JP6115450B2 - エンジンの蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンの蒸発燃料を処理する装置に関する。

燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに吸着させると共に、そのキャニスタに吸着した蒸発燃料を、吸気通路の負圧を利用して吸気通路に導入する蒸発燃料処理装置が知られている。

ところが、吸気通路の負圧が大気圧又は大気圧に近い状態にあると、キャニスタ内の蒸発燃料を吸気通路に十分に導入することができない。この点に関し、特許文献１には、燃料タンクと吸気通路とをつなぐパージ通路において、キャニスタの上流側、又は、下流側に電動エアポンプを配設した蒸発燃料処理装置が記載されている。この蒸発燃料処理装置では、電動エアポンプを駆動することによって、吸気通路の負圧が利用できないときであっても、キャニスタ内の蒸発燃料を吸気通路に導入することが可能になる。

特開２００６−２８３７０２号公報

ところが、特にベーン式の電動エアポンプは、その構造上、低吐出流量時には、吐出流量が安定しないという特性を有している。そのため、電動エアポンプを低吐出流量で駆動すると、吸気通路に導入される蒸発燃料の量のばらつきが大きくなる。

一方、エンジンの要求パージ量が少ないときには、エンジンは、例えばアイドル運転時等の軽負荷低回転で運転されていて、吸気流量が相対的に低い。このため、吸気通路に導入される蒸発燃料量のばらつきが大きくなると、混合気の空燃比の変動が相対的に大きくなってしまう。

従って、要求パージ量が少ないときには、吸気通路に導入する蒸発燃料量について、高い調整精度が必要になるのに対し、前述の通り、少ない要求パージ量に対応して低吐出流量で電動エアポンプを駆動すると、蒸発燃料の流量調整精度は低くなってしまう。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動エアポンプを利用して、蒸発燃料を吸気通路に導入するよう構成された蒸発燃料処理装置において、エンジンの要求パージ量が所定量以下の小流量時に、その導入量の調整精度を高めることにある。

ここに開示する技術は、エンジンの蒸発燃料処理装置に係り、この蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導くよう構成されたパージ通路と、前記パージ通路に介設されかつ、前記蒸発燃料を貯蔵するよう構成されたキャニスタと、前記パージ通路に介設されかつ、前記キャニスタの前記蒸発燃料を前記吸気通路に送るよう構成された電動エアポンプと、前記パージ通路における前記電動エアポンプと前記吸気通路との間に介設されかつ、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量を調整するよう構成されたパージバルブと、前記電動エアポンプをバイパスするように当該電動エアポンプの上流側と下流側とを連通すると共に、前記電動エアポンプの駆動時には、前記電動エアポンプの下流側から上流側に前記蒸発燃料を戻すよう構成されたリターン通路と、前記リターン通路に介設されかつ、当該リターン通路の流量を調整するよう構成された流量調整バルブと、前記エンジンの要求パージ量が所定量以下の小流量時に、前記電動エアポンプの吐出流量を、前記要求パージ量を超える量にすると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記流量調整バルブ及び前記パージバルブの通過流量をそれぞれ調整するよう構成された制御部と、を備える。

前記電動エアポンプは、前記パージ通路における前記キャニスタと前記パージバルブとの間に介設され、前記リターン通路は、前記電動エアポンプと前記パージバルブとの間で前記パージ通路に連通する。

そして、前記制御部は、前記小流量時において、前記要求パージ量が少ないときには、前記要求パージ量が多いときよりも前記リターン通路を通じた戻し流量が増えるように、前記流量調整バルブの通過流量を調整する。
また、前記制御部は、前記小流量時には、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記パージバルブの通過流量を調整すると共に、前記戻し流量が前記電動エアポンプの吐出流量と前記要求パージ量との差分に相当する余剰流量になるように、前記流量調整バルブの通過流量を調整する。

この構成によると、電動エアポンプを備えた蒸発燃料処理装置において、エンジンの要求パージ量が所定量以下の小流量時には、電動エアポンプの吐出流量を、要求パージ量を超える量にする。これにより、電動エアポンプの吐出流量は比較的高くなるため、その吐出流量は安定化する。

一方で、電動エアポンプの吐出流量が要求パージ量よりも多いため、そのままでは、吸気通路内に導入される蒸発燃料量が過剰になってしまうところ、前記の構成では、電動エアポンプをバイパスするように設けたリターン通路を通じて、過剰な蒸発燃料を電動エアポンプの下流側から上流側へと戻す。すなわち、要求パージ量が少ないときには、リターン通路を通じた戻し流量が相対的に多く、要求パージ量が多いときには、戻し流量が相対的に少なくなるように、流量調整バルブを調整する。こうして、電動エアポンプの下流側に配設されるパージバルブの前後差圧を適度に維持する。

