JP7207241B2

JP7207241B2 - エンジン装置

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Publication number: JP7207241B2
Application number: JP2019161288A
Authority: JP
Inventors: 宏通安田
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2023-01-18
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Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、燃料タンクから燃料の供給を受けるエンジンと、エンジンの吸気管に配置されたコンプレッサを有する過給機と、蒸発燃料処理装置とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、蒸発燃料処理装置は、活性炭などの吸着剤が充填されるキャニスタを備える。キャニスタには、導管を介して燃料タンクが接続されると共にパージ配管が接続されている。パージ配管には、パージバルブが設けられている。パージ配管のパージバルブよりも下流側（キャニスタとは反対側）は、吸気管のコンプレッサよりも下流側に接続される第１パージ通路と上流側に接続される第２パージ通路とに分岐されている。第２パージ通路には、コンプレッサにより生成される過給空気により作動するエジェクタが設けられている。第１パージ通路には、吸気管の負圧により開弁する第１逆止弁が設けられ、第２パージ通路には、エジェクタの作動により開弁する第２逆止弁が設けられている。このエンジン装置では、過給運転中にエジェクタが作動することにより、蒸発燃料を吸気管のコンプレッサよりも上流側に供給できるようにしている。

特開２０１３－１６０１０８号公報

上述のエンジン装置は、エジェクタを設ける必要があるなど、蒸発燃料処理装置の構成が複雑になっている。この課題を解決するために、出願人は、特願２０１８－２０１４９３により、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスをエンジンの吸気管のコンプレッサよりも下流側に供給するための第１供給管、第１供給管に設けられた第１バルブ、蒸発燃料ガスを吸気管のコンプレッサよりも上流側に供給するための第２供給管、第２供給管に設けられた第２バルブを有する蒸発燃料処理装置の構成を提案した。こうした構成では、第２バルブを開弁して蒸発燃料ガスを第２供給管を介して吸気管に供給する際に、エンジンの空燃比が急変する可能性がある。エンジンの空燃比が急変すると、エミッションが悪化したり、エンジン装置が車両に搭載される場合にその車両のドライバビリティが悪化したりする懸念がある。

本発明のエンジン装置は、蒸発燃料処理装置の第２バルブを開弁して、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを吸気管に供給する際に、エンジンの空燃比が急変するのを抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
燃料タンクから燃料の供給を受けて動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの吸気管に配置されたコンプレッサを有する過給機と、
を備えるエンジン装置であって、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記コンプレッサよりも下流側に供給するための第１供給管、前記第１供給管に設けられた第１バルブ、前記蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側に供給するための第２供給管、前記第２供給管に設けられた第２バルブ、前記第２供給管の前記第２バルブよりも前記吸気管側に設けられると共に前記蒸発燃料の少なくとも一部を吸着可能なバッファ部を有する蒸発燃料処理装置、
を備えることを要旨とする。

この本発明のエンジン装置では、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを吸気管のコンプレッサよりも下流側に供給するための第１供給管、第１供給管に設けられた第１バルブ、蒸発燃料ガスを吸気管のコンプレッサよりも上流側に供給するための第２供給管、第２供給管に設けられた第２バルブ、第２供給管の第２バルブよりも吸気管側に設けられると共に蒸発燃料の少なくとも一部を吸着可能なバッファ部を有する蒸発燃料処理装置を備える。バッファ部を設けることにより、第２バルブが開弁したときに、燃料タンクからの蒸発燃料ガスに含まれる蒸発燃料の少なくとも一部がバッファ部に一旦吸着してから脱離して吸気管に供給される。これにより、第２バルブを開弁したときに、吸気管に急に多くの蒸発燃料が供給されるのを抑制することができ、エンジンの空燃比が急変するのを抑制することができる。この結果、エミッションが悪化したり、エンジン装置が車両に搭載される場合にその車両のドライバビリティが悪化したりするのを抑制することができる。

こうした本発明のエンジン装置において、前記蒸発燃料処理装置を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記エンジンの運転中に前記過給機が作動しており且つ前記第１バルブが閉弁しているときに前記燃料タンク内の圧力が所定圧力以上に至ると、前記第２バルブを開弁させるものとしてもよい。こうすれば、燃料タンク内の圧抜きを行なうことができる。

