JP2016133086A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動性の低下の抑制と回転速度の過度な上昇の抑制との好適な両立を図ることのできる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】内燃機関１０のサージタンク２５には、サージタンク２５内の炭化水素濃度を検出するＨＣセンサ６２が設けられており、ＨＣセンサ６２の検出値Ｃｈｃは、制御装置６０に取り込まれる。制御装置６０では、内燃機関１０の始動に先立って電動ポンプ５２によって、サージタンク２５内の流体をサージタンク２５の外部であるパージ通路４５のうちキャニスタ４４とパージバルブ４６との間に流出させる。【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路内の流体を吸引して該吸気通路の外部に吐出する電子制御式の吸引部を備える内燃機関を制御対象とする内燃機関の制御装置に関する。

たとえば特許文献１に見られるように、内燃機関の停止時に燃料噴射弁からの燃料の漏れ量が多い場合に、吸入空気量を増量して内燃機関を始動させる制御装置が提案されている。これは、始動性の向上を狙ったものである。すなわち、燃料漏れが多い場合には、吸気通路内の空燃比が過度にリッチとなっている。このため、内燃機関の始動時に、吸気通路から燃焼室に過度にリッチな流体が流入することで、燃焼室内の空燃比が過度にリッチとなり、始動性が低下する。これに対し、吸入空気量を増量するなら燃焼室内に流入する気体中の燃料成分濃度を希釈することができる。

特開２０１３−１０８４０９号公報

ただし、上記のように吸入空気量を増量する場合、燃料漏れが生じていない場合に始動時に要求される吸入空気量よりも実際の吸入空気量が多くなるおそれがある。そしてこの場合には、内燃機関の始動時に回転速度が過度に上昇するいわゆる吹き上がりが生じるおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動性の低下の抑制と回転速度の過度な上昇の抑制との好適な両立を図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およびその作用効果について記載する。
内燃機関の制御装置は、吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側の流体を吸引して該吸気通路の外部に流出させる電子制御式の吸引部を備える内燃機関を制御対象とし、前記内燃機関の始動要求が生じる場合、当該始動要求による始動に先立ち、前記下流側の炭化水素濃度が所定の濃度以上であることを条件に、前記吸引部に操作信号を出力して前記吸気通路内の流体を吸引する吸引処理を実行する吸引処理部を備える。

上記構成では、内燃機関の始動要求が生じる場合、実際に始動処理を行うのに先立ち、吸気通路のうちスロットルバルブの下流側の炭化水素濃度が所定の濃度以上であることを条件に、吸引処理が実行される。このため、吸気通路のうちスロットルバルブの下流側にスロットルバルブの上流側から空気が流入するため、炭化水素濃度が低下する。このため、内燃機関の始動に伴って燃焼室内で空気と燃料との混合気に着火する燃焼制御がなされるときに、混合気の空燃比が過度にリッチとなる事態を抑制することができる。このため、始動性の低下を抑制することができる。特に、この際、炭化水素濃度が低い場合に始動に要求される吸入空気量と比較して実際の吸入空気量を増量する必要が生じることを抑制できる。したがって、内燃機関の始動性の低下の抑制と回転速度の過度な上昇の抑制との好適な両立を図ることができる。

しかも、吸引処理は、炭化水素濃度が所定の濃度以上となることを条件に実行される。このため、吸引処理を行わなくても始動性が低下しない状況において、吸引処理が実行されることを抑制することができる。

一実施形態にかかる制御装置を含むシステム構成図。 同実施形態にかかる吸引処理の手順を示す流れ図。

内燃機関の制御装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１２には、上流側から順に、過給機１４、吸気通路１２の流路断面積を調整するスロットルバルブ１８、および燃料噴射弁２２が設けられている。なお、吸気通路１２のうちスロットルバルブ１８の下流側の一部は、サージタンク２５を構成する。吸気通路１２内において、燃料噴射弁２２によって噴射された燃料と空気との混合気は、吸気バルブ２４の開動作に伴って、シリンダ２６およびピストン２８により区画された燃焼室３０に吸入される。

燃焼室３０には、点火プラグ３２が突出しており、燃焼室３０内の混合気は、点火プラグ３２による点火によって、燃焼に供される。混合気の燃焼エネルギは、ピストン２８を介して、駆動輪に連結可能なクランク軸３４の回転エネルギに変換される。そして、燃焼室３０内において燃焼に供された混合気は、排気バルブ３６の開動作に伴って、排気として排気通路３８に排出される。

燃料噴射弁２２から噴射される燃料は、燃料タンク４０に貯蔵されている。燃料タンク４０の上部には、その内部で発生した燃料蒸気を流すベーパ通路４２が連結されている。ベーパ通路４２は、燃料蒸気を吸着する吸着剤が内蔵されたキャニスタ４４に接続されている。キャニスタ４４は、パージ通路４５を介して、サージタンク２５に接続されている。パージ通路４５の途中には、パージバルブ４６が配設されている。

