(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、アイドル運転状態での回転変動を抑制すると共に適正に蒸発燃料をパージ処理することでドライバビリティの向上を図る。【解決手段】エンジン１１のアイドル運転状態で、キャニスタ２４に捕集された蒸発燃料をパージするパージ実行条件が成立したら、蒸発燃料のベーパ濃度に基づいてオルタネータ３１の発電量（充電目標電圧）を設定する。この場合、ベーパ濃度が高いほど発電量が増加するように変更する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される発電機と、該発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記蒸発燃料のベーパ濃度を検出するベーパ濃度検出手段と、所定のパージ実行条件が成立したときに前記キャニスタに吸着された燃料を前記内燃機関の吸気通路へパージする燃料パージ手段とを具え、前記内燃機関がアイドル運転状態であるときに前記パージ実行条件が成立すると、前記ベーパ濃度検出手段が検出したベーパ濃度が高いときは低いときに比べて前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、前記ベーパ濃度検出手段が検出したベーパ濃度が高くなるのに伴って前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段を設け、該充電状態検出手段が検出したバッテリ充電量が少いときは多いときに比べて前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に搭載された発電機による発電量を制御する内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料タンクからの蒸散ガスを確実にパージしながら、内燃機関の回転変動を抑制するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、燃料タンクで発生した蒸発燃料を大気中へ放出させずに処理する蒸発燃料処理装置が搭載されている。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンクからの蒸発燃料を捕集するキャニスタを有し、このキャニスタ内部の吸着剤に蒸発燃料を一旦吸着させ、内燃機関の運転時に、吸気通路で発生する吸気負圧を利用して、キャニスタに捕集された蒸発燃料中の燃料成分（例えば、ＨＣ）をパージ通路を通じて吸気通路へパージして処理するものである。
【０００３】
そして、内燃機関の制御装置では、燃料タンクからの蒸発燃料のベーパ濃度が高いとき、その比率に応じて燃料噴射量を減少させるようにしている。しかし、内燃機関のアイドル運転状態では、低負荷であるために燃料噴射量が少ない上、蒸発燃料の処理量に応じた量を減少するため、実際の燃料噴射量が過少量となってしまう。このように燃料噴射量が過少量になると、燃焼安定性が損なわれて排気浄化効率が低下したり、燃料噴射装置が機能的に噴射できなくなってしまう。ここで、一般的に、最小燃料噴射量（最小噴射時間）が設定されており、制御装置は燃料噴射量が最小燃料噴射量よりも少なくなった場合には、蒸発燃料の処理量に拘らず、この最小燃料噴射量を噴射するようにしている。
【０００４】
ところで、内燃機関の燃費向上のために、摩擦損失の低減、アイドル運転時の燃焼改善、アイドル回転数の低回転化などを実現していくと、アイドル運転状態での要求空気量が低下し、基準となる燃料噴射量が減少し、この基準燃料噴射量と前述した最小燃料噴射量とが近似して余裕度が小さくなってしまう。このようにアイドル運転状態では、燃料噴射量の余裕度が小さいため、蒸発燃料処理装置は、キャニスタに捕集された蒸発燃料を所定量だけ適正にパージ処理することができなくなってしまう。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１では、アイドル運転時において、燃料タンクからの蒸発燃料が多いときには、アイドル回転数を通常より高く設定することで、吸入空気量を増大してパージ量を増大するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−０１３４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内燃機関には、バッテリへの充電、各種電気装置への電力供給などのために、発電機としてオルタネータが搭載されている。このオルタネータは、ベルト等を介して内燃機関のクランクシャフトに駆動連結されており、内燃機関の作動に伴って駆動回転して発電する。そして、このオルタネータの発電量が制御装置によって制御され、内燃機関の運転状態、つまり、車両定常走行、加速走行、減速走行、各種電気装置の使用状態などにより、その充電電圧を変更するようにしている。
【０００８】
