JP4233694B2 - 内燃機関の蒸発燃料放出防止装置 - Google Patents
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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放出防止装置に関し、特に燃料タンク内を負圧に維持することにより蒸発燃料の放出を防止するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気管と燃料タンクとを直接接続する蒸発燃料通路を設けて、燃料タンク内を負圧（大気圧より低い圧力）に維持することにより、蒸発燃料の放出を防止する装置は、例えば特開平１１−５０９１９号公報に示されている。この公報に示された装置では、前記蒸発燃料通路にタンク圧制御弁を設け、燃料タンク内の燃料温度に応じて設定される目標圧力より燃料タンク内圧が高いときに、タンク圧制御弁の開弁制御が実行され、燃料タンク内圧を目標圧力に維持するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、前記目標圧力は燃料温度に応じて設定され、燃料温度が比較的高いときにも燃料タンク内圧を長時間に亘って目標圧力に保持するため、燃料中の揮発成分が減少し、燃料噴射弁から噴射される燃料に含まれる霧化しにくい成分の割合が大きくなるという問題があった。そのため、実際の空燃比が所望値からずれて内燃機関の燃焼状態を悪化させる場合があった。また、燃料温度が高くなると、燃料タンクから燃料を送り出す燃料ポンプ内で減圧沸騰が起き易くなり、燃料を円滑に供給することができなくなるという問題もあった。
【０００４】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる蒸発燃料放出防止装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンク内の圧力が大気圧より低くなるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを備える内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、前記燃料温度が所定温度より高い場合に、前記制御弁の開弁を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
ここで「所定温度」は、燃料ポンプでの減圧沸騰が起きやすくなる最低の温度、あるいは燃料タンク内の燃料の留出を１０％以下に抑制しうる温度として、例えば４０℃程度に設定される。
この構成によれば、燃料タンク内の燃料の温度が所定温度より高い場合に、蒸発燃料通路を開閉する制御弁の開弁が禁止されるので、燃料温度が上昇したときには、燃料タンクの密閉状態が維持され、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す図である。同図において、１は例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。
【０００８】
燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁６は燃料供給管７を介して密閉構造の燃料タンク９内に設けられた燃料ポンプユニット８に接続されており、燃料ポンプユニット８は、燃料ポンプと、燃料ストレーナと、参照圧力を大気圧あるいはタンク内圧としたプレッシャーレギュレータとが一体に構成されたものである。燃料タンク９は給油のための給油口１０を有しており、給油口１０にはフィラーキャップ１１が取付けられている。
【０００９】
燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号によりその開弁時間が制御される。吸気管２のスロットル弁３の下流側には吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出する吸気圧検出手段としての吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３、及び外気温としての吸気温ＴＡを検出する吸気温（ＴＡ）センサ１４が装着されている。また、燃料タンク９には、燃料タンク９内の圧力、すなわちタンク内圧ＰＴＡＮＫを検出するタンク内圧力検出手段としてのタンク内圧センサ１５と、燃料タンク９内の燃料の温度ＴＧＡＳを検出する燃料温度検出手段としての燃料温度（ＴＧＡＳ）センサ１６とがそれぞれ設けられている。
【００１０】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数（ＮＥ）センサ１７が取付けられている。エンジン回転数センサ１７はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（ＴＤＣ信号パルス）を出力する。エンジン１の冷却水温ＴＷを検出するエンジン水温センサ１８及びエンジン１の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）１９が設けれられており、これらのセンサ１３〜１９の検出信号はＥＣＵ５に供給される。ＬＡＦセンサ１９は、排気中の酸素濃度（エンジン１に供給される混合気の空燃比）にほぼ比例する信号を出力する広域空燃比センサとして機能するものである。
【００１１】
次に、燃料タンク９の内圧を負圧化するための構成を説明する。燃料タンク９は第１の蒸発燃料通路２０を介して吸気管２のスロットル弁３の下流側に接続されており、蒸発燃料通路２０の途中には燃料タンク９の内圧を制御すべく蒸発燃料通路２０を開閉する第１の制御弁としてのタンク圧制御弁３０が設けられている。タンク圧制御弁３０は、その制御信号のオン−オフデューティ比（第１の制御弁の開度）を変更することにより燃料タンク９内で発生する蒸発燃料の吸気管２への供給流量を制御する電磁弁であり、制御弁３０の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、制御弁３０はその開度を連続的に変更可能なリニア制御タイプの電磁弁を使用してもよい。
【００１２】
蒸発燃料通路２０と燃料タンク９との接続部には、カットオフ弁２１が設けられている。カットオフ弁２１は、燃料タンク９の満タン状態のときや燃料タンク９の傾きが増加したときに閉弁するフロート弁である。
次に、給油時に燃料タンク９内で発生する蒸発燃料が大気へ放出されるのを防止するための構成を説明する。燃料タンク９には、チャージ通路３１を介してキャニスタ３３が接続され、キャニスタ３３は、吸気管２のスロットル弁３の下流側にパージ通路３２を介して接続されている。
【００１３】
チャージ通路３１の途中には、チャージ制御弁３６が設けられている。チャージ制御弁３６は、ＥＣＵ５によりその作動が制御され、給油時に開弁し、それ以外のときは閉弁して、給油時に燃料タンク９内の蒸発燃料をキャニスタ３３に導く。ただし、本実施形態ではエンジン１のアイドル運転状態においては、チャージ制御弁３６が開弁され、キャニスタ３３を介した燃料タンク内の負圧化が行われる。
【００１４】
キャニスタ３３は、燃料タンク９内の蒸発燃料を吸着するための活性炭を内蔵し、大気開放通路３７を介して大気に連通可能となっている。
大気開放通路３７の途中にはベントシャット弁（開閉弁）３８が設けられている。ベントシャット弁３８は、ＥＣＵ５によりその作動が制御され、給油時またはパージ実行中に開弁し、それ以外のときは閉弁するいわゆる常閉弁である。だだし、エンジン１のアイドル運転状態においてキャニスタ３３を介した燃料タンク内の負圧化を行うときは、閉弁される。
【００１５】
パージ通路３２のキャニスタ３３と吸気管２との間には、第２の制御弁としてのパージ制御弁３４が設けられている。パージ制御弁３４は、その制御信号のオン−オフデューティ比（第２の制御弁の開度）を変更することにより流量を連続的に制御することができるように構成された電磁弁であり、その作動はＥＣＵ５により制御される。
【００１６】
ＥＣＵ５は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段のほか、燃料噴射弁６、タンク圧制御弁３０、パージ制御弁３４、チャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００１７】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、エンジン回転数センサ１７、吸気管内絶対圧センサ１３、エンジン水温センサ１８などの各種センサの出力信号に応じてエンジン１に供給する燃料量制御等を行う。より具体的には、ＥＣＵ５のＣＰＵは、下記式（１）により要求燃料量ＴｉＲＥＱを算出し、さらに下記式（２）により蒸発燃料通路２０を介してパージされる燃料量（以下「タンクパージ燃料量」という）ＴｉＶＡＣによる補正を行って、燃料噴射弁６の開弁時間ＴＯＵＴを算出する。なお、要求燃料量ＴｉＲＥＱ及びタンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣは、いずれも燃料量（質量）を燃料噴射弁６の燃料噴射時間に換算したものである。
ＴｉＲＥＱ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ （１）
ＴＯＵＴ＝ＴｉＲＥＱ−ＴｉＶＡＣ （２）
【００１８】
ここに、ＴＩＭは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００１９】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。
【００２０】
ＫＡＦは、ＬＡＦセンサ１９の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。この空燃比補正係数ＫＡＦにより、空燃比フィードバック制御が行われる。
【００２１】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
またＥＣＵ５のＣＰＵは、給油時やエンジン１の通常運転時等の状況に応じて概略以下のように電磁弁の動作制御を行う。まず、給油時は、上述したようにチャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８が開弁される。これにより、給油に伴い燃料タンク９内に発生した蒸発燃料はチャージ制御弁３６を介してキャニスタ３３に吸蔵され、燃料分が除去された空気がベントシャット弁３８を介して大気に放出される。従って、給油時における蒸発燃料の大気への放出を防止することができる。
【００２２】
次にエンジン１の通常運転時は、チャージ制御弁３６が閉弁され、ベントシャット弁３８が開弁されると共に、パージ制御弁３４が開弁制御され、吸気管２の負圧がキャニスタ３３に作用する。これにより、大気がベントシャット弁３８を介してキャニスタ３３に供給され、キャニスタ３３に吸着されていた燃料がパージ制御弁３４を介して吸気管２にパージされる。従って、燃料タンク９内で発生した蒸発燃料は大気に放出されることなく吸気管２に供給され、燃焼室で燃焼する。またエンジン１の通常運転時は、所定の条件が満たされるとタンク圧制御弁３０が、開弁され、吸気管２の負圧により燃料タンク９の内圧を負圧化する制御が行われる。また本実施形態では、パージ制御弁３４を介したキャニスタパージ量と、タンク圧制御弁３０を介したタンクパージ量との比率が、燃料タンク内圧の目標圧力と、検出したタンク内圧ＰＴＡＮＫとの偏差に応じて制御される。
【００２３】
図２は蒸発燃料通路２０を介して燃料タンク内圧の負圧化を実行する条件を判定する処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎に実行される。
