JP2002327655A - キャニスタパージシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないヒータ電力で効率的にキャニスタのパ
ージを行う。 【解決手段】 内燃機関１００の燃料タンク１１からの
蒸発燃料をブリーザ配管１３を介してキャニスタ１０に
導入し、キャニスタ内の吸着剤５０ａ、５０ｂに吸着さ
せる。機関運転中、パージ制御弁１５を開弁するととも
にＣＣＶ１７を開弁してキャニスタ内に大気を導入し、
吸着剤から蒸発燃料をパージする。吸着剤を加熱するヒ
ータ２０ａ、２０ｂをキャニスタ内に設け、吸着剤を加
熱可能とする。機関運転中に所定の条件が成立すると、
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はパージ制御弁を開弁
したままＣＣＶを閉弁してキャニスタ内を負圧に保持
し、ヒータに通電して吸着剤の加熱を行う。吸着剤から
の蒸発燃料の脱離は圧力が低いほど促進されるため、少
ない加熱電力で効率的なパージを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料タ
ンクからの蒸発燃料を一旦キャニスタに吸着した後に機
関吸気通路に供給するキャニスタパージシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料タンク内の蒸発燃料の大
気放出を防止するために、タンク内の蒸発燃料を活性炭
などの吸着剤を収納したキャニスタに導いて一旦吸着剤
に吸着させるキャニスタパージシステムが一般に知られ
ている。このようなキャニスタパージシステムでは、キ
ャニスタ内の吸着剤が吸着した蒸発燃料で飽和すること
を防止するために、キャニスタと機関吸気通路とをパー
ジ通路で接続し、機関運転中に大気をキャニスタを通し
て吸気通路に吸入することにより、吸着剤に吸着された
蒸発燃料を吸気とともに機関に吸入させて燃焼するよう
にしている。

【０００３】すなわち、キャニスタを大気と機関吸気通
路とに同時に連通させることにより吸気通路の負圧によ
り大気がキャニスタ内の吸着剤を通過してパージ通路か
ら吸気通路に吸引される。空気がキャニスタ内の吸着剤
を通過する際に吸着剤に吸着された蒸発燃料が吸着剤か
ら脱離し、パージ通路からは空気と蒸発燃料との混合気
（パージガス）が吸気通路内に流入する。吸気通路に流
入した蒸発燃料は機関吸気とともに機関の燃焼室に吸入
されるため、キャニスタからの蒸発燃料は燃焼室内で燃
焼する。これにより、燃料タンクからの蒸発燃料は大気
に放出されることなく機関燃焼室で燃焼する。

【０００４】上記のように、キャニスタパージシステム
では吸着剤は蒸発燃料の吸着と脱離を繰返して蒸発燃料
の大気放出を防止している。しかし、蒸発燃料の脱離
（パージ）が効率的に行われないと吸着剤には次第に吸
着された蒸発燃料が蓄積してしまい吸着できる蒸発燃料
の量が低下する問題がある。この問題を解決するため
に、例えばキャニスタに吸着剤を加熱するヒータを設
け、パージ中に吸着剤温度を上昇させることにより吸着
剤からの蒸発燃料の脱離を促進する技術が知られてい
る。

【０００５】この種のキャニスタパージシステムの例と
しては、例えば特開平８−４２４１３号公報に記載され
たものがある。同公報のキャニスタパージシステムは、
キャニスタ内の吸着剤を加熱する電気ヒータを設け、燃
料タンク内の燃料の残量が多い時には電気ヒータにより
キャニスタの吸着剤を加熱し、燃料タンク内の燃料残量
が少なくなったときにヒータによる加熱を停止するよう
にしている。

【０００６】機関の燃料タンクへの給油時には多量の蒸
発燃料が発生し、キャニスタの吸着剤には多量の蒸発燃
料が吸着される。従って、燃料の残量が多い場合には給
油後あまり時間が経過しておらず、給油時に発生した蒸
発燃料が多量にキャニスタの吸着剤に吸着されていると
考えられる。上記公報のキャニスタパージシステムは、
燃料タンク内の燃料残量が多く、吸着剤に多量の蒸発燃
料が吸着されていると考えられる場合にはキャニスタの
吸着剤の加熱を行い、吸着剤からの蒸発燃料の脱離を促
進している。

