(57)【要約】【課題】吸気管に供給される燃料ガスの流量を精度よく特定する。【解決手段】吸気システムでは、内燃機関に接続される吸気管に燃料ガスが供給される。吸気システムは、吸気管に導入される空気量を検出するエアフロメータと、デューティ比によって開度が調整可能あり、吸気管に供給する燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定するガス流量特定部を備えている。ガス流量特定部は、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られるピークのピーク値と、制御バルブのデューティ比に基づいて、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定する。【選択図】  図1
2020114993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続される吸気管に燃料ガスが供給される吸気システムであって、
吸気管に導入される空気量を検出するエアフロメータと、
デューティ比によって開度が調整可能あり、吸気管に供給する燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、
吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定するガス流量特定部と、を備えており、
ガス流量特定部は、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られるピークのピーク値と、制御バルブのデューティ比に基づいて、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定する吸気システム。
【請求項２】
請求項１に記載の吸気システムであって、
吸気管内に、吸気管に導入される空気量を制限し、下流の圧力を負圧に調整する絞りバルブが設けられており、
燃料ガスの供給管が、絞りバルブより下流で吸気管に接続されている吸気システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の吸気システムであって、
吸気管に、第１燃料ガスと第２燃料ガスが供給され、
第１燃料ガスは、デューティ比によって開度が調整可能である第１制御バルブによって流量が制御され、
第２燃料ガスは、デューティ比によって開度が調整可能である第２制御バルブによって流量が制御され、
エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られる第１燃料ガスに起因するピークと、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られる第２燃料ガスに起因するピークとが重ならないように、第１制御バルブと第２制御バルブを異なる周波数でデューティ制御する吸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、内燃機関で用いられる吸気システムに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、内燃機関に接続される吸気管に燃料ガスが供給される吸気システムが開示されている。特許文献１では、燃料タンクで蒸発した燃料ガスをキャニスタに貯留し、必要に応じてパージガスとして吸気管に供給している。なお、特許文献１では、ポンプと、デューティ比によって開度調整が可能な制御バルブを用いてパージガスを吸気管に供給している。また、特許文献１では、パージガス流量を検出するための流量計を省略し、ポンプの回転数と制御バルブの開度（デューティ比）よりパージガス流量を特定している。さらに、特許文献１では、ポンプ回転数が一定の条件下であっても制御バルブの開度とパージガス流量が完全な比例関係にならないことを考慮し、ポンプ回転数毎に制御バルブの開度に応じた補正係数を設定している。そして、ポンプの回転数と制御バルブの開度から特定されたパージガス流量を、補正係数を用いて修正（補正）している。