(57)【要約】【課題】蒸発燃料の供給により燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正することに伴う、ノッキングの発生を抑制すること。【解決手段】燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンに供給する蒸発燃料供給装置が設けられたエンジンの制御装置において、前記エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンの燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を設定する設定手段と、前記エンジンの前記燃料噴射量を、前記蒸発燃料の供給量に応じて減量補正する第１補正手段と、前記設定手段が設定した前記燃料噴射量に対する前記蒸発燃料の供給量の割合を示す指標値を算出する算出手段と、前記指標値に応じて、前記エンジンにおけるノッキングの発生を抑制するように、前記エンジンの制御内容を補正する第２補正手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンに供給する蒸発燃料供給装置が設けられたエンジンの制御装置において、
前記エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンの燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を設定する設定手段と、
前記エンジンの前記燃料噴射量を、前記蒸発燃料の供給量に応じて減量補正する第１補正手段と、
前記設定手段が設定した前記燃料噴射量に対する前記蒸発燃料の供給量の割合を示す指標値を算出する算出手段と、
前記指標値に応じて、前記エンジンにおけるノッキングの発生を抑制するように、前記エンジンの制御内容を補正する第２補正手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御内容が、前記エンジンの点火プラグの点火時期又は前記燃料噴射弁の噴射時期の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記エンジンは、前記燃料噴射弁が前記エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御内容が、前記燃料噴射弁の噴射時期であり、
前記第２補正手段は、前記指標値に応じて前記燃料噴射弁の噴射時期を進角補正することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記エンジンは、前記燃料噴射弁が前記エンジンの吸気弁の背面に向けて燃料を噴射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御技術に関し、特にエンジンのノッキング防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジンとして、燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンに供給する蒸発燃料供給装置を設けたものが知られている（特許文献１及び２）。このような蒸発燃料供給装置を設けることで、蒸発燃料が大気に放出されることを防止できると共に、燃費向上にも寄与する。このような蒸発燃料供給装置を設けたエンジンでは燃料噴射弁から噴射される燃料に加えて蒸発燃料が燃焼室に供給される結果、空燃比が目標値からずれることになる。このため、燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正することで空燃比の目標値からのずれを解消している。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１７５８２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料噴射弁から噴射される燃料は、その気化潜熱により吸気を冷却する効果がある。特に、筒内噴射（直噴）の場合のように、高温雰囲気下に燃料が噴射されと、その気化が促進されることから気化潜熱による吸気の冷却効果が高い。吸気が冷却されるとノッキングが生じにくくなるという利点がある。
【０００５】
