JP2013136947A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料系の異常の診断が行われる機会を多くする。
【解決手段】空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常を表す空燃比制御に関するパラメータが予め定められた値に達したときに燃料系の異常が生じていると診断されるともに、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに空燃比制御が停止される。空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達して空燃比制御が停止されたとしてもパラメータの値が保持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、空燃比を理論空燃比に制御する空燃比制御の実行中に燃料噴射量に対する補正値が予め定められた値よりも小さくなったときに、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常が生じていると診断することが記載されている。ここで、上記補正値は、空燃比制御に関するパラメータであって、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータである。したがって、特許文献１には、空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常を表す空燃比制御に関するパラメータが予め定められた値に達したときに燃料系の異常が生じていると診断することが記載されていると言える。

また、特許文献２には、空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに、燃料噴射量に対する補正値を予め定められた設定値に設定するとともに空燃比制御を停止することが記載されている。上記補正値は、空燃比制御に関するパラメータであって、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータである。また、上記補正値を予め定められた設定値に設定することは、上記補正値をクリアすることと同義である。したがって、特許文献２には、空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに、空燃比制御に関するパラメータであって、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータをクリアするとともに空燃比制御を停止することが記載されていると言える。

特開平８−３０３２８１号公報 特開昭６０−２２０５３号公報 特開２００７−８５１７６号公報

ところで、特許文献１に記載されているように、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常を表す空燃比制御に関するパラメータが予め定められた値に達したときに燃料系の異常が生じていると診断する場合において、特許文献２に記載されているように、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに、空燃比制御に関するパラメータであって、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータ（このパラメータは、特許文献１に記載のパラメータに相当する）をクリアするとともに空燃比制御を停止すると、以下のような不具合が生じる。すなわち、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達する度に上記パラメータがクリアされてしまい、燃料系の異常の診断が行われる機会が少なくなってしまうという不具合が生じる。

そこで、本発明の目的は、燃料系の異常の診断が行われる機会を多くすることにある。

本願の発明は、空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、前記空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常を表す前記空燃比制御に関するパラメータが予め定められた値に達したときに前記燃料系の異常が生じていると診断されるともに、前記空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに前記空燃比制御が停止される内燃機関の制御装置に関する。ここで、本発明では、前記空燃比制御の実行中に燃料噴射量が前記最小燃料噴射量に達して前記空燃比制御が停止されたとしても前記パラメータの値が保持される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達して空燃比制御が停止されたとしても、パラメータの値が保持される。そして、本発明では、このパラメータを用いて燃料系の異常が生じているか否かが診断される。したがって、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達して空燃比制御が停止されたとしても、燃料系の異常の診断が行われる。このため、本発明によれば、燃料系の異常の診断が行われる機会を多くするという効果が得られる。

また、本願の別の発明は、内燃機関と電動機とを具備するハイブリッド車両に関する。そして、本発明では、内燃機関が上記発明の制御装置を備えた内燃機関であり、内燃機関が間欠的に運転される間欠運転が実行される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関が間欠的に運転される場合、内燃機関の運転が行われる機会が少ない。このように内燃機関の運転が行われる機会が少ない場合、内燃機関の燃料系の異常の診断が行われる機会が少なくなってしまう。したがって、内燃機関が間欠的に運転される場合には、内燃機関の燃料系の異常の診断が行われる機会を可能な限り確保することが好ましい。本発明によれば、内燃機関の運転が行われる機会が少ない場合であっても、空燃比制御が停止されたときにもパラメータの値が保持されて燃料系の異常の診断が行われることから、内燃機関の燃料系の異常の診断が行われる機会を十分に確保することができるという効果が得られる。

第１実施形態の制御装置を備えた内燃機関を示した図である。 第１実施形態の触媒の浄化特性を示した図である。 （Ａ）は第１実施形態の上流側空燃比センサの出力特性を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の下流側空燃比センサの出力特性を示した図である。 第１実施形態の空燃比制御の実行判断および燃料系異常の診断を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の空燃比制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の内燃機関を備えたハイブリッド車両を示した図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。本発明の１つの実施形態の制御装置を備えた内燃機関が図１に示されている。図１に示されている内燃機関は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）である。

図１において、１０は内燃機関、２０は内燃機関１０の本体（以下これを「機関本体」という）、２１は燃焼室、２２は点火栓、２３は燃料噴射弁、２４はクランクポジションセンサ、３０は吸気通路、３１は吸気ポート、３２は吸気マニホルド、３３は吸気管、３４はスロットル弁、３５はエアフローメータ、３６はエアクリーナ、４０は排気通路、４１は排気ポート、４２は排気マニホルド、４３は排気管、４４は触媒コンバータ、４５は触媒、４６および４７は空燃比センサ、８０はアクセルペダル、８１はアクセルペダル踏込量センサ、９０は電子制御装置をそれぞれ示している。