この場合、前記蒸発燃料処理装置は、前記第１供給管の前記第１バルブよりも前記吸気管側に第１配管を介して接続されると共に第２配管を介して大気開放され且つ前記蒸発燃料を吸着可能なキャニスタ、前記第１供給管の前記第１配管との接続位置よりも前記吸気管側に設けられる第３バルブ、前記第１供給管の前記第３バルブよりも前記吸気管側に設けられると共に前記吸気管の前記コンプレッサよりも下流側の負圧により開弁する逆止弁を更に有し、前記制御装置は、前記第２バルブを開弁させているときに、前記燃料タンク内の圧力が前記所定圧力未満の第２所定圧力以下に至ると、前記第２バルブの開弁を保持しつつ前記第１バルブを開弁させるものとしてもよい。こうすれば、外気が第２配管、キャニスタ、第１配管、第１吸気管（第１バルブを含む）、第２供給管（第２バルブやバッファ部を含む）を介して吸気管のコンプレッサよりも上流側に供給される。バッファ部に吸着された蒸発燃料を更に脱離させて吸気管に供給することができる。

この場合、前記制御装置は、前記第２バルブの開弁を保持しつつ前記第１バルブを開弁させると、所定条件が成立するまで、前記第１バルブおよび前記第２バルブの開弁を保持するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記所定条件が成立するまで、前記エンジンの運転を継続させるものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記所定条件が成立するまで、前記過給機の作動を継続させるものとしてもよい。ここで、前記所定条件は、所定時間が経過した条件、前記エンジンの吸入空気量の積算値が閾値以上に至った条件、のうちの少なくとも１つを含むものとしてもよい。

本発明の実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０の構成の概略を示す構成図である。エンジンＥＣＵ２４により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、過給機１４０と、蒸発燃料処理装置１６０と、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４とを備える。また、ハイブリッド自動車２０は、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。なお、実施例の「エンジン装置」としては、エンジン２２と過給機１４０と蒸発燃料処理装置１６０とエンジンＥＣＵ２４とが該当する。

エンジン２２は、燃料タンク２１からフィードポンプや配管（何れも図示省略）を介して供給されるガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。過給機１４０は、エンジン２２の過給運転に用いられる。蒸発燃料処理装置１６０は、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスをエンジン２２に供給する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０を制御する。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子をスイッチング制御することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動する。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理する。

ＨＶＥＣＵ７０は、車両全体の制御を行なう。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

次に、ハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置（エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０、エンジンＥＣＵ２４）の詳細について説明する。図２は、エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０の構成の概略を示す構成図である。図２に示すように、エンジン２２は、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してインタークーラ１２５、スロットルバルブ１２６、サージタンク１２７の順に流通させると共に吸気管１２３のサージタンク１２７よりも下流側で燃料噴射弁１２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２９を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。燃焼室から排気バルブ１３４を介して排気管１３５に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３７を介して外気に排出される。

過給機１４０は、ターボチャージャとして構成されており、コンプレッサ１４１と、タービン１４２と、回転軸１４３と、ウェイストゲートバルブ１４４と、ブローオフバルブ１４５とを備える。コンプレッサ１４１は、吸気管１２３のインタークーラ１２５よりも上流側に設けられている。タービン１４２は、排気管１３５の浄化装置１３７よりも上流側に設けられている。回転軸１４３は、コンプレッサ１４１とタービン１４２とを連結する。ウェイストゲートバルブ１４４は、排気管１３５におけるタービン１４２の上流側と下流側とを連絡するバイパス管１３６に設けられており、エンジンＥＣＵ２４により制御される。ブローオフバルブ１４５は、吸気管１２３におけるコンプレッサ１４１の上流側と下流側とを連絡するバイパス管１２４に設けられており、エンジンＥＣＵ２４により制御される。

