JP2007092650A - 内燃機関の制御装置、制御方法及びベーパ発生量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比の乱れの発生を抑制しつつ内燃機関の始動時から積極的なパージ制御を行うことができてキャニスタに吸着させた蒸発燃料を効率よく消費させることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料タンク１０で発生した蒸発燃料を吸気通路１００へパージさせると共に蒸発燃料のパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御に用いるべく、内燃機関の始動に先立ってパージ濃度をＥＣＵ１５０において推定する。始動する前に推定したパージ濃度が得られるので、空燃比の乱れの発生を抑制しつつ燃料噴射量制御の初期段階からパージ制御を積極的に実行できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関の制御装置に関わり、特に、燃料噴射量制御中に燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気系にパージするパージ制御機能を有する内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関においては、燃料タンク等の燃料供給系に発生する蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着させるとともに、これを所定のタイミングで吸気系にパージするパージ制御技術が知られている。この蒸発燃料の吸気系への供給量が適切に制御されていない場合には空燃比の乱れ等を招くこととなる。
このため、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる空燃比フィードバック制御（燃料噴射量制御）を通じて空燃比センサにより検出される空燃比と目標空燃比との乖離傾向を監視し、この乖離傾向に基づいて蒸発燃料の濃度（パージ濃度）を学習すると共に、このパージ濃度に基づいてパージ量を制御することにより、内燃機関の運転状態に応じた適切な量の蒸発燃料を吸気系に導入するパージ制御技術が特許文献１，２等に開示されている。
特開２００４−１５６４９５号公報 特開平１０−２６６９０９号公報

ところで、パージ制御はタンク内で発生した蒸発燃料をそのまま排気することを防止するために実行されているが、従来の制御では、エンジン制御における空燃比の乱れを防止することを優先しているため、本来のパージ制御の目的からすると最もパージ制御を実行しなければならない状態であるエンジン始動直後（エンジン停止中は蒸発燃料が発生するのみでパージ制御のような蒸発燃料を消費する手段がないため、キャニスタに最も蒸発燃料が貯まっている可能性が高い状態）においてはパージ制御を実行しない。このため、停車中の蒸発燃料の発生量が多くてキャニスタが飽和しているような場合には、蒸発燃料をそのまま排気する制御が実行されるので、環境上の問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、空燃比の乱れの発生を抑制しつつ内燃機関の始動時から積極的なパージ制御を行うことができてキャニスタに吸着させた蒸発燃料を効率よく消費させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の第１の観点に係る制御装置は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、パージ濃度を推定する濃度推定手段を有し、濃度推定手段は、内燃機関の停止後再始動されるまでに燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量の推定値に基づいて、パージ濃度を推定することを特徴としている。
この構成によれば、パージ濃度は、燃料供給系のベーパ発生量に大きく依存しているので、このベーパ発生量の推定値を用いることにより、精度良くパージ濃度を推定できる。

上記構成において、濃度推定手段は、推定ベーパ発生量に基づいて燃料供給系と蒸発燃料を吸着するキャニスタとの間のベーパ濃度を推定し、算出した推定ベーパ濃度及び推定ベーパ発生量に基づいてキャニスタへの蒸発燃料の吸着量を推定し、キャニスタへの蒸発燃料の推定吸着量に基づいてパージ濃度を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、ベーパ濃度とキャニスタの吸着量とを考慮に入れてパージ濃度を推定するので、より精度良くパージ濃度を推定できる。

上記構成において、濃度推定手段は、燃料供給系の温度情報及び圧力情報とに基づいて、ベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、ベーパ発生量を規定する最大要因の温度情報及び圧力情報を用いることにより、ベーパ発生量を精度良く推定できる。

上記構成において、濃度推定手段は、内燃機関の停止の際、停止期間中、及び、再始動の際に得られるベーパ発生量を推定するための情報に基づいてベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、内燃機関の停止期間中のベーパ発生量を推定するための情報を使用できるので、ベーパ発生量の推定精度が高まる。

上記構成において、内燃機関の停止期間中に制御用バッテリからの電力供給を可能にして濃度推定手段を起動させる起動手段を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、内燃機関を停止してその制御装置の作動を停止した状態においても、ベーパ発生量の推定のための情報収集等が可能となり、推定精度が向上する。

上記構成において、濃度推定手段は、内燃機関の停止期間中に燃料供給系を密閉して温度情報及び圧力情報を計測し、ベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、温度情報及び圧力情報を計測中に蒸発燃料の流出がないので、推定精度を向上させることができる。

