JP2017008735A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ目標空燃比と実空燃比との差を低減する。【解決手段】吸気通路と燃料タンク２６とを接続するパージ通路と、パージ通路に配置されたパージ制御弁２８と、燃料噴射弁６と、スロットル弁１７と、パージ制御弁２８を介して吸気通路にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるようにパージ制御弁２８の開度を制御するパージ流量一定制御部４０ｂと、燃料噴射弁６から噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御部４０ｃとを有する内燃機関の制御装置において、ストイキ燃焼に必要な空気量からリーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度制御を開始する第１時点から、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点までの期間中、第１時点のパージ流量を維持した状態で、燃料噴射量を制御する。【選択図】図４
Description
本発明は吸気通路と燃料タンクとを接続するパージ通路と、パージ通路に配置されたパージ制御弁とを有する内燃機関の制御装置に関する。
従来から、吸気通路と燃料タンクとを接続するパージ通路（配管）と、パージ通路（配管）に配置されたパージ制御弁（パージバルブ）とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置が知られている。この種の内燃機関の蒸発燃料処理装置の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された内燃機関の蒸発燃料処理装置では、目標空燃比と実空燃比との差に応じて燃料噴射量の補正が実行される。
特許文献１に記載された内燃機関の蒸発燃料処理装置では、目標空燃比と実空燃比との差に応じて燃料噴射量の補正が実行される。
ところで、特許文献１には、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づくスロットル開度制御の開始時点から目標空燃比が変化する時点までの期間中に、どのようなパージ制御を実行すべきかについて記載されていない。従って、特許文献１に記載された内燃機関の蒸発燃料処理装置では、要求空燃比が増加するときに目標空燃比と実空燃比との差が大きくなってしまうおそれがある。
ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づくスロットル開度制御が開始するとき、そのスロットル開度制御の開始時点のパージ率一定制御がそのまま継続されると、パージ制御の応答遅れにより、高精度な燃料噴射量の制御が困難になり、目標空燃比と実空燃比との差が大きくなってしまう。つまり、目標空燃比に対して実空燃比が荒れてしまう。
一方、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づくスロットル開度制御が開始するとき、高精度な燃料噴射量の制御を容易にするためにパージカットを実行すると、目標空燃比と実空燃比との差を低減することができるものの、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができない。
ドライバの運転次第では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が頻繁に発生する。ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が頻繁に発生する場合、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が発生する度にパージカットを実行すると、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができず、燃料臭が発生するおそれがある。
一方、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づくスロットル開度制御が開始するとき、高精度な燃料噴射量の制御を容易にするためにパージカットを実行すると、目標空燃比と実空燃比との差を低減することができるものの、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができない。
ドライバの運転次第では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が頻繁に発生する。ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が頻繁に発生する場合、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替が発生する度にパージカットを実行すると、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができず、燃料臭が発生するおそれがある。
前記問題点に鑑み、本発明は、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明によれば、気筒と、
前記気筒に接続された吸気通路と、
燃料タンクと、
前記吸気通路と前記燃料タンクとを接続するパージ通路と、
前記パージ通路に配置されたパージ制御弁と、
燃料噴射弁と、
スロットル弁と、
前記パージ制御弁を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるように、前記パージ制御弁の開度を制御するパージ流量一定制御部と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御部とを具備し、
ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づき、第１時点に、前記ストイキ燃焼に必要な空気量から前記リーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始し、
目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点に、前記ストイキ燃焼に必要な燃料噴射量から前記リーン燃焼に必要な燃料噴射量に切り替える燃料噴射量の制御を実行する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記第１時点から前記第２時点までの期間中、前記第１時点のパージ流量を維持した状態で、燃料噴射量の制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
前記気筒に接続された吸気通路と、
燃料タンクと、
前記吸気通路と前記燃料タンクとを接続するパージ通路と、
前記パージ通路に配置されたパージ制御弁と、
燃料噴射弁と、
スロットル弁と、
前記パージ制御弁を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるように、前記パージ制御弁の開度を制御するパージ流量一定制御部と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御部とを具備し、
ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づき、第１時点に、前記ストイキ燃焼に必要な空気量から前記リーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始し、
目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点に、前記ストイキ燃焼に必要な燃料噴射量から前記リーン燃焼に必要な燃料噴射量に切り替える燃料噴射量の制御を実行する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記第１時点から前記第２時点までの期間中、前記第１時点のパージ流量を維持した状態で、燃料噴射量の制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
つまり、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼に必要な空気量からリーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始する第１時点から、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点までの期間中に、パージカットが実行されない。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができ、燃料臭が発生するおそれを低減することができる。
詳細には、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージカットが実行されることなく、第１時点のパージ流量を維持するパージ流量一定制御が実行される。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度が一定になり、パージガスの濃度の推定誤差が少なくなる。その結果、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制される。
