(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャニスタに貯蔵した蒸発燃料をエンジン吸気系にエンジンの吸入負圧を用いてパージするエンジンの蒸発燃料パージ装置において、
前記エンジン吸気系に設けられた下流側スロットルバルブと、
前記下流側スロットルバルブの上流側で前記エンジン吸気系に設けられた上流側スロットルバルブと、
前記キャニスタと前記エンジン吸気系の前記上流側スロットルバルブから下流側スロットルバルブまでの間の所定箇所とを連通させて接続されたパージ通路と、
互いに異なるスロットル開度特性に基づいて、前記上流側スロットルバルブ及び前記下流側スロットルバルブのスロットル開度を両者の間の圧力が前記下流側スロットバルブ下流の吸入負圧と大気圧との中間圧力となるようにそれぞれ算出するスロットル開度算出手段と、
前記算出されたスロットル開度に基づいて前記上流側スロットルバルブ及び前記下流側スロットルバルブをそれぞれ制御するスロットルバルブ制御手段と、
エンジン動作状態に基づいて目標パージ率を算出する目標パージ率算出手段と、
前記目標パージ率に基づいて前記パージ通路の途中に設けられたパージバルブの開閉制御を行うパージバルブ制御手段と、を備えると共に、
前記上流側スロットルバルブと前記下流側スロットルバルブとの間の中間圧力を検出する中間圧力検出手段を設け、前記パージバルブ制御手段は、前記目標パージ率と吸入空気量とから得られる目標パージ量と前記中間圧力とに応じて予め設定されたパージバルブ開度特性に基づき、前記パージバルブの開閉制御を行うことを特徴とするエンジンの蒸発燃料パージ装置。
【請求項２】
前記スロットル開度算出手段は、低負荷運転領域では前記上流側スロットルバルブのスロットル開度が前記下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも大きくなるようにスロットル開度を算出し、高負荷運転領域では前記上流側スロットルバルブのスロットル開度が前記下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも小さくなるようにスロットル開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの蒸発燃料パージ装置。
【請求項３】
前記スロットル開度算出手段は、前記目標パージ率に応じて設けられたスロットル開度特性に基づき、前記低負荷運転領域及び高負荷運転領域でのスロットル開度を算出するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの蒸発燃料パージ装置。
【請求項４】
前記目標パージ量と前記中間圧力とに応じて予め設定された流量比確保率と前記目標パージ率とに基づいて実パージ率を算出する実パージ率算出手段と、蒸発燃料濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段とを設け、前記実パージ率と前記蒸発燃料濃度とに基づいて燃料噴射量に対する補正を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のエンジンの蒸発燃料パージ装置。
【請求項５】
前記中間圧力検出手段は、前記上流側スロットルバルブと前記下流側スロットルバルブとの間における前記エンジン吸気系の大気圧に対する相対圧力を中間圧力として検出することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンの蒸発燃料パージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料をエンジン吸気系にパージするエンジンの蒸発燃料パージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸発燃料（以下、「エバポ」という）をキャニスタで一時的に貯蔵しておき、このエバポを所定のエンジン動作条件（パージ許可条件）下で吸気系にパージすることにより、通常の噴射燃料と共に燃焼させるエバポパージ装置が利用されている。すなわち、従来技術の一般的なエバポパージ装置は、エバポを貯蔵するキャニスタ、このキャニスタへのエバポ流入口に燃料タンク内のエバポを導くエバポ導管、キャニスタからのエバポ流出口をスロットルバルブ下流側の吸入管に接続するパージ通路、このパージ通路の途中に設けられたパージバルブ等を備え、キャニスタに蓄えたエバポをエンジン吸入負圧を利用して、エンジン吸気系にパージし、噴射燃料と共に燃焼させている。
【０００３】
一般に、絞り部を通過するガスの流量は、絞り部前後の差圧の平方根と絞り部の流路面積との積に比例する。また、一次側圧力としてのキャニスタ側の圧力はほぼ大気圧に等しい。従って、絞り部、すなわちキャニスタから吸気管への経路途中のパージバルブの流路面積が一定ならば、吸入負圧が強いほどエバポパージ量（以下、「パージ量」という）は増大する。また、吸入負圧が一定ならば、パージバルブの開口面積が大きいほどパージ量が増大する。
【０００４】
一方、エンジン制御システムでは、排気系の途中に設けた空燃比センサの検出信号等に基づいて空燃比をフィードバック制御することにより、燃料噴射量を制御している。ここでエンジン吸気系にパージされたエバポは、燃料と共に燃焼するものであり、また、エンジン動作条件の変化によって吸入負圧が例えば５５０ｍｍＨｇ〜０ｍｍＨｇ（大気との差圧を示している、以下同様）まで変動し、これに伴いパージ量も大きく変化するため、パージ量が前記空燃比制御に与える影響は大きい。
