JP3876753B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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係り、特に、内燃機関の燃料タンク内で発生する蒸発燃料を大気に放出させることなく処理するための蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１０−２７４１０６号公報に開示されるように、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着するためのキャニスタを備える蒸発燃料処理装置が知られている。この装置は、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を空気の流れによりパージさせる機構と、パージガス中から蒸発燃料を分離する分離膜とを備えている。更に、この装置は、分離膜により分離された蒸発燃料を液化するための凝縮ユニットと、凝縮された燃料を燃料タンクに還流させる還流経路とを備えている。このような蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、キャニスタを含む閉じた系の中で処理することができる。このため、上述した従来の装置によれば、燃料噴射量の補正のような複雑な制御を必要とすることなく、蒸発燃料の大気放出を有効に防止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置は、蒸発燃料を分離膜だけで十分に凝縮することができない。このため、従来の装置は、既述した通り、分離膜によって凝縮された蒸発燃料ガスを更に凝縮して液化するために凝縮ユニットを備えている。これに対して、分離膜のみにより十分に高い凝縮能力が得られる場合には、分離膜で凝縮された蒸発燃料ガスを、そのまま燃料タンクに流入させるという構成も考えられる。このような構成によれば、凝縮ユニットが不要であるため、システムの簡素化や低コスト化を促すことができる。
【０００４】
しかしながら、キャニスタから蒸発燃料がパージされていない場合、つまり、パージガスが流通していない場合は、分離膜の上流側に、蒸発燃料を殆ど含んでいない空気主体のガスが滞留することがある。このため、分離膜が優れた凝縮能力を有していても、パージガスの流通開始直後は、分離膜の下流側において、十分に濃度の高められていない処理ガスが生成されることがある。
【０００５】
このように濃度の低い処理ガスが直接燃料タンクに流入するとすれば、そのガスに含まれている空気が燃料中に解けきれない事態が生ずる。そして、この空気は、燃料フィードポンプのベーパーロックや噴射燃料への気泡の混入などの不都合を引き起こす原因となる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、分離膜を用いて蒸発燃料を凝縮する機能を有すると共に、パージガスの流通開始直後に、空気が多量に燃料タンクに流入するのを防ぐことのできる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタから、キャニスタ出ガスを流出させるキャニスタ出ガス生成手段と、
前記キャニスタ出ガスを、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスに濃縮するベーパ濃縮手段と、
前記処理ガスを前記燃料タンクに導く処理ガス通路と、
前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときに、当該処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する回収抑制手段とを備え、
前記回収抑制手段は、前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときに、当該処理ガスを前記ベーパ濃縮手段の上流に導く処理ガス循環手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記回収抑制手段は、
前記処理ガスの濃度の特性値を検出する濃度特性値検出手段と、
前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される場合に当該処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する第１抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記回収抑制手段は、前記キャニスタ出ガスの流出が開始された後、所定期間は前記処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する第２抑制手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される低濃度期間を計数する低濃度期間計数手段と、
前記低濃度期間が停止判定期間に達したら、前記キャニスタ出ガス生成手段を停止させる第１パージ停止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２又は４記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される場合に、当該処理ガスの濃度の変化傾向を検出する濃度変化傾向検出手段と、
前記処理ガスの濃度が低下傾向または維持傾向を示す場合に、前記キャニスタ出ガス生成手段を停止させる第２パージ停止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタ出ガス生成手段の停止後経過期間を計数する停止後経過期間計数手段と、
前記停止後経過期間が再作動判定期間に達したら、前記キャニスタ出ガス生成手段を再作動させる第１パージ再開手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンク内での蒸発燃料の発生状況を推定する蒸発燃料発生状況推定手段と、
前記発生状況に基づいて、前記再作動判定期間を設定する再作動判定期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記蒸発燃料発生状況推定手段は、大気温度を検出する大気温度検出手段、および内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段のうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項４又は５記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクへの給油を検出する給油検出手段と、
前記キャニスタ出ガス生成手段の停止中に前記給油が検出された場合に、前記キャニスタ出ガス生成手段を再作動させる第２パージ再開手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタ、前記燃料タンク、および前記ベーパ濃縮手段を含む系と、内燃機関の吸気通路とを導通または遮断する吸気負圧制御弁と、
前記吸気負圧制御弁を介して前記系内に所定負圧を導入する負圧導入手段と、
前記系内の圧力を検出する系内圧力検出手段と、
前記所定負圧の導入に伴う前記系内の圧力変化に基づいて、前記系の漏れ異常を検出する第１漏れ異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタ出ガス生成手段は、前記キャニスタおよび大気の一方から選択的にガスを吸入して吐出するパージポンプを備え、
前記パージポンプに、大気から吸入したガスを吐出させることにより、前記キャニスタ、前記燃料タンク、および前記ベーパ濃縮手段を含む系内を加圧する系内加圧手段と、
前記系内の圧力を検出する系内圧力検出手段と、
前記加圧に伴う前記系内の圧力変化に基づいて、前記系の漏れ異常を検出する第２漏れ異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタから、キャニスタ出ガスを流出させるキャニスタ出ガス生成手段と、
前記キャニスタ出ガスを、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスに濃縮するベーパ濃縮手段と、
前記処理ガスを前記燃料タンクに導く処理ガス通路と、
前記ベーパ濃縮手段の上流側と前記燃料タンクとを連通させるバイパス通路と、
前記バイパス通路を導通または遮断する導通状態切替弁と、
前記キャニスタ出ガス生成手段の停止中は前記バイパス通路が導通し、前記キャニスタ出ガス生成手段の動作中は前記バイパス通路が遮断されるように、前記導通状態切替弁を制御する導通状態切替弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の装置は燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０の内部には低圧フィードポンプ１２（以下、単に「フィードポンプ１２」と称す）が配置されている。フィードポンプ１２には、燃料タンク１０内の燃料を吸引するための吸引管１４が連通していると共に、図示しない内燃機関に燃料をフィードするための燃料管１６が連通している。
【００２５】
燃料タンク１０には、ベーパ通路１８を介してキャニスタ２０が連通している。キャニスタ２０は、その内部に活性炭を有している。燃料タンク１０の内部で発生する蒸発燃料は、ベーパ通路１８を通ってキャニスタ２０に流入し、その活性炭に吸着される。
