(57)【要約】【課題】ＥＧＲバルブ閉弁時に燃焼に必要な酸素を供給することができ、キャニスタに吸着された蒸発燃料の回収量を増加させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管６１と、排気還流管６１のＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６２と、燃料タンク５１から発生する蒸発燃料を回収するための吸着材が封入されたキャニスタ５２と、蒸発燃料をキャニスタ５２からエンジン２に導入させるパージ配管５３と、パージ配管５３の蒸発燃料の流量を調整するパージバルブ５４と、ＥＧＲバルブ６２の閉動作の開始後、パージバルブ５４の開動作を行ない、ＥＧＲバルブ６２の閉動作完了後にパージバルブ５４の閉動作を行なうＥＣＵ３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、
前記排気還流管の前記ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、
燃料タンクから発生する蒸発燃料を回収するための吸着材が封入されたキャニスタと、
前記蒸発燃料を前記キャニスタから前記内燃機関に導入させるパージ配管と、
前記パージ配管の前記蒸発燃料の流量を調整するパージバルブと、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記ＥＧＲバルブ閉動作の開始後、前記パージバルブの開動作を行ない、前記ＥＧＲバルブの閉動作完了後に前記パージバルブの閉動作を行なう制御部を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＥＧＲバルブ閉動作の開始と同時に前記パージバルブの開動作を行なう請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記パージバルブの閉動作時、前記パージバルブの開度を漸減させる請求項１または２に記載の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、内燃機関の制御装置に関し、特に、排気循環機能を搭載した内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費の向上や内燃機関から排出される有害物質の一つである窒素酸化物（以下、単に「ＮＯｘ」ともいう）の削減を目的とし、内燃機関の燃焼温度を低下させる排気循環（Exhaust Gas Recirculation、以下、「ＥＧＲ」という）が採用されている。ＥＧＲとは、内燃機関の燃焼により発生した排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させるものである。
【０００３】
このＥＧＲを内燃機関に搭載するためには、２つの課題があった。１つ目の課題は、アクセル開度の減少にともなって、ＥＧＲ率についても低下させるよう制御されるが、ＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲバルブから吸気口までの物理的距離が長く、ＥＧＲバルブを閉弁したとしても吸気配管に残留するＥＧＲガス量が多く、ＥＧＲ率が高いままとなり燃焼状態が不安定になることである。
【０００４】
２つ目の課題は、ＥＧＲを内燃機関に搭載することにより、吸気配管に排ガスが還流され、吸気通路内の圧力が上昇することで吸気通路から得られる負圧が減少する。この負圧を利用してキャニスタ内に配置されている吸着材から蒸発燃料を脱着している場合、吸着材から蒸発燃料を脱着することが難しくなり、キャニスタからの蒸発燃料の回収量が減少し、車両の排気エミッション性能が低下することである。
【０００５】
１つ目の課題に対し、特許文献１では、コンプレッサ上流とスロットルバルブ下流を繋ぐバイパス通路及びバイパス弁を設け、スロットルバルブ閉弁時にバイパス弁を開放し、新気を導入させることで燃焼に必要な酸素を供給して燃焼状態を安定させることが提案されている。
【０００６】
２つ目の課題に対し、特許文献２では、キャニスタからの蒸発燃料の回収を維持するためにキャニスタ内に設置されている吸着材の温度が低下することで、蒸発燃料の回収量が低下するため、吸着材の温度が所定温度以下に低下しないように制御して蒸発燃料の回収量を維持することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−００７５４７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０１８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、ＥＧＲガス導入部の圧力が大気圧に近いために排圧が上昇せず、低負荷運転時にはＥＧＲバルブ前後の差圧がなくなり、ＥＧＲガス量を確保することが難しい。
【０００９】
このため、１つ目の課題に対し、スロットルバルブ下流側にＥＧＲガス導入部を配置する方法が一般的に行なわれている。ＥＧＲガス還流部がシリンダーに近いため、ＥＧＲバルブ閉弁時の吸気通路上に残留するＥＧＲガス量は少なくなるが、減速時に吸気圧が減少し、ＥＧＲバルブ閉弁直前にＥＧＲガスを過度に吸い込み、燃焼状態が不安定になる課題がある。
【００１０】
