JP6587967B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本明細書は、蒸発燃料処理装置に関する技術を開示する。特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、内燃機関の吸気経路にパージして処理する蒸発燃料処理装置を開示する。

特許文献１に、蒸発燃料処理装置が開示されている。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタで吸着し、キャニスタ内の蒸発燃料を内燃機関の吸気経路に供給するパージ処理を実行する。パージ処理では、ポンプを利用して蒸発燃料を含むパージガスをキャニスタから吸気経路に供給する。

特開平６−１０１５３４号公報

上記の技術では、ポンプの回転数に基づいて、ポンプによって送出されるパージガスの流量が特定されている。パージガスの流量は、ポンプの性能の個体差（例えばポンプ内のパージガスの流路面積の寸法誤差）によって変化するが、上記の技術では考慮されていない。また、パージガス中の蒸発燃料の濃度（以下「ガス濃度」と呼ぶ）によってパージガスの密度が変化すると、ポンプの回転数に対するパージガスの流量が変化する。このことから、ポンプの回転数だけでパージガスの流量を適切に推定することが難しい場合がある。本明細書は、上記の状況を考慮して、ポンプによって送出されるパージガスの流量を推定する技術を提供する。

本明細書で開示する技術は、車両に搭載される蒸発燃料処理装置に関する。蒸発燃料供給装置は、燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタと、内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されており、キャニスタから吸気経路に送られるパージガスが通過するパージ経路と、パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、パージ経路上に配置されており、キャニスタと吸気経路とをパージ経路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ経路上で遮断する遮断状態と、に切り替える制御弁と、上流端でパージ経路から分岐して、下流端で上流端と異なる位置でパージ経路に合流する分岐経路と、分岐経路上に配置され、分岐経路内のパージガスを通過させる小径部を有し、小径部を通過するパージガスの小径部前後の圧力差を特定する圧力特定部と、内燃機関の排気経路に配置されている空燃比センサと、空燃比センサから得られる空燃比を用いて推定されるパージガス内の蒸発燃料濃度と、圧力特定部によって特定される圧力差と、を用いて、ポンプから送り出されるパージガスの第１流量を推定する推定部と、を備える。

ガス濃度によって、パージガスの密度や粘性が変化する。パージガスの密度や粘性は、小径部前後のパージガスの圧力差と小径部を流れる流量と相関関係を有する。このことから、ガス濃度とパージガスの圧力差とを用いて流量を推定することができる。この構成によれば、実際に利用されるポンプとパージガスとを用いて、流量を推定することができる。これにより、ポンプの性能の個体差やガス濃度による流量のばらつきを考慮して、ポンプによって送出されるパージガスの流量を推定することができる。

第１実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 濃度センサの一例を示す。 濃度センサの一例を示す。 濃度センサの一例を示す。 蒸発燃料供給システムを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。 パージガス供給量の調整工程のタイミングチャートを示す。 パージガス供給量の調整方法のフローチャートを示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。 第３実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本実施例の蒸発燃料供給装置では、推定部は、ポンプの回転数を用いて、ポンプから送り出されるパージガスの第２流量を推定し、第１流量と第２流量とを用いて、ポンプの流量のばらつきに関する値を算出してもよい。この構成によれば、ばらつきに関する値によって、ポンプ流量のばらつきを定量化することができる。

（特徴２）本実施例の蒸発燃料供給装置は、ばらつきに関する値を用いてポンプが正常に作動しているか否かを判定する判定部を備えていてもよい。この構成によれば、ガス濃度とパージガスの圧力差から推定された流量と回転数から推定された流量とを用いて定量化されたばらつきに関する値を用いて、ポンプが正常に作動しているか否かを判断することができる。

（特徴３）本実施例の蒸発燃料供給装置では、推定部は、ばらつきに関する値を用いて、第２流量を補正することによって、ポンプから送り出されるパージガスの補正後の第２流量を推定してもよい。この構成によれば、定量化されたばらつきに関する値を用いて、回転数から推定される第２流量を補正することができる。このため、回転数を用いて適切に流量を推定することができる。

（第１実施例）
図１を参照し、蒸発燃料処理装置２０を備える燃料供給システム６について説明する。燃料供給システム６は、燃料タンク１４内に貯留されている燃料をエンジン２に供給するためのメイン供給経路１０と、燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料をエンジン２に供給するためのパージ供給経路２２を備えている。

