(57)【要約】【課題】新規なセンサを用いずとも吸入空気中の絶対湿度を推定することができるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】排気管に設けられる空燃比検出手段と、吸気管に設けられる吸気管圧力センサと、吸気管または気筒に燃料を噴射する燃料噴射手段と、気筒に供給される吸入空気量を調整するバルブ機構と、を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前記燃料噴射手段によって噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、前記吸入空気中の水分量を推定する水分量推定手段と、推定した水分量に基づいて検出吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、を備え、前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比検出手段で検出された検出空燃比に基づいて前記燃料噴射量の補正量を生成し、前記水分量推定手段は、前記燃料噴射量制御手段で生成された前記補正量に基づいて前記水分量を推定する。【選択図】図３
2016191326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管に設けられる空燃比検出手段と、吸気管に設けられる吸気管圧力センサと、吸気管または気筒に燃料を噴射する燃料噴射手段と、気筒に供給される吸入空気量を調整するバルブ機構と、を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
前記燃料噴射手段によって噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記吸入空気中の水分量を推定する水分量推定手段と、
推定した水分量に基づいて検出吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、を備え、
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比検出手段で検出された検出空燃比に基づいて前記燃料噴射量の補正量を生成し、
前記水分量推定手段は、前記燃料噴射量制御手段で生成された前記補正量に基づいて前記水分量を推定することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記空気量検出手段は、吸気管に設けられる圧力センサの出力に基づき、吸入空気量を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射量制御手段は、前記燃料噴射量の補正量を生成する補正量生成手段と、前記補正量を記憶する記憶手段とを備え、
前記水分量推定手段は、前記補正量生成手段で生成された現在の補正量と、前記記憶手段に記憶された過去の補正量との差に基づいて前記水分量を推定することを特徴とする請求項１から２の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は，記憶された過去の補正量として，事前に設定された補正量を用いることを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記記憶手段は，記憶された過去の補正量として，前回の学習で記憶された補正量を用いることを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比と目標の空燃比との比に基づいて前記燃料噴射量の補正量を生成することを特徴とする請求項３から５の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記水分量推定手段は、基準の乾燥空気分圧に対して前記燃料噴射量の補正量を乗ずることで現在の乾燥空気分圧を算出することを特徴とする請求項６に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記基準の乾燥空気分圧は、記憶されるデータから読み出されるか、または、記憶される基準の水蒸気分圧を前記吸気管圧力センサで検出した吸気圧に乗じて算出されることを特徴とする請求項７に記載のエンジン制御装置。
【請求項９】
前記水分量推定手段は、現在の吸気圧から現在の乾燥空気分圧を引くことで前記現在の水蒸気分圧を算出することを特徴とする請求項７から８の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項１０】
前記水分量推定手段は、算出された前記現在の水蒸気分圧を記憶することを特徴とする請求項７から９の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項１１】
前記エンジン制御装置は，水分量の推定を許可する水分量推定許可判定手段を備えることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項１２】
前記水分量推定許可判定手段は，前記現在の補正量と前記過去の補正量との差が所定値以上である状態が所定時間継続する場合に、水分量の推定を許可することを特徴とする請求項１１に記載のエンジン制御装置。
【請求項１３】
前記エンジンは、外部ＥＧＲ機構を備え、
前記水分量推定許可判定手段は、前記水分量を推定する際に、前記外部ＥＧＲ機構の排気再還流またはパージが実行されている場合，推定学習を不許可にすることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン制御装置。
【請求項１４】
前記水分量推定手段は、前記水分量を推定する際には、前記外部ＥＧＲ機構の排気再還流またはパージを禁止することを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項１５】
前記目標吸入空気量と、前記吸入空気量補正手段によって補正された吸入空気量とに基づいて、前記バルブ機構を制御することを特徴とする請求項１から１４の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項１６】
