CN110848037A - 内燃机的控制装置和控制方法 - Google Patents

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CN110848037A
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CN
China
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fuel
injection amount
amount
cylinder
purge
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CN201910753957.6A
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池田悠人
野濑勇喜
正源寺良行
安藤广和
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及内燃机的控制装置和控制方法。内燃机的控制装置包括处理电路，该处理电路构成为执行：通过清除阀的控制而将捕集到过滤罐的燃料蒸气导入进气通路的清除处理、使包含供给到汽缸的燃料的混合气在汽缸不燃烧地导入排气通路的燃料导入处理、以及在燃料导入处理的执行中将燃料供给到汽缸的燃料供给处理；处理电路还构成为，通过执行清除处理来执行燃料供给处理。

Description

内燃机的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置和控制方法。
背景技术
美国专利申请公开第2014/41362号公开了一种火花点火式的内燃机。该内燃机具有设置于排气通路的三元催化剂、以及配置于比三元催化剂靠下游的排气通路并用于捕集排气中的颗粒状物质的过滤器。
通过实施用于对三元催化剂进行升温的燃料导入处理，对堆积于过滤器的颗粒状物质进行燃烧净化。在燃料导入处理中，通过在火花塞的火花放电停止的状态下实施燃料喷射，混合气在汽缸不燃烧地导入排气通路。此时向排气通路导入的未燃的混合气流入三元催化剂并在该三元催化剂燃烧。在三元催化剂的温度因由该燃烧所产生的热而升高时，从该三元催化剂流出后流入过滤器的气体的温度也升高。并且，在接受高温的气体的热而使得过滤器的温度上升到颗粒状物质的着火点以上时，堆积于该过滤器的颗粒状物质燃烧而被净化。此外，在该燃料导入处理中，为了抑制过剩的燃料被供给到三元催化剂而使得三元催化剂过升温，与使包含燃料的混合气在汽缸内燃烧的情况相比，燃料喷射量减少。
在上述内燃机中，由于在燃料导入处理的执行中从燃料喷射阀喷射燃料并将燃料供给到汽缸内，从而消耗积存于燃料箱的燃料。因此，在执行燃料导入处理时，燃料经济性会恶化。
发明内容
根据本公开的一方案，提供一种内燃机的控制装置。所述内燃机具有：积存有燃料的燃料箱、构成为喷射所述燃料箱内的燃料的燃料喷射阀、供包含所述燃料喷射阀喷射的燃料的混合气导入的汽缸、构成为对导入所述汽缸的混合气进行火花点火的点火装置、供从所述汽缸内排出的气体流动的排气通路、构成为向所述汽缸导入进气的进气通路；设置于所述排气通路的三元催化剂、构成为捕集在所述燃料箱内产生的燃料蒸气的过滤罐、构成为将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除(purge)通路、以及构成为调整流过所述清除通路的燃料蒸气的流量的清除阀。所述控制装置包括处理电路(processing circuitry)，该处理电路构成为执行：清除处理，在该清除处理中，通过所述清除阀的控制而将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路；燃料导入处理，在该燃料导入处理中，使包含供给到所述汽缸的燃料的混合气在所述汽缸不燃烧地导入所述排气通路；以及在所述燃料导入处理的执行中将燃料供给到所述汽缸的燃料供给处理；所述处理电路还构成为，通过执行所述清除处理来执行所述燃料供给处理。
根据本公开的一方案，提供一种内燃机的控制方法。所述内燃机具有：积存有燃料的燃料箱、构成为喷射所述燃料箱内的燃料的燃料喷射阀、供包含所述燃料喷射阀喷射的燃料的混合气导入的汽缸、构成为对导入所述汽缸的混合气进行火花点火的点火装置、供从所述汽缸内排出的气体流动的排气通路、构成为向所述汽缸导入进气的进气通路；设置于所述排气通路的三元催化剂、构成为捕集在所述燃料箱内产生的燃料蒸气的过滤罐、构成为将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除通路、以及构成为调整流过所述清除通路的燃料蒸气的流量的清除阀。所述控制方法包括：执行通过所述清除阀的控制而将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除处理；执行使包含供给到所述汽缸的燃料的混合气在所述汽缸不燃烧地导入所述排气通路的燃料导入处理；执行在所述燃料导入处理的执行中将燃料供给到所述汽缸的燃料供给处理；以及通过执行所述清除处理来执行所述燃料供给处理。
附图说明
图1是表示具有第1实施方式的内燃机的控制装置的混合动力车辆的构成的示意图。