【０００５】
そこで、空燃比制御の良好な制御性を保持すべく、エンジン動作条件に応じてパージバルブの開度を制御することにより、運転領域に拘わらずエバポパージ率（吸入空気量に対するエバポパージ量の割合をいい、以下「パージ率」という）を一定にすることが望ましい。しかし、アイドリング時を含む低負荷運転領域では、スロットル開度が小さくなって吸入空気量が減少し、吸入負圧が大きくなる。これに対し、高負荷運転領域では、スロットル開度が大きくなって吸入空気量が増大し、吸入負圧がほぼ大気圧に近くなる（吸入負圧が小さくなる）。
【０００６】
従って、パージ率を一定にするためには、吸入負圧の大きい低負荷運転領域でのパージ量を少なくする一方、吸入負圧の小さい高負荷運転領域でのパージ量を多くする必要がある。このため、例えば、吸入空気量が多く吸入負圧が小さい高負荷運転領域において所定のパージ率を確保するためには、大容量のパージバルブが必要となるが、この場合には、低負荷時におけるパージ量の制御性が悪化する上に、ばらつきや経時変化に対する対応するのも難しくなる。
【０００７】
すなわち、大容量のパージバルブを用いて低負荷運転領域でのパージ量を制御するためには、低いレンジ、例えば全閉から全開までを０〜１００％としたときに、０〜１０％等のような小さいバルブ開度領域で制御を行わなければならない。更に、僅かなバルブ開度の変化によってパージ量が急変するため、精度良くパージ量を制御するのは難しい。これとは逆に、低負荷運転領域での制御性を重視して小容量または中容量のパージバルブを用いた場合には、高負荷運転領域で十分なパージ量を確保することができないという二律背反の事情がある。。
【０００８】
このような事情から、例えば、特開平３−７４５６２号公報等では、スロットルバルブの上流側に固定的な絞り或いは可変のサブスロットルバルブを設け、この絞り部又はサブスロットルバルブとスロットルバルブとの間にパージ通路を接続することにより、パージ率の一定化を図らんとする技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の従来技術では、絞り又はサブスロットルバルブとスロットルバルブとの間でエバポをパージすることにより、エンジン動作条件に拘わらずパージ率を一定に保持せんとしている。しかし、固定的な絞りでは、それとスロットルバルブとの間の中間部の負圧を大きくする方向にのみ機能し、常にエバポのージ量の増大方向のみに働く。従って、高負荷時の充分なパージ量の確保と低負荷時のパージ量の微調整という上記二律背反の事情の解消には不十分である。
【００１０】
また、上記可変のサブスロットルバルブは、吸入負圧を駆動源とするバキュームアクチュエータによって、開閉制御されるものであるため、パージ率を一定に保持するのは難しい。即ち、前記公報に記載のサブスロットルバルブは、単に、スロットルバルブの全開時に吸入空気がサブスロットルバルブで絞られるのことを防止するために設けられたものであり（特開平３−７４５６２号公報第３頁右上欄）、サブスロットル−スロットル間の中間負圧をエバポパージに適した値に制御するものではない。
【００１１】
従って、高負荷運転領域においては、パージ率を一定にするために必要となる多量のパージ量を確保するのが難しく、実際には、パージ通路の流路面積を十分に大きくしなければ、必要なパージ量を確保することができない。また、パージ通路の流路面積を増大させると、エアフローメータによる吸入空気量の検出精度が低下する可能性があり、エンジン制御上のデメリットを生じるおそれもある。
【００１２】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、高負荷運転領域における大量のパージ量の確保と低負荷運転領域におけるパージ量の高精度制御とを両立することができ、広い運転領域でパージ率を一定にすることができる蒸発燃料のパージ装置を提供すること。また、更に、高精度なエバポパージ制御を実現すると共に空燃比制御の制御性をも向上できるようにした蒸発燃料パージ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、請求項１に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置は、
キャニスタに貯蔵した蒸発燃料をエンジン吸気系にエンジンの吸入負圧を用いてパージするエンジンの蒸発燃料パージ装置において、前記エンジン吸気系に設けられた下流側スロットルバルブと、前記下流側スロットルバルブの上流側で前記エンジン吸気系に設けられた上流側スロットルバルブと、前記キャニスタと前記エンジン吸気系の前記上流側スロットルバルブから下流側スロットルバルブまでの間の所定箇所とを連通させて接続されたパージ通路と、互いに異なるスロットル開度特性に基づいて、前記上流側スロットルバルブ及び前記下流側スロットルバルブのスロットル開度を両者の間の圧力が前記下流側スロットバルブ下流の吸入負圧と大気圧との中間圧力となるようにそれぞれ算出するスロットル開度算出手段と、前記算出されたスロットル開度に基づいて前記上流側スロットルバルブ及び前記下流側スロットルバルブをそれぞれ制御するスロットルバルブ制御手段と、エンジン動作状態に基づいて目標パージ率を算出する目標パージ率算出手段と、前記目標パージ率に基づいて前記パージ通路の途中に設けられたパージバルブの開閉制御を行うパージバルブ制御手段と、を備えると共に、前記上流側スロットルバルブと前記下流側スロットルバルブとの間の中間圧力を検出する中間圧力検出手段を設け、前記パージバルブ制御手段は、前記目標パージ率と吸入空気量とから得られる目標パージ量と前記中間圧力とに応じて予め設定されたパージバルブ開度特性に基づき、前記パージバルブの開閉制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、「上流側」及び「下流側」とは、吸入管等からなるエンジン吸気系における吸気の流れを基準にした概念であり、エンジン本体に近い方が下流側となる。前記構成により、両スロットルバルブの間の圧力（中間圧力）は、上流側スロットルバルブよりも上流の圧力（大気圧）と下流側スロットルバルブよりも下流の圧力（吸入負圧）との範囲内で、各スロットル開度により定まる。
