JP2016164384A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、パージポンプを備える蒸発燃料処理装置において、キャニスタ内の蒸発燃料が大気通路から大気中に放散されないようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明は、蒸発燃料を吸着するキャニスタ２２と、燃料タンク１５内で発生した蒸発燃料をキャニスタ２２に導くベーパ通路２４と、キャニスタ２２を大気と連通させる大気通路２８と、キャニスタ２２で吸着した蒸発燃料をエンジン１４の吸気管１６に導くパージ通路２６とを備える蒸発燃料処理装置２０であって、キャニスタ２２からパージ通路２６を通ってエンジン１４の吸気管１６に至る気体の流れを発生させるパージポンプ２６ｐと、パージポンプ２６ｐの下流側でパージ通路２６を流れる気体流量を調節する流量制御弁２６ｖと、流量制御弁２６ｖの上流側の圧力が大気圧を超えた場合に、流量制御弁２６ｖの上流側の圧力を低下させる減圧手段１９とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに導くベーパ通路と、前記キャニスタを大気と連通させる大気通路と、前記キャニスタで吸着した蒸発燃料をエンジンの吸気管に導くパージ通路とを備える蒸発燃料処理装置に関する。

これに関連する従来の蒸発燃料処理装置が特許文献１に記載されている。特許文献１の蒸発燃料処理装置１００は、図６に示すように、蒸発燃料を吸着するキャニスタ１０２と、燃料タンク１０３内で発生した蒸発燃料をキャニスタ１０２に導くベーパ通路１０４と、キャニスタ１０２を大気と連通させる大気通路１０５と、キャニスタ１０２で吸着した蒸発燃料をエンジン（図示省略）の吸気管１２０に導くパージ通路１０７とを備えている。パージ通路１０７には、キャニスタ１０２からパージ通路１０７を通ってエンジンの吸気管１２０に至る気体の流れを発生させるパージポンプ１１０が設けられており、そのパージポンプ１１０の下流側に流量制御弁１１２が設けられている。上記構成により、前記エンジンの駆動中に、パージポンプ１１０を駆動させることで大気通路１０５から流入する空気によりキャニスタ１０２に吸着された蒸発燃料を強制パージしてエンジンの吸気管１２０に導くことができる。このとき、流量制御弁１１２によってパージ通路１０７からエンジンの吸気管１２０に流入する気体の流量を制御することができる。

特開２００７−１７７７２８号

上記した蒸発燃料処理装置では、パージ通路１０７に設けられたパージポンプ１１０を駆動させてキャニスタ１０２に吸着された蒸発燃料を空気により強制パージする構成である。このため、流量制御弁１１２より上流側のパージ通路１０７内の圧力が大気圧を超えることがある。パージ通路１０７内の圧力が大気圧を超えた状態でエンジンが停止すると、パージポンプ１１０が停止しても、パージ通路１０７と連通するキャニスタ１０２内の圧力が大気圧よりも高くなる。この結果、キャニスタ１０２内の蒸発燃料が大気通路１０５から大気に放散されるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、パージポンプを備える蒸発燃料処理装置において、キャニスタ内の蒸発燃料が大気通路から大気中に放散されないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。請求項１の発明は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに導くベーパ通路と、前記キャニスタを大気と連通させる大気通路と、前記キャニスタで吸着した蒸発燃料をエンジンの吸気管に導くパージ通路とを備える蒸発燃料処理装置であって、前記キャニスタからパージ通路を通って前記エンジンの吸気管に至る気体の流れを発生させるパージポンプと、前記パージポンプの下流側で、前記パージ通路を流れる気体流量を調節する流量制御弁と、前記流量制御弁の上流側の圧力が大気圧を超えた場合に、その流量制御弁の上流側の圧力を低下させる減圧手段とを有する。

本発明によると、キャニスタからパージ通路を通ってエンジンの吸気管に至る気体の流れが発生している状態で、流量制御弁の上流側の圧力が大気圧を超えると、減圧手段が動作して流量制御弁の上流側の圧力が低下する。このため、エンジンが駆動している状態では、流量制御弁の上流側、即ち、パージ通路、キャニスタ、及び燃料タンク内の圧力が大気圧を超えることがない。したがって、エンジン、及びパージポンプが停止した状態でも、パージ通路やキャニスタ等の内部圧力が大気圧を超えることがない。このため、キャニスタ内の蒸発燃料が大気通路から大気中に放散されるような不具合が生じない。