また、流量調整バルブと共に、パージバルブを調整することによって、蒸発燃料を、吸気通路に、流量調整精度良く導入することが可能になる。こうして、要求パージ量が所定量以下の小流量時において、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量を、高い精度で、要求パージ量にすることが可能になる。

また、前述の通り、エンジンの要求パージ量が所定量以下の小流量時には、電動エアポンプの吐出流量を、要求パージ量を超える量にしつつ、流量調整バルブを調整することによって、リターン通路を通じた戻し流量を、電動エアポンプの吐出流量と要求パージ量との差分に相当する余剰流量となるようにする。その上で、パージバルブの通過流量を調整することによって、吸気通路に導入する蒸発燃料量を調整する。このことにより、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量を、高精度に調整することが実現する。特に、後述のように、パージバルブをデューティー駆動の開閉バルブによって構成した場合は、パージバルブの前後差圧を小さくすることによって、パージバルブを通過する流量のばらつきは小さくなるから、前記の構成のようにリターン通路を通じた戻し流量が余剰流量となるようにして、パージバルブの前後差圧を小さくすることは、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量を、より一層、高精度に調整する上で有利になる。

ここで、電動エアポンプとキャニスタとは、パージ通路における上流側から下流側に向かって、電動エアポンプ及びキャニスタの順に配設することが可能である。しかしながらこの配設順では、電動エアポンプの作動に伴いキャニスタの内圧が高くなるため、キャニスタは内圧変動が繰り返されることになる。これは、キャニスタの強度確保の点で不利な構成である。これに対し、前記の構成のように、パージ通路における上流側から下流側に向かって、キャニスタ及び電動エアポンプの順に配設することは、電動エアポンプが作動をしてもキャニスタの内圧は高くならないため、キャニスタの内圧変動が回避される。これは、キャニスタの強度確保の点で有利になり、キャニスタの漏れが生じることを防止し得る。

前記制御部は、前記要求パージ量が前記所定量を超える大流量時には、前記流量調整バルブを閉じると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記電動エアポンプの吐出流量を制御する、としてもよい。

要求パージ量が所定量を超える大流量時には、エンジンは、吸気流量が比較的高い運転状態にある。従って、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量の調整精度は、前述した小流量時よりも低い精度が許容される。また、電動エアポンプは、高吐出流量時には、比較的安定した吐出流量が得られる。

そこで、前記の構成では、大流量時には、リターン通路の流量調整バルブを閉じ、それによって戻し流量をゼロにすると共に、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量が要求パージ量となるように、電動エアポンプの吐出流量を調整する。こうすることで、吐出した蒸発燃料の一部を戻し通路を通じて戻すことを前提に、電動エアポンプを駆動する場合と比較して、電動エアポンプの回転数は低下するから、電力消費が抑制される。これは、燃費の向上に有利になる。

また、大流量時には戻し流量をゼロにすることから、最大の要求パージ量を実現する上でのポンプの最大吐出量は、比較的小さくなる。このことは、電動エアポンプの体格を小さくすることを可能にし、電動エアポンプの消費電力の抑制に有利になる。

前記制御部は、前記大流量時には、前記パージバルブを全開又は全開相当にする、としてもよい。ここで、「全開相当」とは、パージバルブの開度を実質的に全開にすることである。従って、「パージバルブを全開又は全開相当にする」ことは、後述の通りデューティー駆動のパージバルブにおいては、デューティー比を１００％及び１００％付近に設定することである。具体的には、１００〜９０％に設定する、としてもよい。尚、デューティー比を１００％よりも下げることは、パージバルブの発熱を抑制する等の利点がある。

パージバルブを全開又は全開相当にすることで、パージバルブの圧力損失を最小にすることが可能になる。このことは、電動エアポンプの駆動負荷をさらに低減して、消費電力の抑制に有利になる。

その一方で、パージバルブを全開又は全開相当にすることによって、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量は、電動エアポンプの吐出流量の調整によってのみ調整される。これにより、蒸発燃料の導入量の調整精度は、相対的に低くなるものの、前述の通り、要求パージ量が所定量を超える大流量時には、蒸発燃料の導入量の調整精度は、相対的に低いことが許容される。

