JP7331808B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
1.複数の気筒を有した内燃機関を制御対象とする制御装置であって、前記内燃機関は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒に対応する燃料噴射弁による燃料の供給を停止している期間における当該一部の気筒へとつながる吸気ポート内の燃料濃度を調整する調整装置と、排気通路と、該排気通路に備えられた排気の後処理装置と、を備え、前記後処理装置の昇温処理の実行要求の有無を判定する判定処理と、前記判定処理によって前記実行要求があると判定される場合、前記一部の気筒に対応する前記燃料噴射弁による燃料の供給を停止して且つ、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする処理である前記昇温処理と、前記昇温処理が実行されている場合、前記一部の気筒へとつながる前記吸気ポート内の燃料濃度が小さくなるように前記調整装置を操作する操作処理と、を実行する内燃機関の制御装置である。
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、気筒#1~#4の4つの気筒を備える。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12の下流部分である吸気ポート12aには、吸気ポート12aに燃料を噴射するポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気やポート噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、燃焼室20に流入する。燃焼室20には、筒内噴射弁22から燃料が噴射される。また、燃焼室20内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ24の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸26の回転エネルギに変換される。
設定処理M12は、要求噴射量Qdの燃料を、ポート噴射弁16および筒内噴射弁22によって噴射する際のポート噴射弁16から噴射される燃料量の割合である噴き分け率Kpを、回転速度NEおよび充填効率ηを入力として設定する。ここで、回転速度NEは、出力信号Scrを入力としてCPU72によって算出される。図2には、ポート噴射弁16による燃料噴射を「PI」と記載し、筒内噴射弁22による燃料噴射を「DI」と記載した。すなわち、本実施形態では、低回転低負荷領域においては、噴き分け率Kpを「1」として、ポート噴射弁16のみによって要求噴射量Qdの燃料を噴射する。また、高回転高負荷領域においては、噴き分け率Kpを「0」として、筒内噴射弁22のみによって要求噴射量Qdの燃料を噴射する。そして、それらの中間の領域において、噴き分け率Kpを「0」よりも大きく「1」未満の値として、ポート噴射弁16および筒内噴射弁22のそれぞれから噴射される合計の噴射量を要求噴射量Qdとする。
そしてCPU72は、気筒#1のポート噴射弁16および筒内噴射弁22からの燃料の噴射を停止し、気筒#2~#4の燃焼室20内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする(S16)。この処理は、排気通路30に酸素と未燃燃料とを排出し、GPF34の温度を上昇させてGPF34が捕集したPMを燃焼除去するための処理である。すなわち、排気通路30に酸素と未燃燃料を排出することにより、三元触媒32において未燃燃料を燃焼させ排気の温度上昇させ、ひいてはGPF34の温度を上昇させることができる。また、GPF34に酸素を供給することによって、GPF34が捕集したPMを燃焼除去することができる。
CPU72は、堆積量DPMが閾値DPMth以上となる場合、GPF34の再生処理として、昇温処理を実行する。これにより、気筒#1の吸気行程において吸入された空気は、燃焼に供されることなく、気筒#1の排気行程において排気通路に流出する。また、気筒#2~#4の混合気は、理論空燃比よりもリッチとされることから、気筒#2~#4から排気通路30に排出された排気中には、未燃燃料が多量に含まれる。排気通路30に排出された酸素と未燃燃料とは、三元触媒32等で燃焼に供されることにより、GPF34の温度を上昇させる。また、排気通路30に流出した空気中の酸素は、GPF34においてPMを酸化させる。これにより、PMが燃焼して除去される。
(1)昇温処理が実行される場合、吸気バルブ18の閉弁タイミングを遅角補正した。これにより、気筒#2~#4の燃焼室20内の燃料が、吸気バルブ18の閉弁前に吸気ポート12aに流出することを抑制できる。ちなみに、吸気ポート12aに燃料が流出する場合には、気筒#1の吸気バルブ18の開弁期間に上記流出した燃料が気筒#1の燃焼室20に流入し、同燃焼室20内で燃焼に供されるおそれがある。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
図5に、本実施形態にかかる制御装置70が実行する処理を示す。なお、図5において、図3に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
