JP4311329B2

JP4311329B2 - 蒸発燃料計測装置

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Publication number: JP4311329B2
Application number: JP2004292900A
Authority: JP
Inventors: 信久森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-10-05
Also published as: JP2006105024A

Description

この発明は、蒸発燃料計測装置に係り、特に、車両の駐車中に蒸発燃料制御系統の洩れ検出処理が実行される際に、モニタ用ポンプの駆動時にキャニスタから排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測するための蒸発燃料計測装置に関する。

従来、例えば特開２００４−１５６４９２号公報には、燃料タンクと連通するキャニスタを備える蒸発燃料処理装置が開示されている。この装置は、キャニスタに連通する大気通路上に、蒸発燃料処理装置内を負圧状態とするためのモニタ用ポンプを備えている。また、この装置は、燃料タンクと吸気通路とを接続するパージ通路上にパージVSVを、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ通路上に封鎖弁を備えている。そして、上記従来の装置では、パージVSVが閉じ、かつ、封鎖弁が開いた状態で、上記のモニタ用ポンプによりキャニスタ内部を負圧にする処理を実行することにより、蒸発燃料処理装置内に洩れが生じているか否かを判定することとしている。

特開２００４−１５６４９２号公報特開平１０−２６６９０７号公報

上述した従来の装置のように、上記の洩れ検出時にモニタ用ポンプによりキャニスタ内部を負圧にする手法を用いている場合には、法規で定められた要件を満たすために、モニタ用ポンプによる負圧生成時にキャニスタから排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測する必要がある。この際、キャニスタから排出されるTHC量は微量であるため、その微量のTHCを高精度に計測可能な蒸発燃料計測装置が必要となる。

ところで、車両の駐車中において、燃料タンク内圧は、燃料タンクを取り巻く温度環境の変化に伴って変動する。その結果、燃料タンク内圧が所定値以下の負圧になると、大気が大気通路からキャニスタ内に取り込まれ、キャニスタから燃料タンクに向かってガスが流れることによりキャニスタに付着していた蒸発燃料が燃料タンク内にパージされる現象、すなわち、いわゆるキャニスタのバックパージが生ずることがある。上記の蒸発燃料計測装置は、そのような現象が想定される状況下においても、計測誤差等の不具合が生ずることなく、THC量を精度良く計測できるものであることが望まれる。また、上記の如く、計測対象となるTHCは微量であるため、上記の蒸発燃料計測装置は、THC量を高精度に計測できるという要件を満たす必要があるが、更に、簡便に計測できる装置であることも望まれる。

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、モニタ用ポンプの駆動時にキャニスタから排出される排出ガス中に含まれるTHC量を高精度に計測し得る蒸発燃料計測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、キャニスタの大気通路に接続される採取管と、
前記採取管上に設けられ、前記大気通路に設けられたモニタ用ポンプが駆動される際に前記キャニスタから排出される排出ガスを採取する採取器と、
前記採取管上に設けられ、前記採取器内に採取された前記排出ガス中に含まれるTHC量を計測するTHC量計測手段と、
一端が大気に開放された大気連通管と、
前記採取管における前記大気通路との接続点と前記採取器との間の部位に設けられ、かつ、前記大気連通管の他端が接続され、前記モニタ用ポンプと前記採取器とが連通された状態と前記モニタ用ポンプと大気とが連通された状態とを切換える切換え弁とを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、前記THC計測手段による前記排出ガス中のTHC量の計測が開始される前に、前記採取器内に既定NO濃度のNOを含有する既定量の希釈ガスを供給する希釈ガス供給手段を備え、
前記THC量計測手段は、
前記排出ガス中のTHC濃度を検出するTHC濃度検出手段と、
前記排出ガス中の排出後NO濃度を検出するNO濃度検出手段と、
前記排出後NO濃度と前記既定NO濃度とのNO濃度変化値と、前記希釈ガス供給手段により供給された前記既定希釈ガス量とに基づいて、前記排出ガス量を算出する排出ガス量算出手段と、
前記THC濃度検出手段により検出された前記THC濃度と、前記排出ガス量算出手段により算出された前記排出ガス量に前記既定希釈ガス量を加算した値とに基づいて、前記排出ガス中に含まれるTHC量を算出するTHC量算出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、キャニスタの大気通路に接続される採取管と、
前記採取管上に設けられ、前記キャニスタの大気通路に設けられたモニタ用ポンプが駆動される際に前記キャニスタから排出される排出ガスを採取する採取器と、
前記採取管上に設けられ、前記採取器内に採取された前記排出ガス中のTHC量を計測するTHC量計測手段とを備え、
前記採取器には、既定NO濃度のNOを含有する既定量の希釈ガスが予め封入されており、
前記THC量計測手段は、
前記排出ガス中のTHC濃度を検出するTHC濃度検出手段と、
前記排出ガス中の排出後NO濃度を検出するNO濃度検出手段と、
前記排出後NO濃度と前記既定NO濃度とのNO濃度変化値と、予め前記採取器内に封入された前記既定希釈ガス量とに基づいて、前記排出ガス量を算出する排出ガス量算出手段と、
前記THC濃度検出手段により検出された前記THC濃度と、前記排出ガス量算出手段により算出された前記排出ガス量に前記既定希釈ガス量を加算した値とに基づいて、前記排出ガス中に含まれるTHC量を算出するTHC量算出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、一端が大気に開放された大気連通管と、
前記採取管における前記大気通路との接続点と前記採取器との間の部位に設けられ、かつ、前記大気連通管の他端が接続され、前記モニタ用ポンプと前記採取器とが連通された状態と前記モニタ用ポンプと大気とが連通された状態とを切換える切換え弁とを備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、切換え弁を制御することにより、蒸発燃料計測装置の設置後に、キャニスタの大気通路を大気に連通された状態とすることができる。このため、本発明によれば、キャニスタのバックパージの発生が想定される際に、キャニスタの大気通路を大気連通状態とすれば、キャニスタのバックパージを良好に行うことができる。このため、本発明によれば、キャニスタのバックパージによってTHC量の計測に支障をきたすことがなく、モニタ用ポンプの駆動時にキャニスタから排出される排出ガス中に含まれるTHC量を高精度に計測することができる。

