JP6006821B2 - 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処理する蒸発燃料処理装置に関する。

燃料タンクで発生する蒸発燃料は、炭化水素（ＨＣ）を含み、光化学スモッグの一要因となっている。そこで、車両には、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に一度吸着させ、エンジンの運転中に蒸発燃料を活性炭から脱離（パージ）させてエンジンに供給する蒸発燃料処理装置が設けられている。

従来の蒸発燃料処理装置では、燃料タンクを負圧にするポンプが設けられ、エンジン停止時にポンプを駆動させて燃料タンク内の圧力の変化を検出することにより、燃料タンクの異常（漏洩）を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ流路に配置される封鎖弁の作動を制御し、パージフローの異常を判定する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。

また、エンジンの吸気流路に過給機を備える車両において、キャニスタと吸気流路における過給機の下流側および上流側をそれぞれ連通させる下流側パージ流路および上流側パージ流路が設けられるとともに、下流側パージ流路および上流側パージ流路にそれぞれ下流側バルブおよび上流側バルブが設けられ、下流側バルブおよび上流側バルブよりもキャニスタ側の圧力に基づいて、下流側バルブおよび上流側バルブの開閉異常を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献３）。

特開２００４−２４５１１２号公報 特開２００５−２５６６２４号公報 特開２０１３−１６０１０８号公報

しかしながら、特許文献３の技術では、下流側バルブおよび上流側バルブの開閉異常を判定することはできるものの、上流側パージ流路全体の異常を判定することができないといった問題があった。

そこで、本発明は、吸気流路における過給機より上流側とキャニスタとを連通させる上流側パージ流路の異常を検出することが可能な蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の吸気を過給する過給機が内燃機関の吸気流路に設けられた車両の蒸発燃料処理装置は、ベーパ流路を介して燃料タンクに連通され、燃料タンクから発生した蒸発燃料を吸着させるキャニスタと、吸気流路における過給機より上流側である上流側吸気流路とキャニスタとを連通させる上流側パージ流路と、吸気流路における過給機より下流側である下流側吸気流路とキャニスタとを連通させる下流側パージ流路と、上流側パージ流路に設けられ、上流側吸気流路の圧力が負圧となった場合に上流側パージ流路を連通させる開状態となり、上流側吸気流路の圧力が正圧となった場合に上流側パージ流路を閉鎖させる閉状態となる上流側バルブと、下流側パージ流路に設けられ、下流側吸気流路の圧力が負圧となった場合に下流側パージ流路を連通させる開状態となり、下流側吸気流路の圧力が正圧となった場合に下流側パージ流路を閉鎖させる閉状態となる下流側バルブと、一端が大気に開放され、他端がキャニスタに接続されたガス流路と、ガス流路に設けられ、ガス流路におけるキャニスタ側の空気を吸気するポンプと、ポンプを駆動させるポンプ制御部と、ガス流路におけるキャニスタとポンプとの間に設けられ、ガス流路の圧力を検出するガス流路圧力検出部と、ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、上流側パージ流路および下流側パージ流路の異常を判定する異常判定部と、を備え、異常判定部は、上流側バルブが開状態となり、かつ、ポンプ制御部によってポンプが駆動された後にガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、上流側パージ流路の異常を判定し、下流側バルブが開状態となり、かつ、ポンプが駆動されていない状態のままで、ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、下流側パージ流路の異常を判定する。

また、ポンプは、ロータがカムリングに対して偏心して設けられ、ロータに形成された溝に摺動可能に設けられたベーンがロータの回転による遠心力により突出し、カムリングの内側面に当接しながらロータが回転されるベーンポンプであり、ポンプ制御部は、上流側バルブが開状態となり、異常判定部により上流側パージ流路の異常が判定されるとき、または、異常判定部により上流側パージ流路の異常が判定される前に、ベーンがカムリングの内側面に当接するまでロータを回転させることでポンプの吸気口とポンプの排気口とを遮断させ、異常判定部は、上流側バルブが開状態となり、かつ、ポンプの吸気口とポンプの排気口とを遮断させた状態でガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、上流側パージ流路の異常を判定してもよい。

本発明によれば、吸気流路における過給機より上流側に接続された上流側パージ流路の異常を検出することができる。

エンジンおよび蒸発燃料処理装置の構成を示す概略図である。 ポンプを説明する概略的な断面図である。 燃料タンク異常判定処理を説明する図である。 下流側パージ流路異常判定処理を説明する図である。 上流側パージ流路異常判定処理を説明する図である。 上流側パージ流路異常判定処理におけるタイムチャートである。 蒸発燃料処理を示すフローチャートである。 燃料タンク異常判定処理を示すフローチャートである。 下流側パージ流路異常判定処理を示すフローチャートである。 上流側パージ流路異常判定処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、エンジン１０および蒸発燃料処理装置１００の構成を示す概略図である。なお、図１中、信号の流れを実線の矢印で示し、蒸発燃料を点線で示す。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０には、シリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上部に設けられたシリンダヘッド１４と、シリンダブロック１２内で摺動可能にピストンロッドに支持されたピストン１６とが設けられている。そして、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、ピストン１６の上面とによって囲まれた空間が燃焼室１８として形成されている。

