JP6327201B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関する。

従来、内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を大気中に放出することなく処理するための蒸発燃料処理装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような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一時的にキャニスタに回収（吸着保持）し、内燃機関の吸気系の負圧を利用してキャニスタ内の蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入（パージ）するようになっている。

具体的には、蒸発燃料処理装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を回収するためのキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ配管と、キャニスタと内燃機関の吸気系とを接続するパージ配管と、キャニスタを大気側に連通するための大気配管とを備えている。そして、ベーパ配管には、燃料タンクとキャニスタとを遮断するための封鎖弁が設けられ、パージ配管には、吸気系への蒸発燃料の導入量を制御するためのパージ制御弁が設けられている。

特開２００５−１０５９９８号公報

ここで、上記のような従来の蒸発燃料処理装置において、異常発生時に燃料タンクの内圧を解放するためのリリーフバルブを備えるものがある。このリリーフバルブは、たとえば、燃料タンクの給油口に着脱可能に装着されるキャップに設けられている。しかしながら、このリリーフバルブには、封鎖弁を閉弁して燃料タンクを密閉状態に維持するときのタンク内圧が作用するが、通常時のタンク内圧によってリリーフバルブが開弁しないようにする必要がある。このため、たとえば、リリーフバルブは、燃料タンクで強度（耐圧強度）が保証される圧力の範囲内では閉弁し、その圧力の範囲外で開弁するように構成されている。したがって、異常発生時に、タンク内圧が過剰になり、燃料タンクが変形するなどの不具合が発生するおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、異常発生時にタンク内圧が過剰になるのを抑制することが可能な蒸発燃料処理装置を提供することである。

本発明による蒸発燃料処理装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を回収するためのキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ通路と、キャニスタと内燃機関の吸気系とを接続するパージ通路と、キャニスタを大気側に連通するための大気通路と、燃料タンクの給油口に着脱可能に装着されるキャップと、キャップに設けられた第１リリーフバルブとを備える。そして、蒸発燃料処理装置は、パージ通路またはキャニスタに設けられる第２リリーフバルブを備える。第２リリーフバルブは、パージ通路内の圧力が所定範囲外のときに開弁するように構成され、所定範囲は、燃料タンクで強度が保証される圧力の範囲内である。

このように構成することによって、大気通路が閉塞するなどの異常発生時に、パージ通路の圧力が所定範囲外になると、第２リリーフバルブが開弁することにより、パージ通路の内圧やタンク内圧が過剰になるのを抑制することができる。したがって、燃料タンクが変形や損傷するのを抑制することができる。

本発明の蒸発燃料処理装置によれば、異常発生時にタンク内圧が過剰になるのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による蒸発燃料処理装置を説明するための概略構成図である。 図１の蒸発燃料処理装置の第２リリーフバルブを示した断面図である。 本発明の第２実施形態による蒸発燃料処理装置を説明するための概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による蒸発燃料処理装置１００について説明する。

蒸発燃料処理装置１００は、内燃機関の燃料タンク１内で発生した蒸発燃料を大気中に放出することなく処理するように構成されている。この蒸発燃料処理装置１００は、図１に示すように、燃料タンク１と、キャニスタ２と、ベーパ配管３と、パージ配管４と、大気配管５と、封鎖弁ユニット６と、パージ制御弁７とを備えている。なお、ベーパ配管３、パージ配管４および大気配管５は、それぞれ、本発明の「ベーパ通路」、「パージ通路」および「大気通路」の一例である。

燃料タンク１は、内燃機関の燃料Ｆを貯留するように構成されている。燃料タンク１の内部にはフューエルポンプ１１が設けられ、フューエルポンプ１１と内燃機関のインジェクタ（図示省略）とが燃料供給配管１２によって接続されている。これにより、フューエルポンプ１１が駆動された場合に、燃料タンク１内の燃料Ｆが燃料供給配管１２を介してインジェクタに供給されるようになっている。

この燃料タンク１には、内部に貯留されている燃料Ｆの液面を検出するための液面センサ１３が設けられるとともに、液面の上部空間Ｓの圧力（タンク内圧）を検出するためのタンク内圧センサ１４が設けられている。なお、液面センサ１３およびタンク内圧センサ１４の検出結果は、図示省略したＥＣＵに入力される。

また、燃料タンク１には、給油用のインレットパイプ８が接続されている。インレットパイプ８には上端に給油口８ａが形成され、その給油口８ａには着脱可能にキャップ８１が装着されている。インレットパイプ８の下端付近には、逆止弁８２が設けられている。また、インレットパイプ８の給油口８ａ近傍と燃料タンク１の上部空間Ｓとが循環配管８３によって接続されている。

キャニスタ２は、内部に活性炭などの吸着剤が収容され、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料を回収（吸着保持）するように構成されている。キャニスタ２には、ベーパ配管３、パージ配管４および大気配管５が接続されている。

