JP6507824B2

JP6507824B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP6507824B2
Application number: JP2015090031A
Authority: JP
Inventors: 明大土谷; 充広湯浅; 健介近藤; 諭司佐藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: JP2016205299A; US20160312731A1; EP3088716A1; EP3088716B1; US10215123B2

Description

本発明は、空燃比をフィードバック制御するエンジンの制御装置に関する。

従来、筒内噴射とポート噴射との二種類の燃料噴射方式を両立させたエンジン（内燃機関）が開発されている。すなわち、エンジンの運転状態に応じて、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とを使い分け、あるいは併用するものである。このようなエンジンでは、エンジンの回転数や負荷に応じて燃料噴射方式を使い分けるさまざまな技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開2006-138252号公報

ところで、気筒内に供給される混合気の実空燃比は、エンジンの排気系に設けられる空燃比センサの出力に基づいて推定される。また、エンジンの燃料噴射量や吸入空気量は、この実空燃比が所望の目標空燃比に一致するようにフィードバック制御される。空燃比センサの具体例としては、排ガスの拡散を律速する多孔質材料で固体電解質を被覆した構造のリニア空燃比センサが知られている。リニア空燃比センサでは、酸素イオンが固体電解質中を移動することによって生じる起電力が計測され、排ガス中の酸素濃度に対応する空燃比の値が推定される。

しかしながら、上記のような空燃比センサの出力特性は、燃料の噴射形態によって変動する。例えば、筒内噴射を実施した場合には、ポート噴射を実施した場合と比較して筒内における燃料濃度分布にばらつきが生じやすく、燃料が燃焼する過程で水素が発生しやすくなる。一方、水素イオンが固体電解質内に拡散すると、固体電解質に生じる起電力が小さくなり、排ガス中の酸素濃度が実際よりも低く評価されることになる。つまり、空燃比センサの出力が、実際の空燃比よりもリッチ側にシフトしたものとなってしまう。このような出力特性の変動は、実空燃比の推定精度を低下させるだけでなく、エンジンの排ガス性能を低下させる要因の一つとなる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、エンジンの排ガス性能を向上させることができるようにしたエンジンの制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁とを具備するエンジンについて、実空燃比を検出する第一センサの検出信号に基づいて前記筒内噴射弁及び前記ポート噴射弁から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御するエンジンの制御装置である。本制御装置は、前記エンジンの運転状態に応じて複数の噴射モードの何れかを選択する選択部を備える。また、前記噴射モードに応じた前記第一センサの出力特性が反映されたモード補正量を設定する設定部を備える。さらに、前記検出信号と前記モード補正量とを併用して前記フィードバック制御を実施する制御部を備える。前記複数の噴射モードには、前記ポート噴射弁のみを用いて燃料を噴射するMPI噴射モードと、前記筒内噴射弁からの燃料噴射を単噴射にするとともに前記ポート噴射弁からも燃料を噴射しうるMPI+DI単噴射モードとが含まれる。また、前記設定部は、前記MPI+DI単噴射モードにおいて、前記筒内噴射弁からの燃料噴射が開始されるタイミングが遅いほど、前記モード補正量をリッチ寄りの値に設定する。

（２）前記設定部が、前記MPI+DI単噴射モードにおける前記モード補正量を、前記MPI噴射モードにおける前記モード補正量よりもリッチ寄りの値に設定することが好ましい。

（３）前記複数の噴射モードには、前記エンジンの一行程中において前記筒内噴射弁から燃料を複数回に分けて燃料噴射するとともに前記ポート噴射弁からも燃料を噴射しうるMPI+DI分割噴射モードが含まれることが好ましい。この場合、前記設定部は、前記MPI+DI分割噴射モードにおける前記モード補正量を、前記MPI+DI単噴射モードにおける前記モード補正量よりもリッチ寄りの値に設定することが好ましい。

（４）前記検出信号の基準値を規定するマップを記憶する記憶部を備えることが好ましい。この場合、前記制御部は、前記基準値を前記モード補正量で補正して算出される目標空燃比と、前記第一センサの検出信号から推定される前記実空燃比との差に基づいて前記フィードバック制御を実施することが好ましい。
（５）前記エンジンが、排気の酸素濃度を検出する第二センサを具備することが好ましい。この場合、前記制御部は、前記第二センサで検出された前記酸素濃度に基づいて前記基準値を補正することが好ましい。