さらに、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制された状態で、燃料噴射量が制御される。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制されない状態で燃料噴射量が制御される場合よりも、目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
すなわち、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に、燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ、目標空燃比と実空燃比との差を低減した高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができ、燃料臭が発生するおそれを低減することができる。
詳細には、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージカットが実行されることなく、第１時点のパージ流量を維持するパージ流量一定制御が実行される。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度が一定になり、パージガスの濃度の推定誤差が少なくなる。その結果、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制される。
さらに、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制された状態で、燃料噴射量が制御される。
そのため、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制されない状態で燃料噴射量が制御される場合よりも、目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
すなわち、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に、燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ、目標空燃比と実空燃比との差を低減した高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
請求項２に記載の発明によれば、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率を一定に制御するパージ率一定制御部を具備し、
前記制御装置は、前記第２時点の後に、パージ率一定制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
前記制御装置は、前記第２時点の後に、パージ率一定制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
つまり、請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点の後に、吸入空気量が変化してもパージガスが原因となる実空燃比の変動が抑制されるパージ率一定制御が開始される。
そのため、請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量が変更される第１時点から第２時点までの期間中にパージ流量一定制御を実行することにより、パージ制御の応答遅れを抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減しつつ、第１時点から第２時点までの期間の終了後にパージ率一定制御を開始することにより、パージガスが原因となる実空燃比の変動を抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
そのため、請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量が変更される第１時点から第２時点までの期間中にパージ流量一定制御を実行することにより、パージ制御の応答遅れを抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減しつつ、第１時点から第２時点までの期間の終了後にパージ率一定制御を開始することにより、パージガスが原因となる実空燃比の変動を抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
請求項１に記載の発明によれば、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射量が変更される第１時点から第２時点までの期間中にパージ制御の応答遅れを抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減しつつ、第１時点から第２時点までの期間の終了後にパージガスが原因となる実空燃比の変動を抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
図１に示す例では、内燃機関本体１にシリンダブロック２とシリンダヘッド３とが設けられている。図１には一つの気筒２’のみが示されているが、シリンダブロック２には、複数の気筒２’が形成されている。それぞれの気筒２’内には、ピストン４が配置されている。ピストン４の上面と、気筒２’の内周面と、シリンダヘッド３の下面とによって、燃焼室５が形成されている。シリンダヘッド３には、燃料噴射弁６と、点火プラグ７とが配置されている。
図１に示す例では、内燃機関本体１にシリンダブロック２とシリンダヘッド３とが設けられている。図１には一つの気筒２’のみが示されているが、シリンダブロック２には、複数の気筒２’が形成されている。それぞれの気筒２’内には、ピストン４が配置されている。ピストン４の上面と、気筒２’の内周面と、シリンダヘッド３の下面とによって、燃焼室５が形成されている。シリンダヘッド３には、燃料噴射弁６と、点火プラグ７とが配置されている。
図１に示す例では、燃料が燃料噴射弁６から燃焼室５内に直接噴射されるが、他の例では、吸気ポート９に配置された燃料噴射弁から吸気ポート９内に燃料を噴射することもできる。
また、図１に示す例では、気筒２’と吸気通路とが接続され、気筒２’と排気通路とが接続されている。吸気通路の一部を構成する吸気ポート９と気筒２’との間には、吸気弁８が配置されている。排気通路の一部を構成する排気ポート１１と気筒２’との間には、排気弁１０が配置されている。吸気ポート９は、吸気通路の一部を構成する吸気枝管１２を介して、吸気通路の一部を構成するサージタンク１３に接続されている。サージタンク１３は、吸気通路の一部を構成する吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に接続されている。吸気ダクト１４には、ステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置されている。
さらに、図１に示す例では、排気ポート１１が、排気通路の一部を構成する排気マニホルド１８に接続されている。排気マニホルド１８とサージタンク１３とはＥＧＲ通路１９によって接続されている。ＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲ制御弁２０が配置されている。
さらに、図１に示す例では、排気ポート１１が、排気通路の一部を構成する排気マニホルド１８に接続されている。排気マニホルド１８とサージタンク１３とはＥＧＲ通路１９によって接続されている。ＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲ制御弁２０が配置されている。
図１に示す例では、活性炭２１を内蔵したキャニスタ２２が設けられている。活性炭２１の一方の側に燃料蒸気室２３が形成され、活性炭２１の他方の側に大気室２４が形成されている。燃料蒸気室２３は、パージ通路の一部を構成する導管２５を介して燃料タンク２６に接続されている。また、燃料蒸気室２３は、パージ通路の一部を構成する導管２７を介して、吸気通路の一部を構成するサージタンク１３に接続されている。導管２７には、制御装置（ＥＣＵ）４０の出力信号により制御されるパージ制御弁２８が配置されている。燃料タンク２６内で発生した燃料ベーパは、導管２５を介してキャニスタ２２内に送り込まれ、活性炭２１に吸着される。パージ制御弁２８が開弁すると、空気が大気室２４から活性炭２１を通って導管２７に送り込まれる。空気が活性炭２１を通過する際には、活性炭２１に吸着されている燃料ベーパが活性炭２１から脱離される。その結果、燃料ベーパを含んだ空気であるパージガスが、導管２７を介してサージタンク１３にパージされる。
図１に示す例では、パージ制御が例えばガソリンエンジンシステムに適用されるが、他の例では、パージ制御を例えばディーゼルエンジンシステムに適用することもできる。
また、図１に示す例では、例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２９ａが排気通路に配置されている。さらに、他の触媒コンバータ２９ｂが排気通路に配置されている。触媒コンバータ２９ｂには、酸化触媒、三元触媒、空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し空燃比がリッチになると吸収しているＮＯｘを放出し還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒、或いは過剰酸素下でかつ多量の未燃ＨＣの存在下でＮＯｘを還元するＮＯｘ選択還元型触媒が配置されている。