この過給機１４０では、ウェイストゲートバルブ１４４の開度の調整により、バイパス管１３６を流通する排気量とタービン１４２を流通する排気量との分配比が調整され、タービン１４２の回転駆動力が調整され、コンプレッサ１４１による圧縮空気量が調整され、エンジン２２の過給圧（吸気圧）が調整される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ１４４の開度が小さいほど、バイパス管１３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン１４２を流通する排気量が多くなるように調整される。なお、エンジン２２は、ウェイストゲートバルブ１４４が全開のときには、過給機１４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

また、過給機１４０では、吸気管１２３におけるコンプレッサ１４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ１４５を開弁させることにより、コンプレッサ１４１よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ１４５は、エンジンＥＣＵ２４により制御されるバルブに代えて、吸気管１２３におけるコンプレッサ１４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

蒸発燃料処理装置１６０は、配管１６１と、開閉バルブ１６２と、バイパス管１６３と、リリーフバルブ１６４ａ，１６４ｂと、キャニスタ１６６と、エアフィルタ１６８と、デューティバルブ１６９と、逆止弁１７０とを備える。配管１６１は、燃料タンク２１と、吸気管１２３におけるスロットルバルブ１２６とサージタンク１２７との間と、に接続されている。開閉バルブ１６２は、配管１６１に設けられ且つノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されており、エンジンＥＣＵ２４により制御される。

バイパス管１６３は、配管１６１における開閉バルブ１６２の上流側と下流側とをバイパスすると共に、２つに分岐して合流する分岐部１６３ａ，１６３ｂを有する。リリーフバルブ１６４ａは、分岐部１６３ａに設けられ且つ逆止弁として構成されており、燃料タンク２１側の圧力がそれとは反対側（吸気管１２３側）の圧力に比してある程度大きくなると開弁する。リリーフバルブ１６４ｂは、分岐部１６３ｂに設けられ且つ逆止弁として構成されており、燃料タンク２１とは反対側の圧力が燃料タンク２１側の圧力に比してある程度大きくなると開弁する。

キャニスタ１６６は、気体の流通路における一端側が配管１６５を介して配管１６１における開閉バルブ１６２よりも吸気管１２３側に接続されると共に他端側が配管１６７を介して大気に解放されており、内部（気体の流通路）に燃料タンク２１からの蒸発燃料を吸着可能な例えば活性炭などの吸着剤が充填されている。エアフィルタ１６８は、配管１６７に設けられている。

デューティバルブ１６９は、配管１６１における配管１６５（キャニスタ１６６）との接続位置よりも吸気管１２３側に設けられ且つノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されており、エンジンＥＣＵ２４により制御される。逆止弁１７０は、配管１６１におけるデューティバルブ１６９よりも吸気管１２３側に設けられており、吸気管１２３側の圧力がそれとは反対側（燃料タンク２１側）の圧力よりもある程度低くなると開弁する。

また、蒸発燃料処理装置１６０は、配管１７１と、開閉バルブ１７２と、バッファ部１７３とを有する。配管１７１は、配管１６１における開閉バルブ１６２よりも燃料タンク２１側と、吸気管１２３におけるエアクリーナ１２２と過給機１４０のコンプレッサ１４１との間と、に接続されている。開閉バルブ１７２は、配管１７１に設けられ且つノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されており、エンジンＥＣＵ２４により制御される。バッファ部１７３は、配管１７１における開閉バルブ１７２よりも吸気管１２３側に設けられており、内部に燃料タンク２１からの蒸発燃料を吸着可能な例えば活性炭などの吸着剤が充填されている。蒸発燃料処理装置１６０の動作については後述する。

