JP6822347B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の気筒を有する内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、ディザ制御の実施によって排気通路に設けられている触媒を昇温させる内燃機関の制御装置の一例が記載されている。ディザ制御では、複数の気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒とされ、複数の気筒のうちの残りの気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒とされる。また、当該ディザ制御では、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒とを含む全ての気筒内における混合気の空燃比の平均値が目標空燃比となるように、各気筒内への燃料供給量が調整される。こうしたディザ制御が実施されている場合、排気通路では、リーン燃焼気筒から排出された排気に含まれる酸素によって、リッチ燃焼気筒から排出された排気に含まれる未燃燃料成分及び不完全燃焼成分が酸化される。これにより、触媒を昇温させることができる。

なお、ディザ制御が実施されるようになると、ディザ制御の実施前と比較し、内燃機関の出力トルクが低下する。そのため、ディザ制御が実施されているときには、こうした出力トルクの低下を補償するために、スロットルバルブの開度であるスロットル開度、すなわち吸入空気量を増大補正するディザ時補正制御が実施されることがある。このようなディザ時補正制御をディザ制御とともに実施することにより、ディザ制御の実施に伴う内燃機関の出力トルクの低下を抑制することができる。

また、車両走行中にあっては、車両の運転者による車両操作や車両への外乱の入力によって、車両のサスペンションよりも車体側の振動である、いわゆるばね上振動が発生することがある。特許文献２には、こうしたばね上振動を抑制するばね上制振制御を実施する内燃機関の制御装置の一例が記載されている。このばね上制振制御では、内燃機関の出力トルクをばね上振動に合わせて補正することで、ばね上振動を抑制するようにしている。なお、ばね上制振制御の実施中において内燃機関の出力トルクを補正する方法としては、例えば、吸入空気量を調整する方法を挙げることができる。

特開２００４−２１８５４１号公報 特許第５０９９２３１号公報

ところで、ディザ制御及びばね上制振制御の双方が実施されると、ディザ制御とともに実施されるディザ時補正制御による吸入空気量の補正と、ばね上制振制御による吸入空気量の補正とが重複することとなる。この場合、２つの吸入空気量の補正が互いに干渉し、当該吸入空気量が急変することがある。このように吸入空気量が急変すると、各気筒内での混合気の空燃比が変動し、各気筒内での混合気の燃焼が不安定になるおそれがある。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、内燃機関の複数の気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、各気筒のうちのリッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、各気筒内への燃料供給量を調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、吸入空気量の目標値である吸気量目標値を算出する吸気量目標値算出部と、を備えている。吸気量目標値算出部は、ディザ制御が実施されているときには、同ディザ制御が実施されていないときよりも吸気量目標値が大きくなるように、同吸気量目標値を算出するディザ時補正制御と、車両のばね上振動に応じて吸気量目標値を補正するばね上制振制御と、を実施するようになっている。そして、同制御装置は、ディザ制御及びばね上制振制御の何れか一方の制御が実施されているときには、他方の制御の実施を禁止する、又は、同他方の制御に制限を設ける。

上記構成によれば、ディザ制御が実施されている場合、ディザ時補正制御の実施によって、ディザ制御が実施されていない場合よりも吸入空気量が増大される。このように吸入空気量を増大させることにより、内燃機関の出力トルクを増大させることができる。すなわち、ディザ制御の実施に伴う出力トルクの低下を補償することができる。

また、ばね上制振制御が実施されている場合、ばね上振動に合わせて吸入空気量が補正される。これにより、ばね上振動に合わせ、車輪で発生するトルクが調整されるようになるため、当該ばね上振動を抑制することができる。

上記構成では、ディザ制御及びばね上制振制御の何れか一方の制御が実施されているときには、他方の制御の実施が禁止される、又は、他方の制御に制限が設けられる。他方の制御の実施を禁止することにより、ディザ制御とともに実施されるディザ時補正制御による吸入空気量の補正と、ばね上制振制御による吸入空気量の補正とが互いに干渉することを防止できる。その結果、吸入空気量が急変することが抑制される。したがって、各気筒内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できるようになる。

また、他方の制御に制限を設けることにより、ディザ制御とともに実施されるディザ時補正制御による吸入空気量の補正と、ばね上制振制御による吸入空気量の補正との干渉度合いを低減することができる。その結果、他方の制御に制限を設けない場合と比較し、吸入空気量が急変することが抑制される。したがって、各気筒内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できるようになる。