請求項２の発明によると、減圧手段は、パージポンプの回転数を低下させる制御、又はエンジンの吸気管の負圧を増加させる制御、又は流量制御弁の開度を増加させる制御のうち少なくとも一つの制御を行なうことを特徴とする。即ち、パージポンプの回転数を低下させることで、そのパージポンプの吐出側圧力を低下させることができ、流量制御弁の上流側の圧力を低下させることができる。また、エンジンの吸気管の負圧を増加させることで、その吸気管と連通するパージ通路を介して流量制御弁の上流側の圧力を低下させることができる。また、流量制御弁の開度を増加させることで、エンジンの吸気管の圧力（負圧）と流量制御弁の上流側の圧力との差圧が減少し、流量制御弁の上流側の圧力を低下させることができる。

請求項３の発明によると、パージポンプは、パージ通路に設けられており、流量制御弁の上流側の圧力は、その流量制御弁とパージポンプ間の前記パージ通路に設けられた圧力センサにより検出される。即ち、圧力センサにより流量制御弁の上流側の圧力を検出する構成のため、正確に流量制御弁の上流側の圧力を検出できる。

請求項４の発明によると、流量制御弁の上流側の圧力は、その流量制御弁の開度と、パージポンプの回転数と、エンジンの吸気管の負圧とに基づいて作成されたマップにより推定される。即ち、圧力センサが不要になるため、コスト低減を図ることができる。

本発明によると、パージポンプを備える蒸発燃料処理装置において、キャニスタ内の蒸発燃料が大気通路から大気中に放散されるような不具合が生じない。

本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図である。 前記蒸発燃料処理装置のシステム構成図である。 前記蒸発燃料処理装置の減圧制御を表すマップである。 前記蒸発燃料処理装置の減圧制御を表すマップである。 変形例に係る蒸発燃料処理装置のシステム構成図である。 従来の蒸発燃料処理装置のシステム構成図である。

［実施形態１］
以下、図１から図５に基づいて本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置２０の説明を行なう。本実施形態の蒸発燃料処理装置２０は、図１に示すように、車両のエンジンシステム１０に設けられており、車両の燃料タンク１５内で発生した蒸発燃料が外部に漏れ出ないようにするための装置である。

＜蒸発燃料処理装置２０の構造概要について＞
蒸発燃料処理装置２０は、図１、図２に示すように、キャニスタ２２と、そのキャニスタ２２に接続されたベーパ通路２４、大気通路２８、及びパージ通路２６とを備えている。キャニスタ２２は、燃料タンク１５内で発生した蒸発燃料を吸着する装置であり、そのキャニスタ２２の容器内部に吸着材としての活性炭（図示省略）が装填されている。ベーパ通路２４は、燃料タンク１５内の蒸発燃料をキャニスタ２２に導く通路であり、そのベーパ通路２４の一端部（上流側端部）が燃料タンク１５内の気層部と連通されている。また、ベーパ通路２４の他端部（下流側端部）がキャニスタ２２内と連通されている。大気通路２８は、キャニスタ２２を大気と連通させる通路であり、基端部側がキャニスタ２２に接続されており、先端側が燃料タンク１５の給油口１５ｈの近傍位置で大気開放されている。ここで、大気通路２８の途中には、エアフィルタ２８ａが介装されている。

パージ通路２６は、キャニスタ２２で吸着した蒸発燃料をエンジン１４の吸気管１６に導くための通路であり、そのパージ通路２６の一端部（上流側端部）がキャニスタ２２内と連通されている。そして、パージ通路２６の他端部（下流側端部）がエンジン１４の吸気管１６におけるスロットルバルブ１７よりも下流側通路部と連通されている。パージ通路２６には、上流側から順番に、パージポンプ２６ｐ、圧力センサ２６ｓ、及び流量制御弁２６ｖが設置されている。パージポンプ２６ｐは、エンジン１４の運転中にキャニスタ２２からパージ通路２６を通ってエンジン１４の吸気管１６に至る気体の流れを発生させるポンプであり、エンジンコントロールユニット１９（以下、ＥＣＵ１９という）からの信号に基づいて動作する。圧力センサ２６ｓは、流量制御弁２６ｖの上流側でパージ通路２６内の圧力を検出するセンサであり、圧力検出信号をＥＣＵ１９に伝送する。流量制御弁２６ｖは、パージポンプ２６ｐの動作時にパージ通路２６を流れる気体の流量を調節する制御弁であり、ＥＣＵ１９からの信号に基づいて動作する。

