JPWO2014125849A1

JPWO2014125849A1 - 内燃機関の制御装置および制御方法

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Publication number: JPWO2014125849A1
Application number: JP2015500159A
Authority: JP
Inventors: 忠樹間野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

蒸発燃料処理装置（４０）のキャニスタ（４２）内にあるレベルまで蒸発燃料成分が溜まったときに、可変圧縮比機構（２）による目標圧縮比を最低圧縮比まで低下させ、この状態でパージを行う。圧縮比の低下により熱効率が低下し、所望のトルクを得るのに必要な吸入空気量および燃料量が増加する。これにより、同じパージ量であっても空燃比フィードバック補正係数に与える影響は相対的に小さくなるため、パージ可能量が増大する。例えば、空燃比フィードバック補正係数が下限値よりも大でかつ燃料噴射パルス幅が最小値よりも大となる範囲で、パージ制御弁の開度を最大とする。本発明では、空燃比制御の不安定化などを招来せずに大量のパージが可能となる。

Description

この発明は、燃料タンクで生じた蒸発燃料を一時的に蓄えかつ機関の運転中にパージして吸気系に導入する蒸発燃料処理装置を備える内燃機関に関し、特に、可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

燃料タンクで発生する蒸発燃料の外部への流出を回避するために、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタ等において一時的に蓄え、かつ機関の運転中にパージして吸気系に導入するようにした蒸発燃料処理装置が、例えば特許文献１等に開示されている。

特許文献１は、特にターボ過給器を備えた内燃機関における蒸発燃料処理装置に関するものであり、キャニスタからパージした蒸発燃料を非過給域においてスロットル弁下流に導入するメインパージ通路のほかに、このスロットル弁下流への導入が不可能となる過給域において蒸発燃料をターボ過給器のコンプレッサ上流に導入するサブパージ通路を備えた構成となっている。

一方、内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構は、従来から種々の形式のものが知られている。例えば、複リンク式ピストンクランク機構のリンクジオメトリの変更によってピストン上死点位置を上下に変位させるようにした可変圧縮比機構が本出願人らによって多数提案されている。また、クランクシャフトの中心位置に対しシリンダの位置を上下に変位させることで同様に機械的圧縮比を変化させるようにした可変圧縮比機構も公知である。

蒸発燃料処理装置において蒸発燃料を一時的に蓄えるキャニスタ等の貯蔵部には、当然のことながら一定の容量があり、この容量を越えて蒸発燃料が溜まると、蒸発燃料の外部への流出を招き、好ましくない。従って、内燃機関の運転中に確実にパージを行う必要がある。

しかし、内燃機関の吸気系に導入し得る蒸発燃料の最大量は、空燃比制御性の悪化の回避や、燃料噴射弁からの燃料噴射量が所定の最小噴射量を下回らないようにすること、などから、吸入空気量に対しある一定の割合に制限されてしまう。そのため、パージの頻度が少ないと、十分なパージを行うことができない。

特に、内燃機関が過給器を備えている場合には、正圧となる過給域ではスロットル弁下流へ蒸発燃料を導入することができないので、パージを行い得る機会が少なくなり、自然給気機関に比べてパージが不十分となり易い。特許文献１では、サブパージ通路を設けることで、より広い運転領域でパージを行うようにしているが、構成の複雑化を招く不具合がある。

特開平４−３５８７５３号公報

本発明は、燃料タンクで生じた蒸発燃料を一時的に蓄えかつ機関の運転中にパージして吸気系に導入する蒸発燃料処理装置を備えるとともに、機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記蒸発燃料処理装置における蒸発燃料の溜まり状態を検知する手段を備え、
蒸発燃料が溜まったことを検知したときに、上記可変圧縮比機構により圧縮比を低下させて蒸発燃料のパージを行う。

可変圧縮比機構の圧縮比は、基本的には、内燃機関の運転条件（負荷と回転速度、等）に応じて最適となるように制御されるが、本発明では、蒸発燃料処理装置に蒸発燃料が溜まっているときに、圧縮比を本来の目標値よりも低くする。このように内燃機関の圧縮比が低下すると、熱効率が低下し、所望のトルクを維持するのに必要な燃料量および吸入空気量が増加する。典型的には、車両の運転者が、圧縮比低下に伴うトルク低下を車速低下や加速感不足などから知覚することで、所望のトルクを維持するようにアクセルペダル開度を増加させるので、これによって燃料量および吸入空気量の増加が生じる。あるいは、要求トルクを実現するように圧縮比をも考慮して必要なスロットル開度を演算するシステム構成であれば、圧縮比低下による熱効率低下に伴ってスロットル開度の増加が自動的に生じる。

