JP2002221105A - 燃料蒸気処理装置とその故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料系に与える影響を抑制し、且つエンジン運
転状態に関係なく常に安定したパージ能力を発揮するこ
と。 【解決手段】キャニスタ１０は、燃料タンク２０内で発
生した燃料蒸気を一時的に吸着する。キャニスタ１０と
エンジン吸気管３１との間にはパージポンプ５０が設置
されている。パージポンプ５０は、パージガスを導入す
る第１室５１と、燃料ポンプ２１による加圧燃料を導入
する第２室５２とを有しており、これら第１室５１及び
第２室５２がピストン５３により密閉状態で区画されて
いる。同パージポンプ５０は、第２室５２に導入される
燃圧に応じてピストン５３を往復動させ、第１室５１の
容積を変化させる。これにより、パージ停止中にはパー
ジポンプ５０の第１室５１にパージガスが導入されると
共に、パージ開始時には第１室５１のパージガスがパー
ジバルブ１６を介して吸気管３１に送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクから放
出される燃料蒸気（エバポガス）をキャニスタに一旦吸
着し、その後エンジン吸気系にパージする燃料蒸気処理
装置と、その故障診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃料蒸気処理装置では、キャニ
スタに吸着材として活性炭が充填されており、車両走行
中又は停止時に燃料タンクにて発生した燃料蒸気を吸着
保持し、車外への放出を抑制するようにしている。この
場合、エンジン作動時において、吸気管負圧によりキャ
ニスタに大気が導入され、その大気導入によりキャニス
タ内に吸着された燃料蒸気が脱離される。そしてこの燃
料蒸気は、吸気管に導出されインジェクタからの噴射燃
料と共に燃焼されるようになっている。

【０００３】近年、燃費を向上する目的で、理論空燃比
よりもリーン側で燃焼する直噴エンジンやその他リーン
バーンエンジンが増えつつある。このようなエンジンで
は空燃比が希薄化されるほど吸気管負圧が小さくなるこ
とが知られている。燃料蒸気処理装置では、キャニスタ
に吸着した燃料蒸気を吸気管に送り込むために吸気管負
圧を利用しているが、上記のエンジンでは吸気管負圧が
小さいためにキャニスタが十分にパージされにくく、キ
ャニスタに残存した燃料蒸気が拡散して大気に漏れ出る
おそれがあった。

【０００４】この問題を解決するために、特開平１１−
３０１５８号公報のようにパージ通路内にパージポンプ
を設置して、強制的に燃料蒸気を吸気管に送る技術があ
る。上記公報では、電動モータの回転速度に応じて吸気
管へのパージ量を変化させるモータ駆動式のパージポン
プや、燃料タンクからインジェクタへ給送される燃料の
流れを利用して回転軸を回転させ、その回転に伴い吸気
管へのパージ量を変化させる燃料駆動式のパージポンプ
が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動モ
ータを用いたモータ駆動式のパージポンプの場合、電力
消費に起因する燃費の低下が間題となる。また、燃料駆
動式のパージポンプの場合には、燃費低下の問題は解消
されるものの、パージポンプ駆動時は燃料の一部が燃料
配管から分岐してパージポンプ側へ流れるために燃料ポ
ンプが発生する圧力の一部が燃料配管から抜けることに
なり、パージポンプ駆動時と停止時とで燃料分配管（デ
リバリパイプ）の燃圧が変動してしまう。従って、イン
ジェクタの燃料噴射に影響を与えることになる。また、
燃料消費量が多くなる運転状態ではデリバリパイプに送
る燃料量を確保するためにパージポンプの駆動が制限さ
れるといった問題や、燃料の流量（燃料消費量）によっ
てはパージポンプの圧送能力が制限されるといった間題
が生じる。

【０００６】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、燃料系に与える
影響を抑制し、且つエンジン運転状態に関係なく常に安
定したパージ能力を発揮することができる燃料蒸気処理
装置及びその故障診断装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の燃料蒸
気処理装置では、燃料圧力を利用して駆動されるパージ
ポンプが設けられており、このパージポンプでは、燃料
ポンプにより加圧された燃料を導入し、その燃料の圧力
により可動部材を往復動させてキャニスタに吸着した燃
料蒸気を強制的にパージさせる。従って、仮に吸気管負
圧の少ない（又は負圧のない）エンジンで本装置を用い
たとしても、キャニスタ内の燃料蒸気が好適にエンジン
吸気管にパージされる。また本発明によれば、燃圧を利
用してパージポンプが駆動されるので、燃料の流れを利
用してパージポンプが駆動される上記従来公報の装置と
は異なり、燃料の抜けによる燃圧の変動等、燃料系への
悪影響を招くことはない。また、パージポンプの駆動源
である燃圧（燃料ポンプによる燃料圧力）はエンジン運
転状態に依らずほぼ一定で保持されるので、当該パージ
ポンプが常に安定して駆動される。その結果、燃料系に
与える影響を抑制し、且つエンジン運転状態に関係なく
常に安定したパージ能力を発揮することができる。

【０００８】請求項２に記載の燃料蒸気処理装置では、
パージポンプにおいて、第１室にパージエアが導入され
る一方、第２室に燃料ポンプによる加圧燃料が導入さ
れ、第２室に導入される燃料の圧力に応じて可動部材が
往復動される。この場合、可動部材の往復動に伴い第１
室の容積が変化することで、当該第１室にパージエアが
吸入されると共に、その後パージエアが送出される。ま
た本発明では、第１室及び第２室が可動部材により密閉
状態で区画されるので、燃料ポンプによる加圧燃料の抜
けが最小限に抑えられる。故に、燃料噴射への影響が極
力抑制できる。

【０００９】なお、本明細書では便宜上、キャニスタを
パージするために外部より導入される大気と、キャニス
タよりパージされた燃料蒸気（パージガス）との総称を
「パージエア」と定義し用いることとする。

