JPH0972254A

JPH0972254A - 燃料蒸発制御装置

Info

Publication number: JPH0972254A
Application number: JP23051695A
Authority: JP
Inventors: 衛 ▲吉▼岡; Mamoru Yoshioka; Yasuyuki Irisawa; 泰之入澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な方法で運転中のパージ実行頻度を増大
させ、キャニスタの蒸発燃料による飽和を防止する。【解決手段】機関１の吸気通路２にパージ制御弁１５
を介してキャニスタ１０を接続し、ＥＣＵ２０によりパ
ージ制御弁１５をデューティ制御してキャニスタのパー
ジを行う。ＥＣＵ２０はパージ制御弁の制御デューティ
比が所定値より低下した場合であっても、機関１の吸排
気弁バルブオーバラップ量が所定値より大きい場合には
パージを実行する。バルブオーバラップ量が大きい場合
には吸気通路への既燃ガスの吹き返し量が増大し、キャ
ニスタパージガスと吸気との混合が良好になるため、パ
ージ制御弁の低デューティ比作動時であっても気筒間の
蒸発燃料供給量のばらつきが生じない。このため、従来
パージを停止していた条件でもパージを実行することが
でき、パージ実行頻度が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料蒸発制御装置
に関し、詳細には機関燃料タンクからの蒸発燃料を機関
吸気通路に供給するデューティ制御パージ弁を備えた燃
料蒸発制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料タンク内の蒸発燃料をキ
ャニスタ内の活性炭等の吸着剤に吸着させ蒸発燃料の大
気への放出を防止するとともに、機関運転中にキャニス
タにパージエアを供給し吸着剤をエアでパージすること
により吸着剤から放出された蒸発燃料とパージエアとの
混合気（パージガス）を機関吸気通路に吸入させて機関
で燃焼させる技術が知られている。また、キャニスタと
機関吸気通路とを接続するパージガス配管にソレノイド
駆動のパージ制御弁を設け、このパージ制御弁をデュー
ティ制御することにより機関へのパージガス供給量を制
御する燃料蒸発制御装置が公知である。

【０００３】例えば、この種の燃料蒸発制御装置の例と
しては特開平４−３５８７５５号公報に記載されたもの
がある。同公報の装置は、キャニスタとパージ制御弁と
を接続する配管に流路面積の大きい配管と流路面積の小
さい配管とを並列に設け、アイドルなどの軽負荷運転時
に流路面積の小さい配管のみを通してパージ制御弁にパ
ージガスを供給するようにしたものである。

【０００４】デューティ制御を行うパージ制御弁では、
駆動ソレノイドに供給されるパルス信号がオンのときに
パージ制御弁が開弁し、パルス信号がオフのときにパー
ジ制御弁が閉弁する。従って、パルス信号のデューティ
比（パルス信号のオン／オフ１サイクルの周期に占める
パルス信号オン時間の割合）を変化させることによりパ
ージ制御弁を通るパージガス流量を制御することができ
る。

【０００５】一方、機関に供給するパージガス流量は通
常機関負荷が小さいほど低減されるため、アイドル運転
等の軽負荷運転領域（低吸入空気量領域）ではパージガ
ス流量を絞るために制御弁のデューティ比は小さく設定
する必要がある。ところが、ソレノイド駆動のパージ制
御弁においては、制御デューティ比が小さくなるとパー
ジ制御弁の作動が不安定になりパージガス流量の正確な
制御ができなくなる場合がある。このため、機関アイド
ル時にパージを行うと、パージガス流量の変動によりラ
フアイドル、エンジンストールなどが生じる場合があ
り、従来軽負荷運転領域ではパージを停止するのが通常
であった。しかし、軽負荷運転領域でパージを停止する
と、機関運転中にパージが行われる機会が少なくなるた
め吸着剤に吸着された蒸発燃料の量が増大し、極端な場
合には吸着剤が蒸発燃料で飽和してしまい蒸発燃料が吸
着剤に吸着されずに大気に放出されるようになる問題が
ある。

【０００６】上記公報の装置は、アイドル等の軽負荷運
転時に流路面積が小さい配管を通じてパージ制御弁にパ
ージガスを供給することによりこの問題の解決を図った
ものである。すなわち、軽負荷運転時にはパージ制御弁
にパージガスを供給する配管の流路面積が通常より小さ
く設定されることになるため、同一のデューティ比であ
ってもパージ制御弁を通過するパージガス量は減少す
る。このため、軽負荷運転時の低パージガス流量を流す
際にもパージ制御弁のデューティ比は比較的大きくなり
パージ制御弁の作動が安定し、パージガス流量を正確に
制御することが可能となる。従って、同公報の装置によ
れば従来困難とされていた機関アイドル時にもキャニス
タパージ行うことができるため、パージ実行領域を拡大
し吸着剤が蒸発燃料で飽和することを確実に防止するこ
とが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３５８
７５５号公報は、パージ制御弁のデューティ比が小さい
領域では制御弁の作動が不安定になるためにラフアイド
ル等の問題が生じるとしているが、本願出願人の研究に
よると、実際にはパージ制御弁の低デューティ比時にお
けるラフアイドル等の問題は、制御弁の作動そのものの
の不安定によるより、むしろ機関吸気通路に供給された
パージガスと吸気との混合不均一により生じる場合が多
いことが判明している。

【０００８】前述したように、パージ制御弁は供給され
るパルス信号のオン／オフに応じて開閉を繰り返してお
り、パージガスはパルス信号がオン、すなわちパージ制
御弁が開弁したときに吸気通路に供給される。このた
め、吸気通路には蒸発燃料を多く含んだパージガスがパ
ルス状に供給されることになり、機関に供給される吸気
に含まれる蒸発燃料の濃度がパルス状に変化する。パー
ジ制御弁のデューティ比が大きく、パージ制御弁１開閉
サイクル中の開時間が長い場合にはこの濃度変化はあま
り問題とならない。しかし、デューティ比が小さくなり
パージ制御弁の開時間が短くなると機関に供給される吸
気は大部分の時間蒸発燃料を全く含まず、周期的に極め
て短い時間だけ吸気中の蒸発燃料濃度が急増するように
なる。

【０００９】このような状態では、機関の各気筒に供給
される燃料量が気筒毎にばらつくようになる。すなわ
ち、パージ制御弁から蒸発燃料が供給されているときに
吸気行程にある気筒では蒸発燃料を多く含んだ吸気を吸
入し、パージ制御弁が閉弁しているときに吸気行程にあ
る気筒では蒸発燃料を含まない空気のみを吸入すること
になる。すなわち、各気筒に供給される蒸発燃料はパー
ジ制御弁の開弁時間と気筒吸気行程とが重複する時間に
応じて変化することになり各気筒に供給される蒸発燃料
の量にばらつきが生じるようになる。一方、機関各気筒
への燃料噴射量は通常各気筒で同一の値に制御されてい
るため、各気筒の吸気中の蒸発燃料濃度がばらつくと各
気筒に供給される合計の燃料量がばらつくことになり、
各気筒内燃焼空燃比が不均一になる。このため、各気筒
での爆発行程時の発生トルクが変動したり、極端な場合
には一部の気筒で空燃比が過濃、または過度の希薄化の
ため失火が生じ、ラフアイドルなどの不整回転や排気性
状の悪化などの問題が生じるのである。

【００１０】前述の特開平４−３５８７５５号公報の装
置によれば、パージ制御弁の制御デューティ比を常に大
きく維持した運転が可能となるため、上記蒸発燃料と吸
気との混合不均一が生じる問題をも防止することが可能
である。しかし、同公報の装置では、この問題を解決す
るためにキャニスタとパージ制御弁との間に流路面積の
異なる２つの配管を並列に配置し、さらに流路面積大の
側の配管に軽負荷運転時に閉弁する遮断弁設ける必要が
生じ、装置全体の構成や制御が複雑になる問題が生じ
る。

