(57)【要約】【課題】パージガスの最大流量を大きくしつつ、パージガスおよび蒸発燃料をより適切量吸気通路に導入する。【解決手段】キャニスタ４２と吸気通路２３とを連通する第１通路４３ａおよび第２通路４３ｂと、第１通路４３ａを開閉するＤＵＴＹコントロール弁からなる第１開閉弁４５と、第１通路４３ａの第１開閉弁４５よりも下流側の部分に設けられて上流側部分よりも流路面積が小さくされた絞り部４６ｂを含むノズル４６と、第２通路４３ｂを開閉するＯＮ／ＯＦＦ弁からなる第２開閉弁４７とを備え、要求パージ量が予め設定された基準流量Ｑｐ１よりも低いときは、第２開閉弁４７を閉弁させるとともに、第１開閉弁４５を開弁させ、要求パージ量が基準流量Ｑｐ１以上のときは、第２開閉弁４７を開弁させるとともに、第１開閉弁４５を閉弁させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、キャニスタから吸気通路に蒸発燃料を含む空気であるパージガスが導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記キャニスタと上記吸気通路とをそれぞれ連通する第１通路および第２通路と、
上記第１通路に設けられて当該第１通路を開閉する第１開閉弁と、
上記第１通路のうち上記第１開閉弁よりも下流側の部分に設けられて、上流側部分よりも流路面積が小さくされた絞り部を含むノズルと、
上記第２通路に設けられて当該第２通路を開閉する第２開閉弁と、
上記第１開閉弁および第２開閉弁を含む各部を制御する制御手段とを備え、
上記第１開閉弁は、ＤＵＴＹ比の変更によって開度が変更されるＤＵＴＹコントロール弁であり、
上記第２開閉弁は、全閉と全開とに変更されるＯＮ／ＯＦＦ弁であり、
上記制御手段は、上記パージガスの流量の要求値である要求パージ量が予め設定された基準流量よりも低いときは、上記第２開閉弁を閉弁させるとともに、上記第１開閉弁を開弁させ、
上記要求パージ量が上記基準流量以上のときは、上記第２開閉弁を開弁させるとともに、上記第１開閉弁を閉弁させることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記ノズルと上記吸気通路との間の通路に設けられて、回転することでこの通路内の圧力を低下させるポンプを備え、
上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量よりも低いときは、上記ポンプの回転数を、上記ノズルよりも下流側の圧力によらず上記絞り部を通過するパージガスの流量が一定となる回転数に制御することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記第１通路と上記第２通路とは、上記ノズルおよび上記第２開閉弁よりも下流側において合流しており、
上記ポンプは、上記第１通路と上記第２通路との合流部分と上記吸気通路との間の通路に設けられており、
上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量以上のときは、上記ポンプの回転数を変更することで上記パージガスの流量を制御することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、
上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量よりも低い量から当該基準流量以上の量に切り替わったときに、上記ポンプの回転数がこの切替後の要求パージ量に対応する回転数よりも高い場合には、ポンプの回転数を切替後の要求パージ量に応じた回転数に変化させた後、上記第１開閉弁を閉弁するとともに上記第２開閉弁を開弁させることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、当該キャニスタから吸気通路に蒸発燃料を含む空気であるパージガスが導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタを介して吸気通路に導入して気筒内にて燃焼させることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、キャニスタと吸気通路との間に、ＤＵＴＹコントロール弁（ＤＵＴＹ比の変更によって開度が変更される弁）を備えた第１通路と、上流側から順にオリフィスとＯＮ／ＯＦＦ弁（全閉と全開とにのみ切り替えられる弁）とを備えた第２通路とが設けられたものが開示されている。特許文献１の装置では、アイドル運転時等のスロットル弁が閉弁している運転条件では、第２通路を介して少量のパージガス（蒸発燃料を含む空気）を一定量吸気通路に導入する一方、その他の通常の運転条件では、第１通路を介してパージガスを吸気通路に導入することでＤＵＴＹコントロール弁によって運転条件に応じた量のパージガスを吸気通路に導入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８０４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１のように、キャニスタと吸気通路との間にＤＵＴＹコントロール弁を設けてＤＵＴＹコントロール弁によりパージガスの流量を変更するよう構成した場合には、ＤＵＴＹコントロール弁のＤＵＴＹ比の変更によってパージガスの流量を運転条件に応じた量に制御することができる。しかしながら、この構成では、気筒内から吸気通路に吸気が吹き返すような比較的遅い時期に吸気弁の閉弁時期が設定されていること等に伴って吸気通路に吸気脈動が生じると、ＤＵＴＹコントロール弁の開弁タイミングによってＤＵＴＹコントロール弁を通過するパージガスの流量すなわち吸気通路および気筒内に導入される蒸発燃料の量が変動するという問題がある。また、ＤＵＴＹコントロール弁は流路抵抗が比較的大きいため、ＤＵＴＹコントロール弁を介したパージガスの導入では、パージガスの最大流量が小さく抑えられてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、パージガスの最大流量を大きくしつつ、パージガスおよび蒸発燃料をより適切量、吸気通路に導入することができる内燃機関の蒸発燃料制御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】
