JP6981358B2 - 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、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射の順に実行するマルチ噴射処理と、前記吸気非同期噴射のみによって燃料を噴射するシングル噴射処理との2つの処理のうちのいずれを実行するかを選択する選択処理と、前記選択処理に従って前記ポート噴射弁を操作することにより前記マルチ噴射処理および前記シングル噴射処理のいずれかを実行する操作処理と、1燃焼サイクルにおいて前記内燃機関の燃焼室内に充填される燃料量のうち前記1燃焼サイクル内に前記ポート噴射弁から噴射された燃料以外の燃料である外乱燃料の割合が大きい場合に小さい場合よりも前記操作処理によって前記1燃焼サイクル内において前記ポート噴射弁から噴射させる燃料量を減量させる減量補正処理と、を実行し、前記選択処理は、所定の充填効率において、前記割合が第1の割合である場合に前記マルチ噴射処理を選択し、前記第1の割合よりも大きい第2の割合である場合に前記シングル噴射処理を選択する処理を含む。
以下、内燃機関の制御装置にかかる第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
吸気位相差算出処理M10は、クランク角センサ70の出力信号Scrと吸気側カム角センサ74の出力信号Scaとに基づき、クランク軸28の回転角度に対する吸気側カム軸40の回転角度の位相差である吸気位相差DINを算出する処理である。目標吸気位相差算出処理M12は、内燃機関10の動作点に基づき、目標吸気位相差DIN*を可変設定する処理である。なお、本実施形態では、回転速度NEと充填効率ηとによって動作点を定義している。ここで、CPU62は、回転速度NEを、クランク角センサ70の出力信号Scrに基づき算出し、充填効率ηを回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出する。なお、充填効率ηは、燃焼室24内に充填される新気量を定めるパラメータである。
噴射弁操作処理M38は、要求噴射量Qdに基づき、ポート噴射弁16を操作すべく、ポート噴射弁16に操作信号MS2を出力する処理である。
図3(a)は、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を開始し、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を終了させる単一の噴射を実行するシングル噴射処理である。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
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]選択処理は、図4のS14〜S24,28の処理、図6のS14,S18a、S22〜S24,S28の処理、図7のS14,S22a,S24,S28の処理に対応する。操作処理は、S26の処理に対応する。減量補正処理は、パージ補正比率算出処理M32、パージ補正係数算出処理M34および補正処理M36に対応する。第1の割合は、図5の第1の比率Dp1によって定まる割合に対応し、第2の割合は、第2の比率Dp2によって定まる割合に対応する。[2]調整装置は、パージバルブ56に対応し、パージ制御処理は、目標パージ率算出処理M16およびパージバルブ操作処理M18に対応する。[3]補正されたベース噴射量は、要求噴射量Qdに対応し、分割する処理は、S24の処理に対応する。[4]取得処理は、S12の処理に対応する。[5]取得処理は、S10の処理に対応する。
なお、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。本実施形態および以下の変更例は、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。
上記実施形態では、ベース噴射量Qbを減量補正する減量補正処理として、パージ補正比率Dpによる減量補正処理を例示したが、これに限らない。たとえば、内燃機関として、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に放出することが可能な構成のものを採用する場合、ブローバイガス中の燃料に応じてベース噴射量を補正する希釈補正処理を減量補正処理として採用してもよい。希釈補正処理は、具体的には、ブローバイガス中の燃料濃度に応じて学習することができる。ここで、燃料濃度は、たとえばパージバルブ56が閉弁されているときにおける空燃比フィードバック制御による補正比率δに基づき、パージ濃度学習値Lpの学習処理と同様に実行することができる。ただし、ここでは、「δ/Rp」に代えて、「δ/REF」を用いる。ここで反映率REFは、吸入空気量Gaが大きい場合に小さい場合よりも小さくなるパラメータであり、これにより、ブローバイガス中の燃料濃度が同一であっても吸入空気量Gaが大きい場合には小さい場合よりも燃焼室24内におけるクランクケースから流入した燃料の割合が小さくなることを反映する。また、希釈補正処理によるベース噴射量Qbの補正比率は、学習された燃料濃度に反映率REFを乗算することによって算出すればよい。