【００１５】
パージ通路を介してエンジン吸気系に導入されるパージ量は、主としてパージバルブのバルブ開度とパージバルブ前後の圧力差（パージバルブの１次側圧力と２次側圧力との差圧）とによって定まる。パージ通路を各スロットルバルブの間に接続したため、パージバルブ前後の圧力差を比較的小さくすることができる。従って、比較的大きなバルブ開度で、吸入空気量が少ない低負荷運転領域のパージ量を制御することができるため、低流量側の精度が低い大容量のパージバルブを用いても高精度にエバポパージを制御することができる。
更に、上述したように、パージ量は、パージバルブの前後の圧力差とパージバルブの開度とによって定まるので、目標パージ量と中間圧力とに応じて予め設定されたパージバルブ開度特性に基づいてパージバルブのバルブ開度を制御することにより、より高精度なパージ量制御を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置では、スロットル開度算出手段によって、低負荷運転領域では上流側スロットルバルブのスロットル開度が下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも大きくなるようにスロットル開度を算出し、高負荷運転領域では上流側スロットルバルブのスロットル開度が下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも小さくなるようにスロットル開度を算出している。
【００１７】
要求パージ量が少ない低負荷時に上流側スロットルバルブのスロットル開度を下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも大きくすることにより、両スロットルバルブ間の負圧が過大になることを防止（大気圧側に近づけることが）できる。また、要求パージ量が多い高負荷時に上流側スロットルバルブのスロットル開度を下流側スロットルバルブのスロットル開度よりも小さくすることにより、両スロットルバルブ間の負圧を大きくして吸入負圧（インテークマニホールド負圧）側に近づけることができる。これにより、パージバルブのダイナミックレンジ拡大に相当するパージ制御精度の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項３に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置では、スロットル開度算出手段は、目標パージ率に応じて設けられたスロットル開度特性に基づいて各スロットルバルブのスロットル開度をそれぞれ算出している。
【００１９】
即ち、例えば、目標パージ率毎に、あるいは目標パージ率のランク毎に、スロットル開度特性を予め設定しておき、このスロットル開度特性に基づいて各スロットルバルブのスロットル開度を算出する。
【００２０】
エンジン動作状態に基づいて定めた目標パージ率となるようにパージバルブの開閉制御が行われるが、目標パージ率が一定であっても、蒸発燃料濃度によって空燃比制御に与える影響が相違する。すなわち、蒸発燃料濃度が高い場合は、空燃比制御に対する外乱としての要素が強まり、蒸発燃料濃度が低い場合は、外乱としての要素が弱まる。従って、目標パージ率に応じて予め設けられたスロットル開度特性に基づいてスロットル開度を算出することにより、蒸発燃料濃度に応じて目標パージ率を変化させるような対応も可能となる。
【００２３】
請求項４に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置では、目標パージ量と中間圧力とに応じて予め設定された流量比確保率と目標パージ率とに基づいて実パージ率を算出する実パージ率算出手段と、蒸発燃料濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段とを設け、実パージ率と蒸発燃料濃度とに基づいて燃料噴射量に対する補正を行っている。
【００２４】
ここで、流量比確保率とは、目標とするパージ率に対する実際のパージ率を意味する。フルスロットル付近の高負荷運転領域では、吸入負圧が大気圧に近づくため、目標とするパージ率を達成するためのパージ量を確保するのが難しい。そこで、予め実験的に流量確保率を求めておき、この流量確保率に目標パージ率を乗算することにより実パージ率を算出する。そして、この実パージ率と蒸発燃料濃度とに基づいて燃料噴射量を補正することにより、より正確なパージ制御を行うことができる。
【００２５】
また、請求項５に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置では、中間圧力検出手段によって、上流側スロットルバルブと下流側スロットルバルブとの間におけるエンジン吸気系の大気圧に対する相対圧力を中間圧力として検出している。