すなわち、特許文献１は、ポンプ回転数と、制御バルブの開度と、ポンプ回転数と制御バルブの開度に対応した補正係数を用いることにより、流量計を用いることなく、吸気管（内燃機関）に供給されるパージガス流量を高精度に特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１０５１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、特許文献１は、ポンプ回転数と、制御バルブの開度と、ポンプ回転数と制御バルブの開度に対応した補正係数を用いることにより、吸気管に供給されるパージガス流量を精度よく特定することに成功している。しかしながら、特許文献１の技術は、ポンプ（パージガスを吸気管に供給するポンプ）を用いない吸気系では利用できない。また、吸気管に供給されるパージガス流量の特定誤差は、内燃機関の空燃比に影響を及ぼす。そのため、パージガスを含め、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定する技術は、常に改善が求められている。本明細書は、吸気管に供給される燃料ガスの流量を精度よく特定するための新規技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示する第１技術は、内燃機関に接続される吸気管に燃料ガスが供給される吸気システムである。この吸気システムは、吸気管に導入される空気量を検出するエアフロメータと、デューティ比によって開度が調整可能あり、吸気管に供給する燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定するガス流量特定部を備えていてよい。ガス流量特定部は、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られるピークのピーク値と、制御バルブのデューティ比に基づいて、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定してよい。
【０００６】
本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術の吸気システムであって、吸気管内に、吸気管に導入される空気量を制限し、下流の圧力を負圧に調整する絞りバルブが設けられていてよい。この場合、燃料ガスの供給管が、絞りバルブより下流で吸気管に接続されていてよい。
【０００７】
本明細書で開示する第３技術は、上記第１または第２技術の吸気システムであって、吸気管に、第１燃料ガスと第２燃料ガスが供給されてよい。第１燃料ガスは、デューティ比によって開度が調整可能である第１制御バルブによって流量が制御されてよい。第２燃料ガスは、デューティ比によって開度が調整可能である第２制御バルブによって流量が制御されてよい。この場合、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られる第１燃料ガスに起因するピークのピーク値と、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られる第２燃料ガスに起因するピークのピーク値とが重ならないように、第１制御バルブと第２制御バルブを異なる周波数でデューティ制御してよい。
【発明の効果】
【０００８】
第１技術によると、吸気管に燃料ガスを導入する手段に依存せず、吸気管に供給される燃料ガスの流量を特定することができる。具体的には、ポンプを用いて燃料ガスを吸気管に圧送するタイプであっても、燃料ガスが通過する配管と吸気管の圧力差によって燃料ガスが吸気管に吸引されるタイプ（すなわち、ポンプを用いないタイプ）であっても、燃料ガスの流量を特定することができる。また、エアフロメータの実測値を利用して燃料ガスの流量を特定するため、制御バルブの製造ばらつき（開度に対する流量ばらつき等）、ポンプが用いられる場合はその製造ばらつきの影響を受けにくい。すなわち、第１技術によると、吸気システムを構成している部品の製造ばらつき（特性ばらつき）が燃料ガスの流量特定に影響を与えることを抑制することができる。なお、内燃機関の吸気系（吸気システム）では、吸気管にエアフロメータが取り付けられることが一般的である。そのため、第１技術において、従来の吸気システムに対して新たな部品を追加する必要はない。
【０００９】