前記吸入空気量補正手段は、算出された前記現在の水蒸気分圧が記憶している水蒸気分圧より高い場合、バルブ機構を吸入空気量が多くなる方向に制御することを特徴とする請求項１５に記載のエンジン制御装置。
【請求項１７】
前記吸入空気量補正手段は、算出された前記現在の水蒸気分圧が記憶している水蒸気分圧より低い場合、バルブ機構を吸入空気量が少なくなる方向に制御することを特徴とする請求項１５に記載のエンジン制御装置。
【請求項１８】
前記エンジンは、前記吸気管に設けられる湿度センサを備え、
前記水分量推定手段によって推定された推定水蒸気分圧又は湿度と、前記吸気管に設けられる湿度センサの出力とに基づいて、湿度センサの診断を行うことを特徴とする請求項１から１７の何れかに記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおける空燃比の制御として、吸入空気中の絶対湿度が変化した場合でも、精度良く空燃比を制御しようとするようとするものがある。特許文献１ではエアフローセンサにより得られた吸入空気の体積流量を、大気圧および絶対湿度によって出力が変化する吸入空気量補正用センサの出力により大気圧および絶対絶対湿度補正を行うことで、吸入空気量の検出精度を向上させている。
【０００３】
また、特許文献２では、湿度センサを用いずに、ノック頻度と吸気温度から湿度を推定する方法が公知されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３４６３３６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で示される従来手段では絶対湿度が吸入空気量に与える影響を補正するために専用のセンサを搭載しなければならずコスト増大を招くという問題があった。また特許文献２で示される従来手段は湿度センサを用いずとも湿度を推定できるが、ノック頻度を検知するためにノックセンサを用いる必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、新規なセンサを用いずとも吸入空気中の絶対湿度を推定することができるエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のエンジン制御装置は、排気管に設けられる空燃比検出手段と、吸気管に設けられる吸気管圧力センサと、吸気管または気筒に燃料を噴射する燃料噴射手段と、気筒に供給される吸入空気量を調整するバルブ機構と、を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前記燃料噴射手段によって噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、前記吸入空気中の水分量を推定する水分量推定手段と、推定した水分量に基づいて検出吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、を備え、前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比検出手段で検出された検出空燃比に基づいて前記燃料噴射量の補正量を生成し、前記水分量推定手段は、前記燃料噴射量制御手段で生成された前記補正量に基づいて前記水分量を推定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶対湿度を検出するセンサを用いずとも、絶対湿度を推定することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１による自動車用エンジンシステムのシステム構成図。
【図２】実施例１および２によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図。
【図３】実施例１による自動車用エンジン制御の概要を示したブロック図。
【図４】実施例１によるＥＣＵ１における制御内容を示すフローチャート。
【図５】実施例１による水蒸気分圧推定許可判定方法を示すフローチャート。
【図６】実施例１による運転状態判定方法を示すフローチャート。
【図７】実施例１による定常燃料補正量学習マップ。
【図８】実施例１による過渡時の前回燃料補正量算出方法を示すブロック図。
【図９】実施例１による過渡燃料補正量学習マップ。
【図１０】実施例１による水蒸気分圧推定方法を示すフローチャート。
【図１１】実施例１による水蒸気分圧を考慮した補正吸入空気量算出方法を示すフローチャート。
【図１２】実施例１によるスロットルバルブを操作し目標吸入空気量を達成する方法を示すフローチャート。
【図１３】実施例１によるスロットルバルブの開度と吸入空気量の関係を模式的に表した図。
【図１４】実施例２によるＥＣＵ１における制御内容を示すフローチャート。
【図１５】実施例２による吸排可変バルブを操作し目標吸入空気量を達成する方法を示すフローチャート。
【図１６】実施例２による排気バルブ閉時期と吸入空気量の関係を模式的に表した図。
【図１７】実施例３による自動車用エンジンシステムのシステム構成図。
【図１８】実施例３によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図。
【図１９】実施例３による湿度検出の診断方法を示すフローチャート。
【図２０】実施例４による点火時期の湿度補正方法を示すフローチャート。
【図２１】実施例５による自動車用エンジンシステムのシステム構成図。
【図２２】実施例５によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図。
【図２３】実施例５による湿度変化時の過給圧制御方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本実施例におけるエンジンのシステム構成図である。エンジン１００は火花点火式内燃機関である。吸気管圧力を計測する吸気管圧力センサ３と、吸気管圧力を調整するスロットル５と、吸入空気温度検出器の一態様であって吸入空気の温度を計測する吸気管温度センサ４が吸気管６の各々の適宜位置に備えられている。またエンジン１００には燃焼室１２の中に燃料を噴射する燃料噴射装置（以下インジェクタ）７と、点火エネルギを供給する点火プラグ１４とが備えられ、燃焼室１２に流入する吸入空気と排出する排気を調整する可変吸排気バルブ機構８がエンジン１００の各々の適宜位置に備えられている。さらに排気を浄化する三元触媒１６と、空燃比検出器の一態様であって三元触媒１６の上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ１７とが排気管１５の各々の適宜位置に備えられている。空燃比センサ１７は酸素濃度センサとしてもよい。