特許文献２に記載の内燃機関の制御装置では、温度低下による脱着量の低下を防止するのみであり、吸着材の温度を上昇させることで吸着材が吸着を行なえる吸着量が減少し、吸着材が蒸発燃料を吸着できなくなる吸着材の破過が早くなり、結果として単位吸着材当たりの吸着を行なえる蒸発燃料量が低下する。また、圧力スイング幅が同じであることから分離回収性能が大きく向上することはない。
【００１１】
そこで、本発明は、ＥＧＲバルブ閉弁時に燃焼に必要な酸素を供給することができ、キャニスタに吸着された蒸発燃料の回収量を増加させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置の発明の一態様は、内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、排気還流管のＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、燃料タンクから発生する蒸発燃料を回収するための吸着材が封入されたキャニスタと、蒸発燃料をキャニスタから内燃機関に導入させるパージ配管と、パージ配管の蒸発燃料の流量を調整するパージバルブと、を備えた内燃機関の制御装置であって、ＥＧＲバルブ閉動作の開始後、パージバルブの開動作を行ない、ＥＧＲバルブの閉動作完了後にパージバルブの閉動作を行なう制御部を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明の一態様によれば、ＥＧＲバルブ閉弁時に燃焼に必要な酸素を供給することができ、キャニスタに吸着された蒸発燃料の回収量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのＥＧＲ停止処理手順を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのＥＧＲ停止処理によるインマニ圧及びＥＧＲ率の変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。
【００１６】
図１において、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１７】
エンジン２は、ピストンが気筒内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。
【００１８】
各気筒に収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。
【００１９】
したがって、エンジン２は、気筒内の燃焼室で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストンを往復動させ、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることにより、車両１を駆動させる駆動力を発生するようになっている。
【００２０】
エンジン２の吸気ポートには、空気を燃焼室に導入するためのインテークマニホールド３１が設けられている。インテークマニホールド３１は、外気を吸入するための吸気管３２に接続されている。すなわち、インテークマニホールド３１は、吸気管３２と各気筒の吸気ポートとを連通している。
【００２１】
吸気管３２には、エンジン２の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ３３が設けられている。スロットルバルブ３３は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。
【００２２】
吸気管３２の新気が導入される方向を吸気方向としたとき、スロットルバルブ３３よりも吸気方向の上流側には、エアフローセンサ２１が設けられている。エアフローセンサ２１は、エンジン２に流入する空気の流量を検出する。
【００２３】
エンジン２の排気ポートには、燃焼室の中で混合気の燃焼によって発生した排ガスを車外に排出するためのエキゾーストマニホールド４１が設けられている。エキゾーストマニホールド４１は、排気管４２に接続されている。すなわち、エキゾーストマニホールド４１は、排気管４２と各気筒の排気ポートとを連通している。
【００２４】
この排気管４２には、三元触媒４３と、上流側酸素センサ４４と、下流側酸素センサ４５とが設けられている。三元触媒４３は、エンジン２の燃焼室から排出された排ガス、すなわち既燃ガスを浄化するようになっている。
【００２５】
ここで、排ガスが排出される方向を排気方向としたとき、上流側酸素センサ４４は、三元触媒４３よりも排気方向の上流側に設けられている。また、下流側酸素センサ４５は、三元触媒４３よりも排気方向の下流側に設けられている。上流側酸素センサ４４及び下流側酸素センサ４５は、排ガス中の酸素濃度に基づいて、空燃比に対して理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が変化する信号を出力する酸素センサである。
【００２６】
燃料タンク５１は、エンジン２の燃料としてのガソリンを常圧状態で貯留するものである。燃料タンク５１に貯留されているガソリンは、燃料ポンプ５１ａにより圧送され、各気筒の吸気ポートに設けられたインジェクタ２４から吸気ポートに噴射される。
【００２７】
燃料タンク５１には、蒸発燃料を吸着するキャニスタ５２が接続されている。キャニスタ５２には、パージ配管５３が接続され、パージ配管５３のキャニスタ５２が接続されたのと反対端はインテークマニホールド３１が接続されている。キャニスタ５２内に吸着された蒸発燃料は、パージガスとして空気とともにパージ配管５３を介してインテークマニホールド３１に導入される。
