(57)【要約】【課題】キャニスタのパージ処理と筒内噴射弁のデポジット除去処理とを両立する。【解決手段】本発明のシステムでは、パージ要求に応じてキャニスタのパージ処理が実行される。また燃料噴射量を基本燃料噴射量よりも増量させる増量要求が出された場合には、筒内噴射弁に供給される燃料の燃料圧力に対する増圧量が算出され、増圧量に応じて燃料圧力が増圧される。増圧量は、パージ要求が出される頻度が低いと推定される場合のほうが、頻度が高いと推定される場合に比べて、小さくなるように、パージ要求が出される頻度を推定可能なパラメータとの関係で定められており、この関係に従ってパラメータに応じた値として算出される。増圧された燃料圧力に応じて、筒内噴射弁に堆積するデポジットの量を推定するためのカウンタ値が算出され、カウンタ値が閾値を超えた場合に、筒内噴射弁のデポジット除去処理が実行される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
燃料タンクで発生した気化燃料を吸着するキャニスタと、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
パージ要求が出された場合に、前記キャニスタに吸着した気化燃料を吸気通路に導入させるパージ処理を実行し、
燃料噴射量を、吸入空気量に応じて決定される基本燃料噴射量よりも増量させる増量要求が出された場合に、前記筒内噴射弁に供給される燃料の燃料圧力に対する増圧量を、前記パージ要求が出される頻度を推定可能なパラメータと前記増圧量との関係に従って、前記パラメータに応じて算出し、
算出された増圧量に応じて、前記燃料圧力を増圧し、
増圧された前記燃料圧力に応じて、前記筒内噴射弁に堆積するデポジットの量を推定するためのカウンタ値を算出し、
前記カウンタ値が閾値を超えた場合に、前記筒内噴射弁から高圧で燃料を噴射させることにより前記デポジットを除去するデポジット除去処理を実行する、
ように構成され、
前記関係は、前記パージ要求が出される頻度が低いと推定される場合のほうが、前記頻度が高いと推定される場合に比べて、前記増圧量が小さくなるように定められている、
ことを特徴と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、筒内噴射弁とキャニスタとを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に燃料を直接噴射するための筒内噴射弁を備えた内燃機関が知られている。筒内噴射弁の先端の噴孔部は、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。そのため、噴孔部に残留した燃料に由来するデポジットが噴孔部に堆積していく。デポジットは、噴孔を通る燃料の流量低下や噴霧形状の変化を招き、それらはエミッション特性を悪化させる。よって、噴孔部に形成されるデポジットを除去することは重要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するシステムにおける筒内噴射弁のデポジット除去処理に関する技術が開示されている。このシステムでは、ポート噴射弁のみから燃料を噴射する時間がしきい値を越えた場合に、筒内噴射弁から所定時間燃料を噴射させてデポジットを除去する処理が実行される。
【０００４】
また、特許文献１では、デポジット除去に必要な燃料噴射量が確保されるように、筒内噴射弁のデポジット除去処理が実行されている間、キャニスタのパージ処理における気化燃料の吸気通路への導入量に制限が加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０３３２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
キャニスタのパージ処理は、キャニスタに吸着された気化燃料を、走行中の内燃機関の負圧によって吸気通路へと導入することにより行われる。従って、例えば内燃機関が頻繁に停止されるハイブリッド車両や、過給機を有する内燃機関では、走行中に内燃機関が負圧となる時間が少なくなり、キャニスタのパージ処理が実行できる機会が少なくなる。このためキャニスタのパージ処理が可能な機会においては、できるだけ多くのパージ流量を確保することが望ましい。
【０００７】
この点、特許文献１の制御では、筒内噴射弁のデポジット除去処理の要求と、キャニスタのパージ処理の要求が同時に発生した場合には、デポジット除去処理が優先され、パージ流量が低減される。このため必要なパージ流量が確保されず、結果として、キャニスタが吸着限界量を超える事態を生じ得る。
【０００８】
本発明は以上の課題を解決し、キャニスタのパージ処理と筒内噴射弁のデポジット除去処理とを両立できるように改良した内燃機関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】
