JP4877170B2 - 燃料蒸気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料蒸気が大気放出されることを抑制するための燃料蒸気処理装置に関する。

燃料タンクとキャニスタとの間を連通管で連通する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１８８０９０号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、燃料蒸気の発生量の増加に対応するためには、キャニスタの容量を大きくする必要があった。

本発明は、上記事実を考慮して、キャニスタの容量に依存することなく燃料蒸気の大気放出を抑制することができる燃料蒸気処理装置を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る燃料蒸気処理装置は、燃料蒸気を吸着するためのキャニスタと、前記キャニスタと燃料タンクとを連通させる連通状態と、該キャニスタと燃料タンクとの連通を遮断する遮断状態とをとり得るキャニスタ開閉手段と、内部に前記キャニスタが配置された耐圧容器と、前記耐圧容器と前記燃料タンクとの間に設けられ、前記燃料タンク内の燃料蒸気を圧縮して前記耐圧容器に導入させる圧縮機と、前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気を保持させ得る圧力保持手段と、を備えている。

請求項１記載の燃料蒸気処理装置では、燃料蒸気は、連通状態のキャニスタ開閉手段を通じてキャニスタに吸着される吸着保持状態、及び圧縮機により耐圧容器内に押し込められかつ圧力保持手段にて耐圧容器内に保持された圧縮保持状態の少なくとも一方の状態によって、大気放出が抑制される。そして、例えば、キャニスタ開閉手段を遮断状態にして、燃料蒸気を耐圧容器に圧縮保持させた状態では、キャニスタを経由した燃料蒸気の大気放出が生じない。これにより、本燃料蒸気処理装置では、例えば一時的に燃料蒸気の発生が増加する場合に、燃料蒸気を耐圧容器に圧縮保持させることができるので、キャニスタ容量を増大することに頼ることなく、燃料蒸気の大気放出を抑制することができる。

このように、請求項１記載の燃料蒸気処理装置では、キャニスタの容量に依存することなく燃料蒸気の大気放出を抑制することができる。なお、耐圧容器に圧縮保持させた燃料蒸気は、例えば、燃料タンクの蒸気圧が低い場合に該燃料タンクに戻したり、キャニスタの吸着量が少ない場合に該キャニスタに吸着させたり、エンジン等の燃料消費装置に消費させたりすることができる。
また、本燃料蒸気処理装置では、キャニスタが耐圧容器内に配置されているので、例えば耐圧容器内に燃料蒸気を圧縮保持させたことによる耐圧容器内の温度上昇によって、キャニスタが加熱される。これにより、キャニスタからの燃料蒸気の離脱性能が向上するので、例えばキャニスタからの燃料蒸気のパージを効率的に行うことが可能になる。一方、例えばキャニスタに吸着されていた燃料蒸気の離脱（パージ）に伴う吸熱、新気導入（顕熱）により、耐圧容器内の燃料蒸気温度を低下させることができる。

請求項２記載の発明に係る燃料蒸気処理装置は、請求項１記載の燃料蒸気処理装置において、前記耐圧容器内の燃料蒸気を前記燃料タンク内に戻すための蒸気戻し手段と、前記耐圧容器内に保持されている大気圧以上の燃料蒸気の温度が低下した場合に、前記蒸気戻し手段を作動させる制御手段と、をさらに備えた。

請求項２記載の燃料蒸気処理装置では、耐圧容器内の燃料蒸気温度が低下した場合に、該燃料蒸気が燃料タンクに戻されるので、燃料タンク内の燃料蒸気温度を低下させることができる。これにより、燃料タンク内での燃料蒸気の発生自体を抑制することができる。

請求項３記載の発明に係る燃料蒸気処理装置は、請求項２記載の燃料蒸気処理装置において、前記圧力保持手段は、前記圧縮機と直列に前記耐圧容器と前記燃料タンクとの間に設けられ、該耐圧容器と燃料タンクとを連通させる連通状態と、該耐圧容器と燃料タンクとの連通を遮断する遮断状態とをとり得る耐圧容器開閉手段を含んで構成され、前記耐圧容器開閉手段は、前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気が保持されている状態で前記連通状態になることで、前記前記蒸気戻し手段として機能する。

請求項３記載の燃料蒸気処理装置では、耐圧容器に燃料蒸気を圧縮保持させる際には、耐圧容器開閉手段を連通状態にすると共に圧縮機を作動させた後、耐圧容器開閉手段を遮断状態にする。耐圧容器内の燃料蒸気温度が低下した場合には、制御手段は圧縮機を停止したまま耐圧容器開閉手段を連通状態にする。すると、耐圧容器と燃料タンクとの圧力差によって、降温された燃料蒸気は燃料タンクに戻される。このように、簡単な構造で、圧力保持手段、蒸気戻し手段を構成することができる。

請求項４記載の発明に係る燃料蒸気処理装置は、請求項３記載の燃料蒸気処理装置において、前記制御手段は、前記キャニスタへの燃料蒸気の吸着量が多い場合、又は前記燃料タンク内の燃料蒸気量が多い場合に、前記耐圧容器開閉手段の前記連通状態で前記圧縮機を作動させた後、前記耐圧容器開閉手段を前記連通状態から遮断状態に切り替えて前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気を保持させる。