第２の発明によれば、採取器内に、既知濃度のNOを含有する既知量の希釈ガスが事前に供給される。採取器内のガス中のNO濃度は、上記排出ガスが採取器内に流入することにより希釈される。本発明によれば、上記排出ガスの流入前後の採取器内のガス中のNO濃度変化値と既知の希釈ガス供給量とに基づいて、上記排出ガス量を算出することができる。このため、本発明によれば、採取器内のガス容量を精密に計測する手段を備える必要なしに、上記排出ガス中に含まれるTHC量を高精度かつ簡便に計測することができる。

第３の発明によれば、上記排出ガスが、既知濃度のNOを含有する既知量の希釈ガスが事前に封入されている採取器内に取り込まれる。採取器内のガス中のNO濃度は、上記排出ガスが採取器内に流入することにより希釈される。本発明によれば、上記排出ガスの流入前後の採取器内のガス中のNO濃度変化値と既知の希釈ガス供給量とに基づいて、上記排出ガス量を算出することができる。このため、本発明によれば、採取器内のガス容量を精密に計測する手段を備える必要なしに、上記排出ガス中に含まれるTHC量を高精度かつ簡便に計測することができる。

第４の発明によれば、切換え弁を制御することにより、蒸発燃料計測装置の設置後に、キャニスタの大気通路を大気に連通された状態とすることができる。このため、本発明によれば、キャニスタのバックパージの発生が想定される際に、キャニスタの大気通路を大気連通状態とすれば、キャニスタのバックパージを良好に行うことができる。このため、本発明によれば、キャニスタのバックパージによってTHC量の計測に支障をきたすことがなく、モニタ用ポンプの駆動時にキャニスタから排出される排出ガス中に含まれるTHC量を高精度に計測することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の蒸発燃料計測装置１０の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、車両が備えるキャニスタ１２に連通する大気通路１４に、連結部１６を介して接続されている。キャニスタ１２には、大気通路１４以外に、燃料タンク（図示省略）に連通するベーパ通路１８と、他端が吸気通路（図示省略）に接続され、その途中にパージVSV（図示省略）が設けられるパージ通路２０とが連通している。このように、図１に示す車両側の構成は、燃料タンク、キャニスタ１２、大気通路１４、ベーパ通路１８、パージ通路２０、およびパージVSVにより構成される蒸発燃料制御系統を備えている。また、大気通路１４には、モニタ用ポンプ２２が設けられており、モニタ用ポンプ２２には、ECU（Electronic Control Unit）２４が接続されている。

ECU２４は、例えば車両が駐車状態に以降した時点からの経過時間を計数するためのソークタイマを内蔵している。車両の駐車中において、ソークタイマによって所定時間（例えば５時間）が計数されると、ECU２４が起動される。このように、ECU２４が車両の駐車中に起動された状態を、ここでは「Key−Offモニタ作動状態」と称する。より具体的には、図１に示す車両が備える構成は、所定のソーク完了条件（例えばE／G水温等が安定しているか否か）に達していると判断した場合に、Key−Offモニタを作動させる。そして、Key−Offモニタを作動させた際に、モニタ用ポンプ２２を駆動することにより、上記蒸発燃料制御系統内に洩れが生じていないか否かを判定する機能を有している。本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、ECU２４によってモニタ用ポンプ２２を駆動することにより実行される上記の洩れ検出時に、キャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測するための装置である。

