(57)【要約】【課題】無駄な電流消費を少なくしつつ、空燃比制御精度を向上させることができる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】パージバルブ１６がオンまたは図４（圧力計測に基づく濃度検出）が終了した時点で積算燃料蒸発量を０にし（ステップ３０３）、パージバルブ１６がオフのとき（ステップ３０４が肯定判断）は、吸気温度センサによって検出される実際の吸気温度から、予め記憶されている燃料蒸発量決定マップを用いて一定時間での燃料蒸発量を決定する（ステップ３０５）。そして、その燃料蒸発量を加算して積算燃料蒸発量を更新し（ステップ３０６）、更新した積算燃料蒸発量が計測開始積算値を超えた場合に、圧力計測に基づく濃度検出を実行する。【選択図】図３
2007297955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから発生する蒸発燃料を一時的にキャニスタに吸着し、内燃機関の運転時に、キャニスタと内燃機関の吸気管とを接続するパージ管に設けられたパージ制御弁の開度を制御しつつ、前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気をパージして前記吸気管に導く内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
途中に絞りを有する計測通路と、
その計測通路の絞りを通過するガス流を発生させるポンプと、
そのポンプがガス流を発生させたときに、前記絞りによって生じる圧力変化量を検出する圧力検出手段と、
前記パージ制御弁を閉じ、且つ、前記計測通路を前記キャニスタと連通させた状態で、前記ポンプによってガス流を発生させることによって、前記計測通路にキャニスタからの蒸発燃料を含む混合気を流通させる第1の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させる圧力計測制御手段と、
その圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記パージ制御弁の開度を制御する開度制御手段とを備え、
さらに、前記燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する燃料蒸気圧情報を検出する蒸気圧情報検出手段と、
燃料蒸気圧情報に基づいて一定時間に燃料が蒸発する蒸発量に関連する蒸発量関連値が定まる蒸発量関連値決定関係を記憶した記憶装置と、
前記蒸気圧情報検出手段によって実際に検出された蒸気圧情報と、前記記憶装置に記憶されている蒸発量関連値決定関係とに基づいて、蒸発量関連値を逐次決定する蒸発量関連値決定手段とを有し、
前記圧力計測制御手段は、前回の圧力変化量の計測後、前記蒸発量関連値決定手段によって逐次決定される蒸発量関連値の積算値が、予め設定された計測開始積算値を超えたことに基づいて、再度、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させ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】
燃料タンクから発生する蒸発燃料を一時的にキャニスタに吸着し、内燃機関の運転時に、キャニスタと内燃機関の吸気管とを接続するパージ管に設けられたパージ制御弁の開度を制御しつつ、前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気をパージして前記吸気管に導く内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
途中に絞りを有する計測通路と、
その計測通路の絞りを通過するガス流を発生させるポンプと、
そのポンプがガス流を発生させたときに、前記絞りによって生じる圧力変化量を検出する圧力検出手段と、
前記パージ制御弁を閉じ、且つ、前記計測通路を前記キャニスタと連通させた状態で、前記ポンプによってガス流を発生させることによって、前記計測通路にキャニスタからの蒸発燃料を含む混合気を流通させる第1の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させる圧力計測制御手段と、
その圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記パージ制御弁の開度を制御する開度制御手段とを備え、
さらに、前記燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する燃料蒸気圧情報を検出する蒸気圧情報検出手段と、
燃料蒸気圧情報に基づいて前記第１の圧力変化量の計測間隔が定まる計測間隔決定関係を記憶した記憶装置とを有し、
前記圧力計測制御手段は、前回の圧力変化量の計測時からの経過時間が、前記蒸気圧情報検出手段によって検出された実際の燃料蒸気圧情報と前記記憶装置に記憶されている計測間隔決定関係とに基づいて定まる計測間隔を超えたことに基づいて、再度、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させ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３】
前記内燃機関の排気管に設けられ、空燃比を測定する空燃比センサと、
前記圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第１燃料状態決定手段と、
前記パージ制御弁が開いており、前記混合気が前記吸気管へパージされているときに、前記空燃比センサによって検出される空燃比の目標空燃比からのずれ量に基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第２燃料状態決定手段とをさらに備え、
前記開度制御手段は、所定のパージ実施条件が成立してパージを開始するときは、前記第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御し、その後、前記パージ実施条件が不成立となってパージを中断するまでは、前記第２燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御するものであり、
前記圧力計測手段は、パージを中断してから、前記蒸発量関連値決定手段によって逐次決定される蒸発量関連値の積算値が前記計測開始積算量を超え場合にも、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気管に設けられ、空燃比を測定する空燃比センサと、
前記圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第１燃料状態決定手段と、
前記パージ制御弁が開いており、前記混合気が前記吸気管へパージされているときに、前記空燃比センサによって検出される空燃比の目標空燃比からのずれ量に基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第２燃料状態決定手段とをさらに備え、
前記開度制御手段は、所定のパージ実施条件が成立してパージを開始するときは、前記第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御し、その後、前記パージ実施条件が不成立となってパージを中断するまでは、前記第２燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御するものであり、
前記圧力計測手段は、パージ中断時点からの経過時間が、前記蒸気圧情報検出手段によって検出された実際の燃料蒸気圧情報と前記記憶装置に記憶されている計測間隔決定関係とに基づいて定まる計測間隔を超えた場合にも、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記燃料蒸気圧情報は前記燃料タンク内の燃料温度であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記燃料蒸気圧情報は前記吸気管内の吸気温度であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記燃料蒸気圧情報は外気温度であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
