内燃機関の制御装置
【課題】空燃比制御を不安定にすることなく、十分なパージ処理を実行する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、クルーズコントロール中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、基本パージ率pgr_baseからクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に多くなるように実行パージ率pgrを算出するステップ（Ｓ１３０〜Ｓ１７０）と、クルーズコントロール中でなくなると（Ｓ１８０にてＮＯ）、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin）からクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に少なくなるように実行パージ率pgrを算出するステップ（Ｓ１９０〜Ｓ２３０）とを含む、プログラムを実行する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、クルーズコントロール中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、基本パージ率pgr_baseからクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に多くなるように実行パージ率pgrを算出するステップ（Ｓ１３０〜Ｓ１７０）と、クルーズコントロール中でなくなると（Ｓ１８０にてＮＯ）、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin）からクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に少なくなるように実行パージ率pgrを算出するステップ（Ｓ１９０〜Ｓ２３０）とを含む、プログラムを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御に関し、特に、燃料蒸発ガスのパージ処理についての制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）をキャニスター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ー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。
【０００３】
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燃料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。
【０００４】
このパージ実行時には、吸入空気量に対するパージ流量の割合が一定になるよう、キャニスタと吸気通路との間のパージ通路に介装したパージ制御バルブのバルブ開度を制御するとともに、排気系に設けた空燃比センサからの出力によって燃料噴射量を補正制御し、空燃比の目標空燃比からのずれを補正するようにしている。
【０００５】
特開平１０−１１５２４１号公報（特許文献１）は、パージ制御バルブの製造ばらつきや経年変化による流量特性変化を補償し、蒸発燃料混合気流量の変動による空燃比制御性の悪化を防止することができるエンジンの蒸発燃料処理装置を開示する。このエンジンの蒸発燃料処理装置は、燃料タンクからの蒸発燃料を貯溜するキャニスタと吸気系とを連通するパージ通路にパージ制御バルブを介装し、このパージ制御バルブのバルブ開度を制御して蒸発燃料混合気をパージするエンジンの蒸発燃料処理装置であって、パージ制御バルブに対する制御指令値の低開度域における無効分を、運転領域毎の空燃比の変化に基づいて学習補正する手段と、パージ制御バルブに対する制御指令値を、吸入空気量に対する蒸発燃料混合気のパージ流量を一定とするための基本値と、学習補正した無効分とに基づいて設定する手段とを備える。
【特許文献１】特開平１０−１１５２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された蒸発燃料処理装置においても、従来のパージ処理と同様に、燃料タンクの内部で発生した蒸発燃料は一時的にキャニスタに吸着保持され、キャニスタに保持された蒸発燃料は大気の吸入時にキャニスタに吸気負圧を導入することにより、吸入空気とともに吸気通路に導入されているにすぎない。このため、エンジンの種類（特に吸気負圧の小さい吸気系を有するもの）やエンジンの運転状態によっては、十分な負圧が発生しないで、適切なパージ処理が実行できないで、蒸発燃料が大気中に開放される可能性もあった。さらに、このような事態を回避するために、たとえば運転者のアクセルペダル開度が大きくなって新規空気量が増大する過渡応答に対応させてパージ量を増やすと、実際に内燃機関に導入されるパージ量には遅れ時間が生じるので、空燃比制御が不安定になるという問題があった。
【０００７】
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、空燃比制御を不安定にすることなく、十分なパージ処理を実行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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る制御装置は、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、車両制御システムからの要求に応じて、吸入空気量を算出するための算出手段と、算出された吸入空気量に応じて、パージ流量を算出するためのパージ流量算出手段と、空燃比を予め定められた値に制御するように、算出されたパージ流量に応じて、燃焼噴射量を補正するための手段とを含む。
【０００９】
第１の発明によると、車両制御システムとして、たとえば、クルーズコントロール機能を有し、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかである。吸入空気量の過渡変化が緩やかであると、吸入空気量の変化による新規空気量の変化よりもパージ量の変化が遅れても、空燃比制御が不安定にならない（目標値から乖離しない）。このため、車両制御システムのクルーズコントロール機能が実行されているときには、そうでないときよりも、パージ流量を増大させる。その結果、空燃比制御を不安定にすることなく、十分なパージ処理を実行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。
【００１０】
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、算出手段は、運転者により指示された車速を一定に保持するクルーズコントロール機能に基づいて要求トルクを算出し、要求トルクに基づいて、吸入空気量を算出するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかであるので、空燃比制御が不安定にならない。このため、パージ量を増大させることができる。
【００１２】
第３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、算出手段は、運転者によるアクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停された結果に基づいて算出された要求トルクに基づいて、吸入空気量を算出するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、トルクディマンド方式の車両制御システムにおいて、アクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停（いずれか一方を優先させたり、中間値を採用したりする）された結果に基づいて、吸入空気量を算出できる。
【００１４】
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、パージ流量算出手段は、クルーズコントロール機能が作動しているときは、クルーズコントロール機能が作動していないときよりも、パージ流量が多くなるように算出するための手段を含む。
【００１５】
