JP2017180317A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成の蒸発燃料処理装置を実現する。
【解決手段】蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク１４内で蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタ１９と、キャニスタ１９から吸気経路３４に送られるパージガスが通過するパージ通路２２ａと、パージ通路２２ａ上に設けられているとともに開度が可変の制御弁１１０と、制御弁１１０の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧センサ７０を備えている。
【選択図】 図１

Description

本明細書は、蒸発燃料処理装置に関する技術を開示する。特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、内燃機関の吸気経路にパージして処理する蒸発燃料処理装置を開示する。

特許文献１に、蒸発燃料処理装置が開示されている。特許文献１では、キャニスタに導入される空気の流体密度を検出するセンサと、キャニスタから内燃機関に送られるパージガスの流体密度を検出するセンサを配置し、両者の流体密度の比または差に基づいてパージ通路を通過するパージガスの濃度を算出している。また、算出したガス濃度に基づいて吸気経路に導入するパージガスの流量を決定し、デューティ制御されるパージ弁を用いて内燃機関に送られるパージガスの流量を調整している。

特開平６−１０１５３４号公報

内燃機関の空燃比（Ａ／Ｆ）を安定させるためには、パージガスの濃度を正確に検出し、吸気経路に導入するガス流量を正確に調整することが必要である。特許文献１は、種々の部品を用いてガス濃度の検出，ガス流量の調整を行っている。しかしながら、蒸発燃料処理装置の部品数が増えるに伴い、新たな問題が生じる。例えば、流体密度を検出するセンサを用いると、パージ通路の流路抵抗が増大し、パージガスの導入量が制限されることがある。また、デューティ制御されるパージ弁を用いると、パージ弁のオン・オフ（開弁、閉弁）に伴う振動を低減するための手段を設けることが必要となり、さらに部品数が増えることがある。本明細書は、蒸発燃料処理装置の構造を見直し、シンプルな構成で内燃機関に送られるパージガスの流量が調整可能な蒸発燃料処理装置を実現するための技術を提供する。

本明細書で開示する蒸発燃料処理装置は、キャニスタと、パージ通路と、制御弁と、差圧センサを備えている。キャニスタは、燃料タンク内で蒸発した蒸発燃料を吸着する。パージ通路は、内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されている。キャニスタから吸気経路に送られるパージガスは、パージ通路を通過する。制御弁は、パージ通路上に設けられている。制御弁は、開度が可変であり、開度を変化させることにより吸気経路へのパージガスの導入量を制御する。差圧センサは、制御弁の上流側と下流側の圧力差を検出する。

上記蒸発燃料処理装置では、差圧センサで制御弁の上流側と下流側の差圧を測定することにより、パージ通路を通過するパージガスのガス濃度を検出することができる。すなわち、制御弁と差圧センサが、パージガスの濃度を測定するための濃度センサを構成している。また、制御弁の開度を調整することにより、吸気経路へのパージガスの導入量を調整することができる。上記蒸発燃料処理装置の制御弁は、従来の蒸発燃料処理装置におけるパージ弁の機能と濃度センサの機能の両方を兼ねている。上記蒸発燃料処理装置は、シンプルな構成でありながら、パージ通路を通過するパージガスのガス濃度を直接検出することができるとともに、吸気経路へのパージガスの導入量を調整することができる。また、上記蒸発燃料処理装置は、オン・オフを繰りかえしてパージガスの導入量を調整するパージ弁を用いる必要がなく、オン・オフに伴う振動に対策する必要もない。

第１実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 蒸発燃料供給システムを示す。 パージガスの濃度、流量の検出方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

（特徴１）本明細書に開示の蒸発燃料処理装置では、パージ通路上に開度が可変の制御弁が配置されており、制御弁の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧センサが設けられている。蒸発燃料処理装置は、キャニスタから吸気経路にパージガスを送り出すポンプを備えていてもよい。ポンプは、パージ通路上に配置されていてよい。ポンプは、制御弁とキャニスタの間でパージ通路上に配置されていてよい。ポンプを備えることにより、吸気経路内の圧力の状態（正圧、負圧、常圧）に依らず、吸気経路にパージガスを導入することができる。例えば、過給機を有する車両において、吸気経路内が正圧の状態のときであっても、吸気経路にパージガスを導入することができる。

（特徴２）蒸発燃料処理装置は、キャニスタと吸気経路とをパージ通路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ通路上で遮断する遮断状態とに切替わる電磁弁を備えていてもよい。また、電磁弁とともに、分岐経路を備えていてもよい。分岐経路は、一端が制御弁と電磁弁の間でパージ経路に接続されており、他端がポンプよりキャニスタ側でパージ通路に接続されていてよい。すなわち、分岐経路は、制御弁と並列に接続されていてよい。この場合、ポンプが駆動している状態で電磁弁が遮断状態に切替ると、パージガスはパージ通路と分岐経路を循環し、制御弁の上流側と下流側の差圧を検出し、パージガスの濃度を算出することができる。

（特徴３）蒸発燃料処理装置は、制御弁，電磁弁，ポンプの動作を制御する制御装置を備えていてもよい。この場合、制御装置は、パージガスを吸気経路に導入しているときにパージガスの濃度変化が所定値を超えた場合に、電磁弁を遮断状態に切替えてよい。これにより、Ａ／Ｆが大きく乱れることを防止することができる。また、制御装置は、電磁弁を遮断状態に切替えた後に、制御弁を通過するパージガスの濃度を検出してもよい。また、制御装置は、検出したパージガスの濃度に基づいて、制御弁の開度，ポンプの出力等を再度調整してもよい。

