(57)【要約】【課題】内燃機関が適切な運転状態となるように制御する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関本体の筒内圧に基づいて、内燃機関の空気系制御にも使用される、内燃機関本体の燃料噴射量指示値を算出する指示値算出部と、指示値算出部により算出された燃料噴射量指示値に基づいて、噴射装置から内燃機関本体に噴射すべき燃料量に応じた燃料噴射時間を算出する噴射時間算出部と、噴射装置の劣化度合いに応じて、噴射時間算出部により算出された燃料噴射時間を補正する噴射時間補正部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体の筒内圧に基づいて、内燃機関の空気系制御にも使用される、前記内燃機関本体の燃料噴射量指示値を算出する指示値算出部と、
前記指示値算出部により算出された前記燃料噴射量指示値に基づいて、噴射装置から前記内燃機関本体に噴射すべき燃料量に応じた燃料噴射時間を算出する噴射時間算出部と、
前記噴射装置の劣化度合いに応じて、前記噴射時間算出部により算出された前記燃料噴射時間を補正する噴射時間補正部と、
を有する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記噴射時間補正部は、前記燃料噴射量指示値と、前記噴射装置が実際に噴射する実燃料噴射量とのずれを前記噴射装置の劣化度合いとして算出する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記噴射時間補正部は、前記内燃機関本体のラムダ値と吸気流量とに基づいて、前記実燃料噴射量を算出する、
請求項２に記載の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、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内インジェクタによる燃料噴射の状況に即して、適切に燃料噴射方式を設定するエンジンの燃料噴射制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０１０８２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、インジェクタは、経年劣化等により、制御装置から指示される燃料噴射量とは異なった量の燃料を、内燃機関本体に噴射する場合がある。この場合、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）やターボアクチュエータ等の空気系制御に使用される燃料噴射量と、インジェクタが実際に噴射する燃料噴射量とが異なる。空気系制御に使用される燃料噴射量と、インジェクタが実際に噴射する燃料噴射量とが異なると、内燃機関は、排気性能等が劣化し不適切な運転状態になるという問題があった。
【０００５】
例えば、空気系制御は、制御装置から指示される燃料噴射量通りに動作しているとする。これに対し、内燃機関本体は、経年劣化等のため、制御装置から指示される燃料噴射量とは異なった燃料噴射量で運転しているとする。この場合、空気系制御は、内燃機関本体への実噴射量とは異なる燃料噴射量に基づいて動作し、内燃機関は、不適切な運転状態になる。
【０００６】
本発明の目的は、内燃機関が適切な運転状態となるように制御する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】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関本体の筒内圧に基づいて、内燃機関の空気系制御にも使用される、前記内燃機関本体の燃料噴射量指示値を算出する指示値算出部と、前記指示値算出部により算出された前記燃料噴射量指示値に基づいて、噴射装置から前記内燃機関本体に噴射すべき燃料量に応じた燃料噴射時間を算出する噴射時間算出部と、前記噴射装置の劣化度合いに応じて、前記噴射時間算出部により算出された前記燃料噴射時間を補正する噴射時間補正部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関が適切な運転状態となるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】ＥＣＵの燃料噴射量補正の動作例を説明する図である。
【図３】ＥＣＵの燃料噴射量補正の動作例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。図１に示すように、内燃機関１は、エアクリーナ１１と、ターボチャージャ１２と、インタークーラ１３と、内燃機関本体１４と、インジェクタ１５と、ＥＧＲバルブ１６と、筒内圧センサ２１と、ラムダセンサ２２と、マスフローセンサ２３と、吸気通路３１と、排気通路３２と、ＥＧＲ通路３３と、ＥＣＵ４０と、を有している。内燃機関１は、インテークスロットルやサプライポンプ等を有するが、図１では図示を省略している。
【００１１】
