JP2021076060A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比フィードバック補正値に基づき学習される学習値の学習精度が吸気の逆流の影響により低下し難いエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】吸気の逆流が発生する状況にあるか否かのサージ判定を行い（Ｓ１００）、同サージ判定において吸気脈動が大きい状態にあると判定された場合（ＹＥＳ）には、空燃比フィードバック補正値に基づき値を更新することで学習される学習値である空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧのそれぞれの値の更新を禁止する（Ｓ１３０）ようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ターボチャージャ付きのエンジンにおいて燃料噴射量の空燃比フィードバック制御を行うエンジン制御装置に関する。

空燃比制御を行うエンジン制御装置では、吸気通路に設置されたエアフローメータによる吸気流量の検出値に基づき、燃焼室内で燃焼する混合気の空燃比を目標値とするために必要な燃料噴射量を求めている。さらに、排気通路に設置された空燃比センサにより、燃焼室内で燃焼された混合気の空燃比を検出し、空燃比の目標値に対する検出値の偏差に応じて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御を行うことで、空燃比の制御精度を高めている。そして、特許文献１に見られるように、空燃比フィードバック補正値に基づいて空燃比学習値やベーパ濃度学習値等の学習値を学習して、燃料噴射量に反映することで、空燃比フィードバック制御の制御性が高められている。

特開２０１０−０９６０３１号公報

ところで、ターボチャージャを備えるエンジンでは、減速時のスロットル開度の縮小等に応じて、コンプレッサを通って吸気が逆流する、いわゆる吸気サージングが発生することがある。吸気サージングが発生すると、エアフローメータの吸気流量の検出誤差が大きくなり、その誤差が空燃比フィードバック補正値に、ひいては空燃比フィードバック補正値に基づく学習の結果に反映されるため、上記のような学習値の学習精度が低下する。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、ターボチャージャ付きのエンジンに適用されるものであって、空燃比を目標値とするための燃料噴射量の制御に際して、空燃比の検出値と目標値との偏差に応じて設定された空燃比フィードバック補正値と、空燃比フィードバック補正値に基づき値が更新される学習値と、により燃料噴射量を補正する。さらに同エンジン制御装置は、吸気の逆流が発生する状況にあるか否かのサージ判定を実施するとともに、同サージ判定において前記吸気の逆流が発生する状況にあると判定されている場合には空燃比フィードバック補正値に基づく学習値の値の更新を禁止している。

こうしたエンジン制御装置では、吸気の逆流が発生して、吸気流量の検出誤差が大きい状態となったときの、空燃比フィードバック補正値に基づく学習値の値の更新が行われない。そのため、学習値の学習精度を確保し易くなる。

なお、上記のような学習値としては、空燃比学習値、アルコール濃度学習値、希釈学習値、ベーパ濃度学習値などがある。空燃比学習値は、空燃比の検出値及び目標値の定常的な偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる学習値である。アルコール濃度学習値は、アルコール燃料、ガソリン燃料、及びそれらの混合燃料のそれぞれを燃料として使用可能なフレキシブル燃料エンジンにおいて、使用中の燃料のアルコール濃度の差異により生じる空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる学習値である。希釈学習値は、クランクケース内のブローバイガスを吸気中に放出するクランクケース換気システムを備えるエンジンにおいて、ブローバイガスの放出により生じる空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる学習値である。ベーパ濃度学習値は、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸気中に放出する燃料蒸気処理システムを備えるエンジンにおいて、パージガスの放出により生じる空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる学習値である。

エンジン制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。 同実施形態の適用されるエンジンが備えるクランクケース換気システム、及び燃料蒸気処理システムの構成を模式的に示す図。 同実施形態のエンジン制御装置が吸気逆流への対応のために実施する処理のフローチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０の構成を説明する。なお、エンジン１０は、排気タービン式の過給機であるターボチャージャを有している。また、エンジン１０は、アルコール燃料、ガソリン燃料、及びそれらの混合燃料のそれぞれを燃料として使用可能なフレキシブル燃料エンジンとして構成されている。