【００１１】一方、上述のパージ制御弁の低デューティ
比制御時の問題が各気筒に吸入される蒸発燃料量の不均
一により生じることに着目すれば、常にパージ制御弁の
制御デューティ比を大きな値に維持することなく本問題
を解決することが可能となるはずである。そこで、本発
明は装置全体の構成や制御の複雑化を招くことなく、パ
ージ制御弁の低デューティ比制御時の上記問題を防止
し、パージ実行領域を拡大することが可能な燃料蒸発制
御装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の燃料タンク内の蒸発燃料を吸着する
キャニスタと、該キャニスタからのパージガスを機関吸
気通路に導くパージ通路と、供給されるパルス信号に応
じて該パージ通路を開閉するパージ弁と、機関負荷条件
に応じて前記パージ弁に供給するパルス信号のデューテ
ィ比を変化させ前記パージ通路を通るパージガス流量を
制御する制御手段と、前記パルス信号のデューティ比が
予め定めた下限値以下になったときに前記パージ弁を全
閉に保持してパージを禁止するパージ禁止手段と、機関
各気筒に吸入される蒸発燃料量の気筒間ばらつきに影響
を与える機関運転状態パラメータを検出する運転状態検
出手段と、前記機関運転状態パラメータが予め定めた領
域にあるときに、前記パージ禁止手段によるパージ禁止
操作を停止させるパージ実行手段と、を備えた燃料蒸発
制御装置が提供される。

【００１３】すなわち、パージ禁止手段は、パージ制御
弁に供給されるパルス信号のデューティ比が所定の下限
値より低くなったときにパージ制御弁を全閉に保持して
パージを禁止する。これによりパージ制御弁の低デュー
ティ比作動時の蒸発燃料供給量の気筒間のばらつきによ
る問題が防止される。一方、各気筒への蒸発燃料供給量
のばらつきは機関運転状態により影響を受けるため、パ
ージ制御弁が低デューティ比で制御されている場合であ
っても蒸発燃料供給量の気筒間ばらつきが生じない場合
があり、このような場合にはパージを禁止する必要はな
い。パージ実行手段は、機関運転状態パラメータが所定
の領域にあり、気筒間の蒸発燃料供給量ばらつきが生じ
ていないと判断される場合には、パージ制御弁の低デュ
ーティ比作動時であってもパージ禁止手段によるパージ
禁止操作を停止してパージを実行する。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、前記機関
は、機関運転条件に応じて吸排気弁のバルブオーバラッ
プを変更する可変バルブタイミング手段を備え、前記機
関運転状態パラメータはバルブオーバラップ量であり、
前記パージ実行手段はバルブオーバラップ量が予め定め
た値より大きい場合に前記パージ禁止手段によるパージ
禁止操作を停止させる請求項１に記載の燃料蒸発制御装
置が提供される。

【００１５】パージガスと吸気との混合状態は吸排気弁
のバルブオーバラップ量により変化する。すなわちバル
ブオーバラップ量が大きいほど吸気弁開弁初期に気筒内
から吸気通路に逆流する既燃ガスの量が増大し、吸気通
路内吸気がこの既燃ガスに攪拌されるためパージガスと
吸気との混合が均一になる。従って、バルブオーバラッ
プ量が大きい場合にはパージ制御弁の制御デューティ比
が小さい場合でも気筒間の蒸発燃料供給量ばらつきは小
さくなる。このため、請求項２の発明では、パージ実行
手段は、パージ制御弁の低デューティ比作動時であって
もバルブオーバラップ量が大きい場合にはパージ禁止手
段によるパージ禁止操作を停止してパージを実行する。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、前記機関
運転状態パラメータは、前記パージガス中の蒸発燃料濃
度であり、前記パージ実行手段はパージガス中の蒸発燃
料濃度が予め定めた上限値以下である場合に前記パージ
禁止手段によるパージ禁止操作を停止させる請求項１に
記載の燃料蒸発制御装置が提供される。パージガス中の
蒸発燃料濃度が低い場合には、パージ制御弁開弁時と閉
弁時の吸気中の蒸発燃料濃度変化は小さくなり、パージ
制御弁の作動デューティ比にかかわらず気筒間の蒸発燃
料供給量のばらつきは小さくなる。このため、請求項３
に記載の発明ではパージ実行手段は、パージ制御弁の低
デューティ比作動時であっても蒸発燃料濃度が低い場合
にはパージ禁止手段によるパージ禁止操作を停止してパ
ージを実行する。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、前記パー
ジ実行手段は更に、前記パージガス中の蒸発燃料濃度が
前記上限値より高い場合に、パージ弁に供給される前記
パルス信号の周波数を、蒸発燃料濃度が前記上限値以下
である場合に較べて高く設定するとともに前記パージ禁
止手段によるパージ禁止操作を停止させる請求項３に記
載の燃料蒸発制御装置が提供される。

【００１８】パージ制御弁低デューティ比作動時であっ
ても、パージ制御弁の制御パルス信号周波数（単位時間
当たりのパルス信号のオン／オフ回数）を高く設定すれ
ば、パージ制御弁の開弁動作の間隔（パルス信号のオン
間隔）が短くなるため、各気筒の吸気行程とパージ制御
弁の開弁時間との重複時間が均一に近づき、各気筒間の
蒸発燃料供給量のはらつきが低減される。このため、蒸
発燃料濃度が高くパージ制御弁の作動デューティ比が低
い場合であってもパージ制御弁の制御信号のデューティ
比を高く設定すれば気筒間の蒸発燃料供給量のばらつき
は生じない。そこで、請求項４の発明ではパージ実行手
段は、パージ制御弁の低デューティ比作動時で蒸発燃料
濃度が高い場合であってもパージ制御弁の制御パルス信
号周波数を高く設定することによりパージを実行する。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、前記機関
運転状態パラメータは、パージガス中の蒸発燃料濃度と
機関回転数とであり、前記パージ実行手段はパージガス
中の蒸発燃料濃度が予め定めた上限値以下である場合、
及び蒸発燃料濃度が前記上限値より高く且つ機関回転数
が予め定めた下限値以上である場合に前記パージ禁止手
段によるパージ禁止操作を停止させる請求項１に記載の
燃料蒸発制御装置が提供される。

【００２０】機関回転数が高い場合には吸気通路内の吸
気流速が速くなるため、通路内に流入するパージガスと
吸気とが均一に混合するようになる。また、各気筒の吸
気行程の間隔が短くなるため回転数が低い場合に較べて
パージ制御弁開弁中に吸気を行う気筒数が増加し、パー
ジガス中の蒸発燃料濃度が高い場合でもパージ制御弁の
作動デューティ比にかかわらず気筒間の蒸発燃料供給量
ばらつきは小さくなる。このため、請求項５に記載の発
明ではパージ実行手段は、蒸発燃料濃度が低い場合、及
び蒸発燃料濃度が高い場合であっても機関回転数が高い
場合にはパージ禁止手段によるパージ禁止操作を停止し
てパージ制御弁の低デューティ比作動時にパージを実行
する。

【００２１】請求項６に記載の発明によれば、前記パー
ジ実行手段は更に、パージガス中の蒸発燃料濃度が前記
上限値以上であり且つ機関回転数が前記下限値より低い
場合に、パージ弁に供給される前記パルス信号の周波数
を、蒸発燃料濃度が前記上限値より低い場合に較べて高
く設定するとともに前記パージ禁止手段によるパージ禁
止操作を停止させる請求項５に記載の燃料蒸発制御装置
が提供される。