前記電動エアポンプは、ベーン式のエアポンプであり、前記パージバルブは、デューティー駆動の開閉バルブであり、前記電動エアポンプと前記パージバルブとの間の前記パージ通路には、圧力チャンバが介設しており、前記制御部は、前記小流量時には、前記圧力チャンバ内の平均圧力が所定圧力を超えるように前記電動エアポンプの吐出圧力を調整すると共に、当該エアポンプの回転数を所定回転数以上の高回転にしかつ、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように前記パージバルブをデューティー駆動する、としてもよい。

ベーン式の電動エアポンプは、その構造上、吐出圧力の脈動が生じることから、電動エアポンプよりも下流側に圧力チャンバを設けることは、その圧力脈動を抑制する上で有利になる。しかしながら、圧力チャンバ内においても、圧力脈動が完全に無くなるわけではない。そのため、特に小流量時には、圧力チャンバ内の圧力脈動が、吸気通路への蒸発燃料の導入量を調整する上で悪影響を及ぼし、調整精度の低下を招く場合がある。

そこで、小流量時には、圧力チャンバ内の平均圧力が所定圧力を超えるように、電動エアポンプの吐出圧力を相対的に高い圧力に設定する。こうすることで、圧力チャンバ内における圧力脈動の変動分が、その圧力チャンバ内の平均圧力に対して相対的に小さくなるため、圧力チャンバからパージバルブを通過した後の、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量の調整精度が高まる。

また、パージバルブはデューティー駆動される流量調整バルブであるが、圧力チャンバ内の圧力変動のピッチが大きいときには、デューティー駆動されるパージバルブの開弁時に、圧力が相対的に高いときと、圧力が相対的に低いときとが起こり得る。これは、パージバルブの通過流量のばらつきを大きくして、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量の調整精度を低下させる。これに対し、前記の構成のように、エアポンプの回転数を所定回転数以上の高回転にすることは、圧力変動のピッチを小さくするため前述した問題が解消する。つまり、パージバルブの通過流量のばらつきを小さくして、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量の、高い調整精度を確保する。

前記制御部は、前記要求パージ量が前記所定量を超える大流量時には、前記圧力チャンバ内の平均圧力が前記所定圧力以下となるように前記電動エアポンプの吐出圧力を調整すると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように前記電動エアポンプの吐出流量を調整する、としてもよい。

前述したように、要求パージ量が所定量を超える大流量時には、吸気通路に対する蒸発燃料の導入量の調整精度は、比較的低い精度が許容される。従って、小流量時のように、蒸発燃料の導入量の調整精度を高めるために、圧力チャンバ内の平均圧力を高める必要がない。そこで、圧力チャンバ内の平均圧力は所定圧力以下に設定する。このことにより、電動エアポンプの吐出圧力を相対的に低下することが可能になるから、消費電力の低減に有利になる。

前記要求パージ量は、前記吸気通路への前記蒸発燃料の導入を開始する時には、前記所定量以下に設定されかつ、前記蒸発燃料の導入が継続するに従って増える、としてもよい。

つまり、吸気通路に対し蒸発燃料を導入するときは、その導入開始当初は、導入量を少なくする。こうして、蒸発燃料の導入に伴う混合気の空燃比の変動を確認しながら、蒸発燃料の導入量を次第に増やすようにする。従って、吸気通路への蒸発燃料の導入開始時には、要求パージ量が所定量以下となり、蒸発燃料の調整精度として、特に高い精度が要求される。

以上説明したように、前記エンジンの蒸発燃料処理装置によると、要求パージ量が相対的に少ない小流量時には、電動エアポンプの吐出流量を、要求パージ量を超える量にしつつ、吐出流量の一部を、リターン通路を通じて戻すことにより、パージバルブと流量調整バルブとの調整によって、蒸発燃料を、高い調整精度で吸気通路に導入することが可能になる。

エンジンの蒸発燃料処理装置の構成を例示する図である。 ベーン式の電動エアポンプの構成を例示する断面図である。 電動エアポンプの回転数と吐出流量との関係を例示する特性図である。 （ａ）電動エアポンプが中回転のときの吐出圧力の時間変動、（ｂ）電動エアポンプが高回転のときの吐出圧力の時間変動を例示する図である。 （ａ）エンジンの要求パージ量が少ないときの、蒸発燃料の流れを示す装置構成図、（ｂ）チャンバ内圧力の変動を例示する図、（ｃ）パージバルブの駆動デューティーを例示する図、（ｄ）流量調整バルブの駆動デューティーを例示する図である。 要求パージ量、余剰流量（戻し流量）、及び、ポンプの吐出流量の関係を例示する図である。 （ａ）エンジンの要求パージ量が多いときの、蒸発燃料の流れを示す装置構成図、（ｂ）チャンバ内圧力の変動を例示する図、（ｃ）パージバルブの駆動デューティーを例示する図、（ｄ）流量調整バルブの駆動デューティーを例示する図である。 非過給かつ吸気負圧が高いときの蒸発燃料の流れを示す装置構成図である。 過給時の蒸発燃料の流れを示す装置構成図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態の説明は例示である。

