JP2007309196A - 内燃機関の蒸発燃料処理制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばアルコール混合燃料を使用する内燃機関に備えられたキャニスタの効率的且つ確実なパージ処理を行う。
【解決手段】蒸発燃料処理制御装置は、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料が使用されると共に、燃料タンクと、該燃料タンクに蓄えられた混合燃料が蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備えた内燃機関に更に備えられる。この蒸発燃料処理制御装置は、キャニスタを加熱する加熱手段と、混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、検出されたアルコール濃度に応じて、キャニスタが混合燃料のアルコール濃度に対応して予め定められた加熱状態となるように、加熱手段を制御する制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばアルコール混合燃料を使用する内燃機関に備えられた蒸発燃料処理制御装置の技術分野に関する。

内燃機関の燃料タンクで発生する蒸発燃料の大気への放出を防ぐための蒸発燃料処理装置として、活性炭等の吸着剤を収容したキャニスタを燃料タンクに接続する装置が知られている。このようなキャニスタを使用する場合、吸着剤の吸着能力には限界があるため、吸着剤が飽和する前に吸着剤から燃料成分を放出させるパージ処理が必要となる。パージ処理は、一般に、キャニスタに大気を取り込んで吸着剤から燃料成分を放出させ、その放出された燃料成分を含んだパージガスを内燃機関の吸気系に導入することにより実施されている。一方、内燃機関の燃料として、ガソリンとアルコールとが混合されたアルコール混合ガソリンが用いられることがある。

例えば、特許文献１では、アルコール混合ガソリンが使用される際におけるアルコール濃度の変化に起因した排ガス特性の悪化を回避するために、アルコール濃度に応じて、パージ弁の開閉状態を制御して、パージガスの流量を調整する技術が提案されている。また、例えば特許文献２では、キャニスタにヒータを設け、キャニスタを加熱することで、パージ処理を促進する技術が開示されている。

特開平５−９９０８３号公報 特開２００２−３２７６５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、パージ弁の開閉状態を制御することによる通常のパージ処理を行うので、キャニスタに吸着されやすく脱離しにくいという特性を有するアルコールを十分にキャニスタから脱離させることができず、キャニスタの吸着能力が低下してしまうおそれがある。また、特許文献２に開示された技術では、アルコール混合ガソリンが使用される際におけるアルコール濃度の変化に起因した蒸発燃料の量の変化が考慮されていない。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、例えばアルコール混合燃料を使用する内燃機関に備えられたキャニスタの効率的且つ確実なパージ処理を可能とする内燃機関の蒸発燃料処理制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る第１の蒸発燃料処理制御装置は上記課題を解決するために、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料が使用されると共に、燃料タンクと、該燃料タンクに蓄えられた前記混合燃料が蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備えた内燃機関に更に備えられた蒸発燃料処理制御装置であって、前記キャニスタを加熱する加熱手段と、前記混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記検出されたアルコール濃度に応じて、前記キャニスタが前記混合燃料のアルコール濃度に対応して予め定められた加熱状態となるように、前記加熱手段を制御する制御手段とを備える。

本発明では、内燃機関の燃料として、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料（即ち、アルコール混合ガソリン）が使用される。このような内燃機関は、ガソリン１００％であっても燃焼可能であり、アルコールが任意の割合で混合されていても燃焼可能である。

本発明に係る第１の蒸発燃料処理制御装置によれば、その動作時には、混合燃料のアルコール濃度に応じて、例えば活性炭等が吸着剤として収納されたキャニスタを例えばヒータ等の加熱手段によって加熱して、キャニスタに吸着された蒸発燃料を強制的に脱離させる加熱パージ処理が行われる。即ち、先ず、例えば、例えば燃料タンク、燃料供給経路等に設けられたアルコール濃度センサ等のアルコール濃度検出手段によって、混合燃料のアルコール濃度が検出される。検出されたアルコール濃度は、例えば、後述する制御手段に出力される。尚、アルコール濃度検出手段により「検出する」とは、狭義には、直接的に即ち濃度センサにより検出する或いは測定する場合の他に、広義には、アルコール濃度に関連する他の一又は複数のパラメータに基づいて、間接的に検出する、算出する、推定する、予測する、予想する、特定する等々の場合を含んでよい。

次に、本発明では特に、制御手段によって、アルコール濃度に応じて、キャニスタが混合燃料のアルコール濃度に対応して予め定められた加熱状態となるように、加熱手段が制御される。ここで、キャニスタに吸着される蒸発燃料の吸着量は、アルコール濃度によって異なる。例えば、アルコールの一例としてのエタノールがガソリンに混合された混合燃料では、エタノール濃度が増加すると、ガソリンとエタノールとの混合による共沸現象が発生する。このためキャニスタに吸着される蒸発燃料（即ち、ここでは主として、エタノール）の吸着量は、エタノール濃度の増加に従って増加し、エタノール濃度が１０〜２０％付近で最も多くなるという特性を有する。このような特性に基づいて、キャニスタの加熱状態は、アルコール濃度に対応づけて、例えば制御手段の有するメモリ等に予め記憶される。キャニスタの加熱状態としては、例えば間欠的な加熱パージ処理に係る加熱頻度、間欠的な加熱パージ処理に係る加熱時間、間欠的な加熱パージ処理に係る非加熱時間に対する加熱時間或いはその割合、加熱パージに用いられる電力値や電圧値或いは電流値などが設定される。例えば、エタノール濃度の１０〜２０％付近に対応して、加熱頻度が最も高く設定され、エタノール濃度の１０〜２０％付近を除く範囲に対応して、加熱頻度は低く設定される。よって、アルコール濃度に応じて加熱手段が制御手段によって制御されるので、効率的に蒸発燃料の脱離を促進できる。更に、例えば活性炭が吸着剤として収納されたキャニスタに吸着されやすく脱離しにくいという性質を有するエタノールを確実に脱離させることができる。従って、キャニスタの吸着能力が低下してしまうことを抑制或いは防止でき、内燃機関の停止中における蒸発燃料を確実にキャニスタに吸着させることができる。これにより、蒸発燃料の大気中への放出を確実に低減或いは防止できる。