【００２６】
パージバルブの１次側圧力は略大気圧とみなすことができるため、大気圧に対する相対圧力を中間圧力として検出すれば、この中間圧力をパージバルブ前後の圧力差として用いることができ、演算処理を簡素化することができ、大気圧変動による補正を行う必要がなくなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、図１には、本発明に係る蒸発燃料パージ装置が適用されるエンジン装置の概略全体構成が示されている。
【００２８】
図示のように、エンジン本体１０へ供給される燃料を蓄える燃料タンク１２には、発生したエバポを導くためのエバポ導管１４が設けられ、エバポ導管１４はキャニスタ１６に連結されている。このキャニスタ１６にはエンジン本体１０の吸気系にエバポをパージするためのパージ通路１８が設けられている。そして、キャニスタ１６に貯蔵されたエバポは、空気取入口１６ａから取り入れられた空気と混合されてパージガスとなり、パージ通路１８を介してエンジン吸気系にパージされる。
【００２９】
パージ通路１８は、パージバルブ２０を介してエンジンの吸入管２２に連結されている。ここで、パージバルブ２０には、例えば、デューティソレノイドバルブまたはリニアソレノイドバルブが用いられ、そのバルブ開度が可変調整されるようになっている。
【００３０】
吸入管２２にはエアクリーナ２４を介して吸入された吸入空気量を計測するためのエアフローメータ２６が設けられている。エアフローメータ２６の下流側には、上流側スロットルバルブ２８と下流側スロットルバルブ３０とが所定距離離間して設けられている。これら各スロットルバルブ２８，３０は、例えば、ステッピングモータ等からなる電気的なバルブアクチュエータ３２，３４によって、それぞれ駆動される。また、パージ通路１８のエンジン吸気系側接続部１８ａは、各スロットルバルブ２８，３０の中間地点で吸入管２２に接続されている。
【００３１】
吸入管２２の途中には、各スロットルバルブ２８，３０の間に圧力センサ３６が設けられている。この圧力センサ３６は、例えば、半導体圧力センサとして構成されており、大気圧を基準とする相対圧力（ゲージ圧）を検出するものである。そして、圧力センサ３６は、各スロットルバルブ２８，３０間における吸入管２２内の圧力、すなわち中間負圧を中間圧力として検出し、後述のＥＣＵ４６に出力するようになっている。また、吸入管２２の下流側には、エンジン本体１０の各シリンダ毎にインジェクタ３８が設けられている。
【００３２】
一方、排気通路４０には触媒４２が設けられ、触媒４２の上流側には空燃比センサ４４が設けられている。
【００３３】
エンジン装置を電気的に集中制御するエンジンコントロールユニット（以下、単に「ＥＣＵ」という）４６は、例えば、マイクロコンピュータシステムにて構成され、その制御機能として、それぞれ後述するように、各スロットルバルブ２８，３０のスロットル開度を制御するスロットル制御部４８と、パージバルブ２０の開閉制御を行うパージ制御部５０と、インジェクタ３８への燃料噴射信号を制御する空燃比制御部５２とを備えている。ＥＣＵ４６には、エアフローメータ２６からの吸入空気量Ｑａ、圧力センサ３６からの中間圧力Ｐｂ、空燃比センサ４４からの空燃比検出信号、クランク角センサ５４からのエンジン回転数Ｎｅ、水温センサ５６からの冷却水温等の各種検出信号が入力され、これらの各信号に基づいてＥＣＵ４６は種々の制御処理を実行する。
【００３４】
次に、図２は、ＥＣＵ４６によって実現されるスロットル制御部４８の機能構成を示すブロック図である。アクセル開度センサ５８が検出したアクセルペダルの踏込み量、即ち、アクセル開度θＡは、上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度を算出する上流側スロットル開度算出手段（図中では「上流側開度算出手段」と略記する）６０と、下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度を算出する下流側スロットル開度算出手段（図中では「下流側開度算出手段」と略記する）６２とにそれぞれ入力されている。
【００３５】
各スロットル開度算出手段６０，６２は、アクセル開度θＡに基づいて、それぞれに接続された各スロットル開度テーブル６４，６６を参照することにより、各スロットルバルブ２８，３０が実現すべきスロットル開度を算出する。具体的には、上流側スロットル開度算出手段６０には、上流側スロットル開度テーブル６４が接続されており、この上流側スロットル開度テーブル６４はアクセル開度θＡ毎に上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度が格納された１次元テーブルとして構成されている。同様に、下流側スロットル開度算出手段６２には、アクセル開度θＡ毎に下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度が格納された下流側スロットル開度テーブル６６が接続されている。
【００３６】
