(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、
燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を蓄積するためのキャニスタと、
当該キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブと、
前記パージ通路上において前記キャニスタよりも下流側に接続された加圧ポンプと、を備える蒸発燃料処理装置であって、
前記パージ通路上における前記キャニスタの下流側に設けられ、前記キャニスタ内を通過し当該キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度を検出する温度センサを備え、
パージ時に、前記温度センサによって検出される、前記キャニスタ内を通過し前記キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度の低下量に基づいて前記キャニスタ下流の前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度を算出すること、を特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記キャニスタ内を通過し前記パージ通路に放出された気体の温度の低下量が多いほど、前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度が高いと算出される、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、
燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を蓄積するためのキャニスタと、
当該キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブと、
前記パージ通路上において前記キャニスタよりも下流側に接続された加圧ポンプと、
を備える蒸発燃料処理装置であって、
前記パージ通路上における前記キャニスタの下流側に設けられ、前記キャニスタ内を通過し当該キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度を検出する温度センサを備え、
パージ時に、前記温度センサによって検出される、前記キャニスタ内を通過し前記キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度の低下率に基づいて前記キャニスタ下流の前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度を算出すること、を特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記キャニスタ内を通過し前記パージ通路に放出された気体の温度の低下率が高いほど、前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度が高いと算出される、請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記パージ通路上において、前記加圧ポンプよりも下流側に設けられたパージバルブを備え、前記算出された蒸発燃料濃度に基づいて、前記パージバルブの開度を制御する、請求項１乃至４の何れか１項に記載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、蒸発燃料処理装置に関し、特に、蒸発燃料の濃度を測定することができる蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蒸発燃料の濃度を測定することができる蒸発燃料処理装置が知られている。蒸発燃料処理装置では、給油タンクと、エンジンの上流側のエンジン吸気管との間に、エンジンへの燃料供給系統とは別のパージ通路を設け、給油時に燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、パージ通路上のキャニスタに蓄積する。そして、所定のパージタイミングで、パージ通路上における、キャニスタと、エンジン吸気管との間に設けられたポンプを作動させることによってキャニスタ内に負圧を発生させ、これにより、キャニスタに蓄積された蒸発燃料をエンジン吸気管に向けて供給している。
【０００３】
そして、例えば特許文献１には、パージ時にキャニスタから放出される蒸発燃料の濃度を測定することにより、蒸発燃料をエンジンに供給した際の空燃比を適正化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３８５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、キャニスタに蓄積された蒸発燃料をパージする際には、キャニスタ内に液体状態で蓄積されているブタン等の物質に、外部から新気を導入してキャニスタ内を通過させる。そして、キャニスタ内に新気を導入すると、キャニスタに蓄積されている液体状態のブタン等の物質が気化してキャニスタから離脱し、エンジンに供給される。
