(57)【要約】【課題】パージガス中に含まれる蒸発燃料濃度を考慮して正確なパージガス流量を検出すること。【解決手段】ＥＣＵ４０は、吸気管圧力Ｐｓ、パージバルブ前後差圧ΔＰｖ、空気１００％差圧ΔＰ１００のマップから基準差圧ΔＰｂを算出する。ＥＣＵ４０は、算出した基準差圧ΔＰｂを空気１００％差圧ΔＰ１００で除して基準差圧比ΔＰｒを算出し、蒸発燃料流量Ｆｈｃを算出する。ＥＣＵ４０は、基準差圧比ΔＰｂを用いて空気１００％のパージガスの流量Ｆ１００に対するパージガスの減少流量ΔＦｒｅを算出し、真のパージガス流量Ｆｐを算出する。ＥＣＵ４０は、算出して得られた真のパージガス流量Ｆｐおよび蒸発燃料流量Ｆｈｃを用いて空気流量Ｆａｉｒを算出する。【選択図】　図１
2004116303.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吸気通路へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、
前記絞り部を挟んだ前記パージ管の２点間の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記検出された差圧を用いて真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備える蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記パージガス流量算出手段は、前記検出された差圧と前記内燃機関の運転状態によって定まる空気１００％パージガスの差圧と、前記内燃機関の運転状態によって定まる空気１００％パージガスの流量とを用いて真のパージガス流量を算出する内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、
前記検出された差圧と前記空気１００％パージガスの差圧とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、
前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記絞り部には、前記パージ管を連通状態または非連通状態のいずれかの状態に切り換える切り替え機構が配置されている蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記差圧検出手段は、前記絞り部の入口側の圧力を検出する第１の圧力検出器と、前記絞り部の出口側の圧力を検出する第２の圧力検出器である内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
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へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、
前記絞り部より上流側におけるパージ管の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記検出された差圧の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記差圧検出手段は、
前記絞り部より上流側におけるパージ管の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
大気圧を取得する大気圧取得手段と、を備え、
前記パージガス流量算出手段は、前記第１の圧力検出手段により検出された上流側圧力と前記取得された大気圧との圧力差の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出する内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、
前記絞り部より下流側におけるパージ管内の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、
前記第１の圧力検出手段により検出された上流側圧力と前記第２の圧力検出手段により検出された下流側圧力との差圧と前記内燃機関の運転状態によって定まる基準差圧とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段と、
前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、
前記パージ管を流れるパージガスの濃度を検出する濃度センサと、
前記算出された真のパージガス流量と前記検出されたパージガス濃度とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段と、
前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項１１】
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へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、
前記パージ管におけるパージガスが非圧縮状態にて流動可能な区間において差圧を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段により検出された差圧の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備える内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項１２】
キャニスタから絞り部を有するパージ管を介して内燃機関の吸気通路へと供給されるパージガス流量の算出方法であって、
前記絞り部を挟んだ前記パージ管の２点間の差圧を検出し、
前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記検出された差圧を用いて真のパージガス流量を算出するパージガス流量の算出方法。
