JP6801597B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
1.上記内燃機関の制御装置において、複数の気筒から排出された排気を浄化する触媒と、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁によって噴射される燃料が貯蔵される燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタから吸気通路へのパージ流量を調節する調節装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、前記調節装置を操作して、前記パージ流量を制御するパージ制御処理と、前記ディザ制御処理が実行されている場合、実行されていない場合と比較して、前記パージ制御処理を前記パージ流量が小さくなる側に制限する制限処理と、を実行する。
上記構成では、ガード値を固定値とすることにより、可変設定する場合と比較すると、ガード値の適合工数を低減することができる。
上記構成では、パージ禁止処理を実行することにより、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化することを回避できる。
ディザ制御の実行によってディザ制御を実行していないときと比較して燃焼が悪化しやすい傾向の、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによる助長のされやすさは、内燃機関の動作点に応じて相違し得る。このため、上記構成では、ガード値を可変設定することにより、固定値とする場合と比較すると、パージ流量を極力大きくすることが可能なガード値を設定することができる。
上記構成では、制限処理を停止させる場合、ディザ制御を禁止することにより、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきに起因して助長され、顕在化することを、回避することができる。
以下、内燃機関の制御装置にかかる第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ベース噴射量算出処理部M10は、クランク角センサ52の出力信号Scrに基づき算出された回転速度NEと吸入空気量Gaとに基づき、燃焼室16における混合気の空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための操作量である開ループ操作量として、ベース噴射量Qbを算出する。なお、本実施形態では、目標空燃比として、理論空燃比を想定している。
要求値出力処理部M18は、三元触媒24の昇温要求が生じることを条件に、内燃機関10の各気筒#1〜#4からの排気の空燃比(排気空燃比)の平均値を目標空燃比としつつも、燃焼対象とする混合気の空燃比を気筒間で異ならせるディザ制御の噴射量補正要求値αを算出して出力する。ここで、本実施形態にかかるディザ制御では、第1の気筒#1〜第4の気筒#4のうちの1つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りの3つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とする。そして、リッチ燃焼気筒における噴射量を、上記要求噴射量Qdの出力値の「1+α」倍とし、リーン燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Qdの「1−(α/3)」倍とする。
パージ補正量算出処理部M40は、パージ濃度Dpおよび目標パージ率Rp*に基づき、キャニスタ36から吸気通路12に流入する燃料蒸気の流量に応じてベース噴射量Qbを減量補正すべく、減量補正量Kpgを算出して、要求噴射量算出処理部M16に出力する。このため、要求噴射量算出処理部M16では、キャニスタ36から吸気通路12への燃料蒸気の流入制御がなされている場合には、ベース噴射量Qbを減量補正量Kpgにて減量補正したものに基づき、要求噴射量Qdを算出する。なお、キャニスタ36から吸気通路12への燃料蒸気の流入制御が停止されている場合、減量補正量Kpgを「1」とすればよい。
図4に、吸入空気量Ga、ディザ制御の実行の有無、リッチ燃焼気筒の空燃比、リーン燃焼気筒の空燃比、および目標パージ率Rp*の推移例を示す。なお、図4では、気筒#1〜#4のうちのいずれがリッチ燃焼気筒となるかが切り替わらない期間を示しており、また、気筒#1〜#4のそれぞれの目標空燃比が一致する期間についても、便宜上、「リッチ燃焼気筒」、「リーン燃焼気筒」と記載している。図1に示すように、時刻t1にディザ制御が開始されると、目標パージ率Rp*の大きさが、ディザ実行時ガード値GdiLによって制限される。これにより、目標パージ率Rp*は、ディザ制御を実行しなかった場合の値である目標パージ率Rp0*よりも小さくなる。このため、燃料蒸気が必ずしも気筒#1〜#4に均等に分配されないことに起因して気筒#1〜#4のそれぞれにおける空燃比が狙いの空燃比からずれる度合いを小さくすることができる。このため、ディザ制御の実行に起因した燃焼が悪化しやすい傾向が、パージ制御による燃料蒸気の気筒間配分のばらつきによって助長され、顕在化することを抑制できる。
(1)上限ガード値Gditを固定値とすることにより、可変設定する場合と比較すると、上限ガード値Gditの適合工数を低減することができる。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第1または第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
図6に、ディザ制御の禁止に関する処理の手順を示す。図6に示す処理は、ROM44に記憶されたプログラムをCPU42がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
