JP5590132B2

JP5590132B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5590132B2
Application number: JP2012534863A
Authority: JP
Inventors: 巧安澤; 研也丸山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-09-23
Also published as: EP2620626A1; WO2012039047A1; EP2620626B1; CN103119275A; US20130186374A1; JPWO2012039047A1; CN103119275B; US9297339B2; EP2620626A4

Description

本発明は、捕集した燃料蒸気をエアフローメーター下流の吸気中にパージして処理する燃料蒸気処理システムと、吸気負圧を利用して排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環システムとを備える内燃機関に適用される制御装置に関するものである。

車載内燃機関に搭載されるシステムとして、燃料タンクで発生した燃料蒸気をチャコールキャニスターに捕集するとともに、捕集した燃料蒸気をエアフローメーター下流の吸気中にパージして処理する燃料蒸気処理システムが知られている。こうした燃料蒸気処理システムを備える内燃機関では、燃料蒸気のパージを行うと、パージエアに含まれる燃料蒸気の分だけ、気筒内に燃料が余分に供給されることとなり、空燃比がオーバーリッチとなってしまう。そこで従来、燃料蒸気処理システムを備える車載内燃機関では、例えば特許文献１に見られるように、燃料蒸気のパージにより気筒内に余分に供給される燃料の量を求め、その分、インジェクターから噴射される燃料の量を減量補正することで、燃料蒸気のパージに伴う空燃比のオーバーリッチ化を抑制することがなされている。このときの燃料の減量補正量は、パージエアの燃料濃度の学習値とパージエアの流量とから求められるようになっている。

特開平７−３４９２１号公報

ところで、燃料蒸気のパージは、吸気負圧を利用して行われる。そのため、燃料蒸気のパージは、吸気負圧の大きい低負荷運転時に実施されるようになっている。ところが、内燃機関とモーターとの２つの動力源を備えるハイブリッド車両では、内燃機関の効率の低い低負荷運転を避けるようにしているため、燃料蒸気のパージを実施する機会は限られたものとなっている。そのため、燃料蒸気処理システムを備えるハイブリッド車両では、限られた機会に燃料蒸気を処理し切れるように、一時に大量のパージを実施するようにしている。

一方、車載内燃機関に搭載されるシステムとして、吸気負圧を利用して排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環システムも知られている。従来、排気再循環は、燃焼を緩慢としてＮＯｘの排出量を低減する目的でなされていたが、近年には、内燃機関の圧縮比を高めて燃費性能を向上させる目的で、より大量の排気再循環が行われるようになっている。

こうした再循環排気の大量導入を行う内燃機関において、上記のような大量パージを実施すると、次のような問題が発生する。すなわち、再循環排気の実施中に、燃料蒸気の大量パージが実施されると、パージエアの導入量の分だけ吸気通路中のエア量が増えて吸気負圧が減少し、その結果、排気再循環量が減少してしまう。そのため、こうした内燃機関では、大量パージが実施されると、見込んだよりも少ない排気再循環量しか得られなくなってしまうようになる。

また排気が再循環されると、燃焼が緩慢となることから、排気再循環システムを備える内燃機関では、排気再循環の実施に応じて点火時期を進角させる制御が行われる。こうした点火時期の進角は見込み通りに再循環排気が導入されていることを前提に実施されるため、排気再循環量が見込みよりも少ないと、点火時期が過進角されてしまうことになる。

更に吸気温が高くなるとノッキングが発生し易くなることから、多くの内燃機関では、点火時期を吸気温度に応じて補正するようにしている。こうした点火時期の吸気温度に応じた補正についても、大量パージによる実吸入空気量の増大や排気再循環量の見込み違いがあると、過補正となることがある。

また内燃機関の低回転運転領域は、振動や騒音の抑制のために吸気負圧が特に大きくされており、燃料蒸気のパージ量が増大し、大量の排気再循環が見込まれる。そのため、こうした低回転運転領域では、上記のような問題が特に顕著となっている。