上記構成において、起動手段は、内燃機関の停止からの経過時間に応じて起動周期を変更する、構成を採用できる。
この構成によれば、ベーパ発生量の変動の大きい期間と小さい期間とに合わせて濃度推定手段を起動できるので、制御用バッテリの消費電力を最小限に抑えることができる。

上記構成において、起動手段は、内燃機関の停止後の一定期間のみ濃度推定手段を起動させる、構成を採用できる。
この構成によれば、燃料供給系が安定しない内燃機関の停止後の一定期間のみ濃度推定手段を起動させることにより、制御用バッテリの消費電力を最小限に抑えることができる。

上記構成において、濃度推定手段は、内燃機関の停止及び再始動の際に得られる情報に基づいてベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、内燃機関の停止及び再始動に得られる情報によりベーパ発生量を推定できるので、内燃機関の停止中に制御装置を起動する必要がない。

上記構成において、濃度推定手段は、気温情報を考慮してベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、燃料供給系の温度に影響を及ぼしやすい気温を加味することで、ベーパ発生量をより精度良く推定できる。

上記構成において、濃度推定手段は、燃料の揮発性を考慮してベーパ発生量を推定する、構成を採用できる。
この構成によれば、燃料の揮発性は温度と圧力に依存するので、この揮発性を考慮してベーパ発生量を推定すれば、ベーパ発生量をより精度良く推定できる。

本発明の第２の観点に係る制御装置は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、内燃機関の始動に先立ってパージ濃度を推定する濃度推定手段を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、内燃機関の始動に先立って、すなわち、内燃機関を始動する前に推定したパージ濃度が得られるので、空燃比の乱れの発生を抑制しつつ燃料噴射量制御の初期段階からパージ制御を積極的に実行することができる。

本発明の第３の観点に係る制御装置は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、電源がオンされるとパージ濃度を推定する濃度推定手段を有することを特徴としている。

本発明に係るベーパ発生量推定装置は、燃料供給系で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へパージさせるパージ制御に用いるべく、内燃機関の停止後再始動されるまでに燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量を推定する、ことを特徴としている。

本発明の第１の観点に係る制御方法は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、パージ量制御に用いるべく、内燃機関の始動に先立ってパージ濃度を推定することを特徴としている。

本発明の第２の観点に係る制御方法は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、パージ量制御に用いるべく、内燃機関の停止後再始動されるまでに燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量の推定値に基づいて、パージ濃度を推定することを特徴としている。

本発明の第２の観点に係る制御方法は、内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、パージ量制御に用いるべく、電源がオンされるとパージ濃度を推定することを特徴としている。

本発明によれば、空燃比の乱れの発生を抑制しつつ内燃機関の始動時から積極的なパージ制御を行うことができてキャニスタに吸着させた蒸発燃料を効率よく消費させることが可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の蒸発燃料供給システムの構成図である。
この内燃機関の蒸発燃料供給システムは、図１に示すように、燃料供給系としての燃料タンク１０、キャニスタ２０、キャニスタ２０と燃料タンク１０とを連通するベーパ通路３０、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料をパージすべくキャニスタ２０と内燃機関の吸気通路１００とを連通するパージ通路４０、蒸発燃料のパージ量を制御すべくパージ通路４０の開度を調整するパージ制御弁５０、キャニスタ２０に接続されたポンプモジュール６０、制御装置及びベーパ発生量推定装置としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５０等から構成されている。尚、この内燃機関の蒸発燃料供給システムは、内燃機関と共に車両に搭載されて使用される。

図１において、吸気通路１００は、図示しない内燃機関のシリンダに連通している。この吸気通路１００の上流側に設けられたスロットルバルブ１１０はＥＣＵ１５０により制御されて、シリンダへの流入空気量を調整する。また、吸気通路１００に設けられた吸気温センサ２４０は、吸気通路１００に流入する空気の温度を検出してＥＣＵ１５０へ出力する。

燃料タンク１０は、例えば、ガソリン等の燃料Ｆを内部に貯留すると共に、燃料タンク１０の密封及び開放が可能な図示しない機構を備えている。また、燃料タンク１０には、図示しない燃料ポンプ等が備わっており、これにより、図示しない内燃機関のインジェクタへ燃料供給する。さらに、燃料タンク１０には、圧力センサ２００及び温度センサ２１０が設けられており、これらが燃料タンク１０内の温度及び圧力を検出してＥＣＵ１５０へ出力する。

キャニスタ２０は、その内部に活性炭等の吸着材料が設けられており、この吸着材料がベーパ通路３０を通じて供給される燃料タンク１０で発生した燃料Ｆの蒸発物（蒸発燃料）を吸着する。キャニスタ２０による蒸発燃料の最大吸着量には制限がある。

