JP2021169781A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２パージ通路やエゼクタの駆動用の通路が正常に機能しているか否かの診断をより適正に行なえるようにする。【解決手段】蒸発燃料処理装置は、吸気管の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、吸気管の過給機におけるコンプレッサよりも上流側に排気ポートが接続されたエゼクタの吸引ポートに接続された第２パージ通路と、を介して蒸発燃料ガスを吸気管に供給する。第２パージ通路を介して蒸発燃料ガスを吸気管に供給している最中にエンジンの回転数が所定回転数範囲内のときには駆動デューティに基づくパージ制御バルブの開閉のタイミングの一部を遅延させるディレイ制御の実行し、エンジンの回転数に対するエンジン負荷率が所定領域内のときにはディレイ制御を禁止する。【選択図】図８

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、スロットル弁より下流側にパージする第１パージ通路と過給機で負圧を発生させるエゼクタによって過給機のコンプレッサの上流側にパージする第２パージ通路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、スロットル弁の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て、パージが第１パージ通路と第２パージ通路とのいずれによっ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パージ通路との間で切替わるときに、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制御特性データとに切替えている。

特開２０１９−０５２５６１号公報

上述のエンジン装置では、パージ制御バルブの駆動周期がエンジンの爆発燃焼周期（回転周期）に一致すると、パージが特定の気筒のみに供給されることになるため、これを回避するために、パージ制御バルブの開閉のタイミングの一部を遅延させるディレイ制御を実行する場合がある。例えば、パージ制御バルブの開閉のタイミングの２回のうち１回を駆動周期の半分の時間（遅延時間）だけ遅延させてパージ制御バルブを開閉駆動する。一方、第２パージ通路に圧力センサを取り付けて第２パージ通路やエゼクタの駆動用の通路が正常に機能しているか否かを診断する場合がある。こうした診断時にディレイ制御が行なわれると、適正に診断することができない場合が生じる。

本発明のエンジン装置は、第２パージ通路やエゼクタの駆動用の通路が正常に機能しているか否かの診断をより適正に行なえるように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、
燃料タンクから燃料の供給を受けると共に吸気管に配置されたスロットルバルブを有するエンジンと、
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に供給するときには、前記パージ制御バルブの駆動デューティを１００％にしたときの全開パージ率と、要求パージ率と、に基づいて前記駆動デューティを設定し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、前記第２パージ通路を介して前記蒸発燃料ガスを前記吸気管に供給している最中に前記エンジンの回転数が所定回転数範囲内のときには前記駆動デューティに基づくパージ制御バルブの開閉のタイミングの一部を遅延させるディレイ制御の実行し、前記エンジンの回転数に対するエンジン負荷率が所定領域内のときには前記ディレイ制御を禁止する、
ことを特徴とする。

この本発明のエンジン装置では、第２パージ通路を介して蒸発燃料ガスを吸気管に供給している最中にエンジンの回転数が所定回転数範囲内のときには駆動デューティに基づくパージ制御バルブの開閉のタイミングの一部を遅延させるディレイ制御の実行し、エンジンの回転数に対するエンジン負荷率が所定領域内のときにはディレイ制御を禁止する。これにより、エンジンの回転数に対するエンジン負荷率が所定領域において、第２パージ通路やエゼクタの駆動用の通路が正常に機能しているか否かの診断を行なうことにより、診断をより適正に行なうことができる。ここで、所定回転数範囲は、パージ制御バルブの駆動周期とエンジンの爆発燃焼の周期（回転周期）とが一致する回転数を含む範囲である。パージ制御バルブの駆動周期を切り替えて制御する場合には、所定回転数範囲は複数の範囲となる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エゼクタの吸引ポートに生じる圧力と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とのうち小さい方の圧力を用いて得られる無効通電時間と前記駆動デューティとを用いて前記パージ制御バルブの開時間を設定するものとしてもよい。こうすれば、より適正にパージ制御バルブの開時間を設定することができる。