ここで、本発明に係る加熱パージ処理は、内燃機関がモータジェネレータと共にハイブリッド車両の動力源として使用される場合に、特に有効であり、実践上重要である。即ち、ハイブリッド車両においては、内燃機関が間欠的に動作するため、内燃機関の停止している期間が長くなるので、キャニスタのパージ処理を十分に行えないおそれがある。しかるに本発明によれば、アルコール濃度に応じた加熱パージ処理により、蒸発燃料のキャニスタからの脱離を確実に促進できる。よって、ハイブリッド車両における、蒸発燃料の大気中への放出を、効果的に低減或いは防止できる。

本発明に係る第１の蒸発燃料処理制御装置の一態様では、前記加熱状態は、前記加熱手段によって前記キャニスタを間欠的に加熱する加熱パージ処理に係る加熱頻度である。

この態様によれば、混合燃料のアルコール濃度に応じた頻度で、キャニスタが間欠的に加熱される。即ち、典型的には、蒸発燃料が比較的発生しやすいアルコール濃度に対応して、加熱頻度は高く設定され、蒸発燃料が比較的発生しにくいアルコール濃度に対応して、加熱頻度は低く設定される。よって、効率的且つ確実に蒸発燃料の脱離を促進できる。

本発明に係る第２の蒸発燃料処理制御装置は上記課題を解決するために、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料が使用されると共に、燃料タンクと、該燃料タンクに蓄えられた前記混合燃料が蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備えた内燃機関に更に備えられた蒸発燃料処理制御装置であって、前記キャニスタを加熱する加熱手段と、前記混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記内燃機関の外気温度を取得する外気温取得手段と、前記混合燃料の前記燃料タンクに滞留した滞留時間を特定する滞留時間特定手段と、少なくとも前記検出されたアルコール濃度、前記取得された外気温度及び前記特定された滞留時間に基づいて前記キャニスタに吸着された混合燃料の吸着量を推定する吸着量推定手段と、前記推定された吸着量に基づいて、前記加熱手段によって前記キャニスタを加熱する加熱パージ処理が必要か否かを判定する第１加熱パージ判定手段と、該第１加熱パージ判定手段によって前記加熱パージ処理が必要と判定された場合に、前記キャニスタを加熱するように、前記加熱手段を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る第２の蒸発燃料処理制御装置によれば、その動作時には、混合燃料のアルコール濃度、外気温度及び滞留時間に基づいて推定された吸着量に応じて、キャニスタの加熱パージ処理が行われる。

即ち、先ず、上述した本発明に係る第１の蒸発燃料処理制御装置と同様に、アルコール濃度検出手段によって、混合燃料のアルコール濃度が検出される。検出されたアルコール濃度は、例えば、後述する吸着量推定手段に出力される。更に、内燃機関の外部に設けられた温度センサ等の外気温取得手段によって外気温度が取得され、例えば、後述する吸着量推定手段に出力される。加えて、例えばタイマー等の滞留時間特定手段によって、混合燃料の燃料タンクに滞留した滞留時間が特定される。ここで本発明に係る「滞留時間」とは、混合燃料が使用されずに燃料タンク内に存在していた時間を意味し、言い換えれば、内燃機関の動作が停止してからの時間、或いは、蒸発燃料がキャニスタ内に充満していた時間を意味する。特定された滞留時間は、例えば、後述する吸着量推定手段に出力される。次に、吸着量推定手段によって、少なくとも混合燃料のアルコール濃度、外気温度及び滞留時間に基づいてキャニスタに吸着された混合燃料の吸着量が推定される。ここで、例えば、アルコールの一例としてのエタノールがガソリンに混合された混合燃料では、吸着量は、エタノール濃度の増加に従って増加し、エタノール濃度が１０〜２０％付近で最も多くなると推定できる。外気温度が高いほど蒸発しやすく蒸発燃料が増加するため、吸着量は増加すると推定できる。滞留時間が長いほど蒸発した蒸発燃料が増加するため、吸着量は増加すると推定できる。推定された吸着量は、例えば、後述する第１加熱パージ判定手段に出力される。

