JP4375210B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、蒸発燃料処理装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の周辺において発生する蒸発燃料を大気に放出させることなく処理するための蒸発燃料処理装置に関する。

従来、例えば特開平１１−１８２３５９号公報に開示されるように、車両において発生する蒸発燃料を処理するための蒸発燃料処理装置が知られている。上記従来の装置は、燃料タンクの内部で発生する蒸発燃料を吸着するためのキャニスタを備えている。キャニスタは、パージ通路を介して内燃機関の吸気通路に接続されている。また、パージ通路には、その通路の導通状態を制御するための制御弁が組み込まれている。

燃料タンク内のガスは、例えば給油の際に押し出されてキャニスタに流入する。この際、キャニスタは、ガス中の蒸発燃料を吸着して空気のみを大気孔から大気に流出させる。このため、上記従来の装置によれば、燃料タンク内の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。

また、上記従来の装置は、内燃機関の運転中に制御弁を適当に開弁させる。制御弁が開弁すると、吸気負圧がキャニスタに導かれる。その結果、キャニスタから吸気通路に向けて、蒸発燃料を含むパージガスが流通する。吸気通路に流入した蒸発燃料は、噴射された燃料と共に、内燃機関の内部で燃焼する。このため、上記従来の装置によれば、キャニスタに吸着された燃料を、大気に放出させることなく適切に処理することができる。

特開平１１−１８２３５９号公報 特開２００１−２２７４２１号公報

内燃機関の運転中は、吸気通路の壁面等に、液体燃料（ポートウェット）が付着する。このため、吸気通路の内部では、ポートウェットが気化することにより、蒸発燃料が生成される。内燃機関の運転中は、このようにして生成される蒸発燃料が、結局は内燃機関に吸入されるため、エミッション上の問題は生じない。

ところが、内燃機関の停止後は、吸入空気の流れが遮断されるため、ポートウェットの気化に伴って発生する蒸発燃料が、内燃機関には吸入されなくなる。内燃機関から放出されるエミッションの総量を十分に抑制するうえでは、このようにして、内燃機関の停止後に、吸気通路の内部において発生する蒸発燃料の大気放出も十分に抑制することが必要である。

しかしながら、上記従来の装置においては、内燃機関の停止後に吸気通路の内部で発生する蒸発燃料を、どのように処理するかについては、何ら考慮がなされていない。このため、上記従来の装置によっては、そのような蒸発燃料が大気に放出されるのを確実に阻止することが困難である。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止後に吸気通路の内部で発生する蒸発燃料が、大気に放出されるのを、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。

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、
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、
前記キャニスタを内燃機関の吸気通路に連通させるパージ通路と、
前記パージ通路の導通状態を制御するパージ制御弁と、
内燃機関の吸気通路に配置されるスロットル弁と、
内燃機関の停止後、一定期間は、前記スロットル弁を閉じると共に、前記パージ制御弁を開弁状態とする吸気系掃気手段と、
前記キャニスタの大気孔を開閉するキャニスタ閉塞弁と、
内燃機関の停止後に燃料タンクの内部で蒸発燃料が凝縮する蒸発燃料凝縮状況の成立を判定する凝縮状況判定手段とを含み、
前記一定期間は、前記蒸発燃料凝縮状況が成立する期間の全てを含み、
前記蒸発燃料凝縮状況が成立している間は、前記キャニスタ閉塞弁を閉弁状態とする閉塞弁制御手段を更に備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
吸気管圧力がタンク内圧以上であるかを判定する圧力判定手段を備えると共に、
前記吸気系掃気手段は、吸気管圧力がタンク内圧以上でない場合には、前記パージ制御弁の開弁を禁止する開弁禁止手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関の停止後に吸気通路の内部で蒸発燃料が生成される蒸発燃料発生状況の成立を判定する発生状況判定手段を含み、
前記一定期間は、前記蒸発燃料発生状況が成立する期間の全てを含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
前記発生状況判定手段は、前記冷却水温が、所定の判定温度以上である場合に、前記蒸発燃料発生状況の成立を判定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
前記キャニスタの大気孔を開閉するキャニスタ閉塞弁と、
前記蒸発燃料発生状況が成立している間は、前記キャニスタ閉塞弁を開弁状態とする閉塞弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１の発明において、
吸気通路からキャニスタへ向かうガスの流れを発生させるポンプを備えると共に、
前記一定期間は、前記ポンプのオン期間を含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記閉塞弁制御手段は、内燃機関の停止後、前記蒸発燃料凝縮状況が成立するまでの間は、前記キャニスタ閉塞弁を開き、前記蒸発燃料凝縮状況が成立した後に、前記キャニスタ閉塞弁を閉弁状態とし、
内燃機関の停止後、前記蒸発燃料凝縮状況が成立するまでの間は、前記ポンプを作動させ、前記蒸発燃料凝縮状況が成立した後は、前記ポンプを停止させる掃気経路切り換え手段を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
燃料タンク内の燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
内燃機関の停止時における燃料温度を記憶する燃料温度記憶手段とを備え、
前記凝縮状況判定手段は、内燃機関の停止後に、前記燃料温度が、内燃機関の停止時における燃料温度より低くなった場合に、前記蒸発燃料凝縮状況の成立を判定することを特徴とする。