請求項４記載の燃料蒸気処理装置では、キャニスタの燃料蒸気吸着量が多い場合若しくは多いと推定される場合、又は、燃料タンク内の燃料蒸気量が多い場合若しくは多いと推定される場合に、燃料タンク内の燃料蒸気を耐圧容器内に一時的に圧縮保持させる。これにより、キャニスタを経由した燃料蒸気の大気放出が効果的に抑制される。

請求項５記載の発明に係る燃料蒸気処理装置は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の燃料蒸気処理装置において、前記キャニスタと前記燃料タンクとの間で前記キャニスタ開閉手段をバイパスするバイパス管と、前記バイパス管に設けられ、前記燃料タンク内の圧力が大気圧よりも高い上限圧力以上になった場合に開弁する正圧弁と、前記バイパス管に前記バイパス管に前記正圧弁と並列に設けられ、前記燃料タンク内の圧力が大気圧よりも低い下限圧力以下になった場合に開弁する負圧弁と、をさらに備えている。

請求項５記載の燃料蒸気処理装置では、例えばキャニスタ開閉手段が遮断状態にある場合に、燃料タンクの圧力が上限圧力以上になる（上回る）と、正圧弁を経由してキャニスタに燃料蒸気が導入され吸着される。一方、キャニスタ開閉手段が遮断状態にある場合に、燃料タンクの圧力が下限圧力以下になる（下回る）と、キャニスタ、負圧弁を経由して燃料タンクに外気（燃料蒸気）が導入される。これにより、キャニスタ開閉手段が遮断状態にある場合に、上下限圧間ではキャニスタを経由した燃料蒸気の大気放出が防止されつつ、燃料タンクが圧力に対し保護される。

以上説明したように本発明に係る燃料蒸気処理装置は、キャニスタの容量に依存することなく燃料蒸気の大気放出を抑制することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る燃料蒸気処理装置が適用された車両用燃料系装置１０について、図１乃至図１２に基づいて説明する。

図１には、車両用燃料系装置１０の概略全体構成が模式的なシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、車両用燃料系装置１０は、内燃機関であるエンジン１２に供給される燃料を貯留するための燃料タンク１４を備えている。燃料タンク１４には、図示しない燃料ポンプが設けられており、該燃料ポンプの作動によって燃料タンク１４内の燃料がエンジン１２に供給されるようになっている。

また、燃料タンク１４には、一端が給油口１６Ａとされた給油ホース１６の他端が接続されている。車両用燃料系装置１０では、給油口１６Ａは、車両外側から給油可能となるように車体外板１８に形成された給油窓１８Ａに臨んで配置されている。給油窓１８Ａは、フューエルリッド２０にて開閉可能とされている。

さらに、燃料タンク１４内には、燃料タンク１４内の燃料の液位（貯留量）に応じた信号を出力する燃料計２２が設けられている。この実施形態では、燃料計２２は、燃料に浮かぶフロータ２２Ａがアーム２２Ｂの一端に設けられており、アーム２２Ｂの本体２２Ｃに対する姿勢（角度）に応じた信号を出力する構成とされている。

またさらに、燃料タンク１４の上部には、給油時の液面上昇により閉弁すると共に、車両転倒時に閉弁するバルブ装置２４が設けられている。バルブ装置２４は、所謂ＣＯＶ（カットオフバルブ）、ＲＯＶ（ロールオーババルブ）の機能を有するものとして把握することができる。そして、車両用燃料系装置１０では、バルブ装置２４を介してエバポ配管２６の一端が燃料タンク１４に接続されている。エバポ配管２６の他端は、蒸発燃料を吸着するためのキャニスタ２８に接続されている。キャニスタ２８は、ハウジング２８Ａ内に吸着剤としての活性炭２８Ｂを収容して構成されている。

また、キャニスタ２８には、大気と連通した大気配管３０、及び、その活性炭２８Ｂに吸着されている燃料をパージするためのパージ配管３２の一端が接続されている。パージ配管３２の他端は、パージ装置としてのパージ制御弁（この実施形態ではバキュームスイッチングバルブ）３６を介して、エンジン１２の図示しない吸気通路に接続されている。

これにより、車両用燃料系装置１０では、エンジン１２の作動中にパージ制御弁３６が開弁されると、エンジンの吸気動作に伴って大気配管３０の開口端から外気を吸い込みつつ該大気配管３０、キャニスタ２８、パージ配管３２中のガスがエンジン１２の吸気通路に吸い込まれる流れが生成されるようになっている。この流れによって、キャニスタ２８（の活性炭２８Ｂ）に吸着されている燃料蒸気（燃料ベーパ）が該キャニスタ２８から離脱してエンジンの吸気系にパージされる構成である。パージ制御弁３６は、後に説明するように、燃料系ＥＣＵ３８によって開弁のタイミングが制御されるようになっている。

