JP6869150B2 - 過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、詳しくは、過給気の流れで負圧を発生させるエジェクタによってキャニスタ内の蒸発燃料をコンプレッサの上流側の吸気管にパージさせる経路を有する蒸発燃料処理装置に関する。

特許文献１には、キャニスタと過給機のコンプレッサの上流側の吸気通路とを接続する蒸発燃料通路と、当該蒸発燃料通路に設けられコンプレッサ上流側と下流側との差圧を利用してキャニスタから蒸発燃料をパージするエジェクタと、を有する蒸発燃料処理装置が開示されている。

特開２０１６−１７６３９０号公報

蒸発燃料処理装置が、スロットル弁の下流側の吸気管内にキャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる経路と、過給気の流れで負圧を発生させるエジェクタによってキャニスタ内の蒸発燃料をコンプレッサの上流側の吸気管にパージさせる経路とを備える場合、いずれの経路でパージが実施される場合であってもパージ流量を精度良く制御しないと、内燃機関の運転性や排気性状が低下する可能性があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、いずれの経路でパージが実施される場合であってもパージ流量を精度良く制御できる、過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することにある。

本発明に係る過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、その一態様において、燃料タンクにて発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、スロットル弁の下流側の吸気管内に発生する負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第１パージ経路と、コンプレッサの下流側の吸気管から前記コンプレッサの上流側の吸気管に流れる過給気によって負圧を発生させるエジェクタを備え、前記エジェクタが発生させた負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第２パージ経路と、前記キャニスタからのパージ流量を調整するパージ制御弁と、前記パージ制御弁を制御特性データに応じて制御する制御ユニットと、を有し、前記制御ユニットは、前記制御特性データとして、前記第１パージ経路用の第１制御特性データと、前記第１制御特性データとは異なる前記第２パージ経路用の第２制御特性データとを備え、パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、前記制御特性データを、前記第１制御特性データと前記第２制御特性データとに切替え、パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、パージ経路の切替わりポイントを基準とする増量期間だけ前記内燃機関への燃料噴射量を増量する。
また、過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、その一態様において、燃料タンクにて発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、スロットル弁の下流側の吸気管内に発生する負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第１パージ経路と、コンプレッサの下流側の吸気管から前記コンプレッサの上流側の吸気管に流れる過給気によって負圧を発生させるエジェクタを備え、前記エジェクタが発生させた負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第２パージ経路と、前記キャニスタからのパージ流量を調整するパージ制御弁と、前記パージ制御弁を制御特性データに応じて制御する制御ユニットと、を有し、前記制御ユニットは、パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、前記パージ制御弁の制御に用いる制御特性データを、前記第１パージ経路に適した第１制御特性データと前記第２パージ経路に適した第２制御特性データとに切替え、前記パージ制御弁を蒸発燃料濃度の推定値に基づき制御し、前記パージ制御弁の制御に用いる蒸発燃料濃度の推定値の更新を、パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに制限する。

上記発明によると、第１パージ経路と第２パージ経路とのいずれでパージされる場合であっても、パージ流量を精度良く制御することが可能になり、パージ経路が切替わっても内燃機関の運転性や排気性状が低下することを抑制できる。

本発明の実施形態における内燃機関のシステム構成図である。 本発明の実施形態における吸気管圧力とエジェクタ発生圧との相関を示す線図である。 本発明の実施形態における吸気管圧力とパージ流量との相関を示す線図である。 本発明の実施形態におけるパージ制御弁の駆動制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの空燃比変化を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの空燃比変化を抑制するための燃料増量補正を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの燃料増量補正を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの濃度推定値の変化を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの濃度推定値の更新制限を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるパージ経路が切替わるときの濃度推定値の更新制限処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、蒸発燃料処理装置を備える過給機付内燃機関の一態様を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、過給機としてのターボチャージャ２、及び、蒸発燃料処理装置３を備えて車両に搭載される。
内燃機関１の吸気管４には、上流側から、ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａ、インタークーラ５、スロットル弁６が順に設けられている。

ターボチャージャ２は、コンプレッサ２ａと図示を省略したタービンとで構成され、排気管を流れる排気ガスによってタービンを回転させることで、タービンと同軸に設けたコンプレッサ２ａが回転し、コンプレッサ２ａが吸気管４を流れる吸気を圧縮（過給）して内燃機関１に供給する。
なお、ターボチャージャ２は過給機の一例であり、内燃機関１は、クランク軸から取り出した動力によってコンプレッサを駆動する過給機であるスーパーチャージャを備えることができる。

インタークーラ５は、コンプレッサ２ａによって圧縮（過給）された吸気（過給気）を冷却する。
スロットル弁６は、吸気管４の開口面積を調整することで、内燃機関１に吸入される吸気量を調節する。

