JP5560140B2

JP5560140B2 - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP5560140B2
Application number: JP2010187797A
Authority: JP
Inventors: 歩堀場; 寛北村; 昌一北本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: JP2012047068A

Description

本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料がベーパ通路を通じてキャニスタに吸着され、キャニスタから放出された蒸発燃料がパージ通路を通じて内燃機関に供給される蒸発燃料処理装置に関する。

蒸発燃料処理装置として、内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、該燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ通路を開閉するベーパ弁と、該ベーパ弁を制御する制御装置とを備え、燃料タンク内の圧力であるタンク内圧力が第１所定圧力以下になるときにベーパ弁が閉弁し、第１所定圧力よりも高い第２所定圧力において該ベーパ弁が開弁するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５−４７４０３号公報

内燃機関においては、排気浄化性能および燃費性能などの観点から、混合気の空燃比は機関運転状態に応じて高精度に制御されている。このため、キャニスタから内燃機関に供給される蒸発燃料（以下、「パージ燃料」という。）が空燃比に与える影響を小さくする必要がある。

ところで、一般に、内燃機関と内燃機関以外の原動機（例えば、電動機）とを併用するハイブリッド車においては、内燃機関のみが搭載された車両に比べて内燃機関による駆動運転時間が短くなることから、燃料タンク内で発生した蒸発燃料が内燃機関に供給される機会が少なくなるので、キャニスタに蓄積される蒸発燃料量が多くなる。
このため、内燃機関の運転時には、内燃機関のみが搭載された車両に比べて、多量のパージ燃料を供給する必要があることから、パージ燃料による空燃比の変動を抑制する要請は一層強い。そして、このことは、ハイブリッド車において、内燃機関による駆動頻度が低くなるほど顕著になる傾向があり、さらにはハイブリッド車に限らず、燃料タンク内の蒸発燃料の発生量（以下、「ベーパ発生量」という。）が多くなる環境で使用される内燃機関にも当て嵌る。

しかしながら、燃料タンク内でのベーパ発生量が多い状態のときに、所定のタンク内圧力が所定圧力になってベーパ弁が開弁する場合、ベーパ発生量が多い状態の下で発生した多量の燃料蒸気がキャニスタに流入して、パージが行われる際のパージ流量（すなわち、パージ燃料の供給流量）が多くなるために、パージ燃料による空燃比の変動を増加させる原因になって、内燃機関の排気浄化性能や燃費性能の低下を招来したり、また機関出力の変動を招来したりすることがある。
一方、ベーパ発生量が少ないときには、ベーパ弁が開弁したとしても、パージをする際のパージ流量の変動は比較的小さく、パージ燃料による空燃比の変動は比較的小さい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内でのベーパ発生量を考慮して、ベーパ弁の開弁時期を制御することにより、パージ燃料による空燃比の変動の抑制を図ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、内燃機関（１５）に供給される燃料を貯留する燃料タンク（２）と、前記燃料タンク（２）内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ（３）と、前記燃料タンク（２）と前記キャニスタ（３）とを連通させるベーパ通路（４）を開閉するベーパ弁（５）と、前記ベーパ弁（５）を制御する制御装置（１０）とを備え、前記キャニスタ（３）から放出された前記蒸発燃料を前記内燃機関（１５）に供給する蒸発燃料処理装置において、前記ベーパ弁（５）は、前記燃料タンク（２）のタンク内圧力（Ｐｔ）が、負圧である第１所定圧力（Ｐ１）以下のときに閉弁する一方、前記第１所定圧力（Ｐ１）よりも高い第２所定圧力（Ｐ２）以上のときに開弁し、前記制御装置（１０）は、前記タンク内圧力（Ｐｔ）を検出する圧力検出手段（２２）と、前記ベーパ弁（５）が閉弁して前記ベーパ通路（４）を閉じているときの前記燃料タンク（２）内でのベーパ発生量の指標となるベーパ量指標（Ｖ）を検出するベーパ量指標検出手段（２１）と、前記ベーパ量指標（Ｖ）に基づいて前記燃料タンク（２）内でのベーパ発生状態を判定するベーパ発生状態判定手段（４１）とを備え、前記制御装置（１０）は、前記ベーパ発生状態判定手段（４１）により前記ベーパ発生状態が前記ベーパ発生量の多い多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記第２所定圧力（Ｐ２）での開弁時期よりも早期に前記ベーパ弁（５）を開弁する蒸発燃料処理装置である。

これによれば、ベーパ弁の開閉を制御する制御装置は、ベーパ発生状態判定手段により燃料タンク内でのベーパ発生状態が、ベーパ発生量が多い状態である多量ベーパ発生状態である場合には、ベーパ弁が開弁するタンク内圧力である第２所定圧力での開弁時期よりも早期にベーパ弁を開弁する。この結果、第２所定圧力以外に、燃料タンク内のベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態のときにもベーパ弁が開弁するので、燃料タンク内のベーパ発生状態に応じてベーパ弁の開弁を行わない場合に比べて、ベーパ弁が開弁したときにキャニスタに吸着される蒸発燃料量の急増を抑制でき、ひいてはパージ燃料による内燃機関の空燃比の変動を抑制することができて、内燃機関の排気浄化性能や燃費性能の向上が可能になる。
また、ベーパ弁は、燃料タンクのタンク内圧力が負圧である第１所定圧力以下で閉弁するので、タンク内圧力が過度に低下することが防止される。