【請求項１３】
キャニスタから絞り部を有するパージ管を介して内燃機関の吸気通路へと供給されるパージガス流量の算出方法であって、
前記絞り部より上流側におけるパージ管内の圧力を検出し、
大気圧を取得し、
前記検出した上流側圧力と前記取得した大気圧との圧力差の平方根を求めることによって真のパージガス流量を算出するパージガス流量の算出方法。
【請求項１４】
キャニスタに吸着された蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路へと供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通するパージ管と、
前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記パージ管を流れる前記パージガスの真の流量を算出するパージガス流量算出手段とを備える蒸発燃料処理装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記パージガス流量算出手段は、
前記パージ管を流れるパージガスの濃度を検出する濃度センサと、
前記パージ管を流れるパージガスの流量を検出する流量センサと、
前記検出されたパージガスの濃度を用いて、前記検出されたパージガスの流量から真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出器とを備える蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置、蒸発燃料処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク内の燃料が気化して蒸発燃料として大気へ放出されることを防ぐため、蒸発燃料をキャニスタに吸着させる蒸発燃料処理装置が実用化されている。この蒸発燃料処理装置では、エンジン運転中にキャニスタに吸着させた蒸発燃料を空気と共に吸気系へと導入することで、キャニスタの吸着性能を維持している。例えば、特許文献１および２を参照。
【０００３】
蒸発燃料と空気とを含む燃料含有ガス（パージガス）を吸気系へ導入する際には、パージガス流量を、例えばホットワイヤー式流量計を用いて計測し、計測されたパージガス流量を考慮して要求空燃比が決定されていた。例えば、特許文献３を参照。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２５７１６８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８１０５号公報
【特許文献３】
特開平５−３３７３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流量計は、ホットワイヤー式流量計であるか差圧式流量計であるかを問わず、一般的に１００％空気の流体を前提（検体）として流量表示するよう設計されているため、蒸発燃料等といった空気以外の流体が混合されている場合には、密度、比熱等の相違によって正しい計測値を表すことができない。これに対して、従来は、パージガス中に含まれる蒸発燃料濃度を考慮することなく計測したパージガス流量を用いていたため、たとえパージガス流量を直接検出したとしても正確なパージガス流量を用いていたとは言えず、要求空燃比に対する実現精度は低かった。
【０００６】
近年の地球環境への関心の高まりと共に、内燃機関の排気ガスにも更なる浄化が要求されており、より正確な空燃比制御を可能にする正確なパージガス流量の計測が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、パージガス中に含まれる蒸発燃料濃度を考慮して正確なパージガス流量を検出することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、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へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、前記絞り部を挟んだ前記パージ管の２点間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記検出された差圧を用いて真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、絞り部を挟んだパージ管の２点間の差圧を検出し、蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、検出された差圧を用いて真のパージガス流量を算出するので、パージガス中に含まれる蒸発燃料濃度を考慮して正確なパージガス流量を検出することができる。絞り部においてはパージガスの密度（蒸発燃料濃度）が流体の流量に影響するので、絞り部における差圧を用いることによって蒸発燃料濃度を考慮することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記パージガス流量算出手段は、前記検出された差圧と前記内燃機関の運転状態によって定まる空気１００％パージガスの差圧と、前記内燃機関の運転状態によって定まる空気１００％パージガスの流量とを用いて真のパージガス流量を算出しても良い。かかる構成を備えることにより、正確な差圧、流量を検定可能な空気１００％パージガスの場合に対する差圧差、流量差を考慮することにより正しいパージガス流量を算出することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、前記検出された差圧と前記空気１００％パージガスの差圧とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段を備えても良い。