KR20030082470A

KR20030082470A - 증발 연료 처리 장치

Info

Publication number: KR20030082470A
Application number: KR10-2003-0024075A
Authority: KR
Inventors: 고지마스스무; 아이까와히데후미
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2003-10-22
Also published as: EP1359311A2; EP1359311B1; US6786207B2; KR100579066B1; DE60331499D1; ES2341323T3; CN1451861A; CN100510372C; US20030196645A1; EP1359311A3

Abstract

증발 연료 처리 장치는 연료 탱크내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터 (20), 상기 캐니스터로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32), 상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단 (34,44), 및 상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로 (42) 를 구비한다. 이 장치는 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽을 때 또는 묽은 것으로 예상될 때에, 당해 처리 가스의 상기 연료 탱크로의 유입을 억제하도록 하는 작용이 가능하다.

Description

증발 연료 처리 장치{EVAPORATIVE FUEL EMISSION CONTROL SYSTEM}

본 발명은 증발 연료 처리 장치에 관한 것으로, 특히 내연 기관의 연료 탱크내에서 발생하는 증발 연료를 대기로 방출시키지 않고 처리하기 위한 증발 연료 처리 장치에 관한 것이다.

종래, 예컨대 일본 공개 특허 공보 평10-274106호에 개시된 바와 같이, 연료 탱크내에서 발생된 증발 연료를 흡착하기 위한 캐니스터를 구비하는 증발 연료 처리 장치가 알려져 있다. 이 공보에 개시된 장치는 캐니스터에 흡착되어 있는 증발 연료를 공기의 흐름에 의해 퍼지(purge)시키는 기구와, 퍼지 가스 중에서 증발 연료를 분리하는 분리막을 구비하고 있다. 또한, 이 장치는 분리막에 의해 분리된 증발 연료를 액화하기 위한 응축 유닛과, 응축된 연료를 연료 탱크에 환류시키는 환류 경로를 구비하고 있다. 이러한 증발 연료 처리 장치에 따르면 연료 탱크 내에서 발생된 증발 연료를 캐니스터를 포함하는 닫힌 계내에서 처리할 수 있다. 따라서, 상기 기술한 종래의 장치에 따르면 내연 기관의 연료 분사량의 보정과 같은 복잡한 제어를 필요로 하지 않고 증발 연료의 대기 방출을 유효하게 방지할 수 있다.

상기 종래 장치는 증발 연료를 분리막만으로 충분히 응축할 수 없다. 따라서, 종래의 장치는 분리막에 의해 응축된 증발 연료 가스를 더욱 응축하여 액화하기 위해 응축 유닛을 구비하고 있다. 이에 비해, 분리막만으로도 충분히 높은 응축 능력이 얻어지는 경우에는 분리막에 의해 응축된 증발 연료 가스를 그대로 연료 탱크에 유입시킨다는 구성도 생각해 볼 수 있다. 이러한 구성에 따르면 응축 유닛이 필요없으므로 시스템의 간소화나 저비용화를 도모할 수 있다.

그러나, 캐니스터로부터 증발 연료가 퍼지되고 있지 않는 경우, 요컨대 퍼지 가스가 유통되고 있지 않는 경우에는 분리막의 상류측에 증발 연료를 거의 함유하지 않는 공기 주체의 가스가 체류하는 경우가 있다. 이 때문에, 분리막이 우수한 응축 능력을 갖고 있어도 퍼지 가스의 유통 개시 직후에는 분리막의 하류측에서 충분히 농도가 높아지지 않은 처리 가스가 생성되는 경우가 있다.

이 같이 농도가 낮은 처리 가스가 직접 연료 탱크에 유입되면 그 가스에 함유되어 있는 공기가 연료 중에 다 녹지 않는 사태가 발생된다. 그리고, 이 공기는 연료 피드 펌프의 베이퍼 로크(vapor lock)나 분사 연료로의 기포 혼입 등의 문제를 유발하는 원인이 된다.

그런데, 상기 기술한 종래의 장치에서 증발 연료를 처리하기 위해서는 분리막이 적정한 상태를 유지하고 있을 필요가 있다. 따라서, 장치의 기능을 유지하기 위해서는 분리막의 이상을 신속하게 검출할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 분리막을 이용하여 증발 연료를 응축하는 기능을 가짐과 동시에 퍼지 가스의 유통 개시 직후에 공기가 다량으로 연료 탱크에 유입되는 것을 방지할 수 있는 증발 연료 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시 형태 1 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2 는 실시 형태 1 의 장치가 구비하는 분리막의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 은 실시 형태 1 의 장치에서 실행되는 제어 루틴의 흐름도이다.

도 4 는 실시 형태 2 의 증발 연료 처리 장치에서 실행되는 제 1 제어 루틴의 흐름도이다.

도 5 는 실시 형태 2 의 장치에서 실행되는 제 2 제어 루틴의 흐름도이다.

도 6 은 본 발명의 실시 형태 3 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7 은 본 발명의 실시 형태 4 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 8 은 본 발명의 실시 형태 5 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 9 는 본 발명의 실시 형태 5 의 장치에서 실행되는 제어 루틴의 흐름도이다.

도 10 은 본 발명의 실시 형태 6 의 증발 연료 처리 장치에서 실행되는 제어 루틴의 흐름도이다.

도 11 은 본 발명의 실시 형태 7 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 12 는 실시 형태 7 의 장치에서 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하기 위해 실행되는 루틴의 흐름도이다.

도 13 은 실시 형태 7 의 장치에서 분리막의 상태를 판단하기 위해 실행되는 루틴의 흐름도이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 측면에 따르면 (a) 연료 탱크내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터, (b) 상기 캐니스터로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단, (c) 상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단, (d) 상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로, 및 (e) 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽을 때 또는 묽은 것으로 예상될 때에, 당해 처리 가스의 상기 연료 탱크로의 유입을 억제하는 연료 회수 억제 수단을 구비한 내연 기관의 증발 연료 처리 장치가 제공된다.

상기 구성의 처리 장치에서는 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽을 때 또는 묽은 것으로 예상될 때에는 처리 가스가 연료 탱크에 유입되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 연료 농도가 묽은 처리 가스가 회수되는 것에 따른 문제를 회피할 수 있다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면 (a) 연료 탱크내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터, (b) 상기 캐니스터로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단, (c) 상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단, (d) 상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로, (e) 상기 베이퍼 농축 수단의 상류측과 상기 연료 탱크를 연통시키는 바이패스 통로, (f) 상기 바이패스 통로를 상기 베이퍼 농축 수단의 상류측과 상기 연료 탱크를 연통시키는 도통 상태와 바이패스 통로를 차단하는 차단 상태를 갖는 전환 밸브, 및 (g) 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단의 정지중에는 상기 바이패스 통로가 도통되고, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단의 동작중에는 상기 바이패스 통로가 차단되도록 상기 전환 밸브를 제어하는 전환 밸브 제어 수단을 구비한 내연 기관의 증발 연료 처리 장치가 제공된다.

상기 처리 장치에서는 캐니스터 유출 가스 생성 수단의 정지중에 바이패스 통로를 통해 연료 탱크내의 증발 연료를 베이퍼 농축 수단의 상류로 안내할 수 있다. 따라서, 캐니스터 유출 가스가 유통되지 않는 상황하에서도 베이퍼 농축 수단의 상류에 농도가 높은 증발 연료 가스를 충전해 놓을 수 있어 그 작동의 개시 직후부터 연료 농도가 높은 처리 가스를 생성할 수 있다.

본 발명의 제 3 측면에 따르면 (a) 연료 탱크내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터, (b) 상기 캐니스터로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단, (c) 상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단, (d) 상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로, 및 상기 캐니스터를 가열하는 캐니스터 가열 수단을 구비한 내연 기관의 증발 연료 처리 장치가 제공된다. 이러한 구성에 따르면 캐니스터 가열 수단에 의해 캐니스터를 가열함으로써 캐니스터로부터의 증발 연료의 퍼지 효율을 향상시킬 수 있다.

발명의 실시 형태

실시 형태 1

도 1 은 본 발명의 실시 형태 1 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 장치는 연료 탱크 (10) 를 구비하고 있다. 연료 탱크 (10) 내부에는 저압 피드 펌프 (12; 이하, 간단히「피드 펌프 (12)」라고 함) 가 배치되어 있다. 피드 펌프 (12) 에는 연료 탱크 (10) 내의 연료를 흡인하기 위한 흡인 관 (14) 이 연통되어 있음과 동시에, 도 1 에는 도시하지 않은 내연 기관에 연료를 피드하기 위한 연료 관 (16) 이 연통되어 있다.

연료 탱크 (10) 에는 베이퍼 통로 (18) 를 통해 캐니스터 (20) 가 연통되어 있다. 캐니스터 (20) 는 그 내부에 활성 탄을 갖고 있다. 연료 탱크 (10) 내부에서 발생되는 증발 연료는 베이퍼 통로 (18) 를 통과하여 캐니스터 (20) 에 유입되고, 그 활성 탄에 흡착된다.

캐니스터 (20) 내부에는 활성 탄과 함께 히터 (22) 가 배치되어 있다. 히터 (22) 를 이용하면 활성 탄을 적당한 온도로 가열할 수 있다. 캐니스터(20) 는 또한 대기구 (24) 를 구비하고 있다. 대기구 (24) 에는 캐니스터 (20) 내부에 과대한 압력이 발생되는 것을 방지하기 위한 과압 방지 밸브 (26) 가 설치되어 있다. 과압 방지 밸브 (26) 는 캐니스터 (20) 내부로부터 유출되는 유체의 흐름만을 허용하는 일방향 밸브이고, 도시하지 않은 에어 클리너를 통해 대기에 개방되어 있다.

캐니스터 (20) 에는 퍼지 통로 (28) 가 연통되어 있다. 퍼지 통로 (28) 는 부압 조정 밸브 (30) 를 구비하고 있고, 그 조정 밸브 (30) 의 하류에서 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구에 연통되어 있다. 부압 조정 밸브 (30) 는 캐니스터 (20) 에서 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 일방향 밸브이고, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동시에, 그 흡입구 부근에 소정 부압을 발생시키기 위해 설치되어 있다.

퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 토출구에는 고농도용 분리 유닛 (34) 이 연통되어 있다. 고농도용 분리 유닛 (34) 은 제 1 분리막 (36) 을 구비하고 있음과 동시에 제 1 분리막 (36) 에 의해 격절되어 있는 제 1 실 (38) 및 제 2 실 (40) 을 구비하고 있다. 상기 기술한 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 보다 구체적으로는 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 연통되어 있다. 한편, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 전환 밸브 (41) 를 통해 처리 가스 통로 (42) 와 처리 가스 순환 통로 (43) 가 연통되어 있다.

전환 밸브 (41) 는 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 을 선택적으로 처리 가스 통로 (42) 또는 처리 가스 순환 통로 (43) 에 도통시키는 전환 밸브이다. 처리 가스 통로 (42) 는 연료 탱크 (10) 내부에서 흡인 관 (14) 에 즉, 피드 펌프 (12) 의 흡인구에 연통되어 있다. 한편, 처리 가스 순환 통로 (43) 는 부압 조정 밸브 (30) 의 하류에서 퍼지 통로 (28) 에 연통되어 있다. 요컨대 처리 가스 순환 통로 (43) 는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡인구에 연통되어 있다.

고농도용 분리 유닛 (34) 의 상방에는 중농도용 분리 유닛 (44) 이 배치되어 있다. 중농도용 분리 유닛 (44) 은 제 2 분리막 (46) 을 구비함과 동시에 제 2 분리막 (46) 에 의해 격절되어 있는 제 1 실 (48) 및 제 2 실 (50) 을 구비하고 있다. 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 은 연통로 (52) 를 통해 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 과 연통되어 있다.

중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 에는 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 가 연통되어 있다. 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 는 상기 기술한 캐니스터 (20) 에 연통되어 있어 중농도용 분리 유닛 (44) 으로부터 유출되어 오는 가스를 캐니스터 (20) 에 환류시킬 수 있다. 또한 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 는 중농도용 분리 유닛 (44) 측의 단부 근방에 조압 밸브 (56) 를 구비함과 동시에 캐니스터 (20) 측의 단부 근방에 부압 방지 밸브 (58) 를 구비하고 있다.

조압 밸브 (56) 는 중농도용 분리 유닛 (44) 에서 캐니스터 (20) 로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 일방향 밸브이고, 그 상류측에 보다 구체적으로는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 에서 조압 밸브 (56) 에 이르는 경로내에, 소정 정압을 발생시키기 위해 설치되어 있다. 한편, 부압 방지 밸브 (58) 는 도시하지 않은 에어 클리너를 통해 대기에 연통되어 있고, 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 로의 대기의 유입만을 허용하는 일방향 밸브이다. 부압 방지 밸브 (58) 는 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 의 내부, 내지는 캐니스터 (20) 의 내부에 부당하게 큰 부압이 발생되는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다.

