JP6036440B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明はターボ過給機付きエンジンの蒸発燃料処理装置に関する。

従来より、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、このキャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気管負圧によってエンジン吸入させて燃焼させる蒸発燃料処理装置が知られている。しかし、ターボ過給機付きエンジンにあっては、加速要求に伴って過給機が作動すると、吸気管負圧がなくなる（正圧になる）ため、蒸発燃料を供給することができなくなる。

これに対して、特許文献１に記載されているように、キャニスタと吸気通路とを結ぶ蒸発燃料のパージ通路に電動エアポンプを設けることが知られている。これによれば、吸気管負圧がなくなった場合でも、電動エアポンプによって、蒸発燃料を吸気通路に供給することができる。

特開２００６−２８３７０２号公報

しかし、ターボ過給機付きエンジンにおいて、蒸発燃料のパージ通路に電動エアポンプを設けると、蒸発燃料のパージは可能になるが、電動エアポンプは消費電力が大きいため、自動車の燃費が悪化する。

そこで、本発明は、ターボ過給機付きエンジンにおいて、電動エアポンプを駆動することによる消費電力の増大を抑えながら、過給機の作動・非作動に拘わらず蒸発燃料のパージを可能にすることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、過給時には蒸発燃料を過給機よりも上流側の吸気通路に導入し、非過給時には蒸発燃料をスロットル弁よりも下流側の吸気通路に導入するようにした。

ここに提示するターボ過給機付きエンジン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貯蔵するキャニスタと、このキャニスタから蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導くためのパージ通路と、上記吸気通路における上記過給機よりも下流側に配置されたスロットル弁とを備え、
上記パージ通路は、上記キャニスタよりも下流側に設けられた電動エアポンプ、及び該電動エアポンプよりも下流側に設けられたパージバルブを備え、
上記パージ通路における上記電動エアポンプと上記パージバルブの間に、該電動エアポンプの作動による圧力脈動の発生を抑制する圧力チャンバーが設けられ、
上記パージ通路は、上記パージバルブよりも下流側において、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記過給機よりも上流側に導入する第１導入通路と、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記スロットル弁よりも下流側に導入する第２導入通路とに分岐しており、このパージ通路に、上記過給機が作動しているときに上記蒸発燃料が上記第１導入通路を通して上記吸気通路に導入され、上記過給機が作動していないときに上記蒸発燃料が上記第２導入通路を通して上記吸気通路に導入されるようにする通路切換弁が設けられていることを特徴とする。

この蒸発燃料処理装置によれば、過給時にはパージ通路が過給機よりも上流側の吸気通路に連通する。この上流側の吸気通路は当該過給に伴って負圧になるから、電動エアポンプを駆動することなく、蒸発燃料を吸気通路に導入することが可能になる。また、電動エアポンプを駆動する場合でも、その稼働率を下げることができる。

一方、非過給時にはパージ通路がスロットル弁よりも下流側の吸気通路に連通する。その下流側の吸気通路が負圧になっているとき（スロットル弁の開度が小さいとき）は、電動エアポンプを駆動することなく、その負圧を利用して蒸発燃料を吸気通路に導入することができる。従って、負圧のレベルが低いときに限って蒸発燃料のパージのために電動エアポンプを駆動すればよい。

よって、電動エアポンプの駆動による消費電力の増大を抑えながら、過給機の作動・非作動に拘わらず蒸発燃料をパージすることができる。

ところで、電動エアポンプによって蒸発燃料を圧送すると、パージ通路に圧力脈動が発生し、パージバルブによる蒸発燃料のエンジンへの供給量の制御が難しくなる。

そこで、上記蒸発燃料処理装置では、上記パージ通路における上記電動エアポンプと上記パージバルブの間に、該電動エアポンプの作動による圧力脈動の発生を抑制する圧力チャンバーが設けられている。これによれば、電動エアポンプの作動による圧力脈動の発生が圧力チャンバーによって抑制されるため、蒸発燃料の供給量制御の悪化が避けられる。