開示のエンジンの制御装置によれば、燃料噴射量のフィードバック制御を適正化し、エンジンの排ガス性能を総合的に向上させることができる。

実施形態としてのエンジンの制御装置の構成を示す模式図である。本制御装置のブロック図である。（Ａ），（Ｂ）は噴射モードを設定するためのマップ例である。（Ａ）は噴射モードと検出値Aとの関係を示す棒グラフ、（Ｂ）は第一噴射弁からの燃料噴射開始タイミングと検出値Aとの関係を示す折れ線グラフである。本制御装置の制御内容を示すフローチャート例である。

図面を参照して、実施形態としてのエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は、車両に搭載されるエンジン１０及びこれを制御するエンジン制御装置１を示す図である。ここでは、エンジン１０に設けられる複数の気筒１１のうち、一つを例示する。このエンジン１０には、筒内噴射及びポート噴射を併用した燃料噴射システムが適用される。各気筒１１には、気筒１１内へ燃料を噴射する第一噴射弁６（筒内噴射弁）と、吸気通路内に燃料を噴射する第二噴射弁７（ポート噴射弁）とが設けられる。図１に示す第二噴射弁７は、吸気ポート１２内に燃料を噴射するものである。吸気ポート１２よりも吸気の上流側となる吸気通路には、吸入空気量を制御するためのスロットル弁１６が介装される。

エンジン１０の排気通路１３には過給機のタービン１５が介装され、その下流側に触媒装置１４が設けられる。触媒装置１４は、例えば三元触媒，DPF，NOx吸蔵還元触媒，S吸蔵還元触媒などである。触媒装置１４の上流側（タービン１５と触媒装置１４との間の排気通路）には、第一センサ８が設けられる。また、触媒装置１４の下流側には第二センサ９が設けられる。図１中の符号１８，１９はそれぞれ、エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ１８，アクセル開度Acを検出するアクセル開度センサ１９である。

第一センサ８は、実空燃比を検出するリニア空燃比センサ（全域空燃比センサ，LAFセンサ，LAFS）であり、排ガスの拡散を律速する多孔質材料（律速層）で固体電解質を被覆した構造を持つ。第一センサ８では、酸素イオンが固体電解質中を移動することによって生じる起電力が計測され、その起電力に所定の演算処理が施されたのち、演算結果が検出値A（検出信号）として出力される。検出値Aには、気筒１１に供給された混合気の実際の空燃比が反映される。第一センサ８の検出値Aは、空燃比の変動に対してほぼリニアに変化する特性を有する。

第二センサ９は、第一センサ８から律速層を取り除いた構造を持つ酸素濃度センサ（ジルコニア酸素センサ，O₂センサ）である。第二センサ９は、酸素濃度の変化に対し、理論空燃比付近を境として急激に出力を変化させる二値的な特性を持つ。第二センサ９の検出値Bは、酸素濃度が低い（空燃比がリッチである）場合に大きい値となり、酸素濃度が高い（空燃比がリーンである）場合に小さい値となる。このように、第二センサ９は、排ガス中の酸素濃度を検出する機能を持つ。具体的には、排ガス中の酸素濃度が、リッチな空燃比に対応する酸素濃度なのか、それともリーンな空燃比に対応する酸素濃度なのかを判別する機能を持つ。

エンジン制御装置１は、車載ネットワークに接続されてエンジン１０の運転状態を司る電子制御装置であり、CPU，MPUなどのプロセッサ装置２１やROM，RAMなどのメモリ装置２２を集積した電子デバイスである。このエンジン制御装置１は、エンジン１０に設けられる各々の気筒１１について、空燃比の制御結果を制御内容にフィードバックする機能と、各気筒１１における燃料の噴射形態を制御する機能とを有する。ここで、前者の制御を空燃比フィードバック制御と呼び、後者を噴射モード切替制御と呼ぶ。空燃比フィードバック制御及び噴射モード切替制御を実施するためのプログラムは、メモリ装置２２に記録され、プロセッサ装置２１で実行される。

