JP4039343B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、特に、蒸発燃料を内燃機関の始動時に始動燃料として供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関の始動時に、キャニスタに吸着された燃料ベーパ（蒸発燃料）を放出してサージタンクに供給し、新気とともに燃焼室内に供給する技術が記載されている。内燃機関の始動時及び始動直後は、壁面温度が上昇していないために、燃料噴射弁から噴射された燃料は気化しづらく、安定した燃焼を実現しにくい。これに対して、燃料ベーパは既に完全にガス化した燃料であるため、着火性に優れている。したがって、燃料ベーパを内燃機関の始動燃料として利用すると、内燃機関の始動性を向上させることができる。

また、特許文献２には、燃料タンクと吸気管とを蒸発燃料通路で接続し、燃料タンク内の燃料ベーパを吸気管に直接供給する技術が開示されている。この技術は、燃料タンク内を常に負圧に維持するようにしたものであり、そのための手段として、燃料タンク内の内圧に応じて蒸発燃料通路に設けた制御弁の開度を制御し、燃料タンク内の燃料ベーパを吸気管に抜き出すようにしている。
特開平１１−２８０５３２号公報 特開平１１−３６９３７号公報

しかしながら、上記の特許文献１の技術では、燃料噴射弁から噴射すべき燃料噴射量の調整が難しい。キャニスタから放出される燃料ベーパの量は、キャニスタの燃料ベーパ吸着量によって左右されるため、非常に薄い濃度の燃料ベーパしか供給されない場合もあれば、非常に濃い濃度の燃料ベーパが供給される場合もある。このため燃料噴射弁からの燃料噴射量は、キャニスタの蒸発燃料吸着量を推定し、その推定値に応じて制御する必要がある。特許文献１の技術では、空燃比のフィードバック補正係数の学習値に基づき蒸発燃料吸着量を推定しており、内燃機関の始動時には前回運転時のフィードバック制御で求められた学習値に基づき蒸発燃料吸着量を推定している。ところが、内燃機関の停止中にはキャニスタに燃料ベーパが吸着したり或いは放出されたりすることがある。このため、前回の学習値から推定される蒸発燃料吸着量と実際の蒸発燃料吸着量との間には大きなずれが生ずる可能性がある。このような状況で前回の学習値から推定される蒸発燃料吸着量に基づき燃料噴射弁の燃料噴射量を決定したとしても、所望の量の燃料を供給することができず、燃焼状態に支障をきたしてしまう虞がある。なお、センサを用いれば燃料ベーパの濃度を測定することは可能であるが、そのための余分なコストがかかってしまう。

一方、特許文献２の技術のように燃料タンク内の燃料ベーパを吸気管に供給する場合、その燃料ベーパの濃度はキャニスタから放出される燃料ベーパの濃度に比較して常にある程度の濃度を見込むことができる。しかしながら、特許文献２の技術は、燃料タンク内の内圧を常に負圧に維持するために燃料ベーパを吸気管に放出するようにしたものであるから、燃料タンク内の内圧が既に負圧になっている場合や、途中で負圧になってしまった場合には、十分な量の燃料ベーパを供給することができない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時に安定した濃度の燃料ベーパを供給することで内燃機関の始動性を向上できるようにした蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクを外界に連通させて前記燃料タンク内を略大気圧から正圧に保持する大気導入口と、
内燃機関の始動時に、前記燃料タンクを吸気通路に連通させて前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記吸気通路に供給する蒸発燃料供給手段と、
を備えることを特徴としている。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記大気導入口に前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタが設けられ、前記燃料タンクは前記キャニスタを介して外界に連通していることを特徴としている。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、内燃機関の始動後、所定の運転条件が成立した時点で、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給を停止することを特徴としている。

また、第４の発明は、第３の発明において、前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、
前記蒸発燃料供給手段は、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給停止後、前記キャニスタから放出される蒸発燃料を前気吸気通路に供給することを特徴としている。

また、第５の発明は、第４の発明において、前記蒸発燃料供給手段は、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給停止後、所定時間経過後に前記キャニスタから放出される蒸発燃料を前気吸気通路に供給することを特徴としている。

また、第６の発明は、第５の発明において、前記所定時間は、前記燃料タンクから前記吸気通路へ供給された蒸発燃料が燃焼室内に吸入されるまでの時間であることを特徴としている。

また、第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、前記蒸発燃料供給手段は、前記吸気通路に接続された蒸発燃料通路と、前記蒸発燃料通路に配置される制御弁とを含み、
内燃機関の停止時には、前記蒸発燃料通路を前記燃料タンクに連通させた状態で前記制御弁を閉弁することを特徴としている。

また、第８の発明は、第４乃至６の何れか１つの発明において、前記蒸発燃料供給手段は、前記吸気通路に接続された蒸発燃料通路と、前記蒸発燃料通路に配置される制御弁と、前記キャニスタと前記燃料タンクの何れか一方を前記蒸発燃料通路に選択的に接続する接続切換手段とを含み、
内燃機関のＩＧスイッチが切られた時には、前記接続切換手段によって前記蒸発燃料通路との接続を前記キャニスタから前記燃料タンクに切り換え、前記蒸発燃料通路内が前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料で満たされたと推定される時点で、前記蒸発燃料通路を前記燃料タンクに連通させた状態で前記制御弁を閉弁することを特徴としている。

第１の発明によれば、燃料タンク内は大気導入口による外界との連通によって略大気圧から正圧に保持されるので、燃料タンク内が吸気通路よりも負圧になることはなく、いつでも必要に応じて蒸発燃料を供給することができる。したがって、本発明によれば、燃焼が不安定になる内燃機関の始動時に、常にある程度の濃度が見込める燃料タンク内の蒸発燃料を供給することで、燃料噴射量を適正な値に設定することができ、燃焼安定性を向上させることができる。

第２の発明によれば、大気導入口を介して外界から燃料タンク内に大気が導入される際に、キャニスタに吸着された蒸発燃料は燃料タンク内に放出されるので、キャニスタを再生してその吸着力を確保することができる。また、このときキャニスタから放出される蒸発燃料の濃度と燃料タンク内の蒸発燃料の濃度とが異なっていても、燃料タンクがバッファの役割を果たすため、燃料タンクから吸気通路に供給される蒸発燃料の濃度が大きく変化することはない。

第３の発明によれば、所定の運転条件が成立した時点で燃料タンクから吸気通路への蒸発燃料の供給を停止することで、次回の始動時に供給する蒸発燃料を燃料タンク内に確保することができる。なお、好ましくは、吸気ポートが暖機されること、及び／又は、排気通路に設けられる触媒装置が活性状態まで暖機されることを所定の運転条件として設定する。吸気ポートが暖機されたら、燃料が液状のまま壁面に付着することがなくなるので、蒸発燃料を供給せずとも燃料噴射弁からの噴射燃料で良好な燃焼を得ることができる。また、触媒装置が活性状態になった後は、未燃ＨＣが発生した場合でも、それは触媒で浄化することができる。

第４の発明によれば、燃料タンクから吸気通路への蒸発燃料の供給の停止後、キャニスタから放出される蒸発燃料を吸気通路に供給することで、キャニスタをパージしてキャニスタの吸着力を確保することができる。

第５の発明によれば、キャニスタから放出される蒸発燃料の吸気通路への供給を、燃料タンクから吸気通路への蒸発燃料の供給の停止後直ぐにではなく、所定時間経過後に行うことで、蒸発燃料の濃度の急変によって空燃比のフィードバック制御に支障が生じることを防止することができる。

