JP5126184B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジンの制御装置に関するものである。

従来より、車両に搭載されたエンジンからの排気の空燃比を理論空燃比（ストイキ）で安定させるように燃料噴射量をフィードバック制御することで、排気浄化触媒の処理性能を高め、排気性能を向上させる技術が知られている。しかしながら、排気空燃比は様々な要因による外乱の影響を受けるため、実際にストイキで安定させることは容易ではない。
ここで、排気空燃比の外乱となる要因としては、例えば、キャニスタからパージされた蒸発燃料（キャニスタパージ燃料）や、オイル中の燃料（オイル希釈燃料）が蒸発し吸気系に流入することや、ブレーキ倍力装置のマスターシリンダから新気が吸気系に流入することなどが挙げられる。

つまり、上記のフィードバック制御により排気空燃比をストイキで安定させていたとしても、吸気系へ蒸発燃料が流入することで排気空燃比は突発的にリッチ化し、或いは、吸気系へ新気が流入することで排気空燃比は突発的にリーン化してしまうのである。
なお、このような外乱が生じた際における燃料噴射量の制御に関する技術を示す文献としては、例えば、以下の特許文献１および２が挙げられる。

特開２００７−２７０７７２号公報 特開２００７−３２３２４号公報

しかしながら、上述したような空燃比の外乱に対応すべく、フィードバック制御を行ったとしても、理論上の燃料噴射補正量と、実際上の燃料噴射補正量との間で差異が生じる場合があり、その結果、空燃比を一定に保つことが困難になってしまうという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、より正確なエンジン制御を実現することが出来る、車両用エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両用エンジンの制御装置（請求項１）は、エンジンの実空燃比を検出する空燃比検出手段と、外乱の影響を反映するパラメータに応じて、該エンジンに設けられた燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量の目標推定値である目標推定噴射量補正量を設定する目標推定噴射量補正量設定手段と、該空燃比検出手段により検出された該実空燃比に応じて、該燃料噴射手段からの燃料噴射量の実補正量を演算する実噴射量補正量演算手段と、該燃料噴射手段からの目標燃料噴射量の単位期間当たりの変更量である空燃比補正ゲインを設定する空燃比補正ゲイン設定手段と、該目標推定噴射量補正量設定手段により設定された該目標推定噴射量補正量および該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインに基づき、該燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量の実際値を推定した推定噴射量補正量を設定する推定噴射量補正量設定手段と、該実噴射量補正量演算手段によって演算された該実補正量および該推定噴射量補正量設定手段によって推定された該推定噴射量補正量に基づき、外乱の影響を排除した該燃料噴射量の補正量である正規補正量を演算する正規補正量演算手段と、該正規補正量演算手段により演算された該正規補正量を用いて該エンジンを制御するエンジン作動制御手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明の車両用エンジンの制御装置（請求項２）は、請求項１記載の内容において、該推定噴射量補正量設定手段は、前回設定された該推定噴射量補正量の前回値に対し該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインを増減することで該推定噴射量補正量の今回値を算出することを特徴としている。
また、本発明の車両用エンジンの制御装置（請求項３）は、請求項２記載の内容において、該推定噴射量補正量設定手段により設定された該推定噴射量補正量の前回値と該目標推定噴射量補正量設定手段によって設定された該目標推定噴射量補正量とが実質的に一致した場合に一致条件が成立したと判定する一致判定手段とをさらに備え、該推定噴射量補正量設定手段は、該一致判定手段により該一致条件が成立したと判定された場合には、該目標推定噴射量補正量を該推定噴射量補正量の今回推定値として設定することを特徴としている。

また、本発明の車両用エンジンの制御装置（請求項４）は、請求項３記載の内容において、該一致判定手段は、該推定噴射量補正量と該目標推定噴射量補正量との差である補正量偏差を演算し、該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインが、該補正量偏差を超えると、該推定噴射量補正量と該目標推定噴射量補正量とが実質的に一致したと判定することを特徴としている。

本発明の車両用エンジンの制御装置によれば、より正確なエンジン制御を実現することが出来る。（請求項１）
また、推定噴射量補正量の前回設定値に対し空燃比補正ゲインを増減することで、迅速かつ正確に推定噴射量補正量の今回設定値を得ることが出来る。（請求項２）
また、推定噴射量補正量の設定値が目標推定噴射量補正量に対してオーバシュートすることを防ぐことが出来る。（請求項３）
また、空燃比補正ゲインが補正係数偏差を超えたか否かという比較的簡易な判定条件により、推定噴射量補正量と目標推定噴射量補正量とが実質的に一致したか否かという判定を行なうことが出来る。（請求項４）