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において、前記制御装置（１０）は、パージ流量（Ｑｐ）を検出するパージ量検出手段（２３）を備え、前記ベーパ発生状態判定手段（４１）により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量（Ｑｐ）が所定流量（Ｑ１）以下であるときに前記ベーパ弁（５）を開弁するものである。
これによれば、燃料タンク内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態である場合に、パージ流量が所定流量以下であることでパージ流量が少ないときに、ベーパ弁が開弁するので、パージ燃料による内燃機関の空燃比の変動を抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の蒸発燃料処理装置において、前記制御装置（１０）は、前記ベーパ発生状態判定手段（４１）により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記タンク内圧力（Ｐｔ）が前記第２所定圧力（Ｐ２）未満のときに前記ベーパ弁（５）を開弁するものである。
これによれば、燃料タンク内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態である場合に、タンク内圧力が第２所定圧力に達する前にベーパ弁が開弁するので、ベーパ発生量が多いときには、早期の段階でベーパ弁が開弁することになって、ベーパ弁が開弁したときにキャニスタに吸着される蒸発燃料量の急増を抑制でき、パージ燃料による内燃機関の空燃比の変動を抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の蒸発燃料処理装置において、パージ流量（Ｑｐ）を制御するパージ量制御手段（７）を備え、前記制御装置（１０）は、前記パージ流量（Ｑｐ）を検出するパージ量検出手段（２３）を備え、前記ベーパ発生状態判定手段（４１）により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量（Ｑｐ）が所定流量（Ｑ１）を超えるときに、前記パージ流量（Ｑｐ）が減少するように前記パージ量制御手段（７）を制御した後に、前記ベーパ弁（５）を開弁するものである。
これによれば、燃料タンク内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量が所定流量を超えていて多いときには、パージ量制御手段によりパージ流量が強制的に減量された後に、ベーパ弁が開弁するので、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の蒸発燃料処理装置において、パージ流量（Ｑｐ）を制御するパージ量制御手段（７）を備え、前記制御装置（１０）は、前記パージ流量（Ｑｐ）を検出するパージ量検出手段（２３）を備え、前記ベーパ発生状態判定手段（４１）により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量（Ｑｐ）が所定流量（Ｑ１）を超えるときに、前記パージ流量（Ｑｐ）が前記所定流量（Ｑ１）以下になった後に前記ベーパ弁（５）を開弁するものである。
これによれば、燃料タンク内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量が所定流量を超えていて多いときには、パージ流量が所定流量以下になるまで待った後に、パージ流量が少なくなった状態で、ベーパ弁が開弁するので、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の蒸発燃料処理装置において、前記制御装置（１０）は、前記パージ流量（Ｑｐ）が前記所定流量（Ｑ１）以下になる前に、前記タンク内圧力（Ｐｔ）が前記第２所定圧力（Ｐ２）よりも高い上限圧力（Ｐｕ）に達したときに、または前記パージ量検出手段（２３）により前記パージ流量（Ｑｐ）が前記所定流量（Ｑ１）を超えることが検出された時点から所定時間が経過したときに、前記パージ流量（Ｑｐ）が減少するように前記パージ量制御手段（７）を制御した後、前記ベーパ弁（５）を開弁するものである。
これによれば、燃料タンク内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量が所定流量を超えていて多いときには、タンク内圧力が上限圧力に達したときに、パージ流量が所定流量以下になるまで待つことなく、パージ量制御手段によりパージ流量が強制的に減量された後に、ベーパ弁が開弁するので、タンク内圧力を確実に上限圧力以下に保ちながら、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

本発明によれば、蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内でのベーパ発生量を考慮して、ベーパ弁の開弁時期を制御することにより、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

本発明の実施形態である蒸発燃料処理装置および内燃機関の要部の模式図である。図１の蒸発燃料処理装置の制御装置の説明図である。図１の蒸発燃料処理装置の制御装置によるベーパ弁およびパージ弁の制御を説明するフロー図である。図１の蒸発燃料処理装置の制御装置によるベーパ発生状態の判定に使用されるタンク内圧力と時間との関係を示すグラフである。本発明の実施形態の変形例を示し、図４に対応するタンク内圧力と時間との関係を説明するグラフである。本発明の実施形態の変形例を示し、図５の変形例に使用されるタンク内圧力と時間との関係を示すグラフである。本発明の実施形態の変形例を示し、図３に相当する図である。本発明の実施形態の別の変形例を示し、図３に相当する図である。

以下、本発明の実施形態を、図１〜図９を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態である蒸発燃料処理装置１は、内燃機関１５に使用される。内燃機関１５は、該内燃機関１５とは別の原動機を備える機械としての車両、例えば前記原動機としての電動機が搭載されたハイブリッド車に搭載される。

蒸発燃料処理装置１は、内燃機関１５に供給されて燃焼用空気と混合することにより混合気を形成するための液体燃料（例えば、ガソリン）を貯留する燃料タンク２と、内部に収納された活性炭により燃料タンク２内で発生した蒸発燃料を吸着可能であると共に吸着した蒸発燃料を放出可能なキャニスタ３と、燃料タンク２内の液面上部空間２ａとキャニスタ３とを連通させるベーパ通路４に配置されて該ベーパ通路４を開閉するベーパ弁５と、キャニスタ３と内燃機関１５の吸気系を構成する吸気装置１６の吸気通路１７とを連通させるパージ通路６に配置されてキャニスタ３から放出された蒸発燃料の流量であるパージ流量Ｑｐ（図３参照）を制御するパージ量制御手段としてのパージ弁７と、キャニスタ３と大気とを連通させる大気連通路８に配置されてキャニスタ３への大気の導入およびキャニスタ３を通じての空気の排出を行う大気開放弁９と、これら弁５，７の作動を制御する制御装置１０とを備える。