なお、CPU42は、S38の処理が完了する場合や、S22において否定判定する場合、S26,S34において肯定判定する場合には、図6に示す一連の処理を一旦終了する。
図7に、吸入空気量Ga、昇温要求の有無、ディザ制御の実行の有無、リッチ燃焼気筒の空燃比、リーン燃焼気筒の空燃比、目標パージ率Rp*、パージ制限カウンタC1およびパージ優先カウンタC2の推移例を示す。なお、図7では、気筒#1〜#4のうちのいずれがリッチ燃焼気筒となるかが切り替わらない期間を示しており、また、気筒#1〜#4のそれぞれの目標空燃比が一致する期間についても、便宜上、「リッチ燃焼気筒」、「リーン燃焼気筒」と記載している。
以下、第4の実施形態について、第1または第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(2)ディザ実行時ガード値GdiLを、内燃機関10の動作点に応じて可変設定した。これにより、ディザ実行時ガード値GdiLを動作点毎に適切な値に設定することができるため、動作点に応じて可変設定しない場合と比較して、ディザ実行時ガード値GdiLを極力大きい値とすることができる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]触媒は、三元触媒24に対応し、調節装置は、パージバルブ38に対応する。ディザ制御処理は、要求値出力処理部M18、補正係数算出処理部M20、ディザ補正処理部M22、乗算処理部M24、補正係数算出処理部M26、ディザ補正処理部M28、および噴射量制御処理部M30の処理に対応する。パージ制御処理は、目標パージ率設定処理部M34およびパージ制御処理部M38の処理に対応し、制限処理は、S16(S16a,S16b),S18の処理に対応する。[2]パージパラメータは、パージ率に対応し、ガード値は、上限ガード値Gditに対応する。[4]S16aの処理に対応する。[5]S16bの処理に対応する。[6]停止処理および停止時制限処理は、S28の処理に対応する。すなわち、S28の処理によってディザ制御が禁止されると、S12の処理によって否定判定され、S14の処理に移行することから、ディザ制御の実行によるパージ率の制限が解除される。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・「パージ禁止処理について」
ディザ制御処理が実行されることを条件にパージ制御を禁止する禁止処理としては、図5に例示したように、上限ガード値Gditをゼロとする処理に限らない。たとえば、パージバルブ38がノーマリークローズ式である場合、パージ制御処理部M38によるパージバルブ38の操作信号MS5の出力を停止する処理であってもよい。また、目標パージ率設定処理部M34の処理自体を停止させてもよい。
上記実施形態では、パージ流量をゼロよりも大きい値に制御する際、制御量として直接的に扱うパラメータとして目標パージ率Rp*を採用し、パージ率を目標パージ率Rp*に制御したがこれに限らない。たとえば、キャニスタ36から吸気通路12への燃料蒸気の流量を吸入空気量で割った値(以下、蒸気割合)を制御量として、目標蒸気割合を算出し、蒸気割合を目標蒸気割合に制御することによって、パージ流量を制御してもよい。また、パージ制御処理がパージ流量を制御する上で扱う、パージ流量と相関を有するパラメータ(パージパラメータ)としては、他にもたとえば、パージバルブ38の開口度であってもよい。さらに、パージパラメータとしては、パージ流量と正の相関を有するパラメータに限らず、負の相関を有するパラメータであってもよい。
上記実施形態では、目標パージ率Rp*の上限ガード値Gditを設定したが、これに限らない。たとえば、上記「パージ制御処理について」の欄に記載したように、パージパラメータとして目標蒸気割合を算出するものにあっては、目標蒸気割合の上限ガード値を設定してもよい。この変更を図3の処理に施すなら、パージ濃度Dpが低い場合にはパージ率の割りに燃料蒸気割合が小さくなるため、パージ率の上限ガード値を設定する場合よりもパージ率を大きい値とすることが許容されやすいというメリットがある。なお、上限ガード値によるガード対象となるパージパラメータがパージ流量と負の相関を有するものである場合、下限ガード値によるガード処理を実行する。
図8の処理において例示したように、ディザ実行時ガード値GdiLを内燃機関10の動作点に応じて可変設定する場合において、内燃機関10の動作点を定めるパラメータとしては、筒内充填空気量と正の相関を有するパラメータ(負荷)としての充填効率ηと、回転速度NEとに限らない。たとえば負荷のみとしてもよく、また回転速度NEのみとしてもよい。さらに、ディザ実行時ガード値GdiLを可変設定する際、内燃機関10の冷却水の温度を加味してもよい。また、動作点に代えて、リーン燃焼気筒における空燃比とリッチ燃焼気筒における空燃比との差を示すパラメータ(たとえば、噴射量補正要求値α等)に基づき、ディザ実行時ガード値GdiLを可変設定してもよい。
上記実施形態では、ディザ制御処理が実行されている時間の長さが閾値以上となる場合に、ディザ制御処理の実行に伴ってパージ制御処理を制限する制限処理を停止したが、これに限らない。たとえば、ディザ制御処理が継続的に実行されている1回の期間において、目標パージ率Rp0*が上限ガード値Gditよりも大きくなる時間の積算値が閾値以上となる場合に、制限処理を停止してもよい。
図6に例示した処理では、ディザ制御処理が実行されている時間の長さが閾値以上となる場合、ディザ制御を禁止したがこれに限らない。たとえば、噴射量補正要求値αを小さい値に制限しつつディザ制御を実行してもよい。
上記実施形態では、噴射量補正要求値αを可変設定するためのパラメータとしての内燃機関の動作点を、回転速度NEおよび充填効率ηによって定めたが、これに限らない。たとえば、充填効率ηのみから定めてもよく、またたとえば吸入空気量Gaによって定めてもよい。なお、噴射量補正要求値αを内燃機関の動作点に基づき可変設定すること自体必須ではない。たとえば固定値としてもよい。
