(57)【要約】【課題】  本発明は内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、パージガスの濃度の速やかな学習を簡単な構成で実現できるようにする。【解決手段】  制御弁２０，２６の作動によりキャニスタ４に蒸発燃料が流入、或いはキャニスタ４から蒸発燃料が流出したときには、キャニスタ４に接続される各ガス通路８，１０，１２，１４の連通状態を切り替えることで、キャニスタ４とバイパス通路１４とからなるガスの循環流路を形成し、ポンプ１６を作動させて循環流路内にガスの循環流を発生させる。これにより、キャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態を均一化させ、パージ開始時にキャニスタ４から放出されるパージガスの濃度のムラをなくす。【選択図】      図１
2006009743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャニスタに吸着された蒸発燃料を内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の吸気通路に供給するパージ手段と、
前記パージ手段によるパージ実行時の排気空燃比と目標空燃比とのずれに基づいてキャニスタから放出されるパージガスの濃度を学習し、学習したパージガスの濃度に基づいて燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック手段と、を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタの蒸発燃料が流入／流出する側と新気が導入される側とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置されたポンプと、
前記キャニスタに接続される各ガス通路の連通状態を切り替えることで、前記キャニスタと前記バイパス通路とからなるガスの循環流路を形成する切替手段と、
前記キャニスタへの蒸発燃料の流入、或いは前記キャニスタからの蒸発燃料の流出を制御する制御弁と、
前記制御弁の作動後、前記切替手段によって前記循環流路を形成するとともに前記ポンプを作動させて前記循環流路内にガスの循環流を発生させる制御手段と、
を備え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】
前記制御弁の作動により前記キャニスタに流入する蒸発燃料の流入量、或いは前記キャニスタから流出する蒸発燃料の流出量を算出し、算出した流入量或いは流出量から前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量を推定する吸着量推定手段と、
前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量と前記キャニスタから放出されるパージガスの濃度との対応関係を予め記憶した記憶手段と、
前記吸着量推定手段により推定された吸着量と前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記キャニスタから放出されるパージガスの濃度を推定する濃度推定手段と、をさらに備え、
前記空燃比フィードバック手段は、前記濃度推定手段により推定されたパージガスの濃度を初期値としてパージガスの濃度を学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記吸着量推定手段は、前記空燃比フィードバック手段により学習されたパージガスの濃度と、前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量の初期値を推定することを特徴とする請求項２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、内燃機関の空燃比フィードバック制御時に、キャニスタに吸着された蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に放出して処理する蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料が大気に放出されることを防止するためのする蒸発燃料処理装置が備えられている。蒸発燃料処理装置は、内部に活性炭が充填されたキャニスタを有しており、このキャニスタに蒸発燃料を吸着して貯えるようになっている。キャニスタに貯えられた蒸発燃料は、内燃機関の運転中、大気孔からの新気の導入によってキャニスタからパージされ、内燃機関の吸気通路に放出される。
【０００３】
内燃機関は、所望の燃焼状態を実現するための目標空燃比を定め、実際の空燃比がこの目標空燃比となるように燃料供給量を制御している。蒸発燃料の供給は内燃機関の空燃比を変動させる外乱となるため、上記のようにパージガスが吸気通路に放出される場合には、パージガスの放出に伴う空燃比の変動を考慮に入れ、燃焼性の悪化を招くことのないよう燃料供給量を制御する必要がある。内燃機関では、パージ実行時の排気空燃比と目標空燃比とのずれからパージガスの濃度を学習し、学習したパージガスの濃度とパージガスの流量とに基づいて、燃料供給量の補正を行っている。
