JP4147940B2

JP4147940B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP4147940B2
Application number: JP2002378195A
Authority: JP
Inventors: 正晃小西; 和之矢田; 潤司加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004204829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、特に、燃料タンク内で生じた蒸発燃料の処理装置に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−９３９３２号公報に開示されるように、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（燃料ベーパ）をキャニスタに吸着することで、その燃料ベーパが大気に放出されるのを防止する蒸発燃料処理装置が知られている。従来の蒸発燃料処理装置は、内燃機関の運転中に、キャニスタに吸気負圧を導入して、キャニスタに吸着されている燃料を、空気と共に吸気通路にパージさせる機能を有している。また、従来の蒸発燃料処理装置は、キャニスタ内の燃料をパージする際に、そのパージ分が相殺されるように、燃料噴射量を補正する機能を有している。
【０００３】
ところで、キャニスタ内の燃料を吸気通路にパージする際に、精度良く燃料噴射量を補正するためには、パージにより供給される燃料の量を精度良く検知することが必要である。そして、パージにより供給される燃料の量を精度良く検知するためには、キャニスタ内における燃料の吸着状態が精度良く検知できることが望ましい。
【０００４】
上記従来の蒸発燃料処理装置は、このような要求に応えるべく、キャニスタの内部温度を監視して、その温度変化を時間積分することにより、キャニスタの内部における燃料吸着状態を推定することとしている。燃料ベーパがキャニスタに吸着される際には、発熱反応が生ずる。一方、キャニスタに吸着されている燃料が離脱する際には吸熱反応が生ずる。このため、キャニスタの内部温度は、キャニスタ内における燃料の吸着・離脱に応じて上下する。そして、その内部温度の時間積分値は、キャニスタ内における燃料の残留状態に対応する。このように、上記従来の蒸発燃料処理装置は、キャニスタ内における燃料の吸着状態を、ある程度の精度で予測するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−９３９３２号公報
【特許文献２】
特開平８−２８３７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キャニスタの内部温度の変化は、キャニスタに吸着されている燃料の増減分に対応する値である。このため、その温度変化を時間積分することによっては、キャニスタ内の吸着燃料の相対的変化は検知できるものの、その絶対量を把握することはできない。
【０００７】
パージにより供給される燃料分を精度良く検知するためには、キャニスタに吸着されている燃料の絶対量を検知することが必要である。この点、上記従来の蒸発燃料処理装置が、キャニスタ内の燃料吸着状態を検知するために用いている手法は、高精度な燃料噴射量補正を可能とするうえで、必ずしも十分なものではなかった。
【０００８】
更に、燃料ベーパは燃料タンク内で周辺温度などに応じて任意に発生するため、燃料タンク内の燃料ベーパ濃度が非常に小さい場合がある。また、燃料タンクとキャニスタの圧力差が小さい場合など、条件によっては極めて少量の燃料ベーパしかキャニスタ側へ流入しない場合がある。キャニスタの内部温度の変化はキャニスタに吸着されている燃料の増減分に対応する値であるため、この場合はキャニスタの温度変化が微小となり、温度変化に基づいてキャニスタ内の燃料吸着状態を推定することは非常に困難となる。また、この場合、温度変化を検知するまでに長時間を要することとなり、この間は燃料吸着状態を殆ど推定することができないため、吸気通路へパージを行うと空燃比荒れが生じる。従って、温度変化を検知するまでの長時間の間、実質的にパージを行うことができないという問題が生じ、キャニスタ燃料吸着能力の回復が困難となる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、燃料タンク内の燃料ベーパ量に制約を受けることなく、キャニスタに吸着された燃料の絶対量を精度良く、かつ短時間で確実に検知することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、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た内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ前記蒸発燃料を含むガスを強制的に送るガス送り手段と、
