JP7119924B2

JP7119924B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP7119924B2
Application number: JP2018210253A
Authority: JP
Inventors: 倫太郎橘; 啓勝山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: JP2020076365A; US10941720B2; US20200149486A1

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をパージガスとして吸気系に供給し、燃焼させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された制御装置は、パージバルブを通過したパージガスを、エゼクタを介して過給機の上流側に供給する第１分岐通路と、パージ弁を通過したパージガスを過給機の下流側に供給する第２分岐通路を備えている。そして、特許文献１では、それぞれの分岐通路を通過し、吸気系へ供給されるパージガスの供給量であるパージ流量が、第１分岐通路の下流端の圧力である第１圧力と、第２分岐通路の下流端の圧力である第２圧力とに基づいて求められている。

特開２０１７－３１９３６号公報

パージ流量は、空燃比（Ａ／Ｆ）の制御に影響を与える。このため、実際に吸気系に供給されたパージ流量をできるだけ高い精度で推定し、その後の制御に反映させることが求められる。しかしながら、エゼクタを介してパージガスを供給する仕組みや、パージガスの供給経路を考慮すると、パージ流量を高い精度で推定するために、特許文献１は、さらなる改良の余地を有していた。

本明細書開示の内燃機関の制御装置は、エゼクタを介して吸気通路に供給されるパージ流量に影響を与えることがある圧力を高い精度で推定することを課題とする。

本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、燃料タンクで蒸発した燃料を回収するキャニスタと、前記キャニスタから流出するパージガスの流量を調節するパージバルブと、吸気通路に設けられたコンプレッサを有する過給機と、前記キャニスタと前記吸気通路とを接続し、途中で、前記吸気通路のうち前記コンプレッサの上流側に接続された第１分岐通路と前記吸気通路のうち前記コンプレッサの下流側に接続された第２分岐通路とに分岐するパージ通路と、前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に接続された排気ポートと、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側から前記コンプレッサの上流側へ吸気を還流させる還流通路が接続された吸気ポートと、前記第１分岐通路が接続された吸引ポートと、を有するエゼクタと、前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側の圧力である第１圧力を取得する第１圧力取得部と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側の圧力である第２圧力を取得する第２圧力取得部と、前記第２圧力が前記第１圧力よりも高く、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側が過給状態であるときに、前記パージバルブの開時間と前記第２圧力とに基づいて、前記吸引ポートを通じて前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に前記パージガスを供給する前記エゼクタの圧力であるエゼクタ負圧を推定するエゼクタ負圧推定部と、を備える。

ここで、前記エゼクタ負圧推定部は、前記パージバルブの開時間が長いほど、エゼクタ負圧の値を小さい値に推定するとともに、前記第２圧力が小さいほど負圧の値を小さい値に推定する。

ここで、内燃機関の制御装置は、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路は、それぞれ前記吸気通路からの吸気の逆流を防止する逆止弁を備え、前記エゼクタ負圧と前記第１圧力とに基づいて、前記パージバルブが閉じられた状態のときの前記逆止弁と前記パージバルブとの間の圧力である保持負圧を算出する保持負圧算出部を、さらに備えることができる。

また、前記パージバルブは、開時間をデューティ比で制御するデューティ弁としてもよい。

内燃機関の制御装置は、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側が過給状態であるときに、前記第１分岐通路を通じて前記吸気通路に供給するパージガスの流量を前記エゼクタ負圧に基づいて推定するパージ流量推定部を備えることができる。

前記パージバルブの開時間は、前記吸気通路に供給することが求められる前記パージガスの流量と、前記保持負圧と、に応じて設定することができる。また、前記パージバルブの開時間は、前記吸気通路に供給することが求められる前記パージガスの流量に応じた時間を前記保持負圧に応じて補正して設定するようにしてもよい。

また、内燃機関の制御装置は、前記第１分岐通路を通過して前記吸気通路に供給されるパージ流量と、前記第２分岐通路を通過して前記吸気通路に供給されるパージ流量とをそれぞれ算出し、算出されたそれぞれのパージ流量に基づいて前記吸気通路に供給されるパージガスの総流量を算出するパージ流量推定部を備えることができる。

