JPH0586996A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は燃料タンクとエンジンの吸気管とを直
接連通する連通路を有する蒸発燃料処理装置に関し、燃
料タンク内の残存ベーパ量を考慮して燃料噴射量を高精
度に補正し、最適な空燃比制御を行うことを目的とす
る。 【構成】燃料タンク内に残存ベーパΔＱ（ｉ−１）があ
る場合の燃料タンク内の圧力Ｐtankを求め（ステップ２
１１）め、エンジン負荷から吸気管内の圧力Ｐｍを求め
（ステップ２１３）、両圧力の差より電磁弁３１の最大
流量Ｐmax を求める（ステップ２１６）。この最大流量
Ｐmax とベーパ発生量Ｑｔを比較し（ステップ２２
０）、ベーパ発生量Ｑｔが大なる場合は、これを積算し
て次回ルーチン時の残存ベーパ量とする（ステップ２２
１）。ベーパ発生量Ｑｔが小なる場合は、前回の残存ベ
ーパ量の１／８を加算してベーパのパージ量Ｑttとし
（ステップ２３１）、次回の残存ベーパ量が求められる
（ステップ２３３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の蒸発燃料処理
装置に係り、特に燃料タンクと内燃機関（エンジン）の
吸気管とを直接連通する連通路を有し、蒸発燃料を燃焼
室に搬送して燃焼させる蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の燃料タンクからエンジンの吸気管
に直接連通するパージ通路を設け、燃料タンク内で発生
した蒸発燃料（ベーパ）を直接吸気管に送り、このベー
パを燃焼室にて燃焼させる内燃機関の蒸発燃料処理装置
が一般的に知られている。そしてこの種の蒸発燃料処理
装置では、ベーパ発生量の検出手段と、検出されたベー
パ発生量に基づいて燃料噴射弁による本来の燃料噴射量
を減少せしめる減算手段とを有しており、ベーパが吸気
管内に多く流入して空燃比がリッチ側となった場合に
は、上記減算手段により燃料噴射量が減少せしめられ、
燃焼室において良好な空燃比が得られるように構成され
ている。

【０００３】しかしながら、一般に燃料タンクから発生
するベーパは、ガソリンから発生する純粋なガソリン蒸
気と、タンク内に吸入された空気との混合体で構成され
ており、またその混合比は不確定である。特にベーパ中
の空気はガソリン蒸気とは反対に空燃比をリーン側とす
る作用をする。このため、検出されたベーパ発生量の値
から単純に燃料噴射量を減算補正している上記蒸発燃料
処理装置では、ベーパ中のガソリン蒸気と空気の配分を
考慮した正確な燃料噴射量の補正を行うことができず、
実際には良好な空燃比を得ることはできない。

【０００４】そこで本出願人は、先に特願平3-221816号
にて上記課題を解決した内燃機関の蒸発燃料処理装置を
提案した。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンクからエ
ンジンの吸気管に直接連通するパージ通路を設けると共
に、燃料タンクから発生するベーパのベーパ発生量検出
手段と、発生したベーパ中の純粋なガソリン蒸気量を検
出するガソリン蒸気量検出手段と、ベーパ中の空気量を
求める空気量演算手段とを有し、ベーパ中のガソリン蒸
気量と空気量の配分を求め、この配分を考慮して燃料噴
射量を補正する構成である。

【０００５】この蒸発燃料処理装置によれば、パージ通
路を通過するベーパ発生量、およびベーパ中のガソリン
蒸気量と空気量との配分が明確となるため、ベーパ発生
量およびその成分に対応させて燃料噴射量を補正するこ
とができ、エンジンの空燃比制御を向上させることがと
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た上記蒸発燃料処理装置（以下、単に先願の装置とい
う）では、燃料タンクから発生するベーパの全量が、そ
のまますぐに吸気管に吸入されることを前提として考案
されている。しかしながら、先願の装置において、エン
ジンの高負荷時等においては、吸気管内の圧力が上昇し
て吸気管内と燃料タンク内の圧力差が減少し、燃料タン
クから吸気管内に吸入されるベーパ量が減少してしまう
状態が発生する。このため、吸気管に吸入されないベー
パが燃料タンク内に残存し、これによって燃料タンクの
内圧が上昇する。そしてこの燃料タンクの内圧上昇によ
り、燃料タンクから吸気管内に実際に吸入されるベーパ
量が、上記ベーパ発生量検出手段によって推定されたベ
ーパ量よりも増加してしまい（ベーパ発生量検出手段は
燃料タンク内の燃料温度よりベーパ発生量を推定してい
る）、その結果、燃料噴射量の補正は不正確となる。以
上の如く、先願の装置においては、燃料タンク内に残存
するベーパを考慮していないため、空燃比の最適な制御
は実現されない。

【０００７】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、吸気管内に流入されない燃料タンク内の残存ベー
パ量を考慮することにより、燃料噴射量を先願の装置に
比べてより高精度に補正し、最適な空燃比制御を行いう
る内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理構成図を示す。同図に示すように本発明
は、燃料タンク１１と内燃機関１２の吸気管１３とを直
接連通する連通路１４を有し、前記燃料タンク１１から
蒸発する蒸発燃料の蒸発量を検出する燃料蒸発量検出手
段１５と、前記燃料蒸発量検出手段１５によって検出さ
れた燃料蒸発量に基づいて、燃料噴射弁１６からの燃料
噴射量を補正する燃料補正量演算手段１７とを有する内
燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記燃料タンク１
１から前記吸気管１３に吸入されず前記燃料タンク１１
内に残る残存蒸発燃料量を算出する残存蒸発燃料量算出
手段１８と、該残存蒸発燃料量算出手段１８によって算
出された残存蒸発燃料量に基づき、前記燃料蒸発量検出
手段１５によって検出された燃料蒸発量を補正して、前
記吸気管１３にパージされるパージ量を求めるパージ量
補正手段１９とを有し、前記燃料補正量演算手段１７
は、前記パージ量補正手段１９によって補正されたパー
ジ量に基づいて、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を補
正する構成である。