空燃比フィードバック制御では、各気筒１１の実空燃比が目標空燃比に近づくように（ひいては、実空燃比が目標空燃比にほぼ一致するように）、燃料噴射量や吸入空気量が制御される。実空燃比は、第一センサ８の検出値Aに基づいて把握される。また、目標空燃比は、第二センサ９の検出値Bに基づいて理論空燃比を補正した値とされる。エンジン制御装置１は、実空燃比と理論空燃比との差がゼロとなるように、第一噴射弁６及び第二噴射弁７の燃料噴射量を増減させ、あるいは、スロットル弁１６の開度を制御する。

噴射モード切替制御では、エンジン１０の運転状態やエンジン１０に要求される出力の大きさに応じて、筒内噴射，ポート噴射といった燃料噴射方式が使い分けられる。ここでは、エンジン回転速度Ne及び負荷Ecに基づき、複数の噴射モードのうち何れか一つが選択される。本実施形態では「MPI噴射モード（ポート噴射モード）」，「MPI+DI単噴射モード（ポート・筒内単噴射モード）」，「MPI+DI分割噴射モード（ポート・筒内分割噴射モード）」の三種類の噴射モードが選択対象とされる。エンジン１０の負荷Ecは、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度Acに基づき、公知の演算手法を用いて算出される。

MPI噴射モード（第二モード）は、おもに第二噴射弁７を用いて燃料噴射を実施する噴射モードであり、エンジン１０が比較的低負荷，低回転のときに選択される。本実施形態のMPI噴射モードでは、第一噴射弁６からの燃料噴射が停止し、第二噴射弁７のみで燃料噴射が実施される。つまり、MPI噴射モードでは、第一噴射弁６の噴射比率が第二噴射弁７の噴射比率未満となる。ポート噴射が実施される時期は、おもに排気行程内に設定される。なお、必要に応じて、排気行程の直前（燃焼行程後期）や排気行程の直後（吸気行程前期）にポート噴射時期を設定してもよい。

MPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モードは、おもに第一噴射弁６を用いて燃料噴射を実施する噴射モードであり、MPI噴射モードと比較してエンジン１０の負荷Ecがやや高いときやエンジン回転速度Neがやや高いときに選択される。これらのモードでは、少なくとも第一噴射弁６が使用され、あるいは第一噴射弁６と第二噴射弁７とが併用されて、燃料噴射が実施される。本実施形態のMPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モードは、ともに第一噴射弁６の噴射比率が第二噴射弁７の噴射比率以上である。このように、第一噴射弁６の噴射比率が第二噴射弁７の噴射比率以上である噴射モードのことを第一モードと呼ぶ。これに対し、第一噴射弁６の噴射比率が第二噴射弁７の噴射比率未満である噴射モードのことを第二モードと呼ぶ。

また、MPI+DI単噴射モードでは、少なくとも第一噴射弁６からの燃料噴射が単噴射とされる。単噴射とは、エンジン１０の一行程中において噴射回数を複数回に分けずに燃料を噴射することである。一方、MPI+DI分割噴射モードでは、少なくとも第一噴射弁６からの燃料噴射が分割噴射とされる。分割噴射とは、エンジン１０の一行程中において複数回に分けて燃料を噴射することである。MPI+DI分割噴射モードは、MPI+DI単噴射モードよりも、エンジン１０の負荷Ecが高い場合に使用される。

上記の通り、本実施形態では、MPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モードにおける筒内噴射量が、少なくともポート噴射量以上の値を持つように設定される。すなわち、ポート噴射と筒内噴射との噴射比率（ポート噴射：筒内噴射）は、１以下に設定される（例えば、0:10，1:9，2:8，…，5:5など）。反対に、MPI噴射モードは、第一噴射弁６の噴射比率が第二噴射弁７の噴射比率未満となるモード（第二モード，第一モード以外のモード）の一例である。MPI噴射モードにおけるポート噴射と筒内噴射との噴射比率（ポート噴射：筒内噴射）は、１を超える値となるように設定される（例えば、6:4，7:3，…，9:1，10:0など）。

MPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モードにおいてポート噴射が実施される時期は、MPI噴射モードと同様に、おもに排気行程内に設定される。必要に応じて、排気行程の直前（燃焼行程後期）や排気行程の直後（吸気行程前期）にポート噴射時期を設定してもよい。これに対し、筒内噴射が実施される時期は、少なくともポート噴射が実施される時期よりも遅角側に設定される。本実施形態では、MPI+DI単噴射モードの筒内噴射が、吸気行程で実施される。また、MPI+DI分割噴射モードの筒内噴射は、吸気行程と圧縮行程とに二分割される。

図２は、エンジン制御装置１の機能を模式的に示すブロック図である。エンジン制御装置１には、選択部２，設定部３，記憶部４，制御部５が設けられる。本実施形態では、これらの各機能がメモリ装置２２に記録されたソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子制御回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

［１−１．選択部］
選択部２は、噴射モード切替制御を実施するものであり、エンジン１０の運転状態に応じた噴射モードを択一的に選択するものである。選択部２には、エンジン１０の運転状態と複数の噴射モードとの関係を規定するための数式，グラフ，マップなどが予め設定される。本実施形態における噴射モードの数は三種類（MPI噴射モード，MPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モード）である。図３（Ａ）に示すように、エンジン回転速度Ne及び負荷Ecで特定されるエンジン１０の運転点に対し、何れか一つの噴射モードが割り当てられる。ここで選択された噴射モードの情報は、設定部３に伝達される。なお、マップ上における噴射モードの数や各噴射モードの内容，各噴射モードの具体的な形状は任意であり、図３（Ｂ）に示すように、エンジン１０の特性や、第一噴射弁６，第二噴射弁７の燃料噴射特性，エンジン１０を搭載する車両の特性などに応じて設定することができる。

マップ上における各噴射モードの境界には、ヒステリシス特性（履歴特性）が付与される。例えば、図３（Ａ）中でエンジン１０の運転点がMPI噴射モードからMPI+DI単噴射モードへと移動しつつあるときには、図中に実線で示す境界線を超えた場合に、噴射モードがMPI噴射モードからMPI+DI単噴射モードへと変更される。一方、運転点が反対方向に移動しつつあるときには、図中に破線で示す境界線を超えた場合に、噴射モードがMPI+DI単噴射モードからMPI噴射モードへと変更される。MPI+DI単噴射モードとMPI+DI分割噴射モードとの境界についても同様である。噴射モードの境界にヒス幅を設けることで、境界付近における噴射モードの振動的な変化が抑制され、噴射モード切替制御の安定性が向上する。

［１−２．設定部］
設定部３は、選択部２で選択された噴射モードに応じてモード補正量Mを設定するものである。モード補正量Mは、空燃比フィードバック制御における目標空燃比を補正するためのパラメータである。例えば、補正後の目標空燃比は、補正前の目標空燃比にモード補正量Mを加算（又は減算）した値、あるいは、乗算（又は除算）した値に設定される。本実施形態では、以下の表１に示すように、噴射モードに合わせてモード補正量Mが設定される。ここで設定されたモード補正量Mの情報は制御部５に伝達される。

モード補正量Mには、噴射モードに応じた第一センサ８の出力特性が反映される。ここでいう出力特性とは、噴射モードの変化に由来する検出値Aが変化する特性を意味する。例えば、ポート噴射と比較して筒内噴射の噴射比率が大きいほど、検出値Aがリッチ寄りにシフトする特性や、エンジン１０の一行程中における燃料噴射回数（分割噴射回数）が多いほど、検出値Aがリッチ寄りにシフトする特性が挙げられる。

第一センサ８の検出値Aは、酸素イオンの移動によって生じる固体電解質の起電力に応じた値を持ち、実空燃比に対応する値となる。また、検出値Aと実空燃比との対応関係は、固体電解質の起電力に影響を与える要因がほかにない限り、基本的には変化しない。しかし、エンジン１０の噴射モードが異なれば、気筒１１内における燃料濃度分布が相違するため、排ガス中の水素発生量も相違する。また、排気中の水素は、固体電解質中で水素イオンとして拡散し、起電力に影響を与えうる。したがって、エンジン１０の噴射モードが変化したときに、検出値Aと実空燃比との対応関係がずれることがある。