ポンプモジュール６０は、パージ制御弁５０を閉じると共に燃料タンク１０を密閉した状態で、キャニスタ２０を排気してキャニスタ２０内を減圧させ、燃料タンク１０内の圧力の値等から判断して蒸発燃料供給システム、特に、キャニスタ２０、ベーパ通路３０、パージ通路４０、燃料タンク１０等に漏れがないかの故障検出等に用いられる。

ＥＣＵ１５０は、プロセッサ、メモリ等のハードウエア及び所要のソフトウエアから基本的に構成され、上記の圧力センサ２００、温度センサ２１０、吸気温センサ２４０が接続されていると共に、内燃機関の排気管に設けられて内燃機関の空燃比を検出するＯ2センサ等からなる空燃比センサ２２０、内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサ２３０等が接続されており、これら各種のセンサの検出信号に基づいて内燃機関を総合的に制御する。
ＥＣＵ１５０は、具体的には、例えば、点火制御、空燃比センサ２２０の検出値を用いて内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる、例えば、空燃比フィードバック制御等からなる燃料噴射量制御、燃料噴射量制御中に燃料供給タンク１０で発生した蒸発燃料を吸気通路１００へパージさせると共に蒸発燃料のパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御等の制御を実行する。尚、パージ制御については後述する。
また、ＥＣＵ１５０は、図１に示すように、起動手段としてのタイマ１６０を備えている。このタイマ１６０は、プログラムされたタイミングに応じて、スイッチ１８０をオン／オフすることにより、内燃機関の停止期間中に制御用バッテリ１７０からＥＣＵ１５０へ電力を供給して、ＥＣＵ１５０における後述する処理を実行可能にする。タイマ１６０には、バッテリ１７０からの電源が常時（ＩＧＳＷオフの駐車中も含む）給電されている。尚、スイッチ１８０は、タイマ１６０により操作されるだけでなく、ＥＣＵ１５０内のＣＰＵにより、ユーザのイグニションスイッチＩＧＳＷのオフ操作後に各種終了処理（メモリへの記憶処理など）を行ったのちに、自身の電源を落とすために操作される。

次に、上記ＥＣＵ１５０における燃料噴射制御処理の一例について図２ないし図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図２はＥＣＵ１５０における燃料噴射制御処理の一例を示すフローチャート、図３はパージ濃度推定処理の一例を示すフローチャート、図４は内燃機関停止時におけるベーパ発生量の推定処理の一例を示すフローチャートである。

図２に示すように、ＥＣＵ１５０は、先ず、車両のイグニションスイッチＩＧＳＷがユーザ操作によりオフからオンに変化したかを判断し（ステップＳＴ１）、車両のＩＧＳＷがオフからオンに変化した場合（電源オンされてから最初の１回のみ）には、スイッチ１８０をオンして（ステップＳＴ２）、後述するパージ濃度の推定に用いるべく、圧力センサ２００、温度センサ２１０、図示しないタイマーから燃料タンク（以下、タンクという）１０内の温度（タンク内温度）、圧力（タンク内圧力）、その時点の日時情報を計測する（ステップＳＴ３）。

次いで、ＥＣＵ１５０は、ステップＳＴ３で計測した各種情報を用いて、後述するパージ量制御に用いるためのパージ濃度の推定値を算出する（ステップＳＴ４）。すなわち、パージ量制御に用いるべく内燃機関の始動に先立ってパージ濃度を推定する。尚、パージ濃度の推定値を算出するための具体的な処理については後述する。

次いで、ＥＣＵ１５０は、燃料噴射量制御とパージ制御とを実行する（ステップＳＴ５）。
ここで、燃料噴射量制御とは、例えば、空燃比センサ２２０が検出する空燃比を目標空燃比に追従させるために必要な燃料の基本噴射時間を吸入空気量及び内燃機関の回転数に基づいて特定し、その基本噴射時間に各種の補正係数を乗算して燃料噴射時間を算出し、その算出結果に従って図示しない燃料噴射弁の開度（デューティ比）を制御することである。
また、パージ制御とは、上記の燃料噴射量制御中に、内燃機関の運転状態に適した量の蒸発燃料をキャニスタ２０からパージ通路４０を通じて吸気通路１００へパージさせるべく、蒸発燃料を吸気通路１００へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいてパージ制御弁５０を制御することである。
具体的には、燃料噴射量制御の制御結果と空燃比センサ２２０の検出値とに基づいてパージ濃度を学習し、このパージ濃度の学習値に基づいてパージ制御弁５０を制御する。
ここで、本実施形態では、上記のパージ濃度の学習値の初期値として、ステップＳＴ４において算出したパージ濃度の推定値を使用する。これにより、燃料噴射量制御の開始と共にパージ制御を開始することが可能となる。
尚、ステップＳＴ４において算出したパージ濃度の推定値を用いて燃料噴射量制御の噴射量を補正することも可能である。

