JP2007182813A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合気の蒸発燃料濃度を迅速に計測することができる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】蒸発燃料を一時的に吸着する吸着材１４および空間層１９を有するキャニスタ１３と、吸着材１４から脱離した蒸発燃料を含む混合気を吸気管２に導くパージ管１５と、混合気の蒸発燃料濃度の計測結果に基づいてパージ管１５から吸気管２に導く混合気の流量を調整するパージ制御弁１６とを含む蒸発燃料処理装置において、キャニスタ１３の外に配置された濃度検出部２０と、キャニスタ１３から混合気を吸い込んで濃度検出部２０に供給する供給管２５とを備え、その供給管２５の吸い込み口を、キャニスタ１３の上壁１３１の内壁面よりも吸着材１４側にする。供給管２５の吸い込み口から吸込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、比較的短時間のうちに実際のパージ時の混合気の蒸発燃料濃度に近くなるので、混合気の蒸発燃料濃度を迅速に計測することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

内燃機関の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料の大気への放散を防止する装置である。この装置は、燃料タンクから導入通路を介して導入された蒸発燃料を一旦、キャニスタ内の吸着材に吸着する。そして、吸着した蒸発燃料を、内燃機関の運転時に吸気管に発生する負圧を利用してパージし、パージした蒸発燃料を、パージ管を介して内燃機関の吸気管に供給している。

上記パージにより吸着材の吸着能力は回復する。また、蒸発燃料のパージは、パージ管に設けられたパージ制御弁によるパージガス流量（パージエア流量およびパージ蒸発燃料流量）の調量のもとでなされる。

パージされた蒸発燃料を含む混合気はインジェクタから供給された混合気と混合されて内燃機関に供給されるため、内燃機関の空燃比を適正に保つには、パージされた混合気の蒸発燃料濃度を高精度に計測することが重要である。これに対し、混合気の蒸発燃料濃度を計測する方法として、下記特許文献１には、パージ管にホットワイヤー式の流量計を設置して、その流量計の出力値と、パージ管を通過する空気および蒸発燃料の混合気の流量とに基づいて、蒸発燃料の濃度を算出する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、パージ通路から分岐する大気通路にも流量計を設置し、その流量計の出力値とパージ管に設置した流量計の出力値とから、蒸発燃料の濃度を計算する技術が開示されている。
特開平５−３３７３７号公報 特開平５−１８３２６号公報

前記特許文献１、２では流量計がパージ管に設置されているので、蒸発燃料のパージが実施されてパージガスが流れないと蒸発燃料の濃度が検出できない。このため測定した蒸発燃料濃度を空燃比制御に反映するためには、パージした蒸発燃料がインジェクタ位置に到達するのに先立って蒸発燃料濃度を測定し、これを用いてインジェクタから噴射される燃料の噴射量の指令値を補正する必要がある。従って、蒸発燃料濃度の測定は、できるだけ短時間で行う必要がある。

一方、特許文献１、２とは異なり、キャニスタの蒸発燃料を実際に内燃機関にパージすることなく、蒸発燃料濃度を計測することも考えられる。内燃機関にパージすることなく蒸発燃料濃度を計測するためには、途中に絞りを有する計測管と、その計測管にガスを流すためのポンプと、その計測管に流すガスを空気とするか混合気とするかを切り替える切り替え手段とを設ける。そして、その計測管を両端で大気に開放して計測管に流れるガスを空気とした状態で、絞りの両端の差圧を検出する第１計測を行う。ついで、計測管を両端でキャニスタと連通して計測管に流れるガスをキャニスタからの混合気とした状態で、絞りの両端の差圧を検出する第２計測を行う。そして、第１計測における差圧と第２計測における差圧とに基づいて蒸発燃料濃度を演算すればよい。この技術においても、当然のことながら、蒸発燃料濃度の計測時間は短いほうが好ましい。

ところで、キャニスタには、通常、蒸発燃料を一時的に吸着する吸着材が隙間なく充填されるのではなく、吸着材と蒸発燃料の排出口との間に空間層が設けられている。このように空間層が設けられているのは、吸着材に蒸発燃料が吸着されたまま脱離しない部分が生じないようにするためである。そして、従来、蒸発燃料の排出口は、空間層を設けた意義を減殺しないようにするために、キャニスタの壁から突き出さないように設けられていた。