なお、こうした問題は、ハイブリッド車両に限らず、再循環排気の大量導入と大量パージとを実施する内燃機関であれば、同様に発生し得るものとなっている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘らず、好適に機関制御を行う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。

上記目的を達成するため、本願に係る第１の発明は、捕集した燃料蒸気をエアフローメーター下流の吸気中にパージして処理する燃料蒸気処理システムと、吸気負圧を利用して排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環システムとを備える内燃機関に適用される制御装置であって、吸気中に導入されるパージエアの量に応じて当該内燃機関の体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方を補正する補正部を備え、その補正部によって補正された前記体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方は、点火時期を吸気温度に応じて補正するために用いられる吸気温度補正量の算出に用いられることをその要旨としている。また、本願に係る第２の発明は、上記補正部によって補正された前記体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方が、排気再循環量を調節するＥＧＲバルブの目標開度の算出に用いられることをその要旨としている。

大量パージが行われると、吸気通路に大量のパージエアが流入するため、エアフローメーターで計測された新気量を超える新気が燃焼室内に流入するようになる。そのため、エアフローメーターの計量結果に応じて求められた内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量が実情に合わなくなり、制御性が悪化するようになる。

その点、上記本願発明の内燃機関の制御装置では、吸気中に導入されるパージエアの量に応じて内燃機関の体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方が補正されるようになる。そのため、パージエアによる分の新気量を考慮した機関制御が可能となり、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘らず、好適に機関制御を行うことができるようになる。なお、ここでのシリンダー吸入空気量は、エアフローメーターによる吸入空気量の計測値ではなく、シリンダー（燃焼室）に実際に吸入される空気量を指している。

そして補正部によって補正された体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方は、点火時期を吸気温度に応じて補正するために用いられる吸気温度補正量の算出や、排気再循環量を調節するＥＧＲバルブの開度の算出に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を模式的に示す略図。同実施形態に採用される点火時期補正進角量算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用されるＶＶＴ最遅角でのベース点火時期算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用されるＶＶＴ補正進角量算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用される吸気温度補正量算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用されるＥＧＲ目標開度算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の制御装置は、内燃機関とモーターとの２つの駆動源を有するハイブリッド車両に搭載の内燃機関に適用されるものとなっている。

図１は、本実施の形態の適用される内燃機関の構成を示している。同図に示すように、この内燃機関は、吸気通路１、燃焼室２、及び排気通路３を備えている。
内燃機関の吸気通路１には、その上流から順に、吸入した空気を浄化するエアクリーナー４、吸気の温度を検出する吸気温度センサー５、吸気の流量を検出するエアフローメーター６が配設されている。また吸気通路１のエアフローメーター６の下流には、スロットルモーター７により駆動されて吸気の流量を調節するスロットルバルブ８、及び吸気中に燃料を噴射するインジェクター９が配設されている。そして吸気通路１は、吸気バルブ１０を介して燃焼室２に接続されている。ここで吸気バルブ１０は、開弁に応じて吸気通路１と燃焼室２とを連通し、閉弁に応じてその連通を遮断する。

なお、この内燃機関には、可変動弁機構１１が配設されている。可変動弁機構１１は、カムシャフトの回転位相を変更することで、吸気バルブ１０の開閉時期（バルブタイミング）を可変とするように構成されている。

一方、燃焼室２には、その内部に導入された燃料と空気との混合気を火花点火する点火プラグ１２が設置されている。そして燃焼室２は、排気バルブ１３を介して排気通路３に接続されている。ここで排気バルブ１３は、開弁に応じて燃焼室２と排気通路３とを連通し、閉弁に応じてその連通を遮断する。

排気通路３には、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサー１４が配設されている。また排気通路３の空燃比センサー１４の下流には、排気を浄化する触媒コンバーター１５が配設されている。