本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートであって、メインルーチンを示す。 本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートであって、サブルーチンを示す。 本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、図４の一部を拡大したものである。 本発明の一実施形態の変形例に係る車両用エンジンの制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートである。

図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１０のエンジンルーム１１には、主にシリンダブロック１３とシリンダヘッド１４とから成るエンジン１２が設けられている。なお、このエンジン１２は、アルコールとガソリンとを混合した混合燃料を主燃料としている。したがって、この車両１０は、ＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)とも呼ばれる。

エンジン１２のシリンダブロック１３の底部には、エンジンオイル４０を溜めるオイルパン３７が設けられている。
シリンダヘッド１４には、シリンダ２０の燃焼室１７に連通する吸気ポート１５および排気ポート１６が形成されている。
吸気ポート１５と燃焼室１７との間には吸気バルブ１８が設けられている。

排気ポート１６と燃焼室１７との間には排気バルブ１９が設けられている。
吸気ポート１５には吸気マニホールド２１が接続され、排気ポート１６には排気マニホールド２５が接続されている。
また、吸気ポート１５にはインジェクタ（燃料噴射手段）２２が設けられ、吸気ポート１５内に混合燃料を噴射することが出来るようになっている。

また、吸気マニホールド２１の上流端には、スロットルバルブ２３を有するスロットルボディ２４が接続されている。さらに、このスロットルボディ２４の上流端には、エアフィルタ３９を有する吸気通路２６が接続されている。
また、吸気通路２６内にはエアフローセンサ２７が設けられている。このエアフローセンサ２７は、エアフィルタ３９によってろ過され、スロットルバルブ２３を通過する新気の流量Ｑ_inを検出するものである。なお、このエアフローセンサ２７による検出結果Ｑ_inは、後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０によって読み込まれるようになっている。

スロットルバルブ２３は、その開度θ_THを変更することで、新気流量Ｑ_inを変更するものである。なお、このスロットルバルブ２３は図示しないモータアクチュエータによって駆動される、いわゆる、電子制御式スロットルバルブである。また、スロットルバルブ２３の開度θ_THは、スロットルボディ２４に設けられたスロットルバルブ開度センサ２８によって検出されるようになっている。なお、このスロットルバルブ開度センサ２８による検出結果θ_THも、ＥＣＵ６０によって読み込まれるようになっている。

また、吸気マニホールド２１に形成されたサージタンク２９と、シリンダヘッド１４の上端部とは、蒸発燃料通路３１により接続されている。
この蒸発燃料通路３１は、シリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４内に存する蒸発燃料Ｅ_GASをサージタンクへ戻すものであって、その入口にはＰＣＶバルブ(Positive Crankcase Ventilation valve)３２が設けられている。

このＰＣＶバルブ３２は、シリンダヘッド１４と蒸発燃料通路３１との間に設けられたワンウェイバルブであって、以下の式（１）として示す開放条件、即ち、蒸発燃料通路３１の出口が接続された吸気マニホールド２１のサージタンク２９内における気圧Ｐ_STと蒸発燃料通路３１の入口が接続されたシリンダヘッド１４内の気圧Ｐ_CHとの間の気圧差ΔＰが、気圧差閾値ΔＰ_thを超えたという条件が満たされると、開放されるように調整されている。

Ｐ_ST −Ｐ_CH ＝ ΔＰ ＞ ΔＰth ・・・ （１）
ここで、蒸発燃料Ｅ_GASは、ピストン３０のピストンリング（図示略）とシリンダライナ３３との間から漏れ出た未燃燃料や、オイル中に混入した燃料（いわゆる、オイル希釈燃料）が蒸発したものである。そして、この蒸発燃料Ｅ_GASは、大気に対する質量比（即ち、大気に対する比重）が小さいため、エンジン１２内の上方、即ち、シリンダヘッド１４内の上端部に集まるようになっている。

したがって、上記の開放条件が成立しＰＣＶバルブ３２が開放されると、蒸発燃料Ｅ_GASは、シリンダヘッド１４から蒸発燃料通路３１を通って負圧となっているサージタンク２９へ流入し、その後、スロットルバルブ２３を通過した新気とともに吸気ポート１５へ流入するようになっている。
エンジン１２には、クランクシャフト３５の角度θ_CRを検出するクランク角度センサ３４が設けられている。なお、このクランク角度センサ３４による検出結果θ_CRは、ＥＣＵ６０によって読み込まれるようになっている。

