JP4361889B2 - リーク検査装置及び燃料蒸気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、リーク検査装置及びそれを備えた燃料蒸気処理装置に関する。

従来、燃料タンク内で発生した燃料蒸気をキャニスタに一時的に吸着させ、必要に応じてキャニスタから脱離させた燃料蒸気を内燃機関（以下、エンジンという）の吸気通路へと導いてパージする燃料蒸気処理装置が知られている。このような燃料蒸気処理装置等では、燃料蒸気が流通するエバポ系から系外への燃料蒸気のリークを検査するために、リーク検査装置が用いられている。
リーク検査装置としては、エバポ系を構成するキャニスタに測定通路を介してポンプを接続し、当該ポンプによってエバポ系を減圧しつつ、測定通路の圧力に基づいてリーク検査するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−２３２５２１号公報

しかし、上記構成のリーク検査装置では、リーク検査中にキャニスタにおける燃料蒸気の吸着状態がキャニスタの吸着能力の限界(以下、破過状態という)に近くなると、ポンプの減圧作用を受けるキャニスタから燃料蒸気が脱離して当該脱離蒸気がポンプ側へ排出される(以下、吹き抜けという)ことがある。このように燃料蒸気の吹き抜けが生じると、吹き抜けた燃料蒸気がポンプへ吸入されて当該ポンプ外へと排出されることになる。ここで、ポンプの排出側が大気開放されている場合には、リーク検査装置自体が燃料蒸気のリークを発生させるという本末転倒の結果となってしまうため、望ましくない。
以上より、本発明の目的は、燃料蒸気のリークを防止するリーク検査装置及びそれを備えた燃料蒸気処理装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、検査手段は、エバポ系のキャニスタに測定通路を介して連通するポンプを制御してエバポ系を減圧しつつ、圧力測定手段による測定通路の測定圧力に基づいてエバポ系から系外への燃料蒸気のリークを検査する。そして検査手段は、リーク検査中にキャニスタから測定通路への燃料蒸気の吹き抜けを検知した場合にエバポ系の減圧を強制終了するので、当該エバポ系のキャニスタには減圧作用が及ばなくなる。これにより、燃料蒸気のリークの要因となる燃料蒸気の吹き抜けが止められるので、当該リークの防止に貢献することができる。

また、請求項１に記載の発明によると、検査手段は、燃料蒸気の吹き抜けを検知した場合に測定通路開閉手段を制御して測定通路を閉塞する。即ち、ポンプとキャニスタとの間の測定通路を閉塞するので、キャニスタの減圧、ひいては燃料蒸気の吹き抜けを容易且つ確実に止めることができる。

請求項２に記載の発明によると、検査手段は、燃料蒸気の吹き抜けを検知した場合にポンプを停止するので、キャニスタの減圧、ひいては燃料蒸気の吹き抜けを容易且つ確実に止めることができる。しかも、ポンプの排出側が大気開放されている場合でも、ポンプを停止することによって、吹き抜けた燃料蒸気がポンプへ吸入されて大気中へ排出されることを防止することができる。

エバポ系が減圧されるリーク検査中は、燃料蒸気の吹き抜けが発生しない限り、測定手段による測定圧力が負圧側への変化を示す。一方、リーク検査中に燃料蒸気の吹き抜けが発生すると、測定手段による測定圧力が大気側への変化を示すこととなる。そこで、請求項３に記載の発明によると、検査手段は、圧力測定手段による測定圧力が大気圧側へ変化した場合に吹き抜けを検知したと判断するので、当該判断を正確に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、燃料タンク内で発生した燃料蒸気が流通するエバポ系であって、当該燃料蒸気を脱離可能に吸着するキャニスタを有するエバポ系と、測定通路と、前記測定通路を介して前記キャニスタに連通するポンプと、前記測定通路の圧力を測定する圧力測定手段と、前記ポンプを制御して前記エバポ系を減圧しつつ、前記圧力測定手段による測定圧力に基づいて前記エバポ系から系外への燃料蒸気のリークを検査する検査手段であって、当該リーク検査中に前記キャニスタから前記測定通路への燃料蒸気の排出を検知した場合に、前記エバポ系の減圧を強制終了する検査手段と、を有するリーク検査装置を備え、当該リーク検査装置の検査手段がパージ通路開閉手段を制御してエバポ系のパージ通路を閉塞しつつリーク検査を行う燃料蒸気処理装置である。したがって、リーク検査中にキャニスタから測定通路への燃料蒸気の吹き抜けが検知された場合には、エバポ系の減圧の強制終了によって、燃料蒸気のリークの要因となる燃料蒸気の吹き抜けが止められるので、当該リークの防止に貢献することができる。

また、請求項４に記載の発明によると、差圧測定手段は、絞りを有する絞り通路とパージ通路とを連通制御手段の制御によって連通させると共に、リーク検査装置の測定通路に連通する絞り通路をリーク検査装置のポンプの制御によって減圧しつつ、絞り両端間の差圧を測定する。そして濃度算出手段は、この差圧測定手段による測定差圧に基づいてパージ通路の燃料蒸気濃度を算出する。このような構成では、例えばリーク検査後に濃度算出のための差圧測定を行う場合、リーク検査中にキャニスタから測定通路へ吹き抜けた燃料蒸気がポンプへ吸入されてしまうと、差圧測定時において燃料蒸気がポンプ外へと排出されるまでポンプ特性が不安定となる。この場合、差圧測定精度ひいては濃度算出精度の低下や、差圧測定時間の増大等の問題が生じるおそれがある。しかしながら、リーク検査中に燃料蒸気の吹き抜けが検知された場合には、エバポ系の減圧の強制終了によって燃料蒸気の吹き抜けが止められるので、そうした問題の発生を阻止することができる。

請求項５に記載の発明によると、絞りを挟んで測定通路とは反対側において連通制御手段が絞り通路とパージ通路とを連通させることができる。このような絞り通路とパージ通路との連通形態が実現されるとき、減圧された絞り通路における絞り両端間の差圧は、絞り通路に連通する測定通路の圧力と大気圧との差に実質的に等しくなる。したがって、差圧測定手段では、測定通路の圧力を測定するリーク検査装置の圧力測定手段を利用して絞り両端間の差圧を求めることができる。即ち、リーク検査用の圧力測定と濃度算出用の圧力測定とを同一の圧力測定手段によって行うことができるので、コストの低減化に貢献することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による燃料蒸気処理装置１０を車両のエンジン１に適用した例を示している。

