JP4348672B2

JP4348672B2 - 可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP4348672B2
Application number: JP2003050550A
Authority: JP
Inventors: 俊太郎岡崎; 俊成永井; 康広大井; 郁大塚; 大介小林; 直人加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004257339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン運転状態に応じて一部の気筒の作動を休止させる可変気筒エンジン、特に、その蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンの部分負荷時に一部の気筒の運転を休止して稼働気筒の数を減少させることにより、エンジン全体としての燃料消費率の向上を図った可変気筒エンジンが知られている。一方、燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタをエンジン吸気通路に接続するパージ通路を設け、タンク内の蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着させた後、エンジン運転時にパージ通路を介してキャニスタに吸着された燃料を吸気通路にパージして気筒内で燃焼させるようにする蒸発燃料処理装置が従来から知られている。
【０００３】
このような可変気筒エンジンにおける蒸発燃料処理装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置は、休止気筒に吸気を供給したままで燃料供給を停止することにより、エンジンの稼働気筒数を制御して部分気筒運転を行う稼働気筒数制御手段を備えた可変気筒エンジンであって、部分気筒運転時には稼働気筒の吸気枝管にのみパージを行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−６３１２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一部の気筒の作動を休止させる方法としては、休止気筒への燃料供給を停止すると共に休止気筒への吸気流入を遮断する方法と、休止気筒への吸気の流入を継続させたまま燃料供給を停止して気筒の作動を停止させる方法とがある。ここで、休止気筒への燃料供給を停止すると共に休止気筒への吸気流入を遮断する方法を採用する可変気筒エンジンに対し、上記特許文献１に記載のように、部分気筒運転時には稼働気筒の吸気枝管にのみパージを行うようにすると、キャニスタパージの機会が減るためにパージが必要なときに行われず、キャニスタが蒸発燃料で飽和してしまいタンクからの蒸発燃料を処理できなくなるおそれがある。換言すると、蒸発燃料は夏場の高温時や、さらには給油直後や連続高速運転後には急増するので、キャニスタに吸着された蒸発燃料量が所定値を超える場合には、吸着許容量を超える蒸発燃料の大気放出を防止するために、積極的にパージを行う必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、可変気筒エンジンにおいても必要時には積極的にパージを行うことが可能で、蒸発燃料の大気放出を防止することができる可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置は、可変気筒手段と蒸発燃料処理手段とを備えた可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置において、前記蒸発燃料処理手段のキャニスタに吸着されたベーパ量を推定するキャニスタ吸着ベーパ量推定手段と、キャニスタ吸着ベーパ量が所定値を超えるときは、全筒時の最大パージ量と減筒時の最大パージ量とのうち、パージ量の多い方の運転を行うように制御する運転制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、キャニスタ吸着ベーパ量が所定値を超えるときは、全筒および減筒運転にとらわれずに、パージ量の多い方の運転が行なわれるので、必要時に積極的にパージを行うことが可能で、蒸発燃料の大気放出を防止することができる。
【０００９】
ここで、前記運転制御手段は、減筒運転の際、前記減筒時の最大パージ量が最も大きくなる減筒数となるように制御することが好ましい。
【００１０】
このようにすると、パージ量を多くすることができるので、速やかにキャニスタ吸着ベーパ量を低減することができる。
【００１１】
また、前記運転制御手段は、目標減筒数と現減筒数が１気筒以上はなれているときには、徐々に減筒数が変わるように制御することが好ましい。
【００１２】
このようにすると、気筒数変化時のトルク変動を防ぐことができる。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明の他の形態に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置は、可変気筒手段と蒸発燃料処理手段とを備えた可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置において、吸気系へのパージ中に気筒数変化要求があったとき、現在のパージ量が目標減筒数の最大パージ量を超えるときは、気筒休止を禁止するように制御する運転制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、パージ量が過剰になることによる空燃比制御の乱れを防止しつつ所定のパージ量を確保することができる。
【００１５】
