(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制御弁を介して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補正手段と、前記エンジンにノッキングが発生しているか否かを判定するノッキング判定手段と、前記判定手段によりノッキングが発生していると判定された場合、前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御する制御弁制御手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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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制御弁を介して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補正手段と、
前記エンジンにノッキングが発生しているか否かを判定するノッキング判定手段と、
前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定された場合、前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御する制御弁制御手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
更に、
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を備え、
前記制御弁制御手段は、
前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定され、かつ、前記指標値が予め定めた条件を満たした場合に前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御す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】
前記制御弁制御手段は、
前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定され、かつ、前記エンジンの運転状態が、ノッキングが発生し易い運転領域として予め定めた運転領域に属している場合に前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御す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制御弁を介して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補正手段と、前記エンジンにノッキングが発生しているか否かを判定するノッキング判定手段と、前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定された場合、前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御する制御弁制御手段と、を備えたことを特徴とする制御装置が提供される。
【０００８】
本発明の制御装置では、前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定されると、前記蒸発燃料の供給量が減量される。これにより、ノッキングが発生した場合には、前記補正手段による、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の減量補正量が小さくなり、当該燃料の気化潜熱による吸気の冷却効果が向上する。よって、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。
【０００９】
本発明においては、更に、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を備え、前記制御弁制御手段は、前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定され、かつ、前記指標値が予め定めた条件を満たした場合に前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御する構成としてもよい。
【００１０】
この構成によれば、ノッキング発生の原因が蒸発燃料の供給に起因する場合にのみ、蒸発燃料の供給量が減量され、蒸発燃料の供給量が不必要に減量されることを防止できる。
【００１１】
また、本発明においては、前記制御弁制御手段は、前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定され、かつ、前記エンジンの運転状態が、ノッキングが発生し易い運転領域として予め定めた運転領域に属している場合に前記蒸発燃料の供給量が減量されるように前記制御弁を制御する構成としてもよい。
【００１２】
この構成によれば、ノッキング発生の原因が蒸発燃料の供給に起因する場合にのみ、蒸発燃料の供給量が減量され、蒸発燃料の供給量が不必要に減量されることを防止できる。
【００１３】
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。
【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】
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蒸発燃料の流量を制御する。流量制御の方式としては、例えば、開弁度の制御、若しくは、開弁時間のデューティ制御が挙げられる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、並びに、パージ弁９３の流量制御に関わる処理を示す。
【００２８】
Ｓ１では各センサの検出結果を取得する。Ｓ２ではパージ弁９３から供給する蒸発燃料の流量の基本制御量を設定する。基本制御量はエンジン１の運転状態に応じて設定する。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。
【００２９】
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。
【００３０】
Ｓ３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。基本燃料噴射量は、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。
【００３１】
Ｓ４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。Ｓ５ではＳ３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Ｓ４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）＝（Ｓ３で設定した基本燃料噴射量）−（Ｓ４で算出した蒸発燃料の供給量）である。