【００１０】また、本発明の燃料蒸気処理装置では、パ
ージポンプを以下の請求項３又は請求項４の如く配置す
ると良い。つまり、請求項３に記載の燃料蒸気処理装置
では、キャニスタとエンジン吸気管との間にパージポン
プが設置されている。この場合、該パージポンプは、第
２室の燃圧開放時にキャニスタから第１室にパージエア
としての燃料蒸気（パージガス）を吸入し、第２室の燃
圧導入時に第１室からエンジンの吸気管にパージエアを
送出する。また、請求項４に記載の燃料蒸気処理装置で
は、キャニスタの大気開放部にパージポンプが設置され
ている。この場合、該パージポンプは、第２室の燃圧開
放時に第１室にパージエアとしての大気を吸入し、第２
室の燃圧導入時に第１室からキャニスタを通してエンジ
ンの吸気管にパージエアを送出する。

【００１１】請求項５に記載の燃料蒸気処理装置では、
制御手段はパージ制御弁の開度を制御し、これにより、
吸気管へ放出される燃料蒸気のパージ量が調整される。
また、制御手段は、パージ制御弁を閉鎖するパージ停止
期間において第２室の燃圧を開放して第１室の容積を最
大化し、該第１室にパージエアを導入するステップと、
その後のパージ制御弁によるパージ実施時において第２
室に燃圧を導入して第１室の容積を縮小化し、該第１室
内のパージエアを送出するステップとを順次実施する。
この場合、第２室の燃圧の開放及び導入に従い、第１室
ではパージエアの導入及び送出が繰り返される。これに
より、パージポンプが好適に駆動される。

【００１２】また、請求項６に記載の燃料蒸気処理装置
では、駆動時における第２室の容積変化が第１室の容積
変化よりも小さくなるようパージポンプを構成したの
で、第２室への燃圧導入時における燃圧の変動（低下）
が最小限に抑えられる。

【００１３】一方、以下の請求項７〜１１は、上述した
燃料蒸気処理装置の故障を診断するための故障診断装置
にかかる発明である。請求項７に記載の発明では、燃料
タンクから燃料蒸気通路を介して前記吸気管までを閉空
間とした後、該閉空間をパージポンプにより加圧又は減
圧する。また、その状態での前記閉空間の圧力変化に基
づいて燃料蒸気処理装置の異常を検出する。この場合、
キャニスタやパージポンプをも含む燃料蒸気処理装置に
異常があれば、燃料蒸気が外部に漏れ出てそれが閉空間
の圧力変化として検出できる。従って、故障判定が容易
に実施できる。

【００１４】上記請求項７の発明では、以下の請求項８
〜１１の如く故障診断を具体化すると良い。すなわち、 ・請求項８に記載の発明では、前記閉空間を形成した
後、パージポンプの加圧動作に伴い閉空間内の圧力が所
定の判定値まで上昇したか否かにより該閉空間の漏れを
判定する。 ・請求項９に記載の発明では、パージポンプにより前記
閉空間を加圧し終えた後に、所定時間経過後における閉
空間の圧力降下状態から該閉空間の漏れを判定する。 ・請求項１０に記載の発明では、前記閉空間を形成した
後、パージポンプの減圧動作に伴い閉空間内の圧力が所
定の判定値まで降下したか否かにより該閉空間の漏れを
判定する。 ・請求項１１に記載の発明では、パージポンプにより前
記閉空間を減圧し終えた後に、所定時間経過後における
閉空間の圧力上昇状態から該閉空間の漏れを判定する。

【００１５】上記請求項８〜１１の発明によれば、何れ
においても燃料蒸気処理装置の故障診断が好適に実施で
きる。またこの場合、請求項９又は請求項１１では、閉
空間の加圧後における圧力降下状態、或いは閉空間の減
圧後における圧力上昇状態をモニタすることにより、漏
れの有無だけでなく漏れの程度（穴径の大きさ等）を知
ることが可能となり、より一層正確な故障診断が実現で
きる。また、請求項１０や請求項１１のように、パージ
ポンプにより閉空間を減圧させて故障診断を行う場合、
仮に燃料蒸気通路等に穴があいているとその穴から大気
が吸い込まれる。故に、当該故障診断時に燃料蒸気が漏
れ穴から大気に放出されるといった不都合が回避でき
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明
する。本実施の形態の燃料蒸気処理装置では、車載エン
ジンの燃料系に配設されるキャニスタを用い、燃料タン
クにて発生する燃料蒸気（エバポガス）を一旦吸着し、
その後エンジン吸気系に排出することとしており、以下
には燃料蒸気処理装置及びその周辺機器の構成と作用と
を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本実施の形態における燃料蒸気処
理装置の全体構成を示す図である。先ずエバポ系の構成
について説明する。燃料蒸気を吸着するキャニスタ１０
には一端にエバポポート１１とパージポート１２とが形
成されると共に、他端に大気ポート１３が形成されてお
り、この両端に挟まれたキャニスタ１０内部に吸着材で
ある活性炭が充填されている。キャニスタ１０のエバポ
ポート１１はエバポ通路１４により燃料タンク２０に接
続されており、パージポート１２はパージ通路１５によ
りエンジン３０の吸気管３１に接続されている。このエ
バポ通路１４とパージ通路１５とが燃料蒸気通路であ
る。パージ通路１５の途中には、パージ流量を調節する
パージ制御弁としてのパージバルブ１６と、キャニスタ
パージを強制的に実施させるためのパージポンプ５０と
が設置されている。パージバルブ１６の動作はＥＣＵ４
０により制御される。パージポンプ５０の構成及び動作
については後で詳述する。また、キャニスタ１０の大気
ポート１３はキャニスタクローズドバルブ１７を介して
大気に開放されている。