次いで、ＥＣＵ１５０は、イグニションスイッチＩＧＳＷがオフされるまでＩＧＳＷがオンからオフ状態に変化したかを判断し（ステップＳＴ６）、イグニションスイッチＩＧＳＷがオフされた場合には、後述するベーパ発生量の推定に用いるべく、タンク内温度、タンク内圧力、日時情報を計測し記憶する（ステップＳＴ７）。
そして、スイッチ１８０をオフする（ステップＳＴ８）。これにより、ＥＣＵ１５０に電源が供給されなくなるので、本フローの実行は終了する。

次に、上記したステップＳＴ４におけるパージ濃度の推定値を算出する手順の一例について説明する。
ＥＣＵ１５０は、図３に示すように、先ず、ベーパ発生量の推定値を算出する（ステップＳＴ１１）。このベーパ発生量の推定値とは、内燃機関の停止後（イグニションキーがオフされた後）、再始動（イグニションキーがオン）されるまでに、燃料タンク１０で発生した燃料Ｆのベーパ発生量（蒸発量）の推定値である。尚、ベーパ発生量の推定方法については後述する。

次いで、ＥＣＵ１５０は、ベーパ発生量の推定値から、タンク１０に貯留された燃料Ｆの液面からキャニスタ２０までの間に存在する蒸発燃料のベーパ濃度を算出する（ステップＳＴ１２）。
次いで、ＥＣＵ１５０は、ステップＳＴ１１で算出したベーパ発生量の推定値とステップＳＴ１２で算出したベーパ濃度に基づいて、キャニスタ２０に吸着した蒸発燃料の吸着量を算出する（ステップＳＴ１３）。
そして、この推定した吸着量に所定の係数を掛け合わせる等の処理をして、パージ制御に用いるパージ濃度の推定値を算出する（ステップＳＴ１４）。

次に、上記したステップＳＴ１１におけるベーパ発生量の推定値を算出する方法について説明する。
ここで、タンク内温度とベーパ発生量とは、例えば、図５（ａ）に示すような相関関係にあり、タンク内圧力とベーパ発生量とは、例えば、図５（ｂ）に示すような相関関係にありタンク内圧力とタンク内温度とは、例えば、図５（ｂ）に示すような相関関係にある。ＥＣＵ１５０は、基本的には、図５に示すような相関関係を規定するマップデータを保持しており、これらのマップデータに基づいて、ベーパ発生量を推定する。

また、内燃機関の停止中（イグニションキーをオフした状態）におけるタンク内圧力は、例えば、図６に示すように、蒸発燃料の発生により上昇すると共に一定の圧力まで上昇した時点（時点Ｔｃ）でタンク１０内のガスがキャニスタ２０へ抜けることにより下降することを略周期的に繰り返す。
このため、ＥＣＵ１５０は、内燃機関の停止中においては、上記したタイマ１６０により図６に示すようなサンプリングタイミングＳｔ（タンク内圧力の上昇中に複数回）でタンク内圧力及びタンク内温度を計測してベーパ発生量の推定を行う。

ＥＣＵ１５０は、具体的には、図４に示す処理を実行する。尚、図４に示す処理は、駐車中（イグニションスイッチＩＧＳＷ及びスイッチ１８０が共にオフ）にタイマ１６０によりスイッチ１８０がオンされた場合に実行される。
ＥＣＵ１５０は、先ず、タンク内温度、タンク内圧力、日時情報を計測する（ステップＳＴ２２）。

次いで、前回計測したタンク内温度と今回計測したタンク内温度とからタンク内温度変化量ΔＴを算出する（ステップＳＴ２３）。
次いで、タンク内温度変化量ΔＴに起因するタンク内圧力上昇量ΔＰｔを算出する（ステップＳＴ２４）。このタンク内圧力上昇量ΔＰｔは、次式により算出できる。但し、Ｖはタンク１０内の容積、Ｒは気体定数、ｎはモル数である。

ΔＰｔ・Ｖ＝ｎＲΔＴ

次いで、タンク１０内のベーパ発生に起因するタンク内圧力上昇量ΔＰｂを算出する（ステップＳＴ２５）。
このタンク内圧力上昇量ΔＰｂは、前回計測時と今回計測時とのタンク内圧力変化量ΔＰと上記のタンク内圧力上昇量ΔＰｔとから次式により算出できる。