なお、吸気管に供給される燃料ガスとして、パージガス（燃料タンクで蒸発した蒸発燃料を含むガス）、ブローバイガス（内燃機関のシリンダから漏れたガス）、排気ガスが挙げられる。一般的に、上記ガスのうちのパージガスとブローバイガスが、デューティ制御されるバルブを通じて吸気管に供給される。そのため、第１技術において流量が特定される燃料ガスは、パージガスであってもよく、ブローバイガスであってもよく、パージガスとブローバイガスの両方であってもよい。また、特に限定されないが、第１技術では、燃料ガスの流量の特定において、フーリエ変換により得られる複数のピークのうちの１次ピークのピーク値を用いてよい。１次ピーク（最大ピーク値）を用いることにより、他のピークを用いる場合と比較して、燃料ガスの流量を精度よく特定することができる。
【００１０】
第２技術によると、燃料ガスを吸気管に送りだすためのポンプを不要とすることができる。なお、吸気管内に設けられる絞りバルブとして、スロットルバルブ（インテークマニホールドへの吸気量を調整するバルブ）の他、過給機を有するタイプの場合、過給機より上流に設けられる吸気絞りバルブ（過給機への吸気量を調整するバルブ）が挙げられる。第２技術では、過給機が設けられていないタイプの吸気システムにおいては、スロットルバルブの下流に燃料ガスの供給管を接続する。また、過給機が設けられているタイプの吸気システムにおいては、吸気絞りバルブの下流に燃料ガスの供給管を接続する。なお、過給機が設けられているタイプの吸気システムにおいては、吸気絞りバルブの下流で過給機より上流に燃料ガスの供給管を接続してよい。
【００１１】
第３技術によると、吸気管に供給される複数の燃料ガスの各々について、燃料ガスの流量を正確に特定することができる。具体的には、エアフロメータの検出値をフーリエ変換したときに、第１燃料ガスに起因するピークと、第２燃料ガスに起因するピークが同じ周波数に現れることが防止され、一方の燃料ガスの流量が他方の燃料ガスの流量の特定に影響を及ぼすことを防止することができる。なお、「第１燃料ガスに起因するピークと第２燃料ガスに起因するピークが重ならない」とは、第１燃料ガスに起因する全てのピークと第２燃料ガスに起因する全てのピークが重ならないことまでは必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例の吸気システムの概略図を示す。
【図２】エンジン駆動中のエアフロメータの検出値を模式的に示す。
【図３】エアフロメータの検出値をフーリエ変化したときのパージガス及びブローバイガスの流量スペクトルを示す。
【図４】ガス流量スペクトルのピーク値と制御弁のデューティ比との関係を示す。
【図５】第２実施例の吸気システムの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施例：吸気システム）
図１を参照し、吸気システム１０について説明する。吸気システム１０は、吸気管４を介して空気を大気からエンジン５０に供給する。なお、エンジン５０内で燃焼された後の排気は、排気管６２を介して大気に排出される。吸気管４には、燃料タンク３０内で蒸発した燃料ガスを供給するパージ管３８と、エンジン５０の燃焼室５１から漏出したブローバイガス（燃料ガス）を供給するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）管１４と、排気管６２を通過する排気ガスの一部を供給するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）管１８が接続されている。パージ管３８及びＰＣＶ管１４は、燃料ガスの供給管の一例である。また、吸気管４には、上流から下流に向けて、エアクリーナ５、エアフロメータ３、吸気絞りバルブ６、過給機７、スロットルバルブ８が配置されている。吸気管４の下流端は、インテークマニホールド９に接続されている。吸気システム１０では、吸気絞りバルブ６が、絞りバルブの一例である。なお、エンジン５０は複数の燃焼室５１を有しており、図１には複数の燃焼室５１のうちの１個が示されている。
【００１４】
エアクリーナ５は、大気から吸気管４に導入される空気中の異物を除去する。エアフロメータ３は、大気から吸気管４に導入される空気の流量を検出する。検出された空気の流量は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４０内の制御部４２に入力される。制御部４２は、ガス流量特定部の一例である。吸気絞りバルブ６は、吸気管４の開度を調整し、大気から吸気管４に導入される空気の流量を調整する。過給機７は、例えばターボチャージャであり、吸気管４内の空気をエンジン５０（インテークマニホールド９）に向けて圧送する。なお、過給機７は、エンジン５０から排気管６２に排出された排気を利用して作動する。スロットルバルブ８は、吸気管４の開度を調整し、エンジン５０（インテークマニホールド９）に供給する空気の流量を調整する。インテークマニホールド９は、吸気管４から供給される空気を、エンジン５０の各燃焼室５１に供給する。