ここで、前記各スロットル開度テーブル６４，６６は、図３に示すスロットル開度特性を得るように設定されている。即ち、アクセル開度θＡ１よりアクセル開度が低い低負荷運転領域では、上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも大きくなり、アクセル開度θＡ１以上の中負荷運転領域及び高負荷運転領域では、上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも小さくなるというスロットル開度特性を満たすように、各スロットル開度テーブル６４，６６が構成されている。これにより、パージ率を一定とする制御下において、要求パージ量の少ない低負荷運転領域では、中間圧力Ｐｂを大気圧近傍に近づけることができ、要求パージ量の多い中負荷運転領域及び高負荷運転領域では、中間圧力Ｐｂを吸入負圧に近づけることができる。
【００３７】
そして、上流側スロットル開度算出手段６０が算出したスロットル開度は、上流側スロットルバルブ制御部（図中では「上流側制御部」と略記する）６８に入力され、該制御部６８によってこのスロットル開度を実現すべく上流側スロットルバルブ２８のバルブアクチュエータ３２が駆動される。同様に、下流側スロットル開度算出手段６２が算出したスロットル開度は、下流側スロットルバルブ制御部（図中では「下流側制御部」と略記する）７０に入力され、該制御部７０により、このスロットル開度を実現すべく、下流側スロットルバルブ３０のバルブアクチュエータ３４が駆動される。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、吸入管２２の途中に２個のスロットルバルブ２８、３０を設け、該各スロットルバルブ２８，３０の中間にパージ通路１８を接続し、各スロットルバルブ２８，３０を図３に示すスロットル開度特性に従って駆動させることができる。これにより、パージバルブ２０の下流側圧力（２次側圧力）を、大気圧と吸入負圧との間の中間の圧力にすることができる。
【００３９】
すなわち、低負荷時には、パージバルブ２０がスロットルバルブの下流側に接続されていた従来例よりもパージバルブ２０の下流側圧力を大気圧側に近づけることができるため、従来技術のようにパージバルブ２０を非常に小さいバルブ開度で駆動する必要がない。これにより、低流量側の精度がそれほど確保されていない大容量のパージバルブを用いても、高精度なパージ率一定制御を実現することができる。
【００４０】
次に、図４〜図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、既に述べた構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態の特徴は、目標パージ率に応じてスロットル開度特性を選択できるようにした点にある。
【００４１】
本実施の形態によるスロットル制御部８０は、第１の実施の形態で述べたスロットル制御部４８と同様に、上流側スロットル開度算出手段８１、下流側スロットル開度算出手段８２、上流側スロットルバルブ制御部６８、下流側スロットルバルブ制御部７０を備えており、各スロットル開度算出手段８１，８２にはアクセル開度センサ５８が検出したアクセル開度θＡがそれぞれ入力されている。
【００４２】
これに加えて、本実施の形態では、エンジン動作状態を検出する動作状態検出手段８４の検出信号に基づいて目標パージ率を算出する目標パージ率算出手段８６が設けられており、該目標パージ率算出手段８６によって算出された目標パージ率は、各スロットル開度算出手段８１，８２にそれぞれ入力されている。
【００４３】
ここで、動作状態検出手段８４としては、例えば、エアフローメータ２６が用いられる。そして、目標パージ率算出手段８６は、例えば、予め吸入空気量Ｑａと目標パージ率とを対応づけて設定された目標パージ率設定マップに基づいて、エンジン動作状態に適した目標パージ率を算出する。なお、目標パージ率算出手段８６は、後述する実施の形態に記載のように、通常は、パージ制御部５０の内部機能として用いられる。
【００４４】
上流側スロットル開度算出手段８１には、目標パージ率が所定値未満の場合に選択される低パージ率用の上流側スロットル開度テーブル（図中では「低パージ用開度テーブル」と略記する）８８と、目標パージ率が所定値以上の場合に選択される高パージ率用の上流側スロットル開度テーブル（図中では「高パージ用開度テーブル」と略記する）９０とが設けられている。
【００４５】
一方、下流側スロットル開度算出手段８２には、下流側スロットル開度テーブル（図中「下流側開度テーブル」と略記する）９２が設けられている。これら各スロットル開度テーブル８８，９０，９２は、第１の実施の形態で述べたと同様に、アクセル開度θＡ毎にスロットル開度が格納された１次元構造のテーブルとして構成されている。
【００４６】
これら各スロットル開度テーブル８８，９０，９２によるスロットル開度特性の関係について図５を参照して説明する。図５中に実線で示す高パージ率用上流側スロットル開度特性は、点線で示す下流側スロットル開度特性に対して、アクセル開度θＡ２で交差しており、該アクセル開度θＡ２以下の低負荷運転領域では上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも大きく、アクセル開度θＡ２よりも大きい中負荷運転領域及び高負荷運転領域では上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも小さくなるように設定されている。
【００４７】
また、図５中に一点鎖線で示す低パージ率用上流側スロットル開度特性は、下流側スロットル開度特性に対して前述のアクセル開度ΘＡ２より高負荷側の他のアクセル開度θＡ３で交差しており、該アクセル開度θＡ３以下の低負荷運転領域及び中負荷運転領域では上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも大きく、アクセル開度θＡ３よりも大きい高負荷運転領域では上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度の方が下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度よりも小さくなるように設定されている。
