JP4807892B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸気通路にパージする蒸発燃料処理装置に関する。

従来、内燃機関の吸気通路と燃料タンクとをパージ通路で連通し、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸気通路にパージする蒸発燃料処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。燃料タンク内の蒸発燃料は通常飽和状態にあり、発生している燃料タンク内の蒸発燃料量も多いので、燃料タンクの蒸発燃料を一旦キャニスタに吸着し、キャニスタから吸気通路に蒸発燃料をパージする場合に比べ、パージされる蒸発燃料濃度の変動は少ない。また、燃料タンク内の燃料から蒸発した蒸発燃料の燃焼効率は、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧よりも高い。したがって、例えば内燃機関の始動時に燃料タンクから吸気通路に蒸発燃料をパージすることにより、内燃機関の始動性を向上できる。

特許文献１では、燃料タンク内の圧力と温度とを測定し、これら測定値に応じて燃料タンク内の蒸発燃料濃度を設定し、燃料タンクから吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御しようとしている。
しかしながら、蒸気圧は燃料の成分毎に異なるので、燃料性状、つまり燃料の成分、または燃料中の成分割合が異なると、燃料タンク内の圧力と温度とが同じであっても、燃料性状によって燃料タンク内の蒸発燃料濃度は異なる。したがって、特許文献１のように、燃料タンク内の圧力と温度とから蒸発燃料濃度を設定すると、設定した蒸発燃料濃度と実際の蒸発燃料濃度とが燃料性状によって異なる場合がある。その結果、吸気通路にパージされる蒸発燃料量を高精度に制御できないという問題が生じる。

特開２００５−９０２８１号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、燃料性状に関わらず燃料タンクから吸気通路にパージする蒸発燃料量を高精度に制御する蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

請求項１から７に記載の発明によると、燃料タンク内の蒸発燃料濃度を計測するので、燃料性状に関わらず燃料タンク内の実際の蒸発燃料濃度を正確に知ることができる。この計測した蒸発燃料濃度に基づきパージ弁の開度を制御するので、燃料タンクから吸気通路にパージする蒸発燃料量を高精度に制御できる。
ところで、燃料タンクから吸気通路に蒸発燃料が常時パージされると、燃料タンク内の燃料において揮発性の高い燃料成分がパージされて減少し、揮発性の低い燃料成分の割合が高くなる。すると、燃料噴射弁から噴射される燃料の揮発性が低下するので、燃料噴霧の微粒化が妨げられることがある。

そこで、請求項１に記載の発明によると、キャニスタの蒸発燃料濃度が所定値よりも低い場合はパージ弁を閉弁し燃料タンクから吸気通路に蒸発燃料をパージしない。このようにキャニスタの蒸発燃料濃度に応じてパージの実行を停止するので、燃料タンク内の揮発性の高い燃料成分が必要以上にパージされることを防止できる。

また請求項１に記載の発明によると、燃料タンクおよびキャニスタの蒸発燃料濃度を共通の濃度計測手段で計測するので、蒸発燃料処理装置の部品点数を低減できる。
請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の発明において、燃料タンク内の蒸発燃料濃度と、燃料タンク内の温度と、燃料タンク内の圧力とから燃料タンク内の燃料性状を計測し、燃料タンク内の温度と、燃料タンク内の圧力と、燃料タンク内の燃料性状とから、燃料タンク内の蒸発燃料濃度を算出している。したがって、減圧装置を作動させて燃料タンク内の蒸発燃料濃度を一旦計測すれば、その計測値から燃料性状を計測できる。したがって、減圧装置を常時作動させて燃料タンク内の蒸発燃料濃度を計測し、燃料性状を計測する必要がない。減圧装置はポンプ等を使用し大きな電力を消費するので、減圧装置の作動回数を極力減らすことにより、電力消費を低減できる。

燃料タンクに新たに燃料が給油されると、季節または給油場所によって給油される燃料性状が異なることがある。そこで請求項３に記載の発明によると、燃料タンクに燃料が給油されると燃料性状を計測するので、給油による燃料性状の変化を計測できる。
請求項４に記載の発明によると、内燃機関の始動直後に燃料性状を計測するので、内燃機関を停止している期間が長く燃料性状が変化している場合にも、燃料性状の変化を計測できる。

請求項５に記載の発明によると、内燃機関の運転中に燃料性状を計測するので、例えば周囲温度の上昇等により内燃機関の運転中に燃料タンク内から多量の蒸発燃料がパージされて燃料タンク内の燃料性状が変化しても、燃料性状の変化を計測できる。
請求項６に記載の発明によると、キャニスタと燃料タンクとを連通する連通管は、燃料タンク内の液面上に浮く浮力構造を有するので、キャニスタから蒸発燃料の脱離が進み、キャニスタから燃料タンクに新気が導入されても、液面付近に新気が導入される。その結果、燃料タンク内の燃料からの蒸発が促進されるので、燃料タンクの蒸発燃料濃度の低下を防止できる。

請求項７に記載の発明によると、燃料タンクの液面上に浮かぶ連通管の浮力構造が燃料タンクからキャニスタ側への燃料流れを規制する逆流防止構造を有するので、給油等で連通管内に進入した燃料がキャニスタ側に逆流することを防止する。燃料タンク内に発生している蒸発燃料は、逆止弁を通り燃料タンクからキャニスタに吸着される。逆止弁は燃料タンクの上方に設置されるので、燃料タンク内の燃料は逆止弁の位置に殆ど達しない。したがて、逆止弁を通って燃料タンクからキャニスタ側に燃料が逆流することを防止する。

