(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通する配管を開閉するパージバルブと、
を有する蒸発燃料処理装置であって、
燃料脱離量の前回値に基づいて前記キャニスタに吸着される蒸発燃料の吸着量を演算し、演算した燃料吸着量に基づいてそのキャニスタから脱離する燃料脱離量の今回値を算出するキャニスタモデルと、
パージ時に前記パージバルブを開弁するとともに、前記キャニスタモデルで算出された燃料脱離量の相当量を前記エンジンに供給する燃料から減量するパージ制御手段と、
前記キャニスタモデルの燃料吸着量の較正値を演算する較正値演算手段と、
前記較正値を加重平均処理する加重平均処理手段と、
キャリブレーション条件が成立し、さらにキャリブレーション間隔制限がされていないときに、前記加重平均処理した較正値を用いて、前記キャニスタモデルの燃料吸着量をキャリブレーションするキャリブレーション手段と、
を有することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記キャリブレーション手段は、前回キャリブレーションしてから今回キャリブレーションするまでの速度が、空燃比フィードバック制御の速度よりも速いときに、キャリブレーション間隔制限する、
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記キャリブレーション手段は、前回キャリブレーションしてから今回キャリブレーションするまでの速度が、空燃比フィードバック制御の速度の最遅速度よりも速いときに、キャリブレーション間隔制限する、
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料タンクから発生する蒸発燃料を処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、エンジン停止中に燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタの活性炭に一旦吸着させておき、エンジン始動後の所定の運転条件で吸入負圧を利用して活性炭に吸着した燃料を脱離させ(パージ処理)、スロットルバルブ下流の吸気管に導き燃焼処理する蒸発燃料処理装置が設けられている。
【０００３】
パージ処理時は、キャニスタから脱離した燃料がエンジンに吸入され、空燃比がリッチになってしまう。そこで特許文献１では、キャニスタモデルを使用してキャニスタからの燃料脱離量を推定し、その分を減量して燃料を噴射するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−６０４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、キャニスタモデルは前回の演算値を用いて今回値を演算するので、誤差が積算されてしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、キャニスタモデルを適切にキャリブレーション(較正処理)し、精緻な蒸発燃料処理を行うことができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、燃料タンク（２０）で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ（１０）と、前記キャニスタ（１０）とエンジン（３０）の吸気通路（３１）とを連通する配管（２２）を開閉するパージバルブ（１４）とを有する蒸発燃料処理装置であって、燃料脱離量の前回値に基づいて前記キャニスタ（１０）に吸着される蒸発燃料の吸着量を演算し、演算した燃料吸着量に基づいてそのキャニスタ（１０）から脱離する燃料脱離量の今回値を算出するキャニスタモデル（ステップＳ７）と、パージ時に前記パージバルブ（１４）を開弁するとともに、前記キャニスタモデルで算出された燃料脱離量の相当量を前記エンジン（３０）に供給する燃料から減量するパージ制御手段（ステップＳ８、Ｓ９）と、前記キャニスタモデル（ステップＳ７）の燃料吸着量の較正値を演算する較正値演算手段（ステップＳ２）と、前記較正値を加重平均処理する加重平均処理手段（ステップＳ３）と、キャリブレーション条件が成立し、さらにキャリブレーション間隔制限がされていないときに、前記加重平均処理した較正値を用いて、前記キャニスタモデル（ステップＳ７）の燃料吸着量をキャリブレーションするキャリブレーション手段（ステップＳ６）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、キャニスタモデルの燃料吸着量の較正値を演算し、その較正値を加重平均処理して、キャリブレーション条件が成立したら、加重平均処理した較正値を用いて、キャニスタモデルの燃料吸着量をキャリブレーションするようにしたので、正確なキャリブレーションが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は、本発明による蒸発燃料処理装置を備えるエンジンの全体構成図である。
【００１０】
