JP2001003820A - 蒸発燃料量測定方法及び装置、空燃比制御方法及び装置、並びにキャニスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャニスタ内から吸気管内に供給される蒸発
燃料の供給量を、超音波センサを用いず、高精度に測定
し、この蒸発燃料の供給量の測定結果を用いて、内燃機
関に供給される燃料混合気の空燃比を好適に制御するこ
と。 【解決手段】 まず、各種センサの信号から、基本燃料
噴射時間Ｔ０及び空燃比補正係数ＫＦを算出し（Ｓ１０
０〜Ｓ１２０）、パージバルブ１５が開かれている場合
には、キャニスタ２０内に流入する空気の流量Ｙと、吸
気管２内に流入する混合気の流量Ｘとを測定する（Ｓ１
４０、Ｓ１５０）。次に、混合気の流量Ｘと空気の流量
Ｙとの差に基づいて、吸気管２内への蒸発燃料の供給量
に相当するインジェクタ６の開弁時間である、補正時間
Ｔｐを算出する（Ｓ１６０）。そして、基本燃料噴射時
間Ｔ０を空燃比補正係数ＫＦ及び補正時間Ｔｐにて補正
することにより、インジェクタ６の適切な開弁時間Ｔを
算出する（Ｓ１８０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンク内で発
生する蒸発燃料を一時的に内部で吸着するキャニスタ内
から内燃機関の吸気管内に供給される蒸発燃料の量を検
出する蒸発燃料量測定方法及び装置、この蒸発燃料量測
定方法及び装置を用いて空燃比を制御する空燃比制御方
法及び装置、並びに、これらの方法及び装置を実現する
のに好適なキャニスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃料タンクから内燃機関（以
下、エンジンとも記す）への燃料の供給系としては、燃
料タンクから燃料ポンプにより汲み上げた燃料を、燃料
配管を介してインジェクタへ送り、インジェクタから吸
気管内に噴射する第１の供給系がある。

【０００３】また、これとは別に、燃料タンク内に発生
する蒸発燃料をキャニスタ内で一時的に吸着し、このキ
ャニスタ内に溜まった燃料（蒸発燃料に相当する燃料）
を、キャニスタ内に流入させた空気によって脱離させ、
この空気と脱離された蒸発燃料との混合気を、パージ通
路を介して吸気管内に供給する第２の供給系がある。

【０００４】従って、エンジンでは、インジェクタから
の噴射燃料に加えて、キャニスタからの混合気に含まれ
る蒸発燃料を、シリンダ内で燃焼させるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様に、噴射燃料と
は別に蒸発燃料をエンジンに供給することにより、燃焼
制御において空燃比が理論空燃比からズレてしまうと、
触媒のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化能力が激減することに
なり、その結果、排出ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等が
増加してしまう。

【０００６】従って、燃焼用主燃料系として蒸発燃料を
使用するためには、混合気中の蒸発燃料の濃度等を高精
度に測定し、エンジンに供給する燃料（噴射燃料及び蒸
発燃料）の量を最適に制御することが極めて重要であ
る。蒸発燃料の濃度測定用センサとしては、例えば超音
波センサがある。

【０００７】この種の超音波センサは、例えば上記パー
ジ通路に取り付けられる。そして、この場合、超音波セ
ンサでは、混合気中に超音波を送信し、混合気中の蒸発
燃料濃度に応じて変化する、この超音波の伝播時間を計
測することにより、混合気中の蒸発燃料濃度を測定する
ことができる。

【０００８】従って、この測定結果を用いれば、エンジ
ンへの燃料供給量（換言すれば、噴射燃料、蒸発燃料、
及び空気からなる燃料混合気の空燃比）を最適に制御す
ることができる。しかし、超音波センサは一般に高価で
あり、しかも、燃料供給量を制御する際に必要な蒸発燃
料のエンジンへの実際の供給量を知るためには、上記蒸
発燃料濃度とは別に、キャニスタから吸気管内に流入す
る混合気の流量も測定する必要があった。

【０００９】つまり、蒸発燃料の実際の供給量は、混合
気中の蒸発燃料濃度と吸気管内に流入する混合気の量と
を乗算することによって得られるため、超音波センサに
て蒸発燃料の濃度を測定し、且つ、他の手法（例えば、
周知の流量センサ等）にて、吸気管内に流入する混合気
の量に対応する混合気の流量も測定する必要があった。

【００１０】また、上記のように超音波センサを用いて
蒸発燃料濃度を測定する場合は、超音波センサが混合気
中の蒸発燃料に直接触れることとなり、超音波センサに
おける超音波送受信面に、時間経過と共にコンタミ等の
付着物が堆積し、超音波の伝播時間を正確に測定できな
くなることから、蒸発燃料濃度の測定精度が下がり、蒸
発燃料の供給量を正確に測定することができなくなると
いう問題もあった。

【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その第１の目的は、キャニスタ内から
吸気管内に供給される蒸発燃料の供給量を、超音波セン
サを用いず、高精度に測定することができる蒸発燃料量
測定方法及び装置を提供することである。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、上記蒸発燃
料量測定方法及び装置にて測定される蒸発燃料の供給量
の測定結果を用いて、内燃機関（エンジン）に蒸発燃料
を供給する場合においても、内燃機関（エンジン）に供
給される燃料混合気の空燃比を好適に制御することがで
きる空燃比制御方法及び装置を提供することである。

【００１３】また、本発明の第３の目的は、上記蒸発燃
料量測定方法及び装置、空燃比制御方法及び装置を実現
するのに好適なキャニスタを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる目
的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部で吸着するキャ
ニスタと、該キャニスタ内部と内燃機関用エンジンの吸
気管内とを連結するパージ通路と、該パージ通路に設け
られ、該パージ通路を開閉するパージバルブと、を備え
た内燃機関で、前記キャニスタから前記パージ通路を介
して前記吸気管内に供給される前記蒸発燃料の量を測定
する蒸発燃料量測定方法であって、前記パージバルブが
開かれた際に、空気吸入用通路を介して前記キャニスタ
内に流入する空気の流量、及び前記パージ通路を介して
前記吸気管内に流入する前記空気と前記蒸発燃料との混
合気の流量を夫々測定し、該測定した前記混合気の流量
と前記空気の流量との差に基づいて、前記混合気中の蒸
発燃料量を算出することを特徴とする。

【００１５】このように、本発明方法（請求項１）で
は、まず、パージバルブが開かれた際（つまり、パージ
通路が開かれた際）に、空気吸入用通路を介してキャニ
スタ内に流入する空気（蒸発燃料を含まない空気）の流
量、及びキャニスタ内からパージ通路を介して吸気管内
に流入する空気と、この空気によってキャニスタ内にて
脱離された蒸発燃料との混合気の流量を夫々測定する。

【００１６】そして、混合気の流量と空気の流量との差
に基づいて、混合気中の蒸発燃料量（換言すれば、吸気
管内への蒸発燃料の供給量）を算出するのである。つま
り、混合気の流量は、キャニスタ内に流入する空気の流
量と、この空気によってキャニスタ内で脱離された蒸発
燃料の流量との総和であるので、上記のように空気の流
量と混合気の流量とを夫々測定し、混合気の流量から空
気の流量を差し引けば、混合気に含まれる蒸発燃料の流
量を高精度に算出することができ、その結果、吸気管内
への蒸発燃料の供給量を高精度に算出することができ
る。

【００１７】従って、本発明方法（請求項１）によれ
ば、超音波センサを用いず、吸気管内に供給される蒸発
燃料の供給量を高精度に測定することができる。なお、
混合気の流量と空気の流量との差に基づいて蒸発燃料の
供給量を算出する具体的態様としては、例えば、混合気
の流量から空気の流量を差し引くことにより、混合気に
含まれる蒸発燃料の流量を算出し、この蒸発燃料の流量
に対応するものとして、蒸発燃料の供給量を求めるもの
であっても良い。この場合、上述のように高精度に算出
された蒸発燃料の流量に対応するものとして、蒸発燃料
の供給量を高精度に求めることができる。

【００１８】また、混合気の流量と空気の流量との差に
基づいて蒸発燃料の供給量を算出する他の具体的態様と
しては、混合気の流量から空気の流量を差し引いて得ら
れる値（蒸発燃料の流量）を混合気の流量で除算するこ
とにより、混合気中の蒸発燃料濃度を算出し、この蒸発
燃料濃度と混合気の流量との乗算値に対応するものとし
て、蒸発燃料の供給量を求めるものであっても良く、こ
の場合も上記と同様に蒸発燃料の供給量を高精度に求め
ることができる。