【００２６】
キャニスタ２０の内部には、活性炭と共にヒータ２２が配置されている。ヒータ２２によれば、活性炭を適当に加熱することができる。キャニスタ２０は、また、大気口２４を備えている。大気口２４には、キャニスタ２０の内部に過大な圧力が生ずるのを防止するための過圧防止弁２６が設けられている。過圧防止弁２６は、キャニスタ２０の内部から流出する流体の流れのみを許容する一方向弁であり、図示しないエアクリーナを介して大気に開放されている。
【００２７】
キャニスタ２０には、パージ通路２８が連通している。パージ通路２８は、負圧調整弁３０を備えており、その調整弁３０の下流においてパージガス循環ポンプ３２の吸入口に連通している。負圧調整弁３０は、キャニスタ２０からパージガス循環ポンプ３２へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、パージガス循環ポンプ３２の作動時に、その吸入口付近に所定の負圧を発生させるために設けられている。
【００２８】
パージガス循環ポンプ３２の吐出口には、高濃度用分離ユニット３４が連通している。高濃度用分離ユニット３４は、第１の分離膜３６を備えていると共に、第１の分離膜３６により隔絶されている上室３８および下室４０を備えている。上述したパージガス循環ポンプ３２は、より具体的には、高濃度用分離ユニット３４の上室３８に連通している。一方、高濃度用分離ユニット３４の下室４０には、切替弁４１を介して処理ガス通路４２と、処理ガス循環通路４３が連通している。
【００２９】
切替弁４１は、高濃度用分離ユニット３４の下室４０を選択的に処理ガス通路４２または処理ガス循環通路４３に導通させる切替弁である。処理ガス通路４２は、燃料タンク１０の内部において、吸引管１４に、すなわち、フィードポンプ１２の吸引口に連通している。一方、処理ガス循環通路４３は、負圧調整弁３０の下流においてパージ通路２８に連通している。つまり、処理ガス循環通路４３は、パージガス循環ポンプ３２の吸引口に連通している。
【００３０】
高濃度用分離ユニット３４の上方には、中濃度用分離ユニット４４が配置されている。中濃度用分離ユニット４４は、第２の分離膜４６を備えていると共に、第２の分離膜４６により隔絶されている上室４８および下室５０を備えている。中濃度用分離ユニット４４の上室４８は、連通路５２を介して高濃度用分離ユニット３４の上室３８と連通している。
【００３１】
中濃度用分離ユニット４４の上室４８には、キャニスタ入ガス通路５４が連通している。キャニスタ入ガス通路５４は、上述したキャニスタ２０に連通しており、中濃度用分離ユニット４４から流出してくるガスをキャニスタ２０に還流させることができる。また、キャニスタ入ガス通路５４は、中濃度用分離ユニット４４側の端部の近傍に調圧弁５６を備えていると共に、キャニスタ２０側の端部の近傍に負圧防止弁５８を備えている。
【００３２】
調圧弁５６は、中圧用分離ユニット４４からキャニスタ２０へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、その上流側に、より具体的には、パージガス循環ポンプ３２から調圧弁５６に至る経路内に、所定の正圧を発生させるために設けられている。一方、負圧防止弁５８は、図示しないエアクリーナを介して大気に連通しており、キャニスタ入ガス通路５４への大気の流入のみを許容する一方向弁である。負圧防止弁５８は、キャニスタ入ガス通路５４の内部、乃至はキャニスタ２０の内部に不当に大きな負圧が生ずるのを防ぐために設けられている。
【００３３】
中濃度用分離ユニット４４の下室５０には、循環ガス通路６０が連通している。循環ガス通路６０は、負圧調整弁３０の下流においてパージ通路２８に連通している。従って、循環ガス通路６０によれば、中濃度用分離ユニット４４の下室５０と、パージガス循環ポンプ３２の吸入口とを導通状態にすることができる。
【００３４】
図１に示す通り、本実施形態の装置は、高濃度用分離ユニット３４の下室４０で生成される処理ガスの濃度を測定するための濃度センサ６１を備えている。また、本実施形態の装置は、エバポ処理制御コンピュータ６２を備えている（以下、ECU：Electronic Control Unit)と称す）。ECU６２は、濃度センサ６１の出力に基づいて処理ガスの濃度を検知することができる。また、上述したヒータ２２やパージガス循環ポンプ３２などは、ECU６２によって制御されている。
【００３５】
本実施形態の装置は、更に、給油検出ユニット６３を備えている。給油検出ユニット６３は、具体的には、燃料タンク１０内の燃料残量を検出する燃料残量センサ、或いは、リッドオープナーの開閉状態を検知する開閉検知センサなどにより実現される。ECU６２は、給油検出ユニット６３の出力に基づいて、給油が行われているか否かを判断することができる。
【００３６】
次に、図２を参照して、第１の分離膜３６および第２の分離膜４６の特性について説明する。
第１の分離膜３６および第２の分離膜４６は、ポリイミドなどの高分子材料で構成された薄膜であり、空気と燃料を含むガスに晒された場合に、膜に対する空気の溶解度と燃料の溶解度との違いにより、両者を分離する特性を示す。
【００３７】
図２は、上記構造を有する分離膜６４が蒸発燃料を凝縮する原理を模式的に表した図である。図２は、具体的には、分離膜６４の上流空間６６（左上の空間）に蒸発燃料を１５％の濃度で含むガスが３０kPaの圧力で導かれ、かつ、その下流空間６８（右下の空間）に１００kPaの圧力が作用している状態を示す。
【００３８】
分離膜６４は、理想的には、空気の通過を阻止しつつ蒸発燃料を自由に通過させる。この場合、蒸発燃料の蒸気分圧は分離膜６４の両側で等しくなる。図２に示す状態において、分離膜６４の上流空間６６（２００kPa、１５％）には、１７０kPaの空気分圧と３０kPaの燃料分圧とが生じている。燃料分圧が分離膜６４の両側で同じであるとすれば、その下流空間６８には、７０kPaの空気分圧と３０kPaの燃料分圧が発生する。つまり、この場合、蒸発燃料の濃度は、分離膜６４の機能により１５％から３０％に高められている。
【００３９】
以上説明した通り、本実施形態において用いられる分離膜６４によれば、分離膜６４の上流側に高圧のガスを導き、その下流側の圧力を低く維持することにより、ガス中の蒸発燃料濃度を高めることができる。この際、蒸発燃料を濃縮する能力は、分離膜の両側に生ずる差圧が大きいほど、また、分離膜下流の圧力が低圧であるほど大きなものとなる。従って、第１の分離膜３６および第２の分離膜４６によれば、それらの上流側（上室３８，４８）に高い圧力を導き、また、それらの下流側（下室４０，５０）に低い圧力を導くほど、蒸発燃料の濃縮能力を高めることができる。
【００４０】
次に、再び図１を参照して本実施形態の装置の動作について説明する。
本実施形態において、ECU６２は、所定のパージ条件が成立する場合にパージガス循環ポンプ３２を作動させる。本実施形態において、パージ条件は、キャニスタ出ガスの燃料濃度が所定値以上、具体的には１５％以上である場合に限り、その成立が判定される。従って、パージガス循環ポンプ３２は、キャニスタ出ガスの燃料濃度が１５％以上である場合にのみ作動する。
【００４１】
パージガス循環ポンプ３２が作動すると、その吸引口側に生ずる負圧がキャニスタ２０に導かれ、パージ通路２８にキャニスタ出ガスが流出する。また、パージガス循環ポンプ３２が発生する負圧は、循環ガス通路６０を介して中濃度用分離ユニット４４の下室５０にも導かれる。このため、パージガス循環ポンプ３２は、定常状態では、パージ通路２８から供給されるキャニスタ出ガスと、循環ガス通路６０から供給される循環ガスとの混合ガスを圧縮して高濃度用分離ユニット３４の上室３８に供給する。尚、本実施形態において、パージガス循環ポンプ３２が発生する負圧は、処理ガス循環通路４３の内部にも導かれる。
【００４２】
パージガス循環ポンプ３２が上記の如く作動している場合、ポンプ３２の吐出口から調圧弁５６までの系にはポンプの吐出圧が作用する。一方、高濃度用分離ユニット３４の下室４０には、切替弁の状態に応じて、燃料タンク内圧、またはポンプ３２の発する負圧が導かれる。また、中濃度用分離ユニット４４の下室５０にはポンプ３２の発する負圧が導かれる。つまり、この場合、第１の分離膜３６および第２の分離膜４６の両側には、蒸発燃料ガスの凝縮に適した差圧が生成される。このため、パージガス循環ポンプ３２の作動中、高濃度用分離ユニット３４および中濃度用分離ユニット４４は、それぞれ蒸発燃料ガスの凝縮機能を発揮する。
【００４３】
具体的には、高濃度用分離ユニット３４は、ポンプ３２の作動に伴ってその上室３８に混合ガスが流入すると、第１の分離膜３６により混合ガス中の蒸発燃料を凝縮し、その下室４０内に高濃度の処理ガスを生成する。生成された処理ガスは、切替弁４１を通過して、処理ガス通路４２または処理ガス循環通路４３に供給される。
【００４４】
高濃度用分離ユニット３４の上室３８に流入した混合ガスは、第１の分離膜３６による凝縮処理の結果としてその濃度を低下させる。以下、濃度低下後の混合ガスを「中濃度ガス」と称す。中濃度ガスは、高濃度用分離ユニット３４の上室３８から流出した後、中濃度用分離ユニット４４の上室４８に流入する。中濃度用分離ユニット４４は、その上室４８に中濃度ガスが流入すると、第２の分離膜４６により中濃度ガス中の蒸発燃料を凝縮して、中濃度ガスに比して濃度の高い循環ガスを下室５０において生成する。生成された循環ガスは、循環ガス通路６０を通ってパージガス循環ポンプ３２の吸入口に供給される。
