JP5623263B2

JP5623263B2 - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP5623263B2
Application number: JP2010277941A
Authority: JP
Inventors: 浩司 ▲高▼松
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: US9181906B2; JP2012127227A; US20120145133A1

Description

本発明は、主に自動車等の車両において、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着しかつその吸着した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へパージする蒸発燃料処理装置に関する。

車両に搭載される内燃機関（「エンジン」という）には、燃料タンク内で発生した蒸発燃料が大気中に放出されることを抑制するために蒸発燃料処理装置が設けられている。蒸発燃料処理装置（例えば、特許文献１参照）は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、キャニスタと大気とを連通する大気通路と、パージ通路に設けられたパージ制御弁と、パージ制御弁を制御する制御手段とを備えている。そして、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をタンク通路を介してキャニスタ内に吸着させる。また、エンジンの吸気負圧により大気通路からキャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用してキャニスタ内から脱離された蒸発燃料をパージ通路を介して吸気通路にパージすることで、キャニスタの蒸発燃料の吸着性能が回復されるとともに、吸気通路にパージされた蒸発燃料はエンジンの燃焼室で燃焼される。

前記特許文献１の蒸発燃料処理装置では、タンク通路に該通路を開閉する電磁式封鎖弁を設けるとともに、燃料タンクの内圧（「タンク内圧」という）を検出するタンク内圧センサを備え、タンク内圧を所定値以下にするために封鎖弁を開弁し、タンク内圧の圧抜きを行うようにしている。

特開２００４−１５６４９９号公報

従来の蒸発燃料処理装置によると、タンク内圧が高い時すなわち燃料タンク内の蒸発燃料が濃いときに、封鎖弁が開弁されることで、タンク内圧の圧抜きが行われると、キャニスタで蒸発燃料を吸着しきれず、蒸発燃料がキャニスタから大気通路から大気に放出されるおそれがあった。このことは、キャニスタ内に脱離されずに残存している蒸発燃料量が多い場合に起こりやすいと考えられる。

本発明が解決しようとする課題は、タンク内圧の圧抜き時におけるキャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することのできる蒸発燃料処理装置を提供することにある。

第１の発明は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、前記パージ通路に設けられたパージ制御弁と、前記パージ制御弁を制御する制御手段とを備え、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記タンク通路を介して前記キャニスタ内に吸着させ、また、前記内燃機関の作動中において前記制御手段により前記パージ制御弁が開弁されたときは、内燃機関の吸気負圧により前記大気通路から前記キャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用して前記キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージするように構成された蒸発燃料処理装置であって、前記タンク通路に該通路を開閉する電磁式開閉弁を設け、前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進する脱離促進手段を設け、前記制御手段は、前記パージ制御弁の開弁中において、前記開閉弁を開弁する際に、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を開弁することを特徴とする。このように構成すると、パージ制御弁の開弁中すなわちパージ実行中において、開閉弁を開弁する際に、脱離促進手段を作動させることによりキャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で、開閉弁を開弁することによるタンク内圧の圧抜きが行われる。したがって、タンク内圧の圧抜き前において、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することによって、キャニスタ内に残存している蒸発燃料量を低減することができる。これにより、タンク内圧の圧抜き時におけるキャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができる。このことは、燃料タンク内の蒸発燃料が濃い場合でのタンク内圧の圧抜き時におけるキャニスタから大気への蒸発燃料の放出の抑制に有効である。

第２の発明は、第１の発明において、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記タンク内圧検出手段により検出される前記燃料タンクの内圧が所定値を越えたときに、前記脱離促進手段を作動させることを特徴とする。このように構成すると、タンク内圧の圧抜き直前において、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの蒸発燃料の濃度を検出するパージ濃度検出手段を備え、前記制御手段は、前記パージ濃度検出手段により検出される蒸発燃料の濃度が所定値よりも濃い場合で、かつ、前記タンク内圧検出手段により検出される前記燃料タンクの内圧が所定値を越えたときに、前記脱離促進手段を作動させることを特徴とする。このように構成すると、パージ濃度検出手段により検出される蒸発燃料の濃度が所定値よりも濃い場合でのタンク内圧の圧抜き直前において、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記開閉弁を閉弁する際に、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を閉弁することを特徴とする。このように構成すると、開閉弁を閉弁する際に、脱離促進手段を作動させることによりキャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で、開閉弁を閉弁することができる。したがって、開閉弁の閉弁前において、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することによって、キャニスタ内に残存している蒸発燃料量を低減することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、前記脱離促進手段は、前記キャニスタ内を減圧する減圧手段であることを特徴とする。このように構成すると、減圧手段を作動させ、キャニスタ内を減圧することにより、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記減圧手段は、前記大気通路に設けられ、該大気通路を流れる空気流量を減少させる電磁式流量切替弁であることを特徴とする。このように構成すると、大気通路に設けられた電磁式流量切替弁により、大気通路を流れる空気流量を減少させ、キャニスタ内を減圧することにより、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することができる。