【０００４】
パージガスの濃度が十分に学習されている場合には、パージ弁を大きく開きパージガスの流量を大きくしたとしても、その分、燃料供給量が正確に減量されるために空燃比のずれが生じることはない。ところが、内燃機関の始動後はじめてパージを実行する場合や、長時間のパージ停止後にパージを再開する場合等、パージガスの濃度の学習が不十分な場合には、パージガスの流量を大きくすると空燃比のずれが生じてしまう可能性がある。このため、パージ開始後、パージガスの濃度の学習が進むまでは、パージガスの流量を大きくすることはできない。
【０００５】
しかし、キャニスタが吸着できる蒸発燃料の量には限度がある。キャニスタの容量を超える蒸発燃料はキャニスタから外部へオーバーフローすることになり、エミッションの悪化を招いてしまう。このため、蒸発燃料の吸着量がキャニスタの容量を超えることがないよう、パージ実行時には可能な限り多くの蒸発燃料をキャニスタから放出できるようにしたい。
【０００６】
このような問題の解決策として、従来、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載の技術では、大気孔と内燃機関の吸気通路との間に主キャニスタと副キャニスタが直列に配置され、主キャニスタから放出されたパージガスは副キャニスタを経由して吸気通路に放出されるようになっている。しかも、副キャニスタには燃料タンク内の蒸発燃料が吸着材内部へ直接導入されるようになっており、副キャニスタ内の蒸発燃料の吸着状態は前回パージ終了時から次回パージ開始時まで実質的に一定に保たれている。これにより、特許文献１に記載された技術によれば、前回パージ終了時のパージガスの濃度を次回パージ開始時の濃度として用いることができるので、パージ再開後、パージガスの濃度を即座に学習することができる。その結果、パージ再開直後からパージガス流量を大きく設定することが可能になり、キャニスタからの蒸発燃料のトータルパージ量を高めることができる。
【特許文献１】特開平８−２１８９２２号公報
【特許文献２】特開平８−２８３７０号公報
【特許文献３】特開平６−９３９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された従来技術では、副キャニスタを余分に設ける必要があり、燃料タンクから副キャニスタの内部に蒸発燃料を導くためのガス通路も必要となる。車両への搭載スペースやコストを考慮すると、装置の構成は可能な限り簡単なものにしたい。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、パージガスの濃度の速やかな学習を簡単な構成で実現できるようにした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】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、キャニスタに吸着された蒸発燃料を内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の吸気通路に供給するパージ手段と、
前記パージ手段によるパージ実行時の排気空燃比と目標空燃比とのずれに基づいてキャニスタから放出されるパージガスの濃度を学習し、学習したパージガスの濃度に基づいて燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック手段と、を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタの蒸発燃料が流入／流出する側と新気が導入される側とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置されたポンプと、
前記キャニスタに接続される各ガス通路の連通状態を切り替えることで、前記キャニスタと前記バイパス通路とからなるガスの循環流路を形成する切替手段と、
前記キャニスタへの蒸発燃料の流入、或いは前記キャニスタからの蒸発燃料の流出を制御する制御弁と、
前記制御弁の作動後、前記切替手段によって前記循環流路を形成するとともに前記ポンプを作動させて前記循環流路内にガスの循環流を発生させる制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御弁の作動により前記キャニスタに流入する蒸発燃料の流入量、或いは前記キャニスタから流出する蒸発燃料の流出量を算出し、算出した流入量或いは流出量から前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量を推定する吸着量推定手段と、
前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量と前記キャニスタから放出されるパージガスの濃度との対応関係を予め記憶した記憶手段と、