吸気通路３０は、吸気ポート３１と吸気マニホルド３２と吸気管３３とから構成されている。排気通路４０は、排気ポート４１と排気マニホルド４２と排気管４３とから構成されている。

電子制御装置９０は、マイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置９０は、ＣＰＵ（すなわち、マイクロプロセッサ）９１、ＲＯＭ（すなわち、リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（すなわち、ランダムアクセスメモリ）９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５を有する。これらＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５は、双方向バスによって互いに電気的に接続されている。

点火栓２２は、その電極が燃焼室２１内に露出するように機関本体２０に取り付けられている。また、点火栓２２は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０から点火栓２２に指令信号が供給されると、点火栓２２は、燃焼室２１内の燃料を点火する。

燃料噴射弁２３は、その燃料噴射孔が吸気ポート３１内に露出するように機関本体２０に取り付けられている。また、燃料噴射弁２３は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０から燃料噴射弁２３に指令信号が供給されると、燃料噴射弁２３は、吸気ポート３１内に燃料を噴射する。なお、吸気ポート３１に噴射された燃料は、燃焼室２１に吸入される。

クランクポジションセンサ２４は、内燃機関１０のクランクシャフト近傍に配置されており、クランクシャフトの回転位相に対応する信号を出力する。また、クランクポジションセンサ２４は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ２４から出力された信号は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この信号に基づいて機関回転数（すなわち、内燃機関の回転数）を算出する。

吸気ポート３１は、その一端で燃焼室２１に接続され、その他端で吸気マニホルド３２に接続されている。吸気マニホルド３２は、その一端で吸気ポート３１に接続され、その他端で吸気管３３に接続されている。吸気管３３は、その一端で吸気マニホルド３２に接続され、その他端で外気に開放されている。

スロットル弁３４は、吸気管３３内に配置されている。また、スロットル弁３４は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０からスロットル弁３４に制御信号が供給されると、スロットル弁３４は、動作せしめられる。このとき、スロットル弁３４は、その開度が制御信号に対応する開度となるように動作する。スロットル弁３４の開度が変更されると、スロットル弁３４の配置された領域における吸気管３３内の流路面積が変わる。これによって、スロットル弁３４を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室２１に吸入される空気の量が変わる。

エアフローメータ３５は、スロットル弁３４よりも上流において吸気管３３に取り付けられており、そこを通過する空気の量の対応する信号を出力する。また、エアフローメータ３５は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。エアフローメータ３５から出力された信号は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この信号に基づいてエアフローメータ３５を通過する空気の量、ひいては、燃焼室２１に吸入される空気の量（以下この量を「吸入空気量」という）を算出する。

エアクリーナ３６は、スロットル弁エアフローメータ３５よりも上流において吸気管１３３に配置されている。

排気ポート４１は、その一端で燃焼室２１に接続され、その他端で排気マニホルド４２に接続されている。排気マニホルド４２は、その一端で排気ポート４１に接続され、その他端で排気管４３に接続されている。排気管４３は、その一端で排気マニホルド４２に接続され、その他端で外気に開放されている。

触媒コンバータ４４は、排気管４３に配置されている。また、触媒コンバータ４４は、触媒４５を内蔵している。触媒４５は、そこに流入する排気ガス（すなわち、燃焼室２１から排出された燃焼ガス）中の成分を浄化する機能を有する。より具体的には、触媒４５は、いわゆる三元触媒であり、図２に示されているように、その温度が或る温度（すなわち、いわゆる活性温度）よりも高く且つそこに流入する排気ガスの空燃比（以下、排気ガスの空燃比を「排気空燃比」ともいう）が理論空燃比近傍の領域Ｘ内の空燃比であるときに排気ガス中の窒素酸化物（以下これを「ＮＯｘ」と表記する）と、一酸化炭素（以下これを「ＣＯ」と表記する）と、炭化水素（以下これを「ＨＣ」と表記する）とを同時に高い浄化率でもって浄化することができる。一方、触媒４５は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときにそこに吸蔵されている酸素を放出する能力（以下この能力を「酸素吸蔵・放出能力」という）を有する。したがって、この酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り、触媒４５に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であっても理論空燃比よりもリッチな空燃比であっても、触媒４５の内部雰囲気が略理論空燃比近傍に維持されることから、触媒４５において排気ガス中のＮＯｘとＣＯとＨＣとが同時に高い浄化率で浄化される。