さらに、図１に示す例では、制御装置４０に、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ＣＰＵ４４、入力ポート４５および出力ポート４６が設けられている。サージタンク１３には、サージタンク１３内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ３０が配置されている。圧力センサ３０の出力電圧が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。内燃機関本体１には、冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３１が配置されている。水温センサ３１の出力電圧が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。吸気ダクト１４には、大気温を検出するための温度センサ３２が配置されている。温度センサ３２の出力信号が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
また、入力ポート４５には、大気圧を検出するための大気圧センサ３３の出力信号が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力される。アクセルペダル３４には、アクセルペダル３４の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３５が接続されている。負荷センサ３５の出力電圧が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、入力ポート４５には、クランクシャフト（図示せず）が例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３６が接続されている。また、排気マニホルド１８には、空燃比センサ３７が配置されている。空燃比センサ３７の出力信号が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、吸気通路には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ（図示せず）が配置されている。エアフローメータの出力信号が、対応するＡＤ変換器（図示せず）を介して入力ポート４５に入力される。
一方、出力ポート４６は、対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火プラグ７、ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２０およびパージ制御弁２８に接続されている。
また、入力ポート４５には、大気圧を検出するための大気圧センサ３３の出力信号が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力される。アクセルペダル３４には、アクセルペダル３４の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３５が接続されている。負荷センサ３５の出力電圧が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、入力ポート４５には、クランクシャフト（図示せず）が例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３６が接続されている。また、排気マニホルド１８には、空燃比センサ３７が配置されている。空燃比センサ３７の出力信号が、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、吸気通路には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ（図示せず）が配置されている。エアフローメータの出力信号が、対応するＡＤ変換器（図示せず）を介して入力ポート４５に入力される。
一方、出力ポート４６は、対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火プラグ７、ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２０およびパージ制御弁２８に接続されている。
図２は図１中の制御装置４０を機能的に示した図である。第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図２に示すように、パージ制御弁２８（図１参照）を介して吸気通路の一部を構成するサージタンク１３にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるように、パージ制御弁２８の開度を制御するパージ流量一定制御部４０ｂが、制御装置４０に設けられている。また、燃料噴射弁６（図１参照）から噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御部４０ｃと、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率を一定に制御するパージ率一定制御部４０ａとが、制御装置４０に設けられている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置による制御を説明する前に、パージ制御が実行されるときに考慮すべき点について説明する。図３はパージ制御が実行されるときに考慮すべき点を説明するためのタイムチャートである。詳細には、図３（Ａ）は要求トルク（例えば負荷センサ３５により検出される負荷）を示しており、図３（Ｂ）は要求空燃比（詳細には、リーン要求（ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求）の有無）を示しており、図３（Ｃ）はエア逆モデルにより算出されるスロットル開度を示しており、図３（Ｄ）はエアモデルにより算出される推定ＫＬ（実スロットル開度により実現される筒内吸入空気量の推定値）を示しており、図３（Ｅ）は要求空燃比から燃焼保障ガード部を介して得られる目標空燃比を示しており、図３（Ｆ）は推定トルクに基づいて算出される点火プラグ７の点火時期を示している。
図３に示す例では、要求トルク（図３（Ａ）参照）が一定値に維持されたまま、時間ｔａに、リーン要求（図３（Ｂ）参照）が出される。つまり、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔａに、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求が生じ、要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる。さらに、図３（Ｃ）に示すように、時間ｔａに、スロットル開度を増加する制御が開始する。
図３（Ｄ）に示すように、推定ＫＬの変化速度はスロットル開度（図３（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、推定ＫＬの増加は、時間ｔａに開始し、時間ｔｂに終了する。
要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる図３に示す例では、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔｂまでの間、目標空燃比（図３（Ｅ）参照）が燃焼保障ガード部によりストイキのまま維持される。さらに、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔｂに、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる。
さらに、図３に示す例では、推定ＫＬが増加してもトルクが増加することなく一定に維持されるように、時間ｔａから時間ｔｂまでの間、点火時期（図３（Ｆ）参照）を遅角させる制御が実行される。さらに、時間ｔｂに、点火時期を進角させる制御（つまり、遅角させた点火時期を元に戻す制御）が実行される。
図３に示す例では、要求トルク（図３（Ａ）参照）が一定値に維持されたまま、時間ｔａに、リーン要求（図３（Ｂ）参照）が出される。つまり、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔａに、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求が生じ、要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる。さらに、図３（Ｃ）に示すように、時間ｔａに、スロットル開度を増加する制御が開始する。
図３（Ｄ）に示すように、推定ＫＬの変化速度はスロットル開度（図３（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、推定ＫＬの増加は、時間ｔａに開始し、時間ｔｂに終了する。