また、車両用燃料系装置１０は、少なくとも燃料タンク１４よりも高い内圧に耐え得る耐圧容器４０を備えている。この実施形態では、耐圧容器４０は、キャニスタ２８を気密状態で収容している。耐圧容器４０には、エバポ配管２６から分岐した蒸気圧送配管４２が接続されている。これにより、耐圧容器４０の内部空間（キャニスタ２８の外側空間）は、エバポ配管２６、バルブ装置２４を介して燃料タンク１４の内部空間に連通されている。そして、蒸気圧送配管４２には、圧縮機としてのコンプレッサ４４が設けられている。これにより、車両用燃料系装置１０では、コンプレッサ４４の作動によって燃料タンク１４内のガスを昇圧して耐圧容器４０内に導入することができる構成とされている。

さらに、車両用燃料系装置１０は、蒸気圧送配管４２におけるコンプレッサ４４に対する燃料タンク１４側を開閉するための耐圧容器開閉手段、圧力保持手段としての容器側バルブ４６を備えている。また、車両用燃料系装置１０は、エバポ配管２６における蒸気圧送配管４２の分岐部分Ｆよりもキャニスタ２８側部分を開閉するためのキャニスタ開閉手段としてのキャニスタ側バルブ４８を備えている。そして、この実施形態では、容器側バルブ４６とキャニスタ側バルブ４８とは、連動してエバポ配管２６、蒸気圧送配管４２の開閉を切り替える共通の開閉弁装置５０として構成されている。

具体的には、開閉弁装置５０は、キャニスタ側流路５０Ａ、容器側流路５０Ｂを有しており、キャニスタ側流路５０Ａをエバポ配管２６に連通させて該エバポ配管２６を開放すると共に蒸気圧送配管４２を閉止するキャニスタ連通状態と、容器側流路５０Ｂを蒸気圧送配管４２に連通させて該蒸気圧送配管４２を開放すると共にエバポ配管２６を閉止する耐圧容器連通状態と、エバポ配管２６及び蒸気圧送配管４２の双方を閉止するタンク密閉状態とをとり得る（図１は、タンク密閉状態を示している）構成とされている。

この実施形態では、開閉弁装置５０の容器側バルブ４６は、蒸気圧送配管４２と共に本発明における蒸気戻し手段を構成する。なお、キャニスタ側流路５０Ａ、容器側流路５０Ｂは、共通の１つの流路として形成しても良い。また、容器側バルブ４６、キャニスタ側バルブ４８は、独立して動作し得る個別のバルブとして構成しても良い。

またさらに、車両用燃料系装置１０は、キャニスタ側バルブ４８をバイパスするようにエバポ配管２６に設けられたバイパス管としてのバイパス配管５２を備えている。バイパス配管５２には、正負圧弁５４が設けられている。正負圧弁５４は、燃料タンク１４の内圧Ｐｔが大気圧よりも高い上限圧力Ｐｕ以上になった（上限圧力Ｐｕを上回った）場合、燃料タンク１４の内圧Ｐｔが大気圧よりも低い下限圧力Ｐｌ以下になった（下限圧力Ｐｌを下回った）場合に、それぞれ圧力差によって自立的に開弁して燃料タンク１４とキャニスタ２８（大気）とを連通するようになっている。したがって、正負圧弁５４は、本発明における正圧弁と負圧弁とが並列して一体化された如き構成であると把握することができる。なお、上限圧力Ｐｕは、燃料タンク１４の正圧に対する許容圧力未満に設定されており、下限圧力Ｐｌは、燃料タンク１４の負圧に対する許容圧力を超える値に設定されている。

そして、車両用燃料系装置１０では、上記したパージ制御弁３６、コンプレッサ４４、開閉弁装置５０（容器側バルブ４６、キャニスタ側バルブ４８）は、制御手段としての燃料系ＥＣＵ３８によって制御されるようになっている。この燃料系ＥＣＵ３８は、燃料計２２、フューエルリッド２０の開閉状態に応じた信号を出力するリッド開閉センサ５６、燃料タンク１４の内圧に応じた信号を出力するタンク内圧センサ５８に電気的に接続されている。また、この実施形態では、燃料系ＥＣＵ３８は、タイマを内蔵している。

以上説明した車両用燃料系装置１０は、例えば、エンジン１２の他に、走行用の駆動源としてバッテリの電力で駆動力を生じる電気モータを備えるハイブリッド車に適用される。このため、燃料系ＥＣＵ３８には、ハイブリッド車のシステムを制御するハイブリッドＥＣＵから、システムＯＮ（例えば、イグニッションＯＮ）状態であるか否かに応じた信号、エンジン１２が作動しているか否かに応じた信号が入力されるようになっている。したがって、燃料系ＥＣＵ３８は、燃料計２２、リッド開閉センサ５６、タンク内圧センサ５８、及びハイブリッドＥＣＵの出力信号に基づいて、パージ制御弁３６、コンプレッサ４４、開閉弁装置５０（容器側バルブ４６、キャニスタ側バルブ４８）の動作を制御するようになっている。この実施形態では、車両用燃料系装置１０が適用されたハイブリッド車は、外部電源からバッテリに充電可能な所謂プラグインハイブリッド車とされており、エンジン１２で発電した電力のみをバッテリに充電するハイブリッド車と比較して、エンジン１２の停止状態で走行可能な距離が長い構成とされている。

