(57)【要約】【課題】パージの実行頻度を十分に確保できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ６４により変圧された駆動電圧が印加されることにより燃料を噴射するインジェクタ３６と、燃料タンク４６内で生じた気化燃料を吸気管２２に送るパージを行うパージ機構と、を備えたエンジン１４に適用され、インジェクタ３６で噴射する燃料量を、前記パージにより送られる燃料量の分だけ補正する制御装置（ＥＣＵ１２）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４による変圧の目標電圧を、燃料圧力が予め規定の基準値以上、かつ、前記パージが実行中という条件を満たす場合に、当該条件を満たさない場合よりも高くする。【選択図】図１
2016089765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧機により変圧された駆動電圧が印加されることにより燃料を噴射する燃料噴射機と、燃料タンク内で生じた気化燃料を吸気管に送るパージを行うパージ機構と、を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射機で噴射する燃料量を、前記パージにより送られる燃料量の分だけ補正する内燃機関の制御装置であって、
前記変圧機による変圧の目標電圧を、燃料圧力が予め規定の基準値以上、かつ、前記パージが実行中という条件を満たす場合に、当該条件を満たさない場合よりも高くする、
内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化燃料を吸気管に送るパージが可能な内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置が広く知られている。かかる燃料噴射制御装置の中には、燃料タンク内等で生じた気化燃料をキャニスタに吸着させておき、内燃機関の運転中にキャニスタから燃料を脱離させて吸気管内に吸入させるパージを行うものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定の条件を満たす場合（例えば、燃料タンクの内圧が基準値以上等）に、気化燃料を吸気通路に吸入させるパージを実行させる制御装置が開示されている。この制御装置では、パージを実行する際には、インジェクタから噴射する燃料量を、パージガスに含まれる気化燃料（ベーパ）量の分だけ、減量補正している。これにより、燃料を効率的に消費しつつ、気化燃料に起因する燃料臭を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インジェクタの燃料噴射量は、パージにより供給される気化燃料の分だけ、減量補正されるため、パージガスに含まれる気化燃料量が多ければ多い程、インジェクタの燃料噴射量は、小さくなる。ここで、インジェクタには、燃料噴射量のリニアリティを確保し得る最低限の噴射量（許容最低噴射量）がある。そのため、燃料噴射量が少ない場合や、パージガスに含まれる気化燃料量が多い場合にパージを行うと、インジェクタのリニアリティが確保できず、効率的な燃料消費が阻害される恐れがある。
【０００６】
そこで、一部では、パージ用に減量補正した後のインジェクタの燃料噴射量が、許容最低噴射量を下回る場合には、パージそのものを中止し、インジェクタの燃料噴射量が、過度に小さくなることを防いでいた。しかし、このようにパージそのものを中止した場合、燃料臭が発生し、ユーザに不快感を与える。特に、内燃機関に加えて回転電機も動力源として用いるハイブリッド車両では、内燃機関は、間欠停止されるため、パージの実行機会が少ない。かかるハイブリッド車両で、上述したパージの中止が頻発すると、気化燃料を消費するのが非常に困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、パージの実行頻度を十分に確保できる内燃機関の燃料噴射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】
本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、変圧機により変圧された駆動電圧が印加されることにより燃料を噴射する燃料噴射機と、燃料タンク内で生じた気化燃料を吸気管に送るパージを行うパージ機構と、を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射機で噴射する燃料量を、前記パージにより送られる燃料量の分だけ補正する内燃機関の制御装置であって、前記変圧機による変圧の目標電圧を、燃料圧力が予め規定の基準値以上、かつ、前記パージが実行中という条件を満たす場合に、当該条件を満たさない場合よりも高くする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料圧力が高く、かつ、パージ実行中の場合に、変圧機による変圧の目標電圧を高めに設定するため、燃料噴射機の許容最低噴射量を小さくすることができ、パージの中止を防止できる。その結果、パージの実行頻度を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態であるエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図２】燃料噴射制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】燃料噴射量と通電時間との関係を示す図である。