【００１５】
（エンジン）
まず、エンジン５０の構成について説明する。エンジン５０は、クランクシャフト５２、シリンダ５３、ピストン５４、クランクケース５６、バルブ６３、カムシャフト６４を備えている。シリンダ５３とピストン５４によって、燃焼室５１が画定される。燃焼室５１には、インジェクタ（図示省略）を介して燃料タンク３０から燃料が供給される。燃焼室５１に供給された燃料は、インテークマニホールド９から燃焼室５１に供給される空気を利用して燃焼する。燃料が燃焼することによってピストン５４が上下運動し、クランクシャフト５２が回転する。なお、クランクシャフト５２は、クランクケース５６内に収容されている。また、クランクケース５６には、エンジンオイル５８が貯留されている。
【００１６】
バルブ６３及びカムシャフト６４は、エンジン５０の上端に設けられた収容室６６内に配置されている。バルブ６３は、インテークマニホールド９と燃焼室５１の間を開閉する第１バルブ６３ａと、排気管６２と燃焼室５１の間を開閉する第２バルブ６３ｂを含む。カムシャフト６４は、クランクシャフト５２と同期して回転する。カムシャフト６４の回転によって第１バルブ６３ａが開閉し、インテークマニホールド９から燃焼室５１に空気が導入される。同様に、カムシャフト６４の回転によって第２バルブ６３ｂが開閉し、燃焼室５１から排気管６２に排気ガスが排出される。なお、収容室６６は、流路６０を介して、クランクケース５６と連通している。
【００１７】
エンジン５０は、燃料タンク３０から燃焼室５１に供給される燃料を燃焼し、駆動される。燃焼室５１には、燃料タンク３０から供給される燃料に加え、燃料タンク３０内で蒸発した蒸発燃料を含むパージガス、シリンダ５３とピストン５４との微小な隙間を通過して燃焼室５１からクランクケース５６に漏出する燃料を含むブローバイガスが供給される。パージガスとブローバイガスの一方が第１燃料ガスに相当し、他方が第２燃料ガスに相当する。また、燃焼室５１には、排気管６２より排気ガスが供給（再循環）される。すなわち、パージガス、ブローバイガス及び排気ガスは、吸気管４に導入された空気とともに、燃焼室５１に供給される。以下、パージガス、ブローバイガス及び排気ガスの供給経路について説明する。
【００１８】
（パージガス）
パージガスは、燃料タンク３０内で蒸発した燃料ガスと、空気との混合ガスである。燃料タンク３０内で蒸発した燃料ガスは、キャニスタ３４に接続されているタンク経路３４ａを通じて、キャニスタ３４内に流入する。キャニスタ３４内には、活性炭（図示省略）が収容されている。活性炭は、タンク経路３４ａを通じてキャニスタ３４内に流入した基体から蒸発燃料を吸着する。蒸発燃料が吸着された後の気体は、大気経路３４ｂを通じて大気に放出される。キャニスタ３４によって、蒸発燃料が大気に放出されることを抑制することができる。キャニスタ３４内（活性炭）に吸着された蒸発燃料は、大気経路３４ｂから導入される空気と混合され、パージガスとしてパージ経路３４ｃに供給される。パージ経路３４ｃに供給されたパージガスは、パージ管３８を通じて、吸気管４に供給される。なお、大気経路３４ｂにはエアフィルタ（図示省略）が設けられており、大気中の異物がキャニスタ３４内に侵入することが防止される。
【００１９】
パージ経路３４ｃとパージ管３８の間には、パージ制御弁３６が設けられている。パージ制御弁３６は、制御バルブの一例である。パージ制御弁３６は、制御部４２によって制御される電磁弁であり、デューティ比に基づいて開弁状態と閉弁状態に切換る。デューティ比が大きくなるに従い、パージ制御弁３６の開弁時間が長くなり、吸気管４に供給されるパージガスの流量が増加する。なお、パージ管３８は、吸気絞りバルブ６の下流（吸気絞りバルブ６と過給機７の間）で吸気管４に接続されている。パージガスを吸気管４に供給する際、吸気絞りバルブ６の開度が制御部４２によって制御され、吸気絞りバルブ６の下流（パージ管３８が接続されている部分）が負圧となる。一方、キャニスタ３４の上流（大気経路３４ｂ）は大気圧である。吸気システム１０では、キャニスタ３４の上流と下流の圧力差を利用して、パージガスを吸気管４に供給する。なお、キャニスタ３４の上流と下流の圧力差が大きい程（吸気絞りバルブ６の下流の負圧の絶対値が大きい程）、吸気管４に供給されるパージガス流量が増加する。
