JP2016180393A

JP2016180393A - 内燃機関の蒸発燃料制御装置

Info

Publication number: JP2016180393A
Application number: JP2015062145A
Authority: JP
Inventors: 栄二石井; Eiji Ishii
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: JP6107862B2

Abstract

【課題】適切な量の蒸発燃料をより確実に吸気通路に供給する。【解決手段】キャニスタ４２と吸気通路２３とを連通するパージ通路４３と、パージ通路４３を開閉するパージバルブ４５と、パージ通路４３の上流端と下流端との圧力差を大きくする回転式のポンプ４４とを備え、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の低流量領域Ｂ１では、パージバルブ４５の開度を中間開度に制御するとともに、ポンプ４４の回転数を低流量側目標ポンプ回転数に制御し、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上となる高流量領域では、パージバルブ４５の開度を全開に制御するとともに、ポンプ４４の回転数を高流量側目標ポンプ回転数に制御し、高流量側目標ポンプ回転数を、要求パージ量が多いほど高くするとともに、高流量側目標ポンプ回転数の最小値を低流量側目標ポンプ回転数の最大値よりも小さい値にする。【選択図】図３

Description

本発明は、気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、当該キャニスタから吸気通路に蒸発燃料を含むパージガスが導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置に関する。

従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、キャニスタを介して吸気通路に導入して、気筒内で燃焼させることが行われている。

例えば、特許文献１には、キャニスタと吸気通路とを連通するパージ通路と、パージ通路を開閉するＯＮ／ＯＦＦ式の開閉弁と、ポンプとを備えたものが開示されている。特許文献１の装置では、開閉弁を開弁させた状態でポンプの回転数を変化させることでパージ通路の上流端と下流端の圧力差を変更し、これによりキャニスタから吸気通路に導入されるパージガスの量を変更している。

特開２００７−１７７７２７号公報

ここで、ポンプには応答遅れがあるためポンプの回転数が所定の回転数に変化するまでには時間がかかる。そのため、上記特許文献１の装置では、ポンプが所定の回転数に変化するまでパージガスの量を適切な量にすることができないという問題がある。そして、パージガスに含まれる蒸発燃料量が気筒内に適切量供給されないことで、気筒内の空燃比が目標値からずれてこれにより排気性能等が悪化するおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、適切な量の蒸発燃料をより確実に吸気通路に供給することができる内燃機関の蒸発燃料制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、キャニスタから脱着された蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路に導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、上記キャニスタと上記吸気通路とを連通するパージ通路と、上記パージ通路に設けられて当該通路を開閉するパージバルブと、上記パージ通路に設けられて回転数が高いほど当該パージ通路の上流端と下流端との圧力差を大きくする回転式のポンプと、上記パージバルブの開度および上記ポンプの回転数を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、要求されるパージガスの量である要求パージ量が所定の基準パージ量未満となる低流量領域では、上記パージバルブの開度をその全閉と全開との間の中間開度に制御するとともに、上記ポンプの回転数を予め設定された低流量側目標ポンプ回転数に制御し、上記要求パージ量が上記基準パージ量以上となる高流量領域では、上記パージバルブの開度を全開に制御するとともに、上記ポンプの回転数を予め設定された高流量側目標ポンプ回転数に制御し、上記高流量側目標ポンプ回転数は、上記要求パージ量が多いほど高く設定されており、上記高流量側目標ポンプ回転数の最小値は、上記低流量側目標ポンプ回転数の最大値よりも小さい値に設定されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、高流量領域における目標ポンプ回転数の最小値が、低流量領域の目標ポンプ回転数の最大値よりも小さく設定されるとともに、要求パージ量が多いほど高流量側目標ポンプ回転数が高くなるよう設定されており、低流量領域と高流量領域の目標ポンプ回転数の範囲が少なくとも一部において重複するよう設定されている。そのため、高流量領域と低流量領域の移行時に、目標ポンプ回転数の変化量を小さく抑えることができ、ポンプの応答遅れに伴うポンプ回転数の目標ポンプ回転数からのずれを小さく抑えることができる。従って、吸気通路に導入されるパージガスの量をより早期に要求量に制御することができ、蒸発燃料をより確実に適正量吸気通路に導入することができる。

また、本発明において、上記低流量側目標ポンプ回転数は、上記要求パージ量が多いほど高く、かつ、その要求パージ量に対する増加率が上記高流量側目標ポンプ回転数の要求パージ量に対する増加率よりも小さくなるように設定されており、上記中間開度は、上記要求パージ量が多いほど開き側に設定されているのが好ましい（請求項２）。