燃料タンク２には、上方に延びて上端部に燃料キャップ１１ｂにより閉塞される給油口１１ａが設けられた給油管１１が接続される。燃料タンク２内の燃料は、燃料タンク２内に配置された燃料ポンプ１２により吸入された後に吐出されて、燃料管１３を通じて内燃機関１５の混合気形成手段である燃料噴射弁１４に供給される。燃料噴射弁１４から噴射された燃料は、吸気通路１７により導かれた吸入空気と混合して混合気を形成し、該混合気が内燃機関１５の燃焼室で燃焼する。
制御装置１０は、内燃機関１５の機関回転速度などの機関運転状態に応じて燃料噴射弁１４から吸入空気に対して供給される燃料量を制御して、混合気の空燃比を制御する。

ベーパ弁５およびパージ弁７は、その全閉および全開の開度範囲で、開度が連続的または多段階に変更可能である弁、例えばリニア弁またはデューティ駆動されるオン・オフ弁により構成される。大気開放弁９はオン・オフ弁により構成されるが、リニア弁またはデューティ駆動されるオン・オフ弁により構成されてもよい。別の例として、各弁５，７，９は、開閉切換弁により構成されてもよい。該開閉切換弁は、デューティ駆動制御されることなく、全閉および全開の切換を行うオン・オフ弁である。
ベーパ弁５および大気開放弁９は、非作動時または自然状態で開弁状態になる常開弁であり、パージ弁７は、非作動時または自然状態で閉弁状態になる常閉弁である。
また、弁５，７，９は、この実施形態では、いずれも電磁弁から構成されるが、別の例として、作用する圧力に応動する圧力応動部材（例えば、ダイヤフラム）を備える圧力応動弁であってもよい。

ベーパ弁５は、機関運転状態、後記パージ流量Ｑｐおよびタンク内圧力Ｐｔに応じて、ベーパ通路４の通路面積を制御することにより、タンク内圧力Ｐｔを、したがって燃料タンク２内の蒸発燃料の圧力であるベーパ圧を制御可能である。ベーパ弁５は、タンク内圧力Ｐｔに応じて、開弁状態にあるときは、該タンク内圧力Ｐｔが、予め設定された設定値の負圧である閉弁圧力としての第１所定圧力Ｐ１以下になる（すなわち、第１所定圧力Ｐ１になる、または絶対圧力で該第１所定圧力よりも低い圧力になる）ときに閉弁する一方、閉弁状態にあるときに、タンク内圧力Ｐｔが、第１所定圧力Ｐ１よりも高い圧力であって正圧である第２所定圧力Ｐ２以上となる（すなわち、第２所定圧力Ｐ２になる、または絶対圧力で該第２所定圧力よりも高い圧力になる）ときに開弁する。

第１所定圧力Ｐ１は、タンク内圧力Ｐｔと大気圧との圧力差により燃料タンク２に変形を生じさせる過度の負圧とならない値に設定される。そして、ベーパ弁５はタンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１以下のときに閉弁するので、大気連通路８が閉じている場合などに、吸気通路１７での負圧によりタンク内圧力Ｐｔが過度に低下することが防止される。
そして、ベーパ弁５は、内燃機関１５の停止時に開弁して、燃料タンク２とキャニスタ３とを連通状態とする。

パージ通路６は、吸気通路１７において、絞り弁１８の下流、かつ燃料噴射弁１４の上流で、吸気通路１７に開口する。
パージ弁７は、機関運転状態およびタンク内圧力Ｐｔに応じて、キャニスタ３から放出されて吸気通路１７に供給されるパージ燃料の流量であるパージ流量Ｑｐ（図３参照）を制御するために、パージ通路６の通路面積を制御可能とすべく、その開度が制御される。パージ弁７は、内燃機関１５の停止時に閉弁して、パージ通路６を通じての吸気通路１７とキャニスタ３とを連通を遮断する。
パージ弁７は、１以上である所定数の弁、ここでは１つの弁により構成される。別の例として、パージ弁７がパージ通路６に並列に配置された２以上の弁により構成されてもよい。

大気開放弁９は常時開弁状態にある。これにより、内燃機関１５の停止中に燃料タンク２の温度が上昇したとき、燃料タンク２内で発生した蒸発燃料および燃料タンク２内の空気が、ベーパ通路４を通じてキャニスタ３に導かれ、蒸発燃料がキャニスタ３に吸着されて空気だけが大気連通路８を通じて大気に排出されるので、蒸発燃料の大気への流出が防止されて、燃料タンク２内の圧力であるタンク内圧力Ｐｔが過度に上昇することが防止される。一方、燃料タンク２の温度が低下してタンク内圧力Ｐｔが負圧になるまで低下すると、大気開放弁９を通じて導入された空気が燃料タンク２に供給される。
また、内燃機関１５の運転中は、パージ弁７が開弁したとき、キャニスタ３に吸着された蒸発燃料が大気連通路８を通じて吸入された大気によりパージされて、パージ燃料（すなわち、パージされた蒸発燃料）が吸気通路１７に供給される。