【００１２】
またクランクシャフト１０にはクランクシャフト１０の角度および回転速度およびピストン９の移動速度を検出するためのクランク角センサ１１が備えられている。また冷却水温センサ１３がエンジン１００の適宜位置に備えられている。冷却水温センサ１３はエンジンを潤滑するためのオイルの温度センサとしてもよい。
【００１３】
また、可変吸排気バルブ機構８は、少なくとも吸気バルブ８ａまたは排気バルブ８ｂのいずれか一方の作動角の中心角を可変とする機構であれば良く、単に可変バルブ機構８という場合もある。
【００１４】
空燃比センサ１７から得られる検出信号Ｓｓ１７と冷却水温センサ１３から得られる検出信号Ｓｓ１３とクランク角センサ１１から得られる検出信号Ｓｓ１１と吸気管温度センサ４から得られる検出信号Ｓｓ４と吸気管圧力センサ３から得られる検出信号Ｓｓ３とは、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）１に送られる。アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２から得られる信号Ｓｓ２はＥＣＵ１に送られる。
【００１５】
ＥＣＵ１はアクセル開度センサ２の出力信号Ｓｓ２に基づいて要求トルクを演算する。すなわちアクセル開度センサ２はエンジン１００への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。ＥＣＵ１はクランク角センサ１１の出力信号Ｓｓ１１に基づいてクランクシャフト１０の角度および回転速度およびピストン９の移動速度を演算する。ＥＣＵ１は前記各種センサの出力から得られるエンジン１００の運転状態に基づいてスロットル５の開度、インジェクタ７の噴射パルス期間、点火プラグ１４の点火時期、可変吸排気バルブ機構８の弁開閉時期などのエンジン１００の主要な作動量を最適に演算する。
【００１６】
ＥＣＵ１で演算された燃料噴射パルス期間はインジェクタ開弁パルス信号Ｄｓ７に変換されインジェクタ７に送られる。ＥＣＵ１で演算された点火時期で点火されるように点火プラグ駆動信号Ｄｓ１４が点火プラグ１４に送られる。ＥＣＵ１で演算されたスロットル開度はスロットル駆動信号Ｄｓ５としてスロットル５へ送られる。ＥＣＵ１で演算された弁開閉時期は可変吸排気バルブ機構駆動信号Ｄｓ８ａ、Ｄｓ８ｂとして可変吸排気バルブ機構８の吸気バルブ８ａと排気バルブ８ｂとへ送られる。
【００１７】
吸気管６から吸気バルブ８ａを経て燃焼室１２内に流入した空気に対し、燃料が噴射され混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ１４から発生される火花により燃焼し、その燃焼圧によりピストン９を押し下げてエンジン１００の駆動力となる。燃焼後の排気は排気バルブ８ｂおよび排気管１５を経て三元触媒１６に送られ、三元触媒１６内でＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ成分が浄化された後排出される。
【００１８】
図２は本実施例によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図である。アクセル開度センサ２、吸気管圧力センサ３、吸気管温度センサ４、クランク角センサ１１、冷却水温センサ１３、および空燃比センサ１７の各出力信号は、ＥＣＵ１の入力回路３０ａに入力される。ただし入力信号はこれらだけに限定されるものではない。入力された各センサからの入力信号は、入出力ポート３０ｂ内の入力ポートに送られる。入出力ポート３０ｂに送られた入力信号の値はランダムアクセスメモリＲＡＭ３０ｃに保管されＣＰＵ３０ｅで演算処理される。このとき、入力回路３０ａに送られる入力信号のうちアナログ信号で構成される信号は、入力回路３０ａに設けられたＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換される。
【００１９】
演算処理内容を記述した制御プログラムはリードオンリーメモリＲＯＭ３０ｄに予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの作動量を示す値は、ＲＡＭ３０ｃに保管された後、入出力ポート３０ｂの出力ポートに送られ、各駆動回路を経て各アクチュエータに送られる。本実施例の場合は駆動回路としてスロットル駆動回路３０ｆ、インジェクタ駆動回路３０ｇ、点火出力回路３０ｈ、および可変バルブ機構駆動回路３０ｉがある。各駆動回路はスロットル５、インジェクタ６、点火プラグ１６、および可変吸排気バルブ機構８を制御する。本実施例のＥＣＵ１はＥＣＵ１内に前記駆動回路を備えているが、これに限るものでは無く、前記駆動回路のいずれか或いは全てをＥＣＵ１外に設けてもよい。
【００２０】
図３は本実施例における制御の概念を示した図である。本実施例においては、ＥＣＵ１が空燃比検出手段１７、吸気管圧力センサ３、バルブ機構５および８の情報に基づいてエンジン制御Ｓ３０１を実行する。具体的にはＥＣＵ１は吸入空気量の検出、燃料噴射量の算出、水蒸気分圧の推定、吸入空気量検出値の補正、目標吸入空気量へ検出吸入空気量を近づける制御を行う。
【００２１】
空気量検出手段Ｓ３０２は、バルブ機構５または８から得られるバルブの情報と、吸気管圧力センサ３の出力と水蒸気分圧推定手段Ｓ３０６で推定された水蒸気分圧と、その他図示していない検出手段によって得られた情報に基づいて、吸入空気量を検出する。
【００２２】
基本燃料噴射量算出手段Ｓ３０３は、空気量検出手段Ｓ３０２によって検出された吸入空気量に基づいて、基本燃料噴射量を算出する。燃料噴射量補正手段Ｓ３０４は、基本燃料噴射量および燃料噴射量の補正量に基づいて最終燃料噴射量を算出する。なお基本燃料噴射量算出手段Ｓ３０３と燃料噴射量補正手段Ｓ３０４を併せて燃料噴射量制御手段と呼ぶ。燃料噴射手段７は最終燃料噴射量に基づいて、吸気管または気筒に燃料を噴射する。
【００２３】
水蒸気分圧推定許可判定手段Ｓ３０５は、燃料噴射量補正値に基づいて水蒸気分圧推定を行うか否かの判定を行う。水蒸気分圧推定許可判定手段Ｓ３０５において水蒸気分圧推定が許可されると、水蒸気分圧推定手段Ｓ３０６において水蒸気分圧が推定される。
