JP5803764B2 - エンジン装置 - Google Patents

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、燃料タンクに貯留された燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン本体と、エンジン本体の排気ガスの一部を吸気通路に環流させるＥＧＲ手段と、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタで吸着された蒸発燃料をＥＧＲ通路の吸気通路側の端部（吸気通路に対するＥＧＲ通路の接続部）に供給する蒸発燃料供給手段と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンのリーン運転領域からリッチ運転領域への移行時に、蒸発燃料をパージして吸気通路に供給すると共に排気ガスの一部を吸気通路に環流させるようＥＧＲ手段と蒸発燃料供給手段とを制御することにより、排気通路に設けられたＮＯｘ触媒（酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収すると共に酸素の減少に伴ってＮＯｘを放出する触媒）からＮＯｘを放出させてＮＯｘ触媒をリフレッシュさせている。

特開２０００−２８２９７５号公報

こうしたエンジン装置では、吸気通路にパージされる蒸発燃料を含むガス（パージガス）に、燃料がほとんど含まれていない（いわゆるベーパ濃度が低い）場合が比較的多い。このため、エンジンの運転効率の向上を図るために、ベーパ濃度が低いパージガスをより有効利用できるようにすることが課題の一つとして考えられている。

本発明のエンジン装置は、エンジンの運転効率の向上を図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、
燃料タンクに貯留された燃料の供給を受けて動力を出力するエンジンと、前記エンジンの排気管と吸気管とを連絡する第１連絡管に前記エンジンの排気の前記吸気管への環流量を調節するための第１バルブが設けられた排気再循環装置と、前記燃料タンクと前記第１連絡管における前記第１バルブより前記吸気管側とを連絡する第２連絡管に、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと該キャニスタで吸着した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスの前記第１連絡管への供給量を調節するための第２バルブとが設けられた蒸発燃料供給装置と、を備えるエンジン装置であって、
前記エンジンの暖機完了後で且つ前記蒸発燃料ガスに含まれる前記蒸発燃料の濃度であるベーパ濃度が閾値以下のときには、前記エンジンの排気と前記蒸発燃料ガスとが前記第１連絡管で混合されて前記吸気管に供給されるよう前記第１バルブと前記第２バルブとを制御するバルブ制御手段、
を備えることを要旨とする。

この本発明のエンジン装置では、エンジンの暖機完了後で且つ蒸発燃料ガスに含まれる蒸発燃料の濃度であるベーパ濃度が閾値以下のときには、エンジンの排気と蒸発燃料ガスとが第１連絡管で混合されて吸気管に供給されるよう第１バルブと第２バルブとを制御する。一般に、蒸発燃料ガスは大気に近い温度であるから、この蒸発燃料ガスを第１連絡管に供給することにより、エンジンの排気を吸気管に供給する際に、第１連絡管から吸気管に供給されるガスをより温度の低いガスとすることができる。この結果、エンジンの運転効率の向上を図ることができる。

こうした本発明のエンジン装置において、前記バルブ制御手段は、前記エンジンの暖機完了後には、前記エンジンの空燃比の学習が完了しており且つ前記ベーパ濃度が前記閾値以下であることを条件として、前記エンジンの排気と前記蒸発燃料ガスとが前記第１連絡管で混合されて前記吸気管に供給されるよう制御する手段である、ものとすることもできる。

また、本発明のエンジン装置において、前記バルブ制御手段は、前記エンジンの暖機完了前には、前記エンジンの排気管に取り付けられた浄化触媒の暖機が完了しており且つ前記ベーパ濃度が第２閾値以下であることを条件として、前記エンジンの排気と前記蒸発燃料ガスとが前記第１連絡管で混合されて前記吸気管に供給されるよう制御する手段である、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される冷間時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される温間時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

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を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関としてのエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２を制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、燃料タンク１６６に貯留されているガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料が燃料ポンプ１６８の駆動により供給されて動力を出力する内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸気管１２５に吸入すると共に燃料タンク１６６からの燃料を燃料噴射弁１２６から噴射して吸入された空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。