第６の発明によれば、上記の所定時間を燃料タンクから吸気通路へ供給された蒸発燃料が燃焼室内に吸入されるまでの時間に設定することで、燃料タンクからの蒸発燃料とキャニスタから放出される蒸発燃料とが吸気通路内で連続することを防止しつつ、キャニスタのパージを速やかに実行してキャニスタの吸着力を確保することができる。

第７の発明によれば、蒸発燃料通路内に蒸発燃料が満たされた状態で内燃機関が始動されるので、始動時に速やかに蒸発燃料を内燃機関に供給することが可能になり、内燃機関の始動性をより向上させることができる。

第８の発明によれば、燃料タンクの濃い蒸発燃料を吸気通路内に無駄に残すことなく、次回の始動時に速やかに蒸発燃料を内燃機関に供給することが可能になり、内燃機関の始動性をより向上させることができる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は本発明の実施の形態１である蒸発燃料処理装置の概要を説明するための図である。本実施形態の蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０には、タンク内圧を測定するためのタンク内圧センサ１２が設けられている。タンク内圧センサ１２は、大気圧に対する相対圧としてタンク内圧を検出し、その検出値に応じた出力を発生するセンサである。

燃料タンク１０には、天井面から燃料タンク内に突き出ている突き出し部１１が形成され、この突き出し部１１にベーパ通路（蒸発燃料通路）２０が接続されている。ベーパ通路２０は、燃料タンク１０内で発生した燃料ベーパ（蒸発燃料）を外部に抜き出すための通路であり、内燃機関３０の吸気通路３２に接続されている。ベーパ通路２０には、その内部を流れるガスの流量を制御するためのパージ弁（Ｄ−ＶＳＶ：Duty-Vacuum Switching Valve)２８が設けられている。パージ弁２８は、デューティ信号により駆動されることにより、実質的にそのデューティ比に応じた開度を実現する制御弁である。

燃料タンク１０には、大気導入口１４が形成されている。大気導入口１４には一端が外界に開口しているキャニスタ２２が接続されており、燃料タンク１０はこのキャニスタ２２を介して外界と連通している。キャニスタ２２の内部には、燃料ベーパを吸着するための活性炭が充填されている。キャニスタ２２が介装されることで若干（数キロパスカル程度）の圧力損失が生じるが、燃料タンク１０内から燃料ベーパが抜き出された場合でも、大気導入口１４からの大気の導入によって燃料タンク１０内は少なくとも略大気圧に維持されるようになっている。なお、大気導入口１４は、キャニスタ２２から燃料タンク１０内に流入するパージガスがそのままベーパ通路２０に流れないように、上述の突き出し部１１から離して設けられている。

内燃機関３０の吸気通路３２には、吸入空気量を制御するためのスロットル弁３８が配置され、吸気通路３２のスロットル弁３８の下流には、容積部であるサージタンク３４が形成されている。上述のベーパ通路２０は、サージタンク３４の上流部に連通している。サージタンク３４には吸気マニホールド３６が接続され、吸気マニホールド３６は内燃機関３０の各吸気ポート４０に導通している。その吸気ポート４０の近傍には、各気筒に燃料を噴射するための燃料噴射弁４４が配置されている。また、内燃機関３０には、機関回転数を検出する回転数センサ４６や、冷却水温を検出する冷却水温センサ４７が組み込まれている。さらに、吸気通路３２のスロットル弁３８の上流には、吸入空気量を検出するエアフロメータ４５が設けられ、図示しない排気通路には、排気ガス中の有害成分を浄化するための図示しない触媒装置や、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４８が設けられている。

図１に示す蒸発燃料処理装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、蒸発燃料処理装置の制御装置であり、上述した各種センサから出力信号の供給を受けていると共に、各種アクチュエータに対して駆動信号を供給している。本実施形態では、特に、パージ弁２８と燃料噴射弁４４に対して駆動信号を供給している。以下、図２に示すフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ５０が行うパージ弁２８の制御について説明する。また、図３に示すフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ５０が行う燃料噴射弁４４の制御について説明する。

図２は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、回転数センサ４６の出力に基づいて機関回転数ＮＥが検出され、所定の判定値ＫＮＥと比較される（ステップ１００）。判定値ＫＮＥは、内燃機関３０が始動したと推定できる回転数であり、スタータによる始動回転数程度（例えば５０ｒｐｍ）に設定される。

比較の結果、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥ以下の場合には、内燃機関３０は未だ始動していないので燃料ベーパの放出は実行せずにパージ弁２８は閉じたままとされる（ステップ１０２）。

そして、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを超えたら、パージ弁２８を開弁して燃料ベーパの放出が実行される（ステップ１０４）。パージ弁２８を開弁することで、燃料タンク１０と吸気通路３２とは連通状態になる。燃料タンク１０内は略大気圧であり吸気通路３２内は負圧であるから、燃料タンク１０内の燃料ベーパはベーパ通路２０を通って吸気通路３２に吸い出される。燃料ベーパはスロットル弁３８を介して導入される新気とともにサージタンク３４に供給され、そして、燃料噴射弁４４からの噴射燃料とともに各気筒の燃焼室に供給される。パージ弁２８の開度は、できる限り多くの燃料ベーパを始動燃料として内燃機関３０に供給すべく、全開に設定される。パージ弁２８が開弁されている間、燃料タンク１０内からは燃料ベーパが吸い出され続けるが、燃料タンク１０は大気導入口１４を介して外界にも連通しているので、燃料タンク１０内の内圧が下がってしまうことはない。つまり、燃料タンク１０内の内圧の低下によって燃料ベーパの流量が低下してしまうことはない。

また、大気導入口１４にはキャニスタ２２が配置されているので、大気導入口１４から燃料タンク１０内に大気（新気）が導入される際、キャニスタ２２に吸着された燃料ベーパは、大気とともに脱離して燃料タンク１０内に流入する。これにより、キャニスタ２２はパージされ、その吸着力が確保される。このときキャニスタ２２から放出される燃料ベーパは燃料タンク１０内の燃料ベーパとは濃度が異なっている可能性が高いが、燃料タンク１０はキャニスタ２２に比較して容積が極めて大きく、燃料タンク１０がバッファの役割を果たす。したがって、キャニスタ２２に吸着された燃料ベーパが燃料タンク１０内に流入するとしても、燃料タンク１０から吸気通路３２に供給される燃料ベーパの濃度が大きく変化することはない。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、内燃機関３０の始動時から、燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパを内燃機関３０に供給することができる。上述のように燃料ベーパは、燃料噴射弁４４から噴射される霧状燃料に比較して着火性に優れており、燃焼しやすいので、始動燃料として燃料ベーパを供給することで内燃機関３０の始動性を向上させることができる。また、燃料ベーパは比較的軽質な成分であるため、未燃ガス中に含まれるＨＣの濃度も低い。

さらに、燃料タンク１０内の燃料ベーパは、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパとは異なり、内燃機関３０の始動時からでも常にある程度の濃度を見込むことができる。適正な空燃比を実現するためには燃料ベーパの供給量に応じて燃料噴射弁４４からの燃料噴射量を減量する必要があるが、このように燃料ベーパの濃度をある程度見込むことができることにより、燃料噴射弁４４からの燃料噴射量を正確に求めることができる。