まず、エンジン１について説明する。
エンジン１は、燃料タンク１２内に収容されたガソリン燃料を用いて動力を発生させるガソリンエンジンである。エンジン１の吸気通路３には、例えば燃料噴射量を制御する燃料噴射装置４、吸気量を制御するスロットル装置５、吸気量を検出するエアフローセンサ６、吸気圧を検出する吸気圧センサ７等が設置されている。また、エンジン１の排気通路８には、例えば空燃比を検出する空燃比センサ９等が設置されている。

次に、燃料蒸気処理装置について説明する。
燃料蒸気処理装置１０は、燃料タンク１２内で発生した燃料蒸気を処理してエンジン１へ供給するものであり、特に本実施形態では、エバポ系１４から系外への燃料蒸気のリークを検査するリーク検査装置としての機能も果たす。

エバポ系１４は、燃料タンク１２、キャニスタ１６、導入通路１８、パージ通路２０、パージ制御弁２２等から構成されている。
キャニスタ１６は、ケース２４内を隔壁２５で仕切られることにより二つの吸着部２６，２７を形成している。各吸着部２６，２７には、活性炭等からなる吸着材２８，２９が充填されている。メイン吸着部２６には、導入通路１８を介して燃料タンク１２が連通している。これにより、燃料タンク１２内で発生した燃料蒸気は導入通路１８を通じてメイン吸着部２６へ流入し、当該メイン吸着部２６の吸着材２８に脱離可能に吸着される。メイン吸着部２６にはさらに、パージ通路２０を介して吸気通路３が連通している。ここでパージ通路２０の吸気通路側端には、電磁駆動式の二方弁からなるパージ制御弁２２が設置されており、パージ制御弁２２はその開閉作動によってパージ通路２０の開閉を制御する。これによりパージ制御弁２２の開状態では、吸気通路３のスロットル装置５よりも下流側に発生する負圧がパージ通路２０を通じてメイン吸着部２６に作用する。したがって、メイン吸着部２６に負圧が作用するときには、メイン吸着部２６の吸着材２８から燃料蒸気が脱離し、その脱離蒸気が空気と混合してパージ通路２０へ導かれることによって、当該混合気中の燃料蒸気が吸気通路３へとパージされる。尚、パージ通路２０を通じて吸気通路３へパージされた燃料蒸気は、燃料噴射装置４からの噴射燃料と共にエンジン１内で燃焼される。

サブ吸着部２７には、ケース２４内底部の空間部２３を介してメイン吸着部２６が連通していると共に、測定通路３０を介してポンプ３２が連通している。これにより、吸着部２６，２７のうち一方の吸着部から脱離した燃料蒸気は、空間部２３で一旦滞留した後に、他方の吸着部に吸着され得る。

ポンプ３２は、例えば電動式のベーンポンプ等から構成されている。ポンプ３２の吸入口は、サブ吸着部２７とは反対側において測定通路３０に連通し、またポンプ３２の排出口は、フィルタ３３を通して大気開放されている第一大気通路３４に連通している。これによりポンプ３２の作動時には、測定通路３０が減圧され、測定通路３０からポンプ３２へ吸入された気体が第一大気通路３４を通じて大気中へと排出される。

通路切換弁３６は、電磁駆動式の三方弁から構成されている。通路切換弁３６は、測定通路３０の中途部に設置されていると共に、第一大気通路３４の中途部から分岐する第二大気通路３８と接続されている。通路切換弁３６は、測定通路３０の当該弁３６よりもキャニスタ側部分（以下、第一通路部という）３０ａに連通する通路を、測定通路３０の当該弁３６よりもポンプ側部分（以下、第二通路部という）３０ｂと第二大気通路３８との間で切り換える。したがって、第一通路部３０ａを第二大気通路３８に連通させる通路切換弁３６の第一状態では、第一及び第二大気通路３４，３８を通じて第一通路部３０ａが大気開放される。また、第一通路部３０ａを第二通路部３０ｂに連通させる通路切換弁３６の第二状態では、ポンプ３２の減圧作用が各通路部３０ａ，３０ｂを通じてエバポ系１４へ及ぶこととなる。そしてこのとき、キャニスタ１６のサブ吸着部２７における燃料蒸気の吸着状態が破過状態（飽和状態）に近い場合には、減圧作用を受けるサブ吸着部２７から燃料蒸気が脱離して測定通路３０側へ吹き抜ける可能性がある。
尚、通路切換弁３６の第一状態では、キャニスタ１６とポンプ３２との間において測定通路３０が閉塞され、逆に通路切換弁３６の第二状態では、測定通路３０が開放される。即ち通路切換弁３６は、測定通路３０の開閉を制御する弁であると考えることもできる。

絞り通路４０は、通路切換弁３６を迂回して測定通路３０の各通路部３０ａ、３０ｂ間を連通接続している。これにより通路切換弁３６の第一状態では、第一通路部３０ａに連通する絞り通路４０が大気開放され、さらにこの状態でポンプ３２が第二通路部３０ｂを減圧するときには、第二通路部３０ｂに連通する絞り通路４０もまた、減圧される。
絞り通路４０の中途部には、当該通路４０の通路面積を絞る絞り４２が形成されている。ここで絞り４２の径乃至は面積は、法律等によってエバポ系１４に許容されているリークの大きさ以下の値に設定されている。

圧力センサ４４は、絞り４２と第二通路部３０ｂとの間において絞り通路４０から分岐する導圧通路４６に連通しており、導圧通路４６を通じて受ける圧力を測定する。したがって、通路切換弁３６の第一状態において圧力センサ４４の測定圧力（以下、センサ測定圧力という）は、絞り通路４０の圧力と実質的に等しくなる。また、通路切換弁３６の第二状態においてセンサ測定圧力は、絞り通路４０に連通する測定通路３０及びエバポ系１４の圧力と実施的に等しくなる。尚、圧力センサ４４は、絶対圧を測定するものであってもよいし、大気圧に対する差圧を測定するものであってもよい。