要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる図３に示す例では、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔｂまでの間、目標空燃比（図３（Ｅ）参照）が燃焼保障ガード部によりストイキのまま維持される。さらに、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔｂに、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる。
さらに、図３に示す例では、推定ＫＬが増加してもトルクが増加することなく一定に維持されるように、時間ｔａから時間ｔｂまでの間、点火時期（図３（Ｆ）参照）を遅角させる制御が実行される。さらに、時間ｔｂに、点火時期を進角させる制御（つまり、遅角させた点火時期を元に戻す制御）が実行される。
図３に示す例では、スロットル開度（図３（Ｃ）参照）が時間ｔａに急増し、それに伴って、推定ＫＬ（図３（Ｄ）参照）が時間ｔａに増加し始め、推定ＫＬの増加が時間ｔｂに終了する。つまり、推定ＫＬの変化に時間（ｔｂ−ｔａ）を要する。
一方、パージ制御弁２８（図１参照）の開度が急増してから、吸気通路（図１に示す例では、サージタンク１３）にパージされるパージガスの流量であるパージ流量の増加が終了するまでに要する時間（パージ流量の変化に要する時間。つまり、パージ制御の応答遅れ）は、時間（ｔｂ−ｔａ）（推定ＫＬの変化に要する時間）よりも長い。
つまり、推定ＫＬの変化に応じてパージ流量を変更しようとしても、現実には、パージ流量が、推定ＫＬの変化速度に追従して変化しない。従って、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率を、推定ＫＬの変化速度に追従させて制御することはできない。
そのため、推定ＫＬが変化している時間ｔａから時間ｔｂまでの間、仮にパージ率に基づくパージ率一定制御が実行される場合には、実空燃比が、図３（Ｅ）に示す目標空燃比から乖離してしまう。その結果、空燃比の制御性が低下し、トルク制御性が低下してしまう。すなわち、図３（Ａ）に示すように要求トルクが一定値に維持されている場合であっても、現実には、トルク変動が生じてしまい、ドライバビリティが悪化してしまう。
一方、パージ制御弁２８（図１参照）の開度が急増してから、吸気通路（図１に示す例では、サージタンク１３）にパージされるパージガスの流量であるパージ流量の増加が終了するまでに要する時間（パージ流量の変化に要する時間。つまり、パージ制御の応答遅れ）は、時間（ｔｂ−ｔａ）（推定ＫＬの変化に要する時間）よりも長い。
つまり、推定ＫＬの変化に応じてパージ流量を変更しようとしても、現実には、パージ流量が、推定ＫＬの変化速度に追従して変化しない。従って、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率を、推定ＫＬの変化速度に追従させて制御することはできない。
そのため、推定ＫＬが変化している時間ｔａから時間ｔｂまでの間、仮にパージ率に基づくパージ率一定制御が実行される場合には、実空燃比が、図３（Ｅ）に示す目標空燃比から乖離してしまう。その結果、空燃比の制御性が低下し、トルク制御性が低下してしまう。すなわち、図３（Ａ）に示すように要求トルクが一定値に維持されている場合であっても、現実には、トルク変動が生じてしまい、ドライバビリティが悪化してしまう。
また、図３に示す例では、時間ｔｂに、ストイキからリーンへの目標空燃比の変化に応じて、燃料噴射量が急減する。
一方、パージ制御弁２８（図１参照）の開度が変更されてから、パージ流量の変化が終了するまでに要する時間（パージ制御の応答遅れ）は、燃料噴射量の急減に要する時間よりも格段に長い。
つまり、燃料噴射量の変化に応じてパージ流量を変更しようとしても、現実には、パージ流量が、燃料噴射量の変化速度に追従して変化しない。従って、パージ率を燃料噴射量の変化速度に追従させて制御することはできない。
そのため、燃料噴射量が急減する時間ｔｂに、仮にパージ率に基づくパージ制御が実行される場合には、実空燃比が、図３（Ｅ）に示す目標空燃比から乖離してしまう。その結果、空燃比の制御性が低下し、トルク制御性が低下してしまう。すなわち、図３（Ａ）に示すように要求トルクが一定値に維持されている場合であっても、現実には、トルク変動が生じてしまい、ドライバビリティが悪化してしまう。
一方、パージ制御弁２８（図１参照）の開度が変更されてから、パージ流量の変化が終了するまでに要する時間（パージ制御の応答遅れ）は、燃料噴射量の急減に要する時間よりも格段に長い。
つまり、燃料噴射量の変化に応じてパージ流量を変更しようとしても、現実には、パージ流量が、燃料噴射量の変化速度に追従して変化しない。従って、パージ率を燃料噴射量の変化速度に追従させて制御することはできない。
そのため、燃料噴射量が急減する時間ｔｂに、仮にパージ率に基づくパージ制御が実行される場合には、実空燃比が、図３（Ｅ）に示す目標空燃比から乖離してしまう。その結果、空燃比の制御性が低下し、トルク制御性が低下してしまう。すなわち、図３（Ａ）に示すように要求トルクが一定値に維持されている場合であっても、現実には、トルク変動が生じてしまい、ドライバビリティが悪化してしまう。
これらの点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では図５に示すパージ制御が実行される。図５は第１の実施形態の内燃機関の制御装置により実行されるパージ制御のフローチャートである。
図５に示すルーチンは所定時間間隔で実行される。図５に示すルーチンが開始されると、まずステップＳ１０１において、図３（Ｂ）の時間ｔａから時間ｔｂまでの期間（詳細には、時間ｔｂを含む）のような、ストイキからリーンへの変更要求中（詳細には、実空燃比がストイキであって要求空燃比がリーンの運転状況のとき）であるか否かが判定される。実空燃比がストイキであって要求空燃比がリーンの運転状況のときには、ステップＳ１０１においてＹＥＳと判定され、ステップＳ１０２に進む。一方、ＮＯと判定されるときには、ステップＳ１０３に進む。
図５に示すルーチンは所定時間間隔で実行される。図５に示すルーチンが開始されると、まずステップＳ１０１において、図３（Ｂ）の時間ｔａから時間ｔｂまでの期間（詳細には、時間ｔｂを含む）のような、ストイキからリーンへの変更要求中（詳細には、実空燃比がストイキであって要求空燃比がリーンの運転状況のとき）であるか否かが判定される。実空燃比がストイキであって要求空燃比がリーンの運転状況のときには、ステップＳ１０１においてＹＥＳと判定され、ステップＳ１０２に進む。一方、ＮＯと判定されるときには、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０１においてＹＥＳと判定されるときには、図３（Ｄ）の時間ｔａから時間ｔｂまでの期間のように推定ＫＬが急変する吸入空気量制御が実行されるため、パージ制御の応答遅れが考慮される。また、ステップＳ１０１においてＹＥＳと判定されるときには、図３の時間ｔｂの時点のように燃料噴射量が急減する燃料噴射量制御が実行されるため、パージ制御の応答遅れが考慮される。そのため、ステップＳ１０２では、パージ制御が、パージ率一定制御からパージ流量一定制御に切り替えられる。詳細には、パージ流量一定制御部４０ｂ（図２参照）により、パージ制御弁２８（図１参照）を介して吸気通路にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるように、パージ制御弁２８の開度が制御される。
具体的には、パージ制御弁２８のデューティ比が、一定に維持されるべきパージ流量と、パージ制御弁２８の全開時のパージ流量である全開パージ流量との比に設定される。全開パージ流量は、吸気枝管１２（図１参照）内の負圧が高くなるに従って増加する。
ステップＳ１０３では、パージ率一定制御部４０ａ（図２参照）により、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率が一定になるように、パージ制御弁２８の開度が制御される。
具体的には、パージ制御弁２８のデューティ比が、一定に維持されるべきパージ流量と、パージ制御弁２８の全開時のパージ流量である全開パージ流量との比に設定される。全開パージ流量は、吸気枝管１２（図１参照）内の負圧が高くなるに従って増加する。
ステップＳ１０３では、パージ率一定制御部４０ａ（図２参照）により、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率が一定になるように、パージ制御弁２８の開度が制御される。
図４は第１の実施形態の内燃機関の制御装置によりパージ流量一定制御が実行される一例を示したタイムチャートである。詳細には、図４（Ａ）は要求トルク（例えば負荷センサ３５（図１参照）により検出される負荷）を示しており、図４（Ｂ）は要求空燃比（詳細には、リーン要求（ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求）の有無）を示しており、図４（Ｃ）はエア逆モデルにより算出されるスロットル開度を示しており、図４（Ｄ）はエアモデルにより算出される推定ＫＬ（実スロットル開度により実現される筒内吸入空気量の推定値）を示しており、図４（Ｅ）は要求空燃比から燃焼保障ガード部を介して得られる目標空燃比を示しており、図４（Ｆ）は推定トルクに基づいて算出される点火プラグ７の点火時期を示している。図４（Ｇ）はパージ率を示しており、図４（Ｈ）は燃料噴射量を示しており、図４（Ｉ）はパージ流量（パージガス量）を示しており、図４（Ｊ）はパージ制御を示している。