本明細書開示の内燃機関の制御装置によれば、エゼクタを介して吸気通路に供給されるパージ流量に影響を与えることがある圧力を高い精度で推定することができる。

図１は実施形態の内燃機関の制御装置を備えた内燃機関システムの構成を示す図である。図２はＥＣＵの機能構成図である。図３は過給圧とＶＳＶ駆動デューティの変化に起因するエゼクタ負圧及びエゼクタを介して供給されるパージ流量の変化を示すグラフである。図４はＶＳＶ駆動デューティとＶＳＶ下流圧力との関係を示すグラフである。図５は実施形態の内燃機関の制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。図６は吸気通路内圧力の変化の一例を示すグラフである。図７はエゼクタ負圧の推定マップの一例である。図８は第１分岐通路においてエゼクタ負圧からエゼクタを介して供給されるパージ流量を求めるマップの一例である。図９は第２分岐通路において吸気圧からパージ流量を求めるマップの一例である。図１０はパージガスの流入遅れを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（実施形態）
まず、図１を参照し、実施形態の内燃機関の制御装置を備えた内燃機関システム１００について説明する。内燃機関システム１００は、自動車等の車両に搭載される。内燃機関システム１００は、吸気通路１０と、吸気通路１０から供給された吸気を燃料噴射弁２３から噴射された燃料と混合して燃焼させる内燃機関２０を備える。内燃機関システム１００は、さらに、内燃機関２０の排気ガスを排出する排気通路３０、排気通路３０を通過する排気によって吸気を過給するターボ過給機４０、燃料タンク５０内で蒸発した燃料を吸気通路１０へ供給するパージシステム６０を備える。また、内燃機関システム１００は、ＥＣＵ(Engine Control Unit)８０を備える。

吸気通路１０には、上流側から順に、エアクリーナ１１、ターボ過給機４０のコンプレッサ４１、インタークーラ１２、スロットル弁１３、サージタンク１４が設けられている。エアクリーナ１１は、外部から吸入する吸気を浄化する。コンプレッサ４１は、吸気を過給して内燃機関２０側へ圧送する。インタークーラ１２は、吸気を冷却する。スロットル弁１３は、吸気量を調整する。サージタンク１４は、内燃機関２０に供給する吸気を一時的に蓄える。

内燃機関２０は、燃焼室２１、吸気弁２２、燃料噴射弁２３、点火プラグ２４、ピストン２５、コンロッド２６、図示しないクランクシャフト、排気弁２７を備える。吸気弁２２は、開弁することで吸気通路１０から供給された吸気を燃焼室２１内へ吸入する。燃料噴射弁２３は、燃焼室２１内に燃焼を噴射する。点火プラグ２４は、噴射された燃料と吸気との混合気に点火し、混合気を燃焼させる。ピストン２５には、コンロッド２６の一端が取り付けられている。ピストン２５は、往復運動することで、コンロッド２６の他端にとりつけられたクランクシャフトを回転させる。排気弁２７は、燃焼室２１内で混合気が燃焼した後の排気を排気通路３０へ排出する。

排気通路３０には、上流側から順に、ターボ過給機４０のタービン４２、触媒３１が設けられている。タービン４２は、排気のエネルギによってコンプレッサ４１を回転させる。触媒３１は、例えば、三元触媒等であり、排気を浄化する。排気通路３０は、排気がタービン４２を迂回することができるタービンバイパス通路３２を備える。タービンバイパス通路３２には、ウェイストゲートバルブ３３が設けられている。ウェイストゲートバルブ３３は、タービンバイパス通路３２を通過する排気の流量を制御する。ウェイストゲートバルブ３３は、ＥＣＵ８０によって、内燃機関２０の回転数が予め決められた回転数（例えば２０００回転）を超えるとターボ過給機４０が作動するように制御されている。

パージシステム６０は、燃料蒸気を脱離可能に吸着する活性炭が収容されており、燃料タンク５０内で蒸発した燃料を吸着して貯蔵するキャニスタ６１を備える。キャニスタ６１は、燃料蒸気通路６２を介して燃料タンク５０と接続されている。キャニスタ６１には、大気開放通路６３、パージ通路６４が接続されている。

パージ通路６４には、パージバルブとしてＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）６５が設けられている。ＶＳＶ６５はＥＣＵ８０によって駆動デューティが制御される。ＶＳＶ６５は、開時間が駆動デューティで制御されるデューティ制御弁の一例である。パージ通路６４は、ＶＳＶ６５の上流側に位置している上流通路６６と、ＶＳＶ６５の下流側に位置している下流通路６７とに分けられている。

下流通路６７は、分岐点６７ａで第１分岐通路６８と第２分岐通路６９とに分岐している。第１分岐通路６８は、吸気通路１０のうち、コンプレッサ４１の上流側に接続されている。第１分岐通路６８の下流端は、エゼクタ７０を介して吸気通路１０に接続されている。一方、第２分岐通路６９は、吸気通路１０のうち、コンプレッサ４１の下流側に接続されている。第２分岐通路６９の下流端は、スロットル弁１３とサージタンク１４との間に接続されている。