【００２２】前述のように、パージ制御弁の制御パルス
信号周波数を高く設定すれば気筒間の蒸発燃料供給量の
ばらつきの問題を低減することが可能である。このた
め、請求項６に記載の発明では、パージ実行手段は、最
も気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきが生じやすい、蒸
発燃料濃度が高く且つ機関回転数が低い状態でパージ制
御弁の低デューティ比運転が実行される場合には、制御
パルス信号を高く設定し、気筒間の蒸発燃料供給量のば
らつきを防止した上で、パージ禁止手段によるパージ禁
止操作を停止してパージを実行する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車用
機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図であ
る。図１において１は自動車用内燃機関を示す。本実施
形態の内燃機関１は多気筒内燃機関であり、図１ではそ
の１気筒のみを示している。また、図１において２は機
関１の各気筒吸気ポート２ａに接続された吸気通路、３
は各気筒の排気ポート３ａに接続された排気通路、２
ｂ、３ｂはそれぞれ各気筒の吸気弁と排気弁とを示して
いる。吸気通路２には、機関吸入空気量に応じた電圧信
号を発生するエアフローメータ４と、運転者のアクセル
ペダルの操作量に応じた開度をとるスロットル弁６とが
設けられている。また、図１に７で示すのは各気筒の吸
気ポート２ａに加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。

【００２４】また、機関１の排気通路３の各気筒からの
排気合流部には、排気の空燃比に応じた電圧信号を出力
する空燃比センサ３１が設けられている。図１におい
て、１１は機関１の燃料を貯留する燃料タンク、１０は
燃料タンク１１内の蒸発燃料を吸着するキャニスタを示
す。キャニスタ１０は、活性炭等の吸着剤１３を内蔵
し、燃料タンク１１の燃料上部空間とベーパ配管１２に
より接続されている。燃料タンク１１内の蒸発燃料はペ
ーパ配管１２を介してキャニスタ１０内に流入する。ベ
ーパ配管１２からキャニスタ１０内に流入した蒸発燃料
は、吸着剤１３に吸着され、蒸発燃料を除去された空気
のみが開口１６から大気に放出される。

【００２５】また、キャニスタ１０内部はパージ通路１
４を介して吸気通路２のスロットル弁６下流側に接続さ
れている。このため、機関１の運転中には、スロットル
弁６下流側に発生する吸気負圧によりキャニスタ内は負
圧になり、開口１６から空気が吸入される。この空気は
吸着剤１３を通過して、吸着剤１３が吸着した燃料を離
脱させ、蒸発燃料と空気との混合気（パージガス）とな
ってパージ通路１４から機関吸気通路に流入する。この
ため、機関には燃料噴射弁７から供給される燃料に加え
て、パージ通路１４から蒸発燃料が供給されることにな
る。

【００２６】また、本実施形態では、パージ通路にはソ
レノイドアクチュエータを有する電磁弁からなるパージ
制御弁１５が設けられている。パージ制御弁１５は、後
述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０から供給される
パルス信号に応じて開閉動作を繰り返す。後述するよう
に、パージ制御弁１５を通過するパージガスの流量は、
パージ制御弁１５に供給されるパルス信号のデューティ
比に応じて制御される。

【００２７】また、本実施形態では、機関１の吸気弁２
ｂには吸気弁開閉タイミングを変更する可変バルブタイ
ミング装置４０が設けられている。可変バルブタイミン
グ装置４０については後述する。電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２０は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（中央演算処理装
置）、入力ポート、出力ポートを双方向性バスで相互に
接続した公知の構成のディジタルコンピュータからな
り、機関１の回転数制御や燃料噴射制御等の基本制御を
行う。また、本実施形態では、ＥＣＵ２０は上記制御の
他にパージ制御弁１５に供給するパルス信号のデューテ
ィ比を制御してキャニスタ１０のパージを行うととも
に、パージ実行可否の判定を行う。すなわち、本実施形
態では、ＥＣＵ２０は請求項１に記載した制御手段、パ
ージ禁止手段、パージ実行手段等の各手段としての機能
を果たしている。

【００２８】上記各制御のために、ＥＣＵ２０の入力ポ
ートには、エアフローメータ４から機関吸入空気量を表
す吸入空気量信号と空燃比センサ３１から排気空燃比を
表す空燃比信号、機関冷却水通路に配置された温度セン
サ（図示せず）から機関冷却水温度がそれぞれＡＤ変換
器２７を通じて入力されている他、機関クランク軸（図
示せず）に設けられた回転数センサ３２からクランク軸
の一定回転角毎にパルス信号が入力されている。また、
後述する可変バルブタイミング制御のためにＥＣＵ２０
の入力ポートには更に、吸気カムシャフト（図示せず）
に設けられたカム回転角センサ３５から吸気カムシャフ
トの一定回転角度毎にパルス信号が入力されている。Ｅ
ＣＵ２０は、回転数センサ３２からのパルス信号周波数
に基づいて、機関回転数を算出するとともに、回転数セ
ンサ３２のパルス信号とカム回転角センサ３５のパルス
信号との位相差に基づいて吸気弁のバルブタイミングを
算出する。

【００２９】また、ＥＣＵ２０の出力ポートは、駆動回
路２８を介して、それぞれ燃料噴射弁７と可変バルブタ
イミング装置４０の油圧切換弁（後述）に接続され、燃
料噴射弁７からの燃料噴射量と吸気弁２ｂのバルブタイ
ミングを制御している他、パージ制御弁１５に接続され
て、パージ制御弁１５のアクチュエータに制御パルス信
号を供給している。

【００３０】次に、図２を用いてパージ制御弁１５のデ
ューティ制御について説明する。図２は、パージ制御弁
１５に供給される制御パルス信号とパージ制御弁１５の
動作を説明する図である。図２に示すように、本明細書
ではパルス信号の１周期（図２にＴで示す時間）に占め
るパルスオン時間（図２にＴ₁で示す時間）の割合（Ｔ
₁／Ｔ）をデューティ比ＤＲと定義する。パージ制御弁
１５は、ソレノイド通電時（すなわち、パルス信号がオ
ンのとき）に開弁し、オフのときに閉弁する（図２参
照）。従って、パルス信号のデューティ比が大きい場合
には、図２(A) に示すようにパージ制御弁１５の開弁時
間は長くなり且つ開弁間隔（閉弁時間）は短くなる。こ
のため、パージ制御弁１５を通過するパージガス流量は
デューティ比が大きい程増大する。なお、デューティ比
１００％のときは、パージ制御弁１５は開弁状態に固定
され、パージガス流量は最大となる。

【００３１】一方、パルス信号のデューティ比が小さい
場合には、逆に図２(B) に示すように開弁時間は短くな
り且つ開弁間隔は長くなる。このため、パージガス流量
はデューティ比が小さい程減少し、デューティ比０％で
はパージ制御弁１５は閉弁状態に保持されパージガス流
量はゼロになる。また、デューティ比が小さい場合には
パージ通路１４から吸気通路２に比較的長い間隔で高濃
度の蒸発燃料が流入することになり、多気筒機関では各
気筒の吸気行程のタイミングに応じて蒸発燃料供給量の
ばらつきが生じることになる。

【００３２】例えば、図２(C) は４気筒機関の吸気行程
のタイミングの一例を示しており、図２(C) において、
ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、ｔ₄は、それぞれ４気筒機関の場合
の第１から第４気筒の吸気行程のタイミングを図示して
いる。図２(A) に示すようにデューティ比が大きい場合
には、各気筒の吸気行程（図２(C) ｔ₁〜ｔ₄）には必
ずパージ制御弁１５の開弁期間が含まれるようになるた
め、気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきは少ない。一
方、デューティ比が低い場合（図２(B) ）には、例えば
第１気筒と第３気筒では、吸気行程（図２(C) 、ｔ₁、
ｔ₃）中にパージ制御弁１５の開弁期間全体が含まれる
ためこれらの気筒には全体として多くの蒸発燃料が供給
されることになるが、第２気筒と第４気筒では、吸気行
程（図２(C) 、ｔ₂、ｔ₄）とパージ制御弁１５の開弁
期間とがほとんど重複しないためこれらの気筒には全体
としてほとんど蒸発燃料が供給されないことになり、各
気筒間で蒸発燃料の供給量が大きくばらつくことにな
る。このため、パージ制御弁１５のデューティ比が小さ
い場合には各気筒での空燃比のばらつきにより失火や燃
焼不良が生じ易くなり、機関回転数が不安定になったり
トルク変動や排気性状の悪化が生じる場合がある。