エンジン１０は、クランクシャフト１１が収容されたクランクケース１２を有している。クランクケース１２には、往復動可能にピストン１３が収容されたシリンダ１４が連結されており、その下部にはエンジンオイルが貯留されている。シリンダ１４の内部には、燃料と吸気との混合気の燃焼が行われる燃焼室１５がピストン１３により区画形成されている。燃焼室１５には、火花放電により混合気を点火する点火装置１６が設けられている。燃焼室１５は、吸気を流す吸気通路２０が吸気バルブ１７を介して接続されるとともに、排気を流す排気通路３０が排気バルブ１８を介して接続されている。

吸気通路２０には、吸気中の塵等の不純物を濾過するエアクリーナ２１が設けられている。吸気通路２０におけるエアクリーナ２１よりも下流側の部分には、吸気流量ＧＡを検出するエアフローメータ２２が設けられている。吸気通路２０におけるエアフローメータ２２よりも下流側の部分にはコンプレッサ２６が設置され、さらにそのコンプレッサ２６よりも下流側の部分には吸気を冷却するインタークーラ２７が設定されている。また、吸気通路２０におけるインタークーラ２７よりも下流側の部分には、吸気流量ＧＡを調整するための弁であるスロットルバルブ２３が設置されている。さらに、吸気通路２０におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分には、吸気中に燃料を噴射するインジェクタ２４が設置されている。なお、吸気通路２０におけるインタークーラ２７よりも下流側、かつスロットルバルブ２３よりも上流側の部分には、該当部分における吸気の圧力である過給圧ＰＢを検出する過給圧センサ２８が設置されている。

一方、排気通路３０には、燃焼室１５で燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３１が設置されている。また、排気通路３０における空燃比センサ３１よりも下流側の部分には、上述のコンプレッサ２６と共にターボチャージャを構成し、排気の流勢を受けてコンプレッサ２６を駆動するタービン３３が設置されている。さらに、排気通路３０におけるタービン３３よりも下流側の部分には、排気浄化用の触媒装置３２が設置されている。

なお、図１には、エンジン１０が有する複数のシリンダ１４のうちの一つのみが描かれている。そして、複数のシリンダ１４のそれぞれに対して、ピストン１３、燃焼室１５、点火装置１６、吸気バルブ１７、排気バルブ１８、及びインジェクタ２４が個別に設けられている。

さらに、エンジン１０には、クランクケース換気システムと、燃料蒸気処理システムと、を備えている。次に、図２を参照して、これら２つのシステムの構成を説明する。
クランクケース換気システムは、吸気通路２０におけるエアクリーナ２１よりも下流側、かつスロットルバルブ２３よりも上流側の部分とクランクケース１２とを連通する外気導入路４１を備えている。また、クランクケース換気システムは、吸気通路２０におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分とクランクケース１２とを連通する第１ブローバイガス導入路４２と、第１ブローバイガス導入路４２に設置されたＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ４３と、を備えている。ＰＣＶバルブ４３は、吸気通路２０におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分の吸気負圧が既定値よりも大きくなったときに開弁して、クランクケース１２から吸気通路２０へのブローバイガスの放出を許容する。さらに、クランクケース換気システムは、コンプレッサ２６を迂回する吸気の迂回路であるバイパス通路４４と、バイパス通路４４に設置されたエゼクタ４５と、エゼクタ４５とクランクケース１２とを連通する第２ブローバイガス導入路４６と、を備えている。

自然吸気領域でのエンジン１０の運転中は、吸気通路２０におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分に負圧が形成される。そしてその負圧により、ＰＣＶバルブ４３が開弁するとともに、第１ブローバイガス導入路４２を通じてクランクケース１２内のブローバイガスが吸気通路２０に引き込まれる。一方、過給領域でのエンジン１０の運転中は、吸気通路２０におけるコンプレッサ２６の下流側が、同コンプレッサ２６の上流側よりも吸気の圧力が高くなるため、吸気通路２０を流れる吸気の一部がバイパス通路４４を通って逆流する。エゼクタ４５は、このときのバイパス通路４４を流れる吸気を駆動ガスとして稼働して、第２ブローバイガス導入路４６を通じてクランクケース１２内のブローバイガスを、バイパス通路４４を流れる吸気中に吸引する。このように、エンジン１０が採用するクランクケース換気システムは、自然吸気領域、過給領域のいずれの領域でもクランクケース１２の換気を実施できるように構成されている。