【０００７】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒内に空気を導入する吸気通路と、燃料が貯留された燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタとを備え、キャニスタから吸気通路に蒸発燃料を含む空気であるパージガスが導入される内燃機関の蒸発燃料制御装置であって、上記キャニスタと上記吸気通路とをそれぞれ連通する第１通路および第２通路と、上記第１通路に設けられて当該第１通路を開閉する第１開閉弁と、上記第１通路のうち上記第１開閉弁よりも下流側の部分に設けられて、上流側部分よりも流路面積が小さくされた絞り部を含むノズルと、上記第２通路に設けられて当該第２通路を開閉する第２開閉弁と、上記第１開閉弁および第２開閉弁を含む各部を制御する制御手段とを備え、上記第１開閉弁は、ＤＵＴＹ比の変更によって開度が変更されるＤＵＴＹコントロール弁であり、上記第２開閉弁は、全閉と全開とに変更されるＯＮ／ＯＦＦ弁であり、上記制御手段は、上記パージガスの流量の要求値である要求パージ量が予め設定された基準流量よりも低いときは、上記第２開閉弁を閉弁させるとともに、上記第１開閉弁を開弁させ、上記要求パージ量が上記基準流量以上のときは、上記第２開閉弁を開弁させるとともに、上記第１開閉弁を閉弁させることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明によれば、パージガスの最大流量をより大きくしつつ、吸気脈動がパージガスの流量に与える影響を小さく抑えて、パージガスおよびこれに含まれる蒸発燃料をより適切量吸気通路に導入することができる。
【０００９】
具体的には、本発明では、要求パージ量が基準流量よりも低い運転条件において、第２開閉弁が閉弁されるとともにＤＵＴＹコントロール弁である第１開閉弁が開弁されて、ＤＵＴＹコントロール弁およびノズルを介してキャニスタから吸気通路にパージガスが導入される。そのため、第１開閉弁のＤＵＴＹ比の変更によって、パージガスの流量を要求されている低流量に精度よく制御することができるともに、ノズルによってパージガスの流量を安定させることができ、要求パージ量が低く吸気脈動がパージガスの流量に与える影響が大きくなりやすい運転条件において、吸気通路に供給されるパージガスおよび蒸発燃料の量の変動を抑えることができる。
【００１０】
しかも、要求パージ量が基準流量以上の運転条件では、ＤＵＴＹコントロール弁に比べて流路抵抗の小さいＯＮ／ＯＦＦ弁からなる第２開閉弁が開弁されるとともに第１開閉弁が閉弁され、第２開閉弁を介してキャニスタから吸気通路にパージガスが導入される。そのため、より多量のパージガスを吸気通路に導入することができ、パージガスの最大流量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明において、上記ノズルと上記吸気通路との間の通路に設けられて、回転することでこの通路内の圧力を低下させるポンプを備え、上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量よりも低いときは、上記ポンプの回転数を、上記ノズルよりも下流側の圧力によらず上記絞り部を通過するパージガスの流量が一定となる回転数に制御するのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
この構成によれば、吸気脈動が生じた場合すなわちノズルよりも下流側の圧力が変動した場合であっても、ノズルを通過するパージガスの流量がこの下流側の圧力によらず一定とされるため、吸気脈動に伴うパージガス流量の変動をより確実に抑制することができる。
【００１３】
上記構成において、上記第１通路と上記第２通路とは、上記ノズルおよび上記第２開閉弁よりも下流側において合流しており、上記ポンプは、上記第１通路と上記第２通路との合流部分と上記吸気通路との間の通路に設けられており、上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量以上のときは、上記ポンプの回転数を変更することで上記パージガスの流量を制御するのが好ましい（請求項３）。
【００１４】
このようにすれば、要求パージ量が基準流量以上の高い場合に、ポンプ回転数の変更によって吸気通路に供給されるパージガスおよび蒸発燃料の量を運転条件に応じた適切な量に制御することができる。
【００１５】
また、上記構成において、上記制御手段は、上記要求パージ量が上記基準流量よりも低い量から当該基準流量以上の量に切り替わったときに、上記ポンプの回転数がこの切替後の要求パージ量に対応する回転数よりも高い場合には、ポンプの回転数を切替後の要求パージ量に応じた回転数に変化させた後、上記第１開閉弁を閉弁するとともに上記第２開閉弁を開弁させるのが好ましい（請求項４）。
【００１６】
このようにすれば、ポンプの回転数が応答遅れによって切替後の要求パージ量に対応した回転数よりも高い状態で第２開閉弁が開弁するのを回避することができる。そのため、ポンプの回転数が高い状態で第２開閉弁が開弁することによって、要求パージ量よりも多い量のパージガスが吸気通路および気筒に導入されるのを回避することができる。そして、要求されている蒸発燃料量よりも多い量の燃料が気筒に導入されることに伴う気筒内の空燃比の要求値からのずれを小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の内燃機関の蒸発燃料制御装置によれば、パージガスの最大流量を大きくしつつ、吸気脈動がパージガス流量に与える影響を小さく抑えて、パージガスおよび蒸発燃料をより適切量、吸気通路に導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。
【図２】燃焼形態に係る運転領域を示した図である。
【図３】パージ量の制御の流れを示したフローチャートである。
