(57)【要約】【課題】空燃比の増大を抑制する。【解決手段】気筒間での空燃比の差異に応じて燃料噴射量が増量される一方、空燃比に応じて燃料噴射量が補正される内燃機関において、気筒間での空燃比の差異に応じて燃料噴射量が増量された後に、空燃比に応じて燃料噴射量が減量された場合、燃料噴射量が減量されていない場合に燃料噴射量の増量を停止する条件下において、燃料噴射量の増量を継続する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が設けられた内燃機関の制御装置であって、
気筒間での空燃比の差異に応じて燃料噴射量を増量するための増量手段と、
空燃比に応じて燃料噴射量を補正するための補正手段とを備え、
前記増量手段は、燃料噴射量を増量した後に前記補正手段により燃料噴射量が減量された場合、前記補正手段により燃料噴射量が減量されていない場合に燃料噴射量の増量を停止する条件下において、燃料噴射量の増量を継続する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記増量手段は、
前記内燃機関の運転状態に応じて、気筒間で空燃比が異なる度合いを算出し、
気筒間で空燃比が異なる度合いがしきい値以上であると燃料噴射量を増量し、
燃料噴射量を増量した後に前記補正手段により燃料噴射量が減量されると、前記しきい値以上の度合いが算出される運転状態の領域を拡大する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記運転状態は、空燃比の変動状態である、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記運転状態は、前記内燃機関の出力軸回転数の変動状態である、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し、特に、内燃機関における燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を噴射するインジェクタが複数の気筒毎に設けられた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、たとえば、一部の気筒のみにおいてインジェクタの噴射量が不足すると、その気筒での空燃比が他の気筒の空燃比と異なり得る。気筒間で空燃比が異なると、内燃機関の出力軸の回転変動が大きくなり、大きな振動が発生し得る。
【０００３】
気筒間での空燃比のインバランスを検出する方法の１つとして、特開２００９−２８１３２８号公報（特許文献１）は、排気ガスの空燃比をそれぞれ検出する第１および第２の空燃比センサの出力差に基づいて、気筒間の空燃比のインバランスを判定することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気筒間の空燃比のインバランスに対処する方法の１つとして、全ての気筒あるいは一部の気筒において燃料噴射量を増量する場合がある。しかしながら、一般的に、内燃機関においては、空燃比を所定の目標空燃比（たとえば理論空燃比）に維持するためのフィードバック制御が実行される。したがって、空燃比のインバランスに対して燃料噴射量を増量した場合において、燃料噴射量の増量分が過剰であると、逆にフィードバック制御によって燃料噴射量が減量され得る。
【０００６】
何等かの理由により空燃比のインバランスが解消されると、燃料噴射量の増量が停止される。しかしながら、フィードバック制御による燃料噴射量の減量分は学習値として維持されるため、燃料噴射量の増量が停止した後も、フィードバック制御による燃料噴射量の減量が継続される。このような場合、内燃機関の全体的な空燃比が理論空燃比よりも高くなり得る。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、空燃比の増大を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、複数の気筒が設けられた内燃機関の制御装置は、気筒間での空燃比の差異に応じて燃料噴射量を増量するための増量手段と、空燃比に応じて燃料噴射量を補正するための補正手段とを備える。増量手段は、燃料噴射量を増量した後に補正手段により燃料噴射量が減量された場合、補正手段により燃料噴射量が減量されていない場合に燃料噴射量の増量を停止する条件下において、燃料噴射量の増量を継続する。
【０００９】
この構成によると、気筒間での空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量を増量するとともに、燃料噴射量を増量した後の空燃比に応じて燃料噴射量が減量された場合、減量されていなければ増量を停止する条件下においても、燃料噴射量が継続して増量される。その結果、増量のみが停止されることを防止できる。よって、空燃比の増大を抑制できる。
【００１０】
ある実施例において、増量手段は、内燃機関の運転状態に応じて、気筒間で空燃比が異なる度合いを算出し、気筒間で空燃比が異なる度合いがしきい値以上であると燃料噴射量を増量し、燃料噴射量を増量した後に補正手段により燃料噴射量が減量されると、しきい値以上の度合いが算出される運転状態の領域を拡大する。
【００１１】
この構成によると、空燃比が異なる度合いを算出することによって、燃料噴射量を増量できる。
【００１２】
ある実施例において、運転状態は、空燃比の変動状態である。
この構成によると、空燃比の変動状態から、空燃比が異なる度合いを算出できる。
【００１３】
ある実施例において、運転状態は、内燃機関の出力軸回転数の変動状態である。
この構成によると、内燃機関の出力軸回転数の変動状態から、空燃比が異なる度合いを算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】動力分割機構の共線図である。
【図３】エンジンを示す概略構成図である。
【図４】空燃比の変動状態を示す図である。
【図５】インバランス率を算出するためのマップを示す図（その１）である。
【図６】インバランス率を算出するためのマップを示す図（その２）である。
【図７】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００により実現される。
【００１７】
図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００とを主体として構成されている。
【００１８】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００１９】
第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００２０】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。
【００２１】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。
【００２２】
図２に、動力分割機構３００の共線図を示す。図２に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００２３】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００２４】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ５００を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ５００を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。第２モータジェネレータ４００のロータ（図示せず）は、出力軸６００に連結される。
【００２５】
図３を参照して、エンジン１００についてさらに説明する。
エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２６】
エンジン１００には、複数のシリンダ１０６が設けられる。シリンダ１０６において、空気が燃料と混合される。シリンダ１０６には、筒内インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、筒内インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。なお、筒内インジェクタ１０８に加えて、もしくは代わりに、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタを各気筒に設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、可変バルブタイミング機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）が可変バルブタイミング機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、可変バルブタイミング機構１２６は、油圧により作動する。
