JP2022170997A - 濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発燃料の濃度検出の精度をより向上させられる濃度検出装置を提供する。【解決手段】燃料を圧送する燃料ポンプ２１と、アスピレータ５０と、燃料タンク２０の気相部とアスピレータ５０とを連通させる循環通路Ｃと、制御装置と、を有する。アスピレータ５０は、その内部に燃料が流されることで減圧室に負圧を発生させ、燃料タンク２０の気相部から循環通路Ｃ内に蒸発燃料を循環させる。循環通路Ｃは、断面積が狭められた狭窄部４２ｄを有しており、狭窄部４２ｄにより蒸発燃料の流れの断面積が変化することで生じる蒸発燃料の圧力差を測定するための差圧センサ４２ｅを有している。制御装置は、燃料ポンプ２１を駆動してアスピレータ５０により循環通路Ｃ内に蒸発燃料を循環させ、差圧センサ４２ｅを用いて蒸発燃料の圧力差を測定し、圧力差に基づいて蒸発燃料の密度を算出し、密度に基づいて蒸発燃料の濃度を推定するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、濃度検出装置に関する。詳しくは、燃料タンクの気相部における蒸発燃料の濃度を推定する濃度検出装置である。

特許文献１には、ガソリンエンジン車の燃料タンクにおける蒸発燃料の濃度を検出する濃度検出装置が開示されている。具体的には、この濃度検出装置は、計測通路と、この計測通路を燃料タンクの気相部と大気のいずれかに連通させることのできる切替弁と、計測通路内に蒸発燃料や空気の流れを発生させるポンプと、を有する。計測通路の途中には絞り部が設けられており、ポンプにより発生した蒸発燃料や空気の流れが絞り部を通ることで生じる差圧に基づいて、蒸発燃料の濃度を検出する。

特開２００６－４６２６１号公報

上記公報の濃度検出装置では、ポンプが計測通路上に配置されている。このため、ポンプの駆動による発熱で蒸発燃料の濃度挙動に影響が生じて、濃度検出の精度が低下する懸念がある。そこで、蒸発燃料の濃度検出の精度をより向上させられる濃度検出装置を提供することが望まれる。

一つの態様としての濃度検出装置は、燃料タンク内の気相部における蒸発燃料の濃度を推定する。濃度検出装置は、燃料タンクに貯留された燃料を圧送する燃料ポンプと、燃料タンク内に設けられるアスピレータと、燃料タンクの気相部とアスピレータの減圧室とを連通させる循環通路と、制御装置と、を有する。アスピレータは、その内部に燃料ポンプから圧送された燃料の少なくとも一部が流されることで、減圧室に負圧を発生させ、これにより燃料タンクの気相部から循環通路内に蒸発燃料を循環させるように構成されている。循環通路は、その途中に断面積が狭められた狭窄部を有しており、狭窄部により蒸発燃料の流れの断面積が変化することで生じる蒸発燃料の圧力差を測定するための差圧センサ又は複数の圧力センサを有している。制御装置は、燃料ポンプを駆動してアスピレータの内部に燃料を流すことにより循環通路内に蒸発燃料を循環させ、差圧センサ又は複数の圧力センサを用いて狭窄部で生じた蒸発燃料の圧力差を測定し、蒸発燃料の圧力差に基づいて蒸発燃料の密度を算出し、算出した蒸発燃料の密度に基づいて蒸発燃料の濃度を推定するように構成されている。

ひとつの実施形態に係るリーク診断装置、濃度検出装置、対流速度検出装置が適用された蒸発燃料処理システムの構成図である。 ＥＣＵの構成を示す模式図である。 図１のＩＩＩ部拡大図である。 図１のＩＶ部拡大図である。 補正前の基準圧力の経時変化を示すグラフである。 飽和蒸気圧特性を推定する方法を説明する図１に対応する図である。 アスピレータの減圧室の圧力変化を示す図である。 飽和蒸気圧特性を示す図である。 蒸発燃料の濃度を推定する方法を説明する図１に対応する図である。 燃料蒸気圧の経時変化量を示すグラフである。 燃料蒸気圧により補正された基準圧力の経時変化を示すグラフである。 燃料タンクに正圧を導入する方法を説明する図１に対応する図である。 検知された内圧と補正前及び補正後の基準圧力とを比較するグラフである。