また、第９の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
内燃機関の停止後の経過時間を計数する停止時間タイマを備え、
前記凝縮状況判定手段は、前記停止時間が所定時間に達した時点で前記蒸発燃料凝縮状況の成立を判定することを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関が停止した後、一定期間は、スロットル弁が閉じ、かつ、パージ制御弁が開いた状態が形成される。内燃機関の停止後、しばらくの間は、吸気通路の壁面等に付着していた燃料や、燃料噴射弁から漏れだした燃料が気化することにより、吸気通路の内部で蒸発燃料が発生する。上記の状態によれば、その蒸発燃料をキャニスタに導いて吸着することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の停止後におけるエミッション特性を極めて良好なものにすることができる。
また、この発明によれば、蒸発燃料凝縮状況の成立中は、パージ制御弁を開いて、かつ、キャニスタ閉塞弁を閉じておくことができる。蒸発燃料凝縮状況の成立中は、燃料タンク内でガスの凝縮がおきるため、キャニスタから燃料タンクに向かうガスの流れが発生する。この際、キャニスタ閉塞弁が閉じていれば、吸気通路内のガスはキャニスタに向けて吸引される。このため、本発明によれば、燃料タンク内で生ずるガスの凝縮を利用して、吸気通路の内部を有効に掃気することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の停止が指令された後であっても、吸気管圧力がタンク内圧より低い期間中は、パージ制御弁が閉じた状態に維持される。吸気管圧力がタンク内圧より低い状況下でパージ制御弁が開かれると、燃料タンクから吸気通路に向かうガスの流れが生じ、吸気通路内に蒸発燃料が流入する事態が生ずる。本発明によれば、内燃機関の停止後に、上記の事態が生ずるのを確実に防ぐことができる。

第３の発明によれば、蒸発燃料発生状況の成立中は、つまり、吸気通路の内部で蒸発燃料が生成される期間中は、常にパージ制御弁を開いておくことができる。吸気通路の内部で蒸発燃料が生成されている間は、吸気通路内のガス量の増加に起因して、吸気通路からキャニスタに向かうガスの流れが自然に発生する。本発明によれば、この自然の流れを有効に利用して、吸気通路内に残存する燃料を、効率的にキャニスタに導くことができる。

第４の発明によれば、内燃機関の冷却水温が判定温度以上であるか否かを見ることにより、蒸発燃料発生状況が成立しているか否かを、容易に、かつ正確に判定することができる。

第５の発明によれば、蒸発燃料発生状況の成立中は、キャニスタ閉塞弁を開いて、キャニスタの内圧を大気圧に維持することができる。キャニスタの内圧が大気圧に維持されていれば、吸気通路の内部で生成された蒸発燃料は、円滑にキャニスタに流入する。このため、本発明によれば、蒸発燃料発生状況の成立中に、吸気通路の内部を効率的に掃気することができる。

第６の発明によれば、内燃機関の停止後に、パージ制御弁を開いてポンプを作動させることにより、吸気通路内のガスを強制的にキャニスタに向けて流出させることができる。このため、本発明によれば、吸気通路の内部を効果的に掃気することができる。

第７の発明によれば、内燃機関の停止後、蒸発燃料凝縮状況が成立するまでの間は、キャニスタ閉塞弁を開いてパージポンプを作動させることにより、吸気通路内のガスがキャニスタを通って大気に流出する状態を作り出すことができる。また、蒸発燃料凝縮状況が成立した後は、キャニスタ閉塞弁を閉じることで、吸気通路内のガスが、キャニスタを介して燃料タンクに吸引される状況を作り出すことができる。このため、本発明によれば、内燃機関の停止後に、吸気通路内の蒸発燃料を、適切にキャニスタに捕獲させることができる。