【０００６】
そして、蒸発燃料がキャニスタから離脱する際に気化熱が生じるが、発明者等は、この気化熱の温度特性、特に温度の低下量、又は低下率と、キャニスタから排出される蒸発燃料の量との間に密接な関係があるという知見を得た。従って、上記知見に基づき、本発明は、従来用いられていた方法よりも、より容易に、かつ正確に、キャニスタ下流側のパージ通路内の蒸発気体濃度を算出することができる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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を蓄積するためのキャニスタと、当該キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブと、前記パージ通路上において前記キャニスタよりも下流側に接続された加圧ポンプと、を備える蒸発燃料処理装置であって、前記パージ通路上における前記キャニスタの下流側に設けられ、前記キャニスタ内を通過し当該キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度を検出する温度センサを備え、パージ時に、前記温度センサによって検出される、前記キャニスタ内を通過し前記キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度の低下量に基づいて前記キャニスタ下流の前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度を算出すること、を特徴としている。
【０００８】
この場合において、前記キャニスタ内を通過し前記パージ通路に放出された気体の温度の低下量が多いほど、前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度が高いと算出されることが好ましい。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明は、燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を蓄積するためのキャニスタと、当該キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブと、前記パージ通路上において前記キャニスタよりも下流側に接続された加圧ポンプと、を備える蒸発燃料処理装置であって、前記パージ通路上における前記キャニスタの下流側に設けられ、前記キャニスタ内を通過し当該キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度を検出する温度センサを備え、パージ時に、前記温度センサによって検出される、前記キャニスタ内を通過し前記キャニスタ下流の前記パージ通路に放出された気体の温度の低下率に基づいて前記キャニスタ下流の前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度を算出すること、を特徴としている。
【００１０】
この場合において、前記キャニスタ内を通過し前記パージ通路に放出された気体の温度の低下率が高いほど、前記パージ通路内の気体の蒸発燃料濃度が高いと算出されることが好ましい。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、パージ時に、キャニスタ内を通過し、キャニスタから放出されたパージ通路内の気体の温度を、温度センサを用いて測定し、測定された温度の低下量又は低下率に基づいて、キャニスタ下流側のパージ通路内の気体の蒸発燃料濃度を算出することができる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、前記パージ通路上において、前記加圧ポンプよりも下流側に設けられたパージバルブを備え、前記算出された蒸発燃料濃度に基づいて、前記パージバルブの開度を制御する。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、算出された蒸発燃料濃度に基づいてパージバルブの開度を調整し、エンジン吸気管に供給する蒸発燃料の量を制御することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、より容易に、かつ正確に、キャニスタ下流側のパージ通路内の蒸発燃料の濃度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置の動作を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置が用いるマップの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置を示すブロック図である。