かかる構成を備えることにより、空気１００％パージガスの場合に対する差圧差を考慮して正しい蒸発燃料流量を算出することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備えても良い。かかる構成を備えることにより、正確なパージガス流量および蒸発燃料流量から正確な空気流量を算出することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記絞り部には、前記パージ管を連通状態または非連通状態のいずれかの状態に切り換える切り替え機構が配置されていても良い。かかる切り替え機構によってパージガスの供給タイミングを制御できると共に、パージ管の流路断面積の狭小化により絞り部として機能する。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記差圧検出手段は、前記絞り部の入口側の圧力を検出する第１の圧力検出器と、前記絞り部の出口側の圧力を検出する第２の圧力検出器であっても良い。第１および第２の圧力検出器によって検出された入口側圧力と出口側圧力とを用いて絞り部を挟んだ差圧を検出することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、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へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。本発明の第２の態様に係る蒸発燃料処理装置は、前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、前記絞り部より上流側におけるパージ管の差圧を検出する差圧検出手段と、前記検出された差圧の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、絞り部より上流側におけるパージ管の差圧を検出し、検出された差圧の平方根を求めることによりパージガス流量を算出するので、蒸発燃料濃度に影響されることなく正確なパージガス流量を検出することができる。絞り部より上流側におけるパージ管の差圧は、パージガスの密度（蒸発燃料濃度）に関係なく流量と正確な相関関係を有するので、蒸発燃料濃度に影響されることなく正確なパージガス流量を検出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記差圧検出手段は、
前記絞り部より上流側におけるパージ管の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
大気圧を取得する大気圧取得手段と、を備え、
前記パージガス流量算出手段は、前記第１の圧力検出手段により検出された上流側圧力と前記取得された大気圧との圧力差の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出しても良い。絞り部より上流側における差圧として、上流側圧力と、上流側圧力似たいして十分大きな大気圧との差圧を用いるので、より適切にパージガス流量を算出することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、前記絞り部より下流側におけるパージ管内の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段により検出された上流側圧力と前記第２の圧力検出手段により検出された下流側圧力との差圧と前記内燃機関の運転状態によって定まる基準差圧とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段と、前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備えても良い。かかる場合には、絞り部を挟んだ差圧を検出することにより蒸発燃料濃度を考慮して蒸発燃料流量を正しく算出することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置はさらに、前記パージ管を流れるパージガスの濃度を検出する濃度センサと、前記算出された真のパージガス流量と前記検出されたパージガス濃度とを用いて蒸発燃料流量を算出する蒸発燃料流量算出手段と、前記算出された真のパージガス流量と前記算出された蒸発燃料流量とを用いて空気流量を求める空気流量算出手段を備えても良い。かかる場合には、蒸発燃料濃度に従って蒸発燃料流量を正しく算出することができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、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へパージガスとして供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。本発明の第３の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通すると共に流路断面積が変化する絞り部を有するパージ管と、前記パージ管においてパージガスが非圧縮状態にて流動可能な区間において差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された差圧の平方根を求めることにより真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、パージ管においてパージガスが非圧縮状態にて流動可能な区間において検出された差圧の平方根を求めることによりパージガス流量を算出するので、真のパージガス流量を算出することができる。パージガスが非圧縮状態にて流動可能な区間におけるパージ管の差圧は、パージガスの密度（蒸発燃料濃度）に関係なく流量と正確な相関関係を有するので、蒸発燃料濃度に影響されることなく正確なパージガス流量を検出することができる
【００２２】