蒸発燃料処理装置３は、燃料タンク７内で発生した蒸発燃料を内燃機関１の吸気管４にパージする装置である。
キャニスタ８は、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な活性炭などの吸着材をケース内に充填した装置である。

キャニスタ８と燃料タンク７とは蒸発燃料配管９を介して連通され、燃料タンク７内で発生した蒸発燃料は、蒸発燃料配管９を通ってキャニスタ８に達し、キャニスタ８の吸着材に吸着される。
また、キャニスタ８は、大気開放管１０を介して大気に開放されている。
更に、キャニスタ８は、第１パージ配管１１を介してスロットル弁６下流の吸気管４に接続されている。

第１パージ配管１１には、キャニスタ８側から順に、パージ制御弁１２、第１逆止弁１３が設けられている。
パージ制御弁１２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４が出力する電気信号によって開閉制御（開度制御）される電磁弁である。

電子制御ユニット１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成され、例えばパージ制御弁１２の通電をＰＷＭ制御によって制御することで、パージ制御弁１２の開度を制御し、パージ流量を調整する。
第１逆止弁１３は、前後差圧に応じて開閉する機械式弁であり、スロットル弁６下流の吸気管４内の圧力である吸気管圧力ＩＰが負圧になって弁体に吸引力が作用すると開弁する。
上記の第１逆止弁１３を備えた第１パージ配管１１が第１パージ経路２１を構成する。

また、コンプレッサ２ａの下流側の吸気管４とコンプレッサ２ａの上流側の吸気管４とを連通させる還流配管１５が設けられている。
還流配管１５の途中にはノズル部１５ａが設けられ、ノズル部１５ａの下流側の還流配管１５と、パージ制御弁１２と第１逆止弁１３との間の第１パージ配管１１とが、第２パージ配管１６を介して連通されている。

ノズル部１５ａは、コンプレッサ２ａの上流側に向けて徐々に内径が狭まり、コンプレッサ２ａの下流側の吸気管４からコンプレッサ２ａの上流側の吸気管４に流れる過給気を加速させる。
そして、ノズル部１５ａから噴射される高速の空気（過給気）の流れによって第２パージ配管１６に負の静圧が生じ、係る静圧によって過給気の流れに第２パージ配管１６内の空気が引き込まれ、過給気と第２パージ配管１６内の空気とはコンプレッサ２ａの上流側に排出される。

つまり、ノズル部１５ａと、ノズル部１５ａの下流側に連通される第２パージ配管１６とによってエジェクタ１７が構成され、エジェクタ１７が発生する負圧によってキャニスタ８から蒸発燃料がパージされる。
第２パージ配管１６の途中には、第２逆止弁１８が設けられている。

第２逆止弁１８は、第１逆止弁１３と同様に、前後差圧に応じて開閉する機械式弁であり、エジェクタ１７が発生する圧力が負圧になって弁体に吸引力が作用すると開弁する。
上記の第２逆止弁１８を備えた第２パージ配管１６、及び、エジェクタ１７（還流配管１５）が、第２パージ経路２２を構成する。

そして、キャニスタ８の吸着材に吸着された蒸発燃料は、吸気管負圧又はエジェクタ１７で発生する負圧によって、大気開放管１０を介してキャニスタ８内に導入された空気とともに吸着材から脱離された後、第１パージ配管１１（第１パージ経路２１）又は第２パージ配管１６（第２パージ経路２２）を介して吸気管４にパージされる。

つまり、第１逆止弁１３が開弁する場合、キャニスタ８の吸着材に吸着された蒸発燃料は、第１パージ配管１１（第１パージ経路２１）を介してスロットル弁６下流の吸気管４内にパージされ、第２逆止弁１８が開弁する場合、キャニスタ８の吸着材に吸着された蒸発燃料は、第２パージ配管１６を介してコンプレッサ２ａ上流の吸気管４内にパージされる。
ここで、スロットル弁６下流の吸気管４内の圧力である吸気管圧力ＩＰは、内燃機関１の負荷の増大に応じて上昇して負圧から正圧に切替わる一方、エジェクタ１７は、内燃機関１の負荷（過給圧）の増大に応じてより大きな負圧を発生することになる。

また、蒸発燃料処理装置３においては、第１逆止弁１３に作用する吸引力が第２逆止弁１８に作用する吸引力よりも大きいとき、換言すれば、吸気管圧力ＩＰがエジェクタ１７の発生圧力よりも低いときに、第１逆止弁１３が開弁し第２逆止弁１８が閉弁し、第２逆止弁１８に作用する吸引力が第１逆止弁１３に作用する吸引力よりも大きいとき、換言すれば、エジェクタ１７の発生圧力が吸気管圧力ＩＰよりも低いときに、第１逆止弁１３が閉弁し第２逆止弁１８が開弁する。
このため、蒸発燃料処理装置３では、内燃機関１の負荷（吸気管圧力ＩＰ）の増加に応じて、第１パージ経路２１を介してパージされる状態から第２パージ経路２２を介してパージされる状態に切替わることになる。