前記キャニスタの温度を検出するキャニスタ温度検出手段と、
前記キャニスタの温度に基づいて、前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を推定する吸着状態推定手段と、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ送られるガス中の前記蒸発燃料の濃度を取得する蒸発燃料濃度取得手段と、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ送られるガスの流量を取得するガス流量取得手段と、を備え、
前記吸着状態推定手段は、前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を、前記キャニスタの温度、前記蒸発燃料の濃度、及び前記ガスの流量に基づいて推定することを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吸着状態推定手段は、前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を、前記キャニスタの温度、前記蒸発燃料の濃度、及び前記ガスの流量との関係で定めたマップと、
前記マップを参照して、前記キャニスタ温度、前記蒸発燃料の濃度、および前記ガスの流量に対応する前記燃料吸着状態を特定する手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記燃料タンク内の前記蒸発燃料の温度を検出する蒸発燃料温度検出手段と、
前記蒸発燃料の温度に基づいて、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料の飽和蒸気圧を算出するタンク内飽和蒸気圧算出手段と、
前記燃料タンクの内圧を取得するタンク内圧取得手段とを備え、
前記蒸発燃料濃度取得手段は、前記飽和蒸気圧と前記燃料タンクの内圧との比率に基づいて前記蒸発燃料濃度を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、
前記ガス流量取得手段は、前記燃料タンクの内圧と前記キャニスタの内圧との差と、前記ガス送り手段の特性とに基づいて前記ガスの流量を取得することを特徴とする。
【００１７】
また、第５の発明は、第３又は第４の発明において、前記タンク内圧取得手段は、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサを含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の概要を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の装置は、燃料タンク１０とキャニスタ２０を有して構成されている。
【００２１】
燃料タンク１０の内部には、タンク温度センサ１６が配置されている。タンク温度センサ１６によれば、燃料タンク１０内のガスの温度、つまり、燃料ベーパの温度を検出することができる。以下、この温度を「タンクベーパ温度Tvap」と称す。また、燃料タンク１０には、タンク内圧Ptnkを検出するためのタンク内圧センサ１１、燃料の液面高さを検出するための液面センサ１４が設けられている。
【００２２】
燃料タンク１０には、ベーパ通路１８を介してキャニスタ２０が連通している。キャニスタ２０の内部には、燃料タンク１０から流入してくる燃料ベーパを吸着するための活性炭３０が充填されている。キャニスタ２０には、上記のベーパ通路１８と接続されるベーパポート２２、大気を導入するための大気ポート２４、および後述するパージ通路２６に連通するパージポート２８が設けられている。図１に示すように、ベーパポート２２とパージポート２８とは、活性炭３０に対して同じ側に設けられている。一方、大気ポート２４は、活性炭３０を挟んで、それらのポート２２，２８の反対側に設けられている。
【００２３】
ベーパ通路１８には、ポンプ３６（ガス送り手段）とバルブ３８が設けられている。ポンプ３６は、燃料タンク１０内の燃料ベーパを含むガスをキャニスタ２０へ強制的に送るものである。また、バルブ３８は、その開閉状態を切り換えることにより、ベーパ通路１８内にガスを流し、またガスの流れを停止させるものである。
【００２４】
パージ通路２６は、内燃機関の吸気通路（図示せず）に連通する通路である。パージ通路２６の途中には、その導通状態を制御するためのパージVSV３２が設けられている。内燃機関の運転中は、内燃機関の吸気負圧がパージ通路２６の内部に導かれる。この状態でパージVSV３２が開かれると、その吸気負圧がキャニスタ２０のパージポート２８にまで到達し、その結果、大気ポート２４からパージポート２８へ向かう空気の流れが生ずる。このような空気の流れが生ずると、活性炭３０に吸着されている燃料に脱離が生ずる。従って、内燃機関の運転中にパージVSV３２を適当に開くことにより、キャニスタ２０に吸着されている燃料を適当に内燃機関にパージさせることができる。
