JP2013136947A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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)
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
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JP2011287099A JP2013136947A (ja) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 内燃機関の制御装置 |
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