JP6797724B2 - 蒸発燃料処理装置、パージガスの濃度検出方法及び蒸発燃料処理装置の制御装置 - Google Patents

Description

本明細書は、蒸発燃料処理装置に関する技術を開示する。特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、内燃機関の吸気管に供給して処理する蒸発燃料処理装置に関する技術を開示する。

特許文献１に、蒸発燃料処理装置が開示されている。特許文献１の蒸発燃料処理装置は、キャニスタに導入される空気の流体密度を特定するセンサと、キャニスタから内燃機関に送られるパージガスの流体密度を特定するセンサを有する。パージガスの流体密度を特定するセンサは、キャニスタと内燃機関の吸気管との間に配置されている。蒸発燃料処理装置は、キャニスタから内燃機関にパージガスが供給されている間、２個のセンサのそれぞれから特定される空気の流体密度とパージガスの流体密度を用いて、両者の流体密度の比または差に基づいてパージガスの濃度を算出している。

特開平６−１０１５３４号公報

特許文献１では、パージガスを吸気管に送るときに、パージ制御弁のデューティ比を制御して、吸気管へのパージガス供給量を制御している。パージガスを内燃機関（吸気管）に送るパージ期間内であっても、パージ制御弁が閉じてパージガスが吸気管に送られない状態（閉状態）と、パージ制御弁が開いてパージガスが吸気管に送られる状態（開状態）が存在する。パージ制御弁が閉状態から開状態に切替わると、パージ通路内のパージガス濃度は低下する。一方、パージ制御弁が開状態から閉状態に切替わると、パージ通路内のパージガス濃度は上昇する。このように、パージガスの濃度は、検出するタイミングによって変化するので、従来の方法ではパージガスの濃度を精度よく検出することができない。本明細書は、パージガスの濃度を精度よく検出する技術を提供する。

本明細書で開示する蒸発燃料供給装置は、キャニスタと、パージ通路と、パージ制御弁と、ポンプと、濃度検出部を備えていてよい。キャニスタは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着してよい。パージ通路は、キャニスタと内燃機関の吸気管との間に接続されており、キャニスタから吸気管に送られるパージガスが通過してよい。パージ制御弁は、パージ通路上に配置されており、キャニスタから吸気管にパージガスを供給する供給状態と、キャニスタから吸気管へのパージガスの供給を遮断する遮断状態に切替わり、供給状態のときの吸気管へのパージガス供給量をデューティ比によって制御してよい。ポンプは、パージガスをキャニスタから吸気管に送り出してよい。濃度検出部は、供給状態であるとともにポンプが駆動しているときに、パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときはパージ制御弁が開状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときはパージ制御弁が閉状態のときのパージガスの濃度を検出してよい。

上記蒸発燃料処理装置は、パージ制御弁のデューティ比に応じて、パージ通路内のパージガス濃度を検出するタイミングを変える。デューティ比は、パージ制御弁が開いている時間が長くなる程大きくなる。デューティ比が所定値以上のときは、パージ制御弁が開いていて吸気管にパージガスが供給されている時間が長い。そのため、デューティ比が所定値以上のときは、パージ制御弁が開状態（パージガスが供給されている状態）のときに検出したガス濃度が、パージ通路内のパージガス濃度をよく反映する。一方、デューティ比が所定値未満のときは、パージ制御弁が閉じていて吸気管にパージガスが供給されない時間が長い。そのため、デューティ比が所定値未満のときは、パージ制御弁が閉状態（パージガスが供給されない状態）のときに検出したガス濃度が、パージ通路内のパージガス濃度をよく反映する。上記蒸発燃料処理装置は、デューティ比が所定値以上のときはパージ制御弁が開状態のときのパージガス濃度を検出し、デューティ比が所定値未満のときはパージ制御弁が閉状態のときのパージガス濃度を検出することにより、パージ通路内のパージガス濃度を精度よく検出すことができる。

濃度検出部は、パージ制御弁とポンプの間に設けられているとともにパージ通路内の圧力を検出する圧力計を含んでいてよい。この場合、圧力計の検出値とポンプの回転数に基づいてパージガスの濃度を決定してよい。パージ制御弁−ポンプ間の圧力（ポンプ下流の圧力）は、パージガスの濃度に応じて変化する。そのため、パージ制御弁−ポンプ間に圧力計を配置し、パージ制御弁−ポンプ間の圧力を検出することにより、パージガスの濃度を決定することができる。なお、「圧力計の検出値に基づく」とは、圧力計の検出値自体、圧力計の検出値（ポンプ下流の圧力）とポンプ上流の圧力との差圧、の双方を含む。また、ポンプ上流の圧力は、ポンプとキャニスタの間で検出された圧力であってもよいし、キャニスタより上流で検出された圧力であってもよい。