第８の発明によれば、燃料タンク内の燃料温度が、内燃機関の停止時における温度より低くなったか否かに基づいて、蒸発燃料凝縮状況が成立したか否か、つまり、燃料タンクの内部で蒸発燃料の凝縮が開始されたか否かを、容易かつ正確に判断することができる。

第９の発明によれば、内燃機関の停止時間に基づいて、蒸発燃料凝縮状況が成立したか否か、つまり、燃料タンクの内部で蒸発燃料の凝縮が開始されたか否かを、容易かつ正確に判断することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。本発明のシステムは、車両への搭載を前提としたものであり、燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０には、ベーパ通路１２を介してキャニスタ１４が連通している。キャニスタ１４は、その内部に活性炭を備えており、燃料タンク１０から流入してくる蒸発燃料を吸着することができる。

キャニスタ１４には、大気通路１６が連通している。大気通路１６には、キャニスタ閉塞弁（CCV）１８が設けられている。CCV１８は、大気通路１６を遮断するための電磁弁である。キャニスタ１４には、更に、パージ通路２２が連通している。パージ通路２２は、パージVSV２４を備えており、その端部において内燃機関の吸気通路２６に連通している。吸気通路２６は、エアフィルタ２８の下流にスロットル弁３０を備えている。スロットル弁３０は、電子制御式の弁機構であり、外部から供給される駆動信号を受けてスロットル開度TAを変化させることができる。

上述したパージ通路２２は、スロットル弁３０の下流において吸気通路２６に連通している。吸気通路２６は、内燃機関の吸気ポート３２に連通している。吸気ポート３２には、その内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁３３が組み付けられている。内燃機関には、また、排気通路３４が連通している。排気通路３４には、排気ガスを浄化するための触媒３６が組み込まれている。

内燃機関には、更に、吸気弁３８および排気弁４０が組み込まれている。吸気弁３８および排気弁４０には、それぞれ可変動弁機構４２，４４が連結されている。可変動弁機構４２，４４によれば、吸気弁３８の開弁タイミング、および排気弁４０の開弁タイミングをそれぞれ適当に変化させることができる。

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、内燃機関に搭載される各種センサの出力が供給されている。また、ECU５０には、燃料噴射弁３３やスロットル弁３０など、内燃機関に搭載される各種のアクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、それらのアクチュエータを適当に駆動することができる。

［実施の形態１の基本的動作］
本実施形態のシステムは、例えば給油の際に、CCV１８を開弁させてキャニスタ１４を大気に開放する。この状態で給油が行われると、燃料タンク１０内に存在するガス、つまり、蒸発燃料を含むガスがベーパ通路１２を通ってキャニスタ１４に流入する。キャニスタ１４は、この際、ガス中の蒸発燃料を吸着し、燃料成分を含まない空気成分のみを大気通路１６から大気に放出させる。

本実施形態のシステムは、給油時の他にも、燃料タンク１０内で蒸発燃料が多量に発生する状況下では、同様の動作によりキャニスタ１４に蒸発燃料を吸着する。このような機能によれば、蒸発燃料の大気への流出を有効に阻止することができる。

本実施形態のシステムは、内燃機関の運転中に、キャニスタ１４をパージするための通常パージ制御を実行する。通常パージ制御の実行中は、CCV１８が開弁状態とされると共に、パージVSV２４が適当なデューティ比で開閉駆動される。内燃機関の運転中にパージVSV２４が開弁すると、吸気負圧がキャニスタ１４に導かれる。その結果、大気通路１６から空気が吸入され、その空気によってキャニスタ１４がパージされ、蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路２６に流入する。

吸気通路２６に流入した蒸発燃料は、燃料噴射弁３３から噴射される燃料と共に筒内で燃焼する。このため、本実施形態のシステムによれば、キャニスタ１４に吸着された燃料を、大気に放出することなく処理することができる。

［実施の形態１における特徴的動作］
内燃機関の運転中に吸気ポート３２に噴射された燃料の一部は、液体燃料のままポート壁面や吸気弁３８に付着して、いわゆるポートウェットとなる。このポートウェットは、内燃機関の停止時にも残存しているため、吸気通路２６の内部には、内燃機関の停止後においても燃料が存在することになる。そして、その燃料は、時間の経過と共に気化するため、内燃機関の停止後に吸気通路の内部では蒸発燃料が生成されることになる。

