JP6822350B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
1.内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクからの燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタから吸気通路への流体の流量を調節する調節装置とを備える内燃機関を制御対象とし、前記内燃機関の燃焼室に充填される空気量に基づき、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、空燃比の検出値と目標値との差を入力とする積分要素の出力値に基づき、前記検出値を前記目標値にフィードバック制御するために前記ベース噴射量を補正するフィードバック処理と、前記フィードバック処理によって補正された前記ベース噴射量に基づき前記燃料噴射弁を操作する噴射弁操作処理と、前記キャニスタから前記吸気通路への流体の流量を制御すべく前記調節装置を操作するパージ制御処理と、前記パージ制御処理によって前記流体の流量がゼロよりも大きい値に制御されているときに前記充填される空気量が減少することを条件に、前記積分要素の値を、前記ベース噴射量の減量補正比率が小さくなる側に制限する補正制限処理と、を実行する。
図1に示す内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられており、スロットルバルブ14の下流には、燃料噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気や燃料噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画される燃焼室24に流入する。燃焼室24に流入した空気と燃料との混合気は、点火装置26の火花放電によって燃焼に供される。この燃焼によって生じる燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランク軸28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として、排気通路32に排出される。排気通路32には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒(触媒34)が設けられている。
目標パージ率算出処理M10は、負荷率KLや後述のパージ濃度学習値Lpに基づき、目標パージ率Rpを算出する処理である。ここで、パージ率とは、キャニスタ44から吸気通路12に流入する流体の流量を吸入空気量Gaで割った値であり、目標パージ率Rpは、制御上のパージ率の目標値である。また、負荷率KLは、燃焼室24内に充填される空気量を示すパラメータであり、CPU82により、吸入空気量Gaに基づき算出される。負荷率KLは、基準流入空気量に対する、1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ここで、基準流入空気量は、スロットルバルブ14の開口度を最大としたときの1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度NEに応じて可変設定される量としてもよい。なお、回転速度NEは、CPU82により、クランク角センサ90の出力信号Scrに基づき算出される。
パージ濃度学習処理M28は、上記補正比率δに基づき、パージ濃度学習値Lpを算出する処理である。パージ濃度学習値Lpは、キャニスタ44から吸気通路12への燃料蒸気の流入に起因した、目標空燃比に制御する上で必要な噴射量に対するベース噴射量Qbのずれを補正する補正比率を、パージ率の1%当たりに換算した値である。ここで、本実施形態では、目標パージ率Rpが「0」よりも大きい値に制御されているときのフィードバック操作量KAFが「1」からずれる要因を、すべてキャニスタ44から吸気通路12に流入した燃料蒸気によるものとみなす。すなわち、補正比率δを、キャニスタ44から吸気通路12への燃料蒸気の流入に起因した、目標空燃比に制御する上で必要な噴射量に対するベース噴射量Qbのずれを補正する補正比率とみなす。しかし、補正比率δは、パージ率に依存するものであることから、本実施形態では、パージ濃度学習値Lpをパージ率の1%当たりの値「δ/Rp」とする。
補正処理M36は、ベース噴射量Qbに補正係数算出処理M34の出力値を乗算することによって、要求噴射量Qdを算出する処理である。噴射弁操作処理M38は、燃料噴射弁16から噴射される燃料量が要求噴射量Qdに応じた量となるように燃料噴射弁16を操作すべく、燃料噴射弁16に操作信号MS2を出力する。
なお、CPU82は、S36の処理が完了する場合、図3に示す一連の処理を一旦終了する。