以下、本開示の実施形態を、図１－１３を用いて説明する。以下の説明において、前後上下左右等の各方向を示す場合には、各図中に示されたそれぞれの方向を指すものとする。

始めに、実施形態に係るリーク診断装置、濃度検出装置、対流速度検出装置について説明する。本実施形態に係るリーク診断装置、濃度検出装置、対流速度検出装置は、自動車の燃料タンク２０内に生じる蒸発燃料（ベーパ）を外部に排出しないようエンジン１０に吸入させる蒸発燃料処理システム１に適用される。

＜蒸発燃料処理システム１＞
蒸発燃料処理システム１は、図１に示すように、ガソリン等の燃料により駆動するエンジン１０と、燃料を貯留する燃料タンク２０と、燃料タンク２０内で発生した蒸発燃料を吸着させるキャニスタ３０と、蒸発燃料の流通経路であるベーパ経路４０とを有する。また、蒸発燃料処理システム１は、図２に示すように、エンジン１０の動作を制御するＥＣＵ（電子制御装置）６０を有する。燃料タンク２０の内部は、液体状の燃料を含む液相部と、蒸発燃料及び空気とを含む気相部とに分かれている（図１参照）。

＜キャニスタ３０＞
キャニスタ３０は、その内部に活性炭等の吸着材（不図示）を有する。吸着材は、燃料蒸気を吸着して捕捉し、空気を通過させるようになっている。キャニスタ３０は、図１に示すように、燃料タンク２０、エンジン１０及び大気とそれぞれ連通されている。詳しくは、キャニスタ３０と燃料タンク２０の気相部とは、ベーパ通路４１、遮断弁４１ａ及び封鎖弁４１ｂを介して連通されている。キャニスタ３０とエンジン１０とは、パージ通路４４及びパージ弁４４ａを介して連通されている。キャニスタ３０と大気とは、大気通路４３及び大気弁４３ａを介して連通されている。

上記構成により、遮断弁４１ａ、封鎖弁４１ｂ及び大気弁４３ａが開放状態で燃料タンク２０の内圧が大気圧より高くなると、燃料タンク２０の気相部の混合気体が、ベーパ通路４１を通ってキャニスタ３０に流入する。キャニスタ３０に流入した燃料蒸気は、吸着材に吸着し捕捉される。一方で、キャニスタ３０に流入した空気は、吸着材を通過し大気通路４３を通って大気に放出される。このように、キャニスタ３０によって、燃料蒸気を外部に排出しないように燃料タンク２０の圧抜きを行うことができる。キャニスタ３０に捕捉された燃料蒸気は、パージ弁４４ａの開放及びエンジン１０の駆動により、キャニスタ３０にエンジン１０による吸気負圧が掛けられることで、パージ通路４４を通ってエンジン１０に吸入されるようになっている。

＜燃料タンク２０＞
燃料タンク２０は、その上面に取り外し可能に取り付けられるセットプレート２３などの上部部材を有する。

燃料タンク２０は、図１に示すように、その内側底部に設けられた燃料ポンプ２１と、燃料ポンプ２１からセットプレート２３を通ってエンジン１０まで延び出る供給通路２２とを有する。燃料ポンプ２１は、燃料タンク２０内の燃料を供給通路２２を介してエンジン１０に圧送する。また、燃料タンク２０は、供給通路２２の途中から液相部に向けて分岐する分岐通路２４と、分岐通路２４の先端に取り付けられるアスピレータ５０とを有する。このため、燃料ポンプ２１の燃料供給により、圧送された燃料の一部が、分岐通路２４を通ってアスピレータ５０から燃料タンク２０の液相部に噴射されるようになっている。この噴射により、アスピレータ５０は、その内部にベンチュリ効果による負圧を発生させる。

燃料タンク２０には燃料タンク２０内の燃料の残量を測定するための液位センサが設けられる。液位センサは、アームと、このアームに取り付けられ燃料の液面に浮かぶフロート２５とを有し、アームの角度から燃料の残量を測定する。燃料タンク２０は、気相部内に設けられる圧力センサ２６を有する。圧力センサ２６は、気相部の内圧を測定する。燃料タンク２０は、セットプレート２３の内側面（下面）に設けられる第１温度センサ２７と、フロート２５に設けられる第２温度センサ２８とをそれぞれ有する。第１温度センサ２７は、燃料タンク２０の気相部の上部領域の温度を測定する。また、第２温度センサ２８は、燃料タンク２０の気相部の下部領域の温度を測定する。

