(57)【要約】【課題】本発明は蒸発燃料処理装置に関し、低濃度ガスによるキャニスタのパージを行いつつ、大気孔からの蒸発燃料の流出を十分に抑制することを目的とする。【解決手段】蒸発燃料を吸着するためのキャニスタ１８を設ける。キャニスタ１８のガス流出孔１９に連通するパージ通路１４を設ける。パージ通路１４と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガスを、高濃度で蒸発燃料を含む高濃度ガスと、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスとに分離する分離ユニット２２，３６を設ける。低濃度ガスをキャニスタ１８のガス流入孔４７に導く低濃度ガス通路４６を設ける。キャニスタ１８、パージ通路１４、および低濃度ガス通路４６を含む系を大気と連通させる逆止弁対５０を設け、逆止弁対５０を、サブキャニスタ５１を介して大気に連通させる。【選択図】        図１
2004332694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタのガス流出孔に連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガスを、高濃度で蒸発燃料を含む高濃度ガスと、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスとに分離する分離ユニットと、
前記低濃度ガスを前記キャニスタのガス流入孔に導く低濃度ガス通路と、
前記キャニスタ、前記パージ通路、および前記低濃度ガス通路を含む系を大気と連通させる大気孔と、
前記大気孔に設けられたサブキャニスタと、
を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
燃料タンクを前記キャニスタに連通させるベーパ通路を備え、
前記大気孔は、前記キャニスタのガス流入孔と導通する位置に設けられ、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタのガス流出孔と導通する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
燃料タンクを前記キャニスタに連通させるベーパ通路を備え、
前記大気孔は、前記キャニスタのガス流出孔と導通する位置に設けられ、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタのガス流入孔と導通する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記キャニスタの内部を加熱するためのメインヒータと、
前記サブキャニスタの内部を加熱するためのサブヒータと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタのガス流出孔に連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガスを、高濃度で蒸発燃料を含む高濃度ガスと、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスとに分離する分離ユニットと、
前記低濃度ガスを前記キャニスタのガス流入孔に導く低濃度ガス通路とを備え、
前記キャニスタは、前記ガス流出孔と離間した位置に、前記ガス流入孔とは異なる大気孔を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記大気孔の近傍には、前記ガス流入孔に前記低濃度ガスが流入している際に、ガスの流れが生じないバッファ領域が形成されていることを特徴とする請求項５記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記キャニスタの内部には、前記大気孔から前記ガス流出孔へ向かうガスの流れを許容しつつ、前記低濃度ガスが前記大気孔の近傍に流入してくるのを防ぐための仕切板が配置されていることを特徴とする請求項５または６記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
燃料タンクを、前記キャニスタのガス流出孔と導通させるパージ通路を備え、
前記キャニスタは、前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に、蒸発燃料を吸着する主領域を備え、
前記大気孔、前記ガス流入孔、および前記ガス流出孔は、前記大気孔から前記ガス流出孔に向かって流れるガスが、前記主領域を通過するように設けられていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
燃料タンクを、前記キャニスタのガス流入孔と導通させるパージ通路を備え、
前記キャニスタは、前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に、蒸発燃料を吸着する主領域を備え、
前記大気孔、前記ガス流入孔、および前記ガス流出孔は、前記大気孔から前記ガス流出孔に向かって流れるガスが、前記主領域を通過しないように設けられていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１０】
前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に形成される前記キャニスタの主領域を加熱するためのメインヒータと、
前記大気孔の近傍に形成される前記キャニスタのバッファ領域を加熱するためのサブヒータと、
を備えることを特徴とする請求項５乃至９の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１１】
前記分離ユニットにより生成された低濃度ガスが前記低濃度ガス通路に導かれる第１状態と、当該低濃度ガスが内燃機関の吸気通路に導かれる第２状態とを切り換える切り換え機構を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１２】
前記分離ユニットを介さずに、前記キャニスタを内燃機関の吸気通路と導通させる通路を導通または遮断する切り換え機構を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１３】
前記切り換え機構は、前記第１状態、前記第２状態、および前記低濃度ガス通路と前記吸気通路とが導通する第３状態の何れか一つを選択的に実現する機構であることを特徴とする請求項１１記載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、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、パージガス中の蒸発燃料を凝縮分離して、燃料濃度の高い高濃度ガスと、燃料濃度の低い低濃度ガスとに分離する分離ユニットとを備えている。
【０００３】
上記の如く生成された高濃度ガスは、凝縮ユニットにおいて凝縮・液化された後、液体燃料として燃料タンクに戻される。一方、分離ユニットにおいて生成された低濃度ガスは、キャニスタのガス流入孔に導かれ、そこからキャニスタの内部に供給される。このようにして供給される低濃度ガスは、キャニスタをパージさせるためのガスとして用いられる。以上説明した通り、上記従来の蒸発燃料処理装置によれば、低濃度ガスをキャニスタに循環させながら、分離ユニットでパージガスの凝縮分離を行うことにより、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、大気に放出させることなく処理することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７４１０６号公報
【特許文献２】
特開平６−１４７０３７号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２７９８２５号公報
【特許文献４】
特開平６３−２７０５２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置において、低濃度ガスをキャニスタに導くための通路には、つまり、分離ユニットとキャニスタのガス流入孔とを連通させる通路には、大気孔が設けられている。この大気孔は、キャニスタや分離ユニットを含む系内に大気を導入するため、或いは、その系内から空気を流出させるために設けられたものである。例えば、給油の実行に伴って燃料タンク内のガスがキャニスタに向けて多量に押し出されてくるような場合は、キャニスタを通過した後の空気が、ガス流出孔を通過し、その後更に大気孔から流出し、その結果、上記系内の圧力が大気圧の近傍値に維持される。
【０００６】
既述した通り、上記従来の装置は、キャニスタをパージするためのガスとして低濃度ガスを用いている。このため、キャニスタのガス流入孔の近傍には、少なくとも低濃度ガスの燃料濃度に対応する濃度で蒸発燃料が吸着されている。このような状況下でガス流出孔から大気孔へ向かうガスの流れが発生すると、ガス流出孔付近に残存している蒸発燃料が、そのガスにより持ち去られ、大気中に放出される事態が生ずる。このため、上記従来の装置は、給油時などに蒸発燃料を大気孔から吹き抜けさせ易いという特性を有していた。
