JP4598193B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに吸着し、吸着した蒸発燃料を吸気通路にパージする蒸発燃料処理装置に関する。

従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに一時的に吸着し、キャニスタから脱離させた蒸発燃料を必要に応じて内燃機関の吸気通路に導いてパージする蒸発燃料処理装置が知られている。このような蒸発燃料処理装置において、吸気通路に導かれる空気と蒸発燃料とからなる混合気中の蒸発燃料濃度を計測することにより、目標空燃比となるようにパージ弁の開度または燃料噴射量を制御することが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、パージ弁毎の流量特性のばらつきや、流量特性の経時変化のために、予め設定されている流量特性に基づいて目標空燃比となるようにパージ弁の開度を制御しても、パージされる蒸発燃料量が目標値と異なることがある。その結果、内燃機関の実際の実空燃比が目標空燃比からずれる恐れがある。
また、計測した蒸発燃料濃度が実際の蒸発燃料濃度と異なっている場合にも、実空燃比が目標空燃比からずれる恐れがある。

特開平５−１８３２６号公報 特開平６−１０１５３４号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、蒸発燃料のパージに伴う実空燃比と目標空燃比との差を減少する蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によると、目標空燃比となるように、パージ弁の流量特性と蒸発燃料濃度とに基づいてパージ弁の開度または燃料噴射量を制御する。そして、計測された実際の実空燃比と目標空燃比とを比較し、実空燃比と目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合に、実空燃比と目標空燃比との差が減少するようにパージ弁の流量特性を補正する。このように、パージ弁の流量特性を補正することにより、パージ弁毎に流量特性にばらつきがあったり、流量特性に経時変化が生じても、実空燃比と目標空燃比との差を減少できる。

ここで、吸気通路に接続するパージ系とは別に絞りを有する計測通路を設け、絞りに空気だけを通過させたときの絞りの両端間の差圧である空気圧と、絞りに空気および蒸発燃料からなる混合気を通過させたときの絞りの両端間の差圧である混合気圧と、に基づいて蒸発燃料濃度を計測している。その結果、吸気通路の負圧の圧力脈動の影響を受けることなく、蒸発燃料濃度を高精度に計測できる。

請求項２および３に記載の発明によると、目標空燃比となるように、パージ弁の流量特性と計測した蒸発燃料濃度とに基づいてパージ弁の開度または燃料噴射量を制御する。そして、計測された実際の実空燃比と目標空燃比とを比較し、実空燃比と目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合に、実空燃比と目標空燃比との差が減少するように、空気圧と混合気圧との比率に対して混合気の蒸発燃料濃度を対応付ける濃度特性を補正する。これにより、実空燃比と目標空燃比との差を減少できる。

請求項４に記載の発明によると、実空燃比と目標空燃比とを比較し、実空燃比と目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合、流量特性が吸気圧に応じて大きく変化する範囲では流量特性を補正し、流量特性が吸気圧に応じて小さく変化する範囲では濃度特性を補正する。すなわち、流量特性の補正による空燃比の変化が大きい条件では流量特性を補正し、流量特性の補正による空燃比の変化が小さい条件では濃度特性を補正するので、流量特性または濃度特性の補正により、実空燃比を効果的に目標空燃比に近づけることができる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明において、Ｑ、Ｐ、ρの添え字としてＡＩＲ、ＧＡＳ、ＨＣを使用する場合、それぞれ空気、空気と蒸発燃料との混合気、蒸発燃料を表している。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による蒸発燃料処理装置３０を車両の内燃機関１０に適用した例を示している。
（内燃機関１０）
内燃機関１０は、燃料タンク３２内に収容されたガソリンを燃焼して動力を発生させるガソリンエンジンである。内燃機関１０の吸気管１２の吸気通路１４側には、燃料噴射量を制御する燃料噴射弁１６、吸気流量を制御するスロットル弁１８、吸気流量を検出するエアフローセンサ２０、吸気圧を検出する吸気圧センサ２２等が設置されている。また、吸気管１２の排気通路２４側には、空燃比を検出する空燃比センサ２６等が設置されている。

（蒸発燃料処理装置３０）
蒸発燃料処理装置３０は、燃料タンク３２内で発生した蒸発燃料を処理して内燃機関１０に供給するものであり、キャニスタ３４、パージ弁３６、大気開放弁３８、第１切換弁４０、第２切換弁４２、差圧センサ４４、ポンプ４６、および電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０等を備えている。蒸発燃料処理装置３０は、エンジン運転状態に応じて決定される目標空燃比になるように、キャニスタ３４から吸気通路１４にパージする空気と蒸発燃料との混合気における蒸発燃料濃度と、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量とを制御している。

燃料タンク３２とキャニスタ３４とは通路２００により接続されている。燃料タンク３２内で発生する蒸発燃料は、通路２００を通りキャニスタ３４内の活性炭等の吸着材に吸着される。キャニスタ３４に吸着された蒸発燃料は、パージ弁３６を開弁することにより、吸気通路１４の負圧によりキャニスタ３４からパージ通路２０２を通りスロットル弁１８の下流側の吸気通路１４にパージされる。

大気開放弁３８は二方電磁弁であり、通電オフの状態で大気開放弁３８は開弁している。大気開放弁３８が開弁すると、キャニスタ３４に接続している通路２０４は大気側に開放される。パージ弁３６および大気開放弁３８が開弁していると、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料は、吸気通路１４の負圧によりパージ通路２０２を通ってスロットル弁１８の下流側にパージされる。

