JP2022012630A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの気筒間で空燃比がばらつくのを抑制する。
【解決手段】複数気筒のエンジンと、過給機と、蒸発燃料処理装置と、蒸発燃料ガスを吸気管を介して燃焼室に供給するパージを実行するときには、要求パージ率に基づいてパージ制御バルブを制御する制御装置と、を備えるエンジン装置において、制御装置は、過給域では、各気筒の燃焼室に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための上限パージ率以下の範囲内で要求パージ率を設定する。これにより、各気筒の燃焼室に供給される蒸発燃料ガスの量がばらつくのを抑制し、気筒間で空燃比がばらつくのを抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、エンジンの吸気管のスロットル弁よりも下流側に蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスをパージする第１パージ通路と、過給機のコンプレッサからの過給圧を用いて負圧を発生させるエゼクタにより吸気管のコンプレッサよりも上流側に蒸発燃料ガスをパージする第２パージ通路と、燃料タンクで発生した蒸発燃料ガスを第１パージ通路や第２パージ通路に供給する供給通路と、供給通路に設けられたパージ制御バルブとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン装置では、吸気管のスロットル弁よりも下流側の吸気管圧力とエゼクタによる発生圧力とを比較し、パージが第１パージ通路および第２パージ通路のうちの何れを介して実施されるかを検出する。そして、パージ通路が第１パージ通路と第２パージ通路とで切替わるときに、パージ制御バルブの制御に用いる制御特性データを、第１パージ通路に適した第１制御特性データと第２パージ通路に適した第２制御特性データとで切り替える。

特開２０１９－０５２５６１号公報

こうしたエンジン装置では、パージ通路が第２パージ通路であるときには、パージ通路が第１パージ通路のときに比して、蒸発燃料ガスがパージ制御バルブを通過してから燃焼室に至るまでの経路容積が大きいため、吸気管などで流体の流れが乱れやすく、各気筒の燃焼室に供給される蒸発燃料ガスの量がばらつきやすく、気筒間で空燃比がばらつきやすい。そして、これらのばらつきは、蒸発燃料ガス量が多いほど大きくなりやすい。

本発明のエンジン装置は、エンジンの気筒間で空燃比がばらつくのを抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
吸気管に配置されたスロットルバルブを有し、燃料タンクから供給される燃料を用いた各気筒の燃焼室での爆発燃焼により動力を出力する複数気筒のエンジンと、
前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機と、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側に接続された第１パージ通路と第２パージ通路とに分岐して前記吸気管に供給する供給通路と、前記吸気管の前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間からの還流通路に吸気ポートが接続され且つ前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側に排気ポートが接続され且つ前記第２パージ通路に吸引ポートが接続されたエゼクタと、前記供給通路に設けられたパージ制御バルブと、を有する蒸発燃料処理装置と、
前記蒸発燃料ガスを前記吸気管を介して前記燃焼室に供給するパージを実行するときには、要求パージ率に基づいて前記パージ制御バルブを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、過給域では、前記各気筒の前記燃焼室に供給される前記蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための上限パージ率以下の範囲内で前記要求パージ率を設定する、
ことを要旨とする。

本発明のエンジン装置では、蒸発燃料ガスを吸気管を介して燃焼室に供給するパージを実行するときには、要求パージ率に基づいてパージ制御バルブを制御するものにおいて、過給域では、各気筒の燃焼室に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための上限パージ率以下の範囲内で要求パージ率を設定する。これにより、各気筒の燃焼室に供給される蒸発燃料ガスの量がばらつくのを抑制し、気筒間で空燃比がばらつくのを抑制することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、自然吸気域でも、前記各気筒の前記燃焼室に供給される前記蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための前記上限パージ率以下の範囲内で前記要求パージ率を設定し、前記過給域のときの前記上限パージ率は、前記自然吸気域のときの前記上限パージ率に比して小さいものとしてもよい。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の圧力であるスロットル後圧が閾値未満のときには、自然吸気域であると推定し、前記スロットル後圧が前記閾値以上のときには、前記過給域であると推定する推定処理において、前記スロットル後圧が前記閾値以上から前記閾値未満に至ったときには、所定時間が経過するまで前記過給域であるとの推定を継続するものとしてもよい。

エンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。 パージ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 自然吸気域および過給域のうちの何れであるかを判定するための過給域判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 サージ圧Ｐｓと過給域フラグＦｃとの様子の一例を示す説明図である。 全開パージ流量推定用マップの一例を示す説明図である。 パージ制御バルブ６５の駆動通電時間とパージ流量との関係の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、エンジン１２からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン１２に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両に搭載され、図１や図２に示すように、エンジン１２と、過給機４０と、蒸発燃料処理装置５０と、制御装置としての電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン１２は、燃料タンク１１から供給されるガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する複数気筒（例えば、４気筒や６気筒など）の内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してインタークーラ２５、スロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させる。そして、吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入した空気に燃焼室３０に取り付けられた筒内噴射弁２８から燃料を噴射して空気と燃料とを混合し、点火プラグ３１による電気火花によって爆発燃焼させる。エンジン１２は、こうした爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室３０から排気バルブ３４を介して排気管３５に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）を有する浄化装置３７，３８を介して外気に排出される。なお、筒内噴射弁２８には、燃料タンク１１からフィードポンプ１１ｐや低圧側燃料通路１７、高圧ポンプ１８、高圧側燃料通路１９を介して燃料が供給される。高圧ポンプ１８は、エンジン１２からの動力により駆動されて低圧側燃料通路１７の燃料を加圧して高圧側燃料通路１９に供給する。

過給機４０は、ターボチャージャとして構成されており、コンプレッサ４１と、タービン４２と、回転軸４３と、ウェイストゲートバルブ４４と、ブローオフバルブ４５とを備える。コンプレッサ４１は、吸気管２３のインタークーラ２５よりも上流側に配置されている。タービン４２は、排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に配置されている。回転軸４３は、コンプレッサ４１とタービン４２とを連結する。ウェイストゲートバルブ４４は、排気管３５におけるタービン４２よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。ブローオフバルブ４５は、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。

この過給機４０では、ウェイストゲートバルブ４４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン４２を流通する排気量との分配比が調節され、タービン４２の回転駆動力が調節され、コンプレッサ４１による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ４４の開度が小さいほど、バイパス管３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン４２を流通する排気量が多くなるように調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ４４が全開のときには、過給機４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

また、過給機４０では、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ４５を開弁させることにより、コンプレッサ４１よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ４５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

蒸発燃料処理装置５０は、燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料ガス（パージガス）をエンジン１２の吸気管２３に供給するパージを行なうための装置であり、導入通路５２と、開閉バルブ５３と、バイパス通路５４と、リリーフバルブ５５ａ，５５ｂと、キャニスタ５６と、共通通路６１と、第１パージ通路６２と、第２パージ通路６３と、バッファ部６４と、パージ制御バルブ６５と、逆止弁６６，６７と、還流通路６８と、エゼクタ６９とを備える。実施例の「供給通路」としては、導入通路５２および共通通路６１が相当する。

導入通路５２は、燃料タンク１１とキャニスタ５６とに接続されている。開閉バルブ５３は、導入通路５２に設けられており、ノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されている。この開閉バルブ５３は、電子制御ユニット７０により制御される。

バイパス通路５４は、導入通路５２の開閉バルブ５３よりも燃料タンク１１側とキャニスタ５６側とをバイパスすると共に、２つに分岐して合流する分岐部５４ａ，５４ｂを有する。リリーフバルブ５５ａは、分岐部５４ａに設けられると共に逆止弁として構成されており、燃料タンク１１側の圧力がキャニスタ５６側の圧力に比してある程度大きくなると開弁する。リリーフバルブ５５ｂは、分岐部５４ｂに設けられると共に逆止弁として構成されており、キャニスタ５６側の圧力が燃料タンク１１側の圧力に比してある程度大きくなると開弁する。

キャニスタ５６は、導入通路５２に接続されていると共に大気開放通路５７を介して大気に開放されている。このキャニスタ５６の内部には、燃料タンク１１からの蒸発燃料を吸着可能な例えば活性炭などの吸着剤が充填されている。大気開放通路５７には、エアフィルタ５８が設けられている。

共通通路６１は、導入通路５２のキャニスタ５６付近に接続され、分岐点６１ａで第１パージ通路６２および第２パージ通路６３に分岐する。第１パージ通路６２は、吸気管２３のスロットルバルブ２６とサージタンク２７との間に接続されている。第２パージ通路６３は、エゼクタ６９の吸引ポートに接続されている。

バッファ部６４は、共通通路６１に設けられている。このバッファ部６４の内部には、燃料タンク１１やキャニスタ５６からの蒸発燃料を吸着可能な例えば活性炭などの吸着剤が充填されている。パージ制御バルブ６５は、共通通路６１のバッファ部６４よりも分岐点６１ａ側に設けられている。このパージ制御バルブ６５は、ノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されている。このパージ制御バルブ６５は、電子制御ユニット７０により制御される。