ステップＳ１１ではエンジン１の始動モード、すなわちクランキング中であるか否かを判別し、始動モードであるときは、始動後の時間を計測するダウンカウントタイマｔｍＮＰＣＡＣＴに所定時間ＴＭＮＰＣＡＣＴ（例えば４０秒）をセットしてスタートさせ（ステップＳ１２）、負圧化（タンク圧制御弁３０の開弁）を許可することを「１」で示す負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴを「０」に設定して（ステップＳ１８）、本処理を終了する。
【００２４】
エンジン１の始動モードでないときは、エンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＮＰＣＳ（例えば６５℃）より低いか否かを判別し、ＴＷ≧ＴＷＮＰＣＳであるときは、ステップＳ１２でスタートしたタイマｔｍＮＰＣＡＣＴの値が「０」となったか否かを判別する。ＴＷ＜ＴＷＮＰＣＳであるとき、またはｔｍＮＰＣＡＣＴ＞０であるときは、前記ステップＳ１８に進んで負圧化を不許可とする。
【００２５】
始動後所定時間ＴＭＮＰＣＡＣＴが経過したときは、ステップＳ１４からステップＳ１５に進み、燃料温度ＴＧＡＳが所定燃料温度ＴＧＡＳＨ（例えば４０℃）以上か否かを判別し、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳＨであるときは、タンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡに所定圧ΔＰＢ（例えば２０ｍｍＨｇ）を加算した圧力より高いか否かを判別する（ステップＳ１６）。そして、ＴＧＡＳ≧ＴＧＡＳＨであるとき、またはＰＴＡＮＫ＜ＰＢＡ＋ΔＰＢであるときは、前記ステップＳ１８に進んで負圧化を不許可とする一方、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳＨであり、かつＰＴＡＮＫ≧ＰＢＡ＋ΔＰＢであるとき、負圧化を許可する（ステップＳ１７）。
【００２６】
上記所定燃料温度ＴＧＡＳＨは、負圧化を実行すると燃料タンクから燃料を送り出す燃料ポンプ内で燃料の減圧沸騰が発生し易くなる最低の燃料温度であり、例えば４０℃に設定される。また、夏に使用されるガソリンの常圧での１０％留出温度は約５０℃で、燃料タンク内圧の目標圧は４６０ｍｍＨｇ程度であるので、燃料温度ＴＧＡＳが４０℃以下であれば、留出は１０％以下に抑えることができる。すなわち、所定燃料温度ＴＧＡＳＨは、燃料タンク内の燃料の留出を１０％以下に抑制しうる温度として把握することもできる。
【００２７】
ステップＳ１５を設けて燃料温度ＴＧＡＳが所定温度ＴＧＡＳＨより高いときは、負圧化、すなわちタンク圧制御弁３０の開弁を禁止することにより、燃料ポンプでの減圧沸騰を防止して燃料噴射弁６への円滑な燃料供給を確保できるとともに、燃料中の揮発成分の蒸発量が多くなって燃料噴射弁６から噴射される燃料の成分が霧化し難い方向に変化することを防止することができる。なお、燃料温度ＴＧＡＳが所定燃料温度ＴＧＡＳＨより高い場合に燃料タンクの負圧化を禁止しても、燃料タンク９は密閉構造となっているので、燃料の消費によってもタンク内の圧力は減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが大気圧以上となることはない。
【００２８】
またタンク内圧ＰＴＡＮＫが、吸気管内絶対圧ＰＢＡより所定圧ΔＰＢ以上高い場合に負圧化を許可することとした（ステップＳ１６）のは、以下の理由による。吸気管内絶対圧ＰＢＡは、エンジン運転状態により絶えず変動しているため、従来の装置のようにタンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡより高いときに負圧化を許可すると、タンク圧制御弁３０が開弁された状態でＰＴＡＮＫ＜ＰＢＡとなる場合が発生し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが増加してしまうことがあった。そこで本実施形態では、タンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡより所定圧ΔＰＢ以上高い場合にのみ負圧化を許可するようにしたので、このような事態を確実に回避することができる。ここで、所定圧ΔＰＢは、図２の処理の実行周期の間に吸気管内絶対圧ＰＢＡが変化しうる最大圧力より若干大きな値とする。吸気管内絶対圧の検出値ＰＢＡは、センサの応答遅れあるいはセンサ出力のサンプリング周期に起因する遅れがあるため、実際の吸気管内絶対圧と差圧ΔＰＤＥＴが発生することを考慮し、上記所定圧ΔＰＢは、前記差圧ΔＰＤＥＴとして想定される最大圧力より若干大きな値としてもよい。
【００２９】
図３は、蒸発燃料通路２０を介して吸気管２に供給される燃料量の目標値としての目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣを算出する処理のフローチャートであり、この処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。なお以下に説明する目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢ及び目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣは、いずれも要求燃料量ＴｉＲＥＱと同一次元、すなわち燃料噴射弁６の開弁時間に換算されている。
【００３０】
ステップＳ２１では、前記式（１）により要求燃料量ＴｉＲＥＱを算出し、次いで要求燃料量ＴｉＲＥＱに応じて図４（ａ）に示すＴＱＰＧＢテーブルを検索し、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢを算出する（ステップＳ２２）。目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢは、蒸発燃料通路２０を介して吸気管２に供給する目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣと、キャニスタ３３からパージする目標キャニスタパージ燃料量ＴＱＣＰＧとの和、すなわち燃料噴射弁６を介さずに供給する燃料量の最大許容値に相当する。ＴＱＰＧＢテーブルは、ＴｉＲＥＱ≦ＴｉＲＥＱ１の範囲では、要求燃料量ＴｉＲＥＱが増加するほど目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢが増加するように設定され、ＴｉＲＥＱ＞ＴｉＲＥＱ１の範囲では、一定（ＴＱＰＧＢ＝１．５ｍｓｅｃ）となるように設定されている。また、ＴｉＲＥＱ＜ＴｉＲＥＱ０の範囲では、燃料噴射弁６から噴射される燃料量がもともと少ないので、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢは０とされる。所定燃料量ＴｉＲＥＱ０，ＴｉＲＥＱ１は、それぞれ例えば１ｍｓｅｃ，８ｍｓｅｃに設定される。
【００３１】
ステップＳ２３では、下記式（３）によりゲージ圧ＰＴＡＮＫＧを算出する。
ＰＴＡＮＫＧ＝ＰＴＡＮＫ−ＰＡ＋ＰＴ （３）
ここで、ＰＡは大気圧、ＰＴは図４（ｂ）に示すように燃料温度ＴＧＡＳに応じて設定されたＰＴテーブルを検索して算出される目標圧補正値である。目標圧補正値ＰＴを加算することにより、タンク内圧の目標圧力が等価的に低圧方向に補正される。ＰＴテーブルは、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳ１の範囲ではＰＴ＝０とされ、ＴＧＡＳ１≦ＴＧＡＳ≦ＴＧＡＳ２の範囲では、燃料温度ＴＧＡＳが上昇するほど補正値ＰＴが増加するように設定されており、所定温度ＴＧＡＳ１，ＴＧＡＳ２はそれぞれ例えば３０℃、５０℃に設定される。
【００３２】
ステップＳ２４では、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが０より大きいか否かを判別し、ＰＴＡＮＫＧ≦０であるときは直ちに、またＰＴＡＮＫＧ＞０であるときはＰＴＡＮＫＧ＝０として（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧに応じて図４（ｃ）に示すＫＴＱＶＡＣテーブルを検索し、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを算出する。タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣは、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢに対する目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣの比率である。ＫＴＱＶＡＣテーブルは、ＰＴＡＮＫＧ＜ＰＴＡＮＫＧ０の範囲では、ＫＴＱＶＡＣ＝０、ＰＴＡＮＫＧ０≦ＰＴＡＮＫ≦ＰＴＡＮＫＧ１の範囲ではゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが増加するほどタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが増加するように設定され、ＰＴＡＮＫＧ＞ＰＴＡＮＫＧ１の範囲では、ＫＴＱＶＡＣ＝０．７５に設定されており、所定圧ＰＴＡＮＫＧ０，ＰＴＮＡＫ１は例えば−３００ｍｍＨｇ，−２１５ｍｍＨｇに設定される。
【００３３】
続くステップＳ２７では、燃料温度ＴＧＡＳに応じて図４（ｄ）に示すＫＫＴＱＶＡＣテーブルを検索し、補正係数ＫＫＴＱＶＡＣを算出する。ＫＫＴＱＶＡＣテーブルは、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳ３に範囲では１に設定され、ＴＧＡＳ３≦ＴＧＡＳ≦ＴＧＡＳ４の範囲では、燃料温度ＴＧＡＳが上昇するほど補正係数ＫＫＴＱＶＡＣが減少するように設定され、ＴＧＡＳ＞ＴＧＡＳ４の範囲では０．５に設定されており、所定温度ＴＧＡＳ３，ＴＧＡＳ４はそれぞれ３３℃、６２℃に設定される。
【００３４】
続くステップＳ２８では、負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴが「１」であるか否かを判別し、ＦＮＰＣＡＣＴ＝１であるときは、タンク内圧センサ等の負圧制御関連部品の異常が検出されているか否かを判別し（ステップＳ２９）、異常が検出されていないときは、エンジン１への燃料供給を遮断するフュエルカット中か否かを判別し（ステップＳ３０）、フュエルカット中でなければ、空燃比フィードバック制御の開始直後であることを「１」で示すフィードバック制御開始フラグＦＬＡＦＦＢＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。そして、負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴ＝１であり、かつ異常が検出されおらず、かつフュエルカット中でなく、かつ空燃比フィードバック制御の開始直後でないときは、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢ，タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ及び補正係数ＫＫＴＱＶＡＣを下記式（４）に適用して目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣを算出する（ステップＳ３２）。
ＴＱＶＡＣ＝ＴＱＰＧＢ×ＫＴＱＶＡＣ×ＫＫＴＱＶＡＣ （４）
【００３５】
またステップＳ２８の答が否定（ＮＯ）またはステップＳ２９〜Ｓ３１のいずれかの答が肯定（ＹＥＳ）のときは、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ及び目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣをともに「０」として（ステップＳ３３）、本処理を終了する。