図２は、エジェクタ１７が発生する圧力ＥＮＰと、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰとの相関を示す線図である。
エジェクタ１７は、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰが大気圧に達する前から負圧を発生し、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰ（過給圧）が高くなるにしたがってより大きな負圧を発生する。

このため、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７が発生する圧力ＥＮＰとが一致する点が存在し、係る一致点ＩＰｓ（ＩＰｓ＜０）よりも吸気管圧力ＩＰが低いときに第１逆止弁１３が開弁し第２逆止弁１８が閉弁し、一致点ＩＰｓよりも吸気管圧力ＩＰが高いときに第１逆止弁１３が閉弁し第２逆止弁１８が開弁する。

図３は、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰと、各パージ経路２１，２２でのパージ流量との相関を示す。
スロットル弁６下流の負圧を利用して蒸発燃料をパージさせる第１パージ経路２１では、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰが上昇変化し、パージ経路の切替え圧であるＩＰｓに近づくほどパージ流量は低下する。

スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰがＩＰｓにまで上昇すると、第１逆止弁１３が閉じ第２逆止弁１８が開き、第１パージ経路２１を介したパージが遮断され、代わりに第２パージ経路２２を介して蒸発燃料がパージされるようになる。そして、第２パージ経路２２によるパージ流量は、吸気管圧力ＩＰがＩＰｓから上昇するほど、つまり、過給圧が上昇して還流配管１５を介して還流される過給気が多くなりエジェクタ１７の発生負圧が大きくなるほど増加する。

電子制御ユニット１４は、内燃機関１の運転条件を検出する各種センサの検出信号に基づき、パージ制御弁１２の開度、及び、燃料噴射弁１９による燃料噴射量を制御する。
各種センサとして、コンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰ（大気圧）を検出する第１圧力センサ３１、コンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰを検出する第２圧力センサ３２、スロットル弁６下流の吸気管４内の圧力である吸気管圧力ＩＰを検出する第３圧力センサ３３、内燃機関１の吸入空気量ＱＡを検出するエアフローセンサ３４、内燃機関１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ３５、内燃機関１の吸気温度ＩＡＴを検出する吸気温度センサ３６、内燃機関１の排気中の酸素濃度に基づき内燃機関１の空燃比ＡＦＲを検出する空燃比センサ３７などが、内燃機関１に設けられている。

ここで、電子制御ユニット１４は、空燃比センサ３７が検出する空燃比ＡＦＲと目標空燃比とを比較し、空燃比センサ３７が検出する空燃比ＡＦＲを目標空燃比に近づけるように、燃料噴射弁１９による燃料噴射量を補正するための空燃比補正係数AFHOSを演算する。
そして、電子制御ユニット１４は、パージ制御として、空燃比補正係数AFHOSに基づき蒸発燃料濃度の推定値を求め、蒸発燃料濃度の推定値などに基づき制御パージ率を設定し、制御パージ率とパージ制御弁１２の全開状態でのパージ率である最大パージ率とから、パージ制御弁１２のＰＷＭ制御における駆動デューティを算出する。

図４のフローチャートは、電子制御ユニット１４によるパージ制御弁１２の制御処理を示す。
図４のフローチャートに示す制御処理は、パージが第１パージ経路２１と第２パージ経路２２とのいずれによって実施されるかを各パージ経路の吸引力を比較して検出する処理（ステップ）と、パージ制御弁１２の制御に用いる制御特性データを、パージ経路に応じて第１パージ経路２１に適した第１制御特性データと第２パージ経路２２に適した第２制御特性データとに切替える処理（ステップ）とを含む。

電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０１で、第３圧力センサ３３の検出信号に基づき、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰを算出する。
また、電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０２で、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを算出する。

電子制御ユニット１４は、第１圧力センサ３１の検出信号に基づきコンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰを算出し、第２圧力センサ３２の検出信号に基づきコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰを算出し、コンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰとコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰとの差（コンプレッサ２ａの前後差圧）に基づき、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを算出することができる。

また、電子制御ユニット１４は、内燃機関１の負荷及び回転速度、吸気温度ＩＡＴなどからコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰを推定し、大気圧の推定値又は検出値をコンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰとし、これらに基づきエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを求めることができる。
次いで、電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０３で、パージが第１パージ経路２１を介して実施される状態であるか否かを判断する。