一方、燃料蒸気処理システムは、燃料タンク５０内の燃料蒸気を吸着して貯蔵するチャコールキャニスタ５１を備えている。また、燃料蒸気処理システムは、チャコールキャニスタ５１と吸気通路２０におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分とを連通するパージ通路５２と、パージ通路５２に設置されたパージバルブ５３と、を備えている。パージバルブ５３は、通電量に応じて開度が変化する電磁弁として構成されており、その開度の変更に応じて、パージ通路５２を通じてチャコールキャニスタ５１から吸気通路２０内に放出されるパージガスの流量を変化させる。

図１に示すように、こうしたエンジン１０に適用されるエンジン制御装置６０は、各種のプログラムを実行する演算処理装置６１と、各種のプログラムやプログラムの実行の際に使用される数値や演算式等が格納された記憶装置６２と、を備える電子制御ユニットとして構成されている。エンジン制御装置６０には、上述のエアフローメータ２２、過給圧センサ２８、及び空燃比センサ３１に加え、クランクシャフト１１の回転位相を検出するクランク角センサ６３やエンジン冷却水の温度であるエンジン水温ＴＨＷを検出する水温センサ６４などのエンジン１０に設けられた各種センサの検出信号が入力されている。そして、エンジン制御装置６０は、入力された検出信号に基づいて、点火装置１６やスロットルバルブ２３、インジェクタ２４、パージバルブ５３等を操作することでエンジン１０の運転状態を制御している。こうしたエンジン１０の運転状態の制御は、記憶装置６２に記憶されたプログラムを演算処理装置６１が読み込んで実行することで実現されている。なお、エンジン制御装置６０は、クランク角センサ６３の検出結果からエンジン回転数ＮＥを求めている。

（燃料噴射量制御）
エンジン制御装置６０は、エンジン制御の一環として、燃焼室１５内で燃焼する混合気の空燃比を目標値ＡＦＴとするように、インジェクタ２４から噴射する燃料の量である燃料噴射量を制御している。本実施形態では、ガソリン燃料の理論空燃比である「１４．７」を空燃比の目標値ＡＦＴとして設定している。

フレキシブル燃料エンジンの場合、理論空燃比、すなわち燃料が過不足なく完全燃焼するだけの酸素を含む混合気の空燃比は、使用中の燃料のアルコール濃度により変化する。例えば使用中の燃料のアルコール濃度が「８５％」のときの理論空燃比は「１０．０」となる。よって、筒内空気量ＭＣが一定の状態で理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量は、使用中の燃料のアルコール濃度が「８５％」の場合には、アルコール濃度が「０％」の場合の「１．４７」倍となる。

一方、厳密には、空燃比センサ３１の出力値は、燃焼室１５内で燃焼された混合気の空気過剰率λを、すなわち混合気中の燃料が過不足なく完全燃焼するだけの酸素を含む空気の質量に対しての混合気中の実際の空気の質量の比率を示している。そして、本実施形態では、空燃比センサ３１の出力値が示す空気過剰率λにガソリン燃料の理論空燃比である「１４．７」を乗算した積を空燃比センサ３１による空燃比の検出値ＡＦとしている（ＡＦ＝λ×１４．７）。さらに本実施形態では、燃料噴射量制御において、空燃比の検出値ＡＦが目標値ＡＦＴとするように燃料噴射量を制御している。すなわち、厳密に言えば、本実施形態の燃料噴射量制御では、燃焼室１５内で燃焼する混合気の空気過剰率λが「１」となるように燃料噴射量を制御していることになる。

燃料噴射量の制御に際してエンジン制御装置６０はまず、燃焼室１５に導入される空気の質量である筒内空気量ＭＣを算出するとともに、その筒内空気量ＭＣを空燃比の目標値ＡＦＴで除算した商を基本噴射量ＱＢＳＥの値として算出する。続いて、エンジン制御装置６０は、基本噴射量ＱＢＳＥに対して、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦ、空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧに基づく補正を施した値を指令噴射量ＱＩＮＪの値として算出する。そして、エンジン制御装置６０は、指令噴射量ＱＩＮＪの値が示す量の燃料噴射をインジェクタ２４に指令している。

