JP3570232B2

JP3570232B2 - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP3570232B2
Application number: JP23587598A
Authority: JP
Inventors: 義彦兵道; 俊水村井; 秀和佐々木; 公一竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: US6253743B1; DE69922746D1; DE69922746T2; EP0982490B1; EP0982490A2; EP0982490A3; JP2000064922A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク内に貯留された燃料の液面上方に空気を多く含む空間が存在すると該空間内での蒸発燃料の発生を助長させる。ところで燃料タンク内の燃料の消費に伴って燃料液面が下降し易いように燃料タンク内は大気と連通されている。したがって燃料タンク内で発生した蒸発燃料は大気へと流出してしまい、このことは環境上好ましくない。そこで特開平６−１４７０２９号では燃料タンク内から蒸発燃料を取り出し、その蒸発燃料を冷却して液状とし、燃料タンクに戻すことにより燃料タンクから大気に流出する蒸発燃料の量を少なくしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６−１４７０２９号によると燃料タンクから取り出した蒸発燃料を冷却して燃料タンク内に戻すことにより燃料タンク内の蒸発燃料の量は一時的に少なくなる。しかしながら少なくなった蒸発燃料の分だけ燃料タンク内で蒸発燃料が発生し、再び蒸発燃料が燃料タンクから流出する。したがって燃料タンク外への蒸発燃料の流出を抑制するためには燃料タンク内での蒸発燃料の発生を抑制する必要がある。蒸発燃料は燃料タンク内の温度が高いほど発生しやすいので蒸発燃料の発生を抑制するには燃料タンク内の温度を低く維持しなければならない。このため従来の燃料タンクにおいて蒸発燃料の発生を抑制するには燃料タンク内の温度を低く維持するための多量のエネルギを必要とする。したがって本発明の目的は少ないエネルギで燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を少なくすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明によれば、燃料を貯留する燃料タンク内の燃料液面上方の空間の圧力に応じて該空間と該燃料タンク外部に連通させたり上記空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断したりする連通状態制御手段を具備し、該連通状態制御手段が燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断すると燃料タンク内部が密閉される蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度よりも小さいと判断されたときには、連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とが連通せしめられるように燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することによって該燃料液面上方の空間内の圧力を高め、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度を越えたと判断されたときには、連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態が遮断せしめられて燃料タンク内部が密閉されるように燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大を停止する。
上記課題を解決するために、２番目の発明によれば、燃料を貯留する燃料タンク内の燃料液面上方の空間を該燃料タンク外部に連通させたり上記空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断したりする連通状態制御手段を具備し、該連通状態制御手段が燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断すると燃料タンク内部が密閉される蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度よりも小さいと判断されたときには、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大すると共に連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通せしめ、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度を越えたと判断されたときには、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大を停止すると共に連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断して燃料タンク内部を密閉する。
３番目の発明によれば、１または２番目の発明において、燃料が燃料タンク内へ供給されたことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断する。
４番目の発明によれば、１または２番目の発明において、燃料タンク内の圧力を検出するための圧力センサをさらに具備し、該圧力センサにより検出される燃料タンク内の圧力が予め定められた圧力よりも高いことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断する。
５番目の発明によれば、１または２番目の発明において、燃料タンク内の温度を検出するための温度センサをさらに具備し、該温度センサにより検出される燃料タンク内の温度が予め定められた温度よりも低いことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断する。
６番目の発明によれば、１番目の発明において、燃料タンク内の圧力を検出するための圧力センサをさらに具備し、前記連通状態制御手段は燃料タンク内の圧力が予め定められた第１の圧力よりも低くなると燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通させると共に、燃料タンク内の圧力が前記予め定められた第１の圧力よりも高い予め定められた第２の圧力よりも高くなったときにも燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通させ、前記圧力センサにより検出された圧力が前記予め定められた第１の圧力に等しいこと或いは前記予め定められた第２の圧力に等しいことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断する。
７番目の発明によれば、１または２番目の発明において、燃料タンク内の燃料を加熱するための加熱装置をさらに具備し、該加熱装置により燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大する。
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記加熱装置が燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給するために燃料タンク内に配置された燃料ポンプをさらに具備し、該燃料ポンプから放出される熱量を増大することにより燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大する。
９番目の発明によれば、７番目の発明において、前記加熱装置が燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給するための燃料ポンプと、内燃機関に供給された燃料を燃料タンクに戻すための燃料戻し通路とをさらに具備し、前記燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻された燃料の熱により燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大する。
１０番目の発明によれば、７番目の発明において、前記加熱装置が内燃機関で生じる熱を燃料タンクに伝達する伝達手段をさらに具備し、該伝達手段によって内燃機関で生じる熱を燃料タンクに伝達することにより燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大する。