次に、本発明では特に、第１加熱パージ判定手段は、推定された吸着量に基づいて、加熱パージ処理が必要か否かを判定する。即ち、第１加熱パージ判定手段は、例えば、推定された吸着量と、加熱パージ処理が必要であると予想される最低吸着量（言い換えれば、キャニスタの吸着能力が低下すると予想される最低吸着量）である基準吸着量とを比較し、推定された吸着量が基準吸着量以上である場合には、加熱パージ処理が必要であると判定し、推定された吸着量が基準吸着量未満である場合には、加熱パージ処理が必要でないと判定する。尚、上述した「基準吸着量」は、キャニスタ容量（即ち、キャニスタが蒸発燃料を吸着可能な最大吸着量）によって異なる。即ち、キャニスタ容量が大きいほど、基準吸着量は大きく設定でき、キャニスタ容量が小さいほど、基準吸着量は小さく設定する必要がある。基準吸着量は、例えば第１加熱パージ判定手段の有するメモリ等に予め記憶される。次に、第１加熱パージ判定手段によって加熱パージ処理が必要と判定された場合には、制御手段による制御下で、加熱手段はキャニスタを加熱するように制御される。よって、例えば、キャニスタの吸着能力が低下する前に、キャニスタの加熱パージ処理を行うことができる。従って、キャニスタの吸着能力が低下してしまうことを抑制或いは防止でき、内燃機関の停止中における蒸発燃料を確実にキャニスタに吸着させることができる。これにより、蒸発燃料の大気放出を確実に低減或いは防止できる。

本発明に係る第２の蒸発燃料処理制御装置の一態様では、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記加熱パージ処理が可能か否かを判定する第２加熱パージ判定手段を更に備え、前記制御手段は、前記第２加熱パージ判定手段によって前記加熱パージ処理が可能と判定された場合に、前記キャニスタを加熱するように、前記加熱手段を制御する。

この態様によれば、内燃機関の運転状態に応じて、キャニスタの加熱パージ処理が行われる。即ち、第２加熱パージ判定手段は、例えば、内燃機関によって燃焼可能な蒸発燃料の燃焼可能量と、上述した基準吸着量とを比較し、燃焼可能量が基準吸着量以上である場合には、加熱パージ処理が可能であると判定し、燃焼可能量が基準吸着量未満である場合には、加熱パージ処理が不可能であると判定する。ここで、本発明に係る「内燃機関の運転状態」とは、例えば内燃機関の回転数、スロットル開度等、燃焼可能量が変化し得るエンジンの物理的、電気的な状態全てを含む概念である。次に、第２加熱パージ判定手段によって加熱パージ処理が可能と判定された場合には、制御手段による制御下で、加熱手段はキャニスタを加熱するように制御される。即ち、仮に推定吸着量が基準吸着量未満である場合にも、燃焼可能量が基準吸着量以上であるとき（言い換えれば、燃焼可能量が推定吸着量よりも大きいとき）には、キャニスタの加熱パージ処理が行われる。よって、典型的には、加熱パージ処理が可能であるか又は不可能であるかの判定結果に応じて、間欠的な加熱パージ処理に係る加熱頻度が変化させられ、具体的には、時間軸に対して加熱パージ処理が可能との判定結果が多ければ、加熱頻度が高められ、逆に加熱パージ処理が不可能との判定結果が多ければ、加熱頻度が低められる。このように、キャニスタに吸着した蒸発燃料を、効率的に脱離させることができる。従って、キャニスタの吸着能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
先ず、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両の模式図である。

図１において、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両１０は、エンジン１００、モータジェネレータ１１０及びＥＣＵ２００を備えている。

ハイブリッド車両１０は、エンジン１００と電動機及び発動機として機能するモータジェネレータ１１０とを走行用の駆動源として搭載した、いわゆるパラレル型のハイブリッド車両として構成されている。エンジン１００とモータジェネレータ１１０とは、図示しない伝達機構を介して互いに接続されている。

エンジン１００は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、不図示の４つの気筒を有している。即ち、エンジン１００は、いわゆる４気筒エンジンとして構成されている。エンジン１００は、各気筒内部のシリンダで混合気を燃焼させると共に、爆発力に応じて生じる内部のピストン運動を回転運動に変換することで車両を駆動可能に構成されている。本実施形態では、エンジン１００の燃料として、ガソリン及びエタノールが混合された混合燃料（即ち、エタノール混合ガソリン）が使用され、ガソリン１００％であっても燃焼可能であり、エタノールが任意の割合で混合されていても燃焼可能である。

ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン１００及びモータジェネレータ１１０の動作を制御すると共に、本発明に係る「蒸発燃料処理制御装置」の一例として機能するように構成された電子制御ユニットである。

図１に示すように、エンジン１００の周辺の各種センサからの出力信号はＥＣＵ２００に供給され、ＥＣＵ２００からは各構成要素に対して制御信号が入力される。

具体的には、エンジン１００の吸気管１３０には、スロットル弁１３１が設けられ、スロットル弁１３１のスロットル開度がスロットル開度センサ５７により検出されてＥＣＵ２００へ供給される。吸気管１３０には、スロットル弁１３１の下流側に吸気管内圧力センサ５１が設けられており、その出力である吸気管内圧力はＥＣＵ２００に供給される。吸気管内圧力センサ５１の下流には吸気温センサ５２が設けられており、吸気温センサ５２は吸気管１３０内の吸気温度を検出して対応する電気信号をＥＣＵ２００へ供給する。

エンジン１００とスロットル弁１３１の間で、エンジン１００の図示しない吸気弁より少し上流には、各気筒毎にインジェクタ１２０が設けられている。インジェクタ１２０は、燃料ポンプ４１０を介して燃料タンク４００に接続されており、各気筒毎に吸気通路内に燃料を噴射する。インジェクタ１２０からの燃料噴射量はＥＣＵ２００により制御される。