また。ここに提示するターボ過給機付きエンジン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貯蔵するキャニスタと、
上記キャニスタから蒸発燃料を上記エンジンの吸気通路に導くための、電動エアポンプ及びパージバルブを備えたパージ通路と、
上記吸気通路における上記過給機よりも下流側に配置されたスロットル弁とを備え、
上記パージ通路は、上記パージバルブよりも下流側において、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記過給機よりも上流側に導入する第１導入通路と、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記スロットル弁よりも下流側に導入する第２導入通路とに分岐しており、
上記パージ通路には、上記過給機が作動しているときに上記蒸発燃料が上記第１導入通路を通して上記吸気通路に導入され、上記過給機が作動していないときに上記蒸発燃料が上記第２導入通路を通して上記吸気通路に導入されるようにする通路切換弁が設けられ、
さらに、上記パージ通路には、上記電動エアポンプを迂回して上記蒸発燃料を上記吸気通路に導くバイパス通路と、上記電動エアポンプから吐出する蒸発燃料の一部を上記キャニスタ側に戻すリターン通路とが設けられ、上記バイパス通路及びリターン通路各々にチェックバルブが設けられていることを特徴とする。

これによれば、先に説明した蒸発燃料処理装置と同じく、電動エアポンプの駆動による消費電力の増大を抑えながら、過給機の作動・非作動に拘わらず蒸発燃料をパージすることができるとともに、電動エアポンプの作動を止めているときはキャニスタからバイパス通路を通して蒸発燃料をパージすることができる。そして、電動エアポンプの作動時には、このポンプから吐出する蒸発燃料の一部がリターン通路によってキャニスタ側に戻るから、上記圧力脈動の抑制に有利になる。また、蒸発燃料の目標パージ量に合わせて電動エアポンプを低流量になるように運転することは一般に難しい。これに対して、当該蒸発燃料処理装置によれば、上記リターン通路によって余分な蒸発燃料をキャニスタ側に戻すことができるから、電動エアポンプより下流側の圧力が過度に高くなることが避けられ、吸気通路への蒸発燃料の安定供給に有利になる。

好ましい態様では、上記吸気通路における上記過給機よりも下流側から吸気を導入して上記第１導入通路による蒸発燃料の導入を促進するエジェクタを備えていることを特徴とする。吸気通路の過給機よりも上流側であっても、必ずしも大きな吸気管負圧は得られない。そこで、過給機よりも下流側の圧が高い吸気を利用するエジェクタにより、蒸発燃料の導入を促進するものである。これにより、過給時であっても、電動エアポンプを動かすことなく、蒸発燃料をパージすることが可能になる。

好ましい態様では、上記圧力チャンバーに、上記電動エアポンプ及びパージバルブの作動を制御するための圧力センサが設けられていることを特徴とする。圧力センサの検出値に基づく電動エアポンプの作動制御により圧力チャンバーの圧力を一定に保ってパージバルブを制御することにより、パージ流量の制御性を高めることができる。

本発明によれば、過給時には蒸発燃料が過給機よりも上流側の吸気通路に導入され、非過給時には蒸発燃料がスロットル弁よりも下流側の吸気通路に導入されるようにパージ通路が切り換えられるから、電動エアポンプの駆動による消費電力の増大を抑えながら、過給機の作動・非作動に拘わらず蒸発燃料をパージすることができる。

また、上記パージ通路における電動エアポンプとパージバルブの間に、該電動エアポンプの作動による圧力脈動の発生を抑制する圧力チャンバーを設けた発明によれば、圧力チャンバーによる圧力脈動の抑制により、パージバルブによる蒸発燃料パージ量の制御精度が良くなる。

また、上記パージ通路に、電動エアポンプを迂回して蒸発燃料を吸気通路に導くバイパス通路と、電動エアポンプから吐出する蒸発燃料の一部をキャニスタ側に戻すリターン通路とを設け、上記バイパス通路及びリターン通路各々にチェックバルブを設けた発明によれば、電動エアポンプの停止時には、キャニスタからバイパス通路を通して蒸発燃料をパージすることができ、電動エアポンプの作動時には、このポンプから吐出する蒸発燃料の一部がリターン通路によってキャニスタ側に戻るから、上記圧力脈動の抑制に有利になる。また、リターン通路によって余分な蒸発燃料をキャニスタ側に戻すことができるから、電動エアポンプより下流側の圧力が過度に高くなることが避けられ、吸気通路への蒸発燃料の安定供給に有利になる。