電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４８は、ＣＰＵ及びメモリを有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、燃料蒸気処理装置１０の要素２２，３２，３６，４４及びエンジン１と電気接続されている。ＥＣＵ４８は、例えば各センサ４４，６，７，９の検出結果、エンジン１の冷却水温度、車両の作動油温度、エンジン１の回転数、車両のアクセル開度、イグニションスイッチのオンオフ状態等に基づいてポンプ３２及び弁２２，３６の各作動を制御する。さらに本実施形態のＥＣＵ４８は、例えば燃料噴射装置４の燃料噴射量、スロットル装置５の開度、エンジン１の点火時期等、エンジン１を制御する機能も有している。

次に、燃料蒸気処理装置１０の特徴的な主作動のフローを図２に基づいて説明する。尚、本主作動は、イグニションスイッチがオフされてエンジン１が停止するのに伴って開始される。
まず、ステップＳ１０１では、イグニションスイッチがオフされてから設定時間が経過したか否かをＥＣＵ４８により判定し、肯定判断されると、ステップＳ１０２へ移行してリーク検査処理を行う。そして、ステップＳ１０２におけるリーク検査処理が終了すると、ステップＳ１０３へ移行する。尚、ステップＳ１０１の判定基準となる上記設定時間は、燃料タンク内の状態が安定する時間とリーク検査の要求精度を考慮して予め設定され、ＥＣＵ４８のメモリに記憶されている。

ステップＳ１０３では、イグニションスイッチがオンされたか否かをＥＣＵ４８により判定し、肯定判断されると、ステップＳ１０４へ移行する。
ステップＳ１０４では、パージ条件が成立しているか否かをＥＣＵ４８により判定する。ここでパージ条件の成立とは、例えばエンジン１の冷却水温度、車両の作動油温度、エンジン１の回転数等、車両状態を表す物理量が所定の領域にあることを意味する。そして、かかるパージ条件は、例えばエンジン１の冷却水温度が所定値以上となってエンジン１の暖機が完了したとき成立するように予め設定され、ＥＣＵ４８のメモリに記憶されている。

ステップＳ１０４において肯定判断された場合には、ステップＳ１０５へ移行してパージ処理を行う。具体的にこのパージ処理では、パージ制御弁２２を開状態且つ通路切換弁３６を第一状態とすることにより、吸気通路３の負圧をキャニスタ１６に作用させてメイン吸着部２６からパージ通路２０へ燃料蒸気を脱離させ、当該脱離蒸気を吸気通路３へパージする。そして、パージ停止条件が成立すると、ステップＳ１０６へ移行する。ここでパージ停止条件の成立とは、例えばエンジン１の回転数、アクセル開度等、車両の状態を表す物理量が上記パージ条件とは異なる所定の領域にあることを意味する。そして、かかるパージ停止条件は、例えばアクセル開度が所定値以下となって車両が減速したとき成立するように予め設定され、ＥＣＵ４８のメモリに記憶されている。
また一方、ステップＳ１０４において否定判断された場合には、ステップＳ１０６へ直接移行する。

ステップＳ１０６では、イグニションスイッチがオフされたか否かをＥＣＵ４８により判定する。このステップＳ１０６において否定判断された場合には、ステップＳ１０４へと戻り、また一方、ステップＳ１０６において肯定判断された場合には、本主作動を終了する。

次に、上記ステップＳ１０２におけるリーク検査処理の詳細フローを図３に基づいて説明する。尚、リーク検査処理の実施中においてパージ制御弁２２は、ＥＣＵ４８によって常に閉状態に保持されるものとする。
まず、リーク検査処理のステップＳ２０１ではＥＣＵ４８により、通路切換弁３６を第一状態とすると共に、ポンプ３２を定回転数制御する。その結果、図４に示すように絞り通路４０へと流入する空気は絞り４２で絞られてポンプ３２へ導かれるため、図５の（ａ）に示すようにセンサ測定圧力は負圧側へと変化する。このときセンサ測定圧力は、絞り４２の径乃至は面積が所定の大きさに設定されていることに起因して、所定の負圧値Ｐ_Refまで達すると、安定化傾向を示すこととなる。
そこで、ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２では、センサ測定圧力が安定したか否かをＥＣＵ４８により判定する。そして肯定判断されると、ステップＳ２０３へ移行して、センサ測定圧力の安定値を基準圧力Ｐ_RefとしてＥＣＵ４８のメモリに記憶する。

この後、ステップＳ２０４ではＥＣＵ４８により、通路切換弁３６を第二状態へ切り換えると共に、ポンプ３２の定回転数制御を継続する。その結果、通路切換弁３６の切り換え直後においては、測定通路３０及びエバポ系１４の各圧力が実質的に等しくなるため、図５の（ｂ）に示すようにセンサ測定圧力が一旦大気圧側へと変化する。この後、図６に示すようにして測定通路３０及びエバポ系１４の減圧が進むため、図５の（ｂ）に示すようにセンサ測定圧力は負圧側へと変化する。

ここで、減圧されたエバポ系１４のキャニスタ１６から測定通路３０へ燃料蒸気の吹き抜けが生じていないときのセンサ測定圧力の変化について説明する。
吹き抜けが生じていないとき、エバポ系１４のリーク穴から系内に流入する空気流量Ｑ_Air及びポンプ３２からの排気流量Ｑ_Pmpは、それぞれ下記式（１），（２）にて示される。系内の圧力が安定したときは流量Ｑ_Airと流量Ｑ_Pmpとが互いに一致するため、測定通路３０及びエバポ系１４の圧力であるセンサ測定圧力は、図７に示すように各流量Ｑ_Air，Ｑ_Pmpの特性曲線Ｃ_Air，Ｃ_Pmpの交点圧力Ｐ_Chkとなる。尚、下記式（１）において、α及びρ_Airは空気の流量係数及び密度、Ａはリーク穴の面積であり、また下記式（２）において、Ｋ₁，Ｋ₂はポンプ３２に固有の定数である。
Ｑ_Air＝α・Ａ・（２・Ｐ／ρ_Air）^1/2 ・・・（１）
Ｑ_Pmp＝Ｋ₁・Ｐ＋Ｋ₂ ・・・（２）