【００２０】
（ブローバイガス）
ブローバイガスは、シリンダ５３とピストン５４の隙間を通過してクランクケース５６に漏出した燃料と、空気との混合ガスである。上記したように、クランクケース５６は、流路６０を介して、収容室６６と連通している。また、収容室６６には、大気導入管１２と、ＰＣＶ管１４が接続されている。収容室６６の燃料は、大気導入管１２から導入される空気と混合され、ブローバイガスとしてＰＣＶ管１４を通じて吸気管４に供給される。大気導入管１２は、吸気絞りバルブ６の上流（エアフロメータ３より下流）で吸気管４に接続されている。一方、ＰＣＶ管１４は、吸気絞りバルブ６の下流（吸気絞りバルブ６と過給機７の間）で吸気管４に接続されている。
【００２１】
ＰＣＶ管１４には、ＰＣＶ制御弁１６が設けられている。ＰＣＶ制御弁１６は、制御バルブの一例である。なお、パージ制御弁３６とＰＣＶ制御弁１６の一方が第１制御バルブに相当し、他方が第２制御バルブに相当する。ＰＣＶ制御弁１６は、制御部４２によって制御される電磁弁であり、デューティ比に基づいて開弁状態と閉弁状態に切換る。デューティ比が大きくなるに従い、ＰＣＶ制御弁１６の開弁時間が長くなり、吸気管４に供給されるブローバイガス流量が増加する。ブローバイガスを吸気管４に供給する際、吸気絞りバルブ６の開度が制御部４２によって制御され、吸気絞りバルブ６の下流（ＰＣＶ管１４が接続されている部分）が負圧となる。一方、吸気絞りバルブ６の上流（大気導入管１２）は大気圧である。吸気システム１０では、吸気絞りバルブ６の上流と下流の圧力差を利用して、ブローバイガスを吸気管４に供給する。また、吸気絞りバルブ６の上流と下流の圧力差が大きい程（吸気絞りバルブ６の開度が小さい程）、吸気管４に供給されるブローバイガス流量が増加する。
【００２２】
（排気ガス）
排気ガスは、ＥＧＲ管１８通じて排気管６２から吸気管４に供給される。ＥＧＲ管１８は、吸気絞りバルブ６の下流（吸気絞りバルブ６と過給機７の間）で吸気管４に接続されている。ＥＧＲ管１８には、冷却器２２と排気ガス制御弁２０が設けられている。排気ガス制御弁２０は、冷却器２２より下流（吸気管４側）に設けられている。冷却器２２は、ＥＧＲ管１８を通過する排気ガスを冷却する。冷却器２２によって冷却された排気ガスが、排気ガス制御弁２０を通過し、吸気管４に供給される。排気ガス制御弁２０は、制御部４２によって制御される直流モータ式のバタフライ弁である。排気ガス制御弁２０の開度を調整することによって、吸気管４に供給される排気ガス流量を調節することができる。また、排気管６２内と吸気管４内の圧力差が大きい程、吸気管４に供給される排気ガス流量が増加する。
【００２３】
（吸気システムの制御）
上記したように、吸気システム１０では、パージガス、ブローバイガス及び排気ガスが吸気管４に供給され、これらのガスが、大気から吸気管４に導入された空気とともに燃焼室５１に供給される。パージガス及びブローバイガスは、燃料を含んでいる。燃焼室５１内の混合ガスの空燃比を設定値に制御するためには、吸気管４に供給されるパージガス及びブローバイガス流量を特定することが必要である。吸気システム１０では、パージ管３８、ＰＣＶ管１４に流量計を設けることなく、制御部４２が制御する各部品の制御状態と、エアフロメータ３の検出値を用いてパージガス及びブローバイガス流量を特定する。以下、パージガス流量及びブローバイガス流量の特定方法について説明する。なお、制御部４２は、吸気絞りバルブ６、スロットルバルブ８、パージ制御弁３６、ＰＣＶ制御弁１６、排気ガス制御弁２０の開度制御、過給機７、エンジン５０の駆動制御を行う。
【００２４】
図２は、エンジン５０を駆動しているときのエアフロメータ３の検出値を示している。図２の横軸は時間を示し、縦軸は流量を示している。エアフロメータ３の検出値（大気から吸気管４に導入される空気の流量）は、エンジン５０の駆動タイミング（吸気、燃焼）によって脈動する。パージガス及びブローバイガスが吸気管４に供給されると、供給されたガスの分だけ、大気から吸気管４に導入される空気量が減少し、エアフロメータ３の検出値が囲み部７０のように変動する。図２から明らかなように、パージガス及びブローバイガスが吸気管４に供給されることに起因するエアフロメータ３の検出値の変動は、エンジン５０の駆動タイミングに起因するエアフロメータ３の検出値の脈動と比較して小さい。そのため、吸気システム１０では、エアフロメータ３の検出値をフーリエ変換し、パージガス及びブローバイガスの流量スペクトルを算出する。
