(57)【要約】【課題】  電子スロットルや、ＩＳＣ弁といった吸気弁における応答遅れに起因する吸気量不足を補足し、吸気量不足によるエンジンストール等を回避することのできるエンジン制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  エンジン制御装置（１）は、エンジン（２）の吸気管内に設けられたスロットル弁を制御するスロットル制御手段と、このスロットル弁より下流側の吸気管内にエバポガスを供給するパージ弁を制御するパージ制御手段とを備えている。パージ制御手段は、吸気量の要求量に対して実際に吸入される吸気量が不足している吸気不足を検出すると、パージ弁を開放側に制御する。これにより、エンジン（２）のシリンダ側に供給される吸気量の不足分を補足することができる。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気管内に設けられたスロットル弁を制御するスロットル制御手段と、
前記スロットル弁より下流側の吸気管内にエバポガスを供給するパージ弁を制御するパージ制御手段とを備え、
前記パージ制御手段は、吸気量の要求量に対して実際に吸入される吸気量が不足している吸気不足を検出すると、パージ弁を開放側に制御することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記パージ制御手段によって吸気不足時に前記パージ弁が開放側に制御された場合に、供給されたエバポガス中の燃料量に応じて燃料噴射量を調節する燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジン制御装置において、
前記パージ制御手段は、吸気不足時に、エンジン回転数、エンジン回転数変化量、吸気管圧力、エバポガス濃度、エンジン水温、吸気温、燃料カット制御が実行されているか否かの情報の少なくともいずれか１つの情報に基づいて前記パージ弁を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のエンジン制御装置において、
前記パージ制御手段は、エバポガスの燃料濃度が不明である場合に、前記パージ弁を制御しないことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のエンジン制御装置において、
前記パージ制御手段は、エンジンの燃料カット制御が行われている場合は前記パージ弁を制御しないことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載のエンジン制御装置において、
前記パージ制御手段は、前記エンジンが吸気不足から復帰したとの判断に基づいて前記パージ弁を閉鎖側に制御することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項７】
請求項６記載のエンジン制御装置において、
前記パージ弁を閉鎖側に制御するときは当該パージ弁を徐々に閉鎖させることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項８】
請求項７記載のエンジン制御装置において、
前記エンジンのストールを検知したときは前記パージ弁を直ちに閉鎖することを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダ内に空気を導入するスロットル弁とエバポガスを導入するパージ弁を備えたエンジンに搭載されるエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジンでは、排ガス規制に対応する技術として、エバポパージ制御が行われているものがある。図１は、このようなエバポパージ制御が行われるエンジン５０及びその周辺装置の一部を示す説明図である。燃料タンク５１内で蒸発し、発生したエバポガスは、一旦、チャコールキャニスタ５２で吸着保持され、その後、エンジン制御ＥＣＵによって制御されるパージ弁を開放することによりサージタンク５４内に導入される。サージタンク５４内に導入されたエバポガスは、スロットル弁５６が開くことによりサージタンク５４内に導入される空気と共に吸気管５７を流通し、燃料噴射弁５８から噴射される燃料と共にシリンダ５９内に供給されて燃焼する。このようなエバポパージ制御が行われる装置を改良した燃料蒸発ガス排出抑止装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、近年、エンジンのシリンダ内に送り込まれる空気の量を調節するスロットル弁とし、電子制御された電子スロットル弁が用いられることがある。