JP5206652B2

JP5206652B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP5206652B2
Application number: JP2009265978A
Authority: JP
Inventors: 謙一郎佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP2011111899A

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係る。特に、本発明は、フューエルカットからの燃料噴射復帰時に実行される非同期噴射の改良に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to an improvement in asynchronous injection executed at the time of fuel injection return from fuel cut.

車両に搭載された内燃機関（以下、エンジンと言う）では、車両の減速中にインジェクタからの燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる。具体的には、ドライバ（運転者）によるアクセルペダルの踏み込み量が「０」（アクセルＯＦＦ）であり、且つエンジン回転数が予め定められた範囲にある（フューエルカット回転数以上にある）場合に、フューエルカット条件が成立したとしてインジェクタからの燃料噴射を停止する。また、このフューエルカットに伴ってエンジン回転数が低下し、所定の復帰回転数（燃料噴射復帰回転数）に達するとインジェクタからの燃料噴射を再開する。 In an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle, fuel cut control is performed to stop fuel injection from an injector during deceleration of the vehicle. Specifically, when the amount of depression of the accelerator pedal by the driver (driver) is “0” (accelerator OFF) and the engine speed is within a predetermined range (more than the fuel cut speed). Then, the fuel injection from the injector is stopped because the fuel cut condition is satisfied. In addition, the engine speed is reduced along with the fuel cut, and when the predetermined engine speed (fuel injection return speed) is reached, fuel injection from the injector is resumed.

また、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に移行したときには、クランクシャフトの回転位置に同期した燃料噴射（以下、同期噴射という）とは別に、燃料増量のためにクランクシャフトの回転位置に同期しない燃料噴射（以下、非同期噴射という）が行われる。例えば、ドライバがアクセルペダルの踏み込み操作を行うなどしてトルク要求がなされた場合には、直ちに全気筒について非同期噴射が行われる。これにより、吸入空気量の増大に対して遅れなく全ての気筒への燃料供給量を増加させ、混合気の希薄化を回避する。その結果、車両の加速レスポンスの悪化が回避でき、ドライバビリティを高めることができる。 Further, when the engine shifts from the steady operation state to the acceleration operation state, it is not synchronized with the rotational position of the crankshaft for increasing the fuel separately from the fuel injection synchronized with the rotational position of the crankshaft (hereinafter referred to as synchronous injection). Fuel injection (hereinafter referred to as asynchronous injection) is performed. For example, when a torque request is made by the driver depressing an accelerator pedal, asynchronous injection is immediately performed for all cylinders. As a result, the fuel supply amount to all the cylinders is increased without delay with respect to the increase in the intake air amount, and the dilution of the air-fuel mixture is avoided. As a result, deterioration of the acceleration response of the vehicle can be avoided and drivability can be improved.

また、一般的にエンジンの排気系には、排気ガス中の特定成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータ（以下、単に触媒と呼ぶ）が広く使用されている。この種の触媒は、排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃焼の炭化水素（ＨＣ）を酸化すると共に酸化窒素（ＮＯｘ）を還元する。これにより、上記各成分を、二酸化炭素（ＣＯ₂）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）、窒素（Ｎ₂）に変換し、排気の浄化を図っている。 In general, an exhaust system of an engine is provided with a catalytic converter for purifying a specific component in exhaust gas. As this catalytic converter, a three-way catalytic converter (hereinafter simply referred to as a catalyst) is widely used. This type of catalyst oxidizes carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas, and reduces nitrogen oxide (NOx). Thus, each of the above components, carbon dioxide (CO _2), and water vapor (H ₂ O), is converted into nitrogen (N _2), thereby achieving the purification of the exhaust.

この触媒による浄化機能は、燃焼室内における混合気の空燃比に依存し、その空燃比が理論空燃比近傍であるとき、触媒は最も有効に機能する。ところが、上記空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多い場合には触媒内での酸化作用が活発となるのに対し還元作用が不活発となる（ＮＯｘ浄化機能が低下する）。逆に、上記空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ない場合には触媒内での還元作用が活発となるのに対し酸化作用が不活発となる。このような状況では、上記各成分の全てを良好に浄化させることができなくなる。 This purification function by the catalyst depends on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the catalyst functions most effectively when the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. However, when the air-fuel ratio is lean and the amount of oxygen in the exhaust gas is large, the oxidizing action in the catalyst becomes active while the reducing action becomes inactive (the NOx purification function decreases). Conversely, when the air-fuel ratio is rich and the amount of oxygen in the exhaust gas is small, the reducing action in the catalyst becomes active while the oxidizing action becomes inactive. In such a situation, it becomes impossible to purify all of the above components satisfactorily.

そして、上記フューエルカット制御中には、上記空燃比がリーンになり、触媒内部は酸素過多の状態が進むことになる。この状態でフューエルカットから燃料噴射が復帰されると、触媒はＮＯｘ浄化機能が低下しているので、この燃料噴射復帰初期時には十分にＮＯｘを浄化できなくなる。このため、このフューエルカットからの燃料噴射の復帰時にも上述した非同期噴射を実行して触媒のＮＯｘ浄化機能を早期に回復させるようにしている（下記の特許文献１）。 During the fuel cut control, the air-fuel ratio becomes lean, and the state of excessive oxygen advances inside the catalyst. When the fuel injection is returned from the fuel cut in this state, the NOx purification function of the catalyst is lowered, so that the NOx cannot be sufficiently purified at the initial stage of the fuel injection return. For this reason, even when the fuel injection from the fuel cut is restored, the above-described asynchronous injection is executed to quickly recover the NOx purification function of the catalyst (Patent Document 1 below).

この場合、単に、触媒の酸素吸蔵量に応じて非同期噴射での燃料噴射量を設定すると、その燃料噴射量が多過ぎてしまうことがある。この場合に、空燃比がオーバーリッチになり、燃焼室内で失火が発生して、その混合気が排気系で燃焼するアフターファイヤが生じてしまう可能性がある。 In this case, if the fuel injection amount in the asynchronous injection is simply set according to the oxygen storage amount of the catalyst, the fuel injection amount may be excessive. In this case, there is a possibility that the air-fuel ratio becomes over-rich, misfire occurs in the combustion chamber, and afterfire is generated in which the air-fuel mixture burns in the exhaust system.

この課題に鑑みられたものとして下記の特許文献２がある。この特許文献２では、上記フューエルカットからの燃料噴射復帰時に行われる非同期噴射での燃料噴射量に上限値を設定している。これにより、非同期噴射時の燃料噴射量が多過ぎる状況を回避してアフターファイヤの発生を防止している。 There exists the following patent document 2 as what considered this subject. In Patent Document 2, an upper limit value is set for the fuel injection amount in asynchronous injection performed at the time of fuel injection return from the fuel cut. This prevents the occurrence of afterfire by avoiding a situation where the amount of fuel injection during asynchronous injection is excessive.

特開２００７−１４６７８１号公報JP 2007-146781 A 特開２００７−７７９１３号公報JP 2007-77913 A

上記特許文献２のように、非同期噴射での噴射量を上限値に規定すれば、上記アフターファイヤの発生を防止することは可能である。 If the injection amount in the asynchronous injection is defined as the upper limit as in Patent Document 2, it is possible to prevent the occurrence of the afterfire.

しかしながら、この特許文献２のものでは、触媒のＮＯｘ浄化機能を十分に高めるのに必要な燃料噴射量（エミッション要求に基づく非同期噴射量）を得ることができず、フューエルカットからの燃料噴射復帰後にあっては十分にＮＯｘを浄化できない可能性がある。 However, in this Patent Document 2, it is not possible to obtain the fuel injection amount (asynchronous injection amount based on the emission request) necessary for sufficiently enhancing the NOx purification function of the catalyst, and after the fuel injection from the fuel cut is restored. If so, NOx may not be sufficiently purified.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関のフューエルカットからの燃料噴射復帰時に非同期噴射を実行するに際し、上記アフターファイヤの発生を防止しながらも、触媒のＮＯｘ浄化機能を迅速に回復させることが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to prevent the occurrence of the above-mentioned afterfire when executing asynchronous injection at the time of fuel injection return from the fuel cut of the internal combustion engine. Another object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine capable of quickly recovering the NOx purification function of a catalyst.

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、内燃機関のフューエルカットからの燃料噴射復帰時に非同期噴射を実行するに際し、触媒装置のＮＯｘ浄化機能を回復させるのに必要な非同期噴射での燃料噴射量が、アフターファイヤの発生を招くものであった場合には、この非同期噴射を複数回のサイクルに亘って分割して実行し、非同期噴射１回当たりの燃料噴射量を制限してアフターファイヤが発生しないようにしている。また、複数回の非同期噴射によって必要な非同期噴射量を確保することで、触媒装置のＮＯｘ浄化機能を迅速に回復させることを可能にしている。 -Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention taken in order to achieve the above object is that the asynchronous operation necessary to restore the NOx purification function of the catalytic device when executing the asynchronous injection at the time of fuel injection return from the fuel cut of the internal combustion engine. If the fuel injection amount in the injection causes the occurrence of afterfire, the asynchronous injection is divided and executed over a plurality of cycles to limit the fuel injection amount per asynchronous injection. And afterfire is not generated. Further, by securing the necessary asynchronous injection amount by multiple asynchronous injections, the NOx purification function of the catalyst device can be quickly recovered.

