(57)【要約】【課題】  燃料噴射量等の制御を適正に行うことができ、キャニスタに吸着されている燃料を迅速にパージし得、来るべき燃料吸着に備えてキャニスタの吸着能力を早期に確保しておける車載用エンジンの燃料制御装置を提供する。【解決手段】  燃料タンク（１０８）内で蒸発した燃料が導入されるキャニスタ（３０４）を有し、該キャニスタ（３０４）に吸着された蒸発燃料を吸気負圧を利用してバージバルブ（３０８）が装着されたバージ通路（３０５）を介して吸気通路（１０１）にパージするようにされた蒸発燃料処理機構（２０）を備えた車載用エンジン（１０）において、前記キャニスタ（１０４）内に強制的に気体を流して通気抵抗を検出する通気抵抗検出手段（３１０）と、該通気抵抗検出手段により検出された通気抵抗に基づいて、前記キャニスタ（３０４）の燃料吸着量を推定する吸着量推定手段と、該吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記エンジン（１０）の制御を行う制御手段（１００）と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で蒸発した燃料が導入されるキャニスタを有し、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気負圧を利用してパージバルブが装着されたパージ通路を介して吸気通路にパージするようにされた蒸発燃料処理機構を備えた車載用エンジンの燃料制御装置において、
前記キャニスタ内に強制的に気体を流して通気抵抗を検出する通気抵抗検出手段と、該通気抵抗検出手段により検出された通気抵抗に基づいて、前記キャニスタの燃料吸着量を推定する吸着量推定手段と、該吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記エンジンの制御を行う制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの燃料制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記パージバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項４】
前記通気抵抗検出手段及び前記吸着量推定手段は、前記通気抵抗の検出及び前記燃料吸着量の推定を、車両の起動から前記キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気通路にパージするまでの間に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項５】
前記キャニスタ内に強制的に気体を流した際の前記燃料タンク内等の圧力変化に基づいて、前記蒸発燃料処理機構における蒸発燃料のリークの有無を判定するリーク診断手段を備え、該リーク診断手段は、前記リークの有無の判定を、車両の運転終了から車両の起動までの間に行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項６】
前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記パージバルブの故障の有無を判定するパージバルブ診断手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項７】
前記リーク診断手段により前記蒸発燃料処理機構にリークがあると判定された場合には、前記通気抵抗検出手段及び前記吸着量推定手段が、前記通気抵抗の検出及び前記燃料吸着量の推定を行わないようにされていることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジンの燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料制御装置に係り、特に、燃料タンク内で蒸発した燃料を吸着保持するキャニスタを有する蒸発燃料処理機構を備えた車載用エンジンの燃料制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料タンク内で蒸発した燃料が大気に放出（漏洩）されるのを防ぐため、その蒸発燃料を活性炭等の吸着剤を備えたキャニスタに導入して吸着保持させ、この吸着保持された燃料をエンジンの吸気負圧を利用してキャニスタから脱離させ、空気と共に吸気通路（のスロットル弁より下流側で燃料噴射弁より上流側）にパージして、燃料噴射弁から噴射される燃料と共に燃焼させることが行われている。なお、キャニスタに吸着されている蒸発燃料の吸気通路へのパージは、パージバルブが介装されたパージ通路を介して行われる。
【０００３】
ところで、一般に、車載用エンジンにおいては、排気エミッション特性を良くすることを主目的として、排気通路に空燃比センサを設け、この空燃比センサの出力に基づいて、燃料噴射量をフィードバック制御（補正）するようにされているが、前記のように、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を吸気負圧を利用して吸気通路にパージするようにされている場合には、パージされた燃料量によって燃焼に供される混合気の空燃比が変動し（目標空燃比よりリッチとなる）、前記空燃比センサだけに基づいて燃料噴射量をフィードバック制御したのでは、相当の応答遅れが生じるので、例えば、下記特許文献１等にも見られるように、吸気通路（における燃料噴射弁より上流側でパージ口より下流側）にエバポ濃度センサ（酸素濃度センサ等）を設け、このセンサの出力、つまり、キャニスタから吸気通路にパージされた燃料量をフィードフォワード的に燃料噴射量の制御に反映させる（減量補正する）ことも知られている。
【０００４】
