JP5949218B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
ここで、排気通路上の空燃比センサーで検出された空燃比とパージガスの濃度及びパージガス流量との関係をグラフ化して図7に例示する。このグラフは、任意の空燃比のパージガスと理論空燃比の新気との混合気をシリンダーに供給したときのパージガスの濃度,パージガス流量及びセンサーで検出される空燃比の三者の関係を示している。この関係を利用すれば、パージガス流量と空燃比とからパージガスの濃度を推定することが可能である。
なお、空燃比の演算精度を高めることができれば、パージガスの濃度の推定精度も向上する。しかし、空燃比センサーの個体差による検出精度のばらつきや、経年劣化による検出誤差の発生を防止することは困難である。そのため、市販の車両に実装されるエンジンの制御装置においては、空燃比の演算精度に左右されないパージガスの濃度演算を実現するための制御手法が模索されているという実情がある。
なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
また、前記空燃比演算手段で演算された前記空燃比と前記パージ率演算手段で演算された前記パージ率とに基づき、前記パージガスの濃度を演算する濃度演算手段を備える。さらに、前記パージ率演算手段で演算された前記パージ率に基づき、前記濃度演算手段に前記濃度の演算を許可又は禁止する判定手段を備える。
(2)また、前記判定手段は、前記パージ率が所定率以上であるときに、前記濃度演算手段に前記濃度の演算値を更新させ、前記パージ率が前記所定率未満であるときに、前記濃度演算手段に前記濃度の前回値を維持させることが好ましい。
なお、ここでいう「空気量」は、エンジンの筒内へ導入される(導入された)空気の体積や質量、又はこれらに対応するパラメーターを含み、例えば充填効率や体積効率等を含む。
(4)この場合、前記判定手段は、前記燃料量補正係数の変化が所定量以上となる運転状態のときに、前記濃度の演算を禁止し、前記燃料量補正係数の変化が所定量未満となる運転状態のときに、前記濃度の演算を実施させることが好ましい。
ここでいう「前記燃料量補正係数の変化が所定量以上となる運転状態」とは、前記燃料量補正係数が急変しやすいエンジン運転状態であり、例えば前記空燃比演算手段で演算された前記空燃比と目標空燃比とが大きくずれやすい運転状態である。
前記フィードバック噴射制御とは、排気系に設けられた空燃比センサーの検出値を用いて、燃料噴射量を増減補正する制御である。この制御では、例えば筒内でストイキ燃焼(空燃比が理論空燃比近傍の状態での燃焼)が実現されるように、燃料噴射量が補正される。一方、オープンループ噴射制御とは、空燃比センサーの検出値を用いた補正が実施されない制御である。
[1−1.エンジン]
本実施形態のエンジンの制御装置は、図1に示す車載のガソリンエンジン10に適用される。ここでは、多気筒のエンジン10に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン16は、中空円筒状に形成されたシリンダー19の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン16の上面とシリンダー19の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室26として機能する。
ピストン16の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト17の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン16の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト17の回転運動に変換される。
吸気ポート11内には、燃料を噴射するインジェクター18が設けられる。インジェクター18から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置1によって制御される。また、インジェクター18よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド20(以下、インマニと呼ぶ)が設けられる。
スロットルボディ22のさらに上流側には吸気通路24が接続され、吸気通路24のさらに上流側にはエアフィルターが介装される。これにより、エアフィルターで濾過された新気が吸気通路24及びインマニ20を介してエンジン10の各シリンダー19に供給される。
エキマニ25よりも下流側の任意の位置には、燃焼室26内で燃焼した混合気の空燃比AFを把握するための空燃比センサー32が設けられる。この空燃比センサー32は、例えば、酸素濃度センサーやLAFS(リニア空燃比センサー)等であり、排気中に含まれる酸素成分等の濃度に対応する排気空燃比情報を検出するものである。
上記の各種センサー32〜37で取得された排気空燃比情報,吸気流量Q,冷却水温WT,回転速度Ne,アクセル操作量APS,ブレーキ液圧BRKの各情報は、エンジン制御装置1に伝達される。