【００３３】本実施形態では、パージ制御弁１５の制御
パルスのデューティ比は機関負荷状態に応じて決定され
る。前述したように、パージガスの流量はパージ制御弁
１５のデューティ比に応じて増減する。パージガス流量
が多ければ、キャニスタ１０のパージを短時間で行うこ
とができるため、本来パージ制御弁１５のデューティ比
は大きく設定することが好ましい。しかし機関吸入空気
量に対して一定割合以上のパージガスを機関に供給する
と、機関の運転性の悪化等の問題が生じることがあるた
め、本実施形態では、機関負荷状態（例えば機関吸入空
気量と機関回転数）に応じて最適なパージ流量を決定し
ている。このように、パージ制御弁１５のデューティ比
を機関負荷条件に応じて設定するようにした結果、機関
負荷条件によっては（例えば軽負荷運転時等には）パー
ジ制御弁のデューティ比を小さく設定する必要が生じる
場合があり、上述の蒸発燃料の気筒間におけるばらつき
の問題が生じることになる。

【００３４】この問題を防止するため、本実施形態では
ＥＣＵ２０はパージ制御弁１５のデューティ比設定値が
一定の下限値以下になった場合にはパージ制御弁１５を
全閉状態に保持し、パージを停止する操作を行う。ま
た、上記のようにデューティ比が下限値以下になった場
合に常にパージを停止しているとパージ実行頻度が低下
するため、キャニスタ１０が蒸発燃料で飽和してしま
い、蒸発燃料を吸着できなくなる可能性がある。

【００３５】そこで、本実施形態では機関１が吸気弁２
ｂと排気弁３ｂとのバルブオーバラップが大きい状態で
運転されている場合には、パージ制御弁１５のデューテ
ィ比が小さい場合であってもパージを実行するようにし
ている。通常、吸気弁２ｂは気筒排気行程の終期に開弁
を開始する。このため、排気行程終期では排気弁３ｂと
吸気弁２ｂの両方が同時に開弁している状態（バルブオ
ーバラップ）が存在する。バルブオーバラップ期間で
は、気筒内の既燃ガスが吸気ポートに逆流する。このた
め、逆流する既燃ガスの量が多いと吸気通路内の吸気が
既燃ガスにより攪拌され、パージ制御弁１５のデューテ
ィ比が小さく図２(C) のようにパージガスが間欠的に供
給される場合でも吸気とパージガスとの混合が促進され
るため、パージガスが吸気全体に均一に分散するように
なる。また、この既燃ガスによる混合促進効果は吸気ポ
ートに逆流する既燃ガス量が多い程、すなわちバルブオ
ーバラップ期間が長いほど（バルブオーバラップ量が大
きいほど）良好になる。

【００３６】このため、パージ制御弁１５のデューティ
比が小さい場合であっても、バルブオーバラップ量が大
きい場合にはパージを実行しても気筒間の蒸発燃料供給
量のばらつきの問題は生じない。そこで、本実施形態で
は、パージ制御弁１５のデューティ比が上記下限値より
小さく、本来パージを停止すべき場合でもバルブオーバ
ラップ量が予め定めた一定値より大きい場合にはパージ
を実行するようにしてパージ実行頻度を増大させてい
る。

【００３７】次に、本実施形態で使用される可変バルブ
タイミング装置４０について図３を用いて説明する。図
３に示すように、可変バルブタイミング装置４０は、円
筒状スリーブ４３を有するタイミングプーリ４２と、吸
気カムシャフト２ｃの端部を覆うカバー４４とを備えて
おり、タイミングプーリ４２は円筒状スリーブ４３を介
して、吸気カムシャフト２ｃの周囲にカムシャフトに対
して回転可能に装着されている。また、カバー４４はタ
イミングプーリ４２にボルト４５により固定され、プー
リ４２と一体に回転するようになっている。

【００３８】カバー４４内部にはピストン部材４７が設
けられている。ピストン部材４７は、円環状のピストン
部４９と、ピストン部４９から延設された円筒部５１と
を備えており、ピストン部４９の外周面と内周面とは、
カバー４４の内周面とプーリ４２のスリーブ４３の外周
面とにそれぞれ摺接している。また、ピストン部材４７
の円筒部５１の外周面と内周面とには、それぞれ所定の
捩じれ角を有するアウターヘリカルギヤ５１ａとインナ
ーヘリカルギヤ５１ｂとが刻設されており、アウターヘ
リカルギヤ５１ａはカバー４４内周面に形成された内歯
ヘリカルギヤ５２ａと、またインナーヘリカルギヤ５１
ｂはカムシャフト２ｃの端面に一体に装着されたリング
状の外歯ヘリカルギヤ５２ｂとそれぞれ噛合している。

【００３９】本実施形態の可変バルブタイミング装置４
０では、機関のクランク軸（図示せず）の回転は、タイ
ミングベルト４２ａを介してタイミングプーリ４２に伝
えられる。プーリ４２が回転すると、カバー４４がプー
リ４２と一体に回転し、ヘリカルギヤ５２ａ、５１ａを
介してカバー４４に連結されたピストン部材４７がカバ
ー４４と一体に回転する。ピストン部材４７は、ヘリカ
ルギヤ５１ｂ、５２ｂを介してカムシャフト２ｃに連結
されているため、これによりカムシャフト２ｃがプーリ
４２と一体に回転する。

【００４０】すなわち、本実施形態の可変バルブタイミ
ング装置４０では、カムシャフト２ｃの回転駆動力は、
クランク軸からタイミングベルト４２ａを介してタイミ
ングプーリ４２に伝達され、プーリ４２からカバー４
４、ヘリカルギヤ５２ａ、５１ａ、ピストン部材４７及
びヘリカルギヤ５１ｂ、５２ｂを経てカムシャフト２ｃ
に伝達される。

【００４１】本実施形態の可変バルブタイミング装置４
０は、ピストン部材４７をカムシャフト２ｃ軸線方向に
移動させることにより吸気弁のバルブタイミングの変更
を行う。すなわち、ピストン部材４７がカムシャフト軸
線方向に移動すると、ヘリカルギヤ５２ａと５１ａ及び
５１ｂ、５２ｂの噛合位置はそれぞれの歯筋に沿って軸
線方向に移動する。このため、カバー４４とピストン部
材４７、及びピストン部材４７とカムシャフト２ｃとは
それぞれヘリカルギヤの歯筋に沿って円周方向に相対移
動することになり、カバー４４とピストン部材４７、及
びピストン部材４７とカムシャフト２ｃとは相対的に回
転することになる。従って、これによりタイミングプー
リ４２の回転位相、すなわちクランク軸の回転位相に対
するカムシャフト２ｃの回転位相がピストン部材４７の
移動方向に応じて進角または遅角し、カムシャフト２ｃ
に駆動される吸気弁の開閉タイミングが進角または遅角
することになる。

【００４２】上述のように、本実施形態の可変バルブタ
イミング装置４０は吸気カムシャフト２ｃの回転位相の
みを変化させるものであるため、バルブタイミング変更
の際には吸気弁の開弁時期と閉弁時期とは常に同じ量だ
け変化し、吸気弁の開弁期間自体は一定に維持される。
本実施形態では、機関運転中に、油圧によりピストン部
材４７を移動させることにより吸気弁のバルブタイミン
グ変更操作を行う。図３に示すように、カムシャフト２
ｃ内には２つの油通路６２及び６３が軸線方向に沿って
穿設されている。