このように同一のトルクおよび回転速度に対して必要な燃料量および吸入空気量が増加することにより、より多量の蒸発燃料を吸気系に導入することが可能となる。従って、少ない頻度ないし短い期間でもって蒸発燃料を速やかにパージすることができる。

この発明によれば、蒸発燃料のパージが不十分で蒸発燃料処理装置に蒸発燃料が溜まったときに、可変圧縮比機構により圧縮比を低下させることで、より速やかなパージが可能となり、蒸発燃料の外部への流出をより確実に防止することができる。

この発明に係る内燃機関の制御装置の一実施例のシステム構成を示す構成説明図。この実施例における制御の流れを示すフローチャート。エバポガス溜まりレベル検知のサブルーチンを示すフローチャート。この実施例による圧縮比等の変化を示すタイムチャート。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明が適用された自動車用内燃機関１のシステム構成を示している。この内燃機関１は、例えば複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構２を備えた４ストロークサイクルのターボ過給器付きの筒内直接噴射式火花点火内燃機関であって、燃焼室３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。

上記吸気弁４によって開閉される吸気ポート７の下方には、燃焼室３内に燃料を直接に噴射する燃料噴射弁８が配置されている。上記燃料噴射弁８は、駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、この駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を噴射する。

上記吸気ポート７に接続された吸気通路１８のコレクタ部１８ａ上流側には、エンジンコントローラ９からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１９が介装されており、さらにその上流側に、ターボ過給器のコンプレッサ２０が配設されている。このコンプレッサ２０の上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１０が配設されている。

また、排気ポート１１に接続された排気通路１２には、三元触媒からなる触媒装置１３が介装されており、その上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ１４が配置されている。

上記エンジンコントローラ９には、上記のエアフロメータ１０、空燃比センサ１４のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ１５、冷却水温を検出する水温センサ１６、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ１７、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ９は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁８による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ６による点火時期、スロットルバルブ１９の開度、等を最適に制御している。

ここで、上記燃料噴射弁８の噴射量は、一部の運転領域を除き、上記空燃比センサ１４の検出信号に基づく公知の空燃比フィードバック制御によって理論空燃比を目標として制御される。すなわち、空燃比センサ１４の検出信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数αが演算され、この空燃比フィードバック補正係数αを基本燃料噴射量に乗じることによって、燃料噴射弁８から噴射すべき燃料噴射量が求められる。なお、本発明は、図示例のような筒内直接噴射式燃料噴射装置に代えて、吸気ポート７内に燃料を噴射するポート噴射型の燃料噴射装置であっても同様に適用が可能である。

また、この内燃機関１は、車両停車中などに車両の燃料タンク４１内で発生した蒸発燃料を外部へ流出させることなく処理するための蒸発燃料処理装置４０を備えている。この蒸発燃料処理装置４０は、蒸発燃料を一時的に蓄えるために活性炭等の吸着材を内部に充填した公知のキャニスタ４２を用いたものである。キャニスタ４２は、内部流路の一端にチャージポート４３およびパージポート４４を有し、かつ他端にドレンポート４５を備えている。そして上記チャージポート４３がチャージ通路４３ａを介して燃料タンク４１の上部空間に連通している一方、上記パージポート４４がパージ通路４４ａおよびパージ制御弁４６を介して吸気系のコレクタ部１８ａに連通している。またドレンポート４５は、直接に、あるいは図示せぬドレン制御弁を介して大気に開放されている。例えば車両の停車中や給油中に生じた蒸発燃料は、上記チャージポート４３からキャニスタ４２内に導入され、吸着材を通してドレンポート４５へ向かって流れる間に、各部の吸着材に吸着される。このように吸着された燃料成分は、内燃機関１の運転中に吸気系で生じる負圧によってドレンポート４５から大気が取り込まれることにより、吸着材からパージされ、パージポート４４から内燃機関１の吸気系に導入されて、最終的には燃焼室３内において燃料噴射弁８からの燃料とともに燃焼される。