第４の発明によると、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかであり、パージ量の変化が遅れても、空燃比制御が不安定にならないので、クルーズコントロール機能が実行されているときには、そうでないときよりも、パージ流量を増大させることができる。
【００１６】
第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、車両制御システムは、トルクディマンド方式により車両を制御するシステムである。
【００１７】
第５の発明によると、トルクディマンド方式により車両を制御するので、車両の制御に直接作用する物理量である内燃機関のトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１に、本実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジン１０の全体構成図を示す。
エンジン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、トルクコンバータ３１０および変速機構３００（トルクコンバータ３１０および変速機構３００を自動変速機と記載する場合がある）等へと伝達されるようになっている。
【００２０】
クランク軸１３０は、エンジン１０の始動時にはフライホイールを介してスタータと接続される。エンジン１０と変速機構３００との間には、トルクコンバータ３１０が設けられる。なお、変速機構３００は、車速とスロットル開度とにより自動的にギヤ段を変速する変速機構であって、歯車式の自動変速機構であっても、ベルト式等の無段変速機構であってもよい。以下においては、ギヤ段を有する歯車式の自動変速機構であるとして説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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内の空気流が調整される。
【００２４】
混合気を構成する燃料の供給は、電磁式のインジェクタ２１０により行なわれる。このインジェクタ２１０は吸気通路１０１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から吸気通路１０１０内（吸気通路１０１０または／および吸気ポート内）に燃料を噴射するようになっている。なお、このインジェクタ２１０の代わりにあるいは加えて、燃焼室１２０内に燃料を直接噴射するインジェクタを設けるようにしてもよい。
【００２５】
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フィードポンプ２４０により昇圧して供給される。このフィードポンプ２４０は電動ポンプである。
【００２６】
また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、インジェクタ２１０等のエンジン１０の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、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、インジェクタ２１０のノズルを開く。
【００２７】
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、ブレーキセンサ５７０、冷却水温センサ等がある。
【００２８】
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。ブレーキセンサ５７０は、ブレーキペダル４３０の踏込みを検知する。冷却水温センサは、エンジン１０の温度を代表するエンジン冷却水温を検出する。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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１０の吸気通路１０１０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。
【００３１】
クルーズコントロールＥＣＵ６２は、運転者がアクセルペダル４２０を操作することなく、このエンジン１０が搭載された車両の車速が一定になるように、エンジン１０のトルクを制御することを、エンジンＥＣＵ６０に要求する。
【００３２】
このクルーズコントロールＥＣＵ６２においては、運転者のアクセルペダル操作とは独立にエンジン出力トルクを制御することが可能なエンジン１０と自動変速機とを備えた車両において、運転者のアクセルペダル操作量や車両の運転条件等に基づいて算出された正負の目標駆動トルクを、エンジントルクと自動変速機の変速ギヤ比で実現する「駆動力制御」という考え方に基づいて車両を制御する。なお、「駆動力要求型」や「駆動力ディマンド型」や「トルクディマンド方式」などと呼ばれる制御手法も、これに類する。
【００３３】
トルクディマンド方式のエンジン制御においては、アクセル操作量とエンジン回転数と外部負荷とに基づき、エンジンの目標トルクを算出し、この目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。あるいは、クルーズコントロールＥＣＵ６２からの目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。
【００３４】
このようなトルクディマンド方式のエンジン制御においては、実際は、要求出力トルクに対し、エンジン１０やパワートレーン系（トルクコンバータ３１０、変速機構３００等）でロスとなる摩擦トルクなどの損失負荷トルクを加えて、目標トルクとして算出し、これを実現するように燃料噴射量と供給空気量を制御することになる。
【００３５】
このトルクディマンド方式のエンジン制御によると、車両の制御に直接作用する物理量であるエンジンのトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。
【００３６】
このようなトルクディマンド方式において、クルーズコントロールは、車両の運転を支援するという機能を有する。
【００３７】
図２を参照して、本実施の形態に係る車両制御システム２０００の全体ブロックについて説明する。なお、制動系、操舵系、サスペンション系などは、図示を省略している。
【００３８】
車両制御システム２０００は、アクセル操作入力検知部２１００と、ＰＤＲＭ（Power Train Driver Model）２２００と、ＰＴＭ（Power Train Manager）２４００、エンジン制御部２６００および変速制御部２７００とから構成される。アクセル操作入力検知部２１００は、図１のアクセル開度センサ５５０に相当する。
【００３９】
アクセル操作入力検知部２１００は、運転者がエンジントルクの要求値を入力する、最も一般的なデバイスであるアクセルペダル４２０の開度を検知する。ここで、検知されたアクセルペダル開度（以下、アクセル開度を記載する場合がある）は、ＰＤＲＭ２２００に出力される。
【００４０】
ＰＤＲＭ２２００は、ドライバモデル２２１０と調停部２２２０とを含む。アクセル操作入力検知部２１００で検知されたアクセル開度に基づいて、エンジンの基準スロットル開度を、マップや関数から算出する。このマップや関数は、非線形なものである。調停部２２２０は、たとえば上述したクルーズコントロールＥＣＵ６２などの運転支援部２３００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度とを調停する。なお、調停部２２２０は、たとえば、そのときの車両の状態に基づいて、運転支援部２３００において算出された要求スロットル開度と、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度とのいずれか一方を優先させたりする関数や、いずれか大きい開度を選択する関数や、いずれか小さい開度を選択する関数等で実現される。
【００４１】
ＰＴＭ２４００は、調停部２４１０と、エンジントルク要求部２４２０と、自動変速機のギヤ段決定部２４３０とを含む。
【００４２】