上記実施形態では、ベース噴射量Qbを減量補正量Kpgによって減量補正することにより要求噴射量Qdを算出したが、これに限らない。たとえば、減量補正量Kpgによる減量補正をしなくても、フィードバック操作量KAFによってキャニスタ36から吸気通路12に流入する燃料蒸気に応じたベース噴射量Qbの減量補正をすることはできる。
上記実施形態では、キャニスタに捕集された燃料蒸気の吸気通路への流入量を調節する調節装置として、パージバルブ38を例示したがこれに限らない。たとえば過給機を備える内燃機関10においては、吸気通路12内の圧力がキャニスタ36側と比較して低くならないことがあることに鑑み、パージバルブ38に加えて、キャニスタ36内の流体を吸入して吸気通路12に吐出するポンプを備えたものであってもよい。ちなみに、過給機を備える内燃機関の場合、排気中の熱が過給機で奪われることによってその下流に位置する触媒の温度が上昇しにくいことから、ディザ制御を利用することが特に有効である。
昇温対象となる触媒としては、三元触媒24に限らない。たとえば、三元触媒を備えたガソリンパティキュレートフィルタ(GPF)であってもよい。ここで、GPFを上記三元触媒24の下流に設けるなら、三元触媒24において、リーン燃焼気筒の酸素によってリッチ燃焼気筒の未燃燃料成分や不完全燃焼成分を酸化させる際の酸化熱を利用して、GPFを昇温してもよい。なお、GPFの上流に酸素吸蔵能力を有した触媒が存在しない場合、GPFに酸素吸蔵能力を有した触媒を備えることが望ましい。
昇温要求としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、三元触媒24に硫黄が堆積しやすい運転領域(たとえばアイドリング運転領域)である場合に、昇温要求が生じるとしてもよい。また、「昇温対象となる触媒について」の欄に記載したように、GPFを備える内燃機関10を制御対象とする場合、GPF内の微粒子状物質を燃焼させるためにディザ制御による昇温要求を生じさせてもよい。
制御装置としては、CPU42とROM44とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)〜(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
内燃機関としては、4気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列6気筒の内燃機関であってもよい。またたとえば、V型の内燃機関等、第1の触媒と第2の触媒とを備え、それぞれによって排気が浄化される気筒が異なるものであってもよい。
燃料噴射弁としては、燃焼室16に燃料を噴射するものに限らず、たとえば吸気通路12に燃料を噴射するものであってもよい。ディザ制御の実行時に空燃比フィードバック制御をすることは必須ではない。パージ濃度Dpとしては、フィードバック操作量KAFに基づき算出するものに限らず、たとえばキャニスタ36に燃料濃度センサを備えて、その検出値を利用してもよい。
Claims (6)
- 複数の気筒から排出された排気を浄化する触媒と、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁によって噴射される燃料が貯蔵される燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタから吸気通路へのパージ流量を調節する調節装置と、を備える内燃機関を制御対象とし、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、
前記調節装置を操作して、前記パージ流量を制御するパージ制御処理と、
前記ディザ制御処理が実行されている場合、実行されていない場合と比較して、前記パージ制御処理を前記パージ流量が小さくなる側に制限する制限処理と、
前記ディザ制御処理による制限がなされる時間が閾値以上となることを条件に、前記制限処理を所定期間停止する停止処理と、
前記停止処理がなされる場合、前記ディザ制御処理を、前記複数の気筒のそれぞれにおける空燃比同士の差が小さくなる側に制限する停止時制限処理と、を実行する内燃機関の制御装置。 - 前記停止時制限処理は、前記ディザ制御処理を禁止するディザ禁止処理である請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記パージ制御処理は、前記パージ流量と相関を有するパラメータであるパージパラメータの目標値である目標パージパラメータを設定する目標パージパラメータ設定処理を含み、前記パージパラメータを前記目標パージパラメータに制御することにより前記パージ流量を制御する処理であり、
前記制限処理は、前記ディザ制御処理が実行されている場合、前記ディザ制御処理が実行されていない場合よりも前記パージ流量を小さい側に制限するガード値にて前記目標パージパラメータをガードするガード処理を含んで、前記パージ制御処理によって、前記ガード処理された前記目標パージパラメータに基づき前記調節装置を操作させる処理である請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記ガード値を固定値とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制限処理は、前記パージ制御処理を禁止するパージ禁止処理を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ガード処理は、前記内燃機関の動作点に基づき、前記ガード値を可変設定するガード値可変処理を含む請求項3記載の内燃機関の制御装置。
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