【００３６】
図３の処理によれば、タンク圧制御弁３０の開弁制御により、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが低下して目標圧力に相当する所定圧ＰＴＡＮＫＧ０以下となると、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ＝０、したがって目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣ＝０となる。その結果、タンク圧制御弁３０は閉弁され、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧ＝ＰＴＡＮＫＧ０の状態が維持される。また目標圧補正値ＰＴにより、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが高くなった分だけ、図４（ｃ）に破線で示すように、ＫＴＱＶＡＣテーブルの設定が等価的に低圧側に移動したと同様の作用が得られる。すなわち、タンク内圧の目標圧力が、目標圧補正値ＰＴだけ低圧側に移動し、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧがその目標圧力に一致するまでタンク圧制御弁３０の開弁制御が実行される。
【００３７】
図５及び６は、タンク圧制御弁３０の開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを算出する処理のフローチャートであり、本処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ４１では、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＤＯＵＴＶＡＣＰマップ及びＤＤＯＵＴＶＡＣマップを検索し、後述するステップＳ５５（図６）で使用する比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰ及び積分項ＤＶＡＣＩの加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣを算出する。ＤＯＵＴＶＡＣＰマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど、またタンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど、比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰが大きくなるように設定されている。またＤＤＯＵＴＶＡＣマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣが減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣが増加するように設定されている。
【００３８】
ステップＳ４２では、タンク内圧ＰＴＡＮＫと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの差圧ＤＰＴＡＮＫ（＝ＰＴＡＮＫ−ＰＢＡ）に応じて図７（ａ）に示すＤＶＡＣ０テーブルを検索し、タンク圧制御弁３０の開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を算出する。ＤＶＡＣ０テーブルは、差圧ＤＰＴＡＮＫが増加するほど開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０が減少するように設定されている。タンク圧制御弁３０が同一開度でも差圧ＤＰＴＡＮＫが大きいほど流量は増加するため、差圧ＤＰＴＡＮＫが大きいほど開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を小さくし、開弁開始時に大量のベーパが吸気管内に流入するのを防止している。
【００３９】
続くステップＳ４３では、バッテリ電圧ＶＢに応じて図７（ｂ）に示すＤＤＶＡＣＶＢテーブルを検索し、バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを算出する。バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢは、バッテリ電圧ＶＢが変化するとタンク圧制御弁３０の動作も影響を受けるので、その影響を補正して所望の流量が得られるようにするために設けられている。ＤＤＶＡＣＶＢテーブルは、バッテリ電圧ＶＢが低下するほど、補正項ＤＤＶＡＣＶＢが増加するように設定されている。
【００４０】
続くステップＳ４４では、エンジン回転数ＮＥに応じて図７（ｃ）に示すＫＤＯＵＴＶＡＣテーブルを検索し、回転数補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣを算出する。ＫＤＯＵＴＶＡＣテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣが増加するように設定されている。
【００４１】
ステップＳ４５では、図３の処理で算出した目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣが０より大きいか否かを判別し、ＴＱＶＡＣ＝０であるときは、積分項ＤＶＡＣＩ及び開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを共に０として本処理を終了する。
ＴＱＶＡＣ＞０であるときは、目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣが、後述する図９の処理により算出される予測タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢより小さいか否かを判別する（ステップＳ４７）。そして、ＴＱＶＡＣ＜ＴｉＶＡＣＢであるときは、積分項ＤＶＡＣＩを下記式（５）により算出し（ステップＳ４８）、逆にＴＱＶＡＣ≧ＴｉＶＡＣＢであるときは、下記式（６）により、積分項ＤＶＡＣＩを算出する（ステップＳ４９）。
ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩ（ｎ−１）−ＤＤＯＵＴＶＡＣ （５）
ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩ（ｎ−１）＋ＤＤＯＵＴＶＡＣ （６）
【００４２】
ここで、（ｎ−１）は前回値であることを示すために付している。ステップＳ４７〜Ｓ４９により、積分項ＤＶＡＣＩは、予測タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢが目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣと一致するように、加減算項ＤＤＯＵＶＡＣにより修正される。
【００４３】
続くステップＳ５１〜Ｓ５４（図６）では、積分項ＤＶＡＣＩのリミット処理を行う。すなわち、積分項ＤＶＡＣＩが下限値ＤＶＡＣＩＬＭＬより小さいときは、ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩＬＭＬとし（ステップＳ５１，Ｓ５４）、積分項ＤＶＡＣＩが上限値ＤＶＡＣＩＬＭＨより大きいときは、ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩＬＭＨとし（ステップＳ５２，Ｓ５３）、上下限値の間にあるときは直ちにステップＳ５５に進む。
【００４４】
ステップＳ５５では、積分項ＤＶＡＣＩ、比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰ、補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣ、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０及びバッテリ補正項ＤＤＶＡＣＶＢを下記式（７）に適用して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを算出する。
ＤＯＵＴＶＡＣ＝ＤＶＡＣＩ＋ＤＯＵＴＶＡＣＰ×ＫＤＯＵＴＶＡＣ
＋ＤＶＡＣ０＋ＤＤＶＡＣＶＢ （７）
【００４５】
続くステップＳ５６〜Ｓ５９では、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣのリミット処理を行う。すなわち、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが０％より小さいときは、ＤＯＵＴＶＡＣ＝０％とし（ステップＳ５６，Ｓ５９）、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが１００％より大きいときは、ＤＯＵＴＶＡＣ＝１００％とし（ステップＳ５７，Ｓ５８）、０〜１００％の間にあるときは直ちに本処理を終了する。
【００４６】
図５，６の処理により、タンク圧制御弁３０の開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢが目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣに一致するように制御される。
【００４７】
図８は、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを算出してリングバッファに格納するとともに、エンジン回転数ＮＥに応じてリングバッファに格納された予想タンクパージ燃料量の１つを選択して補正燃料量ＴｉＶＡＣを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣ信号パルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
【００４８】
ステップＳ７１では、図３のステップＳ２９と同様にタンク内圧センサ等の負圧制御関連部品の異常が検出されているか否かを判別し、検出されていないときは、エンジン１が始動モードにあるか否かを判別する（ステップＳ７２）。そして、異常を検出しているときまたは始動モードにあるときは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを１６個格納できるリングバッファの記憶値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−１５）〜ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を全て「０」として（ステップＳ７４、Ｓ７６）、ステップＳ７９に進む。
【００４９】
異常が検出されておらず、かつ始動モードでもないときは、予想タンクパージ燃料量の今回値（最新値）ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を前回値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−１）とし（ステップＳ７３）、次いで開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが０より大きいか、すなわちタンク圧制御弁３０を開弁するか否かを判別し（ステップＳ７５）、ＤＯＵＴＶＡＣ＝０であるときは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を０として（ステップＳ７６）、ステップＳ７９に進む。
【００５０】
