JP4491387B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、筒内に燃料を直接噴射する内燃機関における、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する際の制御に関する。

内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタを具備した内燃機関が公知である。このような内燃機関においては、アイドル時などのように内燃機関が低負荷にある時には圧縮行程時に燃料を気筒内に噴射して弱成層燃焼を実行し、高負荷時には吸気行程時に燃料を気筒内に噴射することにより均質燃焼を実行し、このことにより低燃費と高出力とを両立させている。

このような内燃機関を含めて、一般的に、内燃機関を搭載した車両においては、燃料タンク等からの蒸発燃料（ベーパ）をキャニスタ等の捕集装置に一時的に吸着し、内燃機関の運転状態に応じてキャニスタ等の捕集装置に吸着されていた燃料蒸発ガスをパージして内燃機関の吸気系に導入することにより、燃料蒸発ガスが大気に放散されることを防止している。

このように、燃料蒸発ガスをパージして内燃機関の吸気系に導入するパージ処理の実行時においては、パージされる燃料蒸発ガスの濃度、いわゆるパージガス濃度とその流量とに依存するパージ量がインジェクタから噴射される燃料量に加えて内燃機関に導入される。この結果、空燃比の変動を生じ燃焼が悪化することから、このようなパージ処理を実行する際には、燃料噴射量の補正を実行して、内燃機関の性能の低下やエミッションの悪化という問題を避けることが要求される。

ところで、筒内噴射用インジェクタにはこれ以上小さな燃料噴射パルス幅を与えたのでは安定して燃料噴射を行なわせることができなくなる限界（この限界の燃料噴射パルス幅を以下「最小パルス幅」という。）ＴＡＵｍｉｎがある。パージ処理装置の非作動時における最小の燃料噴射量（たとえばアイドル時の燃料噴射量）よりもこのＴＡＵｍｉｎによる燃料量のほうが小さい特性の筒内噴射用インジェクタを選定することで、パージ処理装置の非作動時における最小の燃料噴射量を供給するときでも筒内噴射用インジェクタにより安定して燃料噴射が行なえるようにしている。

一方、車両への搭載性の向上やコスト削減を目的にキャニスタの大きさを小さくしたいという要求がある一方で、キャニスタが小さいと燃料タンクで発生したベーパを吸着しきれずに大気に放出されてしまう（オーバフローの状態）ことが懸念される。このため、ある程度の大きさのキャニスタを設けて、キャニスタからのパージガスはすべて内燃機関内で燃焼させる必要があることから、パージ量が増大する傾向にある。

このため、パージ量が増大した状態でも理論空燃比が得られるようにするには燃料噴射弁からの燃料減量分が大きくなり、このとき燃料噴射弁に指令する燃料減量後の噴射量が最小パルス幅ＴＡＵｍｉｎによる噴射量を下回る事態が生じる。こうした事態では筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射が不安定となり、この燃料噴射の不安定さにより理論空燃比の得られる噴射量を燃料噴射弁より正確に供給できなくなると、実際の空燃比が理論空燃比より外れ、排気通路に設けた三元触媒の転換効率が低下して排気エミッションが悪化する等の問題が発生する。

特開２００３−１２０３７９号公報（特許文献１）は、燃料噴射量が少ない領域においてもパージ処理を可能にするエンジンの燃料噴射制御装置を開示する。このエンジンの燃料噴射制御装置は、目標空燃比が得られる１サイクル当たりの噴射量を第１噴射量として演算する第１噴射量演算手段と、１サイクル毎にこの第１噴射量の燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料噴射制御装置であって、燃料タンク内に発生するベーパ中の燃料粒子をキャニスタに吸着させておくとともに、このキャニスタ内の吸着燃料分をエンジン運転中の吸入圧力によりパージガスにして吸気通路に導入する蒸発燃料処理装置と、このパージガスの導入中にも目標空燃比が得られるように第１噴射量からパージ量の分だけ減算した噴射量を第２噴射量として演算する第２噴射量演算手段と、この第２噴射量が燃料噴射弁の最小噴射量を下回るとき、２サイクル分の噴射量の燃料を当サイクルで一度に噴射し、次サイクルでの燃料噴射を中止する制御を実行するパージ時制御手段とを備える。さらに、このエンジンの燃料噴射制御装置は、パージ時制御手段の実行中に２サイクル分の噴射量が燃料噴射弁の最小噴射量を下回るとき、２サイクル分の噴射量をこの最小噴射量を２倍にした値へと拡大し、この拡大した２サイクル分の噴射量の燃料を当サイクルで一度に噴射し、次サイクルでの燃料噴射を中止する制御を実行する。