なお、指令噴射量ＱＩＮＪの値は、式（１）の関係を満たすように算出されている。式（１）における「ＲＥＦ」は、ブローバイガス換気システムにより吸気通路２０内に放出されているブローバイガスの流量であるブローバイガス放出量を示している。ブローバイガス放出量ＲＥＦの値は吸気流量ＧＡに基づき求められている。また、式（１）における「ＰＧＲ」は吸気流量ＧＡに対するベーパパージ量の比率であるベーパパージ率を示している。ベーパパージ量は、燃料蒸気処理システムによりチャコールキャニスタ５１から吸気通路２０に放出されているパージガスの流量を表している。ベーパパージ率ＰＧＲの値は、エンジン回転数ＮＥ、吸気流量ＧＡ、及びパージバルブ５３の開度に基づき求められている。

こうした燃料噴射量の制御に際してエンジン制御装置６０は、空燃比フィードバック制御を行っている。また、エンジン制御装置６０は、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の補正値である空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づき、上述の空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの学習を行っている。

（空燃比フィードバック制御）
まず、空燃比フィードバック制御について説明する。エンジン制御装置６０は、空燃比の目標値ＡＦＴに対する空燃比センサ３１による空燃比の検出値ＡＦの偏差ΔＡＦ（＝ＡＦＴ−ＡＦ）に基づき空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの値を更新することで、空燃比フィードバック制御を行っている。具体的には、エンジン制御装置６０は、上記偏差ΔＡＦに既定の比例ゲインＫＰを乗算した積を比例項の値として、上記偏差ΔＡＦの時間微分値に既定の微分ゲインＫＤを乗算した積を微分項の値として、上記偏差ΔＡＦの時間積分値に既定の積分ゲインＫＩを乗算した積を積分項の値としてそれぞれ算出する。そして、エンジン制御装置６０は、算出した比例項、微分項、積分項の各値を足し合わせた和を空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの値として設定する。ちなみに、空燃比フィードバック制御は、エンジン１０の始動後にエンジン水温ＴＨＷが既定の空燃比フィードバック開始温度以上に上昇したときに開始されている。

（空燃比学習）
次に空燃比学習について説明する。エンジン制御装置６０は、空燃比学習により、空燃比の目標値ＡＦＴに対する検出値ＡＦの定常的な偏差分を空燃比学習値ＫＧの値として学習している。空燃比学習は、空燃比フィードバック制御の実行中であり、エンジン１０の運転状態が安定しており、かつ後述のアルコール濃度学習、希釈学習、及びベーパ濃度学習が実行されていないことを条件に実施される。

空燃比学習では、既定の制御周期毎に、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が既定の値「Ｆ０」以上であるか否かが確認される。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭが「Ｆ０」以上の値であった場合には、既定の値「Ｋ０」を更新前の値に加えた和を更新後の値とするように空燃比学習値ＫＧの値が更新される。これに対して、移動平均値ＦＡＦＳＭが「−Ｆ０」以下の値であった場合には、更新前の値から「Ｋ０」を引いた差を更新後の値とするように空燃比学習値ＫＧの値が更新される。なお、「Ｋ０」の値としては、「０」を超過し、かつ「Ｆ０」未満の値が設定されている。また、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が「Ｆ０」未満の状態が既定時間以上継続した場合には空燃比学習は完了される。ちなみに、空燃比学習はその完了後にも、移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が「Ｆ０」以上となった場合には再開される。

（アルコール濃度学習）
続いてアルコール濃度学習について説明する。エンジン制御装置６０は、アルコール濃度学習により、燃料中のアルコール濃度の差異により生じる空燃比の目標値ＡＦＴに対する検出値ＡＦの偏差を補償するための燃料噴射量の補正値をアルコール濃度学習値ＫＡＬＣの値として学習している。アルコール濃度学習は、エンジン１０の停止中に燃料タンク５０への給油が行われたことがエンジン１０の始動時に確認された場合に、空燃比フィードバック制御の開始に応じて実施される。給油の有無は、給油キャップの開閉や燃料タンク５０の燃料残量の変化に基づき確認される。