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。 電子制御ユニット７０により実行され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。 電子制御ユニット７０により実行される支配パージ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とパージフラグＦｐの時間変化の一例を示す説明図である。 エゼクタ相対圧力推定用マップ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。 電子制御ユニット７０により実行されるパージ実行処理の一例を示すフローチャートである。 無効通電時間設定用マップの一例を示す説明図である。 ディレイ制御の実行条件が成立しているときのエンジン１２の吸気行程気筒とパージ制御バルブ６５の開閉タイミングとディレイ制御との関係を時系列に示す説明図である。 ディレイ制御の禁止条件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、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、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、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から図示しないフィードポンプや燃料通路を介して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、吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側に取り付けられたポート噴射弁２８ａから燃料を噴射（ポート噴射）して空気と燃料とを混合して吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入させたり、吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入した空気或いは混合気に燃焼室３０に取り付けられた筒内噴射弁２８ｂから燃料を噴射（筒内噴射）したりし、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、エンジン１２は、ポート噴射のみによる駆動と、筒内噴射のみによる駆動と、ポート噴射と筒内噴射との双方による駆動が可能である。

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、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、パージ通路６０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。

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。

パージ通路６０は、導入通路５２のキャニスタ５６付近に接続され、途中の分岐点６０ａで分岐通路６２および分岐通路６３に分岐する。以下、パージ通路６０の分岐点６０ａよりも導入通路５２側の部分を「供給通路６１」という。分岐通路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。分岐通路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、供給通路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、供給通路６１のバッファ部６４よりも分岐点６０ａ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、分岐通路６２の分岐点６０ａ付近に設けられている。この逆止弁６６は、パージ通路６０の供給通路６１側から分岐通路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、分岐通路６３の分岐点６０ａ付近に設けられている。この逆止弁６７は、パージ通路６０の供給通路６１側から分岐通路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、分岐通路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、蒸発燃料ガスが分岐通路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（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が開弁状態のときには、逆止弁６６が開弁状態になり、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や供給通路６１、分岐通路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は作動せずに、逆止弁６６が閉弁状態となる。

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が開弁状態のときには、エゼクタ６９の作動によって逆止弁６７が開弁状態になり、蒸発燃料ガスが導入通路５２や供給通路６１、分岐通路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、供給通路６１内の圧力と吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側の圧力との圧力差が逆止弁６６の開弁圧以上であれば、例えば、サージ圧Ｐｓが負圧であれば）、逆止弁６６も開弁状態となり、下流パージも行なわれる。即ち、下流パージおよび上流パージの両方が行なわれる（蒸発燃料ガスが吸気管２３のスロットルバルブ２６よりも下流側およびコンプレッサ４１よりも上流側の両方に供給される）。一方、この圧力差が逆止弁６６の開弁圧未満であれば、逆止弁６６が閉弁状態となり、下流パージは行なわれない。即ち、上流パージだけが行なわれる。

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、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圧力センサ１１ａからの圧力Ｐｔ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図示しない水温センサからの冷却水温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圧力センサ２３ｂからの吸気圧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圧力センサ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に取り付けられた圧力センサ２７ａからのサージ圧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。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Ｏｐ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、ポート噴射弁２８ａや筒内噴射弁２８ｂ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、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいてエンジン負荷率（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。

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、ポート噴射弁２８ａや筒内噴射弁２８ｂ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。

次に、こうして構成された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、電子制御ユニット７０により実行され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り、図４は、支配的なパージが下流パージと上流パージとのうちのいずれであるかを判定するために電子制御ユニット７０により実行される支配パージ判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。これらのルーチンは、パージ制御を行なうときに繰り返し実行される。なお、説明の容易のために、支配的なパージの判定について図４に示す支配パージ判定ルーチンを用いて説明し、その後、そ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。

支配パージ判定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Ｓ２００）。ここで、サージ圧Ｐｓは、圧力センサ２７ａにより検出された値が入力される。続いて、サージ圧Ｐｓと閾値Ｐｒｅｆとを比較する（ステップＳ２１０）。閾値Ｐｒｅｆは下流パージが支配的であるか上流パージが支配的であるかを判定するための閾値であり、実験などにより求めることができる。基本的にはサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満のときには下流パージが支配的であり、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ以上のときには上流パージが支配的である。