第７の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、前記脱離促進手段は、前記キャニスタ内を加熱する加熱手段であることを特徴とする。このように構成すると、加熱手段を作動させ、キャニスタ内を加熱することにより、キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することができる。

第８の発明は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、前記パージ通路に設けられたパージ制御弁と、前記パージ制御弁を制御する制御手段とを備え、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記タンク通路を介して前記キャニスタ内に吸着させ、また、前記内燃機関の作動中において前記制御手段により前記パージ制御弁が開弁されたときは、内燃機関の吸気負圧により前記大気通路から前記キャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用して前記キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージするように構成された蒸発燃料処理装置であって、前記タンク通路に該通路を開閉する電磁式開閉弁を設け、前記大気通路に該通路を流れる空気流量を２段階で切替える電磁式流量切替弁を設け、前記制御手段は、前記パージ制御弁の開弁中でかつ前記流量切替弁の小流量側の切替え中において前記開閉弁の開閉を行うことを特徴とする。このように構成すると、パージ制御弁の開弁中すなわちパージ実行中で流量切替弁の小流量側の切替え中において、開閉弁の開閉を行うことによりタンク内圧の圧抜きが行われる一方、開閉弁の閉弁中においてキャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進することによって、キャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができる。

第９の発明は、第８の発明において、前記制御手段は、給油時において前記流量切替弁を大流量側に切替えるとともに前記開閉弁を開弁し、また、給油時以外において前記流量切替弁を小流量側に切替えることを特徴とする。このように構成すると、給油時において、流量切替弁が大流量側に切替えられるとともに開閉弁が開弁されることにより、支障なく給油を行える。また、給油時以外において、流量切替弁が小流量側に切替えられることにより、開閉弁の開閉にかかわらず、キャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができる。

実施形態１にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。第２電磁弁のオフ状態を示す模式図である。第２電磁弁のオン状態を示す模式図である。駐車中における第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様を示すタイミングチャートである。給油時における第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様を示すタイミングチャートである。走行中においてパージ濃度が濃い場合におけるパージ制御弁、第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様とタンク内圧の変化態様を示すタイミングチャートである。走行中においてパージ濃度が薄い場合におけるパージ制御弁、第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様とタンク内圧の変化態様を示すタイミングチャートである。パージ実行中における第１電磁弁及び第２電磁弁を制御するために実行されるルーチンのフローチャートである。パージ終了時における第１電磁弁及び第２電磁弁を制御するために実行されるルーチンのフローチャートである。実施形態２にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。

［実施形態１］
本発明の実施形態１を説明する。図１は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１０には、燃料タンク１８に接続された燃料供給経路（図示省略）を介して燃焼室１１に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１２と、燃料噴射弁１２から噴射された燃料と吸入空気と混合体である混合気に点火を行う点火プラグ１３とがそれぞれ設けられている。また、燃焼室１１には、吸気系の一部を構成する吸気通路１４、及び、排気系の一部を構成する排気通路１７が接続されている。吸気通路１４の途中には、サージタンク１５が設けられており、更にその上流側には、吸入空気量を調量するスロットルバルブ１６が設けられている。エンジン１０には、燃料タンク１８内で発生した蒸発燃料の大気への放出を抑制する蒸発燃料処理装置２０が設けられている。

前記蒸発燃料処理装置２０の基本的構成について説明する。蒸発燃料処理装置２０には、蒸発燃料（以下、「ベーパ」という）を吸着及び脱離するキャニスタ２１が設けられている。キャニスタ２１は、燃料タンク１８の外部に配置されている。キャニスタ２１内には吸着材２１ａが充填されている。吸着材２１ａとしては、本実施形態では、例えばベーパを吸着及び脱離可能な粒状の活性炭が使用されている。

前記燃料タンク１８内と前記キャニスタ２１内とは、タンク通路２４を介して連通されている。また、キャニスタ２１内と前記吸気通路１４のサージタンク１５内とは、パージ通路２５を介して連通されている。また、キャニスタ２１内は、大気通路２６を介して大気に開放されている。また、パージ通路２５の途中には、該通路２５を開閉すなわち連通及び遮断するパージ制御弁２８が設けられている。パージ制御弁２８は、例えば制御装置３０（後述する）によって開閉制御される。また、パージ制御弁２８は、通常、オフ（ＯＦＦ）状態とされており、このオフ状態のときにパージ通路２５を封鎖すなわち遮断する閉弁状態となる。また、パージ制御弁２８は、オン（ＯＮ）状態のときにパージ通路２５を開放すなわち連通する開弁状態となる。

