(57)【要約】【課題】本発明は内燃機関の蒸発燃料処理装置に関し、空気を含む蒸発燃料がフィードポンプに供給されることによる不都合（ベーパーロックやベーパ発生の促進）を有効に回避することを目的とする。【解決手段】燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ２０を設ける。燃料タンク１０内の燃料を内燃機関にフィードするフィードポンプ１２を設ける。キャニスタ２０からパージされたパージガス中から、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する高濃度用分離ユニット３４を設ける。処理ガスをフィードポンプ１２の吸入口に還流させる処理ガス通路４２を設ける。吸入口に導かれた気泡を、フィードポンプ１２の外部に排出するための気泡排出通路１４を設ける。気泡排出通路１４の出口部分は、燃料が低温に維持されるサブタンク１５の外側に配置する。【選択図】　　　　図１
2004132263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンク内の燃料を内燃機関にフィードするフィードポンプと、
前記キャニスタからパージされたパージガス中から、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する蒸発燃料分離ユニットと、
前記処理ガスを前記フィードポンプの吸入口に還流させる処理ガス通路と、
前記吸入口に導かれた気泡を、前記フィードポンプの外部に排出するための気泡排出通路と、
前記気泡排出通路の出口部分を、その入口部分に比して低温にするための低温化機構と、
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】
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンク内の燃料を内燃機関にフィードするフィードポンプと、
前記キャニスタからパージされるパージガス中から、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する蒸発燃料分離ユニットと、
前記処理ガスを前記フィードポンプの吸入口に還流させる処理ガス通路と、
前記吸入口に通じる管路の内圧を開放するための弁機構と、
前記フィードポンプの停止時に、前記管路の内圧が開放されるように前記弁機構を制御する圧力開放手段と、
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３】
前記弁機構は、前記管路の内圧を開放する状態において、前記吸入口と、前記蒸発燃料分離ユニットとの連通を遮断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】
前記燃料タンクの空間部分と前記フィードポンプの吸入口とを連通させるための空間連通機構と、
給油の実行を検知するための給油検知手段と、
給油の実行中に、前記空間部分と前記吸入口とを連通させて、前記フィードポンプを作動状態とする給油時液化手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスを分離抽出する機能を有し、かつ、前記低濃度ガスの圧力が前記処理ガスの圧力よりも所定圧力以上高い場合に前記処理ガスの蒸発燃料濃度が所定濃度以上となる特性を有し、
前記空間連通機構は、前記蒸発燃料ユニットと前記吸入口との連通および前記蒸発燃料ユニットと前記空間部分との連通を遮断するものであ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】
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、中濃度で蒸発燃料を含む循環ガスを分離抽出する機能を有し、
前記キャニスタに連通する吸入口を有し、前記蒸発燃料分離ユニットに対して前記パージガスを供給するパージガス循環ポンプと、
前記パージガス循環ポンプの吸入口に前記循環ガスを還流させるための循環ガス通路と、
前記循環ガス通路の内圧が負圧化するのを防ぐための圧力調整機構と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスを分離抽出する機能を有し、
前記低濃度ガスを前記キャニスタに導くためのキャニスタ入ガス通路と、
前記キャニスタから大気へ向かう圧力の開放を許容するための大気ポートと、
前記キャニスタと前記大気ポートとの間に配置されるサブキャニスタと、
前記サブキャニスタに、前記低濃度ガスに比して更に燃料濃度の低い極低濃度ガスを導くためのサブキャニスタパージ機構と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、段階的に燃料濃度の異なる少なくとも４種類のガスを分離抽出する機能を有し、
前記サブキャニスタパージ機構は、それら４種類のガスのうち、最も燃料濃度の低いガスを前記極低濃度ガスとして前記サブキャニスタに導く機構を備えていることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置に係り、特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着して大気に放出させることなく処理する蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１０−２７４１０６号公報に開示されるように、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着するためのキャニスタを備える蒸発燃料処理装置が知られている。この装置は、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を空気の流れによりパージさせる機構と、パージガス中から蒸発燃料を分離する分離膜とを備えている。更に、この装置は、分離膜により分離された蒸発燃料を液化するための凝縮ユニットと、凝縮された燃料を燃料タンクに還流させる還流経路とを備えている。このような蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、キャニスタを含む閉じた系の中で処理することができる。このため、上述した従来の装置によれば、燃料噴射量の補正のような複雑な制御を必要とすることなく、蒸発燃料の大気放出を有効に防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７４１０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置は、既述した通り、蒸発燃料を凝縮ユニットで凝縮液化した後に燃料タンクに還流させることとしている。ところで、燃料タンクの内部には、通常、燃料をフィードするためのフィードポンプが配置されている。分離膜により分離された後の蒸発燃料は、加圧圧縮することにより液化させることができる。従って、分離後の蒸発燃料は、このフィードポンプに吸入させて、その内部で加圧圧縮させることによっても液化させることができる。そして、分離後の蒸発燃料を、このようにフィードポンプを利用して液化させることによれば、上記従来の装置が備える凝縮ユニットを省略することができる。
【０００５】
しかしながら、分離後の蒸発燃料をフィードポンプで液化する場合は、フィードポンプの吸入口に、蒸発燃料と共に必然的に空気が導かれる。そして、その空気が多量である場合は、気泡の噛み込みによるフィードポンプの動作不良、つまり、フィードポンプのベーパーロックが生ずる。
【０００６】