そこで、モード補正量Mは、上記のようなずれを予め考慮して設定される。例えば、MPI噴射モードを基準として（例えば、MPI噴射モードにおけるモード補正量M₁をゼロとして）、MPI+DI単噴射モードにおけるモード補正量M₂がM₁よりもリッチ寄りの値（目標空燃比を小さくする値であって、例えば0＝M₁＜M₂）に設定される。モード補正量M₂は、MPI噴射モードで実空燃比が理論空燃比であるときの検出値Aと、MPI+DI単噴射モードで実空燃比が理論空燃比であるときの検出値Aとの差や比に相当する値を持つ。また、MPI+DI分割噴射モードにおけるモード補正量M₃は、モード補正量M₂よりもさらにリッチ寄りの値（目標空燃比をより小さくする値であって、例えばM₂＜M₃）に設定される。モード補正量M₃は、MPI噴射モードで実空燃比が理論空燃比であるときの検出値Aと、MPI+DI分割噴射モードで実空燃比が理論空燃比であるときの検出値Aとの差や比に相当する値を持つ。

このように、モード補正量Mは、ポート噴射と比較して筒内噴射の噴射比率が大きいほど、あるいは燃料噴射回数が多いほど、リッチ寄りの特性を持つような値とされる。これは、第一センサ８の検出値Aがリッチ側にシフトする度合い（リッチ側への騙されやすさ）に着目すると、MPI噴射モードが最も小さく、MPI+DI分割噴射モードが最も大きいからである。

図４（Ａ）は、実空燃比を一定として噴射モードのみを変更したときに、第一センサ８で検出された検出値Aを示すグラフである。検出値Aは、MPI噴射モードで最も大きくなり、すなわち検出結果がリーン寄りとなる。また、MPI+DI分割噴射モードでは検出値Aが最も小さくなり、すなわち検出結果がリッチ寄りとなる。各々の噴射モードにおけるモード補正量Mは、このような第一センサ８の出力特性の変動に適合するように設定される。

［１−３．記憶部］
記憶部４は、第一センサ８の検出値Aの基準値を規定する「LAFS中央値マップ」を記憶するものである。このLAFS中央値マップには、エンジン１０の運転状態やエンジン１０に要求される出力の大きさに応じた基準値が設定される。ここでいう基準値とは、所定の噴射モードにおいて実空燃比が理論空燃比であるときに第一センサ８で検出される検出値Aの平均値を意味し、空燃比フィードバック制御における目標空燃比に相当する。以下、この基準値のことを「LAFS中央値C」とも呼ぶ。図２中には、エンジン回転速度Ne，負荷Ec，LAFS中央値Cの三者関係が規定された三次元マップを示す。本実施形態では、MPI噴射モードでの検出値Aの平均値がLAFS中央値Cとして設定されている。
また、記憶部４は、上記のLAFS中央値マップに基づき、エンジン１０の運転状態に対応するLAFS中央値Cを算出する機能を持つ。すなわち、エンジン回転速度Ne及び負荷Ecで特定されるエンジン１０の運転点に対し、一つのLAFS中央値Cを算出する。ここで算出されたLAFS中央値Cの情報は、制御部５に伝達される。

［１−４．制御部］
制御部５は、少なくとも第一センサ８の検出値Aと設定部３で設定されたモード補正量Mとを併用して、空燃比フィードバック制御を実施するものである。フィードバック補正量は、基本的には実空燃比と目標空燃比との差Dに基づいて算出される。また、実空燃比は第一センサ８で検出された検出値Aに基づいて算出され、目標空燃比はLAFS中央値Cに基づいて算出される。一方、本実施形態では、第二センサ９の検出値Bとモード補正量Mとに基づいて、目標空燃比が補正される。したがって、制御部５は、LAFS中央値Cをモード補正値Mで補正した値と第一センサ８の検出値Aから推定される実空燃比との差Dに基づいて空燃比フィードバック制御を実施する機能を持つ。
その後、実空燃比が目標空燃比に近づく（差Dがゼロに近づく）ように、第一噴射弁６，第二噴射弁７，スロットル弁１６が制御される。本実施形態では、目標空燃比と実空燃比との差Dに応じた大きさのフィードバック補正量が算出され、このフィードバック補正量に基づいて次回の燃料噴射量が増減補正される。