【００１９】そして、空気の流量と混合気の流量との測
定については、例えば、空気が流れる空気吸入用通路
と、混合気が流れるパージ通路との夫々に周知の流量セ
ンサを設け、これらの流量センサにて測定するようにし
ても良い。しかし、混合気の流量を、上記のようにパー
ジ通路に取り付けられた流量センサにて測定するように
した場合は、この流量センサが混合気中の蒸発燃料に直
接触れることとなり、時間経過と共にコンタミ等の付着
物がこの流量センサに堆積して、混合気の流量を正確に
測定できなくなる場合がある。

【００２０】そこで、このような場合は、請求項２に記
載の態様を採れば良い。即ち、請求項２の発明は、請求
項１に記載の蒸発燃料量測定方法において、前記混合気
の流量を、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出する
ことを特徴とする。

【００２１】ここで、混合気の流量を、内燃機関の運転
状態に基づいて算出することができる理由は下記の通り
である。まず、混合気の流量は、吸気管内圧力及びパー
ジバルブの開度（換言すれば、パージバルブ開口部にお
けるパージ通路内断面積）に依存して変化するので、こ
れらが判れば、混合気の流量を容易に算出することがで
きる。そして、吸気管内圧力が、内燃機関の運転状態に
より決定され、パージバルブの開度が、通常、内燃機関
の運転状態に基づいて制御されるため、結局、内燃機関
の運転状態に基づいて、混合気の流量を算出することが
できることとなる。

【００２２】そして、このように、本発明方法（請求項
２）では、混合気の流量を、流量センサ等にて直接測定
するのではなく、内燃機関の運転状態に基づいて算出す
るので、パージ通路に流量センサを取り付けて混合気の
流量を直接測定する場合に比べ、時間経過と共に混合気
の流量の測定精度が下がるようなことはなく、長期間に
渡って、混合気の流量を高精度に測定することができ
る。つまり、その結果、吸気管内への蒸発燃料の供給量
を、長期間に渡って、高精度に測定することが可能とな
る。

【００２３】また、この場合、パージ通路に流量センサ
を設ける必要がなくなるので、パージ通路に流量センサ
を設ける場合に比べ、安価な構成にて蒸発燃料の供給量
の測定をすることが可能となる。なお、内燃機関の運転
状態は、例えば、内燃機関に通常取り付けられる各種セ
ンサ（エンジン回転数センサ、スロットルバルブ開度セ
ンサ、エアフロメータ、吸気管内圧力センサ、酸素セン
サ等）からの信号を読み込むことにより検出される。ま
た、混合気の流量は、例えば、上記各種センサからの信
号を用いて電子制御装置（ＥＣＵ）等で所定の計算を行
うことにより、算出される。

【００２４】そして、例えば、吸気管内に混合気を供給
する際のパージバルブの開度が一定の場合は、混合気の
流量は吸気管内圧力のみに依存して変化するので、上記
各種センサの信号から、例えば、吸気管内圧力に対応す
る値を算出すれば、この値に対応する混合気の流量を算
出することができる。

【００２５】具体的には、例えば、エンジン回転数セン
サ及びスロットルバルブ開度センサからの信号を用いて
吸気管内圧力に対応した値を算出し、この値を用いて混
合気の流量を算出しても良い。また、エンジン回転数セ
ンサ及びエアフロメータからの信号を用いて吸気管内圧
力に対応した値を算出し、この値を用いて混合気の流量
を算出しても良い。なお、吸気管内圧力センサにて検出
される吸気管内圧力から、この吸気管内圧力に対応する
混合気の流量を直接算出しても良い。

【００２６】なお、吸気管内に混合気を供給する際のパ
ージバルブの開度を内燃機関の運転状態に基づいて制御
する場合は、上記のように各種センサの信号から算出さ
れる混合気の流量をパージバルブの開度に応じて補正す
れば良い。このようにすれば、パージバルブの開度に応
じた正確な混合気の流量を算出することができる。

【００２７】一方、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の発明方法を実現するための構成を備えた蒸発燃
料量測定装置の発明であり、燃料タンク内で発生する蒸
発燃料を内部で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内
部と内燃機関用エンジンの吸気管内とを連結するパージ
通路と、該パージ通路に設けられ、該パージ通路を開閉
するパージバルブと、を備えた内燃機関に設けられ、前
記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気管内
に供給される前記蒸発燃料の量を測定する蒸発燃料量測
定装置であって、前記パージバルブが開かれた際に空気
吸入用通路を介して前記キャニスタ内に流入する空気の
流量を測定する空気流量測定手段と、前記パージバルブ
が開かれた際に前記パージ通路を介して前記吸気管内に
流入する前記空気と前記蒸発燃料との混合気の流量を測
定する混合気流量測定手段と、前記混合気の流量と前記
空気の流量との差に基づいて、前記混合気中の蒸発燃料
量を算出する蒸発燃料量算出手段と、を備えたことを特
徴とする。

【００２８】即ち、本発明（請求項３）では、まず、パ
ージバルブが開かれた際に空気吸入用通路を介してキャ
ニスタ内に流入する空気の流量を、空気流量測定手段に
て測定し、パージバルブが開かれた際にキャニスタ内か
らパージ通路を介して吸気管内に流入する混合気の流量
を、混合気流量測定手段にて測定する。

【００２９】そして、混合気流量測定手段にて測定した
混合気の流量と空気流量測定手段にて測定した空気の流
量との差に基づいて、蒸発燃料量算出手段にて、混合気
中の蒸発燃料量（換言すれば、吸気管内への蒸発燃料の
供給量）を算出する。つまり、混合気流量測定手段にて
測定した混合気の流量から空気流量測定手段にて測定し
た空気の流量を差し引けば、混合気に含まれる蒸発燃料
の流量を高精度に算出することができるので、蒸発燃料
量算出手段にて、混合気の流量と空気の流量との差に基
づいた処理を行うことにより、吸気管内への蒸発燃料の
供給量を高精度に測定することができる。

【００３０】従って、本発明（請求項３）によれば、超
音波センサを用いず、吸気管内に供給される蒸発燃料の
供給量を高精度に測定することができる。また、請求項
４に記載の発明は、請求項２に記載の発明方法を実現す
るための構成を備えた蒸発燃料量測定装置の発明であ
り、前記混合気流量測定手段は、前記内燃機関の運転状
態を検出する運転状態検出手段からの信号を用いて、前
記混合気の流量を算出するものであることを特徴とす
る。

【００３１】つまり、混合気の流量が、内燃機関の運転
状態により決定される吸気管内圧力、及び内燃機関の運
転状態に基づいて、通常、制御されるパージバルブの開
度に依存して変化するので、結局、内燃機関の運転状態
を検出する運転状態検出手段からの信号を用いれば、混
合気の流量を算出することができる。

【００３２】そして、このように、本発明（請求項４）
では、混合気流量測定手段を、運転状態検出手段からの
信号を用いて混合気の流量を算出するものとするので、
混合気流量測定手段をパージ通路に設けられた流量セン
サとした場合に比べ、時間経過と共に混合気の流量の測
定精度が下がるようなことはなく、長期間に渡って、混
合気の流量を高精度に測定することができる。つまり、
その結果、吸気管内への蒸発燃料の供給量を、長期間に
渡って、高精度に測定することが可能となる。

【００３３】また、この場合、パージ通路に混合気流量
測定手段として流量センサを設ける必要がなくなるの
で、パージ通路に混合気流量測定手段として流量センサ
を設ける場合に比べ、安価な構成にて蒸発燃料の供給量
の測定をすることが可能となる。

【００３４】次に、請求項５に記載の発明は、請求項３
または請求項４に記載の蒸発燃料量測定装置において、
前記空気流量測定手段は、前記空気吸入用通路に設けら
れた、熱線式流量センサ、フラップ式流量センサ、及び
差圧式流量センサのうちのいずれかであることを特徴と
する。

【００３５】本発明（請求項５）は、蒸発燃料量測定装
置における空気流量測定手段の具体的態様を示したもの
であり、ここでは、空気流量測定手段を、空気吸入用通
路に設けられた、熱線式流量センサ、フラップ式流量セ
ンサ、及び差圧式流量センサのうちのいずれかとしてい
る。