上述したフィードポンプのベーパーロックは、例えば、フィードポンプに気泡排出機構を設けて、その内部への気泡の進入を阻止することにより防ぐことができる。しかし、このような機構を設けてフィードポンプの内部への気泡の進入を防いだ場合、今度は、フィードポンプの近傍において排出された気泡が、液体燃料の蒸発を促進し、その結果、燃料タンクの内部に多量のベーパが発生するという不都合が生ずる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空気を含む蒸発燃料がフィードポンプに供給されることによる上記不都合を、有効に回避することのできる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンク内の燃料を内燃機関にフィードするフィードポンプと、
前記キャニスタからパージされたパージガス中から、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する蒸発燃料分離ユニットと、
前記処理ガスを前記フィードポンプの吸入口に還流させる処理ガス通路と、
前記吸入口に導かれた気泡を、前記フィードポンプの外部に排出するための気泡排出通路と、
前記気泡排出通路の出口部分を、その入口部分に比して低温にするための低温化機構と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンク内の燃料を内燃機関にフィードするフィードポンプと、
前記キャニスタからパージされるパージガス中から、高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する蒸発燃料分離ユニットと、
前記処理ガスを前記フィードポンプの吸入口に還流させる処理ガス通路と、
前記吸入口に通じる管路の内圧を開放するための弁機構と、
前記フィードポンプの停止時に、前記管路の内圧が開放されるように前記弁機構を制御する圧力開放手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記弁機構は、前記管路の内圧を開放する状態において、前記吸入口と、前記蒸発燃料分離ユニットとの連通を遮断することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記燃料タンクの空間部分と前記フィードポンプの吸入口とを連通させるための空間連通機構と、
給油の実行を検知するための給油検知手段と、
給油の実行中に、前記空間部分と前記吸入口とを連通させて、前記フィードポンプを作動状態とする給油時液化手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスを分離抽出する機能を有し、かつ、前記低濃度ガスの圧力が前記処理ガスの圧力よりも所定圧力以上高い場合に前記処理ガスの蒸発燃料濃度が所定濃度以上となる特性を有し、
前記空間連通機構は、前記蒸発燃料ユニットと前記吸入口との連通および前記蒸発燃料ユニットと前記空間部分との連通を遮断するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、中濃度で蒸発燃料を含む循環ガスを分離抽出する機能を有し、
前記キャニスタに連通する吸入口を有し、前記蒸発燃料分離ユニットに対して前記パージガスを供給するパージガス循環ポンプと、
前記パージガス循環ポンプの吸入口に前記循環ガスを還流させるための循環ガス通路と、
前記循環ガス通路の内圧が負圧化するのを防ぐための圧力調整機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、前記処理ガスと共に、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスを分離抽出する機能を有し、
前記低濃度ガスを前記キャニスタに導くためのキャニスタ入ガス通路と、
前記キャニスタから大気へ向かう圧力の開放を許容するための大気ポートと、
前記キャニスタと前記大気ポートとの間に配置されるサブキャニスタと、
前記サブキャニスタに、前記低濃度ガスに比して更に燃料濃度の低い極低濃度ガスを導くためのサブキャニスタパージ機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記蒸発燃料分離ユニットは、前記パージガスから、段階的に燃料濃度の異なる少なくとも４種類のガスを分離抽出する機能を有し、
前記サブキャニスタパージ機構は、それら４種類のガスのうち、最も燃料濃度の低いガスを前記極低濃度ガスとして前記サブキャニスタに導く機構を備えていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の装置は燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０の内部には低圧フィードポンプ１２（以下、単に「フィードポンプ１２」と称す）が配置されている。フィードポンプ１２の吸入口には、燃料タンク１０内の燃料を吸引するための管路１３が連通している。また、フィードポンプ１２には、管路１３から吸い込まれた気泡を、ポンプ本体に進入させることなく排出するための気泡排出通路１４が連通している。
【００１８】
燃料タンク１０の内部には、フィードポンプ１２の周辺のみを囲むサブタンク１５が設けられている。上述した気泡排出通路１４は、その一端（入口）がフィードポンプ１２の内部に通じ、かつ、その他端（出口）が、サブタンク１５の外に位置するように設けられている。
【００１９】
燃料タンク１０に貯留されている燃料は、フィードポンプ１２が動作し、その動作に伴って熱を発することにより加熱される。そして、燃料は加熱されて高温になるに連れて蒸発し易い状態となる。サブタンク１５は、フィードポンプ１２の発する熱が、燃料タンク１０内の全域に伝達されるのを抑制することができる。つまり、サブタンク１５によれば、その外側に存在する燃料を、その内側に存在する燃料より低温に維持することができる。このため、本実施形態の構成によれば、燃料タンク１０内部での蒸発燃料の発生を有効に抑制することができる。また、この構成によれば、気泡排出通路１４を通ってフィードポンプ１２から排出されてきた気泡を、サブタンク１５の外側の、比較的低温の燃料中に排出させることができる。
【００２０】
フィードポンプ１２の吐出口には、図示しない内燃機関に燃料をフィードするための燃料管１６が連通している。また、この燃料管１６には、その内部の圧力を一定に保ち、かつ、余剰燃料を燃料タンク１０内に戻すための燃料レギュレータ１７が連通している。
【００２１】
燃料タンク１０には、ベーパ通路１８を介してキャニスタ２０が連通している。キャニスタ２０は、その内部に活性炭を有している。燃料タンク１０の内部で発生する蒸発燃料は、ベーパ通路１８を通ってキャニスタ２０に流入し、その活性炭に吸着される。
【００２２】
キャニスタ２０の内部には、活性炭と共にヒータ２２が配置されている。ヒータ２２によれば、活性炭を適当に加熱することができる。キャニスタ２０は、大気ポート２４を備えている。大気ポート２４は、図示しないエアクリーナを介して大気に開放されている。大気ポート２４には、過圧防止弁２６が設けられている。過圧防止弁２６は、キャニスタ２０の内圧が過大となるのを防ぐため、その内圧が所定の開放圧を超えると開弁する一方向弁である。
【００２３】
キャニスタ２０には、パージ通路２８が連通している。パージ通路２８は、キャニスタ２０の近傍にガス中の燃料濃度を測定するための濃度センサ（図示せず）を備えている。また、パージ通路２８は、負圧調整弁３０を備えており、その調整弁３０の下流においてパージガス循環ポンプ３２の吸入口に連通している。負圧調整弁３０は、キャニスタ２０からパージガス循環ポンプ３２へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、パージガス循環ポンプ３２の作動時に、その吸入口付近に所定の負圧を発生させるために設けられている。
【００２４】