燃料噴射弁４４からの燃料噴射量は、燃料噴射弁４４の開弁時間である燃料噴射時間ＴＡＵにより決まる。燃料噴射時間ＴＡＵは、次の（１）式によって算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ×（ＦＷ＋ＦＡＦ＋ＫＧＸ−ＦＰＧ） ・・・（１）
上記（１）式中、ＴＰは基本燃料噴射時間であり、機関回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとの比（ＧＡ／ＮＥ）に所定の噴射係数Ｋを乗算することで算出される。
また、上記（１）式中、ＦＷ、ＦＡＦ、ＫＧＸ、及びＦＰＧはそれぞれ補正係数である。このうち、ＦＷは水温補正係数であり、内燃機関３０の冷却水温に応じて設定される。ＦＡＦは空燃比フィードバック係数であり、酸素濃度センサ４８の出力に基づいて検出される排気空燃比がリッチである場合は、燃料噴射時間ＴＡＵを短縮すべく小さな値に設定され、排気空燃比がリーンである場合は燃料噴射時間ＴＡＵを伸張すべく大きな値に設定される。ＫＧＸは経年変化等の影響による空燃比のずれを吸収するための学習値であり、機関回転数と機関負荷によって区分される運転領域毎に設定されている。ＦＰＧは燃料ベーパ（パージガス）の供給量に応じて燃料噴射量を減少補正するためのパージ補正係数である。

上述の燃料噴射時間ＴＡＵは、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０により、図３のフローチャートで示されるルーチンに従い算出される。図３に示すルーチンでは、先ず、現在、パージ弁２８が開かれているか判定される（ステップ１１０）。

判定の結果、パージ弁２８が開かれていない場合には、内燃機関３０に燃料ベーパは供給されていないのでパージ補正係数ＦＰＧはゼロに設定される（ステップ１１２）。

一方、ステップ１１０の判定においてパージ弁２８が開かれている場合には、パージ補正係数ＦＰＧは次の（２）式で求まる値に設定される（ステップ１１４）。
ＦＰＧ＝ＦＴＮＫ×ＰＧＲ ・・・（２）
上記（２）式中、ＦＴＮＫは燃料タンク１０内のベーパ濃度で決まる係数である。燃料タンク１０内のベーパ濃度は安定しており、常にある程度の濃度が見込まれるので、ここでは、ベーパ濃度係数ＦＴＮＫは通常推定される圧力・温度でのベーパ濃度に対応する代表値に固定されている。
上記（２）式中、ＰＧＲは現在のパージ率である。パージ率ＰＧＲは、吸入空気量ＧＡと、パージ弁２８を通過して流れるパージガスの流量ＱＰＧとの比（ＱＰＧ／ＧＡ）をパーセント表示した値である。ここで、パージ流量ＱＰＧは、吸気圧力ＰＭとパージ弁２８の駆動デューティ比とに基づいて公知の手法で求めることができる。また、吸気圧力ＰＭは、吸入空気量ＧＡなどに基づいて公知の手法で推定することができる。ここでは、パージ弁２８を全開、すなわち、駆動デューティ比を１００％としてパージ率ＰＧＲが設定される。

図３に示すルーチンでは、次に、ステップ１１２或いはステップ１１４で設定されたパージ補正係数ＦＰＧに基づき、上述の（１）式に従い燃料噴射時間ＴＡＵを算出する（ステップ１１６）。これにより、燃料タンク１０から内燃機関３０に供給される燃料ベーパの量に応じて燃料噴射時間ＴＡＵが減少補正される。

以上説明した燃料噴射時間算出ルーチンによれば、内燃機関３０の始動時、燃料タンク１０から内燃機関３０に燃料ベーパが供給される場合には、その供給量に応じて燃料噴射時間ＴＡＵを補正することができる。燃料タンク１０内の燃料ベーパの濃度は常にある程度の濃度を見込めるので、上述の代表値と実際値との誤差は小さく、上述の代表値を用いて算出した燃料噴射時間ＴＡＵが適正値から大きく外れることはない。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、燃焼が不安定になる内燃機関３０の始動時に、常にある程度の濃度が見込める燃料タンク１０内の蒸発燃料を供給しながら、燃料噴射弁４４からの燃料噴射量を適正な値に設定することができ、始動時から良好な燃焼安定性を得ることができる。

なお、上述した実施の形態１においては、ベーパ通路２０、パージ弁２８、及び図２のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第１の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。また、上述の実施の形態１においては、燃料タンク１０からの燃料ベーパの供給の終了時期、すなわち、パージ弁２８の閉弁時期については特に規定していない。パージ弁２８の閉弁時期については、後述する実施の形態においてその好適な時期について説明するが、例えば、適当なパージ弁開放時間（例えば２０ｓｅｃ）を決めて、タイマのカウント値がパージ弁開放時間を経過したらパージ弁２８を閉じるようにしてもよい。また、上述の実施の形態１においては、ベーパ濃度係数ＦＴＮＫを代表値に固定しているが、燃料タンク１０内の内圧と温度を測定し、それら測定値に応じた値に設定してもよい。

実施の形態２.
以下、図４（ａ）乃至図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図４（ａ）は本発明の実施の形態２である蒸発燃料処理装置の概要を説明するための図である。図４（ａ）中、上述の実施の形態１と共通する部位については、同一の符号を付し、それらについての重複する説明は省略するものとする。

図４（ａ）に示すように、本実施形態は、実施の形態１とはキャニスタ２２から放出される燃料ベーパの流路に相違がある。すなわち、キャニスタ２２は実施の形態１と同様、燃料タンク１０の大気導入口１４に接続されると同時に、直接、ベーパ通路２０にも接続されている。本実施形態では、ベーパ通路２０はメインライン２０ａとメインライン２０ａから分岐するタンクライン２０ｂ及びキャニスタライン２０ｃとから構成され、メインライン２０ａは吸気通路３２に、タンクライン２０ｂは燃料タンク１０に、キャニスタライン２０ｃはキャニスタ２２に接続されている。これにより、本実施形態では、一本のメインライン２０ａを共用して、燃料タンク１０内の燃料ベーパもキャニスタ２２から放出される燃料ベーパの何れも直接、吸気通路３２に供給することができるようになっている。

ベーパ通路２０のメインライン２０ａとタンクライン２０ｂ及びキャニスタライン２０ｃとの分岐部には、切換弁２６が配置されている。この切換弁２６は、メインライン２０ａに対するタンクライン２０ｂ及びキャニスタライン２０ｃの接続状態を選択的に切り換える弁であり、切換弁２６の作動により、何れか一方のライン２０ｂ，２０ｃがメインライン２０ａに接続されるようになっている。ここでは、メインライン２０ａにキャニスタライン２０ｃが接続されるとき、切換弁２６は“オン”であるとし、メインライン２０ａにタンクライン２０ｂが接続されるとき、切換弁２６は“オフ”であるとする。ここでは、オフの状態を切換弁２６の基本状態とする。切換弁２６は、ＥＣＵ５０から供給される駆動信号によって、ベーパ通路２０の接続状態を切り換える。

切換弁２６がオフの場合、吸気通路３２には燃料タンク１０が接続され、燃料タンク１０内の燃料ベーパが吸気通路３２に供給される。このとき、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパは、大気導入口１４から燃料タンク１０内に供給される。一方、切換弁２６がオンの場合、吸気通路３２にはキャニスタ２２が接続され、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパが吸気通路３２に直接供給される。

本実施形態では、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０は、パージ弁２８、燃料噴射弁４４、及び切換弁２６に対して駆動信号を供給している。以下、図５に示すフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ５０が行うパージ弁２８及び切換弁２６の制御について説明する。また、図６に示すフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ５０が行う燃料噴射弁４４の制御について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施の形態１と共通するパラメータについては、同一の記号を付し、それらについての重複する説明は省略するものとする。