逆止弁６６は、第１パージ通路６２の分岐点６１ａ付近に設けられている。この逆止弁６６は、パージ通路６０の共通通路６１側から第１パージ通路６２（吸気管２３）側の方向の蒸発燃料を含む蒸発燃料ガス（パージガス）の流れを許容すると共に逆方向の蒸発燃料ガスの流れを禁止する。逆止弁６７は、第２パージ通路６３の分岐点６１ａ付近に設けられている。この逆止弁６７は、パージ通路６０の共通通路６１側から第２パージ通路６３（エゼクタ６９）側の方向の蒸発燃料ガスの流れを許容すると共に逆方向の蒸発燃料ガスの流れを禁止する。

還流通路６８は、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間と、エゼクタ６９の吸気ポートと、に接続されている。エゼクタ６９は、吸気ポートと吸引ポートと排気ポートとを有する。エゼクタ６９の吸気ポートは、還流通路６８に接続されており、吸引ポートは、第２パージ通路６３に接続されており、排気ポートは、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に接続されている。吸気ポートの先端部は、先細状に形成されている。

このエゼクタ６９では、過給機４０が作動しているとき（吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間の圧力が正圧になるとき）に、吸気ポートと排気ポートとの間に圧力差が生じ、吸気ポートから排気ポートに向かって還流吸気（吸気管２３のコンプレッサ４１よりも下流側から還流通路６８を介して還流される吸気）が流れる。このとき、還流吸気が吸気ポートの先端部で減圧され、その先端部周辺で負圧が発生する。そして、その負圧により、蒸発燃料ガスが第２パージ通路６３から吸引ポートを介して吸引され、この蒸発燃料ガスが負圧の還流吸気と共に排気ポートを介して吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に供給される。

こうして構成される蒸発燃料処理装置５０は、基本的には、以下のように動作する。吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側の圧力（後述のサージ圧Ｐｓ）が負圧で、且つ、開閉バルブ５３およびパージ制御バルブ６５が開弁しているときには、逆止弁６６が開弁し、燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料ガス（パージガス）やキャニスタ５６から脱離した蒸発燃料ガスが導入通路５２や共通通路６１、第１パージ通路６２を介して吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側に供給される。以下、これを「下流パージ」という。このとき、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間の圧力（後述の過給圧Ｐｃ）が負圧またはゼロであれば、エゼクタ６９が作動しないから、逆止弁６６は開弁しない。

また、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間の圧力（過給圧Ｐｃ）が正圧で、且つ、開閉バルブ５３およびパージ制御バルブ６５が開弁しているときには、エゼクタ６９が作動して逆止弁６７が開弁し、蒸発燃料ガスが導入通路５２や共通通路６１、第２パージ通路６３、エゼクタ６９を介して吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に供給される。以下、これを「上流パージ」という。このとき、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側の圧力（サージ圧Ｐｓ）に応じて、逆止弁６６が開弁または閉弁する。

したがって、蒸発燃料処理装置５０では、吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側の圧力（サージ圧Ｐｓ）や、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間の圧力（過給圧Ｐｃ）に応じて、パージのうち下流パージだけが行なわれたり、上流パージだけが行なわれたり、下流パージおよび上流パージの両方が行なわれたりする。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持する不揮発性のフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、燃料タンク１１内の圧力を検出する内圧センサ１１ａからのタンク内圧Ｐｔｎｋや、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒ、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ１６からの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度ＴＨを挙げることができる。吸気バルブ２９を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθｃａも挙げることができる。吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ２３ｔからの吸気温Ｔｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧（コンプレッサ前圧）Ｐｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間に取り付けられた過給圧センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられたサージ圧センサ２７ａからのサージ圧（スロットル後圧）Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｂからのサージ温度Ｔｓも挙げることができる。筒内噴射弁２８に供給する燃料の燃圧を検出する燃圧センサ２８ａからの供給燃圧Ｐｆｄも挙げることができる。排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３５ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ３５ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。パージ制御バルブポジションセンサ６５ａからのパージ制御バルブ６５の開度Ｏｐｖや第２パージ通路６３に取り付けられたＯＢＤ用センサ（圧力センサ）６３ａからのセンサ信号Ｐｏｂｄも挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ２６への制御信号や、筒内噴射弁２８への制御信号、点火プラグ３１への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ４４への制御信号、ブローオフバルブ４５への制御信号、開閉バルブ５３への制御信号も挙げることができる。パージ制御バルブ６５への制御信号も挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、エンジン１２の回転数Ｎｅや負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算している。回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいて演算される。負荷率ＫＬは、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとに基づいて演算される。

こうして構成された実施例のエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、スロットルバルブ２６の開度を制御する吸入空気量制御や、筒内噴射弁２８からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３１の点火時期を制御する点火制御、ウェイストゲートバルブ４４の開度を制御する過給制御、パージ制御バルブ６５の開度を制御するパージ制御などを行なう。なお、吸入空気量制御では、パージ制御に伴って吸気管２３に供給される蒸発燃料ガスの流量が多いほどスロットル開度ＴＨが小さくなるようにスロットルバルブ２６を制御する。燃料噴射制御では、パージ制御に伴って吸気管２３に供給される蒸発燃料ガスの流量が多い（これに伴ってエンジン１２の空燃比がリッチ側になる）ほど燃料噴射量が少なくなるように筒内噴射弁２８を制御する。

