JP4375209B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、蒸発燃料処理装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の周辺において発生する蒸発燃料を大気に放出させることなく処理するための蒸発燃料処理装置に関する。

従来、例えば特開２００２−２２１０６４号公報には、蒸発燃料処理装置を、ハイブリッド車両に搭載する構成が開示されている。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を捕獲するキャニスタを備えている。内燃機関の運転中にキャニスタに吸気負圧が導かれると、その内部の蒸発燃料が空気の流れによりパージされ、内燃機関に導かれる。このため、内燃機関が安定的に作動している場合は、比較的短い時間でキャニスタ内の蒸発燃料をパージすることが可能である。

ハイブリッド車両においては、車両の走行状態に合わせて、内燃機関が頻繁に停止状態とされる。内燃機関の停止中は吸気負圧が生じないため、キャニスタのパージを進めることができない。このため、ハイブリッド車両に搭載される蒸発燃料処理装置においては、十分なパージ能力を得ることが必ずしも容易ではない。

上記公報に開示される構成によれば、車両の走行状態に加えて、キャニスタのパージを進める必要があるか否かが判断される。そして、その必要が認められた場合には、車両の走行状態とは無関係に内燃機関が作動状態とされる。このような処理によれば、ハイブリッド車両において、所望のパージ能力を確実に確保することができる。このため、上述した従来の蒸発燃料処理装置によれば、ハイブリッド車両上で極めて良好なエミッション特性を実現することができる。

特開２００２−２２１０６４号公報 特開２００４−７６６７３号公報 特開平４−１９４３３４号公報 特開平８−１３５５１０号公報 特開平１１−２９４２６８号公報

しかしながら、上述した従来の装置は、本来は停止状態に維持できる内燃機関を、パージの必要に応じて起動するものである。このため、この装置は、パージの機会を確保するうえでは有利であるものの、内燃機関の燃費を悪化させ易いという特性を有するものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の燃費を悪化させることなく、パージの機会を十分に確保することのできる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタを内燃機関の吸気通路に連通させるパージ通路と、
内燃機関の排気通路に配置された触媒が活性温度以上であるかを判定する温度判定手段と、
内燃機関の停止条件の成否を判定する停止条件判定手段と、
内燃機関に対して回転トルクを与える電動機と、
前記触媒が活性温度以上であり、かつ、前記停止条件が成立している場合に、前記パージ通路を導通状態として前記電動機によって前記内燃機関を回転させることにより停止後パージを実現する停止後パージ手段と、を備え、
前記停止後パージ手段は、前記停止条件の成立後に、機関回転数がなだらかに低下するように、前記電動機の発生する回転トルクを制御する回転数制御手段を含むことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
外部から供給される駆動信号を受けてスロットル開度を変化させる電子制御式のスロットル弁と、
前記キャニスタから流出するパージガスの濃度を検出する濃度検出手段と、
前記パージガスの濃度が高いほど、前記停止後パージの際のスロットル開度を大きくするスロットル制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１の発明において、
前記キャニスタから流出するパージガスの濃度を検出する濃度検出手段を備え、
前記回転数制御手段は、パージガスの濃度が高いほど、前記停止後パージの際の機関回転数の低下速度を遅くすることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変バルブタイミング機構と、
前記停止後パージの実行中は、前記バルブオーバーラップが消滅するように前記可変バルブタイミング機構を制御するVVT制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、触媒が活性温度以上であり、かつ、内燃機関の停止条件が成立している場合に、電動機によって内燃機関が駆動される。この際、内燃機関はポンプとして機能し、キャニスタ内の蒸発燃料が触媒にまで送られる。その結果、蒸発燃料が触媒において燃焼し、エミッション特性を悪化させることなく処理される。上記の停止後パージは、内燃機関を起動することなく、つまり、内燃機関に対して燃料を噴射することがなく実現される。このため、本発明によれば、内燃機関の燃費を悪化させることなく、パージの機会を増やすことができる。

第２の発明によれば、パージガスの濃度が高いほど、停止後パージの際のスロットル開度が大きくされる。スロットル開度が大きいほど、吸気通路を流れる空気が多量となるため、パージガスが希釈され易くなる。このため、本発明によれば、パージガスの濃度に関わらず、触媒に到達するガスの空燃比を常に適当に保つことができ、触媒における蒸発燃料の燃焼性を良好に維持することができる。