こうした内燃機関には、排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）システムが設置されている。ＥＧＲシステムは、排気通路３の触媒コンバーター１５の下流側と吸気通路１のスロットルバルブ８の下流側とを連通するＥＧＲ通路１６を備えている。なお、ＥＧＲ通路１６には、同通路を通じて再循環される排気を冷却するＥＧＲクーラー１７と、排気再循環量を調節するＥＧＲバルブ１８とが配設されている。

またこの内燃機関には、燃料タンク１９で発生した燃料蒸気を、スロットルバルブ８下流の吸気中に空気と共に放出して処理する燃料蒸気処理システムが設置されている。燃料蒸気処理システムは、燃料タンク１９で発生した燃料蒸気を吸着して捕集するキャニスター２０と、吸気中に導入されるパージエアの量（パージ空気量）を調節するパージバルブ２１とを備えて構成されている。

こうした内燃機関は、制御部としての電子制御ユニット２２により制御されている。電子制御ユニット２２は、機関制御に係る各種の演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）を備えている。また電子制御ユニット２２は、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）と、外部との信号の授受を媒介するインターフェイスとして機能する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）とを備えている。

こうした電子制御ユニット２２の入力ポートには、上記の吸気温度センサー５、エアフローメーター６、空燃比センサー１４の検出信号が入力されている。さらに電子制御ユニット２２の入力ポートには、機関出力軸であるクランクシャフト２３の回転位相を検出するクランクポジションセンサー２４、ノッキングの発生状況を検出するノックセンサー２５、スロットルバルブ８の開度を検出するスロットルセンサー２６などの検出信号も入力されている。

一方、電子制御ユニット２２の出力ポートには、スロットルモーター７、インジェクター９、可変動弁機構１１、点火プラグ１２などの、内燃機関各部に設けられた各種アクチュエーターの駆動回路が接続されている。そして電子制御ユニット２２は、それらアクチュエーターの駆動回路に指令信号を出力することで、機関制御を行っている。

さて、以上のように構成された本実施の形態では、電子制御ユニット２２は、点火時期制御に際して、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫについて、排気再循環量に応じた進角補正を行うようにしている。こうした点火時期についての補正進角量は、内燃機関の体積効率、機関回転速度ＮＥ及び機関冷却水温ＴＨＷに基づいて算出されるようになっている。ここで内燃機関の体積効率は、スロットルの動作に対する吸入空気量の応答をモデル化し、それを数式で表した吸気系モデル（エアモデルともいう）を用いて算出される。ただし、このエアモデルでは、ベーパーパージがシリンダー吸入空気量（燃焼室に吸入される空気の量）に与える影響が考慮されていないため、大量パージがなされると、このエアモデルで求められた体積効率は、実際の値から乖離してしまうようになる。そこで本実施の形態では、点火時期についての補正進角量の算出に使用する体積効率を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。

また本実施の形態では、点火時期制御に際して、可変動弁機構１１が最遅角に位置するときの、すなわちＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを算出するようにしている。そしてＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦからＶＶＴ最遅角でのベース点火時期ＡＢＳＥＦを算出するようにしている。ここでのＶＶＴ最遅角におけるＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦの算出は、シリンダー吸入空気量と機関回転速度ＮＥ等に基づいて行われる。このときのＶＶＴ最遅角での各点火時期の算出に、エアモデルで求められたシリンダー吸入空気量をそのまま用いると、大量パージの実施時には、そのシリンダー吸入空気量が実際の値から乖離してしまい、各点火時期の値が不適切となってしまうことがある。そこで本実施の形態では、これらＶＶＴ最遅角での点火時期の算出に使用するシリンダー吸入空気量についても、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。

図２は、上記点火時期についての補正進角量の算出に係る点火時期補正進角量算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に電子制御ユニット２２により繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２２はまずステップＳ１００において、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを算出する。パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭは、機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからパージエア量の瞬時値を算出するとともに、その算出した瞬時値を徐変処理することで求められている。