図５は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、回転数センサ４６の出力に基づいて機関回転数ＮＥが検出され、所定の判定値ＫＮＥと比較される（ステップ１２０）。

比較の結果、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１２２）。また、パージ弁２８は閉じたままとされる（ステップ１２４）。

機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを超えたら、次に、冷却水温センサ４７の出力に基づいて内燃機関３０の冷却水の水温ＴＨＷが検出され、所定の判定値ＫＴＨＷと比較される（ステップ１２６）。判定値ＫＴＨＷは、今回の始動が冷間始動か否か判定するための基準値であり、例えば、内燃機関３０が安定したアイドリング状態を維持できる最低の冷却水温に設定すればよい。具体的な値は実験により適宜に定めることができる。

比較の結果、冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１２８）。一方、パージ弁２８は全開状態に開弁される（ステップ１３０）。切換弁２６をオフの状態でパージ弁２８を開弁することで、燃料タンク１０と吸気通路３２とが連通状態になる。これにより、燃料タンク１０内の燃料ベーパが内燃機関３０に供給される。

冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷを超えたら、切換弁２６はオンにされ、キャニスタ２２と吸気通路３２とが連通状態にされる（ステップ１３２）。そして、パージ弁２８の制御は、駆動デューティ比を１００％とする始動時制御から通常のパージ制御に切り換えられる（ステップ１３４）。なお、ここでいう通常パージ制御とは、内燃機関３０の運転状態に基づき目標パージ率を設定し、パージ率ＰＧＲが設定した目標パージ率になるようにパージ弁２８の駆動デューティ比を設定する制御のことである。このような通常のパージ制御については公知であるので、ここではその詳細な説明は省略する。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、停止後、直ぐに再始動する場合のように、内燃機関３０が既に暖機されているときには、即座に、通常のパージ制御が開始され、キャニスタ２２からのパージガスが内燃機関３０に供給される。そして、内燃機関３０が冷間始動するときのみ、燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパが内燃機関３０に供給され、内燃機関３０が暖機された後は、燃料タンク１０からキャニスタ２２に内燃機関３０への燃料ベーパの供給元が切り換えられる。パージによってキャニスタ２２から放出される燃料ベーパの濃度は不明であるため、濃度学習が行われるまでは多量の燃料ベーパを供給することができず、そもそも燃料ベーパの吸着量が少ない場合には、濃い燃料ベーパを供給することができない。しかしながら、内燃機関３０が暖機された後は、燃料ベーパの供給に頼らずとも、燃料噴射弁４４からの噴射燃料で良好な燃焼を得ることができる。本実施形態のパージ制御ルーチンは、触媒装置が未活性の冷間始動時のみ濃度の安定した燃料タンク１０内の燃料ベーパを供給するようにしたものであり、燃料タンク１０内の燃料ベーパの供給を冷間始動時に限定することで、燃料タンク１０内の燃料ベーパが浪費され枯れてしまうことを防止することができる。

また、燃料タンク１０内が略大気圧に維持されているのに対し、吸気通路３２内は負圧であるので、内燃機関３０が暖機された後、キャニスタ２２が吸気通路３２に直接接続されることで、キャニスタ２２に吸着された燃料ベーパは効率的にパージされる。つまり、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、実施の形態１に比較して、キャニスタ２２のパージ効率を高めることができ、キャニスタの吸着力をより確保することができる。

本実施形態では、燃料噴射時間ＴＡＵの算出は、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０により、上述のパージ制御のルーチンに対応するように図６に示すルーチンで実行される。図６に示すルーチンでは、先ず、現在、パージ弁２８が開かれているか判定される（ステップ１４０）。

パージ弁２８が開かれていない場合には、内燃機関３０に燃料ベーパは供給されていないので、上述の（１）式におけるパージ補正係数ＦＰＧはゼロに設定される。（ステップ１４２）

ステップ１４０の判定においてパージ弁２８が開かれている場合には、次に、切換弁２６がオンオフの何れか、すなわち、燃料タンク１０とキャニスタ２２の何れが吸気通路３２に接続されているか判定される（ステップ１４４）。

ステップ１４４の判定の結果、切換弁２６がオフであり、燃料タンク１０が吸気通路３２に接続されている場合には、パージ補正係数ＦＰＧは上述の（２）式で求まる値に設定される（ステップ１４６）。

一方、ステップ１４４の判定において切換弁２６がオンになり、キャニスタ２２が吸気通路３２に接続された場合には、パージ補正係数ＦＰＧは次の（３）式で求まる値に設定される（ステップ１４８）。
ＦＰＧ＝ＦＧＰＧ×ＰＧＲ ・・・（３）
上記（３）式中、ＦＧＰＧはベーパ濃度学習係数であり、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパのベーパ濃度の学習値である。ベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧは、通常のパージ制御の実行中、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの振動中心がその基準の値に近づくように適宜更新される。例えば、パージ制御の実行中に空燃比フィードバック係数ＦＡＦの振動中心がリッチ側に偏っている場合は、排気空燃比をリーン側に変化させるべく、ベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧはより大きな値に更新される。
なお、今回の始動時におけるベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧの初期値は、前回の運転停止時におけるベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧの値が用いられる。キャニスタ２２には、運転停止時や始動後のベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧの学習が行われていない間もベーパが吸着したり放出されたりしているため、切換弁２６の切換直後はベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧが実際値と大きくずれている可能性もある。しかしながら、図６に示すルーチンが繰り返される間にベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧは実際値に合った値に更新されていく。

図６に示すルーチンでは、次に、ステップ１４２，ステップ１４６或いはステップ１４８で設定されたパージ補正係数ＦＰＧに基づき、上述の（１）式に従い燃料噴射時間ＴＡＵを算出する（ステップ１５０）。これにより、燃料タンク１０、或いは、キャニスタ２２から内燃機関３０に供給される燃料ベーパの量に応じて燃料噴射時間ＴＡＵが減少補正される。

以上説明した燃料噴射時間算出ルーチンによれば、内燃機関３０の始動時、燃料タンク１０から内燃機関３０に燃料ベーパが供給される場合には、その供給量に応じて燃料噴射時間ＴＡＵを補正することができる。また、内燃機関３０が暖機され、切換弁２６の作動により、吸気通路３２との接続が燃料タンク１０からキャニスタ２２に切り換わった後は、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパの量に応じて燃料噴射時間ＴＡＵを補正することができる。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、燃焼が不安定になる内燃機関３０の冷間始動時には、常にある程度の濃度が見込める燃料タンク１０内の蒸発燃料を供給しながら、燃料噴射弁４４からの燃料噴射量を適正な値に設定することができ、始動時から良好な燃焼安定性を得ることができる。また、内燃機関３０が十分に暖機された後は、ベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧの学習により燃料噴射弁４４からの燃料噴射量を適正な値に設定することができ、良好な燃焼安定性を維持することができる。

ところで、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、図４（ａ）に示す構成に限定されず、図４（ｂ）に示すような構成を取ることもできる。図４（ｂ）中、図４（ａ）に示すものと共通する部位については、同一の符号を付している。図４（ｂ）に示す構成は、キャニスタ２２の内部に切換弁２６を配置したことを特徴としている。この構成では、図４（ａ）のキャニスタライン２０ｃは省略され、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパは直接、切換弁２６に入るようになっている。また、キャニスタ２２が接続されている燃料タンク１０の大気導入口１４内に、切換弁２６と燃料タンク１０内とを接続する通路１８が設けられており、この通路１８が図４（ａ）のタンクライン２０ｂに相当している。このような構成の蒸発燃料処理装置によれば、外部に露出するつなぎ部分を少なくすることができるので、燃料ベーパの大気開放部が少なく、燃料ベーパが大気中に漏れる可能性を低減することができる。