そして、内燃機関のアイドル運転状態では、各種のパラメータが変動しやすいため、微小ではあるが回転変動が発生する。また、オルタネータは、その発電量（充電電圧）が内燃機関の運転状態に応じて変更されるために、アイドル運転などの低回転領域では発電量の変動が発生する。そして、この回転変動と発電量の変動がオルタネータの発電フリクションとなり、内燃機関の発生トルクは、内燃機関のフリクションとこのオルタネータの発電フリクションとの合計値に近似したものとなる。そのため、オルタネータの発電フリクションが変動すると、内燃機関の発生トルク、つまり、吸入空気量や燃料噴射量がばらついてしまい、内燃機関に回転変動が発生し、ドライバビリティが悪化してしまうという問題がある。
【０００９】
そして、内燃機関のアイドル運転状態で、吸入空気量や燃料噴射量がばらついてしまうと、蒸発燃料処理装置では、キャニスタに捕集された蒸発燃料を適正に吸気通路へパージすることができず、蒸発燃料の安定した処理ができなくなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、アイドル運転状態での回転変動を抑制すると共に適正に蒸発燃料をパージ処理することでドライバビリティの向上を図った内燃機関の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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関により駆動される発電機と、該発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記蒸発燃料のベーパ濃度を検出するベーパ濃度検出手段と、所定のパージ実行条件が成立したときに前記キャニスタに吸着された燃料を前記内燃機関の吸気通路へパージする燃料パージ手段とを具え、前記内燃機関がアイドル運転状態であるときに前記パージ実行条件が成立すると、前記ベーパ濃度検出手段が検出したベーパ濃度が高いときは低いときに比べて前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の制御装置では、前記ベーパ濃度検出手段が検出したベーパ濃度が高くなるのに伴って前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段を設け、該充電状態検出手段が検出したバッテリ充電量が少いときは多いときに比べて前記発電機の発電量が増加するように制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関のアイドル運転状態でパージ実行条件が成立すると、蒸発燃料のベーパ濃度が高いときは低いときに比べて発電機の発電量が増加するように制御するので、発電機の発電フリクションが一定となって内燃機関の回転変動を抑制することができると共に、適正に蒸発燃料をパージ処理することができ、ドライバビリティを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例にかかる内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の制御装置による充電制御のフローチャート、図３は、本実施例の内燃機関の制御装置によるパージ制御のフローチャート、図４は、本実施例の内燃機関の制御装置にて燃料ベーパ濃度に対する充電目標電圧を表すグラフである。
【００１７】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１１は、火花点火式のガソリンエンジンである。このエンジン１１にて、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が締結されており、このシリンダブロック１２に形成されたシリンダボア１４にピストン１５が上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１５はコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトに連結されている。
【００１８】
燃焼室１６は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１５により構成されており、燃焼室１６の両側には吸気ポート１７及び排気ポート１８が連通しており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の下端部が位置している。従って、この吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１７と燃焼室１６、この燃焼室１６と排気ポート２０とを開閉することができる。そして、吸気ポート１７には吸気管２１が連結され、その入口部にエアクリーナ２２が装着されると共に、その下流側に電子スロットルバルブ２３が装着されている。また、吸気管２１には電子スロットルバルブ２３をバイパスするバイパス通路５１が設けられており、このバイパス通路５１にはエンジン１１のアイドル回転数を制御するために電子スロットルバルブ２３の全閉時の吸気量を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）５２が設けられている。一方、排気ポート２０には排気管２４が連結され、下流部に触媒装置２５が装着されている。