メイン供給経路１０には、燃料ポンプユニット１６と、供給経路１２と、インジェクタ４が設けられている。燃料ポンプユニット１６は、燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ、制御回路等を備えている。燃料ポンプユニット１６は、ＥＣＵ１００（図６参照）から供給される信号に応じて燃料ポンプを制御する。燃料ポンプは、燃料タンク１４内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプから吐出される燃料は、プレッシャレギュレータで調圧され、燃料ポンプユニット１６から供給経路１２に供給される。供給経路１２は、燃料ポンプユニット１６とインジェクタ４に接続されている。供給経路１２に供給された燃料は、供給経路１２を通過してインジェクタ４に達する。インジェクタ４は、ＥＣＵ１００によって開度がコントロールされる弁（図示省略）を有している。インジェクタ４の弁が開かれると、供給経路１２内の燃料が、エンジン２に接続されている吸気経路３４に供給される。

なお、吸気経路３４は、エアクリーナ３０に接続されている。エアクリーナ３０は、吸気経路３４に流入する空気の異物を除去するフィルタを備えている。エンジン２とエアクリーナ３０との間には、吸気経路３４内に、スロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２が開くと、エアクリーナ３０からエンジン２に向けて吸気が行われる。スロットルバルブ３２は、吸気経路３４の開度を調整し、エンジン２に流入する空気量を調整する。スロットルバルブ３２は、インジェクタ４より上流側（エアクリーナ３０側）に設けられている。

パージ供給経路２２には、パージガスがキャニスタ１９から吸気経路３４に移動するときに通過するパージ経路２２ａと、パージ経路２２ａから分岐した分岐経路２２ｂが設けられている。パージ供給経路２２には、蒸発燃料処理装置２０が設けられている。蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ１９と、パージ経路２２ａと、ポンプ５２と、制御弁２６と、分岐経路２２ｂと、濃度センサ５７と、空燃比（以下ではＡ／Ｆ）センサ８０と、を備えている。燃料タンク１４とキャニスタ１９が、連通経路１８によって接続されている。キャニスタ１９，ポンプ５２及び制御弁２６は、パージ経路２２ａ上に配置されている。パージ経路２２ａは、インジェクタ４とスロットルバルブ３２の間で、吸気経路３４に接続されている。分岐経路２２ｂは、一端がポンプ５２の上流でパージ経路２２ａに接続されており、他端がポンプ５２の下流でパージ経路２２ａに接続されている。分岐経路２２ｂ上には、濃度センサ５７が設けられている。なお、制御弁２６は、ＥＣＵ１００によって制御される電磁弁であり、連通状態と遮断状態の切替えがＥＣＵ１００によってデューティ制御される弁である。制御弁２６は、開閉時間を制御（連通状態と遮断状態の切替えタイミングを制御）することにより、蒸発燃料を含む気体（即ちパージガス）の流量を調整する。また、制御弁２６は、開度が調整可能なステッピングモータ式制御弁であってもよい。

図２に示すように、キャニスタ１９は、大気ポート１９ａ，パージポート１９ｂ及びタンクポート１９ｃを備えている。大気ポート１９ａは、連通経路１７を介して、エアフィルタ１５に接続されている。パージポート１９ｂは、パージ経路２２ａに接続されている。タンクポート１９ｃは、連通経路１８を介して、燃料タンク１４に接続されている。キャニスタ１９内に、活性炭１９ｄが収容されている。活性炭１９ｄに面するキャニスタ１９の壁面のうちの、１つの壁面にポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている。活性炭１９ｄと、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられているキャニスタ１９の内壁との間には、空間が存在する。ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側のキャニスタ１９の内壁に、第１仕切板１９ｅと第２仕切板１９ｆが固定されている。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａとパージポート１９ｂの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側と反対側の空間まで伸びている。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂとタンクポート１９ｃの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。

活性炭１９ｄは、燃料タンク１４から連通経路１８，タンクポート１９ｃを通じてキャニスタ１９の内部に流入する気体から蒸発燃料を吸着する。蒸発燃料が吸着された後の気体は、大気ポート１９ａ，連通経路１７及びエアフィルタ１５を通過して大気に放出される。キャニスタ１９は、燃料タンク１４内の蒸発燃料が大気に放出されることを防止することができる。活性炭１９ｄで吸着された蒸発燃料は、パージポート１９ｂよりパージ経路２２ａに供給される。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａが接続されている空間と、パージポート１９ｂが接続されている空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、蒸発燃料を含んだ気体が大気に放出されることを防止している。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂが接続されている空間と、タンクポート１９ｃが接続されている空間を分離している。第２仕切板１９ｆは、タンクポート１９ｃからキャニスタ１９に流入する気体が直接パージ経路２２ａに移動することを防止している。