このようにすれば、低流量領域の目標ポンプ回転数と高流量領域の目標ポンプ回転数との重複範囲をより大きくすることができるため、これら領域の移行時に生じるポンプ回転数の目標値からのずれをより確実に小さく抑えることができる。

また、本発明において、上記低流量側目標ポンプ回転数は、上記低流量領域全域で一定の値に設定されており、上記中間開度は、上記要求パージ量が多いほど開き側に設定されているのが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、低流量領域内において運転条件（要求パージ量）が変化した時に、ポンプの応答遅れに伴って吸気通路に供給される蒸発燃料量が適正量からずれるのを抑制することができる。

また、本発明において、上記低流量領域は、気筒内で空燃比が１より大きい混合気の圧縮自己着火燃焼が実施される領域に設定されているのが好ましい（請求項４）。

上記のように、本発明では吸気通路に導入される蒸発燃料量を適正に制御することができるため、気筒内の混合気の空燃比をより精度よく制御することができる。従って、この構成によれば、空燃比をより確実に１より大きいリーンとしながら適切な圧縮自己着火燃焼を実現することができる。

上記構成において、上記制御手段は、上記高流量領域から上記低流量領域への移行時において、上記ポンプの回転数と上記低流量側目標ポンプ回転数との偏差が所定の基準偏差以上の場合は、当該偏差が上記基準偏差未満となるまでの間、上記吸気通路に導入されるパージガスの量が当該要求パージ量となるように上記パージバルブの開度を上記要求パージ量と上記ポンプの回転数に応じて補正するのが好ましい（請求項５）。

このようにすれば、高流量領域から低流量領域への移行時に、ポンプの回転数が目標ポンプ回転数に到達するまでの間、パージバルブの開度が補正されることによってパージガスの量を要求パージ量に制御することができる。従って、ポンプの応答遅れに伴うパージガス量および吸気通路に導入される蒸発燃料量の要求量からのずれ、および、気筒内の空燃比のずれを抑制することができる。

以上説明したように、本発明の内燃機関の蒸発燃料制御装置によれば、適切な量の蒸発燃料をより確実に吸気通路に供給することができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。燃焼形態に係る運転領域を示した図である。パージ量の制御の流れを示したフローチャートである。要求パージ量と目標ポンプ回転数との関係を示した図である。要求パージ量とパージバルブのＤＵＴＹ比との関係を示した図である。領域移行時の目標ポンプ回転数の変化を説明するための図である。要求パージ量が減少したときの各パラメータの変化を示した図である。要求パージ量と目標ポンプ回転数との関係の他の例を示した図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の蒸発燃料制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。当実施形態のエンジンシステムは、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に燃焼用の空気（吸気）を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路３１と、燃料タンク４１内で発生した蒸発燃料をエンジン本体１に導入するためのパージシステム４０とを備えている。エンジン本体１は、例えば、図１の紙面に直交する方向に並ぶ４つの気筒２ａを有する４気筒エンジンである。

ここでは、エンジン本体１が、主としてガソリンを燃料とするガソリンエンジンの場合について説明する。

エンジン本体１は、気筒２ａが内部に形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上面に設けられたシリンダヘッド３と、気筒２ａに往復摺動可能に挿入されたピストン４とを有している。

ピストン４の上方には燃焼室５が形成されている。燃焼室５内には、インジェクタ１０から燃料が噴射される。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室５で燃焼し、ピストン４はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。

ピストン４はコネクティングロッドを介してクランク軸１５と連結されており、ピストン４の往復運動に応じて、クランク軸１５は中心軸回りに回転する。

シリンダブロック２には、クランク軸１５の回転数をエンジンの回転数として検出するエンジン回転数センサＳＷ１が設けられている。

シリンダヘッド３には、インジェクタ１０と、インジェクタ１０から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火を行う点火プラグ１１とが、各気筒２ａにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。

インジェクタ１０は、燃料の噴射口となる複数の噴孔を先端部に有しており、各気筒２ａの燃焼室５をその吸気側の側方から臨むように設けられている。インジェクタ１０には、燃料タンク４１に貯留されている燃料がフィルター等を介して供給される。

点火プラグ１１は、火花を放電するための電極を先端部に有しており、各気筒２ａの燃焼室５を上方から臨むように設けられている。

当実施形態のエンジン本体１は、その幾何学的圧縮比（ピストン４が下死点にあるときの燃焼室容積とピストン４が上死点にあるときの燃焼室容積との比）が、ガソリンエンジンとしては比較的高い値に設定されている。このように高い幾何学的圧縮比を設定しているのは、理論熱効率の向上や、後述するＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）での着火性確保のためである。