【００４８】
そして、高パージ率用上流側スロットル開度特性と低パージ率用上流側スロットル開度特性とは、同一のアクセル開度において、即ち、同一のエンジン動作条件下において、目標パージ率が小さい方が大きなスロットル開度をとるようなスロットル開度特性に設定されている。すなわち、図５に示す通り、同一のアクセル開度であれば、低パージ率用上流側スロットル開度特性を選択した場合の方が得られるスロットル開度が大きい。このように、目標パージ率に応じた各スロットルバルブ２８，３０間の中間圧力Ｐｂの調整が行われる。
【００４９】
次に、図６のフローチャートに基づいて、本実施の形態によるスロットル開度算出処理を説明する。まず、ステップ（以下単に「Ｓ」と略記する）１０１では、アクセル開度センサ５８を介してアクセル開度を検出し、Ｓ１０２では、エアフローメータ２６等の動作状態検出手段８４からの検出信号に基づいて所定のマップを参照することにより、目標パージ率を算出する。
【００５０】
次に、Ｓ１０３では、算出された目標パージ率と予め設定された所定値とを比較し、目標パージ率が所定値よりも大きいか否かを判定する。この所定値は、算出された目標パージ率が高パージ率であるか低パージ率であるかを判定するための基準値である。従って、目標パージ率が所定値よりも大きい場合には、Ｓ１０４に移って、高パージ率用上流側スロットル開度テーブル９０を参照する。一方、目標パージ率が所定値以下の場合には、Ｓ１０５に移って、低パージ率用上流側スロットル開度テーブル８８を参照する。
【００５１】
そして、Ｓ１０６では、前記Ｓ１０４またはＳ１０５で選択され参照された上流側スロットル開度テーブルに基づいて、アクセル開度に応じた上流側スロットルバルブ２８のスロットル開度を算出する。
【００５２】
次に、Ｓ１０７では、下流側スロットル開度テーブル９２を参照し、Ｓ１０８では、該下流側スロットル開度テーブル９２に基づいて、アクセル開度に応じた下流側スロットルバルブ３０のスロットル開度を算出する。
【００５３】
従って、本実施の形態によれば、目標パージ率の高低に応じて、スロットル開度特性が選択され、すなわち、目標パージ率及びアクセル開度の２つのパラメータに応じて、各スロットルバルブ２８，３０間の中間圧力Ｐｂをより最適に調整することができ、より一層パージ制御の精度を高めることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、上流側スロットルバルブのスロットル開度特性のみを目標パージ率の高低に応じて２種類設定した構成としたが、これに代えてあるいはこれに加えて、目標パージ率に応じて下流側スロットル開度特性も複数用意し、目標パージ率に基づいて上流側及び下流側のスロットル開度特性を選択するようにしてもよい。また、例えば、目標パージ率を３段階以上のランクに分け、それぞれスロットル開度特性を設定することも可能である。更に、基本となるスロットル開度特性のみをテーブルとして用意し、他の目標パージ率に応じたスロットル開度特性は、基本スロットル開度特性に所定の補正演算を行うことにより得る構成としてもよい。
【００５５】
次に、図７及び図８に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態における特徴的事項は、各スロットルバルブ２８，３０間の中間圧力Ｐｂと目標パージ量とによってパージバルブ２０のバルブ開度を決定する点にある。
【００５６】
すなわち、図７は、本実施の形態による蒸発燃料パージ装置の主要な機能構成要素を示すブロック図であり、スロットル制御部８０とパージ制御部１００とが示されている。
【００５７】
パージ制御部１００内の目標パージ率算出手段１０２は、エアフローメータ２６からの吸入空気量に基づいて目標パージ率設定マップ１０４を参照することにより、エンジン動作状態に適した目標パージ率を算出するものである。そして、算出された目標パージ率は、スロットル制御部８０の各スロットル開度算出手段８１，８２にそれぞれ入力されていると共に、後述のパージバルブ制御手段１１０にも入力されている。
【００５８】
許可条件判定手段１０６は、パージ許可条件が成立したか否かを判定するためのものである。この許可条件判定手段１０６は、エアフローメータ２６からの吸入空気量、圧力センサ３６からの中間圧力、水温センサ５６からの冷却水温、タイマ１０８からの計時情報に基づいて、パージ可能な状態であるか否かを判定し、判定結果をパージバルブ制御手段１１０に出力する。許可条件判定手段１０６から許可信号が出力されていない限り、パージバルブ制御手段１１０によるパージ制御は禁止される。
【００５９】
パージバルブ制御手段１１０は、各種検出信号等に基づいてパージバルブ２０の開閉制御を行うものである。具体的には、図８と共に後述するように、パージバルブ制御手段１１０は、目標パージ率と吸入空気量とから目標パージ量Ｑｐを算出し、この目標パージ量Ｑｐ及び中間圧力Ｐｂに基づいてパージバルブ開度マップ１１２からパージバルブ開度を算出し、この算出されたパージバルブ開度に基づいてパージバルブ２０のデューティ比を設定するものである。ここで、パージバルブ開度マップ１１２は、中間圧力Ｐｂと目標パージ量Ｑｐとからパージバルブ開度を予め設定した２次元のマップである。