エンジン３０の吸気通路３１には、吸気絞り弁３３の下流に気筒別の燃料噴射弁３４が設けられる。また排気通路３５には三元触媒（図示しない）が設けられる。三元触媒は排気中の空燃比が理論空燃比を中心とする狭い範囲にあるときに最大の転化効率を発揮して、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを還元するとともに、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを酸化する。
【００１１】
そこでコントローラ１００は、エアフローメータ３２からの吸入空気流量の信号、クランク角センサ３７からの信号、水温センサ３８からのエンジン冷却水温の信号等を入力し、これらの信号に基づいて基本空燃比（理論空燃比）の混合気が得られる基本噴射パルス幅Ｔｐを算出する。そしてコントローラ１００は、酸素センサ(Ｏ2センサ)３６の出力信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを演算し、この空燃比フィードバック補正係数α（空燃比フィードバック補正量）で基本噴射パルス幅Ｔｐ（エンジンへの供給燃料量の基本値）を補正して燃料噴射パルス幅Ｔｉを求め、燃料噴射弁３４を開弁制御する。このようにすることで、排気中の空燃比が理論空燃比と一致し、三元触媒は最大の転化効率を発揮できる。
【００１２】
蒸発燃料処理装置１は、キャニスタ１０と、バイパスバルブ１１と、バキュームカットバルブ１２と、ドレンカットバルブ１３と、パージバルブ１４とを備え、それらのバルブがコントローラ１００によって開閉制御され、エンジン３０の燃料タンク２０で発生した蒸発燃料を処理する。
【００１３】
キャニスタ１０は、配管２１を介して燃料タンク２０に連通し、配管２２を介してエンジン３０のスロットルバルブ３３よりも下流の吸気通路３１に連通する。キャニスタ１０は、内部に燃料吸着剤（活性炭）１０ａを有する。キャニスタ１０は大気解放口１０ｂを備える。この大気解放口１０ｂは、ドレンカットバルブ１３によって開閉される。
【００１４】
バイパスバルブ１１及びバキュームカットバルブ１２は、配管２１に並列に設けられる。バキュームカットバルブ１２は、燃料タンク２０の内圧が大気圧よりも低くなると開弁する。
【００１５】
パージバルブ１４は、配管２２に設けられる。パージバルブ１４は、キャニスタ１０の燃料吸着剤（活性炭）１０ａに吸着されている燃料を脱離させるときに開弁する。配管２２には、配管内の圧力を測定する圧力センサ２３が設けられる。
【００１６】
燃料タンク２０で発生した蒸発燃料は、配管２１を介してキャニスタ１０に導かれ、燃料成分だけがキャニスタ１０の活性炭１０ａに吸着され、残りの空気は大気解放口１０ｂから外部に放出される。
【００１７】
この活性炭１０ａに吸着された燃料を処理するときは、パージバルブ１４を開弁し、スロットルバルブ３３の下流に発達した吸入負圧によって大気解放口１０ｂからキャニスタ１０に新気を導入する。これによって活性炭１０ａに吸着されていた燃料が脱離して、新気とともに配管２２を介してエンジン３０の吸気通路３１に吸入される（以下、この処理を「パージ処理」という）。
【００１８】
コントローラ１００は、パージ処理中、エンジン燃焼安定性や、排気エミッションを悪化させない範囲で可能な限り高い目標パージ率（吸入空気流量に対するパージ流量の比率）を設定し、その目標パージ率を実現するようにパージバルブ１４を駆動する。さらに、パージ処理を行っているときは、パージガス中の燃料及び空気がエンジンに供給されることになるので、そのパージ率及びパージ濃度に応じて燃料噴射量を補正し、エンジン３０の空燃比変動を抑える。
【００１９】
このため、コントローラ１００は、後述するキャニスタモデルを用いてキャニスタ１０からの脱離燃料量Ｄｇを推定し、脱離燃料量Ｄｇ、目標パージ率、吸入空気質量に基づいてパージ分補正係数FHOSを演算し、このパージ分補正係数FHOSで基本噴射パルス幅Ｔｐを補正する。このようにすることで、パージによる排気空燃比への影響はパージ分補正係数FHOSが補償することになり、空燃比フィードバック補正係数αはパージがないのと同じ動きをする。したがって空燃比フィードバック補正係数αはパージによる外乱に対する影響を考慮しないでよい。
【００２０】
ところで、キャニスタモデルはキャニスタ１０の脱離特性を高い精度で表現できるが、あくまでも近似モデルであるので、これを用いて演算される値（脱離量、吸着量等）は実際の値から幾らかズレる。また、キャニスタモデルは後述するように前回の演算結果を用いてキャニスタ１０から新たに脱離してくる燃料量を演算するので、モデル動作時間が長くなるにつれて誤差が積算されて演算値と実際値とのズレが増大する。そこで、コントローラ１００は、このズレを較正しモデルの演算精度を高く維持するように、条件が成立したら、キャリブレーション(較正)する。
【００２１】
具体的には、空燃比変動（空燃比フィードバック制御により吸収され、空燃比フィードバック補正係数αの変動として現れる。）がほぼすべてパージによるものと見なすことができる条件が成立したときに、空燃比変動（空燃比フィードバック補正係数αの変動）に基づいて推定された、キャニスタ１０からの燃料の脱離量によって吸着量を逆算する。そして、この値でもってキャニスタモデルが持っている吸着量の値をキャリブレーションする。また常に吸着量を演算し加重平均処理しておくことで、外乱に対する強度を増しておく。
【００２２】
以下ではコントローラ１００の具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。