（第１実施例）
図１を参照し、蒸発燃料処理装置２０を備える燃料供給システム６について説明する。燃料供給システム６は、燃料タンク１４内に貯留されている燃料をエンジン２に供給するためのメイン供給経路１０と、燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料をエンジン２に供給するためのパージ供給経路２２を備えている。

メイン供給経路１０には、燃料ポンプユニット１６と、供給管１２と、インジェクタ４が設けられている。燃料ポンプユニット１６は、燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ、制御回路等を備えている。燃料ポンプユニット１６は、ＥＣＵ(図示省略)から供給される信号に応じて燃料ポンプを制御する。燃料ポンプは、燃料タンク１４内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプから吐出される燃料は、プレッシャレギュレータで調圧され、燃料ポンプユニット１６から供給管１２に供給される。供給管１２は、燃料ポンプユニット１６とインジェクタ４に接続されている。供給管１２に供給された燃料は、供給管１２を通過してインジェクタ４に達する。インジェクタ４は、ＥＣＵによって開度がコントロールされる弁（図示省略）を有している。インジェクタ４の弁が開かれると、供給管１２内の燃料が、エンジン２に接続されている吸気管３４に供給される。

なお、吸気管３４は、エアクリーナ３０に接続されている。エアクリーナ３０は、吸気管３４に流入する空気の異物を除去するフィルタを備えている。吸気管３４内に、スロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２が開くと、エアクリーナ３０からエンジン２に向けて吸気が行われる。スロットルバルブ３２は、吸気管３４の開度を調整し、エンジン２に流入する空気量を調整する。スロットルバルブ３２は、インジェクタ４より上流側（エアクリーナ３０側）に設けられている。

パージ供給経路２２は、蒸発燃料処理装置２０と、燃料タンク１４と蒸発燃料処理装置２０と連通する連通管１８を備えている。蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ１９と、パージ通路２２ａと、制御弁１１０と、差圧センサ７０を備えている。また、蒸発燃料処理装置２０は、ポンプ５２も備えている。連通管１８は、燃料タンク１４とキャニスタ１９を接続している。キャニスタ１９，制御弁１１０及びポンプ５２は、パージ通路２２ａ上に配置されている。パージ通路２２ａは、キャニスタ１９と吸気管３４を接続している。キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料（パージガス）は、パージ通路２２ａを通過して吸気管３４に導入される。ポンプ５２は、キャニスタ１９と制御弁１１０の間に配置されており、吸気管３４にパージガスを圧送する。制御弁１１０は、開度を変化することによってパージガスの流路面積を調整することが可能な弁である。制御弁１１０の開度を変化させることにより、パージ中に吸気管３４に導入するパージガスの流量を調整することができる。制御弁の一例として、ステッピングモータ式の流量制御弁が挙げられる。

なお、典型的に、エンジン２が駆動している場合、吸気管３４内は負圧である。そのため、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料は、吸気管３４とキャニスタ１９の圧力差によって吸気管３４に導入することができる。そのため、ポンプ５２は省略することもできる。蒸発燃料処理装置２０は、パージ通路２２ａにポンプ５２を配置することにより、吸気管３４内の圧力がパージガスを引き込むために十分でない圧力の場合（過給時の正圧、あるいは、負圧であるがその圧力の絶対値が小さい）であっても、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料を吸気管３４に供給することができる。また、ポンプ５２を配置することにより、吸気管３４に所望量の蒸発燃料を供給することができる。

図２に示すように、キャニスタ１９は、大気ポート１９ａ，パージポート１９ｂ及びタンクポート１９ｃを備えている。大気ポート１９ａは、連通管１７を介して、エアフィルタ１５に接続されている。パージポート１９ｂは、パージ通路２２ａに接続されている。タンクポート１９ｃは、連通管１８を介して、燃料タンク１４に接続されている。キャニスタ１９内に、活性炭１９ｄが収容されている。活性炭１９ｄに面するキャニスタ１９の壁面のうちの、１つの壁面にポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている。活性炭１９ｄと、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられているキャニスタ１９の内壁との間には、空間が存在する。ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側のキャニスタ１９の内壁に、第１仕切板１９ｅと第２仕切板１９ｆが固定されている。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａとパージポート１９ｂの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側と反対側の空間まで伸びている。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂとタンクポート１９ｃの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。

活性炭１９ｄは、燃料タンク１４から連通管１８，タンクポート１９ｃを通じてキャニスタ１９の内部に流入する気体から蒸発燃料を吸着する。蒸発燃料が吸着された後の気体は、大気ポート１９ａ，連通管１７及びエアフィルタ１５を通過して大気に放出される。キャニスタ１９は、燃料タンク１４内の蒸発燃料が大気に放出されることを防止することができる。活性炭１９ｄで吸着された蒸発燃料は、パージポート１９ｂよりパージ通路２２ａに供給される。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａが接続されている空間と、パージポート１９ｂが接続されている空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、蒸発燃料を含んだ気体が大気に放出されることを防止している。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂが接続されている空間と、タンクポート１９ｃが接続されている空間を分離している。第２仕切板１９ｆは、タンクポート１９ｃからキャニスタ１９に流入する気体が直接パージ通路２２ａに移動することを防止している。