図４に示す例では、要求トルク（図４（Ａ）参照）が値Ａ１に維持され、要求空燃比（図４（Ｂ）参照）がストイキに設定されている時間ｔ１以前に、スロットル開度（図４（Ｃ）参照）が値Ｃ１に維持され、推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）が値Ｄ１に維持され、燃料噴射量（図４（Ｈ）参照）が値Ｈ２に維持されている。さらに、目標空燃比（図４（Ｅ）参照）がストイキに維持されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図４（Ｇ）参照）が値Ｇ３に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図４（Ｉ）参照）が値Ｉ２に維持される。点火時期（図４（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図４（Ｇ）参照）が値Ｇ３に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図４（Ｉ）参照）が値Ｉ２に維持される。点火時期（図４（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
図４に示す例では、要求トルク（図４（Ａ）参照）が値Ａ１に維持されたまま、時間ｔ１に、リーン要求（図４（Ｂ）参照）が出される。つまり、図４（Ｂ）に示すように、時間ｔ１に、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求が生じ、要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる。それに伴い、図４（Ｃ）に示すように、時間ｔ１に、スロットル開度を値Ｃ１から値Ｃ２に増加させる制御が開始する。
推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）の変化速度はスロットル開度（図４（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、図４（Ｄ）に示すように、値Ｄ１から値Ｄ２への推定ＫＬの増加は、時間ｔ１に開始し、時間ｔ２に終了する。
推定ＫＬの増加が開始する時間ｔ１から、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔ２までの期間に相当する遅れ時間だけ、ストイキからリーンへの要求空燃比（図４（Ｂ）参照）の切り替わりと比較し、ストイキからリーンへの目標空燃比（図４（Ｅ）参照）の切り替わりが、燃焼保障ガード部によって遅らされる。また、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、ストイキのまま維持されている目標空燃比（図４（Ｅ）参照）に基づき、燃料噴射量（図４（Ｈ）参照）が、推定ＫＬの増加に対応して値Ｈ２から値Ｈ３に増加する。
さらに、図４に示す例では、推定ＫＬおよび燃料噴射量が増加してもトルクが増加することなく値Ａ１（図４（Ａ）参照）に維持されるように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、点火時期（図４（Ｆ）参照）を値Ｆ２から値Ｆ１に遅角させる制御が実行される。
一方、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、推定ＫＬの増加および燃料噴射量の増加に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図４（Ｉ）に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、時間ｔ１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
また、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、図４（Ｇ）に示すように、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率は、スロットル開度（図４（Ｃ）参照）の増加に伴う吸入空気量の増加に対応して、値Ｇ３から値Ｇ１に減少する。
推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）の変化速度はスロットル開度（図４（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、図４（Ｄ）に示すように、値Ｄ１から値Ｄ２への推定ＫＬの増加は、時間ｔ１に開始し、時間ｔ２に終了する。
推定ＫＬの増加が開始する時間ｔ１から、推定ＫＬの増加が終了する時間ｔ２までの期間に相当する遅れ時間だけ、ストイキからリーンへの要求空燃比（図４（Ｂ）参照）の切り替わりと比較し、ストイキからリーンへの目標空燃比（図４（Ｅ）参照）の切り替わりが、燃焼保障ガード部によって遅らされる。また、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、ストイキのまま維持されている目標空燃比（図４（Ｅ）参照）に基づき、燃料噴射量（図４（Ｈ）参照）が、推定ＫＬの増加に対応して値Ｈ２から値Ｈ３に増加する。
さらに、図４に示す例では、推定ＫＬおよび燃料噴射量が増加してもトルクが増加することなく値Ａ１（図４（Ａ）参照）に維持されるように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、点火時期（図４（Ｆ）参照）を値Ｆ２から値Ｆ１に遅角させる制御が実行される。
一方、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、推定ＫＬの増加および燃料噴射量の増加に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図４（Ｉ）に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、時間ｔ１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
また、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中、図４（Ｇ）に示すように、パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率は、スロットル開度（図４（Ｃ）参照）の増加に伴う吸入空気量の増加に対応して、値Ｇ３から値Ｇ１に減少する。
図４に示す例では、推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）の増加が終了する時間ｔ２（燃焼保障ガード部によるガードが終了する時間ｔ２）に、目標空燃比（図４（Ｅ）参照）がストイキからリーンに切り替わり、燃料噴射量（図４（Ｈ）参照）が値Ｈ３から値Ｈ１に減少する。
つまり、図４に示す例では、時間ｔ２以降にリーン燃焼が実行される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、燃料噴射量の急激な減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図４（Ｉ）に示すように、時間ｔ２に、時間ｔ１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
さらに、図４に示す例では、時間ｔ２に、点火時期（図４（Ｆ）参照）を値Ｆ１から値Ｆ２に進角させる（つまり、遅角させた点火時期を元に戻す）制御が実行される。
つまり、図４に示す例では、時間ｔ２以降にリーン燃焼が実行される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、燃料噴射量の急激な減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図４（Ｉ）に示すように、時間ｔ２に、時間ｔ１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
さらに、図４に示す例では、時間ｔ２に、点火時期（図４（Ｆ）参照）を値Ｆ１から値Ｆ２に進角させる（つまり、遅角させた点火時期を元に戻す）制御が実行される。
推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）が変化せず、燃料噴射量（図４（Ｈ）参照）が変化しない時間ｔ２の後においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図４に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図４（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図４（Ｇ）参照）の目標値が値Ｇ３に設定される。パージ率が値Ｇ３で一定になることに伴い、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図４（Ｉ）参照）が、値Ｉ１で一定になる。
