JP2005147057A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 漏れ判定の際に蒸発燃料が大気中に放出されることを抑止するとともに、蒸発燃料の蒸気圧による影響を排除して蒸発燃料経路の漏れ判定を行う。
【解決手段】 燃料タンク１０と、燃料タンク１０と接続され、燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ２０と、キャニスタ２０と接続され、キャニスタ２０を介して燃料タンク１０を含む閉路空間のガスを吸引するポンプ４２と、キャニスタ２０よりもポンプ４２側における閉路空間での圧力を検出する圧力計４４と、圧力計４４で検出した圧力に基づいて、閉路空間における漏れの状態を判定する漏れ判定手段と、キャニスタ２０における蒸発燃料の吸着能力を判定する吸着能力判定手段と、吸着能力が飽和していると判定された場合は、漏れ判定手段による判定を中止する漏れ判定中止手段と、を備える。
【選択図】 図４

Description

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。

従来、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。このような蒸発燃料処理装置において、蒸発燃料経路に所定の圧力を与えて閉路空間の漏れを判定する方法が特開２００２−４９５９号公報に記載されている。

特開２００２−４９５９号公報 特開２００３−１５５９５９号公報 特開平６−９３９３２号公報

しかしながら、特開２００２−４９５９号公報に記載されているように、燃料タンク、キャニスタ、負圧ポンプがこの順に接続された蒸発燃料処理装置において、負圧ポンプにより燃料タンク、キャニスタ内の空気、蒸発燃料を大気中に吸い出した場合、キャニスタの蒸発燃料吸着量が飽和に近い状態にあると、蒸発燃料経路内の蒸発燃料がキャニスタに吸着されずに大気中に放出されるという問題が発生する。

また、漏れ判定の際に蒸発燃料経路に所定の圧力を付与すると、蒸発燃料経路内に発生している蒸発燃料がキャニスタに吸着される。そして、キャニスタにおける蒸発燃料の吸着状態に応じて蒸発燃料経路の閉路空間の圧力、流量は変動する。このため、同公報に記載された方法では、蒸発燃料経路に圧力を付与して漏れ判定を行う場合に、蒸発燃料経路における実際の圧力、流量と測定値とが相違するという問題が生じる。

本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、本発明の目的は、漏れ判定の際に燃料ベーパが大気中に放出されることを抑止するとともに、キャニスタにおける蒸発燃料の吸着に影響を受けることなく蒸発燃料経路の漏れを正確に判定することにある。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料タンクと、前記燃料タンクと接続され、前記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と、前記キャニスタと接続され、前記キャニスタを介して前記燃料タンクを含む閉路空間内のガスを吸引するポンプと、前記キャニスタよりも前記ポンプ側における前記閉路空間での圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて、前記閉路空間における漏れの状態を判定する漏れ判定手段と、前記キャニスタにおける蒸発燃料の吸着能力を判定する吸着能力判定手段と、前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定された場合は、前記漏れ判定手段による判定を中止する漏れ判定中止手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定された場合は、前記ポンプによるガスの吸引を停止することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記キャニスタの蒸発燃料吸着量を推定する吸着量推定手段を備え、前記吸着能力判定手段は、前記蒸発燃料吸着量に基づいて、前記吸着能力を判定することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、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を備え、前記吸着量推定手段は、前記キャニスタの温度と、以前に求めた前記キャニスタの蒸発燃料吸着量とに基づいて、前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記キャニスタの温度に基づいて、蒸発燃料の吸着時に発生する吸着熱を算出する吸着熱算出手段を備え、前記吸着熱、前記キャニスタの温度、及び前記蒸発燃料吸着量の間に成立する関係から前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする。

第６の発明は、第３の発明において、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を備え、前記吸着量推定手段は、前記キャニスタの温度と前記蒸発燃料吸着量との関係を規定したマップを含み、前記マップから前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする。

第７の発明は、第１又は第２の発明において、前記圧力検出手段で検出された圧力の特性に変曲点が存在するか否かを検出する変曲点検出手段を備え、前記吸着能力判定手段は、前記変曲点が検出された場合に、前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定することを特徴とする。

第８の発明は、上記の目的を達成するため、燃料タンクと、前記燃料タンクと接続され、前記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と、前記キャニスタと接続され、前記キャニスタを介して前記燃料タンクを含む閉路空間内のガスを吸引するポンプと、前記キャニスタよりも前記ポンプ側における前記閉路空間での圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて、前記閉路空間における漏れの状態を判定する漏れ判定手段と、前記圧力検出手段で検出された圧力の特性に変曲点が存在するか否かを検出する変曲点検出手段と、前記変曲点検出手段により前記変曲点が検出された場合は、前記漏れ判定手段による判定を中止する漏れ判定中止手段と、を備えたことを特徴とする。

第９の発明は、第８の発明において、前記変曲点検出手段により前記変曲点が検出された場合は、前記ポンプによるガスの吸引を停止することを特徴とする。

第１の発明によれば、キャニスタにおける蒸発燃料の吸着能力が飽和している状態、又は飽和に近い状態にある場合は、閉路空間における漏れ判定を中止するため、キャニスタに蒸発燃料を十分に吸着できる場合にのみ漏れ判定を行うことができる。従って、漏れ判定の際には、燃料タンク内の蒸発燃料が全てキャニスタに吸着されることとなり、蒸発燃料が圧力検出手段まで到達しないため、蒸発燃料の蒸気分圧の影響で圧力検出手段で測定した圧力が変動してしまうことを抑止できる。

第２の発明によれば、キャニスタにおける蒸発燃料の吸着能力が飽和している状態、又は飽和に近い状態の場合は、ポンプによるガスの吸引を停止するため、閉路空間に存在する蒸発燃料がポンプから大気中に放出されてしまうことを抑止することができる。

第３の発明によれば、吸着量推定手段によりキャニスタの蒸発燃料吸着量を推定することができるため、推定した蒸発燃料吸着量によりキャニスタの蒸発燃料の吸着能力を判定することが可能となる。

第４の発明によれば、キャニスタの温度と、以前に求めたキャニスタの蒸発燃料吸着量とに基づいて、蒸発燃料吸着量を高精度に推定することが可能となる。

第５の発明によれば、吸着熱がキャニスタの温度及び蒸発燃料吸着量の関数であるため、吸着熱、キャニスタの温度、及び蒸発燃料吸着量の間に成立する関係式に基づいて、蒸発燃料吸着量を精度良く推定することができる。

第６の発明によれば、キャニスタの温度と蒸発燃料吸着量との関係を規定したマップから蒸発燃料吸着量を推定するため、煩雑な処理を伴うことなく蒸発燃料吸着量を算出することが可能となる。

第７の発明によれば、圧力検出手段で検出された圧力の特性に変曲点が検出された場合は、キャニスタにおける吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態にあると判定することが可能となる。従って、キャニスタの蒸発燃料吸着状態を直接的に求めることなく、キャニスタにおける蒸発燃料の吸着能力を求めることができる。

第８の発明によれば、圧力の特性に変曲点が検出された場合は漏れ判定を中止するため、キャニスタに蒸発燃料を十分に吸着できる場合にのみ漏れ判定を行うことができる。従って、漏れ判定の際には、燃料タンク内の蒸発燃料が全てキャニスタに吸着されることとなり、蒸発燃料が圧力検出手段まで到達しないため、蒸発燃料の蒸気分圧の影響で圧力検出手段で測定した圧力が変動してしまうことを抑止できる。