なお、上述した実施の形態２においては、ベーパ通路２０、パージ弁２８、切換弁２６、及び図５のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第３の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。

実施の形態３.
以下、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図７のルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態２では、冷却水温ＴＨＷを検出し判定値ＫＴＨＷと比較している。冷却水温ＴＨＷを検出するのは、内燃機関３０の壁面温度、特に、燃料が噴射される吸気ポート４０の壁面温度が燃料が気化する程度まで上昇しているかを間接的に判断するためである。内燃機関３０の壁面温度が十分に高くなっていれば、噴射燃料によっても良好な燃焼を得ることができるので、燃料タンク１０の燃料ベーパを供給せずとも未燃ＨＣの発生が抑えられる。一方で、排気通路には触媒装置が配置されているが、この触媒装置が暖機されて活性状態になっていれば、仮に燃焼の不良により未燃ＨＣが発生したとしても、それは触媒装置で浄化することができる。そこで、本実施形態では、壁面温度が高くなっていることに加え、触媒装置が暖機されていることも、パージ制御における判定条件の一つとして用いている。なお、壁面温度は、冷却水温ＴＨＷの他、内燃機関３０の運転状態（機関回転数、機関負荷等）の履歴からも推定することもできる。触媒温度は、内燃機関３０の始動後、触媒装置に流入した排気ガスの総量から推定することができる。排気ガスの総量は吸入空気量の総量と略等しいので、始動後の吸入空気量の総量を算出することで触媒温度を推定することができる。

図７は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すルーチンでは、先ず、回転数センサ４６の出力に基づいて機関回転数ＮＥが検出され、判定値ＫＮＥと比較される（ステップ１６０）。

比較の結果、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１６２）。また、パージ弁２８は閉じたままとされる（ステップ１６４）。

機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを超えたら、次に、壁面が十分に熱くなったか、すなわち、壁面温度が所定の判定値を超えたか否か判定される（ステップ１６６）。壁面温度は上述のように冷却水温ＴＨＷや内燃機関３０の運転状態からの推定値である。判定の結果、壁面が十分に熱くなっている場合には、切換弁２６はオンにされ、キャニスタ２２と吸気通路３２とが連通状態にされる（ステップ１７４）。そして、パージ弁２８の制御は、駆動デューティ比を１００％とする始動時制御から通常のパージ制御に切り換えられる（ステップ１７６）。

ステップ１６６での判定の結果、壁面が十分に熱くなっていない場合には、触媒装置が暖機されたか、すなわち、触媒温度が所定の判定値を超えたか判定される（ステップ１６８）。触媒温度は上述のように吸入空気量からの推定値である。判定の結果、触媒装置が暖機されていると判定された場合には、壁面が十分に熱くなっていなくとも、切換弁２６はオンにされ、キャニスタ２２と吸気通路３２とが連通状態にされる（ステップ１７４）。そして、パージ弁２８の制御は、駆動デューティ比を１００％とする始動時制御から通常のパージ制御に切り換えられる（ステップ１７６）。

一方、ステップ１６６，ステップ１６８での判定の結果、壁面が十分に熱くなっておらず、且つ、触媒装置も暖機されていないと判定された場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１７０）。一方、パージ弁２８は全開状態に開弁される（ステップ１７２）。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、燃料噴射弁４４からの噴射燃料が気化できる程度まで壁面温度が上昇しているときのみならず、壁面温度が上昇していなくとも、未燃ＨＣを浄化できる程度まで触媒装置が暖機されているときには、燃料タンク１０からキャニスタ２２に内燃機関３０への燃料ベーパの供給元が切り換えられる。つまり、未燃ＨＣが大気に放出されうる状況でのみ、燃料タンク１０内からの燃料ベーパの供給が行われる。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク１０内の燃料ベーパを無駄に浪費することなく、有効に利用することができる。

なお、上述した実施の形態３においては、ベーパ通路２０、パージ弁２８、切換弁２６、及び図７のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第３の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。

実施の形態４.
以下、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図８のルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態２では、冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷを超えた時点で、燃料タンク１０からキャニスタ２２に内燃機関３０への燃料ベーパの供給元を切り換えて通常のベーパ制御を開始している。ところが、切換弁２６を切り換えた後も、サージタンク３４内には燃料タンク１０から供給された濃い燃料ベーパが暫くは残存する。このため、燃料タンク１０からの燃料ベーパとキャニスタ２２からの燃料ベーパとがサージタンク３４内で共存することになり、その境界ではベーパ濃度は急変する。空燃比フィードバック制御は、ベーパ濃度学習係数ＦＧＰＧによってベーパ濃度を学習しながら行うが、このようにベーパ濃度が急変するとフィードバックが間に合わず、空燃比が大きく乱れてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、図８のルーチンに従いパージ制御を実行することにより、切換にともなう空燃比の乱れを防止している。

図８は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンでは、先ず、回転数センサ４６の出力に基づいて機関回転数ＮＥが検出され、判定値ＫＮＥと比較される（ステップ１８０）。

比較の結果、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１８２）。また、パージ弁２８は閉じたままとされる（ステップ１８４）。ここで、図９は、図８のルーチンを実行した場合の切換弁２６のオンオフ状態の変化とパージ率ＰＧＲの変化を、冷却水温ＴＨＷと機関回転数ＮＥの時間変化に対応させて示す図である。図９中の区間Ａが、ステップ１８０の判定条件が成立するまでの各状態を示している。

機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを超えたら、次に、冷却水温センサ４７の出力に基づいて内燃機関３０の冷却水の水温ＴＨＷが検出され、所定の第１判定値ＫＴＨＷと比較される（ステップ１８６）。

比較の結果、冷却水温ＴＨＷが第１判定値ＫＴＨＷ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ１８８）。一方、パージ弁２８は全開状態に開弁される（ステップ１９０）。ステップ１８０の判定条件の成立からステップ１８６の判定条件の成立までの切換弁２６のオンオフ状態、及び、パージ率ＰＧＲは、図９中では区間Ｂによって示される。

冷却水温ＴＨＷが第１判定値ＫＴＨＷを超えたら、さらに、冷却水温ＴＨＷと所定の第２判定値ＫＴＨＷ＋Ａとが比較される（ステップ１９２）。第２判定値ＫＴＨＷ＋Ａは第１判定値ＫＴＨＷよりも大きい値であり、冷却水温ＴＨＷが第２判定値ＫＴＨＷ＋Ａを超えるまでの間は、一旦、パージ弁２８は全閉にされる（ステップ１８４）。ステップ１９０の判定条件の成立からステップ１９２の判定条件の成立までの切換弁２６のオンオフ状態、及び、パージ弁２８のパージ率ＰＧＲは、図９中では区間Ｃによって示される。パージ弁２８が全閉にされることで、吸気通路３２内への新たな燃料ベーパの供給は無くなり、サージタンク３４内に溜まっている濃い燃料ベーパは次第に少なくなっていく。