濃度検出部は、パージ制御弁が開状態のときのポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第１テーブルと、パージ制御弁が閉状態のときのポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第２テーブルとを記憶している記憶部を含んでいてよい。また、濃度検出部は、パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときは第１テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときは第２テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定してよい。パージ制御弁が開状態のときは、閉状態のときと比較してパージ通路内の圧力が低い。パージ制御弁の状態（開状態、閉状態）に応じて異なるテーブルを用意することによって、より正確なパージガス濃度を検出することができる。

本明細書で開示されるパージガス濃度検出方法は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着しているキャニスタから内燃機関の吸気管にパージガスを送る蒸発燃料処理装置において実行される。なお、蒸発燃料処理装置は、内燃機関の吸気管とキャニスタとの間に接続されているパージ通路と、吸気管へのパージガスの供給量をデューティ比によって制御するパージ制御弁と、パージガスをキャニスタから吸気管に送り出すポンプと、パージ通路内のパージガスの濃度を検出する濃度検出部とを備えている。このパージガス濃度検出方法では、パージ制御弁のデューティ比が所定値以上か否かを判断し、デューティ比が所定値以上のときは、ポンプを駆動した状態で、パージ制御弁が開状態のときのパージガスの濃度を検出し、デューティ比が所定値未満のときは、ポンプを駆動した状態で、パージ制御弁が閉状態のときのパージガスの濃度を検出する。

本明細書で開示する制御装置は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着しているキャニスタから内燃機関の吸気管にパージガスを送る蒸発燃料処理装置を制御する。その制御装置は、パージガスをキャニスタから吸気管に送り出すポンプを駆動し、パージガスを吸気管に送るときに吸気管とキャニスタを接続しているパージ通路上に設けられているパージ制御弁を、デューティ比に基づいて開状態と閉状態に切替え、デューティ比が所定値以上のときはパージ制御弁が開状態のときにパージ通路内のパージガスの濃度を検出し、デューティ比が所定値未満のときはパージ制御弁が開状態のときのパージガスの濃度を検出する。この制御装置を用いることにより、吸気管とキャニスタの間のパージ通路上にパージ制御弁が配置され、パージ制御弁とキャニスタの間のパージ通路上にポンプが配置されている蒸発燃料処理装置を制御することができる。

制御装置は、パージ制御弁が開状態のときのポンプの回転数と圧力計の検出値との対応するガス濃度が規定された第１テーブルと、パージ制御弁が閉状態のときのポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第２テーブルとを記憶している記憶部を含んでいてよい。この場合、制御装置は、パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときは第１テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときは第２テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定してよい。

第１実施例の蒸発燃料処理装置を用いた車両の燃料供給システムを示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置の変形例を示す。 第１実施例の蒸発燃料処理装置の変形例を示す。 パージガス濃度の検出方法のフローチャートを示す。 パージ実行中のタイミングチャートを示す。 第１テーブルを示す。 第２テーブルを示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置を示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置における濃度検出部の具体例を示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置における濃度検出部の具体例を示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置における濃度検出部の具体例を示す。 第２実施例の蒸発燃料処理装置における濃度検出部の具体例を示す。

（第１実施例）
図１及び図２を参照し、蒸発燃料処理装置２０を備える燃料供給システム６について説明する。図１に示すように、燃料供給システム６は、燃料タンク１４内に貯留されている燃料をエンジン２に供給するためのメイン燃料供給装置１０と、燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料をエンジン２に供給するための蒸発燃料処理装置２０を備えている。

メイン燃料供給装置１０には、燃料ポンプユニット１６と、供給管１２と、インジェクタ４が設けられている。燃料ポンプユニット１６は、燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ、制御回路等を備えている。燃料ポンプユニット１６は、ＥＣＵ１００内の制御部１０２から供給される信号に応じて燃料ポンプを制御する。燃料ポンプは、燃料タンク１４内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプから吐出される燃料は、プレッシャレギュレータで調圧され、燃料ポンプユニット１６から供給管１２に供給される。供給管１２は、燃料ポンプユニット１６とインジェクタ４に接続されている。供給管１２に供給された燃料は、供給管１２を通過してインジェクタ４に達する。インジェクタ４は、ＥＣＵ１００によって開度がコントロールされる弁（図示省略）を有している。インジェクタ４の弁が開かれると、供給管１２内の燃料が、エンジン２に接続されている吸気管３４に供給される。