ＤＯＵＴＶＡＣ＞０であるときは、図９に示すＴｉＶＡＣＢ算出処理を実行し（ステップＳ７７）、ステップＳ７７で算出された最新のＴｉＶＡＣＢ値を今回値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）としてリングバッファに格納する（ステップＳ７８）。
続くステップＳ７９では、エンジン回転数ＮＥに応じて図１０（ｂ）に示すＮＴＮＶＰＲテーブルを検索し、遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲを算出する。ＮＴＮＶＰＲテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲが増加するように設定されている。タンク圧制御弁３０の開度を変更しても、その結果として吸気管２に供給されるパージ燃料量が変化するまでには時間遅れがあり、その時間遅れをＴＤＣ数（ＴＤＣ信号パルスの発生数）に換算すると、エンジン回転数ＮＥが高いほどＴＤＣ数が多くなるからである。
【００５１】
ステップＳ８０では、リングバッファに格納されている、遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲだけ前の予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−ＮＴＮＶＰＲ）を補正燃料量ＴｉＶＡＣとし、次いで補正燃料量ＴｉＶＡＣが上限値ＴＩＶＡＣＬＭＴより大きいか否かを判別する（ステップＳ８１）。その結果ＴｉＶＡＣ≦ＴＩＶＡＣＬＭＴであるときは直ちに、またＴｉＶＡＣ＞ＴＩＶＡＣＬＭＴであるときは、ＴｉＶＡＣ＝ＴＩＶＡＣＬＭＴとして（ステップＳ８２）、本処理を終了する。
【００５２】
図９は図８のステップＳ７７におけるＴｉＶＡＣＢ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ９１では、差圧ＤＰＴＡＮＫ（＝ＰＴＡＮＫ−ＰＢＡ）に応じて図７（ａ）に示すＤＶＡＣ０テーブルを検索して、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を算出するとともに、図１０（ａ）に示すＱＶＡＣＦテーブルを検索して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを１００％（全開）としたときの流量である全開流量ＱＶＡＣＦ（Ｌ／ｍｉｎ：リットル／分）を算出する。ＱＶＡＣＦテーブルは、差圧ＤＰＴＡＮＫが増加するほど、全開流量ＱＶＡＣＦが増加するように設定されている。
【００５３】
ステップＳ９２では、バッテリ電圧ＶＢに応じて図７（ｂ）に示すＤＤＶＡＣＶＢテーブルを検索し、バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを算出し、次いで下記式（８）に開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣ、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０、全開流量ＱＶＡＣＦ及びバッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを適用して、タンクパージ流量ＱＮＰＣＳ（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する（ステップＳ９３）。
ＱＮＰＣＳ＝（ＤＯＵＴＶＡＣ−ＤＶＡＣ０−ＤＤＶＡＣＶＢ）
×ＱＶＡＣＦ／（１００−ＤＶＡＣ０） （８）
【００５４】
続くステップＳ９４では、燃料温度ＴＧＡＳ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＮＶＰＲマップを検索し、ベーパ濃度ＮＶＰＲ（％）を算出する。ＮＶＰＲマップは、タンク内圧ＰＴＡＮＫが低いほど、また燃料温度ＴＧＡＳが高いほどベーパ濃度ＮＶＰＲが大きくなるように設定されている。
【００５５】
ステップＳ９６では、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＫＱ２ＶＰＲマップを検索して燃料ベーパの体積を質量に変換する変換係数ＫＱ２ＶＰＲ（ｇ／Ｌ）を算出する。ＫＱ２ＶＰＲマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど係数ＫＱ２ＶＰＲが減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど係数ＫＱ２ＶＰＲが増加するように設定されている。
【００５６】
ステップＳ９７では、下記式（９）に変換係数ＫＱ２ＶＰＲ、タンクパージ流量ＱＮＰＣＳ及びベーパ濃度ＮＶＰＲを適用して、タンクパージ燃料の重量流量ＶＰＲＶＡＣ（ｇ／ｍｉｎ）を算出し、次いでその重量流量ＶＰＲＶＡＣを下記（１０）に適用して燃料噴射弁６の燃料噴射時間に換算し、タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを算出する（ステップＳ９８）。
ＶＰＲＶＡＣ＝ＫＱ２ＶＰＲ×ＱＮＰＣＳ×ＮＶＰＲ （９）
ＴｉＶＡＣ＝ＫＶＰＲ２ＴＩ×ＶＰＲＶＡＣ／（２×ＮＥ） （１０）
ここで、ＫＶＰＲ２ＴＩは、燃料噴射弁６の特性により決まる変換係数である。
【００５７】
図８，９の処理により算出される補正燃料量ＴｉＶＡＣを前記式（２）に適用することにより、燃料タンクの負圧化を実行することによって吸気管２に供給されタンクパージ燃料量を差し引いた分の燃料が燃料噴射弁６から供給されるので、タンクパージの影響を受けることなく正確な空燃比制御を行うことができる。その結果、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢを要求燃料量ＴｉＲＥＱに対して比較的大きくすることができ、燃料タンクの負圧化を迅速に行うことができる。
【００５８】
図１１はパージ制御弁３４の開弁デューティ比ＤＯＵＴＣＰを算出する処理のフローチャートであり、この処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＤＵＢマップを検索し、開弁デューティ比のマップ値ＤＵＢを算出する。ＤＵＢマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど、マップ値ＤＵＢが増加するように設定されている。
ステップＳ１１２では、マップ値ＤＵＢ及び図３のステップＳ２６で算出されるタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを下記式（１１）に適用して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＣＰを算出する。
ＤＯＵＴＣＰ＝ＤＵＢ×（１−ＫＴＱＶＡＣ） （１１）
【００５９】
図１１の処理によれば、キャニスタ３３からのパージを制御するパージ制御弁３４の開弁デューティ比ＤＯＵＴＰＣは、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが増加するほど減少する、換言すればタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが減少するほど増加するように制御される。一方、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣは、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが、目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０に近づくほど減少するので、キャニスタ３３からのパージ率である（１−ＫＴＱＶＡＣ）は逆に増加する。すなわち、ゲージ圧ＰＴＡＮＫが目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０より高いほど、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを増加させることにより、燃料タンクの負圧化を促進する一方、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０に近づくと、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが減少して、キャニスタパージ率（１−ＫＴＱＶＡＣ）が増加するので、タンクパージとキャニスタパージとをその必要性に応じてバランスよく実行することができる。その結果、燃料タンク内の迅速な負圧化と、キャニスタの貯蔵能力の確保とをバランスよく実現することができる。
【００６０】
また目標圧補正値ＰＴを燃料温度ＴＧＡＳに応じて設定することにより、燃料温度ＴＧＡＳが高くなるほど、目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０を低くしたのと同様の作用を得ることができるので、燃料温度ＴＧＡＳが高い場合でも、エンジン停止後において燃料タンク内を確実に負圧状態に維持することができる。
【００６１】
本実施形態では、図５及び６の処理が制御手段に相当し、図２のステップＳ１５及びＳ１８が禁止手段に相当する。
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上述した実施形態では、燃料温度ＴＧＡＳが例えば４０℃程度に設定される所定温度ＴＧＡＳＨより低いことを条件の一つとして、燃料タンクの負圧化を許可するようにしたが（図２，ステップＳ１５）、冬場は揮発性の高い燃料が供給されるので、外気温が低くなるほど所定燃料温度ＴＧＡＳＨが低くなるように設定すると、供給される燃料の揮発性に応じて所定燃料温度ＴＧＡＳＨが設定されることとなり、なお良い。
また、タンク内圧センサ１５の配置は、図１に示すものに限るものではなく、例えばチャージ通路３１のチャージ制御弁３６と燃料タンク９との間に設けるようにしてもよい。
またチャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８には、特開平１１−５０９１９号公報に示されるようにリリーフ弁を設けるようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、燃料タンク内の燃料の温度が所定温度より高い場合に、蒸発燃料通路を開閉する制御弁の開弁が禁止されるので、燃料温度が上昇したときには、燃料タンクの密閉状態が維持され、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料放出防止装置の構成を示す図である。
【図２】燃料タンクの負圧化の実行条件を判定する処理のフローチャートである。
【図３】目標タンクパージ燃料量（ＴＱＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図４】図３の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図５】タンク圧制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図６】タンク圧制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図７】図５の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図８】タンク圧制御弁を介して吸気管に供給される燃料量を、燃料噴射弁の噴射時間に換算して算出する処理のフローチャートである。
【図９】予想タンクパージ燃料量を算出する処理のフローチャートである。
【図１０】図８及び９の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図１１】キャニスタパージ制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＣＰ）を算出する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気管