また、エンジン１２には、冷却水温度Ｔ_WAを検出する水温センサ４１と、エンジンオイル４０の温度Ｔ_OIを検出するオイル温度センサ４２とが設けられている。なお、水温センサ４１による検出結果Ｔ_WAと、オイル温度センサ４２による検出結果Ｔ_OIとは、いずれもＥＣＵ６０によって読み込まれるようになっている。
また、エンジン１２には、排気マニホールド２５が設けられている。また、この排気マニホールド２５の下流には前段触媒３６および後段触媒（図示略）が接続されている。

また、この排気マニホールド２５には、ＬＡＦＳ（Linear Air-Fuel ratio Sensor，全領域空燃比センサ）３８が設けられている。このＬＡＦＳ３８は、排気中の実酸素濃度を排気空燃比ＡＦとしてリーン領域からリッチ領域まで連続的に検出するものであって、検出結果ＡＦはＥＣＵ６０によって読み込まれるようになっている。
そして、この車両１０には、ＥＣＵ６０が設けられている。このＥＣＵ６０は、いずれも図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)，メモリおよびインタフェースを有する電子制御ユニットである。

また、このＥＣＵ６０のメモリには、いずれもソフトウェアとして、基本燃料噴射量設定部（基本燃料噴射量設定部）６１，目標推定噴射量補正係数演算部（目標推定噴射量補正量演算手段）６２，実噴射量補正係数演算部（実噴射量補正量演算手段）６３，推定噴射量補正係数設定（推定噴射量補正量設定手段）６４，一致判定部（一致判定手段）６５，空燃比補正ゲイン設定部（空燃比補正ゲイン設定手段）６６，正規補正量演算部（正規補正量演算手段）６７およびエンジン作動制御部（燃料噴射制御手段）６８が記録されている。

これらのうち、基本燃料噴射量設定部６１は、インジェクタ２２により噴射される燃料の基本的な噴射量（基本燃料噴射量）Ｆ_INJbを設定するものである。より具体的に、この基本燃料噴射量設定部６１は、クランク角度センサ３４によって検出されたクランクシャフト角度θ_CRに基づいてエンジン回転数Ｎ_eを演算するとともに、スロットルバルブ開度センサ２８によって検出されたスロットルバルブ開度θ_THを読み込み、さらに、エアフローセンサ２７によって検出された新気流量Ｑ_inを読み込むようになっている。

そして、この基本燃料噴射量設定部６１は、エンジン回転数Ｎ_e，スロットルバルブ開度θ_THおよび新気流量Ｑ_inに応じて基本燃料噴射量Ｆ_INJbを設定するようになっている。
目標推定噴射量補正係数演算部６２は、水温センサ４１によって検出された冷却水温度Ｔ_WAおよびオイル温センサ４２によって検出されたオイル温度Ｔ_OIを読み込み、これらの冷却水温度Ｔ_WAおよびオイル温度Ｔ_OIに基づいて目標推定噴射量補正係数（目標推定噴射量補正量）Ｋ_INJemを設定するものである。なお、この目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemは、実排気空燃比ＡＦ_ａをストイキに一致させるためには、理論上、基本燃料噴射量Ｆ_INJbをどの程度補正すればよいのかを示す補正係数である。

実噴射量補正係数演算部６３は、ＬＡＦＳ３８により検出された実空燃比ＡＦ_aに応じて、インジェクタ２２による燃料噴射量の実補正量を示す実補正係数Ｋ_INJaを演算するものである。より具体的に、この実補正係数Ｋ_INJaは、実空燃比ＡＦ_aをストイキにするために、どのくらい燃料噴射量を補正するのかを示す値であって、図示しないＥＣＵ６０のメモリに実空燃比ＡＦ_aに対応するように記録されている。

推定噴射量補正係数設定部６４は、基本燃料噴射量設定部６１により設定された基本燃料噴射量Ｆ_INJbの補正量の実際値を推定した値である推定噴射量補正係数（推定噴射量補正量）Ｋ_INJeを、後述する空燃比補正ゲインＧ_KAFに基づいて設定するものである。
より具体的に、この推定噴射量補正係数設定部６４は、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)に対し、後述する空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFを増減することで、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を算出するようになっている。

さらに具体的に、この推定噴射量補正係数設定部６４は、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)と目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJeとが実質的に一致したという条件（即ち、一致条件）が成立したことが一致判定部６５（後述する）により判定された場合には、下式（１）に示すように、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)を推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)として設定するようになっている。