本実施形態において、上記ステップＳ２０１，Ｓ２０２の実行により得られる基準圧力Ｐ_Refは、絞り４２と同面積のリーク穴が存在する場合の交点圧力Ｐ_Chkであると考えることができる。したがって、リーク穴の面積が絞り４２の面積以下である場合には、図５の（ｂ）に実線又は一点鎖線で示すように、センサ測定圧力が基準圧力Ｐ_Ref又はそれよりも小さな負圧値にまで変化し安定する。一方、リーク穴の面積が絞り４２の面積よりも大きい場合には、図５の（ｂ）に二点鎖線で示すように、センサ測定圧力が基準圧力Ｐ_Refに至るよりも前に安定する。

次に、エバポ系１４の減圧中にキャニスタ１６から燃料蒸気の吹き抜けが生じたときのセンサ測定圧力の変化について説明する。
吹き抜けが生じたときには、リーク穴からエバポ系１４内への流入空気流量Ｑ_Airとキャニスタ１６からの吹き抜け流量Ｑ_HCとの和がポンプ３２からの排気流量Ｑ_Pmpに一致する。そのため、測定通路３０及びエバポ系１４の圧力であるセンサ測定圧力は、図７に示すように特性曲線Ｃ_Pmpから流量Ｑ_HC分を差し引いた仮想曲線Ｃ_Pmp’と、特性曲線Ｃ_Airとの交点圧力Ｐ_Chk’となる。したがって、吹き抜けの発生時には、図８の（ｂ）に示すようにセンサ測定圧力の変化方向が負圧側から大気圧側へと切り換わることとなる。

以上説明したセンサ測定圧力の各変化形態を考慮してステップＳ２０４に続くステップＳ２０５では、センサ測定圧力の時間変化の形態をＥＣＵ４８により監視する。その結果、センサ測定圧力が大気圧側へと変化する傾向を示した場合には、キャニスタ１６からの燃料蒸気の吹き抜けを検知したとしてステップＳ２０６へと移行し、通路切換弁３６を第一状態へ切り換えて測定通路３０を閉塞すると共に、ポンプ３２を停止する。これにより測定通路３０及びエバポ系１４の減圧を強制終了して、本リーク検査処理を終了する。

また、ステップＳ２０５における監視の結果、センサ測定圧力の安定化傾向が認められた場合にはステップＳ２０７へと移行して、センサ測定圧力の安定値を基準圧力Ｐ_Refと比較する。その結果、センサ測定圧力の安定値が基準圧力Ｐ_Ref以下であると判断されると、リークに関し正常であるとして、本リーク検査処理を終了する。また一方、センサ測定圧力の安定値が基準圧力Ｐ_Refよりも大きいと判断されると、リークに関して異常が発生しているとしてステップＳ２０８へと移行し、警告処理を実施する。この警告処理により車両のユーザへ異常を警告して、本リーク検査処理を終了する。

このように第一実施形態では、リーク検査処理中にキャニスタ１６から測定通路３０への燃料蒸気の吹き抜けを検知すると、通路切換弁３６を制御して測定通路３０を閉塞すると共に、ポンプ３２を停止する。これにより、測定通路３０及びエバポ系１４の減圧が強制終了されて燃料蒸気の吹き抜けが発生しなくなると共に、吹き抜けた燃料蒸気がポンプ３２へ吸入されることも阻止される。したがって、リーク検査処理中に燃料蒸気がキャニスタ１６から吹き抜けることで当該吹き抜け蒸気がポンプ３２を通じて大気中へ排出されることを防止することができる。

以上、第一実施形態では、圧力センサ４４が特許請求の範囲に記載の「圧力測定手段」に相当し、ＥＣＵ４８が特許請求の範囲に記載の「検査手段」に相当し、通路切換弁３６が特許請求の範囲に記載の「測定通路開閉手段」に相当し、パージ制御弁２２が特許請求の範囲に記載の「パージ通路開閉手段」に相当する。

（第二実施形態）
図９に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第二実施形態の燃料蒸気処理装置５０では、三方弁からなる通路切換弁３６の代わりに、電磁駆動式の二方弁からなる通路開閉弁５２，５４が設けられている。また、燃料蒸気処理装置５０の第二大気通路３８は、第一大気通路３４から分岐する代わりに、絞り４２よりも第一通路部３０ａ側となる絞り通路４０の中途部に接続されてフィルタ５６を介して大気開放されている。

具体的に第一通路開閉弁５２は、通路部３０ａ，３０ｂの間となる測定通路３０の中途部に設置されており、開閉作動によって測定通路３０の開閉を制御する。したがって、通路開閉弁５２の開状態では、ポンプ３２の減圧作用が測定通路３０を通じてエバポ系１４に及ぶこととなる。第二通路開閉弁５４は、フィルタ５６よりも絞り通路４０側となる第二大気通路３８の中途部に設置されており、開閉作動によって絞り通路４０と第二大気通路３８の当該弁５４よりも大気開放側との連通を制御する。したがって、第二通路開閉弁５４の開状態では、絞り通路４０が大気開放されることとなる。
尚、通路開閉弁５２，５４はＥＣＵ４８と電気接続されており、ＥＣＵ４８によって作動制御されるようになっている。

そして、燃料蒸気処理装置５０では、主作動のパージ処理（ステップＳ１０５）及びリーク検査処理のステップＳ２０１，Ｓ２０６において通路切換弁３６を第一状態とする代わりに、第一通路開閉弁５２を閉状態且つ第二通路開閉弁５４を開状態とする。また、リーク検査処理のステップＳ２０４において通路切換弁３６を第二状態とする代りに、第一通路開閉弁５２を開状態且つ第二通路開閉弁５４を閉状態とする。このような燃料蒸気処理装置５０の作動によって第二実施形態では、第一実施形態と同様な効果を享受することができる。
以上、第二実施形態では、第一通路開閉弁５２が特許請求の範囲に記載の「測定通路開閉手段」に相当する。