前記吸着量推定手段により推定された吸着量と前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記キャニスタから放出されるパージガスの濃度を推定する濃度推定手段と、をさらに備え、
前記空燃比フィードバック手段は、前記濃度推定手段により推定されたパージガスの濃度を初期値として、パージガスの濃度を学習することを特徴としている。
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記吸着量推定手段は、前記空燃比フィードバック手段により学習されたパージガスの濃度と、前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量の初期値を推定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、制御弁の作動によってキャニスタに蒸発燃料が流入したとき、或いはキャニスタから蒸発燃料が流出したときには、キャニスタに接続される各ガス通路の連通状態が切り替えられてキャニスタとバイパス通路とからなるガスの循環流路が形成され、ポンプの作動によってこの循環流路内にガスの循環流が発生する。キャニスタに吸着されている蒸発燃料は循環流に乗って循環流路内を循環することとなり、キャニスタ内の蒸発燃料の吸着状態は次第に均一化されていく。これによりパージ開始時にキャニスタから放出されるパージガスの濃度にもムラがなくなり、速やかにパージガスの濃度を学習することが可能になる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、予め求められた吸着量とパージガスの濃度との対応関係に基づいて、キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量からパージガスの濃度が推定され、推定されたパージガスの濃度を学習値の初期値として空燃比フィードバック制御を実行することができる。前述のように、パージ開始前におけるキャニスタ内の蒸発燃料の吸着状態は均一化されているので、パージ開始時、キャニスタから放出されるパージガスの濃度にはムラがない。したがって、学習値の初期値（吸着量から推定されるパージガスの濃度）と実際の濃度の差は小さく、パージ開始後、即座に学習を完了させることができる。
【００１４】
また、第３の発明によれば、予め求められた吸着量とパージガスの濃度との対応関係に基づいて、パージガスの濃度の学習値から吸着量の初期値が推定される。これによれば、特別なセンサを必要とすることなく計算のみよって吸着量を推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の実施の形態としての蒸発燃料処理装置の構成を示す概略図である。本実施形態の蒸発燃料処理装置は、燃料を貯留する燃料タンク２を備えている。燃料タンク２の内部には、タンク内部の圧力を測定するための圧力センサ３２、タンク内部の温度を測定するための温度センサ３４、及び、燃料の液面の高さから燃料タンク２の空間容積を測定するための空間容積センサ３６が配置されている。
【００１６】
燃料タンク２にはベーパ通路８が接続されている。ベーパ通路８はその途中に封鎖弁２０を備えており、その端部においてキャニスタ４に連通している。封鎖弁２０は無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給されることにより開弁状態となる常時閉タイプの制御弁である。本実施形態では、この封鎖弁２０が第１の発明の「キャニスタへの蒸発燃料の流入を制御する制御弁」に相当している。
【００１７】
キャニスタ４の内部は活性炭で充填されている。ベーパ通路８を通って流入してきた蒸発燃料はその活性炭に吸着される。キャニスタ４のベーパ通路８が接続される側には、パージ通路１０も接続されている。パージ通路１０はスロットル弁（図示略）の下流において吸気通路６に連通するとともに、その途中にパージ弁(ＶＳＶ：Vacuum Switching Valve)２６を備えている。パージ弁２６は、デューティ信号により駆動されることにより、実質的にそのデューティ比に応じた開度を実現する制御弁である。本実施形態では、このパージ弁２６が第１の発明の「キャニスタからの蒸発燃料の流出を制御する制御弁」に相当している。また、このパージ弁２６と後述するＥＣＵ３０によって、第１の発明の「パージ手段」が構成されている。
【００１８】
キャニスタ４のベーパ通路８が接続される側の反対側には、大気通路１２が接続されている。大気通路１２はその端部を燃料タンク２の給油口（図示略）の近傍において大気に開放されるとともに、その途中にＯＢＤ（On-Board Diagnosis）ポンプ１６を備えている。ＯＢＤポンプ１６は、燃料タンク２のガス漏れの検査に用いられる。燃料タンク２のガス漏れは、パージ弁２６を閉じ、封鎖弁２０を開いた状態でＯＢＤポンプ１６を作動させ、そのときのタンク内圧を測定することによって検査することができる。
【００１９】
