(57)【要約】【課題】燃料カット時に筒内圧検出手段の出力に生じる温度ドリフトを抑制する。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備える内燃機関に適用される。この制御装置においては、内燃機関の燃料カットが開始された場合に生じる、筒内圧検出手段の出力の温度ドリフト量を推定される。そして、内燃機関の燃料カットを行う場合であって、かつ、推定された温度ドリフト量が基準より大きい場合、筒内圧検出手段の温度上昇を抑制する制御を実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記内燃機関の燃料カットが開始された場合に生じる、前記筒内圧検出手段の出力の温度ドリフト量を推定するドリフト推定手段と、
前記内燃機関の燃料カットを行う場合であって、かつ、前記ドリフト推定手段により推定された前記温度ドリフト量が基準より大きい場合、前記筒内圧検出手段の温度上昇を抑制する制御を実行する温度抑制手段と、
を備え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】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内燃機関の燃料カットを行う場合に、各気筒の筒内圧の最低値が、エンジンオイルの粘度又は温度に応じて設定された目標最低筒内圧力となるように制御するシステムが開示されている。このシステムにおいて各気筒には筒内圧検出手段として筒内圧センサが設置されている。そして、上記の燃料カット中の制御には、筒内圧センサの出力に応じて検出される筒内圧の値が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６２５３２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１１３１６３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６３２８３号公報
【特許文献４】特開２００７−０１６６０９号公報
【特許文献５】特開２０１３−１５５６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の燃料カット時などの過渡運転時には、筒内圧センサの温度変化が大きくなる傾向がある。筒内圧センサに急激な温度変化が生じる場合、筒内圧センサの出力に温度ドリフトが生じ、筒内圧センサの出力に応じて検出される筒内圧と、実際の筒内圧との間に誤差が生じる場合がある。その結果、上記特許文献１のシステムのような、筒内圧センサにより検出された筒内圧を用いる燃料カット中の制御は、正しく実行されない場合がある。
【０００５】
また、近年の低燃費のニーズから、アイドリングストップや減筒運転等の種々の制御が考えられており、こうした制御の中には筒内圧センサの出力に基づいて算出される図示トルクが用いられる制御が多数存在する。筒内圧センサの出力に誤差が生じた場合、これらの制御に用いられる図示トルクが正しく算出されないという事態を生じ得る。
【０００６】
ここで筒内圧センサの温度ドリフトに対する対策として、筒内圧センサ自体の構造を改良することが考えられる。しかし、一般に温度ドリフト抑制のための構造の改良は、筒内圧センサの耐圧性等とトレードオフの関係にあり、筒内圧センサの構造の改良だけで温度ドリフトに対応するには限界がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、筒内圧検出手段の構造を変えることなく、燃料カット時の筒内圧検出手段の温度ドリフトが緩和されるよう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】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記内燃機関の燃料カットが開始された場合に生じる、前記筒内圧検出手段の出力の温度ドリフト量を推定するドリフト推定手段と、
前記内燃機関の燃料カットを行う場合であって、かつ、前記ドリフト推定手段により推定された前記温度ドリフト量が基準より大きい場合、前記筒内圧検出手段の温度上昇を抑制する制御を実行する温度抑制手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料カット開始時の筒内圧検出手段の温度上昇が抑制される。これにより燃料カット中に筒内圧検出手段の出力に生じる温度ドリフトを小さく抑えることができ、燃料カット中にも高い精度で筒内圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの全体構成を説明するための概略構成図である。