一方、可変圧縮比機構２は、特開２００４−１１６４３４号公報等に記載の公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、クランクシャフト２１のクランクピン２１ａに回転自在に支持されたロアリンク２２と、このロアリンク２２の一端部のアッパピン２３とピストン２４のピストンピン２４ａとを互いに連結するアッパリンク２５と、ロアリンク２２の他端部のコントロールピン２６に一端が連結されたコントロールリンク２７と、このコントロールリンク２７の他端を揺動可能に支持するコントロールシャフト２８と、を主体として構成されている。上記クランクシャフト２１および上記コントロールシャフト２８は、シリンダブロック２９下部のクランクケース内で図示せぬ軸受構造を介して回転自在に支持されている。上記コントロールシャフト２８は、該コントロールシャフト２８の回動に伴って位置が変化する偏心軸部２８ａを有し、上記コントロールリンク２７の端部は、詳しくは、この偏心軸部２８ａに回転可能に嵌合している。上記の可変圧縮比機構２においては、コントロールシャフト２８の回動に伴ってピストン２４の上死点位置が上下に変位し、従って、機械的な圧縮比が変化する。

また、上記可変圧縮比機構２の圧縮比を可変制御する駆動機構として、クランクシャフト２１と平行な回転中心軸を有する電動モータ３１がシリンダブロック２９下部に配置されており、この電動モータ３１と軸方向に直列に並ぶように減速機３２が接続されている。この減速機３２としては、減速比の大きな例えば波動歯車機構が用いられており、その減速機出力軸３２ａは、電動モータ３１の出力軸（図示せず）と同軸上に位置している。従って、減速機出力軸３２ａとコントロールシャフト２８とは互いに平行に位置しており、両者が連動して回動するように、減速機出力軸３２ａに固定された第１アーム３３とコントロールシャフト２８に固定された第２アーム３４とが中間リンク３５によって互いに連結されている。

すなわち、電動モータ３１が回転すると、減速機３２により大きく減速された形で減速機出力軸３２ａの角度が変化する。この減速機出力軸３２ａの回動は第１アーム３３から中間リンク３５を介して第２アーム３４へ伝達され、コントロールシャフト２８が回動する。これにより、上述したように、内燃機関１の機械的な圧縮比が変化する。なお図示例では、第１アーム３３および第２アーム３４が互いに同方向に延びており、従って、例えば減速機出力軸３２ａが時計回り方向に回動するとコントロールシャフト２８も時計回り方向に回動する関係となっているが、逆方向に回動するようにリンク機構を構成することも可能である。

上記可変圧縮比機構２の目標圧縮比は、エンジンコントローラ９において、機関運転条件（例えば要求負荷と機関回転速度）に基づいて設定され、この目標圧縮比を実現するように上記電動モータ３１が駆動制御される。

図２は、上記エンジンコントローラ９において内燃機関１の運転中に所定時間毎に繰り返し実行される本実施例の制御の流れを示すフローチャートである。

先ずステップ１では、吸入空気量Ｑａと回転速度Ｎｅとを読み込む。吸入空気量Ｑａはエアフロメータ１０の検出値であり、回転速度Ｎｅはクランク角センサ１５の検出信号から逐次計算される。

ステップ２では、吸入空気量Ｑａと回転速度Ｎｅと係数Ｋとから、前述した基本燃料噴射量に相当する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを算出する。基本燃料噴射パルス幅Ｔｐは、空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量に相当する燃料噴射弁８の駆動パルス幅である。

ステップ３では、前述した空燃比フィードバック補正係数αの算出あるいは設定を行う。空燃比フィードバック制御条件が成立している場合、空燃比センサ１４の検出信号に基づき、空燃比を理論空燃比にするための空燃比フィードバック補正係数αが算出される。空燃比フィードバック制御条件が不成立である場合は、オープンループ制御となるため、空燃比フィードバック補正係数αは１に設定される。

ステップ４では、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに空燃比フィードバック補正係数αを乗じて、燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。図示しない燃料噴射制御ルーチンにより、各気筒の燃料噴射時期において燃料噴射パルス幅Ｔｉに応じた噴射弁開駆動信号が各気筒の燃料噴射弁８に送られ、燃料噴射が行われる。

なお、キャニスタ４２のパージにより蒸発燃料成分がキャニスタ４２側からコレクタ部１８ａに導入されると、空燃比フィードバック制御の作用として、そのパージ量に応じて上記空燃比フィードバック補正係数αが小さな値となり、燃料噴射パルス幅Ｔｉが減少する。

