(57)【要約】【課題】内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、蒸発燃料の大気中への放出を確実に防止しつつ異常診断を行えるようにする。【解決手段】エンジン２の停止時に、ヒータ４２によって触媒６を加熱して所定温度まで昇温させる。触媒６が所定温度まで昇温したら負圧ポンプ６２を作動させて蒸発燃料通路３２内を負圧状態にし、その後の蒸発燃料通路３２内及び／又は燃料タンク３０内の圧力変化に基づいて燃料タンク３０及び蒸発燃料通路３２を含む蒸発燃料の流通系内の異常を診断する。負圧ポンプ６２で吸引したガスは、パージ通路３６を介して排気通路４における触媒６の上流にパージする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に供給して処理する蒸発燃料処理装置において、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化用の触媒と、
前記触媒を加熱して昇温させる触媒昇温手段と、
前記燃料タンクを前記吸気通路に接続し、前記内燃機関の停止時には前記吸気通路との連通が遮断される蒸発燃料通路と、
前記蒸発燃料通路内のガスを吸引して前記蒸発燃料通路内を負圧状態にする負圧ポンプと、
前記負圧ポンプの排出口を前記排気通路における前記触媒の上流に接続するパージ通路と、
前記内燃機関の停止時に、前記触媒昇温手段によって前記触媒を所定温度まで昇温させる第１の処理と、前記第１の処理の完了後に前記負圧ポンプを作動させる第２の処理とを実行する制御手段と、
前記第２の処理が実行されたときの前記蒸発燃料通路内及び／又は前記燃料タンク内の圧力変化に基づいて前記燃料タンク及び前記蒸発燃料通路を含む蒸発燃料の流通系内の異常を診断する異常診断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記触媒に空気を供給する空気供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理と並行して、前記空気供給手段によって前記触媒に空気を供給する第３の処理を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記空気供給手段は、外部からの駆動力の入力により前記内燃機関を強制的に回転させることによって前記触媒に空気を供給することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記パージ通路から前記排気通路に放出されるパージガスを空気で希釈する希釈手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の処理と並行して、前記希釈手段によってパージガスを希釈する第４の処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記触媒を通過するガスの空燃比に関する情報を取得する空燃比情報取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、触媒通過ガスの空燃比がストイキよりもリッチと判断されるときには、前記希釈手段によるパージガスの希釈率を増加させることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記希釈手段は、外部からの駆動力の入力により前記内燃機関を強制的に回転させることによってパージガスを希釈するための空気を前記排気通路に導入することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に供給して処理する蒸発燃料処理装置に関し、より詳しくは、燃料タンク及び蒸発燃料通路を含む蒸発燃料の流通系内からの蒸発燃料の漏れを検出する異常診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発燃料処理装置の異常を診断する技術として、例えば、特許文献１に開示されている技術が知られている。特許文献１に開示される技術では、キャニスタの大気開放通路に負圧ポンプを設けている。そして、内燃機関の停止時に、負圧ポンプを作動させてシステム内に負圧を発生させ、そのときの燃料タンク内の圧力変化に基づいて、燃料タンク及び蒸発燃料通路を含む蒸発燃料の流通系内に生じている異常（蒸発燃料の漏れ）を検出している。
【０００３】