上記の２つの判定値間の温度差Ａは、燃料タンク１０から吸気通路３２へ供給された燃料ベーパが内燃機関３０の燃焼室内に吸入されるまでの時間、別の言い方をすれば、燃料タンク１０から供給された濃い燃料ベーパがサージタンク３４から無くなるまでの時間、或いは、十分に少なくなるまでの時間を考慮して設定される。このような時間を考慮して温度差Ａが設定されることで、燃料タンク１０からの燃料ベーパとキャニスタ２２から放出される燃料ベーパとが連続することを防止しつつ、キャニスタ２２のパージをできる限り速やかに実行してキャニスタ２２の吸着力を確保することができる。

ステップ１９２での判定の結果、冷却水温ＴＨＷが第２判定値ＫＴＨＷ＋Ａを超えたら、切換弁２６はオンにされ、キャニスタ２２と吸気通路３２とが連通状態にされる（ステップ１９４）。そして、パージ弁２８の通常パージ制御が実行される（ステップ１９６）。ステップ１９２の判定条件が成立した後の切換弁２６のオンオフ状態、及び、パージ率ＰＧＲは、図９中では区間Ｄによって示される。このときには、サージタンク３４内には燃料タンク１０からの濃い燃料ベーパは残っていないか、残っていたとしても極わずかであるので、キャニスタ２２からの燃料ベーパの供給によってベーパ濃度が急変することはない。したがって、区間Ｄに示すように、パージ率ＰＧＲは、空燃比フィードバック制御に伴う学習によって徐々に増大してき、やがて安定した値に保持される。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、キャニスタ２２から吸気通路３２への燃料ベーパの供給を、燃料タンク１０から吸気通路３２への燃料ベーパの供給の停止後直ぐにではなく、ある程度の時間経過後に行うことで、ベーパ濃度の急変によって空燃比フィードバック制御に支障が生じることを防止することができる。

なお、上述した実施の形態４においては、ベーパ通路２０、パージ弁２８、切換弁２６、及び図８のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第４の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。また、本実施形態では、ステップ１９０において、燃料タンク１０からの燃料ベーパの供給を停止してから冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａ上昇することを、キャニスタ２２からの燃料ベーパの供給開始の条件としているが、触媒温度が所定温度上昇すること、所定時間が経過すること、パージ率ＰＧＲが０％になっていることが判定されること等、他の条件を用いることも可能である。

実施の形態５.
以下、図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図１０のルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述のように、燃料タンク１０には大気導入口１４が設けられており、燃料タンク１０内は略大気圧に維持されるようになっている。しかしながら、大気導入口１４に設けられているキャニスタ２２は内部に活性炭を有する構造であるため、目詰まりする可能性がある。キャニスタ２２が目詰まりした場合には燃料タンク１０内に大気を導入することができないため、燃料タンク１０からの燃料ベーパの供給を続けると燃料タンク１０内は負圧になっていく。燃料タンク１０内が負圧になると、燃料ベーパの供給量が減少したり、燃料の軽質成分の気化が促進される結果、タンク内の燃料性状が変化したりといった不都合が生じる。そこで、本実施形態では、燃料タンク１０内が負圧になることを防止すべく、以下のようなパージ制御ルーチンを実行する。

図１０は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図１０に示すルーチンでは、先ず、回転数センサ４６の出力に基づいて機関回転数ＮＥが検出され、判定値ＫＮＥと比較される（ステップ２００）。

比較の結果、機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ２０２）。また、パージ弁２８は閉じたままとされる（ステップ２０４）。

機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを超えたら、本実施形態では、次に、タンク内圧センサ１２によってタンク内圧ＰＴＮＫが検出され、所定の判定値ＫＰと比較される（ステップ２０６）。この判定値ＫＰは、目詰まりしていない正常なキャニスタ２２を備えたときのタンク内圧や、燃料タンク１０が破損する限界タンク内圧を考慮して設定される。

ステップ２０６の判定の結果、タンク内圧ＰＴＮＫが判定値ＫＰよりも大きい場合には、ステップ２０８からステップ２１６までの処理が実行される。ステップ２０８からステップ２１６までの処理は、実施の形態２に係るステップ１２６からステップ１３４までの処理と同様であるので、ここではその説明は省略する。一方、ステップ２０６の判定の結果、タンク内圧ＰＴＮＫが判定値ＫＰ以下の場合には、切換弁２６はそのままオフの状態に維持され（ステップ２０２）、パージ弁２８も閉じたままとされる（ステップ２０４）。すなわち、燃料タンク１０から吸気通路３２への燃料ベーパの供給は実行されない。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、キャニスタ２２の目詰まり等により、燃料タンク１０のタンク内圧ＰＴＮＫが低下したときには、燃料タンク１０から吸気通路３２への燃料ベーパの供給は中止されるので、燃料タンク１０内が負圧になって燃料タンク１０が破損してしまうことを防止することができる。

ところで、上述した実施の形態５では、タンク内圧ＰＴＮＫが低い時には燃料タンク１０からの燃料ベーパの供給を停止する機能を、実施の形態２の装置に組み込んでいるが、上記機能を組み込む装置は実施の形態２の装置に限定されるものではない。すなわち、上記機能は、実施の形態１、実施の形態３、又は実施の形態４の装置にも組み込むことができる。

実施の形態６.
以下、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ベーパ通路２０の接続先をサージタンク３４の上流部から図１１に示す位置に代えるとともに、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図１２のルーチンを実行させることにより実現することができる。なお、図１１中、上述の実施の形態２と共通する部位については、同一の符号を付し、それらについての重複する説明は省略するものとする。

図１１に示すように、ベーパ通路２０の先端は吸気ポート４０に接続されている。ベーパ通路２０のパージ弁２９よりも下流側は複数の枝通路２１に分岐しており、各気筒の吸気ポート４０に枝通路２１が接続されている。また、本実施形態に係るパージ弁２９は、枝通路２１毎に内部を流れるガスの流量を制御することができるようになっている。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置では、燃料ベーパは、燃料噴射弁４４からの噴射燃料と同様、気筒毎に独立して供給される。

図１２は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図１２に示すルーチンにおいて、ステップ２２０からステップ２２６までの処理は、実施の形態２に係るステップ１２０からステップ１２６までの処理と同様であるので、ここではその説明は省略する。

ステップ２２６での比較の結果、冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷ以下の場合には、切換弁２６は基本状態であるオフの状態に維持される（ステップ２２８）。そして、本実施形態では、パージ弁２９を開くに先立ち、気筒毎に燃料噴射弁４４の燃料噴射が実行されたか判定される（ステップ２３０）。燃料噴射が実行されたか否かは、気筒判別がされたか否かで判断することができ、気筒判別はクランク角を検出することで行うことができる。クランク角に基づいた気筒判別方法は公知であるので、ここではその説明は省略する。燃料噴射が実行されるまではパージ弁２９は閉じたままとされる（ステップ２２４）。燃料噴射の実行後、すなわち、気筒判別後は最初に燃料噴射が実行された気筒から順にパージ弁２９が全開状態に開弁され、燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパが吸気ポート４０に直接供給される（ステップ２３２）。

冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷを超えたら、切換弁２６はオンにされ、キャニスタ２２と各吸気ポート４０とが連通状態にされる（ステップ２３４）。そして、パージ弁２９の制御は、駆動デューティ比を１００％とする始動時制御から通常のパージ制御に切り換えられる（ステップ２３６）。これにより、キャニスタ２２から放出される燃料ベーパも気筒毎に供給されていく。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、燃料噴射が可能になる気筒判別後に燃料ベーパの供給を開始するので、内燃機関３０のクランキング初期の無駄な燃料ベーパの供給を防止することができる。これにより、燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパをより有効に利用することができるだけでなく、点火前の燃料ベーパの供給により未燃ＨＣが排気されてしまうことも防止することができる。