【００４３】油通路６２はカムシャフト２ｃの中心に設
けられ、油通路６２の軸端側はポート６２ａを介してカ
バー４４内面とピストン４７の軸端側端面との間に形成
される油圧室６５に連通している。また、油通路６２の
もう一方の端部はカムシャフト２ｃに半径方向に穿設さ
れたポート６２ｂを介して油圧切換弁７０に接続されて
いる。一方、油通路６３の軸端側端部は前述のリング状
外歯ヘリカルギヤ５２ｂにより閉塞されている。また、
油通路６３は半径方向に穿設されたポート６３ａを介し
て、ピストン４７端面とタイミングプーリ４２及びカバ
ー４４とで画定される油圧室６８に連通するとともに、
ポート６３ｂを介して油圧切換弁７０に接続されてい
る。

【００４４】油圧切換弁７０は、機関潤滑油ポンプ７８
等の油圧供給源からの作動油を、ＥＣＵ２０からの信号
に応じて油圧通路６２または６３に供給する。また、作
動油を供給されない側の油圧通路は切換弁７０を介して
ドレーンに接続される。切換弁７０から油圧通路６２に
作動油が供給されると、可変バルブタイミング装置４０
の油圧室６５には、機関の潤滑油ポンプ等の油圧供給源
７８から油圧通路６２、ポート６２ａを介して潤滑油が
流入し、ピストン部４９を図３右方向に押圧する。ま
た、この時油圧室６８内の潤滑油はポート６３ａから油
通路６３、ポート６３ｂ、油圧切換弁７０を介してドレ
ーンに排出される。このため、ピストン部材４７は図３
右方向に移動する。

【００４５】また、図３において油圧切換弁７０から油
圧通路６３に作動油が供給されると、油圧室８には油通
路６３を通って潤滑油が流入し、油圧室６５からは油通
路６２を通ってドレーンに潤滑油が排出されるため、ピ
ストン部材４７は図３左方向に移動する。機関運転中、
ＥＣＵ２０は機関負荷状態に応じて予め定めた関係から
最適なバルブタイミング（目標バルブタイミング）を算
出するとともに、前述の回転数センサ３２とカム回転角
センサ３５とのパルス信号に基づいて現在のバルブタイ
ミングＶＶＴを算出する。そして、油圧切換弁７０を切
り換えることにより、この実際のバルブタイミングＶＶ
Ｔが目標バルブタイミングに一致するようにピストン部
材４７の位置、すなわち吸気弁のバルブタイミングをフ
ィードバック制御する。従って、機関運転中吸気弁のバ
ルブタイミングは機関運転状態に応じて制御される。と
ころで、吸気弁のバルブタイミングが進角されると、進
角量に応じて吸排気弁のオーバラップ量が増大する。上
述のように本実施形態では、ＥＣＵ２０はバルブオーバ
ラップ量に基づいてパージ可否の判定を行い、パージ制
御弁１５の作動デューティ比が小さい領域であってもバ
ルブオーバラップ量が所定値以上である場合にはパージ
を実行する制御を行う。

【００４６】図４、図５は、上述した吸気弁のバルブタ
イミング（バルブオーバラップ量）に応じたパージ制御
操作を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣ
Ｕ２０により一定時間毎に実行される。図４においてル
ーチンがスタートするとステップ４０１では、冷却水温
度ＴＨＷと機関吸入空気量Ｇがそれぞれ冷却水温度セン
サとエアフローメータ４とから、また、機関回転数ＮＥ
が回転数センサ３５から読み込まれる。次いで、ステッ
プ４０３ではパージ実行のための前提条件が成立してい
るか否かが判定される。

【００４７】ここで、ステップ４０３のパージ実行前提
条件は、機関温度が充分に高くなっていること（冷却水
温度ＴＨＷが所定値（例えば７０℃）以上になっている
こと）、減速時のフュエルカットが終了してから所定時
間が経過していること、等である。これらの前提条件が
成立していない場合には、ルーチンはステップ４４５に
進み、パージ制御弁１５の制御デューティ比ＤＲを、Ｄ
Ｒ＝０に設定（すなわちパージ制御弁１５を全閉）する
とともに、後述する種々の制御パラメータとフラグとの
値をステップ４４７で０に設定してルーチンを終了す
る。

【００４８】前提条件が成立していた場合には、次にス
テップ４０５に進み、パージ制御弁１５のデューティ比
の制御目標値ｔＤＲを算出する。本実施形態では、パー
ジ制御弁１５の目標デューティ比は機関負荷条件に応じ
て決定される、すなわち本実施形態では、目標デューテ
ィ比ｔＤＲの値は予め機関負荷条件（例えば機関１回転
当たりの吸入空気量Ｇ／ＮＥと機関回転数ＮＥ）との関
数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに数値テーブルの形で格納
されている。ステップ４０５では、ステップ４０１で読
み込んだＧ、ＮＥの値に基づいてＧ／ＮＥの値を算出す
るとともに、このＮＥとＧ／ＮＥの値を用いてＲＯＭに
格納した数値テーブルから目標デューティ比ｔＤＲの値
を読みだす操作を行う。

【００４９】次いで、ステップ４０７では上記により算
出した目標デューティ比ｔＤＲの値が所定の下限値Ａよ
り小さいか否かが判定される。ここで、Ａの値はパージ
制御弁１５の低デューティ比作動により気筒間の蒸発燃
料分配のばらつきが生じることを防止可能な最小デュー
ティ比に設定される（本実施形態では、例えばＡの値は
デューティ比にして１０％程度に設定されている）。

【００５０】ステップ４０７で、ｔＤＲ≧Ａであった場
合にはパージ制御弁１５の制御デューティ比ＤＲを目標
値ｔＤＲに設定してパージを実行しても蒸発燃料分配の
ばらつきが生じることがない。そこで、この場合には図
５ステップ４１１に進みパージ操作を実行する。一方、
ステップ４０７でｔＤＲ＜Ａであった場合にはｔＤＲの
値が小さいため、パージ制御弁１５の制御デューティ比
ＤＲを目標値ｔＤＲに設定してパージを実行すると気筒
間の蒸発燃料供給量のばらつきが生じる可能性がある。
このため、この場合には原則としてパージを実行しな
い。

【００５１】しかし、前述したように機関吸排気弁のバ
ルブオーバラップ量が大きい場合には、吸気とパージガ
スとの混合が促進されるため低デューティ比であっても
気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきが生じない。そこ
で、本実施形態では、ステップ４０７でｔＤＲ＜Ａであ
った場合にはステップ４０９に進み、現在の吸排気弁の
バルブオーバラップ量が所定値より大きいか否かを判定
し、バルブオーバラップ量が所定値より大きい場合に
は、図５ステップ４１１に進みパージを実行する。すな
わち、ステップ４０９では吸気弁バルブタイミングＶＶ
Ｔが所定値Ｂより大きいか否かを判定し、ＶＶＴ＞Ｂの
場合にのみ図５ステップ４１１に進む。またＶＶＴ≦Ｂ
であった場合にはステップ４４５、４４７を実行しパー
ジ制御弁を全閉にしてルーチンを終了する。すなわち、
この場合にはパージ操作は禁止される。なお、ステップ
４０７のＶＶＴは吸気弁のバルブタイミングの値を表
し、本実施形態ではＶＶＴの値が大きいほど吸気弁のバ
ルブタイミングの進角量が大きく（すなわち吸排気弁の
バルブオーバラップ量が大きく）なる。