【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、低濃度ガスによるキャニスタのパージを行いつつ、大気孔からの蒸発燃料の流出を十分に抑制することのできる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、蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタのガス流出孔に連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガスを、高濃度で蒸発燃料を含む高濃度ガスと、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスとに分離する分離ユニットと、
前記低濃度ガスを前記キャニスタのガス流入孔に導く低濃度ガス通路と、
前記キャニスタ、前記パージ通路、および前記低濃度ガス通路を含む系を大気と連通させる大気孔と、
前記大気孔に設けられたサブキャニスタと、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
燃料タンクを前記キャニスタに連通させるベーパ通路を備え、
前記大気孔は、前記キャニスタのガス流入孔と導通する位置に設けられ、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタのガス流出孔と導通する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１の発明において、
燃料タンクを前記キャニスタに連通させるベーパ通路を備え、
前記大気孔は、前記キャニスタのガス流出孔と導通する位置に設けられ、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタのガス流入孔と導通する位置に設けられてい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、
前記キャニスタの内部を加熱するためのメインヒータと、
前記サブキャニスタの内部を加熱するためのサブヒータと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタのガス流出孔に連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガスを、高濃度で蒸発燃料を含む高濃度ガスと、低濃度で蒸発燃料を含む低濃度ガスとに分離する分離ユニットと、
前記低濃度ガスを前記キャニスタのガス流入孔に導く低濃度ガス通路とを備え、
前記キャニスタは、前記ガス流出孔と離間した位置に、前記ガス流入孔とは異なる大気孔を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記大気孔の近傍には、前記ガス流入孔に前記低濃度ガスが流入している際に、ガスの流れが生じないバッファ領域が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第５または第６の発明において、前記キャニスタの内部には、前記大気孔から前記ガス流出孔へ向かうガスの流れを許容しつつ、前記低濃度ガスが前記大気孔の近傍に流入してくるのを防ぐための仕切板が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第５乃至第７の発明の何れかにおいて、
燃料タンクを、前記キャニスタのガス流出孔と導通させるパージ通路を備え、
前記キャニスタは、前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に、蒸発燃料を吸着する主領域を備え、
前記大気孔、前記ガス流入孔、および前記ガス流出孔は、前記大気孔から前記ガス流出孔に向かって流れるガスが、前記主領域を通過するように設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第５乃至第７の発明の何れかにおいて、
燃料タンクを、前記キャニスタのガス流入孔と導通させるパージ通路を備え、
前記キャニスタは、前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に、蒸発燃料を吸着する主領域を備え、
前記大気孔、前記ガス流入孔、および前記ガス流出孔は、前記大気孔から前記ガス流出孔に向かって流れるガスが、前記主領域を通過しないように設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第５乃至第９の発明の何れかにおいて、
前記ガス流入孔と前記ガス流出孔との間に形成される前記キャニスタの主領域を加熱するためのメインヒータと、
前記大気孔の近傍に形成される前記キャニスタのバッファ領域を加熱するためのサブヒータと、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第１１の発明は、第１乃至第１０の発明の何れかにおいて、前記分離ユニットにより生成された低濃度ガスが前記低濃度ガス通路に導かれる第１状態と、当該低濃度ガスが内燃機関の吸気通路に導かれる第２状態とを切り替える切り替え機構を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第１２の発明は、第１乃至第１０の発明の何れかにおいて、前記分離ユニットを介さずに、前記キャニスタを内燃機関の吸気通路と導通させる通路を導通または遮断する切り替え機構を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第１３の発明は、第１１の発明において、前記切り替え機構は、前記第１状態、前記第２状態、および前記低濃度ガス通路と前記吸気通路とが導通する第３状態の何れか一つを選択的に実現する機構であることを特徴とする。
【００２１】
【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。
【００２２】
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には、その内部で発生した蒸発燃料を外部に導出するためのベーパ通路１２が連通している。ベーパ通路１２は、パージ通路１４に接続されている。パージ通路１４は、その一端がパージポンプ１６に連通していると共に、その他端がキャニスタ１８のガス流出孔１９に連通している。
【００２３】
キャニスタ１８は、その内部に活性炭を有しており、ベーパ通路１２およびパージ通路１４を介して蒸発燃料を含むガスが流入してきた場合には、そのガス中の蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ１８の内部には、活性炭を加熱するためのヒータ２０が配置されている。活性炭は、ヒータ２０で加熱されることにより、その加熱が行われない場合に比して、吸着燃料を放出し易い状態となる。
【００２４】
パージポンプ１６は、パージ通路１４を介して導かれるガスを吸入し、吐出口から圧送することができる。パージポンプ１６の吐出口には、高濃度用分離ユニット２２が連通している。高濃度用分離ユニット２２は、第１分離膜２４を備えていると共に、第１分離膜２４により隔絶されている低濃度室２６および高濃度室２８を備えている。上述したパージポンプ１６の吐出口は、より具体的には、低濃度室２６に連通している。一方、高濃度室２８には、高濃度ガス通路３０が連通している。
【００２５】
燃料タンク１０の内部には、燃料フィードポンプ３２と、ジェットポンプ３４とが配置されている。燃料フィードポンプ３２は、内燃機関（図示せず）に向けて燃料をフィードするためのポンプである。燃料フィードポンプ３２は、内燃機関において現実に消費される量に比して多量の燃料を吐出する。このようにして吐出された燃料のうち、過剰分は、ジェットポンプ３４を通過して燃料タンク１０の内部に還流される。
【００２６】
ジェットポンプ３４は、燃料フィードポンプ３２により吐出された燃料の過剰分が、その内部を流通する過程において、吸入口に負圧を生じさせ、その吸入口に供給されている流体を吸入して圧送するポンプである。図１に示すシステムにおいて、ジェットポンプ３４の吸入口には、上述した高濃度ガス通路３０が連通している。このため、ジェットポンプ３４によれば、高濃度ガス通路３０を介して、高濃度用分離ユニット２２の高濃度室２８内のガスを吸入し、吐出することができる。
【００２７】
高濃度用分離ユニット２２の上方には、中濃度用分離ユニット３６が配置されている。中濃度用分離ユニット３６は、第２分離膜３８を備えていると共に、第２分離膜３８により隔絶されている低濃度室４０および高濃度室４２を備えている。中濃度用分離ユニット３６の低濃度室４０は、連通路４４を介して、上述した高濃度用分離ユニット２２の低濃度室２６と連通している。
【００２８】
中濃度用分離ユニット３６の低濃度室４０には、また、低濃度ガス通路４６が連通している。低濃度ガス通路４６は、キャニスタ１８のガス流入孔４７に連通しており、中濃度用分離ユニット３６から流出してくるガスをキャニスタ１８に還流させることができる。また、低濃度ガス通路４６は、中濃度用分離ユニット３６側の端部の近傍に調圧弁４８を備えていると共に、キャニスタ１８側の端部の近傍に逆止弁対５０を備えている。
【００２９】