しかし、蒸発燃料は既に気化しているため、その気化潜熱による吸気の冷却効果は期待できない。したがって、蒸発燃料が供給されることに伴って燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正すると、それだけ気化潜熱による吸気の冷却効果が失われ、ノッキングが発生し易くなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、蒸発燃料の供給により燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正することに伴う、ノッキングの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンに供給する蒸発燃料供給装置が設けられたエンジンの制御装置において、前記エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンの燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を設定する設定手段と、前記エンジンの前記燃料噴射量を、前記蒸発燃料の供給量に応じて減量補正する第１補正手段と、前記設定手段が設定した前記燃料噴射量に対する前記蒸発燃料の供給量の割合を示す指標値を算出する算出手段と、前記指標値に応じて、前記エンジンにおけるノッキングの発生を抑制するように、前記エンジンの制御内容を補正する第２補正手段と、を備えたことを特徴とする制御装置が提供される。
【０００８】
本発明の制御装置は、前記指標値に応じて前記エンジンの制御内容を補正することにより、蒸発燃料の供給により燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正することに伴う、ノッキングの発生を抑制できる。
【０００９】
本発明においては、前記制御内容が、前記エンジンの点火プラグの点火時期又は前記燃料噴射弁の噴射時期の少なくともいずれかである構成を採用できる。
【００１０】
この構成によれば、例えば、前記蒸発燃料の供給量の増加に伴い、前記点火時期を遅角補正することでノッキングの発生を抑制できる。また、例えば、前記蒸発燃料の供給量の増加に伴い、前記噴射時期を進角補正することで前記燃料噴射弁から噴射される燃料と吸気との混合が促進され、火炎伝播速度が向上することにより、ノッキングの発生を抑制できる。
【００１１】
また、本発明は、前記エンジンは、前記燃料噴射弁が前記エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射するように配置されている構成の場合に好適である。筒内噴射の場合では、気化潜熱による吸気の冷却効果が高いことから、蒸発燃料の供給による吸気の冷却効果の低下の影響が大きいところ、本発明によれば、当該吸気の冷却効果の低下に伴う、ノッキングの発生を抑制できる。
【００１２】
また、本発明においては、前記制御内容が、前記燃料噴射弁の噴射時期であり、前記第２補正手段は、前記指標値に応じて前記燃料噴射弁の噴射時期を進角補正する構成を採用できる。
【００１３】
この構成によれば、前記蒸発燃料の供給量の増加に伴い、前記噴射時期を進角補正することで前記燃料噴射弁から噴射される燃料と吸気との混合が促進され、火炎伝播速度が向上することにより、ノッキングの発生を抑制できる。
【００１４】
また、本発明は、前記エンジンは、前記燃料噴射弁が前記エンジンの吸気弁の背面に向けて燃料を噴射するように配置されている場合に好適である。吸気弁は高温となることから、その背面に燃料を噴射した場合、燃料の気化が促進され、気化潜熱による吸気の冷却効果が高くなる。そのため、蒸発燃料の供給による吸気の冷却効果の低下の影響が大きいところ、本発明によれば、当該吸気の冷却効果の低下に伴う、ノッキングの発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べた通り、本発明によれば、蒸発燃料の供給により燃料噴射弁から噴射する燃料を減量補正することに伴う、ノッキングの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る制御装置Ａを適用した、エンジン１の制御システム図である。なお、以下の説明において通路の上流側、下流側という場合は、その通路を流れる流体の流れの方向に従う。
【００１７】
エンジン１は本実施形態の場合、直列多気筒のレシプロエンジンであり、シリンダブロック２、シリンダヘッド３及びクランクケース４を備える。本実施形態の場合、エンジン１は自然吸気式のエンジンであるが、本発明は過給機付きエンジンの制御にも適用可能である。
【００１８】
シリンダブロック２内にはピストン２１が摺動するシリンダ２２が形成され、ピストン２１の往復運動はクランク軸４１の回転運動に変換される。シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間には燃焼室３１が形成されている。シリンダブロック２内には冷却水が通過するウォータジャケットが設けられ、シリンダブロック２にはウォータジャケットを通過する冷却水の水温を検出する水温センサ２０１が設けられている。また、シリンダブロック２にはノッキングの発生を検出するノックセンサ２０２が設けられている。