本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、一端が連結部１６を介してキャニスタ１２の大気通路１４に連通する採取管２６を備えている。採取管２６は、その途中に、キャニスタ１２から排出されるガスを採取するための採取バッグ２８と、採取管２６を流通するガスの流量を計測するマスフローメータ３０とを備え、他端において、採取管２６内を流通するガス中のTHC濃度を検出するTHC分析計３２に連通している。THC分析計３２の近傍における採取管２６には、採取バッグ２８内のガスをTHC分析計３２に供給するためのサンプリングポンプ３４が設けられている。更に、採取管２６には、サンプリングポンプ３４の上流側に、THC分析計３２に供給されるガスの流量を調整可能にするためのニードルバルブ３６が取り付けられている。

本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、採取管２６以外に、一端が大気と連通する大気連通管３８と、希釈ガスとしてエア（精製空気）を採取バッグ２８に供給するためのエア供給管４０と、採取管２６内にエアを循環させるためのエア再注入管４２とを備えている。蒸発燃料計測装置１０では、図１に示す三方切換え弁４４、４６、４８、５０、および二方電磁弁５２、５４を適当に駆動することにより、上述した各管路の連通状態を切換えることとしている。

具体的には、三方切換え弁４４、４６、４８、５０は、それぞれ採取管２６上に設けられている。そして、三方切換え弁４４の残りの接続口は、エア再注入管４２の一端に接続されている。三方切換え弁４４は、採取管２６が連通された状態（図１に符号「N.O」を付して示す状態）と、採取管２６とエア再注入管４２とが連通された状態（図１に符号「N.C」を付して示す状態）とを切換え可能に構成されている。

また、三方切換え弁４６の残りの接続口は、大気連通管３８の一端に接続されている。三方切換え弁４６は、採取管２６と大気連通管３８とが連通された状態「N.O」と、採取管２６が連通された状態「N.C」とを切換え可能に構成されている。

また、三方切換え弁４８の残りの接続口は、エア再注入管４２の他端に接続されており、三方切換え弁４８は、採取管２６が連通された状態「N.O」と、採取管２６とエア再注入管４２とが連通された状態「N.C」とを切換え可能に構成されている。

また、三方切換え弁５０の残りの接続口は、エア供給管４０の一端に接続されており、三方切換え弁５０は、採取管２６が連通された状態「N.O」と、採取管２６とエア供給管４０とが連通された状態「N.C」とを切換え可能に構成されている。尚、これらの三方切換え弁４４、４６、４８、５０において、「N.O」は、三方切換え弁４４等が無通電とされた状態に対応し、「N.C」は、外部から駆動信号が供給されることにより三方切換え弁４４等が通電された状態に対応している。

二方電磁弁５２は、採取管２６上における、採取バッグ２８とマスフローメータ３０との間、より具体的には、三方切換え弁４８とマスフローメータ３０との間に設けられている。また、二方電磁弁５４は、エア供給管４０の他端に設けられている。エア供給管４０の他端には、二方電磁弁５４を介して、高圧のエアが充填されたタンク（図示省略）が取り付けられている。二方電磁弁５２、５４は、無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給されることにより開弁状態となる常時閉タイプの電磁弁である。

本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、上述した蒸発燃料計測装置１０の各構成要素を制御する制御部５６と、当該各構成要素により計測された各種のデータを処理するデータ処理部５８と、データ処理部５８により算出されたTHC量を表示するデータ表示部６０とを備えている。制御部５６には、上述したマスフローメータ３０、THC分析計３２、サンプリングポンプ３４、三方切換え弁４４、４６、４８、５０、および二方電磁弁５２、５４が接続されている。更に、制御部５６には、車両が備えるECU２４が接続されている。また、データ処理部５８には、マスフローメータ３０とTHC分析計３２とが接続されている。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図２乃至図９を参照して、ECU２４がモニタ用ポンプ２２を駆動することにより実行する上記の洩れ検出時に、本実施形態の蒸発燃料計測装置１０がキャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測する際の具体的な処理について説明する。図２は、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。尚、図２に示す一連の処理が実行される前に、事前準備として、蒸発燃料計測装置１０が、ソーク状態にある車両に接続される。

本実施形態の蒸発燃料計測装置１０は、図２に示すルーチンの各処理の実行時に、各構成要素を制御するために用いる複数のモードを備えている。具体的には、採取バッグ２８内のガスを排出する際に用いる「バッグ排出モード」、採取バッグ２８内にエアを供給する際に用いる「エア注入モード」、THC量を計測するための所定の計測準備が整った後であって、ECU２４によってポンプ作動信号が発せられるまでの期間中に用いる「スタンバイモード」、モニタ用ポンプ２２の排出ガスを採取バッグ２８内に採取する際に用いる「モニタ作動モード」、採取管２６内に滞留する上記排出ガスをエアで採取バッグ２８に導く際に用いる「エア再注入モード」、および採取バッグ２８内ガス中のTHC濃度および採取バッグ２８内ガスのガス容量を算出する際に用いる「バッグ計測モード」を備えている。図３は、上述した複数のモードの詳細な設定を示す一覧表である。尚、図３において、「OFF」状態は、各構成要素が無通電とされた状態を、「ON」状態は、各構成要素が駆動信号を受けている状態を、それぞれ示している。