前記制御装置３０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であって、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路、及び外部出力回路等から構成されている。制御装置３０には、エンジン１０の運転状態等を検出する各種センサや前記タンク内圧センサ等が接続されている。そして、制御装置３０は、各種センサ等からの信号に基づいて、ベーパの処理にかかる制御、例えばパージ制御弁２８、後述する第１電磁弁３１及び第２電磁弁３２を制御する。なお、制御装置３０は本明細書でいう「制御手段」に相当する。

前記蒸発燃料処理装置２０において、燃料タンク１８内で発生したベーパは、燃料タンク１８からタンク通路２４を通じてキャニスタ２１内に導入され、キャニスタ２１内の吸着材２１ａに吸着される。また、エンジン１０の作動中において制御装置３０によりパージ制御弁２８が開弁されたときは、エンジン１０の吸気負圧により大気通路２６からキャニスタ２１内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用してキャニスタ２１内から脱離されたベーパがパージ通路２５を介して吸気通路１４のサージタンク１５にパージされる。サージタンク１５内に導入されたベーパは、燃料噴射弁１２から噴射された燃料とともに燃焼室１１にて燃焼処理される。

次に、前記蒸発燃料処理装置２０の要部について説明する。図１に示すように、前記タンク通路２４の途中には、該通路２４を開閉すなわち連通及び遮断する第１電磁弁３１が設けられている。第１電磁弁３１は、前記制御装置３０によって開閉制御される。また、第１電磁弁３１は、通常、オフ（ＯＦＦ）状態とされており、このオフ状態のときにタンク通路２４を封鎖すなわち遮断する閉弁状態となる。また、第１電磁弁３１は、オン（ＯＮ）状態のときにタンク通路２４を開放すなわち連通する開弁状態となる。なお、第１電磁弁３１は本明細書でいう「電磁式開閉弁」に相当する。

前記大気通路２６の途中には、該通路２６を流れる空気流量を大小２段階で切替える第２電磁弁３２が設けられている。第２電磁弁３２は、前記制御装置３０によって切替え制御される。図２は第２電磁弁のオフ状態を示す模式図、図３は同じくオン状態を示す模式図である。
図２に示すように、第２電磁弁３２は、オフ状態のときに弁体３２ａの大きい通路径（通路断面積）の通路３２ｂを介して大気通路２６を開放（連通）する大流量側の切替状態とされる。また、図３に示すように、第２電磁弁３２は、オン状態のときに弁体３２ａの小さい通路径（通路断面積）の通路３２ｃを介して大気通路２６を開放（連通）する小流量側の切替状態とされる。また、図２及び図３において、符号、３２ｄはリターンスプリング、３２ｅはソレノイドコイルがそれぞれ示されている。なお、第２電磁弁３２は本明細書でいう「電磁式流量切替弁」に相当する。また、第２電磁弁３２は、通路（大気通路２６）を流れる空気流量を大小２段階で切替えることのできる構造の流量切替弁であればよく、本実施形態の構造のものに限定されるものではない。

図１に示すように、前記燃料タンク１８（詳しくは上端部）には、該タンク１８内の気層部の圧力であるタンク内圧Ｐｔを検出する圧力センサ（「タンク内圧センサ」という）３４が設けられている。タンク内圧センサ３４は、大気圧に対する相対圧としてタンク内圧Ｐｔを検出し、その検出値に応じた出力信号を発生するセンサである。タンク内圧センサ３４の出力信号は前記制御装置３０に入力される。なお、タンク内圧センサ３４は本明細書でいう「タンク内圧検出手段」に相当する。

前記制御装置３０には、パージ濃度検出手段３６の検出信号が入力されるようになっている。パージ濃度検出手段３６は、前記キャニスタ２１から前記パージ通路２５を介して前記吸気通路１４のサージタンク１５にパージされるパージガスのベーパの濃度（「パージ濃度」という）を検出する。このパージ濃度検出手段３６としては、パージ通路２５に設けられかつパージ濃度を検出するパージ濃度センサを用いてもよいし、あるいは、前記排気通路１７に設けられた酸素センサ（図示省略）を用い、制御装置３０により酸素センサで検出される酸素濃度Ｏｘからパージ濃度を算出するようにしてもよく、公知の手段でパージ濃度を検出することが可能である。また、制御装置３０は、パージ濃度検出手段３６の検出信号に基づいてパージ濃度が所定値以上の場合に濃い状態と判別し、パージ濃度が所定値未満の場合を薄い状態と判別する。