電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０３で、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとを比較し、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰがスロットル弁６下流の吸気管４内の圧力ＩＰ以下である場合、パージが第２パージ経路２２を介して行われると判断し、逆に、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰがエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰよりも低い場合、パージが第１パージ経路２１を介して行われると判断する。

第１パージ経路２１を介してパージされる場合、電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０４に進み、パージ制御弁１２の制御に用いる制御特性データとして、第１パージ経路２１用として記憶されている制御特性データを選択する。
第１パージ経路２１用の制御特性データとは、第１パージ経路２１を介してパージされる状態、つまり、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰによる吸引力がキャニスタ８に作用して蒸発燃料がパージされる状態に適した制御特性データであり、予め実験やシミュレーションによって適合され、電子制御ユニット１４のメモリに格納されている。

一方、第２パージ経路２２を介してパージされる場合、電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０５に進み、パージ制御弁１２の制御に用いる制御特性データとして、第２パージ経路２２用として記憶されている制御特性データを選択する。
第２パージ経路２２用の制御特性データとは、第２パージ経路２２を介してパージされる状態、つまり、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰによる吸引力がキャニスタ８に作用して蒸発燃料がパージされる状態に適した制御特性データであり、予め実験やシミュレーションによって適合され、電子制御ユニット１４のメモリに格納されている。
電子制御ユニット１４は、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５で制御特性データの選択を行った後、ステップＳ１０６に進み、選択した制御特性データを用いて駆動デューティを算出し、算出した駆動デューティでパージ制御弁１２をＰＷＭ制御する。

上記の制御特性データとは、図４中に示したように、例えば、駆動条件（パージ流量及び吸引負圧）と駆動デューティとの相関を示すデータである。
また、制御特性データには、大気圧と吸引負圧との差圧及びバッテリ電圧（電源電圧）に対する無効分デューティの相関を示すデータ、大気圧と吸引負圧との差圧及び機関回転速度に対する最大パージ流量の相関を示すデータ、空燃比補正係数AFHOSから蒸発燃料濃度の推定値を求めるときに用いる係数（パージ経路に応じたフィルタ切替えを含む）、蒸発燃料濃度の推定値から燃料補正量を求めるときに用いる係数（パージ経路に応じたフィルタ切替えを含む）などが含まれる。

つまり、第１パージ経路２１でパージされる場合と第２パージ経路２２でパージされる場合とで適正値が異なる制御特性データが、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５で選択される制御特性データである。
電子制御ユニット１４は、第１パージ経路２１でパージされる場合と第２パージ経路２２でパージされる場合とのそれぞれで適切な制御特性データに切替えるから、いずれのパージ経路でパージが実施される場合であってもパージ流量を精度良く制御でき、パージ経路の切替えによって内燃機関１の運転性や排気性状が低下することを抑制できる。

電子制御ユニット１４は、上記のようにしてパージ経路に応じた制御特性データの切替え処理を行うとともに、パージ経路が切替わるときに蒸発燃料のシリンダ内への流入が一時的に途絶えて空燃比がリーン化することを抑制するための燃料増量補正を実施することができる。

図５のタイムチャートは、パージ経路が切替わるときに空燃比の変動が発生することを説明するための図である。
図５において、アクセル開度の上昇に伴ってスロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰが上昇し、吸気管圧力ＩＰがＩＰｓ以上になると、第１逆止弁１３が閉じて代わりに第２逆止弁１８に開き、パージ経路が第１パージ経路２１から第２パージ経路２２に切替わる。

このようにしてパージ経路が切替わるときに、蒸発燃料が切替わり後のパージ経路を介して内燃機関１のシリンダ内に流入するようになるまでには遅れが生じ、係る遅れ期間で空燃比が過渡的にリーン化し、係る空燃比のリーン化によって内燃機関１の回転変動（ショック）が発生することがある。
そこで、電子制御ユニット１４は、パージ経路の切替わりに伴いシリンダ内への蒸発燃料の流入が一時的に途絶えるときに、燃料噴射弁１９による燃料噴射量を増量補正することで、空燃比が過渡的にリーン化することを抑制する。

なお、図５は、第１パージ経路２１から第２パージ経路２２に切替わるとき（内燃機関１の加速時）の空燃比変動を示すが、第２パージ経路２２から第１パージ経路２１に切替わるとき（内燃機関１の減速時）にも、切替わり後の第１パージ経路２１を介して内燃機関１のシリンダ内に流入するようになるまでの遅れ期間で空燃比のリーン化が発生する。