【００２８】
パージ配管５３には、パージバルブ５４が設けられている。パージバルブ５４は、ＥＣＵ３によって開閉が制御される。ＥＣＵ３は、パージバルブ５４の開閉を制御することでインテークマニホールド３１へのパージガスの導入量を制御する。
【００２９】
このエンジン２は、インテークマニホールド３１とエキゾーストマニホールド４１とを連通する排気還流管６１が設けられている。排気還流管６１は、排ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲを行なわせるようになっている。この排気還流管６１には、排気還流管６１を全開から全閉の間で開閉するＥＧＲバルブ６２が設けられている。ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてバルブ開度が制御されることで、吸気側に還流させる排ガスの量を調整するようになっている。排気還流管６１により吸気側に還流される排ガスをＥＧＲガスという。
【００３０】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００３１】
ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。
【００３２】
ＥＣＵ３の入力ポートには、上述のエアフローセンサ２１、上流側酸素センサ４４、下流側酸素センサ４５に加え、アクセル開度センサ２２、クランク角センサ２３等の各種センサ類が接続されている。アクセル開度センサ２２は、アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度を検出する。クランク角センサ２３は、エンジン２のクランクシャフトの回転角度を検知するようになっている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ２３から入力される検知結果に基づきエンジン２の機関回転数であるエンジン回転数を算出するようになっている。さらに、ＥＣＵ３は、エアフローセンサ２１からの信号に基づいて単位時間当たりの吸入空気の量（吸入空気量）を算出し、この吸入空気量によりエンジン２の負荷を検出するようになっている。
【００３３】
一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、インジェクタ２４、スロットルバルブ３３、パージバルブ５４、ＥＧＲバルブ６２等の各種装置が接続されている。
【００３４】
ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態に応じてＥＧＲを実行させる（オン）か、または実行させない（オフ）か、を切り替えるようになっている。例えば、ＥＣＵ３は、エンジン回転数とエンジン負荷とによってオンまたはオフが決まるＥＧＲマップによりＥＧＲのオンとオフを切り替える。このＥＧＲマップは、ＥＧＲをオンにするＥＧＲオン領域と、ＥＧＲをオフにするＥＧＲオフ領域とに分けられていて、エンジン回転数とエンジン負荷とによってどちらの領域に入るかが決まるようになっている。このＥＧＲマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００３５】
ＥＣＵ３は、ＥＧＲガスを減少させるため、ＥＧＲバルブ６２を閉弁させるとき、ＥＧＲバルブ６２の閉弁開始後、パージバルブ５４の開弁を行なわせる。その後、ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了すると、パージバルブ５４の開度を漸減させながら閉弁させる。
【００３６】
ＥＣＵ３は、例えば、ＥＧＲの実行中に、運転者のアクセル操作による減速動作によりＥＧＲガスを減少させるため、ＥＧＲバルブ６２を閉弁させる。
【００３７】
ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ２２が検出するアクセル開度を所定時間間隔で記憶しておき、前回記憶したアクセル開度に比べ今回のアクセル開度が減少している場合、運転者の減速動作が行なわれ、運転者の減速要求があったと判定する。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態に係る内燃機関の制御装置によるＥＧＲ停止処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明するＥＧＲ停止処理は、ＥＣＵ３が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
【００３９】
ステップＳ１において、ＥＣＵ３は、ＥＧＲ導入中か否かを判定する。ＥＧＲ導入中でないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。
【００４０】
ＥＧＲ導入中であると判定した場合、ステップＳ２において、ＥＣＵ３は、運転者のアクセル操作による減速動作が行なわれたか否かを判定する。減速動作が行なわれていないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。
【００４１】
減速動作が行なわれたと判定した場合、ステップＳ３において、ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ６２の閉弁を開始させるとともに、パージバルブ５４の開弁も開始させる。
