(57)【要約】【課題】互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群にこれら気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して導入されるパージガス流量の合計値を推定することが可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】互いに異なる吸気通路４Ｌ、４Ｒが接続される複数の気筒群を備えた内燃機関１に適用され、複数の気筒群間で共用されるキャニスタ２１から気筒群毎のパージ弁２３Ｌ、２３Ｒを介して各気筒群の吸気通路４Ｌ、４Ｒにパージガスが導入され、各パージ弁はＥＣＵ１０にて目標開度に制御される内燃機関の蒸発燃料処理装置２０において、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の負荷を取得し、取得した内燃機関の負荷と各パージ弁の目標開度の合計値である合計開度とに基づいてキャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒに導入されるパージガス量の合計値である合計パージガス量を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群を備えた内燃機関に適用され、前記複数の気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して各気筒群の吸気通路にパージガスが導入され、各パージ弁は制御手段にて目標開度に制御される内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記内燃機関の負荷を取得する機関負荷取得手段と、前記機関負荷取得手段が取得した前記内燃機関の負荷と各パージ弁の目標開度の合計値である合計開度とに基づいて前記キャニスタから各吸気通路に導入されるパージガス量の合計値である合計パージガス量を推定する合計パージガス量推定手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記合計パージガス量推定手段は、まず前記機関負荷取得手段が取得した前記内燃機関の負荷と前記合計開度とに基づいて各パージ弁のパージガス流れ上流側の圧力の合計値である合計圧力を推定し、次に推定した合計圧力に基づいて前記合計パージガス量を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
各気筒群の吸気通路にそれぞれスロットル弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記合計パージガス量推定手段は、推定した合計パージガス量と、各パージ弁の目標開度とに基づいて各気筒群に導入されるパージガスの流量をそれぞれ推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群を有し、各気筒群の吸気通路に複数の気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介してパージガスが導入される内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャニスタから吸気通路にパージガスを導入するためのパージ通路に並列に複数の制御弁を設け、これら制御弁のうち特定の制御弁への指令値をこの特定の制御弁を通過するパージガス流量と他の制御弁を通過するパージガス流量との比に基づいて補正する蒸発燃料処理装置が知られている（特許文献１参照）。また、パージ制御弁前後差圧とそのパージ制御弁の駆動デューティ比とに基づいてパージ空気量を演算し、次に演算したパージ空気量とキャニスタにトラップされている蒸発燃料量と基づいてキャニスタから放出される蒸発燃料量放出量を演算し、さらに演算した蒸発燃料放出量に基づいて燃焼室への蒸発燃料流入量を演算する制御装置が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３、４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１０７８０号公報
【特許文献２】特開平９−１１２３０９号公報
【特許文献３】特開平５−２４８３１４号公報
【特許文献４】特開平１１−２２９９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群を有し、これら複数の気筒群間でキャニスタが共用され、この共用のキャニスタから各気筒群の吸気通路に気筒群毎のパージ弁を介してパージガスが導入される内燃機関が知られている。この内燃機関では、各気筒群の気筒の運転状態に応じて各パージ弁の開度がそれぞれ別々に制御されるため、各気筒群の吸気通路に導入されるパージガス量がそれぞれ異なる。各気筒群の吸気通路に導入されるパージガス量は、これらパージガス量の合計値を推定することにより、各パージ弁の開度などに基づいてそれぞれ推定できる。上述した従来の装置はキャニスタから同一の吸気通路に導入されるパージガス量を推定するものであり、一つのキャニスタから互いに異なる複数の吸気通路にパージガスを導入する場合のこれらパージガス量の合計値を推定する方法については開示されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群にこれら気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して導入されるパージガス流量の合計値を推定することが可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置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】
【０００６】