切換手段としての第１切換弁４０は、絞り２１２と大気側またはキャニスタ３４に接続しているパージ通路２０２との連通を断続する三方電磁弁である。第１切換弁４０は、通電オフの状態で図１に示す切換状態になっており、絞り２１２と大気側とを連通している。第２切換弁４２は、減圧手段としてのポンプ４６と大気側またはキャニスタ３４に接続している通路２０４との連通を切り換える三方電磁弁である。第２切換弁４２は、通電オフの状態で図１に示す切換状態になっており、ポンプ４６の排出側を大気側に開放している。

圧力検出手段としての差圧センサ４４は、ポンプ４６と第１切換弁４０との間の計測通路２１０に設けられた絞り２１２の両端に接続しており、絞り２１２の両端間の差圧を検出する。ポンプ４６の作動時、第１切換弁４０が絞り２１２と大気とを連通しているときには、差圧センサ４４は、空気だけが絞り２１２を通過しているときの絞り２１２の両端間の差圧である空気圧ΔＰ_AIRを検出する。また、ポンプ４６の作動時、第１切換弁４０が絞り２１２とパージ通路２０２とを連通しているときには、差圧センサ４４は、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料と空気との混合気が絞り２１２を通過しているときの絞り２１２の両端間の差圧である混合気圧ΔＰ_GASを検出する。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５４、ＲＯＭ５６等から構成されている。ＣＰＵ５２は、特許請求の範囲に記載した、空燃比制御手段、流量特性補正手段および濃度取得手段を構成している。またＣＰＵ５２は、計測通路２１０、第１切換弁４０、差圧センサ４４およびポンプ４６とともに、特許請求の範囲に記載した濃度計測手段を構成している。ＣＰＵ５２は、エアフローセンサ２０、吸気圧センサ２２、空燃比センサ２６の検出信号に加え、イグニション信号、エンジン回転数、冷却水温、アクセル開度等の検出信号に基づいて、燃料噴射弁１６およびスロットル弁１８等の内燃機関１０の各部の作動を制御する。またＣＰＵ５２は、パージ弁３６、大気開放弁３８、第１切換弁４０、第２切換弁４２、ポンプ４６の作動を制御し、吸気通路１４にパージする蒸発燃料量を制御する。ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５２で処理されるデータやプログラムを一時的に格納する。流量特性記憶媒体および濃度特性記憶媒体としてのＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５２で実行される制御プログラムを格納している書き換え可能な不揮発性のメモリであり、ＥＥＰＲＯＭ等を用いる。

（蒸発燃料処理装置３０の作動）
以下に説明する各ルーチンは、ＲＯＭ５６に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ５２が実行することにより処理される。
（メインルーチン）
図１０に示す処理ルーチンは、蒸発燃料濃度を計測し、計測した蒸発燃料濃度に基づいてパージする蒸発燃料量を決定するためのメインルーチンであり、イグニションキーをオンしてから実行される。初期状態において（図４の期間Ｔ１参照）、パージ弁３６、大気開放弁３８、第１切換弁４０、第２切換弁４２およびポンプ４６への通電はオフされている。通電オフの状態で、パージ弁３６は閉弁し、大気開放弁３８は開弁している。また、第１切換弁４０、第２切換弁４２は図１に示す切換状態になっている。

図１０に示すように、ＣＰＵ５２は、ステップ３００において、蒸発燃料濃度の計測条件が成立しているかを判定する。例えば、エンジン回転数が所定回転数以上になるか、冷却水温が所定温度以上になると、ＣＰＵ５２は濃度計測条件が成立したと判断する。また、例えば減速中等のエンジン運転中において蒸発燃料のパージが停止されている期間も、濃度計測条件が成立していると判断する。ハイブリッド車に蒸発燃料処理装置３０を適用する場合には、内燃機関１０を停止しモータにより車両が走行しているときも、濃度計測条件が成立していると判断する。

これに対し、ステップ３０６で判定するパージ実行条件は、例えば濃度計測条件が成立するときの冷却水温よりも高い温度に冷却水温が達したときに成立する。したがって、濃度計測条件は、パージ実行条件が成立するよりも先に成立する。
蒸発燃料濃度の計測条件が成立していない場合、ＣＰＵ５２は、イグニションキーがオフされたかを判定し（ステップ３０２）、イグニションキーがオフされればこのルーチンを終了する。イグニションキーがオン状態であれば、ステップ３００に戻る。
蒸発燃料濃度の計測条件が成立すると、ＣＰＵ５２は、ステップ３０４において濃度計測ルーチンを実行する。濃度計測ルーチンは、キャニスタ３４から吸気通路１４にパージされる混合気中の蒸発燃料濃度を計測するルーチンである。