次に、前記制御装置３０によるベーパの処理にかかるパージ制御弁２８、第１電磁弁３１及び第２電磁弁３２の制御について説明する。
（１）駐車中
駐車中（エンジン停止中）において、第１電磁弁３１はオフすなわち閉弁され、タンク通路２４が遮断されている。これとともに、第２電磁弁３２はオフされ、弁体３２ａの大流量側の通路３２ｂを介して大気通路２６が連通されている。このとき、パージ制御弁２８はオフすなわち閉弁され、パージ通路２５が遮断されている。なお、図４は駐車中における第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様を示すタイミングチャートである。また、本明細書でいう「駐車中」には、ＯＢＤ（On-Boad Diagnostic System）による自己故障診断中は含まれない。また、駐車中において、第１電磁弁３１が閉弁状態に維持されることで、燃料タンク１８内が密閉空間となる。このため、タンク内圧Ｐｔが所定の範囲外に上昇あるいは下降したことがタンク内圧センサ３４によって検出されたときは、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁することによりタンク内圧Ｐｔが所定の範囲内に調整される。タンク内圧Ｐｔが所定の範囲内に収まったことがタンク内圧センサ３４によって検出されると、第１電磁弁３１がオフすなわち閉弁される。

（２）給油時
給油時においては、パージ制御弁２８及び第２電磁弁３２がオフされた状態で、第１電磁弁３１がオンすなわち開弁され、タンク通路２４が開放される。このため、給油にともなって、燃料タンク１８内のベーパがタンク通路２４を介してキャニスタ２１内に流入し、キャニスタ２１内の吸着材２１ａにベーパが吸着される。その吸着によりベーパが除去された残余の空気は、キャニスタ２１内から大気通路２６を介して大気中に放散される。また、給油が終了したときには、第１電磁弁３１はオフすなわち閉弁される。なお、図５は給油時における第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様を示すタイミングチャートである。図５において、時刻ｔ１が給油の開始時刻であり、時刻ｔ２が給油の終了時刻である。また、制御装置３０は、例えばフューエルリッドの開閉を検出するリッドスイッチからの信号に基づいて給油の開始及び終了を判断することができる。

（３）走行中
車両の走行中（エンジン１０の作動中）において、キャニスタ２１に吸着されているベーパがパージされる。すなわち、エンジン１０の吸気負圧により大気通路２６からキャニスタ２１内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用してキャニスタ２１内から脱離されたベーパをパージ通路２５を介して吸気通路１４のサージタンク１５にパージする。サージタンク１５内に導入されたベーパは、燃料噴射弁１２から噴射される燃料とともに燃焼室１１にて燃焼処理される。また、パージ制御弁２８がオフすなわち閉弁されることによりパージが終了する。

次に、パージ実行中すなわちパージ制御弁２８がオンすなわち開弁状態における制御装置３０による第１電磁弁３１及び第２電磁弁３２の制御について説明する。
先ず、走行中（エンジン１０の作動中）において制御装置３０がパージ濃度検出手段３６からの検出信号に基づいてパージ濃度が所定値以上の濃い状態と判別した場合について説明する。図６は走行中においてパージ濃度が濃い場合におけるパージ制御弁、第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様とタンク内圧の変化態様を示すタイミングチャートである。

図６に示すように、時刻ｔ１１以前においては、エンジン１０の作動中で、パージが実行されていない期間である。この期間にあっては、第１電磁弁３１がオフすなわち閉弁状態にあり、かつ、第２電磁弁３２がオフすなわち大流量側の切替状態にある。なお、第１電磁弁３１の閉弁によってタンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく。

また、時刻ｔ１１は、パージ開始すなわちパージ制御弁２８がオンすなわち開弁された時刻である。また、時刻ｔ１２は、パージ実行中において、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇した時刻である。このとき、制御装置３０は、第２電磁弁３２をオンすなわち小流量側の切替状態とする。すると、第１電磁弁３１の閉弁状態において、パージ実行中におけるキャニスタ２１内が減圧される。このキャニスタ２１内を減圧する状態で行われるパージを「減圧パージ」という。この減圧パージにより、キャニスタ２１内の吸着材２１ａからベーパが蒸発すなわち脱離しやすくなるため、キャニスタ２１内のベーパの脱離が促進される。このため、キャニスタ内に残存している蒸発燃料量すなわちベーパ残量が低減される。なお、第２電磁弁は本明細書でいう「減圧手段」、「脱離促進手段」に相当する。

また、時刻ｔ１３は、時刻ｔ１２から所定時間Ｔ１の経過後の時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁状態とする。これにより、タンク内圧Ｐｔが低下されるすなわち「圧抜き」が行われるため、タンク内圧Ｐｔは次第に低下していく。また、時刻ｔ１４は、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２未満に低下した時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁状態とする。これにより、燃料タンク１８内が密閉空間となるため、タンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく。

また、時刻ｔ１５は、時刻ｔ１４から所定時間Ｔ２の経過後の時刻である。このとき、制御装置３０は、第２電磁弁３２をオフすなわち大流量側の切替状態とする。ところで、第１電磁弁３１の閉弁状態での所定時間Ｔ２において、パージ実行中におけるキャニスタ２１内が減圧される。すなわち、第１電磁弁３１の閉弁前（詳しくは直前）において減圧パージが行われる。したがって、第１電磁弁３１の開弁前の減圧パージと同様、キャニスタ２１内の吸着材２１ａからベーパが蒸発すなわち脱離しやすくなるため、キャニスタ２１内のベーパの脱離が促進される。このため、キャニスタ内に残存している蒸発燃料量すなわちベーパ残量が低減される。また、第２電磁弁３２のオフによって通常のパージ状態とされる。