しかし、空間層が設けられ、蒸発燃料の排出口がキャニスタの壁から突き出さないように設けられていると、当初、その排出口から排出される混合気は、空間層中の混合気である。ところが、実際のパージ時には、パージ初期時を除けば、吸着材層から脱離した蒸発燃料と空気とが混合した混合気が排出口から排出される。従って、パージ時の混合気の蒸発燃料濃度を精度よく計測しようとすると、空間層の容積分だけ混合気を排出口から排出した後に濃度計測を行う必要があり、濃度計測時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、混合気の蒸発燃料濃度を迅速に計測することができる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、燃料タンク内から導入通路を介して導かれた蒸発燃料を一時的に吸着する吸着材およびその吸着材よりも前記蒸発燃料の排出口側に形成された空間層を有するキャニスタと、その吸着材から脱離した前記蒸発燃料を含む混合気を内燃機関の吸気管に導くパージ管と、そのパージ管に設けられ、前記混合気の蒸発燃料濃度の計測結果に基づいてパージ管から内燃機関の吸気管に導く混合気の流量を調整するパージ制御弁とを含む内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタの外に配置された濃度検出部と、前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気を吸い込んで前記濃度検出部に供給する供給管とを備え、その供給管の吸い込み口が、前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面よりも、前記吸着材側に位置していることを特徴とする。

このように、供給管の吸い込み口を、キャニスタのパージ管が連結されている壁の内壁面よりも吸着材側に位置するようにすれば、供給管の吸い込み口から吸込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、比較的短時間のうちに吸着材から蒸発燃料が脱離させられているときの混合気の蒸発燃料濃度に近くなるので、混合気の蒸発燃料濃度を迅速に計測することができる。

前記供給管の吸い込み口は、請求項２記載のように、前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面と前記吸着材表面との間に位置していてもよいし、請求項３記載のように、前記吸着材内に位置していてもよい。

また、請求項２記載のように、供給管の吸い込み口が、キャニスタのパージ管が連結されている壁の内壁面と吸着材表面との間に位置している場合、その吸い込み口は、吸着材表面に近いほど（すなわち、吸着材表面付近であるほど）好ましい。従って、請求項４記載のように、キャニスタのパージ管が連結されている壁の内壁面から供給管の吸い込み口が突き出している突き出し長さが、キャニスタの空間層の厚み方向長さの１／２よりも長いことが好ましく、請求項５記載のように、その突き出し長さがキャニスタの空間層の厚み方向長さの２／３よりも長いことがより好ましい。

また、請求項６記載のように、前記供給管の吸い込み口が前記パージ管の吸い込み口とは別に設けられていることが好ましい。このように、２つの管の吸い込み口が別々になっている場合、従来のように、パージ管の吸い込み口をキャニスタから突き出さないように設けることができるので、十分に吸着材から蒸発燃料をパージすることができる。

しかし、請求項７記載のように、前記パージ管と前記供給管とは、吸い込み口側端部を共有し、所定の分岐部において互いに分岐しており、前記濃度検出部は、供給管のパージ管とは共通していない部分に連結されていてもよい。このように共通部分を設ければ、必要な部材を少なくすることができる。

さらに、請求項８記載のように、前記パージ管の途中に前記濃度検出部が配置され、前記パージ管が前記供給管となっていてもよい。このようにすれば、さらに必要な部材を少なくすることができる。なお、この態様の場合、実際にキャニスタから蒸発燃料をパージして蒸発燃料濃度を計測することになる。

また、請求項９記載の発明は、供給管のキャニスタ側の先端部分を、吸い込み口に向かうほど断面積が大きくなる錐形としたものである。このようにすれば、吸い込み口から供給管に吸込まれる蒸発燃料は、その供給管の先端部の形状に沿って流れるので、蒸発燃料を集めやすいという利点がある。

また、請求項１０記載の発明は、供給管の先端部分に、吸い込み口に向かうほど断面積が大きくなる錐形部材が固定されており、供給管のその錐形部材が固定されている部分に、その供給管を径方向に貫通する吸込み穴が形成されているものである。