Ｋ_INJe(n) ＝ Ｋ_INJem(n) ・・・（１）
また、この推定噴射量補正係数設定部６４は、一致判定部６５により一致条件が成立したとの判定がなされなかった場合には、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)に対して空燃比補正ゲインＧ_KAFを加算したり、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)に対して空燃比補正ゲインＧ_KAFを減算したり、するようになっている。

つまり、この推定噴射量補正係数設定部６４は、後述する一致判定部６５により演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値が、ＥＣＵ６０のメモリに記録された偏差閾値Ｄ_KAFthと一致しておらず、且つ、補正係数偏差Ｄ_KAFが正の値であり、且つ、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAF以上である場合には、下式（２）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を演算するものである。

Ｋ_INJe(n) ＝ Ｋ_INJe(n-1) −Ｇ_KAF ・・・（２）
また、この推定噴射量補正係数設定部６４は、後述する一致判定部６５により演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が、ＥＣＵ６０のメモリに記録された偏差閾値Ｄ_KAFthと一致しておらず、且つ、補正係数偏差Ｄ_KAFが負の値であり、且つ、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が後述する空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFよりも大きい場合、下式（３）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を演算するものである。

Ｋ_INJe(n) ＝ Ｋ_INJe(n-1) ＋Ｇ_KAF ・・・（３）
一致判定部６５は、以下の式（４）に示すように、推定噴射量補正係数設定部６４により演算された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)と、目標推定噴射量補正係数演算部６２により演算された目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回推定値Ｋ_INJem(n)との差である補正係数偏差Ｄ_KAFを演算するものである。

Ｄ_KAF ＝ Ｋ_INJe (n-1) − Ｋ_INJem(n) ・・・（４）
また、この一致判定部６５は、推定噴射量補正係数設定部６４により設定された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射量補正係数設定部６２によって設定された目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定することが出来る場合に、上述した「一致条件」が成立したと判定するものである。

より具体的に、この一致判定部６５は、空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFが、上述の式（４）によって演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜よりも小さい、即ち、下式（５）の関係が成立した場合は、実噴射補正量Ｋ_INJe (n)と目標推定噴射補正係数Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したとは推定せず、したがって、一致条件が満たされたとの判定は行なわないようになっている。

｜Ｄ_KAF｜ ＞ Ｇ_KAF ・・・（５）
一方、この一致判定部６５は、空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFが、上述の式（４）によって演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜以上になった（即ち、上式（５）の関係が成立しなかった場合に、実噴射補正量Ｋ_INJe (n)と目標推定噴射補正量Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定し、一致条件が満たされたとの判定を行なうようになっている。

また、この一致判定部６５は、上述の式（４）によって演算された補正係数偏差Ｄ_KAFが、ＥＣＵ６０のメモリに記録された偏差閾値Ｄ_KAFthと一致した場合も、実噴射補正量Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正量Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定し、一致条件が満たされたとの判定を行なうようになっている。
空燃比補正ゲイン設定部６６は、空燃比補正ゲインＧ_KAFを設定するものである。ここで空燃比補正ゲインＧ_KAFとは、目標燃料噴射量Ｆ_INJtの所定期間当たりの変更量である。なお、この所定期間は、本実施の形態では１制御サイクルを単位時間とする期間として設定されている。

空燃比補正ゲインＧ_KAFについてもう少し詳しく説明すると、例えば、空燃比補正ゲインＧ_KAFが１である場合に、インジェクタ２２に対する目標燃料噴射量Ｆ_INJtが０．１％ずつ変更されるという設定が基準値（即ち、初期設定）であるとすれば、空燃比補正ゲインＧ_KAFが３である場合、目標燃料噴射量Ｆ_INJtが０．３％（＝０．１[%]×３）ずつ変更されるという設定になる。

そして、空燃比補正ゲイン設定部６６は、燃料噴射に対する補正量の実際値（即ち、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe）が目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに一致するように、設定した空燃比補正ゲインＧ_KAFずつ推定噴射量補正係数Ｋ_INJeを変化させるようになっている。
正規補正量演算部６７は、インジェクタ２２による燃料噴射量の実補正量、即ち、実噴射量補正係数演算部６３によって演算された実噴射量補正係数Ｋ_INJaと、推定噴射量推定部６２によって推定された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeとを用いた計算により、外乱の影響を排除した燃料噴射量の補正量である正規補正係数（正規補正量）Ｋ_INJnを演算するものである。