【図４】目標電圧の設定プロファイルの一例を示す図である。
【図５】目標電圧の設定プロファイルの一例を示す図である。
【図６】目標電圧の設定プロファイルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるエンジンシステム１０の構成を示す模式図である。このエンジンシステム１０は、動力源の一つとして車両に搭載されるもので、特に、動力源として回転電機およびエンジン１４の両方を搭載したハイブリッド車両に適した構成となっている。
【００１２】
エンジンシステム１０は、ＥＣＵ１２（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）およびエンジン１４を備える。ＥＣＵ１２は、エンジン１４の動作を制御するもので、燃料室への燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置として機能する。ＥＣＵ１２には、図示せぬＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどが設けられており、ＥＣＵ１２は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン１４を駆動させる。
【００１３】
エンジン１４は、シリンダ１６内において混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン１８の往復運動を、コネクティングロッド２０を介してクランクシャフト（図示せず）の回転運動に変換する。クランクシャフトの回転状態は、ＥＣＵ１２と電気的に接続されたクランクポジションセンサによって検出され、ＥＣＵ１２に常時把握される。
【００１４】
シリンダ１６内における燃料の燃焼に際し、空気は、吸気管２２を介して外部から吸入される。吸気管２２上には、吸入空気を浄化するエアクリーナ２６や、吸入空気量を計測するエアフローメータ２８が設けられている。また、吸気管２２には、吸入空気量を制御するスロットルバルブ３０も設けられている。
【００１５】
スロットルバルブ３０近傍には、当該スロットルバルブ３０の開度を検知するスロットルポジションセンサ３２が配設されている。また、不図示のアクセルペダルの踏込み量は、不図示のアクセルポジションセンサを介しＥＣＵ１２に電気的に入力される。スロットルバルブ３０には、ＥＣＵ１２からアクセルポジションセンサの出力に対応するスロットルバルブ３０の開度制御信号が与えられる。
【００１６】
スロットルバルブ３０を通過した吸入空気は、吸気管２２の一部として構成された吸気ポート２４に到達する。シリンダ１６内部の燃焼室と吸気ポート２４との連通状態は、吸気バルブ３４の開閉状態に応じて制御される。
【００１７】
吸気ポート２４には、燃料噴射機であるインジェクタ３６を介して燃料が噴射される。吸気ポート２４に到達した吸入空気は、インジェクタ３６から噴射された燃料と混合され、前述の混合気となる。インジェクタ３６は、この燃料噴射のために開閉駆動される弁体を有しており、この弁体は、ソレノイド等の電磁アクチュエータにより開閉される。インジェクタ３６は、ＥＣＵ１２と電気的に接続され、ＥＣＵ１２によってその噴射量（インジェクタ３６内の弁の開放時間）及び噴射タイミングが制御される構成となっている。
【００１８】
燃焼室における燃焼済みの混合気は、吸気バルブ３４の開閉に連動して開閉する排気バルブ３８を介して排気ポート４０に排気される。排気ポート４０は、排気管４２に連通する構成となっており、排気ガスは、排気管４２に設置された三元触媒（図示せず）により適宜浄化された後、最終的には車外へ排気される。なお、排気管４２には、空燃比を検出するための空燃比センサ４４が設置されている。空燃比センサ４４は、ＥＣＵ１２と電気的に接続されており、検出された空燃比は常にＥＣＵ１２によって把握される構成となっている。
【００１９】
インジェクタ３６には、燃料タンク４６から燃料が供給される。燃料タンク４６には、燃料が貯留されており、供給管４８を介してインジェクタ３６に燃料が供給される構成となっている。供給管４８上にはフィルタ５０が設けられており、燃料は濾過された後にインジェクタ３６へ供給される構成となっている。
【００２０】
インジェクタ３６からの燃料噴射量、ひいては、燃料噴射時間は、ＥＣＵ１２により制御される。具体的には、ＥＣＵ１２は、エアフローメータ２８により検出される吸入空気量Ｇａと、機関回転数Ｎｅとに基づいて機関一回転当りの吸入空気量を算出し、所望の空燃比を実現するための基本燃料噴射量（すなわち、燃料要求量）を算出する。そして、ＥＣＵ１２は、得られた基本燃料噴射量に基づいて、インジェクタ３６の燃料噴射時間を制御する。
