吸気絞り弁を設けるよ
うにすることも可能である。

【００４９】そして、本実施形態では、点火時期の遅角
制御も併せて行なうようにして説明したが、吸気量制御
のみを行なうようにしても十分トルク変動抑制効果があ
り、従って吸気量制御のみを行なわせる構成としても構
わない。また、本実施形態においても、第１の実施形態
と同様に、リッチに設定する特定気筒を１番気筒２２と
して説明したが、これに限るものではなく他の気筒であ
ってもよいし、所望の触媒活性化促進効果が得られる範
囲内で複数の気筒を特定気筒としてもよいこと、またリ
ッチ設定、リーン設定の度合いも適宜変更することがで
きることは勿論である。また、本実施形態では、気筒間
に空燃比差を設ける制御（触媒活性化促進制御）を行な
う際に、リッチ気筒，リーン気筒に拘わらず、点火時期
を機関安定限界まで遅角させるようにしているが、トル
ク変動抑制効果を優先させたいときには、リッチ気筒に
対してのみ遅角制御を行なうようにしても構わない。

【００５０】なお、第１の実施形態における吸気弁の開
閉特性を選択的に切り換えて特定気筒への吸入空気量を
制御することと、第２の実施形態における吸気制御弁を
介して特定気筒への吸入空気量を制御することと、を組
み合わせるようにしてもよいことは勿論である。これに
より、より一層出力段差の吸収能力を向上させることが
可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
内燃機関の制御装置によれば、運転性を良好に維持しつ
つ、触媒の早期活性化を十分図ることが可能となる。請
求項２に記載の発明によれば、比較的簡単な構成によ
り、所定気筒への吸入空気量を制御することが可能とな
る。なお、燃料供給量が少なく設定されるリーン側の気
筒への吸入空気量を増大させて、燃料供給量が増量補正
されるリッチ側の気筒の出力に近づけさせて出力段差を
抑制するようにすることもできるが（請求項２に記載の
発明はこれを含む）、当該請求項３〜請求項５に記載の
発明のようにすれば、前記に対して排気温度をより一層
増大させることができるので触媒の早期活性化効果を高
めることができ、また燃料消費量を少なくできる。

【００５２】請求項６に記載の発明によれば、比較的簡
単な構成により、所定気筒への吸入空気量を制御するこ
とが可能となる。なお、燃料供給量が少なく設定される
リーン側の気筒への吸入空気量を増大させて、燃料供給
量が増量補正されるリッチ側の気筒の出力に近づけさせ
て出力段差を抑制するようにすることもできるが（請求
項６に記載の発明はこれを含む）、請求項７に記載の発
明のようにすれば、前記に対して排気温度をより一層増
大させることができるので触媒の早期活性化効果を高め
ることができ、また燃料消費量を少なくできる。

【００５３】請求項８に記載の発明のように、スワール
制御弁を吸気制御弁として用いるようにすれば、気筒間
の出力段差を抑制することができるのは勿論、更に、シ
リンダの内部のガス流動を強め、燃焼を安定化させる効
果も発揮させることができるので、例えば、後述する請
求項９に記載の発明と組み合わせた場合には、点火時期
をより大きく遅角させることが可能となり、その結果排
気温度を上昇させることができるので、触媒の早期活性
化をより一層促進できることになる。

【００５４】請求項９に記載の発明によれば、点火時期
を遅角させることで気筒間の出力段差を抑制できると共
に、排気温度を高めることができるようになるので、上
記気筒燃料供給量補正手段による空燃比の制御による触
媒活性化効果と相俟って、触媒の早期活性化効果をより
一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明における第１の実施形態の全体構成図。

【図３】同上実施形態におけるコントロールユニット７
が行なう燃料噴射量設定制御、点火時期設定制御及びカ
ム（吸気弁開閉特性）選択切換制御を説明するためのフ
ローチャート。

【図４】同上実施形態におけるリッチ気筒及びリーン気
筒における空燃比の特性を説明するタイムチャート。

【図５】同上実施形態におけるリッチ気筒とリーン気筒
の空燃比の差に対する冷機始動から触媒活性化までに要
する時間の差を示すタイムチャート。

【図６】同上実施形態におけるカム１３ｂのプロフィー
ルを説明する図。

【図７】同上実施形態におけるｋｔｗＲ、ｋｔｗＬを設
定するためのマップの一例を示す図。

【図８】同上実施形態におけるａｄｖｔｗＲ、ａｄｖｔ
ｗＬを設定するためのマップの一例を示す図。

【図９】本発明における第２の実施形態の全体構成図。

【図１０】同上実施形態におけるコントロールユニット
７が行なう燃料噴射量設定制御、点火時期設定制御及び
スワールコントロールバルブ制御を説明するためのフロ
ーチャート。

