JP6213493B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャニスタから脱離させた蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路に供給可能に構成されたエンジンの制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、例えば特許文献１に示されているように、パージ流量とパージガスの燃料濃度とに基づいてパージ燃料流量を推定し、パージ燃料流量に対するシリンダ吸入量を推定し、該シリンダ吸入量推定値に基づいて燃料噴射量を推定するものが知られている。このときのシリンダ吸入量は、パージ燃料流量に対して、輸送時間遅れ分を遅らせるとともに、パージガスの中の粒子径（重さ）のバラツキに起因した進行方向に対する移動バラツキを考慮するようになましを入れて算出している。

特開平６−１０１５１７号公報

導入されたパージガスは吸気マニホールド内を層流（ポアズイユ流れ）となって流れ、その分布は時間とともに吸気マニホールドの内径中心から放射状に拡散するようなテーパー状になる。つまり、パージガス導入後は、輸送遅れ時間が経過したのち、吸気マニホールドの内径中心部分のパージガスから先に気筒内に流入し、その後パージガスが吸気マニホールド全体に拡がって一定のパージガスが気筒内に入るようになる。このときの輸送遅れ時間とパージガスの先端部分の流入が完了するまでの時間は充填量によって変化するが、特許文献１ではそのことが考慮されていない。このため、特許文献１に開示されたエンジンの蒸発燃料処理装置では正確な噴射量制御が困難である。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パージガス導入後の過渡時においてもより正確に気筒内に流入するパージガス量を推定して燃料の噴射制御を行うことができ、エミッションを向上させることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、キャニスタから脱離させた蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路に供給可能に構成されたエンジンの制御装置を対象として、上記パージガスを上記エンジンの吸気通路に供給するパージを実行するパージ実行手段と、上記パージ実行手段による上記パージの実行時に、過渡変化後の定常状態において上記エンジンの気筒内に導入されている上記蒸発燃料の供給量を推定する蒸発燃料供給量推定手段と、上記エンジンの排気量、上記エンジンの回転数、上記気筒の吸気ポートの燃焼室側の開口を開閉する吸気弁の開タイミング、及び上記気筒の燃焼室への吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度から単位時間当たりに上記気筒内に流入する空気量である気筒内流入空気量を算出し、予め計算して記憶部に記憶している吸気管内ガス流路体積を上記気筒内流入空気量で除算して流路体積処理時間を算出し、上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化の開始タイミングを上記流路体積処理時間に応じて遅らせるとともに該出力値の変化をなますように該出力値を補正して、上記気筒内に流入する蒸発燃料を推定する気筒内流入蒸発燃料推定手段と、上記気筒内流入蒸発燃料推定手段の出力値に基づいて、インジェクタにより噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、を備える、という構成とした。

上記の構成により、蒸発燃料のパージ実行後の過渡時において、単位時間当たりにエンジンの気筒内に流入する空気量に応じて、気筒内に流入する蒸発燃料の輸送遅れ時間を調整することができ、より正確に気筒内に流入するパージガス量を推定して燃料の噴射制御を行うことができ、エミッションを向上させることができるようになる。

上記エンジンの制御装置において、上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、上記気筒内に流入する空気量が多いほど上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化の開始タイミングの遅延量を小さくするように該出力値を補正するように構成されている、ことが好ましい。

この構成により、気筒内に流入する蒸発燃料の推定が好適に実現される。

上記エンジンの制御装置において、上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、上記気筒内に流入する空気量が多いほど上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化を急峻にするように該出力値を補正するように構成されている、ことが好ましい。

この構成により、気筒内に流入する蒸発燃料の推定が好適に実現される。

上記エンジンの制御装置において、上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、２次フィルタリングにより上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化をなますように該出力値を補正するように構成されている、ことが好ましい。