内燃機関の制御装置の第１の実施形態である制御装置を備える内燃機関と、変速機と、車輪とを示す構成図。 同第１の実施形態における制御装置の機能構成を示すブロック図。 同第１の実施形態において、駆動トルク変換部が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。 同第１の実施形態において、要求値算出部が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。 同第１の実施形態において、ばね上制振制御が実施されている状況下でディザ制御の実施条件が成立した場合のタイミングチャート。 第２の実施形態において、駆動トルク変換部が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。 同第２の実施形態において、要求値算出部が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１には、本実施形態の制御装置２０を備える内燃機関１０と、内燃機関１０の出力トルクが入力される変速機１００と、変速機１００の出力トルクが入力される車輪１０１とが図示されている。

図１に示すように、内燃機関１０は、複数（本実施形態では、４つ）の気筒＃１，＃２，＃３，＃４と、各気筒＃１〜＃４の燃焼室１１内に導入する空気が流通する吸気通路１２と、気筒数と同数の燃料噴射弁１３とを備えている。吸気通路１２には、吸入空気量ＧＡを調整すべく作動するスロットルバルブ１４が設けられている。各燃料噴射弁１３は、燃焼室１１に燃料を供給すべくそれぞれ駆動するようになっている。

各燃焼室１１では、吸気通路１２から導入された空気と、燃料噴射弁１３の駆動によって供給された燃料とを含む混合気が、点火装置１５の火花放電によって燃焼される。燃焼に供された混合気は、排気として、各燃焼室１１から排気通路１６に排出される。なお、排気通路１６には、排気を浄化対象とする三元触媒１７が設けられている。

内燃機関１０の運転にかかる各種制御は、制御装置２０により行われる。制御装置２０は、各種の機関制御を実施するＣＰＵ２１と、同機関制御に必要な情報が記憶されるメモリ２２とを有している。内燃機関１０には、空燃比センサＳＥ１、クランク角センサＳＥ２、エアフロメータＳＥ３、アクセルセンサＳＥ４及び車輪速センサＳＥ５などの各種のセンサから検出信号が入力される。

空燃比センサＳＥ１は、排気通路１６における三元触媒１７よりも上流側に配置されており、排気通路１６を流通する排気の酸素濃度に応じた信号を出力する。制御装置２０では、空燃比センサＳＥ１からの検出信号を基に、空燃比の検出値である空燃比検出値ＡＦが算出される。

クランク角センサＳＥ２は、機関出力軸の回転速度である機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。エアフロメータＳＥ３は、吸気通路１２に設けられており、吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力する。アクセルセンサＳＥ４は、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰに応じた信号を出力する。

車輪速センサＳＥ５は、車輪１０１の回転速度に応じた信号を出力する。制御装置２０では、車輪速センサＳＥ５からの信号を基に車輪１０１の回転速度が算出され、この車輪１０１の回転速度及び半径を基に車輪速度ＶＷが算出される。

制御装置２０では、機関制御の一部として、ばね上制振制御、ディザ制御及びディザ時補正制御を実施する。ばね上制振制御とは、車両のばね上振動を抑制すべく内燃機関１０の出力トルクを補正する制御である。ディザ制御とは、排気通路１６に設けられている三元触媒１７の温度を上昇させるための制御である。ディザ時補正制御とは、ディザ制御の実施に伴う内燃機関１０の出力トルクの低下を補償するための制御である。

ここで、ばね上振動とは、路面から車輪１０１への外乱の入力により、サスペンションを介して車体に発生する振動のことをいう。このばね上振動には、車両のピッチング方向又は車両上下方向の成分が含まれている。

図２に示すように、制御装置２０は、ばね上制振制御、ディザ制御及びディザ時補正制御を実施するための機能部として、要求トルク設定部Ｍ１０、ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０、目標空燃比設定部Ｍ３０、スロットル開度目標値算出部Ｍ４０、スロットルバルブ制御部Ｍ５０、ベース噴射量算出部Ｍ６０、空燃比制御部Ｍ７０、ディザ制御部Ｍ８０及び噴射弁制御部Ｍ９０を有している。

＜要求トルク設定部Ｍ１０＞
要求トルク設定部Ｍ１０には、ベース要求トルク算出部Ｍ１１とディザ時補正トルク算出部Ｍ１２とが設けられている。ベース要求トルク算出部Ｍ１１は、アクセル操作量ＡＣＣＰを基に、ベース要求トルクＴｒｑＢを算出する。ベース要求トルクＴｒｑＢは、アクセル操作量ＡＣＣＰに応じて定まる車輪１０１（駆動輪）のためのトルクと、オルタネータや空調装置のコンプレッサなどの補機のためのトルク（負荷トルク）との和となる。そのため、ベース要求トルク算出部Ｍ１１は、オルタネータやコンプレッサなどの補機の操作量を加味し、ベース要求トルクＴｒｑＢを算出する。