調圧弁４８は、中濃度用分離ユニット３６からキャニスタ１８へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、その上流側の経路内に、つまり、パージポンプ１６から調圧弁４８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、逆止弁対５０は、キャニスタ１８を含む系内の圧力が不当に高圧或いは低圧となるのを防ぐための機構であり、上記の系内から流出する向きのガスの流れを許容する逆止弁と、その系内へ向かうガスの流れを許容する逆止弁とで構成されている。逆止弁対５０は、サブキャニスタ５１を介して大気に連通している。
【００３０】
中濃度用分離ユニット３６の高濃度室４２には、循環ガス通路５２が連通している。循環ガス通路５２は、パージ通路１４に連通している。従って、循環ガス通路５２によれば、中濃度用分離ユニット３６の高濃度室４２と、パージポンプ１６の吸入口とを導通状態にすることができる。
【００３１】
［基本動作の説明］
図１に示す装置において、パージポンプ１６が停止している場合は、燃料タンク１０からキャニスタ１８へ蒸発燃料を含むガスが流入することがある。例えば、車両の停止後に燃料タンク１０の内部において、余熱により多量に蒸発燃料が発生した場合、或いは、給油の実行に伴って燃料タンク１０内のガスが多量に押し出された場合は、蒸発燃料を含むガスが、ガス流出孔１９からキャニスタ１８へ多量に流入する。ガス流出孔１９から流入したガスは、キャニスタ１８の内部を通ってガス流入孔４７から流出し、更には、逆止弁対５０およびサブキャニスタ５１を通って大気に放出される。この際、キャニスタ１８およびサブキャニスタ５１は、ガス中に含まれる蒸発燃料を吸着し、蒸発燃料が大気に放出されるのを防止する。
【００３２】
パージポンプ１６が作動すると、そこで生成された負圧がキャニスタ１８に導かれる。このような負圧が、燃料を吸着しているキャニスタ１８に導かれると、蒸発燃料を含むキャニスタ出ガスがパージ通路１４へ流出する。パージポンプ１６により生成される負圧は、循環ガス通路５２を介して、中濃度用分離ユニット３６の高濃度室４２にも導かれる。このため、パージポンプ１６には、定常状態では、パージ通路１４から供給されるキャニスタ出ガスと、循環ガス通路５２から供給される循環ガスとが吸引される。そして、この場合パージポンプ１６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２２の低濃度室２６に供給する。
【００３３】
パージポンプ１６が上記の如く作動している場合、ポンプ１６の吐出口から調圧弁４８までの系（高濃度用分離ユニット２２の低濃度室２６、および中濃度用分離ユニット３６の低濃度室４０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２２の高濃度室２８にはジェットポンプ３４の作動に伴う負圧が導かれている。更に、中濃度用分離ユニット３６の高濃度室４２には、パージポンプ１６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２２の第１分離膜２４の両側、および中濃度用分離ユニット３６の第２分離膜３８の両側には、何れも、低濃度室２６，４０側が高濃度室２８，４２側に比して高圧となるような差圧が発生する。
【００３４】
第１分離膜２４および第２分離膜３８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２４および第２分離膜３８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。
【００３５】
このため、パージポンプ１６の作動に伴って、高濃度用分離ユニット２２の低濃度室２６に混合ガスが流入し、かつ、第１分離膜２４の両側に低濃度室２６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２８側に凝縮される。その結果、低濃度室２６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２８内には、燃料濃度の高い高濃度ガスが生成される。
【００３６】
高濃度用分離ユニット２２の低濃度室２６から流出する中濃度ガスは、中濃度用分離ユニット３６の低濃度室４０に流入する。中濃度用分離ユニット３６は、低濃度室４０に中濃度ガスが流入すると、第２分離膜３８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４２において生成する。生成された循環ガスは、循環ガス通路５２を通ってパージポンプ１６の吸入口に供給される。
【００３７】
本実施形態の装置では、キャニスタ出ガスの燃料濃度が１５％である場合に、定常状態では、循環ガスの燃料濃度が６５％程度となり、その結果、パージポンプ１６から吐出される混合ガス（パージガス）の燃料濃度が６０％程度となる。高濃度用分離ユニット２２は、６０％程度のパージガスが供給されると、そのパージガスを、燃料濃度が９５％以上の高濃度ガスと、燃料濃度が４０％程度の中濃度用ガスとに分離する。中濃度用分離ユニット３６は、燃料濃度が４０％程度の中濃度ガスの供給を受けると、その中濃度ガスを、燃料濃度が６５％程度の循環ガスと、燃料濃度が５％未満の低濃度ガスとに分離する。つまり、本実施形態の装置は、キャニスタ出ガスの燃料濃度が１５％程度である場合には、定常状態で、燃料濃度が９５％以上の高濃度ガスと、燃料濃度が５％未満の低濃度ガスとを生成することができる。
【００３８】
高濃度用分離ユニット２２において生成された高濃度ガスは、ジェットポンプ３４に吸入される。ジェットポンプ３４は、空気濃度が５％程度であれば、その空気が燃料中に溶け込む程度に高濃度ガスを圧縮することができる。このため、本実施形態の構成によれば、高濃度用分離ユニット２２により生成された高濃度ガスを、液体燃料として燃料タンク１０の内部に戻すことができる。
【００３９】
既述した通り、パージポンプ１６の作動中は、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８までの系が高圧となる。パージポンプ１６が停止すると、その系に蓄えられていた圧力は、その系内の燃料成分が分離膜２４，３８を通って高濃度室２８，４２に抜けるのに連れて、或いはその系内のガスがパージポンプ１６を逆流するのに連れて大気圧近傍値にまで低下する。この際、上記の系内から流出する燃料成分やガスは、ベーパ通路１２、循環ガス通路５２、或いはパージ通路１４を通って、ガス流出孔１９からキャニスタ１８の内部に流入する。キャニスタ１８およびサブキャニスタ５１は、この場合にも、ガス中の蒸発燃料を吸着して、蒸発燃料が大気に放出されるのを防止する。
【００４０】
［本実施形態の特徴の説明］
既述した通り、本実施形態のシステムでは、パージポンプ１６の停止中に、燃料タンク１０の内部で蒸発燃料が多量に発生した場合、或いは給油が行われた場合、更には、作動していたパージポンプが停止した場合において、蒸発燃料を含むガスがガス流出孔１９からキャニスタ１８に流入し、ガス流入孔４７から低濃度ガス通路４６へガスが流出する事態が生ずる。このシステムは、定常状態では、ガス流入孔４７から低濃度ガスをキャニスタ１８に流入させることによりキャニスタ１８のパージを図ることとしている。従って、パージポンプ１６の停止時に、キャニスタ１８のガス流入孔４７の近傍領域には、少なくとも低濃度ガス中の燃料濃度に相当する濃度で蒸発燃料が残存する。
【００４１】
ガス流入孔４７の近傍領域に、上記の如く蒸発燃料が残存している状況で、ガス流入孔４７の内側から外側へ向かうガスの流れが生じれば、キャニスタ１８に吸着されている燃料がそのガスにより持ち去られ、低濃度ガス通路４６内に、燃料成分を含むガスが吹き出すことになる。このため、図１に示す構成において、仮にサブキャニスタ５１が存在しないとすれば、つまり、逆止弁対５０が直接大気に連通しているとすれば、給油時やパージポンプ１６の停止直後に、少量の蒸発燃料が大気に放出される事態が生じ得る。
【００４２】
本実施形態のシステムでは、逆止弁対５０が、サブキャニスタ５１を介して大気に連通している。この場合、キャニスタ１８のガス流入孔４７から流出するガスは、サブキャニスタ５１を通って大気に放出される。このため、サブキャニスタ５１が、そのガス中の蒸発燃料を吸着することができれば、給油時やパージポンプ１６の停止直後に、蒸発燃料が大気中に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【００４３】
図１に示すシステムにおいて、パージポンプ１６の作動が開始した直後は、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内が高圧化されるに伴い、キャニスタ１８を含む系内のガス量が不足傾向となる。また、パージポンプ１６が定常的な状態で作動している場合も、パージガス中の燃料成分が高濃度用分離ユニット２２により分離抽出されることにより、キャニスタ１８を含む系内のガス量が不足傾向となる。
【００４４】
本実施形態のシステムにおいて、キャニスタ１８を含む系内のガス量が不足する場合には、サブキャニスタ５１および逆止弁対５０を介して、その系内に大気が吸入される。この際、サブキャニスタ５１の内部に蒸発燃料が吸着されていれば、その蒸発燃料は大気によりパージされる。従って、本実施形態のシステムでは、パージポンプ１６の開始時に、常にサブキャニスタ５１の大気パージが実行され、その後、パージポンプ１６が作動している間中、パージ量は少ないものの、原則としてサブキャニスタ５１の大気パージが継続される。
【００４５】