ステップ３０４の濃度計測ルーチンで蒸発燃料濃度を計測すると、ＣＰＵ５２は、ステップ３０６において、パージ実行条件が成立しているかを判定する。パージ実行条件が成立していれば、ＣＰＵ５２は、ステップ３０８においてパージルーチンを実行する。パージルーチンは、計測された蒸発燃料濃度に基づいて、キャニスタ３４から吸気通路１４に蒸発燃料をパージするルーチンである。そしてステップ３０８においてパージルーチンを実行すると、ＣＰＵ５２は、ステップ３１０において、濃度計測ルーチンを実行してから所定時間が経過しているかを判定する。濃度計測ルーチンを実行してから所定時間が経過している場合は、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料量が変化し、蒸発燃料濃度が変化している恐れがある。そこで、濃度計測ルーチンを実行してから所定時間が経過している場合、ＣＰＵ５２は、ステップ３００に処理を戻し、ステップ３０４において再度濃度計測ルーチンを実行する。ステップ３１０において判定する所定時間は、蒸発燃料濃度の時間変化を考慮し、要求される蒸発燃料濃度の精度に応じて設定される。濃度計測ルーチンを実行してから所定時間が経過していない場合、ＣＰＵ５２はステップ３０６に処理を戻す。
ステップ３０６においてパージ実行条件が成立していない場合、ＣＰＵ５２はステップ３１０に処理を移行し、濃度計測ルーチンを実行してから所定時間が経過しているかを判定する。

（濃度計測ルーチン）
図１０のステップ３０４において実行する濃度計測ルーチンを詳細に説明する。
図１１に示す濃度計測ルーチンのステップ３２０において、ＣＰＵ５２は、第１切換弁４０および第２切換弁４２の切換状態が図２に示す状態であるときにポンプ４６を駆動する（図４の期間Ｔ２参照）。図２に示す状態において、ポンプ４６を駆動すると、空気だけが絞り２１２を通過するので、差圧センサ４４の検出圧力は空気圧ΔＰ_AIRである（ステップ３２２）。

次に、図３および図４の期間Ｔ３に示すように、ＣＰＵ５２は、大気開放弁３８を閉弁し（ステップ３２４）、第１切換弁４０および第２切換弁４２への通電をオンする（ステップ３２６）。パージ弁３６は閉弁したまである。これにより、キャニスタ３４、第１切換弁４０、絞り２１２、ポンプ４６、第２切換弁４２および通路２０４からなる環状通路が形成され、この環状通路を、キャニスタ３４に吸着された蒸発燃料と空気とからなる混合気が循環する。この状態では、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料と空気との混合気が絞り２１２を通過するので、差圧センサ４４の検出圧力は混合気圧ΔＰ_GASである（ステップ３２８）。

このようにして検出した空気圧ΔＰAIRおよび混合気圧ΔＰGASから、ＣＰＵ５２は、次式（１）に示すように差圧比Ｐｐを算出する（ステップ３３０）。そして、ＣＰＵ５２は、次式（２）に示すように、差圧比Ｐｐに基づいて蒸発燃料濃度Ｃを算出し（ステップ３３２）、算出した蒸発燃料濃度ＣをＲＡＭ５４に記憶する（ステップ３３４）。式（２）において、ｋ１はＲＯＭ５６に記憶されている係数であり、初期状態では予め設定された値が記憶されている。係数ｋ１は、具体的には図６に示す直線の傾きである。
Ｐｐ＝ΔＰGAS／ΔＰAIR ・・・（１）
Ｃ＝ｋ１×（Ｐｐ−１） ・・・（２）

図５に、空気だけが絞り２１２を通過するときの空気圧ΔＰ_AIRと流量との関係を曲線１００に示し、空気と蒸発燃料との混合気が絞り２１２を通過するときの混合気圧ΔＰ_GASと流量との関係を曲線１０２に示している。また、ポンプ４６における圧力と流量との関係であるポンプ特性を、実線１１０および点線１１２に示している。実線１１０はポンプ４６を一定回転数制御している場合のポンプ特性を示し、点線１１２はポンプ４６を一定回転数制御してない通常制御の場合のポンプ特性を示している。絞り２１２以外での圧力損失は小さいので、図５の横軸に示す圧力Ｐは絞り２１２の差圧ΔＰに等しい。

ここで、ポンプ４６の回転を一定回転数に制御していない場合、差圧が大きくなりポンプ４６の負荷が増加するとポンプ４６の回転数が減少するため、差圧と流量との特性であるポンプ特性は図５の点線１１２に示すように、差圧が大きくなると流量が減少する。その結果、検出される空気圧と混合気圧は、それぞれ図５のΔＰ’_AIR、ΔＰ’_GASとなりゲインが小さくなる。そこで、本実施形態では、ポンプ４６の回転数を一定回転数に制御することにより、実線１１０に示すように差圧に関係なく流量が一定になるポンプ特性を得ている。その結果、検出される空気圧と混合気圧は、それぞれ図５のΔＰ_AIR、ΔＰ_GASとなりゲインが大きくなる。

また、ポンプ４６の回転数が減少すると差圧が小さくなるので、蒸発燃料濃度の計測精度が低下する。一方、ポンプ４６の回転数が大きくなり過ぎると、差圧ΔＰが大きくなって第１切換弁４０、第２切換弁４２の作動圧が大きくなる。その結果、例えば第１切換弁４０、第２切換弁４２の電磁駆動部を大型化する必要が生じる。これらの影響を考慮し、ポンプ４６を一定回転数制御する場合に適切な回転数に設定することが望ましい。

また、エネルギー保存の法則により、ポンプ４６の回転数が同じで計測通路２１０を流れる流速、言い換えれば流量が同じであれば、蒸発燃料濃度Ｃが高くなると絞り２１２の両端間に発生するΔＰ_GASは大きくなる。ΔＰ_GASが大きくなると差圧比Ｐｐは大きくなる。すなわち、蒸発燃料濃度Ｃが高くなると差圧比Ｐｐは大きくなる。図６に示すように、蒸発燃料濃度Ｃと差圧比Ｐｐとはほぼ正比例する。

