JP3577795B2

JP3577795B2 - Control device for multi-cylinder engine

Info

Publication number: JP3577795B2
Application number: JP20563295A
Authority: JP
Inventors: 忠樹太田; 保憲岩切; 幸大 ▲よし▼沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JPH0953489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多気筒エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の値とする暖機運転中において、一部の気筒の噴射弁からの燃料噴射量を少なくする（あるいは一部の気筒の噴射弁からの燃料噴射を停止する）ことにより、排気中に含まれる酸素濃度を周期的に濃くし、これによって三元触媒での酸化反応を促進させ、触媒を迅速に活性化するようにした装置がある（特開平２−１９６２７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来装置のように、触媒が活性化したタイミングで一部の気筒での燃料減量を解除して、全気筒とも同一の燃料噴射量となるように切換えるのでは、その一部の気筒において生じる大きな空燃比段差によりクランクシャフトに回転むらが発生し、切換時のエンジン安定性が悪くなる。
【０００４】
これに対応するため、燃料減量される一部気筒での空燃比が滑らかに変化するように、触媒の活性化タイミングより徐々に減量量を少なくしてゆくことが考えられる。つまり、触媒の活性化タイミングで空燃比を切換えて理論空燃比へと戻す際に空燃比をゆっくりと変化させるわけである。
【０００５】
しかしながら、空燃比切換時から空燃比が理論空燃比に落ち着くまでのエンジンの安定性は、点火時期の影響も大きく受けるので、空燃比切換前後で点火時期が一定であったのでは、エンジン安定性が悪くなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、空燃比切換時にエンジン安定性が悪くならないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図１６に示すように、排気管に設けた触媒が活性化したかどうかを判定する手段２１と、この判定結果より触媒が活性化する前は一部の気筒の空燃比をリーン化するとともに残りの気筒の空燃比を少なくとも理論空燃比よりリッチ化し、触媒が活性化したときはその一部気筒の空燃比のリーン化と残りの気筒の空燃比のリッチ化とを終了して各気筒の空燃比を全気筒とも同一の理論空燃比へと徐々に移行させる手段２２と、この理論空燃比へと徐々に移行する空燃比に応じて点火時期を設定する手段２３とを設け、前記リッチ化される気筒とリーン化される気筒とで理論空燃比時の点火時期へと戻される点火時期の変化速度を変え、リーン化される気筒のほうの変化速度を大きくする。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明において、前記点火時期をエンジンの負荷と回転数に応じても設定する。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において、前記理論空燃比への切換時に空燃比のフィードバック制御を停止する。
【００１１】
【作用】
触媒の活性化終了により空燃比を徐々に理論空燃比へと移行させることで、大きな空燃比段差が生じることがなく、これによってエンジン安定性の悪化を防止できるのであるが、空燃比が理論空燃比に落ち着くまでのエンジンの安定性は、点火時期の影響も大きく受けるので、移行時に点火時期が一定であったのでは、エンジン安定性が悪くなってしまう。このとき、第１の発明では理論空燃比へと徐々に移行する空燃比に応じて点火時期を設定するので、移行時に点火時期が一定であることに伴うエンジン安定性の悪化を防止できる。
また、触媒の活性化終了前には、トルク段差が生じないようにリッチ化される気筒とリーン化される気筒とで別々に点火時期を定めているが、このときの点火時期と移行後の理論空燃比時の点火時期との段差はリーン化される気筒のほうが大きいので、両方の気筒とも同じ点火時期の変化速度で理論空燃比時の点火時期へと戻したのでは、両気筒で理論空燃比時の点火時期に戻るタイミングがずれる。このとき、第１の発明では、両気筒の移行時の点火時期の変化速度を変え、リーン化される気筒のほうの変化速度を大きくしているので、両気筒とも理論空燃比時の点火時期に戻るタイミングが一致することになる。
【００１２】
第２の発明では、エンジンの負荷と回転数に応じても移行時の点火時期を設定するので、空燃比が理論空燃比に落ち着く前に運転条件が変化しても、適切な点火時期を与えることができる。
【００１４】
トルク変動を防止するため空燃比を徐々に移行させているのに、空燃比のフィードバック制御が行われたのでは、一気に理論空燃比に戻されることになり、トルク変動が生じかねない。このとき、第３の発明では空燃比のフィードバック制御を停止するので、徐々に空燃比を理論空燃比へと戻すことができ、これによってトルク変動を生じさせることがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体で、その吸気通路８には吸気絞り弁５の下流に位置して燃料噴射弁７が設けられ、コントロールユニット（図ではＣ／Ｕで略記）２からの噴射信号により吸気中に燃料を噴射供給する。この場合にエンジンに供給される燃料流量は体積流量管理であり、噴射弁の開弁時間によってその流量を調整している。
【００１６】
一方、シリンダーヘッドには燃焼室に臨んで点火プラグ１３の電極が設けられ、コントロールユニット２からの点火信号により所定のタイミングで点火コイルの一次電流が遮断されると、点火プラグ１３の電極に火花が飛んで、シリンダー内の混合気に着火される。この着火により燃焼したガスは、排気通路９に設けた触媒（三元触媒）１０によって浄化される。
【００１７】
コントロールユニット２にはクランク角センサー４からのＲｅｆ信号（４気筒では１８０°ごと、６気筒では１２０°ごとに発生）と１°信号、エアフローメーター６からの吸入空気量信号、排気通路９に設置したＯ_２センサー３からの空燃比（酸素濃度）信号、さらには水温センサー１１からのエンジン冷却水温信号等が入力され、これらに基づいてコントロールユニット２では燃料噴射量（空燃比）と点火時期（点火コイルの一次電流を遮断する時期）の各制御を行う。
【００１８】
燃料噴射量制御については、エンジン２回転ごとに１回、各気筒ごとに吸気弁の開く直前当たりのタイミングにおいて
Ｔｉ（ｎ）＝Ｔｐ×α×２＋Ｔｓ …（１）
ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅
α：空燃比フィードバック補正係数
Ｔｓ：バッテリー電圧に応じた無効パルス幅