第３の発明によれば、パージガスの濃度が高いほど、停止後パージの際の機関回転数が高くされる。機関回転数が高いほど、吸気通路を流れる空気が多量となるため、パージガスが希釈され易くなる。このため、本発明によれば、パージガスの濃度に関わらず、触媒に到達するガスの空燃比を常に適当に保つことができ、触媒における蒸発燃料の燃焼性を良好に維持することができる。

第４の発明によれば、停止後パージの開始後に、機関回転数をなだらかに低下させることができる。機関回転数がなだらかに低下すると、機関停止に伴うショックを低減することができる。また、機関回転数がなだらかに低下している間は、内燃機関をポンプとして停止後パージを継続することができる。このため、本発明によれば、車両の搭乗者が感ずるショックを十分に抑制しながら、内燃機関の燃費を悪化させることなく、高いパージ能力を確保することができる。

第５の発明によれば、パージガスの濃度が高いほど、停止後パージの開始後における機関回転数の低下速度を遅くすることができる。機関回転数の低下速度が遅いほど、吸入空気量が減り難く、触媒に到達するガスは希釈され易くなる。また、その低下速度が遅いほど、停止後パージの実行期間が長くなり、パージの機会が確保され易くなる。このため、本発明によれば、パージガスの濃度に関わらず、触媒に到達するガスの空燃比を常に適当に保つことができると共に、パージガスの濃度が高いほど、より一層パージの機会を確保することが可能である。

第６の発明によれば、停止後パージの開始と共に、バルブオーバーラップを消滅させることができる。バルブオーバーラップが消滅すると、排気通路から吸気通路へのガスの逆流が阻止されるため、バックファイヤの発生を防ぐことができる。このため、本発明によれば、停止後パージの実行中にバックファイヤが生ずるのを確実に防ぐことができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。本発明のシステムは、車両への搭載、より具体的にはハイブリッド車両への搭載を前提としたものであり、燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０には、ベーパ通路１２を介してキャニスタ１４が連通している。キャニスタ１４は、その内部に活性炭を備えており、燃料タンク１０から流入してくる蒸発燃料を吸着することができる。

キャニスタ１４には、大気通路１６が連通している。大気通路１６には、CCV１８が設けられている。CCV１８は、大気通路１６を遮断するための電磁弁である。キャニスタ１４には、更に、パージ通路２２が連通している。パージ通路２２は、パージVSV２４を備えており、その端部において内燃機関の吸気通路２６に連通している。吸気通路２６は、エアフィルタ２８の下流にスロットル弁３０を備えている。スロットル弁３０は、電子制御式の弁機構であり、外部から供給される駆動信号を受けてスロットル開度TAを変化させることができる。

上述したパージ通路２２は、スロットル弁３０の下流において吸気通路２６に連通している。吸気通路２６は、内燃機関の吸気ポート３２に連通している。吸気ポート３２には、その内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁３３が組み付けられている。内燃機関には、また、排気通路３４が連通している。排気通路３４には、排気ガスを浄化するための触媒３６が組み込まれている。

内燃機関には、更に、吸気弁３８および排気弁４０が組み込まれている。吸気弁３８および排気弁４０には、それぞれ可変動弁機構４２，４４が連結されている。可変動弁機構４２，４４によれば、吸気弁３８の開弁タイミング、および排気弁４０の開弁タイミングをそれぞれ適当に変化させることができる。

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、内燃機関に搭載される各種センサの出力が供給されている。また、ECU５０には、燃料噴射弁３３やスロットル弁３０など、内燃機関に搭載される各種のアクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、それらのアクチュエータを適当に駆動することができる。

本実施形態のシステムは、更に、モータジェネレータ（MG）６０を備えている。MG６０は、車両の駆動輪、或いは内燃機関に対して駆動トルクを与える電動機として機能することができると共に、内燃機関、或いは車両の駆動輪から駆動トルクを受けて発電動作を行うジェネレータとして機能することができる。

［実施の形態１の基本的動作］
本実施形態のシステムは、例えば給油時において、CCV１８を開弁させてキャニスタ１４を大気に開放する。この状態で給油が行われると、燃料タンク１０内に存在するガス、つまり、蒸発燃料を含むガスがベーパ通路１２を通ってキャニスタ１４に流入する。キャニスタ１４は、この際、ガス中の蒸発燃料を吸着し、燃料成分を含まない空気成分のみを大気通路１６から大気に放出させる。