図６のタイムチャートは、電子制御ユニット１４が、パージ経路が切替わるときに燃料噴射量の増量補正処理を実施する場合における、燃料補正量、空燃比、回転変動の様子を示す。
電子制御ユニット１４は、パージ経路の切替わりポイントを基準として所定時間だけ燃料噴射量を増量補正する。これにより、シリンダ内への蒸発燃料の流入が一時的に途絶えるときに燃料噴射弁１９からの噴射量が増えることになり、シリンダ内への蒸発燃料の流入が減る分が燃料噴射弁１９からの燃料噴射量の増量で相殺されて空燃比のリーン化が抑制され、リーン化による回転変動（ショック）の発生が抑止される。

上記の燃料増量補正において、電子制御ユニット１４は、スロットル弁６下流の吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰに基づき増量開始タイミングを検出し、増量期間及び／又は増量補正量（増量量）を、差ΔＮＰの変化速度に基づき可変に設定することができる。
つまり、電子制御ユニット１４は、差ΔＮＰが閾値以下になった時点、換言すれば、パージ経路の切替わりポイント又は切替わりポイント近傍になった時点から燃料増量を開始し、差ΔＮＰの変化速度が遅い（速い）ほど長い（短い）増量期間を設定し、差ΔＮＰの変化速度が遅い（速い）ほど増量量を多く（少なく）することができる。

差ΔＮＰの変化速度が速い場合は、切替わり後の第１パージ経路２１を介して内燃機関１のシリンダ内に流入するようになるまでの遅れ期間が短く、空燃比のリーン化が抑制されるため、電子制御ユニット１４は、差ΔＮＰの変化速度が遅い場合よりも増量期間を短く増量量を少なくすることで、燃料増量が過剰になることを抑制する。
したがって、電子制御ユニット１４は、増量期間及び／又は増量補正量（増量量）を差ΔＮＰの変化速度に基づき可変に設定することで、内燃機関１の負荷が急に変化する場合と緩やかに変化する場合との双方で、パージ経路が切替わるときに空燃比変動が発生することを抑制できる。

なお、電子制御ユニット１４は、第１パージ経路２１から第２パージ経路２２に切替わるとき（内燃機関１の加速時）に燃料増量処理を実行し、第２パージ経路２２から第１パージ経路２１に切替わるとき（内燃機関１の減速時）には燃料増量処理を実行しない設定にできる。

図７のフローチャートは、パージ経路が切替わるときに電子制御ユニット１４が実施する燃料増量処理を示す。
電子制御ユニット１４は、ステップＳ２０１で、パージ率や空燃比補正係数AFHOSに基づき蒸発燃料濃度を推定する。

次いで、電子制御ユニット１４は、ステップＳ２０２で、第３圧力センサ３３の検出信号に基づき、スロットル弁６下流の吸気管４内の吸気管圧力ＩＰを算出する。
更に、電子制御ユニット１４は、ステップＳ２０３で、コンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰとコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰとの差に基づき、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを算出する。

そして、電子制御ユニット１４は、ステップＳ２０４で、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰ（差ΔＮＰの絶対値）が所定値以下になったか否かを判断する。
電子制御ユニット１４は、例えば、第１パージ経路２１を介してパージが行われている状態で、吸気管圧力ＩＰが大気圧に向けて上昇変化してエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰに近づいたか否かをステップＳ２０４で検出することで、第１パージ経路２１から第２パージ経路２２への切替えが行われる条件であるか否かを検出する。

吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰが所定値以下になると、換言すれば、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとが近似する切替えポイント付近になると、電子制御ユニット１４は、ステップＳ２０５に進み、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰの所定時間内での変化量（差ΔＮＰの変化速度）を求める。
そして、電子制御ユニット１４は、次のステップＳ２０６で、蒸発燃料濃度の推定値及び差ΔＮＰの変化速度に基づき、燃料噴射量の増量量と増量期間との少なくとも一方を設定する。

なお、増量期間は、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰが所定値以下になったときを増量開始タイミングとし、増量補正を終了させるまでの時間又は積算機関回転数（積算噴射回数）として設定される。
ここで、電子制御ユニット１４は、蒸発燃料濃度の推定値が濃いほど、つまり、蒸発燃料の流入が途絶えることで空燃比がよりリーン化するときほど、増量量を多くし及び／又は増量期間を長く設定することができる。

また、差ΔＮＰの変化速度が遅いと蒸発燃料の流入が途絶える期間が長くなるため、電子制御ユニット１４は、差ΔＮＰの変化速度が遅いほど、増量量を多くし及び／又は増量期間を長く設定することができる。
なお、電子制御ユニット１４は、増量量と増量期間との一方を固定値とし、他方を蒸発燃料濃度の推定値及び差ΔＮＰの変化速度に基づき可変にすることができ、また、増量量と増量期間との双方を蒸発燃料濃度の推定値及び差ΔＮＰの変化速度に基づき可変にすることができる。更に、電子制御ユニット１４は、増量量を蒸発燃料濃度の推定値に応じて可変に設定するとともに、増量期間を差ΔＮＰの変化速度に応じて可変に設定することができる。