【００２１】
燃料タンク４６には、燃料残量を検出する燃料センサ（図示せず）や、燃料タンク４６の内圧を検出する圧力センサ５２が設置されている。圧力センサ５２は、ＥＣＵ１２と電気的に接続されており、検出されたタンク内圧Ｐｔは、常にＥＣＵ１２によって把握される構成となっている。
【００２２】
燃料タンク４６には、さらに、ベーパの通路となるベーパ通路５４が接続されている。ベーパは、燃料タンク４６内で生じる気化燃料である。ベーパ通路５４の一端は、燃料タンク４６内部に、他端は、キャニスタ５６に、それぞれ接続されている。キャニスタ５６は、内部に図示せぬ活性炭等の吸着物質を備えており、ベーパ通路５４を介して流入したベーパがトラップされる構成となっている。キャニスタ５６には、外気と繋がる大気導入口５７が接続されている。さらに、キャニスタ５６には、吸気管２２のうちスロットルバルブ３０より下流位置へと繋がるパージ通路５８が接続されている。パージ通路５８には、パージ通路５８を流れるパージガスの流量を制御するパージＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）６０が設けられている。パージＶＳＶ６０は、ＥＣＵ１２と電気的に接続されており、ＥＣＵ１２によりデューティ駆動される構成となっている。
【００２３】
パージＶＳＶ６０が開弁されると、吸気管２２の負圧がパージ通路５８及びキャニスタ５６に導かれる。キャニスタ５６に負圧が導かれると、キャニスタ５６にトラップされたベーパが、キャニスタ５６に接続された大気導入口５７から導入される大気ととともに、パージガスとしてパージ通路５８を介して吸気管２２に送られる。つまり、このベーパ通路５４、キャニスタ５６、パージ通路５８、パージＶＳＶ６０等が、燃料タンク４６内で生じた気化燃料を吸気管２２に送るパージを行うパージ機構を構成する。なお、以下では、この気化燃料を吸気管２２に送る処理を「パージ」と呼ぶ。ＥＣＵ１２は、このパージが実行される場合、インジェクタ３６から噴射すべき燃料量を、パージガス中のベーパ量の分だけ減量補正する。
【００２４】
エンジン１４に設けられた各種バルブや、電動アクチュエータは、バッテリ６２からの電力により駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、このバッテリ６２の電圧を、各種バルブや電動アクチュエータに適した電圧に変圧する。例えば、インジェクタ３６の弁体を開閉する電磁アクチュエータや、パージＶＳＶ６０等は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４から出力される変圧後の電圧が印加されることにより駆動される。この変圧の目標値（目標電圧）は、ＥＣＵ１２により制御される。
【００２５】
以上の通り、本実施形態では、燃料タンク４６内で生じたベーパ（気化燃料）を吸気管２２に送るパージを実行している。このようにパージを実行するエンジンシステム１０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４による変圧の目標電圧を一定にしていると、パージの実行機会が十分に確保できないという問題があった。
【００２６】
すなわち、一般に、インジェクタ３６は、弁体に接続された電磁アクチュエータを駆動することで開閉され、燃料を噴射、または噴射停止する。燃料の噴射量は、電磁アクチュエータへの通電時間により制御され、通常、燃料噴射量は、通電時間（開弁時間）に比例する。しかしながら、弁体が全開、全閉位置に変位するとき、弁体がストッパや弁座に突き当たり、バウンドする。このため、弁体の開弁時間が短い領域では、開弁時間と噴射量の直線性が失われ、噴射量の精度が維持できない。図３は、インジェクタ３６への通電時間（開弁時間）と燃料噴射量との関係を示すイメージ図である。図３に示すように、通電時間（開弁時間）が一定以上（図示例ではＴＡＵｍｉｎ以上）になると、燃料噴射量は、通電時間に比例するものの、通電初期（開弁初期、ＴＡＵｍｉｎ未満）の間は、燃料噴射量は、非線形に変化し、通電時間に比例しない。この燃料噴射量が通電時間に比例し始める時間ＴＡＵｍｉｎは、「許容最小噴射時間」と呼ばれ、許容最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎにおける噴射量Ｑｍｉｎは、「許容最小噴射量」と呼ばれる。ＥＣＵ１２は、インジェクタ３６に指示する燃料噴射量（または燃料噴射時間）が、この許容最小噴射量Ｑｍｉｎ（または許容最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎ）を下回らないように調整する。なお、この許容最小噴射量Ｑｍｉｎおよび許容最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎは、燃料圧力が高い程、または、電磁アクチュエータへの印加電圧が高いほど、大きくなる。
【００２７】