シリンダヘッド１４は、吸気マニホールドを含む吸気流路２０および排気マニホールドを含む排気流路２２が接続されており、燃焼室１８と吸気流路２０とを連通させるとともに、燃焼室１８と排気流路２２とを連通させる。吸気流路２０と燃焼室１８との間には、吸気弁２４の先端が位置し、排気流路２２と燃焼室１８との間には、排気弁２６の先端が位置している。吸気弁２４は、他端に吸気弁用カム２８が当接されており、吸気弁用カム２８が回転することにより、吸気流路２０と燃焼室１８との間を開閉する。排気弁２６は、他端に排気弁用カム３０が当接されており、排気弁用カム３０が回転することにより、排気流路２２と燃焼室１８との間を開閉する。また、吸気弁２４および排気弁２６による開閉動作は、後述する駆動制御部１５２によって適宜制御される。

吸気流路２０内には、吸気流路２０における上流側（大気側）から下流側（エンジン側）に向けて、エアクリーナ３４、過給機３６、インタークーラ３８、スロットル弁４０、インジェクタ４２が順に設けられている。なお、以下では、吸気流路２０におけるコンプレッサ３６ｂ（過給機３６）よりも上流側を上流側吸気流路２０ａと呼び、吸気流路２０におけるコンプレッサ３６ｂ（過給機３６）よりも下流側を下流側吸気流路２０ｂと呼ぶ。

エアクリーナ３４は、外気から吸入された空気に混合する不純物を除去する。エアクリーナ３４によって不純物が除去された空気は、吸気を過給する過給機３６へと導かれる。

過給機３６は、排気流路２２内に設けられエンジン１０からの排気ガスによって回転するタービン３６ａと、吸気流路２０内に設けられタービン３６ａの回転動力によって回転するコンプレッサ３６ｂとを含んで構成される。コンプレッサ３６ｂは、エアクリーナ３４を介して吸入された空気を昇圧（圧縮）し、昇圧した空気を下流側（エンジン１０）へ送出する。なお、過給機３６は、ＥＣＵ１５０の制御に基づいて、駆動および停止が切り替えられる。

インタークーラ３８は、過給機３６で昇圧されることにより昇温した空気を冷却する。

スロットル弁４０は、アクセル（不図示）の開度に応じてアクチュエータにより開閉駆動され、エンジン１０へ送出される空気量を調節する。

インジェクタ４２は、燃焼室１８に指向するように配され、燃料タンク１１０内の燃料をクランクシャフト（不図示）の回転角に応じて噴射する。これにより、インジェクタ４２により噴射された燃料と、スロットル弁４０を通過した空気とが混ざり合った混合気が、燃焼室１８へ導かれる。

燃焼室１８へ導かれた燃料（混合気）は、先端が燃焼室１８内に位置するように配された点火プラグ３２によって、所定のタイミングで点火され、燃焼する。かかる燃焼により、ピストン１６が往復運動を行い、その往復運動が、ピストンロッドを通じてクランクシャフトの回転運動に変換される。

このようにして駆動するエンジン１０には、燃料タンク１１０で発生する蒸発燃料を燃焼室１８に供給するための蒸発燃料処理装置１００が備え付けられている。蒸発燃料処理装置１００は、燃料タンク１１０、キャニスタ１１２、ベーパ流路１１４、上流側パージ流路１１６、下流側パージ流路１１８、ガス流路１２０、上流側バルブ１２２、下流側バルブ１２４、ＥＬＣＭ（Evaporative Leak Check Module）１３０、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１５０を含んで構成される。

蒸発燃料処理装置１００では、燃料タンク１１０とキャニスタ１１２とがベーパ流路１１４を介して連通されている。また、蒸発燃料処理装置１００では、キャニスタ１１２と上流側吸気流路２０ａとが上流側パージ流路１１６を介して連通され、キャニスタ１１２と下流側吸気流路２０ｂとが下流側パージ流路１１８を介して連通されている。さらに、蒸発燃料処理装置１００では、一端が大気に開放されたガス流路１２０の他端がキャニスタ１１２に接続されている。なお、本実施形態では、上流側パージ流路１１６と下流側パージ流路１１８との一部が共用されているが、上流側パージ流路１１６と下流側パージ流路１１８とが独立して設けられていてもよい。

キャニスタ１１２は、内部に活性炭１１２ａが充填されており、燃料タンク１１０で発生した蒸発燃料がベーパ流路１１４を介して流入すると、内部に充填されている活性炭１１２ａに蒸発燃料が吸着する。吸着した蒸発燃料は、詳しくは後述するように、キャニスタ１１２内に空気が流れることにより、活性炭１１２ａから離脱（パージ）される。

上流側パージ流路１１６には、上流側パージ流路１１６を開閉する上流側バルブ１２２が設けられている。上流側バルブ１２２が開状態となると、上流側パージ流路１１６が連通し、上流側バルブ１２２が閉状態となると、上流側パージ流路１１６が閉鎖する。また、下流側パージ流路１１８には、下流側パージ流路１１８を開閉する下流側バルブ１２４が設けられている。下流側バルブ１２４が開状態となると、下流側パージ流路１１８が連通し、下流側バルブ１２４が閉状態となると、下流側パージ流路１１８が閉鎖する。