第９の発明によれば、圧力の特性に変曲点が検出された場合は、ポンプによるガスの吸引を停止するため、閉路空間に存在する蒸発燃料がポンプから大気中に放出されてしまうことを抑止することができる。

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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１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１に示すように、本実施形態の装置は、燃料タンク１０、キャニスタ２０、ポンプモジュール３６を有して構成されている。

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。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。

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。ベーパ通路１８にはVSVバルブ５６が設けられている。また、燃料タンク１０には、ポンプ通路３８を介してポンプモジュール３６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。また、キャニスタ２０には、ベーパ通路１８と接続されるベーパポート２２、ポンプ通路３８と接続されるポンプ側ポート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、ポンプ側ポート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。

パージ通路２６は、内燃機関の吸気通路（不図示）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。また、内燃機関の運転中は、ポンプ側ポート２４が大気へ開放される。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、ポンプ側ポート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。

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。また、ポンプ側ポート２４の近傍にはキャニスタ温度センサ３５が配置されている。キャニスタ温度センサ３４，３５によれば、パージポート２８、およびポンプ側ポート２４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。

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３４，３５、ポンプモジュール３６（圧力計４４）などの出力信号が供給されている。

ＥＣＵ４０の制御によりVSVバルブ５６が適切なタイミングで開かれると、燃料タンク１０内の燃料ベーパがキャニスタ２０へ送られる。キャニスタ２０へ送られた燃料ベーパは活性炭３０に吸着される。

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ると、キャニスタ２０内に吸着されている燃料ペーパが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。

図２は、ポンプモジュール３６の構成を示す模式図である。ポンプモジュール３６は、ポンプ４２、圧力計４４、切換弁４６、オリフィス４８を有して構成されている。ポンプ４２と切換弁４６は通路５０によって接続され、切換弁４６には通路５１及び通路５２が接続されている。通路５１はポンプ通路３８と接続されており、通路５２にはオリフィス４８が設けられている。また、ポンプ４２の切換弁４６と反対側には通路５４が接続されている。通路５４は大気に開放された大気ポートである。

切換弁４６は、通路５１と通路５２のいずれか一方を通路５０と接続する弁として機能する。ポンプ４２は、その作動により切換弁４６から通路５４に向かう流れを発生させる。これにより、ポンプ４２よりも切換弁４６側の領域に負圧が付与される。圧力計４４はこのときの通路５０における圧力を測定する。オリフィス４８は、漏れ判定に使用するリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを測定するために設けられた基準孔（例えばφ０．５ｍｍ）である。

以上のように構成された本実施形態の蒸発燃料処理装置において、蒸発燃料経路の漏れ判定（リーク診断）を行う方法を以下に説明する。漏れ判定を行う際には、VSVバルブ５６を開き、ポンプモジュール３６によって燃料タンク１０、キャニスタ２０を含む蒸発燃料経路に負圧を付与し、圧力計４４で検出された圧力に基づいて漏れ判定を行う。

漏れ判定の際には、最初にリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを測定する。リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを測定する際には、通路５２と通路５０が接続されるように切換弁４６の状態を設定してポンプ４２を作動させる。これにより、オリフィス４８から通路５４へ向かう流れが発生し、通路５２に負圧が付与される。この状態で圧力計４４により通路５０の圧力を測定することで、φ０．５ｍｍのオリフィス４８に対応したリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを検出することができる。

燃料タンク１０、キャニスタ２０を含む蒸発燃料経路の漏れ判定を行う際には、通路５１と通路５０が接続されるように切換弁４６の状態を設定する。そして、ＶＳＶバルブ５６を開き、パージＶＳＶ３２を閉じ、ポンプ４２を作動させる。これにより、ポンプ通路３８から通路５４へ向かう流れが発生し、燃料タンク１０、キャニスタ２０、ベーパ通路１８、パージ通路２６、ポンプ通路３８、を含む経路に負圧が付与される。そして、このときの圧力Ｐ_実測値を圧力計４４で測定する。その後、測定したＰ_実測値とリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを比較し、比較の結果に基づいて蒸発燃料経路の漏れ判定を行う。原則的には、測定した圧力Ｐ_実測値がφ０．５ｍｍのオリフィス４８に対応したリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦよりも大きい場合、蒸発燃料経路に付与した負圧がφ０．５ｍｍより大きな漏れ孔から外部に漏れていると判断できる。従って、Ｐ_実測値＞Ｐ_ＲＥＦの場合、蒸発燃料経路にφ０．５ｍｍより大きな漏れ孔が生じていると判定することができる。

しかし、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着状態によっては、正確な漏れ判定に支障が生じる場合がある。キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合、燃料タンク１０からキャニスタ２０に流れた燃料ベーパはキャニスタ２０に吸着されることなくポンプモジュール３６へ流れる。この場合、圧力計４４で測定されたＰ_実測値には燃料ベーパの蒸気圧分が含まれてしまう。一方、Ｐ_ＲＥＦを測定する際に燃料ベーパの蒸気圧分が含まれることはない。従って、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合、Ｐ_実測値は燃料ベーパの蒸気分圧分だけＰ_ＲＥＦよりも大きくなり、Ｐ_実測値とＰ_ＲＥＦの比較の結果から蒸発燃料経路の漏れ判定を精度良く行うことは困難である。

図３は、燃料ベーパの蒸気圧がＰ_実測値に与える影響を説明するための模式図であって、図１に示す構成において、ポンプモジュール３６から燃料タンク１０、キャニスタ２０を含む蒸発燃料経路に負圧を付与した場合の、各部における空気、燃料ベーパの流量を示している。

図３に示すように、燃料タンクに漏れ孔５８が生じている場合、蒸発燃料経路に負圧を付与すると、漏れ孔５８から燃料タンク１０内に空気が流入する。このときの漏れ孔５８からの流入量をＱ_ＨＯＬＥとする。また、ポンプモジュール３６の通路５４から排出される流量（ポンプ排出量）をＱ_ＰＵＭＰとする。

燃料タンク１０内に燃料が存在しない場合、蒸発燃料経路へ流入する流量は漏れ孔５８からの流入量Ｑ_ＨＯＬＥのみである。また、蒸発燃料経路から流出する流量はポンプ排出量Ｑ_ＰＵＭＰのみである。従って、以下の（１）式の関係が成立する。
Ｑ_ＰＵＭＰ＝Ｑ_ＨＯＬＥ ・・・（１）
ここで、漏れ孔の大きさがオリフィス４８の大きさと等しい場合、Ｑ_ＨＯＬＥはリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを測定する際にオリフィス４８を通過する空気の流量と等しくなる。この場合、Ｑ_ＰＵＭＰに燃料ベーパの流量が含まれることがないため、
従って、燃料タンク１０内に燃料が存在しない場合は、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとＰ_実測値を比較することで、漏れ孔がφ０．５ｍｍ以上であるか否かを正確に判別することができる。

燃料タンク１０内に燃料が存在する場合、燃料の蒸発により燃料タンク１０内に燃料ベーパが発生している。この場合、ポンプモジュール３６によって蒸発燃料経路に負圧を与えると、漏れ孔５８から流入した空気と燃料タンク１０内で発生した燃料ベーパの双方がキャニスタ２０へ流れる。燃料ベーパの発生量、すなわち、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ流れる燃料ベーパの流量をＱ_ＶＡＰとし、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ流れる空気および燃料ベーパの総流量をＱ_ＯＵＴとすると、以下の（２）式の関係が成立する。
Ｑ_ＯＵＴ＝Ｑ_ＨＯＬＥ＋Ｑ_ＶＡＰ ・・・（２）
なお、燃料タンク１０内で燃料ベーパの分圧が飽和蒸気圧に達していると、これ以上燃料ベーパは蒸発しないが、ポンプモジュール３６によって燃料タンク１０内の燃料ベーパが吸い出されると、燃料タンク１０から排出された流量Ｑ_ＶＡＰに相当する燃料ベーパが燃料タンク１０内で蒸発する。

キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合、燃料ベーパはキャニスタ２０に吸着されないため、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ送られた空気および燃料ベーパの総流量Ｑ_ＯＵＴがそのままポンプモジュール３６に流れる。従って、以下の（３）式の関係が成立する。
Ｑ_ＰＵＭＰ＝Ｑ_ＯＵＴ＝Ｑ_ＨＯＬＥ＋Ｑ_ＶＡＰ ・・・（３）
この場合、燃料タンク１０内に燃料が存在しない（１）式の場合と比較すると、燃料ベーパの流量分（Ｑ_ＶＡＰ）だけ、流入量Ｑ_ＨＯＬＥよりもポンプ排出量Ｑ_ＰＵＭＰの方が大きくなる。従って、漏れ孔５８の大きさが同じであっても、燃料ベーパの流量Ｑ_ＶＡＰに対応した燃料ベーパの蒸気圧分だけ燃料タンク１０内の圧力がより高くなる。

このように、燃料タンク１０内に燃料が存在し、かつキャニスタ２０が飽和している場合、圧力計４４で測定される圧力Ｐ_実測値は燃料が存在しない場合に比べて燃料ベーパの蒸気分圧分だけ高くなる。従って、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとＰ_実測値を比較するのみでは、漏れ孔５８の大きさを正確に判定することはできない。

一方、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ送られた燃料ベーパはキャニスタ２０に吸着される。この場合、燃料タンク１０内で発生した燃料ベーパの全てがキャニスタ２０に吸着されるため、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着量をＱ_ＣＡＮＩとすると、Ｑ_ＣＡＮＩ＝Ｑ_ＶＡＰの関係が成立する。そして、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ送られた空気および燃料ベーパの総流量Ｑ_ＯＵＴから吸着量Ｑ_ＣＡＮＩを減算した値がポンプモジュール３６に流れる。従って、以下の（４）式の関係が成立する。
Ｑ_ＰＵＭＰ＝Ｑ_ＯＵＴ−Ｑ_ＣＡＮＩ＝Ｑ_ＨＯＬＥ ・・・（４）
この場合、（１）式の場合と同様に、漏れ孔５８からの流入量Ｑ_ＨＯＬＥはポンプ排出量Ｑ_ＰＵＭＰと等しくなる。従って、燃料ベーパの蒸気分圧が圧力計４４で測定される圧力Ｐ_実測値に影響を与えることはなく、（１）式の場合と同様に、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとＰ_実測値を比較することで、漏れ孔がφ０．５ｍｍ以上であるか否かを正確に判別することができる。

以上の観点から、本実施形態では、キャニスタ２０の燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合にのみ蒸発燃料経路の漏れ判定を行い、キャニスタ２０の燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合は、漏れ判定を行わないようにしている。

これにより、燃料タンク１０内で発生した燃料ベーパの圧力がＰ_実測値に与える影響を排除することができ、蒸発燃料経路の漏れ判定を高精度に行うことが可能となる。また、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合は漏れ判定を行わないため、ポンプモジュール３６により蒸発燃料経路に負圧が付与されることはない。従って、燃料ベーパが飽和状態のキャニスタ２０を通過して通路５４から外気中に放出されてしまうことを確実に抑止することができる。

図４は、本実施形態の蒸発燃料処理装置における処理の手順を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１では、現時点におけるキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓを取得する。次のステップＳ２では、ステップＳ１で取得した吸着量ｍ_ｓと所定のしきい値Ｍ_ｍａｘを比較し、Ｍ_ｍａｘ＞ｍ_ｓであるか否かを判定する。ここで、しきい値Ｍ_ｍａｘは、キャニスタ２０の燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合に、キャニスタ２０が吸着している燃料ベーパの吸着量である。

ステップＳ２でＭ_ｍａｘ＞Ｍの場合はステップＳ３へ進む。この場合、現時点でのキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓがしきい値Ｍ_ｍａｘより小さいため、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力は飽和していないと判断できる。従って、以降のステップで蒸発燃料経路の漏れ判定を実施する。すなわち、ステップＳ３ではポンプ４２を作動させ、次のステップＳ４では、ポンプ４２による負圧が、オリフィス４８の設けられた通路５２側へ付与されるように切換弁４６の状態を設定して、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを検出する。

次のステップＳ５では、VSVバルブ５６を開き、パージVSV３２を閉じる。次のステップＳ６では、ポンプ４２による負圧がポンプ通路３８側へ付与されるように切換弁４６の状態を設定して、燃料タンク１０内、キャニスタ２０、ベーパ通路１８、パージ通路２６、ベーパポート２２、パージポート２８を含む蒸発燃料経路へ負圧を付与する。次のステップＳ７では、蒸発燃料経路に負圧を付与した状態で圧力計４４により圧力Ｐ_実測値を測定する。ステップＳ６で負圧を付与すると、ポンプモジュール３６により蒸発燃料経路の燃料ベーパ、空気が排出され、圧力計４４で測定される圧力Ｐ_実測値は低下していく。ステップＳ７では、Ｐ_実測値が低下して定常状態となった圧力測定を行う。

次のステップＳ８では、ステップＳ７で測定した圧力Ｐ_実測値と、ステップＳ４で測定したリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとの大小関係を比較する。すなわち、ここではＰ_実測値≦Ｐ_ＲＥＦであるか否かを判定する。

ステップＳ８でＰ_実測値≦Ｐ_ＲＥＦと判定された場合は、ステップＳ９へ進み、蒸発燃料経路に生じている漏れ孔の大きさはφ０．５ｍｍ以下であると判定する。一方、ステップＳ８でＰ_実測値＞Ｐ_ＲＥＦと判定された場合は、ステップＳ１０へ進み、蒸発燃料経路にφ０．５ｍｍよりも大きな漏れ孔が生じていると判定する。

ステップＳ２でＭ_ｍａｘ≦ｍ_ｓの場合はステップＳ１１へ進む。この場合、現時点でのキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓがしきい値Ｍ_ｍａｘに達しているため、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していると判断できる。従って、ステップＳ１１では、蒸発燃料経路の漏れ判定は行わない。なお、キャニスタ２０の吸着量ｍ_ｓが増加してＭ_ｍａｘに近傍に到達すると、ポンプモジュール３６の通路５４から燃料ベーパが大気放出されてしまうため、ステップＳ２において、所定の安全率を見込んだ上でＭ_ｍａｘとｍ_ｓを比較することが好適である。例えば、ステップＳ２において、Ｍ_ｍａｘに所定の係数（例えば０．９）を乗じて、０．９×Ｍ_ｍａｘ＞ｍ_ｓであるか否かを判定する。これにより、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が完全には飽和していないが、飽和に近い状態となった場合に、漏れ判定を実施しない制御が実現できる。従って、燃料ベーパがポンプモジュール３６の通路５４から排出されてしまうことを確実に抑止できる。