중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 에는 순환 가스 통로 (60) 가 연통되어 있다. 순환 가스 통로 (60) 는 부압 조정 밸브 (30) 의 하류에서 퍼지 통로 (28) 에 연통되어 있다. 따라서, 순환 가스 통로 (60) 에 의하면 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 과, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구를 도통 상태로 할 수 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 장치는 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에서 생성되는 처리 가스의 연료 농도를 측정하기 위한 농도 센서 (61) 를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 장치는 증발 처리 제어 컴퓨터 (62; 이하, ECU: Electronic Control Unit 이라고 함) 를 구비하고 있다. ECU (62) 는 농도 센서 (61) 의 출력에 기초하여 처리 가스의 연료 농도를 검지할 수 있다. 또한 상기 기술한 히터 (22) 나 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 등은 ECU (62) 에 의해 제어되고 있다.

본 실시 형태의 장치는 추가로 급유 검출 유닛 (63) 을 구비하고 있다. 급유 검출 유닛 (63) 은 구체적으로는 연료 탱크 (10) 내의 연료 잔량을 검출하는 연료 잔량 센서, 또는 리드 오프너의 개폐 상태를 검지하는 개폐 검지 센서 등에 의해 실현된다. ECU (62) 는 급유 검출 유닛 (63) 의 출력에 기초하여 급유가행해지고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

다음에, 도 2 를 참조하여 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 특성에 대해 설명한다.

제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 은 폴리이미드 등의 고분자 재료로 구성된 박막이고, 공기와 연료를 함유하는 가스에 노출된 경우에 막에 대한 공기의 용해도와 연료의 용해도의 차이에 의해 양자를 분리하는 특성을 나타낸다.

도 2 는 제 1 및 제 2 분리막 (36,46) 과 동일한 구조를 갖는 분리막 (64) 이 증발 연료를 응축하는 원리를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 2 는 구체적으로는 분리막 (64) 의 상류 공간 (66; 도 2 에서 좌측 위 공간) 으로 증발 연료를 15% 의 농도로 함유하는 가스 30㎪ 의 압력으로 안내되고, 또한 그 하류 공간 (68; 도 2 에서 우측 아래 공간) 으로 100㎪ 의 압력이 작용하고 있는 상태를 나타낸다.

분리막 (64) 은 이상적으로는 공기 통과를 저지하면서 증발 연료를 자유롭게 통과시킨다. 이 경우, 증발 연료의 증기 분압은 분리막 (64) 의 양측에서 동등해진다. 도 2 에 나타내는 상태에서, 분리막 (64) 의 상류 공간 (66; 200㎪, 15%) 에는 170㎪ 의 공기 분압과 30㎪ 의 연료 분압이 발생되고 있다. 연료 분압이 분리막 (64) 의 양측에서 동일하다고 하면 그 하류 공간 (68) 에는 70㎪ 의 공기 분압과 30㎪ 의 연료 분압이 발생된다. 요컨대 이 경우, 증발 연료의 농도는 분리막 (64) 의 기능에 의해 15% 에서 30% 로 높아져 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서 사용되는 분리막 (64) 에 따르면 분리막 (64) 의 상류측에 고압 가스를 안내하고, 그 하류측의 압력을 낮게 유지함으로써, 가스 중의 증발 연료 농도를 높일 수 있다. 이 때, 증발 연료를 농축시키는 능력은 분리막의 양측에 발생되는 차압이 클수록, 또한 분리막 하류의 압력이 저압일수록 큰 것이 된다. 따라서, 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 에 의하면 이들 상류측 (제 1 실 (38,48)) 에 높은 압력을 안내하고, 또한 이들 하류측 (제 2 실 (40,50)) 에 낮은 압력을 안내할수록 증발 연료의 농축 능력을 높일 수 있다.

다음에, 다시 도 1 을 참조하여 본 실시 형태의 장치의 동작에 대해 설명한다.

본 실시 형태에서 ECU (62) 는 소정 퍼지 조건이 성립되는 경우에 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 를 작동시킨다. 본 실시 형태에서 퍼지 조건은 캐니스터 유출 가스의 연료 농도가 소정 값 이상, 구체적으로는 15% 이상인 경우에 한해 그 성립이 판정된다. 따라서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 캐니스터 유출 가스의 연료 농도가 15% 이상인 경우에만 작동한다.

퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 작동하면 그 흡인구측에 발생되는 부압이 캐니스터 (20) 에 안내되고, 퍼지 통로 (28) 에 캐니스터 유출 가스가 유출된다. 또한, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 발생시키는 부압은 순환 가스 통로 (60) 를 통해 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 로도 안내된다. 따라서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 정상 상태에서는 퍼지 통로 (28) 로부터 공급되는 캐니스터 유출 가스와, 순환 가스 통로 (60) 로부터 공급되는 순환 가스의 혼합 가스를 압축하여 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 공급한다. 또 본 실시 형태에서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 발생시키는 부압은 처리 가스 순환 통로 (43) 내부로도 안내된다.

퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 상기와 같이 작동하고 있는 경우, 펌프 (32) 의 토출구에서 조압 밸브 (56) 까지의 계에는 펌프의 토출압이 작용한다. 한편, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 전환 밸브 (41) 의 상태에 따라 연료 탱크 내압, 또는 펌프 (32) 가 발하는 부압이 안내된다. 또한 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 에는 펌프 (32) 가 발하는 부압이 안내된다. 요컨대 이 경우, 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 양측에는 증발 연료 가스의 응축에 적합한 차압이 생성된다. 따라서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동중, 고농도용 분리 유닛 (34) 및 중농도용 분리 유닛 (44) 은 각각 증발 연료 가스의 응축 기능을 발휘한다.

구체적으로는 고농도용 분리 유닛 (34) 은 펌프 (32) 의 작동에 수반하여 그 제 1 실 (38) 에 혼합 가스가 유입되면 제 1 분리막 (36) 에 의해 혼합 가스 중의 증발 연료를 응축하고, 그 제 2 실 (40) 내에 고연료 농도의 처리 가스를 생성한다. 생성된 처리 가스는 전환 밸브 (41) 를 통과하여 처리 가스 통로 (42) 또는 처리 가스 순환 통로 (43) 에 공급된다.

고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 유입된 혼합 가스는 제 1 분리막 (36) 에 의한 응축 처리의 결과로서 그 연료 농도를 저하시킨다. 이하, 농도 저하후의 혼합 가스를「중농도 가스」라 한다. 중농도 가스는 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 로부터 유출된 후, 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제1 실 (48) 에 유입된다. 중농도용 분리 유닛 (44) 은 그 제 1 실 (48) 에 중농도 가스가 유입되면 제 2 분리막 (46) 에 의해 중농도 가스 중의 증발 연료를 응축하여 중농도 가스에 비해 연료 농도가 높은 순환 가스를 제 2 실 (50) 에서 생성한다. 생성된 순환 가스는 순환 가스 통로 (60) 를 통과하여 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구에 공급된다.

본 실시 형태의 장치는 캐니스터 유출 가스의 연료 농도가 15% 인 경우에 정상 상태에서 순환 가스의 연료 농도가 65% 정도가 되도록 설비되어 있다. 이 경우, 혼합 가스의 연료 농도는 60% 정도가 된다. 그리고, 고농도용 분리 유닛 (34) 은 60% 정도의 혼합 가스가 공급된 경우에 그 혼합 가스를 0.5% 이상의 처리 가스와 40% 정도의 중농도 가스로 분리할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 중농도용 분리 유닛 (44) 은 40% 정도의 중농도 가스가 공급된 경우에 그 중농도 가스를 65% 정도의 순환 가스와 5% 미만의 캐니스터 유입 가스로 분리할 수 있도록 설계되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 정상 상태에서는 95% 이상의 처리 가스와 5% 미만의 캐니스터 유입 가스를 생성할 수 있다.

피드 펌프 (12) 는 연료를 300㎪ 정도로 과압하는 능력을 갖고 있다. 피드 펌프 (12) 에 흡입된 처리 가스는 이러한 압력으로 가압되면 액체 연료가 된다. 이 때, 처리 가스에 다량의 공기가 함유되어 있으면 피드 펌프 (12) 의 베이퍼 로크나 이음 발생 등의 문제가 생긴다. 이에 비해, 처리 가스에 함유되어 있는 공기가 소량이면 처리 가스의 가압에 수반하여 공기가 연료에 용해되므로 이러한 문제는 발생되지 않는다.

베이퍼 로크나 이음을 발생시키지 않는 공기와 연료의 비율은 피드 펌프 (12) 의 능력, 즉 피드 펌프 (12) 가 발생시키는 연료 유량 및 연료 압력에 따라 결정된다. 일반적으로 차량에 탑재되는 피드 펌프 (예컨대 피드 펌프 (12)) 에서는 처리 가스 중의 공기 농도가 5% 미만이면, 요컨대 처리 가스의 연료 농도가 95% 이상이면 베이퍼 로크나 이음 발생의 문제가 생기지 않는다. 따라서, 본 실시 형태의 시스템에 따르면 차량에 탑재되는 일반적인 피드 펌프 (12) 와의 조합에 있어서, 베이퍼 로크나 이음의 문제를 발생시키지 않고 처리 가스를 연료 탱크 (10) 에 환류시킬 수 있다.

본 실시 형태의 장치에서, 캐니스터 유입 가스는 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료를 퍼지시키기 위한 가스로 재이용된다. 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료는 캐니스터 (20) 내부를 충분히 농도가 낮은 가스가 유통됨으로써 퍼지된다. 본 실시 형태의 장치에서는 이미 기술한 바와 같이, 캐니스터 유입 가스의 연료 농도가 5% 이하로 억제되어 있다. 또한 본 실시 형태의 장치는 증발 연료의 퍼지 중에는 히터 (22) 에 의해 캐니스터 (20) 를 가열하게 하고 있다. 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료는 캐니스터 (20) 의 온도가 상승함으로써 탈리되기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 캐니스터 유입 가스에 의해 효율적으로 증발 연료를 퍼지시킬 수 있다.

본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 혼합 가스의 연료 농도가 60% 정도가 되는 정상 상태에서는 처리 가스의 연료 농도를 95% 이상으로 할 수 있다. 그러나, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동 개시 직후 등은 60% 를 큰 폭으로 하회하는 저연료 농도의 혼합 가스가 고농도용 분리 유닛 (34) 에 유입되는 경우가 있다. 이 경우, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 95% 보다 연료 농도가 낮은 처리 가스가 생성된다.

95% 보다 연료 농도가 낮은 처리 가스가 처리 가스 통로 (42) 를 통과하여 피드 펌프 (12) 에 공급되면 피드 펌프 (12) 의 베이퍼 로크나 이음 발생, 나아가서는 분사 연료로의 기포의 혼입에 수반되는 분사량 오차의 증대 등의 문제가 발생된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치는 농도 센서 (61) 의 출력에 기초하여 처리 가스의 연료 농도를 검출하고, 그 검출 연료 농도가 목표 농도 (95%) 보다 낮은 경우에는 처리 가스가 처리 가스 순환 통로 (43) 에 유입되도록 전환 밸브 (41) 를 전환하게 하고 있다.

도 3 은 상기 기능을 실현하기 위해 본 실시 형태에서 ECU (62) 가 실행하는 제어 루틴의 흐름도이다. 또 도 3 에 나타내는 루틴은 내연 기관의 시동과 동기하여 기동되고, 내연 기관이 정지할 때까지 반복하여 실행된다.

도 3 에 나타내는 루틴에서는 먼저 단계 80 에서, 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 전환하여 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 을 처리 가스 순환 통로 (43) 에 도통시키는 처리, 그리고 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 및 히터 (22) 를 ON 으로 하는 처리가 실행된다.

이 처리가 실행되면 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동 개시에 수반하여 장치 내부를 증발 연료 가스가 유통되기 시작한다. 그 결과, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 혼합 가스를 응축함으로써 얻어진 처리 가스가 생성된다. 이렇게 하여 생성된 처리 가스는 처리 가스 통로 (42) 가 아닌 처리 가스 순환 통로 (43) 로 공급된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 시동 직후에 연료 농도가 낮은 처리 가스가 생성되었다 하더라도 그 처리 가스가 피드 펌프 (12) 에 공급되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

도 3 에 나타내는 루틴에서는 다음에 단계 82 에서 농도 센서 (61) 의 출력에 기초하여 처리 가스의 연료 농도가 목표값, 즉 95% 보다 높은지의 여부가 판별된다.

단계 82 에서 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높지 않은 것으로 판별된 경우에는 단계 84 에서 전환 밸브 (41) 가 순환측으로 제어되고, 제 2 실 (40) 이 처리 가스 순환 통로 (43) 에 연통된다. 따라서, 도 3 에 나타내는 루틴에 따르면 저연료 농도의 처리 가스가 피드 펌프 (12) 에 흡입되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

한편, 상기 단계 82 에서 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높은 것으로 판별된 경우에는 단계 86 에서 전환 밸브 (41) 가 연료 탱크 (10) 측으로 전환되고, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 이 피드 펌프 (12) 의 흡입구에 도통된다. 상기 처리에 따르면 처리 가스의 연료 농도가 회수 가능한 농도까지 상승된 시점에서 신속하게 처리 가스를 연료로서 회수하기 시작할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 도 3 에 나타내는 루틴에 따르면 목표값보다 저연료 농도의 처리 가스가 피드 펌프 (12) 에 흡인되는 것을 확실히 방지하면서 그 농도가 목표값에 도달한 시점에서 신속하게 증발 연료의 회수를 개시할 수 있다.따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 베이퍼 로크나 이음 발생 등의 문제를 회피하면서 높은 연료 회수 능력을 실현할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 농도 센서 (61) 에 의해 처리 가스의 연료 농도를 직접 검출하여 그 농도에 기초하여 전환 밸브 (41) 의 상태를 제어하게 하고 있으나, 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 할지 연료 탱크 (10) 측으로 할지를 결정하기 위한 기초 데이터는 처리 가스의 연료 농도 자체에 한정되는 것은 아니며, 처리 가스의 연료 농도와 상관 관계에 있는 어떤 특성값이라도 무방하다.