なお、吸気管３４は、エアクリーナ３０に接続されている。エアクリーナ３０は、吸気管３４に流入する空気の異物を除去するフィルタを備えている。吸気管３４内に、スロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２が開くと、エアクリーナ３０からエンジン２に向けて吸気が行われる。スロットルバルブ３２は、吸気管３４の開度を調整し、エンジン２に流入する空気量を調整する。スロットルバルブ３２は、インジェクタ４より上流側（エアクリーナ３０側）に設けられている。スロットルバルブ３２は、ＥＣＵ１００によって制御される。なお、エアクリーナ３０とスロットルバルブ３２の間に、エアフロメータ（図示省略）を配置し、吸気管３４に流入する空気量を検出することもできる。

蒸発燃料処理装置２０は、パージ通路２２と、キャニスタ１９と、ポンプ５２と、パージ制御弁２６と、圧力計２４（第１圧力計２４ａと第２圧力計２４ｂ）を備えている。パージ通路２２は、インジェクタ４とスロットルバルブ３２の間で、吸気管３４に接続されている。パージ通路２２は、キャニスタ１９から吸気管３４に移動するパージガスが通過する。キャニスタ１９と燃料タンク１４は、連通管１８によって接続されている。キャニスタ１９は、燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料を吸着する。ポンプ５２は、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料を含むパージガスを、吸気管３４に送り出す。パージ制御弁２６は、ＥＣＵ１００（制御部１０２）によって制御される電磁弁であり、パージガスを供給する供給状態とパージガスを供給しない遮断状態に切替わる。なお、パージ制御弁２６は、ＥＣＵ１００によってデューティ制御される弁であり、供給状態において、開閉のタイミング（開状態と閉状態の切替えタイミング）を制御することにより、吸気管３４に送り出すパージガスの流量を調整する。蒸発燃料処理装置２０では、圧力計２４の検出値に基づき、記憶部（メモリ）１０４に記憶されている情報を利用して、パージガスの濃度を検出する。記憶部１０４に記憶されている情報については後述する。

図２に示すように、キャニスタ１９は、大気ポート１９ａ，パージポート１９ｂ及びタンクポート１９ｃを備えている。大気ポート１９ａは、連通管１７を介して、エアフィルタ１５に接続されている。パージポート１９ｂは、パージ通路２２に接続されている。タンクポート１９ｃは、連通管１８を介して、燃料タンク１４に接続されている。キャニスタ１９内に、活性炭１９ｄが収容されている。活性炭１９ｄに面するキャニスタ１９の壁面のうちの、１つの壁面にポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている。活性炭１９ｄと、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられているキャニスタ１９の内壁との間には、空間が存在する。ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側のキャニスタ１９の内壁に、第１仕切板１９ｅと第２仕切板１９ｆが固定されている。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａとパージポート１９ｂの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、ポート１９ａ，１９ｂ及び１９ｃが設けられている側と反対側の空間まで伸びている。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂとタンクポート１９ｃの間において、活性炭１９ｄとキャニスタ１９の内壁の間の空間を分離している。

活性炭１９ｄは、燃料タンク１４から連通管１８，タンクポート１９ｃを通じてキャニスタ１９の内部に流入する気体から蒸発燃料を吸着する。蒸発燃料が吸着された後の気体は、大気ポート１９ａ，連通管１７及びエアフィルタ１５を通過して大気に放出される。キャニスタ１９は、燃料タンク１４内の蒸発燃料が大気に放出されることを防止することができる。活性炭１９ｄで吸着された蒸発燃料は、パージポート１９ｂよりパージ通路２２に供給される。第１仕切板１９ｅは、大気ポート１９ａが接続されている空間と、パージポート１９ｂが接続されている空間を分離している。第１仕切板１９ｅは、蒸発燃料を含んだ気体が大気に放出されることを防止している。第２仕切板１９ｆは、パージポート１９ｂが接続されている空間と、タンクポート１９ｃが接続されている空間を分離している。第２仕切板１９ｆは、タンクポート１９ｃからキャニスタ１９に流入する気体が直接パージ通路２２に移動することを防止している。

パージ通路２２は、キャニスタ１９と吸気管３４を接続している。パージ通路２２上には、ポンプ５２とパージ制御弁２６と圧力計２４が設けられている。ポンプ５２は、キャニスタ１９とパージ制御弁２６の間に配置されており、吸気管３４に蒸発燃料（パージガス）を圧送する。なお、エンジン２が駆動している場合、吸気管３４内は負圧である。そのため、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料は、吸気管３４とキャニスタ１９の圧力差によって吸気管３４に導入することもできる。しかしながら、パージ通路２２にポンプ５２を配置することにより、吸気管３４内の圧力がパージガスを引き込むために十分でない圧力の場合（過給時の正圧、あるいは、負圧であるがその圧力の絶対値が小さい）であっても、キャニスタ１９に吸着された蒸発燃料を吸気管３４に供給することができる。また、ポンプ５２を配置することにより、吸気管３４に所望量の蒸発燃料を供給することができる。ポンプ５２は、ＥＣＵ１００（制御部１０２）によって制御される。なお、吸気管３４内が負圧の場合、ポンプ５２を駆動しなくても、パージガスを吸気管３４に導入することができる。詳細は後述するが、蒸発燃料処理装置２０では、パージガスの濃度を検出するときは、吸気管３４内の圧力に係らずポンプ５２を駆動する。