続くステップＳ１０１では、電子制御ユニット２２は、算出したパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭをＥＧＲ補正用体積効率ＫＬＳＭＷＰに反映させるようにしている。この反映は、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭをピストン押しのけ量ＫＰＡで除算した値を、パージエアの導入がないものとして求められた体積効率の基本値ＫＬＳＭＺＭに加算することで行われる。なお、ここでの体積効率の基本値ＫＬＳＭＺＭは、エアモデルを用いて求められたシリンダー吸入空気量の徐変値ＫＬＳＭをピストン押しのけ量ＫＰＡで除算することで求められるようになっている。なお、ピストン押しのけ量ＫＰＡとは、ピストンの排気動作に応じてシリンダーから押し出されるガスの体積であり、１シリンダー当りの排気量を言う。

続いて電子制御ユニット２２は、ステップＳ１０２において、機関回転速度ＮＥと、機関冷却水温ＴＨＷと、ステップＳ１０１で算出したＥＧＲ補正用体積効率ＫＬＳＭＷＰとをパラメーターとする三次元マップからＭＢＴ点火時期のベース補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＢを算出する。また電子制御ユニット２２は、続くステップＳ１０３において、機関回転速度ＮＥ、機関冷却水温ＴＨＷ及びＥＧＲ補正用体積効率ＫＬＳＭＷＰをパラメーターとする三次元マップからノック限界点火時期のベース補正進角量ＡＥＧＲＫＮＯＫＢを算出する。

その後、電子制御ユニット２２は、ステップＳ１０４において、排気再循環量の目標収束率ＲＥＧＲＰＬＵＳとステップＳ１０２で算出したＭＢＴ点火時期のベース補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＢとをパラメーターとする二次元マップから、ＭＢＴ点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳを算出する。また電子制御ユニット２２は、ステップＳ１０５において、排気再循環量の目標収束率ＲＥＧＲＰＬＵＳとステップＳ１０３で算出したノック限界時期のベース補正進角量ＡＥＧＲＫＮＯＫＢとをパラメーターとする二次元マップから、ノック限界点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＫＮＯＫＳを算出し、今回の本ルーチンの処理を終了する。

図３は、ＶＶＴ最遅角でのベース点火時期算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に電子制御ユニット２２により繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２２はまず、ステップＳ２００において、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを算出する。ここでのパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭも、機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからパージエア量の瞬時値を算出するとともに、その算出した瞬時値を徐変処理することで求められている。

続いて電子制御ユニット２２は、ステップＳ２０１において、算出したパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを点火時期算出用空気量ＫＬＳＰＫＷＰＧに反映させるようにしている。ここでの反映は、点火時期算出用空気量のベース値ＫＬＳＰＫにパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを加算することで行われる。点火時期算出用空気量のベース値ＫＬＳＰＫは、エアモデルより求められるシリンダー吸入空気量の将来の予測値と、同エアモデルより求められたシリンダー吸入空気量の徐変値との平均値として求められている。

続いて電子制御ユニット２２は、ステップＳ２０２において、点火時期算出用空気量ＫＬＳＰＫＷＰＧや機関回転速度ＮＥ等に基づいて、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦを算出する。また電子制御ユニット２２は、ステップＳ２０３において、点火時期算出用空気量ＫＬＳＰＫＷＰＧや機関回転速度ＮＥ等に基づいて、ＶＶＴ最遅角でのノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを算出する。

その後、電子制御ユニット２２は、ステップＳ２０４において、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦの最小値、すなわちより遅角側の値を、ＶＶＴ最遅角でのベース点火時期ＡＢＳＥＦに設定し、今回の本ルーチンの処理を終了する。