【００２３】
図２は、本発明による蒸発燃料処理装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１においてコントローラ１００は、目標パージ率を設定する。具体的な設定方法は後述する。
【００２５】
ステップＳ２においてコントローラ１００は、空燃比フィードバック補正係数αに基づいて吸着量Ｙαを算出する。具体的な算出方法は後述する。
【００２６】
ステップＳ３においてコントローラ１００は、吸着量Ｙαの加重平均値Ｙαaveを算出する。
【００２７】
ステップＳ４においてコントローラ１００は、キャリブレーションの実施条件が成立するか否かを判定する。成立するまではステップＳ７へ処理を移行し、成立したらステップＳ５へ処理を移行する。なお具体的な判定方法は後述する。
【００２８】
ステップＳ５においてコントローラ１００は、キャリブレーションの間隔制限中であるか否かを判定する。制限中であればステップＳ７へ処理を移行し、そうでなければステップＳ６へ処理を移行する。なお具体的な判定方法は後述する。
【００２９】
ステップＳ６においてコントローラ１００は、加重平均値Ｙαaveを吸着量の前回値Ｙzに設定する。
【００３０】
ステップＳ７においてコントローラ１００は、キャニスタモデルによる脱離量を演算する。具体的な演算方法は後述する。
【００３１】
ステップＳ８においてコントローラ１００は、燃料噴射量を演算する。具体的な演算方法は後述する。
【００３２】
ステップＳ９においてコントローラ１００は、パージバルブ１４及び燃料噴射弁３４を制御する。
【００３３】
図３は、目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ１１においてコントローラ１００は、今回のパージ制御が初回の制御であるか否かを判定する。すなわちキャニスタ１０の吸着状態に基づいて目標パージ率を設定するには目標パージ率の前回値が必要である。ところが初回制御のときには前回値がないのでそのときにはキャニスタ１０の吸着状態に基づかないで目標パージ率を設定しなければならない。そこで今回制御が初回制御であるか否かを判定する。初回制御であるときはステップＳ１２へ処理を移行し、初回制御でなければステップＳ１３へ処理を移行する。
【００３５】
ステップＳ１２においてコントローラ１００は、キャニスタ１０の吸着状態に基づかない目標パージ率を設定する。具体的な設定方法は後述する。
【００３６】
ステップＳ１３においてコントローラ１００は、キャニスタ１０の吸着状態に基づく目標パージ率を設定する。具体的な設定方法は後述する。
【００３７】
図４は、キャニスタの吸着状態に基づかない目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ１２１においてコントローラ１００は、積算パージ流量（パージを開始してからの総パージ流量）を算出する。この積算パージ流量は、パージ開始時点では初期値としてゼロが与えられており、パージ開始後は前回算出された目標パージ率と吸入空気流量とからパージ流量を求めて、積算パージ流量を更新する。
【００３９】
ステップＳ１２２においてコントローラ１００は、積算パージ流量がパージ配管容積（キャニスタ１０からパージバルブ１４までの配管の容積）よりも大きいか否かを判定する。積算パージ流量がパージ配管容積よりも大きければステップＳ１２４へ処理を移行し、そうでなければステップＳ１２３へ処理を移行する。
【００４０】
ステップＳ１２３においてコントローラ１００は、目標パージ率をして初期パージ率（１％以下の小さな値）を設定する。なおこのように小さな値に設定するのは以下の理由による。すなわち、積算パージ流量がパージ配管容積に達していないときにパージを開始すると、エンジンへはパージ配管中に存在する低濃度のパージガスが供給される。このような場合にもステップＳ１２４以降に示すように目標パージ率を設定しては、低濃度パージガスによる空燃比変動が小さいことから、大量パージが可能であると判断されて大きなパージ率が設定されるおそれがある。しかし、このようにして大きなパージ率を設定しては、大量の脱離燃料が突然供給されることになるので、エンジン１０の燃焼安定性等を悪化させてしまう。そこで積算パージ流量がパージ配管容積に達していないときは目標パージ率をして初期パージ率（１％以下の小さな値）を設定するのである。
【００４１】
ステップＳ１２４においてコントローラ１００は、目標空燃比フィードバック偏差と実空燃比フィードバック偏差との差（以下「空燃比フィードバック偏差の差」という）を演算する。なお目標空燃比フィードバック偏差とは、空燃比フィードバック補正係数の目標値ｔαの空燃比フィードバック補正係数の基準値(100%)に対する偏差(=|tα-100|%)をいう。また実空燃比フィードバック偏差とは、実際の空燃比フィードバック補正係数αの空燃比フィードバック補正係数の基準値(100%)に対する偏差(=|α-100|%)をいう。例えば、パージによる空燃比変動を空燃比フィードバック制御で十分吸収できる範囲内で大量のパージ流量を確保することを目的として空燃比フィードバック補正係数の目標値ｔαを８０％に設定する場合には、目標空燃比フィードバック偏差は２０％に設定される。
【００４２】