また、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、ベーパ通路８と大気通路１２とを直接接続するバイパス通路１４を備えている。バイパス通路１４は、封鎖弁２０の下流（キャニスタ側）においてベーパ通路８に連通しており、ＯＢＤポンプ１６の上流（大気側）において大気通路１２に連通している。バイパス通路１４のベーパ通路８に連通する側の端部近傍には、バイパス弁２２が設けられている。バイパス弁２２は無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給されることにより開弁状態となる常時閉タイプの制御弁である。一方、バイパス通路１４の大気通路１２との連通部には切替弁２４が設けられている。切替弁２４は、キャニスタ４の連通先をバイパス通路１４と大気とで択一的に切り替えることができる制御弁であり、キャニスタ４が大気に連通する状態を基本状態としている。
【００２０】
このような構成により、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、バイパス弁２２と切替弁２４を適宜制御することで、キャニスタ４を通るガスの循環流路を形成することができる。具体的には、封鎖弁２０とパージ弁２６は閉じたまま、バイパス弁２２を開くとともに、キャニスタ４とバイパス通路１４が連通するように切替弁２４を切り替える。これにより、キャニスタ４とバイパス通路１４とからなるガスの循環流路が形成される。そして、この状態でＯＢＤポンプ１６を作動させることにより、循環流路内にガスの循環流を発生させることができる。
【００２１】
上述の各弁２０，２２，２４，２６、及びＯＢＤポンプ１６は、内燃機関の制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、封鎖弁２０の作動後、及びパージ弁２６の作動後、上記のようにバイパス弁２２と切替弁２４を制御してキャニスタ４を通るガスの循環流路を形成し、ＯＢＤポンプ１６を作動させて循環流路内にガスの循環流を発生させる。本実施形態では、バイパス弁２２及び切替弁２４とそれを制御するＥＣＵ３０によって第１の発明の「切替手段」が構成されている。なお、ＥＣＵ３０にはこれら機器と共に、上述した各センサ３２，３４，３６や給油口のリッド（図示略）の開閉を検出するリッド開閉センサ３８も接続されている。
【００２２】
ＥＣＵ３０は、内燃機関の制御の一つとして、燃焼室内の混合気の空燃比を所望の目標空燃比にするための空燃比フィードバック制御を実施している。空燃比フィードバック制御は、内燃機関の運転中、空燃比センサ（図示略）により検出される排気空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁（図示略）からの燃料噴射量を制御するものである。本実施形態の蒸発燃料処理装置では、パージ弁２６の作動により燃料噴射弁からの燃料に加えてキャニスタ４から放出されるパージガスも燃焼室内に供給されるので、パージガスの供給に伴う空燃比の変動も考慮して燃料噴射量を制御する必要がある。このため、ＥＣＵ３０には、空燃比フィードバック制御にかかるフィードバック補正係数の一つとして、キャニスタ４から放出されるパージガスの濃度（パージガス中のＨＣ濃度）を学習する機能が設けられている。
【００２３】
以下、図２のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ３０が有するパージガスの濃度を学習する機能について説明する。なお、図２は、パージ弁２６の作動に伴ってＥＣＵ３０により実行される濃度学習制御ルーチンのフローチャートである。
【００２４】
本実施形態の蒸発燃料処理装置では、吸着等温線を参照することによって、キャニスタ４に吸着されている蒸発燃料の吸着量からパージガスの濃度が推定される。吸着等温線は一定温度における吸着量とパージガスの濃度との対応関係を示すものであり、ＥＣＵ４０には、図４に示すように各温度における吸着等温線が記憶されている。この吸着等温線を用いることにより、パージ開始時における吸着量が既知であれば、吸着量からパージガスの濃度を推定することができ、逆に、パージ開始時におけるパージガスの濃度が既知であれば、パージガスの濃度から吸着量を推定することができる。
【００２５】
しかし、ＥＣＵ３０に記憶されているパージガスの濃度の学習値や吸着量の推定値は、イグニッションスイッチのオフによってリセットされる。このため、内燃機関の始動後の最初のパージでは、キャニスタ４に吸着されている蒸発燃料の吸着量は未知であり、改めて算出する必要がある。そこで、図２に示すルーチンでは、先ず、今回のパージが内燃機関の始動後の最初のパージか否か判定される（ステップ１００）。今回が初回パージである場合には、ステップ１０２乃至ステップ１０６の処理によって、キャニスタ４に吸着されている蒸発燃料の吸着量（初期吸着量）の推定が行われる。
【００２６】