また、エンジンアイドル時のアイドル回転数を高めに保つことによってエンジンストール（エンスト）を回避しようとすると燃費に悪影響を与えることから、多くの車両がエンジンアイドル時のエンジン回転数を自動的に安定させるＩＳＣ弁を装備するようになってきている。このＩＳＣ弁は、スロットル弁と並列に設けた空気のバイパス通路に取り付けられ、その開度をＥＣＵによって調整し、バイパス空気量を変えてエンジンの回転数を制御するようになっている。これらの電子スロットル弁や、ＩＳＣ弁の駆動にはステッピングモータが用いられている。このような電子スロットル弁や、ＩＳＣ弁は、特許文献１に開示したようなエバポパージ制御が行われるエンジンに採用されることもある。
【０００４】
また、このような電子スロットル弁はその特性上、応答遅れが生じることがあるが、特許文献２には、この応答遅れに起因する吸気量の不足を補正する内燃機関のスロットル制御装置の提案もされている。
【特許文献１】特開平６−２９９９１３号公報
【特許文献２】特開平１０−１６９４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電子スロットル弁や、ＩＳＣ弁に用いられるステッピングモータは、その特性から不可避的に応答遅れが生じる。このような応答遅れは、エンジンの吸気量不足を招く。特に、アイドルオフからアイドルオンによる運転状態の変化や、アイドル中の急激な負荷の変化、例えば、パワーステアリングを作動させたり、ライトをオンにしたり、エアコンをオンにするといった操作が行われると、ＩＳＣ弁が作動したとしても応答遅れに起因する吸気量不足が生じ、最悪の場合、エンジンストールに陥ることがあった。
【０００６】
また、前記特許文献２に開示されたスロットル制御装置は、ＤＣモータのイナーシャ（慣性）やディテント（回転阻止）トルク等に起因したスロットルバルブの作動遅れによる吸気量の不足分が補助バルブを介した補助吸気量によって充当し、吸気量の応答遅れを補正するものとなっているが、その構成は複雑である。  
【０００７】
そこで、本発明は、従来のエンジンに新たな特殊な構造を付加することなく、電子スロットルや、ＩＳＣ弁といった吸気弁における応答遅れに起因する吸気不足を補足し、簡易に吸気不足によるエンジンストール等を回避することのできるエンジン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】
かかる目的を達成するための本発明のエンジン制御装置は、エンジンの吸気管内に設けられたスロットル弁を制御するスロットル制御手段と、前記スロットル弁より下流側の吸気管内にエバポガスを供給するパージ弁を制御するパージ制御手段とを備え、前記パージ制御手段は、吸気量の要求量に対して実際に吸入される吸気量が不足している吸気不足を検出すると、パージ弁を開放側に制御することを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、吸気弁の応答遅れに起因する吸気量の不足を補足することができ、また、未燃のエバポガスを大気中に放出することなく、シリンダ内で燃焼させることができる。
【０００９】
このようなエンジン制御装置において、前記パージ制御手段によって吸気不足時に前記パージ弁が開放側に制御された場合に、供給されたエバポガス中の燃料量に応じて燃料噴射量を調節する燃料噴射制御手段を備えた構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすれば、不足分の吸気量を補正して補足し、適切かつ安定した燃調で燃焼させることができる。
【００１０】
また、このようなエンジン制御装置において、前記パージ制御手段は、吸気不足時に、エンジン回転数、エンジン回転数変化量、吸気管圧力、エバポガス濃度、エンジン水温、吸気温、燃料カット制御が実行されているか否かの情報の少なくともいずれか１つの情報に基づいて前記パージ弁を制御する構成とすることができる（請求項３）。このような構成とすることにより、綿密な制御を行うことができ、運転状況に応じた吸気量の補正を行うことができる。
【００１１】