【００２５】
キャニスタ２０の内部には、パージポート２８の近傍にキャニスタ温度センサ３４が配置されている。キャニスタ温度センサ３４によれば、パージポート２８の近傍において、キャニスタ２０の内部温度を測定することができる。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したタンク内圧センサ１１、液面センサ１４、タンク温度センサ１６、キャニスタ温度センサ３４、ポンプ３６、バルブ３８の出力信号が供給されている。
【００２７】
外部温度の影響などの様々な要因により燃料タンク１０内の温度が上昇すると、燃料タンク１０内の燃料が蒸発して燃料ベーパが発生する。ＥＣＵ４０はポンプ３６を作動させ、燃料ベーパを含むガスを燃料タンク１０内からキャニスタ２０内へ強制的に送る。そして、キャニスタ２０は、燃料ベーパを適正に吸着して、燃料ベーパが大気中など外部に放出されないようにする。
【００２８】
また、ＥＣＵ４０の制御により、パージVSV３２が適切なタイミングで開かれ、キャニスタ２０内に吸着されている燃料ペーパは内燃機関の吸気通路にパージされる。これにより、燃料ベーパを外部に放出させることなく、キャニスタ２０の燃料吸着能力が回復される。
【００２９】
吸気通路にパージされた燃料ベーパは、燃料噴射弁から機関に送られる混合気と混ざり、機関において燃焼する。機関に送られる混合気の空燃比を変動させないためには、燃料ベーパのパージにより供給される燃料分が相殺されるように、燃料噴射量の減量補正を行う必要がある。
【００３０】
空燃比荒れを生じさせることなく多量のパージガスを発生させるためには、そのパージガスにより供給される燃料の量を正確に算出して、その燃料分が相殺されるように燃料噴射量を補正する必要がある。そして、パージガスにより供給される燃料の量を正確に算出するためには、パージガス中の燃料ベーパ濃度を正確に検知することが必要である。従って、多量のパージガスを発生させるためには、その前提として、パージガス中の燃料ベーパ濃度が正確に検知できていることが要求される。
【００３１】
特に、燃料ベーパの大気放出を効果的に防ぐためには、キャニスタ２０の燃料吸着能力を可能な限り多量に確保しておくことが望ましい。そして、この要求を満たすためには、燃料のパージが可能な状況下では、キャニスタ２０から吸気通路に向かうパージガスを可能な限り多量にすることが望ましい。このような状況下においては、パージガス中の燃料ベーパ濃度をより正確に検出して空燃比の変動を抑える必要がある。
【００３２】
本実施形態において、ＥＣＵ４０は、キャニスタ２０に吸着されている燃料の絶対量に相当する燃料吸着状態を正確に推定する機能を有している。キャニスタ２０の燃料吸着状態が正確に推定できると、その後、パージが開始される時点では、その燃料吸着状態に基づいて、パージガス中の燃料ベーパ濃度を予測することができる。そして、そのような予測が可能であれば、パージの開始時点から、多量のパージガスを発生させることができる。このため、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、高いパージ能力を実現することができる。
【００３３】
以下、本実施形態にかかる蒸発燃料処理装置で行われる処理を説明する。キャニスタ２０の燃料吸着状態を推定する際には、ポンプ３６を作動させて燃料タンク１０内に発生した燃料ベーパを強制的にキャニスタ２０内へ送り込む。そして、キャニスタ２０内に充填された活性炭３０は、キャニスタ２０内へ流入してきた燃料ベーパを吸着していく。燃料ベーパが活性炭３０に吸着されると発熱反応が生じるため、キャニスタ２０内への燃料ベーパの流入量に伴って、キャニスタ温度センサ３４で検出されるキャニスタ２０の内部温度が上昇する。
【００３４】
図２は、ポンプ３６を作動させた後に、キャニスタ温度センサ３４で検出されるキャニスタ２０の内部温度の変化を示す特性図である。燃料タンク１０からキャニスタ２０に向けて燃料ベーパが流入している状況下では、キャニスタ２０内の燃料の吸着量がその時点の環境下での飽和量となるまで、燃料ベーパが活性炭３０に吸着され続ける。より詳細には、ポンプ３６の作動によって燃料ベーパがキャニスタ２０に流入している状況下では、ベーパポート２２の近傍（従って、パージポート２８の近傍）に存在する活性炭３０が、飽和状態に至るまで燃料ベーパを吸着する。そして、燃料ベーパの流入が継続される過程で、燃料ベーパを飽和状態まで吸着している活性炭３０の領域が、徐々に大気ポート２４に向かって拡大する。
【００３５】