【００１８】次に、燃料系の構成について説明する。燃
料タンク２０内には、燃料圧送のための燃料ポンプ２１
が設置されており、その燃料ポンプ２１は燃料配管２２
を介してエンジン３０のデリバリパイプ３２に接続され
ている。デリバリパイプ３２には、各気筒毎に配設され
た複数のインジェクタ３３が接続されており、デリバリ
パイプ３２内に蓄えられた燃料がインジェクタ３３を介
して各気筒に噴射供給される。なお、燃料ポンプ２１及
びインジェクタ３３の動作はＥＣＵ４０により制御され
る。また、燃料タンク２０には、タンク内圧力を計測す
るための圧力センサ２３が設置されている。

【００１９】次に、パージポンプ５０の詳細構成を図２
を併せ用いて説明する。図２において、パージポンプ５
０は、パージエアとしてのパージガスを導入する第１室
５１と、前記燃料ポンプ２１による加圧燃料を導入する
第２室５２とに区画されており、第１室５１はキャニス
タ１０とパージバルブ１６間のパージ通路１５の途中に
くるように設置され、第２室５２は燃料ポンプ２１とデ
リバリパイプ３２間の燃料配管２２の途中にくるように
設置されている。第１室５１と第２室５２とは、図の上
下方向に往復動可能な可動部材としてのピストン５３で
仕切られており、第１室５１内のパージガスや第２室５
２内の燃料が各室から漏れ出さないようにピストン５３
とケース５４との間はシールリング５５により密閉され
ている。

【００２０】ピストン５３はスプリング５６により図の
下方に押圧されており、スプリング５６の付勢力と第２
室５２内の燃圧とのバランスによりピストン５３の位置
が決定されるようになっている。但し、図２の状態は初
期状態ではなく、既に第２室５２内に加圧燃料が導入さ
れ、ピストン５３が図の上方向に移動した状態を示す。
なお、以下の説明では便宜上、図２の状態を基準にピス
トン５３の上下方向を規定し、図の上方向への移動を
「上動」、図の下方向への移動を「下動」として記載す
る。

【００２１】第１室５１には２つのポートが設けられて
いる。そのうち一方のポートはパージ通路１５を介して
キャニスタ１０に接続されており、パージ通路１５との
接続部にはバルブ６１が設置されている。また、第１室
５１の他方のポートはパージ通路１５を介してパージバ
ルブ１６に接続されており、パージ通路１５との接続部
にはバルブ６２が設置されている。

【００２２】第２室５２には１つのポートが設けられ、
そのポートより延びる通路が２つに分岐されている。そ
のうち一方の通路は燃料配管２２に接続されており、そ
の接続部にはバルブ６３が設置されている。また、他方
の通路はリターン配管２４により燃料タンク２０に接続
されており、リターン配管２４との接続部にはバルブ６
４が設置されている。バルブ６１〜６４はＥＣＵ４０に
より各自に開閉制御される。但し、図２では第１室５１
に２つのポートを形成しているが、第２室５２のように
１つのポートを分岐する構成であっても良い。また、第
２室５２は１つのポートを分岐しているが、第１室５１
のように２つのポートを形成する構成であっても良い。

【００２３】上記パージポンプ５０では、第２室５２に
燃料ポンプ２１より加圧燃料が導入されると、燃圧によ
り図２の如くピストン５３が上動し、第１室５１の容積
が小さくなる。また、第２室５２がリターン側に接続さ
れて燃圧が開放されると、ピストン５３が下動し、所定
位置（例えばケース５４の底面）まで移動すると第１室
５１の容積が最大になる。

【００２４】上記の如く構成される燃料蒸気処理装置の
作動の概要を図３のタイムチャートを用いて説明する。
なお図３において、ｔ１，ｔ３のタイミングは、パージ
バルブ１６を閉鎖し、キャニスタ１０からエンジン吸気
系へのパージを停止するタイミングであり、ｔ２のタイ
ミングは、パージバルブ１６を開放し、キャニスタ１０
からエンジン吸気系へのパージを開始するタイミングで
ある。

【００２５】さて、ｔ１〜ｔ２のパージ停止中（パージ
バルブ１６の閉鎖時）には、パージポンプ５０の第１室
５１にパージガスが導入される。つまり、ｔ１のタイミ
ングでは、バルブ６３が閉鎖、バルブ６４が開放されて
第２室５２の燃圧が開放されると同時に、バルブ６２が
閉鎖、バルブ６１が開放されて第１室５１とキャニスタ
１０とが連通される。なおこのとき、キャニスタ１０の
大気側のキャニスタクローズドバルブ１７を開放させて
おく。但し厳密には、上記４つのバルブ６１〜６４を同
時に開閉させると、個々のバルブの応答速度等の差によ
り瞬間的に逆流が発生する恐れがあるため、図示の通り
閉鎖するバルブが先に、開放するバルブが後に操作され
るよう時間差を設けている。

【００２６】第２室５２の燃圧が開放されると、スプリ
ング５６の付勢力によりピストン５３がケース５４の底
面まで押し下げられる。このため、第２室５２の容積は
最小になり、該第２室５２内の燃料はバルブ６４及びリ
ターン配管２４を通り燃料タンク２０に排出される。第
１室５１では逆に容積が増加し、減圧される。これによ
り、キャニスタクローズドバルブ１７からキャニスタ１
０に大気が吸い込まれ、キャニスタ１０をパージしたパ
ージガスが第１室５１に流れ込む。このとき、ピストン
５３とケース５４の隙間はシールリング５５により密閉
されているため、パージガスが第２室５２に流れ込むこ
とはない。こうして第１室５１にパージガスを導入して
いる間、バルブ６３は閉鎖されたままであるため、燃料
ポンプ２１から燃料配管２２、デリバリパイプ３２間は
閉じており、燃料ポンプ２１で発生した燃圧が抜けるこ
とはない。