また、この技術では、大気開放通路における負圧ポンプよりも大気開放端側にプレキャニスタを配置している。異常診断時、負圧ポンプによって吸引されたガスはこのプレキャニスタを通って大気中に放出される。その際、ガス中の蒸発燃料はプレキャニスタによって吸着される。
【特許文献１】特開２００４−２４５１１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プレキャニスタが吸着できる蒸発燃料の量には限界がある。蒸発燃料の吸着量がプレキャニスタの吸着限界量を超えてしまったときには、プレキャニスタで吸着しきれなかった蒸発燃料が大気開放通路から大気中へ放出されてしまう。つまり、上記の従来技術では、異常診断時、蒸発燃料の大気中への放出を必ずしも防止できるとは限らなかった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、蒸発燃料の大気中への放出を確実に防止しつつ異常診断を行えるようにした蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に供給して処理する蒸発燃料処理装置において、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化用の触媒と、
前記触媒を加熱して昇温させる触媒昇温手段と、
前記燃料タンクを前記吸気通路に接続し、前記内燃機関の停止時には前記吸気通路との連通が遮断される蒸発燃料通路と、
前記蒸発燃料通路内のガスを吸引して前記蒸発燃料通路内を負圧状態にする負圧ポンプと、
前記負圧ポンプの排出口を前記排気通路における前記触媒の上流に接続するパージ通路と、
前記内燃機関の停止時に、前記触媒昇温手段によって前記触媒を所定温度まで昇温させる第１の処理と、前記第１の処理の完了後に前記負圧ポンプを作動させる第２の処理とを実行する制御手段と、
前記第２の処理が実行されたときの前記蒸発燃料通路内及び／又は前記燃料タンク内の圧力変化に基づいて前記燃料タンク及び前記蒸発燃料通路を含む蒸発燃料の流通系内の異常を診断する異常診断手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記触媒に空気を供給する空気供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理と並行して、前記空気供給手段によって前記触媒に空気を供給する第３の処理を実行することを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記空気供給手段は、外部からの駆動力の入力により前記内燃機関を強制的に回転させることによって前記触媒に空気を供給することを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記パージ通路から前記排気通路に放出されるパージガスを空気で希釈する希釈手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の処理と並行して、前記希釈手段によってパージガスを希釈する第４の処理を実行することを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記触媒を通過するガスの空燃比に関する情報を取得する空燃比情報取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、触媒通過ガスの空燃比がストイキよりもリッチと判断されるときには、前記希釈手段によるパージガスの希釈率を増加させることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第４又は第５の発明において、
前記希釈手段は、外部からの駆動力の入力により前記内燃機関を強制的に回転させることによってパージガスを希釈するための空気を前記排気通路に導入することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、異常診断に先立ち、排気通路に配置された排気ガス浄化用の触媒が所定温度まで昇温される。そして、触媒の昇温後の異常診断時には、負圧ポンプによって蒸発燃料通路から吸引されたガスがパージ通路から排気通路における触媒の上流に放出される。パージ通路から排気通路に放出されたパージガスは触媒を通って排気通路を下流に流れる。その際、パージガスに含まれる蒸発燃料は触媒上での燃焼反応を起こし、蒸発燃料の大気中への流出は防止される。したがって、第１の発明によれば、蒸発燃料の大気中への放出を確実に防止しつつ異常診断を行うことができる。