エンジンＥＣＵ２４（図１参照）は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０を制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、燃料タンク２１内の圧力を検出する圧力センサ２１ａからの圧力Ｐｔや、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２６ａからのクランクポジションθｃｒ、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ（図示省略）からの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ１２６の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ（図示省略）からのスロットルバルブ開度ＴＨを挙げることができる。吸気バルブ１２９を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ１３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ（図示省略）からのカムポジションθｃａも挙げることができる。吸気管１２３におけるエアクリーナ１２２と過給機１４０のコンプレッサ１４１との間に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管１２３におけるエアクリーナ１２２とコンプレッサ１４１との間に取り付けられた圧力センサ１２３ｂからの吸気圧Ｐｉｎ、吸気管１２３におけるコンプレッサ１４１とインタークーラ１２５との間に取り付けられた圧力センサ１２３ｃからの過給圧Ｐｃも挙げることができる。サージタンク１２７に取り付けられた圧力センサ１２７ａからのサージ圧Ｐｓや、サージタンク１２７に取り付けられた温度センサ１２７ｂからのサージ温度Ｔｓも挙げることができる。排気管１３５における浄化装置１３７よりも上流側に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管１３５における浄化装置１３７よりも下流側に取り付けられた空燃比センサ１３５ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。ウェイストゲートバルブ１４４の開度を検出するウェイストゲートバルブ開度センサ（図示省略）からのウェイストゲートバルブ開度ＷＧも挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２や過給機１４０、蒸発燃料処理装置１６０を制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２６への制御信号や、燃料噴射弁１２８への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ１４４への制御信号、ブローオフバルブ１４５への制御信号、開閉バルブ１６２への制御信号、デューティバルブ１６９への制御信号、開閉バルブ１７２への制御信号も挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２６ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。

次に、ハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置の動作、特に、蒸発燃料処理装置１６０やエンジンＥＣＵ２４の動作について説明する。なお、上述したように、開閉バルブ１６２，１７２およびデューティバルブ１６９は、何れもノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されている。

燃料タンク２１に給油される際には、エンジンＥＣＵ２４により開閉バルブ１６２が開弁される。これにより、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスが配管１６１および配管１６５を介してキャニスタ１６６に流通し、蒸発燃料ガス中の、蒸発燃料がキャニスタ１６６に吸着されると共に、蒸発燃料以外の成分が配管１６７（エアフィルタ１６８を含む）を介して大気に排出される。なお、このとき、デューティバルブ１６９および開閉バルブ１７２は、エンジンＥＣＵ２４により制御されずに、閉弁で保持される。

また、システム停止中やＥＶ走行モードでの走行中などエンジン２２が停止しているとき（給油時を除く）には、開閉バルブ１６２，１７２は、エンジンＥＣＵ２４により制御されずに、閉弁で保持される。開閉バルブ１６２が閉弁で保持されることにより、燃料タンク２１内の蒸発燃料ガスがキャニスタ１６６に流通する（蒸発燃料がキャニスタ１６６に吸着される）のを規制することができる。

過給機１４０の作動停止を伴ってエンジン２２が運転される際には、吸気管１２３におけるスロットルバルブ１２６よりも下流側の圧力が大気圧よりも低い負圧になり、逆止弁１７０が開弁する。このとき、エンジンＥＣＵ２４により開閉バルブ１６２およびデューティバルブ１６９が開弁されると、燃料タンク２１内から配管１６１に流通した蒸発燃料ガスと、配管１６７やキャニスタ１６６、配管１６５を介して配管１６１に流通した大気およびこの大気の流通に伴ってキャニスタ１６６から脱離して配管１６１に流通した蒸発燃料と、が吸気管１２３におけるスロットルバルブ１２６よりも下流側に流通する。大気の流通により、燃料タンク２１内から配管１６１に流通した蒸発燃料ガスがキャニスタ１６６に流通する（蒸発燃料がキャニスタ１６６に吸着される）のが抑制される。また、デューティバルブ１６９の開度の調整により、吸気管１２３に流通する蒸発燃料ガスなどの流量が調整される。なお、実施例では、過給機１４０の作動停止を伴ってエンジン２２が運転される際には、開閉バルブ１７２は、エンジンＥＣＵ２４により制御されずに、閉弁で保持されるものとした。

過給機１４０の作動を伴ってエンジン２２が運転される際には、吸気管１２３におけるスロットルバルブ１２６よりも下流側の圧力が大気圧よりも高い正圧になり、逆止弁１７０が閉弁する。この際には、デューティバルブ１６９は、エンジンＥＣＵ２４により制御されずに、閉弁で保持される。また、この際には、エンジンＥＣＵ２４により図３の処理ルーチンが繰り返し実行される。さらに、この際には、開閉バルブ１６２，１７２は、図３の処理ルーチンにより開弁制御されるときを除いて、エンジンＥＣＵ２４により制御されずに、閉弁で保持される。開閉バルブ１６２が閉弁で保持されることにより、燃料タンク２１内の蒸発燃料ガスがキャニスタ１６６に流通する（蒸発燃料がキャニスタ１６６に吸着される）のを規制することができる。