さらに、このようなエンジン制御装置において、前記パージ制御手段は、エバポガスの燃料濃度が不明である場合に、前記パージ弁を制御しない構成とすることができる（請求項４）。すなわち、前記パージ制御手段は、エバポガスの燃料濃度が不明である場合には、吸気不足が生じたとしても、前記パージ弁の制御は行わない。このように構成するのは、エンジン停止時には、排気ガスが排出されておらず、排気ガス中のガス成分を解析し、その結果をエバポガスの供給制御に反映させることができないからである。
【００１２】
また、このようなエンジン制御装置において、前記パージ制御手段は、エンジンの燃料カット制御が行われている場合は前記パージ弁を制御しない構成とすることができる（請求項５）。すなわち、前記パージ制御手段は、エンジンの燃料カット制御が行われている場合は、例え、吸気不足が生じたとしても前記パージ弁を制御しない構成とすることが望ましい。これは、エバポガスには未燃の燃料成分が含まれているため、燃料カット制御が実施されているにも拘らず、エバポガスを供給する制御を行うと燃料カット制御を阻害する結果となるからである。
【００１３】
また、上記のようなエンジン制御装置において、前記パージ制御手段は、前記エンジンが吸気不足から復帰したとの判断に基づいて前記パージ弁を閉鎖側に制御する構成とすることができる（請求項６）。すなわち、パージ弁を閉鎖した状態とし、スロットル弁やＩＳＣ弁だけでも必要な吸気量を確保できる安定した状態となった場合には、パージ弁は閉鎖側へ制御する。これにより、容易にアイドルハンチングを防止することができる。
【００１４】
さらに、このようなエンジン制御装置において、前記パージ弁を閉鎖側に制御するときは当該パージ弁を徐々に閉鎖させることが望ましい（請求項７）。これは、アイドル回転数付近で本発明のエンジン制御装置における制御を行った場合、わずかなトルク変動でもラフアイドルが生じたり、ショックが発生したりしてドラビリ不良につながるので、これを回避するためである。
【００１５】
また、このようなエンジン制御装置において、前記エンジンのストールを検知したときは前記パージ弁を直ちに閉鎖することが望ましい（請求項８）。これは、エンジンストール時、すなわちエンジンが停止しているときにエバポガスが大気放出されることを防止するための制御である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のエンジンに新たな特殊な構造を付加することなく、電子制御された吸気弁の応答遅れに起因する吸気量の不足が生じたときにパージ弁を開放するようにしたので、簡易な構成でエバポガスにより吸気量の不足分を補足し、吸気量不足を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
まず、図２に基づいて、本発明のエンジン制御装置１を装着したエンジン２の周辺の概略構成について説明する。エンジン２に取り付けられた吸気管３にはスロットルボディ４が接続されており、このスロットルボディ４には、電子スロットル弁４ａと、ＩＳＣ弁４ｂとが組み込まれている。また、吸気管３には燃料噴射装置５が取り付けられており、さらに、吸気管３内にエバポガスが流入するようにパージ弁６が設置されている。なお、パージ弁の上流側には図示しないチャコールキャニスタと燃料タンクが配置されている。さらに、吸気管３には吸気圧力を測定する圧力センサ７、吸気の温度を測定する温度センサ８が取り付けられている。
【００１９】
エンジン２には、エンジン回転数センサ９、エンジン水温センサ１０が取り付けられている。また、エンジン２には排気管１１が取り付けられている。
【００２０】
排気管１１には排気ガス中に含まれる酸素量を測定するＯ２センサ１２、Ａ／Ｆ比を測定するＡ／Ｆセンサ１３が取り付けられている。
【００２１】
また、エンジン制御装置１は、エンジン２の燃料噴射マネージメントを行う燃料噴射制御ＥＣＵをその構成の一部に含んでおり、燃料噴射制御ＥＣＵには圧力センサ７、温度センサ８、エンジン回転数センサ９、エンジン水温センサ１２、Ｏ２センサ１２、Ａ／Ｆセンサ１３から各種データが提供される。このような燃料噴射ＥＣＵは、内部に燃料噴射やパージ弁開放に関するプログラムが格納されており、このプログラムに基づいて燃料噴射装置５、パージ弁６に指令を出すようになっている。
【００２２】
このような構成のスロットル制御装置１は、燃料噴射制御ＥＣＵが前記各種センサに基づくデータを参照することによって吸気弁である電子スロットル弁４ａ、ＩＳＣ弁４ｂにおける吸気不足を監視し、吸気不足と判断した場合にはパージ弁を開放する制御を行う。すなわち、燃料噴射制御ＥＣＵが本発明におけるスロットル制御手段の機能を担っているとともに、パージ制御手段の機能を担っている。