本発明の第４の態様は、キャニスタから絞り部を有するパージ管を介して内燃機関の吸気通路へと供給されるパージガス流量の算出方法を提供する。本発明の第４の態様に係るパージガス流量の算出方法は、前記絞り部を挟んだ前記パージ管の２点間の差圧を検出し、前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記検出された差圧を用いて真のパージガス流量を算出することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４の態様に係るパージガス流量の算出方法によれば、本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置と同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第４の態様に係るパージガス流量の算出方法は、本発明の第１の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置と同様にして種々の態様を取り得る。
【００２４】
本発明の第５の態様は、キャニスタから絞り部を有するパージ管を介して内燃機関の吸気通路へと供給されるパージガス流量の算出方法を提供する。本発明の第５の態様に係るパージガス流量の算出方法は、前記絞り部より上流側におけるパージ管内の圧力を検出し、大気圧を取得し、前記検出した上流側圧力と前記取得した大気圧との圧力差の平方根を求めることによって真のパージガス流量を算出することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第５の態様に係るパージガス流量の算出方法によれば、本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置と同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第５の態様に係るパージガス流量の算出方法は、本発明の第２の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置と同様にして種々の態様を取り得る。
【００２６】
本発明の第６の態様は、キャニスタに吸着された蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路へと供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。本発明の第６の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、前記キャニスタと前記内燃機関の吸気通路とを連通するパージ管と、前記蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、前記パージ管を流れる前記パージガスの真の流量を算出するパージガス流量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第６の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料に起因する流量誤差を考慮して、パージ管を流れるパージガスの真の流量を算出するので、パージガス中に含まれる蒸発燃料の影響を考慮した正確なパージガス流量を算出することができる。
【００２８】
本発明の第６の態様に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記パージガス流量算出手段は、
前記パージ管を流れるパージガスの濃度を検出する濃度センサと、前記パージ管を流れるパージガスの流量を検出する流量センサと、前記検出されたパージガスの濃度を用いて、前記検出されたパージガスの流量から真のパージガス流量を算出するパージガス流量算出器とを備えても良い。かかる場合には、パージガスに含まれる蒸発燃料濃度を動的に検出し、蒸発燃料濃度を考慮してパージガス流量を算出することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつついくつかの実施例に基づいて、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置について説明する。
【００３０】
・第１の実施例：
図１を参照して第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置の概略構成について説明する。図１は第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置の概略構成を示す説明図である。
【００３１】
本実施例に係る蒸発燃料処理装置２０は内燃機関１０と共に用いられる。内燃機関１０は、爆発燃焼によりシリンダ１１内を往復動するピストン１２を介して駆動力を出力する。シリンダヘッド１３は、各シリンダ１１毎に吸気ポート１４および排気ポート１５を有している。各吸気ポート１４には、吸気側カムＩＣによって駆動されて吸気ポート１４を開閉する吸気バルブ１４１が配置されており、各排気ポート１５には、排気側カムＥＣによって駆動されて排気ポート１５を開閉する排気バルブ１５１が配置されている。
【００３２】
各吸気ポート１４には、吸気管１６の分岐端が連結され、各排気ポート１５には、排気管（排気マニホールド）１７の分岐端が連結されている。吸気管１６の先端には吸入空気を濾過するためのエアクリーナ１６１が配置されている。吸気管１６の途中には、燃焼室への流入吸気量を制御する吸気制御バルブ１８が配置されている。
【００３３】
シリンダヘッド１３には、各シリンダ１１に対応する位置に点火プラグ１９が配置されている。各点火プラグ１９はイグナイタ（図示せず）を介してエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０によって点火時期が制御される。
【００３４】