【００１９】
シリンダヘッド３は燃焼室３１に連通した吸気ポート３２、排気ポート３３を備え、吸気ポート３２は吸気弁３４に、排気ポート３３は排気弁３５により開閉される。シリンダヘッド３には燃焼室３１に、先端の電極が臨む点火プラグ３６が設けられており、燃焼室３１内に供給される空気と燃料との混合気に点火する。シリンダヘッド３にはまた、電子制御式の燃料噴射弁３７が配設されている。本実施形態の場合、燃料噴射弁３７は燃焼室３１内に燃料を直接噴射（筒内噴射）するように配置されている。燃料を筒内噴射することにより、燃料の気化が促進されて気化潜熱により吸気を冷却する効果がある。吸気が冷却されることはエンジン１におけるノッキングの発生の抑制に効果がある。
【００２０】
なお、本実施形態ではこのように燃料を筒内噴射する構成としたが、ポート噴射としてもよい。この場合、図１において破線で示す燃料噴射弁３７’のように、吸気弁３４の背面に向けて燃料を噴射するように配置されていることが望ましい。吸気弁３４は高温となるため、燃料噴射弁３７’の燃料噴射方向を吸気弁３４の背面に指向することで、燃料の気化が促進されて気化潜熱により吸気を冷却する効果がある。
【００２１】
エンジン１は、燃料を燃料噴射弁３７に圧送する高圧ポンプ５を備える。高圧ポンプ５はシリンダヘッド３に設けられ、吸気弁３４又は排気弁３５を駆動するカムシャフトにより駆動される。カムシャフトはクランク軸４１から駆動力を得て回転する。高圧ポンプ５は燃料タンク８内の低圧ポンプ８１及びレギュレータ８２を介して圧送される燃料を燃料噴射弁３７に圧送する。
【００２２】
クランクケース４にはクランク軸４１の回転角を検出するクランク角センサ４０１が設けられている。吸気ポート３２には吸気通路６が連通している。吸気通路６には、その上流側からエアフィルタ６１、エアフローメータ（吸気量センサ）６０１、電子制御式のスロットル弁６２、サージタンク６３が配設されている。スロットル弁６２はアクセルペダル１０に対するドライバの操作量がアクセルペダルセンサ１１により検出され、当該操作量に応じて開度が制御される。排気ポート３３には排気通路７が連通している。排気通路７には、その上流側から空燃比センサ（Ｏ2センサ）７０１、触媒コンバータ７１及び７２が設けられている。
【００２３】
エンジン１には、燃料タンク８内の蒸発燃料をエンジン１に供給する蒸発燃料供給装置９が設けられている。蒸発燃料供給装置９は、燃料タンク８に接続された蒸発燃料通路９１を介して蒸発燃料が送り込まれるキャニスタ９２と、キャニスタ９２とサージタンク６３を接続するパージ通路９４の途中に設けられたパージ弁９３と、を備える。
【００２４】
キャニスタ９２は例えば活性炭を収納しており、蒸発燃料を吸着捕捉する。パージ弁９３はキャニスタ９２で吸着捕捉された蒸発燃料を吸気通路６（ここではサージタンク６３）に供給する。パージ弁９３は制御装置Ａにより制御される、流量調整可能な電子制御式の制御弁であって、エンジン１の運転状態に応じて開閉制御される。
【００２５】
図３（ａ）は蒸発燃料を吸気通路６に供給する運転領域の例を示す図である。同図の例では、エンジン１の負荷、回転数が高負荷又は高回転数の場合を除き、蒸発燃料供給領域（パージ領域）が設定されている。なお、エンジン１の負荷としては例えばエアフローメータ６０１の検出結果に基づく吸気充填率とすることができる。また、同図の例では蒸発燃料供給領域において、エンジン１の負荷と回転数が相対的に高負荷又は高回転数の領域では供給量を小（燃焼室３１への燃料の総供給量の１０％未満とし、相対的に低負荷又は低回転数の領域では供給量を大（燃焼室３１への燃料の総供給量の２５〜４５％としている。蒸発燃料の供給量はパージ弁９３の開閉制御により制御される。
【００２６】
制御装置Ａは、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０４とを備える。ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２に記憶された制御プログラムを実行してエンジン１を制御する。ＲＯＭ１０２にはＣＰＵ１０１が実行するプログラムの他、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量等がエンジン１の運転状態に応じて設定された情報を記憶する。ＲＡＭ１０３には一時的なデータが記憶される。なお、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３としては他の記憶手段でもよい。