本実施形態のシステムでは、上記の如くサブキャニスタ５１の大気パージが行われるため、パージポンプ１６の停止時に、通常はサブキャニスタ５１が清浄な状態とされている。パージポンプ１６の停止時にサブキャニスタ５１が清浄であれば、その後、給油や蒸発燃料の発生に伴ってキャニスタ１８から流出してくる燃料成分を、サブキャニスタ５１により十分に捕らえることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、キャニスタ１８を低濃度ガスによりパージする構成を採用しつつ、キャニスタ１８から大気への蒸発燃料の吹き抜けを十分に抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の装置によれば、サブキャニスタ５１が大気によりパージされる際には、サブキャニスタ５１から流出したガスがキャニスタ１８を通過することにより、キャニスタ１８のパージをも行うことができる。このため、本実施形態の装置によれば、キャニスタ１８のパージに関して高い能力を確保することができる。
【００４７】
実施の形態２．
次に、図２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、本発明の実施の形態２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に示す構成は、調圧弁４８の下流にパージ切り替え弁６０を備えている点、およびパージ切り替え弁６０が図示しない内燃機関の吸気通路に接続されている点を除き、図１に示す構成と同様である。尚、図２において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４８】
パージ切り替え弁６０は、調圧弁４８の出口が低濃度ガス通路４６に連通する第１状態と、その出口が内燃機関の吸気通路に連通する第２状態とを選択的に実現することのできる２方向の切り替え弁である。パージ切り替え弁６０には、図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から制御信号が供給されている。ＥＣＵは、パージポンプ１６の作動中に、所定の大気パージ条件が成立しているか否かを判断する。大気パージ条件は、低濃度ガスを吸気通路に流入させるべきか否かを判断するための条件である。ここでは、例えば、吸気負圧が十分に存在しているか、吸入空気量が十分であるか、或いは、低濃度ガスのパージに伴う空燃比変動を補正するためのフィードバック制御が実行されているか、などが大気パージ条件として判断される。大気パージ条件が成立する状況下では、低濃度ガスが吸気通路に流入しても、空燃比に大きな荒れが生ずることはなく、内燃機関の運転状態およびエミッション特性を良好に維持することができる。
【００４９】
ＥＣＵは、上記の大気パージ条件が成立しないと判断した場合は、低濃度ガスが低濃度ガス通路４６に導かれるようにパージ切り替え弁６０を第１状態に制御する。また、ＥＣＵは、上記の大気パージ条件が成立すると判断した場合は、調圧弁４８から流出する低濃度ガスが内燃機関の吸気通路に導かれるようにパージ切り替え弁６０を第２状態に制御する。
【００５０】
図２に示す装置は、パージ切り替え弁６０が第１状態を実現する場合は、実施の形態１の装置と全く同様に動作する。このため、本実施形態の装置によっても、実施の形態１の装置と同様の効果を達成することができる。この装置において、パージ切り替え弁６０が第２状態を実現する場合は、中濃度用分離ユニット３６により生成される低濃度ガスが、キャニスタ１８に還流されることなく内燃機関に供給される。低濃度ガスが内燃機関に供給されると、キャニスタ１８を含む系内のガスは、少なくともその低濃度ガス分だけ不足する。この不足分は、サブキャニスタ５１を介して大気が吸入されることにより補われ、その際、サブキャニスタ５１は必然的に大気によりパージされる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１の装置に比して、サブキャニスタ５１の清浄度を更に高めることができ、蒸発燃料の吹き抜けに対する耐性を更に高めることができる。
【００５１】
実施の形態３．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図３は、本発明の実施の形態３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３に示す構成は、調圧弁４８の下流に配置される切り替え弁が、２方向のパージ切り替え弁６０から、３方向のパージ切り替え弁６２に変更されている点を除き、実施の形態２における構成（図２参照）と同様である。尚、図３において、上記図１または図２に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５２】
パージ切り替え弁６２は、調圧弁４８の出口が低濃度ガス通路４６に連通する第１状態と、その出口が内燃機関の吸気通路に連通する第２状態と、低濃度ガス通路４６と内燃機関の吸気通路とが連通する第３状態とを選択的に実現することのできる３方向の切り替え弁である。パージ切り替え弁６２には、図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から制御信号が供給されている。ＥＣＵは、パージポンプ１６の作動中は、実施の形態２の場合と同様の手法で、パージ切り替え弁６２を第１状態または第２状態に制御する。
【００５３】
本実施形態において、ＥＣＵは、パージポンプ１６の停止中に、所定のＥ／Ｇ負圧大気パージ条件が成立しているか否かを判断する。この条件が成立しないと判断する場合、ＥＣＵは、パージ切り替え弁６２を第１状態または第２状態とする。この場合、実施の形態１または２の場合と同様に、蒸発燃料処理装置は非作動状態となる。一方、Ｅ／Ｇ負圧大気パージ条件が成立すると判断する場合、ＥＣＵは、パージ切り替え弁６２を第３の状態として、低濃度ガス通路４６を吸気通路に連通させる。
【００５４】
パージ切り替え弁６２が第３状態を実現すると、内燃機関の吸気負圧が、低濃度ガス通路４６に導かれる。本実施形態の装置は、この場合に、キャニスタ１８から低濃度ガス通路４６へ向かうガスの流れが発生せず、サブキャニスタ５１を通って低濃度ガス通路４６に流入する大気の流れのみが生ずるように（少なくとも、主としてその流れが生ずるように）設計されている。このため、パージ切り替え弁６２が第３状態とされると、サブキャニスタ５１が大気によりパージされ、その結果生じたパージガスが内燃機関の吸気通路に供給される。
【００５５】
上述したＥ／Ｇ負圧大気パージ条件は、サブキャニスタ５１の大気パージに伴うパージガスを吸気通路に流入させることができるか否かを判断するための条件である。Ｅ／Ｇ負圧大気パージ条件としては、例えば、吸気負圧が十分に存在しているか、吸入空気量が十分であるか、或いは、低濃度ガスのパージに伴う空燃比変動を補正するためのフィードバック制御が実行されているかなど、既述した大気パージ条件（実施の形態２参照）と同様の事項が判断される。Ｅ／Ｇ負圧大気パージ条件が成立する状況下では、サブキャニスタ５１の大気パージに伴って発生するパージガスが吸気通路に流入しても、空燃比に大きな荒れが生ずることはなく、内燃機関の運転状態およびエミッション特性を良好に維持することができる。
【００５６】
本実施形態の装置は、パージポンプ１６の作動中は、上記の如く実施の形態２の装置と全く同様に動作する。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態２の装置と同様の効果を達成することができる。また、本実施形態の装置は、パージポンプ１６が停止していても、十分な吸気負圧さえ存在していれば、パージ切り替え弁６２を第３状態とすることで、サブキャニスタ５１の大気パージを実現することができる。つまり、本実施形態の装置は、パージポンプ１６を作動させることなくサブキャニスタ５１の大気パージを実現することができる。そして、その場合は、内燃機関の吸気通路に流入するガスを、低濃度ガスではなく、より燃料濃度の薄いパージガス、すなわち、サブキャニスタ５１から離脱した蒸発燃料のみを含むパージガスとすることができる。
【００５７】
このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態２の装置に比して、少ない消費電力でサブキャニスタ５１の清浄度を更に高めることができ、更に、サブキャニスタ５１の大気パージ時における空燃比制御をより容易化することができる。また、本実施形態の装置によれば、パージ切り替え弁６２の状態を切り替えることにより３つの運転モードを実現することができるため、実施の形態１または２の装置に比して、制御の選択に関する自由度をより高めることができる。
【００５８】
実施の形態４．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図４は、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４に示す構成は、サブキャニスタ５１がサブヒータ６４を備えている点を除き、実施の形態１における構成（図１参照）と同様である。尚、図４において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５９】
キャニスタ１８やサブキャニスタ５１に吸着されている燃料は、活性炭が高温になるほど離脱し易い状態となる。サブヒータ６４は、サブキャニスタ５１が大気によりパージされる際に、その内部が高温となるように通電される。このため、本実施形態の装置によれば、サブキャニスタ５１の内部に残存する蒸発燃料の量を十分に少量とすることができ、蒸発燃料の吹き抜けに対する耐性を、実施の形態１の場合に比して更に高めることができる。