の式により与えられる燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｎ）（ただしｎは気筒番号）で燃料噴射弁７を駆動する。４気筒エンジン（点火順序を＃１−＃３−＃４−＃２とする）を例にとると、今回のＲｅｆ信号の入力で１番気筒にＴｉ１の燃料が供給されたとすれば、次回（つまり１回後）のＲｅｆ信号の入力で３番気筒に、２回後のＲｅｆ信号の入力で４番気筒に、３回後のＲｅｆ信号の入力で２番気筒にそれぞれＴｉ３、Ｔｉ４、Ｔｉ２の燃料が供給されるわけである。こうした噴射方式（シーケンシャル噴射方式）は、エンジンの始動時を含むすべての運転域で行われる。
【００１９】
ここで、（１）式の基本噴射パルス幅Ｔｐは吸入空気量Ｑとエンジン回転数ＮとからＴｐ＝ｋ×Ｑ／Ｎ（ただしｋは定数）の式により演算する値で、このＴｐで決まる空燃比がベース空燃比といわれている。（１）式の空燃比フィードバック補正係数αは、Ｏ_２センサー出力に基づいて比例積分制御により計算される値で、始動から空燃比が理論空燃比に落ち着くまでの条件（後述する）など所定の条件では１００％にクランプされる。
【００２０】
コントロールユニット２ではまた、低温始動時に触媒１０を早期に活性化させるため、始動から触媒の活性化（終了）までのあいだ点火順序で一つ置きの気筒（一部の気筒）の空燃比を理論空燃比よりリッチ化するとともに、その間の気筒（残りの気筒）は理論空燃比よりリーン化することにより、排気中の酸素濃度を理論空燃比での運転時に比較して大幅に増加させ、これによって、触媒の低温活性を向上させる。
【００２１】
ここで、上記の（１）式に対応して、Ｔｉ（ｎ）の式を示すと、
リッチ気筒：Ｔｉ（ｎ）＝Ｔｐ×（リッチ気筒の空燃比補正係数）×２＋Ｔｓ …（２）
リーン気筒：Ｔｉ（ｎ）＝Ｔｐ×（リーン気筒の空燃比補正係数）×２＋Ｔｓ …（３）
であり、これらの式において、触媒の活性化前にはリッチ気筒（空燃比がリッチ化される気筒）の空燃比補正係数として１を超える値を、リーン気筒（空燃比がリーン化される気筒）の空燃比補正係数として１未満の少数を与えるのである。
【００２２】
一般に触媒の低温活性は酸素過剰域において大幅に向上し、その値も理論空燃比（もしくは理論空燃比よりもリッチ側の空燃比）下におけるものに比較して、大きいもので５０℃以上の差がある。このため、近年の厳しい排気規制に対応するため、低温時に外部からの２次空気を排気に導入する、いわゆる排気２次空気システムが排気エミッションを低減するための有力な手段の一つとして脚光を浴びてきている。しかしながら、このシステムでは排気系への２次空気導入のためコストの高いエアポンプを必要とする欠点がある。
【００２３】
これに対し、低温時に気筒別に点火順序にしたがい交互に空燃比をリッチ側とリーン側に制御し、結果的に理論空燃比での運転時に比較し排気中の空気過剰率λ相当で１０％〜２０％の酸素過剰状態にすることで、排気エミッションに関して排気２次空気システムと同等の効果が得られるとともに、高価なエアポンプも使用しないで済むことから、簡素で安価なシステムが得られる。
【００２４】
さて、触媒の活性化終了で、それまでリッチ化とリーン化とを行っていた気筒の空燃比を直ちに理論空燃比に切換えたのでは、触媒の活性化終了の前後で大きな空燃比段差が生まれ、これによって生じるクランクシャフトの回転むらなどによりエンジン安定性が悪くなる。
【００２５】
これに対応するには、リッチ化していた気筒、リーン化していた気筒とも触媒の活性化終了より徐々に理論空燃比へと移行させることである。上記の（２）、（３）式でいえば、リッチ気筒の空燃比補正係数を１を超える値から徐々に小さくして最終的に１にし、リーン気筒の空燃比補正係数を１未満の少数の値から徐々に大きくして最終的に１にするのである。
【００２６】
しかしながら、空燃比が理論空燃比に落ち着くまでのエンジンの安定性は、点火時期の影響も大きく受けるので、移行時に点火時期が一定であったのでは、エンジン安定性が悪くなってしまう。
【００２７】
これに対処するため本発明では、触媒の活性化終了から、それまでリッチ化していた気筒、リーン化していた気筒とも徐々に理論空燃比へと変化させつつ、理論空燃比へと移行する空燃比に応じて点火時期を設定する。
【００２８】
なお、触媒の活性化終了までは、空燃比フィードバック制御を停止しているが、触媒の活性化終了後の移行時も空燃比のフィードバック制御を停止する。空燃比を徐々に移行させているのに空燃比フィードバック制御を行ったのでは、空燃比が急に切換わることになるので、これを防止するためである。移行後は、空燃比を全気筒同一の理論空燃比へとフィードバック制御することはいうまでもない。
【００２９】
コントロールユニット２で実行されるこの制御の内容を、フローチャートにしたがって説明する。
【００３０】
図２のフローチャートは、始動時に始まり、理論空燃比への移行が完了するまでの空燃比ならびに点火時期を設定するためのもので、Ｒｅｆ信号（４気筒エンジンではクランク角で９０°ごとに発生する）に同期して実行する。
【００３１】
図２においてステップ１ではスタータースイッチをみてこれがＯＮのとき（つまり始動時）は、ステップ２で始動時の要求空燃比の設定がすべての気筒について終了しているかどうかみて、終了していなければ、ステップ３で始動時水温Ｔｗｉｎｔから図３を内容とするマップを参照することにより、始動時の要求空燃比を気筒別に設定する。
【００３２】
ここでは、低温時に触媒の低温活性化を図るため、点火順序で１つ置きの気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ化し、その間の気筒の空燃比を理論空燃比よりリーン化する。前述の４気筒エンジン（点火順序は＃１−＃３−＃４−＃２とする）で具体的に述べると、１番気筒と４番気筒をリッチ化ことによってこれら気筒からの排気中のＣＯ濃度を大きくし、また３番気筒と２番気筒をリーン化することによってこれら気筒からの排気中のＯ_２濃度を大きくするわけである。
【００３３】
また、図３に示したように始動時水温Ｔｗｉｎｔが低下するほどリッチ気筒（１、４番気筒）の要求空燃比が理論空燃比よりリッチ側の値となり、またリーン気筒（３、２番気筒）についても、始動時水温が低下するほど理論空燃比よりリーン側の値となるようにしている。このような始動時要求空燃比の設定により、低温ほどＯ_２とＣＯが交互に増加して触媒での酸化が促進され、触媒温度が上昇するわけである。なお、排気中のＯ_２濃度は冷却水温に関係なくほぼ一定値のまま、排気中のＣＯ濃度だけが、冷却水温が低下するほど濃くなる仕様でもかまわない。
【００３４】
図２のステップ４では始動時要求空燃比、始動時水温Ｔｗｉｎｔから始動時の要求点火時期（単位は圧縮上死点前のクランク角）を気筒別に設定する。この設定の仕方は、後述するステップ９でまとめて説明する。
【００３５】
ステップ５では要求空燃比に基づいて空燃比補正係数を気筒別に算出し、この空燃比補正係数を用いて（２）、（３）式により燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｎ）を気筒別に算出する。要求空燃比と空燃比補正係数との間には、
空燃比補正係数＝要求空燃比／理論空燃比 …（４）
なる関係があるので、この式を使って要求空燃比を空燃比補正係数に換算するのである。
【００３６】
ステップ６ではこのようにして求めた各気筒の燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｎ）を出力レジスターに転送する。リッチ気筒についての噴射タイミングになると、リッチ気筒の噴射弁に（２）式のＴｉ（ｎ）に応じた駆動信号が、またリーン気筒についての噴射タイミングになると、リーン気筒の噴射弁に（３）式のＴｉ（ｎ）に応じた駆動信号が出力され、燃料噴射がシーケンシャルに行われるわけである。