次に、実施例のエンジン装置１０の動作、特に、パージ制御について説明する。図３は、パージ制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、自然吸気域および過給域のうちの何れであるかを判定するための過給域判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。ここで、「自然吸気域」は、パージを実行しているときにパージが上流パージを含まない（下流パージだけである）ことを意味し、「過給域」は、パージを実行しているときにパージが上流パージを含むことを意味する。「パージが上流パージを含む」は、燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスのうちの少なくとも一部が第２パージ通路６３を介して供給される蒸発燃料ガスであることを意味する。

図３のパージ制御ルーチンは、電子制御ユニット７０により、パージ条件が成立しているときに繰り返し実行される。ここで、パージ条件としては、例えば、エンジン１２の運転制御（燃料噴射制御など）を行なっており、且つ、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上である条件などが用いられる。閾値Ｔｗｒｅｆとしては、例えば、５５℃～６５℃程度が用いられる。図４の過給域判定ルーチンは、電子制御ユニット７０により繰り返し実行される。以下、説明の容易のために、自然吸気域および過給域のうちの何れであるかの判定について図４の過給域判定ルーチンを用いて説明し、その後に、この判定に基づくパージ制御について図３のパージ制御ルーチンを用いて説明する。

自然吸気域および過給域のうちの何れであるかの判定について図４の過給域判定ルーチンを用いて説明する。本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、最初に、サージ圧Ｐｓを入力する（ステップＳ３００）。ここで、サージ圧Ｐｓは、サージ圧センサ２７ａにより検出された値が入力される。

続いて、前回に本ルーチンを実行したときに設定した過給域フラグ（前回Ｆｃ）の値を調べる（ステップＳ３１０）。ここで、過給域フラグＦｃは、自然吸気域である（パージを実行しているときにパージが上流パージを含まない）と判定したときには値０が設定され、過給域である（パージを実行しているときにパージが上流パージを含む）と判定したときには値１が設定される。また、過給域フラグＦｃは、現在のトリップを開始するときに、初期値としての値０が設定される。

前回の過給域フラグ（前回Ｆｃ）が値０のとき、即ち、前回に自然吸気域であると判定したときには、サージ圧Ｐｓと閾値Ｐｓｒｅｆとを比較する（ステップＳ３２０）。ここで、閾値Ｐｓｒｅｆは、自然吸気域であるか過給域であるかの判定に用いられる閾値であり、実験や解析により予め定められる。閾値Ｐｓｒｅｆとしては、例えば、－６～－９ｋＰａ程度が用いられる。

ステップＳ３２０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満であると判定したときには、自然吸気域であると判定し、過給域フラグＦｃに値０を設定して即ち値０で保持して（ステップＳ３３０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ３２０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ以上であると判定したときには、過給域であると判定し、過給域フラグＦｃに値１を設定して即ち値０から値１に切り替えて（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ３１０で前回の過給域フラグ（前回Ｆｃ）が値１のとき、即ち、前回に過給域であると判定したときには、サージ圧Ｐｓと閾値Ｐｓｒｅｆとを比較する（ステップＳ３４０）。サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ以上であると判定したときには、過給域であると判定し、過給域フラグＦｃに値１を設定して即ち値１で保持して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ３４０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満であると判定したときには、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至ってから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ３５０）。所定時間Ｔ１の詳細については後述する。サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至ってから所定時間Ｔ１が経過していないと判定したときには、過給域であると判定し、過給域フラグＦｃに値１を設定して即ち値１で保持して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至ってから所定時間Ｔ１が経過したと判定したときには、自然吸気域であると判定し、過給域フラグＦｃに値０を設定して即ち値１から値０に切り替えて（ステップＳ３３０）、本ルーチンを終了する。