【００５２】ステップ４０７、４０９の実行により、ス
テップ４０３の前提条件が成立し、且つパージ制御弁１
５の作動デューティ比が所定値以上であった場合には常
にパージ操作が実行され、更にパージ制御弁のデューテ
ィ比が所定値より小さい場合であっても吸排気弁のバル
ブオーバラップ量が所定量より大きい場合にはパージが
実行される。このため、ステップ４０３の前提条件が成
立したにもかかわらずパージ操作が禁止されるのは、パ
ージ制御弁のデューティ比が所定値より小さく、かつ吸
排気弁のバルブオーバラップが小さい場合のみになる。
これにより実際の運転中のパージ操作実行頻度が高くな
りキャニスタ１０の吸着剤１３が蒸発燃料で飽和するこ
とを有効に防止することが可能となる。なお、ステップ
４０９で吸気弁のバルブタイミングの目標値ではなく実
際のバルブタイミング検出値ＶＶＴに基づいて判定を行
うのは、可変バルブタイミング装置の応答遅れなどによ
り、目標値と実際のバルブタイミングとの間に差が生じ
ている場合があるためである。

【００５３】次に、図５ステップ４１１以下のパージ操
作について説明する。図５ステップ４１１では、先ずフ
ラグＸＤＲの値が０にセットされているか否かが判定さ
れる。フラグＸＤＲはパージ操作開始時の過渡制御が完
了しているか否かを表すフラグであり、ＸＤＲ＝０は過
渡制御が完了していないことを表している。

【００５４】ステップ４１１で過渡制御が完了していな
い場合、ステップ４１３から４２５のパージ開始制御が
実行される。パージ開始制御では、先ずステップ４１３
で燃料噴射率Ｋの値が所定の下限値より小さいか否かが
判定される。ここで、燃料噴射率Ｋは、現在の燃料噴射
量ＴＡＵと後述する基本燃料噴射量ＴＡＵＰとの比、す
なわちＫ＝ＴＡＵ／ＴＡＵＰで定義される値である。

【００５５】後述するように、本実施形態では機関燃料
噴射量ＴＡＵは排気通路３に設けた空燃比センサ３１の
出力に基づいて、排気空燃比が理論空燃比に一致するよ
うにフィードバック制御されている。このため、吸気通
路２にパージガスが供給されると、パージガス内の蒸発
燃料量に相当する量だけ燃料噴射弁７からの燃料噴射量
が低減され、全体として機関空燃比が理論空燃比に維持
される。ところが、燃料噴射弁７からの燃料噴射量ＴＡ
Ｕを過度に低下させると噴射燃料の霧化不良が生じ、気
筒内の燃焼悪化等が生じる問題がある。そこで、本実施
形態では燃料噴射弁７からの燃料噴射量に下限値を設
け、パージ実行により燃料噴射量が下限値より小さくな
らないようにパージガス量を調節している。なお、上記
下限値は吸気通路内負圧、吸気流速などの機関負荷状態
に応じて変化する。一方、後述するように基本燃料噴射
量ＴＡＵＰはこれらの機関負荷状態に応じて決定される
量であるため、本実施形態では実際の燃料噴射量ＴＡＵ
と基本燃料噴射量ＴＡＵＰとの比で定義される燃料噴射
率Ｋを用いて、各運転条件における燃料噴射量の下限値
を規定している。

【００５６】本実施形態では、燃料噴射弁７からの燃料
噴射量ＴＡＵは、別途ＥＣＵ２０によりクランク軸一定
回転角毎に実行される図示しないルーチンにより以下の
式に基づいて算出される。ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×（ＦＡＦ−ＫＰ）ここで、ＴＡＵＰは基本燃料噴射量であり、機関の燃焼
空燃比を理論空燃比に維持するために必要とされる燃料
噴射量である。ＴＡＵＰの値は、機関負荷（例えば、機
関１回転当たりの吸入空気量Ｇ／ＮＥ）に応じて、例え
ば、ＴＡＵＰ＝（Ｇ／ＮＥ）×α、（αは予め定めた定数）として算出される。

【００５７】また、ＦＡＦは空燃比センサ３１の出力に
により決定される空燃比補正係数であり、センサ３１で
検出した空燃比が理論空燃比に一致するようにフィード
バック制御される。すなわち、空燃比センサ３１で検出
した排気空燃比が理論空燃比よりリッチである場合には
ＦＡＦの値は低減され、リーンである場合には増大され
る。これにより、実際の燃料噴射量ＴＡＵは排気空燃比
が理論空燃比に一致するように補正されるため、燃料噴
射弁７の公差などにかかわらず排気空燃比が正確に理論
空燃比に制御されるようになる。

【００５８】また、ＫＰはパージ学習補正量であり、パ
ージ実行の有無によりＦＡＦの値が大幅に変化すること
を防止する目的で設けられる。ＫＰの値は、パージを実
行していない時には０に設定され、パージ実行中にはＦ
ＡＦの値が１．０近傍の値になるように増減制御され
る。これにより、パージ実行時には燃料噴射量ＴＡＵは
ＴＡＵＰ×ＫＰに相当する量だけ減量されることにな
る。すなわち、ＴＡＵＰ×ＫＰはパージにより供給され
る蒸発燃料の量に相当する。

【００５９】上記のように、燃料噴射弁７からの燃料噴
射量はパージガス中の蒸発燃料の量に応じて低減される
ため、パージガス中の蒸発燃料の濃度が高い場合や目標
パージガス流量が大きい場合には、パージ開始時に急激
にパージガスを増大すると燃料噴射量ＴＡＵが大幅に低
減されて燃料噴射量の下限値以下になってしまい、燃焼
不良等を生じることがある。そこで、図５ステップ４１
３から４２５ではパージ開始時に燃料噴射率Ｋの値を監
視しながら徐々にパージガス量を増大させ、パージ開始
により燃料噴射率Ｋが所定の下限値より小さくなること
を防止する、パージ開始制御を行う。

【００６０】すなわち、パージ開始時には、ＥＣＵ２０
はステップ４１３から４２５で、ルーチン実行毎にパー
ジ制御弁デューティ比を一定量ｄずつ徐々に目標デュー
ティ比ｔＤＲまで増加させる（ステップ４１９、４１
７）とともに燃料噴射率Ｋの値を監視して、ＤＲの増大
制御中にＫの値が所定値Ｃ以下になった場合には再度Ｋ
の値が所定値Ｃを越えるまでルーチン実行毎に一定量ｄ
ずつデューティ比ＤＲを低減する（ステップ４１３、４
１５、４１７）。なお、ステップ４１３の燃料噴射率Ｋ
の判定値Ｃは、燃料噴射弁７の実際の燃料噴射率下限値
に対してある程度の余裕を持った値に設定され、パージ
制御中にＫの値が燃料噴射率下限値以下になることがな
いようにされている。また、Ｋの値が所定値Ｃ以下にな
ることなくＤＲが目標デューティ比ｔＤＲに到達した場
合には（ステップ４２１、４２３）、ステップ４２５で
フラグＸＤＲの値を１にセットしてパージ開始制御を終
了する。これにより、次回のルーチン実行からは、ステ
ップ４１１の次にステップ４２７以下のパージ目標値制
御が実行されるようになる。

【００６１】ステップ４２７から４４１は、ステップ４
１３から４２５のパージ開始制御によりパージ制御弁１
５のデューティ比ＤＲが目標デューティ比ｔＤＲに到達
した後に、目標デューティ比ｔＤＲの値が変更になった
場合やパージガス中の蒸発燃料濃度が変化した場合の制
御を示す。すなわち、パージ制御弁のデューティ比ＤＲ
が目標値ｔＤＲに制御されている場合でも、パージガス
中の蒸発燃料濃度が増大すると燃料噴射率Ｋは低下し、
下限値以下になる場合が生じる。また、燃料噴射率Ｋが
下限値Ｃより大きな値に維持されている場合でも、機関
運転条件の変化によりパージ制御弁の目標デューティ比
ｔＤＲが大きな値に設定されると燃料噴射率Ｋが下限値
Ｃ以下になってしまう場合が生じる。