【００４２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了したか否かを判定する。ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了していないと判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップ４の判定を繰り返し、ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了するまで待ち合わせる。
【００４３】
ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了したと判定した場合、ステップＳ５において、ＥＣＵ３は、パージバルブ５４の開度を漸減させながら閉弁させ、処理を終了する。
【００４４】
このようなＥＧＲ停止処理による動作について図３を参照して説明する。図３において、実線は本実施形態のＥＧＲ停止処理による値、点線は従来の処理による値である。
【００４５】
従来では、Ｔ１において運転者のアクセル操作による減速動作が行なわれ、ＥＣＵ３が減速動作を検知すると、Ｔ２においてスロットルバルブ３３及びＥＧＲバルブ６２の閉弁を開始するがパージバルブ５４は閉弁したままである。このため、インマニ圧が減少し、ＥＧＲバルブ６２の閉弁までにＥＧＲガスを過度に吸い込み、ＥＧＲ率が急上昇する。
【００４６】
本実施形態のＥＧＲ停止処理では、Ｔ１において運転者のアクセル操作による減速動作が行なわれ、ＥＣＵ３が減速動作を検知すると、Ｔ２においてスロットルバルブ３３及びＥＧＲバルブ６２の閉弁を開始するとともにパージバルブ５４を開弁している。このため、従来のインマニ圧の減少分の負圧をパージ配管５３に発生させることができ、キャニスタ５２内の吸着材から好適に蒸発燃料を分離回収することができる。さらに、インマニ圧が減少することを抑制させているため、ＥＧＲ率の急上昇を抑制させることができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００４７】
その後、Ｔ３において、ＥＧＲバルブ６２の閉弁が完了すると、パージバルブ５４の開度を漸減させながら閉弁させる。これにより、エンジントルクの急変を抑制させることができる。
【００４８】
また、キャニスタ５２内の吸着材から蒸発燃料を分離回収するために、ＥＧＲバルブ６２の閉弁により発生する負圧を利用することで、通常エンジン２が発生する負圧より大きな負圧を利用することができ、圧力スイング幅が大きくなり、蒸発燃料の回収量を増やすことができる。
【００４９】
蒸発燃料の回収量が増加することで、キャニスタ５２に配置される吸着材の量を削減させることができ、キャニスタ５２のコスト削減と、キャニスタ５２本体のコンパクト化と軽量化を可能にする。
【００５０】
また、大きな負圧を用いた脱着を短時間行なうことで、キャニスタ５２内に分布していた蒸発燃料を出口（キャニスタ５２からエンジン２へと向かうパージ配管５３側）付近にある吸着剤へ濃度の濃い状態で吸着させる濃縮を行なうことができる。濃縮されることにより吸着材周辺を通過する空気と吸着剤との濃度差が大きくなるため脱着が行ないやすくなり、通常時の低い負圧状態であっても蒸発燃料を容易に脱着させることが可能である。
【００５１】
なお、本実施形態においては、ＥＧＲバルブ６２の閉弁と同時にパージバルブ５４の開弁を行なわせたが、パージバルブ５４の開弁は、ＥＧＲバルブ６２の閉弁開始後から閉弁完了までの間であれば、どのタイミングで行なってもかまわない。
【００５２】
このように、上述の実施形態では、ＥＧＲバルブ６２の閉動作の開始後、パージバルブ５４の開動作を行ない、ＥＧＲバルブ６２の閉動作完了後にパージバルブ５４の閉動作を行なうＥＣＵ３を備える。
【００５３】
これにより、ＥＧＲバルブ６２の閉動作開始後にパージバルブ５４が開状態にされる。このため、ＥＧＲバルブ６２の閉弁動作によるインテークマニホールド３１の負圧を用いてパージガスによる新気の導入と、キャニスタ５２からの蒸発燃料の回収を行なわせることができる。
【００５４】
また、ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ６２の閉動作開始と同時にパージバルブ５４の開動作を行なう。
【００５５】
これにより、キャニスタ５２からの蒸発燃料の分離回収量を増やすことができる。
【００５６】
また、ＥＣＵ３は、パージバルブ５４の閉動作時、パージバルブ５４の開度を漸減させる。
【００５７】
これにより、ＥＧＲバルブ６２が閉弁された後で、パージバルブ５４の開度が漸減されて閉弁される。このため、パージバルブ５４からの供給空気を漸減させることができ、エンジン２の発生するトルクの急変を抑制させることができる。
【００５８】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００５９】
１  車両
２  エンジン（内燃機関）
３  ＥＣＵ（制御部）
２２  アクセル開度センサ
３３  スロットルバルブ
５４  パージバルブ
６２  ＥＧＲバルブ
【図１】
2017025764.tif 000003
【図２】
2017025764.tif 000004
【図３】
2017025764.tif 000005