このエンジンの燃料噴射制御装置によると、２サイクル分の噴射量の燃料を当サイクルで一度に噴射するため最小噴射量への余裕代が２倍となる。言い換えると安定して燃料噴射を行なえる範囲における燃料噴射弁からの噴射量の減少代が拡大するので、排気組成に影響を与えることがない。特に、パージ量の増加で２サイクル分の噴射量が燃料噴射弁の最小噴射量を下回ることがあっても、最小噴射量への余裕代を２倍とすることが可能となり、これにより安定して燃料噴射を行なえる範囲における燃料噴射弁からの噴射量の減少代が拡大するので、排気組成に影響を与えることがない。
特開２００３−１２０３７９号公報

しかしながら、車両が高地を走行中であるときや、車両の変速機として手動変速機が搭載されている場合には、以下のように、さらに筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が低下する。車両が高地を走行中の場合には、気圧が低下するので内燃機関のポンピングロス（吸排気における動力損失）が少なくなり、内燃機関の出力が少なくなるように制御される。また、手動変速機の場合には、（自動変速機よりも）メカニカルフリクションが小さいので、内燃機関の出力が少なくなるように制御される。

内燃機関の出力が少なくなると、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が少なくなるように制御される。この結果、パージ量を減量した後の噴射量が最小パルス幅ＴＡＵｍｉｎによる噴射量を下回る事態は、たとえ特許文献１の技術を用いても発生し得る。このような場合には、パージ処理が一旦禁止される。パージ処理が禁止されるとＴＡＵｍｉｎ以上の噴射量を筒内噴射用インジェクタから噴射することになり、パージ処理が許可される。パージ処理が許可されると、元の状態に戻り再度パージ処理が禁止される。このようなパージ処理の実行と中止とが繰り返されてハンチングが発生する。パージ処理のハンチングは、空燃比の安定的な制御の外乱となり、回転変動を発生させる。

また、高地の軽負荷時等においては、燃料噴射量が少なくてよいので、パージ量自体が多いとパージ処理が許可されにくくなり、パージ処理が許可されないと、全くベーパをパージ処理できなくなる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高地において燃料噴射量が少なく燃料噴射手段の最小噴射量を下回る事態であっても、パージ処理をできる限り実行して、ベーパを処理することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備え、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を調整するための調整手段とを含む。この調整手段は、大気圧に基づいて、燃料の圧力を調整するための手段を含む。

第１の発明によると、パージ処理が実行されるときには、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された燃料量からパージ量の分だけが減算（減量）されて、燃料噴射手段からの燃料噴射量が算出される。たとえば、軽負荷時においては燃料噴射量が少ないので、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が高いほど燃料噴射時間が短くなる。燃料噴射時間が短くなると、燃料噴射手段における燃料噴射時間と燃料噴射量との間の関係に線形な特性（リニアリティ特性）が成立しなくなる。このような場合、燃料噴射手段からは、制御手段から指令された燃料量とは異なる量の燃料が噴射されることが発生し、空燃比フィードバック制御が不安定になるので、パージ処理が禁止される。このため、調整手段は、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を下げるように、たとえば高圧ポンプの吐出圧を低下するように、調整する。このようにすると、たとえ、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された燃料量からパージ量の分だけが減算されても、正常に燃料を噴射できるだけの燃料噴射時間を確保できる。特に、高地であるほど大気圧が低くポンピングロスが少なくなるので、より要求燃料量が少なくなる。このため、最小噴射時間を下回る可能性が高くなるので、大気圧が低いほど、燃料の圧力をより大きく低下させて、正常に燃焼噴射手段から燃料が噴射できるようにする。このような高地における軽負荷運転時であっても、パージ処理を継続して行なえるとともに、筒内に燃料を正常に噴射することができる。その結果、高地において燃料噴射量が少なく燃料噴射手段の最小噴射量を下回る事態であっても、パージ処理をできる限り実行して、ベーパを処理することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、調整手段は、燃料の圧力を低下するための手段を含む。燃料の圧力の低下量は、噴射量が減量補正されたとしても、最小噴射量よりも目標噴射量を大とすることが可能な圧力を下回らないものである。