パージガス循環ポンプ３２の吐出口には、高濃度用分離ユニット３４が連通している。高濃度用分離ユニット３４は、第１分離膜３６を備えていると共に、第１分離膜３６により隔絶されている低濃度室３８および高濃度室４０を備えている。上述したパージガス循環ポンプ３２の吐出口は、より具体的には、低濃度室３８に連通している。一方、高濃度室４０には、処理ガス通路４２が連通している。処理ガス通路４２は、燃料タンク１０の内部において、管路１３に、すなわち、フィードポンプ１２の吸入口に連通している。
【００２５】
高濃度用分離ユニット３４の上方には、中濃度用分離ユニット４４が配置されている。中濃度用分離ユニット４４は、第２分離膜４６を備えていると共に、第２分離膜４６により隔絶されている低濃度室４８および高濃度室５０を備えている。中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８は、連通路５２を介して、上述した高濃度用分離ユニット３４の低濃度室３８と連通している。
【００２６】
中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８には、また、キャニスタ入ガス通路５４が連通している。キャニスタ入ガス通路５４は、上述したキャニスタ２０に連通しており、中濃度用分離ユニット４４から流出してくるガスをキャニスタ２０に還流させることができる。また、キャニスタ入ガス通路５４は、中濃度用分離ユニット４４側の端部の近傍に調圧弁５６を備えていると共に、キャニスタ２０側の端部の近傍に負圧防止弁５８を備えている。
【００２７】
調圧弁５６は、中濃度用分離ユニット４４からキャニスタ２０へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、その上流側に、より具体的には、パージガス循環ポンプ３２から調圧弁５６に至る経路内に、所定の正圧を発生させるために設けられている。一方、負圧防止弁５８は、図示しないエアクリーナを介して大気に連通しており、キャニスタ入ガス通路５４への大気の流入のみを許容する一方向弁である。負圧防止弁５８は、キャニスタ入ガス通路５４の内部、乃至はキャニスタ２０の内部に不当に大きな負圧が生ずるのを防ぐために設けられている。
【００２８】
中濃度用分離ユニット４４の高濃度室５０には、循環ガス通路６０が連通している。循環ガス通路６０は、負圧調整弁３０の下流においてパージ通路２８に連通している。従って、循環ガス通路６０によれば、中濃度用分離ユニット４４の高濃度室５０と、パージガス循環ポンプ３２の吸入口とを導通状態にすることができる。
【００２９】
図１に示す通り、本実施形態の装置は、上述したヒータ２２やパージガス循環ポンプ３２を制御するためのエバポ処理制御コンピュータ６２を備えている（以下、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）と称す）。ＥＣＵ６２は、所定のパージ条件が成立する場合に、より具体的には、キャニスタ出ガスの燃料濃度が所定値以上（例えば１５％以上）であり、かつ、他の所定の条件（例えば、内燃機関が作動中であること）が成立する場合に、パージガス循環ポンプ３２を作動させる。キャニスタ出ガスの燃料濃度は、上述した濃度センサにより測定することができる。
【００３０】
［基本動作の説明］
本実施形態の装置において、パージガス循環ポンプ３２が作動すると、そこで生成された負圧が負圧調整弁３０およびパージ通路２８を介してキャニスタ２０に導かれる。その結果、キャニスタ２０からパージ通路２８へ、蒸発燃料を含むキャニスタ出ガスが吸い出される。パージガス循環ポンプ３２が発生する負圧は、循環ガス通路６０を介して、中濃度用分離ユニット４４の高濃度室５０にも導かれる。このため、パージガス循環ポンプ３２には、定常状態では、パージ通路２８から供給されるキャニスタ出ガスと、循環ガス通路６０から供給される循環ガスとが吸引される。そして、この場合パージガス循環ポンプ３２は、それらの混合ガスを、パージガスとして高濃度用分離ユニット３４の低濃度室３８に供給する。
【００３１】
パージガス循環ポンプ３２が上記の如く作動している場合、ポンプ３２の吐出口から調圧弁５６までの系（高濃度用分離ユニット３４の低濃度室３８、および中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８を含む）にはポンプの吐出圧が作用する。一方、高濃度用分離ユニット３４の高濃度室４０には処理ガス通路４２を介して燃料タンクの内圧が導かれている。更に、中濃度用分離ユニット４４の高濃度室５０には、既述した通りポンプ３２の発する負圧が導かれる。従って、この場合、高濃度用分離ユニット３４の第１分離膜３６の両側、および中濃度用分離ユニット４４の第２分離膜４６の両側には、何れも、低濃度室３８，４８側が高濃度室４０，５０側に比して高圧となるような差圧が発生する。
【００３２】
第１分離膜３６および第２分離膜４６は、ポリイミドなどの高分子材料で構成された薄膜であり、空気と燃料を含むガスに晒された場合に、膜に対する空気の溶解度と燃料の溶解度との違いにより、両者を分離する特性を示す。より具体的には、第１分離膜３６および第２分離膜４６は、一方の面に蒸発燃料を含むガスが導かれ、かつ、その面の側が高圧となるように膜の両側に差圧が与えられた場合に、膜の低圧側に蒸発燃料濃度の高められた凝縮ガスを通過させる特性を有している。
【００３３】
このため、ポンプ３２の作動に伴って、高濃度用分離ユニット３４の低濃度室３８に混合ガスが流入し、かつ、第１分離膜３６の両側に低濃度室３８が高圧となるような差圧が発生すると、混合ガス中の蒸発燃料が高濃度室４０側に凝縮される。その結果、低濃度室３８内の混合ガスは流入時に比して燃料濃度の低いガス（以下、「中濃度ガス」と称す）となり、また、高濃度室４０内には、高濃度の処理ガスが生成される。
【００３４】
高濃度用分離ユニット３４の低濃度室３８から流出する中濃度ガスは、中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８に流入する。中濃度用分離ユニット４４は、低濃度室４８に中濃度ガスが流入すると、第２分離膜４６により中濃度ガス中の蒸発燃料を凝縮して、中濃度ガスに比して濃度の高い循環ガスを高濃度室５０において生成する。生成された循環ガスは、循環ガス通路６０を通ってパージガス循環ポンプ３２の吸入口に供給される。
【００３５】
本実施形態の装置は、キャニスタ出ガスの濃度が１５％である場合に、定常状態では、循環ガスの濃度が６５％程度となるように設計されている。この場合、パージガス循環ポンプ３２から吐出される混合ガス（パージガス）の濃度は６０％程度となる。そして、高濃度用分離ユニット３４は、６０％程度のパージガスが供給された場合に、そのパージガスを、９５％以上の処理ガスと、４０％程度の中濃度用ガスとに分離できるように設計されている。更に、中濃度用分離ユニット４４は、４０％程度の中濃度ガスが供給された場合に、その中濃度ガスを、６５％程度の循環ガスと、５％未満のキャニスタ入ガスとに分離できるように設計されている。このため、本実施形態の装置によれば、定常状態では、９５％以上の処理ガスと、５％未満のキャニスタ入ガスとを生成することができる。
【００３６】
上記の如く生成される処理ガスは、本実施形態の装置では、既述した通りフィードポンプ１２に吸入される。フィードポンプ１２は、燃料を３００ｋＰａ程度に加圧する能力を有している。蒸発燃料は、この程度の圧力で加圧されると液体燃料に変化する。また、処理ガス中の空気濃度が５％程度であれば、その空気は、３００ｋＰａ程度で加圧されることにより燃料中に溶け込んだ状態となる。このため、本実施形態の構成によれば、定常状態では、高濃度用分離ユニット３４により生成された処理ガスを、フィードポンプ１２により液化させて内燃機関に供給することができる。
