ところが、左右のバンク毎に更新されたアルコール濃度の各学習値の平均値に基づいて燃料噴射量を算出する構成にあっては、以下の問題が生じることとなる。すなわち、給油後の機関運転時には、実際のアルコール濃度が左右のバンクにて異なる状態となるが、この状態から上述したアルコール濃度の学習値更新制御を実行すると、その後に、実際のアルコール濃度が左右のバンクにて等しくなったときに、左右のバンク毎に更新されるアルコール濃度の各学習値が実際のアルコール濃度からそれぞれ乖離した状態となる。
ここで、図5を参照してその一例について説明する。尚、ここでは、上述した問題が顕著となる構成、すなわち給油後の機関運転時において実際のアルコール濃度が左右のバンクにて大きく異なる構成として、左右のバンクの燃料噴射弁に対して燃料を供給する燃料配管のうち、左側バンク用の燃料配管が右側バンク用の燃料配管よりも燃料供給系において上流側に配置される構成について説明する。
図5は、給油後の機関運転時における各種パラメータの推移を併せ示すタイミングチャートであって、(a)左側バンクの燃料に含まれるアルコール濃度CALCLの推移、(b)右側バンクの燃料に含まれるアルコール濃度CALCRの推移、(c)左側バンクの空燃比フィードバック補正値FAFLの推移、(d)左側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLの推移、(e)右側バンクの空燃比フィードバック補正値FAFRの推移、(f)右側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLの推移、及び(g)左右のバンク毎に更新されるアルコール濃度の学習値の平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)の推移をそれぞれ示す。尚、同図では、燃料に含まれるアルコール濃度が給油の前後で「0%」から「X1%」まで上昇する場合について示している。
同図に示すように、左側バンクでは、タイミングt11以降において、燃料に含まれるアルコール濃度CALCLが上昇するようになる(図5(a))。一方、右側バンク用の燃料配管は左側バンク用の燃料配管よりも燃料供給系において下流側に配置されていることから、右側バンクでは、給油後の燃料が未だ届いておらず、しばらくの間は、アルコール濃度CALCRは「0%」のまま変化しない(図5(b))。
またこのとき、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRは更新されておらず、以前の機関運転時に更新されたアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(この場合、「0%」)に基づいて燃料噴射量が算出される。そのため、左側バンクにおいては、アルコール濃度CALCLの上昇が加味されていないために燃料が不足することとなる。その結果、空燃比フィードバック補正値FAFLは急激に増大するようになり(図5(c))、空燃比フィードバック補正値FAFLに基づいて更新されるアルコール濃度の学習値ALCGLは急激に増大するようになる(図5(d))。一方、右側バンクにおいては、アルコール濃度の学習値ALCGRはそれまでの値「0%」に維持される(図5(f))。そのため、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)は、左側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLの半分の値(=ALCGL/2)として算出される(図5(g))。
次に、右側バンクにて燃料に含まれるアルコール濃度CALCLが上昇するようになるタイミングt12までの期間においては、右側バンクでは、アルコール濃度CALCRが上昇していないにもかかわらず、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVE、すなわち左側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLの半分の値に基づいて燃料噴射量が算出される。そのため、右側バンクにおいては、燃料が過剰となり、空燃比フィードバック補正値FAFRは急激に低下するようになる(図5(e))。ここで、空燃比フィードバック補正値FAFRに基づいて更新されるアルコール濃度の学習値ALCGRは、急激に低下しようとするが、アルコール濃度の学習値ALCGRの下限値である「0%」となっていることから、実際にはそれ以上低下することはない(図5(f))。
一方、左側バンクにおいては、タイミングt11以降において、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVEが実際のアルコール濃度CALCLに対して高い状態が続くことから、燃料が不足する状態が続くこととなる。その結果、アルコール濃度の学習値ALCGLは実際のアルコール濃度CALCLの上昇に先んじて増大するようになる(図5(a),図5(d))。
また、右側バンクでは、タイミングt12以降において、燃料に含まれるアルコール濃度CALCRが上昇するようになるが(図5(a))、しばらくの間は、実際のアルコール濃度CALCRに対して噴射される燃料が過剰となる状態が続くこととなり、空燃比フィードバック補正値FAFRが「0」を下回るようになる(図5(e))。そのため、アルコール濃度の学習値ALCGRは引き続き、「0%」に維持されることとなる(図5(f))。そしてその後、右側バンクの実際のアルコール濃度CALCRが更に上昇して(図5(b))、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVEに対して近づくようになると、空燃比フィードバック補正値FAFRが増大するようになる。そして、タイミングt13以降において、空燃比フィードバック補正値FAFRが「0」を上回るようになると(図5(e))、実際のアルコール濃度CALCRの上昇に遅れてアルコール濃度の学習値ALCGRは増大するようになる(図5(b),図5(f))。
このように、左側バンクにおいては、実際のアルコール濃度CALCLの上昇に先んじてアルコール濃度の学習値ALCGLが増大する一方、右側バンクにおいては、実際のアルコール濃度CALCRの上昇に遅れてアルコール濃度の学習値ALCGRが増大することとなる。そのため、その後、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンクにて等しくなったときには、左側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLは実際のアルコール濃度CALCRよりも大きい側に乖離し、右側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGRは実際のアルコール濃度よりも小さい側に乖離した状態となる。その結果、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでには長い時間を要するといった問題が生じることとなる。