【図４】要求パージ量と目標ポンプ回転数との関係を示した図である。
【図５】要求パージ量と第１パージバルブのＤＵＴＹ比との関係を示した図である。
【図６】吸気脈動とパージ量との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の蒸発燃料制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。当実施形態のエンジンシステムは、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に燃焼用の空気（吸気）を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路３１と、燃料タンク４１内で発生した蒸発燃料をエンジン本体１に導入するためのパージシステム４０とを備えている。エンジン本体１は、例えば、図１の紙面に直交する方向に並ぶ４つの気筒２ａを有する４気筒エンジンである。
【００２０】
ここでは、エンジン本体１が、主としてガソリンを燃料とするガソリンエンジンの場合について説明する。
【００２１】
エンジン本体１は、気筒２ａが内部に形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上面に設けられたシリンダヘッド３と、気筒２ａに往復摺動可能に挿入されたピストン４とを有している。
【００２２】
ピストン４の上方には燃焼室５が形成されている。燃焼室５内には、インジェクタ１０から燃料が噴射される。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室５で燃焼し、ピストン４はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。
【００２３】
ピストン４はコネクティングロッドを介してクランク軸１５と連結されており、ピストン４の往復運動に応じて、クランク軸１５は中心軸回りに回転する。
【００２４】
シリンダブロック２には、クランク軸１５の回転数をエンジンの回転数として検出するエンジン回転数センサＳＷ１が設けられている。
【００２５】
シリンダヘッド３には、インジェクタ１０と、インジェクタ１０から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火を行う点火プラグ１１とが、各気筒２ａにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。
【００２６】
インジェクタ１０は、燃料の噴射口となる複数の噴孔を先端部に有しており、各気筒２ａの燃焼室５をその吸気側の側方から臨むように設けられている。インジェクタ１０には、燃料タンク４１に貯留されている燃料がフィルター等を介して供給される。
【００２７】
点火プラグ１１は、火花を放電するための電極を先端部に有しており、各気筒２ａの燃焼室５を上方から臨むように設けられている。
【００２８】
当実施形態のエンジン本体１は、その幾何学的圧縮比（ピストン４が下死点にあるときの燃焼室容積とピストン４が上死点にあるときの燃焼室容積との比）が、ガソリンエンジンとしては比較的高い値に設定されている。このように高い幾何学的圧縮比を設定しているのは、理論熱効率の向上や、後述するＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）での着火性確保のためである。
【００２９】
シリンダヘッド３には、吸気通路２０から供給される空気を各気筒２ａの燃焼室５に導入するための吸気ポート６と、吸気ポート６を開閉する吸気弁８と、各気筒２ａの燃焼室５で生成された排気を排気通路３１に導出するための排気ポート７と、排気ポート７を開閉する排気弁９とが設けられている。
【００３０】
吸気通路２０は、単一の吸気管２３と、この吸気管２３と各気筒２ａの吸気ポート６とを個別に連結する複数の（４本の）独立吸気通路２４（図１の紙面に直交する方向に並んでいる）とで構成されている。吸気管２３の下流端部には所定容積のサージタンク２２が設けられており、サージタンク２２から各吸気ポート６にそれぞれ独立吸気通路２４が延びている。
【００３１】
吸気管２３の途中部には、吸気管２３の通路を開閉可能なスロットル弁２５と、エンジン本体１に吸入される空気（吸気）の流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ２とが設けられている。当実施形態では、スロットル弁２５は、ポンピングロスを小さく抑えるために、燃料噴射停止時以外のほぼ常時全開付近の開度とされる。
【００３２】
排気通路３１は、単一の排気管と、この排気管と各気筒２ａの排気ポート７とを個別に連結する複数の（４本の）独立吸気通路とで構成されている。排気通路３１には、三元触媒等の触媒が内蔵された触媒コンバータ３９が設けられている。また、排気通路３１には、排気ひいては気筒２ａ内の空気と燃料の混合気の空燃比（空気と燃料の比率）を検出するためのＡ／ＦセンサＳＷ３が設けられている。
【００３３】
なお、例えば、気筒２ａ内の温度を高めること、あるいは、燃焼温度を低く抑えること等を目的として、排気通路３１と吸気管２３とを連結して、排気の一部を吸気管２３に還流させるＥＧＲシステムを設けてもよい。
【００３４】
パージシステム４０は、燃料タンク４１内で蒸発した蒸発燃料を脱着可能に吸着するキャニスタ４２と、キャニスタ４２に空気を導入するパージエア管４９と、キャニスタ４２と吸気管２３とを連結するパージ管４３とを備えている。
【００３５】
キャニスタ４２に吸着された蒸発燃料は、パージエア管４９から導入された空気によってキャニスタ４２から脱着される。キャニスタ４２から脱着した蒸発燃料は空気とともにパージ管４３を通って吸気管２３に導入される。以下、この蒸発燃料と空気とからなるガスを、パージガスという。
【００３６】
パージ管４３は、吸気管２３のうちスロットル弁２５よりも下流側の部分に接続されている。当実施形態では、パージ管４３はサージタンク２２に接続されている。
【００３７】