（蒸発燃料処理装置の構成）
図１に示す自動車のターボ過給機付きエンジンの蒸発燃料処理装置１０において、１はエンジンの吸気通路、２は燃料タンク（図示省略）内で発生した蒸発燃料を吸着して貯蔵するキャニスタ、３はキャニスタ２から蒸発燃料を吸気通路１に導くパージ通路である。

吸気通路１には、その上流側から下流側に向かって順に、吸気中の塵埃等を除去するエアクリーナ４、吸気量を検出するエアフローセンサ５、ターボ過給機のコンプレッサ６、インタークーラー７、スロットルバルブ８及びサージタンク９が設けられている。過給機作動時には、吸気がコンプレッサ６で圧縮されることによって昇圧され、インタークーラー７で冷却されて吸気密度が高められる。吸気はサージタンク９を経てエンジンの各気筒（図示省略）に供給される。スロットルバルブ８はモータ１１で駆動される電動スロットルバルブである。サージタンク９には吸気負圧を検出する圧力センサ１２が設けられている。

キャニスタ２には燃料蒸気を脱離可能に吸着する活性炭が収容されている。キャニスタ２には、燃料タンク内の燃料蒸気を導入する燃料蒸気管１３、キャニスタ２を大気に開放する大気開放管１４、並びにパージ管（パージ通路３）が接続されている。大気開放管１４には、キャニスタ２に流入する空気を濾過するエアフィルタ１５、及び大気開放管１４を開閉するバルブ１６が設けられている。開閉バルブ１６は蒸発燃料がパージされるとき開とされる。

ここで、図示省略のエンジンは、ポンプ損失を低減するために、所定の運転領域においてスロットルバルブ８を全開にするように構成されており、これにより、吸気通路１内は、エンジンが所定の運転領域にあるときには、吸気負圧が大気圧又は大気圧に近い状態となる。この状態下においては、キャニスタ２内の蒸発燃料を、吸気通路１の負圧を利用して吸気通路１内に導入することができない。そこで、この蒸発燃料処理装置１０では、パージ通路３に電動エアポンプ１７を配設し、この電動エアポンプ１７を駆動することによって、キャニスタ２内の蒸発燃料を、吸気通路１内に送り込む。

パージ通路３には、上流側から下流側に向かって順に、第１の圧力チャンバ２３、蒸発燃料を吸気通路１に送るベーン式の電動エアポンプ１７、第２の圧力チャンバ１８、及び蒸発燃料のエンジンへの供給量、言い換えると、蒸発燃料の吸気通路１への導入量を制御するためのパージバルブ１９が設けられている。

図２は、ベーン式の電動エアポンプ１７の構成を例示する図である。ベーン式の電動エアポンプは、図示省略のモータによって回転するロータ１７１と、ロータ１７１に取り付けられた複数枚のベーン１７２とを、吸引口１７４及び吐出口１７５が設けられたケーシング１７３内に収容して構成されている。ベーン式の電動エアポンプ１７は、ロータ１７１が回転するに伴い、遠心力によって各ベーン１７２が径方向の外方に飛び出してケーシング１７３の内周面に当接する。こうして、隣り合う一対のベーン１７２、１７２とケーシング１７３とによって、ロータ１７１と共に回転する部屋が区画され、吸引口１７４から吸入した空気を、吐出口１７５を通じて吐出する。ベーン式の電動エアポンプ１７は、その構造上、例えば図３に例示するように、ポンプ回転数が所定回転数以下の低回転域では、弱い遠心力によって各ベーン１７２の飛び出しが悪くなるため、ポンプ１７の吐出流量が安定化しない。一方、ポンプ回転数が所定回転を超える中回転域から高回転域においては、吐出流量が安定すると共に、ポンプ回転数に対してポンプ吐出流量が、ほぼ比例する。従って、ベーン式の電動エアポンプ１７は、低回転域では使用することができず、中回転域から高回転域が吐出可能範囲となる。