また、前記のような蒸発燃料の処理に関連して、例えば、下記特許文献２には、キャニスタの通気抵抗を求め、この通気抵抗に基づいて、キャニスタの劣化要因を特定することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００３−３５１９２号公報（第１〜１２頁、図１〜図７）
【特許文献２】特開平５−２７２４１５号公報（第１〜１１頁、図１〜図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したように、エンジン運転中に前記パージ通路に装着されたパージバルブを適宜開いて、キャニスタに吸着されている燃料（エバポガス）を吸気通路にパージする場合、パージバルブが、例えば、キャニスタが燃料を多量に吸着している状態で、図１８に示される如くに、全閉状態から一気に（ステップ的に）所定（要求）開度まで大きく開かれると（時点Ａ）、キャニスタに吸着された燃料が多量に脱離し、濃いエバポ濃度のガスがパージ通路を介して吸気通路に吸入されるため、混合気の空燃比が急激にリッチとなる。
【０００７】
ここで、排気通路に設けられた空燃比センサの出力に基づいて、空燃比が目標空燃比となるように、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御（補正）するようにされている場合、図の時点Ａから時点Ｂに至る間に徐々に空燃比補正係数が補正され、それに伴い空燃比は目標空燃比に近づく。しかしながら、時点Ａから時点Ｂまでは、空燃比は目標空燃比から外れてしまう（特に時点Ａの直後には大きく外れてしまう）ので、運転性の悪化、排気エミッション特性の悪化等を引き起こす。
【０００８】
かかる事態を回避するため、例えば、図１９に示される如くに、パージバルブを一気に要求開度まで開くのではなく、フィードバック制御が追随できるような速度で、パージバルブの開度を徐々に大きくすることが考えられる。この場合は、燃料噴射量がエバポガスの増加に追随しながら適正に補正（減量）され、空燃比を略目標空燃比に維持することができるので、前記した如くの、運転性の悪化、排気エミッション特性の悪化は生じない。
【０００９】
一方、前記フィードバック制御を利用して、パージされるエバポガスの濃度（エバポ濃度）を推定することができる。すなわち、図２０に示される如くに、パージバルブの開度を徐々に大きくするようになし（図１９と同様）、かつ、パージバルブが開かれているときは、空燃比センサの出力に基づくフィードバック補正を空燃比補正係数に反映させるのではなく、パージされるエバポガスに対する補正係数に反映させる、すなわち、パージ補正係数として別に設定する。この場合、パージ補正係数は時点Ａから時点Ｂに至る間に徐々に小さくされ、結果的に、パージの影響による空燃比変動が、その他の空燃比変動と分離されるので、パージ補正係数による燃料噴射量の減量補正分がキャニスタから吸気通路にパージされた燃料量とみなすことができ、前記パージ補正係数に基づいて、パージされたエバポガスの濃度（エバポ濃度）を推定することができる。
【００１０】
しかしながら、図１９、図２０に示される例においては、時間的な遅れなしにはパージバルブを要求開度まで開くことができない。これは、キャニスタに吸着されている燃料を迅速にパージし、来るべき燃料吸着に備えてキャニスタの吸着能力を早期に確保しておきたい要求に反する。
【００１１】
かかる問題は、前記特許文献１に記載のように、吸気通路にエバポ濃度センサを設け、このセンサの出力、つまり、キャニスタから吸気通路にパージされた燃料量をフィードフォワード的に燃料噴射量の制御に反映させる（減量補正する）ことにより、ある程度は解消できる。しかしながら、吸気通路にはＥＧＲ等により排ガスやオイル（ブローバイガス）が導入されることがあるので、吸気通路に設けられたエバポ濃度センサは、目詰まり等を引き起こしやすく、目詰まり等が発生すると、その応答性が悪くなり、燃料噴射量の制御（補正）を適正に行うことができなくなり、運転性の悪化、排気エミッション特性の悪化等を招く。
【００１２】
本発明は、前記した如くの問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、エバポ濃度センサを用いることなく、キャニスタから吸気通路へ燃料がパージされた際にも、燃料噴射量等の制御を適正に行うことができ、キャニスタに吸着されている燃料を迅速にパージし得、来るべき燃料吸着に備えてキャニスタの吸着能力を早期に確保しておけるようにされた車載用エンジンの燃料制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る燃料制御装置は、基本的には、燃料タンク内で蒸発した燃料が導入されるキャニスタを有し、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気負圧を利用してパージバルブが介装されたパージ通路を介して吸気通路にパージするようにされた蒸発燃料処理機構を備えた車載用エンジンに適用されるもので、前記キャニスタ内に強制的に気体を流して通気抵抗を検出する通気抵抗検出手段と、該通気抵抗検出手段により検出された通気抵抗に基づいて、前記キャニスタの燃料吸着量を推定する吸着量推定手段と、該吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記エンジンの制御を行う制御手段と、を備える。
【００１４】
前記制御手段は、好ましくは、前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記パージバルブの開度を制御するようにされる。
【００１５】
前記制御手段は、さらに好ましくは、前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射量を制御するようにされる。
【００１６】
好ましい態様では、前記通気抵抗検出手段及び前記吸着量推定手段は、前記通気抵抗の検出及び前記燃料吸着量の推定を、車両の起動から前記キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気通路にパージするまでの間に行うようにされる。