尚、こうした問題はV型エンジンに限られるものではなく、複数の気筒列と、気筒列を構成する気筒毎に設けられて当該気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、当該気筒列を構成する気筒から排出される排気の空燃比を気筒列毎にそれぞれ検出する空燃比検出手段と、を備える内燃機関であれば、その他の内燃機関の制御装置においても共通して生じ得るものである。
また、こうした問題は、複数の気筒列毎に設けられて対応する燃料噴射弁に燃料をそれぞれ供給する複数の燃料配管が直列に接続される内燃機関に限られるものではなく、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が複数の気筒列毎に異なる状態が生じるものであれば、その他の内燃機関の制御装置においても、程度の差こそあれ、概ね共通して生じ得るものである。
また、こうした問題は、気筒列毎に更新されたアルコール濃度の各学習値の平均値に基づいて燃料噴射量を算出する制御装置に限られるものではなく、気筒列毎に更新されたアルコール濃度の各学習値の間の値に基づいて燃料噴射量を算出する制御装置であればその他の制御装置においても共通して生じ得るものである。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度に即した値に更新されるまでに要する時間を短縮することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、複数の気筒列と、前記気筒列を構成する気筒毎に設けられて当該気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、当該気筒列を構成する気筒から排出される排気の空燃比を気筒列毎に検出する空燃比検出手段とを備える内燃機関に適用されて、前記空燃比検出手段により検出される排気の空燃比と目標空燃比との乖離傾向に基づいて燃料噴射量の空燃比補正値を前記複数の気筒列毎に算出する空燃比補正値算出手段と、前記空燃比補正値算出手段により算出された前記空燃比補正値に基づいて当該燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度の学習値を前記気筒列毎に更新する学習値更新手段とを備え、前記学習値更新手段により前記気筒列毎に更新された前記アルコール濃度の各学習値の間の値に基づいて燃料噴射量を算出する内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が前記複数の気筒列にて等しくなっているか否かを判定する判定手段を備え、前記学習値更新手段は、給油後の機関運転時に、前記判定手段により前記燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が前記複数の気筒列にて等しくなっている旨判定されたときには、前記気筒列毎に更新した前記アルコール濃度の直前の各学習値の平均値に近づくように、少なくとも前記複数の気筒列の一方の前記アルコール濃度の学習値を変更することをその要旨としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記学習値更新手段は、前記複数の気筒列の双方について前記アルコール濃度の各学習値を変更することをその要旨としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、前記学習値更新手段は、前記複数の気筒列の双方について前記アルコール濃度の各学習値を前記気筒列毎に更新した前記アルコール濃度の直前の各学習値の平均値に変更することをその要旨としている。
請求項1、請求項2、及び請求項3に記載の構成によれば、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が複数の気筒列にて等しくなっている旨判定されたときには、気筒列毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値の平均値に近づくように、アルコール濃度の学習値を少なくとも複数の気筒列の一方について変更する。これにより、アルコール濃度の学習値について累積的な誤差が生じている場合であっても、アルコール濃度の各学習値を実際のアルコール濃度に近づけることができるようになる。従って、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度に即した値に更新されるまでに要する時間を短縮することができるようになる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記複数の気筒列毎に設けられて対応する前記燃料噴射弁に燃料をそれぞれ供給する複数の燃料配管が直列に接続されてなることをその要旨としている。
複数の気筒列毎に設けられる複数の燃料配管が直列に接続される構成にあっては、給油後の機関運転時に、燃料供給系において上流側に配置される燃料配管に対応する気筒列と下流側に配置される燃料配管に対応する気筒列とでは、実際のアルコール濃度が大きく異なる状態が生じる。そのため、その後に、実際のアルコール濃度が複数の気筒列で等しくなった場合であっても、燃料供給系において上流側の気筒列では、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度よりも大きい側に乖離し、下流側の気筒列では、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度よりも小さい側に乖離する傾向がある。その結果、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度に即した値に更新されるまでにはより長い時間を要するといった問題が生じることとなる。