ステップＳ１２５においてコントローラ１００は、あらかじめＲＯＭに格納された図５に示す特性のテーブルを検索して空燃比フィードバック偏差の差に応じたパージ率変化量を求める。パージ率変化量の絶対値は、空燃比フィードバック偏差の差の絶対値が大きくなるほど大きくなって目標値への収束性を高める。ただし空燃比フィードバック偏差の差の絶対値が同じであっても正負によって、パージ率変化量の絶対値は異なる。パージ率変化量の絶対値は、負値のほうが正値よりも大きい。このような特性とするのは、空燃比フィードバック偏差の差が負側にずれている場合は空燃比フィードバック補正係数αが目標とする８０％よりも小さな値になっており、逆の正側にずれている場合と比べてパージ以外の外乱によってエンジン安定性、エミッションの悪化を招きやすく、不利な状態あるからである。つまり、パージ変化量を空燃比フィードバック偏差の差の正負に応じて特性を変えるのは、エンジンの燃焼安定性を図り、エミッションの悪化を防止するために、制御点を速やかに安全側に復帰させるためである。
【００４３】
ステップＳ１２６においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値にステップＳ１２５で演算したパージ率変化量を加算することで、目標パージ率の今回値を算出する。
【００４４】
この処理によれば、キャニスタ１０の吸着状態によらず、最適なパージ率を設定することができ、また、想定以上の濃度のパージが供給された場合でも、それによる空燃比変動を受けて目標パージ率が適宜変更され、常に最適なパージ率を設定することができる。
【００４５】
図６は、キャニスタの吸着状態に基づく目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１３１においてコントローラ１００は、パージ変化量制限値を設定する。具体的な設定方法は後述する。
【００４７】
ステップＳ１３２においてコントローラ１００は、最大パージ率を設定する。具体的な設定方法は後述する。
【００４８】
ステップＳ１３３においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値が最大パージ率と一致するか否かを判定する。一致すればステップＳ１３４に処理を移行し、そうでなければステップＳ１３５へ処理を移行する。
【００４９】
ステップＳ１３４においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値をそのまま目標パージ率として設定する。
【００５０】
ステップＳ１３５においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値が最大パージ率を下回るか否かを判定する。下回るときにはステップＳ１３６へ処理を移行し、そうでなければステップＳ１３７へ処理を移行する。
【００５１】
ステップＳ１３６においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値にパージ率変化量制限値を加算して目標パージ率を設定する。
【００５２】
ステップＳ１３７においてコントローラ１００は、目標パージ率の前回値からパージ率変化量制限値を減算して目標パージ率を設定する。
【００５３】
図７は、パージ変化量制限値設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ１３１１においてコントローラ１００は、キャニスタモデルで演算した脱離量及びパージ流量に基づいて、パージガスの空燃比（パージ空燃比）を算出する。なお、パージ空燃比を、ＨＣセンサを使用して検出してもよいが、演算によって算出すれば安価かつ正確に求めることができる。
【００５５】
ステップＳ１３１２においてコントローラ１００は、運転状態、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷、吸入空気流量などのパラメータに基づいて、パージ空燃比の誤差を推定する。具体的には、例えば図８（Ａ）に示す特性のテーブルを参照して求める。図８（Ａ）によれば、吸入空気流量が小さくなるほど、またパージ率が小さくなるほど、パージ空燃比誤差は大きくなる。また図８（Ｂ）に示す特性のテーブルを参照して求めてもよい。図８（Ｂ）によれば、パージ空燃比が薄くなるほど、パージ空燃比誤差は大きくなる。
【００５６】
ステップＳ１３１３においてコントローラ１００は、パージ空燃比誤差に基づいて、ステップＳ１３１１で求めたパージ空燃比を補正する。
【００５７】
ステップＳ１３１４においてコントローラ１００は、補正後のパージ空燃比に基づいてパージ率変化量制限値を計算する。パージ率変化量制限値とは、パージ率を変化させたときに生ずるエンジン１０の空燃比変化を、エミッションを悪化させることなく空燃比フィードバック制御によって吸収可能な空燃比変動幅に収めるための制限値である。
【００５８】
図９は、最大パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ１３２１においてコントローラ１００は、パージバルブ１４のサイズに基づいてパージ率上限値PVMXを設定する。このパージ率上限値PVMXとは、パージバルブ１４を最大開度としたときのパージ率である。パージバルブ１４を最大開度としたときのパージ率よりも大きな目標パージ率を設定してしまっては、パージ率を目標パージ率に一致させることができない。そのため、FHOSの演算誤差が大きくなり、空燃比変動が大きくなって、エミッション悪化等が生じる。パージバルブのサイズが大きいほどパージガスの流量も大きくなる。そこでパージバルブのサイズが大きいほどパージ率上限値PVMXを大きく設定する。