図３の処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、圧力センサ２１ａからの燃料タンク２１内の圧力Ｐｔ（ゲージ圧）を入力し（ステップＳ１００）、入力した燃料タンク２１内の圧力Ｐｔを閾値Ｐｔｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｐｔｒｅｆ１は、燃料タンク２１内の圧抜きが要求されているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、正圧として２．０ｋＰａ～３．０ｋＰａ程度が用いられる。ステップＳ１１０で燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ１未満のときには、燃料タンク２１内の圧抜きは要求されていないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１０で燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ１以上のときには、エンジンＥＣＵ２４は、燃料タンク２１内の圧抜きが要求されていると判断し、エンジン２２の運転継続指示および過給機１４０の作動継続指示を出力し（ステップＳ１２０）、開閉バルブ１７２の開弁制御の実行を開始する（ステップＳ１３０）。開閉バルブ１７２は、ノーマルクローズタイプの開閉バルブとして構成されているから、開弁制御の実行開始により開弁される。

エンジン２２の運転継続指示および過給機１４０の作動継続指示が出力されると、エンジンＥＣＵ２４は、少なくともこれらの指示が解除されるまで、過給機１４０の作動を伴ってエンジン２２が運転されるようにエンジン２２と過給機１４０（ウェイストゲートバルブ１４４）とを制御する。

また、開閉バルブ１７２の開弁制御が開始されると、燃料タンク２１内の蒸発燃料ガスが配管１７１を介して吸気管１２３におけるコンプレッサ１４１よりも上流側に供給され、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが低下する。実施例では、配管１７１における開閉バルブ１７２よりも吸気管１２３側にバッファ部１７３が設けられているから、開閉バルブ１７２が開弁したときに、燃料タンク２１からの蒸発燃料ガスに含まれる蒸発燃料の少なくとも一部がバッファ部１７３に一旦吸着してから脱離して吸気管１２３に供給される。これにより、開閉バルブ１７２が開弁したときに、吸気管１２３に急に多くの蒸発燃料が供給されるのを抑制することができ、エンジン２２の空燃比ＡＦが急変するのを抑制することができる。この結果、エミッションが悪化したり、エンジン装置が搭載されるハイブリッド自動車２０のドライバビリティが悪化したりするのを抑制することができる。

そして、エンジンＥＣＵ２４は、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔ（ゲージ圧）を入力し（ステップＳ１４０）、入力した燃料タンク２１内の圧力Ｐｔを閾値Ｐｔｒｅｆ１よりも低い閾値Ｐｔｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１５０）。ここで、閾値Ｐｔｒｅｆ２は、燃料タンク２１内の圧抜きを終了してよいか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、０ｋＰａ（大気圧）やそれよりも若干高い値が用いられる。ステップＳ１５０で燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２よりも大きいときには、ステップＳ１４０に戻る。

ステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理を繰り返し実行して、ステップＳ１５０で燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２以下に至ると、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１６２の開弁制御の実行を開始する（ステップＳ１６０）。開閉バルブ１６２は、ノーマルクローズタイプの開閉バルブとして構成されているから、開弁制御の実行開始により開弁される。

過給機１４０の作動を伴ってエンジン２２が運転しているときを考えているから、吸気管１２３のコンプレッサ１４１よりも上流側は負圧になっている。したがって、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２以下で開閉バルブ１６２が開弁すると、外気が配管１６７（エアフィルタ１６８を含む）、キャニスタ１６６、配管１６５、配管１６１（開閉バルブ１６２を含む）、配管１７１（開閉バルブ１７２およびバッファ部１７３を含む）を介して吸気管１２３のコンプレッサ１４１よりも上流側に供給される。これにより、バッファ部１７３に吸着された蒸発燃料を更に脱離させて吸気管１２３に供給することができる。