【０００９】

【作用】本発明において、残存蒸発燃料量算出手段１８
は、燃料タンク１１から吸気管１３に吸入されずに燃料
タンク１１内に残る残存蒸発燃料量を算出する。パージ
量補正手段１９は、残存蒸発燃料量算出手段１８によっ
て算出された燃料タンク１１内の残存蒸発燃料量に基づ
き、燃料蒸発量検出手段１５によって検出された燃料蒸
発量を補正し、連通路１４を実際に流れて吸気管１３に
パージされるパージ量を正確に求める。このため、燃料
補正量演算手段１７は、上記の如くパージ量補正手段１
９によって求められた正確なパージ量に基づいて、燃料
噴射弁１６からの燃料噴射量を高精度に補正する。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。本実施例は図１に示す内燃機関１２として４気筒
４サイクル火花点火式内燃機関（エンジン）４０に適用
した例で、後述するマイクロコンピュータ２１とエンジ
ン制御コンピュータ（ＥＣＵ）２２によって制御され
る。

【００１１】図２において、２３は燃料タンク（前記燃
料タンク１１に相当する）であり、燃料タンク２３内に
は、燃料温度を測定する燃料温度センサ２４、及び燃料
タンク２３内における燃料の残量を測定する燃料残量セ
ンサ２５が取り付けられている。燃料温度センサ２４、
及び燃料残量センサ２５からの信号はマイクロコンピュ
ータ２１に夫々出力されている。

【００１２】４１はエンジン４０の吸気管（前記吸気管
１３に相当）であり、燃焼室４０ａの反対側端部には図
示されていないエアクリーナが設けられている。吸気管
４１には、エアクリーナが設けられている上流側より、
エアフローメータ４２、スロットルバルブ４３、サージ
タンク４４、燃料噴射弁４５が設けられている。エアフ
ローメータ４２は吸気管４１への吸入空気量を検出し、
この検出信号をマイクロコンピュータ２１に出力してい
る。燃料噴射弁４５と燃料タンク２３との間には燃料循
環ライン４７が設けられており、燃料循環ポンプ４６に
より燃料タンク２３の燃料が常に循環している。燃料噴
射弁４５は、ＥＣＵ２２からの噴射命令により命令され
た時間のみ吸気管４１内に一定量の燃料噴射を行う。従
って、燃料噴射弁４５において燃料噴射が行われている
時間が、そのまま燃料噴射量に対応する。

【００１３】燃料タンク２３からの蒸発燃料（ベーパ）
ライン２６は、タンク内圧制御弁２７を通ってキャニス
タ３０に通ずるキャニスタライン２６ｂと、燃料タンク
２３からバキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）
と称される電磁弁３１を介してエンジン４０（前記内燃
機関１２に相当）に通ずるダイレクトライン２６ａ（前
記連通路１４に相当）に分かれる。

【００１４】キャニスタ３０内には活性炭等の吸着剤が
充填されており、その下部には大気導入口３０ａが設け
られている。キャニスタ３０からは、もう１つの電磁弁
３２を介してエンジン４０に連通しているパージライン
３３が設けられている。タンク内圧制御弁２７は、開放
圧を大気圧より高く設定することにより、エンジン運転
時に燃料タンク２３からのベーパがキャニスタ３０側に
流れることを防止している。また、電磁弁３１は、後述
するように、マイクロコンピュータ２１からの制御信号
により弁開度が調整され、燃料タンク２３から吸気管４
１に到るベーパの流量を調整する。また電磁弁３１は、
吸気管の負圧が燃料タンク内に印加されることによって
新たなるベーパが燃料タンクから発生してしまうことを
防止する作用をする。

【００１５】尚、燃料タンク２３からのベーパが搬送さ
れる上記ダイレクトライン２６ａと、パージライン３３
は、本実施例においてはサージタンク４４に接続されて
いるが、接続部位は吸気管４１上のいずれの部位であっ
てもよい。

【００１６】エンジン停止中に燃料タンク２３内から発
生したベーパは、周知の如く、キャニスタライン２６ｂ
を通ってキャニスタ３０内の活性炭に吸着されて大気へ
の放出が防止される。そして、エンジン始動直後のアイ
ドル運転時において、サージタンク４４内の負圧を利用
してキャニスタ３０の大気導入口３０ａから空気を導入
し（電磁弁３２は開の状態とされている）、これによっ
て活性炭に吸着されている燃料が離脱される。そして、
この燃料がパージライン３３を通って吸気管４１に吸入
され、燃焼室４０ａ内で燃焼される。

【００１７】また、エンジン４０の連続運転中において
は、燃料が高温となる燃料噴射弁４５を通って上記燃料
循環ライン４７を循環することにより、燃料の温度が上
昇する。この燃料温度の上昇に伴って発生するベーパ
は、電磁弁３１が適当に開くことによりサージタンク４
４内の負圧を利用して、ダイレクトライン２６ａを介し
て吸気管４１に吸入され上記の如く燃焼される。しかし
ながら、例えばエンジンが高負荷運転を行い吸気管４１
内の圧力が上昇すると、吸気管４１内と燃料タンク２３
内のとの圧力差が減少してダイレクトライン２６ａにお
けるベーパの流量が低下する。このため、発生ベーパの
全量がすぐに吸気管４１に吸入されることが不可能とな
り燃料タンク２３内に一時的に滞留する残存ベーパが発
生する。