本実施形態のシステムは、給油時の他にも、燃料タンク１０内で蒸発燃料が多量に発生する状況下では、同様の動作によりキャニスタ１４に蒸発燃料を吸着する。このような機能によれば、蒸発燃料の大気への流出を有効に阻止することができる。

本実施形態のシステムは、内燃機関の運転中に、より具体的には、燃料噴射弁３３による燃料噴射を伴う通常の運転中に、キャニスタ１４をパージするための制御を行う。以下、この制御を「通常パージ制御」と称す。

通常パージ制御の実行中は、CCV１８が開弁状態とされると共に、パージVSV２４が適当なデューティ比で開閉駆動される。内燃機関の通常運転中にパージVSV２４が開弁すると、吸気負圧がキャニスタ１４に導かれる。その結果、大気通路１６から空気が吸入され、その空気によってキャニスタ１４がパージされ、蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路２６に流入する。

内燃機関の通常運転時には、排気空燃比が理論空燃比となるように、公知の空燃比フィードバック制御が実行されている。パージガスが理論空燃比よりリッチであれば、排気空燃比はリッチ側に偏ったものとなる。一方、パージガスがリーンであれば、排気空燃比もリーンに偏った値となる。このため、排気空燃比の偏りを見れば、パージガスの濃度を推定することが可能である。

ECU５０は、通常運転の実行中に、空燃比フィードバック制御を実行しつつ、排気空燃比の偏りに基づいてパージガスの濃度FGPGを学習する。そして、その濃度FGPGに基づいて、パージガスの影響が相殺されるように、燃料噴射量に増減補正を施す。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の通常運転中に、エミッション特性を悪化させることなく、キャニスタ１４に吸着された蒸発燃料を処理することが可能である。尚、FGPGを用いた補正の手法は、本発明の主要部ではなく、かつ、公知の事項であるため、ここでは、その詳細な説明は省略する。

［実施の形態１における特徴的動作］
キャニスタ１４は、一定の容量を超えて蒸発燃料を吸着することはできない。このため、燃料タンク１０内で発生した蒸発燃料の大気放出を阻止するためには、キャニスタ１４に吸着されている燃料量を可能な限り少量とすること、つまり、キャニスタ１４のパージの機会を可能な限り確保することが望まれる。

一方で、上述した通常パージ制御は、内燃機関の運転中にキャニスタをパージするものである。このため、内燃機関の運転が十分に継続しない場合は、通常パージ制御により多くのパージ量を確保することはできない。特に、ハイブリッド車両においては、内燃機関が頻繁に停止するため、通常パージ制御によって十分なパージ量を確保することが難しい。

ところで、本実施形態のシステムにおいて、触媒３６は、内燃機関の通常運転中において排気熱により高温に加熱される。この温度は、内燃機関が停止した後も、ある適度の期間は活性温度以上に維持される。このため、内燃機関の停止後しばらくの間は、触媒３６において、燃料を燃焼させることが可能である。

また、本実施形態のシステムでは、MG６０を動力源とすることで、燃料噴射を停止しながら内燃機関を回転させることができる。そして、内燃機関は、その回転中は、吸気側のガスを排気側へ送り出すポンプとして機能する。このため、本実施形態のシステムにおいては、内燃機関の停止が指令された後、つまり、内燃機関に対する燃料噴射が停止された後、しばらくの期間は、パージVSV２４を開いた状態でMG６０を駆動することにより、キャニスタ１４内の蒸発燃料を触媒３６まで導いて燃焼させることが可能である。

MG６０を動力源として内燃機関を回転させることとすれば、内燃機関に対して、無駄に燃料を噴射する必要がない。このため、上述したパージの手法によれば、内燃機関の停止指令が発せられた後に、無駄な燃料噴射を行うことなく、つまり、キャニスタ１４のパージを進めることができる。そこで、本実施形態では、パージの機会を確保するべく、通常パージ制御に加えて、上述した停止指令後のパージを実行することとした。以下、そのパージを「停止後パージ」と称す。

［実施の形態１における具体的処理］
図２は、停止後パージを実現するためにECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、内燃機関の停止条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１００）。ハイブリッド車両においては、車両のIGがオンであっても、例えば、車速が０となることでこの条件は成立する。