本発明の蒸発燃料処理装置は、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群を備えた内燃機関に適用され、前記複数の気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して各気筒群の吸気通路にパージガスが導入され、各パージ弁は制御手段にて目標開度に制御される内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記内燃機関の負荷を取得する機関負荷取得手段と、前記機関負荷取得手段が取得した前記内燃機関の負荷と各パージ弁の目標開度の合計値である合計開度とに基づいて前記キャニスタから各吸気通路に導入されるパージガス量の合計値である合計パージガス量を推定する合計パージガス量推定手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
周知のように弁を通過するガス量は、弁の開度及び弁の前後の圧力差に応じて推定できる。本発明が適用される内燃機関では共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して各気筒群の吸気通路のパージガスが導入されるが、これら吸気通路は同一の内燃機関に設けられているため、複数のパージ弁をまとめて一つの弁として考えるとキャニスタからこの一つの弁を介して内燃機関の吸気系にパージガスを導入するシステムと考えることができる。この場合、合計パージガス量は、各パージ弁の開度を合計した合計開度と相関関係を有すると考えられる。一般にキャニスタから吸気通路へのパージガスの導入は、キャニスタ内の圧力をほぼ大気圧にし、吸気通路の負圧を利用して行っている。吸気通路の圧力は内燃機関の負荷に応じて変化するため、各パージ弁を通過して各気筒群に導入されるパージガス量は内燃機関の負荷と相関関係を有する。そのため、合計パージガス量は内燃機関の負荷と相関関係を有すると考えられる。このように各パージ弁をまとめて一つの弁として考えることにより、合計開度及び内燃機関の負荷に基づいて合計パージガス量を推定することができる。
【０００８】
各パージ弁をまとめて一つの弁として考える場合、内燃機関の負荷はその一つの弁のパージガス流れ下流側の圧力の合計値に対応する。上述したようにパージガスの導入は吸気通路の負圧を利用して行っているので、合計開度及び内燃機関の負荷に基づいて各パージ弁のパージガス流れ上流側の圧力の合計値、言い換えると各パージ弁をまとめた一つの弁のガス流れ上流側圧力である合計圧力が推定される。キャニスタから各吸気通路へのパージガス導入時はキャニスタ内の圧力はほぼ大気圧であるため、この合計圧力に応じた量のパージガスがキャニスタから内燃機関の吸気系に導入される。そこで、前記合計パージガス量推定手段は、まず前記機関負荷取得手段が取得した前記内燃機関の負荷と前記合計開度とに基づいて各パージ弁のパージガス流れ上流側の圧力の合計値である合計圧力を推定し、次に推定した合計圧力に基づいて前記合計パージガス量を推定してもよい（請求項２）。
【０００９】
本発明の蒸発燃料処理装置の一形態においては、各気筒群の吸気通路にそれぞれスロットル弁が設けられていてもよい（請求項３）。この場合、各スロットル弁にて各吸気通路の吸入空気量がそれぞれ制御されるため、各気筒群に導入されるパージガス量にばらつきが生じ易い。そのため、本発明が好適に適用できる。
【００１０】
合計パージガス量が推定できれば、その推定した値と各パージ弁の目標開度とに基づいて各気筒群に導入されるパージガス量をそれぞれ推定できる。そこで、前記合計パージガス量推定手段は、推定した合計パージガス量と、各パージ弁の目標開度とに基づいて各気筒群に導入されるパージガスの流量をそれぞれ推定してもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の蒸発燃料処理装置によれば、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群にこれら気筒群間で共用されるキャニスタから気筒群毎のパージ弁を介して導入されるパージガス流量の合計値である合計パージガス量を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の蒸発燃料処理装置が組み込まれた内燃機関の一例を示している。図１に示した内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、一対のバンク２Ｌ、２Ｒをクランク軸の回りに適宜のバンク角だけ傾けて配置したいわゆるＶ型エンジンとして構成されている。各バンク２Ｌ、２Ｒにはそれぞれ複数（図１では３つ）の気筒３が設けられている。一方のバンク２Ｌの気筒３が一つの気筒群を、他方のバンク２Ｒの気筒３が他の一つの気筒群をそれぞれ構成する。一方のバンク２Ｌに対しては吸気通路４Ｌ及び排気通路５Ｌが接続され、他方のバンク２Ｒに対しては吸気通路４Ｒ及び排気通路５Ｒが接続されている。吸気通路４Ｌ、４Ｒは互いに独立している。排気通路５Ｌ、５Ｒも少なくともそれぞれの上流側において互いに独立している。吸気通路４Ｌ、４Ｒには、吸入空気量を調整するためのスロットル弁６Ｌ、６Ｒ、及び吸入空気量に対応した信号を出力する吸気量センサ７Ｌ、７Ｒがそれぞれ設けられている。
【００１３】
各スロットル弁６Ｌ、６Ｒの開度、及び不図示の燃料噴射弁の動作などは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０により制御される。ＥＣＵ１０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各吸気量センサ７Ｌ、７Ｒ及びエンジン１のクランク角度に対応した信号を出力するクランク角センサ１１などの各種センサに基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。
【００１４】