【００３７】
本実施形態の装置において、キャニスタ入ガスは、キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料をパージさせるためのガスとして再利用される。キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料は、キャニスタ２０内部を、十分に濃度の低いガスが流通することによりパージされる。本実施形態の装置では、既述した通り、キャニスタ入ガスの燃料濃度が５％以下に抑えられている。更に、本実施形態の装置は、蒸発燃料のパージ中は、ヒータ２２によりキャニスタ２０を加熱することとしている。キャニスタ２０に吸着されている蒸発燃料は、キャニスタ２０の温度が上昇することで脱離し易い状態となる。このため、本実施形態の装置によれば、キャニスタ入ガスにより、効率的に蒸発燃料をパージさせることができる。
【００３８】
以上説明した通り、本実施形態の装置によれば、キャニスタ出ガスの燃料濃度が１５％を超えるような場合には、パージガス循環ポンプ３２を作動させることにより、キャニスタ２０内の蒸発燃料を効率的にパージさせ、かつ、パージされた蒸発燃料を液体燃料として回収することができる。このため、本実施形態の装置によれば、燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料を、大気に放出させることなく、かつ、煩雑な燃料噴射量制御を伴うことなく、適切に処理することができる。
【００３９】
［本実施形態の特徴の説明］
本実施形態の装置では、例えば非定常時などにおいて、空気濃度の高い処理ガスがフィードポンプ１２に供給されることがある。この場合、フィードポンプ１２の能力では、処理ガス中の空気の全てを液体燃料中に溶け込ませることができず、ポンプ内部に気泡が噛み込む事態が生じ得る。このような気泡の噛み込みは、フィードポンプ１２のベーパーロックや異音の発生原因となる。そこで、本実施形態では、既述した通り、フィードポンプ１２に気泡排出通路１４を連通させて、ポンプ本体に過剰に気体が流入するのを避けることとしている。このため、本実施形態の装置によれば、上述したベーパーロックや異音の発生を有効に防ぐことができる。
【００４０】
ところで、燃料タンク１０内の燃料の温度は、フィードポンプ１２の近傍において高温となりやすいことは既述した通りである。このため、フィードポンプ１２の近傍において気泡が排出されるとすれば、その気泡は高温の燃料中に排出されることになる。高温の燃料中で気泡が排出されれば、その気泡中にベーパが混入し、燃料タンク１０内で蒸発燃料の発生が促進されることになる。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、気泡排出通路１４の出口がサブタンク１５の外側に配置されていることから、フィードポンプ１２から排出された気泡は、比較的低温の燃料中に放出される。このため、本実施形態の装置によれば、気泡の排出に伴って蒸発燃料の発生が促進されるのを有効に防ぐことができる。このように、本実施形態の装置によれば、燃料タンク１０内部における蒸発燃料の発生を促進することなく、フィードポンプ１２におけるベーパーロックや異音の発生を有効に防止し得るという効果を実現することができる。
【００４２】
ところで、上述した実施の形態１においては、燃料タンク１０内にサブタンク１５を設け、かつ、気泡排出通路１４の出口をサブタンク１５の外側に配置することにより、気泡を低温の燃料中に排出させる機能を実現しているが、この機能を実現するための構成はこれに限定されるものではない。例えば、気泡排出通路１４の出口を燃料タンク１０の周縁部に設けるなど、その出口付近の温度を、フィードポンプ１２付近の温度より低くすることができる限り、如何なる構成であってもよい。
【００４３】
尚、上述した実施の形態１においては、高濃度用分離ユニット３４および中濃度用分離ユニット４４が前記第１の発明における「蒸発燃料分離ユニット」に相当していると共に、サブタンク１５と、その外側にまで延在している気泡排出通路１４の構成とが、前記第１の発明における「低温化機構」に相当している。
【００４４】
実施の形態２．
［第１の構成例の説明］
次に、図２乃至図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図２は、実施の形態２の蒸発燃料処理装置の第１の構成例を説明するための図である。図２に示す構成は、気泡排出通路１４およびサブタンク１５が除去されている点、および処理ガス通路４２の途中に圧抜き弁６４が追加されている点を除き、図１に示す構成と同様である。
【００４５】
圧抜き弁６４は、無通電状態（ＯＦＦ状態）で高濃度用分離ユニット３４と管路１３を導通状態とし、また、通電状態（ＯＮ状態）で、管路１３を、高濃度用分離ユニット３４から遮断し、かつ、燃料タンク１０の内部空間に連通させる弁機構である。圧抜き弁６４の状態は、ＥＣＵ６２によって制御される。
【００４６】
本実施形態の装置において、フィードポンプ１２は、内燃機関の運転中に限り作動するように制御される。また、パージガス循環ポンプ３２も、内燃機関の運転中に限り、つまり、フィードポンプ１２の作動中に限り作動するように制御される。パージガス循環ポンプ３２の作動中は、既述した通り、高濃度用分離ユニット３４の第１分離膜３６の両側に差圧が生じ、その結果、高い濃度で燃料を含む処理ガスが処理ガス通路４２を経てフィードポンプ１２の吸入口付近に導かれる。
【００４７】
フィードポンプ１２が作動している間は、その吸入口付近に導かれた処理ガスは、フィードポンプ１２の内部で加圧され、液体燃料として回収される。しかしながら、フィードポンプ１２が停止した後は、その吸入口付近に導かれる処理ガスは、もはやフィードポンプ１２の内部には吸入されない。そして、内燃機関が停止した後、第１分離膜３６の両側における差圧が消滅するまでのしばらくの間は、処理ガスの生成が継続される。
【００４８】
このため、内燃機関が停止した後、処理ガス通路４２と管路１３との導通状態が、その停止以前の状態（導通状態）のまま維持されるとすれば、停止したフィードポンプ１２の吸入口付近に多量の処理ガスが滞留する状況が生ずる。そして、このような状況が生じたまま内燃機関が再始動されると、フィードポンプ１２の内部に多量の処理ガスが吸入され、ベーパーロックが発生し、その結果内燃機関の始動が妨げられるという不都合が生じ得る。
【００４９】
そこで、本実施形態の装置は、内燃機関が停止し、これに伴ってフィードポンプ１２が停止した場合は、その後、処理ガス通路４２を管路１３から切り放すと共に、管路１３の内部を、燃料タンク１０の内部空間（液体燃料中）に開放することとした。
【００５０】
図３は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ６２が実行する制御ルーチンにフローチャートである。このルーチンでは、先ず、内燃機関が停止中であるか否かが判別される（ステップ２００）。
【００５１】
その結果、内燃機関が停止中でないと判別された場合は、フィードポンプ１２が作動中であること、および、処理ガス通路４２を管路１３に連通させておくべきことが認識できる。図３に示すルーチンでは、この場合、その認識に従って、圧抜き弁６４がＯＦＦ状態に維持される（ステップ２０２）。
【００５２】
一方、上記ステップ２００において、内燃機関が停止していると判別された場合は、以後、フィードポンプ１２が停止状態とされ（ステップ２０４）、更に、圧抜き弁６４がＯＮ状態とされる（ステップ２０６）。
【００５３】