上記ステップ１００において、内燃機関の停止条件が成立していないと判別された場合は、停止後パージの必要性が生じていないと判断できる。この場合は、停止後空気量積算値SGAが０にリセットされた後（ステップ１０２）、判定空気量TGAが設定される（ステップ１０４）。

停止後空気量積算値SGAは、内燃機関の停止条件が成立した後の吸入空気量の積算値、つまり、燃料噴射が停止された後に触媒３６に供給された空気量の積算値である。ここでは、未だ停止条件が成立していないため、その値SGAは０とされる。

触媒３６の温度は、燃料噴射の停止後に時間の経過と共に低下する。そして、その温度は、触媒３６を流れる空気量が多量であるほど早期に低下する。判定空気量TGAは、内燃機関に対する燃料噴射が停止された後、触媒３６が活性温度を維持することのできる空気量の上限値である。この上限値は、内燃機関の運転中における触媒３６の温度が高いほど大きな値となる。このため、ECU５０には、ステップ１０４の枠中に示すように、触媒温度との関係で判定空気量TGAを定めたマップが記憶されている。

上記ステップ１０４では、具体的には、先ず触媒温度が検出される。次に、上記のマップを参照して、検出された触媒温度に対応する判定空気量TGAが読み出される。その結果、判定空気量TGAは、触媒３６が活性温度を維持できる停止後空気量の上限値に適正に設定される。

以上の処理が終わると、次に、通常パージ制御が実行される（ステップ１０６）。通常パージ制御によれば、既述した通り、内燃機関の通常運転中に、エミッション特性を悪化させることなく、キャニスタ１４のパージを進めることができる。

内燃機関の停止条件が成立すると、上記ステップ１００の判定が肯定される。この場合は、先ず、停止後空気量積算値SGAの積算処理が実行される（ステップ１０８）。

次に、停止後空気量積算値SGAが、判定空気量TGA以上であるかが判別される（ステップ１１０）。SGAがTGAに達していると判断された場合は、既に触媒３６が活性温度以下に低下している、つまり、停止後パージを終了するべき時期が到来していると判断できる。この場合は、以後、可変動弁機構４２，４４やスロットル弁３０が始動時の状態に戻され（ステップ１１２）、更に、パージVSV２４およびMG６０がオフとされる（ステップ１１４，１１６）ことにより、停止後パージが終了される。

一方、上記ステップ１１０において、停止後空気量積算値SGAが判定空気量TGAに達していないと判別された場合は、触媒３６が、未だ活性温度を維持していると判断できる。この場合は、次に、通常パージ時間TPGONが判定値KPG１００以上であるかが判別される（ステップ１１８）。

通常パージ時間TPGONは、トリップ毎に、つまり、IGがオンとされた後の期間毎に計数される通常パージ制御の実行積算時間である。一方、判定値KPG１００は、キャニスタ１４に吸着された蒸発燃料をある程度パージするのに必要な標準的なパージ時間である。従って、上記ステップ１１８において、TPGON≧KPG１００の成立が認められる場合は、通常パージ制御によりキャニスタ１４が適正にパージされており、敢えて停止後パージを実行する必要がないと判断することができる。そして、この場合は、以後、ステップ１１２〜１１６の処理が実行される。

一方、上記ステップ１１８において、TPGON≧KPG１００の不成立が認められた場合は、通常パージ制御によるパージが不十分であり、停止後パージを実行する必要があると判断できる。この場合は、先ず、スロットル閉じ制御が実行される（ステップ１２０）。

ECU５０は、ステップ１２０の枠中に示すように、機関回転数NEとの関係でスロットル開度TAを定めたマップを記憶している。上記ステップ１２０では、具体的には、このマップに従って現在の機関回転数NEに対応するスロットル開度TAが読み出され、そのTAが実現されるようにスロットル弁３０が制御される。

停止後パージの実行中は、MG６０に駆動されることにより内燃機関が作動状態となる。この際、スロットル開度TAが大き過ぎると、吸気負圧が発生せず、キャニスタ１４がパージできない。他方、スロットル開度TAが小さすぎると、過剰な吸気負圧が発生して、いわゆるオイル上がり（ピストン周辺からオイルが燃焼室に流入する現象）やオイル下がり（バルブステムの周囲から燃焼室にオイルが流入する現象）が生ずる。