ところで、既述した通り、パージを実行する場合には、インジェクタ３６から噴射する燃料量を、パージにより送られるベーパ量分だけ減量補正する。つまり、パージにより送られるベーパ量が増えれば増えるほど、インジェクタ３６から噴射する燃料量は、減少する。その結果、インジェクタ３６からの燃料噴射量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを下回る場合がある。かかる場合、ＥＣＵ１２は、パージを中止し、燃料噴射量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを下回らないようにする。
【００２８】
このように、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを考慮してパージを中止することで、インジェクタ３６からの燃料噴射量の直線性が保たれ、噴射量の精度が維持できる。しかしながら、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを考慮してパージを中止すると、パージの実行機会が少なくなり、ひいては、ベーパに起因する燃料臭が発生し、ユーザに不快感を与えるという問題があった。特に、エンジン１４を間欠停止させるハイブリッド車両では、パージの実行機会を十分に確保することが困難であった。
【００２９】
本実施形態では、こうした問題を避けるために、一定条件を満たす場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の変圧の目標値（目標電圧）を、高めに設定し、許容最小噴射量Ｑｍｉｎ（許容最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎ）を大きくしている。この制御に関して、図２を参照して説明する。図２は、ＥＣＵ１２による燃料噴射制御の流れを示すフローチャートである。
【００３０】
ＥＣＵ１２のメモリには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧として、二種類の値、すなわち、第一目標電圧Ｖｓと、当該第一目標電圧Ｖｓより大きい第二目標電圧Ｖｂを記憶している。また、ＥＣＵ１２のメモリには、燃料圧力の基準値である基準圧力Ｐｄも記憶されている。この二種類の目標電圧Ｖｓ，Ｖｂや基準圧力Ｐｄは、いずれも経験的に決定される値であり、その値は、エンジン１４や車両の仕様に応じて、適宜変更されてよい。
【００３１】
ＥＣＵ１２は、インジェクタ３６で燃料を噴射する際には、まず、吸入空気量や機関回転数Ｎｅ等に基づいて、所望の空燃比を実現するために必要な基本燃料噴射量を算出する（Ｓ１０）。次に、ＥＣＵ１２は、現在、パージが実行中か否かを確認する（Ｓ１２）。パージが実行中でない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧を、比較的小さい第一目標電圧Ｖｓに設定する（Ｓ２４）。これにより、消費電力を小さく抑えることができる。ここで、インジェクタ３６への印加電圧が小さい場合には、許容最小噴射量Ｑｍｉｎが比較的大きくなるが、パージが実行中でない場合、インジェクタ３６からの燃料噴射量を減量補正する必要がないため、許容最小噴射量Ｑｍｉｎは、比較的大きくても問題ない。目標電圧が設定できれば、ＥＣＵ１２は、その目標電圧でインジェクタ３６を駆動し、所望の量の燃料を噴射させる（Ｓ２２）。
【００３２】
一方、パージが実行中（Ｓ１２でＹｅｓ）の場合は、続いて、燃料圧力Ｐｆが、予め規定された基準圧力Ｐｄ以上か否かを確認する（Ｓ１４）。燃料圧力Ｐｆが、基準圧力Ｐｄを下回る場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧を、比較的小さい第一目標電圧Ｖｓに設定する（Ｓ２４）。ここで、パージが実行中の場合は、インジェクタ３６からの燃料噴射量を減量補正しなければならないため、許容最小噴射量Ｑｍｉｎは、比較的小さいことが望ましい。燃料圧力Ｐｆが、基準圧力Ｐｄを下回る小さい値の場合、印加電圧が比較的高くても、許容最小噴射量Ｑｍｉｎは、比較的小さい値に保たれる。そのため、燃料圧力Ｐｆが、基準圧力Ｐｄを下回る場合には、目標電圧を比較的小さい値Ｖｓに設定し、消費電力を小さくしている。
【００３３】
パージが実行中（Ｓ１２でＹｅｓ）、かつ、燃料圧力Ｐｆが基準圧力Ｐｄ以上（Ｓ１４でＹｅｓ）の場合、ＥＣＵ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧を、比較的高い第二目標電圧Ｖｂに設定する（Ｓ１６）。目標電圧、ひいては、インジェクタ３６への印加電圧を比較的高い値とすることで、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを、比較的小さくすることができる。その結果、パージのためにインジェクタ３６からの燃料噴射量を減量補正したとしても、燃料噴射量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを下回りにくくなり、ひいては、パージの中止が生じにくくなる。
【００３４】