【００３２】
Ｓ６では、点火プラグ３６の基本点火時期を、Ｓ７では燃料噴射弁３７からの燃料の噴射時期をそれぞれ設定する。基本点火時期、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。
【００３３】
Ｓ８では、Ｓ１で取得したノックセンサ２０２の検出結果に基づき、エンジン１にノッキングが発生しているか否かを判定する。ノッキングが発生している場合はＳ９へ進み、発生していない場合はＳ１９へ進む。Ｓ９では点火時期の補正量を更新する。ここでは、前回の処理で設定された点火時期の補正量を遅角補正する。なお、点火時期の補正量には進角側、遅角側にそれぞれ限界値が予め定められ、当該限界値の範囲内で補正量が更新される。Ｓ１０では、Ｓ６で設定した基本点火時期をＳ９で更新した補正量に基づき補正し、最終点火時期を設定する。
【００３４】
Ｓ１９では点火時期の補正量を更新する。ここでは、前回の処理で設定された点火時期の補正量を進角補正する。Ｓ２０では、Ｓ６で設定した基本点火時期をＳ１９で更新した補正量に基づき補正し、最終点火時期を設定する。
【００３５】
Ｓ１１乃至Ｓ１５では、Ｓ２で設定したパージ弁９３の基本制御量の補正に関わる処理を行なう。まず、Ｓ１１ではＳ９で更新された点火時期の補正量、つまり、遅角補正量が予め定めた閾値αを超えたか否かを判定する。該当する場合はＳ１２へ進み、該当しない場合はＳ１６へ進む。閾値αは、例えば、遅角補正量の限界値の８０％程度に定めることができる。このような判定を行なうのは、ノッキングの発生原因が蒸発燃料の供給に起因するものである場合にのみ、パージ弁９３の基本制御量を補正するためである。
【００３６】
Ｓ１２では、エンジン１の運転状態が、予め定めた運転領域（ノック運転領域）に属しているか否かを判定する。該当する場合はＳ１３へ進み、該当しない場合はＳ１６へ進む。ノック運転領域は、蒸発燃料の供給に起因してノッキングが発生し易いエンジン１の運転領域を意味し、予め実験等により設定される。図３（ａ）はノック運転領域の設定例を示しており、エンジン１が比較的低負荷・低回転数の運転領域に設定されている。このような判定を行なうのも、ノッキングの発生原因が蒸発燃料の供給に起因するものである場合にのみ、パージ弁９３の基本制御量を補正するためである。
【００３７】
Ｓ１３では、Ｓ３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、（Ｓ４で算出した蒸発燃料の供給量）／（Ｓ３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、（Ｓ５で設定した最終噴射量）／（Ｓ３で設定した基本燃料噴射量）としてもよい。
【００３８】
Ｓ１４では、Ｓ１３で算出した指標値が予め定めた条件を満たしているか否かを判定する。該当する場合はＳ１５へ進み、該当しない場合はＳ１６へ進む。本実施形態の場合、Ｓ３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が予め定めた閾値を超えた場合を条件としており、指標値（（Ｓ４で算出した蒸発燃料の供給量）／（Ｓ３で設定した基本燃料噴射量）×１００（％））＞閾値βを条件としている。
【００３９】
閾値β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。このような判定を行なうのも、ノッキングの発生原因が蒸発燃料の供給に起因するものである場合にのみ、パージ弁９３の基本制御量を補正するためである。
【００４０】
Ｓ１５では、Ｓ２で設定したパージ弁９３の基本制御量を、蒸発燃料の供給量が減量されるように補正する。減量補正量は種々の算出方式を採用できるが、例えば、図３（ｂ）に示すように、Ｓ１３で設定した指標値の増加に伴い、減量補正量が増加するように定めることがことができる。
【００４１】
Ｓ１６では、Ｓ２で設定した基本制御量又はＳ１５での減量補正後の制御量によりパージ弁９３の制御を実行する。Ｓ１５でパージ弁９３の制御量が減量補正された場合には、燃焼室３１内に供給される蒸発燃料が減量する。このため、次回以降の図２の処理において、Ｓ５で設定される最終燃料噴射量が増量し、その気化潜熱による吸気の冷却効果の向上によりノッキングの発生が抑制されることになる。
【００４２】
Ｓ１７では、Ｓ７で設定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Ｓ５で設定した最終噴射量だけ噴射する。また、Ｓ１８では、Ｓ１０又はＳ２０で設定した最終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。
【００４３】
このように本実施形態では、ノッキングが発生していると判定されると、蒸発燃料の供給量が減量される。これにより、ノッキングが発生した場合には、燃料噴射弁３７から噴射される燃料の減量補正量が小さくなり、当該燃料の気化潜熱による吸気の冷却効果が向上する。よって、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することができる。
【００４４】
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、噴射時期といったエンジン１の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、ノッキングの発生により蒸発燃料の供給量を減量補正することで、ノッキングの発生を抑制できる。
【００４５】
また、本実施形態では、ノッキングが発生していると判定され、かつ、Ｓ１１、Ｓ１２並びにＳ１４の各条件が成立している場合にのみ、蒸発燃料の供給量が減量される。これにより、ノッキング発生の原因が蒸発燃料の供給に起因する場合にのみ、蒸発燃料の供給量が減量され、蒸発燃料の供給量が不必要に減量されることを防止できる。なお、本実施形態では、Ｓ１１、Ｓ１２並びにＳ１４の各条件が成立している場合に、蒸発燃料の供給量を減量するようにしたが、これらのうち、少なくともいずれか一つを条件として、その条件の成立により蒸発燃料の供給量を減量するようにしてもよい。更に、ノッキングの発生のみを蒸発燃料の供給量を減量する条件としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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）はパージ弁９３の減量補正量の算出するテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
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
９３  パージ弁
【図１】
2008223502.tif 000003
【図２】
2008223502.tif 000004
【図３】
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