エンジン１には、蒸発燃料処理装置２０が設けられている。蒸発燃料処理装置２０は、不図示の燃料タンク内にて発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタ２１と、キャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒにパージガスを導くためのパージ経路２２と、パージ経路２２を介して各吸気通路４Ｌ、４Ｒに導かれるパージガスの流量を調整するためのパージ弁２３Ｌ、２３Ｒとを備えている。この蒸発燃料処理装置２０では、キャニスタ２１内の圧力をほぼ大気圧にし、各吸気通路４Ｌ、４Ｒの負圧を利用してキャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒへのパージガスの導入が行われる。図１に示したようにパージ経路２２は、気筒群間で共用される単一の共用部２４と、その共用部２４の終端から気筒群毎に分岐された分岐部２５Ｌ、２５Ｒとを備えている。各分岐部２５Ｌ、２５Ｒは、スロットル弁６の下流にて各吸気通路４Ｌ、４Ｒに接続されている。パージ弁２３Ｌ、２３Ｒは、分岐部２５Ｌ、２５Ｒにそれぞれ設けられている。
【００１５】
各分岐部２５Ｌ、２５Ｒは互いに同一に構成されており、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒも互いに同一に構成されている。パージ弁２３Ｌ、２３Ｒは、一例として、不図示のソレノイド部への通電状態のオン（通電）及びオフ（通電停止）を切り換えてスロットル弁６よりも下流の吸気通路４Ｌ、４Ｒに発生する負圧の導入及び導入停止を制御することにより開閉駆動されるバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）として構成されている。パージ弁２３Ｌ、２３Ｒの開度は、それぞれのソレノイド部に与える励磁電流のデューティ比の制御によって調整される。パージ弁２３Ｌ、２３Ｒに与える励磁電流のデューティ比は、ＥＣＵ１０によってそれぞれ制御される。なお、ここでいうデューティ比は、制御の一周期に占めるオン時間の割合、つまりオンデューティ比を意味する。ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に応じてこれら各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒへのディーティ比ＶＳＶＬ、ＶＳＶＲの目標値を設定し、この設定した目標値に基づいて各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒをそれぞれ制御する。これにより、ＥＣＵ１０は本発明の制御手段として機能する。
【００１６】
キャニスタ２１からエンジン１の吸気通路４Ｌ、４Ｒにパージガスを導入するときは、その分各気筒３に導入される燃料量が増加する。そのため、燃料噴射弁などにて燃料タンクから各気筒３に供給すべき燃料量を調整する必要がある。図１に示したエンジン１では一つのキャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒにパージガスをそれぞれ導入するため、ＥＣＵ２０は各吸気通路４Ｌ、４Ｒに導入されるパージガス量をそれぞれ推定し、この推定したパージガス量によって燃料噴射弁などから供給すべき燃料量を調整する。キャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒに導入される各パージガス量は、これら各パージガス量を合計した合計パージガス量及び各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒの開度に基づいて推定できる。そこで、ＥＣＵ１０は、合計パージガス量を推定するべく図２に示した合計パージガス量推定ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。このルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１０は本発明の合計パージガス量推定手段として機能する。
【００１７】
図２のルーチンにおいてＥＣＵ１０は、まずステップＳ１１でエンジン１の負荷Ｌを取得する。エンジン１の負荷は、例えば各吸気量センサ７Ｌ、７Ｒの出力信号を参照して取得する。この処理を実行することにより、ＥＣＵ１０は本発明の機関負荷取得手段として機能する。続くステップＳ１２においてＥＣＵ１０は、パージ弁２３Ｌのソレノイド部に与える励磁電流のデューティ比ＶＳＶＬ及びパージ弁２３Ｒのソレノイド部に与える励磁電流のデューティ比ＶＳＶＲを足した値である合計デューティ比ＶＳＶＴを算出する。そのため、合計デューティ比ＶＳＶＴとしては、０％〜２００％の値が算出される。なお、上述したようにデューティ比はオンデューティ比であるため、合計デューティ比が０％の場合は各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒが全閉の状態であり、合計デューティ比が２００％の場合は各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒが全開の状態である。
【００１８】