また、蒸発燃料処理装置１００には、蒸発燃料が通過する流路等のパージフローの異常判定を行う際に用いられるＥＬＣＭ１３０がガス流路１２０の途中に設けられている。ＥＬＣＭ１３０は、バイパス流路１３２、スイッチングバルブ１３４、ポンプ１３６、第１圧力センサ（ガス流路圧力検出部）１３８を含んで構成される。なお、以下では、ガス流路１２０におけるスイッチングバルブ１３４よりもキャニスタ１１２側の流路をキャニスタ側ガス流路１２０ａと呼び、ガス流路１２０におけるスイッチングバルブ１３４よりも大気側の流路を大気側ガス流路１２０ｂと呼ぶ。

バイパス流路１３２は、スイッチングバルブ１３４を迂回するように、キャニスタ側ガス流路１２０ａと、大気側ガス流路１２０ｂとを連通させる。つまり、バイパス流路１３２は、スイッチングバルブ１３４を迂回するガス流路１２０として機能する。また、バイパス流路１３２には、オリフィス１３２ａが設けられている。

スイッチングバルブ１３４は、キャニスタ側ガス流路１２０ａと大気側ガス流路１２０ｂとを連通させるＯＦＦ状態と、キャニスタ側ガス流路１２０ａとバイパス流路１３２におけるオリフィス１３２ａおよびポンプ１３６間とを連通させるＯＮ状態とを切り替え可能となっている。

ポンプ１３６は、バイパス流路１３２におけるオリフィス１３２ａ、および、スイッチングバルブ１３４よりも大気側に設けられ、駆動することにより、バイパス流路１３２におけるキャニスタ１１２側の空気を吸気し、大気側に排出する。

図２は、ポンプ１３６を説明する概略的な断面図である。図２に示すように、ポンプ１３６は、カムリング１３６ａ、ロータ１３６ｅ、ベーン１３６ｇ、を含んで構成されるベーンポンプが適用される。なお、図２中、ロータ１３６ｅの回転方向を実線の矢印で示し、吸気方向と排気方向とを白抜き矢印で示す。

カムリング１３６ａは、略有底円筒の形状であり、開口部を塞ぐカバー（不図示）により形成される内部空間に、内部空間の厚さと同等の厚さを有するロータ１３６ｅおよびベーン１３６ｇが設けられている。また、カムリング１３６ａには、内部空間とバイパス流路１３２とを連通させる吸気口１３６ｂ、および、内部空間と大気側ガス流路１２０ｂとを連通させる排気口１３６ｃが形成されている。吸気口１３６ｂおよび排気口１３６ｃは、カムリング１３６ａの側面上において略対向して形成されている。

ロータ１３６ｅは、略円柱の形状であり、カムリング１３６ａに対して偏心して設けられており、モータ（不図示）により回転する。ロータ１３６ｅには、複数の溝１３６ｆ（例えば、４つ）が放射状に形成されており、各溝１３６ｆには、ベーン１３６ｇが摺動可能に設けられている。

ベーン１３６ｇは、ロータ１３６ｅが回転すると、遠心力によりカムリング１３６ａの内側面１３６ｄに当接するまで突出し、ロータ１３６ｅが回転している間は、内側面１３６ｄに当接した状態が維持されたまま、ロータ１３６ｅとともに回転する。

そして、ポンプ１３６が駆動すると、吸気口１３６ｂからカムリング１３６ａの内部空間内に流入した空気が、２つのベーン１３６ｇ、ロータ１３６ｅおよび内側面１３６ｄとで囲まれた空間に閉じ込められて圧縮され、その後、排気口１３６ｃから大気側ガス流路１２０ｂに放出される。

図１に戻り、第１圧力センサ１３８は、バイパス流路１３２におけるオリフィス１３２ａとポンプ１３６との間に設けられ、バイパス流路１３２（ガス流路１２０）内の圧力を検出する。また、第２圧力センサ１４０は、下流側吸気流路２０ｂにおけるスロットル弁４０とインジェクタ４２との間に設けられ、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力を検出する。

また、蒸発燃料処理装置１００には、上流側吸気流路２０ａにフローメータ１４２が設けられており、フローメータ１４２は、エンジン１０の燃焼室１８に供給される（過給機３６に吸気される）空気量を検出する。

ＥＣＵ１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなり、エンジン１０および蒸発燃料処理装置１００を統括制御する。そして、ＥＣＵ１５０は、本実施形態において、駆動制御部１５２、バルブ制御部１５４、ポンプ制御部１５６、異常判定部１５８として機能する。

駆動制御部１５２は、過給機３６、スロットル弁４０、インジェクタ４２等を適時制御してエンジン１０を駆動させる。駆動制御部１５２は、エンジン１０が低負荷の場合には過給機３６を停止させ、エンジン１０が高負荷になると、過給機３６を駆動させ、エンジン１０に供給する空気量を増加させる。また、駆動制御部１５２は、アクセルの開度に応じてアクチュエータを介してスロットル弁４０を開閉制御する。また、駆動制御部１５２は、クランクシャフトの回転角に応じてインジェクタ４２から燃料を噴射させる。

バルブ制御部１５４は、上流側バルブ１２２、下流側バルブ１２４の開閉を制御するとともに、スイッチングバルブ１３４のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を切り替える。ここで、過給機３６が停止している場合には、ピストン１６の摺動により燃焼室１８内に吸気流路２０（下流側吸気流路２０ｂ）から空気が引き込まれ、吸気流路２０内の圧力が負圧になる。特に、燃焼室１８に近い下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が低くなる（例えば、−５００ｍｍＨｇ）。そこで、バルブ制御部１５４は、第２圧力センサ１４０で検出された圧力が負圧になる、つまり、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が負圧になると、下流側バルブ１２４を開状態にし、上流側バルブ１２２を閉状態にし、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。これにより、下流側吸気流路２０ｂ内の負圧により、ガス流路１２０、キャニスタ１１２および下流側パージ流路１１８を介して空気が下流側吸気流路２０ｂに引き込まれ、キャニスタ１１２の活性炭１１２ａに吸着していた蒸発燃料がパージされてエンジン１０に供給される。