また、ベーン式の電動エアポンプ１７は、各ベーン１７２が吐出口１７５を横切る毎に、吐出圧力が変動し、例えば図４に例示するように吐出圧力の脈動が生じる。ここで、図４（ａ）に示すように、ポンプ回転数が中回転のときには、相対的に低い回転数により、吐出圧力の変動のピッチは相対的に大きくなる。一方、ポンプ回転数が高回転のときには、吐出圧力の変動振幅は中回転時とほぼ同じであるものの、回転数が相対的に高いことによって、吐出圧力の変動のピッチは相対的に小さくなる。吐出圧力の脈動に伴い、図３に一点鎖線で示すように、ベーン式の電動エアポンプ１７では、吐出流量の、多少のばらつきが生じることになる。

図１の蒸発燃料処理装置に戻り、パージ通路３には、電動エアポンプ１７をバイパスするように、電動エアポンプ１７の上流側と下流側とを連通するリターン通路２２が設けられている。リターン通路２２は、第２の圧力チャンバ１８に接続されている。リターン通路２２には、このリターン通路２２を流れる蒸発燃料の流量を調整する流量調整バルブ２４が設けられている。流量調整バルブ２４は、デューティー駆動の開閉バルブであり、後述のＥＣＵ１００によって駆動制御される。第２の圧力チャンバ１８には圧力センサ２５が設けられている。

パージバルブ１９は、流量調整バルブ２４と同様に、デューティー駆動の開閉バルブであり、ＥＣＵ１００によって駆動制御される。

尚、パージバルブ１９及び流量調整バルブ２４はそれぞれ、その開度をリニアに変更可能な流量調整バルブによって構成することも可能である。

パージ通路３は、パージバルブ１９よりも下流側において第１導入通路２６と第２導入通路２７とに分岐している。蒸発燃料は、第１導入通路２６によって吸気通路１におけるコンプレッサ６よりも上流側に導入され、第２導入通路２７によって吸気通路１におけるスロットルバルブ８よりも下流側に導入される。第１導入通路２６には通路切換バルブ（電磁弁）２８が設けられている。この通路切換バルブ２８により、過給機が作動しているときは蒸発燃料が第１導入通路２６を通して吸気通路１に導入され、過給機が作動していないときに蒸発燃料が第２導入通路２７を通して吸気通路１に導入されるように、パージ通路の切り換えが行なわれる。

第１導入通路２６における通路切換バルブ２８よりも下流側には、吸気通路１におけるコンプレッサ６よりも下流側から吸気を導入して第１導入通路２６による蒸発燃料の導入を促進するエジェクタ２９が設けられている。第２導入通路２７にはチェックバルブ３１が設けられている。

前記蒸発燃料処理装置１０は、ＥＣＵ１００（コンピュータを利用したエンジンコントロールユニット）を備えている。ＥＣＵ１００には、エアフローセンサ５、圧力センサ１２、及び圧力センサ２５がそれぞれ接続されて、各センサ５、１２、２５の検出値が入力されると共に、電動エアポンプ１７、流量調整バルブ２４、パージバルブ１９、モータ１１、開閉バルブ１６、及び、通路切換バルブ２８がそれぞれ接続されて、各アクチュエータに駆動信号を出力する。以下、ＥＣＵ１００が実行する、エンジンの各運転状態における蒸発燃料処理装置１０の動作制御について、図を参照しながら説明をする。

（蒸発燃料処理装置の作動）
[非過給時，吸気負圧；低レベル、要求パージ量；低]
図５は、非過給時でかつ吸気負圧が所定レベル以下（低負圧）であると共に、エンジンの要求パージ量が所定量以下の小流量時の、蒸発燃料の通路をグレーに塗りつぶして示す。このときエンジンは、例えば、但しこれに限らないが、軽負荷低回転のアイドル運転状態である。非過給時には通路切換バルブ２８を閉にし、吸気負圧が所定レベル以下であるから電動エアポンプ１７を作動する。従って、キャニスタ２から脱離する蒸発燃料は、電動エアポンプ１７によって第２の圧力チャンバ１８に供給され、パージバルブ１９を経て第２導入通路２７から吸気通路１におけるスロットルバルブ８よりも下流側に導入される。ここで、「小流量時」とは、図３に示す電動エアポンプ１７の特性図において、後述の通り、電動エアポンプ１７の最大回転数でかつ最大吐出流量付近の駆動状態（つまり、大流量時）を除く、エンジンの要求パージ量の全範囲を意味しており、この範囲は、電動エアポンプ１７の吐出可能範囲以下の流量範囲を含んでいる。

