JP2017214836A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャニスタから内燃機関にパージされている間に、パージガスの濃度を特定することが可能な技術を提供する。【解決手段】蒸発燃料処理装置２０は、デューティ制御において、制御弁２６を第１周期と、第１周期よりも期間が長い第２周期と、を含む複数周期で切り替える。ＥＣＵ１００は、デューティ制御中にポンプ２５が駆動しており、制御弁２６が第２周期の遮断状態である間に、還流経路５２内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する。【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。蒸発燃料処理装置は、キャニスタに導入される空気の流体密度を特定するセンサと、キャニスタから内燃機関に送られる蒸発燃料と空気との混合気体（以下では「パージガス」と呼ぶ）の流体密度を特定するセンサを有する。パージガスの流体密度を特定するセンサは、キャニスタと内燃機関への吸気経路との間に配置されている。キャニスタと吸気経路との間には、パージガスの吸気経路への供給を制御する制御弁が配置されている。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が供給されている間に、２個のセンサのそれぞれから特定される空気の流体密度とパージガスの流体密度とを用いて、両者の流体密度の比または差に基づいてパージガスの濃度を算出している。

特開平６−１０１５３４号公報

キャニスタから吸気経路にパージガスが供給されている間に、制御弁が、デューティ制御によって開閉が切り替えられて、パージガスの供給量が制御される構成では、制御弁が閉弁されると、吸気経路とキャニスタとが遮断される。これにより、キャニスタと吸気経路との間のパージガスの圧力は、制御弁の開閉によって変化する。キャニスタと吸気経路との間のパージガスの圧力が変化すると、そのパージガスの特性を用いてパージガスの濃度を特定することが難しい。本明細書は、キャニスタから内燃機関にパージガスが供給されている間に、パージガスの濃度を特定することが可能な技術を提供する。

本明細書で開示する蒸発燃料供給装置は、車両に搭載される。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内の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経路と、キャニスタと吸気経路との間のパージ経路上に配置されており、パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、パージ経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経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経路上で遮断する遮断状態と、に切り替わる制御弁と、キャニスタから吸気経路にパージガスを供給すべき場合に、制御弁の連通状態と遮断状態とをデューティ比によって切り替えるデューティ制御を実行する制御装置と、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する特定装置と、を備える。制御装置は、デューティ制御において、制御弁を複数周期で切り替える。複数周期は、第１周期と、第１周期よりも期間が長い第２周期と、を含む。特定装置は、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第２周期の遮断状態である間に、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する。

この構成では、ポンプが駆動している間に制御弁が遮断状態となる場合、パージ経路にキャニスタから送出されるパージガスが流れる。制御弁がデューティ制御されて、ポンプが動作している間、即ち、キャニスタから吸気経路にパージガスを送るためのパージ処理が実行されている間、制御弁が連通状態であるタイミングではキャニスタから内燃機関にパージガスが送られ、制御弁が遮断状態であるタイミングではキャニスタからパージ経路にパージガスが送られる。特定装置は、パージ処理中にパージ経路に流れるパージガスの蒸発燃料濃度を特定する。

しかしながら、制御弁の遮断状態の期間が短いと、パージガスの圧力が安定せず、蒸発燃料濃度を適切に検出することが難しい場合がある。上記の構成では、一定のデューティ比で制御弁が制御されている場合、第２周期では、第１周期よりも制御弁が遮断状態である期間が長くなる。このため、第２周期では、比較的に長期間に亘って、パージガスの蒸発燃料濃度を特定することができる。この構成によれば、特定装置は、第２周期中に、パージガスの圧力が安定した後でパージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定し得る。

第１実施例の自動車の燃料供給システムの概略を示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 第１実施例の濃度センサの構成を示す。 第１実施例の特定処理のフローチャートを示す。 第１実施例の特定処理の制御弁の開閉、パージ濃度の変化を表すタイムチャートを示す。 変形例の蒸発燃料処理装置を示す。 変形例の蒸発燃料処理装置を示す。 変形例の蒸発燃料処理装置を示す。 変形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示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。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。