パージ管４３は、その途中部において、低流量用パージ管（第１通路）４３ａと高流量用パージ管（第２通路）４３ｂとに二股に分かれている。具体的には、パージ管４３は、上流側（キャニスタ４２側）から吸気管２３に向かう途中で低流量用パージ管４３ａと高流量用パージ管４３ｂとに分岐し、その後、合流部４３ｃにおいて合流して、再び単一の通路となって吸気管２３に接続されている。
【００３８】
パージ管４３のうち、低流量用パージ管４３ａと高流量用パージ管４３ｂとが合流する合流部４３ｃと吸気管２３との間の通路４３ｄには、この通路４３ｄのガスを吸引してこの通路内の圧力を低下させるエアポンプ（ポンプ）４４が設けられている。このエアポンプ４４は、ポンプモータ（不図示）により回転駆動されることでガスを吸引するものであり、回転数が高いほど通路４３ｄ内の圧力をより低下させる。エアポンプ４４には、その回転数を検出するポンプ回転数センサＳＷ４が取り付けられている。
【００３９】
低流量用パージ管４３ａには、上流側から順に、第１パージバルブ（第１開閉弁）４５と、ソニックノズル（ノズル）４６とが設けられている。
【００４０】
第１パージバルブ４５は、低流量用パージ管４３ａ内の通路を開閉するバルブである。第１パージバルブ４５は、ＤＵＴＹコントロールバルブ（ＤＵＴＹコントロール弁）であり、開閉を繰り返し、１回の開弁期間と閉弁期間とを合わせた単位期間に対する開弁期間の割合であるＤＵＴＹ比が変更されることで開度が変更されるものである。なお、第１パージバルブ４５は、電磁式バルブであり、ＤＵＴＹ比は、１回の通電期間と１回の非通電期間とを合わせた単位期間に対する通電期間の割合である。このＤＵＴＹコントロールバルブからなる第１パージバルブ４５は、ＤＵＴＹ比が０％で全閉となり、１００％で全開となる。また、ＤＵＴＹ比にほぼ比例して開度すなわち単位期間にバルブを通過するガス流量が変更される。具体的には、全閉付近および全開付近ではＤＵＴＹ比と開度とが比例しない場合があり、例えば、５％〜９５％の間でＤＵＴＹ比と開度とが比例するようになっている。
【００４１】
ソニックノズル４６は、上流側部分よりも流路面積が小さくされたスロート部（絞り部）４６ｂを有するノズルである。当実施形態では、図１に示すように、ソニックノズル４６は、ノズル４６の上流端部分を構成して流路面積が上下流方向でほぼ一定の入り口部４６ａと、入り口部４６ａよりも流路面積が小さくされたスロート部４６ｂと、スロート部４６ｂから下流側に向かって流路面積が徐々に拡大されるディフューザー部４６ｃとを有している。この構成に伴い、ソニックノズル４６を通過するガスは、入り口部４６ａからスロート部４６ｂに流入する際にその速度が高められ、スロート部４６ｂを最大流速で通過した後、ディフューザー部４６ｃで徐々にその圧力が回復される。
【００４２】
さらに、このソニックノズル４６は、上流側の圧力と下流側の圧力との比である圧力比（下流側圧力／上流側圧力）が所定の臨界圧力比以下になるとスロート部４６ｂを通るガスの流速が音速になって流れがチョークするよう構成されたいわゆる臨界ノズル（あるいは音速ノズル）とよばれるノズルである。従って、上記圧力比が臨界圧力比以下であれば、下流側の圧力によらずスロート部４６ｂを通るガスの流速は音速に維持される。
【００４３】
一方、高流量用パージ管４３ｂには、高流量用パージ管４３ｂを開閉する第２パージバルブ（第２開閉弁）４７が設けられている。この第２パージバルブ４７は、全閉と全開とにのみ切り替えられるＯＮ／ＯＦＦ弁である。
【００４４】
（２）制御系
次に、エンジンシステムの制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステムは、自動車等の車両に搭載されており、車両に備わるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当するものである。
【００４５】
ＥＣＵ６０には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、Ａ／ＦセンサＳＷ３、ポンプ回転数センサＳＷ４と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号（エンジン回転数、吸気流量の情報、気筒２ａ内の混合気の空燃比、エアポンプ４４の回転数）を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル７０の開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、車速を検出する車速センサＳＷ６、変速段を検出する変速段センサＳＷ７が設けられており、これらのセンサＳＷ５〜ＳＷ７による検出信号もＥＣＵ６０に入力される。なお、変速段は、車速センサＳＷ６で検出された車速と、エンジン回転数センサＳＷ１で検出されたエンジン回転数とに基づいて算出してもよい。
【００４６】
ＥＣＵ６０は、各センサ（ＳＷ１〜ＳＷ７等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンシステムの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、インジェクタ１０、点火プラグ１１、スロットル弁２５、吸気弁８（吸気弁８を駆動する駆動機構）、排気弁９（排気弁９を駆動する駆動機構）、エアポンプ４４（エアポンプ４４を駆動するポンプモータ）、第１パージバルブ４５（第１パージバルブ４５を駆動する駆動機構）、および第２パージバルブ４７（第２パージバルブ４７を駆動する駆動機構）等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
【００４７】
（ｉ）エンジン本体の制御
エンジン本体１の制御の概要について説明する。
【００４８】
図２は、エンジンの運転中にＥＣＵ６０によって参照される燃焼形態に係る制御マップを概念的に示した図である。当実施形態では、この制御マップに示すように、エンジンの最低負荷から切替負荷Ｔ１までの第１運転領域Ａ１では、ピストン４の圧縮作用により混合気を高温、高圧化して圧縮上死点付近で自己着火させるＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）が実施され、切替負荷Ｔ１から最高負荷までの第２運転領域Ａ２では、点火プラグ１１からの火花放電による強制点火をきっかけに混合気を火炎伝播により燃焼させるＳＩ燃焼（火花点火燃焼）が実施される。