非過給時且つ吸気管負圧が低いときの蒸発燃料流路を示す蒸発燃料処理装置構成図である。 非過給時且つ吸気管負圧が高いときの蒸発燃料流路を示す蒸発燃料処理装置構成図である。 過給時の蒸発燃料流路を示す蒸発燃料処理装置構成図である。

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。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（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、スロットル弁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で圧縮され増圧され、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。スロットル弁８はモータ１１で駆動される電動スロットル弁である。サージタンク９には吸気管負圧を検出するセンサ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を開閉する弁１６が設けられている。開閉弁１６は蒸発燃料がパージされるとき開とされる。

パージ通路３には、上流側から下流側に向かって順に、蒸発燃料を吸気通路１に送るベーン式電動エアポンプ１７、圧力チャンバー１８、並びに蒸発燃料のエンジンへの供給量を制御するためのパージバルブ１９が設けられている。また、パージ通路３には、電動エアポンプ１７を迂回して蒸発燃料を圧力チャンバー１８に導くバイパス通路２１と、電動エアポンプ１７から吐出する蒸発燃料の一部を圧力チャンバー１８からキャニスタ２側に戻すリターン通路２２とが設けられている。このバイパス通路２１及びリターン通路２２各々にはチェックバルブ２３，２４が設けられている。圧力チャンバー１８には圧力センサ２５が設けられている。

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弁８よりも下流側に導入される。第１導入通路２６には通路切換弁（電磁弁）２８が設けられている。この通路切換弁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における通路切換弁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。

上記蒸発燃料処理装置において、電動エアポンプ１７は、過給時には作動を停止し、非過給時においてセンサ１２で検出される吸気管負圧及び圧力センサ２５で検出されるチャンバー圧力に応じてＥＣＵ（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，図示省略）により作動が制御される。具体的には、電動エアポンプ１７は吸気管負圧が所定レベル以下であるときにチャンバー圧力が所定値になるように制御される。パージバルブ１９は、上記吸気管負圧とチャンバー圧力との差に応じてＥＣＵによりエンジン運転状態に応じた目標パージ量となるように作動が制御される。

（蒸発燃料処理装置の作動）
[非過給時，吸気管負圧；低レベル]
図１に非過給時で且つ吸気管負圧が所定レベル以下（低負圧）である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弁２８は閉であり、吸気管負圧が所定レベル以下であるから電動エアポンプ１７が作動する。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によって圧力チャンバー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弁８よりも下流側に導入される。

吸気通路１に対する蒸発燃料のパージ位置はスロットル弁８より下流側の１カ所であるから、パージバルブ１９によるパージ量制御の悪化が避けられる。電動エアポンプ１７より下流側に圧力チャンバー１８が設けられ、さらに蒸発燃料の一部が圧力チャンバー１８からキャニスタ２側に戻されるため、電動エアポンプ１７の作動に伴う圧力脈動が抑制される。圧力センサ２５の検出値に応じた電動エアポンプ１７の制御によって圧力チャンバー１８の圧力が一定に保たれることと、上記圧力脈動が抑制されることにより、パージバルブ１９による蒸発燃料パージ量の制御精度が良くなる。

[非過給時，吸気管負圧；高レベル]
図２に非過給時で且つ吸気管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弁２８は閉であるが、吸気管負圧が高いから電動エアポンプ１７は非作動となる。キャニスタ２から脱離する蒸発燃料は、吸気管負圧により、バイパス通路２１を通って圧力チャンバー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弁８よりも下流側に導入される。

つまり、蒸発燃料は電動エアポンプ１７によらず吸気管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。蒸発燃料はバイパス通路２１を通るから、電動エアポンプ１７による圧力損失がない。よって、パージ量の低下が抑えられる。吸気管負圧が低いときと同じく、吸気通路１に対する蒸発燃料のパージ位置はスロットル弁８より下流側の１カ所であるから、パージバルブ１９によるパージ量制御の悪化が避けられる。