図４の処理によれば、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合のみ蒸発燃料経路の漏れ判定を行うため、漏れ判定の際にポンプモジュール３６により負圧を付与すると、燃料タンク１０内の燃料ベーパが確実にキャニスタ２０に吸着されることとなる。従って、ポンプモジュール３６の通路５４から燃料ベーパが大気中に放出されてしまうことを確実に抑止することができる。また、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合のみ蒸発燃料経路の漏れ判定を行うため、燃料ベーパの分圧が圧力計４４で測定されることがない。従って、燃料ベーパの分圧がＰ_実測値に与える影響を排除することができ、Ｐ_実測値に基づいて蒸発燃料経路の漏れ判定を正確に行うことが可能となる。

次に、図４のステップＳ１において、現時点におけるキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓを求める方法を説明する。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ベーパの絶対量に相当する燃料吸着状態（燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ）を正確に推定する機能を有している。

燃料タンク１０内では、燃料の蒸発によって燃料ベーパが発生している。VSVバルブ５６を開くと、燃料タンク１０内の燃料ベーパはキャニスタ２０に流れ、キャニスタ２０に吸着される。燃料ベーパがキャニスタ２０に吸着されると、キャニスタ２０の内部エネルギーが変化する。このときの内部エネルギーの変化量は、燃料ベーパの吸着量に応じて変動する。本実施形態の蒸発燃料処理装置では、VSVバルブ５６を開いている間のキャニスタ２０の内部エネルギーの変化量を、吸着の際に発生する吸着熱から算出し、これに基づいてキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量を算出する。

最初に吸着熱を算出する方法を説明する。図５は、燃料ベーパが活性炭３０に吸着される様子を示す模式図である。図５に示すように、活性炭３０に吸着される前の燃料ベーパは気相状態にある。気相状態の燃料ベーパが活性炭３０の表面に吸着されると、吸着分子が発生する。これにより、燃料ベーパが液化して吸着相の状態となり、吸着熱が発生する。ここで、燃料ベーパの吸着によって発生する熱量（吸着熱）、活性炭３０がもらうエネルギー、熱伝導によって失われる熱量、の間には以下の関係が成立する。
（吸着熱）＝（活性炭がもらうエネルギー）＋（熱伝導によって失われる熱量）

上記関係は、以下の（５）式（Tianの式）で表すことができる。（５）式において、ｄｑは吸着の際に燃料ベーパの単位質量が発生する吸着熱である。また、ΔＴは、吸着時の燃料ベーパ（活性炭３０）の温度変化量であって、VSVバルブ５６を開いている間のキャニスタ２０の内部温度Ｔの変化量として、キャニスタ温度センサ３４から検出することができる。また、σは活性炭３０の熱伝導係数、ｃは活性炭３０の有効熱容量である。（５）式によれば、温度変化量ΔＴに基づいて、燃料ベーパの単位質量が発生する吸着熱ｄｑを算出することができる。

燃料ベーパの吸着によってキャニスタ２０内の内部エネルギーＥ_ａｄｓが変化する。この際、熱伝導によって熱がキャニスタ２０の外部に逃げなければ、以下の関係が成立する。
（燃料ベーパの単位質量が吸着された際の、キャニスタ内のエネルギー変化量）＝（吸着によって燃料ベーパの単位質量が発生する熱量）
すなわち、燃料ベーパ単位質量あたりのエネルギー変化量ｄＥ_ａｄｓと吸着熱ｄｑは釣り合い、以下の（６）式の関係が成立する。

ｄＥ_ａｄｓ＝ｄｑ ・・・（６）

キャニスタ２０の内部エネルギーＥ_ａｄｓは、活性炭３０のエネルギーと吸着相のエネルギーＥ_Ｓとの和で表すことができ、以下の関係が成立する。
（キャニスタの内部エネルギー）＝（活性炭のエネルギー）＋（吸着相のエネルギー）
活性炭３０の内部エネルギーは、活性炭３０の内部温度Ｔに比例し、内部温度Ｔと活性炭の比熱Ｃ_ＶＣとの積で表すことができる。従って、以下の（７）式の関係が成立する。

Ｅ_ａｄｓ＝Ｃ_ＶＣ・Ｔ＋Ｅ_Ｓ ・・・（７）

（７）式を吸着量、時間で微分すると、VSVバルブ５６を開いている間の燃料ベーパ単位質量の吸着による内部エネルギーＥ_ａｄｓの変化量ｄＥ_ａｄｓが得られる。そして、（６）式からｄＥ_ａｄｓ＝ｄｑであるため、以下の（８）式の関係が成立する。

ｄｑ＝ｄＥ_ａｄｓ＝Ｃ_ＶＣ・ｄＴ＋ｄＥ_Ｓ ・・・（８）

（８）式において、吸着相のエネルギーＥ_Ｓの変化量ｄＥ_Ｓは、燃料ベーパの吸着量に応じて変動する。従って、変化量ｄＥ_Ｓを吸着量の関数として表すことで、（８）式に基づいて、吸着熱ｄｑから燃料ベーパの吸着量を算出することができる。

吸着相のエネルギーＥ_Ｓの変化量ｄＥ_Ｓを吸着量の関数として表す方法を以下に説明する。図６は、単位質量あたりの吸着相のエネルギーＥ_Ｓが単位活性炭質量あたりの燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓに応じて変動する様子を示す特性図である。図６は、燃料ベーパの温度を一定とした場合の特性を示しており、単位質量あたりの吸着相のエネルギーＥ_Ｓとともに、燃料ベーパの気相のエネルギー、吸着の際に発生した吸着熱、及び燃料ベーパの蒸発潜熱を、それぞれ燃料ベーパ単位質量あたりの値として示している。図６に示すように、吸着相のエネルギーと吸着熱は吸着量ｍ_ｓに応じて変動し、気相のエネルギー、蒸発潜熱は吸着量ｍ_ｓによらず一定である。

図６に示すように、活性炭３０における燃料ベーパの吸着量が多くなるほど、吸着相のエネルギーは増加し、吸着熱は減少する。そして、燃料ベーパの吸着量が多くなると、吸着相のエネルギーは、気相のエネルギーから蒸発潜熱を差し引いた値に漸近していく。

活性炭３０に吸着される前の燃料ベーパの内部エネルギーは、図６に示す気相のエネルギーである。燃料ベーパが活性炭３０に吸着されて吸着分子が発生すると、燃料ベーパの内部エネルギーは図６に示す吸着相のエネルギーとなり、吸着熱が発生する。従って、以下の関係が成立する。
（燃料ベーパ単位質量あたりの吸着相のエネルギー）＝（燃料ベーパ単位質量あたりの気相のエネルギー）−（燃料ベーパ単位質量あたりの吸着熱）
この関係は、以下の（９）式で表すことができる。

（９）式において、Ｃ_ｐ・Ｔは燃料ベーパ単位質量あたりの気相のエネルギーを表している。ここで、Ｃ_ｐは燃料蒸気低圧比熱であり、Ｔは燃料ベーパの温度である。

また、（９）式において、Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）＋ｆ（ν）は、燃料ベーパ単位質量あたりの吸着熱を表している。ここで、Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）は蒸発潜熱であって、燃料ベーパの温度Ｔの関数である。蒸発潜熱Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）は、例えば公知のクラジウス・クラペイロンの式で表すことができる。