図２に示すルーチンでは、先ず、採取バッグ２８内のガスの排出処理が実行される（ステップ１００）。具体的には、図３に示すバッグ排出モードの設定に従って、計測装置１０の各構成要素が制御される。図４は、バッグ排出モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。尚、図４において、連通状態にある管路は、太線で示しており、図４中に付した矢印は、蒸発燃料計測装置１０内のガスの流れを示している。以下の図５乃至図９においても同様である。図４に示すように、バッグ排出モードでは、キャニスタ１２の大気通路１４が、採取管２６および大気連通管３８を介して外気に連通した状態とされる。また、バッグ排出モードでは、三方切換え弁４６より採取バッグ２８側の採取管２６が連通状態とされており、サンプリングポンプ３４が駆動されることで、採取バッグ２８内のガスがTHC分析計３２を介して排出される。この際、マスフローメータ３０によって採取バッグ２８から排出されるガスの流量が計測されており、本ステップ１００の採取バッグ２８内ガスの排出処理は、マスフローメータ３０の瞬時流量値がゼロと判定されるまで実行される（ステップ１０２）。本実施形態の蒸発燃料処理装置１０では、マスフローメータ３０の計測値に基づいてガスの排出が終了したことを判定することとしているため、ガスの排出経路中に圧力センサ等を備えておく必要がない。

次に、採取バッグ２８内にエアを注入する処理が実行される（ステップ１０４）。具体的には、図３に示すエア注入モードの設定に従って、計測装置１０の各構成要素が制御される。図５に示すように、エア注入モードにおいても、キャニスタ１２の大気通路１４が外気に連通した状態とされる。また、エア注入モードでは、二方電磁弁５４が開弁されており、エア供給管４０および採取管２６を介して、エアが採取バッグ２８に供給される。本ステップ１０４のエア注入処理は、マスフローメータ３０の積算流量値が所定の設定値aと判定されるまで実行される（ステップ１０６）。

次に、採取バッグ２８内のガスのTHC濃度を計測する処理が実行される（ステップ１０８）。具体的には、図３に示すバッグ計測モードの設定に従って、蒸発燃料計測装置１０の各構成要素が制御される。図６に示すように、バッグ計測モードにおいても、キャニスタ１２の大気通路１４が外気に連通した状態とされる。また、三方切換え弁４６より採取バッグ２８側の採取管２６が連通状態とされており、サンプリングポンプ３４が駆動されることで、採取バッグ２８内のガスがTHC分析計３２に供給される。本ステップ１０８の採取バッグ２８内ガスのTHC濃度の計測処理は、THC分析計３２によるTHC濃度の計測値が所定の設定値以下と判定されるまで実行され、一方、当該THC濃度計測値が設定値に達していない場合には、設定値に達すると認められるまで上述したステップ１００〜１０８の処理が繰り返し実行される（ステップ１１０）。採取バッグ２８の内表面には、バッグの製造過程において使用された有機溶剤が付着していることがある。本実施形態の蒸発燃料計測装置１０により計測されるTHC量は極めて微量である。このため、本ルーチンでは、そのような採取バッグ２８に付着した有機化合物を計測に問題とならないレベル以下の量になるまで取り除くために、上記の一連の処理を実行することとしている。本ステップ１１０の処理で用いられる設定値は、採取バッグ２８の内表面に付着している有機化合物の濃度が、キャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測するうえで誤差とならないレベル以下になったか否かを判定するための設定値である。

上記ステップ１１０において採取バッグ２８内のTHCの濃度が問題とならないレベル以下になったと判定されると、次いで、採取バッグ２８内のガスの排出処理が、マスフローメータ３０の瞬時流量値がゼロと判定されるまで実行される（ステップ１１２、１１４）。次に、採取バッグ２８内にエアを注入する処理が実行される（ステップ１１６）。本ステップ１１６のエア注入処理は、マスフローメータ３０の積算流量値が所定の設定値bと判定されるまで実行される（ステップ１１８）。