目標空燃比の値は、LAFS中央値Cを基準として、第二センサ９の検出値Bとモード補正量Mとに基づいて補正される。例えば、検出値Bが第一所定値以上である場合には、酸素濃度が低い（空燃比がリッチである）ものと判断し、目標空燃比をリーン寄りに移動させる補正を加える。このとき、検出値Bが第一所定値以上となっている継続時間が長いほど、目標空燃比をより大きくリーン方向に移動させる。一方、検出値Bが第一所定値よりも小さい第二所定値以下である場合には、酸素濃度が高い（空燃比がリーンである）ものと判断し、目標空燃比をリッチ寄りに移動させる補正を加える。このとき、検出値Bが第二所定値以下となっている継続時間が長いほど、目標空燃比をより大きくリッチ方向に移動させる。また、モード補正量Mが大きいほど、第一センサ８の検出値Aがリッチ寄りにシフトしやすい状態であると判断し、目標空燃比をリッチ寄りに移動させる補正を加える。これにより、各噴射モードにおける目標空燃比は、MPI噴射モード，MPI+DI単噴射モード，MPI+DI分割噴射モードの順に、後者側ほどリッチになる。

実空燃比の値は、第一センサ８の検出値Aに基づいて算出される。上記の通り、検出値Aと実空燃比との対応関係は、エンジン１０の噴射モードに応じて変化する。しかし、本実施形態では、各々の噴射モードに応じて設定されるモード補正量Mが目標空燃比に反映されるため、噴射モードに起因する「対応関係のずれ」が相殺される。したがって、ここでは「対応関係のずれ」の大小を考慮することなく、通常の検出値Aと実空燃比との対応関係（例えば、MPI噴射モードにおける対応関係）に基づいて、実空燃比を算出することができる。

制御部５は、目標空燃比と実空燃比との差Dを算出し、差Dに応じた大きさのフィードバック補正量を算出する。その後、フィードバック補正量を次回の燃料噴射量に反映させることで、差Dが徐々にゼロに近づくようにフィードバックが作用し、実空燃比が目標空燃比へと収束する。具体的な空燃比フィードバック制御の実施手法についてはこれに限らず、公知のフィードバック手法を採用することができる。なお、目標空燃比の値をわずかに振動させることで第一センサ８のセンシング能力を診断する公知の故障診断制御を付加してもよい。

［２．フローチャート］
空燃比フィードバック制御及び噴射モード切替制御の手順を図５に例示する。このフローチャートに示された制御は、エンジン制御装置１にて所定周期で繰り返し実行される。まず、各種情報（検出値A，検出値B，エンジン回転速度Ne，アクセル開度Acなど）が取得され（Ａ１）、エンジン１０の負荷Ecが算出される。また、選択部２において、エンジン回転速度Ne，負荷Ecに基づき、エンジン１０の運転点に対応する噴射モードが選択される（Ａ２）。一方、設定部３では、噴射モードに応じてモード補正量Mが設定される（Ａ３）。ここで、前回の制御周期から噴射モードが変更されている場合には、モード補正量Mも即座に変更されることになる。

続いて、LAFS中央値マップとエンジン回転速度Ne，負荷Ecとに基づき、LAFS中央値Cが算出される（Ａ４）。ここで算出されるLAFS中央値Cは、空燃比フィードバック制御における目標空燃比の基準を与える値となる。また、制御部５では、第二センサ９で検出された検出値Bに基づき、酸素濃度補正量Zが算出される（Ａ５）。例えば、検出値Bが大きいほど（空燃比がリッチであるほど）、酸素濃度補正量Zが正の範囲で大きい値に設定される。このとき、検出値Bがリッチとなっている時間が長いほど、酸素濃度補正量Zの絶対値がより大きい値に設定される。これにより、目標空燃比がリーン寄りに移動しやすくなる。また、検出値Bが小さいほど（空燃比がリーンであるほど）、酸素濃度補正量Zが負の範囲で大きい値に設定される。このとき、検出値Bがリーンとなっている時間が長いほど、酸素濃度補正量Zの絶対値がより大きい値に設定される。