【００２５】
図３は、エアフロメータ３の検出値をフーリエ変換した後のパージガス及びブローバイガスの流量スペクトルを示している。実線がパージガスの流量スペクトルに相当し、破線がブローバイガスの流量スペクトルに相当する。図３に示すように、パージガスの流量スペクトルは、１２Ｈｚ，３６Ｈｚ，６０Ｈｚに現れており、ブローバイガスの流量スペクトルは、２０Ｈｚ，６０Ｈｚ，１００Ｈｚに現れている。制御部４２は、パージ制御弁３６を１２Ｈｚで駆動し、ＰＣＶ制御弁１６を２０Ｈｚで駆動している。なお、上記したように、パージ制御弁３６及びＰＣＶ制御弁１６は、デューティ比に基づいて開弁状態と閉弁状態に切換る。すなわち、パージ制御弁３６及びＰＣＶ制御弁１６の駆動信号は、オン・オフを繰り返す矩形波である。そのため、パージガス及びブローバイガスの流量スペクトルは、駆動周波数の奇数倍の位置に現れる。
【００２６】
（ガス流量の特定）
吸気システム１０では、得られた流量スペクトルのいずれかを用いて吸気管４に供給されたガス流量を特定する。例えば、パージガスの場合、１２Ｈｚ（１次ピーク），３６Ｈｚ（３次ピーク），６０Ｈｚ（５次ピーク）のいずれかを用いて吸気管４に供給されたパージガスの流量を特定する。吸気システム１０では、パージ制御弁３６の駆動周波数であり、最もピーク値が大きい１次ピーク（１２Ｈｚ）の値を利用してパージガスの流量を特定する。但し、１次ピーク値を含め、各ピーク値のいずれも、パージガスの流量をそのまま現していない。また、得られるピーク値は、パージ制御弁３６のデューティ比と比例しない。すなわち、実際には、パージ制御弁３６のデューティ比を大きくしていくと、吸気管４に供給されるパージガス流量も増加する。しかしながら、図４に示すように、フーリエ変換により得られるピーク値は、デューティ比５０％を超えると、デューティ比の増加に伴って小さくなる。
【００２７】
吸気システム１０では、エンジン５０の駆動条件（エンジン回転数）と吸気絞りバルブ６の開度（吸気絞りバルブ６−過給機７間の吸気管４内の圧力に相当）を所定条件に調整し、パージ制御弁３６のデューティ比毎にパージガス流量を実測し、パージ制御弁３６のデューティ比とフーリエ変換により得られるパージガスの１次ピークの値との関係を示す多項式を作成する。作成した多項式は、制御部４２内のメモリに保存しておく。吸気システム１０では、パージガス流量を特定する際、エンジン５０の駆動条件と吸気絞りバルブ６の開度を上記した所定条件に調整し、制御部４２内のＣＰＵに対し、エアフロメータ３の検出値と、制御部４２が駆動しているパージ制御弁３６の制御信号（パージ制御弁３６のデューティ比を示す信号）と、メモリに保存されている多項式を入力する。制御部４２内のＣＰＵでは、エアフロメータ３の検出値をフーリエ換算して得られた１次ピークの値と、パージ制御弁３６の制御信号とを多項式に入力し、パージガス流量を算出する。
【００２８】
なお、パージガス流量を算出するための多項式は、エンジン５０の駆動条件と、吸気絞りバルブ６の開度と、パージ制御弁３６のデューティ比と、フーリエ変換により得られるパージガスの１次ピークの値を変動因子とし、パージガス流量を実測して作成してもよい。この場合、パージガス流量を特定する際、制御部４２内のＣＰＵに対し、エアフロメータ３の検出値と、制御部４２が駆動しているエンジン５０の制御信号（エンジン回転数を示す信号）と、制御部４２が駆動している吸気絞りバルブ６の制御信号（吸気絞りバルブ６の開度を示す信号）と、制御部４２が駆動しているパージ制御弁３６の制御信号と、メモリに保存されている多項式を入力する。制御部４２内のＣＰＵでは、エアフロメータ３の検出値をフーリエ換算して得られた１次ピークの値と、エンジン５０の制御信号と、吸気絞りバルブ６の制御信号と、パージ制御弁３６の制御信号とを多項式に入力し、パージガス流量を算出する。エンジン５０の駆動状態に依らずパージガス流量を特定することができる。
【００２９】
なお、多項式に代えて、エンジン５０の駆動条件、吸気絞りバルブ６の開度、パージ制御弁３６のデューティ比、フーリエ変換により得られるパージガスの１次ピークの値等と、パージガス流量との関係を記したテーブルを作成し、テーブルを用いてパージガス流量を特定してもよい。また、１次ピーク値に代えて、他のピーク値を用いてもよい。
【００３０】