【００３７】
ステップ６ではまた各気筒の要求点火時期を点火時期制御用の出力インターフェースにセットする。点火時期の最大進角値よりもさらに進角側（たとえば７０°ＢＴＤＣ）でＲｅｆ信号が立ち上がるようにしているので、たとえば１番気筒用Ｒｅｆ信号の入力から１°信号がカウントされ、このカウント値が（７０−１番気筒の要求点火時期［°ＢＴＤＣ］）と一致したタイミングで点火コイルの一次電流が遮断され、１番気筒についての火花点火が行われるのである。
【００３８】
一方、スタータースイッチがＯＦＦになると、ステップ７で触媒が活性化したかどうかをみて、触媒が活性化するまではステップ８、９に、触媒が活性化したときステップ１０〜１５に進む。触媒が活性化したかどうかは、触媒の入口と出口に取り付けた排気温度センサー信号に基づいて行うことができ、たとえば触媒入口温度が３００℃以上かつ触媒出口温度が２５０℃以上のとき触媒が活性化したと、それ以外のとき触媒が活性化していないと判定する。ここで、入口温度のほうが高いのは、触媒内部に温度勾配が存在する関係上、現状の触媒だと入口、もしくは入口に近い部分から活性化するためである。なお、▲１▼始動時水温Ｔｗｉｎｔと始動からの経過時間、▲２▼始動時水温Ｔｗｉｎｔとその後の冷却水温Ｔｗ、あるいは▲３▼ダブルＯ_２センサーシステム用に用意された触媒の下流側酸素センサーの信号から触媒の活性化判定を行うこともできる。
【００３９】
ステップ８、９は触媒が活性化するまでの要求空燃比と要求点火時期を気筒別に求める部分で、まずステップ８では各気筒とも始動時要求空燃比をそのまま要求空燃比として固定する。
【００４０】
ステップ９では、このようにして固定された要求空燃比のほか、そのときの冷却水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎ、基本噴射パルス幅Ｔｐに基づいて、触媒が活性化するまでの要求点火時期を気筒別に設定する。触媒が活性化するまで空燃比を一定とするのに対し、点火時期については、始動直後から上昇していくＴｗや触媒が活性化する以前に変化するＮとＴｐに応じても点火時期を変化させるわけである。
【００４１】
ここで、点火時期を求めるためのパラメーターが４つ（空燃比、Ｔｗ、Ｎ、Ｔｐ）になることから、図４に示したように、リッチ気筒とリーン気筒とで２つの空燃比（リッチ気筒について０．８と０．９、リーン気筒について１．１と１．２）と５つの冷却水温Ｔｗとの組み合わせ数だけの点火時期マップを持っている。それら複数のマップ（各マップはＮとＴｐをパラメーターとする１６×１６の格子点をもつ）のうちから一部であるが、マップ１、マップ２、マップ５、マップ１６、マップ１２、マップ１５の各内容を図５、図６、図７、図８、図９、図１０に、また各マップ値（数値は圧縮上死点前のクランク角である）の一部だけを示す。図５〜図１０よりＮとＴｐが同じ条件であれば、リッチ気筒とリーン気筒とでＴｗが低下するにしたがい両者の要求点火時期の差が大きくなることがわかる。同じ水温条件ではリッチ気筒に対するほうがリーン気筒に対するよりも要求点火時期が遅れることはいうまでもない。
【００４２】
具体的な要求点火時期の計算については、たとえば、リッチ気筒で要求空燃比が１２である場合に、そのときの冷却水温が、図４に出てくる１０℃や２０℃といった温度（基準温度）と一致するときは、その基準温度に対する点火時期マップを参照して求めればよく、またそのときの冷却水温が１５℃や１８℃といった基準温度の間の温度（中間温度）のときは、１０℃に対する点火時期マップ値と２０℃に対する点火時期マップ値を用い、直線近似の補間計算により求めるのである。
【００４３】
こうした要求点火時期の計算方法は、始動時にも用いることができる。始動時には、始動時に適したＮとＴｐを予め定めておくことで、上記の要求点火時期の計算方法と同様にして求めるわけである。
【００４４】
図４に戻ると、触媒の活性化タイミングで冷却水温Ｔｗがたとえば５０℃に達するものとして、図４の各マップを設定している。したがって、冷間始動直後に冷却水温Ｔｗがたとえば１０℃であったときは、始動後の水温の上昇とともに、リッチ気筒では図４においてマップ１、２、３、４の順に用いられ、触媒が活性化する直前でマップ５が用いられることになる。同様にして、リーン気筒では図４においてマップ１６、１７、１８、１９の順に用いられ、触媒が活性化する直前ではマップ２０が用いられる。
【００４５】
このようにして要求空燃比を求めた後はステップ５、６に進み、要求空燃比からＴｉ（ｎ）を算出し、これと要求点火時期とを出力する。
【００４６】
次に、触媒の活性化終了でステップ１０に流れ、ここで空燃比の理論空燃比への移行が完了しているかどうかをみる。移行が完了していないときは、ステップ１１以降に進む。
【００４７】
ステップ１１〜１５は移行途中での要求空燃比と要求点火時期を設定する部分で、まずステップ１１ではこのステップに進んだのが初めてかどうかみて、初めてのときはステップ１２で触媒の活性化終了タイミングでの要求空燃比（つまり始動時要求空燃比）と理論空燃比との差ΔＡ／Ｆを
ΔＡ／Ｆ＝｜要求空燃比−理論空燃比｜ …（５）
の式により気筒別に計算し、この差ΔＡ／Ｆと触媒の活性化終了タイミングでのＮ、Ｔｐを用い、ステップ１３において移行サイクル数（触媒の活性化終了タイミングでの空燃比から理論空燃比へと移行させる際のサイクル数のこと）を算出する。なお、移行サイクル数に代えて移行期間とすることもできる。
【００４８】
ここで、移行サイクル数を求めるためのパラメーターは３つ（ΔＡ／Ｆ、Ｎ、Ｔｐ）となるので、図１１に示したように、リッチ気筒とリーン気筒とで空燃比差ΔＡ／Ｆがそれぞれ１、２、３のときの移行サイクル数マップを別々に持っている。これらのマップ（各マップはＮとＴｐをパラメーターとする８×８の格子点をもつ）のうちから一部であるが、図１１におけるマップ１とマップ４の各内容を図１２と図１３に、また図１２と図１３においては各マップ値の一部だけを示す。
【００４９】
図１２、図１３よりΔＡ／Ｆ、Ｔｐ、Ｎがすべて同じでも、リッチ気筒とリーン気筒とでは移行サイクル数が異なっている。このようにリッチ気筒とリーン気筒とで移行サイクル数が異なるのは、ポート内の燃料壁流量の相違により空燃比が理論空燃比に収束するまでの時間が両者で異なることによるものである。また、ΔＡ／Ｆが同じ条件でも、エンジン回転数Ｎが高いほど、またＴｐが大きいほど移行サイクル数が小さくなっている（移行期間が短くなる）。
【００５０】
具体的な移行サイクルの算出については、リッチ気筒、リーン気筒とも空燃比差ΔＡ／Ｆがたとえば１であったとして、リッチ気筒ではＮとＴｐから図１２のマップを参照して、またリーン気筒ではＮとＴｐから図１３のマップを参照して各移行サイクル数を求めるわけである。
【００５１】
ステップ１４では、触媒の活性化終了タイミングでの要求空燃比、ΔＡ／Ｆ、移行ステップ数に基づいて理論空燃比に至るまでの各サイクルにおける要求空燃比を気筒別に算出する。たとえば、触媒の活性化終了タイミングでの要求空燃比が１２、ΔＡ／Ｆが３、移行サイクル数が４であったリッチ気筒についての各サイクルにおける要求空燃比を、次のようにして算出する。
【００５２】