【００６０】
ところで、上述した実施の形態４では、実施の形態１の装置に対してサブヒータ６４を組み込むこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サブヒータ６４は、実施の形態２または３の装置に組み込むこととしてもよい。
【００６１】
実施の形態５．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
図５は、本発明の実施の形態５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５に示す構成は、キャニスタ１８、逆止弁対５０、およびサブキャニスタ５１がキャニスタ７０に置き換えられている点を除き、実施の形態１における構成（図１参照）と同様である。尚、図５において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６２】
キャニスタ７０は、パージ通路１４に連通するガス流出孔７２、低濃度ガス通路４６に連通するガス流入孔７４、および大気を導入するための大気孔７６を備えている。キャニスタ７０の内部には、その内部の領域を主領域７８とバッファ領域８０とに区分する仕切板８２が配置されている。また、主領域７８の内部には、その中に充填されている活性炭加熱するためのヒータ８４が設けられている。主領域７８は、燃料タンク１０から流入してくる蒸発燃料を吸着するための主たる領域であり、ガス流出孔７２の近傍領域およびガス流入孔７４の近傍領域を含むように形成されている。一方、バッファ領域８０は、蒸発燃料の大気への吹き抜けを防ぐための領域であり、大気孔７６の近傍領域を含むように形成されている。
【００６３】
本実施形態の装置において、パージポンプ１６の停止中に、燃料タンク１０の内部で蒸発燃料が多量に発生した場合、或いは給油が行われた場合は、ガス流出孔７２からキャニスタ７０の内部に蒸発燃料を含むガスが流入する。同様に、作動していたパージポンプ１６が停止して、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内の圧力が低下する過程においても、蒸発燃料を含むガスが、ガス流出孔７２からキャニスタ７０の内部に流入する。
【００６４】
この際、キャニスタ７０の内部には、ガス流出孔７２から主領域７８およびバッファ領域８０を通って大気孔７６へ向かうガスの流れが発生する。既述した仕切板８２は、ガス流出孔７２から流入するガスが直線的に大気孔７６へ到達するのを阻止するように設けられている。より具体的には、仕切板８２は、ガス流入孔７２から流入したガスが、できるだけ長い経路を辿って大気孔７６に流れ着くように設けられている。このため、キャニスタ７０に流入したガス中の蒸発燃料は、大気孔７６に至る以前に主領域７８またはバッファ領域８０に吸着され、その結果、大気孔７６からは、蒸発燃料を含まない空気だけが流出する。このように、本実施形態の装置によれば、実施の形態１の装置と同様に、パージポンプ１６の停止や給油の実行に伴って生ずる蒸発燃料を、大気に流出させることなく捕獲することができる。
【００６５】
図５に示す装置において、パージポンプ１６が作動し始めると、その後、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内が高圧化されるのに伴い、大気孔７６からキャニスタ７０の内部に大気が導入される。この際、キャニスタ７０の内部には、大気孔７６からバッファ領域８０および主領域７８を通ってガス流出孔７２へ向かう空気の流れが発生する。このような空気の流れが生ずると、必然的にバッファ領域８０が大気によりパージされ、更に、主領域７８のパージを進めることができる。
【００６６】
また、図５に示す装置において、パージポンプ１６が定常的な状態で作動している場合は、ガス流入孔７４からキャニスタ７０に低濃度ガスが流入する。また、この際、パージガス中の燃料成分が高濃度用分離ユニット２２により分離抽出されるのに伴い、キャニスタ７０の大気孔７６からは僅かながら大気が流入する。その結果、キャニスタ７０の内部には、ガス流入孔７４からガス流出孔７２に至るガスの流れと、大気孔７６からガス流出孔７２へ向かうガスの流れとが生ずる。
【００６７】
キャニスタ７０の内部において、主領域７８は、ガス流入孔７４とガス流出孔７２との間に存在している。一方、バッファ領域７６は、ガス流入孔７４とガス流出孔７２との間から外れた位置に存在している。更に、キャニスタ７０の内部には、上述した通り、主領域７８とバッファ領域８０とを区分する仕切板８２が設けられている。このため、キャニスタ７０のガス流入孔７４から流入した低濃度ガスは、バッファ領域８０に流入することなく、主領域７８のみを通ってガス流出孔７２に向かって流通する。
【００６８】
パージポンプ１６の作動中に、低濃度ガスが上記の経路でキャニスタ７０内を流れるとすれば、バッファ領域８０は清浄な状態のまま維持される。パージポンプ１６の停止時にバッファ領域８０が清浄であれば、その後、給油や蒸発燃料の発生に伴って蒸発燃料を含むガスがキャニスタ７０に流入し、その結果、主領域７８からバッファ領域８０に燃料成分を含むガスが流出してきても、その燃料成分をバッファ領域８０で十分に捕らえることができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１の装置と同様に、キャニスタ７０を低濃度ガスによりパージする構成を採用しつつ、キャニスタ７０から大気への蒸発燃料の吹き抜けを十分に抑制することができる。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態５においては、キャニスタ７０の内部に、主領域７８とバッファ領域８０とを区分する仕切板８２を設けることとしているが、仕切板８２は必ずしも設けなくてもよい。
図６は、仕切板８２を設けない場合のキャニスタの構成例を示す。図５に示す装置は、キャニスタ７０を、図６に示すキャニスタ８６に置き換えても、上述した優れた効果をほぼそのまま達成することができる。尚、図６において、図５に示すキャニスタ７０の構成要素と対応する部分には同一の符号を付している。
【００７０】
図６に示すキャニスタ８６は、ガス流出孔７２から離間した位置に、ガス流入孔７４と大気孔７６とを備えている。ガス流出孔７２と大気孔７６との間には、十分な距離が確保されている。同様に、ガス流出孔７２とガス流入孔７４との間にも十分な距離が確保されている。キャニスタ８６においては、ガス流入孔７４とガス流出孔７２との間に介在する領域が、蒸発燃料を吸着する主たる領域、すなわち、主領域７８として機能する。そして、主領域７８の大気孔側７６に隣接する領域が、蒸発燃料の大気流出を防ぐためのバッファ領域８０として機能する。
【００７１】
キャニスタ８６において、主領域７８には、ガス流出孔７２から流入してくる蒸発燃料の全てを吸着するに足る十分な容積が与えられている。このため、キャニスタ８６によれば、蒸発燃料の大気放出を十分に防ぐことができる。また、キャニスタ８６によれば、ガス流入孔７４から低濃度ガスが流入してくる場合に、その低濃度ガスをバッファ領域８０に進入させることなく、その低濃度ガスにより、蒸発燃料が吸着されている主たる領域（つまり主領域７８）の全域をパージさせることができる。このため、図６に示すキャニスタ８６によっても、図５に示すキャニスタ７０とほぼ同様の機能を実現することができる。
【００７２】
また、上述した実施の形態５では、実施の形態１の場合と同様に、低濃度ガスを常に低濃度ガス通路４６に還流させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図５に示す構成に対して図２に示すパージ切り替え弁６０を加えて、調圧弁４８から流出してくる低濃度ガスを、必要に応じて内燃機関の吸気通路に供給することとしてもよい。このような構成によれば、バッファ領域８０に多量の大気を流通させることが可能となり、図５に示す構成に比して、バッファ領域８０の清浄度をより一層高めることができる。
【００７３】
更に、調圧弁４８の下流に配置する弁機構は、図２に示すような２方向のパージ切り替え弁６０に限定されるものではなく、その弁機構は、図３に示すような３方向のパージ切り替え弁６２であってもよい。
図７は、実施の形態５の構成に対して３方向のパージ切り替え弁６２を組み込んだ構成を示す。この構成によれば、パージ切り替え弁６２を第３状態（図７に示す状態）とすることで、低濃度ガス通路４６を内燃機関の吸気通路に導通させることができる。十分な吸気負圧が存在する状況下でその状態が形成されると、低濃度ガス通路４６を介してキャニスタ７０に吸気負圧が導かれる。キャニスタ７０に吸気負圧が導かれると、キャニスタ７０の内部には、図７中に矢印で示している通り、大気孔７６からバッファ領域８０のみを通ってガス流入孔７４へ向かう大気の流れが発生する。このため、図７に示す構成によれば、パージポンプ１６を作動させることなくバッファ領域８０だけを対象とした大気パージを実現することができ、実施の形態３の場合と同様に、少ない消費電力で、大きな空燃比荒れを生じさせることなく、蒸発燃料の吹き抜けに対する耐性を高めることができる。
【００７４】