보다 구체적으로는 상기 기초 데이터는 캐니스터 유출 가스 또는 캐니스터 유입 가스의 유량이어도 된다. 캐니스터 유출 가스나 캐니스터 유입 가스의 유량은 고농도용 분리 유닛 (34) 에 유입되는 혼합 가스의 연료 농도가 진하고 순환 가스가 다량으로 생성되는 경우에 소량이 되고, 한편 고농도용 분리 유닛 (34) 에 유입되는 혼합 가스의 연료 농도가 묽고 순환 가스가 소량이 되는 경우에 다량이 된다. 요컨대 캐니스터 유출 가스나 캐니스터 유입 가스의 유량은 혼합 가스의 연료 농도가 진하여 처리 가스가 고연료 농도가 되는 경우에 소량이 되고, 혼합 가스의 연료 농도가 묽어 순환 가스가 저연료 농도가 되는 경우에 다량이 된다. 따라서, 이들 유량은 처리 가스의 연료 농도의 특성값으로 하여 전환 밸브 (41) 제어의 기초로 할 수 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 처리 가스의 연료 농도가 목표값에 도달하였는지의 여부를 현실적으로 판단한 후에 전환 밸브 (41) 를 제어하게 하고 있으나, 전환 밸브 (41) 의 제어 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동이 개시된 후, 소정 기간 (일정한 시간, 또는 적산 퍼지 유량이 소정량에 도달할 때까지의 시간) 은 처리 가스의 연료 농도가 목표값을 하회하는 것으로 추정하여 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 제어하고, 그 기간의 경과후에 전환 밸브 (41) 를 연료 탱크 (10) 측으로 전환하게 해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 처리 가스의 연료 농도가 낮은 경우에 처리 가스를 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 상류측에 환류시키게 하고 있으나, 저연료 농도의 처리 가스는 연료 탱크 (10) 에 회수되지 않으면 되고, 그 처리 방법은 상기 방법에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 저연료 농도의 처리 가스는 펌프 (32) 의 상류에 환류시키지 않고, 단지 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에 갇혀 있게 해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 처리 가스의 연료 농도가 낮은 경우에 연료 탱크 (10) 로의 처리 가스의 유입을 완전히 금지하게 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서는 연료 농도가 낮은 처리 가스의 연료 탱크 (10) 로의 유입이 억제되는 것이면 된다.

또 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가「캐니스터 유출 가스 생성 수단」에, 고농도용 분리 유닛 (34) 및 중농도용 분리 유닛 (44) 이「베이퍼 농축 수단」에, 전환 밸브 (41) 가「회수 억제 수단」에 각각 상당하고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 전환 밸브 (41) 및 처리 가스 순환 통로 (43) 가「처리 가스 순환 수단」에 상당하고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 처리 가스의 농도 자체가「특성값」에, 농도 센서 (61) 가「농도 특성값 검출 수단」에 각각 상당함과 동시에 ECU (62) 가 상기 단계 82, 84 의 처리를 실행함으로써「제 1 억제 수단」이 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 1 에서는 ECU (62) 에 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동후 소정 기간은 처리 가스 농도가 묽은 것으로 하여 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 제어시킴으로써「제 2 억제 수단」을 실현할 수 있다.

실시 형태 2

다음에, 도 1 과 함께 도 4 및 도 5 를 참조하여 본 발명의 실시 형태 2 에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 도 1 에 나타내는 시스템 구성에 있어서, ECU (62) 에 도 4 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

상기 기술한 실시 형태 1 의 장치는 처리 가스의 연료 농도가 낮은 경우에도 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 나 히터 (22) 를 계속적으로 작동시키게 하고 있다. 따라서, 실시 형태 1 의 장치에서는 캐니스터 (20) 내의 증발 연료의 퍼지가 완료됨으로써 처리 가스의 연료 농도가 저하된 경우에도 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 나 히터 (22) 의 작동이 계속된다. 그러나, 퍼지가 완료된 후에는 불필요한 에너지 소비를 피하기 위해 펌프 (32) 나 히터 (22) 는 정지되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태의 장치는 퍼지 완료에 기인하여 처리 가스의 연료 농도가 저하되는 경우에는 펌프 (32) 나 히터 (22) 를 정지시키게 하고 있다.

도 4 는 상기 기능을 실현하기 위해 본 실시 형태에서 ECU (62) 가 실행하는 제어 루틴의 흐름도이다. 또 도 4 에서 상기 도 3 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.

도 4 에 나타내는 루틴은 상기 기술한 도 3 에 나타내는 루틴과 마찬가지로 내연 기관의 시동과 함께 기동되고, 그 후 내연 기관이 정지할 때까지 반복하여 실행되는 루틴이다. 도 4 에 나타내는 루틴에서는 단계 80 의 처리, 즉 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 하여 퍼지를 개시하는 처리가 실행된 후, 단계 90 에서 기간 계수 타이머가 0 으로 리셋된다. 기간 계수 타이머는 여기서는 저농도 기간, 즉 처리 가스의 연료 농도가 목표값에 도달하지 않는 기간을 계수하기 위해 이용된다. 또 기간 계수 타이머의 값은 다른 루틴에 의해 카운트 아웃되는 것으로 한다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 90 의 처리에 이어 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높은지의 여부를 판별하는 단계 82 의 처리가 실행된다. 본 실시 형태의 장치에서는 증발 연료의 퍼지가 개시된 직후, 및 증발 연료의 퍼지가 완료된 후에 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높지 않은 것으로 판별되는 경우가 있다. 따라서, 금회의 처리 사이클이 퍼지 개시 직후에 실행되고 있다고 한다면 상기 단계 82 에서 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높지 않은 것으로 판단되는 경우가 있다.

도 4 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 82 에서 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 높지 않은 것으로 판단된 경우에는 전환 밸브 (41) 를 순환측으로 제어하기 위해 단계 84 의 처리가 실행된 후, 단계 92 에서 기간 계수 타이머의 값이 소정 정지 판정 기간 T1 에 도달하였는지의 여부가 판별된다.

정지 판정 기간 T1 은 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하는 환경하에서 퍼지가 개시된 경우에 처리 가스의 연료 농도가 목표값까지 상승하는 데에 요하는 시간으로서 정해진 시간이다. 따라서, 금회의 처리 사이클이 퍼지 개시 직후의 사이클이라고 하면 상기 단계 92 에서는 기간 계수 타이머의 값이 아직 정지 판정 기간 T1 에 도달하지 않은 것으로 판단된다.

이 경우, 도 4 에 나타내는 루틴에서는 다음에 단계 94 에서 처리 가스의 연료 농도가 저하 또는 유지되는 경향을 나타내고 있는지의 여부가 판별된다.

캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하고 있는 경우에는 이미 기술한 바와 같이, 퍼지가 개시된 직후에 일시적으로는 처리 가스의 농도가 목표값을 하회하는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에는 퍼지의 개시에 수반하여 캐니스터 유출 가스가 유통되기 시작함으로써, 처리 가스의 농도는 반드시 상승하는 경향을 나타낸다. 따라서, 금회의 처리 사이클이 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하고 있는 상황하에서 행해지고 있다고 하면 상기 단계 94 에서는 처리 가스 농도는 저하되는 경향도 유지되는 경향도 나타내지 않는 것으로 판단된다. 이 경우, 이후 다시 상기 단계 82 와 그 이후 (단계 84,92,94) 의 처리가 반복된다.

캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하고 있는 상황하에서 퍼지가 개시된 경우에는 이후 단계 82 에서 처리 가스의 연료 농도가 목표값을 초과하였다고 판별될 때까지 상기 기술한 일련의 처리가 반복하여 실행된다. 그리고, 처리 가스의 연료 농도가 목표값을 초과하였다고 판별되면, 그 후, 전환 밸브 (41) 를 연료 탱크측으로 전환하기 위해 단계 86 의 처리가 실행된다. 그 결과, 목표값을 초과하는 고연료 농도의 처리 가스가 연료 탱크 (10) 에 회수되기 시작한다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 처리 가스의 연료 농도가 목표값을 초과하고 있는 한, 상기 단계 90, 82 및 86 의 처리가 반복하여 실행된다. 이들 처리가 반복되는 경우, 캐니스터 (20) 내의 증발 연료는 계속적으로 퍼지된다. 그 결과, 이윽고 증발 연료의 퍼지가 진행되어 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 상황이 형성된다.

캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않게 되면 처리 가스의 연료 농도가 목표값보다 작아지고, 다시 단계 82 의 조건이 성립하지 않게 된다. 그 결과 단계 84 에서 전환 밸브 (41) 가 순환측으로 전환되고, 고농도용 분리 유닛 (34) 에서 생성된 처리 가스가 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 상류측으로 환류되기 시작한다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 84 에 이어 단계 92 에서 다시 기간 계수 타이머의 값이 소정 정지 판정 기간 T1 에 도달하였는지의 여부가 판별된다.

정지 판정 기간 T1 은 상기와 같이 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하는 경우에 처리 가스의 연료 농도가 목표값까지 상승하는 데에 요하는 시간이다. 따라서, 상기 단계 92 에서 기간 계수 타이머의 값이 정지 판정 시간 T1 에 도달한 것으로 판별되는 것은 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 경우에 한정된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 92 의 조건이 성립하는 경우에는 증발 연료의 퍼지가 완료되었다고 판단할 수 있다.

한편, 상기 단계 92 에서 기간 계수 타이머의 값이 정지 판정 기간 T1 에 도달하지 않았다고 판별된 경우에는 그 사실로부터 퍼지의 완료를 확정할 수는 없다. 이 경우 단계 94 에서 다시 처리 가스의 연료 농도가 저하되는 경향 또는 유지되는 경향을 나타내고 있는지의 여부가 판별된다.

캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하고 있는 경우에는 이미 기술한 바와 같이, 처리 가스의 연료 농도는 상승되는 경향을 나타낸다. 따라서, 상기 단계 94 에서 처리 가스의 연료 농도가 저하되는 경향 또는 유지되는 경향을 나타낸다고 판별된 경우에는 정지 판정 기간 T1 의 경과전이라도 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 것을 확정할 수 있다.

이에 비해 단계 94 에서 상기 조건이 성립되지 않았다고 판별된 경우에는 다시 상기 단계 82 의 처리가 실행된다. 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 경우에는 처리 가스의 연료 농도가 목표값을 초과하는 경우가 없기 때문에, 상기 단계 92 또는 94 의 조건이 성립할 때까지 상기 기술한 단계 82, 84, 92 및 94 의 처리가 반복된다. 따라서, 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 경우에는 이윽고 상기 단계 92 또는 94 의 조건이 성립된다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 92 또는 94 의 조건이 성립되면 단계 96 에서 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 및 히터 (22) 가 함께 오프 상태가 되어 증발 연료 처리 장치가 정지 상태가 된다. 이 같이 도 4 에 나타내는 루틴에 따르면 캐니스터 (20) 내에 퍼지해야 할 증발 연료가 존재하지 않는 경우에는 펌프 (32) 나 히터 (22) 를 정지시킬 수 있다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 다음에 단계 98 에서 기간 계수 타이머가 0 으로 리셋된다. 이후, 기간 계수 타이머는 증발 연료 처리 장치의 정지 기간을 계수하는 타이머로서 사용된다.

다음에 단계 100 에서, 기간 계수 타이머의 값이 (후술함) 재작동 판정 기간 T2 에 도달하였는지의 여부가 판별된다. 증발 연료 처리 장치의 정지 중에는 연료 탱크 (10) 내에서 새롭게 발생된 증발 연료가 캐니스터 (20) 에 흡착된다. 따라서 부당하게 긴 기간에 걸쳐 장치가 정지 상태를 유지하면 증발 연료가 캐니스터 (20) 에서 넘쳐 흘러 대기에 누출되는 사태가 발생될 수 있다. 재작동 판정 기간은 이러한 누출을 발생시키지 않고 증발 연료 처리 장치를 정지 상태로 유지할 수 있는 표준 시간이다. 또 재작동 판정 기간의 설정 방법에 대해서는 뒤에 도 5 를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 단계 100 에서 기간 계수 타이머의 값이 재작동 판정 기간에 도달한 것으로 판별된 경우에는 증발 연료 처리 장치를 재작동시키기 위한 시기가 도래하였다고 판단할 수 있다. 이 경우, 이후 신속하게 상기 단계 80 이후의 처리가 실행되고, 증발 연료의 퍼지가 재개된다.

한편, 상기 단계 100 에서 기간 계수 타이머의 값이 재작동 판정 기간 T2 에 도달하지 않았다고 판별된 경우에는 표준적으로는 아직 장치를 정지 상태로 유지할 수 있는 것으로 판단할 수 있다. 도 4 에 나타내는 루틴에서는 이 경우, 다음에 단계 102 에서 급유 검출 유닛 (63) 의 출력에 기초하여 급유가 실행되고 있는지의 여부가 판별된다.