同様にして、触媒の活性化終了タイミングでの要求空燃比が１７、ΔＡ／Ｆが２、移行サイクル数が３であったリーン気筒についての各サイクルにおける要求空燃比は、次のようにして算出される。
【００５３】

ステップ１５では、このようにして求めたリッチ気筒とリーン気筒の各サイクルでの要求空燃比とＴｗ、Ｎ、Ｔｐとを用いて理論空燃比時の点火時期（全気筒で同一の点火時期）に至るまでの各サイクルでの要求点火時期を気筒別に設定する。
【００５４】
触媒が活性化する直前でリッチ気筒について図４のマップ５が、リーン気筒について図４のマップ２０が用いられ、さらにリッチ気筒について理論空燃比への移行時の各サイクルにおける要求空燃比が１３、１３、１５、１５と、リーン気筒について理論空燃比への移行時の各サイクルにおける要求空燃比が１６、１５、１５と算出される例を前述したが、この同じ例での要求点火時期を求めるために用いるマップは次の通りである。
【００５５】
〈１〉リッチ気筒
移行後１サイクル目：空燃比１３、水温５０℃より図４のマップ１０。
移行後２サイクル目：空燃比１３、水温５０℃より図４のマップ１０。
移行後３サイクル目：空燃比１５より図１４を内容とするマップ。
移行後４サイクル目：空燃比１５より図１４を内容とするマップ。
【００５６】
〈２〉リーン気筒
移行後１サイクル目：空燃比１６、水温５０℃より図４のマップ１５。
移行後２サイクル目：空燃比１５より図１４を内容とするマップ。
移行後３サイクル目：空燃比１５より図１４を内容とするマップ。
【００５７】
ここで、図１４は、空燃比が理論空燃比（＝１５）でかつ触媒が活性化したときの冷却水温（この例では５０℃）に対する要求点火時期である。
【００５８】
上記〈１〉、〈２〉に示した点火時期が図２においてはどのようにして求められるかを記すと、リッチ気筒、リーン気筒とも、ステップ１２、１３を経てステップ１４、１５と進んだときに移行後１サイクル目の要求空燃比と要求点火時期が、またステップ１２、１３を飛ばしてステップ１４、１５に進むときにリッチ気筒では移行後２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目（移行完了サイクル）の要求空燃比と要求点火時期とが、これに対してリーン気筒では移行後２サイクル目と３サイクル目（移行完了サイクル）の要求空燃比と要求点火時期とが求められることになる。
【００５９】
ステップ１１〜１５を気筒の数だけ繰り返すことにより、各気筒について各サイクルでの要求空燃比と要求点火時期とを算出し、すべての気筒で移行完了サイクルまで達した後は、図２のフローを終了して通常時の空燃比と点火時期（各気筒とも空燃比は理論空燃比、点火時期は理論空燃比時の点火時期）の各制御に移る。
【００６０】
このようにして、本発明では、図１５にも示したように空燃比を理論空燃比に戻すに際して、リッチ気筒とリーン気筒の各空燃比を徐々に理論空燃比へと移行させつつ、その移行する空燃比に応じてリッチ気筒とリーン気筒の各点火時期を設定するようにしたので、空燃比を理論空燃比に戻す途中の要求空燃比に見合った点火時期を与えることが可能となり、エンジンの安定性を損なうことがない。なお、図１５は理論空燃比へと戻す途中の各サイクルにおける空燃比を上記の▲１▼〜▲７▼で、またその空燃比に応じて点火時期を〈１〉、〈２〉で算出した態様を波形図として示したもので、移行期間を実際より極端に拡大している。
【００６１】
実施の形態では本発明の考え方を示すため、点火時期を求めるためのパラメーターとしての空燃比が整数の場合で説明したが、整数に限られることはない。ただし、その場合には、点火時期マップの総数が増加し、メモリー容量の負担となるので、たとえば冷却水温が１０℃以下ではマップでなく、リッチ気筒、リーン気筒とも冷却水温に応じたテーブルにするとか、メモリー容量を減らす方向の工夫が必要である。
【００６２】
また、触媒の活性化後に空燃比を徐々に理論空燃比へと戻す際に、実際のシリンダー内の空燃比がポート内の燃料壁流量の影響を受け、時間的に前のタイミングで要求空燃比よりリッチになっているときは今回のタイミングでもリッチに、また時間的に前のタイミングで要求空燃比よりリーンなっているときは今回のタイミングでもリーンになることが予測される。したがって、理論空燃比へと戻す途中の要求空燃比に対して点火時期を設定していると、実際の空燃比が要求空燃比よりリッチになっているときは、点火時期が進みすぎとなり、この逆に実際の空燃比が要求空燃比よりリーンになっているときは点火時期が遅れ過ぎとなる。このため、空燃比を理論空燃比へと戻す際の要求点火時期の算出については、ポート内の燃料壁流量をも考慮する必要がある。
【００６３】
実施の形態では、リッチ気筒については、理論空燃比よりもリッチ化する場合で説明したが、理論空燃比のままでもかまわない。
【００６４】
【発明の効果】
第１の発明では、空燃比を徐々に理論空燃比へと戻しつつ、その理論空燃比へと徐々に移行する空燃比に応じて点火時期を設定するので、移行時に点火時期が一定であることに伴うエンジン安定性の悪化を防止できる。
また、第１の発明では、両気筒の移行時の点火時期の変化速度を変え、リーン化される気筒のほうの変化速度を大きくしているので、リッチ化される気筒、リーン化される気筒の両気筒とも理論空燃比時の点火時期に戻るタイミングが一致する。
【００６５】
第２の発明では、空燃比が理論空燃比に落ち着く前に運転条件が変化しても、適切な点火時期を与えることができる。
【００６７】
第３の発明では、空燃比のフィードバック制御により、一気に理論空燃比へと戻されることがないので、トルク変動を生じさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の一形態の制御システム図である。
【図２】要求空燃比と要求点火時期の設定を説明するためのフローチャートである。
【図３】リッチ気筒とリーン気筒に対する始動時の各要求空燃比のテーブル特性図である。
【図４】要求空燃比と冷却水温との組み合わせに対してリッチ気筒とリーン気筒とでいずれの点火時期マップを使うかを示す表図である。
【図５】図４におけるマップ１の特性図である。
【図６】図４におけるマップ２の特性図である。
【図７】図４におけるマップ５の特性図である。
【図８】図４におけるマップ１６の特性図である。
【図９】図４におけるマップ１２の特性図である。
【図１０】図４におけるマップ１５の特性図である。
【図１１】空燃比差ΔＡ／Ｆに対してリッチ気筒とリーン気筒とでいずれの移行サイクル数マップを使うかを示す表図である。
【図１２】図１１におけるマップ１の特性図である。
【図１３】図１１におけるマップ４の特性図である。
【図１４】空燃比が理論空燃比で水温が５０℃での要求点火時期のマップ特性図である。
【図１５】冷間始動時の要求空燃比と要求点火時期の変化波形図である。
【図１６】第１の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１エンジン本体
２コントロールユニット
４クランク角センサー
６エアフローメーター
７燃料噴射弁
１１水温センサー
２１触媒活性化判定手段
２２空燃比制御手段
２３点火時期設定手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a multi-cylinder engine.
[0002]
[Prior art]
During a warm-up operation in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is a value richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of fuel injection from the injection valves of some cylinders is reduced (or the fuel injection from the injection valves of some cylinders). By stopping the injection, the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is periodically increased, thereby promoting the oxidation reaction in the three-way catalyst, and quickly activating the catalyst (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157572). JP-A-2-19627).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as in the conventional device, when the fuel reduction in some of the cylinders is canceled at the timing when the catalyst is activated, and all the cylinders are switched to have the same fuel injection amount, in some of the cylinders, The resulting large air-fuel ratio step causes uneven rotation of the crankshaft, deteriorating engine stability at the time of switching.
[0004]
In order to cope with this, it is conceivable that the amount of reduction is gradually reduced from the activation timing of the catalyst so that the air-fuel ratio in some of the cylinders whose fuel is reduced changes smoothly. That is, the air-fuel ratio is slowly changed when the air-fuel ratio is switched to the stoichiometric air-fuel ratio at the activation timing of the catalyst.
[0005]
However, the stability of the engine from when the air-fuel ratio is switched to when the air-fuel ratio settles at the stoichiometric air-fuel ratio is greatly affected by the ignition timing. Gets worse.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the engine stability from being deteriorated when the air-fuel ratio is switched.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, as shown in FIG. 16, means 21 for judging whether a catalyst provided in an exhaust pipe has been activated, and based on the judgment result, the air-fuel ratio of some cylinders before the catalyst is activated And the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made richer at least than the stoichiometric air-fuel ratio.When the catalyst is activated, the leaning of the air-fuel ratio of some of the cylinders and the enrichment of the air-fuel ratio of the remaining cylinders are terminated. Means 22 for gradually shifting the air-fuel ratio of each cylinder to the same stoichiometric air-fuel ratio for all cylinders, and means 23 for setting the ignition timing according to the air-fuel ratio gradually shifting to this stoichiometric air-fuel ratio. EstablishmentThe change rate of the ignition timing that returns to the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio is changed between the rich cylinder and the lean cylinder, and the change rate of the lean cylinder is increased..
[0008]
In a second aspect based on the first aspect, the ignition timing is set also according to an engine load and a rotation speed.
[0010]
No.3In the invention of the first aspect, the firstOr secondIn the invention, the feedback control of the air-fuel ratio is stopped at the time of switching to the stoichiometric air-fuel ratio.
[0011]
[Action]
By gradually shifting the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio upon completion of the activation of the catalyst, a large air-fuel ratio step does not occur, which can prevent the engine stability from deteriorating. Since the stability of the engine until the fuel ratio is settled is greatly affected by the ignition timing, if the ignition timing is constant at the time of the shift, the engine stability will deteriorate. At this time, in the first invention, since the ignition timing is set according to the air-fuel ratio that gradually shifts to the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to prevent engine stability from deteriorating due to the constant ignition timing at the time of the shift.