空燃比センサ４６は、触媒コンバータ４４よりも上流において排気管４３に配置されており（以下この空燃比センサを「上流側空燃比センサ」という）、そこに到来する排気ガスの空燃比に対応する出力値を出力する。また、上流側空燃比センサ４６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。上流側空燃比センサ４６から出力された出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて上流側空燃比センサ４６に到来した排気ガスの空燃比を算出する。なお、上流側空燃比センサ４６は、そこに到来する排気ガスの空燃比を検出するセンサであれば特定のセンサに制限されず、たとえば、空燃比センサ４６として、図３（Ａ）に示されている出力特性を有するいわゆる限界電流式の酸素濃度センサを採用することができる。この酸素濃度センサは、図３（Ａ）に示されているように、そこに到来する排気ガスの空燃比が大きいほど大きい電流値を出力値として出力する。

空燃比センサ４７は、触媒コンバータ４４よりも下流において排気管４３に配置されており（以下この空燃比センサを「下流側空燃比センサ」という）、そこに到来する排気ガスの空燃比に対応する出力値を出力する。また、下流側空燃比センサ４７は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。下流側空燃比センサ４７から出力された出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて下流側空燃比センサ４７に到来した排気ガスの空燃比を算出する。なお、空燃比センサ４７は、そこに到来する排気ガスの空燃比を検出するセンサであれば特定のセンサに制限されず、たとえば、空燃比センサ４７として、図３（Ｂ）に示されている出力特性を有するいわゆる起電力式の酸素濃度センサを採用することができる。この酸素濃度センサは、図３（Ｂ）に示されているように、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに比較的大きい一定の電圧値を出力値として出力し、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに比較的小さい一定の電圧値を出力値として出力する。そして、この酸素濃度センサは、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに上記比較的大きい一定の電圧値と上記比較的小さい一定の電圧値との中間の電圧値を出力値として出力する。したがって、この酸素濃度センサの出力値は、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化するとき、上記比較的大きい一定の電圧値から上記比較的小さい一定の電圧値まで上記中間の電圧値を経由して一気に小さくなる。一方、この酸素濃度センサの出力値は、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比から理論空燃比よりもリッチな空燃比に変化するとき、上記比較的小さい一定の電圧値から上記比較的大きい一定の電圧値まで上記中間の電圧値を経由して一気に大きくなる。

アクセルペダル８０には、アクセルペダル踏込量センサ８１が接続されている。アクセルペダル踏込量センサ８１は、アクセルペダル８０の踏込量に対応する出力値を出力する。また、アクセルペダル踏込量センサ８１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ８１から出力された出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて要求機関トルクを算出する。なお、要求機関トルクとは、内燃機関１０から出力されるトルクとして要求されるトルクである。

次に、第１実施形態の空燃比制御について説明する。なお、以下の説明において「空燃比」は「燃焼室内に形成される混合気の空燃比」を意味し、「燃料噴射量」は「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味し、「機関運転状態」は「内燃機関の運転状態」を意味する。また、第１実施形態の空燃比制御では、理論空燃比が目標空燃比に設定される。

第１実施形態では、空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには、燃料噴射量が少なくされ、空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには、燃料噴射量が多くされる。より具体的には、機関運転状態に応じて設定される基準燃料噴射量を空燃比制御によって算出される補正係数によって補正することによって目標燃料噴射量が算出され、この目標燃料噴射量に従って燃料噴射量が制御される。ここで、補正係数が基準燃料噴射量に加算される係数である場合、空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには、補正係数が小さくされ、空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには、補正係数が大きくされる。斯くして、空燃比が目標空燃比に制御される。

なお、第１実施形態において、空燃比は、たとえば、上流側空燃比センサの出力値および下流側空燃比センサの出力値に基づいて取得される。

次に、第１実施形態の空燃比制御の実行の可否の決定について説明する。なお、以下の説明において「最小燃料噴射量」は「燃料噴射弁が噴射可能な燃料噴射量のうち最小の量」を意味する。第１実施形態では、目標燃料噴射量が最小燃料噴射量よりも多いときには、空燃比制御が実行される。一方、目標燃料噴射量が最小燃料噴射量以下であるときには、空燃比制御が停止される。