上記ステップ１１８において、規定量bのエアの注入が確認されると、蒸発燃料計測装置１０は、スタンバイ状態とされる（ステップ１２０）。具体的には、図３に示すスタンバイモードの設定に従って、蒸発燃料計測装置１０の各構成要素が制御される。図７に示すように、スタンバイモードにおいても、キャニスタ１２の大気通路１４が外気に連通した状態とされる。また、スタンバイモードでは、採取管２６は、二方電磁弁５２が閉弁状態とされることで遮断され、これにより、採取バッグ２８に導入されたエアは、採取管２６における三方切換え弁４６と二方電磁弁５２との間の部位に、その量が変化することなく確実に確保される。

上述したステップ１００〜１２０までの処理は、車両がソーク状態とされた後に実行される処理である。上記の一連の処理によれば、採取バッグ２８に付着している有機化合物を本ルーチンのTHC量計測に問題とならないレベル以下に取り除くことにより、高精度にTHC量を計測することが可能となる。

蒸発燃料計測装置１０がスタンバイ状況下に置かれている際に、ソークタイマにより所定時間（例えば５時間）がカウントされると、車両が備えるECU２４は、上記の洩れ検出処理を実行すべく、モニタ用ポンプ２２を駆動する（ステップ２００）。この際、制御部５６が、ECU２４からモニタ用ポンプ２２に発せられるポンプ作動信号を検出すると、その検出した時点からキャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測するための一連の処理が開始される。

すなわち、先ず、モニタ用ポンプ２２が駆動されることによってキャニスタ１２から排出される排出ガスを採取バッグ２８に採取する処理が実行される（ステップ２０２）。具体的には、図３に示すモニタ作動モードの設定に従って、蒸発燃料計測装置１０の各構成要素が制御される。図８に示すように、モニタ作動モードでは、スタンバイモードから引き続き、二方電磁弁５２が閉弁状態とされる。すなわち、採取管２６は、連結部１６から二方電磁弁５２までの区間が連通状態となる。従って、モニタ用ポンプ２２の吐出ガスが大気通路１４から採取管２６を通って採取バッグ２８に取り込まれる。本ステップ２０２の上記吐出ガスの採取処理は、モニタ用ポンプ２２が停止されるまで、すなわち、モニタ用ポンプ２２の出力電圧値がゼロを示すまで実行される（ステップ２０４、２０６）。

次に、採取管２６内に滞留する上記排出ガスを採取バッグ２８に取り込むべく、採取バッグ２８内にエアを再注入する処理が実行される（ステップ２０８）。具体的には、図３に示すエア再注入モードの設定に従って、蒸発燃料計測装置１０の各構成要素が制御される。図９に示すように、エア供給管４０からエアが供給される。供給されたエアは、エア再注入管４２を通って、三方切換え弁４４との分岐点から採取管２６内に導入され、これにより、採取管２６内に滞留する上記排出ガスが採取バッグ２８に取り込まれる。本ステップ２０８のエア再注入処理は、マスフローメータ３０の積算流量値が所定の設定値cと判定されるまで実行される（ステップ２１０）。設定値cは、上記排出ガスが滞留する部位の採取管２６の内容積に応じて決定される値である。このようなエア再注入処理によれば、モニタ用ポンプ２２から排出されたガスを確実に採取バッグ２８に導入することができ、その排出ガス中に含まれるTHC量をより正確に測定することが可能となる。

エアの再注入処理が終了されると、次に、採取バッグ２８内のガス中のTHC濃度および当該ガスのガス容量の計測処理が実行される（ステップ２１２）。本ステップ２１２では、既述したバッグ計測モードの設定に従って、採取バッグ２８内のガスがマスフローメータ３０、THC分析計３２に供給されることにより、THC濃度とガス容量が計測される。本ステップ２１２の処理中も、キャニスタ１２の大気通路１４が外気に連通した状態とされる。本ステップ２１２の計測処理は、採取バッグ２８内のガスが空となるまで、すなわち、マスフローメータ３０の瞬時流量値がゼロを示すまで実行される（ステップ２１４）。

次に、THC量の算出が実行される（ステップ２１６）。具体的には、上記ステップ２１２において計測されたTHC濃度とガス容量とがデータ処理部５８に取り込まれ、データ処理部５８において、そのTHC濃度およびガス容量と、予め記憶しているTHCの密度とに基づいて、THC量が算出される。尚、算出されたTHC量は、データ表示部６０に表示される。
以上説明した通り、本実施形態の蒸発燃料計測装置１０によれば、モニタ用ポンプ２２の駆動時にキャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を高精度に測定することができる。