【００６２】この問題を防止するためステップ４２７か
ら４４１のパージ目標値制御では、パージ制御弁が目標
デューティ比ｔＤＲで制御されている場合に燃料噴射率
Ｋの値が下限値Ｃより小さくなると（ステップ４２
７）、噴射率下限フラグＸＫの値を１に設定するととも
に（ステップ４３１）Ｋが下限値Ｃ以上になるまでルー
チン実行毎にパージ制御弁デューティ比ＤＲを一定値ｅ
（ステップ４２９）ずつ徐々に低減する操作を行う（ス
テップ４２９、４３３）。また、一旦ステップ４２９か
ら４３３の操作によりデューティ比ＤＲが目標値ｔＤＲ
より小さく設定された後に（すなわち、噴射率下限フラ
グＸＫの値が１にセットされた後に）噴射率Ｋの値が下
限値Ｃ以上になった場合にはルーチン実行毎に一定値ｅ
ずつ（ステップ４３７）デューティ比ＤＲを徐々に増大
させ、ＤＲが目標値ｔＤＲに一致するようにする（ステ
ップ４３９、４４１、４３３）。これにより、デューテ
ィ比目標値ｔＤＲやパージガス中の蒸発燃料濃度が変化
した場合にも、燃料噴射率Ｋが下限値より小さくなるこ
とを防止しながら目標デューティ比近傍でパージ制御弁
の制御が行われる。

【００６３】次に、図６を用いて本発明の別の実施形態
を説明する。図４、図５の実施形態では、吸排気弁のバ
ルブオーバラップ量が大きい場合に吸気とパージガスと
の混合が良好になり気筒間の蒸発燃料分配のばらつきが
生じないことに着目して、パージ制御弁１５のデューテ
ィ比が所定値より低い場合であっても、バルブオーバラ
ップ量が所定量より大きい場合にはパージを実行するよ
うにしていた。

【００６４】しかし、上記実施形態のように、バルブオ
ーバラップ量によるパージ制御は可変バルブタイミング
装置を持たない固定バルブタイミング機関では適用が限
定されてしまう。一方、蒸発燃料分配の気筒間のばらつ
きはパージガス中の蒸発燃料濃度によっても影響を受け
る。すなわち、パージガス中の蒸発燃料濃度が低ければ
パージガス供給時（パージ制御弁開弁時）と停止時（パ
ージ制御弁閉弁時）の吸気中の蒸発燃料濃度の差は少な
くなる。従って、パージガス中の蒸発燃料濃度が低い場
合にはパージ制御弁の低デューティ比作動の場合であっ
ても気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきは小さくなる。
そこで以下の実施形態では、パージ制御弁のデューティ
比が小さい場合であっても、パージガス中の蒸発燃料濃
度が低い場合にはパージを実行するようにしてパージ実
行頻度を増大させている。

【００６５】図６は、本実施形態のパージ制御ルーチン
を示すフローチャートの一部である。本ルーチンは、図
４、図５のルーチンのステップ４０９をステップ６０１
で置き換えたものに相当する。従って、図６では変更部
分に関連する部分のみを図示しているが、他のステップ
は図４、図５のステップと同一である。すなわち、図６
のルーチンでは、パージ制御弁の目標デューティ比が所
定の下限値Ａより小さい場合（ステップ４０７でｔＤＲ
＜Ａ）には、ステップ６０１で前回ルーチン実行時の燃
料噴射率Ｋ_i-1が所定の上限値Ｆ以上か否かを判定し、
Ｋ_i-1≧Ｆであった場合には、ＤＲ＜Ａであってもステ
ップ４１１以下を実行しパージを行う。また、ステップ
６０１でＫ_i-1＜Ｆであった場合には、ステップ４４５
に進みパージ操作を禁止する。

【００６６】前述したように、燃料噴射率Ｋ（＝ＴＡＵ
／ＴＡＵＰ）の値は機関に供給されるパージガス中の蒸
発燃料の量が多い程小さな値に設定される。従って、前
回ルーチン実行時の燃料噴射Ｋの値が充分に小さけれ
ば、今回のパージ制御弁のデューティ比ＤＲを下限値よ
り小さく設定しても蒸発燃料供給の気筒間ばらつきは生
じないと考えられる。そこで、本実施形態では燃料噴射
率Ｋの値からパージガス中の蒸発燃料濃度を推定し、蒸
発燃料濃度が小さく気筒間の蒸発燃料供給量のばらつき
が生じないと判断される場合にはデューティ比が小さい
場合であってもパージを実行するようにしたものであ
る。なお、上記Ｋ_i-1の上限値Ｆは気筒間の蒸発燃料供
給量ばらつきが生じない蒸発燃料濃度に対応する燃料噴
射率の値であり、詳細には実験等により決定される。

【００６７】次に、図７を用いて本発明の他の実施形態
について説明する。図４から図６の実施形態では、パー
ジ制御弁のデューティ比が下限値より小さく、且つバル
ブオーバラップ量が小さい場合やパージガス中の蒸発燃
料濃度が高い場合にはパージを禁止するようにしてい
る。このため、機関運転中にパージの前提条件（図４ス
テップ４０３）が成立した場合であってもパージが実行
されない場合が生じ、パージ実行頻度が少なくなる場合
が生じる。そこで、本実施形態では図４から図６の実施
形態でパージが禁止されるような場合でも、パージ制御
弁の制御デューティ比を増加させることにより、気筒間
の蒸発燃料供給量のばらつきを防止してパージを実行す
るようにしている。

【００６８】前述のように、パージ制御弁の低デューテ
ィ比作動時の蒸発燃料供給量の気筒間ばらつきは、パー
ジ制御弁の開弁間隔が長くなるためパージ制御弁開弁期
間と各気筒の吸気行程の重複時間が気筒毎に大きくばら
つくために生じる。従って、低デューティ比の場合であ
ってもデューティ比は変更せずにパージ制御弁開閉サイ
クルの１周期の時間Ｔ（図２参照）を短くすれば（すな
わちパージ制御弁に供給するパルス信号周波数を大きく
設定すれば）パージ制御弁の開弁間隔が短くなり、各気
筒の吸気行程とパージ制御弁開弁期間との重複時間が平
均化され気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきを低減する
ことが可能となる。なお、図２から明らかなように、パ
ルス信号の周波数が変化しても、デューティ比が変化し
なければパージ制御弁を通過するパージガスの流量は同
一に保たれる。

【００６９】一方、常にパルス信号の周波数を高く設定
すると単位時間当たりのパージ制御弁開閉回数が増大す
るため、パージ制御弁の耐久性が低下する問題が生じ
る。そこで、本実施形態では、図４から図６の実施形態
においてパージが禁止される場合にのみパルス信号の周
波数を増大させてパージを実行することにより、パージ
制御弁の耐久性の低下を防止しつつパージ頻度を増大さ
せている。

【００７０】図７は、上記パルス周波数制御を図６の実
施形態に適用した場合のフローチャートの一部を示す。
図７においても、図示を省略した部分は図４、図５のフ
ローチャートと同一であるため、ここでは相違点につい
てのみ説明する。図７において、ステップ４０７でパー
ジ制御弁の目標デューティ比ｔＤＲが下限値Ａより小さ
い場合には、ステップ７０１で図６と同様前回ルーチン
実行時のパージガス中の蒸発燃料濃度が判定される。本
実施形態では、蒸発燃料濃度が所定値以下（Ｋ_i-1≧
Ｆ）であった場合には、パージ制御弁の制御パルス信号
周波数ＤＦを比較的低い値Ｎ₁（例えばＮ₁＝１０Ｈ
ｚ）に設定してパージを実行する。一方、蒸発燃料濃度
が所定値より低い場合（Ｋ_i-1＜Ｆ）には、図６の実施
形態ではパージを禁止していたのに対して本実施形態で
はパルス信号周波数ＤＦをＮ₁より高い周波数Ｎ₂（例
えばＮ₂＝２０Ｈｚ）に設定したうえでパージを実行す
る。これにより、低デューティ比であり、かつ蒸発燃料
濃度が高い状態であっても気筒間の蒸発燃料供給量のば
らつきは低減されるためパージを実行することが可能と
なる。また、パルス信号周波数ＤＦが増大されるのは、
ステップ４０７と７０１との両方の条件が成立した場合
のみであるため、実際の運転ではパルス信号周波数ＤＦ
が増大される頻度は比較的少ない。このため、パージ制
御弁の耐久性が大幅に低下することはない。