これらの現象は、停止後パージの実行中に生ずる吸気負圧を適当な値に制御することで何れも防ぐことが可能である。そして、停止後パージの際の吸気負圧は、スロットル開度TAを機関回転数NEに応じた適当な値とすることで適正値とすることができる。ステップ１２０の枠中に示すマップは、上記の要求を満たすべく、適合等により定められたものである。このため、本実施形態のシステムによれば、停止後パージの開始後に、オイル上がりやオイル下がりを生じさせることのない適正な吸気負圧を発生させることができる。

上記の処理が終わると、以後、パージVSV２４が開弁状態（オン状態）とされ（ステップ１２２）、更に、MG６０の駆動制御が開始される（ステップ１２４）。これらの処理が実行されると、キャニスタ１４に適正な吸気負圧が導かれて、キャニスタ１４のパージが開始される。

図３は、上記の処理により実現される停止後パージの動作を説明するためのタイミングチャートである。図３（Ａ）は、具体的には、パージの実行状態を示す波形である。また、図３（Ｂ）は機関回転数NEの変化を示す波形である。また、これらの図において、実線は停止後パージが実行された場合の波形を示しており、破線は停止後パージが実行されない場合の波形を示している。

図３に示すように、停止後パージが実行されない場合は（破線参照）、内燃機関に対して停止指令が発せられた後に、機関回転数NEが速やかに０となり、かつ、速やかにパージが停止される。これに対して、本実施形態のシステムでは、内燃機関に対する停止指令が発せられた後、停止後空気量積算値SGAが判定空気量TGAに達するまでの間は、MG６０により内燃機関が駆動されることにより、燃料噴射を伴わない停止後パージが実現される。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の燃費を殆ど悪化させることなく、パージの機会を増やすことができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、TPGON≧KPG１００が成立しない場合は、つまり、通常パージ制御の実行時間が不十分であると判別される場合は、常に停止後パージを開始することとしているが、その条件が不成立であっても、IGオン後の経過時間が不十分である間は、その不成立に関わらず、停止後パージの開始を保留することとしてもよい。

ハイブリッド車両においては、内燃機関の停止条件が頻繁に成立するため、IGオンの直後にその停止条件が成立することがある。車両が渋滞路を走行しているような場合は、その後も内燃機関の停止条件が繰り返して成立し、通常パージ制御のみでは十分なパージが得られない事態が生ずる。これに対して、その後車両が円滑に走行できる場合は、通常パージ制御のみでキャニスタ１４をパージすることが可能であり、必ずしも停止後パージを行う必要がない。

上述した通り、IGオンからの経過時間が不十分である間は停止後パージの実行を保留することとすると、停止後パージの実行場面を、渋滞路走行中など、通常パージ制御だけでは適正なパージが期待できない場面に限定することができる。このため、停止後パージの実行条件として、(i)TPGON≧KPG１００の不成立に加えて、(ii)IGオン後の十分な時間の経過を求めることとすると、停止後パージの実行をより適正に制限して無駄を省くことができる。

また、上述した実施の形態１においては、蒸発燃料処理装置を、ハイブリッド車両に搭載することを前提としているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、アイドリングストップを行うエコラン車両に搭載することとしてもよい。

エコラン車両では、ハイブリッド車両と同様に、IGがオンとされたまま、内燃機関の停止が指令されることがある。また、エコラン車両には、内燃機関に対して駆動トルクを与えるスタータモータが搭載されている。このため、実施の形態１におけるMG６０をスタータモータに置き換えれば、エコラン車両においても、上述した停止後パージを実現して、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。

更に、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、ハイブリッド車両やエコラン車両に限らず、通常の車両に搭載することとしてもよい。エコラン車両の場合と同様に、スタータモータをMG６０に置き換えれば、通常車両においても上述した停止後パージを実現することは可能である。そして、このような変形例によれば、通常車両において、燃費を悪化させることなくパージの機会を増やすという効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態１においては、触媒３６が活性温度以上であるかを、停止後空気量積算値SGAに基づいて判断することとしているが、その判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、触媒３６が活性温度以上であるか否かは、その温度の実測値に基づいて判断することとしてもよい。尚、上述した数種の変形は、以下に説明する他の実施形態においても同様に行うことが可能である。