급유의 실행시에는 연료 탱크 (10) 의 공간내에 존재하고 있던 다량의 증발 연료가 단숨에 캐니스터 (20) 로 향해 유출된다. 따라서, 급유가 실행된 경우에는 장치의 정지 기간이 재작동 판정 기간 T2 에 도달하지 않았더라도 증발 연료의 퍼지를 재개하는 것이 바람직하다.

도 4 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 102 에서 급유가 검출되지 않는 경우에는 다시 상기 단계 100 의 처리가 실행된다. 이 경우, 이후 재작동 판정 기간 T2 가 경과하거나 또는 급유가 검출될 때까지 증발 연료 처리 장치는 정지 상태로 유지된다.

한편, 상기 단계 102 에서 급유의 실행이 검출되면 그 후 신속하게 상기 단계 80 이후의 처리가 재개된다. 그 결과, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 및 히터 (22) 가 작동 상태가 되고, 증발 연료의 퍼지가 재개된다.

이상 설명한 바와 같이, 도 4 에 나타내는 루틴에 따르면 처리 가스의 연료 농도가 목표값에 도달하지 않는 경우에는 처리 가스를 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구측으로 순환시켜 저연료 농도 가스가 연료 탱크 (10) 에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 처리 가스의 연료 농도가 목표값에 미치지 못한 상태가 정지 판정 기간 T1 만큼 계속된 경우에는 그 시점에서 퍼지의 완료를 판단하여 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 및 히터 (22) 를 정지시킬 수 있다.

또한, 정지 판정 시간 T1 이 경과하기 이전이라도 처리 가스의 연료 농도가 저하되는 경향 또는 유지되는 경향을 나타내는 경우에는 그 시점에서 퍼지의 완료를 판단하여 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 및 히터 (22) 를 정지시킬 수 있다.

그리고, 증발 연료 처리 장치가 정지된 후, 재작동 판정 시간 T2 이 경과되면 증발 연료의 대기 누출을 방지하기 위해 퍼지를 재개시킬 수 있다.

더불어, 장치가 정지된 후 재작동 판정 시간 T2 가 경과하지 않았더라도 급유가 행해진 경우에는 증발 연료의 대기 누출을 방지하기 위해 신속하게 퍼지를 재개시킬 수 있다.

따라서, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치에 따르면 불필요한 에너지 소비를 충분히 억제하면서 증발 연료의 대기 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 5 는 상기 기술한 도 4 에 나타내는 루틴 중, 단계 100 에서 이용되는 재작동 판정 기간 T2 를 결정하기 위해 ECU (62) 가 실행되는 제어 루틴의 흐름도이다.

도 5 에 나타내는 루틴에서는 먼저 단계 110 에서 내연 기관이 구비하는 흡기온 센서 (도시하지 않음) 의 출력에 기초하여 흡기온이 검출된다.

다음에 단계 112 에서 내연 기관의 작동 상태가 검출된다. 내연 기관의 작동 상태로는 예컨대 기관 회전수, 흡입 공기량, 또는 연료 분사량 등이 검출된다. 기관 회전수나 흡입 공기량은 내연 기관에 장착되어 있는 회전수 센서나 에어 플로미터 (모두 도시하지 않음) 의 출력에 기초하여 검출할 수 있다. 또한, 연료 분사량은 엔진 컨트롤용 제어 유닛 (도시하지 않음) 으로 산출된 값을 판독함으로써 검출할 수 있다.

다음에 단계 114 에서 상기 단계 110 및 112 에서 검출한 흡기온이나 내연 기관의 작동 상태에 기초하여 연료 탱크 (10) 내의 연료 온도가 추정된다. 연료 온도는 대기온 (흡기온) 이 높을수록 고온이 된다. 또한, 내연 기관이 고부하로 운전되고 있을수록, 요컨대 배기열이 다량으로 발생되고 있을수록 고온이 된다. 따라서, 연료 온도와 흡기온 사이, 및 연료 온도와 내연 기관의 작동 상태 사이에는 각각 상관이 인정된다. 본 실시 형태에서 ECU (62) 에는 이들 상관에 기초하여 정해진 맵이 기억되어 있다. 도 5 의 단계 114 에서는 그 맵을 참조하여 흡기온 및 내연 기관의 작동 상태에 대응하는 연료 온도가 추정된다.

도 5 에 나타내는 루틴에서는 단계 114 에 이은 단계 116 에서 추정된 연료 온도에 기초하여 재작동 판정 시간 T2 가 산출된다. 재작동 판정 시간 T2 는 증발 연료의 누출을 방지하면서 증발 연료 처리 장치를 정지 상태로 유지할 수 있는 시간이다. 따라서, 이 시간은 연료 탱크 (10) 내에서 증발 연료가 다량으로 발생되는 경우에는 짧은 시간으로 하고, 증발 연료의 발생량이 적은 경우에는 장시간으로 하는 것이 바람직하다.

연료 탱크 (10) 내의 증발 연료의 발생량은 연료 온도가 높을수록 다량이 되고, 그 온도가 낮을수록 소량이 된다. 따라서, 재작동 판정 시간 T2 는 연료온도가 높을수록 단시간으로 하고, 그 온도가 낮을수록 장시간으로 해야 한다. 본 실시 형태에서 ECU (62) 에는 상기 요구가 만족되도록 연료 온도와 재작동 판정 시간 T2 의 관계가 정해진 맵이 기억되어 있다. 도 5 의 단계 116 에서는 그 맵을 참조하여 재작동 판정 시간 T2 가 산출된다.

이상 설명한 바와 같이, 도 5 에 나타내는 루틴에 따르면 연료 탱크 (10) 에서의 증발 연료의 발생 상황에 따라 적절한 재작동 판정 시간 T2 를 설정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 증발 연료의 발생 상황에 따라 과부족 없이 정지 시간을 설정할 수 있고, 증발 연료의 누출을 확실히 방지하면서 불필요한 에너지 소비를 최소한으로 억제할 수 있다.

또 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 ECU (62) 가 상기 단계 90 의 처리와 기간 계수 타이머의 카운트 업 처리를 실행함으로써「저농도 기간 계수 수단」이, 상기 단계 92 및 96 의 처리를 실행함으로써「제 1 퍼지 정지 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 ECU (62) 가 상기 단계 94 의 처리를 실행함으로써「농도 변화 경향 검출 수단」이, 상기 단계 94 에 이어 상기 단계 96 의 처리를 실행함으로써「제 2 퍼지 정지 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 ECU (62) 가 상기 단계 98 의 처리와 기간 계수 타이머의 카운트 업 처리를 실행함으로써「정지후 경과 기간 계수 수단」이, 상기 단계 100 및 80 의 처리를 실행함으로써「제 1 퍼지 재개 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 연료 온도가「증발 연료의 발생 상황」에 상당함과 동시에, ECU (62) 가 상기 단계 110 ∼ 114 의 처리를 실행함으로써「증발 연료 발생 상황 추정 수단」이, 상기 단계 116 의 처리를 실행함으로써「재작동 판정 기간 설정 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 ECU (62) 가 상기 단계 110 의 처리를 실행함으로써「대기 온도 검출 수단」이, 상기 단계 112 의 처리를 실행함으로써「내연 기관 운전 상태 검출 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 2 에서는 ECU (62) 가 상기 단계 102 의 처리를 실행함으로써「급유 검출 수단」이, 상기 단계 102 의 처리에 이어 상기 단계 80 의 처리를 실행함으로써「제 2 퍼지 재개 수단」이 각각 실현되고 있다.

실시 형태 3

다음에, 도 6 을 참조하여 본 발명의 실시 형태 3 에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 장치는 도 1 에 나타내는 구성에 더불어 계내의 어느 한 곳을 내연 기관의 흡기 통로에 연통시키는 부압 도입 통로 (120), 이 부압 도입 통로 (120) 의 도통 상태를 제어하는 제어 밸브 (122), 및 계내의 압력을 검출하는 압력 센서 (124) 를 구비하고 있다.

도 6 은 부압 도입 통로 (120) 가 고농도용 분리 유닛 (34) 과 중농도용 분리 유닛 (44) 을 잇는 연통로 (52) 에 접속되고, 또한 압력 센서 (124) 가 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 와 고농도용 분리 유닛 (34) 사이에 배치된 구성을 예시하고 있다.

본 실시 형태에서 ECU (62) 는 통상시에는 실시 형태 1 또는 2 의 경우와 동일한 제어를 실행한다. 이 때, 제어 밸브 (122) 는 항상 닫힌 상태로 유지된다. 이 경우, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 실시 형태 1 또는 2 의 장치와 동일하게 동작한다.

ECU (62) 는 내연 기관의 운전중에 소정 타이밍으로 이상 검출 처리를 실행한다. 이상 검출 처리에서는 먼저 전환 밸브 (41) 가 순환측으로 전환됨과 동시에 제어 밸브 (122) 가 열림 상태가 된다. 제어 밸브 (122) 가 열리면 부압 도입 통로 (12) 를 통과하여 연통로 (52) 에 내연 기관의 흡기 부압이 안내된다. 이 부압은 연통로 (52) 를 통해 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 및 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 로 부압이 도입된다.

고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 안내된 부압은 정지중의 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 를 통과하여 퍼지 통로 (28) 에 도달한다. 여기서, 펌프 (32) 는 그 정지중에 부압의 통과를 허용하는 것으로 한다. 퍼지 통로 (28) 에 안내된 부압은 순환 가스 통로 (60) 를 통해 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 에 안내됨과 동시에 처리 가스 순환 통로 (43) 및 전환 밸브 (41) 를 통해 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에 안내된다. 또한 퍼지 통로 (28) 에 안내된 부압은 부압 조정 밸브 (30) 를 거쳐 캐니스터 (20) 에 안내된다. 그리고 캐니스터 (20) 에 안내된 부압은 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 에 안내됨과 동시에, 베이퍼 통로 (18) 를 통해 연료 탱크 (10) 에 안내된다.

이렇게 하여 이상 검출 처리가 개시되면 증발 연료 처리 장치의 계내 전역에흡기 부압이 도입된다. ECU (62) 는 그 후 계내의 압력이 소정 초기 압력까지 저하되면 제어 밸브 (122) 를 닫아 부압의 도입을 정지시킨다. 그리고, 그 후의 계내 압력의 변화에 기초하여 계내에 증발 연료의 누출 이상이 발생하였는지의 여부를 판단한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치에 따르면 계내에 부압을 도입하여 그 부압에 수반되는 계내 압력 변화를 감시함으로써 계내의 어느 한 곳에 누출 이상이 발생하였는지의 여부를 간단하게 또한 고정밀도로 판단할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 증발 연료의 누출을 수반하는 누출 이상의 발생을 신속하게 검지할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 3 에서는 계내에 부압을 도입한 후의 압력 변화에 기초하여 누출 이상의 유무를 판단하고 있으나, 그 판단 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 계내에 부압을 도입하는 과정에서의 압력 변화의 속도를 통해 누출 이상의 유무를 판단해도 된다.

또한 상기 기술한 실시 형태 3 에서는 부압 도입 통로 (120) 의 접속선을 연통로 (52) 로 하고 있으나, 그 접속선은 연통로에 한정되는 것은 아니다. 즉, 부압 도입 통로 (120) 는 계내의 전역에 부압을 안내할 수 있는 한, 어떤 곳에 접속되어도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 3 에서는 압력 센서 (124) 를 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 와 고농도용 분리 유닛 (34) 사이에 배치하고 있으나, 그 배치 위치도 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 계내의 압력을 검출할 수 있는 한, 압력 센서(124) 는 어떤 곳에 배치되어도 된다.

또 상기 기술한 실시 형태 3 에서는 제어 밸브 (122) 가「흡기 부압 제어 밸브」에, 압력 센서 (124) 가「계내 압력 검출 수단」에 각각 상당하고 있다. 또한, 실시 형태 3 에서는 이상 검출시에 ECU (62) 에, 제어 밸브 (122) 를 열리게 함으로써「부압 도입 수단」이, 부압 도입후의 압력 변화에 기초하여 누출 이상을 검출시킴으로써「제 1 누출 이상 검출 수단」이 각각 실현되고 있다.

실시 형태 4

다음에 도 7 을 참조하여 본 발명의 실시 형태 4 에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 장치는 도 1 에 나타내는 구성에 더불어 흡기 전환 밸브 (130), 부압 조정 밸브 (30) 를 바이패스하는 바이패스 통로 (132), 바이패스 통로 (132) 의 도통 상태를 제어하는 바이패스 제어 밸브 (134), 및 계내의 압력을 검출하는 압력 센서 (136) 를 구비하고 있다. 흡기 전환 밸브 (130) 는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구를 선택적으로 퍼지 통로 (28) 또는 대기에 도통시키도록 되어 있다.

본 실시 형태에서 ECU (62) 는 통상시에는 실시 형태 1 또는 2 의 경우와 동일한 제어를 실행한다. 이 때, 흡기 전환 밸브 (130) 는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구를 퍼지 통로 (28) 에 도통시킨다. 또한 바이패스 제어 밸브 (134) 는 닫힌 상태로 유지된다. 그 결과, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 실시 형태 1 또는 2 의 장치와 동일하게 동작한다.

ECU (62) 는 소정 타이밍으로 이상 검출 처리를 실행한다. 이상 검출 처리에서는 먼저 전환 밸브 (41) 가 순환측으로 전환되고, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구가 대기에 개방되도록 흡기 전환 밸브 (130) 가 전환되고, 또한 바이패스 통로 (132) 가 도통되도록 바이패스 제어 밸브 (134) 가 열림 상태가 된다. 다음에, 그 상태에서 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동이 개시된다.