エンジン２２からの排気は、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浄化触媒（三元触媒）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気へ排出されると共に排気を吸気に還流する排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム」という）１６０を介して吸気管１２５に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、エンジン２２の排気管１３３における浄化装置１３４の後段と吸気管１２５とを連絡し排気を吸気管１２５のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されたＥＧＲバルブ１６４と、を備える。このＥＧＲシステム１６０は、ＥＧＲバルブ１６４の開度を調節することにより、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気管１２５に還流する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、エンジン２２の排気を吸気管１２５に還流することをＥＧＲといい、エンジン２２の排気管１３３から吸気管１２５に環流する排気をＥＧＲガスといい、そのＥＧＲガスの流量をＥＧＲ量という。

また、燃料タンク１６６内で発生した蒸発燃料は、蒸発燃料パージシステム１７０を介してＥＧＲ管１６２におけるＥＧＲバルブ１６４より吸気管１２５側に供給（パージ）される。蒸発燃料パージシステム１７０は、燃料タンク１６６からの蒸発燃料を吸着する例えば活性炭などの吸着剤が充填され大気導入口１７２が設けられたキャニスタ１７４と、燃料タンク１６６とキャニスタ１７４とを連絡する連通路１７５と、キャニスタ１７４とＥＧＲ管１６２とを連絡するパージ通路１７６と、このパージ通路１７６に配置されたパージ制御バルブ１７８と、を備える。この蒸発燃料パージシステム１７０は、パージ制御バルブ１７８の開度を調節することによって蒸発燃料を含むガス（以下、パージガスという）の流量を調節してＥＧＲ管１６２におけるＥＧＲバルブ１６４より吸気管１２５側に供給（パージ）する。エンジン２２は、こうして空気とパージガスと燃料噴射弁１２６からの燃料との混合気（ＥＧＲを実行しているときには更にＥＧＲガスを含む混合気）を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、パージガスの流量をパージ量という。

エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジションθｃａ，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度ＴＨ，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ，浄化装置１３４に取り付けられた温度センサからの触媒温度Ｔｃ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２，シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサからのノック信号Ｋｓ，ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサからのＥＧＲバルブ開度ＥＶ，パージ制御バルブ１７８の開度を検出するパージ制御バルブ開度センサからのパージ制御バルブ開度ＰＶなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１６４への制御信号，燃料ポンプ１６８への駆動信号，パージ制御バルブ１７８への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２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比）ＫＬを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量ＱａとＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてＥＧＲ量Ｖｅとエンジン２２の吸入空気量Ｑａとの和に対するＥＧＲ量Ｖｅの比率としてのＥＧＲ率Ｒｅを演算したりしている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、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の他に、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。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算したり、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３８ａ，３８ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算したりしている。なお、駆動輪回転角速度ωｂは、モータＭＧ２から駆動輪３８ａ，３８ｂの間の特性に限定することにより得られる２慣性系の制御系設計モデルに対して制御サンプル時間で０次ホールドを用いて離散化したモデルを用いて演算するものとしたり、駆動輪３８ａ，３８ｂに車輪速センサを取り付けて車輪速センサからの信号に基づいて演算するものとしたりすることができる。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、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の他に、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。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、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の他に、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。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、実施例のエンジン装置としては、主として、エンジン２２とＥＧＲシステム１６０と蒸発燃料パージシステム１７０とエンジンＥＣＵ２４とが該当する。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるよう、スロットルバルブ１２４の開度を調節することによって吸入空気量を調節する吸入空気量制御や、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射量を調節する燃料噴射制御，点火プラグ１３０による点火時期を制御する点火制御，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調節することによってＥＧＲ量を調節するＥＧＲ制御，パージ制御バルブ１７８の開度を調節することによってパージ量を調節するパージ制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ここで、パージ制御では、吸入空気量に対するパージ量（パージガスの流量）の割合であるパージ率の目標値としての目標パージ率Ｒｐ＊に予め定められた所定値Ｒｐｔａｇ（例えば、８％や１０％，１２％など）を設定し、パージ率が設定した目標パージ率Ｒｐ＊となるようパージ制御バルブ１７８を制御する（開度を調節する）ものとした。