調停部２４１０は、たとえばＶＳＣ（Vehicle Stability Control）やＶＤＩＭ（Vehicle Dynamics Integrated Management）などのブレーキ制御・車両運動補償部２５００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ＰＤＲＭ２２００にて算出された要求スロットル開度とを調停する。なお、調停部２４１０も調停部２２２０と同様に、たとえば、そのときの車両の状態に基づいて、ブレーキ制御・車両運動補償部２５００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ＰＤＲＭ２２００にて算出された要求スロットル開度とのいずれか一方を優先させたりする関数や、いずれか大きい開度を選択する関数や、いずれか小さい開度を選択する関数等で実現される。調停部２４１０で調停された要求スロットル開度に基づいて、エンジントルク要求部２４２０において要求エンジントルクＴＥＲＥＱおよび要求エンジン回転数ＮＥＲＥＱが算出され、ギヤ段決定部２４３０においてギヤ段が決定される。これらについての詳細は後述する。
【００４３】
エンジン制御部２６００（図１のエンジンＥＣＵ６０に相当する）は、ＰＴＭ２４００から入力された、要求エンジントルクＴＥＲＥＱおよび要求エンジン回転数ＮＥＲＥＱに基づいてエンジン１０を制御する。変速制御部２７００は、ＰＴＭ２４００から入力された、ギヤ段に基づいて自動変速機を制御する。
【００４４】
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０は、調停部２２２０において、運転支援部２３００（図１のクルーズコントロールＥＣＵ６２に相当する）にて算出された要求スロットル開度を、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度よりも優先させる場合に（より具体的には、クルーズコントロールＥＣＵ６２により、クルーズコントロールが実行されている場合に）、適正なパージ量（パージ率）を設定することが特徴である。特に、クルーズコントロールが実行されている場合には、そうでない場合よりも、より多くのパージ量を処理する。
【００４５】
なお、以下の説明では、トルクディマンド方式において運転者以外によるトルク要求のとして、クルーズコントロールを例示として説明する。本発明は、このクルーズコントロールに限定されるものではない。
【００４６】
図３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、予め定められたサイクルタイムｔ（ｔはたとえば８ｍｓｅｃ程度である場合が多い）で繰り返し実行される。
【００４７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、図１のクルーズコントロールＥＣＵ６２からの要求信号、図２の調停部２２２０における調停の状態に基づいて、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。クルーズコントロール中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ２３０へ移される。
【００４８】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、目標パージ率変更時間Ｔ（基本パージ率から目標パージ率に変更するのに要する時間であって、この時間Ｔが長いほど緩やかな変化になる）を決定する。この目標パージ率変更時間Ｔについては、予め設定されて変更されない値であっても、車両の状態に応じて変更されるものであってもよい。
【００４９】
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、プログラム処理上必要な定数ＮをＮ＝目標パージ率変更時間Ｔ／サイクルタイムｔにより算出する。なお、Ｎは２以上の整数として算出される。Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、プログラム処理上必要な変数Ｉを初期化（Ｉ＝１）する。
【００５０】
Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、基本パージ率pgr_base＋（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出する。なお、パージ率は、パージ流量／全吸気量で表わされる比率である。また、基本パージ率pgr_baseは、予めエンジンＥＣＵ６０内のメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）にマップとして記憶されている。さらに、クルーズ時パージ補正量pgr_ccは、予めエンジンＥＣＵ６０内のメモリに記憶されていたり、エンジン１０の状態により算出されたりする。
【００５１】
Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉに１を加算する。Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉが定数Ｎよりも小さいか否かを判断する。変数Ｉが定数Ｎよりも小さいと（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ戻される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。なお、Ｓ１６０にてＮＯのときとは、Ｓ１４０およびＳ１５０の処理が繰り返し実行されて変数Ｉが１ずつ加算されていき、変数Ｉが定数Ｎに等しくなったときである。
【００５２】
Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin)として、基本パージ率pgr_base＋クルーズ時パージ補正量pgr_ccにより算出する。
【００５３】
Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ６０は、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。クルーズコントロール中であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ戻される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ１９０へ移される。
【００５４】
Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉを初期化（Ｉ＝１）する。Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin)−（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出する。なお、クルーズコントロールが開始されたときと同じ変化率（ただし、増加ではなく減少）で、クルーズコントロールが終了したときにパージ率を減少させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。パージ率を増加させるときの変化率とパージ率を減少させるときの変化率とを別に設定するようにしてもよい。このときには。たとえば、パージ率を増加させるときに用いる定数Ｎと、パージ率を減少させるときに用いる定数Ｎとを、異なるようにすればよい。
【００５５】
Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉに１を加算する。Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉが定数Ｎよりも小さいか否かを判断する。変数Ｉが定数Ｎよりも小さいと（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ戻される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２３０へ移される。なお、Ｓ２２０にてＮＯのときとは、Ｓ２００およびＳ２１０の処理が繰り返し実行されて変数Ｉが１ずつ加算されていき、変数Ｉが定数Ｎに等しくなったときである。
【００５６】
Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、基本パージ率pgr_baseとする。
【００５７】
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、図４および図５を用いて説明する。なお、図４が本発明に対応し、図５が従来技術に対応する。
【００５８】