ここで、前記運転制御手段は、吸気系へのパージ中に気筒数変化要求があったとき、現在のパージ量が目標減筒数の最大パージ量を超えるときは、パージ量を目標減筒数の最大パージ量にまで減少させる間、気筒休止を禁止するように制御することが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、パージ量が過剰になることによる空燃比制御の乱れやトルク変動を防止することができる。
【００１７】
また、前記運転制御手段は、目標減筒数と現減筒数が１気筒以上はなれているときには、徐々に減筒数が変わるように制御することが好ましい。
【００１８】
このようにすると、上述のように、気筒数変化時のトルク変動を防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１および図２は、本発明を適用する可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の概略構成を示すブロック線図である。図１および図２に示すエンジン１０は、４つの気筒２１を備えた４サイクルの水冷式ガソリンエンジンである。エンジン１０は、４つの気筒２１および冷却水路１３が形成されたシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２の上部に固定されたシリンダヘッド１１とを備えている。シリンダブロック１２には、エンジン出力軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に装填されたピストン２２とコネクティングロッド１９を介して連結されている。
【００２１】
クランクシャフト２３の端部には、その周縁に複数の歯が形成されたタイミングロータ５１ａが取り付けられ、タイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１２には、電磁ピックアップ５１ｂが取り付けられている。これらタイミングロータ５１ａと電磁ピックアップ５１ｂは、クランクポジションセンサ５１を構成する。
【００２２】
シリンダブロック１２には、冷却水路１３内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ５２が取り付けられている。また、各気筒２１のピストン２２上方には、ピストン２２の頂面とシリンダヘッド１１の壁面とに囲まれた燃焼室２４が形成されている。シリンダヘッド１１には、各気筒２１の燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加するためのイグナイタ２５ａが電気的に接続されている。
【００２３】
シリンダヘッド１１において各気筒２１の燃焼室２４に臨む部位には、吸気ポート２６の開口端が２個形成されると共に、排気ポート２７の開口端が２個形成されている。そして、シリンダヘッド１１には、吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気弁２８と、排気ポート２７の各開口端を開閉する排気弁２９とが進退自在に設けられている。従って、エンジン１０の各気筒２１には、吸気弁２８と排気弁２９とが各々２個ずつ設けられている。
【００２４】
さらに、シリンダヘッド１１には、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して吸気弁２８を進退駆動する電磁駆動機構３０（以下、吸気側電磁駆動機構３０と称する）が吸気弁２８と同数設けられている。各吸気側電磁駆動機構３０には、該吸気側電磁駆動機構３０に励磁電流を印加するための駆動回路３０ａ（以下、吸気側駆動回路３０ａと称する）が電気的に接続されている。また、シリンダヘッド１１には、同様に、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁２９を進退駆動する電磁駆動機構３１（以下、排気側電磁駆動機構３１と称する）が排気弁２９と同数設けられている。各排気側電磁駆動機構３１には、該排気側電磁駆動機構３１に励磁電流を印加するための駆動回路３１ａ（以下、排気側駆動回路３１ａと称する）が電気的に接続されている。
【００２５】
さらに、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４つの枝管からなる吸気マニフォルド３３が接続され、吸気マニフォルド３３の各枝管は、各気筒２１の吸気ポート２６と連通している。シリンダヘッド１１における吸気マニフォルド３３との接続部位の近傍には、その噴孔が吸気ポート２６内に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられている。吸気マニフォルド３３は、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク３４に接続されている。そして、サージタンク３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３６と接続されている。
【００２６】
吸気管３５には、該吸気管３５内を流れる空気の質量（吸入空気量GA）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。吸気管３５においてエアフローメータ４４より下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁３９が設けられている。なお、スロットル弁３９には、ステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じてスロットル弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ４１とが取り付けられている。スロットル弁３９には、該スロットル弁３９と独立に回動自在であり、且つアクセルペダル４２に連動して回動する図示しないアクセルレバーが取り付けられており、そのアクセルレバーには、該アクセルレバーの回動量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３が取り付けられている。