【００２７】その後、第１室５１にパージガスが十分に
吸い込まれると、ｔ２のタイミングでは、パージ開始と
同時にバルブ６４が閉鎖、バルブ６３が開放されて第２
室５２に加圧燃料が導入される。更に同時にバルブ６１
が閉鎖、バルブ６２が開放されて第１室５１とパージバ
ルブ１６とが連通される（但しこの場合にも、バルブ開
閉の時間差有り）。それ以降、パージバルブ１６の開度
がエンジン運転状態等に応じて制御される。ここで、燃
料ポンプ２１による燃圧は通常数１００ｋＰａ〜数ＭＰ
ａであり、パージ通路１５の圧損数ｋＰａに比べ非常に
高いため、燃料はピストン５３を押し上げる。この結
果、第１室５１のパージガスはパージバルブ１６により
流量が調節されながら吸気管３１に押し込まれる。この
とき、ピストン５３とケース５４との隙間はシールリン
グ５５により密閉されているため、燃料が第１室５１に
流れ込むことはない。こうして第２室５２に燃料を導入
している間、バルブ６４は閉鎖されたままであるため、
第２室５２の最大容積（ピストン５３最上点での容積）
と燃料ポンプ２１から燃料配管２２、デリバリパイプ３
２間の容積を適切に設定すれば、デリバリパイプ３２の
燃圧は殆ど変動しない。

【００２８】ところで、第１室５１にパージガスを十分
に吸い込むための所要時間Ｔ０は、スプリング５６の付
勢力、第１室５１の容積変化量、キャニスタ１０及びキ
ャニスタ１０〜パージポンプ５０間の燃料蒸気通路の圧
損によって決まり、予め求めておくことができる。パー
ジ停止期間においては、この時間Ｔ０の経過後に、バル
ブ６４が閉鎖、バルブ６３が開放されて第２室５２に加
圧燃料が導入されると同時に、バルブ６１が閉鎖、バル
ブ６２が開放されてパージが開始される。

【００２９】また、パージ実施時において、パージポン
プ５０が１回で送ることができるパージガス量Ｑ０は、
ピストン５３の最下点での第１室５１の容積と最上点で
の第１室５１の容積との差である。この場合、パージバ
ルブ１６の開度からパージ流量の積算値Ｑを求め、その
積算値Ｑが前記パージガス量Ｑ０に達したことを判別す
れば、パージ実施時に１回分のパージが完了したか、す
なわちピストン５３が最上点に達したかどうかが推測で
きる。ピストン５３が最上点に達したら、その時点でパ
ージが停止される。すなわち、バルブ６３が閉鎖、バル
ブ６４が開放されて第２室５２の燃圧が開放されると同
時に、バルブ６２が閉鎖、バルブ６１が開放されて第１
室５１にパージガスが導入される。

【００３０】次に、上記パージポンプ５０を用いたパー
ジ制御手順を図４のフローチャートを用いて説明する。
図４の処理は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」に
相当し、ＥＣＵ４０により実施される。なおこの制御で
は、はじめにパージポンプ５０からエンジン吸気管３１
へパージガスを放出し、その後、パージポンプ５０にパ
ージガスを導入する手順となっている。すなわち、本処
理の開始当初においては、パージポンプ５０の第１室５
１にパージガスが予め導入されている。

【００３１】図４において、先ずステップ１０１では、
エンジン運転状態等からなる周知のパージ実施条件に基
づいてパージ制御の開始を判断し、それ以降、後続の処
理を実施する。つまり、ステップ１０２では、バルブ６
１とバルブ６４とを閉じ、続くステップ１０３では、バ
ルブ６２とバルブ６３とを開く。上記ステップ１０２，
１０３によれば、パージポンプ５０の第１室５１がエン
ジン吸気管３１に連通されると共に、同パージポンプ５
０の第２室５２が燃料ポンプ２１に連通される（前記図
３のｔ２のタイミング）。

【００３２】ステップ１０４では、排気管に設置された
Ｏ2 センサ（又はＡ／Ｆセンサ）の信号やその他エンジ
ンの運転条件に基づいてパージバルブ１６の開度を調整
する。その後、ステップ１０５では、前記同様、周知の
パージ実施条件に基づいてパージ制御を継続するか停止
するかを判別し、パージ制御を継続する場合はステップ
１０６へ、パージ制御を停止する場合はステップ１１１
へ進む。

【００３３】パージ制御を継続する場合、ステップ１０
６ではパージバルブ１６の開度からパージ流量を求め
る。また、ステップ１０７では、パージ開始後からのパ
ージ流量の積算値Ｑがパージ１回分のパージガス量Ｑ０
よりも大きいか否かを判別する。ここで、パージ１回分
のパージガス量Ｑ０は、前述の通りパージポンプ５０に
おいてピストン最下点での第１室５１の容積とピストン
最上点での第１室５１の容積との差に相当する。

【００３４】Ｑ＜Ｑ０の場合は、パージポンプ５０の第
１室５１内にパージガスがまだ残っていると判断してス
テップ１０４に戻り、パージバルブ１６の開度調整を継
続する。Ｑ≧Ｑ０の場合は、第１室５１内にパージガス
が残っていないと判断してステップ１０８に進む。ステ
ップ１０８以降の処理では、パージバルブ１６を一旦閉
じてパージポンプ５０内にパージガスを導入する。

【００３５】すなわち、ステップ１０８では、バルブ６
２とバルブ６３とを閉じ、続くステップ１０９では、バ
ルブ６１とバルブ６４とを開く。これにより、第２室５
２の燃圧が開放されると共に、第１室５１内にパージガ
スが吸い込まれる（前記図３のｔ１，ｔ３のタイミン
グ）。その後、ステップ１１０では、第１室５１にパー
ジガスを吸い込み始めてからの経過時間が、パージガス
を十分吸い込むための所要時間Ｔ０に達したか否か（Ｔ
≧Ｔ０か否か）を判別し、ＹＥＳであればステップ１０
２に戻り、パージを再開する。