所定時間Ｔ１は、上流パージの際に蒸発燃料ガスがサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの時間と下流パージの際に蒸発燃料ガスがサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの時間との差分として実験や解析により定められる。上流パージの際に蒸発燃料ガスが第２パージ通路６３および吸気管２３を介してサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの経路容積（第２パージ通路６３と吸気管２３の略全体とに基づく経路容積）は、下流パージの際に蒸発燃料ガスが第１パージ通路６２および吸気管２３を介してサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの経路容積（第１パージ通路６２と吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側の部分とに基づく経路容積）に比して大きい。このため、上流パージの際に蒸発燃料ガスがサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの時間は、下流パージの際に蒸発燃料ガスがサージタンク２７（燃焼室３０）に到達するまでの時間に比して長くなる。したがって、パージを実行しているときにおいて、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ以上の状態から閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至ったときに、しばらくの間は、第２パージ通路６３に残留している蒸発燃料ガスと第１パージ通路６２に新たに供給される蒸発燃料ガスとが吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側で合流してサージタンク２７（燃焼室３０）に供給されると想定される。実施例では、これを踏まえて、過給域フラグＦｃが値１のときには、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ以上の状態から閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至ってから所定時間Ｔ１が経過するのを待って、過給域フラグＦｃを値０に切り替えるものとした。これにより、自然吸気域および過給域のうちの何れであるかをより適切に判定することができる。

図５は、サージ圧Ｐｓと過給域フラグＦｃとの様子の一例を示す説明図である。図示するように、過給域フラグＦｃが値０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ以上に至ると（時刻ｔ１１）、過給域フラグＦｃを値１に切り替える。その後に、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満に至り（時刻ｔ１２）、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｓｒｅｆ未満で所定時間Ｔ１が経過すると（時刻ｔ１３）、過給域フラグＦｃを値０に切り替える。

次に、パージ制御について図３のパージ制御ルーチンを用いて説明する。本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、最初に、吸入空気量Ｑａや吸気圧Ｐｉｎ、過給圧Ｐｃ、サージ圧Ｐｓ、過給域フラグＦｃなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、吸入空気量Ｑａは、エアフローメータ２３ａにより検出された値が入力される。吸気圧Ｐｉｎは、吸気圧センサ２３ｂにより検出された値が入力される。過給圧Ｐｃは、過給圧センサ２３ｃにより検出された値が入力される。サージ圧Ｐｓは、サージ圧センサ２７ａにより検出された値が入力される。過給域フラグＦｃは、図４の過給域判定ルーチンにより設定された値が入力される。

こうしてデータを入力すると、サージ圧Ｐｓと過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値とに基づいて全開パージ流量Ｑｐｍａｘを推定し（ステップＳ１１０）、全開パージ流量Ｑｐｍａｘを吸入空気量Ｑａで除して上限パージ率Ｒｐｌｉｍを推定する（ステップＳ１２０）。ここで、全開パージ流量Ｑｐｍａｘは、パージ制御バルブ６５の駆動デューティを１００％としたときのパージ流量（吸気管２３に供給される蒸発燃料ガスの体積流量）である。この全開パージ流量Ｑｐｍａｘは、サージ圧Ｐｓと過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値とを全開パージ流量推定用マップに適用して求めることができる。全開パージ流量推定用マップは、サージ圧Ｐｓと過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値と全開パージ流量Ｑｐｍａｘとの関係として実験や解析により予め定められる。図６は、全開パージ流量推定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、全開パージ流量Ｑｐｍａｘは、サージ圧Ｐｓが小さい（負の値としての絶対値が大きい）ほど多くなり、且つ、過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値が大きいほど多くなるように設定される。「パージ率」は、吸入空気量に対する蒸発燃料ガス量の割合を意味する。

続いて、過給域フラグＦｃを調べる（ステップＳ１３０）。過給域フラグＦｃが値０のとき、即ち、自然吸気域である（パージを実行しているときにパージが上流パージを含まない）と判定したときには、目標パージ率Ｒｐｔｇを設定すると共に（ステップＳ１４０）、値Ｑｐ１を吸入空気量Ｑａで除して上限パージ率Ｒｐｌｉｍを設定する（ステップＳ１５０）。過給域フラグＦｃが値１のとき、即ち、過給域である（パージを実行しているときにパージが上流パージを含む）と判定したときには、目標パージ率Ｒｐｔｇを設定すると共に（ステップＳ１６０）、値Ｑｐ１よりも小さい値Ｑｐ２を吸入空気量Ｑａで除して上限パージ率Ｒｐｌｉｍを設定する（ステップＳ１７０）。

ここで、目標パージ率Ｒｐｔｇは、各トリップで、パージ条件の初回の成立期間（パージ条件の成立が開始してから中断または終了するまでの期間）には、開始パージ率Ｒｐｓｔ１から徐々に（例えば、レート値ΔＲｐ１を用いたレート処理により）大きくなるように設定される。また、目標パージ率Ｒｐｔｇは、各トリップで、パージ条件の２回目以降の成立期間（パージ条件の成立が再開してから中断または終了するまでの期間）には、再開パージ率Ｒｐｓｔ２から徐々に（例えば、レート値ΔＲｐ２を用いたレート処理により）大きくなるように設定される。開始パージ率Ｒｐｓｔ１や再開パージ率Ｒｐｓｔ２としては、エンジン１２の空燃比の乱れを抑制するために比較的小さい値が用いられる。また、開始パージ率Ｒｐｓｔ１や再開パージ率Ｒｐｓｔ２、レート値ΔＲｐ１，ΔＲｐ２のうちの少なくとも１つは、過給域フラグＦｃが値１であるときには、過給域フラグＦｃが値０であるときに比して小さい値が設定される。なお、パージ条件の成立が中断するときとしては、例えば、エンジン装置１０が搭載される車両の走行中にアクセルオフされてエンジン１２の燃料カットを行なっている（エンジン１２の運転制御を中断している）ときなどが挙げられる。「パージ率」は、吸入空気量に対する蒸発燃料ガス量の割合を意味する。