【図２】燃料カット開始前後の筒内圧センサの温度ドリフトについて説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１における、点火時期遅角量と温度ドリフト量との関係について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１における制御について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ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６】本発明の実施の形態２においてＥＣＵ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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの全体構成を説明するための概略構成図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、例えば車両等の動力源として好ましく使用することができる。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。内燃機関１０の各気筒には、吸気バルブ１２と排気バルブ１４と、点火プラグ１６とインジェクタ１８とが設けられている。内燃機関１０の本体には、吸気マニホールドを介して吸気通路２２が接続され、排気マニホールドを介して排気通路２４が接続されている。吸気通路２２にはスロットルバルブ２６が設置されている。
【００１３】
内燃機関１０の各気筒には筒内圧センサ２８（筒内圧検出手段）が設置されている。筒内圧センサ２８は気筒内の圧力に応じた出力を発するセンサであり、これにより筒内圧を検知することができる。
【００１４】
本実施の形態のシステムは制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０には、上述した筒内圧センサ２８等の各種センサと、点火プラグ１６、スロットルバルブ２６等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００１５】
ところで、筒内圧センサ２８の温度変化等に起因して、筒内圧センサ２８の出力に基づく筒内圧と実際の筒内圧との間にずれが生じる場合がある。このような温度変化に起因する出力のずれは温度ドリフトとも称される。例えば、内燃機関１０の燃料カット（以下、Ｆ/Ｃとも称する）を行う場合など、内燃機関１０の過渡運転時などには特に筒内圧センサ２８周辺の温度が急変するため、筒内圧センサ２８の温度ドリフトも大きくなる。
【００１６】
図２は、Ｆ/Ｃ開始前後の筒内圧センサ２８の温度ドリフトについて説明するための図である。図２に示されるように、Ｆ/Ｃ開始前後で最低筒内圧の値がΔＰ増加している。これは、筒内圧センサ２８の出力に、Ｆ/Ｃ開始による急激な筒内温度の低下に起因する温度ドリフトが生じている結果であると考えられる。本実施の形態では、Ｆ/Ｃ開始後に生じた筒内圧センサ２８の出力に基づく筒内圧の変化量をドリフト指標ΔＰとして推定し、これを筒内圧センサ２８の温度ドリフトの大きさを示す指標として用いる。
【００１７】
ドリフト指標ΔＰは現在の運転条件とＦ/Ｃに移行する際の過渡条件に基づき推定することができる。具体的な運転条件及び過渡条件とドリフト指標ΔＰとの関係は予め実験やシミュレーション等により求められる。求められた運転条件及び過渡条件とドリフト指標ΔＰとの相関関係は、予めマップ等として定め、ＥＣＵ３０に記憶しておく。
【００１８】
本実施の形態では、推定されたドリフト指標ΔＰが基準値を超える場合、Ｆ/Ｃ開始前に筒内圧センサ２８の温度を低下させる制御を行う。これにより、筒内圧センサ２８の出力に温度ドリフトが生じるのを抑制する。具体的に、本実施の形態では、Ｆ/Ｃ運転開始前に、点火時期遅角により筒内の温度を低下させることで筒内圧センサ２８の温度を低下させる。その後Ｆ/Ｃを実行する。
【００１９】
ところで点火時期遅角を急激に行うと、却って筒内の温度変化が大きくなり、筒内圧センサ２８の温度ドリフトが大きくなることが考えられる。したがって、点火時期遅角によって生じる筒内圧センサ２８の温度ドリフトが許容される範囲となる範囲で、点火時期遅角量を決定する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１における点火時期遅角量と温度ドリフト量との関係について説明するための図である。図３に示されるように、点火時期遅角量と筒内圧センサ２８の温度ドリフト量とは一定の相関関係を有し、点火時期遅角量が大きくなると、温度ドリフト量も大きくなる関係を有している。このような相関関係に基づいて、点火時期遅角による筒内圧センサ２８の温度ドリフト量が、許容量以下となるように、点火時期遅角量ΔＳＡ＿αが決定される。
【００２１】
なお、点火時期遅角量ΔＳＡと温度ドリフト量との関係は、運転条件ごとに実験やシミュレーション等により求められる。また温度ドリフト量の許容量は、筒内圧の検出精度等を考慮して適宜設定される。点火時期遅角量ΔＳＡ＿αは、求められた運転条件ごとの相関関係に基づいて、許容量に応じた値に設定される。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１における制御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、Ｆ/Ｃ要求時のドリフト指標ΔＰが、基準値Ｒｅｆより大きい場合、第１回目の点火遅角を行う。更に、遅角された点火時期及び現在の運転条件に基づきドリフト指標ΔＰを算出し、算出されるドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となるまで、点火時期遅角量ΔＳＡ＿αずつ、段階的に点火時期の遅角を繰り返す。ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となったことが認められた時点で、Ｆ/Ｃが開始される。なお、基準値Ｒｅｆは、Ｆ/Ｃ時の温度ドリフトに対し予め設定されたクライテリアであり、適宜設定される値である。