前記燃料蒸気圧情報は、前記燃料タンク内圧の所定期間での変動量であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに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、内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料の大気への放散を防止するためのもので、燃料タンク内の蒸発燃料を、吸着材を収納したキャニスタ内に導入して、一時的に吸着材に吸着させる。吸着材に吸着された蒸発燃料は、内燃機関の運転時に、吸気管に発生する負圧により吸着材から離脱し、パージ管を介して内燃機関の吸気管に放出（パージ）される。このようにして、吸着材から蒸発燃料が離脱すると、吸着材の吸着能力が回復する。
【０００３】
蒸発燃料をパージする際には、パージ通路に設けられたパージ制御弁により、蒸発燃料を含む混合気の流量が調節される。ただし、実際に吸気管にパージされる蒸発燃料量を、適正な空燃比となるようにパージ制御弁で調節するためには、パージ通路を流れる混合気中の蒸発燃料の状態（たとえば、濃度）を高精度に計測することが重要となる。
【０００４】
このため、従来は、例えば特許文献１に示されるように、パージ通路及びパージ通路から分岐する大気通路に質量流量計を設置し、２つの質量流量計の出力値に基づいて、パージ通路から内燃機関の吸気管に供給される混合気中の蒸発燃料の濃度を検出するようにしている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、流量計がパージ通路に設置されているので、蒸発燃料を含む混合気のパージが実施されて、パージ通路内を混合気が流れないと蒸発燃料の濃度が検出できない。このため、検出した蒸発燃料濃度を空燃比制御に反映するためには、パージした蒸発燃料がインジェクタ位置に到達するに先立って蒸発燃料濃度の検出を完了し、これを用いてインジェクタから噴射される燃料の噴射量の指令値を補正する必要がある。
【０００６】
しかしながら、吸気管容積の小さなエンジンの場合や、吸入空気の流速の速い運転領域では、パージした蒸発燃料がインジェクタ位置に到達するまでの所要時間が、蒸発燃料の濃度の測定を完了するのに要する時間よりも短い場合が生じ、パージの開始初期から、測定した蒸発燃料濃度を空燃比制御に反映することができない場合がある。このため、配管のレイアウトなどのエンジン構造や、パージを開始する運転領域が制限されることになる。
【特許文献１】特開平５−１８３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題を解決する手段として、絞りに空気および蒸発燃料を含む混合気を流通させ、絞りによる空気の圧力変化量と、絞りによる混合気の圧力変化量とを検出し、その２つの圧力変化量に基づいてキャニスタから内燃機関の吸気管に導く混合気の流量を制御することが考えられる。
【０００８】
絞りによる圧力変化量は、ベルヌーイの法則として知られているように、その絞りを流通する流体の密度によって変化する。そのため、絞りに基準となる蒸発燃料０％の気体（すなわち空気）を流通させたときの圧力変化量と、絞りに蒸発燃料を含む混合気を流通させたときの圧力変化量を比較すれば、両気体の密度差を検出することができる。そして、密度差は混合気の蒸発燃料濃度に対応する。従って、２つの圧力変化量に基づいて、混合気の蒸発燃料濃度を知ることができるのである。なお、本出願人は、この考えに基づいた内燃機関の蒸発燃料処理装置に係る発明をすでに出願した（特願２００４−３７７４５２号）。
【０００９】
絞りによる圧力変化量に基づいて蒸発燃料濃度を演算する場合、キャニスタからパージされる混合気を、絞りが形成された計測通路へ導く必要がある。そのため、絞りによる混合気の圧力変化量の計測は、パージ制御弁が閉じられているパージ停止中に行い、また、混合気を計測通路に導くためにポンプを駆動させることになる。
【００１０】
パージ制御弁が閉じられているパージ停止中に圧力計測を実行するこの装置は、ハイブリッド車など、走行中にもエンジンを自動的に一時オフにする制御を実行する車両に好適に適用することができる。しかし、圧力計測を終了してからパージ再開までの間にもキャニスタには蒸発燃料が吸着される。そのため、パージ再開までの時間が長くなると、計測した圧力に基づいて算出した蒸発燃料濃度と、パージ再開時に実際にキャニスタにパージされる混合気の蒸発燃料濃度とのずれが大きくなってしまい、その結果、空燃比の制御精度が低下してしまう。
【００１１】
この問題を解決する方法として、圧力計測間隔を短くすることが考えられる。しかし、パージ制御弁の制御に用いる最後の計測値以外は無駄な計測となってしまうので、圧力計測間隔を短くすると、無駄に消費する電流量が多くなってしまう。
【００１２】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、無駄な電流消費を少なくしつつ、空燃比制御精度を向上させることができる内燃機関の蒸発燃料処理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】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、燃料タンクから発生する蒸発燃料を一時的にキャニスタに吸着し、内燃機関の運転時に、キャニスタと内燃機関の吸気管とを接続するパージ管に設けられたパージ制御弁の開度を制御しつつ、前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気をパージして前記吸気管に導く内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
途中に絞りを有する計測通路と、その計測通路の絞りを通過するガス流を発生させるポンプと、そのポンプがガス流を発生させたときに、前記絞りによって生じる圧力変化量を検出する圧力検出手段と、前記パージ制御弁を閉じ、且つ、前記計測通路を前記キャニスタと連通させた状態で、前記ポンプによってガス流を発生させることによって、前記計測通路にキャニスタからの蒸発燃料を含む混合気を流通させる第1の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させる圧力計測制御手段と、その圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記パージ制御弁の開度を制御する開度制御手段とを備え、
さらに、前記燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する燃料蒸気圧情報を検出する蒸気圧情報検出手段と、燃料蒸気圧情報に基づいて一定時間に燃料が蒸発する蒸発量に関連する蒸発量関連値が定まる蒸発量関連値決定関係を記憶した記憶装置と、前記蒸気圧情報検出手段によって実際に検出された蒸気圧情報と、前記記憶装置に記憶されている蒸発量関連値決定関係とに基づいて、蒸発量関連値を逐次決定する蒸発量関連値決定手段とを有し、
前記圧力計測制御手段は、前回の圧力変化量の計測後、前記蒸発量関連値決定手段によって逐次決定される蒸発量関連値の積算値が、予め設定された計測開始積算値を超えたことに基づいて、再度、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする。
【００１４】
この請求項１記載の発明では、燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する蒸気圧情報を検出しており、さらに、その検出した蒸気圧情報から、一定時間に燃料が蒸発する量に関連する蒸発量関連値を決定している。一定時間の燃料蒸発量は、そのときの蒸気圧に関連することから、蒸気圧情報に基づいて蒸発量関連値が決定できるのである。そして、蒸発量関連値の積算値は、キャニスタに吸着される燃料蒸気量に対応する。圧力計測制御手段は、この蒸発量関連値の積算値が予め設定された計測開始積算値を超えたことに基づいて、再度、第１の計測状態において圧力計測手段によって圧力変化量を再計測させる。従って、絞りによる混合気の圧力変化量の再計測のタイミングが、実際の燃料蒸発量に基づいて定まることになるので、その圧力変化量に基づいて制御されるパージ制御弁の開度、およびそのパージ制御弁の開度によって定まる空燃比の制御精度を向上させることができ、また、圧力計測周期を短い一定周期とする場合よりも圧力計測回数を低減できることから、無駄な電流消費が少なくなる。