（第三実施形態）
図１０に示すように、本発明の第三実施形態は第一及び第二実施形態の変形例であり、それら第一及び第二実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第三実施形態の燃料蒸気処理装置１００において絞り通路４０及び第二大気通路３８は、電磁駆動式の三方弁からなる連通切換弁１０２と接続されており、第二通路開閉弁５４は設けられていない。そこで本実施形態では、第一通路開閉弁５２を単に通路開閉弁５２という。連通切換弁１０２はパージ通路２０の分岐通路１０４とも接続されており、絞り通路４０に連通する通路を第二大気通路３８と分岐通路１０４との間で切り換える。したがって、第二大気通路３８を絞り通路４０に連通させる連通切換弁１０２の第一状態では、第二大気通路３８を通じて絞り通路４０が大気開放される。また、分岐通路１０４を絞り通路４０に連通させる第二状態では、パージ通路２０の燃料蒸気を含む混合気が分岐通路１０４を通じて絞り通路４０へ流入可能となる。
尚、連通切換弁１０２の第二状態では、絞り４２を挟んで測定通路３０の第二通路部３０ｂとは反対側において絞り通路４０とパージ通路２０の分岐通路１０４とが連通し、逆に連通切換弁１０２の第一状態では当該連通が遮断される。即ち連通切換弁１０２は、絞り通路４０とパージ通路２０との連通を制御する弁であると考えることもできる。

また、燃料蒸気処理装置１００の絞り通路４０において導圧通路４６の分岐部分と絞り４２との間となる中途部には、電磁駆動式の二方弁からなる開閉制御弁１０６が設置されている。これにより、開閉制御弁１０６はその開閉作動によって、測定通路３０の第二通路部３０ｂと絞り４２との間において絞り通路４０の開閉を制御する。したがって、開閉制御弁１０６の開状態では、絞り通路４０に連通している通路３８又は１０４に第二通路部３０ｂ及び絞り通路４０を通じてポンプ３２の減圧作用が及ぶこととなる。また、開閉制御弁１０６の閉状態では、絞り通路４０において開閉制御弁１０６よりも第二通路部側部分１１６のみにポンプ３２の減圧作用が及ぶこととなる。

さらに燃料蒸気処理装置１００では、測定通路３０の第一通路部３０ａから分岐してフィルタ１０８を通して大気開放されている第三大気通路１１０の中途部にキャニスタクローズ弁１１２が設置されている。これにより、キャニスタクローズ弁１１２はその開閉作動によって第三大気通路１１０の開閉を制御する。したがって、キャニスタクローズ弁１１２の開状態では、第三大気通路１１０及び第一通路部３０ａを通じてキャニスタ１６が大気開放されることとなる。

またさらに燃料蒸気処理装置１００の圧力センサ１１４は、導圧通路４６を通じて受ける圧力について大気圧に対する差圧を測定する。したがって、通路開閉弁５２の開状態且つ開閉制御弁１０６の閉状態において圧力センサ１１４の測定圧力（以下、センサ測定圧力という）は、絞り通路４０の第二通路部側部分１１６に連通する測定通路３０及びエバポ系１４の圧力の、大気圧に対する差圧と実質的に等しくなる。また、通路開閉弁５２の閉状態且つ開閉制御弁１０６の開状態においてセンサ測定圧力は、絞り通路４０の第二通路部側部分１１６の圧力の大気圧に対する差圧、即ち絞り４２の両端間の差圧（以下、絞り差圧という）と実質的に等しくなる。さらに、通路開閉弁５２の閉状態且つ開閉制御弁１０６の閉状態においてセンサ測定圧力は、測定通路３０の第二通路部３０ｂと絞り通路４０の測定通路側部分１１６とをポンプ３２が減圧するときに当該ポンプ３２の締切圧と実質的に等しくなる。
尚、連通切換弁１０２、開閉制御弁１０６弁及びキャニスタクローズ弁１１２及び圧力センサ１１４はＥＣＵ４８と電気接続されており、ＥＣＵ４８によって作動制御されるようになっている。

次に、燃料蒸気処理装置１００の主作動のフローを図１１に基づいて説明する。尚、本主作動も、第一実施形態の主作動と同様に、イグニションスイッチがオフされてエンジン１が停止するのに伴って開始される。
まず、第一実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に準じてステップＳ３０１〜Ｓ３０３が実行される。但し、本実施形態のステップＳ３０２では、後述するように第一実施形態とは詳細の異なるリーク検査処理を実施する。

ステップＳ３０３に続くステップＳ３０４では、濃度測定条件が成立しているか否かをＥＣＵ４８により判定する。ここで濃度測定条件の成立とは、例えばエンジン１の冷却水温度、車両の作動油温度、エンジン１の回転数等、車両状態を表す物理量がパージ成立条件とは異なる所定の領域にあることを意味する。そして、かかる濃度測定条件は、例えばエンジン１の始動直後に成立するように予め設定され、ＥＣＵ４８のメモリに記憶されている。

ステップＳ３０４において肯定判断された場合には、ステップＳ３０５へ移行して濃度測定処理を実行する。この濃度測定処理により、パージ制御弁２２の閉状態でパージ通路２０の燃料蒸気濃度が測定されると、第一実施形態のステップＳ１０４，Ｓ１０５に準じてステップＳ３０６，Ｓ３０７が実行される。但し、本実施形態のステップＳ３０７では、後述するように第一実施形態とは詳細の異なるパージ処理を実施する。

ステップＳ３０６，Ｓ３０７のいずれかに続くステップＳ３０８では、イグニションスイッチがオフされたか否かをＥＣＵ４８により判定する。このステップＳ３０８において否定判断された場合には、ステップＳ３０９へ移行し、また一方、ステップＳ３０８において肯定判断された場合には、本主作動を終了する。

ステップＳ３０９では、ステップＳ３０４の濃度測定処理の終了から設定時間が経過したか否かをＥＣＵ４８により判定する。このステップＳ３０９において肯定判断された場合には、ステップＳ３０４へと戻り、また一方、ステップＳ３０９において否定判断された場合には、ステップＳ３０６へと戻る。尚、ステップＳ３０９の判定基準となる上記設定時間は、燃料蒸気濃度の経時変化と濃度の要求精度とを考慮して予め設定され、ＥＣＵ４８のメモリに記憶されている。