ステップ５では、吸入空気量Ｑａと回転速度Ｎｅとに基づき、基本目標圧縮比ｔε０を算出する。具体的には、負荷に相当する吸入空気量Ｑａと回転速度Ｎｅとをパラメータとして基本目標圧縮比ｔε０が割り付けられた制御マップから、そのときの吸入空気量Ｑａと回転速度Ｎｅとに対応する値をルックアップする。基本目標圧縮比ｔε０は、対応する吸入空気量Ｑａ（負荷）と回転速度Ｎｅの下においてノッキングが発生せず、かつ、熱効率が最良となる圧縮比であり、予め実験により適合されている。

ステップ６では、パージした燃料成分の吸気系への導入を許可する所定のパージ条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、内燃機関１の暖機が完了しており、かつ、空燃比フィードバック制御条件が成立しており、かつ、コレクタ部１８ａ内の圧力が所定の圧力以下（大気圧より低い負圧）となる運転条件（Ｑａ、Ｎｅ）のときに、パージ条件が成立していると判定する。パージ条件が成立している場合はステップ７へ進み、不成立の場合はステップ２５へ進む。

パージ条件不成立である場合に実行されるステップ２５では、目標圧縮比ｔεを基本目標圧縮比ｔε０に設定する。図示しない圧縮比制御ルーチンにより、この目標圧縮比ｔεに沿って電動モータ３１の回転量ひいてはコントロールシャフト２８の位置が制御される。そして、ステップ２６において、パージ制御弁４６の開度ＰＶＯを０（全閉）に設定する。つまり、このときには、キャニスタ４２のパージは行われず、かつ機械的圧縮比は基本目標圧縮比ｔε０となる。

一方、ステップ７では、前回本ルーチンを実行したときにパージ条件が不成立であったか否かを判定する。パージ条件が成立した直後の初回のみ、本ステップ７の判定がＹＥＳとなる。ステップ７の判定がＹＥＳの場合はステップ８へ進み、ＮＯの場合はステップ８をスキップする。

ステップ８では、エバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡを０にセットするとともに、カウンタＣを０にセットする。エバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡは、後述のステップ１０（エバポガス溜まりレベル検知処理）のサブルーチンでエバポガス溜まりレベル検知が終了すると１にセットされるフラグである。カウンタＣは、同じくステップ１０のサブルーチン内で使用される。

ステップ９では、上記のエバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡが０であるか否かを判断する。パージ条件が成立した直後はエバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡが０であるため、本ステップの判断がＹＥＳとなり、ステップ１０へ進む。エバポガス溜まりレベル検知が終了している（すなわちｆＡ＝１）場合は、ステップ１２へ進む。

ステップ１０では、図３に示すサブルーチンのエバポガス溜まりレベル検知処理を行う。この処理については後述する。この処理により、キャニスタ４２内に蒸発燃料成分が大量に溜まっていると判断される場合はエバポガス溜まりフラグｆＢが１にセットされる。そして、このエバポガス溜まりレベル検知処理が完了した時点で、エバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡが１にセットされる。従って、エバポガス溜まりレベル検知処理が完了するまでは、ステップ９からステップ１０へと繰り返し進むこととなる。

エバポガス溜まりレベル検知処理の処理中に相当するステップ１１では、目標圧縮比ｔεを基本目標圧縮比ｔε０に設定する。つまりエバポガス溜まりレベル検知処理の処理中は、圧縮比は基本目標圧縮比ｔε０のままである。

ステップ９の判断がＮＯである場合（エバポガス溜まりレベル検知処理が既に終了している場合）に実行されるステップ１２では、エバポガス溜まりフラグｆＢが０であるか否かを判定する。エバポガス溜まりフラグｆＢが０である（すなわちキャニスタ４２内にはあまり燃料成分が溜まっていない）場合はステップ１３へ進み、エバポガス溜まりフラグｆＢが１である場合はステップ１５へ進む。

ステップ１３では、目標圧縮比ｔεを基本目標圧縮比ｔε０に設定する。またステップ１４では、パージ制御弁４６の開度ＰＶＯを基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０に設定する。従って、エバポガス溜まりフラグｆＢが０である場合は、圧縮比を基本目標圧縮比ｔε０としたまま、基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０でのキャニスタ４２のパージが実行される。