−解決手段−
具体的に、本発明は、所定のフューエルカット条件が成立した際に燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させるフューエルカット制御手段と、そのフューエルカット中に上記フューエルカット条件が非成立となって燃料噴射が復帰した際に燃料噴射弁の非同期噴射を実行する非同期噴射実行手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置を前提とする。この燃料噴射制御装置に対し、排気系に備えられた触媒装置における上記フューエルカット中の酸素吸蔵量を求める酸素吸蔵量取得手段と、この酸素吸蔵量取得手段によって求められた酸素吸蔵量に基づいて上記非同期噴射で必要な必要非同期噴射量を求める必要非同期噴射量取得手段とを備えさせる。そして、上記必要非同期噴射量取得手段によって求められた必要非同期噴射量と燃焼室内での燃焼を可能にする空燃比を得るための可燃空燃比分噴射量とを比較し、上記必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量よりも多い場合には、上記非同期噴射実行手段が、この必要非同期噴射量を複数回に分割して、これら分割された各分割非同期噴射での燃料それぞれが互いに異なるサイクルでの燃焼行程において燃焼するように各分割非同期噴射の噴射タイミングを設定する構成としている。また、上記複数回に分割された各分割非同期噴射のうち、上記燃料噴射が復帰した後の第１回目の分割非同期噴射での燃料噴射量を、この第１回目の分割非同期噴射で噴射される燃料のうち吸気ポートの壁面に付着して気筒内に導入されない量に基づいて増量側に補正する一方、上記燃料噴射が復帰した後の第２回目の分割非同期噴射での燃料噴射量を、この第２回目の分割非同期噴射で噴射される燃料のうち吸気ポートの壁面に付着して気筒内に導入されない量に基づいて増量側に補正すると共に、第１回目の分割非同期噴射において吸気ポートの壁面に付着していた燃料の蒸発分の量に基づいて減量側に補正する構成としている。 -Solution-
Specifically, the present invention relates to a fuel cut control means for stopping fuel injection from the fuel injection valve when a predetermined fuel cut condition is satisfied, and the fuel cut condition is not satisfied during the fuel cut. A fuel injection control device for an internal combustion engine, which includes asynchronous injection execution means for executing asynchronous injection of a fuel injection valve when injection returns, is assumed. Based on the oxygen storage amount obtained by the oxygen storage amount obtaining means for obtaining the oxygen storage amount during the fuel cut in the catalyst device provided in the exhaust system, and the oxygen storage amount obtained by the oxygen storage amount obtaining means. And a necessary asynchronous injection amount obtaining means for obtaining a necessary asynchronous injection amount necessary for the asynchronous injection. Then, the required asynchronous injection amount obtained by the required asynchronous injection amount acquisition means is compared with the combustible air-fuel ratio injection amount for obtaining the air-fuel ratio enabling combustion in the combustion chamber. When the injection amount is larger than the combustible air-fuel ratio injection amount , the asynchronous injection execution means divides the required asynchronous injection amount into a plurality of times, and the fuels in the divided asynchronous injections are different from each other. It is set as the structure which sets the injection timing of each division | segmentation asynchronous injection so that it combusts in this combustion stroke. Further, among the divided asynchronous injections divided into the plurality of times, the fuel injection amount in the first divided asynchronous injection after the fuel injection is restored is injected in the first divided asynchronous injection. While the fuel is corrected to the increase side based on the amount of fuel adhering to the wall of the intake port and not introduced into the cylinder, the fuel injection amount in the second divided asynchronous injection after the fuel injection is restored is The amount of fuel injected in the second split asynchronous injection is corrected to the increase side based on the amount of fuel that adheres to the wall of the intake port and is not introduced into the cylinder, and the wall surface of the intake port in the first split asynchronous injection Based on the amount of fuel evaporated on the fuel, the amount of fuel is corrected to the decreasing side.

ここで、上記可燃空燃比分噴射量は、非同期噴射を実行した場合に空燃比がオーバリッチになって燃焼室内で失火が発生するといったことのない範囲内で設定されている。 Here, the combustible air-fuel ratio injection amount is set within a range in which, when asynchronous injection is executed, the air-fuel ratio becomes overrich and no misfire occurs in the combustion chamber.

この特定事項により、内燃機関のフューエルカット中には、そのフューエルカット中に触媒装置が吸蔵した酸素量（酸素吸蔵量）を求める。そして、フューエルカット状態から燃料噴射が復帰した際には、上記酸素吸蔵量に基づいて非同期噴射で必要な必要非同期噴射量が求められる。この際、求められた必要非同期噴射量が所定の可燃空燃比分噴射量（例えば、燃焼行程で失火が発生する程度にまで空燃比がオーバリッチとなるような噴射量）を超えている場合には、この必要非同期噴射量を複数回に分割し、複数回の非同期噴射によって必要非同期噴射量を確保する。また、これら分割された非同期噴射それぞれは互いに異なるサイクル（同一気筒において互いに異なるサイクル）での燃焼行程において燃焼するように噴射タイミングが設定されている。このため、燃焼行程１回当たりにおいて気筒内に導入されている非同期噴射量が制限されることによりアフターファイヤの発生が防止される。 By this specific matter, during the fuel cut of the internal combustion engine, the amount of oxygen (oxygen storage amount) stored by the catalyst device during the fuel cut is obtained. When the fuel injection is restored from the fuel cut state, the necessary asynchronous injection amount necessary for the asynchronous injection is obtained based on the oxygen storage amount. At this time, when the determined required asynchronous injection amount exceeds a predetermined combustible air-fuel ratio injection amount (for example, an injection amount that causes the air-fuel ratio to be overrich to the extent that misfire occurs in the combustion stroke) Divides this required asynchronous injection amount into a plurality of times, and ensures the required asynchronous injection amount by a plurality of asynchronous injections. In addition, the injection timing is set so that each of the divided asynchronous injections burns in a combustion stroke in different cycles (different cycles in the same cylinder). For this reason, the occurrence of afterfire is prevented by limiting the amount of asynchronous injection introduced into the cylinder per combustion stroke.

上記非同期噴射実行手段による非同期噴射の制御として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記必要非同期噴射量取得手段によって求められた必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量よりも多い場合、上記第１回目の分割非同期噴射によって噴射される燃料量を上記可燃空燃比分噴射量に一致させるようにしている。 Specific examples of asynchronous injection control by the asynchronous injection execution means include the following. That is, the necessary if necessary asynchronous injection amount determined by the asynchronous injection quantity acquiring means is larger than the combustible air-fuel ratio component injection amount, fuel amount the combustible air-fuel ratio component inject injected by division asynchronous injection of the first round I try to match the amount .

より具体的に、上記可燃空燃比分噴射量は、燃焼行程において失火を生じさせない範囲において最もリッチ寄りの空燃比となる値に設定されている。 More specifically, the combustible air-fuel ratio injection amount is set to a value that is the richest air-fuel ratio in a range where no misfire occurs in the combustion stroke.

これによれば、第１回目の分割非同期噴射での非同期噴射量としては上記アフターファイヤを生じさせない範囲での最大量に設定することが可能になる。このため、アフターファイヤを生じさせることなしに、触媒のＮＯｘ浄化機能の回復を最大限に早めることが可能になる。 According to this, the asynchronous injection amount in the first divided asynchronous injection can be set to the maximum amount in a range in which the afterfire is not generated. Therefore, the recovery of the NOx purification function of the catalyst can be accelerated as much as possible without causing afterfire.

非同期噴射を分割する場合の各非同期噴射の実行タイミングとして具体的には以下のものが挙げられる。つまり、必要非同期噴射量を複数回に分割して噴射する場合、第１回目の分割非同期噴射の実行後、クランク角度の７２０°回転後に第２回目の分割非同期噴射を実行する構成としている。 Specific examples of the execution timing of each asynchronous injection when the asynchronous injection is divided include the following. That is, when the required asynchronous injection amount is divided into a plurality of times and injected, the second divided asynchronous injection is executed after the rotation of the crank angle of 720 ° after the execution of the first divided asynchronous injection.

このようなタイミングで各分割非同期噴射を実行すれば、各分割非同期噴射で噴射された燃料それぞれが同一気筒において互いに異なるサイクルでの燃焼行程において燃焼することになる。つまり、同一サイクルで２回以上の分割非同期噴射が実行されてしまうといったことが無くなる。このため、非同期噴射を実行したことで空燃比がオーバリッチになって燃焼室内で失火が発生するといったことが阻止され、アフターファイヤの発生を確実に防止できる。 If each divided asynchronous injection is executed at such timing, the fuel injected by each divided asynchronous injection is burned in the combustion strokes in different cycles in the same cylinder. That is, it is not possible to execute divided asynchronous injection twice or more in the same cycle. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of afterfire by preventing the occurrence of misfire in the combustion chamber due to the air-fuel ratio becoming over-rich by executing the asynchronous injection.

上記可燃空燃比分噴射量は、下記の式（１）により求められる。 The combustible air-fuel ratio injection amount is obtained by the following equation (1).

可燃空燃比分噴射量＝エンジン負荷率×換算係数＋ポート付着分燃料量 …（１）
ここで換算係数は、非同期噴射で噴射された燃料と空気とにより生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ寄りとなるような可燃空燃比分噴射量を得るための係数である。また、ポート付着分燃料量は、燃料噴射弁から噴射された燃料のうち吸気ポートの壁面に付着して気筒内に導入されない量を考慮して可燃空燃比分噴射量を増量側に補正するための燃料量である。 Combustible air-fuel ratio injection amount = engine load factor x conversion factor + port attached fuel amount (1)
Here, the conversion coefficient is a coefficient for obtaining a combustible air-fuel ratio injection amount such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture generated by the fuel and air injected by asynchronous injection is closer to the theoretical air-fuel ratio. . Further, the amount of fuel attached to the port is corrected in order to correct the amount of combustible air-fuel ratio injection to the increase side in consideration of the amount of fuel injected from the fuel injection valve that adheres to the wall surface of the intake port and is not introduced into the cylinder. The amount of fuel.