이상 검출 처리 과정에서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 대기로부터 흡입된 공기를 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 압송한다. 이 공기는 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 을 거쳐 조압 밸브 (56) 에 도달하고, 또한 조압 밸브 (56), 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 를 통과하여 캐니스터 (20) 에 유입된다. 캐니스터 (20) 에 유입된 공기는 퍼지 통로 (28) 에서 바이패스 통로 (132) 로 안내됨과 동시에, 베이퍼 통로 (18) 를 통해 연료 탱크 (10) 로 안내된다. 또한 바이패스 통로 (132) 를 통과한 공기는 다시 순환 가스 통로 (60) 를 통과하여 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 로 안내됨과 동시에, 처리 가스 순환 통로 (43) 를 통과하여 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 로 안내된다.

이렇게 하여 이상 검출 처리가 개시되면 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 로부터 토출된 공기가 증발 연료 처리 장치의 계내 전역으로 안내된다. 그 결과, 이 계내가 전역에서 가압된 상태가 된다. ECU (62) 는 계내의 압력이 소정 초기 압력까지 상승하면 펌프 (32) 의 흡입구가 퍼지 통로 (28) 와 도통하도록 흡기 전환 밸브 (13) 를 전환하여 펌프 (32) 의 작동을 정지시킨다. 그리고, 전환 밸브 (130) 의 전환 및 펌프 (30) 의 정지후의 계내 압력의 변화에 기초하여 계내에누출 이상이 발생하였는지의 여부를 판단한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치에 따르면 계내를 소정 압력으로 가압하여 그 가압에 수반되는 계내 압력 변화를 감시함으로써 계내의 어느 한 곳에 누출 이상이 발생하였는지의 여부를 간단하게 또한 고정밀도로 판단할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 증발 연료의 누출을 수반하는 누출 이상의 발생을 신속하게 검지할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 4 에서는 계내를 소정 압력까지 가압한 후에, 계내의 압력 변화에 기초하여 누출 이상의 유무를 판단하고 있으나, 그 판단 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 계내를 가압하는 과정에서의 압력 변화의 속도를 통해 누출 이상의 유무를 판단해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 4 에서는 압력 센서 (136) 를 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 와 고농도용 분리 유닛 (34) 사이에 배치하고 있으나, 그 배치 위치도 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 계내의 압력을 검출할 수 있는 한, 압력 센서 (136) 는 어떤 곳에 배치되어도 된다.

또 상기 기술한 실시 형태 4 에서는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 와 흡기 전환 밸브 (130) 의 조합이「퍼지 펌프」에, 압력 센서 (136) 가「계내 압력 검출 수단」에 각각 상당함과 동시에, 이상 검출시에 ECU (62) 에, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 에 의해 계내를 가압시킴으로써「계내 가압 수단」이, 가압후의 압력 변화에 기초하여 누출 이상을 검출시킴으로써「제 2 누출 이상 검출 수단」이 각각 실현되고 있다.

실시 형태 5

다음에 도 8 및 도 9 를 참조하여 본 발명의 실시 형태 5 에 대해 설명한다. 도 8 에는 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 또 도 8 에서 상기 도 1 에 나타내는 구성 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.

본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 도 8 에 나타내는 바와 같이, 바이패스 통로 (140) 와, 그 바이패스 통로 (140) 의 도통 상태를 전환하기 위한 전환 밸브 (142) 를 구비하고 있다. 바이패스 통로 (140) 는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 하류 공간을 고농도용 분리 유닛 (34) 을 바이패스하여 연료 탱크 (10) 의 내부 공간에 연통시키는 통로이다. 또한 전환 밸브 (142) 는 바이패스 통로 (140) 를 선택적으로 도통 상태 또는 차단 상태로 하기 위한 밸브 기구이다.

본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 도 8 에 나타내는 구성에 있어서, ECU (62) 에, 도 9 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다. 도 9 는 본 실시 형태에서 ECU (62) 가 전환 밸브 (142) 의 도통/차단 상태를 제어하기 위해 실행하는 루틴의 흐름도이다.

도 9 에 나타내는 루틴에서는 먼저 단계 150 에서 증발 연료의 퍼지가 정지되어 있는지의 여부, 보다 구체적으로는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 정지되어 있는지의 여부가 판별된다.

그 결과, 단계 150 에서 증발 연료의 퍼지가 정지되어 있다고 판별된 경우에는 단계 152 에서 도통 상태 전환 밸브 (142) 가 열림 상태가 된다. 도통 상태전환 밸브 (142) 가 열리면 펌프 (32) 의 하류 공간은 연료 탱크 (10) 내부 공간과 도통된 상태가 된다. 이 경우, 그 하류 공간에는 연료 탱크 (10) 내에서 발생되는 증발 연료가 안내된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 캐니스터 유출 가스가 시스템 내부를 유통하지 않는 퍼지의 정지시 (요컨대 펌프 (32) 정지시) 에도 펌프 (32) 의 하류 공간에서의 연료 농도를 높게 유지할 수 있다.

도 9 에 나타내는 루틴에서 상기 단계 150 에서 증발 연료의 퍼지가 정지되어 있지 않은, 요컨대 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 작동하고 있다고 판별된 경우에는 단계 154 에서 도통 상태 전환 밸브 (142) 가 닫힘 상태가 된다. 전환 밸브 (142) 가 닫힌 상태이면 펌프 (32) 로부터 토출되는 혼합 가스는 바이패스 통로 (140) 로 유입되지 않고 고농도용 분리 유닛 (34) 에 도달한다. 따라서, 이 경우에는 고농도용 분리 유닛 (34) 이나 중농도용 분리 유닛 (44) 에 실시 형태 1 의 경우와 동일한 응축 처리를 실행시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치에 따르면 증발 연료의 퍼지가 행해지고 있는 경우에는 실시 형태 1 또는 2 의 경우와 동일한 연료 응축 기능을 실현할 수 있음과 동시에, 퍼지의 정지시에 펌프 (32) 의 하류 공간을 고연료 농도의 증발 연료 가스로 채워 놓을 수 있다. 퍼지의 정지시에 펌프 (32) 의 하류 공간이 고연료 농도의 증발 연료 가스로 채워져 있으면 퍼지가 개시된 직후부터 고농도용 분리 유닛 (34) 은 연료 농도가 높은 처리 가스를 생성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치에 따르면 퍼지의 개시 직후에 생성되는 처리 가스를 펌프 (32) 의 상류에 환류시키는 등의 조치를 강구하지않고 연료 농도가 낮은 처리 가스가 연료 탱크 (10) 에 유입되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또 상기 기술한 실시 형태 5 에서는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가「캐니스터 유출 가스 생성 수단」에, 고농도용 분리 유닛 (34) 이「베이퍼 농축 수단」에 각각 상당함과 동시에, ECU (62) 가 상기 단계 150 ∼ 154 의 처리를 실행함으로써「도통 상태 전환 밸브 제어 수단」이 실현되고 있다.

실시 형태 6

다음에 도 1, 도 6 ∼ 도 8 및 도 10 을 참조하여 본 발명의 실시 형태 6 에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 증발 연료 처리 장치는 도 1 및 도 6 내지 도 8 에 나타내는 어느 한 구성, 즉 실시 형태 1 내지 5 중 어느 한 구성에서, ECU (62) 에 도 10 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

도 10 에 나타내는 루틴은 본 실시 형태에서, ECU (62) 가 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 ONㆍOFF 타이밍과, 히터 (22) 의 ONㆍOFF 타이밍 사이에 원하는 시간차를 발생시키기 위해 실행하는 제어 루틴이다.

도 10 에 나타내는 루틴에서는 먼저 단계 160 에서 증발 연료의 퍼지 개시가 요구되었는지의 여부가 판별된다. 그 결과, 퍼지의 개시가 요구되었다고 판별된 경우에는 단계 162 에서 캐니스터 (20) 의 가열을 개시하기 위해 히터 (22) 가 ON 상태가 된다.

단계 162 에 이어지는 단계 164 에서는 캐니스터 (20) 가 원하는 가열 상태가 될 때까지 소정 시간 동안 대기 상태가 유지된다. 그리고 단계 164 에서 소정 시간의 경과가 판정되면 그 시점에서 단계 166 에 의해 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 ON 상태가 된다.

상기 기술한 처리에 따르면 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 작동되기 시작하기 전에 캐니스터 (20) 를 원하는 가열 상태로 하여 펌프 (32) 의 작동 개시시 증발 연료가 퍼지되기 쉽도록 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 증발 연료가 현실적으로 퍼지되기 시작된 직후부터 고농도용 분리 유닛 (34) 에 고농도의 혼합 가스를 공급하여 고농도의 처리 가스를 생성시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 퍼지의 개시 직후에 농도가 낮은 처리 가스가 연료 탱크 (10) 에 유입되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

도 10 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 160 에서, 증발 연료의 퍼지 개시가 요구되지 않은 것으로 판별된 경우에는 다음에 단계 168 에서, 퍼지의 정지가 요구되었는지의 여부가 판별된다. 그 결과, 퍼지의 정지가 요구되지 않은 것으로 판별된 경우에는 신속하게 금회의 처리 사이클이 종료된다. 한편, 퍼지의 정지가 요구된 것으로 판별된 경우에는 단계 170 에서, 캐니스터 (20) 의 가열을 정지시키기 위해 히터 (22) 가 OFF 상태가 된다.

단계 170 에 이어지는 단계 172 에서는 캐니스터 (20) 가 원하는 상태로 냉각될 때까지 소정 시간 동안 히터 (22) 가 OFF 된 상태에서 퍼지가 계속된다. 그리고, 소정 시간의 경과가 판정되면 그 시점에서 단계 174 에 의해 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 OFF 상태가 된다.

상기 기술한 처리에 따르면 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 정지되기 전에 캐니스터 (20) 를 어느 정도 냉각시킬 수 있다. 캐니스터 (20) 는 그 온도가 낮을수록 우수한 흡착 능력을 발휘한다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 퍼지 정지 중에 캐니스터에 우수한 증발 연료 흡착 능력을 발휘시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 도 10 에 나타내는 루틴에 따르면 퍼지의 개시시 및 정지시에 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 ONㆍOFF 에 앞서 히터 (22) 를 ONㆍOFF 시킬 수 있다. 그리고, 그 결과 본 실시 형태의 장치에 따르면 퍼지의 개시 직후부터 농도가 높은 처리 가스를 연료 탱크 (10) 에 회수시킬 수 있음과 동시에 퍼지의 정지시에는 다량의 증발 연료를 캐니스터 (20) 로 포획할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 6 에서는 퍼지의 개시시에 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동 개시에 앞서 히터 (22) 로의 도통을 개시하는 구성으로 되어 있지만, 퍼지 개시시의 히터 (22) 및 펌프 (32) 의 동작은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 퍼지 개시시에는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 와 히터 (22) 를 동시에 작동시키게 해도 된다. 이러한 구성에 의해서도 히터 (22) 의 가열 작용에 의해 증발 연료의 탈리성은 개선되기 때문에 퍼지의 개시 직후부터 농도가 높은 캐니스터 유출 가스를 발생시킬 수 있다.

또 상기 기술한 실시 형태 6 에서는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가「캐니스터 유출 가스 생성 수단」에, 고농도용 분리 유닛 (34) 이「베이퍼 농축 수단」에, 히터 (22) 가「캐니스터 가열 수단」에 각각 상당하고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 6 에서는 ECU (62) 에, 상기 단계 160 ∼ 166 의 처리를 실행시킴으로써「가열 작동 선행 수단」이, 상기 단계 168 ∼ 174 의 처리를 실행시킴으로써「가열 정지 선행 수단」이 각각 실현되고 있다.

실시 형태 7

도 11 에는 본 발명의 실시 형태 7 의 증발 연료 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도 11 에 나타내는 장치는 도 1 에 나타내는 실시 형태 1 과 동일한 구성을 갖지만, 또한 후술하는 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 와 제어 밸브 (152) 를 구비하고 있다. 또한 도 11 의 장치는 실시 형태 1 의 ECU (62) 와 비교하여 추가적인 기능을 갖는 ECU (154; Electronic Control Unit) 를 구비한다.

구체적으로는 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 는 중농도용 분리 유닛 (44) 과 조압 밸브 (56) 사이에서 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 에 연통되어 있다. 저농도 가스 퍼지 통로 (58) 는 그 도통 상태를 제어하는 제어 밸브 (152) 를 구비함과 동시에 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 와는 반대측의 도시되지 않은 단부에서 내연 기관의 흡기 통로에 연통되어 있다.

본 실시 형태는 예컨대 히터 (22) 나 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 를 제어하기 위한 제어 컴퓨터로서의 ECU (154) 를 구비하고 있다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, ECU (154) 에는 연료 분사 밸브 (156) 가 접속되어 있다. 연료 분사 밸브 (156) 는 내연 기관의 각 기통의 흡기 포트에 배치되어 있고, 연료 관 (16) 에 의해 피드되어 오는 연료를 내연 기관의 개개의 기통에 분사할 수 있다. ECU (154) 에는 또한 연료 분사 밸브 (156) 로부터 분사되는 연료의 양, 즉 연료 분사량을 연산하기 위해 필요한 각종 데이터를 검출하기 위한 센서가 접속되어 있다.