【００２７】
一方、前記エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４本の枝管がエンジン１０の直下流において１本の集合管に合流するよう形成された排気マニフォルド４５が接続され、排気マニフォルド４５の各枝管が各気筒２１の排気ポート２７と連通している。排気マニフォルド４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続され、排気管４７は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。また、排気マニフォルド４５には、該排気マニフォルド４５内を流れる排気、言い換えれば、排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００２８】
さらに、蒸発燃料処理手段の一部を構成するベーパパージシステム６０は、燃料タンク６１から発生する蒸発燃料（以下、ベーパとも称す）を捕集するキャニスタ６３や、その捕集されたベーパをエンジン１０における吸気管３５のスロットル弁３９より下流の吸気通路にパージするパージライン６４を備えている。
【００２９】
このパージシステム６０にあって、燃料タンク６１の天井部分には、燃料タンク６１内の圧力を検知するためのタンク内圧センサ６５と、タンク内燃料ゲージ６６とが設けられている。タンク内圧センサ６５は、燃料タンク６１及び同タンク６１と連通する領域の圧力を検出する。タンク内燃料ゲージ６６は、タンク内に収容されている燃料の量を計測するものであり、給油等による燃料量の変化を検出することができる。
【００３０】
さらに、燃料タンク６１はベーパライン６７を介してキャニスタ６３に連通されている。キャニスタ６３は、その内部に吸着剤（例えば活性炭）６８を備え、ベーパを該吸着剤６８に吸着させて一時的に蓄えた後、大気圧よりも低い圧力下におかれることによって、すなわち負圧状態となることによって、この吸着剤６８に吸着させたベーパを再離脱させることが可能な構成となっている。キャニスタ６３は、ベーパライン６７を介して燃料タンク６１に連通されている他、パージライン６４を経由して吸気管３５に連通可能であり、さらに、大気導入ライン６９にも連通している。
【００３１】
なお、パージライン６４の途中にはパージ調整バルブ（ＶＳＶ）７０が設けられている。このＶＳＶ７０は単なる開閉弁ではなく、全閉状態（デューティ比０％）から全開状態（デューティ比１００％）まで任意に開度調節可能なタイプであり、外部からのデューティ制御によって駆動される。
【００３２】
上述のように構成されたエンジン１０には、該エンジン１０の運転状態を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）１００が併設されている。
【００３３】
ＥＣＵ１００には、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２、タンク内圧センサ６５、タンク内燃料ゲージ６６等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。さらに、ＥＣＵ１００には、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０、ＶＳＶ７０等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０、或いはＶＳＶ７０等を制御することが可能になっている。
【００３４】
ここで、ＥＣＵ１００は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えると共に、入力ポートに接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。Ａ／Ｄコンバータは、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、水温センサ５２、タンク内圧センサ６５、タンク内燃料ゲージ６６等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されており、上記各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に入力ポートへ送信する。また、出力ポートは、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０、ＶＳＶ７０等と電気配線を介して接続され、その制御信号をそれぞれへ送信する。
【００３５】
なお、ＲＯＭには、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁２８および排気弁２９の開閉タイミングや稼働または休止を決定するための制御ルーチン、ＶＳＶ７０のデューティ比を決定するための制御ルーチン等、エンジン１０を制御するに必要な制御ルーチンが記憶されている。さらに、ＲＯＭは、これらのアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。この制御マップは、例えば、エンジン１０の運転状態とパージ量、燃料噴射量および燃料噴射時期との関係を示す燃料供給制御マップ、気筒数の制御のためにエンジン１０の運転状態と吸気弁２８および排気弁２９の開閉やそのタイミングとの関係を示す吸排気弁開閉・タイミング制御マップ、エンジン１０の運転状態と各点火栓２５の点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、エンジン１０の運転状態とスロットル弁３９の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ等である。
