JPH0674103A

JPH0674103A - 燃料タンク内圧力制御装置

Info

Publication number: JPH0674103A
Application number: JP22970792A
Authority: JP
Inventors: Toru Kidokoro; 徹木所; Takaaki Ito; 隆晟伊藤; Yoshihiko Hiyoudou; 義彦兵道; Akinori Osanai; 昭憲長内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-15
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2936904B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は内燃機関の運転時と停止時とで燃料
タンクの内圧を適切に制御する燃料タンク内圧制御装置
に関し、機関運転時の燃料タンクのタンク内圧力を制御
する制御弁が、キャニスタの圧損の増加により全開状態
となることを防止することを目的とする。【構成】運転時はＶＳＶ４３が開弁されて吸気通路４
５の負圧がキャニスタ３６に導入され、活性炭３７の吸
着燃料が吸気通路４５にパージされる。キャニスタ３６
のベーパ吸着量が大となり、又は活性炭３７の劣化があ
ると負圧Ｐ_Cが負圧方向に大となるが、全開防止用チェ
ック弁３４によりその下限がＰ₂に設定されるため、タ
ンク内圧Ｐ_TはＰ₁−Ｐ₂（＞０）とされ、タンク内圧
制御弁３４の全開が防止される（ただし、Ｐ₁はスプリ
ング３１の設定圧）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料タンク内圧力制御装
置に係り、特に内燃機関の運転時と停止時とで燃料タン
クの内圧を適切に制御する燃料タンク内圧力制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発
燃料（ベーパ）をキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸
着された燃料を所定運転条件下で内燃機関の吸気系に吸
引させて燃焼させるエバポパージシステムでは、燃料タ
ンク内で蒸発燃料が多量に発生してキャニスタの容量以
上に蒸発燃料がキャニスタに供給されると、キャニスタ
内の蒸発燃料がオーバーフローし、大気に蒸発燃料が漏
れてしまう。

【０００３】かかる現象を防止するためには、燃料タン
ク内で発生する蒸発燃料量（ベーパ量）を極力低減する
必要があり、そのために燃料タンク内圧力の設定を高く
制御することが従来より行なわれている。

【０００４】しかし、機関停止直後のメインタンクの燃
料温度は、サブタンク内の燃温の高い燃料から熱を受
け、更にタンク周りの排気管等（停止直後はまだ高温）
から熱を受けることから、停止後数分間は上昇し、その
ために大量のベーパが発生する。この機関停止時はキャ
ニスタから機関吸気系へベーパが放出されないために、
このときに発生したベーパはすべてキャニスタ内に排出
されてしまい、問題である。

【０００５】そこで、本出願人は先に特願平４−１８５
１７４号にて、機関運転時はタンク内圧力を大気圧より
も高い圧力に制御し、かつ、機関停止時は機関運転時の
設定圧よりも正圧方向に大なる設定圧に制御するタンク
内圧制御弁を有する燃料タンク内圧力制御装置を提案し
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の本出願人の提案
になる燃料タンク内圧力制御装置では、機関運転中はタ
ンク内圧制御弁のダイアフラム室にキャニスタパージの
負圧を導くことにより、図５にＩで示す如くタンク内圧
力をタンク内圧制御弁のダイアフラムとスプリングによ
る設定圧Ｐからキャニスタパージの負圧Ｐ_Cを差し引い
た圧力に制御している。

【０００７】しかるに、キャニスタ内の活性炭が劣化し
てきたり、また大量のベーパがキャニスタ内に吸着して
いるときは、その劣化の程度及びベーパ吸着量に応じて
キャニスタの圧損が大なるため、図５にIIで示す如くダ
イアフラム室へ導かれる負圧が大きくなり、上記設定圧
Ｐよりキャニスタパージの負圧Ｐ_Cが大きくなった場
合、タンク内圧制御弁が完全に開いてしまう。

【０００８】タンク内圧制御弁が完全に開いてしまう
と、スピレッジ（車両旋回時に燃料タンクからキャニス
タへのベーパ通路に燃料が飛び出してくる現象）を防止
できず、また機関運転状態の給油時には、燃料液面が徐
々に上昇するため、過注入対策のカットオフバルブがう
まく作動せず、過注入が生じてしまう。

【０００９】更に、全開のタンク内圧制御弁を通してキ
ャニスタの負圧が直接に燃料タンクに導入されてしまう
ため、燃料タンクからのベーパが多量にキャニスタに吸
着され、更には吸気系へキャニスタからのベーパが大量
に吸い込まれてしまうために、空燃比が荒れ、排気エミ
ッションの悪化をもたらす。