ステップＳ２１０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満であると判定したときにはパージフラグＦｐが値１であるか否かを調べる（ステップＳ２２０）。パージフラグＦｐは、このルーチンで設定されるものであり、下流パージが支配的であるときには値０がセットされ、上流パージが支配的であるときには値１がセットされ、初期値としては値０がセットされる。したがって、ステップＳ２１０，Ｓ２２０の判定は、上流パージが支配的である状態（パージフラグＦｐが値１）からサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満に至ったか否かを判定するものとなる。いま、下流パージが支配的である状態（パージフラグＦｐが値０）を考えると、ステップＳ２２０では否定的な判定がなされ、パージフラグＦｐを変更することなく本ルーチンを終了する。

ステップＳ２１０でサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ以上であると判定したときには、上流パージが支配的であると判断し、パージフラグＦｐに値１をセットして（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。

上流パージが支配的である状態（パージフラグＦｐが値１）からサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満に至ったときには、ステップＳ２１０およびＳ２２０で共に肯定的判定がなされ、パージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満に至ってから所定時間経過するのを待って（ステップＳ２３０）、パージフラグＦｐに値０をセットし（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定時間は、上流パージの際のパージがサージタンク２７に到達するまでの時間と下流パージの際のパージがサージタンク２７に到達するまでの時間との差分を用いることができる。上流パージが支配的であるときには、パージがサージタンク２７に至るまでの経路が長いことや過給圧Ｐｃの変動などによりパージに伴う燃料噴射制御が不安定になりやすいため、下流パージが支配的であるときに比して、パージが抑制される制御パラメータが用いられる。サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ以上からサージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満に至った直後では、第２パージ通路６３に残留しているパージと第１パージ通路６２に新たに供給されるパージとがサージタンク２７に供給される場合がある。このとき、支配的なパージが下流パージであるとして下流パージに適合した制御パラメータを用いると、燃料噴射制御が不安定なものとなる。これを回避するために、支配的なパージが上流パージから下流パージに切り替える際には所定時間経過するのを待つのである。支配パージ判定ルーチンによるサージ圧ＰｃとパージフラグＦｐの時間変化の一例を図５に示す。サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ未満から閾値Ｐｒｅｆ以上に至る時間Ｔ１にパージフラグＦｐが値１にセットされる。その後、サージ圧Ｐｓが閾値Ｐｒｅｆ以上から閾値Ｐｒｅｆ未満に至る時間Ｔ２から所定時間経過した時間Ｔ３にパージフラグＦｐが値０にセットされる。

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。パージ制御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、目標パージ率Ｒｐｔｇ、要求デューティＤｒｑ，上限パージ率Ｒｐｌｉｍ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、圧力センサ２３ｂにより検出された値が入力される。過給圧Ｐｃは、圧力センサ２３ｃにより検出された値が入力される。サージ圧Ｐｓは、圧力センサ２７ａにより検出された値が入力される。目標パージ率Ｒｐｔｇは、下流パージのときには、各トリップで、初回にパージ制御を実行するときには、開始パージ率Ｒｐ１１から徐々に大きくなるように設定され、２回目以降にパージ制御を実行するとき（パージ制御を中断してから再開するとき）には、再開パージ率Ｒｐ１２から徐々に大きくなるように設定されるものが入力される。また、目標パージ率Ｒｐｔｇは、上流パージのときには、各トリップで、初回にパージ制御を実行するときには、下流パージのときの開始パージ率Ｒｐ１１より小さい開始パージ率Ｒｐ２１から徐々に大きくなるように設定され、２回目以降にパージ制御を実行するときには、下流パージのときの再開パージ率Ｒｐ１２より小さい再開パージ率Ｒｐ１２から徐々に大きくなるように設定されるものが入力される。開始パージ率Ｒｐ１１，Ｒｐ２１としては、燃焼室２９内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。パージ制御を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ときなどを挙げることができる。再開パージ率Ｒｐ１２，Ｒｐ２２は、中断直前の要求パージ率Ｒｐｒｑ（後述のステップＳ１４０参照）以下の値が用いられる。要求デューティＤｒｑは、前回このルーチンが実行されたときにステップＳ１６０で設定されたものが入力される。上限パージ率Ｒｐｌｉｍは、下流パージが支配的であるときには上限パージ率Ｒｐ１が設定され、上流パージが支配的であるときには下流パージの上限パージ率Ｒｐ１より小さな上限パージ率Ｒｐ２が設定されるから、これが入力される。