エゼクタ７０は、吸引ポート７０ａ、吸気ポート７０ｂ及び排気ポート７０ｃを備えている。吸引ポート７０ａには、第１分岐通路６８が接続されている。吸気ポート７０ｂには、吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の下流側からコンプレッサ４１の上流側へ吸気を還流させる還流通路７１が接続されている。排気ポート７０ｃは、吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の上流側に接続されている。吸気ポート７０ｂの先端は、先細状となっており、吸気ポート７０ｂを介して還流される吸気は、その先端部で減圧され、吸気ポート７０ｂの先端周辺に負圧を発生させる。この負圧により、第１分岐通路６８からパージガスが吸引ポート７０ａ内に吸引される。吸引されたパージガスは、吸気ポート７０ｂから還流される吸気と共に、排気ポート７０ｃを介して吸気通路１０のうちコンプレッサ４１の上流側に導入される。

第１分岐通路６８の上流端部には、吸気通路１０からの吸気の逆流を防止する第１逆止弁６８ａが設けられている。第２分岐通路６９の上流端部には、吸気通路１０からの吸気の逆流を防止する第２逆止弁６９ａが設けられている。なお、ＶＳＶ６５と第１逆止弁６８ａと第２逆止弁６９ａとに囲まれた領域に保持負圧が生じることがある。

保持負圧は、ＶＳＶ６５が閉じた状態となったときに、ＶＳＶ６５と第１逆止弁６８ａと第２逆止弁６９ａとに囲まれた領域に残存し、保持される負圧である。例えば、ＶＳＶ６５が駆動されているときは、ＶＳＶ６５の下流側は、大気圧状態のキャニスタ６１と連通しているため、概ね大気圧状態となっている。一方、ＶＳＶ６５が停止し、閉じた状態となると、ＶＳＶ６５の下流側の圧力は、第１分岐通路６８や第２分岐通路６９内の負圧に近づき、その負圧が保持負圧となる。例えば、ＶＳＶ６５の下流側の圧力は、自然吸気域（以下、「ＮＡ域」という）では、負圧であるサージタンク１４内の圧力に近づく。そして、第２逆止弁６９ａの上流側と下流側の圧力が概ね同等の負圧となると、第２逆止弁６９ａが閉じる。これにより、ＶＳＶ６５と第１逆止弁６８ａと第２逆止弁６９ａとに囲まれた領域に負圧が保持された状態となる。また、ＶＳＶ６５の下流側の圧力は、過給域では、概ねエゼクタ負圧と一致する。過給域では、吸気通路１０内が過給された状態となり、第２逆止弁６９ａは閉じた状態となっている。一方、第１逆止弁６８ａの上流側と下流側の圧力が概ね同等の負圧となることで、第１逆止弁６８ａが閉じる。これにより、ＶＳＶ６５と第１逆止弁６８ａと第２逆止弁６９ａとに囲まれた領域に負圧が保持された状態となる。

ターボ過給機４０が吸気を過給している状態、すなわち、内燃機関システム１００が過給域となっているとき、パージガスは、主として第１分岐通路６８を通過し、エゼクタ７０を介して吸気通路１０へ導入される。これは、過給域では、吸気通路１０のコンプレッサ４１よりも下流側の領域が過給され、正圧となっていることに起因する。吸気通路１０のコンプレッサ４１よりも下流側の領域が正圧となっていると、パージガスは、第２分岐通路６９を通過することができない。

一方、過給域では、吸気通路１０のコンプレッサ４１の下流側の圧力がコンプレッサ４１の上流側の圧力よりも高い状態となる。このため、過給された吸気の一部が還流通路７１を通じてエゼクタ７０の吸気ポート７０ｂに流れ込み、吸気の還流が生じる。この結果、エゼクタ７０の吸引ポート７０ａに第１分岐通路６８からパージガスが引き込まれ、排気ポート７０ｃを通じて、パージガスが吸気通路１０へ導入される。なお、第２分岐通路６９には、第２逆止弁６９ａが設けられているので、吸気通路１０の吸気が第２分岐通路６９を逆流することはない。

ターボ過給機４０が吸気を過給していない状態、すなわち、ＮＡ域となっているとき、パージガスは、主として第２分岐通路６９を通過して吸気通路１０へ導入される。これは、ＮＡ域では、吸気通路１０のコンプレッサ４１の上流側の圧力の方がコンプレッサ４１の下流側の圧力よりも高いことに起因する。コンプレッサ４１の上流側の圧力の方がコンプレッサ４１の下流側の圧力よりも高いと、エゼクタ７０を介した吸気の還流は生じない。このため、第１分岐通路６８の下流端の圧力は、吸気通路１０のうちエゼクタ７０が接続された部分の圧力となる。この圧力は、大気圧と略等しい。キャニスタ６１は、大気圧に開放されており、第１分岐通路６８の上流端と下流端との差圧がほとんどないことから、パージガスは第１分岐通路６８に引き込まれにくい。