【００１０】なお、タンク内圧制御弁の設定圧を上記の
キャニスタの大量ベーパ吸着や活性炭の劣化を予め想定
した大なる値として、図５にIII で示す如くキャニスタ
の大量ベーパ吸着や活性炭の劣化があっても機関運転時
にタンク内圧制御弁が全開とならないようにすることも
考えられるが、その場合は通常の機関運転時の設定圧力
が運転停止時と殆ど変わらないぐらいの高い値となって
しまい、機関停止直後の大量ベーパ発生を防止すること
ができない。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、キャニスタパージ負圧に下限を設けることにより、
上記の課題を解決した燃料タンク内圧力制御装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明になる燃料
タンク内圧力制御装置の原理構成図を示す。同図に示す
ように、本発明は、内燃機関１０の燃料タンク１１で発
生した蒸発燃料を、キャニスタ１２内の吸着剤に吸着さ
せた後、所定運転条件下で内燃機関１０の吸気系へ吸引
させるエバポパージシステムの燃料タンク内圧力制御装
置において、少なくとも一対の弁座１３ａ及び弁体１３
ｂと、弁体１３ｂを弁座１３ａへ付勢する付勢手段１３
ｃとを有する単一の制御弁１３と、前記内燃機関１０の
運転時は付勢手段１３ｃによる設定圧を、キャニスタ１
２の負圧を利用して前記燃料タンク１１内の圧力が正圧
となるような第１の設定圧とし、内燃機関１０の運転停
止時は付勢手段１３ｃによる設定圧を第１の設定圧より
も正圧方向に大なる第２の設定圧とする設定圧調整手段
１４と、キャニスタ１２の負圧に応じた設定圧調整手段
１４による第１の設定圧が所定値以下となることを禁止
する禁止手段１５とを、前記燃料タンク１１から前記吸
気系の前記蒸発燃料パージ部１６までの系内に設けたも
のである。

【００１３】

【作用】本発明では内燃機関１０の運転時には前記設定
圧調整手段１４と制御弁１３により燃料タンク１１内圧
力が正圧の第１の設定圧に制御されるが、その第１の設
定圧は禁止手段１５により、キャニスタ１２の負圧に関
係なく下限値が設定される。また、内燃機関１０の運転
停止時には設定圧調整手段１４と制御弁１３により燃料
タンク１１内圧力が運転中よりも正圧方向に大なる第２
の設定圧に制御される。更に、本発明では燃料タンク内
圧力を制御する制御弁１３が単一の構成とされている。

【００１４】

【実施例】図２は本発明の第１実施例の構成図を示す。
同図中、燃料タンク２１は前記燃料タンク１１に相当
し、メインタンク２１ａとサブタンク２１ｂとからな
る。サブタンク２１ｂ内にはフューエルポンプ２２が配
置され、またフューエルゲージ２３がサブタンク２１ｂ
内に設けられている。フューエルポンプ２２はパイプ２
４と連通されている。サブタンク２１ｂはリターンパイ
プ２５を介して燃料の一部が戻されるように構成されて
いる。

【００１５】また、燃料タンク２１はベーパ通路２６を
介してタンク内圧制御弁２０に連通されている。タンク
内圧制御弁２０は前記制御弁１３に相当するメカニカル
制御弁で、ベーパ通路２６を介して燃料タンク２１に夫
々連通するチェック弁２７と第１の空間２８を有し、ま
た第２の空間２９がダイアフラム３０を介して第１の空
間２８と隔離された構造とされている。ダイアフラム３
０は第２の空間２９内のスプリング３１により、図中、
下方向にばね力が付勢されている。スプリング３１はダ
イアフラム３０と共に前記付勢手段１３ｃを構成してい
る。

【００１６】ダイアフラム３０の中央部には弁体３２
（前記１３ｂに相当）が固定されており、運転停止時は
スプリング３１のばね力とダイアフラム３０とにより弁
体３２がベーパ導入口３３（前記弁座１３ａに相当）を
閉塞している。ベーパ導入口３３はベーパ通路３５を介
してキャニスタ３６に連通されている。

【００１７】タンク内圧制御弁２０はスプリング３１と
ダイアフラム３０とにより、第１の空間２８を一定圧力
Ｐ₁に制御する。また、タンク内圧力が負圧になった場
合、チェック弁２７が開き、キャニスタ３６に負圧を導
入し、キャニスタ３６内の活性炭３７に吸着しているベ
ーパを脱離させ、燃料タンク２１に戻す。