【００１７】
他の好ましい態様では、前記キャニスタ内に強制的に気体を流した際の前記燃料タンク内等の圧力変化に基づいて、前記蒸発燃料処理機構における蒸発燃料のリークの有無を判定するリーク診断手段を備え、該リーク診断手段は、前記リークの有無の判定を、車両の運転終了から車両の起動までの間に行うようにされる。
【００１８】
他の好ましい態様では、前記吸着量推定手段により推定された燃料吸着量に基づいて、前記パージバルブの故障の有無を判定するパージバルブ診断手段を備える。
【００１９】
さらに他の好ましい態様では、前記リーク診断手段により前記蒸発燃料処理機構にリークがあると判定された場合には、前記通気抵抗検出手段及び前記吸着量推定手段が、前記通気抵抗の検出及び前記燃料吸着量の推定を行わないようにされる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る車載用エンジンの燃料制御装置は、キャニスタ内に強制的に気体を流して通気抵抗を検出し、検出された通気抵抗に基づいて、キャニスタの燃料吸着量を推定し、この推定された燃料吸着量に基づいて、パージバルブの開度制御や燃料噴射量の制御を行うようにされるので、エバポ濃度センサを用いることなく、燃料噴射量等の制御制度を向上させることができるとともに、キャニスタに吸着されている燃料を迅速にパージし得、来るべき燃料吸着に備えてキャニスタの吸着能力を早期に確保しておくことが可能となる。
【００２１】
また、前記キャニスタ内に強制的に気体を流した際の燃料タンク等での圧力変化に基づいて蒸発燃料処理機構における蒸発燃料のリークの有無を適正に判定できるとともに、キャニスタにおける通気抵抗及び燃料吸着量を正確に検出／推定できることから、蒸発燃料処理機構におけるやパージバルブの故障の有無等をも適正に判定することができ、これによって信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る燃料制御装置の一実施形態が適用された車載用エンジンの一例を示す概略構成図である。図示のエンジン１０は、筒内噴射式多気筒エンジンであって、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３からなるシリンダ１１の各気筒には、ピストン１５が嵌挿され、該ピストン１５上に燃焼室１７が画成される。燃焼室１７には、燃料噴射弁１１２及び点火プラグ１１４が臨設されている。燃料の燃焼に供される空気は、吸気通路１０１の先端部に配設されたエアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、空気流量計（エアフロセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１１５が収容されたスロットルボディ１０５、コレクタ１０６、吸気通路１０１の下流部を形成する分岐通路部１０１ａ及び吸気弁２２を介して燃焼室１７に吸入される。前記エアフロセンサ１０３からは吸気流量に応じた信号が出力され、この信号がコントロールユニット１００に供給される。
【００２３】
また、スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１１５の開度を検出するスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１００に出力される。
【００２４】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレールへ圧送される。高圧燃料は各気筒に設けられている燃料噴射弁１１２に供給され、該燃料噴射弁１１２から燃焼室１７内に噴射される。該燃焼室１７内に噴射された燃料は吸入空気と混合され、この混合気が、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で点火されて爆発燃焼せしめられ、燃焼廃ガス（排気ガス）が、排気弁３３を介して排気通路１１９に排出され、排気ガスは触媒コンバータ１２０により浄化された後、外部に排出される。
【００２５】
また、排気弁３３のカムシャフト１３３には、その位相を検出するためのカム角センサ１１６が設けられ、このカム角センサ１１６の出力もコントロールユニット１００に供給される。なお、カム角センサ１１６は吸気弁２２のカムシャフト１２２に設けてもよい。また、クランクシャフト１８には、その回転（エンジン回転数）と位相を検出するためのクランク角センサ１１７が設けられ、その出力もコントロールユニット１００に供給される。
【００２６】
さらに、排気通路１１９における触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、空燃比（排気ガスの酸素濃度等）を検出し、その検出信号をコントロールユニット１００に出力する。
【００２７】
コントロールユニット１００の主要部は、図２に示されるように、ＭＰＵ２０３、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、エアフロセンサ１０３、燃料圧力センサ１２１を含む各種のセンサ類からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を、前記各燃料噴射弁１１２、点火コイル１１３等に所定のタイミングで供給して燃料供給量制御、点火時期制御等を実行する。
【００２８】
前記した如くの構成を有するエンジン１０には、蒸発燃料処理機構２０が付設されており、この蒸発燃料処理機構２０は、燃料タンク１０８及び活性炭等の吸着剤が充填されているキャニスタ３０４を含んで構成されている。燃料タンク１０８には、液面のレベル（燃料の残量）を検出するためのフロート式の燃料レベルセンサ３０９が配設されている。燃料レベルセンサ３０９からコントロールユニット１００には、燃料の液面レベルに応じた信号が供給される。