上記したように、制御弁１１０は、開度を変化させることにより、パージ中に吸気管３４に導入するパージガスの流量を調整する。そのため、制御弁１１０の上流側と下流側の間に圧力差が生じる。差圧センサ７０は、制御弁１１０の上流側と下流側に接続されており、制御弁１１０の上流側と下流側の差圧を検出することができる。制御弁１１０の上流側と下流側の差圧を検出すれば、ベルヌーイの式よりバージガスの密度（バージガス濃度）を算出することができる。制御弁１１０は、パージ通路２２ａを通過するパージガスのガス濃度を検出するための濃度センサの一部を構成している。

（第２実施例）
図３及び図４を参照し、蒸発燃料処理装置２０ａについて説明する。蒸発燃料処理装置２０ａは蒸発燃料処理装置２０の変形例である。具体的には、蒸発燃料処理装置２０ａは、パージ通路２２ａに電磁弁１２６及び分岐通路２２ｂが接続されている点が、蒸発燃料処理装置２０と異なる。また、蒸発燃料処理装置２０ａでは、パージ通路２２ａに切替弁９０も設けられている。なお、蒸発燃料処理装置２０ａについて、蒸発燃料処理装置２０と同じ部品には同じ参照番号を付し、説明を省略することがある。

蒸発燃料処理装置２０ａは、キャニスタ１９と、パージ通路２２ａと、ポンプ５２と、制御弁１１０と、電磁弁１２６と、差圧センサ７０と、分岐通路２２ｂと、切替弁９０及び大気導入管９２を備えている。切替弁９０，ポンプ５２，制御弁１１０及び電磁弁１２６は、パージ通路２２ａ上に配置されている。電磁弁１２６は、制御弁１１０より下流（吸気管３４側）でパージ通路２２ａ上に配置されている。分岐通路２２ｂは、制御弁１１０に対して並列に接続されている。具体的には、分岐通路２２ｂの一端は、制御弁１１０と電磁弁１２６の間でパージ経路２２ａに接続されている。分岐通路２２ｂの他端は、ポンプ５２よりキャニスタ１９側であり、ポンプ５２と切替弁９０の間でパージ通路２２ａに接続されている。電磁弁１２６は、キャニスタ１９と吸気管３４をパージ通路２２ａを介して連通する連通状態と、キャニスタ１９と吸気管３４をパージ通路２２ａ上で遮断する遮断状態に切替わる電磁弁である。電磁弁１２６のオン・オフ（連通状態・遮断状態）は、ＥＣＵによってコントロールされる。

電磁弁１２６がオン状態（連通状態）のときは、ポンプ５２によって矢印６０方向に引き込まれたパージガスは、吸気管３４に向けて矢印６６方向に押し出される。電磁弁１２６がオフ状態（遮断状態）のときは、ポンプ５２によって矢印６０方向に引き込まれたパージガスは、矢印６２方向に移動し、パージ通路２２ａと分岐通路２２ｂを循環する。このときに、制御弁１１０と差圧センサ７０で構成される濃度センサによって、パージガスの濃度が検出される。蒸発燃料処理装置２０ａは、電磁弁１２６がオフ状態のときも、パージ通路２２ａ内のパージガスの濃度を検出することができる。蒸発燃料処理装置２０ａは、吸気管３４にパージガスを導入しない場合であっても、パージガスの濃度を検出することができる。たとえば、パージ実行中にパージガスの濃度が急変した場合、ポンプ５２を駆動したまま電磁弁１２６をオフ状態に切替えることにより、吸気管３４にパージガスを導入することなくパージガスの濃度を検出することができる。

また、上記したように、パージ通路２２ａに、切替弁９０が設けられている。切替弁９０はポンプ５２の上流側に配置されている。切替弁９０には、大気導入管９２が接続されている。切替弁９０は、パージ通路２２ａがキャニスタ１９に接続されている状態（第１状態）と、パージ通路２２ａが大気導入管９２に接続されている状態（第２状態）とを切替えることができる。切替弁９０を切替えることにより、パージ通路２２ａを空気が通過するときの制御弁１１０の上流側と下流側の差圧と、パージ通路２２ａをパージガスが通過するときの制御弁１１０の上流側と下流側の差圧を比較することができる。両者の差圧を比較することにより、ポンプ５２の特性（所定の回転数においてポンプを通過する流量）を算出することができる。ポンプ５２の出力（回転数）が同一であっても、ポンプ５２を通過する流体の流量は、通過する流体の密度（濃度）によって変化する。切替弁９０を設け、制御弁１１０を通過する空気の差圧とパージガスの差圧とを比較することにより、ポンプ５２の流量特性を得ることができ、パージガス濃度の検出精度が向上するので、より正確な量のパージガスを吸気管３４に導入することができる。なお、切替弁９０及び大気導入管９２は、パージガス濃度の検出精度を向上させるために寄与するものであり、切替弁９０及び大気導入管９２を省略してもパージガスの濃度を検出することはできる。

図５を参照し、パージガスを吸気管３４に供給するときのパージ供給経路２２の動作について説明する。エンジン２が始動すると、ＥＣＵ１００の制御により、ポンプ５２が駆動を開始し、制御弁１１０が開閉する。このときに、電磁弁１２６はオン状態（連通状態）である。ＥＣＵ１００は、差圧センサ７０で検出した差圧より得られるパージガスの濃度に基づいて、制御弁１１０の開度及びポンプ５２の出力を制御する。なお、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ３２の開度，電磁弁１２６のオン・オフも制御する。キャニスタ１９には、燃料タンク１４の蒸発燃料が吸着されている。ポンプ５２が始動すると、キャニスタ１９に吸着されていたパージガス及びエアクリーナ３０を通過した空気が、エンジン２に導入される。以下に、パージガスの濃度を検出する方法について幾つか説明する。