この構成により、可燃空燃比分噴射量が適切に得られ、上記必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量よりも多いか否か、つまり、必要非同期噴射量を複数回に分割して噴射すべきか否かを正確に判断することができる。その結果、必要非同期噴射量を複数回に分割して噴射すべきであるにも拘わらず必要非同期噴射量を１回の非同期噴射で噴射してしまって空燃比がオーバリッチになりアフターファイヤを招くといったことが回避できる。また、必要非同期噴射量を１回の噴射で実行してもアフターファイヤは生じないにも拘わらず必要非同期噴射量を複数回に分割してしまうことで触媒のＮＯｘ浄化機能の回復を最大限に早めることができなくなるといったことが回避できる。 With this configuration, the combustible air-fuel ratio injection amount can be appropriately obtained, and whether or not the required asynchronous injection amount is larger than the combustible air-fuel ratio injection amount, that is, the necessary asynchronous injection amount should be divided into multiple injections. It is possible to accurately determine whether or not As a result, although the required asynchronous injection amount should be divided into multiple injections, the required asynchronous injection amount is injected by one asynchronous injection, the air-fuel ratio becomes over-rich and causes afterfire. Can be avoided. In addition, even if the required asynchronous injection amount is executed by one injection, afterfire is not generated, the required asynchronous injection amount is divided into a plurality of times to maximize the recovery of the NOx purification function of the catalyst. It can be avoided that it cannot be accelerated.

本発明では、内燃機関のフューエルカットからの燃料噴射復帰時に非同期噴射を実行するに際し、触媒装置のＮＯｘ浄化機能を回復させるのに必要な非同期噴射での燃料噴射量が、アフターファイヤの発生を招くものであった場合には、この非同期噴射を複数回に分割して実行するようにしている。これにより、非同期噴射１回当たりの燃料噴射量を制限することによってアフターファイヤの発生を防止している、また、非同期噴射で必要な燃料噴射量を確保することで触媒装置のＮＯｘ浄化機能を迅速に回復させることが可能である。 In the present invention, when performing asynchronous injection at the time of return of fuel injection from the fuel cut of the internal combustion engine, the amount of fuel injection in asynchronous injection necessary to restore the NOx purification function of the catalyst device causes the occurrence of afterfire. If it is, the asynchronous injection is divided into a plurality of times and executed. As a result, afterfire is prevented by limiting the fuel injection amount per asynchronous injection, and the NOx purification function of the catalyst device can be quickly achieved by ensuring the fuel injection amount necessary for asynchronous injection. It is possible to recover.

実施形態に係るエンジン及びその吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the engine which concerns on embodiment, and its intake / exhaust system. エンジンの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. 非同期噴射制御の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of asynchronous injection control. 必要非同期噴射量マップを示す図である。It is a figure which shows a required asynchronous injection amount map. ポート付着分燃料マップを示す図である。It is a figure which shows a port adhesion part fuel map. （ａ）は実施形態に係る非同期噴射実行時の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャート図であり、（ｂ）は従来例における非同期噴射実行時の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャート図である。(A) is a timing chart figure which shows the fuel injection timing at the time of asynchronous injection execution which concerns on embodiment, (b) is a timing chart figure which shows the fuel injection timing at the time of asynchronous injection execution in a prior art example.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る燃料噴射制御装置を自動車用４気筒ガソリンエンジン（内燃機関）に適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the fuel injection control device according to the present invention is applied to a four-cylinder gasoline engine (internal combustion engine) for an automobile will be described.

−エンジン−
図１は本実施形態に係るエンジン１、及び、その吸排気系の概略構成を示す図である。尚、この図１ではエンジン１の１気筒の構成のみを示している。 -Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 and its intake / exhaust system according to the present embodiment. In FIG. 1, only the configuration of one cylinder of the engine 1 is shown.

本実施形態におけるエンジン１は、例えば４気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室１１を形成するピストン１２及び出力軸であるクランクシャフト１３を備えている。上記ピストン１２はコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１３に連結されており、ピストン１２の往復運動がコネクティングロッド１４によってクランクシャフト１３の回転へと変換されるようになっている。 The engine 1 in this embodiment is, for example, a four-cylinder gasoline engine, and includes a piston 12 that forms a combustion chamber 11 and a crankshaft 13 that is an output shaft. The piston 12 is connected to the crankshaft 13 via a connecting rod 14, and the reciprocating motion of the piston 12 is converted into rotation of the crankshaft 13 by the connecting rod 14.

上記クランクシャフト１３には、外周面に複数の突起（歯）１６を有するシグナルロータ１５が取り付けられている。このシグナルロータ１５の側方近傍にはクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）７１が配置されている。このクランクポジションセンサ７１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１３が回転する際にシグナルロータ１５の突起１６に対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。 A signal rotor 15 having a plurality of protrusions (teeth) 16 on the outer peripheral surface is attached to the crankshaft 13. A crank position sensor (engine speed sensor) 71 is disposed near the side of the signal rotor 15. The crank position sensor 71 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulsed signal (output pulse) corresponding to the protrusion 16 of the signal rotor 15 when the crankshaft 13 rotates.

エンジン１のシリンダブロック１７には、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ７２が配置されている。 A water temperature sensor 72 for detecting the engine water temperature (cooling water temperature) is disposed in the cylinder block 17 of the engine 1.

エンジン１の燃焼室１１には点火プラグ２が配置されている。この点火プラグ２の点火タイミングはイグナイタ２１によって調整される。このイグナイタ２１はエンジンＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）６によって制御される。 A spark plug 2 is disposed in the combustion chamber 11 of the engine 1. The ignition timing of the spark plug 2 is adjusted by the igniter 21. The igniter 21 is controlled by an engine ECU (Electronic Control Unit) 6.

エンジン１の燃焼室１１には吸気通路３と排気通路４とが接続されている。吸気通路３と燃焼室１１との間には吸気バルブ３１が設けられている。この吸気バルブ３１を開閉駆動することにより、吸気通路３と燃焼室１１とが連通または遮断される。また、排気通路４と燃焼室１１との間には排気バルブ４１が設けられている。この排気バルブ４１を開閉駆動することにより、排気通路４と燃焼室１１とが連通または遮断される。これら吸気バルブ３１及び排気バルブ４１の開閉駆動は、クランクシャフト１３の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフト（共に図示省略）の各回転によって行われる。 An intake passage 3 and an exhaust passage 4 are connected to the combustion chamber 11 of the engine 1. An intake valve 31 is provided between the intake passage 3 and the combustion chamber 11. By opening and closing the intake valve 31, the intake passage 3 and the combustion chamber 11 are communicated or blocked. An exhaust valve 41 is provided between the exhaust passage 4 and the combustion chamber 11. By opening and closing the exhaust valve 41, the exhaust passage 4 and the combustion chamber 11 are communicated or blocked. The opening / closing drive of the intake valve 31 and the exhaust valve 41 is performed by each rotation of the intake camshaft and the exhaust camshaft (both not shown) to which the rotation of the crankshaft 13 is transmitted.

上記吸気通路３には、エアクリーナ３２、熱線式のエアフローメータ７３、吸気温センサ７４（エアフローメータ７３に内蔵）、及び、エンジン１の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ３３が配置されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動される。スロットルバルブ３３の開度はスロットル開度センサ７５によって検出される。 In the intake passage 3, an air cleaner 32, a hot-wire air flow meter 73, an intake air temperature sensor 74 (built in the air flow meter 73), and an electronically controlled throttle valve 33 that adjusts the intake air amount of the engine 1 are arranged. ing. The throttle valve 33 is driven by a throttle motor 34. The opening degree of the throttle valve 33 is detected by a throttle opening degree sensor 75.

また、上記吸気通路３には燃料噴射用のインジェクタ３５が配置されている。このインジェクタ３５には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路３に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室１１に導入される。燃焼室１１に導入された混合気（燃料＋空気）は、エンジン１の圧縮行程を経た後、点火プラグ２にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１１内での燃焼・爆発によりピストン１２が往復運動してクランクシャフト１３が回転する。 A fuel injection injector 35 is disposed in the intake passage 3. Fuel of a predetermined pressure is supplied from the fuel tank to the injector 35 by a fuel pump, and the fuel is injected into the intake passage 3. This injected fuel is mixed with intake air to form an air-fuel mixture and introduced into the combustion chamber 11 of the engine 1. The air-fuel mixture (fuel + air) introduced into the combustion chamber 11 undergoes a compression stroke of the engine 1 and is then ignited by the spark plug 2 to burn and explode. The piston 12 is reciprocated by the combustion / explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 11 to rotate the crankshaft 13.

エンジン１の排気通路４には２つの三元触媒４２，４３が配設されている。これら三元触媒４２，４３は、酸素を貯蔵（吸蔵）するＯ₂ストレージ機能（酸素貯蔵機能）を有しており、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化することが可能となっている。即ち、エンジン１の空燃比がリーンとなって、三元触媒４２，４３に流入する排気ガス中の酸素及びＮＯｘが増加すると、酸素の一部を三元触媒４２，４３が吸蔵することでＮＯｘの還元・浄化を促進する。一方、エンジン１の空燃比がリッチになって、三元触媒４２，４３に流入する排気ガスにＨＣ，ＣＯが多量に含まれると、三元触媒４２，４３は内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのＨＣ，ＣＯに酸素分子を与え、酸化・浄化を促進する。 Two three-way catalysts 42 and 43 are disposed in the exhaust passage 4 of the engine 1. These three-way catalysts 42 and 43 have an O ₂ storage function (oxygen storage function) for storing (storing) oxygen, and it is assumed that the air-fuel ratio has deviated from the stoichiometric air-fuel ratio to some extent by this oxygen storage function. In addition, HC, CO and NOx can be purified. That is, when the air-fuel ratio of the engine 1 becomes lean and oxygen and NOx in the exhaust gas flowing into the three-way catalysts 42 and 43 increase, the three-way catalysts 42 and 43 occlude part of the oxygen, so that the NOx. Promote reduction and purification. On the other hand, when the air-fuel ratio of the engine 1 becomes rich and the exhaust gas flowing into the three-way catalysts 42 and 43 contains a large amount of HC and CO, the three-way catalysts 42 and 43 store oxygen molecules stored therein. , Giving oxygen molecules to these HC and CO to promote oxidation and purification.