このことで、気筒内流入蒸発燃料推定手段による推定値を実測値によく追従させることができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によると、気筒内流入蒸発燃料推定手段が、推定された蒸発燃料の供給量の変化の開始タイミングを、短時間当たりに気筒内に流入する空気量に応じて遅らせるとともに該蒸発燃料の供給量の変化をなまして、気筒内に流入する蒸発燃料を推定するように構成されていることにより、パージガス導入後の過渡時においてもより正確に気筒内に流入するパージガス量を推定して燃料の噴射制御を行うことができ、エミッションを向上させることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置により制御されるエンジンの概略構成を示す図である。 エンジンの制御系の構成を示すブロック図である。 気筒内流入蒸発燃料推定の処理内容を示すブロック図である。 気筒内流入空気量が少ない場合の気筒内流入蒸発燃料の実測値及び推定値を示すグラフである。 気筒内流入空気量が多い場合の気筒内流入蒸発燃料の実測値及び推定値を示すグラフである。 制御装置による燃料噴射制御の処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置１００（図２参照）により制御されるエンジン１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載された過給機付きガソリンエンジンであって、複数の気筒２（図１では、１つのみ示す）が直列に設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配設されたシリンダヘッド４とを有している。このエンジン１の各気筒２内には、シリンダヘッド４との間に燃焼室６を区画するピストン５が往復動可能にそれぞれ嵌挿されている。このピストン５は、コンロッド７を介して不図示のクランク軸と連結されている。このクランク軸には、該クランク軸の回転角度位置を検出するための検出板８が一体回転するように固定され、この検出板８の回転角度位置を検出することでエンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ９が設けられている。

上記シリンダヘッド４には、各気筒２毎に吸気ポート１２及び排気ポート１３が形成されているとともに、これら吸気ポート１２及び排気ポート１３の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１４及び排気弁１５がそれぞれ配設されている。吸気弁１４は吸気弁駆動機構１６により、排気弁１５は排気弁駆動機構１７により、それぞれ駆動される。吸気弁１４及び排気弁１５は、それぞれ吸気弁駆動機構１６及び排気弁駆動機構１７により所定のタイミングで往復動して、それぞれ吸気ポート１２及び排気ポート１３を開閉し、気筒２内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構１６及び排気弁駆動機構１７は、それぞれ、上記クランク軸に駆動連結された吸気カムシャフト１６ａ及び排気カムシャフト１７ａを有し、これらのカムシャフト１６ａ，１７ａはクランク軸の回転と同期して回転する。また、吸気弁駆動機構１６は、吸気カムシャフト１６ａの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）を含んで構成されている。

上記シリンダブロック３の上側（シリンダヘッド４側）端部には、各気筒２毎に、燃料（本実施形態では、ガソリン）を噴射するインジェクタ１８が設けられている。このインジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室６に臨むように配設されていて、圧縮行程上死点付近で燃焼室６内に燃料を直接噴射供給するようになっている。尚、インジェクタ１８は、シリンダヘッド４に設けてもよい。

インジェクタ１８は、燃料供給管２１を介して燃料タンク２２に接続されている。この燃料タンク２２内には、燃料ポンプ２３が燃料に浸るように配置されており、この燃料ポンプ２３は、先端にストレーナ２４が接続されかつ燃料を吸い込む吸込管２３ａと、その吸い込んだ燃料を吐出する吐出管２３ｂとを有し、この吐出管２３ｂはレギュレータ２５を介して上記インジェクタ１８に接続されている。そして、燃料ポンプ２３は、吸込管２３ａより燃料を吸い上げて、その燃料を吐出管２３ｂより吐出して、レギュレータ２５により調圧した状態でインジェクタ１８へ送出する。尚、詳細には、燃料供給管２１は、気筒列方向に延びる燃料分配管（図示せず）に接続され、この燃料分配管が、各気筒２のインジェクタ１８に接続され、該燃料分配管により、燃料ポンプ２３からの燃料が各気筒２のインジェクタ１８に分配されるようになっている。

シリンダヘッド４には、各気筒２毎に、点火プラグ１９が配設されている。この点火プラグ１９の先端部（電極）は、燃焼室６の天井部近傍に位置している。そして、点火プラグ１９は、所望の点火タイミングで火花を発生するようになされており、この火花により、燃料と空気との混合ガスが爆発燃焼することになる。

上記エンジン１の一側の面には、各気筒２の吸気ポート１２に連通するように吸気通路３０が接続されている。この吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されており、このエアクリーナ３１で濾過した吸入空気が吸気通路３０、及び吸気ポート１２を介して各気筒２の燃焼室６に供給される。

上記吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流側近傍には、吸気通路３０に吸入された吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ３２が配設されている。また、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３４が配設されている。このサージタンク３４よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒２毎に分岐する独立通路と該独立経路が集合する集合部とを有する吸気マニホールド３３によって構成されており、これら各独立通路の下流端が各気筒２の吸気ポート１２にそれぞれ接続されている。サージタンク３４には、該サージタンク３４内の圧力を検出する圧力センサ３５が配設されている。