【００１５】
また、前記目的を達成するための請求項２に記載の発明は、燃料タンクから発生する蒸発燃料を一時的にキャニスタに吸着し、内燃機関の運転時に、キャニスタと内燃機関の吸気管とを接続するパージ管に設けられたパージ制御弁の開度を制御しつつ、前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気をパージして前記吸気管に導く内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
途中に絞りを有する計測通路と、その計測通路の絞りを通過するガス流を発生させるポンプと、そのポンプがガス流を発生させたときに、前記絞りによって生じる圧力変化量を検出する圧力検出手段と、前記パージ制御弁を閉じ、且つ、前記計測通路を前記キャニスタと連通させた状態で、前記ポンプによってガス流を発生させることによって、前記計測通路にキャニスタからの蒸発燃料を含む混合気を流通させる第1の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させる圧力計測制御手段と、その圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記パージ制御弁の開度を制御する開度制御手段とを備え、
さらに、前記燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する燃料蒸気圧情報を検出する蒸気圧情報検出手段と、燃料蒸気圧情報に基づいて前記第１の圧力変化量の計測間隔が定まる計測間隔決定関係を記憶した記憶装置とを有し、
前記圧力計測制御手段は、前回の圧力変化量の計測時からの経過時間が、前記蒸気圧情報検出手段によって検出された実際の燃料蒸気圧情報と前記記憶装置に記憶されている計測間隔決定関係とに基づいて定まる計測間隔を超えたことに基づいて、再度、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする。
【００１６】
この請求項２記載の発明でも、燃料タンク内の燃料の蒸気圧に関連する蒸気圧情報を検出している。この蒸気圧情報は、一定時間に燃料が蒸発する量、すなわち一定時間にキャニスタに吸着される燃料蒸気量に関連し、記憶装置には、蒸気圧情報に基づいて第1の圧力変化量の計測間隔が定まる計測間隔決定関係が記憶されている。そして、圧力計測制御手段は、実際に検出された蒸気圧情報と、記憶装置に記憶されている計測間隔決定関係から、圧力変化量の再計測時期を決定しているので、実際にキャニスタからパージされる混合気の蒸発燃料濃度が前回の圧力変化量計測時から大きくずれる前に、圧力変化量が再計測される。従って、その圧力変化量に基づいて制御されるパージ制御弁の開度、およびそのパージ制御弁の開度によって定まる空燃比の制御精度を向上させることができ、また、圧力計測周期を短い一定周期とする場合よりも圧力計測回数を低減できることから、無駄な電流消費が少なくなる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、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、前記内燃機関の排気管に設けられ、空燃比を測定する空燃比センサと、前記圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第１燃料状態決定手段と、前記パージ制御弁が開いており、前記混合気が前記吸気管へパージされているときに、前記空燃比センサによって検出される空燃比の目標空燃比からのずれ量に基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第２燃料状態決定手段とをさらに備え、
前記開度制御手段は、所定のパージ実施条件が成立してパージを開始するときは、前記第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御し、その後、前記パージ実施条件が不成立となってパージを中断するまでは、前記第２燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御するものであり、
前記圧力計測手段は、パージを中断してから、前記蒸発量関連値決定手段によって逐次決定される蒸発量関連値の積算値が前記計測開始積算量を超え場合にも、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする。
【００１８】
この請求項３記載の発明は、パージ中に空燃比センサによって検出される空燃比の目標空燃比のずれ量に基づいて混合気の燃料状態を決定する第２燃料状態決定手段を備えている。この第２燃料状態決定手段は公知の技術であり、この第２燃料状態決定手段は、実際にパージが行われていなければ燃料状態を決定することができない。そのため、第２燃料状態決定手段で決定される燃料状態のみでパージ制御弁の開度を制御しようとする場合、パージ開始時には、空燃比変動がそれほど大きく生じない程度の少ないパージ率として、パージ率を徐々に大きくしていく必要がある。しかし、第１燃料状態決定手段は、パージ制御弁が閉じた状態で燃料状態を決定するものであり、開度制御手段は、パージ開始時のパージ制御弁の開度を、第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて制御することから、パージ開始時からパージ制御弁の開度を大きくすることができるので、パージ開始時から多くの蒸発燃料を処理することができる。
【００１９】
しかも、圧力計測手段は、パージを中断してから、蒸発量関連値の積算値が計測開始積算量を超えた場合にも、絞りによる混合気の圧力変化量を計測するので、パージ制御弁の開度、およびそのパージ制御弁の開度によって定まる空燃比の制御精度を一層向上させることができる。
【００２０】
請求項４記載は請求項２に対して、請求項１に対する請求項３の関係と同じ関係にある。その請求項４記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記内燃機関の排気管に設けられ、空燃比を測定する空燃比センサと、前記圧力計測制御手段によって制御されることにより前記圧力検出手段によって検出された第１の圧力変化量と、所定の絞りを空気が流通するときにその絞りによって生じる第２の圧力変化量とに基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第１燃料状態決定手段と、前記パージ制御弁が開いており、前記混合気が前記吸気管へパージされているときに、前記空燃比センサによって検出される空燃比の目標空燃比からのずれ量に基づいて、前記混合気の燃料状態を決定する第２燃料状態決定手段とをさらに備え、
前記開度制御手段は、所定のパージ実施条件が成立してパージを開始するときは、前記第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御し、その後、前記パージ実施条件が不成立となってパージを中断するまでは、前記第２燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて前記パージ制御弁の開度を制御するものであり、
前記圧力計測手段は、パージ中断時点からの経過時間が、前記蒸気圧情報検出手段によって検出された実際の燃料蒸気圧情報と前記記憶装置に記憶されている計測間隔決定関係とに基づいて定まる計測間隔を超えた場合にも、前記第１の計測状態において、前記圧力検出手段によって前記圧力変化量を検出させることを特徴とする。
【００２１】
この請求項４記載の発明は、請求項３と同じ第１燃料状態決定手段および第２燃料状態決定手段を備えており、開度制御手段は、パージ開始時のパージ制御弁の開度を、第１燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいて制御しすることから、パージ開始時からパージ制御弁の開度を大きくすることができるので、パージ開始時から多くの蒸発燃料を処理することができる。そして、その後は、パージ中断まで第２燃料状態決定手段によって決定された燃料状態に基づいてパージ制御弁の開度を制御しており、圧力計測手段は、パージ中断時点からの経過時間が、実際の燃料蒸気圧情報と計測間隔決定関係とに基づいて定まる計測間隔を超えた場合にも、絞りによる混合気の圧力変化量を計測するので、パージ制御弁の開度、およびそのパージ制御弁の開度によって定まる空燃比の制御精度を一層向上させることができる。