【００４９】
ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中、負荷（アクセル開度に基づくエンジン要求トルク）およびエンジン回転数の各値から、エンジンが図２のマップ中のどの運転領域で運転されているかを逐次判定し、運転領域に応じてインジェクタ１０等を制御する。
【００５０】
具体的には、第１運転領域Ａ１では、点火プラグ１１による点火を停止するとともにインジェクタ１０によって吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射させる。一方、第２運転領域Ａ２では、点火プラグ１１による点火を実施する。
【００５１】
また、当実施形態では、第１運転領域Ａ１のうち特にエンジン負荷の低い領域では、吸気弁８の開閉時期を遅角側に設定して、排気弁９が閉弁してから吸気弁８が開弁するようにする。すなわち、排気弁９が閉弁してから吸気弁８が開弁するまでの間に、これら弁８、９の開弁時期がオーバーラップしないネガティブオーバーラップ期間を設ける。
【００５２】
このように吸排気弁８、９を制御するのは、安定したＣＩ燃焼を実現するためである。すなわち、エンジン負荷の低い運転領域では、燃焼室５内の温度が低いために失火等が生じるおそれがある。これに対して、吸気行程においてネガティブオーバーラップ期間を設けた場合には、ネガティブオーバーラップ期間中、燃焼室５内に残留している既燃ガスを膨張させねばならず、ポンピングロスが増大する。そして、このようにポンピングロスが増大すれば、要求されているエンジン出力に対してこのポンピングロス分燃料量を増大させることができ、燃焼室５および混合気の温度を高めて安定したＣＩ燃焼を実現できる。
【００５３】
一方、第１運転領域Ａ１のうちエンジン負荷が比較的高く着火性の高い運転領域では、排気弁９の閉弁時期よりも前に吸気弁８を開弁させて、これら弁８、９の開弁時期をオーバーラップさせる。そして、これにより、燃焼室５内に高温の排気を残留させて安定したＣＩ燃焼を実現する。
【００５４】
なお、上記のように、当実施形態では、スロットル弁２５は、ほぼ常時全開付近の開度とされる。
【００５５】
（ｉｉ）パージ制御
次に、キャニスタ４２から吸気管２３に導入されるパージガスの制御について説明する。
【００５６】
まず、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度学習について簡単に説明する。
【００５７】
当実施形態では、Ａ／ＦセンサＳＷ３で検出された気筒２ａ内の混合気の空燃比と、エアフローセンサＳＷ２の検出値等から推定される気筒２ａに導入された空気量とに基づいて、気筒２ａに供給された燃料量を推定する。そして、この燃料量からインジェクタ１０から気筒２ａに噴射された燃料量を差し引くことで、気筒２ａに供給された蒸発燃料量を推定する。そして、後述する要求パージ量と推定した蒸発燃料量とからパージガスに含まれる蒸発燃料の濃度を推定、学習する。
【００５８】
当実施形態では、この蒸発燃料の濃度学習はエンジンの稼働中ほぼ常時行われており、常に更新される。なお、始動時等であってこの濃度学習が未だ行われていない場合には、まず、アイドル運転等のエンジン負荷の低い運転条件にて、少量のパージガスを吸気管２３に供給して、このときのＡ／ＦセンサＳＷ３の検出値等に基づいて蒸発燃料の濃度を推定する。
【００５９】
次に、ＥＣＵ６０により行われるパージガスの流量制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、この図３のフローチャートは、少なくとも１回、上記蒸発燃料の濃度学習が行われた後の制御手順を示している。
【００６０】
まず、ステップＳ１にて、車速センサＳＷ６の検出値（車速）、アクセル開度センサＳＷ５の検出値（アクセル開度）、変速段センサＳＷ７の検出値（変速段）、ポンプ回転数センサＳＷ４の検出値（ポンプ回転数Ｎｐ）を読み込む。
【００６１】
次に、ステップＳ２にて、ステップＳ１で読み込んだ車速、アクセル開度、変速段に基づいてエンジン要求トルクを計算する。
【００６２】
次に、ステップＳ３にて、ステップＳ２で計算したエンジン要求トルクに基づいて、気筒２ａ内に供給する燃料量の目標値である要求燃料量を計算する。
【００６３】
次に、ステップＳ４にて、ステップＳ３で計算した要求燃料量に基づいて、気筒２ａおよび吸気管２３に導入する蒸発燃料の量である要求蒸発燃料量を計算する。具体的には、要求燃料量の一定割合量を要求蒸発燃料量として算出する。このように、当実施形態では、要求燃料量ひいてはエンジン負荷と要求蒸発燃料量とが比例する。
【００６４】
次に、ステップＳ５にて、ステップＳ４で算出した要求蒸発燃料量に基づいて、吸気管２３に導入する単位時間あたりのパージガスの量すなわちパージガスの流量（以下、パージ量という場合がある）の目標値である要求パージ量を計算する。具体的には、要求蒸発燃料量と学習した蒸発燃料の濃度とから、要求蒸発燃料量を含むパージガスの量を要求パージ量として算出する。
【００６５】
次に、ステップＳ６にて、要求パージ量が予め設定された基準パージ量（基準流量）Ｑｐ１以上であるか否かを判定する。当実施形態では、基準パージ量Ｑｐ１は、エンジン負荷が上記切替負荷Ｔ１となるときの要求燃料量に対応する値（この要求燃料量の一定割合量）以下の量に設定されている。従って、ステップＳ６の判定がＮＯの場合は、エンジン負荷が切替負荷Ｔ１未満であって第１運転領域Ａ１に含まれる領域で運転されていることになり、ＣＩ燃焼が実施される。
【００６６】