第２の発明によると、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射手段へ供給される燃料の圧力を低下させる。このとき、燃料の圧力の低下量は、噴射量が減量補正されたとしても、最小噴射量よりも目標噴射量を大であるので、燃料噴射時間が長くでき最小噴射時間を下回ることなく、正常に燃料を噴射することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、減量補正は、パージ補正である。

第３の発明によると、燃料の圧力の低下量は、噴射量がパージ量だけ減量補正されたとしても、最小噴射量よりも目標噴射量を大であるので、燃料噴射時間が長くでき最小噴射時間を下回ることなく正常に燃料を噴射することができ、パージ処理を中止しないでよい。

第４の発明に係る制御装置は、第３の発明の構成に加えて、調整手段による燃料の圧力が低下されている場合であっても、パージ補正による減量補正により噴射量が最小噴射量を下回る場合には、パージ量を低下させるための手段をさらに含む。

第４の発明によると、調整手段により燃料の圧力を低下しても、パージ補正による減量補正により噴射量が最小噴射量を下回る場合には、正常な燃料噴射が困難になるので、パージ量を下げて、燃料噴射時間と燃料噴射量との線形な関係が成立しない領域（リニアリティ特性が成立しない領域）および成立しない可能性がある領域（リニアリティ特性が成立しない可能性がある領域）のいずれにも属さないように燃料噴射時間を長くすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御される直噴エンジンの全体構成図を示す。

エンジン本体１０は、シリンダブロック１００の上方にシリンダヘッド１１０が覆着されてなり、シリンダブロック１００に形成されたシリンダ１００Ａ内にピストン１２０が摺動自在に保持されている。シリンダ１００Ａ内におけるピストン１２０の上下往復動がクランク軸１３０の回転運動に変換され、トランスミッション３００等へと伝達されるようになっている。クランク軸１３０は、エンジン始動時にはフライホイール１４０を介してスタータ３０と接続される。フライホイール１４０とトランスミッション３００との間には、クラッチ３１０が設けられる。

本実施の形態において、トランスミッション３００は、運転者の手動操作により変速されるマニュアルトランスミッションである。クラッチ３１０は、運転者の操作により係合されたり解放されたりする。なお、トランスミッションについては、自動変速機であってもよい。手動変速機の方が、メカニカルロスを少ないので、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射量がＴＡＵｍｉｎで規定される最小噴射量以下になる場合がより多くの場合において想定される。

ピストン１２０の上方にはシリンダブロック１００、シリンダヘッド１１０を室壁として燃焼室１０００が形成され、燃焼室１０００において燃料と空気との混合気の燃焼が行なわれ、その爆発力によりピストン１２０を上下往復動せしめる。混合気への点火はシリンダヘッド１１０を貫通し燃焼室１０００内に突出して設けられた点火プラグ１５０により行なわれる。

混合気を構成する空気の供給は、シリンダヘッド１１０およびこれと接続された吸気管内部に形成された吸気通路１０１０により行なわれる。また、燃焼室１０００からの排気は排気通路１０２０により行なわれる。シリンダヘッド１１０には、吸気通路１０１０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ１６０、排気通路１０２０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ１７０が取り付けられている。

吸気管内にはフラップ状のスロットルバルブ１９０が設けられ、その開度に応じて吸気通路１０１０内の空気流を調整する。

混合気を構成する燃料の供給は、電磁式の筒内噴射用インジェクタ２１０により行なわれる。筒内噴射用インジェクタ２１０はシリンダヘッド１１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から燃焼室１０００内（筒内）に燃料を噴射するようになっている。なお、筒内噴射用インジェクタ２１０の代わりにあるいは加えて、吸気ポート内もしくは吸気通路１０１０内に燃料を噴射するインジェクタを設けるようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ２１０への燃料供給は、燃料タンク２５０から吸い上げた燃料を低圧ポンプ（フィードポンプ）２４０および高圧ポンプ２３０により２段階に昇圧して供給される。高圧ポンプ２３０はエンジン本体１０のクランク軸１３０からベルト等を介して伝達される動力で駆動される。一方、低圧ポンプ２４０は電動駆動のもので、始動時には、筒内噴射用インジェクタ２１０も低圧ポンプ２４０から燃料が供給される。