【００３６】
ＲＡＭには、各センサの出力信号やＣＰＵの演算結果等が記憶される。該演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づいて算出されるエンジン回転数等である。ＲＡＭに記憶される各種のデータは、クランクポジションセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。なお、バックアップＲＡＭは、エンジン１０の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値や、異常を発生した箇所を特定する情報等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、点火制御、吸気弁および排気弁の開閉制御、スロットル制御等の周知の制御に加え、本発明の要旨となる蒸発燃料処理に伴う気筒数制御を実行する。
【００３７】
ここで、本発明の実施形態における制御ルーチンを説明する前に、本説明で用いる用語の意義について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）は、ある運転状態において、所定の気筒数のエンジン１０に供給される燃料量とパージ量との関係を示す説明図である。図３（Ａ）の左側は、４気筒エンジンの場合に、吸入空気量がGＡである運転状態において、所望の空燃比を得るためにエンジン１０に供給されるべき燃料量、すなわち、「全燃料量」Ｆに対して、実際に燃料噴射弁３２から供給される噴射燃料量Ｆｉとパージにより供給され得るパージ燃料量Ｆｐとの関係を示している（面積で表されている）。ここで、噴射燃料量Ｆｉは、４気筒エンジンの場合には、１個の燃料噴射弁３２から制御のリニアリティを確保して噴射され得る最小の噴射量を「最小噴射量」ｆｉとするとき、噴射燃料量Ｆｉ＝「最小噴射量」ｆｉ×４で表される。従って、吸入空気量がGＡである運転状態において所望の空燃比の条件を満たすためには、パージにより供給されるパージ燃料量Ｆｐが制限を受けることになり、これを「限界パージ量」ＬＦｐと名付けることにする。この結果、
「限界パージ量」ＬＦｐ＝「全燃料量」Ｆ−（「最小噴射量」ｆｉ×４）
となる。
【００３８】
さらに、図３（Ａ）の右側は、同じく、４気筒エンジンの場合の吸入空気量がGＡである運転状態において、ＶＳＶ７０が全開（デューティ比１００％）のときに、吸気管３５にパージにより供給され得るパージ燃料量である「全開パージ量」ＦＦｐを示している。なお、この「全開パージ量」ＦＦｐは、吸気管３５のスロットル弁３９下流の圧力（負圧）が運転状態の変化に応じて変わるので、運転状態に応じて決まる。従って、上記運転状態において、図３（Ａ）の右側の「全開パージ量」ＦＦｐをそのままエンジン１０の吸気管３５に供給すると、これは、図３（Ａ）の左側の「限界パージ量」ＬＦｐよりも多いので、空燃比に乱れ（過濃）を生じさせることになる。ところで、燃料噴射弁３２により噴射燃料量を減ずる制御は、噴射燃料量Ｆｉが既に「最小噴射量」ｆｉに依っており最早不可能であることから、これは、適切な空燃比制御ができないことを意味する。従って、この「全開パージ量」ＦＦｐをそのままエンジン１０の吸気管３５に供給することは適切ではない。そこで、エンジン１０に供給可能なパージ量として、「最大パージ量」ＭＦｐが定められている。この「最大パージ量」ＭＦｐとは、上述の「全開パージ量」ＦＦｐと「限界パージ量」ＬＦｐのうちの少ない方として定義される。図３（Ａ）の場合には、
「最大パージ量」ＭＦｐ＝「限界パージ量」ＬＦｐ
となる。
【００３９】
さらに、図３（Ｂ）は、ある運転状態において、４気筒のエンジン１０の全筒時と減筒時とに供給される燃料量とパージ量との関係を示す説明図である。図３（Ｂ）の左側の噴射燃料量Ｆｉとパージ燃料量Ｆｐとの関係において、４気筒の全てが稼動している全筒時においては、燃料噴射弁３２から供給される「全筒時噴射燃料量」Ｆｉｆとパージにより供給され得る「パージ燃料量」Ｆｐとの関係は上述の場合と同じであるから、「全筒時限界パージ量」ＦＬＦｐは、図３（Ａ）において説明した「限界パージ量」ＬＦｐと同じである。
【００４０】
一方、４気筒の中の例えば２気筒のみが稼動している減筒時においては、図３（Ｂ）の左側において、１気筒目の「最小噴射量」ｆｉ１および２気筒目の「最小噴射量」ｆｉ２で示した部分が燃料噴射弁３２から供給される「減筒時噴射燃料量」Ｆｉｐとなる。この結果、
「減筒時限界パージ量」ＰＬＦｐ＝「全燃料量」Ｆ−（「最小噴射量」ｆｉ１＋「最小噴射量」ｆｉ２）＝「全筒時限界パージ量」ＦＬＦｐ＋（「最小噴射量」ｆｉ３＋「最小噴射量」ｆｉ４）
となる。
【００４１】
さらに、図３（Ｂ）の右側は、同じく、４気筒エンジンの場合の吸入空気量がGＡである運転状態において、ＶＳＶ７０が全開（デューティ比１００％）のときに、吸気管３５にパージにより供給され得るパージ燃料量である「全筒時全開パージ量」ＦＦＦｐと、４気筒の中の例えば２気筒のみが稼動している減筒時における同じく「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐの関係を示している。なお、この「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐが「全筒時全開パージ量」ＦＦＦｐより少ないのは、減筒時においては、稼動気筒が相対的に高負荷運転であり、吸気管３５のスロットル弁３９下流の絶対圧力が大（負圧小）となるからである。なお、この「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐおよび「全筒時全開パージ量」ＦＦＦｐも、運転状態の変化に応じて変わること、上述の通りである。