エンジン作動制御部６８は、正規補正量演算部６７によって演算された正規補正係数Ｋ_INJnを用いて、インジェクタ２２による燃料噴射制御や、混合燃料中のアルコール濃度を推定する制御を実行するものである。
本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。

図２のフローチャートに示すように、ステップＳ１０においてＥＣＵ６０が、ＬＡＦＳ３８によって検出された実排気空燃比ＡＦ_ａをこのＬＡＦＳ３８から読込む。
次に、空燃比補正ゲイン設定部６６が、目標燃料噴射量Ｆ_INJtの単位期間当たりの空燃比変更量である空燃比補正ゲインＧ_KAFを設定する（ステップＳ１１）。
その後、実噴射量補正係数演算部６３が、ステップＳ１０において読み込まれた実空燃比ＡＦ_aに応じて、インジェクタ２２による燃料噴射量の実補正量を示す実補正係数Ｋ_INJaを演算する（ステップＳ１２）。

そして、推定噴射量補正係数設定サブルーチンが実行される（ステップＳ１３）。このサブルーチンについては、図３を用いて説明する。
まず、一致判定部６５が、上式（４）に示すように、後述するステップＳ２６〜Ｓ２８のいずれかにおいて推定噴射量補正係数設定部６４により演算された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)と、目標推定噴射量補正係数演算部６２により演算された目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)との差である補正係数偏差Ｄ_KAFを演算する（ステップＳ２１）。なお、初回の制御サイクルにおいて、このステップＳ１３において用いられる推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)は、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに記録された初期値が用いられる。

その後、一致判定部６５が、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が、ＥＣＵ６０のメモリに記録された偏差閾値Ｄ_KAFth（Ｄ_KAFth＝０）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。
ここで、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が偏差閾値Ｄ_KAFth以下であると判定された場合（ステップＳ２２のＹｅｓルート）、一致判定部６５は、実噴射補正量Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正量Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定し、一致条件が満たされたとの判定を行なう（ステップ図示略）。その後、推定噴射量補正係数設定部６４が、一致判定部６５による一致条件が満たされたとの判定を受け、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)を推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)として設定する（ステップＳ２７）。

一方、ステップＳ２２において、一致判定部６５は、Ｄ_KAFの絶対値が偏差閾値Ｄ_KAFthより大きいと判定した場合（ステップＳ２２のＮｏルート）、Ｄ_KAFの正負を判定する（ステップＳ２３）。
ここで、一致判定部６５は、Ｄ_KAFが正と判定した場合には（ステップＳ２３のＹｅｓルート）、ステップＳ１３において空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFが、ステップＳ２１において一致判定部６５により演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜未満になった（即ち、上式（５）の関係が成立した）か否かを判定する（ステップＳ２４）。

ここで、空燃比補正ゲインＧ_KAFが補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜未満である場合（ステップＳ２４のＹｅｓルート）、一致判定部６５は、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正係数Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したとは推定せず、したがって、一致条件が満たされたとの判定は行なわない（ステップ図示略）。その後、一致条件が満たされていないことにより、推定噴射量補正係数設定部６４が、上式（２）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を設定する（ステップＳ２６）。なお、初回の制御サイクルのステップＳ２６において、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)には、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに記録された初期値が代入されるようになっている。

一方、空燃比補正ゲインＧ_KAFが補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜以上である場合（ステップＳ２４のＮｏルート）、一致判定部６５は、実噴射補正量Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正係数Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定し、一致条件が満たされたとの判定を行なう（ステップ図示略）。その後、一致条件が満たされたとの判定が一致判定部６５により行なわれたことを受け、推定噴射量補正係数設定部６４が、上式（１）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を推定する（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ２３において、一致判定部６５は、補正係数偏差Ｄ_KAFが負の値である（即ち、補正係数偏差Ｄ_KAFが偏差閾値Ｄ_KAFthよりも小さい）と判定した場合には（ステップＳ２３のＮｏルート）、補正係数偏差Ｄ_KAFが、ステップＳ２１において一致判定部６５により演算された補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜未満になった（即ち、上式（５）の関係が成立した）か否かを判定する（ステップＳ２５）。