ところで、車両が完全暖機状態で走行した後に停止すると、車両の駐車中において、燃料タンク内圧は、燃料タンク内ガス温度が低下することに伴って低下する。その結果、燃料タンク内圧が所定値以下の負圧になると、大気が大気通路１４からキャニスタ１２内に取り込まれ、キャニスタ１２から燃料タンクに向かってガスが流れることによりキャニスタ１２に付着していた蒸発燃料が燃料タンク内にパージされる現象、すなわち、いわゆるキャニスタ１２のバックパージが生ずる。一方、Key−Offモニタの作動時期は、通常、車両が所定のソーク完了条件に達した時期とされている。つまり、その作動時期は、車両の状態に応じて変動するものであり、その作動時期を予め予期することは困難である。このため、車両がソーク状態とされた後に、キャニスタ１２の大気通路１４に採取バッグ２８を直接的に接続することとした場合には、キャニスタ１２のバックパージが生じた際に、採取バッグ２８内のガス（エア）がキャニスタ１２を介して燃料タンク内に吸引されてしまうこととなる。このような場合にTHC量の計測を行うこととすれば、実状態と異なるTHC量を計測することとなり（言い換えれば、測定環境を変えてしまうこととなり）、モニタ用ポンプ２２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を精度良く計測することが困難となる。

これに対し、本実施形態の蒸発燃料計測装置１０では、Key−Offモニタが作動して上記排出ガスを採取バッグ２８に採取する処理を行うまでの間は、すなわち、車両が所定のソーク完了条件に達して燃料タンク内圧が安定化するまでの間は、キャニスタ１２の大気通路１４を大気連通管３８を介して大気に開放することとしている。このため、本実施形態の蒸発燃料計測装置１０によれば、キャニスタ１２のバックパージの発生が想定される際に、キャニスタ１２のバックパージを良好に行うことができ、キャニスタ１２のバックパージによってTHC量の計測に支障をきたすことがない。

尚、上述した実施の形態１においては、採取バッグ２８が、前記第１の発明における「採取器」に、マスフローメータ３０、THC分析計３２、サンプリングポンプ３４、およびデータ処理部５８が、前記第１の発明における「THC量計測手段」に、三方切換え弁４４および４６が、前記第１の発明における「切換え弁」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
［実施の形態２の装置の構成］
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２の蒸発燃料計測装置７０の構成を説明するための図である。尚、図１０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。

図１０に示すように、本実施形態の蒸発燃料計測装置７０は、一端が連結部１６を介してキャニスタ１２の大気通路１４に連通する採取管７２を備えている。採取管７２は、その途中に、採取バッグ７４を備えている。本実施形態の採取バッグ７４には、既知濃度のNOを含有する所定量dのエア（希釈ガス）が、本実施形態の蒸発燃料計測装置７０の一連の計測処理の開始前の時点に、より詳細には、当該蒸発燃料計測装置７０を車両に取り付ける前の時点に、予め封入されている。尚、採取バッグ７４は、その製造過程で付着する有機化合物が計測時に問題とならないレベル以下に除去されているものとする。

本実施形態の採取管７２には、THC分析計３２に加え、採取管７２内を流通するガス中のNO濃度を検出するNO分析計７６を備えている。また、採取管７２上には、連結部１６と採取バッグ７４との間に、三方切換え弁７８が設けられている。三方切換え弁７８の残りの接続口は、大気連通管３８の一端に接続されている。採取管７２には、三方切換え弁７８と採取バッグ７４との間に二方電磁弁８０が、採取バッグ７４とニードルバルブ３６との間に二方電磁弁８２が、それぞれ設けられている。更に、採取管７２には、二方電磁弁８２とニードルバルブ３６との間に、圧力センサ８４が組み込まれている。圧力センサ８４は、採取管７２内をガスが流れているか否かを検出するために設けられたものである。

［実施の形態２における具体的処理］
次に、図１１を参照して、ECU２４がモニタ用ポンプ２２を駆動することにより実行する上記の洩れ検出時に、本実施形態の蒸発燃料計測装置７０がキャニスタ１２から排出される排出ガス中に含まれるTHC量を計測する際の具体的な処理について説明する。図１１は、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。尚、図１１に示す一連の処理が実行される前に、事前準備として、蒸発燃料計測装置７０が、ソーク状態にある車両に接続される。

図１１に示すルーチンでは、先ず、モニタ用ポンプ２２の駆動開始が検出されるまでの間は、蒸発燃料計測装置７０がスタンバイ状態とされる（ステップ３００）。具体的には、スタンバイ状態とされている間は、三方切換え弁７８が「N.O」状態とされる。すなわち、キャニスタ１２の大気通路１４は、採取管７２および大気連通管３８を介して外気に連通した状態とされる。また、スタンバイ状態とされている間は、採取バッグ７４内のガスがバッグから流出しないように、二方電磁弁８０、８２が共に閉弁状態とされる。尚、上記の如く、採取バッグ７４の製造過程で付着する有機化合物が規定レベル以下に除去されているため、本ルーチンでは、上述した実施の形態１で実行されるバッグパージ処理が省略されている。