また、過給機３６が駆動している場合には、過給機３６から下流側吸気流路２０ｂに空気が昇圧されて送出されるため、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が正圧になる。一方で、上流側吸気流路２０ａ内の空気が過給機３６に引き込まれるため、過給機３６が停止している場合よりも上流側吸気流路２０ａの圧力が下がる（例えば、−７ｍｍＨｇ）。そこで、バルブ制御部１５４は、第２圧力センサ１４０で検出された圧力が正圧になる、つまり、下流側吸気流路２０ｂが正圧になると、上流側バルブ１２２を開状態にするとともに、下流側バルブ１２４を閉状態にする。また、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。これにより、上流側吸気流路２０ａ内の負圧により、ガス流路１２０、キャニスタ１１２および上流側パージ流路１１６を介して空気が上流側吸気流路２０ａに引き込まれ、キャニスタ１１２の活性炭１１２ａに吸着していた蒸発燃料がパージされてエンジン１０に供給される。

このようにして、蒸発燃料処理装置１００では、エンジン１０が駆動している場合には、上流側バルブ１２２または下流側バルブ１２４の一方を開状態にするとともに他方を閉状態にする。そして、上流側パージ流路１１６または下流側パージ流路１１８を介してキャニスタ１１２の活性炭１１２ａに吸着した蒸発燃料をエンジン１０に供給する。

また、蒸発燃料処理装置１００では、蒸発燃料をエンジン１０に供給するとともに、蒸発燃料をエンジン１０に供給するためのパージフローの異常判定が行われる。具体的には、エンジン１０が停止している際には燃料タンク異常判定処理が行われる。また、エンジン１０が駆動しており、かつ、過給機３６が停止している場合には下流側パージ流路異常判定処理が行われ、および、エンジン１０が駆動しており、かつ、過給機３６が駆動している場合には上流側パージ流路異常判定処理が行われる。

（燃料タンク異常判定処理）
図３は、燃料タンク異常判定処理を説明する図である。燃料タンク異常判定処理は、駆動制御部１５２によりエンジン１０が駆動されていない場合、つまり、エンジン１０が停止している場合に行われる。図３に示すように、燃料タンク異常判定処理を実行する場合、バルブ制御部１５４は、上流側バルブ１２２および下流側バルブ１２４を閉状態にするとともに、スイッチングバルブ１３４をＯＮ状態にする。

そして、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を駆動させる。これにより、燃料タンク１１０、キャニスタ１１２、ベーパ流路１１４、上流側パージ流路１１６における上流側バルブ１２２よりもキャニスタ１１２側、下流側パージ流路１１８における下流側バルブ１２４よりもキャニスタ１１２側、ガス流路１２０、バイパス流路１３２（以下、これらを燃料タンク異常判定処理時パージフローと呼ぶ）内の空気がポンプ１３６により大気に排出される。

このとき、蒸発燃料処理装置１００では、燃料タンク異常判定処理時パージフロー内の空気がポンプ１３６により大気に排出されると、燃料タンク１１０に異常（漏洩）がない場合、燃料タンク１１０内の圧力が低下する。一方、燃料タンク異常判定処理時パージフローに異常がある場合、異常箇所から空気が流入するため、燃料タンク１１０内の圧力が低下しない（または低下しにくい）。

そこで、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に所定の燃料タンク圧力閾値以下になった場合には、燃料タンク１１０に異常がないと判定し、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に燃料タンク圧力閾値以下にならなかった場合には、燃料タンク１１０に異常があると判定する。

次に、燃料タンク１１０が正常であった場合、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４がＯＮ状態であり、かつ、ポンプ１３６が駆動されたままの状態で、上流側バルブ１２２を閉状態から開状態へと変化させる。このとき、上流側パージ流路１１６が正常であれば、燃料タンク異常判定処理時パージフロー内に空気が流入し、低下した圧力が上昇する。一方、上流側パージ流路１１６に詰まり等があると燃料タンク異常判定処理時パージフロー内の圧力は低下したままとなる。

そこで、異常判定部１５８は、上昇した圧力の量（以下、圧力上昇量とよぶ）が所定期間の間に所定の圧力上昇閾値以上となった場合に、燃料タンク異常判定処理時パージフローに異常がないと判定する。また、異常判定部１５８は、圧力上昇量が所定期間の間に所定の圧力上昇閾値未満のままであった場合に、燃料タンク異常判定処理時パージフローに異常があると判定する。

その後、バルブ制御部１５４は、上流側バルブ１２２および下流側バルブ１２４を開状態にするとともに、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。また、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を停止させる。また、異常判定部１５８は、燃料タンク１１０または燃料タンク異常判定処理時パージフローに異常があると判定した場合には、例えば、車両に設けられた表示部に、燃料タンク１１０または燃料タンク異常判定処理時パージフローに異常があることを示す報知を行う。

なお、燃料タンク異常判定処理は、主に燃料タンク１１０の異常を検出するために行われるが、実際には、燃料タンク異常判定処理時パージフロー全体の異常を判定することとなる。