また、時刻ｔ１６は、車両の走行中（エンジン１０の作動中）においてパージが終了すなわちパージ制御弁２８がオフされた時刻である。このため、時刻ｔ１１からｔ１６までがパージ実行中の期間である。また、時刻ｔ１７は、前記時刻ｔ１１と同様、パージ開始（再開）すなわちパージ制御弁２８がオンされた時刻である。また、時刻ｔ１８は、前記時刻ｔ１２と同様、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇した時刻である。このとき、制御装置３０は、第２電磁弁３２をオンすなわち小流量側の切替状態とする。また、時刻ｔ１９は、前記時刻ｔ１３と同様、時刻ｔ１８から所定時間Ｔ１の経過後の時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁状態とする。また、所定時間Ｔ１においては、第１電磁弁３１の開弁前の減圧パージが行われる。

また、時刻ｔ２０は、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２未満に低下する以前において、パージがカット（終了）すなわちパージ制御弁２８のオフされた時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁状態とする。また、時刻ｔ２１は、時刻ｔ２０から所定時間Ｔ３の経過後の時刻である。このとき、制御装置３０は、第２電磁弁３２をオフすなわち大流量側の切替状態とする。また、所定時間Ｔ３においては、第１電磁弁３１の閉弁後の減圧パージが行われる。なお、所定時間Ｔ２とＴ３は、同一時間に設定してもよいし、異なる時間に設定してもよい。また、所定時間Ｔ１とＴ２は、同一時間に設定してもよいし、異なる時間に設定してもよい。

次に、走行中（エンジン１０の作動中）において制御装置３０がパージ濃度検出手段３６からの検出信号に基づいてパージ濃度が所定値未満の薄い状態と判別した場合について説明する。図７は走行中においてパージ濃度が薄い場合におけるパージ制御弁、第１電磁弁及び第２電磁弁の動作態様とタンク内圧の変化態様を示すタイミングチャートである。この場合、第２電磁弁は、継続的にオフ状態（大流量側の切替状態）を維持する。
図７に示すように、時刻ｔ３１以前においては、エンジン１０の作動中で、パージが実行されていない期間である。この期間にあっては、第１電磁弁３１がオフすなわち閉弁状態にある。なお、第１電磁弁３１の閉弁によってタンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく。

また、時刻ｔ３１は、パージ開始すなわちパージ制御弁２８がオンすなわち開弁された時刻である。また、時刻ｔ３２は、パージ実行中において、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇した時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁状態とする。これにより、タンク内圧Ｐｔの圧抜きが行われるため、タンク内圧Ｐｔは次第に低下していく。

また、時刻ｔ３３は、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２未満に低下した時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁状態とする。これにより、燃料タンク１８内が密閉空間となるため、タンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく。また、時刻ｔ３４は、車両の走行中（エンジン１０の作動中）においてパージが終了すなわちパージ制御弁２８がオフされた時刻である。このため、時刻ｔ３１からｔ３４までがパージ実行中の期間である。

また、時刻ｔ３５は、前記時刻ｔ３１と同様、パージ開始（再開）すなわちパージ制御弁２８がオンされた時刻である。また、時刻ｔ３６は、前記時刻ｔ３２と同様、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇した時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁状態とする。また、時刻ｔ３７は、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２に低下する以前において、パージがカット（終了）すなわちパージ制御弁２８のオフされた時刻である。このとき、制御装置３０は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁状態とする。

次に、前記制御装置３０が実行する制御ルーチンについて説明する。図８はパージ実行中における第１電磁弁及び第２電磁弁を制御するために実行されるルーチンのフローチャートである。なお、初期状態において、第１電磁弁３１及び第２電磁弁はオフ状態にあるものとする。
図８に示すルーチンでは、先ず、パージ実行中すなわちパージ制御弁２８がオンすなわち開弁状態であるか否かが判別される（ステップＳ１１）。その結果、パージ実行中でないすなわちパージ制御弁２８がオフすなわち閉弁状態であると判別された場合は、今回の処理サイクルを終了する。

また、パージ実行中であると判別された場合は、現時点におけるパージ濃度が所定値以上であるか否かが判別される（ステップＳ１２）。その結果、パージ濃度が所定値以上であると判別された場合は、パージ濃度が濃い状態にあるため、即時に第１電磁弁３１を開弁すると、キャニスタ２１でベーパを吸着しきれず、ベーパが大気通路２６を介して大気に放出されるおそれがある。このため、そのようなベーパの大気への放出を防止するため、次のステップＳ１３以降の処理が実行される。なお、処理の開始にともない、第１電磁弁３１がオフすなわち閉弁状態にあるため、タンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく。