また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、筒内噴射用インジェクタ２１０等のエンジン各部を制御するエンジンコントロールコンピュータ（以下、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と記載する）６０が設けられている。エンジンＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Memory)等からなる一般的な構成のもので、各種センサからの検知信号等に基づいて、点火プラグ１５０を作動せしめ、スロットルバルブ１９０に制御信号を出力してスロットルバルブ１９０の開度（スロットル開度）を調整し、筒内噴射用インジェクタ２１０に、制御信号により通電し所定のタイミングで所定時間、筒内噴射用インジェクタ２１０のノズルを開く。

エンジンＥＣＵ６０に入力するセンサには、エアフローメータ５１０、クランク角センサ５２０、Ａ／Ｆセンサ５３０、スロットル開度センサ５４０、アクセル開度センサ５５０、車速センサ５６０、冷却水温センサ等がある。

エアフローメータ５１０は、吸気通路１０１０内を流通する空気流量を測定する。クランク角センサ５２０は、エンジン回転数ＮＥを検知するためのパルス信号を出力する、Ａ／Ｆセンサ５３０は、排気通路１０２０内の空燃比を測定する。スロットル開度センサ５４０は、スロットルバルブ１９０の開度を検知する。アクセル開度センサ５５０は、アクセルペダル４２０の開度（踏込み量）を検知する。車速センサ５６０は、車速（車輪の回転）を検出するためのパルス信号を出力する。冷却水温センサは、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温を検出する。なお、吸入空気から大気圧を検知するセンサ（図示せず）が設けられている。

また、エンジンＥＣＵ６０には、始動時に運転者がキーを操作すると、そのイグニッション（ＩＧ）オン信号およびスタータオン信号が入力される。クラッチペダル４３０のストローク量が最大になった場合は、ニュートラルスタートスイッチ５７０がオンになり、エンジンＥＣＵ６０にオン信号が入力される。

エンジンＥＣＵ６０は、エアフローメータ５１０等によって検知された吸入空気量に基づいて燃焼噴射量を制御する。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、各センサからの信号に基づいて、最適な燃焼状態になるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた噴射量と噴射時期とを制御する。このエンジン本体１０においては、燃料を筒内に直接噴射するため、噴射時期制御と噴射量制御とを同時に行なう。また、エンジンＥＣＵ６０は、クランク角センサ５２０やカムポジションセンサ等によって検知された信号（ノッキングセンサ等も含む）に基づいて、最適な点火時期になるように点火時期制御が行なわれる。このような制御により、エンジン本体１０の高出力化および低エミッション化の両立を実現している。

一方、燃料タンク２５０に発生する燃料蒸発ガスを捕集する捕集容器であるキャニスタ１２３０が、ベーパ通路１２６０を介して燃料タンク２５０に接続されており、さらにキャニスタ１２３０はそこに捕集された燃料蒸発ガスをエンジン本体１０の吸気通路１０１
０に供給するためのパージ通路１２８０に接続されている。そして、パージ通路１２８０は、吸気通路１０１０のスロットルバルブ１９０下流に開口されたパージポート１２９０に連通されている。キャニスタ１２３０の内部には、周知のように、燃料蒸発ガスを吸着する吸着剤（活性炭）が充填されており、パージ中にキャニスタ１２３０内に逆止弁を介して大気を導入するための大気通路１２７０が設けられている。さらに、パージ通路１２８０には、パージ量を制御するパージ制御弁１２５０（以下、ＶＳＶ（Vacuum Switching
Valve）と記載する場合がある）が設けられており、このパージ制御弁１２５０の開度がエンジンＥＣＵ６０によりデューティ制御されることで、キャニスタ１２３０内でパージ処理される燃料蒸発ガス量、ひいてはエンジン本体１０に導入される燃料量（以下、パージ量と記載する。）が制御されるように構成されている。

さらに、エンジンＥＣＵ６０は、高圧ポンプ２３０を制御して、筒内噴射用インジェクタ２１０へ供給される燃料の圧力を制御する。このとき、たとえば、以下のようにして高圧ポンプ２３０が制御されて燃料の圧力が制御される。