1燃焼サイクル内において燃焼室24に充填される燃料のうちのポート噴射弁16から噴射された燃料以外に燃焼室24に流入する燃料である外乱燃料の割合を補正比率δに基づき取得することは必須ではない。たとえば、パージ通路58内にHC濃度センサと流量センサとを備え、それらセンサの検出値に基づき外乱燃料の流量を算出し、これに基づき外乱燃料の割合を算出してもよい。
上記実施形態では、充填効率ηおよび回転速度NEによって、マルチ噴射処理を実行する領域を定め、この領域に入る場合であっても、パージ補正比率Dpや要求噴射量Qdに応じてシングル噴射処理を実行するか否かを判定することとしたが、これに限らない。たとえば、充填効率ηが、回転速度NEに応じて定まる閾値ηH以上である場合にシングル噴射処理を選択するとともに、充填効率ηが閾値ηH未満の場合にシングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれを選択するかを判定する処理としてS22やS22aの処理を利用してもよい。ここで、閾値ηHは、吸気非同期噴射の噴射終了時期と吸気同期噴射の噴射開始時期との間の時間間隔を確保できる最小限の間隔に設定されるものとする。
要求噴射量Qdとしては、ベース噴射量Qbがフィードバック補正係数KAFによって補正されたものであることは必須ではない。またたとえば、要求噴射量Qdを、ベース噴射量Qbがフィードバック補正係数KAFと、学習値LAFとによって補正されたものとしてもよい。ちなみに、学習値LAFの算出処理は、フィードバック補正係数KAFを入力とし、フィードバック補正係数KAFによるベース噴射量Qbの補正比率が小さくなるように学習値LAFを更新する処理である。なお、学習値LAFは、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されることが望ましい。ちなみに、その場合、目標パージ率Rpを「0」よりも大きくする処理は、学習値LAFが収束した後に実行することが望ましい。これにより、パージ濃度学習値Lpの更新処理が、学習値LAFが収束した後に実行されることとなることから、パージ濃度学習値Lpの更新精度が向上する。
・「吸気同期噴射について」
上記実施形態では、吸気同期噴射として、吸気バルブ18が開弁する直前に噴射開始時期Isが設定されるものを例示したがこれに限らず、吸気バルブ18の開弁開始時期後であって吸気バルブ18が開弁しているときに噴射開始時期Isが設定されるものであってもよい。
・「シングル噴射処理について」
上記実施形態では、シングル噴射処理を、吸気バルブ18の開弁前にすべての燃料の噴射を終了するものとしたがこれに限らない。たとえば、要求噴射量Qdが大きい場合には、噴射の終了タイミングが吸気バルブ18の開弁タイミングよりも遅角側となることがあってもよい。ただし、噴射期間の中央が少なくとも吸気バルブ18の開弁タイミングよりも前に位置することが望ましく、要求噴射量Qdが過度に大きくない限り、吸気非同期噴射とすることが望ましい。
上記実施形態では、回転速度NE、充填効率η、水温THWおよび吸気位相差DINに基づき、要求噴射量Qdの燃料を、同期噴射量Qsと非同期噴射量Qnsとに分割したが、これに限らない。たとえば、燃焼室24内に充填される空気量を示すパラメータである負荷パラメータとして、充填効率ηに代えて、要求噴射量Qdを用いてもよい。また、負荷パラメータと回転速度NEと水温THWと吸気位相差DINとの4つのパラメータについては、それらのうちの3つパラメータのみに基づき可変設定したり、2つのパラメータのみに基づき可変設定したり、1つのパラメータのみに基づき可変設定したりしてもよい。なお、上記4つのパラメータ以外にたとえば、吸気圧や、吸入空気の流速を用いてもよい。ただし、上記4つのパラメータによれば、吸気圧や吸入空気の流速を把握することができる。
上記実施形態では、目標パージ率Rpを、充填効率ηに応じて可変設定したが、目標パージ率Rpを可変設定するパラメータとしては、充填効率ηに限らない。また、目標パージ率Rpを固定値としてもよい。また、パージバルブ56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。
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56に限らない。たとえば、キャニスタ54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。
吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置としては、吸気側バルブタイミング調整装置44に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ18のバルブ特性を示すパラメータは、吸気位相差DINに代えて、リフト量等となる。
制御装置がCPU62とROM64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。