このような前提構成を備える内燃機関の制御装置に対して、上記請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明を適用すれば、上流側の気筒列では、アルコール濃度の学習値が直前に更新された値よりも小さくなるように変更され、下流側の気筒列では、アルコール濃度の学習値が直前に更新された値よりも大きくなるように変更されるようになる。これらのことを通じて、アルコール濃度の学習値を実際のアルコール濃度にそれぞれ近づけることができるようになる。従って、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度に即した値に更新されるまでに要する時間を短縮することができるようになる。
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明は、請求項5に記載の発明によるように、前記判定手段は、当該給油後の機関始動からの経過期間が所定期間以上であることをもって前記燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が前記複数の気筒列にて等しくなっている旨判定するといった態様をもって具体化することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の内燃機関の制御装置において、前記判定手段は、機関運転状態に応じて前記所定期間を可変設定することをその要旨としている。
同構成によれば、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が複数の気筒列にて等しくなっているか否かを判定するための所定期間が、機関運転状態に応じて可変設定される。このため、例えば燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が多いときのように燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が複数の気筒列にて等しくなるまでに要する時間が短いときほど上記所定期間を短く設定するようにすれば、上記所定期間を的確に小さく設定することができるようになる。従って、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値が実際のアルコール濃度に即した値に更新されるまでに要する時間を一層短縮することができるようになる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は前記気筒列を2つ備えてなることをその要旨としている。
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置は、請求項7に記載の発明によるように、前記内燃機関は気筒列を2つ備えてなるといった態様をもって具体化することができる。尚、このような内燃機関としては、2つの気筒列を挟む角度が180度よりも小さいV型の気筒配列のものや、2つの気筒列を挟む角度が180度とされた水平対向式の気筒配列のもの等を挙げることができる。
以下、図1〜図4を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置を、ガソリン燃料とエタノール燃料とからなる混合燃料を噴射する車載V型8気筒エンジン(以下、「エンジン1」)の制御装置として具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図1に、エンジン10及びこれを制御する電子制御装置50の概略構成を模式的に示す。また、図2に、エンジン10の燃料供給系及びこれを制御する電子制御装置50の概略構成を示す。
図1に示すように、エンジン10は、4つの気筒12a〜12dを有する気筒列としての左側バンク11と、4つの気筒22a〜22dを有する気筒列としての右側バンク21とを備えて構成されている。また、これら気筒12a〜12d,22a〜22dには、混合気に点火をするための点火プラグ13a〜13d,23a〜23dがそれぞれ設けられている。
左側バンク11の各気筒12a〜12dには、吸気ポート(図示略)を介して吸気マニホルド31が接続されており、吸気マニホルド31の吸気上流側には左側吸気通路33が接続されている。
右側バンク21の各気筒22a〜22dには、吸気ポート(図示略)を介して吸気マニホルド32が接続されており、吸気マニホルド32の吸気上流側には右側吸気通路34が接続されている。
左側吸気通路33と右側吸気通路34とには、それらの吸気上流側に共通吸気通路35が共通して接続されている。また、共通吸気通路35の途中には、吸気を調量するためのスロットルバルブ36が設けられている。スロットルバルブ36には、スロットルバルブ36の開閉駆動を行うためのスロットルモータ37が設けられている。
また、左側バンク11の各気筒12a〜12dには、排気ポート(図示略)を介して排気マニホルド41が接続されており、排気マニホルド41の排気下流側には左側排気通路43が接続されている。
また、右側バンク21の各気筒22a〜22dには、排気ポート(図示略)を介して排気マニホルド42が接続されており、排気マニホルド42の排気下流側には右側排気通路44が接続されている。
次に、図2を参照して、エンジン10の燃料供給系の構成について詳細に説明する。
燃料タンク71の内部には、燃料ポンプモジュール72が設けられている。燃料ポンプモジュール72は、リザーバカップ73、電動式のフィードポンプ74、燃料フィルタ75及び低圧プレッシャレギュレータ83を備えて構成されている。リザーバカップ73の内部には、フィードポンプ74及び燃料フィルタ75が設けられている。フィードポンプ74にて加圧された燃料は、チェック弁74a及び燃料経路74bを通じて燃料フィルタ75へ送られ、更に、チェック弁75aを通じてメイン経路76に送られるようになっている。メイン経路76には、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79が燃料流通方向において上流側から順に直列に接続されており、フィードポンプ74からの加圧燃料がメイン経路76を通じて左側燃料配管77及び右側燃料配管79の順にそれぞれ供給されるようになっている。より詳細には、メイン経路76を通じて供給される燃料は、左側燃料配管77の基端部(図2中右端部)からその先端部(図2中左端部)に向けて流れるとともに、同左端部から燃料連絡経路78を通じて右側燃料配管79の基端部(図2中左端部)に導入され、右側燃料配管79の基端部から先端部(図2中右端部)に向けて流れるようになっている。
左側燃料配管77には4つの燃料噴射弁14a〜14dが接続されており、これら燃料噴射弁14a〜14dは、先の図1に示す左側バンク11の各気筒12a〜12dの吸気ポートに燃料をそれぞれ噴射供給するように構成されている。