【００１８】上記のような構成の各部の動作を制御する
マイクロコンピュータ２１は図３に示す如きハードウェ
ア構成とされている。同図中、図２と同一構成部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１９】図３において、マイクロコンピュータ２１
は中央処理装置（ＣＰＵ）５０、処理プログラムを格納
したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）５１、作業領域
として使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）５２、エンジン停止後もデータを保持するバックア
ップＲＡＭ５３、入力インターフェース回路５４、マル
チプレクサ付Ａ／Ｄコンバータ５６、及び出力インター
フェース回路５５などから構成されており、それらはバ
ス５７を介して相互に接続されている。

【００２０】Ａ／Ｄコンバータ５６は燃料温度センサ２
４からの燃料温度検出信号、燃料残量センサ２５からの
燃料残量検出信号、エアフローメータ４２からの吸入空
気量検出信号およびエンジン回転数の信号等を入力イン
ターフェース回路５４を通して順次切り換えて周期的に
取り込み、それをアナログ／ディジタル変換してバス５
７へ順次送出する。出力インターフェース回路５５は、
ＣＰＵ５０にて処理された信号がバス５７を介して入力
され、電磁弁３１及びＥＣＵ２２へ送出してそれらを制
御する。ＥＣＵ２２は入力された信号に基づき燃料噴射
弁４５の燃料噴射時間、及び電磁弁３２を制御する。電
磁弁３２はエンジン始動後のアイドル状態において、エ
ンジン４０の吸入空気量にほぼ比例した弁開度の制御が
行われる。燃料噴射弁４５の燃料噴射時間の制御につい
ては後で詳述する。

【００２１】図４は上記構成のマイクロコンピュータ２
１における処理内容の構成を示すブロック図である。

【００２２】マイクロコンピュータ２１による処理内容
の構成は、電磁弁流量演算装置６０（前記燃料蒸発量検
出手段１５、残存蒸発燃料量算出手段１８およびパージ
量補正手段１９に相当）と、電磁弁駆動回路７０と、燃
料補正量演算装置８０（前記燃料補正量演算手段１７に
相当）とからなる。

【００２３】電磁弁流量演算装置６０は、後でフローチ
ャートにて詳述するように、燃料タンク２３内からのベ
ーパ発生量を推定すると共に、燃料タンク２３内に残存
する上記残存ベーパ量を求める。そして、残存ベーパの
発生に伴う燃料タンク２３の内圧上昇と、エンジンの負
荷に対応した吸気管４１の負圧とから電磁弁３１前後の
差圧を求め、この差圧に対応した電磁弁３１の最大流量
と、実際のベーパ流量との比によって電磁弁３１の開度
を決定する。上記の如く電磁弁流量演算装置６０により
決定された弁開度は電磁弁駆動回路７０に伝えられ、ベ
ーパが過不足無く流れる目標流量となるように電磁弁３
１が開く。

【００２４】一方、燃料補正量演算装置８０は、後で詳
述するように、電磁弁流量演算装置６０で求められた電
磁弁３１における実際のベーパ流量から吸気管４１に吸
入される余分なガソリン蒸気量および空気量を演算し、
ＥＣＵ２２にて求められた燃料噴射弁４５による本来の
燃料噴射時間の補正を行う。

【００２５】上記構成のマイクロコンピュータ２１内の
ＣＰＵ５０はＲＯＭ５１内に格納されたプログラムに従
い、前記した燃料蒸発量検出手段１５、残存蒸発燃料量
算出手段１８、パージ量補正手段１９および燃料補正量
演算手段１７を実現する。

【００２６】先ず、燃料蒸発量検出手段１５を実現す
る、電磁弁３１の当初の目標流量を演算する処理内容に
ついて図５に示すフローチャートをもとに説明する。電
磁弁３１の目標流量とは、燃料タンク２３内の温度上昇
に伴って推定されるベーパ（ガソリン蒸気と空気の混合
体）の発生量である。目標流量を上記の如くとすると、
吸気管４１の負圧により吸気管４１に吸入可能なベーパ
量が燃料タンクからのベーパ発生量よりも多い場合にお
いては、ベーパ発生量の全量をエンジン４０に吸入させ
ることができる。また、弁開度を開け過ぎることによっ
て、上記の如く吸気管４１の負圧が燃料タンク２３に印
加して燃料タンク２３において新たなベーパを発生させ
てしまうことを防止できる。尚、ここで求められる目標
流量は後述する目標流量補正ルーチン２００によって補
正される。

【００２７】図５は燃料蒸発量検出手段１５を実現する
電磁弁流量演算ルーチンのフローチャートを示す。

【００２８】同図に示すルーチン１００が周期Δｔｃ秒
毎に割り込み起動されると、先ず最初に今回の燃料温度
Ｔｎを、燃料温度センサ２４からの信号が処理されて保
持されているＲＡＭ５２から読み込む（ステップ１０
１）。次に、ＲＯＭ５１に予め記憶されている図９に示
すベーパ発生量のマップ３００から、ステップ１０１で
読み込まれた燃料温度Ｔｎの時のベーパ発生量ＴＱｎを
補間により算出する（ステップ１０２）。このマップ３
００は、燃料温度Ｔと、後述する燃料タンク２３の空間
容積Ｖａの１リットル当たりの燃料温度−20℃から燃料
温度Ｔ℃までの積算ベーパ発生量ＴＱとの関係を実験に
て求めたものである。従って、ベーパ発生量ＴＱｎの単
位は（リットル／リットル）となる。