【００２４】
水蒸気分圧推定手段Ｓ３０６は、吸入空気中の水分量に対応するパラメータとしての水蒸気分圧を推定するものであり、燃料噴射量制御手段で生成された補正量に基づいて水蒸気分圧を推定する。なお、吸入空気中の水分量に対応するパラメータは、水蒸気分圧に限らず、湿度であってもよい。
【００２５】
吸入空気量補正手段Ｓ３０７は空気量検出手段Ｓ３０２で検出した吸入空気量と、図示していない制御手段によって算出された目標吸入空気量との差分からバルブ機構５、８の制御を行い、検出した吸入空気量を目標吸入空気量に近づける。
【００２６】
このように、吸入空気量補正手段Ｓ３０７を設け、水蒸気分圧の推定値を用いて補正することによって、吸入空気量の検出精度を湿度によらず向上できる。また、燃料噴射量の補正値に基づいて水蒸気分圧を推定することで、ＥＣＵ１内のプログラムの変更によって推定可能となり、新たなセンサを必ずしも設けないですむ。
【００２７】
図３のエンジン制御Ｓ３０１を実現する実施例１のフローチャートを図４に示す。
【００２８】
まずステップＳ４０１において水蒸気分圧推定許可判定値ＰＥＲＭＥＳＴを決定する。次にステップＳ４０２において、ステップＳ４０１で決定した推定許可判定値ＰＥＲＭＥＳＴに基づいて推定許可を判定する。ステップＳ４０２において推定が許可された場合（ＰＲＥＭ＿ＥＳＴ＝１の場合）、ステップＳ４０３に進み、水蒸気分圧推定手段によって水蒸気分圧を推定する。一方ステップＳ４０２にて推定が許可されなかった場合（ＰＥＲＭ＿ＥＳＴ＝０の場合）は、Ｓ４０３を飛ばしてステップＳ４０４に進む。
【００２９】
次にステップＳ４０４において水蒸気分圧推定を終了する（ＰＲＥＭ＿ＥＳＴ＝０）。次にステップＳ４０５に進み、パージおよび外部ＥＧＲ実行を許可する。次にステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６ではステップＳ４０３において推定された水蒸気分圧を用いて吸入空気量検出の補正を行う。次にステップＳ４０７の吸入空気量補正手段において、ステップＳ４０６で補正された吸入空気量と目標吸入空気量との偏差を減少させるようにスロットルバルブ５の制御を行う。その後通常制御Ｓ４０８へ進み学習および補正を終了する。
【００３０】
図５は図４のステップＳ４０１を詳細に説明するフローチャートである。本フローチャートは水蒸気分圧推定許可判定手段を説明するものである。はじめにステップＳ５０１においてエンジンの状態が水蒸気分圧推定可能な状態であるか判定を行う。
【００３１】
ステップＳ５０２では、ステップＳ５０１の運転条件判定処理の結果を判定する。具体的にはＰＡＲＭ＿ＥＳＴ０が１の場合ステップＳ５０３に進み、ＰＡＲＭ＿ＥＳＴ０が０の場合はステップＳ５１２へ進み水蒸気分圧推定判定値を不許可にする（ＰＡＲＭ＿ＥＳＴ＝０）。
【００３２】
次にステップＳ５０３ではパージ制御または外部ＥＧＲ制御が実行されているか判定する。パージ制御または外部ＥＧＲ制御が実行されていなければステップＳ５０４に進む。パージ制御または外部ＥＧＲ制御が実行されている場合はステップＳ５１３に進む。
【００３３】
次にステップＳ５０４ではパージおよび外部ＥＧＲ実行を一時的に禁止する。ステップＳ５０５からステップＳ５１０までのステップにおいて、現在の燃料噴射量補正量が、制御装置に記憶されている燃料噴射量補正量との間に、一定以上の差分が一定時間に亘って生成された場合に、水蒸気分圧推定を許可する。具体的にはステップＳ５０５ではステップ現在の燃料噴射量補正量ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷを取得する。
【００３４】
次にステップＳ５０６では燃料噴射量補正量の差分ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌを、前回推定時燃料噴射量補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥおよび現在の燃料噴射量の補正量ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷを用いて式１に従って算出する。なお前回推定時燃料噴射量補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥはＥＣＵ１内のＲＡＭ３０ｃから呼び出す。
ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌ＝｜ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥ―ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷ｜…式１
次にステップＳ５０７において燃料噴射量の補正量の差分ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌが設定値ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌ＿ＴＨより大きいまたは等しいか判定する。燃料噴射量の補正量の変化量ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌが設定値ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌ＿ＴＨより大きい場合ステップＳ５０８に進む。燃料噴射量の補正量の変化量ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌが設定値ＤＬＡＭＤＡ＿Ｌ＿ＴＨより小さい場合はステップＳ５１１に進む。
【００３５】
次にステップＳ５０８では判定時間ＬＴＩＭＥを増やしステップＳ５０９に進む。ステップＳ５１０では判定時間ＬＴＩＭＥが設定値ＬＴＩＭＥ＿ＴＨより小さいか判定する。判定時間ＬＴＩＭＥが設定値ＬＴＩＭＥ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ５０９へ進む。
【００３６】