＜ベーパ経路４０＞
ベーパ経路４０は、図１に示すように、前出のベーパ通路４１、大気通路４３及びパージ通路４４に加えて、ベーパ通路４１から分岐する吸引通路４２を有する。吸引通路４２は、ベーパ通路４１の封鎖弁４１ｂよりも燃料タンク２０側から分岐して、燃料タンク２０内に延び出しアスピレータ５０に連結される。このため、ベーパ通路４１と吸引通路４２とは、混合気体が燃料タンク２０の内部と外部とを循環できる循環通路Ｃを形成する。

吸引通路４２は、その通路の途中に開閉可能に設けられる多段遮断弁４２ａを有する。多段遮断弁４２ａは、例えばステッピングモータと接続されており、図３に示すように、吸引通路４２の通路幅を部分的に狭めた狭窄部４２ｄを形成するように開度を変更できるようになっている。吸引通路４２は、狭窄部４２ｄと連結するように、上流側吸引通路４２ｂと下流側吸引通路４２ｃとを有する。また、吸引通路４２は、混合気体が狭窄部４２ｄを流れる前後の圧力の差を測定する差圧センサ４２ｅを有する。

吸引通路４２は、アスピレータ５０と連結していることにより、アスピレータ５０が発生させる負圧が掛かるようになっている。これにより、遮断弁４１ａ及び多段遮断弁４２ａが開放状態かつ封鎖弁４１ｂが閉鎖状態で負圧が掛けられることで、混合気体が燃料タンク２０の気相部からベーパ通路４１及び吸引通路４２を通って再び気相部に戻るように流動させることができる。また、多段遮断弁４２ａを閉じた状態で負圧が掛けられることで、下流側吸引通路４２ｃの内圧を負圧状態にすることができる。

＜アスピレータ５０＞
アスピレータ５０は、図４に示すように、燃料を噴射するノズル部５１と、ノズル部５１の噴射により負圧を発生させるベンチュリ部５２とにより構成される。ノズル部５１は、前出の分岐通路２４が連結され燃料が流入される流入ポート５１ａと、流入ポート５１ａから流入した燃料をベンチュリ部５２に向けて噴射するノズル本体５１ｂとを有する。ベンチュリ部５２は略筒形状であって、その内側面に、軸方向の途中位置で軸回りに沿って軸径方向の内側に張り出す絞り５２ａと、絞り５２ａから軸方向の両端に向かってそれぞれ末広がり状に延びる減圧室５２ｂ及びディフューザ５２ｃとを有する。また、ベンチュリ部５２は、減圧室５２ｂと前出の下流側吸引通路４２ｃとを連通させる吸引ポート５２ｄを有する。

ノズル部５１は、図４に示すように、ベンチュリ部５２と同軸状に組み付けられる。この組み付けにより、ノズル部５１のノズル本体５１ｂは、ベンチュリ部５２の減圧室５２ｂ側から内部に差し込まれて、その先端の噴射口５１ｃが絞り５２ａに臨むようになっている。これにより、噴射口５１ｃから噴射された燃料が、絞り５２ａとディフューザ５２ｃとを軸方向に高速で流動する。このため、ベンチュリ効果によって減圧室５２ｂに負圧が発生するようになっている。

＜ＥＣＵ６０＞
ＥＣＵ６０は、不図示の中央処理装置（ＣＰＵ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメモリを備えたコンピュータシステムであり、メモリに保存されたプログラムをＣＰＵで実行することにより下記のリーク診断が行われるようになっている。ＥＣＵ６０は、図２に示すように、前出のフロート２５、圧力センサ２６、第１温度センサ２７、第２温度センサ２８及び差圧センサ４２ｅからの測定信号が入力される。また、ＥＣＵ６０は、前出の燃料ポンプ２１、遮断弁４１ａ、封鎖弁４１ｂ、多段遮断弁４２ａ、大気弁４３ａ及びパージ弁４４ａに、それぞれの動作状態を制御するように制御信号を出力する。