こうしてデータを入力すると、過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値（Ｐｃ−Ｐｉｎ）と要求デューティＤｒｑとに基づいてエゼクタ相対圧力Ｐｅｊを推定する（ステップＳ１１０）。ここで、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊは、過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値（Ｐｃ−Ｐｉｎ）と要求デューティＤｒｑとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとの関係を予め実験などにより求めてエゼクタ相対圧力推定用マップとして記憶しておき、このマップに過給圧Ｐｃから吸気圧Ｐｉｎを減じた値（Ｐｃ−Ｐｉｎ）と要求デューティＤｒｑとを適用して導出することにより得ることができる。エゼクタ相対圧力推定用マップの一例を図６に示す。図示するように、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊは、要求デューティＤｒｑが大きいほど大きくなり、過給圧Ｐｃが大きいほど大きくなるように推定される。

続いて、サージ圧Ｐｓとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとのうち小さい方の圧力に基づいて全開パージ流量Ｑｐｍａｘ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）であり、全開パージ流量推定用マップを用いて得られる。全開パージ流量推定用マップは、サージ圧Ｐｓやエゼクタ相対圧力Ｐｅｊ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、図示しないＲＯＭに記憶されている。図７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やエゼクタ相対圧力Ｐｅｊが小さい（負圧として大きい）ほど多くなるように推定される。

次に、吸入空気量Ｑａと、過去に本ルーチンを実行したときに後述のステップＳ１８０の処理で推定した上流パージ量（過去Ｑｖｕｐ）と、に基づいて燃焼室３０内の空気量である燃焼室空気量Ｑｃｃを推定する（ステップＳ１３０）。ここで、上流パージ量Ｑｖｕｐは、パージ制御バルブ６５に対して導入通路５２側の蒸発燃料ガスの流量である。燃焼室空気量Ｑｃｃは、例えば、吸入空気量Ｑａおよび過去の上流パージ量（過去Ｑｖｕｐ）と燃焼室空気量Ｑｃｃとの関係に吸入空気量Ｑａおよび過去の上流パージ量（過去Ｑｖｕｐ）を適用して求めることができる。なお、過去の上流パージ量（過去Ｑｖｕｐ）としては、エンジン１２の回転数Ｎｅが小さいほど長い時間だけ前の上流パージ量Ｑｖｕｐを用いるのが好ましいものの、簡単のために、一定時間だけ前の上流パージ量Ｑｖｕｐを用いるものとしてもよい。

こうして全開パージ流量Ｑｐｍａｘや燃焼室空気量Ｑｃｃが得られると、これらに基づいて全開パージ率Ｒｐｍａｘを推定する（ステップＳ１４０）。全開パージ率Ｒｐｍａｘは、全開パージ流量Ｑｐｍａｘを燃焼室空気量Ｑｃｃで除することにより演算することができる。