图2是表示图1的控制装置所执行的催化剂升温控制的处理顺序的流程图。
图3是表示图1的控制装置所执行的燃料供给处理的处理顺序的流程图。
图4是表示在第2实施方式中执行的燃料供给处理的处理顺序的一部分的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照图1～图3，对第1实施方式的内燃机的控制装置进行说明。
如图1所示，搭载了第1实施方式的控制装置所适用的火花点火式的内燃机10的混合动力车辆(以下，称为车辆)500具有兼具电动机和发电机双方的功能的2个电动发电机、即第1电动发电机71和第2电动发电机72。而且，在车辆500设置有蓄电池77、第1变换器(inverter)75和第2变换器76。蓄电池77储存作为发电机而发挥作用时的第1电动发电机71和第2电动发电机72所发电的电力。而且，蓄电池77将储存的电力供给到作为电动机而发挥作用时的第1电动发电机71和第2电动发电机72。第1变换器75调整第1电动发电机71与蓄电池77之间的电力的授受量，第2变换器76调整第2电动发电机72与蓄电池77之间的电力的授受量。
在车辆500中，设置有第1行星齿轮机构40。第1行星齿轮机构40具有作为外齿齿轮的太阳轮41和与太阳轮41同轴配置的作为内齿齿轮的齿圈42。在太阳轮41与齿圈42之间，配置有与太阳轮41和齿圈42双方啮合的多个小齿轮43。各小齿轮43在自由自转和自由公转的状态下被支承于齿轮架44。在这样的第1行星齿轮机构40的齿轮架44连结有作为内燃机10的输出轴的曲轴14，在太阳轮41连结有第1电动发电机71。另外，齿圈轴45与齿圈42相连。并且，在齿圈轴45，经由减速机构60和差动机构61而连结有驱动轮62。另外，在齿圈轴45，经由第2行星齿轮机构50而连结有第2电动发电机72。
第2行星齿轮机构50具有作为外齿齿轮的太阳轮51和与太阳轮51同轴配置的作为内齿齿轮的齿圈52。另外，在太阳轮51与齿圈52之间，配置有与太阳轮51和齿圈52双方啮合的多个小齿轮53。各小齿轮53虽然能自由自转却不能公转。并且，齿圈轴45与第2行星齿轮机构50的齿圈52相连，第2电动发电机72与太阳轮51相连。
内燃机10具有进行混合气的燃烧的多个汽缸11。另外，在内燃机10中设置有成为空气向各汽缸11的导入路的进气通路15。在进气通路15中设置有用于调整吸入空气量的节气门16。进气通路15中的比节气门16靠下游侧的部分被按各汽缸分支。进气通路15中按各汽缸分支了的部分与按各汽缸设置的进气道15a相连。也就是说，多个进气道15a对于多个汽缸11分别设置。在各进气道15a，设置有对积存于燃料箱90的燃料进行喷射的燃料喷射阀17。燃料喷射阀17在设计上作为能适当控制喷射的燃料的量的范围设定了允许使用的燃料喷射量的范围。换言之，由燃料喷射阀17喷射的燃料的量即燃料喷射量需要在预定范围内，在燃料喷射量为预定范围内的情况下能适当地控制燃料喷射量。以下，将燃料喷射量的预定范围的下限值称为最小喷射量Qmin。
在各汽缸11，设置有通过火花放电而对导入汽缸11内的混合气点火的点火装置19。另外，内燃机10具有排气通路21，该排气通路21是在多个汽缸11内的混合气的燃烧所产生的排气的排出路。在排气通路21中设置有用于净化排气的三元催化剂22。而且，在排气通路21中的比三元催化剂22靠下游侧，设置有用于捕集排气中的颗粒状物质的过滤器23。
向这样的内燃机10的各汽缸11导入包括燃料喷射阀17喷射的燃料的混合气。在点火装置19对该混合气点火了时，在汽缸11内进行燃烧。此时的燃烧所产生的废气从汽缸11内被排出到排气通路21。在该内燃机10中，三元催化剂22进行废气中的HC和CO的氧化以及NOx的还原，进而过滤器23捕集排气中的颗粒状物质，从而净化废气。
另外，内燃机10具有用于将在燃料箱90内产生的燃料蒸气导入进气通路15而在汽缸11内处理的燃料蒸气处理装置。该燃料蒸气处理装置具有用于捕集在燃料箱90内产生的燃料蒸气的过滤罐(canister)91、将捕集到过滤罐91的燃料蒸气导入进气通路15中的比节气门16靠下游侧的部位的清除通路93、设置于清除通路93的中途并调整流过该清除通路93的燃料蒸气的流量的清除阀92等。
在车辆500搭载有内燃机用控制装置100、电机用控制装置300、以及车辆用控制装置200，该内燃机用控制装置100是执行内燃机10的各种控制的控制装置，该电机用控制装置300执行第1电动发电机71和第2电动发电机72的各种控制，该车辆用控制装置200统括控制这些内燃机用控制装置100和电机用控制装置300。另外，在车辆500搭载有用于监视蓄电池77的蓄电量SOC(State Of Charge，电量状态)的蓄电池监视装置400。
蓄电池监视装置400与蓄电池77相连。该蓄电池监视装置400具有中央处理装置(CPU)和存储器，向蓄电池监视装置400输入与蓄电池77的电流IB、电压VB和温度TB相关的数据。并且，蓄电池监视装置400基于这些电流IB、电压VB和温度TB，由CPU执行存储于存储器的程序，从而算出蓄电池77的蓄电量SOC。