【００２９】
さらに、燃料タンク１０８には、その内部の圧力を検出する圧力センサ３１０も配備されており、この圧力センサ３１０からコントロールユニット１００には、タンク内圧力と外部との相対圧力差に応じた信号が供給される。
【００３０】
また、燃料タンク１０８とキャニスタ３０４とは、導入路３０３により連通せしめられており、燃料タンク１０８で揮発、蒸発した燃料を導入路３０３を介してキャニスタ３０４に導入してそこで吸着保持させ、蒸発燃料が大気に放出されることを防ぐようになっている。キャニスタ３０４の底部側には、切換バルブ３０７が配設されており、この切換バルブ３０７は、コントロールユニット１００からのＯＮ／ＯＦＦ信号により、フィルタ３１３を介してキャニスタ３０４内部と大気（外部）とを連通させる大気開放状態と、キャニスタ３０４内部と空気ポンプ３１２（加圧ホンプ又は減圧ポンプ）とを連通させるポンプ連通状態と、をとることができるようになっている。すなわち、切換バルブ３０７は、ＯＮ信号が供給されたときには空気ポンプ３１２側が開状態で大気側（フィルタ３１３側）が閉状態となり、逆に、ＯＦＦ信号が供給されたときには、空気ポンプ３１２側が閉状態で大気側（フィルタ３１３側）が開状態となる。なお、空気ポンプ３１２の吐出口（減圧ポンプの場合）又は吸込口（加圧ポンプの場合）は、フィルタ３１４を介して大気に開放されている。
【００３１】
したがって、車両の運転を停止しているときに切換バルブ３０７をＯＦＦとすれば、燃料タンク１０８内で蒸発した燃料はキャニスタ３０４内に導入され、吸着される。
【００３２】
さらに、キャニスタ３０４は、パージ通路３０５を介して吸気通路１０１におけるスロットル弁１１５より下流側部分（コレクタ１０６）に連通せしめられており、パージ通路３０５には、パージバルブ３０８が装着されている。このパージバルブ３０８は、コントロールユニット１００からの駆動信号により、その開度（開き量）を制御することができるようになっている。エンジン１０が低負荷から中負荷で運転中は吸気通路１０１に負圧を発生するので、かかる状態のときパージバルブ３０８を所定量開弁し、かつ切換バルブ３０７をＯＦＦとすれば、外気がキャニスタ３０４内に導入され、吸着していた蒸発燃料が脱離されてパージ通路３０５を介して吸気通路１０１に導かれる。導かれた外気と燃料蒸気は、燃焼室１７で通常の吸入空気及び燃料噴射弁１１２から噴射供給された燃料と共に燃焼せしめられる。
【００３３】
ここで、キャニスタ３０４から吸気通路１０１に導入される空気及び蒸発燃料は、その量を管理しないと、燃焼に供される混合気の空燃比に想定外の影響を与えるため、パージバルブ３０８の開度をエンジン１０の運転状態によって全閉状態も含めて調整し、混合気の空燃比に与える影響を小さくするようにされる。
【００３４】
また、エンジン１０の運転中に蒸発した燃料も、キャニスタ３０４を介して外気と同様に吸気通路１０１へと吸引されるため、同じく外気に放出されることはない。
【００３５】
以上説明した蒸発燃料処理機構２０は、蒸発燃料を大気に開放（放出）しないようにするためのものであるが、例えば燃料タンク１０８や導入路３０３に大気と連通する漏れが発生してしまった場合には、その機能を果たさなくなる場合がある。
【００３６】
そのため、本実施形態では、空気ポンプ３１２を用いて上記漏れの有無を判定するリーク診断を行う。かかるリーク診断の内容を、図３を用いて説明する。
【００３７】
空気ポンプ３１２は、燃料タンク１０８及びキャニスタ３０４から大気側に向けて空気を吸い出す減圧ポンプであり、パージバルブ３０８を閉とし、同時にポンプ３１２をＯＮ（駆動）とすると、圧力センサ３１０により検出される燃料タンク１０８内圧力は、図３に示される如くに、時点Ａ以降、真空側に変化する。このときの圧力の変化スピードは、ポンプ３１２の作動能力（吸引力）と燃料タンク１０８の空間容積によって基本的には定まり、例えば、図３の実線で示される如くに変化する。ここで、前述したような漏れ、すなわちリークがある場合には、前記圧力は、図３の一点鎖線で示される如くに変化し、空気ポンプ３１２が作動しているにも拘わらず圧力の低下量が前記リークがない場合に比して小さくなる。したがって、前記の如くの圧力変化を検知することで、リークが発生しているか否かを判定することができる。
【００３８】
リーク診断としては、具体的には、例えば、図中の時点Ａと時点Ｂのそれぞれにおける圧力を記憶しておき、時点Ａと時点Ｂでの圧力差を求め、圧力差が小さい場合には、リークありと判定する方法、等がある。
【００３９】
同様の手法は、空気ポンプ３１２が大気側から燃料タンク１０８及びキャニスタ３０４側へ空気を押し込むように作動する加圧ポンプである場合も実現することができる。その場合の各部の挙動を図４に示す。各符号及び線の意味は図３におけるものと同一である。この場合は、圧力の変化が図３に示したものと、大気圧を境に対称なものとなり、等価なリーク診断を行うことができることが理解されよう。
【００４０】
ここで、キャニスタ３０４が有する特性の一つを、図５を用いて説明する。図５は、横軸にキャニスタ３０４の通気抵抗、及びパージを行ったときのキャニスタ３０４下流（パージ通路３０５）におけるエバポ濃度をとり、縦軸にキャニスタ３０４が吸着した燃料（ガソリン）の吸着量をとって、その関係の一例を示したものである。
【００４１】
キャニスタ３０４は、それに充填されている活性炭の吸着作用により、典型的にはガソリンのように揮発性が高く気体となった燃料を吸着してトラップする。燃料吸着量が増加すると、トラップされている燃料が空気（及びエバポガス）の流路に対し抵抗となるため、キャニスタ３０４を介して空気を通過させるときの流路の通気抵抗が大きくなる。
【００４２】
また、エバポ濃度は、キャニスタ３０４のガソリン吸着量が多いとパージされるガス中のエバポ、すなわち蒸発燃料分が多くなるので、通気抵抗に対し図に示される如くの特性となる。