また、キャニスタから燃料タンクに流入する流体は逆止弁ではなく連通管を通って燃料タンクの液面上に導入される。したがって、キャニスタ側から燃料タンクの上方に新気が直接導入され、燃料タンクからパージされることを防止できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

第１実施形態による蒸発燃料処理装置を示す構成図。 第１実施形態の蒸発燃料処理のメインルーチン１。 燃料性状計測ルーチン。 他の燃料性状計測ルーチン。 他の燃料性状計測ルーチン。 他の燃料性状計測ルーチン。 濃度計測ルーチン１。 燃料揮発性算出ルーチン。 （Ａ）は燃料性状と燃料揮発性ＲＶＰとの対応図、（Ｂ）は温度と蒸気圧との関係を示す特性図。 始動時エバポ噴射量調整ルーチン。 パージルーチン１。 パージルーチン１。 パージルーチン２を実行する場合のメインルーチン２。 パージルーチン２。 パージルーチン２。 第２実施形態による連通管を示す模式図。 第３実施形態による逆止弁を示す模式図。 第４実施形態による逆止弁を示す模式図。 第５実施形態の切換弁の構成を示す模式図。 第６実施形態による蒸発燃料処理装置を示す構成図。 第７実施形態の弁構成を示す模式図。 第８実施形態による蒸発燃料処理装置を示す構成図。 第８実施形態の蒸発燃料処理のメインルーチン３。 キャニスタ吸着量算出ルーチン。 濃度計測ルーチン２。 第９実施形態による蒸発燃料処理装置を示す構成図。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の蒸発燃料処理装置を図１に示す。図１に示す蒸発燃料処理装置１においては、燃料タンク１０内の空気と蒸発燃料との混合気における蒸発燃料濃度を計測し、計測した蒸発燃料濃度に応じて、パージ弁１６の開度、ならびに図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御している。

燃料タンク１０と吸気通路１２とはパージ通路１００により接続されている。パージ弁１６はデューティ比に応じて開度を調整される電磁弁であり、パージ通路１００を流れる流体流量をデューティ比制御する。デューティ比制御される電磁弁に代えてリニア制御される電磁弁をパージ弁１６に採用してもよい。
第１キャニスタ１８は通路１０２により燃料タンク１０と連通しているので、燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料は、通路１０２を通り第１キャニスタ１８内の活性炭等の吸着材に吸着される。また、第１キャニスタ１８は、通路１０４によりフィルタ２４を介して大気開放されている。パージ弁１６を開弁すると、吸気通路１２の負圧により、第１キャニスタ１８に吸着されている蒸発燃料は脱離して燃料タンク１０内に流入し、燃料タンク１０内の蒸発燃料はパージ通路１００を通り吸気通路１２にパージされる。

制御装置（ＥＣＵ）２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、記憶されている制御プログラムを実行し、スロットル装置１４、パージ弁１６、ポンプ２２、電磁弁３２、および燃料噴射弁等を作動させる。ＥＣＵ２０は、特許請求の範囲に記載したパージ弁制御手段、濃度計測手段、濃度算出手段、および燃料性状計測手段を構成している。

絞り３０は計測通路１１２に設置されている。絞り３０の一方側の計測通路１１２には絞り３０と燃料タンク１０との間に電磁弁３２が設置されている。絞り３０の電磁弁３２と反対側の計測通路１１２には、第２キャニスタ３４、ポンプ２２、フィルタ２６が絞り３２からこの順に設置されている。通路１１４は、ポンプ２２の吐出側であるポンプ２２とフィルタ２６との間の計測通路１１２と、電磁弁３２とを接続している。

切換弁としての電磁弁３２は三方電磁弁であり、絞り３０と燃料タンク１０側の通路１１０との連通と、絞り３０と大気側の通路１１４との連通と、絞り３０と通路１１０および通路１１４との連通の遮断と、を切り換える。電磁弁３２は、通電オフの状態で絞り３０と通路１１４とを連通する切換状態にある。
第２キャニスタ３４は、絞り３０とポンプ２２との間の計測通路１１２に設置されている。第２キャニスタ３４は、第１キャニスタ１８と同様に活性炭等の吸着材を収容している。したがって、電磁弁３２が絞り３０と通路１１０とを連通する切換状態においてポンプ２２が作動して計測通路１１２を減圧すると、燃料タンク１０内の蒸発燃料が計測通路１１２に吸引され、絞り３０を通過した空気と蒸発燃料との混合気が第２キャニスタ３４を通過するときに第２キャニスタ３４は蒸発燃料を吸着し、混合気から蒸発燃料を除去する。したがって、空気と蒸発燃料との混合気が絞り３０を通過しても、圧力センサ４０が検出するのは、絞り３０を通過した空気の圧力である。このように、ポンプ２２と絞り３０との間に第２キャニスタ３４を設置し、絞り３０を通過した混合気から蒸発燃料を除去すると、第２キャニスタ３４を設置しない場合に比べ、空気だけが絞り３０を通過するときに圧力センサ４０が検出する空気圧ΔＰ_AIRと、空気と蒸発燃料との混合気とが絞り３０を通過するときに圧力センサ４０が検出する混合気圧ΔＰ_GASとの差分値が大きくなるので、圧力センサ４０の圧力分解能に対して十分に大きな検出ゲインＧを確保できる。混合気中の蒸発燃料濃度は、ΔＰ_GAS／ΔＰ_AIRをパラメータの一つとして求められるので、空気圧ΔＰ_AIRと混合気圧ΔＰ_GASとの差分値が大きくなることにより、空気圧ΔＰ_AIRに対する混合気圧ΔＰ_GASの相対検出精度、ひいては蒸発燃料濃度の算出精度が向上する。