続いて、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１６２の開弁制御の実行を開始してからの吸入空気量Ｑａの積算値としての積算空気量Ｑａｓｕｍを入力し（ステップＳ１７０）、入力した積算空気量Ｑａｓｕｍを閾値Ｑｒｅｆと比較する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値Ｑｒｅｆは、バッファ部１７３に吸着された蒸発燃料が十分に（好ましくは、完全に）脱離したか否かを判定するのに用いられる閾値である。ステップＳ１８０で積算空気量Ｑａｓｕｍが閾値Ｑｒｅｆ未満のときには、ステップＳ１７０に戻る。

ステップＳ１７０，Ｓ１８０の処理を繰り返し実行して、ステップＳ１８０で積算空気量Ｑａｓｕｍが閾値Ｑｒｅｆ以上に至ると、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１６２，１７２の開弁制御の実行を終了し（ステップＳ１９０）、エンジン２２の運転継続指示および過給機１４０の作動継続指示の解除を出力して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。開閉バルブ１６２，１７２は、ノーマルクローズタイプの開閉バルブとして構成されているから、開弁制御の実行終了により閉弁される。エンジン２２の運転継続指示および過給機１４０の作動継続指示の解除が出力されると、エンジン２２の運転停止や過給機１４０の作動停止が許容される。開閉バルブ１６２，１７２が開弁しているときには、エンジン２２の運転や過給機１４０の作動を継続することにより、吸気管１２３のコンプレッサ１４１よりも上流側を負圧にすることができるから、吸気管１２３のコンプレッサ１４１よりも上流側に供給される蒸発燃料が、吸気管１２３およびエアクリーナ１２２を逆流して吸気口から外部に排出されるのを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、蒸発燃料処理装置１６０は、配管１７１における開閉バルブ１７２よりも吸気管１２３側に設けられたバッファ部１７３を備える。これにより、開閉バルブ１７２が開弁したときに、燃料タンク２１からの蒸発燃料ガスに含まれる蒸発燃料の少なくとも一部がバッファ部１７３に一旦吸着してから脱離して吸気管１２３に供給される。これにより、開閉バルブ１７２が開弁したときに、吸気管１２３に急に多くの蒸発燃料が供給されるのを抑制することができ、エンジン２２の空燃比ＡＦが急変するのを抑制することができる。この結果、エミッションが悪化したり、エンジン装置が搭載されるハイブリッド自動車２０のドライバビリティが悪化したりするのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁させた後に、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２以下に至ると、開閉バルブ１６２を開弁させるものとした。しかし、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁させた後に、所定時間Ｔ１が経過すると、開閉バルブ１６２を開弁させるものとしてもよい。ここで、所定時間Ｔ１は、燃料タンク２１内の圧抜きを終了してよい時間として設定される。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁して更に開閉バルブ１６２を開弁した後に、積算空気量Ｑａｓｕｍが閾値Ｑｒｅｆ以上に至ると、開閉バルブ１６２，１７２を閉弁させるものとした。しかし、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁して更に開閉バルブ１６２を開弁した後に、所定時間Ｔ２が経過すると、開閉バルブ１６２，１７２を閉弁させるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁させた後に、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２以下に至ると、開閉バルブ１６２を開弁させ、その後に積算空気量Ｑａｓｕｍが閾値Ｑｒｅｆ以上に至ると、開閉バルブ１６２，１７２を閉弁させるものとした。しかし、エンジンＥＣＵ２４は、開閉バルブ１７２を開弁させた後に、燃料タンク２１内の圧力Ｐｔが閾値Ｐｔｒｅｆ２以下に至ると、開閉バルブ１６２を開弁させずに（閉弁で保持して）開閉バルブ１７２を閉弁させるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、蒸発燃料処理装置１６０の配管１７１の一端側は、配管１６１における開閉バルブ１６２よりも燃料タンク２１側に接続されるものとした。しかし、配管１７１の一端側は、燃料タンク２１に直接に接続されるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン装置では、過給機１４０として、コンプレッサ１４１とタービン１４２と回転軸１４３とを有するターボチャージャが用いられるものとした。しかし、これに代えて、過給機として、エンジン２２やモータにより駆動されるコンプレッサが吸気管１２３に配置されるスーパーチャージャが用いられるものとしてもよい。