【００６０】
次に、図８のフローチャートに基づいて本実施の形態によるパージバルブ開度算出処理を説明する。まず、Ｓ２０１では、エアフローメータ２６を介して吸入空気量Ｑａを検出し、Ｓ２０２では、この吸入空気量Ｑａに基づいて目標パージ率設定マップ１０４を参照することにより、目標パージ率ＰＲＴＯを算出する。
【００６１】
そして、Ｓ２０３では、吸入空気量Ｑａに目標パージ率ＰＲＴＯを乗算することにより、目標パージ量Ｑｐを算出する（Ｑｐ＝Ｑａ＊ＰＲＴＯ）。次に、Ｓ２０４では、圧力センサ３６を介して各スロットルバルブ２８，３０間の中間圧力Ｐｂを検出する。
【００６２】
Ｓ２０５では、中間圧力Ｐｂと目標パージ量Ｑｐとに基づいてパージバルブ開度マップ１１２を参照し、Ｓ２０６では、このマップ参照結果に基づいてパージバルブ２０のバルブ開度を算出する。そして、この算出されたパージバルブ開度に相当するデューティ比をもってパージバルブ２０への印加電圧が制御されることにより、該パージバルブ２０のバルブ開度が制御される。
【００６３】
従って、本実施の形態によれば、中間圧力Ｐｂと目標パージ量Ｑｐとによってパージバルブ開度を算出することができるため、より正確にパージ量制御を行うことができる。即ち、上述の通り、パージ量Ｑｐは、パージバルブ２０の前後の圧力差Ｐｂとパージバルブ開度とによって定まるからである。
【００６４】
次に、図９及び図１０に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態における特徴的事項は、エバポパージが空燃比制御に与える影響を補正量として求め、この補正量により燃料噴射量を予め補正する点にある。
【００６５】
図９は、本実施の形態による蒸発燃料パージ装置の機能ブロック図であり、ＥＣＵ４６によって実現されるスロットル制御部８０、パージ制御部１２０及び空燃比制御部１３０が示されている。
【００６６】
パージ制御部１２０は、図７に示す前記実施の形態におけるパージ制御部１００と略同様に、目標パージ率算出手段１０２、パージバルブ制御手段１１０等を備えて構成されている。なお、図９中では、説明の便宜上、許可条件判定手段１０６に関する構成を省略している。
【００６７】
本実施の形態によるパージ制御部１２０は、実パージ率算出手段１２２とエバポ濃度算出手段１２４とを備えている点に特徴がある。実パージ率とは、目標パージ率に対する概念であり、吸入空気量に対して実際にパージされるパージ量の割合である。実パージ率算出手段１２２は、図１０と共に後述するように、目標パージ率、吸入空気量及び流量比確保率に基づいて実パージ率を算出し、この算出された実パージ率は空燃比制御部１３０のフィードバック制御部１３２に入力されている。この実パージ率算出に際して参照される流量比確保率マップ１２６は、中間圧力Ｐｂと目標パージ量Ｑｐに基づいて予め実験的に求められた流量比確保率が記憶された２次元のマップである。
【００６８】
一方、エバポ濃度算出手段１２４は、パージされるエバポの濃度を算出するものである。このエバポ濃度検出手段１２４は、例えば、パージ通路１８の途中に設けたＨＣセンサの検出信号によってエバポ濃度を算出することができる。また、図９に示すように、ＨＣセンサを用いずに、空燃比センサ４４が検出した排気ガス中の空燃比に基づいて推定的にエバポ濃度を算出することもできる。例えば、フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの一次遅れ値を基準値と比較し、この比較結果に応じて加減を行うことにより、エバポ濃度を算出することができる。フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの一次遅れ値とは、例えば、フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが空燃比のリッチ、リーン状態に応じて反転する毎の最大値と最小値の平均値を、さらになまし処理した加重平均にあたるもので、広域空燃比センサを用いた場合でも適用することができる。そして、このエバポ濃度算出手段１２４によって算出されたエバポ濃度は、実パージ率と共に、フィードバック制御部１３２に入力されている。
【００６９】
空燃比制御部１３０は、空燃比センサ４４が検出した排気ガス中の空燃比に基づいて、インジェクタ３８に印加する燃料噴射パルスの幅を制御し、空燃比を理論空燃比近傍に維持するものである。具体的には、空燃比センサ４４が検出した空燃比はフィードバック制御部１３２に入力され、フィードバック制御部１３２は、この空燃比等に基づいて燃料噴射パルスを算出する。インジェクタ制御手段１３４は、この算出された燃料噴射パルスに基づいてインジェクタ３８への信号を制御する。
【００７０】
フィードバック制御部１３２は、エバポパージによる燃料噴射量のフィードフォワード補正を考慮し、以下の式に基づいて燃料噴射量を算出する。
【００７１】
Ｔｅ＝Ｔｐ＊（ＣＯＥＦ＊ＬＡＭＢＤＡ−Ｋｅｖｐｃｏｎ＊ＰＲＴＯＳ）
ここで、Ｔｅは燃料噴射有効パルス幅、Ｔｐは基本噴射パルス幅、ＣＯＥＦは燃料噴射量補正係数、ＬＡＭＢＤＡはフィードバック補正係数、Ｋｅｖｐｃｏｎはエバポ濃度係数（＝Φ−１（Φはエバポ当量比））、ＰＲＴＯＳは実パージ率をそれぞれ示す。即ち、算出されたエバポ濃度に基づくエバポ濃度補正係数Ｋｅｖｐｃｏｎに実パージ率ＰＲＴＯＳを乗算した値を、燃料噴射量補正係数ＣＯＥＦとフィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡとの乗算値から減算することにより、エバポパージに対応した燃料噴射量のフィードフォワード補正を行う。