パージ経路２２ａは、キャニスタ１９と吸気経路３４を接続している。パージ経路２２ａ上には、ポンプ５２と制御弁２６が設けられている。ポンプ５２は、キャニスタ１９と制御弁２６の間に配置されており、吸気経路３４にパージガスを圧送する。具体的には、ポンプ５２は、パージ経路２２ａを通じてキャニスタ１９内のパージガスを矢印６０方向に引き込み、パージ経路２２ａを通じてパージガスを吸気経路３４に向けて矢印６６方向に押し出す。なお、エンジン２が駆動している場合、吸気経路３４内は負圧である。そのため、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料は、吸気経路３４とキャニスタ１９の圧力差によって吸気経路３４に導入することもできる。しかしながら、パージ経路２２ａにポンプ５２を配置することにより、吸気経路３４内の圧力がパージガスを引き込むために十分でない圧力の場合（過給機（図示省略）による過給時の正圧、あるいは、負圧であるがその圧力の絶対値が小さい）であっても、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料を吸気経路３４に供給することができる。また、ポンプ５２を配置することにより、吸気経路３４に所望量の蒸発燃料を供給することができる。

パージ経路２２ａには、分岐経路２２ｂが接続されている。分岐経路２２ｂ上には、濃度センサ５７が配置されている。より具体的には、分岐経路２２ｂは、第１分岐管５６と第２分岐管５８を備えている。分岐経路２２ｂの一端である第１分岐管５６の一端は、ポンプ５２の下流（吸気経路３４側）に接続されている。分岐経路２２ｂの他端である第２分岐管５８の一端は、ポンプ５２の上流（キャニスタ１９側）に接続されている。第１分岐管５６及び第２分岐管５８の他端は、濃度センサ５７に接続されている。濃度センサ５７は、分岐経路２２ｂを通過するバージガスの濃度を特定する。

蒸発燃料処理装置２０では、ポンプ５２を駆動した状態で制御弁２６が開かれると、パージガスが矢印６６方向に移動し、吸気経路３４に導入される。また、ポンプ５２を駆動した状態で制御弁２６が閉じられると、パージガスが矢印６２方向に移動し、濃度センサ５７で濃度が特定される。なお、濃度センサ５７は、分岐経路２２ｂ上に設けられており、パージ経路２２ａ上には設けられていない。そのため、蒸発燃料処理装置２０は、パージ経路２２ａの抵抗が増大することが抑制され、吸気経路３４に供給されるパージガスの量が制限されることを抑制することができる。なお、パージ経路２２ａ及び分岐経路２２ｂの内径等を調整することにより、吸気経路３４にパージガスを供給しながら、濃度センサ５７にもパージガスを供給することもできる。この場合、吸気経路３４に供給されるパージガスの濃度をリアルタイムで特定することができる。

濃度センサ５７として、様々な種類のセンサを利用することができる。ここで、図３から図５を参照し、蒸発燃料処理装置２０で利用可能な３種類の濃度センサ５７を説明する。図３は、ベンチュリ管７２を内蔵した濃度センサ５７ａを示している。ベンチュリ管７２の一方の端部７２ａが第１分岐管５６に接続されている。ベンチュリ管７２の他方の端部７２ｃが第２分岐管５８に接続されている。ベンチュリ管の端部７２ａと中央部（小径部）７２ｂの間に差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ａは、端部７２ａと中央部７２ｂの圧力差を差圧センサ７０で特定する。端部７２ａと中央部７２ｂの差圧を特定すれば、ベルヌーイの式よりバージガスの密度（バージガス濃度）を算出することができる。

図４は、オリフィス管７４を内蔵した濃度センサ５７ｂを示している。オリフィス管７４の一端は第１分岐管５６に接続され、他端は第２分岐管５８に接続されている。オリフィス管７４の中央に、開孔７４ａを有するオリフィス板７４ｂ（小径部）が設けられている。オリフィス板７４ｂの上流側と下流側に、差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ｂは、オリフィス板７４ｂの上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で特定し、バージガス濃度を算出する。