＜燃料タンク２０のリーク診断方法＞
以下では、上述した蒸発燃料処理システム１の構成に基づいて、上記燃料タンク２０からの蒸発燃料のリークを診断する方法について説明する。具体的には、正圧を導入した状態で遮断弁４１ａ、封鎖弁４１ｂ、多段遮断弁４２ａを閉鎖して、外部から封鎖させた燃料タンク２０の内圧の経時変化を圧力センサ２６により測定する。そして、封鎖から所定の時間が経過した際の内圧が、ＥＣＵ６０により予め算出された診断基準となる基準圧力を下回った場合に、燃料タンク２０にリークが生じていると診断される。

＜基準圧力の算出＞
上記を前提として、先ず、ＥＣＵ６０により上記基準圧力を算出する。基準圧力は、大気圧Ｐ_atmより高い所定の圧力Ｐ０を有して封鎖された燃料タンク２０に、大気に通ずる直径０．５ｍｍの円形の開口が生じたと仮定した際に推測される内圧の経時変化として、例えばベルヌーイの定理に基づいて算出される。算出された基準圧力を図５のグラフに示す。なお、別の実施形態として、Ｐ０は大気圧Ｐ_atmより低い所定の圧力であっても構わない。その場合、封鎖から所定の時間が経過した際の内圧が、算出された基準圧力を上回った場合にリークが生じていると診断される。

＜基準圧力の補正＞
次に、燃料タンク２０の内圧は、燃料タンク２０の気相部における燃料の蒸気圧の変化による影響を受ける。このため、燃料の蒸気圧の経時変化量を推測し、推測された蒸気圧の経時変化量に基づいて基準圧力の補正を行う必要がある。具体的には、蒸気圧が高くなるほど基準圧力も高くなるように補正され、蒸気圧が低くなるほど基準圧力も低くなるように補正される。蒸気圧の経時変化量は、蒸発燃料の飽和蒸気圧特性、混合気体における蒸発燃料の分圧（あるいは濃度）、及び気相部における混合気体の対流速度に基づいて推測することができる。

＜飽和蒸気圧特性の特定＞
蒸気圧の経時変化量を推測するために、先ず、気相部内の温度に対する蒸発燃料の飽和蒸気圧の関係を表す飽和蒸気圧特性を特定する。図６に示すように、多段遮断弁４２ａを閉鎖した状態で、燃料ポンプ２１を作動させ燃料を圧送する。これにより、圧送された燃料がアスピレータ５０を通ることで、アスピレータ５０の減圧室５２ｂ（図４参照）及び下流側吸引通路４２ｃに負圧が掛けられる。アスピレータ５０の吸引動作が安定した状態では、減圧室５２ｂに掛けられる負圧に減圧室５２ｂで気化した燃料の蒸気圧が加わって平衡状態となり、減圧室５２ｂ内の燃料蒸気は飽和状態となる。

このため、図７に示すように、アスピレータ５０を通る燃料の流量によって決まる減圧室５２ｂの負圧と、差圧センサ４２ｅにより測定される減圧室５２ｂの実際の圧力との差から蒸発燃料の飽和蒸気圧Ｐｓを求めることができる。アスピレータ５０を通る燃料の流量は、例えば燃料ポンプ２１の回転速度から推定することができる。そして、図８に示すように、求めた飽和蒸気圧Ｐｓと、第１温度センサ２７により測定される燃料タンク２０の気相部の上部領域の温度Ｔ１と、の関係が一致する飽和蒸気圧特性を特定することができる。飽和蒸気圧特性の特定により、燃料タンク２０の気相部の温度変化に基づく飽和蒸気圧の変化を推測することができる。

＜蒸発燃料の分圧の推定＞
次に、燃料タンク２０の気相部の混合気体における蒸発燃料の分圧を求めるために、混合気体に含まれる蒸発燃料の密度ρ_gvと、空気の密度ρ_atmとを推定する。このうち、空気の密度ρ_atmは既知の定数であるため、混合気体の密度ρを求めることで蒸発燃料の密度ρ_gvを推定することができる。混合気体の密度ρは、混合気体が前出の狭窄部４２ｄを通過する前後で生じる差圧ΔＰを差圧センサ４２ｅにより測定することで、式（１）に従って算出できる。
ΔＰ＝（Ｑ／ＣＫ）²ρ・・・（１）
この式において、Ｑは混合気体の流量、Ｃは流量Ｑに対応した流量係数、Ｋは狭窄部４２ｄの通路幅の断面積に対応した断面係数である。