【００６０】
ステップＳ１３２２においてコントローラ１００は、燃料噴射弁１５の性能に応じて決まる燃料最小噴射パルス幅、目標パージ率の前回値、パージ分補正係数との関係から燃料噴射弁１５の性能に基づくパージ率上限値TIMNMXを設定する。パージ率が大きくなるとパージによってエンジン１０に供給される燃料量が増加するので、燃料噴射弁１５の燃料噴射量を、その増加量だけ減らす必要があるが、燃料噴射弁１５の噴射精度を確保するには、ある程度以上の燃料噴射量が必要である。そこで燃料噴射弁１５の噴射精度を確保するために、パージ率に上限値TIMNMXを設定する。
【００６１】
ステップＳ１３２３においてコントローラ１００は、現在の運転領域から想定しうるすべての運転領域を想定し、その中での最小パージ率を予測し、この最小パージ率とパージ率変化量制限値とからパージ率上限値PRMNMXを設定する。例えば、アクセル全開で加速した場合には目標パージ率はごく小さな値に設定されるが、このアクセルを全開とする直前に目標パージ率が大きな値に設定されていると、パージ率の変化量が変化量制限値以下に制限されていることからパージ率を目標パージ率に追従させることができない。この追従遅れはエミッション増大の原因等となるので、このような追従遅れを生じないように想定しうる最小パージ率に基づいてパージ率上限値PRMNMXを設定する。
【００６２】
ステップＳ１３２４においてコントローラ１００は、空燃比フィードバック補正係数αをモニタし、所定値以下であれば空燃比フィードバック補正係数αを所定値以上とするパージ率のうち最も大きな値をパージ率上限値ALPMXとして設定する。このような上限値ALPMXを設けるのは、空燃比フィードバック制御では空燃比フィードバック補正係数αは１００±２５％に収まるように制御されているが、空燃比フィードバック補正係数αが前記制限値（例えば８０％）近傍で制御されているような場合は、大量にパージしているとパージ以外の外乱を受けて制御範囲から外れやすくなるからである。
【００６３】
ステップＳ１３２５においてコントローラ１００は、上記４つの上限値PVMX、TIMNMX、PRMNMX、ALPMXから最も小さい値を選択し、その値を最大パージ率とする。
【００６４】
キャニスタ１０の吸着状態に基づく目標パージ率設定ルーチン（Ｓ１３）において、パージ率変化量制限値の範囲内で最大パージ率になるように、目標パージ率を設定するので、排気エミッションを悪化させることなく大量のパージを行う上で最良のパージ率を設定することができる。また、物理的な制限、現在の運転領域等で決まる上限値PVMX、TIMNMX、ALPMXだけでなく、運転領域が変化した場合でも遅れなくその領域での最大パージ率に移行できるように決定される上限値PRMNMXも考慮して、最大パージ率を設定するので、運転条件が変化しても排気エミッションを悪化させない大量パージを可能にする最良のパージ率を設定することができる。
【００６５】
図１０は、空燃比フィードバック補正係数に基づく吸着量算出ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００６６】
ステップＳ２１においてコントローラ１００は、空燃比フィードバック補正係数αに基づいてキャニスタ１０の燃料脱離量Ｄｇ(質量)を計算する。具体的には以下の式(1)で求める。
【００６７】
【数１】
0004715630.tif 000002
【００６８】
この式(1)は、基準値に対する空燃比のずれ（右辺第１項及び第２項）と、そのときのパージ率（右辺第３項）及び吸入空気質量に基づいてキャニスタ１０から脱離する燃料量を演算する式である。すなわち、基準値に対する空燃比フィードバック補正係数αのズレをすべてパージによるものとみなし、空燃比のズレから脱離量を推定する。
【００６９】
ステップＳ２２においてコントローラ１００は、ステップＳ２１で演算した脱離量及びパージ流量から空燃比フィードバック補正係数αに基づくキャニスタ１０の吸着量Ｙα（質量）を計算する。具体的には以下の式(2)で求める。
【００７０】
【数２】
0004715630.tif 000003
【００７１】
なおこの式(2)は後述するキャニスタモデルを構成する式の一つである式(5)の逆演算である。
【００７２】
図１１は、ステップＳ４におけるキャリブレーション実施条件の判定方法の説明図である。
【００７３】
コントローラ１００は、パージ以外の要因による空燃比外乱が小さく、かつパージによる空燃比フィードバック補正係数αへの影響が比較的大きい場合、すなわち空燃比フィードバック補正係数αの目標値からのズレがほぼすべてパージによる影響とみなすことができる場合に、キャリブレーション実施条件の成立を判断する。
【００７４】
具体的には、図１１に示す「定常条件」「パージバルブ精度条件」「パージ影響度条件」のすべての条件が成立した場合に、キャリブレーション実施条件の成立を判断し、これらの条件のうち一つでも成立していないときには、キャリブレーション実施不可と判断する。
【００７５】