図１に示すように、蒸発燃料処理装置は、エンジン１に接続されたエンジン吸気管３に、燃料タンク５内で発生した蒸発燃料を供給するように構成されている。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク５からエンジン吸気管３に向けて延びるパージ通路を備えている。パージ通路上には、上流側から、キャニスタ７と、加圧ポンプ９と、パージバルブ１１と、が設けられている。なお、本明細書において、「上流側」及び「下流側」とは、特に断りがない限り、パージ通路内で蒸発燃料が流れる方向に基づいて定義されるものであり、「上流側」とは、燃料タンク５を始点として延びるパージ通路における燃料タンク５側をいい、「下流側」とは、エンジン吸気管３で終端するパージ通路におけるエンジン吸気管３側をいう。
【００１８】
キャニスタ７は、燃料タンク５と接続されており、燃料タンク５から流れてきた蒸発燃料を吸着し、蓄積する。キャニスタ７は、活性炭等の吸着材を収容する第１筒状容器７ａ及び第２筒状体７ｂを並列配置したものであり、第１筒状容器７ａ及び第２筒状容器７ｂの一方の端部は、第１筒状容器７ａ及び第２筒状容器７ｂの間で気体が行き来できるように接続されている。第１筒状容器７ａの他方の端部は、燃料タンク５からの蒸発燃料を受け入れる。そして、気体状態で燃料タンク５からキャニスタ７に流入した蒸発燃料は、凝集して液体状態でキャニスタの吸着材に蓄積される。また、第２筒状容器７ｂの他方の端部は、キャニスタ７に新気を供給するための新気供給管１３と接続されている。
【００１９】
加圧ポンプ９は、入口がキャニスタ７と接続されており、出口がパージバルブ１１と接続されている。そして、加圧ポンプ９は、蒸発燃料をエンジン吸気管３に供給するパージ時には、ＥＣＵ１５による制御のもと、パージ通路における加圧ポンプ９の上流側に負圧を発生させ、加圧ポンプ９の下流側に正圧を発生させる。これにより、キャニスタ７内に吸着された蒸発燃料を吸引し、キャニスタ７の下流側に向けて流せるようになっている。
【００２０】
パージバルブ１１は、エンジン吸気管３のすぐ上流側に設けられており、その開度に応じて、パージ通路を通ってきた蒸発燃料のエンジン吸気管３への供給量を調整するためのものである。パージバルブ１１の開閉は、ＥＣＵ１５によって制御され、パージバルブ１１が開弁している状態では、キャニスタ７及び加圧ポンプ９と、エンジン吸気管３とが接続され、パージバルブ１１が閉弁している状態では、キャニスタ７及び加圧ポンプ９と、エンジン吸気管３との間の接続は遮断される。
【００２１】
燃料タンク５と、キャニスタ７の第１筒状容器７ａの間には、燃料タンク５中で発生した蒸発燃料を、第１筒状容器７ａ内に供給する蒸発燃料供給管１７が設けられている。蒸発燃料供給管１７から第１筒状容器７ａに供給された蒸発燃料は、キャニスタ７内の吸着材によって吸着され、キャニスタ７内に蓄積される。また、キャニスタ７と、加圧ポンプ９との間には、キャニスタ７内に蓄積された蒸発燃料を加圧ポンプ９に供給する蓄積燃料供給管１９が設けられている。また、第２筒状容器７ｂには、外部からの新気をキャニスタ７に供給するための新気供給管１３が設けられている。そして、新気供給管１３の外気側の入口には、ＥＣＵ１５によって開閉制御される大気開放バルブ２１が設けられている。
【００２２】
また、パージ通路上における、キャニスタ７と加圧ポンプ９との間には、キャニスタ７から放出された、蒸発燃料を含む混合気体の温度を検出するための温度センサ２１が設けられている。そして、温度センサ２１による検出温度は、ＥＣＵ１５に供給される。
【００２３】
次に、本実施形態にかかる蒸発燃料処理装置による、蒸発燃料の濃度測定制御、及び測定された濃度に基づく蒸発燃料供給制御について詳述する。
【００２４】
図２は、蒸発燃料の濃度測定制御、及び測定された濃度に基づく蒸発燃料供給制御を示すフロー図である。エンジン１の温度が十分に高温である等のパージ条件が達成されて一連の処理が開始すると、ステップＳ１においてＥＣＵ１５は、パージバルブ１１、及び大気開放バブル２１を開弁状態とし、さらに加圧ポンプ９を作動させる。これにより、加圧ポンプ９の下流側に負圧が発生し、大気開放バルブ２１を介して新気がキャニスタ７内に流入する。そして、新気がキャニスタ７内に流入すると、キャニスタ７内には、キャニスタ７の第１筒状容器７ａから第２筒状容器７ｂに向かう気流が発生する。気流が吸着材内を通過すると、吸着材に吸着されている、液体状態の燃料が吸着材から離脱し、気体状態となってキャニスタ７から放出される。燃料が吸着材から離脱して気化する際、気化熱によって気流の温度が急激に低下し、これにより、キャニスタ７から放出される、燃料と空気の混合気体の温度も急激に低下する。
