(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記付着補正手段は、前記排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングで前記アクセルペダルが踏み込まれた場合に、前記スロットルバルブの開度に応じて、前記燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量に制限値を設けることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
前記付着補正手段は、前記排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングで前記アクセルペダルが踏み込まれた場合に、前記スロットルバルブの開度が大きくなるほど、前記燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように前記制限値を設けることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
【背景技術】
【0002】
従来から、排気浄化触媒の早期活性化を図り、エンジン始動後の排気エミッションを低減するために、排気浄化触媒の早期暖機制御が行われている。この早期暖機制御では、点火時期が遅角(リタード)されることにより生じる所謂後燃えを利用して、排気浄化触媒の昇温が行われる。ここで、点火時期を遅角させると、エンジンの出力トルクが低下する。よって、このような出力トルクの低下を補い、エンジンの回転を安定させるために、例えば、スロットルバルブの開度を通常のアイドリング時よりも開弁側に駆動して、エンジンの吸入空気量を増大させることが行われている。すなわち、吸入空気量が増大されると、その増大に応じてインジェクタによる燃料の噴射量も増大される。その結果、点火時期の遅角による出力トルクの低下を補うようにエンジンの出力トルクが増大し、エンジン回転が安定化する。
【0003】
ところで、インジェクタによって噴射された燃料は、全ての燃料が一度にエンジン(シリンダ)に吸入されるわけではない。すなわち、噴射された燃料のうち、一部は吸気ポートの内壁面や吸気バルブの傘部等に付着する。一方、吸気ポートの内壁面等に付着した燃料は、液化吸入燃料となり、遅れて(すなわち後の吸気工程で)シリンダ内に吸入される。よって、シリンダに吸入される燃料量は、燃料噴射量に対して、壁面等に付着する燃料量を減算するとともに、液化吸入燃料を加算した量となる。その結果、混合気の空燃比は、理論空燃比(λ=1)に対して、加速時はリーン側、減速時はリッチ側にずれる。そこで、インジェクタによる燃料噴射量を求める際には、このようなずれを補正するための燃料付着補正が行われている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
上述したように、排気浄化触媒の早期暖機時には、非早期暖機時(すなわち通常のアイドリング状態)よりも、スロットルバルブが開弁側に駆動されている。そのため、触媒の早期暖機が終了したときには、スロットルバルブが通常アイドリング時の開度まで閉弁される。スロットルバルブが閉弁されると、閉弁前に比べて、吸気管負圧が増大して吸入空気の流速が増大し、シリンダに吸入される液化吸入燃料が増大(燃料付着量が減少)する。その結果、上述したように、混合気の空燃比がリッチ側にずれる。そのため、このような場合には、インジェクタによる燃料噴射量を減量するように燃料付着補正が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、例えば、排気浄化触媒の早期暖機制御が終了したタイミングと略同じタイミングで、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれた場合には、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、スロットルバルブが開弁される。ここで、スロットルバルブが開弁されると、吸気管負圧が減少して吸入空気の流速が低下し、シリンダに吸入される液化吸入燃料が減少(燃料付着量が増大)する。
【0007】
通常、燃料付着量の演算や燃料噴射量の制御は、例えば、吸入空気量、吸気管負圧、及び/又は、スロットルバルブ開度等からシリンダ内に吸入される空気量を予測して行われる。しかしながら、上述したような過渡状態では、負荷変動が大きい上にスロットルバルブの開弁が加わるため、吸入される空気の応答遅れ、吸入空気量/吸気管負圧を検出するセンサの検出遅れ、及び、演算遅れ等が生じ、予測のずれが生じる。そのため、排気浄化触媒の早期暖機制御が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合には、インジェクタによる燃料噴射量を増大させる必要があるにもかかわらず、燃料噴射量を減量するように燃料付着補正が行われるおそれがある。その結果、混合気の空燃比がリーン側にずれ、へジテーション(加速不良)が生じるおそれがある。