また、値Ｑａ１，Ｑａ２は、エンジン１２の各気筒の燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための値として実験や解析により予め定められる。パージを実行しているときにおいて、過給域である（パージが上流パージを含む）ときには、自然吸気域である（パージが上流パージを含ない）ときに比して、蒸発燃料ガスがパージ制御バルブ６５を通過してから燃焼室３０に至るまでの経路容積が大きいため、吸気管２３などで流体の流れが乱れやすく、各気筒の燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスの量がばらつきやすく、気筒間で空燃比がばらつきやすい。そして、これらのばらつきは、蒸発燃料ガス量が多いほど大きくなりやすい。なお、吸気管２３での流体の乱れは、吸気管２３のコンプレッサ４１から燃焼室３０までの部分が歪曲している場合により生じやすい。したがって、値Ｑａ２は、値Ｑａ１に比して小さい値として定められる。このようにして、過給域フラグＦｃが値１のときの上限パージ率Ｒｐｌｉｍを過給域フラグＦｃが値０のときの上限パージ率Ｒｐｌｉｍに比して小さい値とするのである。

こうして上限パージ率Ｒｐｌｉｍを設定すると、目標パージ率Ｒｐｔｇを全開パージ率Ｒｐｍａｘおよび上限パージ率Ｒｐｌｉｍで制限（上限ガード）して要求パージ率Ｒｐｒｑの仮値としての仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐを設定する（ステップＳ１８０）。即ち、目標パージ率Ｒｐｔｇと全開パージ率Ｒｐｍａｘと上限パージ率Ｒｐｌｉｍとのうちの最小値を仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐに設定する。

続いて、パージ制御バルブ６５の下限通電時間Ｔｍｉｎをパージ制御バルブ６５の駆動周期Ｔｐｒｄで除した値をパージ制御バルブ６５の下限デューティＤｍｉｎに設定する（ステップＳ１９０）。ここで、パージ制御バルブ６５の下限通電時間Ｔｍｉｎは、パージ制御バルブ６５が開成されてからの時間（駆動通電時間）とパージ流量との関係が非線形から線形に切り替わる時間である。図７は、パージ制御バルブ６５の駆動通電時間とパージ流量との関係の一例を示す説明図である。図示するように、パージ制御バルブ６５の特性として、駆動通電時間が下限通電時間Ｔｍｉｎ未満のときには、駆動通電時間とパージ流量との関係が非線形となり、駆動通電時間が下限通電時間Ｔｍｉｎ以上に至ると、駆動通電時間とパージ流量との関係が線形となる。

こうしてパージ制御バルブ６５の下限デューティＤｍｉｎを設定すると、上述の全開パージ率Ｒｐｍａｘと下限デューティＤｍｉｎとの積を下限パージ率Ｒｐｍｉｎに設定する（ステップＳ２００）。上述したように、パージ制御バルブ６５の下限通電時間Ｔｍｉｎが、パージ制御バルブ６５の駆動通電時間とパージ流量との関係が非線形から線形に切り替わる時間であるから、下限パージ率Ｒｐｍｉｎは、パージ制御バルブ６５の駆動通電時間とパージ流量との関係が非線形から線形に切り替わるパージ率（パージ制御バルブ６５の開度Ｏｐｖの制御によりパージ流量を精度よく制御可能なパージ率範囲の下限）を意味する。

続いて、仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐを下限パージ率Ｒｐｍｉｎと比較する（ステップＳ２１０）。仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐが下限パージ率Ｒｐｍｉｎ以上のときには、仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐを要求パージ率Ｒｐｒｑに設定し（ステップＳ２２０）、要求パージ率Ｒｐｒｑを全開パージ率Ｒｐｍａｘで除した値をパージ制御バルブ６５の駆動デューティＤｄｒに設定する（ステップＳ２４０）。そして、設定した駆動デューティＤｄｒを用いてパージ制御バルブ６５を制御して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。