【００２３】
このように構成されるスロットル制御装置１における制御について説明する。図３は、スロットル制御装置１が行う制御の概略を示す概念図である。すなわち、スロットル制御装置１が備える燃料噴射制御ＥＣＵは、圧力センサ７から取得した吸気管圧力に関するデータ、Ｏ２センサ１２、Ａ／Ｆセンサ１３が測定した各データを加味して算出したエバポ濃度、温度センサ８により取得した吸気温から現在の流入空気量を算出する。この流入空気量から、現在、吸気量が不足した状態となっているか否かの判断を行うことができる。また、エンジン回転数センサ９により取得したエンジン回転数、エンジン水温センサ１０により取得したエンジン水温、その他、スロットル開度、燃料カット状態、アイドル目標回転数からエンジン２の運転状態を算出する。さらに、これらの流入空気量、エンジン２の運転状態から必要となる空気量、すなわち、不足分の空気量を補足できるような補正量（エバポガス量）を算出する。燃料噴射制御ＥＣＵは、このように算出した補正量を補うことができるようにパージ弁６のデューティ比を制御する。
【００２４】
ここで、本発明において吸気量の不足を補正し、補足するために供給するエバポガスは、未燃の燃料成分を含んでいるので、適正な燃調にするためには、エバポ濃度、エバポガスの流入量を把握しておく必要がある。このようにエバポ濃度、エバポガスの流入量を把握することができれば、エバポガス中の燃料量を把握することができ、これに応じて、燃料噴射量を調節し、燃料噴射装置５による燃料噴射を行うことができる。
【００２５】
このようにエバポ濃度、エバポガスの流入量を把握するためには、空燃比フィードバックのズレ量等を考慮する。空燃比フィードバックを行うためには、排気ガス中に含まれる物資の成分を解析する必要があるため、本実施例では、エンジン２が始動した後、エンジン２における燃焼により発生した排気ガスからデータを取得し、そのデータから空燃比フィードバックを行うようにしている。
【００２６】
一方、エンジン始動直後は空燃比フィードバックを行うことができず、適切な燃調を行うことができないので、パージ弁６の開放は行わない。
【００２７】
また、本実施例のスロットル制御装置１では、燃料噴射制御ＥＣＵがエンジン２の燃料カット制御の実行を検知したときには、パージ弁６の開放側への制御は行わない。これは燃料カット制御が実行されているときは、吸気量の不足が問題とならないという理由のみならず、以下の理由がある。すなわち、パージ弁６から供給されるエバポガスには可燃の成分が含まれており、また、このエバポガスは吸気管３に供給されるため、燃料カット制御が実行されているときにエバポガスが供給されると、このエバポガスが吸気管３で燃焼してしまうおそれがある。エバポガスが吸気管３で燃焼すると、触媒の劣化や、破壊を引き起こすおそれがあり、このような事態を回避するためである。
【００２８】
以上のような制御は、図４に示すフロー図に基づいて行う。まず、ステップＳ１でエンジン２が始動しているか否かの判断を行い、エンジン２が始動しているときはステップＳ２へ進む。一方、エンジン２が始動していないときは、ステップＳ６へ進んで、パージ弁６を開放せずに処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ２では、エンジン始動後所定時間が経過したか否かの判断を行う。これは、エンジン２における燃焼が行われ、排気ガスが排出され、空燃比フィードバックが行える状態まで待機するための判断である。このステップＳ２でＹｅｓと判断された場合はステップＳ３へ進み、一方、Ｎｏと判断された場合はステップＳ６へ進み処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ３では、前回パージ弁６が開放されてから所定時間以内であるか否かの判断を行う。これは、前回パージ弁６が開放された後、所定時間を経過していると、既にエバポガスが導入されての燃焼が終了しており、エバポ濃度、エバポガスの流入量の影響を受ける空燃比フィードバックは得られないため、これを回避するためである。ここで、パージ弁６の開放は、本発明が対象としている吸気量の不足に基づくパージ弁６の開放のみならず、エバポガスがチャコールキャニスタ内に充満した際等に行われるパージ弁６の開放等も含まれる。ステップＳ３でＹｅｓと判断されたときはステップＳ４に進み、一方、Ｎｏと判断されたときはステップＳ６に進んで処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ４では、燃料カット制御が行われているか否かの判断を行い、燃料カット制御が行われていないときはＹｅｓと判断され、ステップＳ５に進んでパージ弁６の開放が許可される。一方、燃料カット制御が行われており、Ｎｏと判断された場合はステップＳ６に進んで処理を終了する。