圧力センサ４０は、絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２に接続しており、ポンプ２２と絞り３０との間の計測通路１１２の圧力を検出する。圧力センサ４０は背圧側を大気開放しているので、圧力センサ４０が検出する圧力は、ポンプ２２と絞り３０との間の計測通路１１２の圧力と大気との差圧に相当する。電磁弁３２が絞り３０と通路１１０または通路１１４とを連通しているときには、通路１１０または通路１１４の圧力は大気圧にほぼ相当するので、圧力センサ４０が検出する圧力は絞り３０の差圧に実質的に相当する。圧力センサ４０に代えて、絞り３０の両端の差圧を直接差圧センサで検出してもよい。

（蒸発燃料処理装置１の作動）
以下に説明する各ルーチンは、ＥＣＵ２０内に記憶されている制御プログラムにより実行される。
（メインルーチン１）
図２に示すーチンは、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度に基づいて、燃料タンク１０から吸気通路１２にパージする蒸発燃料量を制御するためのメインルーチン１である。

ＥＣＵ２０は、ステップ３００において、イグニションキーがオンされたかを判定する。イグニションキーがオンされると、ＥＣＵ２０は、ステップ３０２において、内燃機関の始動直後に燃料タンク１０から吸気通路１２にパージする蒸発燃料のパージ量を調整するルーチンを実行する。
ステップ３０２において、内燃機関の始動直後のパージ量を調整すると、ＥＣＵ２０は、ステップ３０４において、パージ実行条件が成立しているかを判定する。パージ実行条件が成立していると、ＥＣＵ２０はステップ３０６においてパージルーチン１を実行する。パージルーチン１は、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度に基づいて、燃料タンク１０から吸気通路１２に蒸発燃料をパージするルーチンである。

パージ実行条件が成立していない場合は、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測してから所定時間が経過しているかを判定する（ステップ３１０）。蒸発燃料濃度を計測してから所定時間が経過している場合は、燃料タンク１０内の蒸発燃料量が変化し、蒸発燃料濃度が変化している恐れがある。また、蒸発燃料処理装置１の温度等の周囲環境が変化し、空気圧ΔＰ_AIRおよび後述する締切圧Ｐ_tが変化している恐れがある。そこで、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測してから所定時間が経過している場合、ＥＣＵ２０は、ステップ３１２、３１４、３１６において求めた燃料タンク１０内の燃料性状である燃料揮発性ＲＶＰ(Reid Vapor Pressure)、大気圧Ｐａ、燃料温度Ｔから、後述する式（１）、（２）に基づきステップ３１８において燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度Ｃを算出し、ステップ３０４に処理を移行する。

（燃料性状計測ルーチン）
図２に示すメインルーチン１において始動時エバポ噴射量調整ルーチンが実行される前に、ＥＣＵ２０は、図３、４、５、６のいずれかのルーチンを実行することにより、燃料タンク１０内の燃料性状を計測する。
図３のステップ３３０においてＥＣＵ２０は、フューエルキャップが開いているかを判定する。フューエルキャップが開いていると、ＥＣＵ２０は燃料タンク１０に給油されていると判断する。ＥＣＵ２０は、燃料タンク１０に給油されると、前回給油された燃料と性状の異なる燃料が給油される可能性があると判断し、ステップ３３８、３４０、３４２を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。フューエルキャップが開いておらず、イグニションキーがオンされていない場合（ステップ３３２）、ＥＣＵ２０はステップ３３０に処理を戻す。

イグニションキーがオンされていれば、ステップ３３４においてＥＣＵ２０は、前回の濃度計測から所定時間が経過しているかを判定する。前回の濃度計測から所定時間が経過していれば、ＥＣＵ２０は、時間経過により前回濃度計測したときから燃料タンク１０内の燃料性状が変化している可能性があると判断し、ステップ３３８、３４０、３４２を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。

前回の濃度計測から所定時間が経過していなければ、ステップ３３６においてＥＣＵ２０は、燃料温度Ｔが所定温度Ｔ０よりも高いかを判定する。燃料温度Ｔが所定温度Ｔ０よりも高くない場合、ＥＣＵ２０はステップ３３０に処理を戻す。燃料温度Ｔが所定温度Ｔ０よりも高い場合、ＥＣＵ２０は燃料タンク１０内の燃料から揮発性の高い燃料成分が大量に蒸発し、燃料性状が変化している可能性が高いと判断する。そこでＥＣＵ２０は、燃料温度Ｔが所定温度Ｔ０よりも高い場合、ステップ３３８、３４０、３４２を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。

ステップ３３８においてＥＣＵ２０は、現在の日時を濃度計測した時間として記憶する。次に、ステップ３４０においてＥＣＵ２０は、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測し、計測した蒸発燃料濃度から燃料タンク１０内の燃料性状を計測する。
図４に示す燃料性状計測ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、図３のステップ３３０に代えてステップ３６０においてフューエルリッドが開いているかを判定する。フューエルリッドが開いていると、ＥＣＵ２０は燃料タンク１０に給油されていると判断し、ステップ３３８、３４０、３４２を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。

図５に示す燃料性状計測ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、図３のステップ３３０に代えてステップ３６２において燃料タンク１０内の燃料量が所定量以上増加したかを判定する。燃料量が所定量以上増加していると、ＥＣＵ２０は燃料タンク１０に給油されていると判断し、ステップ３３８、３４０、３４２を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。