【００７２】
次に、図１０のフローチャートに基づき実パージ率の算出処理を説明する。まず、Ｓ３０１では、エアフローメータ２６を介して吸入吸気量Ｑａを検出し、Ｓ３０２では、この吸入空気量Ｑａに基づいて目標パージ率設定マップ１０４を参照することにより、目標パージ率を算出する。そして、Ｓ３０３では、吸入空気量Ｑａに目標パージ率ＰＲＴＯを乗算することにより、目標パージ量Ｑｐを算出し、Ｓ３０４では、圧力センサ３６を介して中間圧力Ｐｂを検出する。
【００７３】
そして、Ｓ３０５で、中間圧力Ｐｂと目標パージ量Ｑｐとに基づいて流量比確保率マップ１２６を参照することにより、Ｓ３０６では、目標パージ率ＰＲＴＯに対する実際のパージ率である流量比確保率ＰＶＲＴＯを算出する。そして、Ｓ３０７では、この流量比確保率ＰＶＲＴＯに目標パージ率ＰＲＴＯを乗算することにより、実パージ率ＰＲＴＯＳを算出する（ＰＲＴＯＳ＝ＰＶＲＴＯ＊ＰＲＴＯ）。
【００７４】
このように構成される本実施の形態によれば、吸入負圧が大気圧に近づくためにパージ率を目標パージ率に制御しにくい高負荷運転領域において、実際に行われるエバポパージによって実際に供給される蒸発燃料分を予め差し引いて、インジェクタ３８から燃料を噴射させることができるため、より正確なエバポパージ制御が可能になる。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、各種パラメータはマップやテーブルを参照せずに演算式によって求めるようにしても良い。また、前記各実施の形態では、電気式のバルブアクチュエータによって各スロットルバルブを駆動する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、機械式のアクチュエータによって各スロットルバルブを制御するものにも適用できる。例えば、機械式の場合、アクセルペダルの踏込みに応じて回動するスロットルカムのカムプロフィール特性を、図３、図５に示すスロットル開度特性に従って設定すればよい。また、上流側スロットルバルブと下流側スロットルバルブとをワイヤ等でリンクさせたり、あるいは、アクセルペダルから２本のワイヤを出して各スロットルバルブのスロットルカムに連結することにより、アクセル開度に応じた所定のスロットル開度を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明に係るエンジンの蒸発燃料パージ装置によれば、上流側スロットルバルブ及び下流側スロットルバルブの各スロットル開度を制御することにより、パージバルブの下流側の圧力を吸入負圧と大気圧の中間負圧に調整することができるため、要求パージ量の多い高負荷運転領域での大容量パージと要求パージ量の少ない低負荷運転領域での高精度パージ制御とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸発燃料パージ装置が適用されるエンジン装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蒸発燃料パージ装置のブロック図である。
【図３】上流側スロットルバルブと下流側スロットルバルブとのスロットル開度特性を示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蒸発燃料パージ装置のブロック図である。
【図５】上流側スロットルバルブと下流側スロットルバルブとのスロットル開度特性を示す特性図である。
【図６】スロットル開度算出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る蒸発燃料パージ装置のブロック図である。
【図８】パージバルブ開度算出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る蒸発燃料パージ装置のブロック図である。
【図１０】実パージ率算出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  エンジン本体
１２  燃料タンク
１４  エバポ導管
１６  キャニスタ
１８  パージ通路
２０  パージバルブ
２２  吸入管
２６  エアフローメータ
２８  上流側スロットルバルブ
３０  下流側スロットルバルブ
３６  圧力センサ
３８  インジェクタ
４４  空燃比センサ
４６  ＥＣＵ
５８  アクセル開度センサ
６０、８１  上流側スロットル開度算出手段
６２、８２  下流側スロットル開度算出手段
８０  スロットル制御部
８８  低パージ率用上流側スロットル開度テーブル
９０  高パージ率用上流側スロットル開度テーブル
１０２  目標パージ率算出手段
１１０  パージバルブ制御手段
１１２  パージバルブ開度マップ
１２２  実パージ率算出手段
１２４  エバポ濃度算出手段
１２６  流量比確保率マップ
１３２  フィードバック制御部
【図１】
0003907262.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003907262.tif 000008
【図８】
0003907262.tif 000009
【図９】
0003907262.tif 000010
【図１０】
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