図５は、毛細管式粘度計７６を内蔵した濃度センサ５７ｃを示している。毛細管式粘度計７６の一端は第１分岐管５６に接続され、他端は第２分岐管５８に接続されている。毛細管式粘度計７６の内部には、複数の毛細管７６ａ（小径部）が配置されている。毛細管７６ａの上流側と下流側に、差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ｃは、毛細管７６ａの上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で特定し、毛細管式粘度計７６を通過する流体（パージガス）の粘性を測定する。毛細管７６ａの上流側と下流側の差圧を特定すれば、ハーゲン・ポアズイユの式より、流体の粘性を算出することができる。パージガスの粘性は、パージガスの濃度と相関関係がある。そのため、パージガスの粘性を算出することにより、パージガスの濃度を特定することができる。

以上、３種の濃度センサ５７（５７ａ〜５７ｃ）について説明したが、蒸発燃料処理装置２０では、小径部を含む他の形態の濃度センサを用いることもできる。即ち、パージガスが通過することによって、パージガスの濃度（即ち密度あるいは粘性）によって通過前後で圧力が変化する小径部と、その圧力差を特定可能なセンサを有する形態の濃度センサを用いることができる。

Ａ／Ｆセンサ８０は、エンジン２の排気経路３６内に配置されている。Ａ／Ｆセンサ８０は、排気経路３６を流れる排気ガスのＡ／Ｆに対応する信号をＥＣＵ１００に送信する。ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｆセンサ８０の特定結果から吸気経路３４内のＡ／Ｆを特定する。

図６を参照し、パージガスを吸気経路３４に供給する処理（以下では「パージ処理」と呼ぶ）のときのパージ供給経路２２の動作について説明する。エンジン２が始動すると、ＥＣＵ１００の制御により、ポンプ５２が駆動を開始し、制御弁２６が開かれる。ＥＣＵ１００は、濃度センサ５７で特定したパージガスの濃度に基づいて、ポンプ５２の出力及び制御弁２６の開度（またはデューティ比）を制御する。なお、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ３２の開度も制御する。キャニスタ１９には、燃料タンク１４の蒸発燃料が吸着されている。ポンプ５２が始動すると、キャニスタ１９に吸着されていた蒸発燃料を含むパージガス及びエアクリーナ３０を通過した空気が、エンジン２に導入される。

図７から図１０を参照し、パージ処理中にパージガスの濃度が変化したときに、パージガスの供給量を調整する方法について説明する。濃度センサは、濃度センサ５７ａ，５７ｂ及び５７ｃの何れであってもよい。この方法では、吸気経路３４にパージ処理を行う前に、パージ経路内に残存しているガス（前回のパージ処理を終了した際に残存しているパージガス）を掃気する（即ち吸気経路３４に排出する）。なお、パージ通路内に残存しているガスを掃気すると、キャニスタ１９に吸着されている蒸発燃料がパージ通路内に導入される。図９及び図１０は、パージ処理を行うタイミングと、ポンプ５２及び制御弁２６のオン・オフ状態を示すタイミングチャートである。ポンプ５２及び制御弁２６は、ＥＣＵ１００の制御信号によってオン・オフ状態が制御される。

タイミングｔ０は、車両が走行可能な状態になったタイミングを示している。例えば、エンジン２が始動した時がタイミングｔ０に相当する。タイミングｔ０では、パージ経路内にガスが残存しており、ＥＣＵ１００はパージ経路内のガスが掃気されていないことを記憶している。タイミングｔ０では、ＥＣＵ１００は、ガス掃気完了履歴がＯＦＦ状態であることを記憶している。タイミングｔ０では、ポンプ５２及び制御弁２６がオフしている。エンジン２が始動（Ｓ３０）されると、ＥＣＵ１００は、制御弁２６がオフの状態のままポンプ５２を駆動する（Ｓ３１：タイミングｔ１）。ＥＣＵ１００は、制御弁２６をオフしたまま、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間にガス濃度を測定する（Ｓ３２）。具体的には、ＥＣＵ１００は、濃度センサ５７の小径部を通過するパージガスの差圧と、ポンプ５２の回転数から算出される流量と、を用いて、ガス濃度を算出する。なお、ポンプ５２の回転数と流量との関係を表すデータベースが予め実験により特定され、ＥＣＵ１００内に格納されている。このデータベースは、製造時の複数のポンプ５２から選択された１個又は数個のポンプ５２を用いた実験によって特定されるため、複数のポンプ５２の性能の個体差について考慮されていない。