シリンダヘッド３には、吸気通路２０から供給される空気を各気筒２ａの燃焼室５に導入するための吸気ポート６と、吸気ポート６を開閉する吸気弁８と、各気筒２ａの燃焼室５で生成された排気を排気通路３１に導出するための排気ポート７と、排気ポート７を開閉する排気弁９とが設けられている。

吸気通路２０は、単一の吸気管２３と、この吸気管２３と各気筒２ａの吸気ポート６とを個別に連結する複数の（４本の）独立吸気通路２４（図１の紙面に直交する方向に並んでいる）とで構成されている。吸気管２３の下流端部には所定容積のサージタンク２２が設けられており、サージタンク２２から各吸気ポート６にそれぞれ独立吸気通路２４が延びている。

吸気管２３の途中部には、吸気管２３の通路を開閉可能なスロットル弁２５と、エンジン本体１に吸入される空気（吸気）の流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ２とが設けられている。当実施形態では、スロットル弁２５は、ポンピングロスを小さく抑えるために、燃料噴射停止時以外のほぼ常時全開付近の開度とされる。

排気通路３１は、単一の排気管と、この排気管と各気筒２ａの排気ポート７とを個別に連結する複数の（４本の）独立吸気通路とで構成されている。排気通路３１には、三元触媒等の触媒が内蔵された触媒コンバータ３９が設けられている。また、排気通路３１には、排気ひいては気筒２ａ内の空気と燃料の混合気の空燃比（空気と燃料の比率）を検出するためのＡ／ＦセンサＳＷ３が設けられている。

なお、例えば、気筒２ａ内の温度を高めること、あるいは、燃焼温度を低く抑えること等を目的として、排気通路３１と吸気管２３とを連結して、排気の一部を吸気管２３に還流させるＥＧＲシステムを設けてもよい。

パージシステム４０は、燃料タンク４１内で蒸発した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタ４２と、キャニスタ４２に空気を導入するパージエア管４９と、キャニスタ４２と吸気管２３とを連結するパージ管（パージ通路）４３とを備えている。

キャニスタ４２に吸着された蒸発燃料は、パージエア管４９から導入された空気によってキャニスタ４２から脱着される。キャニスタ４２から脱着した蒸発燃料は空気とともにパージ管４３を通って吸気管２３に導入される。以下、この蒸発燃料と空気とからなるガスを、パージガスという。

パージ管４３は、吸気管２３のうちスロットル弁２５よりも下流側の部分に接続されている。当実施形態では、パージ管４３はサージタンク２２に接続されている。

パージ管４３には、パージ管４３の上流端（キャニスタ４２との接続部分）と下流端（吸気管２３との接続部分）との差圧を変更するエアポンプ（ポンプ）４４が設けられている。エアポンプ４４は、ポンプモータ（不図示）により回転駆動されることでパージ管４３内のガスを加圧するものであり、回転数が高いほどパージ管４３のエアポンプ４４の設置部分の圧力を高くして上記差圧を大きくする。エアポンプ４４には、その回転数（以下、適宜、ポンプ回転数という）を検出するポンプ回転数センサＳＷ４が取り付けられている。

また、パージ管４３のエアポンプ４４よりも下流側（吸気管２３側）の部分には、パージ管４３を開閉するパージバルブ４５が設けられている。パージバルブ４５は、ＤＵＴＹコントロールバルブであり、開閉を繰り返し、１回の開弁期間と閉弁期間とを合わせた単位期間に対する開弁期間の割合であるＤＵＴＹ比が変更されることで開度が変更されるものである。なお、パージバルブ４５は、電磁式バルブであり、ＤＵＴＹ比は、１回の通電期間と１回の非通電期間とを合わせた単位期間に対する通電期間の割合である。このＤＵＴＹコントロールバルブからなるパージバルブ４５は、ＤＵＴＹ比が０％で全閉となり、１００％で全開となる。また、ＤＵＴＹ比にほぼ比例して開度すなわち単位期間にバルブを通過するガス流量が変更される。より詳細には、当実施形態に係るパージバルブ４５では、全閉付近および全開付近ではＤＵＴＹ比と開度とは比例せず、例えば、５％〜９５％の間でＤＵＴＹ比と開度とが比例する。また、ＤＵＴＹ比が１００％でなくとも１００％に近い値（例えば９５％以上の値）で、バルブの開度は全開となる。