内燃機関の停止後に、スロットル弁３０が開いていれば、吸気通路２６の内部で生じた蒸発燃料は、吸気通路２６を逆流して、エアフィルタから大気中に放出されてしまう。スロットル弁３０を閉じておけば、蒸発燃料を吸気通路２６内に閉じ込めておくことが可能であるが、この場合は、内燃機関の再始動時に、吸気通路２６から排気通路３４へ蒸発燃料が排出される。このため、吸気通路２６の中に蒸発燃料が放置される限りは、結局は大気中に蒸発燃料が放出される事態が生ずる。

そこで、本実施形態では、内燃機関の停止後に吸気通路２６の内部で発生する蒸発燃料を、キャニスタ１４により捕獲して大気へ放出されるのを防ぐこととした。以下、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、内燃機関の停止後に、吸気通路２６の内部で発生する蒸発燃料をキャニスタ１４に導く手法について説明する。

図２（Ａ）は、吸気通路２６内の蒸発燃料をキャニスタ１４に導くための第１の手法を説明するための図である。図２（Ａ）において、内燃機関は停止しており、スロットル弁３０は閉じられている。また、VSV２４およびCCV１８は、何れも開弁状態とされている。

内燃機関の停止直後は、吸気通路２６の周辺も高温であるのが通常である。吸気通路２６の温度が高い間は、その内部において燃料が活発に気化する。そして、吸気通路２６の内部で燃料が活発に気化する状況下では、その内部が正圧になり易い。一方で、本実施形態のシステムにおいて、CCV１８が開いている場合は、燃料タンク１０やキャニスタ１４の内部が大気圧に開放された状態となる。従って、図２に示す状態によれば、吸気通路２６の内部で燃料が気化することに伴い、必然的に、吸気通路２６からキャニスタ１４に向かうガスの流れが発生する。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の停止後、吸気通路２６の温度が十分に高い間は、図２（Ａ）に示す状態を作り出すことにより、吸気通路２６の内部で発生する蒸発燃料を効率よくキャニスタ１４内部に捕獲することができる。

図２（Ｂ）は、吸気通路２６内の蒸発燃料をキャニスタ１４に導くための第２の手法を説明するための図である。図２（Ｂ）に示す状態は、CCV１８が閉じられている点を除き、図２（Ａ）に示す状態と同じである。つまり、図２（Ｂ）においても、内燃機関は停止しており、スロットル弁３０は閉じられており、また、VSV２４は開けられている。

吸気通路２６の周辺温度が低下してくると、その内部での燃料の蒸発量が減少する。そして、その蒸発量が少なくなるに連れて、吸気通路２６と大気圧とに差圧が生じ難くなり、図２（Ａ）に示す状態によっては、吸気通路２６からキャニスタ１４に向かうガスの流れを維持することが困難となる。

燃料タンク１０に蓄えられている燃料は、内燃機関の運転中に上昇し、内燃機関の停止後、機関温度の低下に伴って降下する。燃料タンク１０内の燃料温度が降下する過程では、飽和蒸気圧が低下するのに伴い、燃料タンク１０の内部で燃料の凝縮が生ずる。そして、燃料が凝縮する過程においては、燃料タンク１０の内圧が下がり、キャニスタ１４から燃料タンク１０に向かうガスの流れが生成される。

図２（Ｂ）に示す状態によれば、CCV１８が閉じられているため、燃料タンク１０にガスが吸入されると、必然的に、吸気通路２６からキャニスタ１４へ向かうガスの流れが生成される。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の停止後、燃料タンク１０の内部で蒸発燃料が凝縮する状況下では、図２（Ｂ）に示す状態を作り出すことにより、吸気通路２６の内部で発生する蒸発燃料を効率よくキャニスタ１４内部に捕獲することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
本実施形態のシステムは、内燃機関の停止後、吸気通路２６の周辺温度や燃料タンク１０内の燃料温度の変化に合わせて、適宜図２（Ａ）に示す状態や図２（Ｂ）に示す状態を作り出す。以下、それらの状態を適宜作り出すためにECU５０が実行する処理の内容を具体的に説明する。

図３は、上記の機能を実現するためにECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、車両のイグニッション（IG）がオフされているか否かが判別される（ステップ１００）。

IGがオフされていないと判別された場合は、吸気通路２６の掃気を考える必要がないと判断される。この場合は、先ず、停止後経過時間TOFFが０とされ（ステップ１０２）、次に、現時点のタンク内燃料温度TTNKが記憶温度TTNKOとして記憶される（ステップ１０４）。

以上の処理が終わると、次に、通常のパージ制御が実行される（ステップ１０６）。通常のパージ制御によれば、既述した通り、内燃機関の通常運転中に、エミッション特性を悪化させることなく、キャニスタ１４のパージを進めることができる。