また、ＮＡ域では、吸気通路１０のコンプレッサ４１の下流側は、ピストン２５の動きに起因して負圧となっており、パージガスは、この負圧によって第２分岐通路６９を通じて吸気通路１０へ導入される。

内燃機関システム１００は、吸気通路１０に設けられた第１圧力センサ８１～第３圧力センサ８３を有する。第１圧力センサ８１は、コンプレッサ４１の上流側に設置され、大気圧を取得する。第１圧力センサ８１は、吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の上流側の圧力である第１圧力を取得する第１圧力取得部の一例である。第２圧力センサ８２は、コンプレッサ４１とインタークーラ１２との間に設置され、過給圧を取得する。第２圧力センサ８２は、吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の下流側の圧力である第２圧力を取得する第２圧力取得部の一例である。第３圧力センサ８３は、サージタンク１４に設置され、吸気圧を取得する。

内燃機関システム１００は、さらに、エアクリーナ１１の近傍に設置され、吸気量を測定するエアフロメータ８５や、排気通路３０に設置され、空燃比を測定するＡ／Ｆセンサ８６等、各種センサを備えている。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵとＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとを含む。ＥＣＵ８０は、メモリに予め格納されているプログラムに応じて、内燃機関システム１００を制御する。また、ＥＣＵ８０は、スロットル弁１３や、燃料噴射弁２３に信号を出力するとともに、パージシステム６０に含まれるＶＳＶ６５に信号を出力し、そのデューティ制御を実行する。

ここで、図２を参照すると、ＥＣＵ８０は、機能的に、エゼクタ負圧推定部８０ａ、パージ流量推定部８０ｂ、保持負圧算出部８０ｃ及びＶＳＶ駆動制御部８０ｄを有している。

エゼクタ負圧推定部８０ａは、第２圧力が第１圧力よりも高く、吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の下流側が過給状態であるときに、ＶＳＶ６５の開時間（駆動デューティ）と第２圧力とに基づいて、エゼクタ負圧を推定する。パージ流量推定部８０ｂは、エゼクタ負圧推定部８０ａによって推定したエゼクタ負圧を用いて第１分岐通路６８を通じて吸気通路１０に供給するパージ流量を推定する。パージ流量推定部８０ｂは、第２分岐通路６９を通過して吸気通路１０に供給されたパージ流量の算出も行う。保持負圧算出部８０ｃは、ＶＳＶ６５が閉じられた状態のときの保持負圧を算出する。ＶＳＶ駆動制御部８０ｄは、パージ流量推定部８０ｂによって算出されたパージ流量と、保持負圧算出部８０ｃで算出された保持負圧の値に基づいて、ＶＳＶ６５の駆動制御を行う。

ここで、エゼクタ負圧推定部８０ａが、ＶＳＶ６５の開時間（駆動デューティ）と第２圧力とに基づいて、エゼクタ負圧を推定する理由について説明する。エゼクタ負圧は、第１分岐通路６８及びエゼクタ７０を通じて吸気通路１０におけるコンプレッサ４１の上流側にパージガスを供給するためのエネルギとなる。エゼクタ７０は、吸気の一部をコンプレッサ４１の下流側から還流し、排気ポート７０ｃから排出する際に発生させる負圧によって第１分岐通路６８から吸引ポート７０ａにパージガスを吸引する。このため、エゼクタ負圧には、コンプレッサ４１の下流側の圧力である第２圧力、すなわち、過給圧が影響を与える。また、第１分岐通路６８内の圧力状態自体もエゼクタ負圧に影響を与える。エゼクタ負圧が変化すると、これに伴って、エゼクタ７０を介して吸気通路１０に供給されるパージガスの流量も変化する。すなわち、エゼクタ７０を介して供給されるパージ流量は、エゼクタ負圧が大きくなる（エゼクタ負圧の絶対値が大きくなる）と増し、エゼクタ負圧が小さくなる（エゼクタ負圧の絶対値が小さくなる）と減る。