ターボチャージャ１２は、排気通路３２内を流れる排気の力によって回転するタービン１２ａと、タービン１２ａとともに回転して吸気通路３１内の空気を内燃機関本体１４に送り出すコンプレッサ１２ｂとを有している。エアクリーナ１１から吸気通路３１内に導入された空気は、コンプレッサ１２ｂによって加圧され、インタークーラ１３を介し、内燃機関本体１４の燃焼室に送り込まれる。
【００１２】
ターボチャージャ１２には、ターボアクチュエータ１２ｃが設けられている。ターボアクチュエータ１２ｃは、ＥＣＵ４０の指示に基づいて、ターボチャージャ１２の過給圧を調整する。
【００１３】
内燃機関本体１４には、インジェクタ１５が設けられている。インジェクタ１５は、ＥＣＵ４０からの指示に応じて、内燃機関本体１４に燃料を噴射する。
【００１４】
ＥＧＲ通路３３は、内燃機関本体１４の排気ガスを、内燃機関本体１４に再度吸気させる通路である。ＥＧＲバルブ１６は、ＥＧＲ通路３３に設けられ、内燃機関本体１４に再度吸気させる排気ガスの量を調整する。
【００１５】
筒内圧センサ２１は、内燃機関本体１４に設けられ、内燃機関本体１４の筒内圧を検出する。筒内圧センサ２１は、検出した内燃機関本体１４の筒内圧を、ＥＣＵ４０に出力する。
【００１６】
ラムダセンサ２２は、排気通路３２におけるタービン１２ａの下流側に設けられ、内燃機関本体１４の排気ガスのラムダ値（空気過剰率）を検出する。ラムダセンサ２２は、検出したラムダ値を、ＥＣＵ４０に出力する。
【００１７】
マスフローセンサ２３は、吸気通路３１におけるエアクリーナ１１の下流側に設けられ、内燃機関本体１４に取り込まれる新気流量を検出する。マスフローセンサ２３は、検出した新気流量を、ＥＣＵ４０に出力する。
【００１８】
ＥＣＵ４０は、燃焼フィードバック制御部（以下、燃焼Ｆ／Ｂ制御部）４１と、ＢＰＷ（Ｂａｓｅ  Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ）算出部４２と、パルス幅補正部４３と、記憶部４４と、を有している。燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１、ＢＰＷ算出部４２、およびパルス幅補正部４３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によってその機能が実現される。記憶部４４は、例えば、メモリによってその機能が実現される。記憶部４４には、ＣＰＵが実行するプログラムや各種データが記憶される。
【００１９】
燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１は、筒内圧センサ２１によって検出された筒内圧に基づいて、内燃機関本体１４が所望の燃焼状態となるようにＦ／Ｂ制御を行う。例えば、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１は、内燃機関本体１４の各クランク角度における筒内圧から、内燃機関本体１４の燃焼状態（例えば、燃焼重心とトルク）を算出する。そして、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１は、算出した燃焼状態が、内燃機関本体１４の目標とする運転条件に応じた燃焼状態となるように、インジェクタ１５が内燃機関本体１４に噴射する燃料の燃料噴射量および燃料噴射タイミングを含む燃料噴射量指示値を算出する。なお、内燃機関本体１４のクランク角度は、例えば、内燃機関本体１４に設けられたクランク角センサ（図示せず）から取得できる。
【００２０】
ＢＰＷ算出部４２は、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値に基づいて、内燃機関本体１４に噴射する燃料量に応じたパルス幅を算出する。例えば、ＢＰＷ算出部４２は、記憶部４４に予め記憶されているＢＰＷマップ（目標噴射量と開弁時間のマップデータ）を参照し、パルス幅を算出する。
【００２１】
インジェクタ１５は、ＢＰＷ算出部４２によって算出されたパルス幅に基づいて、例えば、燃料を所定時間噴射する。しかし、インジェクタ１５は、経年劣化等により、ＢＰＷ算出部４２から出力されるパルス幅と燃料噴射量との関係が崩れ、想定通りの燃料を噴射しない場合がある。
【００２２】
パルス幅補正部４３は、インジェクタ１５が、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値通りの燃料を噴射するように、ＢＰＷ算出部４２の算出したパルス幅を補正する。
【００２３】
図２は、ＥＣＵ４０の燃料噴射量補正の動作例を説明する図である。図２には、図１に示したＥＣＵ４０の燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１と、ＢＰＷ算出部４２と、パルス幅補正部４３と、が示してある。また、図２には、図１に示した内燃機関本体１４と、インジェクタ１５と、が示してある。図２に示す空気系制御５１は、内燃機関１の空気系を制御する各部に対応し、例えば、図１のターボアクチュエータ１２ｃやＥＧＲバルブ１６が対応する。