図１，図２を参照すると、制御装置１０は、内燃機関１５の機関運転状態を検出する運転状態検出手段３０およびベーパ発生量（すなわち、燃料タンク２内での蒸発燃料の発生量）の指標となるベーパ量指標Ｖを検出するベーパ量指標検出手段２１などを備える検出部２０と、検出部２０からの検出信号が入力される制御部４０とを備える。制御部４０は、コンピュータを備える電子制御ユニットより構成され、前記検出信号に基づいてベーパ弁５、パージ弁７、大気開放弁９、燃料噴射弁１４などを制御する。

運転状態検出手段３０は、内燃機関１５の停止を検出する停止検出手段３２と、内燃機関１５の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段３３と、内燃機関１５の吸入空気量を検出する吸気量検出手段３４と、内燃機関１５の排気ガスの成分から混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段３５とを含む。
そして、検出部２０は、運転状態検出手段３０のほかに、ベーパ量指標検出手段２１、タンク内圧力Ｐｔを検出する圧力検出手段２２、例えばパージ通路６に配置された熱線流量計により構成されてパージ流量Ｑｐを検出するパージ量検出手段２３、ベーパ弁５の開度を検出する弁開度検出手段２４と、ベーパ弁５の閉弁開始時期ｔａを検出する閉弁時期検出手段２５と、該閉弁開始時期ｔａからのベーパ弁５の閉弁継続時間Ｔａを検出する閉弁時間検出手段２６とを含む。

ベーパ弁５が閉弁してベーパ通路４を閉じているときの時間に対するベーパ発生量（すなわち、ベーパ発生速度）の指標となる状態量であるベーパ量指標Ｖを検出するベーパ量指標検出手段２１は、図４に示されるように、ベーパ量指標Ｖとしての指標タンク内圧力Ｐｉを検出する。なお、図４には、ベーパ発生量が異なる場合における２つの指標タンク内圧力Ｐｉが例示されている。
指標タンク内圧力Ｐｉは、弁開度検出手段２４によりベーパ弁５が閉弁したことが検出され、その閉弁開始時期ｔａが閉弁時期検出手段２５により検出されてから、閉弁時間検出手段２６により検出される閉弁継続時間Ｔａが予め設定された一定の判定用時間Ｔｅになるときのタンク内圧力Ｐｔである。
このため、指標タンク内圧力Ｐｉは、ベーパ弁５の閉弁時期から判定用時間Ｔｅが経過したときの、ベーパ弁５の閉弁時のタンク内圧力Ｐｔである第１所定圧力Ｐ１から上昇したタンク内圧力Ｐｔの圧力変化を反映している。したがって、指標タンク内圧力Ｐｉは、その値が大きいほど、すなわち第１所定圧力Ｐ１との差圧が大きいほど、時間に対するベーパ発生量が多いことを示している。

図１，図２を参照すると、制御部４０は、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１（図３参照）を超えるときに、ベーパ量指標検出手段２１により検出されるベーパ量指標Ｖに基づいて燃料タンク２内でのベーパ発生状態を判定するベーパ発生状態判定手段４１と、ベーパ量指標Ｖ、タンク内圧力Ｐｔおよびパージ流量Ｑｐに基づいてベーパ弁５の開度を制御するベーパ弁制御手段４２と、機関回転速度、吸気通路の吸気圧力およびタンク内圧力Ｐｔに基づいてパージ流量Ｑｐを制御すべくパージ弁７の開度を制御するパージ制御手段としてのパージ弁制御手段４３と、機関回転速度検出手段３３により検出された機関回転速度、吸気量検出手段３４により検出された吸入空気量および空燃比検出手段３５により検出された空燃比に基づいて燃料噴射量を制御すべく燃料噴射弁１４を制御する空燃比制御手段としての燃料噴射弁制御手段４５とを備える。

図２，図４を参照すると、ベーパ発生状態判定手段４１は、指標タンク内圧力Ｐｉ（すなわち、第１所定圧力Ｐ１からの圧力の増分）が予め設定された基準値に比べて、該基準値以上に大きい値であるとき（すなわち、ベーパ発生速度が大きいとき）、該指標タンク内圧力Ｐｉを、ベーパ発生量が多い状態を示す多量側指標値として、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定する。
また、ベーパ発生状態判定手段４１は、指標タンク内圧力Ｐｉが前記基準値に比べて、該基準値よりも小さい値であるとき（すなわち、ベーパ発生速度が小さいとき）、該指標タンク内圧力Ｐｉを、ベーパ発生量が少ない状態を示す少量側指標値として、ベーパ発生状態が少量ベーパ発生状態であると判定する。

図１，図３，図４を参照して、蒸発燃料処理装置１の制御装置１０により実行されるベーパ弁５およびパージ弁７の制御による蒸発燃料の処理方法について説明する。

内燃機関１５が始動された後に、ステップＳ１において、圧力検出手段２２により検出されたタンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１以下であるか否かが判定される。内燃機関１５の始動直後は、内燃機関１５の停止時に開弁状態になっていたベーパ弁５により、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１を超えているため、ベーパ弁５が開弁状態にある。そして、ベーパ弁５が開弁状態にあるとき、ステップＳ４に進む。
内燃機関１５の始動直後にベーパ弁５が開弁状態にあるとき、タンク内圧力Ｐｔは、第１所定圧力Ｐ１よりも大きく第２所定圧力Ｐ２未満の圧力であることから、ステップＳ４でタンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２未満と判定されて、ステップＳ９に進み、内燃機関１５が運転中のときは、ステップＳ１に戻る。このため、内燃機関１５の始動直後からベーパ弁５が閉弁するまでは、ステップＳ１，Ｓ４，Ｓ９の処理が繰り返されて、ベーパ弁５の開弁状態が維持される。
そして、ベーパ弁５が開弁状態にある内燃機関１５の運転中に、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１以下の負圧になると、燃料タンク２内の過度の圧力低下を防止するために、ステップＳ１からステップＳ２に進んで、ベーパ弁５が閉弁され、ベーパ通路４が閉じられる。