电机用控制装置300与第1变换器75和第2变换器76相连。电机用控制装置300具有中央处理装置(CPU)和存储器。并且，电机用控制装置300通过由CPU执行存储于存储器的程序来控制从蓄电池77供给到第1电动发电机71和第2电动发电机72的电力量、以及从第1电动发电机71和第2电动发电机72供给到蓄电池77的电力量(即充电量)。
内燃机用控制装置100、电机用控制装置300和蓄电池监视装置400经由通信端口而与车辆用控制装置200相连。该车辆用控制装置200也具有中央处理装置(CPU)和存储器，通过由CPU执行存储于存储器的程序来执行各种控制。
从蓄电池监视装置400向车辆用控制装置200输入与蓄电池77的蓄电量SOC相关的数据。另外，车辆用控制装置200与检测驾驶员的加速踏板的踏入量(加速操作量ACP)的加速踏板传感器86、检测车辆500的行驶速度即车速SP的车速传感器87、以及电源开关(动力开关)88相连，向车辆用控制装置200输入来自这些传感器和开关各自的输出信号。此外，电源开关88是混合动力车辆500的系统起动用开关，在车辆驾驶员接通操作了该电源开关88时，车辆500成为能行驶的状态。
并且，车辆用控制装置200基于加速操作量ACP和车速SP来运算作为车辆500的驱动力的要求值的车辆要求动力。而且，车辆用控制装置200基于车辆要求动力和蓄电量SOC等来分别运算作为内燃机10的输出转矩的要求值的内燃机要求转矩、作为第1电动发电机71的动力运行转矩或再生转矩的要求值的第1电机要求转矩、以及作为第2电动发电机72的动力运行转矩或再生转矩的要求值的第2电机要求转矩。并且，内燃机用控制装置100根据内燃机要求转矩来进行内燃机10的输出控制，电机用控制装置300根据第1电机要求转矩和第2电机要求转矩来进行第1电动发电机71和第2电动发电机72的转矩控制，由此进行车辆500的行驶所需的转矩控制。
内燃机用控制装置100具有中央处理装置(以下，称为CPU)110、存储着控制用的程序和数据的存储器120。并且，内燃机用控制装置100通过由CPU110执行存储于存储器120的程序来执行各种内燃机控制。
内燃机用控制装置100与检测用质量流量表示的吸入空气量GA的吸入空气量传感器即空气流量计81、检测内燃机10的冷却水的温度即冷却水温THW的水温传感器82、检测曲轴14的旋转角的曲轴角传感器85相连，向内燃机用控制装置100输入来自这些各种传感器的输出信号。另外，内燃机用控制装置100也与设置于比三元催化剂22靠上游的排气通路21并检测排气的氧浓度即混合气的空燃比AF的空燃比传感器83相连，向内燃机用控制装置100还输入来自该空燃比传感器83的输出信号。并且，内燃机用控制装置100还与设置于三元催化剂22与过滤器23之间的排气通路21并检测通过了三元催化剂22后的排气的温度即催化剂排出气体温度The的温度传感器89，向内燃机用控制装置100还输入来自该传感器的输出信号。
内燃机用控制装置100基于曲轴角传感器85的输出信号Scr来运算内燃机旋转速度NE。另外，内燃机用控制装置100基于内燃机旋转速度NE和吸入空气量GA来运算内燃机负荷率KL。内燃机负荷率KL是相对于在当前的内燃机旋转速度NE下全开节气门16的状态下使内燃机10进行稳定运转时的汽缸流入空气量的、当前的汽缸流入空气量的比率。此外，汽缸流入空气量是在进气行程中流入各汽缸11的空气的量。
该内燃机用控制装置100基于进气的填充效率、内燃机旋转速度NE等各种内燃机运转状态和上述催化剂排出气体温度THe而算出三元催化剂22的温度即催化剂温度Tsc、和过滤器23的温度即过滤器温度Tf。另外，内燃机用控制装置100基于内燃机旋转速度NE、内燃机负荷率KL和过滤器温度Tf等而算出过滤器23中的颗粒状物质的堆积量即PM堆积量Ps。
另外，内燃机用控制装置100实施周知的空燃比反馈控制，即，算出空燃比校正值FAF以使得缩小上述空燃比传感器83的检测值即空燃比AF和目标空燃比Aft的偏差，使用该空燃比校正值FAF来校正燃料喷射阀17的燃料喷射量。
另外，内燃机用控制装置100实施通过清除阀92的开度控制而将捕集到过滤罐91的燃料蒸气导入进气通路15的清除处理。
在该清除处理中，基于进气的填充效率和供给到汽缸11的燃料蒸气的浓度(从过滤罐91流入进气通路15的流体所含的燃料的质量比率)即蒸气浓度Lp来算出目标清除率Rp。在此，清除率是从过滤罐91流入进气通路15的流体的质量流量FV除以吸入空气量GA而得到的值(FV/GA)。并且，为了将清除率控制为目标清除率Rp，算出清除阀92的开度指令值。详细地说，基于吸入空气量GA来算出清除阀92的开度指令值。接着，操作清除阀92，以使得清除阀92的开度成为与开度指令值相应的开度。此外，在目标清除率Rp相同的情况下，以吸入空气量GA越少则清除阀92的开度越小的方式算出开度指令值。这是因为，吸入空气量GA越少则进气通路15内的压力比过滤罐91内的压力越低，所以，流体易于从过滤罐91向进气通路15流动。
另外，在目标清除率Rp被设定为比“0”大的值的状态下执行清除处理时，有时空燃比AF会偏离目标空燃比AFt。在第1实施方式中，空燃比AF从目标空燃比Aft的该偏离都看做是由于从过滤罐91流入汽缸11的燃料蒸气引起的。因此，在清除处理的执行中算出的空燃比校正值FAF反映出蒸气浓度Lp。于是，内燃机用控制装置100基于在清除处理的执行中算出的空燃比校正值FAF来算出蒸气浓度Lp。