Further, before the activation of the catalyst is completed, the ignition timing is separately set for the cylinder to be enriched and the cylinder to be leaned so as not to cause a torque step, but the ignition timing at this time and the ignition timing after the shift are determined. Since the difference between the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio and the leaned cylinder is larger, if both cylinders return to the stoichiometric air-fuel ratio at the same ignition timing change speed, the theoretical The timing of returning to the ignition timing at the time of the air-fuel ratio is shifted. At this time, in the first invention, since the changing speed of the ignition timing at the transition of both cylinders is changed to increase the changing speed of the cylinder to be made lean, both the ignition timings at the stoichiometric air-fuel ratio are used. At the same time.
[0012]
In the second aspect, the ignition timing at the time of transition is set according to the load and the number of revolutions of the engine. Therefore, even if the operating conditions change before the air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio, an appropriate ignition timing is given. be able to.
[0014]
If the air-fuel ratio is gradually shifted to prevent the torque fluctuation, but the feedback control of the air-fuel ratio is performed, the air-fuel ratio is returned to the stoichiometric air-fuel ratio at a stretch, and torque fluctuation may occur. At this time,3According to the invention, the feedback control of the air-fuel ratio is stopped, so that the air-fuel ratio can be gradually returned to the stoichiometric air-fuel ratio, thereby causing no torque fluctuation.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine main body. A fuel injection valve 7 is provided in an intake passage 8 at a position downstream of an intake throttle valve 5. An injection signal from a control unit (abbreviated as C / U in the figure) 2 is provided. Injects and supplies fuel during intake. In this case, the flow rate of the fuel supplied to the engine is controlled by volume flow rate, and the flow rate is adjusted by the opening time of the injector.
[0016]
On the other hand, the cylinder head is provided with an electrode of the ignition plug 13 facing the combustion chamber. When the primary current of the ignition coil is interrupted at a predetermined timing by an ignition signal from the control unit 2, the electrode of the ignition plug 13 sparks. Flew and ignited the mixture in the cylinder. The gas burned by the ignition is purified by a catalyst (three-way catalyst) 10 provided in the exhaust passage 9.
[0017]
In the control unit 2, a Ref signal from the crank angle sensor 4 (every 180 ° for four cylinders, every 120 ° for six cylinders) and a 1 ° signal, an intake air amount signal from the air flow meter 6, and an exhaust passage 9 O₂An air-fuel ratio (oxygen concentration) signal from the sensor 3 and an engine cooling water temperature signal from the water temperature sensor 11 are input. Based on these signals, the control unit 2 controls the fuel injection amount (air-fuel ratio) and ignition timing (ignition of the ignition coil). (When the primary current is cut off).
[0018]
Regarding the fuel injection amount control, once every two revolutions of the engine, the timing immediately before the opening of the intake valve is opened for each cylinder.
Ti (n) = Tp × α × 2 + Ts (1)
Where Tp: basic injection pulse width
α: Air-fuel ratio feedback correction coefficient
Ts: invalid pulse width according to battery voltage
The fuel injection valve 7 is driven with the fuel injection pulse width Ti (n) (where n is the cylinder number) given by the following equation. Taking a four-cylinder engine (ignition order is # 1- # 3- # 4- # 2) as an example, if the fuel of Ti1 is supplied to the first cylinder by the input of the Ref signal this time, That is, the input of the Ref signal (after one time) causes the third cylinder, the input of the Ref signal two times later causes the fourth cylinder, and the input of the Ref signal three times causes the second cylinder to receive Ti3, Ti4, and Ti2. Fuel is supplied. Such an injection method (sequential injection method) is performed in all operating ranges including when the engine is started.
[0019]
Here, the basic injection pulse width Tp in the expression (1) is a value calculated from the intake air amount Q and the engine speed N by an expression of Tp = k × Q / N (k is a constant), and is determined by this Tp. The air-fuel ratio is called the base air-fuel ratio. The air-fuel ratio feedback correction coefficient α in the equation (1) is O₂This is a value calculated by the proportional-integral control based on the sensor output, and is clamped to 100% under predetermined conditions such as conditions from the start until the air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio (described later).
[0020]
The control unit 2 also theoretically calculates the air-fuel ratio of every other cylinder (a part of the cylinders) in the ignition order from the start to the activation (end) of the catalyst in order to activate the catalyst 10 early at the time of low temperature start. As the air-fuel ratio becomes richer and the cylinders in the middle (the remaining cylinders) become leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas greatly increases compared to when operating at the stoichiometric air-fuel ratio. Improve the low temperature activity of the catalyst.
[0021]
Here, when the expression of Ti (n) is shown in correspondence with the above expression (1),
Rich cylinder: Ti (n) = Tp × (air-fuel ratio correction coefficient of rich cylinder) × 2 + Ts (2)
Lean cylinder: Ti (n) = Tp × (air-fuel ratio correction coefficient of lean cylinder) × 2 + Ts (3)
In these equations, before the activation of the catalyst, a value exceeding 1 as the air-fuel ratio correction coefficient of the rich cylinder (cylinder whose air-fuel ratio is enriched) is set to a value that exceeds 1 as the lean cylinder (cylinder whose air-fuel ratio is leaned). ), A small number less than 1 is given as the air-fuel ratio correction coefficient.
[0022]
Generally, the low-temperature activity of the catalyst is significantly improved in the oxygen excess region, and the value thereof is larger than that under the stoichiometric air-fuel ratio (or an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio) by a difference of 50 ° C. or more. There is. For this reason, in order to respond to recent strict exhaust regulations, secondary air from outside is introduced into exhaust at low temperatures. The so-called exhaust secondary air system has attracted attention as one of the effective means for reducing exhaust emissions. I'm taking a bath. However, this system has a disadvantage that a costly air pump is required for introducing secondary air into the exhaust system.
[0023]