右側燃料配管79には4つの燃料噴射弁24a〜24dが接続されており、これら燃料噴射弁24a〜24dは、先の図1に示す右側バンク21の各気筒22a〜22dの吸気ポートに燃料をそれぞれ噴射するように構成されている。
右側燃料配管79の基端部には、第1リターン経路80が接続されている。第1リターン経路80には、高圧プレッシャレギュレータ82が設けられており、高圧プレッシャレギュレータ82を通じてメイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料が高圧(例えば、約400kPa)に調圧される。メイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料圧力が所定の圧力(約400kPa)を超えると、高圧プレッシャレギュレータ82を通じて過剰な燃料が第1リターン経路80から燃料タンク71へ戻るようになっている。
メイン経路76の途中には、具体的には燃料ポンプモジュール72に隣接する位置には、第2リターン経路81がメイン経路76から分岐して設けられている。第2リターン経路81には、低圧プレッシャレギュレータ83が設けられており、低圧プレッシャレギュレータ83を通じてメイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料が低圧(例えば、約280kPa)に調圧される。メイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料圧力が所定の圧力(約280kPa)を超えると、低圧プレッシャレギュレータ83を通じて過剰な燃料が第2リターン経路81から燃料タンク71へ戻るようになっている。
また、第2リターン経路81において、メイン経路76との分岐部と低圧プレッシャレギュレータ83との間には、電磁駆動式の燃圧切替弁84が設けられている。燃圧切替弁84が閉塞状態である場合には、低圧プレッシャレギュレータ83が機能しないことから、メイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料圧力は高圧プレッシャレギュレータ82を通じて高圧に調圧される。このため、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dからは各燃料噴射タイミングにおいて高圧側での燃料噴射がなされる。また、燃圧切替弁84が開放状態である場合には、高圧プレッシャレギュレータ82に優先して低圧プレッシャレギュレータ83が機能することとなり、低圧プレッシャレギュレータ83を通じてメイン経路76、左側燃料配管77、燃料連絡経路78、及び右側燃料配管79の内部の燃料圧力は低圧に調圧される。このため、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dからは各燃料噴射タイミングにおいて低圧側での燃料噴射がなされる。このような燃圧切替弁84の開閉駆動により燃料圧力を切り替えることができる。
また、エンジン10には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、先の図1に示すように、機関回転速度NEを検出する機関回転速度センサ61、及び吸気量GAを検出する吸気量センサ62が設けられている。また、スロットルバルブ36の近傍には、スロットルバルブ36の開度(以下、「スロットル開度TA」)を検出するスロットル開度センサ63が設けられている。また、アクセルペダルの操作量(以下、「アクセル開度ACCP」)を検出するアクセル開度センサ64、及びエンジン10の冷却水の温度(以下、「冷却水温THW」)を検出するための水温センサ65が設けられている。また、左側排気通路43には、左側バンク11を構成する気筒12a〜12dから排出される排気の空燃比AFLを検出する左側空燃比センサ66が設けられ、右側排気通路44には、右側バンク21を構成する気筒22a〜22dから排出される排気の空燃比AFRを検出する右側空燃比センサ67が設けられている。尚、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ61〜67の検出信号は、エンジン10の各種制御を実行する電子制御装置50に入力される。
電子制御装置50は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えて構成されており、上記各センサ61〜67をはじめとする各種センサの出力値により把握される機関運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、スロットルバルブ36を制御するスロットル制御、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dを制御する燃料噴射制御、点火プラグ13a〜13d,23a〜23dを制御する点火時期制御、及び燃圧切替弁84を開閉制御する燃圧制御を実行する。また、左右の空燃比センサ66,67によりそれぞれ検出される排気の空燃比AFL,AFRと目標空燃比AFTRGとの乖離傾向に基づいて燃料噴射量の空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRを左右のバンク11,21毎に算出する空燃比フィードバック制御を実行する。また、空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRに基づいて燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを左右のバンク11,21毎に更新するアルコール濃度学習値更新制御を実行する。
ここで、燃圧制御では、機関始動時等の燃料噴射量を増量する必要がある機関運転状態のときには、燃圧切替弁84を閉塞状態として燃料圧力を高圧に制御するようにしている。また、燃料噴射量を増量しないときであっても、例えば給油後の機関運転時のように、燃料供給系におけるアルコール濃度が不均一である場合には、燃圧切替弁84を閉塞状態として燃料圧力を高圧とするとともに、高圧プレッシャレギュレータ82及び第1リターン経路80を通じてメイン経路76や各燃料配管77,79に存在する燃料を燃料タンク71に戻すようにしている。これにより、燃料供給系におけるアルコール濃度が不均一な状態を迅速に解消するようにもしている。尚、この場合、燃料圧力が高圧に制御されていながらも通常の燃料噴射量となるように燃料噴射弁の開弁期間を適宜設定するようにしている。一方、燃料噴射量を増量する必要がない通常の機関運転状態のときには、燃圧切替弁84を開放状態として燃料圧力を低圧に制御するようにしている。