车辆用控制装置200在车辆500的停车时或低速行驶时，以蓄电池77的蓄电量SOC超过规定的充电要求值为条件，对内燃机用控制装置100要求内燃机10的燃烧运转的停止。内燃机用控制装置100在被要求了这样的燃烧运转的停止时，将燃料喷射阀17的燃料喷射和点火装置19的火花放电都停止，使内燃机10的燃烧运转停止。
如上所述，在内燃机10中，在设置于排气通路21的过滤器23捕集废气中的微颗粒物质。若捕集到的微颗粒物质不断堆积于过滤器23，则最终在过滤器23产生堵塞。为了使堆积于过滤器23的微颗粒物质燃烧而净化，需要使过滤器23的温度为微颗粒物质的着火点以上。在设置于排气通路21中的比过滤器23靠上游侧的部分的三元催化剂22的温度(催化剂温度)高时，从该三元催化剂22流出并流入过滤器23的气体的温度也高。于是，由于从流入过滤器23的高温的气体受热，过滤器23的温度也变高。因此，通过使三元催化剂22升温，能进行堆积于过滤器23的微颗粒物质的燃烧净化。于是，在第1实施方式中，在过滤器23的微颗粒物质的堆积量增大了时，执行为了使该堆积的微颗粒物质燃烧净化而使催化剂温度上升的控制即催化剂升温控制。
图2表示催化剂升温控制的处理顺序。此外，图2所示的一系列的处理在内燃机10的燃烧运转停止且曲轴14的旋转停止了的状态时开始，该处理通过由CPU110执行存储于内燃机用控制装置100的存储器120的程序来实现。此外，以下，由在前面赋予了“S”的数字表示步骤号码。
在开始了催化剂升温控制的处理时，CPU110首先判定是否存在三元催化剂22的升温要求(S100)。在第1实施方式中，在PM堆积量Ps超过预先设定的规定量且催化剂排出气体温度THe比过滤器23的可再生温度低的情况下，CPU110判定为存在三元催化剂22的升温要求。此外，可再生温度被设定为使过滤器23的温度为微颗粒物质的着火点以上所需的催化剂排出气体温度THe的下限值。
在判定为不存在三元催化剂22的升温要求的情况下(S100：否)，CPU110结束此次的催化剂升温控制的处理。
另一方面，CPU110在判定为存在三元催化剂22的升温要求的情况下(S100：是)，开始电动旋转(motoring，电动拖动)控制(S110)。该电动旋转控制是用第1电动发电机71的动力使停止了燃烧的状态的内燃机10的曲轴14旋转的控制，在开始电动旋转控制而使曲轴14旋转时，进行内燃机10的各汽缸11的进气排气。
此外，在电动旋转控制中，将第1电动发电机71的旋转速度控制成，使得内燃机旋转速度NE为规定的可升温的转速γ以上。可升温的转速γ被设定为向排气通路21排出的空气的流量成为催化剂升温所需的最低流量时的内燃机旋转速度。
CPU110在开始了电动旋转控制时，接着开始燃料导入处理(S120)。在燃料导入处理中，在点火装置19的火花放电停止了的状态下，实施向汽缸11的燃料供给。此外，在燃料导入处理的执行中，将向汽缸11的燃料供给量调整成，使得汽缸11内的混合气的空燃比比理论空燃比稀。另外，在燃料导入处理中，为了抑制过剩的燃料被供给到三元催化剂22而使得该三元催化剂22过升温，与使包括燃料的混合气在汽缸11内燃烧的情况相比，减少燃料喷射阀17的燃料喷射量。
在S120中开始了燃料导入处理时，通过电动旋转控制而在各汽缸11进行进气排气，所以，供给到汽缸11的包含燃料的混合气保持未燃状态地被导入排气通路21。于是，由于该未燃的混合气流入三元催化剂22并在该三元催化剂22内燃烧，所以，催化剂温度上升。
接着，CPU110判定催化剂排出气体温度The是否为规定的判定温度α以上(S130)。判定温度α被设定为比上述的可再生温度高的温度。
并且，在催化剂排出气体温度The小于规定的判定温度α的情况下(S130：否)，CPU110反复执行上述S130的处理。
另一方面，在催化剂排出气体温度The为规定的判定温度α以上的情况下(S130：是)，CPU110通过停止向汽缸11内的燃料供给来停止燃料导入处理(S140)。另外，CPU110也停止电动旋转控制(S150)。并且，CPU110结束此次的催化剂升温控制的处理。
图3表示在燃料导入处理的执行中将燃料供给到汽缸11的燃料供给处理的处理顺序。此外，图3所示的一系列的处理在燃料导入处理的执行中反复执行，通过由CPU110执行存储于内燃机用控制装置100的存储器120的程序来实现。
在开始了燃料供给处理时，CPU110首先基于吸入空气量GA来算出燃料导入量Qad(S200)，该燃料导入量Qad是在燃料导入处理的执行中供给到汽缸11的每单位时间的燃料的量。
燃料导入处理中的三元催化剂22接受由内部的燃料的燃烧所产生的热，另一方面由通过的气体夺取热。燃料导入量Qad越多则此时的三元催化剂22所接受的热量越大，通过三元催化剂22的气体的流量越多则被夺取的热量越大。在汽缸11中不进行燃烧的燃料导入处理中，通过三元催化剂22的气体的流量与吸入空气量GA大致相等。因此，若燃料导入量Qad相同，则与吸入空气量GA多时相比，在该吸入空气量GA少时催化剂温度易于上升。于是，在第1实施方式中，以与吸入空气量GA多时相比，在该吸入空气量GA少时燃料导入量Qad为少的量的方式，算出燃料导入量Qad。