また、ｆ（ν）は、燃料ベーパの吸着ポテンシャルを表している。吸着ポテンシャルｆ（ν）は、燃料ベーパが吸着相となった場合に、分子間力に起因して発生する燃料ベーパのエネルギーである。吸着ポテンシャルｆ（ν）は吸着体積νの関数であって、νは吸着相の密度ρ_Ｌに対する吸着量ｍ_ｓの割合である。すなわち、ν＝ｍ_ｓ／ρ_Ｌの関係が成立する。図７は、吸着ポテンシャルｆ（ν）とν（＝ｍ_ｓ／ρ_Ｌ）の関係（吸着特性曲線）を実験的に求めた特性図である。図７に示すように、νが増加すると、燃料ベーパの吸着ポテンシャルｆ（ν）は減少する。すなわち、ν＝ｍ_ｓ／ρ_Ｌであるため、吸着量ｍ_ｓが増加すると、吸着ポテンシャルｆ（ν）は減少する。吸着量ｍ_ｓが更に増加すると吸着ポテンシャルｆ（ν）は０に近づき、図６に示すように吸着熱と蒸発潜熱はほぼ等しくなる。

このように、燃料ベーパ単位質量あたりの吸着熱は、蒸発潜熱Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）と吸着ポテンシャルｆ（ν）の和で表すことができる。

（９）式を吸着量ｍ_ｓで積分すると、以下の（１０）式が得られる。（１０）式によれば、吸着相のエネルギーＥｓを吸着量ｍ_ｓの関数として表すことができる。なお、（１０）式では、吸着ポテンシャルｆ（ν）における変数をν’として示している。

（８）式において、VSVバルブ５６を開いている間の、燃料ベーパ単位質量あたりの変化量ｄＥ_Ｓは、（１０）式を微分して算出することができる。ここで、吸着相のエネルギーＥ_Ｓは燃料ベーパの温度Ｔと吸着量ｍ_ｓの関数であるため、以下の（１１）式の関係が成立する。そして、（１１）式の右辺を（８）式に代入すると、以下の（１２）式が得られる。燃料ベーパの温度Ｔとキャニスタ２０の内部温度Ｔは等しいと考えることができるため、（１２）式によれば、内部エネルギーの変化量ｄＥ_ａｄｓ（＝吸着熱ｄｑ）をキャニスタ内部温度Ｔ、および吸着量ｍ_ｓの関数として表すことができる。従って、吸着熱ｄｑ、および内部温度Ｔから吸着量ｍ_ｓを算出することが可能となる。

（１１）式の右辺第１項および第２項は（１０）式を微分して求めることができ、以下の（１３）式、（１４）式で表すことができる。（１３）式、（１４）式では、ｄＴをΔＴとし、またｄｍ_ｓをΔｍ_ｓとして示している。また、（１３）式、（１４）式において、ΔＴは、VSVバルブ５６を開いている間、すなわち燃料ベーパが吸着されている間の燃料ベーパ（活性炭３０）の温度変化量である。また、ＴはVSVバルブ５６を開いた時点の燃料ベーパ（活性炭３０）の温度である。ΔＴ，Ｔは、キャニスタ温度センサ３４から検出することができる。

（１３）式では（１０）式を内部温度Ｔについて微分しているが、この際（１０）式のｆ（ν）が内部温度Ｔの関数ではないため、ｆ（ν）を微分した項は０となる。また、（１３）式において、Δ｛Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）｝は、VSVバルブ５６を開いている間の蒸発潜熱Δｈ_ｖａｐ（Ｔ）の変化量である。また、ν＝ｍ_ｓ／ρ_Ｌであるため、（１４）式においてｄν／ｄｍ_ｓ＝１／ρ_Ｌである。

（１３）式、（１４）式を（１２）式へ代入すると、以下の（１５）式が得られる。（１５）式において、Δｍ_ｓはVSVバルブ５６を開いている間の吸着量ｍ_ｓの変化量を表している。すなわち、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量をｍ_ｓ（ｋ−１）、VSVバルブ５６を閉じた時点の吸着量をｍ_ｓ（ｋ）とすると、Δｍ_ｓ＝ｍ_ｓ（ｋ）−ｍ_ｓ（ｋ−１）の関係が成立する。また、（１５）式において、ｍ_ｓはVSVバルブ５６を閉じた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を表している。従って、（１５）式を変形すると（１６）式が得られる。（１６）式によれば、吸着熱ｄｑをｍ_ｓ（ｋ），ｍ_ｓ（ｋ−１），ΔＴの関数として表すことができる。

以下の（１７）式は、（１６）式の左辺ｄｑを右辺に移項して、関数ｆを定義した式である。（１６）式によれば、吸着熱ｄｑ、前回の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、温度変化量ΔＴを用いて現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めることは可能であるが、吸着ポテンシャルｆ（ν）が吸着量ｍ_ｓ（ｋ）の関数であるため、（１６）式から直接的に現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めようとすると演算処理が煩雑となる場合がある。そこで、本実施形態では、前回取得した吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）とVSVバルブ５６を開いている間の温度変化量ΔＴを（１７）式に代入するとともに、現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）については仮の値を（１７）式に代入する。そして、仮の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）の値を変更しながら、ｆ→０となるように（１７）式を反復演算する。そして、関数ｆの値が最も０に近づいた場合のｍ_ｓ（ｋ）の値を最終的な現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）として算出する。このように、（１７）式を反復演算することで、吸着熱ｄｑ、前回の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、温度変化量ΔＴから現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出することが可能となる。

キャニスタ２０における吸着量が多くなり、パージVSV３２を開いた場合は、活性炭３０に吸着されていた燃料ベーパが脱離して吸気通路側へ流れる。このとき、図５で説明した反応と逆の反応が起こり、パージVSV３２を開いている間にキャニスタ温度センサ３４で検出される温度は、時間の経過とともに低下する。従って、パージVSV３２を開いた場合の温度変化量ΔＴは負の値となる。

所定時間パージVSV３２を開いて燃料ベーパを脱離させた後の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）は、VSVバルブ５６を開いて燃料ベーパを吸着させた後の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）と同様に、（１７）式から求めることができる。この際、ΔＴの値を負の値にして（１７）式に代入することで、脱離後の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めることが可能である。

従って、VSVバルブ５６またはパージVSV３２を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）と、VSVバルブ５６またはパージVSV３２を開いている間の温度変化量ΔＴを（１７）式に代入することで、VSVバルブ５６またはパージVSV３２を閉じた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出することが可能となる。そして、吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を記憶しておき、次にVSVバルブ５６またはパージVSV３２を開いた際に（１７）式の演算を行うことで、キャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量の絶対量を逐次算出することが可能である。

キャニスタ２０に吸着されている燃料ベーパは、パージVSV３２を所定時間（数十分程度）開くことで完全に脱離する。従って、VSVバルブ５６またはパージVSV３２を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が不明の場合は、パージVSV３２を所定時間開いてキャニスタ２０を空の状態にリセットし、次回の演算の際にｍ_ｓ（ｋ−１）＝０として（１７）式の演算を行うことが好適である。

また、VSVバルブ５６、パージVSV３２の双方を閉じている場合は、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着現象、脱離現象は発生せず、キャニスタ２０内で温度変化は生じない。従って、VSVバルブ５６またはパージVSV３２の一方を開いた時にキャニスタ温度センサ３６を起動するようにしてもよい。

次に、図８のフローチャートに基づいて、燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓを算出する処理の手順を説明する。ここでは、VSVバルブ５６を開いてキャニスタ２０に燃料ベーパを吸着させる場合の処理について説明する。

先ず、ステップＳ１１では、燃料タンク１０に設けられたタンク内圧バルブを閉じ、燃料タンク１０からキャニスタ２０へ燃料ベーパを送る準備をする。次のステップＳ１２では、燃料ベーパ吸着量を推定する準備が完了しているか否かを判定する。