空燃比フィードバック制御は、例えば機関始動時ではない、燃料カットが行われていない、冷却水温THWが所定温度以上である、空燃比センサ66,67が活性化している等の実行条件が全て成立しているときに実行される。空燃比フィードバック制御では、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRと、目標空燃比AFTRGに相当する所定電圧VTRGとの差(以下、「電圧差ΔV」)を減少させるべく、この電圧差ΔVに基づいて左右のバンク11,21の混合気の空燃比AFL,AFRをフィードバック制御するためのフィードバック補正値FAFL,FAFRを左右のバンク11,21毎に算出する。具体的には、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRは、排気の酸素濃度が高くなるにつれて、すなわち目標空燃比AFTRGに対して混合気の空燃比AFL,AFRがリーン側に乖離するにつれて大きくなる。また、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRは、排気の酸素濃度が低くなるにつれて、すなわち目標空燃比AFTRGに対して混合気の空燃比AFL,AFRがリッチ側に乖離するにつれて小さくなる。そのため、空燃比フィードバック制御では、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRと所定電圧VTRGとを比較し、出力電圧VAFL,VAFRが所定電圧VTRGよりも大きい場合、すなわち、混合気の空燃比AFL,AFRが目標空燃比AFTRGよりもリーン側にあると判断した場合には、そのときの空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRに所定値を加算した値を新たな空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRとして算出する。一方、出力電圧VAFL,VAFRが所定電圧VTRG以下である場合、すなわち、混合気の空燃比AFL,AFRが目標空燃比AFTRGよりもリッチ側にあると判断した場合には、そのときの空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRから所定値を減算した値を新たな空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRとして算出する。
アルコール濃度学習値更新制御は、空燃比フィードバック制御が実行されている際に実行される。アルコール濃度学習値更新制御では、給油後の機関運転時に、空燃比フィードバック制御を通じて算出される空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRに基づいてアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを左右のバンク11,21毎に更新する。これは、燃料給油が行われると、これにともない燃料供給系におけるアルコール濃度が変化する可能性が高いためである。すなわち、アルコール燃料はガソリン燃料に比べて燃焼を通じて得られる単位体積当たりの出力が小さいことから、燃料に含まれるアルコール濃度が高くなるほど燃料噴射量を増量する必要がある。そのため例えば、そのときの実際のアルコール濃度CALCL,CALCRがアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRに対して大きい場合には、燃料噴射量が不足することとなり、その排気の空燃比AFL,AFRは目標空燃比AFTRGよりもリーン側の値となる。またこのとき、空燃比フィードバック制御を通じて、排気の空燃比AFL,AFRを目標空燃比AFTRGに一致させるように空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRとしてより大きな値が算出される。これらのことから、空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRに基づいてアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを更新することにより、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに応じてアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを更新することができる。
ここで、実際のアルコール濃度が左右のバンク11,21にて等しい場合には、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRは左右のバンク11,21にて同一の値として更新されるはずである。一方、空燃比センサ66,67にはそれぞれ個体差があり、それらの出力電圧VAFL,VAFRにはばらつきがある。そのため、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しいにもかかわらず、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRは左右のバンク11,21にて異なる値となり、これに起因してアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRも左右のバンク11,21にて異なる値として更新されることとなる。
そこで本実施形態では、左右のバンク11,21毎に更新されたアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)を算出することにより、空燃比センサ66,67の出力電圧VAFL,VAFRのばらつきに起因するアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRの誤差を低減するようにしている。また、こうして算出されるアルコール濃度の学習値の平均値ALCGAVEに基づいて燃料噴射量を算出するようにしている。