５ 電子コントロールユニット（制御手段、禁止手段）
９ 燃料タンク
１６ 燃料温度センサ（燃料温度検出手段）
２０ 第１の蒸発燃料通路
３０ タンク圧制御弁（制御弁）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料放出防止装置に関し、特に燃料タンク内を負圧に維持することにより蒸発燃料の放出を防止するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気管と燃料タンクとを直接接続する蒸発燃料通路を設けて、燃料タンク内を負圧（大気圧より低い圧力）に維持することにより、蒸発燃料の放出を防止する装置は、例えば特開平１１−５０９１９号公報に示されている。この公報に示された装置では、前記蒸発燃料通路にタンク圧制御弁を設け、燃料タンク内の燃料温度に応じて設定される目標圧力より燃料タンク内圧が高いときに、タンク圧制御弁の開弁制御が実行され、燃料タンク内圧を目標圧力に維持するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、前記目標圧力は燃料温度に応じて設定され、燃料温度が比較的高いときにも燃料タンク内圧を長時間に亘って目標圧力に保持するため、燃料中の揮発成分が減少し、燃料噴射弁から噴射される燃料に含まれる霧化しにくい成分の割合が大きくなるという問題があった。そのため、実際の空燃比が所望値からずれて内燃機関の燃焼状態を悪化させる場合があった。また、燃料温度が高くなると、燃料タンクから燃料を送り出す燃料ポンプ内で減圧沸騰が起き易くなり、燃料を円滑に供給することができなくなるという問題もあった。
【０００４】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる蒸発燃料放出防止装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンク内の圧力が大気圧より低くなるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを備える内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、前記燃料温度が所定温度より高い場合に、前記制御弁の開弁を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
ここで「所定温度」は、燃料ポンプでの減圧沸騰が起きやすくなる最低の温度、あるいは燃料タンク内の燃料の留出を１０％以下に抑制しうる温度として、例えば４０℃程度に設定される。
この構成によれば、燃料タンク内の燃料の温度が所定温度より高い場合に、蒸発燃料通路を開閉する制御弁の開弁が禁止されるので、燃料温度が上昇したときには、燃料タンクの密閉状態が維持され、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す図である。同図において、１は例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。
【０００８】
燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁６は燃料供給管７を介して密閉構造の燃料タンク９内に設けられた燃料ポンプユニット８に接続されており、燃料ポンプユニット８は、燃料ポンプと、燃料ストレーナと、参照圧力を大気圧あるいはタンク内圧としたプレッシャーレギュレータとが一体に構成されたものである。燃料タンク９は給油のための給油口１０を有しており、給油口１０にはフィラーキャップ１１が取付けられている。
【０００９】
燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号によりその開弁時間が制御される。吸気管２のスロットル弁３の下流側には吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出する吸気圧検出手段としての吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３、及び外気温としての吸気温ＴＡを検出する吸気温（ＴＡ）センサ１４が装着されている。また、燃料タンク９には、燃料タンク９内の圧力、すなわちタンク内圧ＰＴＡＮＫを検出するタンク内圧力検出手段としてのタンク内圧センサ１５と、燃料タンク９内の燃料の温度ＴＧＡＳを検出する燃料温度検出手段としての燃料温度（ＴＧＡＳ）センサ１６とがそれぞれ設けられている。
【００１０】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数（ＮＥ）センサ１７が取付けられている。エンジン回転数センサ１７はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（ＴＤＣ信号パルス）を出力する。エンジン１の冷却水温ＴＷを検出するエンジン水温センサ１８及びエンジン１の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）１９が設けれられており、これらのセンサ１３〜１９の検出信号はＥＣＵ５に供給される。ＬＡＦセンサ１９は、排気中の酸素濃度（エンジン１に供給される混合気の空燃比）にほぼ比例する信号を出力する広域空燃比センサとして機能するものである。
【００１１】
次に、燃料タンク９の内圧を負圧化するための構成を説明する。燃料タンク９は第１の蒸発燃料通路２０を介して吸気管２のスロットル弁３の下流側に接続されており、蒸発燃料通路２０の途中には燃料タンク９の内圧を制御すべく蒸発燃料通路２０を開閉する第１の制御弁としてのタンク圧制御弁３０が設けられている。タンク圧制御弁３０は、その制御信号のオン−オフデューティ比（第１の制御弁の開度）を変更することにより燃料タンク９内で発生する蒸発燃料の吸気管２への供給流量を制御する電磁弁であり、制御弁３０の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、制御弁３０はその開度を連続的に変更可能なリニア制御タイプの電磁弁を使用してもよい。
【００１２】
蒸発燃料通路２０と燃料タンク９との接続部には、カットオフ弁２１が設けられている。カットオフ弁２１は、燃料タンク９の満タン状態のときや燃料タンク９の傾きが増加したときに閉弁するフロート弁である。
次に、給油時に燃料タンク９内で発生する蒸発燃料が大気へ放出されるのを防止するための構成を説明する。燃料タンク９には、チャージ通路３１を介してキャニスタ３３が接続され、キャニスタ３３は、吸気管２のスロットル弁３の下流側にパージ通路３２を介して接続されている。
【００１３】
チャージ通路３１の途中には、チャージ制御弁３６が設けられている。チャージ制御弁３６は、ＥＣＵ５によりその作動が制御され、給油時に開弁し、それ以外のときは閉弁して、給油時に燃料タンク９内の蒸発燃料をキャニスタ３３に導く。ただし、本実施形態ではエンジン１のアイドル運転状態においては、チャージ制御弁３６が開弁され、キャニスタ３３を介した燃料タンク内の負圧化が行われる。
【００１４】
キャニスタ３３は、燃料タンク９内の蒸発燃料を吸着するための活性炭を内蔵し、大気開放通路３７を介して大気に連通可能となっている。
大気開放通路３７の途中にはベントシャット弁（開閉弁）３８が設けられている。ベントシャット弁３８は、ＥＣＵ５によりその作動が制御され、給油時またはパージ実行中に開弁し、それ以外のときは閉弁するいわゆる常閉弁である。だだし、エンジン１のアイドル運転状態においてキャニスタ３３を介した燃料タンク内の負圧化を行うときは、閉弁される。
【００１５】
パージ通路３２のキャニスタ３３と吸気管２との間には、第２の制御弁としてのパージ制御弁３４が設けられている。パージ制御弁３４は、その制御信号のオン−オフデューティ比（第２の制御弁の開度）を変更することにより流量を連続的に制御することができるように構成された電磁弁であり、その作動はＥＣＵ５により制御される。
【００１６】
ＥＣＵ５は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段のほか、燃料噴射弁６、タンク圧制御弁３０、パージ制御弁３４、チャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００１７】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、エンジン回転数センサ１７、吸気管内絶対圧センサ１３、エンジン水温センサ１８などの各種センサの出力信号に応じてエンジン１に供給する燃料量制御等を行う。より具体的には、ＥＣＵ５のＣＰＵは、下記式（１）により要求燃料量ＴｉＲＥＱを算出し、さらに下記式（２）により蒸発燃料通路２０を介してパージされる燃料量（以下「タンクパージ燃料量」という）ＴｉＶＡＣによる補正を行って、燃料噴射弁６の開弁時間ＴＯＵＴを算出する。なお、要求燃料量ＴｉＲＥＱ及びタンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣは、いずれも燃料量（質量）を燃料噴射弁６の燃料噴射時間に換算したものである。
ＴｉＲＥＱ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ （１）
ＴＯＵＴ＝ＴｉＲＥＱ−ＴｉＶＡＣ （２）
【００１８】
ここに、ＴＩＭは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００１９】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。
【００２０】
ＫＡＦは、ＬＡＦセンサ１９の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。この空燃比補正係数ＫＡＦにより、空燃比フィードバック制御が行われる。
【００２１】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
またＥＣＵ５のＣＰＵは、給油時やエンジン１の通常運転時等の状況に応じて概略以下のように電磁弁の動作制御を行う。まず、給油時は、上述したようにチャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８が開弁される。これにより、給油に伴い燃料タンク９内に発生した蒸発燃料はチャージ制御弁３６を介してキャニスタ３３に吸蔵され、燃料分が除去された空気がベントシャット弁３８を介して大気に放出される。従って、給油時における蒸発燃料の大気への放出を防止することができる。
【００２２】
次にエンジン１の通常運転時は、チャージ制御弁３６が閉弁され、ベントシャット弁３８が開弁されると共に、パージ制御弁３４が開弁制御され、吸気管２の負圧がキャニスタ３３に作用する。これにより、大気がベントシャット弁３８を介してキャニスタ３３に供給され、キャニスタ３３に吸着されていた燃料がパージ制御弁３４を介して吸気管２にパージされる。従って、燃料タンク９内で発生した蒸発燃料は大気に放出されることなく吸気管２に供給され、燃焼室で燃焼する。またエンジン１の通常運転時は、所定の条件が満たされるとタンク圧制御弁３０が、開弁され、吸気管２の負圧により燃料タンク９の内圧を負圧化する制御が行われる。また本実施形態では、パージ制御弁３４を介したキャニスタパージ量と、タンク圧制御弁３０を介したタンクパージ量との比率が、燃料タンク内圧の目標圧力と、検出したタンク内圧ＰＴＡＮＫとの偏差に応じて制御される。
【００２３】
図２は蒸発燃料通路２０を介して燃料タンク内圧の負圧化を実行する条件を判定する処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎に実行される。