図７は第１の実施形態の内燃機関の制御装置によりパージ流量一定制御が実行される他の例を示したタイムチャートである。詳細には、図７（Ａ）は要求トルク（例えば負荷センサ３５（図１参照）により検出される負荷）を示しており、図７（Ｂ）は要求空燃比（詳細には、リーン要求（ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求）の有無）を示しており、図７（Ｃ）はエア逆モデルにより算出されるスロットル開度を示しており、図７（Ｄ）はエアモデルにより算出される推定ＫＬ（実スロットル開度により実現される筒内吸入空気量の推定値）を示しており、図７（Ｅ）は要求空燃比から燃焼保障ガード部を介して得られる目標空燃比を示しており、図７（Ｆ）は推定トルクに基づいて算出される点火プラグ７の点火時期を示している。図７（Ｇ）はパージ率を示しており、図７（Ｈ）は燃料噴射量を示しており、図７（Ｉ）はパージ流量（パージガス量）を示しており、図７（Ｊ）はパージ制御を示している。
図７に示す例では、要求トルク（図７（Ａ）参照）が値Ａ２に維持され、要求空燃比（図７（Ｂ）参照）がストイキに設定されている時間ｔ２１以前に、スロットル開度（図７（Ｃ）参照）が値Ｃ２に維持され、推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）が値Ｄ２に維持され、燃料噴射量（図７（Ｈ）参照）が値Ｈ３に維持されている。さらに、目標空燃比（図７（Ｅ）参照）がストイキに維持されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ２１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図７（Ｇ）参照）が値Ｇ３に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図７（Ｉ）参照）が値Ｉ２に維持される。点火時期（図７（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ２１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図７（Ｇ）参照）が値Ｇ３に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図７（Ｉ）参照）が値Ｉ２に維持される。点火時期（図７（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
図７に示す例では、要求トルク（図７（Ａ）参照）が値Ａ２から値Ａ１に減少する時間ｔ２１に、リーン要求（ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求）（図７（Ｂ）参照）が出される。つまり、図７（Ｂ）に示すように、時間ｔ２１に、要求空燃比がストイキからリーンに切り替わる。値Ａ２から値Ａ１への要求トルクの減少に伴い、図７（Ｃ）に示すように、時間ｔ２１に、スロットル開度を値Ｃ２から値Ｃ１に減少させる制御が開始する。
推定ＫＬ（図７（Ｄ）参照）の変化速度はスロットル開度（図７（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、図７（Ｄ）に示すように、値Ｄ２から値Ｄ１への推定ＫＬの減少は、時間ｔ２１に開始し、時間ｔ２２に終了する。
推定ＫＬの減少が開始する時間ｔ２１から、推定ＫＬの減少が終了する時間ｔ２２までの期間に相当する遅れ時間だけ、ストイキからリーンへの要求空燃比（図７（Ｂ）参照）の切り替わりと比較し、ストイキからリーンへの目標空燃比（図７（Ｅ）参照）の切り替わりが、燃焼保障ガード部によって遅らされる。また、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、ストイキのまま維持されている目標空燃比（図７（Ｅ）参照）に基づき、燃料噴射量（図７（Ｈ）参照）が、推定ＫＬの減少に対応して値Ｈ３から値Ｈ２に減少する。
さらに、図７に示す例では、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、点火時期（図７（Ｆ）参照）を値Ｆ２から値Ｆ１に遅角させる制御が実行される。
一方、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、推定ＫＬの減少および燃料噴射量の減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図７（Ｉ）に示すように、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、時間ｔ２１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
推定ＫＬ（図７（Ｄ）参照）の変化速度はスロットル開度（図７（Ｃ）参照）の変化速度よりも遅いため、図７（Ｄ）に示すように、値Ｄ２から値Ｄ１への推定ＫＬの減少は、時間ｔ２１に開始し、時間ｔ２２に終了する。
推定ＫＬの減少が開始する時間ｔ２１から、推定ＫＬの減少が終了する時間ｔ２２までの期間に相当する遅れ時間だけ、ストイキからリーンへの要求空燃比（図７（Ｂ）参照）の切り替わりと比較し、ストイキからリーンへの目標空燃比（図７（Ｅ）参照）の切り替わりが、燃焼保障ガード部によって遅らされる。また、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、ストイキのまま維持されている目標空燃比（図７（Ｅ）参照）に基づき、燃料噴射量（図７（Ｈ）参照）が、推定ＫＬの減少に対応して値Ｈ３から値Ｈ２に減少する。
さらに、図７に示す例では、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、点火時期（図７（Ｆ）参照）を値Ｆ２から値Ｆ１に遅角させる制御が実行される。
一方、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、推定ＫＬの減少および燃料噴射量の減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図７（Ｉ）に示すように、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中、時間ｔ２１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
図７に示す例では、推定ＫＬ（図７（Ｄ）参照）の減少が終了する時間ｔ２２（燃焼保障ガード部によるガードが終了する時間ｔ２２）に、目標空燃比（図７（Ｅ）参照）がストイキからリーンに切り替わり、燃料噴射量（図７（Ｈ）参照）が値Ｈ２から値Ｈ１に減少する。
つまり、図７に示す例では、時間ｔ２２以降にリーン燃焼が実行される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、燃料噴射量の急激な減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２２に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図７（Ｉ）に示すように、時間ｔ２２に、時間ｔ２１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
つまり、図７に示す例では、時間ｔ２２以降にリーン燃焼が実行される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、燃料噴射量の急激な減少に対するパージ制御の応答遅れが考慮され、時間ｔ２２に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＹＥＳと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。詳細には、図７（Ｉ）に示すように、時間ｔ２２に、時間ｔ２１の時点のパージ流量（パージガス量）の値Ｉ２が維持される。
推定ＫＬ（図７（Ｄ）参照）が変化せず、燃料噴射量（図７（Ｈ）参照）が変化しない時間ｔ２２の後においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図７（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図７（Ｇ）参照）の目標値が値Ｇ３に設定される。パージ率が値Ｇ３で一定になることに伴い、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図７（Ｉ）参照）が、値Ｉ１で一定になる。
図７に示す例では、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間中における推定ＫＬ（図７（Ｄ）参照）の変化量（Ｄ２−Ｄ１）が、図４に示す例の時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中における推定ＫＬ（図４（Ｄ）参照）の変化量（Ｄ２−Ｄ１）よりも小さい。その結果、図７に示す例では、パージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される時間（ｔ２２−ｔ２１）は、図４に示す例においてパージ流量一定制御が実行される時間（ｔ２−ｔ１）よりも短くなる。
そのため、図７に示す例では、要求空燃比（図７（Ｂ）参照）と目標空燃比（図７（Ｅ）参照）とが一致しない時間（ｔ２２−ｔ２１）が、図４に示す例において要求空燃比（図４（Ｂ）参照）と目標空燃比（図４（Ｅ）参照）とが一致しない時間（ｔ２−ｔ１）よりも短くなり、空燃比の制御性が向上する。
