JP2021169782A

JP2021169782A - エンジン装置

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Publication number: JP2021169782A
Application number: JP2020072488A
Authority: JP
Inventors: 正直井戸側; Masanao Idogawa; 孝宏内田; Takahiro Uchida; 雅広加地; Masahiro Kachi; 玲子郷; Reiko Go; 啓勝山本; Hirokatsu Yamamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2040-04-14
Also published as: US11248570B2; JP7338541B2; US20210317806A1

Abstract

【課題】パージが支配的に流れるパージ通路をより適正に判定する。【解決手段】エンジンと、過給機と、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吸気管に供給する蒸発燃料処理装置と、パージ制御を実行する制御装置と、を備えるエンジン装置において、エゼクタの吸引ポートの圧力であるエゼクタ相対圧力と、吸気管の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力に第１パージ通路の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づくオフセット量を加味した値と、に基づいて蒸発燃料が第１パージ通路に支配的に流れる第１パージであるか蒸発燃料が第２パージ通路に支配的に流れる第２パージであるかのパージ区分を判定する。【選択図】図４

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、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、吸気管の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、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含むパージガス（蒸発燃料ガス）を吸気管に供給する蒸発燃料処理装置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）。ここで、蒸発燃料処理装置は、パージガスを吸気管に供給するための供給通路、供給通路に設けられたパージ制御バルブ、エゼクタを有する。供給通路は、パージ制御バルブよりも吸気管側で第１パージ通路および第２パージ通路に分岐し、第１パージ通路は、吸気管のスロットルバルブよりも下流側に接続されている。エゼクタの吸気ポートは、吸気管のコンプレッサおよびスロットルバルブの間に還流通路を介して接続され、排気ポートは、吸気管のコンプレッサよりも上流側に接続され、吸引ポートは、第２パージ通路に吸引ポートが接続されている。このエンジン装置では、パージ制御バルブを開弁することにより、パージガスを、第１パージ通路を介して吸気管のスロットルバルブよりも下流側に供給したり、第２パージ通路およびエゼクタを介して吸気管のコンプレッサよりも上流側に供給したりする。そして、吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力とエゼクタの発生圧力とを比較して、パージが第１パージ通路と第２パージ通路とのうちのいずれに流れるかを検出し、パージ通路に応じた制御特性データを用いてパージ制御バルブを制御している。

特開２０１９−０５２５６１号公報

上述のエンジン装置では、吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力とエゼクタの発生圧力との比較によりパージが流れるパージ通路を検出しているが、第１パージ通路と第２パージ通路の断面積などによってはパージが支配的に流れるパージ通路を誤検出する場合が生じる。第１パージ通路の管径と第２パージ通路の管径が異なると、パージの流れに対する圧力損失が異なるため、単純に吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力とエゼクタの発生圧力との比較によりパージが流れるパージ通路を適正に検出することができない。

本発明のエンジン装置は、パージが支配的に流れるパージ通路をより適正に判定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に供給するための供給通路、および、前記供給通路に設けられたパージ制御バルブ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、
前記供給通路は、前記パージ制御バルブよりも前記吸気管側で第１パージ通路および第２パージ通路に分岐し、
前記第１パージ通路は、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、
前記蒸発燃料処理装置は、前記吸気管の前記コンプレッサおよび前記スロットルバルブの間に還流通路を介して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を更に有し、
前記制御装置は、前記エゼクタの前記吸引ポートの圧力であるエゼクタ相対圧力と、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であるスロットル後圧力に前記第１パージ通路の断面積に対する前記第２パージ通路の断面積に基づくオフセット量を加味した値と、に基づいて前記蒸発燃料が前記第１パージ通路に支配的に流れる第１パージであるか前記蒸発燃料が前記第２パージ通路に支配的に流れる第２パージであるかのパージ区分を判定し、前記パージ区分に基づいて前記駆動デューティを設定する、
ことを特徴とする。

本発明のエンジン装置では、エゼクタの吸引ポートの圧力であるエゼクタ相対圧力と、吸気管の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力に第１パージ通路の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づくオフセット量を加味した値と、に基づいて蒸発燃料が第１パージ通路に支配的に流れる第１パージであるか蒸発燃料が第２パージ通路に支配的に流れる第２パージであるかのパージ区分を判定する。第１パージ通路の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づくオフセット量を加味するから、これを加味しないものに比して、パージが支配的に流れるパージ通路をより適正に判定することができる。なお、「断面積」は管径によっても表わされる。