内燃機関10が吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置を備えることは必須ではない。内燃機関10がスロットルバルブ14を備えることは必須ではない。
Claims (5)
- 吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、
吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射の順に実行するマルチ噴射処理と、前記吸気非同期噴射のみによって燃料を噴射するシングル噴射処理との2つの処理のうちのいずれを実行するかを選択する選択処理と、
前記選択処理に従って前記ポート噴射弁を操作することにより前記マルチ噴射処理および前記シングル噴射処理のいずれかを実行する操作処理と、
1燃焼サイクルにおいて前記内燃機関の燃焼室内に充填される燃料量のうち前記1燃焼サイクル内に前記ポート噴射弁から噴射された燃料以外の燃料である外乱燃料の割合が大きい場合に小さい場合よりも前記操作処理によって前記1燃焼サイクル内において前記ポート噴射弁から噴射させる燃料量を減量させる減量補正処理と、
前記燃焼室に充填される新気量が大きい場合に小さい場合よりもベース噴射量を大きい値に算出するベース噴射量算出処理と、を実行し、
前記選択処理は、所定の充填効率において、前記割合が第1の割合である場合に前記マルチ噴射処理を選択し、前記第1の割合よりも大きい第2の割合である場合に前記シングル噴射処理を選択する処理を含み、
前記減量補正処理は、前記ベース噴射量を減量補正する処理であり、
前記マルチ噴射処理は、前記減量補正処理によって補正されたベース噴射量の燃料を、前記吸気非同期噴射の噴射量と前記吸気同期噴射の噴射量とに分割する処理を含む内燃機関の制御装置。 - 前記ポート噴射弁から噴射される燃料を貯蔵する燃料タンク内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前記吸気通路に流入する流体の流量を調整する調整装置と、を備えた内燃機関に適用され、
前記調整装置を操作して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を制御するパージ制御処理を実行し、
前記減量補正処理は、前記外乱燃料の割合としての前記燃料蒸気の割合が大きい場合に小さい場合よりも前記操作処理によって前記1燃焼サイクル内において前記ポート噴射弁から噴射させる燃料量を減量させる処理を含む請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁と、前記ポート噴射弁から噴射される燃料を貯蔵する燃料タンク内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前記吸気通路に流入する流体の流量を調整する調整装置と、を備えた内燃機関に適用され、
吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射の順に実行するマルチ噴射処理と、前記吸気非同期噴射のみによって燃料を噴射するシングル噴射処理との2つの処理のうちのいずれを実行するかを選択する選択処理と、
前記選択処理に従って前記ポート噴射弁を操作することにより前記マルチ噴射処理および前記シングル噴射処理のいずれかを実行する操作処理と、
1燃焼サイクルにおいて前記内燃機関の燃焼室内に充填される燃料量のうち前記1燃焼サイクル内に前記ポート噴射弁から噴射された燃料以外の燃料である外乱燃料の割合が大きい場合に小さい場合よりも前記操作処理によって前記1燃焼サイクル内において前記ポート噴射弁から噴射させる燃料量を減量させる減量補正処理と、
前記調整装置を操作して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を制御するパージ制御処理と、
前記内燃機関の燃焼室に流入する新気量に関する情報を取得する取得処理と、を実行し、
前記選択処理は、前記取得処理よって取得した情報に基づく新気量が規定量以上である場合にマルチ噴射処理を選択する処理と、前記規定量を前記割合が大きい場合に小さい場合よりも大きい値に設定する処理と、を含み、
前記減量補正処理は、前記外乱燃料の割合としての前記燃料蒸気の割合が大きい場合に小さい場合よりも前記操作処理によって前記1燃焼サイクル内において前記ポート噴射弁から噴射させる燃料量を減量させる処理を含む内燃機関の制御装置。 - 前記燃焼室に充填される新気量が大きい場合に小さい場合よりもベース噴射量を大きい値に算出するベース噴射量算出処理を実行し、
前記減量補正処理は、前記ベース噴射量を減量補正する処理であり、
前記マルチ噴射処理は、前記減量補正処理によって補正されたベース噴射量の燃料を、前記吸気非同期噴射の噴射量と前記吸気同期噴射の噴射量とに分割する処理を含む請求項3記載の内燃機関の制御装置。 - 前記減量補正処理によって補正されたベース噴射量を取得する取得処理を実行し、
前記選択処理は、前記補正されたベース噴射量が規定量以上である場合に前記マルチ噴射処理を選択する処理を含む請求項1または4記載の内燃機関の制御装置。
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