구체적으로는 ECU (154) 에는 에어 플로미터 (158), 회전수 센서 (160), 스로틀 센서 (162), 및 배기 O₂센서 (164) 등이 접속되어 있다. 에어 플로미터 (158) 는 내연 기관의 흡기 통로에 흡입되는 흡입 공기량 (Ga) 을 검출하기 위한 센서이다. 회전수 센서 (160) 는 기관 회전수 (NE) 를 검출하기 위한 센서이다. 스로틀 센서 (162) 는 흡기 통로에 배치된 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 센서이다. 또한 배기 O₂센서 (164) 는 내연 기관의 배기 통로에 배치되어 배기 공연비가 농후 (rich) 한지 희박 (lean) 한지를 검출하는 센서이다.

퍼지 동작

다음에, 실시 형태 7 의 장치가 캐니스터 (20) 내의 증발 연료를 퍼지할 때의 동작에 대해 설명한다.

실시 형태 7 에서 ECU (154) 는 소정 퍼지 조건이 성립되는 경우에 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 를 작동시킨다. 퍼지 조건은 캐니스터 유출 가스의 연료 농도가 소정 값 이상 (예컨대 15% 이상) 인 경우에 한해, 그 성립이 판정된다. 따라서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 캐니스터 유출 가스의 연료 농도가 15% 이상인 경우에만 작동한다.

퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 작동하면 그 흡인구측에 발생되는 부압이 캐니스터 (20) 에 안내되고, 퍼지 통로 (28) 에 캐니스터 유출 가스가 유출된다. 또한 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 발생되는 부압은 순환 가스 통로 (60) 를 통해 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 에도 안내된다. 따라서, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 는 정상 상태에서는 퍼지 통로 (28) 로부터 공급되는 캐니스터 유출 가스와, 순환 가스 통로 (60) 로부터 공급되는 순환 가스의 혼합 가스를 압축하여 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 에 공급한다. 본 실시 형태에서는 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 발생되는 부압은 처리 가스 순환 통로 (43) 에도 안내된다.

퍼지 가스 순환 펌프 (32) 가 상기와 같이 작동하고 있는 경우, 펌프 (32) 의 토출구에서 조압 밸브 (56) 까지의 계에는 펌프의 토출압이 작용한다. 한편, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 전환 밸브 (41) 의 상태에 따라 연료 탱크 내압, 또는 펌프 (32) 가 발하는 부압이 안내된다. 또한, 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 에는 펌프 (32) 가 발하는 부압이 안내된다. 따라서, 이 경우 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 분리막 (36) 의 양측, 및 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 분리막 (46) 의 양측에는 모두 제 1 실 (38,48) 측이 제 2 실 (40,50) 측에 비해 고압이 되는 차압이 발생된다.

제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 은 폴리이미드 등의 고분자 재료로 구성된 박막으로, 공기와 연료를 포함하는 가스에 노출된 경우에 막에 대한 공기의 용해도와 연료의 용해도 차이에 의해 양자를 분리하는 특성을 나타낸다. 보다 구체적으로는 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 은 일방의 면에 증발 연료에 함유되는 가스가 안내되고, 또한 그 면의 측이 고압이 되도록 막의 양측에 차압이 부여된 경우에 막의 저압측에 증발 연료 농도가 높아진 응축 가스를 통과시키는 특성을 갖고 있다.

따라서, 펌프 (32) 의 작동에 따라 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실(38) 에 혼합 가스가 유입되고, 또한 제 1 분리막 (36) 의 양측에 제 1 실 (38) 이 제 2 실보다 고압이 되는 차압이 발생되면 혼합 가스 중의 증발 연료가 제 1 분리막 (36) 에 의해 응축되고, 제 2 실 (40) 에 안내된다. 그 결과, 제 1 실 (38) 내의 혼합 가스는 유입시에 비해 연료 농도가 낮은 가스 (이하,「중농도 가스」라고 함) 가 되고, 또한 제 2 실 (40) 내에는 고연료 농도의 처리 가스가 생성된다.

고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 로부터 유출되는 중농도 가스는 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 에 유입된다. 중농도용 분리 유닛 (44) 은 제 1 실 (48) 에 중농도 가스가 유입되면 제 2 분리막 (46) 에 의해 중농도 가스 중의 증발 연료를 응축하여 중농도 가스에 비해 농도가 높은 순환 가스를 제 2 실 (50) 에서 생성시킨다. 생성된 순환 가스는 순환 가스 통로 (60) 를 통해 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 흡입구에 공급된다.

본 실시 형태의 장치는 캐니스터 유출 가스의 농도가 15% 인 경우에 정상 상태에서 순환 가스의 농도가 65% 정도가 되도록 설비되어 있다. 이 경우, 혼합 가스의 농도는 60% 정도가 된다. 그리고 고농도용 분리 유닛 (34) 은 60% 정도의 혼합 가스가 공급된 경우에 그 혼합 가스를 95% 이상의 처리 가스와 40% 정도의 중농도 가스로 분리할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 중농도용 분리 유닛 (44) 은 40% 정도의 중농도 가스가 공급된 경우에 그 중농도 가스를 65% 정도의 순환 가스와 5% 미만의 캐니스터 유입 가스로 분리할 수 있도록 설계되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 정상 상태에서는 95% 이상의 처리 가스와 5% 미만의 캐니스터 유입 가스를 생성할 수 있다.

베이퍼 로크나 이음을 발생시키지 않는 공기와 연료의 비율은 피드 펌프 (12) 의 능력, 즉 피드 펌프 (12) 가 발생시키는 연료 유량 및 연료 압력에 따라 결정된다. 일반적으로 차량에 탑재되는 피드 펌프 (예컨대 피드 펌프 (12)) 에서는 처리 가스 중의 공기 농도가 5% 미만이면, 요컨대 처리 가스의 연료 농도가 95% 이상이면 베이퍼 로크나 이음 발생의 문제가 생기지 않는다. 따라서, 본 실시 형태의 시스템에 따르면 차량에 탑재되는 일반적인 피드 펌프 (12) 의 조합에 있어서, 베이퍼 로크나 이음의 문제를 발생시키지 않고 처리 가스를 연료 탱크 (10) 에 환류시킬 수 있다.

본 실시 형태의 장치에서, 캐니스터 유입 가스는 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료를 퍼지시키기 위한 가스로 재이용된다. 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료는 캐니스터 (20) 내부를 충분히 농도가 낮은 가스가 유통됨으로써 퍼지된다. 본 실시 형태의 장치에서는 이미 기술한 바와 같이, 캐니스터 유입 가스의 연료 농도가 5% 이하로 억제되어 있다. 또한 본 실시 형태의 장치는 증발 연료의 퍼지 중에는 히터 (22) 에 의해 캐니스터 (20) 를 가열하게 하고있다. 캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료는 캐니스터 (20) 의 온도가 상승함으로써 탈리되기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 캐니스터 유입 가스에 의해 효율적으로 증발 연료를 퍼지시킬 수 있다.

본 실시 형태의 장치는 이미 기술한 바와 같이, 혼합 가스의 농도가 60% 정도가 되는 정상 상태에서는 처리 가스의 연료 농도를 95% 이상으로 할 수 있다. 그러나, 퍼지 가스 순환 펌프 (32) 의 작동 개시 직후 등은 60% 를 큰 폭으로 하회하는 저연료 농도의 혼합 가스가 고농도용 분리 유닛 (34) 에 유입되는 경우가 있다. 이 경우, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 에는 95% 보다 연료 농도가 낮은 처리 가스가 생성된다.

95% 보다 연료 농도가 낮은 처리 가스가 처리 가스 통로 (42) 를 통과하여 피드 펌프 (12) 에 공급되면 피드 펌프 (12) 의 베이퍼 로크나 이음 발생, 나아가서는 분사 연료로의 기포의 혼입에 수반되는 분사량 오차의 증대 등의 문제가 발생된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치는 농도 센서 (61) 의 출력에 기초하여 처리 가스의 연료 농도를 검출하고, 그 농도가 목표 농도 (95%) 보다 낮은 경우에는 처리 가스가 처리 가스 순환 통로 (43) 에 유입되도록 전환 밸브 (41) 를 전환하게 하고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 고농도용 분리 유닛 (34) 에 유입되는 혼합 가스의 연료 농도가 정상시의 농도에 비해 충분히 낮은 경우에도 베이퍼 로크 발생이나 이음 발생을 유효하게 방지할 수 있다.

연료 분사량 제어

다음에, 실시 형태 7 의 장치가 연료 분사량을 제어하는 수법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에서, ECU (154) 는 에어 플로미터 (158) 나 회전수 센서 (160) 의 출력에 기초하여 1 회전당 흡입 공기량 Ga/NE 를 검출한다. 그리고, ECU (154) 는 그 흡입 공기량 Ga/NE 에 대해 원하는 공연비 (예컨대 이론 공기비) 를 실현하는 연료 분사량을 기본 연료 분사량으로서 산출한다. ECU (154) 는 이렇게 하여 산출된 기본 연료 분사량에 각종 보정을 실시함으로써 최종적인 연료 분사량을 산출하고 있다.

ECU (154) 는 연료 분사량을 보정하기 위한 제어로서 배기 O₂센서 (164) 의 출력에 기초하는 공연비 피드 백 제어를 실행하고 있다. 공연비 패드백 제어에서는 기본 연료 분사량을 보정하기 위한 보정 계수로서 공연비 피드백 계수 FAF 가 산출된다. 공연비 피드백 계수 FAF 는 배기 O₂센서 (164) 에 의해 농후한 배기 공연비가 검출되고 있는 동안에는 감소되는 방향으로 갱신되고, 한편 희박한 배기 공연비가 검출되고 있는 동안에는 증가되는 방향으로 갱신된다. 이와 같이 갱신되는 FAF 를 이용하여 기본 연료 분사량을 보정하면 배기 공연비가 농후한 동안에는 연료 분사량을 서서히 감소시킬 수 있고, 배기 공연비가 희박한 동안에는 연료 분사량을 서서히 증가시킬 수 있다. 따라서, 공연비 피드백 제어에 따르면 배기 공연비가 이론 공연비 근방에 유지되도록 연료 분사량을 증감시킬 수 있다.

캐니스터 유입 가스의 퍼지 및 그 퍼지의 영향

본 실시 형태의 장치는 이미 기술한 바와 같이, 캐니스터 유입 가스 통로(54) 를 내연 기관의 흡기 통로에 연통시키는 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 를 구비하고 있다. 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 의 내부에는 조압 밸브 (56) 의 설정압에 상당하는 정압이 발생되고 있다. 한편, 내연 기관의 흡기 통로에는 흡기 부압이 발생되고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 제어 밸브 (152) 를 엶으로써 캐니스터 유입 가스를 저농도 가스 퍼지 통로 (58) 를 통해 내연 기관의 흡기 통로에 퍼지시킬 수 있다.

캐니스터 유입 가스에는 적어도 5% 정도의 증발 연료가 함유되어 있다. 따라서, 캐니스터 유입 가스가 흡기 통로에 퍼지되면 내연 기관에 있어서 연소되는 혼합기의 공연비는 캐니스터 유입 가스가 퍼지되기 이전에 비해 농후해진다. 공연비 피드백 제어의 실행중에 이러한 공연비 변화가 발생하면 그 공연비를 이론 공연비에 근접시키기 위해 공연비 피드백 계수 FAF 가 감소되는 방향으로 갱신된다. 그 후, 공연비 피드백 보정 계수 FAF 에는 퍼지에 의해 공급되고 있는 증발 연료의 양에 따른 값 ΔFAF 만큼 변화가 발생된다.

변화량 ΔFAF 에 기초하는 캐니스터 유입 가스 연료 농도의 산출 수법

상기와 같이 본 실시 형태의 장치에서는 캐니스터 유입 가스가 흡기 통로에 퍼지되면 그 후 공연비 피드백 보정 계수 FAF 에 퍼지에 의해 공급되고 있는 증발 연료의 양에 따른 변화량 ΔFAF 가 발생된다. 이 경우, ECU (154) 는 변화량 ΔFAF 에 기초하여 퍼지에 의해 공급되고 있는 연료의 양을 검출할 수 있다.

한편, 흡기 통로에 퍼지되는 캐니스터 유입 가스의 유량은 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 의 양측에 발생되고 있는 압력 차, 및 그 통로 (150) 의 유통 저항에의해 결정된다. 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 의 압력은 고정값 (조압 밸브 (56) 의 설정압) 으로서 다룰 수 있는 점에서, 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 의 양측에 발생되고 있는 압력차는 흡기 부압에 기초하여 검출할 수 있다. 흡기 부압은 도시하지 않은 흡기압 센서를 사용한 실측이나, 흡입 공기량 Ga 등에 기초하는 추정 등의 공지된 수법으로 검지할 수 있다. 따라서, ECU (154) 는 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 의 양측에 발생되고 있는 압력차를 공지된 수법으로 검지할 수 있다. 또한, 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 의 유통 저항은 제어 밸브 (152) 의 상태에 따라 일의적으로 결정되는 값이다. 따라서, ECU (154) 는 공지된 수법으로 검출되는 압력차와, 제어밸브 (152) 의 상태에 따라 결정되는 유통 저항에 기초하여 퍼지되는 캐니스터 유입 가스의 유량을 산출할 수 있다.