次に、目標パージ率Ｒｐｔｇを全開パージ率Ｒｐｍａｘと上限パージ率Ｒｐｌｉｍで制限（上限ガード）して要求パージ率Ｒｐｒｑを設定する（ステップＳ１５０）。即ち、目標パージ率Ｒｐｔｇと全開パージ率Ｒｐｍａｘと上限パージ率Ｅｐｌｉｍとのうち最も小さい値を要求パージ率Ｒｐｒｑを設定するのである。そして、要求パージ率Ｒｐｒｑを全開パージ率Ｒｐｍａｘで除してパージ制御バルブ６５の要求デューティＤｒｑを設定し（ステップＳ１６０）、設定した要求デューティＤｒｑを用いてパージ制御バルブ６５を駆動するパージ実行処理を行なう（ステップＳ１７０）。その後、吸入空気量Ｑａと要求パージ率Ｒｐｒｑとに基づいて上流パージ量Ｑｖｕｐを推定して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。上流パージ量Ｑｖｕｐは、例えば、吸入空気量Ｑａと要求パージ率Ｒｐｒｑと上流パージ量Ｑｖｕｐとの関係を予め実験などにより求めて上流パージ量設定用マップとして記憶しておき、このマップに吸入空気量Ｑａと要求パージ率Ｒｐｒｑとを適用して導出することにより推定することができる。

図８は、図３のパージ制御ルーチンのステップＳ１７０で実行されるパージ実行処理の一例を示すフローチャートである。パージ実行処理が実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、サージ圧Ｐｓ、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊ、要求デューティＤｒｑ、パージ制御バルブ６５の駆動周期Ｔｐｒｄ、エンジン１２の回転数Ｎｅ、エンジン負荷率ＫＬなどのデータを入力する（ステップＳ３００）。サージ圧Ｐｓは、圧力センサ２７ａにより検出された値が入力される。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊは図３のパージ制御ルーチンのステップＳ１１０で推定されたものが入力される。要求デューティＤｒｑは同じく図３のパージ制御ルーチンのステップＳ１６０で設定されたものが入力される。パージ制御バルブ６５の駆動周期Ｔｐｒｄは、エンジン２２の回転数Ｎｅなどにより設定されたものが入力される。エンジン１２の回転数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たものが入力される。エンジン負荷率ＫＬはエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて演算されたものが入力される。

こうしてデータを入力すると、サージ圧Ｐｓとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとのうち小さい方の圧力に基づいて無効通電時間Ｔｉｎｖを設定する（ステップＳ３１０）。無効通電時間Ｔｉｎｖは、パージ制御バルブ６５に作用する負圧（サージ圧Ｐｓとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとのうち小さい方の圧力）と無効通電時間Ｔｉｎｖとの関係を予め実験などにより調べて無効通電時間設定用マップとして記憶しておき、マップにパージ制御バルブ６５に作用する負圧を適用して導出することにより設定することができる。無効通電時間設定用マップの一例を図９に示す。パージ制御バルブ６５は、実施例では弁体を供給通路６１の上流側に移動させることにより開弁するソレノイドバルブとして構成されているため、供給通路６１の下流側（第１パージ通路６２や第２パージ通路６３側）に負圧が作用すると、開弁しようと通電してもソレノイドによる弁体を上流側に吸引する力が負圧による弁体を下流側に吸引する力より大きくなるまで開弁しない。こうした開弁しようと通電を開始してから開弁するまでの時間が無効通電時間Ｔｉｎｖであり、図９に示すようにパージ制御バルブ６５に作用する負圧（サージ圧Ｐｓとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとのうち小さい方の圧力）が大きいほど大きくなる。

次に、パージ制御バルブ６５の駆動周期Ｔｐｒｄに要求デューティＤｒｑを適用して得られる駆動周期Ｔｐｒｄにおける開時間に無効通電時間Ｔｉｎｖを加えてパージ制御バルブ６５の開時間Ｔｏｐｎを計算する（ステップＳ３２０）。