【００１８】タンク内圧制御弁２０は第２の空間２９と
外部空間との間に全開防止用チェック弁３４が取り付け
られている。全開防止用チェック弁３４はスプリング３
４ａにより図中、上方向にチェックボール３４ｂが力を
付勢される構造とされており、第２の空間２９の圧力が
スプリング３４ａによる全開防止用チェック弁３４の設
定圧Ｐ₂よりも負圧方向に大なるときに開弁して、第２
の空間２９の圧力を大気圧方向にし、それにより第２の
空間２９の圧力が上記設定圧Ｐ₂に達すると再び閉弁す
ることを繰り返すことにより、第２の空間２９の圧力を
設定圧Ｐ₂に保持する。この全開防止用チェック弁３４
は前記禁止手段１５を構成している。

【００１９】更に、タンク内圧制御弁２０の第２の空間
２９は負圧通路３９を介してベーパ通路３５とポート４
１で連通されている。負圧通路３９の途中にはバキュー
ム・トランスミッティング・バルブ（ＶＴＶ）４０が設
けられている。

【００２０】ＶＴＶ４０はチェック弁４０ａ及びオリフ
ィス４０ｂなどより構成されており、ポート４１の負圧
が高くなったとき、チェック弁４０ａとオリフィス４０
ｂを通して負圧がタンク内圧制御弁２０の第２の空間２
９に伝達される。逆にポート４１の圧力が第２の空間２
９の圧力より高いときにはチェック弁４０ａが閉じ、オ
リフィス４０ｂだけを通してポート４１と第２の空間２
９とが連通され、負圧抜けを防止する。

【００２１】また、キャニスタ３６は大気導入口３８を
有する一方、パージ通路４２及びバキューム・スイッチ
ング・バルブ（ＶＳＶ）４０を夫々通してスロットルバ
ルブ４４の下流側の吸気通路４５に連通されている。ま
た、吸気通路４５は前記内燃機関１０に相当するエンジ
ン４６の燃焼室に連通されている。燃料噴射弁４７は一
部が吸気通路４５に突設されている。

【００２２】また、プレッシャレギュレータ４８は燃料
噴射弁４７にかかる燃料圧力を一定に調整する。電子制
御装置４９はマイクロコンピュータにより構成されてお
り、燃料噴射弁４７の燃料噴射時間とＶＳＶ４３の開閉
制御を、各種の機関パラメータに基づいて行なう。な
お、負圧通路３９、ＶＴＶ４０、ＶＳＶ４３などにより
前記設定圧調整手段１４が実現される。

【００２３】次に本実施例の作動について説明する。ま
ず機関停止時はＶＳＶ４３は閉弁され、またタンク内圧
制御弁２０の第２の空間２９は負圧通路３９、ＶＴＶ４
０及びキャニスタ３６の活性炭３７を介してキャニスタ
３６の大気導入口３８に連通されているので、第２の空
間２９は大気圧である。

【００２４】このため、タンク内圧制御弁２０の第１の
空間２８の圧力、すなわちタンク内圧力Ｐ_Tは、図３に
で示す如くスプリング３１とダイアフラム３０による
設定圧力Ｐ₁に制御される。この設定圧力Ｐ₁は正圧の
大なる値である。

【００２５】次に機関運転時の作動について説明する。
イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンとされると、図
２に示すフューエルポンプ２２が作動されてサブタンク
２１ｂ内の燃料を吐出する。この吐出された燃料はパイ
プ２４を通ってプレッシャレギュレータ４６に入り、燃
料圧力を一定にされて燃料噴射弁４７へ入力される一
方、余った燃料がプレッシャレギュレータ４８からリタ
ーンパイプ２５を通り燃料タンク２１内に戻される。

【００２６】一方、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃
料（ベーパ）はベーパ通路２６を通してタンク内圧制御
弁２０に入る。ここで、機関始動後でもパージ制御条件
が満足されないときは、ポート４１はキャニスタ３６の
大気導入口３８に連通されていることから、ポート４１
の圧力Ｐ_Cは大気圧付近の値となり、負圧通路３９には
負圧が導入されていないから、タンク内圧制御弁２０の
第１の空間２８の圧力Ｐ_T（これは燃料タンク２１のタ
ンク内圧に等しい）は、スプリング３１とダイアフラム
３０により設定された圧力Ｐ₁に制御される。