図６は、パージガスの濃度、及び、パージガスの流量の検出方法を説明するフローチャートを示している。この方法は、ポンプ５２の流量特性を算出し、ポンプ５２が所定の回転数のときにポンプ５２を通過するパージガスの流量を検出するために行われる。この方法は、電磁弁１２６を閉じた（パージガスが吸気管３４に導入されない）状態で行われる。なお、この方法は、蒸発燃料処理装置２０ａのように、切替弁９０及び大気導入管９２を備えている蒸発燃料処理装置で実行することができる。

まず、ＥＣＵ１００から出力される制御信号により、ポンプ５２を所定の回転数で駆動する（ステップＳ２）。次に、ＥＣＵ１００の制御信号により、切替弁９０がパージ通路２２ａと大気導入管９２を接続するように切り替わる（ステップＳ４）。これにより、パージ通路２２ａには大気が導入される。パージ通路２２ａに導入された大気は、分岐通路２２ｂを通過する。すなわち、ポンプ５２を駆動することにより、大気が、パージ通路２２ａと分岐通路２２ｂを循環する。パージガスが制御弁１１０を通過するときに、制御弁１１０の上流側と下流側に差圧が生じる。差圧センサ７０を用いて、制御弁１１０の前後の差圧Ｐ０を検出する（ステップＳ６）。差圧Ｐ０の検出が終了した後、ＥＣＵ１００の制御信号により、切替弁９０がパージ通路２２ａとキャニスタ１９を接続するように切り替わる（ステップＳ８）。これにより、パージ通路２２ａにパージガスが導入される。パージガスが、パージ通路２２ａと分岐通路２２ｂを循環する。差圧センサ７０を用いて、制御弁１１０の前後の差圧Ｐ１を検出する（ステップＳ１０）。差圧Ｐ１を検出した後、パージガスの濃度，流量を算出し（ステップＳ１２）、ポンプ５２の駆動を停止する（ステップＳ１４）。

大気中には、パージガスが含まれていない。すなわち、大気の密度は既知である。そのため、差圧Ｐ０，Ｐ１を検出することにより、パージガスの濃度を検出することができる。例えば、Ｐ１/Ｐ０を計算することにより、パージガスの濃度を算出することができる。また、パージガスの流量は、ベルヌーイの式より算出することができる。そのため、ガス（パージガス，大気）の濃度より、制御弁１１０を通過するガスの流量を正確に算出することができる。ポンプ５２を所定の回転数で駆動したときのパージガスと大気の流量の相違を比較することにより、ポンプ５２の流量特性を得ることができ、パージを行っているときのパージガスの供給量をより正確に調整することができる。なお、上記方法（ステップＳ２〜Ｓ１４）を行うことにより、ポンプ５２の流量特性が得られ、パージガス濃度の検出精度を向上させることができる。そのため、必要に応じて、パージ通路２２ａに大気を導入してセンサ前後の差圧Ｐ０を測定する工程（ステップＳ４〜Ｓ８）を省略してもよい。ステップＳ４〜Ｓ８を省略しても、パージガスの濃度を検出することができる。

次に、図７を参照し、パージガスの供給量を調整する方法について説明する。なお、この方法は、蒸発燃料処理装置２０ａのように、電磁弁１２６とポンプ５２と分岐通路２２ｂを備えている蒸発燃料処理装置で行うことができる。まず、パージが開始されると（電磁弁１２６オン）、ＥＣＵ１００は、記憶しているパージガスのガス濃度（記憶濃度）Ｃｍを読み込み（ステップＳ１２０）、記憶濃度Ｃｍに基づいてポンプ５２の出力，制御弁１１０の開度を調整する制御を行う（ステップＳ１２２）。これにより、吸気管３４に所望量のパージガスを導入することができる。なお、パージを停止してからの期間が長く、記憶濃度Ｃｍが存在しない場合（エンジン２始動後初回のパージ等）、仮の記憶濃度Ｃｍとして定値（例えば５０％）を用いてもよい。

パージ実行中、差圧センサ７０を用いて制御弁１１０の前後差圧を測定する（ステップＳ１２４）。測定された差圧に基づき、パージ通路２２ａを通過しているパージガスの濃度（測定濃度）Ｃｄを算出する（ステップＳ１２６）。測定濃度Ｃｄを算出した後、記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの比較を行う。記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値αより小さい場合（ステップＳ１２８：ＹＥＳ）、パージガスの濃度変化が小さいので、制御弁１１０の開度等を微調整するだけで吸気管３４へのパージガスの導入量を適量に保つことができる。そのため、記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値αより小さい場合（ステップＳ１２８：ＹＥＳ）、記憶濃度Ｃｍを測定濃度Ｃｄの値に更新し、ステップ１２２に戻り、新たな記憶濃度Ｃｍ（直前に測定された測定濃度Ｃｄ）に基づいてポンプ５２の出力，制御弁１１０の開度を調整し、パージを継続する。