【００４３】
したがって、キャニスタ３０４の吸着量が多い場合には、燃料タンク１０８内圧力は、図３及び図４において破線で示される如くに変化する。すなわち、キャニスタ３０４の吸着量が多い場合には、キャニスタ３０４の吸着量が少ない場合に比べ、圧力変化が起きにくい。さらに、図５に示される如くに、キャニスタ３０４の通気抵抗とガソリン吸着量は一義的な関係にあるから、図３及び図４の時点Ａと時点Ｂの間の圧力変化を検知することでキャニスタ３０４の通気抵抗を検出することができ、その検出された通気抵抗からキャニスタ３０４における燃料吸着量を求めることができる。
【００４４】
以上に説明した原理に基づき、本実施形態においては、例えば、次のようにしてキャニスタ３０４における燃料吸着量を求める。図６は、空気ポンプ３１２として加圧ポンプを用いた場合（図４参照）の、キャニスタ３０４の燃料吸着量を求める際のコントロールユニット１００が実行する制御フローを機能ブロックで示したものである。
【００４５】
まず、ブロック１３０１において、圧力センサ３１０からの信号に基づいて燃料タンク１０８内圧力の認識値を算出する。これとは別に、ブロック１３０２において、図４に示される時点Ａ及び時点Ｃを検出する。ここで、時点Ａは加圧ポンプ３１２の加圧開始時点であり、時点Ｃは、時点Ａと時点Ｂの間の、キャニスタ３０４の抵抗による圧力差が最も大きく表れるよう予め適宜選定された時点である（時点Ａからの経過時間を内蔵タイマで計測して時点Ｃを検出する）。
【００４６】
ブロック１３０３及びブロック１３０４では、ブロック１３０１、ブロック１３０２で検出された、それぞれ時点Ａ、時点Ｃにおける圧力値（認識値）を記憶する。ブロック１３０５では、記憶された時点Ａ及び時点Ｃにおける圧力値の差からキャニスタ３０４の通気抵抗を算出する。ブロック１３０６では、ブロック１３０４で算出されたキャニスタ３０４の通気抵抗から、図５に示される関係により、キャニスタ３０４の燃料吸着量を算出（推定）する。
【００４７】
かかる例では、時点Ａ及び時点Ｃの２時点の圧力によりキャニスタ３０４の燃料吸着量を推定しているが、時点Ａと時点Ｂの間の圧力変化は、系の特性により定まるものであるため、２時点以上の圧力をサンプリングすることにより、より精度良くキャニスタ３０４の燃料吸着量を推定することも可能である。すなわち、圧力の認識値が、真の圧力に対しノイズ的な誤差を持ったり、圧力認識値の分解能が大きい場合などに、多時点での圧力サンプリングは有効である。
【００４８】
以上の説明は、空気ポンプ３１２として加圧ポンプを用いた場合での説明であるが、減圧ポンプを用いた場合においても原理は同じであり、同様の手順でキャニスタ３０４における燃料吸着量を求めることができる。
【００４９】
かくして求めたキャニスタ３０４の燃料吸着量推定値は、エンジン１０の種々の制御に用いられる。
【００５０】
本実施形態では、前述した如くにして算出（推定）されたキャニスタ３０４の燃料吸着量を用いて、空燃比が目標空燃比から大きく外れることがなく、かつ、キャニスタ３０４に吸着されている燃料を迅速にパージできるように、燃料噴射量の制御やパージバルブの開度制御等を行う。
【００５１】
以下に、かかる制御について説明する。
前述した如くにしてキャニスタ３０４の燃料吸着量が求められることから、パージを行った場合の、吸気通路１０１にパージされるエバポガスのエバポ濃度は、図５に示される関係から知ることができる。したがって、パージバルブ３０８が一気に大きく（ステップ的に）所定の開度に開かれたとき、燃焼に供される混合気の空燃比に生じる変化量を予め算出することができる。すなわち、前述した図１８、図１９、図２０と同様に、縦軸に空燃比補正係数、パージ補正係数、パージバルブ開度、及び空燃比をとった図７において、時点Ａにおいてパージバルブ３０８が所定（要求）開度まで開かれたとき、パージ補正係数に空燃比に生じる変化量を補正する値を与える。その結果、空燃比は略所望の値（目標空燃比）を維持することができる。この場合、前述した如くにして求められたキャニスタ３０４の燃料吸着量に基づいて、正確に空燃比に生じる変化量が算出（推定）されるため、時点Ａ後も、パージ補正係数に変化はなく、空燃比が略所望の値に維持されるとともに、パージバルブ３０８も時点Ａで直ちに所定開度に開かれる。
【００５２】
前記空燃比に生じる変化量を補正する値の算出する際の制御フローを図８に示す。ブロック２００１では、図５に示される関係により、キャニスタ３０４の燃料（ガソリン）吸着量からエバポ濃度を求める。その一方で、ブロック２００２においてエンジンの種々の運転条件から目標パージ率を求める。目標パージ率は、エンジンの吸入空気量に対する、キャニスタ３０４から吸気通路１０１にパージされるエバポガス量の比である。
【００５３】
したがって、ブロック２００３において、目標パージ率とエバポ濃度を乗じると、エンジンが吸入するガス量に対する蒸発燃料の割合を求めることができる。そして、ブロック２００４において、目標空燃比とエンジンが吸入するガス量に対する蒸発燃料の割合と、単位整合のための係数を乗じると、空燃比の補正率を求めることができる。
【００５４】
一方、ブロック２００５で目標パージ率とスロットル弁１１５の開度等で求められる吸気の開口面積とを乗じ、目標パージ率を得るのに必要なパージバルブ３０８の開度（開口面積）を求める。次に、ブロック２００６でテーブル検索により要求のパージバルブ３０８の開口面積に応じたパージバルブ３０８の駆動値を求める。
【００５５】
ところで、空燃比に生じる変化量の推定が正確な場合について図７を用いて説明したが、実際には、様々な外乱により空燃比に生じる変化量の推定に正確を期せない場合がある。例えば、前述の如くにしてキャニスタ３０４における燃料吸着量が推定された後、パージ開始までの間に長い時間が経過したような場合である。
【００５６】
かかる場合の対応の一例を図９を参照しながら説明する。