図３は、過給圧とＶＳＶ駆動デューティの変化に起因するエゼクタ負圧及びエゼクタ７０を介して供給されるパージ流量の変化を示すグラフである。図３を参照し、時刻ｔ１において、過給圧が上昇すると、これに伴って、エゼクタ負圧も大きくなる。この結果、パージ流量は増している。パージ流量の増量分Ｑ１は、過給圧の上昇に起因するものである。つぎに、時刻ｔ２において、ＶＳＶ駆動デューティが大きくなり、ＶＳＶ６５の開時間が長くなると、エゼクタ負圧は小さくなる。この結果、パージ流量は減っている。パージ流量の減量分Ｑ２は、エゼクタ負圧が小さくなったことに起因する。

ここで、図４を参照して、ＶＳＶ駆動デューティとＶＳＶ下流圧力との関係について説明する。図４は、実験によって得られたＶＳＶ駆動デューティとＶＳＶ下流圧力との関係を示すグラフである。ＶＳＶ下流圧力は、ＶＳＶ６５の直後、すなわち、ＶＳＶ６５の下流側であって、第１逆止弁６８ａと第２逆止弁６９ａとに囲まれた領域の圧力である。この実験結果によれば、ＶＳＶ駆動デューティが大きくなるほど、換言すれば、ＶＳＶの開時間が長くなるほど、ＶＳＶ下流圧力の負圧が小さくなっていることが分かる。エゼクタ７０は、第１分岐通路６８を介してＶＳＶ６５の下流と接続されている。このため、エゼクタ負圧は、ＶＳＶ駆動デューティの影響を受ける。ＶＳＶ駆動デューティとＶＳＶ下流圧力とのこのような関係を予め取得しておけば、ＶＳＶ下流圧力の値を直接検出することなく、ＶＳＶ下流圧力、ひいては、エゼクタ負圧を推定することができる。従って、ＶＳＶ下流圧力を測定する圧力センサを新設することなく、ＥＣＵ８０が自身で保持しているＶＳＶ駆動デューティの値に基づいてエゼクタ負圧を推定することができる。

図３に戻って、時刻ｔ３において、過給圧が大きくなると、エゼクタ負圧は大きくなる。この結果、パージ流量は、増えている。パージ流量の増量分Ｑ３は、エゼクタ負圧が大きくなったことに起因する。また、時刻ｔ４において、ＶＳＶ駆動デューティが小さくなり、ＶＳＶ６５の開時間が短くなると、エゼクタ負圧は大きくなる。この結果、パージ流量は増えている。パージ流量の増量分Ｑ４は、エゼクタ負圧が大きくなったことに起因する。

つぎに、このような内燃機関システム１００におけるエゼクタ負圧の推定、さらには、推定されたエゼクタ負圧に基づく、保持負圧、パージ流量の算出、ＶＳＶ６５の駆動制御について図５～図１０を参照しつつ、説明する。

ＥＣＵ８０は、パージシステム６０を制御する。具体的には、ＶＳＶ６５の駆動制御を行う。図５を参照すると、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１からステップＳ８の処理を繰り返し行う。ＥＣＵ８０は、ＶＳＶ６５の駆動制御として、ステップＳ１からステップＳ８の処理を予め定められた繰り返し時間Ｔ毎に行っている。図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ３ｂは、コンプレッサ４１の上流側に接続されている第１分岐通路６８における保持負圧とパージ流量を取得するための処理である。一方、ステップＳ４からステップＳ５ｂは、コンプレッサ４１の下流側に接続されている第２分岐通路６９における保持負圧とパージ流量を取得するための処理である。ステップＳ１からステップＳ３ｂと、ステップＳ４からステップＳ５ｂは、並行して行われる。そして、ステップＳ６以降において、ステップＳ１からステップＳ３ｂで得られた結果と、ステップＳ４からステップＳ５ｂで得られた結果を用いてＶＳＶ６５の駆動指令が行われる。

図６を参照すると、吸気通路１０内の圧力は、刻々と変化している。横軸の時刻の間隔、例えば、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２との間隔、時刻ｔ２２と時刻ｔ２３との間隔等は、いずれも制御の繰り返し時間Ｔとなっている。例えば、時刻ｔ２２～時刻ｔ２３は、ＮＡ域となっている。このような場合には、ステップＳ１からステップＳ３ｂでは、有効な値が取得されず、ステップＳ４からステップＳ５ｂによって取得された値が、ステップＳ６以降の処理に用いられる。一方、例えば、時刻ｔ２６～時刻ｔ２７は、過給域となっている。このような場合には、ステップＳ４からステップＳ５ｂでは、有効な値が取得されず、ステップＳ１からステップＳ３ｂで取得された値が、ステップＳ６以降の処理に用いられる。さらに、例えば、時刻ｔ２５～時刻ｔ２６のように、過給域とＮＡ域が混在している場合には、ステップＳ１からステップＳ３ｂで得た値と、ステップＳ４からステップＳ５ｂで得た値の双方が、ステップＳ６以降の処理に用いられる。