ステップＳ５０９では、判定時間ＬＴＩＭＥが設定値ＬＴＩＭＥ＿ＴＨより大きいまたは等しい場合、ステップＳ５１０に進み、水蒸気分圧推定判定値を許可にする（ＰＡＲＭ＿ＥＳＴ＝１）。ステップＳ５１０およびＳ５１２を実行後、本サブルーチンは終了し、図４のステップＳ４０２へ進む。
【００３７】
このように、パージおよび外部ＥＧＲを一時的に禁止し、一定以上の差分が一定時間に亘って生成された場合に水蒸気分圧推定を許可することで、湿度の変化による吸入空気量の変化のみを抽出することが可能となる。
【００３８】
図６のフローチャートは図５フローチャート内のステップＳ５０１の詳細を説明するフローチャートである。
【００３９】
始めにステップＳ６０１においてエンジンの状態がアイドリング状態にあるか判定する。エンジンの状態がアイドリング状態であればステップＳ６０２に進む。エンジンの状態がアイドリング状態で無い場合はステップＳ６０４に進む。
【００４０】
ステップＳ６０２で定常燃料補正量学習マップをＥＣＵ１内のＲＡＭ３０ｃから呼び出し、続いてステップＳ６０３において、呼び出した定常燃料補正学習マップから前回推定時燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを取得してステップＳ６１１に進む。
【００４１】
ステップＳ６０４ではエンジンの状態が定常運転状態であるか判定する。エンジンの状態が定常運転状態であればステップＳ６０２に進む。エンジンの状態が定常運転状態で無い場合はステップＳ６０５に進む。
【００４２】
ステップＳ６０５ではエンジンの状態が過渡時推定許可領域内であるか判定する。吸気管圧センサ３で計測した吸気管圧ＰＭが、推定許可吸気管圧下限ＰＭＬＭＬと推定許可吸気管圧上限ＰＭＬＭＨの間であり、かつエンジン回転数ＮＥが推定許可エンジン回転数ＮＥＬＭＬとエンジン回転数ＮＥＬＭＨの間であれば、ステップＳ６０７に進む。この条件を満たさない場合はステップＳ６０６に進む。
【００４３】
ステップＳ６０６では水蒸気分圧推定フラグを不許可（ＰＡＲＭ＿ＥＳＴ０＝０）として、本サブルーチンを終了し図５のステップＳ５０２へ進む。
【００４４】
ステップＳ６０７では現在の吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥから、任意に設定した時間内での吸気管圧力ＰＭの変化量ＤＰＭと、同時間内でのエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥを算出する。
【００４５】
次にステップＳ６０８で、吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥによって分けられている、複数条件の過渡燃料補正量学習マップをＥＣＵ１のＲＡＭ３０ｃから呼び出す。
【００４６】
ステップＳ６０９では、ステップＳ６０７で算出した吸気管圧力変化量ＤＰＭとエンジン回転数変化量ＤＮＥを引数として、呼び出した複数条件のマップに対応する前回推定時燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを取得してステップＳ６１０に進む。
【００４７】
ステップＳ６１０では複数のマップから取得した前回推定時燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥの中から、現在の吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥに対応する前回推定時燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを選択し、ステップＳ６１１に進む。
【００４８】
なお、ステップＳ６０９とステップＳ６１０の順序は逆にしてもよい。この場合、先に現在の吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥに対応する過渡燃料補正量学習マップを呼び出し、そのマップからステップＳ６０７で算出した吸気管圧力変化量ＤＰＭとエンジン回転数変化量ＤＮＥを引数として前回推定時燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを取得する。ステップＳ６１１では水蒸気分圧推定フラグを許可（ＰＡＲＭ＿ＥＳＴ０＝１）として、本サブルーチンを終了し図５のステップＳ５０２へ進む。
【００４９】
図７は図６フローチャート内のステップＳ６０２で呼び出す定常燃料補正学習量マップの模式図である。吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥを引数としてＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを取得する。
【００５０】
図８は図６フローチャート内のステップＳ６１０を説明するブロック図である。ステップＳ６０９で呼び出した複数のマップそれぞれについて、吸気管圧力変化量ＤＰＭとエンジン回転数変化量ＤＮＥに対応するＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを呼び出し、マップ選択ブロックにおいて、現在の吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥに対応するマップから呼び出したＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥのみ選択する。なお、上記の通り、先に現在の吸気管圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥに対応するマップを呼び出して、その中から吸気管圧力変化量ＤＰＭとエンジン回転数変化量ＤＮＥに対応するＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを呼び出しても良い。また、図８中の複数のマップの模式図は図９に示す。
【００５１】
図９は図６フローチャート内のステップＳ６０８で呼び出す過渡燃料補正量学習マップの模式図である。吸気管圧力変化量ＤＰＭとエンジン回転数変化量ＤＮＥを引数としてＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥを取得する。
【００５２】