【００３６】この場合、パージバルブが開かれた際に空
気吸入用通路からキャニスタ内に流入する空気の流量
を、空気流量測定手段としての流量センサ（熱線式流量
センサ、フラップ式流量センサ、及び差圧式流量センサ
のうちのいずれか）にて正確に測定することができ、そ
の結果、吸気管内への蒸発燃料の供給量を高精度に測定
することが可能となる。

【００３７】次に、請求項６に記載の発明は、燃料タン
ク内で発生する蒸発燃料を内部で吸着するキャニスタ
と、該キャニスタ内部と内燃機関の吸気管内とを連結す
るパージ通路と、該パージ通路に設けられ、該パージ通
路を開閉するパージバルブと、を備えた内燃機関で、排
気成分に基づいて前記内燃機関に供給された燃料混合気
の空燃比を検出し、該空燃比が目標空燃比となるよう前
記内燃機関への燃料供給量を制御する内燃機関の空燃比
制御方法であって、前記パージバルブが開かれた際に、
前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気管
内に供給される前記蒸発燃料の量を前記請求項１または
請求項２に記載の蒸発燃料量測定方法にて測定し、該蒸
発燃料の量に基づき、前記燃料供給量を補正することを
特徴とする。

【００３８】このように、本発明方法（請求項６）で
は、パージバルブが開かれた際に、まず、請求項１また
は請求項２に記載の蒸発燃料量測定方法にて、キャニス
タから吸気管内に供給される蒸発燃料の量を測定する。
そして、測定された蒸発燃料の量に基づき、内燃機関へ
の燃料供給量を補正する。

【００３９】つまり、本発明方法（請求項６）では、内
燃機関に蒸発燃料を供給する場合に、燃料混合気が内燃
機関にて燃焼する前の段階で、蒸発燃料の供給量を測定
し、その測定結果も用いて、内燃機関への燃料供給量、
即ち、燃料混合気の空燃比を補正するのである。

【００４０】従って、内燃機関に蒸発燃料を供給する場
合に排気成分だけに基づいて燃料混合気の空燃比制御を
行う場合と異なり、制御遅れが生じることはない。即
ち、本発明方法（請求項６）によれば、内燃機関に蒸発
燃料を供給する場合においても、燃料混合気の空燃比制
御を好適に行うことができる。

【００４１】一方、請求項７に記載の発明は、請求項６
に記載の発明方法を実現するための構成を備えた空燃比
制御装置の発明であり、燃料タンク内で発生する蒸発燃
料を内部で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内部と
内燃機関の吸気管内とを連結するパージ通路と、該パー
ジ通路に設けられ、該パージ通路を開閉するパージバル
ブと、を備えた内燃機関に設けられ、排気成分に基づい
て前記内燃機関に供給された燃料混合気の空燃比を検出
し、該空燃比が目標空燃比となるよう前記内燃機関への
燃料供給量を制御する内燃機関の空燃比制御装置であっ
て、前記パージバルブが開かれた際に、前記キャニスタ
から前記パージ通路を介して前記吸気管内に供給される
前記蒸発燃料の量を測定する前記請求項３〜請求項５い
ずれか記載の蒸発燃料量測定装置と、該蒸発燃料量測定
装置にて測定された前記蒸発燃料の量に基づき、前記燃
料供給量を補正するパージ時補正手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【００４２】このように、本発明（請求項７）によれ
ば、パージバルブが開かれた際に、まず、請求項３〜請
求項５いずれか記載の蒸発燃料量測定装置にて、キャニ
スタから吸気管内に供給される蒸発燃料の量を測定す
る。そして、測定された蒸発燃料の量に基づき、パージ
時補正手段にて、内燃機関への燃料供給量を補正する。

【００４３】つまり、本発明（請求項７）では、内燃機
関に蒸発燃料を供給する場合に、燃料混合気が内燃機関
にて燃焼する前の段階で、請求項３〜請求項５いずれか
記載の蒸発燃料量測定装置にて蒸発燃料の供給量を測定
し、その測定結果も用いて、内燃機関への燃料供給量、
即ち、燃料混合気の空燃比を補正するのである。

【００４４】従って、内燃機関に蒸発燃料を供給する場
合に排気成分だけに基づいて燃料混合気の空燃比制御を
行う場合と異なり、制御遅れが生じることはない。即
ち、本発明（請求項７）によれば、内燃機関に蒸発燃料
を供給する場合においても、燃料混合気の空燃比制御を
好適に行うことができる。

【００４５】次に、請求項８に記載の発明は、蒸発燃料
量測定方法（請求項１、請求項２）、蒸発燃料量測定装
置（請求項３〜請求項５）、空燃比制御方法（請求項
６）、及び空燃比制御装置（請求項７）を実現する際に
使用されるキャニスタの発明であり、燃料タンク内で発
生する蒸発燃料を内部で吸着するキャニスタであって、
空気を当該キャニスタ内に流入させる空気吸入用通路を
備え、該空気吸入用通路に前記空気の流量を測定する空
気流量測定手段を備えたことを特徴とする。

【００４６】即ち、例えば、本発明（請求項８）のキャ
ニスタの内部と内燃機関の吸気管内とをパージ通路で連
結し、パージ通路をパージバルブにて開閉できるよう構
成すれば、例えば、パージバルブが開かれた際に空気吸
入用通路を介してキャニスタ内に流入する空気の流量
を、空気流量測定手段にて正確に測定することができ
る。

【００４７】そして、例えば、空気の流量とは別に、パ
ージバルブが開かれた際にパージ通路を介して吸気管内
に流入する空気と蒸発燃料との混合気の流量を他の手法
にて測定すれば、混合気の流量と空気の流量との差に基
づいた処理を行うことにより、吸気管内への蒸発燃料の
供給量を高精度に測定することができる。そして、さら
に、例えば、測定された上記蒸発燃料の供給量に基づ
き、内燃機関への燃料供給量を補正すれば、内燃機関に
供給される燃料混合気の空燃比制御を好適に行うことが
できる。

【００４８】次に、請求項９に記載の発明は、請求項８
に記載のキャニスタにおいて、前記空気流量測定手段
は、熱線式流量センサ、フラップ式流量センサ、及び差
圧式流量センサのうちのいずれかであることを特徴とす
る。本発明（請求項９）は、キャニスタにおける空気流
量測定手段の具体的態様を示したものであり、ここで
は、空気流量測定手段を、空気吸入用通路に設けられ
た、熱線式流量センサ、フラップ式流量センサ、及び差
圧式流量センサのうちのいずれかとしている。

【００４９】そして、本発明（請求項９）のキャニスタ
では、請求項８のキャニスタと同様の効果が得られる。
即ち、本発明（請求項９）のキャニスタの内部と内燃機
関の吸気管内とをパージ通路で連結し、パージ通路をパ
ージバルブにて開閉できるよう構成すれば、例えば、パ
ージバルブが開かれた際に空気吸入用通路を介してキャ
ニスタ内に流入する空気の流量を、空気流量測定手段と
しての流量センサ（熱線式流量センサ、フラップ式流量
センサ、及び差圧式流量センサのうちのいずれか）にて
正確に測定することができる。

【００５０】そして、例えば、パージバルブが開かれた
際にパージ通路を介して吸気管内に流入する空気と蒸発
燃料とからなる混合気の流量をさらに他の手法にて測定
し、混合気の流量と空気の流量との差に基づいた処理を
行えば、吸気管内への蒸発燃料の供給量を高精度に測定
することができ、さらに、例えば、測定された上記蒸発
燃料の供給量に基づき、内燃機関への燃料供給量を補正
すれば、内燃機関に供給される燃料混合気の空燃比制御
を好適に行うことができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。図１は、本発明が適用された実施例の空
燃比制御装置の全体的構成を表すシステム構成図であ
る。

【００５２】図１に示すように、本実施例では、エンジ
ン１（内燃機関）の吸気管２には、その上流側より、吸
入空気流量を検出するエアフロメータ３、吸入空気流量
を調節するスロットルバルブ４、吸入空気の吸気管２内
での圧力（吸気管内圧力）を検出する吸気管内圧力セン
サ５、燃料を噴射するインジェクタ６が配置されてお
り、スロットルバルブ４には、スロットルバルブ４の開
度を検出するスロットルバルブ開度センサ（図示はしな
い）が連結されている。