ステップ１０２では、パージ弁２６が開かれてパージが開始される。ただし、このときのパージ弁２６の開度は本来の開度よりも低く設定されており、パージガスの流量は本来の目標流量よりも低く抑えられている。このパージガス流量が抑制されている間に、排気空燃比と目標空燃比とのずれからパージガスの濃度が学習される（ステップ１０４）。そして、学習されたパージガスの濃度から、図４に示す吸着等温線に従ってキャニスタ４の蒸発燃料の初期吸着量が推定される（ステップ１０６）。
【００２７】
ＨＣ濃度の学習が完了し初期吸着量が推定された後は、パージ弁２６の開度は本来の開度まで大きく開かれる（ステップ１０８）。これにより、パージガスの流量が増大し、キャニスタ４からの蒸発燃料の放出が促進される。以降、パージが終了されるまでパージガスの濃度の学習は継続して行われ、ＥＣＵ３０に記憶されているパージガスの濃度の学習値は逐次最新の値に更新されていく。
【００２８】
また、初期吸着量が推定された後は、パージ弁２６の作動に伴いキャニスタ４から流出する蒸発燃料の流出量が算出される（ステップ１１０）。蒸発燃料の流出量は、パージガスの流量と濃度の積をパージ時間で積分することによって算出することができる。パージガスの流量は、吸気圧力とパージ弁２６の開度（駆動デューティ比）に基づいて求められる。パージガスの濃度は、前述のように、排気空燃比と目標空燃比とのずれから学習される。ステップ１１２ではパージの実行中であるか否か判定され、パージが終了するまで、キャニスタ４からの蒸発燃料の流出量が算出される。
【００２９】
パージ終了によりパージ弁２６が閉弁した後は、前述のように、ＥＣＵ３０は、バイパス弁２２と切替弁２４を制御してキャニスタ４を通るガスの循環流路を形成するとともに、ＯＢＤポンプ１６を作動させて循環流路内にガスの循環流を発生させる（ステップ１１４）。これにより、キャニスタ４に吸着されている蒸発燃料は循環流に乗って循環流路内を循環することとなり、キャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態は次第に均一化されていく。なお、吸着状態の均一化に要する時間を短縮するためには、ＯＢＤポンプ１６は最大流量で作動させることが望ましい。
【００３０】
ステップ１１４の処理は、実行開始からの経過時間tが所定時間tcirに達するまで行われる。所定時間tcirは、キャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態が十分に均一化するまでに要する時間であり、予め実験等によって定められている。所定時間tcirは固定値でもよく、循環流の流量や濃度をパラメータとする変数でもよい。ステップ１１６では、経過時間tが所定時間tcirに達したか判定され、経過時間tが所定時間tcirに達した場合には、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤポンプ１６の作動を停止して循環流を停止させるとともに、バイパス弁２２と切替弁２４を制御してそれらの作動状態を通常の状態へ変更する（ステップ１１８）。
【００３１】
循環流の停止後、ＥＣＵ３０は、現時点でキャニスタ４に吸着されている蒸発燃料の残存吸着量を算出する。初回パージ後の残存吸着量は、ステップ１０６で推定された初期吸着量から、ステップ１１０で算出された流出量を引いた値になる。図４に示す吸着等温線を参照することにより、この残存吸着量に対応するパージガスの濃度が推定される。ＥＣＵ３０は、メモリに記憶しているパージガスの濃度の学習値を、残存吸着量から推定された濃度に更新する（以上、ステップ１２０）。
【００３２】
これにより、次回のパージ時には、ステップ１２０で推定されたパージガスの濃度を学習値の初期値として空燃比フィードバック制御が実行されることになる。ステップ１１４の処理によってキャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態は均一化されているので、次回のパージ開始時にキャニスタ４から放出されるパージガスの濃度にはムラがない。しかも、残存吸着量から推定されたパージガスの濃度が学習値の初期値として用いられるので、学習値と実際のパージガスの濃度との差は小さい。その結果、パージ開始後、即座にパージガスの濃度を学習することが可能になる。
【００３３】
そこで、次回のパージ（二回目以降のパージ）では、ステップ１００の判定でＮｏルートに進む。つまり、ステップ１０２乃至１０６の処理は行われず、最初からパージ弁２６の開度は本来の開度まで大きく開かれる（ステップ１０８）。前述のようにパージガス濃度は即座に学習されることから、パージ開始直後からパージガスの流量を大きくしたとしても空燃比が大きくずれてしまうことはない。以降の処理は初回パージ時と同様であり、キャニスタ４から流出する蒸発燃料の流出量が算出され（ステップ１１０，１１２）、パージ終了後は、循環流による吸着状態の均一化が行われる（ステップ１１４乃至１１８）。そして、循環流の停止後は、現時点での蒸発燃料の残存吸着量が算出され、残存吸着量に対応するパージガスの濃度が推定される（ステップ１２０）
【００３４】