上記差圧ΔＰを測定するため、図９に示すように、遮断弁４１ａを開放、及び封鎖弁４１ｂを閉鎖させ、更に、多段遮断弁４２ａを前出の狭窄部４２ｄを形成するように部分的に開いた状態とする。その状態で燃料ポンプ２１を作動させて、アスピレータ５０を動作させる。アスピレータ５０の吸引動作により、燃料タンク２０の気相部の混合気体は、ベーパ通路４１、上流側吸引通路４２ｂ、狭窄部４２ｄ、下流側吸引通路４２ｃ、アスピレータ５０の順に流動し循環する。このようにして、混合気体に狭窄部４２ｄを通過させることで、差圧センサ４２ｅにより差圧ΔＰを測定することができる。

上記式（１）による密度ρの算出はＥＣＵ６０により行われる。式（１）中の混合気体の流量Ｑは、燃料ポンプ２１の電流、電圧、回転速度等のパラメータから推定される。また、流量Ｑに対応した流量係数Ｃ、狭窄部４２ｄの通路幅の断面積に対応した断面係数Ｋは既知であり、予めＥＣＵ６０のメモリに記憶させておくことができる。

算出された混合気体の密度ρと既知の空気の密度ρ_atmとの差から、蒸発燃料の密度ρ_gvを求めることができる。そして、混合気体の密度ρに対する蒸発燃料の密度ρ_gvの比が圧力センサ２６により測定される気相部の全圧に対する燃料の蒸気圧（分圧）の比に相当することに基づいて、蒸発燃料の分圧を推定することができる。推定された蒸発燃料の分圧がその時の温度における飽和蒸気圧より小さい場合には、蒸発燃料は非飽和状態である。この場合、燃料の蒸気圧は、飽和蒸気圧に達するまで時間と共に増加すると推測される。逆に、推定された蒸発燃料の分圧がその時の温度における飽和蒸気圧より大きい場合（過飽和の場合）、蒸気圧はその飽和蒸気圧に達するまで減少すると推測される。例えば、燃料蒸気圧が飽和蒸気圧に向かう速さは、蒸気圧と飽和蒸気圧との差の大きさに比例するものと考えられる。また、別の実施形態として、算出された密度ρ_gvを気相中における蒸発燃料の濃度に変換し、この濃度と飽和濃度との比較により蒸気圧の経時変化を推定することもできる。

＜気相部における混合気体の対流速度の推定＞
気相部の混合気体において風速がわずかにでも存在する場合、非飽和状態の蒸発燃料の蒸気圧が飽和蒸気圧に向かう速さは、蒸気圧と飽和蒸気圧との差の大きさだけでなく、その風速とにも比例すると考えられる。このため、次に、混合気体の対流速度を推定する。燃料ポンプ２１を停止させ、遮断弁４１ａと多段遮断弁４２ａとを閉鎖させる。そして、気相部内に配置した一対の物理量センサを用いて気相部内の物理量を測定する。具体的には、第１温度センサ２７と第２温度センサ２８とを用いて、気相部の上部領域及び下部領域の温度をそれぞれ測定する。混合気体の対流速度は、気相部の上部領域と下部領域との間の温度勾配により生じる熱流束Ｑに相当する。熱流束Ｑは、熱伝達率ｈと、気相部の上部領域と下部領域との間の仮想的な界面の面積Ａと、測定された上部領域の温度Ｔ１と下部領域の温度Ｔ２とを用いて、次の式（２）に従って算出できる。
Ｑ＝ｈＡ（Ｔ１－Ｔ２）・・・（２）
熱伝達率ｈと面積Ａは定数と考えることができ、あらかじめＥＣＵ６０に記憶させておくことができる。

上記のように、飽和蒸気圧特性、蒸発燃料の分圧、及び混合気体の対流速度をそれぞれ推定したら、これらに基づいてＥＣＵ６０により蒸気圧の経時変化量を推測する。図１０に推測された蒸気圧の経時変化量を示す。図１０のように、蒸気圧が時間と共に増加する場合、その増加分を基準圧力に足し合わせることで、基準圧力の補正を行うことができる。図１１に補正前及び補正後の基準圧力を示す。