図６に示す燃料性状計測ルーチンのステップ３８０においてＥＣＵ２０は、燃料揮発性計測条件が成立しているかを判定する。ステップ３８０の燃料揮発性計測条件とは、給油しているか、燃料温度が所定温度を超えているか、前回の濃度計測から所定時間が計測しているか等、燃料タンク１０内の燃料性状を計測すべき条件のことである。燃料揮発性計測条件が成立していれば、ステップ３８２、３８４、３８６において、計測日時を記憶するとともに、燃料揮発性すなわち燃料性状を計測する。
図３から図６の燃料性状計測ルーチンを実行することにより、燃料タンク１０に給油されるときだけでなく、内燃機関の始動後の通常運転中においても、燃料揮発性計測条件が成立すれば燃料タンク１０の燃料性状は計測される。したがって、経時変化による燃料性状の変化を計測できる。

（濃度計測ルーチン１）
図７に示す濃度計測ルーチン１は、締切圧Ｐ_t、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASから燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測するルーチンである。
図７に示すルーチンのステップ４００においてＥＣＵ２０は、まずポンプ２２を駆動し、電磁弁３２を切換制御して絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２を閉塞する（ステップ４０２）。つまり、絞り３０の大気側を閉塞する。絞り３０の大気側が閉塞された状態で、ステップ４０４において圧力センサ４０が検出する圧力は締切圧Ｐ_tである。

次に、ＥＣＵ２０は、電磁弁３２を切換制御して絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２をフィルタ２４を介して大気開放する（ステップ４０６）。この状態では、空気だけが絞り３０を通過するので、ステップ４０８において圧力センサ４０が検出する圧力は空気圧ΔＰ_AIRである。
次に、ＥＣＵ２０は、電磁弁３２を切換制御して絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２を燃料タンク１０側の通路１１０と連通させる（ステップ４１０）。この状態では、燃料タンク１０内の蒸発燃料と空気との混合気が絞り３０を通過するので、ステップ４１２において圧力センサ４０が検出する圧力は混合気圧ΔＰ_GASである。

このようにして検出した締切圧Ｐ_t、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASから、ＥＣＵ２０は燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度Ｃを算出する（ステップ４１４）。そして、ＥＣＵ２０は、ポンプ２２の駆動を停止し（ステップ４１６）、電磁弁３２を切換制御して絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２をフィルタ２４を介して大気開放する（ステップ４１８）。このようにして計測した蒸発燃料濃度Ｃを、ＥＣＵ２０はＲＡＭ等のメモリに記憶させ（ステップ４２０）、本ルーチンを終了する。

本実施形態では、ポンプ２２を一定回転数制御していないので、絞り３０の両端の差圧が大きくなりポンプ２２の負荷が大きくなると、ポンプ２２の回転数が減少し流量が減少する。そこで、絞り３０の大気側を閉塞してポンプ２２の締切圧Ｐ_tを検出し、締切圧Ｐ_t、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASから燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測した。これに対し、ポンプ２２を一定回転数制御する場合は、締切圧Ｐ_tを検出する必要はなく、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASから燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を計測できる。

（燃料揮発性算出ルーチン）
図８に示す燃料揮発性算出ルーチンは、図７の濃度計測ルーチン１で計測された燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度から燃料タンク１０内の燃料揮発性、つまり燃料性状を算出するルーチンである。
図８に示すルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まず濃度計測ルーチン１でＲＡＭ等に記憶された蒸発燃料濃度Ｃを読み込む（ステップ４４０）。そして、ステップ４４２においてＥＣＵ２０は、大気圧Ｐａ、つまり燃料タンク１０内の圧力を検出する。この大気圧Ｐａは、大気開放されている圧力センサ４０のセンサ出力を用いてもよいし、他の圧力センサが検出する大気圧でもよい。また、燃料タンク１０に直接設置した圧力センサのセンサ出力を用いてもよい。

ステップ４４４においてＥＣＵ２０は、ステップ４４０、４４２で取得した蒸発燃料濃度Ｃと大気圧Ｐａとから、燃料タンク１０内の蒸気圧Ｐｅｖを算出する。具体的には、次式（１）から蒸気圧Ｐｅｖを算出する。
Ｃ＝Ｐｅｖ／Ｐａ・・・（１）
そして、ステップ４４６においてＥＣＵ２０は、燃料タンク１０内の燃料温度Ｔを検出する。燃料温度Ｔとして、水温または吸気温を採用してもよい。

ここで図９に示すように、燃料温度Ｔと蒸気圧Ｐｅｖとの関係は、性状の異なる燃料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆによって異なる。したがって、蒸気圧Ｐｅｖと燃料温度Ｔとから、ステップ４４８においてＥＣＵ２０は、燃料性状を燃料揮発性ＲＶＰとして算出できる。具体的には、次式（２）から燃料揮発性ＲＶＰを算出する。逆に、燃料温度Ｔと蒸気圧Ｐｅｖと燃料揮発性ＲＶＰとが分かれば、式（１）、（２）から蒸発燃料濃度Ｃを算出できる。燃料揮発性ＲＶＰは、図９の（Ａ）に示すように、燃料性状毎に３７．８℃における蒸気圧として表される。
Ｐｅｖ＝１０^{[6.15-{311×(6.15-logRVP)}/(T+273.15)]} ・・・（２）
ステップ４５０においてＥＣＵ２０は、算出した燃料揮発性ＲＶＰをＲＡＭ等に記憶する。

（始動時エバポ噴射量調整ルーチン）
図１０に示すルーチンのステップ４７０においてＥＣＵ２０は、図８に示す燃料揮発性算出ルーチンで算出した燃料揮発性ＲＶＰを読み込む。さらにステップ４７２、４７４において検出した燃料タンク１０内の大気圧Ｐａ、燃料温度Ｔに基づき、ステップ４７６において燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度Ｃを式（１）、（２）から算出する。ステップ４７８において、ＥＣＵ２０は、各種センサから内燃機関の運転状態を検出する。ＥＣＵ２０は、内燃機関の運転状態として、エンジン回転数、吸気量、吸気圧等を検出する。吸気量から吸気圧を算出してもよい。ステップ４８０においてＥＣＵ２０は、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関に必要な燃料量Ｆｎをマップ等から読み込む。