図１０のフローチャートは図４フローチャート内のステップＳ４０３の詳細を説明するフローチャートである。始めにステップＳ１００１において、適合条件での乾燥空気分圧ＰＤＡ＿Ｃを算出する。具体的にはＥＣＵ１のＲＯＭ３０ｄに記憶されている情報を取得するか、次に述べる方法で演算する。吸気管圧センサ３によって計測した吸気管圧ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷと、適合時の水蒸気分圧ＰＶＡＰ＿Ｃを用いて式２に従って算出する。
ＰＤＡ＿Ｃ＝ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷ−ＰＶＡＰ＿Ｃ  …式２
次にステップＳ１００２に進み、現在の乾燥空気分圧ＰＤＡ＿ＳＮＯＷを算出する。具体的にはステップＳ１００１で算出した適合時の乾燥空気分圧ＰＤＡ＿Ｃと、ステップＳ５０５で取得した現在燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷを用いて式３に従って算出する。
ＰＤＡ＿ＳＮＯＷ＝ＰＤＡ＿Ｃ×ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷ  …式３
次にステップＳ１００３において現在の水蒸気分圧ＰＶＡＰ＿ＳＮＯＷを算出する。具体的には吸気管圧ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷとステップＳ１００２で算出したＰＤＡ＿ＳＮＯＷを用いて式４に従って算出する。
ＰＶＡＰ＿ＳＮＯＷ＝ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷ−ＰＤＡ＿ＮＯＷ  …式４
次にステップ１００４で算出した現在の水蒸気分圧ＰＶＡＰ＿ＳＮＯＷをＰＶＡＰ＿ＳとしてＥＣＵ１のＲＡＭ３０ｃに記憶する。最後に現在燃料補正量ＬＡＭＤＡ＿ＮＯＷを学習値ＬＡＭＤＡ＿ＰＲＥとしてＥＣＵ１のＲＡＭ３０ｃ内の定常燃料補正量学習マップまたは過渡燃料補正量学習マップの該当するメモリに記憶し、本フローチャートを終了する。
【００５３】
図１１は図４のフローチャート内のステップＳ４０６の詳細を示したフローチャートである。はじめにステップＳ１１０１において、ＥＣＵ１のＲＡＭ３０ｃから水蒸気分圧ＰＶＡＰ＿Ｓを取得する。次にステップＳ１００２において現在の吸入空気中乾燥空気分圧ＰＤＡ＿ＮＯＷを算出する。具体的には吸気管圧センサ３で検出した吸気管圧ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷと、ステップＳ１１０１で取得したＰＤＡ＿Ｓを用いて式５に従って算出する。
ＰＤＡ＿ＮＯＷ＝ＰＭＡＮＩ＿ＮＯＷ−ＰＶＡＰ＿Ｓ  …式５
次にステップＳ１１０３で適合時の乾燥空気分圧ＰＤＡ＿Ｃを算出する。具体的にはＥＣＵ１のＲＯＭ３０ｄに記憶されている情報を取得するか、式３で演算する。次にステップＳ１１０４に進み、湿度補正係数ＫＶＡＰを算出する。具体的にはステップＳ１１０２で算出した現在の乾燥機分圧ＰＤＡ＿ＮＯＷと、ステップＳ１１０３で算出した適合時の乾燥空気分圧ＰＤＡ＿Ｃを用いて、式６に従って算出する。
ＫＶＡＰ＝ＰＤＡ＿ＮＯＷ／ＰＤＡ＿Ｃ  …式６
次にステップＳ１１０５において、湿度補正済み吸入空気量ＭＡＩＲ＿ＶＡＰを算出する。具体的には従来方法で検出した吸入空気量ＭＡＩＲと、ステップＳ１１０５で算出した湿度補正係数ＫＶＡＰを用いて式７に従って算出し、本サブルーチンを終了する。
ＭＡＩＲ＿ＶＡＰ＝ＭＡＩＲ×ＫＶＡＰ  …式７
図１２は図４のフローチャート内のＳ４０７の詳細を示したフローチャートである。本フローチャートは吸入空気量補正手段の詳細を説明するものである。はじめにステップＳ１２０１において目標吸入空気量ＭＡＩＲ＿ＴＡＲＧＥＴを取得する。目標吸入空気量ＭＡＩ＿ＴＡＲＧＥＴは、エンジン制御装置内の、明示していない制御によって算出される。
【００５４】
次にステップＳ１２０２において空気量偏差ＥＭＡＩＲを算出する。具体的にはステップＳ１２０２で取得した目標吸入空気量ＭＡＩＲ＿ＴＡＲＧＥＴと、ステップＳ１１０５で算出した水蒸気分圧補正済み吸入空気量ＭＡＩＲ＿ＶＡＰを用いて式８に従って算出する。
ＥＭＡＩＲ＝ＭＡＩＲ＿ＴＡＲＧＥＴ−ＭＡＩＲ＿ＶＡＰ  …式８
次にステップＳ１２０３において、空気量偏差ＥＭＡＩＲがバルブ操作判定値ＥＭＡＩＲ＿ＴＨより大きいかを判定する。バルブ操作判定値ＥＭＡＩＲ＿ＴＨは任意の値を設定することが可能である。空気量偏差ＥＭＡＩＲがバルブ操作判定値ＥＭＡＩＲ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ１２０４へ進む。空気量偏差ＥＭＡＩＲがバルブ操作判定値ＥＭＡＩＲ＿ＴＨより小さい場合、本サブルーチンを終了し、図４のフローチャートに戻りステップＳ４０８に移行する。
【００５５】
次にステップＳ１２０４において、空気量偏差ＥＡＩＲが正の値であるか判定する。空気量偏差ＥＡＩＲが正である場合は、ステップＳ１２０５に進み、スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを増大させる。具体的には、スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬと吸入空気量ＭＡＩＲの関係は一般的に図１３のようになっているので、空気量偏差ＥＡＩＲに対応した量、または事前に設定した一定値だけスロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを増大させる。スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを増大させた後はステップＳ１２０２へ戻る。
【００５６】
一方で空気量偏差ＥＡＩＲが負である場合は、ステップＳ１２０６に進みスロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを減少させる。具体的には、スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬと吸入空気量ＭＡＩＲの関係は一般的に図１３のようになっているので、空気量偏差ＥＡＩＲに対応した量、または事前に設定した一定値だけスロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを減少させる。スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬを減少させた後はステップＳ１２０２に戻る。