このようにすれば、キャニスタ内の蒸発燃料は、供給管の吸い込み口から吸込まれるだけでなく、錐形部材の内面に沿って流れて、吸込み穴からも供給管に吸込まれるので、蒸発燃料を集めやすいという利点がある。

また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記濃度検出部は、途中に絞りが形成された計測管と、その計測管内に計測管に沿ってガス流を発生させるガス流発生手段と、前記計測管を両端で大気に開放して前記計測管に流れるガスを空気とする第１の濃度計測状態と、前記計測管を両端で前記キャニスタと連通して前記計測管に流れるガスをキャニスタからの前記混合気とする第２の濃度計測状態とのいずれかに切り替える流通ガス切り替え手段と、前記絞りの両端の差圧を検出する差圧検出手段と、前記第１の濃度計測状態における検出差圧と前記第２の濃度計測状態における検出差圧とに基づいて蒸発燃料濃度を演算する蒸発燃料濃度演算手段とを備えたものであることを特徴とする。

ガス流発生手段の能力が一定であれば、エネルギー保存の法則から、計測管を大気が流通するときと、大気と組成の異なるガスが流通するときとでは、密度が相違する分、流速が異なる。密度と蒸発燃料濃度との間には対応関係があるから、蒸発燃料濃度に応じて流速が変わることになる。流速は絞りにおける圧力損失を規定するから、前記第１の濃度計測状態における検出差圧と前記第２の濃度計測状態における検出差圧とに基づいて、蒸発燃料濃度が知られることになる。従って、実際にパージをすることなく蒸発燃料濃度を知ることができる。

（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す。本実施形態は自動車のエンジンに適用したもので、内燃機関であるエンジン１の燃料タンク１１は導入通路１２を介してキャニスタ１３と接続され、燃料タンク１１とキャニスタ１３とは常時連通している。

キャニスタ１３内には吸着材１４が充填されており、この吸着材１４に燃料タンク１１から蒸発した蒸発燃料が一時的に吸着される。この吸着材１４は、キャニスタ１３内の全空間に充填されているのではなく、キャニスタ１３の上壁１３１と吸着材１４の上面との間には、空間層１９が形成されている。

キャニスタ１３は、パージ管１５を介してエンジン１の吸気管２と接続されている。パージ管１５にはパージ制御弁１６が設けられ、その開き時にはキャニスタ１３と吸気管２とが連通するようになっている。

パージ制御弁１６は電磁弁であり、エンジン１の各部を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１によるデューティ制御等で開度が調整される。開度に応じてパージ管１５内の負圧が調整され、パージ管１５内が負圧とされることにより、吸着材１４に吸着していた蒸発燃料がパージ管１５へパージされ、さらに、パージ管１５から吸気管２に導入される。そして、吸気管２に導入された蒸発燃料は、インジェクタ５からの噴射燃料とともにエンジン１で燃焼されることになる。

キャニスタ１３には、さらに、供給管２５とパージエア通路１７とが接続されている。パージエア通路１７は先端で大気に開放し、また、クローズバルブ１８が設けられている。

供給管２５の吸い込み口は、キャニスタ１３の上壁１３１から突き出して空間層１９に位置している。より詳しくは、供給管２５の吸い込み口は吸着材１４付近となっており、そのため、供給管２５がキャニスタ１３の上壁１３１の内壁面から吸着材１４側に突き出している長さは、空間層１９の厚み方向長さ（図１の上下方向長さ）の２／３よりも長くなっている。なお、上記供給管２５の吸い込み口は、キャニスタ１３から混合気が排出される排出口であり、もう一つの排出口であるパージ管１５の吸い込み口は、キャニスタ１３の上壁１３１から突き出さないように形成されている。

供給管２５の他方の端は、第１切替弁３１を介して計測管２１の一方の端と接続している。計測管２１の他方の端は、第２切替弁３２を介して戻り管２６と接続している。戻り管２６の他方の端は、クローズバルブ１８よりもキャニスタ１３側でパージエア通路１７と接続している。

計測管２１には供給管２５側から、絞り２２およびポンプ２３が設けられている。第１切替弁３１は、計測管２１が一端で大気に開放する第１の濃度計測状態とするか、計測管２１がその一端でキャニスタ１３と連通する第２の濃度計測状態とするかを切替える三方弁構造の電磁弁で、その２種類の計測状態のいずれとされるかがＥＣＵ４１により制御される。この第１切替弁３１は、非通電（オフ）のときに第１の濃度計測状態となるように設定してある。