【0008】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、排気浄化触媒の早期暖機を終了するタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれたときに生じ得るヘジテーションを防止することが可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係るエンジンの制御装置は、点火時期を遅角して、排気浄化触媒の早期暖機を行う触媒暖機手段と、吸気通路に付着する燃料付着量の変化
に応じて、インジェクタにより噴射される燃料量を補正するための燃料付着補正量を求める付着補正手段と、アクセルペダルの開度を検出する開度検出手段と、開度検出手段により検出されたアクセルペダルの開度に基づいて、スロットルバルブを開閉する開閉手段とを備え、開閉手段が、触媒暖機手段により排気浄化触媒の早期暖機が行われているときには、スロットルバルブの開度を非早期暖機時よりも開弁側に調節し、付着補正手段が、排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合に、スロットルバルブの開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量を設定することを特徴とする。
【0010】
本発明に係るエンジンの制御装置によれば、排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合には、スロットルバルブの開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正が制限されるように、該燃料付着補正量が設定される。よって、混合気のリーン化を抑制することができ、へジテーションを防止することが可能となる。なお、「排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミング」とは、通常のアイドリング状態において、排気浄化触媒の早期暖機が終了する際に、燃料付着補正による減量補正が行なわれる期間を意味する。
【0011】
本発明に係るエンジンの制御装置では、付着補正手段が、排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合に、スロットルバルブの開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量に制限値を設けることが好ましい。
【0012】
この場合、スロットルバルブの開度に応じて、燃料付着補正量に強制的に制限値が設けられる。よって、混合気のリーン化を確実に抑制することができ、へジテーションを防止することが可能となる。
【0013】
本発明に係るエンジンの制御装置では、付着補正手段が、排気浄化触媒の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合に、スロットルバルブの開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように上記制限値を設けることが好ましい。
【0014】
この場合、スロットルバルブの開度が大きくなるほど、付着補正量による減量補正が小さくなるように制限値が設定される。そのため、燃料付着量の変化に応じて燃料付着補正量(減量補正)に制限をかけることができる。よって、より適切に混合気のリーン化を抑制でき、へジテーションを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、排気浄化触媒の早期暖機を終了するタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれたときに生じ得るヘジテーションを防止することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0018】
まず、
図1を用いて、実施形態に係るエンジンの制御装置を備えたエンジン10の構成について説明する。
図1は、エンジンの制御装置を備えたエンジン10の構成を示す図である。
【0019】
エンジン10は、例えば水平対向型の4気筒ガソリンエンジンである。エンジン10では、エアクリーナ16から吸入された空気が、吸気管15に設けられた電子制御式スロットルバルブ(以下、単に「スロットルバルブ」ともいう)13により絞られ、インテークマニホールド11を通り、エンジン10に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ16から吸入された空気の量は、エアクリーナ16とスロットルバルブ13との間に配置されたエアフローメータ14により検出される。また、インテークマニホールド11を構成するコレクター部(サージタンク)の内部には、インテークマニホールド11内の圧力(吸気管負圧)を検出するバキュームセンサ30が配設されている。さらに、スロットルバルブ13には、該スロットルバルブ13の開度を検出するスロットル開度センサ31が配設されている。
【0020】