続いて、パージ制御バルブ６５の開閉のタイミングの一部を遅延するディレイ制御の実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３３０）。ディレイ制御の実行条件は、パージ制御バルブ６５の駆動周期とエンジン１２の爆発燃焼の回転周期とが所定の範囲内で一致している条件である。パージ制御バルブ６５の駆動周期がエンジン１２の回転数Ｎｅなどにより変更する場合には、複数の領域でパージ制御バルブ６５の駆動周期とエンジン１２の爆発燃焼の回転周期とが所定の範囲内で一致することになる。例えば、４気筒のエンジン１２の場合、パージ制御バルブ６５の駆動周期が３２ｍｓｅｃのときにはエンジン１２の回転数Ｎｅが１６００〜２０００ｒｐｍの範囲内のときが該当し、パージ制御バルブ６５の駆動周期が１６ｍｓｅｃのときにはエンジン１２の回転数Ｎｅが３４００〜３８００ｒｐｍの範囲内のときが該当する。図１０は、ディレイ制御の実行条件が成立しているときの４気筒のエンジン１２の吸気行程気筒とパージ制御バルブ６５の開閉タイミングとディレイ制御との関係を時系列に示す説明図である。図１０では、エンジン１２の回転周期は、吸気行程気筒が４番気筒、２番気筒、３番気筒、１番気筒と一巡する時間Ｔ１０〜Ｔ２０、時間Ｔ２０〜Ｔ３０、時間Ｔ３０〜Ｔ４０である。パージ制御バルブ６５の駆動周期は、同じく時間Ｔ１０〜Ｔ２０、時間Ｔ２０〜Ｔ３０、時間Ｔ３０〜Ｔ４０である。ディレイ制御を実行しない場合には、４番気筒の吸気行程の際にパージ制御バルブ６５の開閉タイミングとなる。このため、特定の気筒（例えば２番気筒）にのみパージが供給されることになり、気筒間の燃焼バランスの乱れが生じる。ディレイ制御を実行する場合には、２回のうち１回のパージを駆動周期のうちの半周期分（時間Ｔ２０〜Ｔ２１，時間Ｔ４０〜Ｔ４１：遅延時間）だけ遅延させる処理とすれば、パージ制御バルブ６５の開閉は４番気筒の吸気行程のときと３番気筒の吸気行程のときとに交互に行なわれる。このため、特定の気筒（例えば２番気筒）とその半周期分だけ後の気筒（例えば１番気筒）とに交互にパージが供給されることになり、特定の気筒のみにパージが供給されることを抑制することができる。なお、パージ制御バルブ６５の開閉のタイミングの一部を遅延する場合として、図１０に示すように２回のうち１回を駆動周期の半周期分だけ遅延するものとして説明したが、２回のうち１回を駆動周期の１／４周期分だけ遅延するものとしたり、３回のうち１回は駆動周期の１／４周期分だけ遅延すと共に更に１回は駆動周期の半周期分だけ遅延するなど、種々の遅延手法を用いてもよい。ステップＳ３３０でディレイ制御の実行条件が成立していると判定したときにはディレイ要求フラグＦｄに値１を設定し（ステップＳ３４０）、ディレイ制御の実行条件が成立していないと判定したときにはディレイ要求フラグＦｄに値０を設定する（ステップＳ３５０）。

次に、ディレイ制御の禁止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３６０）。ディレイ制御の禁止条件としては、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に基づいて異常診断が行なわれる可能性がある条件を用いている。センサ信号Ｐｏｂｄに基づく異常診断は、上流パージが行なわれているときにパージ制御バルブ６２の開閉により第２パージ通路６３の圧力が周期的に変動しているか否かにより、第２パージ通路６３や還流通路６８に異常が生じているか否かを判断する。即ち、上流パージが行なわれているときにパージ制御バルブ６２の開閉により第２パージ通路６３の圧力が周期的に変動しているときには、第２パージ通路６３や還流通路６８に異常が生じていないと診断し、逆にパージ制御バルブ６２の開閉により第２パージ通路６３の圧力が周期的に変動していないときには、第２パージ通路６３や還流通路６８に異常が生じていると診断する。したがって、ディレイ制御が実行している最中に異常診断が行なわれると、パージ制御バルブ６２の開閉タイミングの一部が遅延することにより、第２パージ通路６３の圧力が周期的に変動しなくなり、適正に診断することができなくなる場合が生じる。このため、異常診断を行なうときにはディレイ制御を禁止する必要がある。ディレイ制御の禁止条件が成立しているか否か（異常診断が行なわれる可能性があるか否か）は、エンジン１２の回転数Ｎｅに対してエンジン負荷率ＫＬが所定範囲内となるか否かにより判定される。図１１にディレイ制御の禁止条件の一例を示す。図中、上方の折れ線と下方の曲線との間の領域がディレイ制御の禁止条件の成立する領域である。下方の曲線は、過給機４０により実質的に過給されている過給域であるか否かを示すものであり、曲線の上側が過給域であり、曲線の下側が非過給域である。実施例では、異常診断は過給域においてエンジン負荷率ＫＬが比較的小さい領域で行なうものとした。ステップＳ３６０でディレイ制御の禁止条件が成立していると判定したときにはディレイ禁止フラグＦｐｒに値１をセットし（ステップＳ３７０）、ディレイ制御の禁止条件が成立していないと判定したときにはディレイ禁止フラグＦｐｒに値０をセットする（ステップＳ３８０）。