活性炭３０に燃料ベーパが吸着される際には発熱反応が生ずる。このため、図２中の実線に示すように、キャニスタ温度センサ３４によって検出されるキャニスタ温度Tcanは、パージポート２８の近傍に存在する活性炭３０が燃料ベーパを吸着し続けている間は上昇を続ける。そして、その部位に存在する活性炭３０が飽和状態となり、もはや燃料を吸着し得ない状態になると、以後、キャニスタ温度Tcanは、ガスの流通に伴う冷却効果等の影響で低下し始める。従って、本実施形態の装置では、パージポート２８の近傍に存在する活性炭３０が飽和状態に至ることによりキャニスタ温度Tcanがピーク温度Tcpkとなる。
【００３６】
活性炭３０に吸着される燃料ベーパの量は、ポンプ３６の作動開始以前に活性炭３０に吸着されていた初期吸着量が少ないほど多量となる。キャニスタ温度Tcanは、活性炭３０における発熱反応量に応じて変化するため、キャニスタピーク温度Tcpkは初期吸着量が少ないほど高くなり、初期吸着量が多いほど低くなる。
【００３７】
キャニスタピーク温度Tcpkが検出された場合は、その時点で、パージポート２８の近傍（キャニスタ温度センサ３４近傍）における活性炭３０が、飽和状態に至っていると判断することができる。活性炭３０が飽和状態において吸着することのできる燃料の絶対量は活性炭３０の特性から定められ、活性炭３０の温度が高くなるに連れて少量となる。
【００３８】
従って、キャニスタピーク温度Tcpkを検出することで、パージポート２８近傍の活性炭３０が飽和したことを判別できるとともに、ピーク温度Tcpkの値からパージポート２８近傍の活性炭３０における吸着量を求めることができる。具体的には、飽和状態における活性炭３０の単位体積あたりの燃料ベーパ吸着量を、所定温度毎に実験等によって求めておき、検出したキャニスタピーク温度Tcpkを当てはめることで、パージポート２８近傍の活性炭３０が吸着している燃料ベーパの絶対量を求めることができる。
【００３９】
本実施形態では、ベーパ通路１８にポンプ３６を設けているため、ポンプ３６の作動により燃料ベーパを燃料タンク１０内からキャニスタ２０内へ強制的に送り込むことができる。従って、短時間でパージポート２８近傍の活性炭２０を飽和状態にすることができ、特に機関の始動直後などにキャニスタピーク温度Tcpkを早期に検出することが可能となる。これにより、キャニスタ２０が吸着している燃料ベーパの絶対量を短時間で推定することができる。また、ポンプ３６の作動により燃料ベーパを強制的にキャニスタ２０内へ送るようにしているため、燃料タンク１０内の燃料ベーパ濃度が低濃度の場合など活性炭３０における発熱反応が活発でない環境下であっても、キャニスタ温度Tcanを確実にピーク温度Tcpkまで到達させることができる。
【００４０】
このようにキャニスタピーク温度Tcpkから燃料ベーパ吸着量を推定することができるが、本実施形態では、更にキャニスタ温度Tcan以外の特性値を用いて、燃料ベーパ吸着量の絶対量をより精度良く推定することとしている。
【００４１】
パージポート２８の近傍に存在する活性炭３０が飽和状態に達した際、パージポート２８近傍よりも大気ポート２４側に位置する活性炭３０は、飽和状態には達していないものの、ポンプ３６の作動によって流入してきた燃料ベーパをある程度吸着している。従って、飽和していない活性炭３０における燃料ベーパ吸着量を考慮することで、より正確にキャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量を求めることができる。
【００４２】
キャニスタ温度Tcanは活性炭３０における発熱反応量に応じて変化するため、ポンプ３６の作動開始時からキャニスタピーク温度Tcpkに達するまでの温度変化に基づいて、パージポート２８近傍でのポンプ３６作動後の燃料ベーパ吸着量を求めることができる。従って、キャニスタ２０へ流入した燃料ベーパの総量と、パージポート２８近傍での燃料ベーパ吸着量とに基づいて、大気ポート２４側の活性炭３０で吸着された燃料ベーパ量をも推定することができる。また、キャニスタ２０へ流入した燃料ベーパの総量を考慮することで、パージポート２８近傍での燃料ベーパ吸着量もより精度良く求めることができる。
【００４３】
ここで、キャニスタ２０へ流入した燃料ベーパの総量は、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ送られるガス中の燃料ベーパ濃度αと、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ送られるガスの総流量Fとから求められる。従って、より詳細には、キャニスタピーク温度Tcpk、燃料ベーパ濃度α、及びガスの総流量F、の３つの特性値を用いてキャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量を推定することとしている。この際、ＥＣＵ４０は、これら３つの特性値と燃料ベーパ吸着量との関係を定めたマップを参照して燃料ベーパ吸着量を推定する。このマップは、キャニスタ２０が絶対量としてどの程度の燃料を吸着しているかを推定するためのマップであって、キャニスタ吸着量に関連する特性値（キャニスタピーク温度Tcpk、燃料ベーパ濃度α、ガス流量F）とキャニスタ２０における燃料吸着量との関係を実験等から定めたものである。