【００２３】
図５は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ３０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５のルーチンは内燃機関１０の運転中繰り返し実行されるルーチンである。
【００２４】
図５のルーチンでは、まず、Ｆ/Ｃの要求が出されたか否かが判別される（Ｓ１００）。今回の制御はＦ/Ｃ時の温度ドリフトを抑制するための制御であるため、Ｆ/Ｃ要求がない場合には、今回のルーチンは終了する。一方、Ｆ/Ｃ要求があったことが認められると、次に、ドリフト指標ΔＰが算出される（Ｓ１０２）。ドリフト指標ΔＰは現在の運転条件に応じて、ＥＣＵ３０に記憶されたマップ等に従って算出される。
【００２５】
次に、算出されたドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆより大きいか否かが判別される（Ｓ１０４）。基準値Ｒｅｆは、予め設定され、ＥＣＵ３０に記憶された値である。ここでは、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下であれば、Ｆ/Ｃを実行しても温度ドリフトがクライテリアをオーバーしない運転条件であると認められることとなる。
【００２６】
ステップＳ１０４において、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆより大きいことが認められると、次に、点火時期が遅角される（Ｓ１０６）。ここでの点火時期遅角量ΔＳＡ＿αの値は、現在の運転条件と温度ドリフトの許容量に応じた値に定められる。
【００２７】
次に、遅角された点火時期その他現在の運転条件に応じて、ドリフト指標ΔＰが再計算される（Ｓ１０８）。次に、算出されたドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下であるか否かが判別される（Ｓ１１０）。ドリフト指標ΔＰがＲｅｆ以下であることが認められない場合、再び、ステップＳ１０６に戻る。ステップＳ１１０において、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となったことが認められるまで、点火時期遅角と、ドリフト指標ΔＰの再計算が繰り返し行われる。
【００２８】
一方、ステップＳ１０４において、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆより大きいことが認められなかった場合、あるいは、ステップＳ１１０においてドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となったことが認められた場合、次にＦ/Ｃが実行され（Ｓ１１２）、今回の処理は終了する。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態のシステムによれば、筒内圧センサ２８が温度ドリフトを起こしやすいＦ/Ｃ開始時において、筒内温度の変化を抑制することで、筒内圧センサ２８の温度ドリフトを許容範囲に抑制することができる。従って、Ｆ/Ｃ開始時のように筒内温度が急変する場合であっても、筒内圧をある程度高い精度で検出することができる。
【００３０】
ところで本実施の形態では、Ｆ/Ｃ開始後の筒内温度の急変を抑制するため、点火時期を遅角する場合について説明した。しかし、本発明において筒内温度の低下を抑制するための制御はこれに限られるものではない。例えば、点火時期遅角に替えて、燃料噴射量を減量する制御が挙げられる。燃料噴射量の減量の場合にも、温度ドリフトが許容量を超えない範囲の減量量を運転条件ごとに設定する。Ｆ/Ｃ要求があった場合には、燃料噴射量を設定された減量量ずつ段階的に減量し、各時点での運転条件に応じて算出されるドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となるまで、燃料噴射量の減量を段階的に行えばよい。
【００３１】
また、燃料噴射量と点火遅角との両者を行うようにしてもよい。この場合にも、点火時期及び燃料噴射量と温度ドリフトとの関係から、温度ドリフトが許容範囲となるように運転条件ごとに遅角量と減量量とを設定し、点火時期遅角及び燃料噴射量の減量を、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆ以下となるまで段階的に実行すればよい。
【００３２】