【００４２】
そこで、全筒時および減筒時におけるエンジン１０に供給可能なパージ量としての、「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐおよび「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐは、上述の「最大パージ量」ＭＦｐと同様に、それぞれ全筒時および減筒時における「全筒時全開パージ量」ＦＦＦｐと「全筒時限界パージ量」ＦＬＦｐ、および「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐと「減筒時限界パージ量」ＰＬＦｐのうちのそれぞれ少ない方として定義される。図３（Ｂ）の場合には、
「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐ＝「全筒時限界パージ量」ＦＬＦｐ、
「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐ＝「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐ
となる。従って、図３（Ｂ）の右側に破線で示すように、「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐは、「減筒時全開パージ量」ＰＦＦｐに等しい「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐより少なくなることが理解されよう。
【００４３】
上述した「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐと「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐを含む「最大パージ量」ＭＦｐが、運転状態の変化、例えば、エンジン１０の負荷と回転数との関数で表わされる吸入空気量ＧＡの変化に対応して、どのように変わるかを示したのが図４（Ａ）のグラフである。「最大パージ量」ＭＦｐは、図４（Ａ）に太線で示すように、吸入空気量ＧＡの変化に対応して変わる。
【００４４】
なお、図４（Ａ）に示した関係をマップ化し、吸入空気量ＧＡの変化で表される各運転状態における「最大パージ量」ＭＦｐを閾値として設定した例を図４（Ｂ）に示す。このマップは、上述したＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そこで、まず、本発明に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置における気筒休止制御について概略説明する。ＥＣＵ１００は、気筒休止制御を実行するにあたり、気筒休止制御ルーチンを実行する。この気筒休止制御ルーチンは、予めＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１００によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ５１がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００４５】
休止気筒制御ルーチンでは、ＥＣＵ１００は、先ず、ＲＡＭへアクセスし、エンジン回転数やアクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）等を読み出し、それらの値に基づいてエンジン１０の運転状態を判断する。そして、判断されたエンジン運転状態が気筒休止運転領域にあるか否かを判別する。その際、ＥＣＵ１００は、例えば、エンジン運転状態が低負荷運転領域にあるときは、気筒休止（減筒）運転領域にあると判断し、中負荷運転領域もしくは高負荷運転領域にあるときは、全筒運転領域にあると判断するようにしてもよい。
【００４６】
エンジン運転状態が気筒休止運転領域にあると判断された場合は、ＥＣＵ１００は、ＲＡＭの所定領域に設定されている気筒休止制御フラグ記憶領域へアクセスし、該気筒休止制御フラグ記憶領域に“０”が記憶されているか否かを判別する。該気筒休止制御フラグ記憶領域は、エンジン１０の運転状態が全ての気筒を作動させる運転状態（全筒運転状態）から気筒休止運転状態へ切り換えられる時に“１”がセットされ、エンジン１０の運転状態が気筒休止運転状態から全筒運転状態へ切り換えられる時に“０”にリセットされる領域である。該気筒休止制御フラグ記憶領域に“０”が記憶されていないと判断した場合、すなわち、気筒休止制御フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判断した場合は、ＥＣＵ１００は、エンジン１０が既に気筒休止運転状態にあるとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４７】
一方、エンジン運転状態が全筒運転領域にあると判断され、気筒休止制御フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判断した場合は、ＥＣＵ１００は、ＲＡＭの所定領域に設定されている気筒休止制御フラグ記憶領域へアクセスし、該気筒休止制御フラグ記憶領域に記憶されている数値を“１”から“０”へ書き換えると共に、休止状態にある気筒群について、燃料噴射弁３２、点火栓２５、および吸排気弁２８、２９を作動させるべく、燃料噴射弁３２、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、および排気側駆動回路３１ａを制御し、エンジン１０の運転状態を気筒休止運転状態から全筒運転状態へ切り換える。