【００２２】
前記燃料蒸気圧情報としては、たとえば、請求項５乃至８に記載のように、燃料タンク内の燃料温度、吸気管内の吸気温度、外気温度、および燃料タンク内圧の所定期間での変動量がある。蒸気圧Ｐは、ランキン−デュプレの蒸気圧式（logP＝−A/T＋B−ClogT、A,B,Cは定数）に示されるように、温度Ｔによって定まる関数である。従って、燃料タンク内の燃料温度は燃料蒸気圧情報である。また、吸気温度、外気温度が燃料蒸気圧情報であるのは、これらが燃料温度と相関するからである。また、蒸気圧が高いほど、単位時間当たりの燃料タンク内圧の上昇分が多くなるので、燃料タンク内圧の所定期間での変動量も蒸気圧情報なのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置の構成を示す構成図である。本実施形態による蒸発燃料処理装置は、例えば自動車のエンジンに適用され、内燃機関であるエンジン１の燃料タンク１１は、蒸気導入通路であるエバポライン１２を介してキャニスタ１３と接続されている。
【００２４】
キャニスタ１３内には吸着材１４が充填されており、燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料を吸着材１４で一時的に吸着する。キャニスタ１３は、パージ管であるパージライン１５を介してエンジン１の吸気管２と接続されている。パージライン１５には、パージ制御弁であるパージバルブ１６が設けられ、その開き時にはキャニスタ１３と吸気管２とが連通するようになっている。
【００２５】
なお、キャニスタ１３における、エバポライン１２の接続位置と、パージライン１５の接続位置との間の、キャニスタ１３の内部に仕切板１４ａが設けられ、エバポライン１２から導入された蒸発燃料が、吸着材１４に吸着されることなく、パージライン１５から放出されることを防止している。また、キャニスタ１３には、後述するように大気ライン１７も接続されている。この大気ライン１７の接続位置とパージライン１５の接続位置との間の、キャニスタ１３の内部には、吸着材１４の充填深さとほぼ同じ深さの仕切板１４ｂが設けられている。これにより、エバポライン１２から導入された燃焼蒸気が大気ライン１７から放出されることを防止するようにしている。
【００２６】
パージバルブ１６は電磁弁であり、エンジン１の各部を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０によって開度が調整される。パージライン１５を流れる蒸発燃料を含む混合気の流量は、パージバルブ１６の開度によって制御され、その流量が制御された混合気が、スロットルバルブ３によって発生される吸気管２内の負圧により吸気管２内にパージされ、インジェクタ４からの噴射燃料とともに燃焼される（以下、適宜、パージされる蒸発燃料を含む混合気をパージガスという）。
【００２７】
キャニスタ１３には、先端がフィルタを介して大気に開放する大気ライン１７が接続されている。この大気ライン１７には、キャニスタ１３を大気ライン１７とポンプ２６の吸入側のいずれかに連通させる切替弁１８が設けられている。なお、切替弁１８は、ＥＣＵ４０による非駆動時には、キャニスタ１３を大気ライン１７に連通させる第１位置にあり、駆動時に、キャニスタ１３をポンプ２６の吸入側に連通させる第２位置に切替られる。
パージライン１５から分岐する分岐ライン１９は、３位置弁２１の一方の入力ポートに接続されている。また、３位置弁２１の他方の入力ポートには、フィルタを介して大気に開放されるポンプ２６の吐出ライン２７から分岐する空気供給ライン２０が接続されている。３位置弁２１の出力ポートには、計測通路である計測ライン２２が接続されている。３位置弁２１は計測通路切替手段であり、上述したＥＣＵ４０によって、空気供給ライン２０を計測ライン２２に接続する第１位置、計測ライン２２に対して空気供給ライン２０および分岐ライン１９のいずれとの連通も遮断する第２位置、および分岐ライン１９を計測ライン２２に接続する第３位置のいずれかに切り替えられる。なお、非駆動時、３位置弁２１は第１位置となるように構成されている。
【００２８】
計測ライン２２には、絞り２３およびポンプ２６が設けられている。ガス流発生手段であるポンプ２６は電動ポンプであり、駆動時に絞り２３側を吸入側として計測ライン２２にガスを流動させるもので、その駆動のオンオフおよび回転数がＥＣＵ４０により制御される。ＥＣＵ４０は、ポンプ２６を駆動する際、その回転数が予め設定した所定値で一定となるように制御する。
【００２９】
従って、切替弁１８は第１位置のまま、３位置弁２１を第１の位置とした状態で、ＥＣＵ４０がポンプ２６を駆動すると、計測ライン２２を空気が流動する「第２の計測状態」となる。また、３位置弁２１を第３の位置とした状態でポンプ２６を駆動すると、大気ライン１７、キャニスタ１３、分岐ライン１９までのパージライン１５の一部、および分岐ライン１９を介して供給される蒸発燃料を含む混合気が計測ライン２２を流動する「第１の計測状態」となる。
【００３０】
また、計測ライン２２には、絞り２３の下流側、すなわち、絞り２３とポンプ２６との間に、圧力計測手段である圧力センサ２４の一方の端が接続されている。この圧力センサ２４の他方の端は大気に開放しており、圧力センサ２４によって、大気圧と計測ライン２２の絞り２３よりも下流側の圧力との差圧が検出される。この圧力センサ２４によって計測された圧力は、ＥＣＵ４０に出力される。
【００３１】
また、本実施形態の装置には、吸気管２のスロットルバルブ３よりも上流側に設けられて吸気温度を検出する吸気温度センサ３０、車両の所定の位置に設けられて外気温度を検出する外気温度センサ３１、および燃料タンク１１の上壁に設けられて燃料タンク内圧を検出するタンク内圧センサ３２からの信号もＥＣＵ４０に供給される。なお、これらのセンサ３０、３１、３２は、蒸気圧情報検出手段に相当するものである。
【００３２】
ＥＣＵ４０は、吸気管２に設けられて吸入空気量を調整するスロットルバルブ３の開度、インジェクタ４からの燃料噴射量、パージバルブ１６の開度等を、種々のセンサによって検出された検出値に基づいて制御する。例えば、吸気管２に設けたエアフローセンサ（図示せず）により検出される吸入空気量および吸気圧センサ（図示せず）により検出される吸気圧、排気管５に設けた空燃比センサ６により検出される空燃比の他、イグニッション信号、エンジン回転数、エンジン冷却水温、アクセル開度等に基づいて、スロットル開度、燃料噴射量、パージバルブ１６の開度等を制御する。
【００３３】
次に、本発明に関するＥＣＵ４０の制御について詳述する。図２は、空燃比制御ルーチンのフローチャートであって一定カム角度毎に実行される。
【００３４】
ステップ２０１で空燃比フィードバック制御が許容されるか否かを判断する。すなわち、
（１）始動時でない
（２）燃料カット中でない
（３）冷却水温度（ＴＨＷ）≧０℃
（４）空燃比センサ活性完了のすべての条件が満足されたときに空燃比フィードバック制御が許容され、いずれか１つの条件が満足されないときは空燃比フィードバック制御は許容されない。
【００３５】
ステップ２０１で肯定判断されたときはステップ２０２に進む。ステップ２０２では、空燃比センサ６の出力電圧ＶＯＸを読み込み、ステップ２０３において、その出力電圧ＶＯＸが、所定の基準電圧ＶＲ（例えば０．４５Ｖ）以下であるか否かを判断する。ステップ２０３で肯定判断された場合は、排気ガスの空燃比はリーンであるとしてステップ２０４に進み、空燃比フラグＸＯＸを“０”にセットする。
【００３６】
次いで、ステップ２０５において、空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する。ステップ２０５で肯定判断されたときは、リーン状態が継続しているものとして、ステップ２０６で空燃比補正係数ＦＡＦをリーン積分量“ａ”増加してこのルーチンを終了する。一方、ステップ２０５で否定判断されたときは、リッチ状態からリーン状態に反転したものとして、ステップ２０７に進み空燃比補正係数ＦＡＦをリーンスキップ量“Ａ”増加する。なおリーンスキップ量“Ａ”はリーン積分量“ａ”に比較して十分大に設定する。そして、ステップ２０８で状態維持フラグＸＯＸＯをリセットしてこのルーチンを終了する。
【００３７】