ΔＰｂ＝ΔＰ−ΔＰｔ

次いで、タンク１０内のベーパ発生量のモル数ｎｂを算出する（ステップＳＴ２６）。モル数ｎｂは次式により近似できる。尚、Ｔはタンク内温度である。

ｎｂ＝ΔＰｂ・Ｖ／（Ｒ・Ｔ）

次いで、モル数ｎｂより、蒸発燃料の質量を算出して、これを前回計測時から今回計測時までに発生したベーパ発生量とし、単位時間当たりのベーパ発生量を算出する（ステップＳＴ２７）。
次いで、単位時間当たりのベーパ発生量に前回計測時から今回計測時までの経過時間を掛け合わせ、前回計測時から今回計測時までのベーパ発生量を算出する（ステップＳＴ２８）。

次いで、前回計測時に算出したベーパ発生量の積算値に今回計測時のベーパ発生量を加算して、内燃機関を停止（イグニションキーをオフ）してから現在までのベーパ発生量の推定値としこれを記憶する（ステップＳＴ２９）。
そして、ＥＣＵ１５０は、スイッチ１８０をオフする（ステップＳＴ３０）。これにより、制御用バッテリ１７０からの電力供給が遮断されてベーパ発生量推定処理が終了する。

以上のように、本実施形態によれば、内燃機関を始動する前に推定したパージ濃度が得られるので、空燃比の乱れの発生を抑制しつつ燃料噴射量制御の初期段階からパージ制御を積極的に実行することができ、その結果、キャニスタ２０に吸着した蒸発燃料を効率良く消費できる。

また、本実施形態によれば、内燃機関の停止直前、停止中、始動直前にそれぞれタンク温度及びタンク圧力を実際に計測してベーパ発生量を推定するので、ベーパ発生量の推定値の精度が高い。

第２実施形態
図７は、本発明の他の実施形態に係る制御装置及びベーパ発生量推定装置におけるパージ濃度推定処理の一例を示すフローチャートである。尚、図７に示すパージ濃度推定値算出ルーチンは、図２におけるステップＳＴ４において実行される。

上記実施形態では、内燃機関を停止中（イグニションキーをオフ中）においても周期的にＥＣＵ１５０を起動してタンク内温度等を計測したが、本実施形態では、内燃機関の停止及び再始動の際に得られるベーパ発生量を推定するための情報（タンク内温度、気温、日時情報等）に基づいてＥＣＵ１５０でベーパ発生量を推定し、この推定値に基づいてパージ濃度を推定する。
ＥＣＵ１５０は、図７に示すように、先ず、内燃機関を停止させる際（イグニションキーをオフする際）及び内燃機関を再始動する際（イグニションキーをオンする際）に計測したタンク内温度、気温、日時情報から、内燃機関停止中の気温変化の推定値を算出する（ステップＳＴ４１）。
ＥＣＵ１５０は、例えば、図８に示すような、一日における標準的な気温変動を示す気温標準マップＢＭＴを保持している。
そして、ＥＣＵ１５０は、内燃機関停止時Ｔｏｆｆ及び再始動時Ｔｏｎにおいて計測した気温に基づいて、例えば、図９に示すような、気温補正マップＭＭＴを形成する。この
気温補正マップＭＭＴが内燃機関停止中の気温変化の推定値である。

次いで、ＥＣＵ１５０は、図１０に示すように、内燃機関停止時Ｔｏｆｆ及び再始動時Ｔｏｎにおいて計測したタンク内温度と気温補正マップＭＭＴに基づいて、内燃機関停止中のタンク内温度推定値ＰＰＴを算出する（ステップＳＴ４２）。

ここで、ＥＣＵ１５０は、内燃機関停止中のタンク内圧力を一定として、図５に示したタンク内温度、タンク内圧力及びベーパ発生量の相関関係から、内燃機関停止中における単位時間毎のベーパ発生量の推定値を算出する（ステップＳＴ４３）。

そして、ＥＣＵ１５０は、単位時間毎のベーパ発生量の積算値を内燃機関停止中のベーパ発生量の推定値とする（ステップＳＴ４４）。
次いで、ＥＣＵ１５０は、ベーパ発生量の推定値から、タンク１０に貯留された燃料Ｆの液面からキャニスタ２０までの間に存在する蒸発燃料のベーパ濃度を算出し（ステップＳＴ４５）、ステップＳＴ４４で算出したベーパ発生量の推定値とステップＳＴ４５で算出したベーパ濃度に基づいて、キャニスタ２０に吸着した蒸発燃料の吸着量を算出する（ステップＳＴ４６）。
そして、この推定した吸着量に所定の係数を掛け合わせる等の処理をして、パージ制御に用いるパージ濃度の推定値を算出する（ステップＳＴ４７）。