１１番目の発明によれば、１０番目の発明において、前記伝達手段が内燃機関から排出された排気ガスの熱を燃料タンクに伝達する。
１２番目の発明によれば、１または２番目の発明において、燃料タンク内の蒸発燃料を内燃機関に供給するための蒸発燃料供給通路をさらに具備する。
１３番目の発明によれば、１２番目の発明において、燃料タンクから前記蒸発燃料供給通路内に流出した蒸発燃料を一時的に保持するためのキャニスタをさらに具備する。
１４番目の発明によれば、１または２番目の発明において、前記予め定められた濃度が燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大が停止され且つ燃料タンク内部が密閉された後においても燃料タンク内の蒸発燃料量が実質的に増大しない値に設定されている。
１５番目の発明によれば、１番目の発明において、燃料タンクが蒸発燃料を一時的に保持するためのキャニスタに蒸発燃料排出通路を介して接続され、前記連通状態制御手段が燃料タンク内の圧力が予め定められた圧力よりも高くなると開弁して燃料タンク内の燃料液面上方の空間を燃料タンク外部に連通するダイアフラム弁を有し、該ダイアフラム弁が前記蒸発燃料排出通路に配置されており、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が増大せしめられている間、燃料タンクが該ダイアフラム弁を介してのみキャニスタに連通せしめられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。本発明の第一実施形態の蒸発燃料処理装置を備えた燃料タンクを示した図１において、参照番号１は燃料タンクであり、２は燃料タンク１内に形成された燃料室である。また参照番号３は後述する各センサからの出力信号を受信し、これら出力信号に基づいて第一実施形態の蒸発燃料処理装置の各構成要素の作動を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）である。
【００１８】
燃料タンク１の上壁４には燃料を燃料タンク１内に供給するための給油管５が接続される。給油管５の下方端の開口（以下、下方開口）６は燃料タンク１内に開口する。この下方開口６には逆止弁７が取り付けられる。逆止弁７は閉弁するようにバネ（図示せず）により付勢されており、給油管５を介して燃料タンク１内へ向かう燃料流により開弁せしめられると共に燃料タンク１内への燃料の供給が停止したときに燃料タンク１内の燃料の圧力およびバネの付勢力により閉弁せしめられる。また給油管５の上方端の開口（以下、上方開口）８は燃料タンク１外に開口する。この上方開口８は開口蓋９により閉鎖されている。燃料を燃料タンク１内に供給すべきときには開口蓋９が外される。開口蓋９には開口蓋９が上方開口８から外されたときに信号を出力する開閉センサ１０が取り付けられる。開閉センサ１０は電子制御装置３に接続されており、開口蓋９が上方開口８から外されたときに出力信号を電子制御装置３に送信する。また給油管５の上方開口８と下方開口６との間の給油管５から燃料タンク１内の上方空間へと循環管１１が延びている。循環管１１は燃料が給油管５を介して燃料タンク１内に供給されたときに燃料タンク１内の燃料液面が上昇し易いように燃料液面上方の空間内の気体を給油管５内へ循環させる働きをする。なお燃料液面上方の空間内の気体には空気および蒸発燃料が含まれる。
【００１９】
燃料室２内には隔壁１２により包囲された補助燃料室１３が形成される。補助燃料室１３の上方空間は当該補助燃料室１３以外の燃料室２（以下、主燃料室）１４の上方空間と連通している。このためこれら主燃料室１４および補助燃料室１３の燃料液面上方の気体は主燃料室１４と補助燃料室１３との間を流通できる。また補助燃料室１３の下方空間は主燃料室１４の下方空間と連通している。このため主燃料室１４内の燃料は補助燃料室１３内に流入できる。
【００２０】
図２に詳細に示したように補助燃料室１３内には当該補助燃料室１３内の燃料を機関本体の燃料噴射弁（図示せず）に供給するための燃料ポンプ１５と、補助燃料室１３内の燃料を加熱するためのヒータ１６と、補助燃料室１３内の燃料を攪拌するための攪拌機１７とが配置される。燃料ポンプ１５、ヒータ１６および攪拌機１７は電子制御装置３に接続されており、これらの作動は電子制御装置３により制御される。燃料ポンプ１５は燃料供給通路１８を介して機関本体１９の燃料噴射弁に連結されている。また補助燃料室１３内の燃料供給通路１８には燃料ポンプ１５から吐出せしめられた燃料を補助燃料室１３内に戻すための第一燃料戻し通路２０が接続される。燃料供給通路１８には燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を調圧するための調圧弁９６が配置される。また第一燃料戻し通路２０には調圧弁９６から吐出した燃料を補助燃料室１３に直接戻すか第三燃料戻し通路９７を介して補助燃料室１３の上方から補助燃料室１３内に戻すかを切り替える切替弁２１が配置される。切替弁２１は通常は調圧弁９６から吐出した燃料を補助燃料室１３に直接戻すように制御されている。切替弁２１は電子制御装置３に接続されており、その作動は電子制御装置３により制御される。また燃料噴射弁に供給されたが燃料噴射弁から機関本体１９の気筒（図示せず）内に噴射されていない燃料を補助燃料室１３に戻すための第二燃料戻し通路２２が機関本体１９の燃料噴射弁から補助燃料室１３の上方空間に延びている。第二燃料戻し通路２２には該第二燃料戻し通路２２を遮断するための第二遮断弁２３が配置される。第二遮断弁２３は電子制御装置３に接続されており、その作動は電子制御装置３により制御される。
【００２１】
主燃料室１４には当該主燃料室１４内の燃料量を検出するための燃料ゲージ２４が配置される。燃料ゲージ２４は電子制御装置３に接続されており、主燃料室１４内の燃料量に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。さらに燃料タンク１の上壁４には燃料タンク１内の圧力（以下、タンク内圧）を検出するためのタンク内圧センサ２５と、燃料タンク１内の温度（以下、タンク温度）を検出するためのタンク温度センサ２６と、燃料タンク１内の燃料液面上方の空間内の気体中の蒸発燃料濃度を検出するための蒸発燃料濃度センサ２７とが取り付けられる。これらタンク内圧センサ２５、タンク温度センサ２６および蒸発燃料濃度センサ２７は電子制御装置３に接続されており、それぞれタンク内圧、タンク温度、蒸発燃料濃度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。
【００２２】
燃料タンク１の上壁４には蒸発燃料を含む気体を燃料タンク１外に放出するための蒸発燃料放出通路２８の一端が接続される。蒸発燃料放出通路２８の一端は主燃料室１４の上方空間に開口する。蒸発燃料放出通路２８の他端はチャコールキャニスタ２９に接続される。
【００２３】
図３に詳細に示したようにチャコールキャニスタ２９の内部空間は第一分離壁３０により第一キャニスタ室３１と第二キャニスタ室３２とに分割される。第一キャニスタ室３１と第二キャニスタ室３２とは第一分離壁３０に設けられた流通路３３を介して互いに連通する。第一キャニスタ室３１内には蒸発燃料を一時的に吸着して保持するための第一活性炭３４が当該第一活性炭３４の両側、図１では第一活性炭３４の上下に空間が形成されるように嵌挿される。また第二キャニスタ室３２内には第二活性炭３５が当該第二活性炭３５の両側、図１では第二活性炭３５の上下に空間が形成されるように嵌挿される。第一活性炭３４の下方の空間と第二活性炭３５の下方の空間とは上記流通路３３を介して連通する。第一活性炭３４の上方空間はさらに第二分離壁３６により二つの空間に分割される。一方の空間には蒸発燃料排出通路２８の他端が接続され、他方の空間には内燃機関の吸気通路３６に接続されるパージ管３７の一端が接続される。したがって第一実施形態では蒸発燃料排出通路２８とパージ管３７とは第一活性炭３４を介して互いに連通する。また第二活性炭３５の上方空間には大気に開口する大気管３８が接続される。したがって蒸発燃料排出通路２８およびパージ管３７は第一活性炭３４および第二活性炭３５を介して大気と連通する。なお第一活性炭３４および第二活性炭３５はそれぞれコイルバネ３９、４０により支持されている。
【００２４】
パージ管３７には当該パージ管３７を遮断するための第三遮断弁４１が取り付けられる。また大気管３８には当該大気管３８を遮断するための第四遮断弁４２が取り付けられる。これら第三遮断弁４１および第四遮断弁４２は電子制御装置３に接続されており、これらの作動は電子制御装置３により制御される。これら第三遮断弁４１および第四遮断弁４２はチャコールキャニスタ２９内の蒸発燃料を吸気通路３６内に導入すべきときに開弁される。なおチャコールキャニスタ２９内の蒸発燃料を吸気通路３６内に導入すべきか否かは機関運転状態に応じて判断される。