＜蒸発燃料処理装置２０の動作概要について＞
車両のエンジン１４の停止中は、流量制御弁２６ｖが閉弁してパージ通路２６が遮断されている。さらに、パージポンプ２６ｐが停止している。このため、燃料タンク１５内で発生した蒸発燃料がベーパ通路２４によりキャニスタ２２に導かれ、その蒸発燃料がキャニスタ内の吸着材に吸着されるようになる。次に、エンジン１４が駆動されると、所定のパージ条件が成立する場合に、ＥＣＵ１９がキャニスタ２２の吸着材に吸着されている蒸発燃料をパージさせる制御を実行する。

即ち、この制御では、パージポンプ２６ｐが駆動されるとともに、流量制御弁２６ｖが開弁制御される。これにより、パージポンプ２６ｐの入口側（上流側）で生じた負圧がパージ通路２６を介してキャニスタ２２内に作用し、キャニスタ２２内が負圧になる。これにより、キャニスタ２２内に大気通路２８から空気が流入するようになる。さらに、キャニスタ２２内に燃料タンク１５内の気体が流入して、燃料タンク１５の圧抜きが行なわれる。キャニスタ２２内に流入した空気等は吸着材に吸着されている蒸発燃料をパージし、その蒸発燃料と共にパージ通路２６によりパージポンプ２６ｐに導かれる。そして、蒸発燃料を含む空気等がパージポンプ２６ｐで加圧され、流量制御弁２６ｖ、パージ通路２６の下流側端部を通過してエンジン１４の吸気管１６に供給される。即ち、キャニスタ２２の吸着材から離脱した蒸発燃料が空気と共にエンジン１４の吸気管１６に導かれて、エンジン１４内で燃焼される。ここで、ＥＣＵ１９に基づいて流量制御弁２６ｖの開度調整が行なわれることで、エンジン１４に供給される混合気の空燃比が制御される。

＜蒸発燃料処理装置２０の減圧制御について＞
パージポンプ２６ｐが駆動すると、蒸発燃料を含む空気がパージポンプ２６ｐによって加圧されて、流量制御弁２６ｖ、パージ通路２６を介してエンジン１４の吸気管１６に供給される。ここで、流量制御弁２６ｖの下流側では、エンジン１４の吸気管１６内の負圧が加わるため、パージ通路２６内の圧力は常に負圧となる。しかし、流量制御弁２６ｖの上流側では、その流量制御弁２６ｖを介してエンジン１４の吸気管１６内の負圧が加わったとしても、パージポンプ２６ｐの吐出側圧力（正圧）の影響でパージ通路２６内の圧力が大気圧を超えることがある。流量制御弁２６ｖの上流側におけるパージ通路２６内の圧力Ｐが正圧（Ｐ＞０ｋＰａ）の状態でエンジン１４、及びパージポンプ２６ｐが停止すると、パージ通路２６と連通するキャニスタ２２内の圧力が正圧になることがある。このため、キャニスタ２２内の蒸発燃料が大気通路２８から外部に放散されるおそれがある。減圧制御は、これを防止するための制御であり、ＥＣＵ１９のメモリに格納されたプログラムに基づいて実行される。

即ち、ＥＣＵ１９は、圧力センサ２６ｓによって流量制御弁２６ｖより上流側（パージポンプ２６ｐの下流側）のパージ通路２６の圧力を監視しており、前記パージ通路２６の圧力が正圧となった場合に減圧制御を実行する。減圧制御としては、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎを低下させる制御、流量制御弁２６ｖの弁開度を増加させる制御、あるいはエンジン１４の吸気管１６の負圧を増加させる制御が行なわれる。