また、上述した実施の形態５においては、キャニスタ７０の内部に、ヒータ８４を一つだけ配置することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、キャニスタ７０の内部には、主領域７８を加熱するヒータ８４に加えて、バッファ領域８０を加熱するサブヒータ８８を配置することとしてもよい。
図８は、キャニスタ７０の内部にサブヒータ８８を組み込んだ構成を説明するための図を示す。図８において、サブヒータ８８は、大気孔７６の近傍に配置されている。サブヒータ８８によれば、バッファ領域８０の内部を、特に大気孔７６の近傍を、効率良く加熱することができる。このため、図８に示すキャニスタ７０によれば、主領域７８に吸着されている燃料を効率的にパージさせることができると共に、バッファ領域８０に吸着されている燃料をも効率良くパージさせることができる。
更に、図８に示す構成によれば、主領域７８におけるパージ効率が良好となり、かつ、バッファ領域８０におけるパージ効率が良好となるように、ヒータ８４およびサブヒータ８８を、それぞれ独立に制御することが可能である。このため、この構成によれば、ヒータ８４が一つだけ組み込まれている場合に比して、消費電力を低減しつつ、主領域７８とバッファ領域８０の双方において優れたパージ効率を実現することができる。
【００７５】
実施の形態６．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
図９は、本発明の実施の形態６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に示す構成は、燃料タンク１０に通じるベーパ通路１２が、低濃度ガス通路４６を介して、ガス流入孔４７側においてキャニスタ１８と連通している点、並びに、逆止弁対５０およびサブキャニスタ５１がパージ通路１４を介してガス流出孔１９側においてキャニスタ１８に連通している点を除き、図１に示す構成と同様である。尚、図９において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７６】
図９に示す構成において、パージポンプ１６の停止中に、燃料タンク１０の内部で蒸発燃料が多量に発生した場合、或いは給油が行われた場合は、蒸発燃料を含むガスが、ガス流入孔４７側からキャニスタ１８に流入する。この際、キャニスタ１８の内部には、ガス流入孔４７からガス流出孔１９へ向かうガスの流れが発生し、ガス流出孔１９から流出したガスは、逆止弁対５０およびサブキャニスタ５１を通って大気に放出される。燃料タンク１０から流出したガスが上記の経路を辿って流れる過程では、そのガスが大気に放出される以前に、ガス中に含まれる蒸発燃料は、キャニスタ１８或いはサブキャニスタ５１により捕獲される。このため、本実施形態の装置によっても、実施の形態１乃至５の装置と同様に、蒸発燃料の多量発生時や給油時に蒸発燃料が大気に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【００７７】
図９に示す構成において、作動していたパージポンプ１６が停止して、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内の圧力が低下する過程においては、ベーパ通路１２およびパージ通路１４の双方に、蒸発燃料を含むガスが流出してくる。これらのガスのうち、ベーパ通路１２に流出してくるガスは、ガス流入孔４７からキャニスタ１８に流入し、蒸発燃料の多量発生時や給油時に生ずるガスと同様に処理される。一方、パージ通路１４に流出してくるガスは、キャニスタ１８を介さずに直接サブキャニスタ５１に流入する。サブキャニスタ５１は、このようにして流入してくるガス中の蒸発燃料を吸着するに足る容量を有している。このため、本実施形態の装置によっても、実施の形態１乃至５の装置と同様に、パージポンプ１６の停止直後に蒸発燃料が大気に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【００７８】
図９に示す装置において、パージポンプ１６が作動し始めると、その後、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内が高圧化されるのに伴い、キャニスタ１８を含む系内のガス量が不足する。この不足分は、サブキャニスタ５１を介して大気が取り込まれることにより補われる。この際、サブキャニスタ５１が必然的に大気によりパージされ清浄な状態とされる。
【００７９】
図９に示す装置において、パージポンプ１６が定常的な状態で作動している場合は、パージガス中の燃料成分が凝縮分離されて燃料タンク１０に戻され、その結果キャニスタ１８を含む系内のガス量が不足することから、僅かではあるがサブキャニスタ５１から大気が取り込まれる。このため、パージポンプ１６が作動している間は、サブキャニスタ５１が清浄な状態に維持される。パージポンプ１６の停止時にサブキャニスタ５１が清浄であれば、その後サブキャニスタ５１に流入してくるガス中の蒸発燃料は、サブキャニスタ５１により十分に捕獲することができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１乃至５の装置と同様に、キャニスタ１８を低濃度ガスによりパージする構成を採用しつつ、蒸発燃料の大気への吹き抜けを十分に抑制することができる。
【００８０】
ところで、上述した実施の形態６では、実施の形態１の場合と同様に、低濃度ガスを常に低濃度ガス通路４６に還流させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図９に示す構成に対して図２に示すパージ切り替え弁６０を加えて、調圧弁４８の出口を、必要に応じて内燃機関の吸気通路に連通させることとしてもよい。
図９に示す構成において調圧弁４８の出口が内燃機関の吸気通路に連通されると、低濃度ガス通路４６からキャニスタ１８へ流入するガスの流れが遮断される。この場合、キャニスタ１８からパージポンプ１６へ十分なガスが流通しないため、パージポンプ１６には、サブキャニスタ５１から流入した大気が吸入される。この際、サブキャニスタ５１は多量に流通する大気によりパージされる。このため、調圧弁４８の出口に２方向のパージ切り替え弁６０を配置する構成によれば、図９に示す構成に比して、サブキャニスタ５１の清浄度をより一層高めることができる。
また、このような構成によれば、調圧弁４８の出口が内燃機関の吸気通路に接続された状況下では、パージポンプ１６には、キャニスタ１８から流出するガスが殆ど吸入されず、サブキャニスタ５１のパージのみに用いられたガスが主として吸入される。この場合、調圧弁４８から流出する低濃度ガス、すなわち内燃機関の吸気通路に吸入される低濃度ガスは、十分に燃料濃度の低いものとなる。内燃機関の空燃比は、吸気通路に流入する低濃度ガスの燃料濃度が低いほど荒れ難く、その制御が容易となる。このため、図９に示す装置に対して２方向のパージ切り替え弁６０を組み込む構成によれば、実施の形態２の装置（図２参照）に比して、吸気負圧を利用してサブキャニスタ５１を大気パージする際における空燃比制御を容易化することができる。
【００８１】
上述した実施の形態６の装置に組み込む弁機構は、２方向のパージ切り替え弁６０に限定されるものではなく、図３に示すような３方向のパージ切り替え弁６２であってもよい。
図１０は、実施の形態６の構成（図９に示す構成）に対して３方向のパージ切り替え弁６２を組み込んだ構成を示す。この構成によれば、パージ切り替え弁６２を第３状態（図１０に示す状態）とすることで、低濃度ガス通路４６を内燃機関の吸気通路に導通させることができる。十分な吸気負圧が存在する状況下でその状態が形成されると、低濃度ガス通路４６およびキャニスタ１８を介して、サブキャニスタ５１に吸気負圧を導くことができる。その結果、装置の内部には、図１０中に矢印で示している通り、サブキャニスタ５１およびキャニスタ１８を通って低濃度ガス通路４６へ流通する大気の流れが発生する。
この際、サブキャニスタ５１は、必然的に大気によりパージされ、清浄な状態とされる。このため、図１０に示す構成によれば、パージポンプ１６を作動させることなく、少ない消費電力でサブキャニスタ５１をパージして、蒸発燃料の吹き抜けに対する耐性を高めることができる。
図１０に示す構成において、パージ切り替え弁６２が第３状態とされる場合は、サブキャニスタ５１とキャニスタ１８の双方を通過したガスが内燃機関の吸気通路に吸入される。このようにして吸気通路に吸入されるガスは、キャニスタ１８の内部に蒸発燃料が多量に吸着されている場合は、燃料濃度の高いものとなる。そして、そのガスの燃料濃度が高いほど、内燃機関の空燃比に大きな荒れが生じ易い。このため、図１０に示す構成を用いる場合は、図示しないＥＣＵに、公知の手法でキャニスタ１８からパージされるガス中の燃料濃度を検出させ、その濃度が低いと判断される場合にのみ、パージ切り替え弁６２を第３状態に切り替えさせることとしてもよい。
【００８２】
また、上述した実施の形態６においては、キャニスタ１８の内部にヒータ２０を配置している一方、サブキャニスタ５１の内部にはヒータを配置しないこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サブキャニスタ５１の内部には、上記図４に示すようなサブヒータ６４を配置することとしてもよい。
【００８３】
実施の形態７．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。