（特徴１）蒸発燃料供給装置では、第２周期における連通状態の期間の割合の上限は、第１周期における連通状態の期間の割合の上限よりも小さくてもよい。デューティ比において連通状態の期間の割合の上限を小さく設定すると、遮断状態の期間、即ち、蒸発燃料濃度を特定する期間が短くなることを抑制することができる。

（特徴２）蒸発燃料供給装置では、制御装置は、連続する２回以上の所定回数の第１周期毎に１回の第２周期で、制御弁を切り替えてもよい。この構成によれば、所定回数の第１周期毎に濃度を特定することができる。

（特徴３）蒸発燃料供給装置では、制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第１周期の所定回数を変更してもよい。この構成によれば、蒸発燃料濃度に応じて、濃度検出の頻度を変更することができる。

（特徴４）蒸発燃料供給装置では、制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第２周期で制御弁が制御されている間のポンプの回転数を変化させてもよい。ポンプの回転数を変化させることによって、パージ経路に流れるパージガスの流量を調整することができる。このため、早期に濃度を検出すべき場合には、ポンプの回転数を上昇させることによって、特定装置にパージガスを早期に送ることができる。

（特徴５）本実施例の蒸発燃料供給装置では、特定装置は、パージ経路上に配置されており、パージ経路の流路面積よりも小さい流路面積を有する縮小部と、縮小部を流れるパージガスの圧力を検出する圧力検出部と、を備えていてもよい。特定装置は、圧力検出部によって検出済みの圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定してもよい。この構成によれば、パージガスの圧力が安定した後に、その圧力を利用して蒸発燃料濃度を特定することができる。

（特徴６）本実施例の蒸発燃料供給装置では、パージ経路は、一端がポンプと制御弁との間のパージ経路に接続され、他端がポンプの上流側に接続されており、制御弁が遮断状態であってポンプが駆動している場合に、一端からパージガスが流入し他端に向って流れる還流経路を備えていてもよい。特定装置は、還流経路上に配置され、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第２周期の遮断状態である間に、還流経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定してもよい。パージガスがキャニスタから吸気経路に向かう通路に特定装置が配置されると、その特定装置が抵抗となり、パージガスに圧力損失が生じる。この構成によれば、特定装置をキャニスタから吸気経路に供給されるパージガスの通路上に、特定装置を配置せずに済む。このため、キャニスタから吸気経路にパージガスを供給する際に、特定装置によって、パージガスに圧力損失が生じる事態を回避することができる。

（特徴７）本実施例の蒸発燃料供給装置では、特定装置は、パージ経路内の圧力を検出する圧力検出部を備え、圧力検出部によって検出済みのパージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定してもよい。この構成によれば、パージ経路上に、縮小部等のパージガスの流れを妨げる構成を配置せずに、パージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定することができる。

（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、供給経路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、ＥＣＵ１００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から供給経路１２に供給される。供給経路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。供給経路１２に供給された燃料は、供給経路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、ＥＣＵ１００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、供給経路１２内の燃料が、エンジン２に接続されている吸気経路３４に供給される。

吸気経路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、吸気経路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。エンジン２とエアクリーナ３０との間には、吸気経路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、図１の吸気経路３４内の矢印に示すように、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、吸気経路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。

メイン供給経路１０に並んで、パージ供給経路２２が配置されている。パージ供給経路２２は、キャニスタ１９からの蒸発燃料と空気との混合気体（以下では「パージガス」と呼ぶ）がキャニスタ１９から吸気経路３４に移動するときに通過する経路である。パージ供給経路２２には、蒸発燃料処理装置２０が設けられている。蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ１９と、パージ経路２３，２４，２８と、制御弁２６と、還流経路５２と、濃度検出部５０と、を備える。

燃料タンク１４とキャニスタ１９は、連通経路１８によって接続されている。キャニスタ１９は、パージ経路２３，２４，２８を介して、吸気経路３４に接続されている。

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、連通経路１７を介して、エアフィルタ４２に接続されている。大気は、エアフィルタ４２を通過した後、連通経路１７を介して大気ポート１９ａからキャニスタ１９内に流入する場合がある。このとき、エアフィルタ４２によって、大気中の異物がキャニスタ１９内に侵入することを防止する。