燃料タンク４００は、エンジン１００の燃焼に供される燃料を貯蔵している。燃料タンク４００に貯蔵された燃料は、燃料ポンプ４１０によってインジェクタ１２０へ供給される。即ち、燃料ポンプ４１０は、燃料タンク４００から燃料供給経路４１１を介して燃料を吸い出し、燃料供給経路４１２を介して、燃料をインジェクタ１２０へと送り込むことが可能に構成されている。燃料供給経路４１２の途中には、アルコールセンサ５６が設けられている。

アルコールセンサ５６は、本発明に係る「アルコール濃度検出手段」の一例であり、燃料供給経路４１２における燃料のエタノール濃度を検出することが可能である。尚、アルコールセンサ５６は、燃料タンク４００に設けてもよい。

燃料タンク４００は、制御弁３２３を介してキャニスタ３００に接続されており、キャニスタ３００はパージ通路３１２を介して吸気管１３０のスロットル弁１３１より下流の位置に接続されている。キャニスタ３００は、内部に活性炭からなる吸着剤を備えており、燃料タンク４００内で発生する蒸発燃料（即ち、エバポガス）を吸着する。キャニスタ３００は、外気を吸入するための外気吸入ポート３１１を備えている。パージ通路３１２上には電磁弁であるパージ制御弁３２２が設けられ、パージ制御弁３２２の開閉はＥＣＵ２００からの信号により制御される。キャニスタ３００には、バッテリ３４０から電源が供給されるヒータ３３０が設けられており、キャニスタ３００を加熱可能に構成されている。即ち、キャニスタ３００、ヒータ３３０及びバッテリ３４０は、加熱型キャニスタを構成している。ヒータ３３０によるキャニスタ３００の加熱は、ＥＣＵ２００からの信号により制御される。

燃料タンク４００内で発生したエバポガスは所定の圧力に達すると制御弁３２３を通じてキャニスタ３００内に流入し、キャニスタ３００内の吸着剤により吸収及び貯蔵される。ＥＣＵＣ２００の制御によりパージ制御弁３２２が開弁されると、吸気管１３０内の負圧により外気吸入ポート３１１から外気がキャニスタ３００内に導入される。キャニスタ３００内の吸着剤に貯蔵されていたエバポガスは、この外気とともにパージ通路３１２を経由して吸気管１３０へ導入され、エンジン１００の各気筒へ送られる。

エンジン１００の本体にはサーミスタなどを利用した水温センサ５３が設けられており、水温センサ５３はエンジン１００内の冷却水温を検出して対応する電気信号をＥＣＵ２００へ供給する。エンジン１００にはエンジン回転数センサ５４（以下、「ＮＥセンサ」ともいう。）が設けられている。ＮＥセンサ５４は、エンジン１００の図示しないカムクランク軸近傍に設けられ、クランク軸の所定回転角（本実施形態では、１８０度）毎に信号パルス（即ち、ＴＤＣパルス）を生成してＥＣＵ２００へ供給する。ＥＣＵ２００はＮＥセンサ５４からの信号パルスに基づいてエンジン回転数を算出することができる。

一方、エンジン１００の下流の排気管１４０には、酸素（Ｏ２）センサ５５が設けられている。酸素センサ５５は排気管１４０内の排気ガス中の酸素濃度を検出し、対応する電気信号をＥＣＵ２００へ供給する。ＥＣＵ２００は、この酸素濃度に基づいて空燃比フィードバック制御を行う。尚、酸素センサ５５の代わりに、Ａ／Ｆセンサを設けてもよい。本明細書では、酸素濃度センサは酸素センサとＡ／Ｆセンサを含む概念とする。酸素センサ５５の下流において、排気管１４０には図示しない触媒コンバータが設けられている。

更に、ハイブリッド車両１０には、本発明に係る「外気温取得手段」の一例としての外気温センサ５９が設けられている。外気温センサ５９は、外気温度を検出することが可能である。

モータジェネレータ１１０は、図示しないインバータを介して図示しないバッテリに接続されており、モータジェネレータ１１０とバッテリとの間で適宜に電力が授受される。モータジェネレータ１１０は、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、バッテリに電力を供給する発電機として動作する機能とを有している。

図１において、ＥＣＵ２００は、制御部２１０、滞留時間特定部２２０、吸着量推定部２３０及び第１加熱パージ判定部２４０を備えている。

制御部２１０は、後述する第１加熱パージ判定部２４０によって、加熱パージ処理が必要と判定された場合に、キャニスタ３００を加熱するように、ヒータ３３０を制御可能に構成されている。

滞留時間特定部２２０は、タイマーを含んで構成されており、燃料が使用されずに燃料タンク４００内に滞留した時間（即ち、滞留時間）を特定可能に構成されている。即ち、エンジン１００の動作が停止してからの時間（つまり、エバポガスがキャニスタ３００内に充満していた時間）を特定可能に構成されている。

吸着量推定部２３０は、アルコールセンサ５６によって検出されたエタノール濃度と外気温センサ５９によって検出された外気温度と滞留時間特定部２２０によって特定された滞留時間とに基づいてキャニスタ３００に吸着されたエタノールの吸着量（即ち、エタノール吸着量）を推定可能に構成されている。