図１１は、本発明の実施の形態７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１１に示す構成は、キャニスタ１８、逆止弁対５０、およびサブキャニスタ５１がキャニスタ９０に置き換えられている点を除き、実施の形態６における構成（図９参照）と同様である。尚、図１１において、上記図９に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８４】
キャニスタ９０は、パージ通路１４に連通するガス流出孔９２、低濃度ガス通路４６に連通（従って、ベーパ通路１２に連通）するガス流入孔９４、および大気を導入するための大気孔９６を備えている。キャニスタ９０の内部には、その内部の領域を主領域９８とバッファ領域１００とに区分する仕切板１０２が配置されている。また、主領域９８の内部には、その中に充填されている活性炭加熱するためのヒータ１０４が設けられている。主領域９８は、燃料タンク１０から流入してくる蒸発燃料を吸着するための主たる領域であり、ガス流出孔９２の近傍領域およびガス流入孔９４の近傍領域を含むように形成されている。一方、バッファ領域１００は、蒸発燃料の大気への吹き抜けを防ぐための領域であり、大気孔９６の近傍領域を含むように形成されている。
【００８５】
本実施形態の装置において、パージポンプ１６の停止中に、燃料タンク１０の内部で蒸発燃料が多量に発生した場合、或いは給油が行われた場合は、ガス流入孔９４からキャニスタ９０の内部に蒸発燃料を含むガスが流入する。この際、キャニスタ９０の内部には、ガス流入孔９４から主領域９８およびバッファ領域１００を通って大気孔９６へ向かうガスの流れが発生する。既述した仕切板１０２は、ガス流入孔９４から流入するガスが直線的に大気孔９６へ到達するのを阻止するように設けられている。より具体的には、仕切板１０２は、ガス流入孔９４から流入したガスが、できるだけ長い経路を辿って大気孔９６に流れ着くように設けられている。燃料タンク１０から流出したガスが上記の経路を辿って流れる過程では、そのガスが大気に放出される以前に、ガス中に含まれる蒸発燃料は、主領域９８またはバッファ領域１００に吸着される。このため、本実施形態の装置によっても、実施の形態６の装置と同様に、蒸発燃料の多量発生時や給油時に蒸発燃料が大気に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【００８６】
図１１に示す構成において、作動していたパージポンプ１６が停止して、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内の圧力が低下する過程においては、ベーパ通路１２およびパージ通路１４の双方に、蒸発燃料を含むガスが流出してくる。これらのガスのうち、ベーパ通路１２に流出してくるガスは、ガス流入孔９４からキャニスタ９０に流入し、蒸発燃料の多量発生時や給油時に生ずるガスと同様に処理される。パージ通路１４に流出してくるガスは、ガス流出孔９２から進入して、主領域９８およびバッファ領域１００を通って大気に放出される。バッファ領域１００には、このようにして流入してくるガス中の蒸発燃料を吸着するに足る容量が与えられている。このため、本実施形態の装置によっても、実施の形態６の装置と同様に、パージポンプ１６の停止直後に蒸発燃料が大気に放出されるのを有効に防ぐことができる。
【００８７】
図１１に示す装置において、パージポンプ１６が作動し始めると、その後、パージポンプ１６の吐出口から調圧弁４８に至る系内が高圧化されるのに伴い、キャニスタ９０を含む系内のガス量が不足する。この不足分は、大気孔９６からキャニスタ９０の内部へ大気が取り込まれることにより補われる。この際、バッファ領域１００が必然的に大気によりパージされ清浄な状態とされる。
【００８８】
図１１に示す装置において、パージポンプ１６が定常的な状態で作動している場合は、パージガス中の燃料成分が凝縮分離されて燃料タンク１０に戻され、その結果キャニスタ９０を含む系内のガス量が不足することから、僅かではあるが大気孔９６からキャニスタ９０の内部に大気が取り込まれる。このため、パージポンプ１６が作動している間は、バッファ領域１００が清浄な状態に維持される。パージポンプ１６の停止時にバッファ領域１００が清浄であれば、その後主領域９８側からバッファ領域１００に流入してくるガス中の蒸発燃料は、バッファ領域１００により十分に捕獲することができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態６の装置と同様に、キャニスタ９０を低濃度ガスによりパージする構成を採用しつつ、蒸発燃料の大気への吹き抜けを十分に抑制することができる。
【００８９】
ところで、上述した実施の形態７においては、キャニスタ９０の内部に、主領域９８とバッファ領域１００とを区分する仕切板１０２を設けることとしているが、仕切板１０２は必ずしも設けなくてもよい。
図１２は、仕切板１０２を設けない場合のキャニスタの構成例を示す。図１１に示す装置は、キャニスタ９０を、図１２に示すキャニスタ１０６に置き換えても、上述した優れた効果をほぼそのまま達成することができる。尚、図１２において、図１１に示すキャニスタ９０の構成要素と対応する部分には同一の符号を付している。
【００９０】
図１２に示すキャニスタ１０６は、ガス流出孔９２から離間した位置に、ガス流入孔９４と大気孔９６とを備えている。キャニスタ１０６においては、ガス流出孔９２の開口位置を境界として、ガス流入孔９４側に主領域９８が、また、大気孔９６側にバッファ領域１００が形成されている。
キャニスタ１０６の内部には、蒸発燃料の多量発生時や給油時には、ガス流入孔９４から流入し、主領域９８を通ってガス流出孔９２へ抜けるガスの流れが生ずる。主領域９８には、このようにして流入してくるガスに含まれる蒸発燃料の全てを吸着するに足る十分な容積が与えられている。このため、キャニスタ１０６によれば、蒸発燃料の多量発生時や給油時において、蒸発燃料の大気放出を十分に防ぐことができる。また、キャニスタ１０６によれば、ガス流入孔９４から低濃度ガスが流入してくる場合に、その低濃度ガスをバッファ領域１００に進入させることなく、その低濃度ガスにより主領域９８の全域をパージさせることができる。このため、図１２に示すキャニスタ１０６によっても、図１１に示すキャニスタ９０とほぼ同様の機能を実現することができる。
【００９１】
また、上述した実施の形態７では、実施の形態１の場合と同様に、低濃度ガスを常に低濃度ガス通路４６に還流させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図１１に示す構成に対して図２に示すパージ切り替え弁６０を加えて、調圧弁４８から流出してくる低濃度ガスを、必要に応じて内燃機関の吸気通路に供給することとしてもよい。このような構成によれば、バッファ領域１００に多量の大気を流通させることが可能となり、図１１に示す構成に比して、バッファ領域１００の清浄度をより一層高めることができる。
また、このような構成によれば、調圧弁４８の出口が内燃機関の吸気通路に接続された状況下では、パージポンプ１６には、ガス流入孔９４の近傍領域を通過するガス、すなわち主領域９８のうち特に高い濃度で蒸発燃料を吸着している領域を通過するガスが殆ど吸入されず、主として、バッファ領域１００と、主領域９８のうち低い濃度で燃料を吸着している領域とを通過したガスが吸入される。この場合、調圧弁４８から流出する低濃度ガス、すなわち内燃機関の吸気通路に吸入される低濃度ガスは、十分に燃料濃度の低いものとなる。内燃機関の空燃比は、吸気通路に流入する低濃度ガスの燃料濃度が低いほど荒れ難く、その制御が容易となる。このため、図１１に示す装置に対して２方向のパージ切り替え弁６０を組み込む構成によれば、実施の形態５の装置（図５参照）に比して、吸気負圧を利用してバッファ領域１００を大気パージする際における空燃比制御を容易化することができる。
【００９２】
上述した実施の形態７の装置に組み込む弁機構は、２方向のパージ切り替え弁６０に限定されるものではなく、図３に示すような３方向のパージ切り替え弁６２であってもよい。
図１３は、実施の形態７の構成（図１１に示す構成）に対して３方向のパージ切り替え弁６２を組み込んだ構成を示す。この構成によれば、パージ切り替え弁６２を第３状態（図１３に示す状態）とすることで、低濃度ガス通路４６を内燃機関の吸気通路に導通させることができる。十分な吸気負圧が存在する状況下でその状態が形成されると、低濃度ガス通路４６を介してキャニスタ９０に吸気負圧が導かれる。その結果、キャニスタ９０の内部には、図１３中に矢印で示している通り、大気孔９６からバッファ領域１００および主領域９８を通ってガス流入孔９４へ向かう大気の流れが発生する。この際、バッファ領域１００は、必然的に大気によりパージされ、清浄な状態とされる。このため、図１３に示す構成によれば、パージポンプ１６を作動させることなく、少ない消費電力でバッファ領域１００をパージして、蒸発燃料の吹き抜けに対する耐性を高めることができる。
図１３に示す装置において、バッファ領域１００をパージして低濃度ガス通路４６を経由して内燃機関の吸気通路に吸入されるガスは、キャニスタ９０の主領域９８に蒸発燃料が多量に吸着されている場合は、燃料濃度の高いものとなる。そして、そのガスの燃料濃度が高いほど、内燃機関の空燃比に大きな荒れが生じ易い。このため、図１３に示す構成を用いる場合は、図示しないＥＣＵに、公知の手法でキャニスタ９０の主領域９８からパージされるガス中の燃料濃度を検出させ、その濃度が低いと判断される場合にのみ、パージ切り替え弁６２を第３状態に切り替えさせることとしてもよい。