電子制御ユニット１４は、燃料噴射量の増量量と増量期間とを決定すると、ステップＳ２０７に進み、燃料噴射弁１９による燃料噴射量を増量量に基づき補正する処理を、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰが所定値以下になってから設定した増量期間だけ継続させる。
これにより、パージ経路が第１パージ経路２１と第２パージ経路２２との間で切替わるときに、蒸発燃料のシリンダ内への流入が一時的に途絶えても、内燃機関１の空燃比がリーン化することを抑制でき、リーン化による回転変動（ショック）の発生が抑止される。

ところで、第１パージ経路２１と第２パージ経路２２とを備えた蒸発燃料処理装置３では、切替わりポイント付近ではいずれのパージ経路についても吸引力が弱まり、キャニスタ８からの蒸発燃料の脱離量が減り、蒸発燃料濃度の推定値も減少することになる。
そして、切替わりポイント付近で濃度推定値が低下した状態で、空燃比学習などのために一時的にパージが停止されると、濃度推定値の更新が停止され、パージ停止直前の低い値を保持することになる。

ここで、パージ停止中にパージ経路が切替わり、切替わり後のパージ経路による吸引力が高まった状態でパージが再開されると、パージ制御弁１２はそれまで保持されていた低い濃度推定値に基づき制御されるのに対し、実際は多くの蒸発燃料が脱離して推定値よりも実濃度が高くなり、結果、パージ制御弁１２が過剰に開かれることになり、空燃比がリッチ化する。

図８は、パージ経路が第２パージ経路２２から第１パージ経路２１に切替わる内燃機関１の減速状態で、切替わりポイント付近の吸引力が最も低下する条件でパージが停止され、その後、第１パージ経路２１でパージされる状態でパージが再開されたときの空燃比変化を示す。
図８において、第２パージ経路２２によってパージされている状態で内燃機関１の負荷が低下すると、過給圧が弱まるにしたがってエジェクタ１７による吸引力が弱まってキャニスタ８からの蒸発燃料の脱離量が少なくなり、蒸発燃料濃度の推定値は低下することになり、パージ経路の切替わりポイントに近づくほど脱離量は低下する。

このようにして脱離量が最も低下する切替わりポイント付近で空燃比学習などのためにパージが停止されると、濃度推定値は停止直前の値に保持され、パージ再開時にはそれまで保持していた濃度推定値を初期値として濃度推定が再開され、濃度推定値に基づきパージ制御弁１２の駆動デューティが算出される。
ここで、濃度推定値の更新（パージ）を停止した時点は、切替わりポイント付近で蒸発燃料の吸引力が弱い状態であるため蒸発燃料濃度は低いが、パージ再開時には第１パージ経路２１を介してパージされ蒸発燃料の脱離量がパージ停止時よりも多いため、パージ停止中に保持されていた濃度推定値は実際の濃度よりも薄い値になってしまう。

電子制御ユニット１４は、この実際よりも薄い濃度推定値に基づきパージ制御弁１２の駆動デューティを算出することで、シリンダ内に流入する蒸発燃料を過剰に増やし、空燃比をリッチ化させ、係る空燃比のリッチ化によって回転変動（ショック）が発生する。
なお、電子制御ユニット１４は、パージ再開後に第１パージ経路２１を介した蒸発燃料の流入に因る空燃比のリッチ化を検知することで、蒸発燃料濃度の推定値を濃い側に修正し、係る推定値の更新に伴いパージ制御弁１２の開度を絞り、空燃比は目標付近に復帰することになる。
電子制御ユニット１４は、上記のような濃度推定値と実際濃度との乖離による空燃比の変動を抑制するために、第１パージ経路２１と第２パージ経路２２との間での切替わりポイント付近で蒸発燃料濃度の推定値の更新を制限する。

図９のタイムチャートは、電子制御ユニット１４が、パージ制御に用いる蒸発燃料濃度の推定値の更新をパージ経路の切替えポイント近傍で制限したときの濃度推定値の変化、空燃比の変化、パージ制御弁１２の駆動デューティの変化を例示する。
電子制御ユニット１４は、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰが、切替えポイントを含む保持領域から外れた状態から保持領域内になり、キャニスタ８からの蒸発燃料の脱離量が設定値を下回る条件になると、パージ制御に用いる蒸発燃料濃度の推定値の更新を停止（制限）する処理を実施する。