ガス流発生手段であるポンプ２３は電動ポンプであり、作動時に第１切替弁３１側を吸入側として計測管２１にガスを流通させるもので、作動のオンオフおよび回転速度がＥＣＵ４１により制御される。回転速度の制御は予め設定した所定値で一定となるようにする回転速度一定制御である。

第２切替え弁３２は、計測管２１が他端で大気に開放する第１の濃度計測状態とするか、計測管２１が他端でパージエア通路１７と連通する第２の濃度計測状態とするかを切替える三方弁構造の電磁弁で、その２種類の計測状態のいずれとされるかがＥＣＵ４１により制御される。この第２切替え弁３２は、非通電（オフ）のときに第１の濃度計測状態にとなるように設定してある。上記第１切替え弁３１および第２切替え弁３２によって計測管２１を流れるガスの種類が切り替えられるので、第１切替え弁３１および第２切替え弁３２が流通ガス切替え手段に相当する。

また、計測管２１は絞り２２の両端でそれぞれ導圧配管２４１，２４２を介して差圧検出手段である差圧センサ４５と接続され、差圧センサ４５により絞り２２の両端の差圧ΔＰを検出するようになっている。差圧ΔＰの検出信号はＥＣＵ４１に出力される。

なお、本実施形態では、絞り２２を流れるガスが空気であるときの上記差圧ΔＰと、絞り２２を流れるガスが蒸発燃料を含む混合気であるときの上記差圧ΔＰとに基づいて、混合気の蒸発燃料濃度を検出することから、第１、第２切り替え弁３１、３２、および、それらの間に配置されている部材２１、２２、２３、２４１、２４２、４５によって濃度検出部２０が構成される。

ＥＣＵ４１は、基本的な構成は一般的なエンジン用のもので、吸気管２に設けられて吸入空気量を調整するスロットル４や燃料を噴射するインジェクタ５等の各部を、吸気管２に設けられたエアフローセンサ４２により検出される吸入空気量、吸気圧センサ４３により検出される吸気圧、排気管３に設けられた空燃比センサ４４により検出される空燃比の他、イグニッション信号、エンジン回転速度、エンジン冷却水温、アクセル開度等に基づいて制御し、適正な燃料噴射量やスロットル開度等が与えられるようにする。

図２にＥＣＵ４１で実行される蒸発燃料のパージのフローを示す。本フローはエンジンが運転を開始すると実行される。ステップＳ１０１では濃度検出条件が成立しているか否かを判定する。濃度検出条件はエンジン水温、油温、エンジン回転速度などの運転状態を表す状態量が所定の領域にあるときに成立し、後述する蒸発燃料のパージの実施を許容する否かのパージ実施条件が成立するよりも先に成立するように設定してある。

パージ実施条件は、例えばエンジン冷却水温が所定値Ｔ１以上となってエンジン暖機完了と判断されることである。濃度検出条件はエンジン暖機中に成立するが、例えば冷却水温が前記所定値Ｔ１よりも低めに設定した所定値Ｔ２以上であることを条件とする。また、エンジン運転中で蒸発燃料のパージが停止されている期間（主に減速中）も濃度検出条件成立とする。なお、本蒸発燃料処理装置をハイブリッド車に適用する場合は、エンジンを停止してモータにより走行しているときも濃度検出条件成立となる。

ステップＳ１０１が肯定判断されると、ステップＳ１０２に進み、後述する濃度検出ルーチンを実行する。否定判断されるとステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６ではイグニッションキーがオフしたか否かを判定し、否定判断されると、ステップＳ１０１に戻る。イグニッションキーがオフされていれば本フローを終了する。

図３に濃度検出ルーチンの内容を示す。図４に濃度検出ルーチンの実行中における装置各部の状態の推移を示す。濃度検出ルーチンの実行において、初期状態は、パージ制御弁１６が「閉」、クローズバルブ１８が「開」、第１、第２切替え弁３１、３２が「オフ」、ポンプ２３が「オフ」である（図４中、Ａ）。すなわち、初期状態は、第１の濃度計測状態となっている。