【００５７】
このように湿度影響を補正した吸入空気量と目標吸入空気量をもとにスロットルバルブを制御することよって湿度の影響を受けず、目標の出力を得ることが可能となる。またこの動作は、湿度を変化させた際のスロットルバルブの挙動を観察することで湿度補正が行われていることを確認できる。
【００５８】
図１３はスロットルバルブ５の開度と吸入空気量ＭＡＩＲの関係の１例を模式的に表した図である。スロットルバルブ開度ＴＨＡＧＬが大きくなるに従って、吸入空気量ＭＡＩＲが増大する。
【００５９】
上記のように構成することにより、吸気管圧から吸入空気量を計量するエンジン制御システムにおいて、吸入空気中の湿度が変化しても、新規センサを搭載せずに水蒸気分圧の変化を検出でき、コストを増大させることなく吸入空気量の計量を高精度に行うことが可能となる。また高精度計量に基づいてスロットルバルブを制御する構成とすることで、トルクや燃焼安定性などを、高精度に制御することが可能となる。
【実施例２】
【００６０】
実施例１では、吸入空気量補正手段において空気量偏差ＥＡＩＲを減少させるためにスロットルバルブ５を操作する例を示したが、実施例２では吸入空気量補正手段において空気量偏差ＥＡＩＲを減少させる方法として可変吸排気バルブ機構８を操作する方法を説明する。以下で説明する実施例１との差異以外の構成は、実施例１で説明した構成が適用される。
【００６１】
図３のエンジン制御Ｓ３０１を実現する実施例２におけるフローチャートを図１４に示す。ステップＳ１４０１からステップＳ１４０６までは、図４フローチャート内のステップＳ４０１からステップＳ４０６に等しいため、説明を省略する。次にステップＳ１４０７において目標吸入空気量とステップＳ１４０６において補正された吸入空気量の偏差を減少させるように可変吸排気バルブ機構８の制御を行う。
【００６２】
図１５は図１４フローチャート内のＳ１４０７の詳細を示したフローチャートである。ステップＳ１５０１からステップＳ１５０３までは、図１２フローチャートのステップＳ１２０１からステップＳ１２０３と等しいため、説明を省略する。
【００６３】
次にステップＳ１５０４において、空気量偏差ＥＡＩＲが正の値であるか判定する。空気量偏差ＥＡＩＲが正である場合は、ステップＳ１５０５に進み、排気バルブ閉時期ＥＶＣを進角させる。具体的には、排気バルブ閉時期ＥＶＣと吸入空気量ＭＡＩＲの関係は一例として図１６のようになっているので、空気量偏差ＥＡＩＲに対応した量、または事前に設定した一定値だけ排気バルブ閉時期ＥＶＣを進角させる。排気バルブ閉時期ＥＶＣを進角させた後ステップＳ１５０２へ戻る。
【００６４】
一方で空気量偏差ＥＡＩＲが負である場合は、ステップＳ１５０６に進み排気バルブ閉時期ＥＶＣを遅角させる。具体的には、排気バルブ閉時期ＥＶＣと吸入空気量ＭＡＩＲの関係は１例として図１６のようになっているので、空気量偏差ＥＡＩＲに対応した量、または事前に設定した一定値だけ排気バルブ閉時期ＥＶＣを遅角させる。排気バルブ閉時期ＥＶＣを遅角させた後はステップＳ１５０２に戻る。
【００６５】
なお本実施例では可変吸排気バルブ機構８の１例として排気バルブ閉時期の操作方法を示したが、代わりに吸気バルブ開時期の操作としてもよい。
【００６６】
このように湿度影響を補正した吸入空気量と目標吸入空気量をもとに可変吸排気バルブ機構を制御することよって、湿度の影響を受けずに目標の出力を得ることが可能となる。またこの動作は、湿度を変化させた際の可変吸排気バルブ機構の挙動を観察することで湿度補正が行われていることを確認できる。
【００６７】
図１６は可変吸排気バルブ機構８のうち、排気バルブ８ｂの閉時期ＥＶＣと吸入空気量ＭＡＩＲの関係の１例を模式的に表した図である。排気バルブ閉時期ＥＶＣが遅くなるに従って、吸入空気量ＭＡＩＲが減少する。
【００６８】
上記のように構成することにより、吸気管圧から吸入空気量を計量するエンジン制御システムにおいて、吸入空気中の湿度が変化しても、新規センサを搭載せずに水蒸気分圧の変化を検出でき、コストを増大させることなく吸入空気量の計量を高精度に行うことが可能となる。また高精度計量に基づいて、吸排可変バルブ機構を制御することで、ポンピングロスを低減するためスロットルバルブの開度が常に大きい状態でも吸排可変バルブ機構によって高精度に吸入空気量を補正、制御することが可能になり、トルクや燃焼安定性などを高精度に制御することが可能となる。
【実施例３】
【００６９】
実施例１、２では推定した水蒸気分圧を用いて、スロットルバルブ５または吸排可変バルブ８を操作し、吸入空気量を制御する方法を説明したが、本実施例では、湿度センサの出力と推定した水蒸気分圧を用いて、湿度検出の診断を行う方法を説明する。
【００７０】
図１７は本実施例におけるエンジンのシステム構成図である。図１のエンジンのシステム構成に湿度センサ１８を加えた構成である。湿度センサは吸気管の適切な位置に設置され、吸入空気中の湿度を測定し、測定結果を信号Ｓｓ１８としてＥＣＵ１に送る。
【００７１】
図１８は本実施例によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図である。図２のＥＣＵ１の構成と共通の構成は説明を省略する。湿度センサ１８の入力信号Ｓｓ１８がＥＣＵ１の入力回路３０ａに入力される。
【００７２】
図１９は本実施例における湿度検出の診断方法を示したフローチャートである。
【００７３】
はじめにステップＳ１９０１において、吸入空気中の水蒸気分圧ＰＶＡＰを推定する。具体的な推定方法は実施例１、２における推定方法と同じであるため説明は省略する。
【００７４】
次にステップＳ１９０２において吸気管温度センサ４で検出した吸気管温度ＴＭＡＮＩから飽和水蒸気圧ＰＶＡＰ＿ＳＡＴを算出する。飽和水蒸気圧は広く用いられているＴｅｔｅｎｓの式（式９）に従って算出する。
ＰＶＡＰ＿ＳＡＴ＝
６．１０７８×１０＾（（７．５×ＴＭＡＮＩ）／（Ｔ＋２３７．３））…式９
ここで用いる吸気管温度ＴＭＡＮＩの単位は［℃］である。
【００７５】
次にステップＳ１９０３において吸入空気中の推定相対湿度ＲＨＥを算出する。具体的にはステップＳ１９０１において推定した水蒸気分圧ＰＶＡＰとステップＳ１９０２において算出した飽和水蒸気圧ＰＶＡＰ＿ＳＡＴを用いた式１０に従って算出する。