【００５３】一方、エンジン１の排気管７には、上流側
より、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ（全
領域空燃比センサ）８、排気ガスを浄化する３元触媒９
が配置されている。そして、エンジン１のカム軸（図示
はしない）周囲、またはクランク軸（図示はしない）周
囲には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数
センサ（図示はしない）が配置されている。

【００５４】また、エンジン１に燃料を供給する経路と
して、液体の燃料を供給する第１の供給系と、気体の燃
料を供給する第２の供給系を備えている。前記第１の供
給系として、ガソリンタンク１０（燃料タンク）は、燃
料ポンプ１１が設けられた噴射通路１２にて、インジェ
クタ６に接続されている。従って、燃料は、ガソリンタ
ンク１０内から、燃料ポンプ１１により、噴射通路１２
を流れてインジェクタ６に供給され、インジェクタ６か
ら吸気管２内に噴射燃料として噴射供給される。

【００５５】一方、第２の供給系として、ガソリンタン
ク１０は、タンクバルブ１３が設けられたタンク通路１
４にて、キャニスタ２０に接続され、キャニスタ２０
は、パージバルブ１５が設けられたパージ通路１６に
て、スロットルバルブ４と吸気管内圧力センサ５との間
の吸気管２に接続されている。

【００５６】キャニスタ２０には、タンク通路１４とパ
ージ通路１６とは別に、空気吸入用通路２１が接続され
ており、この空気吸入用通路２１にてキャニスタ２０内
に空気（燃料を含まない空気、即ち、外気であり、図１
等ではキャニスタ吸入空気とも記す）を吸入できるよう
構成されている。

【００５７】そして、空気吸入用通路２１には、本発明
の空気流量測定手段としての熱線式流量センサ２２が設
けられている。熱線式流量センサ２２は、原理図である
図２に示すように、電流が流されて加熱された金属熱線
（ホットワイヤ）２２ａと、金属熱線２２ａより上流に
配置された、検出値補償用の温度センサ（サーミスタ
等）２２ｂとを有している。金属熱線２２ａ及び温度セ
ンサ２２ｂは共に空気吸入用通路２１内にさらされてお
り、金属熱線２２ａにおける電気抵抗値を検出し、空気
吸入用通路２１を流れる空気の温度を温度センサ２２ｂ
にて検出することにより、空気吸入用通路２１を流れる
空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を測定する。つまり、空気
吸入用通路２１を流れる空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）に
応じて金属熱線２２ａが冷却され、金属熱線２２ａにお
ける電気抵抗値が変化するので、金属熱線２２ａにおけ
る電気抵抗値を検出し、この電気抵抗値を温度センサ２
２ｂにて検出される空気吸入用通路２１を流れる空気の
温度を用いて補償すれば、空気吸入用通路２１を流れる
空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を正確に測定することがで
きる。

【００５８】そして、図１、及び図１におけるキャニス
タ２０部分の断面図である図３に示すように、ガソリン
タンク１０内で発生した蒸発燃料は、タンクバルブ１３
が開かれ、パージバルブ１５が閉じられた際（つまり、
タンク通路１４が開かれ、パージ通路１６が閉じられた
際）に、タンク通路１４を介してキャニスタ２０内に流
入し、一旦、キャニスタ２０内の吸着材（活性炭等）２
０ａにて吸着される。

【００５９】次いで、例えば、エンジン１が運転状態に
ある際に、タンクバルブ１３が閉じられ、パージバルブ
１５が開かれると（つまり、タンク通路１４が閉じら
れ、パージ通路１６が開かれると）、吸気管２内が負圧
となっていることから、空気吸入用通路２１を介してキ
ャニスタ２０内に空気（外気）が流入し、この空気がキ
ャニスタ２０内を通過するときに吸着材２０ａに吸着さ
れた蒸発燃料を脱離させ、この空気と、脱離された蒸発
燃料との混合気が、パージ通路１６を介して吸気管２内
に流入する。

【００６０】つまり、このシステムは、第１の供給系に
て吸気管２内に供給される噴射燃料、及び第２の供給系
にて吸気管２内に供給される混合気中の蒸発燃料をエン
ジン１におけるシリンダ（図示はしない）内で燃焼させ
るよう構成されている。なお、このシステムでは、電子
制御装置（ＥＣＵ）１７にて、エアフロメータ３、吸気
管内圧力センサ５、スロットルバルブ開度センサ、酸素
センサ８、エンジン回転数センサ、熱線式流量センサ２
２等のエンジン１の運転状態を検出する各種センサから
の信号を読み込むと共に、スロットルバルブ４、インジ
ェクタ６、タンクバルブ１３、パージバルブ１５等の各
種アクチュエータに制御信号を出力する。

【００６１】次に、ＥＣＵ１７にて実行される処理のう
ち、燃料噴射時間算出処理について、図４のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、この処理は、エンジン
１に供給される、噴射燃料、蒸発燃料、及び空気からな
る燃料混合気の空燃比が目標空燃比となるよう、エンジ
ン１の回転に同期して開弁されるインジェクタ６の適切
な開弁時間、即ち、インジェクタ６からの適切な燃料供
給量を算出するための処理であり、エンジン１が運転状
態にあるときにＥＣＵ１７にて繰り返し実行される。

【００６２】図４に示す如く、燃料噴射時間算出処理が
開始されると、まず、Ｓ１００（Ｓはステップを表す）
にて、上記各種センサからの信号を読み込むことによ
り、エンジン１の運転状態を検出する。そして、続くＳ
１１０では、この検出したエンジン１の運転状態に基づ
き、基本燃料噴射時間Ｔ０を算出する。基本燃料噴射時
間Ｔ０は、例えば、エアフロメータ３にて検出された吸
入空気流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を、エンジン回転数センサ
にて検出されたエンジン１の回転数ＮＥ（ｃｙｃｌｅ／
ｍｉｎ）で除算することにより、インジェクタ６の１回
の開弁（噴射）当りの空気量を算出し、この空気量に対
して理論空燃比となるようなインジェクタ６からの燃料
供給量に相当する、インジェクタ６の開弁時間として求
められるもので、下記式（１）で表される。

【００６３】 Ｔ０＝Ｋ０（定数）×Ｑ／ＮＥ …（１） 次に、このように基本燃料噴射時間Ｔ０が算出される
と、Ｓ１２０にて、酸素センサ８から読み込んだ信号を
基に、基本燃料噴射時間Ｔ０に対する補正係数である空
燃比補正係数ＫＦを算出する。具体的には、酸素センサ
８にて排気ガス中の酸素（排気成分）の濃度を検出し
て、エンジン１に供給された燃料混合気の空燃比を薄い
（リーン）と判定した場合には、前回算出されたＫＦで
あるＫＦ’に所定値△Ｋを足して、ＫＦ＝ＫＦ’＋△Ｋ
とし、逆に、エンジン１に供給された燃料混合気の空燃
比を濃い（リッチ）と判断した場合には、ＫＦ’から△
Ｋを引いて、ＫＦ＝ＫＦ’−△Ｋとする。

【００６４】そして、続くＳ１３０では、パージバルブ
１５が開かれているか否かを判断する。つまり、本実施
例では、この燃料噴射時間算出処理とは別に、上記各種
センサからＥＣＵ１７に読み込まれる信号等に対応した
制御信号をＥＣＵ１７からタンクバルブ１３とパージバ
ルブ１５とに出力し、キャニスタ２０から混合気（蒸発
燃料と空気との混合気）を吸気管２内に供給するときに
は、タンクバルブ１３を閉じて、パージバルブ１５を開
き、混合気を吸気管２内に供給しないときには、タンク
バルブ１３を開いて、パージバルブ１５を閉じるという
混合気供給処理を、エンジン１が運転状態にあるときに
繰り返し行っている。従って、Ｓ１３０では、この混合
気供給処理によってパージバルブ１５が開かれているか
否か（詳しくは、タンクバルブ１３が閉じられ、パージ
バルブ１５が開かれているか否か）を判断する。なお、
本実施例では、混合気を吸気管２内に供給する際のパー
ジバルブ１５の開度（換言すれば、パージバルブ１５開
口部におけるパージ通路１６内断面積）を常に一定とし
ている。