こうした本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記吸気管の前記コンプレッサおよび前記スロットルバルブの間の圧力である過給圧と前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側の圧力であるコンプレッサ前圧力との圧力差と前記駆動デューティとに基づいて前記エゼクタ相対圧力を推定するものとしてもよい。こうすれば、エゼクタ相対圧力をより適正に推定することができる。この結果、パージが支配的に流れるパージ通路をより適正に判定することができる。

また、本発明のエンジン装置において、前記オフセット量は、前記スロットル後圧力の負の値としての絶対値が大きいほど負の値としての絶対値が大きくなるように設定されるものとしてもよい。これは、スロットル後圧力の負の値としての絶対値が大きいほど第１パージ通路の断面積に対する第２パージ通路の断面積の影響が大きいことに基づく。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記パージ区分に基づいて前記全開パージ率を設定して前記駆動デューティ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駆動デューティ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。エゼクタ相対圧力設定用マップの一例を示す説明図である。オフセット量設定用マップの一例を示す説明図である。サージ圧Ｐｓを用いた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。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊを用いた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。

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で第１パージ通路６２および第２パージ通路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「共通通路６１」という。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、第１パージ通路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、共通通路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）。

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、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、吸気圧Ｐｉｎや過給圧Ｐｃ、サージ圧Ｐｓ、要求デューティＤｒｑなどのデータを入力する（ステップＳ２００）。ここで、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。要求デューティＤｒｑは、図３のパージ制御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、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Ｓ２１０）。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設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。エゼクタ相対圧力設定用マップの一例を図５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。

次に、サージ圧Ｐｓに基づいて、第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路６３の断面積に基づく影響を補正するためにサージ圧Ｐｓをオフセットするオフセット量ｋｄを設定する（ステップＳ２２０）。オフセット量ｋｄは、サージ圧Ｐｓとオフセット量ｋｄとの関係を予め実験などにより求めてオフセット設定用マップとして記憶しておき、このマップにサージ圧Ｐｓを適用して導出することにより得ることができる。第１パージ通路６２の断面積に比して第２パージ通路６３の断面積が小さいときのオフセット量設定用マップの一例を図６に示す。図示するように、オフセット量ｋｄは、サージ圧Ｐｓが負の値としての絶対値が大きいほど負の値としての絶対値が大きくなるように設定される。これは、サージ圧Ｐｓが負の値としての絶対値が大きいほど、第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路６３の断面積に基づく影響が大きくなることに基づく。なお、第１パージ通路６２や第２パージ通路６３が管によって構成されている場合、断面積は管径の２乗に比例するから、第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路６３の断面積に基づく影響は第１パージ通路６２の管径に対する第２パージ通路の管径に基づく影響と言い換えることができる。

続いて、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊがサージ圧Ｐｓからオフセット量ｋｄを減じたもの以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊがサージ圧Ｐｓからオフセット量ｋｄを減じたもの以上（絶対値として以下）と判定したときに、パージが第１パージ通路６２に支配的に流れる（下流パージが支配的である）と判断し、パージフラグＦｐに値０をセットして（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊがサージ圧Ｐｓからオフセット量ｋｄを減じたものより小さい（絶対値として大きい）と判定したときには、パージが第２パージ通路６３に支配的に流れる（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Ｓ２４０）、本ルーチンを終了する。

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、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊ、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。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。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。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊは図４の支配パージ判定ルーチンのステップＳ２１０により推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、サージ圧Ｐｓまたはエゼクタ相対圧力Ｐｅｊに基づいて全開パージ流量Ｑｐｍａｘを推定する（ステップＳ１１０）。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。全開パージ流量Ｑｐｍａｘは、パージフラグＦｐが値０（下流パージが支配的）のときには、サージ圧Ｐｓと全開パージ流量Ｑｐｍａｘとの関係を予め実験などにより求めた全開パージ流量設定用マップを記憶しておき、このマップにサージ圧Ｐｓを適用して導出することによって得ることができる。サージ圧Ｐｓを用いた全開パージ流量推定用マップの一例を図７に示す。図示するように、全開パージ流量Ｑｐｍａｘはサージ圧Ｐｓが負の値としての絶対値が大きいほど多くなる値として推定される。一方、全開パージ流量Ｑｐｍａｘは、パージフラグＦｐが値１（上流パージが支配的）のときには、エゼクタ相対圧力ぺｊと全開パージ流量Ｑｐｍａｘとの関係を予め実験などにより求めた全開パージ流量設定用マップを記憶しておき、このマップにエゼクタ相対圧力Ｐｅｊを適用して導出することによって得ることができる。エゼクタ相対圧力Ｐｅｊを用いた全開パージ流量推定用マップの一例を図８に示す。図示するように、全開パージ流量Ｑｐｍａｘはエゼクタ相対圧力Ｐｅｊが負の値としての絶対値が大きいほど多くなる値として推定される。