【００２４】
燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１は、筒内圧センサ２１によって検出された筒内圧に基づいて、内燃機関本体１４が所望の運転状態（例えば、アクセル開度や回転数）に応じた燃焼状態となるための燃料噴射量指示値ｉｖを算出する。燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値ｉｖは、ＢＰＷ算出部４２、パルス幅補正部４３、および空気系制御５１に出力される。なお、アクセル開度は、アクセルに設けられたアクセルセンサから取得できる。また、回転数は、内燃機関本体１４に設けられたクランク角センサから取得できる。
【００２５】
ＢＰＷ算出部４２は、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値ｉｖに基づいて、パルス幅ｉｑ（インジェクタ１５の燃料の噴射時間）を算出する。パルス幅補正部４３は、インジェクタ１５が、燃料噴射量指示値ｉｖに応じた燃料を噴射するように、ＢＰＷ算出部４２が算出するパルス幅ｉｑを補正する。
【００２６】
例えば、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値ｉｖは、「３０」であったとする。ＢＰＷ算出部４２は、燃料噴射量指示値「３０」に対応するパルス幅ｉｑを算出し、インジェクタ１５は、ＢＰＷ算出部４２によって算出されたパルス幅ｉｑに相当する燃料を、内燃機関本体１４に噴射する。
【００２７】
しかし、インジェクタ１５は、経年劣化等していると、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１が算出した燃料噴射量指示値「３０」に対応する燃料を噴射しない場合がある。例えば、インジェクタ１５は、燃料噴射量指示値ｉｖが「３０」であるにも関わらず、実際は、燃料噴射量指示値「２０」に相当する燃料しか噴射していない場合がある。
【００２８】
このような場合、パルス幅補正部４３は、インジェクタ１５が、燃料噴射量指示値「３０」に対応した燃料を噴射するように、ＢＰＷ算出部４２が算出するパルス幅ｉｑを補正する補正項を算出する。上記例の場合、パルス幅補正部４３は、インジェクタ１５が噴射する燃料の噴射量が増加するように（つまり、燃料噴射量指示値「２０」に相当する噴射量から、燃料噴射量指示値「３０」に相当する噴射量を噴射するように）、補正項を算出する。そして、ＢＰＷ算出部４２は、パルス幅補正部４３によって算出された補正項に基づいて、算出したパルス幅ｉｑを補正する。上記例の場合、例えば、ＢＰＷ算出部４２は、燃料噴射量指示値ｉｖに基づいて算出したパルス幅ｉｑに、パルス幅補正部４３が算出した補正項を加算する。なお、補正項には、補正計数を乗算してもよい。
【００２９】
パルス幅補正部４３の補正項の算出について詳述する。パルス幅補正部４３には、図２に示すように、ラムダセンサ２２によって検出されたラムダ値と、マスフローセンサ２３によって検出された新気流量と、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値ｉｖとが入力される。パルス幅補正部４３は、入力されたラムダ値と、新気流量とに基づいて、インジェクタ１５が実際に噴射している燃料の噴射量を算出（推定）する。そして、パルス幅補正部４３は、算出したインジェクタ１５の実際の噴射量（インジェクタ１５が噴射していると推定される噴射量）が、入力される燃料噴射量指示値ｉｖに対し、どれだけずれているかを算出する。すなわち、パルス幅補正部４３は、燃焼噴射量指示値ｉｖと、インジェクタ１５が実際に噴射する実燃料噴射量とのずれをインジェクタ１５の劣化度合いとして算出する。以下では、インジェクタ１５が実際に噴射している燃料の噴射量を、「実燃料噴射量」と呼ぶことがある。
【００３０】
ラムダ値、新規流量、およびインジェクタ１５の実燃料噴射量には、理論空燃比を用いて次の式（１）の関係が成り立つ。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
式（１）の「λ」は、ラムダセンサ２２によって検出されたラムダ値である。「Ｌｓｔ」は、理論空燃比である。「ＭＡＦ」は、マスフローセンサ２３によって検出された新気流量である。「ｍｆａ」は、インジェクタ１５の実燃料噴射量である。式（１）を「ｍｆａ」の式に変形すると（「ｍｆａ」が、左辺に来るように変形すると）、式（１）は、次の式（２）に示すようになる。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
すなわち、パルス幅補正部４３は、式（２）のインジェクタ１５の実燃料噴射量「ｍｆａ」を、ラムダセンサ２２によって検出されたラムダ値「λ」と、マスフローセンサ２３によって検出された新気流量「ＭＡＦ」と、定数である論理空燃比「Ｌｓｔ」とから、算出する。
【００３５】