【００３６】一方、ステップ１０５でパージ制御を停止
すると判断した場合はステップ１１１に進み、当該パー
ジ制御の終了処理を実施する。すなわち、ステップ１１
１では、バルブ６２とバルブ６３とを閉じ、続くステッ
プ１１２では、バルブ６１とバルブ６４とを開く。これ
により、第２室５２の燃圧が開放されると共に、第１室
５１にパージガスが吸い込まれる。そして、続くステッ
プ１１３では、ステップ１１０と同様に、第１室５１内
にパージガスを十分吸い込むための所要時間Ｔ０だけ待
つ。その後、ステップ１１４では、バルブ６１とバルブ
６４とを閉じてパージポンプ５０のポートを全て閉鎖し
た後、本処理を終了する。

【００３７】上記ステップ１１１〜１１４の終了処理に
よれば、パージ制御の終了時には第２室５２内の燃料が
抜かれる。従って、パージ制御の停止時に第２室５２に
高圧燃料が入ったまま保持されることはなく、高圧燃料
が不意に漏れ出るおそれはない。

【００３８】更に、このパージポンプ５０を利用して、
燃料蒸気処理装置の故障診断を行うことができる。以
下、ＥＣＵ４０により実施される故障診断手順につい
て、図５のフローチャートを用いて説明する。なお図５
の処理は、エンジン始動時やエンジン停止時に実施され
るか、或いは所定時間周期で実施されるようになってい
る。

【００３９】図５の処理がスタートすると、先ずはじめ
にバルブ６１とバルブ６４とを開き（ステップ２０
１）、第２室５２の燃圧を開放する。次に、パージバル
ブ１６を閉じると共にキャニスタクローズドバルブ１７
を閉じ、更にバルブ６１とバルブ６２とを開く（ステッ
プ２０２〜２０４）。これにより、パージバルブ１６か
らパージ通路１５を通りパージポンプ５０、キャニスタ
１０までの空間と、キャニスタ１０からエバポ通路１４
を通り燃料タンク２０までの空間とからなる「燃料蒸気
空間」が閉空間になる。そして、上記閉空間を形成した
状態で、バルブ６４を閉じると共にバルブ６３を開き
（ステップ２０５，２０６）、パージポンプ５０の第２
室５２に加圧燃料を導入する。すると、燃圧によりパー
ジポンプ５０内のピストン５３が押し上げられるため、
上記閉空間が加圧される。

【００４０】ステップ２０７では、圧力変化が落ち着く
までしばらく待った後、閉空間の圧力Ｐ１を圧力センサ
２３により測定し、続くステップ２０８では、圧力Ｐ１
がある所定の圧力Ｐ０よりも大きいか否かを判別する。
ここで、閉空間（燃料蒸気空間）に穴があいていなけれ
ば、パージポンプ５０の加圧動作に伴い前記圧力Ｐ１が
上昇し、パージポンプ５０の第１室５１の容積変化量と
閉空間容積とから決まる所定値に到達するはずである。
これに対し、閉空間（燃料蒸気空間）に穴があいていれ
ば、前記圧力Ｐ１は殆ど上昇しない。前記圧力Ｐ０は、
本来到達すべき圧力の所定値を基準に予め決められる。
但し、圧力上昇は、温度要因やタンク内燃料残量等によ
り変化するため、これらを考慮して圧力Ｐ０を設定する
と良い。

【００４１】Ｐ１＞Ｐ０であれば、後続のステップ２０
９に進む。また、Ｐ１≦Ｐ０であれば、閉空間に穴があ
いているとみなしてステップ２１５に進み、異常発生の
旨を判定する。

【００４２】閉空間に比較的大きな穴があいている場合
には上記ステップ２０８により穴の有無が簡易的に確認
できるが、微細な穴があいている場合には、上記ステッ
プ２０８の判別では穴の有無が確認できないため、ステ
ップ２０９において閉空間の圧力降下状態に基づき穴の
有無を判定する。つまり、ステップ２０９ではバルブ６
３を閉じ、第２室５２の圧力を保持する。ステップ２１
０では、バルブ６３を閉じてからの経過時間Ｔが所定時
間Ｔ１（例えば１，２分程度）に達するまで待ち、続く
ステップ２１１では、時間Ｔ１経過後の閉空間の圧力Ｐ
２を圧力センサ２３により測定する。

【００４３】仮に閉空間に微細な穴があいていると、圧
力Ｐ２（ステップ２１１の測定値）は圧力Ｐ１（ステッ
プ２０７の測定値）よりも小さくなる。そこで、ステッ
プ２１２では、「Ｐ１−Ｐ２」を計算して圧力差Ｐ３を
求め、続くステップ２１３では、圧力差Ｐ３が本システ
ムに許容される最大漏れ時の規定圧Ｐ４よりも小さいか
否かを判別する。そして、Ｐ３＜Ｐ４であれば、許容範
囲を越える穴はあいていないとしてステップ２１４に進
み、正常判定を行う。また、Ｐ３≧Ｐ４であれば、許容
範囲を越える穴があいているとしてステップ２１５に進
み、異常発生の旨を判定する。

【００４４】因みに、上記ステップ２１２の圧力差Ｐ３
は圧力降下状態を示すパラメータであり、この圧力差Ｐ
３が分かれば、漏れの有無だけでなく漏れの程度（穴径
の大きさ等）を知ることが可能となる。

【００４５】以上の故障判定は燃料蒸気通路だけでな
く、パージポンプ５０の第１室５１、第２室５２に漏れ
がある場合も同じ結果が得られるため、パージポンプ自
身の故障判定も兼ねている。