排気系において上流側に位置している三元触媒はスタート触媒（上流側触媒）４２である。このスタート触媒４２は、排気通路４の上流側（燃焼室１１に近い側）に設けられているため、エンジン１の始動後、短時間のうちに活性温度まで上昇するといった特徴がある。また、排気系において下流側に位置している三元触媒はアンダーフロア触媒（下流側触媒）４３である。このアンダーフロア触媒４３は、上記スタート触媒４２で浄化することのできなかったＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化するためのものであり、車体を構成するフロアパネルの下側に配設されている。 A three-way catalyst located upstream in the exhaust system is a start catalyst (upstream catalyst) 42. Since the start catalyst 42 is provided on the upstream side of the exhaust passage 4 (the side close to the combustion chamber 11), the start catalyst 42 has a feature that it rises to the activation temperature within a short time after the engine 1 is started. The three-way catalyst located downstream in the exhaust system is an underfloor catalyst (downstream catalyst) 43. The underfloor catalyst 43 is for purifying HC, CO, and NOx that could not be purified by the start catalyst 42, and is disposed below the floor panel constituting the vehicle body.

尚、これら三元触媒４２，４３は、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多い場合には酸化作用が活発となるのに対し還元作用が不活発となる。逆に、空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ない場合には還元作用が活発となるのに対し酸化作用が不活発となる。このような状況では、上記三成分全てを良好に浄化させることができなくなる可能性がある。特に、空燃比がリーンである場合には酸化窒素（ＮＯｘ）を還元する作用が低下してＮＯｘ浄化機能が低下することになる。 Note that these three-way catalysts 42 and 43 become inactive when the air-fuel ratio is lean and the amount of oxygen in the exhaust gas is large, while the reducing action becomes inactive. Conversely, when the air-fuel ratio is rich and the amount of oxygen in the exhaust gas is small, the reduction action becomes active while the oxidation action becomes inactive. In such a situation, there is a possibility that all the three components cannot be purified well. In particular, when the air-fuel ratio is lean, the action of reducing nitrogen oxide (NOx) is reduced and the NOx purification function is reduced.

上記排気通路４におけるスタート触媒４２の上流側には、Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）７６が配置されている。この空燃比センサ７６は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域に亘って空燃比に対応した出力電圧を発生する構成となっている。 An A / F sensor (air-fuel ratio sensor) 76 is disposed upstream of the start catalyst 42 in the exhaust passage 4. For example, a limiting current type oxygen concentration sensor is applied to the air-fuel ratio sensor 76, and an output voltage corresponding to the air-fuel ratio is generated over a wide air-fuel ratio region.

また、排気通路４におけるスタート触媒４２の下流側であって且つアンダーフロア触媒４３の上流側には、Ｏ₂センサ（酸素センサ）７７が配置されている。この酸素センサ７７は、例えば起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサが適用されており、その出力値が理論空燃比付近でステップ状に変化する構成となっている。 An O ₂ sensor (oxygen sensor) 77 is disposed on the exhaust passage 4 downstream of the start catalyst 42 and upstream of the underfloor catalyst 43. For example, an electromotive force type (concentration cell type) oxygen concentration sensor is applied to the oxygen sensor 77, and its output value changes stepwise in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio.

これら空燃比センサ７６及び酸素センサ７７の発生する信号は、それぞれＡ／Ｄ変換された後に、エンジンＥＣＵ６に入力される。 The signals generated by the air-fuel ratio sensor 76 and the oxygen sensor 77 are A / D converted and then input to the engine ECU 6.

−制御ブロックの説明−
以上のエンジン１の運転状態は上記エンジンＥＣＵ６によって制御される。このエンジンＥＣＵ６は、図２に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）６１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）６２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）６３及びバックアップＲＡＭ６４などを備えている。 -Description of control block-
The operating state of the engine 1 is controlled by the engine ECU 6. As shown in FIG. 2, the engine ECU 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a ROM (Read Only Memory) 62, a RAM (Random Access Memory) 63, a backup RAM 64, and the like.

ＲＯＭ６２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ６４は、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。 The ROM 62 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 61 executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM 62. The RAM 63 is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU 61, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 64 is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped.

これらＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６３及びバックアップＲＡＭ６４は、バス６７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路６５及び外部出力回路６６と接続されている。外部入力回路６５には、上記クランクポジションセンサ７１、水温センサ７２、エアフローメータ７３、吸気温センサ７４、スロットル開度センサ７５、空燃比センサ７６、酸素センサ７７の他に、アクセル開度センサ７８、カム角センサ７９、ノックセンサ７Ａ等が接続されている。一方、外部出力回路６６には、上記スロットルバルブ３３を駆動するスロットルモータ３４、上記インジェクタ３５、イグナイタ２１等が接続されている。各センサの機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。 The ROM 62, CPU 61, RAM 63, and backup RAM 64 are connected to each other via a bus 67, and are also connected to an external input circuit 65 and an external output circuit 66. In addition to the crank position sensor 71, water temperature sensor 72, air flow meter 73, intake air temperature sensor 74, throttle opening sensor 75, air-fuel ratio sensor 76, oxygen sensor 77, the external input circuit 65 includes an accelerator opening sensor 78, A cam angle sensor 79, a knock sensor 7A, and the like are connected. On the other hand, the external output circuit 66 is connected to a throttle motor 34 for driving the throttle valve 33, the injector 35, the igniter 21 and the like. Since the function of each sensor is well-known, description here is abbreviate | omitted.

上記エンジンＥＣＵ６は、上記各種センサの検出信号に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。例えば、周知の点火プラグ２の点火タイミング制御、インジェクタ３５の燃料噴射制御（空燃比センサ７６及び酸素センサ７７の各出力に基づいた空燃比フィードバック制御）、スロットルモータ３４の駆動制御等が実行される。 The engine ECU 6 executes various controls of the engine 1 based on the detection signals of the various sensors. For example, known ignition timing control of the spark plug 2, fuel injection control of the injector 35 (air-fuel ratio feedback control based on the outputs of the air-fuel ratio sensor 76 and the oxygen sensor 77), drive control of the throttle motor 34, and the like are executed. .

また、エンジンＥＣＵ６は、以下のフューエルカット制御も行うようになっている。 The engine ECU 6 also performs the following fuel cut control.

−フューエルカット制御の概要−
フューエルカット制御としては、上記クランクポジションセンサ７１によって検出されるエンジン回転数が予め定められた所定値（フューエルカット回転数：例えば１０００ｒｐｍ）以上で且つ上記アクセル開度センサ７８によって検出されるアクセルペダルの開度が「０」（アクセルＯＦＦ）とされた場合にフューエルカット条件が成立したと判断し、上記インジェクタ３５からの燃料噴射を停止するようにしている（フューエルカット制御手段による燃料噴射停止動作）。これにより、燃料消費量の削減や排気エミッションの改善が図れる。 -Outline of fuel cut control-
In the fuel cut control, the engine speed detected by the crank position sensor 71 is equal to or higher than a predetermined value (fuel cut speed: 1000 rpm, for example) and the accelerator pedal position detected by the accelerator opening sensor 78 is used. When the opening degree is “0” (accelerator OFF), it is determined that the fuel cut condition is satisfied, and the fuel injection from the injector 35 is stopped (fuel injection stop operation by the fuel cut control means). . As a result, fuel consumption can be reduced and exhaust emission can be improved.

尚、上記フューエルカット中に車両の速度が低下し、エンジン回転数が上記フューエルカット回転数よりも低くなったときには、エンジンストールを防止するためにフューエルカットを中止してインジェクタ３５からの燃料噴射を再開する。また、フューエルカット中にアクセルペダルが踏まれた場合（加速時）にも、フューエルカットを中止してインジェクタ３５からの燃料噴射を行う。 When the vehicle speed decreases during the fuel cut and the engine speed becomes lower than the fuel cut speed, the fuel cut is stopped and fuel injection from the injector 35 is stopped in order to prevent engine stall. Resume. Even when the accelerator pedal is depressed during fuel cut (acceleration), the fuel cut is stopped and fuel is injected from the injector 35.

また、本実施形態では、上記フューエルカット状態からの燃料噴射復帰時において、非同期噴射（全気筒のインジェクタ３５，３５，…に噴射指令信号を出力）を実行し、各三元触媒４２，４３における雰囲気をリッチ雰囲気にするようにしている。これにより、各三元触媒４２，４３における雰囲気は、フューエルカット時にはリーンであったが、燃料噴射復帰直後にリッチにすることができ、迅速にＮＯｘ浄化機能を回復させることができる。 Further, in the present embodiment, at the time of fuel injection return from the fuel cut state, asynchronous injection (outputting an injection command signal to the injectors 35, 35,... Of all cylinders) is executed, and the three-way catalysts 42, 43 I try to make the atmosphere rich. Thereby, the atmosphere in each of the three-way catalysts 42 and 43 was lean at the time of the fuel cut, but can be made rich immediately after the fuel injection is restored, and the NOx purification function can be quickly recovered.

一方、この非同期噴射における燃料噴射量が多過ぎると、排気系においてアフターファイヤが発生して、三元触媒４２を溶損させる可能性がある。これは、非同期噴射での噴射量が多過ぎることで空燃比がオーバリッチになり、燃焼室１１内で失火が発生し、その混合気が排気系で燃焼するためである。このため、本実施形態では以下に述べるような非同期噴射制御を実行するようにしている。 On the other hand, if the fuel injection amount in this asynchronous injection is too large, afterfire may occur in the exhaust system, which may cause the three-way catalyst 42 to melt. This is because the air-fuel ratio becomes over-rich due to an excessive injection amount in asynchronous injection, misfire occurs in the combustion chamber 11, and the air-fuel mixture burns in the exhaust system. For this reason, in this embodiment, asynchronous injection control as described below is executed.