エンジン１０が運転中で、トルクディマンド方式でエンジン１０から発生するトルクが要求される。車両の運転者のアクセルペダル操作によらないで車両を設定速度で走行させるクルーズコントロールが実行されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、目標パージ率を変化さる時間Ｔが決定される。定数Ｎが算出され、変数Ｉが初期化される。実行パージ率pgrが、基本パージ率pgr_base＋（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出される。すなわち、図４（Ｄ）に示すように、クルーズコントロール中は、基本パージ率pgr_baseよりも大きな実行パージ率pgrが設定される。さらに、その実行パージ率pgrは、基本パージ率pgr_baseからクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に増加される。
【００５９】
図４（Ｂ）の点線および図５（Ｂ）の実線に示すように、クルーズコントロールが実行されていないときの運転者のアクセル操作は、その変化の度合いが大きい。このため、新規空気量が図４（Ｃ）の点線および図５（Ｃ）の実線に示すように、短い時間で大きく変動する。この新規空気量の変動に対応するように（目標パージ率を一定としても）、図４（Ｅ）の点線および図５（Ｅ）の実線に示すように、パージＶＳＶ制御量（デューティ）が短い時間で大きく変動する。このため、図４（Ｆ）の点線および図５（Ｆ）の実線に示すように、エンジン１０に吸入されるパージ流量が短い時間で大きく変動する。さらに、このパージ流量の変動に対して、この変動があっても空燃比を一定にするために、図４（Ｇ）の点線および図５（Ｇ）の実線に示すように、インジェクタ２１０からの燃料噴射量が減量補正されるが、その減量値が短い時間で大きく変動する。このため、図４（Ｈ）の点線および図５（Ｈ）の実線に示すように、空燃比Ａ／Ｆが安定しない。
【００６０】
一方、クルーズコントロールが実行されているときの（アクセル操作に対応するスロットル開度）は、その変化の度合いが小さい。このため、新規空気量が図４（Ｃ）の実線に示すように、短い時間で大きく変動しないでゆっくりと変化する。この新規空気量の変動に対応するように、図４（Ｄ）に示すように目標パージ率を（徐々に）増加させても、図４（Ｅ）の実線に示すように、パージＶＳＶ制御量（デューティ）が短い時間で大きく変動しないでゆっくり変化する。このため、図４（Ｆ）の実線に示すように、エンジン１０に吸入されるパージ流量が短い時間で大きく変動しないでゆっくりと増加する。さらに、このパージ流量の変動に対して、この変動があっても空燃比を一定にするために、図４（Ｇ）の実線に示すように、インジェクタ２１０からの燃料噴射量が減量補正されるが、その減量値が短い時間で大きく変動しないで安定している。このため、図４（Ｈ）の実線に示すように、空燃比Ａ／Ｆが安定する。
【００６１】
これは、運転者のアクセルペダルの操作に対応してスロットルバルブの開度が決定される場合には、運転者がアクセルペダルを一定の割合（時間変化率）でゆっくり踏み増ししたり、ゆっくり戻したりすることは容易ではない。その一方、クルーズコントロール等の車両の制御システムからのトルクディマンド要求によると、スロットルバルブの開度に対応するアクセルペダルの開度の時間変化率は、運転者による操作に比較して安定している。
【００６２】
このスロットルバルブ開度により変化する新規空気量の変化によりパージ流量が変化するが、吸気管にはある程度の容積があるので、パージ流量の変化は、新規空気量の変化よりも遅れて発生する。この結果、空燃比制御が不安定になる（目標空燃比に収束しないで上下に変動する）。このように、空燃比制御の不安定要因をできるだけ回避するためには、クルーズコントロールが実行されていないときには、基本パージ量でパージ処理を行なわざるを得ない。クルーズコントロールが実行されているときには、たとえ上記のような遅れ時間があるとしても、過渡変化が緩やかであるので、空燃比制御が不安定になりにくい。さらに、パージ流量を増加させても（パージ率を増加させても）、過渡変化が緩やかであるので、空燃比制御が不安定になりにくい。そのため、本実施の形態においては、クルーズコントロールが実行中であると、パージ率を増加させて、かつ、空燃比（Ａ／Ｆ）を安定化できる。
【００６３】
なお、クルーズコントロールが中止されると、パージ率を減少させるが、このときには、パージ率を増加させたときと同じように、パージ率を徐々に減少させる。
【００６４】
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、車両の運転者以外からのスロットルバルブの開度を変化させるような要求があって、新規空気量の変化が緩やかであるときには、パージ率を上昇させるようにした。これにより、空燃比制御を不安定にすることもなく、適正にパージ処理を実行することができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態においては、クルーズコントロールを、トルクディマンド方式において車両の運転者以外によるスロットルバルブの開度を変化させる運転支援制御の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。クルーズコントロールではなく、他の運転支援制御によりスロットルバルブの開度が変化する場合であってもよい。さらに、車両の速度が、ある速度（たとえば、４０ｋｍ／ｈ）以上であると、エンジン１０は比較的安定に運転されている。このため、車速に対して適宜な速度範囲を設定して、その速度範囲内のときには、上述したようにパージ率を上昇するようにしてもよい。これは、空燃比が不安定になって、エンジン１０の回転数が低下するときであっても、車両の速度が、ある速度以上であると、駆動輪によりエンジン１０を被駆動状態にできるので、エンジン１０の回転数の低下（落ち込み）は回避できるということでもある。
【００６６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明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。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置を含む車両制御システムの全体ブロック図である。
【図３】本発明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。
【図４】本発明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。
【図５】図４に対応する、従来技術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】
【００６８】
１０ エンジン、６０ エンジンＥＣＵ、６２ クルーズコントロール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 インジェクタ、３００ 変速機構、３１０ トルクコンバータ、４２０ アクセルペダル、４３０ ブレーキペダル、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 車速センサ、５７０ ブレーキセンサ、１０００ 燃焼室、１０１０ 吸気通路、１０２０ 排気通路、２０００ 車両制御システム、２１００ アクセル操作検知部、２２００ ＰＤＲＭ、２２１０ ドライバモデル、２２２０ 調停部、２３００ 運転支援部、２４００ ＰＴＭ、２４１０ 調停部、２４２０ エンジントルク要求部、２４３０ ギヤ段決定部、２５００ ブレーキ制御・車両運動補償部、２６００ エンジン制御部、２７００ 変速制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御に関し、特に、燃料蒸発ガスのパージ処理についての制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）をキャニスター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ー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。
【０００３】
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燃料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。