この場合、目標パージ率Ｒｐｔｇと全開パージ率Ｒｐｍａｘと上限パージ率Ｒｐｌｉｍとのうちの最小値が設定された仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐを要求パージ率Ｒｐｒｑに設定する。このため、自然吸気域では、値Ｑｐ１を吸入空気量Ｑａで除して得られる上限パージ率Ｒｐｌｉｍ以下の範囲内で要求パージ率Ｒｐｒｑを設定してパージ制御バルブ６５を制御し、過給域では、値Ｑｐ１よりも小さい値Ｑｐ２を吸入空気量Ｑａで除して得られる上限パージ率Ｒｐｌｉｍ以下の範囲内で要求パージ率Ｒｐｒｑを設定してパージ制御バルブ６５を制御することになると言える。これにより、自然吸気域や過給域でエンジン１２の各気筒の燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを抑制することができる。吸気管２３のコンプレッサ４１から燃焼室３０までの部分が歪曲している場合には、上述したように、吸気管２３での流体の乱れがより生じやすいから、こうした処理を行なう意義がより大きい。

また、実施例では、上述したように、過給域フラグＦｃが値１であるときには、過給域フラグＦｃが値０であるときに比して、目標パージ率Ｒｐｔｇの設定に用いる開始パージ率Ｒｐｓｔ１や再開パージ率Ｒｐｓｔ２、レート値ΔＲｐ１，ΔＲｐ２のうちの少なくとも１つを小さい値とする。過給域である（パージが上流パージを含む）ときには、自然吸気域である（パージが上流パージを含ない）ときに比して、蒸発燃料ガスがパージ制御バルブ６５を通過してから燃焼室３０に至るまでの経路容積が大きいことや、過給圧Ｐｃの変動が生じることなどにより、燃料噴射制御によりフロント空燃比ＡＦ１が不安定になりやすい。これを踏まえて、過給域フラグＦｃが値１であるときに、過給域フラグＦｃが値０のときに比して、開始パージ率Ｒｐｓｔ１や再開パージ率Ｒｐｓｔ２、レート値ΔＲｐ１，ΔＲｐ２を小さくするひいては目標パージ率Ｒｐｔｇを小さくすることにより、フロント空燃比ＡＦ１が不安定になるのを抑制することができる。

ステップＳ２１０で仮要求パージ率Ｒｐｒｑｔｍｐが下限パージ率Ｒｐｍｉｎ未満のときには、値０を要求パージ率Ｒｐｒｑに設定し（ステップＳ２３０）、要求パージ率Ｒｐｒｑを全開パージ率Ｒｐｍａｘで除した値、即ち、値０をパージ制御バルブ６５の駆動デューティＤｄｒに設定する（ステップＳ２４０）。そして、設定した駆動デューティＤｄｒを用いてパージ制御バルブ６５を制御して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。これにより、パージ流量を精度よく制御できない範囲内でパージ制御バルブ６５を制御するのを回避することができる。

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、過給域では、エンジン１２の各気筒の燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための値として予め定められた値Ｑａ２に基づく上限パージ率Ｒｐｌｉｍ以下の範囲内で要求パージ率Ｒｐｒｑを設定してパージ制御バルブ６５を制御する。これにより、過給域で、エンジン１２の各気筒の燃焼室３０に供給される蒸発燃料ガスのバラツキを抑制することができる。

実施例のエンジン装置１０では、エンジン１２のハード構成の説明を省略したが、エンジン１２は、Ｖ型エンジンとして構成され、吸気管２３のインタークーラ２５よりも上流側の部分と、排気管３５と、過給機４０とが、第１バンク用と第２バンク用として２つずつ（各バンクに対応して）設けられると共に、吸気管２３のインタークーラ２５よりも下流側の部分が、第１，第２バンク共用として設けられるものとしてもよい。この場合、蒸発燃料処理装置５０の第１パージ通路６２は、吸気管２３の第１，第２バンク共用として設けられた部分（インタークーラ２５よりも下流側の部分、図１と同様）に接続され、還流通路６８およびエゼクタ６９は、吸気管２３の第１バンク用として設けられた部分（インタークーラ２５よりも上流側の部分）に接続されるものとしてもよい。こうしたハード構成のエンジン１２では、過給域で、エンジン１２の気筒間、特に、第１バンクの気筒と第２バンクの気筒との気筒間で、蒸発燃料ガスの量がばらつきやすく、空燃比がばらつきやすい。このため、上述の値Ｑａ２を適切に定め、過給域で、値Ｑａ２に基づく上限パージ率Ｒｐｌｉｍ以下の範囲内で要求パージ率Ｒｐｒｑを設定してパージ制御バルブ６５を制御することの意義がより大きい。