（下流側パージ流路異常判定処理）
図４は、下流側パージ流路異常判定処理を説明する図である。上記したように、過給機３６が停止しており、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が負圧になると、バルブ制御部１５４は、下流側バルブ１２４を開状態にし、上流側バルブ１２２を閉状態にし、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。そして、下流側パージ流路異常判定処理は、この状態になっている間に行われる。

下流側パージ流路異常判定処理が開始されると、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＮ状態にする。そうすると、燃料タンク１１０、キャニスタ１１２、ベーパ流路１１４、上流側パージ流路１１６における上流側バルブ１２２よりもキャニスタ１１２側、下流側パージ流路１１８、ガス流路１２０、バイパス流路１３２（以下、これらを下流側パージ流路異常判定処理時パージフローと呼ぶ）内の空気が、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が負圧により、エンジン１０側に引き込まれる。

このとき、蒸発燃料処理装置１００では、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常（漏洩）がない場合、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が低下する。一方、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常がある場合、異常箇所から空気が流入するため、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が低下しない（または低下しにくい）。

そこで、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に所定の下流圧力閾値以下になった場合には、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常がないと判定し、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に下流圧力閾値以下にならなかった場合には、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定する。

その後、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。また、異常判定部１５８は、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定した場合には、車両に設けられた表示部に、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があることを示す報知を行う。

なお、下流側パージ流路異常判定処理は、主に下流側パージ流路１１８の異常を検出するために行われるが、実際には、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー全体の異常を判定することとなる。

（上流側パージ流路異常判定処理）
図５は、上流側パージ流路異常判定処理を説明する図である。上記したように、過給機３６が駆動しており、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が正圧になると、バルブ制御部１５４は、下流側バルブ１２４を閉状態にし、上流側バルブ１２２を開状態にし、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。そして、上流側パージ流路異常判定処理は、この状態になっている間に行われる。

上流側パージ流路異常判定処理が開始されると、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＮ状態にする。その後、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を駆動させる。

そうすると、燃料タンク１１０、キャニスタ１１２、ベーパ流路１１４、上流側パージ流路１１６、下流側パージ流路１１８における下流側バルブ１２４よりもキャニスタ１１２側、ガス流路１２０、バイパス流路１３２（以下、これらを上流側パージ流路異常判定処理時パージフローとよぶ）内の空気が、上流側吸気流路２０ａ内の負圧によりエンジン１０側に引き込まれるとともに、ポンプ１３６により大気側に排出される。

このとき、蒸発燃料処理装置１００では、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常（漏洩）がない場合、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が低下する。一方、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常がある場合、異常箇所から空気が流入するため、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が低下しない（または低下しにくい）。

そこで、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に上流圧力閾値以下になった場合には、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常がないと判定し、第１圧力センサ１３８で検出される圧力が所定期間の間に上流圧力閾値以下にならなかった場合には、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定する。

その後、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態にする。また、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を停止させる。また、異常判定部１５８は、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定した場合には、例えば、車両に設けられた表示部に、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があることを示す報知を行う。

なお、上流側パージ流路異常判定処理は、主に上流側パージ流路１１６の異常を検出するために行われるが、実際には、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー全体の異常を判定することとなる。

ここで、過給機３６が停止しており、下流側吸気流路２０ｂが負圧の場合には、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が、例えば−５００ｍｍＨｇと低圧になるため、下流側パージ流路異常判定処理では、ポンプ１３６を作動しなくても、下流側吸気流路２０ｂ内の負圧により、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の空気をエンジン１０側に引き込むことができる。

また、本実施形態のように、ポンプ１３６にベーンポンプを適用している場合には、ポンプ１３６が停止している場合にはロータ１３６ｅに対してベーン１３６ｇが振動等で摺動するため、吸気口１３６ｂと排気口１３６ｃとが連通している場合もある。このような場合には、ポンプ１３６を介して空気が大気から下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内に流入することになる。しかしながら、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が低圧（負圧）であるため、ポンプ１３６を介して空気が上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内に流入したとしても、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力は低下していくので、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力に基づいて、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の異常を検出することができる。

一方で、過給機３６が駆動している場合には、上流側吸気流路２０ａが負圧になるものの、上流側吸気流路２０ａ内の圧力が、例えば−７ｍｍＨｇとごく僅かな負圧にしかならない。そのため、上流側パージ流路異常判定処理では、ポンプ１３６の吸気口１３６ｂと排気口１３６ｃとが連通している場合には、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の空気を充分に排出することができない（異常を検出することができる程度の圧力の変化を生むことができない）。

そこで、上流側パージ流路異常判定処理では、ポンプ１３６を駆動させることで、ベーン１３６ｇがカムリング１３６ａの内側面に当接して吸気口１３６ｂと排気口１３６ｃとが遮断状態となる。このため、少なくとも、ポンプ１３６を介して大気から上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内に空気が流入することを防止することができ、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力を、異常を検出することができる程度まで低下させることができる。また、ポンプ１３６を駆動させ、上流側吸気流路２０ａ内の負圧、および、ポンプ１３６により、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の空気をエンジン１０側および大気に排出することで、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力の低下速度を早めることができる。