【００２９】次に、前回のルーチン実行時の燃料温度Ｔ
₀ から今回の燃料温度Ｔｎに燃料温度が上昇した時に発
生するベーパ発生量ＱＬを求める。このベーパ発生量Ｑ
Ｌは、前回のルーチン時に記憶された前回のベーパ発生
量ＴＱ₀ と、今回のベーパ発生量ＴＱｎとの差、即ち、
ＱＬ＝ＴＱｎ−ＴＱ₀ によって計算することができる
（ステップ１０３）。

【００３０】次に、燃料残量センサ２５より得られる燃
料残量Ｖｓをタンク容量Ｖｔから差し引くことにより、
今回のタンク空間容積Ｖａを算出する（図２参照、ステ
ップ１０４）。ステップ１０３で得られたベーパ発生量
ＱＬは、燃料温度がＴ₀ からＴｎに上昇した時のタンク
空間容積Ｖａ１リットル当たりのベーパ発生量である。
従って、ＱＬ×Ｖａ／Δｔｃにより、今回のルーチン実
行時における、単位時間（１sec ）当たりの目標流量Ｑ
ｔ（リットル／sec ）を得ることができる（ステップ１
０５）。

【００３１】次に、次回のルーチン実行時のために、今
回の燃料温度Ｔｎ時のベーパ発生量ＴＱｎをＴＱ₀ に置
き換える（ステップ１０６）。そして、新しいＴＱ₀ と
ステップ１０５で得られた目標流量Ｑｔとを新たにＲＡ
Ｍ５２に記憶して（ステップ１０７）、このルーチン１
００を終了する（ステップ１０８）。

【００３２】尚、ステップ１０２で参照するマップ３０
０には、上記の如く、燃料温度Ｔと、タンク空間容積Ｖ
ａ１リットル当たりの燃料温度−20℃から燃料温度Ｔ℃
までの積算ベーパ発生量ＴＱとの関係が格納されている
が、この代わりに次式（１）により計算してもよい。

【００３３】

【数１】

【００３４】但し、 Ｒ ：ガス定数 Ｐａ ：燃料タンクの圧力（≒大気圧） Ｐｇ（Ｔ）：燃料温度Ｔ（°Ｋ）の時のガソリン蒸気圧 ガソリン蒸気圧Ｐｇ（Ｔ）は次式（２）による近似式に
より求める。

【００３５】

【数２】

【００３６】但し、 Ｔｂ：沸点（55℃） Ｔｃ：燃料温度（℃） 次に、残存蒸発燃料量算出手段１８およびベーパ量補正
手段１９を実現する、電磁弁３１の上記目標流量Ｑｔを
残存ベーパの影響により補正する処理内容について図６
に示すフローチャートをもとに説明する。図６は図５に
示すルーチン１００で得られた電磁弁３１の目標流量Ｑ
ｔを補正するルーチンを示す。

【００３７】このルーチン２００は、上記ルーチン１０
０と同様に図４で示す電磁弁流量演算装置６０内でΔｔ
ｄ秒毎に実行される。先ず最初に前回のルーチン終了時
における燃料タンク２３内の残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−
１）（単位：リットル）の有無の判定を行う（ステップ
２１０）。

【００３８】燃料タンク２３内にベーパが残っている場
合、即ちΔＱ（ｉ−１）＞０の場合、タンク空間容積Ｖ
ａに残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）を加算し、合計体積を
タンク空間容積Ｖａで除算することによりタンク内圧上
昇の係数（Ｖａ＋ΔＱ（ｉ−１））／Ｖａが求められ
る。即ち、係数（Ｖａ＋ΔＱ（ｉ−１））／Ｖａは、Ｖ
ａ＋ΔＱ（ｉ−１）の体積のものをタンク空間容積Ｖａ
に圧縮させた時の圧力上昇分を示しており、ＰＶ＝一定
の原理から求められている。そして、この係数をベーパ
が残存していない状態のタンク内圧力である大気圧Ｐat
mに乗算することにより、ΔＱ（ｉ−１）の残存ベーパ
量がタンク内に残っている場合の燃料タンク２３内の圧
力Ｐtankが求められる（ステップ２１１）。尚、この
時、図２に示すキャニスタライン２６ｂのタンク内圧制
御弁２７は閉状態が維持されているものとする。

【００３９】ベーパが残っていない場合、即ちΔＱ（ｉ
−１）＝０の場合、燃料タンク２３内の圧力Ｐtankはそ
のまま大気圧Ｐatm となる（ステップ２１２）。

【００４０】次に、上記マップ３００同様、ＲＯＭ５１
に予め記憶されている図１０に示すマップ３１０から、
エンジンの負荷に対する吸気管４１内の負圧Ｐｍを補間
によって求める（ステップ２１３）。マップ３１０は、
吸気管４１における吸入空気量Ｑをエンジン４０の回転
数Ｎで除した値Ｑ／Ｎと、その時の吸気管４１内の負圧
Ｐｍとの関係を実験にて求めたものである。吸入空気量
Ｑはエアフローメータ４２からの信号が処理されてＲＡ
Ｍ５２に予め記憶されていたものを読み込む。また、上
記Ｑ／Ｎはエンジンの負荷状態を示す値として一般的に
使用されているものである。マップ３１０から分かるよ
うに、エンジンの負荷が上昇するに伴い吸気管４１内の
負圧（圧力）Ｐｍも上昇する。

【００４１】次に、大気圧Ｐatm から上記吸気管４１内
の負圧Ｐｍを減算することにより、燃料タンク２３内の
圧力が大気圧である場合、即ち残存ベーパを考慮してい
ない場合の電磁弁３１の前後の差圧ΔＰｍが求められる
（ステップ２１４）。