上記のエンジン10を搭載する車両には、エンジン制御装置1(Engine Electronic Control Unit,制御装置)が設けられる。このエンジン制御装置1は、マイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、ブレーキ制御装置,変速機制御装置,車両安定制御装置,空調制御装置,電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置1以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
エンジン制御装置1で実施される空燃比制御について説明する。シリンダー19に導入される混合気の空燃比は、スロットルバルブ23の開度S1,パージ弁31の開度S2,インジェクター18からの燃料噴射量及びパージガス濃度によって決定される。これらのパラメーターのうち、開度S1,S2及び燃料噴射量は、エンジン制御装置1の制御対象であり、エンジン制御装置1が主体的に変更可能である。
A.エンジン10が始動してからの経過時間が所定時間以内である
B.空燃比センサー32が冷えた状態である
C.エンジン10の冷却水温が暖機温度以下である
例えば、パージガス空燃比AFPRGが目標空燃比AFTGTに等しいときにKAF_PRG=1.0となり、パージガス空燃比AFPRGが目標空燃比AFTGTよりもリッチであるときにはKAF_PRG>1.0となり、パージガス空燃比AFPRGが目標空燃比AFTGTよりもリーンであるときにはKAF_PRG<1.0となる。なお、目標空燃比AFTGTが理論空燃比であるとき、パージガス濃度推定値KAF_PRGはパージガスの当量比に相当するパラメーターとなる。
条件1.パージ率RPRGが所定率RTH未満である
条件2.エンジン10が急加減速状態である
条件3.エンジン10が低負荷状態である
条件4.オープンループ噴射制御を実施中である
条件5.条件1〜4の全てが不成立となってから所定の影響時間が経過した
この影響時間は、パージガスの吸気応答遅れ時間と排気応答遅れ時間とを合わせた遅れ時間に相当する。吸気応答遅れ時間とは、パージ弁31を通過したパージガスがシリンダー19に導入されるまでの遅れ時間であり、例えばパージ弁31が開放されてから吸気行程が開始されるまでのタイムラグや、吸気抵抗,吸気慣性の影響による遅れ時間がこれに含まれる。また、排気応答遅れ時間とは、パージガスがシリンダー19に導入された後、燃焼後の排気が空燃比センサー32の近傍に到達するまでの遅れ時間であり、例えば吸気行程から排気行程までの燃焼サイクルに要する遅れ時間や、排気抵抗,排気慣性の影響による遅れ時間がこれに含まれる。
時刻0にパージ弁31が開放されると、空燃比の理論値は、図3中に太実線で示すように階段状に変化する。一方、パージ弁31を通過したパージガスは直ちにシリンダー19内に導入されるわけではなく、図3中に細実線で示すように吸気応答遅れ,排気応答遅れを伴って、空燃比センサー32の近傍に到達する。そのため、センサー空燃比AFは時刻0から遅れて徐々に変化する。
図5は、エンジン制御装置1において、パージガス濃度推定値KAF_PRGの演算を許可又は禁止する際の判定手法を例示するフローチャートである。このフローは、予め設定された所定周期(例えば、数十[ms]サイクル)で繰り返し実施される。フロー中の記号Fは、パージガス濃度推定値KAF_PRGの演算が許可された状態であるのか、それとも禁止された状態であるのかを意味するフラグであり、F=0が許可状態,F=1が禁止状態にそれぞれ対応する。また、記号Cは、パージガスの影響時間を計測するためのカウンター値(変数)である。
ステップA30では、目標空燃比AFTGTとセンサー空燃比AFとに基づき、パージ濃度演算部4で燃料量補正係数KFB_PRGが演算される。なお、上記の式1に基づいてパージガス濃度推定値KAF_PRGを演算する場合には、本ステップを省略してもよい。
続くステップA130では、禁止期間演算部7において、充填効率Ecに応じた大きさのカウンター加算値Aが設定される。このカウンター加算値Aは、充填効率Ecが高いほど大きな値を持つ。禁止期間演算部7では、例えば図4に記載されたようなマップに基づき、充填効率Ecに対応する行程数の逆数がカウンター加算値Aとして設定される。
上記のエンジン制御装置1による制御のうち、パージガスの影響時間を計測する点について、従来の計測手法と比較したときの作用の違いを、図6を用いて説明する。図6(a)に示すように、時刻t4のパージ率RPRGは所定率RTH以下であり、条件1が成立するためパージガス濃度推定値KAF_PRGの演算が禁止された状態である。その後の時刻t5にパージ率RPRGが上昇して所定率RTHを超えると、条件1が不成立となる。このとき、条件2〜4についても不成立であれば、禁止期間演算部7でパージガスの影響時間が演算される。例えば、上記のエンジン制御装置1では、充填効率Ecに対応する行程数の逆数の積算値が所定値以上となるまでの時間が、パージガスの影響時間とされる。
このように、本実施形態のエンジン制御装置1によれば、以下のような作用,効果が得られる。