続くステップＳ３では、弁開度検出手段２４によりベーパ弁５が閉弁したことが検出され、閉弁時期検出手段２５によりベーパ弁５の閉弁開始時期ｔａ（図４参照）が検出されて、閉弁時間検出手段２６により閉弁継続時間Ｔａの測定が開始される。
さらに、ステップＳ３では、ベーパ発生状態判定手段４１により、指標タンク内圧力Ｐｉに基づいて、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態か否かが判定される。そして、ベーパ発生状態が、ベーパ発生量が少ない少量ベーパ発生状態であるとき、ステップＳ４に進み、ベーパ発生状態が、ベーパ発生量が多い多量ベーパ発生状態であるとき、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１よりも高い第２所定圧力Ｐ２以上か否かが判定される。ここで、第２所定圧力Ｐ２は、ベーパ発生状態判定手段４１により判定されるベーパ発生状態が少量ベーパ発生状態であるときの、ベーパ弁５の開弁圧力である。
そして、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２未満であるとき、ステップＳ９に進み、内燃機関１５が運転中のときは、ステップＳ１に戻る。このとき、タンク内圧力Ｐｔは第１所定圧力Ｐ１よりも大きいため、ステップＳ１からステップＳ４に進む。このため、ベーパ発生状態判定手段４１によりベーパ発生状態が少量ベーパ発生状態と判定されたときは、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２未満の圧力である間、ベーパ弁５が閉弁状態に維持される。
ステップＳ４で、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ以上であるとき、ステップＳ８に進んでベーパ弁制御手段４２によりベーパ弁が開弁されて、ベーパ通路４を通じて燃料タンク２内の蒸発燃料がキャニスタ３に導かれて、吸着されるので、タンク内圧力Ｐｔが低下する。

一方、ステップＳ３で、ベーパ発生状態判定手段４１により多量ベーパ発生状態であると判定された場合は、ステップＳ５に進んで、パージ量検出手段２３により検出されたパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下であるか否かが判定される。
パージ弁７が閉弁していてパージが行われていない場合（すなわち、パージ停止の場合）も含めて、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下であるとき、ステップＳ８に進んでベーパ弁制御手段４２によりベーパ弁５が開弁されて、ベーパ通路４を通じて燃料タンク２内の蒸発燃料がキャニスタ３に導かれて、吸着される。したがって、この場合、ベーパ弁５は第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期に開弁する。
ここで、所定流量Ｑ１は、ベーパ弁５が開弁して吸気通路１７に供給されるパージ燃料が増加したとしても、空燃比の変動が許容範囲内に収まる値に設定される。

ステップＳ５で、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えているときは、ベーパ弁５が閉弁状態に維持されて、ステップＳ６に進み、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２よりも高い圧力の上限圧力Ｐｕ以上か否かが判定される。ここで、上限圧力Ｐｕは燃料タンク２内の蒸発燃料が大気中に漏洩する現象（いわゆるパフロス現象）を防止する観点から、法律による規制値以下の圧力に設定される。

そして、タンク内圧力Ｐｔが上限圧力Ｐｕ未満であるとき、ステップＳ５に戻って、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下か否かが判定されて、ベーパ弁５の開弁が遅延される。そして、この遅延中に、タンク内圧力Ｐｔが上限圧力Ｐｕに達すると、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１に減少するまで待つことなく、ステップＳ７に進んでパージ弁制御手段４３によりパージ弁７の開度を小さくして、パージ流量Ｑｐを減量する。この減量により、パージ流量Ｑｐは、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えていることがパージ量検出手段２３により検出された時点および上限圧力Ｐｕが検出された時点でのパージ流量Ｑｐよりも少ない特定パージ流量になる。この特定パージ流量は、所定流量Ｑ１を超える流量であってもよいが、好ましくは所定流量Ｑ１以下の流量であり、例えばパージ弁７が閉弁されて、パージ流量がゼロにされてもよい。

次いで、ステップＳ８に進んでベーパ弁５が開弁されて、ベーパ通路４を通じて燃料タンク２内の蒸発燃料がキャニスタ３に導かれて、吸着される。なお、ベーパ発生状態判定手段４１により多量ベーパ発生状態であると判定された場合でのベーパ弁５の開弁は、タンク内圧力Ｐｔが、第１所定圧力Ｐ１よりも大きく、第２所定圧力Ｐ２よりも小さい圧力であるときに行われる。このため、ベーパ弁５は第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期に開弁する。