パージポート１９ｂは、パージ経路２３に接続されている。タンクポート１９ｃは、連通経路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から連通経路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よりパージ経路２３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経路２３に移動することを防止している。

パージ経路２３，２４，２８は、キャニスタ１９と吸気経路３４を接続している。パージ経路２３とパージ経路２４との間には、ポンプ２５が設けられている。パージ経路２４のポンプ２５と反対側の端には、制御弁２６が配置されている。ポンプ２５は、キャニスタ１９と制御弁２６の間に配置されており、吸気経路３４にパージガスを圧送する。具体的には、ポンプ２５は、パージ経路２３を通じてキャニスタ１９内のパージガスを矢印６０方向に引き込み、パージ経路２４を通じてパージガスを吸気経路３４に向けて矢印６６方向に押し出す。なお、エンジン２が駆動している場合、吸気経路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、吸気経路３４とキャニスタ１９の圧力差によって吸気経路３４に導入することもできる。しかしながら、パージ経路２３，２４にポンプ２５を配置することにより、吸気経路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（過給機（図示省略）による過給時の正圧、あるいは、負圧であるがその絶対値が小さい）であっても、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料を吸気経路３４に供給することができる。また、ポンプ２５を配置することにより、吸気経路３４に所望量の蒸発燃料を供給することができる。

パージ経路２４とパージ経路２８との間には、制御弁２６が配置されている。制御弁２６は、ＥＣＵ１００によって制御される電磁弁である。詳細には、制御弁２６は、ＥＣＵ１００によって決定されるデューティ比に応じた電力が供給されることによって（即ちデューティ制御されることによって）、開弁と閉弁とが切り替えられる。制御弁２６が開弁されることによりキャニスタ１９と吸気経路３４とをパージ経路２３，２４，２８を介して連通する連通状態と、閉弁されることによりキャニスタ１９と吸気経路３４とをパージ経路２３，２４，２８上で遮断する遮断状態と、に切り替わる。制御弁２６がディーティ制御されると、制御弁２６は、遮断状態と連通状態とが周期的に繰り返される。この状態を、パージ状態と呼ぶ。即ち、パージ状態では、キャニスタ１９と吸気経路３４とが連通している状態が連続しているのではなく、制御弁２６の開弁によってキャニスタ１９と吸気経路３４とが連通され、制御弁２６の閉弁によってキャニスタ１９と吸気経路３４とが遮断される状態が周期的に切り替えられている。これにより、パージガスの供給量が制御される。デューティ制御では、公知の手法を用いて、ＥＣＵ１００は、パージガス中の蒸発燃料の濃度（以下では「パージ濃度」と呼ぶ）、パージガス流量、及びエンジン２の空燃比に応じて、デューティ比を決定する。

ポンプ２５と制御弁２６との間のパージ経路２４には、還流経路５２の上流端が連結されている。還流経路５２の下流端は、キャニスタ１９とポンプ２５との間のパージ経路２３に連通している。この結果、制御弁２６が閉弁されており、かつ、ポンプ２５が駆動している場合、パージガスが、パージ経路２４から還流経路５２に流入し、パージ経路２３に流れる。

還流経路５２の中間位置には、濃度検出部５０が配置されている。一方で、パージ経路２３，２４，２８には、濃度センサは配置されていない。図３に示すように、濃度検出部５０は、ベンチュリ経路７２と、差圧センサ７０と、を備える。ベンチュリ経路７２の一方の端部７２ａが還流経路５２の上流側に接続されている。ベンチュリ経路７２の他方の端部７２ｃが還流経路５２の下流側に接続されている。ベンチュリ経路７２の端部７２ａと中央部（絞り部）７２ｂの間に差圧センサ７０が接続されている。濃度検出部５０は、端部７２ａと中央部７２ｂの圧力差を特定可能な差圧センサ７０を用いて、端部７２ａと中央部７２ｂの圧力差で特定する。端部７２ａと中央部７２ｂの差圧を特定すれば、ベルヌーイの式よりパージガスの密度（パージ濃度）を算出する（即ち特定する）ことができる。