第１加熱パージ判定部２４０は、吸着量推定部２３０によって推定されたエタノール吸着量に基づいて、ヒータ３３０によってキャニスタ３００を加熱する加熱パージ処理が必要か否か判定することが可能に構成されている。

次に、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置について、図１に加えて、図２及び図３を参照して説明する。ここに図２は、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置の動作処理を示すフローチャートである。図３（ａ）は、エタノール濃度とエタノール吸着量との関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、外気温度とエタノール吸着量との関係を示すグラフであり、図３(ｃ)は、滞留時間とエタノール吸着量との関係を示すグラフである。

図２に示すように、本実施形態では特に、燃料（即ち、エタノール混合ガソリン）のエタノール濃度に応じて、活性炭が吸着剤として収納されたキャニスタ３００をヒータ３３０によって加熱して、キャニスタ３００に吸着されたエタノールを強制的に脱離させる加熱パージ処理が行われる。即ち、パージ制御弁３２２の開閉制御による通常のパージ処理に加えて、燃料のエタノール濃度に応じて、キャニスタ３００の温度を上昇させることで、キャニスタ３００の吸着剤からのエバポガスの脱離が効率的に促進される。

具体的には、図２において、先ず、燃料供給経路４１２の途中に設けられたアルコールセンサ５６によって、燃料にエタノールが含まれているか否かが判定される（ステップＳ１１）。この際、アルコールセンサ５６によって、燃料のエタノール濃度が検出される。燃料にエタノールが含まれていないと判定された場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理を終了する。一方、燃料にエタノールが含まれていると判定された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、吸着量推定部２３０によって、アルコールセンサ５６によって検出されたエタノール濃度と外気温センサ５９によって検出された外気温度と滞留時間特定部２２０によって特定された滞留時間とに基づいて、キャニスタ３００に吸着されたエタノール吸着量が推定される（ステップＳ１２）。この際、推定されたエタノール吸着量は、第１加熱パージ判定部２４０に出力される。

ここで、図３（ａ）の曲線Ｃ１に示すように、本実施形態において燃料として使用されるエタノール混合ガソリンから蒸発したエバポガスに含まれるエタノールがキャニスタ３００に吸着されるエタノール吸着量は、エタノール濃度の増加に従って増加し、エタノール濃度が１０〜２０％付近で最も多くなると推定される。即ち、エタノール混合ガソリンでは、ガソリンとエタノールとの混合による共沸現象が発生するために、エバポガスの量はエタノール濃度の増加に従って増加し、エタノール濃度が１０〜２０％付近で最も多くなるという特性を有するので、キャニスタ３００に吸着されるエタノール吸着量もエタノール濃度の増加に従って増加し、エタノール濃度が１０〜２０％付近で最も多くなると推定される。

図３（ｂ）の曲線Ｃ２に示すように、エタノール吸着量は、外気温度が高いほど増加すると推定される。即ち、外気温度が高いほど燃料が蒸発しやすいために（即ち、蒸気圧が高いために）、エバポガスの量は外気温度の上昇に従って増加するという特性を有するので、エタノール吸着量も外気温度の上昇に従って増加すると推定される。尚、本実施形態では、外気温センサ５９によって検出される外気温度に基づいてエタノール吸着量を推定するように構成したが、燃料タンク４００内に貯蔵された燃料の温度を検出可能な温度センサによって検出される燃料温度に基づいてエタノール吸着量を推定するように構成してもよい。この場合にも、エタノール吸着量は、燃料温度の上昇に従って増加すると推定される。

図３（ｃ）の曲線Ｃ３に示すように、エタノール吸着量は、滞留時間が長いほど増加すると推定される。即ち、滞留時間が長いほど、エバポガスが発生する時間が長くなるために、エバポガスの量は滞留時間の増加に従って増加するという特性を有するので、エタノール吸着量も滞留時間の増加に従って増加すると推定される。尚、エンジン１００が停止中にはパージ処理を行うことができないために、エタノール吸着量が増加する。また、滞留時間の増加に従って、キャニスタ３００が破過状態に近づくために、エタノール吸着量も一定量（即ち、キャニスタ３００が吸着可能なエバポガスの最大量）に漸近するように増加すると推定される。

図３（ａ）から図３（ｃ）を参照して上述したような特性に基づいて、推定されるエタノール吸着量は、エタノール濃度、外気温度及び滞留時間に対応づけて、吸着量推定部２３０の有するメモリ等に予め記憶されている。

図２において、エタノール吸着量の推定に係る処理（ステップＳ１２）に続いて、第１加熱パージ判定部２４０によって、吸着量推定部２３０によって推定されたエタノール吸着量に基づいて、加熱パージ処理が必要か否かが判定される（ステップＳ１３）。即ち、第１加熱パージ判定部２４０は、推定されたエタノール吸着量と、加熱パージ処理が必要であると予想される最低エタノール吸着量（言い換えれば、キャニスタの吸着能力が低下すると予想される最低エタノール吸着量）である基準吸着量とを比較し、推定されたエタノール吸着量が基準吸着量以上である場合には、加熱パージ処理が必要であると判定し、推定されたエタノール吸着量が基準吸着量未満である場合には、加熱パージ処理が必要でないと判定する。ここで、基準吸着量は、キャニスタ容量（即ち、キャニスタ３００がエタノールを吸着可能な最大吸着量）に応じた量として設定されている。即ち、キャニスタ容量が大きいほど、基準吸着量は大きく設定され、キャニスタ容量が小さいほど、基準吸着量は小さく設定される。このような基準吸着量は、第１加熱パージ判定部２４０の有するメモリ等に予め記憶されている。