ところで、上述した実施の形態６では、気筒毎に燃料ベーパを供給する構造と気筒判別後に燃料ベーパ供給する機能を、実施の形態２の装置に組み込んでいるが、上記機能を組み込む装置は実施の形態２の装置に限定されるものではない。すなわち、上記機能は、実施の形態１、実施の形態３、実施の形態４、又は実施の形態５の装置にも組み込むことができる。

実施の形態７.
以下、図１３及び図１４を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図１３のルーチンを実行させることにより実現することができる。

実施の形態２に係る図５のパージ制御ルーチンによれば、運転状態にある内燃機関３０が停止状態になったときには、ステップ１２０で機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥを下回ることにより、切換弁２６はオンからオフになり（ステップ１２２）、パージ弁２８は全閉になる（ステップ１２４）。これにより、ベーパ通路２０と燃料タンク１０とが連通した状態で内燃機関３０は停止する。次回の運転時には、ステップ１２０の条件が成立することで、パージ弁２８は全開になり（ステップ１３０）、燃料タンク１０からベーパ通路２０を通って吸気通路３２に安定した濃度の燃料ベーパが供給される。

ところが、ステップ１２０の条件が成立しパージ弁２８が開いた直後は、キャニスタ２２から放出された薄い燃料ベーパが吸気通路３２に流れ出る。これは、前回の運転停止時、キャニスタ２２から燃料ベーパを供給しているときにパージ弁２８を閉じるため、ベーパ通路２０内にキャニスタ２２からの燃料ベーパが残るためである。内燃機関３０の始動性をより向上させるためには、パージ弁２８を開いた直後から燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパを供給するようにしたい。そこで、本実施形態では、パージ弁２８を開いた直後から、燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパを供給するべく、図１３のパージ制御ルーチンを採った。

図１３は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態のパージ制御は内燃機関３０の停止時における制御内容に特徴があり、始動時における制御内容、すなわち、ステップ２４０からステップ２５０までの処理は、図５の制御ルーチンに係るステップ１２０からステップステップ１３０までの処理と同内容である。以下では、本実施形態に特有の制御について重点的に説明する。

図１３のパージ制御ルーチンでは、ステップ２４６の判定で冷却水温ＴＨＷが判定値ＫＴＨＷを超えたら、ＩＧ（イグニッション）スイッチのオンオフを判定する（ステップ２５２）。ＩＧスイッチがオフにされることにより、ＥＣＵ５０は燃料噴射及び火花点火を停止し、内燃機関３０は停止に至る。ただし、燃料噴射及び火花点火の停止後も、内燃機関３０の回転系はその慣性力によって暫くは回転を続けるため、機関回転数ＮＥは徐々に低下していく。このため、ＩＧスイッチがオフになってから機関回転数ＮＥが低下し、ステップ２４０の判定値ＫＮＥを下回るまでにはタイムラグがある。

ステップ２５２の判定の結果、ＩＧスイッチが未だオンの場合には、切換弁２６はオンに維持され（ステップ２５４）、パージ弁２８は通常のパージ制御により制御される（ステップ２５６）。このときは、キャニスタ２２から吸気通路３２へキャニスタ２２から放出される燃料ベーパが供給される。

ステップ２５２の判定の結果、ＩＧスイッチがオフにされた場合には、切換弁２６はオフにされ、燃料タンク１０とベーパ通路２０とが連通常態にされる（ステップ２４８）。また、パージ弁２８は始動時と同じく全開にされる（ステップ２５０）。ここで、図１４は、図１３のルーチンを実行した場合の切換弁２６及びパージ弁２８のオンオフのタイミングを、ＩＧスイッチのオンオフのタイミング、及び、吸気通路３２内の負圧と機関回転数ＮＥの時間変化に対応させて示す図である。図１４に示すように、ＩＧスイッチのオフ後も内燃機関３０が回転を続けている間は、そのポンプ効果によって吸気通路３２内は機関回転数ＮＥに応じた負圧になっている。このため、ベーパ通路２０内のガスは吸気通路３２に吸引され、ベーパ通路２０から吸気通路３２に吸引された分、燃料タンク１０内の燃料ベーパがベーパ通路２０に吸い上げられてくる。

そして、ステップ２４０の判定の結果、機関回転数ＮＥがさらに低下して判定値ＫＮＥを下回った時点で、パージ弁２８が閉弁される（ステップ２４２）。つまり、本実施形態では、図１４に示すように、切換弁２６をオフに切り換えるタイミングと、パージ弁２８を閉じるタイミングとの間に時間差ＴＡが設けられている。これにより、ベーパ通路２０は、内部に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパが充満している状態で閉じられることになる。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、ベーパ通路２０内に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを充満させた状態で内燃機関３０の運転が停止されるので、次回の始動時には、パージ弁２８を開いた直後から濃い燃料ベーパを吸気通路３２に供給することができる。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、実施の形態２に比較して、内燃機関３０の始動性をより向上させることができる。

なお、上述した実施の形態７においては、ベーパ通路２０、パージ弁２８、切換弁２６、及び図１３のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第６の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態７では、ベーパ通路２０内に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを充填した状態で内燃機関３０を停止する機能を、実施の形態２の装置に組み込んでいるが、上記機能を組み込む装置は実施の形態２の装置に限定されるものではない。すなわち、上記機能は、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、又は実施の形態６の装置にも組み込むことができる。

実施の形態８.
以下、図１５を参照して、本発明の実施の形態８について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０に、図５のルーチンに代えて図１５のルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述の実施の形態７によれば、ベーパ通路２０内に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを充満させた状態で内燃機関３０の運転を停止することができる。しかしながら、ベーパ通路２０の容積と切換弁２６がオフにされてからパージ弁２８が閉じられるまでの時間との関係によっては、ベーパ通路２０の容積以上の燃料ベーパが燃料タンク１０から吸い出される可能性がある。ベーパ通路２０の容積を超える燃料ベーパは吸気通路３２内に流出し、内燃機関３０の停止後も吸気通路３２に残存することになる。次回の始動時には、最初にこの吸気通路３２内に残存している燃料ベーパが内燃機関３０に供給されることになるが、吸気通路３２内に残存している燃料ベーパはベーパ通路２０内の燃料ベーパとは異なりその濃度が安定していない。また、停止時の温度が低い場合には、吸気通路３２内で燃料ベーパが液化してしまう虞もある。内燃機関３０の燃焼を安定させ始動性を良くするためには、安定した濃度の燃料ベーパを供給する必要があり、そのためには内燃機関３０の停止時、吸気通路３２内に濃い燃料ベーパは残存させたくない。そこで、本実施形態では、吸気通路３２内に濃い燃料ベーパを残存させることのないよう、図１５のパージ制御ルーチンを採った。

図１５は、本実施形態において、蒸発燃料処理装置の制御装置としてのＥＣＵ５０が実行するパージ制御の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態のパージ制御はＩＧスイッチのオフ後の制御内容に特徴があり、ＩＧスイッチのオフ前の制御内容、すなわち、ステップ２６０からステップ２７６までの処理は、図１３の制御ルーチンに係るステップ２４０からステップステップ２５６までの処理と同内容である。以下では、本実施形態に特有の制御について重点的に説明する。