以上、ステップＳ３０４において肯定判断された場合の後続処理ステップＳ３０５〜Ｓ３０９について説明したが、以下、ステップＳ３０４において否定判断された場合の後続処理ステップＳ３１０について説明する。
ステップＳ３１０では、イグニションスイッチがオフされたか否かをＥＣＵ４８により判定する。このステップＳ３１０において否定判断された場合には、ステップＳ３０４へと戻り、また一方、ステップＳ３１０において肯定判断された場合には、本主作動を終了する。

次に、上記ステップＳ３０２におけるリーク検査処理の詳細フローを図１２に基づいて説明する。尚、リーク検査処理の実施中においてパージ制御弁２２は、図１３の（α）〜（γ）に示すように、ＥＣＵ４８によって常に閉状態に保持される。
まず、リーク検査処理のステップＳ４０１では、第一実施形態のステップＳ２０１において通路切換弁３６を第一状態とする代りに、第一実施形態にはない制御対象弁（以下、単に制御対象弁という）５２，１０２，１０６，１１２をそれぞれ図１３の（α）に示す状態とする。その結果、図１４に示すように空気が絞り４２で絞られてポンプ３２へと導かれるため、センサ測定圧力は所定の負圧値Ｐ_Refまで変化する。

ステップＳ４０２，Ｓ４０３では、第一実施形態のステップＳ２０２，Ｓ２０３と同様の処理が行われる。
ステップＳ４０３に続くステップＳ４０４では、第一実施形態のステップＳ２０４において通路切換弁３６を第二状態とする代りに、制御対象弁５２，１０２，１０６，１１２をそれぞれ図１３の（β）に示す状態とする。その結果、図１５に示すようにして測定通路３０及びエバポ系１４の減圧が開始されるため、センサ測定圧力は一旦大気圧側へと変化した後、負圧側へと変化する。そして本実施形態でも、第一実施形態の場合と同様な変化形態がセンサ測定圧力に現れる。

したがって、ステップＳ４０５〜Ｓ４０８では、第一実施形態のステップＳ２０５〜Ｓ２０８に準じて処理が行われる。但し、本実施形態のステップＳ４０６では、通路切換弁３６を第一状態とする代りに、制御対象弁５２，１０２，１０６，１１２を図１３の（γ）に示す状態とする。したがって、ステップＳ４０６では、ポンプ３２の停止に加えて、通路開閉弁５２の閉作動により測定通路３０が閉塞されるので、測定通路３０及びエバポ系１４の減圧が強制終了されることとなる。

次に、上記ステップＳ３０５における濃度測定処理の詳細フローを図１６に基づいて説明する。尚、濃度測定処理の実施中においてパージ制御弁２２は、図１３の（δ）〜（ζ）に示すように、ＥＣＵ４８によって常に閉状態に保持される。
まず、濃度測定処理のステップＳ５０１ではＥＣＵ４８により、制御対象弁５２，１０２，１０６，１１２を図１３（δ）に示す状態とすると共に、ポンプ３２を定回転数制御する。その結果、リーク検査処理のステップＳ４０１の場合（図１４参照）と同様に空気が流れるため、空気通過時の絞り差圧と一致するセンサ測定圧力は、図１７の（δ）に示すように所定の負圧値まで変化する。そこで、ステップＳ５０１に続くステップＳ５０２では、センサ測定圧力が安定したか否かをＥＣＵ４８により判定する。そして肯定判断されると、ステップＳ５０３へ移行して、センサ測定圧力の安定値を空気通過時の絞り差圧ΔＰ_AirとしてＥＣＵ４８のメモリに記憶する。

ステップＳ５０４では、ＥＣＵ４８により、制御対象弁５２，１０２，１０６，１１２を図１３の（ε）に示す状態とすると共に、ポンプ３２の定回転数制御を継続する。その結果、図１８に示すように絞り通路４０が閉塞されるため、図１７の（ε）に示すようにセンサ測定圧力は、ポンプ３２の締切圧Ｐ_tとなるまで負圧側へ変化する。そこで、ステップＳ５０４に続くステップＳ５０５では、センサ測定圧力が安定したか否かをＥＣＵ４８により判定する。そして肯定判断されると、ステップＳ５０６へ移行して、センサ測定圧力の安定値をポンプ３２の締切圧Ｐ_tとしてＥＣＵ４８のメモリに記憶する。

ステップＳ５０７では、ＥＣＵ４８により、制御対象弁５２，１０２，１０６，１１２を図１３の（ζ）に示す状態とすると共に、ポンプ３２を定回転数制御する。その結果、図１９に示すようにパージ通路２０の混合気が絞り通路４０へと流入するため、絞り差圧であるセンサ測定圧力は図１７の（ζ）に示すように大気圧側へ変化する。そして、絞り通路４０への流入混合気が絞り４２を通過すると、センサ測定圧力は燃料蒸気濃度Ｄに応じた所定の負圧値で一旦安定する。しかし、絞り４２の通過混合気がポンプ３２へ吸入されてしまうと、図１７の一点鎖線の如くセンサ測定圧力が不安定となり、しかもこの場合には、燃料蒸気を含む混合気がポンプ３２から大気中へ排出されることとなる。そこで、ステップＳ５０７に続くステップＳ５０８では、センサ測定圧力が安定したか否かをＥＣＵ４８により判定する。そして肯定判断されると、ステップＳ５０９へ移行して、混合気がポンプ３２に達するよりも前に、センサ測定圧力の安定値を混合気通過時の絞り差圧ΔＰ_GasとしてＥＣＵ４８のメモリに記憶する。それと共に、ステップＳ５０９ではＥＣＵ４８により、混合気がポンプ３２に達する前にポンプ３２を停止する。