【００２７】
Ｉ／Ｆ１０４には、水温センサ２０１、ノックセンサ２０２、クランク角センサ４０１、エアフローメータ６０１、空燃比センサ７０１、アクセルペダルセンサ１１、の検出結果が入力され、ＣＰＵ１０１がこれらを読み込むことができる。また、ＣＰＵ１０１からの制御命令はＩ／Ｆ１０４を介して、点火プラグ３６、燃料噴射弁３７、スロットル弁６２、パージ弁９３に出力される。
【００２８】
図２は制御装置ＡのＣＰＵ１０１が実行する処理の例を示すフローチャートである。同図の例は点火プラグ３６による点火、燃料噴射弁３７による燃料噴射に関わる処理を示す。
【００２９】
Ｓ１では各センサの検出結果を取得する。Ｓ２では燃料噴射弁３７から噴射する燃料の噴射量を、まず、基本燃料噴射量として設定する。負荷（エアフローメータ６０１の検出結果に基づく吸気充填率）、クランク角センサ４０１の検出結果に基づくエンジン回転数、水温センサ２０１の検出結果に基づくエンジン温度、空燃比センサ７０１の検出結果に基づく空燃比、といったエンジン１の運転状態に基づき、ＲＯＭ１０２に記憶された情報を読み出して設定する。
【００３０】
Ｓ３では、燃焼室３１内に供給される蒸発燃料の供給量を算出する。蒸発燃料の供給量は、例えば、空燃比センサ７０１の検出結果に基づき推定する。Ｓ４ではＳ２で設定した燃料噴射弁３７から噴射する燃料の噴射量を補正する。ここではＳ３で算出した蒸発燃料の供給量に応じて噴射量を減量補正する。補正後の噴射量を最終噴射量とすると、（最終噴射量）＝（Ｓ２で設定した基本燃料噴射量）−（Ｓ３で算出した蒸発燃料の供給量）である。
【００３１】
Ｓ５では、点火プラグ３６の点火時期、燃料噴射弁３７からの燃料の噴射時期を、それぞれ基本点火時期、基本噴射時期として設定する。基本点火時期、基本噴射時期は、それぞれ、負荷（エアフローメータ６０１の検出結果に基づく吸気充填率）、クランク角センサ４０１の検出結果に基づくエンジン回転数、水温センサ２０１の検出結果に基づくエンジン温度、空燃比センサ７０１の検出結果に基づく空燃比、といったエンジン１の運転状態に基づき、ＲＯＭ１０２に記憶された情報を読み出して設定する。
【００３２】
Ｓ６では、Ｓ２で設定した基本燃料噴射量に対する蒸発燃料の供給量の割合を示す指標値を算出する。指標値は、ここでは、（Ｓ３で算出した蒸発燃料の供給量）／（Ｓ２で設定した基本燃料噴射量）×１００（％）である。しかし、指標値は、蒸発燃料の供給量の割合を指標できれば足りるので、例えば、（Ｓ４で設定した最終噴射量）／（Ｓ２で設定した基本燃料噴射量）としてもよい。
【００３３】
Ｓ７では、Ｓ７で設定した点火プラグ３６の点火時期、燃料噴射弁３７からの燃料の噴射時期を補正する。ここでは、Ｓ６で算出した指標値に応じて、エンジン１におけるノッキングの発生を抑制するようにこれらを補正する。具体的には、点火プラグ３６の点火時期については、Ｓ６で算出した指標値（（Ｓ３で算出した蒸発燃料の供給量）／（Ｓ２で設定した基本燃料噴射量）×１００）が相対的に増加するにつれて点火時期を遅角補正する。また、燃料噴射弁３７の噴射時期については、上記指標値が相対的に増加するにつれて点火時期を進角補正する。
【００３４】
＋を進角側、−を遅角側として、補正後の点火時期を最終点火時期とすると、（最終点火時期）＝（Ｓ５で設定した基本噴射時期）−（遅角補正量）である。また、補正後の燃料噴射時期を最終燃料噴射時期とすると、＋を進角側、−を遅角側とすると、（最終点火時期）＝（Ｓ５で設定した基本噴射時期）＋（進角補正量）である。
【００３５】
点火時期の遅角補正量、燃料噴射時期の進角補正量はＲＯＭ１０２に予め情報を格納しておき、設定することができる。図３（ｂ）は点火時期の遅角補正量を示すテーブルを示す図であり、指標値の増加に伴って遅角補正量が増大するように遅角補正量が設定されている。また、図３（ｃ）は燃料噴射時期の進角補正量を示すテーブルを示す図であり、指標値の増加に伴って進角補正量が増大するように進角補正量が設定されている。なお、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す各テーブルは、エンジン１の運転状態、例えば、負荷、エンジン回転数に応じて、それぞれ補正量を設定するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、上記指標値に応じて点火プラグ３６の点火時期及び燃料噴射弁３７の燃料噴射時期の双方を補正するようにしているが、いずれか一方でもよい。また、ノッキングの抑制に効果がある他の制御内容を補正するようにしてもよい。