上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「温度判定手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「停止条件判定手段」が、上記ステップ１２２および１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「停止後パージ手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU５０に、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１のシステムは、停止後パージの際に、機関回転数NEに基づいて、吸気負圧が適正値となるようにスロットル開度TAを決定することとしている。つまり、実施の形態１では、キャニスタ１４から流出するパージガスの濃度に関わらず、常に機関回転数NEに基づいてスロットル開度TAを決定することとしている。

停止後パージの実行中は、スロットル弁３０を通過して流通する空気と、キャニスタ１４から流出したパージガスとの混合気が触媒３６に流入する。この際、触媒３６に流れ込むガスが過剰にリッチなものであると、触媒３６の温度が十分に高くても、酸素不足によって燃料の不完全燃焼が生ずることがある。

このため、パージガスの濃度が高い場合には、これを希釈するために、吸入空気量を多量にすること、つまり、スロットル開度TAを大きくすることが望まれる。本実施形態のシステムは、このような要求を満たすべく、停止後パージの実行時に、パージガス中のベーパ濃度をスロットル開度TAに反映させることとした。

［実施の形態２における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンは、ステップ１２０の後にステップ１３０および１３２が挿入されている点を除き、図２に示すフローチャートと同一である。以下、図４において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

すなわち、図４に示すルーチンでは、ステップ１２０においてNEに対応するスロットル開度TAが設定された後に、機関回転数NEが判定回転数KNE以上であるかが判別される（ステップ１３０）。停止後パージが開始された直後は、機関回転数NEが未だ高い値に維持されている。そして、このような状況下では、スロットル開度TAに関わらず、吸入空気量GAは多量に確保されている。

吸入空気量GAが多量であれば、停止後パージの実行中に、パージガスは十分に希釈された状態で触媒３６に到達する。このため、このような状況下では、パージガスの濃度を考慮することなく停止後パージを実行することができる。以上の理由により、ステップ１３０において、NE≧KNEの成立が認められた場合は、以後、パージガスの濃度を確認することなく、ステップ１２２および１２４の処理が実行される。

一方、上記ステップ１３０において、NE≧KNEの不成立が認められた場合、つまり、機関回転数NEが十分に低下していると認められた場合は、ベーパ濃度に基づいてスロットル開度TAを設定する処理が行われる。ECU５０は、ステップ１３２の枠中に示すように、パージガス中のベーパ濃度との関係で、スロットル開度TAを定めたマップを記憶している。また、ECU５０は、既述した通り、通常パージ制御の実行中にパージガス濃度FGPGを学習している。

上記ステップ１３２では、具体的には、上記のマップを参照して、パージガス濃度FGPGの学習値に対応するスロットル開度TAを読み出す処理、および読み出されたTAが実現されるようにスロットル弁３０を制御する処理が実行される。これらの処理が終わると、以後、停止後パージを実現するべくステップ１２２および１２４の処理が実行される。

上述した一連の処理によれば、NEがKNEを下回った後は、パージガスの濃度が高いほどスロットル開度TAを大きくすることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、パージガスの濃度が極めて高いような場合にも、停止後パージの実行中に過剰にリッチ化したガスが触媒３６に供給されるのを有効に防ぐことができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、パージガス濃度FGPGを学習することにより前記第２の発明における「濃度検出手段」が、ステップ１３２の処理を実行することにより前記第２の発明における「スロットル制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU５０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態２においては、パージガスの濃度が高い場合には、その希釈を図るべく、停止後パージの際にスロットル開度TAを大きくして吸入空気量GAを増やすこととしている。ところで、吸入空気量GAは、スロットル開度TAを大きくする他、機関回転数NEを高めることによっても増やすことができる。そこで、本実施形態では、パージガスの濃度が高いほど、停止後パージの際の機関回転数NEを高めることとした。

［実施の形態３における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンは、ステップ１２０および１３０が排除されている点、およびステップ１２２と１２４の間にステップ１４０が挿入されている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図５において、図４に示すルーチンと同様のステップについては、その説明を省略または簡略する。

すなわち、図５に示すルーチンでは、ステップ１１８において通常パージ時間TPGONが判定値KPG１００に達していないと判別されると、その後即座に、ステップ１３２の処理、つまり、スロットル開度TAをベーパ濃度に応じた開度とする制御が実行される。

また、このルーチンでは、ステップ１２２の処理に次いで、目標機関回転数NETがベーパ濃度（パージガス濃度FGPG）に基づいて設定される（ステップ１４０）。そして、ステップ１２４では、機関回転数NEが目標機関回転数NETに一致するように、MG６０の状態が制御される。