圧力計２４は、ポンプ５２の上流と下流に設けられている。具体的には、第１圧力計２４ａがパージ制御弁２６とポンプ５２の間（ポンプ５２の下流）に配置されており、第２圧力計２４ｂがポンプ５２とキャニスタ１９の間（ポンプ５２の上流）に配置されている。第１圧力計２４ａと第２圧力計２４ｂでパージ通路２２内の圧力を検出することにより、ポンプ５２の上流と下流の差圧を算出することができる。圧力計２４の検出値は、パージ通路２２内の気体密度が高くなるに従って大きくなる。蒸発燃料処理装置２０では、圧力計２４の検出値に基づいて、パージガスの濃度を検出する。圧力計２４の検出値は、ＥＣＵ１００（制御部１０２）に入力される。なお、図３に示す蒸発燃料処理装置２０ａのように、ポンプ５２の上流に配置する第２圧力計２４ｂを、エアフィルタ１５とキャニスタ１９の間（連通管１７上）に配置してもよい。この場合も、ポンプ５２の上流と下流に圧力計２４が設けられる。あるいは、図４に示す蒸発燃料処理装置２０ｂのように、ポンプ５２の上流に圧力計を設けず、ポンプ５２の下流（ポンプ５２とパージ制御弁２６の間）にのみ圧力計２４（第１圧力計２４ａ）を設けてもよい。

ＥＣＵ１００は、蒸発燃料処理装置２０を制御する制御部１０２を備えている。制御部１０２は、ＥＣＵ１００の他の部分（例えばエンジン２を制御する部分）と一体的に配置されている。なお、制御部１０２は、ＥＣＵ１００の他の部分と別に配置されていてもよい。すなわち、制御部１０２は、ＥＣＵ１００から独立した制御装置であってよい。制御部１０２は、ＣＰＵとＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部（メモリ）１０４を含む。記憶部１０４には、圧力計２４の検出値及びポンプ５２の回転数に対応するパージガス濃度が記述されたテーブルが記憶されている。制御部１０２は、記憶部１０４に予め格納されているプログラムに応じて、蒸発燃料処理装置２０を制御する。具体的には、制御部１０２は、ポンプ５２に信号を出力し、ポンプ５２のオン・オフ、ポンプ５２の回転数を制御する。また、制御部１０２は、パージ制御弁２６に信号を出力し、デューティ制御を実行する。制御部１０２は、パージ制御弁２６に出力する信号のデューティ比を調整することによって、パージ制御弁２６の開弁時間を調整する。また、制御部１０２は、圧力計２４の検出値に基づいて、記憶部１０４に記憶されているテーブル（圧力計２４の検出値及びポンプ５２の回転数に対応するパージガス濃度が記述されたテーブル）を参照し、パージガス濃度を決定する。

蒸発燃料処理装置２０では、パージ実行中（吸気管３４へのパージガスの供給中）は、吸気管３４へのパージガス供給量を調整するために、デューティ比に基づいて、パージ制御弁２６の開閉が繰り返される。蒸発燃料処理装置２０では、デューティ比に基づいて、パージガス濃度を検出するタイミングを変化させる。具体的には、デューティ比が所定値（例えば、５０％）未満の場合、パージ制御弁２６が閉状態のときのパージガス濃度を検出する。一方、デューティ比が所定値の場合、パージ制御弁２６が開状態のときのパージガス濃度を検出する。

図５及び図６を参照し、パージガス濃度の検出方法について説明する。図６は、タイミングｔ１でパージガスの供給を開始し、タイミングｔ１４でパージガスの供給を停止するまでの、パージ制御弁２６の動作、圧力計２４の検出値、パージガス濃度を示している。なお、図６は、パージガスを供給している途中（タイミングｔ８−ｔ９間）で、デューティ比が所定値α未満から所定値α以上に変化する例を示している。なお、図６は、パージガスの濃度が除々に高くなる例について示している。この現象は、パージガス濃度を検出したことに起因するものではない。すなわち、以下に説明するパージガス濃度の検出が、パージガスの濃度変化に影響を与えるものではない。