そして、ステップＳ９での判定により、内燃機関１５の運転中は、ステップＳ１に戻り、さらにタンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１を超えているときは、ステップＳ４に進む。このとき、ベーパ弁５が開弁状態にあるので、タンク内圧力Ｐｔは第１所定圧力Ｐ１と第２所定圧力Ｐ２との間の圧力であることから、ステップＳ４からステップＳ９に進んで、ベーパ弁５の開弁状態が維持される。
一方、ステップＳ１において、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１以下と判定されると、ステップＳ２でベーパ弁５が閉弁され、次いでステップＳ３に進んで、ステップＳ３以降の前記した処理と同様の処理が実行される。
また、内燃機関１５が停止されたことが停止検出手段３２により検出されて、ステップＳ９で内燃機関１５が停止されたことが判定されると、ステップＳ９からステップＳ１０に進んで、ベーパ弁５が開弁状態にされる。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
蒸発燃料処理装置１において、制御装置１０は、タンク内圧力Ｐｔを検出する圧力検出手段２２と、ベーパ弁５が閉弁してベーパ通路４を閉じているときの燃料タンク２内での蒸発燃料の発生量であるベーパ発生量の指標となるベーパ量指標Ｖを検出するベーパ量指標検出手段２１と、パージ流量Ｑｐを検出するパージ量検出手段２３と、ベーパ量指標Ｖに基づいて燃料タンク２内でのベーパ発生状態を判定するベーパ発生状態判定手段４１とを備え、ベーパ弁５は、燃料タンク２のタンク内圧力Ｐｔが、負圧である第１所定圧力Ｐ１以下のときに閉弁する一方、第１所定圧力Ｐ１よりも高い正圧である第２所定圧力Ｐ２以上のときに開弁し、制御装置１０は、タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１を超えており、かつベーパ発生状態判定手段４１によりベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期にベーパ弁５を開弁する。
この構造により、ベーパ弁５の開閉を制御する制御装置１０は、ベーパ発生状態判定手段４１により燃料タンク２内でのベーパ発生状態が、ベーパ発生量が多い状態である多量ベーパ発生状態である場合には、ベーパ弁５が開弁するタンク内圧力Ｐｔである第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期にベーパ弁５を開弁する。この結果、第２所定圧力Ｐ２以外に、燃料タンク２内のベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態のときにもベーパ弁５が開弁するので、燃料タンク２内のベーパ発生状態に応じてベーパ弁５の開弁を行わない場合に比べて、ベーパ弁５が開弁したときにキャニスタ３に吸着される蒸発燃料量の急増を抑制でき、ひいてはパージ燃料による内燃機関１５の空燃比の変動を抑制することができて、内燃機関１５の排気浄化性能や燃費性能の向上が可能になる。
また、ベーパ弁５は、燃料タンク２のタンク内圧力Ｐｔが負圧である第１所定圧力Ｐ１以下で閉弁するので、吸気通路１７での負圧によりタンク内圧力Ｐｔが過度に低下することが防止される。

ベーパ発生状態判定手段４１は、ベーパ量指標Ｖが、燃料タンク２内でのベーパ発生量が多い状態を示す多量側指標値であるときに、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定し、制御装置１０は、ベーパ発生状態判定手段４１によりベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下であるときにベーパ弁５を開弁する。
この構造により、燃料タンク２内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態である場合に、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下であることで、パージ流量Ｑｐが少ないときに、ベーパ弁５が開弁するので、パージ燃料による内燃機関１５の空燃比の変動を抑制することができる。また、ベーパ発生状態はベーパ量指標Ｖに基づいて判定されるので、ベーパ量指標Ｖに基づいてベーパ発生量を演算する場合に比べて、制御装置１０での演算が簡単化される。

前記制御装置１０は、ベーパ発生状態判定手段４１によりベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２未満のときにベーパ弁５を開弁する。
この構造により、燃料タンク２内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態である場合に、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２に達する前にベーパ弁５が開弁するので、ベーパ発生量が多いときには、早期の段階でベーパ弁５が開弁することになって、ベーパ弁５が開弁したときにキャニスタ３に吸着される蒸発燃料量の急増を抑制でき、パージ燃料による内燃機関１５の空燃比の変動を抑制することができる。

ベーパ発生状態判定手段４１は、ベーパ量指標Ｖが、ベーパ発生量が多い状態を示す多量側指標値であるときに、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定し、制御装置１０は、ベーパ発生状態判定手段４１によりベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えるとき、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になった後にベーパ弁５を開弁する。
この構造により、燃料タンク２内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えていて多いときには、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になるまで待った後に、パージ流量Ｑｐが少なくなった状態で、ベーパ弁５が開弁するので、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

制御装置１０は、パージ流量Ｑｐが前記所定流量Ｑ１以下になる前に、タンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２よりも高い上限圧力Ｐｕに達したときに、パージ流量Ｑｐが減少するようにパージ弁７を制御した後、ベーパ弁５を開弁する。
この構造により、燃料タンク２内でのベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えていて多いときには、タンク内圧力Ｐｔが上限圧力Ｐｕに達したときに、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になるまで待つことなく、パージ弁７によりパージ流量Ｑｐが強制的に減量された後に、ベーパ弁５が開弁するので、タンク内圧力Ｐｔの上昇を防止しながら、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