上記基本パージ制御弁４６開度ＰＶＯ０は、吸入空気量Ｑａに応じて決定される開度であり、仮にキャニスタ４２内に蒸発燃料成分が大量に溜まっている（従ってパージガスの燃料濃度が高い）場合であっても、空燃比の制御安定性を乱すことがなく、また、燃料噴射パルス幅Ｔｉが燃料噴射弁の最低噴射パルス幅Ｑｍｉｎを下回るおそれが無いように設定した開度である。図示しないパージ制御弁制御ルーチンにより、開度ＰＶＯに応じた指令信号がパージ制御弁４６に送られ、パージ制御弁４６の開度が制御される。

次に、ステップ１２の判断がＮＯである場合（キャニスタ４２内に燃料成分が大量に溜まっている場合）に実行されるステップ１５では、目標圧縮比ｔεを最低圧縮比εｍｉｎに設定する。この最低圧縮比εｍｉｎは、可変圧縮比機構２において制御可能な最低の圧縮比である。

パージ条件が成立する運転条件（Ｑａ、Ｎｅ）は、比較的低負荷側の運転条件であり、従って、対応する基本目標圧縮比ｔε０は比較的高い。このような運転条件下で目標圧縮比ｔεを最低圧縮比εｍｉｎに設定すると、熱効率が低下し、発生するトルクが通常よりも低下する。このため車両運転者は所望のトルクを得るためにアクセルペダルを踏み増すことになり、スロットルバルブ１９の開度が大きくなって吸入空気量Ｑａが増加し、これに伴い基本燃料噴射パルス幅Ｔｐも大きくなる。基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが大きくなると、パージによってキャニスタ４２側から導入される燃料量が同じであっても、空燃比の制御安定性に及ぼす影響が相対的に小さくなるので、空燃比制御安定性を確保しつつパージ量を増やすことができる。また、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが大きくなると、パージによってキャニスタ４２側から導入される燃料量が同じであっても、燃料噴射弁８から供給される燃料噴射パルス幅Ｔｉが大きくなるので、最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎによるパージ量の制限が相対的に緩和され、最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎに制限されずにパージ量を増やすことが可能となる。

ステップ１６では、燃料成分のパージに伴って減少する空燃比フィードバック補正係数αが、所定の下限値αＬｌｉｍより大きいか否かを判断する。基本的に「１」を中心として変動する空燃比フィードバック補正係数αに対しては、空燃比の制御安定性を確保する目的で、上限値αＨｌｉｍ（＞１）と下限値αＬｌｉｍ（＜１）とが設けられている。本ステップでは、パージの影響を受けた空燃比フィードバック補正係数αが下限値αＬｌｉｍよりも大きいか否か、つまり空燃比の制御安定性の上で許容し得るパージ量であるか否かを判断している。

ステップ１６の判断がＹＥＳの場合はステップ１７へ進み、パージ制御弁開度増加許可第１フラグｆＣを１にセットする。ＮＯの場合はステップ１８へ進み、パージ制御弁開度増加許可第１フラグｆＣを０にセットする。このパージ制御弁開度増加許可第１フラグｆＤは、空燃比の制御安定性が確保できており、この観点ではパージ制御弁４６の開度をさらに増加させても良いことを示す。

さらに、ステップ１９では、燃料成分のパージに伴って減少する燃料噴射パルス幅Ｔｉが、所定の最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎより大きいか否かを判断する。燃料噴射弁８は、燃料噴射パルス幅Ｔｉが最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎより小さくなると正確な量の燃料を噴射することができない。本ステップでは、パージの影響を受けた燃料噴射パルス幅Ｔｉが、噴射量の計量精度を確保し得る所定の最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎより大きいか否かを判断している。

ステップ１９の判断がＹＥＳの場合はステップ２０へ進み、パージ制御弁開度増加許可第２フラグｆＤを１にセットする。ＮＯの場合はステップ２１へ進み、パージ制御弁４６開度増加許可第２フラグｆＤを０にセットする。このパージ制御弁開度増加許可第２フラグｆＤは、最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎが確保できており、この観点ではパージ制御弁４６の開度をさらに増加させても良いことを示す。

ステップ２２では、上記のパージ制御弁開度増加許可第１フラグｆＣとパージ制御弁開度増加許可第２フラグｆＤとが、ともに１にセットされているか否かを判断する。両フラグが１にセットされている場合は、パージ量の増加が可能であるので、ステップ２３へ進む。一方もしくは双方のフラグが０にセットされている場合は、逆にパージ量を減少させるためにステップ２４へ進む。