図５に示すように、まず、パージ実行フラグ（パージガスを供給するフラグ）がオンしているか否かを判断する（ステップＳ２）。蒸発燃料処理装置２０では、パージガスを吸気管３４に供給しているときに濃度検出を行う。そのため、パージ実行フラグがオンしていない（パージガスを供給しない）場合は、パージガスの濃度検出を行わない（ステップＳ２：ＮＯ）。パージ実行フラグがオンしている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ポンプ５２を所定回転数で駆動し（ステップＳ４）、所定のデューティ比でパージ制御弁２６を制御し、パージを開始する（タイミングｔ１）。ポンプ５２の駆動、パージ制御弁２６の制御は、ＥＣＵ１００の制御部１０２によって実行される（図１、２も参照）。なお、パージ実行フラグをオフからオンに切替わったときは、前回のパージ実行中に測定したパージガス濃度（図６に破線で示している）に基づいて、ポンプ５２の回転数，パージ制御弁２６のデューティ比を調整する。

パージ制御弁２６は、制御部１０２のデューティ制御に基づいて、開状態（タイミングｔ１−ｔ２，ｔ３−ｔ４等）と閉状態（タイミングｔ２−ｔ３，ｔ４−ｔ５等）に切替わる。なお、デューティ比とは、パージ制御弁２６が開状態に切替わった時から、パージ制御弁２６が閉状態に切替わり、次に開状態に切替わる時まで（例えばタイミングｔ１―ｔ３）を１サイクルとしたときに、１サイクル中に占めるパージ制御弁２６が開状態に維持されている時間（タイミングｔ１―ｔ２）の割合のことである。デューティ比が小さい程、パージ制御弁２６が開状態に維持されている時間が短い。本検出方法では、デューティ比が所定値α以上か否かによって、パージガス濃度を検出するタイミングを変える。なお、所定値αは、４０〜６０％の間であってよく、本実施例では５０％である。

デューティ比が所定値α未満の場合（ステップＳ６：ＮＯ，タイミングｔ１−ｔ８）、パージ制御弁２６が閉状態のとき（ステップＳ２０：ＹＥＳ，タイミングｔ２−ｔ３，ｔ４−ｔ５，ｔ６−ｔ７）の圧力（第１圧力計２４ａと第２圧力計２４ｂの差圧）を検出し、記録する（ステップＳ２２）。なお、圧力（差圧）は、ピーク値（最大値）の値を検出・記録する。次に、記録した圧力に基づいて、第２テーブル（図８を参照）より、パージガス濃度を決定する（ステップＳ２４）。なお、検出・記録する圧力は、パージ制御弁２６が閉状態に維持されている間の平均であってもよい。

デューティ比が所定値α以上の場合（ステップＳ６：ＹＥＳ，タイミングｔ９−ｔ１４）、パージ制御弁２６が開状態のとき（ステップＳ１０：ＹＥＳ，タイミングｔ９−ｔ１０，ｔ１１−ｔ１２，ｔ１３−ｔ１４）の圧力を検出し、記録する（ステップＳ１２）。なお、圧力は、ピーク値（最小値）の値を検出・記録する。次に、記録した圧力に基づいて、第１テーブル（図７を参照）より、パージガス濃度を決定する（ステップＳ１４）。検出・記録する圧力は、パージ制御弁２６が開状態に維持されている間の平均であってもよい。第１テーブル及び第２テーブルの詳細については後述する。

図６に示すように、パージガスの濃度を決定するための圧力計２４の検出値（差圧）は、パージ制御弁２６の開閉状態によって変化する。そのため、パージ実行中に任意のタイミングでパージガス濃度を検出（パージ通路２２内の圧力を検出）しても、正確なガス濃度を検出できない。蒸発燃料処理装置２０では、パージ実行中のパージ制御弁２６のデューティ比によって、ガス濃度を検出するタイミングを変化させる。具体的には、デューティ比が所定値αより小さく、パージ制御弁２６が閉状態に長く維持されているときは、パージ制御弁２６が閉状態のときの圧力に基づいてパージガス濃度を決定する。また、デューティ比が所定値α以上であり、パージ制御弁２６が開状態に長く維持されているときは、パージ制御弁２６が開状態のときの圧力に基づいてパージガス濃度を決定する。蒸発燃料処理装置２０は、パージ通路２２内のパージガス濃度（すなわち、圧力）を、より正確に反映しているタイミングでパージガス濃度を検出することにより、従来よりも正確なガス濃度を検出することができる。