【００１９】
そして、吸気管２１には、吸気ポート１７に燃料としてのガソリンを噴射するインジェクタ２６が装着されており、このインジェクタ２６には、燃料供給管２７を介して燃料噴射ポンプ２８及び燃料タンク２９が連結されている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室１６の上方に位置して点火プラグ３０が装着されている。
【００２０】
また、エンジン１１には、電動機としてオルタネータ３１が装着されており、このオルタネータ３１にはバッテリ３２が電気的に接続されており、オルタネータ３１は、エンジン１１の運転状態やバッテリ３２の充電状態に応じてその発電機能制御される。即ち、エンジン１１のクランクシャフトとオルタネータ３１の回転軸とは、プーリ及びベルトを介して駆動連結されており、エンジン１１の駆動に伴ってオルタネータ３１が稼動することで発電が開始され、発電した電力は各種電気装置により消費されるか、バッテリ３２に蓄電される。
【００２１】
また、燃料タンク２９はベーパ通路３３を介してキャニスタ３４が連結されており、このキャニスタ３４はパージ制御バルブ３５を有するパージ通路３６を介して吸気管２１における電子スロットルバルブ２３の下流側に連結されている。このキャニスタ３４は燃料タンク２９内で発生した蒸発燃料（ＨＣなどの有害物質）を一時的に貯めておき、エンジン１１が始動しているときに吸気負圧により吸気管２１に吸入させてパージ処理するものである。
【００２２】
そして、車両にはエンジン１１などを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３７が設けられ、このＥＣＵ３７はこのエンジン１１の総合的な制御を行う。即ち、エンジン１１には、各気筒の所定のクランク位置で所定の信号を出力するクランクポジションセンサ３８が設けられ、ＥＣＵ３７は、クランクポジションセンサ３８からこの信号を受けてエンジン回転数Ｎｅを算出することができる。また、電子スロットルバルブ２３には、スロットル開度θSや全閉状態（アイドル状態）を検出するスロットルポジションセンサが内蔵され、電子スロットルバルブ２３の上流側には吸入空気量ＱAを検出するエアフローメータ３９が取付けられている。更に、アクセルペダルには、アクセル開度θAを検出するアクセルポジションセンサ４０が装着されており、エンジン１１には、エンジン冷却水温Ｋを検出する水温センサ４１が装着されている。そして、このエンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θS、吸入空気量ＱA、アクセル開度θA、エンジン冷却水温ＫがＥＣＵ３７に出力される。
【００２３】
従って、ＥＣＵ３７は、検出したエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量ＱA、スロットル開度θS及びアイドル信号、アクセル開度θA、エンジン冷却水温Ｋなどのエンジン１１の運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ２６点火プラグ３０などを制御可能となっている。具体的には、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量ＱAに基づいて燃料噴射量が設定され、スロットル開度θS、アクセル開度θA、エンジン冷却水温Ｋなどの運転状態変化に基づいて補正される。
【００２４】
また、本実施例にて、キャニスタ３４には燃料タンク２９内で発生した蒸発燃料が吸着されており、ＥＣＵ３７は、エンジン１１の駆動時に、所定のパージ実行条件が成立すると、パージ制御バルブ３５をデューティ比制御し、この蒸発燃料をパージ通路３６を介して吸気管２１にパージする。この場合、パージ通路３６には、蒸発燃料のベーパ濃度を検出するベーパ濃度センサ（ベーパ濃度検出手段）４２が装着されており、ＥＣＵ３７は、このベーパ濃度センサ４２が検出した蒸発燃料のベーパ濃度に応じて燃料噴射量が減少するように補正している。また、多くのエンジンでは、ベーパ濃度センサ４２がなくても、排気管２４内に配置された酸素濃度センサの検出信号に基づいてベーパ濃度を算出するようにしている。
【００２５】
更に、オルタネータ３１は、その発電量が制御可能であり、ＥＣＵ３７は、エンジン１１の運転状態（定常走行状態、加速走行状態、減速走行状態、各種電気装置の使用状態）により、その充電目標電圧（エンジン負荷）を変更するようにしている。このとき、ＥＣＵ３７は、エンジン１１がアイドル運転状態であるときに、所定のパージ実行条件が成立すると、ベーパ濃度センサ４２が検出したベーパ濃度に基づいてオルタネータ３１の充電目標電圧（発電量）を設定するようにしている。ここでは、ベーパ濃度が高いときは低いときに比べてオルタネータ３１の充電目標電圧が高くなるように（発電量が増加するように）制御している。また、バッテリ３２には、その充電量（バッテリ充電状態）を検出する充電量センサ（充電状態検出手段）４３が装着されており、ＥＣＵ３７は、充電量センサ４３が検出したバッテリ充電量に基づいて充電目標電圧を変更するようにしている。ここでは、バッテリ充電量が少いときは多いときに比べてオルタネータ３１の充電目標電圧が高くなるように（発電量が増加するように）制御している。なお、ベーパ濃度及びバッテリ充電量に応じたオルタネータ３１の充電目標電圧の変更は、連続的に変更するように制御しても、また、段階的に変更するように制御しても良い。