ステップＳ６の判定がＮＯの場合は、ステップＳ７に進み、第２パージバルブ４７を閉弁する（既に閉弁しているときは閉弁を維持する）。また、ステップＳ８において、エアポンプ４４の回転数であるポンプ回転数を予め設定された低流量用回転数Ｎ１にするとともに、ステップＳ９において、ステップＳ５で計算した要求パージ量に応じて第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を変更する。
【００６７】
このようにステップＳ６の判定がＮＯであって要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の場合は、第２パージバルブ４７を閉弁して第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を所定の値にし、低流量用パージ管４３ａを介してパージガスを吸気管２３に導入する。
【００６８】
低流量用回転数Ｎ１は、要求パージ量によらず一定の値に設定されている。また、低流量用回転数Ｎ１は、この低流量用回転数Ｎ１でエアポンプ４４を回転させた際に、ソニックノズル４６の下流側の圧力（低流量用パージ管４３ａのうちエアポンプ４４とソニックノズル４６との間の部分の圧力）と、ソニックノズル４６の上流側の圧力（低流量用パージ管４３ａのうち第１パージバルブ４５とソニックノズル４６との間の部分の圧力）との圧力比が、上記臨界圧力比以下となる回転数であり、予め実験等により設定されている。
【００６９】
ここで、上記のように当実施形態ではソニックノズル４６の上流側には第１パージバルブ４５が設けられており、ソニックノズル４６には第１パージバルブ４５で流速が高められたガスが流入する。すなわち、第１パージバルブ４５では圧損が生じ、これに伴い第１パージバルブ４５の通過時にガスの流速は高められる。そのため、当実施形態では、ソニックノズル４６のスロート部４６ｂにてガスの速度を音速まで高めるために必要な下流側の圧力を比較的（第１パージバルブ４５がソニックノズル４６の下流側に設けられる場合よりも）高くすることができ、低流量用回転数Ｎ１は比較的高い値に設定されている。
【００７０】
上記のように設定された低流量用回転数Ｎ１にポンプ回転数が制御されることで、ソニックノズル４６のスロート部４６ｂを通過するパージガスの速度は音速に維持される。そのため、吸気管２３および気筒２ａに導入されるパージガスの流量は、第１パージバルブ４５の開度に比例する。
【００７１】
従って、ステップＳ９では、図５に示すように、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を要求パージ量に比例して変更する。詳細には、上記のように全閉付近および全開付近では第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比と開度とが完全に比例しないおそれがある。そのため、ＤＵＴＹ比を、第１パージバルブ４５の開度ひいては第１パージバルブ４５を通過するパージガスの流量と比例する範囲（ＤｍｉｎからＤｍａｘまでの範囲）で変更する。
【００７２】
一方、ステップＳ６の判定がＹＥＳであって要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、ステップＳ１０に進む。
【００７３】
ステップＳ１０では、ステップＳ５で計算した要求パージ量に基づいてエアポンプ４４の回転数の目標値である目標ポンプ回転数Ｎｐｏを設定する。
【００７４】
当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、基本的に、第１パージバルブ４５を閉弁して第２パージバルブ４７を全開にし、高流量用パージ管４３ｂ経由でパージガスを吸気管２３に導入するとともにポンプ回転数を変更することでパージ量を要求パージ量に制御する。ここで、上記のように、エアポンプ４４は回転数が高いほど通路４３ｄ内の圧力を低下させるよう構成されている。従って、ステップＳ１０では、高流量用パージ管４３ｂの上流端と下流端の差圧（キャニスタ４２と吸気管２３との差圧）が大きくなって高流量用パージ管４３ｂを通過するパージガスの流量が多くなるように、要求パージ量が多いほど目標ポンプ回転数Ｎｐｏを高く設定する。具体的には、図４に示すように、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、要求パージ量に比例して目標ポンプ回転数Ｎｐｏを高くする。
【００７５】
図４に示すように、当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１となるときのポンプ回転数が、低流量用回転数Ｎ１よりも低い切替開始回転数Ｎ２に設定されており、この切替開始回転数Ｎ２から要求パージ量の増大に伴って目標ポンプ回転数が増大されるようになっている。
【００７６】
ステップＳ１０の次に進むステップＳ１１では、ポンプ回転数をステップＳ１０で設定した目標ポンプ回転数Ｎｐｏに制御する。具体的には、ポンプモータの駆動力を目標ポンプ回転数Ｎｐｏに応じて変更する。
【００７７】
ステップＳ１１の次に進むステップＳ１２では、パージガスを低流量用パージ管４３ａ経由で吸気管２３に導入中（第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比が０％ではない）、かつ、現在のポンプ回転数Ｎｐが目標ポンプ回転数Ｎｐｏより大きいか否かを判定する。
【００７８】
ステップＳ１２の判定がＹＥＳの場合はステップＳ１３に進み、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を１００％にして第１パージバルブ４５を全開にする。
【００７９】
一方、ステップＳ１２の判定がＮＯの場合、すなわち、パージガスを高流量用パージ管４３ｂ経由で吸気管２３に導入中（第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比が０％である）、あるいは、現在のポンプ回転数Ｎｐが目標ポンプ回転数Ｎｐｏ以下である場合は、ステップＳ１４に進み、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比を０％にして（既に０％のときは０％に維持して）第１パージバルブ４５を閉弁するとともに、ステップＳ１５にて、第２パージバルブ４７を開弁する（既に開弁しているときは開弁を維持する）。