具体的には、ステップ２３では、パージ制御弁４６の開度ＰＶＯの前回算出値ＰＶＯｚに所定の微小量ΔＯを加えて開度ＰＶＯを算出することで、開度ＰＶＯを徐々に増加させる。すなわち、空燃比の制御安定性が確保できており、かつ、最小噴射パルス幅Ｑｍｉｎが確保できている限りは、パージ制御弁４６の開度ＰＶＯが徐々に大きくなる。従って、前述したように目標圧縮比ｔε０を最低圧縮比εｍｉｎとした状態の下で、大量のパージが実施される。なお、初回のステップ２３における前回算出値ＰＶＯｚの初期値としては、基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０が用いられる。

ステップ２４では、パージ制御弁開度ＰＶＯの前回算出値ＰＶＯｚから所定の微小量ΔＯを減じて開度ＰＶＯを算出することで、開度ＰＶＯを徐々に減少させる。つまり、目標圧縮比ｔε０を最低圧縮比εｍｉｎとした状態の下でパージを行いつつ、ステップ２２の判定がＹＥＳとなるようにパージ量が減少する。

次に、図３は、ステップ１０のエバポガス溜まりレベル検知処理のサブルーチンを示している。

この処理は、前述したメインルーチンに沿ってパージ条件が成立したときに実行されるものであって、ステップ１０１では、パージ制御弁４６の開度ＰＶＯを基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０に設定する。これにより、基本目標圧縮比ｔε０の下でパージが行われる。

ステップ１０２では、ステップ８でリセットしたカウンタＣの値が所定値Ｎより小さいか否かを判断する。カウンタＣが所定値Ｎより小さい場合、パージ条件が成立してパージが開始されてから十分な時間が経過していないことを意味し、エバポガス溜まりレベルを正確に検知できないので、エバポガス溜まりレベルの判断を行わずに、ステップ１０３で、カウンタＣの値を１だけカウントアップする。ＣｚはカウンタＣの前回値である。なお、前述したように、図３に示すステップ１０の処理は、エバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡが１となるまで繰り返し実行される。

ステップ１０２の判断がＮＯ（カウンタＣが所定値Ｎ以上）となったら、ステップ１０２からステップ１０４へ進み、空燃比フィードバック補正係数αが所定の閾値αｔｈより大きいか否かを判断する。なお、この閾値αｔｈは、固定値であってもよく、吸入空気量Ｑａなどの運転条件を考慮して設定される値であってもよい。キャニスタ４２内にあまり蒸発燃料成分が溜まっていない場合には、パージガスの燃料濃度は低く、基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０でもってパージ制御弁４６を開弁制御しても、空燃比フィードバック補正係数αはあまり小さくならない。これに対し、キャニスタ４２内に蒸発燃料成分が大量に溜まっている場合には、パージガスの燃料濃度が高く、従って、空燃比フィードバック補正係数αが大幅に小さくなる。ステップ１０４では、空燃比フィードバック補正係数αを閾値αｔｈと比較することにより、蒸発燃料成分の溜まりレベルを高・低の２段階に判別する。

ステップ１０４でＹＥＳの場合はステップ１０５へ進み、エバポガス溜まりフラグｆＢを０にセットする。ＮＯの場合はステップ１０６へ進み、エバポガス溜まりフラグｆＢを１にセットする。このエバポガス溜まりフラグｆＢは、前述したステップ１２の判定に用いられる。そして、ステップ１０７において、ステップ１０の処理が終了したことを示すエバポガス溜まりレベル検知終了フラグｆＡを１にセットする。

次に、図４は、上記実施例の作用を説明するためのタイムチャートであって、図の最上段は、キャニスタ４２内に溜まっている蒸発燃料成分の量を示している。図２および図３に基づいて説明したように、機関運転中にパージ条件が成立すれば、エバポガス溜まりフラグｆＢが０の段階であっても、基本目標圧縮比ｔε０の下でパージ制御弁４６を基本パージ制御弁開度ＰＶＯ０としたパージが実行される。そのため、パージ条件が成立する頻度ならびに期間が十分であれば、キャニスタ４２内の燃料成分量は比較的低いレベルに維持され得る。これに対し、パージ条件が成立する頻度が少ない場合、あるいは何らかの理由で燃料タンク４１内で発生する蒸発燃料が多量である場合などに、図４に示すように、キャニスタ４２内の燃料成分量がある閾値（これは前述した空燃比フィードバック補正係数αの閾値αｔｈに相当する）を越えることがある。