【００２５】
ところで蒸発燃料が蒸発燃料排出通路２８内で液体となり、この液体燃料がチャコールキャニスタ２９に流入すると蒸発燃料排出通路２８付近の活性炭の孔が塞がれ、蒸発燃料排出通路２８からチャコールキャニスタ２９に流入した蒸発燃料が活性炭３４、３５内に流入できなくなる。そこで蒸発燃料排出通路２８には液体燃料がチャコールキャニスタ２９内に流入することを防止するための液溜まり機構４３が取り付けられる。図４に詳細に示したように液溜まり機構４３はその底壁４５から上方へ突出したパイプ４４を有する。このためチャコールキャニスタ２９に流入する前に液体となった蒸発燃料は液溜まり機構４３の底壁４５上に溜まる。こうして液体燃料がチャコールキャニスタ２９内に流入することが防止される。
【００２６】
液溜まり機構４３と燃料タンク１との間の蒸発燃料排出通路２８にはダイアフラム弁４６が取り付けられる。ダイアフラム弁４６はタンク内圧が予め定められた圧力（以下、開弁圧）より高くなったときに開弁し、タンク内圧が開弁圧より低くなったときに閉弁する。
【００２７】
内燃機関の吸気通路３６内には機関本体１９に流入する空気（以下、吸入空気）の量を制御するためのスロットル弁４７が配置される。パージ管３７はスロットル弁４７の下流側の吸気通路３６に接続されている。またスロットル弁４７の上流側の吸気通路３６には吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ４８が取り付けられる。吸気温度センサ４８は電子制御装置３に接続されており、吸入空気の温度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。なお本明細書において『上流』および『下流』とは吸入空気または機関本体１９から排出される排気ガスの流れに沿って用いる用語である。
【００２８】
機関本体１９には機関本体１９を冷却するための冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ４９が取り付けられる。冷却水温度センサ４９は電子制御装置３に接続されており、冷却水の温度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。
【００２９】
機関本体１９には機関本体１９から排出された排気ガスを大気に排出するための排気通路５０が接続される。排気通路５０には燃料タンク１付近に排気ガスを導くための排気誘導管５１の一端が接続される。排気誘導管５１の他端はその一端が接続された排気通路５０の下流側の排気通路５０に接続される。なお排気誘導管５１には当該排気誘導管５１を遮断するための第五遮断弁５２が取り付けられる。第五遮断弁５２は電子制御装置３に接続されており、その作動は電子制御装置３により制御される。また排気通路５０には排気ガスの温度を検出するための排気温度センサ５３が取り付けられる。排気温度センサ５３は電子制御装置３に接続されており、排気ガスの温度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。なお排気誘導管５１は排気ガスを吸気通路に還流する排気還流通路であってもよい。このとき第五遮断弁は吸気通路への排気ガスの還流を制御する排気還流制御弁として機能する。
【００３０】
また第一実施形態の蒸発燃料処理装置は外気の温度を検出するための外気温センサ５４を具備する。外気温センサ５４は電子制御装置３に接続されており、外気の温度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。
【００３１】
次に第一実施形態の蒸発燃料処理の概略を説明する。なお第一実施形態の蒸発燃料処理は空気を燃料タンク１から排出すること（以下、空気排出処理）により実行される。第一実施形態では機関運転中において蒸発燃料濃度センサ２７により検出された蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より小さいときにはヒータ１６を作動する。ヒータ１６により補助燃料室１３内の燃料が加熱されると燃料が蒸発し、燃料タンク１内の蒸発燃料濃度が増大すると共にタンク内圧が高くなる。燃料を加熱し、タンク温度が現在の温度から或る温度まで上昇し、タンク内圧がダイアフラム弁４６の開弁圧に達するとダイアフラム弁４６が開弁し、空気および蒸発燃料を含む気体が燃料タンク１からチャコールキャニスタ２９へ排出される。空気および蒸発燃料が燃料タンク１から排出されると燃料タンク１内の蒸発燃料濃度は上昇する。
【００３２】
空気の蒸気圧は燃料の蒸気圧より大きいため、タンク温度が同じであれば蒸発燃料濃度が大きいほど、すなわち蒸発燃料量に対する空気量が少ないほどタンク内圧は低い。したがって空気および蒸発燃料が燃料タンク１から排出されると蒸発燃料濃度が高くなるため、タンク内圧はダイアフラム弁４６の開弁圧より一時的に低くなる。ここで燃料を加熱し続けてタンク温度がさらに上昇すれば再びタンク内圧が開弁圧より高くなり、再び空気および蒸発燃料が燃料タンク１から排出される。こうして空気および蒸発燃料の排出が繰り返され、タンク温度が或る温度（以下、空気排出温度）に達したときに空気が燃料タンク１からほぼ完全に排出される。こうして蒸発燃料濃度が予め定められた濃度となる。なお予め定められた濃度とはヒータの作動を停止したときに燃料タンク内の蒸発燃料量が実質的に増大しない値に設定され、実験により予め求められる。
【００３３】
蒸発燃料濃度が予め定められた濃度を越えたときにヒータ１６の作動を停止し、燃料の加熱を停止する。燃料の加熱を停止するとタンク温度が低下し、タンク内圧が低くなる。タンク内圧がダイアフラム弁４６の開弁圧より低くなるとダイアフラム弁４６は閉弁する。このため燃料タンク１内には空気はほとんど存在せず、蒸発燃料のみが存在する状態で燃料タンク１が密閉される。その後、タンク温度が燃料加熱前の温度に戻ったときにはタンク内圧は蒸発燃料の蒸気圧に等しい。したがって第一実施形態によればタンク温度が上記空気排出温度まで上昇しないかぎりタンク内圧は開弁圧に達しないため、燃料タンク１から蒸発燃料が流出することはない。
【００３４】
次に図５のフローチャートを参照して第一実施形態の蒸発燃料処理の詳細を説明する。初めにステップＳ１００において機関運転フラグＦｄｒｉｖｅがセットされている（Ｆｄｒｉｖｅ＝１）か否かが判別される。機関運転フラグＦｄｒｉｖｅは内燃機関の運転が開始されたときにセットされ、内燃機関の運転が停止されたときにリセットされる。Ｆｄｒｉｖｅ＝１であるときには蒸発燃料処理を実行すべきか否かを判別すべきと判断し、ステップＳ１０２に進む。一方、Ｆｄｒｉｖｅ＝０であるときには蒸発燃料処理を実行すべきではないと判断し、ステップＳ１１０に進んでヒータ１６が作動されているときにはヒータ１６の作動を停止し、ステップＳ１１２に進んで攪拌機１７が作動されているときには攪拌機１７の作動を停止し、処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ１０２では加熱停止フラグＦｏｆｆがリセットされている（Ｆｏｆｆ＝０）か否かが判別される。タンク温度が予め定められた温度（以下、最高温度）より高いときにはタンク温度をさらに高くすると燃料タンク１が熱により劣化してしまうため燃料を加熱すべきではない。またタンク温度が最高温度より高いときには燃料タンク１内で蒸発燃料が多量に発生しており、空気排出処理を実行する必要がない。またタンク温度が最高温度より低い予め定められた温度（以下、最低温度）より低いときには燃料タンク１内で発生する蒸発燃料は少なく、たとえ燃料タンク１から蒸発燃料が流出しても少量である。このためタンク温度が最低温度より低いときには空気排出処理を実行する必要がない。したがって加熱停止フラグＦｏｆｆはタンク温度が最高温度より高いとき又は最低温度より低いときにセットされ、最低温度より高く且つ最高温度より低いときにリセットされる。なおタンク温度はタンク温度センサ２６により検出される。また燃料タンク１内の燃料量が予め定められた量（以下、最大量）より多いときには燃料タンク１内で発生している蒸発燃料は少なく、たとえ燃料タンク１から蒸発燃料が流出しても少量である。このため燃料タンク１内の燃料量が最大量より多いときには空気排出処理を実行する必要がない。したがって加熱停止フラグＦｏｆｆは燃料タンク１内の燃料量が最大量より多くなったときにセットされ、燃料タンク１内の燃料量が最大量より少なくなったときにリセットされる。なお燃料タンク１内の燃料量は燃料ゲージ２４により検出される。
【００３６】