ステップＳ１１ではエンジン１の始動モード、すなわちクランキング中であるか否かを判別し、始動モードであるときは、始動後の時間を計測するダウンカウントタイマｔｍＮＰＣＡＣＴに所定時間ＴＭＮＰＣＡＣＴ（例えば４０秒）をセットしてスタートさせ（ステップＳ１２）、負圧化（タンク圧制御弁３０の開弁）を許可することを「１」で示す負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴを「０」に設定して（ステップＳ１８）、本処理を終了する。
【００２４】
エンジン１の始動モードでないときは、エンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＮＰＣＳ（例えば６５℃）より低いか否かを判別し、ＴＷ≧ＴＷＮＰＣＳであるときは、ステップＳ１２でスタートしたタイマｔｍＮＰＣＡＣＴの値が「０」となったか否かを判別する。ＴＷ＜ＴＷＮＰＣＳであるとき、またはｔｍＮＰＣＡＣＴ＞０であるときは、前記ステップＳ１８に進んで負圧化を不許可とする。
【００２５】
始動後所定時間ＴＭＮＰＣＡＣＴが経過したときは、ステップＳ１４からステップＳ１５に進み、燃料温度ＴＧＡＳが所定燃料温度ＴＧＡＳＨ（例えば４０℃）以上か否かを判別し、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳＨであるときは、タンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡに所定圧ΔＰＢ（例えば２０ｍｍＨｇ）を加算した圧力より高いか否かを判別する（ステップＳ１６）。そして、ＴＧＡＳ≧ＴＧＡＳＨであるとき、またはＰＴＡＮＫ＜ＰＢＡ＋ΔＰＢであるときは、前記ステップＳ１８に進んで負圧化を不許可とする一方、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳＨであり、かつＰＴＡＮＫ≧ＰＢＡ＋ΔＰＢであるとき、負圧化を許可する（ステップＳ１７）。
【００２６】
上記所定燃料温度ＴＧＡＳＨは、負圧化を実行すると燃料タンクから燃料を送り出す燃料ポンプ内で燃料の減圧沸騰が発生し易くなる最低の燃料温度であり、例えば４０℃に設定される。また、夏に使用されるガソリンの常圧での１０％留出温度は約５０℃で、燃料タンク内圧の目標圧は４６０ｍｍＨｇ程度であるので、燃料温度ＴＧＡＳが４０℃以下であれば、留出は１０％以下に抑えることができる。すなわち、所定燃料温度ＴＧＡＳＨは、燃料タンク内の燃料の留出を１０％以下に抑制しうる温度として把握することもできる。
【００２７】
ステップＳ１５を設けて燃料温度ＴＧＡＳが所定温度ＴＧＡＳＨより高いときは、負圧化、すなわちタンク圧制御弁３０の開弁を禁止することにより、燃料ポンプでの減圧沸騰を防止して燃料噴射弁６への円滑な燃料供給を確保できるとともに、燃料中の揮発成分の蒸発量が多くなって燃料噴射弁６から噴射される燃料の成分が霧化し難い方向に変化することを防止することができる。なお、燃料温度ＴＧＡＳが所定燃料温度ＴＧＡＳＨより高い場合に燃料タンクの負圧化を禁止しても、燃料タンク９は密閉構造となっているので、燃料の消費によってもタンク内の圧力は減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが大気圧以上となることはない。
【００２８】
またタンク内圧ＰＴＡＮＫが、吸気管内絶対圧ＰＢＡより所定圧ΔＰＢ以上高い場合に負圧化を許可することとした（ステップＳ１６）のは、以下の理由による。吸気管内絶対圧ＰＢＡは、エンジン運転状態により絶えず変動しているため、従来の装置のようにタンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡより高いときに負圧化を許可すると、タンク圧制御弁３０が開弁された状態でＰＴＡＮＫ＜ＰＢＡとなる場合が発生し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが増加してしまうことがあった。そこで本実施形態では、タンク内圧ＰＴＡＮＫが吸気管内絶対圧ＰＢＡより所定圧ΔＰＢ以上高い場合にのみ負圧化を許可するようにしたので、このような事態を確実に回避することができる。ここで、所定圧ΔＰＢは、図２の処理の実行周期の間に吸気管内絶対圧ＰＢＡが変化しうる最大圧力より若干大きな値とする。吸気管内絶対圧の検出値ＰＢＡは、センサの応答遅れあるいはセンサ出力のサンプリング周期に起因する遅れがあるため、実際の吸気管内絶対圧と差圧ΔＰＤＥＴが発生することを考慮し、上記所定圧ΔＰＢは、前記差圧ΔＰＤＥＴとして想定される最大圧力より若干大きな値としてもよい。
【００２９】
図３は、蒸発燃料通路２０を介して吸気管２に供給される燃料量の目標値としての目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣを算出する処理のフローチャートであり、この処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。なお以下に説明する目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢ及び目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣは、いずれも要求燃料量ＴｉＲＥＱと同一次元、すなわち燃料噴射弁６の開弁時間に換算されている。
【００３０】
ステップＳ２１では、前記式（１）により要求燃料量ＴｉＲＥＱを算出し、次いで要求燃料量ＴｉＲＥＱに応じて図４（ａ）に示すＴＱＰＧＢテーブルを検索し、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢを算出する（ステップＳ２２）。目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢは、蒸発燃料通路２０を介して吸気管２に供給する目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣと、キャニスタ３３からパージする目標キャニスタパージ燃料量ＴＱＣＰＧとの和、すなわち燃料噴射弁６を介さずに供給する燃料量の最大許容値に相当する。ＴＱＰＧＢテーブルは、ＴｉＲＥＱ≦ＴｉＲＥＱ１の範囲では、要求燃料量ＴｉＲＥＱが増加するほど目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢが増加するように設定され、ＴｉＲＥＱ＞ＴｉＲＥＱ１の範囲では、一定（ＴＱＰＧＢ＝１．５ｍｓｅｃ）となるように設定されている。また、ＴｉＲＥＱ＜ＴｉＲＥＱ０の範囲では、燃料噴射弁６から噴射される燃料量がもともと少ないので、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢは０とされる。所定燃料量ＴｉＲＥＱ０，ＴｉＲＥＱ１は、それぞれ例えば１ｍｓｅｃ，８ｍｓｅｃに設定される。
【００３１】
ステップＳ２３では、下記式（３）によりゲージ圧ＰＴＡＮＫＧを算出する。
ＰＴＡＮＫＧ＝ＰＴＡＮＫ−ＰＡ＋ＰＴ （３）
ここで、ＰＡは大気圧、ＰＴは図４（ｂ）に示すように燃料温度ＴＧＡＳに応じて設定されたＰＴテーブルを検索して算出される目標圧補正値である。目標圧補正値ＰＴを加算することにより、タンク内圧の目標圧力が等価的に低圧方向に補正される。ＰＴテーブルは、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳ１の範囲ではＰＴ＝０とされ、ＴＧＡＳ１≦ＴＧＡＳ≦ＴＧＡＳ２の範囲では、燃料温度ＴＧＡＳが上昇するほど補正値ＰＴが増加するように設定されており、所定温度ＴＧＡＳ１，ＴＧＡＳ２はそれぞれ例えば３０℃、５０℃に設定される。
【００３２】
ステップＳ２４では、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが０より大きいか否かを判別し、ＰＴＡＮＫＧ≦０であるときは直ちに、またＰＴＡＮＫＧ＞０であるときはＰＴＡＮＫＧ＝０として（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧに応じて図４（ｃ）に示すＫＴＱＶＡＣテーブルを検索し、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを算出する。タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣは、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢに対する目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣの比率である。ＫＴＱＶＡＣテーブルは、ＰＴＡＮＫＧ＜ＰＴＡＮＫＧ０の範囲では、ＫＴＱＶＡＣ＝０、ＰＴＡＮＫＧ０≦ＰＴＡＮＫ≦ＰＴＡＮＫＧ１の範囲ではゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが増加するほどタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが増加するように設定され、ＰＴＡＮＫＧ＞ＰＴＡＮＫＧ１の範囲では、ＫＴＱＶＡＣ＝０．７５に設定されており、所定圧ＰＴＡＮＫＧ０，ＰＴＮＡＫ１は例えば−３００ｍｍＨｇ，−２１５ｍｍＨｇに設定される。
【００３３】
続くステップＳ２７では、燃料温度ＴＧＡＳに応じて図４（ｄ）に示すＫＫＴＱＶＡＣテーブルを検索し、補正係数ＫＫＴＱＶＡＣを算出する。ＫＫＴＱＶＡＣテーブルは、ＴＧＡＳ＜ＴＧＡＳ３に範囲では１に設定され、ＴＧＡＳ３≦ＴＧＡＳ≦ＴＧＡＳ４の範囲では、燃料温度ＴＧＡＳが上昇するほど補正係数ＫＫＴＱＶＡＣが減少するように設定され、ＴＧＡＳ＞ＴＧＡＳ４の範囲では０．５に設定されており、所定温度ＴＧＡＳ３，ＴＧＡＳ４はそれぞれ３３℃、６２℃に設定される。
【００３４】
続くステップＳ２８では、負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴが「１」であるか否かを判別し、ＦＮＰＣＡＣＴ＝１であるときは、タンク内圧センサ等の負圧制御関連部品の異常が検出されているか否かを判別し（ステップＳ２９）、異常が検出されていないときは、エンジン１への燃料供給を遮断するフュエルカット中か否かを判別し（ステップＳ３０）、フュエルカット中でなければ、空燃比フィードバック制御の開始直後であることを「１」で示すフィードバック制御開始フラグＦＬＡＦＦＢＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。そして、負圧化実行フラグＦＮＰＣＡＣＴ＝１であり、かつ異常が検出されおらず、かつフュエルカット中でなく、かつ空燃比フィードバック制御の開始直後でないときは、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢ，タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ及び補正係数ＫＫＴＱＶＡＣを下記式（４）に適用して目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣを算出する（ステップＳ３２）。
ＴＱＶＡＣ＝ＴＱＰＧＢ×ＫＴＱＶＡＣ×ＫＫＴＱＶＡＣ （４）
【００３５】
またステップＳ２８の答が否定（ＮＯ）またはステップＳ２９〜Ｓ３１のいずれかの答が肯定（ＹＥＳ）のときは、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ及び目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣをともに「０」として（ステップＳ３３）、本処理を終了する。