（２）制御系
次に、エンジンシステムの制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステムは、自動車等の車両に搭載されており、車両に備わるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当するものである。

ＥＣＵ６０には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、Ａ／ＦセンサＳＷ３、ポンプ回転数センサＳＷ４と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号（エンジン回転数、吸気流量の情報、気筒２ａ内の混合気の空燃比、エアポンプ４４の回転数）を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル７０の開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、車速を検出する車速センサＳＷ６、変速段を検出する変速段センサＳＷ７が設けられており、これらのセンサＳＷ５〜ＳＷ７による検出信号もＥＣＵ６０に入力される。なお、変速段は、車速センサＳＷ６で検出された車速と、エンジン回転数センサＳＷ１で検出されたエンジン回転数とに基づいて算出してもよい。

ＥＣＵ６０は、各センサ（ＳＷ１〜ＳＷ７等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンシステムの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、インジェクタ１０、点火プラグ１１、スロットル弁２５、吸気弁８（吸気弁８を駆動する駆動機構）、排気弁９（排気弁９を駆動する駆動機構）、エアポンプ４４（エアポンプ４４を駆動するポンプモータ）、パージバルブ４５（パージバルブ４５を駆動する駆動機構）等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

（ｉ）エンジン本体の制御
図２は、エンジンの運転中にＥＣＵ６０によって参照される燃焼形態に係る制御マップを概念的に示した図である。

当実施形態では、この制御マップに示すように、エンジンの最低負荷から切替負荷Ｔ１までの第１運転領域Ａ１では、ピストン４の圧縮作用により混合気を高温、高圧化して圧縮上死点付近で自己着火させるＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）が実施され、切替負荷Ｔ１から最高負荷までの第２運転領域Ａ２では、点火プラグ１１からの火花放電による強制点火をきっかけに混合気を火炎伝播により燃焼させるＳＩ燃焼（火花点火燃焼）が実施される。

また、当実施形態では、第１運転領域Ａ１では、気筒２ａ内の混合気の空燃比が１より大きくされてリーンＣＩ燃焼が実施される。

ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中、負荷（アクセル開度に基づくエンジン要求トルク）およびエンジン回転数の各値から、エンジンが図２のマップ中のどの運転領域で運転されているかを逐次判定し、運転領域に応じてインジェクタ１０等を制御する。

具体的には、第１運転領域Ａ１では、点火プラグ１１による点火を停止するとともにインジェクタ１０によって吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射させる。一方、第２運転領域Ａ２では、点火プラグ１１による点火を実施する。

また、当実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６０は、ほぼ常時スロットル弁２５を全開付近の開度とする。

（ｉｉ）パージ制御
次に、キャニスタ４２から吸気管２３に導入されるパージガスの制御について説明する。

まず、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度学習について簡単に説明する。

当実施形態では、Ａ／ＦセンサＳＷ３で検出された気筒２ａ内の混合気の空燃比と、エアフローセンサＳＷ２の検出値等から推定される気筒２ａに導入された空気量とに基づいて、気筒２ａに供給された燃料量を推定する。そして、この燃料量からインジェクタ１０から気筒２ａに噴射された燃料量を差し引くことで、気筒２ａに供給された蒸発燃料量を推定する。そして、後述する要求パージ量と推定した蒸発燃料量とからパージガスに含まれる蒸発燃料の濃度を推定、学習する。

当実施形態では、この蒸発燃料の濃度学習はエンジンの稼働中ほぼ常時行われており、常に更新される。なお、始動時等であってこの濃度学習が未だ行われていない場合には、まず、アイドル運転等のエンジン負荷の低い運転条件にて、少量のパージガスを吸気管２３に供給して、このときのＡ／ＦセンサＳＷ３の検出値等に基づいて蒸発燃料の濃度を推定する。

次に、ＥＣＵ６０により行われるパージガスの流量制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、この図３のフローチャートは、少なくとも１回、上記蒸発燃料の濃度学習が行われた後の制御手順を示している。

まず、ステップＳ１にて、車速センサＳＷ６の検出値（車速）、アクセル開度センサＳＷ５の検出値（アクセル開度）、変速段センサＳＷ７の検出値（変速段）、ポンプ回転数センサＳＷ４の検出値（ポンプ回転数Ｎｐ）を読み込む。