Ｓ３２で特定したパージガス濃度Ｃ１１が所定値より薄い場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、Ｓ３４に進み、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２をオンしたまま、制御弁２６を所定時間オンする（タイミングｔ２〜ｔ３）。これにより、パージ供給経路２２内に滞留していたガス（前回パージ処理を終了した際に残存していたパージガス）を、パージ供給経路２２内から掃気することができる。なお、ＥＣＵ１００は、制御弁２６をオンする期間（タイミングｔ２〜ｔ３）は、タイミングｔ１〜ｔ２の間に特定したパージガス濃度Ｃ１１に基づいて決定する。これにより、吸気経路３４内に掃気されるパージガスにより、Ａ／Ｆが大きく乱れることを抑制することができる。

残存ガスの掃気が完了すると（即ち制御弁２６をオンする期間が経過すると）、ＥＣＵ１００は、ガス掃気完了履歴をＯＮ状態にする（Ｓ３５，タイミングｔ３）。ガス掃気完了履歴は、エンジン２が駆動している間ＯＮ状態に維持し続ける。また、残存ガスの掃気が完了した後、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２を駆動したまま、制御弁２６をオフする（Ｓ３６，タイミングｔ３）。その後、ＥＣＵ１００は、パージ経路内のパージガス濃度Ｃ１２を特定する（Ｓ３７）。パージガス濃度Ｃ１２を特定した後、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２をオフする（Ｓ３８，タイミングｔ４）。タイミングｔ３〜ｔ４の間に特定したガス濃度Ｃ１２の値は、ＥＣＵ１００がパージオン信号を出力するとき（実際にパージ処理を開始するとき：Ｓ３９，タイミングｔ５）で用いる。すなわち、パージ処理を開始する際は、ガス濃度Ｃ１２の値に基づき、制御弁２６の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。

なお、Ｓ３３でパージ経路内のパージガスの濃度Ｃ１１が所定値より濃い場合（Ｓ３３：ＮＯ）、図１０に示すように、タイミングｔ２で制御弁２６をオンしない（即ちＳ３４をスキップする）。このとき、実際にはパージ経路内の掃気が終わっていないが、Ｓ３５に進み、ガス掃気完了履歴をＯＮ状態にする。この場合、実際にパージ処理を開始するとき（タイミングｔ５）は、ガス濃度Ｃ１２の値に基づき、制御弁２６の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。パージ経路内のガス濃度（残存ガスの濃度）が濃い場合、そのガスを吸気経路３４に掃気すると、Ａ／Ｆがリッチになる傾向がある。その場合、排気ガス中に窒素酸化物が生じやすい傾向がある。そのため、パージ経路内の残存ガスの濃度が所定値より濃い場合、パージ経路内の掃気を行わず、ガス濃度Ｃ１２に基づいて、制御弁２６の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。これにより、Ａ／Ｆが基準値になるように調整される。

パージ処理中では、ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｆセンサ８０で特定されるＡ／Ｆを用いてガス濃度を推定する。具体的には、パージ処理中のＡ／Ｆが基準値よりもリーンである場合、パージ処理が開始される前に測定されたガス濃度（例えばガス濃度Ｃ１２、Ｃ１３）から所定値を減算することによって、ガス濃度が推定される。一方、パージ処理中のＡ／Ｆが基準値よりもリッチである場合、パージ処理が開始される前に測定されたガス濃度（例えばガス濃度Ｃ１２、Ｃ１３）から所定値を加算することによって、ガス濃度が推定される。パージ処理中は、Ａ／Ｆが基準値になるように、燃料噴射量、スロットルバルブ３２の開度（即ち空気の量）およびパージガスの流量が調整されている。この状況でＡ／Ｆが基準値よりリーンである場合には、現在のガス濃度が燃料噴射量、スロットルバルブ３２の開度およびパージガスの流量を決定したときのガス濃度よりも減少していると推定される。このため、現在のガス濃度に減算することによって新たなガス濃度を推定する。一方、Ａ／Ｆが基準値はリッチである場合には、現在のガス濃度が燃料噴射量、スロットルバルブ３２の開度およびパージガスの流量を決定したときのガス濃度よりも増加していると推定される。このため、現在のガス濃度に加算することによって新たなガス濃度を推定する。新たなガス濃度が推定されると、ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｆが基準値になるように、燃料噴射量、スロットルバルブ３２の開度（即ち空気の量）およびパージガスの流量を調整する。