【００４４】
図２中の点線は、ポンプ３６の作動によって燃料ベーパをキャニスタ２０内へ送り込んだ場合に、キャニスタ温度センサ３４で検出したキャニスタ温度Tcanに変化が生じない状態を示している。これは、既にパージポート２８近傍の活性炭３０が飽和状態にあることを示している。この場合においても、キャニスタピーク温度Tcpkが検出された場合と同様に、キャニスタ温度Tcanを活性炭３０の特性に当てはめることで、活性炭３０における燃料ベーパ吸着量を求めることができる。更に、ポンプ３６が作動している間における燃料ベーパ濃度αおよびガス流量Fを考慮に入れることで、より詳細に燃料ベーパ吸着量を求めることができる。
【００４５】
キャニスタ温度Tcanからキャニスタ２０における燃料ベーパ量を推定した後は、バルブ３８が開いている状態、すなわちキャニスタ２０へガスが流入している状態において、燃料ベーパ濃度αおよびガス流量Fを常時モニタしておくことで、その後にキャニスタ２０に吸着される燃料ベーパ量を求めることができる。従って、以後の任意のタイミングでキャニスタ２０が吸着している燃料ベーパの絶対量を求めることができる。
【００４６】
次に、図３のフローチャートに基づいて、本実施形態にかかる蒸発燃料処理装置の処理を説明する。先ず、ステップＳ１では、燃料タンク１０の内圧バルブ１２を閉じる。次に、ステップＳ２では、キャニスタ吸着量測定の準備が整ったか否かを判定する。
【００４７】
次のステップＳ３ではバルブ３８を開き、ステップＳ４ではポンプ３６を作動させる。次のステップＳ５では、タンク温度センサ１６の出力に基づいて、タンクベーパ温度Tvapが検出される。
【００４８】
次のステップＳ６では、燃料タンク１０の内部における燃料ベーパの飽和蒸気圧Psが算出される。燃料ベーパの飽和蒸気圧Psは、燃料タンク１０内の温度、すなわち、タンクベーパ温度Tvapに応じて一義的に決まる値である。ＥＣＵ４０は、PsとTvapとの関係を定めたマップを記憶しており、そのマップを参照することで飽和蒸気圧Psを算出する。
【００４９】
次のステップＳ７では、燃料タンク１０内におけるベーパ濃度αが算出される。ポンプ３６の作動によって燃料タンク１０からキャニスタ２０に向かってガスが流れている場合、そのガス中の飽和蒸気圧Psは、燃料タンク１０内の飽和蒸気圧Psと等しいとみなすことができる。また、そのガスの圧力は燃料タンク１０の内圧Ptnkと等しいとみなすことができる。このため、そのガス中の燃料ベーパ濃度αは、飽和蒸気圧Psと燃料タンク１０の内圧Ptnkとの比Ps／Ptnkとして算出することができる。この際、燃料タンク１０の内圧Ptnkはタンク内圧センサ１１での検出値を用いる。
【００５０】
次のステップＳ８では、ベーパ通路１８を流れるガスの総流量Ｆを求める。ここでは、燃料タンク１０とキャニスタ２０の差圧（ΔP）と、ポンプ３６自体の特性（諸元）とからガスの総流量Ｆを求める。ポンプ３６は、差圧（ΔP）が大きくなるとポンプ３６を流れるガスの流量が少なくなる所定の特性を有しているため、差圧（ΔP）とこの特性に基づいて総流量Fを求めることができる。この際、燃料タンク１０の内圧Ptnkはタンク内圧センサ１１からの検出値を用い、キャニスタ２０の内圧は大気圧P₀とする。なお、ステップＳ８では、ベーパ通路１８に流量計を設けておき、流量計の計測値からガスの総流量Ｆを求めてもよい。また、ステップＳ７，Ｓ８において、タンク内圧センサ１１を用いることなく、液面センサ１４の出力に基づいてタンクモデルから内圧Ptnkを推定しても良い。
【００５１】
次のステップＳ９では、キャニスタ温度センサ３４からキャニスタ温度Tcanを検出し、キャニスタ温度Tcanのピーク値、すなわち、キャニスタピーク温度Tcpkを検出する。次のステップＳ１０ではポンプ３６を停止させ、ステップＳ１１ではバルブ３８を閉じる。
【００５２】
次のステップＳ１２では、ＥＣＵ４０に記憶されているマップを参照して、キャニスタ２０における燃料吸着状態、特に、キャニスタ温度センサ３４が配置されているパージポート２８の付近における燃料吸着状態が推定される。上述したように、ＥＣＵ４０には、キャニスタ２０に向けて燃料ベーパが流入している過程で生じたキャニスタピーク温度Tcpk、その燃料ベーパの濃度α、およびその燃料ベーパの流量Fとの関係で、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着状態を定めたマップが記憶されている。ステップＳ１２では、このマップを参照して、上記ステップＳ７で算出されたベーパ濃度α、上記ステップＳ８で検出されたガス流量F、および上記ステップＳ９で検出されたキャニスタピーク温度Tcpkに基づいて、キャニスタ２０の燃料吸着状態を推定する。
【００５３】