また、車両用燃料系装置１０では、例えば駐車中などのハイブリッド車のシステム停止中には、燃料系ＥＣＵ３８が停止されるようになっている。また、燃料系ＥＣＵ３８の停止状態では、開閉弁装置５０は、キャニスタ２８及び耐圧容器４０双方の燃料タンク１４との連通を遮断するタンク密閉状態をとる構成とされている。さらに、燃料系ＥＣＵ３８の停止状態では、パージ制御弁３６は閉弁状態が維持され、コンプレッサ４４は停止状態が維持される構成である。

次に、本実施形態の作用を、図２に示すフローチャートによる制御例、図１２に示される線図（制御結果例）を参照しつつ説明する。図１２について補足すると、図１２（Ａ）は、車両用燃料系装置１０が適用された車両の駐車中から通常走行までの燃料タンク１４内の温度Ｔｔ、燃料タンク１４の内圧Ｐｔ、キャニスタ２８の燃料蒸気吸着量、耐圧容器４０内の圧力Ｐｖ、及び温度Ｔｖの時間変化を示している。また、図１２（Ｂ）は、車両用燃料系装置１０が適用された車両の給油中から給油直後の走行までの燃料タンク１４内の燃料貯留量（給油量）、キャニスタ２８の燃料蒸気吸着量、耐圧容器４０内の圧力Ｐｖ、温度Ｔｖ、及び燃料タンク１４内の温度Ｔｔの時間変化を示している。

上記構成の車両用燃料系装置１０が適用された車両の駐車中、すなわちハイブリッドシステムの停止中には、燃料系ＥＣＵ３８が停止されている。したがって、開閉弁装置５０によってエバポ配管２６、蒸気圧送配管４２のそれぞれが閉止されている。この状態から、例えば外気温の上昇に伴って、図１２（Ａ）に示される如く燃料タンク１４内の温度Ｔｔが上昇して燃料タンク１４の内圧Ｐｔが上限圧力Ｐｕに至ると（図１２（Ａ）の時刻ｔ１）、図３に示される如く、正負圧弁５４（の正圧弁）が開弁される。

これにより、エバポ配管２６、キャニスタ２８、大気配管３０を経由した燃料タンク１４から大気開放部に向かうガス流が生成され、燃料蒸気はキャニスタ２８の活性炭２８Ｂに吸着され、空気等が大気放出される。すなわち、図１２（Ａ）に示される如く、キャニスタ２８への燃料蒸気の吸着量が増加する。正負圧弁５４が閉弁されると、燃料タンク１４とキャニスタ２８との間のガス流はなくなり、キャニスタ２８への燃料蒸気の吸着量は略一定となる。

また、例えば外気温の低下に伴って図１２（Ａ）に示される如く燃料タンク１４内の温度Ｔｔが低下して燃料タンク１４の内圧Ｐｔが下限圧力Ｐｌに至ると（図１２（Ａ）の時刻ｔ１）、図４に示される如く、正負圧弁５４が開弁される。これにより、大気配管３０、キャニスタ２８、エバポ配管２６を経由した大気開放部から燃料タンク１４に向かうガス流が生成され、燃料蒸気（及び空気等）が燃料タンク１４内に戻される（バックパージされる）。このバックパージにより、図１２（Ａ）に示される如くキャニスタ２８への燃料蒸気の吸着量が減少される。正負圧弁５４が閉弁されると、キャニスタ２８と燃料タンク１４との間のガス流はなくなる。

例えば、車両用燃料系装置１０が適用された車両のスタートスイッチが操作されて（イグニッションがＯＮされて）ハイブリッドシステムが起動されると（図１２（Ａ）の時刻ｔ３）、燃料系ＥＣＵ３８も起動される。この燃料系ＥＣＵ３８は、図２に示される如く、ステップＳ１０において、リッド開閉センサ５６からの信号に基づいて、フューエルリッド２０が給油窓１８Ａを閉止する閉止位置に位置するか否かを判断する。フューエルリッド２０が閉止位置に位置すると判断した場合、すなわち燃料の給油中ではない推定される場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２で燃料系ＥＣＵ３８は、タンク内圧センサ５８からの信号に基づいて、燃料タンク１４の内圧Ｐｔが設定された基準圧力Ｐ１を上回っているか否かを判断する。燃料タンク１４の内圧Ｐｔが基準圧力Ｐ１を上回っていないと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１０に戻る。一方、ステップＳ１２で燃料タンク１４の内圧Ｐｔが基準圧力Ｐ１を上回ったと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１４に進み、開閉弁装置５０をタンク密閉状態から耐圧容器連通状態に切り替える。これにより、車両用燃料系装置１０では、エバポ配管２６がキャニスタ側バルブ４８にて閉止されると共に蒸気圧送配管４２が開放され、燃料タンク１４は、キャニスタ２８との連通が遮断されたまま耐圧容器４０と連通された状態になる。

次いで燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１６に進み、コンプレッサ４４を作動させる（図１２（Ａ）の時刻ｔ４）。すると、図５に示される如く、燃料タンク１４内の燃料蒸気を含むガスが昇圧されて耐圧容器４０に導入される。さらに、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１８に進み、タンク内圧センサ５８からの信号に基づいて、燃料タンク１４の内圧Ｐｔが基準圧力Ｐ２（＜Ｐ１）を下回ったか否かを判断する。燃料タンク１４の内圧Ｐｔが基準圧力Ｐ２を下回っていないと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１８に戻る。