図１５のパージ制御ルーチンでは、ステップ２７２の判定でＩＧスイッチがオフにされたら、次に、ベーパ通路２０内の燃料ベーパが切り換えられたか判定する（ステップ２７８）。燃料ベーパの切り換えとは、キャニスタ２２から放出される濃度の不安定な燃料ベーパから燃料タンク１０で発生する濃度の安定した濃い燃料ベーパへの切り換えのことを意味する。切り換えの判定方法としては、例えば次の３つの方法が挙げられる。

第１の方法は、機関回転数ＮＥを判定値ＫＮＥＩ（ただし、ＫＮＥ＜ＫＮＥＩ）と比較する方法である。機関回転数ＮＥが判定値ＫＮＥＩを下回ったら、ベーパ通路２０内が燃料タンク１０からの燃料ベーパに切り換わったと判定する。判定値ＫＮＥＩは実験により求めることができる。

第２の方法は、ＩＧスイッチのオフ後の時間をタイマでカウントする方法である。ＩＧスイッチのオフによりタイマのカウントをスタートし、そのカウント値ＴＯＦＦが判定値ＫＴＩＭＥを超えたら、ベーパ通路２０内が燃料タンク１０からの燃料ベーパに切り換わったと判定する。判定値ＫＴＩＭＥは実験により求めることができる。

第３の方法は、ＩＧスイッチのオフ後のパージ流量ＱＰＧを積算する方法である。前述のように、パージ流量ＱＰＧは、吸気圧力ＰＭとパージ弁２８の駆動デューティ比とに基づいて公知の手法で求めることができる。ＩＧスイッチのオフ後、パージ流量ＱＰＧを積算し、その積算値ΣＱＰＧが判定値ＫＱＰＧを超えたら、ベーパ通路２０内が燃料タンク１０からの燃料ベーパに切り換わったと判定する。判定値ＫＱＰＧは実験により求めることができる。

ステップ２７８の判定の結果、未だベーパ通路１０内の燃料ベーパの切り換えが完了していないと判断される場合には、切換弁２６はオフの状態で（ステップ２８０）、パージ弁２８は全開にされる（ステップ２８２）。この間、ベーパ通路２０内に残存しているキャニスタ２２からの燃料ベーパが吸気通路３２に吸い出され、代わりに燃料タンク１０内の濃い燃料ベーパがベーパ通路２０内に満たされていく。

ステップ２７８の判定の結果、ベーパ通路２０内の燃料ベーパの切り換え完了が認められた場合には、切換弁２６はオフのまま（ステップ２６２）、パージ弁２８が閉弁される（ステップ２６４）。これにより、吸気通路３２に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを流出させることなく、内部に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパが充満している状態でベーパ通路２０が閉じられることになる。図１４を用いて説明するならば、本実施形態では、切換弁２６をオフに切り換えるタイミングと、パージ弁２８を閉じるタイミングとの間の時間差ＴＡが、ベーパ通路２０内の燃料ベーパの切り換えに必要な時間、且つ、吸気通路３２に燃料ベーパを流出しない時間に設定されている。

以上説明したパージ制御ルーチンによれば、実施の形態７の効果に加え、吸気通路３２に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを流出させることがないので、次回の始動時には、安定した濃度の燃料ベーパを吸気通路３２に供給することができる。なお、吸気通路３２内にはキャニスタ２２からの燃料ベーパは残存しているが、キャニスタ２２からのパージガス中に含まれる燃料ベーパは燃料タンク１０の燃料ベーパに比較して濃度は極めて低いので、その残存燃料ベーパが内燃機関３０の燃焼性に与える影響は小さい。したがって、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、実施の形態７に比較して、内燃機関３０の始動性をより向上させることができる。

なお、上述した実施の形態８においては、メインライン２０ａ、タンクライン２０ｂ、キャニスタライン２０ｃ、及び切換弁２６により第７の発明の「接続切換手段」が実現されている。また、上記「接続切換手段」とパージ弁２８、及び図１３のルーチンを実行するＥＣＵ５０により第７の発明の「蒸発燃料供給手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態８では、ベーパ通路２０内の燃料ベーパの切り換えが完了したらパージ弁２８を閉弁する機能を、実施の形態７に係るベーパ通路２０内に燃料タンク１０の濃い燃料ベーパを充填した状態で内燃機関３０を停止する機能と合わせて、実施の形態２の装置に組み込んでいるが、上記機能を組み込む装置は実施の形態２の装置に限定されるものではない。すなわち、上記機能は、実施の形態７に係る上記機能と合わせることで、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、又は実施の形態６の装置にも組み込むことができる。

本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行される燃料噴射時間積算ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。 図４（ａ）に示す蒸発燃料処理装置の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態２において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において実行される燃料噴射時間積算ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 図８に示すパージ制御ルーチンによる切換弁のオンオフタイミングとパージ率の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態５において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態６において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態７において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。 図１３に示すパージ制御ルーチンによる切換弁及びパージ弁のオンオフタイミングを図である。 本発明の実施の形態８において実行されるパージ制御ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 燃料タンク
１４ 大気導入口
２２ キャニスタ
２０ ベーパ通路
２０ａ メインライン
２０ｂ タンクライン
２０ｃ キャニスタライン
２６ 切換弁
２８，２９ パージ弁
３０ 内燃機関
３２ 吸気通路
３４ サージタンク
４４ 燃料噴射弁
５０ ＥＣＵ
ＮＥ 機関回転数
ＴＨＷ 冷却水温
ＦＰＧ パージ補正係数
ＦＴＮＫ ベーパ濃度係数
ＦＧＰＧ ベーパ濃度学習係数
ＰＧＲ パージ率
ＴＡＵ 燃料噴射時間
ＴＰ 基本燃料噴射時間
ＦＡＦ 空燃比フィードバック係数
ＰＴＮＫ タンク内圧

Claims (8)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクを外界に連通させて前記燃料タンク内を略大気圧から正圧に保持する大気導入口と、
   内燃機関の始動時に、前記燃料タンクを吸気通路に連通させて前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記吸気通路に供給する蒸発燃料供給手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記大気導入口に前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタが設けられ、前記燃料タンクは前記キャニスタを介して外界に連通していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 前記蒸発燃料供給手段は、内燃機関の始動後、所定の運転条件が成立した時点で、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
4. 前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、
   前記蒸発燃料供給手段は、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給停止後、前記キャニスタから放出される蒸発燃料を前気吸気通路に供給することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
5. 前記蒸発燃料供給手段は、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料の供給停止後、所定時間経過後に前記キャニスタから放出される蒸発燃料を前気吸気通路に供給することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
6. 前記所定時間は、前記燃料タンクから前記吸気通路へ供給された蒸発燃料が燃焼室内に吸入されるまでの時間であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
7. 前記蒸発燃料供給手段は、前記吸気通路に接続された蒸発燃料通路と、前記蒸発燃料通路に配置される制御弁とを含み、
   内燃機関の停止時には、前記蒸発燃料通路を前記燃料タンクに連通させた状態で前記制御弁を閉弁することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
8. 前記蒸発燃料供給手段は、前記吸気通路に接続された蒸発燃料通路と、前記蒸発燃料通路に配置される制御弁と、前記キャニスタと前記燃料タンクの何れか一方を前記蒸発燃料通路に選択的に接続する接続切換手段とを含み、
   内燃機関のＩＧスイッチが切られた時には、前記接続切換手段によって前記蒸発燃料通路との接続を前記キャニスタから前記燃料タンクに切り換え、前記蒸発燃料通路内が前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料で満たされたと推定される時点で、前記蒸発燃料通路を前記燃料タンクに連通させた状態で前記制御弁を閉弁することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

Images