また、ＥＧＲ制御では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とＥＧＲ量の目標値としての目標ＥＧＲ量Ｖｅ＊との予め定めた関係にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を適用して目標ＥＧＲ量Ｖｅ＊を設定し、ＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量Ｖｅ＊となるようＥＧＲバルブ１６４を制御するものとした。

さらに、燃料噴射制御では、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａに基づいて理論空燃比などの目標空燃比ＡＦ＊を実現するための基本噴射量Ｑｆｂを設定し、この基本噴射量Ｑｆｂに対して、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦ＊になるよう空燃比フィードバック制御によって求めた空燃比フィードバック補正係数ｋａｆと、蒸発燃料パージシステム１７０のパージガスにおける蒸発燃料の成分の濃度（以下、ベーパ濃度という）Ｃｖに対応するベーパ濃度補正係数ｋｃｖと、ＥＧＲ量Ｖｅに応じたＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒと、の和を乗じて目標燃料噴射量Ｑｆ＊（＝Ｑｆｂ・（ｋａｆ＋ｋｃｖ＋ｋｅｇｒ））を設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊の燃料が燃料噴射弁１２６から適当なタイミングで噴射されるよう燃料噴射弁１２６を制御するものとした。なお、ベーパ濃度Ｃｖは、パージ制御（後述の温間パージ制御や冷間パージ制御）の実行開始時の空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦの変化量や空燃比フィードバック補正係数ｋａｆの変化量，パージ制御の実行開始からの時間などに基づいて演算した値を用いるものとした。また、ＥＧＲ量Ｖｅは、エアフローメータ１４８からの吸入空気量ＱａとＥＧＲバルブ開度センサからのＥＧＲバルブ開度ＥＶとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて演算した値を用いるものとした。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２のパージ制御とＥＧＲ制御とについて説明する。図３は、実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される冷間時処理ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行される温間時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図３のルーチンは、エンジン２２の始動直後でエンジン２２の暖機が完了していないとき（冷間時）、例えば、システム起動後に初めてエンジン２２が始動されたときに実行される。また、図４のルーチンは、エンジン２２の暖機が完了しているとき（温間時）、例えば、エンジン２２の始動後に暖機を行なってその暖機が完了したときや、エンジン２２の暖機が完了した後にエンジン２２が運転停止されてその後に始動されたときに実行される。なお、エンジン２２の暖機は、例えば水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗが予め定められた所定温度Ｔｗｒｅｆ（例えば７０℃や７５℃など）以上に至ったときに完了したと判定するものとした。以下、説明の都合上、まず、図４の温間時処理ルーチンについて説明し、その後、図３の冷間時処理ルーチンについて説明する。

図４の温間時処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、空燃比学習が完了しているか否かを判定し（ステップＳ２００）、空燃比学習が完了していないときには、完了するのを待つ。ここで、空燃比学習は、例えば、エンジン２２が予め定められた運転領域（例えば、アイドル運転領域，低負荷運転領域，中負荷運転領域，高負荷運転領域など）で運転されるよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なってそのときの燃料噴射弁１２６からの燃料噴射量や空燃比センサ１３５ａの検出値を基準値（例えば実験や解析などによって予め定めた理想的な値など）と比較してズレを学習することなどによって行なうものとした。なお、この空燃比学習を実行しているときには、パージ制御やＥＧＲ制御は実行しないものとした。また、この空燃比学習によって得られた学習値は、上述の基本噴射量Ｑｆｂの設定に用いられる。