車両のIGがオフされると、その後、上記ステップ１００の判定が肯定される。この場合は、先ず、停止後経過時間TOFFのインクリメント処理が実行される（ステップ１０８）。

次に、停止後経過時間TOFFが、判定時間K60（例えば６０分）以上となっているかが判別される（ステップ１１０）。TOFFがK60に達していると判断された場合は、吸気通路２６の掃気処理を実行するべき期間が経過したと判断される。この場合は、パージVSV２４がオフ（閉弁）され（ステップ１１２）、更に、CCV１８が開弁された後（ステップ１１４）、今回のルーチンが終了される。

上記の処理によれば、内燃機関の停止後、判定時間K60が経過した時点で、吸気通路２６をキャニスタ１４から切り離し、かつ、キャニスタ１４を大気に開放した状態を作り出すことができる。

内燃機関の停止後、K60の時間が経過するまでの間は、上記ステップ１１０において、TOFF≧K60の不成立が判定される。この場合は、以後、吸気通路２６の掃気処理が実行される。ここでは、具体的には、先ず、スロットル閉じ制御が行われる（ステップ１１６）。

ECU５０は、ステップ１１６の枠中に示すように、機関回転数NEとの関係でスロットル開度TAを定めたマップを記憶している。上記ステップ１１６では、具体的には、このマップに従って現在の機関回転数NEに対応するスロットル開度TAが読み出され、そのTAが実現されるようにスロットル弁３０が制御される。

車両のIGがオフとされた後、内燃機関が完全に停止するまでにはある程度の期間が必要である。この間にスロットル弁３０が完全に閉じられると、過剰な吸気負圧が発生して、いわゆるオイル上がり（ピストン周辺からオイルが燃焼室に流入する現象）やオイル下がり（バルブステムの周囲から燃焼室にオイルが流入する現象）が生ずる。

上述したスロットル閉じ制御は、内燃機関が完全停止に至る過程で、過剰な吸気負圧を生じさせることなくスロットル開度TAを０とするための制御である。このような制御を実行することとすれば、IGがオフとされた後に、オイル上がりやオイル下がりを生じさせることなく、適正にスロットル弁３０を全閉状態に移行させることができる。

スロットル閉じ制御が終わると、次に、内燃機関の冷却水温THWが判定温度KTH70（例えば７０℃）以上であるかが判別される（ステップ１１８）。判定温度KTH70は、吸気通路２６の内部で、壁面等に付着している液体燃料が活発に気化する温度の下限値として、より具体的には、吸気通路２６の内圧が燃料の気化に伴って正圧化すると予測できる下限の温度として定められた温度である。

従って、THW≧KTH70の成立が認められた場合は、図２（Ａ）に示す経路で吸気通路２６内の蒸発燃料をキャニスタ１４に導くための温度条件が整っていると判断することができる。この場合は、次に、吸気通路２６の圧力MVが、タンク内圧PTNK以上であるかが判別される（ステップ１２０）。

本実施形態のシステムでは、IGがオフとされた時点で、CCV１８が開弁状態とされている。従って、その時点で、タンク内圧PTNKは、キャニスタ１４の内圧と同様に大気圧とされている。一方、IGがオフとされた後、少なくとも内燃機関が動いている間は、吸気通路２６の圧力MVが負圧に維持される。そして、MVが負圧である状況下でパージVSV２４が開かれれば、燃料タンク１０から吸気通路２６に向かうガスの流れが生ずる。

このようなガスの流れは、キャニスタ１４内の燃料吸着量を無駄に増やすものであり、更には、吸気通路２６内に蒸発燃料を流入させる原因ともなる。このため、MVがPTNKより低い間、つまり、MV≧PTNKが不成立である間は、パージVSV２４を開弁させないことが望ましい。以上の理由により、図３に示すルーチンでは、上記ステップ１２０において、MV≧PTNKの不成立が認められた場合には、パージVSV２４の開弁を禁止するべく、以後、ステップ１１２および１１４の処理が実行される。

これに対して、上記ステップ１２０において、MV≧PTNKの成立が認められた場合は、吸気通路２６にパージガスが吸入される可能性はないと判断できる。この場合は、次にパージVSV２４がオン状態（開弁状態）とされ、図２（Ａ）に示す状態が実現される。

図２（Ａ）に示す状態は、以後、冷却水温THWが判定温度KTH70を下回るまで維持される。この間、吸気通路２６の内部で生成される蒸発燃料は、自らの膨張力によりキャニスタ１４に流入し、その内部に捕獲される。