ベーパ量指標Ｖは、閉弁継続時間Ｔａが判定用時間Ｔｅになるときのタンク内圧力Ｐｔである指標タンク内圧力Ｐｉであることにより、ベーパ量指標Ｖが圧力検出手段２２により検出されるタンク内圧力Ｐｔであるので、ベーパ発生状態を判定するための別の検出手段が不要になる。この結果、ベーパ発生状態を判定するためにベーパ量指標Ｖに基づいてベーパ発生量を演算する場合に比べて、コストを削減しながら、制御装置１０での演算が簡単化される。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
ステップＳ３での処理において、図５に示されるように、ベーパ量指標Ｖは、ベーパ弁５が閉弁した閉弁開始時期ｔａでのタンク内圧力Ｐｔである第１所定圧力Ｐ１から、タンク内圧力Ｐｔが予め設定された判定用圧力Ｐｅに達するまでの閉弁継続時間Ｔａである指標時間Ｔｉであってもよい。なお、図５には、ベーパ発生量が異なる場合における２つの指標時間Ｔｉが例示されている。指標時間Ｔｉは、その値が短いほど、ベーパ発生量が多いことを示している。また、判定用圧力Ｐｅは、第２所定圧力Ｐ２よりも低い圧力である。
そして、ベーパ発生状態判定手段４１は、指標時間Ｔｉが予め設定された基準時間Ｔｃ以下の時間であるとき（すなわち、ベーパ発生速度が大きいとき）、該指標時間Ｔｉを、ベーパ発生量が多い状態を示す多量側指標値として、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定する。また、ベーパ発生状態判定手段４１は、指標時間Ｔｉが基準時間Ｔｃを超える時間であるとき（すなわち、ベーパ発生速度が小さいとき）、該指標時間Ｔｉを、ベーパ発生量が少ない状態を示す少量側指標値として、ベーパ発生状態が少量ベーパ発生状態であると判定する。したがって、この場合にも、ベーパ弁５は第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期に開弁する。
このように、ベーパ量指標Ｖは、ベーパ弁５が閉弁した閉弁開始時期ｔａから、タンク内圧力Ｐｔが予め設定された判定用圧力Ｐｅに達するまでの指標時間Ｔｉであることにより、ベーパ量指標Ｖがタンク内圧力Ｐｔに基づく指標時間Ｔｉであるので、ベーパ発生状態を判定するためにベーパ量指標Ｖに基づいてベーパ発生量を演算する場合に比べて、制御装置１０での演算が簡単化される。

制御装置１０の制御部４０は、時間に対するタンク内圧力Ｐｔの変化率を算出する変化率算出手段を備え、図６に示されるように、判定用圧力Ｐｅは、該変化率算出手段により算出された前記変化率に応じて変更され、該変化率が大きいときほど低くなるように設定されてもよい。図６には、前記変化率が小さい場合の判定用圧力Ｐｅが判定用圧力Ｐｅ１として示され、前記変化率が大きい場合の判定用圧力Ｐｅが判定用圧力Ｐｅ２として示されている。そして、この変化率は、その値が大きいほど、ベーパ発生量の増加割合が大きいことを示す。
このように、ベーパ発生量の増加割合がより大きいことを示す前記変化率であるほど、ベーパ弁５の開弁時期を早めることにより、タンク内圧力Ｐｔの変化率が大きいほど、すなわち蒸発燃料の発生速度が大きく、ベーパ発生量が多いときほど、ベーパ弁５が早期に開弁されるので、タンク内圧力Ｐｔがより低く、ベーパ発生量がより少ない状態のときにベーパ弁５が開弁する。この結果、タンク内圧力Ｐｔの上昇を防止しながら、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

また、前記変化率により、判定用時間Ｔｅ（図４参照）が、前記変化率算出手段により算出された前記変化率に応じて変更され、該変化率が大きいときほど短くなるように設定されてもよい。この場合も、ベーパ発生量の増加割合がより大きいことを示す変化率であるほど、ベーパ弁５の開弁時期を早めることができるので、タンク内圧力Ｐｔの上昇を防止しながら、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

制御装置１０は、ベーパ発生量がより多いことを示すベーパ量指標Ｖであるときほど、開弁したときのベーパ弁５の開度または開弁速度を小さくしてもよい。これにより、ベーパ発生量がより多いときほど、ベーパ弁５の開度または開弁速度が小さいので、ベーパ弁５が第２所定圧力Ｐ２での開弁時期よりも早期に開弁するときに、ベーパ弁５の開弁によりキャニスタ３に吸着される蒸発燃料の急増を抑制できて、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

図７に示されるように、図３におけるステップＳ６の代わりのステップＳ６ａにおいて、制御装置１０が備える時間計測手段により、パージ量検出手段２３によりパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えることが、ステップＳ３でベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であると判定された後に最初に検出された時点から所定時間Ｔｄが経過したか否かが判定され、該所定時間Ｔｄが経過していないとき、ステップＳ５に戻って、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下か否かが判定されて、ベーパ弁５の開弁が遅延される。そして、この遅延中に、所定時間Ｔｄが経過したことが検出されたときには、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１に減少するまで待つことなく、ステップＳ７に進む。所定時間Ｔｄは、該所定時間Ｔｄ中にタンク内圧力Ｐｔが上限圧力Ｐｕ以上にならない時間として、適宜設定される。
これによれば、ベーパ発生状態が多量ベーパ発生状態であり、しかもパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えていて多いときには、所定時間Ｔｄが経過したときに、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になるまで待つことなく、パージ弁７によりパージ流量Ｑｐが強制的に減量された後に、ベーパ弁５が開弁するので、タンク内圧力Ｐｔの上昇を防止しながら、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