空燃比学習が完了していると判定されると、温間パージ制御の実行を開始する（ステップＳ２１０）。ここで、温間パージ制御は、実施例では、値０から上述の所定値Ｒｐｔａｇまで予め定められた所定変化率ΔＲｐｗで増加して一定となるよう目標パージ率Ｒｐ＊を設定すると共に、パージ率が設定した目標パージ率Ｒｐ＊となるようパージ制御バルブ１７８を制御することによって行なうものとした。所定変化率ΔＲｐｗは、温間パージ制御による空燃比の変化が許容範囲となるよう実験や解析などによって定めた値を用いるものとした。

続いて、ベーパ濃度Ｃｖを入力し（ステップＳ２２０）、入力したベーパ濃度Ｃｖを閾値Ｃｖｒｅｆｗと比較する（ステップＳ２３０）。ここで、ベーパ濃度Ｃｖは、実施例では、温間パージ制御の実行を開始すると空燃比が変化する（その後にその変化を踏まえて燃料噴射弁１２６からの燃料噴射量を調節する）ことを踏まえて、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦの変化量や空燃比フィードバック補正係数ｋａｆの変化量などに基づいて推定した値を入力するものとした。また、閾値Ｃｖｒｅｆｗは、後述の温間ＥＧＲ制御の実行を開始すると空燃比が大きく乱れる可能性があるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、４％や５％，６％などを用いることができる。

ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗより高いときにはステップＳ２２０に戻る。一方、ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗ以下のときには、温間ＥＧＲ制御の実行を開始して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。ここで、温間ＥＧＲ制御は、ＥＧＲ量Ｖｅが上述の目標ＥＧＲ量Ｖｅ＊となるようＥＧＲバルブ１６４を制御することによって行なうものとした。

ベーパ濃度Ｃｖが比較的高いときには、空燃比が目標空燃比ＡＦ＊より比較的低く（リッチ側に）なりやすいから、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射量を比較的少なくするために、上述の空燃比フィードバック制御による空燃比フィードバック係数ｋａｆが比較的小さくなりやすい。この状態で温間ＥＧＲ制御を開始すると、空燃比フィードバック補正係数ｋａｆ，ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒのそれぞれに値１から比較的大きく外れた値が設定されて空燃比が乱れやすくなる場合がある。実施例では、これを踏まえて、ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗ以下のときに、温間ＥＧＲ制御を開始するものとした。こうして温間ＥＧＲ制御を開始した以降は、温間パージ制御と温間ＥＧＲ制御とを実行することになるから、ＥＧＲガスとパージガスとがＥＧＲ管１６２で混合されて吸気管１２５に供給されることになる。また、パージガスは、キャニスタ１７４で大気導入口１７２からの大気によって蒸発燃料が脱着されて生成されることから、通常、大気に近い温度となっている。したがって、ＥＧＲガスとパージガスとをＥＧＲ管１６２で混合することにより、ＥＧＲ管１６２から吸気管１２５に供給される混合ガス（ＥＧＲガスとパージガスとの混合ガス）をより温度の低いガスとすることができる。この結果、エンジン２２の燃焼室に供給されるガスの数密度をより大きくすることができ、エンジン２２の運転効率（車両の燃費）の向上を図ることができる。しかも、この場合、エンジン２２の燃焼もより安定すると考えられるから、エンジン２２の点火時期をより早くして更にエンジン２２の運転効率の向上を図るものとすることができる。

次に、図３の冷間時処理ルーチンについて説明する。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の浄化触媒１３４ａの暖機が完了しているか否かを判定し（ステップＳ１００）、浄化触媒１３４ａの暖機が完了していないときには、完了するのを待つ。ここで、浄化触媒１３４ａの暖機は、浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサを設けてその温度センサによる検出温度（触媒温度）Ｔｃが浄化触媒１３４ａの活性化を判定可能な閾値Ｔｃｒｅｆ（例えば４００℃や４５０℃など）以上に至ったときや、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａを積算して得られる積算空気量Ｇａが浄化触媒１３４ａの活性化を判定可能な閾値Ｇａｒｅｆ（例えば、触媒温度Ｔｃが閾値Ｔｃｒｅｆ以上となるのに相当する値など）以上に至ったときなどに完了したと判定することができる。なお、通常、浄化触媒１３４ａの暖機は、エンジン２２の暖機より早く完了することが分かっている。