図４は、ステップＳ１２の処理において参照するマップを具体的に示す模式図である。図４に示すように、このマップは、キャニスタピーク温度Tcpk、燃料ベーパ濃度α、およびガス流量Fとの関係で、燃料吸着量を定めた３次元マップである。
【００５４】
図４に示すマップは、キャニスタピーク温度Tcpk、燃料ベーパ濃度α、およびガス流量Fが、それぞれ燃料吸着量に与える上記の影響が反映されるように、実験的に定められたマップである。従って、上記ステップＳ１１の処理において、図４に示すマップを参照して燃料吸着量を推定することによれば、キャニスタ２０が吸着している燃料の量を、絶対量として精度良く算出することができる。
【００５５】
以上説明したように実施の形態１によれば、ポンプ３６によって燃料タンク１０内の燃料ベーパを強制的にキャニスタ２０へ送るようにしたため、キャニスタ２０の活性炭３０における発熱反応を促進することができる。これにより、キャニスタ温度Tcanを短時間で上昇させることができ、キャニスタ温度センサ３４において短時間でキャニスタピーク温度Tcpkを検出することができる。従って、燃料タンク１０内の燃料量、燃料ベーパ濃度、タンク内温度等に制約を受けることなくキャニスタピーク温度Tcpkを短時間で確実に検出することが可能となり、キャニスタ２０の燃料吸着状態を短時間で推定することが可能となる。
【００５６】
そして、燃料吸着状態を推定した後に、キャニスタ２０内の燃料をパージする処理が開始された場合、その直後には、パージポート２８の近傍に存在する活性炭３０から離脱した燃料を含むパージガスが吸気通路に向かってパージされる。本実施形態の装置によれば、パージが開始される以前から、その部位の活性炭３０の燃料吸着状態を極めて精度良く把握しておくことができる。従って、本実施形態の装置によれば、パージの開始直後にパージされるパージガス中の燃料ベーパ濃度を高精度に予測し、その開始の時点から、多量のパージガスを発生させることができる。このため、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、優れた燃料パージ能力を確保することができる。
【００５７】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、パージポート２８の近傍の活性炭３０が既に飽和状態にあり、キャニスタピーク温度Tcpkが検出されなかった場合に、活性炭３０の吸着等温線の特性から燃料ベーパ吸着量を推定するものである。
【００５８】
図５は、活性炭３０の吸着等温線を示す特性図である。吸着等温線は、活性炭３０が飽和状態の場合に、活性端３０の燃料ベーパ吸着量と燃料ベーパ濃度との関係を各温度毎に示すものである。ここで、燃料ベーパ濃度は、飽和状態にある活性炭３０近傍の濃度である。
【００５９】
このように、活性炭３０が飽和している場合は、吸着等温線を用いることで活性炭３０近傍の燃料ベーパ濃度から燃料ベーパ吸着量を求めることができる。従って、実施の形態１の処理において、図２の点線に示されるようにキャニスタピーク温度Tcpkが検出されなかった場合は、吸着等温線を用いることでキャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量を推定することができる。
【００６０】
図６は、実施の形態２にかかる蒸発燃料処理装置で行われる処理を示すフローチャートである。図６の処理において、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理は実施の形態１と同様である。実施の形態２では、ステップＳ１１の後、ステップＳ２１でキャニスタ温度Tcanに温度変化が生じているか否かを判定する。キャニスタ温度Tcanに温度変化が生じている場合はステップＳ１２へ進み、図２の場合と同様に、ＥＣＵ４０に記憶されているマップを参照してキャニスタ２０における燃料吸着状態を推定する。
【００６１】
ステップＳ２１でキャニスタ温度Tcanに温度変化が生じていない場合は、ステップＳ２２へ進み、吸着等温線から燃料ベーパ吸着量を推定する。ここでは、ＥＣＵ４０に記憶されている吸着等温線を参照して燃料ベーパ吸着量を推定する。
【００６２】
以上説明したように実施の形態２によれば、パージポート２８の近傍の活性炭３０が既に飽和状態にあり、キャニスタピーク温度Tcpkが検出されなかった場合には、活性炭３０の吸着等温線から燃料ベーパ吸着量を推定することができる。従って、活性炭３０の吸着特性に基づいて燃料ベーパ吸着量を直接的に推定することができる。
【００６３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００６４】