差圧ΔＰと流量Ｑとの関係である絞り２１２の特性は、絞り２１２を通過する流体の密度をρとすると次式（３）で表される。式（３）のｋ２は係数であり、絞り２１２の流量係数をα、絞り２１２の直径をｄとすると係数ｋ２は次式（４）で表される。
Ｑ＝ｋ２（ΔＰ／ρ）^1/2 ・・・（３）
ｋ２＝（α×π×ｄ²／４）×２^1/2 ・・・（４）
絞り２１２を通過する空気の密度をρ_AIR、絞り２１２を通過する混合気の密度をρ_GASとすると、式（３）から、絞り２１２を通過する空気の流量Ｑ_AIR、混合気の流量Ｑ_GASは次式（５）、（６）で表される。
Ｑ_AIR＝ｋ２（ΔＰ_AIR／ρ_AIR）^1/2 ・・・（５）
Ｑ_GAS＝ｋ２（ΔＰ_GAS／ρ_GAS）^1/2 ・・・（６）
ポンプ４６は一定回転数制御されているので、Ｑ_AIR＝Ｑ_GASである。したがって、式（５）、（６）から、次式（７）が導かれる。
ρ_GAS／ρ_AIR＝ΔＰ_GAS／ΔＰ_AIR＝Ｐｐ・・・（７）
このように蒸発燃料の密度は濃度に依存するので、差圧比（ΔＰ_GAS／ΔＰ_AIR）をパラメータとして式（２）から蒸発燃料濃度Ｃを求めることができる。

次に、ステップ３３６においてＣＰＵ５２は、第１切換弁４０、第２切換弁４２への通電をオフして図２に示す状態に戻し、ステップ３３８においてポンプ４６を停止する。この状態でパージ実行条件が成立し、図４の期間Ｔ４に示すようにパージ弁３６を開弁すれば、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料は吸気通路１４にパージされる。

（パージルーチン）
図１２、１３に示すパージルーチンでは、ＣＰＵ５２は、まずエンジン運転状態を検出する（ステップ３５０）。ＣＰＵ５２は、エンジン運転状態として、エンジン回転数、吸気流量、吸気圧等を検出する。吸気流量から吸気圧を算出してもよい。
次に、ステップ３５２において、ＣＰＵ５２は吸気通路１４に蒸発燃料をパージする許容量Ｆｍを算出する。許容量Ｆｍは、現在のスロットル開度等のエンジン運転状態において要求される燃料噴射量、ならびに燃料噴射弁１６で制御可能な燃料噴射量の下限値等に基づいて算出される。燃料噴射量が増加すれば、燃料噴射量に対する蒸発燃料量の割合は小さくなるので、許容量Ｆｍの値も大きくなる。

ステップ３５４において、ＣＰＵ５２は現在の吸気圧Ｐ０を検出し、この吸気圧Ｐ０に基づいて、基準流量Ｑ１００を算出する（ステップ３５６）。基準流量Ｑ１００は、パージ通路２０２を流れる流体が空気１００％、パージ弁３６の開度が１００％のときに、現在の吸気通路１４の吸気圧においてパージ通路２０２を流れる空気量を表している。図８に、マップとしてＲＯＭ５６に記憶されている吸気圧Ｐ０と基準流量Ｑ１００との関係を示す。

この基準流量Ｑ１００と、濃度検出ルーチンで計測された蒸発燃料濃度Ｃとから、ＣＰＵ５２は次式（８）により予想流量Ｑｃを算出する（ステップ３５８）。
Ｑｃ＝Ｑ１００×（１−Ａ×Ｃ） ・・・（８）
予想流量Ｑｃは、パージ弁３６の開度を１００％として、パージ通路２０２を流れる蒸発燃料濃度Ｃの混合気の流量を表している。蒸発燃料濃度Ｃが高くなるとパージされる蒸発燃料の密度は高くなる。エネルギー保存の法則から、吸気圧Ｐ０が同じであっても、蒸発燃料濃度Ｃが高くなると流量は減少する。図９に、蒸発燃料濃度ＣとＱｃ／Ｑ１００との関係を示す。式（８）はこの関係を示している。式（８）のＡは図９に示す直線の傾きであり、ＲＯＭ５６に記憶されている。

ステップ３６０において、ＣＰＵ５２は、予想流量Ｑｃと蒸発燃料濃度Ｃとから、パージ弁３６の開度を１００％として、パージ通路２０２を流れる蒸発燃料流量Ｆｃを次式（９）により算出する。
Ｆｃ＝Ｑｃ×Ｃ ・・・（９）
次に、ステップ３６２において、ＣＰＵ５２はＦｃ≦Ｆｍを判定する。Ｆｃ≦Ｆｍであれば、蒸発燃料流量Ｆｃは許容量Ｆｍを超えていないので、ＣＰＵ５２はパージ弁３６の開度Ｘ％を１００％に設定する（ステップ３６４）。蒸発燃料流量Ｆｃが許容量Ｆｍを超えている場合にパージ弁３６の開度を１００％にすると、過度の蒸発燃料が吸気通路１４にパージされるので、ＣＰＵ５２は、ステップ３６６において次式（１０）によりパージ弁３６の開度Ｘ％を調節する。
Ｘ＝（Ｆｍ／Ｆｃ）×１００ ・・・（１０）