上記パージ通路４５のうちキャニスタ４４とパージバルブ４６との間には、分岐通路５４が接続されており、分岐通路５４は、電動ポンプ５２に接続されている。そして電動ポンプ５２は、連通管５０を介してサージタンク２５に接続されている。また、サージタンク２５には、サージタンク２５内の流体中の炭化水素濃度を検出するハイドロカーボンセンサ（ＨＣセンサ６２）が設けられている。

制御装置６０は、内燃機関１０を制御対象とし、燃料噴射弁２２や点火プラグ３２、パージバルブ４６、電動ポンプ５２等を操作する。特に、制御装置６０は、電動ポンプ５２を操作することで、サージタンク２５内の流体を吸引してサージタンク２５の外部（パージ通路４５）に流出させる吸引処理を実行する。

図２に、本実施形態にかかる吸引処理の手順を示す。この処理は、制御装置６０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
図２に示す一連の処理において、制御装置６０は、まず内燃機関１０を駆動状態とする指令信号であるＩＧ信号がオンとなったか否かを判断する（Ｓ１０）。ＩＧ信号は、オンとなることで内燃機関１０を駆動状態とする指令信号となるものである。制御装置６０は、ＩＧ信号がオンとなったと判断する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＨＣセンサ６２による炭化水素濃度の検出値Ｃｈｃを取得する（Ｓ１２）。次に、制御装置６０は、内燃機関１０の停止中であるか否かを判断する（Ｓ１４）。ここで、内燃機関１０の停止中とは、燃料噴射弁２２による燃料供給や点火プラグ３２の点火操作を停止し、混合気の燃焼制御のためにアクチュエータを操作することを停止している状態をいう。なお、ステップＳ１４の処理は、ステップＳ１０の処理とともに、内燃機関１０の始動要求を判断する処理となっている。すなわち、ＩＧ信号がオンであるにもかかわらず、内燃機関１０が停止状態であるということは、内燃機関１０の始動要求が生じたことを意味する。

制御装置６０は、内燃機関１０の停止中であると判断する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する。この処理は、吸引処理を実行するか否かを判断するためのものである。これは、内燃機関１０の始動性の低下を抑制するためのものである。すなわち、サージタンク２５内の炭化水素濃度が高い場合には、内燃機関１０の始動時において、燃焼室３０内に吸入される混合気の空燃比が過度にリッチとなり、内燃機関１０の始動性が低下することが懸念される。

ここで、サージタンク２５内の炭化水素濃度が高くなる要因としては、内燃機関１０の停止時における燃料噴射弁２２からの燃料の漏れが考えられる。そして、燃料噴射弁２２から燃料が漏れる要因としては、たとえば、燃料噴射弁２２のうち燃料が外部に漏れないようにするシールがたとえば燃料の粘性が低下する高温状態等において十分とならないというものが考えられる。

なお、上記所定の濃度Ｃｔｈは、たとえば、サージタンク２５内の空燃比が、始動を行うことができるリッチ限界の値以上に設定されている。換言すれば、リッチ限界の値またはそれよりもリーンな値に設定されている。

制御装置６０は、検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上であると判断する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、電動ポンプ５２に操作信号を出力して、吸引処理を実行する（Ｓ１８）。
なお、制御装置６０は、ステップＳ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ１６の処理において否定判断する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
内燃機関１０の始動要求が生じる場合（Ｓ１０，Ｓ１４でＹＥＳ）であって、ＨＣセンサ６２の検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上である場合、制御装置６０により電動ポンプ５２が駆動される。これにより、サージタンク２５内の流体が吸引されて外部（パージ通路４５）に流出する。すると、サージタンク２５内の圧力がスロットルバルブ１８の上流側の圧力よりも低下するために、スロットルバルブ１８と吸気通路１２との間の隙間を介して吸気通路１２のうちスロットルバルブ１８よりも上流の空気がサージタンク２５内に流入する。これにより、サージタンク２５内の流体中の炭化水素濃度が低下する。そして、ＨＣセンサ６２の検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ未満となると、吸引処理が停止される。このため、内燃機関１０の始動時において、燃焼室３０内の混合気の空燃比は、少なくとも所定の濃度Ｃｔｈにて規定される値に制限される。ちなみに、内燃機関１０の始動時の燃料噴射量は、排気の特性を所望に制御する上では、検出値Ｃｈｃが高いほど少量とすることが望ましい。

なお、検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ未満となる前に、内燃機関１０の始動処理が開始される場合、ステップＳ１４において否定判断されることから吸引処理が停止される。ただし、この場合であっても、始動に先立つタイミングで吸引処理がなされているため、内燃機関１０の始動性の低下を抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上となる場合、吸引処理を行うことで、内燃機関１０の始動性の低下の抑制と回転速度の過度な上昇の抑制との好適な両立を図ることができる。

（２）検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈとなるまで吸引処理を継続し、その後、内燃機関１０を始動した。このため、内燃機関１０の始動時における燃焼室３０内の混合気の空燃比を、所定の濃度Ｃｔｈにて規定される値以上に制限することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。