【００６５】そして、Ｓ１３０にて、パージバルブ１５
が開かれていると判断された場合には、Ｓ１４０に移行
し、空気吸入用通路２１を介してキャニスタ２０内に流
入する空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を、熱線式流量セン
サ２２からの信号として読み込む。

【００６６】次に、続くＳ１５０では、キャニスタ２０
内からパージ通路１６を介して吸気管２内に流入する混
合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を、吸気管内圧力センサ５
から読み込んだ信号を基に算出する。つまり、吸気管２
内に流入する混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）は、パージ
バルブ１５の開度が一定の場合、吸気管内圧力のみに依
存して変化し、吸気管内圧力が判れば混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）を１つの値として決定できるので、ＥＣ
Ｕ１７では、この吸気管内圧力と混合気の流量Ｘ（ｌ／
ｍｉｎ）との関係をマップとして用いて、混合気の流量
Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を算出する。

【００６７】そして、Ｓ１６０に移行すると、Ｓ１５０
にて算出された混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）とＳ１４
０にて読み込まれた空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）との差
に基づいて、吸気管２内への蒸発燃料の供給量（換言す
れば、混合気中の蒸発燃料量）に相当するインジェクタ
６の開弁時間である、補正時間Ｔｐを算出する。

【００６８】具体的には、図５に示すように、タンクバ
ルブ１３が閉じられ、パージバルブ１５が開かれている
際にキャニスタ２０内から吸気管２内に流入する混合気
の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）が、キャニスタ２０内に流入す
る蒸発燃料を含まない空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）と、
キャニスタ２０内でこの空気によって脱離された蒸発燃
料の流量との総和であり、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉ
ｎ）から空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を差し引くことに
より、混合気に含まれる蒸発燃料の流量Ｘ−Ｙ（ｌ／ｍ
ｉｎ）を算出することができるので、まず、この蒸発燃
料の流量Ｘ−Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を混合気の流量Ｘ（ｌ／
ｍｉｎ）で除算することにより、混合気中の蒸発燃料濃
度Ｚ（ｖｏｌ％）を算出する。蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ
％）を算出する式を下記式（２）として表す。

【００６９】 Ｚ（ｖｏｌ％）＝（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００ …（２） そして、吸気管２内への蒸発燃料の供給量ＶＱ（詳しく
は、インジェクタ６の１回の開弁（噴射）当りの蒸発燃
料の供給量ＶＱ（ｌ／ｃｙｃｌｅ））に相当するインジ
ェクタ６の開弁時間である、補正時間Ｔｐを、蒸発燃料
濃度Ｚ（ｖｏｌ％）と混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）と
の乗算値に対応した関数、即ち、ｆ（Ｘ−Ｙ）として算
出する。

【００７０】一方、Ｓ１３０（図４参照）にて、パージ
バルブ１５が開かれていない、即ち、タンクバルブ１３
が開かれ、パージバルブ１５が閉じられていると判断さ
れた場合には、吸気管２内に蒸発燃料が供給されない状
態であるので、Ｓ１７０に移行し、上記補正時間Ｔｐを
０とする。

【００７１】以上のようにして、Ｓ１４０〜Ｓ１６０、
或いはＳ１７０にて、補正時間Ｔｐが算出されると、今
度は、Ｓ１８０に移行する。Ｓ１８０では、下記式
（３）を用いて基本燃料噴射時間Ｔ０を空燃比補正係数
ＫＦ及び補正時間Ｔｐにて補正し、インジェクタ６の適
切な開弁時間である燃料噴射時間Ｔを、１回の開弁（噴
射）当りのインジェクタ６からの適切な燃料供給量に相
当するものとして算出し、当該燃料噴射時間算出処理を
終了する。そして、その後、下記式（３）にて算出され
た燃料噴射時間Ｔに対応した制御信号がＥＣＵ１７から
出力され、エンジン１の回転に同期してインジェクタ６
がこの燃料噴射時間Ｔだけ開弁される。

【００７２】Ｔ＝Ｔ０×ＫＦ−Ｔｐ …（３） なお、Ｓ１５０の処理は、請求項４の混合気流量測定手
段に相当し、Ｓ１６０の処理は、請求項３の蒸発燃料量
算出手段に相当し、Ｓ１８０の処理は、請求項７のパー
ジ時補正手段に相当し、Ｓ１５０にて混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）を算出する際に用いられる吸気管内圧力
センサ５は、請求項４の運転状態検出手段に相当する。
このように、本実施例では、パージバルブ１５が開かれ
た際（Ｓ１３０にて肯定判断された際）に、空気吸入用
通路２１を介してキャニスタ２０内に流入する空気の流
量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）、及びキャニスタ２０内からパージ
通路１６を介して吸気管２内に流入する、空気と、この
空気によってキャニスタ２０内にて脱離される蒸発燃料
との混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を測定する（Ｓ１４
０、Ｓ１５０）。

【００７３】そして、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）と
空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）との差に基づいた処理を行
う（Ｓ１６０）ことにより、混合気中の蒸発燃料濃度Ｚ
（ｖｏｌ％）を高精度に算出することができ、吸気管２
内への蒸発燃料の供給量ＶＱに相当する補正時間Ｔｐ
を、超音波センサを用いず、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ
％）と混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）との乗算値に対応
するものとして高精度に算出することができる。

【００７４】また、本実施例では、エンジン１の運転状
態を検出する吸気管内圧力センサ５からの信号に基づい
て混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を算出する（Ｓ１５
０）ので、長期間に渡って、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉ
ｎ）を高精度に測定（算出）することができる。

【００７５】つまり、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を
測定する他の態様としては、例えば、混合気が流れるパ
ージ通路１６（パージ通路１６上であれば良く、例え
ば、パージ通路１６のキャニスタ２０側の端部、つま
り、キャニスタ２０内におけるパージ通路１６への入口
近傍の箇所であっても良い）に流量センサ（例えば、熱
線式流量センサ）を取り付け、この流量センサにて測定
するようにしても良いが、この場合は、この流量センサ
が混合気中の蒸発燃料に直接触れることとなり、時間経
過と共にコンタミ等の付着物がこの流量センサに堆積し
て、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を正確に測定できな
い場合がある。

【００７６】そこで、本実施例では、混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）を、流量センサ等にて直接測定するので
はなく、エンジン１の運転状態を検出する吸気管内圧力
センサ５からの信号に基づいて算出するようにしてい
る。従って、パージ通路１６に流量センサを取り付けて
混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を直接測定する場合に比
べ、時間経過と共に混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）の測
定精度が下がるようなことはなく、長期間に渡って、混
合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を高精度に測定（算出）す
ることができる。つまり、その結果、吸気管２内への蒸
発燃料の供給量ＶＱに相当する補正時間Ｔｐを、長期間
に渡って、高精度に測定（算出）することができる。

【００７７】そして、このように、本実施例では、パー
ジ通路１６に流量センサを設けていないため、上記のよ
うにパージ通路１６に流量センサを設ける態様に比べ、
安価な構成にて蒸発燃料の供給量ＶＱに相当する補正時
間Ｔｐの測定（算出）をすることが可能である。

【００７８】そして、本実施例では、パージバルブ１５
が開かれた際に、吸気管２内への蒸発燃料の供給量ＶＱ
に相当する補正時間Ｔｐを測定（算出）した（Ｓ１４０
〜Ｓ１６０）後、空燃比補正係数ＫＦだけでなく、この
補正時間Ｔｐも用いて基本燃料噴射時間Ｔ０を補正する
（Ｓ１８０）。

【００７９】つまり、本実施例では、エンジン１に蒸発
燃料を供給する場合に、燃料混合気がエンジン１におけ
るシリンダ内で燃焼する前の段階で、蒸発燃料の供給量
ＶＱに相当する補正時間Ｔｐを測定（算出）し、その測
定結果及び空燃比補正係数ＫＦを用いて、エンジン１に
供給される燃料（噴射燃料及び蒸発燃料）の量、即ち、
燃料混合気の空燃比を補正するのである。

【００８０】従って、エンジン１に蒸発燃料を供給する
場合に排気ガスの酸素濃度だけに基づいて燃料混合気の
空燃比制御を行う場合と異なり、制御遅れが生じること
はない。即ち、本実施例によれば、エンジン１に蒸発燃
料を供給する場合においても、燃料混合気の空燃比制御
を好適に行うことができる。