パージポンプ２６ｐの回転数Ｎを低下させる制御では、ＥＣＵ１９はパージポンプ２６ｐの駆動用モータに印加する電圧を低下させる制御を行なう。これにより、駆動用モータの回転数が低下し、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎが低下するようになる。パージポンプ２６ｐの回転数Ｎが低下すると、パージポンプ２６ｐの吐出側圧力が低下し、流量制御弁２６ｖより上流側のパージ通路２６内の圧力が低下するようになる。また、ＥＣＵ１９が流量制御弁２６ｖの弁開度を増加させる制御を行なうと、流量制御弁２６ｖの圧損が小さくなる。これにより、流量制御弁２６ｖの上流側でエンジン１４の吸気管１６における負圧の影響を受け易くなる。この結果、流量制御弁２６ｖより上流側のパージ通路２６内の圧力が低下するようになる。

また、ＥＣＵ１９がエンジン１４の吸気管１６の負圧を増加させる制御を行なうと、その吸気管１６と連通するパージ通路２６内の負圧も増加する。これにより、流量制御弁２６ｖより上流側のパージ通路２６内の圧力が低下するようになる。ここで、エンジン１４の吸気管１６の負圧を増加させる制御としては、排気再循環システム（ＥＧＲ）における排気ガスの循環量を減少させたり、排気ガスの循環タイミングを変えること、あるいはエンジン１４の回転数を増加させることが行なわれる。

前記減圧制御としては、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎを低下させる制御、流量制御弁２６ｖの弁開度を増加させる制御、あるいはエンジン１４の吸気管１６の負圧を増加させる制御のいずれか一つを行なっても良いし、いずれかの制御を組み合わせて行なっても良い。また、上記した三つの制御を同時に行なっても良い。これにより、パージポンプ２６ｐの駆動中に効率的に流量制御弁２６ｖより上流側のパージ通路２６内の圧力を低下させることができる。即ち、ＥＣＵ１９の減圧制御が本発明の減圧手段に相当する。

＜本実施形態に係る蒸発燃料処理装置２０の長所＞
本実施形態に係る蒸発燃料処理装置２０によると、キャニスタ２２からパージ通路２６を通ってエンジン１４の吸気管１６に至る気体の流れが発生している状態で、流量制御弁２６ｖの上流側の圧力が大気圧を超えると、減圧手段１９が動作して流量制御弁２６ｖの上流側の圧力が低下する。このため、エンジン１４が駆動している状態では、流量制御弁２６ｖの上流側、即ち、パージ通路２６、キャニスタ２２、及び燃料タンク１５内の圧力が大気圧を超えることがない。したがって、エンジン１４、及びパージポンプ２６ｐが停止した状態でも、パージ通路２６やキャニスタ２２等の内部圧力が大気圧を超えることがない。このため、キャニスタ２２内の蒸発燃料が大気通路２８から大気中に放散されるような不具合が生じない。また、圧力センサ２６ｓにより流量制御弁２６ｖの上流側の圧力を検出する構成のため、正確に流量制御弁２６ｖの上流側の圧力を検出できる。

＜変更例＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図１、図２に示すように、流量制御弁２６ｖの上流側のパージ通路２６に圧力センサ２６ｓを設け、圧力センサ２６ｓの圧力信号に基づいてＥＣＵ１９が減圧制御、即ち、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎを低下させる制御、流量制御弁２６ｖの弁開度を増加させる制御、あるいはエンジン１４の吸気管１６の負圧を増加させる制御を行なう例を示した。しかし、図３、図４に示すように、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎ、エンジン１４の吸気管１６の負圧（ｋＰａ）、及び流量制御弁２６ｖの弁開度（％）の関係を表すマップを作成しておき、そのマップを利用して流量制御弁２６ｖの上流側の圧力が正圧にならないように運転することも可能である。

即ち、図３に示すマップは、例えば、エンジン１４の吸気管１６内の負圧が−５ｋＰａで一定の場合、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎと流量制御弁２６ｖの弁開度（％）とより推定される流量制御弁２６ｖの上流側におけるパージ通路２６の圧力Ｐ（以下、パージ通路２６の圧力Ｐという）を表している。例えば、前記マップによると、流量制御弁２６ｖの弁開度が２２％でパージポンプ２６ｐの回転数がＮ１の場合、マップからパージ通路２６の圧力ＰはＰ１となり（Ｐ１＞０ｋＰａ 正圧）、減圧制御が必要となる。この場合、パージポンプ２６ｐの回転数をＮ１に保持した状態で、流量制御弁２６ｖの弁開度を８０％まで開くことにより、パージ通路２６の圧力ＰがＰ２（Ｐ２＜０ｋＰａ 負圧）まで低下することが推定される。また、流量制御弁２６ｖの弁開度を２２％に保持した状態で、パージポンプ２６ｐの回転数をＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）にまで低下させることで、パージ通路２６の圧力ＰがＰ３（Ｐ３＜０ｋＰａ 負圧）まで低下することが推定される。