図８に示されるように、図３，図７におけるステップＳ７の処理が省略されて、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になる前に、図３におけるステップＳ６のタンク内圧力Ｐｔが上限圧力Ｐｕ以上のとき、または図７におけるステップＳ６ａの前記所定時間Ｔｄが経過したときに、制御装置１０がベーパ弁５を開弁してもよい。この場合、開弁するときのベーパ弁５の開度または開弁速度は、ステップＳ７ａにおいて、第２所定圧力Ｐ２で開弁するときのベーパ弁５の開度または開弁速度よりも小さく、そしてパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下になったときに開弁するときのベーパ弁５の開度または開弁速度よりも小さく設定される。
この構造により、ベーパ弁５はパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１よりも多い状態で開弁するにも拘わらず、ベーパ弁５の開度または開弁速度が、第２所定圧力Ｐ２で開弁するときのベーパ弁５またはパージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１以下で開弁するベーパ弁５に比べて小さいので、ベーパ弁５の開弁によるパージ燃料の増加を抑制できて、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。

図３，図８におけるステップＳ６の処理、または図７におけるステップＳ６ａの処理は省略されてもよい。この場合、パージ流量Ｑｐが所定流量Ｑ１を超えるときに、ステップＳ７または７ａの処理が実行されて、パージ燃料による空燃比の変動を抑制することができる。
また、図３において、ステップＳ７の処理と併せて、図８のステップＳ７ａの処理が行われてもよい。

ベーパ弁は、タンク内圧力Ｐｔが直接作用する圧力応動部材（例えば、ダイヤフラム）を備えて該タンク内圧力Ｐｔが第１所定圧力Ｐ１以下のときに閉弁する第１圧力応動弁と、タンク内圧力Ｐｔが直接作用する圧力応動部材（例えば、ダイヤフラム）を備えてタンク内圧力Ｐｔが第２所定圧力Ｐ２以上のときに開弁する第２圧力応動弁との、少なくとも一方の圧力応動弁、および、ベーパ量発生状態およびパージ流量Ｑｐに基づいて制御装置１０により制御される電磁弁の組合せにより構成されてもよい。
パージ流量Ｑｐを制御するパージ量制御手段は、パージ通路６の通路面積を制御するパージ弁以外に、例えば、キャニスタ３に導入される空気量の制御が可能なように開度が連続的制御される大気開放弁９、パージ通路６の圧力を制御するための制御弁、またはポンプであってもよい。
ベーパ発生状態判定手段４１は、ベーパ量指標Ｖに基づいて演算される推定ベーパ発生量に基づいて、燃料タンク２内のベーパ発生状態を判定してもよい。
内燃機関１５は、ハイブリッド車以外の車両、例えば該内燃機関１５以外の１以上の原動機を備える車両または車両以外の機械、または、該内燃機関１５のみを備える車両または車両以外の機械（例えば、船外機等の船舶推進装置、発電装置、ポンプ装置）に備えられてもよい。

１蒸発燃料処理装置
２燃料タンク
３キャニスタ
５ベーパ弁
７パージ弁
１０制御装置
１５内燃機関
２１ベーパ量指標検出手段
２２圧力検出手段
２３パージ量検出手段
２４弁開度検出手段
２５閉弁時期検出手段
２６閉弁時間検出手段
４１ベーパ発生状態判定手段
Ｐｔタンク内圧力
Ｖベーパ量指標
Ｐｉ指標タンク内圧力
Ｔｉ指標時間

Claims

内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通させるベーパ通路を開閉するベーパ弁と、前記ベーパ弁を制御する制御装置とを備え、前記キャニスタから放出された前記蒸発燃料を前記内燃機関に供給する蒸発燃料処理装置において、
前記ベーパ弁は、前記燃料タンクのタンク内圧力が、負圧である第１所定圧力以下のときに閉弁する一方、前記第１所定圧力よりも高い第２所定圧力以上のときに開弁し、
前記制御装置は、前記タンク内圧力を検出する圧力検出手段と、前記ベーパ弁が閉弁して前記ベーパ通路を閉じているときの前記燃料タンク内でのベーパ発生量の指標となるベーパ量指標を検出するベーパ量指標検出手段と、前記ベーパ量指標に基づいて前記燃料タンク内でのベーパ発生状態を判定するベーパ発生状態判定手段とを備え、
前記制御装置は、前記ベーパ発生状態判定手段により前記ベーパ発生状態が前記ベーパ発生量の多い多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記第２所定圧力での開弁時期よりも早期に前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
前記制御装置は、パージ流量を検出するパージ量検出手段を備え、前記ベーパ発生状態判定手段により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量が所定流量以下であるときに前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
前記制御装置は、前記ベーパ発生状態判定手段により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記タンク内圧力が前記第２所定圧力未満のときに前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
パージ流量を制御するパージ量制御手段を備え、
前記制御装置は、前記パージ流量を検出するパージ量検出手段を備え、前記ベーパ発生状態判定手段により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量が所定流量を超えるときに、前記パージ流量が減少するように前記パージ量制御手段を制御した後に、前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
パージ流量を制御するパージ量制御手段を備え、
前記制御装置は、前記パージ流量を検出するパージ量検出手段を備え、前記ベーパ発生状態判定手段により前記ベーパ発生状態が前記多量ベーパ発生状態であると判定された場合に、前記パージ流量が所定流量を超えるときに、前記パージ流量が前記所定流量以下になった後に前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
前記制御装置は、前記パージ流量が前記所定流量以下になる前に、前記タンク内圧力が前記第２所定圧力よりも高い上限圧力に達したときに、または前記パージ量検出手段により前記パージ流量が前記所定流量を超えることが検出された時点から所定時間が経過したときに、前記パージ流量が減少するように前記パージ量制御手段を制御した後、前記ベーパ弁を開弁することを特徴とする請求項５記載の蒸発燃料処理装置。