なお、ＥＣＵ８０は、大気圧を検出する第１圧力センサ８１の検出値と、過給圧を検出する第２圧力センサ８２の検出値を比較することで過給域であるのかＮＡ域であるのかを判断することができる。

ステップＳ１では、ＥＣＵ８０のエゼクタ負圧推定部８０ａは、過給圧と、ＶＳＶ駆動デューティを取り込む。過給圧は、第２圧力センサ８２によって検出された値が取り込まれる。ＶＳＶ駆動デューティは、前回の制御で用いられた値であり、ＥＣＵ８０が自身で記憶している値が取り込まれる。

ステップＳ２では、エゼクタ負圧推定部８０ａが、過給圧、ＶＳＶ駆動デューティからエゼクタ負圧を推定する。本実施形態では、エゼクタ負圧は、予め実験によって適合条件を求めて作成したマップによって推定される。図７を参照すると、例えば、過給圧がＰｓ１[ｋＰａ]であって、ＶＳＶ駆動デューティがＤ１[％]であるときのエゼクタ負圧はＰｅ１１[ｋＰａ]となる。このように、マップを用いることで、過給圧とＶＳＶ駆動デューティとの組み合わせに応じたエゼクタ負圧を推定することができる。なお、エゼクタ負圧は、ベルヌーイの定理に基づく演算式を用いて推定することもできる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ２に引き続いてステップＳ３ａ及びステップＳ３ｂを行う。ステップＳ３ａでは、パージ流量推定部８０ｂが、エゼクタ負圧に基づいて第１分岐通路６８を通じて吸気通路１０に供給されるパージ流量を算出する。また、ステップＳ２に引き続いて行われるステップＳ３ｂでは、保持負圧算出部８０ｃがエゼクタ負圧から保持負圧を算出する。なお、ステップＳ３ａとステップＳ３ｂとは、必ずしも同時並行的に行われることが求められず、ステップＳ６以降の演算が開始される前に所望の値が算出されていればよい。

パージ流量推定部８０ｂは、予め実験によって適合条件を求めて作成したマップによってエゼクタ７０を介して供給されるパージ流量を推定する。図８を参照すると、エゼクタ負圧とパージ流量とは、相関関係を有しており、エゼクタ負圧からパージ流量を推定することができる。なお、パージ流量は、ベルヌーイの定理に基づく演算式を用いて推定することもできる。

本実施形態の保持負圧算出部８０ｃは、ステップＳ２で推定したエゼクタ負圧の値から保持負圧を算出する。エゼクタ負圧と保持負圧とは、相関関係を有する。このため、本実施形態では、エゼクタ負圧の値を保持負圧として採用している。

つぎに、ステップＳ４からステップＳ５ｂについて説明する。ステップＳ４では、吸気圧を取り込む。吸気圧は、第３圧力センサ８３によって検出された圧力が取り込まれる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ４に引き続いてステップＳ５ａ及びステップＳ５ｂを行う。ステップＳ５ａでは、パージ流量推定部８０ｂが吸気圧に基づいて、第２分岐通路６９を通じて吸気通路１０に供給されるパージ流量を算出する。また、ステップＳ５ｂでは、保持負圧算出部８０ｃが吸気圧から保持負圧を算出する。なお、ステップＳ５ａとステップＳ５ｂとは、必ずしも同時並行的に行われることが求められず、ステップＳ６以降の演算が開始される前に所望の値が算出されていればよい。

パージ流量推定部８０ｂは、予め実験によって適合条件を求めて作成したマップによってパージ流量を推定する。図９を参照すると、吸気圧とパージ流量とは、相関関係を有しており、吸気圧からパージ流量を推定することができる。なお、パージ流量は、ベルヌーイの定理に基づく演算式を用いて推定することもできる。

本実施形態の保持負圧算出部８０ｃは、ステップＳ４で取得した吸気圧の値から保持負圧を算出する。吸気圧と保持負圧とは、相関関係を有する。このため、本実施形態では、吸気圧の値を保持負圧として採用している。

つぎに、ステップＳ６では、ステップＳ３ａで算出したパージ流量とステップＳ５ａで算出したパージ流量とを合算したパージガスの総流量を算出する。例えば、図６における時刻ｔ２２～時刻ｔ２３のように、繰り返し時間Ｔの全期間においてＮＡ域となっている場合には、ステップＳ５ａで算出したパージ流量がそのまま総流量として出力される。また、例えば、時刻ｔ２６～時刻ｔ２７のように、繰り返し時間Ｔの全期間において過給域となっている場合には、ステップＳ３ａで算出したパージ流量がそのまま総流量として出力される。また、例えば、時刻ｔ２５～時刻ｔ２６のように、繰り返し時間Ｔ内において過給域とＮＡ域が混在している場合には、ステップＳ３ａで算出したパージ流量とステップＳ５ａで算出したパージ流量とを合算した値が総流量として出力される。