また、図６は、上流側パージ流路異常判定処理のタイムチャートである。図６では、上流側バルブ１２２、スイッチングバルブ１３４およびポンプ１３６の状態の推移と、第１圧力センサ１３８により検出される圧力とを示している。実線は上流側パージ流路１１６が正常な状態を示し、破線は上流側パージ流路１１６（上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー）が異常な状態を示し、一点鎖線は異常判定部１５８が上流側パージ流路１１６（上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー）の異常を判定する際の上流圧力閾値を示す。

上述したように、まず、下流側吸気流路２０ｂの圧力が正圧になると上流側バルブ１２２が閉状態（ＣＬＯＳＥ）から開状態（ＯＰＥＮ）に切り換えられる（ｔ１）。次に、スイッチングバルブ１３４がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えられる（ｔ２）。続いて、ポンプ１３６が駆動される（ｔ３）。

その結果、第１圧力センサ１３８により検出される上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が徐々に低下し、上流圧力閾値（図中、一点鎖線）以下まで達すると、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常がない（正常）と判定される。そして、スイッチングバルブ１３４がＯＦＦ状態に切り換えられるとともに、ポンプ１３６を停止させることで、上流側パージ流路異常判定処理が終了する（ｔ４）。また、下流側吸気流路２０ｂの圧力が負圧になると、上流側バルブ１２２が閉状態（ＣＬＯＳＥ）にされる（ｔ６）。

一方、第１圧力センサ１３８により検出される上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力が変動せず、所定期間の間に上流圧力閾値以下まで達しないと、異常判定部は、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローが異常であると判定する。その後、スイッチングバルブ１３４がＯＦＦ状態に切り換えられるとともに、ポンプ１３６が停止されることで、上流側パージ流路異常判定処理が終了する（ｔ５）。また、上流側バルブ１２２は上流側パージ流路異常判定処理が終了後、適時、閉状態（ＣＬＯＳＥ）にされる（ｔ６）。

図７は、蒸発燃料処理を示すフローチャートである。図７に示すように、駆動制御部１５２は、エンジン１０が停止しているかを判定する（Ｓ３００）。そして、エンジン１０が停止していると判定した場合（Ｓ３００におけるＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、詳しくは後述する燃料タンク異常判定処理を実行し（Ｓ３０２）、当該蒸発燃料処理を終了する。

また、エンジン１０が停止していない（運転している）と判定した場合（Ｓ３００におけるＮＯ）、バルブ制御部１５４は、過給機３６が停止しており、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が負圧であるかを判定する（Ｓ３０４）。

下流側吸気流路２０ｂ内の圧力が負圧であると判定した場合（Ｓ３０４におけるＹＥＳ）、バルブ制御部１５４は、下流側バルブ１２４を開状態にするとともに、上流側バルブ１２２を閉状態にする（Ｓ３０６）。これにより、下流側吸気流路２０ｂの負圧でキャニスタ１１２内の蒸発燃料がパージされ、下流側吸気流路２０ｂを介してエンジン１０（燃焼室１８）へと蒸発燃料が供給される。

そして、バルブ制御部１５４は、前回の下流側パージ流路異常判定処理から一定期間が経過したかを判定する（Ｓ３０８）。その結果、一定期間が経過していると判定された場合（Ｓ３０８におけるＹＥＳ）、バルブ制御部１５４は、詳しくは後述する下流側パージ流路異常判定処理を実行し（Ｓ３１０）、当該蒸発燃料処理を終了する。また、バルブ制御部１５４は、一定期間が経過していないと判定した場合（Ｓ３０８におけるＮＯ）、当該蒸発燃料処理を終了する。なお、一定期間としては、前回の下流側パージ流路異常判定処理から所定時間が経過したものとしてもよく、また、前回の下流側パージ流路異常判定処理から所定回数のエンジン１０の始動が行われたものとしてもよい。

一方、下流側吸気流路２０ｂの圧力が負圧でない（正圧である）と判定した場合（Ｓ３０４におけるＮＯ）、上流側バルブ１２２を開状態にするとともに、下流側バルブ１２４を閉状態にする（Ｓ３１２）。これにより、上流側吸気流路２０ａの負圧でキャニスタ１１２内の蒸発燃料がパージされ、上流側吸気流路２０ａを介してエンジン１０（燃焼室１８）へと蒸発燃料が供給される。

そして、バルブ制御部１５４は、前回の上流側パージ流路異常判定処理から一定期間が経過したかを判定する（Ｓ３１４）。その結果、一定期間が経過していると判定された場合（Ｓ３１４におけるＹＥＳ）、バルブ制御部１５４は、詳しくは後述する上流側パージ流路異常判定処理を実行し（Ｓ３１６）、当該蒸発燃料処理を終了する。また、バルブ制御部１５４は、一定期間が経過していないと判定した場合（Ｓ３１４におけるＮＯ）、当該蒸発燃料処理を終了する。なお、一定期間としては、前回の上流側パージ流路異常判定処理から所定時間が経過したものとしてもよく、また、前回の上流側パージ流路異常判定処理から所定回数のエンジン１０の始動が行われたものとしてもよい。

図８は、燃料タンク異常判定処理を示すフローチャートである。図８に示すように、まず、燃料タンク異常判定処理が開始されると、バルブ制御部１５４は、下流側バルブ１２４を閉状態にし（Ｓ３０２−２）、上流側バルブ１２２を閉状態にし（Ｓ３０２−４）、スイッチングバルブ１３４をＯＮ状態にする（Ｓ３０２−６）。