【００８１】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、空気吸入用通路２１を介してキャニスタ２０内に流
入する空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を、空気吸入用通路
２１に設けられた熱線式流量センサ２２にて測定した
が、熱線式流量センサ２２に限らず、例えば、フラップ
式流量センサや、差圧式流量センサ等の他の流量センサ
を本発明の空気流量測定手段として空気吸入用通路２１
に設け、この流量センサにてキャニスタ２０内に流入す
る空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を測定しても良い。

【００８２】そして、この空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）
測定用の流量センサ（熱線式流量センサ、フラップ式流
量センサ、及び差圧式流量センサのうちのいずれか）の
取り付け箇所は、空気吸入用通路２１上であれば良く、
例えば、空気吸入用通路２１のキャニスタ２０側の端
部、つまり、キャニスタ２０内における空気吸入用通路
２１の出口近傍の箇所であっても良い。

【００８３】なお、フラップ式流量センサは、原理図で
ある図６（ａ）に示すように、流路内（ここでは、空気
吸入用通路２１内）に、流路を塞ぐよう配置されるフラ
ッププレート３１を有している。そして、フラップ式流
量センサでは、このフラッププレート３１が、流路内を
流れる空気の流量に応じて、流路を開くよう動かされる
ことから、フラッププレート３１の開き量を流路内を流
れる空気の流量に対応した電圧に変換することにより、
流路内を流れる空気の流量を正確に測定することができ
る。

【００８４】また、差圧式流量センサは、原理図である
図６（ｂ）に示すように、流路内（ここでは、空気吸入
用通路２１内）に、流路断面積が小さくなった絞り部３
２を有している。そして、差圧式流量センサでは、この
絞り部３２より上流側の流路内を流れる空気の圧力Ａ
と、絞り部３２を流れる空気の圧力Ｂとの差（差圧）
が、流路内を流れる空気の流量に応じて変化することか
ら、圧力Ａと圧力Ｂとの間の差（差圧）を流路内を流れ
る空気の流量に対応した電圧に変換することにより、流
路内を流れる空気の流量を正確に測定することができ
る。

【００８５】また、一方、上記実施例では、キャニスタ
２０内から吸気管２内に流入する混合気の流量Ｘ（ｌ／
ｍｉｎ）を、吸気管内圧力センサ５から読み込んだ信号
を基に算出した（Ｓ１５０）が、吸気管内圧力センサ５
に限らず、エンジン１の運転状態を検出する他のセンサ
を請求項４の運転状態検出手段として機能させ、この運
転状態検出手段としてのセンサからの信号を用いて混合
気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を算出しても良い。

【００８６】例えば、エンジン回転数センサ及びスロッ
トルバルブ開度センサを請求項４の運転状態検出手段と
して機能させ、このエンジン回転数センサ及びスロット
ルバルブ開度センサからの信号を用いて吸気管内圧力に
対応した値を算出し、この値と混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍ
ｉｎ）との関係をマップとして用いて、混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）を算出しても良い。また、エンジン回転
数センサ及びエアフロメータ３を請求項４の運転状態検
出手段として機能させ、このエンジン回転数センサ及び
エアフロメータ３からの信号を用いて吸気管内圧力に対
応した値を算出し、この値と混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉ
ｎ）との関係をマップとして用いて、混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）を算出しても良い。

【００８７】また、上記実施例では、パージバルブ１５
が開かれた際の吸気管２内への蒸発燃料の供給量ＶＱに
相当する補正時間Ｔｐを、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）
と混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）との乗算値に対応した
関数として算出した（Ｓ１６０）が、混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）から空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を差し
引くことにより、混合気に含まれる蒸発燃料の流量Ｘ−
Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）を算出し、この蒸発燃料の流量Ｘ−Ｙ
（ｌ／ｍｉｎ）に対応した関数として上記補正時間Ｔｐ
を算出しても良い。

【００８８】また、上記実施例のように、パージバルブ
１５が開かれた際に、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）と
空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）との差に基づいて、吸気管
２内への蒸発燃料の供給量ＶＱに相当する補正時間Ｔｐ
を算出し、この補正時間Ｔｐも用いて、エンジン１に供
給される燃料量（燃料混合気の空燃比）を補正するシス
テムでは、キャニスタ２０の外壁等に内部に通じるリー
ク孔が発生した場合に、このリーク孔の存在を検出する
ことができる。

【００８９】ここで、キャニスタ２０の外壁にキャニス
タ２０の内部に通じるリーク孔が発生した場合に、この
リーク孔の存在を検出する方法の具体例について図７を
用いて説明する。まず、図７に示すように、キャニスタ
２０の外壁にキャニスタ２０の内部に通じるリーク孔２
０ｂが発生した状態では、パージバルブ１５が開かれた
際（詳しくは、タンクバルブ１３が閉じられ、パージバ
ルブ１５が開かれた際）に、空気吸入用通路２１に加え
て、リーク孔２０ｂからもキャニスタ２０内に空気が流
入することになる。

【００９０】そして、このとき、リーク孔２０ｂを介し
てキャニスタ２０内に流入する空気の流量がα（ｌ／ｍ
ｉｎ）であったとすると、吸気管２内に供給される蒸発
燃料の実際の流量は、Ｘ−Ｙ−α（ｌ／ｍｉｎ）とな
る。しかし、この場合にＥＣＵ１７にて検出される蒸発
燃料の流量はＸ−Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）であるので、蒸発燃
料の流量が実際より大きめに検出されることになり、そ
の結果、吸気管２内への蒸発燃料の供給量ＶＱに相当す
る補正時間Ｔｐが、実際よりも大きめに算出される。

【００９１】従って、インジェクタ６の開弁時間である
燃料噴射時間Ｔが、エンジン１に供給される燃料混合気
の空燃比を目標空燃比とするには短い時間として算出さ
れ、酸素センサ８にて検出される酸素濃度の信号から、
この燃料混合気の空燃比が薄い（リーン）と判定される
こととなる。

【００９２】そこで、パージバルブ１５が開かれた際
に、燃料混合気の空燃比が薄い状態（リーン）に変化し
た場合、或いは、パージバルブ１５が開かれた際に、燃
料混合気の空燃比が薄い状態（リーン）に変化し、この
燃料混合気の空燃比の回復（例えば、ストイキとなるこ
と）が極端に遅い場合、リーク孔２０ｂが存在している
ものとして、ＥＣＵ１７にて検出することができる。

【００９３】また、一方、上記実施例では、キャニスタ
２０内から吸気管２内に混合気を流入させる場合、タン
クバルブ１３が閉じられ、パージバルブ１５が開かれた
が、このようにパージバルブ１５が開かれているとき
に、タンクバルブ１３を開閉させれば、ガソリンタンク
１０の外壁等に内部に通じるリーク孔が発生した場合
に、このリーク孔の存在を検出することができる。

【００９４】ここで、ガソリンタンク１０の外壁にガソ
リンタンク１０の内部に通じるリーク孔が発生した場合
に、このリーク孔の存在を検出する方法の具体例につい
て図８を用いて説明する。ガソリンタンク１０の外壁に
ガソリンタンク１０の内部に通じるリーク孔１０ａが発
生した場合に、まず、図８（ａ）に示すように、パージ
バルブ１５が開かれている状態で、タンクバルブ１３を
開くと、空気吸入用通路２１を介してキャニスタ２０内
に空気が流入すると共に、ガソリンタンク１０における
リーク孔１０ａからもタンク通路１４を介してキャニス
タ２０内に空気が流入することになる。なお、この場合
に、空気吸入用通路２１から流入する空気の流量をＹ’
（ｌ／ｍｉｎ）とし、リーク孔１０ａから流入する空気
の流量をβ（ｌ／ｍｉｎ）とすると、この場合に、キャ
ニスタ２０内に流入する空気の流量はＹ’＋β（ｌ／ｍ
ｉｎ）となる。

【００９５】次に、図８（ｂ）に示すように、パージバ
ルブ１５が開かれている状態で、タンクバルブ１３を閉
じると、タンク通路１４がタンクバルブ１３によって塞
がれることから、キャニスタ２０内には、空気吸入用通
路２１のみから空気が流入することになる。

