(57)【要約】【課題】バキュームポンプの異常時においてもブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くすることができるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ９２は、ブレーキブースタ５０の負圧室５２内の圧力Ｐｂに基づきバキュームポンプ８０の異常の有無を判定する。そしてＣＰＵ９２は、バキュームポンプ８０に異常があると判定する場合、燃焼室２４内の空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁１６を操作する際、燃料噴射期間を遅角側にずらすことによって、吸気バルブ１８の開弁期間と重複させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブを備えた内燃機関が搭載され、ブレーキブースタの負圧室に、前記内燃機関の吸気通路のうちの前記スロットルバルブの下流側の部分と、前記負圧室内の空気を吸引するバキュームポンプと、が接続された車両に適用され、
前記内燃機関は、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記バキュームポンプの異常の有無を判定する判定処理と、
前記判定処理によって異常があると判定される場合、前記内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御するために前記燃料噴射弁を操作する際、前記燃料噴射弁による噴射時期を遅角側にずらすことによって、前記内燃機関の吸気バルブの開弁期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間とをオーバーラップさせる重複処理と、を実行する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルバルブを備えた内燃機関が搭載され、ブレーキブースタの負圧室に、前記内燃機関の吸気通路のうちの前記スロットルバルブの下流側の部分と、前記負圧室内の空気を吸引するバキュームポンプと、が接続された車両に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、ブレーキブースタの負圧室に内燃機関の吸気通路が接続されているとともに、負圧室内の空気を吸引する電動式のバキュームポンプを備えたブレーキ倍力装置が記載されている。また同文献には、バキュームポンプに異常がない場合には、内燃機関の空燃比をリーンとする希薄空燃比制御を実行し、バキュームポンプに異常が生じると、同空燃比を理論空燃比とすることが記載されている。これは、吸気通路内の圧力を低下させ、負圧室内の空気を内燃機関によって十分に吸引することを狙ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４８７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、燃料消費量の低減を狙ってポンピングロスを低減するように設定された内燃機関が開発されている。そしてそうした内燃機関においては、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁を用いて燃焼室内の空燃比を理論空燃比に制御する場合であっても、負圧室内の空気を十分に吸気通路へと吸引できない懸念があることを発明者が見出した。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バキュームポンプの異常時においてもブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くすることができるようにした内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、内燃機関の制御装置は、スロットルバルブを備えた内燃機関が搭載され、ブレーキブースタの負圧室に、前記内燃機関の吸気通路のうちの前記スロットルバルブの下流側の部分と、前記負圧室内の空気を吸引するバキュームポンプと、が接続された車両に適用され、前記内燃機関は、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記バキュームポンプの異常の有無を判定する判定処理と、前記判定処理によって異常があると判定される場合、前記内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御するために前記燃料噴射弁を操作する際、前記燃料噴射弁による噴射時期を遅角側にずらすことによって、前記内燃機関の吸気バルブの開弁期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間とをオーバーラップさせる重複処理と、を実行する。
【０００７】
上記構成では、バキュームポンプに異常があると判定される場合、内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁を操作する際、重複処理を実行する。これにより、重複処理を実行しない場合と比較すると、燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に直接流入するために、燃焼室内の混合気がより冷却される。したがって、燃焼室内への空気の充填量が多くなることから、目標空燃比とするうえで要求される噴射量が多くなる。このため、内燃機関のトルクが増加することから、要求トルクを満たす上でトルクが過剰となり、スロットルバルブの開口度が低減される。このため、重複処理を実行しない場合と比較すると、スロットルバルブの下流の吸気通路内の圧力が低下し、ひいては負圧室内の空気を十分に吸引することができる。このため、上記構成では、バキュームポンプの異常時においてもブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態、内燃機関、および車両のブレーキ系を示す図。
【図２】同実施形態にかかる燃料噴射制御の処理手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１２には、その流路断面積を調整する電子制御式のスロットルバルブ１４が設けられている。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１４の下流には、吸気通路１２に燃料を噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２に噴射された燃料と吸気通路１２に吸入された空気との混合気は、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に流入した混合気は、点火装置２６の火花放電によって燃焼に供され、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。一方、燃焼室２４にて燃焼に供された混合気は、排気バルブ３０が開弁することによって排気として排気通路３２に排出される。
【００１０】
吸気通路１２のうちスロットルバルブ１４の下流の部分は、負圧導入路４０を介して、ブレーキブースタ５０に接続されている。詳しくは、ブレーキブースタ５０は、負圧室５２および大気圧室５４を備えており、負圧導入路４０は、負圧室５２に接続されている。ブレーキブースタ５０は、ユーザがブレーキペダル５６に入力する踏力を増幅することによってマスタシリンダ６０の駆動をアシストする。
【００１１】
マスタシリンダ６０には、電動式の油圧アクチュエータ６２が接続されている。油圧アクチュエータ６２は、車両の各車輪に対応するホイールシリンダ６４〜７０のそれぞれに対するオイルの供給を各別に制御可能なものである。
【００１２】
上記負圧導入路４０には、吸気通路１２側の圧力が逆側の圧力よりも低いことを条件に開弁する逆止弁４２，４４が設けられており、逆止弁４２，４４の間には、負圧室５２内の空気を吸引する電動式のバキュームポンプ８０が設けられている。バキュームポンプ８０は、吸気通路１２による負圧室５２内の空気の吸引が不足する場合に、これを補うためのアクチュエータである。ここで、吸気通路１２による負圧室５２内の空気の吸引が不足する本実施形態における要因としては、吸気バルブ１８を、上死点よりも遅角側で開弁し下死点よりも遅角側で閉弁することなどがある。吸気バルブ１８のこの設定は、圧縮比を選択的に低下させ、膨張比を圧縮比よりも高くする効果を有する反面、こうした設定をしない場合と比較して、スロットルバルブ１４の開口度の割に燃焼室２４への充填空気量が減少し、トルクが出にくくなる。このため、この設定をしない場合と比較すると、スロットルバルブ１４の開口度が大きい値とされる傾向があり、ひいては、吸気通路１２内の圧力が高くなる傾向がある。
【００１３】
制御装置９０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分）を制御する。制御装置９０は、制御量の制御に際し、アクセルセンサ１００によって検出されるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）や、エアフローメータ１０２によって検出される吸入空気量Ｇａ、負圧センサ１０４によって検出される負圧室５２内の圧力Ｐｂを取り込む。制御装置９０は、内燃機関１０のトルクを制御すべく、アクセル操作量ＡＣＣＰに応じてスロットルバルブ１４の開口度を操作する。また、内燃機関１０の排気成分を制御すべく、燃焼室２４内の混合気の空燃比を目標空燃比（たとえば理論空燃比）に制御するために燃料噴射弁１６を操作する。また、制御装置９０は、負圧室５２内の圧力Ｐｂが十分に低くない場合、バキュームポンプ８０を操作して、負圧室５２内の空気を吸引し、圧力Ｐｂを低下制御する。制御装置９０は、中央処理装置（ＣＰＵ９２）、ＲＯＭ９４およびＲＡＭ９６を備えている。
【００１４】
図２に、制御装置９０が実行する処理の１つの手順を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ９４に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」を付与した数字によって、ステップ番号を表現する。
【００１５】
図２に示す一連の処理において、ＣＰＵ９２は、まず、バキュームポンプ８０の異常判定がなされた履歴があるか否かを診断する（Ｓ１０）。そしてＣＰＵ９２は、履歴がないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、バキュームポンプ８０の異常の有無を判定する（Ｓ１２）。ここでは、負圧室５２内の圧力Ｐｂが高い（大気圧に近い）場合に、異常があると診断すればよい。
【００１６】
ＣＰＵ９２は、異常がないと判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、燃料噴射弁１６を通常通り操作する（Ｓ１４）。すなわち、燃料噴射弁１６による燃料の噴射期間を吸気バルブ１８の開弁期間よりも前の期間とし、燃料噴射弁１６による燃料の噴射の終了後に、吸気バルブ１８が開弁するようにする。図２には、噴射期間を「ＴＱ」と表記し、この期間が、吸気バルブ１８の開弁期間（図２において、「ＩＮバルブ開」と表記）と重複しないことを示している。
【００１７】
一方、ＣＰＵ９２は、バキュームポンプ８０に異常があると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、異常がある旨をユーザに通知する（Ｓ１６）。ＣＰＵ９２は、Ｓ１６の処理が完了する場合や、Ｓ１０において肯定判定する場合には、燃料噴射弁１６による燃料の噴射期間を吸気バルブ１８の開弁期間と重複させる重複処理を実行する（Ｓ１８）。重複処理は、ユーザが車両をディーラに持っていくまでの走行のためのフェールセーフ処理である。重複処理は、スロットルバルブ１４の開口度が同一であっても燃焼室２４内に充填される空気量を増加させることを狙ったものである。すなわち、吸気バルブ１８の閉弁状態において燃料噴射弁１６から燃料を噴射する場合と比較すると、吸気バルブ１８の開弁状態において燃料噴射弁１６から燃料を噴射する場合には、噴射された燃料が燃焼室２４に直接流入する傾向があり、これにより、燃焼室２４に直接燃料を噴射する筒内噴射弁による燃料噴射に近い状態を実現できる。そしてその場合、吸気バルブ１８の閉弁状態において燃料噴射弁１６から燃料を噴射する場合と比較すると、燃焼室２４内の混合気の温度をより低下させることができ、ひいては燃焼室２４内に充填される空気量を増加させることができる。
【００１８】
なお、ＣＰＵ９２は、Ｓ１４，Ｓ１８の処理が完了する場合、図２に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用を説明する。
【００１９】
本実施形態にかかる内燃機関１０は、負圧室５２内の空気を吸引する力が不足しやすい傾向を有する。このため、負圧室５２の圧力Ｐｂが十分に低下しないときには、バキュームポンプ８０を駆動することによって、負圧室５２内の圧力Ｐｂを低下させる。ここで、バキュームポンプ８０に異常が生じる場合、ＣＰＵ９２は、吸気バルブ１８の開弁期間に、燃料噴射弁１６による燃料の噴射期間を重複させる重複処理を実行する。これにより、重複処理を実行しない場合と比較すると、燃焼室２４内に充填される空気量が増加するため、エアフローメータ１０２によって検出される吸入空気量Ｇａが増加する。このため、ＣＰＵ９２が、空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁１６を操作すると、重複処理を実行しない場合と比較して、内燃機関１０が生成するトルクが大きくなる。このため、ユーザは、重複処理を実行しない場合と比較すると、内燃機関１０に求める出力が同一であっても、アクセルペダルの操作量を小さくするようになる。これにより、ＣＰＵ９２は、重複処理を実行しない場合と比較して、アクセル操作量ＡＣＣＰとして小さい値を取得することとなり、スロットルバルブ１４の開口度をより小さい値に制御することとなる。このため、吸気通路１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側の圧力が、重複処理を実行しない場合よりも低下することから、重複処理を実行しない場合と比較して、負圧室５２内の空気が吸気通路１２側により強く吸引されることとなる。このため、ユーザがブレーキペダル５６を踏み込むことによるマスタシリンダ６０の駆動を十分にアシストすることができる。
【００２０】
ちなみに、本実施形態にかかるフェールセーフ処理に代えて、バキュームポンプ８０に異常が生じるときに目標空燃比をよりリッチにして対処する場合には、燃焼効率が低下し、燃料消費率が高くなるデメリットや、排気中のＨＣの量が増加し、排気特性が悪化するデメリットを有する。
【００２１】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）吸気バルブ１８の閉弁タイミングを下死点よりも遅角させた。この場合、遅角させない場合と比較して、吸気通路１２内の圧力が高くなりやすいことから、バキュームポンプ８０に異常が生じると、負圧室５２内の圧力Ｐｂが上昇しやすい。このため、重複処理の利用価値が特に大きい。
【００２２】
＜対応関係＞
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。判定処理は、Ｓ１２の処理に対応し、重複処理は、Ｓ１８の処理に対応する。
【００２３】
＜その他の実施形態＞
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。
・バキュームポンプとしては、電動式のバキュームポンプ８０に限らず、たとえばクランク軸２８の回転動力によって駆動される機関駆動式のバキュームポンプであってもよい。
【００２４】
・上記実施形態では、吸気バルブ１８の閉弁タイミングを下死点よりも遅角させることにつき、特に内燃機関１０の運転状態を指定しなかったが、たとえばバルブタイミング可変機構を備える場合において、高負荷運転領域以外において吸気バルブ１８の閉弁タイミングを下死点よりも遅角させてもよい。もっとも、吸気バルブ１８の閉弁タイミングを下死点よりも遅角させることは必須ではない。内燃機関１０の運転状態によっては、ブレーキペダル５６が踏み込まれるときに負圧室５２の負圧が不足する事態が生じうるものであれば、重複処理を実行することは有効である。
【００２５】
・上記実施形態では、吸気通路１２とバキュームポンプ８０とを共通の負圧導入路４０に接続したが、これに限らない。また、吸気通路１２とバキュームポンプ８０とのいずれかを選択的に負圧室５２に接続する電子制御式の弁を備える構成であってもよい。
【００２６】
・制御装置としては、ＣＰＵ９２とＲＯＭ９４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。
【符号の説明】
【００２７】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１６…燃料噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…点火装置、２８…クランク軸、３０…排気バルブ、３２…排気通路、４０…負圧導入路、４２，４４…逆止弁、５０…ブレーキブースタ、５２…負圧室、５４…大気圧室、５６…ブレーキペダル、６０…マスタシリンダ、６２…油圧アクチュエータ、６４，６６，６８，７０…ホイールシリンダ、８０…バキュームポンプ、９０…制御装置、９２…ＣＰＵ、９４…ＲＯＭ、９６…ＲＡＭ、１００…アクセルセンサ、１０２…エアフローメータ、１０４…負圧センサ。
【図１】
2018112159.tif 000003
【図２】
2018112159.tif 000004