図８は、図９のタイミングｔ５以降のパージガスの供給量の調整方法を示している。タイミングｔ５でパージ処理が開始されると、タイミングｔ５〜ｔ６の間、ポンプ５２が駆動し、制御弁２６がオン（開閉）し、吸気経路３４にパージガスが供給される。ステップＳ４０では、タイミングｔ５以降に、パージオフの信号が出力された否かを判定する。パージオフの信号が出力されると（Ｓ４０：ＹＥＳ）、制御弁２６をオフする（Ｓ４１，タイミングｔ６）。タイミングｔ６では、ポンプ５２の駆動を維持する（タイミングｔ６〜ｔ７）。タイミングｔ６〜ｔ７の間に、パージ経路内のガス濃度Ｃ１３を特定する(Ｓ４２)。ガス濃度Ｃ１３を特定後、ポンプをオフする（Ｓ４３，タイミングｔ７）。その後、パージオンの信号が出力されたときに（タイミングｔ８）、制御弁２６をオンし、ポンプ５２をオンする（Ｓ４４）。

タイミングｔ８〜ｔ９の間、ガス濃度Ｃ１３に基づいて、制御弁２６の開度、ポンプ５２の出力等を決定する。タイミングｔ９〜ｔ１１では、タイミングｔ６〜ｔ８と同じ動作を行う。すなわち、パージがオフの状態（ｔ９〜ｔ１１）で所定時間ポンプ５２を駆動（ｔ９〜ｔ１０）し、ガス濃度Ｃ１４を特定する。

上記方法は、パージオフ（制御弁閉）の状態でパージガスの濃度を特定し、そのガス濃度に基づいてパージオンのときの制御弁２６の開度（デューティ比），ポンプ５２の出力を制御する。パージ処理を開始するときにパージガスの濃度が既知であるので、より正確にパージガスの供給量を調整することができる。また、エンジン２が始動してパージ処理を開始するまでの間にパージ経路２２ａ内を掃気するので、パージ処理が開始されるときには、キャニスタ１９から供給されるパージガスの濃度を、パージ供給量によく反映させることができる。また、パージ経路２２ａを掃気する際も、掃気前にパージ経路２２ａ内に残留しているパージガスの濃度を特定するので、掃気の際にＡ／Ｆが大きく乱れることも防止することができる。

上述したように、パージ処理が実行されていない間、即ち、パージガスがパージ経路２２ａと分岐経路２２ｂを循環している間では、濃度センサ５７を用いてガス濃度を特定することができる。一方、パージ処理中では、Ａ／Ｆセンサ８０を用いて、ガス濃度を推定することができる。

次いで、図１１を参照して、ポンプ５２が正常に駆動しているか否かを判定する判定処理を説明する。ポンプ５２は、ＥＣＵ１００によって制御されている。ＥＣＵ１００は、ポンプ５２に供給される信号に応じてポンプ５２の回転数を制御している。しかしながら、例えば、ポンプ５２が劣化や断線等によって、ポンプ５２が供給された信号に応じて正常に回転することができない場合がある。この場合、想定している流量のパージガスを供給することができなくなり、空燃比を適切に制御することが難しくなる。また、パージガスの密度（即ち濃度）に応じて、ポンプ５２の回転数に対する流量も変化する。さらには、ポンプ５２の寸法誤差等の個体差によって、ポンプ５２の回転数に対する流量も異なる。判定処理では、ポンプ５２の個体差やパージガスの密度等による流量のばらつきを示すばらつき係数を算出する。

判定処理は、パージ処理が実行されている間に、パージ処理の途中で定期的に又は不定期に実行される。判定処理では、まず、ＥＣＵ１００がＡ／Ｆセンサ８０の検出結果から推定されるガス濃度が安定したか否かを判断する（Ｓ１０２）。具体的には、パージ処理の実行中にＡ／Ｆセンサ８０で特定されるＡ／Ｆが基準値で安定しているか否かを判断する。Ａ／Ｆセンサ８０によるガス濃度が安定すると（Ｓ１０２；ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、制御弁２６をオフにして、パージ経路２２ａと吸気経路３４とを連通状態から非連通状態に切り替える（Ｓ１０４）。次いで、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２を所定の回転数で回転させるための信号をポンプ５２に供給する（Ｓ１０６）。なお、ポンプ５２が所定の回転数で回転させるための信号を既に受信している場合には、Ｓ１０６の処理はスキップされる。これにより、パージガスは、パージ経路２２ａと分岐経路２２ｂを還流する（図２の矢印６２参照）。