図３において、ステップＳ２０１ではポンプ２３を一定回転速度で駆動し、計測管２１にガスを流す（図４中、Ｂ）。ガスは空気であり、図５中に矢印で示すように計測管２１を流通し、再び大気中抜ける。ステップＳ２０２ではこの状態の絞り２２の差圧ΔＰ０を検出する。

ステップＳ２０３ではクローズバルブ１８を閉じ、ステップＳ２０４では第１、第２の切替え弁３１，３２をオンする（図４中、Ｃ）。これによって、第１の濃度計測状態から第２の濃度計測状態に移行する。このときのガスの流れは、パージ制御弁１６およびクローズバルブ１８が閉じていることで、図６に示すように、キャニスタ１３と絞り２２との間を循環する環状通路となり、供給管２５の吸い込み口から蒸発燃料を含む混合気が吸い込まれて、計測管２１に供給される。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４を実行してから所定の経過時間が経過した後に、絞り２２の差圧ΔＰ１を検出する。この差圧ΔＰ１は、供給管２５の吸い込み口から吸い込まれる混合気の蒸発燃料濃度に依存して変化する値であり、後述するステップＳ２０７で蒸発燃料濃度Ｃを算出する際に用いる。

仮に、供給管２５の吸い込み口が、パージ管２５と同様に、キャニスタ１３の上壁１３１から突き出さないように形成されている場合には、第２の濃度計測状態の初期は、空間層１９の上側部分の気体を吸い込むことになり、このとき、吸着材１４から蒸発燃料はあまり脱離しない。しかし、実際に大量にキャニスタから蒸発燃料をパージ管１５にパージする場合には、吸着材１４から蒸発燃料が大量に脱離している。従って、供給管２５の吸い込み口がキャニスタ１３の上壁１３１から突き出さないように形成されている場合には、第２の濃度計測状態の初期に計測管２１に供給される混合気の濃度と、実際のパージ時の混合気の濃度との差が大きい可能性がある。そのため、空間層１９の容積を考慮して、上記経過時間を長くする必要がある。

これに対して、本実施形態においては、供給管２５の吸い込み口が空間層１９内の吸着材１４付近に設けられているので、第２の濃度計測状態の比較的初期から、供給管２５の吸い込み口から吸い込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、大量パージ時にパージ管１５に流れる混合気の蒸発燃料濃度と近い値となる。そのため、上記経過時間を比較的短い時間に設定することが可能となり、濃度検出時間を短縮することができる。

ステップＳ２０６，Ｓ２０７は蒸発燃料濃度演算手段としての処理で、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０２、Ｓ２０５で得られた２つの差圧ΔＰ０，ΔＰ１に基づいて差圧比Ｐを式（１）に従って算出する。

ステップＳ２０７では、差圧比Ｐに基づいて蒸発燃料濃度Ｃを式（２）に従って算出する。式（２）中、ｋ１は定数であり、予め制御プログラムなどとともにＥＣＵ４１のＲＯＭ等に記憶されている。

Ｐ＝ΔＰ１／ΔＰ０・・・（１）
Ｃ＝ｋ１×（Ｐ１）（＝（ΔＰ１−ΔＰ０）／ΔＰ０）・・・（２）
蒸発燃料は空気よりも重いため、混合気に含まれる蒸発燃料の濃度が高いほど、密度が高くなる。ポンプ２３の回転速度が同じで計測管２１の流速（流量）が同じであれば、エネルギー保存の法則により、絞り２２の差圧が大きくなる。従って、蒸発燃料濃度Ｃが大きくなるほど差圧比Ｐが大きくなるのであり、蒸発燃料濃度Ｃと差圧比Ｐとの関係は、式（２）に示すように比例関係を示す。なお、定数ｋ１は予め実験などにより適合される。

ここで、上記式（２）により蒸発燃料濃度Ｃが算出できる理由について、さらに説明する。絞り２２以外の部分での圧力損失は小さいので、ポンプ２３の圧力は差圧センサ４５によって検出される差圧ΔＰと等しい。ここで、絞り２２における差圧ΔＰに対する流量Ｑの特性（以下、絞り特性という）は、絞り２２を流通する流体の密度をρとして、式（３）と表せる。式中、Ｋは定数であり、絞り２２の穴径をｄとしてＫ＝α×π×ｄ^２／４×２^1/2である。ここでαは絞り２２の流量係数である。