条件(ウ):要求パージ補正比率Dpdが、第1閾値DpdLよりも小さい旨の条件。ここで第1閾値DpdLは、負の値である。本実施形態では、第1閾値DpdLは、規定比率PMAXよりも小さい値に設定されている。この条件を満たす場合には、キャニスタ44からの燃料蒸気によってベース噴射量が目標空燃比とするうえで要求される噴射量に対して過剰となることをパージ補正比率Dpによるフィードフォワード制御によっては十分に抑制できないため、フィードバック制御が仮にないとすると、要求噴射量Qdが目標空燃比とするうえで過剰な値となりうる。
ここで本実施形態の作用を説明する。
(1)Nレンジにおいて負荷率KLの変化量ΔKLが所定量ΔN以下である場合、目標パージ率Rpをゼロに制限し、Dレンジにおいては負荷率KLの変化量ΔKLが所定量ΔN以下であっても目標パージ率Rpをゼロに制限しないこととした。NレンジからDレンジに切り替わる場合、クランク軸28に加わる負荷が大きくなることから、噴射量が少ないと、内燃機関10が意図せずして停止する、いわゆるエンジンストールが生じやすくなる。ここで、負荷率KLが減少する状況において、DレンジであるかNレンジであるかにかかわらず目標パージ率Rpをゼロとする場合には、キャニスタ44からの燃料蒸気に起因して積分要素の値Iがベース噴射量Qbを過度に減量補正する値とならない。このため、キャニスタ44からの燃料蒸気に起因してエンジンストールが生じる懸念を払拭することができる。ただし、この場合、キャニスタ44から燃料蒸気を放出させることができない期間が伸長する。これに対し、本実施形態では、Nレンジに限って、負荷率KLの変化量ΔKLが所定量ΔN以下であることを条件に目標パージ率Rpをゼロとする。Nレンジにおいて目標パージ率Rpをゼロとする場合、Nレンジにおいて、キャニスタ44からの燃料蒸気に起因して積分要素の値Iがベース噴射量の減量補正比率を過度に大きくする値となることがない。しかも、Dレンジにおいてはキャニスタ44から吸気通路12に燃料蒸気を放出することができる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]調節装置は、パージバルブ46に対応し、パージ制御処理は、目標パージ率算出処理M10およびパージバルブ操作処理M12に対応し、補正制限処理は、S46,S60,S62の処理に対応する。なお、S34の処理等に鑑みると、定常状態では上記の条件(ウ)が成立しないことから、上記の条件(ウ)が成立するのは、燃焼室24内に充填される空気量が減少する場合であり、上記(ウ)の条件によって、「充填される空気量が減少することを条件に」、S46の処理が実行されている。[2]抑制処理は、パージバルブ操作処理M12が吸入空気量Gaおよび目標パージ率Rpに応じて、パージバルブ46に操作信号MS4を出力することに対応する。[3]減量補正処理は、要求補正比率算出処理M30、ガード処理M32、補正係数算出処理M34、および補正処理M36に対応する。また、減量補正比率と対比される所定比率は、規定比率PMAXの絶対値に対応する。[4]S42の上記(ウ)の条件(Dpd<DpdL)に対応する。[5]切替装置は、有段変速装置60に対応し、伝達状態はDレンジに対応し、遮断状態はNレンジに対応し、パージ制御処理は、S16〜S20,S24〜S28,S36の処理に対応する。なお、減少速度は、変化量ΔKLに対応し、減少速度に対比される所定速度は、上記所定量ΔNの絶対値に対応する。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・「フィードバック処理について」
上記実施形態では、比例要素、積分要素、微分要素の各出力値の和を、補正比率δとしたが、これに限らない。たとえば、比例要素および積分要素の出力値の和を補正比率δとしてもよく、またたとえば積分要素の出力値を補正比率δとしてもよい。
上記実施形態では、積分要素Iのみならず、補正比率δについてもその絶対値をガード値δth以上に制限したが、これに限らない。
上記実施形態では、ベース噴射量Qbを、フィードバック操作量KAF、空燃比学習値LAFおよびパージ補正比率Dpによって補正した値を要求噴射量Qdとしたが、これに限らない。たとえば、下記「減量補正処理について」の欄に記載したようにパージ補正比率Dpを用いることなく、ベース噴射量Qbをフィードバック操作量KAFおよび空燃比学習値LAFによって補正した値を要求噴射量Qdとしてもよい。またたとえば、ベース噴射量Qbをフィードバック操作量KAFによって補正した値を要求噴射量Qdとしてもよい。
上記実施形態では、充填される空気量の減少に起因してキャニスタ44から吸気通路12に流入する流体の流量が増加することを抑制するようにパージバルブ46を操作する抑制処理の入力パラメータとしては、吸入空気量Gaに限らない。たとえば負荷率KLや吸気圧であってもよい。
パージ補正比率Dpの絶対値を規定比率PMAXの絶対値以下に制限する処理は必須ではない。この処理を設けなくても、たとえば、要求パージ補正比率Dpdを目標パージ率Rpとパージ濃度学習値Lpとの積とする場合には、燃料噴射弁16の付近の実際の燃料蒸気割合が一旦増加した後減少することを、要求パージ補正比率Dpdに反映できない。このため、積分要素の値Iによるベース噴射量Qbの減量補正比率が過度に大きくなるおそれがあることから、積分要素の値Iによる減量補正比率を小さくなる側に制限することが有効である。