前述したように、ベーン式の電動エアポンプ１７は、低吐出流量では、その吐出流量が安定せず、所定の吐出流量以上で駆動しなければならない。これに対し要求パージ量が小流量のときには、電動エアポンプ１７の最低吐出流量を下回るようになり、電動エアポンプ１７の吐出流量が、要求パージ量に対して過剰になる。例えば吸気通路１に対し蒸発燃料を導入するときは、その導入開始当初は、導入量を少なくして、蒸発燃料の導入に伴う混合気の空燃比の変動を確認しながら、蒸発燃料の導入量を次第に増やすようにする。従って、吸気通路１への蒸発燃料の導入開始時には、要求パージ量が所定量以下となり、蒸発燃料の調整精度は高い精度が要求される。

そこで、この蒸発燃料処理装置１０では、電動エアポンプ１７の吐出流量の一部を、リターン通路２２を通じて電動エアポンプ１７の下流側から上流側へと戻すようにしており、その戻し流量の調整を、流量調整バルブ２４の制御を通じて行う（図５（ａ）の矢印参照）。こうすることで、第２の圧力チャンバ１８の内圧を適度の圧力に維持すると共に、パージバルブ１９前後の差圧を低くして、デューティー駆動のパージバルブ１９の通過流量を、精度よく調整することが可能になる。

図６は、要求パージ量が小流量のときの、要求パージ量、電動エアポンプ１７の吐出流量、及び余剰流量の関係を例示している。図６は、電動エアポンプ１７の吐出流量を一定にするという仮定において、要求パージ量の多い、少ない、に対する戻し流量の変化を例示しており、要求パージ量が相対的に少ないとき（例えば２０のとき）には、リターン通路２２を通じた戻し流量（つまり、電動エアポンプ１７の吐出流量の、要求パージ量に対する余剰流量）は多くなる（例えば８０）のに対し、要求パージ量が相対的に多いとき（例えば８０のとき）には、戻し流量は少なくなる（例えば２０）。尚、ここでは、電動エアポンプ１７の吐出流量を、要求パージ量に拘らず一定にしているが、要求パージ量に応じて電動エアポンプ１７の吐出流量を、若干変化させることも可能である。電動エアポンプ１７の消費電力をできるだけ少なくする観点からは、要求パージ量に対して、電動エアポンプ１７の吐出流量は、可能な範囲で少なくしてもよい。

図５（ｂ）は、第２の圧力チャンバ１８内の圧力変動を例示している。電動エアポンプ１７の下流側に配設された第２の圧力チャンバ１８は、電動エアポンプ１７の吐出圧力の変動を緩和するものの、第２の圧力チャンバ１８内においても、圧力変動は若干残るようになる。これに対し、図５（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、パージバルブ１９の駆動デューティー及び流量調整バルブ２４の駆動デューティーを例示している。ここで、図４について説明したように、電動エアポンプ１７の回転数が相対的に低いときには、吐出圧力の変動のピッチが大きくなることから、図５（ｂ）に仮想的に示すように、第２の圧力チャンバ１８内の圧力変動のピッチも、比較的大きくなる。第２の圧力チャンバ１８内の圧力変動ピッチがこのように大きいと、デューティー駆動されるパージバルブ１９及び流量調整バルブ２４においては、第２の圧力チャンバ１８内の圧力が相対的に高いときに（つまり圧力変動波形の山の時期に）バルブが開くときと、第２の圧力チャンバ１８内の圧力が相対的に低いときに（つまり圧力変動波形の谷の時期に）バルブが開くときと、が生じることになる。これは、パージバルブ１９及び流量調整バルブ２４を通過する流量の調整精度を低下させる。特に、前述したように、要求パージ量が相対的に少ない小流量時には、吸気通路１に導入する蒸発燃料量として高い精度が要求されるため、パージバルブ１９の通過流量の調整精度が低下することは好ましくない。

そこで、この蒸発燃料処理装置１０では、要求パージ量が所定量以下の小流量時には、図５に実線で示すように、電動エアポンプ１７の回転数を高め、それによって、吐出圧力、ひいては、第２の圧力チャンバ１８内の圧力変動のピッチを小さくする。こうすることで、デューティー駆動されるパージバルブ１９及び流量調整バルブ２４の通過流量の調整精度が高まる。

また、第２の圧力チャンバ１８内の圧力変動量の影響をできるだけ小さくするために、要求パージ量が所定量以下の小流量時には、電動エアポンプ１７の吐出圧力を高め、それによって第２の圧力チャンバ１８内の平均圧力に対する圧力変動の振幅の比率をできるだけ小さくしている。