ところが、左右のバンク11,21毎に更新されたアルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVEに基づいて燃料噴射量を算出する構成にあっては、また、左右のバンク11,21毎に設けられる2つの燃料配管77,79が直列に接続される構成にあっては、以下の問題が生じることとなる。すなわち、給油後の機関運転時に、燃料供給系において上流側に配置される左側燃料配管77に対応する左側バンク11と下流側に配置される右側燃料配管79に対応する右側バンク21とでは、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRが大きく異なる状態が生じる。そのため、この状態から上述したアルコール濃度学習値更新制御を実行すると、その後に、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21で等しくなった場合であっても、燃料供給系において上流側の左側バンク11では、アルコール濃度の学習値ALCGLが実際のアルコール濃度CALCLよりも大きい側に乖離する傾向がある。また、下流側の右側バンク21では、アルコール濃度の学習値ALCGRが実際のアルコール濃度CALCRよりも小さい側に乖離する傾向がある。その結果、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでには長い時間を要するといった問題が生じることとなる。
そこで本実施形態では、電子制御装置50を通じて、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなっているか否かを判定するようにしている。そして、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が左右のバンク11,21にて等しくなっている旨判定したときには、左右のバンク11,21の双方についてアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRを左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)に変更するようにしている。これにより、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでに要する時間の短縮を図るようにしている。
次に、図3を参照して、アルコール濃度学習値更新制御について詳細に説明する。尚、図3は、アルコール濃度学習値更新制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、機関運転中に電子制御装置50により一度だけ実行される。
この処理では、まず、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判断する(ステップS101)。ここで、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立していないと判断した場合には(ステップS101:「NO」)、同実行条件が成立するまで当該判断処理を繰り返し実行する。
一方、ステップS101の判断処理の結果、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立していると判断した場合には(S101:「YES」)、次に、空燃比フィードバック制御を通じて、空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRを左右のバンク11,21毎に算出する(ステップS102)。そして、次に、空燃比フィードバック補正値FAFL,FAFRに基づいてアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを左右のバンク11,21毎に更新する(ステップS103)。
こうしてアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを更新すると、次に、機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上であるか否かを判断する(S104)。ここでは、例えばメイン経路76や各燃料配管77,79に存在する燃料のうち高圧プレッシャレギュレータ82及び第1リターン経路80を通じて燃料タンクに戻される燃料が多いときのように、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなるまでに要する時間が短いときほど上記所定期間ΔTthを短く設定している。
上記ステップS104の判断処理において、機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上でない旨判断した場合には(ステップS104:「NO」)、機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上である旨判断するまで先のステップS102〜ステップS104の処理を繰り返し実行する。
一方、ステップS104の判断処理において、機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上である旨判断した場合には(ステップS104:「YES」)、次に、左右のバンク11,21の双方についてアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRを、直前のステップS103の処理にて左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)に変更する(ステップS105)。そして、この一連の処理を終了する。
次に、図4のタイミングチャートを参照して、給油後の機関運転時における、(a)左側バンク11の燃料に含まれるアルコール濃度CALCLの推移、(b)右側バンク21の燃料に含まれるアルコール濃度CALCRの推移、(c)左側バンク11の空燃比フィードバック補正値FAFLの推移、(d)左側バンク11のアルコール濃度の学習値ALCGLの推移、(e)右側バンク21の空燃比フィードバック補正値FAFRの推移、(f)右側バンク21のアルコール濃度の学習値ALCGLの推移、及び(g)左右のバンク11,21毎に更新されるアルコール濃度の学習値の平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)の推移をそれぞれ示す。尚、同図では、燃料に含まれるアルコール濃度が給油の前後で「0%」から「X1%」まで上昇する場合について示している。
同図に示すように、機関始動後のタイミングt1以降において、給油された新たな燃料が左側燃料配管77に届いたことにより、左側バンク11では、燃料に含まれるアルコール濃度CALCLが上昇するようになる(図4(a))。一方、右側燃料配管79は左側燃料配管77よりも燃料供給系において下流側に配置されていることから、給油された新たな燃料が右側燃料配管79には未だ届いておらず、右側バンク21では、しばらくの間は、アルコール濃度CALCRは「0%」のまま変化しない(図4(b))。