なお、濃度検出部５０は、様々な種類のセンサを利用することができる。例えば、差圧センサ７０は、ベンチュリ経路７２に替えて、オリフィス板を備えるオリフィス経路を備えていてもよい。濃度検出部５０は、オリフィス板の上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で特定し、バージガス濃度を特定してもよい。あるいは、例えば、差圧センサ７０は、ベンチュリ経路７２に替えて、毛細経路式粘度計を備えていてもよい。毛細経路式粘度計の内部には、複数の毛細経路が配置されていてもよい。毛細経路の上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で特定し、毛細経路式粘度計を通過するパージガスの粘性を測定してもよい。これにより、ハーゲン・ポアズイユの式を用いて、パージガスの粘性を算出することができる。パージガスの粘性は、パージ濃度と相関関係があるため、パージガスの粘性を算出することにより、パージ濃度を特定することができる。

また、濃度検出部５０は、差圧センサ７０に替えて、ベンチュリ経路７２の上流側又は下流側の圧力を特定する圧力センサを備えていてもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを含む。ＥＣＵ１００は、インジェクタ４、蒸発燃料処理装置２０、スロットルバルブ３２等に接続されて、これらを制御する。ＥＣＵ１００のメモリには、特定処理等の蒸発燃料処理装置２０の処理に必要な値やデータマップ等が予め格納されている。具体的には、後述する各処理の説明の中で明らかにされている。

次いで、蒸発燃料処理装置２０の動作について説明する。エンジン２が駆動中であってパージ条件が成立すると、ＥＣＵ１００は、制御弁２６をデューティ制御することによってパージ処理を実行する。パージ条件とは、パージガスをエンジン２に供給するパージ処理を実行すべき場合に成立する条件であり、エンジン２の冷却水温や濃度検出部５０によるパージ濃度の特定状況によって、予め製造者によってＥＣＵ１００に設定される条件である。ＥＣＵ１００は、エンジン２の駆動中に、パージ条件が成立するか否かを常時監視している。ＥＣＵ１００は、濃度検出部５０で特定したパージ濃度に基づいて、ポンプ２５の出力及び制御弁２６のデューティ比を制御する。ポンプ２５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。

なお、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ３２の開度を制御する。また、ＥＣＵ１００は、インジェクタ４による噴射燃料量も制御する。具体的には、インジェクタ４の開弁時間を制御することによって、噴射燃料量を制御する。エンジン２が駆動されると、ＥＣＵ１００は、インジェクタ４からエンジン２に噴射される単位時間当たりの燃料噴射時間（即ちインジェクタ４の開弁時間）を算出する。燃料噴射時間は、空燃比を目標空燃比（例えば理想空燃比）に維持するために、実験によって予め特定された基準噴射時間を補正することによって算出する。なお、空燃比センサは、エンジン２の排気経路内に配置されている。また、ＥＣＵ１００は、パージ処理の間、制御弁２６の周期をカウントするカウンタを有する。ＥＣＵ１００は、制御弁２６の１回の開閉の切り替えを一周期として、一周期が開始される毎に、カウンタの値を１ずつ増加する。

ＥＣＵ１００は、パージ処理を実行している間、特定処理によってパージ濃度を特定する。以下では、図４、図５を参照して、特定処理について説明する。特定処理は、車両が始動されると実行される。車両の作動中は、定期的に実行される。なお、ここで、車両の始動とは、車両の駆動源がエンジン２のみである場合、運転者によってイグニションスイッチが操作され、エンジン２が始動されることを意味する。一方、車両の駆動源がエンジン２とモータである場合、即ち、車両がハイブリッド車である場合、運転者によって、車両のスタートスイッチが操作され、車両の制御システムが始動されることを意味する。