パルス幅補正部４３は、式（１）を用いて、インジェクタ１５の実燃料噴射量を算出すると、算出した実燃料噴射量が、燃料噴射量指示値ｉｖに対し、どれだけずれているか算出する。例えば、パルス幅補正部４３は、燃料噴射量指示値ｉｖから、式（１）を用いて算出したインジェクタ１５の実燃料噴射量を減算してずれ（補正項）を算出する。
【００３６】
ＢＰＷ算出部４２は、パルス幅補正部４３によって算出された補正項によって、燃料噴射量指示値ｉｖに基づいて算出したパルス幅ｉｑを補正する。例えば、ＢＰＷ算出部４２は、算出したパルス幅ｉｑに、パルス幅補正部４３によって算出された補正項を加算または減算することによって、パルス幅ｉｑを補正する。すなわち、ＢＰＷ算出部４２は、インジェクタ１５の実際の噴射量と、燃料噴射量指示値ｉｖとのずれが解消するように、燃料噴射量指示値ｉｖに基づいて算出したパルス幅ｉｑを補正する。
【００３７】
ここで、例えば、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１が算出した燃料噴射量指示値ｉｖが「３０」であったとする。これに対し、インジェクタ１５が実際に噴射している燃料の噴射量は、経年劣化等により、燃料噴射量指示値「２０」に相当する量であったとする。
【００３８】
この場合、ターボアクチュエータ１２ｃやＥＧＲバルブ１６等の空気系制御５１は、燃料噴射量指示値「３０」に基づいて、制御を行っているにもかかわらず、内燃機関本体１４は、燃料噴射量指示値「３０」とは異なる、燃料噴射量指示値「２０」に相当する噴射量で動作していることになる。そのため、内燃機関１は、所定の排気性能や燃焼状態を発揮できなくなる。
【００３９】
これに対し、パルス幅補正部４３は、図２で説明したように、燃料噴射量指示値「３０」に応じた噴射量の燃料を、インジェクタ１５が噴射するように、パルス幅ｉｑを補正する。これにより、内燃機関本体１および空気系制御５１は、同じ燃料噴射量指示値「３０」に応じた動作をすることになる。このため、内燃機関１は、所定の排気性能や燃焼状態を発揮できる。
【００４０】
図３は、ＥＣＵ４０の燃料噴射量補正の動作例を示したフローチャートである。ＥＣＵ４０は、図３に示すフローチャートの処理を、例えば、周期的に繰り返し実行する。
【００４１】
まず、パルス幅補正部４３は、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１によって算出された燃料噴射量指示値ｉｖと、ラムダセンサ２２によって検出されたラムダ値と、マスフローセンサ２３によって検出された新気流量とを入力する（ステップＳ１）。
【００４２】
次に、パルス幅補正部４３は、ステップＳ１にて入力したラムダ値と新気流量とを、式（１）に基づいて、インジェクタ１５の実燃料噴射量を算出する（ステップＳ２）。
【００４３】
次に、パルス幅補正部４３は、ステップＳ２にて算出したインジェクタ１５の実燃料噴射量が、ステップＳ１にて入力された燃料噴射指示値ｉｖに対し、どれだけずれているか算出する（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、ＢＰＷ算出部４２は、ステップＳ３にて算出されたずれ（補正項）に基づいて、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１が算出した燃料噴射量指示値ｉｖから算出したパルス幅ｉｑを補正する（ステップＳ４）。
【００４５】
以上説明したように、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１は、内燃機関本体１４の筒内圧に基づいて、内燃機関１の空気系制御にも使用される、内燃機関本体１４の燃料噴射量指示値ｉｖを算出する。ＢＰＷ算出部４２は、燃焼Ｆ／Ｂ制御部４１が算出した燃料噴射量指示値ｉｖに基づいて、インジェクタ１５から内燃機関本体１４に噴射すべき燃料のパルス幅ｉｑを算出する。そして、パルス幅補正部４３は、インジェクタ１５の劣化等に応じて、ＢＰＷ算出部４２により算出されたパルス幅ｉｑを補正する。これにより、ＥＣＵ４０は、内燃機関１が適切な運転状態となるように制御することができる。
【００４６】
上記実施形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  内燃機関
１１  エアクリーナ
１２  ターボチャージャ
１２ａ  タービン
１２ｂ  コンプレッサ
１２ｃ  ターボアクチュエータ
１３  インタークーラ
１４  内燃機関本体
１５  インジェクタ
１６  ＥＧＲバルブ
２１  筒内圧センサ
２２  ラムダセンサ
２３  マスフローセンサ
３１  吸気通路
３２  排気通路
３３  ＥＧＲ通路
４０  ＥＣＵ
４１  燃焼Ｆ／Ｂ制御部
４２  ＢＰＷ算出部
４３  パルス幅補正部
４４  記憶部
５１  空気系制御
【図１】
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【図２】
2018096293.tif 000006
【図３】
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