【００９６】そして、この場合（図８（ｂ）の場合）に
空気吸入用通路２１から流入する空気の流量をＹ（ｌ／
ｍｉｎ）とすれば、この空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）
は、図８（ａ）の場合の空気吸入用通路２１からの空気
の流量Ｙ’（ｌ／ｍｉｎ）に比べ、リーク孔１０ａから
の空気の流入がない分、大きな値となる。

【００９７】そこで、図８（ｂ）の場合の空気吸入用通
路２１からの空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）と図８（ａ）
の場合の空気吸入用通路２１からの空気の流量Ｙ’（ｌ
／ｍｉｎ）との差Ｙ−Ｙ’（ｌ／ｍｉｎ）が極端に大き
い場合、つまり、例えば、この差Ｙ−Ｙ’（ｌ／ｍｉ
ｎ）が所定値γ（ｌ／ｍｉｎ）より大きい場合に、リー
ク孔１０ａが存在しているものとして、ＥＣＵ１７にて
検出することができる。

【００９８】次に、上述した上記実施例の有する効果を
裏付ける各種実験例について説明する。 ［実験例１］この実験では、上記実施例と同様のシステ
ム（図１等参照）を有し、且つ、図９に示すように、混
合気（蒸発燃料と空気との混合気）中の蒸発燃料濃度Ｚ
（ｖｏｌ％）測定用の超音波センサ４０がパージ通路１
６に取り付けられた、実験車両（直列６気筒２．０Ｌの
エンジン搭載車）を用いて、タンクバルブ１３が閉じら
れ、パージバルブ１５が開かれた際の、空気吸入用通路
２１を介してキャニスタ２０内に流入する空気の流量Ｙ
（ｌ／ｍｉｎ）、キャニスタ２０内からパージ通路１６
を介して吸気管２内に流入する混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍ
ｉｎ）、及び混合気中の蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）を
測定した。

【００９９】具体的には、上記実験車両を、シャシダイ
ナモメータ上に置き、車速が異なる各運転条件おいて、
一定アクセル、一定速度で走行させた（所謂ロードロー
ド走行させた）上、前記空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）及
び混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を上記実施例と同様の
手法で測定し、上記蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）を超音
波センサ４０を用いて測定した。なお、パージバルブ１
５が開かれたときのパージバルブ１５の開度は、上記実
施例と同様、常に一定となる。

【０１００】この実験の結果について図１０及び図１１
を用いて説明する。まず、図１０は、車速が異なる各運
転条件において得られた、上記混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍ
ｉｎ）（図１０中、及び以下の説明では、パージ混合気
流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）とも記す）と、吸気管内圧力（吸
気管内圧力センサ５にて検出されたもの、図１０中、及
び以下の説明では、ブーストとも記す）との関係を表し
たものである。

【０１０１】そして、図１０から、パージ混合気流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）が、車速に応じて異なるブーストに依存
して変化し、ブーストが判ればパージ混合気流量Ｘ（ｌ
／ｍｉｎ）が１つの値として決定されることが判った。
また、図１１は、車速が異なる各運転条件（図１１で
は、車速が１０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、及び５０ｋｍ
／ｈである場合についてのみ示す）において得られた、
上記空気の流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）（図１１中、及び以下
の説明では、キャニスタ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）
とも記す）と、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）との関係を
表したものである。

【０１０２】そして、図１１から、各車速において、蒸
発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）が低下するに従い、キャニス
タ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）が増加することが判っ
た。これは、各車速において異なる値で一定値となるブ
ーストに対して、パージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）
が、夫々のブーストに対応して一定値となる（図１０参
照）ため、この一定値であるパージ混合気流量Ｘ（ｌ／
ｍｉｎ）に対して、キャニスタ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍ
ｉｎ）が増加すると、吸気管２内に流入する混合気中の
蒸発燃料の流量Ｘ−Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）が低下し、上記実
施例では式（２）にて算出される蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏ
ｌ％）が低下することに対応している。

【０１０３】また、図１１から、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏ
ｌ％）が一定の場合、車速が速くなる程、キャニスタ吸
入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）が少なくなることが判っ
た。これは、この実験において車速が速くなる程少なく
なったパージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）（図１０参
照）に対して、キャニスタ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉ
ｎ）が、車速が速くなる程少なくならなければ、混合気
中の蒸発燃料の流量Ｘ−Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）が一定値とな
らず、上記実施例では式（２）にて算出される蒸発燃料
濃度Ｚ（ｖｏｌ％）が一定値とならないことに対応して
いる。

【０１０４】従って、この実験例１の測定結果から、パ
ージバルブ１５が開かれたときのパージバルブ１５の開
度が一定の場合、パージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を
ブースト（吸気管内圧力）のみに対応する値として算出
可能であり、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）を、超音波セ
ンサを用いず、パージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）とキ
ャニスタ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）とを測定し、こ
のパージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）とキャニスタ吸入
空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ）との差に基づいた式（２）に
て算出可能であることが確認できた。 ［実験例２］次に、図１２は、実験例１と同様の実験車
両を、蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）が一定（図１２では
Ｄ（ｖｏｌ％））の混合気をパージ通路１６に流した状
態で、２０００時間運転させ、この実験車両において上
記実施例と同様の手法で蒸発燃料濃度を測定すると共
に、超音波センサ４０によっても蒸発燃料濃度を測定し
て、この２つの蒸発燃料濃度がどのように変化するかを
比べたものである。

【０１０５】そして、図１２から、超音波センサ４０に
て測定された蒸発燃料濃度値（図１２中、超音波方式と
記したもの）が、時間経過と共に、実際の濃度値Ｄ（ｖ
ｏｌ％）に対して低下していくことが判った。これは、
超音波センサ４０にて蒸発燃料濃度を測定する場合は、
超音波センサ４０が混合気中の蒸発燃料に直接触れるこ
ととなり、超音波センサ４０における超音波送受信面
（図示はしない）に、時間経過と共にコンタミ等の付着
物が堆積し、超音波の伝播時間を正確に測定できなくな
ることから、蒸発燃料濃度の測定精度が下がるためであ
る。

【０１０６】一方、図１２から、上記実施例と同様の手
法にて測定された蒸発燃料濃度値（図１２中、本実施例
と記したもの）は、超音波センサ４０にて測定された蒸
発燃料濃度値と異なり、時間経過に関わらず、実際の濃
度値Ｄ（ｖｏｌ％）に対して略正確な値となることが判
った。

【０１０７】これは、上記実施例では、混合気の流量Ｘ
（ｌ／ｍｉｎ）（パージ混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ））
を、流量センサを用いず、吸気管内圧力センサ５からの
信号に基づいて算出するため、例えば、パージ通路１６
に流量センサ（例えば、熱線式流量センサ）を取り付け
て、この流量センサにて直接混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉ
ｎ）を測定するような場合と異なり、流量センサにコン
タミ等の付着物が堆積して、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉ
ｎ）の測定精度が低下する等の問題が発生しないため、
長期間に渡って、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）を高精
度に測定（算出）することができるためである。つま
り、その結果、混合気の流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ）（パージ
混合気流量Ｘ（ｌ／ｍｉｎ））と空気の流量Ｙ（ｌ／ｍ
ｉｎ）（キャニスタ吸入空気流量Ｙ（ｌ／ｍｉｎ））と
の差に基づいた式（２）にて蒸発燃料濃度を高精度に算
出することができるからである。

【０１０８】従って、この実験例２の測定結果から、上
記実施例の手法によれば、長期間に渡って、混合気中の
蒸発燃料濃度Ｚ（ｖｏｌ％）を高精度に測定（算出）す
ることができることが確認できた。 ［実験例３］図１３は、上記実施例と同様のシステム
（図１等参照）を有する実験車両（直列６気筒２．０Ｌ
のエンジン搭載車）を運転させ、エンジン１に蒸発燃料
を供給した場合に、排気ガスの酸素濃度だけに基づいて
（酸素センサ８からの信号だけを用いて）インジェクタ
６からの燃料供給量を制御した場合（つまり、図４のＳ
１８０において、常にＴｐ＝０とした場合に相当、図１
３中、及び以下の説明では、単に「補正無し」の場合と
も記す）と、上記実施例のように排気ガスの酸素濃度及
び蒸発燃料の供給量に応じてインジェクタ６からの燃料
供給量を制御した場合（図１３中、及び以下の説明で
は、単に「補正有り」の場合とも記す）とで、エンジン
１に供給される燃料混合気の空燃比λ（空気過剰率）の
時間応答性がどのように変化するかを比べたものであ
る。なお、図１３中の空燃比λ（空気過剰率）の値は、
酸素センサ８にて検出されたものである。