冷却水温THWが判定温度KTH70より低い温度に低下すると、上記ステップ１１８において、THW≧KTH70の不成立が認められる。この場合は、次に、タンク内燃料温度の記憶値TTNKOと、現在のタンク内燃料温度TTNKとの比較が行われる（ステップ１２４）。つまり、図３に示すルーチンによれば、燃料の気化による圧力MVの正圧化が十分には期待できない段階に至ると、その時点で、TTNKO＞TTNKの成否が判定される。

ステップ１２４の処理が実行される時点で、記憶値TTNKOには、IGがオフされる直前のタンク内燃料温度TTNKが記憶されている。このため、上記ステップ１２４においては、実質的には、停止時におけるタンク内燃料温度TTNKより、現在のタンク内燃料温度TTNKが低温であるか否かが判別されることになる。

現在のタンク内燃料温度TTNKが、停止時のそれより低くない場合は、燃料タンク１０の内部で、燃料の凝縮は生じていないと判断できる。つまり、上記ステップ１２４において、TTNKO＞TTNKの不成立が判定される場合は、燃料タンク１０の内部で、ガス量は増加若しくは維持されていると判断できる。この場合は、CCV１８を閉じても、図２（Ｂ）に示すようなガスの流れ、つまり、燃料タンク１０に流入するガスの流れは発生しない。むしろ、CCV１８が閉じられると、タンク内圧PTNKが上昇して、吸気通路２６に向かうガスの流れが生じかねない。このため、TTNKO＞TTNKの不成立が認められる場合は、CCV１８の閉弁を禁止するべく、ステップ１１２および１１４の処理が実行される。

一方、上記ステップ１２４において、TTNKO＞TTNKの成立が認められた場合は、燃料タンク１０の内部でガスの凝縮が生じており、その結果、キャニスタ１４から燃料タンク１０に向かうガスの流れが発生していると推定することができる。この場合は、CCV１２６が閉じられた後（ステップ１２６）、ステップ１２０以降の処理が実行される。

上記ステップ１２６が実行される段階では、吸気通路２６の圧力MVが大気圧に到達しているため、通常は、ステップ１２０の条件（MV≧PTNK）は成立すると考えられる。そして、この条件が成立する場合は、ステップ１２２の処理が実行され、図２（Ｂ）に示す状態が形成される。

図２（Ｂ）に示す状態は、以後、停止後経過時間TOFFが判定時間K60に達するまで維持される。この間、吸気通路２６の内部で生成される蒸発燃料は、燃料タンク１０の吸引力によりキャニスタ１４に導かれ、その内部に捕獲される。

以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、内燃機関の停止後に、吸気通路２６の内部で発生する蒸発燃料を、効率的にキャニスタ１４に導くことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、吸気通路２６に残存した燃料が大気に放出されるのを防ぎ、極めて優れたエミッション特性を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、図２（Ａ）に示す状態を形成するか否か、つまり、蒸発燃料の膨張力を利用したパージを行うか否かを、冷却水温THWが判定温度KTH70以上であるか否かに基づいて判断することとしているが、その判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、ここでは、蒸発燃料の膨張力が利用できる程度に燃料の気化が生じているかが判断できれば足り、例えば、内燃機関の停止後、一定期間はその膨張力が利用できるものとして図２（Ａ）の状態を形成することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、図２（Ｂ）に示す状態を形成するか否か、つまり、燃料タンク１０の吸引力を利用したパージを行うか否かを、タンク内燃料温度TTNKに基づいて判断することとしているが、その判断の手法もこれに限定されるものではない。すなわち、ここでは、燃料タンク１０の内部で、吸引力が利用できる程度に燃料の凝縮が起こっているかが判断できれば足り、例えば、内燃機関の停止後、一定期間が経過した時点で、吸引力の利用が可能になったものとして図２（Ｂ）の状態を形成することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、図２（Ａ）に示す状態と、図２（Ｂ）に示す状態とを、状況に応じて切り換えることとしているが、これらは必ずしも組み合わせて用いる必要はない。すなわち、何れか一方の状態のみを実現して内燃機関の停止後における吸気通路２６の掃気を行うこととしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、判定時間K60が前記第１の発明における「一定期間」に相当していると共に、ECU５０が、ステップ１１６および１２２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「吸気系掃気手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「圧力判定手段」が、ステップ１２０の条件が不成立である場合にステップ１１２の処理を実行することにより前記第２の発明における「開弁禁止手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が冷却水温THWを検出することにより前記第４の発明における「冷却水温検出手段」が実現されていると共に、ECU５０が上記ステップ１１８の処理を実行することにより前記第３または第４の発明における「発生状況判定手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、ステップ１１８の条件成立時には、常にCCV１８を開弁状態に維持していることにより、前記第５の発明における「閉塞弁制御手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「凝縮状況判定手段」が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「閉塞弁制御手段」が、それぞれ実現されている。