【０００４】
このパージ実行時には、吸入空気量に対するパージ流量の割合が一定になるよう、キャニスタと吸気通路との間のパージ通路に介装したパージ制御バルブのバルブ開度を制御するとともに、排気系に設けた空燃比センサからの出力によって燃料噴射量を補正制御し、空燃比の目標空燃比からのずれを補正するようにしている。
【０００５】
特開平１０−１１５２４１号公報（特許文献１）は、パージ制御バルブの製造ばらつきや経年変化による流量特性変化を補償し、蒸発燃料混合気流量の変動による空燃比制御性の悪化を防止することができるエンジンの蒸発燃料処理装置を開示する。このエンジンの蒸発燃料処理装置は、燃料タンクからの蒸発燃料を貯溜するキャニスタと吸気系とを連通するパージ通路にパージ制御バルブを介装し、このパージ制御バルブのバルブ開度を制御して蒸発燃料混合気をパージするエンジンの蒸発燃料処理装置であって、パージ制御バルブに対する制御指令値の低開度域における無効分を、運転領域毎の空燃比の変化に基づいて学習補正する手段と、パージ制御バルブに対する制御指令値を、吸入空気量に対する蒸発燃料混合気のパージ流量を一定とするための基本値と、学習補正した無効分とに基づいて設定する手段とを備える。
【特許文献１】特開平１０−１１５２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された蒸発燃料処理装置においても、従来のパージ処理と同様に、燃料タンクの内部で発生した蒸発燃料は一時的にキャニスタに吸着保持され、キャニスタに保持された蒸発燃料は大気の吸入時にキャニスタに吸気負圧を導入することにより、吸入空気とともに吸気通路に導入されているにすぎない。このため、エンジンの種類（特に吸気負圧の小さい吸気系を有するもの）やエンジンの運転状態によっては、十分な負圧が発生しないで、適切なパージ処理が実行できないで、蒸発燃料が大気中に開放される可能性もあった。さらに、このような事態を回避するために、たとえば運転者のアクセルペダル開度が大きくなって新規空気量が増大する過渡応答に対応させてパージ量を増やすと、実際に内燃機関に導入されるパージ量には遅れ時間が生じるので、空燃比制御が不安定になるという問題があった。
【０００７】
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、空燃比制御を不安定にすることなく、十分なパージ処理を実行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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る制御装置は、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、車両制御システムからの要求に応じて、吸入空気量を算出するための算出手段と、算出された吸入空気量に応じて、パージ流量を算出するためのパージ流量算出手段と、空燃比を予め定められた値に制御するように、算出されたパージ流量に応じて、燃焼噴射量を補正するための手段とを含む。
【０００９】
第１の発明によると、車両制御システムとして、たとえば、クルーズコントロール機能を有し、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかである。吸入空気量の過渡変化が緩やかであると、吸入空気量の変化による新規空気量の変化よりもパージ量の変化が遅れても、空燃比制御が不安定にならない（目標値から乖離しない）。このため、車両制御システムのクルーズコントロール機能が実行されているときには、そうでないときよりも、パージ流量を増大させる。その結果、空燃比制御を不安定にすることなく、十分なパージ処理を実行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。
【００１０】
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、算出手段は、運転者により指示された車速を一定に保持するクルーズコントロール機能に基づいて要求トルクを算出し、要求トルクに基づいて、吸入空気量を算出するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかであるので、空燃比制御が不安定にならない。このため、パージ量を増大させることができる。
【００１２】
第３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、算出手段は、運転者によるアクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停された結果に基づいて算出された要求トルクに基づいて、吸入空気量を算出するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、トルクディマンド方式の車両制御システムにおいて、アクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停（いずれか一方を優先させたり、中間値を採用したりする）された結果に基づいて、吸入空気量を算出できる。
【００１４】
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、パージ流量算出手段は、クルーズコントロール機能が作動しているときは、クルーズコントロール機能が作動していないときよりも、パージ流量が多くなるように算出するための手段を含む。
【００１５】
第４の発明によると、クルーズコントロール機能からの要求による吸入空気量の過渡変化は、運転者のアクセルペダル開度からの要求による吸入空気量の過渡変化よりも、緩やかであり、パージ量の変化が遅れても、空燃比制御が不安定にならないので、クルーズコントロール機能が実行されているときには、そうでないときよりも、パージ流量を増大させることができる。
【００１６】
第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、車両制御システムは、トルクディマンド方式により車両を制御するシステムである。
【００１７】
第５の発明によると、トルクディマンド方式により車両を制御するので、車両の制御に直接作用する物理量である内燃機関のトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１に、本実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジン１０の全体構成図を示す。
エンジン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、トルクコンバータ３１０および変速機構３００（トルクコンバータ３１０および変速機構３００を自動変速機と記載する場合がある）等へと伝達されるようになっている。
【００２０】
クランク軸１３０は、エンジン１０の始動時にはフライホイールを介してスタータと接続される。エンジン１０と変速機構３００との間には、トルクコンバータ３１０が設けられる。なお、変速機構３００は、車速とスロットル開度とにより自動的にギヤ段を変速する変速機構であって、歯車式の自動変速機構であっても、ベルト式等の無段変速機構であってもよい。以下においては、ギヤ段を有する歯車式の自動変速機構であるとして説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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内の空気流が調整される。
【００２４】
混合気を構成する燃料の供給は、電磁式のインジェクタ２１０により行なわれる。このインジェクタ２１０は吸気通路１０１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から吸気通路１０１０内（吸気通路１０１０または／および吸気ポート内）に燃料を噴射するようになっている。なお、このインジェクタ２１０の代わりにあるいは加えて、燃焼室１２０内に燃料を直接噴射するインジェクタを設けるようにしてもよい。
【００２５】
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フィードポンプ２４０により昇圧して供給される。このフィードポンプ２４０は電動ポンプである。
【００２６】