その結果、この蒸発燃料処理装置では、要求パージ量が相対的に少ない小流量時に、吸気通路１に導入する蒸発燃料量として高い精度を確保することが可能になる。

[非過給時，吸気負圧；低レベル、要求パージ量；高]
図７は、非過給時でかつ吸気負圧が所定レベル以下（低負圧）であると共に、エンジンの要求パージ量が所定量を超える大流量時の、蒸発燃焼の通路をグレーに塗りつぶして示す。ここで、「大流量時」とは、図３に示す電動エアポンプ１７の特性図において、電動エアポンプ１７の最大回転数でかつ最大吐出流量付近の状態をいう。このときエンジンは、吸気流量が比較的高い運転状態にある。要求パージ量が大流量であるときには、図７（ａ）に示すように、要求パージ量が小流量のときとは異なり、電動エアポンプ１７の吐出流量の一部を、リターン通路２２を通じて戻すことは行わない。つまり、図７（ｄ）に示すように、流量調整バルブ２４のデューティー比を０％にすることで、流量調整バルブ２４を全閉にする。流量調整バルブ２４を全閉にすることで、電動エアポンプ１７の吐出流量を低くすることが可能になる。

一方、パージバルブ１９は、図７（ｃ）に示すように、デューティー比を１００％で駆動することで、全開にする。そうして、電動エアポンプ１７の制御を通じて、その吐出流量を調整することにより、吸気通路１に導入する蒸発燃料の量が要求パージ量となるようにする。電動エアポンプ１７の吐出流量の調整は、パージバルブ１９の通過流量の調整と比較して、調整精度は低下するものの、要求パージ量が所定量を超える大流量時には、エンジンの吸気流量が相対的に多いため、吸気通路に導入される蒸発燃料量の精度が低下したとしても、混合気の空燃比に与える影響は小さい。

また、パージバルブ１９を全開にすることによって、電動エアポンプ１７の下流側の圧力損失は、可及的に小さくなる。さらに、前述の通り、大流量時には、吸気通路１に対する蒸発燃料の導入量についての精度として高い精度が要求されないため、図７（ｂ）に示すように、第２の圧力チャンバ１８内の平均圧力は、小流量時と比較して低く設定される。こうして、大流量時には、電動エアポンプ１７の吐出圧力を低下させることも可能になる。電動エアポンプ１７の吐出流量及び吐出圧力の低減は、電動エアポンプ１７の消費電力を低減する。

また、要求パージ量が大流量のときに、流量調整バルブ２４を全閉にしかつ、パージバルブ１９を全開にするため、最大の要求パージ量を実現する上でのポンプの最大吐出量は、比較的小さくなる。このことは、電動エアポンプ１７の体格を小さくすることを可能にし、電動エアポンプ１７の消費電力を低減する上で有利になる。

尚、大流量時において、パージバルブ１９は、全開相当（デューティー比を、例えば１００〜９０％で駆動する）にしてもよい。デューティー比を若干下げることによって、パージバルブ１９の発熱を抑制することが可能になるという利点がある。

[非過給時，吸気負圧；高レベル]
図８に非過給時で且つ吸気負圧が所定レベルよりも高い（高負圧）ときの蒸発燃料の流路をグレーに塗りつぶして示す。非過給時であるから通路切換バルブ２８は閉であるが、吸気負圧が高いから電動エアポンプ１７を非作動とする。流量調整バルブ２４は、図示を省略するが、デューティー比１００％で駆動をし、それによって、流量調整バルブ２４を全開にする。流量調整バルブ２４を全開相当にしてもよい。キャニスタ２から脱離する蒸発燃料は、吸気負圧により、図８に矢印で示すように、リターン通路２２を通って第２の圧力チャンバ１８に導入され、パージバルブ１９を経て第２導入通路２７から吸気通路１におけるスロットルバルブ８よりも下流側に導入される。つまり、リターン通路２２は、電動エアポンプ１７のバイパス通路として機能する。蒸発燃料は電動エアポンプ１７によらず吸気負圧によって吸気通路１に導入されるから、電動エアポンプ１７による電力消費がなくなり、燃費が改善される。

[過給時]
図９に過給時の蒸発燃料の流路をグレーに塗りつぶして示す。過給時には電動エアポンプ１７を非作動とする。流量調整バルブ２４は全開又は全開相当となる。また、通路切換バルブ２８は開となる。過給時であるから、吸気通路１におけるコンプレッサ６よりも上流側が負圧になる。そして、コンプレッサ６よりも下流側の、圧力が高い正圧の吸気がエジェクタ２９によって、第１導入通路２６の下流側に向かって噴出する。従って、キャニスタ２から脱離する蒸発燃料は、コンプレッサ６よりも上流側の負圧、並びにエジェクタ２９による吸引作用により、リターン通路２２を通って第２の圧力チャンバ１８に導入され、パージバルブ１９を経て第１導入通路２６から吸気通路１におけるコンプレッサ６よりも上流側に導入される。