アルコール濃度学習では、既定の制御周期毎に、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が既定の値「Ｆ１」以上であるか否かが確認される。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭが「Ｆ１」以上の値であった場合には、更新前の値に既定の値「Ｋ１」を加えた和を更新後の値とするようにアルコール濃度学習値ＫＡＬＣの値が更新される。これに対して、移動平均値ＦＡＦＳＭが「−Ｆ１」以下の値であった場合には、更新前の値から「Ｋ１」を引いた差を更新後の値とするようにアルコール濃度学習値ＫＡＬＣの値が更新される。なお、「Ｋ１」の値としては、「０」を超過し、かつ「Ｆ１」未満の値が設定されている。また、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が「Ｆ１」未満の状態が既定時間以上継続した場合にアルコール濃度学習が完了される。ちなみに、誤差なく正確にアルコール濃度学習が行われるものとすると学習完了時のアルコール濃度学習値ＫＡＬＣの値は、使用中の燃料のアルコール濃度が「０％」の場合には「０」となり、使用中の燃料のアルコール濃度が「８５％」の場合には「０．４７」となる。

（希釈学習）
続いて、希釈学習について説明する。エンジン制御装置６０は、希釈学習により、クランクケース換気システムにより吸気通路２０内に放出されるブローバイガスの影響による空燃比の目標値ＡＦＴに対する検出値ＡＦの偏差を補償するための補正に用いる希釈学習値ＬＤＩＬを学習している。なお、希釈学習は、空燃比フィードバック制御が実施されており、アルコール濃度学習が実施されておらず、かつ希釈判定によりブローバイガスの放出が空燃比に与える影響が大きい状態にあると判定されている場合に実施される。希釈判定では、推定希釈量ＤＩＬや空燃比フィードバック補正値ＦＡＦ、エンジン水温ＴＨＷなどに基づき、ブローバイガスの放出が空燃比に与える影響が大きい状態にあるか否かが判定される。具体的には、希釈判定では、推定希釈量ＤＩＬが既定の希釈判定値以上の値、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦが既定の負の値以下、かつエンジン水温ＴＨＷが既定の低水温判定値以下の場合に、ブローバイガスの放出が空燃比に与える影響が大きい状態にあると判定している。

推定希釈量ＤＩＬは、クランクケース１２内のエンジンオイルに混入している燃料の量の推定値であり、エンジン制御装置６０は以下の態様で推定希釈量ＤＩＬを演算している。すなわち、エンジン制御装置６０は、規定の演算周期毎に、同演算周期においてエンジンオイルに新規に混入する燃料の量である燃料混入量と、同演算周期においてエンジンオイルから揮発する燃料の量である燃料揮発量と、を演算するとともに、演算周期毎の燃料混入量及び燃料揮発量の演算値を積算した値として推定希釈量ＤＩＬを求めている。燃料混入量は、エンジン水温ＴＨＷと指令噴射量ＱＩＮＪとに基づき、エンジン水温ＴＨＷが低いほど、或いは指令噴射量ＱＩＮＪが多いほど、大きくなる値として演算される。これは、エンジン水温ＴＨＷが低く、シリンダ１４の壁面温度が低いほど、噴射した燃料のうち、同シリンダ１４の壁面に付着する燃料の比率が高くなり、同壁面を伝ってクランクケース１２に滴り落ちてエンジンオイルに混入する燃料の量が多くなることを反映している。また、燃料揮発量は、エンジン水温ＴＨＷから推定したエンジンオイルの温度と推定希釈量ＤＩＬとに基づき、エンジンオイルの温度が高いほど、或いは推定希釈量ＤＩＬが多いほど、大きくなる値として演算される。これは、エンジンオイル中に存在する燃料のうち、揮発する燃料の比率が、同オイルの温度が高くなるほど、多くなることを反映している。

希釈学習では、既定の制御周期毎に、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が既定の値「Ｆ２」以上であるか否かが確認される。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が「Ｆ２」以上の場合には、上述のブローバイガス放出量ＲＥＦにより既定の値「Ｌ１」を除算した商が更新量ΔＬの値として求められる。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭが「Ｆ２」以上の値であった場合には、更新前の値に更新量ΔＬを加えた和を更新後の値とするように希釈学習値ＬＤＩＬの値が更新される。これに対して、移動平均値ＦＡＦＳＭが「−Ｆ２」以下の値であった場合には、更新前の値から更新量ΔＬを引いた差を更新後の値とするように希釈学習値ＬＤＩＬの値が更新される。なお、「Ｌ１」の値としては、「０」を超過し、かつ「Ｆ２」未満の値が設定されている。