【０１０９】この実験では、図１３に示すように、ある
決められた時間（図１３中、「パージＯＮ」と示された
時間）に、一度パージバルブ１５を人為的に開いた（詳
しくは、タンクバルブ１３を閉じ、パージバルブ１５を
開いた）。そして、その後の空燃比λ（空気過剰率）
を、上記２つの手法にて夫々制御した。

【０１１０】そして、図１３から、補正無しの場合で
は、パージバルブ１５が開かれた後に、空燃比λ（空気
過剰率）がリッチ側（λ＜１）に大きくオーバーシュー
トする上、空燃比λ（空気過剰率）が制御ポイント（λ
＝１±０．０３となる状態）に収束するまでの時間が長
くなっており、好ましくないことが判る。

【０１１１】一方、補正有りの場合では、補正無しの場
合に比べ、空燃比λ（空気過剰率）における上記オーバ
ーシュートが小さく、制御ポイントに収束するまでの時
間が短くなっており、好適であることが判る。これは、
補正有りの場合（上記実施例の場合）では、エンジン１
に蒸発燃料を供給する場合に、燃料混合気がエンジン１
におけるシリンダ内で燃焼する前の段階で、蒸発燃料の
供給量ＶＱに相当する補正時間Ｔｐを測定（算出）し、
その測定結果及び空燃比補正係数ＫＦを用いて、燃料混
合気の空燃比λ（空気過剰率）を補正するため、補正無
しの場合と異なり、制御遅れが生じないからである。

【０１１２】従って、この実験例３の測定結果から、上
記実施例の手法によれば、エンジン１に蒸発燃料を供給
する場合においても、燃料混合気の空燃比制御を好適に
行うことができることが確認できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の空燃比制御装置の全体的構成を表す
システム構成図である。

【図２】 熱線式流量センサの基本原理を示す説明図で
ある。

【図３】 実施例のキャニスタの断面構造を示す説明図
である。

【図４】 電子制御装置（ＥＣＵ）において実行される
燃料噴射時間算出処理を表すフローチャートである。

【図５】 混合気に含まれる蒸発燃料の流量を算出する
基本概念を説明する説明図である。

【図６】 フラップ式流量センサ及び差圧式流量センサ
の基本原理を示す説明図である。

【図７】 キャニスタの外壁にリーク孔が発生した場合
に、このリーク孔の存在を検出する方法について説明す
る説明図である。

【図８】 ガソリンタンク（燃料タンク）の外壁にリー
ク孔が発生した場合に、このリーク孔の存在を検出する
方法について説明する説明図である。

【図９】 実験例１及び実験例２で用いた実験車両の部
分的構成を説明する説明図である。

【図１０】 実験例１による測定結果を表すグラフであ
る。

【図１１】 実験例１による測定結果を表すグラフであ
る。

【図１２】 実験例２による測定結果を表すグラフであ
る。

【図１３】 実験例３による測定結果を表すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、２…吸気管、３…エアフロ
メータ（運転状態検出手段）、５…吸気管内圧力センサ
（運転状態検出手段）、１０…ガソリンタンク（燃料タ
ンク）、１５…パージバルブ、１６…パージ通路、２０
…キャニスタ、２１…空気吸入用通路、２２…熱線式流
量センサ（空気流量測定手段）。

フロントページの続き (72)発明者 伴野 圭吾 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 石田 昇 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA13 BA27 DA04 DA12 EB12 EC03 FA00 FA07 FA08 FA10 FA11 FA29 FA33 3G301 HA01 HA06 HA14 JA03 JA20 MA01 MA11 ND02 ND05 PA01Z PA03Z PA04Z PA07Z PA11Z PB09Z PB10Z PD02Z PE01Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部
   で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内部と内燃機関
   の吸気管内とを連結するパージ通路と、該パージ通路に
   設けられ、該パージ通路を開閉するパージバルブと、を
   備えた内燃機関で、前記キャニスタから前記パージ通路
   を介して前記吸気管内に供給される前記蒸発燃料の量を
   測定する蒸発燃料量測定方法であって、 前記パージバルブが開かれた際に、空気吸入用通路を介
   して前記キャニスタ内に流入する空気の流量、及び前記
   パージ通路を介して前記吸気管内に流入する前記空気と
   前記蒸発燃料との混合気の流量を夫々測定し、 該測定した前記混合気の流量と前記空気の流量との差に
   基づいて、前記混合気中の蒸発燃料量を算出することを
   特徴とする蒸発燃料量測定方法。
2. 【請求項２】 前記混合気の流量を、 前記内燃機関の運転状態に基づいて算出することを特徴
   とする請求項１に記載の蒸発燃料量測定方法。
3. 【請求項３】 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部
   で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内部と内燃機関
   の吸気管内とを連結するパージ通路と、該パージ通路に
   設けられ、該パージ通路を開閉するパージバルブと、を
   備えた内燃機関に設けられ、前記キャニスタから前記パ
   ージ通路を介して前記吸気管内に供給される前記蒸発燃
   料の量を測定する蒸発燃料量測定装置であって、 前記パージバルブが開かれた際に空気吸入用通路を介し
   て前記キャニスタ内に流入する空気の流量を測定する空
   気流量測定手段と、 前記パージバルブが開かれた際に前記パージ通路を介し
   て前記吸気管内に流入する前記空気と前記蒸発燃料との
   混合気の流量を測定する混合気流量測定手段と、 前記混合気の流量と前記空気の流量との差に基づいて、
   前記混合気中の蒸発燃料量を算出する蒸発燃料量算出手
   段と、を備えたことを特徴とする蒸発燃料量測定装置。
4. 【請求項４】 前記混合気流量測定手段は、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段か
   らの信号を用いて、前記混合気の流量を算出するもので
   あることを特徴とする請求項３に記載の蒸発燃料量測定
   装置。
5. 【請求項５】 前記空気流量測定手段は、前記空気吸入
   用通路に設けられた、熱線式流量センサ、フラップ式流
   量センサ、及び差圧式流量センサのうちのいずれかであ
   ることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の蒸
   発燃料量測定装置。
6. 【請求項６】 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部
   で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内部と内燃機関
   の吸気管内とを連結するパージ通路と、該パージ通路に
   設けられ、該パージ通路を開閉するパージバルブと、を
   備えた内燃機関で、排気成分に基づいて前記内燃機関に
   供給された燃料混合気の空燃比を検出し、該空燃比が目
   標空燃比となるよう前記内燃機関への燃料供給量を制御
   する内燃機関の空燃比制御方法であって、 前記パージバルブが開かれた際に、前記キャニスタから
   前記パージ通路を介して前記吸気管内に供給される前記
   蒸発燃料の量を前記請求項１または請求項２に記載の蒸
   発燃料量測定方法にて測定し、 該蒸発燃料の量に基づき、前記燃料供給量を補正するこ
   とを特徴とする空燃比制御方法。
7. 【請求項７】 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部
   で吸着するキャニスタと、該キャニスタ内部と内燃機関
   の吸気管内とを連結するパージ通路と、該パージ通路に
   設けられ、該パージ通路を開閉するパージバルブと、を
   備えた内燃機関に設けられ、排気成分に基づいて前記内
   燃機関に供給された燃料混合気の空燃比を検出し、該空
   燃比が目標空燃比となるよう前記内燃機関への燃料供給
   量を制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、 前記パージバルブが開かれた際に、前記キャニスタから
   前記パージ通路を介して前記吸気管内に供給される前記
   蒸発燃料の量を測定する前記請求項３〜請求項５いずれ
   か記載の蒸発燃料量測定装置と、 該蒸発燃料量測定装置にて測定された前記蒸発燃料の量
   に基づき、前記燃料供給量を補正するパージ時補正手段
   と、 を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
8. 【請求項８】 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内部
   で吸着するキャニスタであって、空気を当該キャニスタ
   内に流入させる空気吸入用通路を備え、該空気吸入用通
   路に前記空気の流量を測定する空気流量測定手段を備え
   たことを特徴とするキャニスタ。
9. 【請求項９】 前記空気流量測定手段は、熱線式流量セ
   ンサ、フラップ式流量センサ、及び差圧式流量センサの
   うちのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載
   のキャニスタ。