ステップ２０３で否定判断された場合は、排気ガスの空燃比はリッチであるとしてステップ２０９に進み、空燃比フラグＸＯＸを“１”にセットする。そして、ステップ２１０で空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する。ステップ２１０で肯定判断されたときは、リッチ状態が継続しているものとして、ステップ２１１で空燃比補正係数ＦＡＦをリッチ積分量“ｂ”減少してこのルーチンを終了する。一方、ステップ２１０で否定判断されたときは、リーン状態からリッチ状態に反転したものとしてステップ２１２に進み空燃比補正係数ＦＡＦをリッチスキップ量“Ｂ”減少する。なおリッチスキップ量“Ｂ”はリッチ積分量“ｂ”に比較して十分大に設定する。
【００３８】
次にステップ２１３で状態維持フラグＸＯＸＯを“ｂ”にセットしてこのルーチンを終了する。なおステップ２０１で否定判断されたときは、ステップ２１４に進み空燃比補正係数ＦＡＦを“１．０”にセットしてこのルーチンを終了する。
【００３９】
図３は、キャニスタ１３からパージされるパージガス中の蒸発燃料濃度を計測するタイミングを決定する計測タイミング決定ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、図２のルーチンと並列的に実行するようになっている。
【００４０】
ステップ３０１では、イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判断する。この判断が否定判断であるときは、エンジン１は始動しておらず、従ってパージ制御も実施しないので、ステップ３０９において、圧力計測に基づく濃度検出を禁止すると決定して本ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、ステップ３０１が肯定判断である場合には、ステップ３０２において、パージバルブ１６がオン状態（開状態）、および、後述する図４の燃料濃度検出ルーチンの終了時点のいずれかであるか、または、そのいずれでもないかを判断する。なお、後者は、図４のルーチンの最後のステップ４０４を実行してからの経過時間が、予め極短い時間に設定された所定時間内であるか否かに基づいて判断する。
【００４２】
この判断が肯定判断である場合には、続くステップ３０３にて積算燃料蒸発量を０に更新した後、ステップ３０４に進む。ステップ３０２が肯定判断である場合に、このステップ３０３で積算燃料蒸発量を０に更新するのは、この積算燃料蒸発量は、燃料濃度ＦＧＰＧを更新してからの燃料蒸発量の積算値を意味しており、パージバルブ１６が開いているときは、後述する図１４の燃料濃度学習ルーチンにおいて燃料濃度ＦＧＰＧを逐次更新しているからである。また、図４の燃料濃度検出ルーチンの終了時点も、その図４で算出された蒸発燃料濃度Ｃが換算されることにより燃料濃度ＦＧＰＧが更新される（図１４のステップ１４０２）からである。
【００４３】
ステップ３０２が否定判断である場合には、直接、ステップ３０４へ進む。そのステップ３０４では、パージバルブ１６がオフすなわち全閉であるか否かを判断する。この判断が否定判断である場合、すなわち、パージバルブ１６が開いている場合にも、前述のステップＳ３０９を実行する。
【００４４】
上記ステップ３０４が肯定判断である場合には、蒸発量関連値決定手段に相当するステップ３０５へ進んで、一定時間での燃料蒸発量を決定する。具体的には、ＥＣＵ４０内のＲＯＭに予め記憶されている吸気温度から一定時間に蒸発する燃料蒸発量が定まる蒸発量決定マップを用いて、このとき吸気温度センサ３０によって実際に検出される吸気温度から、一定時間での燃料蒸発量を決定する。上記蒸発量決定マップは、たとえば、吸気温度が−３０℃から７５℃の範囲で燃料蒸発量が決定できるようになっており、吸気温度が低いほど一定時間での燃料蒸発量が小さくなるように設定されている。また、この図３の繰り返し周期は、上記一定時間となっている。なお、このマップは請求項の蒸発量関連値決定関係に相当するものである。
【００４５】
続くステップ３０６では、前回、この図３のルーチンを実行して決定した積算燃料蒸発量に、上記ステップ３０５で決定した燃料蒸発量を加算することにより、積算燃料蒸発量を更新する。
【００４６】
そして、続くステップ３０７では、上記ステップ３０６で更新した積算燃料蒸発量が、パージ制御精度の許容誤差に基づいて予め設定された計測開始積算値を超えたか否かを判断する。ステップ３０７が否定判断である場合には、まだ、燃料濃度ＦＧＰＧを最後に更新した後にキャニスタ１３内に吸着された蒸発燃料がそれほど多くない場合であり、燃料濃度ＦＧＰＧを更新する必要はないので、この場合にも、前述のステップ３０９へ進む。
【００４７】
一方、ステップ３０７が肯定判断である場合には、ステップ３０８において、圧力計測に基づく燃料濃度検出を開始すると決定して、図４へ進む。
【００４８】
図４は、圧力計測に基づいて燃料濃度を検出する濃度検出ルーチンを示すフローチャートであり、前述の図３および図４のステップ４０１、４０２が圧力計測制御手段に相当し、ステップ４０３が燃料状態の一種である燃料濃度を決定する第１の手段、すなわち、第１燃料状態決定手段に相当する。なお、この濃度検出ルーチン実行前は、パージバルブ１６は閉じられており、切替弁１８はキャニスタ１３を大気ライン１７に連通させる第１位置となっており、３位置弁２１は、空気供給ライン２０を計測ライン２２に接続する第１位置となっている。このため、初期状態において、圧力センサ２４によって検出される圧力はほぼ大気圧と同じになっている。
【００４９】
ステップ４０１では、計測ライン２２にガス流として空気を流動させた状態で、圧力センサ２４により圧力Ｐ０の測定を行う。この状態が「第２の計測状態」に相当する。空気流による圧力Ｐ０の測定は、３位置弁２１を第１位置に保持したまま、ポンプ２６を駆動することによりなされる。この場合、計測ライン２２には空気供給ライン２０を介して空気が供給される。空気供給ライン２０の絞り２３よりも上流側は、圧力センサ２４の一方の端と同じ気圧であり、圧力センサ２４の他方は空気供給ライン２０の絞り２３よりも下流側に接続されているので、圧力センサ２４によって、空気が絞り２３を通過したときの圧力低下量が検出される。
【００５０】
次に、ステップ４０２では、計測ライン２２にガス流として蒸発燃料を含む混合気を流動させた状態で、圧力Ｐ１の測定を行う。この状態が「第１の計測状態」に相当する。混合気流による圧力Ｐ１の測定は、３位置弁２１を第３位置に切替えつつ、ポンプ２６を駆動することによりなされる。この場合、計測ライン２２には、大気ライン１７、キャニスタ１３、分岐ライン１９までのパージライン１５の一部、及び分岐ライン１９を介して供給される蒸発燃料を含む混合気が供給される。すなわち、大気ライン１７から導入される空気がキャニスタ１３内を流動することにより、蒸発燃料と空気との混合気となり、パージライン１５の一部及び分岐ライン１９を介して計測ライン２２に供給される。従って、混合気流による圧力測定時には、圧力センサ２４によって、蒸発燃料を含む混合気が計測ライン２２の絞り２３を通過したときの圧力低下量が検出される。
【００５１】
ステップ４０３では、ステップ４０１およびステップ４０２で測定した圧力Ｐ０およびＰ１に基づいて燃料濃度Ｃを算出し、記憶する。
【００５２】
燃料濃度Ｃの算出は、圧力Ｐ０とＰ１との圧力比ＲＰを式（１）に従って算出し、圧力比ＲＰに基づいて燃料濃度Ｃを式（２）に従って算出する。式（２）中、ｋ１は予め実験などにより適合された定数である。
ＲＰ＝Ｐ１／Ｐ０・・・（１）
Ｃ＝ｋ１×（ＲＰ−１）（＝（Ｐ１−Ｐ０）／Ｐ０）・・・（２）
【００５３】
蒸発燃料は空気よりも重いため、パージガスに蒸発燃料が含まれていると、密度が高くなる。そして、ポンプ２６の回転数が同じで計測ライン２２の流速（流量）が同じであれば、エネルギー保存の法則により、密度が高いほど、絞り２３の両側の差圧が大きくなる。従って、燃料濃度Ｃが大きくなるほど、圧力比ＲＰが大きくなり、燃料濃度Ｃと圧力比ＲＰとの関係は式（２）に示すように直線関係となる。なお、このようにして求めた燃料濃度Ｃは、パージガス中の蒸発燃料の濃度を質量比で表したものである。
【００５４】
次のステップ４０４では各部を初期状態に戻す。すなわち、切替弁１８をキャニスタ１３と大気ライン１７とが連通する第１位置とし、３位置弁２１を、空気供給ライン２０を計測ライン２２に接続する第１位置とする。
【００５５】