ステップ３６４またはステップ３６６において設定した開度に応じて、ＣＰＵ５２はパージ弁３６を開弁する（ステップ３６８）。パージ弁３６の開度により、キャニスタ３４からパージされる蒸発燃料量は決定される。燃料噴射弁の燃料噴射量は、パージされる蒸発燃料量を元に、目標空燃比λ０になるように制御される。目標空燃比λ０は、エンジン運転状態に応じてＣＰＵ５２により設定される。

ステップ３６８において設定された開度に応じてパージ弁３６を開弁し、吸気通路１４に蒸発燃料のパージを開始した後、ステップ３７０においてＣＰＵ５２は、空燃比センサ２６の検出信号から、実際の実空燃比λ１を計測し、ステップ３７２において、目標空燃比λ０と実空燃比λ１との差Δλ＝｜λ１−λ０｜が所定の範囲Δλ０であるかを判定する。パージを開始する前に、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量が目標空燃比になるように正しく制御されていれば、パージ中においても、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量は、パージされる蒸発燃料量を元に目標空燃比λ０になるように正しく制御される筈である。そして、蒸発燃料流量Ｆｃを元に式（１０）により設定された開度のパージ弁３６から目標量の蒸発燃料がパージされれば、Δλ≦Δλ０になる筈である。

ＣＰＵ５２は、ステップ３７２においてΔλ≦Δλ０と判定すると、パージされる蒸発燃料量と燃料噴射弁１６の燃料噴射量とが正しく制御されていると判断し、ステップ３７４において、Δλに応じて燃料噴射弁１６の燃料噴射量を補正する。
Δλ＞Δλ０であれば、ＣＰＵ５２は、パージされる蒸発燃料量が正しくないと判断し、その原因は蒸発燃料流量Ｆｃが正しくないからだと判断する。蒸発燃料流量Ｆｃは、式（８）、（９）から、基準流量Ｑ１００および蒸発燃料濃度Ｃに基づいて算出されている。基準流量Ｑ１００は、図８に示すマップから吸気圧Ｐ０に対応した値が取得されている。しかし、パージ弁３６やパージ通路２０２の製造誤差や経時変化により、図８に示されている流量特性と実際の流量特性との間にずれが生じていることがある。そこで、ＣＰＵ５２は、ステップ３７２においてΔλ＞Δλ０と判定すると、図８に示すマップから取得した基準流量Ｑ１００の値が正しくないと判断する。そして、ステップ３７６において、次式（１１）〜（１４）により、計測した実空燃比λ１から実際の基準流量Ｑ１００を算出する。

まず実空燃比λ１は、エアフローセンサ２０により検出された吸入空気質量をＡｉ、燃料噴射弁１６から噴射される燃料質量をＦｉ、パージ通路２０２から吸気通路１４に流入する空気質量をＡｐ、パージ通路２０２から吸気通路１４に流入する蒸発燃料質量をＦｐとすると、式（１１）で表される。式（１１）では実空燃比λ１を単にλで表している。
λ＝（Ａｉ＋Ａｐ）／（Ｆｉ＋Ｆｐ） ・・・（１１）
吸入空気質量Ａｐ、蒸発燃料質量をＦｐは式（１２）、（１３）で表される。式（１３）のρ_HCは、蒸発燃料だけの密度を表している。
Ａｐ＝Ｑｃ×（１−Ｃ）×Ｘ×ρ_AIR ・・・（１２）
Ｆｐ＝Ｑｃ×Ｃ×Ｘ×ρ_HC ・・・（１３）
したがって、式（８）、（１１）、（１２）、（１３）から、Ｑ１００は式（１４）により求められる。
Ｑ１００＝（Ａｉ−λ×Ｆｉ）／｛（１−Ａ×Ｃ）×（λ×Ｃ×Ｘ×ρ_HC＋（Ｃ−１）×Ｘ×ρ_AIR）｝ ・・・（１４）

ステップ３７８においてＣＰＵ５２は、図８の特性マップに示されている現在の吸気圧Ｐ０に対応する基準流量Ｑ１００の値を、式（１４）で求めた基準流量Ｑ１００の値で書き換える。そしてＣＰＵ５２は、ステップ３７４において、ステップ３７２で求めたΔλに応じて燃料噴射弁１６の燃料噴射量を補正する。
次にＣＰＵ５２は、ステップ３８０においてパージ停止条件が成立しているかを判定する。パージ停止条件が成立していれば、ＣＰＵ５２は、ステップ３８２においてパージ弁３６を閉弁しパージルーチンを終了する。パージ停止条件が成立していなければ、ＣＰＵ５２は、ステップ３７０に処理を移行する。

以上説明したように第１実施形態では、パージ弁３６またはパージ通路２０２の製造誤差や経時変化により、予め設定されている流量特性と実際の流量特性との間にずれが生じ、その結果として実空燃比と目標空燃比との差が所定範囲よりも大きくなると、パージ弁３６の流量特性を補正している。これにより、実空燃比が目標空燃比に近づき、実空燃比と目標空燃比との差が小さくなる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による蒸発燃料処理装置３０の構成、メインルーチン（第１実施形態の図１０参照）、濃度計測ルーチン（第１実施形態の図１１参照）は第１実施形態と実質的に同一であるから、説明を省略する。
図１４、１５に示す第２実施形態のパージルーチンにおいて、ステップ４００〜４２０は、図１２に示す第１実施形態のパージルーチンにおけるステップ３５０〜３７０と同一であるので説明を省略する。