圧抜き弁６４がＯＮ状態とされると、既述した通り、管路１３は、処理ガス通路４２から遮断され、かつ、燃料タンク１０の内部空間に開放される。このため、上記の処理によれば、内燃機関が停止すると同時に、フィードポンプ１２の吸入口を燃料タンク１０の内部に開放し、その近傍に処理ガスが滞留するのを防ぐことができる。このため、本実施形態の装置によれば、作動開始時におけるフィードポンプ１２のベーパーロックを確実に防止し、内燃機関に対して良好な始動性を付与することができる。
【００５４】
尚、上述した実施の形態２の第１の構成例においては、高濃度用分離ユニット３４および中濃度用分離ユニット４４が前記第２の発明における「蒸発燃料分離ユニット」に、圧抜き弁６４が前記第２の発明における「弁機構」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ６２が上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「圧力開放手段」が実現されている。
【００５５】
［第２の構成例の説明］
図４は、実施の形態２の蒸発燃料処理装置の第２の構成例を説明するための図である。図４に示す構成は、圧抜き弁６４が除去されている点、および切替弁６６、処理ガス循環通路６８、並びに濃度センサ７０が追加されている点を除き、図２に示す第１の構成例と同様である。
【００５６】
切替弁６６は、無通電の状態（ＯＦＦ状態）で、高濃度分離ユニット３４を管路１３に連通させ、かつ、通電状態（ＯＮ状態）で、高濃度分離ユニット３４を、管路１３から切り放して処理ガス循環通路６８に連通させる弁機構である。処理ガス循環通路６８は、切替弁６６とパージガス循環ポンプ３２の吸入口とを連通させる通路である。また、濃度センサ７０は、高濃度分離ユニット３４の高濃度室４０において生成される処理ガス中の燃料濃度を検出するためのセンサである。
【００５７】
図４に示す装置において、定常的な状態が形成される以前は、高濃度用分離ユニット３４により生成される処理ガスが、所望濃度（９５％）に満たない低濃度のガスとなることがある。このような低濃度のガスは、ベーパーロック等の不都合を回避するうえでフィードポンプ１２に吸入させないことが望ましい。
【００５８】
この装置において、ＥＣＵ６２は、濃度センサ７０により検出される処理ガス濃度が所望濃度に満たない場合は、切替弁６６をＯＮ状態として、高濃度分離ユニット３４を、管路１３ではなくパージガス循環ポンプ３２の吸入口側に連通させる。この場合、濃度の低い処理ガスは、パージガス循環ポンプ３２の吸入側に還流され、その後、再び高濃度用分離ユニット３４により処理される。その結果、高濃度分離ユニット３４により生成される処理ガスは、早期に所望濃度に到達する。
【００５９】
処理ガスの濃度が所望濃度に達すると、ＥＣＵ６２は、切替弁６６をＯＦＦ状態として、処理ガスが管路１３に流入し得る状態を形成する。この状態が形成されると、以後、図４に示す装置は、実施の形態１の装置と同様に、処理ガス中の蒸発燃料を液体燃料として回収することができる。
【００６０】
また、図４に示す装置において、ＥＣＵ６２は、圧抜き弁６４を切替弁６６に代えて上記図３に示すルーチンを実行する。つまり、この装置において、切替弁６６は、内燃機関が停止し、その停止に伴ってフィードポンプ１２が停止すると、その後ＯＮ状態とされる。切替弁６６がＯＮ状態とされると、その後生成される処理ガスは、管路１３に到達することなくパージガス還流ポンプ３２の吸入側に戻される。このため、図４に示す装置においても、図２に示す装置の場合と同様に、内燃機関の停止中に、フィードポンプ１２の吸入口付近に多量の処理ガスが滞留するのを防ぎ、内燃機関に対して良好な始動性を付与することができる。
【００６１】
尚、上述した実施の形態２の第２の構成例においては、高濃度用分離ユニット３４および中濃度用分離ユニット４４が前記第２の発明における「蒸発燃料分離ユニット」に、切替弁６６が前記第２の発明における「弁機構」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ６２が、圧抜き弁６４を切替弁６６に代えて上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「圧力開放手段」が実現される。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態２の説明では、装置（図２または図４に示す装置）の構成から、実施の形態１における特徴的な構成を省いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２の構成は、実施の形態１の構成と組み合わせて用いることとしてもよい。
【００６３】
実施の形態３．
［第１の構成例の説明］
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図５は、実施の形態３の蒸発燃料処理装置の第１の構成例を説明するための図である。図５に示す構成は、処理ガス通路４２に配置される弁機構が、圧抜き弁６４から空間連通弁７２に代えられている点を除き、図２に示す構成と同様である。
【００６４】
空間連通弁７２は、無通電状態（ＯＦＦ状態）で高濃度用分離ユニット３４と管路１３を導通状態とし、また、通電状態（ＯＮ状態）で、管路１３を、高濃度用分離ユニット３４から遮断し、かつ、燃料タンク１０の液面上方の空間に連通させる弁機構である。空間連通弁７２の状態は、ＥＣＵ６２によって制御される。
【００６５】
本実施形態の装置において、給油が行われる際には、燃料の液面上昇に伴い、燃料タンク１０内部の空間容積が急激に減少する。この空間容積の減少に合わせて、給油の際には、燃料タンク１０からキャニスタ２０に向けて多量の蒸発燃料が流出する。そして、このようにして流出した蒸発燃料は、キャニスタ２０により吸着される。
【００６６】
キャニスタ２０には、給油の際に燃料タンク１０から流出してくる全ての蒸発燃料を吸着するに足る容積が求められる。従って、キャニスタ２０の容積を小さくして、その小型化を図るためには、給油の際に燃料タンク１０から流出してくる蒸発燃料の量を少量とすることが有効である。
【００６７】
給油の際に燃料タンク１０から流出してくる蒸発燃料の量は、例えば、給油の実行に合わせて燃料タンク１０内の蒸発燃料をフィードポンプ１２に吸入させ、蒸発燃料の液化を図ることにより少量とすることができる。また、本実施形態の装置においては、空間連通弁７２をＯＮ状態とし、かつ、フィードポンプ１２を作動させることにより、燃料タンク１０内の蒸発燃料をフィードポンプ１２に吸い込ませることができる。そこで、本実施形態の装置は、給油の実行が検知された場合は、燃料タンク１０内の蒸発燃料の液化を図ることとした。
【００６８】
図６は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ６２が実行する制御ルーチンにフローチャートである。このルーチンでは、先ず、図示しない液面センサにより、燃料タンク１０内部における燃料の液面が検出される（ステップ２１０）。
【００６９】
次に、検出された液面の時間的変化に基づき、現在給油が行われているか否かが判別される（ステップ２１２）。
本ステップ２１２では、具体的には、単位時間当たりの液面上昇量が所定の判定値を超える場合に給油の実行が判定される。
【００７０】
上記ステップ２１２において、給油の実行が判定されなかった場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。一方、給油の実行が判定された場合は、次に、燃料タンク１０内のベーパ濃度が、判定値αより高いか否かが判別される（ステップ２１４）。
燃料タンク１０内のベーパ濃度は、例えば、燃料タンク１０の内部に濃度センサを配置してベーパ濃度を実測することができる。また、そのベーパ濃度は、燃料タンク１０の内部に温度センサを配置してタンク内雰囲気温度を実測し、その温度から推測することによっても検知することができる。
【００７１】