なお第一実施形態ではタンク温度はタンク温度センサ２６により検出されるが、タンク温度は機関本体１９の温度が高いほど高いという関係があるため冷却水温度センサ４９により検出される冷却水温度に基づいてタンク温度を推定してもよい。また機関本体１９の温度は排気ガスの温度が高いほど高いという関係があるため排気温度センサ５３により検出される排気温度に基づいてタンク温度を推定してもよい。また燃料タンク１は機関本体１９から放出される熱および燃料ポンプ１５から放出される熱により加熱される。したがってタンク温度Ｔｔａｎｋを式Ｔｔａｎｋ＝Ｔｗａｔｅｒ＋ＡＨｐｕｍｐ＋ＡＨｅｎｇｉｎｅにより推定してもよい。ここでＴｗａｔｅｒは機関始動時における冷却水温度であって機関始動時におけるタンク温度に相当し、ＡＨｐｕｍｐは機関始動時から現在までに燃料ポンプ１５から燃料タンク１へと放出された熱量、ＡＨｅｎｇｉｎｅは機関始動時から現在までに機関本体１９から燃料タンク１へと放出された熱量である。燃料ポンプ１５からの熱量ＡＨｐｕｍｐは図６のマップから読み込まれ、機関本体１９からの熱量は図７のマップから読み込まれる。ここでｔｐｕｍｐは燃料ポンプ１５が始動されてから現在までの時間であり、ｔｅｎｇｉｎｅは機関始動時から現在までの時間である。この場合には燃料タンク内の温度を検出するためだけのセンサを配置する必要がなく、製造コストを低く抑えることができる。なお冷却水温度Ｔｗａｔｅｒの代わりに吸気温度センサ４８により検出される吸気温度または外気温度センサにより検出される外気温度基づいて機関始動時におけるタンク温度を推定してもよい。
【００３７】
ステップＳ１０２においてＦｏｆｆ＝０であるときには空気排出処理を実行すべきか否かを判別すべきと判断し、ステップＳ１０４に進む。一方、ステップＳ１０２においてＦｏｆｆ＝１であるときには空気排出処理を実行すべきでない又は実行する必要がないと判断し、ステップＳ１１０に進んでヒータ１６が作動されているときはヒータ１６を停止して燃料の加熱を停止し、ステップＳ１１２に進んで攪拌機１７が作動されているときには攪拌機１７の作動を停止し、処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ１０４では蒸発燃料濃度Ｃが予め定められた濃度Ｃ１００より小さい（Ｃ＜Ｃ１００）か否かが判別される。Ｃ＜Ｃ１００であるときには空気排出処理を実行すべきと判断し、ステップＳ１０６に進んで単位時間当たりに発生すべき熱量を現在の蒸発燃料濃度に応じて算出し、ステップＳ１０８に進んでヒータ１６を作動して燃料を加熱し、ステップＳ１０９に進んで攪拌機１７を作動し、処理を終了する。攪拌機１７を作動することにより補助燃料室１３内の燃料が蒸発し易くなる。
【００３９】
なおタンク温度が等しい場合、タンク内圧が高いほど蒸発燃料濃度は小さい。またタンク内圧が等しい場合、タンク温度が高いほど蒸発燃料濃度は大きい。したがって第一実施形態では蒸発燃料濃度センサ２７により蒸発燃料濃度を検出しているが、タンク内圧およびタンク温度に対応した蒸発燃料濃度を記憶した図８のマップを用いて蒸発燃料濃度を検出してもよい。図８においてＴｔａｎｋはタンク温度であり、Ｐｔａｎｋはタンク圧力である。
【００４０】
ステップＳ１０４においてＣ≧Ｃ１００であるときには空気排出処理をする必要がない又は空気排出処理を終了すべきと判断し、ステップＳ１１０に進んでヒータ１６が作動されているときにはヒータ１６を停止して燃料の加熱を停止し、ステップＳ１１２に進んで攪拌機１７が作動されているときには攪拌機１７を停止し、処理を終了する。
【００４１】
なお第一実施形態ではヒータ１６により燃料を加熱しているが、燃料ポンプ１５の作動電圧を上げることにより燃料ポンプ１５から放出される熱量を増大することにより燃料を加熱してもよい。この場合にはヒータ１６が不要となる。これと同時に攪拌機を不要としてもよい。また第二遮断弁２３を開弁して機関本体１９の熱により加熱された燃料を第二燃料戻し通路２２を介して補助燃料室１３に戻すことにより燃料を加熱してもよい。この場合、第二燃料戻し通路２２の開口が燃料タンク１の上方において開口しているため、第二燃料戻し通路２２から放出された燃料が補助燃料室１３に達するまでに燃料が燃料タンク１の上方空間において蒸発する。したがって燃料タンク１内の蒸発燃料濃度が早期に上昇する。なおこの場合にはヒータ１６が不要となる。また第二燃料戻し通路２２から補助燃料室１３内に燃料が戻されると補助燃料室１３内の燃料が攪拌される。したがって第二燃料戻し通路２２から戻された燃料は攪拌手段として機能する。この場合には攪拌機１７が不要となる。さらに第五遮断弁５２を開弁して排気ガスを排気誘導管５１を介して補助燃料室１３付近を通過させることにより燃料を加熱してもよい。この場合にもヒータ１６が不要となる。
【００４２】
また第一実施形態では攪拌機１７を用いて補助燃料室１３内の燃料を攪拌しているが、調圧弁９６から吐出した燃料が第三燃料戻し通路９７を介して補助燃料室１３の上方から補助燃料室１３に戻されるように切替弁９６を制御することにより補助燃料室１３内の燃料を攪拌してもよい。この場合には攪拌機１７が不要となる。
【００４３】
また第一実施形態では補助燃料室１３内に加熱手段であるヒータ１６が配置されており、補助燃料室１３内の燃料量は燃料タンク内の全燃料量より少ない。このため補助燃料室１３内の燃料を加熱した場合の燃料の温度上昇率は燃料タンク内の全燃料を加熱した場合の燃料の温度上昇率より高い。したがって第一実施形態によれば燃料タンク内の全燃料を上記最高温度まで加熱するよりも早期に補助燃料室１３内の燃料を最高温度まで加熱することができる。このため燃料タンク内の全燃料を加熱する場合よりも早期にかつ効率的に空気を燃料タンク内から完全に排除することができる。
【００４４】
また第一実施形態では蒸発燃料排出通路２８の燃料タンク側の開口が補助燃料室１３の上方空間ではなく主燃料室１４の上方空間に開口している。すなわち蒸発燃料排出通路２８の開口は補助燃料室１３の上方空間からずれている。このため燃料タンクから蒸発燃料が放出されているときに補助燃料室１３から蒸発した燃料が蒸発燃料排出通路２８に直接流入することはない。また主燃料室１４の上方空間の蒸発燃料濃度は補助燃料室１３の上方空間の蒸発燃料濃度より低く、より蒸発燃料濃度が低い気体が蒸発燃料排出通路２８に流入する。したがって第一実施形態によれば高い効率で空気を燃料タンクから排除することができる。
【００４５】
次に本発明の第二実施形態の蒸発燃料処理を説明する。なお蒸発燃料処理装置の構成は第一実施形態と同じであるので説明は省略する。第一実施形態において内燃機関の停止中に給油が行われると開口蓋９が取り外されるため、燃料室２内に空気が流入する可能性がある。したがって第二実施形態では内燃機関の停止中に給油が行われたときでも燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を少なくする。
【００４６】
第二実施形態では内燃機関が始動されたときに内燃機関の停止中に給油が行われたか否かを開口蓋９が取り外されたか否かに基づいて判別する。開口蓋９が取り外されたときには内燃機関の停止中に給油が行われたと判断し、予め定められた時間だけヒータ１６を作動して補助燃料室１３内の燃料を加熱する。こうして第二実施形態によれば燃料タンク内の空気が完全に排除されるため燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量が少なくなる。なお上記予め定められた時間は給油の際に燃料タンク１内に流入した空気を完全に排除するのに十分なヒータ１６の作動時間に設定する。
【００４７】
次に図９のフローチャートを参照して第二実施形態の蒸発燃料処理の詳細を説明する。まずステップＳ２００において機関始動フラグＦｓｔａｒｔがセットされている（Ｆｓｔａｒｔ＝１）か否かが判別される。機関始動フラグＦｓｔａｒｔは内燃機関の運転が始動されたときにセットされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。ステップＳ２００においてＦｓｔａｒｔ＝１であるときには蒸発燃料処理を実行すべきか否かを判別すべきと判断し、ステップＳ２０２に進む。一方、Ｆｓｔａｒｔ＝０であるときには既に蒸発燃料処理が終了していると判断し、ステップＳ２１２に進んでヒータ１６が作動している場合にはヒータ１６を停止し、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ２０２では蒸発燃料実行フラグＦｏｎがセットされている（Ｆｏｎ＝１）か否かが判別される。蒸発燃料実行フラグＦｏｎは内燃機関の停止中に開閉センサ１０により開口蓋９が給油管５の上方開口８から外されて燃料タンク１内に燃料が供給されたときにセットされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。ステップＳ２０２においてＦｏｎ＝１であるときには内燃機関の停止中に給油が行われたと判断し、ステップＳ２０４に進む。一方、Ｆｏｎ＝０であるときには内燃機関の停止中に給油は行われておらず、蒸発燃料処理を実行する必要はないと判断し、ステップＳ２１２に進んでヒータ１６が作動されている場合にはヒータ１６を停止し、処理を終了する。なお給油が行われたか否かは燃料ゲージ２４の計測値から判定することもできる。