【００２７】タンク内圧Ｐ_Tが設定値Ｐ₁以上になる
と、スプリング３１とダイアフラム３０のばね力に抗し
て弁体３２が図中上方向に押し上げられるため、タンク
内圧制御弁２０に入力された蒸発燃料がベーパ導入口３
３、ベーパ通路３５を夫々通してキャスタ３６に送ら
れ、キャニスタ３６内の活性炭３７に吸着される。

【００２８】前記パージ制御条件はパージにより空燃比
が荒れても、運転性や排気エミッションへの悪影響を極
力小さくできる運転条件であり、例えば機関冷却水温が
所定温度以上、空燃比を目標値とする燃料噴射のフィー
ドバック制御中、吸入空気量が所定値以上、フューエル
カットをしていないなどがあり、これらをすべて満足し
ているときパージ制御条件を満足していると電子制御装
置４９によって判断される。

【００２９】電子制御装置４９はパージ制御条件が満足
していると判定されたものとすると、ＶＳＶ４３を開弁
する。すると、吸気通路４５の負圧により、大気導入口
３８より大気がキャニスタ３６内に導入され、活性炭３
７に吸着されている燃料が脱離されてパージ通路４２及
びＶＳＶ４３を夫々通して吸気通路４５内に吸い込まれ
る。また、活性炭３７は上記の脱離により再生され、次
のベーパの吸着に備える。

【００３０】このパージ実行中の運転時は、ポート４１
の圧力Ｐ_Cが吸気通路４５の負圧に応じたキャニスタ３
６の負圧とされるため、この負圧Ｐ_CがＶＴＶ４０、負
圧通路３９を通してタンク内圧制御弁２０の第２の空間
２９に導入される。その結果、第１の空間２８の圧力、
すなわちタンク内圧力Ｐ_Tは、図３にで示す如くスプ
リング３１とダイアフラム３０とにより設定された圧力
Ｐ₁よりも低い、Ｐ₁−Ｐ_Cなる圧力に制御される。な
お、スプリング３１とダイアフラム３０で設定される圧
力Ｐ₁は圧力取り出し口の負圧Ｐ_Cよりも高く設定され
ているため、運転中の設定圧力Ｐ₁−Ｐ_CもＰ₁と同じ
ように正圧である。

【００３１】その後、キャニスタ３６の活性炭３７が劣
化したり、大量のベーパが吸着すると、その劣化の程度
及びベーパ吸着量に応じてキャニスタ３６の圧損が大と
なり、その結果キャニスタ３６のポート４１における負
圧Ｐ_Cは図３にで示す如く負圧方向に上昇していく。
従って、それに伴いタンク内圧Ｐ_Tも図３にで示す如
く負圧方向に変化する。

【００３２】そして、更にポート４１における負圧Ｐ_C
が負圧方向に上昇していき、前記タンク内圧制御弁２０
の全開防止用チェック弁３４の設定圧力Ｐ₂よりも大に
なると、全開防止用チェック弁３４が開弁し、それによ
り第２の空間２９の圧力がＰ ₂より正圧方向に大になる
と全開防止用チェック弁３４が閉弁して第２の空間２９
の圧力が負圧Ｐ_Cに基づく負圧となる。

【００３３】このようにして、全開防止用チェック弁３
４の開閉弁の繰り返しにより、第２の空間２９の圧力
は、図３にで示す如く全開防止用チェック弁３４の設
定圧力Ｐ₂よりも下がらないように制御され、その結
果、第１の空間２８の圧力、すなわちタンク内圧力Ｐ_T
は図３にで示す如くＰ₁−Ｐ₂（＞０）に保持され、
弁体３２がベーパ導入口３３より常時離間した全開状態
になる、ということが防止される。

【００３４】従って、本実施例によれば、運転時はキャ
ニスタ３６の活性炭３７の劣化やベーパの活性炭３７へ
の多量の吸着によってキャニスタ３６の圧損が大となっ
ても、タンク内圧制御弁２０が全開とならずにタンク内
圧を正圧に制御することができるため、車両旋回時に燃
料タンク２１内の燃料がキャニスタへ進入する現象や燃
料注入時の過注入を夫々防止することができると共に、
パージ制御の悪化も防止することができる。

【００３５】更に、本実施例は前記本出願人の提案にな
る燃料タンク内圧制御装置と同様に、運転停止時のタン
ク内圧Ｐ_Tは運転中よりも図３の，からわかるよう
により高い正圧に制御されるため、運転停止直後に一時
的に燃温が上昇してベーパが発生しても、運転中の差圧
分だけベーパのキャニスタ３６への流出を抑えることが
でき、よってキャニスタ３６の吸着能を従来よりも増す
ことができる。