続いて、第１加熱パージ判定部２４０によって加熱パージ処理は必要ないと判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御部２１０による制御下で、ヒータ３３０はキャニスタ３００を加熱しないように制御された後、ステップＳ１２に係る処理が再び行われる。この際、制御部２１０によってヒータ３３０は動作しないように制御されるので、キャニスタ３００における不要な温度上昇やヒータ３３０における無駄な電力消費を招くことを回避できる。一方、第１加熱パージ判定部２４０によって加熱パージ処理が必要と判定された場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部２１０による制御下で、ヒータ３３０はキャニスタ３００を加熱するように制御される、即ち、加熱パージ処理が実施される（ステップＳ１４）。この際、ヒータ３３０には、予め定められた所定電流が、予め定められた加熱時間（例えば数分）だけ供給される。尚、加熱パージ処理を、間欠的な加熱パージ処理とし、推定されたエタノール濃度に応じて、間欠的な加熱パージ処理に係る加熱頻度、間欠的な加熱パージ処理に係る加熱時間、間欠的な加熱パージ処理に係る非加熱時間に対する加熱時間或いはその割合、加熱パージに用いられる電力値や電圧値或いは電流値などを変化させてもよい。

よって、キャニスタ３００の吸着能力が低下する前に、キャニスタ３００の加熱パージ処理を行うことができる。従って、キャニスタ３００の吸着能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。言い換えれば、キャニスタ３００に吸着されたエバポガスを、加熱パージ処理によって強制的に脱離させることで、キャニスタ３００の性能（或いは、吸着能力）を回復させることができる。これにより、エンジン１００の停止中におけるエバポガスを確実にキャニスタ３００に吸着させることができる。この結果、エバポガスの大気放出を確実に低減或いは防止できる。

ここで本実施形態では特に、ハイブリッド車両１０の走行中に、駆動源がモータジェネレータ１１０に切り替えられエンジン１００が間欠的に停止するために、パージ処理が十分に行えなくなることを低減或いは防止できる。即ち、ハイブリッド車両１０においては、エンジン１００が間欠的に動作するため、エンジン１００の停止している期間（即ち、パージ処理が行えない期間）が長くなるので、仮に何らの対策も施さねば、キャニスタ３００のパージ処理を十分に行えないおそれがある。しかるに本実施形態によれば、エタノール濃度に応じた加熱パージ処理が行われるので、エバポガスのキャニスタ３００からの脱離を確実に促進できる。よって、ハイブリッド車両１０における、エバポガスの大気中への放出を、効果的に低減或いは防止できる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置について、図４及び図５を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両の構成について説明する。ここに図４は、第２実施形態における図１と同趣旨の模式図である。尚、図４において、図１に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。

図４において、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両２０は、上述したＥＣＵ２００に替えてＥＣＵ２０２を備えている点で、上述したハイブリッド車両１０と異なる。その他の構成については、ハイブリッド車両１０と概ね同様である。

ＥＣＵ２０２は、上述したＥＣＵ２００と同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、エンジン１００及びモータジェネレータ１１０の動作を制御すると共に、本発明に係る「蒸発燃料処理制御装置」の一例として機能するように構成された電子制御ユニットである。

ＥＣＵ２０２は、上述した制御部２１０に替えて制御部２１２を備え、更に第２加熱パージ判定部２５２を備えている点で、上述したＥＣＵ２００と異なる。その他の構成については、ＥＣＵ２００と概ね同様である。

制御部２１２は、後述する第２加熱パージ判定部２５２によって加熱パージ処理が可能と判定された場合に、キャニスタ３００を加熱するように、ヒータ３３０を制御可能に構成されている。

第２加熱パージ判定部２５２は、エンジン１００の運転状態に基づいて、加熱パージ処理が可能か否かを判定することが可能に構成されている。即ち、スロットル開度センサ５７によって検出されるスロットル開度、水温センサ５３によって検出される冷却水温、ＮＥセンサ５４によって検出されるエンジン回転数、吸気温センサ５２によって検出される吸気温度、
酸素センサ５５によって検出される酸素濃度等のエンジン１００の運転状態に基づいて、加熱パージ処理が可能か否かを判定することが可能に構成されている。

次に、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置について、図４に加えて、図５を参照して説明する。ここに図５は、第２実施形態における図２と同趣旨のフローチャートである。尚、図５において、図２に示した第１実施形態に係る動作処理と同様の動作処理に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。

図５において、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置の動作処理では、ステップＳ２１に係る動作処理が行われる点で、図２を参照して上述した第１実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置の動作処理と異なる。その他の動作処理については、第１実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置の動作処理と概ね同様である。