ディザ時補正トルク算出部Ｍ１２は、後述するディザ制御部Ｍ８０の要求値算出部Ｍ８１で算出された噴射量補正要求値αを基に、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤを算出する。ディザ時補正トルク算出部Ｍ１２は、噴射量補正要求値αが「０」と等しいとき（すなわち、ディザ制御を実施していないとき）にはディザ時トルク補正量ＴｒｑＤを「０」と等しくする。一方、ディザ時補正トルク算出部Ｍ１２は、噴射量補正要求値αが「０」よりも大きいときには、噴射量補正要求値αが大きいほどディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが大きくなるようにディザ時トルク補正量ＴｒｑＤを算出する。

また、要求トルク設定部Ｍ１０には、ベース要求トルク算出部Ｍ１１によって算出されたベース要求トルクＴｒｑＢと、ディザ時補正トルク算出部Ｍ１２によって算出されたディザ時トルク補正量ＴｒｑＤとの和を要求トルクＴｒｑとして算出する加算器Ｍ１３が設けられている。さらに、要求トルク設定部Ｍ１０には、加算器Ｍ１３によって算出された要求トルクＴｒｑと、ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０によって算出された制振用トルク補正量ＴｒｑＳとの和を補正後の要求トルクＴｒｑとして算出する加算器Ｍ１４が設けられている。すなわち、本実施形態では、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤや制振用トルク補正量ＴｒｑＳによってベース要求トルクＴｒｑＢを補正することで、要求トルクＴｒｑを算出することができる。

＜ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０＞
ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０は、要求トルク設定部Ｍ１０の加算器Ｍ１３で算出された要求トルクＴｒｑを、車輪１０１（駆動輪）で発生させるトルクの要求値である要求車輪トルクＷＴｒｑ０に換算する車輪トルク換算部Ｍ２１を含んでいる。車輪トルク換算部Ｍ２１は、変速機１００で選択されている変速比を加味し、要求トルクＴｒｑを要求車輪トルクＷＴｒｑ０に換算する。

また、ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０は、各車輪１０１の車輪速度ＶＷの平均値を基に、駆動輪で発生しているトルクの推定値である車輪トルク推定値ＷＴｒｑＥを算出する車輪トルク推定部Ｍ２２を含んでいる。車輪１０１に外乱が入力されている場合、外乱の入力によって車輪速度ＶＷが変わるため、車輪トルク推定値ＷＴｒｑＥには車輪１０１に入力された外乱の成分が含まれている。

また、ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０には、要求車輪トルクＷＴｒｑ０及び車輪トルク推定値ＷＴｒｑＥが入力される制振用補正量算出部Ｍ２３が設けられている。この制振用補正量算出部Ｍ２３は、車体の運動モデルを有している。そのため、制振用補正量算出部Ｍ２３は、要求車輪トルクＷＴｒｑ０及び車輪トルク推定値ＷＴｒｑＥを基に、外乱に対する要求トルクＴｒｑの補正分である制振用車輪トルク補正量ＷＴｒｑ１を導出することができる。

また、ばね上制振用補正トルク算出部Ｍ２０には、制振用補正量算出部Ｍ２３によって導出された制振用車輪トルク補正量ＷＴｒｑ１を、内燃機関１０の出力トルクの補正量である制振用トルク補正量ＴｒｑＳに変換する駆動トルク変換部Ｍ２４が設けられている。この駆動トルク変換部Ｍ２４は、変速機１００で選択されている変速比を加味し、制振用車輪トルク補正量ＷＴｒｑ１を制振用トルク補正量ＴｒｑＳに変換する。そして、駆動トルク変換部Ｍ２４は、導出した制振用トルク補正量ＴｒｑＳを要求トルク設定部Ｍ１０の加算器Ｍ１４に出力する。

なお、ばね上振動を抑制するための制振用トルク補正量ＴｒｑＳの算出は、所定のばね上制振制御の実施条件が成立したときに行われる。例えば、ばね上制振制御の実施条件は、以下に示す３つの条件を含んでいる。
（条件１−１）後述する空燃比制御部Ｍ７０による空燃比フィードバック制御（以下、「空燃比Ｆ／Ｂ制御」という。）によって導出される空燃比フィードバック補正値（以下、「空燃比Ｆ／Ｂ補正値」という。）ＦＡＦの絶対値が規定値未満であること。
（条件１−２）空燃比制御部Ｍ７０による空燃比学習制御によって、空燃比の学習が完了していること。
（条件１−３）パージガスの濃度が所定値未満であること。