また、上記したように、蒸発燃料処理装置２０では、デューティ比が所定値α以上の場合（開状態の圧力を検出）と、デューティ比が所定値α未満の場合（閉状態の圧力を検出）とで、異なるテーブルを用いてパージガスの濃度を決定する。そのため、圧力が低く検出される開状態で圧力を検出しても、圧力が高く検出される閉状態で圧力を検出しても、正確なガス濃度を検出することができる。

ここで、第１テーブル（図７）、第２テーブル（図８）について説明する。図７は、第１テーブルを示しており、パージ制御弁２６を開状態にしてポンプ５２を駆動したときの、ポンプ５２の上流と下流の差圧ΔＰ（第１圧力計２４ａの検出値−第２圧力計２４ｂの検出値）とパージガス濃度の関係を、ポンプ５２の回転数毎に記したテーブルである。ポンプ５２の回転数が等しい場合、差圧ΔＰが大きくなるに従って、パージガス濃度は濃くなる。また、差圧ΔＰが等しい場合、ポンプ５２の回転数が大きくなるに従って、パージガス濃度は薄くなる。例えば、濃度Ｂ２よりも濃度Ｂ１１が濃く、濃度Ｂ１１よりも濃度Ｄ１１が薄い。

図８は、第２テーブルを示しており、パージ制御弁２６を閉状態にしてポンプ５２を駆動したときの、ポンプ５２の上流と下流の差圧ΔＰ（第１圧力計２４ａの検出値−第２圧力計２４ｂの検出値）とパージガス濃度の関係を、ポンプ５２の回転数毎に記したテーブルである。第２テーブルも、ポンプ５２の回転数が等しい場合、差圧ΔＰが大きくなるに従って、パージガス濃度は濃くなる。また、差圧ΔＰが等しい場合、ポンプ５２の回転数が大きくなるに従って、パージガス濃度は薄くなる。なお、パージ制御弁２６を閉状態にしてポンプ５２を駆動すると、ポンプ下流の圧力（第１圧力計２４ａの検出値）は、パージ制御弁２６が開状態のときよりも高くなる（図６も参照）。そのため、差圧ΔＰ及びポンプ５２の回転数が等しいときのバージガス濃度を比較すると、第２テーブルに記されているガス濃度は、第１テーブルに記されているガス濃度以下である。例えば、濃度ａ１０は濃度Ａ１０より薄く、濃度ｄ５は濃度Ｄ５より薄い。

なお、上記実施例では、記憶部１０４に第１テーブルと第２テーブルが記憶されており、パージ制御弁２６のデューティ比に基づいて、第１テーブルまたは第２テーブルを参照してパージガス濃度を決定した。しかしながら、記憶部１０４に、パージ制御弁２６が開状態のときのポンプ５２の回転数と圧力（差圧）に関する第１関数と、パージ制御弁２６が閉状態のときのポンプ５２の回転数と圧力に関する第２関数を記憶させ、パージ制御弁２６のデューティ比に基づいて、第１関数または第２関数を参照してパージガス濃度を決定してもよい。この場合、図５のステップＳ１４を「第１関数よりパージガス濃度を決定」と読み替え、ステップＳ２４を「第２関数よりパージガス濃度を決定」と読み替える。また、蒸発燃料処理装置２０ｂ（図４を参照）おいてパージガス濃度を検出する場合、ポンプ５２の回転数と第１圧力計２４ａの圧力に基づくパージガス濃度を、テーブル（または関数）として記憶部１０４に記憶しておく。

（第２実施例）
図９を参照し、蒸発燃料処理装置１２０について説明する。蒸発燃料処理装置１２０は、蒸発燃料処理装置２０の変形例である。蒸発燃料処理装置１２０は、パージ通路２２上に圧力計（圧力検出部）が配置されていない点が、蒸発燃料処理装置２０と異なる。蒸発燃料処理装置１２０について、蒸発燃料処理装置２０と同じ構成は、同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

蒸発燃料処理装置１２０では、一端がポンプ５２の上流でパージ通路２２に接続されており、他端がポンプ５２の下流でパージ通路２２に接続されている分岐通路５８を備えている。分岐通路５８上には、濃度センサ５７が設けられている。蒸発燃料処理装置１２０は、濃度センサ５７の検出値に基づいて、パージガス濃度を決定する。なお、濃度センサ５７として、様々な種類のセンサを利用することができる。以下、図１０から図１３を参照し、利用可能な濃度センサ５７の幾つかを説明する。