浄化触媒１３４ａの暖機が完了していると判定されると、冷間パージ制御の実行を開始する（ステップＳ１１０）。ここで、冷間パージ制御は、実施例では、値０から上述の所定値Ｒｐｔａｇまで所定変化率ΔＲｐｗより小さな値として予め定められた所定変化率ΔＲｐｃで増加して一定となるよう目標パージ率Ｒｐ＊を設定すると共に、パージ率が設定した目標パージ率Ｒｐ＊となるようパージ制御バルブ１７８を制御することによって行なうものとした。所定変化率ΔＲｐｃは、冷間パージ制御による空燃比の変化が許容範囲となるよう実験や解析などによって定めた値を用いるものとした。所定変化率ΔＲｐｃを所定変化率ΔＲｐｗより小さくするのは、冷間時には、温間時に比して、パージ率の変化（パージ制御バルブ１７８の開度の変化）によって空燃比が乱れやすいと考えられるためである。

続いて、エンジン２２の暖機が完了しているか否かを判定し（ステップＳ１２０）、エンジン２２の暖機が完了していないと判定されたときには、ベーパ濃度Ｃｖを入力し（ステップＳ１３０）、入力したベーパ濃度Ｃｖを閾値Ｃｖｒｅｆｃと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、ベーパ濃度Ｃｖは、図４のルーチンと同様に推定した値を入力するものとした。また、閾値Ｃｖｒｅｆｃは、後述の冷間ＥＧＲ制御の実行を開始すると空燃比が大きく乱れる可能性があるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、目標空燃比（例えば理論空燃比など）の４％や５％，６％などを用いることができる。なお、ベーパ濃度Ｃｖが比較的高いときとしては、給油してから冷間パージ制御や温間パージ制御を実行していないときや外気温が比較的高いときなど、燃料タンク１６６の燃料が比較的蒸発しやすいときが考えられる。

ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｃより高いときには、ステップＳ１２０に戻る。一方、ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｃ以下のときには、冷間時ＥＧＲ制御の実行を開始して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、冷間時ＥＧＲ制御は、制御開始初期には、ＥＧＲ量Ｖｅが比較的小さなＥＧＲ量Ｖｅ１となるようＥＧＲバルブ１６４を制御し、その後（制御中期以降）、ＥＧＲ量Ｖｅが上述の目標ＥＧＲ量Ｖｅ＊となるようＥＧＲバルブ１６４を制御することによって行なうものとした。これにより、冷間ＥＧＲ制御の開始初期には、ＥＧＲ量Ｖｅを制限することにより、エンジン２２での燃焼改善を図ることができる。具体的には、エンジン２２の暖機完了前にＥＧＲバルブ１６４の開度を大きくするとエンジン２２での燃焼が悪化するおそれがあるが、ＥＧＲ量Ｖｅを制限し且つ冷間ＥＧＲ制御をパージ制御と共に実行する（パージガスとＥＧＲガスとを混合してＥＧＲ管１６２から吸気管１２５に供給する）ことにより、エンジン２２での燃焼改善を図ることができるのである。言い換えれば、ＥＧＲ量Ｖｅ１は、エンジン２２での燃焼改善を図ることができる範囲で設定するのである。また、エンジン２２での燃焼改善により、点火時期を早くすることが可能となるから、エンジン２２の運転効率（車両の燃費）の向上を図ることができる。冷間ＥＧＲ制御の制御中期以降（ＥＧＲ量Ｖｅの制限を解除後）には、温間ＥＧＲ制御を実行するときと同様の効果を奏することができる。なお、冷間パージ制御と冷間ＥＧＲ制御とを実行している最中にエンジン２２の暖機が完了したときには、図４の温間時処理ルーチンに移行し、空燃比学習の完了を待つために（ステップＳ２００）、冷間パージ制御と冷間ＥＧＲ制御とを終了する。