図５は、開度制御手段に相当するパージ率制御ルーチンのフローチャートである。ステップ５０１では、図４に示した圧力計測に基づく燃料濃度検出が完了したか否かを判断する。ステップ５０１が肯定判断である場合には、ステップ５０２において圧力濃度検出完了フラグＸＩＰＲＧＨＣを１に設定した後、ステップ５０３を実行する。一方、ステップ５０１が否定判断である場合には、直接、ステップ５０３を実行する。
【００５６】
ステップ５０３では、空燃比フィードバック制御中であるか否かを判断する。ステップ５０３で肯定判断されたときはステップ５０４に進み、燃料カット中であるか否かを判断する。
【００５７】
ステップ５０４で否定判断されたときはステップ５０５に進み、通常パージ率制御を行った後、ステップ５０６に進む。ステップ５０６では、パージ停止フラグＸＩＰＧＲをリセットし（０に設定し）、次いで、ステップ５０７で燃料カットカウンタＣcutをリセットしてこのルーチンを終了する。
【００５８】
ステップ５０４で肯定判断されたときはステップ５０８に進み、再開時補正パージ率演算を行い、次いで、ステップ５０９にてパージ停止フラグＸＩＰＧＲを“１”に設定してこのルーチンを終了する。
【００５９】
また、ステップ５０３で否定判断されたときはステップ５１０に進み、パージ率ＰＧＲをリセットし（０に設定し）、次いで、ステップ５１１にてパージ停止フラグＸＩＰＧＲを“１”に設定してこのルーチンを終了する。
【００６０】
図６は、図５に示すパージ率制御ルーチンのステップ５０５で実行される通常パージ率制御処理のフローチャートである。まず、ステップ５０５１において、圧力濃度検出完了フラグＸＩＰＲＧＨＣが１であるか否かを判断する。この判断が肯定判断である場合には、ステップ５０５２においてパージ率初期値決定ルーチンを実行する。
【００６１】
図７にパージ率初期値決定ルーチンの詳細を示す。まず、ステップ５０５２１、５０５２２において、パージ流量許容上限値を設定する。すなわち、ステップ５０５２１ではエンジン運転状態を検出し、ステップ５０５２２で、許容されるパージ燃料蒸気流量許容値Ｆmを、検出されたエンジン運転状態に基づいて算出する。パージ燃料蒸気流量許容値Ｆmは、現在のスロットル開度などのエンジン運転状態のもとで要求される燃料噴射量、インジェクタ４で制御可能な燃料噴射量の下限値などに基づいて算出される。燃料噴射量が大きければ燃料噴射量に対するパージ燃料蒸気流量の割合が小さくなる方向に作用するからパージ燃料蒸気流量許容値Ｆmも大きな値まで許容されることになる。
【００６２】
ステップ５０５２３では、図示しない吸気圧センサにより、現在の吸気管圧力Ｐｉを検出し、ステップ５０５２４で吸気管圧力Ｐｉに基づいて基準流量Ｑ１００を演算する。基準流量Ｑ１００は、パージライン１５を流れるガスがエア１００％でパージバルブ１６の開度（以下、適宜、パージバルブ開度という）を１００％のときにパージライン１５を流れる前記ガスの流量であり、基準流量マップにしたがって演算される。図８に基準流量マップの一例を示す。
【００６３】
ステップ５０５２５では、燃料濃度検出ルーチンで検出された燃料濃度Ｃに基づいてパージ混合気の予想流量Ｑcを式（３）にしたがって算出する。予想流量Ｑcはパージバルブ開度を１００％として、パージライン１５に現在の燃料濃度Ｃのパージガスを流したときのパージガス流量の予想値である。図９は、燃料濃度Ｃと、基準流量Ｑ１００に対する予想流量Ｑcの比率（Ｑc／Ｑ１００）との関係を示すもので、燃料濃度Ｃが大きくなるとパージガスの密度が増大し、吸気管圧力Ｐｉが同じであっても、エネルギー保存の法則により、パージガスがエア１００％のときに比して流量が減少する。図中の直線は式（３）と等価である。式（３）中、Ａは定数であり、予め制御プログラムなどと共にＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶される。
Ｑc＝Ｑ１００×（１−Ａ×Ｃ）・・・（３）
【００６４】
ステップ５０５２６では、燃料濃度Ｃと予想流量Ｑcとに基づいて、パージバルブ開度を１００％として、パージライン１５に現在の燃料濃度Ｃのパージガスを流したときのパージ燃料蒸気の予想流量（以下，適宜、予想パージ燃料蒸気流量という）Ｆcを式（４）にしたがって算出する。
Ｆc＝Ｑc×Ｃ・・・（４）
【００６５】
ステップ５０５２７〜５０５２９はパージバルブ開度ｘを設定する。ステップ５０５２７では予想パージ燃料蒸気流量Ｆcをパージ燃料蒸気流量許容値Ｆmと比較し、Ｆc≦Ｆmであるか否かを判定する。肯定判断された場合は、ステップ５０５２８に進み、パージバルブ開度ｘを１００％とする。パージバルブ開度ｘを１００％としても許容パージ燃料蒸気流量許容値Ｆmまでに余裕があるからである。Ｆc≦Ｆmであるか否かを判定するステップ５０５２７が否定判断されると、パージバルブ開度ｘが１００％では過剰な燃料蒸気により空燃比制御が正常にできなくなるものと判断して、ステップ５０５２９に進み、パージバルブ開度ｘを（Ｆm／Ｆc）×１００％とする。Ｆc＞Ｆmのもとでは適正な空燃比制御が保証されるパージ流量の最大がパージ燃料蒸気流量許容値Ｆmとなるからである。
【００６６】
ステップ５０５２８、５０５２９においてパージバルブ開度ｘが算出されることにより、パージバルブ１６はその開度に制御される。
【００６７】
そして、ステップ５０５２８、５０５２９の実行後は、ステップ５０５３０で圧力濃度検出完了フラグＸＩＰＲＧＨＣをリセットする（０にする）とともに、再開時補正パージ率ＰＧＲcompを０にする。ステップ５０５３０で圧力濃度検出完了フラグＸＩＰＲＧＨＣをリセットすることにより、以後は、図６のステップ５０５１が否定判断となり、ステップ５０５３以降を実行することになる。
【００６８】
ステップ５０５３では、空燃比補正係数ＦＡＦがどの領域にあるかを判断する。図１０は空燃比補正係数ＦＡＦの領域を示すグラフであって、１±Ｆ内にあるときは領域Iに、１±Ｆと１±Ｇの間にあるときは領域IIに、１±Ｇの外側にあるときは領域IIIに属すると判断する。なお０＜Ｆ＜Ｇとする。
【００６９】
ステップ５０５３で領域Iに属すると判断されたときはステップ５０５４に進み、パージ率ＰＧＲを予め定められたパージ率アップ量Ｄだけ増加してステップ５０５６に進む。ステップ５０５３で領域IIIに属すると判断されたときはステップ５０５５に進み、パージ率ＰＧＲを予め定められたパージ率ダウン量Ｅだけ減少してステップ５０５６に進む。ステップ５０５３で領域IIに属すると判断されたときは、直接ステップ５０５６に進む。
【００７０】
ステップ５０５６では、パージ率ＰＧＲから後述する再開時補正パージ率ＰＧＲcompを減算して、ステップ５０５７に進む。ステップ５０５７では、再開時補正パージ率ＰＧＲcompを予め定められた一定値Ｆ減算し、ステップ５０５８では、再開時補正パージ率ＰＧＲcompが正であるか否かを判断する。
【００７１】
ステップ５０５８で否定判断されたときは、ステップ５０５９で再開時補正パージ率ＰＧＲcompを下限値“０”に設定して、ステップ５０６０に進む。ステップ５０５８で肯定判断されたときは直接ステップ５０６０に進み、パージ率ＰＧＲの上下限をチェックしてこのルーチンを終了する。
【００７２】
図１１は、図５に示すパージ率制御ルーチンのステップ５０８で実行される再開時補正パージ率演算のフローチャートである。まず、ステップ５０８１において、燃料タンク１１内に設けられた図示しない圧力センサにて燃料タンク内圧力ＰＴを検出する。燃料タンク内圧ＰＴは燃料タンク１１内の蒸発燃料量の関数であり、燃料タンク１１内の蒸発燃料量は燃料の蒸発とキャニスタ１３への放出と蒸発燃料の液化等の平衡状態の表れであるので、燃料タンク内圧力ＰＴは燃料タンク１１内での燃料の蒸発度合いを表している。なお燃料蒸発の度合いは、燃料温度と燃料表面に作用する圧力によってほぼ決まるものであるので、燃料蒸発の度合いを表すものとして、燃料タンク内圧力ＰＴに代えて燃料温度を用いてもよい。ただし、燃料タンク内圧力ＰＴをパラメータとして用いる場合には大気圧変化等の影響が相殺されるので、より正確な検出が簡単に行える。
【００７３】
次のステップ５０８２では、燃料カットカウンタＣcutをインクリメントして、ステップ５０８３に進む。なお燃料カットカウンタＣcutは燃料カット状態の継続時間を表している。ステップ５０８３では、燃料タンク内圧力ＰＴおよび燃料カットカウンタＣcutの関数として、燃料カット中にキャニスタ１４に吸着された蒸発燃料量ＶＡＰＯＲ（ＰT ，Ｃcut ）を求める。
【００７４】