ステップＳ１３では、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇したか否かが判別される。その結果、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ１以上に上昇していない場合は、ステップＳ１３に戻る。また、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ１以上に上昇した場合は、第２電磁弁３２をオンすなわち小流量側の切替状態とする（ステップＳ１４）。これにより、第１電磁弁３１の開弁前の減圧パージが行われる。

前記第２電磁弁３２のオンと同時に、制御装置３０はタイマを作動させる。すなわち、制御装置３０は、予め定められた所定時間Ｔ１が経過するまでタイマを作動させる（ステップＳ１５）。そして、所定時間Ｔ１が経過した場合は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁する（ステップＳ１６）。これにより、タンク内圧Ｐｔの圧抜きが行われるため、タンク内圧Ｐｔは次第に低下していく。

続いて、ステップＳ１７において、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２未満に低下したか否かが判別される。その結果、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ２未満に低下していない場合は、ステップＳ１７に戻る。また、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ２未満に低下した場合は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁（ステップＳ１８）する。これにより、タンク内圧Ｐｔは次第に上昇していく一方、第１電磁弁３１の閉弁後の減圧パージが行われる。

前記第１電磁弁３１のオフと同時に、制御装置３０はタイマを作動させる。すなわち、制御装置３０は、予め定められた所定時間Ｔ２が経過するまでタイマを作動させる（ステップＳ１９）。そして、所定時間Ｔ２が経過した場合は、第２電磁弁３２をオフすなわち大流量状態に切替える（ステップＳ２０）。その後、本処理サイクルを終了する。

また、前記ステップＳ１２において、パージ濃度が所定値以上でないと判別された場合は、パージ濃度が薄い状態にあるため、パージ濃度が濃い状態における減圧パージにかかる処理が省略される。すなわち、ステップＳ２１では、タンク内圧Ｐｔが高圧側の所定値Ｐ１以上に上昇したか否かが判別される。その結果、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ１以上に上昇していない場合は、ステップＳ２１に戻る。また、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ１以上に上昇した場合は、第１電磁弁３１をオンすなわち開弁する（ステップＳ２２）。これにより、タンク内圧Ｐｔの圧抜きが行われるため、タンク内圧Ｐｔは次第に低下していく。

続いて、ステップＳ２３において、タンク内圧Ｐｔが低圧側の所定値Ｐ２未満に低下したか否かが判別される。その結果、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ２未満に低下していない場合は、ステップＳ２３に戻る。また、タンク内圧Ｐｔが所定値Ｐ２未満に低下した場合は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁（ステップＳ２４）する。その後、本処理サイクルを終了する。

次に、前記処理の途中でパージがカット（終了）された場合において制御装置３０が実行する制御ルーチンについて説明する。図９はパージ終了時における第１電磁弁及び第２電磁弁を制御するために実行され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、パージが終了すなわちパージ制御弁２８がオフすなわち閉弁されたか否かが判別される（ステップＳ３１）。その結果、パージが終了されてないと判別された場合は、今回の処理サイクルを終了する。

また、パージがカットされたと判別された場合は、第２電磁弁３２がオンすなわち小流量切替状態であるか否かが判別される（ステップＳ３２）。その結果、第２電磁弁３２がオンすなわち小流量切替状態であると判別された場合は、第１電磁弁３１がオンすなわち開弁状態であるか否かが判別される（ステップＳ３３）。その結果、第１電磁弁３１がオン状態であると判別された場合は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁する（ステップＳ３４）。

前記第１電磁弁３１のオフと同時に、制御装置３０はタイマを作動させる。すなわち、制御装置３０は、予め定められた所定時間Ｔ３が経過するまでタイマを作動させる（ステップＳ３５）。そして、所定時間Ｔ３が経過した場合は、第２電磁弁３２をオフすなわち大流量状態に切替える（ステップＳ３６）。その後、本処理サイクルを終了する。また、前記ステップＳ３３において、第１電磁弁３１がオフ状態であると判別された場合は、前記ステップＳ３６へ進み、第２電磁弁３２をオフする。

また、前記ステップＳ３２において、第２電磁弁３２がオフすなわち大流量切替状態であると判別された場合は、第１電磁弁３１がオンすなわち開弁状態であるか否かが判別される（ステップＳ３７）。その結果、第１電磁弁３１がオフ状態であると判別された場合は、本処理サイクルを終了する。また、第１電磁弁３１がオン状態であると判別された場合は、第１電磁弁３１をオフすなわち閉弁する（ステップＳ３８）。その後、本処理サイクルを終了する。