尚、このフューエルカット状態からの燃料噴射復帰時に非同期噴射を行う目的は、上述した各三元触媒４２，４３のＮＯｘ浄化機能を回復させることだけでない。例えば、上記フューエルカット中には吸気ポートの壁面に付着していた燃料が蒸発していくため、燃料噴射復帰時には吸気ポートの壁面の燃料付着量は殆ど無くなっている。この状態から同期噴射を行った場合（非同期噴射を実行することなしに同期噴射を行った場合）には、その噴射量のうち吸気ポートの壁面に付着する燃料量が多くなってしまう。このため、この同期噴射開始前に非同期噴射を実行しておき、これにより、気筒内への燃料導入量を適正に確保することも非同期噴射の目的の一つである。 It should be noted that the purpose of performing asynchronous injection at the time of fuel injection return from the fuel cut state is not only to restore the NOx purification function of each of the three-way catalysts 42 and 43 described above. For example, since the fuel adhering to the wall surface of the intake port evaporates during the fuel cut, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port almost disappears when fuel injection is restored. When synchronous injection is performed from this state (when synchronous injection is performed without performing asynchronous injection), the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port increases. For this reason, one of the purposes of asynchronous injection is to execute asynchronous injection before the start of synchronous injection, thereby ensuring an appropriate amount of fuel introduced into the cylinder.

−非同期噴射制御−
次に、本実施形態の特徴とする動作であるフューエルカット状態から燃料噴射が復帰される際に行われる非同期噴射の制御について説明する。 -Asynchronous injection control-
Next, control of asynchronous injection that is performed when fuel injection is restored from the fuel cut state, which is an operation characteristic of the present embodiment, will be described.

先ず、本実施形態係る非同期噴射の制御の概略について説明すると、フューエルカット中における三元触媒４２の吸蔵酸素量に基づいて、非同期噴射で必要な燃料噴射量（以下、必要非同期噴射量と呼ぶ）を算出する。そして、この必要非同期噴射量を１回の非同期噴射で噴射した場合に空燃比がオーバリッチになって失火が発生すると判断される状況では、この必要非同期噴射量を互いに異なるサイクルに亘る複数回の非同期噴射により噴射する。これにより、非同期噴射１回当たりの噴射量を制限することで失火を防止し、これによって排気系でのアフターファイヤを回避するようにしている（非同期噴射制御実行手段による非同期噴射の実行動作）。 First, the outline of the control of asynchronous injection according to the present embodiment will be described. Based on the stored oxygen amount of the three-way catalyst 42 during fuel cut, the fuel injection amount required for asynchronous injection (hereinafter referred to as the required asynchronous injection amount). Is calculated. In a situation where it is determined that when the required asynchronous injection amount is injected by one asynchronous injection, the air-fuel ratio becomes overrich and misfire occurs, the required asynchronous injection amount is set to a plurality of times over different cycles. Injected by asynchronous injection. Thus, misfire is prevented by limiting the injection amount per asynchronous injection, thereby avoiding afterfire in the exhaust system (asynchronous injection execution operation by the asynchronous injection control execution means).

次に、図３のフローチャートに沿って上記エンジンＥＣＵ６で実行される非同期噴射制御の手順について説明する。図３に示すルーチンは、車両の走行中において所定のサイクルタイム（例えば８ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。尚、以下の非同期噴射制御では、理解を容易にするために、上流側の三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を回復させることに着目した場合を例に挙げて説明する。つまり、上流側の三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を回復させるものとして上記必要非同期噴射量を算出する場合を例に挙げて説明する。これに限らず、上流側の三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能及び下流側の三元触媒４３のＮＯｘ浄化機能を共に回復させるものとして上記必要非同期噴射量を算出するようにしてもよい。 Next, the procedure of asynchronous injection control executed by the engine ECU 6 will be described along the flowchart of FIG. The routine shown in FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined cycle time (for example, 8 msec) while the vehicle is traveling. In the following asynchronous injection control, a case where attention is paid to restoring the NOx purification function of the upstream three-way catalyst 42 will be described as an example for easy understanding. That is, the case where the required asynchronous injection amount is calculated as an example of recovering the NOx purification function of the upstream side three-way catalyst 42 will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the required asynchronous injection amount may be calculated as a recovery of both the NOx purification function of the upstream three-way catalyst 42 and the NOx purification function of the downstream three-way catalyst 43.

先ず、ステップＳＴ１では、現在のエンジン１の運転状態がフューエルカット中であるか否かを判定する。つまり、上記フューエルカット条件（エンジン回転数が上記フューエルカット回転数以上で且つアクセルＯＦＦ状態）が成立しており、インジェクタ３５からの燃料噴射が停止している状態にあるか否かを判定する。 First, in step ST1, it is determined whether or not the current operating state of the engine 1 is during fuel cut. That is, it is determined whether or not the fuel cut condition (the engine speed is equal to or higher than the fuel cut speed and the accelerator is OFF) and fuel injection from the injector 35 is stopped.

エンジン１の運転状態がフューエルカット中ではなく、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。 If the operating state of the engine 1 is not in the fuel cut state and NO is determined in step ST1, this routine is terminated as it is.

一方、エンジン１の運転状態がフューエルカット中であり、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移って、上記三元触媒４２における酸素吸蔵量の算出を行う。この酸素吸蔵量の算出は、上記エンジンＥＣＵ６に予め備えられたタイマを作動させ、これによりフューエルカット継続時間を計測する。このタイマは、フューエルカット条件が非成立となってインジェクタ３５からの燃料噴射が復帰された場合にはリセットされる。また、このステップＳＴ２では、上記エアフローメータ７３によって検出された吸入空気量を上記タイマが作動している期間中（フューエルカットの継続中）、積算していく。つまり、エアフローメータ７３によって検出される単位時間当たりの吸入空気量を、上記タイマが作動している期間中、積算していく。これにより、フューエルカット中に三元触媒４２に吸蔵された酸素量が積算されることになる（酸素吸蔵量取得手段による酸素吸蔵量の取得動作）。この酸素吸蔵量は、フューエルカット継続時間が長いほど、また、単位時間当たりにエアフローメータ７３によって検出される吸入空気量が多いほど、大きな値として求められることになる。この単位時間当たりの吸入空気量は、エンジン回転数及びスロットルバルブ開度に相関がある。つまり、エンジン回転数が高いほど、また、スロットルバルブ開度が大きいほど、単位時間当たりの吸入空気量は多くなっている。 On the other hand, when the operating state of the engine 1 is in the fuel cut state and YES is determined in step ST1, the process proceeds to step ST2 where the oxygen storage amount in the three-way catalyst 42 is calculated. The oxygen storage amount is calculated by operating a timer provided in advance in the engine ECU 6 to measure the fuel cut duration. This timer is reset when the fuel cut condition is not satisfied and the fuel injection from the injector 35 is restored. Further, in step ST2, the intake air amount detected by the air flow meter 73 is integrated during the period when the timer is operating (while fuel cut is continuing). That is, the intake air amount per unit time detected by the air flow meter 73 is integrated during the period in which the timer is operating. Thereby, the amount of oxygen stored in the three-way catalyst 42 during the fuel cut is integrated (oxygen storage amount acquisition operation by the oxygen storage amount acquisition means). The oxygen storage amount is calculated as a larger value as the fuel cut duration time is longer and as the intake air amount detected by the air flow meter 73 per unit time is larger. The intake air amount per unit time is correlated with the engine speed and the throttle valve opening. That is, the higher the engine speed and the greater the throttle valve opening, the greater the amount of intake air per unit time.

このようにして三元触媒４２における酸素吸蔵量の算出が行われている状態で、ステップＳＴ３において、燃料噴射が復帰されたか否かを判定する。つまり、ドライバがアクセルペダルの踏み込み操作を行うなどして上記フューエルカット条件が非成立となり、インジェクタ３５からの燃料噴射が復帰されたか否かを判定する。この燃料噴射が復帰されるまでの間は、このステップＳＴ３でＮＯ判定され、上記ステップＳＴ２において三元触媒４２における酸素吸蔵量の算出動作が継続して行われる。 With the oxygen storage amount calculated in the three-way catalyst 42 in this way, it is determined in step ST3 whether or not the fuel injection has been restored. That is, it is determined whether or not the fuel cut condition is not established because the driver depresses the accelerator pedal, and the fuel injection from the injector 35 is restored. Until this fuel injection is restored, NO is determined in step ST3, and the calculation operation of the oxygen storage amount in the three-way catalyst 42 is continuously performed in step ST2.

尚、上記クランクポジションセンサ７１によって検出されるエンジン回転数が上記フューエルカット回転数よりも低くなったときにもフューエルカット条件が非成立となるため、このステップＳＴ３ではＹＥＳ判定されることになる。 Note that the fuel cut condition is not established even when the engine speed detected by the crank position sensor 71 is lower than the fuel cut speed, so that a YES determination is made in step ST3.

燃料噴射が復帰され、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、必要非同期噴射量（三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を回復させる（例えば三元触媒４２の内部環境をストイキに戻す）のに必要となる非同期噴射での燃料噴射量）の算出を行う。つまり、上記三元触媒４２における酸素吸蔵量の算出動作（上記ステップＳＴ２での動作）によって得られた酸素吸蔵量に基づき、非同期噴射において必要となる噴射量（必要非同期噴射量）を算出する（必要非同期噴射量取得手段による必要非同期噴射量の取得動作）。 If the fuel injection is restored and YES is determined in step ST3, the process proceeds to step ST4, where the required asynchronous injection amount (the NOx purification function of the three-way catalyst 42 is restored (for example, the internal environment of the three-way catalyst 42 is stoichiometric). The amount of fuel injection in asynchronous injection required for the return) is calculated. That is, the injection amount (necessary asynchronous injection amount) required in asynchronous injection is calculated based on the oxygen storage amount obtained by the oxygen storage amount calculation operation (operation in step ST2) in the three-way catalyst 42 ( Acquisition operation of required asynchronous injection amount by required asynchronous injection amount acquisition means).