やがて、ソークタイマにより所定時間がカウントされ、その結果、モニタ用ポンプ２２が駆動されると（ステップ３０２）、キャニスタ１２から排出される排出ガスを採取バッグ７４に採取する処理が実行される（ステップ３０４）。具体的には、モニタ作動中は、三方切換え弁７８が「N.C」状態に、二方電磁弁８０が開弁状態に、二方電磁弁８２が閉弁状態に、それぞれ設定されることにより、採取管７２における連結部１６から二方電磁弁８２までの区間が連通状態となる。従って、モニタ用ポンプ２２の排出ガスが大気通路１４から採取管２６を通って採取バッグ７４に取り込まれる。本ステップ３０４の上記排出ガスの採取処理は、モニタ用ポンプ２２の出力電圧値がゼロを示すまで実行される（ステップ３０６、３０８）。

次に、採取バッグ７４内のガス中に含まれるTHC濃度およびNO濃度の計測処理が実行される（ステップ３１０）。具体的には、本ステップ３１０の計測処理中は、三方切換え弁７８が「N.O」状態に、二方電磁弁８０が閉弁状態に、二方電磁弁８２が開弁状態に、それぞれ設定されることにより、キャニスタ１２の大気通路１４が外気に連通した状態とされ、また、採取管７２における二方電磁弁８２からNO分析計７６までの区間が連通状態とされる。本ステップ３１０の計測処理は、採取バッグ７４内のガスが空となるまで、すなわち、圧力センサ８４の指示値が所定の設定値以下と判定されるまで実行される（ステップ３１２）。

次に、THC量の算出が実行される（ステップ３１４）。具体的には、上記ステップ３１０において計測されたTHC濃度とNO濃度とがデータ処理部８６に取り込まれる。次いで、データ処理部８６において、取り込まれた当該NO濃度と、計測前に予め採取バッグ７４に封入されていたエア中に含まれる既知のNO濃度とから、採取バッグ７４内のガス中のNOの濃度変化値が算出される。上記ステップ３１０の処理により、採取バッグ７４内にモニタ用ポンプ２２の排出ガスが採取されると、採取バッグ７４内のガス中のNOが希釈されることとなる。また、既述した通り、採取バッグ７４内には、既知濃度のNOを含有する所定量dのエアが封入されている。従って、データ処理部８６は、算出されたNO濃度変化値と所定量dとに基づいて、上記ステップ３１０において採取バッグ７４内に採取された上記排出ガス量eを精度良く算出することができる。そして、上記ステップ３１０において計測されたTHC濃度、採取バッグ７４内のガス容量（所定量dと排出ガス量eとの和）、およびTHC密度に基づいてTHC量が算出される。

上述したNOの濃度変化は、NO分析計７６によって高精度に計測することが可能である。このため、本実施形態の蒸発燃料計測装置７０によれば、マスフローメータ３０を用いて精密に上記排出ガスの流量を計測する必要なしに、そのうえ簡略化された装置構成を用いて、上記排出ガス中に含まれるTHC量を高精度かつ簡便に計測することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、採取バッグ７４が、前記第３の発明における「採取器」に、THC分析計３２、サンプリングポンプ３４、NO分析計７６、およびデータ処理部８６が、前記第３の発明における「THC量計測手段」に、THC分析計３２が、前記第３の発明における「THC濃度検出手段」に、N O分析計７６が、前記第３の発明における「NO濃度検出手段」に、それぞれ相当しているとともに、上記ステップ３１４の処理が実行されることにより前記第３の発明における「排出ガス量算出手段」、「THC量算出手段」がそれぞれ実現されている。また、上述した実施の形態２においては、三方切換え弁７８が、前記第４の発明における「切換え弁」に相当している。

［変形例］
ところで、上述した実施の形態１においては、希釈ガスとしてエア（精製空気）を供給し、かつ、マスフローメータ３０によって採取バッグ２８から流出するガスの流量を計測する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、実施の形態１の蒸発燃料計測装置１０の構成において、マスフローメータ３０に代えて、圧力センサなどの採取管２６内をガスが流れているか否かを検知する手段を設けたうえで、エア（精製空気）に代えて、既知濃度のNOを含有するエアなどの希釈ガスを採取バッグ２８に所定量だけ供給することとしてもよい。尚、この際、そのような希釈ガスを所定量供給する手段（前記第２の発明における「希釈ガス供給手段」）は、例えば、当該希釈ガスが充填されたタンクをオリフィスを介してエア供給管４０に接続し、当該希釈ガスの供給圧を一定に管理したうえで、当該希釈ガスを所定時間供給することにより実現可能である。