On the other hand, at low temperature, the air-fuel ratio is alternately controlled to the rich side and the lean side according to the ignition order for each cylinder, and as a result, compared with the operation at the stoichiometric air-fuel ratio, 10% to By providing a 20% oxygen excess state, an effect equivalent to that of the exhaust secondary air system can be obtained in terms of exhaust emission, and a simple and inexpensive system can be obtained because an expensive air pump is not required.
[0024]
If the air-fuel ratio of the cylinder, which had been rich and lean, was immediately switched to the stoichiometric air-fuel ratio at the end of the catalyst activation, a large air-fuel ratio step was created before and after the catalyst activation was completed. As a result, the stability of the engine deteriorates due to uneven rotation of the crankshaft and the like.
[0025]
In order to cope with this, it is necessary to gradually shift to the stoichiometric air-fuel ratio from the end of the activation of the catalyst in both the rich and lean cylinders. According to the above equations (2) and (3), the air-fuel ratio correction coefficient of the rich cylinder is gradually reduced from a value exceeding 1 to finally 1 and the air-fuel ratio correction coefficient of the lean cylinder is reduced to a small number less than 1. Is gradually increased from the value of.
[0026]
However, the stability of the engine until the air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio is greatly affected by the ignition timing. Therefore, if the ignition timing is constant at the time of the transition, the engine stability will deteriorate.
[0027]
In order to cope with this, in the present invention, the air-fuel ratio which shifts to the stoichiometric air-fuel ratio while gradually changing to the stoichiometric air-fuel ratio from the end of the activation of the catalyst to the cylinders that have been enriched and the cylinders that have been leaned until then is gradually increased. Set the ignition timing according to.
[0028]
The air-fuel ratio feedback control is stopped until the activation of the catalyst is completed. However, the feedback control of the air-fuel ratio is also stopped at the time of transition after the activation of the catalyst is completed. If the air-fuel ratio feedback control is performed while the air-fuel ratio is gradually shifted, the air-fuel ratio is suddenly switched, so that this is prevented. After the shift, it goes without saying that the air-fuel ratio is feedback-controlled to the same stoichiometric air-fuel ratio for all cylinders.
[0029]
The contents of this control executed by the control unit 2 will be described with reference to a flowchart.
[0030]
The flowchart of FIG. 2 is used to set the air-fuel ratio and the ignition timing from the start of the engine until the transition to the stoichiometric air-fuel ratio is completed. The Ref signal (generated at every 90 ° crank angle in a four-cylinder engine). ).
[0031]
In FIG. 2, when the starter switch is turned on in step 1 (that is, at the time of starting), it is determined in step 2 whether the setting of the required air-fuel ratio at the time of starting has been completed for all the cylinders. In step 3, the required air-fuel ratio at the time of starting is set for each cylinder by referring to the map containing the contents of FIG. 3 from the starting water temperature Twint.
[0032]
Here, in order to activate the catalyst at a low temperature at a low temperature, the air-fuel ratio of every other cylinder is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio in the ignition order, and the air-fuel ratio of the cylinders between them is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. More specifically, in the above-described four-cylinder engine (the ignition order is # 1- # 3- # 4- # 2), by enriching the first and fourth cylinders, CO in exhaust from these cylinders is reduced. By increasing the concentration and increasing the leanness of the third and second cylinders, O₂This is to increase the concentration.
[0033]
As shown in FIG. 3, the required air-fuel ratio of the rich cylinders (the first and fourth cylinders) becomes a value richer than the stoichiometric air-fuel ratio as the starting water temperature Twint decreases, and the lean cylinders (the third and second cylinders). ) Is also set to a value leaner than the stoichiometric air-fuel ratio as the starting water temperature decreases. With the setting of the required air-fuel ratio at the time of starting, the lower the temperature, the lower the O₂And CO increase alternately to promote oxidation by the catalyst, and the catalyst temperature increases. In addition, O in exhaust₂The concentration may remain almost constant irrespective of the cooling water temperature, and the specification may be such that only the CO concentration in the exhaust gas increases as the cooling water temperature decreases.
[0034]
In step 4 of FIG. 2, a required ignition timing (unit: crank angle before top dead center in compression) is set for each cylinder based on the required air-fuel ratio at start and the water temperature Twint at start. This setting method will be collectively described in step 9 described later.
[0035]
In step 5, an air-fuel ratio correction coefficient is calculated for each cylinder based on the required air-fuel ratio, and the fuel injection pulse width Ti (n) is calculated for each cylinder by using the air-fuel ratio correction coefficient according to the equations (2) and (3). Between the required air-fuel ratio and the air-fuel ratio correction coefficient,
Air-fuel ratio correction coefficient = required air-fuel ratio / stoichiometric air-fuel ratio (4)
Therefore, the required air-fuel ratio is converted into an air-fuel ratio correction coefficient using this equation.
[0036]
In step 6, the fuel injection pulse width Ti (n) of each cylinder thus obtained is transferred to the output register. At the injection timing for the rich cylinder, a drive signal corresponding to Ti (n) in equation (2) is applied to the injection valve of the rich cylinder, and at the injection timing for the lean cylinder, (3) is applied to the injection valve of the lean cylinder. A drive signal corresponding to Ti (n) in the equation is output, and fuel injection is performed sequentially.
[0037]
In step 6, the required ignition timing of each cylinder is set to an output interface for controlling ignition timing. Since the Ref signal rises further on the advance side (for example, 70 ° BTDC) than the maximum advance value of the ignition timing, for example, the 1 ° signal is counted from the input of the Ref signal for the first cylinder, and this count value is obtained. At the time when the value of (1) matches the required ignition timing of the 70-1st cylinder [° BTDC], the primary current of the ignition coil is cut off, and spark ignition is performed on the 1st cylinder.
[0038]
On the other hand, when the starter switch is turned off, it is determined whether or not the catalyst has been activated in step 7, and the process proceeds to