さらに、吸気通路３０におけるエアフローセンサ３２とサージタンク３４との間には、ターボ過給機５０のコンプレッサ５０ａが配設されている。このコンプレッサ５０ａの作動により吸入空気の過給を行う。

さらにまた、上記吸気通路３０におけるターボ過給機５０のコンプレッサ５０ａとサージタンク３４との間には、上流側から順に、コンプレッサ５０ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３６と、スロットルバルブ３７とが配設されている。このスロットルバルブ３７は、駆動モータ３７ａにより駆動されて、該スロットルバルブ３７の配設部分における吸気通路３０の断面積を変更することによって、上記各気筒２の燃焼室６への吸入空気量を調節する。スロットルバルブ３７の開度は、スロットル開度センサ３７ｂにより検出される。

また、本実施形態では、吸気通路３０には、コンプレッサ５０ａをバイパスする吸気バイパス通路３８が設けられ、この吸気バイパス通路３８には、エアバイパスバルブ３９が設けられている。このエアバイパスバルブ３９は、通常、全閉状態にあるが、例えばスロットルバルブ３７が急激に閉じられたときに、吸気通路３０におけるスロットルバルブ３７よりも上流側で圧力の急上昇及びサージングが生じてコンプレッサ５０ａの回転が乱れることにより大きな音が発生するので、それを防止するためにエアバイパスバルブ３９が開けられる。

上記エンジン１の他側の面には、各気筒２の燃焼室６からの排気ガスを排出する排気通路４０が接続されている。この排気通路４０の上流側の部分は、各気筒２毎に分岐して各気筒２の排気ポート１３の外側端にそれぞれ接続された独立通路と、該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気マニホールドよりも下流側の排気通路４０に、上記ターボ過給機５０のタービン５０ｂが配設されている。このタービン５０ｂが排気ガス流により回転し、このタービン５０ｂの回転により、該タービン５０ｂと連結された上記コンプレッサ５０ａが作動する。

上記排気マニホールドよりも下流側でかつタービン５０ｂよりも上流側の排気通路４０は、第１通路４１と第２通路４２とに分岐している。第１通路４１には、タービン５０ｂに向かう排気ガスの流速を変更するための流速変更バルブ４３が設けられている。第２通路４２は、流速変更バルブ４３の下流側でかつタービン５０ｂの上流側で第１通路４１と合流する。

上記排気通路４０には、エンジン１の排気ガスを、タービン５０ｂをバイパスして流すための排気バイパス通路４６が設けられている。この排気バイパス通路４６の排気ガス流入側の端部（上流側の端部）は、排気通路４０における第１通路４１と第２通路４２との合流部と、タービン５０ｂとの間の部分に接続され、排気ガス流出側の端部（下流側の端部）は、排気通路４０におけるタービン５０ｂの下流側であって後述の上流側排気浄化装置５２の上流側に接続される。

排気バイパス通路４６の排気ガス流入側の端部には、駆動モータ４７ａにより駆動されるウエストゲートバルブ４７が設けられている。このウエストゲートバルブ４７は、制御装置１００によって、エンジン１の運転状態に応じて制御される。ウエストゲートバルブ４７が全閉であるときには、排気ガスの全量がタービン５０ｂへと流れ、それ以外の開度であるときには、その開度に応じて、排気バイパス通路４６に流れる流量（つまりタービン５０ｂへ流れる流量）が変化する。すなわち、ウエストゲートバルブ４７の開度が大きいほど、排気バイパス通路４６に流れる流量が多くなり、タービン５０ｂへ流れる流量が少なくなる。ウエストゲートバルブ４７の全開時においては、ターボ過給機５０は実質的に作動しないことになる。

排気通路４０におけるタービン５０ｂよりも下流側（排気バイパス通路４６の下流側の端部が接続される部分よりも下流側）には、酸化触媒等で構成されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒５２，５３が配設されている。本実施形態では、上流側排気浄化触媒５２と下流側排気浄化触媒５３との２つの排気浄化触媒が設けられているが、上流側排気浄化触媒５２のみであってもよい。

排気通路４０における上流側排気浄化触媒５２の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度に対しリニアな出力特性を示すリニアＯ_２センサ５５が配設されている。このリニアＯ_２センサ５５は、燃焼室６内の空燃比をフィードバック制御するために排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサである。また、排気通路４０における上流側及び下流側排気浄化触媒５２，５３間には、上流側排気浄化触媒５２を通過した後の排気ガスの空燃比がストイキないしリッチであるか、又はリーンであるかを検出するＯ_２センサ５６が配設されている。