また、上述した実施の形態１および２、並びに上記の変形例においては、希釈ガスがエアである場合の一例を示しているが、本発明における希釈ガスはエアに限定されるものではなく、例えば、窒素であってもよい。つまり、上記図１の構成であれば、エアタンクに代えて、窒素が充填されたタンクがエア供給管４０に接続される構成であってもよい。上述した実施の形態２および上記の変形例において、希釈ガスとしてエアを用いた場合には、エアが採取バッグ７４または２８内のNOと反応することにより、NOの一部がNO₂となる変化が生ずる場合がある。希釈ガスとして窒素を用いることとすれば、上記の変化を生じさせることなく、すなわち、エアを用いる場合に比して更に精度良く、採取バッグ７４または２８内のガス中のNO濃度変化値に基づいて上記排出ガス量eを算出することが可能となる。

本発明の実施の形態１の蒸発燃料計測装置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において実行されるルーチンのフローチャートである。図１に示す蒸発燃料計測装置が図２に示すルーチンの各処理の実行時に用いる複数のモードの詳細な設定を示す一覧表である。バッグ排出モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。エア注入モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。バッグ計測モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。スタンバイモード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。モニタ作動モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。エア再注入モード時における蒸発燃料計測装置の状態を示す図である。本発明の実施の形態２の蒸発燃料計測装置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、７０蒸発燃料計測装置
１２キャニスタ
１４大気通路
２２モニタ用ポンプ
２４ ECU（Electronic Control Unit）
２６、７２採取管
２８、７４採取バッグ
３０マスフローメータ
３２ THC分析計
３４サンプリングポンプ
３８大気連通管
４０エア供給管
４２エア再注入管
４４、４６、４８、５０、７８三方切換え弁
５２、５４、８０、８２二方電磁弁
５６、８８制御部
５８、８６データ処理部
７６ NO分析計
８４圧力センサ

Claims

キャニスタの大気通路に接続される採取管と、
前記採取管上に設けられ、前記大気通路に設けられたモニタ用ポンプが駆動される際に前記キャニスタから排出される排出ガスを採取する採取器と、
前記採取管上に設けられ、前記採取器内に採取された前記排出ガス中に含まれるTHC量を計測するTHC量計測手段と、
一端が大気に開放された大気連通管と、
前記採取管における前記大気通路との接続点と前記採取器との間の部位に設けられ、かつ、前記大気連通管の他端が接続され、前記モニタ用ポンプと前記採取器とが連通された状態と前記モニタ用ポンプと大気とが連通された状態とを切換える切換え弁とを備えることを特徴とする蒸発燃料計測装置。
前記THC計測手段による前記排出ガス中のTHC量の計測が開始される前に、前記採取器内に既定NO濃度のNOを含有する既定量の希釈ガスを供給する希釈ガス供給手段を備え、
前記THC量計測手段は、
前記排出ガス中のTHC濃度を検出するTHC濃度検出手段と、
前記排出ガス中の排出後NO濃度を検出するNO濃度検出手段と、
前記排出後NO濃度と前記既定NO濃度とのNO濃度変化値と、前記希釈ガス供給手段により供給された前記既定希釈ガス量とに基づいて、前記排出ガス量を算出する排出ガス量算出手段と、
前記THC濃度検出手段により検出された前記THC濃度と、前記排出ガス量算出手段により算出された前記排出ガス量に前記既定希釈ガス量を加算した値とに基づいて、前記排出ガス中に含まれるTHC量を算出するTHC量算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料計測装置。
キャニスタの大気通路に接続される採取管と、
前記採取管上に設けられ、前記キャニスタの大気通路に設けられたモニタ用ポンプが駆動される際に前記キャニスタから排出される排出ガスを採取する採取器と、
前記採取管上に設けられ、前記採取器内に採取された前記排出ガス中のTHC量を計測するTHC量計測手段とを備え、
前記採取器には、既定NO濃度のNOを含有する既定量の希釈ガスが予め封入されており、
前記THC量計測手段は、
前記排出ガス中のTHC濃度を検出するTHC濃度検出手段と、
前記排出ガス中の排出後NO濃度を検出するNO濃度検出手段と、
前記排出後NO濃度と前記既定NO濃度とのNO濃度変化値と、予め前記採取器内に封入された前記既定希釈ガス量とに基づいて、前記排出ガス量を算出する排出ガス量算出手段と、
前記THC濃度検出手段により検出された前記THC濃度と、前記排出ガス量算出手段により算出された前記排出ガス量に前記既定希釈ガス量を加算した値とに基づいて、前記排出ガス中に含まれるTHC量を算出するTHC量算出手段と、
を備えることを特徴とする蒸発燃料計測装置。
一端が大気に開放された大気連通管と、
前記採取管における前記大気通路との接続点と前記採取器との間の部位に設けられ、かつ、前記大気連通管の他端が接続され、前記モニタ用ポンプと前記採取器とが連通された状態と前記モニタ用ポンプと大気とが連通された状態とを切換える切換え弁とを備えることを特徴とする請求項３記載の蒸発燃料計測装置。