「定常条件」とは、例えば、失火条件（エンジン１０が失火を起こしていないこと）、燃料カット条件（エンジン１０の燃料カットが行われていないこと）、ブローバイ条件（ブローバイガスがないこと）、ＥＧＲ条件（排気還流率が一定であること）、スロットル開口面積及びエンジン回転速度条件（スロットル開口面積及びエンジン回転速度が一定であること）、パージ率条件（パージ率が一定であること）といった条件である。これらのすべての条件が成立しパージ以外の空燃比外乱が小さいときには、定常条件成立を判断する。
【００７６】
「パージバルブ精度条件」とは、例えば、パージ流量条件（パージ流量が所定量以上であること）である。パージ流量が少ないときはパージ流量の制御精度が落ち、キャリブレーションにおける演算精度が落ちるので、パージ流量が所定量よりも小さいときにはパージバルブ精度条件不成立を判断する。
【００７７】
「パージ影響度条件」とは、例えば、パージ成立条件（パージが行われていること）、パージ濃度条件（パージガスの濃度が所定濃度より濃い、例えば、パージ率１％当たりのα変化量が１％以上）、パージ率条件（パージ率が所定値以上、例えば、パージ率が３０％以上）である。これらのすべての条件が成立しパージによる空燃比への影響が比較的大きいときには、パージ影響度条件成立を判断する。
【００７８】
図１２は、ステップＳ５におけるキャリブレーション間隔制限中であるか否かの判定方法の説明図である。
【００７９】
空燃比制御は、上述のように酸素センサ(Ｏ2センサ)３６の出力信号をフィードバックして燃料噴射弁３４の噴射量を制御する。したがって今回制御した燃料による燃焼ガスを検出するまでは次回制御を実行しない。もし今回制御した燃料による燃焼ガスを検出するまでに次回制御を実行しては、フィードバック制御が成立しない。今回制御してから次回制御するまでの速度を空燃比フィードバック制御速度という。
【００８０】
したがってキャリブレーション実施条件が成立したからといって、上述の空燃比フィードバック制御よりも短い間隔時間でキャリブレーションを実行しては、すなわち空燃比フィードバック制御速度よりも速い速度でキャリブレーションを実行しては、パージ制御が空燃比フィードバック制御に干渉し、正確な空燃比フィードバック制御を阻害することとなる。
【００８１】
そこで前回キャリブレーションを実行してから今回キャリブレーションを実行するまでの速度（キャリブレーション速度）を、空燃比フィードバック制御速度よりも遅くするようにした。
【００８２】
空燃比フィードバック制御速度は、吸入空気量が多くなって燃焼ガスの流速が速くなるにつれて大きくなる。そこで、キャリブレーション速度の制限値としては、図１２の破線に示すように、吸入空気量が多くなるほど速くするとよい。また別の方法としては、図１２の一点鎖線に示すように、吸入空気量の最小値から求まる速度を制限値としてもよい。
【００８３】
図１３は、キャニスタモデルによる脱離量演算ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ７１においてコントローラ１００は、次式(3)によってキャニスタ１０が吸着する燃料量の今回値Ｙを演算する。
【００８５】
【数３】
0004715630.tif 000004
【００８６】
ステップＳ７２においてコントローラ１００は、次式(4)によって活性炭温度Ｔを演算する。
【００８７】
【数４】
0004715630.tif 000005
【００８８】
この活性炭温度演算式は、過去の温度（右辺第１項）と、脱離による温度低下（右辺第２項）と、熱伝達による温度上昇（右辺第３項）とで構成される。このように活性炭温度Tを演算するのは、次式(5)中の脱離指数ｎ(T)が活性炭温度Ｔの影響を受け、特に、脱離量が多いときは活性炭温度Ｔの降下量が大きく、これがキャニスタ１０における燃料の脱離特性に与える影響を無視することができないからである。
【００８９】
ステップＳ７３においてコントローラ１００は、次式(5)により基準パージ流量での脱離量Dgkを演算する。
【００９０】
【数５】
0004715630.tif 000006
【００９１】
この式(5)は吸着脱離現象（フロイントリッヒ(Freundlich)の式）の考え方をキャニスタ１０脱離現象に応用したものであり、これによってキャニスタ１０からの燃料脱離特性をほぼ正確に表現することができる。なお、フロイントリッヒの式に関しては「表面における理論II」（丸善、塚田著）のp.25-p.27、p.108-p115に記載がある。
【００９２】
ステップＳ７４においてコントローラ１００は、次式(6)よって脱離量を演算する。
【００９３】
【数６】
0004715630.tif 000007
【００９４】
このパージ流量に応じた脱離量演算式(6)は、パージ流量と脱離量がほぼ比例することから、直線近似により脱離量Dgを演算するものである。なお、ここでは式(5)によって基準流量時の脱離量を求め、式(6)でこれにパージ流量を掛けることによって脱離量を演算しているが、式(5),(6)を一つの式にまとめてもよい。
【００９５】
したがって、キャニスタモデルは上記式(3)〜(6)で構成され、このキャニスタモデルを制御ブロック図で示すと図１４になる。キャニスタモデルは吸着量演算部Ｂ７１、活性炭温度演算部Ｂ７２、基準脱離量演算部Ｂ７３、流量相当脱離量演算部Ｂ７４で構成され、各部分がそれぞれ式(3)〜(6)に対応する。