次に、第１実施形態の燃料系異常の診断について説明する。なお、以下の説明において「燃料系異常」は「燃料噴射弁が目標燃料噴射量よりも多い量の燃料を噴射してしまう異常」を意味する。第１実施形態では、空燃比制御において算出される補正係数が予め定められた値（以下この値を「所定補正係数値」という）よりも小さいときには、燃料系異常が生じている可能性があると判断され、燃料系異常が生じている可能性を表すパラメータ（以下このパラメータを「燃料系異常パラメータ」という）がカウントアップされる。一方、上記補正係数が所定補正係数値以上であるときには、燃料系異常が生じていないものと判断され、燃料系異常パラメータがクリアされる。つまり、第１実施形態では、上記補正係数が所定補正係数値よりも小さいか否かに応じて、燃料系異常パラメータが更新される。そして、この燃料系異常パラメータの更新が空燃比制御において補正係数が算出される度に行われる。そして、この燃料系異常パラメータの値が予め定められた値（以下この値を「所定パラメータ値」という）よりも大きくなったときに、燃料系異常が生じていると診断される。なお、所定補正係数値は、たとえば、燃料系異常が発生しているときにとり得る値のうち最も大きい値に設定される。また、所定パラメータ値は、燃料系異常が生じていると診断するのに十分であると考えられる適切な値に設定される。

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１実施形態では、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達して空燃比制御が停止されたとしても、燃料系異常パラメータの値が保持される。そして、第１実施形態では、この燃料系異常パラメータを用いて燃料系異常が生じているか否かが診断される。したがって、空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達して空燃比制御が停止されたとしても、燃料系異常の診断が行われる。このため、第１実施形態によれば、燃料系の異常の診断が行われる機会を多くするという効果が得られる。

なお、第１実施形態は、空燃比制御によって算出される補正係数に基づいて更新される燃料系異常パラメータが燃料系異常の診断に用いられる場合に本発明を適用した実施形態である。しかしながら、本発明は、広く、空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系異常を表す空燃比制御に関するパラメータが燃料系異常の診断に用いられる場合にも適用可能である。

次に、第１実施形態の空燃比制御の実行の可否の決定および燃料系異常の診断を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。また、以下の説明において「空燃比制御復帰条件」は「停止されている空燃比制御を実行する条件」を意味する。また、図４のルーチンで用いられる補正係数は、基準燃料噴射量に加算される係数である。

図４のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、空燃比制御の実行中か否かが判別される。ここで、空燃比制御の実行中であると判別されたときには、ルーチンはステップ１０３に進む。一方、空燃比制御の実行中ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０１に進む。

ステップ１０１では、空燃比制御復帰条件が成立しているか否かが判別される。ここで、空燃比制御復帰条件が成立していると判別されたときには、ルーチンはステップ１０２に進み、空燃比制御が開始され、その後、ステップ１０３に進む。一方、空燃比制御復帰条件が成立していないと判別されたときには、ルーチンは終了する。

ステップ１０３では、現在の目標燃料噴射量Ｑｔが最小燃料噴射量Ｑｍｉｎよりも大きい（Ｑｔ＞Ｑｍｉｎ）か否かが判別される。ここで、Ｑｔ＞Ｑｍｉｎであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０４に進む。一方、Ｑｔ＞Ｑｍｉｎではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０９に進み、補正係数Ｋｑｍがクリアされ、次いで、ステップ１１０において、空燃比制御が停止され、その後、ルーチンは終了する。

ステップ１０４では、空燃比制御によって算出された現在の補正係数Ｋｑｍが所定補正係数値Ｋｑｍｔｈ以上である（Ｋｑｍ≧Ｋｑｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｋｑｍ≧Ｋｑｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０５に進み、燃料系異常パラメータＣがクリアされ、その後、ルーチンは終了する。一方、Ｋｑｍ≧Ｋｑｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０６に進み、燃料系異常パラメータＣがカウントアップされ、その後、ルーチンはステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、ステップ１０６でカウントアップされた燃料系異常パラメータＣが所定パラメータ値Ｃｔｈ以上である（Ｃ≧Ｃｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃ≧Ｃｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０８に進み、燃料系異常が生じていると診断され、その後、ルーチンは終了する。一方、Ｃ≧Ｃｔｈではないと判別されたときには、ルーチンは終了する。

なお、上述した実施形態において、空燃比制御を実行する条件として、空燃比フィードバック制御を実行する前提となる条件（たとえば、内燃機関の温度が所定温度よりも高いこと、など）を追加してもよい。また、燃料系異常診断を実行する条件として、燃料系異常診断を実行する前提となる条件（たとえば、空燃比制御が開始されてから十分な時間が経過したこと、など）を追加してもよい。

次に、上述した実施形態の空燃比制御として採用可能な空燃比制御の具体例について説明する。なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味する。