吸気制御バルブ１８とエアクリーナ１６１との間には、単位時間あたりの吸入空気量を検出するエアフロメータ５０が配置されている。エアフロメータ５０は、ホットワイヤタイプのエアフロメータであり、その出力信号値として直接吸入空気量を出力する。吸気制御バルブ１８の下流側には吸気管１６内の圧力を検出する吸気管圧力センサ５１が配置されている。
【００３５】
各吸気ポート１４には燃料噴射弁ＩＪが配置されている。すなわち、本実施例に用いられる内燃機関１０はポート噴射タイプの内燃機関である。各燃料噴射弁ＩＪは、燃料デリバリパイプＦＤを介して燃料が供給される。燃料デリバリパイプＦＤには、燃料タンク３０から燃料供給管３１を介して燃料が供給される。
【００３６】
蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク３０において発生した蒸発燃料（ベーパ、ＨＣ）を適当な時期に内燃機関１０の吸気管１６へ供給（パージ）することで、蒸発燃料が燃料系外部へ漏れ出ることを防止する。
【００３７】
蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ２１、パージ管２２、パージバルブ２３を備えている。キャニスタ２１は、一端に大気開放管２１１を有し、他端には燃料タンク３０と連通する内圧弁２４、蒸発燃料を一時的に吸着するための吸着剤２１２を備えている。燃料タンク２０内の蒸発燃料の圧力が内圧弁２４の規制圧力を超えると、燃料タンク２０内の蒸発燃料はキャニスタ２１（吸着剤２１２）へと導入され、吸着される。
【００３８】
パージ管２２は、一端がキャニスタ２１の他端に接続されており、他端が内燃機関１０の吸気管１６と接続されている。パージバルブ２３は、パージ管２２の途中に配置されており、ＥＣＵ４０からの制御信号に従ってパージ管２２を連通状態または非連通状態に切り替える。パージ管２２には、パージバルブ２３の上流側（入口側）圧力を検出するための第１の圧力センサ５２、パージバルブ２３の下流側（出口側）圧力を検出するための第２の圧力センサ５３がそれぞれ配置されている。
【００３９】
キャニスタ２１に吸着された蒸発燃料は、内燃機関１０におけるピストン１２の往復動に伴い発生する負圧によってパージ管２２を介して吸気管１６へと供給される（導かれる）。吸気管１６に供給される蒸発燃料の流量は、パージバルブ２３の開度を制御することによって調整される。
【００４０】
第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２０、内燃機関１０は、図１に示すＥＣＵ４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、演算処理機能、マップ、プログラム等を格納する記憶機能を備えている。ＥＣＵ４０には、吸入空気量を検出するエアフロメータ５０、吸気管１６内の圧力を検出する吸気管圧力センサ５１、第１の圧力センサ５２、第２の圧力センサ５３、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ、車両速度を検出する車速センサ、機関回転数を検出するクランクポジションセンサといった内燃機関１０の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。ＥＣＵ４０には、燃料噴射弁ＩＪ、吸気制御バルブ１８、点火プラグ１９、パージバルブ２３が接続されている。
【００４１】
次に図２〜図６を参照して、第１の実施例に係る蒸発燃料処理装置における蒸発燃料処理について説明する。図２は第１の実施例における蒸発燃料処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図３は空気１００％のパージガスを用いた場合に、吸気管圧力に対するパージバルブの前後にて発生する差圧（圧損）の関係をパージバルブのサイズに応じて示す説明図である。図４は蒸発燃料流量Ｆｈｃと基準差圧比ΔＰｒとの関係を示す説明図である。図５は蒸発燃料処理装置の各構成要素における差圧変化と流量変化との関係を示す説明図である。図６は空気１００％のパージガスに対する減少流量ΔＦｒｅと基準差圧Ｐｂとの関係を示す説明図である。図７は空気１００％のパージガスを用いた場合に、吸気管圧力に対するパージガス流量の関係をパージバルブのサイズに応じて示す説明図である。
【００４２】
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態に基づいてパージバルブ２３の開度を決定し、パージバルブ２３を駆動する（ステップＳ１００）。ＥＣＵ４０は、第１及び第２の圧力センサ５２、５３からそれぞれ第１の圧力（上流側圧力）Ｐｖａ、第２の圧力（下流側圧力）Ｐｖｂを取得し、パージバルブ２３の前後差圧（パージバルブ２３を挟んだ圧力差）ΔＰｖを検出する（ステップＳ１１０）。
【００４３】
ＥＣＵ４０は、吸気管圧力センサ５１を介して吸気管圧力Ｐｓを検出し（ステップＳ１２０）、図３に示すマップを用いて基準差圧ΔＰｂを算出する（ステップＳ１３０）。図３は、吸気管圧力Ｐｓからパージガスとして１００％空気を用いた場合にパージバルブ２３の前後で発生する空気１００％差圧ΔＰ１００を求めるためのマップであり、図中ｖ４５、ｖ７０、ｖ１１０はパージバルブ２３のサイズ（Ｌ／ｍｉｎ）を表している。基準差圧ΔＰｂは、蒸発燃料を含むパージガスによってパージバルブ２３の前後で発生するパージバルブ前後差圧ΔＰｖと、空気１００％差圧ΔＰ１００との差分を示すパラメータであり、以下の式から算出される。
ΔＰｂ＝ΔＰｖ−ΔＰ１００　　　　式１
【００４４】
蒸発燃料（ＨＣ）は、空気よりも重いため、パージガスに蒸発燃料が含まれる場合には、パージガスの密度が高くなり、パージバルブ２３通過時の流速（流量）が低下してしまう。このパージガスの流量低下を基準差圧ΔＰｂとして検出し、以降における真のパージガス流量の算出し、利用する。
【００４５】
ＥＣＵ４０は、算出した基準差圧ΔＰｂを空気１００％差圧ΔＰ１００で除して基準差圧比ΔＰｒを算出し（ステップＳ１４０）、算出した基準差圧比ΔＰｒを用いて蒸発燃料流量Ｆｈｃを算出する（ステップＳ１５０）。