【００４５】
本実施形態の装置は、キャニスタ出ガスの濃度が１５％である場合に、定常状態で循環ガスの濃度が６５％程度となるように設けられている。この場合、混合ガスの濃度は６０％程度となる。そして、高濃度用分離ユニット３４は、６０％程度の混合ガスが供給された場合に、その混合ガスを９５％以上の処理ガスと４０％程度の中濃度用ガスとに分離できるように設計されている。更に、中濃度用分離ユニット４４は、４０％程度の中濃度ガスが供給された場合に、その中濃度ガスを６５％程度の循環ガスと５％未満のキャニスタ入ガスとに分離できるように設計されている。このため、本実施形態の装置によれば、定常状態では、９５％以上の処理ガスと、５％未満のキャニスタ入ガスとを生成することができる。
【００４６】
フィードポンプ１２は、燃料を３００kPa程度に過圧する能力を有している。フィードポンプ１２に吸入された処理ガスは、このような圧力で加圧されると液体燃料となる。この際、処理ガスに多量の空気が含まれていると、フィードポンプ１２のベーパーロックや異音の発生といった不都合が生ずる。これに対して、処理ガスに含まれている空気が少量であれば、処理ガスの加圧に伴って空気が燃料に溶解することからそれらの問題は生じない。
【００４７】
ベーパーロックや異音を生じさせることのない空気の比率は、フィードポンプ１２の能力、すなわち、フィードポンプ１２が発生させる燃料流量および燃料圧力に応じて決定される。一般的に車両に搭載されるフィードポンプでは、処理ガス中の空気濃度が５％未満であれば、つまり、処理ガスの燃料濃度が９５％以上であればベーパーロックや異音の問題が生ずることはない。このため、本実施形態のシステムによれば、車両に搭載される一般的なフィードポンプ１２との組み合わせにおいて、ベーパーロックや異音の問題を生じさせることなく、処理ガスを燃料タンク１０に還流させることができる。
【００４８】
本実施形態の装置において、キャニスタ入ガスは、キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料をパージさせるためのガスとして再利用される。キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料は、キャニスタ２０内部を、十分に濃度の低いガスが流通することでパージされる。本実施形態の装置では、既述の通り、キャニスタ入ガスの燃料濃度が５％以下に抑えられている。更に、本実施形態の装置は、蒸発燃料のパージ中は、ヒータ２２によりキャニスタ２０を加熱することとしている。キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料は、キャニスタ２０の温度が上昇することで脱離し易い状態となる。このため、本実施形態の装置によれば、キャニスタ入ガスにより、効率的に蒸発燃料をパージさせることができる。
【００４９】
本実施形態の装置は、既述の如く、混合ガスの濃度が６０％程度となる定常状態においては、処理ガスの濃度を９５％以上とすることができる。しかしながら、パージガス循環ポンプ３２の作動開始直後などは、６０％を大幅に下回る低濃度の混合ガスが高濃度用分離ユニット３４に流入することがある。この場合、高濃度用分離ユニット３４の下室４０には、９５％より濃度の低い処理ガスが生成される。
【００５０】
９５％より濃度の低い処理ガスが処理ガス通路４２を通ってフィードポンプ１２に供給されると、フィードポンプ１２のベーパーロックや異音の発生、更には、噴射燃料への気泡の混入に伴う噴射量誤差の増大といった不都合が発生する。そこで、本実施形態の装置は、濃度センサ６１の出力に基づいて処理ガスの濃度を検出し、その濃度が目標濃度（９５％）より低い場合には、処理ガスが処理ガス循環通路４３に流入するように切替弁４１を切り換えることとしている。
【００５１】
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU６２が実行する制御ルーチンのフローチャートである。尚、図３に示すルーチンは、内燃機関の始動と同期して起動され、内燃機関が停止するまで繰り返し実行される。
【００５２】
図３に示すルーチンでは、先ず、切替弁４１を循環側に切り換えて、高濃度用分離ユニット３４の下室４０を処理ガス循環通路４３に導通させる処理、並びに、パージガス循環ポンプ３２およびヒータ２２をONとする処理が実行される（ステップ８０）。
この処理が実行されると、パージガス循環ポンプ３２の作動開始に伴って、装置の内部を蒸発燃料ガスが流通し始める。その結果、高濃度用分離ユニット３４の下室４０には、混合ガスを凝縮することで得られた処理ガスが生成される。このようにして生成された処理ガスは、処理ガス通路４２ではなく、処理ガス循環通路４３に供給される。このため、本実施形態の装置によれば、パージガス循環ポンプ３２の始動直後に、濃度の低い処理ガスが生成されたとしても、その処理ガスがフィードポンプ１２に供給されるのを確実に防止することができる。
【００５３】
図３に示すルーチンでは、次に、濃度センサ６１の出力に基づいて、処理ガスの濃度が目標値、すなわち、９５％より高いか否かが判別される（ステップ８２）。
【００５４】
その結果、処理ガスの濃度が目標値より高くないと判別された場合は、切替弁４１が循環側に制御される（ステップ８４）。
従って、図３に示すルーチンによれば、低濃度の処理ガスがフィードポンプ１２に吸入されるのを確実に防止することができる。
【００５５】
一方、上記ステップ８２において、処理ガスの濃度が目標値より高いと判別された場合は、切替弁４１が燃料タンク１０側に切り換えられ、高濃度用分離ユニット３４の下室４０がフィードポンプ１２の吸入口に導通される（ステップ８６）。
上記の処理によれば、処理ガスの濃度が回収可能な濃度まで上昇した時点で、速やかに処理ガスを燃料として回収し始めることができる。
【００５６】
以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、目標値より低濃度の処理ガスがフィードポンプ１２に吸引されるのを確実に防止しつつ、その濃度が目標値に達した時点で、速やかに蒸発燃料の回収を開始することができる。このため、本実施形態の装置によれば、ベーパーロックや異音の発生などの不都合を回避しつつ、高い燃料回収能力を実現することができる。
【００５７】
ところで、上述した実施の形態１においては、濃度センサ６１により、処理ガスの濃度を直接検出して、その濃度に基づいて切替弁４１の状態を制御することとしているが、切替弁４１を循環側にするか燃料タンク１０側にするかを決めるための基礎データは、処理ガスの濃度そのものに限定されるものではなく、処理ガスの濃度と相関を有する何れの特性値であってもよい。
【００５８】
より具体的には、上記の基礎データは、キャニスタ出ガス或いはキャニスタ入ガスの流量であってもよい。キャニスタ出ガスやキャニスタ入ガスの流量は、高濃度用分離ユニット３４に流入する混合ガスの濃度が濃く、循環ガスが多量に生成される場合に少量となり、一方、高濃度用分離ユニット３４に流入する混合ガスの濃度が薄く、循環ガスが少量となる場合に多量となる。つまり、キャニスタ出ガスやキャニスタ入ガスの流量は、混合ガスの濃度が濃く処理ガスが高濃度となる場合に少量となり、混合ガスの濃度が薄く循環ガスが低濃度となる場合に多量となる。従って、それらの流量は、処理ガスの濃度の特性値として、切替弁４１の制御の基礎とすることができる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１においては、処理ガスの濃度が目標値に達しているか否かを現実に判断したうえで切替弁４１を制御することとしているが、切替弁４１の制御手法は、これに限定されるものではない。すなわち、パージガス循環ポンプ３２の作動が開始された後、所定期間（一定の時間、或いは、積算パージ流量が所定量に達するまでの時間）は、処理ガス濃度が目標値を下回るものと推定して切替弁４１を循環側に制御し、その期間の経過後に切替弁４１を燃料タンク１０側に切り換えることとしてもよい。
【００６０】
また、上述した実施の形態１においては、処理ガスの濃度が低い場合に、処理ガスをパージガス循環ポンプ３２の上流側に還流させることとしているが、低濃度の処理ガスは、燃料タンク１０に回収されなければよく、その処理方法は、上記の方法に限定されるものではない。すなわち、低濃度の処理ガスは、ポンプ３２の上流に還流させることなく、単に高濃度用分離ユニット３４の下室４０に閉じこめることとしてもよい。
【００６１】
更に、上述した実施の形態１においては、処理ガスの濃度が低い場合に、燃料タンク１０への処理ガスの流入を完全に禁止することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、濃度の低い処理ガスの燃料タンク１０への流入が抑制されるものであればよい。
【００６２】
尚、上述した実施の形態１においては、パージガス循環ポンプ３２が前記請求項１記載の「キャニスタ出ガス生成手段」に、高濃度用分離ユニット３４および中濃度用分離ユニット４４が前記請求項１記載の「ベーパ濃縮手段」に、切替弁４１が前記請求項１記載の「回収抑制手段」に、それぞれ相当している。
【００６３】
また、上述した実施の形態１においては、切替弁４１および処理ガス循環通路４３が前記請求項１記載の「処理ガス循環手段」に相当している。
【００６４】