燃料タンク１０内のベーパ濃度が低い場合は、蒸発燃料の液化を図るまでもなく、全てのタンク内ガスをキャニスタ２０に向けて流出させても、流出する蒸発燃料の総量はさほど多量にならない。このため、ベーパ濃度がαより高くないと判別された場合は、以後、蒸発燃料の液化処理を行うことなく、速やかに今回の処理サイクルが終了される。
【００７２】
一方、燃料タンク１０内のベーパ濃度が判定値αより高いと判別された場合は、給油に伴って燃料タンク１０から流出する蒸発燃料の総量を削減すべく、空間連通弁７２がＯＮ状態とされ（ステップ２１６）、かつ、フィードポンプ１２の作動が開始される（ステップ２１８）。
【００７３】
上述した処理によれば、給油の実行に伴って燃料タンク１０から流出してくる蒸発燃料量を、少量に抑制することができる。このため、本実施形態の構成によれば、燃料タンク１０の容積に対して、キャニスタ２０の小型化を図ることができる。
【００７４】
また、本実施形態の装置においては、空間連通弁７２がＯＮ状態とされると、高濃度用分離ユニット３４と中濃度用分離ユニット４４が閉鎖空間とされたうえで、管路１３が燃料タンク１０の内部空間に連通される。このため、給油の実行に伴って燃料タンク１０内の蒸発燃料の液化処理が行われている間、高濃度用分離ユニット３４と中濃度用分離ユニット４４の圧力状態は、給油が開始される以前の圧力状態に維持される。
【００７５】
高濃度用分離ユニット３４の第１分離膜３４および中濃度用分離ユニット４４の第２分離膜４６は、既述した通り、膜の両側に差圧が与えられた場合に、膜の低圧側に蒸発燃料濃度の高められた凝縮ガスを通過させる。このため、蒸発燃料の液化実行中に、給油開始以前の圧力状態が維持できると、第１分離膜３６および第２分離膜４６の両側に差圧が与えられた状態が維持できるため、給油終了後から蒸発燃料分離能力を発揮することができる。
【００７６】
［第２の構成例の説明］
図７は、実施の形態３の蒸発燃料処理装置の第２の構成例を説明するための図である。図７に示す構成は、燃料レギュレータ１７の下流にジェットポンプ７４が配置されている点、および、処理ガス通路４２が、空間連通弁７２の下流においてジェットポンプ７４に接続されている点を除き、図５に示す第１の構成例と同様である。
【００７７】
この構成において、ＥＣＵ６２は、第１の構成の場合と同様に上記図６に示すルーチンを実行する。従って、燃料タンク１０内にαを超えるベーパ濃度が生じており、かつ、給油が実行されている間は、フィードポンプ１２が作動状態とされると共に、空間連通弁７２がＯＮ状態とされる。この場合、燃料タンク１０の空間容積中に存在するガスは、ジェットポンプ７４により吸引される。
【００７８】
ジェットポンプ７４によれば、フィードポンプ１２に比して多量の吸引能力を確保することができる。このため、図７に示す第２の構成例によれば、図５に示す第１の構成例に比して、給油の実行中に、更に多量のタンク内ガスを処理することができ、キャニスタ２０に向かって流出する蒸発燃料量をより効果的に削減することができる。
【００７９】
尚、上述した実施の形態３の装置（図５または図７に示す装置）においては、空間連通弁７２が前記第４の発明における「空間連通機構」に相当していると共に、ＥＣＵ６２が、上記ステップ２１０および２１２の処理を実行することにより、前記第４の発明における「給油検知手段」が、上記ステップ２１６および２１８の処理を実行することにより前記第４の発明における「給油時液化手段」が、それぞれ実現されている。
【００８０】
ところで、上述した実施の形態３の説明では、装置（図５または図７に示す装置）の構成から、実施の形態１または２における特徴的な構成を省いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態３の構成は、実施の形態１または２の構成と組み合わせて用いることとしてもよい。
【００８１】
実施の形態４．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図８は、本実施形態の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。図８に示す構成は、気泡排出通路１４およびサブタンク１５が除去されている点、および循環ガス通路６０の途中に圧力調整弁７６が追加されている点を除き、図１に示す構成と同様である。
【００８２】
図９は、圧力調整弁７６の構成を説明するための概念図である。図９に示すように、圧力調整弁７６は、ダイアフラム７８を備えている。ダイアフラム７８の一方の側には、大気に開放された大気室８０が形成されている。また、ダイアフラム７８の他方の側には、調圧室８２が形成されている。調圧室８２には、中濃度用分離ユニット４４から循環ガスが供給されている。また、調圧室８２の内部には、パージガス循環ポンプ３２の吸入口に連通する管路８４が配置されている。管路８４は、ダイアフラム７８の状態に応じて、調圧室８２の内部に連通し、または、閉塞するように形成されている。
【００８３】
ダイアフラム７８の大気室８０側の面には大気圧が作用する。一方、ダイアフラム７８の調圧室８２側の面には、循環ガスの圧力と、管路８４に導かれる圧力とが作用する。そして、ダイアフラム７８は、調圧室８２側から受ける力が、大気室８０側から受ける圧力より大きくなると、大気室８０側に変形して管路８４を開放状態とする。ここで、管路８４の面積とダイアフラム７８の面積は、循環ガスの圧力が、大気圧より僅かに高い圧力になると、ダイアフラム７８に上記の変形が生ずるように定められている。従って、圧力調圧弁７６によれば、循環ガスの圧力を、大気圧より僅かに高い圧力の調整しつつ、循環ガスをパージガス循環ポンプ３２の吸入口へ供給することができる。
【００８４】
以上説明した通り、本実施形態の装置によれば、循環ガスの圧力、つまり、循環ガス通路６０から中濃度用分離ユニット４４の高濃度室５０に至る経路の圧力が、パージガス循環ポンプ３２の作動に伴って負圧化するのを避けることができる。中濃度用分離ユニット４４により生成される循環ガスの流量は、高濃度室５０の圧力が高いほど少量となる。このため、本実施形態の装置によれば、高濃度室５０が負圧化する装置に比して、循環ガス量を少量とすることができる。
【００８５】
本実施形態の装置において、パージガス循環ポンプ３２の作動中に、キャニスタ２０から吸い出されるキャニスタ出ガスの量は、循環ガスが少量であるほど多量となる。また、キャニスタ２０に吸着されている燃料は、キャニスタ出ガスが多量であるほど効率的にパージされる。このため、本実施形態の装置によれば、パージガス循環ポンプ３２の作動に伴って高濃度室５０が負圧化する装置に比して、キャニスタ２０内の吸着燃料を、高い効率で脱離させることができる。
【００８６】
尚、上述した実施の形態４においては、圧力調整弁７６が前記第６の発明における「圧力調整機構」に相当している。
【００８７】
ところで、上述した実施の形態４の説明では、装置の構成から、実施の形態１、２または３における特徴的な構成を省いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態４の構成は、実施の形態１、２または３の構成と組み合わせて用いることとしてもよい。
【００８８】
実施の形態５．
［第１の構成例の説明］
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
図１０は、実施の形態５の蒸発燃料処理装置の第１の構成例を説明するための図である。尚、図１０において、上記図１に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８９】