接着，CPU110基于燃料导入量Qad和内燃机旋转速度NE来算出要求喷射量Qd。要求喷射量Qd是将燃料导入量Qad的燃料导入汽缸11所需的燃料喷射阀17喷射一次的喷射量。详细地说，CPU110根据内燃机旋转速度NE而求出内燃机10的每单位时间的燃料喷射的次数即喷射次数N，并将燃料导入量Qad除以该喷射次数N，由此算出要求喷射量Qd(S210)。也就是说，CPU110基于燃料导入量Qad来算出燃料喷射阀17喷射一次的喷射量即要求喷射量Qd。
接着，CPU110判定要求喷射量Qd是否为燃料喷射阀17的最小喷射量Qmin以上(S220)。并且，在要求喷射量Qd为最小喷射量Qmin以上的情况下(S220：是)，CPU110将要求喷射量Qd设定为燃料喷射阀17的目标喷射量Qt(S230)。并且，CPU110实施控制以使燃料喷射阀17喷射目标喷射量Qt的燃料(S240)，一度结束燃料供给处理。
另一方面，CPU110在S220中判定为要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下(S220：否)，CPU110判定最近算出的最新的蒸气浓度Lp(在进行汽缸内的燃烧的状况下执行了前次清除处理时算出的蒸气浓度)是否为判定值A以上(S250)。该判定值A被预先设定为确保三元催化剂22的升温所需的燃料量即上述燃料导入量Qad所需的蒸气浓度Lp的下限值。
CPU110在判定为蒸气浓度Lp小于判定值A的情况下(S250：否)，不进行向汽缸11的燃料供给而执行上述S150的处理，结束图2所示的催化剂升温控制。
另一方面，CPU110在判定为蒸气浓度Lp为判定值A以上的情况下(S250：是)，通过将“0”设定为燃料喷射阀17的目标喷射量Qt(S260)而不从燃料喷射阀17向汽缸11供给燃料。
接着，CPU110以使得通过清除处理的执行而将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11内的方式算出目标清除率Rp(S270)。此时的目标清除率Rp如下算出。
首先，在要求喷射量Qd、目标清除率Rp、蒸气浓度Lp、吸入空气量GA和喷射次数N满足下式(1)时，能够用燃料蒸气来补足要求喷射量Qd的燃料。
Qd＝(GA/N)×Rp×Lp…(1)
(GA/N)的值是燃料喷射阀17喷射一次时被吸入汽缸11的进气的量。该(GA/N)的值乘以目标清除率Rp和蒸气浓度Lp而得到的值成为燃料喷射阀17喷射一次时被吸入汽缸11的进气所含的燃料的量。因此，若该燃料的量与要求喷射量Qd相同，则能够用燃料蒸气来补足要求喷射量Qd的燃料。
于是，基于将上述式(1)变形了的式(2)来算出用燃料蒸气来补足要求喷射量Qd的燃料所需的目标清除率Rp。
Rp＝(Qd×N)/(GA·Lp)…(2)
接着，CPU110基于在S270算出的目标清除率Rp来实施清除处理(S280)。在实施了清除处理时，捕集到过滤罐91的燃料蒸气经由清除通路93和进气通路15而供给到汽缸11内后，保持未燃状态地流入三元催化剂22并在该三元催化剂22内燃烧。CPU110一度结束燃料供给处理。
接下来，对第1实施方式的作用和效果进行说明。
(1)在要求喷射量Qd小于燃料喷射阀17的最小喷射量Qmin的情况下，用清除处理来进行燃料导入处理的执行中的向汽缸11的燃料供给。在该清除处理中，由于将在燃料箱90内产生的燃料蒸气供给到汽缸11，所以，不消耗积存于燃料箱90内的液状的燃料。因此，与通过燃料喷射阀17的燃料喷射而进行向汽缸11的燃料供给的情况不同，在利用该清除处理的实施而向汽缸11的燃料供给中，能够抑制因燃料导入处理的执行所导致的燃料经济性的恶化。
(2)如上述那样，在燃料导入处理的执行中从燃料喷射阀17喷射燃料并将燃料供给到汽缸11内的情况下，与使混合气在汽缸11内燃烧的情况相比，燃料喷射量减少。因此，有时上述要求喷射量Qd小于燃料喷射阀17的最小喷射量Qmin，有时难以将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11。在这样的情况下，例如若要禁止燃料喷射则无法实施燃料导入处理，所以，难以提高催化剂温度。另外，若在要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin时将要求喷射量Qd设定为目标喷射量来进行燃料喷射，则实际上喷射与最小喷射量Qmin相当的量的燃料，从而存在因要求喷射量Qd与最小喷射量Qmin之差所导致的过剩的燃料被供给到三元催化剂22而使得该三元催化剂22过升温的可能性。
关于这一点，在第1实施方式中，在要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下，通过执行清除处理而将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11内，所以，能够将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11地实施燃料导入处理。