一方、ステップＳ１８で燃料タンク１４の内圧Ｐｔが基準圧力Ｐ２を下回ったと判断した場合（図１２（Ａ）の時刻ｔ５）、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２０に進み、開閉弁装置５０を耐圧容器連通状態からタンク密閉状態に切り替え、ステップＳ２２でコンプレッサ４４を停止させる。これにより、耐圧容器４０が密閉され、燃料蒸気を含むガスは、耐圧容器４０内で圧縮保持される。以上の過程で耐圧容器４０内の圧力が上昇するため、図１２（Ａ）に示される如く、耐圧容器４０内のガスの温度Ｔｖも上昇し（図１２（Ａ）の時刻ｔ４、ｔ５間参照）、キャニスタ２８が昇温される。このため、車両用燃料系装置１０では、キャニスタ２８の活性炭２８Ｂは、燃料の離脱性能が向上された状態になっている。

ステップＳ２２の終了後、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２４に進み、ハイブリッドＥＣＵからの信号に基づいて、エンジン１２が作動中であるか否かを判断する。エンジン１２が作動中ではないと判断した場合、すなわち走行の駆動力を得るため又はバッテリへの充電のためにエンジン１２が作動していないと推定される場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２４に戻る。なお、燃料系ＥＣＵ３８は、ハイブリッドＥＣＵに対しエンジン１２の作動を要求する信号を出力するようにしても良い。

一方、ステップＳ２４でエンジン１２が作動中であると判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６で燃料系ＥＣＵ３８は、パージ制御弁３６を開弁させる（図１２（Ａ）の時刻ｔ５）。これにより、車両用燃料系装置１０では、エンジン１２の吸気通路（負圧部分）と外気とがパージ配管３２、キャニスタ２８、大気配管３０を介して連通され、これらの圧力差により図６に示される如く、大気開放部からエンジン１２に向かうガス流が生じる。このガス流により、キャニスタ２８の活性炭２８Ｂに吸着されていた燃料蒸気が該活性炭２８Ｂから離脱され、エンジン１２に導入されて消費される。すなわち、キャニスタ２８からの燃料蒸気のパージが行われる。

上記の通り耐圧容器４０内での圧縮ガスの保持により昇温されたキャニスタ２８の活性炭２８Ｂは、燃料の離脱性能が向上されているので、単位時間当たりの燃料蒸気のパージ量が多い。すなわち、短いパージ時間、又は少ないパージ回数でキャニスタ２８の吸着燃料をパージすることができる。また、このパージに伴って、図１２（Ａ）に示される如く、活性炭２８Ｂに吸着されていた燃料蒸気の離脱に伴う吸熱、導入された外気との熱交換が生じ、キャニスタ２８の温度が低下するので、該キャニスタ２８を収容する耐圧容器４０内の燃料蒸気を含むガスは冷却されて温度が下がる（図１２（Ａ）の時刻ｔ５、ｔ６間参照）。

次いで、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２８に進み、キャニスタ２８からの燃料蒸気パージが終了したか否かを判断する。この判断は、例えばパージ開始からの経過時間が所定時間に達したか否かで行っても良く、また例えば、キャニスタ２８（近傍）の燃料蒸気（炭化水素等）の濃度を検出する濃度計の出力信号に基づいて行っても良い。ステップＳ２８でパージが終了していないと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８はステップＳ２８に戻り、パージが終了したと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０で燃料系ＥＣＵ３８は、開閉弁装置５０をタンク密閉状態から耐圧容器連通状態に切り替える（図１２（Ａ）の時刻ｔ６）。この際、耐圧容器４０内には燃料蒸気を含むガスが圧縮保持されていることから、該耐圧容器４０と燃料タンク１４との圧力差によって、図７に示される如く、高圧側の耐圧容器４０から低圧側の燃料タンク１４に向かうガス流が生じる。すなわち、燃料蒸気を含むガスが耐圧容器４０から燃料タンク１４にバックパージされる。これにより、耐圧容器４０の圧力は、燃料タンク１４の内圧Ｐｔと同等に低下する（燃料タンク１４の内圧Ｐｔは、バックパージに伴い上昇する）。

次いで燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ３２に進み、バックパージが終了したか否かを判断する。この判断は、例えばパージ開始からの経過時間が所定時間に達したか否かで行われる。ステップＳ３２でバックパージが終了していないと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８はステップＳ３２に戻る。一方、パージが終了したと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ３４で開閉弁装置５０を耐圧容器連通状態からタンク密閉状態に切り替えて（図１２（Ａ）の時刻ｔ７）、ステップＳ１０に戻る。

上記したバックパージに伴って、上記の通りエンジン１２へのパージに伴って降温された燃料蒸気を含むガスが燃料タンク１４に導入され、かつこの導入に伴って燃料蒸気を含むガスは膨張（圧力が低下）してさらに降温される（図１２（Ａ）の時刻ｔ６、ｔ７間の温度Ｔｖ参照）。このように、耐圧容器４０に圧縮保持される前よりも降温された（外気温が変化する場合は、ガス温度よりも高温である外気温との差が大きくされた）燃料蒸気を含むガスによって、燃料タンク１４の内部は、冷却されて温度が下がる。これにより、燃料タンク１４内での燃料温度の上昇、すなわち燃料蒸気の発生が抑制される。