記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値αより大きい場合（ステップＳ１２８：ＮＯ）、パージを継続すると、Ａ/Ｆが大きく乱れることがある。そのため、記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値αより大きい場合、電磁弁１２６を閉じ（ステップＳ１４０）、パージを停止した状態でパージガスの濃度検出を行う。電磁弁１２６を閉じた後、記憶濃度Ｃｍを測定濃度Ｃｄに更新する（ステップＳ１４２）。その後、更新された記憶濃度Ｃｍを読み込み（ステップＳ１４４）、記憶濃度Ｃｍに基づいてポンプ５２の出力，制御弁１１０の開度を調整し（ステップＳ１４６）、差圧センサ７０を用いて制御弁１１０の前後差圧を測定し（ステップＳ１４８）、パージ通路２２ａと分岐通路２２ｂの間を循環しているパージガスの濃度（測定濃度）Ｃｄを算出する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１４４で読み込んだ記憶濃度ＣｍとステップＳ１５０で測定された測定濃度Ｃｄの差が所定値βより小さい場合（ステップＳ１５２：ＹＥＳ）、ステップＳ１４６で設定した条件を微調整するだけで吸気管３４へのパージガスの導入量を適量に保つことができる。そのため、記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値βより小さい場合（ステップＳ１５２：ＹＥＳ）、パージガスの濃度測定を終了し、パージを継続する。記憶濃度Ｃｍと測定濃度Ｃｄの差が所定値βより大きい場合（ステップＳ１５２：ＮＯ）、ステップＳ１４２に戻り、ポンプ５２の出力，制御弁１１０の開度を調整、パージガスの濃度測定を繰り返す。

次に、図８を参照し、パージ中にパージガスの濃度が変化したときに、パージガスの供給量を調整する方法について説明する。この方法は、上記した蒸発燃料処理装置２０ａのように、分岐通路２２ｂを備えており、吸気管３４へのパージガスの供給を停止した状態でパージガスの濃度を検出することが可能な蒸発燃料処理装置で行うことができる。

ＥＣＵ１００は、差圧センサ７０で検出した差圧に基づいて算出したパージガスの濃度Ｃ１を記憶し、濃度Ｃ１に基づいて、ポンプ５２を所定回転数で駆動し、さらに制御弁１１０の開度を制御して吸気管３４へのパージ量を調整する。なお、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２を所定回転数で駆動するときに供給される電流値Ｉ１も記憶している。以下、濃度Ｃ１を記憶濃度Ｃ１と称し、電流値Ｉ１を記憶電流値Ｉ１と称することがある。ステップＳ２０で現在の測定濃度Ｃ２を算出し、ステップＳ２１で記憶濃度Ｃ１と測定濃度Ｃ２の比較を行う。記憶濃度Ｃ１と測定濃度Ｃ２の差が所定値αより小さい場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、パージガスの濃度変化が許容範囲内であるとして、記憶濃度Ｃ１に基づいて吸気管３４へのパージを継続する。記憶濃度Ｃ１と測定濃度Ｃ２の差が所定値αより大きい場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２に進み、ポンプ５２に供給されている現在の測定電流値Ｉ２を測定する。その後、ポンプ５２に供給されている測定電流値Ｉ２と記憶電流値Ｉ１の比較を行う（ステップＳ２３）。測定電流値Ｉ２と電流値Ｉ１の差が所定値βより小さい場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、パージガスの濃度変化が許容範囲内であるとして、記憶濃度Ｃ１に基づいて吸気管３４へのパージを継続する。

電流値Ｉ２と記憶電流値Ｉ１の差が所定値βより大きい場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電磁弁１２６を閉じ、吸気管３４へのパージガスの供給を停止する（ステップＳ２４）。その後、電磁弁１２６を閉じた状態でパージガスの濃度測定を行い（ステップＳ２５）、ステップＳ２５で得たパージガスの濃度に応じて制御弁１１０の開度（開口面積）を決定する（ステップＳ２６）。その後、パージを再開する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２５におけるパージガスの測定は、上述した測定方法を用いることができる。

上記方法では、測定濃度Ｃ２と測定電流値Ｉ２の双方の変化が大きい場合に、パージガスの濃度変化が許容範囲を超えているとして、パージガスの濃度を再度検出する。上記したように、ポンプ５２の流量は、パージガスの濃度に依存する。すなわち、パージガスの濃度が増加すると、ガスの粘性が増加し、ポンプ５２を所定回数で駆動するための電流値が増加する。ポンプ５２の電流値の変化が所定値βを超えることは、パージガスの濃度変化が大きいことを示している。この場合、このままパージを継続していると、Ａ／Ｆが制御値から大きく乱れる。そのため、電磁弁１２６を閉じた状態で再度パージガスの濃度を測定することにより、Ａ／Ｆが乱れることを抑制することができる。

なお、図９に示すように、測定濃度Ｃ２と測定電流値Ｉ２の一方の変化が大きい場合に、パージガスの濃度変化が許容範囲を超えているものとして、パージガスの濃度を再度検出してもよい。この場合、ステップＳ２０ａで測定濃度Ｃ２を検出し、ステップＳ２２ａで測定電流値Ｉ２を測定する。その後、記憶濃度Ｃ１と測定濃度Ｃ２の比較、及び、定電流値Ｉ２と記憶電流値Ｉ１の比較を行う（ステップＳ２３ａ）。記憶濃度Ｃ１と測定濃度Ｃ２の差が所定値αより大きいか、電流値Ｉ２と記憶電流値Ｉ１の差が所定値βより大きい場合に、電磁弁１２６を閉じ（ステップＳ２４ａ）、パージガスの濃度測定を行い（ステップＳ２５ａ）、制御弁１１０の開度を決定し（ステップＳ２６ａ）、パージを再開する（ステップＳ２７ａ）。この場合、パージガスの濃度が変化したときに、より確実にその変化を検出することができる。