図１０に示す装置は、中濃度用分離ユニット４４の下流に、低濃度用分離ユニット８０を備えている。低濃度用分離ユニット８０は、第３分離膜８２を備えていると共に、第３分離膜８２により隔絶されている低濃度室８４および高濃度室８６を備えている。低濃度用分離ユニット８０の低濃度室８４は、連通路８８を介して、上述した中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８と連通している。
【００９０】
低濃度用分離ユニット８０によれば、中濃度用分離ユニット４４の低濃度室４８から流出してくるガスを、更に燃料濃度の異なる２種類のガスに分離することができる。具体的には、燃料濃度の低い低濃度ガスを高濃度室８６において生成し、また、燃料濃度の極めて低い（０．５％程度）極低濃度ガスを低濃度室８４において生成することができる。
【００９１】
低濃度用分離ユニット８０の低濃度室８４には、調圧弁９０を介してサブキャニスタ入ガス通路９２が連通している。調圧弁９０は、低濃度用分離ユニット８０から流出する方向の流れのみを許容する一方向弁であり、その上流側に、より具体的には、パージガス循環ポンプ３２から調圧弁９０に至る経路内に、所定の正圧を発生させるために設けられている。
【００９２】
サブキャニスタ入ガス通路９２は、サブキャニスタ９４に連通しており、低濃度用分離ユニット８０の低濃度室８４において生成される極低濃度ガスをサブキャニスタ９４に還流させることができる。サブキャニスタ９４は、その内部に加熱ヒータ９６を備えている。この加熱ヒータ９６は、キャニスタ２０に内蔵される加熱ヒータ２２と同様に、吸着燃料の脱離効率を高める必要がある場合に通電される。また、サブキャニスタ９４は、２方向弁９８を介してキャニスタ２０に連通している。２方向弁９８によれば、サブキャニスタ９４の内圧、およびキャニスタ２０の内圧を極端に正圧化または負圧化させることなく、両者間でのガスの授受を許容することができる。
【００９３】
サブキャニスタ入ガス通路９２の途中には、２方向弁１００を有する大気ポート１０１が形成されている。本実施形態のシステムでは、キャニスタ２０やサブキャニスタ９６、更には低濃度用分離ユニット８０などを含む系内に過剰な正圧または負圧が生じた場合、この大気ポート１００が開くことにより、その系内の圧力調整が行われる。
【００９４】
低濃度用分離ユニット８０の高濃度室８６には、メインキャニスタ入ガス通路１０２の一端が連通している。メインキャニスタ入ガス通路１０２の他端は、キャニスタ２０に連通している。この通路１０２によれば、低濃度用分離ユニット８０の高濃度室８６で生成された低濃度ガスをキャニスタ２０に還流させることができる。
【００９５】
上述した実施の形態１乃至４の装置は、２段階の分離ユニットにより、キャニスタ２０のパージに利用するための低濃度ガス（キャニスタ入ガス）を生成することとしている。この場合、２段目の中濃度用分離ユニット４４に流入してくるガスの濃度と、このユニット４４の高濃度室５０で生成される循環ガスの濃度との差が小さくなるため、循環ガスをパージガス循環ポンプ３２の前段に還流させることによるパージガスの高濃度化効果が低減されていた。
【００９６】
本実施形態の装置では、分離ユニットが３段構成とされており、３段目の低濃度用分離ユニット８０の高濃度室８６で生成された低濃度ガスを、メインのキャニスタ２０の入ガスとして使用することとしている。このため、本実施形態の装置によれば、２段目の中濃度用分離ユニット４４に流入するガスの濃度を高めて、そこで生成される循環ガスに高い燃料濃度を与えることができ、その結果、パージガスの高濃度化効果を十分に確保することが可能である。また、本実施形態の装置が用いる３段構成によれば、上記の如く循環ガスの濃度を高く維持しつつ、３段目の低濃度用分離ユニットにおいて極めて濃度の低い極低濃度のサブキャニスタ入ガスを生成することができる。
【００９７】
低濃度用分離ユニット８０において生成された低濃度ガスをメインのキャニスタ２０の入ガスとし、かつ、そこで生成された極低濃度ガスをサブキャニスタ９４の入ガスとすることによれば、キャニスタ２０の内部に、燃料の吸着濃度の勾配を形成することができる。より具体的には、キャニスタ２０の内部に、サブキャニスタ９４との連通部分に近づくほど燃料濃度が薄くなる濃度勾配を形成することができる。
【００９８】
本実施形態の装置では、給油の実行中や、タンク内温度上昇時には、燃料タンク１０からキャニスタ２０に向けて多量の蒸発燃料を含むガスが流入することがある。この際、キャニスタ２０の内部には、大気ポートへ向かうガスの流れ、つまり、サブキャニスタ９４に向かうガスの流れが生ずる。そして、キャニスタ２０によってもサブキャニスタ９４によっても吸着することのできない燃料が発生すると、大気ポートからの燃料の吹き抜けが生ずる。
【００９９】
既述した通り、本実施形態においては、キャニスタ２０の内部に燃料の濃度勾配が形成されており、サブキャニスタ９４に連通する部分の付近では、通常、燃料濃度が十分に低く抑えられている。更に、サブキャニスタ９４の内部も、十分に燃料濃度が低く抑えられている。このため、給油の実行、或いはタンク内温度の上昇により多量の蒸発燃料がキャニスタ２０に流入してきたとしても、その燃料が、キャニスタ２０およびサブキャニスタ９４の双方を吹き抜けて大気ポートに到達する可能性は極めて低い。従って、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料の大気への吹き抜けを有効に防止することができる。
【０１００】
尚、上述した実施の形態５の第１の構成例においては、３つの分離ユニット３４，４４および８０が前記第７または第８の発明における「蒸発燃料分離ユニット」に、メインキャニスタ入ガス通路１０２が前記第７の発明における「キャニスタ入ガス通路」に、低濃度用分離ユニット８０およびサブキャニスタ入ガス通路９２が前記第７の発明における「サブキャニスタパージ機構」に、それぞれ相当している。
【０１０１】
［第２の構成例の説明］
図１１は、実施の形態５の蒸発燃料処理装置の第２の構成例を説明するための図である。尚、図１１において、上記図１に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１０２】
図１１に示す装置は、キャニスタ２０の大気ポートに２方向弁１０４を備えている。２方向弁１０４は、サブキャニスタ１０６に連通している。サブキャニスタ１０６は、その内部に加熱ヒータ１０８を備えていると共に、大気に開放される大気ポート１１０を備えている。サブキャニスタ１０６は、ＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ）１１２を介して内燃機関の吸気通路１１４に連通されている。
【０１０３】
本実施形態の装置は、燃料タンク１０の内部で発生した蒸発燃料をキャニスタ２０、高濃度用分離ユニット３４、および低濃度用分離ユニット４４などを用いて液体燃料として回収する。この回収に関する限り、本実施形態の装置は、実施の形態１の装置と同様である。
【０１０４】
本実施形態の装置において、給油が実行された場合、或いは、タンク内温度が上昇した場合には、燃料タンク１０からキャニスタ２０に向けて多量の蒸発燃料を含むガスが流入することがある。この際、キャニスタ２０の内部には、大気ポートへ向かうガスの流れが生じ、ＶＳＶ１１２が閉じられていれば、そのガスの流れは、サブキャニスタ１０６を通過して大気ポート１１０に到達する。そして、キャニスタ２０によってもサブキャニスタ１０６によっても吸着することのできない燃料が発生すると、大気ポート１１０からの燃料の吹き抜けが生ずる。
【０１０５】
本実施形態において、ＥＣＵ６２には、内燃機関の運転中に、所定の条件下でＶＳＶ１１２を適当に開弁させる。ＶＳＶ１１２が開弁されると、吸気通路１１４の内部に生じている吸気負圧がサブキャニスタ１０６に導かれる。その結果、大気孔１１０から空気が導入され、その空気の流れと共に、サブキャニスタ１０６に吸着されている燃料は吸気通路１１４にパージされる。ここでは、燃料を含まない純粋な空気により燃料のパージが行われる。このため、サブキャニスタ１０６内の燃料は、その内部濃度が極めて低くなるまでパージさせることができる。