ステップ４８２においてＥＣＵ２０は、内燃機関始動時のパージ全開流量Ｑｓ１００をＲＯＭ等から読み込む。Ｑｓ１００は、パージ通路１００を流れる流体が空気１００％、パージ弁１６の開度が１００％のときに、内燃機関の始動直後の吸気通路１２の吸気圧でパージ通路１００を流れる空気量を表している。このパージ全開流量Ｑｓ１００と蒸発燃料濃度Ｃとから、ＥＣＵ２０は、パージ弁１６の全開時にパージされる蒸発燃料量Ｆｐを算出する（ステップ４８４）。

ステップ４８６においてＥＣＵ２０は、燃料噴射弁の最低噴射量Ｆｉを読み込む。そして、ステップ４８８においてＥＣＵ２０は、Ｆｎ≦Ｆｐを判定する。Ｆｎ≦Ｆｐであれば、パージ弁１６を全開するときにパージされる蒸発燃料量が必要な燃料量以上であるから、ＥＣＵ２０は、ステップ４９４においてパージ弁１６の開度を調節する。具体的には、パージ弁１６の開度をＸ％とすると、Ｘ＝１００×（Ｆｎ／Ｆｐ）に設定される。

Ｆｎ≦ＦｐでなければＦｐは必要燃料量Ｆｎより少ないので、ステップ４９０へ進み、Ｆｎ≦Ｆｐ＋Ｆｉを判定する。Ｆｎ≦Ｆｐ＋Ｆｉであれば、燃料噴射弁が最低噴射量Ｆｉを噴射すると、パージ弁１６を全開するときにパージされる蒸発燃料量が必要なパージ量以上になるので、ステップ４９２において、ＥＣＵ２０はＦｐ＝Ｆｎ−Ｆｉとする。そして、ステップ４９４において、パージ弁１６の開度を算出し、パージ弁の開度をＸ、燃料噴射弁の噴射量をＦｉとして制御する。Ｆｎ≦Ｆｐ＋Ｆｉでなければ、ステップ４９６においてパージ弁１６の開度Ｘ％をＸ＝１００とし、燃料噴射弁の噴射量ＦをＦ＝Ｆｎ−Ｆｐとして制御する。

ステップ４９８においてＥＣＵ２０は、燃料タンク１０内の蒸発燃料を内燃機関にパージして内燃機関を始動する条件が終了すれば、本ルーチンを終了する。例えば、エンジン回転数が所定回転数以上になると、始動条件が終了したと判断する。始動条件が終了していなければ、ＥＣＵ２０はステップ４７２に戻って処理を続ける。
図１０の始動時エバポ噴射量調整ルーチンを実行することにより、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度に基づいて、内燃機関の始動時に適切な蒸発燃料量を吸気通路１２にパージできる。これにより、内燃機関の始動性が向上する。

（パージルーチン１）
図１１、１２に示すパージルーチン１では、ＥＣＵ２０は、まず内燃機関の運転状態を検出する（ステップ５１０）。ＥＣＵ２０は、内燃機関の運転状態として、エンジン回転数、吸気量を検出する。
次に、ステップ５１２において、ＥＣＵ２０は吸気通路１２に蒸発燃料をパージする許容量Ｆｍを算出する。内燃機関の運転状態により、吸気通路１２にパージできる許容量Ｆｍは決定される。ステップ５１４においてＥＣＵ２０は、吸気通路１２の吸気圧Ｐｍを検出する。ステップ５１０において検出した吸気量から吸気圧Ｐｍを算出してもよい。ステップ５１６においてＥＣＵ２０は、吸気通路１２の吸気圧Ｐｍに応じて規定される基準流量Ｑ１００を算出する。基準流量Ｑ１００は、パージ通路１００を流れる流体が空気１００％、パージ弁１６の開度が１００％のときに、現在の吸気通路１２の吸気圧Ｐｍでパージ通路１００を流れる空気量を表している。

この基準流量Ｑ１００と蒸発燃料濃度Ｃとから、ＥＣＵ２０は予想流量Ｑｃを算出する（ステップ５１８）。予想流量Ｑｃは、パージ弁１６の開度を１００％として、パージ通路１００を流れる蒸発燃料濃度Ｃの混合気の流量を表している。ステップ５２０においてＥＣＵ２０は、予想流量Ｑｃと蒸発燃料濃度Ｃとから、パージ弁１６の開度を１００％として、パージ通路１００を流れる蒸発燃料流量Ｆｃを算出する。

次に、図１２に示すステップ５２２において、ＥＣＵ２０はＦｃ≦Ｆｍを判定する。Ｆｃ≦Ｆｍであれば、蒸発燃料流量Ｆｃは許容量Ｆｍを超えていないので、ＥＣＵ２０はパージ弁１６の開度を１００％に設定する（ステップ５２４）。蒸発燃料流量Ｆｃが許容量Ｆｍを超えている場合にパージ弁１６の開度を１００％にすると、過度の蒸発燃料が吸気通路１２にパージされるので、ＥＣＵ２０は、ステップ５２６においてパージ弁１６の開度を調節する。具体的には、パージ弁１６の開度をＸ％とすると、Ｘ＝（Ｆｍ／Ｆｃ）×１００に設定される。