【００２６】
即ち、エンジン１１のアイドル運転状態で、蒸発燃料のベーパ濃度が高くなると、オルタネータ３１の充電目標電圧が高くなるように制御するため、このオルタネータ３１の発電フリクションが大きくなってエンジン回転数が低下してしまう。ＥＣＵ３７は、スロットル開度θS及びアイドル信号に基づいて、電子スロットルバルブ２３及びＩＳＣバルブ５２を制御し、エンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数になるようにフィードバック制御している。従って、オルタネータ３１の発電フリクションが大きくなってエンジン回転数が低下する場合には、ＩＳＣバルブ５２を制御してアイドル時の吸入空気量を増加することで、エンジン回転数Ｎｅを目標エンジン回転数に維持することができる。この場合、吸入空気量が増加すると、燃料噴射量も増加するため、最小燃料噴射量に対する余裕度を拡大することができる。
【００２７】
ここで、本実施例の内燃機関の制御装置による充電制御を図２のフローチャートに基づいて説明すると共に、パージ制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
オルタネータ３１の充電制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ３７は、ベーパ濃度センサ４２が検出した蒸発燃料のベーパ濃度を読み込むと共に、充電量センサ４３が検出したバッテリ充電量を読み込む。そして、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６にて、エンジン１１の運転状態をエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量ＱA、スロットル開度θS、アクセル開度θA、エンジン冷却水温Ｋ、車速などにより判定し、この判定結果に基づいてオルタネータ３１の充電目標電圧を設定する。
【００２９】
即ち、ステップＳ１２では、エンジン１１が定常走行中であるかを判定し、定常走行中であれば、ステップＳ１３に移行し、ここで、定常走行時におけるオルタネータ３１の充電目標電圧を算出する。一方、ステップＳ１２で、エンジン１１が定常走行中でなければ、ステップＳ１４で、エンジン１１が減速走行中であるかを判定し、減速走行中であれば、ステップＳ１５に移行し、ここで、減速走行時におけるオルタネータ３１の充電目標電圧を算出する。また、ステップＳ１４で、エンジン１１が減速走行中でなければ、ステップＳ１６で、エンジン１１がアイドリング中であるかを判定し、アイドリング中でなければ、ステップＳ１７に移行し、ここで、加速走行時におけるオルタネータ３１の充電目標電圧を算出する。
【００３０】
そして、ステップＳ１６で、エンジン１１がアイドリング中であると判定されたら、ステップＳ１８に移行し、ここで、アイドリング時におけるオルタネータ３１の充電目標電圧を算出する。即ち、ＥＣＵ３７は、図４に表すマップ（グラフ）を有しており、まず、充電量センサ４３が検出したバッテリ充電量に対して、充電状態「弱」「中」「強」のいずれかのグラフが選択される。次に、選択された充電状態のグラフにて、ベーパ濃度センサ４２が検出したベーパ濃度に対するオルタネータ３１の充電目標電圧が設定される。
【００３１】
従って、ステップＳ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１８にて、エンジン１１の運転状態に応じたオルタネータ３１の充電目標電圧が設定されると、ステップＳ１９では、充電目標電圧が充電目標値に変換され、ステップＳ２０にて、オルタネータ３１にこの充電目標値を出力して制御する。
【００３２】
一方、蒸発燃料のパージ制御において、図３に示すように、ステップ２１にて、蒸発燃料のパージ実行条件の判定を行い、ステップＳ２２でこのパージ実行条件が成立すると、これを許可してステップＳ２３に移行する。このステップＳ２３にて、ベーパ濃度センサ４２が検出した検出値に基づいてベーパ濃度を計算し、ステップＳ２４でパージ率を計算し、ステップＳ２５で、ガード処理、つまり、算出したパージ率が所定の領域内あるかどうかを確認し、領域外であるときにはその上限値あるいは下限値を設定する。そして、ステップＳ２６にて、算出したパージ率に対するパージ制御バルブ３５における駆動パルスのＤｕｔｙ比を設定して出力する。すると、キャニスタ３４に捕集された蒸発燃料は、パージ制御バルブ３５の開度（Ｄｕｔｙ比）に応じた量だけパージ通路３６を介して吸気管２１に吸入されてパージ処理される。なお、ステップＳ２２で、パージ実行条件が成立せずに許可されなかったときは、ステップＳ２７に移行してＤｕｔｙ比を０として終了、つまり、パージ処理は実施しない。