更に、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１０４および１２４において、タンク内燃料温度TTNKを検出することにより、前記第８の発明における「燃料温度検出手段」が、上記ステップ１０４において記憶値TTNKOを記憶することにより前記第８の発明における「燃料温度記憶手段」が、上記ステップ１２４の条件成立時にステップ１２６以降の実行判定を行うことにより前記第８の発明における「凝縮状況判定手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図４は、本実施形態の構成を説明するための図である。図４に示す構成は、大気通路１６にパージポンプ２０が配置されている点を除いて、図１に示すシステムと同様である。本実施形態のシステムは、図４に示す構成において、ECU５０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１のシステムは、内燃機関の停止後に、蒸発燃料が自然に吸気通路２６からキャニスタ１４に向かって流出してくるのを利用して、吸気通路２６の掃気を実現することとしている。これに対して、本実施形態のシステムは、内燃機関の停止後に、パージポンプ２０を用いて、吸気通路２６の掃気を強制的に行う点に特徴を有している。

［実施の形態２における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図５において、図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図５に示すルーチンによれば、IGがオンである間は、停止後経過時間TOFFを０とする処理、および通常のパージ制御を実現するための処理が繰り返し実行される（ステップ１００，１０２，１０６）。

IGがオフとされると、停止後経過時間TOFFがインクリメントされ（ステップ１０８）、次いで、TOFFが判定時間K60に達したかが判別される（ステップ１１０）。IGがオフとされた直後は、TOFF≧K60が成立しないと判断される。この場合は、スロットル閉じ制御の実行後に（ステップ１１６）、停止後経過時間TOFFが、第２判定時間K30（例えば３０分）に達しているかが判別される（ステップ１３０）。

本実施形態のシステムにおいては、CCV１８を開き、かつ、パージVSV２４を開いた状態で、パージポンプ２０を作動させることにより、吸気通路２６→キャニスタ１４→パージポンプ２０の経路を辿るガスの流れを発生させることができる。従って、内燃機関の停止後に上記の状態を形成すれば、吸気通路２６の内部を強制的に掃気し、その内部で生成される蒸発燃料をキャニスタ１４の内部に捕獲することが可能である。

上述した第２判定時間K30は、そのような強制的な掃気によって、吸気通路２６の内部をある程度浄化することのできる時間に設定されている。図５に示すルーチンによれば、停止後経過時間TOFFが、その第２判定時間K30に達していないと判別される間は、CCV１８が開弁され（ステップ１３２）、かつ、パージポンプ２０がオンとされる（ステップ１３４）。そして、この場合は、上記の処理に次いでパージVSV２４がオン状態（開弁状態）とされる。

以上の処理によれば、IGがオフとされた後、停止後経過時間TOFFが第２判定時間K30に達するまでの期間は、パージポンプ２０による吸気通路２６の強制掃気が継続されることになる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の停止後に、吸気通路２６の内部を、速やかに清浄な状態にすることができる。

停止後経過時間TOFFが第２判定時間K30に達した後は、上記ステップ１３０において、TOFF≧K30の成立が認められる。この場合は、以後、パージポンプ２０がオフとされ（ステップ１３６）、CCV１８が閉じられた後（ステップ１３８）、ステップ１２２の処理が実行される。その結果、実質的に既述した図２（Ｂ）に示す状態、つまり、吸気通路２６とキャニスタ１４と燃料タンク１０とが閉じた空間を形成する状態が形成される。

第２判定時間K30は、強制掃気によって吸気通路２６をある程度浄化し得る時間に設定されている。より具体的には、第２判定時間K30は、内燃機関が停止した後、燃料タンク１０の内部でガスの凝縮が確実に開始されるまでに必要な時間に設定されている。このため、TOFF≧K30が成立する状況下で図２（Ｂ）に示す状態が形成されれば、実施の形態１の場合と同様に、燃料タンク１０の吸引力を利用して、吸気通路２６の掃気を継続することができる。