ステップＳ５１０では、絞り差圧ΔＰ_Air，ΔＰ_Gas及び締切圧Ｐ_tと、下記式（３）にて示される濃度算出式とをＥＣＵ４８のメモリからＣＰＵへ読み出す。さらに、ステップＳ５１０ではＥＣＵ４８により、絞り差圧ΔＰ_Air，ΔＰ_Gas及び締切圧Ｐ_tを濃度算出式へ代入して燃料蒸気濃度Ｄを算出し、その算出値をメモリに記憶する。尚、下記式（３）において、ρ_Airは空気の密度、ρ_Gasは混合気の密度、ρ_HCは燃料蒸気の成分たる炭化水素（ＨＣ）の密度である。
Ｄ＝１００・ρ_Air・｛１−ΔＰ_Gas／ΔＰ_Air・（ΔＰ_Air−Ｐ_t）²／（ΔＰ_Gas−Ｐ_t）²｝／（ρ_Air−ρ_HC） ・・・（３）
以上、ステップＳ５１０の実行が完了した場合には、本濃度測定処理を終了する。

次に、上記ステップＳ３０７におけるパージ処理の詳細フローを図２０に基づいて説明する。
まず、パージ処理のステップＳ６０１では、直前の濃度測定処理で得られた燃料蒸気濃度ＤをＥＣＵ４８のメモリからＣＰＵへ読み出す。さらに、ステップＳ６０１ではＥＣＵ４８により、車両のアクセル開度等の車両状態を表す物理量と、読み出された燃料蒸気濃度Ｄとに基づいてパージ制御弁２２の開度を設定し、その設定値をメモリに記憶する。

ステップＳ６０２ではＥＣＵ４８により、各弁２２，５２，１０２，１０６，１１２を図１３の（η）に示す状態として、設定時間が経過するまで第一パージを行う。この第一パージでは、吸気通路３の負圧がキャニスタ１６に作用するため、図２１に示すように燃料蒸気がキャニスタ１６のメイン吸着部２６から脱離して吸気通路３へパージされる。それと共に、吸気通路３の負圧がキャニスタ１６を通して測定通路３０及び絞り通路４０に作用するため、濃度測定処理によって各通路３０，４０に残留した混合気がキャニスタ１６のサブ吸着部２７に吸着される。尚、本ステップＳ６０２では、ステップＳ６０１でメモリに記憶された設定開度がＣＰＵへ読み出され、当該設定開度に一致するようにパージ制御弁２２の開度が制御される。また、本ステップＳ６０２の判定基準となる上記設定時間は、通路３０，４０の掃気に必要な時間を考慮して設定される。

ステップＳ６０３ではＥＣＵ４８により、各弁２２，５２，１０２，１０６，１１２を図１３の（θ）に示す状態として、パージ停止条件が成立するまで第二パージを行う。この第一パージでは、吸気通路３の負圧がキャニスタ１６に作用するため、図２２に示すように燃料蒸気がメイン吸着部２６から脱離して吸気通路３へパージされる。尚、本ステップＳ６０３においても、ステップＳ６０２の場合と同様にしてパージ制御弁２２の開度が制御される。
以上、ステップＳ６０３の実行が完了した場合には、本パージ処理を終了する。

このように第三実施形態では、リーク検査処理中にキャニスタ１６から測定通路３０への燃料蒸気の吹き抜けを検知すると、ポンプ３２の停止並びに測定通路３０の閉塞によって測定通路３０及びエバポ系１４の減圧が強制終了される。それ故、第一実施形態と同様な効果を享受することができる。しかも、燃料蒸気の吹き抜けが生じた場合に測定通路３０が閉塞されることによって、当該吹き抜け蒸気が絞り通路４０へ流入することを阻止することができる。したがって、リーク検査処理後にポンプ３２が絞り通路４０を減圧する濃度測定処理において、リーク検査処理時の吹き抜け蒸気がポンプ特性に影響を与える事態を回避することができる。故に、濃度測定処理のステップＳ５０１〜Ｓ５０３では、差圧ΔＰ_Airの測定について精度向上と時間短縮とを図ることができる。

さらに第三実施形態では、リーク検査処理における圧力測定と濃度測定処理における圧力測定とを一つの圧力センサ１１４によって行っているので、コストの低減化にも貢献することができる。
以上、第三実施形態では、連通切換弁１０２が特許請求の範囲に記載の「連通制御手段」に相当し、圧力センサ１１４が特許請求の範囲に記載の「圧力測定手段」に相当し、圧力センサ１１４及びＥＣＵ４８が共同して特許請求の範囲に記載の「差圧測定手段」に相当し、ＥＣＵ４８が特許請求の範囲に記載の「濃度算出手段」に相当する。

ここまで、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。
例えば第一〜第三実施形態では、サブ吸着部２７の吸着材２９を複数に分割して、当該分割吸着材の間に空間部を形成するようにしてもよい。尚、第三実施形態においてこの構成を採用した場合には、通路３０，４０からサブ吸着部２７への流入混合気に含まれる燃料蒸気がメイン吸着部２６に達するまでにかかる時間を増大することができる。

また、第一〜第三実施形態では、キャニスタ１６を一つの吸着部から構成し、当該吸着部の吸着材を挟んで導入通路１８及びパージ通路２０とは反対側に、測定通路３０を連通接続するようにしてもよい。
さらに第一〜第三実施形態では、フィルタ３３，５６，１０８を設けないようにてもよい。また、第二及び第三実施形態では、第一及び第二大気通路３４，３８の各開放端を一つに纏めることによって、フィルタ数を低減するようにしてもよい。さらにまた、第三実施形態では、キャニスタ１６の蒸気吸着能力が十分に高い場合に第一〜第三大気通路３４，３８，１１０の各開放端を一つに纏めることによって、フィルタ数のさらなる低減を図ってもよい。

またさらに第一及び第三実施形態では、三方弁３６，１０２の機能を二つの二方弁により実現してもよい。尚、第三実施形態において連通切換弁１０２の機能を二つの二方弁により実現する場合、濃度測定処理のステップＳ５０４〜Ｓ５０６においてそれら二つの二方弁と共に閉じるようにすることで、開閉制御弁１０６を省略することが可能となる。
加えて第三実施形態では、二つの二方弁５２，１１２の機能を一つの三方弁により実現するようにしてもよい。