続いて、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を駆動させ（Ｓ３０２−８）、燃料タンク異常判定処理時パージフロー内の空気を排出する。次に、第１圧力センサ１３８は、所定期間に亘って燃料タンク異常判定処理時パージフロー内の圧力を検出する（Ｓ３０２−１０）。

その後、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８で検出された圧力が燃料タンク圧力閾値以下となったかを判定する（Ｓ３０２−１２）。その結果、圧力が燃料タンク圧力閾値以下になったと判定された場合（Ｓ３０２−１２におけるＹＥＳ）、燃料タンク１１０が正常であると判定し（Ｓ３０２−１４）、次の処理に移行する。また、異常判定部１５８は、圧力が燃料タンク圧力閾値以下にならなかったと判定した場合（Ｓ３０２−１２におけるＮＯ）、燃料タンク１１０が異常であると判定する（Ｓ３０２−１６）。異常判定部１５８は、燃料タンク１１０の異常を判定した場合、表示部に燃料タンク異常判定処理時パージフローの異常を報知し（Ｓ３０２−１８）、当該燃料タンク異常判定処理を終了する。

次に、燃料タンク１１０が正常であると判定された場合、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４がＯＮ状態であり、かつ、ポンプ１３６が駆動されたままの状態で、上流側バルブ１２２を閉状態から開状態にし（Ｓ３０２−２０）、第１圧力センサ１３８は、所定期間に亘って燃料タンク異常判定処理時パージフロー内の圧力を検出する（Ｓ３０２−２２）。

その後、異常判定部１５８は、圧力上昇量が圧力上昇閾値以上となったかを判定する。（Ｓ３０２−２４）。その結果、圧力上昇量が圧力上昇閾値以上になったと判定された場合（Ｓ３０２−２４におけるＹＥＳ）、異常判定部１５８は燃料タンク異常判定処理時パージフローが正常であると判定し（Ｓ３０２−２６）、当該燃料タンク異常判定処理を終了する。

また、異常判定部１５８は、圧力上昇量が圧力上昇閾値以上にならなかったと判定した場合（Ｓ３０２−２４におけるＮＯ）、燃料タンク異常判定処理時パージフローが異常であると判定する（Ｓ３０２−２８）。異常判定部１５８は、燃料タンク異常判定処理時パージフローの異常を判定した場合、表示部に燃料タンク異常判定処理時パージフローの異常を報知し（Ｓ３０２−３０）、当該燃料タンク異常判定処理を終了する。

なお、燃料タンク異常判定処理を終了する際に、上流側バルブ１２２および下流側バルブ１２４が開状態にされるとともに、スイッチングバルブ１３４がＯＦＦ状態にされ、また、ポンプ１３６が停止される。

図９は、下流側パージ流路異常判定処理を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、下流側パージ流路異常判定処理が開始されると、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＦＦ状態に切り換える（Ｓ３１０−２）。そうすると、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の空気が、下流側吸気流路２０ｂ内の圧力（負圧）により、エンジン１０側に引き込まれる。その後、第１圧力センサ１３８は、下流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力を所定期間に亘って検出する（Ｓ３１０−４）。

異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８により検出された圧力が下流圧力閾値以下になったかを判定する（Ｓ３１０−６）。その結果、異常判定部１５８は、圧力が下流圧力閾値以下になったと判定した場合（Ｓ３１０−６におけるＹＥＳ）、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローが正常であると判定し（Ｓ３１０−８）、当該下流側パージ流路異常判定処理を終了する。また、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８により検出された圧力が下流圧力閾値以下になっていないと判定した場合（Ｓ３１０−６におけるＮＯ）、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定する（Ｓ３１０−１０）。異常判定部１５８は、下流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定した場合、表示部に下流側パージ流路異常判定処理時パージフローの異常を報知し（Ｓ３１０−１２）、当該下流側パージ流路異常判定処理を終了する。

図１０は、上流側パージ流路異常判定処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、上流側パージ流路異常判定処理が開始されると、バルブ制御部１５４は、スイッチングバルブ１３４をＯＮ状態に切り換える（Ｓ３１６−２）。次に、ポンプ制御部１５６は、ポンプ１３６を駆動させる（Ｓ３１６−４）。

上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の空気は、上流側吸気流路２０ａ内の圧力（負圧）、および、ポンプ１３６により、エンジン１０側および大気側に排出される。

次に、第１圧力センサ１３８は、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力を所定期間にわたって検出する（Ｓ３１６−６）。次に、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８により検出された圧力が上流圧力閾値以下になったかを判定する（Ｓ３１６−８）。その結果、異常判定部１５８は、第１圧力センサ１３８により検出された圧力が上流圧力閾値以下になったと判定した場合（Ｓ３１６−８におけるＹＥＳ）、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローが正常であると判定し（Ｓ３１６−１０）、当該上流側パージ流路異常判定処理を終了する。また、異常判定部１５８は、圧力が上流圧力閾値以下にならなかったと判定した場合（Ｓ３１６−８におけるＮＯ）、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローが異常であると判定する（Ｓ３１６−１２）。異常判定部１５８は、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローに異常があると判定した場合、表示部に上流側パージ流路異常判定処理時パージフローの異常を報知し（Ｓ３１６−１４）、当該上流側パージ流路異常判定処理を終了する。なお、上流側パージ流路異常判定処理を終了する際に、スイッチングバルブ１３４がＯＦＦ状態にされ、また、ポンプ１３６が停止される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、上記実施形態において、上流側パージ流路異常判定処理が行われる際、ポンプ１３６がポンプ制御部１５６により駆動されている間に、第１圧力センサ１３８が圧力を検出するようにしたが、これに限るものではない。上流側パージ流路異常判定処理が行われるとき、または、上流側パージ流路異常判定処理が行われる前に、ポンプ制御部１５６は、少なくともベーン１３６ｇがカムリング１３６ａの内側面１３６ｄに当接するまでポンプ１３６を駆動させ、その後、ポンプ１３６を停止させるようにしてもよい。そして、異常判定部１５８は、ポンプ１３６が停止した後に、第１圧力センサ１３８により検出される圧力に基づいて、上流側パージ流路異常判定処理時パージフローの異常を判定してもよい。