加熱パージ処理が必要でないと判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、第２加熱パージ判定部２５２によって、エンジン１００の運転状態に基づいて、加熱パージ処理が可能であるか否かが判定される（ステップＳ２１）。即ち、先ず、スロットル開度センサ５７によってスロットル開度が検出される。これと前後して或いは同時に、水温センサ５３によって冷却水温が検出される。加えて、エンジン回転数、吸気温度及び酸素濃度が、ＮＥセンサ５４、吸気温センサ５２及び酸素センサ５５によってそれぞれ検出される。次に、検出されたスロットル開度、冷却水温、エンジン回転数、吸気温度及び酸素濃度（即ち、エンジン１００の運転状態）に基づいて、加熱パージ処理を行った際にキャニスタ３００からパージ通路３１２及び吸気管１３０を介してエンジン１００へ流入することになるエボパガスを、エンジン１００によって燃焼可能か否かが判定される。第２加熱パージ判定部２５２によって加熱パージ処理が可能でないと判定された場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、制御部２１２による制御下で、ヒータ３３０はキャニスタ３００を加熱しないように制御された後、ステップＳ１２に係る処理が再び行われる。この際、制御部２１２によってヒータ３３０は動作しないように制御されるので、キャニスタ３００における不要な温度上昇やヒータ３３０における無駄な電力消費を招くことを回避できる。一方、第２加熱パージ判定部２５２によって加熱パージ処理が可能と判定された場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、制御部２１２による制御下で、ヒータ３３０はキャニスタ３００を加熱するように制御される、即ち、加熱パージ処理が実施される（ステップＳ１４）。よって、本実施形態では、仮に推定されたエタノール吸着量が基準吸着量未満である場合にも、エンジン１００によって燃焼可能なエタノールの量が基準吸着量以上であるとき（言い換えれば、燃焼可能なエタノールの量が推定されたエタノール吸着量よりも大きいとき）には、キャニスタ３００の加熱パージ処理が行われる。尚、本実施形態では、加熱パージ処理が必要と判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）における加熱パージ処理は、エンジン１００の運転状態が推定されたエタノール吸着量分のエタノールを燃焼可能か否かにかかわらず行われる（ステップＳ１４）のに対して、加熱パージ処理が可能と判定された場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）における加熱パージ処理は、エンジン１００の運転状態が推定されたエタノール吸着量分のエタノールを燃焼可能なときのみに行われることになる（ステップＳ１４）。

従って、キャニスタ３００に吸着したエバポガスを、効率的に脱離させることができる。これにより、キャニスタの吸着能力が低下してしまうことを、より一層確実に抑制或いは防止できる。

本実施形態に係る変形例として、第２加熱パージ判定部２５２によって加熱パージ処理が可能であると判定された場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）における加熱パージ処理（ステップＳ１４）では、エンジン１００の運転状態に応じた頻度で、キャニスタ３００が間欠的に加熱されるようにしてもよい。例えば、エバポガスを比較的燃焼しやすいエンジン１００の運転状態（例えば、高温且つ高エンジン回転数）に対応して、加熱頻度を高く設定し、エバポガスを比較的燃焼しにくいエンジン１００の運転状態（例えば、低温或いは低エンジン回転数）に対応して、加熱頻度は低く設定してもよい。この場合には、エンジン１００の運転状態に応じて、キャニスタ３００から脱離させるエバポガスの量を調整できるので、より一層効率的にエバポガスの脱離を促進できる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置について、図６から図８を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成について説明する。ここに図６は、第３実施形態における図１と同趣旨の模式図である。尚、図６において、図１に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。

図６において、本実施形態に係るハイブリッド車両３０は、上述したＥＣＵ２００に替えてＥＣＵ２０３を備えている点で、上述したハイブリッド車両１０と異なる。その他の構成については、ハイブリッド車両１０と概ね同様である。

ＥＣＵ２０３は、上述したＥＣＵ２００と同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、エンジン１００及びモータジェネレータ１１０の動作を制御すると共に、本発明に係る「蒸発燃料処理制御装置」の一例として機能するように構成された電子制御ユニットである。

ＥＣＵ２０３は、制御部２１３を備えている。制御部２１３は、アルコールセンサ５６によって検出されたエタノール濃度に応じて、キャニスタ３００が燃料のエタノール濃度に対応して予め定められた加熱頻度となるように、ヒータ３３０を制御可能に構成されている。

次に、本実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置について、図６に加えて、図７及び図８を参照して説明する。ここに図７は、第３実施形態における図２と同趣旨のフローチャートである。図８は、本実施形態に係る加熱パージ処理の頻度を示すグラフである。尚、図７において、図２に示した第１実施形態に係る動作処理と同様の動作処理に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。

図７において、先ず、上述した第１実施形態と同様に、アルコールセンサ５６によって、燃料にエタノールが含まれているか否かが判定される（ステップＳ１１）。この際、アルコールセンサ５６によって、燃料のエタノール濃度が検出される。燃料にエタノールが含まれていないと判定された場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ２０３は、処理を終了する。一方、燃料にエタノールが含まれていると判定された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部２１３によって、エタノール濃度に応じて、キャニスタ３００が燃料のエタノール濃度に対応して予め定められた加熱頻度で加熱されるように、ヒータ３３０が制御される。

具体的には、図８に示すように、制御部２１３は、燃料のエタノール濃度に対応した加熱頻度でキャニスタ３００を間欠的に加熱するように、ヒータ３３０のオンオフを切り替える。

図８のラインＣ４は、燃料のエタノール濃度が０％、即ち、燃料にエタノールが含まれておらずガソリンのみからなる場合に対応した、制御部２１３によるヒータ３３０のオンオフの切り替え制御を示している。図８のラインＣ５は、燃料にエタノールが含まれておりエタノール濃度が２０％未満である場合に対応した、制御部２１３によるヒータ３３０のオンオフの切り替え制御を示している。図８のラインＣ６は、燃料にエタノールが含まれておりエタノール濃度が２０％以上である場合に対応した、制御部２１３によるヒータ３３０のオンオフの切り替え制御を示している。