まず、時点Ａにおいてパージバルブ３０８の開度を所定（要求）開度より若干小さい開度まで、ステップ的に駆動する。それと同時にパージ補正係数に、図７を用いて説明した場合と同様に、空燃比に生じる変化量を補正する値を与える。その結果、パージバルブ３０８の開度は、図７を用いて説明した場合より小さいので、空燃比に対する変化量の推定値の不正確さから生じる空燃比の変動は小さくなる。パージバルブ３０８をステップ的に開いた後は、パージバルブ３０８の開度を徐々に要求開度へと開けていく。ここでは、図２０を用いて説明した場合と同様に、燃料噴射量のフィードバック制御（補正）がパージバルブ３０８の開度の増加に追随でき、パージ補正係数が徐々に目標空燃比が得られるように補正される。したがって、時点Ａ直後には空燃比に微少変動は生じるものの、その期間は僅かであり、空燃比が目標空燃比から大きく外れることはない。
【００５７】
したがって、図７を用いて説明した場合（空燃比に生じる変化量の推定が正確な場合）に比べ、要求されるパージバルブ開度を得るのに多少時間を要しているが、図９を用いて説明した場合（パージバルブを全閉状態から要求開度まで徐々に開ける場合）と比べると、パージバルブ３０８の開度を迅速に要求開度まで開くことができる。
【００５８】
このように、本実施形態の燃料制御装置では、キャニスタ３０４の燃料吸着量に基づいて、燃料噴射量のフィードバック制御及びパージバルブ３０８の開度制御を行うようにされるので、燃料噴射量及び空燃比の制御精度を高く維持することができ、また、パージバルブ３０８を要求開度まで開くのにさほど長い時間を要しないことから、キャニスタ３０４に吸着されている燃料を迅速にパージし得、来るべき燃料吸着に備えてキャニスタの吸着能力を早期に確保しておくことが可能となる。
【００５９】
なお、時点Ａにおいて与えるパージバルブ３０８の開度（要求開度より若干小）は、空燃比に対する変化量の推定値の精度により決定すればよく、精度が十分期待できる場合は、図７を用いて説明したように駆動し、精度が全く期待できない場合は、図９を用いて説明したようにステップ変化を与えないように駆動すればよく、状況に応じてパージバルブ３０８の駆動態様を適宜選定するとよい。
【００６０】
図９は、空燃比に対する変化量の推定値が不足している場合の制御例であるが、逆に過多であった場合の制御例を図１０に示す。時点Ａ以降のパージ補正係数の変化方向が図９の場合と逆になっているが、空燃比の変動の大きさは同等であり、同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態の制御装置では、キャニスタ３０４の通気抵抗を検出してキャニスタ３０４の燃料吸着量を推定し、この推定された吸着量に基づいて、パージの際に空燃比を目標空燃比に維持するとともに、パージバルブ３０８を迅速に要求開度へ開くことができる。そこで次に、キャニスタ３０４の通気抵抗測定と、パージのタイミングについて、図１１を用いて説明する。図１１は、電源投入、キャニスタからの燃料のパージ、キャニスタ３０４の通気抵抗測定、リーク判定を時系列で表したものである。
【００６２】
車両（エンジン１０）は、運転を開始するときに電源投入（ＯＮ）され、運転を終了すると電源をＯＦＦされる。燃料噴射量（空燃比）のフィードバック制御は、電源を投入してエンジン１０の運転を開始後、所要の時間を経過してから運転終了まで行われる。これは、フィードバック制御に使用される空燃比センサ１１８は、適正に動作するまで（活性化するまで）に時間を要する、といった理由によるものである。ここで、図９等を用いて説明したようにキャニスタ３０４からの燃料パージを実施するには、空燃比フィードバック制御が行われていることが望ましいため、キャニスタ３０４からの燃料パージは空燃比フィードバック制御が開始されてから後に実施され、電源ＯＦＦ（エンジン１０の運転終了）まで行う。
【００６３】
一方、キャニスタ３０４に蒸発燃料が吸着されるのは、主に車両（エンジン１０）の停止中であるから、キャニスタ３０４の通気抵抗を検出するのは、車両の運転開始以降に行うのが良い。また、キャニスタ３０４からの燃料パージ開始にあたっては、キャニスタ３０４の通気抵抗検出が終了し、キャニスタ３０４からの燃料パージが空燃比に与える影響を推定できていることが望ましいことは言うまでもない。
【００６４】
したがって、本実施形態では、図１１に示される如くに、車両の起動からキャニスタ３０４からの燃料パージの開始までの間にキャニスタ３０４の通気抵抗検出（及びキャニスタ３０４の燃料付着量の推定）を行う。これにより、キャニスタ３０４からの燃料パージ開始にあたって、実際の燃料吸着量に則した空燃比への影響を、キャニスタ３０４からの燃料パージの開始から推定することができる。
【００６５】
さらに、前記蒸発燃料処理機構２０の燃料配管等において漏れが生じていた場合は、図３、図４を用いて説明したように、燃料タンク１０８内の圧力変化が正常時とは異なるものとなり、キャニスタ３０４の通気抵抗を検出できないので、キャニスタ３０４の通気抵抗を検出する際には、前記蒸発燃料処理機構２０において漏れが発生していないことを確認したうえで測定する必要がある。この漏れは、車両運転中の振動、外力が発生している最中に発生しやすいので、車両を運転していないときに前記漏れ、すなわちリークの有無判定を行い、次回の運転初期にリークが発生していないことを確認するのが良い。また、リークの有無判定は燃料の蒸発が激しいときには判定の精度が悪くなるので、同じく車両を運転していないときに判定するのが良い。したがって、本実施形態では、図１１に示される如くに、運転が終了した電源ＯＦＦ時をリーク判定の開始タイミングとしている。
【００６６】
以上説明したタイミングでキャニスタ３０４の通気抵抗検出と、キャニスタ３０４からの燃料パージを行うと、燃料パージ開始にあたって、実際のキャニスタ３０４の燃料吸着量に則した空燃比への影響を、燃料パージの開始時点から推定補正することができ、かつ、燃料吸着量の推定がリークにより不可能となることがない。