【００８０】
すなわち、ステップＳ６での判定がＹＥＳであって、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、基本的に、第１パージバルブ４５を閉弁して第２パージバルブ４７を全開にし、高流量用パージ管４３ｂ経由でパージガスを吸気管２３に導入するとともにポンプ回転数を変更することでパージ量を要求パージ量に制御する。ただし、低流量用パージ管４３ａ経由でパージガスを吸気管２３に導入している状態で要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上となった場合、すなわち、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満から基準パージ量Ｑｐ１以上に切り替わった場合には、ポンプ回転数Ｎｐが目標ポンプ回転数Ｎｐｏよりも高い間は、ポンプ回転数Ｎｐを目標ポンプ回転数Ｎｐｏに向けて低下させつつ、低流量用パージ管４３ａ経由でのパージガスの吸気管２３への導入を継続するとともに第１パージバルブ４５を全開としてパージ量を多くする。そして、ポンプ回転数Ｎｐが目標ポンプ回転数Ｎｐｏまで低下すると、第１パージバルブ４５を閉弁し第２パージバルブ４７を開弁して高流量用パージ管４３ｂを介してパージガスを吸気管２３に供給する。
【００８１】
このように、当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の場合は、低流量用パージ管４３ａ経由でパージガスを吸気管２３に導入する。そして、このとき、エアポンプ４４の回転数を低流量用回転数Ｎ１一定に維持して、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比の変更によってパージ量を要求パージ量に制御する。
【００８２】
一方、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、高流量用パージ管４３ｂ経由でパージガスを吸気管２３に導入する。そして、エアポンプ４４の回転数の変更によってパージ量を要求パージ量にする。また、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の量から基準パージ量Ｑｐ１以上の量に切り替わった場合は、ポンプ回転数が目標ポンプ回転数以下に低下するまで、第１パージバルブ４５を全開にした状態で低流量用パージ管４３ａを介してパージガスを吸気管２３に供給する。
【００８３】
（３）作用等
以上のように、当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満であって比較的少量のパージガスを吸気管２３に導入する場合は、低流量用パージ管４３ａ経由でパージガスが吸気管２３に導入されて、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比の変更によってパージ量が要求パージ量に制御される。そのため、このＤＵＴＹ比の変更によって、パージ量を少量の要求量に精度よく制御することができる。そして、これにより、気筒２ａ内の空燃比を適正に制御することができる。また、上記のように少量のパージガスを吸気管２３および気筒２ａに供給することで蒸発燃料の濃度を推定、学習する場合において、この推定、学習をより精度よく行うことができる。
【００８４】
しかも、低流量用パージ管４３ａには、上記のように構成されたソニックノズル４６が設けられている。そして、このソニックノズル４６を介して（低流量用パージ管４３ａ経由で）パージガスを吸気管２３へ導入する際には、エアポンプ４４の回転数が上記のように設定された低流量用回転数Ｎ１とされて、パージガスがソニックノズル４６（スロート部４６ｂ）を通過するときの速度が、ソニックノズル４６の下流側の圧力によらず音速に維持される。従って、第１パージバルブ４５のＤＵＴＹ比（開度）によってパージガスの流量を変更しつつ、吸気管２３内の吸気脈動によって吸気管２３に供給されるパージガスの流量が変動するのを回避することができる。そのため、この吸気脈動によって気筒２ａに導入される蒸発燃料量の量および気筒２ａ内の空燃比が変動するのを回避することができ、蒸発燃料量および空燃比をより確実に適正値にすることができる。
【００８５】
図６を用いて具体的に説明する。図６は、第１パージバルブ４５に供給される電流（第１パージバルブ流電）と、吸気管２３の圧力（吸気管圧力）と、パージ量との時間変化を示した模式図である。図６のパージ量において、破線は、ソニックノズル４６を省略したときパージ量の変化であり、実線は、ソニックノズル４６を設けた当実施形態のパージ量の変化を示している。図６に示すように、吸気管２３の圧力はエンジンの回転に同期して脈動する場合がある。例えば、当実施形態では、第１運転領域Ａ１のうち特にエンジン負荷の低い領域において、吸気弁８の開閉時期が遅角側に設定されている。そのため、気筒内から吸気通路に吸気が吹き返し、これに伴って吸気脈動が生じる。
【００８６】
このように吸気管２３に吸気脈動が生じた場合において、ソニックノズル４６が設けられていない場合では、図６の破線で示すように、第１パージバルブ４５が開弁するタイミングによってパージ量が変動する。そして、このようにパージ量が変動すると、気筒２ａに供給される蒸発燃料量が変動して気筒２ａ内の空燃比が変動する。
【００８７】
特に、当実施形態のように、スロットル弁２５がほぼ常時全開付近の開度とされている場合では、吸気管２３に生じる負圧が小さく低流量用パージ管４３ａの上流端と下流端との差圧が小さくなるため、吸気脈動すなわち吸気管２３内の圧力変動がこの差圧ひいてはパージ量に及ぼす影響が大きくなる。また、このパージ量の変動すなわち蒸発燃料量の変動が気筒２ａの空燃比に及ぼす影響、すなわち、蒸発燃料量の変動に伴う空燃比の要求値からのずれは、気筒２ａに供給されるトータルの燃料量が少ないほど大きくなる。
【００８８】