この具体例では、その時の吸入空気量と、その時の目標空燃比と、を次式１に適用することによって、目標空燃比を達成するために必要な燃料噴射量である基準燃料噴射量Ｑｂが算出される。すなわち、吸入空気量Ｇａを目標空燃比ＡＦｔで除算することによって、基準燃料噴射量Ｑｂが算出される。

Ｑｂ＝Ｇａ／ＡＦｔ …（１）

そして、その時のメインフィードバック補正係数（以下この補正係数を「メインＦＢ補正係数」という）と、上式１によって算出された基準燃料噴射量Ｑｂと、を次式２に適用することによって、目標燃料噴射量Ｑｔが算出される。すなわち、基準燃料噴射量ＱｂにメインＦＢ補正係数Ｋｑｍを加算することによって、目標燃料噴射量Ｑｔが算出される。

Ｑｔ＝Ｑｂ＋Ｋｑｍ …（２）

そして、斯くして算出される目標燃料噴射量に従って燃料噴射量が制御されることによって、空燃比が目標空燃比に制御される。なお、この具体例では、メインＦＢ補正係数が第１実施形態の補正係数である。

次に、この具体例のメインＦＢ補正係数の算出について説明する。この具体例では、その時の上流側空燃比センサの出力値に基づいて取得される空燃比（以下この空燃比を「上流側空燃比」という）と、その時のサブフィードバック補正係数（以下この補正係数を「サブＦＢ補正係数」という）と、を次式３に適用することによって、補正された上流側空燃比（以下この上流側空燃比を「補正上流側空燃比」という）が算出される。すなわち、上流側空燃比ＡＦｕにサブＦＢ補正係数Ｋｑｓを加算することによって、補正上流側空燃比ＡＦｕａが算出される。

ＡＦｕａ＝ＡＦｕ＋Ｋｑｓ …（３）

そして、その時の目標空燃比と、上式３によって算出された補正上流側空燃比と、を次式４に適用することによって、目標空燃比に対する補正上流側空燃比の偏差（以下この偏差を「瞬時上流側空燃比偏差」という）が算出される。すなわち、目標空燃比ＡＦｔから補正上流側空燃比ＡＦｕａを減算することによって、瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕが算出される。

ΔＡＦｕ＝ＡＦｔ−ＡＦｕａ …（４）

そして、上式４によって算出された瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕを次式５に適用することによって、メイン学習補正係数Ｋｑｍｇが算出され、この算出されたメイン学習補正係数Ｋｑｍｇが電子制御装置に記憶される。なお、次式５において、左辺の「Ｋｑｍｇ」が「今回算出されるメイン学習補正係数」であり、右辺の「Ｋｑｍｇ」は「次式５によって前回算出されたメイン学習補正係数」であり、「ΔＡＦｕ」は「上式４によって算出された瞬時上流側空燃比偏差」である。また、次式５において、「Ａ」は「なまし度合を決定する係数」であり、所望のなまし度合に応じて「０」よりも大きく且つ「１」よりも小さい値に設定される。

Ｋｑｍｇ＝Ａ×ΔＡＦｕ＋（１−Ａ）×Ｋｑｍｇ …（５）

そして、上式４によって算出された瞬時上流側空燃比偏差と、上式５によって算出されたメイン学習補正係数と、を次式６に適用することによって、メインＦＢ補正係数が算出される。すなわち、係数Ｋｐに瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕを乗算して得られる値に係数Ｋｉにメイン学習補正係数Ｋｑｍｇを乗算して得られる値を加算することによって、メインＦＢ補正係数Ｋｑｍが算出される。なお、次式６において、「Ｋｐｍ」はいわゆるＰＩ制御における「比例ゲイン」であり、「Ｋｉｍ」はいわゆるＰＩ制御における「積分ゲイン」である。また、メイン学習補正係数は、目標空燃比に対する空燃比の定常的な偏差（以下この偏差を「定常空燃比偏差」という）を補償する補正係数である。

Ｋｑｍ＝Ｋｐｍ×ΔＡＦｕ＋Ｋｉｍ×Ｋｑｍｇ …（６）

次に、この具体例のサブＦＢ補正係数の算出について説明する。この具体例では、その時の下流側空燃比センサの出力値に基づいて取得される排気ガスの空燃比（以下この空燃比を「下流側空燃比」という）と、その時の目標空燃比と、を次式７に適用することによって、目標空燃比に対する下流側空燃比の偏差（以下この偏差を「瞬時下流側空燃比偏差」という）が算出される。すなわち、目標空燃比ＡＦｔから下流側空燃比ＡＦｄを減算することによって、瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄが算出される。