こうしてＭＢＴ点火時期及びのノック限界点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳ及びＶＶＴ最遅角でのベース点火時期ＡＢＳＥＦの算出を終えると、電子制御ユニット２２は、それらの値に基づいてＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴの算出を行う。図４は、こうしたＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴの算出に係るＶＶＴ補正進角量算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理もまた、規定の制御周期毎に電子制御ユニット２２により繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２２はまずステップＳ３００において、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴの算出を行う。このＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴの算出は、次のように行われる。すなわち、まずは機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからＭＢＴ点火時期のベース値ＡＭＢＴを求める。そして、その求められたベース値ＡＭＢＴをＭＢＴ点火時期のＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴＭＢＴＳ及び先に算出したＭＢＴ点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳで補正することで、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴが算出される。なお、ＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴＭＢＴＳは、現状のバルブタイミングに応じたＭＢＴ点火時期の補正進角量となっている。

続いて電子制御ユニット２２は、ステップＳ３０１において、ノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの算出を行う。このノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの算出は、次のように行われる。まず、機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからノック限界点火時期のベース値ＡＫＮＯＫＶＯＦを算出する。そしてそのベース値ＡＫＮＯＫＶＯＦを、ノック限界点火時期のＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴＫＮＯＫＳ及び先に算出したノック限界点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＫＮＯＫＳで補正することでノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫが求められる。なお、ＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴＫＮＯＫＳは、現状のバルブタイミングに応じたノック限界点火時期の補正進角量となっている。

次に電子制御ユニット２２は、ステップＳ３０２において、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの最小値、すなわちより遅角側の値を、現状のバルブタイミングでのベース点火時期ＡＢＳＥＮＯＷとして設定する。そして電子制御ユニット２２は、ステップＳ３０３において、そのＶＶＴ成り行きでのベース点火時期ＡＢＳＥＮＯＷから、先に算出したＶＶＴ最遅角でのベース点火時期ＡＢＳＥＦを減算した値を、点火時期のＶＶＴ補正進角量ＡＶＶＴに設定して、今回の本ルーチンの処理を終了する。

ところで、本実施の形態では、電子制御ユニット２２は、機関暖機中などにおいて、点火時期を吸気温度に応じて補正するようにしている。この点火時期の補正に用いられる吸気温度補正量は、シリンダー吸入空気量と吸気温度ＴＨＡとの二次元マップに基づいて算出されるようになっている。このときの吸気温度補正量の算出に、エアモデルで求められたシリンダー吸入空気量をそのまま用いると、大量パージの実施時には、そのシリンダー吸入空気量が実際の値から乖離してしまい、吸気温度補正量の値が不適切となってしまうことがある。そこで本実施の形態では、吸気温度補正量の算出に際しても、パージエア量に応じて補正したシリンダー吸入空気量を用いるようにしている。

図５は、こうした本実施の形態に採用される吸気温度補正量算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に電子制御ユニット２２により繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２２はまずステップＳ４００において、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを算出する。ここでのパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭも、機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからパージエア量の瞬時値を算出するとともに、その算出した瞬時値を徐変処理することで求められている。

次に電子制御ユニット２２は、ステップＳ４０１において、補正量算出用空気量ＫＬＡの算出を行う。ここで補正量算出用空気量ＫＬＡは、エアモデルで求められたシリンダー吸入空気量の徐変値ＫＬＳＭにパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを加算した値として求められている。

続いて電子制御ユニット２２は、吸気温度ＴＨＡとステップＳ４０１で算出された補正量算出用空気量ＫＬＡとをパラメーターとする二次元マップから、ノック限界点火時期用の吸気温度補正量を算出した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。ここで算出された吸気温度補正量は、機関暖機中のノック限界点火時期の算出時に、同ノック限界点火時期を補正するために使用される。

また本実施の形態では、電子制御ユニット２２は、ＥＧＲバルブ１８の開度を調整することで、吸気中に再循環される排気の量（排気再循環量）の制御を行っている。このときの排気再循環量の制御に際して、大量パージが実施されると、パージエアの分、吸気通路１を流れる空気量が増し、吸気負圧が減少するため、吸気負圧を用いて再循環される排気の量が減少するようになる。そこで本実施の形態では、大量パージが実施されても、適切な量の再循環排気が確保されるように、ＥＧＲバルブ１８の目標開度の算出に際して、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量を用いるようにしている。