また、上述した実施の形態１においては、処理ガスの濃度そのものが前記請求項２記載の「特性値」に、濃度センサ６１が前記請求項２記載の「濃度特性値検出手段」に、それぞれ相当していると共に、ECU６２が、上記ステップ８２，８４の処理を実行することにより前記請求項２記載の「第１抑制手段」が実現されている。
【００６５】
また、上述した実施の形態１においては、ECU６２に、パージガス循環ポンプ３２の作動後所定期間は、処理ガス濃度が薄いものとして、切替弁４１を循環側に制御させることにより、前記請求項３記載の「第２抑制手段」を実現することができる。
【００６６】
実施の形態２．
次に、図１と共に図４および図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、図１に示すシステム構成において、ECU６２に、図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００６７】
上述した実施の形態１の装置は、処理ガスの濃度が低い場合にも、パージガス循環ポンプ３２やヒータ２２を継続的に作動させることとしている。このため、実施の形態１の装置においては、キャニスタ２０内の蒸発燃料のパージが完了することで処理ガスの濃度が低下した場合にも、パージガス循環ポンプ３２やヒータ２２の作動が継続される。しかしながら、パージが完了した後は、無駄なエネルギー消費を避けるうえで、ポンプ３２やヒータ２２は停止されることが望ましい。そこで、本実施形態の装置は、パージの完了に起因して処理ガスの濃度が低下している場合には、ポンプ３２やヒータ２２を停止させることとしている。
【００６８】
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU６２が実行する制御ルーチンのフローチャートである。尚、図４において、上記図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６９】
図４に示すルーチンは、上述した図３に示すルーチンと同様に、内燃機関の始動と共に起動され、その後内燃機関が停止するまで繰り返し実行されるルーチンである。図４に示すルーチンでは、ステップ８０の処理、すなわち、切替弁４１を循環側としてパージを開始する処理が実行された後、期間計数タイマが０にリセットされる（ステップ９０）。
期間計数タイマは、ここでは、処理ガスの濃度が目標値に達しない期間、すなわち、低濃度期間を計数するために用いられる。尚、期間計数タイマの値は、他のルーチンによりカウントアップされるものとする。
【００７０】
図４に示すルーチンでは、上記ステップ９０の処理に次いで、処理ガスの濃度が目標値より高いか否かを判別するステップ８２の処理が実行される。
本実施形態の装置では、蒸発燃料のパージが開始された直後、および蒸発燃料のパージが完了した後に、処理ガスの濃度が目標値より高くないと判別されることがある。従って、今回の処理サイクルが、パージ開始直後に実行されているとすれば、上記ステップ８２において、処理ガス濃度が目標値より高くないと判断されることがある。
【００７１】
図４に示すルーチン中、上記ステップ８２において、このような判別がなされた場合は、切替弁４１を循環側に制御すべくステップ８４の処理が実行された後、期間計数タイマの値が、所定の停止判定期間T1に達しているか否かが判別される（ステップ９２）。
【００７２】
停止判定期間T1は、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在する環境下でパージが開始された場合に、処理ガスの濃度が目標値まで上昇するのに要する時間として定められた時間である。従って、今回の処理サイクルが、パージ開始直後のサイクルであるとすれば、上記ステップ９２では、期間計数タイマの値が、未だ停止判定期間T1に達していないと判断される。
【００７３】
この場合、図４に示すルーチンでは、次に、処理ガス濃度が低下または維持傾向を示しているか否かが判別される（ステップ９４）。
【００７４】
キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在している場合は、既述した通り、パージが開始された直後に一時的には処理ガスの濃度が目標値を下回ることがある。しかしながら、この場合は、パージの開始に伴ってキャニスタ出ガスが流通し始めることにより、処理ガスの濃度は必ず上昇傾向を示す。従って、今回の処理サイクルが、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在している状況下で行われているとすれば、上記ステップ９４では、処理ガス濃度は、低下傾向も維持傾向も示していないと判断される。この場合、以後、再び上記ステップ８２以降の処理が繰り返される。
【００７５】
キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在している状況下でパージが開始された場合は、以後、ステップ８２において、処理ガス濃度が目標値を超えたと判別されるまで、上述した一連の処理が繰り返し実行される。そして、処理ガス濃度が目標値を超えたと判別されると、その後、切替弁４１を燃料タンク側に切り換えるべくステップ８６の処理が実行される。その結果、目標値を超える高濃度の処理ガスが燃料タンク１０に回収され始める。
【００７６】
図４に示すルーチンでは、処理ガス濃度が目標値を超えている限り、上記ステップ９０、８２および８６の処理が繰り返し実行される。これらの処理が繰り返される場合、キャニスタ２０内の蒸発燃料は継続的にパージされる。その結果、やがて、蒸発燃料のパージが進んで、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在しない状況が形成される。
【００７７】
キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在しなくなると、処理ガスの濃度が目標値より小さくなり、再びステップ８２の条件が不成立となる。その結果、ステップ８４において切替弁４１が循環側に切り換えられ、高濃度用分離ユニット３４で生成された処理ガスが、パージガス循環ポンプ３２の上流側に還流され始める。
【００７８】
図４に示すルーチンでは、上記ステップ８４に次いで、再び期間計数タイマの値が、所定の停止判定期間T1に達しているか否かが判別される（ステップ９２）。
【００７９】
停止判定期間T1は、上記の如く、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在する場合に、処理ガス濃度が目標値まで上昇するのに要する時間である。従って、上記ステップ９２において、期間計数タイマの値が停止判定時間T1に到達していると判別されるのは、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在していない場合に限られる。このため、図４に示すルーチン中、上記ステップ９２の条件が成立する場合は、蒸発燃料のパージが完了していると判断することができる。
【００８０】
一方、上記ステップ９２において、期間計数タイマの値が停止判定期間T1に達していないと判別された場合は、その事実からパージの完了を確定することはできない。この場合、再び、処理ガス濃度が低下または維持傾向を示しているか否かが判別される（ステップ９４）。
【００８１】
キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在している場合は、既述した通り、処理ガス濃度は上昇傾向を示す。従って、上記ステップ９４において、処理ガス濃度が低下または維持傾向を示すと判別された場合は、停止判定期間T1の経過前であっても、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在しないことを確定することができる。
【００８２】
これに対して、ステップ９４において上記の条件が成立しないと判別された場合は、再び上記ステップ８２の処理が実行される。キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在しない場合は、処理ガス濃度が目標値を超えることがないため、上記ステップ９２または９４の条件が成立するまで、上述したステップ８２，８４，９２および９４の処理が繰り返される。従って、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在していない場合は、やがて上記ステップ９２または９４の条件が成立する。
【００８３】
図４に示すルーチンでは、上記ステップ９２または９４の条件が成立すると、パージガス循環ポンプ３２およびヒータ２２が共にオフ状態とされ、蒸発燃料処理装置が停止状態とされる（ステップ９６）。
このように、図４に示すルーチンによれば、キャニスタ２０内にパージすべき蒸発燃料が存在しない場合には、ポンプ３２やヒータ２２を停止させることができる。
【００８４】
図４に示すルーチンでは、次に、期間計数タイマが０にリセットされる（ステップ９８）。
以後、期間計数タイマは、蒸発燃料処理装置の停止期間を計数するタイマとして用いられる。
【００８５】
次に、期間計数タイマの値が、再作動判定期間T2に達したか否かが判別される（ステップ１００）。
蒸発燃料処理装置の停止中は、燃料タンク１０内で新たに発生した蒸発燃料がキャニスタ２０に吸着される。このため、不当に長い期間にわたって装置が停止状態を維持すると、蒸発燃料がキャニスタ２０から溢れ出て大気に漏出する事態が生じ得る。再作動判定期間は、このような漏出を生じさせることなく蒸発燃料処理装置を停止状態に維持することのできる標準時間である。尚、再作動判定時間の設定方法については、後に図５を参照して詳細に説明する。