前記蒸発燃料処理装置２０によると、パージ制御弁２８の開弁中すなわちパージ実行中において、第１電磁弁３１を開弁する際に、第２電磁弁３２を作動させることによりキャニスタ２１内のベーパの脱離を促進した後で、第１電磁弁３１を開弁することによるタンク内圧Ｐｔの圧抜きが行われる。したがって、タンク内圧Ｐｔの圧抜き前（詳しくは直前）において、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することによって、キャニスタ２１内に残存しているベーパ量を低減することができる。これにより、タンク内圧Ｐｔの圧抜き時におけるキャニスタ２１から大気へのベーパの放出を抑制することができる。このことは、燃料タンク１８内のベーパが濃い場合でのタンク内圧Ｐｔの圧抜き時におけるキャニスタ２１から大気へのベーパの放出の抑制に有効である。

また、燃料タンク１８の内圧を検出するタンク内圧センサ３４を備え、制御装置３０は、タンク内圧センサ３４により検出される燃料タンク１８の内圧が所定値を越えたときに、第２電磁弁３２を作動させる。これにより、タンク内圧Ｐｔの圧抜き直前において、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することができる。

また、キャニスタ２１からパージ通路２５を介して吸気通路１４にパージされるパージガスのベーパの濃度を検出するパージ濃度検出手段３６を備え、制御装置３０は、パージ濃度検出手段３６により検出されるベーパの濃度が所定値よりも濃い場合で、かつ、タンク内圧センサ３４により検出される燃料タンク１８の内圧が所定値を越えたときに、第２電磁弁３２を作動させる。これにより、パージ濃度検出手段３６により検出されるベーパの濃度が所定値よりも濃い場合でのタンク内圧Ｐｔの圧抜き直前において、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することができる。

また、第１電磁弁３１を閉弁する際に、第２電磁弁３２を作動させることによりキャニスタ２１内のベーパの脱離を促進した後で第１電磁弁３１を閉弁する。これにより、第１電磁弁３１を閉弁する際に、第２電磁弁３２を作動させることによりキャニスタ２１内のベーパの脱離を促進した後で、第１電磁弁３１を閉弁することができる。したがって、第１電磁弁３１の閉弁前において、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することによって、キャニスタ２１内に残存しているベーパ量を低減することができる。

また、脱離促進手段が、キャニスタ２１内を減圧する第２電磁弁（減圧手段）３２である。これにより、第２電磁弁（減圧手段）３２を作動させ、キャニスタ２１内を減圧することにより、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することができる。

また、第２電磁弁（減圧手段）３２は、大気通路２６に設けられ、該大気通路２６を流れる空気流量を減少させる流量切替弁である。これにより、大気通路２６に設けられた流量切替弁により、大気通路２６を流れる空気流量を減少させ、キャニスタ２１内を減圧することにより、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することができる。

また、制御装置３０は、パージ制御弁２８の開弁中でかつ第２電磁弁３２の小流量側の切替え中において第１電磁弁３１の開閉を行うようになっている。これにより、パージ制御弁２８の開弁中すなわちパージ実行中で第２電磁弁３２の小流量側の切替え中において、第１電磁弁３１の開閉を行うことによりタンク内圧Ｐｔの圧抜きが行われる一方、第１電磁弁３１の閉弁中においてキャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することによって、キャニスタ２１から大気へのベーパの放出を抑制することができる。

また、制御装置３０は、給油時において第２電磁弁３２を大流量側に切替えるとともに第１電磁弁３１を開弁し、また、給油時以外において第２電磁弁３２を小流量側に切替えることもできる。この場合、給油時において、第２電磁弁３２が大流量側に切替えられるとともに第１電磁弁３１が開弁されることにより、支障なく給油を行える。また、給油時以外において、第２電磁弁３２が小流量側に切替えられることにより、第１電磁弁３１の開閉にかかわらず、キャニスタ３１から大気への蒸発燃料の放出を抑制することができる。

［実施形態２］
本発明の実施形態２を説明する。本実施形態は、前記実施形態１の一部に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図１０は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
前記蒸発燃料処理装置２０のキャニスタ２１内に、吸着材２１ａを加熱する電気式ヒータ２２が設けられている。キャニスタ２１の吸着材２１ａに吸着されているベーパを脱離する際は、吸着材２１ａの温度はできるだけ高い方が好ましい。しかし、蒸発燃料が吸着材２１ａから脱離されるとき、その気化熱によって吸着材２１ａの温度は低下する。そこで、ベーパの脱離の際に、ヒータ２２で吸着材２１ａを加熱することにより、脱離効率を向上することができる。また、ヒータ２２は前記制御装置３０によって通電制御される。なお、ヒータ２２は本明細書でいう「加熱手段」に相当する。

本実施形態において、前記キャニスタ２１内の吸着材２１ａを加熱するヒータ２２を「脱離促進手段」として用いることができる。この場合、ヒータ２２を作動させ、キャニスタ２１内の吸着材２１ａを加熱することにより、キャニスタ２１内のベーパの脱離を促進することができる。また、前記実施形態１における脱離促進手段としての第２電磁弁（減圧手段）３２は省略することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。