ECU５０は、ベーパ濃度との関係で目標機関回転数NETを定めたマップを記憶している。このマップは、ステップ１４０の枠中に示すように、ベーパ濃度が高いほどNETが高い値となるように設定されている。このため、上述した一連の処理によれば、停止後パージの実行中に、ベーパ濃度が高いほど、スロットル開度TAを大きく、かつ、機関回転数NEを高くすることができる。

停止後パージの実行中に生ずる吸入空気量GAは、機関回転数NEが高いほど多量となる。このため、本実施形態のシステムによれば、高濃度のパージガスを、実施の形態３の場合に比して更に高い能力で希釈することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、パージガスが極めて高濃度であるような場合にも、停止後パージの実行中に燃料の不完全燃焼が生ずるのを確実に防ぐことができる。

尚、上述した実施の形態３においては、ECU５０が、パージガス濃度FGPGを学習することにより前記第３の発明における「濃度検出手段」が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第３の発明における「回転数制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU５０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１乃至３のシステムは、内燃機関の停止条件が成立した後に、一定の低速機関回転数が維持されるようにMG６０を駆動することとしている。この場合、停止条件の成立直後に、機関回転数NEに急激な低下が生ずる。車両の搭乗者が感ずるショックを小さくするためには、この時点で生ずる機関回転数NEの変化は小さいほど好ましい。

そこで、本実施形態のシステムは、内燃機関の停止条件が成立した後に、機関回転数NEを緩やかに低下させ、NEの低下期間を利用して停止後パージを実現することとした。このような手法によれば、搭乗者の感ずるショックを十分に抑制しつつ、停止後パージによりキャニスタ１４のパージを進めることが可能である。

［実施の形態４における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンは、ステップ１４０がステップ１５０〜１５４に置き換えられている点を除き、実質的に図５に示すルーチンと同様である。以下、図６において、図５に示すルーチンと同様のステップについては、その説明を省略または簡略する。

すなわち、図６に示すルーチンでは、ステップ１３２の処理によりスロットル開度TAが制御された後に、機関回転数NEが、判定回転数KNE１００以上であるか否かが判別される（ステップ１３２）。既述した通り、本実施形態のシステムは、内燃機関の停止条件が成立すると、その後、機関回転数NEを緩やかに低下させながら停止後パージを実現する。上記の判定回転数KNE１００は、その停止後パージを継続するべき最低の機関回転数である。このため、NE≧KNE１００の不成立が認められた場合は、機関回転数NEが十分に低下しており、停止後パージを終了するべき時期が到来したと判断される。そして、この場合は、以後ステップ１１２〜１１６の処理が実行される。

これに対して、上記ステップ１５０において、NEがKNE１００以上であると判別された場合は、以後、停止後パージを実現するための処理が実行される。ここでは、先ず、ベーパ濃度（パージガス濃度FGPG）に基づいて、機関回転数NEの低下幅ΔNEが設定される（ステップ１５２）。次に、現在の機関回転数NEから上記のΔNEを減ずることにより、目標機関回転数NET＝NE−ΔNEが算出される。

ECU５０は、ステップ１５２の枠中に示すように、ベーパ濃度との関係でΔNEを定めたマップを記憶しており、そのマップに従ってΔNEを決定する。このマップによれば、ベーパ濃度が高いほど低下幅ΔNEは小さな値とされる。従って、目標回転数NETは、ベーパ濃度が高いほど、緩やかに低下する傾向を示す。

目標回転数NETが設定されると、以後、機関回転数NEがその目標回転数NETに一致するように、停止後パージの処理が実行される（ステップ１２２，１２４）。

図７は、上記の処理により実現される停止後パージの動作を説明するためのタイミングチャートである。図７（Ａ）は、具体的には、パージの実行状態を示す波形である。また、図７（Ｂ）は機関回転数NEの変化を示す波形である。また、これらの図において、実線は停止後パージが実行された場合の波形を示しており、破線は停止後パージが実行されない場合の波形を示している。

図７に示すように、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の停止条件が成立した後、機関回転数NEを緩やかに低下させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の停止条件が成立した後に、大きなショックを生じさせることなく、内燃機関を停止状態に導くことができる。