ΔＡＦｄ＝ＡＦｔ−ＡＦｄ …（７）

そして、上式７によって算出された瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄを次式８に適用することによって、サブ学習補正係数Ｋｑｓｇが算出される。なお、次式８において、左辺の「Ｋｑｓｇ」が「今回算出されるサブ学習補正係数」であり、右辺の「Ｋｑｓｇ」は「次式８によって前回算出されたサブ学習補正係数」であり、「ΔＡＦｄ」は「上式７によって算出された瞬時下流側空燃比偏差」である。また、次式８において、「Ｂ」は「なまし度合を決定する係数」であり、所望のなまし度合に応じて「０」よりも大きく且つ「１」よりも小さい値に設定される。また、サブ学習補正係数は、定常空燃比偏差を補償する補正係数である。

Ｋｑｓｇ＝Ｂ×ΔＡＦｄ＋（１−Ｂ）×Ｋｑｓｇ …（８）

そして、上式７によって算出された瞬時下流側空燃比偏差と、上式８によって算出されたサブ学習補正係数と、を次式９に適用することによって、サブＦＢ補正係数が算出される。すなわち、係数Ｋｐに瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄを乗算して得られる値に係数Ｋｉにサブ学習補正係数Ｋｑｓｇを乗算して得られる値を加算することによって、サブＦＢ補正係数Ｋｑｓが算出される。なお、次式９において「Ｋｐｓ」はいわゆるＰＩ制御における「比例ゲイン」であり、「Ｋｉｓ」はいわゆるＰＩ制御における「積分ゲインである。

Ｋｓｍ＝Ｋｐｓ×ΔＡＦｄ＋Ｋｉｓ×Ｋｑｓｇ …（９）

次に、上述した具体例の空燃比制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。

図５のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２００において、その時の目標空燃比ＡＦｔと、その時の下流側空燃比ＡＦｄと、を上式７に適用することによって、瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄが算出される。次いで、ステップ２０１において、その時のサブ学習補正係数Ｋｑｓｇと、ステップ２００で算出された瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄと、を上式８に適用することによって、新たなサブ学習補正係数Ｋｑｓｇが算出されるとともに、この算出されたサブ学習補正係数Ｋｑｓｇが最新のサブ学習補正係数として電子制御装置に記憶される。つまり、これによって、サブ学習補正係数が更新される。次いで、ステップ２０２において、ステップ２００で算出された瞬時下流側空燃比偏差ΔＡＦｄと、ステップ２０１で算出されたサブ学習補正係数Ｋｑｓｇと、を上式９に適用することによって、新たなサブＦＢ補正係数Ｋｑｓが算出される。

次いで、ステップ２０３において、その時の上流側空燃比ＡＦｕと、ステップ２０２で算出されたサブＦＢ補正係数Ｋｑｓと、を上式３に適用することによって、補正上流側空燃比ＡＦｕａが算出される。次いで、ステップ２０４において、その時の目標空燃比ＡＦｔと、ステップ２０３で算出された補正上流側空燃比ＡＦｕａと、を上式４に適用することによって、瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕが算出される。次いで、ステップ２０５において、その時のメイン学習補正係数Ｋｑｍｇと、ステップ２０４で算出された瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕと、を上式５に適用することによって、新たなメイン学習補正係数Ｋｑｍｇが算出されるとともに、この算出されたメイン学習補正係数Ｋｑｍｇが最新のメイン学習補正係数として電子制御装置に記憶される。つまり、これによって、メイン学習補正係数が更新される。次いで、ステップ２０６において、ステップ２０４で算出された瞬時上流側空燃比偏差ΔＡＦｕと、ステップ２０５で算出されたメイン学習補正係数Ｋｑｍｇと、を上式６に適用することによって、新たなメインＦＢ補正係数Ｋｑｍが算出される。

次いで、ステップ２０７において、その時の吸入空気量Ｇａと、その時の目標空燃比ＡＦｔと、を上式１に適用することによって基準燃料噴射量Ｑｂが算出される。次いで、ステップ２０８において、ステップ２０６で算出されたメインＦＢ補正係数Ｋｑｍと、ステップ２０７で算出された基準燃料噴射量Ｑｂと、を上式２に適用することによって目標燃料噴射量Ｑｔが算出され、ルーチンは終了する。

なお、本発明は、図６に示されているハイブリッド車両に適用可能である。図６において、１０は上述した実施形態の内燃機関、１２０は動力分配装置、１３０はインバータ、１４０はバッテリ、１７０はハイブリッド車両、１７１は駆動輪、１７２は駆動軸、ＭＧ１およびＭＧ２は発電電動機をそれぞれ示している。