[過給時]
図３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。過給時であるから電動エアポンプ１７は非作動であり、通路切換弁２８は開となる。また、過給時であるから、吸気通路１におけるコンプレッサー６よりも上流側が負圧になる。そして、コンプレッサー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、コンプレッサー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、バイパス通路２１を通って圧力チャンバー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ー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ー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。蒸発燃料はバイパス通路２１を通るから、電動エアポンプ１７による圧力損失がない。よって、パージ量の低下が抑えられる。

１ 吸気通路
２ キャニスタ
３ パージ通路
６ 過給機のコンプレッサー
８ スロットル弁
１７ 電動エアポンプ
１８ 圧力チャンバー
１９ 圧力センサ
２１ バイパス通路
２２ リターン通路
２３ チェックバルブ
２４ チェックバルブ
２６ 第１導入通路
２７ 第２導入通路
２８ 通路切換弁
２９ エジェクタ

Claims (5)

1. ターボ過給機付きエンジンの蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンク内で発生した蒸発燃料を貯蔵するキャニスタと、
   上記キャニスタから蒸発燃料を上記エンジンの吸気通路に導くためのパージ通路と、
   上記吸気通路における上記過給機よりも下流側に配置されたスロットル弁とを備え、
   上記パージ通路は、上記キャニスタよりも下流側に設けられた電動エアポンプ、及び該電動エアポンプよりも下流側に設けられたパージバルブを備え、
   上記パージ通路における上記電動エアポンプと上記パージバルブの間に、該電動エアポンプの作動による圧力脈動の発生を抑制する圧力チャンバーが設けられ、
   上記パージ通路は、上記パージバルブよりも下流側において、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記過給機よりも上流側に導入する第１導入通路と、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記スロットル弁よりも下流側に導入する第２導入通路とに分岐しており、
   上記パージ通路に、上記過給機が作動しているときに上記蒸発燃料が上記第１導入通路を通して上記吸気通路に導入され、上記過給機が作動していないときに上記蒸発燃料が上記第２導入通路を通して上記吸気通路に導入されるようにする通路切換弁が設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. ターボ過給機付きエンジンの蒸発燃料処理装置であって、
   燃料タンク内で発生した蒸発燃料を貯蔵するキャニスタと、
   上記キャニスタから蒸発燃料を上記エンジンの吸気通路に導くための、電動エアポンプ及びパージバルブを備えたパージ通路と、
   上記吸気通路における上記過給機よりも下流側に配置されたスロットル弁とを備え、
   上記パージ通路は、上記パージバルブよりも下流側において、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記過給機よりも上流側に導入する第１導入通路と、上記蒸発燃料を上記吸気通路における上記スロットル弁よりも下流側に導入する第２導入通路とに分岐しており、
   上記パージ通路には、上記過給機が作動しているときに上記蒸発燃料が上記第１導入通路を通して上記吸気通路に導入され、上記過給機が作動していないときに上記蒸発燃料が上記第２導入通路を通して上記吸気通路に導入されるようにする通路切換弁が設けられ、
   さらに、上記パージ通路には、上記電動エアポンプを迂回して上記蒸発燃料を上記吸気通路に導くバイパス通路と、上記電動エアポンプから吐出する蒸発燃料の一部を上記キャニスタ側に戻すリターン通路とが設けられ、上記バイパス通路及びリターン通路各々にチェックバルブが設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項１において、
   上記パージ通路には、上記電動エアポンプを迂回して上記蒸発燃料を上記吸気通路に導くバイパス通路と、上記電動エアポンプから吐出する蒸発燃料の一部を上記キャニスタ側に戻すリターン通路とが設けられ、上記バイパス通路及びリターン通路各々にチェックバルブが設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記吸気通路における上記過給機よりも下流側から吸気を導入して上記第１導入通路による蒸発燃料の導入を促進するエジェクタを備えていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
5. 請求項１、請求項３、請求項１を引用する請求項４、及び請求項３を引用する請求項４のいずれか一において、
   上記圧力チャンバーに、上記電動エアポンプ及びパージバルブの作動を制御するための圧力センサが設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。