以上のように、本実施形態によれば、内燃機関の停止中にＥＣＵ１５０を起動させることなく内燃機関の停止及び再始動の際のみに得られる情報に基づいてパージ濃度を推定するので、制御用バッテリ１７０の電力を消費する必要がない。
また、本実施形態によれば、パージ濃度の推定のために、検出したタンク内圧力を使用しないので、圧力センサ２００が不要となる。さらに、ＥＣＵ１５０内にタイマ機能を設ける必要がなくなる。

図１１は、タンク内温度を推定した場合に、その推定精度を向上させるための方法の一例を説明するためのグラフである。
第２実施形態において、例えば、所定時間以上停止した内燃機関の冷却水の温度がタンク内温度の推定値と大きく異なる場合、あるいは、冷却水の温度と気温との差が所定値以上ある場合において、停車時間に対する冷却水の温度の低下割合が通常の外部環境下よりも小さいと判断されるようなときには、車両を炎天下に駐車していると判断してタンク内温度の推定値に補正をする。
具体的には、例えば、図１１に示すように、補正前のタンク内温度推定値ＰＴＴを停車時間に応じて、タンク内温度推定値ＰＴＴＭのように補正する。
これによれば、タンク内温度の推定値を向上させることができる。
尚、外部環境情報として炎天環境下を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、極寒環境下、夜間又は日中環境下、日陰環境下等の場合にも同様に補正できる。また、第１実施形態において、タンク内温度を推定した場合にもこの方法を適用できる。
外部環境情報の取得方法として、冷却水温に基づいて推定する例を記載したが、これ以外にもナビゲーションシステムから得られる位置情報から駐車場所（屋根の有無などを推定する）を検出したり、外部と通信して駐車場所近傍の駐車中の気象条件（気温、天気など）を取得して、外部環境情報を推定することも可能である。

上記第１実施形態では、タンク内温度を温度センサ２１０を用いて検出する場合について説明したが、温度センサ２１０の代替として、例えば、内燃機関の冷却水の温度や吸気温センサ２４０の検出温度を用いてタンク内温度を推定することが可能である。
タンク内温度と内燃機関の冷却水の温度とは、例えば、図１２に示すような相関関係があり、冷却水の温度が高い場合には、タンク内温度の初期値を高めに推定することができる。また、吸気温センサ２４０の検出温度が高い場合には、タンク内温度の低下割合が小さいと推定することができる。

図１３は、タンク内温度を推定した場合に、その推定精度を向上させる方法の他の例を説明するためのグラフである。
タンク内温度と車内温度とは、例えば、図１３に示すような相関関係を有しており、上記第１実施形態あるいは第２実施形態において、タンク内温度を推定する際に、図１３に示すような相関関係を考慮にいれて推定精度を向上させることができる。

図１４は、上記第１実施形態あるいは第２実施形態において、ベーパ発生量の推定精度を向上させるための方法の一例を説明するためのグラフである。
ベーパ発生量と燃料（ガソリン）の揮発性とは、例えば、図１４に示すような相関関係を有している。このため、上記第１実施形態あるいは第２実施形態において、図１４に示すような相関関係を考慮してベーパ発生量を推定することにより、推定精度を向上させることができる。
尚、燃料の揮発性は、例えば、上記したポンプモジュール６０を利用してタンク１０を密閉し、その際のタンク内圧力の上昇量を検出することにより、計測可能である。

上記第1実施形態では、内燃機関を停止中にＥＣＵ１５０を強制的に起動させてベーパ発生量の推定値を算出したが、例えば、ＥＣＵ１５０にタンク内温度に応じたベーパ発生量を規定する特性マップを予め保持させておき、ＥＣＵ１５０の強制的起動毎にタンク内温度を検出すると共に特性マップからベーパ発生量を特定する構成とすることも可能である。この構成によれば、ＥＣＵ１５０の処理量を低減させて制御用バッテリ１７０の消費電力を抑制できる。

図１５は、内燃機関を停止中にＥＣＵ１５０を強制的に起動させてベーパ発生量を推定する他の方法を説明するための図である。
図１５に示すように、内燃機関を停止中に制御用バッテリ１７０から電力供給した時点Ｔｏｎにおいて、ポンプモジュール６０に内蔵される切替弁を用いてタンク１０を密閉する。そして、一定期間Ｔｃ内におけるタンク内圧力の上昇量及びタンク内温度を計測し、このタンク内圧力の上昇量及びタンク内温度に基づいてベーパ発生量を推定する。
一定期間Ｔｃを経過したところで、タンク１０を開放すると共に制御用バッテリ１７０からの電力供給を遮断する。
このように、タンク１０を密閉してタンク内圧力の上昇量及びタンク内温度を計測することにより、ベーパ発生量の推定精度を高めることができ、その結果、ＥＣＵ１５０を強制的に起動させる回数を減らすことができる。