図５は、パージ処理が実行されている間の制御弁２６の制御、制御弁２６のデューティ比の上限設定、制御弁２６の周期、ポンプ２５の回転数、及び特定される濃度の変化を示すタイムチャートである。図５の最下段には、パージ濃度が示されている。なお、一点鎖線で示されるパージ濃度は、濃度検出部５０を利用して得られるパージ濃度であり、実線で示されるパージ濃度は、特定処理において、パージ濃度として特定されてＥＣＵ１００に格納されるパージ濃度である。なお、ＥＣＵ１００は、パージ濃度として特定されたパージ濃度を利用して蒸発燃料処理装置２０の制御や燃料噴射量の制御を実行する。

車両が始動されたタイミングでは、パージ実行フラグはセットされておらず、ポンプ２５は停止されており、ＥＣＵ１００には濃度が格納されておらず、制御弁２６は閉弁されている。

図４に示すように、特定処理では、まず、Ｓ１０において、ＥＣＵ１００は、パージ実行フラグがセットされているか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１００は、特定処理と並列に、パージ条件が成立するか否かを判断するパージ判断処理を実行している。パージ判断処理では、ＥＣＵ１００は、エンジン２の冷却水温度及び空燃比センサの検知結果に基づいて、パージ条件が成立するか否かを判断する。パージ条件については、車両の性能や使用環境に合わせて予めＥＣＵ１００に設定されている。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２の冷却水温度が所定値以上であり、空燃比センサの検知結果が受信されている場合に、パージ条件が成立したと判断する。ＥＣＵ１００は、パージ条件が成立したと判断すると、メモリにパージ実行フラグをセットする。

パージ実行フラグがセットされていない場合（Ｓ１０でＮＯ）、Ｓ１０でパージ実行フラグがセットされるまで待機する。一方、パージ実行フラグがセットされている場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、即ち、パージ処理が実行されている場合、Ｓ１２において、ＥＣＵ１００は、ポンプ２５を所定の回転数（例えば１００００ｒｐｍ）で動作する。なお、パージ処理において、既に、所定の回転数でポンプ２５が動作している場合には、Ｓ１２の処理をスキップする。

次いで、Ｓ１４において、ＥＣＵ１００は、パージ濃度の変化が小さいか否かを判断する。具体的には、前回の特定処理において特定済のパージ濃度（前回の特定処理において、Ｓ２２で特定済みのパージ濃度）と、前々回の特定処理において特定済のパージ濃度（前々回の特定処理において、Ｓ２２で特定済みのパージ濃度）と、の濃度差が所定値以下（例えば５％）であるか否かを判断する。

濃度差が所定値以下である場合、ＥＣＵ１００は、パージ濃度の変化が小さい（Ｓ１４でＹＥＳ）と判断し、Ｓ１６に進む。一方、濃度差が所定値よりも大きいである場合、ＥＣＵ１００は、パージ濃度の変化が小さくない（Ｓ１４でＮＯ）と判断し、Ｓ３０に進む。なお、Ｓ１４において、前々回のパージ濃度及び前回のパージ濃度がＥＣＵ１００に格納されていない場合、即ち、車両が始動されてから、１回目又は２回目の特定処理である場合、Ｓ１４でＹＥＳと判断して、Ｓ１６に進む。

Ｓ１６では、ＥＣＵ１００は、パージ濃度を特定すべきタイミングであるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１００は、カウンタの値（即ち、制御弁２６の開閉の周期の回数）が、第１所定回数（例えば５回）であるか否かを判断する。カウンタの値が第１所定回数である場合、パージ濃度を特定すべきタイミングであると判断して（Ｓ１６でＹＥＳ）、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、ＥＣＵ１００は、カウンタの値をリセットし（即ち「０」にして）、カウントを再スタートして、Ｓ１８に進む。一方、カウンタの値が第１所定回数未満である場合（Ｓ１６でＮＯ）、Ｓ１６で、カウンタの値が第１所定回数となるまで監視する。Ｓ１６でＮＯの場合、パージ処理では、ＥＣＵ１００は、標準周期（例えば６５ミリ秒）で制御弁２６を制御する。ＥＣＵ１００は、カウンタをリセットせずに、制御弁２６が開弁されるタイミングで、カウンタの値を１ずつ増加する。