＜燃料タンク２０の内圧の測定＞
基準圧力の補正が完了したら、次に、燃料タンク２０の実際の内圧の経時変化を測定する。図１２に示すように、封鎖弁４１ｂ、多段遮断弁４２ａ、大気弁４３ａを開放させ、遮断弁４１ａ、パージ弁４４ａを閉鎖させる。その状態で、燃料ポンプ２１を作動させてアスピレータ５０に燃料を圧送する。これにより、図１２の矢印に示すように、アスピレータ５０の吸引動作により外部から燃料タンク２０内に空気が導入される。圧力センサ２６により燃料タンク２０の内圧がＰ０となったら、燃料ポンプ２１を停止させると共に、封鎖弁４１ｂ及び多段遮断弁４２ａを閉鎖して、燃料タンク２０を外部から封鎖させた状態とする。そして、封鎖後の内圧の経時変化を圧力センサ２６により測定する。

＜燃料タンク２０のリーク診断＞
測定された燃料タンク２０の内圧と、補正前及び補正後の基準圧力とを比較したグラフを図１３に示す。実線が測定された内圧、点線が補正前の基準圧力、一点鎖線が補正後の基準圧力をそれぞれ示す。所定の時間ｔ０が経過した際の測定された内圧と補正前の基準圧力とを比較した場合、測定された内圧が基準圧力を上回っている。これにより、燃料タンク２０にはリークが生じていないように見える。しかし、蒸気圧の変化を考慮した補正後の基準圧力と比較した場合には、測定された内圧が基準圧力を下回っている。このため、実際にはリークが生じているとＥＣＵ６０により診断される。このように、蒸気圧の変化に基づいて基準圧力の補正を行うことで、より高い精度で蒸発燃料のリークの有無を診断できるようになっている。

＜まとめ＞
以上をまとめると、濃度検出装置は、燃料タンク（２０）内の気相部における蒸発燃料の濃度を推定する。濃度検出装置は、燃料タンク（２０）に貯留された燃料を圧送する燃料ポンプ（２１）と、燃料タンク（２０）内に設けられるアスピレータ（５０）と、燃料タンク（２０）の気相部とアスピレータ（５０）の減圧室（５２ｂ）とを連通させる循環通路（Ｃ）と、制御装置（６０）と、を有する。アスピレータ（５０）は、その内部に燃料ポンプ（２１）から圧送された燃料の少なくとも一部が流されることで減圧室（５２ｂ）に負圧を発生させ、これにより燃料タンク（２０）の気相部から循環通路（Ｃ）内に蒸発燃料を循環させるように構成されている。循環通路（Ｃ）は、その途中に断面積が狭められた狭窄部（４２ｄ）を有しており、狭窄部（４２ｄ）により蒸発燃料の流れの断面積が変化することで生じる蒸発燃料の圧力差を測定するための差圧センサ（４２ｅ）又は複数の圧力センサを有している。制御装置（６０）は、燃料ポンプ（２１）を駆動してアスピレータ（５０）の内部に燃料を流すことにより循環通路（Ｃ）内に蒸発燃料を循環させ、差圧センサ（４２ｅ）又は複数の圧力センサを用いて狭窄部（４２ｄ）で生じた蒸発燃料の圧力差を測定し、蒸発燃料の圧力差に基づいて蒸発燃料の密度を算出し、算出した蒸発燃料の密度に基づいて蒸発燃料の濃度を推定するように構成されている。このような構成となっていることにより、アスピレータ（５０）の負圧により蒸発燃料が循環通路（Ｃ）を通って燃料タンク（２０）内を循環する。これにより、蒸発燃料の差圧を測定する際に循環通路（Ｃ）上に熱の発生源が存在せず、濃度検出の精度をより向上させることができる。

また、燃料タンク（２０）から発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ（３０）と、キャニスタ（３０）と燃料タンク（２０）とを連通させるベーパ通路（４１）とを有する。循環通路（Ｃ）は、ベーパ通路（４１）の少なくとも一部を含んでいる。このような構成となっていることにより、蒸発燃料処理システム（１）の構成を利用することで、構成を複雑化することなく循環通路（Ｃ）を形成することができる。

また、循環通路（Ｃ）は、その途中に開度を調節可能な遮断弁（４２ａ）を有する。狭窄部（４２ｄ）は、遮断弁（４２ａ）により形成される。このような構成となっていることにより、遮断弁（４２ａ）が循環通路（Ｃ）の開閉及び狭窄部（４２ｄ）を形成することで、構造を簡素化することができる。