上記エンジン１は、その排気ガスの一部が排気通路４０から吸気通路３０に還流されるように、ＥＧＲ通路６０を備えている。このＥＧＲ通路６０は、排気通路４０における第１通路４１と第２通路４２との分岐部の上流側部分と、吸気通路３０におけるサージタンク３４よりも下流側の各独立通路とを接続する。ＥＧＲ通路６０には、内部を通過する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６１と、ＥＧＲ通路６０による排気ガスの還流量を調節するためのＥＧＲバルブ６２とが配設されている。

また、エンジン１は、燃焼室６から漏れ出たブローバイガスを吸気通路３０に戻すための第１及び第２ベンチレーションホース６５，６６を備えている。第１ベンチレーションホース６５は、シリンダブロック２の下部（クランクケース）とサージタンク３４とを接続し、第２ベンチレーションホース６６は、シリンダヘッド４の上部と吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とコンプレッサ５０ａとの間の部分とを接続している。

上記燃料タンク２２は、接続管７１を介して、内部に活性炭等の吸着剤を収容したキャニスタ７０と接続されており、燃料タンク２３内で蒸発した蒸発燃料が、接続管７１を介してキャニスタ７０へと流れて、該キャニスタ７０（吸着剤）にトラップされる。キャニスタ７０の内部は、外気連通管７２を介して外気と連通されている。

上記キャニスタ７０は、パージ管７３（パージライン）を介して、吸気通路３０と接続されている。本実施形態では、パージ管７３の吸気通路３０側の端部は、吸気通路３０におけるコンプレッサ５０ａの下流側部分であるサージタンク３４に接続されている。

パージ管７３には、パージバルブ７５が設けられている。このパージバルブ７５が開状態にありかつサージタンク３４内の圧力が負圧である（つまり、ターボ過給機５０のコンプレッサ５０ａにより吸入空気が過給されていない）ときに、外気連通管５２内に外気（空気）が導入され、この空気の流れによって、上記キャニスタ７０にトラップされている蒸発燃料が該キャニスタ７０から脱離して、該脱離した蒸発燃料が上記空気と共にパージガスとしてサージタンク３４に供給される（パージが実行される）。サージタンク３４（吸気通路３０）へのパージガスの供給流量（又は供給量）は、パージバルブ７５の開度と、サージタンク３４内の圧力（圧力センサ３５による検出圧力）と大気圧（後述の大気圧センサ９１による検出圧力）との差圧Ｐｄと、で決まる。

図２に示すように、スロットルバルブ３７（詳しくは、駆動モータ３７ａ）、インジェクタ１８、点火プラグ１９，パージバルブ７５、流速変更バルブ４３、ウエストゲートバルブ４７（詳しくは、駆動モータ４７ａ）、ＥＧＲバルブ６２及びエアバイパスバルブ３９は、制御装置１００によって、その作動が制御される。制御装置１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納する記憶部９０と、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている（記憶部９０のみ、図２に示す）。

制御装置１００には、エアフローセンサ３２、スロットル開度センサ３７ｂ、エンジン１が搭載された車両の乗員によるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ９２、リニアＯ_２センサ５５、Ｏ_２センサ５６、圧力センサ３５、エンジン回転数センサ９等の各種センサの出力値の信号が入力される。本実施形態では、制御装置１００には、大気圧を検出する大気圧センサ９１が内蔵されている。制御装置１００は、各種センサの出力値に基づいて、上記バルブ等の作動を制御する。特に、インジェクタ１８の作動制御（燃料噴射制御）は、制御装置１００内の燃料噴射制御部１００ａ（燃料噴射制御手段）により行われ、点火プラグ１９の作動制御は、制御装置１００内の点火制御部１００ｂにより行われ、パージバルブ７５の作動制御（開度制御、つまりサージタンク３４へのパージガスの供給流量の制御）は、制御装置１００内のパージバルブ制御部１００ｃにより行われる。尚、パージバルブ制御部１００ｃによるパージバルブ７５の作動制御は、パージバルブ７５への制御信号のデューティ比の制御（パージバルブ７５のデューティ制御）によって行われる。