ベーパ配管３は、燃料タンク１とキャニスタ２とを接続しており、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料をキャニスタ２内に導入するために設けられている。このベーパ配管３の上流端には、ＲＯＶ（Roll Over Valve）３１が設けられている。このため、ベーパ配管３内への液相燃料の浸入を防止することが可能である。

また、ベーパ配管３には、封鎖弁ユニット６が設けられている。この封鎖弁ユニット６は、封鎖弁と、その封鎖弁と並列に設けられた双方向逆止弁とを含んでいる。

封鎖弁は、ＥＣＵによって開閉される電磁弁であり、非通電状態では閉弁し、通電により開弁するように構成されている。このため、封鎖弁が開弁したときに、燃料タンク１とキャニスタ２とが連通され、封鎖弁が閉弁したときに、燃料タンク１とキャニスタ２とが遮断されるようになっている。

双方向逆止弁は、正方向リリーフ弁および逆方向リリーフ弁を有する。正方向リリーフ弁は、燃料タンク１内の圧力がキャニスタ２内の圧力に比べて大幅に高くなった場合に開弁するように構成されている。一方、逆方向リリーフ弁は、燃料タンク１内の圧力がキャニスタ２内の圧力に比べて大幅に低くなった場合に開弁するように構成されている。

パージ配管４は、キャニスタ２と内燃機関の吸気系（図示省略）とを接続しており、キャニスタ２に回収された蒸発燃料を吸気系に導入するために設けられている。このパージ配管４には、開度調整可能なＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）であるパージ制御弁７が設けられている。このパージ制御弁７は、ＥＣＵによって制御される常閉弁であり、所定のパージ条件が成立した場合に開弁するように構成されている。

大気配管５は、一端がキャニスタ２に接続されるとともに、他端が給油口８ａ近傍で大気に開放されている。すなわち、大気配管５は、キャニスタ２を大気側に連通するために設けられている。この大気配管５の他端には、エアフィルタ５１が設けられている。

そして、蒸発燃料処理装置１００では、封鎖弁ユニット６の封鎖弁が開弁されると、燃料タンク１内の蒸発燃料がキャニスタ２に導入されて回収される。なお、蒸発燃料以外の気体成分は、大気配管５から大気中に排出される。

その後、キャニスタ２内に蒸発燃料が吸着保持され、封鎖弁が閉弁されている状態で、パージ制御弁７が開弁されると、キャニスタ２に内燃機関の吸気系の負圧が作用する。これにより、キャニスタ２に大気配管５から大気が導入され、その大気とともにキャニスタ２内の蒸発燃料が、パージ配管４を経て吸気系に導入される。これにより、燃料タンク１で発生した蒸発燃料が内燃機関で燃焼されるため、蒸発燃料を大気中に放出することなく処理することが可能である。

ここで、蒸発燃料処理装置１００は、フェイルセーフ用の第１リリーフバルブ８１ａおよび第２リリーフバルブ９を備える。第１リリーフバルブ８１ａおよび第２リリーフバルブ９は、蒸発燃料処理装置１００における異常発生時に、開弁して内圧を抜くように構成されている。

第１リリーフバルブ８１ａは、給油口８ａに装着されるキャップ８１に設けられている。この第１リリーフバルブ８１ａは、たとえば、燃料タンク１で強度（耐圧強度）が保証される圧力の範囲（以下、「耐圧強度保証範囲」という）内では閉弁し、その耐圧強度保証範囲外で開弁するように構成されている。これは、第１リリーフバルブ８１ａには、封鎖弁ユニット６の封鎖弁を閉弁して燃料タンク１を密閉状態に維持するときのタンク内圧が作用するためである。

第２リリーフバルブ９は、パージ配管４に設けられ、キャニスタ２とパージ制御弁７との間に配置されている。この第２リリーフバルブ９は、パージ配管４内の圧力が所定範囲（たとえば、−５ｋＰａから＋５ｋＰａまでの間の範囲）内のときに閉弁するとともに、パージ配管４内の圧力が所定範囲外のときに開弁するように構成されている。第２リリーフバルブ９が閉弁状態となる所定範囲は、上記した燃料タンク１の耐圧強度保証範囲内である。このため、第２リリーフバルブ９が閉弁状態となる圧力範囲が、第１リリーフバルブ８１ａが閉弁状態となる圧力範囲に比べて狭くなっている。すなわち、第２リリーフバルブ９は、パージ配管４内の圧力が耐圧強度保証範囲外になる前に開弁して内圧を解放するようになっている。このような第２リリーフバルブ９の開弁特性を設定できるのは、パージ配管４が燃料タンク１に比べて圧力が発生しにくいためである。つまり、通常時のパージ配管４の内圧が、耐圧強度保証範囲に比べて狭い所定範囲内であるため、第２リリーフバルブ９では、内圧が所定範囲外になったときに開弁して異常時の内圧を解放するようになっている。