このようにして設定した開度に応じて、ＥＣＵ２０はパージ弁１６を開弁する（ステップ５２８）。パージ弁１６の開度により、燃料タンク１０からパージされる蒸発燃料量は決定される。燃料噴射弁の噴射量は、パージが開始される前に設定された噴射量の初期値から、パージされる蒸発燃料量を元に補正される。ところで、燃料タンク１０から蒸発燃料がパージされることにより燃料タンク１０内の蒸発燃料量が減少すると、燃料タンク１０から吸気通路１２にパージされる蒸発燃料量が減少し、空燃比が低下する。燃料噴射弁の噴射量は、空燃比をフィードバックして補正されるので、燃料タンク１０から吸気通路１２にパージされる蒸発燃料量が減少し空燃比が低下すると、空燃比を上昇させるために燃料噴射弁の噴射量は増加するように設定される。その結果、設定された噴射量と噴射量の初期値との差である噴射量補正量は減少する。

そこで、ステップ５３０において、ＥＣＵ２０は噴射量補正量が減少したかを判定する。噴射量補正量が減少していない場合、つまり空燃比が低下しておらずパージされる蒸発燃料量が減少していない場合、ＥＣＵ２０はパージ停止条件が成立しているかを判定し（ステップ５３２）、パージ停止条件が成立していない場合はステップ５３０に処理を戻しパージを継続する。パージ停止条件が成立している場合、ＥＣＵ２０はパージ弁１６を閉弁し（ステップ５３４）、パージルーチンを終了する。

ステップ５３０において噴射量補正量が減少している場合、つまり空燃比が低下しておりパージされる蒸発燃料量が減少している場合、ＥＣＵ２０は、燃料タンク１０からパージされる蒸発燃料量を増やすために、パージ弁１６の開度を大きくする（ステップ５３６）。パージ弁１６の開度は最大で１００％に設定される（ステップ５３８、５４０）。パージ弁１６の開度を設定した後、ＥＣＵ２０は、ステップ５３２の判定を行う。

（パージルーチン２）
図１１、１２に示すパージルーチン１に代えて、図１４、１５に示すパージルーチン２を実行してもよい。パージルーチン２は、パージルーチン２内で燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を算出するので、パージルーチン２を実行する場合は、図１３のメインルーチン２を実行する。図１３に示すメインルーチン２では、図２のメインルーチン１で蒸発燃料濃度を算出するステップを省略している。

図１４、１５に示すパージルーチン２のステップ５５０、５６０〜５７６は、図１１、１２に示すパージルーチン１のステップ５１０〜５２８に対応し同じ処理を実行する。ＥＣＵ２０は、ステップ５５０において内燃機関の運転状態を検出すると、ステップ５５２〜５５８において、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度Ｃを算出し、ステップ５６０に処理を移行する。

パージルーチン２では、パージルーチン１で行った空燃比によるパージ弁１６の開度のフィードバック制御は行わない。その代わりパージルーチン２では、ステップ５７８においてＥＣＵ２０がパージ停止条件が成立していないと判定した場合、ステップ５５２に処理を戻し、蒸発燃料濃度Ｃを算出してパージ弁１６の開度を制御する。パージ停止条件が成立している場合、ＥＣＵ２０はパージ弁１６を閉弁し（ステップ５８０）、パージルーチン２を終了する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１６に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
キャニスタ１８と燃料タンク１０とを連通する連通管１２０の燃料タンク１０側の管端部１２２は、例えば発泡性樹脂で形成されており、燃料液面上に浮く浮力構造を有している。したがって、管端部１２２は、燃料タンク１０内の燃料量が増減しても、常に燃料液面上に浮いている。

この構成によれば、キャニスタ１８から蒸発燃料の脱離が進行しても、キャニスタ１８から燃料タンク１０内の燃料液面付近に新気が導入される。この燃料液面上に導入された新気により燃料液面付近の蒸発燃料濃度が低下するので、燃料がさらに蒸発する。したがって、燃料タンク１０内の蒸発燃料が吸気通路１２にパージされても、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度を飽和状態に保持できる。
管端部１２２とキャニスタ１８との間には、車両転倒時の燃料流出を防ぐ流出防止弁を設置してもよい。この流出防止弁を、パージ通路１００、通路１１０にも設置してもよい。

（第３、第４実施形態）
本発明の第３実施形態を図１７に、第４実施形態を図１８に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
図１７に示す第３実施形態では、キャニスタ１８と燃料タンク１０とを連通する連通管１３０の燃料タンク１０側の管端部１３２は、発泡性樹脂等の材質で薄い肉厚に形成されている。したがって、管端部１３２は、第２実施形態と同様に燃料タンク１０内の燃料液面上に浮く浮力構造を有している。さらに、管端部１３２は、キャニスタ１８から燃料タンク１０側への流体流れは許容するが、燃料タンク１０内の燃料が給油時等に管端部１３２内に進入しようとすると燃料圧力で押しつぶされる逆流防止構造を有している。したがって、燃料タンク１０内からキャニスタ１８側に連通管１３０を燃料が逆流することを防止できる。