【００８６】
上記ステップ１００において、期間計数タイマの値が再作動判定期間に達していると判別された場合は、蒸発燃料処理装置を再作動させるべき時期が到来していると判断できる。この場合、以後すみやかに、上記ステップ８０以降の処理が実行され、蒸発燃料のパージが再開される。
【００８７】
一方、上記ステップ１００において、期間計数タイマの値が、再作動判定期間T2に達していないと判別された場合は、標準的には、未だ装置を停止状態に維持し得ると判断できる。図４に示すルーチンでは、この場合、次に給油検出ユニット６３の出力に基づいて、給油が実行されているか否かが判別される（ステップ１０２）。
【００８８】
給油の実行時には、燃料タンク１０の空間内に存在していた多量の蒸発燃料が、一気にキャニスタ２０に向けて流出する。このため、給油が実行された場合には、装置の停止期間が再作動判定期間T2に達していなくても、蒸発燃料のパージを再開することが望ましい。
【００８９】
図４に示すルーチンでは、上記ステップ１０２において給油が検出されない場合は、再び上記ステップ１００の処理が実行される。この場合、以後、再作動判定期間T2が経過するか、或いは、給油が検出されるまで、蒸発燃料処理装置は停止状態に維持される。
【００９０】
一方、上記ステップ１０２において、給油の実行が検出されると、その後速やかに、上記ステップ８０以降の処理が再開される。その結果、パージガス循環ポンプ３２およびヒータ２２が作動状態とされ、蒸発燃料のパージが再開される。
【００９１】
以上説明した通り、図４に示すルーチンによれば、処理ガス濃度が目標値に達しない場合は、処理ガスをパージガス循環ポンプ３２の吸入口側へ循環させて、低濃度ガスが燃料タンク１０に流入するのを防ぐことができる。
また、処理ガス濃度が目標値に満たない状態が、停止判定期間T1だけ継続した場合には、その時点でパージの完了を判断して、パージガス循環ポンプ３２およびヒータ２２を停止させることができる。
更に、停止判定時間T1が経過する以前であっても、処理ガスの濃度が低下または維持傾向を示す場合には、その時点でパージの完了を判断して、パージガス循環ポンプ３２およびヒータ２２を停止させることができる。
そして、蒸発燃料処理装置が停止した後、再作動判定時間T2が経過すると、蒸発燃料の大気漏出を防ぐため、パージを再開させることができる。
加えて、装置が停止した後、再作動判定時間T2が経過していなくても、給油が行われた場合には、蒸発燃料の大気漏出を防ぐため、速やかにパージを再開させることができる。
このため、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、無駄なエネルギー消費を十分に抑制しつつ、蒸発燃料の大気漏出を効果的に防止することができる。
【００９２】
図５は、上述した図４に示すルーチン中、ステップ１００で用いられる再作動判定期間T2を決めるべく、ECU６２が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
図５に示すルーチンでは、先ず、内燃機関が備える吸気温センサ（図示せず）の出力に基づいて、吸気温が検出される（ステップ１１０）。
【００９３】
次に、内燃機関の作動状態が検出される（ステップ１１２）。
内燃機関の作動状態としては、例えば、機関回転数、吸入空気量、或いは燃料噴射量等が検出される。機関回転数や吸入空気量は、内燃機関に組み込まれている回転数センサやエアフロメータ（何れも図示せず）の出力に基づいて検出することができる。また、燃料噴射量は、エンジンコントロール用の制御ユニット（図示せず）で算出された値を読み込むことで検出することができる。
【００９４】
次に、上記ステップ１１０および１１２で検出した吸気温や内燃機関の作動状態に基づいて、燃料タンク１０内の燃料温度が推定される（ステップ１１４）。燃料温度は、大気温（吸気温）が高いほど高温となる。また、内燃機関が高負荷で運転しているほど、つまり、排気熱が多量に発生しているほど高温となる。従って、燃料温度と吸気温との間、および燃料温度と内燃機関の作動状態との間には、それぞれ相関が認められる。本実施形態において、ECU６２には、それらの相関に基づいて定められたマップが記憶されている。本ステップ１１４では、そのマップを参照して、吸気温および内燃機関の作動状態に対応する燃料温度が推定される。
【００９５】
図５に示すルーチンでは、次に、推定した燃料温度に基づいて、再作動判定時間T2が算出される（ステップ１１６）。
再作動判定時間T2は、蒸発燃料の漏出を防止しつつ蒸発燃料を停止状態に維持し得る時間である。従って、その時間は、燃料タンク１０内で蒸発燃料が多量に発生する場合には短い時間とし、蒸発燃料の発生量が少ない場合には長時間とすることが望ましい。
蒸発燃料の発生量は、燃料温度が高いほど多量となり、その温度が低いほど少量となる。このため、再作動判定時間T2は、燃料温度が高いほど短時間とし、その温度が低いほど長時間とすべきである。本実施形態において、ECU６２には、上記の要求が満たされるように、燃料温度と再作動判定時間T2との関係が定められたマップが記憶されている。本ステップ１１６では、そのマップを参照して、再作動判定時間T2が算出される。
【００９６】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、蒸発燃料の発生状況に応じて適切な再作動判定時間T2を設定することができる。このため、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料の発生状況に応じて過不足なく停止期間を設定することができ、蒸発燃料の漏出を確実に防止しながら、無駄なエネルギー消費を最低限に抑制することができる。
【００９７】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU６２が、上記ステップ９０の処理と期間計数タイマのカウントアップ処理とを実行することにより前記請求項４記載の「低濃度期間計数手段」が、上記ステップ９２および９６の処理を実行することにより前記請求項４記載の「第１パージ停止手段」が、それぞれ実現されている。
【００９８】
また、上述した実施の形態２においては、ECU６２が、上記ステップ９４の処理を実行することにより前記請求項５記載の「濃度変化傾向検出手段」が、上記ステップ９４に次いで上記ステップ９６の処理を実行することにより前記請求項５記載の「第２パージ停止手段」が、それぞれ実現されている。
【００９９】
また、上述した実施の形態２においては、ECU６２が、上記ステップ９８の処理と期間計数タイマのカウントアップ処理とを実行することにより前記請求項６記載の「停止後経過期間計数手段」が、上記ステップ１００および８０の処理を実行することにより前記請求項６記載の「第１パージ再開手段」が、それぞれ実現されている。
【０１００】
また、上述した実施の形態２においては、燃料温度が前記請求項７記載の「蒸発燃料の発生状況」に相当していると共に、ECU６２が、上記ステップ１１０〜１１４の処理を実行することにより前記請求項７記載の「蒸発燃料発生状況推定手段」が、上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記請求項７記載の「再作動判定期間設定手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０１】
また、上述した実施の形態２においては、ECU６２が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記請求項８記載の「大気温度検出手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記請求項８記載の「内燃機関運転状態検出手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０２】
更に、上述した実施の形態２においては、ECU６２が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記請求項９記載の「給油検出手段」が、上記ステップ１０２の処理に次いで上記ステップ８０の処理を実行することにより前記請求項９記載の「第２パージ再開手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０３】
実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の装置は、図１に示す構成に加えて、系内の何れかの箇所を内燃機関の吸気通路に連通させる負圧導入通路１２０、この負圧導入通路１２０の導通状態を制御する制御弁１２２、および系内の圧力を検出する圧力センサ１２４を備えている。
【０１０４】
図６は、負圧導入通路１２０が、高濃度用分離ユニット３４と中濃度用分離ユニット４４とをつなぐ連通路５２に接続され、更に、圧力センサ１２４が、パージガス循環ポンプ３２と高濃度用分離ユニット３４との間に配置された構成を例示している。
【０１０５】
本実施形態において、ECU６２は、通常時には実施の形態１または２の場合と同様の制御を実行する。この際、制御弁１２２は、常に閉じた状態に維持される。この場合、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態１または２の装置と同様に動作する。