また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、インジェクタ２１０等のエンジン１０の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、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、インジェクタ２１０のノズルを開く。
【００２７】
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、ブレーキセンサ５７０、冷却水温センサ等がある。
【００２８】
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。ブレーキセンサ５７０は、ブレーキペダル４３０の踏込みを検知する。冷却水温センサは、エンジン１０の温度を代表するエンジン冷却水温を検出する。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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１０の吸気通路１０１０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。
【００３１】
クルーズコントロールＥＣＵ６２は、運転者がアクセルペダル４２０を操作することなく、このエンジン１０が搭載された車両の車速が一定になるように、エンジン１０のトルクを制御することを、エンジンＥＣＵ６０に要求する。
【００３２】
このクルーズコントロールＥＣＵ６２においては、運転者のアクセルペダル操作とは独立にエンジン出力トルクを制御することが可能なエンジン１０と自動変速機とを備えた車両において、運転者のアクセルペダル操作量や車両の運転条件等に基づいて算出された正負の目標駆動トルクを、エンジントルクと自動変速機の変速ギヤ比で実現する「駆動力制御」という考え方に基づいて車両を制御する。なお、「駆動力要求型」や「駆動力ディマンド型」や「トルクディマンド方式」などと呼ばれる制御手法も、これに類する。
【００３３】
トルクディマンド方式のエンジン制御においては、アクセル操作量とエンジン回転数と外部負荷とに基づき、エンジンの目標トルクを算出し、この目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。あるいは、クルーズコントロールＥＣＵ６２からの目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。
【００３４】
このようなトルクディマンド方式のエンジン制御においては、実際は、要求出力トルクに対し、エンジン１０やパワートレーン系（トルクコンバータ３１０、変速機構３００等）でロスとなる摩擦トルクなどの損失負荷トルクを加えて、目標トルクとして算出し、これを実現するように燃料噴射量と供給空気量を制御することになる。
【００３５】
このトルクディマンド方式のエンジン制御によると、車両の制御に直接作用する物理量であるエンジンのトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。
【００３６】
このようなトルクディマンド方式において、クルーズコントロールは、車両の運転を支援するという機能を有する。
【００３７】
図２を参照して、本実施の形態に係る車両制御システム２０００の全体ブロックについて説明する。なお、制動系、操舵系、サスペンション系などは、図示を省略している。
【００３８】
車両制御システム２０００は、アクセル操作入力検知部２１００と、ＰＤＲＭ（Power Train Driver Model）２２００と、ＰＴＭ（Power Train Manager）２４００、エンジン制御部２６００および変速制御部２７００とから構成される。アクセル操作入力検知部２１００は、図１のアクセル開度センサ５５０に相当する。
【００３９】
アクセル操作入力検知部２１００は、運転者がエンジントルクの要求値を入力する、最も一般的なデバイスであるアクセルペダル４２０の開度を検知する。ここで、検知されたアクセルペダル開度（以下、アクセル開度を記載する場合がある）は、ＰＤＲＭ２２００に出力される。
【００４０】
ＰＤＲＭ２２００は、ドライバモデル２２１０と調停部２２２０とを含む。アクセル操作入力検知部２１００で検知されたアクセル開度に基づいて、エンジンの基準スロットル開度を、マップや関数から算出する。このマップや関数は、非線形なものである。調停部２２２０は、たとえば上述したクルーズコントロールＥＣＵ６２などの運転支援部２３００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度とを調停する。なお、調停部２２２０は、たとえば、そのときの車両の状態に基づいて、運転支援部２３００において算出された要求スロットル開度と、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度とのいずれか一方を優先させたりする関数や、いずれか大きい開度を選択する関数や、いずれか小さい開度を選択する関数等で実現される。
【００４１】
ＰＴＭ２４００は、調停部２４１０と、エンジントルク要求部２４２０と、自動変速機のギヤ段決定部２４３０とを含む。
【００４２】
調停部２４１０は、たとえばＶＳＣ（Vehicle Stability Control）やＶＤＩＭ（Vehicle Dynamics Integrated Management）などのブレーキ制御・車両運動補償部２５００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ＰＤＲＭ２２００にて算出された要求スロットル開度とを調停する。なお、調停部２４１０も調停部２２２０と同様に、たとえば、そのときの車両の状態に基づいて、ブレーキ制御・車両運動補償部２５００において算出されたエンジンの要求スロットル開度と、ＰＤＲＭ２２００にて算出された要求スロットル開度とのいずれか一方を優先させたりする関数や、いずれか大きい開度を選択する関数や、いずれか小さい開度を選択する関数等で実現される。調停部２４１０で調停された要求スロットル開度に基づいて、エンジントルク要求部２４２０において要求エンジントルクＴＥＲＥＱおよび要求エンジン回転数ＮＥＲＥＱが算出され、ギヤ段決定部２４３０においてギヤ段が決定される。これらについての詳細は後述する。
【００４３】
エンジン制御部２６００（図１のエンジンＥＣＵ６０に相当する）は、ＰＴＭ２４００から入力された、要求エンジントルクＴＥＲＥＱおよび要求エンジン回転数ＮＥＲＥＱに基づいてエンジン１０を制御する。変速制御部２７００は、ＰＴＭ２４００から入力された、ギヤ段に基づいて自動変速機を制御する。
【００４４】
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０は、調停部２２２０において、運転支援部２３００（図１のクルーズコントロールＥＣＵ６２に相当する）にて算出された要求スロットル開度を、ドライバモデル２２１０にて算出された基準スロットル開度よりも優先させる場合に（より具体的には、クルーズコントロールＥＣＵ６２により、クルーズコントロールが実行されている場合に）、適正なパージ量（パージ率）を設定することが特徴である。特に、クルーズコントロールが実行されている場合には、そうでない場合よりも、より多くのパージ量を処理する。
【００４５】
なお、以下の説明では、トルクディマンド方式において運転者以外によるトルク要求のとして、クルーズコントロールを例示として説明する。本発明は、このクルーズコントロールに限定されるものではない。
【００４６】
図３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、予め定められたサイクルタイムｔ（ｔはたとえば８ｍｓｅｃ程度である場合が多い）で繰り返し実行される。
【００４７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、図１のクルーズコントロールＥＣＵ６２からの要求信号、図２の調停部２２２０における調停の状態に基づいて、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。クルーズコントロール中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ２３０へ移される。