図１０から図１３を参照し、パージ中にパージガスの濃度が変化したときに、パージガスの供給量を調整する方法について説明する。この方法は、上記した蒸発燃料処理装置２０ａで行うことができる。すなわち、分岐通路２２ｂを備えており、吸気管３４へのパージガスの供給を停止した状態でパージガスの濃度を検出するタイプの蒸発燃料処理装置で行うことができる。この方法では、吸気管３４にパージを行う前に、パージ通路内に残存しているガス（前回のパージを終了した際に残存しているパージガス）を掃気する（すなわち、吸気管３４に排出する）。なお、パージ通路内に残存しているガスを掃気すると、キャニスタ１９に吸着されている蒸発燃料がパージ通路内に導入される。図１２及び図１３は、パージを行うタイミングと、ポンプ５２及び電磁弁１２６のオン・オフ状態を示すタイミングチャートである。ポンプ５２及び電磁弁１２６は、ＥＣＵ１００の制御信号によってオン・オフ状態が制御される。

タイミングｔ０は、車両が走行可能な状態になったタイミングを示している。例えば、エンジン２が始動した時がタイミングｔ０に相当する。タイミングｔ０では、パージ通路内にガスが残存しており、ＥＣＵ１００はパージ通路内のガスが掃気されていないことを記憶している。タイミングｔ０では、ＥＣＵ１００は、ガス掃気完了履歴がＯＦＦ状態であることを記憶している。タイミングｔ０では、ポンプ５２及び電磁弁１２６がオフしている。エンジン２を始動（ステップＳ３０）した後、電磁弁１２６を閉じたまま（オフの状態のまま）ポンプ５２を駆動する（ステップＳ３１：タイミングｔ１）。電磁弁１２６をオフしたまま、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間にパージガスの濃度を測定する（ステップＳ３２）。パージガスの濃度の測定方法は、上述した方法を用いることができる。

ステップＳ３２で検出したパージガス濃度Ｃ１１が所定値より薄い場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ステップＳ３４に進み、ポンプ５２をオンしたまま、電磁弁１２６を所定時間オンする（タイミングｔ２〜ｔ３）。これにより、パージ通路内に滞留していたガス（前回パージを終了した際に残存していたパージガス）を、パージ通路内から掃気することができる。なお、電磁弁１２６をオンする期間（タイミングｔ２〜ｔ３）は、タイミングｔ１〜ｔ２の間に検出したパージガス濃度Ｃ１１に基づいて決定する。これにより、吸気管３４内に掃気されるパージガスにより、Ａ／Ｆが大きく乱れることを抑制することができる。

残存ガスの掃気が完了すると、ガス掃気完了履歴をオン状態にする（ステップＳ３５，タイミングｔ３）。ガス掃気完了履歴は、エンジン２が駆動している間オン状態に維持し続ける。また、残存ガスの掃気が完了した後、ポンプ５２を駆動したまま、電磁弁１２６をオフする（ステップＳ３６，タイミングｔ３）。その後、パージ通路内のパージガス濃度Ｃ１２を検出する（ステップＳ３７）。パージガス濃度Ｃ１２を検出した後、ポンプ５２をオフする（ステップＳ３８，タイミングｔ４）。タイミングｔ３〜ｔ４の間に検出したガス濃度Ｃ１２の値は、ＥＣＵ１００がパージオン信号を出力するとき（実際にパージを開始するとき：ステップＳ３９，タイミングｔ５）に用いる。すなわち、パージを開始する際は、ガス濃度Ｃ１２の値に基づき、制御弁１１０の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。

なお、ステップＳ３３でパージ通路内のパージガスの濃度Ｃ１１が所定値より濃い場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、図１３に示すように、タイミングｔ２で電磁弁１２６をオンしない。また、実際にはパージ通路内の掃気が終わっていないが、ステップＳ３５に進み、ガス掃気完了履歴をオン状態にする。この場合、実際にパージを開始するとき（タイミングｔ５）は、ガス濃度Ｃ１１の値に基づき、制御弁１１０の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。パージ通路内のガス濃度（残存ガスの濃度）が濃い場合、そのガスを吸気管３４に掃気すると、Ａ／Ｆがリッチになる傾向がある。その場合、排気ガス中に窒素酸化物が生じやすい傾向がある。そのため、パージ通路内の残存ガスの濃度が所定値より濃い場合、パージ通路内の掃気を行わず、ガス濃度Ｃ１１に基づいて、制御弁１１０の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。

図１１は、図１２のタイミングｔ５以降のパージガスの供給量を調整方法を示している。タイミングｔ５でパージが開始されると、タイミングｔ５〜ｔ６の間、ポンプ５２が駆動し、電磁弁１２６がオンし、吸気管３４にパージガスが供給される。ステップＳ４０では、タイミングｔ５以降に、パージオフの信号が出力された否かを判定する。パージオフの信号が出力されると（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、電磁弁１２６をオフする（ステップＳ４１，タイミングｔ６）。タイミングｔ６では、ポンプ５２の駆動を維持する（タイミングｔ６〜ｔ７）。タイミングｔ６〜ｔ７の間に、パージ通路内のガス濃度Ｃ１３を検出する(ステップＳ４２)。ガス濃度Ｃ１３を検出後、ポンプ５２をオフする（ステップＳ４３，タイミングｔ７）。その後、パージオンの信号が出力されたときに（タイミングｔ８）、電磁弁１２６をオンし、ポンプ５２をオンする（ステップＳ４４）。