このように、蒸発燃料は電動エアポンプ１７によらずコンプレッサ６よりも上流側の負圧、並びにエジェクタ作用によって吸気通路１に導入されるから、電動エアポンプ１７による電力消費がなくなり、燃費が改善される。

尚、前記の蒸発燃料処理装置は、過給機付きエンジンに適用しているが、ここに開示する蒸発燃料処理装置は、自然吸気エンジンに適用することも可能である。

また、電動エアポンプ１７の配置に関し、電動エアポンプ１７は、パージ通路３においてキャニスタ２の下流側に配設することに限らず、キャニスタ２の上流側に配設してもよい。

１ 吸気通路
１０ 蒸発燃料処理装置
１００ ＥＣＵ（制御部）
２ キャニスタ
３ パージ通路
１７ 電動エアポンプ
１８ （第２の）圧力チャンバ
１９ パージバルブ
２２ リターン通路
２４ 流量調整バルブ

Claims (6)

1. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導くよう構成されたパージ通路と、
   前記パージ通路に介設されかつ、前記蒸発燃料を貯蔵するよう構成されたキャニスタと、
   前記パージ通路に介設されかつ、前記キャニスタの前記蒸発燃料を前記吸気通路に送るよう構成された電動エアポンプと、
   前記パージ通路における前記電動エアポンプと前記吸気通路との間に介設されかつ、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量を調整するよう構成されたパージバルブと、
   前記電動エアポンプをバイパスするように当該電動エアポンプの上流側と下流側とを連通すると共に、前記電動エアポンプの駆動時には、前記電動エアポンプの下流側から上流側に前記蒸発燃料を戻すよう構成されたリターン通路と、
   前記リターン通路に介設されかつ、当該リターン通路の流量を調整するよう構成された流量調整バルブと、
   前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の要求パージ量が所定量以下の小流量時に、前記電動エアポンプの吐出流量を、前記要求パージ量を超える量にすると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記流量調整バルブ及び前記パージバルブの通過流量をそれぞれ調整するよう構成された制御部と、を備え、
   前記電動エアポンプは、前記パージ通路における前記キャニスタと前記パージバルブとの間に介設され、
   前記リターン通路は、前記電動エアポンプと前記パージバルブとの間で前記パージ通路に連通し、
   前記制御部は、前記小流量時において、前記要求パージ量が少ないときには、前記要求パージ量が多いときよりも前記リターン通路を通じた戻し流量が増えるように、前記流量調整バルブの通過流量を調整し、
   前記制御部は、前記小流量時には、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記パージバルブの通過流量を調整すると共に、前記戻し流量が前記電動エアポンプの吐出流量と前記要求パージ量との差分に相当する余剰流量になるように、前記流量調整バルブの通過流量を調整するエンジンの蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置において、
   前記制御部は、前記要求パージ量が前記所定量を超える大流量時には、前記流量調整バルブを閉じると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように、前記電動エアポンプの吐出流量を制御するエンジンの蒸発燃料処理装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置において、
   前記制御部は、前記大流量時には、前記パージバルブを全開又は全開相当にするエンジンの蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置において、
   前記電動エアポンプは、ベーン式のエアポンプであり、
   前記パージバルブは、デューティー駆動の開閉バルブであり、
   前記電動エアポンプと前記パージバルブとの間の前記パージ通路には、圧力チャンバが介設しており、
   前記制御部は、前記小流量時には、前記圧力チャンバ内の平均圧力が所定圧力を超えるように前記電動エアポンプの吐出圧力を調整すると共に、当該エアポンプの回転数を所定回転数以上の高回転にしかつ、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように前記パージバルブをデューティー駆動するエンジンの蒸発燃料処理装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置において、
   前記制御部は、前記要求パージ量が前記所定量を超える大流量時には、前記圧力チャンバ内の平均圧力が前記所定圧力以下となるように前記電動エアポンプの吐出圧力を調整すると共に、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料の導入量が前記要求パージ量となるように前記電動エアポンプの吐出流量を調整するエンジンの蒸発燃料処理装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置において、
   前記要求パージ量は、前記吸気通路への前記蒸発燃料の導入を開始する時には、前記所定量以下に設定されかつ、前記蒸発燃料の導入が継続するに従って増えるエンジンの蒸発燃料処理装置。