その後、LAFS中央値Cに酸素濃度補正量Zが加算されるとともにモード補正量Mが減算されて、最終的な目標空燃比が算出される（Ａ６）。一方、第一センサ８で検出された検出値Aに基づき、実空燃比が算出される（Ａ７）。そして、目標空燃比と実空燃比との差Dが算出され、差Dに基づいて空燃比フィードバック制御が実施される（Ａ８）。例えば、差Dに応じた大きさのフィードバック補正量が算出され、差Dが徐々にゼロに近づくように第一噴射弁６及び第二噴射弁７の燃料噴射量が増減制御されるとともに、スロットル弁１６の開度が増減制御される。

［３．作用，効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、表１に示すように、噴射比率、又は、燃料噴射回数が異なる複数の噴射モードの各々について、モード補正量Mが設定される。このように、モード補正量Mと第一センサ８の検出値Aとを併用して空燃比フィードバック制御を実施することで、噴射モードに左右されることなく、目標空燃比を各噴射モードに適した値へと直ちに変更することができる。つまり、噴射モードが変動した場合であっても、フィードバック補正量の演算精度を高めることができ、空燃比フィードバック制御を適正化することができる。したがって、エンジン１０の排ガス性能を総合的に向上させることができる。例えば、実空燃比が目標空燃比に収束しやすくなり、実空燃比が過剰にリーン化することが防止されるため、NOx低減を図ることができる。また、実空燃比が過剰にリッチ化することも防止されるため、CO低減を図ることができる。

（２）噴射モードがMPI噴射モード（第二モード）からMPI+DI単噴射モードやMPI+DI分割噴射モード（第一モード）へと切り替わると、第一噴射弁６からの燃料噴射の影響を受けて、気筒１１内における燃料濃度分布にばらつきが生じ、第一センサ８の検出信号が実際よりもリッチ側へとシフトしやすくなる。このような現象を考慮して、上記のエンジン制御装置１では、MPI+DI単噴射モードやMPI+DI分割噴射モード（第一モード）でのモード補正量M₂，M₃が、MPI噴射モード（第二モード）でのモード補正量M₁よりもリッチ寄りの値に設定される。これにより、第一センサ８での実空燃比の誤検出による不適切なフィードバックを防止することができ、燃料噴射量を適正化することができる。したがって、エンジン１０の排ガス性能を向上させることができる。

（３）同様に、噴射モードがMPI+DI単噴射モードからMPI+DI分割噴射モードへと切り替わった場合にも、気筒１１内における燃料濃度分布が不均一になりやすくなることから、第一センサ８の検出信号が実際よりもリッチ側へとシフトしやすくなる。このような現象を考慮して、上記のエンジン制御装置１では、MPI+DI分割噴射モードでのモード補正量M₃が、MPI+DI単噴射モードでのモード補正量M₂よりもリッチ寄りの値に設定される。これにより、第一センサ８での実空燃比の誤検出による不適切なフィードバックを防止することができ、燃料噴射量を適正化することができる。したがって、エンジン１０の排ガス性能を向上させることができる。

（４）上記のエンジン制御装置１では、目標空燃比がLAFS中央値マップのみで与えられるのではなく、モード補正量Mによって補正される。その後、補正された目標空燃比と実空燃比との差Dに応じた大きさのフィードバック補正量が算出される。このようなフィードバック補正量を用いて空燃比フィードバック制御を実施することで、燃料噴射量を各噴射モードでの最適値に近づけることができる。したがって、噴射モードが変動した場合であっても実空燃比の検出精度を確保することができ、空燃比フィードバック制御の収束性を高めることができる。

（５）上記のエンジン制御装置１では、第二センサ９の検出値Bに基づいて酸素濃度補正量Zが算出され、酸素濃度補正量Zに基づいて目標空燃比（基準値）が補正される。これにより、燃料補正の信頼性をさらに向上させることができ、空燃比フィードバック制御の収束性をさらに高めることができる。

［４．変形例］
上述の実施形態では、噴射モードに応じたモード補正量Mを設定するものを例示したが、噴射モードだけでなく、燃料の噴射開始タイミングに応じてモード補正量Mを変更してもよい。例えば、MPI+DI単噴射モードにおいて、第一噴射弁６からの燃料噴射が開始されるタイミングが遅いほど、モード補正量Mをリッチ寄りの値にすることができる。あるいは、MPI噴射モードにおいて、第二噴射弁７からの燃料噴射が開始されるタイミングが遅いほど、モード補正量Mをリッチ寄りの値にすることも考えられる。