次のステップＳ１３では、燃料タンク１０の内圧が所定の圧力（大気圧＋α）以上であるか否かを判定する。燃料タンク１０の内圧が所定の圧力以上である場合は、燃料タンク１０内で燃料ベーパが発生しているため、ステップＳ１４へ進み、所定時間の間だけVSVバルブ５６を開く。一方、燃料タンク１０の内圧が所定の圧力よりも小さい場合は終了する(END)。

ステップＳ１４でVSVバルブ５６を開いている間は、燃料タンク１０内の燃料ベーパがキャニスタ２０へ流れ込む。そして、燃料ベーパは活性炭３０に吸着され、吸着熱の発生により活性炭３０の温度が上昇する。ステップＳ１５では、VSVバルブ５６を開いている間の温度変化量ΔＴをキャニスタ温度センサ３４から検出する。

次のステップＳ１６では、ステップＳ１５で求めた温度変化量ΔＴを用いて、活性炭３０における燃料ベーパの現在の吸着量（VSVバルブ５６を閉じた時点の吸着量）ｍ_ｓ（ｋ）を求める。ステップＳ１６で燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めた後は、処理を終了する（END）。

図９のフローチャートは、図８のステップＳ１６において、吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出する処理を詳細に示したものである。先ずステップＳ２１では、図８のステップＳ１５で検出した温度変化量ΔＴを用いて、（５）式から吸着熱ｄｑを算出する。次のステップＳ２２では、ＥＣＵ４０のメモリから前回算出した吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）を取得する。

次のステップＳ２３では、ΔＴ、ｍ_ｓ（ｋ−１）、および仮に設定したｍ_ｓ（ｋ）の値を（１７）式に代入して反復計算を行う。そして、（１７）式のｆが最も０に近づいたときのｍ_ｓ（ｋ）の値を最終的な現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）として算出する。ステップＳ２３で現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出した後は、処理を終了する（END）。

なお、ステップＳ２３において、関数ｆの値が０近傍の値に収束しない場合は、所定時間の経過後、ステップＳ２１または図８の処理に戻り、処理を再度行うようにする。

また、図８のステップＳ１３において、（燃料タンク１０の内圧）≦（大気圧−α）の場合にVSVバルブ５６を開くと、キャニスタ２０に吸着されている燃料ベーパが脱離し、キャニスタ２０から燃料タンク１０へ燃料ベーパが流れる。この場合、VSVバルブ５６を開いている間の温度変化量ΔＴは負の値となる。従って、（燃料タンク１０の内圧）≦（大気圧−α）の場合においても、パージVSV３２を開いた場合と同様に、燃料ベーパを脱離させた後、VSVバルブ５６を閉じた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出することができる。（燃料タンク１０の内圧）≦（大気圧−α）の場合にVSVバルブ５６を開くことで、蒸発燃料経路が急冷された場合などに燃料タンク１０に過度な圧力がかかることを回避できる。

図８、図９の処理によれば、現時点のキャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を逐次算出することができる。従って、図４のステップＳ１において、現時点におけるキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓとして、逐次算出しておいた燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を取得することができる。

次に、マップから燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓを算出する方法を説明する。図１０は、図７と同様に、単位質量あたりの吸着相のエネルギーＥ_Ｓが単位活性炭質量あたりの燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓに応じて変動する様子を示す特性図である。図１０に基づいて、VSVバルブ５６が開いている間の温度変化量ΔＴが同じ場合に、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）の相違が、VSVバルブ５６が開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓに与える影響について説明する。

VSVバルブ５６を開いている間の温度変化量ΔＴが等しい場合、燃料ベーパのエネルギー変化量も等しいと考えることができる。図１０に示すように、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が異なる２つの場合において、VSVバルブ５６を開いている間の吸着による燃料ベーパのエネルギー変化量は、単位質量あたりの吸着相のエネルギーを表す曲線６０と、気相のエネルギーを表す直線６２で囲まれた面積Ａ_１，Ａ_２で表すことができる。ここで、面積Ａ_１と面積Ａ_２で表される２つの場合において、吸着開始時の内部温度Ｔが等しく、吸着の際の温度変化量ΔＴが等しい場合を想定すると、双方の燃料ベーパのエネルギー変化量が等しくなるため、面積Ａ_１と面積Ａ_２は等しくなる。

ここで、横軸方向の面積Ａ_１，面積Ａ_２の幅は、VSVバルブ５６を開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓと考えることができる。図１０に示すように、温度変化量ΔＴが等しい場合の横軸方向の面積Ａ_１，面積Ａ_２の幅は、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）に応じて変動し、面積Ａ_１に比べて面積Ａ_２の横軸方向の幅は広くなる。従って、図１０に示すように、温度変化量ΔＴが等しい場合、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が大きい程、吸着量の変化量Δｍ_ｓは増加する。

一方、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が等しい場合、温度変化量ΔＴが大きいほど活性炭３０における燃料ベーパの吸着反応が多く行われる。従って、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が等しい場合は、温度変化量ΔＴが大きくなるほど、吸着量の変化量Δｍ_ｓは大きくなる。このことは、例えば図７の吸着特性曲線からも説明することができる。図７に示すように、吸着量の変化量Δｍ_ｓが異なる２つの場合（Δｍ_ｓ１，Δｍ_ｓ２）において、Δｍ_ｓが大きくなる程、ｆ（ν）の変化量Δ｛ｆ（ν）｝は大きくなる。そして、ｆ（ν）が大きいほど吸着相のエネルギーＥｓの変化量が大きくなり、結果として温度変化量ΔＴも大きくなる。従って、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が等しい場合は、温度変化量ΔＴが大きくなるほど、吸着量の変化量Δｍ_ｓは大きくなる。

以上の観点から、温度変化量ΔＴ、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、およびVSVバルブ５６を開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓの関係をマップで規定することができる。そして、マップからVSVバルブ５６を開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓを求めることが可能となる。

図１１は、温度変化量ΔＴ、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、および吸着量の変化量Δｍ_ｓの関係を規定したマップを示す模式図である。図１１のマップには、温度変化量ΔＴが等しい場合、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が大きいほど、吸着量の変化量Δｍ_ｓが大きくなる関係が規定されている。また、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）が等しい場合は、温度変化量ΔＴが大きいほど、変化量Δｍ_ｓが大きくなる関係が規定されている。従って、温度変化量ΔＴ、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）を図１１のマップに当てはめることで、吸着量の変化量Δｍ_ｓを求めることができる。そして、Δｍ_ｓを求めた後は、ｍ_ｓ（ｋ）＝ｍ_ｓ（ｋ−１）＋Δｍ_ｓの演算を行うことで、現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めることが可能となる。なお、図１１のマップは、温度変化量ΔＴ、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、および吸着量の変化量Δｍ_ｓの関係を実験で求めることで作成することができる。

パージVSV３２を開いた場合も同様に、温度変化量ΔＴ（＜０）、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）を図１１のマップに当てはめることで、吸着量の変化量（脱離量）Δｍ_ｓを求めることができる。

なお、図１１のマップでは、温度変化量ΔＴ、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、および吸着量の変化量Δｍ_ｓの関係を規定したが、ｍ_ｓ（ｋ）＝ｍ_ｓ（ｋ−１）＋Δｍ_ｓであるため、温度変化量ΔＴ、吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、および吸着量ｍ_ｓ（ｋ）の関係を規定しても良い。

図１１マップによれば、現時点のキャニスタ２０における燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を求めることができる。従って、図４のステップＳ１において、現時点におけるキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓとして、図１１のマップから求めた燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を取得することができる。