さらに加えて第三実施形態では、導圧通路４６に加え、絞り通路４０の絞り４２よりも連通切換弁側部分から分岐する導圧通路も圧力センサに連通接続し、当該圧力センサによって差圧を測定するようにしてもよい。あるいは第三実施形態では、絶対圧を測定する二つの圧力センサを、絞り通路４０の絞り４２よりも連通切換弁側部分から分岐する導圧通路と導圧通路４６とにそれぞれ連通接続し、それら圧力センサによる測定圧力の差を測定差圧とするようにしてもよい。尚、この場合のリーク検査処理では、導圧通路４６に連通する一方の圧力センサを用いて圧力測定（監視）を実施する。

またさらに加えて第三実施形態では、濃度測定処理のステップＳ５０１〜Ｓ５０３とステップＳ５０４〜Ｓ５０６との前後を入れ換えて実施するようにしてもよい。また、第一〜第三実施形態では、リーク検査処理及び濃度測定処理においてポンプ３２の定回転数制御を実施しないようにしてもよい。

第一実施形態による燃料蒸気処理装置を示す構成図である。 第一実施形態による燃料蒸気処理装置の主作動を説明するためのフローチャートである。 図２のリーク検査処理を説明するためのフローチャートである。 図２のリーク検査処理を説明するための模式図である。 図２のリーク検査処理を説明するための特性図である。 図２のリーク検査処理を説明するための模式図である。 図２のリーク検査処理を説明するための特性図である。 図２のリーク検査処理を説明するための特性図である。 第二実施形態による燃料蒸気処理装置を示す構成図である。 第三実施形態による燃料蒸気処理装置を示す構成図である。 第三実施形態による燃料蒸気処理装置の主作動を説明するためのフローチャートである。 図１１のリーク検査処理を説明するためのフローチャートである。 図１１のリーク検査処理、濃度測定処理及びパージ処理を説明するための模式図である。 図１１のリーク検査処理及び濃度測定処理を説明するための模式図である。 図１１のリーク検査処理を説明するための模式図である。 図１１の濃度測定処理を説明するためのフローチャートである。 図１１の濃度測定処理を説明するための特性図である。 図１１の濃度測定処理を説明するための模式図である。 図１１の濃度測定処理を説明するための模式図である。 図１１のパージ処理を説明するためのフローチャートである。 図１１のパージ処理を説明するための模式図である。 図１１のパージ処理を説明するための模式図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）、３ 吸気通路、１０，５０，１００ 燃料蒸気処理装置（リーク検査装置）、１２ 燃料タンク、１４ エバポ系、１６ キャニスタ、１８ 導入通路、２０ パージ通路、２２ パージ制御弁（パージ通路開閉手段）、３０ 測定通路、３０ａ 第一通路部、３０ｂ 第二通路部、３２ ポンプ、３４ 第一大気通路、３６ 通路切換弁（測定通路開閉手段）、３８ 第二大気通路、４０ 絞り通路、４２ 絞り、４４ 圧力センサ（圧力測定手段）、４６ 導圧通路、４８ ＥＣＵ（検査手段、差圧測定手段、濃度算出手段）、５２ 第一通路開閉弁（測定通路開閉手段）、５４ 第二通路開閉弁、１０２ 連通切換弁（連通制御手段）、１０４ 分岐通路、１０６ 開閉制御弁、１１０ 第三大気通路、１１２ キャニスタクローズ弁、１１４ 圧力センサ（圧力測定手段、差圧測定手段）

Claims (5)

1. 燃料タンク内で発生した燃料蒸気が流通するエバポ系であって、当該燃料蒸気を脱離可能に吸着するキャニスタを有するエバポ系と、
   測定通路と、
   前記測定通路を介して前記キャニスタに連通するポンプと、
   前記測定通路の圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記ポンプを制御して前記エバポ系を減圧しつつ、前記圧力測定手段による測定圧力に基づいて前記エバポ系から系外への燃料蒸気のリークを検査する検査手段であって、当該リーク検査中に前記キャニスタから前記測定通路への燃料蒸気の排出を検知した場合に、前記エバポ系の減圧を強制終了する検査手段と、
   前記測定通路を開閉する測定通路開閉手段と、を備え、
   前記検査手段は、前記燃料蒸気の排出を検知した場合に、前記測定通路開閉手段を制御して前記測定通路を閉塞することを特徴とするリーク検査装置。
2. 前記検査手段は、前記燃料蒸気の排出を検知した場合に、前記ポンプを停止することを特徴とする請求項１に記載のリーク検査装置。
3. 前記検査手段は、前記圧力測定手段による測定圧力が大気圧側へ変化した場合に、前記燃料蒸気の排出を検知したと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載のリーク検査装置。
4. 燃料タンク内で発生した燃料蒸気が流通するエバポ系であって、当該燃料蒸気を脱離可能に吸着するキャニスタを有するエバポ系と、
   測定通路と、
   前記測定通路を介して前記キャニスタに連通するポンプと、
   前記測定通路の圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記ポンプを制御して前記エバポ系を減圧しつつ、前記圧力測定手段による測定圧力に基づいて前記エバポ系から系外への燃料蒸気のリークを検査する検査手段であって、当該リーク検査中に前記キャニスタから前記測定通路への燃料蒸気の排出を検知した場合に、前記エバポ系の減圧を強制終了する検査手段と、を有するリーク検査装置を備え、
   前記エバポ系は、前記キャニスタから脱離した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路へパージさせるパージ通路、並びに前記パージ通路を開閉するパージ通路開閉手段を有し、
   前記検査手段は、前記パージ通路開閉手段を制御して前記パージ通路を閉塞しつつ、前記リーク検査を行うよう構成されており、
   さらに、
   前記測定通路に連通し、中途部に絞りを有する絞り通路と、
   前記絞り通路と前記パージ通路との連通を制御する連通制御手段と、
   前記連通制御手段を制御して前記絞り通路と前記パージ通路とを連通させると共に、前記ポンプを制御して前記絞り通路を減圧しつつ、前記絞りの両端間の差圧を測定する差圧測定手段と、
   前記差圧測定手段による測定差圧に基づいて前記パージ通路の燃料蒸気濃度を算出する濃度算出手段と、
   を備えることを特徴とする燃料蒸気処理装置。
5. 前記連通制御手段は、前記絞りを挟んで前記測定通路とは反対側において前記絞り通路と前記パージ通路との連通を制御することを特徴とする請求項４に記載の燃料蒸気処理装置。

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