ステップＳ７では、ＶＳＶ駆動制御部８０ｄが、ステップＳ３ｂやステップＳ５ｂの算出結果に基づいて、保持負圧が生じているか否かについて判断する。ステップＳ７でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ８において保持負圧に基づいてＶＳＶ駆動デューティを決定する。この際、ステップＳ３ｂで算出結果とステップＳ５ｂの算出結果のいずれか一方に基づいて保持負圧が生じていると判断したときは、その判断に至った保持負圧に基づいてＶＳＶ駆動デューティを決定する。一方、ステップＳ３ｂとステップＳ５ｂの双方の算出結果から保持負圧が生じていると判断できるときは、保持負圧の値がより大きい方の算出結果に基づいてＶＳＶ駆動デューティを決定する。通常、ステップＳ３ｂとステップＳ５ｂの双方で保持負圧が算出されている場合には、ステップＳ５ｂで算出される保持負圧の値がステップＳ３ｂで算出された値よりも大きい。このため、ステップＳ３ｂとステップＳ５ｂの双方で保持負圧が算出されている場合には、ステップＳ５ｂで算出された値に基づいてＶＳＶ駆動デューティを決定する。ＶＳＶ駆動デューティは、予め実機の適合によって設けられており、ＶＳＶ駆動デューティは保持負圧の値が大きいほど大きくなるように設定されている。

ＶＳＶ駆動制御部８０ｄは、ステップＳ７でＮｏと判断したときは、ステップＳ９において、ステップＳ６で出力されたパージガスの総流量を賄うことができるようにＶＳＶ駆動デューティを決定する。ＶＳＶ駆動デューティは、予め実機の適合によって設けられており、ＶＳＶ駆動デューティはパージガスの総流量が多いほど大きくなるように設定されている。

ここで、図１０に示すグラフを参照して、保持負圧がＶＳＶ６５の開弁動作に与える影響について説明する。図１０を参照すると、時刻ｔ１０においてＶＳＶ６５の開弁指令が行われ、パージが実行される。また、燃料噴射弁２３から燃料の噴射を行う。燃料噴射弁２３から噴射される燃料量は、パージ流量を考慮して、パージ流量分を減量して実行される。図１０に示す例では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間をディレイ時間に設定し、時刻ｔ１１からパージガスが流入し始めるものとして、時刻ｔ１１から流入し始めるパージ流量に応じて燃料噴射弁２３から噴射される燃料量を減量する。

しかしながら、実際にパージガスの流入が開始されるのが、例えば、時刻ｔ１２となることがある。このように、パージガスの流入が遅れると、パージガスの流入が遅れている機関内のパージガス分が不足することとなり、Ａ／Ｆが変動する原因ともなる。

このように、パージガスの流入が遅れる原因として、ＶＳＶ６５が保持負圧の影響により開きにくくなっていることが考えられる。すなわち、ＶＳＶ６５は、保持負圧が大きくなる（保持負圧の絶対値が大きくなる）ほど、開きにくくなり、開弁指令がされた後、実際にＶＳＶ６５が開弁するタイミングが遅れる。そこで、ＶＳＶ駆動制御部８０ｄは、保持負圧に打ち勝って、ＶＳＶ６５が所望のタイミングで開弁するように、ステップＳ８でＶＳＶ駆動デューティを決定する。

このようにして算出されたＶＳＶ駆動制御部８０ｄは、次回の繰り返し時間ＴにおけるＶＳＶ６５の駆動指令として出力される。

本実施形態によれば、エゼクタ７０を介してパージガスを吸気通路１０に供給する際にＶＳＶ６５からエゼクタ７０間の圧力状態、すなわち、エゼクタ負圧を精度よく推定し、把握することができる。このようにエゼクタ負圧を精度よく推定し、ひいては、パージガス流量を精度よく推定し、さらには、保持負圧を考慮したＶＳＶ駆動デューティを設定することで、Ａ／Ｆの制御の精度を向上させることができる。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１０吸気通路
１４サージタンク
２０内燃機関
４０ターボ過給機
４１コンプレッサ
４２タービン
５０燃料タンク
６０パージシステム
６１キャニスタ
６４パージ通路
６５ＶＳＶ（パージバルブ）
６６上流通路
６７下流通路
６７ａ分岐点
６８第１分岐通路
６８ａ第１逆止弁
６９第２分岐通路
６９ａ第２逆止弁
７０エゼクタ
７０ａ吸引ポート
７０ｂ吸気ポート
７０ｃ排気ポート
７１還流通路
８０ＥＣＵ
８１第１圧力センサ（第１圧力取得部）
８２第２圧力センサ（第２圧力取得部）
１００内燃機関システム