【図１１】同上実施形態におけるスワールコントロール
バルブの閉弁時の開口面積について説明する図。

【図１２】（ａ）は、従来装置のインジェクション（燃
料噴射弁）の駆動タイミングを示すタイムチャートであ
る。（ｂ）は、従来装置のインジェクタ駆動指令を示す
タイムチャートである。（ｃ）は、従来装置の触媒上流
付近のＯ₂濃度を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

２エアフローメータ３スロットル弁４スロットル開度センサ５水温センサ６クランク角度センサ７コントロールユニット 11 インジェクタ（燃料噴射弁） 13 吸気側カム 13ａカム（通常時用） 13ｂカム（機関冷機時１番気筒用） 14 吸気弁 19 Ｏ₂センサ 20 点火プラグ 21 機関 22 １番気筒 24 スワールコントロールバルブ 24ａ１番気筒用スワールコントロールバルブ 24ｂその他の気筒用スワールコントロールバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 33/00 ３０１Ｆ０２Ｄ 33/00 ３０１Ｂ３０１Ｚ 41/04 ＺＡＢ 9523−3Ｇ 41/04 ＺＡＢ３０１３０１Ｊ 41/34 ＺＡＢ 9523−3Ｇ 41/34 ＺＡＢＮ 41/36 ＺＡＢ 41/36 ＺＡＢＢＦ０２Ｐ 5/15 ＺＡＢＦ０２Ｐ 5/15 ＺＡＢＫ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の排気を浄化する排気浄化触媒を備え
た内燃機関の制御装置において、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記検出された運転状態に応じた燃料供給量を設定する
燃料供給量設定手段と、機関冷機時は、気筒吸入混合気の空燃比が所定空燃比に
対してリッチ側に設定される気筒とリーン側に設定され
る気筒とを有するように、前記設定された燃料供給量を
気筒間で補正する気筒燃料供給量補正手段と、前記気筒燃料供給量補正手段による燃料供給量の補正が
行なわれる際に、気筒間の出力差を抑制するように、気
筒間での吸入空気量を制御する気筒吸入空気量制御手段
と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
置。
【請求項２】前記気筒吸入空気量制御手段が、吸気弁の
開閉特性を選択切り換えして所定気筒への吸入空気量を
制御する手段であることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記気筒吸入空気量制御手段が、前記リッ
チ側に設定される気筒への吸入空気量が前記リーン側に
設定される気筒に対して少なくなるように、前記リッチ
側に設定される気筒の吸気弁の閉弁時期を前記リーン側
に設定される気筒に対して早めることを特徴とする請求
項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】前記気筒吸入空気量制御手段が、前記リッ
チ側に設定される気筒への吸入空気量が前記リーン側に
設定される気筒に対して少なくなるように、前記リッチ
側に設定される気筒の吸気弁の開弁時期を前記リーン側
に設定される気筒に対して遅めることを特徴とする請求
項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】前記気筒吸入空気量制御手段が、前記リッ
チ側に設定される気筒への吸入空気量が前記リーン側に
設定される気筒に対して少なくなるように、前記リッチ
側に設定される気筒の吸気弁のリフト量を前記リーン側
に設定される気筒に対して小さくすることを特徴とする
請求項２〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の制
御装置。
【請求項６】前記気筒吸入空気量制御手段が、吸気系に
介装される吸気制御弁を介して吸気絞り量を制御するこ
とで所定気筒への吸入空気量を制御する手段であること
を特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の
内燃機関の制御装置。
【請求項７】前記気筒吸入空気量制御手段が、前記リッ
チ側に設定される気筒への吸入空気量が前記リーン側に
設定される気筒に対して少なくなるように、吸気制御弁
を介して前記リッチ側に設定される気筒の吸気絞り量を
前記リーン側に設定される気筒に対して大きくすること
を特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】前記吸気制御弁が、気筒毎に設けられ、前
記気筒燃料供給量補正手段による燃料供給量の補正が行
なわれる際に閉弁されるスワール制御弁である場合に、前記リッチ側に設定される気筒への吸入空気量が前記リ
ーン側に設定される気筒に対して少なくなるように、前
記リッチ側に設定される気筒用のスワール制御弁の閉弁
時開口面積が前記リーン側に設定される気筒用のスワー
ル制御弁の閉弁時開口面積より小さく設定されることを
特徴とする請求項６または請求項７に記載の内燃機関の
制御装置。
【請求項９】前記気筒燃料供給量補正手段による燃料供
給量の補正が行なわれ、前記気筒吸入空気量制御手段に
よる所定気筒への吸入空気量の制御が行なわれる際に、運転状態に応じて設定される基本点火時期を所定量遅角
させる点火時期遅角制御手段を備えたことを特徴とする
請求項１〜請求項８の何れか１つに記載の内燃機関の制
御装置。