ここで、第一噴射弁６からの燃料噴射が開始されるタイミングと、第一センサ８の検出値Aとの関係を図４（Ｂ）に示す。燃料噴射が開始されるタイミングが遅れるほど、燃料の拡散時間が短縮されることから、気筒１１内における燃料濃度分布のばらつきが増大し、第一センサ８の検出信号が実際よりもリッチ側へとシフトしやすくなる。したがって、燃料噴射が開始されるタイミングに応じてモード補正量Mを変更することで、第一センサ８の誤検出による不適切なフィードバックを防止することができ、空燃比を適正化することができる。したがって、エンジン１０の排ガス性能を向上させることができる。

また、上述の実施形態では、LAFS中央値Cに酸素濃度補正量Zを加算し、モード補正量Mを減算することで目標空燃比を算出するものを例示したが、これらの酸素濃度補正量Zやモード補正量Mをフィードバック補正量に反映させるための具体的な演算手法はこれに限定されない。例えば、酸素濃度補正量Z，モード補正量Mをゲインとして用いて、LAFS中央値Cに乗算，除算することで目標空燃比を算出してもよい。あるいは、LAFS中央値マップを省略し、エンジン１０の運転状態に基づいてLAFS中央値Cに相当するパラメータを算出したのちに、そのパラメータにモード補正量Mで補正を加えることで目標空燃比を算出してもよい。どのような演算手法を採用した場合であっても、第一センサ８の検出値とモード補正量とを併用してフィードバック制御を実施することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

１エンジン制御装置
２選択部
３設定部
４記憶部
５制御部
６第一噴射弁（筒内噴射弁）
７第二噴射弁（ポート噴射弁）
８第一センサ（空燃比センサ）
９第二センサ（酸素濃度センサ）
１０エンジン
１８エンジン回転速度センサ
１９アクセル開度センサ

Claims

気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁とを具備するエンジンについて、実空燃比を検出する第一センサの検出信号に基づいて前記筒内噴射弁及び前記ポート噴射弁から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御するエンジンの制御装置において、
前記エンジンの運転状態に応じて複数の噴射モードの何れかを選択する選択部と、
前記噴射モードに応じた前記第一センサの出力特性が反映されたモード補正量を設定する設定部と、
前記検出信号と前記モード補正量とを併用して前記フィードバック制御を実施する制御部とを備え、
前記複数の噴射モードには、前記ポート噴射弁のみを用いて燃料を噴射するMPI噴射モードと、前記筒内噴射弁からの燃料噴射を単噴射にするとともに前記ポート噴射弁からも燃料を噴射しうるMPI+DI単噴射モードとが含まれ、
前記設定部は、前記MPI+DI単噴射モードにおいて、前記筒内噴射弁からの燃料噴射が開始されるタイミングが遅いほど、前記モード補正量をリッチ寄りの値に設定する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
前記設定部が、前記MPI+DI単噴射モードにおける前記モード補正量を、前記MPI噴射モードにおける前記モード補正量よりもリッチ寄りの値に設定する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
前記複数の噴射モードには、前記エンジンの一行程中において前記筒内噴射弁から燃料を複数回に分けて噴射するとともに前記ポート噴射弁からも燃料を噴射しうるMPI+DI分割噴射モードが含まれ、
前記設定部は、前記MPI+DI分割噴射モードにおける前記モード補正量を、前記MPI+DI単噴射モードにおける前記モード補正量よりもリッチ寄りの値に設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
前記検出信号の基準値を規定するマップを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記基準値を前記モード補正量で補正して算出される目標空燃比と、前記第一センサの検出信号から推定される前記実空燃比との差に基づいて前記フィードバック制御を実施する
ことを特徴とする、請求項１〜3の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
前記エンジンが、排気の酸素濃度を検出する第二センサを具備し、
前記制御部は、前記第二センサで検出された前記酸素濃度に基づいて前記基準値を補正する
ことを特徴とする、請求項4記載のエンジンの制御装置。