そして、ばね上制振制御の実施条件が成立している場合、駆動トルク変換部Ｍ２４は、上記のように制振用トルク補正量ＴｒｑＳを導出し、この制振用トルク補正量ＴｒｑＳを要求トルク設定部Ｍ１０に出力する。これにより、要求トルクＴｒｑが、制振用トルク補正量ＴｒｑＳによって補正される。一方、ばね上制振制御の実施条件が成立していない場合、駆動トルク変換部Ｍ２４は、制振用トルク補正量ＴｒｑＳを「０」と等しくし、この制振用トルク補正量ＴｒｑＳ（＝０）を要求トルク設定部Ｍ１０に出力する。この場合、要求トルクＴｒｑは、制振用トルク補正量ＴｒｑＳによって補正されない。

＜目標空燃比設定部Ｍ３０＞
目標空燃比設定部Ｍ３０は、空燃比の目標値である目標空燃比ＡＦＴを設定する。
＜スロットル開度目標値算出部Ｍ４０＞
スロットル開度目標値算出部Ｍ４０は、吸入空気量ＧＡの目標値である吸気量目標値ＧＡＴを算出する吸気量目標値設定部Ｍ４１を含んでいる。この吸気量目標値設定部Ｍ４１は、要求トルク設定部Ｍ１０の加算器Ｍ１４で算出された要求トルクＴｒｑと、目標空燃比設定部Ｍ３０で設定された目標空燃比ＡＦＴと、機関回転速度ＮＥとを基に、吸気量目標値ＧＡＴを算出する。このとき、吸気量目標値設定部Ｍ４１は、要求トルクＴｒｑが大きいほど吸気量目標値ＧＡＴが大きくなるように、吸気量目標値ＧＡＴを算出する。そのため、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤによって要求トルクＴｒｑが増大補正されている場合、吸気量目標値ＧＡＴは、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが大きいほど大きくなる。すなわち、ディザ制御が実施されているために噴射量補正要求値αが「０」よりも大きいときには、ディザ制御が実施されていないために噴射量補正要求値αが「０」と等しいときよりも、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが「０」よりも大きい分、吸気量目標値ＧＡＴが大きくなる。よって、本実施形態では、このようにディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが「０」ではない状況下での吸気量目標値ＧＡＴの算出を、「ディザ時補正制御」という。つまり、吸気量目標値設定部Ｍ４１は、ディザ時補正制御を実施可能である。

また、制振用トルク補正量ＴｒｑＳによって要求トルクＴｒｑが補正されている場合、吸気量目標値ＧＡＴは、制振用トルク補正量ＴｒｑＳが大きいほど大きくなる。すなわち、制振用トルク補正量ＴｒｑＳが「０」よりも大きいときには、制振用トルク補正量ＴｒｑＳが「０」と等しいときよりも、吸気量目標値ＧＡＴが大きくなる。よって、本実施形態では、このように制振用トルク補正量ＴｒｑＳで補正した要求トルクＴｒｑに基づいた吸気量目標値ＧＡＴの算出を、「ばね上制振制御」という。つまり、吸気量目標値設定部Ｍ４１は、ばね上制振制御を実施可能である。

また、スロットル開度目標値算出部Ｍ４０には、吸気量目標値ＧＡＴが入力される逆エアモデルＭ４２が設けられている。この逆エアモデルＭ４２には、機関回転速度ＮＥも入力される。そして、逆エアモデルＭ４２は、吸気量目標値ＧＡＴと機関回転速度ＮＥとを基に、機関負荷率ＫＬを算出する。また、逆エアモデルＭ４２は、算出した機関負荷率ＫＬを基に、スロットルバルブ１４の開度であるスロットル開度ＴＡの目標値であるスロットル開度目標値ＴＡＴを算出する。

＜スロットルバルブ制御部Ｍ５０＞
スロットルバルブ制御部Ｍ５０には、スロットル開度目標値算出部Ｍ４０の逆エアモデルＭ４２で算出されたスロットル開度目標値ＴＡＴにスロットル開度ＴＡが近づくように、スロットルバルブ１４の作動を制御する。

＜ベース噴射量算出部Ｍ６０＞
ベース噴射量算出部Ｍ６０には、スロットル開度目標値算出部Ｍ４０の逆エアモデルＭ４２で算出された機関負荷率ＫＬを基にベース噴射量ＱＢを算出する。ベース噴射量ＱＢは、規定の満充填時理論噴射量ＱＴＨに機関負荷率ＫＬを乗算することで導出される。満充填時理論噴射量ＱＴＨとして、機関負荷率ＫＬが「１００％」であり、且つ空燃比検出値ＡＦが目標空燃比ＡＦＴと等しいときにおける燃料噴射量の算出値が設定されている。

＜空燃比制御部Ｍ７０＞
空燃比制御部Ｍ７０は、空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの偏差が小さくなるように空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを更新する空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施する。また、空燃比制御部Ｍ７０は、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が小さくなるように、空燃比学習値ＫＧを更新する空燃比学習制御を実施する。空燃比制御部Ｍ７０は、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が規定値以上にならないようになると、空燃比の学習が完了したと判定することができる。