図６は、こうした本実施の形態に採用されるＥＧＲ目標開度算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に電子制御ユニット２２により繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２２はまず、ステップＳ５００において、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭの算出を行う。ここでのパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭも、機関回転速度ＮＥ及びエアモデルで求められたシリンダー吸入空気量ＫＬからパージエア量の瞬時値を算出するとともに、その算出した瞬時値を徐変処理することで求められている。

次に電子制御ユニット２２は、ステップＳ５０１において、目標開度算出用空気量ＫＬＥの算出を行う。ここで目標開度算出用空気量ＫＬＥは、エアモデルで求められたシリンダー吸入空気量の徐変値ＫＬＳＭにパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭを加算した値として求められている。

続いて電子制御ユニット２２は、ステップＳ５０２において、目標開度算出用空気量ＫＬＥ、機関回転速度ＮＥ及び機関冷却水温ＴＨＷをパラメーターとする三次元マップからベース目標開度ＥＧＲＲＱＢを算出する。そして電子制御ユニット２２は、続くステップＳ５０３において、機関冷却水温ＴＨＷから水温補正率ＫＥＧＲＴＨＷを算出する。その後、電子制御ユニット２２は、次のステップＳ５０４において、その水温補正率ＫＥＧＲＴＨＷでベース目標開度ＥＧＲＲＱＢを補正してＥＧＲ目標開度Ｔ＿ＥＧＲＲＱを算出した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。

このように本実施の形態では、大量パージに伴う排気再循環量の減少や吸気負圧の減少に拘わらず、点火時期やその吸気温度補正量、ＥＧＲバルブ１８の目標開度の適切な設定を可能としている。こうした本実施の形態では、電子制御ユニット２２が、吸気中に導入されるパージエアの量に応じて当該内燃機関の体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方を補正する補正部に対応する構成となっている。

以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫについての、排気再循環量に応じた進角補正量の算出に使用する内燃機関の体積効率（ＥＧＲ補正用体積効率ＫＬＳＭＷＰ）を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。そのため、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの適正な進角補正を行うことができるようになる。

（２）本実施の形態では、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦの算出に使用するシリンダー吸入空気量（点火時期算出用空気量ＫＬＳＰＫＷＰＧ）を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。そのため、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを適正に求めることができるようになる。

（３）本実施の形態では、点火時期の吸気温度に応じた補正に用いる吸気温度補正量の算出に使用するシリンダー吸入空気量（補正量算出用空気量ＫＬＡ）を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。そのため、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、点火時期を吸気温度に応じて適正に補正することができるようになる。

（４）本実施の形態では、ＥＧＲバルブ１８の目標開度の算出に使用するシリンダー吸入空気量（目標開度算出用空気量ＫＬＥ）を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしている。そのため、大量パージの実施に伴う吸気負圧の減少に拘わらず、適切な量の排気再循環を行うことができるようになる。

以上説明した本実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、ＭＢＴ点火時期及びノック限界点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳを、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正された内燃機関の体積効率（ＥＧＲ補正用体積効率ＫＬＳＭＷＰ）に基づいて算出するようにしていた。これらＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳの算出は、体積効率の代わりにシリンダー吸入空気量を用いても行うことが可能である。その場合にも、その算出に使用するシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正するようにすれば、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの適正な進角補正を行うことができるようになる。

・上記実施の形態では、ＭＢＴ点火時期及びノック限界点火時期のＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳを、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正された内燃機関の体積効率又はシリンダー吸入空気量に基づいて算出するとともに、その算出に使用する内燃機関の体積効率をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正するようにしていた。なお、次のようにしても、ＭＢＴ点火時期Ｔ＿ＡＭＢＴ及びノック限界点火時期Ｔ＿ＡＫＮＯＫの適正な進角補正を行うことが可能である。すなわち、まずエアモデルの求めた体積効率やシリンダー吸入空気量をそのまま用いてＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳの算出を行う。そしてその算出された値をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正する。このようにした場合にも、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少をＥＧＲ補正進角量ＡＥＧＲＭＢＴＳ，ＡＥＧＲＫＮＯＫＳの値に反映することが可能である。