図の例では、時間ｔ１においてキャニスタ４２内の燃料成分量が閾値を越え、これに伴い、前述したステップ１５の処理により、目標圧縮比ｔεが最低圧縮比εｍｉｎとなる。このように圧縮比が低下すると、熱効率が低下し、発生するトルクが通常よりも低下するため、所望のトルクを維持するためには、必要な吸入空気量Ｑａが増加し、ひいては、必要な燃料量（燃料噴射量とパージにより導入される燃料成分との和）が図示するように増加する。従って、吸気系に導入し得るパージ可能量が増大する。

このように上記実施例では、キャニスタ４２内の燃料成分量があるレベルを越えたときに、圧縮比を低下させた状態の下でより多量のパージを実行するので、キャニスタ４２内の燃料成分は速やかに減少する。従って、過給器付き内燃機関１としてパージ条件が成立する頻度が比較的少ない場合でも、キャニスタ４２の破過（燃料成分の外部への流出）を未然に回避することができる。また、大量のパージによる空燃比制御の不安定化や燃料噴射パルス幅Ｔｉの過度の縮小を回避できる。

なお、上記実施例では、キャニスタ４２内にあるレベルまで蒸発燃料成分が溜まっているときに、圧縮比を制御可能な最低圧縮比εｍｉｎまで低下させている。これは、キャニスタ４２の破過の回避を優先的に行うためであるが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、適当なレベルにまで圧縮比を低下させるものであってもよい。例えば、キャニスタ４２内に溜まっている燃料成分量のレベルをリニアに検出し、これに応じて、圧縮比の低下幅を可変制御するようにしてもよい。

また上記実施例では圧縮比低下に伴うトルク低下に対し車両運転者がアクセルペダルを踏み増しするものとして説明したが、例えばアクセルペダル開度に基づいて要求トルクを決定し、この要求トルクを実現するように圧縮比をも考慮して必要なスロットル開度を演算するシステム構成であれば、圧縮比低下による熱効率低下に伴ってスロットル開度の増加が自動的に生じる。本発明は、このような構成においても同様に適用が可能である。

さらに、上記実施例では、複リンク式ピストンクランク機構からなる可変圧縮比機構２を用いているが、本発明は、どのような形式の可変圧縮比機構であっても同様に適用が可能である。

Claims

燃料タンクで生じた蒸発燃料を一時的に蓄えかつ機関の運転中にパージして吸気系に導入する蒸発燃料処理装置を備えるとともに、機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記蒸発燃料処理装置における蒸発燃料の溜まり状態を検知する手段を備え、
蒸発燃料が溜まったことを検知したときに、上記可変圧縮比機構により圧縮比を低下させて蒸発燃料のパージを行う、内燃機関の制御装置。
上記蒸発燃料処理装置は、吸気系へ至るパージ通路を開閉するパージ制御弁を備えており、
蒸発燃料が溜まっており、かつ上記パージ制御弁が開かれる所定のパージ条件の成立時に、圧縮比の低下が実行される、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
排気系に設けられた空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基づき空燃比フィードバック補正係数を算出して燃料噴射量の補正を行う空燃比フィードバック制御部と、をさらに備え、
上記空燃比フィードバック補正係数が所定の下限値に達するまで上記パージ制御弁の開度を増大させる、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
排気系に設けられた空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基づき空燃比フィードバック補正係数を算出して燃料噴射量の補正を行う空燃比フィードバック制御部と、をさらに備え、
上記燃料噴射量が所定の最小噴射量に減少するまで上記パージ制御弁の開度を増大させる、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
上記内燃機関は、過給器を備えており、非過給域において圧縮比を低下させた状態での蒸発燃料のパージを行う、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
燃料タンクで生じた蒸発燃料を一時的に蓄えかつ機関の運転中にパージして吸気系に導入する蒸発燃料処理装置を備えるとともに、機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
上記蒸発燃料処理装置における蒸発燃料の溜まり状態を検知し、
蒸発燃料が溜まったことを検知したときに、上記可変圧縮比機構により圧縮比を低下させて蒸発燃料のパージを行う、内燃機関の制御方法。