steps

8 and 9 until the catalyst is activated, and proceeds to steps 10 to 15 when the catalyst is activated. Whether the catalyst has been activated can be determined based on exhaust temperature sensor signals attached to the inlet and outlet of the catalyst. For example, when the catalyst inlet temperature is 300 ° C or higher and the catalyst outlet temperature is 250 ° C or higher, the catalyst is activated. Otherwise, it is determined that the catalyst has not been activated otherwise. Here, the reason why the inlet temperature is higher is that the catalyst is activated from the inlet or a portion close to the inlet in the case of the current catalyst because of the presence of a temperature gradient inside the catalyst. It should be noted that (1) the starting water temperature Twint and the elapsed time from the start, (2) the starting water temperature Twint and the subsequent cooling water temperature Tw, or (3) double O₂The activation of the catalyst can also be determined from the signal of the downstream oxygen sensor of the catalyst prepared for the sensor system.
[0039]

Steps

8 and 9 determine the required air-fuel ratio and the required ignition timing for each cylinder until the catalyst is activated. First, in step 8, the required air-fuel ratio at startup is fixed as the required air-fuel ratio for each cylinder.
[0040]
In step 9, the required ignition timing until the catalyst is activated is determined based on the coolant temperature Tw, the engine speed N, and the basic injection pulse width Tp in addition to the required air-fuel ratio fixed in this manner. Set separately. While the air-fuel ratio is kept constant until the catalyst is activated, the ignition timing varies with the Tw, which rises immediately after starting, and the N and Tp, which change before the catalyst is activated. That is.
[0041]
Here, since there are four parameters for determining the ignition timing (air-fuel ratio, Tw, N, and Tp), as shown in FIG. 4, two air-fuel ratios (rich cylinder and rich cylinder) are provided for the rich cylinder and the lean cylinder. 0.8 and 0.9, and 1.1 and 1.2) for the lean cylinder and five cooling water temperatures Tw. Some of these maps (each map has 16 × 16 grid points with N and Tp as parameters) are map 1, map 2, map 5, map 16, map 12, and map 15. 5, 6, 7, 8, 9, and 10, and only a part of each map value (the numerical value is the crank angle before the compression top dead center) is shown. It can be seen from FIGS. 5 to 10 that, under the same conditions of N and Tp, the difference between the required ignition timings of the rich cylinder and the lean cylinder increases as Tw decreases. Needless to say, under the same water temperature condition, the required ignition timing is later for the rich cylinder than for the lean cylinder.
[0042]
For specific calculation of the required ignition timing, for example, when the required air-fuel ratio is 12 in a rich cylinder, the cooling water temperature at that time is a temperature (reference temperature) such as 10 ° C. or 20 ° C. shown in FIG. When the cooling water temperature at that time is a temperature between the reference temperatures (intermediate temperature) such as 15 ° C. or 18 ° C. (intermediate temperature), 10 ° C. , And the ignition timing map value for 20 ° C. is used to calculate the linear approximation by interpolation.
[0043]
Such a calculation method of the required ignition timing can be used also at the time of starting. At the start, N and Tp suitable for the start are determined in advance, so that the required ignition timing is calculated in the same manner as described above.
[0044]
Returning to FIG. 4, each map in FIG. 4 is set assuming that the cooling water temperature Tw reaches, for example, 50 ° C. at the activation timing of the catalyst. Therefore, when the cooling water temperature Tw is, for example, 10 ° C. immediately after the cold start, the water temperature rises after the start, and the rich cylinder is used in the order of

maps

1, 2, 3, and 4 in FIG. Immediately before the conversion, the map 5 is used. Similarly, in the lean cylinder, the maps are used in the order of

maps

16, 17, 18, and 19 in FIG. 4, and the map 20 is used immediately before the catalyst is activated.
[0045]
After obtaining the required air-fuel ratio in this manner, the process proceeds to

steps

5 and 6, where Ti (n) is calculated from the required air-fuel ratio, and the required ignition timing is output.
[0046]
Next, when the activation of the catalyst is completed, the process proceeds to step 10, where it is determined whether the transition of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is completed. If the transfer has not been completed, the process proceeds to step 11 and subsequent steps.
[0047]
Steps 11 to 15 are for setting the required air-fuel ratio and the required ignition timing during the transition. First, in step 11, it is determined whether or not this step has been performed for the first time. The difference ΔA / F between the required air-fuel ratio at the timing (that is, the required air-fuel ratio at start-up) and the stoichiometric air-fuel ratio is
ΔA / F = | required air-fuel ratio−stoichiometric air-fuel ratio | (5)
Using the difference ΔA / F and N and Tp at the catalyst activation end timing, in step 13, the number of transition cycles (from the air-fuel ratio at the catalyst activation end timing to the stoichiometric air-fuel ratio) And the number of cycles when shifting). Note that a transition period may be used instead of the number of transition cycles.
[0048]
Here, since there are three parameters (ΔA / F, N, Tp) for obtaining the number of transition cycles, as shown in FIG. 11, the air-fuel ratio difference ΔA / F between the rich cylinder and the lean cylinder respectively There are separate transition cycle number maps for 1, 2, and 3. Among these maps (each map has 8 × 8 grid points with N and Tp as parameters), the contents of Map 1 and Map 4 in FIG. 11 are shown in FIG. 12 and FIG. 12 and 13 show only a part of each map value.
[0049]
12 and 13, even when ΔA / F, Tp, and N are all the same, the number of transition cycles differs between the rich cylinder and the lean cylinder. The reason why the number of transition cycles differs between the rich cylinder and the lean cylinder is that the time until the air-fuel ratio converges to the stoichiometric air-fuel ratio differs between the two due to the difference in the flow rate of the fuel wall in the port. In addition, even under the same condition of ΔA / F, the higher the engine speed N and the higher the Tp, the smaller the number of transition cycles (the shorter the transition period).
[0050]
Regarding the calculation of the specific transition cycle, it is assumed that the air-fuel ratio difference ΔA / F is, for example, 1 in both the rich cylinder and the lean cylinder, and the rich cylinder is referred to the map of FIG. The number of transition cycles is obtained from N and Tp with reference to the map of FIG.
[0051]
In step 14, the required air-fuel ratio in each cycle up to the stoichiometric air-fuel ratio is calculated for each cylinder based on the required air-fuel ratio at the catalyst activation end timing, ΔA / F, and the number of transition steps. For example, the required air-fuel ratio in each cycle of the rich cylinder having the required air-fuel ratio of 12, the ΔA / F of 3, and the transition cycle number of 4 at the catalyst activation end timing is calculated as follows.
[0052]

Similarly, the required air-fuel ratio in each cycle for the lean cylinder having the required air-fuel ratio of 17, the ΔA / F of 2, and the number of transition cycles of 3 at the catalyst activation end timing is calculated as follows. Is done.
[0053]