ステップ４２２においてＣＰＵ５２は、目標空燃比λ０と実空燃比λ１との差Δλ＝｜λ１−λ０｜が所定の範囲Δλ０内であるかを判定する。パージされる蒸発燃料量と燃料噴射弁１６の燃料噴射量とが正しく制御されていれば、Δλ≦Δλ０になる筈である。
ＣＰＵ５２は、ステップ４２２においてΔλ≦Δλ０と判定すると、パージされる蒸発燃料量と燃料噴射弁１６の燃料噴射量とが正しく制御されていると判断し、ステップ４２４において、Δλに応じて燃料噴射弁１６の燃料噴射量を補正する。

Δλ＞Δλ０であれば、ＣＰＵ５２は、第１実施形態と同様にパージされる蒸発燃料量が正しくないと判断し、その原因は蒸発燃料流量Ｆｃが正しくないからだと判断する。蒸発燃料流量Ｆｃは、式（８）、（９）から、基準流量Ｑ１００および蒸発燃料濃度Ｃに基づいて算出されている。ここで、図７において、吸気圧Ｐ０の値が吸気圧Ｐ０の変化に対して基準流量Ｑ１００が殆ど変化しない範囲であったり、第１実施形態で説明したように基準流量Ｑ１００の値が補正された直後である場合、ＣＰＵ５２は、基準流量Ｑ１００ではなく計測した蒸発燃料濃度Ｃが正しくないと判断する。

蒸発燃料濃度Ｃは、第１実施形態の式（２）に示すように、係数ｋ１と、検出したΔＰ_GAS、ΔＰ_AIRとから算出されている。第２実施形態では、ＣＰＵ５２は、係数ｋ１が間違っているので蒸発燃料濃度Ｃが正しくないと判断する。そこでＣＰＵ５２は、ステップ４２６において、第１実施形態で説明した式（１４）から蒸発燃料濃度Ｃの方程式を次式（１５）のように求める。そして、式（１５）から実際の蒸発燃料濃度Ｃを求め、求めた蒸発燃料濃度Ｃから式（２）により正しい係数ｋ１を求める。
Ａ（λ×ρ_HC＋ρ_AIR）Ｃ²−（Ａ×ρ_AIR＋λ×ρ_HC＋ρ_AIR）Ｃ＋ρ_AIR＋（Ａｉ−λ×Ｆｉ）／（Ｑ１００×Ｘ）＝０・・・（１５）

ステップ４２８においてＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５６に記憶されている係数ｋ１の値をステップ４２６で求めたｋ１の値で書き換える。
次にＣＰＵ５２は、ステップ４３０においてパージ停止条件が成立しているかを判定する。パージ停止条件が成立していれば、ＣＰＵ５２は、ステップ４３２においてパージ弁３６を閉弁しパージルーチンを終了する。パージ停止条件が成立していなければ、ＣＰＵ５２は、ステップ４２０に処理を移行する。

以上説明したように第２実施形態では、実空燃比と目標空燃比との差が所定範囲よりも大きくなると、蒸発燃料濃度Ｃを算出するときに使用する式（２）の係数ｋ１を補正している。これにより、実空燃比が目標空燃比に近づき、実空燃比と目標空燃比との差が小さくなる。このように第２実施形態では、ＣＰＵ５２は濃度特性補正手段として機能する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による蒸発燃料処理装置３０の構成、メインルーチン（第１実施形態の図１０参照）、濃度計測ルーチン（第１実施形態の図１１参照）は第１実施形態と実質的に同一であるから、説明を省略する。
図１６、１７に示す第３実施形態のパージルーチンにおいて、ステップ４５０〜４７０は、図９に示す第１実施形態のパージルーチンにおけるステップ３５０〜３７０と同一であるので説明を省略する。

ステップ４７２においてＣＰＵ５２は、目標空燃比λ０と実空燃比λ１との差Δλ＝｜λ１−λ０｜が所定の範囲Δλ０であるかを判定する。パージされる蒸発燃料量と燃料噴射弁１６の燃料噴射量とが正しく制御されていれば、Δλ≦Δλ０になる筈である。
ＣＰＵ５２は、ステップ４７２においてΔλ≦Δλ０と判定すると、パージされる蒸発燃料量と燃料噴射弁１６の燃料噴射量とが正しく制御されていると判断し、ステップ４７４において、Δλに応じて燃料噴射弁１６の燃料噴射量を補正する。

Δλ＞Δλ０であれば、ＣＰＵ５２は、第１実施形態と同様にパージされる蒸発燃料量が正しくないと判断し、その原因は蒸発燃料流量Ｆｃが正しくないからだと判断する。蒸発燃料流量Ｆｃは、式（８）、（９）から、基準流量Ｑ１００および蒸発燃料濃度Ｃに基づいて算出されている。したがって、基準流量Ｑ１００または蒸発燃料濃度Ｃのいずれかが正しくないために蒸発燃料流量Ｆｃが正しくないと判断できる。パージ弁３６の特性である基準流量Ｑ１００は、図７に示すように、所定圧Ｐａに対してＰ０≦Ｐａの範囲では変化の割合が小さく、Ｐ０＞Ｐａの範囲では変化の割合が大きくなる。例えば図７では、Ｐａ＝５０ｋＰａである。すなわち、蒸発燃料流量Ｆｃが正しくない原因は、Ｐ０≦Ｐａの範囲では蒸発燃料濃度Ｃであり、Ｐ０＞Ｐａの範囲では基準流量Ｑ１００であると考えられる。