蒸発燃料量ＶＡＰＯＲを求めるための関数としては、例えば以下のものを使用することができる。すなわち、燃料タンク内圧力ＰＴの関数として単位時間当たりの燃料蒸発量α（ＰＴ）を決定することができるので、単位時間当たりの燃料蒸発量αに経過時間に相当する燃料カットカウンタＣcutのカウント値を乗算する下記式により、蒸発燃料量ＶＡＰＯＲを求めることができる。
ＶＡＰＯＲ  ＝  α（ＰT ）・Ｃcut
【００７５】
ステップ５０８４では、蒸発燃料量ＶＡＰＯＲおよびエアフローセンサで検出される吸気量ＧＡの関数として再開時補正パージ率ＰＧＲcompを決定する。
ＰＧＲcomp  ＝  β・ＶＡＰＯＲ／ＧＡ
ただしβは係数
【００７６】
図１２は、パージ制御弁駆動ルーチンのフローチャートであって、パージバルブ１６の開度をいわゆるデューティ比制御によって制御する。すなわち、ステップ１２１でパージ停止フラグＸＩＰＧＲが“１”であるか否かを判断し、肯定判断されればパージ停止中であるとして、ステップ１２２でデューティ比Ｄｕｔｙを“０”に設定してこのルーチンを終了する。
【００７７】
ステップ１２１で否定判断されればパージ中であるとして、ステップ１２３に進み、次式に基づきデューティ比Ｄｕｔｙを演算する。
Ｄｕｔｙ  ＝  γ・ＰＧＲ／ＰＧＲ１００＋δ
ここでＰＧＲ１００は、全開パージ率であり、パージバルブ１６を全開した時のパージ量を表している。この全開パージ率ＰＧＲ１００は、エンジン回転速度Ｎｅとスロットル弁開度ＴＡとのマップとして予め設定されている。図１３は、その全開パージ率ＰＧＲ１００を決定するためのマップの設定例である。γおよびδはパッテリ電圧および大気圧力によって定まる補正係数である。
【００７８】
図１４は、燃料濃度ＦＧＰＧを演算するための燃料濃度学習ルーチンのフローチャートであり、所定の短周期で繰り返し実行する。ステップ１４０１では、圧力濃度検出完了フラグＸＩＰＲＧＨＣが１であるか否かを判断する。ステップ１４０１が肯定判断である場合には、濃度換算手段に相当するステップ１４０２を実行する。ステップ１４０２では、図４で決定した燃料濃度Ｃを下記式に代入することにより、その燃料濃度Ｃを目標空燃比である理論空燃比（＝１４．６）と比較したパージガスの相対蒸発燃料濃度を表す燃料濃度ＦＧＰＧに換算する。
ＦＧＰＧ＝（１−Ｃ）−（１４．６×Ｃ×蒸発燃料の密度／空気の密度）
なお、蒸発燃料の密度および空気の密度は、予め定められた一定値を用いてもよいし、温度に基づいて定めるようにしてもよい。
【００７９】
上記燃料濃度ＦＧＰＧは、パージガス中における蒸発燃料の割合が理論空燃比の混合気と同じである場合には０となり、蒸発燃料の割合が理論空燃比よりも多くなるとマイナスとなる。また、蒸発燃料の割合が理論空燃比よりも少なくなるとプラスとなり、蒸発燃料が全く含まれていない場合に１となる。従って、燃料濃度ＦＧＰＧは、パージガスの理論空燃比からのずれの程度を表しているとも言える。ステップ１４０２の実行後は、後述するステップ１４１０へ進む。
【００８０】
前述のステップ１４０１が否定判断である場合には、ステップ１４０４へ進み、パージ停止フラグＸＩＰＧＲが“１”であるか否かを判断し、肯定判断されたときはパージ停止中であるとして、直接このルーチンを終了する。
【００８１】
ステップ１４０４で肯定判断されたときはステップ１４０５に進み、燃料濃度学習条件が成立しているか否かを判断する。すなわち、（１）空燃比フィードバック制御中、（２）冷却水温度≧８０°Ｃ、（３）始動時燃料増量＝０、（４）暖機燃料増量＝０
のすべての条件が満足されたときに学習を実行するものとし、いずれかの条件が満足されないときは学習をおこなわないものとする。
【００８２】
ステップ１４０５で否定判断されたとき、すなわち学習を行わないときは直接このルーチンを終了する。ステップ１４０５で肯定判断されたとき、すなわち学習を行うときはステップ１４０６に進む。ステップ１４０６では、図２の空燃比制御ルーチンで演算した空燃比補正係数ＦＡＦの時間的平均値ＦＡＦＡＶを演算し、ステップ１４０７に進む。
【００８３】
ステップ１４０７では、平均値ＦＡＦＡＶが“０．９８”以下、“０．９８”を越え“１．０２”未満、“１．０２”以上のいずれの領域にあるかを判断する。平均値ＦＡＦＡＶが“０．９８”以下であると判断されたときは、ステップ１４０８に進み、燃料濃度ＦＧＰＧを所定量“Ｑ”（例えば０．４％）減少して、ステップ１４１０に進む。
【００８４】
“１．０２”以上であると判断されたときは、ステップ１４０９に進み燃料濃度ＦＧＰＧを所定量“Ｐ”（例えば０．４％）増加して、ステップ１４１０に進む。“０．９８”を越え“１．０２”未満であるときは燃料濃度ＦＧＰＧを更新することなく直接ステップ１４１０に進む。上記ステップ１４０６乃至１４０９が燃料状態の一種である燃料濃度を決定する第２の手段、すなわち、第２燃料状態決定手段に相当する。
【００８５】
なお、パージガス中の蒸発燃料濃度が“０”であれば、ステップ１４０８またはステップ１４０９を実行して決定した燃料濃度ＦＧＰＧは “１”に設定され、燃料濃度が大になるほど“１”より小である値となる。ステップ１４１０では、燃料濃度ＦＧＰＧを所定の上下限値内の値に制限して、このルーチンを終了する。
【００８６】
図１５は、インジェクタ制御ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ１５０１において、エンジン回転速度Ｎｅおよび吸気量ＧＡの関数として基本燃料噴射時間Ｔｐを求める。
Ｔｐ＝Ｔｐ（Ｎe ，ＧＡ）
【００８７】
次のステップ１５０２では、パージ率ＰＧＲと図１４で決定した燃料濃度ＦＧＰＧとに基づいて、パージ補正係数ＦＰＧを演算する。
ＦＰＧ ＝ＦＧＰＧ・ＰＧＲ
【００８８】
ステップ１５０３では、図２に示す空燃比制御ルーチンで演算された空燃比補正係数ＦＡＦ、および上記パージ補正係数ＦＰＧを用いて、インジェクタ開弁時間ＴＡＵを次式により決定する。
ＴＡＵ＝α・Ｔｐ・（ＦＡＦ＋ＦＰＧ）＋β
ここでのαおよびβは暖機増量、始動増量等を含む補正係数である。
【００８９】
ステップ１５０４では、インジェクタ開弁時間ＴＡＵを出力し、このルーチンを終了する。
【００９０】
図１６は、本実施形態の燃料濃度検出タイミング、パージタイミング等を例示したタイミングチャートである。なお、このタイミングチャートは、ハイブリッド車両に本実施形態の発明を適用した例である。
【００９１】
ｔ１時点までは、アクセルオン状態で車両が走行中である。このとき、パージ実行条件条件は成立しており（パージ停止フラグＸＩＰＧＲが０）、パージバルブ１６がオン状態となっている。そのため、図１４において空燃比ＦＡＦに基づいて燃料濃度ＦＧＰＧが逐次学習（更新）されている。
【００９２】
ｔ１時点でアクセルがオフとされることにより車速が徐々に低下し、ｔ２時点でブレーキがオンとなると、さらに車速が低下してｔ３時点で車両が停止する。これによって、ｔ４時点でエンジンが停止し、それによってパージ実行条件が不成立となるので、パージバルブ１６のデューティ比が０、すなわち、パージバルブ１６がオフとされる。また、パージバルブ１６がオフとされることによって積算燃料蒸発量が増加し始める。
【００９３】
ブレーキが継続的にオン状態となっているので、積算燃料蒸発量が継続的に増加し、ｔ５時点において、積算燃料蒸発量が計測開始積算値を超える。そのため、図４の燃料濃度検出が実行される。この燃料濃度検出がｔ６時点において終了すると、図３のステップ３０３が肯定判断となるので、ステップ３０４が実行されて積算燃料蒸発量は０とされるが、パージバルブ１６がオフのままであるので、その後、積算燃料蒸発量は再び増加していく。
【００９４】
その後、ｔ７時点でブレーキのオン状態が解除されると、クランキング期間を経てｔ８時点でエンジンの始動が完了する。次いで、クラッチおよび自動変速機の制御油圧が立ち上がり、ｔ９時点においてその油圧の立ち上がりが完了する。
【００９５】
ｔ１０時点では、アクセルが再びオン状態とされ、それに伴って車両が走行を再開する。車両走行再開当初は、まだパージバルブ１６がオフのままであるので、積算燃料蒸発量の増加は継続している。その結果、ｔ１１時点において、積算燃料蒸発量は再度、計測開始積算値を超え、それによって、図４の燃料濃度検出が再び実行される。この燃料濃度検出はｔ１２時点で終了し、積算燃料蒸発量は再び０とされる。
【００９６】