＜その他の実施形態＞
別の実施形態として、リーク診断装置は、燃料タンクだけでなく、燃料タンクとキャニスタとを含んだベーパ経路からのリークを診断するものであっても良い。その場合、正圧導入後に大気弁及びパージ弁を閉鎖、遮断弁と封鎖弁とを開放させることで、燃料タンクとキャニスタとを連通させつつ外部から封鎖させた状態での内圧の経時変化を測定する。

別の実施形態として、リークの診断方法は、正圧を導入した後の内圧の経時変化を基準圧力と比較する他、負圧を導入した後の内圧の経時変化を基準圧力と比較するものであっても良い。その場合、エンジンが発生する負圧を燃料タンクに導入することで、構成を複雑化することなく負圧の導入を行うことができる。また、前述の実施形態では、基準圧力を補正した後に正圧を導入したが、別の実施形態として、先に正圧を導入してから飽和蒸気圧特性、分圧、対流速度を推定して補正を行っても良いし、分圧や対流速度の推定を行う途中で正圧を導入しても良い。また別の実施形態として、分圧を推定してから正圧を導入した後で、燃料ポンプの回転速度等のパラメータからアスピレータが導入した空気量を推定し、これを用いて分圧または濃度の補正を行っても良い。

別の実施形態として、キャニスタは、燃料タンク内に設けても良い。その場合、キャニスタは、閉塞部材の内側面にぶら下げ状に組み付けられるキャニスタケーシングの内部に収納される。

別の実施形態として、一対の温度センサは、燃料タンク内の温度勾配を測定できる配置であれば、高さ方向にではなく水平方向に間隔を空けて配置しても良いし、そのどちらにも間隔を空けて配置しても良い。一対の温度センサは、その配置場所を限定するものではなく、別の実施形態として、例えば燃料タンクの内側面や上記キャニスタケーシングに設けても良い。また別の実施形態として、一対の温度センサは、燃料タンク内に複数設けても良い。これにより、気相部の温度勾配を測定する精度を上げることができる。

別の実施形態として、循環通路は、燃料タンクとキャニスタとの間を循環させるように設けられていても良い。すなわち、吸引通路は、ベーパ通路の途中から分岐するのではなく、キャニスタからアスピレータに向けて延び出していてもよい。その場合、上流側吸引通路とキャニスタとの間に封鎖弁を設けてもよい。

別の実施形態として、狭窄部は、多段遮断弁により形成するのではなく、オリフィスやベンチュリにより形成しても良い。その場合、吸引通路を遮断するための弁を新たに設けてもよい。また別の実施形態として、狭窄部は、循環通路上であれば、ベーパ通路上に設けても良い。具体的には、例えば、ベーパ通路上の遮断弁を多段遮断弁としても良い。

別の実施形態として、差圧センサは、狭窄部がベンチュリにより形成される場合には、狭窄部の前後ではなく上流側吸引通路と狭窄部との間の圧力差を測定するように設けられる。蒸発燃料の圧力差は、差圧センサの他、２つの圧力センサを用いて測定しても良い。

別の実施形態として、飽和蒸気圧特性は、アスピレータを用いて飽和蒸気圧を求める方法の他、気相部の温度変化（Ｔ１からＴ２）に対する気相部の圧力変化ΔＰを測定し、複数の飽和蒸気圧特性の中で、温度変化（Ｔ１からＴ２）に対する圧力変化ΔＰが一致する飽和蒸気圧特性を探して特定する方法であってもよい。また別の実施形態として、飽和蒸気圧特性を特定するための温度は、気相部の下部領域の温度を用いても良いし、上部領域及び下部領域の各温度の平均を用いても良いし、アスピレータの減圧室の温度を用いても良い。

アスピレータは、上述の実施形態では燃料ポンプを用いて動作させたが、別の実施形態として、燃料ポンプとは別のポンプを用いて動作させるものであっても良い。また別の実施形態として、アスピレータの減圧室の圧力を測定するための第二の圧力センサは、循環通路に設けられた差圧センサを用いる他、差圧センサとは別に下流側吸引通路に設けた圧力センサを用いても良い。

別の実施形態として、式（１）を用いて混合気体の密度ρを算出する際に、燃料ポンプの回転速度を変化させることで複数の流量Ｑを用いて複数の密度ρを算出しても良い。算出された複数の密度ρを平均することで、流量のばらつきによる算出結果への影響を減らしてより精度よく密度を算出することができる。また別の実施形態として、流量を変化させずに、多段遮断弁の開度を変化させることで複数の断面係数Ｋを用いて複数の密度ρを測定しても良い。