（ベーパ濃度学習）
続いて、ベーパ濃度学習について説明する。エンジン制御装置６０は、ベーパ濃度学習により、燃料蒸気処理システムによるパージガスの放出により生じる空燃比の目標値ＡＦＴに対する検出値ＡＦの偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いるベーパ濃度学習値ＦＧＰＧを学習している。エンジン制御装置６０は、空燃比学習値ＫＧの学習が完了しており、アルコール濃度学習及び希釈学習が実施されておらず、ベーパパージ率ＰＧＲが既定の値以上の場合にベーパ濃度学習を実施する。

ベーパ濃度学習に際してエンジン制御装置６０は、既定の制御周期毎に、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が既定の値「Ｆ３」以上であるか否かを確認する。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭの絶対値が「Ｆ３」以上の値であった場合には、ベーパパージ率ＰＧＲにより既定の値「Ｐ１」を除算した商が更新量ΔＰの値として求められる。そして、移動平均値ＦＡＦＳＭが「Ｆ３」以上の値であった場合には、更新前の値に更新量ΔＰを加えた和を更新後の値とするようにベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値が更新される。これに対して、移動平均値ＦＡＦＳＭが「−Ｆ３」以下の値であった場合には、更新前の値から更新量ΔＰを引いた差を更新後の値とするようにベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値が更新される。なお、「Ｐ１」の値としては、「０」を超過し、かつ「Ｆ３」未満の値が設定されている。

（吸気逆流への対応）
上述のように本実施形態では、筒内空気量ＭＣから基本噴射量ＱＢＳＥを求め、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦや各学習値によりその基本噴射量ＱＢＳＥを補正することで、指令噴射量ＱＩＮＪを求めている。基本噴射量ＱＢＳＥの算出に用いる筒内空気量ＭＣの演算方式としては、次の３つの方式が知られている。すなわち、吸気流量ＧＡの検出値から筒内空気量ＭＣを演算するマスフロー方式と、吸気圧の検出値から筒内空気量ＭＣを演算するスピードデンシティ方式と、スロットルバルブ２３の開度から筒内空気量ＭＣを演算するスロットルスピード方式と、である。

エンジン１０の運転状況の大部分では、これら３つの演算方式のうちでマスフロー方式が最も高い精度で筒内空気量ＭＣを演算できる。そのため、本実施形態でも、基本的には、筒内空気量ＭＣをマスフロー方式で演算するようにしている。ただし、ターボチャージャ付きのエンジン１０では、減速時のスロットルバルブ２３の開度縮小等に応じて、コンプレッサ２６を通って吸気が逆流する、いわゆる吸気サージングが発生することがある。吸気サージングが発生すると、エアフローメータ２２の吸気流量ＧＡの検出誤差が大きくなり、その結果、マスフロー方式による筒内空気量ＭＣの演算精度が低下する。このときのマスフロー方式による筒内空気量ＭＣの演算値から基本噴射量ＱＢＳＥを演算すると、空燃比を目標値ＡＦＴとするために必要な燃料噴射量と基本噴射量ＱＢＳＥとのずれに、筒内空気量ＭＣの演算誤差分が重畳されるため、空燃比フィードバックの制御性が低下する。また、そうした吸気流量ＧＡの検出誤差は空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに、ひいては空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づく学習の結果に反映されるため、上記各学習値の学習精度が低下する。本実施形態のエンジン制御装置６０では、こうした吸気脈動による空燃比フィードバックの制御性や各学習値の学習精度の低下を抑えるための処理を実施している。

図３に、そうした吸気サージングによる空燃比フィードバックの制御性や各学習値の学習精度の低下への対応に係るエンジン制御装置６０の処理を示す。エンジン制御装置６０は、エンジン１０の運転中、既定の制御周期毎に図３の処理を繰り返し実行している。