以上の目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁と、燃料タンクで発生した気化燃料を吸着するキャニスタとを備える内燃機関を制御する。
【００１０】
本発明の制御装置は、以下のように構成されている。即ち、パージ要求が出された場合に、キャニスタに吸着した気化燃料を吸気通路に導入させるパージ処理を実行する。また、燃料噴射量を、吸入空気量に応じて決定される基本燃料噴射量よりも増量させる増量要求が出された場合に、筒内噴射弁に供給される燃料の燃料圧力に対する増圧量を算出する。増圧量は、パージ要求が出される頻度を推定可能なパラメータと増圧量との関係に従って、パラメータに応じて算出される。この関係は、パージ要求が出される頻度が低いと推定される場合のほうが、頻度が高いと推定される場合に比べて、増圧量が小さくなるように定められている。算出された増圧量に応じて、燃料圧力を増圧する。増圧された燃料圧力に応じて、筒内噴射弁に堆積するデポジットの量を推定するためのカウンタ値を算出し、カウンタ値が閾値を超えた場合に、筒内噴射弁から高圧で燃料を噴射させることによりデポジットを除去するデポジット除去処理を実行する。
【発明の効果】
【００１１】
筒内噴射弁に供給される燃料圧力が小さい場合には、その噴射により筒内噴射弁に堆積するデポジット量の増加分は大きく、燃料圧力が大きい場合には、デポジット量の増加分は小さくなる。従って、筒内噴射弁に堆積するデポジット量を推定するための値であるカウンタ値の１回の燃料噴射における増加分は、燃料圧力が小さい場合ほど大きくなる。本発明では、キャニスタのパージ要求が出される頻度が低いことが予想される場合には、燃料圧力の増圧量が低くされるため、デポジット量に関するカウンタ値の増加分は大きくなる。従ってキャニスタのパージ要求の頻度が低いことが予想される状態のときには、デポジット除去処理が実行される機会を増やすことができる。一方、キャニスタのパージ要求の頻度が高いことが予想される場合には、燃料圧力の増量圧が高くされるため、カウンタ値の増加は小さくなる。従って、キャニスタのパージ要求の頻度が高いときには、デポジット除去処理が実行される機会が少なくなる。これにより、キャニスタパージ処理とデポジット除去処理との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図２】実施の形態における制御について説明するためのタイミングチャートである。
【図３】実施の形態における内燃機関の冷却水の水温と、燃料噴射量の増圧分との関係について説明するための図である。
【図４】実施の形態の他の例における、キャニスタのＨＣ吸着量と燃料噴射量の増圧分との関係について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１.
本発明の実施の形態に係るシステムは、少なくともエンジン本体とキャニスタとを有する内燃機関と、内燃機関を制御する制御装置とを備えている。エンジン本体の燃焼室には筒内噴射弁が配置され、吸気ポートにはポート噴射弁が配置されている。筒内噴射弁は、燃焼室の内部に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁であり、ポート噴射弁は、吸気ポートの内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。筒内噴射弁及びポート噴射弁は、燃料供給管を介して燃料タンクに接続されている。筒内噴射弁と燃料タンクとを接続する燃料供給管には、燃料を加圧するための高圧ポンプ等が設置されている。
【００１４】
キャニスタは、燃料タンクに接続され、燃料タンクからの気化燃料を吸着する機能を有している。キャニスタはパージ通路を介して吸気通路に接続されている。パージ通路には、パージ通路を通過する気化燃料の流量を調整するパージ制御弁が備えられている。
【００１５】
制御装置は、内燃機関の運転を制御する。典型的には、制御装置は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御装置は、入出力インタフェースを通して、内燃機関に設置された複数のセンサから検出情報を受け取り、また、各種アクチュエータに制御信号を出力する。アクチュエータとしては、ポート噴射弁、筒内噴射弁、高圧ポンプ、パージ制御弁等が挙げられる。
【００１６】
本実施の形態に係る制御装置は、各センサから受け取る検出情報に基づいて内燃機関の運転状態を把握し、その運転状態に基づいて燃料噴射制御を行う。具体的には、制御装置は、運転状態に基づいて、総燃料噴射量、ポート噴射弁及び筒内噴射弁のそれぞれからの燃料噴射量、燃料圧力、噴射タイミング等の制御パラメータを算出する。そして、制御装置は、算出した制御パラメータに従って、ポート噴射弁及び筒内噴射弁のそれぞれからの燃料噴射を制御する。