以上説明したように実施の形態１によれば、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和していない場合にのみ、蒸発燃料経路の漏れ判定を行うことができる。これにより、漏れ判定の際には、燃料タンク１０内の燃料ベーパが全てキャニスタ２０に吸着されることとなるため、燃料ベーパの分圧が圧力計４４で測定した圧力Ｐ_実測値に与える影響を排除することができる。従って、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦと圧力計４４で測定した圧力Ｐ_実測値に基づいて、蒸発燃料経路に漏れ孔が生じているか否かを正確に判定することが可能となる。また、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和している場合は、漏れ判定を行わないため、燃料ベーパがポンプモジュール３６の通路５４から大気中に放出されてしまうことを確実に抑止することができる。

また、実施の形態１によれば、VSVバルブ５６を開いている間のキャニスタ内部温度の変化量ΔＴから吸着熱ｄｑを算出することができる。そして、吸着熱ｄｑ（＝内部エネルギーＥ_ａｄｓの変化量ｄＥ_ａｄｓ）をキャニスタ２０の内部温度Ｔと吸着量ｍ_ｓとの関数で表すことができるため、吸着熱ｄｑ、内部温度Ｔおよび吸着量ｍ_ｓの関係式から現時点の吸着量ｍ_ｓを算出することが可能となる。また、VSVバルブ５６を開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）と、VSVバルブ５６を開いている間の温度変化量ΔＴとから、現在の吸着量ｍ_ｓ（ｋ）をマップ算出することが可能となる。従って、簡素な方法で、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着量を正確に求めることが可能となる。

なお、実施の形態１において、キャニスタ温度センサ３４をキャニスタ２０内の複数の箇所に設けておいても良い。これにより、キャニスタ２０内の複数箇所で単位活性炭質量あたりの燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓを求めることができ、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着状態をより正確に求めることができる。

また、実施の形態１において、吸着熱ｄｑを算出する際に、伝熱によりキャニスタ２０の外部へ逃げる熱量を考慮して吸着熱ｄｑを算出しても良い。例えば、キャニスタ２０の外周に熱流束センサ３８を設け、外部への熱損失を検出し、算出した吸着熱ｄｑに熱損失分を加算することで、吸着熱ｄｑの算出精度をより高めることが可能である。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、圧力計４４で測定し圧力Ｐ_実測値の変動に基づいて、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和しているか否かを判定する。そして、キャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和している場合は、実施の形態１と同様に蒸発燃料経路の漏れ判定を中止する。実施の形態２の蒸発燃料処理装置の構成は図１で説明した構成と同様である。

図１２は、蒸発燃料経路に負圧を付与した場合に、ポンプモジュール３６で測定された圧力Ｐ_実測値が時間の経過とともに変動する様子を示す特性図である。各特性Ａ〜Ｃは、負圧を与え始めた時点から定常状態となるまでのＰ_実測値の変動を示している。ここで、実線で示す特性Ａは、実施の形態１と同様にポンプモジュール３６から燃料タンク１０、キャニスタ２０を含む蒸発燃料経路に負圧を与えた場合に圧力Ｐ_実測値が変動する様子を示している。

また、一点鎖線で示す特性Ｂは、ポンプモジュール３６から燃料タンク１０に直接負圧を与えた場合の圧力Ｐ_実測値の変動を示している。すなわち、特性Ｂは、図１の構成からキャニスタ２０を除き、ポンプモジュール３６と燃料タンク１０を直接接続して蒸発燃料経路に負圧を付与した場合に、圧力Ｐ_実測値が変動する様子を示している。

また、破線で示す特性Ｃは、特性Ａと同様に燃料タンク１０、キャニスタ２０を含む蒸発燃料経路に負圧を付与した場合において、時刻ｔの時点でキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和した場合に、以降の圧力Ｐ_実測値が変動する様子を示している。

特性Ａ〜Ｃに示すように、負圧を与え始めた時点では、蒸発燃料経路内に空気、燃料ベーパが満たされているため、経路内の空気、燃料ベーパが排出されるまでの間、圧力計４４で測定される圧力Ｐ_実測値は時間の経過とともに低下する。そして、蒸発燃料経路内の空気、燃料ベーパが排出されると、圧力計４４で測定された圧力は定常値となる。

実施の形態１で説明したように、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合は、燃料ベーパの分圧分が圧力計４４で測定されてしまうため、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合に比べて圧力計４４で測定される圧力Ｐ_実測値は高くなる。図１２に示す特性Ｂは、キャニスタ２０を設けていない場合に圧力Ｐ_実測値が変動する様子を示しているため、特性Ｂの圧力には燃料ベーパの蒸気分圧が含まれる。すなわち、特性Ｂは、図１の構成において、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和している場合に圧力Ｐ_実測値が変動する特性と同様である。従って、図１２に示すように、特性Ａに比べて特性Ｂの圧力は高くなる。

図１に示す構成において、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していない場合に、ポンプモジュール３６から蒸発燃料経路に負圧を付与すると、特性Ａに従って圧力Ｐ_実測値は低下していく。この間、燃料タンク１０内の燃料ベーパはキャニスタ２０側へ吸い出され、キャニスタ２０に順次吸着されていく。そして、図１２に示す時刻ｔの時点でキャニスタ２０の燃料ベーパ吸着能力が飽和すると、時刻ｔ以降は燃料ベーパがキャニスタ２０に吸着されないため、圧力計４４で測定された圧力Ｐ_実測値は、燃料ベーパの分圧分だけ高くなる。従って、時刻ｔ以降の圧力Ｐ_実測値は特性Ｃに従って変動し、キャニスタ２０が存在しない場合の特性Ｂに漸近していく。そして、定常状態に到達した際の圧力（＝Ｐｃ）は、定常状態の特性Ｂの圧力と同一となる。

従って、蒸発燃料経路に負圧を付与している最中にキャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和すると、飽和した時刻ｔの時点で圧力推移が大きく変動し、時刻ｔにおいて圧力Ｐ_実測値に変曲点６４が発生することになる。

このため、実施の形態２では、蒸発燃料経路に負圧を与えている最中に圧力Ｐ_実測値をモニタし、Ｐ_実測値に変曲点６４が発生した場合は、変曲点６４が発生した時点でキャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和したものと判定する。そして、以降の蒸発燃料経路の漏れ判定を中止する。これにより、実施の形態１と同様にキャニスタ２０が飽和している場合に漏れ判定が行われることを抑止できる。従って、燃料ベーパの蒸気分圧分が漏れ判定に与える影響を排除することができ、蒸発燃料経路の漏れ判定を高精度に行うことが可能となる。また、変曲点６４が検出された後に漏れ判定を中止することにより、燃料ベーパがポンプモジュール３６から大気中に放出されてしまうことを抑止できる。なお、変曲点６４を検出する場合は、Ｐ_実測値をモニタしている最中にＰ_実測値が減少から増加に転じるタイミングが存在するか否かを検出する。