次に、ステップＳ２にて、ステップＳ１で読み込んだ車速、アクセル開度、変速段に基づいてエンジン要求トルクを計算する。

次に、ステップＳ３にて、ステップＳ２で計算したエンジン要求トルクに基づいて、気筒２ａ内に供給する燃料量の目標値である要求燃料量を計算する。

次に、ステップＳ４にて、ステップＳ３で計算した要求燃料量に基づいて、気筒２ａおよび吸気管２３に導入する蒸発燃料の量である要求蒸発燃料量を計算する。具体的には、要求燃料量の一定割合量を要求蒸発燃料量として算出する。このように、当実施形態では、要求燃料量ひいてはエンジン負荷と要求蒸発燃料量とが比例する。

次に、ステップＳ５にて、ステップＳ４で算出した要求蒸発燃料量に基づいて、吸気管２３に導入する単位時間あたりのパージガスの量すなわちパージガスの流量（以下、パージ量という場合がある）の目標値である要求パージ量を計算する。具体的には、要求蒸発燃料量と学習した蒸発燃料の濃度とから、要求蒸発燃料量を含むパージガスの量を要求パージ量として算出する。

次に、ステップＳ６にて、ステップＳ５で計算した要求パージ量に基づいて、エアポンプ４４の回転数の目標値である目標ポンプ回転数Ｎｐｏ、および、パージバルブ４５のＤＵＴＹ比の基本値である基本ＤＵＴＹ比を設定する。

当実施形態では、目標ポンプ回転数Ｎｐｏを、図４の実線に示すように設定する。

具体的には、要求パージ量が予め設定された基準パージ量Ｑｐ１未満の低流量領域Ｂ１では、目標ポンプ回転数Ｎｐｏを、予め設定された低流量第１回転数Ｎ１＿ｍｉｎと低流量第２回転数Ｎ１＿ｍａｘとの間で、要求パージ量が多いほど高くなるように設定する。すなわち、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏである低流量側目標ポンプ回転数は、低流量第１回転数Ｎ１＿ｍｉｎと低流量第２回転数Ｎ１＿ｍａｘとの間で、要求パージ量が多いほど高くなるように設定されている。当実施形態では、低流量領域Ｂ１において、目標ポンプ回転数Ｎｐｏは要求パージ量に比例して高くされている。

基準パージ量Ｑｐ１は、エンジン負荷が切替負荷Ｔ１となるときの要求燃料量の一定割合量以下の値に設定されており、低流量領域Ｂ１は、リーンＣＩ燃焼が実施される第１運転領域Ａ１に含まれている。

一方、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の高流量領域Ｂ２では、目標ポンプ回転数Ｎｐｏを、高流量第１回転数Ｎ２＿ｍｉｎから要求パージ量に比例して高くなるように設定する。すなわち、高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏである高流量側目標ポンプ回転数は、高流量第１回転数Ｎ２＿ｍｉｎから要求パージ量に比例して高くなるように設定されている。

高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏ（高流量側目標ポンプ回転数）の最小値である高流量第１回転数Ｎ２＿ｍｉｎは、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏ（低流量側目標ポンプ回転数）の最大値である低流量第２回転数Ｎ１＿ｍａｘよりも小さい値に設定されている。これに伴い、高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲と、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲とは重複している。当実施形態では、低流量第１回転数Ｎ１＿ｍｉｎと高流量第１回転数Ｎ２＿ｍｉｎとが同じ値とされており、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの全範囲が、高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲と重複している。

低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏは、その要求パージ量に対する増加率が、高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの要求パージ量に対する増加率よりも小さくなるように設定されている。すなわち、図４において、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏを示すラインＬ１は、高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏのラインと同じ傾きを有するラインＬ２よりも緩やかになっている。

また、基本ＤＵＴＹ比を、図５に示すように設定する。

具体的には、低流量領域Ｂ１では、パージバルブ４５の基本的な開度を全閉と全開との間の中間開度となるように、基本ＤＵＴＹ比を、０％と１００％との間の中間値に設定する。当実施形態では、基本ＤＵＴＹ比は、バルブ開度とＤＵＴＹ比とが比例する範囲（例えば、５％〜９５％の間）内に設定されている。また、当実施形態では、低流量領域Ｂ１において、基本ＤＵＴＹ比は、０％と１００％との間において、要求パージ量が多いほど高くなるように、また、要求パージ量と比例して増大するように設定されている。

一方、高流量領域Ｂ２では、基本ＤＵＴＹ比を、１００％に設定し、パージバルブ４５の基本的な開度を全開とする。

ステップＳ６の次に進むステップＳ７では、ポンプ回転数をステップＳ６で設定した目標ポンプ回転数Ｎｐｏに制御する。具体的には、ポンプ回転数が目標ポンプ回転数Ｎｐｏになるようにポンプモータの駆動力を変更する。