ここで、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が空燃比補正ゲインＧ_KAFよりも大きい場合（ステップＳ２５のＹｅｓルート）、一致判定部６５は、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正係数Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したとは推定せず、したがって、一致条件が満たされたとの判定は行なわない（ステップ図示略）。その後、一致条件が満たされたとの判定が一致判定部６５により行なわれなかったことを受け、推定噴射量補正係数設定部６４が、上式（３）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を設定する（ステップＳ２８）。なお、初回の制御サイクルのステップＳ２８において、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)には、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに記録された初期値が代入されるようになっている。

一方、補正係数偏差Ｄ_KAFの絶対値｜Ｄ_KAF｜が空燃比補正ゲインＧ_KAF以下である場合（ステップＳ２５のＮｏルート）、一致判定部６５は、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe(n)と目標推定噴射補正係数Ｋ_INJem(n)とが実質的に一致したと推定し、一致条件が満たされたとの判定を行なう（ステップ図示略）。その後、一致条件が満たされたとの判定が一致判定部６５により行なわれたことを受け、推定噴射量補正係数設定部６４が、上式（１）を用いて、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を推定する（ステップＳ２７）。

そして、ステップＳ２６〜Ｓ２８のいずれかにおいて推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)が推定されると、推定噴射量補正係数推定サブルーチンが終了し、再び、図２に示すメインルーチンに沿って制御が実行される。
つまり、図２に示すように、推定噴射量補正係数推定サブルーチン（ステップＳ１３）が終了すると、その後、正規補正量演算部６７が、ステップＳ１２で演算された実補正係数Ｋ_INJaと、ステップＳ２６〜Ｓ２８のいずれかで推定された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回値Ｋ_INJe(n)とを用いた計算により、正規補正係数Ｋ_INJnを演算する（ステップＳ１４）
その後、エンジン作動制御部６８が、ステップＳ１４において演算された正規補正係数Ｋ_INJnを用いて、インジェクタ２２による燃料噴射制御や、混合燃料中のアルコール濃度を推定する制御を実行する（ステップＳ１５）。

このように、様々な要因による外乱の影響を受けて変化する排気空燃比ＡＦ_ａがステップＳ１０において検出され、燃料噴射に対する補正量の目標推定値（即ち、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJem）と推定値（即ち、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe）とが一致しない事態が生じたとしても、本実施形態に係る本発明によれば、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeを速やかに且つ正確に推定することが出来るのである。

ここで、改めて、図４および図５のタイムチャートを用いて、本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置による制御について説明する。なお、これらの図４および図５のタイムチャート、並びに、本実施形態の変形例に係る本発明（後述する）の制御を示すタイムチャートである図６においては、説明の都合上、排気流れによる時間の遅れを実質的に無視しているものとする。

図４中、時点ｔ₁においてエンジン１２内に存する蒸発燃料Ｅ_GASが、蒸発燃料通路３１およびＰＣＶバルブ３２を通じてサージタンク２９へ流入すると、図４（Ｅ）に示すように、実排気空燃比ＡＦ_ａはリッチ化する。
すると、目標推定噴射量補正係数演算部６２によりＬＡＦＳ３８からリッチ化した実排気空燃比ＡＦ_ａが読み込まれ、図４（Ｂ）に示すように、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemがリーン方向に調整される。

しかしながら、図４（Ｄ）の実線として示すように、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemがリーン方向に調整されたとしても、インジェクタ２２から実際に噴射される燃料量、即ち、実燃料噴射量Ｆ_INJaは即座に大幅に変化するのではなく、ある程度の期間（ｔ₂〜ｔ₅の期間）をかけて徐々に減じられていくのである。
これは、燃料噴射に対する補正量の実際値、即ち、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeは、外乱によって急変する実排気空燃比ＡＦ_ａの変化に即座に追従することは出来ず、空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFずつでしか変化することが出来ないことによるものである（図４（Ｃ）参照）。

つまり、図４（Ｄ）に示すように、インジェクタ２２から実際に噴射される燃料量、即ち、実燃料噴射量Ｆ_INJaを、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに基づいて推定して得たとすると（図４（Ｄ）の破線参照）、その推定された燃料噴射量は実際値（図４（Ｄ）の実線）とは異なってしまう事態が生じるのである。
これに対して、本実施形態に係る本発明によれば、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeを速やかに且つ正確に推定することが出来るので、蒸発燃料を吸入した場合の実際の燃料噴射量補正係数を得ることが可能となる。燃料噴射量補正係数を使用する他制御を精度良く制御することが可能となる。