【００６７】
なお、図１１には、リーク判定を車両電源ＯＦＦにより開始する例を示したが、先に説明したように、リーク判定は車両の運転終了から車両の起動までの間に行えばよいものであり、図１２に示される如くに、車両電源ＯＦＦから、例えば所定時間経過した時点で実行しても同様の効果を期待できる。
【００６８】
さらに、前記蒸発燃料処理機構２０においてリークがあると判定された場合には、先に説明したように、キャニスタの通気抵抗測定を行っても、推定された燃料吸着量は信頼できないため、このときは通気抵抗検出（及び燃料吸着量の推定）を行わないようにするのが良い。
【００６９】
また、前記のようにして推定されるキャニスタ３０４の燃料吸着量を利用して、パージバルブ３０８の故障の有無を判定するパージバルブ診断を行うこともできる。以下、パージバルブ診断について、図１３を用いて説明する。
【００７０】
図１３は、パージバルブ３０８が閉固着（故障）している場合において、燃料吸着量推定値に基づく燃料パージを開始した際のタイムチャートである。図７を用いて前述したように、空燃比に生じる変化量を補正する値に基づき燃料噴射量を減量するとともに、パージバルブ３０８を要求開度に開く操作（駆動電流等を供給）を行うが、実際にはパージバルブ３０８は閉固着（故障）しているため、開弁しない。したがって、エンジン１０への燃料供給量が不足するため、燃焼に供される混合気の空燃比はリーンとなり、時点Ａから時点Ｂまでの時間を要して燃料噴射量（空燃比）のフィードバック制御により空燃比が目標空燃比となるように補正が行われる。
【００７１】
したがって、前記燃料吸着量推定値が信頼性の高い値であると判断でき、その結果に基づき燃料噴射量及びパージバルブ３０８の開度の制御（パージ制御）を行った場合には、図示のように空燃比が時点Ａから時点Ｂまでの間で大きく変動（リーンになる）する。したがって、空燃比補正（係数）が時点Ａ以降の所定時間以上にわたって実行される場合（リッチ補正が行われる場合）は、パージバルブ３０８が故障していると判定できる。ここで、キャニスタ３０４の燃料吸着量推定値が信頼性の高い値であると判断できる場合とは、燃料吸着量の推定実行からパージ開始までの間に長い時間が経過していないような場合、燃料蒸発による外乱が小さい場合など、状況により適宜選定すれば良い。
【００７２】
図１３には、パージバルブ３０８が閉固着（故障）している場合を示したが、開固着（故障）している場合の例を図１４に示す。この場合は、パージバルブ３０８が開状態のままになっているので、パージ制御を行っていないときにも燃料（パージガス）が吸気通路１０１に吸入されており、したがって、パージ制御を開始する前には、フォードバック制御によりパージガスによる燃料供給量過多が補正されている。これが図の初期（時点Ａ前）の状態である。ここで、パージ制御を開始すると、パージバルブ３０８が介装されたパージ通路３０５を介して吸気通路１０１に導入されるパージガスの状態は、パージ制御開始前と開始後で変化しないため、図１３で説明した場合と同様の現象が発生する。したがって、この場合も、空燃比補正（係数）が時点Ａ以降の所定時間以上にわたって実行される場合（リッチ補正が行われる場合）は、パージバルブ３０８が故障していると判定できる。
【００７３】
また、以上説明した現象は、キャニスタの燃料吸着量の検出量が多いときに顕著に表れる現象であるため、パージバルブ３０８の故障判定は、キャニスタ３０４の燃料吸着量（推定値）が多いときに限定して行うことも、判定の精度を向上させるために有効である。
【００７４】
以上は、キャニスタ３０４の燃料吸着量、通気抵抗、エバポガスの濃度の関係は、図５に示される如くに一定であることが前提である。しかし実際には、キャニスタ３０４の個体差あるいは使用状況による経時的な特性変化がある場合には、前記前提が崩れる。この場合の一例を図１５に示す。キャニスタ３０４内には活性炭が充填してあるが、活性炭の粒度のばらつき、均一性、異物の付着などの要因により、図中のＡ（実線）を中心特性として、Ｂ（長破線）（又はＣ短破線）のように並行移動的な特性のばらつきを有している。かかる特性の違いは、図４、図６を用いて説明したようなキャニスタの燃料吸着量の推定に誤差要因として働くことは容易に理解できる。
【００７５】
そこで、かかる個体毎の、あるいは経時変化的な特性変化に影響されることなく、キャニスタ３０４の燃料吸着量の推定を行う方法について、以下説明する。
【００７６】
図１５から理解されるように、キャニスタ３０４の燃料吸着量が何らかの条件で既知であるときにキャニスタ３０４の通気抵抗を測定（検出）すれば、そのときのキャニスタの個体特性を把握することができる。ここで、キャニスタ３０４からの燃料パージを十分に行えば、キャニスタ３０４内の燃料はパージされてその量が０となる。したがって、十分に燃料パージを行った後に、キャニスタ３０４の通気抵抗測定（検出）を行い、その測定値（検出値）に基づきキャニスタ３０４の個体特性を把握すれば、キャニスタ個体毎の、あるいは経時変化的な特性変化に影響されることなく、キャニスタの燃料吸着量の推定を適正に行うことができる。その例を図１６に示す。
【００７７】
図１６に示される例では、図１１に示される例と同様に、車両の起動からキャニスタ３０４からの燃料パージの開始までの間にキャニスタ３０４の通気抵抗検出を行った後、パージ制御を実行する。そして、燃料パージの総量が、キャニスタ３０４の吸着燃料を脱離するに十分と判定できる量となった時点Ｅにおいて、キャニスタ３０４の通気抵抗検出を実行する。ここで検出されたキャニスタ３０４の通気抵抗は、前述したようにキャニスタ３０４の吸着燃料が十分脱離された状態の通気抵抗であるから、その値と図１５中のａ点との差がすなわちそのキャニスタ個体のその時点での中央特性Ａからのずれ量である。このずれ量をもとに図６を用いて説明したキャニスタ吸着量推定（算出）を行えばキャニスタ個体毎の、あるいは経時変化的な特性変化に影響されることなく、キャニスタの燃料吸着量の推定を行うことができる。該キャニスタの特性変化は急激に発生するものではないため、認識したずれ量は不揮発性のメモリに記憶しておき、燃料パージの総量が、キャニスタの吸着燃料を脱離するに十分と判定できる量となる条件が成立する毎に通気抵抗検出を行い、逐次更新すれば良い。