Claims

燃料タンクで蒸発した燃料を回収するキャニスタと、
前記キャニスタから流出するパージガスの流量を調節するパージバルブと、
吸気通路に設けられたコンプレッサを有する過給機と、
前記キャニスタと前記吸気通路とを接続し、途中で、前記吸気通路のうち前記コンプレッサの上流側に接続された第１分岐通路と前記吸気通路のうち前記コンプレッサの下流側に接続された第２分岐通路とに分岐するパージ通路と、
前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に接続された排気ポートと、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側から前記コンプレッサの上流側へ吸気を還流させる還流通路が接続された吸気ポートと、前記第１分岐通路が接続された吸引ポートと、を有するエゼクタと、
前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側の圧力である第１圧力を取得する第１圧力取得部と、
前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側の圧力である第２圧力を取得する第２圧力取得部と、
前記第２圧力が前記第１圧力よりも高く、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側が過給状態であるときに、前記パージバルブの開時間と前記第２圧力とに基づいて、前記吸引ポートを通じて前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に前記パージガスを供給する前記エゼクタの圧力であるエゼクタ負圧を推定するエゼクタ負圧推定部と、
を備え、
前記エゼクタ負圧推定部は、前記パージバルブの開時間が長いほど、エゼクタ負圧の値を小さい値に推定するとともに、前記第２圧力が小さいほど負圧の値を小さい値に推定する内燃機関の制御装置。
燃料タンクで蒸発した燃料を回収するキャニスタと、
前記キャニスタから流出するパージガスの流量を調節するパージバルブと、
吸気通路に設けられたコンプレッサを有する過給機と、
前記キャニスタと前記吸気通路とを接続し、途中で、前記吸気通路のうち前記コンプレッサの上流側に接続された第１分岐通路と前記吸気通路のうち前記コンプレッサの下流側に接続された第２分岐通路とに分岐するパージ通路と、
前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に接続された排気ポートと、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側から前記コンプレッサの上流側へ吸気を還流させる還流通路が接続された吸気ポートと、前記第１分岐通路が接続された吸引ポートと、を有するエゼクタと、
前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側の圧力である第１圧力を取得する第１圧力取得部と、
前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側の圧力である第２圧力を取得する第２圧力取得部と、
前記第２圧力が前記第１圧力よりも高く、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側が過給状態であるときに、前記パージバルブの開時間と前記第２圧力とに基づいて、前記吸引ポートを通じて前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側に前記パージガスを供給する前記エゼクタの圧力であるエゼクタ負圧を推定するエゼクタ負圧推定部と、
前記第１分岐通路と前記第２分岐通路は、それぞれ前記吸気通路からの吸気の逆流を防止する逆止弁と、
前記エゼクタ負圧と前記第１圧力とに基づいて、前記パージバルブが閉じられた状態のときの前記逆止弁と前記パージバルブとの間の負圧である保持負圧を算出する保持負圧算出部と、
を備えた内燃機関の制御装置。
前記第１分岐通路と前記第２分岐通路は、それぞれ前記吸気通路からの吸気の逆流を防止する逆止弁を備え、
前記エゼクタ負圧と前記第１圧力とに基づいて、前記パージバルブが閉じられた状態のときの前記逆止弁と前記パージバルブとの間の負圧である保持負圧を算出する保持負圧算出部を、さらに備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記パージバルブは、開時間を駆動デューティで制御するデューティ制御弁である請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側が過給状態であるときに、前記第１分岐通路を通じて前記吸気通路に供給するパージガスの流量を前記エゼクタ負圧に基づいて推定するパージ流量推定部を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
前記パージバルブの開時間は、前記吸気通路に供給することが求められる前記パージガスの流量と、前記保持負圧に応じて設定される請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
前記パージバルブの開時間は、前記吸気通路に供給することが求められる前記パージガスの流量に応じた時間を前記保持負圧に応じて補正して設定される請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
前記第１分岐通路を通過して前記吸気通路に供給されるパージ流量と、前記第２分岐通路を通過して前記吸気通路に供給されるパージ流量とをそれぞれ算出し、算出されたそれぞれのパージ流量に基づいて前記吸気通路に供給されるパージガスの総流量を算出するパージ流量推定部を備えた請求項１乃至７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。