図１０は、ベンチュリ管７２を内蔵した濃度センサ５７ａを示している。ベンチュリ管７２の端部（第１端部７２ａ，第２端部７２ｃ）が分岐通路５８に接続されている。第１端部７２ａは、ポンプ５２の下流側（高圧側）に接続され、第２端部７２ｃはポンプ５２の上流側（低圧側）に接続される。そのため、パージガスは、第１端部７２ａから第２端部７２ｃに向けて移動する。ベンチュリ管７２の第１端部７２ａと中央部（絞り部）７２ｂの間に差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ａは、第１端部７２ａと中央部７２ｂの差圧を差圧センサ７０で検出する。濃度センサ５７ａを用いる場合、図５のステップＳ１２，Ｓ２２において、差圧センサ７０の検出値を記録する。なお、第１端部７２ａと中央部７２ｂの差圧を検出すれば、ベルヌーイの式よりバージガスの密度（バージガス濃度）を算出することができる。

図１１は、オリフィス管７４を内蔵した濃度センサ５７ｂを示している。オリフィス管７４の両端が分岐通路５８に接続されている。オリフィス管７４の中央に、開孔７４ａを有するオリフィス板７４ｂが設けられている。オリフィス板７４ｂの上流側と下流側に、差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ｂは、オリフィス板７４ｂの上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で検出する。濃度センサ５７ｂを用いる場合も、図５のステップＳ１２，Ｓ２２において、差圧センサ７０の検出値を記録する。

図１２は、毛細管式粘度計７６を内蔵した濃度センサ５７ｃを示している。毛細管式粘度計７６の両端が分岐通路５８に接続されている。毛細管式粘度計７６の内部には、複数の毛細管７６ａが配置されている。毛細管７６ａの上流側と下流側に、差圧センサ７０が接続されている。濃度センサ５７ｃは、毛細管７６ａの上流側と下流側の圧力差を差圧センサ７０で検出し、毛細管式粘度計７６を通過する流体（パージガス）の粘性を測定する。毛細管７６ａの上流側と下流側の差圧を検出すれば、ハーゲン・ポアズイユの式より、流体の粘性を算出することができる。パージガスの粘性は、パージガスの濃度と相関関係がある。そのため、パージガスの粘性を算出することにより、パージガスの濃度を検出することができる。濃度センサ５７ｃ（毛細管式粘度計７６）を用いる場合も、図５のステップＳ１２，Ｓ２２において、差圧センサ７０の検出値を記録する。濃度センサ５７ａ〜５７ｃを用いる場合、記憶部１０４には、ポンプ５２の回転数と差圧センサ７０の検出値に対応したパージガス濃度（あるいは、ポンプ５２の回転数と粘性に対応したパージガス濃度）を記述したテーブル（または関数）を記憶させる。

図１３は、音波式濃度計７８を内蔵した濃度センサ５７ｄを示している。音波式濃度計７８は、筒状であり、両端が分岐通路５８に接続されている。音波式濃度計７８は、管内に向けて信号を発信する発信器７８ａと、発信器７８ａが発信した信号を受信する受信器７８ｂを備えている。音波式濃度計７８では、信号が発信器７８ａから受信器７８ｂに到達するまでの時間ｔを検出する。時間ｔと、発信器７８ａと受信器７８ｂの距離Ｌに基づいて、管内の音速ｖを算出する。管内の音速ｖは、管内を通過しているパージガスの濃度と相関関係がある。管内の音速ｖを測定することにより、パージガスの濃度（バージガスの分子量）を検出することができる。具体的には、音速ｖ，パージガスの分子量Ｍ，比熱比γ，気体定数Ｒ及び絶対温度Ｔとしたときに、下記式（１）が成立することが知られている。下記式（１）を用いて、パージガスの濃度を検出することができる。なお、音波式濃度計７８を用いる場合、図５のステップＳ１２，Ｓ２２において、管内の音速ｖを記録する。また、記憶部１０４には、ポンプ５２の回転数と音速ｖに対応したパージガス濃度を記述したテーブル（または関数）を用いて、パージガス濃度を決定する。
式（１）：ｖ＝（γ×Ｒ×Ｔ／Ｍ）^０．５