図９の例では、第２パージ経路２２を介してパージされている状態で内燃機関１の負荷が低下し、切替えポイント近傍になると、蒸発燃料濃度の推定値の更新が停止され、濃度推定値は前回値を保持するようになる。これにより、実際の濃度は切替えポイントに近づくにしたがって低下するのに対し、濃度推定値は、差ΔＮＰが保持領域内になる直前の値を保持することになる。
したがって、濃度推定値が保持されている間にパージが停止されても、パージが再開されるときには、少なくとも設定値を下回る濃度推定値を初期値としてパージ制御されることを抑止でき、パージ再開時に実濃度よりも推定濃度が低いことによる空燃比のリッチ化を抑制できる。

図１０のフローチャートは、電子制御ユニット１４が実施する、パージ経路が切替えられるときの濃度推定値の更新制限処理を示す。
電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０１で、第３圧力センサ３３の検出信号に基づき、吸気管圧力ＩＰを算出する。

次いで、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０２で、コンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰとコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰとの差に基づき、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを算出する。
そして、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０３で、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとの差ΔＮＰがマイナスの第１所定値以上でかつプラスの第２所定値以下で、第１所定値と第２所定値とで挟まれる濃度推定値の保持領域内であるか否かを判断する。

なお、上記の保持領域内にはパージ経路の切替えポイントが含まれ、差ΔＮＰが保持領域内である状態とは、切替えポイントの近傍領域であって、両パージ経路における吸引力（蒸発燃料の脱離量）が最も低くなる領域である。
ここで、差ΔＮＰが保持領域を外れている場合、つまり、切替えポイントから離れていて各パージ経路が設定以上の吸引力（脱離量）を発生させる場合、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０５に進み、パージ実施状態において蒸発燃料濃度の推定値を空燃比補正係数AFHOS及びパージ率から求めて更新する。

一方、差ΔＮＰが保持領域内である場合、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０４に進み、蒸発燃料濃度の推定値を更新することなく前回値に保持する。
これにより、差ΔＮＰが保持領域を外れている状態から保持領域内に推移するとき、電子制御ユニット１４は、差ΔＮＰが保持領域内になる直前に推定した蒸発燃料濃度を、差ΔＮＰが保持領域内である間において保持する。そして、差ΔＮＰが保持領域から外れると、電子制御ユニット１４は、蒸発燃料濃度の推定値の更新を再開する。

次いで、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０６で、パージを実施する許可条件が成立しているか否かを判断する。
電子制御ユニット１４は、例えば空燃比学習のためのパージ停止要求状態である場合、パージ許可条件が成立していないと判断する。

そして、パージ実施の許可条件が成立していない場合（例えば、空燃比学習のためのパージ停止要求状態である場合）、電子制御ユニット１４は、本ルーチンをそのまま終了させ、パージ制御弁１２を閉状態（非通電状態、駆動デューティ＝０％）に保持する。
一方、パージ実施の許可条件が成立している場合（例えば、空燃比学習のためのパージ停止要求状態でない場合）、電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０７に進み、吸気管圧力ＩＰとエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰとを比較して、第１パージ経路２１を介してパージが行われるか第２パージ経路２２を介してパージが行われるかを判断する。

電子制御ユニット１４は、第１パージ経路２１を介してパージが行われると判断すると、ステップＳ３０８に進み、パージ制御弁１２の制御に用いる制御特性データとして、第１パージ経路２１用として記憶されている制御特性データを選択する。
一方、電子制御ユニット１４は、第２パージ経路２２を介してパージが行われると判断すると、ステップＳ３０９に進み、パージ制御弁１２の制御に用いる制御特性データとして、第２パージ経路２２用として記憶されている制御特性データを選択する。
なお、上記ステップＳ３０８、ステップＳ３０９の処理内容は、前述のステップＳ１０４、ステップＳ１０５の処理内容と同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。

電子制御ユニット１４は、ステップＳ３０８又はステップＳ３０９で制御特性データを選択すると、次いでステップＳ３１０に進み、パージ経路に応じて選択した制御特性データを用いてパージ制御弁１２の駆動デューティを算出し、算出した駆動デューティでパージ制御弁１２をＰＷＭ制御する。
このように、電子制御ユニット１４は、切替えポイント近傍の保持領域内において、蒸発燃料濃度の推定値を保持するから、切替えポイント近傍で各パージ経路による吸引力が弱まり脱離量が減るときに、濃度推定値が追従して低下することが抑制される。したがって、保持領域内でパージが一時的に停止され吸引力が増加してからパージが再開されても、パージ再開時に実濃度と推定値との乖離を小さくでき、パージ再開時に空燃比がリッチ化することを抑制できる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、蒸発燃料のパージが第１パージ経路２１と第２パージ経路２２とのいずれで行われるかに基づくパージ制御弁１２の制御特性データの切替え処理を、基準の制御特性データをパージ経路に応じて補正する処理とすることができる。