【００４８】
そこで、上述の気筒休止制御ルーチンのサブルーチンとして実行される本発明に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の実施形態の制御ルーチンの一例を図５のフローチャートに基づき説明する。制御がスタートすると、まず、ステップＳ５１において「推定ベーパ量」が所定の閾値を超えるか否かが判断される。
【００４９】
この「推定ベーパ量」とは、「キャニスタ６３に吸着されているベーパ量の推定値」であり、例えば、燃料タンク６１内の圧力を検知するタンク内圧センサ６５からの出力に基づき、実験的に求めておいたマップ値を参照することにより得ることができる。あるいは、エンジン１０の始動直後であれば、タンク内燃料ゲージ６６の出力に基づき、現在の燃料計値とエンジン停止時に記録されていた燃料計値とを比較演算して、エンジン１０の停止中に給油が行われたか否かを判断し、この判断により、給油が行われた場合にはキャニスタ６３に吸着されているベーパ量が大であるとして、「推定ベーパ量」を設定してもよい。この場合の閾値は、パージ処理を行わずに放置するとキャニスタ６３の吸着能力限界を超えるであろうと予測される、燃料タンク６１内の圧力値としてもよい。
【００５０】
そして、ステップＳ５１の判断において、ＹＥＳの場合には、吸気管３５へのパージ量が所定値を超えると想定されるので、ステップＳ５２に進み、その運転状態における上述した「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐが算出されると共に、ステップＳ５３において、「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐが算出される。そして、ステップＳ５４に進み、この「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐと「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐとが比較される。「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐが「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐよりも大きい（多い）ときは、全筒運転の方がパージ量が多いので、ステップＳ５５に進み全筒から減筒運転への切替の実行を禁止し、全筒運転を継続する。
【００５１】
一方、ステップＳ５４の判断で、「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐが「全筒時最大パージ量」ＦＭＦｐよりも大きい（多い）ときは、減筒運転の方がパージ量が多いので、ステップＳ５６に進み全筒から減筒運転への切替の実行を許可し、減筒運転に移行する。
【００５２】
一般に、エンジン１０の一部の気筒２１を休止させる気筒休止制御では、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態に応じて作動気筒数を変更する。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態が低負荷運転領域にあるときは一部の気筒２１を休止させてエンジン１０を減筒運転させ、内燃エンジンの運転状態が中高負荷運転領域にあるときは全ての気筒２１を作動させてエンジン１０を全筒運転させる。
【００５３】
ここで、一部の気筒の作動を休止させる場合は、休止時における作動気筒の燃焼間隔が等間隔となるように休止気筒を選択することが好ましい。例えば、エンジン１０が１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順で燃焼行程を迎える４ストローク・サイクル内燃エンジンである場合は、ＥＣＵ１００は、１番気筒および４番気筒からなる気筒群と、３番気筒および２番気筒からなる気筒群との何れか一方の気筒群を吸排気弁２８、２９の開閉駆動を停止して休止させ、休止時における作動気筒の燃焼間隔を１気筒置きにしている。
【００５４】
しかしながら、本発明の他の実施形態では、上述のステップＳ５３における「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐの算出に際し、休止気筒数毎にその最大パージ量を求めるようにしている。すなわち、例えば１気筒休止させたときと２気筒休止させたときの「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐを比較して、「減筒時最大パージ量」が最も大きくなる減筒数を選び、そして、ステップＳ５６において減筒運転する際には、この選ばれた減筒数での運転が行われるようにしている。これは、パージ処理を優先させるためである。
【００５５】
但し、この場合、上記の「減筒時最大パージ量」が最も大きくなる減筒数である目標減筒数が、現在運転中の現減筒数に対して１気筒以上はなれているときには、急激なトルク変動を防止するために、徐々に減筒数が変わるように制御するのが好ましい。
【００５６】
次に、本発明の他の形態に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の実施形態の制御の一例を図６のフローチャートに基づき説明する。この実施形態は、吸気系へのパージ中に前述のような気筒数変化要求があったときの処理に関するものである。
【００５７】