【００４６】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。燃料圧力により駆動されるパー
ジポンプ５０を用いたので、燃料の流れを利用した従来
のパージポンプとは異なり燃圧の変動等、燃料系への悪
影響を招くことはない。また、パージポンプ５０の駆動
源である燃圧（燃料ポンプ２１による燃料圧力）はエン
ジン運転状態に依らずほぼ一定で保持されるので、当該
パージポンプ５０が常に安定して駆動される。その結
果、本実施の形態の燃料蒸気処理装置によれば、燃料系
に与える影響を抑制し、且つエンジン運転状態に関係な
く常に安定したパージ能力を発揮することができる。

【００４７】特に本実施の形態の装置では、パージポン
プ５０の働きによりキャニスタ１０内における燃料蒸気
が強制的にパージされるので、空燃比のリーン化に伴い
吸気管負圧が小さくなる直噴エンジンやリーンバーンエ
ンジンにも適した装置が実現できる。

【００４８】また、パージポンプ５０において、第１室
５１及び第２室５２がピストン５３により密閉状態で区
画されるので、燃料ポンプ２１による加圧燃料の抜けが
最小限に抑えられる。故に、燃料噴射への影響が極力抑
制できる。

【００４９】一方、概ねパージバルブ１６から燃料タン
ク２０までの「燃料蒸気空間」を閉空間とし、その状態
でのパージポンプ５０による加圧時の圧力変化や、加圧
し終えた後の圧力降下状態に基づいて閉空間の漏れを判
定するので、故障判定が容易且つ適切に実施できる。ま
た、パージポンプ５０の故障判定も併せて実施できる。

【００５０】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態について、上述した第１の実施の形
態との相違点を中心に説明する。

【００５１】図６は、第２の実施の形態における燃料蒸
気処理装置の概要を示す構成図であり、前記図１との相
違点として、パージポンプ５０がキャニスタ１０の大気
開放部に設置されている。また、パージポンプ５０は前
記図２と同じ構成となっている。すなわちここで、パー
ジポンプ５０の第１室５１は、バルブ６２を介してキャ
ニスタ１０の大気ポート１３に接続されると共に、バル
ブ６１を介して大気に開放されている。この構成に伴い
キャニスタクローズドバルブ１７は排除されている。ま
た、パージポンプ５０の第２室５２は、前述の通りバル
ブ６３を介して燃料配管２２に接続されると共に、バル
ブ６４を介してリターン配管２４に接続されている。

【００５２】次に、本実施の形態における燃料蒸気処理
装置の作動の概要を説明する。なおここで、各種バルブ
等の動作自体は前記第１の実施の形態と同じであるた
め、前述した図３のタイムチャートを参照しながら説明
する。

【００５３】さて、ｔ１〜ｔ２のパージ停止中（パージ
バルブ１６の閉鎖時）には、パージポンプ５０の第１室
５１に大気が導入される。つまり、ｔ１のタイミングで
は、バルブ６３が閉鎖、バルブ６４が開放されて第２室
５２の燃圧が開放されると同時に、バルブ６２が閉鎖、
バルブ６１が開放されて第１室５１が大気側に開放され
る。第２室５２の燃圧が開放されると、スプリング５６
の付勢力によりピストン５３がケース５４の底面まで押
し下げられる。このため、第２室５２の容積は最小にな
り、該第２室５２内の燃料はバルブ６４及びリターン配
管２４を通り燃料タンク２０に排出される。第１室５１
では逆に容積が増加し、減圧される。これにより、第１
室５１に大気が吸い込まれる。このとき、ピストン５３
とケース５４の隙間はシールリング５５により密閉され
ているため、大気が第２室５２に流れ込むことはない。
こうして第１室５１に大気を導入している間、バルブ６
３は閉鎖されたままであるため、燃料ポンプ２１から燃
料配管２２、デリバリパイプ３２間は閉じており、燃料
ポンプ２１で発生した燃圧が抜けることはない。

【００５４】その後、第１室５１に大気が十分に吸い込
まれると、ｔ２のタイミングでは、パージ開始と同時に
バルブ６４が閉鎖、バルブ６３が開放されて第２室５２
に加圧燃料が導入される。更に同時にバルブ６１が閉
鎖、バルブ６２が開放されて第１室５１とキャニスタ１
０の大気ポート１３とが連通される。燃料ポンプ２１に
よる燃圧は通常数１００ｋＰａ〜数ＭＰａであり、キャ
ニスタ１０及びパージ通路１５の圧損数ｋＰａに比べ非
常に高いため、燃料はピストン５３を押し上げる。この
結果、第１室５１の大気はキャニスタ１０に押し込ま
れ、これによりキャニスタ１０がパージされる。

【００５５】更に、キャニスタパージしたパージガスは
パージバルブ１６により流量が調節されながら吸気管３
１に押し込まれる。このとき、ピストン５３とケース５
４との隙間はシールリング５５により密閉されているた
め、燃料が第１室５１に流れ込むことはない。こうして
第２室５２に燃料を導入している間、バルブ６４は閉鎖
されたままであるため、第２室５２の最大容積（ピスト
ン５３最上点での容積）と燃料ポンプ２１から燃料配管
２２、デリバリパイプ３２間の容積を適切に設定すれ
ば、デリバリパイプ３２の燃圧は殆ど変動しない。

【００５６】また、本実施の形態においても、前記図５
と同様の手法により故障診断を行うことができる。ＥＣ
Ｕ４０による故障診断処理の手順を簡単に説明する。す
なわち、ＥＣＵ４０は、故障診断に際し、バルブ６１と
バルブ６４とを開いてパージポンプ５０内を一旦開放し
た後、パージバルブ１６とバルブ６１とを閉じてパージ
バルブ１６から燃料タンク２０までの「燃料蒸気空間」
を閉空間とする。その後、バルブ６４を閉じると共にバ
ルブ６３を開き、パージポンプ５０の第２室５２に燃料
を導入してピストン５３を上動させる。これにより、閉
空間の圧力が上昇し、その時の閉空間の圧力Ｐ１に応じ
て漏れ穴等の有無を判定する。この場合、圧力Ｐ１が所
定の圧力Ｐ０まで上昇しなければ、異常発生（漏れ穴有
り）の旨を判定する。