【００７１】図８は、上記パルス周波数制御を図４、図
５の実施形態に適用した場合のフローチャートの一部を
示す。図８のフローチャートは図７のフローチャートと
略同様であるため、詳細な説明は省略する。次に、図９
を用いて本発明の別の実施形態について説明する。本実
施形態では、図６の実施形態と同様、パージ制御弁のデ
ューティ比が小さい場合であってもパージガス中の蒸発
燃料濃度が低い場合にはパージを実行する。また、デュ
ーティ比が小さく且つ蒸発燃料濃度が高い場合であって
も、機関回転数ＮＥが高い場合にはパージを実行する。
機関回転数ＮＥが高いと吸気通路内の吸気流速が高くな
るため、吸気通路に注入されたパージガスと吸気との混
合が促進される。このため、パージ制御弁のデューティ
比が小さく且つパージガス中の蒸発燃料濃度が高い場合
であっても、気筒間の蒸発燃料供給量のばらつきは小さ
くなる。そこで、本実施形態では、図６の実施形態に加
えて、蒸発燃料濃度が高い場合であっても機関回転数が
高い場合にはパージを実行するようにして図６の場合に
較べてパージ実行頻度を更に増大させている。

【００７２】図９は、図６のフローチャートにステップ
９０１が付加された点のみが相違している。すなわち、
図９では、ステップ６０１で蒸発燃料濃度が所定値より
高かった場合（Ｋ_i-1≧Ｆ）には、次にステップ９０１
に進み、機関回転数ＮＥが所定値Ｇより高いか否かを判
定し、ＮＥ＞Ｇであった場合にはステップ４１１に進み
パージを実行する点が図６と相違している。従って、本
実施形態ではパージが禁止されるのはステップ９０１で
ＮＥ≦Ｇである場合のみ、つまり、デューティ比が小さ
く、蒸発燃料濃度が高く且つ回転数が低い場合のみとな
るため、図６の実施形態に較べて更にパージ実行頻度が
増大する。

【００７３】また、図１０は図９の実施形態の変形例の
１つを示している。本実施形態では、図９のステップ９
０１においてＮＥ≦Ｇであった場合でもパージを禁止せ
ずに、パージ制御弁のパルス信号周波数ＤＦを高く設定
した上でパージを実行する。前述のように、パルス信号
周波数ＤＦを高く設定することにより気筒間の蒸発燃料
供給量のばらつきは低減されるため、本実施形態におい
ても前提条件（図４ステップ４０３）のみが成立すれば
全ての運転条件でパージ実行が可能となる。なお、ステ
ップ１００１のＮ₁、ステップ１００３のＮ₂は図７の
場合と同様な値に設定される。また、本実施形態によれ
ばパルス信号周波数を増大させるのはステップ４０７、
６０１の条件に加えて、さらにステップ９０１の条件が
成立した場合のみに限られるため、周波数増大が行われ
る頻度は極めて少なくなり、パージ制御弁の耐久性の低
下が防止される。

【００７４】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、気筒間
の蒸発燃料供給量のばらつきに影響を与える機関運転状
態を検出し、ばらつきが少ないと判断される場合には、
パージ制御弁の制御信号のデューティ比が小さい場合で
あってもパージを実行するようにしたことにより、装置
の構成や制御の複雑化を生じることなく、運転中のパー
ジ実行頻度を大幅に増大することが可能になるという共
通の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態の概略構成を示す図であ
る。

【図２】パージ制御弁の制御パルス信号のデューティ比
を説明する図である。

【図３】可変バルブタイミング装置の構成の１例を説明
する断面図である。

【図４】本発明のパージ制御の１実施形態を説明するフ
ローチャートの一部である。

【図５】本発明のパージ制御の１実施形態を説明するフ
ローチャートの一部である。

【図６】本発明のパージ制御の図４、図５とは異なる実
施形態を説明するフローチャートの一部である。

【図７】本発明のパージ制御の図４、図５とは異なる実
施形態を説明するフローチャートの一部である。

【図８】本発明のパージ制御の図４、図５とは異なる実
施形態を説明するフローチャートの一部である。

【図９】本発明のパージ制御の図４、図５とは異なる実
施形態を説明するフローチャートの一部である。

【図１０】本発明のパージ制御の図４、図５とは異なる
実施形態を説明するフローチャートの一部である。

【符号の説明】

１…内燃機関２…吸気通路１０…キャニスタ１１…燃料タンク１５…パージ制御弁２０…ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃料タンク内の蒸発燃料を吸
着するキャニスタと、該キャニスタからのパージガスを機関吸気通路に導くパ
ージ通路と、供給されるパルス信号に応じて該パージ通路を開閉する
パージ弁と、機関負荷条件に応じて前記パージ弁に供給するパルス信
号のデューティ比を変化させ前記パージ通路を通るパー
ジガス流量を制御する制御手段と、前記パルス信号のデューティ比が予め定めた下限値より
低くなったときに前記パージ弁を全閉に保持してパージ
を禁止するパージ禁止手段と、機関各気筒に吸入される蒸発燃料量の気筒間ばらつきに
影響を与える機関運転状態パラメータを検出する運転状
態検出手段と、前記機関運転状態パラメータが予め定めた領域にあると
きに、前記パージ禁止手段によるパージ禁止操作を停止
させるパージ実行手段と、を備えた燃料蒸発制御装置。
【請求項２】前記機関は、機関運転条件に応じて吸排
気弁のバルブオーバラップを変更する可変バルブタイミ
ング手段を備え、前記機関運転状態パラメータはバルブ
オーバラップ量であり、前記パージ実行手段はバルブオ
ーバラップ量が予め定めた値より大きい場合に前記パー
ジ禁止手段によるパージ禁止操作を停止させる請求項１
に記載の燃料蒸発制御装置。
【請求項３】前記機関運転状態パラメータは、前記パ
ージガス中の蒸発燃料濃度であり、前記パージ実行手段
はパージガス中の蒸発燃料濃度が予め定めた上限値以下
である場合に前記パージ禁止手段によるパージ禁止操作
を停止させる請求項１に記載の燃料蒸発制御装置。
【請求項４】前記パージ実行手段は更に、前記パージ
ガス中の蒸発燃料濃度が前記上限値より高い場合に、パ
ージ弁に供給される前記パルス信号の周波数を、蒸発燃
料濃度が前記上限値以下である場合に較べて高く設定す
るとともに前記パージ禁止手段によるパージ禁止操作を
停止させる請求項３に記載の燃料蒸発制御装置。
【請求項５】前記機関運転状態パラメータは、パージ
ガス中の蒸発燃料濃度と機関回転数とであり、前記パー
ジ実行手段はパージガス中の蒸発燃料濃度が予め定めた
上限値以下である場合、及び蒸発燃料濃度が前記上限値
より高く且つ機関回転数が予め定めた下限値以上である
場合に前記パージ禁止手段によるパージ禁止操作を停止
させる請求項１に記載の燃料蒸発制御装置。
【請求項６】前記パージ実行手段は更に、パージガス
中の蒸発燃料濃度が前記上限値より高く且つ機関回転数
が前記下限値より低い場合に、パージ弁に供給される前
記パルス信号の周波数を、蒸発燃料濃度が前記上限値よ
り低い場合に較べて高く設定するとともに前記パージ禁
止手段によるパージ禁止操作を停止させる請求項５に記
載の燃料蒸発制御装置。