図１３は、図１２と同様に、ポンプモジュール３６で測定された圧力Ｐ_実測値が時間の経過とともに変動する様子を示す特性図である。図１３に示す特性Ｃは、Ｐ_実測値がＰｃに到達する以前にキャニスタ２０が飽和した場合のＰ_実測値の変動を示している。この場合、変曲点６４でＰ_実測値が減少から増加に転じることはないが、変曲点６４の前後でＰ_実測値の変化の割合が大きく変わる。本実施形態では、図１３に示すように、Ｐ_実測値の変化の割合が変動するタイミングも変曲点６４と称することとする。図１３の変曲点６４を検出する場合は、例えば、微小時間Δｔ毎のＰ_実測値の変化量をモニタしておき、Δｔ毎の変化量が大きく変わるタイミングが発生した場合、そのタイミングで変曲点６４が発生したものと判断する。この場合、Δｔ毎の変化量の差分が所定のしきい値を超えた場合を、Δｔ毎の変化量が大きく変わるタイミングと判定できる。また、Ｐ_実測値の特性の２次微分が所定のしきい値よりも大きくなった場合を、Δｔ毎の変化量が大きく変わるタイミングと判定してもよい。

次に、図１４のフローチャートに基づいて、実施の形態２にかかる蒸発燃料処理装置の処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ３１では、ポンプ４２を作動させる。次のステップＳ３２では、ポンプ４２による負圧が、オリフィス４８の設けられた通路５２側へ付与されるように切換弁４６の状態を設定して、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを検出する。

次のステップＳ３３では、ポンプ４２による負圧がポンプ通路３８側へ付与されるように切換弁４６の状態を設定して、燃料タンク１０内、キャニスタ２０、ベーパ通路１８、パージ通路２６、ベーパポート２２、パージポート２８を含む蒸発燃料経路へ負圧を付与する。次のステップＳ３４では、蒸発燃料経路に負圧を付与した際の圧力Ｐ_実測値の変動をモニタする。

次のステップＳ３５では、モニタした圧力Ｐ_実測値の特性に変曲点６４が生じているか否かを判定する。変曲点６４が生じていない場合は、キャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和していないため、ステップＳ３６へ進み、以降のステップで蒸発燃料経路の漏れ判定を実施する。

ステップＳ３６では、定常状態となった後の圧力Ｐ_実測値と、ステップＳ３２で測定したリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとの大小関係を比較する。すなわち、ここではＰ_実測値≦Ｐ_ＲＥＦであるか否かを判定する。

ステップＳ３６でＰ_実測値≦Ｐ_ＲＥＦと判定された場合は、ステップＳ３７へ進み、蒸発燃料経路に生じている漏れ孔の大きさはφ０．５ｍｍ以下であると判定する。一方、ステップＳ３６でＰ_実測値＞Ｐ_ＲＥＦと判定された場合は、ステップＳ３８へ進み、蒸発燃料経路にφ０．５ｍｍよりも大きな漏れ孔が生じていると判定する。

ステップＳ３５で変曲点６４が検出された場合は、ステップＳ３９へ進む。この場合、変曲点６４が検出された時点でキャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和しているため、ポンプ４２の作動を停止し、漏れ判定を中止する。

以上説明したように実施の形態２によれば、圧力計４４で測定した圧力Ｐ_実測値の変動をモニタし、圧力Ｐ_実測値の特性に変曲点６４が発生した場合は、変曲点６４が発生した時点でキャニスタ２０における燃料ベーパの吸着能力が飽和したものと判断できる。従って、変曲点６４を検出した場合は漏れ判定を中止することで、ポンプモジュール３６から燃料ベーパが外気中に放出されてしまうことを抑止できる。

本発明の実施の形態１にかかる蒸発燃料処理装置の概要を説明するための模式図である。 ポンプモジュールの構成を示す模式図である。 燃料ベーパの蒸気圧がＰ_実測値に与える影響を説明するための模式図である。 実施の形態１の蒸発燃料処理装置における処理の手順を示すフローチャートである。 燃料ベーパが活性炭に吸着される様子を示す模式図である。 単位質量あたりの吸着相のエネルギーＥ_Ｓが単位活性炭質量あたりの燃料ベーパの吸着量ｍ_ｓに応じて変動する様子を示す特性図である。 吸着ポテンシャルｆ（ν）とν（＝ｍ_ｓ／ρ_Ｌ）の関係を実験的に求めた特性図である。 燃料ベーパ吸着量ｍ_ｓを算出する処理の手順を示すフローチャートである。 図８のステップＳ６において、吸着量ｍ_ｓ（ｋ）を算出する処理を詳細に示すフローチャートである。 VSVバルブが開いている間の温度変化量ΔＴが同じ場合に、VSVバルブを開いた時点の吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）の相違が、VSVバルブが開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓに与える影響を説明するための模式図である。 前回算出した吸着量ｍ_ｓ（ｋ−１）、温度変化量ΔＴ、VSVバルブを開いている間の吸着量の変化量Δｍ_ｓ、の関係を定めたマップを示す模式図である。 ポンプモジュールで測定された圧力Ｐ_実測値が時間の経過とともに変動する様子を示す特性図である。 ポンプモジュールで測定された圧力Ｐ_実測値が時間の経過とともに変動する様子を示す特性図である。 実施の形態２の蒸発燃料処理装置における処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 燃料タンク
２０ キャニスタ
３４ キャニスタ温度センサ
３６ ポンプモジュール
４０ ＥＣＵ
４２ ポンプ
４４ 圧力計
６４ 変曲点

Claims (9)

1. 燃料タンクと、
   前記燃料タンクと接続され、前記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と、
   前記キャニスタと接続され、前記キャニスタを介して前記燃料タンクを含む閉路空間内のガスを吸引するポンプと、
   前記キャニスタよりも前記ポンプ側における前記閉路空間での圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて、前記閉路空間における漏れの状態を判定する漏れ判定手段と、
   前記キャニスタにおける蒸発燃料の吸着能力を判定する吸着能力判定手段と、
   前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定された場合は、前記漏れ判定手段による判定を中止する漏れ判定中止手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定された場合は、前記ポンプによるガスの吸引を停止す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。
3. 前記キャニスタの蒸発燃料吸着量を推定する吸着量推定手段を備え、
   前記吸着能力判定手段は、前記蒸発燃料吸着量に基づいて、前記吸着能力を判定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。
4. 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を備え、
   前記吸着量推定手段は、前記キャニスタの温度と、以前に求めた前記キャニスタの蒸発燃料吸着量とに基づいて、前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
5. 前記キャニスタの温度に基づいて、蒸発燃料の吸着時に発生する吸着熱を算出する吸着熱算出手段を備え、
   前記吸着熱、前記キャニスタの温度、及び前記蒸発燃料吸着量の間に成立する関係から前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
6. 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を備え、
   前記吸着量推定手段は、前記キャニスタの温度と前記蒸発燃料吸着量との関係を規定したマップを含み、
   前記マップから前記蒸発燃料吸着量を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
7. 前記圧力検出手段で検出された圧力の特性に変曲点が存在するか否かを検出する変曲点検出手段を備え、
   前記吸着能力判定手段は、前記変曲点が検出された場合に、前記吸着能力が飽和している状態又は飽和に近い状態と判定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。
8. 燃料タンクと、
   前記燃料タンクと接続され、前記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と、
   前記キャニスタと接続され、前記キャニスタを介して前記燃料タンクを含む閉路空間内のガスを吸引するポンプと、
   前記キャニスタよりも前記ポンプ側における前記閉路空間での圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて、前記閉路空間における漏れの状態を判定する漏れ判定手段と、
   前記圧力検出手段で検出された圧力の特性に変曲点が存在するか否かを検出する変曲点検出手段と、
   前記変曲点検出手段により前記変曲点が検出された場合は、前記漏れ判定手段による判定を中止する漏れ判定中止手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
9. 前記変曲点検出手段により前記変曲点が検出された場合は、前記ポンプによるガスの吸引を停止することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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