【００１７】
また、制御装置は、筒内噴射弁に付着するデポジットを除去する「デポジット除去処理」を行う。デポジット除去処理は、高圧ポンプにより加圧された高圧燃料を筒内噴射弁から噴射することにより実行される。
【００１８】
また、制御装置は、キャニスタに吸着した気化燃料を吸気通路に導入する「パージ処理」も行う。パージ処理は、キャニスタに吸着された気化燃料が所定量を超えたと判断される場合に出されるパージ要求に従って実行される。パージ処理は、パージ制御弁が所定の開度に開弁され、気化燃料が吸気負圧により吸気通路に導入されることで実行される。
【００１９】
制御装置は、更に、排気空燃比の検出結果に基づいて、空燃比が目標空燃比に制御されるように、空燃比フィードバック制御を実行する。キャニスタパージが実行される場合、吸気通路に高濃度の気化燃料が導入されるため、各噴射弁からの燃料噴射量は減少方向に補正される。従って、キャニスタパージと、筒内噴射弁から高圧燃料を噴射するデポジット除去処理とを同時に実行することは難しい。
【００２０】
従って、本実施の形態において制御装置は、パージ処理が行われない時にデポジット除去処理が実行されるように、デポジット除去処理の実行タイミングを制御する。以下、デポジット除去処理の実行タイミングの制御について図１〜図３を用いて説明する。なお、説明の簡略化のため、以下の制御では、筒内噴射弁からすべての燃料が噴射される場合の例を説明している。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図１のルーチンは一定の制御間隔で繰り返し実行される。図２は、本発明の実施の形態１に係る制御を示すタイミングチャートである。
【００２２】
図１のステップ２の処理：
まず、ステップＳ２では、基本噴射量に対し増量補正がされたか否かが判別される。基本噴射量は、吸入空気量に応じて算出される燃料噴射量である。例えば、図２のタイミングチャートでは、ｔ１〜ｔ２の間、再始動かつ低水温時の増量補正があり、ｔ２〜ｔ３、及び、ｔ４〜ｔ５の間、低水温時の増量補正があり、ｔ６〜ｔ７の間、及び、ｔ８〜ｔ９の間、再始動時の増量補正があり、ｔ１０〜ｔ１１の間、触媒保護のための増量補正がなされている。増量補正有りの場合、ステップＳ４に進む。一方、増量補正無しの場合、ステップＳ８に進む。
【００２３】
ステップＳ４の処理：
ステップＳ２において増量補正がされたと判別された場合、次に、ステップＳ４において、水温に応じた増圧分が算出される。図２に示されるように、燃料圧力の増圧分は、増圧補正された燃料噴射量に対応する最大燃料圧力以下の値であり、内燃機関の冷却水の水温に応じて設定される。
【００２４】
図３は、水温と燃料圧力の増圧分との関係を説明するための図である。図３に示されるように、増圧分は、水温が低い場合ほど小さく、水温が高い場合ほど大きくなるように設定される。ここで、水温は、パージ要求が出される頻度を推定可能なパラメータである。水温が低い場合ほど、キャニスタのパージ要求までの時間が長く、パージ要求が出される頻度が低くなると予測することができる。すなわち、ここでの増圧分は、パージ要求が出される頻度が低い場合のほうが、高い場合に比べて小さくなるように設定される。より具体的な、水温と増圧分との関係は、実験やシミュレーション等によって定められ、マップ等として制御装置に記憶されている。ステップＳ４の処理では、このマップに従って、水温に応じた増圧分が算出される。
【００２５】
ステップＳ６の処理：
ステップＳ４の処理に続くステップＳ６では、基本燃料量に応じた燃料圧力に、ステップＳ４で算出された増圧分が加算され、燃料圧力が算出される。ステップＳ４〜Ｓ６の処理により、図２のタイミングチャートに示されるように、増量補正がある時間ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９、及び、ｔ１０〜ｔ１１の間、燃料圧力が、最大燃圧より小さい範囲内で、増圧されている。
【００２６】
ステップＳ８の処理：
ステップＳ２において、燃料噴射量に対する増量補正がないと判別された場合、ステップＳ８において、燃料圧力が、基本の燃料噴射量に応じた基本の燃料圧力に設定される。例えば、図２のタイミングチャートに示される例では、増量補正がない時間ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０の間、燃料圧力は基本の燃料圧力に設定されている。
【００２７】