以上、圧力検出部の形態について幾つか説明したが、重要なことは、キャニスタと吸気管の間のパージ通路上にデューティ制御されるパージ制御弁が配置されており、パージ制御弁の上流のパージ通路上にポンプが配置されており、パージ通路内のパージガス濃度を検出する濃度検出部を備える蒸発燃料処理装置において、ポンプを駆動した状態で、パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときはパージ制御弁が開状態のときの濃度検出部の検出値に基づきパージガスを決定し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときはパージ制御弁が閉状態のときの濃度検出部の検出値に基づきパージガスを決定することである。例えば、本明細書ではパージポンプ５２はパージ制御弁２６とキャニスタ１９の間のパージ通路２２上に配置したが、パージポンプ５２をキャニスタ１９とエアフィルタ１５の間に配置するとともに、パージポンプ５２の下流（連通管１７またはパージ通路２２）に圧力センサ（または濃度センサ）を配置することもできる。本明細書で開示したパージガス濃度の検出方法は、デューティ制御されるパージ制御弁、ポンプ、濃度検出部を備える蒸発燃焼処理装置であれば、何れのタイプにも適用することができる。また、本明細書で開示した制御部（あるいは制御部を備えるＥＣＵ）は、デューティ制御されるパージ制御弁、ポンプ、濃度検出部を備える蒸発燃焼処理装置であれば、何れのタイプの蒸発燃焼処理装置の制御部として用いることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：内燃機関
１４：燃料タンク
１９：キャニスタ
２０：蒸発燃料処理装置
２２：パージ通路
２４：圧力センサ（濃度検出部）
２６：パージ制御弁
３４：吸気管
５２：ポンプ

Claims (6)

1. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   キャニスタと内燃機関の吸気管との間に接続されており、キャニスタから吸気管に送られるパージガスが通過するパージ通路と、
   パージ通路上に配置されており、キャニスタから吸気管にパージガスを供給する供給状態と、キャニスタから吸気管へのパージガスの供給を遮断する遮断状態とに切替わり、供給状態のときの吸気管へのパージガス供給量をデューティ比によって制御するパージ制御弁と、
   パージガスをキャニスタから吸気管に送り出すポンプと、
   パージ通路内のパージガスの濃度を検出する濃度検出部と、を備えており、
   濃度検出部は、
   供給状態であるとともに前記ポンプが駆動しているときに、パージ制御弁のデューティ比に基づいてパージガスの濃度を検出するタイミングを変化させ、
   パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときは、パージ制御弁が開状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とし、
   パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときは、パージ制御弁が閉状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とする、蒸発燃料処理装置。
2. 濃度検出部は、パージ制御弁と前記ポンプの間に設けられているとともにパージ通路内の圧力を検出する圧力計を含んでおり、
   圧力計の検出値と前記ポンプの回転数に基づいてパージガスの濃度を決定する請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 濃度検出部は、パージ制御弁が開状態のときの前記ポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第１テーブルと、パージ制御弁が閉状態のときの前記ポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第２テーブルと、を記憶している記憶部を含んでおり、
   パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときは第１テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときは第２テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定する請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着しているキャニスタから内燃機関の吸気管にパージガスを送る蒸発燃料処理装置において、吸気管に送られるパージガスの濃度検出方法であって、
   蒸発燃料処理装置は、内燃機関の吸気管とキャニスタとの間に接続されているパージ通路と、吸気管へのパージガスの供給量をデューティ比によって制御するパージ制御弁と、パージガスをキャニスタから吸気管に送り出すポンプと、パージ通路内のパージガスの濃度を検出する濃度検出部と、を備えており、
   パージ制御弁のデューティ比が所定値以上か否かを判断し、判断されたデューティ比に基づいてパージガスの濃度を検出するタイミングを変化させ、
   デューティ比が所定値以上のときは、前記ポンプを駆動した状態で、パージ制御弁が開状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とし、
   デューティ比が所定値未満のときは、前記ポンプを駆動した状態で、パージ制御弁が閉状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とする、パージガスの濃度検出方法。
5. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着しているキャニスタから内燃機関の吸気管にパージガスを送る蒸発燃料処理装置の制御装置であって、
   パージガスをキャニスタから吸気管に送り出すポンプを駆動し、
   パージガスを吸気管に送るときに、吸気管とキャニスタを接続しているパージ通路上に設けられているパージ制御弁をデューティ比に基づいて開状態と閉状態に切替え、
   パージガスをキャニスタから吸気管に送り出す供給状態において、パージ制御弁のデューティ比に基づいてパージガスの濃度を検出するタイミングを変化させ、
   デューティ比が所定値以上のときは、パージ制御弁が開状態のときにパージ通路内のパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とし、
   デューティ比が所定値未満のときは、パージ制御弁が閉状態のときのパージガスの濃度を検出し、パージ期間中のパージガス濃度とする、制御装置。
6. 制御装置は、パージ制御弁が開状態のときの前記ポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第１テーブルと、パージ制御弁が閉状態のときの前記ポンプの回転数と圧力計の検出値とに対応するガス濃度が規定された第２テーブルと、を記憶している記憶部を含んでおり、
   パージ制御弁のデューティ比が所定値以上のときは第１テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定し、パージ制御弁のデューティ比が所定値未満のときは第２テーブルに基づいてパージガスの濃度を決定する請求項５に記載の制御装置。

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