内燃機関１０は、動力分配装置１２０に接続されている。内燃機関１０が運転せしめられると、内燃機関１０は、動力分配装置１２０に動力を出力する。

動力分配装置１２０は、内燃機関１０と、発電電動機ＭＧ１（以下この発電電動機を「第１発電電動機」という）と、発電電動機ＭＧ２（以下この発電電動機を「第２発電電動機」という）と、駆動軸１７２とに接続されている。詳細には、動力分配装置１２０は、遊星歯車機構からなり、そのサンギアが内燃機関１０の出力軸（すなわち、クランクシャフト）に接続され、そのプラネタリギアが第１発電電動機ＭＧ１の入出力軸に接続され、そのリングギアが第２発電電動機ＭＧ２の入出力軸および駆動軸１７２に接続されている。

動力分配装置１２０は、内燃機関１０からそこに入力された動力を駆動軸１７２と第１発電電動機ＭＧ１と第２発電電動機ＭＧ２とのうちの１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。また、動力分配装置１２０は、第１発電電動機ＭＧ１からそこに入力された動力を駆動軸１７２と内燃機関１０と第２発電電動機ＭＧ２とのうちの１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。また、動力分配装置１２０は、第２発電電動機ＭＧ２からそこに入力された動力を駆動軸１７２と内燃機関１０と第１発電電動機ＭＧ１とのうちの１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。また、動力分配装置１２０は、駆動軸１７２からそこに入力された動力を内燃機関１０と第１発電電動機ＭＧ１と第２発電電動機ＭＧ２とのうちの１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。

第１発電電動機ＭＧ１は、動力分配装置１２０に接続されているとともに、インバータ１３０を介してバッテリ１４０に接続されている。バッテリ１４０から第１発電電動機ＭＧ１に電力が供給されると、第１発電電動機ＭＧ１は、その電力によって駆動せしめられて動力分配装置１２０に動力を出力する。このとき、第１発電電動機ＭＧ１は、電動機として働くことになる。一方、動力分配装置１２０を介して動力が第１発電電動機ＭＧ１に入力されると、第１発電電動機ＭＧ１は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。このとき、第１発電電動機ＭＧ１は、発電機として働くことになる。なお、第１発電電動機ＭＧ１によって発生された電力は、インバータ１３０を介してバッテリ１４０に蓄電される。

第２発電電動機ＭＧ２は、動力分配装置１２０に接続されているとともに、インバータ１３０を介してバッテリ１４０に接続されている。バッテリ１４０から第２発電電動機ＭＧ１に電力が供給されると、第２発電電動機ＭＧ２は、その電力によって駆動せしめられて動力分配装置１２０に動力を出力する。このとき、第２発電電動機ＭＧ２は、電動機として働くことになる。一方、動力分配装置１２０を介して動力が第２発電電動機ＭＧ２に入力されると、第２発電電動機ＭＧ２は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。このとき、第２発電電動機ＭＧ２は、発電機として働くことになる。なお、第２発電電動機ＭＧ２によって発生された電力は、インバータ１３０を介してバッテリ１４０に蓄電される。

図６に示されているハイブリッド車両では、内燃機関および発電電動機の制御モードとして、ＨＶモードが用意されている。ここで、ＨＶモードは、電動機動力（すなわち、発電電動機から出力される動力）を動力装置から駆動軸に出力させつつ、機関動力（すなわち、内燃機関から出力される動力）を動力分配装置から駆動軸に出力させたり出力させなかったりする制御モードである。したがって、ＨＶモードに従って内燃機関および発電電動機が制御される場合、基本的には、第１発電電動機と第２発電電動機との少なくとも一方がバッテリ電力（すなわち、バッテリに蓄電されている電力）によって駆動せしめられつつ、内燃機関が運転されたり内燃機関の運転が停止されたりする。すなわち、ＨＶモードに従って機関運転（すなわち、内燃機関の運転）が制御される場合、内燃機関を間欠的に運転させる間欠制御が実行されると言える。

また、ＨＶモードが選択された場合、要求機関動力値（すなわち、内燃機関から出力される動力として要求される動力の値）の動力が内燃機関から動力分配装置に出力されるように内燃機関が運転され、要求第１電動機動力値（すなわち、第１発電電動機から出力される動力として要求される動力の値）の動力が第１発電電動機から動力分配装置に出力されるように第１発電電動機がバッテリ電力によって駆動され、要求第２電動機動力値（すなわち、第２発電電動機から出力される動力として要求される動力の値）の動力が第２発電電動機から動力分配装置に出力されるように第２発電電動機がバッテリ電力によって駆動される。なお、要求機関動力値、要求第１電動機動力値、および、要求第２電動機動力値は、要求動力値（すなわち、動力分配装置から駆動軸に出力される動力として要求される動力の値）に基づいて設定される。また、要求動力値は、要求トルク（すなわち、動力分配装置から駆動軸に出力されるトルクとして要求されるトルク）と車速（すなわち、ハイブリッド車両の速度）とに基づいて算出される。