【００５７】また、圧力Ｐ１が所定の圧力Ｐ０まで上昇
した場合には、加圧し終えた後の圧力降下状態に応じて
再度、漏れ穴等の有無を判定する。すなわち、バルブ６
３を閉じて第２室５２の圧力を保持する。そして、バル
ブ６３を閉じてから時間Ｔ１経過後までの圧力変化（Ｐ
３＝Ｐ１−Ｐ２）が所定値Ｐ４以上であれば、異常発生
の旨を判定する。なおこの場合にも、既述の通りパージ
ポンプ自身の故障判定が同時に行われる。

【００５８】（第３の実施の形態）上記各実施の形態で
は、燃料蒸気処理装置の故障診断に際し、パージポンプ
５０により閉空間を加圧し、その状態での圧力変化をモ
ニタしたが、これを以下のように変更する。つまり、パ
ージポンプ５０により閉空間を減圧し、その状態での圧
力変化をモニタして故障診断を実施する。前記図１の構
成を適用する場合において、ＥＣＵ４０による故障診断
処理の手順を簡単に説明する。

【００５９】要するに、ＥＣＵ４０は、故障診断に際
し、先ずはじめにバルブ６４を閉じると共にバルブ６３
を開いて第２室５２に燃圧を導入した後、その状態でパ
ージバルブ１６とキャニスタクローズドバルブ１７とを
閉じてパージバルブ１６から燃料タンク２０までの「燃
料蒸気空間」を閉空間とする（バルブ６１，６２は共に
開放させておく）。その後、バルブ６３を閉じると共に
バルブ６４を開き、第２室５２の燃圧を開放する。これ
により、スプリング５６の付勢力によりピストン５３が
下動して燃料蒸気空間（閉空間）の圧力が降下する。そ
の時の閉空間の圧力を計測し、その圧力に応じて漏れ穴
等の有無を判定する。この場合、閉空間の圧力が予め規
定した所定の判定値まで降下しなければ、異常発生（漏
れ穴有り）の旨を判定する。

【００６０】また、閉空間の圧力が所定の判定値まで降
下した場合には、減圧し終えた後の圧力上昇状態に応じ
て再度、漏れ穴等の有無を判定する。すなわち、バルブ
６４を閉じ第２室５２の圧力を保持する。そして、バル
ブ６４を閉じてから所定時間（例えば１，２分程度）待
ち、その時の圧力変化が所定値以上であれば、異常発生
の旨を判定する。なおこの場合にも、既述の通りパージ
ポンプ自身の故障判定が同時に行われる。勿論、前記図
６の構成を適用する場合にも同様に、パージポンプ５０
の減圧動作による故障診断が適用できる。

【００６１】本実施の形態においても、閉空間の圧力変
化から故障判定が容易且つ適切に実施できる。また特
に、パージポンプ５０により閉空間を減圧させて故障診
断を行うので、仮に各通路等に漏れ穴があいているとそ
の穴から大気が吸い込まれる。故に、当該故障診断時に
燃料蒸気が漏れ穴から大気に放出されるといった不都合
が回避できる。

【００６２】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。上記各実施の形態では、パージポンプ５０
において第１室５１と第２室５２とをピストン５３で区
画したが、この構成を変更する。例えば、可動部材とし
てダイアフラムやベローズを用い、これにより第１室５
１と第２室５２とを区画する。この場合、ダイアフラム
やベローズの変形動作に伴い各室５１，５２の容積が変
更される。特にこの構成では、第１室５１と第２室５２
とが完全に遮断され、両室間の漏れ（パージガスの燃料
系への混入や燃料のエバポパージ系への混入）が確実に
防止できる。要は、可動部材として、第１室５１及び第
２室５２を密閉状態で区画しつつ、第２室５２内の燃圧
に応じて往復動して第１室５１の容積を変化させるもの
であれば任意の部材が適用できる。

【００６３】上記各実施の形態では、パージポンプ５０
の第１室５１と第２室５２とが同じケース５４内に設け
られていたので、ピストン５３が往復動する際、各室の
容積変化は同一であった。これを図７のように変更す
る。図７のパージポンプ７０では、シリンダ径の異なる
第１ケース７１と第２ケース７２とが設けられ、可動部
材としてのピストン７３はそれら各ケース７１，７２内
で摺動しつつ往復動する。第１ケース７１には、ピスト
ン７３の摺動部７３ａで区画された第１室７４が形成さ
れると共に、第２ケース７２には、ピストン７３の摺動
部７３ｂで区画された第２室７５が形成されている。ま
た、第１室７４にはスプリング７６が配設されている。
その他、前記図２の構成と同様に、各ポートにバルブ６
１〜６４が設けられている。

【００６４】上記構成のパージポンプ７０では、駆動時
における第２室７５の容積変化が第１室７４の容積変化
よりも小さくなる。そのため、第２室７５への燃圧導入
時における燃圧の変動（低下）が最小限に抑えられる。
従って、ポンプ作動時において燃料系に与える影響（デ
リバリパイプの圧力降下等）が低減でき、より一層望ま
しい構成となる。

【００６５】上記各実施の形態では、燃料蒸気処理装置
の故障診断に際し、パージポンプの加圧動作に伴い閉空
間内の圧力が所定の判定値まで上昇したか否かにより閉
空間の漏れを判定する処理（図５のステップ２０８）
と、パージポンプにより閉空間を加圧し終えた後に、所
定時間経過後における閉空間の圧力降下状態から該閉空
間の漏れを判定する処理（図５のステップ２１３）とを
共に実施したが、これらを何れか一方のみ実施して故障
診断処理を実現しても良い。パージポンプの減圧動作に
より故障診断を行う場合にも同様である。