そして、空燃比制御部Ｍ７０は、ベース噴射量算出部Ｍ６０によって算出されたベース噴射量ＱＢを、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦと空燃比学習値ＫＧとを用いて補正することで、各気筒＃１〜＃４内への要求供給量である要求噴射量ＱＢＦを導出する。例えば、以下に示す関係式（式１）を用い、要求噴射量ＱＢＦを算出することができる。

ＱＢＦ＝ＱＢ・（１＋ＦＡＦ）・ＫＧ ・・・（式１）
＜ディザ制御部Ｍ８０＞
ディザ制御部Ｍ８０は、所定のディザ制御の実施条件が成立したときに、ディザ制御を実施する。例えば、ディザ制御の実施条件は、三元触媒１７の昇温が要求されていること、及び、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比と等しいことを含んでいる。

本実施形態で実施されるディザ制御では、以下のような条件を満たすように空燃比制御部Ｍ７０によって算出された要求噴射量ＱＢＦがそれぞれ補正される。
（条件２−１）第１の気筒＃１が、目標空燃比ＡＦＴ（すなわち、理論空燃比）よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、第１の気筒＃１以外の他の気筒＃２〜＃４が、目標空燃比ＡＦＴ（すなわち、理論空燃比）よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となること。
（条件２−２）リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒とを含む全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が目標空燃比ＡＦＴと等しくなること。

ディザ制御部Ｍ８０には、噴射量補正要求値αを算出する要求値算出部Ｍ８１が設けられている。要求値算出部Ｍ８１は、ディザ制御を実施しないときには噴射量補正要求値αを「０」と等しくする一方、ディザ制御を実施するときには噴射量補正要求値αを「０」よりも大きい値とする。なお、前述したように、噴射量補正要求値αは、ディザ時補正トルク算出部Ｍ１２のディザ時トルク補正量ＴｒｑＤの算出でも用いられる。

また、ディザ制御部Ｍ８０は、リッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉを算出するリッチ用補正要求値算出部Ｍ８２と、リーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄを算出するリーン用補正要求値算出部Ｍ８３とを含んでいる。リッチ用補正要求値算出部Ｍ８２は、要求値算出部Ｍ８１によって算出された噴射量補正要求値αに「１」を加算した和をリッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉとする。リーン用補正要求値算出部Ｍ８３は、要求値算出部Ｍ８１によって算出された噴射量補正要求値αに「−１／Ｎ」を乗算した積に「１」を加算した和をリーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄとする。なお、「Ｎ」は、リーン燃焼気筒の数であり、本実施形態では「３」となる。

また、ディザ制御部Ｍ８０は、リッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉを算出するリッチ用補正処理部Ｍ８４と、リーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄを算出するリーン用補正処理部Ｍ８５とを有している。リッチ用補正処理部Ｍ８４は、空燃比制御部Ｍ７０によって算出された要求噴射量ＱＢＦにリッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉ（＝１＋α）を乗算した積をリッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉとする。リーン用補正処理部Ｍ８５は、要求噴射量ＱＢＦにリーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄ（＝１−α／Ｎ）を乗算した積をリーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄとする。

＜噴射弁制御部Ｍ９０＞
噴射弁制御部Ｍ９０は、第１の気筒＃１用の燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量がリッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉと等しくなるように、第１の気筒＃１用の燃料噴射弁１３を駆動させる。また、噴射弁制御部Ｍ９０は、第１の気筒＃１以外の他の気筒＃２〜＃４用の燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量がリーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄと等しくなるように、各気筒＃２〜＃４用の燃料噴射弁１３を駆動させる。

次に、図３を参照し、駆動トルク変換部Ｍ２４が繰り返し実行する処理ルーチンについて説明する。
図３に示すように、本処理ルーチンにおいて、駆動トルク変換部Ｍ２４は、ばね上制振制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１１）。すなわち、駆動トルク変換部Ｍ２４は、上記の条件１−１、条件１−２及び条件１−３の何れもが成立しているときには、実施条件が成立していると判定する。一方、駆動トルク変換部Ｍ２４は、条件１−１、条件１−２及び条件１−３のうち少なくとも１つの条件が成立していないときには、実施条件が成立していると判定しない。そして、実施条件が成立していない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、その処理を後述するステップＳ１４に移行する。