퍼지에 의해 공급되고 있는 연료의 양과, 퍼지되고 있는 가스의 유량을 알 수 있으면 그 퍼지 가스의 연료 농도를 산출할 수 있다. 따라서, ECU (154) 는 퍼지의 개시후에 공연비 피드백 계수 FAF 에 발생된 변화량 ΔFAF 에 기초하여 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 산출 (추정) 할 수 있다.

도 12 는 상기 수법으로 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하기 위해 ECU (154) 가 실행하는 제어 루틴의 흐름도를 나타낸다.

도 12 에 나타내는 루틴에서는 먼저 단계 200 에서 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하기 위해 조건이 성립되어 있는지의 여부가 판별된다. 상기 기술한 수법에서 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하기 위해서는 캐니스터 유입 가스를 흡기 통로에 흡입시킬 필요가 있다. 따라서 그 추정을 실행할 수 있는 것은 흡기 통로에 적당한 흡기 부압이 발생되고 있는 경우에 한정된다. 또한 캐니스터 유입 가스의 퍼지 중에는 공연비 편차를 방지하기 위해 그 퍼지분이 상쇄되도록 연료 분사량을 감량할 필요가 있다. 따라서, 연료 농도를 추정할 수 있는 것은 감량후의 연료 분사량이 연료 분사 밸브 (156) 의 제어 가능한 최소 연료 분사량보다 다량인 경우에 한정된다. 이상과 같은 이유로, 본 단계 200 에서는 예컨대 소정 흡기 부압이 흡기 통로에 발생되고 있는 것, 감량후의 연료 분사량이 최소 연료 분사량 이상인 것 등이 농도의 추정 조건으로서 판별된다.

또 내연 기관이 성층 운전과 균질 운전을 전환하여 실행하는 기능을 갖고 있는 경우에, 성층 운전의 실행중에 캐니스터 유입 가스가 퍼지되면 기통내에서의 성층이 무너져 원하는 연소성이 얻어지지 않는 사태가 발생한다. 따라서, 이러한 내연 기관에서는 상기 단계 200 에서 판별되는 추정 조건에「내연 기관이 균질 운전 중일 것」을 포함시키는 것이 적절하다.

상기 단계 200 의 처리는 캐니스터 유입 가스의 연료 농도의 추정 조건이 성립된다고 판별될 때까지 반복하여 실행된다. 그리고, 그 조건이 성립된다고 판별된 경우에는 다음에 단계 202 에서 제어 밸브 (152) 가 열림 상태가 된다.

다음에 단계 204 에서 공연비의 수렴 기간이 경과되었는지의 여부가 판별된다. 상기 단계 202 에서 제어 밸브 (152) 가 열리면 내연 기관의 흡기 통로에는 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 의 유통 저항이나 흡기 부압의 크기에 따른 유량으로 캐니스터 가스가 퍼지되기 시작한다. 캐니스터 가스의 퍼지가 개시되면 공연비의 목표값으로부터의 편차를 작게 하기 위해 공연비 피드백 계수 FAF 가 갱신되기 시작한다. 그 후, 적당한 기간이 경과하는 과정에서, FAF 의 값은 퍼지의 영향을 상쇄하는 값으로 갱신된다. 상기 수렴 기간은 FAF 가 이렇게 하여 적정값으로 수렴되는 데에 필요한 시간이다. 따라서, 본 단계 204 에서 수렴 기간이 종료되지 않았다고 판별된 경우에는 아직 퍼지의 영향이 완전하게는 FAF 에 반영되지 않았을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 한편, 수렴 기간이 종료되었다고 판별된 경우에는 퍼지의 영향을 완전하게 FAF 에 반영되었다고 판단할 수 있다.

도 12 에 나타내는 루틴에서 상기 단계 204 의 처리는 수렴 기간이 경과되었다는 판별이 이루어지기까지 반복하여 실행된다. 그리고, 수렴 기간이 경과되었다는 판별이 이루어지면 다음에 단계 206 에서 퍼지의 개시후에 소정 공연비 특성값에 발생된 변화량, 구체적으로는 공연비 피드백 계수 FAF 에 발생된 변화량 ΔFAF 가 검출된다.

퍼지의 개시후에 발생된 변화량 ΔFAF 는 이미 기술한 바와 같이 퍼지에 의해 공급되고 있는 연료의 양과 상관 관계에 있다. 그리고, 본 실시 형태에서 ECU (154) 는 그 ΔFAF 에 기초하여 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정할 수 있다. 도 12 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 206 에 이어지는 단계 208 에서 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하는 처리가 실행된다.

이상 설명한 바와 같이, 도 12 에 나타내는 루틴에 따르면 중농도용 분리 유닛 (44) 에서 생성된 저농도의 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 그 농도와 상관 관계에 있는 ΔFAF 에 기초하여 고정밀도로 추정할 수 있다. 공연비 피드백 계수 FAF 를 산출하기 위한 기초 데이터, 즉 배기 공연비를 검출하기 위한 배기 O₂센서 (164) 는 내연 기관에 본래 구비되어 있는 센서이다. 따라서, 본 실시 형태의 시스템에 따르면 큰 비용 상승을 수반하지 않고 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 쉽게 또한 고정밀도로 추정할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 배기 통로에 배치하는 센서를 배기 O₂센서 (164; 농후한지 희박한지를 검출하는 센서) 로 하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 배기 통로에 배치하는 센서는 배기 공연비의 값에 따른 출력을 발하는 배기 공연비 센서여도 된다.

또한 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 캐니스터 유입 가스의 퍼지 중에 공연비 피드백 제어를 실행하고, 그 동안에 생긴 공연비 피드백 계수 FAF 의 변화량 ΔFAF 에 기초하여 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하게 하고 있지만, 그 추정 수법은 이 방법에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 배기 공연비 센서를 사용하는 경우에는 공연비 피드백 제어의 비실행 중에 퍼지를 행하면 퍼지의 영향으로 발생되는 배기 공연비의 변화량 ΔA/F 를 직접 측정할 수 있다. 이 경우, 이 변화량 ΔA/F 는 캐니스터 유입 가스의 농도와 상관 관계에 있는 값이므로, 캐니스터 유입 가스의 연료 농도는 ΔA/F 에 기초하여 추정하게 해도 된다.

또한 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 내연 기관의 흡기 통로에 연료 농도 검출 센서가 배치되어 있지 않은 경우를 전제로 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 내연 기관이 그 흡기 통로에 흡기 통로 안을 흐르는 가스 중의 연료 농도를 검출하기 위한 연료 농도 센서 (공연비 센서, 또는 HC 센서) 를 구비하고 있는 경우에는 그 연료 농도 센서에 의해 검출되는 흡기 통로 중의 공연비 (연료 농도) 에 기초하여 퍼지되어 오는 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정 (산출) 하게 해도 된다.

분리막의 상태 판정

본 실시 형태의 장치는 이미 기술한 바와 같이, 고농도용 분리 유닛 (34) 에 의해 생성된 처리 가스의 연료 농도를 검출하는 농도 센서 (16) 를 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 중농도용 분리 유닛 (44) 으로부터 유출되는 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정할 수 있음과 동시에 고농도용 분리 유닛 (34) 에 의해 생성된 처리 가스의 연료 농도를 실측할 수 있다.

캐니스터 유입 가스의 연료 농도와 처리 가스의 연료 농도 사이에는 장치가 정상인 경우에는 소정의 상관이 인정된다. 그리고, 장치에 이상이 발생되면, 특히 제 1 분리막 (36) 또는 제 2 분리막 (46) 에 열화나 찢어짐 등의 이상이 발생되면 양자의 관계는 적정한 관계에서 벗어난 것이 된다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에서는 캐니스터 유입 가스 연료 농도의 추정값과 처리 가스 연료 농도의 실측값이 적정한 관계를 만족하고 있는지의 여부를 관찰함으로써, 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 상태를 고정밀도로 판단할 수 있다.

도 13 은 상기 기능을 실현하기 위해 ECU (154) 가 실행하는 제어 루틴의 흐름도를 나타낸다.

도 13 에 나타내는 루틴에 따르면 먼저 단계 210 에서 캐니스터 유입 가스의연료 농도 추정이 이미 종료되었는지의 여부가 판별된다.

상기 단계 210 의 처리는 연료 농도 추정이 종료되었다는 판별이 이루어질 때까지 반복하여 실행된다. 그 결과, 상기 조건이 성립되면 다음에 단계 212 에서 농도 센서 (61) 의 출력에 기초하여 처리 가스의 연료 농도가 실측된다.

도 13 에 나타내는 루틴에서는 다음에 단계 214 에서 상기 도 12 에 나타내는 루틴에 의해 추정된 캐니스터 유입 가스의 농도와 상기 단계 212 에서 실측된 처리 가스의 농도와의 상관이 적정한지의 여부가 판별된다.

보다 구체적으로는 양자의 차이가 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 쌍방이 정상임을 전제로 한 적정한 범위내인지의 여부가 판별된다. ECU (154) 에는 상기 차이가 적정한지의 여부를 판단하기 위한 판정값 (고정값), 또는 그러한 판정값을 처리 가스 연료 농도 (또는 캐니스터 유입 가스 연료 농도) 와의 관계로 정한 맵이 기억되어 있다. 본 단계 214 에서는 상기 고정값, 또는 상기 맵으로부터 판독된 판정값에 기초하여 캐니스터 유입 가스의 연료 농도와 처리 가스의 연료 농도가 적정한 관계에 있는지가 판별된다.

도 13 에 나타내는 루틴에서는 상기 단계 214 에서 두개의 농도의 관계가 적정하다고 판별된 경우에는 단계 216 에서 분리막이 정상이라는 판단, 즉 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 쌍방이 정상이라는 판단이 이루어진다.

한편, 상기 단계 214 에서 두개의 농도의 관계가 적정하지 않다고 판단된 경우에는 단계 218 에서 분리막이 정상이 아니라는 판단, 요컨대 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 적어도 일방에 열화 또는 찢어짐 등의 이상이 발생되었다는 판단이 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이, 도 13 에 나타내는 루틴에 따르면 변화량 ΔFAF 에 기초하여 추정된 캐니스터 유입 가스의 연료 농도와, 농도 센서 (61) 에 의해 실측된 처리 가스의 연료 농도에 기초하여 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 중 어느 하나에 이상이 발생되었는지의 여부를 고정밀도로 판단할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 이들 분리막 (36,46) 의 이상을 신속하게 검지할 수 있다.

상기 기술한 바와 같이, 실시 형태 7 의 증발 연료 처리 장치는 중농도용 분리 유닛 (44) 으로부터 유출되는 저농도의 가스, 즉 캐니스터 (20) 내의 증발 연료의 퍼지에 이용되는 캐니스터 유입 가스를 내연 기관의 흡기 통로에 끌어들이게 하고 있다. 캐니스터 유입 가스가 흡기 통로에 흡인되면 캐니스터 유출 가스에 대한 캐니스터 유입 가스의 부족분이 다량이 되고, 부압 방지 밸브 (58) 에서 캐니스터 (20) 로 유입되는 대기량이 다량이 된다.

캐니스터 (20) 에 흡착되어 있는 증발 연료를 탈리시키기 위해서는 캐니스터 (20) 에 유입되는 가스 중의 연료 농도는 낮은 것이 바람직하다. 캐니스터 유입 가스가 소량이 되고, 그 만큼 캐니스터 (20) 에 유입되는 대기량이 증가하면 캐니스터내를 유통하는 가스 중의 연료 농도는 보다 낮아진다. 따라서, 본 실시 형태의 장치에 따르면 캐니스터 유입 가스를 흡기 통로에 퍼지하고 있는 동안에 캐니스터 (20) 내의 다량의 증발 연료를 탈리시킬 수 있어 우수한 퍼지 능력을 실현할 수 있다.