【００４９】
ステップＳ２０４では蒸発燃料処理カウンタｔが零である（ｔ＝０）か否かが判別される。蒸発燃料処理カウンタｔは蒸発燃料処理が開始されるとカウントアップされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。ステップＳ２０４においてｔ＝０であるときには未だ蒸発燃料処理が開始されていないと判断し、ステップＳ２０６においてヒータ１６を作動し、ステップＳ２０８において蒸発燃料処理カウンタｔをカウントアップし、処理を終了する。一方、ｔ≠０であるときにはステップＳ２１０に進む。
【００５０】
ステップＳ２１０では蒸発燃料処理カウンタｔが予め定められた時間ｔ０より小さい（ｔ＜ｔ０）か否かが判別される。ｔ＜ｔ０であるときには蒸発燃料処理を実行すべきと判断し、ヒータ１６を停止せずに処理を終了する。一方、ｔ≧ｔ０であるときには蒸発燃料処理を終了すべきと判断し、ステップＳ２１２に進んでヒータ１６を停止し、ステップＳ２１４において蒸発燃料処理カウンタをリセットし、処理を終了する。なお上記予め定められた時間は給油の際に燃料タンク１内に流入した空気を完全に排除するのに十分なヒータ１６の作動時間に設定する。
【００５１】
次に本発明の第三実施形態の蒸発燃料処理装置を説明する。第一実施形態では燃料タンク１から空気を完全に排除した後に燃料タンク１内の温度が低下したとき、燃料タンク１内の圧力（以下、加熱後タンク内圧力）は燃料タンク１を加熱する前の燃料タンク１内の圧力より低くなる。加熱後タンク内圧力が大気圧より非常に低くなる場合、燃料タンク１がこの加熱後タンク内圧力と大気圧との差圧に耐えられるように燃料タンク１の強度を高める必要がある。このため燃料タンク１の製造コストが高くなる。そこで第三実施形態では加熱後タンク内圧力が低くなりすぎないようにする。
【００５２】
図１０に示したように第三実施形態では第一実施形態のダイアフラム弁の代わりに二方向弁５５が蒸発燃料放出通路２８に取り付けられる。二方向弁５５は燃料タンク１内の圧力が予め定められた正圧を越えたときに開弁する正圧弁５６と、燃料タンク１内の圧力が予め定められた負圧を越えたときに開弁する負圧弁５７とを具備する。したがって第三実施形態によれば燃料タンク１内の圧力が予め定められた負圧より低くなったときには負圧弁５７が開弁し、蒸発燃料放出通路２８を介して燃料タンク１内に空気が流入するため、燃料タンク１内の圧力が過剰に低くなることが防止される。もちろんこの時には第四遮断弁４２は開弁されている。しかしながら第四遮断弁４２が閉弁されているときには圧力センサ２５により予め定められた負圧より低い圧力が検出されたときに第四遮断弁４２を開弁するようにすればよい。なお第三実施形態の蒸発燃料処理は第一実施形態または第二実施形態と同じであるため説明は省略する。
【００５３】
次に本発明の第四実施形態の蒸発燃料処理装置を説明する。ところで内燃機関の停止中では燃料タンク１から熱が大気に放出されるため、内燃機関の停止中における燃料タンク１の温度は内燃機関の運転中の燃料タンク１の温度より低い。したがって内燃機関の停止中における燃料タンク１内の圧力は内燃機関の運転中における燃料タンク１内の圧力より低い。このため燃料タンク１内の圧力が内燃機関の停止中に第三実施形態の二方向弁５５の負圧弁５７の開弁圧である予め定められた負圧より低くなり、燃料タンク１内に空気が流入する可能性がある。したがって第四実施形態では内燃機関の停止中に燃料タンク内に空気が流入した可能性があるときに燃料タンクから空気を完全に排除し、燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を低く抑える。
【００５４】
第四実施形態の蒸発燃料処理を説明する。なお蒸発燃料処理装置の構成は第三実施形態と同じであるので説明は省略する。第四実施形態では内燃機関の始動時に燃料タンク１の温度と吸入空気の温度とを検出する。燃料タンク１の温度と吸入空気の温度との差が予め定められた値より小さいときには燃料タンク１内の圧力が二方向弁５５の負圧弁５７の開弁圧である予め定められた負圧より小さくなっている可能性があると判断する。したがって燃料タンク１の温度と吸入空気の温度との差が予め定められた値より小さいときには予め定められた時間だけヒータ１６を作動して燃料タンク１内の燃料を加熱し、空気を燃料タンク１から完全に排除する。こうして第四実施形態によれば内燃機関の停止中に空気が燃料タンク内に流入したときにおいても内燃機関の運転中における燃料タンクからの蒸発燃料の流出が防止される。
【００５５】
なお第四実施形態の蒸発燃料処理は図９のフローチャートに従って実行されるが、この処理は第二実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。しかしながら第四実施形態では蒸発燃料実行フラグＦｏｎは内燃機関の始動時に検出された燃料タンク１内の温度Ｔｔａｎｋと吸入空気の温度Ｔｉｎｔａｋｅとの差Ｔｔａｎｋ−Ｔｉｎｔａｋｅが予め定められた温度差Ｔ０より低い（Ｔｔａｎｋ−Ｔｉｎｔａｋｅ＜Ｔ０）ときにセットされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。
【００５６】
次に第五実施形態の蒸発燃料処理装置を説明する。第四実施形態では内燃機関の始動時の燃料タンク１の温度を検出するためのタンク温度センサ２６が必要である。タンク温度センサ２６は蒸発燃料処理にのみ用いられるセンサであるため、蒸発燃料処理装置の製造コストが増大する。そこで第五実施形態では蒸発燃料処理にのみ用いられるセンサを必要とせずに燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を低く抑制する。
【００５７】
第五実施形態の蒸発燃料処理を説明する。なお第五実施形態の蒸発燃料処理装置の構成は第三実施形態と同じであるので説明は省略する。第五実施形態では内燃機関の始動時に吸気温度センサ４８により吸入空気の温度を検出する。吸入空気の温度が予め定められた温度より低いときには外気の温度が低いため燃料タンク１内の温度も低くなっていると判断する。したがって吸入空気の温度が予め定められた温度より低いときには燃料タンク１内の温度が低く、内燃機関の停止中に燃料タンク１内の圧力が二方向弁５５の予め定められた負圧より低くなった可能性があると判断する。そこで吸入空気の温度が予め定められた温度より低いときにはヒータ１６を予め定められた時間だけ作動して燃料を加熱し、空気を燃料タンク１から完全に排除する。なお吸気温度センサ４８は吸気温度に応じて内燃機関の気筒内への燃料噴射量または燃料噴射時期を決定するのにも用いられる。したがって第五実施形態によれば蒸発燃料処理以外にも用いることができるセンサを用いて燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を低く抑制することができる。
【００５８】
なお第五実施形態の蒸発燃料処理は図９のフローチャートに従って実行されるが、この処理は第二実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。しかしながら第五実施形態では蒸発燃料実行フラグＦｏｎは内燃機関の始動時に検出された吸入空気の温度Ｔｉｎｔａｋｅが予め定められた温度Ｔｉｎｔａｋｅ０より低い（Ｔｉｎｔａｋｅ＜Ｔｉｎｔａｋｅ０）ときにセットされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。
【００５９】
次に第六実施形態の蒸発燃料処理装置を説明する。第五実施形態では吸入空気の温度に基づいて燃料タンク１内に空気が流入したか否かを判断している。しかしながら吸入空気の温度は燃料タンク１の温度を必ずしも対応しないことがあるため、吸入空気の温度が予め定められた温度より低くても空気が燃料タンク１内に流入していない可能性がある。そこで第六実施形態では内燃機関の停止中に空気が燃料タンク内に流入したか否かをより正確に判断する。
【００６０】