ステップＳ７の次に進むステップＳ８では、ステップＳ５で算出した要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満か否かを判定する。すなわち、低流量領域Ｂ１で運転中であるか否かを判定する。

ステップＳ８の判定がＮＯであって、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上であり、高流量領域Ｂ２で運転されている場合は、ステップＳ１０に進み、ＤＵＴＹ比を基本ＤＵＴＹ比に制御する。上記のように、高流量領域Ｂ２では、基本ＤＵＴＹ比は１００％に設定されており、ステップＳ１０では、ＤＵＴＹ比が１００％とされてパージバルブ４５は全開とされる。ステップＳ１０の後は処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

一方、ステップＳ８の判定がＹＥＳであって、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満であり低流量領域Ｂ１で運転されている場合は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステップＳ６で設定された目標ポンプ回転数ＮｐｏとステップＳ１で検出された現在のポンプ回転数Ｎｐとの偏差（これらの差の絶対値）が、予め設定された基準偏差未満か否かを判定する。基準偏差は例えば０に近い値に設定されている。

ステップＳ１１での判定がＹＥＳであって、目標ポンプ回転数Ｎｐｏとポンプ回転数Ｎｐとの差の絶対値が基準偏差未満の場合には、ステップＳ１２に進み、ＤＵＴＹ比を基本ＤＵＴＹ比に制御する。上記のように、低流量領域Ｂ１では、基本ＤＵＴＹ比は中間値に設定されており、ステップＳ１２では、パージバルブ４５は中間開度とされる。ステップＳ１２の後は処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

一方、ステップＳ１１での判定がＮＯであって、目標ポンプ回転数とのずれが基準偏差未満となる回転数にポンプ回転数Ｎｐが到達していない場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を現在のポンプ回転数Ｎｐ（ステップＳ１で検出されたポンプ回転数Ｎｐ）およびステップＳ５で設定された要求パージ量に基づいて補正する。具体的には、ＤＵＴＹ比は、現在のポンプ回転数Ｎｐでパージ量を要求パージ量にすることのできるＤＵＴＹ比に補正される。当実施形態では、ポンプ回転数ＮｐとＤＵＴＹ比とパージ量との関係が予め実験等により求められてＥＣＵ６０にマップで記憶されており、ＥＣＵ６０は、このマップから、要求パージ量および現在のポンプ回転数Ｎｐに応じたＤＵＴＹ比を抽出する。ステップＳ１３の後は処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。なお、当実施形態では、ＤＵＴＹ比は、ＤＵＴＹ比とバルブ開度とが比例する範囲内で補正される。

（３）作用等
以上のように、当実施形態では、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの全範囲が高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲と重複している。そのため、低流量領域Ｂ１から高流量領域Ｂ２、あるいは、高流量領域Ｂ２から低流量領域Ｂ１への移行時に、目標ポンプ回転数Ｎｐｏの変化量を小さく抑えることができ、ポンプ回転数をより早期に移行先の目標ポンプ回転数Ｎｐｏに制御することができる。

図６を用いて具体的に説明する。図６において鎖線は、単純に、全領域（低流量領域Ｂ１と高流量領域Ｂ２とを含む領域）において目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量に比例して大きくした場合（以下、比較例という）の目標ポンプ回転数Ｎｐｏを示したものであり、実線は当実施形態の目標ポンプ回転数Ｎｐｏを示したものである。この図６に示すように、加減速等に伴って要求パージ量が低流量領域Ｂ１に含まれる第１パージ量Ｑｐ＿ａと高流量領域Ｂ２に含まれる第２パージ量Ｑｐ＿ｂとの間で変化した場合、当実施形態では、目標ポンプ回転数の変化量△Ｎ１を、比較例での目標ポンプ回転数の変化量△Ｎ１´に比べて大幅に低減することができる。

従って、当実施形態では、加減速等の過渡時において、エアポンプ４４の応答遅れに伴うポンプ回転数の目標値（目標ポンプ回転数Ｎｐｏ）からのずれを小さく抑えることができ、パージ量の要求パージ量からのずれを抑制して、パージガスおよび蒸発燃料をより確実に適正量吸気管２３および気筒２ａ内に導入することができる。

特に、当実施形態では、上記のように、低流量領域Ｂ１がリーンＣＩ燃焼が実施される第１運転領域Ａ１に含まれている。そのため、仮に、この領域Ｂ１（Ａ１）において混合気の空燃比がずれると適正な燃焼が実現されず、エンジン性能が顕著に悪化するおそれがある。例えば、失火が生じたり排気性能が悪化するおそれがある。これに対して、当実施形態では、上記のように低流量領域Ｂ１において適正量の蒸発燃料を吸気管２３および気筒２ａに供給することができるため、気筒２ａ内の混合気の空燃比を適正な値に維持して適正なリーンＣＩ燃焼を実現することができ、エンジン性能を良好にすることができる。