・上記実施の形態では、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量（点火時期算出用空気量ＫＬＳＰＫＷＰＧ）に基づいて算出するようにしていた。これらパラメーターの算出は、シリンダー吸入空気量の代わりに内燃機関の体積効率を用いても行うことが可能である。その場合にも、その算出に使用する内燃機関の体積効率をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正するようにすれば、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを適正に求めることができるようになる。

・上記実施の形態では、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量又は体積効率に基づいて算出するようにしていた。ここでエアモデルの求めた体積効率やシリンダー吸入空気量をそのまま用いてＶＶＴ最遅角での各点火時期の算出を行うとともに、その算出された値をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正することでも、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少をＶＶＴ最遅角での各点火時期の値に反映することが可能である。そのため、この場合にも、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、ＶＶＴ最遅角でのＭＢＴ点火時期ＡＭＢＴＢＶＯＦ及びノック限界点火時期ＡＫＮＯＫＢＶＯＦを適正に求めることができるようになる。

・上記実施の形態では、点火時期用の吸気温度補正量を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量（補正量算出用空気量ＫＬＡ）に基づいて算出するようにしていた。こうした吸気温度補正量の算出は、シリンダー吸入空気量の代わりに内燃機関の体積効率を用いても行うことが可能である。その場合にも、その算出に使用する内燃機関の体積効率をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正するようにすれば、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、点火時期の吸気温度を適正に行うことができるようになる。

・上記実施の形態では、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量又は体積効率に基づいて点火時期用の吸気温度補正量を算出するようにしていた。ここでエアモデルの求めた体積効率やシリンダー吸入空気量をそのまま用いて吸気温度補正量を求めるとともに、その求められた吸気温度補正量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正することでも、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少を吸気温度補正量の値に反映することが可能である。そのため、この場合にも、大量パージの実施に伴う排気再循環量の減少に拘わらず、点火時期を吸気温度に応じて適正に補正することができるようになる。

・上記実施の形態では、ＥＧＲバルブ１８の目標開度を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量（目標開度算出用空気量ＫＬＥ）に基づいて算出するようにしていた。こうした目標開度の算出は、シリンダー吸入空気量の代わりに内燃機関の体積効率を用いても行うことが可能である。その場合にも、その算出に使用する内燃機関の体積効率をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにより補正するようにすれば、大量パージの実施に伴う吸気負圧の減少に拘わらず、適切な量の排気再循環を行うことができるようになる。

・上記実施の形態では、ＥＧＲバルブ１８の目標開度を、パージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正されたシリンダー吸入空気量又は体積効率に基づいて算出するようにしていた。ここでエアモデルの求めた体積効率やシリンダー吸入空気量をそのまま用いて目標開度を求めるとともに、その求められた目標開度をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正することでも、大量パージの実施に伴う吸気負圧の減少をＥＧＲバルブ１８の目標開度の値に反映することが可能である。そのため、この場合にも、大量パージの実施に伴う吸気負圧の減少に拘わらず、適切な量の排気再循環を行うことができるようになる。

・上記実施の形態では、ＥＧＲバルブ１８の目標開度、あるいはその算出に使用される内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正することで、適正な排気再循環量を確保するようにしていた。一方、排気再循環量に制御目標を設定し、その制御目標が得られるようにＥＧＲバルブ１８の制御を行うことも考えられる。そうした場合にも、大量パージが行われると、見込み通りの排気再循環量が得られなくなってしまうことから、機関運転状態に応じて設定された排気再循環量の制御目標値に実現不能な値が設定されてしまうことがある。その点、吸気中に導入されるパージエアの量に応じて排気再循環量の制御目標値、あるいはその算出に使用される内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭにて補正するようにすれば、パージエアの流入に伴う減少を考慮して、排気再循環量の制御目標値を設定することができるようになる。