・「吸引部（５０，５２）について」
上記実施形態では、サージタンク２５に連通管５０を接続したがこれに限らない。たとえば、吸気通路１２のうちサージタンク２５よりも下流側（燃料噴射弁２２側）に連通管５０を接続してもよい。

上記実施形態では、分岐通路５４をパージ通路４５のうちキャニスタ４４とパージバルブ４６との間に接続したがこれに限らない。たとえば、ベーパ通路４２に接続してもよい。

電動ポンプ５２を備えるものに限らない。たとえば、蓄圧タンクと、蓄圧タンクおよびサージタンク２５とを連通させる連通管と、連通管に設けられた電磁弁とを備えて構成してもよい。この場合、クランク軸３４の回転速度がゼロとなる前における吸気通路１２内の圧力が低いときに、蓄圧タンク内の気体を吸気通路１２側に流出させて、内燃機関の次回の始動時に先立って蓄圧タンク内の圧力を大気圧よりも低下させた状態に準備しておけばよい。

・「吸引処理部（Ｓ１８）について」
上記実施形態は、内燃機関１０の始動前において、吸引処理の開始後、検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ未満となることで吸引処理を停止したが、これに限らない。たとえば、検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上であると判断されて吸引処理が開始された後は、所定の長さを有する時間が経過するまで、検出値Ｃｈｃを参照することなく吸引処理を継続してもよい。この際、所定の長さを有する時間を、検出値Ｃｈｃが高いほど長い時間に設定してもよい。これによれば、内燃機関１０の始動前に吸引処理が終了される場合、炭化水素濃度を一定値に制御することも可能となる。

・「炭化水素濃度の取得手法について」
ＨＣセンサ６２の検出値を用いるものに限らない。たとえば、内燃機関１０の燃焼制御の停止タイミングにおける内燃機関１０の冷却水温が所定温度以上であって且つ吸気温が規定温度以上となり、且つ停止タイミングからの経過時間が規定時間以上となる場合等に、炭化水素濃度が所定の濃度以上であると判断してもよい。ここで、停止タイミングにおける冷却水温や吸気温が高い場合には、燃料噴射弁２２からの燃料漏れが生じやすい。このため、停止タイミングからの経過時間が長い場合には、燃料漏れ量が増加し、吸気通路１２内の燃料の濃度が上昇し、ひいては炭化水素濃度が上昇すると推定される。なお、この際、燃料噴射弁２２の製造時からの使用履歴を加味してもよい。すなわち、たとえば製造時からの使用回数が第１の所定値以下であるときと第２の所定値以上のときとに、それ以外のときよりも炭化水素の上昇度合いを低下させてもよい。

ちなみに、上記態様にて炭化水素濃度が所定の濃度以上であると推定する場合には、内燃機関１０の始動前であることを条件に、所定の長さを有する時間だけ吸引処理を実行すればよい。

・「内燃機関１０の始動タイミングについて」
上記実施形態では、図２の処理とは独立に、始動要求に応じて内燃機関１０の始動処理がなされることとしたが、これに限らず、たとえば吸引処理の停止後に内燃機関１０の始動処理を実行してもよい。

・「そのほか」
燃焼室３０に供給する燃料を噴射する燃料噴射弁としては、吸気通路１２に燃料を噴射する燃料噴射弁２２に限らず、たとえば、燃焼室３０に燃料を噴射する筒内噴射弁であってもよい。この場合であっても、内燃機関１０の停止時において、吸気バルブ２４が開弁状態にあるものについては、始動に先立って始動時の混合気の空燃比が過度にリッチとならないように吸引処理を行うことができる。

また、図２のステップＳ１４の処理で否定判断されることで検出値Ｃｈｃが所定の濃度Ｃｔｈ以上であるときに吸引処理が停止する場合、そうでない場合と比較して燃焼室３０に吸入される空気量が多くなるようにスロットルバルブ１８の開口度を操作してもよい。この場合であっても、吸引処理を実行しない場合と比較して回転速度の吹き上がりを抑制することはできる。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…過給機、１８…スロットルバルブ、２２…燃料噴射弁、２４…吸気バルブ、２５…サージタンク、２６…シリンダ、２８…ピストン、３０…燃焼室、３２…点火プラグ、３４…クランク軸、３６…排気バルブ、３８…排気通路、４０…燃料タンク、４２…ベーパ通路、４４…キャニスタ、４５…パージ通路、４６…パージバルブ、５０…連通管、５２…電動ポンプ、５４…分岐通路、６０…制御装置、６２…ＨＣセンサ。

Claims (1)

1. 吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側の流体を吸引して該吸気通路の外部に流出させる電子制御式の吸引部を備える内燃機関を制御対象とし、
   前記内燃機関の始動要求が生じる場合、当該始動要求による始動に先立ち、前記下流側の炭化水素濃度が所定の濃度以上であることを条件に、前記吸引部に操作信号を出力して前記吸気通路内の流体を吸引する吸引処理を実行する吸引処理部を備える内燃機関の制御装置。