また、図４に示すマップは、パージポンプ２６ｐの回転数Ｎが一定の場合、エンジン１４の吸気管１６の圧力ＰＫと流量制御弁２６ｖの弁開度（％）とより推定されるパージ通路２６の圧力Ｐを表している。例えば、流量制御弁２６ｖの弁開度が８８％で吸気管１６の圧力ＰＫが０ｋＰａの場合、マップからパージ通路２６の圧力ＰはＰ４となり（Ｐ４＞０ｋＰａ 正圧）、減圧制御が必要となる。この場合、流量制御弁２６ｖの弁開度を８８％に保持した状態で、エンジン１４の吸気管１６の圧力ＰＫを−５ｋＰａまで低下させることで、パージ通路２６の圧力ＰがＰ６（Ｐ６＜０ｋＰａ 負圧）まで低下することが推定される。また、エンジン１４の吸気管１６の圧力ＰＫを−５ｋＰａまで低下させた状態では、流量制御弁２６ｖの弁開度を４０％まで絞っても、パージ通路２６の圧力ＰはＰ５（Ｐ６＜Ｐ５＜０ＫＰａ）で負圧に保持されることが推定される。このように、図３、図４等に示すマップを使用して流量制御弁２６ｖの上流側におけるパージ通路２６の圧力Ｐを推定できるため、圧力センサ２６ｓを省略でき、コスト低減を図ることができる。

また、本実施形態では、図１、図２に示すように、流量制御弁２６ｖの上流側のパージ通路２６に圧力センサ２６ｓを設け、さらに圧力センサ２６ｓの上流側のパージ通路２６にパージポンプ２６ｐを設ける例を示した。しかし、図５に示すように、流量制御弁２６ｖの上流側のパージ通路２６、及びキャニスタ２２に対してさらに上流側に位置する燃料タンク１５に圧力センサ２６ｓを設け、キャニスタ２２に対して上流側に位置する大気通路２８にパージポンプ２６ｐを設けるようにすることも可能である。また、本実施形態では、図１、図２、及び図５に示すように、パージ通路２６とベーパ通路２４とをキャニスタ２２を介して連通させる例を示した。しかし、図２、図５の点線に示すように、パージ通路２６とベーパ通路２４とを直接的に接続する構成でも可能である。

１４・・・・・エンジン
１５・・・・・燃料タンク
１６・・・・・吸気管
１９・・・・・エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）（減圧手段）
２２・・・・・キャニスタ
２４・・・・・ベーパ通路
２６・・・・・パージ通路
２６ｐ・・・・パージポンプ
２６ｓ・・・・圧力センサ
２６ｖ・・・・流量制御弁
２８・・・・・大気通路

Claims (4)

1. 蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに導くベーパ通路と、前記キャニスタを大気と連通させる大気通路と、前記キャニスタで吸着した蒸発燃料をエンジンの吸気管に導くパージ通路とを備える蒸発燃料処理装置であって、
   前記キャニスタからパージ通路を通って前記エンジンの吸気管に至る気体の流れを発生させるパージポンプと、
   前記パージポンプの下流側で、前記パージ通路を流れる気体流量を調節する流量制御弁と、
   前記流量制御弁の上流側の圧力が大気圧を超えた場合に、その流量制御弁の上流側の圧力を低下させる減圧手段と、
   を有する蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記減圧手段は、前記パージポンプの回転数を低下させる制御、又は前記エンジンの吸気管の負圧を増加させる制御、又は前記流量制御弁の開度を増加させる制御のうち少なくとも一つの制御を行なうことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記パージポンプは、前記パージ通路に設けられており、
   前記流量制御弁の上流側の圧力は、その流量制御弁とパージポンプ間の前記パージ通路に設けられた圧力センサにより検出される蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記流量制御弁の上流側の圧力は、その流量制御弁の開度と、前記パージポンプの回転数と、前記エンジンの吸気管の負圧とに基づいて作成されたマップにより推定される蒸発燃料処理装置。
   

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