また、第２リリーフバルブ９は、図２に示すように、正圧リリーフバルブ９１と、負圧リリーフバルブ９２とを有する。

正圧リリーフバルブ９１は、パージ配管４の内圧が所定範囲の上限値（たとえば、５ｋＰａ）を超えた場合に開弁するように構成されている。この正圧リリーフバルブ９１は、パージ配管４に形成された開口を開閉するチェックボール９１ａと、チェックボール９１ａを閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね９１ｂと、圧縮コイルばね９１ｂを保持する保持板９１ｃとを含んでいる。圧縮コイルばね９１ｂおよび保持板９１ｃは、パージ配管４の外側（大気側）に配置されている。

負圧リリーフバルブ９２は、パージ配管４の内圧が所定範囲の下限値（たとえば、−５ｋＰａ）を下回った場合に開弁するように構成されている。この負圧リリーフバルブ９２は、パージ配管４に形成された開口を開閉するチェックボール９２ａと、チェックボール９２ａを閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね９２ｂと、圧縮コイルばね９２ｂを保持する保持部材９２ｃとを含んでいる。圧縮コイルばね９２ｂおよび保持部材９２ｃは、パージ配管４内に配置されている。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、パージ配管４に第２リリーフバルブ９を設けるとともに、その第２リリーフバルブ９を耐圧強度保証範囲よりも狭い所定範囲外のときに開弁するように構成している。このように構成することによって、大気配管５が異物（たとえば、水、氷、泥、虫）などにより閉塞するなどの異常発生時に、パージ配管４の内圧が所定範囲外になると、第２リリーフバルブ９が開弁することにより、パージ配管４の内圧やタンク内圧が過剰になるのを抑制することができる。したがって、燃料タンク１の内圧が耐圧強度保証範囲外になる前にタンク内圧を抜くことができるので、燃料タンク１が変形や損傷するのを抑制することができる。また、第１リリーフバルブ８１ａが閉塞した場合にも、第２リリーフバルブ９により内圧を解放することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態による蒸発燃料処理装置２００について説明する。この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、第２リリーフバルブ９（図１参照）が設けられていない。

第２実施形態による蒸発燃料処理装置２００では、大気配管５が閉塞されることにより燃料タンク１内に所定の負圧が発生した場合には、内燃機関が停止されたときにパージ制御弁７を開弁するように構成されている。これにより、大気配管５が閉塞されていても、燃料タンク１内の所定の負圧を内燃機関の吸気系側に抜くことができる。なお、タンク内圧は、タンク内圧センサ１４の検出結果に基づいて判断することが可能である。

その後、内燃機関が再始動されたときには、パージ制御弁７を閉弁して通常制御に戻る。なお、大気配管５が閉塞されることにより、燃料タンク１内に正圧が発生したとしても、内燃機関の運転時にその正圧を内燃機関の吸気系側に抜くことができる。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、第１実施形態では、パージ配管４に第２リリーフバルブ９が設けられる例を示したが、これに限らず、キャニスタに第２リリーフバルブが設けられていてもよい。

また、第１実施形態では、第２リリーフバルブ９が正圧リリーフバルブ９１および負圧リリーフバルブ９２を有する例を示したが、これに限らず、第２リリーフバルブが負圧リリーフバルブのみを有するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、第２リリーフバルブ９が逆止弁である例を示したが、これに限らず、第２リリーフバルブが破砕性のダイヤフラム弁であってもよい。

また、第１実施形態では、第１リリーフバルブ８１ａが耐圧強度保証範囲外で開弁する例を示したが、これに限らず、第２リリーフバルブが閉弁状態となる圧力範囲が、第１リリーフバルブが閉弁状態となる圧力範囲に比べて狭ければ、第１リリーフバルブが耐圧強度保証範囲内で開弁するようにしてもよい。

また、第２実施形態では、内燃機関が再始動されたときにパージ制御弁７を閉弁する例を示したが、これに限らず、内燃機関が停止されてから所定時間が経過した後にパージ制御弁を閉弁するようにしてもよい。また、負圧が抜けたか否かを判断し、負圧が抜けた場合にパージ制御弁を閉弁するようにしてもよい。

本発明は、内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を大気中に放出することなく処理するための蒸発燃料処理装置に利用可能である。

１ 燃料タンク
２ キャニスタ
３ ベーパ配管（ベーパ通路）
４ パージ配管（パージ通路）
５ 大気配管（大気通路）
８ａ 給油口
９ 第２リリーフバルブ
８１ キャップ
８１ａ 第１リリーフバルブ
１００ 蒸発燃料処理装置

Claims (1)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を回収するためのキャニスタと、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとを接続するベーパ通路と、
   前記キャニスタと内燃機関の吸気系とを接続するパージ通路と、
   前記キャニスタを大気側に連通するための大気通路と、
   前記燃料タンクの給油口に着脱可能に装着されるキャップと、
   前記キャップに設けられた第１リリーフバルブとを備える蒸発燃料処理装置であって、
   前記パージ通路または前記キャニスタに設けられる第２リリーフバルブを備え、
   前記第２リリーフバルブは、前記パージ通路内の圧力が所定範囲外のときに開弁するように構成され、
   前記所定範囲は、前記燃料タンクで強度が保証される圧力の範囲内であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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