【００４２】上記ステップ２１１にて求めた残存ベーパ
がタンク内に残っている場合の燃料タンク２３内の圧力
Ｐtankから大気圧Ｐatm を減算したＰtank−Ｐatm は、
残存ベーパによる燃料タンク２３の圧力上昇分を表して
いる。従って、この圧力上昇分Ｐtank−Ｐatm を上記ス
テップ２１４で求めた差圧ΔＰｍに加えることにより、
ΔＱ（ｉ−１）の残存ベーパ量がタンク内に残ってタン
ク内の圧力を上昇せしめた場合の電磁弁３１の前後の差
圧ΔＰが求められる（ステップ２１５）。燃料タンク２
３内の圧力が上昇している分、差圧ΔＰもΔＰｍに比べ
て上昇する。

【００４３】次に、ＲＯＭ５１に予め記憶されている図
１１に示すマップ３２０から、上記差圧ΔＰ時におけ
る、電磁弁３１の全開状態での最大流量Ｑmaxを補間に
より求める（ステップ２１６）。マップ３２０は上記ス
テップ２１５によって求められた電磁弁３１前後の差圧
ΔＰと、その差圧ΔＰがある時の電磁弁３１の全開状態
における最大流量Ｑmax との関係を示したものであり、
最大流量Ｑmax ∝（Ｐtank−Ｐｍ）^1/2 の関係をもとに
して求められたものである。

【００４４】次に、上記ルーチン１００で求められＲＡ
Ｍ５２に記憶されている電磁弁３１の目標流量Ｑｔと、
上記ステップ２１６で求められた電磁弁３１の最大流量
Ｑmax の大小の比較を行う（ステップ２２０）。

【００４５】目標流量Ｑｔが最大流量Ｑmax よりも大き
い場合、Ｑｔ−Ｑmax で表される分のベーパが、今回の
ルーチンにおいて吸気管４１に吸入されずに燃料タンク
２３内に残存ベーパとして残る。このため、前回の残存
ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）にＱｔ−Ｑmax を加算して、次
回のルーチン時の残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）としてい
る（ステップ２２１）。そしてこの場合、電磁弁３１に
おける最大流量Ｑmaxが補正された新しい目標流量Ｑtt
となる（ステップ２２２）。

【００４６】一方、目標流量Ｑｔが最大流量Ｑmax より
も小さい場合には、燃料タンク２３内で発生したベーパ
は全量、電磁弁３１を通って吸気管４１に吸入される。
ここで先ず、前回のルーチン終了時における燃料タンク
２３内の残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）の有無を、上記ス
テップ２１０と同様に再び求める（ステップ２３０）。
その理由は、残存ベーパがタンク内に残っている場合に
は、残存ベーパをタンク内から排除するために次のステ
ップ２３１で示すような処理が必要となるためである。

【００４７】そして、残存ベーパがタンク内に残ってい
る場合、上記ルーチン１００で求められた今回の発生ベ
ーパ量である目標流量Ｑｔに、残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−
１）の１／８を加算してこれを補正された新しい目標流
量Ｑttとする（ステップ２３１）。従って、前回の残存
ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）から残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−
１）の１／８を減算したものが、次回のルーチンにおけ
る残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）となる（ステップ２３
３）。

【００４８】上記の如く、１回のルーチンにおいて発生
ベーパ（目標流量Ｑｔ）へ加算する残存ベーパ量ΔＱ
（ｉ−１）を、残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）の１／８に
制限して新しい目標流量Ｑttとすることにより、燃料タ
ンク２３から吸気管４１に流入するベーパの急激な増量
を防止することができ、これによる空燃比の悪化を防止
することができる。また、この部分のフローでは目標流
量Ｑｔ、即ち発生ベーパの量が電磁弁３１の最大流量Ｑ
max よりも小さいため、上記の如く発生ベーパ量に加算
される残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）を１／８に制限して
も、残存ベーパはルーチンを繰り返すことにより燃料タ
ンク２３内から次第に無くなる。

【００４９】上記ステップ２３０において残存ベーパが
タンク内に残っていない場合には、上記ルーチン１００
で求められた今回のベーパ発生量である目標流量Ｑｔが
そのまま新しい目標流量Ｑttとなる（ステップ２３
２）。

【００５０】次に、上記ステップ２２２，２３１，２３
２にて求められた補正後の新しい目標流量Ｑttが過不足
なく電磁弁３１に流れるように、電磁弁開度計算を行う
（ステップ２４０）。ここでは、上記新しい目標流量Ｑ
ttと、上記ステップ２１６において電磁弁３１前後の圧
力差より得られた電磁弁３１の最大流量Ｑmax との比に
より電磁弁３１の弁開度αを決定し（ステップ２４
１）、このルーチン２００を終了する（ステップ２４
２）。

【００５１】上記先願の装置においては、燃料タンク内
の残存ベーパを考慮せずに燃料タンク内の圧力を大気圧
と見なし、吸気管内の吸入空気量で吸気管内の圧力を代
表させ、これらにより電磁弁の最大流量を求めていた。
また、電磁弁における目標流量、および目標流量と最大
流量から求められる電磁弁の弁開度も残存ベーパを考慮
したものではなかった。