【０１０６】
ECU６２は、内燃機関の運転中に、所定のタイミングで、異常検出処理を実行する。異常検出処理では、先ず、切替弁４１が循環側に切り換えられると共に、制御弁１２２が開弁状態とされる。制御弁１２２が開弁されると、負圧導入通路１２０を通って連通路５２に内燃機関の吸気負圧が導かれる。この負圧は、連通路５２を介して、高濃度用分離ユニット３４の上室３８および中濃度用分離ユニット４４の上室４８に負圧が導入される。
【０１０７】
高濃度用分離ユニット３４の上室３８に導かれた負圧は、停止中のパージガス循環ポンプ３２を通過して（ポンプ３２はその通過を許容するものとする）パージ通路２８に到達する。パージ通路２８に導かれた負圧は、循環ガス通路６０を介して中濃度用分離ユニット４４の下室５０に導かれると共に、処理ガス循環通路４３および切替弁４１を介して高濃度用分離ユニット３４の下室４０に導かれる。更に、パージ通路２８に導かれた負圧は、負圧調圧弁３０を経てキャニスタ２０に導かれる。そして、キャニスタ２０に導かれた負圧は、キャニスタ入ガス通路５４に導かれると共に、ベーパ通路１８を介して燃料タンク１０に導かれる。
【０１０８】
このようにして、異常検出処理が開始されると、蒸発燃料処理装置の系内全域に吸気負圧が導入される。ECU６２は、その後、系内の圧力が所定の初期圧力まで低下すると、制御弁１２２を閉じて負圧の導入を停止させる。そして、その後の系内圧力の変化に基づいて、系内に漏れ異常が生じているか否かを判断する。
【０１０９】
以上説明した通り、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、系内に負圧を導入して、その導入に伴う系内圧力変化を監視することにより、系内の何れかの箇所に漏れ異常が生じているか否かを、簡単に、かつ、精度良く判断することができる。従って、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料の漏出を伴うような漏れ異常の発生を、速やかに検知することができる。
【０１１０】
ところで、上述した実施の形態３においては、系内に負圧を導入した後の圧力変化に基づいて漏れ異常の有無を判断することとしているが、その判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、系内に負圧を導入する過程における圧力変化の速度から、漏れ異常の有無を判断することとしてもよい。
【０１１１】
また、上述した実施の形態３においては、負圧導入通路１２０の接続先を連通路５２としているが、その接続先は連通路に限定されるものではない。すなわち、負圧導入通路１２０は、系内の全域に負圧を導くことができる限り、何れの箇所に接続されてもよい。
【０１１２】
また、上述した実施の形態３においては、圧力センサ１２４を、パージガス循環ポンプ３２と高濃度用分離ユニット３４との間に配置することとしているが、その配置位置もこれに限定されるものではない。すなわち、系内の圧力が検出できる限り、圧力センサ１２４は何れの箇所に配置されてもよい。
【０１１３】
尚、上述した実施の形態３においては、制御弁１２２が前記請求項１０記載の「吸気負圧制御弁」に、圧力センサ１２４が前記請求項１０記載の「系内圧力検出手段」に、それぞれ相当している。また、実施の形態３では、異常検出時にECU６２に、制御弁１２２を開弁させることにより前記請求項１０記載の「負圧導入手段」が、負圧導入後の圧力変化に基づいて漏れ異常を検出させることにより前記請求項１０記載の「第１漏れ異常検出手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１４】
実施の形態４．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態の装置は、図１に示す構成に加えて、パージガス循環ポンプ３２の吸入口を選択的にパージ通路２８または大気に導通させる吸気切替弁１３０、負圧調整弁３０をバイパスするバイパス通路１３２、バイパス通路１３２の導通状態を制御するバイパス制御弁１３４、および系内の圧力を検出する圧力センサ１３６を備えている。
【０１１５】
本実施形態において、ECU６２は、通常時には実施の形態１または２の場合と同様の制御を実行する。この際、吸気切替弁１３０は、パージガス循環ポンプ３２の吸入口をパージ通路２８に導通させる。また、バイパス制御弁１３４は閉じた状態に維持される。その結果、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、実施の形態１または２の装置と同様に動作する。
【０１１６】
ECU６２は、所定のタイミングで、異常検出処理を実行する。異常検出処理では、先ず、切替弁４１が循環側に切り換えられ、パージガス循環ポンプ３２の吸入口が大気に開放されるように吸気切替弁１３０が切り換えられ、更に、バイパス通路１３２が導通するようにバイパス制御弁１３４が開状態とされる。次に、その状態でパージガス循環ポンプ３２の作動が開始される。
【０１１７】
異常検出処理の過程で、パージガス循環ポンプ３２は、大気から吸入した空気を高濃度用分離ユニット３４の上室３８に圧送する。この空気は、中濃度用分離ユニット４４の上室４８を経て調圧弁５６に至り、更に、調圧弁５６、キャニスタ入ガス通路５４を通ってキャニスタ２０に流入する。キャニスタ２０に流入した空気は、パージ通路２８からバイパス通路１３２へ導かれると共に、ベーパ通路１８を通って燃料タンク１０への導かれる。また、バイパス通路１３２を通過した空気は、更に、循環ガス通路６０を通って中濃度用分離ユニット４４の下室５０に導かれると共に、処理ガス循環通路４３を通って高濃度用分離ユニット３４の下室４０へ導かれる。
【０１１８】
このようにして、異常検出処理が開始されると、パージガス循環ポンプ３２から吐出された空気が蒸発燃料処理装置の系内全域に導かれる。その結果、その系内が、全域において加圧された状態となる。ECU６２は、系内の圧力が所定の初期圧力まで上昇すると、ポンプ３２の吸入口がパージ通路２８と導通するように吸気切替弁１３０を切り換えて、ポンプ３２の作動を停止させる。そして、その後の系内圧力の変化に基づいて、系内に漏れ異常が生じているか否かを判断する。
【０１１９】
以上説明した通り、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、系内を所定の圧力に加圧して、その加圧に伴う系内圧力変化を監視することにより、系内の何れかの箇所に漏れ異常が生じているか否かを、簡単に、かつ、精度良く判断することができる。従って、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料の漏出を伴うような漏れ異常の発生を、速やかに検知することができる。
【０１２０】
ところで、上述した実施の形態４においては、系内を所定の圧力まで加圧した後に、系内の圧力変化に基づいて漏れ異常の有無を判断することとしているが、その判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、系内を加圧する過程における圧力変化の速度から、漏れ異常の有無を判断することとしてもよい。
【０１２１】
また、上述した実施の形態４においては、圧力センサ１３６を、パージガス循環ポンプ３２と高濃度用分離ユニット３４との間に配置することとしているが、その配置位置もこれに限定されるものではない。すなわち、系内の圧力が検出できる限り、圧力センサ１２４は何れの箇所に配置されてもよい。
【０１２２】
尚、上述した実施の形態４においては、パージガス循環ポンプ３２と吸気切替弁１３０との組み合わせが前記請求項１１記載の「パージポンプ」に、圧力センサ１３６が前記請求項１１記載の「系内圧力検出手段」に、それぞれ相当していると共に、異常検出時にECU６２に、パージガス循環ポンプ３２により系内を加圧させることにより前記請求項１１記載の「系内加圧手段」が、加圧後の圧力変化に基づいて漏れ異常を検出させることにより前記請求項１１記載の「第２漏れ異常検出手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２３】
実施の形態５．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。図８は、本実施形態の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。尚、図８において、上記図１に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１２４】
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、図８に示すように、バイパス通路１４０と、導通状態切替弁１４２とを備えている。バイパス通路１４０は、パージガス循環ポンプ３２の下流空間を、高濃度用分離ユニット３４をバイパスして燃料タンク１０の内部空間に連通させる通路である。また、導通状態切替弁１４２は、バイパス通路１４０を選択的に導通状態または遮断状態とするための弁機構である。
【０１２５】
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、図８に示す構成において、ECU６２に、図９に示す制御ルーチンを実行させることにより実現することができる。