【００９６】
図１５は、燃料噴射量設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【００９７】
ステップＳ８１においてコントローラ１００は、推定された脱離量と吸入空気流量に基づいてパージ分補正係数FHOSを演算する。キャニスタ１０から脱離してエンジン１０に吸入される燃料量が多くなると、エンジン１０の空燃比はリッチ側にシフトし、これを元に戻そうと空燃比フィードバック補正係数αは小側に変化する。これを防止するために、予め燃料噴射量を減らすための係数がパージ分補正係数FHOSである。したがってパージ分補正係数FHOSは、キャニスタモデルで演算された脱離量がエンジン１０に吸入されることで予想される空燃比変動（空燃比フィードバック補正係数αの変化）に対応して演算される。演算された補正係数FHOSはコントローラ２１の所定のデータ格納場所（図１８参照）に順次格納される。
【００９８】
ステップＳ８２においてコントローラ１００は、パージ分補正係数FHOSに対して無駄時間補正及びなまし処理で構成される遅れ補正を実施する。無駄時間補正を実施するのは、パージバルブ１４が開弁してからパージガスがエンジン１０のシリンダに到達するまでにパージガスの移行速度及びパージバルブ１４とエンジン１０のシリンダ間の距離に応じた遅れがあるからである。なまし処理を実施するのは、キャニスタ１０から脱離した燃料がエンジン１０のシリンダに到達するまでに燃料の拡散があるからである。具体的な補正方法は後述する。
【００９９】
ステップＳ８３においてコントローラ１００は、基準パルス幅Tionを空燃比フィードバック補正係数α、パージ分補正係数FHOSによって補正することで、燃料噴射量(燃料噴射パルス幅Ti)を求める。具体的には次式(7)よって算出する。
【０１００】
【数７】
0004715630.tif 000008
【０１０１】
基準パルス幅Tionは、目標とする空燃比が実現されるように吸入空気流量、気筒数等に応じて設定される。
【０１０２】
空燃比フィードバック補正係数αは、酸素センサ(Ｏ2センサ)３６の出力がスライスレベルである(すなわち検出空燃比が理論空燃比である)ときに１００％（＝１）に設定され、スライスレベルよりも大きい(すなわち検出空燃比がリッチである)ときには１００％よりも小さな値に設定され、スライスレベルよりも小さい(すなわち検出空燃比がリーンである)ときには１００％よりも大きな値に設定される。
【０１０３】
無効パルス幅TBは、燃料噴射弁１５に駆動電圧が印加されたときに、弁が開弁して燃料を噴射するまでの動作遅れを補正するためのものである。
【０１０４】
図１６は、遅れ補正処理ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【０１０５】
ステップＳ８２１においてコントローラ１００は、エアフローメータ９の出力から吸入空気流量を検出する。
【０１０６】
ステップＳ８２２においてコントローラ１００は、あらかじめＲＯＭに格納された図１７（Ａ）に示す特性のテーブルを参照して無駄時間を求める。吸入空気流量が多くなるほど吸気流速は速くなるので無駄時間は小さくなる。
【０１０７】
ステップＳ８２３においてコントローラ１００は、あらかじめＲＯＭに格納された図１７（Ｂ）に示す特性のテーブルを参照して、なまし係数を求める。吸入空気流量が多くなって吸気流速が速くなると、脱離した燃料が拡散する速度も速くなるので、なまし係数は大きくなる。
【０１０８】
ステップＳ８２４においてコントローラ１００は、無駄時間からパージガスの移動速度相当値を演算する。具体的にはステップＳ８２２で求めた無駄時間の逆数として演算する。
【０１０９】
ステップＳ８２５においてコントローラ１００は、パージバルブ１４からエンジン１０のシリンダまでの距離に相当するコントローラ２１のデータ格納場所（図１８参照）に格納されているパージ分補正係数FHOSを読み込む。
【０１１０】
ステップＳ８２６においてコントローラ１００は、パージガスの移動速度相当値分だけデータをシリンダ側にシフトする。
【０１１１】
ステップＳ８２７においてコントローラ１００は、データのシフトによって上記データ格納場所からオーバーフローしたデータの平均値を求める。
【０１１２】
ステップＳ８２８においてコントローラ１００は、ステップＳ８２７で求めたオーバーフローデータの平均値に対して、ステップＳ８２２で求めたなまし係数を用いてなまし処理を行う。なお、なまし処理は一般的な一次遅れ系によるなまし処理であり、なまし係数が小さくなるほど、なましの度合いが大きくなる。
【０１１３】
図１８は、遅れ補正における無駄時間補正の概要の説明図である。図中黒丸はシフト前のデータを示し、白丸はシフト後のデータを示す。
【０１１４】
図１８に示すように、コントローラ２１のメモリには、パージバルブ１４からエンジン１０のシリンダまでの距離に相当するデータ格納場所が用意されている。
【０１１５】
キャニスタ１０から脱離する燃料量に応じて演算される補正係数FHOSは、そのデータ格納場所に順次格納される。無駄時間補正では、これらのデータを、パージガスの移行速度相当分（無駄時間の逆数）だけシリンダ側にシフトする。シフトしたときにデータ格納場所からオーバーフローしたデータがシリンダに到達したパージガスに対応する補正係数である。そして、このオーバーフローしたデータの平均値に対してなまし処理を施した値を使用して、ステップＳ８３で燃料噴射パルス幅Tiを補正する。このように、無駄時間補正となまし処理を組み合わせることで、パージガスの到達遅れを正確に補正できる。