ｔ１２時点では、まだ、パージ実行条件が成立していないので、積算燃料蒸発量は再度、増加していくが、ｔ１３時点においてパージ実行条件が成立して、パージが再開されると、その後は積算燃料蒸発量が０に維持される。なお、ｔ１３時点にいてパージが再開されるときのパージバルブ１６のデューディ比は、ｔ１１−ｔ１２時点で計測された燃料濃度Ｃが相対燃料濃度ＦＧＰＧに換算された値に基づいて決定されるので、パージ開始時のデューティ比が大きくなっている。従って、多くの蒸発燃料が処理されることになる。
【００９７】
以上、説明した本実施形態によれば、燃料タンク１１内の燃料の蒸気圧に関連している燃料蒸気圧情報として吸気温度を検出しており、検出した吸気温度から、一定時間での燃料蒸発量を決定している（ステップ３０５）。そして、パージバルブ１６がオフされてから、または、前回の圧力計測（図４）を実行してからの積算燃料蒸発量が計測開始積算値を超えか否かを判定し（ステップ３０７）、超えた場合には、圧力計測（図４）を実行している。従って、圧力計測（図４）の実行タイミングが、実際の燃料蒸発量に基づいて定まることになるので、圧力計測（図４）を実行して得られる燃料濃度Ｃに基づいて制御されるパージバルブ１６の開度、およびそのパージバルブ１６の開度によって定まる空燃比Ａ／Ｆの制御精度を向上させることができ、また、圧力計測周期を短い一定周期とする場合よりも圧力計測回数を低減できることから、無駄な電流消費が少なくなる。
【００９８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、図３の計測タイミング決定ルーチンに代えて、図１７に示すものを実行する点のみである。また、図１７において、図３と異なる処理は、ステップ３０３−１、３０５−１、３０６−１、および３０７−１であり、それぞれ図３のステップ３０３、３０５、３０６、３０７に代えて実行する処理である。
【００９９】
パージバルブ１６がオンまたは図４終了時である場合に実行するステップ３０３−１では、タイマを０にする。そして、ステップ３０４へ進む。一方、パージバルブ１６がオフであり、且つ、図４終了時点でもない場合には、直接、ステップ３０４へ進む。
【０１００】
そして、パージバルブ１６がオフである場合には、ステップＳ３０５−１において、タイマに１を加える。続くステップ３０６−１では計測決定する。具体的には、ＥＣＵ４０内のＲＯＭに予め記憶されている吸気温度から計測間隔が定まる計測間隔決定マップを用いて、このとき吸気温度センサ３０によって実際に検出される吸気温度から、図４の圧力計測を実行する計測間隔を決定する。上記計測間隔決定マップは、たとえば、吸気温度が−３０℃から７５℃の範囲で計測間隔が決定できるようになっており、吸気温度が低いほど計測間隔が長くなるように設定されている。このように、吸気温度が低いほど計測間隔が長くなるように設定されているのは、吸気温度が低いほど、単位時間当たりの燃料蒸発量が少ないためである。なお、このマップは請求項の計測間隔決定関係に相当するものである。
【０１０１】
続くステップ３０７−１では、タイマが、上記ステップ３０６−１で決定した計測間隔を超えたか否かを判断する。そして、この判断が肯定判断である場合には、図４を実行する。
【０１０２】
この第２実施形態でも、燃料タンク１１内の燃料の蒸気圧に関連している燃料蒸気圧情報として吸気温度を検出しており、検出した吸気温度から、計測間隔を決定している（ステップ３０６−１）。そして、パージバルブ１６がオフされてから、または、前回の圧力計測（図４）を実行してからのタイマ値が決定した計測間隔を超えか否かを判定し（ステップ３０７−１）、超えた場合には、圧力計測（図４）を実行している。従って、空燃比Ａ／Ｆに基づいて、または、図４を実行して得られた燃料濃度ＦＧＰＧが、実際にキャニスタ１３からパージされる混合気の蒸発燃料濃度から大きくずれる前に、図４が実行されて燃料濃度ＦＧＰＧが再決定される。従って、燃料濃度ＦＧＰＧに基づいて制御されるパージバルブ１６弁の開度、およびそのパージバルブ１６の開度によって定まる空燃比Ａ／Ｆの制御精度を向上させることができ、また、圧力計測周期を短い一定周期とする場合よりも圧力計測回数を低減できることから、無駄な電流消費が少なくなる。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０４】
たとえば、上述した実施形態では、蒸気圧情報として吸気温度を用いていたが、これに代えて、外気温度３１によって検出される外気温度を用いてもよいし、また、燃料タンク１１内に燃料温度センサを設けて、そのセンサによって検出される燃料温度を用いてもよい。これらの場合、ＥＣＵ４０のＲＯＭ内には、外気温度（または燃料温度）が低いほど一定時間での燃料蒸発量が小さくなるように設定された蒸発量決定マップ、または、外気温度（または燃料温度）が低いほど計測間隔が長い時間に設定された計測間隔決定マップが記憶される。また、蒸気圧情報として所定期間でのタンク内圧の変動量を用いてもよい。この変動量は、タンク内圧センサ３２によって検出されるタンク内圧に基づいて算出する。
【０１０５】
また、上述した実施形態では、圧力センサ２４は、一端が絞り２３の下流側に接続され、他端が大気に開放されていたが、他端を絞り２３の上流側に接続することにより、絞り２３の前後の圧力差を検出するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上述した実施形態では、３位置弁２１を用いていたが、複数の２位置弁を組み合わせて、上述した第１位置〜第３位置に相当する切替動作を行わせるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置の構成を示す構成図である。
【図２】空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】キャニスタ１３からパージされるパージガス中の蒸発燃料濃度を計測するタイミングを決定する計測タイミング決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】圧力計測に基づいて燃料濃度を検出する濃度検出ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】パージ率制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】図５に示すパージ率制御ルーチンのステップ５０５で実行される通常パージ率制御処理のフローチャートである。
【図７】図６のステップ５０５２で実行されるパージ率初期値決定ルーチンのフローチャートである。
【図８】基準流量マップの一例を示す図である。
【図９】燃料濃度Ｃと、基準流量Ｑ１００に対する予想流量Ｑcの比率（Ｑc／Ｑ１００）との関係を示す図である。
【図１０】空燃比補正係数ＦＡＦの領域を示すグラフである。
【図１１】図５に示すパージ率制御ルーチンのステップ５０８で実行される再開時補正パージ率演算のフローチャートである。
【図１２】パージ制御弁駆動ルーチンのフローチャートである。
【図１３】全開パージ率を決定するためのマップの設定例である。
【図１４】燃料濃度ＦＧＰＧを演算するための燃料濃度学習ルーチンのフローチャートである。
【図１５】インジェクタ制御ルーチンのフローチャートである。
【図１６】第１実施形態の燃料濃度検出タイミング、パージタイミング等を例示したタイミングチャートである。
【図１７】第２実施形態において実行する計測タイミング決定ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
５：排気管、    ６：空燃比センサ、    １１：燃料タンク、    １３：キャニスタ、    １５：パージライン（パージ管）、    １６：パージバルブ（パージ制御弁）、    ２２：計測ライン（計測通路）、    ２３：絞り、    ２４：圧力センサ（圧力計測手段）、    ２６：ポンプ、    ３０：吸気温度センサ（蒸気圧情報検出手段）、    ３１：外気温度センサ（蒸気圧情報検出手段）、    ３２：タンク内圧センサ（蒸気圧情報検出手段）
ステップ３０１乃至３０９、ステップ４０１、４０２：圧力計測制御手段
ステップ３０５：蒸発量関連値決定手段
ステップ５０１乃至５１１：開度制御手段
ステップ４０３：第１燃料状態決定手段
ステップ１４０６乃至１４０９：第２燃料状態決定手段
ステップ１５０１乃至１５０４：空燃比制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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