ただし、給油時に管端部１３２が押しつぶされると、給油時に燃料タンク１０内に発生する蒸発燃料を連通管１３０を通してキャニスタ１８に吸着できないので、燃料タンク１０の上方に、燃料タンク１０内の蒸発燃料の圧力により、弁部材１３５がスプリング１３６の荷重に抗してリフトし、蒸発燃料が連通管１３０のキャニスタ１８側に流れることを許容する逆止弁１３４を設置している。逆止弁１３４は、キャニスタ１８から燃料タンク１０に新気が導入されるときに、逆止弁１３４を通って燃料タンク１０の上方に新気が導入されパージ通路１００に流出しないように、キャニスタ１８から燃料タンク１０に流体が流れるときに閉弁する。
図１８に示す第４実施形態の逆止弁１４０は、ばね部材等の荷重を受けない弁構造である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１９に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。第５実施形態では、第１実施形態の電磁弁３２に代えて、電磁弁５０と電磁弁５２とを組み合わせて切換弁を構成している。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図２０に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第６実施形態の蒸発燃料処理装置２では、絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２とキャニスタ１８との間に電磁弁６０を設置している。電磁弁６０は、キャニスタ１８、通路１０２、燃料タンク１０、およびパージ通路１００で構成されているパージ系のリークチェック用に設置されている。第６実施形態では、絞り３０は、パージ系で許容されるリーク量に相当する穴径に設定されており、リークチェック時の基準絞りを兼ねている。

通電をオンすると、電磁弁６０は、絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２とキャニスタ１８とを連通する切換状態になる。リークチェックをしないときには、電磁弁６０への通電はオフされている。通電オフの状態では、電磁弁６０は図２０に示す切換状態にあるので、キャニスタ１８は通路１０４により大気側に開放されている。

電磁弁３２、６０が図２０に示す状態のときにパージ弁１６を閉弁し、ポンプ２２を作動させると、圧力センサ４０が検出する圧力はパージ系のリークを判定する基準圧になる。
次に、電磁弁６０への通電をオンして、絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２とキャニスタ１８とを連通させ、電磁弁３２を切換制御して絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２を閉塞する。この状態でポンプ２２を作動させ、圧力センサ４０が検出する圧力と、先に検出した基準圧とを比較することにより、パージ系のリークをチェックする。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図２１に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。第７実施形態では、第６実施形態の電磁弁６０に代えて、電磁弁６２と電磁弁６４とを組み合わせて使用している。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図２２に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第８実施形態では、電磁弁３２と電磁弁７０とを組み合わせて切換弁を構成することにより、絞り３０と大気との連通と、絞り３０と燃料タンク１０との連通と、絞り３０とキャニスタ１８との連通と、絞り３０のポンプ２２と反対側の計測通路１１２の閉塞、つまり絞り３０の大気側の閉塞とを切り換えている。
この構成により、第８実施形態では、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度に加え、キャニスタ１８に吸着されている蒸発燃料濃度を計測する。電磁弁３２、７０は通電オフの状態で図２２に示す状態にある。

（メインルーチン３）
図２３に示すルーチンは、第８実施形態において、燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度およびキャニスタ１８内の蒸発燃料濃度を算出し、燃料タンク１０から吸気通路１２にパージする蒸発燃料量を制御するためのメインルーチン３である。図２３のメインルーチン３のステップ６００、６０２、６０８〜６２２は、図２のメインルーチン１のステップ３００〜３１８にそれぞれ対応しており、実質的に同じ処理を行う。

図２３のメインルーチン３では、ＥＣＵ２０は、ステップ６０８においてパージ条件が成立しているかを判定する前に、ステップ６０４においてキャニスタ１８の吸着量、つまりキャニスタ１８に吸着されている蒸発燃料濃度を計測する。そして、ステップ６０６においてＥＣＵ２０は、ステップ６０４のキャニスタ吸着量算出ルーチンで設定したパージ停止フラグＦの値によりキャニスタ１８の蒸発燃料濃度を判定する。この判定により、キャニスタ１８の蒸発燃料濃度が所定値よりも高ければ、ＥＣＵ２０はステップ６０８においてパージ実行条件が成立しているかを判定する。キャニスタ１８の蒸発燃料濃度が所定値以下であれば、ＥＣＵ２０はステップ６１４に処理を移行し、パージルーチン１を実行しない。つまり、キャニスタ１８の蒸発燃料濃度が所定値以下であれば、ＥＣＵ２０はパージ弁１６を開弁しない。このように、キャニスタ１８の蒸発燃料濃度に応じてパージ処理を実行するか否かを判定するので、パージ条件が成立しているときに燃料タンク１０から常時蒸発燃料がパージされることを防止する。これにより、揮発性の高い燃料成分が燃料タンク１０から過度にパージされることを防止し、燃料タンクの燃料において揮発性の低い燃料成分の割合の上昇を抑制するので、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の微粒化の低下を抑制できる。

（キャニスタ吸着量算出ルーチン）
図２４のルーチンのステップ６４０においてＥＣＵ２０は、図２２に示す電磁弁３２、７０の状態から、電磁弁７０への通電をオンし、絞り３０とキャニスタ１８とを連通させる。そして、ステップ６４２においてＥＣＵ２０は、濃度計測ルーチン２を実行し、キャニスタ１８の蒸発燃料濃度を計測する。

ステップ６４４においてＥＣＵ２０は、計測したキャニスタ１８の蒸発燃料濃度Ｃが所定値Ｃ０よりも低いと、キャニスタ１８に吸着されている蒸発燃料量が少ないと判断し（ステップ６４６）、ステップ６４８においてパージ停止フラグＦを１に設定する。計測したキャニスタ１８の蒸発燃料濃度Ｃが所定値Ｃ０以上であると、ＥＣＵ２０はキャニスタ１８に吸着されている蒸発燃料量が多いと判断し（ステップ６５０）、ステップ６５２においてパージ停止フラグＦを０に設定する