【００３３】
このようにオルタネータ３１の充電制御により、エンジン１１の運転状態に応じてその充電目標電圧が変更され、蒸発燃料のパージ処理により、蒸発燃料のベーパ濃度に応じて燃料噴射量が補正されている。そのため、エンジン１１のアイドル状態で蒸発燃料のパージ処理を行う場合、オルタネータ３１の発電フリクションの変動がエンジン１１の回転に悪影響を与え、回転変動が発生しやすい。
【００３４】
ところが、本実施例では、ＥＣＵ３７は、エンジン１１のアイドル運転状態で、このときの蒸発燃料のベーパ濃度に基づいてオルタネータ３１の充電目標電圧を設定、つまり、固定値としている。そのため、オルタネータ３１の発電量の変動が低減することで、発電フリクションの変動を抑制し、エンジン１１の回転変動を低減することができる。
【００３５】
従って、エンジン１１のアイドル運転状態での回転変動が低減することから、吸入空気量や燃料噴射量のばらつきがなくなり、蒸発燃料のパージ率を一定として、キャニスタ３４に捕集された蒸発燃料を吸気通路２７へ所定量パージすることができ、蒸発燃料を安定してパージ処理することができる。そして、ＥＣＵ３７は、エンジン１１のアイドル運転状態で、蒸発燃料のベーパ濃度が高くなる程にオルタネータ３１の充電目標電圧を高く設定しており、発電フリクションと釣り合うようにＩＳＣ（アイドルスピードコントロールブ）が吸入空気量を増加するため、最小燃料噴射量に対する余裕度が拡大し、パージ処理量を増加することができ、捕集した蒸発燃料を確実にパージすることができる。
【００３６】
また、ＥＣＵ３７は、バッテリ３２の充電量（バッテリ充電状態）に基づいてオルタネータ３１の充電目標電圧を変更しており、バッテリ３２の充電量が低いときには、より高い充電目標電圧を設定することとなり、バッテリ３２に負担をかけることなく、蒸発燃料を確実にパージ処理することができる。
【００３７】
このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、エンジン１１のアイドル運転状態で、キャニスタ２４に捕集された蒸発燃料のパージ実行条件が成立すると、蒸発燃料のベーパ濃度に基づいてオルタネータ３１の発電量（充電目標電圧）を設定している。
【００３８】
従って、オルタネータ３１の発電量の変動が低減して発電フリクションの変動を抑制することで、エンジン１１の回転変動を低減することができる。また、エンジン１１の吸入空気量や燃料噴射量のばらつきをなくし、キャニスタ３４に捕集された蒸発燃料を適正量パージ処理することで、蒸発燃料を安定してパージ処理することができる。その結果、エンジン１１のドライバビリティを向上することができる。
【００３９】
また、エンジン１１のアイドル運転状態では、蒸発燃料のベーパ濃度が高くなる程、オルタネータ３１の充電目標電圧を高く設定している。従って、発電フリクションの増加に比例してこれに釣り合うようにＩＳＣが吸入空気量を増加するため、最小燃料噴射量に対する余裕度が拡大し、パージ処理量を増加することができ、捕集した蒸発燃料を確実にパージすることができる。
【００４０】
更に、バッテリ３２の充電量（バッテリ充電状態）に基づいてオルタネータ３１の充電目標電圧を変更している。従って、バッテリ３２の充電量が低いときには高い充電目標電圧を設定し、充電量が高いときには低い充電目標電圧を設定することとなり、バッテリ３２に負担をかけることなく、蒸発燃料を確実にパージ処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる内燃機関の制御装置は、内燃機関のアイドル運転状態に蒸発燃料をパージするときには、そのベーパ濃度に基づいて発電機の発電量を設定するものであり、発電機及びキャニスタが装着された内燃機関に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例にかかる内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】本実施例の内燃機関の制御装置による充電制御のフローチャートである。
【図３】本実施例の内燃機関の制御装置によるパージ制御のフローチャートである。
【図４】本実施例の内燃機関の制御装置にて燃料ベーパ濃度に対する充電目標電圧を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１１  エンジン
２１  吸気管（吸気通路）
２６  インジェクタ
２９  燃料タンク
３１  オルタネータ（発電機）
３２  バッテリ
３４  キャニスタ
３５  パージ制御バルブ
３６  パージ通路
３７  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２  ベーパ濃度センサ（ベーパ濃度検出手段）
４３  充電量センサ（充電状態検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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