Ｓ１８では、ＥＣＵ１００は、制御弁２６の一周期を、標準周期（例えば６５ミリ秒）を、拡大周期（例えば２００ミリ秒）に切り替える。これにより、図５に示すように、制御弁２６の１回の開閉の切り替え期間が長くなる。この結果、デューティ比を変更せずに、制御弁２６が閉弁されてパージ経路２４が遮断される期間（図５の期間ｔ１）が、標準周期で制御弁２６が閉弁されてパージ経路２４が遮断される期間（図５の期間ｔａ）よりも長くなる。これにより、還流経路５２にパージガスが流れる期間を長くすることができる。

次いで、Ｓ２０では、ＥＣＵ１００は、制御弁２６のディーティ比（即ち一周期に対する開弁期間の割合）の上限を減少させる。例えば、ＥＣＵ１００は、デューティ比の上限を通常の１００％から３０％に減少する。デューティ比の上限が減少されると、空燃比等によって特定されたデューティ比（例えば８０％）が、設定された上限（例えば３０％）よりも大きい場合に、デューティ比がデューティ比の上限を超えないように設定される（例えば３０％）。この構成によれば、閉弁期間が短くなることを防止することができる。次いで、Ｓ２２では、濃度検出部５０を用いて、パージ濃度を特定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、差圧センサ７０で検出された差圧を用いてパージ濃度を特定する。制御弁２６が閉弁されると、パージガスが還流経路５２に流入し始める。この結果、ベンチュリ経路７２にパージガスが流れる。制御弁２６が閉弁されると、ベンチュリ経路７２を通過するパージガスが徐々に増加して、その後流量は安定する。図５に示すように、ＥＣＵ１００は、差圧センサ７０によって検出された差圧を用いて、パージ濃度を特定し、特定されるパージ濃度が安定すると（即ち、流量（圧力）が安定した後のパージ濃度）、そのパージ濃度を、現在のパージ濃度として、ＥＣＵ１００に格納する。次いで、Ｓ２４において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１８、Ｓ２０で変更した制御弁２６の周期及びデューティ比の上限を元に戻して、Ｓ１０に戻る。

一方、Ｓ３０では、ＥＣＵ１００は、パージ濃度を特定すべきタイミングであるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１００は、カウンタの値が、第２所定回数（例えば１回）であるか否かを判断する。カウンタの値が第２所定回数である場合、パージ濃度を特定すべきタイミングであると判断して（Ｓ３０でＹＥＳ）、Ｓ３２に進む。一方、カウンタの値が第２所定回数未満である場合（Ｓ３０でＮＯ）、Ｓ３０で、カウント済みの周期の回数が第２所定回数となるまで、監視する。Ｓ３０でＮＯの場合、パージ処理では、ＥＣＵ１００は、標準周期で制御弁２６を制御する。ＥＣＵ１００は、カウンタをリセットせずに、制御弁２６が開弁されるタイミングで、カウンタの値を１ずつ増加する。Ｓ３２では、ＥＣＵ１００は、ポンプ２５の回転数を所定値まで上昇して、Ｓ１７に進んで、ＥＣＵ１００は、カウント値をリセットして、カウントを再スタートする。

第２所定回数は、Ｓ１６で用いられる第１所定回数よりも小さい。即ち、パージ濃度を検出する頻度が高くなる。この構成によれば、パージ濃度の変化が大きい場合に、パージ濃度の検出頻度を高くすることができる。この結果、大きく変化するパージ濃度を適切に特定して燃料噴射時間を決定することができる。これにより、パージ濃度の変化によって、空燃比が大きくずれることを防止することができる。

Ｓ３０を実行した後のＳ２４では、Ｓ１８，Ｓ２０で変更した値に加えて、Ｓ３０で変更したポンプ２５の回転数を元に戻す。

上記の特定処理によれば、パージ処理中にパージ濃度を特定することができる。この結果、パージ処理中の燃料噴射期間、デューティ比を適切に制御することができる。これにより、空燃比がずれることを抑制することができる。特に、濃度を特定する際には、制御弁２６の閉弁期間を長くすることによって、濃度検出部５０におけるパージガスの圧力が安定した後に、差圧を用いてパージ濃度を特定することができる。また、蒸発燃料処理装置２０では、パージ経路２３，２４，２８上に、濃度検出部５０を配置せずに済む。これにより、パージガスが供給経路３４に供給される際のパージガスの圧力損失を抑制することができる。