次にCPU72は、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算した値を、非同期噴射の噴射量である非同期噴射量Qnsに代入する(S32)。そしてCPU72は、非同期噴射の開始時期Insを、昇温処理がなされていない通常時の値に対して進角補正する(S34)。また、CPU72は、回転速度NEの指令値である回転速度指令値NE*を、昇温処理がなされていない通常時の値に対して上昇補正する(S36)。なお、実際には、S14の処理によって増量補正される機関トルク指令値Te*は、回転速度指令値NE*の上昇補正量を踏まえて実行される。すなわち、増量補正された機関トルク指令値Te*と上昇補正された回転速度指令値NE*との積が、内燃機関10に対する要求出力となるようにする。また、CPU72は、S20の処理を実行する。
(4)昇温処理が実行される場合、CPU72は、同期噴射量Qsを増量補正した。これにより、非同期噴射の噴射量を減少させることができる。そのため、気筒#2~#4において吸気非同期噴射によって噴射された燃料が吸気系のうち気筒#2~#4に対応する部分に付着したままとなって吸気バルブ18の開弁期間に燃焼室20に流入しない事態が生じることを抑制できる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]制御装置は、制御装置70に対応する。調整装置は、スロットルバルブ14、ポート噴射弁16、筒内噴射弁22、可変バルブタイミング装置40およびインバータ56に対応する。後処理装置は、GPF34に対応する。判定処理は、S10の処理に対応する。昇温処理は、S16の処理に対応する。操作処理は、図3のS18~22の処理や、図7のS30~S36,S20,S22aの処理に対応する。[2]設定処理は、設定処理M12に対応する。噴き分け処理は、ポート噴射弁操作処理M16および筒内噴射弁操作処理M22の処理に対応する。[3,4]供給処理は、ポート噴射弁操作処理M16aの処理に対応する。[5]調整装置は、インバータ56に対応する。上昇処理は、S36,S22aの処理に対応する。[6]バルブ特性可変装置は、可変バルブタイミング装置40に対応する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ポート噴射弁16から噴射される燃料の比率である噴き分け率Kpを設定する設定処理としては、図2に例示したものに限らない。たとえば、水温THWが低い内燃機関10の始動時において、三元触媒32を急速に暖機するための処理を筒内噴射弁22にて実行すべく、噴き分け率Kpをゼロとしてもよい。
・図7の処理では、回転速度NE、充填効率η、水温THWおよび吸気位相差DINに基づき昇温処理がなされてないときの同期噴射量Qsを定めたが、これに限らない。たとえば内燃機関10の負荷を示す変数としては充填効率ηに限らず、たとえば、アクセル操作量等であってもよい。また、バルブ特性を示す変数としては、吸気位相差に限らない。たとえば下記「バルブ特性可変装置について」の欄に記載したように、吸気バルブのバルブ特性を可変とする装置として、リフト量を可変とする装置等を採用する場合には、リフト量を示す変数等としてもよい。
(a)噴き分け率Kpの低下処理について
・図3の処理では、噴き分け率Kpを減少させる所定量Δ1を、回転速度NEおよび充填効率ηに応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、回転速度NEおよび充填効率ηの2つに関しては、それらのうちの1つのみに基づき可変設定してもよい。また、所定量Δ1を固定値としてもよい。ただし、それらの場合において、最終的な噴き分け率Kpは、所定量Δ1だけ減少補正した値と「0」とのうちの大きい方とする。
(b)同期噴射量の割合の増加処理について
・図7の処理では、同期噴射量Qsの割合を増加させる規定量Δ2を、回転速度NE,充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば内燃機関10の負荷を示す変数としては充填効率ηに限らず、アクセル操作量等であってもよい。また、バルブ特性を示す変数としては、吸気位相差に限らない。たとえば下記「バルブ特性可変装置について」の欄に記載したように、吸気バルブのバルブ特性を可変とする装置として、リフト量を可変とする装置等を採用する場合、リフト量を示す変数等としてもよい。
・同期噴射量の割合の増加処理を実行することは必須ではなく、たとえば、開始時期Insを進角させる処理を実行するものの、同期噴射量の割合の増加処理については実行しなくてもよい。
・図7の処理では、昇温処理がなされる場合、開始時期Insを予め定められた固定値としたが、これに限らない。たとえば回転速度NE等に基づき可変設定してもよい。
・図7の処理では、第1モータジェネレータ52のトルクによって内燃機関10の回転速度NEを上昇させたが、これに限らない。たとえば下記「車両について」の欄に記載したように、車載動力発生装置が内燃機関のみの車両の場合、たとえば内燃機関10と駆動輪60との間に変速装置を設け、その変速比の操作によって回転速度を上昇させてもよい。
(f)吸気バルブの閉弁タイミングを進角させる処理について
・図3、図7の処理では、昇温処理時に、吸気位相差指令値DIN*を予め定められた値に進角させたが、これに限らない。たとえば、回転速度NEや充填効率η等に応じて進角補正量を可変設定してもよい。
・内燃機関10が排気通路30に排出された排気を吸気通路12に流入させるEGR通路と、EGR通路から吸気通路12へと流入する排気量を調整する調整装置と、を備える場合、昇温処理の実行時にEGR通路から吸気通路12へと流入する排気量をゼロとするなど、小さい側に制限してもよい。これはたとえば、上記調整装置を、EGR通路の流路断面積を調整するEGRバルブとして且つ、昇温処理が実行される場合にEGRバルブを閉弁させることによって実現できる。