タイミングｔ８〜ｔ９の間、ガス濃度Ｃ１３に基づいて、制御弁１１０の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。タイミングｔ９〜ｔ１１では、タイミングｔ６〜ｔ８と同じ動作を行う。すなわち、パージがオフの状態（ｔ９〜ｔ１１）で所定時間ポンプ５２を駆動（ｔ９〜ｔ１０）し、ガス濃度Ｃ１４を検出する。

上記方法は、パージオフ（電磁弁１２６閉）の状態でパージガスの濃度を検出し、そのガス濃度に基づいてパージオン（電磁弁１２６開）のときの制御弁１１０の開度，ポンプ５２の出力を制御する。パージを開始するときにパージガスの濃度が既知であるので、より正確にパージガスの供給量を調整することができる。また、エンジン２が始動してパージを開始するまでの間にパージ通路内を掃気するので、パージが開始されるときには、キャニスタ１９から供給されるパージガスの濃度を、パージ供給量によく反映させることができる。また、パージ通路内を掃気する際も、掃気前にパージ通路内に残留しているパージガスの濃度を検出するので、掃気の際にＡ／Ｆが大きく乱れることも防止することができる。

図１４から図１８を参照し、パージ中にパージガスの濃度が変化したときに、パージガスの供給量を調整する他の方法について説明する。この方法は、分岐通路２２ｂを備えており、吸気管３４へのパージガスの供給を停止した状態でパージガスの濃度を検出することができるタイプの蒸発燃料処理装置（例えば、蒸発燃料処理装置２０ａ）で実行することができる。この方法では、エンジン２の温度変化に基づいて、パージガスの濃度を補正しながら、吸気管３４にパージガスを供給する。図１７及び図１８は、パージを行うタイミングと、電磁弁１２６のオン・オフ状態を示すタイミングチャートである。電磁弁１２６は、ＥＣＵ１００の制御信号によってオン・オフ状態が制御される。

典型的に、エンジンを始動した後、エンジンの温度が上昇する。エンジンの温度が上昇すると、パージ通路の温度も上昇し、パージ通路内のパージガスの濃度が変化する。エンジンの温度変化に基づいてパージガスの濃度を検出することにより、パージガスの濃度を正確に検出することができ、Ａ/Ｆが大きく乱れることを防止することができる。なお、エンジンの駆動に伴い、エンジン水温（冷却水の温度）は上昇する。本方法では、エンジン水温が所定値を超えているか否かにより、パージガス濃度の検出方法を変更する。

図１４のステップＳ５０では、エンジン水温が第１所定値（例えば１５℃）を超えたか否かを判断する。エンジン水温が第１所定値を超えていない場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、エンジン水温が第１所定値を超えるまでエンジン水温の計測を繰り返す。エンジン水温が第１所定値を超えた後（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００にパージガスのガス濃度履歴が記憶されていない場合（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、電磁弁１２６を閉じた状態で、パージガスの濃度の測定を開始する（ステップＳ５２，タイミングｔ２０〜ｔ２１）。電磁弁１２６を閉じた状態でのパージガスの濃度の測定は、上述した方法で行うことができる。パージガスの濃度が安定したときのガス濃度Ｃ１５を、ガス濃度履歴としてＥＣＵ１００に記憶し、ガス濃度記憶履歴をオン状態にする（ステップＳ５３，タイミングｔ２１）。

ガス濃度記憶履歴をオン状態にした後、電磁弁１２６をオンし、パージを開始する（ステップＳ５４，タイミングｔ２２）。パージを開始する際、ガス濃度Ｃ１５に基づいて、制御弁１１０の開度及びポンプ５２の流量（出力）を決定する。なお、ＥＣＵ１００にパージガスのガス濃度が記憶されている場合（ステップＳ５１：ＮＯ）、記憶されているガス濃度に基づいてパージを開始する。すなわち、ガス濃度が記憶されていない状態（ガス濃度記憶履歴ＯＦＦ）の場合は、パージ（エンジン始動後の最初のパージ）を開始しないで、ガス濃度を測定し、パージを開始する。パージ中は、エンジン水温が第２所定値（例えば６０℃）未満か（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、第２所定値以上（ステップＳ５５：ＮＯ）かを測定する。本方法では、エンジン水温が第２所定値未満か否かにより、パージガス濃度の補正方法が異なる。第２所定値未満の場合、図１５のステップ５６の処理に進む。ステップＳ５６でパージオン（電磁弁１２６オン）の場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、Ａ／Ｆセンサからのフィードバックずれ量が所定値Ａ１以下の場合（ステップＳ５７：ＮＯ）は、パージを継続する（ステップＳ５８）。Ａ／Ｆセンサからのフィードバックずれ量が所定値Ａ１より大きい場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）については後述する。なお、Ａ／Ｆセンサからのフィードバックずれ量を利用し、パージを停止することなく（パージを継続したまま）、フィードバックずれ量に基づいてＥＣＵ１００に記憶されているパージガスの濃度を補正してもよい。ガス濃度を補正することによって、より正確にパージガスの供給量を調整することができる。