【００７８】
なお、以上の説明では、燃料タンク１０８内の圧力を測定することによりキャニスタ３０４の燃料吸着量を推定することを前提としていた。しかし、本発明の本質は、キャニスタに強制的に空気（気体）を流してキャニスタの通気抵抗を検出するものであるから、圧力以外の、例えばキャニスタを流れる空気（気体）の流量を測定して、その流量変化に基づいてキャニスタの通気抵抗を検出するようにしてもよい。より具体的には、空気流量を測定するセンサを流路内（キャニスタ３０４内、導入路３０３、燃料タンク１０８等）に設け、そこを流れる空気（蒸発燃料を含む）の流量を測定し、その流量に基づいて、キャニスタの通気抵抗を推定（算出）するようにしてもよい。
【００７９】
また、図１７は、前述した空気ポンプ１１２の特性の一例を示すものであり、ポンプ上下流の圧力差と、空気流量、ポンプ消費電流の関係を表している。圧力を測定するのは、図の右象限の関係を利用して空気流量を求める原理であり、図の左象現を利用すれば、ポンプ１１２の消費電流によっても、空気流量を求めることができることを表している。即ち、ポンプ１１２に印加される電圧と、ポンプ１１２に流れる電流を測定すれば、ポンプ１１２の消費電力を知ることができ、これによって、キャニスタの通気抵抗を、圧力を検出する場合と同様に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る燃料制御装置をそれが適用された車載用エンジンと共に示す全体構成図。
【図２】図１に示されるコントロールユニットの内部構成を示す図。
【図３】蒸発燃料処理機構のリーク診断の説明に供されるタイムチャート。
【図４】蒸発燃料処理機構のリーク診断の説明に供されるタイムチャート。
【図５】キャニスタの特性の説明に供される図。
【図６】キャニスタの通気抵抗及びキャニスタの燃料吸着量を求める手順を示す図。
【図７】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の一例の説明に供されるタイムチャート。
【図８】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御に使用される空燃比補正率及びパージバルブ駆動値を求める手順を示す図。
【図９】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の他の例の説明に供されるタイムチャート。
【図１０】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の他の例の説明に供されるタイムチャート。
【図１１】キャニスタの通気抵抗検出及びリーク診断を行う時期の一例の説明に供されるタイムチャート。
【図１２】キャニスタの通気抵抗検出及びリーク診断を行う時期の他の例の説明に供されるタイムチャート。
【図１３】パージバルブの故障の有無を判定する診断の一例の説明に供されるタイムチャート。
【図１４】パージバルブの故障の有無を判定する診断の他の例の説明に供されるタイムチャート。
【図１５】キャニスタに個体差等がある場合の特性の説明に供される図。
【図１６】キャニスタに個体差がある場合等において通気抵抗検出を行う時期の説明に供されるタイムチャート。
【図１７】空気ポンプの特性の説明に供される図。
【図１８】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の従来例の説明に供されるタイムチャート。
【図１９】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の従来例の説明に供されるタイムチャート。
【図２０】パージ制御及び燃料噴射量のフィードバック制御の従来例の説明に供されるタイムチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１０  ・・・筒内噴射エンジン
２０  ・・・蒸発燃料処理機構
１００・・・コントロールユニット
１０１・・・吸気通路
１０８・・・燃料タンク
３０３・・・導入路
３０４・・・キャニスタ
３０５・・・パージ通路
３０７・・・切換バルブ
３０８・・・パージバルブ
３０９・・・燃料レベルセンサ
３１０・・・圧力センサ
３１２・・・空気ポンプ
３１３・・・フィルタ
３１４・・・フィルタ
【図１】
2005139955.tif 000003
【図２】
2005139955.tif 000004
【図３】
2005139955.tif 000005
【図４】
2005139955.tif 000006
【図５】
2005139955.tif 000007
【図６】
2005139955.tif 000008
【図７】
2005139955.tif 000009
【図８】
2005139955.tif 000010
【図９】
2005139955.tif 000011
【図１０】
2005139955.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005139955.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2005139955.tif 000016
【図１５】
2005139955.tif 000017
【図１６】
2005139955.tif 000018
【図１７】
2005139955.tif 000019
【図１８】
2005139955.tif 000020
【図１９】
2005139955.tif 000021
【図２０】
2005139955.tif 000022