【００３６】図４は本発明の第２実施例のシステム構成
図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。図４において、通路５１は
パージ通路４２のポート５２と負圧通路３９の合流部５
３との間を連通している。オリフィス５４は通路５１の
途中に設けられている。

【００３７】上記の第１実施例では、ＶＴＶ４０中のオ
リフィス４０ｂの径を設定することにより、走行時の設
定圧力の適合ができるが、オリフィス４０ｂの径を絞り
すぎると第２の空間２９へ送られる負圧が減るため、設
定圧力になるまでに時間がかかり、逆にオリフィス４０
ｂの径を大きくしすぎると、第２の空間２９の負圧抜け
の問題が発生することから、オリフィス４０ｂの径の細
かな適合が必要である。

【００３８】これに対し、本実施例ではオリフィス５４
によりＶＴＶ４０中のオリフィス４０ｂの径に関係な
く、走行時の設定圧力を適合することができ、設定圧力
の幅も大きくできる。なお、オリフィス５４はポート４
１と合流部５３との間に設けてもよい。

【００３９】本実施例によれば、負圧取り出し口がポー
ト４１とポート５２との２個所となるから、タンク内圧
制御弁２０の第２の空間２９にはポート４１の圧力Ｐ_C
とポート５２の圧力Ｐ_Dとの平均圧力（Ｐ_D＋Ｐ_C）／
２が導入される。

【００４０】本実施例も全開防止用チェック弁３４によ
り、タンク内圧制御弁２０の第２の空間２９の圧力が設
定圧力Ｐ₂よりも負圧側の値にならないように制御され
るため、キャニスタ３６の活性炭３７の劣化や多量のベ
ーパ吸着によってキャニスタ３６の圧損が大きくなって
も、タンク内圧制御弁２０が全開となることを防止する
ことができる。

【００４１】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば図２中、ＶＴＶ４０を設けなくて
もよく、またＶＴＶ４０を設けず、かつ、負圧通路３９
をパージ通路４２に連通するようにしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、キャニス
タの負圧の下限を設定して燃料タンク内圧力を制御する
制御弁が全開状態とならないようにしたため、車両旋回
時に燃料タンク内の燃料がキャニスタへ侵入するスピレ
ッジや燃料注入時の過注入を夫々防止することができ
る。また、キャニスタからの負圧が直接燃料タンク内へ
導入されないため、燃料タンクのベーパ発生を抑えるこ
とができると共に、多量のベーパが吸気系へ供給される
のを抑えることができ、よって多量のベーパ流入に伴う
排気エミッションの悪化を防止することができる等の特
長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の構成図である。

【図３】図２の作動を説明するタイムチャートである。

【図４】本発明の第２実施例の構成図である。

【図５】本発明が解決しようとする課題を説明するタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１０内燃機関１１，２１燃料タンク１２，３６キャニスタ１３制御弁１３ａ弁座１３ｂ，３２弁体１３ｃ付勢手段１４設定圧調整手段１５禁止手段２０タンク内圧制御弁２６ベーパ通路２８第１の空間２９第２の空間３０ダイアフラム３１，３４ａスプリング３３ベーパ導入口３４全閉防止用チェック弁３４ｂチェックボール３７活性炭３９負圧通路４０バキューム・トランスミッティング・バルブ（Ｖ
ＴＶ）４０ａチェック弁４０ｂ，５４オリフィス４２パージ通路４３バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）４９電子制御装置５１通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長内昭憲愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃料タンクで発生した蒸発燃
料を、キャニスタ内の吸着剤に吸着させた後、所定運転
条件下で内燃機関の吸気系へ吸引させるエバポパージシ
ステムの燃料タンク内圧力制御装置において、少なくとも一対の弁座及び弁体と、該弁体を該弁座へ付
勢する付勢手段とを有する単一の制御弁と、前記内燃機関の運転時は該付勢手段による設定圧を、前
記キャニスタの負圧を利用して前記燃料タンク内の圧力
が正圧となるような第１の設定圧とし、該内燃機関の運
転停止時は該付勢手段による設定圧を該第１の設定圧よ
りも正圧方向に大なる第２の設定圧とする設定圧調整手
段と、前記キャニスタの負圧に応じた前記設定圧調整手段によ
る前記第１の設定圧が所定値以下になることを禁止する
禁止手段とを、前記燃料タンクから前記吸気系の前記蒸
発燃料パージ部までの系内に設けたことを特徴とする燃
料タンク内圧力制御装置。