また、本実施形態のシステムでは、ベーパ濃度が高いほど機関回転数NEの低下速度は緩やかとされる。その結果、このシステムでは、ベーパ濃度が高いほど、内燃機関の停止条件が成立した後、停止後パージの実行期間が長期間確保される。このため、本実施形態のシステムによれば、停止後パージによってキャニスタ１４内の蒸発燃料を無駄なく効率的にパージすることができる。

尚、上述した実施の形態４においては、ECU５０が、ステップ１５２および１５４の処理を実行することにより、前記第４または５の発明における「回転数制御手段」が実現されている。また、ここでは、ECU５０が、パージガス濃度FGPGを学習することにより前記第５の発明における「濃度検出手段」が実現されている。

実施の形態５．
［実施の形態５の特徴］
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU５０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

本実施形態のシステムは、実施の形態１の場合と同様に、可変動弁機構４２，４４を備えている。内燃機関の運転中は、バルブオーバーラップ期間が生ずるように可変動弁機構４２，４４が制御されるのが通常である。このため、可変動弁機構４２，４４の状態が維持されたまま停止後パージが開始されると、バルブオーバーラップが発生するバルブタイミングのままで、パージガスのポンピングが行われることになる。

バルブオーバーラップの生ずるバルブタイミングによれば、排気弁４０と吸気弁３８が共に開弁する状況が形成される毎に、排気通路３４内の高温ガスが吸気通路３２側に逆流する現象が生ずる。そして、停止後パージの実行に伴って、吸気通路３２にパージガスが導かれていれば、その高温ガスの逆流に起因して、バックファイヤが発生することがある。このようなバックファイヤは、吸気系の温度を上昇させる原因となり、また、触媒３６での燃料の完全燃焼を妨げる原因となる。そこで、本実施形態のシステムは、停止後パージの開始と共に、バルブオーバーラップが消滅するように可変動弁機構４２，４４の状態を変化させることとした。

［実施の形態５における具体的処理］
図８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図８に示すルーチンは、ステップ１２０の後にステップ１６０が挿入されている点を除いて図２に示すルーチンと同様である。以下、図８において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図８に示すルーチンによれば、停止後パージの実行判定がされた場合に、VVT遅角制御（ステップ１６０）の実行後にステップ１２２および１２４が実行される。VVT遅角制御は、バルブオーバーラップが消滅するように可変動弁機構４２，４４を動かすための制御である。上記の手順によれば、停止後パージの実行中にバックファイヤが生ずるのを確実に防ぐことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、エミッションの悪化や吸気系の温度上昇等の不都合を何ら伴うことなく、適正な停止後パージを安定的に進行させることができる。

尚、上述した実施の形態５においては、ECU５０がステップ１６０の処理を実行することにより前記第６の発明における「VVT制御手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 燃料タンク
１４ キャニスタ
２２ パージ通路
２６ 吸気通路
３０ スロットル弁
４２，４４ 可変動弁機構
３４ 排気通路
３６ 触媒
５０ ECU(Electronic Control Unit)
６０ モータジェネレータ（MG）

Claims (4)

1. 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記キャニスタを内燃機関の吸気通路に連通させるパージ通路と、
   内燃機関の排気通路に配置された触媒が活性温度以上であるかを判定する温度判定手段と、
   内燃機関の停止条件の成否を判定する停止条件判定手段と、
   内燃機関に対して回転トルクを与える電動機と、
   前記触媒が活性温度以上であり、かつ、前記停止条件が成立している場合に、前記パージ通路を導通状態として前記電動機によって前記内燃機関を回転させることにより停止後パージを実現する停止後パージ手段と、を備え、
   前記停止後パージ手段は、前記停止条件の成立後に、機関回転数がなだらかに低下するように、前記電動機の発生する回転トルクを制御する回転数制御手段を含むことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 外部から供給される駆動信号を受けてスロットル開度を変化させる電子制御式のスロットル弁と、
   前記キャニスタから流出するパージガスの濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記パージガスの濃度が高いほど、前記停止後パージの際のスロットル開度を大きくするスロットル制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記キャニスタから流出するパージガスの濃度を検出する濃度検出手段を備え、
   前記回転数制御手段は、パージガスの濃度が高いほど、前記停止後パージの際の機関回転数の低下速度を遅くすることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
4. 吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変バルブタイミング機構と、
   前記停止後パージの実行中は、前記バルブオーバーラップが消滅するように前記可変バルブタイミング機構を制御するVVT制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。

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