【００４８】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、目標パージ率変更時間Ｔ（基本パージ率から目標パージ率に変更するのに要する時間であって、この時間Ｔが長いほど緩やかな変化になる）を決定する。この目標パージ率変更時間Ｔについては、予め設定されて変更されない値であっても、車両の状態に応じて変更されるものであってもよい。
【００４９】
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、プログラム処理上必要な定数ＮをＮ＝目標パージ率変更時間Ｔ／サイクルタイムｔにより算出する。なお、Ｎは２以上の整数として算出される。Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、プログラム処理上必要な変数Ｉを初期化（Ｉ＝１）する。
【００５０】
Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、基本パージ率pgr_base＋（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出する。なお、パージ率は、パージ流量／全吸気量で表わされる比率である。また、基本パージ率pgr_baseは、予めエンジンＥＣＵ６０内のメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）にマップとして記憶されている。さらに、クルーズ時パージ補正量pgr_ccは、予めエンジンＥＣＵ６０内のメモリに記憶されていたり、エンジン１０の状態により算出されたりする。
【００５１】
Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉに１を加算する。Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉが定数Ｎよりも小さいか否かを判断する。変数Ｉが定数Ｎよりも小さいと（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ戻される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。なお、Ｓ１６０にてＮＯのときとは、Ｓ１４０およびＳ１５０の処理が繰り返し実行されて変数Ｉが１ずつ加算されていき、変数Ｉが定数Ｎに等しくなったときである。
【００５２】
Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin)として、基本パージ率pgr_base＋クルーズ時パージ補正量pgr_ccにより算出する。
【００５３】
Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ６０は、クルーズコントロール中であるか否かを判断する。クルーズコントロール中であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ戻される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ１９０へ移される。
【００５４】
Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉを初期化（Ｉ＝１）する。Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、目標パージ率の最終値pgr(tar_fin)−（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出する。なお、クルーズコントロールが開始されたときと同じ変化率（ただし、増加ではなく減少）で、クルーズコントロールが終了したときにパージ率を減少させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。パージ率を増加させるときの変化率とパージ率を減少させるときの変化率とを別に設定するようにしてもよい。このときには。たとえば、パージ率を増加させるときに用いる定数Ｎと、パージ率を減少させるときに用いる定数Ｎとを、異なるようにすればよい。
【００５５】
Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉに１を加算する。Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、変数Ｉが定数Ｎよりも小さいか否かを判断する。変数Ｉが定数Ｎよりも小さいと（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ戻される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２３０へ移される。なお、Ｓ２２０にてＮＯのときとは、Ｓ２００およびＳ２１０の処理が繰り返し実行されて変数Ｉが１ずつ加算されていき、変数Ｉが定数Ｎに等しくなったときである。
【００５６】
Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、実行パージ率pgrを、基本パージ率pgr_baseとする。
【００５７】
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、図４および図５を用いて説明する。なお、図４が本発明に対応し、図５が従来技術に対応する。
【００５８】
エンジン１０が運転中で、トルクディマンド方式でエンジン１０から発生するトルクが要求される。車両の運転者のアクセルペダル操作によらないで車両を設定速度で走行させるクルーズコントロールが実行されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、目標パージ率を変化さる時間Ｔが決定される。定数Ｎが算出され、変数Ｉが初期化される。実行パージ率pgrが、基本パージ率pgr_base＋（pgr_cc／Ｎ）×Ｉにより算出される。すなわち、図４（Ｄ）に示すように、クルーズコントロール中は、基本パージ率pgr_baseよりも大きな実行パージ率pgrが設定される。さらに、その実行パージ率pgrは、基本パージ率pgr_baseからクルーズ時パージ補正量pgr_cc分だけ徐々に増加される。
【００５９】
図４（Ｂ）の点線および図５（Ｂ）の実線に示すように、クルーズコントロールが実行されていないときの運転者のアクセル操作は、その変化の度合いが大きい。このため、新規空気量が図４（Ｃ）の点線および図５（Ｃ）の実線に示すように、短い時間で大きく変動する。この新規空気量の変動に対応するように（目標パージ率を一定としても）、図４（Ｅ）の点線および図５（Ｅ）の実線に示すように、パージＶＳＶ制御量（デューティ）が短い時間で大きく変動する。このため、図４（Ｆ）の点線および図５（Ｆ）の実線に示すように、エンジン１０に吸入されるパージ流量が短い時間で大きく変動する。さらに、このパージ流量の変動に対して、この変動があっても空燃比を一定にするために、図４（Ｇ）の点線および図５（Ｇ）の実線に示すように、インジェクタ２１０からの燃料噴射量が減量補正されるが、その減量値が短い時間で大きく変動する。このため、図４（Ｈ）の点線および図５（Ｈ）の実線に示すように、空燃比Ａ／Ｆが安定しない。
【００６０】
一方、クルーズコントロールが実行されているときの（アクセル操作に対応するスロットル開度）は、その変化の度合いが小さい。このため、新規空気量が図４（Ｃ）の実線に示すように、短い時間で大きく変動しないでゆっくりと変化する。この新規空気量の変動に対応するように、図４（Ｄ）に示すように目標パージ率を（徐々に）増加させても、図４（Ｅ）の実線に示すように、パージＶＳＶ制御量（デューティ）が短い時間で大きく変動しないでゆっくり変化する。このため、図４（Ｆ）の実線に示すように、エンジン１０に吸入されるパージ流量が短い時間で大きく変動しないでゆっくりと増加する。さらに、このパージ流量の変動に対して、この変動があっても空燃比を一定にするために、図４（Ｇ）の実線に示すように、インジェクタ２１０からの燃料噴射量が減量補正されるが、その減量値が短い時間で大きく変動しないで安定している。このため、図４（Ｈ）の実線に示すように、空燃比Ａ／Ｆが安定する。
【００６１】