ところで、キャニスタ４内の蒸発燃料の残存吸着量は、パージ弁２６の作動によりキャニスタ４から蒸発燃料が流出したときの他、封鎖弁２０の作動によりキャニスタ４に蒸発燃料が流入したときにも変化する。このため、ＥＣＵ３０は、パージ弁２６の作動時のみならず、封鎖弁２０の作動時にも残存吸着量の算出と、残存吸着量に対応するパージガスの濃度の推定を行うようになっている。
【００３５】
図３は、封鎖弁２０の作動に伴いＥＣＵ３０により実行される濃度推定制御の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、封鎖弁２０は燃料タンク２への給油時に作動するものとする。
【００３６】
図３に示すルーチンでは、先ず、燃料タンク２への給油が開始されたか否か判定される（ステップ２００）。本実施形態では、リッド開閉センサ３８によって給油口リッドの開放が検出されたら、給油が開始されたと判定される。給油が開始された場合には、封鎖弁２０が開かれる（ステップ２０２）。封鎖弁２０の開弁によって、燃料タンク２とキャニスタ４とは連通状態になり、燃料タンク２からキャニスタ４への蒸発燃料の流入が可能になる。ステップ２０４では、キャニスタ４に流入する蒸発燃料の流入量が算出される。
【００３７】
蒸発燃料の流入量は、例えば次のような方法で算出することができる。圧力センサ３２により測定されるタンク内部の圧力をＰ、温度センサ３４により測定されるタンク内部の温度をＴ、空間容積センサ３６によって測定されるタンク内部の空間容積をＶとすると、燃料タンク２内の蒸発燃料の量Ｎ(mol)は、気体の状態方程式、Ｐ＝ＮＲＴ/Ｖ、を用いて表すことができる。この状態方程式を用い、封鎖弁２０の開弁前における燃料タンク２内の蒸発燃料の量と、封鎖弁２０の閉弁後における燃料タンク２内の蒸発燃料の量とをそれぞれ算出し、その差を求めることで、キャニスタ４への蒸発燃料の流入量を算出することができる。
【００３８】
ステップ２０６では給油が終了したか否か判定される。本実施形態では、リッド開閉センサ３８によって給油口リッドの閉鎖が検出されたら、給油が終了したと判定される。給油の終了後、封鎖弁２０は閉じられる（ステップ２０８）。
【００３９】
給油終了により封鎖弁２０が閉弁した後は、前述のように、ＥＣＵ３０は、バイパス弁２２と切替弁２４を制御してキャニスタ４を通るガスの循環流路を形成するとともに、ＯＢＤポンプ１６を作動させて循環流路内にガスの循環流を発生させる（ステップ２１０）。これにより、キャニスタ４に吸着されている蒸発燃料は循環流に乗って循環流路内を循環することとなり、キャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態は次第に均一化されていく。
【００４０】
ステップ２１０の処理は、実行開始からの経過時間tが所定時間tcirに達するまで行われる。ステップ２１２では、経過時間tが所定時間tcirに達したか判定され、経過時間tが所定時間tcirに達した場合には、ＥＣＵ３０は、ＯＢＤポンプ１６の作動を停止して循環流を停止させるとともに、バイパス弁２２と切替弁２４を制御してそれらの作動状態を通常の状態へ変更する（ステップ２１４）。
【００４１】
循環流の停止後、ＥＣＵ３０は、現時点でキャニスタ４に吸着されている蒸発燃料の残存吸着量を算出する。給油後の残存吸着量は、給油前の残存吸着量（ステップ1２０で算出された残存吸着量）にステップ２０４で算出された流入量を加算した値になる。図４に示す吸着等温線を参照することにより、この残存吸着量に対応するパージガスの濃度が推定される。ＥＣＵ３０は、メモリに記憶しているパージガスの濃度の学習値（ステップ1２０で得られた推定値）を、残存吸着量から推定された濃度に更新する（以上、ステップ２１６）。
【００４２】
これにより、給油後に実行されるパージでは、ステップ２１６で推定されたパージガスの濃度に基づき空燃比フィードバック制御が実行されることになる。ステップ２１０の処理によってキャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態は均一化されているので、パージ開始時にキャニスタ４から放出されるパージガスの濃度にはムラがない。しかも、残存吸着量から推定されたパージガスの濃度が学習値の初期値として用いられるので、学習値と実際のパージガスの濃度との差は小さい。したがって、給油後に実行されるパージでも、パージ開始後、即座にパージガスの濃度を学習することができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、パージ弁２６の作動によってキャニスタ４から蒸発燃料が流出したとき、また、封鎖弁２０の作動によってキャニスタ４に蒸発燃料が流入したときには、キャニスタ４を通るガスの循環流路が形成され、キャニスタに吸着されている蒸発燃料は循環流路内を強制的に循環させられる。これにより、キャニスタ４内の蒸発燃料の吸着状態を均一化することができ、パージ開始時にキャニスタ４から放出されるパージガスの濃度のムラをなくして、パージ開始後、速やかにパージガスの濃度を学習することが可能になる。
【００４４】