【００９３】
また、上述した実施の形態７においては、キャニスタ９０の内部に、ヒータ１０４を一つだけ配置することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、キャニスタ９０の内部には、主領域９８を加熱するヒータ１０４に加えて、バッファ領域１００を加熱するサブヒータを配置することとしてもよい。このような構成によれば、主領域９８におけるパージ効率が良好となり、かつ、バッファ領域１００におけるパージ効率が良好となるように、ヒータ１０４とサブヒータとを、それぞれ独立に制御することが可能である。このため、この構成によれば、ヒータ１０４が一つだけ組み込まれている場合に比して、消費電力を低減しつつ、主領域９８とバッファ領域１００の双方において優れたパージ効率を実現することができる。
【００９４】
【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、キャニスタに低濃度ガスを流入させることにより、キャニスタに吸着されている蒸発燃料をパージさせることができる。パージされたガスは、分離ユニットにおいて高濃度ガスに濃縮して処理することができる。キャニスタを含む系から大気に向けてガスが放出される場合に、低濃度ガス相当の燃料がキャニスタに含まれていても、放出されるガス中の燃料はサブキャニスタにより捕獲される。このため、本発明によれば、蒸発燃料の大気放出を有効に防ぐことができる。
【００９５】
第２の発明によれば、燃料タンクから蒸発燃料を含むガスが流出する場合、そのガスは、キャニスタを通った後サブキャニスタを経由して大気に流出する。この経路によれば、蒸発燃料の大気放出を有効に防ぐことができる。また、キャニスタを含む系にサブキャニスタから大気が吸入される際には、サブキャニスタを通り、キャニスタを通過して分離ユニットに至るガスの流れが形成される。この場合、サブキャニスタのパージと共にキャニスタのパージをも行うことができ、高いパージ能力を確保することができる。
【００９６】
第３の発明によれば、燃料タンクから蒸発燃料を含むガスが流出する場合、そのガスは、キャニスタを通った後サブキャニスタを経由して大気に流出する。この経路によれば、蒸発燃料の大気放出を有効に防ぐことができる。また、キャニスタを含む系にサブキャニスタから大気が吸入される際には、サブキャニスタを通った後、キャニスタを通過せずに分離ユニットに至るガスの流れが形成される。この場合、パージの対象がサブキャニスタのみとなるため、大気導入時における低濃度ガス中の燃料濃度を十分に低くすることができる。
【００９７】
第４の発明によれば、メインヒータによりキャニスタを加熱することにより、キャニスタを、蒸発燃料を離脱させ易い状態とすることができると共に、サブヒータでサブキャニスタを加熱することにより、サブキャニスタを、蒸発燃料を離脱させ易い状態とすることができる。このため、本発明によれば、サブキャニスタ内の燃料残存量を減らして、蒸発燃料の吹き抜けを効果的に防ぐことができる。
【００９８】
第５または第６の発明によれば、低濃度ガスの流入に伴い、キャニスタの内部には、ガス流入孔からガス流出孔に向かうガスの流れが発生する。この際、低濃度ガスは大気孔付近の領域を流れないため、その領域は、蒸発燃料を吸着しない状態に保たれる。このため、本発明によれば、キャニスタを含む系から大気孔を介して大気中にガスが放出される際に、キャニスタの大気孔付近の領域をバッファとして機能させることができ、蒸発燃料の大気放出を防ぐことができる。
【００９９】
第７の発明によれば、仕切板の働きにより、キャニスタの大気孔付近に、低濃度ガスの流れが生じない領域を確実に形成することができる。
【０１００】
第８の発明によれば、燃料タンクから流出する蒸発燃料は、ガス流出孔からキャニスタに進入して、その内部の主領域に吸着される。この際、蒸発燃料を含むガスは、主領域を通った後に大気孔近傍に到達するため、蒸発燃料の大気放出は有効に防止される。本発明では、大気孔からガス流出孔に向かって流れるガスが、その主領域を通過するため、大気孔から大気を取り込んで大気孔付近の蒸発燃料をパージさせる際に、主領域に吸着されている蒸発燃料をもパージさせることができる。このため、本発明によれば、高いパージ能力を確保することができる。
【０１０１】
第９の発明によれば、燃料タンクから流出する蒸発燃料は、ガス流入孔からキャニスタに進入して、その内部の主領域に吸着される。この際、蒸発燃料を含むガスは、主領域を通った後に大気孔近傍に到達するため、蒸発燃料の大気放出は有効に防止される。本発明では、大気孔からガス流出孔に向かって流れるガスが、その主領域を通過しないため、大気導入時における低濃度ガス中の燃料濃度を十分に低くすることができる。
【０１０２】
第１０の発明によれば、メインヒータにより、キャニスタの主領域を、蒸発燃料を離脱させ易い状態とすることができると共に、サブヒータにより、キャニスタのバッファ領域を、蒸発燃料を離脱させ易い状態とすることができる。このため、本発明によれば、バッファ領域内の燃料残存量を効率良く減らして、蒸発燃料の吹き抜けを効果的に防ぐことができる。
【０１０３】
第１１の発明によれば、第１状態を実現することにより、低濃度ガスでキャニスタをパージさせる処理を実行することができ、第２状態を実現することにより小キャニスタ、或いはキャニスタの大気孔付近の領域を、大気でパージする処理を実行することができる。このため、本発明によれば、制御の自由度を高めることができる。
【０１０４】
第１２の発明によれば、必要に応じて、キャニスタを直接吸気通路に連通させることができる。キャニスタを吸気通路に直接連通させると、分離ユニットを作動させることなく、小キャニスタまたはキャニスタの大気孔付近に吸着されている蒸発燃料を大気でパージさせることができる。このため、本発明によれば、制御の自由度を高めることができる。
【０１０５】
第１３の発明によれば、切り換え機構が第３状態を実現することで、キャニスタを吸気通路に直接接続させることができる。このため、本発明によれば、制御の自由度を高めることができる。
【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構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態３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４】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５】本発明の実施の形態５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６】本発明の実施の形態５において用い得るキャニスタの第２例の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態５の蒸発燃料処理装置の変形例の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態５において用い得るキャニスタの第３例の構成を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態６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１０】本発明の実施の形態６の蒸発燃料処理装置の変形例の構成を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態７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１２】本発明の実施の形態７において用い得るキャニスタの第２例の構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態７の蒸発燃料処理装置の変形例の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  燃料タンク
１２  ベーパ通路
１４  パージ通路
１６  パージポンプ
１８；７０；８６；９０；１０６  キャニスタ
１９；７２；９２  ガス流出孔
２２  高濃度用分離ユニット
３６  中濃度用分離ユニット
４７；７４；９４  ガス流入孔
５１  サブキャニスタ
６０  ２方向のパージ切り替え弁
６２  ３方向のパージ切り替え弁
６４  サブヒータ
７６；９６  大気孔
７８；９８  主領域
８０；１００  バッファ領域
８２；１０２  仕切板
【図１】
2004332694.tif 000003
【図２】
2004332694.tif 000004
【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】
2004332694.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004332694.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004332694.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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