一方、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ１０で、リッド開閉センサ５６からの信号に基づいてフューエルリッド２０が給油窓１８Ａを開放する開放位置に位置すると判断した場合には、すなわち車両用燃料系装置１０が適用された車両の給油中であると推定される場合に、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６で燃料系ＥＣＵ３８は、開閉弁装置５０をタンク密閉状態からキャニスタ連通状態に切り替える（図１２（Ｂ）の時刻ｔ０）。すると、給油に伴って燃料タンク１４からガスが押し出され、図８に示される如く、エバポ配管２６からキャニスタ２８に向かうガス流、キャニスタ２８から大気配管３０に向かうガス流が生じる。これにより、燃料タンク１４内の燃料蒸気はキャニスタ２８の活性炭２８Ｂに吸着され、空気等が大気放出される。

次いで燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ３８に進み、燃料計２２からの出力信号に基づいて、燃料タンク１４内の燃料の貯留量（液位）が規定値に達したか否かを判断する。燃料の貯留量が規定値に達していないと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８はステップＳ３８に戻る。一方、燃料の貯留量が規定値に達したと判断した場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ４０に進み、開閉弁装置５０をタンク密閉状態から耐圧容器連通状態に切り替える（図１２（Ｂ）の時刻ｔ１）。これにより、車両用燃料系装置１０では、エバポ配管２６が容器側バルブ４６にて閉止されると共に蒸気圧送配管４２が開放され、燃料タンク１４は、キャニスタ２８との連通が遮断されたまま耐圧容器４０と連通された状態になる。

次いで燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ４２に進み、コンプレッサ４４を作動させる（図１２（Ｂ）の時刻ｔ１）。すると、図９に示される如く、燃料タンク１４内の燃料蒸気を含むガスが昇圧されて耐圧容器４０に導入される。さらに、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ４４に進み、リッド開閉センサ５６からの信号に基づいて、フューエルリッド２０が閉止位置に位置するか否かを判断する。フューエルリッド２０が閉止位置に位置しないと判断した場合、すなわち未だ給油中であると推定される場合、燃料系ＥＣＵ３８はステップＳ４４に戻る。

一方、ステップＳ４４でフューエルリッド２０が閉止位置に位置していると判断した場合、すなわち給油が終了したと推定される場合、燃料系ＥＣＵ３８は、ステップＳ２０に進む。この後の制御は、基本的に上記した駐車後の通常走行の場合と同様であるが、以下に簡単に説明する。図１０は、リッド開閉センサ５６からの信号に基づいて開閉弁装置５０をタンク密閉状態に切り替えると共にコンプレッサ４４を停止し（図１２（Ｂ）の時刻ｔ２）、キャニスタ２８からの燃料蒸気のパージを行っている状態（図１２（Ｂ）の時刻ｔ２、時刻ｔ３間：ステップＳ４４、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６）を示している。

給油後の車両用燃料系装置１０では、ステップＳ２０、Ｓ２２で耐圧容器４０が密閉され、燃料蒸気を含むガスは耐圧容器４０内で圧縮保持され、図１２（Ｂ）に示される如く、圧力Ｐｖ、温度Ｔｖが給油前と比較して上昇されている（図１２（Ｂ）の時刻ｔ２、時刻ｔ３間参照）。これにより、車両用燃料系装置１０では、キャニスタ２８の活性炭２８Ｂは、燃料蒸気の離脱性能が向上された状態になっている。このため、図１０に示される如くキャニスタ２８からの燃料蒸気のパージ（ステップＳ２６）が行われると、キャニスタ２８の吸着燃料が効率的にパージされる。また、このパージに伴って、燃料蒸気の離脱による吸熱及び導入外気の昇温顕熱によってキャニスタ２８が耐圧容器４０内のガスと共に降温される（図１２（Ｂ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ３参照）。そして、このパージ後に行われる図１１に示すバックパージ（図１２（Ｂ）の時刻ｔ３以降：ステップＳ３０）によって、降温された燃料蒸気を含むガスが燃料タンク１４で傍証してされに降温されることで、燃料タンク１４内の温度が下がり、燃料の蒸発が抑制される。

以上の作用効果を、駐車中から通常走行までの状態（図１２（Ａ）参照）と、給油中から給油後走行までの状態（図１２（Ｂ）参照）とに分けて整理する。

図１２（Ａ）に示される如く、車両用燃料系装置１０では、通常はエバポ配管２６、蒸気圧送配管４２を閉止するタンク密閉状態をとる開閉弁装置５０を備えた構成において、バイパス配管５２及び正負圧弁５４を備えているため、燃料タンク１４が内圧Ｐｔの変化に対し保護される。また、図１２に適宜想像線にて示す比較例のキャニスタ吸着量、燃料タンク１４内の温度Ｔｔの変化と比較して、車両用燃料系装置１０では、例えば駐車中等におけるキャニスタ２８への燃料蒸気の吸着量が低減される（図１２（Ａ）の時刻ｔ２、ｔ３間の吸着量差を参照）。このため、キャニスタ２８を経由した燃料蒸気（エミッション）の大気放出が、比較例と比較して効果的に抑制される。比較例について補足すると、耐圧容器４０、蒸気圧送配管４２、コンプレッサ４４、バイパス配管５２、正負圧弁５４を備えず、単にエバポ配管２６に正圧弁を設ける以外は、車両用燃料系装置１０と同様の構成（通常の車両用燃料系装置）とされる。