１０…エンジン（内燃機関）
１４…吸気通路
１８…燃料タンク
２０…蒸発燃料処理装置
２１…キャニスタ
２２…ヒータ（加熱手段）
２４…タンク通路
２５…パージ通路
２６…大気通路
２８…パージ制御弁
３０…制御装置（制御手段）
３１…第１電磁弁（電磁式開閉弁）
３２…第２電磁弁（脱離促進手段、減圧手段、電磁式流量切替弁）
３４…タンク内圧センサ（タンク内圧検出手段）
３６…パージ濃度検出手段

Claims

蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、
前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、
前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、
前記パージ通路に設けられたパージ制御弁と、
前記パージ制御弁を制御する制御手段と
を備え、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記タンク通路を介して前記キャニスタ内に吸着させ、また、前記内燃機関の作動中において前記制御手段により前記パージ制御弁が開弁されたときは、内燃機関の吸気負圧により前記大気通路から前記キャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用して前記キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージするように構成された蒸発燃料処理装置であって、
前記タンク通路に該通路を開閉する電磁式開閉弁を設け、
前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進する脱離促進手段を設け、
前記制御手段は、前記パージ制御弁の開弁中において、前記開閉弁を開弁する際に、該開閉弁が閉弁している状態で、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を開弁し、
前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記タンク内圧検出手段により検出される前記燃料タンクの内圧が所定値を越えたときに、前記脱離促進手段を作動させ、
前記脱離促進手段は、前記キャニスタ内を減圧する減圧手段であり、
前記減圧手段は、前記大気通路に設けられ、該大気通路を流れる空気流量を２段階で切替える電磁式流量切替弁であり、小流量側の切替状態とすることで前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進する
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの蒸発燃料の濃度を検出するパージ濃度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記パージ濃度検出手段により検出される蒸発燃料の濃度が所定値よりも濃い場合で、かつ、前記タンク内圧検出手段により検出される前記燃料タンクの内圧が所定値を越えたときに、前記脱離促進手段を作動させることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記開閉弁を開弁後、閉弁状態まで閉弁する際に、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を閉弁することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、
前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、
前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、
前記パージ通路に設けられたパージ制御弁と、
前記パージ制御弁を制御する制御手段と
を備え、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記タンク通路を介して前記キャニスタ内に吸着させ、また、前記内燃機関の作動中において前記制御手段により前記パージ制御弁が開弁されたときは、内燃機関の吸気負圧により前記大気通路から前記キャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用して前記キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージするように構成された蒸発燃料処理装置であって、
前記タンク通路に該通路を開閉する電磁式開閉弁を設け、
前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進する脱離促進手段を設け、
前記制御手段は、前記パージ制御弁の開弁中において、前記開閉弁を開弁する際に、該開閉弁が閉弁している状態で、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を開弁し、
前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧検出手段を備え、
前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージされるパージガスの蒸発燃料の濃度を検出するパージ濃度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記パージ濃度検出手段により検出される蒸発燃料の濃度が所定値よりも濃い場合で、かつ、前記タンク内圧検出手段により検出される前記燃料タンクの内圧が所定値を越えたときに、前記脱離促進手段を作動させる
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項４に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記開閉弁を開弁後、閉弁状態まで閉弁する際に、前記脱離促進手段を作動させることにより前記キャニスタ内の蒸発燃料の脱離を促進した後で前記開閉弁を閉弁することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項４又は５に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記脱離促進手段は、前記キャニスタ内を減圧する減圧手段であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項６に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記減圧手段は、前記大気通路に設けられ、該大気通路を流れる空気流量を減少させる電磁式流量切替弁であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項４又は５のいずれか１つに記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記脱離促進手段は、前記キャニスタ内を加熱する加熱手段であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタと燃料タンクとを連通するタンク通路と、
前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路と、
前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、
前記パージ通路に設けられたパージ制御弁と、
前記パージ制御弁を制御する制御手段と
を備え、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記タンク通路を介して前記キャニスタ内に吸着させ、また、前記内燃機関の作動中において前記制御手段により前記パージ制御弁が開弁されたときは、内燃機関の吸気負圧により前記大気通路から前記キャニスタ内に空気を吸い込み、その吸い込みによる空気の流れを利用して前記キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路にパージするように構成された蒸発燃料処理装置であって、
前記タンク通路に該通路を開閉する電磁式開閉弁を設け、
前記大気通路に該通路を流れる空気流量を２段階で切替える電磁式流量切替弁を設け、
前記制御手段は、前記パージ制御弁の開弁中でかつ前記流量切替弁の小流量側の切替え中において前記開閉弁の開弁及び閉弁を行う
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項９に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記制御手段は、給油時において前記流量切替弁を大流量側に切替えるとともに前記開閉弁を開弁し、また、給油時以外において前記流量切替弁を小流量側に切替えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。