また、濃度変化が大きい場合（Ｓ１４でＮＯ）、濃度特定の頻度を高くするのに加えて、ポンプ２５の回転数を増加させている（Ｓ３２）。この構成によれば、還流経路５２に早期にパージガスを流すことができる。この結果、濃度検出部５０で特定される濃度（即ち、パージガスの圧力）を早期に安定させることができる。

（第２実施例）
図１０を参照して、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例の蒸発燃料処理装置２０は、還流経路５２を備えていない。言い換えると、パージ経路２３，２４は分岐していない。蒸発燃料処理装置２０は、圧力検出部５０に替えて、パージ経路２４（即ちポンプ２５と制御弁２６との間のパージ経路２４）内の圧力を検出する圧力センサ１５０を備える。蒸発燃料処理装置２０のＥＣＵ１００は、特定処理の図４のＳ２２において、圧力センサ１５０で検出済みのパージ経路内のパージガスの圧力を用いて、パージ濃度を特定する。

パージ濃度が変化すると、パージ濃度に相関してパージガスの密度が変化する。ポンプ２５が一定の回転数で駆動していても、パージガスの密度（即ちパージ濃度）によって、ポンプ２５によるパージガスの昇圧が変動する。ＥＣＵ１００は、圧力センサ１５０で検出済みの圧力と大気圧（即ちポンプ２５の上流側の圧力）との差（即ちポンプ２５によってパージガスがどれだけ昇圧されたか）を算出する。ＥＣＵ１００には、予め実験により特定されたポンプ２５の上流と下流との圧力差（即ちポンプ２５による昇圧）と、パージ濃度との関係を示すデータマップが格納されている。ＥＣＵ１００は、算出済みの圧力差とデータマップとを用いて、パージ濃度を特定する。なお、蒸発燃料処理装置２０は、大気圧センサを有していてもよいし、外部に配置された大気圧センサから大気圧を取得してもよいし、予めＥＣＵ１００内に大気圧（固定値）が記憶されていてもよい。

この構成によれば、ベンチュリ経路７２、還流経路５２を配置せずに済む。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、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。

例えば、蒸発燃料処理装置２０の構成は、図２に示す構成に限られない。例えば、図６に示すように、還流経路５２の下流端は、連通経路１８に連結されていてもよい。この場合、還流経路５２の濃度検出部５０よりも連通経路１８側に、逆止弁１０２が配置されていてもよい。逆止弁１０２は、濃度検出部５０から連通経路１８側への流れを許容する一方、連通経路１８から濃度検出部５０への流れを禁止してもよい。

あるいは、図７に示すように、還流経路５２の下流端は、キャニスタ１９に直接的に連結されていてもよい。

また、図８に示すように、還流経路５２の両端が、ポンプ２５よりも制御弁２６側のパージ経路２４に接続されていてもよい。この場合、還流経路５２のポンプ２５側の端とパージ経路２４との接続箇所に、三方弁１０４が配置されていてもよい。三方弁１０４は、パージ経路２４と還流経路５２とを遮断するとともに、パージ経路２４を連通するパージ状態と、パージ経路２４と還流経路５２とを連通するとともに、パージ経路２４を遮断する濃度特定状態と、に切り替えてもよい。三方弁１０４は、特定処理が開始されるタイミングでは、パージ状態に維持されていてもよい。ＥＣＵ１００は、Ｓ２２において、三方弁１０４をパージ状態から濃度特定状態に切り替え、Ｓ２４において、三方弁１０４を濃度特定状態からパージ状態に切り替えてもよい。