【００５２】しかしながら、上記の如く目標流量補正ル
ーチン２００においては、ステップ２１１で残存ベーパ
が存在する場合の燃料タンク２３の圧力Ｐtankを求め、
ステップ２１３で吸気管４１内の圧力Ｐｍを求め、ステ
ップ２１４〜２１６で上記圧力Ｐtank，Ｐｍの圧力差、
即ち電磁弁３１の前後の圧力差から残存ベーパを考慮し
た場合の電磁弁３１の最大流量Ｑmax を求めている。そ
して、ステップ２２０で上記最大流量Ｑmax とベーパ発
生量Ｑｔとを比較し、ステップ２１１またはステップ２
３３により次回のルーチンにおける残存ベーパ量ΔＱ
（ｉ−１）を算出している。このように、ルーチン２０
０においてステップ２１０からステップ２４０に到る前
の一連の部分全体が前記残存蒸発燃料量算出手段１８を
実現している。

【００５３】また、ステップ２２２，２３１，２３２に
おいて、上記の如く求められた残存ベーパ量ΔＱ（ｉ−
１）および電磁弁３１の最大流量Ｑmax に基づいて、当
初の目標流量Ｑｔが、残存ベーパが考慮されて吸気管４
１に実際に吸入（パージ）される目標流量Ｑttに補正さ
れる。このように、前記残存蒸発燃料量算出手段１８の
結果に基づいて動作するステップ２２２，２３１，２３
２の部分が前記パージ量補正手段１９を実現する。従っ
て、ステップ２４１にて上記目標流量Ｑttと最大流量Ｑ
max から求められる電磁弁の弁開度αも残存ベーパを考
慮したものとなる。

【００５４】そして、上記ステップ２４１で求められた
弁開度αを図４に示す電磁弁駆動回路７０に出力し、電
磁弁駆動回路７０は電磁弁３１を所望の弁開度αに開弁
させる。この弁開度αは実際にはパルス信号のパルス幅
で制御されるものである。即ち、パルス信号により開閉
を繰り返す電磁弁３１の開の時間（パルス幅に対応す
る）を増減させることにより弁開度を変化させている。
このようにすることにより電磁弁３１の弁開度に対応す
る流量の精度が高められる。

【００５５】次に、前記燃料補正量演算手段１７を実現
する、前記燃料補正量演算装置８０における燃料補正量
の推定ロジックについて図７に示すフローチャートをも
とに説明する。

【００５６】燃料補正の考え方は、燃料タンク２３から
のベーパ中に含まれる純粋なガソリン蒸気の量と空気の
量を夫々推定し、これらの割合、即ち混合比が理論空燃
比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量を減量し、
反対に理論空燃比よりもリーン側である場合には燃料噴
射量を増量するというものである。

【００５７】図７は燃料補正量演算装置８０内にて実行
される燃料補正量演算ルーチンのフローチャートを示
す。ルーチン１２０は上記ルーチン１００と同じ周期Δ
ｔｃ秒にて処理される。先ず最初に今回の燃料温度Ｔｎ
をルーチン１００と同様にＲＡＭ５２から読み込む（ス
テップ１２１）。次に、ＲＯＭ５１に予め記憶されてい
る図１２に示すガソリン蒸気発生量のマップ３３０から
ステップ１２１で読み込まれた燃料温度Ｔｎの時のガソ
リン蒸気発生量Ｑｔｎを補間により算出する（ステップ
１２２）。このマップ３３０は、燃料温度Ｔと、上記タ
ンク空間容積Ｖａ１リットル当たりの燃料温度−20℃か
ら燃料温度Ｔ℃までの積算ガソリン蒸気発生量Ｑｔとの
関係を実験にて求めたものである。

【００５８】次に、前回のルーチン実行時の燃料温度Ｔ
₀ から今回の燃料温度Ｔｎに燃料温度が上昇した時に発
生するタンク空間容積Ｖａ１リットル当たりのガソリン
蒸気発生量Ｑｇｖを求める。このガソリン蒸気発生量Ｑ
ｇｖは、ルーチン１００と同様、前回のルーチン実行時
に記憶された前回のガソリン蒸気発生量Ｑｔ₀ と、今回
のガソリン蒸気発生量Ｑｔｎとの差、即ち、Ｑｇｖ＝Ｑ
ｔｎ−Ｑｔ₀ によって計算することができる（ステップ
１２３）。

【００５９】次に、ステップ１２３で得られたタンク空
間容積Ｖａ１リットル当たりのガソリン蒸気発生量Ｑｇ
ｖにより、燃料タンク２３から単位時間当たりに発生す
るガソリン蒸気量を求める。ここで、本発明においては
燃料タンク２３内に残存するベーパを考慮しているた
め、ガソリン蒸気発生量Ｑｇｖに乗算するタンク空間容
積は、タンク空間容積Ｖａに、上記ルーチン２００のス
テップ２１０における前回ルーチン終了時の残存ベーパ
量ΔＱ（ｉ−１）を加算したものとなる。従って、Ｑｇ
ｖ×（Ｖａ＋ΔＱ（ｉ−１））／Δｔｃにより、燃料温
度がＴ₀ からＴｎに上昇した今回のルーチン実行時にお
ける、単位時間（１sec ）当たりのガソリン蒸気発生量
Ｑｇ（リットル／sec ）を得ることができる（ステップ
１２４）。以上のように、ここまでのステップにおい
て、上記ルーチン１００と同様の方法により発生するベ
ーパ中のガソリン蒸気発生量Ｑｇを得ることができる。

【００６０】次に、ルーチン２００で得られた補正後の
電磁弁３１の新しい目標流量Ｑttから上記ガソリン蒸気
発生量Ｑｇを減算することにより、ベーパ中の単位時間
当たりの空気発生量Ｑａ（リットル／sec ）を得る（ス
テップ１２５）。