그런데, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 변화량 ΔFAF 에 기초하여 추정한 캐니스터 유입 가스의 연료 농도와, 농도 센서 (61) 에 의해 실측한 처리 가스의 연료 농도의 비교에 기초하여 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 상태를 판단하게 하고 있으나, 그 판단 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 쌍방이 열화되어 있는 경우에는 캐니스터 유입 가스가 부당하게 높은 연료 농도가 되는 경우가 있다. 이 경우, 분리막의 이상은 두개의 연료 농도를 비교할 필요 없이, ΔFAF 에 기초하여 추정한 연료 농도에만 기초하여 검지할 수 있다. 따라서, 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 상태 판정은 ΔFAF 에 기초하여 추정된 연료 농도에만 기초하여 판단하게 해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 처리 가스의 연료 농도를 실측하고, 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 추정하게 하고 있으나, 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 의 상태를 판단하기 위한 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 판단은 처리 가스의 연료 농도 및 캐니스터 유입 가스의 연료 농도의 쌍방을 농도 센서로 실측한 후에 해도 된다. 또한 상기 판단은 처리 가스의 연료 농도를 추정하고, 캐니스터 유입 가스의 연료 농도를 실측한 후에 해도 된다. 또한, 캐니스터 유입 가스 대신에 처리 가스를 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 에 안내하기 위한 전환 밸브를 설치하고, 처리 가스의 연료 농도 및 캐니스터 유입 가스의 연료 농도의 쌍방을 추정에 의해 구한 후에 상기 판단을 해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 제 1 분리막 (36) 의 상태와 제 2 분리막 (46) 의 상태의 쌍방을 판단하기 위해, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 내의 연료 농도 (처리 가스의 연료 농도) 와 캐니스터 유입 가스 통로 (54) 를 흐르는 가스 중의 연료 농도를 취득하게 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 내의 연료 농도와 제 2 실 (40) 내의 연료 농도를 취득하여 제 1 분리막 (36) 의 상태만을 판단하게 해도 된다. 또는 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 내의 연료 농도와 제 2 실 (50) 내의 연료 농도를 취득하여 제 2 분리막 (46) 의 상태만을 판단하게 해도 된다. 또는 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 1 실 (38) 내의 연료 농도 (중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 1 실 (48) 내의 연료 농도) 와, 고농도용 분리 유닛 (34) 의 제 2 실 (40) 내의 연료 농도와, 중농도용 분리 유닛 (44) 의 제 2 실 (50) 내의 연료 농도를 취득하여 제 1 분리막 (36) 의 상태와, 제 2 분리막 (46) 의 상태를 각각 독립적으로 판단하게 해도 된다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 연료 농도를 추정해야 할 가스 (구체적으로는 캐니스터 유입 가스) 를 그 연료 농도를 추정하기 위해서만 내연 기관의 흡기 통로에 퍼지하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연료 농도를 추정해야 할 가스는 그 농도를 추정해야 하는 경우 이외에, 증발 연료의 퍼지에 적합한 상태로 내연 기관이 운전되고 있는 경우에 증발 연료의 처리를 목적으로 하여 흡기 통로에 퍼지해도 된다.

또 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 제 1 분리막 (36) 및 제 2 분리막 (46) 이「분리막」에, 캐니스터 유입 가스가「일방의 가스」에, 저농도 가스 퍼지 통로(150) 및 제어 밸브 (152) 가「제 1 가스 공급 수단」에 각각 상당한다. 또한, 공연비 피드백 계수 FAF, 배기 공연비 센서에 의해 검출되는 배기 공연비 (변형예), 또는 연료 농도 센서에 의해 검출되는 흡기 통로내의 공연비 (연료 농도) 가「공연비 특성값」에 상당함과 동시에, ECU (154) 가 이것들을 산출하거나 검출함으로써「공연비 특성값 검출 수단」이 실현된다. 또한 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 캐니스터 유입 가스의 연료 농도가「제 1 농도」에 상당함과 동시에, ECU (154) 가 상기 단계 202 ∼ 208 의 처리를 실행함으로써「제 1 농도 추정 수단」이, 상기 단계 214 ∼ 218 의 처리를 실행함으로써「분리막 상태 판단 수단」이 각각 실현되고 있다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 처리 가스가「타방의 가스」에, 처리 가스의 연료 농도가「제 2 농도」에, 농도 센서 (61) 가「제 2 농도 취득 수단」및「제 2 농도 검출 센서」에 각각 상당한다.

또한, 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 캐니스터 유입 가스 대신에 처리 가스를 저농도 가스 퍼지 통로 (150) 에 안내하는 기구를 설치함으로써「제 2 가스 공급 수단」을 실현할 수 있고, 처리 가스 흡기 통로에 안내되고 있는 상황하에서 ECU (154) 에 상기 단계 202 ∼ 208 의 처리를 실행시킴으로써「제 2 농도 추정 수단」을 실현할 수 있다.

또한 상기 기술한 실시 형태 7 에서는 대기구 (24) 및 부압 방지 밸브 (58) 가「대기 공급 수단」에 상당한다.

이상과 같은 구성으로, 본 발명의 증발 연료 처리 장치는, 분리막을 이용하여 증발 연료를 응축하는 기능을 가짐과 동시에 퍼지 가스의 유통 개시 직후에 공기가 다량으로 연료 탱크에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명을 이상의 실시예로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예 또는 구성에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예 및 등가 구성도 포괄함을 이해해야 한다. 그리고, 실시예의 여러 요소가 예시적인 다양한 조합 및 구성으로 나타났지만, 하나 또는 그 이상의 요소를 포함하여 다른 조합 및 구성도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

Claims

연료 탱크 (10) 내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터 (20);

상기 캐니스터 (20) 로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32);

상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단 (34,44);

상기 처리 가스를 상기 연료 탱크 (10) 에 안내하는 처리 가스 통로 (42); 및

상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽을 때 또는 묽은 것으로 예상될 때에, 당해 처리 가스의 상기 연료 탱크로의 유입을 억제하는 연료 회수 억제 수단 (41,43,61,62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 증발 연료 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 회수 억제 수단은 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽을 때 또는 묽은 것으로 예상될 때에, 당해 처리 가스를 상기 베이퍼 농축 수단 (34,44) 의 상류에 안내하는 처리 가스 순환 수단 (41,43) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 회수 억제 수단은

상기 처리 가스의 연료 농도의 특성값을 검출하는 농도 특성값 검출 수단 (61); 및

상기 특성값에 기초하여 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽은 것으로 판정된 경우에 당해 처리 가스의 상기 연료 탱크로의 유입을 억제하는 제 1 억제 수단 (62,82,84) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료 회수 억제 수단은 상기 캐니스터 유출 가스의 유출이 개시된 후, 소정 기간은 상기 처리 가스의 상기 연료 탱크로의 유입을 억제하는 제 2 억제 수단 (62) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 연료 회수 억제 수단은

상기 특성값에 기초하여 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽은 것으로 판정되는 저농도 기간을 계수하는 저농도 기간 계수 수단 (62,90); 및

상기 저농도 기간이 소정 정지 판정 기간에 도달하면 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 을 정지시켜 캐니스터 유출 가스의 유출을 정지시키는 제 1 퍼지 정지 수단 (62,92,96) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 특성값에 기초하여 상기 처리 가스의 연료 농도가 소정 농도보다 묽은 것으로 판정되는 경우에, 당해 처리 가스의 농도의 변화 경향을 검출하는 농도 변화 경향 검출 수단 (62,94); 및

상기 처리 가스의 연료 농도가 저하되는 경향 또는 거의 같은 수준으로 유지되는 경향을 나타내는 경우에, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 을 정지시켜 캐니스터 유출 가스의 유출을 정지시키는 제 2 퍼지 정지 수단 (62,96) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 의 정지후 경과 기간을 계수하는 경과 기간 계수 수단 (62,98); 및

상기 경과 기간이 재작동 판정 기간에 도달하면 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 을 재작동시키는 제 1 퍼지 재개 수단 (62,100,80) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 연료 탱크 (10) 내에서의 증발 연료의 발생 상황을 추정하는 증발 연료 발생 상황 추정 수단 (62,110,112,114); 및

상기 증발 연료 발생 상황에 기초하여 상기 재작동 판정 기간을 설정하는 재작동 판정 기간 설정 수단 (62,116) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 증발 연료 발생 상황 추정 수단은 대기 온도를 검출하는 대기 온도 검출 수단 (62,110) 및 내연 기관의 운전 상태를 검출하는 내연 기관 운전 상태 검출 수단 (62,112) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 연료 탱크 (10) 로의 급유를 검출하는 급유 검출 수단 (62); 및

상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 의 정지중에 상기 급유가 검출된 경우에, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단을 재작동시키는 제 2 퍼지 재개 수단 (62) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐니스터 (20), 상기 연료 탱크 (10), 및 상기 베이퍼 농축 수단 (34,44) 을 구비하는 계와, 내연 기관의 흡기 통로를 도통하는 밸브 열림 상태와 상기 계를 흡기 통로로부터 차단하는 밸브 닫힘 상태를 갖는 흡기 부압 제어 밸브 (122);

상기 흡기 부압 제어 밸브를 통해 상기 계내에 소정 부압을 도입하는 부압 도입 수단 (62);

상기 계내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단 (124); 및

상기 소정 부압의 도입에 따른 상기 계내의 압력 변화에 기초하여 상기 계의 누출을 검출하는 제 1 누출 이상 검출 수단 (62) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 장치는 상기 캐니스터 (20) 및 대기 중 일방으로부터 선택적으로 가스를 흡입하여 토출하는 퍼지 펌프 (32) 를 구비하고, 상기 처리 장치는

상기 퍼지 펌프에 대기로부터 흡입한 가스를 토출시킴으로써, 상기 캐니스터 (20), 상기 연료 탱크 (10), 및 상기 베이퍼 농축 수단 (34,44) 을 구비하는 계내를 가압하는 계내 가압 수단 (62);

상기 계내의 압력을 검출하는 계내 압력 검출 수단 (136); 및

상기 가압에 따른 상기 계내의 압력 변화에 기초하여 상기 계의 누출을 검출하는 제 2 누출 이상 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
연료 탱크 (10) 내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터 (20);

상기 캐니스터 (20) 로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32);

상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단 (34,44);

상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로 (42);

상기 베이퍼 농축 수단 (34) 의 상류측과 상기 연료 탱크 (10) 를 연통시키는 바이패스 통로 (140);

상기 바이패스 통로 (140) 를 상기 베이퍼 농축 수단의 상류측과 상기 연료 탱크를 연통시키는 도통 상태와 바이패스 통로를 차단하는 차단 상태를 갖는 전환 밸브 (142); 및

상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 의 정지중에는 상기 바이패스 통로가 도통되고, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단의 동작중에는 상기 바이패스 통로가 차단되도록 상기 전환 밸브 (142) 를 제어하는 전환 밸브 제어 수단 (62,150,152,154) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 증발 연료 처리 장치.
연료 탱크 (10) 내에서 발생되는 증발 연료를 흡착하는 캐니스터 (20);

상기 캐니스터 (20) 로부터 캐니스터 유출 가스를 유출시키는 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32);

상기 캐니스터 유출 가스를 캐니스터 유출 가스보다 고농도로 증발 연료를 함유하는 처리 가스에 농축시키는 베이퍼 농축 수단 (34,44);

상기 처리 가스를 상기 연료 탱크에 안내하는 처리 가스 통로 (42); 및

상기 캐니스터 (20) 를 가열하는 캐니스터 가열 수단 (22) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 증발 연료 처리 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 의 시동에 앞서 상기 캐니스터 가열 수단 (22) 의 작동을 개시시키는 수단 (62,160,162,164,166) 을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 캐니스터 유출 가스 생성 수단 (32) 의 정지에 앞서 상기 캐니스터 가열 수단 (22) 의 작동을 정지시키는 수단 (62,168,170,172,174) 을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이퍼 농축 수단은 상기 캐니스터 (20) 로부터 유출되는 캐니스터 유출 가스를 고연료 베이퍼 농도로 증발 연료를 함유하는 고농도 처리 가스와, 저연료 베이퍼 농도로 증발 연료를 함유하는 저농도 처리 가스로 분리하는 분리막 (38,48) 을 구비하고, 그 증발 연료 처리 장치는 추가로

상기 고농도 처리 가스 및 상기 저농도 처리 가스 중 일방의 가스를 내연 기관의 흡기계에 공급하는 제 1 가스 공급 수단 (150,152);

내연 기관의 흡기 통로를 흐르는 흡기 가스 중의 연료 농도, 내연 기관에서 연소되는 혼합기의 공연비, 및 그 공연비를 원하는 값으로 유지하기 위한 연료 분사량 보정 계수 중 적어도 하나를 공연비 특성값으로 검출하는 공연비 특성값 검출 수단 (154);

상기 일방의 가스가 상기 흡기계에 공급되고 있을 때에 검출된 공연비 특성값에 기초하여 상기 고농도 처리 가스 및 상기 저농도 처리 가스 중 상기 일방의 가스의 연료 농도를 제 1 농도로 추정하는 제 1 농도 추정 수단 (154,202,204,206,208); 및

상기 제 1 농도로서의 연료 농도의 추정값에 기초하여 상기 분리막의 상태를 판단하는 분리막 상태 판단 수단 (154,214,216,218) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 고농도 처리 가스 및 상기 저농도 처리 가스 중 타방의 가스의 연료 농도를 제 2 농도로 취득하는 제 2 농도 취득 수단 (61) 을 추가로 구비하고, 상기 분리막 상태 판단 수단은 상기 제 1 농도와 상기 제 2 농도에 기초하여 상기 분리막의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 제 2 농도 취득 수단은 상기 타방의 가스의 연료 농도를 검출하는 제 2 농도 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 제 2 농도 취득 수단은

상기 일방의 가스가 상기 흡기계에 공급되지 않는 상황하에서 상기 타방의가스를 상기 흡기계에 공급하는 제 2 가스 공급 수단; 및

상기 타방의 가스가 상기 흡기계에 공급되고 있을 때에 검출된 공연비 특성값에 기초하여 상기 타방의 가스의 연료 농도를 제 2 농도로 추정하는 제 2 농도 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 저농도 처리 가스를 캐니스터 (20) 에 흡착된 증발 연료를 퍼지시키기 위한 가스로서 상기 캐니스터에 환류시키는 캐니스터 유입 가스 통로 (54); 및

상기 캐니스터 유출 가스와 상기 캐니스터 유입 가스의 차분에 상당하는 양의 대기를 상기 캐니스터 (20) 에 유입시키는 대기 공급 수단을 구비하고,

고농도 처리 가스 및 저농도 처리 가스 중 상기 일방의 가스는 상기 저농도 처리 가스인 것을 특징으로 하는 증발 연료 처리 장치.