高圧ポンプ２３０は、カムの回転によりシリンダ内で往復移動するポンププランジャーと、シリンダとポンププランジャーとにより構成される加圧室とを備えている。この加圧室には、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと連通するポンプ供給パイプ、加圧室から燃料を流出させて燃料タンクに戻すリターンパイプおよび加圧室内の燃料を筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて圧送する高圧デリバリパイプがそれぞれ接続されている。また、高圧ポンプ２３０には、ポンプ供給パイプおよび高圧デリバリパイプと加圧室との間を開閉する電磁スピル弁が設けられている。

電磁スピル弁が開いた状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧ポンプ２３０が吸入行程にあるとき、ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。また、加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧ポンプ２３０が圧送行程にあるときに電磁スピル弁を閉じると、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタ２１０に圧送される。

このような高圧ポンプ２３０においては、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間中のみ筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御することで（電磁スピル弁の閉弁期間を調整することで）燃料圧送量が調整されるようになる。すなわち、電磁スピル弁の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、電磁スピル弁の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすることで燃料圧送量が少なくなる。燃料圧送量が多くなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が上昇して、燃料圧送量が少なくなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下する。

このように、フィードポンプから送り出された燃料を高圧ポンプ２３０で加圧し、この加圧後の燃料を適切な燃料圧力で筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて圧送することで、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあっても、その燃料噴射を的確に行なうことができる。

高圧ポンプ２３０により燃料の圧力を高くすると、同じ要求燃料量であっても、燃料噴射時間が短くなり、噴射時間と噴射量との間にリニアリティがなくなる最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回ることがある。エンジンの負荷が軽負荷である場合には、要求燃料量が少なく、さらにパージ処理が実行されていると、そのパージ量を減算した分が筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射量となる。したがって、燃料の圧力が高い状態であるほど、最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回ることが多くなり、パージ処理が禁止される可能性が高くなる。パージ処理が禁止されると、ベーパを処理できなかったり、パージ処理がハンチングして空燃比が不安定になったりする。このため、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０は、予め定められた条件（パージ処理が禁止されやすい軽負荷等）が成立すると、高圧ポンプ２３０から筒内噴射用インジェクタ２１０へ供給される燃料の圧力を低下させて、筒内噴射用インジェクタ２１０の燃料噴射時間を延ばしてＴＡＵｍｉｎ以上になるようにして、パージ処理を禁止しないように、エンジンを制御する。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０により実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン回転数ＮＥから基本目標燃圧Ｐを算出する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン冷却水温ＴＨＷを検知する。Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン始動後の経過時間Ｔを検知する。Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、大気圧を検知して、大気圧補正係数Ａを算出する。たとえば、高地におけるアイドル運転時には、大気圧が低くなるほど吸排気のポンピングロスが小さくなるので、より要求燃料量が少なくなりＴＡＵｍｉｎを下回る可能性が高くなるので、大気圧が低いほど目標燃圧が低くなるように、大気圧補正係数Ａが算出される。ここでは、大気圧が低いほど大気圧補正係数Ａが大きく算出され、大気圧補正係数Ａが大きく算出されるほど目標燃圧が低くなるように補正されるものとする。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以上であって、かつ、エンジン始動後の経過時間Ｔが経過時間しきい値以上であるか否かを判断する。エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以上であって、かつ、エンジン始動後の経過時間Ｔが経過時間しきい値以上であると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン冷却水温ＴＨＷと大気圧補正係数Ａとから、目標燃圧補正値ΔＰを算出する。このとき、エンジン冷却水温ＴＨＷが高いほどエンジンのフリクションロスが小さく、大気圧が低くなるほど吸排気のポンピングロスが小さくなるので、エンジン冷却水温ＴＨＷが高い側であって、大気圧補正係数Ａが大きいほど（高地であるほど）、目標燃圧補正値ΔＰが大きく算出される。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ６０は、基本目標燃圧Ｐから目標燃圧補正値ΔＰを減算して、高地アイドル燃圧を算出する。Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ６０は、基本目標燃圧Ｐを、高地アイドル燃圧として算出する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０の動作について説明する。

エンジンが始動して予め定められた経過時間しきい値を超えて、エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以上であると想定する。

エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ１００）、エンジン回転数ＮＥから基本目標燃圧Ｐが算出される（Ｓ１１０）。エンジン冷却水温ＴＨＷが検知され（Ｓ１２０）、エンジン始動後の経過時間Ｔが検知される（Ｓ１３０）。大気圧が検知され、大気圧が低いほど目標燃圧を低くするように補正する目標燃圧補正値ΔＰを算出するような大気圧補正係数Ａが算出される（Ｓ１４０）。

エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以上であって、かつ、エンジン始動後の経過時間Ｔが経過時間しきい値以上であるので（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、エンジン冷却水温ＴＨＷと大気圧補正係数Ａとから、目標燃圧補正値ΔＰが算出される（Ｓ１６０）。

このとき、エンジンが始動してからの時間が長くて、エンジンが高温であると、エンジンオイルの粘性が高いとエンジンのフリクションロスが少ない（変速機のオイルについても同様のことが言える）。また、高地であって大気圧が低いほど、ポンピングロスが少ない。このような場合には、エンジンへ供給される要求燃料量が低くなり、さらにこの要求噴射量からパージ量を減算すると、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射量がＴＡＵｍｉｎに対応する最小噴射量を下回る可能性が高くなる。このため、目標燃圧Ｐが低くなるように補正できる目標燃圧補正値ΔＰが算出される。

高圧ポンプ２３０から筒内噴射用インジェクタ２１０へ供給される燃料の目標圧力（高地アイドル燃圧）を下げたので、たとえ、要求燃料量が少なく、または／および、パージ量が多くても、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射時間が最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回らないので、パージ処理が禁止されることがなくなる。この状態を図３に示す。図３（Ａ）に筒内噴射用インジェクタ２１０の噴射時間を、図３（Ｂ）にパージ実行フラグの状態を、それぞれ示す。

図３（Ａ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ２１０の噴射時間がＴＡＵｍｉｎを下回ると（パージ禁止噴射時間を下回ると）、図３（Ｂ）に示すように、パージ実行フラグがリセットされて、パージ処理が禁止される。従来は、大気圧が低い高地において、要求燃料量が少ないアイドル運転時においても、燃圧が高いままであったので、パージ処理を行なうと、筒内噴射用インジェクタ２１０の燃料噴射時間がパージ禁止噴射時間を下回ってしまいパージ処理が禁止される。パージ処理が禁止されると要求燃料量からパージ量を減算しない要求燃料量を筒内噴射用インジェクタ２１０から噴射するための時間が長くなり、パージ許可噴射時間を上回り、パージ処理が再開される。パージ処理が再開されると、燃圧が高いので、筒内噴射用インジェクタ２１０の燃料噴射時間がパージ禁止噴射時間を再度下回ってしまいパージ処理が禁止されて、パージ処理がハンチングして空燃比が乱れて排気エミッションが悪化する。

一方、本発明のように燃圧を下げてしまうと、図３（Ａ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射時間がパージ禁止噴射時間を下回ることがなくなる。このため、図３（Ｂ）に示すように、パージ処理が継続して行なわれる。このため、ベーパを十分に処理できるとともに、パージ処理のハンチングによる排気エミッションの悪化も抑制できる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、高地のアイドル運転時においては、筒内噴射用インジェクタに供給される燃料の圧力を低下させた。このため、燃料噴射時間が最小噴射時間を下回ることがなくなり、パージ処理が禁止されにくくなり、ベーパを処理できるとともに、継続してパージ処理を実行できるので、排気エミッションの悪化を抑制できる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、ハードウェア構成は、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ６０において、前述の実施の形態におけるプログラムとは異なるプログラムを実行する。本実施の形態においては、最大パージ率を制限して、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射時間が最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回らないようにして、パージ処理が禁止されないようにしたことが特徴である。

図４を参照して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このフローチャートにおいて、前述の図２のフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、大気圧補正係数Ａが補正係数しきい値よりも小さいか否かを判断する。たとえば、大気圧補正係数Ａが０．９よりも小さいか否かが判断される。大気圧補正係数Ａが補正係数しきい値よりも小さいと（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、パージ制御弁１２５０（ＶＳＶ）全開時におけるパージ率に定数αを乗算して、ガード値ＧＵＤ（１）を算出する。定数αは、０＜α＜１であって、たとえば、０．０６（６％）に設定される。なお、ガード値ＧＵＤ（１）は、このようにパージ率の６％に基づいて算出してもよいし、パージ制御弁１２５０（ＶＳＶ）全開時における駆動デューティの６％に基づいてパージ率を算出して、そのパージ率に基づいて算出するようにしてもよい。

Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、パージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）を検知する。この最終制限値ＧＵＤ（２）は、筒内噴射用インジェクタ２１０からの燃料噴射時間が最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回らないようにするための要因以外の要因により制限を受ける。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、パージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）≦ガード値ＧＵＤ（１）であるか否かを判断する。パージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）≦ガード値ＧＵＤ（１）であると（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、処理はＳ２４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２３０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、パージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）にガード値ＧＵＤ（１）を代入する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０の動作について説明する。

大気圧補正係数Ａが補正係数しきい値よりも小さいと（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＶＳＶ１２５０全開時のパージ率の６％のパージ率や、ＶＳＶ１２５０の駆動デューティ６％を実現するパージ率に基づいて、ガード値ＧＵＤ（１）が算出される（Ｓ２１０）。このガード値ＧＵＤ（１）が、パージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）以上であると（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、このガード値ＧＵＤ（１）がパージ率の最終制限値ＧＵＤ（２）として採用される（Ｓ２４０）。

この状態を図５に示す。図５（Ａ）にＶＳＶ駆動デューティを、図５（Ｂ）にパージ率を、図５（Ｃ）に筒内噴射用インジェクタ２１０の噴射時間を、図５（Ｄ）にパージ実行フラグの状態を、それぞれ示す。

本発明においては、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＶＳＶの駆動デューティを６％に設定して、ＶＳＶの駆動デューティ６％を実現するパージ率をガード値ＧＵＤ（１）とした。このため、図５（Ｃ）に示すように、パージ率を下げたので、パージ量が少なくなり、要求燃料量からパージ量を減算して筒内噴射用インジェクタ２１０の燃料噴射量を算出しても、図５（Ｃ）に示すように、その噴射量が最小燃料噴射量ＴＡＵｍｉｎを下回らないので、図５（Ｄ）に示すように、パージ処理が禁止されない。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、パージ処理におけるパージ率を制限してパージ量を少なくした。パージ量が少ないので、筒内噴射用インジェクタの噴射時間が最小噴射時間ＴＡＵｍｉｎを下回ることがなくなり、パージ処理が禁止されにくくなり、ベーパを処理できるとともに、継続してパージ処理を実行できるので、排気エミッションの悪化を抑制できる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンの全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されたときのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されたときのタイミングチャートである。

符号の説明

１０ エンジン本体、３０ スタータ、６０ エンジンＥＣＵ、１５０ 点火プラグ、１６０ 吸気バルブ、１７０ 排気バルブ、１９０ スロットルバルブ、２１０ 筒内噴射用インジェクタ、３００ トランスミッション、３１０ クラッチ、４２０ アクセルペダル、４３０ クラッチペダル、５２０ クランク角センサ、５３０ Ａ／Ｆセンサ、５４０ スロットル開度センサ、５５０ アクセル開度センサ、５６０ ニュートラルスタートスイッチ、５７０ 車速センサ、１０００ 燃焼室、１０１０ 吸気通路、１０２０ 排気通路。

Claims (4)

1. 筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備え、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関に要求される条件および大気圧に基づいて決定される要求燃料量の燃料を噴射するように、前記燃料噴射手段に供給される燃料の圧力に基づいて前記燃料噴射手段による燃料の噴射時間を制御するための制御手段と、
   前記燃料噴射手段に供給される前記燃料の圧力を調整するための調整手段とを含み、
   前記調整手段は、前記大気圧が低いほど、前記燃料の圧力を小さくするように調整するための手段を含み、
   前記制御手段は、前記大気圧が低いほど小さく設定される前記要求燃料量を、前記調整手段によって小さくされた前記燃料の圧力で噴射するように、前記噴射時間を設定する、内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記パージ処理の実行に伴い、前記要求燃料量を減量補正して燃料噴射量を算出し、
   前記調整手段は、前記燃料の圧力を低下するための手段を含み、
   前記燃料の圧力の低下量は、低下後の前記燃料の圧力において、前記減量補正された燃料噴射量が、前記燃料噴射手段の最小噴射量を下回らないような低下量である、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記最小噴射量は、低下後の前記燃料の圧力における前記燃料噴射手段の特性によって定まる最小噴射時間に対応した噴射量である、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御装置は、前記調整手段による前記燃料の圧力が低下されている場合であっても、パージ補正による減量補正により噴射量が前記最小噴射量を下回る場合には、パージ量を低下させるための手段をさらに含む、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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