また、点火時期遅角及び/又は燃料噴射量減量を実行する場合において、運転条件ごとに許容量に応じた遅角量及び又は減量量を設定する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、遅角量及び/又は減量量は、許容量に応じて設定された固定値であってもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態において、ステップＳ１０２又はＳ１０８の処理が実行されることで、本発明の「ドリフト推定手段」が実現し、ステップＳ１０６の処理が実行されることで「温度抑制手段」が実現する。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、図１のシステムと同一の構成を有している。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムと同様に、Ｆ/Ｃ時の筒内温度の変化を抑制する制御を実行する。実施の形態１のシステムでは、温度ドリフトがクライテリアをオーバーしない条件となるまで、点火時期遅角（又は燃料噴射量減量）を実行する。しかし、このように点火時期遅角等の後にＦ/Ｃを行うこととすると、燃費やドラビリやエミッション等の観点から適合された運転条件を変更することとなる。また実施の形態１の制御では、Ｆ/Ｃの実行を遅らせることとなり、燃費を悪化させることが考えられる。
【００３５】
これに対し実施の形態２のシステムでは、Ｆ/Ｃ要求があった場合に、直ちにＦ/Ｃを実行する。そして、Ｆ/Ｃ実行と同時に、筒内温度の変化を抑制するための以下の制御を行う。
【００３６】
まず、スロットルバルブ２６を全閉とする。これにより吸気通路２２内が負圧となる。更に、吸気バルブ１２のバルブタイミングを最進角の状態とし、排気バルブ１４のバルブタイミングを最遅角の状態とする。これにより、バルブオーバーラップを最大とすることができる。
【００３７】
上記の制御により、Ｆ/Ｃ開始と同時に、気筒内に新気が入らず、かつ排気が気筒内に逆流する状態となる。その結果、Ｆ/Ｃ時の筒内温度、つまり筒内圧センサ２８の急冷を抑えることができる。従ってＦ/Ｃ時の筒内圧センサ２８の温度ドリフトを小さく抑えることができる。
【００３８】
図６は、本発明の実施の形態２においてＥＣＵ３０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６のルーチンは図５のルーチンに替えて、内燃機関１０の運転中繰り返し実行されるルーチンである。図６のルーチンは、ステップＳ１０４の処理の後、ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理に代えて、ステップＳ２０２〜Ｓ２１２の処理を有する点を除き、図５のルーチンと同一である。
【００３９】
図６のルーチンのステップＳ１０４において、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆより大きいことが認められない場合には、直ちにＦ/Ｃが実行され（Ｓ２０２）、燃料供給が停止される。その後、今回のルーチンは一旦終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ１０４において、ドリフト指標ΔＰが基準値Ｒｅｆより大きいことが認められると、次にＦ/Ｃが実行される（Ｓ２０８）。次に、スロットルバルブ２６が全閉とされ（Ｓ２１０）、更に、吸気バルブ１２のバルブタイミングが最進角に、排気バルブ１４のバルブタイミングが最遅角に設定される（Ｓ２１２）。その後、今回のルーチンが一旦終了する。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態２の制御によれば、Ｆ/Ｃ要求に応じて、直ちにＦ/Ｃを実行することができる共に、Ｆ/Ｃ実行に伴う筒内温度の急変を抑制し、Ｆ/Ｃ時の筒内圧センサ２８の温度ドリフトを抑制することができる。
【００４２】
ところでスロットルバルブ２６全閉や吸気・排気バルブ１２，１４のバルブタイミング変更により、内部ＥＧＲが増大し、次回の着火始動が困難となる場合がある。従って、本実施の形態では、温度ドリフトがクライテリアを超えることが予想される場合にのみ、これらの制御を実行することとしている。これによりスロットルバルブ２６の全閉や吸・排気バルブ１２，１４のバルブタイミングの変更に起因する始動性の低下を最小限に抑えられる。
【００４３】
なお、本実施の形態においてステップＳ２１０及びＳ２１２の処理が実行されることで、本発明の「温度抑制手段」が実現する。
【００４４】
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０  内燃機関
１２  吸気バルブ
１４  排気バルブ
１６  点火プラグ
１８  インジェクタ
２２  吸気通路
２４  排気通路
２６  スロットルバルブ
２８  筒内圧センサ
３０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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