また、パージ経路が第１パージ経路２１と第２パージ経路２２との間で切替わるときに蒸発燃料濃度の推定値の更新を制限する処理は、更新を停止する処理の他、濃度推定値の移動平均値をパージ制御に用いる処理や、前回値に対する最新値の偏差を設定値以下に制限する処理などとすることができる。

また、コンプレッサ２ａ上流側の吸気管４内の圧力ＵＣＰとコンプレッサ２ａ下流側の吸気管４内の圧力ＤＣＰとの差圧を検出する差圧センサを設け、電子制御ユニット１４は、差圧センサの検出値に基づきエジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰを求めることができる。更に、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰ（負圧）を直接的に検出する圧力センサを設けることもできる。

また、スロットル弁６下流の吸気管４にパージする第１パージ経路２１と、エジェクタ１７で発生する圧力ＥＮＰによりコンプレッサ２ａの上流側の吸気管４にパージする第２パージ経路２２とをそれぞれ独立して設け、各パージ経路に電子制御されるパージ制御弁をそれぞれ備える構成とすることができる。

１…内燃機関、２…ターボチャージャ（過給機）、２ａ…コンプレッサ、３…蒸発燃料処理装置、４…吸気管、６…スロットル弁、７…燃料タンク、８…キャニスタ、１２…パージ制御弁、１４…電子制御ユニット（制御ユニット）、１７…エジェクタ、２１…第１パージ経路、２２…第２パージ経路

Claims (4)

1. 吸気管に過給機のコンプレッサ及びスロットル弁を備えた過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンクにて発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記スロットル弁の下流側の吸気管内に発生する負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第１パージ経路と、
   前記コンプレッサの下流側の吸気管から前記コンプレッサの上流側の吸気管に流れる過給気によって負圧を発生させるエジェクタを備え、前記エジェクタが発生させた負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第２パージ経路と、
   前記キャニスタからのパージ流量を調整するパージ制御弁と、
   前記パージ制御弁を制御特性データに応じて制御する制御ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットは、
   前記制御特性データとして、前記第１パージ経路用の第１制御特性データと、前記第１制御特性データとは異なる前記第２パージ経路用の第２制御特性データとを備え、
   パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、前記制御特性データを、前記第１制御特性データと前記第２制御特性データとに切替え、
   パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、パージ経路の切替わりポイントを基準とする増量期間だけ前記内燃機関への燃料噴射量を増量する、
   過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記制御ユニットは、
   前記スロットル弁の下流側の吸気管圧力と前記エジェクタによる発生圧力との偏差の変化速度が遅いほど前記増量期間を長くする処理と、前記変化速度が遅いほど前記燃料噴射量の増量量を多くする処理との少なくとも一方を実施する、
   請求項１記載の過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 前記制御特性データは、パージ流量及び吸引負圧と前記パージ制御弁を駆動する電気信号との相関を示すデータであり、
   前記制御ユニットは、
   前記スロットル弁の下流側の吸気管圧力と前記エジェクタによる発生圧力とを比較して、パージが前記第１パージ経路と前記第２パージ経路とのいずれによって実施されるかを検出し、
   パージが前記第１パージ経路によって実施されるときは、前記吸引負圧を前記スロットル弁の下流側の吸気管圧力として、前記第１制御特性データに基づき前記パージ制御弁を駆動する電気信号を求め、
   パージが前記第２パージ経路によって実施されるときは、前記吸引負圧を前記エジェクタによる発生圧力として、前記第２制御特性データに基づき前記パージ制御弁を駆動する電気信号を求める、
   請求項１又は請求項２記載の過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置。
4. 吸気管に過給機のコンプレッサ及びスロットル弁を備えた過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンクにて発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記スロットル弁の下流側の吸気管内に発生する負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第１パージ経路と、
   前記コンプレッサの下流側の吸気管から前記コンプレッサの上流側の吸気管に流れる過給気によって負圧を発生させるエジェクタを備え、前記エジェクタが発生させた負圧によって前記キャニスタ内の蒸発燃料をパージさせる第２パージ経路と、
   前記キャニスタからのパージ流量を調整するパージ制御弁と、
   前記パージ制御弁を制御特性データに応じて制御する制御ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットは、
   パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに、前記パージ制御弁の制御に用いる制御特性データを、前記第１パージ経路に適した第１制御特性データと前記第２パージ経路に適した第２制御特性データとに切替え、
   前記パージ制御弁を蒸発燃料濃度の推定値に基づき制御し、
   前記パージ制御弁の制御に用いる蒸発燃料濃度の推定値の更新を、パージ経路が前記第１パージ経路と前記第２パージ経路との間で切替わるときに制限する、
   過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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