この必要非同期噴射量の算出動作は、上記ＣＰＵ６１において所定の演算式を用いて行うようにしてもよいし、上記ＲＯＭに予め記憶させておいた必要非同期噴射量マップから読み出すようにしてもよい。図４は、この必要非同期噴射量マップを示している。この図４からも判るように、フューエルカット中の積算空気量（吸入空気量）が多いほど、必要非同期噴射量も多く必要になる。また、フューエルカット中の積算空気量が所定量を超えた場合、三元触媒４２の酸素吸蔵量は略上限に達しており、それ以上に三元触媒４２に酸素が吸蔵されることはないので、それ以降は、フューエルカット状態が継続しても必要非同期噴射量は一定値に維持される。尚、この必要非同期噴射量マップは、予め実験やシミュレーション等により得られたものである。 The calculation operation of the required asynchronous injection amount may be performed using a predetermined arithmetic expression in the CPU 61, or may be read from a required asynchronous injection amount map stored in advance in the ROM. FIG. 4 shows this necessary asynchronous injection amount map. As can be seen from FIG. 4, the larger the accumulated air amount (intake air amount) during fuel cut, the greater the required asynchronous injection amount. Further, when the accumulated air amount during fuel cut exceeds a predetermined amount, the oxygen storage amount of the three-way catalyst 42 has reached a substantially upper limit, and no more oxygen is stored in the three-way catalyst 42. After that, the required asynchronous injection amount is maintained at a constant value even if the fuel cut state continues. The necessary asynchronous injection amount map is obtained in advance by experiment, simulation, or the like.

このようにして必要非同期噴射量が算出された後、ステップＳＴ５に移り、可燃空燃比分噴射量の算出を行う。この可燃空燃比分噴射量とは、燃焼行程において失火を生じさせない範囲で且つ理論空燃比よりもリッチ寄りの空燃比を得るための噴射量である。つまり、この可燃空燃比分噴射量以下の噴射量で非同期噴射を実行すれば、燃焼行程において燃焼室１１内での失火（空燃比がオーバリッチになることに起因する失火）が生じることなく、この非同期噴射で噴射された燃料が燃焼できることになる。 After the necessary asynchronous injection amount is calculated in this way, the process proceeds to step ST5, and the combustible air-fuel ratio injection amount is calculated. The combustible air-fuel ratio injection amount is an injection amount for obtaining an air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio in a range that does not cause misfire in the combustion stroke. That is, if asynchronous injection is performed with an injection amount equal to or less than the combustible air-fuel ratio injection amount, misfire in the combustion chamber 11 in the combustion stroke (misfire due to over-rich air-fuel ratio) does not occur. The fuel injected by this asynchronous injection can be combusted.

この可燃空燃比分噴射量の算出動作として具体的には、下記の式（１）により算出される。 Specifically, the operation for calculating the combustible air-fuel ratio injection amount is calculated by the following equation (1).

可燃空燃比分噴射量＝エンジン負荷率×換算係数＋ポート付着分燃料量 …（１）
ここで、エンジン負荷率は、エンジン１の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値であって、例えば、上記エアフローメータ７３により検出される吸入空気量と上記クランクポジションセンサ７１からの出力により算出されるエンジン回転数とに基づいた負荷率マップを参照して算出される。 Combustible air-fuel ratio injection amount = engine load factor x conversion factor + port attached fuel amount (1)
Here, the engine load factor is a value indicating the current load ratio with respect to the maximum engine load of the engine 1, and is calculated by, for example, the intake air amount detected by the air flow meter 73 and the output from the crank position sensor 71. It is calculated with reference to a load factor map based on the engine speed.

また、上記換算係数は、非同期噴射で噴射された燃料と空気とにより生成される混合気の空燃比が例えば「１０．０」程度のリッチ寄り（理論空燃比よりもリッチ寄り）となるような上記可燃空燃比分噴射量を得るための係数である。尚、ここで設定される空燃比としては「１０．０」に限定されるものではないが、三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を迅速に回復させるためには、燃焼室１１内での失火が発生しない範囲でできるだけリッチ寄りに設定することが好ましい。尚、この換算係数は、予め実験やシミュレーション等により得られたものである。 Further, the conversion factor is such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture generated by the fuel and air injected by asynchronous injection becomes rich (eg, richer than the theoretical air-fuel ratio) of about “10.0”. This is a coefficient for obtaining the above-mentioned combustible air-fuel ratio injection amount. The air-fuel ratio set here is not limited to “10.0”, but in order to quickly recover the NOx purification function of the three-way catalyst 42, misfire in the combustion chamber 11 is caused. It is preferable to set as close to the rich as possible within the range where it does not occur. This conversion coefficient is obtained in advance through experiments, simulations, and the like.

更に、ポート付着分燃料量とは、インジェクタ３５から噴射された燃料のうち吸気ポートの壁面に付着することで気筒内に導入されない量（非同期噴射の実行と略同時には気筒内に導入されない燃料量）を考慮して可燃空燃比分噴射量を増量側に補正するためのものである。このポート付着分燃料量を推定するための動作としては、上記ＲＯＭに予め記憶させておいたポート付着分燃料マップから読み出すようにしている。図５は、このポート付着分燃料マップを示している。この図５からも判るように、水温（上記水温センサ７２によって検出されたエンジン冷却水温度）が低いほどポート付着分燃料量は多くなる。これは、水温が低いほど、吸気ポートの壁面温度は低く、この壁面に付着した燃料は蒸発し難い環境にあるためである。また、エンジン負荷が高いほどポート付着分燃料量は多くなる。これは、エンジン負荷が高いほどスロットルバルブ３３の開度は大きくなっており、吸入負圧が小さい（スロットルバルブ３３の開度が小さい場合に比べて吸気ポート内圧力は高い）ため、吸気ポートの壁面に付着した燃料は蒸発し難い環境にあるためである。尚、このポート付着分燃料量を推定するための動作としては、上述したポート付着分燃料マップを利用するものに限らず、所定の演算式によってポート付着分燃料量を算出するようにしてもよい。 Further, the fuel amount attached to the port is the amount of fuel injected from the injector 35 that is not introduced into the cylinder by adhering to the wall surface of the intake port (the amount of fuel that is not introduced into the cylinder substantially simultaneously with the execution of asynchronous injection). ) To correct the amount of combustible air-fuel ratio injection to the increase side. As an operation for estimating the fuel amount attached to the port, it is read out from the fuel map attached to the port previously stored in the ROM. FIG. 5 shows the fuel map attached to the port. As can be seen from FIG. 5, the fuel amount attached to the port increases as the water temperature (the engine coolant temperature detected by the water temperature sensor 72) decreases. This is because the lower the water temperature, the lower the wall surface temperature of the intake port, and the fuel attached to the wall surface is less likely to evaporate. Also, the higher the engine load, the greater the amount of fuel attached to the port. This is because the higher the engine load, the larger the opening of the throttle valve 33, and the lower the suction negative pressure (the higher the pressure in the intake port than when the throttle valve 33 is small). This is because the fuel adhering to the wall surface is in an environment where it is difficult to evaporate. The operation for estimating the fuel amount adhering to the port is not limited to using the above-mentioned fuel map adhering to the port, and the fuel amount adhering to the port may be calculated by a predetermined arithmetic expression. .

上記可燃空燃比分噴射量の算出を行った後、ステップＳＴ６において、非同期噴射の実行タイミングであるか否かを判定する。フューエルカット条件が非成立となった時点であって未だ非同期噴射が実行されていない場合には、上記フューエルカット条件が非成立となった時点またはその直後が非同期噴射の実行タイミングとして設定される。つまり、フューエルカット条件が非成立となるのと略同時に非同期噴射が実行されることになる。 After the calculation of the combustible air-fuel ratio injection amount, it is determined in step ST6 whether or not it is the asynchronous injection execution timing. When the fuel cut condition is not satisfied and the asynchronous injection is not yet executed, the time when the fuel cut condition is not satisfied or immediately after that is set as the execution timing of the asynchronous injection. That is, asynchronous injection is executed substantially simultaneously with the fuel cut condition not being satisfied.

そして、このステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７に移り、上記ステップＳＴ４で算出された必要非同期噴射量と、上記ステップＳＴ５で算出された可燃空燃比分噴射量とを比較する。具体的には、必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量以下であるか否かを判定する。つまり、上記必要非同期噴射量の全量を、燃焼室１１内での失火を生じさせることなしにインジェクタ３５から噴射できる状況にあるか否かを判定する。 If YES is determined in step ST6, the process proceeds to step ST7, and the required asynchronous injection amount calculated in step ST4 is compared with the combustible air-fuel ratio injection amount calculated in step ST5. Specifically, it is determined whether or not the required asynchronous injection amount is equal to or less than the combustible air-fuel ratio injection amount. That is, it is determined whether or not the entire required asynchronous injection amount can be injected from the injector 35 without causing misfire in the combustion chamber 11.

必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量以下であり、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、上記必要非同期噴射量での非同期噴射が実行される。この場合、必要非同期噴射量の全量がインジェクタ３５から噴射されることになるため、このステップＳＴ８での非同期噴射が実行された後、本ルーチンを終了する。 If the required asynchronous injection amount is equal to or less than the combustible air-fuel ratio injection amount and a YES determination is made in step ST7, the process proceeds to step ST8, where the asynchronous injection with the required asynchronous injection amount is executed. In this case, since the entire required asynchronous injection amount is injected from the injector 35, this routine is terminated after the asynchronous injection in step ST8 is executed.