ポンプ５２が正常に駆動する場合、ポンプ５２は、所定の回転数±誤差値で回転する。誤差値は、ポンプ５２の寸法誤差等のポンプ５２毎に変化する許容範囲内の誤差である。次いで、ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｆセンサ８０の検出結果を用いて得られるガス濃度と、ガス濃度とパージガスの密度との関係を示すデータベースを用いて、パージガスの密度を特定する（Ｓ１０８）。このデータベースは、ガス濃度の異なる複数のパージガスを用いた実験により予め作成され、ＥＣＵ１００に格納されている。

次いで、ＥＣＵ１００は、濃度センサ５７を用いて、パージガスの差圧を特定する（Ｓ１１０）。次いで、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８で特定された密度と、Ｓ１１０で特定された圧力差と、を用いて、パージガスの流量を推定する（Ｓ１１２）。具体的には、ＥＣＵ１００は、パージガスの密度とパージガスの圧力差とパージガスの流量との関係を示すデータベースを格納している。このデータベースは、ガス濃度（即ち密度）の異なる複数のパージガスを用いて、パージガスの流量を変化させる実験により予め作成され、ＥＣＵ１００に格納されている。ガス濃度が変化するとパージガスの密度が変化する。密度が高いほど、流量は多く、圧力差が大きいほど流量は多くなる。ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８で特定された密度と、Ｓ１１０で特定された圧力差と、データベースから、パージガスの流量を推定する。

次いで、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１２で推定されたパージガスの流量を、ポンプ５２が所定の回転数で駆動している場合の基準流量で除算して、ばらつき係数を算出する（Ｓ１１４）。基準流量は、例えば、ポンプ５２を所定の回転数で駆動して、所定の濃度（即ち密度、例えば５％）のパージガスを流す場合の流量である。基準流量は、予め実験により特定され、ＥＣＵ１００に格納されている。

次いで、ＥＣＵ１００は、ばらつき係数が予め決められた正常範囲（例えば０．５〜１．５）内であるか否かを判断する（Ｓ１１６）。正常範囲は、予めＥＣＵ１００に格納されている。ばらつき係数が正常範囲でないと判断される場合（Ｓ１１６；ＮＯ）、ポンプ５２が正常に駆動していないことを示す信号を車両の表示装置に送信して（Ｓ１１８）、正常判定処理を終了する。この結果、表示装置は、ポンプ５２が正常に駆動していないことを示す表示を行う。これにより、運転者は、ポンプ５２が正常に駆動していないことを知ることができる。一方、ばらつき係数が正常範囲であると判断される場合（Ｓ１１６；ＹＥＳ）、Ｓ１１８をスキップして正常判定処理を終了する。ばらつき係数が正常範囲である場合、ポンプ５２による流量のばらつきが許容範囲内であると判断される。なお、Ｓ１１６でＹＥＳと判断された場合、ＥＣＵ１００は、判定処理の終了後に、制御弁２６をオンに切り替えてパージ処理を実行する。一方、Ｓ１１６でＮＯと判断された場合、ＥＣＵ１００は、ポンプ２５を停止してパージ処理を実行しない。

ＥＣＵ１００は、Ｓ１１４で算出されたばらつき係数を格納しておく。ＥＣＵ１００は、パージ処理を実行している間に、定期的に単位時間当たりのパージ流量を算出して、燃料噴射時間を調整する。このとき、ＥＣＵ１００は、ポンプ５２の回転数から推定されるパージガスの流量にばらつき係数を乗算することによって、パージガスの推定流量を算出する。これにより、ポンプ５２のばらつきやガス濃度によるばらつきを加味した流量を推定することができる。