【００３６】
図３の処理によれば、タンク圧制御弁３０の開弁制御により、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが低下して目標圧力に相当する所定圧ＰＴＡＮＫＧ０以下となると、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣ＝０、したがって目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣ＝０となる。その結果、タンク圧制御弁３０は閉弁され、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧ＝ＰＴＡＮＫＧ０の状態が維持される。また目標圧補正値ＰＴにより、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが高くなった分だけ、図４（ｃ）に破線で示すように、ＫＴＱＶＡＣテーブルの設定が等価的に低圧側に移動したと同様の作用が得られる。すなわち、タンク内圧の目標圧力が、目標圧補正値ＰＴだけ低圧側に移動し、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧがその目標圧力に一致するまでタンク圧制御弁３０の開弁制御が実行される。
【００３７】
図５及び６は、タンク圧制御弁３０の開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを算出する処理のフローチャートであり、本処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ４１では、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＤＯＵＴＶＡＣＰマップ及びＤＤＯＵＴＶＡＣマップを検索し、後述するステップＳ５５（図６）で使用する比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰ及び積分項ＤＶＡＣＩの加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣを算出する。ＤＯＵＴＶＡＣＰマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど、またタンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど、比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰが大きくなるように設定されている。またＤＤＯＵＴＶＡＣマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣが減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど加減算項ＤＤＯＵＴＶＡＣが増加するように設定されている。
【００３８】
ステップＳ４２では、タンク内圧ＰＴＡＮＫと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの差圧ＤＰＴＡＮＫ（＝ＰＴＡＮＫ−ＰＢＡ）に応じて図７（ａ）に示すＤＶＡＣ０テーブルを検索し、タンク圧制御弁３０の開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を算出する。ＤＶＡＣ０テーブルは、差圧ＤＰＴＡＮＫが増加するほど開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０が減少するように設定されている。タンク圧制御弁３０が同一開度でも差圧ＤＰＴＡＮＫが大きいほど流量は増加するため、差圧ＤＰＴＡＮＫが大きいほど開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を小さくし、開弁開始時に大量のベーパが吸気管内に流入するのを防止している。
【００３９】
続くステップＳ４３では、バッテリ電圧ＶＢに応じて図７（ｂ）に示すＤＤＶＡＣＶＢテーブルを検索し、バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを算出する。バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢは、バッテリ電圧ＶＢが変化するとタンク圧制御弁３０の動作も影響を受けるので、その影響を補正して所望の流量が得られるようにするために設けられている。ＤＤＶＡＣＶＢテーブルは、バッテリ電圧ＶＢが低下するほど、補正項ＤＤＶＡＣＶＢが増加するように設定されている。
【００４０】
続くステップＳ４４では、エンジン回転数ＮＥに応じて図７（ｃ）に示すＫＤＯＵＴＶＡＣテーブルを検索し、回転数補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣを算出する。ＫＤＯＵＴＶＡＣテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣが増加するように設定されている。
【００４１】
ステップＳ４５では、図３の処理で算出した目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣが０より大きいか否かを判別し、ＴＱＶＡＣ＝０であるときは、積分項ＤＶＡＣＩ及び開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを共に０として本処理を終了する。
ＴＱＶＡＣ＞０であるときは、目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣが、後述する図９の処理により算出される予測タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢより小さいか否かを判別する（ステップＳ４７）。そして、ＴＱＶＡＣ＜ＴｉＶＡＣＢであるときは、積分項ＤＶＡＣＩを下記式（５）により算出し（ステップＳ４８）、逆にＴＱＶＡＣ≧ＴｉＶＡＣＢであるときは、下記式（６）により、積分項ＤＶＡＣＩを算出する（ステップＳ４９）。
ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩ（ｎ−１）−ＤＤＯＵＴＶＡＣ （５）
ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩ（ｎ−１）＋ＤＤＯＵＴＶＡＣ （６）
【００４２】
ここで、（ｎ−１）は前回値であることを示すために付している。ステップＳ４７〜Ｓ４９により、積分項ＤＶＡＣＩは、予測タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢが目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣと一致するように、加減算項ＤＤＯＵＶＡＣにより修正される。
【００４３】
続くステップＳ５１〜Ｓ５４（図６）では、積分項ＤＶＡＣＩのリミット処理を行う。すなわち、積分項ＤＶＡＣＩが下限値ＤＶＡＣＩＬＭＬより小さいときは、ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩＬＭＬとし（ステップＳ５１，Ｓ５４）、積分項ＤＶＡＣＩが上限値ＤＶＡＣＩＬＭＨより大きいときは、ＤＶＡＣＩ＝ＤＶＡＣＩＬＭＨとし（ステップＳ５２，Ｓ５３）、上下限値の間にあるときは直ちにステップＳ５５に進む。
【００４４】
ステップＳ５５では、積分項ＤＶＡＣＩ、比例項ＤＯＵＴＶＡＣＰ、補正係数ＫＤＯＵＴＶＡＣ、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０及びバッテリ補正項ＤＤＶＡＣＶＢを下記式（７）に適用して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを算出する。
ＤＯＵＴＶＡＣ＝ＤＶＡＣＩ＋ＤＯＵＴＶＡＣＰ×ＫＤＯＵＴＶＡＣ
＋ＤＶＡＣ０＋ＤＤＶＡＣＶＢ （７）
【００４５】
続くステップＳ５６〜Ｓ５９では、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣのリミット処理を行う。すなわち、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが０％より小さいときは、ＤＯＵＴＶＡＣ＝０％とし（ステップＳ５６，Ｓ５９）、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが１００％より大きいときは、ＤＯＵＴＶＡＣ＝１００％とし（ステップＳ５７，Ｓ５８）、０〜１００％の間にあるときは直ちに本処理を終了する。
【００４６】
図５，６の処理により、タンク圧制御弁３０の開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢが目標タンクパージ燃料量ＴＱＶＡＣに一致するように制御される。
【００４７】
図８は、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを算出してリングバッファに格納するとともに、エンジン回転数ＮＥに応じてリングバッファに格納された予想タンクパージ燃料量の１つを選択して補正燃料量ＴｉＶＡＣを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣ信号パルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
【００４８】
ステップＳ７１では、図３のステップＳ２９と同様にタンク内圧センサ等の負圧制御関連部品の異常が検出されているか否かを判別し、検出されていないときは、エンジン１が始動モードにあるか否かを判別する（ステップＳ７２）。そして、異常を検出しているときまたは始動モードにあるときは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを１６個格納できるリングバッファの記憶値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−１５）〜ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を全て「０」として（ステップＳ７４、Ｓ７６）、ステップＳ７９に進む。
【００４９】
異常が検出されておらず、かつ始動モードでもないときは、予想タンクパージ燃料量の今回値（最新値）ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を前回値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−１）とし（ステップＳ７３）、次いで開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣが０より大きいか、すなわちタンク圧制御弁３０を開弁するか否かを判別し（ステップＳ７５）、ＤＯＵＴＶＡＣ＝０であるときは、予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）を０として（ステップＳ７６）、ステップＳ７９に進む。
【００５０】
ＤＯＵＴＶＡＣ＞０であるときは、図９に示すＴｉＶＡＣＢ算出処理を実行し（ステップＳ７７）、ステップＳ７７で算出された最新のＴｉＶＡＣＢ値を今回値ＴｉＶＡＣＢ（ｎ）としてリングバッファに格納する（ステップＳ７８）。