さらに、当実施形態では、低流量領域Ｂ１において、基本的に、パージバルブ４５のＤＵＴＹ比が中間値とされてパージバルブ４５の開度が中間開度に維持される一方、ポンプ回転数と目標ポンプ回転数との差が基準偏差以上の場合には、ポンプ回転数が目標ポンプ回転数に向けて変更されつつ要求パージ量が実現されるようにＤＵＴＹ比が補正される。そのため、低流量領域Ｂ１内での要求パージ量の変化時、および、高流量領域Ｂ２から低流量領域Ｂ１への移行時において、エアポンプ４４の応答遅れに伴うパージ量の要求値（要求パージ量）からのずれを抑制することができ、吸気管２３に導入される蒸発燃料量ひいては気筒２ａ内の混合気の空燃比をより一層確実に適正値にすることができる。

図７を用いて、具体的に説明する。図７は、減速等に伴い要求パージ量が図６に示す第２パージ量Ｑｐ＿ｂから第１パージ量Ｑｐ＿ａに減少した場合の、パージ量、ポンプ回転数、パージバルブ４５のＤＵＴＹ比の時間変化を模式的に示した図である。図７において、実線は当実施形態に係る上記制御を実施した場合の様子を示し、鎖線は、上記制御のうちステップＳ１１、Ｓ１３の制御を省略した比較例での様子を示している。

時刻ｔ１にて要求パージ量が急減した場合、目標ポンプ回転数も減少する。しかしながら、エアポンプ４４の回転には応答遅れがあるため、ポンプ回転数はすぐには減少しない。そのため、比較例の場合すなわちパージバルブ４５のＤＵＴＹ比がポンプ回転数等に基づいて補正されない場合（ＤＵＴＹ比が単純に基本ＤＵＴＹ比に変更された場合）では、パージ量が徐々にしか減少せず、パージ量の目標値（要求パージ量）からのずれが大きくなる。そして、吸気管２３に導入される蒸発燃料量が要求されている蒸発燃料量（要求蒸発燃料量）から大きくずれてしまう。

これに対して、当実施形態では、時刻ｔ１にて要求パージ量が低流量領域Ｂ１内の値に減少すると、現在のポンプ回転数と要求パージ量に応じてパージバルブ４５のＤＵＴＹ比が補正される。図７に示す例では、時刻ｔ１直後、パージバルブ４５のＤＵＴＹ比が基本ＤＵＴＹ比（鎖線で示す比較例の値）よりも小さい値にされてパージバルブ４５が閉じ側に制御される。そして、ポンプ回転数が減少するのに合わせてパージバルブ４５のＤＵＴＹ比が増加されていく。そのため、パージ量を、早期に要求パージ量まで減少させ、かつ、その要求パージ量に維持することができる。従って、気筒２ａ内の混合気の空燃比を適正な値にすることができる。

（４）変形例
上記実施形態では、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの全範囲が高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲に含まれる場合について説明したが、これらは一部のみ重複していてもよい。すなわち、上記実施形態において、低流量第１回転数（低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数の最小値）は、高流量第１回転数（高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数の最小値）Ｎ２＿ｍｉｎよりも小さくてもよい。もちろん、低流量第１回転数Ｎ１＿ｍｉｎは、高流量第１回転数Ｎ２＿ｍｉｎより大きくてもよい。

上記実施形態では、低流量領域Ｂ１において、目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量に比例して増大させた場合について説明したが、図８の実線に示すように、低流量領域Ｂ１において、目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量によらず一定としてもよい。このようにすれば、低流量領域Ｂ１の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの全範囲を高流量領域Ｂ２の目標ポンプ回転数Ｎｐｏの範囲に含めることができる。また、低流量領域Ｂ１内で運転条件（要求パージ量）が変化したときに、目標ポンプ回転数Ｎｐｏが変化しない。そのため、低流量領域Ｂ１と高流量領域Ｂ２の移行時におけるポンプ回転数および吸気管２３に供給される蒸発燃料量の目標値からのずれを小さく抑えることができるとともに、低流量領域Ｂ１内で運転条件（要求パージ量）が変化してもエアポンプ４４の応答遅れに伴って吸気管２３に供給される蒸発燃料量が要求量からずれるのを抑制することができる。