そこでＣＰＵ５２は、ステップ４７６においてＰ０＞Ｐａであるかを判定し、Ｐ０＞Ｐａであればステップ４８２、４８４において、第１実施形態と同様に空燃比から基準流量Ｑ１００を算出して図８のマップを書き換える。また、Ｐ０≦Ｐａであれば、ＣＰＵ５２は、ステップ４７８、４８０において、第２実施形態と同様に蒸発燃料濃度Ｃを算出するための係数ｋ１を空燃比から算出し、ＲＯＭ５６に記憶されている係数ｋ１の値を書き換える。

このように基準流量Ｑ１００または係数ｋ１を書き換えた後、ステップ４７４においてＣＰＵ５２は、Δλに応じて燃料噴射弁１６の燃料噴射量を補正する。
次にＣＰＵ５２は、ステップ４８６においてパージ停止条件が成立しているかを判定する。パージ停止条件が成立していれば、ＣＰＵ５２は、ステップ４８８おいてパージ弁３６を閉弁しパージルーチンを終了する。パージ停止条件が成立していなければ、ＣＰＵ５２はステップ４７０に処理を移行する。

以上説明したように第３実施形態では、吸気圧に対するパージ弁３６の基準流量Ｑ１００の変化率が小さい範囲では濃度特性を補正し、吸気圧に対するパージ弁３６の基準流量Ｑ１００の変化率が大きい範囲ではパージ弁３６の流量特性を補正している。すなわち、流量特性の補正による空燃比の変化が小さい条件では濃度特性を補正し、流量特性の補正による空燃比の変化が大きい条件では流量特性を補正している。これにより、流量特性または濃度特性の補正により、実空燃比を効果的に目標空燃比に近づけることができる。このように第３実施形態では、ＣＰＵ５２は流量特性および濃度特性の両方の特性補正手段として機能する。

（他の実施形態）
以上説明した上記複数の実施形態においては、図７に示すパージ弁３６の流量特性を、吸気圧と、吸気圧に対応するパージ弁３６の基準流量Ｑ１００として図８に示すマップの形式で記憶した。これ以外にも、図７に示すパージ弁３６の流量特性を関数で近似し、この近似関数からパージ弁３６の基準流量Ｑ１００を求めてもよい。

また、差圧比Ｐｐ（ΔＰ_GAS／ΔＰ_AIR）に対する蒸発燃料濃度の濃度特性を式（２）に示す関数で表現したが、これ以外にも、例えば、差圧比Ｐｐ（ΔＰ_GAS／ΔＰ_AIR）と、差圧比Ｐｐに対応する蒸発燃料濃度とのマップとして濃度特性を記憶し、このマップから蒸発燃料濃度を求めてもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

第１実施形態による蒸発燃料処理装置を示す構成図。 空気圧を計測するときの通路状態を示す説明図。 混合気圧を計測するときの通路状態を示す説明図。 各弁、ポンプの作動状態を示すタイムチャート。 差圧と流量とに関するポンプ特性、絞り特性を示す特性図。 蒸発燃料濃度と差圧比との関係を示す特性図。 吸気圧と基準流量との関係を示す特性図。 吸気圧と基準流量との対応を示すマップ。 蒸発燃料濃度とＱｃ／Ｑ１００との関係を示す特性図。 蒸発燃料処理のメインルーチン。 濃度計測ルーチン。 パージルーチン。 パージルーチン。 第２実施形態によるパージルーチン。 第２実施形態によるパージルーチン。 第３実施形態によるパージルーチン。 第４実施形態によるパージルーチン。

符号の説明

１０：内燃機関、１４：吸気通路、３０：蒸発燃料処理装置、３２：燃料タンク、３４：キャニスタ、３６：パージ弁、４０：第１切換弁（切換手段、濃度計測手段）、４４：差圧センサ（圧力検出手段、濃度計測手段）、４６：ポンプ（減圧手段、濃度計測手段）、５２：ＣＰＵ（空燃比制御手段、濃度計測手段、流量特性補正手段、濃度取得手段、濃度特性補正手段）、５６：ＲＯＭ（流量特性記憶媒体、濃度特性記憶媒体）、２０２：パージ通路、２１０：計測通路（濃度計測手段）、２１２：絞り

Claims (4)

1. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着し、吸着した蒸発燃料が内燃機関の吸気通路にパージされるキャニスタと、
   前記キャニスタから前記吸気通路に蒸発燃料をパージするパージ通路に設置され、前記吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御するパージ弁と、
   前記パージ弁の流量特性を記憶している流量特性記憶媒体と、
   前記吸気通路にパージされる蒸発燃料濃度を計測する濃度計測手段と、
   目標空燃比となるように、前記流量特性と前記濃度計測手段が計測した蒸発燃料濃度とに基づき前記パージ弁の開度または燃料噴射量を制御する空燃比制御手段と、
   前記内燃機関の計測された実際の実空燃比と前記目標空燃比とを比較し、前記実空燃比と前記目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合に前記流量特性記憶媒体に記憶されている前記流量特性を補正する流量特性補正手段と、
   を備え、
   前記濃度計測手段は、
   通路中に絞りを有する計測通路と、
   前記絞りを挟んで前記計測通路の一方側に設置され、前記絞りと大気側との連通と、前記絞りと前記キャニスタ側との連通とを切り換える切換手段と、
   前記絞りを挟んで前記切換手段と反対側の前記計測通路に接続し、前記計測通路を減圧する減圧手段と、
   前記絞りの両端間の差圧を検出する圧力検出手段と、
   を有し、
   前記濃度計測手段は、前記減圧手段が作動しており、前記絞りと大気とが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する空気圧と、前記キャニスタから前記吸気通路への蒸発燃料のパージ停止中に前記絞りと前記キャニスタとが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する空気と蒸発燃料との混合気の混合気圧と、に基づき前記混合気中の蒸発燃料濃度を計測する蒸発燃料処理装置。
2. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着し、吸着した蒸発燃料が内燃機関の吸気通路にパージされるキャニスタと、
   前記キャニスタから前記吸気通路に蒸発燃料をパージするパージ通路に設置され、前記吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御するパージ弁と、
   通路中に絞りを有する計測通路と、
   前記絞りを挟んで前記計測通路の一方側に設置され、前記絞りと大気側との連通と、前記絞りと前記キャニスタ側との連通とを切り換える切換手段と、
   前記絞りを挟んで前記切換手段と反対側の前記計測通路に接続し、前記計測通路を減圧する減圧手段と、
   前記絞りの両端間の差圧を検出する圧力検出手段と、
   空気だけが前記絞りを通過するときの前記絞りの両端間の差圧である空気圧と、空気および蒸発燃料の混合気が前記絞りを通過するときの前記絞りの両端間の差圧である混合気圧と、の比率に対して前記混合気の蒸発燃料濃度を対応付ける濃度特性を記憶している濃度特性記憶媒体と、
   前記減圧手段が作動し、前記絞りと大気とが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する前記空気圧と、前記キャニスタから前記吸気通路への蒸発燃料のパージ停止中に前記絞りと前記キャニスタとが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する空気と蒸発燃料との混合気の前記混合気圧と、の比率に対応する蒸発燃料濃度を前記濃度特性から取得する濃度取得手段と、
   目標空燃比となるように、前記パージ弁の流量特性と前記濃度取得手段が取得した蒸発燃料濃度とに基づき前記パージ弁の開度または燃料噴射量を制御する空燃比制御手段と、
   前記内燃機関の計測された実際の実空燃比と前記目標空燃比とを比較し、前記実空燃比と前記目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合に前記濃度特性記憶媒体に記憶されている前記濃度特性を補正する濃度特性補正手段と、
   を備える蒸発燃料処理装置。
3. 前記濃度特性記憶媒体は、前記空気圧と前記混合気圧との比率に対して前記蒸発燃料濃度を対応づける関数を濃度特性として記憶しており、前記濃度特性補正手段は、前記目標空燃比と前記実空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合に前記関数の係数を補正する請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着し、吸着した蒸発燃料が内燃機関の吸気通路にパージされるキャニスタと、
   前記キャニスタから前記吸気通路に蒸発燃料をパージするパージ通路に設置され、前記吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御するパージ弁と、
   前記パージ弁の流量特性を記憶している流量特性記憶媒体と、
   通路中に絞りを有する計測通路と、
   前記絞りを挟んで前記計測通路の一方側に設置され、前記絞りと大気側との連通と、前記絞りと前記キャニスタ側との連通とを切り換える切換手段と、
   前記絞りを挟んで前記切換手段と反対側の前記計測通路に接続し、前記計測通路を減圧する減圧手段と、
   前記絞りの両端間の差圧を検出する圧力検出手段と、
   空気だけが前記絞りを通過するときの前記絞りの両端間の差圧である空気圧と、空気および蒸発燃料の混合気が前記絞りを通過するときの前記絞りの両端間の差圧である混合気圧と、の比率に対して前記混合気の蒸発燃料濃度を対応付ける濃度特性を記憶している濃度特性記憶媒体と、
   前記減圧手段が作動し、前記絞りと大気とが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する前記空気圧と、前記キャニスタから前記吸気通路への蒸発燃料のパージ停止中に前記絞りと前記キャニスタとが連通しているときに前記圧力検出手段が検出する空気と蒸発燃料との混合気の前記混合気圧と、の比率に対応する蒸発燃料濃度を前記濃度特性から取得する濃度取得手段と、
   目標空燃比となるように、前記流量特性と前記濃度取得手段が取得した蒸発燃料濃度とに基づき前記パージ弁の開度または燃料噴射量を制御する空燃比制御手段と、
   前記内燃機関の計測された実空燃比と前記目標空燃比とを比較し、前記実空燃比と前記目標空燃比との差が所定範囲よりも大きい場合、前記パージ弁の流量が前記吸気通路の吸気圧に応じて大きく変化する範囲では前記流量特性記憶媒体に記憶されている前記流量特性を補正し、前記パージ弁の流量が前記吸気圧に応じて小さく変化する範囲では前記濃度特性記憶媒体に記憶されている前記濃度特性を補正する特性補正手段と、
   を備える蒸発燃料処理装置。

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