・上記実施の形態では、ＥＧＲバルブ１８の目標開度及び排気再循環量の制御目標値、あるいはそれらの算出に使用される内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにしていた。一方、機関運転状況に応じて排気再循環量あるいは排気再循環率の推定を行う場合にも、大量パージに伴う吸気負圧の減少が生じれば、その推定結果が実際の値と乖離してしまうことがある。そうした場合にもその推定値、あるいはその推定に使用する内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにすれば、大量パージに伴う吸気負圧の減少に拘わらず、排気再循環量や排気再循環率を適正に算出することができるようになる。なお、ここでの排気再循環率とは、排気再循環量と新気吸入量との和に対する排気再循環量の比率を指している。

・上記実施の形態では、吸気中に導入されるパージエアの量に応じて補正した内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量に基づいて、点火時期、その吸気温度補正量及びＥＧＲバルブ１８の目標開度の算出を行うようにしている。なお、これら以外の機関制御パラメーターでも、排気再循環量に相関を有するパラメーターであれば、大量パージに伴う排気再循環量の減少に影響を受けることになる。そのため、そうした排気再循環量に相関する機関制御パラメーターの算出に使用する体積効率やシリンダー吸入空気量をパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて補正するようにすれば、大量パージに伴う排気再循環量の減少に拘わらず、適切にその値を設定することができるようになる。また、そうした機関制御パラメーターをパージエア量ＫＬＰＧＲＳＭに応じて直接補正することによっても、同様の効果を奏することが可能である。

・上記実施の形態では、エアモデルを用いて内燃機関の体積効率やシリンダー吸入空気量を求めるようにしていたが、体積効率やシリンダー吸入空気量の算出を別の方法で行うようにしても良い。例えばエアフローメーター６の計測値から体積効率やシリンダー吸入空気量を求めるようにしても良い。

・上記実施の形態では、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合を説明したが、本発明は、再循環排気の大量導入と大量パージとを実施する内燃機関であれば、同様に適用することが可能である。

１…吸気通路、２…燃焼室、３…排気通路、４…エアクリーナー、５…吸気温度センサー、６…エアフローメーター、７…スロットルモーター、８…スロットルバルブ、９…インジェクター、１０…吸気バルブ、１１…可変動弁機構、１２…点火プラグ、１３…排気バルブ、１４…空燃比センサー、１５…触媒コンバーター、１６…ＥＧＲ通路、１７…ＥＧＲクーラー、１８…ＥＧＲバルブ、１９…燃料タンク、２０…キャニスター、２１…パージバルブ、２２…電子制御ユニット、２３…クランクシャフト、２４…クランクポジションセンサー、２５…ノックセンサー、２６…スロットルセンサー。

Claims

捕集した燃料蒸気をエアフローメーター下流の吸気中にパージして処理する燃料蒸気処理システムと、吸気負圧を利用して排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環システムとを備える内燃機関に適用される制御装置であって、
吸気中に導入されるパージエアの量に応じて当該内燃機関の体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方を補正する補正部を備え、その補正部によって補正された前記体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方は、点火時期を吸気温度に応じて補正するために用いられる吸気温度補正量の算出に用いられる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
捕集した燃料蒸気をエアフローメーター下流の吸気中にパージして処理する燃料蒸気処理システムと、吸気負圧を利用して排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環システムとを備える内燃機関に適用される制御装置であって、
吸気中に導入されるパージエアの量に応じて当該内燃機関の体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方を補正する補正部を備え、その補正部によって補正された前記体積効率及びシリンダー吸入空気量の少なくとも一方は、排気再循環量を調節するＥＧＲバルブの目標開度の算出に用いられる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。