ステップＳ１２０でエンジン２２の暖機が完了していると判定されたときには、冷間時ＥＧＲ制御を実行することなく、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置によれば、エンジン２２の暖機完了後（温間時）には、ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗ以下のときに、ＥＧＲガスとパージガスとがＥＧＲ管１６２で混合されて吸気管１２５に供給されるようＥＧＲバルブ１６４とパージ制御バルブ１７８とを制御するから、ＥＧＲ管１６２から吸気管１２５に供給される混合ガス（ＥＧＲガスとパージガスとの混合ガス）をより温度の低いガスとすることができる。この結果、エンジン２２の運転効率の向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、エンジン２２の暖機完了後（温間時）には、空燃比学習が完了しており且つベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗ以下であることを条件として、パージ制御とＥＧＲ制御とを実行するものとしたが、ベーパ濃度Ｃｖが閾値Ｃｖｒｅｆｗ以下であることだけを条件としてパージ制御とＥＧＲ制御とを実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸に接続するものとしてもよい。また、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機を介して走行用モータを取り付け、走行用モータの回転軸にクラッチ等を介してエンジンを接続する構成とし、エンジンからの動力を走行用モータの回転軸と変速機とを介して駆動軸３６に出力すると共に走行用モータからの動力を変速機を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。

実施例では、本発明をエンジン２２からの動力とモータＭＧ２からの動力とを用いて走行するハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、走行用のモータを備えずにエンジンからの動力だけを用いて走行する自動車に適用するものとしてもよい。

また、本発明をこうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載されるエンジン装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれたエンジン装置の形態としても構わない。

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、燃料タンク１６６が「燃料タンク」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、ＥＧＲ管１６２にＥＧＲバルブ１６４が設けられたＥＧＲシステム１６０が「排気再循環装置」に相当し、連通路１７５とパージ通路１７６とからなる通路にキャニスタ１７４とパージ制御バルブ１７８とが設けられた蒸発燃料パージシステム１７０が「蒸発燃料供給装置」に相当し、図４の温間時処理ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「バルブ制御手段」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。

２０，１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５８ 吸気圧センサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６４ ＥＧＲバルブ、１６６ 燃料タンク、１６８ 燃料ポンプ、１７０ 蒸発燃料パージシステム、１７２ 大気導入口、１７４ キャニスタ、１７５ 連通路、１７６ パージ通路、１７８ パージ制御バルブ、２２９ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 燃料タンクに貯留された燃料の供給を受けて動力を出力するエンジンと、前記エンジンの排気管と吸気管とを連絡する第１連絡管に前記エンジンの排気の前記吸気管への環流量を調節するための第１バルブが設けられた排気再循環装置と、前記燃料タンクと前記第１連絡管における前記第１バルブより前記吸気管側とを連絡する第２連絡管に、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと該キャニスタで吸着した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスの前記第１連絡管への供給量を調節するための第２バルブとが設けられた蒸発燃料供給装置と、を備えるエンジン装置であって、
   前記エンジンの暖機完了後で且つ前記蒸発燃料ガスに含まれる前記蒸発燃料の濃度であるベーパ濃度が第１閾値以下のときには、前記エンジンの排気と前記蒸発燃料ガスとが前記第１連絡管で混合されて前記吸気管に供給されるよう前記第１バルブと前記第２バルブとを制御するバルブ制御手段を備え、
   前記バルブ制御手段は、前記エンジンの暖機完了前には、前記エンジンの排気管に取り付けられた浄化触媒の暖機が完了しており且つ前記ベーパ濃度が第２閾値以下であることを条件として、前記エンジンの排気と前記蒸発燃料ガスとが前記第１連絡管で混合されて前記吸気管に供給されるよう制御する、
   エンジン装置。