【００６１】次に、ガソリン蒸気発生量Ｑｇ、及び空気
発生量Ｑａ夫々に係数Ｋｇ，Ｋｐを乗算することによ
り、燃料噴射量換算値Ｔｇ，Ｔａを得る（ステップ１２
６）。係数Ｋｇは、単位がリットルで表されているガソ
リン蒸気の量を、このガソリン量に対応する実質的な燃
料噴射量（燃料噴射時間）に換算する換算定数であり、
係数Ｋｐは、発生した空気量に対して理論空燃比とする
燃料噴射量（燃料噴射時間）に換算する換算定数であ
る。

【００６２】次に、燃料噴射量換算値Ｔａから同値Ｔｇ
を減算して噴射量（噴射時間）補正値ΔＴｐを算出する
（ステップ１２７）。ここで、Ｔａ＞Ｔｇの関係、即ち
ΔＴｐが正となる場合は、上記ルーチン２００で得られ
た実際に吸気管４１にパージされる目標流量Ｑtt中の、
ガソリン蒸気と空気との混合比が理論空燃比よりもリー
ン側であることを示し、反対に、Ｔａ＜Ｔｇの関係、即
ちΔＴｐが負となる場合は、上記目標流量Ｑtt中のガソ
リン蒸気と空気との混合比が理論空燃比よりもリッチ側
であることを示している。Ｔａ＝Ｔｇの場合にはベーパ
が丁度理論空燃比となっている状態であり、ΔＴｐ＝０
となる。

【００６３】このように、上記ステップ１２６，１２７
により噴射量（噴射時間）補正値ΔＴｐを求めることが
でき、前記燃料補正量演算手段１７が実現される。

【００６４】次に、次回のルーチン実行時のために、今
回の燃料温度Ｔｎ時のガソリン蒸気発生量ＱｔｎをＱｔ
₀ に置き換える（ステップ１２８）。そして、新しいＱ
ｔ₀ とステップ１２７で得られた噴射量補正値ΔＴｐと
を新たにＲＡＭ５２に記憶して（ステップ１２９）、こ
のルーチン１２０を終了する（ステップ１３０）。

【００６５】このように、燃料補正量演算ルーチン１２
０によれば、ステップ１２４にて燃料タンク２３内の残
存ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）を考慮して補正されたガソリ
ン蒸気発生量Ｑｇが求められ、ステップ１２５にて同様
に補正された空気発生量Ｑａを求めることができる。従
って、ベーパ中のガソリン蒸気と空気の混合比を理論空
燃比に補正する噴射量補正値ΔＴｐはタンク内の残存ベ
ーパを考慮した正確なものとなる。

【００６６】尚、ステップ１２２のマップ３３０には、
上記の如く、燃料温度Ｔと、上記タンク空間容積Ｖａ１
リットル当たりの燃料温度−20℃から燃料温度Ｔ℃まで
の積算ガソリン蒸気発生量Ｑｔとの関係が格納されてい
るが、この代わりに次式（３）により計算してもよい。

【００６７】

【数３】

【００６８】但し、 Ｐａ ：燃料タンクの圧力（≒大気圧） Ｐｇ（Ｔｎ）：燃料温度Ｔｎ（°Ｋ）の時のガソリン蒸
気圧 ＱＬ ：式（１）で得られる燃料温度Ｔｎ〜Ｔ₀ 間
のタンク空間容積Ｖａ１リットル当たりの積算ベーパ発
生量 上記ステップ１２７で得られた噴射量補正値ΔＴｐはエ
ンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ）２２に送られる。図
８はＥＣＵ２２内にて処理される噴射量演算ルーチン１
４０のフローチャートを示す。

【００６９】図８において、上記エアフローメータ４２
から得られる吸入空気量Ｑｓに上記燃料補正量演算ルー
チン１２０のステップ１２６で用いた換算係数Ｋｐを乗
算することにより、燃料噴射弁４５による基本噴射量Ｔ
ｐを算出する（ステップ１４１）。この基本噴射量Ｔｐ
は、吸入管４１にベーパの吸入が無い場合に、吸入空気
量Ｑｓに対してこれを理論空燃比とするための燃料噴射
量である。

【００７０】そして、上記ステップ１４１で求められた
基本噴射量Ｔｐに、上記ルーチン１２０で得られた噴射
量補正値ΔＴｐを加えることにより、基本噴射量Ｔｐを
補正して燃料噴射弁４５から実際に噴射される燃料噴射
量Ｔｐ′を得（ステップ１４２）、このルーチン１４０
を終了する（ステップ１４３）。

【００７１】そして、燃料噴射量Ｔｐ′のパルス幅を有
するパルス信号（駆動信号）を燃料噴射弁４５に供給す
る構成としているため、実際の燃料噴射量（燃料噴射時
間）Ｔｐ′は、ベーパが理論空燃比よりもリーン側（Δ
Ｔｐが正）の時は基本噴射量（基本噴射時間）Ｔｐを増
量し、リッチ側（ΔＴｐが負）の時は基本噴射量（基本
噴射時間）Ｔｐを減量するように最適状態に制御され
る。

【００７２】このように、ベーパ中のガソリン蒸気と空
気の混合比を理論空燃比に補正する噴射量補正値ΔＴｐ
を得ることができ、燃料タンク２３から発生するベーパ
中のガソリン蒸気量と空気量との配分が変化しても、上
記噴射量補正値ΔＴｐにより燃料噴射量が適当に増減さ
れ、エンジンの空燃比制御が良好となる。