【００３１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６、空燃比センサ８０８から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量表す信号を出力する。空燃比センサ８０８は、排気ガス中の酸素濃度に基いて、空燃比を検出する。なお、空燃比センサ８０８としてＯ2センサを用いるようにしてもよい。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３４】
ＥＣＵ１０００は、空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射量を増減する空燃比フィードバック制御を実行する。たとえば、空燃比が目標空燃比よりも大きいと（リーンであると）、燃料噴射量が増量される。逆に、空燃比が目標空燃比よりも小さい（リッチであると）、燃料噴射量が減量される。燃料噴射量は、たとえば全ての気筒において増減され得る。
【００３５】
また、ＥＣＵ１０００は、シリンダ１０６間で空燃比が不均衡となるインバランス異常を検出する。たとえば空燃比の変動状態に応じて、シリンダ間で空燃比が異なる度合い（以下、インバランス率とも記載する）を算出し、インバランス率がしきい値以上であると、燃料噴射量を増量する。たとえば、燃料噴射量は、全ての気筒において増量される。燃料噴射量が少ない、すなわち空燃比が高い一部の気筒においてのみ燃料噴射量を増量するようにしてもよい。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、フィードバック制御とは別に、インバランス率に基づいて燃料噴射量が制御される。したがって、インバランス率に基づく燃料噴射量の増量によって、エンジン１００の全体的な空燃比が目標空燃比よりもリッチになると、インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量された後に、フィードバック制御によって燃料噴射量が減量され得る。
【００３７】
以下、インバランス率についてさらに説明する。インバランス率は、たとえば、図４に示すように、空燃比センサ８０８によって検出された空燃比の傾きαをパラメータとしたマップに従って求められる値ＲＧと、変動する時間Δｔをパラメータとしたマップに従って求められる値ＬＧとの和（以下、ΔＡ／Ｆ和とも記載する）に応じて算出される。ΔＡ／Ｆ和を算出する方法はこれに限定されない。空燃比の変動幅に基づいてΔＡ／Ｆ和を算出するようにしてもよい。
【００３８】
図５に示すように、ΔＡ／Ｆ和をパラメータとして有するマップに従って、インバランス率が算出される。インバランス率を算出するために用いられるマップは、開発者により予め作成される。空燃比センサ８０８によって検出された空燃比の代わりに、エンジン１００の回転数を用いてΔＡ／Ｆ和を算出するようにしてもよい。すなわち、エンジン１００の回転数の変動状態に応じて、インバランス率を算出するようにしてもよい。
【００３９】
たとえば、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａ以上の領域において、しきい値以上のインバランス率が算出される。よって、気筒間の空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量が増量されていなければ、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａ以上の領域において、燃料噴射量が増量される。
【００４０】
気筒間の空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量が増量された後、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量が減量されていなければ、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａより小さくなると、燃料噴射量の増量が停止される。
【００４１】
一方、気筒間の空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量が増量された後、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量が減量されていると、図６に示すように、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ｂより小さくなるまで、しきい値以上のインバランス率が算出され、燃料噴射量の増量が継続される。値Ｂは、値Ａよりも小さい。したがって、しきい値以上のインバランス率が算出される領域（ΔＡ／Ｆ和の領域）が拡大される。
【００４２】
その結果、気筒間の空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量を増量した後に、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量が減量された場合、フィードバック制御により燃料噴射量が減量されていない場合に燃料噴射量の増量を停止する条件下において、燃料噴射量の増量が継続される。
【００４３】
図７を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
【００４４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量されているか否かが判断される。
【００４５】
インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、Ｓ１０６にて、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａ以上の領域においてしきい値以上のインバランス率を算出するように定められたマップに基づいて、インバランス率が算出される。すなわち、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａ以上になると、燃料噴射量の増量が開始される。
【００４６】
インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量されていると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、フィードバック制御により燃料噴射量が減量されているか否かが判断される。
【００４７】
インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量された後、フィードバック制御により燃料噴射量が減量されていない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、Ｓ１０６にて、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａ以上の領域においてしきい値以上のインバランス率を算出するように定められたマップに基づいて、インバランス率が算出される。すなわち、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａより小さくなると、燃料噴射量の増量が停止される。
【００４８】
一方、インバランス率に基づいて燃料噴射量が増量された後、フィードバック制御により燃料噴射量が減量されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ｂ以上の領域においてしきい値以上のインバランス率を算出するように定められたマップに基づいて、インバランス率が算出される。すなわち、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ａより小さくなっても燃料噴射量の増量が停止されず、ΔＡ／Ｆ和が所定の値Ｂより小さくなるまで、燃料噴射量の増量が継続される。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によると、気筒間での空燃比のインバランスに起因して燃料噴射量を増量するとともに、燃料噴射量を増量した後の空燃比に応じて燃料噴射量が減量された場合、減量されていなければ増量を停止する条件下においても、燃料噴射量が継続して増量される。その結果、増量のみが停止されることを防止できる。よって、空燃比の増大を抑制できる。
【００５０】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１００  エンジン、１０２  エアクリーナ、１０４  スロットルバルブ、１０６  シリンダ、１０８  筒内インジェクタ、１１０  点火プラグ、１１２  三元触媒、１１４  ピストン、１１６  クランクシャフト、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、８００  カム角センサ、８０２  クランク角センサ、８０４  水温センサ、８０６  エアフローメータ、８０８  空燃比センサ、１０００  ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013002323.tif 000006
【図５】
2013002323.tif 000007
【図６】
2013002323.tif 000008
【図７】
2013002323.tif 000009