図５に示すルーチンによれば、以後、上記ステップ１１０において、停止後経過時間TOFFが判定時間K60に達したと判別されるまで、つまり、吸気通路２６の掃気を継続する必要がなくなったと判別されるまで図２（Ｂ）に示すのと実質的に同じ状態が維持される。このため、本実施形態のシステムによっても、実施の形態１の場合と同様に、燃料タンク１０の吸引力を利用して、効率的に吸気通路２６を掃気することが可能である。

尚、上述した実施の形態２においては、パージポンプ２０が前記第６の発明における「ポンプ」に相当していると共に、第２判定時間K30が前記第６の発明における「ポンプのオン期間」に相当している。

また、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「凝縮状況判定手段」が、ステップ１３２及び１３８の処理を実行することにより前記第７の発明における「閉塞弁制御手段」が、ステップ１３４及び１３６の処理を実行することにより前記第７の発明における「掃気経路切り換え手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、停止後経過時間TOFFを計数するタイマが前記第９の発明における「停止時間タイマ」に相当していると共に、ECU５０が、ステップ１３０の条件成立後にステップ１３６以降の処理の実行を判定することにより、前記第９の発明における「凝縮状況判定手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において吸気通路を掃気する際の手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 燃料タンク
１４ キャニスタ
１８ キャニスタ閉塞弁（CCV）
２２ パージ通路
２４ パージVSV
２６ 吸気通路
３０ スロットル弁
３４ 排気通路
５０ ECU(Electronic Control Unit)

Claims (9)

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、
   前記キャニスタを内燃機関の吸気通路に連通させるパージ通路と、
   前記パージ通路の導通状態を制御するパージ制御弁と、
   内燃機関の吸気通路に配置されるスロットル弁と、
   内燃機関の停止後、一定期間は、前記スロットル弁を閉じると共に、前記パージ制御弁を開弁状態とする吸気系掃気手段と、
   前記キャニスタの大気孔を開閉するキャニスタ閉塞弁と、
   内燃機関の停止後に燃料タンクの内部で蒸発燃料が凝縮する蒸発燃料凝縮状況の成立を判定する凝縮状況判定手段とを含み、
   前記一定期間は、前記蒸発燃料凝縮状況が成立する期間の全てを含み、
   前記蒸発燃料凝縮状況が成立している間は、前記キャニスタ閉塞弁を閉弁状態とする閉塞弁制御手段を更に備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 吸気管圧力がタンク内圧以上であるかを判定する圧力判定手段を備えると共に、
   前記吸気系掃気手段は、吸気管圧力がタンク内圧以上でない場合には、前記パージ制御弁の開弁を禁止する開弁禁止手段を含むことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 内燃機関の停止後に吸気通路の内部で蒸発燃料が生成される蒸発燃料発生状況の成立を判定する発生状況判定手段を含み、
   前記一定期間は、前記蒸発燃料発生状況が成立する期間の全てを含むことを特徴とする請求項１または２記載の蒸発燃料処理装置。
4. 内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
   前記発生状況判定手段は、前記冷却水温が、所定の判定温度以上である場合に、前記蒸発燃料発生状況の成立を判定することを特徴とする請求項３記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記キャニスタの大気孔を開閉するキャニスタ閉塞弁と、
   前記蒸発燃料発生状況が成立している間は、前記キャニスタ閉塞弁を開弁状態とする閉塞弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３または４記載の蒸発燃料処理装置。
6. 吸気通路からキャニスタへ向かうガスの流れを発生させるポンプを備えると共に、
   前記一定期間は、前記ポンプのオン期間を含むことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記閉塞弁制御手段は、内燃機関の停止後、前記蒸発燃料凝縮状況が成立するまでの間は、前記キャニスタ閉塞弁を開き、前記蒸発燃料凝縮状況が成立した後に、前記キャニスタ閉塞弁を閉弁状態とし、
   内燃機関の停止後、前記蒸発燃料凝縮状況が成立するまでの間は、前記ポンプを作動させ、前記蒸発燃料凝縮状況が成立した後は、前記ポンプを停止させる掃気経路切り換え手段を更に備えることを特徴とする請求項６記載の蒸発燃料処理装置。
8. 燃料タンク内の燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
   内燃機関の停止時における燃料温度を記憶する燃料温度記憶手段とを備え、
   前記凝縮状況判定手段は、内燃機関の停止後に、前記燃料温度が、内燃機関の停止時における燃料温度より低くなった場合に、前記蒸発燃料凝縮状況の成立を判定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
9. 内燃機関の停止後の経過時間を計数する停止時間タイマを備え、
   前記凝縮状況判定手段は、前記停止時間が所定時間に達した時点で前記蒸発燃料凝縮状況の成立を判定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。

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