【００３２】
以上説明したようにパージ弁６を開放し、エバポガスを導入する制御が行われ、エンジン２が吸気不足の状態から復帰したときはパージ弁６を閉鎖側へ制御する。これは、一旦、吸気量が安定した後は、エバポガスを導入すると却ってトルク変動を発生させる要因ともなるため、トルク変動に伴うラフアイドルやショックを軽減するために行う制御である。ここで、パージ弁６を閉鎖するときはパージ弁６を徐々に閉鎖し、デューティ比を徐々に減衰させるようにする。このようにディーティ比を徐々に減衰させることにより、パージ出力停止に伴うショックを緩和することができドラビリ向上に貢献することができる。
【００３３】
また、パージ弁６を開放してエバポガスを導入したにも拘らずエンジンストール状態となった場合は、パージ弁６を直ちに閉鎖する。エンジンがストールし、停止状態となっているときは吸気管に負圧は発生しておらず、パージ弁６からエバポガスが吸い出されるおそれはない。しかし、エバポガスの大気開放のおそれはあるのでこれを防止するためである。
【００３４】
以上、説明した本実施例のスロットル制御装置１の特徴を、エンジン負荷入力信号、エンジン回転数、スロットル弁開度、パージ弁開放デューティ比の関係をまとめた図５に示すグラフに基づいて説明すると以下の如くである。
（１）  エンジン負荷入力信号、例えば、エアコンをオンにしたりライトをオンにしたりしてエンジンに負荷がかかったとの信号がＯＮとなったときにスロットル弁を開放するようにしても、スロットル弁は図中符号Ａで示したように応答遅れが生じ、何らの制御も施さなければ、図中符号Ｂを付した部分に一点鎖線で示したように吸気量不足が発生し、回転落ちが生じる。ところが、スロットル制御装置１によりパージ弁６を開放する制御が行われ、吸気量の不足分が補足されると、ほぼ図中の目標回転数通りのエンジン回転数が維持される。
（２）  パージ弁６を開放することによりエンジン回転数が維持された後、吸気量不足の状態から回復したとの判断がされたときは、図中符号Ｃを付した部分のようにパージ弁開放ディーティ比を減衰させる。吸気量が回復したにも拘らず、パージ弁６を開放し続けると、図中符号Ｄを付した部分に二点鎖線で示したように吹き上がりを生じるおそれがあるが、パージ弁６の開放を停止することによりほぼ図中の目標回転数通りのエンジン回転数が維持される。
（３）  また、このとき、符号Ｃを付した部分のようにパージ弁開放ディーティ比を徐々に減衰させることにより、ドラビリの向上が図られている。
（４）  図中符号Ｅを付して示したようにエンスト（エンジンストール）が検出された場合には、符号Ｆを付した部分に示したように即座にパージ弁６のディーティ比を落としてパージ弁６を閉鎖する。これにより、エバポガスの大気開放を回避することができる。
【００３５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のエバポパージ制御が行われるエンジン及びその周辺装置の一部を示す説明図である。
【図２】本実施例のエンジン制御装置を装着したエンジンの周辺の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２に示したエンジン制御装置が行う制御の概略を示す概念図である。
【図４】パージ弁開放許可を判定する制御のフロー図である。
【図５】エンジン制御装置における制御が行われた際のエンジン負荷入力信号、エンジン回転数、スロットル弁開度、パージ弁開放デューティ比の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン制御装置
２  エンジン
３  吸気管
４  スロットルボディ
４ａ  電子スロットル弁
４ｂ  ＩＳＣ弁
５  燃料噴射装置
６  パージ弁
７  圧力センサ
８  温度センサ
９  エンジン回転数センサ
１０  エンジン水温センサ
１１  排気管
１２  Ｏ２センサ
１３  Ａ／Ｆセンサ
【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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