本処理が開始されると、まずステップＳ１００において、吸気の逆流が発生する状況にあるか否かのサージ判定が行われる。本実施形態では、以下の態様でサージ判定を行っている。エンジン制御装置６０は、次の２つの演算方法で、コンプレッサ２６を通過する吸気の流量をそれぞれ求めている。なお、以下の説明では、コンプレッサ２６を通過する吸気の流量を、「コンプレッサ通過吸気量」と記載する。第１の演算方法では、エアフローメータ２２の検出値に基づき、吸気通路２０における吸気の流れの物理モデルを用いてコンプレッサ通過吸気量を演算する。第２の方法では、過給圧センサ２８の検出値などから求められたコンプレッサ２６前後の差圧に基づいてコンプレッサ通過吸気量を演算する。これら２つの演算方法によるコンプレッサ通過吸気量の演算値は、吸気流量ＧＡが定常である場合にはほぼ等しい値となるが、吸気サージングが発生する状況にある場合には大きく乖離した値となる。そこで、本実施形態では、上記２つの演算方法によるコンプレッサ通過吸気量の演算値が乖離しているか否かにより、サージ判定を行っている。

ステップＳ１００でのサージ判定において吸気の逆流が発生する状況にないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１１０において、マスフロー方式により筒内空気量ＭＣが演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

これに対してステップＳ１００でのサージ判定において吸気の逆流が発生する状況にあると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１２０において、スピードデンシティ方式により筒内空気量ＭＣが演算された後、ステップＳ１３０に処理が進められる。ステップＳ１３０に処理が進められると、上述の空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値の更新が禁止された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。すなわち、この場合には、空燃比学習、アルコール濃度学習、希釈学習、及びベーパ濃度学習が本来は行われる状況であっても、空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値の更新は行われないことになる。

以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。
上述したように、吸気脈動が大きい状態となると、エアフローメータ２２による吸気流量ＧＡの検出精度が、ひいてはマスフロー方式による筒内空気量ＭＣの演算精度が低下する。これに対して本実施形態では、脈動判定により吸気脈動が大きい状態にあると判定されると、吸気脈動の影響を受けないスピードデンシティ方式に筒内空気量ＭＣの演算方式が切り替えられる。これにより、吸気脈動による筒内空気量ＭＣの演算精度の低下は抑えられる。

尤も、スピードデンシティ方式による筒内空気量ＭＣの演算精度は吸気脈動の影響は受けないとはいえ、吸気脈動が大きい状態にないときのマスフロー方式による筒内空気量ＭＣの演算精度ほどは高くない。そのため、スピードデンシティ方式で筒内空気量ＭＣを演算している期間には、筒内空気量ＭＣの演算精度を十分に保証し難い状況にある。すなわち、このときのスピードデンシティ方式による筒内空気量ＭＣの演算値にはある程度の誤差が含まれる可能性がある。これに対して本実施形態では、脈動判定により吸気脈動が大きい状態にあると判定されると、空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値の更新が禁止される。すなわち、スピードデンシティ方式による筒内空気量ＭＣの演算誤差が反映された空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づく、空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値の更新が行われないようになる。

以上の本実施形態のエンジン制御装置６０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）吸気サージングの影響により筒内空気量ＭＣの演算精度が低下した状態となっているときには、筒内空気量ＭＣの演算誤差が反映された空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づく、空燃比学習値ＫＧ、アルコール濃度学習値ＫＡＬＣ、希釈学習値ＬＤＩＬ、及びベーパ濃度学習値ＦＧＰＧの値の更新が禁止されるため、それらの学習精度を確保し易くなる。

（２）サージ判定により吸気の逆流が発生する状況にあると判定されているときには、筒内空気量ＭＣの演算方式を、マスフロー方式から吸気脈動の影響を受けないスピードデンシティ方式に切り替えている。そのため、吸気脈動による筒内空気量ＭＣの演算精度の低下を、ひいては空燃比フィードバックの制御性の低下を抑えられる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・サージ判定を上記実施形態とは異なる態様で行うようにしてもよい。例えばエアフローメータ２２の出力に基づきサージ判定を行うことも可能である。