【００４６】
パージバルブ前後差圧ΔＰｖの増加は、空気と比べて密度の高い（大きい）蒸発燃料の流量が増加することに起因すると考えられ、例えば、パージバルブサイズｖ４５を用いてパージバルブ前後差圧ΔＰｖとパージガス中の蒸発燃料流量Ｆｈｃとの関係を検証したところ、パージバルブ前後差圧ΔＰｖの増加とパージガス中の蒸発燃料流量の間には図４に示すような相関関係があることが確認された。ただし、図５に示すようにパージバルブ２３の前後では、パージガス流速が音速領域に入ると差圧が増加しても流量は変わらなくなるため、空気１００％差圧ΔＰ１００で除して補正している。
【００４７】
図５は蒸発燃料処理装置２０の構成要素における差圧と流量との関係の検証結果を示すグラフであり、流速が亜音速域となるキャニスタ２１（図中Ｃ１）、パージ管２２（図中Ｃ２）においては、パージガスは非圧縮流体と同様に密度よりも流速の影響を受けるため差圧と流量とは線形関係にある。これに対して、流速が音速域となるパージバルブ２３（図中Ｃ３）においては、パージガスは圧縮流体としての振る舞いを見せるため差圧の増加にかかわらず流量はほぼ一定となる。この状態では、図中に中黒円にて示すように差圧よりもむしろ密度が差圧と流量との関係に影響を与えており、密度の増加と共に差圧が増加（Ｐｉ）し、流量が減少する（Ｆｄ）。すなわち、パージガス中の蒸発燃料濃度が増加するにつれてパージガス流量は減少することになる。本実施例では、この点に着目して真のパージガス流量を求める。
【００４８】
基準差圧比ΔＰｒおよび蒸発燃料流量Ｆｈｃは以下の式２，３を用いてそれぞれ算出される。なお、式３において係数Ａ１は図４に示す直線の傾きである。
ΔＰｒ＝ΔＰｂ／ΔＰ１００　　式２
Ｆｈｃ＝Ａ１＊ΔＰｒ　　　　式３
【００４９】
ＥＣＵ４０は、基準差圧比ΔＰｂを用いて空気１００％のパージガスの流量Ｆ１００に対するパージガスの減少流量ΔＦｒｅを算出し（ステップＳ１６０）、真のパージガス流量Ｆｐを算出する（ステップＳ１７０）。パージバルブ前後差圧ΔＰｖの増加は、蒸発燃料の流量の増加に起因することは前述の通りであり、蒸発燃料を含むパージガスの流量は、空気１００％のパージガス流量Ｆ１００と比較して減少すると考えられる。例えば、パージバルブサイズｖ４５を用いてパージバルブ前後差圧ΔＰｖと空気１００％のパージガス流量に対するパージガス流量の減少流量との関係を検証したところ、パージバルブ前後差圧ΔＰｖの増加とパージガス中の蒸発燃料流量の間には図４に示すような相関関係があることが確認された。
【００５０】
したがって、空気１００％のパージガス流量Ｆ１００に対するパージガスの減少流量ΔＦｒｅを算出し、図７に示すマップを用いて空気１００％のパージガス流量Ｆ１００を求めることによって、真のパージガス流量Ｆｐを得ることができる。図７は、吸気管圧力Ｐｓからパージガスとして１００％空気を用いた場合にのパージガス流量である空気１００％パージガス流量Ｆ１００を求めるためのマップであり、図中ｖ４５、ｖ７０、ｖ１１０はパージバルブ２３のサイズ（Ｌ／ｍｉｎ）を表している。空気１００％パージガス流量Ｆ１００に対するパージガスの減少流量ΔＦｒｅ、真のパージガス流量Ｆｐは、以下の式４，５を用いて算出することができる。なお、式５において係数Ａ２は図６に示す直線の傾きである。また、ΔＦｒｅは負の値である。
ΔＦｒｅ＝Ａ２＊ΔＰｂ　式４
Ｆｐ＝Ｆ１００＋ΔＦｒｅ　式５
【００５１】
ＥＣＵ４０は、算出して得られた真のパージガス流量Ｆｐおよび蒸発燃料流量Ｆｈｃを用いて以下の式６から空気流量Ｆａｉｒを算出して（ステップＳ１８０）、本処理ルーチンを終了する。
Ｆａｉｒ＝Ｆｐ−Ｆｈｃ　式６
【００５２】
以上説明したように、第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、流速が音速域となるパージバルブの前後ではパージガス中の蒸発燃料濃度が増加するにつれてパージガス流量が減少すること、すなわち、蒸発燃料濃度とパージガス流量との相関関係を得ることができる点に着目し、パージバルブ２３の前後の差圧ΔＰｖと空気１００％差圧ΔＰ１００（基準差圧ΔＰｂ）、空気１００％流量Ｆ１００を用いてパージガス流量を算出する。したがって、パージガス中に含まれる蒸発燃料に起因する流量減少を考慮して真のパージガス流量を検出することができる。また、蒸発燃料流量についても、パージバルブ２３の前後の差圧ΔＰｖと空気１００％差圧ΔＰ１００（基準差圧ΔＰｂ）を用いて算出する。したがって、パージガス中に含まれる蒸発燃料流量を正しく検出することができる。この結果、真のパージガス流量および正しい蒸発燃料流量を用いて正確な空気流量を検出することができる。
【００５３】
また、空気流量、蒸発燃料流量を正しく検出することができるので、パージガスを吸気管１６にパージする際にも、内燃機関１０の運転に要求される空燃比を正確に制御することが可能となり、所望の燃焼状態を実現して燃焼排ガスの浄化率を向上させることができる。
【００５４】
さらに、パージガス流量を正しく検出することができなかった従来においては、一時に大量のパージガスを吸気管１６にパージすることは困難であったが、パージガス流量を正しく検出可能な本実施例に係る蒸発燃料処理装置２０によれば、一時に大量のパージガスを吸気管１６にパージすることも可能である。したがって、パージガスを吸気管１６にパージするための長期にわたり負圧を発生させる必要がなくなり、ポンピングロスを低減をして燃費性能を向上させることができる。
【００５５】
本実施例で、任意のパラメータから所望の値を算出する場合には演算式（相関関係を示す直線の傾き）を用いて算出したが、予め数点についてパラメータと所望値とを対応付けたマップと補間演算とを用いて求めても良い。
【００５６】
・第２の実施例：