第六実施形態の蒸発燃料処理を説明する。なお第六実施形態の蒸発燃料処理装置の構成は第三実施形態と同じであるので説明は省略する。第六実施形態では内燃機関の始動時に燃料タンク１内の圧力を検出する。タンク内圧力が二方向弁５５の正圧弁５６の開弁圧である予め定められた正圧に等しいときには内燃機関の停止中に燃料タンク１内に空気が流入したために燃料タンク１内の圧力が増大し、タンク内圧力が予め定められた正圧に等しいと判断する。そこでタンク内圧力が予め定められた正圧に等しいときには予め定められた時間だけヒータ１６を作動して燃料を加熱し、燃料タンク１から空気を完全に排除する。またタンク内圧力が二方向弁５５の負圧弁５７の開弁圧である予め定められた負圧に等しいときには内燃機関の停止中に燃料タンク１内の圧力が予め定められた負圧より低くなり、空気が燃料タンク１内に流入した可能性があると判断する。そこでタンク内圧力が予め定められた負圧に等しいときには予め定められた時間だけヒータ１６を作動して燃料を加熱し、燃料タンク１から空気を完全に排除する。
【００６１】
なお第六実施形態の蒸発燃料処理は図９のフローチャートに従って実行されるが、この処理は第二実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。しかしながら第六実施形態では蒸発燃料実行フラグＦｏｎは内燃機関の始動時に検出された燃料タンク１内の圧力が二方向弁５５の正圧弁５６の開弁圧である予め定められた正圧に等しいか又は負圧弁５７の開弁圧である予め定められた負圧に等しいときにセットされ、蒸発燃料処理が終了したときにリセットされる。
【００６２】
次に第七実施形態の蒸発燃料処理装置を説明する。図１１に示したように第七実施形態では第一実施形態のダイアフラム弁の代わりに電子制御装置３により開閉制御される制御弁５８が蒸発燃料放出通路２８に取り付けられる。その他の構成は第一実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００６３】
次に第七実施形態の蒸発燃料処理を説明する。第七実施形態では第一実施形態と同様に燃料タンク１内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より小さいときにヒータ１６を作動して燃料を加熱すると同時に制御弁５８を開弁する。こうして燃料タンク１から空気を排出する。一方、燃料タンク１内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より大きくなったときにはヒータ１６を停止すると同時に制御弁５８を閉弁する。こうして燃料タンク１から空気がほぼ完全に排除された後に燃料タンク１内が密閉されるため、空気が燃料タンク１内に流入することはない。したがって第七実施形態によれば燃料タンクから燃料タンク外部に流出する蒸発燃料の量を低く維持することができる。その他の作動は第一実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００６４】
次に図１２のフローチャートを参照して第七実施形態の蒸発燃料処理の詳細を説明する。なおステップＳ３００〜ステップＳ３１２は第一実施形態のステップＳ１００〜ステップＳ１１２に対応するため説明は省略する。第七実施形態ではステップＳ３０４においてＣ＜Ｃ１００であると判別され、ステップＳ３０９において攪拌機１７が作動された後に、ステップＳ３１４において制御弁５８が開弁される。一方、ステップＳ３０４においてＣ≧Ｃ１００であると判別され、ステップＳ３１２において攪拌機１７が停止された後に、ステップＳ３１６において制御弁５８が閉弁される。
【００６５】
次に本発明の第八実施形態を説明する。燃料貯留装置５８は例えば内燃機関に供給すべき燃料を貯留するためのタンクとして用いられる。もちろん単に燃料を貯留するためのタンクとして用いることもできる。図１３を参照すると燃料貯留装置５８は略椀状の上側部分６０と下側部分６１とからなるハウジング６２を具備する。上側部分６０と下側部分６１とはこれらの周縁に形成された第一フランジ６０ａ、６１ａにおいて互いに連結される。ハウジング６２内には燃料を貯留するための燃料室６３を画成する燃料容器または燃料タンク６４が配置される。上側部分６０の内壁面から内方へ第二フランジ６０ｂが突出する。また下側部分６１の内壁面から内方へ第二フランジ６１ｂが突出する。後に詳細を説明する燃料タンク６４の側壁６５ａ〜６５ｄと上壁６６および下壁６７との連結部がこれら第二フランジ６０ｂ、６１ｂの間に挟まれる。これにより燃料タンク６４はその上壁６６および下壁６７が上下に変位可能にハウジング６２内に保持される。
【００６６】
図１４および図１５を参照すると第八実施形態の燃料タンク６４は互いに上下方向に配置された略長方形の一対の上壁６６と下壁６７と、これら上壁６６と下壁６７との対応する辺を互いに連結する略長方形の四つの側壁６５ａ〜６５ｄとを具備する。これら側壁６５ａ〜６５ｄはその両端縁部において隣接する側壁の端縁部に連結される。燃料タンク６４は略直方体形状であり、その内部に燃料室６３が形成される。したがって燃料タンク６４の各壁６６、６７、６５ａ〜６５ｄは燃料貯留装置５８の内部を燃料室６３と空気室６８とに分離する分離壁に相当する。これら上壁６６、下壁６７および側壁６５ａ〜６５ｄはエチレンとビニルとの共重合樹脂またはナイロンで作製された平坦なコア部分の両面を高密度ポリエチレンで作製された表皮部分で覆った多層構造で形成され、実質的に剛性を有する。なお燃料タンク６４の上壁６６または下壁６７の面積は側壁６５ａ〜６５ｄ一つの面積より大きく、上壁６６および下壁６７の剛性は側壁６５ａ〜６５ｄの剛性より小さい。また上壁６６および下壁６７の形状は長方形に限定されず、対の多角形であればよい。したがって上壁６６、下壁６７および側壁６５ａ〜６５ｄの形状は燃料タンク６４を配置すべき空間の形状に応じて適宜選択すればよい。
【００６７】
図１６に示したように、燃料タンク６４内に燃料が供給され、燃料タンク６４が直方体形状であるときに貯留可能な燃料量（以下、所定量）を燃料タンク６４内の燃料量が越えると、上壁６６と下壁６７とが互いに離れて外方へ膨らむように湾曲変形すると共に側壁６５ａ〜６５ｄが互いに近づいて内方へ凹むように湾曲変形する。すなわち第八実施形態では燃料タンク６４内の燃料量が所定量を越えると上壁６６が上方へ変位し、下壁６７が下方へ変位し、側壁６５ａ〜６５ｄが横方向かつ内方へ変位する。こうして各壁がそれぞれ異なる方向へ変位し、徐々に燃料タンク６４内に貯留可能な燃料量が増大する。なお上壁６６および下壁６７の変形量は側壁６５ａ〜６５ｄの変形量より大きい。
【００６８】
一方、図５に示したように、燃料が燃料タンク６４から流出し、燃料タンク６４内の燃料量が所定量より少なくなると上壁６６と下壁６７とが互いに近づいて内方へ凹むように湾曲変形すると共に側壁６５ａ〜６５ｄが互いに近づいて内方へ凹むように湾曲変形する。すなわち第八実施形態では燃料タンク６４内の燃料量が所定量より少なくなると上壁６６が下方へ変位し、下壁６７が上方へ変位し、側壁６５ａ〜６５ｄが横方向かつ内方へ変位する。こうして各壁が異なる方向へ変位し、徐々に燃料タンク６４内に貯留可能な燃料量が減少する。
【００６９】
再び図１３を参照するとハウジング６２の上側部分６０には開口６９が形成されている。この開口６９にはチャコールキャニスタ７０が取り付けられる。チャコールキャニスタ７０はその内部に活性炭７１を具備する。活性炭７１の両側に形成された空間の一方は大気に連通せしめられ、他方の空間は空気室６８とチャコールキャニスタ７０内および給油管７２内の蒸発燃料を吸気通路３６に導入するためのパージ管７３とに連通せしめられる。したがって空気室６８はチャコールキャニスタ７０を介して外気と連通する。このため燃料タンク６４の上壁６６および下壁６７が外方へ変位するとき空気室６８内の空気がフィルタ２７を介して外気に流出する。また燃料タンク６４の上壁６６および下壁６７が内方へ変位するとき空気がフィルタ２７を介して空気室６８内に流入する。このように開口６９により燃料タンク６４の上壁６６および下壁６７がハウジング６２内で変位し易くなる。なおパージ管７３には蒸発燃料を吸気通路３６に導入すべきときに電子制御装置３により開弁せしめられるパージ制御弁８７が取り付けられる。またハウジング６２の上側部分６０の下面には燃料タンク６４の上壁６６が上方へ膨らんだときに燃料タンク６４の上壁６６に当接する当接プレート９０が取り付けられる。なお吸気通路３６内にはスロットル弁４７が配置されており、スロットル弁４７の下流側の吸気通路３６にパージ管７３が接続される。
【００７０】
また燃料を燃料タンク６４内に供給するための給油管７２の下方端７４が伸縮管７５を介して燃料タンク６４の下壁６７の略中央部に接続される。伸縮管７５は蛇腹状の管壁を有し、その断面は波形状である。このため燃料タンク６４内の燃料が増え、下壁６７が下方に変位するときには伸縮管７５は縮む。一方、燃料タンク６４内の燃料減り、下壁６７が上方に変位するときには伸縮管７５は伸びる。給油管７２の上方端７６には給油管７２を閉鎖するための開口蓋９が取外し可能に取り付けられる。燃料タンク６４内に燃料を供給する際には開口蓋９が取り外され、燃料が給油管７２の上流端４２の開口から供給される。
【００７１】