続くステップＳ７９では、エンジン回転数ＮＥに応じて図１０（ｂ）に示すＮＴＮＶＰＲテーブルを検索し、遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲを算出する。ＮＴＮＶＰＲテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲが増加するように設定されている。タンク圧制御弁３０の開度を変更しても、その結果として吸気管２に供給されるパージ燃料量が変化するまでには時間遅れがあり、その時間遅れをＴＤＣ数（ＴＤＣ信号パルスの発生数）に換算すると、エンジン回転数ＮＥが高いほどＴＤＣ数が多くなるからである。
【００５１】
ステップＳ８０では、リングバッファに格納されている、遅れＴＤＣ数ＮＴＮＶＰＲだけ前の予想タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢ（ｎ−ＮＴＮＶＰＲ）を補正燃料量ＴｉＶＡＣとし、次いで補正燃料量ＴｉＶＡＣが上限値ＴＩＶＡＣＬＭＴより大きいか否かを判別する（ステップＳ８１）。その結果ＴｉＶＡＣ≦ＴＩＶＡＣＬＭＴであるときは直ちに、またＴｉＶＡＣ＞ＴＩＶＡＣＬＭＴであるときは、ＴｉＶＡＣ＝ＴＩＶＡＣＬＭＴとして（ステップＳ８２）、本処理を終了する。
【００５２】
図９は図８のステップＳ７７におけるＴｉＶＡＣＢ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ９１では、差圧ＤＰＴＡＮＫ（＝ＰＴＡＮＫ−ＰＢＡ）に応じて図７（ａ）に示すＤＶＡＣ０テーブルを検索して、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０を算出するとともに、図１０（ａ）に示すＱＶＡＣＦテーブルを検索して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣを１００％（全開）としたときの流量である全開流量ＱＶＡＣＦ（Ｌ／ｍｉｎ：リットル／分）を算出する。ＱＶＡＣＦテーブルは、差圧ＤＰＴＡＮＫが増加するほど、全開流量ＱＶＡＣＦが増加するように設定されている。
【００５３】
ステップＳ９２では、バッテリ電圧ＶＢに応じて図７（ｂ）に示すＤＤＶＡＣＶＢテーブルを検索し、バッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを算出し、次いで下記式（８）に開弁デューティ比ＤＯＵＴＶＡＣ、開弁開始デューティ比ＤＶＡＣ０、全開流量ＱＶＡＣＦ及びバッテリ電圧補正項ＤＤＶＡＣＶＢを適用して、タンクパージ流量ＱＮＰＣＳ（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する（ステップＳ９３）。
ＱＮＰＣＳ＝（ＤＯＵＴＶＡＣ−ＤＶＡＣ０−ＤＤＶＡＣＶＢ）
×ＱＶＡＣＦ／（１００−ＤＶＡＣ０） （８）
【００５４】
続くステップＳ９４では、燃料温度ＴＧＡＳ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＮＶＰＲマップを検索し、ベーパ濃度ＮＶＰＲ（％）を算出する。ＮＶＰＲマップは、タンク内圧ＰＴＡＮＫが低いほど、また燃料温度ＴＧＡＳが高いほどベーパ濃度ＮＶＰＲが大きくなるように設定されている。
【００５５】
ステップＳ９６では、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じてＫＱ２ＶＰＲマップを検索して燃料ベーパの体積を質量に変換する変換係数ＫＱ２ＶＰＲ（ｇ／Ｌ）を算出する。ＫＱ２ＶＰＲマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど係数ＫＱ２ＶＰＲが減少し、タンク内圧ＰＴＡＮＫが高くなるほど係数ＫＱ２ＶＰＲが増加するように設定されている。
【００５６】
ステップＳ９７では、下記式（９）に変換係数ＫＱ２ＶＰＲ、タンクパージ流量ＱＮＰＣＳ及びベーパ濃度ＮＶＰＲを適用して、タンクパージ燃料の重量流量ＶＰＲＶＡＣ（ｇ／ｍｉｎ）を算出し、次いでその重量流量ＶＰＲＶＡＣを下記（１０）に適用して燃料噴射弁６の燃料噴射時間に換算し、タンクパージ燃料量ＴｉＶＡＣＢを算出する（ステップＳ９８）。
ＶＰＲＶＡＣ＝ＫＱ２ＶＰＲ×ＱＮＰＣＳ×ＮＶＰＲ （９）
ＴｉＶＡＣ＝ＫＶＰＲ２ＴＩ×ＶＰＲＶＡＣ／（２×ＮＥ） （１０）
ここで、ＫＶＰＲ２ＴＩは、燃料噴射弁６の特性により決まる変換係数である。
【００５７】
図８，９の処理により算出される補正燃料量ＴｉＶＡＣを前記式（２）に適用することにより、燃料タンクの負圧化を実行することによって吸気管２に供給されタンクパージ燃料量を差し引いた分の燃料が燃料噴射弁６から供給されるので、タンクパージの影響を受けることなく正確な空燃比制御を行うことができる。その結果、目標パージ燃料量ＴＱＰＧＢを要求燃料量ＴｉＲＥＱに対して比較的大きくすることができ、燃料タンクの負圧化を迅速に行うことができる。
【００５８】
図１１はパージ制御弁３４の開弁デューティ比ＤＯＵＴＣＰを算出する処理のフローチャートであり、この処理は所定時間（例えば８２ｍｓｅｃ）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＤＵＢマップを検索し、開弁デューティ比のマップ値ＤＵＢを算出する。ＤＵＢマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど、マップ値ＤＵＢが増加するように設定されている。
ステップＳ１１２では、マップ値ＤＵＢ及び図３のステップＳ２６で算出されるタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを下記式（１１）に適用して、開弁デューティ比ＤＯＵＴＣＰを算出する。
ＤＯＵＴＣＰ＝ＤＵＢ×（１−ＫＴＱＶＡＣ） （１１）
【００５９】
図１１の処理によれば、キャニスタ３３からのパージを制御するパージ制御弁３４の開弁デューティ比ＤＯＵＴＰＣは、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが増加するほど減少する、換言すればタンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが減少するほど増加するように制御される。一方、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣは、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが、目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０に近づくほど減少するので、キャニスタ３３からのパージ率である（１−ＫＴＱＶＡＣ）は逆に増加する。すなわち、ゲージ圧ＰＴＡＮＫが目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０より高いほど、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣを増加させることにより、燃料タンクの負圧化を促進する一方、ゲージ圧ＰＴＡＮＫＧが目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０に近づくと、タンクパージ率ＫＴＱＶＡＣが減少して、キャニスタパージ率（１−ＫＴＱＶＡＣ）が増加するので、タンクパージとキャニスタパージとをその必要性に応じてバランスよく実行することができる。その結果、燃料タンク内の迅速な負圧化と、キャニスタの貯蔵能力の確保とをバランスよく実現することができる。
【００６０】
また目標圧補正値ＰＴを燃料温度ＴＧＡＳに応じて設定することにより、燃料温度ＴＧＡＳが高くなるほど、目標圧力ＰＴＡＮＫＧ０を低くしたのと同様の作用を得ることができるので、燃料温度ＴＧＡＳが高い場合でも、エンジン停止後において燃料タンク内を確実に負圧状態に維持することができる。
【００６１】
本実施形態では、図５及び６の処理が制御手段に相当し、図２のステップＳ１５及びＳ１８が禁止手段に相当する。
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上述した実施形態では、燃料温度ＴＧＡＳが例えば４０℃程度に設定される所定温度ＴＧＡＳＨより低いことを条件の一つとして、燃料タンクの負圧化を許可するようにしたが（図２，ステップＳ１５）、冬場は揮発性の高い燃料が供給されるので、外気温が低くなるほど所定燃料温度ＴＧＡＳＨが低くなるように設定すると、供給される燃料の揮発性に応じて所定燃料温度ＴＧＡＳＨが設定されることとなり、なお良い。
また、タンク内圧センサ１５の配置は、図１に示すものに限るものではなく、例えばチャージ通路３１のチャージ制御弁３６と燃料タンク９との間に設けるようにしてもよい。
またチャージ制御弁３６及びベントシャット弁３８には、特開平１１−５０９１９号公報に示されるようにリリーフ弁を設けるようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、燃料タンク内の燃料の温度が所定温度より高い場合に、蒸発燃料通路を開閉する制御弁の開弁が禁止されるので、燃料温度が上昇したときには、燃料タンクの密閉状態が維持され、燃料タンク内の燃料成分の変化及び燃料ポンプにおける減圧沸騰を防止し、空燃比を所望値に正確に制御するとともに燃料の円滑な供給を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料放出防止装置の構成を示す図である。
【図２】燃料タンクの負圧化の実行条件を判定する処理のフローチャートである。
【図３】目標タンクパージ燃料量（ＴＱＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図４】図３の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図５】タンク圧制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図６】タンク圧制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＶＡＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図７】図５の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図８】タンク圧制御弁を介して吸気管に供給される燃料量を、燃料噴射弁の噴射時間に換算して算出する処理のフローチャートである。
【図９】予想タンクパージ燃料量を算出する処理のフローチャートである。
【図１０】図８及び９の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図１１】キャニスタパージ制御弁の開弁デューティ比（ＤＯＵＴＣＰ）を算出する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気管
５ 電子コントロールユニット（制御手段、禁止手段）
９ 燃料タンク
１６ 燃料温度センサ（燃料温度検出手段）
２０ 第１の蒸発燃料通路
３０ タンク圧制御弁（制御弁）
Claims (1)
- 燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンク内の圧力が大気圧より低くなるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを備える内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、
前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、
前記燃料温度が所定温度より高い場合に、前記制御弁の開弁を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料放出防止装置。
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