インテークマニホールド11と連通する吸気ポート22近傍には、各気筒毎に、燃料を噴射するインジェクタ12が取り付けられている。インジェクタ12は、燃料タンク23からフィードポンプ(低圧燃料ポンプ)24により吸い上げられて送出された燃料を吸気ポート22内に噴射する。また、各気筒のシリンダヘッドには混合気に点火する点火プラグ17が取り付けられている。エンジン10の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ12によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ17により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管18を通して排出される。
【0021】
排気管18には、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ19が取り付けられている。空燃比センサ19としては、排気空燃比をオン−オフ的に検出するO
2センサが用いられる。なお、空燃比センサ19として、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサ(LAFセンサ)を用いてもよい。
【0022】
また、空燃比センサ19の下流には排気浄化触媒(以下、単に「触媒」ともいう)20が配設されている。排気浄化触媒20は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の酸化と、窒素酸化物(NOx)の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素(CO
2)、水蒸気(H
2O)及び窒素(N
2)に清浄化するものである。
【0023】
上述したエアフローメータ14、空燃比センサ19、バキュームセンサ30、スロットル開度センサ31に加え、エンジン10には、潤滑油の温度を検出する油温センサ32、冷却水の温度を検出する水温センサ33、及び、クランクシャフトの位置を検出するクランク角センサ34等が取り付けられている。これらのセンサは、電子制御装置(以下「ECU」という)50に接続されている。さらに、ECU50には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度センサ35(特許請求の範囲に記載の開度検出手段に相当)、外気の温度を検出する外気温センサ36、及び、車両の速度を検出する車速デンサ37等の各種センサも接続されている。
【0024】
ECU50は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、12Vバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。また、ECU50は、インジェクタ12を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ13を開閉する電動モータ25を駆動するモータドライバ等を備えている。
【0025】
ECU50では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、エンジン回転数、吸入空気量、吸気管負圧、混合気の空燃比、アクセルペダル開度、及びエンジン10の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ECU50は、取得した吸入空気量やエンジン回転数等の各種情報に基づいて、燃料噴射や点火、及び各種デバイス等を制御することによりエンジン10を総合的に制御する。
【0026】
また、ECU50は、冷間始動時には、排気浄化触媒20を早期に活性温度にまで昇温(すなわち暖機)するために、排気浄化触媒20の早期暖機制御を実施する。また、ECU50は、燃料噴射量の算出時には、吸気ポート22の内壁面や吸気バルブ21の傘部(特許請求の範囲に記載の吸気通路に相当)に付着する燃料付着量に対する燃料付着補正も行なっている。
【0027】
ところで、上述したように、例えば、排気浄化触媒20の早期暖機制御が終了したタイミングと略同じタイミングで、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれた場合には、混合気の空燃比がリーン側にずれ、へジテーションが生じるおそれがある。そこで、ECU50は、このようなヘジテーションを防止するために、排気浄化触媒20の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合には、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量を設定する。そのため、ECU50は、触媒暖機部51、スロットル開閉部52、付着補正部53を機能的に備えている。ECU50では、ROMに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、触媒暖機部51、スロットル開閉部52、及び付着補正部53の各機能が実現される。
【0028】
触媒暖機部51は、点火時期を遅角(リタード)して、排気浄化触媒20の早期暖機制御を行う。すなわち、触媒暖機部51は、特許請求の範囲に記載の触媒暖機手段として機能する。より具体的には、触媒暖機部51は、通常のアイドリング制御時よりも点火時期を遅角して排出ガスの温度を上昇させるとともに、スロットルバルブ13の開度を通常のアイドリング制御時よりも大きくして吸入空気量を増量させる。このようにして、触媒暖機部51は、点火時期遅角によってアイドリング回転が不安定になることを防止しつつ、排気熱量を増大させて排気浄化触媒20の早期暖機を実現する。
【0029】
スロットル開閉部52は、アクセルペダルの開度に基づいて、スロットルバルブ13を開閉する電動モータ25を駆動し、スロットルバルブ13を開閉する。また、スロットル開閉部52は、触媒暖機部51により排気浄化触媒20の早期暖機が行われているときには、スロットルバルブ13の開度を非早期暖機時(通常のアイドリング制御時)よりも開弁側に調節する。すなわち、スロットル開閉部52及び電動モータ25は、特許請求の範囲に記載の開閉手段として機能する。
【0030】
付着補正部53は、吸気ポート22の内壁面等に付着する燃料量の変化(すなわち燃料付着量の増減)を補償し、インジェクタ12により噴射される燃料量を補正するための燃料付着補正量を求める。すなわち、付着補正部53は、特許請求の範囲に記載の付着補正手段として機能する。
【0031】
ここで、まず、インジェクタ12によって噴射される燃料噴射量(又は、燃料噴射のためのインジェクタ12の開弁時間)tauは、次の式(1)によって決定される。
tau=taup×α+β ・・・(1)
ここで、taupは、吸入空気量とエンジン回転数とから求められる基本燃料噴射量である。ECU50(ROM)内には、吸入空気量とエンジン回転数と基本燃料噴射量taupとの関係を示したマップが格納されている。この基本燃料噴射量taupを上述した燃料付着量に関する補正係数を含む各種補正係数α,βで補正することによって、最終的な燃料噴射量tauが決定される。
【0032】
上述したように、インジェクタ12から噴射された燃料は、その一部が吸気ポート22の内壁面等に付着する。一方、空気(混合気)が吸入される際には、既に付着していた燃料の一部が持ち去られる。付着補正部53は、例えば、吸入空気量、エンジン回転数、水温、及び/又は、吸気管負圧等に基づいて、燃料付着補正量(係数)(上記式中のβに含まれる)を設定する。
【0033】
また、付着補正部53は、排気浄化触媒20の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合に、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量を設定する。より具体的には、付着補正部53は、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量に制限値(ガード値)を設ける。すなわち、付着補正部53は、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように制限値を設ける。なお、当該制限置は、例えば、演算により、又は、スロットルバルブ13開度と制限値との関係を予め定めたテーブルを用いて設定することができる。このように、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように燃料付着補正量(この場合には減量側の補正量)が制限されることにより、空燃比のリーン化が抑制される。
【0034】
次に、
図2を参照しつつ、エンジンの制御装置の動作について説明する。
図2は、排気浄化触媒20の早期暖機が終了されるタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれたときの燃料付着補正量等の変化を示すタイミングチャートである。ここで、
図2では、横軸を時刻とし、上段から順に、点火時期、スロットルバルブ開度、アクセルペダル開度、吸入空気量、空燃比、燃料付着量、及び、燃料付着補正量が示されている。
【0035】
まず、時刻t0において、エンジン10が始動される。その後、時刻t1において、排気浄化触媒20の早期暖機制御が開始される。すなわち、点火時期が遅角されるとともに、スロットルバルブ13が開弁側に駆動される。スロットルバルブ13が開弁されることにより、所定の遅れをもって吸入空気量が増大する。
【0036】
排気浄化触媒20の早期暖機実行中(時刻t1〜t2)は、点火時期が遅角されたまま保持される。また、スロットルバルブ13が通常のアイドリング状態よりも開弁側の位置で保持される。よって、吸入空気量も通常のアイドリング時よりも増大した状態で一定に保持される。この間、スロットルバルブ開度及び吸入空気量が一定で変化しないため、吸気ポート22の内壁面等に付着する燃料量と持ち去られる燃料量(液化吸入燃料)が略一定となり変化しない。よって、燃料付着量も変化しない。そのため、燃料付着補正量はゼロに保持され、空燃比はλ=1(理論空燃比)に制御される。
【0037】
時刻t2では、排気浄化触媒20の早期暖機制御が終了する。また、排気浄化触媒20の早期暖機制御が終了するタイミングと略同時(直後)に、時刻t3において、運転者によるアクセルペダルの踏み込みが開始される。なお、早期暖機制御の終了タイミングとアクセルペダルの踏み込み開始タイミングとは、必ずしも一致している必要はない。ここで、