【０１０６】
サブキャニスタ１０６内の燃料濃度がこのように極めて低濃度であれば、給油の実行、或いはタンク内温度の上昇により多量の蒸発燃料がキャニスタ２０に流入してきたとしても、その燃料が、キャニスタ２０およびサブキャニスタ１０６の双方を吹き抜けて大気ポート１１０に到達する可能性は極めて低い。従って、本実施形態の装置によれば、蒸発燃料の大気への吹き抜けを有効に防止することができる。
【０１０７】
尚、上述した実施の形態５の第２の構成例においては、高濃度用分離ユニット３４および低濃度用分離ユニット４４が前記第７の発明における「蒸発燃料分離ユニット」に、サブキャニスタ１０６の大気ポート１１０が前記第７の発明における「大気ポート」に、ＶＳＶ１１２および吸気通路１１４が前記第７の発明における「サブキャニスタパージ機構」に、それぞれ相当している。
【０１０８】
ところで、上述した実施の形態５の説明では、装置（図１０または図１１に示す装置）の構成から、実施の形態１、２、３または４における特徴的な構成を省いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態５の構成は、実施の形態１、２、３または４の構成と組み合わせて用いることとしてもよい。
【０１０９】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、フィードポンプの吸入口に導かれた気泡は、気泡排出通路を通ってフィードポンプの外部に排出される。この際、気泡排出通路の出口部分が低温に維持されているため、気泡の排出時に、ベーパの発生は促進されない。このため、本発明によれば、ベーパーロックを生じさせることも、また、ベーパを多量に発生させることもなく、蒸発燃料の処理機能を実現することができる。
【０１１０】
第２の発明によれば、フィードポンプの停止時には、その吸入口に通じる管路の内圧を開放して、その内部にベーパが滞留するのを防ぐことができる。このため、本発明によれば、フィードポンプの運転再開時に、多量の気泡がフィードポンプに吸入されるのを避けることができ、始動再開時のベーパーロックを有効に防止することができる。
【０１１１】
第３の発明によれば、フィードポンプの吸入口に通じる管路の内圧を開放する際には、その吸入口を蒸発燃料分離ユニットから切り放すことができる。このため、本発明によれば、吸入口付近での蒸発燃料の滞留を確実に防ぐことができる。
【０１１２】
第４の発明によれば、給油時には、燃料タンクの空間部分に存在する蒸発燃料がフィードポンプに吸い込まれて加圧圧縮される。この場合、給油の実行に伴って燃料タンクからキャニスタに流出する蒸発燃料量が減少するため、キャニスタにおける燃料吸着量を削減することができる。
【０１１３】
第５の発明によれば、給油の実行中に、蒸発燃料分離ユニットとフィードポンプとを切り放した状態で、燃料タンク内の蒸発燃料をフィードポンプに吸入させることができる。つまり、本発明によれば、蒸発燃料分離ユニットの内部において、処理ガスの圧力状態を変化させることなく、燃料タンク内の蒸発燃料をフィードポンプに吸入させることができる。蒸発燃料分離ユニットは、低濃度ガスの圧力が処理ガスの圧力よりも所定圧力以上高い場合に処理ガスの蒸発燃料濃度を所定濃度以上とする。従って、本発明によれば、給油後の再始動直後から、蒸発燃料分離能力を発揮することができる。
【０１１４】
第６の発明によれば、パージガス循環ポンプにより、キャニスタから流出したキャニスタ出ガスと、循環ガス通路を流れる循環ガスとの混合ガスを、パージガスとして蒸発燃料分離ユニットに供給することができる。この際、圧力調整機構の作用により、循環ガス通路の内圧は、負圧化することなく大気圧以上に維持される。蒸発燃料分離ユニットにより生成される循環ガスは、循環ガスの圧力が高いほど少量となる。そして、循環ガスが少量であるほどキャニスタ出ガスが多量となりキャニスタに吸着されている燃料の脱離効率は向上する。このため、本発明によれば、循環ガス通路が負圧化する装置に比して、優れた脱離効率を得ることができる。
【０１１５】
第７の発明によれば、キャニスタに低濃度ガスを導くと共に、サブキャニスタには、より濃度の低い極低濃度ガスを導くことができる。このため、給油の際に、多量のタンク内ガスがキャニスタに流入し、これに伴ってキャニスタ内の圧力が大気ポートから開放される際には、キャニスタから流出してくるガス中に含まれる燃料をサブキャニスタで捕獲し、その燃料が大気に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【０１１６】
第８の発明によれば、蒸発燃料分離ユニットは、少なくとも４段階に濃度の異なるガスを分離抽出することができる。そして、それらのガスのうち、最も燃料濃度の低いガスを極低濃度ガスとしてサブキャニスタに導くことができる。このため、本発明によれば、蒸発燃料を効率的に処理するうえで必要な分離性能を低下させることなく、サブキャニスタ内の燃料濃度をキャニスタ内の燃料濃度より低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態２の蒸発燃料処理装置の第１構成例を説明するための図である。
【図３】図２に示す装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２の蒸発燃料処理装置の第２構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態３の蒸発燃料処理装置の第１構成例を説明するための図である。
【図６】図５に示す装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３の蒸発燃料処理装置の第２構成例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態４の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図９】図８に示す装置が備える圧力調整弁の構成を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の蒸発燃料処理装置の第１構成例を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態５の蒸発燃料処理装置の第２構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　燃料タンク
１２　低圧フィードポンプ
１３　管路
１４　気泡排出通路
１５　サブタンク
２０　キャニスタ
３２　パージガス循環ポンプ
３４　高濃度用分離ユニット
３８，４８；８６　高濃度室
４０，５０；８４　低濃度室
４２　処理ガス通路
４４　中濃度用分離ユニット
５４　キャニスタ入ガス通路
６０　循環ガス通路
６２　ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）
６４　圧抜き弁
６６　切替弁
７２　空間連通弁
７４　ジェットポンプ
７６　圧力調整弁
８０　低濃度用分離ユニット
９２　サブキャニスタ入ガス通路
９４、１０６　サブキャニスタ
１０２　メインキャニスタ入ガス通路
１０１，１１０　大気ポート
１１２　ＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ）
１１４　吸気通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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