図８のラインＣ４に示すように、燃料がガソリンのみからなる場合には、制御部２１３は、ヒータ３３０を継続してオフ状態のままとなる（即ち、キャニスタ３００を加熱しない）ように制御する。

図８のラインＣ５及びＣ６にそれぞれ示すように、燃料にエタノールが含まれている場合には、制御部２１３は、ヒータ３３０が所定間隔毎にオン状態となる（即ち、キャニスタ３００を間欠的に加熱する）ように制御する。

本実施形態では特に、制御部２１３は、エタノール濃度が２０％未満である場合（ラインＣ５参照）には、エタノール濃度が２０％以上である場合（ラインＣ６参照）と比較して、所定間隔（即ち、ヒータ３３０がオフ状態とされている期間）を短くなるように制御する。即ち、制御部２１３は、エタノール濃度が２０％未満である場合には、エタノール濃度が２０％以上である場合と比較して、間欠的な加熱パージ処理に係る加熱頻度が大きくなるように、ヒータ３３０を制御する。言い換えれば、燃料として使用されるエタノール混合ガソリンにおいて共沸現象が発生し得るエタノール濃度の１０〜２０％付近に対応して、加熱頻度が高く設定され、エタノール濃度の１０〜２０％付近を除く範囲に対応して、加熱頻度は低く設定されている。よって、エバポガスのキャニスタ３００からの脱離を効率的に促進できる。更に、キャニスタ３００に吸着剤として収納された活性炭に吸着されやすく脱離しにくいという性質を有するエタノールを確実に脱離させることができる。従って、キャニスタ３００の吸着能力が低下してしまうことを抑制或いは防止でき、エンジン１００の停止中におけるエバポガスを確実にキャニスタ３００に吸着させることができる。これにより、エバポガスの大気中への放出を確実に低減或いは防止できる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う蒸発燃料処理制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置を備えたハイブリッド車両の模式図である。 第１実施形態に係る蒸発燃料処理制御装置の動作処理を示すフローチャートである。 図３（ａ）は、エタノール濃度とエタノール吸着量との関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、外気温度とエタノール吸着量との関係を示すグラフであり、図３(ｃ)は、滞留時間とエタノール吸着量との関係を示すグラフである。 第２実施形態における図１と同趣旨の模式図である。 第２実施形態における図２と同趣旨のフローチャートである。 第３実施形態における図１と同趣旨の模式図である。 第３実施形態における図２と同趣旨のフローチャートである。 第３実施形態に係る加熱パージ処理の頻度を示すグラフである

符号の説明

１０…ハイブリッド車両、５１…吸気管内圧力センサ、５２…吸気温センサ、５３…水温センサ、５４…エンジン回転数センサ、５５…酸素センサ、５６…アルコールセンサ、５７…スロットル開度センサ、５９…外気温センサ、１００…エンジン、１２０…インジェクタ、１３０…吸気管、１３１…スロットル弁、１４０…排気管、２００…ＥＣＵ、２１０…制御部、２２０…滞留時間特定部、２３０…吸着量推定部、２４０…第１加熱パージ判定部、３００…キャニスタ、３１１…外気吸入ポート、３１２…パージ通路、３２２…パージ制御弁、３３０…ヒータ、３４０…バッテリ、４００…燃料タンク、４１０…燃料ポンプ、４１１、４１２…燃料供給経路

Claims (4)

1. ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料が使用されると共に、燃料タンクと、該燃料タンクに蓄えられた前記混合燃料が蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備えた内燃機関に更に備えられた蒸発燃料処理制御装置であって、
   前記キャニスタを加熱する加熱手段と、
   前記混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   前記検出されたアルコール濃度に応じて、前記キャニスタが前記混合燃料のアルコール濃度に対応して予め定められた加熱状態となるように、前記加熱手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理制御装置。
2. 前記加熱状態は、前記加熱手段によって前記キャニスタを間欠的に加熱する加熱パージ処理に係る加熱頻度であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理制御装置。
3. ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料が使用されると共に、燃料タンクと、該燃料タンクに蓄えられた前記混合燃料が蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備えた内燃機関に更に備えられた蒸発燃料処理制御装置であって、
   前記キャニスタを加熱する加熱手段と、
   前記混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   前記内燃機関の外気温度を取得する外気温取得手段と、
   前記混合燃料の前記燃料タンクに滞留した滞留時間を特定する滞留時間特定手段と、
   少なくとも前記検出されたアルコール濃度、前記取得された外気温度及び前記特定された滞留時間に基づいて前記キャニスタに吸着された混合燃料の吸着量を推定する吸着量推定手段と、
   前記推定された吸着量に基づいて、前記加熱手段によって前記キャニスタを加熱する加熱パージ処理が必要か否か判定する第１加熱パージ判定手段と、
   該第１加熱パージ判定手段によって前記加熱パージ処理が必要と判定された場合に、前記キャニスタを加熱するように、前記加熱手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理制御装置。
4. 前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記加熱パージ処理が可能か否かを判定する第２加熱パージ判定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記第２加熱パージ判定手段によって前記加熱パージ処理が可能と判定された場合に、前記キャニスタを加熱するように、前記加熱手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の蒸発燃料処理制御装置。

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