また、機関運転状態（すなわち、内燃機関の運転状態）に関し、可能な限り高い燃費で内燃機関を運転させることができる要求機関トルクと機関回転数との組合せ（すなわち、内燃機関の最適動作点）が機関動力毎に存在する。そこで、内燃機関を運転させるときには、要求機関トルクと機関回転数とによって規定される内燃機関の動作点が要求機関動力値に対応する最適動作点に一致するように、内燃機関が運転せしめられる。ただし、要求機関動力値に対応する最適動作点が存在しない場合には、要求機関動力値に対応する最適動作点に近い最適動作点で内燃機関を運転させる。そして、このときの機関動力（すなわち、内燃機関から出力される動力）が要求機関動力値よりも大きいときには、要求機関動力値に対して過剰な動力は、たとえば、第１発電電動機を駆動させる動力として利用される。この場合、第１発電電動機は、電力を生成することになり、この電力は、バッテリに充電される。これにより、結果的には、動力分配装置から駆動軸に出力される機関動力の値は、要求機関動力値に一致する。一方、このときの機関動力が要求機関動力値よりも小さいときには、要求機関動力値に対して不足する動力は、たとえば、第２発電電動機から出力される。これにより、結果的には、動力分配装置から駆動軸に出力される動力の値は、要求動力値に一致する。

なお、図６に示されているハイブリッド車両において、内燃機関および発電電動機の制御モードとして、ＨＶモードに加えてＥＶモードを用意し、これらモードのいずれか１つを要求動力値に応じて選択し、選択されたモードに従って内燃機関および発電電動機を制御するようにしてもよい。ここで、ＥＶモードは、機関動力を動力分配装置から駆動軸に出力させずに電動機動力のみを動力分配装置から駆動軸に出力される制御モードである。したがって、ＥＶモードに従って内燃機関および発電電動機が制御される場合、内燃機関を運転させることなく、第１発電電動機および第２発電電動機の少なくとも一方をバッテリ電力を用いて駆動させることになる。ただし、ＥＶモードが選択された場合において、バッテリに電力を充電する必要があるときに、内燃機関を運転させて機関動力によって、たとえば、第１発電電動機を駆動して第１発電電動機に電力を生成させ、この電力をバッテリに充電するようにしてもよい。

なお、要求動力値に応じた制御モードの選択方法としては、たとえば、要求動力値が比較的大きいときには、ＨＶモードを選択し、要求動力値が比較的小さいときには、ＥＶモードを選択するという方法を採用することができる。

本発明が上述したハイブリッド車両に適用された場合、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関が間欠的に運転される場合（すなわち、ＨＶモードに従って内燃機関が制御された場合）、内燃機関の運転が行われる機会が少ない。このように内燃機関の運転が行われる機会が少ない場合、燃料系異常の診断が行われる機会も少なくなってしまう。したがって、この場合、燃料系異常の診断が行われる機会が可能な限り確保することが好ましい。本発明が上述したハイブリッド車両に適用された場合、内燃機関の運転が行われる機会が少ない場合であっても、空燃比制御が停止されたときにも燃料系異常パラメータの値が保持されて燃料系異常の診断が行われることから、燃料系異常の診断が行われる機会を十分に確保することができるという効果が得られる。

なお、上述した実施形態は、火花点火式の内燃機関に本発明を適用した実施形態である。しかしながら、本発明は、圧縮自着火式の内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）にも適用可能である。

１０…内燃機関、２３…燃料噴射弁、４５…触媒、４６、４７…空燃比センサ、９０…電子制御装置、１７０…ハイブリッド車両

Claims (2)

1. 空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御の実行中に更新されるパラメータであって、前記空燃比制御の実行中に空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になる燃料系の異常を表す前記空燃比制御に関するパラメータが予め定められた値に達したときに前記燃料系の異常が生じていると診断されるともに、前記空燃比制御の実行中に燃料噴射量が最小燃料噴射量に達したときに前記空燃比制御が停止される内燃機関の制御装置において、前記空燃比制御の実行中に燃料噴射量が前記最小燃料噴射量に達して前記空燃比制御が停止されたとしても前記パラメータの値が保持される内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置を備えた内燃機関と電動機とを具備し、内燃機関が間欠的に運転される間欠運転が実行されるハイブリッド車両。

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