【００３７】
Ｓ８では、Ｓ７で補正した噴射時期の到来がクランク角センサ４０１により検出されると、燃料噴射弁３７からＳ４で設定した最終噴射量だけ噴射する。また、Ｓ９では、Ｓ７で補正した点火時期の到来がクランク角センサ４０１により検出されると、点火プラグ３６により燃焼室３１内の混合気を点火する。以上により、一単位の処理が終了する。なお、点火プラグ３６の点火時期については、Ｓ７での補正に加えて、ノックセンサ２０２の検出結果に応じて、公知の手法により進角・遅角補正を行なうことができる。
【００３８】
このように本実施形態では、前記指標値に応じてエンジン１の制御内容を補正することにより、蒸発燃料の供給により燃料噴射弁３７から噴射する燃料を減量補正することに伴う、ノッキングの発生を抑制できる。特に、本実施形態では上記指標値により示される蒸発燃料の供給量の増加に伴い、点火時期を遅角補正することでノッキングの発生を抑制できる。また、蒸発燃料の供給量の増加に伴い、噴射時期を進角補正することで燃料噴射弁３７から噴射される燃料と吸気との混合時間の増加により両者の混合が促進され、火炎伝播速度が向上することにより、ノッキングの発生を抑制できる。
【００３９】
特に、本実施形態のように、筒内噴射の場合では、気化潜熱による吸気の冷却効果が高いことから、そのような冷却効果によるノッキングの発生抑制を前提として、上述した基本点火時期、基本噴射時期といったエンジン１の基本制御内容が設定される。したがって、蒸発燃料の供給による吸気の冷却効果の低下の影響が大きいところ、本実施形態によれば、上記指標値に応じてこれらを補正することで、当該吸気の冷却効果の低下に伴う、ノッキングの発生を抑制できる。
【００４０】
＜第２実施形態＞
上記実施形態では、エンジン１にノッキングが実際に発生しているか否かに関わらず、上記指標値に応じた制御内容（点火時期、噴射時期）の補正を行なったが、実際にノッキングが発生した場合にのみ、上記指標値に応じた制御内容の補正を行なうようにしてもよい。図４は制御装置ＡのＣＰＵ１０１が実行する処理の他の例を示すフローチャートである。同図の例も点火プラグ３６による点火、燃料噴射弁３７による燃料噴射に関わる処理を示す。図２と同じ処理については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
Ｓ１１ではＳ１で取得したノックセンサ２０２の検出結果に基づき、ノッキングが検出されたか否かを判定する。該当する場合はＳ６へ進み、該当しない場合はＳ８へ進む。Ｓ６では上記指標値を算出する。Ｓ１２ではＳ６で算出した指標値が予め定めた閾値を超えているか否かを判定する。閾値は、特にノッキングの発生に影響を与える蒸発燃料の供給量を実験により求めることにより定めることができ、例えば３０％程度である。該当する場合はＳ７へ進み、点火時期、噴射時期を補正する。該当しない場合はＳ８へ進む。
【００４２】
このように本実施形態では、エンジン１にノッキングが実際に発生している場合に、上記指標値に基づきエンジン１の制御内容を補正するので、不必要に制御内容が補正されることを防止できる。また、本実施形態の場合、更に、上記指標値が予め定めた閾値を超えている場合に、上記指標値に基づきエンジン１の制御内容を補正するので、ノッキングの発生が蒸発燃料の供給量の増加に起因する場合にのみ、制御内容が補正され、不必要に制御内容が補正されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置Ａを適用した、エンジン１の制御システム図である。
【図２】制御装置ＡのＣＰＵ１０１が実行する処理の例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は蒸発燃料を吸気通路６に供給する運転領域の例を示す図、（ｂ）は点火時期の遅角補正量を示すテーブルを示す図、（ｃ）は燃料噴射時期の進角補正量を示すテーブルを示す図である。
【図４】制御装置ＡのＣＰＵ１０１が実行する処理の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  制御装置
１  エンジン
８  燃料タンク
９  蒸発燃料供給装置
３１  燃焼室
３４  吸気弁
３６  点火プラグ
３７、３７’  燃料噴射弁
【図１】
2008223500.tif 000003
【図２】
2008223500.tif 000004
【図３】
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【図４】
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