また、図９に示すように、還流経路５２を有していなくてもよい。この場合、濃度検出部５０は、パージ経路２４にベンチュリ経路７２を配置してもよい。

また、特定処理において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１８（即ち、濃度特定時のディーティ制御の周期の拡大）とＳ２０（即ち、濃度特定時のデューティ比の上限の減少）の少なくとも一方を実行しなくてもよい。また、特定処理において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１４，Ｓ３０，Ｓ３２（即ち濃度変化に応じて、ポンプの回転数及び濃度特定頻度を変更する処理）を実行しなくてもよい。

また、特定処理では、ＥＣＵ１００は、パージ濃度の変化に応じて、標準周期を、第１拡大周期と、第１拡大周期よりも長い第２拡大周期とを含む複数の拡大周期のいずれかの拡大周期で、制御弁２６のデューティ制御を実行してもよい。この場合、パージ濃度の変化が大きくなるのに従って、期間の長い拡大周期が選択されてもよい。

また、特定処理のＳ２２において、ＥＣＵ１００は、差圧センサ７０が検出された圧力のピーク値、あるいは、最大値を用いてパージ濃度を特定してもよい。

さらに、特定処理では、第１所定回数に１回の割合で濃度が特定されている。しかしながら、濃度を特定するタイミングは、例えば、第１所定回数の内に、１回以上の濃度の特定を実行してもよい。

上記の実施例では、濃度検出部５０として差圧を特定する差圧センサ７０を用いている。しかしながら、濃度検出部５０は、音波式濃度計を備えていてもよい。音波式濃度計は、還流経路５２上に配置される円筒形状を有しており、円筒形状内に向けて信号を発信し、受信することによって、パージガスの濃度（即ち、バージガスの分子量）を特定してもよい。

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するものであり、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 ：エンジン
６ ：燃料供給システム
１０ ：メイン供給経路
１９ ：キャニスタ
２０ ：蒸発燃料処理装置
２２ ：パージ供給経路
２３ ：パージ経路
２４ ：パージ経路
２５ ：ポンプ
２６ ：制御弁
２８ ：パージ経路
３０ ：エアクリーナ
３２ ：スロットルバルブ
３４ ：吸気経路
４２ ：エアフィルタ
５０ ：濃度検出部
５２ ：還流経路
７０ ：差圧センサ
７２ ：ベンチュリ経路
１００ ：ＥＣＵ
１０２ ：逆止弁
１０４ ：三方弁

Claims (8)

1. 車両に搭載される蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンク内の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経路と、
   キャニスタと吸気経路との間のパージ経路上に配置されており、パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、
   パージ経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経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経路上で遮断する遮断状態と、に切り替わる制御弁と、
   キャニスタから吸気経路にパージガスを供給すべき場合に、制御弁の連通状態と遮断状態とをデューティ比によって切り替えるデューティ制御を実行する制御装置と、
   パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する特定装置と、を備え、
   制御装置は、デューティ制御において、制御弁を複数周期で切り替え、
   複数周期は、第１周期と、第１周期よりも期間が長い第２周期と、を含み、
   特定装置は、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第２周期の遮断状態である間に、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する、蒸発燃料処理装置。
2. 第２周期における連通状態の期間の割合の上限は、第１周期における連通状態の期間の割合の上限よりも小さい、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 制御装置は、連続する２回以上の所定回数の第１周期毎に１回の第２周期で、制御弁を切り替える、請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第１周期の所定回数を変更する、請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第２周期で制御弁が制御されている間のポンプの回転数を変化させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 特定装置は、
   パージ経路上に配置されており、パージ経路の流路面積よりも小さい流路面積を有する縮小部と、
   縮小部を流れるパージガスの圧力を検出する圧力検出部と、を備え、
   圧力検出部によって検出済みの圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
7. パージ経路は、一端がポンプと制御弁との間のパージ経路に接続され、他端がポンプの上流側に接続されており、制御弁が遮断状態であってポンプが駆動している場合に、一端からパージガスが流入し他端に向って流れる還流経路を備え、
   特定装置は、還流経路上に配置され、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第２周期の遮断状態である間に、還流経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
8. 特定装置は、
   パージ経路内の圧力を検出する圧力検出部を備え、
   圧力検出部によって検出済みのパージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。

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