（第２実施例）
図１２を参照して、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例の蒸発燃料処理装置２０では、ポンプ５２は、キャニスタ１９と分岐経路２２ｂとの間のパージ経路２２ａに配置されている。さらに、分岐経路２２ｂと並行するパージ経路２２ａ上には、遮断弁２００が配置されている。遮断弁２００は、ＥＣＵ１００からの信号に応じて、パージ経路２２ａを開放する状態（オフ）と、閉塞する状態（オン）とに切り替わる。パージ処理中では、遮断弁２００をパージ経路２２ａを開放する状態に維持することによって、パージガスを、濃度センサ５７を介さずに吸気経路３４に供給することができる。パージ処理中に、遮断弁２００をオフからオンに切り替えて、パージ経路２２ａを閉塞する状態に切り替えられると、パージガスは、パージ経路２２ａから分岐経路２２ｂを経由して、吸気経路３４に供給される。このため、本実施例の蒸発燃料処理装置２０では、パージ処理中に、濃度センサ５７を用いて、ガス濃度を特定することができる。また、判定処理では、Ｓ１０４において、制御弁２６をオフに切り替える代わりに、遮断弁２００をオフからオンに切り替えることによって、制御弁２６をオフに切り替えずに、判定処理を実行することができる。具体的には、図１１のＳ１０４の処理を実行する代わりに、遮断弁２００をオフからオンに切り替える。

（第３実施例）
図１３を参照して、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例の蒸発燃料処理装置２０は、第２実施例と同様に、ポンプ５２は、キャニスタ１９と分岐経路２２ｂとの間のパージ経路２２ａに配置されている。さらに、分岐経路２２ｂとパージ経路２２ａとの分岐位置に、切替弁３００が配置されている。切替弁３００は、ポンプ５２を、分岐経路２２ｂと並行するパージ経路２２ｃに連通する一方で分岐経路２２ｂと遮断する第１状態と、分岐経路２２ｂに連通する一方でパージ経路２２ｃと遮断する第２状態と、に切り替わる。パージ処理中では、切替弁３００を第１状態に維持することによって、パージガスを、濃度センサ５７を介さずに吸気経路３４に供給することができる。パージ処理中に、切替弁３００を第１状態から第２状態に切り替えると、パージガスは、パージ経路２２ａから分岐経路２２ｂを経由して、吸気経路３４に供給される。このため、本実施例の蒸発燃料処理装置２０では、パージ処理中に、濃度センサ５７を用いて、ガス濃度を特定することができる。この構成では、第２実施例と同様に、判定処理では、Ｓ１０４において、制御弁２６をオフに切り替える代わりに、切替弁３００を第１状態から第２状態に切り替えることによって、ポンプ５２が正常か否かを判定することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：エンジン
６ ：燃料供給システム
１２ ：供給経路
１４ ：燃料タンク
１５ ：エアフィルタ
１６ ：燃料ポンプユニット
１７ ：連通経路
１８ ：連通経路
２０ ：蒸発燃料処理装置
２２ ：パージ供給経路
２２ａ ：パージ経路
２２ｂ ：分岐経路
２２ｃ ：パージ経路
２５ ：ポンプ
２６ ：制御弁
３０ ：エアクリーナ
３２ ：スロットルバルブ
３４ ：吸気経路
３６ ：排気経路
５２ ：ポンプ
５６ ：第１分岐管
５７ ：濃度センサ
８０ ：空燃比センサ

Claims (4)

1. 車両に搭載される蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されており、キャニスタから吸気経路に送られるパージガスが通過するパージ経路と、
   パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、
   パージ経路上に配置されており、キャニスタと吸気経路とをパージ経路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ経路上で遮断する遮断状態と、に切り替える制御弁と、
   上流端でパージ経路から分岐して、下流端で上流端と異なる位置でパージ経路に合流する分岐経路と、
   分岐経路上に配置され、分岐経路内のパージガスを通過させる小径部を有し、小径部を通過するパージガスの小径部前後の圧力差を特定する圧力特定部と、
   内燃機関の排気経路に配置されている空燃比センサと、
   空燃比センサから得られる空燃比を用いて推定されるパージガス内の蒸発燃料濃度と、圧力特定部によって特定される圧力差と、を用いて、ポンプから送り出されるパージガスの第１流量を推定する推定部と、を備える、蒸発燃料処理装置。
2. 推定部は、
   ポンプの回転数を用いて、ポンプから送り出されるパージガスの第２流量を推定し、
   第１流量と第２流量とを用いて、ポンプの流量のばらつきに関する値を算出する、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. ばらつきに関する値を用いてポンプが正常に作動しているか否かを判定する判定部をさらに備える、請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 推定部は、ばらつきに関する値を用いて、第２流量を補正することによって、ポンプから送り出されるパージガスの補正後の第２流量を推定する、請求項２又は３に記載の蒸発燃料処理装置。
   
   
   

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