吸気システム１０では、ブローバイガス流量についても、ＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数であり、最もピーク値が大きい１次ピーク（２０Ｈｚ）の値を利用してブローバイガス流量を特定する。具体的な特定方法は、パージガス流量の特定方法と実質的に同一のため、説明を省略する。なお、パージ制御弁３６の駆動周波数が１２Ｈｚであり、ＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数が２０Ｈｚであるため、各ガスの１次ピークの出現周波数は異なる。そのため、吸気管４に対してパージガスとブローバイガスが同時に供給されても、一方のガスの流量特定値が他方のガスの流量特定値に影響を及ぼすことはない。
【００３１】
また、ブローバイガスについても、１次ピーク値に代えて他のピーク値を用いることができる。但し、３次ピーク値は用いることができない。図３に示すように、ブローバイガスの３次ピークは、パージガスのピークと出現周波数が重なる。そのため、３次ピークを用いてブローバイガス流量を特定する場合、ブローバイガスの３次ピークがパージガスのピークと重ならないように、パージ制御弁３６及びＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数を設定する。なお、パージガスとブローバイガスの双方について、１次ピーク値を用いて流量を特定する場合、両者の駆動周波数の最小公倍数が、一方の制御弁の駆動周波数と重ならないように、パージ制御弁３６とＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数を設定する。例えば、パージ制御弁３６を１２Ｈｚで駆動する場合、ＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数は３６Ｈｚ（最小公倍数は３６Ｈｚ）とならないように、ＰＣＶ制御弁１６の駆動周波数を設定する。
【００３２】
吸気システム１０の利点を説明する。吸気システム１０は、パージ管３８、ＰＣＶ管１４に流量計を配置することなく、パージガス及びブローバイガスの流量を特定することができる。吸気システム１０は、流量計を用いてガス流量を特定する形態と比較して、コストを低減することができる。また、吸気システム１０は、パージガス及びブローバイガスの流入により変動するエアフロメータ３の検出値に基づいてパージガス及びブローバイガスの流量を特定している。そのため、例えばパージ制御弁３６及びＰＣＶ制御弁１６の開度（デューティ比）とエンジン５０の駆動状況（吸気管４内の圧力）等から流量を推定する形態と比較して、ガス流量を高精度に特定することができる。なお、吸気系にエアフロメータを配置することは一般的であり、エアフロメータ３の検出値をガス流量の特定に利用しても、吸気システムの部品コストが上昇することはない。
【００３３】
（第２実施例：吸気システムの変形例）
図５を参照し、吸気システム２１０について説明する。吸気システム２１０は、吸気システム１０の変形例であり、吸気管４に過給機が設けられていない点が吸気システム１０と異なる。吸気システム２１０において、吸気システム１０と実質的に同じ構成については、吸気システム１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。
【００３４】
吸気システム２１０では、吸気管４に対して、上流から下流に向けて、エアクリーナ５、エアフロメータ３、スロットルバルブ８が配置されている。吸気管４の下流端は、インテークマニホールド９に接続されている。吸気システム２１０では、スロットルバルブ８が、絞りバルブの一例である。また、吸気システム２１０では、パージ管３８はスロットルバルブ８の下流で吸気管４に接続されており、ＰＣＶ管１４及びＥＧＲ管１８はインテークマニホールド９に接続されている。大気導入管１２は、スロットルバルブ８の上流（エアフロメータ３より下流）で吸気管４に接続されている。吸気システム２１０では、吸気システム１０と同様に、パージガス、ブローバイガス及び排気ガスは、吸気管４（インテークマニホールド９）に生じる負圧によって吸気管４（インテークマニホールド９）に供給される。そのため、吸気システム２１０においても、パージ管３８、ＰＣＶ管１４に流量計を設けることなく、制御部４２が制御する各部品の制御状態と、エアフロメータ３の検出値を用いてパージガス及びブローバイガス流量を特定することができる。