【０１１６】
本実施形態によれば、空燃比フィードバック補正係数αに基づいてキャニスタモデルの燃料吸着量の較正値を演算し、その較正値を加重平均処理して、キャリブレーション条件が成立したら、加重平均処理した較正値を用いて、キャニスタモデルの燃料吸着量をキャリブレーションするようにした。空燃比フィードバック補正係数αは、酸素センサ(Ｏ2センサ)の出力がスライスレベルよりも大きいか小さいかによって設定するが、外乱に影響を受けやすい。そこで本実施形態では常に空燃比フィードバック補正係数αに基づいてキャニスタモデルの燃料吸着量の較正値を演算し、その較正値を加重平均処理するようにした。このようにすることで、外乱に対する強度を増すことができる。
【０１１７】
また空燃比フィードバック制御速度よりも速くキャリブレーション速度を設定しては、空燃比フィードバック制御が不正確になる。そこで空燃比フィードバック制御速度よりも遅くなるようにキャリブレーション速度を設定した。なおキャリブレーション速度を空燃比フィードバック制御速度の最遅速度よりもさらに遅く設定してしまえば適合工数が不要となる。
【０１１８】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明による蒸発燃料処理装置を備えるエンジンの全体構成図である。
【図２】本発明による蒸発燃料処理装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【図３】目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図４】キャニスタの吸着状態に基づかない目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図５】空燃比フィードバック偏差の差に応じたパージ率変化量を求めるための特性テーブルを示す図である。
【図６】キャニスタの吸着状態に基づく目標パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図７】パージ変化量制限値設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図８】パージ空燃比の誤差を推定するための特性テーブルを示す図である。
【図９】最大パージ率設定ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図１０】空燃比フィードバック補正係数に基づく吸着量算出ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図１１】ステップＳ４におけるキャリブレーション実施条件の判定方法の説明図である。
【図１２】ステップＳ５におけるキャリブレーション間隔制限中であるか否かの判定方法の説明図である。
【図１３】キャニスタモデルによる脱離量演算ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図１４】キャニスタモデルを示す制御ブロック図である。
【図１５】燃料噴射量演算ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図１６】遅れ補正処理ルーチンの内容を説明するフローチャートである。
【図１７】無駄時間及びなまし係数を求めるための特性テーブルを示す図である。
【図１８】遅れ補正における無駄時間補正の概要の説明図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  蒸発燃料処理装置
１０  キャニスタ
１４  パージバルブ
２０  燃料タンク
２２  配管
３０  エンジン
３１  吸気通路
１００  コントローラ
ステップＳ２  較正値演算手段
ステップＳ３  加重平均処理手段
ステップＳ６  キャリブレーション手段
ステップＳ７  キャニスタモデル
ステップＳ８、Ｓ９  パージ制御手段
【図１】
0004715630.tif 000009
【図２】
0004715630.tif 000010
【図３】
0004715630.tif 000011
【図４】
0004715630.tif 000012
【図５】
0004715630.tif 000013
【図６】
0004715630.tif 000014
【図７】
0004715630.tif 000015
【図８】
0004715630.tif 000016
【図９】
0004715630.tif 000017
【図１０】
0004715630.tif 000018
【図１１】
0004715630.tif 000019
【図１２】
0004715630.tif 000020
【図１３】
0004715630.tif 000021
【図１４】
0004715630.tif 000022
【図１５】
0004715630.tif 000023
【図１６】
0004715630.tif 000024
【図１７】
0004715630.tif 000025
【図１８】
0004715630.tif 000026