そのため、図７に示す例では、要求空燃比（図７（Ｂ）参照）と目標空燃比（図７（Ｅ）参照）とが一致しない時間（ｔ２２−ｔ２１）が、図４に示す例において要求空燃比（図４（Ｂ）参照）と目標空燃比（図４（Ｅ）参照）とが一致しない時間（ｔ２−ｔ１）よりも短くなり、空燃比の制御性が向上する。
換言すれば、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づき、ストイキ燃焼に必要な空気量からリーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始する第１時点（図４の時間ｔ１、図７の時間ｔ２１）から、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）までの期間中、第１時点のパージ流量（図４の値Ｉ２、図７の値Ｉ２）を維持した状態で、燃料噴射量が制御される。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼に必要な空気量からリーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始する第１時点から、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点までの期間中に、パージカットが実行されない。そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができ、燃料臭が発生するおそれを低減することができる。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼に必要な空気量からリーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始する第１時点から、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点までの期間中に、パージカットが実行されない。そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、燃料ベーパのパージ量をかせぐことができ、燃料臭が発生するおそれを低減することができる。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、第１時点（図４の時間ｔ１、図７の時間ｔ２１）から第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）までの期間中に、パージカットが実行されることなく、第１時点のパージ流量を維持するパージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））が実行される。そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度が一定になり、パージガスの濃度の推定誤差が少なくなる。その結果、第１時点から第２時点までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、第１時点（図４の時間ｔ１、図７の時間ｔ２１）から第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）までの期間中に、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制された状態で、燃料噴射量が制御される。そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、パージガスの濃度変動が原因となる実空燃比の変動が抑制されない状態で燃料噴射量が制御される場合よりも、目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
すなわち、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に、燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ、目標空燃比と実空燃比との差を低減した高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
すなわち、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替時に、燃料ベーパのパージ量をかせぎつつ、目標空燃比と実空燃比との差を低減した高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）の後に、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が開始される。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）の後に、吸入空気量が変化してもパージガスが原因となる実空燃比の変動が抑制されるパージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が開始される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量が変更される第１時点（図４の時間ｔ１、図７の時間ｔ２１）から第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）までの期間中にパージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））を実行することにより、パージ制御の応答遅れを抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減しつつ、第１時点から第２時点までの期間の終了後にパージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））を開始することにより、パージガスが原因となる実空燃比の変動を抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量が変更される第１時点（図４の時間ｔ１、図７の時間ｔ２１）から第２時点（図４の時間ｔ２、図７の時間ｔ２２）までの期間中にパージ流量一定制御（ステップＳ１０２（図５参照））を実行することにより、パージ制御の応答遅れを抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減しつつ、第１時点から第２時点までの期間の終了後にパージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））を開始することにより、パージガスが原因となる実空燃比の変動を抑制して目標空燃比と実空燃比との差を低減することができる。
図６は第１の実施形態の内燃機関の制御装置においてパージ流量一定制御が実行されない一例を示したタイムチャートである。詳細には、図６（Ａ）は要求トルク（例えば負荷センサ３５（図１参照）により検出される負荷）を示しており、図６（Ｂ）は要求空燃比（詳細には、リーン要求（ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求）の有無）を示しており、図６（Ｃ）はエア逆モデルにより算出されるスロットル開度を示しており、図６（Ｄ）はエアモデルにより算出される推定ＫＬ（実スロットル開度により実現される筒内吸入空気量の推定値）を示しており、図６（Ｅ）は要求空燃比から燃焼保障ガード部を介して得られる目標空燃比を示しており、図６（Ｆ）は推定トルクに基づいて算出される点火プラグ７の点火時期を示している。図６（Ｇ）はパージ率を示しており、図６（Ｈ）は燃料噴射量を示しており、図６（Ｉ）はパージ流量（パージガス量）を示しており、図６（Ｊ）はパージ制御を示している。
図６に示す例では、要求トルク（図６（Ａ）参照）が値Ａ１に維持され、要求空燃比（図６（Ｂ）参照）がリーンに設定されている時間ｔ１１以前に、スロットル開度（図６（Ｃ）参照）が値Ｃ１に維持され、推定ＫＬ（図６（Ｄ）参照）が値Ｄ１に維持され、燃料噴射量（図６（Ｈ）参照）が値Ｈ１に維持されている。さらに、目標空燃比（図６（Ｅ）参照）がリーンに維持されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ１１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図６（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図６（Ｇ）参照）が値Ｇ１に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図６（Ｉ）参照）が値Ｉ１に維持される。点火時期（図６（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
推定ＫＬが変化せず、燃料噴射量が変化しない時間ｔ１１以前においては、パージ制御の応答遅れを考慮する必要がないため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図６（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が実行される。詳細には、パージ率（図６（Ｇ）参照）が値Ｇ１に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（図６（Ｉ）参照）が値Ｉ１に維持される。点火時期（図６（Ｆ）参照）は値Ｆ２に設定されている。