また、車両用燃料系装置１０は、耐圧容器４０及びコンプレッサ４４を備えるので、燃料蒸気を一時的に耐圧容器４０内に圧縮保持させることができる。すなわち、燃料タンク１４内の燃料蒸気量が多いと推定される（燃料タンク１４の内圧Ｐｔ＞基準圧力Ｐ１である）場合に、燃料蒸気を一時的に耐圧容器４０内に圧縮保持させることができる。このため、上記比較例と比較して、走行中にキャニスタ２８への吸着量が増加することが抑制される（特に、図１２（Ａ）の時刻ｔ３〜ｔ５間の吸着量差を参照）。

しかも、この耐圧容器４０内にキャニスタ２８が配置されているため、上記の如く燃料蒸気の圧縮保持状態でキャニスタ２８を昇温して燃料蒸気の離脱性能を向上させることができる。このため、上記比較例と比較して、図１２（Ａ）の時刻ｔ５〜ｔ６間の吸着量の変化率（傾き）から解るように、１回のパージ工程によるキャニスタ２８への吸着燃料のパージ量が増す。換言すれば、車両用燃料系装置１０では、上記比較例と比較してパージ効率が向上し、パージ時間、パージ回数を低減することができる。

さらに、車両用燃料系装置１０では、このパージによって降温された耐圧容器４０内の燃料蒸気を燃料タンク１４にバックパージすることで、該燃料蒸気を膨張させてさらに降温させ、上記比較例と比較して燃料タンク１４の温度を低下させることができる（図１２（Ａ）の燃料タンク１４内の温度Ｔｔにおける実線と想像線（比較例）との差を参照）。

また、図１２（Ｂ）に示される如く、車両用燃料系装置１０では、給油中に給油量が規定量を超えた場合すなわちキャニスタ２８への燃料蒸気の吸着量が多いと推定される場合に、燃料蒸気を一時的に耐圧容器４０に圧縮保持させるので、上記比較例（図１２（Ｂ）の想像線参照）と比較して、走行中にキャニスタ２８への吸着量が増加することが抑制される。さらに、上記した図１２（Ａ）の例と同様に、燃料蒸気の耐圧容器４０への圧縮保持によってキャニスタ２８の吸着燃料の離脱性能が向上しているので、図１２（Ｂ）の時刻ｔ２〜ｔ３間の吸着量の変化率（傾き）から解るように、パージの効率が高い。また、上記した図１２（Ａ）の例と同様に、耐圧容器４０内の燃料蒸気をバックパージさせることで、上記比較例と比較して燃料タンク１４の温度を低下させることができる（図１２（Ｂ）の燃料タンク１４内の温度Ｔｔにおける実線と想像線との差を参照）。

以上により、車両用燃料系装置１０では、耐圧容器４０、コンプレッサ４４を備えるため、キャニスタ２８への燃料蒸気吸着量（のピーク）が低減されるので、キャニスタ２８の吸着容量の不足に起因して、該キャニスタ２８を経由して燃料蒸気が大気放出されることが抑制される。特に、燃料蒸気を圧縮保持する耐圧容器４０は、小容量で大量（質量）の燃料蒸気を保持することができ、かつ燃料蒸気の大気開放経路を有しないので、一時的に大量の燃料蒸気が発生する場合でも、この燃料蒸気を圧縮保持して該燃料蒸気の大量発生時期とは異なるタイミングで燃料タンク１４に戻すことができる。さらに、耐圧容器４０、コンプレッサ４４を設けるために開閉弁装置５０（キャニスタ側バルブ４８）を設けた構成において、バイパス配管５２及び正負圧弁５４をさらに設けたので、例えば車両の駐車中においても、キャニスタ２８への燃料蒸気吸着量（のピーク）が低減される。換言すれば、小容量のキャニスタ２８を用いて燃料蒸気の大気放出を効果的に抑制することができる。また、パージにより降温された燃料蒸気を燃料タンク１４にバックパージさせるので、燃料タンク１４の温度が低下されて燃料蒸気の発生自体が抑制される。

このため、車両用燃料系装置１０は、走行中にエンジン１２が駆動される時間が短いハイブリッド車、特にプラグインハイブリッド車に好適に適用される。

なお、上記した実施形態では、キャニスタ２８が耐圧容器４０内に収容されている。参考例として、例えば、キャニスタ２８とは独立して耐圧容器４０を設けても良い。

また、上記した実施形態では、耐圧容器４０が蒸気圧送配管４２を通じて圧縮保持した燃料蒸気を燃料タンク１４にバックパージする例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、バックパージ用の配管及びバルブを、蒸気圧送配管４２、容器側バルブ４６（開閉弁装置５０）とは別個に設けた構成としても良い。この場合、蒸気圧送配管４２には、耐圧容器４０から燃料タンク１４（コンプレッサ４４）へのガス流を防止するための逆止弁を設けることも可能である。