一方、必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量を超えており、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、上記可燃空燃比分噴射量（上記必要非同期噴射量未満の噴射量）での非同期噴射が実行される。この場合、未だ必要非同期噴射量のうちの一部についてはインジェクタ３５から噴射されていないことになる。また、この非同期噴射では、噴射量が上記可燃空燃比分噴射量に制限されているため、この非同期噴射で噴射された燃料は燃焼行程において燃焼室１１内で良好に燃焼することになる。 On the other hand, if the required asynchronous injection amount exceeds the combustible air-fuel ratio injection amount and a NO determination is made in step ST7, the routine proceeds to step ST9, where the combustible air-fuel ratio injection amount (an injection less than the required asynchronous injection amount is injected). Asynchronous injection is performed. In this case, a part of the necessary asynchronous injection amount is not yet injected from the injector 35. Further, in this asynchronous injection, since the injection amount is limited to the above-described combustible air-fuel ratio injection amount, the fuel injected in this asynchronous injection will burn well in the combustion chamber 11 in the combustion stroke.

その後、ステップＳＴ１０に移り、前回の必要非同期噴射量（上記ステップＳＴ４で算出されていた必要非同期噴射量）から今回の非同期噴射で噴射された燃料量（ステップＳＴ９で噴射された可燃空燃比分噴射量）が減算され、それを新たな必要非同期噴射量（更新された必要非同期噴射量）として設定した後、ステップＳＴ５に戻る。 Thereafter, the process proceeds to step ST10, where the amount of fuel injected in the current asynchronous injection from the previous required asynchronous injection amount (the required asynchronous injection amount calculated in step ST4 above) (the combustible air-fuel ratio injection injected in step ST9). Amount) is subtracted and set as a new required asynchronous injection amount (updated required asynchronous injection amount), and then the process returns to step ST5.

このようにして第１回目の非同期噴射が実行され、ステップＳＴ５に戻ると、可燃空燃比分噴射量の算出を行う。この第２回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作における算出手法は、上述した第１回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作（第１回目の非同期噴射を実行するに当たっての可燃空燃比分噴射量の算出動作）における算出手法とは異なったものとされる。 Thus, the first asynchronous injection is executed, and when returning to step ST5, the combustible air-fuel ratio injection amount is calculated. The calculation method in the calculation operation of the second combustible air-fuel ratio injection amount is the above-described calculation operation of the first combustible air-fuel ratio injection amount (the combustible air-fuel ratio component in executing the first asynchronous injection). The calculation method in the injection amount calculation operation) is different.

具体的には、この第２回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作の実行時には、既に第１回目の非同期噴射は実行されており（ステップＳＴ９）、その一部の燃料は吸気ポートの壁面に付着している。このため、第２回目の非同期噴射の実行時には、この第１回目の非同期噴射で吸気ポートの壁面に付着した燃料の蒸発分を考慮する必要がある。つまり、第２回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作を、第１回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作（吸気ポートの壁面に燃料が殆ど付着していないと仮定した算出動作）と同様に行ったのでは、燃焼室１１内に導入される燃料量が多くなりすぎて空燃比がオーバリッチになって失火を招いてしまう可能性がある。 Specifically, at the time of performing the second calculation operation of the combustible air-fuel ratio injection amount, the first asynchronous injection has already been executed (step ST9), and a part of the fuel is injected into the wall surface of the intake port. Adhering to For this reason, when the second asynchronous injection is executed, it is necessary to consider the amount of fuel vapor deposited on the wall surface of the intake port in the first asynchronous injection. That is, the second calculation operation of the combustible air-fuel ratio injection amount is the same as the first calculation operation of the combustible air-fuel ratio injection amount (calculation operation assuming that almost no fuel is attached to the wall surface of the intake port). If performed in the same manner, there is a possibility that the amount of fuel introduced into the combustion chamber 11 becomes too large and the air-fuel ratio becomes overrich, leading to misfire.

この点を考慮し、第２回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作にあっては、上記式（１）における換算係数を、上記第１回目の可燃空燃比分噴射量の算出動作で使用した換算係数よりもリーン寄りの値に変更する。例えば、混合気の空燃比が例えば「１２．０」程度の値になるように換算係数を変更する。また、上記第１回目の非同期噴射で吸気ポートの壁面に付着した燃料量を考慮して、上記式（１）におけるポート付着分燃料量の値が小さくなるように変更してもよい。 Considering this point, in the second calculation operation of the combustible air-fuel ratio injection amount, the conversion coefficient in the above equation (1) is used in the first calculation operation of the combustible air-fuel ratio injection amount. Change the value closer to lean than the conversion factor. For example, the conversion coefficient is changed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a value of about “12.0”, for example. Further, in consideration of the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port in the first asynchronous injection, the value of the fuel amount adhering to the port in equation (1) may be changed to be small.

以上のようにして可燃空燃比分噴射量の算出を行った後、ステップＳＴ６において、非同期噴射の実行タイミングであるか否かを判定する。第２回目のステップＳＴ６での判定では、例えば、上記第１回目の非同期噴射が実行されてからクランクシャフト１３が２回転（７２０°回転）した時点が非同期噴射の実行タイミングとなる。これは、第１回目の非同期噴射が実行され、全ての気筒でそれぞれ１回の燃焼行程が行われ、非同期噴射で噴射された燃料の燃焼が完了した後に、第２回目の非同期噴射を実行するためである。 After calculating the combustible air-fuel ratio injection amount as described above, in step ST6, it is determined whether or not it is the execution timing of asynchronous injection. In the determination at the second step ST6, for example, the timing at which the crankshaft 13 rotates twice (720 ° rotation) after the first asynchronous injection is executed becomes the asynchronous injection execution timing. This is because the first asynchronous injection is executed, the combustion process is performed once in all the cylinders, and the combustion of the fuel injected in the asynchronous injection is completed, and then the second asynchronous injection is executed. Because.

本実施形態にあっては、第１回目の非同期噴射が実行され、全ての気筒で燃焼行程が行われ、非同期噴射で噴射された燃料の燃焼が完了した後に、第２回目の非同期噴射を実行すればよく、必ずしも、上記第１回目の非同期噴射の実行タイミングと第２回目の非同期噴射の実行タイミングとの間隔はクランクシャフト１３の２回転（７２０°回転）分に限定されることはない。 In the present embodiment, the first asynchronous injection is executed, the combustion stroke is performed in all the cylinders, and the combustion of the fuel injected by the asynchronous injection is completed, and then the second asynchronous injection is executed. The interval between the execution timing of the first asynchronous injection and the execution timing of the second asynchronous injection is not necessarily limited to two rotations (720 ° rotation) of the crankshaft 13.

そして、このステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７に移る。このステップＳＴ７では、上記ステップＳＴ１０で新たに設定された必要非同期噴射量と、上記ステップＳＴ５で算出された可燃空燃比分噴射量とを比較する。具体的には、必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量以下であるか否かを判定する。つまり、今回（第２回目）の非同期噴射によって燃料が噴射された場合、上記必要非同期噴射量（ステップＳＴ１０で更新された必要非同期噴射量）の全量がインジェクタ３５から噴射される状況にあるか否かを判定する。 If YES is determined in step ST6, the process proceeds to step ST7. In step ST7, the required asynchronous injection amount newly set in step ST10 is compared with the combustible air-fuel ratio injection amount calculated in step ST5. Specifically, it is determined whether or not the required asynchronous injection amount is equal to or less than the combustible air-fuel ratio injection amount. That is, when fuel is injected by the current (second) asynchronous injection, whether or not the entire amount of the required asynchronous injection amount (the required asynchronous injection amount updated in step ST10) is injected from the injector 35. Determine whether.

一方、必要非同期噴射量が可燃空燃比分噴射量を超えており、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、上記可燃空燃比分噴射量での非同期噴射が実行される。この場合、未だ必要非同期噴射量のうちの一部についてはインジェクタ３５から噴射されていないことになる。即ち、第３回目の非同期噴射を実行するべく、ステップＳＴ１０で必要非同期噴射量を更新し、ステップＳＴ５に戻ることになる。 On the other hand, if the required asynchronous injection amount exceeds the combustible air-fuel ratio injection amount and a NO determination is made in step ST7, the routine proceeds to step ST9, where asynchronous injection with the combustible air-fuel ratio injection amount is executed. In this case, a part of the necessary asynchronous injection amount is not yet injected from the injector 35. That is, in order to execute the third asynchronous injection, the required asynchronous injection amount is updated in step ST10, and the process returns to step ST5.

以上の動作が、必要非同期噴射量の全量がインジェクタ３５から噴射されるまで、つまり、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ８で必要非同期噴射量での非同期噴射が実行されるまで繰り返されることになる。 The above operation is repeated until the entire required asynchronous injection amount is injected from the injector 35, that is, YES is determined in step ST7, and asynchronous injection with the required asynchronous injection amount is executed in step ST8. .

このようにして、各非同期噴射にあっては、１回当たりの噴射量を上記可燃空燃比分噴射量以下に制限しているため、燃焼室１１内での失火を防止することができ、これによって排気系でのアフターファイヤを回避することができる。また、非同期噴射で必要な燃料噴射量を複数回の非同期噴射によってインジェクタ３５から噴射できるため、迅速に三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を回復させることもできる。 Thus, in each asynchronous injection, since the injection amount per time is limited to the above-mentioned combustible air-fuel ratio injection amount or less, misfiring in the combustion chamber 11 can be prevented. As a result, afterfire in the exhaust system can be avoided. Further, since the fuel injection amount necessary for asynchronous injection can be injected from the injector 35 by multiple asynchronous injections, the NOx purification function of the three-way catalyst 42 can be quickly recovered.