図６に示す例では、要求トルク（図６（Ａ）参照）が値Ａ１から値Ａ２に増加する時間ｔ１１に、リーン要求（図６（Ｂ）参照）が無くなる。つまり、図６（Ｂ）に示すように、時間ｔ１１に、リーン燃焼からストイキ燃焼への切替要求が生じ、要求空燃比がリーンからストイキに切り替わる。値Ａ１から値Ａ２への要求トルクの増加に伴い、図６（Ｃ）に示すように、時間ｔ１１に、スロットル開度を値Ｃ１から値Ｃ２に増加させる制御が開始する。その結果、図６（Ｄ）に示すように、値Ｄ１から値Ｄ２への推定ＫＬの増加が、時間ｔ１１に開始する。
燃焼保障ガード部においては、要求空燃比（図６（Ｂ）参照）がリーンからストイキに切り替わる場合、リーンからストイキへの要求空燃比（図６（Ｂ）参照）の切り替わりに対する遅れ時間が、リーンからストイキへの目標空燃比（図６（Ｅ）参照）の切り替わりに付加されない。つまり、要求空燃比（図６（Ｂ）参照）が時間ｔ１１にリーンからストイキに切り替わる図６に示す例では、目標空燃比（図６（Ｅ）参照）も、時間ｔ１１にリーンからストイキに切り替わる。
図６に示す例では、目標空燃比（図６（Ｅ）参照）の変化に対応して、時間ｔ１１に、燃料噴射量（図６（Ｈ）参照）が値Ｈ１から値Ｈ２に増加する。
燃焼保障ガード部においては、要求空燃比（図６（Ｂ）参照）がリーンからストイキに切り替わる場合、リーンからストイキへの要求空燃比（図６（Ｂ）参照）の切り替わりに対する遅れ時間が、リーンからストイキへの目標空燃比（図６（Ｅ）参照）の切り替わりに付加されない。つまり、要求空燃比（図６（Ｂ）参照）が時間ｔ１１にリーンからストイキに切り替わる図６に示す例では、目標空燃比（図６（Ｅ）参照）も、時間ｔ１１にリーンからストイキに切り替わる。
図６に示す例では、目標空燃比（図６（Ｅ）参照）の変化に対応して、時間ｔ１１に、燃料噴射量（図６（Ｈ）参照）が値Ｈ１から値Ｈ２に増加する。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、時間ｔ１１に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図６（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が継続される。詳細には、パージ率（図６（Ｇ）参照）が値Ｇ１に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（パージガス量）（図６（Ｉ）参照）が値Ｉ１から増加し始める。
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、推定ＫＬ（図６（Ｄ）参照）が値Ｄ１から値Ｄ２まで増加し、それに伴って、燃料噴射量（図６（Ｈ）参照）が値Ｈ２から値Ｈ３まで増加する期間に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図６（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が継続される。詳細には、パージ率（図６（Ｇ）参照）の目標値が値Ｇ１に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（パージガス量）（図６（Ｉ）参照）が増加する。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、推定ＫＬ（図６（Ｄ）参照）が値Ｄ２で一定になり、それに伴って、燃料噴射量（図６（Ｈ）参照）が値Ｈ３で一定になった後の期間に、ステップＳ１０１（図５参照）においてＮＯと判定され、図６（Ｊ）に示すように、パージ率一定制御（ステップＳ１０３（図５参照））が継続される。詳細には、パージ率（図６（Ｇ）参照）の目標値が値Ｇ１に維持される。さらに、パージ率と吸入空気量との積であるパージ流量（パージガス量）（図６（Ｉ）参照）が、値Ｉ２で一定になる。
第２の実施形態では、上述した第１の実施形態および各例を適宜組み合わせることもできる。
１ 内燃機関本体
２ シリンダブロック
２’ 気筒
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 燃焼室
６ 燃料噴射弁
７ 点火プラグ
８ 吸気弁
９ 吸気ポート
１０ 排気弁
１１ 排気ポート
１２ 吸気枝管
１３ サージタンク
１４ 吸気ダクト
１５ エアクリーナ
１６ ステップモータ
１７ スロットル弁
１８ 排気マニホルド
１９ ＥＧＲ通路
２０ ＥＧＲ制御弁
２１ 活性炭
２２ キャニスタ
２３ 燃料蒸気室
２４ 大気室
２５ 導管
２６ 燃料タンク
２７ 導管
２８ パージ制御弁
２９ａ、２９ｂ 触媒コンバータ
３０ 圧力センサ
３１ 水温センサ
３２ 温度センサ
３３ 大気圧センサ
３４ アクセルペダル
３５ 負荷センサ
３６ クランク角センサ
３７ 空燃比センサ
４０ 制御装置
４０ａ パージ率一定制御部
４０ｂ パージ流量一定制御部
４０ｃ 燃料噴射量制御部
４１ 双方向性バス
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ ＣＰＵ
４５ 入力ポート
４６ 出力ポート
４７ ＡＤ変換器
４８ 駆動回路
２ シリンダブロック
２’ 気筒
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 燃焼室
６ 燃料噴射弁
７ 点火プラグ
８ 吸気弁
９ 吸気ポート
１０ 排気弁
１１ 排気ポート
１２ 吸気枝管
１３ サージタンク
１４ 吸気ダクト
１５ エアクリーナ
１６ ステップモータ
１７ スロットル弁
１８ 排気マニホルド
１９ ＥＧＲ通路
２０ ＥＧＲ制御弁
２１ 活性炭
２２ キャニスタ
２３ 燃料蒸気室
２４ 大気室
２５ 導管
２６ 燃料タンク
２７ 導管
２８ パージ制御弁
２９ａ、２９ｂ 触媒コンバータ
３０ 圧力センサ
３１ 水温センサ
３２ 温度センサ
３３ 大気圧センサ
３４ アクセルペダル
３５ 負荷センサ
３６ クランク角センサ
３７ 空燃比センサ
４０ 制御装置
４０ａ パージ率一定制御部
４０ｂ パージ流量一定制御部
４０ｃ 燃料噴射量制御部
４１ 双方向性バス
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ ＣＰＵ
４５ 入力ポート
４６ 出力ポート
４７ ＡＤ変換器
４８ 駆動回路
Claims (2)
- 気筒と、
前記気筒に接続された吸気通路と、
燃料タンクと、
前記吸気通路と前記燃料タンクとを接続するパージ通路と、
前記パージ通路に配置されたパージ制御弁と、
燃料噴射弁と、
スロットル弁と、
前記パージ制御弁を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの流量であるパージ流量が一定になるように、前記パージ制御弁の開度を制御するパージ流量一定制御部と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御部とを具備し、
ストイキ燃焼からリーン燃焼への切替要求に基づき、第１時点に、前記ストイキ燃焼に必要な空気量から前記リーン燃焼に必要な空気量に切り替えるスロットル開度の制御を開始し、
目標空燃比がストイキからリーンに切り替わる第２時点に、前記ストイキ燃焼に必要な燃料噴射量から前記リーン燃焼に必要な燃料噴射量に切り替える燃料噴射量の制御を実行する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記第１時点から前記第２時点までの期間中、前記第１時点のパージ流量を維持した状態で、燃料噴射量の制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - パージ流量と吸入空気量との比であるパージ率を一定に制御するパージ率一定制御部を具備し、
前記制御装置は、前記第２時点の後に、パージ率一定制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015121718A JP2017008735A (ja) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | 内燃機関の制御装置 |
| US15/185,881 US20160369715A1 (en) | 2015-06-17 | 2016-06-17 | Control device for internal combustion engine |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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ID=57587796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2015121718A Pending JP2017008735A (ja) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | 内燃機関の制御装置 |
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- 2016-06-17 US US15/185,881 patent/US20160369715A1/en not_active Abandoned
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