ただし、このように低流量領域Ｂ１における目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量によらず一定とした場合、すなわち、低流量領域Ｂ１における目標ポンプ回転数Ｎｐｏを図８に示す実線のように設定した場合には、図８の鎖線で示す上記実施形態すなわち目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量に応じて増大させる場合に比べて、少なくとも要求パージ量が小さい領域において、目標ポンプ回転数Ｎｐｏが高くなる。そのため、ポンプモータの消費電力を抑えて燃費性能をより良好にするには目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量に応じて増大させるのが好ましい。

また、上記実施形態では、低流量領域Ｂ１において目標ポンプ回転数Ｎｐｏを要求パージ量に応じて増大させるとともに、要求パージ量に対する目標ポンプ回転数の増加率を高流量領域よりも低流量領域の方が小さくなるように設定した場合について説明したが、この増加率は同じ、あるいは、低流量領域の方が大きくなるように設定してもよい。ただし、上記実施形態のように、要求パージ量に対する目標ポンプ回転数の増加率を低流量領域の方がより小さくなるように設定すれば、低流量領域の目標ポンプ回転数の範囲を狭く抑えることができるため、低流量領域と高流量領域の目標ポンプ回転数との重複範囲をより大きくすることができる。従って、これら領域移行時におけるポンプ回転数の目標値からのずれおよび吸気管２３に供給される蒸発燃料量の要求値からのずれをより小さく抑えることができる。

また、上記実施形態では、低流量領域Ｂ１における基本ＤＵＴＹ比を要求パージ量に比例して増大するように設定した場合について説明したが、低流量領域Ｂ１の基本ＤＵＴＹ比は、０％と１００％との間の中間値であればよく上記に限らない。例えば、低流量領域Ｂ１において、基本ＤＵＴＹ比を要求パージ量によらず一定にしてもよい。

また、低流量領域Ｂ１での燃焼形態は上記に限らない。ただし、上記のようにこの領域Ｂ１にてリーンＣＩ燃焼が実施される場合には、空燃比が適切に制御されることで適正な燃焼を実現することができ、高い効果を得ることができる。

１エンジン本体
２ａ気筒
２３吸気管（吸気通路）
４２キャニスタ
４３パージ管（パージ通路）
４４エアポンプ（ポンプ）
４５パージバルブ
６０ＥＣＵ（制御手段）

Claims

気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、キャニスタから脱着された蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路に導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記キャニスタと上記吸気通路とを連通するパージ通路と、
上記パージ通路に設けられて当該通路を開閉するパージバルブと、
上記パージ通路に設けられて回転数が高いほど当該パージ通路の上流端と下流端との圧力差を大きくする回転式のポンプと、
上記パージバルブの開度および上記ポンプの回転数を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
要求されるパージガスの量である要求パージ量が所定の基準パージ量未満となる低流量領域では、上記パージバルブの開度をその全閉と全開との間の中間開度に制御するとともに、上記ポンプの回転数を予め設定された低流量側目標ポンプ回転数に制御し、
上記要求パージ量が上記基準パージ量以上となる高流量領域では、上記パージバルブの開度を全開に制御するとともに、上記ポンプの回転数を予め設定された高流量側目標ポンプ回転数に制御し、
上記高流量側目標ポンプ回転数は、上記要求パージ量が多いほど高く設定されており、
上記高流量側目標ポンプ回転数の最小値は、上記低流量側目標ポンプ回転数の最大値よりも小さい値に設定されていることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記低流量側目標ポンプ回転数は、上記要求パージ量が多いほど高く、かつ、その要求パージ量に対する増加率が上記高流量側目標ポンプ回転数の要求パージ量に対する増加率よりも小さくなるように設定されており、
上記中間開度は、上記要求パージ量が多いほど開き側に設定されていることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記低流量側目標ポンプ回転数は、上記低流量領域全域で一定の値に設定されており、
上記中間開度は、上記要求パージ量が多いほど開き側に設定されていることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記低流量領域は、気筒内で空燃比が１より大きい混合気の圧縮自己着火燃焼が実施される領域に設定されていることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記制御手段は、上記高流量領域から上記低流量領域への移行時において、上記ポンプの回転数と上記低流量側目標ポンプ回転数との偏差が所定の基準偏差以上の場合は、当該偏差が上記基準偏差未満となるまでの間、上記吸気通路に導入されるパージガスの量が当該要求パージ量となるように上記パージバルブの開度を上記要求パージ量と上記ポンプの回転数に応じて補正することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。