まず、ステップＳ６１において目標減筒数を伴う気筒休止要求が有ったときには、ステップＳ６２に進みパージ中であるか否かが判断される。このパージ中か否かの判断はＶＳＶ７０がデューティ比０％より大きいか否かで判断することができる。そして、ステップＳ６２の判断でパージ中であるときには、ステップＳ６３に進み、目標減筒数における「減筒時最大パージ量」ＰＦＦｐを算出する。さらに、ステップＳ６４に進み、「現在のパージ量」とステップＳ６３において算出した「減筒時最大パージ量」ＰＦＦｐとを比較する。「現在のパージ量」が目標減筒数の最大パージ量であるこの「減筒時最大パージ量」ＰＦＦｐを超えるときは、ステップＳ６５に進み、ＶＳＶ７０のデュティ比を変更する制御を行いステップＳ６４に戻る。このステップＳ６４およびステップＳ６５を繰り返すことにより、「現在のパージ量」が目標減筒数の最大パージ量にまで減少されることになる。そして、「現在のパージ量」が「減筒時最大パージ量」ＰＦＦｐ以下になると、ステップＳ６６に進み、全筒から減筒運転への切替の実行を許可し、減筒運転に移行する。このルーチンでは、「現在のパージ量」が目標減筒数の最大パージ量にまで減少される間、気筒休止が禁止されるように制御されている。これは、パージ量が過剰になることによる空燃比制御の乱れやトルク変動を防止するためである。
【００５８】
なお、上述の制御ルーチンにおけるステップＳ６４の判断において、上記実施形態では、「現在のパージ量」が目標減筒数の最大パージ量である「減筒時最大パージ量」ＰＦＦｐを超えるときは、ステップＳ６５に進み、ＶＳＶ７０のデュティ比を変更する制御を行うようにしたが、他の実施形態として、図６のフローチャートに破線で示すように、ステップＳ６７に進み、全筒から減筒運転への切替の実行の禁止、すなわち、気筒休止を禁止するように制御してもよい。この実施形態によれば、パージ量が過剰になることによる空燃比制御の乱れを防止しつつ所定のパージ量を確保することができる。
【００５９】
また、ステップＳ６３における「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐの算出に際しては、上述の実施形態と同様に、休止気筒数毎にその最大パージ量を求めるようにしている。すなわち、例えば１気筒休止させたときと２気筒休止させたときの「減筒時最大パージ量」ＰＭＦｐを比較して、「減筒時最大パージ量」が最も大きくなる減筒数を選び、そして、ステップＳ６６において減筒運転する際には、この選ばれた減筒数での運転が行われるようにしている。但し、この場合、上記の「減筒時最大パージ量」が最も大きくなる減筒数である目標減筒数が、現在運転中の現減筒数に対して１気筒以上はなれているときには、急激なトルク変動を防止するために、徐々に減筒数が変わるように制御するのが好ましい。
【００６０】
なお、以上述べた実施形態では、１気筒当たりに吸気弁および排気弁を２個ずつ備えたエンジンを例に挙げたが、これに限られるものではないことは勿論であり、また、４気筒のみでなく、より多気筒のエンジンにも適用できることは言うまでもない。さらに、一部気筒を休止させる機構としては、電磁駆動機構によるものに限定されず、油圧機構等によるものでもよく、さらには、吸気流入を吸気弁の上流で遮断するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の一実施形態を示す平面システム構成図である。
【図２】本発明に係る可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置の一実施形態を示す側面システム構成図である。
【図３】（Ａ）は、ある運転状態において、所定の気筒数のエンジンに供給される燃料量とパージ量との関係を示す説明図、（Ｂ）は、ある運転状態において、４気筒のエンジンの全筒時と減筒時とに供給される燃料量とパージ量との関係を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は、吸入空気量ＧＡの変化に対応して「最大パージ量」ＭＦｐが変化する様子を示すグラフである。（Ｂ）は、吸入空気量ＧＡの変化で表される各運転状態における「最大パージ量」ＭＦｐの閾値マップである。
【図５】本発明の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０エンジン
２８吸気弁
２９排気弁
３０吸気側電磁駆動機構
３１排気側電磁駆動機構
３５吸気管
６１燃料タンク
６３キャニスタ
６４パージライン
６５タンク内圧センサ
６６タンク内燃料ゲージ
６７ベーパライン
６８吸着剤
６９大気導入ライン
７０パージ調整バルブ（ＶＳＶ）
１００電子制御ユニット

Claims

可変気筒手段と蒸発燃料処理手段とを備えた可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置において、
前記蒸発燃料処理手段のキャニスタに吸着されたベーパ量を推定するキャニスタ吸着ベーパ量推定手段と、
キャニスタ吸着ベーパ量が所定値を超えるときは、全筒時における全筒時全開パージ量と全筒時限界パージ量、および、減筒時における減筒時全開パージ量と減筒時限界パージ量のうちのそれぞれ少ない方を、全筒時の最大パージ量および減筒時の最大パージ量とし、該全筒時の最大パージ量と該減筒時の最大パージ量とのうち、パージ量の多い方の運転を行うように制御する運転制御手段と、
を備えることを特徴とする可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置。
前記運転制御手段は、減筒運転の際、前記減筒時の最大パージ量が最も大きくなる減筒数となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置。
前記運転制御手段は、目標減筒数と現減筒数が１気筒以上はなれているときには、徐々に減筒数が変わるように制御することを特徴とする請求項２に記載の可変気筒エンジンの蒸発燃料処理装置。