ステップＳ５６において、パージがオフの場合（タイミングｔ２３，ステップＳ５６：ＮＯ）、ステップＳ５９に進み、パージオフの期間（タイミングｔ２３〜ｔ２４）が所定時間Ｔ１より長いか否かを判断する。期間ｔ２３−ｔ２４が所定時間Ｔ１より長い場合（ステップＳ５９：ＹＥＳ）、パージオフの状態でパージガスの濃度を測定する（ステップＳ６０）。パージガスの濃度が安定したときのガス濃度Ｃ１６をＥＣＵ１００に記憶し（ステップＳ６１）、次のパージ開始のタイミングｔ２４において、図１４のステップＳ５４に戻り、濃度Ｃ１６に基づいて、制御弁１１０の開度及びポンプ５２の流量を制御し、パージを継続する。

ステップＳ５９において、例えば期間ｔ２５−ｔ２６のように、パージオフの期間が所定時間Ｔ１より短い場合（ステップＳ５９：ＮＯ）、パージオフ中にパージガスの濃度を検出することができない。この場合、パージをオフした時（タイミングｔ２５）のときにＥＣＵ１００に記憶されているガス濃度Ｃ１６（前回パージオフしたときに測定したガス濃度）を、次のパージのタイミング（タイミングｔ２６）で用いるガス濃度Ｃ１７として記憶する（ステップＳ６２）。その後、図１４のステップＳ５４に戻り、ガス濃度Ｃ１７（ガス濃度Ｃ１６）に基づいて、制御弁１１０の開度及びポンプ５２の流量を制御し、パージを継続する。

ここで、図１８を参照し、図１５のステップＳ５７にてＡ／Ｆセンサからのフィードバックずれ量が所定値Ａ１より大きい場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）について説明する。この場合、パージオン状態であっても（タイミングｔ２２〜ｔ２３）、所定時間電磁弁１２６をオフし（ステップＳ６３，タイミングｔ２２ａ）、パージガスの濃度Ｃ１９を測定する（ステップＳ６４）。すなわち、実質的にパージをオフする。パージガスの濃度が安定したときのガス濃度Ｃ１９をＥＣＵ１００に記憶し（ステップＳ６５）、パージを再開（電磁弁１２６をオン）する（ステップＳ６６，タイミングｔ２２ｂ）。タイミングｔ２２ｂで図１４のステップＳ５４に戻り、ガス濃度Ｃ１９に基づいて、電磁弁１２６の開度及びポンプ５２の流量を制御し、パージを継続する。

次に、図１６及び図１７を参照し、図１４のエンジン水温が第２所定値以上（ステップＳ５５：ＮＯ）の場合について説明する。典型的に、車両では、エンジン水温が第２所定値(例えば６０℃）以上になると、Ａ／Ｆ学習を開始する。エンジン水温が第２所定値以上（ステップＳ５５：ＮＯ）になると、電磁弁１２６をオフしてパージを停止する（ステップＳ７０，タイミングｔ２７）。パージを停止した状態で、パージガス濃度の測定及びＡ／Ｆ学習を開始する（ステップＳ７１）。パージガスの濃度が安定しない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、パージガスの濃度が安定するまで検出を続ける。パージガスの濃度が安定した後（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、検出したガス濃度Ｃ１８をＥＣＵ１００に記憶する（ステップＳ７３）。その後、Ａ／Ｆ学習が完了しているか否かを判定する（ステップＳ７４）。Ａ／Ｆ学習が完了している場合（ステップＳ７４：ＹＥＳ）、電磁弁１２６をオンし（ステップＳ７５，タイミングｔ２８）し、ガス濃度Ｃ１８をＡ/Ｆフィードバックにより補正した濃度に基づいて、制御弁１１０の開度及びポンプ５２の流量を制御し、パージを継続する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：内燃機関
１４：燃料タンク
１９：キャニスタ
２０：蒸発燃料処理装置
２２ａ：パージ通路
３４：吸気経路
７０：差圧センサ
１１０：制御弁

Claims (7)

1. 燃料タンク内で蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されており、キャニスタから吸気経路に送られるパージガスが通過するパージ通路と、
   パージ通路上に設けられており、開度が可変であり、開度を変化させることにより吸気経路へのパージガスの導入量を制御する制御弁と、
   制御弁の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧センサと、
   を備えている蒸発燃料処理装置。
2. 制御弁とキャニスタの間でパージ通路上に配置されており、キャニスタから吸気経路にパージガスを送り出すポンプが配置されている請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 制御弁より吸気経路側でパージ通路上に配置されており、キャニスタと吸気経路とをパージ通路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ通路上で遮断する遮断状態とに切替わる電磁弁と、
   一端が制御弁と電磁弁の間でパージ経路に接続されており、他端がポンプよりキャニスタ側でパージ通路に接続されている分岐経路と、を備えており、
   電磁弁を遮断状態にした状態でポンプを駆動したときに、パージガスが制御弁を循環するように構成されている請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 電磁弁の動作を制御する制御装置を備えており、
   制御装置は、パージガスを吸気経路に導入しているときにパージガスの濃度変化が所定値を超えた場合に、電磁弁を遮断状態に切替える請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 制御装置は、電磁弁を遮断状態にした後、変化後のパージガスの濃度に応じて制御弁の開度を調整した後に電磁弁を連通状態にする制御を行う請求項４に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 電磁弁の動作を制御する制御装置を備えており、
   制御装置は、パージガスを吸気経路に導入しているときにポンプの出力変化が所定値を超えた場合に、電磁弁を遮断状態に切替える請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
7. 制御装置は、電磁弁を遮断状態にした後、パージガスの濃度を再度検出する制御を行う請求項４から６のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
   

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