これは、運転者のアクセルペダルの操作に対応してスロットルバルブの開度が決定される場合には、運転者がアクセルペダルを一定の割合（時間変化率）でゆっくり踏み増ししたり、ゆっくり戻したりすることは容易ではない。その一方、クルーズコントロール等の車両の制御システムからのトルクディマンド要求によると、スロットルバルブの開度に対応するアクセルペダルの開度の時間変化率は、運転者による操作に比較して安定している。
【００６２】
このスロットルバルブ開度により変化する新規空気量の変化によりパージ流量が変化するが、吸気管にはある程度の容積があるので、パージ流量の変化は、新規空気量の変化よりも遅れて発生する。この結果、空燃比制御が不安定になる（目標空燃比に収束しないで上下に変動する）。このように、空燃比制御の不安定要因をできるだけ回避するためには、クルーズコントロールが実行されていないときには、基本パージ量でパージ処理を行なわざるを得ない。クルーズコントロールが実行されているときには、たとえ上記のような遅れ時間があるとしても、過渡変化が緩やかであるので、空燃比制御が不安定になりにくい。さらに、パージ流量を増加させても（パージ率を増加させても）、過渡変化が緩やかであるので、空燃比制御が不安定になりにくい。そのため、本実施の形態においては、クルーズコントロールが実行中であると、パージ率を増加させて、かつ、空燃比（Ａ／Ｆ）を安定化できる。
【００６３】
なお、クルーズコントロールが中止されると、パージ率を減少させるが、このときには、パージ率を増加させたときと同じように、パージ率を徐々に減少させる。
【００６４】
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、車両の運転者以外からのスロットルバルブの開度を変化させるような要求があって、新規空気量の変化が緩やかであるときには、パージ率を上昇させるようにした。これにより、空燃比制御を不安定にすることもなく、適正にパージ処理を実行することができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態においては、クルーズコントロールを、トルクディマンド方式において車両の運転者以外によるスロットルバルブの開度を変化させる運転支援制御の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。クルーズコントロールではなく、他の運転支援制御によりスロットルバルブの開度が変化する場合であってもよい。さらに、車両の速度が、ある速度（たとえば、４０ｋｍ／ｈ）以上であると、エンジン１０は比較的安定に運転されている。このため、車速に対して適宜な速度範囲を設定して、その速度範囲内のときには、上述したようにパージ率を上昇するようにしてもよい。これは、空燃比が不安定になって、エンジン１０の回転数が低下するときであっても、車両の速度が、ある速度以上であると、駆動輪によりエンジン１０を被駆動状態にできるので、エンジン１０の回転数の低下（落ち込み）は回避できるということでもある。
【００６６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明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。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置を含む車両制御システムの全体ブロック図である。
【図３】本発明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。
【図４】本発明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。
【図５】図４に対応する、従来技術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】
【００６８】
１０ エンジン、６０ エンジンＥＣＵ、６２ クルーズコントロール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 インジェクタ、３００ 変速機構、３１０ トルクコンバータ、４２０ アクセルペダル、４３０ ブレーキペダル、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 車速センサ、５７０ ブレーキセンサ、１０００ 燃焼室、１０１０ 吸気通路、１０２０ 排気通路、２０００ 車両制御システム、２１００ アクセル操作検知部、２２００ ＰＤＲＭ、２２１０ ドライバモデル、２２２０ 調停部、２３００ 運転支援部、２４００ ＰＴＭ、２４１０ 調停部、２４２０ エンジントルク要求部、２４３０ ギヤ段決定部、２５００ ブレーキ制御・車両運動補償部、２６００ エンジン制御部、２７００ 変速制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
車両制御システムからの要求に応じて、吸入空気量を算出するための算出手段と、
前記算出された吸入空気量に応じて、パージ流量を算出するためのパージ流量算出手段と、
空燃比を予め定められた値に制御するように、前記算出されたパージ流量に応じて、燃焼噴射量を補正するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記算出手段は、運転者により指示された車速を一定に保持するクルーズコントロール機能に基づいて要求トルクを算出し、前記要求トルクに基づいて、前記吸入空気量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記算出手段は、運転者によるアクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停された結果に基づいて算出された要求トルクに基づいて、前記吸入空気量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記パージ流量算出手段は、クルーズコントロール機能が作動しているときは、前記クルーズコントロール機能が作動していないときよりも、前記パージ流量が多くなるように算出するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記車両制御システムは、トルクディマンド方式により車両を制御する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
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、
車両制御システムからの要求に応じて、吸入空気量を算出するための算出手段と、
前記算出された吸入空気量に応じて、パージ流量を算出するためのパージ流量算出手段と、
空燃比を予め定められた値に制御するように、前記算出されたパージ流量に応じて、燃焼噴射量を補正するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記算出手段は、運転者により指示された車速を一定に保持するクルーズコントロール機能に基づいて要求トルクを算出し、前記要求トルクに基づいて、前記吸入空気量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記算出手段は、運転者によるアクセルペダル操作量から算出された要求トルクおよびクルーズコントロール機能から算出された要求トルクとが調停された結果に基づいて算出された要求トルクに基づいて、前記吸入空気量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記パージ流量算出手段は、クルーズコントロール機能が作動しているときは、前記クルーズコントロール機能が作動していないときよりも、前記パージ流量が多くなるように算出するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記車両制御システムは、トルクディマンド方式により車両を制御する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１１３５１４（Ｐ２００７−１１３５１４Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０７１１６（Ｐ２００５−３０７１１６）
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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