一方、ばね上制振制御の実施条件が成立している場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、上記のディザ制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１２）。ディザ制御の実施条件が成立している場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ディザ制御が実施されるため、駆動トルク変換部Ｍ２４は、その処理を後述するステップＳ１４に移行する。一方、ディザ制御の実施条件が成立していない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、制振用補正量算出部Ｍ２３によって導出された制振用車輪トルク補正量ＷＴｒｑ１を制振用トルク補正量ＴｒｑＳに変換することで、制振用トルク補正量ＴｒｑＳを導出する（Ｓ１３）。そして、駆動トルク変換部Ｍ２４は、本処理ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１４において、駆動トルク変換部Ｍ２４は、制振用トルク補正量ＴｒｑＳを「０」と等しくする。その後、駆動トルク変換部Ｍ２４は、本処理ルーチンを一旦終了する。

次に、図４を参照し、要求値算出部Ｍ８１が繰り返し実行する処理ルーチンについて説明する。
図４に示すように、本処理ルーチンにおいて、要求値算出部Ｍ８１は、上記のディザ制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ２１）。実施条件が成立していない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、本処理ルーチンを一旦終了する。一方、実施条件が成立している場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、ばね上制振制御が未だ実施されているか否かを判定する（Ｓ２２）。ばね上制振制御が未だ実施されている場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、ばね上制振制御の実施が終了するまでステップＳ２２の判定を繰り返す。

一方、ばね上制振制御が実施されていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、噴射量補正要求値αが「０」よりも大きくなるように、噴射量補正要求値αを算出する（Ｓ２３）。続いて、要求値算出部Ｍ８１は、ディザ制御の終了条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ２４）。ディザ制御の終了条件としては、例えば、三元触媒１７の昇温が完了したことを挙げることができる。

ディザ制御の終了条件が成立していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、その処理を前述したステップＳ２３に移行する。すなわち、ディザ制御の実施が継続される。一方、終了条件が成立している場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、噴射量補正要求値αを「０」に向けて徐減させる徐減処理を実施する（Ｓ２５）。噴射量補正要求値αが「０」と等しくなり徐減処理が完了すると、要求値算出部Ｍ８１は、本処理ルーチンを一旦終了する。すなわち、ディザ制御の実施が終了される。

次に、図５を参照し、車両走行中にディザ制御の実施を開始する際の作用を効果とともに説明する。なお、前提として、目標空燃比ＡＦＴは理論空燃比と等しいものとする。
図５に示すタイミングｔ１以前では、ディザ制御の実施条件が成立していない一方で、ばね上制振制御の実施条件が成立している。そのため、図５に示すように、タイミングｔ１以前では、ディザ制御が実施されていない一方で、ばね上制振制御が実施されている。これにより、ばね上振動が発生する期間では、ばね上制振制御の実施による吸気量目標値ＧＡＴの補正によって、スロットル開度ＴＡが補正される。

図５に示すタイミングチャートのうち、ばね上振動の推移を示すタイミングチャートでは、実線は、ディザ制御の実施条件が成立していないときにはばね上制振制御を実施することのできる本実施形態におけるばね上振動の推移を示している。一方、破線は、ばね上制振制御を実施しない比較例におけるばね上振動の推移を示している。また、図５に示すタイミングチャートのうち、スロットル開度ＴＡ（吸入空気量ＧＡ）の推移を示すタイミングチャートでは、実線は、本実施形態におけるスロットル開度ＴＡ（吸入空気量ＧＡ）の推移を示している。一方、破線は、ばね上制振制御及びディザ制御及びディザ時補正制御を実施しない比較例におけるスロットル開度ＴＡ（吸入空気量ＧＡ）の推移を示している。

タイミングｔ１以前では、ばね上制振制御の実施によってスロットル開度ＴＡを補正することで、車輪１０１（駆動輪）で発生させる車輪トルクが補正される。これにより、ばね上振動を抑制することができる。ただし、ばね上振動が発生する期間は、非常に短い。このように非常に短い期間でスロットル開度ＴＡ、すなわち吸入空気量ＧＡを補正することにより、全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値でもある空燃比の中心が大きく変動することがある。

その後、タイミングｔ１でディザ制御の実施条件が成立する。すると、ばね上制振制御の実施が終了される。そして、その上で、ディザ制御の実施が開始される。ディザ制御が実施されると、内燃機関１０の出力トルクが低下傾向を示す。

そのため、ディザ制御が実施されると、ディザ時補正制御もまた実施される。すなわち、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが「０」よりも大きくなるため、スロットル開度ＴＡ、すなわち吸入空気量ＧＡが増大補正される。これにより、ディザ制御の実施中における内燃機関１０の出力トルクの低下を抑制することができる。

本実施形態では、ディザ制御及びディザ時補正制御が実施されているときには、ばね上制振制御の実施が禁止される。ディザ制御及びディザ時補正制御を実施するときには、ばね上制振制御の実施を禁止することにより、ディザ時補正制御による吸入空気量ＧＡの補正と、ばね上制振制御による吸入空気量ＧＡの補正とが互いに干渉することを防止できる。その結果、吸入空気量ＧＡが急変することが抑制される。したがって、ディザ制御の実施中では、各気筒＃１〜＃４内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒＃１〜＃４内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できる。