第２の実施例は、真のパージガス流量Ｆｐの算出に当たって空気１００％パージガス流量Ｆ１００を用いる代わりに、パージ管２２における差圧と流量の関係を用いる点で第１の実施例と相違する。ただし、第２の実施例に適用され得る内燃機関の蒸発燃料処理装置の構成は、第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２０と同様であるから同一の符号を付すことで各構成要素の説明は省略する。
【００５７】
次に図５，図８および図９を参照して、第２の実施例に係る蒸発燃料処理装置２０における蒸発燃料処理について説明する。図８は第２の実施例における蒸発燃料処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図９はパージ管２２における差圧とパージガス流量Ｆｐとの関係を示す説明図である。
【００５８】
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態に基づいてパージバルブ２３の開度を決定し、パージバルブ２３を駆動し（ステップＳ２００）、第１及び第２の圧力センサ５２、５３からそれぞれ第１の圧力（上流側圧力）Ｐｖａ、第２の圧力（下流側圧力）Ｐｖｂを取得し、パージバルブ２３の前後差圧（パージバルブ２３を挟んだ圧力差）ΔＰｖを検出する（ステップＳ２１０）。
【００５９】
ＥＣＵ４０は、吸気管圧力センサ５１を介して吸気管圧力Ｐｓを検出し（ステップＳ２２０）、図３に示すマップを用いて基準差圧ΔＰｂを以下の既述の式１を用いて算出する（ステップＳ２３０）。
【００６０】
ＥＣＵ４０は、既述の式２を用いて基準差圧比ΔＰｒを算出し（ステップＳ２４０）、算出した基準差圧比ΔＰｒと既述の式３とを用いて蒸発燃料流量Ｆｈｃを算出する（ステップＳ２５０）。
【００６１】
ＥＣＵ４０は、大気圧Ｐａを取得して、パージ管２２における差圧であるパージ差圧ΔＰｐを大気圧Ｐａおよび第１の圧力Ｐｖａを用いて算出し（ステップＳ２６０）、パージ差圧ΔＰｐを用いて真のパージガス流量Ｆｐを算出する（ステップＳ２７０）。図５を用いて上述したように、流体の流速が亜音速域にあるパージ管２２においては、密度の増加に関係なく差圧と流量とは線形関係にあるので、パージ差圧ΔＰｐを用いて真のパージガス流量Ｆｐを求めることができると考えられる。そこで、パージ差圧ΔＰｐの平方根値に対するパージガス流量Ｆｐの関係を検証したところ、パージ差圧ΔＰｐの平方根値とパージガス流量Ｆｐとの間には図９に示す相関関係が存在することが確認された。
【００６２】
パージ差圧ΔＰｐおよび真のパージガス流量Ｆｐは以下の式７，８を用いて算出することができる。なお、式８中の係数Ｂは図９に示す直線の傾きである。
ΔＰｐ＝Ｐａ−Ｐｖａ　式７
Ｆｐ＝Ｂ＊ｓｑｒΔＰｐ　式８
【００６３】
ＥＣＵ４０は、得られた真のパージガス流量Ｆｐおよび蒸発燃料流量Ｆｈｃを用いて既述の式６から空気流量Ｆａｉｒを算出して（ステップＳ２８０）、本処理ルーチンを終了する。
【００６４】
以上説明したように、第２の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、パージガス中の蒸発燃料濃度に関係なく流量と差圧とが線形関係（流速が亜音速域）となるパージバルブ２３の上流域のパージ管２２におけるパージガス差圧ΔＰｐを用いてパージガス流量を算出する。したがって、パージガス中に含まれる蒸発燃料を考慮した真のパージガス流量を検出することができる。また、パージガス中に含まれる蒸発燃料流量については、第１の実施例におけるのと同様にして蒸発燃料濃度を考慮して正しく検出することができる。この結果、真のパージガス流量および正しい蒸発燃料流量を用いて正確な空気流量を検出することができる。
【００６５】
また、第１の実施例に係る蒸発燃料処理装置と同様にして、内燃機関１０の運転に要求される空燃比を正確に制御することが可能となり、所望の燃焼状態を実現して燃焼排ガスの浄化率を向上させることができる。また、ポンピングロスを低減をして燃費性能を向上させることができる。
【００６６】
なお、上記説明では大気圧を用いて説明したが図５を用いた説明から理解されるようにパージバルブ２３より上流側における差圧で有ればどの部位の差圧であっても第２の実施例により得られる効果を享受することができる。
【００６７】
・第３の実施例：
図１０を参照して第３の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２００の概略構成を説明する。図１０は第３の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２００の概略構成を示す説明図である。第３の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２００は、第２の圧力センサ５３を備えず、パージ管中のパージガス濃度を検出するＨＣ濃度センサ５５を備える。ＨＣ濃度センサ５５は、ＥＣＵ４０に接続されている。なお、他の構成要素については、第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２０における構成要素と同様であるから同一の符号を付すことで他の構成要素の説明は省略する。
【００６８】
続いて、図１１を参照して、第３の実施例に係る蒸発燃料処理装置２００における蒸発燃料処理について説明する。図１１は第３の実施例における蒸発燃料処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００６９】
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態に基づいてパージバルブ２３の開度を決定し、パージバルブ２３を駆動し（ステップＳ３００）、第１の圧力センサ５２から第１の圧力（上流側圧力）Ｐｖａを検出する（ステップＳ３１０）。
【００７０】