Ｑ＝Ｋ（ΔＰ／ρ）^1/2・・・（３）
従って、絞り２２を流通する流体が空気のときの流量Ｑ_Ａｉｒは式（３−１）となり、絞り２２を流通する流体が蒸発燃料を含む混合気のときの流量Ｑ_ＨＣは式（３−２）となる。

Ｑ_Ａｉｒ＝Ｋ（ΔＰ_Ａｉｒ／ρ_Ａｉｒ）^1/2・・・（３−１）
Ｑ_ＨＣ＝Ｋ（ΔＰ_ＨＣ／ρ_ＨＣ）^1/2・・・（３−２）
そして、前述のようにポンプ２３は回転速度一定制御であるからＱ_Ａｉｒ＝Ｑ_ＨＣである。従って、式（４）が得られる。

ρ_ＨＣ／ρ_Ａｉｒ＝ΔＰ_ＨＣ／ΔＰ_Ａｉｒ・・・（４）
式（４）のように、密度は蒸発燃料濃度に依存するから、差圧比ΔＰ_ＨＣ／ΔＰ_Ａｉｒ（すなわち、ΔＰ１／ΔＰ０）から蒸発燃料濃度を求めることができ、ポンプ特性の学習は不要である。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７で得た蒸発燃料濃度Ｃを一時、記憶する。次いで、ステップＳ２０９で第１，第２切替え弁３１，３２をオフし、ステップＳ２１０では、ポンプ２３をオフする。この状態は図４中のＡと同じであり、濃度検出ルーチンの開始前の状態に復することになる。

図２に戻って、濃度検出ルーチン（ステップＳ１０２）の実行後は、ステップＳ１０３でパージ実施条件が成立しているか否かを判定する。パージ実施条件は一般的な蒸発燃料処理装置と同様の条件であり、エンジン水温、油温、エンジン回転速度などの運転状態が判断要素となっている。

パージ実施条件が不成立でステップＳ１０３が否定判断となった場合には、ステップＳ１０５で濃度検出ルーチン実行から所定時間経過したか否かをさらに判定する。この所定時間は、蒸発燃料濃度Ｃの時間変化を考慮して要求される濃度値の精度に基づいて設定されている。このステップＳ１０５が否定判断である場合には、ステップＳ１０３を再度実行する。

一方、ステップＳ１０５が肯定判断である場合には、ステップＳ１０１に戻り、あらためて蒸発燃料濃度Ｃを得るための処理を実行する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。これにより、蒸発燃料濃度Ｃが最新値に更新される。

また、ステップＳ１０３が肯定判断である場合、ステップＳ１０４でパージを実施する。このステップＳ１０４では、現在のスロットル開度のもとで要求される燃料噴射量、吸気管圧力、およびステップＳ１０２で検出した蒸発燃料濃度Ｃに基づいて、パージ制御弁１６の開度を制御してパージを実施する。

以上、説明した本実施形態によれば、供給管２５の吸い込み口を、キャニスタ１３の上壁１３１の内壁面よりも吸着材１４側に位置させているので、供給管２５の吸い込み口から吸込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、比較的短時間のうちに実際のパージ時の混合気の蒸発燃料濃度に近くなるので、混合気の蒸発燃料濃度を迅速に計測することができる。

また、本実施形態によれば、供給管２５とパージ管１５とを別々に設け、それらの吸い込み口をそれぞれキャニスタ１３に形成しているので、パージ管１５の吸い込み口は、従来のように、キャニスタ１３の上壁１３１から突き出さないように形成できる。従って、パージ時に十分に吸着材１４から燃料蒸気をパージすることができる。

（第２実施形態）
図７に本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態は、供給管２５の吸い込み口が吸着材１４内に位置している点のみが、第１実施形態と異なる。この第２実施形態によれば、供給管２５の吸い込み口から吸い込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、吸い込み開始当初から実際のパージ時の混合気の蒸発燃料濃度とほぼ一致するので、混合気の蒸発燃料濃度をより迅速に計測することができる。