目標電圧が設定できれば、ＥＣＵ１２は、パージにより送られるベーパ量に基づいて、インジェクタ３６からの噴射燃料量を減量補正（パージ補正）する（Ｓ１８）。そして、得られたパージ補正後の噴射燃料量に基づいて、パージの可否を判断する（Ｓ２０）。すなわち、パージ補正後の噴射燃料量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎ以上であるか否かを判断する。判断の結果、燃料噴射量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを下回る場合には、パージを中止する（Ｓ２６）。また、この場合、高い電圧を維持する必要はないため、目標電圧を、比較的小さい第一目標電圧Ｖｓに変更する（Ｓ２８）。そして、ＥＣＵ１２は、第一目標電圧Ｖｓをインジェクタ３６に印加して、パージ補正を行う前の燃料噴射量（基準噴射量）を噴射させる（Ｓ２２）。一方、燃料噴射量が、許容最小噴射量Ｑｍｉｎ以上の場合は、ＥＣＵ１２は、第二目標電圧Ｖｂをインジェクタ３６に印加して、パージ補正後の燃料噴射量を噴射させる（Ｓ２２）。
【００３５】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、許容最小噴射量Ｑｍｉｎが大きくなる燃料圧力Ｐｆが高い場合、かつ、燃料噴射量の減量補正が生じるパージ実行中の場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧を、比較的高い第二目標電圧Ｖｂに設定している。これにより、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを比較的小さく保つことができ、パージ中止を効果的に防止できる。また、一定の条件を満たす場合にのみ、第二目標電圧Ｖｂに設定し、当該条件を満たさない場合には、比較的低い第一目標電圧Ｄｓに設定しているため、消費電力を抑えることができる。つまり、本実施形態によれば、消費電力を抑えつつも、パージの実行頻度を多く確保できる。
【００３６】
なお、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の目標電圧のみを変更しているが、当該目標電圧に加えて、燃料圧力も変更するようにしてもよい。例えば、ステップＳ１４において、Ｙｅｓとなれば、目標電圧を第二目標電圧Ｖｂに設定するとともに、燃料圧力Ｐｆが、一定割合（例えば、数％）低下するように、燃料ポンプの駆動条件を変更するようにしてもよい。かかる構成とすることで、許容最小噴射量Ｑｍｉｎをより効果的に小さくすることができ、ひいては、パージの中止をより効果的に防止できる。
【００３７】
また、本実施形態では、目標電圧を、予め規定された二種類の目標値のいずれかに設定しているが、目標電圧は、パージ量やベーパ濃度、エンジン回転数等に応じて変化させてもよい。すなわち、図４に示すように、パージ量が多い、すなわち、パージＶＳＶ６０のデューティ比が大きいほど、目標電圧が高くなるようなプロファイルを予め記憶しておき、ステップＳ１４においてＹｅｓとなれば、当該プロファイルに基づいて、目標電圧の設定値を定めるようにしてもよい。また、別の形態として、図５に示すように、ベーパ濃度が大きいほど、目標電圧が高くなるようなプロファイルを予め記憶しておき、当該プロファイルに基づいて、目標電圧の設定値を定めるようにしてもよい。さらに、別の形態として、図６に示すように、エンジン回転数が大きい程、目標電圧が高くなるようなプロファイルを予め記憶しておき、当該プロファイルに基づいて、目標電圧の設定値を定めるようにしてもよい。この場合、プロファイルは、エンジン負荷率が小さい場合とエンジン負荷率が大きい場合の二種類を用意しておくことが望ましい。いずれにしても、目標電圧を、他のパラメータの値に応じて変動させることで、許容最小噴射量Ｑｍｉｎを、より適切に変更することができ、パージの実行中止をより効果的に防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジンシステム、１２  ＥＣＵ、１４  エンジン、１６  シリンダ、１８  ピストン、２０  コネクティングロッド、２２  吸気管、２４  吸気ポート、２６  エアクリーナ、２８  エアフローメータ、３０  スロットルバルブ、３２  スロットルポジションセンサ、３４  吸気バルブ、３６  インジェクタ、３８  排気バルブ、４０  排気ポート、４２  排気管、４４  空燃比センサ、４６  燃料タンク、４８  供給管、５０  フィルタ、５２  圧力センサ、５４  ベーパ通路、５６  キャニスタ、５７  大気導入口、５８  パージ通路、６０  パージＶＳＶ、６２  バッテリ、６４  ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【図１】
2016089765.tif 000003
【図２】
2016089765.tif 000004
【図３】
2016089765.tif 000005
【図４】
2016089765.tif 000006
【図５】
2016089765.tif 000007
【図６】
2016089765.tif 000008