給油管７２の中間位置には燃料タンク６４内の燃料を燃料ポンプ室７７に導入するための燃料導入管７８の一端が接続される。燃料ポンプ室７７は第一実施形態の補助燃料室１３に相当する。燃料導入管７８の他端は燃料ポンプ室７７に接続される。燃料ポンプ室７７内には燃料ポンプ１５が配置される。燃料ポンプ室７７内の燃料は燃料ポンプ１５により燃料供給管７９を介して機関本体１９に供給される。燃料ポンプ１５から吐出された燃料の一部は燃料戻し通路２０を介して燃料ポンプ室７７内に戻される。また燃料ポンプ室７７内には燃料ポンプ室７７内の燃料を加熱するためのヒータ１６と燃料ポンプ室７７内の燃料を攪拌するための攪拌機１７とが配置される。さらに燃料ポンプ室７７には燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度を検出するための蒸発燃料濃度センサ９５が取り付けられる。蒸発燃料濃度センサ９５は電子制御装置３に接続されており、燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。なお機関本体１９には機関本体１９から排出された排気ガスを大気に放出するための排気通路５０が接続される。
【００７２】
また燃料ポンプ室７７には該燃料ポンプ室７７内の気体を給油管７２に排出するための気体排出管８０の一端が接続される。気体排出管８０の他端は給油管７２に接続される。気体排出管８０には燃料ポンプ室７７内の圧力が予め定められた正圧より高くなったときに開弁するチェック弁８１が取り付けられる。燃料タンク６４内に燃料が燃料ポンプ室７７に導入されるとき、燃料ポンプ室７７内の圧力がチェック弁８１の開弁圧である予め定められた正圧より高くなり、燃料ポンプ室７７内の気体が気体排出管８０を介して給油管７２に排出されるため、燃料ポンプ室７７内に燃料が導入され易くなる。
【００７３】
燃料タンク６４の上壁６６の略中央部には燃料タンク６４内の気体、特に蒸発燃料を燃料タンク６４外に排出するための蒸発燃料排出管８２の一端が接続される。一方、蒸発燃料排出管８２の他端は燃料ポンプ室７７に接続される。なお蒸発燃料排出管８２は燃料タンク６４の上壁６６の変位に追従できるように可撓性を有する。蒸発燃料排出管８２の一端は第二カットオフバルブ８８を介して燃料タンク６４に接続される。第二カットオフバルブ８８は燃料液面に浮かぶことが可能な第二フロート８９を具備する。したがって燃料タンク６４内に蒸発燃料が発生したときには第二フロート８９が下降して蒸発燃料排出管８２を開く。このとき燃料タンク６４の上壁６６および下壁６７の復元力により燃料タンク６４内の蒸発燃料が蒸発燃料排出管８２を介して燃料ポンプ室７７内に排出される。こうして燃料タンク６４内の燃料液面が第二カットオフバルブ８８に達すると第二フロート８９が上昇して蒸発燃料排出管８２の開口を閉鎖し、蒸発燃料排出管８２を遮断する。このため燃料が燃料タンク６４外に漏れることはない。また燃料タンク６４内から蒸発燃料が排出された後に燃料タンク６４内が密閉されるため、燃料タンク６４内で蒸発燃料が発生しなければ第二カットオフバルブ８８は開弁しない。したがって気体が燃料タンク６４内に流入することはなく、燃料タンク６４内で蒸発燃料が発生することが防止される。
【００７４】
また給油管７２の上方部分は給油管７２内の蒸発燃料をパージ管７３内に導入するための給油管内蒸発燃料排出管８３に接続される。給油管内蒸発燃料排出管８３には二方向弁８４が取り付けられる。二方向弁８４はチャコールキャニスタ７０側の給油管内蒸発燃料排出管８３内の圧力が予め定められた正圧より高くなったときに開弁する正圧弁８５と、チャコールキャニスタ７０側の給油管内蒸発燃料排出管８３内の圧力が予め定められた負圧より低くなったときに開弁する負圧弁８６とを具備する。なお給油管内蒸発燃料排出管８３は第一カットオフバルブ９３を介して給油管７２に接続される。第一カットオフバルブ９３は燃料液面に浮かぶことが可能な第一フロート９４を具備する。したがって給油管７２内の燃料液面が第一カットオフバルブ９３が上昇して給油管内蒸発燃料排出管８３の開口を閉鎖し、給油管内蒸発燃料排出管８３を遮断する。このため燃料が給油管内蒸発燃料排出管８３内に流出することはない。
【００７５】
ハウジング６２の上側部分６０の内壁面には燃料ゲージ９１が取り付けられる。燃料ゲージ９１は燃料タンク６４の上壁６６の概ね中央の外壁面に当接する計測アーム９２を有する。したがって上壁６６に当接した計測アーム９２の端部は上壁６６の変位に追従して変位する。燃料ゲージ９１はこの計測アーム９２の端部の変位に基づいて燃料タンク６４内の燃料量を検出する。燃料ゲージ９１は電子制御装置３に接続されており、燃料タンク６４内の燃料量に応じた出力信号を電子制御装置３に送信する。
【００７６】
次に第八実施形態の蒸発燃料処理を説明する。第八実施形態では燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より小さいときにはヒータ１６を作動して燃料ポンプ室７７内の燃料を加熱する。燃料が加熱されると燃料ポンプ室７７内で蒸発燃料が発生し、燃料ポンプ室７７内の圧力が高くなる。このためチェック弁８１が開弁し、燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料および空気が給油管７２内に放出される。したがって燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度が高くなる。
【００７７】
燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より大きくなったときにはヒータ１６を停止する。ヒータ１６を停止すると燃料ポンプ室７７内の温度が低下するため燃料ポンプ室７７内の圧力も低下する。したがってチェック弁８１が閉弁し、燃料ポンプ室７７内は密閉される。こうして第八実施形態によれば燃料ポンプ室７７内の空気がほぼ完全に排除される。したがって上述したように第八実施形態では燃料タンク内での蒸発燃料の発生が防止されると共に燃料ポンプ室内から流出する蒸発燃料の量が低く維持されているため、全体として燃料タンクおよび燃料ポンプ室から流出する蒸発燃料の量が低く維持される。
【００７８】
ところで燃料ポンプ室７７内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より大きくなった後にヒータ１６を停止すると燃料ポンプ室７７内の圧力が低下する。このため負圧が蒸発燃料排出管８８内に導入される。したがって仮に燃料タンク６４内に蒸発燃料が残留している場合でも蒸発燃料排出管８８を介して燃料タンク６４内に負圧が導入されるため、燃料タンク６４内の蒸発燃料を排除することができる。
【００７９】
なお詳細には第八実施形態の蒸発燃料処理は図５のフローチャートに従って実行されるが、この処理は第一実施形態と同じであるので説明は省略する。もちろん第八実施形態に第二実施形態の蒸発燃料処理を適用することも可能である。また第八実施形態のチェック弁を二方向弁とし、第三から第六実施形態の蒸発燃料処理を適用し、またはチェック弁を制御弁とし、第七実施形態の蒸発燃料処理を適用することも可能である。
【００８０】
【発明の効果】
１〜１５番目の発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より高く維持される。したがって燃料タンク内の温度が等しい場合、蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より高いときの燃料タンク内の圧力は蒸発燃料濃度が予め定められた濃度より低いときの燃料タンク内の圧力より低い。このため、１〜１５番目の発明によれば、燃料タンクから蒸発燃料が流出する可能性が小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の蒸発燃料処理装置を備えた燃料タンクを示す図である。
【図２】第一実施形態の補助燃料室を示す図である。
【図３】第一実施形態のチャコールキャニスタを示す図である。
【図４】第一実施形態の液溜まり機構を示す図である。
【図５】第一実施形態の蒸発燃料処理のフローチャートである。
【図６】燃料ポンプの作動時間と燃料ポンプから発生する熱量との関係を示すマップである。
【図７】内燃機関の作動時間と内燃機関から発生する熱量との関係を示すマップである。
【図８】燃料タンク内の温度と燃料タンク内の圧力と蒸発燃料濃度との関係を示すマップである。
【図９】第二実施形態の蒸発燃料処理のフローチャートである。
【図１０】第三実施形態の蒸発燃料処理装置を備えた燃料タンクを示す図である。
【図１１】第七実施形態の蒸発燃料処理装置を備えた燃料タンクを示す図である。
【図１２】第七実施形態の蒸発燃料処理のフローチャートである。
【図１３】第八実施形態の蒸発燃料処理装置を備えた燃料貯留装置を示す図である。