【００３５】
吸気システム２１０では、パージガス及びブローバイガスの流量を特定するための多項式を作成する際の条件、及び、多項式に入力される因子として、スロットルバルブ８の開度を利用する。具体的には、吸気システム２１０では、エンジン５０の駆動条件とスロットルバルブ８の開度を所定条件に調整し、パージ制御弁３６のデューティ比毎にパージガス流量を実測し、パージ制御弁３６のデューティ比とフーリエ変換により得られるパージガスの１次ピークの値との関係を示す多項式を作成する。そして、パージガス流量を特定する際、エンジン５０の駆動条件とスロットルバルブ８の開度を多項式を作成したときの所定条件に調整し、制御部４２内のＣＰＵに対し、エアフロメータ３の検出値と、パージ制御弁３６の制御信号と、多項式を入力する。制御部４２内のＣＰＵでは、エアフロメータ３の検出値をフーリエ換算して得られた１次ピークの値と、パージ制御弁３６の制御信号を多項式に入力し、パージガス流量を算出する。ブローバイガス流量についても、同様の方法で特定することができる。
【００３６】
あるいは、エンジン５０の駆動条件と、スロットルバルブ８の開度と、パージ制御弁３６のデューティ比と、フーリエ変換により得られるパージガスの１次ピークの値を変動因子とし、パージガス流量を実測して多項式を作成してもよい。そして、パージガス流量を特定する際、制御部４２内のＣＰＵにおいて、エアフロメータ３の検出値をフーリエ換算して得られた１次ピークの値と、エンジン５０の制御信号と、スロットルバルブ８の制御信号と、パージ制御弁３６の制御信号を多項式に入力し、パージガス流量を算出してよい。ブローバイガス流量についても、同様の方法で特定することができる。
【００３７】
なお、吸気システム２１０においても、多項式に代えて、エンジン５０の駆動条件、スロットルバルブ８の開度、パージ制御弁３６（ＰＣＶ制御弁１６）のデューティ比、フーリエ変換により得られるパージガス（ブローバイガス）の１次ピークの値等と、パージガス流量（ブローバイガス流量）との関係を記したテーブルを作成し、テーブルを用いてパージガス流量（ブローバイガス流量）を特定してもよい。また、１次ピーク値に代えて、他のピーク値を用いてもよい。
【００３８】
（他の実施形態）
上記実施例では、吸気管内の負圧を利用してパージガス及びブローバイガスを吸気管に供給する例について説明した。しかしながら、パージ管、及び／又は、ＰＣＶ管にポンプを配置し、ポンプを駆動してパージガス、及び／又は、ブローバイガスを吸気管に供給してもよい。この場合、燃料ガス（パージガス、ブローバイガス）の流量を特定するための多項式を作成する際の因子、及び、多項式に入力する因子として、絞りバルブ（吸気絞りバルブ、スロットルバルブ）の開度に代えてポンプの駆動条件（回転数）を因子としてよい。
【００３９】
上記実施例では、パージガスとブローバイガスの双方が同じ期間に吸気管に供給される例について説明した。しかしながら、パージガスとブローバイガスが同じ期間に吸気管に供給されないように吸気システムを構成してもよい。すなわち、パージガス流量を特定する期間は吸気管にブローバイガスを供給せず、ブローバイガス流量を特定する期間は吸気管にパージガスを供給しないようにしてよい。
【００４０】
上記実施例では、パージガス流量とブローバイガス流量の双方を、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られるピークのピーク値と、制御バルブのデューティ比に基づいて特定する例について説明した。しかしながら、パージガス流量とブローバイガス流量の一方を、エアフロメータの検出値をフーリエ変換して得られるピークのピーク値と、制御バルブのデューティ比に基づいて特定してもよい。この場合、上記特定方法を用いないガスの流量については、流量計、あるいは、他の特定方法（推定方法）を利用して特定してよい。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４２】
３：エアフロメータ
４：吸気管
１０：吸気システム
１６：制御バルブ（ＰＣＶ制御弁）
３６：制御バルブ（パージ制御弁）
４２：制御部（ガス流量特定部）
５０：内燃機関（エンジン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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