【００１３】
第２の発明の発明によれば、触媒への空気の供給によって触媒の酸素吸蔵量を増大させることができ、異常診断に先立って触媒の酸化処理能力を向上させておくことができる。これにより、異常診断時には、パージガスに含まれる蒸発燃料を触媒上でより確実に燃焼させることが可能になる。
【００１４】
第３の発明によれば、内燃機関のモータリングを利用することで触媒に空気を容易に供給することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、パージガスの燃料濃度が燃焼反応に適した濃度範囲よりも高い場合でも、パージガスを空気で希釈することで適度な濃度に調整することができ、触媒上での蒸発燃料の燃焼処理を促進することが可能になる。
【００１６】
第５の発明によれば、触媒通過ガスの空燃比がストイキよりもリッチのときには空気によるパージガスの希釈率が高められる。これにより、触媒上での酸素不足は解消され、蒸発燃料が未燃のまま触媒下流へ排出されることは防止される。
【００１７】
第６の発明によれば、内燃機関のモータリングを利用することでパージガスを希釈するための空気を容易に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態では、本発明にかかる蒸発燃料処理装置をハイブリッド車両の内燃機関に適用する。
【００１９】
図１は本実施の形態にかかるハイブリッド車両の駆動システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動システムは、動力装置の１つとして内燃機関（以下、エンジンという）２を備えている。エンジン２の排気通路４には排気ガスを浄化するための触媒６が設けられている。この触媒６には、触媒６を加熱して昇温させるためのヒータ４２と、触媒６の温度を測定するための温度センサ４０が取り付けられている。排気通路４における触媒６の上流にはパージガス濃度センサ４４が配置され、排気通路４における触媒６の下流には酸素センサ４６が配置されている。
【００２０】
エンジン２の図示しない吸気通路には、燃料タンク３０から延びる蒸発燃料通路３２が接続されている。蒸発燃料通路３２には図示しないキャニスタが配置され、エンジン２の運転時にはキャニスタに吸着された蒸発燃料が吸気通路にパージされるようになっている。蒸発燃料通路３２におけるキャニスタの下流には三方弁６０が配置されている。三方弁６０は１つの入口ポートと２つの出口ポートを有し、その出口ポートの１つにはパージ通路３６が接続されている。パージ通路３６は排気通路４における触媒６の上流に繋がり、その途中には負圧ポンプ６２が配置されている。
【００２１】
この駆動システムは、もう一方の動力装置としてモータ１０を備えている。また、この駆動システムは、駆動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ１２を備えている。エンジン２、モータ１０及びジェネレータ１２は、動力分割機構１４を介して相互に連結されている。動力分割機構１４につながるモータ１０の回転軸には、減速機１６が接続されている。減速機１６は、モータ１０の回転軸と駆動輪２０につながるドライブシャフト１８とを連結している。動力分割機構１４は、エンジン２の駆動力をジェネレータ１２側と減速機１６側とに分割する装置である。動力分割機構１４による駆動力の配分は任意に変更することができる。
【００２２】
この駆動システムには、さらに、インバータ２４とバッテリ２６とが含まれている。インバータ２４は、ジェネレータ１２及びモータ１０に接続されるとともに、バッテリ２６にも接続されている。ジェネレータ１２で発電された電力は、インバータ２４を介してモータ１０に供給することもできるし、インバータ２４を介してバッテリ２６に充電することもできる。また、バッテリ２６に充電されている電力は、インバータ２４を介してモータ１０に供給することができる。
【００２３】
この駆動システムの制御は、エンジンＥＣＵ５２、モータＥＣＵ５４及びハイブリッドＥＣＵ５０によって行われる。駆動システムの一方の動力装置であるエンジン２は、エンジンＥＣＵ５２によって制御されている。エンジンＥＣＵ５２は、温度センサ４０から触媒温度情報の入力を受け、また、ヒータ４２、三方弁６０及び負圧ポンプ６２の制御も行っている。駆動システムのもう一方の動力装置であるモータ１０は、インバータ２４を介してモータＥＣＵ５４によって制御されている。ハイブリッドＥＣＵ５０は駆動システム全体を総合的に制御している。ハイブリッドＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ５２及びモータＥＣＵ５４から各種の情報を受け、それらの情報に基づいて生成した指令をエンジンＥＣＵ５２及びモータＥＣＵ５４に供給している。また、ハイブリッドＥＣＵ５０は、バッテリ２６から供給される電力をエンジンＥＣＵ５２及びモータＥＣＵ５４に分配している。