【図１４】第八実施形態の燃料タンクを示す斜視図である。
【図１５】図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿った燃料タンクの断面図である。
【図１６】燃料タンク内の燃料量が所定量より多いときの燃料タンクを示した断面図である。
【図１７】燃料タンク内の燃料量が所定量より少ないきの燃料タンクを示した断面図である。
【符号の説明】
１、６４…燃料タンク
１５…燃料ポンプ
１６…ヒータ
２５…圧力センサ
２６…タンク温度センサ
２７、９５…蒸発燃料濃度センサ
４６…ダイアフラム弁
４８…吸気温度センサ
４９…冷却水温度センサ
５３…排気温度センサ
５５…二方向弁
５８…制御弁
８１…チェック弁

Claims

燃料を貯留する燃料タンク内の燃料液面上方の空間の圧力に応じて該空間と該燃料タンク外部に連通させたり上記空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断したりする連通状態制御手段を具備し、該連通状態制御手段が燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断すると燃料タンク内部が密閉される蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度よりも小さいと判断されたときには、連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とが連通せしめられるように燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することによって該燃料液面上方の空間内の圧力を高め、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度を越えたと判断されたときには、連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態が遮断せしめられて燃料タンク内部が密閉されるように燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大を停止することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
燃料を貯留する燃料タンク内の燃料液面上方の空間を該燃料タンク外部に連通させたり上記空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断したりする連通状態制御手段を具備し、該連通状態制御手段が燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断すると燃料タンク内部が密閉される蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が予め定められた濃度よりも小さいと判断されたときには、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大すると共に連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通せしめ、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度を越えたと判断されたときには、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大を停止すると共に連通状態制御手段によって燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部との間の連通状態を遮断して燃料タンク内部を密閉することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
燃料が燃料タンク内へ供給されたことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内の圧力を検出するための圧力センサをさらに具備し、該圧力センサにより検出される燃料タンク内の圧力が予め定められた圧力よりも高いことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内の温度を検出するための温度センサをさらに具備し、該温度センサにより検出される燃料タンク内の温度が予め定められた温度よりも低いことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内の圧力を検出するための圧力センサをさらに具備し、前記連通状態制御手段は燃料タンク内の圧力が予め定められた第１の圧力よりも低くなると燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通させると共に、燃料タンク内の圧力が前記予め定められた第１の圧力よりも高い予め定められた第２の圧力よりも高くなったときにも燃料タンク内の燃料液面上方の空間と燃料タンク外部とを連通させ、前記圧力センサにより検出された圧力が前記予め定められた第１の圧力に等しいこと或いは前記予め定められた第２の圧力に等しいことをもって燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が前記予め定められた濃度よりも小さいと判断することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内の燃料を加熱するための加熱装置をさらに具備し、該加熱装置により燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
前記加熱装置が燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給するために燃料タンク内に配置された燃料ポンプをさらに具備し、該燃料ポンプから放出される熱量を増大することにより燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することを特徴とする請求項７に記載の蒸発燃料処理装置。
前記加熱装置が燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給するための燃料ポンプと、内燃機関に供給された燃料を燃料タンクに戻すための燃料戻し通路とをさらに具備し、前記燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻された燃料の熱により燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することを特徴とする請求項７に記載の蒸発燃料処理装置。
前記加熱装置が内燃機関で生じる熱を燃料タンクに伝達する伝達手段をさらに具備し、該伝達手段によって内燃機関で生じる熱を燃料タンクに伝達することにより燃料タンク内の燃料を加熱して蒸発させることにより燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度を増大することを特徴とする請求項７に記載の蒸発燃料処理装置。
前記伝達手段が内燃機関から排出された排気ガスの熱を燃料タンクに伝達することを特徴とする請求項１０に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内の蒸発燃料を内燃機関に供給するための蒸発燃料供給通路をさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンクから前記蒸発燃料供給通路内に流出した蒸発燃料を一時的に保持するためのキャニスタをさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の蒸発燃料処理装置。
前記予め定められた濃度が燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度の増大が停止され且つ燃料タンク内部が密閉された後においても燃料タンク内の蒸発燃料量が実質的に増大しない値に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
燃料タンクが蒸発燃料を一時的に保持するためのキャニスタに蒸発燃料排出通路を介して接続され、前記連通状態制御手段が燃料タンク内の圧力が予め定められた圧力よりも高くなると開弁して燃料タンク内の燃料液面上方の空間を燃料タンク外部に連通するダイアフラム弁を有し、該ダイアフラム弁が前記蒸発燃料排出通路に配置されており、燃料タンク内の燃料液面上方の空間内の蒸発燃料濃度が増大せしめられている間、燃料タンクが該ダイアフラム弁を介してのみキャニスタに連通せしめられることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。