実施例のエンジン装置１０では、過給域フラグＦｃに基づいて、目標パージ率Ｒｐｔｇ（開始パージ率Ｒｐｓｔ１、再開パージ率Ｒｐｓｔ２、レート値ΔＲｐ１，ΔＲｐ２のうちの少なくとも１つ）および上限パージ率Ｒｐｌｉｍ（値Ｑｐ１／Ｑａ、または、値Ｑｐ２／Ｑａ）を異なるものとした。しかし、過給域フラグＦｃに基づいて、少なくとも上限パージ率Ｒｐｌｉｍを異なるものとすればよいしたがって、過給域フラグＦｃに拘わらずに目標パージ率Ｒｐｔｇを同一としてもよいし、過給域フラグＦｃに基づいて、目標パージ率Ｒｐｔｇや上限パージ率Ｒｐｌｉｍ以外のパージ制御バルブ６５の制御に関するパラメータを異なるものとしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、エンジン１２は、燃焼室３０内に燃料を噴射する筒内噴射弁２８を備えるものとした。しかし、エンジン１２は、筒内噴射弁２８に加えてまたは代えて、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁を備えるものとしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、過給機４０は、吸気管２３に配置されるコンプレッサ４１と排気管３５に配置されるタービン４２とが回転軸４３を介して連結されるターボチャージャとして構成されるものとした。しかし、これに代えて、エンジン１２やモータにより駆動されるコンプレッサが吸気管２３に配置されるスーパーチャージャとして構成されるものとしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、蒸発燃料処理装置５０において、共通通路６１は、導入通路５２のキャニスタ５６付近に接続されるものとした。しかし、キャニスタ５６に接続されるものとしてもよい。

実施例では、一般的な自動車や各種のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン装置１０の形態とした。しかし、自動車以外の車両に搭載されるエンジン装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン１２が「エンジン」に相当し、過給機４０が「過給機」に相当し、蒸発燃料処理装置５０が「蒸発燃料処理装置」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

１０ エンジン装置、１１ 燃料タンク、１１ａ 内圧センサ、１２ エンジン、１４
クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、１６ 水温センサ、１７ 低圧側燃料通路、１８ 高圧ポンプ、１９ 高圧側燃料通路、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ 吸気圧センサ、２３ｃ 過給圧センサ、２３ｔ 吸気温センサ、２４ バイパス管、２５ インタークーラ、２６ スロットルバルブ、２６ａ スロットルポジションセンサ、２７ サージタンク、２７ａ サージ圧センサ、２７ｂ 温度センサ、２８ 筒内噴射弁、２８ａ 燃圧センサ、２９ 吸気バルブ、３０ 燃焼室、３１ 点火プラグ、３２ ピストン、３４ 排気バルブ、３５ 排気管、３５ａ フロント空燃比センサ、３５ｂ リヤ空燃比センサ、３６ バイパス管、３７，３８ 浄化装置、４０ 過給機、４１ コンプレッサ、４２ タービン、４３ 回転軸、４４ ウェイストゲートバルブ、４５ ブローオフバルブ、５０ 蒸発燃料処理装置、５２ 導入通路、５３ 開閉バルブ、５４ バイパス通路、５４ａ，５４ｂ 分岐部、５５ａ，５５ｂ リリーフバルブ、５５ｂ リリーフバルブ、５６ キャニスタ、５７ 大気開放通路、５８ エアフィルタ、６１ 共通通路、６１ａ 分岐点、６２ 第１パージ通路、６３ 第２パージ通路、６３ａ ＯＢＤ用センサ、６４ バッファ部、６５ パージ制御バルブ、６５ａ パージ制御バルブポジションセンサ、６６ 逆止弁、６７ 逆止弁、６８ 還流通路、６９ エゼクタ、７０ 電子制御ユニット。

Claims (1)

1. 吸気管に配置されたスロットルバルブを有し、燃料タンクから供給される燃料を用いた各気筒の燃焼室での爆発燃焼により動力を出力する複数気筒のエンジンと、
   前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機と、
   前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側に接続された第１パージ通路と第２パージ通路とに分岐して前記吸気管に供給する供給通路と、前記吸気管の前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間からの還流通路に吸気ポートが接続され且つ前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側に排気ポートが接続され且つ前記第２パージ通路に吸引ポートが接続されたエゼクタと、前記供給通路に設けられたパージ制御バルブと、を有する蒸発燃料処理装置と、
   前記蒸発燃料ガスを前記吸気管を介して前記燃焼室に供給するパージを実行するときには、要求パージ率に基づいて前記パージ制御バルブを制御する制御装置と、
   を備えるエンジン装置であって、
   前記制御装置は、過給域では、前記各気筒の前記燃焼室に供給される前記蒸発燃料ガスのバラツキを制限するための上限パージ率以下の範囲内で前記要求パージ率を設定する、
   エンジン装置。

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