またこのとき、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRは更新されておらず、以前の機関運転時に更新されたアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(この場合、「0%」)に基づいて燃料噴射量が算出される。そのため、左側11バンクにおいては、アルコール濃度CALCLの上昇が加味されていないために燃料が不足することとなる。その結果、空燃比フィードバック補正値FAFLは急激に増大するようになり(図4(c))、空燃比フィードバック補正値FAFLに基づいて更新されるアルコール濃度の学習値ALCGLは急激に増大するようになる(図4(d))。一方、右側バンク21においては、アルコール濃度の学習値ALCGRはそれまでの値「0%」に維持される(図4(f))。そのため、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)は、左側バンク11のアルコール濃度の学習値ALCGLの半分の値(=ALCGL/2)として算出される(図4(g))。
次に、右側バンク21にて燃料に含まれるアルコール濃度CALCLが上昇するようになるタイミングt2までの期間においては、右側バンク21では、アルコール濃度CALCRが上昇していないにもかかわらず、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVE、すなわち左側バンク11のアルコール濃度の学習値ALCGLの半分の値に基づいて燃料噴射量が算出される。そのため、右側バンク21においては、燃料が過剰となり、空燃比フィードバック補正値FAFRは急激に低下するようになる(図4(e))。ここで、空燃比フィードバック補正値FAFRに基づいて更新されるアルコール濃度の学習値ALCGRは、急激に低下しようとするが、アルコール濃度の学習値ALCGRの下限値である「0%」となっていることから、実際にはそれ以上低下することはない(図4(f))。
一方、左側バンク11においては、タイミングt1以降において、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVEが実際のアルコール濃度CALCLに対して高い状態が続くことから、燃料が不足する状態が続くこととなる。その結果、アルコール濃度の学習値ALCGLは実際のアルコール濃度CALCLの上昇に先んじて増大するようになる(図4(a),図4(d))。
また、右側バンク21では、タイミングt2以降において、燃料に含まれるアルコール濃度CALCRが上昇するようになるが(図4(a))、しばらくの間は、実際のアルコール濃度CALCRに対して噴射される燃料が過剰となる状態が続くこととなり、空燃比フィードバック補正値FAFRが「0」を下回るようになる(図4(e))。そのため、アルコール濃度の学習値ALCGRは引き続き、「0%」に維持されることとなる(図4(f))。そしてその後、右側バンク21の実際のアルコール濃度CALCRが更に上昇して(図4(b))、アルコール濃度の各学習値の平均値ALCGAVEに対して近づくようになると、空燃比フィードバック補正値FAFRが増大するようになる。そして、タイミングt3以降において、空燃比フィードバック補正値FAFRが「0」を上回るようになると(図4(e))、実際のアルコール濃度CALCRの上昇に遅れてアルコール濃度の学習値ALCGRは増大するようになる(図4(b),図4(f))。
このように、左側バンク11においては、実際のアルコール濃度CALCLの上昇に先んじてアルコール濃度の学習値ALCGLが増大する一方、右側バンク21においては、実際のアルコール濃度CALCRの上昇に遅れてアルコール濃度の学習値ALCGRが増大することとなる。そのため、その後、タイミングt4において、実際のアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンクにて等しくなったときには、左側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGLは実際のアルコール濃度CALCRよりも大きい側に乖離し、右側バンクのアルコール濃度の学習値ALCGRは実際のアルコール濃度よりも小さい側に乖離した状態となる。
ここで、本実施形態では、機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTthとなるタイミングt5において、左右のバンク11,21の双方についてアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRが、左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVE(=(ALCGL+ALCGR)/2)に変更される。すなわち、左側バンク11では、アルコール濃度の学習値ALCGLが直前に更新された値よりも小さくなるように変更され、右側バンク21では、アルコール濃度の学習値ALCGRが直前に更新された値よりも大きくなるように変更される。これらのことを通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL(=X1)にそれぞれ近づけられるようになる。
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)電子制御装置50を通じて、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が左右のバンク11,21にて等しくなっているか否かを判定することとした。そして、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が左右のバンク11,21にて等しくなっている旨判定されたときには、左右のバンク11,21の双方についてアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRを左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値に変更することとした。これにより、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRについて累積的な誤差が生じている場合であっても、アルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRを実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに近づけることができるようになる。従って、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでに要する時間を短縮することができるようになる。