（第３実施形態）
図８に第３実施形態を示す。第３実施形態は、キャニスタ１３内に位置する供給管２５の先端部が、供給管２５の軸方向に垂直な面における断面積が吸い込み口に向かうほど大きくなる円錐形となっている点のみが、第１実施形態と異なる。この第３実施形態によれば、供給管２５のキャニスタ１３外部に位置する部分に対して拡径されている供給管２５の吸い込み口から吸い込まれる混合気は、円錐形の内面に沿って流れて集められるので、蒸発燃料を集めやすくなる。

（第４実施形態）
図９に第４実施形態を示す。第４実施形態は、キャニスタ１３内に位置する供給管２５の先端部分に、吸い込み口に向かうほど供給管２５の軸方向に垂直な面における断面積が大きくなる円錐形部材２７が固定されている。この円錐形部材２７は、上端部において供給管２５との間に隙間が生じない状態で供給管２５に固定されている。また、供給管２５には、上記円錐形部材２７が固定されている部分よりもやや吸着材１４側に、径方向に貫通する吸い込み穴２８が周方向に複数形成されている。

この第４実施形態によれば、キャニスタ１３内の蒸発燃料は、供給管２５の吸い込み口から吸い込まれるだけでなく、円錐形部材２７の内面に沿って流れて、吸い込み穴２８からも供給管２５に吸い込まれるので、蒸発燃料を集めやすい。

（第５実施形態）
図１０に第５実施形態を示す。前述の第１乃至第４実施形態では、供給管２５とパージ管１５とが完全に別々に設けられていたが、第５実施形態は、パージ管１５が分岐部２８において供給管２５から分岐して形成されている。従って、供給管２５とパージ管１５とは分岐部２８よりも吸い込み口側部分を共有している。なお、分岐部２８は、キャニスタ１３の外側であって、図１０には図示しない濃度検出部２０よりもキャニスタ１３側に位置している。この第５実施形態によれば、供給管２５とパージ管１５とが共通部分を有しているので、必要な部材が少なくなる。

（第６実施形態）
図１１に第６実施形態を示す。第６実施形態は、供給管２５の吸い込み口が吸着材１４内に位置している点のみが第５実施形態と異なる。このようにすれば、第２実施形態の場合と同様に、供給管２５の吸い込み口から吸い込まれる混合気の蒸発燃料濃度は、吸い込み開始当初から実際のパージ時の混合気の蒸発燃料濃度とほぼ一致するので、混合気の蒸発燃料濃度をより迅速に計測することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の第１乃至第６実施形態は、いずれも、パージ管１５とは別に供給管２５を備えており、濃度検出部２０は、供給管２０のパージ管１５と共通していない部分に接続されていたが、パージ管１５の途中に濃度検出部２０が配置され、パージ管１５が供給管としても機能するようになっていてもよい。この場合には、従来と同様に、キャニスタ１３から蒸発燃料を実際にパージして蒸発燃料濃度を検出することになる。

また、濃度検出部２０は、前述の実施形態のものに限られず、前述の特許文献１に記載の装置のように熱線式流量計を利用したものや、特許文献２に記載のように質量流量計を利用したものなど、公知の他の濃度検出装置を用いることができる。

また、前述の第１乃至第４実施形態のように、キャニスタ１３の供給管２５の吸い込み口とパージ管１５の吸い込み口とがそれぞれ設けられている場合、供給管２５から分岐してパージ管１５に連結する分岐管と、供給管２５から分岐管を経由してパージ管１５へとガスが流れるのを許容／禁止する切替え弁を設けてもよい。この場合、パージ時には、切替え弁により供給管２５から分岐管を経由してパージ管１５へとガスが流れるのを許容して、２つの吸い込み口から混合気を吸い込むようにすれば、効率よく蒸発燃料をパージすることができる。

また、キャニスタ１３内に、或いは、キャニスタ１３の外のパージ管１５の途中に、パージガス（混合気）の急激な濃度変化を防止するための吸着材を収容したバッファ層が形成されていてもよい。

また、前述の第３実施形態では、供給管２５の先端部分が円錐形状となっていたが、角錐形状であってもよい。また、第４実施形態の円錐形部材２７に代えて角錐形部材を用いてもよい。