ここで、本実施形態に係る本発明においては、推定される推定噴射量補正係数Ｋ_INJeが目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに対してオーバシュートする事態が生じないようになっている点について、図５を用いて説明する。
今回（時点ｔ₄）において、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)と、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)との差である補正係数偏差Ｄ_KAFの大きさ（即ち、絶対値｜Ｄ_KAF｜）が、空燃比補正ゲイン設定部６６により設定された空燃比補正ゲインＧ_KAFよりも大きいことが、この図５から読み取れる。つまり、この図５には、時点ｔ_４においては、図３のフローチャートにおけるステップＳ２４のＹｅｓルートに合致した場合の状況が示されている。したがって、この場合、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)から空燃比補正ゲインＧ_KAFをさらに減じても、時点ｔ_４においては、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)をオーバシュートすることはない（図３のステップＳ２６）。

一方、時点ｔ₆においては、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)と目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)とが一致しており、したがって、補正係数偏差Ｄ_KAFがゼロになっている、即ち、補正係数偏差Ｄ_KAFが偏差閾値Ｄ_KAFthに一致している。つまり、この図５には、時点ｔ₆においては、図３のフローチャートにおけるステップＳ２２のＹｅｓルートに合致した場合の状況が示されている。したがって、この場合、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回値Ｋ_INJe(n-1)から空燃比補正ゲインＧ_KAFをさらに減じることなく、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回値Ｋ_INJe(n)を目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)に置き換える、換言すれば、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回値Ｋ_INJe(n)は目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemの今回値Ｋ_INJem(n)でクリップされるのである（図３のステップＳ２７）。

このように、本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの制御装置によれば、燃料噴射に対する補正量の実際値、即ち、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeを速やかに推定することが出来る。
また、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの前回推定値Ｋ_INJe(n-1)に対し空燃比補正ゲインＧ_KAFを増減することで、迅速かつ正確に推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)を推定することが出来る。

また、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの今回推定値Ｋ_INJe(n)が目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに対してオーバシュートすることを防ぐことが出来る。
また、空燃比補正ゲインＧ_KAFが補正係数偏差Ｄ_KAFを超えたか否かという比較的簡易な判定条件により、推定噴射補正係数Ｋ_INJeと目標推定噴射補正量Ｋ_INJemとが実質的に一致したか否かという判定することが出来る。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。その一例を以下に示す。
上述の実施形態においては、ＬＡＦＳ３８により排気の実空燃比ＡＦ_ａを検出する場合を例にとって説明したが、これに限定するものではない。例えば、ＬＡＦＳ３８に代えてストイキ近傍の空燃比を検出する一般的なＯ_２センサを用いるようにしても良い。

また、ＰＣＶバルブ３２が閉じられ、蒸発燃料Ｅ_GASがサージタンク２９へ流入しなくなった場合における制御の考え方は、リッチ化していた実排気空燃比ＡＦ_aがリーン化する、という点を除いて、実施形態の説明において図４および図５を用いて上述したように、閉じていたＰＣＶバルブ３２が開いた場合と原則的に同様である。
また、上述の実施形態においては、空燃比補正ゲイン設定部６６が、空燃比補正ゲインＧ_KAFを基準値で一定に保った場合について説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、図６に示すように、空燃比補正ゲイン設定部６６が、空燃比補正ゲインＧ_KAFを基準値よりも増大させた場合には（図６（Ａ）中時点ｔ_２参照）、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeの１制御サイクル当たりの変化量も増大する。

この場合、当然に、実燃料噴射量Ｆ_INJaの１制御サイクル当たりの変化量を、図４（Ｄ）に示した場合に比べて大きくすることが可能となり（図６（Ｄ）参照）、実排気空燃比ＡＦ_aを素早くストイキに収束させることが出来る（図６（Ｅ）参照）。
また、上述の実施形態においては、オイル温センサ４２によりオイル温度Ｔ_OIを直接的に検出する場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、オイル温度Ｔ_OIを間接的に推定してもよい。

また、上述の実施形態においては、エンジン１２が混合燃料エンジンである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ガソリンエンジンであっても良いし、ディーゼルエンジンであっても良い。
もっとも、エンジン１２として混合燃料エンジンを用いた場合には、アルコールとガソリンとの混合燃料のうちどの程度の量のアルコールが含まれているかの推定、即ち、混合燃料中のアルコール濃度を推定することが必要となるが、この場合であっても、推定噴射量補正係数Ｋ_INJeに基づいて、混合燃料中のアルコール濃度を推定するようにすれば、より高い精度でアルコール濃度を推定することが出来る。