このように、少なくともベーン１３６ｇがカムリング１３６ａの内側面１３６ｄに当接するまでポンプ１３６を駆動させることにより、吸気口１３６ｂと排気口１３６ｃとが遮断状態になれば、上流側吸気流路２０ａ内の負圧だけで異常を検出することができる程度に、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力を低下させることができる。ただし、上流側吸気流路２０ａ内の負圧だけでは、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力の低下速度が遅くなってしまうので、ポンプ１３６を駆動させ続ける方が、上流側パージ流路異常判定処理時パージフロー内の圧力の低下速度を早め、より早期に異常を検出することができる。

また、上記実施形態において、バルブ制御部１５４が、上流側バルブ１２２および下流側バルブ１２４の開閉状態を切り換えるようにしたが、これに限るものではない。上流側バルブ１２２および下流側バルブ１２４は逆止弁などの構造が適用され、設けられている位置での圧力に基づいて開閉するようにしてもよい。

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置に利用できる。

１０ エンジン（内燃機関）
２０ 吸気流路
１００ 蒸発燃料処理装置
１１０ 燃料タンク
１１２ キャニスタ
１１４ ベーパ流路
１１６ 上流側パージ流路
１１８ 下流側パージ流路
１２０ ガス流路
１２２ 上流側バルブ
１２４ 下流側バルブ
１３６ ポンプ
１３６ａ カムリング
１３６ｂ 吸気口
１３６ｃ 排気口
１３６ｄ 内側面
１３６ｅ ロータ
１３６ｆ 溝
１３６ｇ ベーン
１３８ 第１圧力センサ（ガス流路圧力検出部）
１５４ バルブ制御部
１５６ ポンプ制御部
１５８ 異常判定部

Claims (2)

1. 吸気を過給する過給機が内燃機関の吸気流路に設けられた車両の蒸発燃料処理装置であって、
   ベーパ流路を介して燃料タンクに連通され、該燃料タンクから発生した蒸発燃料を吸着させるキャニスタと、
   前記吸気流路における前記過給機より上流側である上流側吸気流路と前記キャニスタとを連通させる上流側パージ流路と、
   前記吸気流路における前記過給機より下流側である下流側吸気流路と前記キャニスタとを連通させる下流側パージ流路と、
   前記上流側パージ流路に設けられ、前記上流側吸気流路の圧力が負圧となった場合に該上流側パージ流路を連通させる開状態となり、該上流側吸気流路の圧力が正圧となった場合に該上流側パージ流路を閉鎖させる閉状態となる上流側バルブと、
   前記下流側パージ流路に設けられ、前記下流側吸気流路の圧力が負圧となった場合に該下流側パージ流路を連通させる開状態となり、該下流側吸気流路の圧力が正圧となった場合に該下流側パージ流路を閉鎖させる閉状態となる下流側バルブと、
   一端が大気に開放され、他端が前記キャニスタに接続されたガス流路と、
   前記ガス流路に設けられ、該ガス流路における前記キャニスタ側の空気を吸気するポンプと、
   前記ポンプを駆動させるポンプ制御部と、
   前記ガス流路における前記キャニスタと前記ポンプとの間に設けられ、該ガス流路の圧力を検出するガス流路圧力検出部と、
   前記ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、前記上流側パージ流路および前記下流側パージ流路の異常を判定する異常判定部と、
   を備え、
   前記異常判定部は、
   前記上流側バルブが開状態となり、かつ、前記ポンプ制御部によって前記ポンプが駆動された後に前記ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、前記上流側パージ流路の異常を判定し、
   前記下流側バルブが開状態となり、かつ、前記ポンプが駆動されていない状態のままで、前記ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、前記下流側パージ流路の異常を判定することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記ポンプは、
   ロータがカムリングに対して偏心して設けられ、該ロータに形成された溝に摺動可能に設けられたベーンが該ロータの回転による遠心力により突出し、該カムリングの内側面に当接しながら該ロータが回転されるベーンポンプであり、
   前記ポンプ制御部は、
   前記上流側バルブが開状態となり、前記異常判定部により前記上流側パージ流路の異常が判定されるとき、または、該異常判定部により該上流側パージ流路の異常が判定される前に、前記ベーンが前記カムリングの内側面に当接するまで前記ロータを回転させることで前記ポンプの吸気口と該ポンプの排気口とを遮断させ、
   前記異常判定部は、
   前記上流側バルブが開状態となり、かつ、前記ポンプの吸気口と該ポンプの排気口とを遮断させた状態で前記ガス流路圧力検出部により検出される圧力に基づいて、前記上流側パージ流路の異常を判定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。

Images