別の実施形態として、蒸発燃料の分圧は、混合気体に含まれる蒸発燃料の濃度の割合から推定しても良い。蒸発燃料の濃度は蒸発燃料の密度から求める他、蒸発燃料処理システムに濃度センサを設けて測定するものであっても良い。

別の実施形態として、気相部の対流速度は、気相部の上部領域と下部領域との間の蒸発燃料の濃度勾配により生じる拡散流束Ｊに相当すると考えても良い。上記に基づいて、気相部の対流速度は、測定された上部領域の濃度Ｃ１と下部領域の濃度Ｃ２と拡散係数Ｄとを用いて、次の式（３）に従って算出されるものであっても良い。
Ｊ＝－Ｄ（Ｃ１－Ｃ２）・・・（３）
この場合、各濃度Ｃ１、Ｃ２は、例えば一対の濃度センサにより測定される。すなわち、一対の物理量センサとして、一対の温度センサの代わりに一対の濃度センサが設けられる。式（３）中の拡散係数は定数とみなすことができ、あらかじめＥＣＵに記憶させておくことができる。上記のように、濃度勾配により対流速度を求める場合、燃料タンクに設けられる温度センサの数は１つでも構わない。

以上、様々な実施形態を説明したが、本開示はそれらの実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば他にも各種の変形、置換、改良などが可能である。

１ 蒸発燃料処理システム
１０ エンジン
２０ 燃料タンク
２１ 燃料ポンプ
２２ 供給通路
２３ セットプレート
２４ 分岐通路
２５ フロート
２６ 圧力センサ
２７ 第１温度センサ
２８ 第２温度センサ
３０ キャニスタ
４０ ベーパ経路
４１ ベーパ通路
４１ａ 遮断弁
４１ｂ 封鎖弁
４２ 吸引通路
４２ａ 多段遮断弁
４２ｂ 上流側吸引通路
４２ｃ 下流側吸引通路
４２ｄ 狭窄部
４２ｅ 差圧センサ
４３ 大気通路
４３ａ 大気弁
４４ パージ通路
４４ａ パージ弁
５０ アスピレータ
５１ ノズル部
５１ａ 流入ポート
５１ｂ ノズル本体
５１ｃ 噴射口
５２ ベンチュリ部
５２ａ 絞り
５２ｂ 減圧室
５２ｃ ディフューザ
５２ｄ 吸引ポート
６０ ＥＣＵ（制御装置）
Ｃ 循環通路

Claims (3)

1. 燃料タンクの気相部における蒸発燃料の濃度を推定する濃度検出装置であって、
   前記燃料タンクに貯留された燃料を圧送する燃料ポンプと、
   前記燃料タンク内に設けられるアスピレータと、
   前記燃料タンクの気相部と前記アスピレータの減圧室とを連通させる循環通路と、
   制御装置と、を有し、
   前記アスピレータは、その内部に前記燃料ポンプから圧送された燃料の少なくとも一部が流されることで前記減圧室に負圧を発生させ、これにより前記燃料タンクの気相部から前記循環通路内に前記蒸発燃料を循環させるように構成されており、
   前記循環通路は、その途中に断面積が狭められた狭窄部を有しており、
   該狭窄部により前記蒸発燃料の流れの断面積が変化することで生じる前記蒸発燃料の圧力差を測定するための差圧センサ又は複数の圧力センサを有しており、
   前記制御装置は、
   前記燃料ポンプを駆動して前記アスピレータの内部に燃料を流すことにより前記循環通路内に前記蒸発燃料を循環させ、
   前記差圧センサ又は複数の圧力センサを用いて前記狭窄部で生じた前記蒸発燃料の圧力差を測定し、
   前記蒸発燃料の圧力差に基づいて前記蒸発燃料の密度を算出し、
   算出した前記蒸発燃料の密度に基づいて前記蒸発燃料の濃度を推定するよう構成されている、濃度検出装置。
2. 請求項１に記載の濃度検出装置であって、
   前記燃料タンクから発生した前記蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタと前記燃料タンクとを連通させるベーパ通路とを有し、
   前記循環通路は、前記ベーパ通路の少なくとも一部を含んでいる、濃度検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の濃度検出装置であって、
   前記循環通路は、その途中に開度を調節可能な遮断弁を有し、
   前記狭窄部は前記遮断弁により形成される、濃度検出装置。

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