第1実施形態では、ＥＣＵ１５０を周期的に起動させてベーパ発生量を推定したが、内燃機関を停止後一定期間はタンク１０の状態変化が大きいため、ベーパ発生量も変動しやすい。
このため、例えば、図１６に示すように、内燃機関停止から一定期間まではベーパ発生量を推定する間隔、すなわち、ベーパ発生量推定処理の起動周期を短くし、一定期間経過後に長くする構成とすることも可能である。これによれば、ベーパ発生量の推定精度を高めることができる。
また、図１６に示したように、推定間隔を段階的に変更するのではなく、図１７に示すように、連続的に変化させることも可能である。
さらに、タンク１０の状態変化が大きい内燃機関停止後の一定期間のみ周期的にベーパ発生量推定処理を行い、後は内燃機関の再始動時までベーパ発生量推定処理を行わない構成とすることも可能である。

第1実施形態では、内燃機関を停止中にＥＣＵ１５０を強制的に起動させてベーパ発生量の推定値を算出したが、電力消費量の増大により制御用バッテリ１７０の出力電圧が低下した場合には、フェールセーフの観点から、ベーパ発生量推定処理の起動を停止させる構成とすることも可能である。

第1実施形態では、タイマ１６０をプログラミングして内燃機関を停止中にベーパ発生量推定処理が周期的に行われるようにした場合について説明したが、ベーパ発生量推定処理以外の制御のためにＥＣＵ１５０が制御用バッテリ１７０から電力供給を受けた場合にもベーパ発生量推定処理を起動させる構成とすることも可能である。この構成によれば、ＥＣＵ１５０の起動頻度を低減できて制御用バッテリ１７０の電力消費量の増大を抑制できる。

上記第１及び第２実施形態において、ポンプモジュール６０等の制御によりキャニスタ２０、ベーパ通路３０、パージ通路４０、燃料タンク１０等に漏れがないかの故障検出を行った際に、漏れが検出された場合には、正確なパージ濃度推定が不可能と判断して、パージ濃度の推定値をパージ制御に用いない構成とすることも可能である。

上記第１及び第２実施形態において、パージ濃度の推定値を算出する際に、キャニスタ２０に吸着した蒸発燃料の推定吸着量がキャニスタ２０の飽和量を超えていると判断される場合には、推定されるパージ濃度を最大パージ濃度とする、構成とすることも可能である。これによれば、実際の値からかけ離れたパージ濃度推定値がパージ制御に用いられて空燃比が乱れるのを防止できる。このとき、第１実施形態においては、内燃機関停止中におけるベーパ発生量の推定処理の起動も停止する構成とすることができる。

上記第１及び第２実施形態において、パージ制御の実行により得られるパージ濃度から、推定したパージ濃度の推定誤差を算出し、この推定誤差を次回の内燃機関再始動におけるパージ濃度推定に反映させる（加味する）構成とすることも可能である。これによれば、パージ濃度推定の推定精度を内燃機関の始動毎に高めることができる。

上記実施形態では、ベーパ発生量の推定値からベーパ濃度を算出し、ベーパ発生量の推定値と算出したベーパ濃度に基づいて、キャニスタ２０に吸着した蒸発燃料の吸着量を算出し、この吸着量に基づいてパージ濃度を推定する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、他の手順によりベーパ発生量に基づいてパージ濃度を推定することも可能である。

上記実施形態では、パージ濃度の推定値をパージ制御の学習初期値として使用したが、これに限定されるわけではなく、パージ制御における用い方は適宜変更できる。また、パージ濃度の推定値をパージ制御及び燃料噴射量制御の双方、あるいは、燃料噴射量制御にのみ用いることも可能である。