また、制御装置１００内には、後に詳細に説明する、蒸発燃料供給量推定部１００ｄ（蒸発燃料供給量推定手段）、及び、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅ（気筒内流入蒸発燃料推定手段）がさらに設けられている。

上記パージバルブ制御部１００ｃは、エンジン１の運転状態に応じてパージバルブ７５の作動（サージタンク３４へのパージガスの供給流量）を制御する。本実施形態では、パージ管７３（パージライン）、パージバルブ７５、及び、パージバルブ制御部１００ｃが、上記パージガスをエンジン１の吸気通路３０に供給するパージを実行するパージ実行手段を構成することになる。

例えば、本実施形態では、エンジン１の運転状態が、ターボ過給機５０を作動して吸入空気を過給する運転状態にあるときには、サージタンク３４内の圧力が負圧にならないので、パージバルブ制御部１００ｃは、パージバルブ７５を全閉とし、エンジン１の運転状態が、ターボ過給機５０を作動させない運転状態にあるときに、上記パージを実行する。

エンジン１の通常運転時におけるパージの実行時に、不図示の蒸発燃料濃度推定部が、リニアＯ_２センサ５５の出力値による空燃比のフィードバック補正量に基づいて、上記パージガス中の蒸発燃料の濃度を推定学習して、その蒸発燃料の濃度の学習値を記憶部９０に記憶（更新）する。燃料噴射制御部１００ａは、上記フィードバック補正量、上記学習値、及び気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅの出力値に応じて燃料噴射量を補正する。

すなわち、吸気通路３０のサージタンク３４にパージガス（蒸発燃料）が供給されることによる燃焼室６内の空燃比のずれが、リニアＯ_２センサ５５により検出される。そして、燃料噴射制御部１００ａは、その検出値（出力値）に基づいて空燃比（つまり燃料噴射量）をフィードバック補正するとともに、蒸発燃料の濃度の学習値に応じた燃料噴射量の補正によって、そのフィードバック補正の応答遅れを補う。さらに、後述するように、燃料噴射制御部１００ａは、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅによって推定された気筒２内に流入する蒸発燃料の変化を考慮して目標となる燃料噴射量を設定し、インジェクタ１８による燃料の噴射を制御する。

蒸発燃料供給量推定部１００ｄは、上記パージの実行時に、サージタンク３４への上記蒸発燃料の供給量を推定する。

具体的には、先ず、上記減速燃料カット時における上記パージの実行時の目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を算出する。例えば、上記学習値と上記目標Ａ／Ｆとの関係をマップにして予め記憶部９０に記憶しておき、このマップを用いて、上記学習値から目標Ａ／Ｆを算出する。

また、上記学習値より、パージガス全体に対する蒸発燃料の質量比ｒａを算出する。さらに、上記パージの実行時に、燃焼室６内に吸入されかつ排気通路４０に排出される全空気質量ｑａを、エアフローセンサ３２の出力値と、上記質量比ｒａと、リニアＯ_２センサ５５の出力値とに基づいて算出する。

燃焼室６内の蒸発燃料の質量（パージガス中の蒸発燃料の質量と同じ）をｇｇａｓとすると、
目標Ａ／Ｆ＝ｑａ／ｇｇａｓ
という関係より、
ｇｇａｓ＝ｑａ／（目標Ａ／Ｆ）
となり、この式に、上記算出した目標Ａ／Ｆ及び全空気質量ｑａを代入して、燃焼室６内の蒸発燃料の質量ｇｇａｓを算出する。

また、パージガス中の空気の質量をｇａｉｒとすると、
（１−ｒａ）：ｒａ＝ｇａｉｒ：ｇｇａｓより、
ｇａｉｒ＝ｇｇａｓ・（１−ｒａ）／ｒａ
となり、この式より、パージガス中の空気の質量ｇａｉｒを算出する。

パージガスにおける蒸発燃料と空気とのトータル質量をｇｐｒｇとすると、
ｇｐｒｇ＝ｇｇａｓ＋ｇａｉｒ
となり、これを体積に置き換えたパージガス体積ｑｐｒｇは、パージガスの密度をｃｐとして、
ｑｐｒｇ＝ｇｐｒｇ×ｃｐ
となる。このパージガス体積ｑｐｒｇは、過渡変化後の定常状態において気筒２内に導入されている蒸発燃料の供給量に相当する。尚、パージガスの密度ｃｐは、パージガス全体に対する蒸発燃料の質量比ｒａに対応した値が、予め記憶部９０に記憶されている。