図９は、本実施形態において、ECU６２が、導通状態切替弁１４２の状態を制御するために実行するルーチンのフローチャートである。
図９に示すルーチンでは、先ず、蒸発燃料のパージが停止されているか否か、より具体的には、パージガス循環ポンプ３２が停止しているか否かが判別される（ステップ１５０）。
【０１２６】
その結果、蒸発燃料のパージが停止されていると判別された場合は、導通状態切替弁１４２が開弁状態とされる（ステップ１５２）。
導通状態切替弁１４２が開弁されると、ポンプ３２の下流空間は、燃料タンク１０の内部空間と導通した状態となる。この場合、その下流空間には、燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料が導かれる。このため、本実施形態の装置によれば、キャニスタ出ガスがシステム内部を流通しないパージの停止時においても、ポンプ３２の下流空間における燃料濃度を高く維持することができる。
【０１２７】
図９に示すルーチンにおいて、上記ステップ１５０において、蒸発燃料のパージが停止されていない、つまり、パージガス循環ポンプ３２が作動していると判別された場合は、導通状態切替弁１４２が閉弁状態とされる（ステップ１５４）。
導通状態切替弁１４２が閉弁状態であれば、ポンプ３２から吐出される混合ガスは、バイパス通路１４０に流れ込むことなく、高濃度用分離ユニット３４に到達する。従って、この場合は、高濃度用分離ユニット３４や中濃度用分離ユニット４４に、実施の形態１の場合と同様の凝縮処理を実行させることができる。
【０１２８】
以上説明した通り、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料のパージが行われている場合には、実施の形態１または２の場合と同様の燃料凝縮機能を実現することができると共に、パージの停止時に、ポンプ３２の下流空間を高濃度の蒸発燃料ガスで満たしておくことができる。パージの停止時にポンプ３２の下流空間が高濃度の蒸発燃料ガスで満たされていると、パージが開始された直後から、高濃度用分離ユニット３４は濃度の高い処理ガスを生成することができる。このため、本実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、パージの開始直後に生成される処理ガスをポンプ３２の上流に還流させる等の措置を講ずることなく、濃度の低い処理ガスが燃料タンク１０に流入するのを確実に防止することができる。
【０１２９】
尚、上述した実施の形態５においては、パージガス循環ポンプ３２が前記請求項１２記載の「キャニスタ出ガス生成手段」に、高濃度用分離ユニット３４が前記請求項１２記載の「ベーパ濃縮手段」に、それぞれ相当していると共に、ECU６２が、上記ステップ１５０〜１５４の処理を実行することにより前記請求項１２記載の「導通状態切替弁制御手段」が実現されている。
【０１３０】
実施の形態６．
次に、図１、図６〜図８および図１０を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
本実施形態の蒸発燃料処理装置は、図１および図６乃至図８に示す何れかの構成、すなわち、実施の形態１乃至５の何れかの構成において、ECU６２に、図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１３１】
図１０に示すルーチンは、本実施形態において、ECU６２が、パージガス循環ポンプ３２のON・OFFタイミングと、ヒータ２２のON・OFFタイミングとの間に所望の時間差を生じさせるために実行する制御ルーチンである。
図１０に示すルーチンでは、先ず、蒸発燃料のパージ開始が要求されたか否かが判別される（ステップ１６０）。
【０１３２】
その結果、パージの開始が要求されたと判別された場合は、先ず、キャニスタ２０の加熱を開始するため、ヒータ２２がON状態とされる（ステップ１６２）。
【０１３３】
次いで、キャニスタ２０が所望の加熱状態となるまで、所定時間の間、待機の状態が維持される（ステップ１６４）。
【０１３４】
そして、所定時間の経過が判定されたら、その時点でパージガス循環ポンプ３２がON状態とされる（ステップ１６６）。
【０１３５】
上述した処理によれば、パージガス循環ポンプ３２が作動し始める前に、キャニスタ２０を所望の加熱状態として、蒸発燃料がパージされ易い状態を準備することができる。このため、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料が現実にパージされ始めた直後から、高濃度用分離ユニット３４に高濃度の混合ガスを供給して高濃度の処理ガスを生成させることができる。従って、本実施形態の装置によれば、パージの開始直後に濃度の低い処理ガスが燃料タンク１０に流入するのを有効に防止することができる。
【０１３６】
図１０に示すルーチン中、上記ステップ１６０において、蒸発燃料のパージ開始が要求されていないと判別された場合は、次に、パージの停止が要求されているか否かが判別される（ステップ１６８）。
【０１３７】
その結果、パージの停止が要求されていないと判別された場合は、速やかに今回の処理サイクルが終了される。一方、パージの停止が要求されていると判別された場合は、先ず、キャニスタ２０の加熱を止めるためヒータ２２がOFF状態とされる（ステップ１７０）。
【０１３８】
次いで、キャニスタ２０が所望の状態に冷却されるまで、所定時間の間、ヒータ２２がOFFされた状態でパージが継続される（ステップ１７２）。
【０１３９】
そして、所定時間の経過が判定されたら、その時点でパージガス循環ポンプ３２がOFF状態とされる（ステップ１７４）。
【０１４０】
上述した処理によれば、パージガス循環ポンプ３２が停止する前に、キャニスタ２０をある程度冷却させることができる。キャニスタ２０は、その温度が低いほど優れた吸着能力を発揮する。このため、本実施形態の装置によれば、パージの停止中に、キャニスタに優れた蒸発燃料吸着能力を発揮させることができる。
【０１４１】
以上説明した通り、図１０に示すルーチンによれば、パージの開始時および停止時に、パージガス循環ポンプ３２のON・OFFに先立ってヒータ２２をON・OFFさせることができる。そして、その結果、本実施形態の装置によれば、パージの開始直後から濃度の高い処理ガスを燃料タンク１０に回収させることができると共に、パージの停止時には、多量の蒸発燃料をキャニスタ２０で捕獲することができる。
【０１４２】
ところで、上述した実施の形態６においては、パージの開始時に、パージガス循環ポンプ３２の作動開始に先立ってヒータ２２への通電を開始する構成に限定されているが、パージ開始時の動作はこれに限定されるものではない。すなわち、パージの開始時には、パージガス循環ポンプ３２とヒータ２２とを同時に作動させることとしてもよい。このような構成によっても、ヒータ２２の加熱作用により蒸発燃料の脱離性は改善されるため、パージの開始直後から濃度の高いキャニスタ出ガスを発生させることができる。
【０１４５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときには、処理ガスが燃料タンクに流入するのを抑制することができる。このため、本発明によれば、薄い処理ガスが回収されることに伴う不都合を回避することができる。また、この発明によれば、処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときには、その処理ガスをベーパ濃縮手段の上流に導くことができる。このため、本発明によれば、薄い処理ガスを再度濃縮することで、速やかに高濃度の処理ガスを生成することができる。
【０１４７】
請求項２記載の発明によれば、処理ガスの濃度の特性値を実測して、その実測値に基づいて、処理ガスの回収を抑制することができる。
【０１４８】
請求項３記載の発明によれば、キャニスタ出ガスの流出が開始された後、所定期間は、処理ガスの濃度が薄いものと推定してその回収を抑制することができる。
【０１４９】
請求項４記載の発明によれば、処理ガスの低濃度期間が停止判定期間に達した時点で、蒸発燃料のパージが完了したものと判断して、キャニスタ出ガス生成手段の作動を停止させることができる。
【０１５０】
請求項５記載の発明によれば、処理ガスの濃度が所定濃度より薄く、かつ、その濃度が低下または維持の傾向を示す場合に、蒸発燃料のパージが完了したものと判断して、キャニスタ出ガス生成手段の作動を停止させることができる。
【０１５１】
請求項６記載の発明によれば、キャニスタ出ガス生成手段が停止した後、再作動判定期間が経過した時点で、キャニスタ内に再び吸着された蒸発燃料をパージさせるべく、キャニスタ出ガス生成手段を再作動させることができる。
【０１５２】
請求項７記載の発明によれば、キャニスタ出ガス生成手段を再作動させるまでの期間（再作動判定期間）を蒸発燃料の発生状況に応じて伸縮させることにより、キャニスタからの蒸発燃料の漏出を効果的に防止することができる。
【０１５３】
請求項８記載の発明によれば、大気温度および内燃機関の運転状態の少なくとも一方に基づいて、蒸発燃料の発生状況を精度良く推定することができる。
【０１５４】
請求項９記載の発明によれば、キャニスタ出ガス生成手段の停止中に前記給油が検出された場合に、速やかにその作動を再開させることができる。このため、本発明によれば、給油に伴って燃料タンクからキャニスタに向けて多量に流出する蒸発燃料を速やかにキャニスタからパージさせることができる。
【０１５５】