In step 15, the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio (the same ignition timing in all cylinders) is calculated using the required air-fuel ratios and Tw, N, and Tp in each cycle of the rich cylinder and the lean cylinder thus determined. The required ignition timing in each cycle up to this point is set for each cylinder.
[0054]
Immediately before the catalyst is activated, the map 5 of FIG. 4 is used for the rich cylinder, the map 20 of FIG. 4 is used for the lean cylinder, and the required air-fuel ratio in each cycle at the time of transition to the stoichiometric air-fuel ratio is 13 for the rich cylinder. 13, 15, 15 and the example in which the required air-fuel ratio in each cycle at the time of transition to the stoichiometric air-fuel ratio for the lean cylinder is calculated as 16, 15, 15 has been described. The required ignition timing in this same example is obtained. The map used for this is as follows.
[0055]
<1> Rich cylinder
First cycle after shift: map 10 in FIG. 4 from air-fuel ratio 13 and water temperature 50 ° C.
Second cycle after shift: map 10 in FIG. 4 from air-fuel ratio 13 and water temperature 50 ° C.
Third cycle after shift: a map containing FIG. 14 based on an air-fuel ratio of 15.
Fourth cycle after shift: A map containing FIG. 14 based on an air-fuel ratio of 15.
[0056]
<2> Lean cylinder
First cycle after shift: map 15 in FIG. 4 from air-fuel ratio 16 and water temperature 50 ° C.
Second cycle after shift: a map containing FIG. 14 based on an air-fuel ratio of 15.
Third cycle after shift: a map containing FIG. 14 based on an air-fuel ratio of 15.
[0057]
Here, FIG. 14 shows the required ignition timing with respect to the cooling water temperature (50 ° C. in this example) when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio (= 15) and the catalyst is activated.
[0058]
The manner in which the ignition timings shown in the above <1> and <2> are obtained in FIG. 2 is described as follows. For both the rich cylinder and the lean cylinder, after proceeding to

steps

14 and 15 via

steps

12 and 13 The required air-fuel ratio and the required ignition timing in the first cycle after the transition to the first cycle, and when going to

steps

14 and 15 after skipping

steps

12 and 13, in the rich cylinder, the second cycle, the third cycle, and the fourth cycle (the transition On the other hand, the required air-fuel ratio and the required ignition timing of the second cylinder and the required ignition timing of the second and third cycles after the transition (transition completion cycle) are obtained for the lean cylinder. .
[0059]
By repeating Steps 11 to 15 by the number of cylinders, the required air-fuel ratio and the required ignition timing in each cycle are calculated for each cylinder, and after reaching the transition completion cycle in all cylinders, the flow of FIG. After the termination, the control is shifted to the normal control of the air-fuel ratio and the ignition timing (the air-fuel ratio of each cylinder is the stoichiometric air-fuel ratio, and the ignition timing is the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio).
[0060]
Thus, in the present invention, when the air-fuel ratio is returned to the stoichiometric air-fuel ratio as shown in FIG. 15, the air-fuel ratios of the rich cylinder and the lean cylinder are gradually shifted to the stoichiometric air-fuel ratio, and the transition is performed. Since the ignition timing of each of the rich and lean cylinders is set in accordance with the air-fuel ratio to be performed, it is possible to provide an ignition timing corresponding to the required air-fuel ratio in the process of returning the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio. There is no loss of stability. In FIG. 15, the air-fuel ratio in each cycle of returning to the stoichiometric air-fuel ratio was calculated in the above (1) to (7), and the ignition timing was calculated in <1> and <2> according to the air-fuel ratio. The mode is shown as a waveform diagram, in which the transition period is extremely extended.
[0061]
In the embodiment, to show the concept of the present invention, the case where the air-fuel ratio as a parameter for obtaining the ignition timing is an integer has been described, but the invention is not limited to the integer. However, in this case, since the total number of ignition timing maps increases and the memory capacity becomes burdensome, for example, if the cooling water temperature is 10 ° C. or less, the map is not used, and the tables for rich cylinders and lean cylinders are made according to the cooling water temperature. For example, it is necessary to devise ways to reduce the memory capacity.
[0062]
Also, when gradually returning the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio after the catalyst is activated, the actual air-fuel ratio in the cylinder is affected by the fuel wall flow rate in the port, and the required air-fuel ratio is When the air-fuel ratio becomes richer, it is predicted that the air-fuel ratio will be rich at the current timing, and when the air-fuel ratio is leaner than the required air-fuel ratio at a timing earlier in time, it will be predicted that the air-fuel ratio will be lean at the current timing. Therefore, if the ignition timing is set for the required air-fuel ratio on the way to return to the stoichiometric air-fuel ratio, the ignition timing will be too advanced when the actual air-fuel ratio is richer than the required air-fuel ratio, Conversely, when the actual air-fuel ratio is leaner than the required air-fuel ratio, the ignition timing is too late. Therefore, when calculating the required ignition timing when returning the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, it is necessary to consider the fuel wall flow rate in the port.
[0063]
In the embodiment, the case where the rich cylinder is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio has been described, but the stoichiometric air-fuel ratio may be used.
[0064]
【The invention's effect】
According to the first aspect, the ignition timing is set according to the air-fuel ratio gradually shifting to the stoichiometric air-fuel ratio while gradually returning the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio. This can prevent the deterioration of the engine stability due to the above.
Further, in the first invention, the changing speed of the ignition timing at the time of transition between the two cylinders is changed to increase the changing speed of the cylinder to be made lean, so that the cylinder to be made rich and the cylinder to be made lean Both cylinders have the same timing to return to the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio.
[0065]
According to the second aspect, an appropriate ignition timing can be given even if the operating conditions change before the air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio.
[0067]
No.3According to the invention, since the air-fuel ratio is not returned to the stoichiometric air-fuel ratio at once by the feedback control of the air-fuel ratio, the torque does not fluctuate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining setting of a required air-fuel ratio and a required ignition timing.
FIG. 3 is a table characteristic diagram of each required air-fuel ratio at the time of starting for a rich cylinder and a lean cylinder.
FIG. 4 is a table showing which ignition timing map is used for a rich cylinder and a lean cylinder for a combination of a required air-fuel ratio and a cooling water temperature.
FIG. 5 is a characteristic diagram of Map 1 in FIG. 4;
6 is a characteristic diagram of a map 2 in FIG.
FIG. 7 is a characteristic diagram of a map 5 in FIG. 4;
8 is a characteristic diagram of a map 16 in FIG.
FIG. 9 is a characteristic diagram of a map 12 in FIG. 4;
FIG. 10 is a characteristic diagram of a map 15 in FIG.
FIG. 11 is a table showing which transition cycle number map is used for a rich cylinder and a lean cylinder with respect to an air-fuel ratio difference ΔA / F.
FIG. 12 is a characteristic diagram of map 1 in FIG. 11;
FIG. 13 is a characteristic diagram of Map 4 in FIG. 11;
FIG. 14 is a map characteristic diagram of the required ignition timing when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio and the water temperature is 50 ° C.
FIG. 15 is a change waveform diagram of a required air-fuel ratio and a required ignition timing during a cold start.
FIG. 16 is a diagram corresponding to the claims of the first invention.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
2 Control unit
4 Crank angle sensor
6 air flow meter
7 Fuel injection valve
11 Water temperature sensor
21 Catalyst activation determination means
22 Air-fuel ratio control means
23 Ignition timing setting means

Claims

Means for determining whether the catalyst provided in the exhaust pipe has been activated,
From this determination result, before the catalyst is activated, the air-fuel ratios of some of the cylinders are made lean and the air-fuel ratios of the remaining cylinders are made at least richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Means for ending the leaning of the air-fuel ratio and the enrichment of the air-fuel ratio of the remaining cylinders and gradually shifting the air-fuel ratio of each cylinder to the same stoichiometric air-fuel ratio for all cylinders;
Means for setting the ignition timing according to the air-fuel ratio gradually shifting to the stoichiometric air-fuel ratio ,
The changing speed of the ignition timing that returns to the ignition timing at the stoichiometric air-fuel ratio is changed between the rich cylinder and the lean cylinder, and the changing speed of the lean cylinder is increased. A control device for a multi-cylinder engine, comprising:

2. The control device for a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein the ignition timing is set also in accordance with a load and a rotation speed of the engine.

3. The control device for a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein feedback control of the air-fuel ratio is stopped when the air-fuel ratio is switched to the stoichiometric air-fuel ratio.