さらに、上記した実施形態では、車両用燃料系装置１０がプラグインタイプのハイブリッド車に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジン１２の駆動力によって得た電力のみでバッテリへの充電を行うシリーズ式又はパラレル式のハイブリッド車に本発明を適用しても良く、駆動源として内燃機関のみを有する自動車に本発明を適用しても良く、液体燃料を気化・改質して発電を行う燃料電池自動車に本発明を適用しても良い。

またさらに、上記した実施形態では、耐圧容器４０に圧縮保持させた燃料蒸気を含むガスを燃料タンク１４に戻す例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、耐圧容器４０に圧縮保持させたガスを燃料蒸気の吸着量が少ないキャニスタ２８に吸着させる（キャニスタ２８への吸着タイミングをずらし、時期的集中を緩和する）ようにしても良く、耐圧容器４０に圧縮保持させたガスをエンジン１２の吸気通路（パージ制御弁３６）に放出（パージ）するようにしても良い。

本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置の概略全体構成を模式的に示すシステム構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置を構成する燃料系ＥＣＵの制御フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、駐車中に燃料蒸気をキャニスタに吸着させる状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、駐車中に燃料蒸気をバックパージさせる状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、走行中に燃料蒸気を耐圧容器に圧縮保持させる過程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、走行中に燃料蒸気をパージさせる状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、走行中に燃料蒸気を耐圧容器から燃料タンクにバックパージさせる過程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、給油中に燃料蒸気をキャニスタに吸着させる状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、給油中に燃料蒸気を耐圧容器に圧縮保持させる過程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、給油後の走行中に燃料蒸気をパージさせる状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置において、給油後の走行中に燃料蒸気を耐圧容器から燃料タンクにバックパージさせる過程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料系装置の（Ａ）は駐車中から通常走行に至るまでのキャニスタへの燃料蒸気の吸着量等を示す線図、（Ｂ）は給油中から給油後走行に至るまでのキャニスタへの燃料蒸気の吸着量等を示す線図である。

符号の説明

１０ 車両用燃料系装置
１４ 燃料タンク
２８ キャニスタ
３８ 燃料系ＥＣＵ（制御手段）
４０ 耐圧容器
４２ 蒸気圧送配管（蒸気戻し手段）
４４ コンプレッサ（圧縮機）
４６ 容器側バルブ（圧力保持手段、耐圧容器開閉手段、蒸気戻し手段）
４８ キャニスタ側バルブ（キャニスタ開閉手段）
５２ バイパス配管
５４ 正負圧弁（正圧弁、負圧弁）

Claims (5)

1. 燃料蒸気を吸着するためのキャニスタと、
   前記キャニスタと燃料タンクとを連通させる連通状態と、該キャニスタと燃料タンクとの連通を遮断する遮断状態とをとり得るキャニスタ開閉手段と、
   内部に前記キャニスタが配置された耐圧容器と、
   前記耐圧容器と前記燃料タンクとの間に設けられ、前記燃料タンク内の燃料蒸気を圧縮して前記耐圧容器に導入させる圧縮機と、
   前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気を保持させ得る圧力保持手段と、
   を備えた燃料蒸気処理装置。
2. 前記耐圧容器内の燃料蒸気を前記燃料タンク内に戻すための蒸気戻し手段と、
   前記耐圧容器内に保持されている大気圧以上の燃料蒸気の温度が低下した場合に、前記蒸気戻し手段を作動させる制御手段と、
   をさらに備えた請求項１記載の燃料蒸気処理装置。
3. 前記圧力保持手段は、前記圧縮機と直列に前記耐圧容器と前記燃料タンクとの間に設けられ、該耐圧容器と燃料タンクとを連通させる連通状態と、該耐圧容器と燃料タンクとの連通を遮断する遮断状態とを取り得る耐圧容器開閉手段を含んで構成され、
   前記耐圧容器開閉手段は、前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気が保持されている状態で前記連通状態になることで、前記前記蒸気戻し手段として機能する請求項２記載の燃料蒸気処理装置。
4. 前記制御手段は、前記キャニスタへの燃料蒸気の吸着量が多い場合、又は前記燃料タンク内の燃料蒸気量が多い場合に、前記耐圧容器開閉手段の前記連通状態で前記圧縮機を作動させた後、前記耐圧容器開閉手段を前記連通状態から遮断状態に切り替えて前記耐圧容器内に大気圧以上の燃料蒸気を保持させる請求項３記載の燃料蒸気処理装置。
5. 前記キャニスタと前記燃料タンクとの間で前記キャニスタ開閉手段をバイパスするバイパス管と、
   前記バイパス管に設けられ、前記燃料タンク内の圧力が大気圧よりも高い上限圧力以上になった場合に開弁する正圧弁と、
   前記バイパス管に前記正圧弁と並列に設けられ、前記燃料タンク内の圧力が大気圧よりも低い下限圧力以下になった場合に開弁する負圧弁と、
   をさらに備えた請求項１〜請求項４の何れか１項記載の燃料蒸気処理装置。

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