実施例のエンジン装置では、エンジン２２と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とプラネタリギヤ３０とを備えるハイブリッド自動車に搭載されるものとしたが、エンジンを搭載するハイブリッド自動車であれば如何なるハイブリッド自動車に搭載されるものとしてもよいし、走行用のモータを搭載しない通常の自動車に搭載されるものとしてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、過給機１４０が「過給機」に相当し、配管１６１と開閉バルブ１６２と配管１７１と開閉バルブ１７２とバッファ部１７３とを有する蒸発燃料処理装置１６０が「蒸発燃料処理装置」に相当する。また、エンジンＥＣＵ２４が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２１燃料タンク、２１ａ圧力センサ、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２６ａクランクポジションセンサ、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、１２２エアクリーナ、１２３吸気管、１２３ａエアフローメータ、１２３ｂ，１２３ｃ，１２７ａ圧力センサ、１２４バイパス管、１２５インタークーラ、１２６スロットルバルブ、１２７サージタンク、１２７ｂ温度センサ、１２８燃料噴射弁、１２９吸気バルブ、１３０点火プラグ、１３２ピストン、１３４排気バルブ、１３５排気管、１３５ａ空燃比センサ、１３５ｂ空燃比センサ、１３６バイパス管、１３７浄化装置、１４０過給機、１４１コンプレッサ、１４２タービン、１４３回転軸、１４４ウェイストゲートバルブ、１４５ブローオフバルブ、１６０蒸発燃料処理装置、１６１，１６５，１６７，１７１配管、１６２，１７２開閉バルブ、１６３バイパス管、１６３ａ，１６３ｂ分岐部、１６４ａ，１６４ｂリリーフバルブ、１６６キャニスタ、１６８エアフィルタ、１６９デューティバルブ、１７０逆止弁、１７２開閉バルブ、１７３バッファ部、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

燃料タンクから燃料の供給を受けて動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの吸気管に配置されたコンプレッサを有する過給機と、
を備えるエンジン装置であって、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記コンプレッサよりも下流側に供給するための第１供給管、前記第１供給管に設けられた第１バルブ、前記蒸発燃料ガスを前記吸気管の前記コンプレッサよりも上流側に供給するための第２供給管、前記第２供給管に設けられた第２バルブ、前記第２供給管の前記第２バルブよりも前記吸気管側に設けられると共に前記蒸発燃料の少なくとも一部を吸着可能なバッファ部を有する蒸発燃料処理装置と、
前記蒸発燃料処理装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンの運転中に前記過給機が作動しており且つ前記第１バルブが閉弁しているときに、前記燃料タンク内の圧力が所定圧力以上に至ると、前記第２バルブを開弁させる、
エンジン装置。
請求項１記載のエンジン装置であって、
前記蒸発燃料処理装置は、前記第１供給管の前記第１バルブよりも前記吸気管側に第１配管を介して接続されると共に第２配管を介して大気開放され且つ前記蒸発燃料を吸着可能なキャニスタ、前記第１供給管の前記第１配管との接続位置よりも前記吸気管側に設けられる第３バルブ、前記第１供給管の前記第３バルブよりも前記吸気管側に設けられると共に前記吸気管の前記コンプレッサよりも下流側の負圧により開弁する逆止弁を更に有し、
前記制御装置は、前記第２バルブを開弁させているときに、前記燃料タンク内の圧力が前記所定圧力未満の第２所定圧力以下に至ると、前記第２バルブの開弁を保持しつつ前記第１バルブを開弁させる、
エンジン装置。
請求項２記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記第２バルブの開弁を保持しつつ前記第１バルブを開弁させると、所定条件が成立するまで、前記第１バルブおよび前記第２バルブの開弁を保持する、
エンジン装置。
請求項３記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記所定条件が成立するまで、前記エンジンの運転を継続させる、
エンジン装置。
請求項４記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記所定条件が成立するまで、前記過給機の作動を継続させる、
エンジン装置。
請求項３ないし５のうちの何れか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
前記所定条件は、所定時間が経過した条件、前記エンジンの吸入空気量の積算値が閾値以上に至った条件、のうちの少なくとも１つを含む、
エンジン装置。