因此，即使例如要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin也能执行燃料导入处理，由此，能够提高催化剂温度。另外，即使要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin也能将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11，所以，能够抑制将过剩的燃料供给到三元催化剂22，由此，能够抑制三元催化剂22的过升温。
(3)由于在低温环境下从燃料喷射阀17喷射的燃料难以气化，所以，即使在燃料导入处理的执行时将从燃料喷射阀17喷射的燃料供给到三元催化剂22，也存在催化剂温度不充分上升之虞。关于这一点，在燃料导入处理的实施时执行清除处理的情况下，将气化的状态的燃料供给到三元催化剂22。因此，在低温环境下的燃料导入处理的执行时实施清除处理的情况下，与从燃料喷射阀17喷射燃料的情况相比，三元催化剂22的升温性提高。
(4)在供给到汽缸11的燃料蒸气的浓度低时，存在无法确保三元催化剂22的升温所需的燃料量之虞。关于这一点，在第1实施方式中，在蒸气浓度Lp为上述判定值A以上时实施清除处理，所以，能够在能确保三元催化剂22的升温所需的燃料量时实施清除处理。
(第2实施方式)
接下来，参照图4，对第2实施方式的内燃机的控制装置进行说明。
在上述第1实施方式中，在要求喷射量Qd为最小喷射量Qmin以上的情况下，从燃料喷射阀17喷射要求喷射量Qd的燃料并将燃料供给到汽缸11内。另一方面，在第2实施方式中，并用来自燃料喷射阀17的燃料喷射和利用清除处理得到的燃料蒸气的导入而将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11内，并且，上述的图3的S220中肯定判定了以后的处理与第1实施方式的不同。于是，以下，以该不同点为中心来说明第2实施方式。
图4表示第2实施方式的燃料供给处理的处理顺序的一部分。此外，图4所示的一系列的处理也通过由CPU110执行存储于内燃机用控制装置100的存储器120的程序来实现。
在燃料供给处理中，在图3所示的S220的处理中进行了肯定判定时，即在判定为要求喷射量Qd为最小喷射量Qmin以上时，首先，CPU110进行与上述S250的处理同样的处理、即判定最近算出的最新的蒸气浓度Lp是否为上述判定值A以上(S300)。
CPU110在判定为蒸气浓度Lp小于判定值A的情况下(S300：否)，通过执行图3所示的S230以后的处理而从燃料喷射阀17喷射要求喷射量Qd的燃料。
另一方面，CPU110在判定为蒸气浓度Lp为判定值A以上的情况下(S300：是)，将最小喷射量Qmin加上预定量Qα而得到的值设定为燃料喷射阀17的目标喷射量Qt(S310)。在第2实施方式中，预定量Qα被设定为“0”，在该S310中，最小喷射量Qmin被设定为目标喷射量Qt。
接着，CPU110为了以使得将要求喷射量Qd减去在S310设定的目标喷射量Qt而得的量的燃料供给到汽缸11内的方式执行清除处理，执行以下的S320～S330的处理。
首先，在S320的处理中，CPU110算出要求喷射量Qd减去目标喷射量Qt而得到的值并将该算出的值设定为清除要求量Pd。在第2实施方式中，目标喷射量Qt与最小喷射量Qmin相等，通过要求喷射量Qd减去最小喷射量Qmin而算出清除要求量Pd。
接着，CPU110以使得通过清除处理的执行而将清除要求量Pd的燃料供给到汽缸11内的方式算出目标清除率Rp(S330)。此时的目标清除率Rp例如基于清除要求量Pd、蒸气浓度Lp、吸入空气量GA和喷射次数N、用下式(3)算出。
Rp＝(Pd×N)/(GA·Lp)…(3)
接着，CPU110基于在S330算出的目标清除率Rp来实施清除处理，并且，以使得从燃料喷射阀17喷射在S310设定了的目标喷射量Qt的燃料的方式实施燃料喷射(S340)。然后，CPU110一度结束燃料供给处理。此外，在要求喷射量Qd与最小喷射量Qmin相等的情况下，清除要求量Pd为“0”，所以，在此情况下，仅实施燃料喷射阀17的燃料喷射而不实施清除处理。
根据第2实施方式，除了上述(1)～(4)的作用和效果之外，还能够得到以下的作用和效果。
(5)在燃料导入处理的执行时燃料喷射阀17的要求喷射量Qd为最小喷射量Qmin以上的情况下，将最小喷射量Qmin设定为燃料喷射阀17的目标喷射量Qt并使燃料喷射阀17喷射目标喷射量Qt的燃料。然后，与该燃料喷射并用地执行清除处理，以使得将要求喷射量Qd减去目标喷射量Qt而得到的量的燃料供给到汽缸11内。
因此，在将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11时，从燃料喷射阀17喷射一部分的燃料，并且，其余的燃料用通过清除处理的执行而供给到汽缸11的燃料蒸气来补足。因此，与要求喷射量Qd的燃料都从燃料喷射阀17喷射的构成相比，能减少在燃料导入处理的执行中从燃料喷射阀17喷射的燃料的量，由此也能够抑制因燃料导入处理的执行所导致的燃料经济性的恶化。
此外，上述各实施方式也能够如下改变地实施。上述实施方式和以下的改变例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