（第２の実施形態）
次に、内燃機関の制御装置の第２の実施形態を図６及び図７に従って説明する。第２の実施形態では、ばね上制振制御を実施するときにはディザ制御及びディザ時補正制御の実施を禁止する点が第１の実施形態と相違している。そこで、以下の説明においては、第１の実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図６を参照し、駆動トルク変換部Ｍ２４が繰り返し実行する処理ルーチンについて説明する。
図６に示すように、本処理ルーチンにおいて、駆動トルク変換部Ｍ２４は、上記のばね上制振制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ３１）。実施条件が成立していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、制振用トルク補正量ＴｒｑＳを「０」と等しくする（Ｓ３２）。その後、駆動トルク変換部Ｍ２４は、本処理ルーチンを一旦終了する。

一方、ばね上制振制御の実施条件が成立している場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、ディザ制御が実施されているか否かを判定する（Ｓ３３）。ディザ制御が未だ実施されている場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、ディザ制御の実施が終了するまでステップＳ３３の判定を繰り返す。一方、ディザ制御が実施されていない場合（Ｓ３３：ＮＯ）、駆動トルク変換部Ｍ２４は、上記のステップＳ１３と同様に、制振用トルク補正量ＴｒｑＳを導出する（Ｓ３４）。その後、駆動トルク変換部Ｍ２４は、本処理ルーチンを一旦終了する。

次に、図７を参照し、要求値算出部Ｍ８１が繰り返し実行する処理ルーチンについて説明する。
図７に示すように、本処理ルーチンにおいて、要求値算出部Ｍ８１は、上記のディザ制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ４１）。実施条件が成立していない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、本処理ルーチンを一旦終了する。一方、実施条件が成立している場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、上記のばね上制振制御の実施条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ４２）。

ばね上制振制御の実施条件が成立していない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、上記ステップＳ２３と同様に、噴射量補正要求値αを算出する（Ｓ４３）。続いて、要求値算出部Ｍ８１は、上記ステップＳ２４と同様に、ディザ制御の終了条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ４４）。ディザ制御の終了条件が成立していない場合（Ｓ４４：ＮＯ）、要求値算出部Ｍ８１は、その処理を前述したステップＳ４２に移行する。すなわち、ばね上制振制御の実施条件が成立していない場合であれば、ディザ制御の実施が継続される。

一方、ディザ制御の終了条件が成立している場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、上記ステップＳ２５と同様に、噴射量補正要求値αの徐減処理を実施する（Ｓ４５）。噴射量補正要求値αが「０」と等しくなり徐減処理が完了すると、要求値算出部Ｍ８１は、本処理ルーチンを一旦終了する。すなわち、ディザ制御の実施が終了される。

その一方で、ステップＳ４２において、ばね上制振制御の実施条件が成立している場合（ＹＥＳ）、要求値算出部Ｍ８１は、その処理を前述したステップＳ４５に移行する。すなわち、ディザ制御の実施中であっても、ばね上制振制御の実施条件が成立した場合には、ディザ制御の実施が終了される。

以上、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
本実施形態では、ばね上制振制御が実施されるときには、ディザ制御及びディザ時補正制御の実施が禁止される。これにより、ディザ時補正制御による吸入空気量ＧＡの補正と、ばね上制振制御による吸入空気量ＧＡの補正とが互いに干渉することを防止できる。その結果、吸入空気量ＧＡが急変することが抑制される。したがって、各気筒＃１〜＃４内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒＃１〜＃４内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第１の実施形態では、ディザ制御及びディザ時補正制御を実施するときには、ばね上制振制御を実施しないようにしている。しかし、ディザ時補正制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正と、ばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正との干渉度合いを低減させることができるのであれば、ディザ制御の実施中でもばね上制振制御を実施させるようにしてもよい。ただし、この場合、ばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正量に制限を設けることが好ましい。例えば、駆動トルク変換部Ｍ２４で導出された制振用トルク補正量ＴｒｑＳに所定の補正ゲイン（０よりも大きく、且つ１よりも小さい値）を乗算し、この減少補正後の制振用トルク補正量ＴｒｑＳを要求トルク設定部Ｍ１０の加算器Ｍ１４に入力させる。これにより、要求トルクＴｒｑの増大補正が抑制される分、ばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正量を小さくすることができる。

また、駆動トルク変換部Ｍ２４で導出された制振用トルク補正量ＴｒｑＳと、予め設定されている制限用トルク補正値とのうちの小さい方の値を、制振用トルク補正量ＴｒｑＳとして要求トルク設定部Ｍ１０の加算器Ｍ１４に入力させるようにしてもよい。このような制御構成を採用しても、ばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正に制限を設けることができる。