(1)上記のエンジン制御装置1では、パージ率RPRGに基づいてパージガス濃度推定値KAF_PRGの演算を実施するか否かが判定される。これにより、図2に示すように、センサー空燃比AFがわずかに変化しただけでパージガス濃度推定値KAF_PRGの演算誤差が増大するような状態での演算を未然に防ぐことができ、推定精度の高いパージガス濃度推定値KAF_PRGを求めることができる。例えば、空燃比センサー32の個体差による検出精度のばらつきや、経年劣化による検出誤差が生じたとしても、パージガス濃度推定値KAF_PRGの推定精度を低下しにくくすることができる。
さらに、このような高精度のパージガス濃度推定値KAF_PRGを用いて燃料噴射量やパージ弁31の開度を制御することで、空燃比の制御性を向上させることができる。
なお、上記の条件2,3が不成立の状態では目標空燃比AFTGTとセンサー空燃比AFとのずれ量が変化しにくく、燃料量補正係数KFB_PRGが安定しやすい。このような安定した燃料量補正係数KFB_PRGに基づいてパージガス濃度推定値KAF_PRGの演算が実施されるため、パージガス濃度推定値KAF_PRGの演算精度を向上させることができる。
上記のエンジン制御装置1で実施される制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上記の条件1ではパージ率RPRGが所定率RTH未満であるか否かが判定されているが、この所定率RTHの値をセンサー空燃比AFや燃料量補正係数KFB_PRGに応じて変更してもよい。
なお、上述の実施形態におけるエンジン10の種類は任意であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン,その他の燃焼形式のエンジンを用いることができる。
2 空燃比演算部(空燃比演算手段)
3 パージ率演算部(パージ率演算手段)
4 パージ濃度演算部(濃度演算手段)
5 充填効率演算部(空気量演算手段)
6 判定部(判定手段)
7 禁止期間演算部(禁止期間演算手段)
8 制御部
10 エンジン
23 スロットルバルブ
31 パージ弁
32 空燃比センサー
KAF_PRG パージガス濃度推定値
RPRG パージ率
KFB_PRG 燃料量補正係数
AF 空燃比(センサー空燃比)
Claims (8)
- 燃料タンクからの蒸発燃料を含むパージガスを吸気系に導入するエンジンの制御装置において、
前記エンジンの空燃比を演算する空燃比演算手段と、
前記パージガスの導入割合に相当するパージ率を演算するパージ率演算手段と、
前記空燃比演算手段で演算された前記空燃比と前記パージ率演算手段で演算された前記パージ率とに基づき、前記パージガスの濃度を演算する濃度演算手段と、
前記パージ率演算手段で演算された前記パージ率に基づき、前記濃度演算手段に前記濃度の演算を許可又は禁止する判定手段と、
前記エンジンの筒内に導入される空気量を演算する空気量演算手段と、
前記空気量演算手段で演算された前記空気量の履歴に基づき、前記濃度演算手段における前記濃度の演算を禁止する期間を演算する禁止期間演算手段と、を備えた
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 前記判定手段は、
前記パージ率が所定率以上であるときに、前記濃度演算手段に前記濃度の演算値を更新させ、
前記パージ率が前記所定率未満であるときに、前記濃度演算手段に前記濃度の前回値を維持させる
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段が、
前記空燃比演算手段で演算された前記空燃比と目標空燃比とのずれ量に相関する燃料量補正係数に基づき、前記濃度演算手段に前記濃度の演算を許可又は禁止する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段は、
前記燃料量補正係数の変化が所定量以上となる運転状態のときに、前記濃度の演算を禁止し、
前記燃料量補正係数の変化が所定量未満となる運転状態のときに、前記濃度の演算を実施させる
ことを特徴とする、請求項3記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段が、前記エンジンの急加減速時に前記濃度の演算を禁止し、前記エンジンの急加減速時以外で前記濃度の演算を実施させる
ことを特徴とする、請求項3又は4記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段は、前記エンジンに作用する負荷が所定量以下であるときに前記濃度の演算を禁止し、前記負荷が所定量を超えるときに前記濃度の演算を実施させる
ことを特徴とする、請求項3〜5の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段は、
フィードバック噴射制御が実施されているときに前記濃度の演算を実施させ、
オープンループ噴射制御が実施されているときに前記濃度の演算を禁止する
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記判定手段が、前記濃度の演算を許可又は禁止する条件を前記空燃比に応じて変更する
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。
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