·在第2实施方式中，预定量Qα被设定为“0”。因此，在S310的处理中，最小喷射量Qmin被设定为目标喷射量Qt。可以代替于此，，将预定量Qα设定为比“0”大且比最小喷射量Qmin与要求喷射量Qd的差量小的范围内的值。可以将最小喷射量Qmin以上且小于要求喷射量Qd的燃料量设定为燃料喷射阀17的目标喷射量Qt。
在此情况下也同样地，在将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11时，从燃料喷射阀17喷射一部分的燃料，并且，其余的燃料用通过清除处理的执行而供给到汽缸11的燃料蒸气来补足。因此，能够抑制因燃料导入处理的执行所导致的燃料经济性的恶化。
·在第2实施方式中，在燃料喷射阀17的要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下，与第1实施方式同样地进行图3的S250以后的处理。也就是说，在第2实施方式中，在燃料喷射阀17的要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下，能执行清除处理。可以代替于此，在燃料喷射阀17的要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下，执行上述S150的处理而使图2所示的催化剂升温控制结束。也就是说，在要求喷射量Qd小于最小喷射量Qmin的情况下不实施清除处理。
在此情况下也同样地，至少在燃料喷射阀17的要求喷射量Qd大于最小喷射量Qmin的情况下，并用来自燃料喷射阀17的燃料喷射和利用清除处理得到的燃料蒸气的导入而将要求喷射量Qd的燃料供给到汽缸11内。因此，与要求喷射量Qd的燃料都从燃料喷射阀17喷射的构成相比，能够抑制因燃料导入处理的执行所导致的燃料经济性的恶化。
·在燃料供给处理中，在蒸气浓度Lp为判定值A以上的情况下执行清除处理，但也可以省略蒸气浓度Lp的判定处理。在此情况下也同样地，例如若在从前次的清除处理的实施起经过了足够长的时间、捕集到过滤罐91的燃料蒸气的浓度升高到三元催化剂22的升温所需的浓度的状况下执行清除处理，则能够提高催化剂温度。
·在燃料导入处理的执行中，停止点火装置19的火花放电。此外，在燃料导入处理的执行中，也可以在混合气在汽缸11内不燃烧的正时使点火装置19进行火花放电。例如，即使在汽缸11内的活塞位于下止点附近时进行火花放电，在进行了该火花放电的汽缸11内混合气也不燃烧。因此，即使在燃料导入处理的执行中实施火花放电，也能够将供给到汽缸11的燃料保持未燃状态地从汽缸11内导入排气通路21。
·在上述各实施方式中，通过利用燃料喷射阀17向进气道15a内的燃料喷射来实施燃料导入处理。此外，在具有向汽缸11内喷射燃料的缸内喷射式的燃料喷射阀的内燃机中，也可以通过向汽缸11内的燃料喷射来进行燃料导入处理。
·混合动力车辆的系统是能够通过电动机的驱动来控制曲轴14的旋转速度的系统，可以是与图1所示的系统不同的其它系统。
·也可以将内燃机的控制装置具体化为能控制在不具有内燃机以外的其它动力源的车辆上搭载的内燃机的装置。在搭载于这样的车辆的内燃机中也同样地，若在停止了汽缸内的混合气的燃烧的状态下车辆处于行驶的状态、即车辆的惰性行驶中，则用来自驱动轮的动力传递使内燃机的曲轴旋转。因此，若在这样的惯性行驶中曲轴旋转时实施上述燃料导入处理，则能够提高三元催化剂的温度。
·上述内燃机用控制装置100具有CPU110和存储器120来执行软件处理。但是，这只不过是例示。内燃机用控制装置100例如也可以具有处理在上述实施方式中被执行的软件处理的至少一部分的专用的硬件电路(例如ASIC等)。也就是说，内燃机用控制装置100只要是以下的(a)～(c)的任一个的构成即可。(a)具有按照程序来执行上述所有处理的处理装置和存储程序的存储器等程序保存装置。(b)具有按照程序来执行上述处理的一部分的处理装置和程序保存装置、以及执行其余的处理的专用的硬件电路。(c)具有执行上述所有处理的专用的硬件电路。在此，具有处理装置和程序保存装置的软件电路、专用的硬件电路可以是多个。也就是说，上述处理可以由具有1个或多个软件处理电路和1个或多个专用的硬件电路的至少一方的处理电路(processing circuitry)来执行。程序保存装置即计算机可读介质包括通用或专用的计算机能够存取(访问)的所有的能利用的介质。

Claims (10)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具有：积存有燃料的燃料箱、构成为喷射所述燃料箱内的燃料的燃料喷射阀、供包含所述燃料喷射阀喷射出的燃料的混合气导入的汽缸、构成为对导入到所述汽缸的混合气进行火花点火的点火装置、供从所述汽缸内排出的气体流动的排气通路、构成为向所述汽缸导入进气的进气通路、设置于所述排气通路的三元催化剂、构成为捕集在所述燃料箱内产生的燃料蒸气的过滤罐、构成为将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除通路、以及构成为调整流过所述清除通路的燃料蒸气的流量的清除阀；
所述控制装置包括处理电路，该处理电路构成为执行：
清除处理，在该清除处理中，通过所述清除阀的控制而将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路；