これに対して、当実施形態では、上記のように、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の場合に、ソニックノズル４６の下流側の圧力によらずソニックノズル４６を通過するパージガスの速度が音速に維持される。すなわち、ソニックノズル４６の下流側に位置する吸気管２３内の圧力が変動しても、ソニックノズル４６を通過するパージガスの速度が一定に維持される。そのため、図６の実線で示すように、吸気脈動が生じた場合でも、パージ量を第１パージバルブ４５の開弁タイミングによらず一定にすることができ、気筒２ａ内の空燃比の変動を抑えることができる。
【００８９】
特に、要求蒸発燃料量と要求燃料量とが比例するよう設定されていることから、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の場合には気筒２ａに供給されるトータルの燃料量は比較的少なくなるが、このようにトータルの燃料量が少ない条件下において、ソニックノズル４６経由でパージガスが吸気管２３に供給されて吸気脈動に伴うパージ量および蒸発燃料量の変動が抑制されるので、気筒２ａの空燃比の要求値からのずれを効果的に小さく抑えることができる。
【００９０】
また、当実施形態では、ソニックノズル４６が第１パージバルブ４５よりも下流側に設けられていることで、上記のように、低流量用回転数Ｎ１を比較的高い値に設定することができる。そのため、ソニックノズル４６においてパージガスの速度を音速に維持しながら、ポンプモータの駆動力を小さく抑えてポンプモータの消費電力ひいては燃費性能を高くすることができる。
【００９１】
さらに、当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合は、ＤＵＴＹコントロールバルブである第１パージバルブ４５よりも圧損の少ないＯＮ／ＯＦＦ弁である第２パージバルブ４７経由でパージガスが吸気管２３に導入される。そのため、より多くのパージガスを吸気管２３に導入することができる。具体的には、ＤＵＴＹコントロールバルブである第１パージバルブ４５を介してパージガスを吸気管２３に供給する場合では、第１パージバルブ４５での圧損が大きいため、パージ量を多くするためには、第１パージバルブ４５およびソニックノズル４６を大型化する必要がある。あるいは、低流量用パージ管４３ａの下流側の圧力をより低くするべくエアポンプ４４の回転数を高める必要があり燃費性能が悪化する。これに対して、当実施形態では、第１パージバルブ４５およびソニックノズル４６の大型化や燃費の悪化を招くことなく、吸気管２３に供給されるパージガスの最大量を多くすることができる。
【００９２】
また、当実施形態では、エアポンプ４４が、低流量用パージ管４３ａと高流量用パージ管４３ｂとが合流する合流部４３ｃと吸気管２３との間の通路４３ｄに設けられており、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上であって高流量用パージ管４３ｂ経由でパージガスが吸気管２３に導入される場合において、エアポンプ４４の回転数の変更によってパージ量が制御される。そのため、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１以上の場合においても、運転条件（要求燃料量）に応じて、適正量のパージガスを吸気管２３に供給することができる。
【００９３】
また、当実施形態では、要求パージ量が基準パージ量Ｑｐ１未満の量から基準パージ量Ｑｐ１以上の量に切り替わった場合に、エアポンプ４４の回転数が目標ポンプ回転数Ｎｐｏ以下に低下するまで、第１パージバルブ４５を全開にした状態で低流量用パージ管４３ａを介してパージガスが吸気管２３に供給される。そのため、エアポンプ４４の応答遅れによってポンプ回転数が要求パージ量に応じた目標ポンプ回転数よりも高い状態で第２パージバルブ４７が開弁するのが回避される。ここで、仮に、エアポンプ４４の回転数が高い状態で第２パージバルブ４７が開弁すると、要求量よりも多いパージガスおよび蒸発燃料が吸気管２３および気筒２ａに導入されてしまい、空燃比が過剰となる。これに対して、当実施形態では、過剰な蒸発燃料が吸気管２３および気筒２ａに導入されるのを回避することができ、空燃比を適正な値にすることができる。
【００９４】
（４）変形例
上記実施形態では、エアポンプ４４を、パージ管４３のうち、低流量用パージ管４３ａと高流量用パージ管４３ｂとが合流する合流部４３ｃと吸気管２３との間に設けた場合について説明したが、エアポンプ４４は、低流量用パージ管４３ａのうちソニックノズル４６と合流部４３ｃとの間の部分に設けてもよい。ただし、上記実施形態のように、エアポンプ４４を、上記合流部４３ｃよりも下流側に設ければ、高流量用パージ管４３ｂ経由でパージガスが吸気管２３に導入されるときに、エアポンプ４４の回転数の変更によってパージ量を要求パージ量に制御することができる。
【００９５】
また、ソニックノズルは、上流側部分よりも流路面積が小さくされたスロート部を有するノズルであればよく、その具体的な構成は上記に限らない。例えば、上記ソニックノズル４６の入り口部４６ａを下流側ほど流路面積が小さくなる形状としてもよい。また、ノズル全体の流路面積が下流側ほど小さくなるように構成されて下流端部がスロート部とされていてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１  エンジン本体
２ａ  気筒
４２  キャニスタ
４３ａ  低流量用パージ管（第１通路）
４３ｂ  高流量用パージ管（第２通路）
４４  エアポンプ（ポンプ）
４５  第１パージバルブ（第１開閉弁）
４６  ソニックノズル（ノズル）
４６ａ  スロート部（絞り部）
４７  第２パージバルブ（第２開閉弁）
６０  ＥＣＵ（制御手段）
【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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【図６】
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