請求項１０記載の発明によれば、キャニスタ、燃料タンク、およびベーパ濃縮手段を含む系に吸気負圧を導くと共に、その系内の圧力変化を監視することにより、その系に漏れ異常が生じているか否かを容易かつ正確に判断することができる。
【０１５６】
請求項１１記載の発明によれば、キャニスタ、燃料タンク、およびベーパ濃縮手段を含む系をポンプにより加圧すると共に、その系内の圧力変化を監視することにより、その系に漏れ異常が生じているか否かを容易かつ正確に判断することができる。
【０１５７】
請求項１２記載の発明によれば、キャニスタ出ガス生成手段の停止中に、バイパス通路を介して、燃料タンク内の蒸発燃料をベーパ濃縮手段の上流に導くことができる。このため、本発明によれば、キャニスタ出ガスが流通していない状況下でも、ベーパ濃縮手段の上流に濃度の高い蒸発燃料ガスを充填しておくことができ、その作動の開始直後から、濃度の高い処理ガスを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】 実施の形態１の装置が備える分離膜の原理を説明するための図である。
【図３】 実施の形態１の装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】 実施の形態２の装置において実行される第１の制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】 実施の形態２の装置において実行される第２の制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態３の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図７】 本発明の実施の形態４の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図８】 本発明の実施の形態５の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図９】 本発明の実施の形態５の装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態６の装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 燃料タンク
１２ 低圧フィードポンプ
２０ キャニスタ
２２ ヒータ
２８ パージ通路
３０ 負圧調整弁
３２ パージガス循環ポンプ
３４ 高濃度用分離ユニット
３６ 第１の分離膜
３８，４８ 上室
４０，５０ 下室
４１ 切替弁
４２ 処理ガス通路
４３ 処理ガス循環通路
４４ 中濃度用分離ユニット
４６ 第２の分離膜
５４ キャニスタ入ガス通路
６０ 処理ガス通路
６１ 濃度センサ
６２ ECU(Electronic Control Unit)
６３ 給油検出ユニット
６４ 分離膜
６６ 上流空間
６８ 下流空間

Claims (12)

1. 内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記キャニスタから、キャニスタ出ガスを流出させるキャニスタ出ガス生成手段と、
   前記キャニスタ出ガスを、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスに濃縮するベーパ濃縮手段と、
   前記処理ガスを前記燃料タンクに導く処理ガス通路と、
   前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときに、当該処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する回収抑制手段とを備え、
   前記回収抑制手段は、前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いとき或いは薄いと予想されるときに、当該処理ガスを前記ベーパ濃縮手段の上流に導く処理ガス循環手段を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記回収抑制手段は、
   前記処理ガスの濃度の特性値を検出する濃度特性値検出手段と、
   前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される場合に当該処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する第１抑制手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記回収抑制手段は、前記キャニスタ出ガスの流出が開始された後、所定期間は前記処理ガスの前記燃料タンクへの流入を抑制する第２抑制手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される低濃度期間を計数する低濃度期間計数手段と、
   前記低濃度期間が停止判定期間に達したら、前記キャニスタ出ガス生成手段を停止させる第１パージ停止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記特性値に基づいて前記処理ガスの濃度が所定濃度より薄いと判定される場合に、当該処理ガスの濃度の変化傾向を検出する濃度変化傾向検出手段と、
   前記処理ガスの濃度が低下傾向または維持傾向を示す場合に、前記キャニスタ出ガス生成手段を停止させる第２パージ停止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２又は４記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記キャニスタ出ガス生成手段の停止後経過期間を計数する停止後経過期間計数手段と、
   前記停止後経過期間が再作動判定期間に達したら、前記キャニスタ出ガス生成手段を再作動させる第１パージ再開手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記燃料タンク内での蒸発燃料の発生状況を推定する蒸発燃料発生状況推定手段と、
   前記発生状況に基づいて、前記再作動判定期間を設定する再作動判定期間設定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６記載の蒸発燃料処理装置。
8. 前記蒸発燃料発生状況推定手段は、大気温度を検出する大気温度検出手段、および内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段のうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項７記載の蒸発燃料処理装置。
9. 前記燃料タンクへの給油を検出する給油検出手段と、
   前記キャニスタ出ガス生成手段の停止中に前記給油が検出された場合に、前記キャニスタ出ガス生成手段を再作動させる第２パージ再開手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の蒸発燃料処理装置。
10. 前記キャニスタ、前記燃料タンク、および前記ベーパ濃縮手段を含む系と、内燃機関の吸気通路とを導通または遮断する吸気負圧制御弁と、
    前記吸気負圧制御弁を介して前記系内に所定負圧を導入する負圧導入手段と、
    前記系内の圧力を検出する系内圧力検出手段と、
    前記所定負圧の導入に伴う前記系内の圧力変化に基づいて、前記系の漏れ異常を検出する第１漏れ異常検出手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
11. 前記キャニスタ出ガス生成手段は、前記キャニスタおよび大気の一方から選択的にガスを吸入して吐出するパージポンプを備え、
    前記パージポンプに、大気から吸入したガスを吐出させることにより、前記キャニスタ、前記燃料タンク、および前記ベーパ濃縮手段を含む系内を加圧する系内加圧手段と、
    前記系内の圧力を検出する系内圧力検出手段と、
    前記加圧に伴う前記系内の圧力変化に基づいて、前記系の漏れ異常を検出する第２漏れ異常検出手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
12. 内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
    燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
    前記キャニスタから、キャニスタ出ガスを流出させるキャニスタ出ガス生成手段と、
    前記キャニスタ出ガスを、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスに濃縮するベーパ濃縮手段と、
    前記処理ガスを前記燃料タンクに導く処理ガス通路と、
    前記ベーパ濃縮手段の上流側と前記燃料タンクとを連通させるバイパス通路と、
    前記バイパス通路を導通または遮断する導通状態切替弁と、
    前記キャニスタ出ガス生成手段の停止中は前記バイパス通路が導通し、前記キャニスタ出ガス生成手段の動作中は前記バイパス通路が遮断されるように、前記導通状態切替弁を制御する導通状態切替弁制御手段と、
    を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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