そして、パージ制御バルブ６５の開時間Ｔｏｐｎとディレイ要求フラグＦｄとディレイ禁止フラグＦｐｒとに基づいてパージ制御バルブ６５を開閉し（ステップＳ３９０）、本処理を終了する。即ち、ディレイ要求フラグＦｄが値０であるときには、ディレイ要求フラグＦｄの値に拘わらず、パージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成する。ディレイ要求フラグＦｄが値１であるときにディレイ要求フラグＦｄが値０であるときには、２回のうち１回はパージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成し、残余に１回はパージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から半周期分だけ遅延して開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成する。ディレイ要求フラグＦｄが値１であってもディレイ要求フラグＦｄが値１であるときには、ディレイ制御を行なうことなく、パージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成する。

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、基本的にパージ制御バルブ６５の駆動周期とエンジン１２の爆発燃焼の回転周期とが所定の範囲内で一致している条件が成立しているときには、パージ制御では、パージ制御バルブ６５の開閉タイミングの２回のうちの１回はパージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成し、２回のうちの１回はパージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から半周期分だけ遅延して開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成するディレイ制御によりパージを行なう。パージ制御バルブ６５の駆動周期とエンジン１２の爆発燃焼の回転周期とが所定の範囲内で一致している条件が成立していても、第２パージ通路６３や還流通路６８に異常が生じているか否かの異常診断が行なわれる可能性がある条件が成立しているときには、ディレイ制御を行なうことなく通常と同様に、パージ制御バルブ６５の駆動周期の開始から開時間Ｔｏｐｎだけパージ制御バルブ６５を開成してパージを行なう。これにより、第２パージ通路６３や還流通路６８に異常が生じているか否かの異常診断をより適正に行なうことができる。

また、実施例のエンジン装置１０では、サージ圧Ｐｓとエゼクタ相対圧力Ｐｅｊとのうち小さい方の圧力に基づいて無効通電時間Ｔｉｎｖを設定するから、より適正な無効通電時間Ｔｉｎｖを設定することができ、より適正にパージ制御バルブ６５の開時間Ｔｏｐｎを設定することができる。

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、パージ通路６０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 圧力センサ、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、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ，２３ｃ，２７ａ 圧力センサ、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、２７ｂ 温度センサ、２８ａ ポート噴射弁、２８ｂ 筒内噴射弁、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、６０ パージ通路、６０ａ 分岐点、６１ 供給通路、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. 燃料タンクから燃料の供給を受けると共に吸気管に配置されたスロットルバルブを有するエンジンと、
   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に供給するときには、前記パージ制御バルブの駆動デューティを１００％にしたときの全開パージ率と、要求パージ率と、に基づいて前記駆動デューティを設定し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、前記第２パージ通路を介して前記蒸発燃料ガスを前記吸気管に供給している最中に前記エンジンの回転数が所定回転数範囲内のときには前記駆動デューティに基づくパージ制御バルブの開閉のタイミングの一部を遅延させるディレイ制御の実行し、前記エンジンの回転数に対するエンジン負荷率が所定領域内のときには前記ディレイ制御を禁止する、
   ことを特徴とするエンジン装置。

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