このようにディザ制御及びディザ時補正制御の実施中では、ばね上制振制御に制限を設けることにより、すなわちばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正に制限を設けることにより、ばね上制振制御に制限を設けない場合と比較し、吸入空気量ＧＡが急変することが抑制される。したがって、各気筒＃１〜＃４内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒＃１〜＃４内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できる。

・第２の実施形態では、ばね上制振制御を実施するときには、ディザ制御及びディザ時補正制御を実施しないようにしている。しかし、ディザ時補正制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正と、ばね上制振制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正との干渉度合いを低減させることができるのであれば、ばね上制振制御の実施中でもディザ制御及びディザ時補正制御を実施させるようにしてもよい。ただし、この場合、ディザ制御に制限を設けること、すなわちディザ制御の実施時に算出される噴射量補正要求値αに制限を設けることが好ましい。例えば、要求値算出部Ｍ８１によって算出された噴射量補正要求値αに所定の補正ゲイン（０よりも大きく、且つ１よりも小さい値）を乗算し、この減少補正後の噴射量補正要求値αを、リッチ用補正要求値算出部Ｍ８２、リーン用補正要求値算出部Ｍ８３及びディザ時補正トルク算出部Ｍ１２に入力させる。この場合、ディザ時トルク補正量ＴｒｑＤが大きくなりにくくなる分、ディザ時補正制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正量を小さくすることができる。

また、要求値算出部Ｍ８１によって算出された噴射量補正要求値αと、予め設定されている制限用補正要求値とのうちの小さい方の値を、噴射量補正要求値αとしてリッチ用補正要求値算出部Ｍ８２、リーン用補正要求値算出部Ｍ８３及びディザ時補正トルク算出部Ｍ１２に入力させるようにしてもよい。このような制御構成を採用しても、ディザ時補正制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正量を小さくすることができる。

このようにばね上制振制御の実施中では、ディザ制御に制限を設けることにより、すなわちディザ時補正制御の実施による吸入空気量ＧＡの補正に制限を設けることにより、ディザ制御に制限を設けない場合と比較し、吸入空気量ＧＡが急変することが抑制される。したがって、各気筒＃１〜＃４内での混合気の空燃比の変動を抑制でき、ひいては各気筒＃１〜＃４内での混合気の燃焼が不安定になることを抑制できる。

・上記各実施形態で実施されるディザ制御では、全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が理論空燃比と等しくなるように、リッチ燃焼気筒内への燃料供給量と、リーン燃料気筒内への燃料供給量とを調整している。しかしながら、これに限らず、ディザ制御では、リッチ燃焼気筒内における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであり、且つ、リーン燃焼気筒内における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるのであれば、全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が理論空燃比と相違していてもよい。

・上記各実施形態では、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数よりも多くしているが、これに限らない。例えば、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数と同じとしてもよいし、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数よりも少なくしてもよい。また、各気筒＃１〜＃４は、リーン燃焼気筒及びリッチ燃焼気筒を含んでいるのであれば、混合気の空燃比が理論空燃比と等しいストイキ燃焼気筒を含んでいてもよい。

・上記各実施形態では、リッチ燃焼気筒を第１の気筒＃１で固定している例を説明しているが、ディザ制御の実施中にリッチ燃焼気筒を適宜変更するようにしてもよい。
・内燃機関１０は、４気筒の内燃機関以外の他の内燃機関（例えば、６気筒の内燃機関）であってもよい。

・内燃機関１０は、燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１３ではなく、吸気通路１２に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたものであってもよい。また、内燃機関１０は、燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１３と、吸気通路１２に燃料を噴射する燃料噴射弁とを気筒毎に設けたものであってもよい。

１０…内燃機関、２０…制御装置、Ｍ４１…吸気量目標値設定部、Ｍ８０…ディザ制御部、＃１〜＃４…気筒。

Claims (1)

1. 内燃機関の複数の気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、前記各気筒のうちの前記リッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、前記各気筒内への燃料供給量を調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、
   吸入空気量の目標値である吸気量目標値を算出する吸気量目標値算出部と、を備え、
   前記吸気量目標値算出部は、
   前記ディザ制御が実施されているときには、同ディザ制御が実施されていないときよりも前記吸気量目標値が大きくなるように、同吸気量目標値を算出するディザ時補正制御と、
   車両のばね上振動に応じて前記吸気量目標値を補正するばね上制振制御と、を実施するようになっており、
   前記ディザ制御及び前記ばね上制振制御の何れか一方の制御が実施されているときには、他方の制御の実施を禁止する、又は、同他方の制御に制限を設ける
   内燃機関の制御装置。