・空燃比学習、アルコール濃度学習、希釈学習、及びベーパ濃度学習のそれぞれにおける学習値の更新に係る具体的な処理の内容は、適宜に変更してもよい。
・上記実施形態では、脈動判定により吸気脈動が大きい状態にあると判定されているときには、筒内空気量ＭＣの演算方式をマスフロー方式からスピードデンシティ方式に切り替えていたいが、スロットルスピード方式に切り替えることでも、吸気脈動による筒内空気量ＭＣの演算精度の低下は抑えられる。

・脈動判定に応じた筒内空気量ＭＣの演算方式の切り替えを行わないようにしてもよい。そうした場合にも、脈動判定により吸気脈動が大きい状態にあると判定されている場合に空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づく各学習値の値の更新を禁止すれば、それらの学習精度の低下を抑えられる。

・上記実施形態では、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づく学習として、空燃比学習、アルコール濃度学習、希釈学習、及びベーパ濃度学習の４つの学習を行っていた。これら４つの学習のうちの１つから３つを行わないようにしてもよい。例えばフレキシブル燃料エンジン以外のエンジンに適用する場合にはアルコール濃度学習は不要となる。また、クランクケース換気システムを備えていないエンジンに適用する場合には希釈学習が、燃料蒸気処理システムを備えていないエンジンに適用する場合にはベーパ濃度学習が、それぞれ不要となる。

・エンジン制御装置６０は、自身が実行する全ての処理についてソフトウェア処理を行うものに限られない。例えば、エンジン制御装置６０は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行う専用のハードウェア回路、例えば特定用途向け集積回路を備えてもよい。すなわち、エンジン制御装置６０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いはそれらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、演算処理装置、並びに記憶装置を含み、記憶装置は、処理を演算処理装置に実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。記憶装置、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

１０…エンジン、１１…クランクシャフト、１２…クランクケース、１３…ピストン、１４…シリンダ、１５…燃焼室、１６…点火装置、１７…吸気バルブ、１８…排気バルブ、２０…吸気通路、２１…エアクリーナ、２２…エアフローメータ、２３…スロットルバルブ、２４…インジェクタ、２６…コンプレッサ、２７…インタークーラ、２８…過給圧センサ、３０…排気通路、３１…空燃比センサ、３２…触媒装置、３３…タービン、４１…外気導入路、４２…第１ブローバイガス導入路、４３…ＰＣＶバルブ、４４…バイパス通路、４５…エゼクタ、４６…第２ブローバイガス導入路、５０…燃料タンク、５１…チャコールキャニスタ、５２…パージ通路、５３…パージバルブ、６０…エンジン制御装置、６１…演算処理装置、６２…記憶装置、６３…クランク角センサ、６４…水温センサ。

Claims (5)

1. ターボチャージャ付きのエンジンに適用されて、空燃比を目標値とするための燃料噴射量の制御に際して、空燃比の検出値と目標値との偏差に応じて設定された空燃比フィードバック補正値と、前記空燃比フィードバック補正値に基づき値が更新される学習値と、により前記燃料噴射量を補正するエンジン制御装置において、
   吸気の逆流が発生する状況にあるか否かのサージ判定を実施するとともに、同サージ判定において前記吸気の逆流が発生する状況にあると判定されている場合には前記空燃比フィードバック補正値に基づく前記学習値の値の更新を禁止する
   エンジン制御装置。
2. 前記学習値は、前記空燃比の検出値及び目標値の定常的な偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる空燃比学習値である請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 当該エンジン制御装置は、アルコール燃料、ガソリン燃料、及びそれらの混合燃料のそれぞれを燃料として使用可能なフレキシブル燃料エンジンに適用されており、かつ前記学習値は、使用中の燃料のアルコール濃度の差異により生じる前記空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられるアルコール濃度学習値である請求項１又は請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 当該エンジン制御装置は、クランクケース内のブローバイガスを吸気中に放出するクランクケース換気システムを備えるエンジンに適用されており、かつ前記学習値は、ブローバイガスの放出により生じる前記空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられる希釈学習値である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
5. 当該エンジン制御装置は、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸気中に放出する燃料蒸気処理システムを備えるエンジンに適用されており、かつ前記学習値は、パージガスの放出により生じる前記空燃比の検出値及び目標値の偏差を補償するための燃料噴射量の補正に用いられるベーパ濃度学習値である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。

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