・堆積量DPMの推定処理としては、図2において例示したものに限らない。たとえば、GPF34の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Gaとに基づき堆積量DPMを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Gaが小さい場合に大きい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定すればよい。ここで、GPF34の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Pexを用いることができる。
・吸気バルブ18の特性を変更するバルブ特性可変装置としては、可変バルブタイミング装置40に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。
・GPF34としては、三元触媒が担持されたフィルタに限らず、フィルタのみであってもよい。また、GPF34としては、排気通路30のうちの三元触媒32の下流に設けられるものに限らない。また、後処理装置がGPF34を備えること自体必須ではない。たとえば後処理装置が三元触媒32のみからなる場合であっても、その昇温処理時においては、上記実施形態やそれらの変更例に例示した処理を実行することが有効である。
・制御装置がCPU72とROM74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた実行装置によって実行されればよい。
・車両としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らず、たとえばパラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車に限らず、たとえば、車両の動力発生装置が内燃機関10のみの車両であってもよい。
34…GPF
40…可変バルブタイミング装置
42…吸気側カム軸
50…遊星歯車機構
52…第1モータジェネレータ
54…第2モータジェネレータ
56,58…インバータ
60…駆動輪
70…制御装置
Claims (3)
- 複数の気筒を有した内燃機関を制御対象とする制御装置であって、
前記内燃機関は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒に対応する燃料噴射弁による燃料の供給を停止している期間における当該一部の気筒へとつながる吸気ポート内の燃料濃度を調整する調整装置と、排気通路と、該排気通路に備えられた排気の後処理装置と、を備え、
前記後処理装置の昇温処理の実行要求の有無を判定する判定処理と、
前記判定処理によって前記実行要求があると判定される場合、前記一部の気筒に対応する前記燃料噴射弁による燃料の供給を停止して且つ、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする処理である前記昇温処理と、
前記昇温処理が実行されている場合、前記一部の気筒へとつながる前記吸気ポート内の燃料濃度が小さくなるように前記調整装置を操作する操作処理と、を実行し、
前記燃料噴射弁は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、の2種類の燃料噴射弁を含み、
前記調整装置は、前記燃料噴射弁を含み、
前記燃料噴射弁を用いて前記気筒に供給する燃料量に対する前記ポート噴射弁による供給量の割合である噴き分け率を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する設定処理と、
前記噴き分け率に基づき前記筒内噴射弁および前記ポート噴射弁を操作する噴き分け処理と、を実行し、
前記操作処理は、前記昇温処理が実行されている場合、前記設定処理によって設定される前記噴き分け率よりも小さい噴き分け率となるように前記筒内噴射弁および前記ポート噴射弁を操作する前記噴き分け処理を含む内燃機関の制御装置。 - 複数の気筒を有した内燃機関を制御対象とする制御装置であって、
前記内燃機関は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒に対応する燃料噴射弁による燃料の供給を停止している期間における当該一部の気筒へとつながる吸気ポート内の燃料濃度を調整する調整装置と、排気通路と、該排気通路に備えられた排気の後処理装置と、を備え、
前記後処理装置の昇温処理の実行要求の有無を判定する判定処理と、
前記判定処理によって前記実行要求があると判定される場合、前記一部の気筒に対応する前記燃料噴射弁による燃料の供給を停止して且つ、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする処理である前記昇温処理と、
前記昇温処理が実行されている場合、前記一部の気筒へとつながる前記吸気ポート内の燃料濃度が小さくなるように前記調整装置を操作する操作処理と、を実行し、
前記燃料噴射弁は、前記吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁を含み、
前記調整装置は、前記ポート噴射弁を含み、
吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射と、の2つのうちの少なくとも1つによって前記ポート噴射弁により前記気筒に燃料を供給する供給処理を実行し、
前記操作処理は、前記昇温処理が実行されている場合、前記吸気非同期噴射による燃料の噴射タイミングを早めつつ前記ポート噴射弁を操作する前記供給処理を含む内燃機関の制御装置。 - 前記調整装置は、前記内燃機関のクランク軸の回転速度を調整する装置を含み、
前記操作処理は、前記昇温処理が実行されている場合、前記調整装置を操作して、前記クランク軸の回転速度を上昇させる上昇処理を含む請求項2記載の内燃機関の制御装置。
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