さらに、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、パージ弁２６や封鎖弁２０の作動によって蒸発燃料の流入出があった場合でも、キャニスタ４内の残存吸着量を正確に算出することができる。そして、吸着等温線を参照することでキャニスタ４内の残存吸着量からパージガスの濃度を正確に推定し、その推定値を学習値の初期値として空燃比フィードバック制御を実行することができる。前述のようにパージ開始時にキャニスタ４から放出されるパージガスの濃度にはムラがないので、空燃比フィードバック制御で用いられる学習値の初期値と実際の濃度の差は極めて小さく、パージ開始後、即座にパージガスの濃度の学習を完了させることができる。
【００４５】
このようにパージガスの濃度の速やかな学習が実現されることにより、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、パージ開始直後からパージガスの流量を大きく設定することができ、キャニスタ４からの蒸発燃料の放出を促進することができる。しかも、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、新たに必要な構成はバイパス通路１４、バイパス弁２２、及び切替弁２４だけであるので、装置の複雑化や大型化、或いはコストの増加を招くことはない。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形して実施することもできる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、気体の状態方程式を用いてキャニスタ４への蒸発燃料の流入量を算出しているが、他の方法で算出してもよい。例えば、タンク内部の圧力及び温度が略一定と仮定できるならば、封鎖弁２０の開弁前における燃料タンク２内の空間容積と、封鎖弁２０の閉弁後における燃料タンク２内の空間容積とを算出し、その容積差に密度を掛けたものをキャニスタ４への蒸発燃料の流入量として算出してもよい。
【００４８】
また、封鎖弁２０が開いてから閉じるまでの間、燃料タンク２からキャニスタ４に流入する蒸発燃料の流量を次式（１）で示す質量流量の式を用いて算出し、これを積分することで流入量を算出するようにしてもよい。
【数１】
2006009743.tif 000003
なお、上記の式（１）におけるｍは蒸発燃料の質量、Ｃdは流量係数、γは比熱比、Ａvalは封鎖弁２０の開口面積である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、燃料タンク２への給油時に封鎖弁２０が作動させているが、燃料タンク２の内部圧力が所定値を超えた場合にも封鎖弁２０を作動させてもよい。その場合も、封鎖弁２０の作動に伴いキャニスタ４に流入する蒸発燃料の流入量を算出し、、封鎖弁２０の作動後は、循環流による吸着状態の均一化を行うようにする。そして、循環流の停止後は、現時点での蒸発燃料の残存吸着量を算出し、吸着等温線を参照して残存吸着量に対応するパージガスの濃度を推定するようにする。
【００５０】
また、上記の上記の蒸発燃料処理装置によれば、封鎖弁２０の作動時、図４に示す吸着等温線を用いてキャニスタ４のオーバーフローを検出することも可能である。吸着等温線によれば、現在の温度におけるキャニスタ４の飽和吸着量を求めることができる。この飽和吸着量から、封鎖弁２０の開弁前における残存吸着量を引いた値が、キャニスタ４が新たに吸着可能な蒸発燃料の最大量である。したがって、キャニスタ４への蒸発燃料の流入量が前記の最大量を超える場合には、オーバーフローの可能性があると判断することができる。オーバーフローの可能性が予想される場合には、例えば、警告ランプを点灯させる等してドライバに警告すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態としての蒸発燃料処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態においてパージ弁の作動時に伴い実行される濃度推定制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態において封鎖弁の作動時に伴い実行される濃度推定制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸着量とキャニスタから放出されるパージガスの濃度（ＨＣ濃度）との対応関係を示す吸着等温線図である。
【符号の説明】
【００５２】
２  燃料タンク
４  キャニスタ
６  吸気通路
８  ベーパ通路
１０  パージ通路
１２  大気通路
１４  バイパス通路
１６  ＯＢＤポンプ
２０  封鎖弁
２２  バイパス弁
２４  切替弁
２６  パージ弁
３０  ＥＣＵ
３２  圧力センサ
３４  温度センサ
３６  空間容積センサ
３８  リッド開閉センサ
【図１】
2006009743.tif 000004
【図２】
2006009743.tif 000005
【図３】
2006009743.tif 000006
【図４】
2006009743.tif 000007