次のステップＳ１３においてＥＣＵ１０は、エンジン１の負荷Ｌ及び合計デューティ比ＶＳＶＴに基づいて各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒのパージガス流れ上流側圧力の合計値であるＶＳＶ上流合計圧力ＰＴを推定する。各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒのパージガス流れ上流側圧力は、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒのデューティ比及び各吸気通路４Ｌ、４Ｒの圧力に基づいて推定できる。上述したように各吸気通路４Ｌ、４Ｒへのパージガスの導入は、各吸気通路４Ｌ、４Ｒの負圧を利用して行っている。そのため、例えば吸気通路４Ｌの圧力とパージ弁２３Ｌが所定開度の場合にパージガス流れに与える抵抗とに基づいてパージ弁２３Ｌのパージガス流れ上流側の圧力を推定できる。合計パージガス量を推定する場合、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒをまとめて一つの弁として考えることができる。各吸気通路４Ｌ、４Ｒの圧力はエンジン１の負荷Ｌに応じて変化するため、エンジン１の負荷Ｌは各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒのパージガス流れ下流側の圧力の合計値と相関する。したがって、エンジン１の負荷Ｌ及び合計デューティ比ＶＳＶＴに基づいてＶＳＶ上流合計圧力ＰＴが推定できる。このＶＳＶ上流合計圧力ＰＴの推定は、例えば図３に示した関係をＥＣＵ１０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行う。図３のマップを使用してＶＳＶ上流合計圧力ＰＴを推定する手法としては、まずステップＳ１２で算出した合計デューティ比ＶＳＶＴに基づいて参照すべきエンジン１の負荷ＬとＶＳＶ上流合計圧力ＰＴの関係を求める。図３に線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で示したようにこの関係は、合計デューティ比ＶＳＶＴが大きいほど線Ｄ１寄りになる。次に求めた関係とエンジン１の負荷Ｌとに基づいてＶＳＶ上流合計圧力ＰＴを推定する。
【００１９】
続くステップＳ１４においてＥＣＵ１０は、推定したＶＳＶ上流合計圧力ＰＴに基づいて合計パージガス量Ｑを推定する。その後、今回のルーチンを終了する。キャニスタ２１から各吸気通路４Ｌ、４Ｒへのパージガス導入時は、キャニスタ２１内の圧力がほぼ大気圧になるため、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒを介して導入されるパージガス量は、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒのパージガス流れ上流側の圧力と相関している。すなわち、合計パージガス量ＱはＶＳＶ上流合計圧力ＰＴと相関している。そこで、例えば図４に示した関係をＥＣＵ１０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップと推定したＶＳＶ上流合計圧力ＰＴとに基づいて合計パージガス量Ｑを推定する。
【００２０】
図２のルーチンでは、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒをまとめて一つの弁として扱い、これらのパージ弁２３Ｌ、２３Ｒの開度を合計した合計開度を使用するので、各パージ弁２３Ｌ、２３Ｒの開度が互いに異なっていても容易に合計パージガス量を推定できる。また、エンジン１の負荷Ｌを使用して合計パージガス量を推定するので、パージ経路２２に圧力センサを設ける必要がない。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、図２のルーチンで推定した合計パージガス量Ｑと、合計デューティ比ＶＳＶＴに対するパージ弁２３Ｌへのデューティ比ＶＳＶＬの割合とに基づいて吸気通路４Ｌに導入されるパージガス量を推定してもよい。また、同様に合計パージガス量Ｑと合計デューティ比ＶＳＶＴに対するパージ弁２３Ｒへのデューティ比ＶＳＶＲの割合とに基づいて吸気通路４Ｒに導入されるパージガス量を推定してもよい。
【００２２】
ＶＳＶ上流合計圧力ＰＴの推定時においては、エンジン１の負荷Ｌの代わりにエンジン１の負荷と相関を有するパラメータを使用してもよい。このようなパラメータとしては、例えば充填効率が使用される。
【００２３】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンは上述したエンジンに限定されない。バンク毎にＥＣＵが設けられ、一方のＥＣＵが一方のバンクの各気筒の運転状態を、他方のＥＣＵが他方のバンクの各気筒の運転状態をそれぞれ制御するエンジンに本発明を適用してもよい。このようなエンジンにおいてもキャニスタは一つしか設けられていないものが多いため、一つのキャニスタから各バンクの各気筒に導入されるパージガス量を推定することにより各バンクの気筒の運転状態を適切に制御できる。なお、このようなエンジンでは２つのＥＣＵが互いに情報を共有可能なように接続されているため、図２のルーチンはいずれのＥＣＵにおいて実行されてもよい。また、Ｖ型エンジン以外にも、互いに異なる吸気通路が接続される複数の気筒群を備えた種々のエンジンに本発明は適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の蒸発燃料処理装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行する合計パージガス量推定ルーチンを示すフローチャート。
【図３】エンジンの負荷及び合計デューティ比とＶＳＶ上流合計圧力との関係の一例を示す図。
【図４】ＶＳＶ上流合計圧力と合計パージガス量との関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  内燃機関
４Ｌ、４Ｒ  吸気通路
６Ｌ、６Ｒ  スロットル弁
１０  エンジンコントロールユニット（合計パージガス量推定手段、制御手段、機関負荷取得手段）
２０  蒸発燃料処理装置
２１  キャニスタ
２３Ｌ、２３Ｒ  パージ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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