第１の発明によれば、ガス送り手段を設けたため、蒸発燃料が希薄であったり、蒸発燃料のキャニスタへの流量が微小となる条件下であっても、所定量の蒸発燃料をキャニスタへ強制的に流すことができる。これにより、蒸発燃料をキャニスタに確実に吸着させることができ、吸着に応じて変動するキャニスタの温度に基づいて蒸発燃料の吸着状態を確実に推定することができる。また、この発明によれば、キャニスタ温度に加えて、燃料タンクからキャニスタへ送られるガス中の蒸発燃料濃度、およびそのガスの流量をも基礎として吸着状態を推定することができる。従って、キャニスタ内部の燃料吸着状態を、高精度に推定することができる。
【００６８】
第２の発明によれば、キャニスタ内部の燃料吸着状態を、キャニスタ温度、燃料ベーパ濃度、およびガス流量との関係で定めたマップを参照することにより、その吸着状態を、簡単に、かつ、精度良く推定することができる。
【００６９】
第３の発明によれば、ベーパ温度に基づいて燃料ベーパの飽和蒸気圧を算出し、更に、その飽和蒸気圧とタンク内圧との比率に基づいて、燃料ベーパ濃度を精度良く算出することができる。
【００７０】
第４の発明によれば、燃料タンクの内圧とキャニスタの内圧との差圧と、ガス送り手段の特性とに基づいてガスの流量を精度良く求めることができる。
【００７１】
第５の発明によれば、燃料タンクの内圧をタンク内圧センサによって容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかか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２】キャニスタ温度センサで検出されたキャニスタの内部温度の変化を示す特性図である。
【図３】実施形態１にかかる蒸発燃料処理装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】キャニスタ吸着量を算出する際に参照するマップを具体的に示す模式図である。
【図５】活性炭の吸着等温線を示す特性図である。
【図６】実施形態２にかかる蒸発燃料処理装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０燃料タンク
１１タンク内圧センサ
１６タンク温度センサ
２０キャニスタ
２８パージポート
３４キャニスタ温度センサ
３６ポンプ
４０ＥＣＵ

Claims

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た内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ前記蒸発燃料を含むガスを強制的に送るガス送り手段と、
前記キャニスタの温度を検出するキャニスタ温度検出手段と、
前記キャニスタの温度に基づいて、前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を推定する吸着状態推定手段と、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ送られるガス中の前記蒸発燃料の濃度を取得する蒸発燃料濃度取得手段と、
前記燃料タンクから前記キャニスタへ送られるガスの流量を取得するガス流量取得手段と、を備え、
前記吸着状態推定手段は、前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を、前記キャニスタの温度、前記蒸発燃料の濃度、及び前記ガスの流量に基づいて推定することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
前記吸着状態推定手段は、
前記キャニスタ内部の燃料吸着状態を、前記キャニスタの温度、前記蒸発燃料の濃度、及び前記ガスの流量との関係で定めたマップと、
前記マップを参照して、前記キャニスタ温度、前記蒸発燃料の濃度、および前記ガスの流量に対応する前記燃料吸着状態を特定する手段と、
を備え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。
前記燃料タンク内の前記蒸発燃料の温度を検出する蒸発燃料温度検出手段と、
前記蒸発燃料の温度に基づいて、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料の飽和蒸気圧を算出するタンク内飽和蒸気圧算出手段と、
前記燃料タンクの内圧を取得するタンク内圧取得手段とを備え、
前記蒸発燃料濃度取得手段は、前記飽和蒸気圧と前記燃料タンクの内圧との比率に基づいて前記蒸発燃料濃度を算出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。
前記ガス流量取得手段は、前記燃料タンクの内圧と前記キャニスタの内圧との差と、前記ガス送り手段の特性とに基づいて前記ガスの流量を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
前記タンク内圧取得手段は、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサを含むことを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。