【００２４】
エンジンＥＣＵ５２は、蒸発燃料の流通系内における異常、具体的には蒸発燃料の漏れを検出するための異常診断機能（エバポＯＢＤ機能）を有している。このエバポＯＢＤは車両ソーク中に実施される（以下、ソーク中エバポＯＢＤという）。ソーク中エバポＯＢＤの際には系内が負圧にされる。系内を負圧にすることは系内のガスを吸引することで実現可能であるが、吸引したガスには蒸発燃料が含まれるため、吸引したガスをそのまま大気中に放出することはできない。
【００２５】
そこで、本実施の形態にかかるソーク中エバポＯＢＤでは、ソーク中エバポＯＢＤの際に吸引したガスを排気通路４にパージし、排気通路４に配置された触媒６を利用して吸引ガス中の蒸発燃料を燃焼処理することとしている。蒸発燃料が含まれるパージガスを触媒６に供給すると、触媒６上では蒸発燃料の酸化反応が起こり、蒸発燃料は無害な水や二酸化炭素に変換される。ただし、この場合、触媒６はその活性化温度まで十分に昇温されている必要がある。触媒６が活性化状態にないと、パージガス中に含まれる蒸発燃料を十分に燃焼させることができないからである。図１に示す構成によれば、触媒６の温度は温度センサ４０によって測定することができ、また、ヒータ４２によって触媒６を加熱することで昇温させることができる。
【００２６】
本実施の形態では、ソーク中エバポＯＢＤの際、エンジンＥＣＵ５２によってヒータ４２、三方弁６０及び負圧ポンプ６２の制御が行われる。図２のフローチャートに示すルーチンは、ソーク中エバポＯＢＤを実施する際にエンジンＥＣＵ５２によって実行されるルーチンである。
【００２７】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、ソーク中エバポＯＢＤを実行するための条件が成立しているか判定される。ソーク中エバポＯＢＤの実行条件としては、システムのスタートスイッチがオフになっていること、現在の気温や水温が所定の範囲内にあること等である。これら実行条件が成立したときには、ステップＳ１０２に進む。
【００２８】
ステップＳ１０２では、三方弁６０の出口ポートがパージ通路３６に切り替えられる。ソーク中エバポＯＢＤを実行する時の他は、三方弁６０は蒸発燃料通路３２の下流側と上流側とを連通させている。三方弁６０の切り替えにより、燃料タンク３０は排気通路４における触媒４の上流に接続されることになる。
【００２９】
ステップＳ１０４では、エンジンＥＣＵ５２からヒータ４２へ電力供給が指示され、ヒータ４２による触媒６の加熱が行われる。次のステップＳ１０６では、温度センサ４０によって測定される触媒６の温度が活性温度以上になっているか否か判定される。触媒温度が活性温度よりも低い場合には、触媒６にパージガスを供給してもパージガス中の蒸発燃料を十分に燃焼させることができない。このため、触媒６の温度が活性温度に達するまで、ステップＳ１０４の処理によってヒータ４２への通電が継続される。ステップＳ１０６の判定の結果、触媒６の温度が活性温度以上になった場合には、ヒータ４２への通電は停止されてステップＳ１０８の処理が実行される。
【００３０】
ステップＳ１０８では、ソーク中エバポＯＢＤが開始される。ソーク中エバポＯＢＤでは、まず、負圧ポンプ６２の作動によって蒸発燃料通路３２内のガスが吸い出され、蒸発燃料通路３２内が負圧状態にされる。そして、その後の蒸発燃料通路３２内或いは燃料タンク３０内の圧力変化に基づいて、燃料タンク３０及び蒸発燃料通路３２を含む蒸発燃料の流通系内に生じている異常（蒸発燃料の漏れ）が検出される。
【００３１】
ソーク中エバポＯＢＤにおいて蒸発燃料通路３２内から吸い出されたガスは、パージ通路３２から排気通路４における触媒６の上流にパージされる。排気通路４の上流端はエンジン２の排気弁或いは吸気弁によって閉じられているので、パージガスは触媒６を通って排気通路４の下流に流れていく。このとき、触媒６はステップＳ１０４の処理によって活性化状態にあるため、触媒６上ではパージガスに含まれる蒸発燃料の燃焼反応が起こり、
触媒６の下流への蒸発燃料の流出は防止される。
【００３２】