また、前述の実施形態では、ポンプ２３を一定回転速度制御していたが、一定トルク制御であってもよい。

また、前述の第５、第６実施形態において、供給管２５の先端部が第３または第４実施形態のようになっていてもよい。

本発明の第１実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。 図１のＥＣＵ４１で実行される蒸発燃料のパージのフローを示す図である。 図２の濃度検出ルーチンの内容を示す図である。 濃度検出ルーチンの実行中における装置各部の状態の推移を示す図である。 図１の蒸発燃料処理装置の要部におけるガスの流れを示す第１の図である。 図１の蒸発燃料処理装置の要部におけるガスの流れを示す第２の図である。 本発明の第２実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。 本発明の第５実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。 本発明の第６実施形態になる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。

符号の説明

１：エンジン（内燃機関）
１２：導入通路
１３：キャニスタ
１３１：上壁
１４：吸着材
１５：パージ管
１６：パージ制御弁
１９：空間層
２０：濃度検出部
２１：計測管
２２：絞り
２３：ポンプ（ガス流発生手段）
２５：供給管
２６：戻り管
２７：円錐形部材
２８：分岐部
３１：第１切替え弁（流通ガス切替え手段）
３２：第２切替え弁（流通ガス切替え手段）
４１：ＥＣＵ
４５：差圧センサ（差圧検出手段）
Ｓ２０６、Ｓ２０７：蒸発燃料濃度演算手段

Claims (11)

1. 燃料タンク内から導入通路を介して導かれた蒸発燃料を一時的に吸着する吸着材およびその吸着材よりも前記蒸発燃料の排出口側に形成された空間層を有するキャニスタと、
   その吸着材から脱離した前記蒸発燃料を含む混合気を内燃機関の吸気管に導くパージ管と、
   そのパージ管に設けられ、前記混合気の蒸発燃料濃度の計測結果に基づいてパージ管から内燃機関の吸気管に導く混合気の流量を調整するパージ制御弁と
   を含む内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
   前記キャニスタの外に配置された濃度検出部と、
   前記キャニスタから蒸発燃料を含む混合気を吸い込んで前記濃度検出部に供給する供給管とを備え、
   その供給管の吸い込み口が、前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面よりも、前記吸着材側に位置していることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記供給管の吸い込み口が、前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面と前記吸着材表面との間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 前記供給管の吸い込み口が、前記吸着材内に位置していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
4. 前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面から前記供給管の吸い込み口が突き出している突き出し長さが、前記キャニスタの空間層の厚み方向長さの１／２よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
5. 前記供給管の吸い込み口が、前記キャニスタの前記パージ管が連結されている壁の内壁面から突き出している突き出し長さが、前記キャニスタの空間層の厚み方向長さの２／３よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
6. 前記供給管の吸い込み口が前記パージ管の吸い込み口とは別に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
7. 前記パージ管と前記供給管とは、吸い込み口側端部を共有し、所定の分岐部において互いに分岐しており、
   前記濃度検出部は、供給管のパージ管とは共通していない部分に連結されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
8. 前記パージ管の途中に前記濃度検出部が配置され、前記パージ管が前記供給管となっていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
9. 前記供給管の前記キャニスタ側の先端部分が、前記吸い込み口に向かうほど断面積が大きくなる錐形であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
10. 前記供給管の先端部分に、前記吸い込み口に向かうほど断面積が大きくなる錐形部材が固定されており、供給管のその錐形部材が固定されている部分に、その供給管を径方向に貫通する吸込み穴が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
    前記濃度検出部は、
    途中に絞りが形成された計測管と、
    その計測管内に計測管に沿ってガス流を発生させるガス流発生手段と、
    前記計測管を両端で大気に開放して前記計測管に流れるガスを空気とする第１の濃度計測状態と、前記計測管を両端で前記キャニスタと連通して前記計測管に流れるガスをキャニスタからの前記混合気とする第２の濃度計測状態とのいずれかに切り替える流通ガス切り替え手段と、
    前記絞りの両端の差圧を検出する差圧検出手段と、
    前記第１の濃度計測状態における検出差圧と前記第２の濃度計測状態における検出差圧とに基づいて蒸発燃料濃度を演算する蒸発燃料濃度演算手段と
    を備えたものであることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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