【００２５】
発明者等の知見によれば、このときの混合気体の温度特性と、混合気体中の蒸発燃料の量との間には、密接な関係があることが判明した。即ち、キャニスタ７に吸着されている蒸発燃料の量が多く、新気を導入したときにキャニスタ７から放出される混合気体中の蒸発燃料の量が多ければ、混合気体の温度の低下量、及び低下率が大きくなり、一方で、キャニスタ７に吸着されている蒸発燃料の量が少なく、混合気体中の蒸発燃料の量が少なければ混合気体の温度の低下量、及び低下率が小さくなる。
【００２６】
従って、ステップＳ２においてＥＣＵ１５は、キャニスタ７の下流側に設けられた温度センサ２３を用いて、キャニスタ７から放出された混合気体の温度を経時的にモニタリングし、これにより、放出された混合気体の温度の低下量及び／低下率を検出する。次いで、ステップＳ３において、ＥＣＵ１５は、試験等に基づいて作成されＲＯＭ等の格納手段に格納された、キャニスタの出口温度と、経過時間との相関関係を示すマップを参照し、現在、キャニスタ７から放出されている混合気体の蒸発燃料の濃度を算出する。
【００２７】
図３は、マップの一例を示す。より具体的には、図３は、蒸発燃料が異なる三種類のキャニスタについて、新気を導入した場合における、キャニスタから放出された混合気体の温度変化を示す。キャニスタに吸着されている蒸発燃料の量が８２ｇの場合、曲線Ｌ１によって示されるように、キャニスタの出口温度は、緩やかに低下した後、安定する。キャニスタに吸着されている蒸発燃料の量が１２０ｇの場合、曲線Ｌ２によって示されるように、キャニスタの出口温度が一旦、降下し、その後緩やかに上昇しながら安定する。そして、キャニスタに吸着されている蒸発燃料の量が１３６ｇの場合、曲線Ｌ３によって示されるように、キャニスタの出口温度が急激に降下し、その後緩やかに上昇しながら安定する。そして、パージ開始（０秒）から１００秒の間に着目すると、曲線Ｌ１〜Ｌ３の変化量、及び傾き（変化率）に大幅な違いがあることが分かる。従って、実験的に求められた、吸着量、キャニスタの出口温度、及び経過時間の関係を示すマップを格納し、パージ時に格納されたマップを参照することにより、キャニスタによる蒸発燃料の吸着量を求めることができる。そして、キャニスタのパージ時初期における、混合気体中の蒸発燃料の含有量は、キャニスタによる蒸発燃料の吸着量に実質的に相当するため、上記マップに基づいてキャニスタから、その下流側のパージ通路内に放出される混合気体中の蒸発燃料の含有量を算出することができる。
【００２８】
従って、ＥＣＵ１５は、パージ開始（０秒）から１００秒だけ温度センサ２３による温度の検出値をモニタリングし、温度の変化量、即ち１００秒間に何度低下したか、又は温度の変化率、例えば０秒から１００秒の間における温度変化を示す曲線の最大傾斜値を算出する。そして、図３に示すようなマップを参照し、キャニスタ７内に吸着されている蒸発燃料の吸着量を導出する。そして、ＥＣＵ１５は、蒸発燃料の吸着量に基づいてキャニスタ７から放出される混合気体の蒸発燃料の濃度を算出する。この処理は、試験等に基づいて作成されＲＯＭ等の格納手段に格納された、キャニスタ内の蒸発燃料の吸着量と、キャニスタから放出される蒸発燃料の濃度との相関関係を示すマップを用いて行われる。これにより、キャニスタ７から放出される蒸発燃料の濃度を算出することができる。
【００２９】
次いで、ステップＳ４において、ＥＣＵ１５は、算出された蒸発燃料の濃度に基づいてパージバルブ１１の開度を調整する。これにより、パージ通路からエンジン吸気管３に供給される蒸発燃料の量を制御することができる。
【００３０】
図３に示すマップは、例示的なものではあるが、キャニスタ７の蒸発燃料の吸着量が多ければ、キャニスタ７の出口の温度の低下量又は低下率が大きくなる傾向がある。従って、特に、キャニスタ７の蒸発燃料の吸着量が多く、パージ通路からエンジン供給管３に供給される蒸発燃料が多くなり易い場合に、キャニスタ７から放出された混合気体の温度特性に変化が生じる。そして、温度特性の変化が大きい場合には、より容易に変化を検出することができるため、ある程度マップを簡素化したとしても、パージを行うことによってエンジン供給管３に供給される蒸発燃料の量が多くなり、エンジン１内のリッチ雰囲気が高まるのを抑制することができる。
【００３１】
以上のように、本発明の実施形態によれば、従来技術と比較してより容易に、かつ正確に、キャニスタに蓄積されている蒸発燃料の濃度を算出することができる。
【符号の説明】
【００３２】
７    キャニスタ
９    加圧ポンプ
１１    パージバルブ
２１    大気開放バルブ
２３    温度センサ
【図１】
0006366005.tif 000002
【図２】
0006366005.tif 000003
【図３】
0006366005.tif 000004