図６（ａ）は本実施形態に係る非同期噴射（２回の非同期噴射：第１回目の非同期噴射を「非同期噴射Ｎｏ．１」とし、第２回目の非同期噴射を「非同期噴射Ｎｏ．２」として示している）が行われた場合における各気筒の燃料噴射形態の一例を示すタイミングチャートである。また、図６（ｂ）は従来の非同期噴射が行われた場合（必要非同期噴射量を１回の非同期噴射で実行した場合）における各気筒の燃料噴射形態の一例を示すタイミングチャートである。 6A shows an asynchronous injection according to the present embodiment (two asynchronous injections: the first asynchronous injection is “asynchronous injection No. 1”, and the second asynchronous injection is “asynchronous injection No. 2”. 2 is a timing chart showing an example of a fuel injection mode of each cylinder when the operation is performed. FIG. 6B is a timing chart showing an example of the fuel injection mode of each cylinder when conventional asynchronous injection is performed (when the required asynchronous injection amount is executed by one asynchronous injection).

図６（ｂ）に示すように、従来の非同期噴射では、非同期噴射１回当たりの噴射量が多く、空燃比がオーバリッチになって失火が発生する可能性があった。そして、その失火した混合気（未燃ガス）が、後続して排気系に排出される燃焼ガスの熱を受けて排気系内で燃焼するアフターファイヤが発生する可能性があった。図６（ｂ）では、１番気筒で噴射された非同期噴射により燃焼室内の空燃比がオーバリッチになり、失火して排気系に流れ出た混合気によってアフターファイヤが発生する場合を示している。 As shown in FIG. 6 (b), in the conventional asynchronous injection, the injection amount per one asynchronous injection is large, and the air-fuel ratio becomes overrich, which may cause misfire. Then, there is a possibility that afterfire that the misfired gas mixture (unburned gas) receives the heat of the combustion gas subsequently discharged to the exhaust system and burns in the exhaust system. FIG. 6B shows a case where the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes over-rich due to the asynchronous injection injected from the first cylinder, and afterfire is generated by the air-fuel mixture that has misfired and has flowed into the exhaust system.

これに対し、本実施形態に係る非同期噴射にあっては、図６（ａ）に示すように、非同期噴射が分割されていることにより、非同期噴射１回当たりの噴射量を削減することで失火を防止し、これによって排気系でのアフターファイヤを回避することができる。また、必要非同期噴射量も確保され、迅速に三元触媒４２のＮＯｘ浄化機能を回復させることもできる。 On the other hand, in the asynchronous injection according to the present embodiment, as shown in FIG. 6 (a), the asynchronous injection is divided, so that the misfire is reduced by reducing the injection amount per asynchronous injection. This can prevent after-fire in the exhaust system. Further, the necessary asynchronous injection amount is ensured, and the NOx purification function of the three-way catalyst 42 can be quickly recovered.

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、本発明を自動車用４気筒ガソリンエンジン１に適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンに対しても適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型やＶ型や水平対向型等の別）についても特に限定されるものではない。 -Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to the automobile four-cylinder gasoline engine 1 has been described. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Also, the number of cylinders and the engine type (separate types such as in-line type, V type, and horizontally opposed type) are not particularly limited.

また、上記実施形態では、三元触媒４２の上流側の排気ガスセンサを空燃比センサ７６とし、三元触媒４２の下流側の排気ガスセンサを酸素センサ７７としていた。本発明はこれに限らず、上流側の排気ガスセンサとして酸素センサを適用したり、下流側の排気ガスセンサとして空燃比センサを適用するようにしてもよい。 In the above embodiment, the exhaust gas sensor upstream of the three-way catalyst 42 is the air-fuel ratio sensor 76, and the exhaust gas sensor downstream of the three-way catalyst 42 is the oxygen sensor 77. The present invention is not limited to this, and an oxygen sensor may be applied as an upstream exhaust gas sensor, or an air-fuel ratio sensor may be applied as a downstream exhaust gas sensor.

また、上記実施形態では、各非同期噴射の噴射タイミングとしては、全ての気筒で同時に非同期噴射が実行されるものとしていた。本発明はこれに限らず、１サイクル中にインジェクタ３５から噴射される非同期噴射量が上記可燃空燃比分噴射量以下に制限されたものであれば、必ずしも、全ての気筒で同時に非同期噴射を実行する必要はない。例えば、各気筒の排気行程において、未だ吸気バルブ３１が開弁していないタイミングで各非同期噴射をそれぞれ実行するようにしてもよい。 In the above embodiment, the asynchronous injection is executed simultaneously in all the cylinders as the injection timing of each asynchronous injection. The present invention is not limited to this, and as long as the asynchronous injection amount injected from the injector 35 during one cycle is limited to the above-mentioned combustible air-fuel ratio injection amount or less, the asynchronous injection is not necessarily executed simultaneously in all the cylinders. do not have to. For example, in the exhaust stroke of each cylinder, each asynchronous injection may be executed at a timing when the intake valve 31 is not yet opened.

更に、上記実施形態では、インジェクタ３５の配設箇所としては吸気通路３としていた。つまり、ポート噴射式のエンジン１に対して本発明を適用したものであった。本発明は、これに限らず、筒内直噴式のエンジンに対しても適用可能である。また、ポート噴射式及び筒内直噴式の両インジェクタを備えたエンジンに対しても本発明は適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the intake passage 3 is provided as the place where the injector 35 is disposed. That is, the present invention is applied to the port injection type engine 1. The present invention is not limited to this, and can also be applied to an in-cylinder direct injection engine. The present invention can also be applied to an engine having both a port injection type and an in-cylinder direct injection type injector.

本発明は、自動車用エンジンのフューエルカットからの燃料噴射復帰時に実行される非同期噴射によるアフターファイヤの発生を防止する燃料噴射制御に適用可能である。 The present invention is applicable to fuel injection control that prevents the occurrence of afterfire due to asynchronous injection executed when fuel injection from a fuel cut of an automobile engine is restored.

１エンジン（内燃機関）
１１燃焼室
３吸気通路
３５インジェクタ（燃料噴射弁）
４排気通路
４２，４３三元触媒（触媒装置）
６エンジンＥＣＵ
７１クランクポジションセンサ
７３エアフローメータ 1 engine (internal combustion engine)
11 Combustion chamber 3 Intake passage 35 Injector (fuel injection valve)
4 Exhaust passages 42 and 43 Three-way catalyst (catalyst device)
6 Engine ECU
71 Crank position sensor 73 Air flow meter

Claims

Fuel cut control means for stopping fuel injection from the fuel injection valve when a predetermined fuel cut condition is satisfied, and fuel injection when the fuel cut condition is not satisfied during the fuel cut and the fuel injection is restored In a fuel injection control device for an internal combustion engine comprising asynchronous injection execution means for executing asynchronous injection of a valve,
An oxygen storage amount obtaining means for obtaining an oxygen storage amount during the fuel cut in the catalyst device provided in the exhaust system;
A required asynchronous injection amount obtaining means for obtaining a required asynchronous injection amount necessary for the asynchronous injection based on the oxygen storage amount obtained by the oxygen storage amount obtaining means,
The asynchronous injection execution means compares the required asynchronous injection amount obtained by the required asynchronous injection amount acquisition means with a combustible air-fuel ratio injection amount for obtaining an air-fuel ratio enabling combustion in the combustion chamber, When the required asynchronous injection amount is larger than the combustible air-fuel ratio injection amount, the required asynchronous injection amount is divided into a plurality of times, and the fuel in each of the divided asynchronous injections is in a different combustion cycle. It is configured to set the injection timing of each divided asynchronous injection to burn ,
Of the divided asynchronous injections divided into the plurality of times, the fuel injection amount in the first divided asynchronous injection after the fuel injection is restored is the fuel injection amount in the first divided asynchronous injection. The amount of fuel injection in the second divided asynchronous injection after the fuel injection is restored is corrected based on the amount not attached to the cylinder surface of the intake port and introduced into the cylinder. The amount of fuel injected in the second split asynchronous injection is corrected to the increase side based on the amount of fuel that adheres to the wall of the intake port and is not introduced into the cylinder, and in the first split asynchronous injection, A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control device is corrected to a decrease side based on the amount of fuel evaporated on the wall surface .

The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The asynchronous injection execution means if necessary asynchronous injection amount obtained by the required asynchronous injection quantity acquiring means is larger than the combustible air-fuel ratio component injection amount, the fuel quantity injected by the split asynchronous injection of the first round A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control device is configured to coincide with a combustible air-fuel ratio injection amount .

The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the combustible air-fuel ratio injection amount is set to a value that is the richest air-fuel ratio in a range in which no misfire occurs in the combustion stroke.

The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
The asynchronous injection execution means executes the second divided asynchronous injection after the rotation of the crank angle of 720 ° after the execution of the first divided asynchronous injection when the required asynchronous injection amount is divided into a plurality of times of injection. A fuel injection control device for an internal combustion engine, characterized in that it is configured.

The fuel injection control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The combustible air-fuel ratio injection amount is expressed by the following equation (1)
Combustible air-fuel ratio injection amount = engine load factor x conversion factor + port attached fuel amount (1)
Conversion coefficient: A coefficient for obtaining a combustible air-fuel ratio injection amount such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture produced by the fuel and air injected by asynchronous injection is closer to the stoichiometric air-fuel ratio.
Port attached fuel amount: Fuel amount for correcting the amount of combustible air-fuel ratio injection to the increase side in consideration of the amount of fuel injected from the fuel injection valve that adheres to the wall surface of the intake port and is not introduced into the cylinder .
A fuel injection control device for an internal combustion engine, characterized in that: