(57)【要約】【課題】バキュームポンプの異常時においてブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くしつつも内燃機関の要求トルクが不足することを抑制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２２内の空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁２４を操作する際、燃料噴射弁２４からの燃料の噴射時期を、正常時よりも進角側に設定し、燃料噴射弁２４から噴射された燃料を意図的にピストン２０にぶつける。【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、が接続される車両に適用され、
前記内燃機関は、燃焼室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、
前記燃焼室内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空燃比処理と、
前記判定処理によって異常があると判定される場合、スロットルバルブの開口度によらずに前記燃料噴射弁を操作して燃料噴射開始時期を異常が生じていないときよりも進角側の異常時用噴射時期に設定する進角処理と、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、が接続される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】
たとえば特許文献１には、ブレーキブースタの負圧が不足した場合には、スロットルバルブの開口度を減少させるとともに、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射開始時期を進角側にずらす装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記装置の場合、ブレーキブースタの負圧の不足を補うために、スロットルバルブの開口度を低減するため、ユーザがアクセル操作によって要求するトルクに対して実際のトルクが不足するおそれがある。
【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ブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くしつつも内燃機関の要求トルクが不足することを抑制することにある。
【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、が接続される車両に適用され、前記内燃機関は、燃焼室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、前記燃焼室内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空燃比処理と、前記判定処理によって異常があると判定される場合、スロットルバルブの開口度によらずに前記燃料噴射弁を操作して燃料噴射開始時期を異常が生じていないときよりも進角側の異常時用噴射時期に設定する進角処理と、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、進角処理を実行する。これにより、進角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内燃機関のピストンにぶつかりやすくなる。燃焼室内の混合気よりもピストンの温度の方が高いために、燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンにぶつかる場合には、ぶつからない場合と比較すると、燃料の気化によって燃焼室内の温度をより低下させることができる。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、進角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ブレーキブースタの負圧室内の圧力を低くしつつも内燃機関の要求トルクが不足することを抑制できる。
【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に吸入された空気は、吸気バルブ１６の開弁に伴って、シリンダ１８およびピストン２０によって区画される燃焼室２２に流入する。燃焼室２２には、燃料噴射弁２４が突出しており、燃料噴射弁２４から噴射された燃料と吸気通路１２から流入した空気との混合気は、点火装置２６の火花放電によって燃焼に供され、燃焼エネルギは、ピストン２０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２２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１６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１６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２２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。また、制御装置９０は、クランク軸２８の回転角を検出するクランク角センサ１０６の出力信号Ｓｃｒ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、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判定する（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、異常があると判定すればよい。
【００１６】
ＣＰＵ９２は、異常がないと判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、燃料噴射弁２４の噴射開始時期を通常通りとする（Ｓ１４）。すなわち、ＣＰＵ９２は、燃料噴射弁２４から噴射された燃料がピストン２０およびシリンダ１８の内壁面にぶつかることを極力抑制すべく、噴射開始時期を設定する。ここでは、回転速度が高い場合に低い場合よりもピストン２０が点火装置２６から離れる速度が速いことに鑑み、回転速度が高い場合には低い場合よりも、噴射開始時期を進角側に設定すればよい。なお、回転速度は、たとえば出力信号Ｓｃｒに基づき算出される。
【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）。そして、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、噴射開始時期に、異常時用噴射時期を代入する（Ｓ１８）。異常時用噴射時期は、燃料噴射弁２４から噴射された燃料をピストン２０に意図的にぶつけることを狙った値とされる。詳しくは、異常時用噴射時期は、固定値であり、通常時には噴射開始時期となり得ない進角値である。本実施形態では、異常時用噴射時期として、「３６０°ＢＴＤＣ」を例示する。
【００１８】
ＣＰＵ９２は、Ｓ１４，Ｓ１８の処理が完了する場合には、燃焼室２２内の混合気の空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁２４から噴射される燃料量を操作する空燃比制御を実行する（Ｓ２０）。なお、ＣＰＵ９２は、Ｓ２０の処理を完了する場合、図２に示す一連の処理を一旦終了する。
【００１９】
ここで本実施形態の作用を説明する。
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内の圧力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、噴射開始時期を異常時用噴射時期に固定することによって、噴射開始時期を通常時よりも進角させる進角処理を実行する。これにより、進角処理を実行しない場合と比較すると、燃料噴射弁２４から噴射された燃料が内燃機関１０のピストン２０にぶつかりやすくなる。燃焼室２２内の混合気よりもピストン２０の温度の方が高いために、燃料噴射弁２４から噴射された燃料がピストン２０にぶつかる場合には、ぶつからない場合と比較すると、燃料の気化によって燃焼室２２内の温度をより低下させることができる。また、噴射開始時期を進角させることにより、進角させない場合と比較して、噴射開始時期に対する吸気バルブ１６が開弁状態から閉弁状態に切り替わるタイミングの遅延時間が長くなることから、燃料の気化によって上記切り替わるタイミングにおける混合気の温度をより低下させることができる。したがって、進角処理を実行しない場合と比較して、燃焼室２２内への空気の充填量が多くなることから、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。
【００２０】
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２４を操作すると、進角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、進角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、進角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、進角処理を実行しない場合よりも低下することから、進角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。
【００２１】
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。
【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、空燃比処理は、Ｓ２０の処理に対応し、進角処理は、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１６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、高負荷運転領域以外において吸気バルブ１６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１６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内の負圧が不足する事態が生じうるものであれば、進角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に連通させ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…吸気バルブ、１８…シリンダ、２０…ピストン、２２…燃焼室、２４…燃料噴射弁、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、６４〜７０…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、１０６…クランク角センサ。
【図１】
2018115638.tif 000003
【図２】
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