上記実施形態において、パージ濃度を推定する時点は上記の例に限定されるわけではなく、例えば、（１）エンジンが始動される前（始動制御を開始する前）、（２）エンジンの始動が完了する前（例えば、エンジン回転数が始動完了判定用の回転数を超えてエンジン制御が「始動時制御」から「始動後制御」や「通常制御」に切替わる前）、（３）パージ濃度推定完了以外のパージ制御の実行条件が成立する前、（４）電源がオンされた後（イグニションキーが挿入されて操作されるなどしてＩＧやＡｃｃがオンされた後）、等の時点においてパージ濃度の推定を実行してもよい。
また、上記の条件は「パージ濃度の推定が完了する」条件であってもよいし、「パージ濃度の推定を開始する」条件であってもよい。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の蒸発燃料供給システムの構成図である。 ＥＣＵにおける燃料噴射制御処理の一例を示すフローチャートである。 パージ濃度推定処理の一例を示すフローチャートである。 内燃機関停止時におけるベーパ発生量の推定処理の一例を示すフローチャートである。 タンク温度、タンク圧力及びベーパ発生量の各相関関係を示すグラフである。 内燃機関停止時におけるタンク内圧力の変動及び計測タイミングの一例を示すグラフである。 パージ濃度推定処理の他の例を示すフローチャートである。 気温（気温マップ）の一日の変動の一例を示すグラフである。 内燃機関停止及び再始動の際に計測した気温を用いて気温マップを補正した例を示すグラフである。 補正した気温マップに基づいて推定したタンク内温度の一例を示すグラフである。 外部環境情報に応じたタンク内温度の推定値の補正方法を説明するためのグラフである。 タンク内温度と内燃機関の水温との相関関係の一例を示すグラフである。 タンク内温度と車両内温度との相関関係の一例を示すグラフである。 ベーパ発生量とガソリンの揮発性との相関関係の一例を示すグラフである。 ガソリンの揮発性の計測方法の一例を説明するための図である。 内燃機関停止からの経過時間とベーパ発生量推定処理の実行間隔との関係の一例を示すグラフである。 内燃機関停止からの経過時間とベーパ発生量推定処理の実行間隔との関係の他の例を示すグラフである。

符号の説明

１０…燃料タンク（燃料供給系）
２０…キャニスタ
３０…ベーパ通路
４０…パージ通路
５０…パージ制御弁
６０…ポンプモジュール
１００…吸気通路
１１０…スロットルバルブ
１５０…ＥＣＵ（制御装置、ベーパ発生量推定装置、濃度推定手段、パージ制御手段）
１６０…タイマ（起動手段）
１７０…制御用バッテリ
１８０…スイッチ
２００…圧力センサ
２１０…温度センサ
２２０…空燃比センサ
２３０…水温センサ
２４０…吸気温センサ

Claims (17)

1. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、前記パージ濃度を推定する濃度推定手段を有し、
   前記濃度推定手段は、前記内燃機関の停止後再始動されるまでに前記燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量の推定値に基づいて、前記パージ濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記濃度推定手段は、推定ベーパ発生量に基づいて前記燃料供給系と前記蒸発燃料を吸着するキャニスタとの間のベーパ濃度を推定し、
   算出した推定ベーパ濃度及び前記推定ベーパ発生量に基づいて前記キャニスタへの蒸発燃料の吸着量を推定し、
   前記キャニスタへの蒸発燃料の推定吸着量に基づいて前記パージ濃度を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記濃度推定手段は、前記燃料供給系の温度情報及び圧力情報とに基づいて、前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記濃度推定手段は、前記内燃機関の停止の際、停止期間中、及び、再始動の際に得られる情報に基づいて前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の停止期間中に制御用バッテリからの電力供給を可能にして前記ベーパ発生量を推定する処理を起動させる起動手段を有することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記濃度推定手段は、前記内燃機関の停止期間中に前記燃料供給系を密閉して温度情報及び圧力情報を計測し、前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記起動手段は、前記内燃機関の停止からの経過時間に応じて起動周期を変更することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記起動手段は、前記内燃機関の停止後の一定期間のみ前記ベーパ発生量を推定する処理を起動させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記濃度推定手段は、前記内燃機関の停止及び再始動の際に得られる情報に基づいて前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記濃度推定手段は、気温情報を考慮して前記内燃機関の停止中の前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記濃度推定手段は、前記燃料の揮発性を考慮して前記ベーパ発生量を推定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
12. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、
    前記パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、前記内燃機関の始動に先立って前記パージ濃度を推定する濃度推定手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
13. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、
    前記パージ制御手段によるパージ量制御に用いるべく、電源がオンされると前記パージ濃度を推定する濃度推定手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
14. 燃料供給系で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へパージさせるパージ制御に用いるべく、前記内燃機関の停止後再始動されるまでに前記燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量を推定することを特徴とするベーパ発生量推定装置。
15. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、
    前記パージ量制御に用いるべく、前記内燃機関の停止後再始動されるまでに前記燃料供給系で発生した燃料のベーパ発生量の推定値に基づいて、前記パージ濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御方法。
16. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、
    前記パージ量制御に用いるべく、前記内燃機関の始動に先立って前記パージ濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御方法。
17. 内燃機関の空燃比を目標空燃比に追従させる燃料噴射量制御中に、燃料供給系で発生した蒸発燃料を吸気通路へパージさせるパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御する内燃機関の制御方法であって、
    前記パージ量制御に用いるべく、電源がオンされると前記パージ濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御方法。
    

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