ＲＨＥ＝ＰＶＡＰ／ＰＶＡＰ＿ＳＡＴ×１００  …式１０
次にステップＳ１９０４において湿度センサ１８により、吸入空気中の相対湿度ＲＨＭを検出する。
【００７６】
次にステップＳ１９０５において、推定相対湿度ＲＨＥと検出相対湿度ＲＨＭを比較する。推定相対湿度ＲＨＥと検出相対湿度ＲＨＭの差分が設定値ＥＲＨ＿ＴＨよりも小さい場合、ステップＳ１９０６に進み湿度検出診断用判定値ＲＨＤＩＡＧを０に設定して、本実施例における制御を終了する。推定相対湿度ＲＨＥと検出相対湿度ＲＨＭの差分が設定値ＥＲＨ＿ＴＨよりも大きい場合、ステップＳ１９０７に進み湿度検出診断用判定値ＲＨＤＩＡＧを１に設定して、本実施例における制御を終了する。
【００７７】
上記のように構成することにより、湿度センサを搭載した場合には、湿度センサの異常を早期に発見することができる。
【実施例４】
【００７８】
本実施例では、推定した水蒸気分圧を用いて点火時期を好適に補正する方法を説明する。
【００７９】
図２０は本実施例における点火時期の湿度補正方法を示したフローチャートである。ステップＳ２００１からＳ２００３は図１９フローチャートのステップＳ１９０１からＳ１９０３と等しいため省略する。
【００８０】
ステップＳ２００４において、エンジン回転数ＮＥと負荷ＬＯＡＤとステップＳ２００３にて推定した湿度ＲＨＥを用いて、点火時期湿度補正値ＨＥＡＤＶを算出する。このとき、湿度ＲＨＥが高いほど、点火時期を進角するような補正値を算出する。点火時期湿度補正値ＨＥＡＤＶの算出方法は、事前に設定したテーブルデータを読み出す方法や、計算式を用いて計算しても良い。
【００８１】
次にステップＳ２００５において湿度補正前点火時期ＦＡＤＶに、Ｓ２００４で算出した点火時期湿度補正値ＨＥＡＤＶを加算して、最終点火時期ＡＤＶを算出し、本フローチャートを終了する。なお湿度補正前点火時期ＦＡＤＶの算出は、本明細書内で明示していない制御装置内で算出される値である。
【００８２】
上記のように構成することにより、湿度によって変化する耐ノック性を考慮した最適な点火時期を得ることが出来る。これにより排気を好適に制御しつつ低燃費化することが出来る。
【実施例５】
【００８３】
本実施例では、推定した水蒸気分圧を用いて、過給圧を好適に補正する方法を説明する。
【００８４】
図２１は本実施例におけるエンジンのシステム構成図である。図１のエンジンのシステム構成に過給圧センサ１９を加えた構成である。過給圧センサは吸気管の適切な位置に設置され、吸入空気の過給圧を測定し、測定結果を信号Ｓｓ１９としてＥＣＵ１に送る。
【００８５】
図２２は本実施例によるＥＣＵ１の構成を示すシステムブロック図である。図２のＥＣＵ１の構成と共通の構成は説明を省略する。過給圧センサ１の入力１９信号Ｓｓ１９がＥＣＵ１の入力回路３０ａに入力される。
【００８６】
図２３は本実施例における過給圧制御方法を示したフローチャートである。ステップＳ２３０１からＳ２３０３は図１９フローチャートのステップＳ１９０１からＳ１９０３と等しいため省略する。
【００８７】
ステップＳ２３０４においてエンジン回転数ＮＥと負荷ＬＯＡＤと、ステップＳ２３０３において推定した湿度ＲＨＥを用いて、過給圧上限値ＢＳＴＬＩＭＨを算出する。次にステップＳ２３０５において、過給圧センサ１９で検出した過給圧ＢＳＴが、Ｓ２３０４で算出した過給圧上限値ＢＳＴＬＩＭＨ以下となるようにスロットルバルブ５を制御する。
【００８８】
上記のように構成することにより、たとえば低湿度条件で耐ノック性が低下している場合に、過給圧上限値を低下させることで、ノックの発生を防止することが可能となる。
【００８９】
上記全ての実施例は、空気量検出手段Ｓ３０２として、吸気管圧力から吸入空気量を検出するエンジン制御装置に関するものであるが、吸気管圧センサ３が搭載されているエンジンであれば、空気量検出手段においてエアフローセンサの出力から空気量検出を行ってもかまわない。
【００９０】
また、上記全ての実施例は、構成図に直噴エンジンを用いているが、ポート噴射エンジンにおいても適用可能である。
【００９１】
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものでは無く、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものでは無い。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１…ＥＣＵ、２…アクセル開度センサ、３…吸気管圧力センサ、４…吸気管温度センサ、５…スロットルバルブ、６…吸気管、７…インジェクタ、８…可変吸排気バルブ機構、８ａ…吸気バルブ、８ｂ…排気バルブ、９…ピストン、１０…クランクシャフト、１１…クランク角センサ、１２…燃焼室、１３…冷却水温センサ、１４…点火プラグ、１５…排気管、１６…三元触媒、１７…空燃比センサ、１８…湿度センサ、１９…過給圧センサ
【図１】
2016191326.tif 000003
【図２】
2016191326.tif 000004
【図３】
2016191326.tif 000005
【図４】
2016191326.tif 000006
【図５】
2016191326.tif 000007
【図６】
2016191326.tif 000008
【図７】
2016191326.tif 000009
【図８】
2016191326.tif 000010
【図９】
2016191326.tif 000011
【図１０】
2016191326.tif 000012
【図１１】
2016191326.tif 000013
【図１２】
2016191326.tif 000014
【図１３】
2016191326.tif 000015
【図１４】
2016191326.tif 000016
【図１５】
2016191326.tif 000017
【図１６】
2016191326.tif 000018
【図１７】
2016191326.tif 000019
【図１８】
2016191326.tif 000020
【図１９】
2016191326.tif 000021
【図２０】
2016191326.tif 000022
【図２１】
2016191326.tif 000023
【図２２】
2016191326.tif 000024
【図２３】
2016191326.tif 000025