パージバルブ７５の開度は、上記パージガス体積ｑｐｒｇと上記差圧Ｐｄとに基づいて決定することができる。

蒸発燃料供給量推定部１００ｄは、上記パージガス体積ｑｐｒｇと上記差圧Ｐｄとに基づいて決定した上記パージバルブ７５の開度と、上記学習値とに基づいて、上記パージの実行時の、サージタンク３４への蒸発燃料の供給量を推定する。

気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅは、サージタンク３４に導入されて気筒２内に流入するパージガスを推定する。上述したように、サージタンク３４に導入されたパージガスは吸気マニホールド３３内を層流（ポアズイユ流れ）となって流れ、パージガス分布は先端部分が伸びるような形になる。つまり、パージガス導入後は、輸送遅れ時間が経過したのち、先端部分から気筒内に流入し、その後、一定のパージガスが気筒内に入るようになる。そこで、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅは、パージガスがサージタンク３４に導入されて気筒２内に流入するまでのパージガスの輸送遅れ時間、及び気筒２内に流入するパージガスの濃度分布変化を考慮して気筒２内に流入するパージガスを推定する。

図３は、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅの内部処理（気筒内流入蒸発燃料推定の処理）を示すブロック図である。サージタンク３４〜吸気マニホールド３３〜吸気ポート１２を一つの吸気管と考えて吸気管設計諸元２０１及び流路調整係数２０２から吸気管内ガス流路体積２０３が計算される。吸気管設計諸元２０１は、例えば、吸気管としてのサージタンク３４の長さ、吸気マニホールド３３の長さ、吸気ポート１２の長さ、吸気マニホールド３３の内径等である。吸気マニホールド３３及び吸気ポート１２の長さについては、複数個の吸気マニホールド３３及び吸気ポート１２を直列配管したときの長さとする。これら吸気管設計諸元２０１から得られる吸気管の内容積に流路調整係数２０２を乗じることで吸気管内ガス流路体積２０３が計算される。尚、吸気管内ガス流路体積２０３はエンジン１の固有値であるため、都度計算せずに予め計算して記憶部９０に記憶しておくとよい。

また、エンジン排気量２０４、エンジン回転数２０５、吸気弁タイミング（吸気弁１４の開タイミング）２０６、及びスロットル開度（スロットルバルブ３７の開度）２０７から単位時間当たりに気筒２内に流入する空気量である気筒内流入空気量２０８が計算される。気筒内流入空気量２０８は、エンジン回転数２０５やスロットル開度２０７に応じて変化するため、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅは、気筒内流入空気量２０８を都度計算する。

そして、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅは、吸気管内ガス流路体積２０３を気筒内流入空気量２０８で除算して流路体積処理時間２０９を算出する。この流路体積処理時間２０９が、パージガスがサージタンク３４に導入されてその先端部分が気筒２内に流入するまでの輸送遅れ時間に相当する。気筒内流入空気量２０８が多いほど流路体積処理時間２０９は短くなる。

気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅ（蒸発燃料輸送遅れ処理ブロック２１１）は、蒸発燃料供給量推定値２１０に流路体積処理時間２０９を適用して蒸発燃料の供給に輸送遅れ時間を反映させる。蒸発燃料供給量推定値２１０は、蒸発燃料供給量推定部１００ｄによって推定された上記パージガス体積ｑｐｒｇ、すなわち、蒸発燃料供給量推定部１００ｄの出力値である。具体的には、蒸発燃料輸送遅れ処理ブロック２１１において、流路体積処理時間２０９を内部クロック信号のカウント数に変換し、蒸発燃料供給量推定部１００ｄの出力値の立ち上がりを当該カウント数だけ遅延させることで蒸発燃料の供給に輸送遅れ時間を反映させる。

さらに、蒸発燃料供給量推定部１００ｄの出力値の立ち上がりは直線的であるのに対して、実際に気筒２内に流入するパージガスはテーパー状になるため、蒸発燃料供給量推定部１００ｄの出力値の立ち上がり変化になまし処理が必要である。気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅはそのようななまし処理を行う。

具体的には、蒸発燃料変化なまし処理ブロック２１２において、蒸発燃料輸送遅れ処理ブロック２１１による輸送遅れ処理後の出力値に対して、２次フィルタリングにより、その立ち上がり変化をなます。そして、なまし処理後の信号を、気筒内流入蒸発燃料推定値として出力する。