（濃度計測ルーチン２）
図２５に示す濃度計測ルーチン２は、締切圧Ｐ_t、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASからキャニスタ１８内の蒸発燃料濃度を計測するルーチンである。濃度計測ルーチン２のステップ６７０〜６７８、ステップ６８２〜６９０は、図７の濃度計測ルーチン１のステップ４００〜４０８、ステップ４１２〜４２０に対応している。濃度計測ルーチン２では、ステップ６８０においてＥＣＵ２０が電磁弁３２、７０を切換制御することにより、絞り３０とキャニスタ１８とを連通させる点が濃度計測ルーチン１のステップ４１０と異なっている。

（第９実施形態）
本発明の第９施形態を図２６に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第９実施形態では、第８実施形態において、絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２とキャニスタ１８との間に電磁弁６０をさらに設置している。電磁弁６０は、第６実施形態と同様に、キャニスタ１８、通路１０２、燃料タンク１０、およびパージ通路１００で構成されているパージ系のリークチェック用に設置されている。したがって、絞り３０は、パージ系で許容されるリーク量に相当する穴径に設定されており、リークチェック時の基準オリフィスを兼ねている。

（他の実施形態）
以上説明した上記複数の実施形態に対し、燃料タンク１０に給油されるとき、または内燃機関の始動直後、または内燃機関の始動後の通常運転中だけに燃料タンク１０の燃料性状を計測してもよい。
また上記複数の実施形態では、締切圧Ｐ_t、空気圧ΔＰ_AIRおよび混合気圧ΔＰ_GASを検出して燃料タンク１０内の蒸発燃料濃度またはキャニスタ１８内の蒸発燃料濃度を計測したが、燃料タンク１０に設置した濃度センサにより蒸発燃料濃度を計測してもよい。

また、上記複数の実施形態では、ポンプ２２と絞り３０との間の計測通路１１２に第２キャニスタ３４を設置し、空気圧ΔＰ_AIRと混合気圧ΔＰ_GASとの差分値の検出ゲインＧを大きくしたが、第２キャニスタ３４を設置しない構成でもよい。
また、上記複数の実施形態では圧力センサ４０が絞り３０と第２キャニスタ３４との間の計測通路１１２に接続されていたが、第２キャニスタ３４とポンプ２２との間の計測通路１１２に接続されてもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１、２、３、４：蒸発燃料処理装置、１０：燃料タンク、１８：第１キャニスタ、２０：ＥＣＵ（濃度計測手段、濃度算出手段、パージ弁制御手段、燃料性状計測手段）、２２：ポンプ（減圧装置）、３０：絞り、３２：電磁弁（切換弁）、５０、５２：電磁弁（切換弁）、４０：圧力センサ、７０：電磁弁（切換弁）、１００：パージ通路、１１２：計測通路、１２０、１３０：連通管、１２２、１３２：管端部（浮力構造、逆流防止構造）、１３４、１４０：逆止弁

Claims (7)

1. 燃料タンクと、
   内燃機関の吸気通路と前記燃料タンクとを連通するパージ通路と、
   前記パージ通路に設置され、前記燃料タンクから前記吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御するパージ弁と、
   前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度を計測する濃度計測手段と、
   前記濃度計測手段が計測した蒸発燃料濃度に基づき前記パージ弁の開度を制御するパージ弁制御手段と、
   前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   を備え、
   前記濃度計測手段は、
   通路中に絞りを有する計測通路と、
   前記絞りを挟んで前記計測通路の一方側に設置され、前記絞りと大気との連通と、前記絞りと前記燃料タンクとの連通と、前記絞りと前記キャニスタとの連通とを切り換える切換弁と、
   前記絞りを挟んで前記切換弁と反対側の前記計測通路に接続し、前記計測通路を減圧する減圧装置と、
   前記絞りと前記減圧装置との間の計測通路の圧力を検出する圧力センサと、
   を有し、
   前記濃度計測手段は、前記減圧装置が作動しており、前記絞りと大気とが連通しているときに前記圧力センサが検出する空気圧と、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料のパージ停止中に前記絞りと前記燃料タンクまたは前記キャニスタとが連通しているときに前記圧力センサが検出する空気と蒸発燃料との混合気の混合気圧と、に基づき前記混合気中の蒸発燃料濃度を計測し、
   前記パージ弁制御手段は、前記濃度計測手段が計測した前記キャニスタ内の蒸発燃料濃度が所定値よりも低い場合、前記パージ弁を開弁しない蒸発燃料処理装置。
2. 前記濃度計測手段が計測した前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度と、前記燃料タンク内の温度と、前記燃料タンク内の圧力とから前記燃料タンク内の燃料性状を計測する燃料性状計測手段と、
   前記燃料タンク内の温度と、前記燃料タンク内の圧力と、前記燃料性状計測手段が計測した燃料性状とから前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度を算出する濃度算出手段と、
   をさらに備え、
   前記パージ弁制御手段は、前記濃度計測手段または前記濃度算出手段から取得する前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度に基づき前記パージ弁の開度を制御する請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記燃料性状計測手段は、前記燃料タンクに燃料が給油されると燃料性状を計測する請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記燃料性状計測手段は、前記内燃機関の始動直後に燃料性状を計測する請求項２または３に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記燃料性状計測手段は、前記内燃機関の運転中に燃料性状を計測する請求項２から４のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記キャニスタと前記燃料タンクとを連通する連通管は、前記燃料タンク内の液面上に浮く浮力構造を有する請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記浮力構造は前記燃料タンクから前記キャニスタ側への燃料の逆流を防止する逆流防止構造をさらに有し、
   前記燃路タンクの上方に設置され、前記浮力構造を迂回して前記浮力構造よりも前記キャニスタ側の前記連通管への前記燃料タンクからの流体流れを許容し、前記キャニスタから前記燃料タンクへの流体流れを規制する逆止弁をさらに備える請求項６に記載の蒸発燃料処理装置。

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