燃料导入处理，在该燃料导入处理中，使包含供给到所述汽缸的燃料的混合气在所述汽缸不燃烧地导入所述排气通路；以及
在所述燃料导入处理的执行中将燃料供给到所述汽缸的燃料供给处理；
所述处理电路还构成为，通过执行所述清除处理来执行所述燃料供给处理。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
算出在所述燃料导入处理的执行中供给到所述汽缸的每单位时间的燃料的量即燃料导入量的处理；
算出将所述燃料导入量的燃料供给到所述汽缸所需的所述燃料喷射阀喷射一次的喷射量即要求喷射量的处理；以及
在所述要求喷射量小于所述燃料喷射阀的最小喷射量的情况下，通过所述清除处理的执行而将所述要求喷射量的燃料供给到所述汽缸内的处理。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
算出在所述燃料导入处理的执行中供给到所述汽缸的每单位时间的燃料的量即燃料导入量的处理；
算出将所述燃料导入量的燃料供给到所述汽缸所需的所述燃料喷射阀喷射一次的喷射量即要求喷射量的处理；以及
在所述要求喷射量为所述燃料喷射阀的最小喷射量以上的情况下，从所述燃料喷射阀喷射所述要求喷射量的燃料的处理。
4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
算出在所述燃料导入处理的执行中供给到所述汽缸的每单位时间的燃料的量即燃料导入量的处理；
算出将所述燃料导入量的燃料供给到所述汽缸所需的所述燃料喷射阀喷射一次的喷射量即要求喷射量的处理；
在所述要求喷射量小于所述燃料喷射阀的最小喷射量的情况下，通过所述清除处理的执行而将所述要求喷射量的燃料供给到所述汽缸内的处理；以及
在所述要求喷射量为所述最小喷射量以上的情况下，从所述燃料喷射阀喷射所述要求喷射量的燃料的处理。
5.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
算出在所述燃料导入处理的执行中供给到所述汽缸的每单位时间的燃料的量即燃料导入量的处理；
算出将所述燃料导入量的燃料供给到所述汽缸所需的所述燃料喷射阀喷射一次的喷射量即要求喷射量的处理；以及
在所述要求喷射量比所述燃料喷射阀的最小喷射量大的情况下，将所述最小喷射量以上且小于所述要求喷射量的燃料量设定为所述燃料喷射阀的目标喷射量，从所述燃料喷射阀喷射该目标喷射量的燃料，通过所述清除处理的执行而将所述要求喷射量减去所述目标喷射量而得到的量的燃料供给到所述汽缸内的处理。
6.如权利要求5所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
在所述要求喷射量与所述最小喷射量相等的情况下，从所述燃料喷射阀喷射所述要求喷射量的燃料的处理。
7.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
算出在所述燃料导入处理的执行中供给到所述汽缸的每单位时间的燃料的量即燃料导入量的处理；
算出将所述燃料导入量的燃料供给到所述汽缸所需的所述燃料喷射阀喷射一次的喷射量即要求喷射量的处理；
在所述要求喷射量小于所述燃料喷射阀的最小喷射量的情况下，通过所述清除处理的执行而将所述要求喷射量的燃料供给到所述汽缸内的处理；以及
在所述要求喷射量比所述最小喷射量大的情况下，将所述最小喷射量以上且小于所述要求喷射量的燃料量设定为所述燃料喷射阀的目标喷射量，从所述燃料喷射阀喷射该目标喷射量的燃料，通过所述清除处理的执行而将所述要求喷射量减去所述目标喷射量而得到的量的燃料供给到所述汽缸内的处理。
8.如权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括：
在所述要求喷射量与所述最小喷射量相等的情况下，从所述燃料喷射阀喷射所述要求喷射量的燃料的处理。
9.如权利要求1～8中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述燃料供给处理包括在向所述汽缸供给的燃料蒸气的浓度为规定的判定值以上的情况下执行所述清除处理。
10.一种内燃机的控制方法，所述内燃机具有：积存有燃料的燃料箱、构成为喷射所述燃料箱内的燃料的燃料喷射阀、供包含所述燃料喷射阀喷射出的燃料的混合气导入的汽缸、构成为对导入到所述汽缸的混合气进行火花点火的点火装置、供从所述汽缸内排出的气体流动的排气通路、构成为向所述汽缸导入进气的进气通路、设置于所述排气通路的三元催化剂、构成为捕集在所述燃料箱内产生的燃料蒸气的过滤罐、构成为将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除通路、以及构成为调整流过所述清除通路的燃料蒸气的流量的清除阀；
所述控制方法包括：
执行通过所述清除阀的控制而将捕集到所述过滤罐的燃料蒸气导入所述进气通路的清除处理；
执行使包含供给到所述汽缸的燃料的混合气在所述汽缸不燃烧地导入所述排气通路的燃料导入处理；
执行在所述燃料导入处理的执行中将燃料供给到所述汽缸的燃料供给处理；以及
通过执行所述清除处理来执行所述燃料供给处理。
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