つまり、アルコール濃度の推定を、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに基づいて行なうことも理論上は考えられるものの、空燃比に対する外乱が発生した場合（例えば、蒸発したオイル希釈燃料がエンジン１２に流入した場合）、燃料噴射量の補正量は、目標推定値（即ち、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJem）と実際値（即ち、推定噴射量補正係数Ｋ_INJe）とが一致しない事態が生じる。

この場合においても、アルコール濃度の推定を、目標推定噴射量補正係数Ｋ_INJemに基づいて行なうとすれば、その推定精度が低下してしまうため、過剰にアルコール濃度が高い或いは低いとの推定が行われることになってしまう。
これに対して、ＡＦＳ３８によって検出された実排気空燃比ＡＦ_aに基づいた実補正係数Ｋ_INJaと、推定噴射量推定部６２によって推定された推定噴射量補正係数Ｋ_INJeとを用いた計算により、外乱の影響を排除した燃料噴射量の補正量である正規補正係数Ｋ_INJnを求め、この正規補正係数Ｋ_INJnに基づいたアルコール濃度の推定を行なうことで、その推定精度が低下することを抑制することが出来るのである。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。

１０ 車両
１２ エンジン
２２ インジェクタ（燃料噴射手段）
３８ ＬＡＦＳ（実空燃比検出手段）
６２ 目標推定噴射量補正係数演算部（目標推定噴射量補正係数演算手段）
６３ 実噴射量補正係数演算部（実噴射量補正量演算手段）
６４ 推定噴射量補正係数設定部（推定噴射量補正量推定手段）
６５ 一致判定部（一致判定手段）
６６ 空燃比補正ゲイン設定部（空燃比補正ゲイン設定手段）
６７ 正規補正量演算部（正規補正量演算手段）
６８ エンジン作動制御部（エンジン作動制御手段）
ＡＦ_a 実排気空燃比（実空燃比）
Ｋ_INJa 実噴射量補正係数（実補正量）
Ｋ_INJe 推定噴射量補正係数（推定噴射量補正量）
Ｋ_INJem 目標推定噴射量補正係数（目標推定噴射量補正量）
Ｋ_INJn 正規補正係数（正規補正量）
Ｇ_KAF 空燃比補正ゲイン
Ｄ_KAF 補正量偏差

Claims (4)

1. エンジンの実空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   外乱の影響を反映するパラメータに応じて、該エンジンに設けられた燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量の目標推定値である目標推定噴射量補正量を設定する目標推定噴射量補正量設定手段と、
   該空燃比検出手段により検出された該実空燃比に応じて、該燃料噴射手段からの燃料噴射量の実補正量を演算する実噴射量補正量演算手段と、
   該燃料噴射手段からの目標燃料噴射量の単位期間当たりの変更量である空燃比補正ゲインを設定する空燃比補正ゲイン設定手段と、
   該目標推定噴射量補正量設定手段により設定された該目標推定噴射量補正量および該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインに基づき、該燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量の実際値を推定した推定噴射量補正量を設定する推定噴射量補正量設定手段と、
   該実噴射量補正量演算手段によって演算された該実補正量および該推定噴射量補正量設定手段によって推定された該推定噴射量補正量に基づき、外乱の影響を排除した該燃料噴射量の補正量である正規補正量を演算する正規補正量演算手段と、
   該正規補正量演算手段により演算された該正規補正量を用いて該エンジンを制御するエンジン作動制御手段とを備える
   ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
2. 該推定噴射量補正量設定手段は、
   前回設定された該推定噴射量補正量の前回値に対し該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインを増減することで該推定噴射量補正量の今回値を算出する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両用エンジンの制御装置。
3. 該推定噴射量補正量設定手段により設定された該推定噴射量補正量の前回値と該目標推定噴射量補正量設定手段によって設定された該目標推定噴射量補正量とが実質的に一致した場合に一致条件が成立したと判定する一致判定手段とをさらに備え、
   該推定噴射量補正量設定手段は、
   該一致判定手段により該一致条件が成立したと判定された場合には、該目標推定噴射量補正量を該推定噴射量補正量の今回推定値として設定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の車両用エンジンの制御装置。
4. 該一致判定手段は、
   該推定噴射量補正量と該目標推定噴射量補正量との差である補正量偏差を演算し、
   該空燃比補正ゲイン設定手段により設定された該空燃比補正ゲインが、該補正量偏差を超えると、該推定噴射量補正量と該目標推定噴射量補正量とが実質的に一致したと判定する
   ことを特徴とする、請求項３記載の車両用エンジンの制御装置。

Images