より好ましくは、気筒内流入空気量２０８に応じてフィルタリング特性を変更させるとよい。具体的には、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅは、気筒内流入空気量２０８が多いほど蒸発燃料供給量推定部１００ｄの出力値の立ち上がり変化がより急峻になるようにフィルタリング特性を線形に変化させる。

図４は、気筒内流入空気量２０８が少ない場合の気筒内流入蒸発燃料の実測値及び推定値を示すグラフである。図５は、気筒内流入空気量２０８が多い場合の気筒内流入蒸発燃料の実測値及び推定値を示すグラフである。両グラフから分かるように、気筒内流入空気量２０８が多いほど、気筒２内へのパージガスの輸送遅れ時間が短くなるとともにパージガスの供給量の変化が急峻になる。そして、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅによって推定された気筒２内に流入する蒸発燃料推定値は、実測値によく追従している。

次に、燃料噴射制御部１００ａによる燃料噴射制御について、図６のフローチャートにより説明する。

最初のステップＳ１で、気筒２内への吸気の充填量を読み込み、次のステップＳ２で、気筒内流入蒸発燃料推定値を読み込む。この気筒内流入蒸発燃料推定値は、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅの出力値である。

次のステップＳ３で、ステップＳ１で読み込んだ充填量と、ステップＳ２で読み込んだ気筒内流入蒸発燃料推定値に基づいて、目標となる燃料噴射量を設定する。そして、次のステップＳ４で、目標燃料噴射量となるようにインジェクタ１８による燃料の噴射を制御し、しかる後にリターンする。

以上のように、本実施形態では、蒸発燃料供給量推定部１００ｄが蒸発燃料の供給量を推定し、気筒内流入蒸発燃料推定部１００ｅがその推定された蒸発燃料の供給量の変化の開始タイミングを、短時間当たりに気筒２内に流入する空気量に応じて遅らせるとともに該蒸発燃料の供給量の変化をなまして、気筒２内に流入する蒸発燃料を推定するので、パージガス導入後の過渡時においてもより正確に気筒２内に流入するパージガス量を推定して燃料の噴射制御を行うことができ、エミッションを向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、エンジン１が過給機付きエンジンであるとしたが、過給機を有しないエンジンであってもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ エンジン
２ 気筒
１８ インジェクタ
３０ 吸気通路
７０ キャニスタ
７３ パージ管（パージライン）（パージ実行手段）
７５ パージバルブ（パージ実行手段）
１００ 制御装置
１００ａ 燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）
１００ｄ 蒸発燃料供給量推定部（蒸発燃料供給量推定手段）
１００ｅ 気筒内流入蒸発燃料推定部（気筒内流入蒸発燃料推定手段）

Claims (4)

1. キャニスタから脱離させた蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路に供給可能に構成されたエンジンの制御装置であって、
   上記パージガスを上記エンジンの吸気通路に供給するパージを実行するパージ実行手段と、
   上記パージ実行手段による上記パージの実行時に、過渡変化後の定常状態において上記エンジンの気筒内に導入されている上記蒸発燃料の供給量を推定する蒸発燃料供給量推定手段と、
   上記エンジンの排気量、上記エンジンの回転数、上記気筒の吸気ポートの燃焼室側の開口を開閉する吸気弁の開タイミング、及び上記気筒の燃焼室への吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度から単位時間当たりに上記気筒内に流入する空気量である気筒内流入空気量を算出し、予め計算して記憶部に記憶している吸気管内ガス流路体積を上記気筒内流入空気量で除算して流路体積処理時間を算出し、上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化の開始タイミングを上記流路体積処理時間に応じて遅らせるとともに該出力値の変化をなますように該出力値を補正して、上記気筒内に流入する蒸発燃料を推定する気筒内流入蒸発燃料推定手段と、
   上記気筒内流入蒸発燃料推定手段の出力値に基づいて、インジェクタにより噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの制御装置において、
   上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、上記気筒内に流入する空気量が多いほど上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化の開始タイミングの遅延量を小さくするように該出力値を補正するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジンの制御装置において、
   上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、上記気筒内に流入する空気量が多いほど上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化を急峻にするように該出力値を補正するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置において、
   上記気筒内流入蒸発燃料推定手段は、２次フィルタリングにより上記蒸発燃料供給量推定手段の出力値の変化をなますように該出力値を補正するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。

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