【００６６】また、上記各実施の形態では、燃料蒸気処
理装置の故障診断に際し、パージポンプにより閉空間を
加圧又は減圧させ、その際どのレベルまで圧力が上昇又
は降下したかを判定して異常判定を実施したが（図５の
ステップ２０８）、これを変更しても良い。例えば、パ
ージポンプの加圧動作又は減圧動作の際、所定圧力に達
するまでの所要時間から異常判定を実施する。この場
合、所定圧力に達するまでの所要時間が基準時間よりも
長くなる場合には、異常発生（漏れ穴有り）の旨を判定
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における燃料蒸気処理装置の
概要を示す構成図。

【図２】パージポンプの構成を示す断面図。

【図３】パージ制御の概要を示すタイムチャート。

【図４】パージ制御手順を示すフローチャート。

【図５】燃料蒸気処理装置の故障診断手順を示すフロー
チャート。

【図６】第２の実施の形態における燃料蒸気処理装置の
概要を示す構成図。

【図７】パージポンプの別の構成を示す断面図。

【符号の説明】

１０…キャニスタ、１４…エバポ通路、１５…パージ通
路、１６…パージポンプ、２０…燃料タンク、２１…燃
料ポンプ、３０…エンジン、３１…吸気管、４０…ＥＣ
Ｕ、５０…パージポンプ、５１…第１室、５２…第２
室、５３…ピストン、７０…パージポンプ、７３…ピス
トン、７４…第１室、７５…第２室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 直也 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 加納 政雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G044 BA22 CA13 DA07 EA32 EA55 EA63 FA39 GA02 GA22 GA28

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気管と燃料タンクとを連通す
   る燃料蒸気通路と、 この燃料蒸気通路の途中に設けられ、前記燃料タンク内
   で発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタと、 燃料ポンプにより加圧された燃料を導入し、その燃料の
   圧力により可動部材を往復動させて前記キャニスタに吸
   着した燃料蒸気をパージさせるパージポンプと、を備え
   ることを特徴とする燃料蒸気処理装置。
2. 【請求項２】前記パージポンプは、パージエアを導入す
   る第１室と、燃料ポンプによる加圧燃料を導入する第２
   室とを有してこれら第１室及び第２室が前記可動部材に
   より密閉状態で区画され、前記第２室に導入される燃料
   の圧力に応じて前記可動部材を往復動させ、前記第１室
   の容積を変化させる請求項１に記載の燃料蒸気処理装
   置。
3. 【請求項３】キャニスタとエンジン吸気管との間にパー
   ジポンプを設置し、該パージポンプは、前記第２室の燃
   圧開放時にキャニスタから前記第１室にパージエアとし
   ての燃料蒸気を吸入し、前記第２室の燃圧導入時に前記
   第１室から吸気管にパージエアを送出する構成とした請
   求項２に記載の燃料蒸気処理装置。
4. 【請求項４】キャニスタの大気開放部にパージポンプを
   設置し、該パージポンプは、前記第２室の燃圧開放時に
   前記第１室にパージエアとしての大気を吸入し、前記第
   ２室の燃圧導入時に前記第１室からキャニスタを通して
   前記吸気管にパージエアを送出する構成とした請求項２
   に記載の燃料蒸気処理装置。
5. 【請求項５】前記吸気管への燃料蒸気のパージ量を調整
   するパージ制御弁と、該パージ制御弁の開度を制御する
   制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記パージ制御弁を閉鎖するパージ停止期間において前
   記第２室の燃圧を開放して前記第１室の容積を最大化
   し、該第１室にパージエアを導入するステップと、 その後のパージ制御弁によるパージ実施時において前記
   第２室に燃圧を導入して前記第１室の容積を縮小化し、
   該第１室内のパージエアを送出するステップとを順次実
   施する請求項２〜４の何れかに記載の燃料蒸気処理装
   置。
6. 【請求項６】前記パージポンプは、駆動時における前記
   第２室の容積変化が前記第１室の容積変化よりも小さく
   なるよう構成される請求項２〜５の何れかに記載の燃料
   蒸気処理装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載の燃料蒸気処
   理装置の故障を診断する故障診断装置であり、 燃料タンクから燃料蒸気通路を介して前記吸気管までを
   閉空間とした後、該閉空間を前記パージポンプにより加
   圧又は減圧する手段と、その状態での前記閉空間の圧力
   変化に基づいて燃料蒸気処理装置の異常を検出する手段
   とを備える燃料蒸気処理装置の故障診断装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の燃料蒸気処理装置の故障
   診断装置において、 前記閉空間を形成した後、前記パージポンプの加圧動作
   に伴い閉空間内の圧力が所定の判定値まで上昇したか否
   かにより該閉空間の漏れを判定する燃料蒸気処理装置の
   故障診断装置。
9. 【請求項９】請求項７又は８に記載の燃料蒸気処理装置
   の故障診断装置において、 前記パージポンプにより前記閉空間を加圧し終えた後
   に、所定時間経過後における閉空間の圧力降下状態から
   該閉空間の漏れを判定する燃料蒸気処理装置の故障診断
   装置。
10. 【請求項１０】請求項７に記載の燃料蒸気処理装置の故
    障診断装置において、 前記閉空間を形成した後、前記パージポンプの減圧動作
    に伴い閉空間内の圧力が所定の判定値まで降下したか否
    かにより該閉空間の漏れを判定する燃料蒸気処理装置の
    故障診断装置。
11. 【請求項１１】請求項７又は１０に記載の燃料蒸気処理
    装置の故障診断装置において、 前記パージポンプにより前記閉空間を減圧し終えた後
    に、所定時間経過後における閉空間の圧力上昇状態から
    該閉空間の漏れを判定する燃料蒸気処理装置の故障診断
    装置。