続いて、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Ｓ１７０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Ｓ１２０）。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Ｓ１３０）。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Ｅｐｌｉｍ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Ｓ１４０）。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Ｓ１５０）、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を制御する（ステップＳ１６０）。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Ｓ１７０）、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。

このように、下流パージが支配的か上流パージが支配的かによって目標パージ率Ｒｐｔｇや上限パージ率Ｒｐｌｉｍ、全開パージ率Ｒｐｍａｘなどのパージ制御に用いるパラメータが異なるが、下流パージが支配的か上流パージが支配的かをより適正に判定することにより、より適正にパージ制御バルブ６５の要求デューティＤｒｑを設定することができる。

以上説明した実施例のエンジン装置では、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とに基づいてエゼクタ相対圧力Ｐｅｊを推定すると共に、サージ圧Ｐｓに基づいて第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づく影響を補正するオフセット量ｋｄを設定する。そして、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊがサージ圧Ｐｓからオフセット量ｋｄを減じたもの以上であるか否かを判定することにより、下流パージが支配的か上流パージが支配的かを判定する。このため、第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づく影響を考慮しないものに比して、より適正に下流パージが支配的か上流パージが支配的かを判定することができる。この結果、より適正にパージ制御バルブ６５の要求デューティＤｒｑを設定することができ、より適正なパージ制御とすることができる。

実施例のエンジン装置１０では、下流パージが支配的か上流パージが支配的かによって目標パージ率Ｒｐｔｇや上限パージ率Ｒｐｌｉｍ、全開パージ率Ｒｐｍａｘが異なるものとした。しかし、下流パージが支配的か上流パージが支配的かによって、これらの一部だけを異なるものとしたり、これらに加えてパージ制御に用いる他のパラメータを異なるものとしたり、パージ制御に用いるパラメータのうちこれらとは異なるパラメータだけを異なるものとしたりしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、サージ圧Ｐｓに基づいてオフセット量ｋｄを設定し、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊとサージ圧Ｐｓからオフセット量ｋｄを減じたものとに基づいて下流パージが支配的か上流パージが支配的かを判定した。しかし、エゼクタ相対圧力Ｐｅｊとサージ圧Ｐｓに無関係なオフセット量ｋｄをサージ圧Ｐｓから減じたものとに基づいて下流パージが支配的か上流パージが支配的かを判定するものとしてもよい。この場合でも、実施例より精度は劣るものの、第１パージ通路６２の断面積に対する第２パージ通路の断面積に基づく影響を考慮しないものに比して、より適正に下流パージが支配的か上流パージが支配的かを判定することができる。

実施例や変形例のエンジン装置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共通通路、６２，６３分岐通路、６３ａＯＢＤ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

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に供給するための供給通路、および、前記供給通路に設けられたパージ制御バルブ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、
前記供給通路は、前記パージ制御バルブよりも前記吸気管側で第１パージ通路および第２パージ通路に分岐し、
前記第１パージ通路は、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、
前記蒸発燃料処理装置は、前記吸気管の前記コンプレッサおよび前記スロットルバルブの間に還流通路を介して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を更に有し、
前記制御装置は、前記エゼクタの前記吸引ポートの圧力であるエゼクタ相対圧力と、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であるスロットル後圧力に前記第１パージ通路の断面積に対する前記第２パージ通路の断面積に基づくオフセット量を加味した値と、に基づいて前記蒸発燃料が前記第１パージ通路に支配的に流れる第１パージであるか前記蒸発燃料が前記第２パージ通路に支配的に流れる第２パージであるかのパージ区分を判定し、前記パージ区分に基づいて前記駆動デューティを設定する、
ことを特徴とするエンジン装置。
請求項１記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記吸気管の前記コンプレッサおよび前記スロットルバルブの間の圧力である過給圧と前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側の圧力であるコンプレッサ前圧力との圧力差と前記駆動デューティとに基づいて前記エゼクタ相対圧力を推定する、
エンジン装置。
請求項１または２記載のエンジン装置であって、
前記オフセット量は、前記スロットル後圧力の負の値としての絶対値が大きいほど負の値としての絶対値が大きくなるように設定される、
エンジン装置。
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記パージ区分に基づいて前記全開パージ率を設定して前記駆動デューティを設定する、
エンジン装置。