・「パージ制御処理について」
上記実施形態では、要求パージ率Rp0を、負荷率KLに応じて可変設定したが、要求パージ率Rp0を可変設定するパラメータとしては、負荷率KLに限らない。また、要求パージ率Rp0を固定値としてもよい。また、パージバルブ46の開口度を全閉または所定の開口度に2値的に制御するものであってもよい。この場合、負荷率KLが減少すると、パージ率が定常的に増加する。これにより、積分要素の値Iによる減量補正比率が大きくなり、オーバーシュートによって、要求噴射量Qdが過度に小さくなるおそれがあるため、減量補正比率を制限することは有効である。
キャニスタから吸気通路への流体の流量を調節する調節装置としては、パージバルブ46に限らない。たとえば、キャニスタ44内の流体を吸引して吸気通路12に吐出するポンプを備えて調節装置を構成してもよい。ポンプを備える構成は、内燃機関10が過給機を備える場合に特に有効である。
切替装置としては、有段変速装置60に限らない。たとえば、内燃機関10のクランク軸と回転電機の回転軸と駆動輪とのそれぞれに機械的に連結される遊星歯車機構と上記回転電機とを備えて切替装置を構成してもよい。この場合、回転電機のトルクをゼロとすることにより、クランク軸から駆動輪への動力の伝達を遮断することができる。
制御装置としては、CPU82とROM84とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)〜(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
燃料噴射弁としては、吸気通路12に燃料を噴射するものに限らず、たとえば燃焼室24に燃料を噴射するものであってもよい。
Claims (5)
- 燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクからの燃料蒸気を捕集するキャニスタと、前記キャニスタから吸気通路への流体の流量を調節する調節装置とを備える内燃機関を制御対象とし、
前記内燃機関の燃焼室に充填される空気量に基づき、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
空燃比の検出値と目標値との差を入力とする積分要素の出力値に基づき、前記検出値を前記目標値にフィードバック制御するために前記ベース噴射量を補正するフィードバック処理と、
前記フィードバック処理によって補正された前記ベース噴射量に基づき前記燃料噴射弁を操作する噴射弁操作処理と、
前記キャニスタから前記吸気通路への流体の流量を制御すべく前記調節装置を操作するパージ制御処理と、
前記パージ制御処理によって前記流体の流量がゼロよりも大きい値に制御されているときに前記充填される空気量が減少することを条件に、前記積分要素の値を、前記ベース噴射量の減量補正比率が小さくなる側に制限する補正制限処理と、を実行する内燃機関の制御装置。 - 前記パージ制御処理は、前記充填される空気量が減少する場合、当該減少に起因して前記キャニスタから前記吸気通路に流入する流体の流量が増加することを抑制するように前記調節装置を操作する抑制処理を含む請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記キャニスタから前記吸気通路に流入する燃料蒸気の流量に基づき、前記ベース噴射量を減量補正する減量補正処理を実行し、
前記噴射弁操作処理は、前記フィードバック処理および前記減量補正処理によって補正された前記ベース噴射量に基づき前記燃料噴射弁を操作するものであり、
前記減量補正処理には、前記ベース噴射量の減量補正比率が所定比率以下となるように制限が設けられている請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記補正制限処理は、前記燃焼室に流入する前記燃料蒸気の量が前記ベース噴射量に占める割合が前記所定比率を上回ることを条件に実行される請求項3記載の内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関のクランク軸には、駆動輪への動力の伝達状態と遮断状態とを切り替える切替装置が連結されており、
前記パージ制御処理は、前記遮断状態において前記充填される空気量の減少速度が所定速度以上である場合、前記キャニスタから前記吸気通路への流体の流量をゼロに制限し、前記伝達状態においては前記充填される空気量の減少速度が前記所定速度以上であっても前記流量をゼロに制限しない請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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