なお、筒内噴射弁からの燃料噴射は、別途設定された制御ルーチンにより制御される。この制御ルーチンでは、ステップＳ６又はＳ８において設定された燃料圧力が読み込まれ、この燃料圧力に応じて燃料噴射時間が設定され、燃料噴射が実行される。
【００２８】
ステップＳ１０の処理：
テップＳ６又はステップＳ８において燃料圧力が設定された後、次に、ステップＳ１０において、筒内噴射弁に堆積するデポジット量を推定するためのカウンタ値が算出され更新される。具体的には、燃料圧力と先端温度とに応じて、カウンタ値に対する加算値が算出され、算出された加算値がカウンタ値に加算され、加算後の値にカウンタ値が更新される。ここで、筒内噴射弁のデポジット量は燃料圧力が小さい場合に多くなり、かつ、先端温度が高い場合に多くなる。よって、カウンタへの加算値は、燃料圧力が低い場合に大きく、先端温度が高い場合に大きくなるように、設定されている。なお、カウンタ値に対する加算値と、燃料圧力と先端温度との具体的な関係は、予め実験やシミュレーション等により求め、マップ等として定めて、制御装置に記憶しておく。ステップＳ１０の処理では、このマップに従って、燃料圧力と先端温度とに応じて、加算値が算出される。
【００２９】
ステップＳ１０の処理の後、今回のルーチンは終了する。デポジット除去処理は、別途設定された制御ルーチンにより制御される。この制御ルーチンでは、ステップＳ１０において更新されたカウンタ値が読み込まれ、このカウンタ値が閾値を越えるか否かが判別され、カウンタ値が閾値を越える場合に、デポジット除去処理の実行要求が出され、デポジット除去処理が実行される。
【００３０】
上述したように、カウンタ値に対する加算値は、燃料圧力が低い場合に大きくなるように設定されており、燃料増量補正時の燃料圧力の増圧分は、水温が低い場合ほど小さくなるように設定されている。従って、図２に示されるように、従来の場合に比べて、水温が低い状態において、デポジット推定のためのカウンタ値は増加しやすく、より早くにデポジット除去処理の閾値に達する。キャニスタのパージ処理は、気化燃料の吸着量の推定値が所定量を超えた場合に実行される。水温が低い場合、パージ処理の要求が出される頻度は少ない。従って、水温が低い状態で、デポジット除去処理が実行されることで、パージ処理とデポジット除去処理要求が同時に出されるのを避けることができる。また、水温が低い状態での燃料圧力の増圧を抑制しているため、高圧ポンプのフリクションを低減することができ、燃費の改善を図ることができる。
【００３１】
一方、水温が低い状態でデポジット除去処理が実行されることで、水温上昇時に、筒内噴射弁のデポジットが除去された状態としておくことができる。また、水温が高い状態では、燃料圧力の増圧分を高く設定することで、カウンタ値が増加しにくい設定となっている。したがって、水温が高い状態では、カウンタ値は閾値に到達しにくい。従って、水温が高く、キャニスタのパージ処理の要求が頻繁に出されやすい環境で、デポジット除去処理が実行される機会を少なくすることができる。従って、本実施の形態の制御により、デポジット除去処理とキャニスタのパージ処理との両立が図られている。
【００３２】
なお、ステップＳ１０の処理において、カウンタ値に対する加算値を、燃料圧力と先端温度に応じてマップに従って決定するものとして説明した。しかし、例えば、燃料圧力が基準圧［Ｍｐａ］以下であり、筒内噴射弁の先端温度が基準温度［℃］以上である場合に、一定の値を加算して、カウンタ値を更新するようにしてもよい。
【００３３】
また、実施の形態１では、ステップＳ２において増量補正ありと判別された場合、水温に応じて増圧分を設定する場合について説明した。これは水温が、パージ処理要求が出される頻度と関連するためである。しかし、本発明は、パージ要求の頻度が少ない場合に、増圧分を小さく設定することで、デポジット除去処理が実行されやすくなればよいので、増圧分は、水温との関係で決定される場合に限らず、パージ要求の頻度に関連する他のパラメータとの関係で決定されるようにしてもよい。このようなパラメータとしては、例えば、キャニスタのＨＣ吸蔵量が考えられる。
【００３４】
図４は、キャニスタのＨＣ吸着量と増圧分との関係について説明するための図である。図４に示されるように、増圧分をキャニスタのＨＣ吸着量に応じて設定する構成とする場合、増圧分はキャニスタのＨＣ吸着量が多い場合ほど、大きくなるようにする。キャニスタのＨＣ吸着量が少ないときは、パージ処理要求が出されるまでの時間が長くパージ要求が出される頻度が少ないと予測できる。従って、この間に、デポジット除去処理が実行されるように、ＨＣ吸着量が少ない場合に、増圧分が小さくなるように設定すればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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