(2)給油後の機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上であることをもって燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなっている旨判定することとした。また、機関運転状態に応じて所定期間ΔTthを可変設定することとした。これにより、上記所定期間ΔTthを的確に小さく設定することができるようになる。従って、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでに要する時間を一層短縮することができるようになる。
尚、本発明にかかる内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなっているか否かを判定する際に用いられる上記所定期間ΔTthを、高圧プレッシャレギュレータ82及び第1リターン経路80を通じて燃料タンク71に戻される燃料が多いときほど短く設定するようにしている。しかし、上記所定期間ΔTthを可変設定するための機関運転状態としてのパラメータはこれに限られるものではなく、これに加えて、或いはこれに代えて、給油後からの燃料噴射量の積算値を採用することもできる。この場合、給油後からの燃料噴射量の積算値が多いときほど、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなるまでに要する時間が短くなることから、当該積算値が多いときほど上記所定期間ΔTthを短く設定するようにすればよい。
・上記実施形態によるように、機関運転状態に応じて上記所定期間ΔTthを可変設定することが、アルコール濃度の学習値更新制御を通じて、アルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRが実際のアルコール濃度CALCL,CALCRに即した値に更新されるまでに要する時間を一層短縮する上では望ましい。しかしながら、本発明にかかる所定期間ΔTthはこのように機関運転状態に応じて可変設定されるものに限られるものではなく、上記所定期間ΔTthを機関運転状態によらず固定値とすることもできる。
・上記実施形態では、給油後の機関始動からの経過期間ΔTが所定期間ΔTth以上となることをもって燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなっている旨判定するようにしている。しかしながら、燃料噴射弁14a〜14d,24a〜24dから噴射された燃料に含まれるアルコール濃度CALCL,CALCRが左右のバンク11,21にて等しくなっているか否かを判定するための構成はこれに限られるものではない。他に例えば、給油後の機関始動からの燃料噴射量の積算値が所定値以上となることや、エンジン10の搭載される車両の走行距離が所定距離以上となることをもって燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が複数の気筒列にて等しくなっている旨判定するようにしてもよい。
・上記実施形態では、左右のバンク11,21毎に更新されたアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVEに基づいて燃料噴射量を算出するものについて例示しているが、燃料噴射量の算出態様はこれに限られるものではない。要するに、左右のバンク11,21毎に更新されたアルコール濃度の各学習値ALCGL,ALCGRの間の値に基づいて燃料噴射量を算出するものであれば、燃料噴射量の算出態様を適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、給油後の機関運転時に、燃料噴射弁から噴射された燃料に含まれるアルコール濃度が左右のバンク11,21にて等しくなっている旨判定されたときには、左右のバンク11,21の双方についてアルコール濃度の各学習値ALCGL.ACLGRを左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値ALCGL,ALCGRの平均値ALCGAVEに変更するようにしている。しかしながら、本発明にかかる学習値更新制御手段を通じての学習値の変更態様はこれに限られるものではない。要するに、左右のバンク11,21毎に更新したアルコール濃度の直前の各学習値の平均値ALCGAVEに近づくように、少なくとも左右のバンク11、21の一方のアルコール濃度の学習値ALCGL,ALCGRを変更するものであればよい。
・上記実施形態では、2つのバンク11,21を挟む角度が180度よりも小さいV型の気筒配列のエンジン10について例示したが、本発明にかかる制御装置の制御対象となる内燃機関はこれに限られるものではなく、他に例えば、2つの気筒列を挟む角度が180度とされた水平対向式の内燃機関を制御対象とすることもできる。また、4つの気筒列がW型の気筒配列とされる内燃機関を制御対象とすることもできる。要するに、当該気筒列を構成する気筒から排出される排気の空燃比を気筒列毎に検出する空燃比検出手段を備える内燃機関であればよい。
10…エンジン、11…左側バンク、12a,12b,12c,12d,22a,22b,22c,22d…気筒、13a,13b,13c,13d,23a,23b,23c,23d…点火プラグ、14a,14b,14c,14d,24a,24b,24c,24d…燃料噴射弁、21…右側バンク、31,32…吸気マニホルド、33…左側吸気通路、34…右側吸気通路、35…共通吸気通路、36…スロットルバルブ、37…スロットルモータ、41,42…排気マニホルド、43…左側排気通路、44…右側排気通路、50…電子制御装置(空燃比補正値算出手段、学習値更新手段、判定手段)、61…機関回転速度センサ、62…吸気量センサ、63…スロットル開度センサ、64…アクセル開度センサ、65…水温センサ、66…左側空燃比センサ(空燃比検出手段)、67…右側空燃比センサ(空燃比検出手段)、71…燃料タンク、72…燃料ポンプモジュール、73…リザーバカップ、74…フィードポンプ、74a…チェック弁、74b…燃料経路、75…燃料フィルタ、75a…チェック弁、76…メイン経路、77…左側燃料配管、78…燃料連絡経路、79…右側燃料配管、80…第1リターン経路、81…第2リターン経路、82…高圧レギュレータ、83…低圧レギュレータ、84…燃圧切替弁。