図2では、アクセルペダルが踏み込まれた場合の状態変化を実線で、アクセルペダルの踏み込みが無いとき(通常のアイドリング時)の状態変化を一点差線でそれぞれ示した。
【0038】
図2において一点鎖線で示されるように、アクセルペダルの踏み込みが無い場合、排気浄化触媒20の早期暖機制御が終了したときには、スロットルバルブ13が通常のアイドリング時の開度まで閉弁される。スロットルバルブ13が閉弁されると、閉弁前に比べて、吸気管負圧が増大して吸入空気の流速が増大し、シリンダに吸入される液化吸入燃料が増大(燃料付着量が減少)する。その結果、燃料付着補正が行なわれない場合には、混合気の空燃比がリッチ側にずれる。そのため、空燃比のリッチ化を防止するために、燃料付着補正では、インジェクタによる燃料噴射量を減量するように補正が行われる。
【0039】
一方、時刻t3において、運転者によるアクセルペダルが踏み込まれた場合、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、スロットルバルブ13が開弁される。ここで、スロットルバルブ13が開弁されると、吸気管負圧が減少して吸入空気の流速が低下し、シリンダに吸入される液化吸入燃料が減少(燃料付着量が増大)する。しかしながら、このような過渡状態では、上述したように、吸入される空気の応答遅れ、エアフローメータ14/バキュームセンサ30等の検出遅れ、及び、演算遅れ等が生じ、予測のずれが生じる。そのため、排気浄化触媒20の早期暖機制御が終了したタイミングと略同時(直後)にアクセルペダルが踏み込まれた場合には、インジェクタ12による燃料噴射量を増大させる必要があるにもかかわらず、燃料噴射量を減量するように燃料付着補正量が算出されることが起こり得る。
【0040】
そこで、ECU50の付着補正部53は、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正を制限するように、該燃料付着補正量に対する制限値(ガード値)を求めて設定する。より具体的には、付着補正部53は、例えば、演算により、又は、スロットルバルブ開度と制限値との関係を予め定めたテーブルを検索することにより、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように制限値(例えば、スロットルバルブ開度が10%のときには−1.0、20%のときには−0.8といったように)を求めて設定する。これにより、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように燃料付着補正量が制限される。その結果、燃料付着補正量(このときは減量補正)による空燃比のリーン化が防止される。
【0041】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、排気浄化触媒20の早期暖機が終了したタイミングと略同じタイミングでアクセルペダルが踏み込まれた場合に、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量による減量補正が制限されるように、該燃料付着補正量が設定される。よって、混合気のリーン化を抑制することができ、へジテーションを防止することが可能となる。
【0042】
また、本実施形態によれば、スロットルバルブ13の開度に応じて、燃料付着補正量に強制的に制限値(ガード値)が設けられる。よって、混合気のリーン化を確実に抑制することができ、へジテーションを防止ことが可能となる。
【0043】
さらに、本実施形態によれば、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、燃料付着補正量による減量補正が小さくなるように制限値が設定される。そのため、燃料付着量の変化に応じて燃料付着補正量(減量補正)に制限をかけることができる。よって、より適切に混合気のリーン化を抑制でき、へジテーションを防止することが可能となる。
【0044】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、燃料付着補正量に対して、スロットルバルブ13の開度に応じて制限値(ガード値)を設けたが、制限値を設けることに代えて、燃料付着補正量にスロットルバルブ13の開度に応じた減量係数(<1)を乗じる構成としてもよい。なお、この場合には、スロットルバルブ13の開度が大きくなるほど、減量係数を小さくすることが好ましい。
【0045】
上記実施形態では、例えば、吸入空気量、エンジン回転数、水温、及び/又は、吸気管負圧等に基づいて、燃料付着補正量を設定したが、例えば、これらの情報に基づいて、吸気ポート22の内壁面等に付着する燃料付着量を予測し、予測された燃料付着量に基づいて燃料付着補正量(係数)を求める構成とすることもできる。この場合には、燃料付着補正量に制限値(ガード値)を設けること代えて、予測された燃料付着量に制限値を設けてもよい。
【0046】
上記実施形態では、本発明をポート噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、筒内噴射式のエンジン、及び、筒内噴射とポート噴射とを組み合わせたエンジンにも適用することができる。