ＥＣＵ４０は、ＨＣ濃度センサ５５を介してパージ管２２を流動しているパージガス中の蒸発燃料濃度Ｄｈｃを検出する（ステップＳ３２０）。ＥＣＵ４０は、大気圧Ｐａを取得して、パージ管２２における差圧であるパージ差圧ΔＰｐを大気圧Ｐａおよび第１の圧力Ｐｖａを用いて算出し（ステップＳ３３０）、パージ差圧ΔＰｐを用いて真のパージガス流量Ｆｐを算出する（ステップＳ３４０）。既述のように、パージバルブ２３より上流側のキャニスタ２１、パージ管２２においてはパージ差圧ΔＰｐの平方根値とパージガス流量Ｆｐとの間には図９に示す相関関係が存在する。ＥＣＵ４０は、既述の式７，８を用いてパージ差圧ΔＰｐおよび真のパージガス流量Ｆｐ算出する。
【００７１】
ＥＣＵ４０は、検出した蒸発燃料濃度Ｄｈｃと得られた真のパージガス流量Ｆｐとを用いて以下の式９を用いて蒸発燃料流量を算出する（ステップＳ３５０）。
Ｆｈｃ＝Ｆｐ＊Ｄｈｃ　式９
【００７２】
ＥＣＵ４０は、得られた真のパージガス流量Ｆｐおよび蒸発燃料流量Ｆｈｃを用いて既述の式６から空気流量Ｆａｉｒを算出して（ステップＳ３６０）、本処理ルーチンを終了する。
【００７３】
以上説明したように、第３の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２００によれば、パージガス中の蒸発燃料濃度に関係なく流量と差圧とが線形関係（流速が亜音速域）となるパージバルブ２３の上流域のパージ管２２におけるパージガス差圧ΔＰｐを用いてパージガス流量を算出する。したがって、パージガス中に含まれる蒸発燃料を考慮した真のパージガス流量を検出することができる。また、パージガス中に含まれる蒸発燃料流量については、パージガス中に含まれる蒸発燃料の濃度を検出するＨＣ濃度センサ５５を用いて真のパージガス流量から求めることができる。この結果、真のパージガス流量および正しい蒸発燃料流量を用いて正確な空気流量を検出することができる。
【００７４】
また、空気１００％差圧ΔＰ１００、空気１００％流量Ｆ１００のマップを予め用意することなく、パージガス流量、蒸発燃料流量、および空気流量を正確に求めることができる。
【００７５】
さらに、第１および第２の実施例に係る蒸発燃料処理装置２０と同様にして、内燃機関１０の運転に要求される空燃比を正確に制御することが可能となり、所望の燃焼状態を実現して燃焼排ガスの浄化率を向上させることができる。また、ポンピングロスを低減をして燃費性能を向上させることができる。
【００７６】
・その他の実施例：
上記各実施例では、パージバルブ２３、またはパージバルブ２３より上流側のパージ管２２における差圧を検出してパージガス流量および蒸発燃料流量を求めているが、パージ管２２に流量計とＨＣ濃度センサとを配置し、流量計において流量表示に用いられる演算式に検出された蒸発燃料濃度を反映してパージガス流量を求めても良い。従来、空気１００％の前提の下、流体密度一定として用いられてきた流量演算式に対して、流体密度を動的に適用することによって蒸発燃料濃度による影響を考慮したパージガス流量を得ることができる。
【００７７】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２０の概略構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施例における蒸発燃料処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】空気１００％のパージガスを用いた場合に、吸気管圧力に対するパージバルブの前後にて発生する差圧（圧損）の関係をパージバルブのサイズに応じて示す説明図である。
【図４】蒸発燃料流量Ｆｈｃと基準差圧比ΔＰｒとの関係を示す説明図である。
【図５】蒸発燃料処理装置の各構成要素における差圧変化と流量変化との関係を示す説明図である。
【図６】空気１００％のパージガスに対する減少流量ΔＦｒｅと基準差圧Ｐｂとの関係を示す説明図である。
【図７】空気１００％のパージガスを用いた場合に、吸気管圧力に対するパージガス流量の関係をパージバルブのサイズに応じて示す説明図である。
【図８】第２の実施例における蒸発燃料処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】パージ管２２における差圧とパージガス流量Ｆｐとの関係を示す説明図である。
【図１０】第３の実施例に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置２００の概略構成を示す説明図である。
【図１１】第３の実施例における蒸発燃料処理において実行される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…内燃機関
１１…シリンダ
１２…ピストン
１３…シリンダヘッド
１４…吸気ポート
１４１…吸気バルブ
１５…排気ポート
１５１…排気バルブ
１６…吸気管
１７…排気管
１８…吸気制御バルブ
１９…点火プラグ
２０、２００…蒸発燃料処理装置
２１…キャニスタ
２１１…大気開放管
２１２…吸着剤
２２…パージ管
２３…パージバルブ
２４…内圧弁
３０…燃料タンク
３１…燃料供給管
４０…エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
５０…エアフロメータ
５１…吸気管圧力センサ
５２…第１の圧力センサ
５３…第２の圧力センサ
５５…ＨＣ濃度センサ
ＩＣ…吸気側カム
ＥＣ…排気側カム
ＩＪ…燃料噴射弁（インジェクタ）
ＦＤ…燃料デリバリパイプ
【図１】
2004116303.tif 000003
【図２】
2004116303.tif 000004
【図３】
2004116303.tif 000005
【図４】
2004116303.tif 000006
【図５】
2004116303.tif 000007
【図６】
2004116303.tif 000008
【図７】
2004116303.tif 000009
【図８】
2004116303.tif 000010
【図９】
2004116303.tif 000011
【図１０】
2004116303.tif 000012
【図１１】
2004116303.tif 000013