以上説明したように、ソーク中エバポＯＢＤを実施する際に図２に示すルーチンを実行することで、蒸発燃料の大気中への放出を確実に防止しつつソーク中エバポＯＢＤを行うことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、エンジンＥＣＵ５２によってステップＳ１０４及びＳ１０６の処理が実行され（第１の処理）、ステップＳ１０８の処理において負圧ポンプが作動される（第２の処理）ことにより、第１の発明の「制御手段」が実現されている。また、エンジンＥＣＵ５２によってステップＳ１０８の処理が実行されることにより、第１の発明の「異常診断手段」が実現されている。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００３５】
図１の構成では、ハイブリッド車両はエンジン２によってもモータ１０によっても走行可能に構成されているが、本発明を適用するにあたっては、エンジン２は発電専用であってもよい。また、本発明の蒸発燃料処理装置は、ハイブリッド車両のみならず、エンジン２のみで駆動される車両にも適用することができる。
【００３６】
図１の構成では、負圧ポンプ６２が配置されるパージ通路３６を蒸発燃料通路３２の三方弁６０に接続しているが、キャニスタの大気孔にパージ通路３６を接続してもよい。その場合、キャニスタの下流に弁（パージ制御弁でもよい）を設け、ソーク中エバポＯＢＤの実行時にはその弁を閉じることで蒸発燃料通路３２と吸気通路との連通を遮断すればよい。
【００３７】
また、ヒータ４２による触媒６の昇温と並行して、モータ１０によるエンジン２の強制回転（モータリング）を行ってもよい。本発明がエンジン２のみで駆動される車両に適用される場合には、セルモータによってエンジン２を強制的に回転させればよい。停止しているエンジン２を強制的に回転させることで、排気通路４に空気を送り込むポンプとしてエンジン２を動作させることができる。空気が供給されることで触媒６の酸素吸蔵量は増大し、その酸化処理能力は向上することになる。これによれば、ソーク中エバポＯＢＤ時、パージガスに含まれる蒸発燃料を触媒６上でより確実に燃焼させることが可能になる。
【００３８】
なお、触媒６に空気を供給する手段としては、エンジン２のモータリングには限定されない。図１の構成において、負圧ポンプ６２と三方弁６０との間に別の三方弁（第２の三方弁）を配置し、端部を大気に開放された空気通路を第２の三方弁に接続してもよい。この場合、第２の三方弁の入口を空気通路に切り替えて負圧ポンプ６２を作動させることで、空気通路から取り込んだ空気を触媒６に供給することができる。
【００３９】
また、触媒６の酸素吸蔵量は有限であるため、リッチ空燃比のパージガスを供給し続けるとやがては酸素不足に陥り、パージガス中の蒸発燃料を十分に燃焼処理することができなくなってしまう。そこで、触媒６に供給されるパージガスの燃料濃度をパージガス濃度センサ４４によって測定し、測定した燃料濃度が空燃比に換算してストイキよりもリッチのときには、空気によってパージガスを希釈するのが好ましい。空気によるパージガスの希釈率は、パージガスの空燃比がリーンになるまで高めるようにする。これによれば、触媒６上での酸素不足は解消され、蒸発燃料が未燃のまま触媒６の下流へ排出されることを防止することができる。なお、パージガスを希釈するための空気は、エンジン２のモータリングによって排気通路４に導入することができる。或いは、ポンプによって希釈用の空気をパージ通路３２に直接導入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態としての蒸発燃料処理装置が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態においてソーク中エバポＯＢＤを実施する際に実行されるルーチンについて示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
２  エンジン
４  排気通路
６  触媒
１０  モータ
１２  ジェネレータ
１４  動力分割機構
１６  減速機
１８  ドライブシャフト
２０  駆動輪
２４  インバータ
２６  バッテリ
３０  燃料タンク
３２  蒸発燃料通路
３６  パージ通路
４０  温度センサ
４２  ヒータ
４４  パージガス濃度センサ
５０  ハイブリッドＥＣＵ
５２  エンジンＥＣＵ
５４  モータＥＣＵ
６０  三方弁
６２  負圧ポンプ
【図１】
2008051039.tif 000003
【図２】
2008051039.tif 000004