【００７３】以上の如く本実施例によれば、目標流量補
正ルーチン２００によって、燃料タンク２３内の残存ベ
ーパ量ΔＱ（ｉ−１）が明確となり、この残存ベーパ量
ΔＱ（ｉ−１）に基づいて燃料タンク２３から発生する
発生ベーパ量Ｑｔ（ルーチン１００によって得られる電
磁弁３１の目標流量Ｑｔと同じ）を補正するため、実際
に吸気管４１に吸入される目標流量Ｑttは残存ベーパに
よる影響が考慮されて正確となる。そして、燃料補正量
演算ルーチン１２０によって、発生ベーパ中に含まれる
ガソリン蒸気量と空気量においても残存ベーパによる補
正が夫々行われ、残存ベーパを考慮した正確な噴射量補
正値ΔＴｐが求められる。そして、噴射量演算ルーチン
１４０では、本来の燃料噴射量Ｔｐが正確な噴射量補正
値ΔＴｐにより補正される。以上の結果、本実施例によ
れば燃料噴射量が先願の装置に比べてより高精度に補正
され、エンジンの空燃比をより最適に制御することがで
きる。

【００７４】また、目標流量補正ルーチン２００におい
ては、エンジンが低負荷運転となった場合、即ち電磁弁
３１の前後の差圧が増加して電磁弁３１における最大流
量Ｑmax が燃料タンク２３からのベーパ発生量Ｑｔより
も大きくなった場合、電磁弁３１の目標流量Ｑttを残存
ベーパ量ΔＱ（ｉ−１）の一部を加算することにより
（ステップ２３１）、残存ベーパによる燃料タンク２３
の内圧上昇を先願の装置に比べて少なくすることがで
る。燃料タンク２３の内圧が上昇してタンク内圧制御弁
２７の開放圧よりも大きくなると、エンジン４０の連続
運転中に発生したベーパがキャニスタ３０に流入するこ
とになり、この場合、キャニスタ３０を大型化しなけれ
ばならなくなる。しかしながら、本実施例の構成によれ
ば、上記の如く燃料タンク２３の内圧上昇が低減される
ため、キャニスタの大型化を防止することができる。

【００７５】更に、エンジン通常運転中の高温のガソリ
ン蒸気は、ガソリン中の高沸点成分を多く含み、キャニ
スタ３０の劣化原因になっていた。しかし本実施例のよ
うに、最適な空燃比制御を行うことでエンジン通常運転
中はベーパをキャニスタ３０に通さなくすることによ
り、キャニスタ３０の劣化防止を図ることができる。

【００７６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、残存蒸発燃
料量算出手段が燃料タンク内に残る残存蒸発燃料量を求
め、パージ量補正手段が残存蒸発燃料量に基づいて吸気
管にパージされるパージ量を正確に求めるため、燃料タ
ンクから発生する蒸発燃料が内燃機関の吸気管に吸入さ
れる際の燃料噴射量の補正が、燃料タンク内の残存蒸発
燃料量を考慮してより高精度に補正され、その結果、エ
ンジンの空燃比をより最適に制御することができ、内燃
機関のエミッションが良好となる。

【００７７】また、パージ量補正手段が残存蒸発燃料量
に基づいて吸気管にパージされるパージ量を正確に求め
るため、発生した残存蒸発燃料がパージ量に反映して燃
料タンクの内圧上昇を抑制することができ、その結果、
キャニスタの大型化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図３】図２に示すマイクロコンピュータのハードウェ
ア構成を示す図である。

【図４】図２に示すマイクロコンピュータ２１における
処理内容の構成を示すブロック図である。

【図５】電磁弁流量演算ルーチンを示すフローチャート
である。

【図６】目標流量補正ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図７】燃料補正量演算ルーチンを示すフローチャート
である。

【図８】噴射量演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図９】燃料温度とタンク空間量１リットル当たりのベ
ーパ発生量との関係のマップを示す図である。

【図１０】エンジン負荷と吸気管内の負圧との関係のマ
ップを示す図である。

【図１１】残存ベーパを考慮した電磁弁前後の差圧と電
磁弁全開状態における最大流量との関係のマップを示す
図である。

【図１２】燃料温度とタンク空間量１リットル当たりの
ガソリン蒸気発生量との関係のマップを示す図である。

【符号の説明】

１１，２３ 燃料タンク １２，４０ 内燃機関（エンジン） １３，４１ 吸気管 １４ 連通路 １５ 燃料蒸発量検出手段 １６，４５ 燃料噴射弁 １７ 燃料補正量演算手段 １８ 残存蒸発燃料量算出手段 １９ パージ量補正手段 ２１ マイクロコンピュータ ２２ エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ） ２４ 燃料温度センサ ２５ 燃料残量センサ ３１，３２ 電磁弁 ４２ エアフローメータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木所 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクと内燃機関の吸気管とを直接
   連通する連通路を有し、前記燃料タンクから蒸発する蒸
   発燃料の蒸発量を検出する燃料蒸発量検出手段と、前記
   燃料蒸発量検出手段によって検出された燃料蒸発量に基
   づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する燃料補
   正量演算手段とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置に
   おいて、 前記燃料タンクから前記吸気管に吸入されず前記燃料タ
   ンク内に残る残存蒸発燃料量を算出する残存蒸発燃料量
   算出手段と、 該残存蒸発燃料量算出手段によって算出された残存蒸発
   燃料量に基づき、前記燃料蒸発量検出手段によって検出
   された燃料蒸発量を補正して、前記吸気管にパージされ
   るパージ量を求めるパージ量補正手段とを有し、 前記燃料補正量演算手段は、前記パージ量補正手段によ
   って補正されたパージ量に基づいて、燃料噴射弁からの
   燃料噴射量を補正する構成であることを特徴とする内燃
   機関の蒸発燃料処理装置。