【０００７】一方、吸着剤の蒸発燃料吸着能力は吸着剤
温度が高いほど低下する。また、燃料タンクの燃料残量
が少なくなった場合には、近い将来給油が行われ、多量
の蒸発燃料が発生することが予測される。そこで、上記
公報のキャニスタパージシステムでは燃料残量が少なく
なった場合には、吸着剤の加熱を停止して吸着剤温度を
低下させ、吸着剤の蒸発燃料吸着能力を増大させて給油
に備えるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
８−４２４１３号公報のキャニスタパージシステムで
は、燃料残量が多い間は機関の運転中常に加熱が行われ
るため加熱に要するエネルギーが増大する問題がある。
また、上記公報の装置では、単に加熱により吸着剤から
吸着した蒸発燃料を脱離させているため、必ずしも効率
の良い脱離を行えず、無駄に消費される加熱エネルギー
が多い問題がある。

【０００９】本発明は上記に鑑み、吸着剤のヒータ加熱
を行う際に、加熱エネルギーの無駄な消費を招くことな
く、効率的に吸着剤からの蒸発燃料の脱離を行うことが
可能なキャニスタパージシステムを提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内部に吸着剤を収容するハウジングと、それぞ
れ前記ハウジングに設けられ、ハウジング内部を内燃機
関の吸気通路に連通するパージポートと、ハウジング内
部を内燃機関の燃料タンク内の液面上部空間に連通する
ベーパーポートと、ハウジング内部を大気に連通する大
気ポートとを備え、燃料タンク内の蒸発燃料を前記ベー
パーポートを介してハウジング内に導入して前記吸着剤
に吸着させ、内燃機関運転中に前記大気ポートからハウ
ジング内に大気を導入して前記吸着剤に吸着された蒸発
燃料を吸着剤から脱離させるとともに脱離した蒸発燃料
を前記パージポートから内燃機関の吸気通路に供給する
キャニスタパージシステムであって、前記吸着剤を加熱
するヒータと、前記大気ポートからのハウジングへの大
気の導入を遮断して、ハウジング内を負圧に保持する負
圧保持手段と、機関運転中、前記負圧保持手段によりハ
ウジングが負圧に保持された状態で前記ヒータを作動さ
せ、前記吸着剤を加熱するパージ制御手段と、を備えた
キャニスタパージシステムが提供される。

【００１１】すなわち、請求項１の発明ではキャニスタ
内を負圧に保持したままで吸着剤の加熱が行われる。キ
ャニスタ内の圧力を低下させると吸着剤に吸着された燃
料が蒸発しやすくなるため、キャニスタ内を負圧に保持
して加熱を行うことにより、吸着剤からの蒸発燃料の脱
離に要する加熱エネルギーが低減されるとともに、短時
間で脱離を完了することが可能となる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、前記負圧
保持手段は、前記大気ポートからのハウジングへの大気
の導入を遮断した状態で前記パージポートから内燃機関
の吸気通路負圧をハウジング内に導入することによりハ
ウジング内を負圧に保持する、請求項１に記載のキャニ
スタパージシステムが提供される。

【００１３】すなわち、請求項２の発明では負圧保持手
段は大気ポートを閉鎖するとともにパージポートから機
関の吸気通路負圧をキャニスタ内に導入することにより
キャニスタ内を負圧に保持する。これにより、簡易にキ
ャニスタ内を負圧に保持することが可能となる。ここ
で、吸着剤の加熱はパージポートを開放したままで行っ
ても良く、パージポートからキャニスタ内に負圧を導入
後にパージポートを閉鎖して、キャニスタ内を負圧密閉
状態にして行っても良い。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、前記負圧
保持手段は、前記パージポートからハウジング内に負圧
を導入後、ハウジング内が負圧になった状態で前記パー
ジポートと吸気通路との連通を遮断してハウジング内を
負圧に保持する、請求項２に記載のキャニスタパージシ
ステムが提供される。

【００１５】すなわち、請求項２の発明ではキャニスタ
内を負圧密閉状態にして吸着剤の加熱を行う。パージポ
ートを開放した負圧状態で吸着剤の加熱を行うと、吸着
剤から連続的に大きな速度で燃料が蒸発脱離するように
なるため、吸着剤の温度が低下してしまい、比較的低い
温度で加熱による入熱と蒸発脱離による気化熱とが平衡
してしまう場合がある。これに対してキャニスタを負圧
状態で密閉して加熱を行うと、キャニスタ内の蒸発燃料
濃度の上昇により徐々に蒸発燃料の脱離速度が低下する
ため、吸着剤の温度低下は少なくなり同一の加熱量で吸
着剤温度を高く維持することが可能となる。このため、
キャニスタを負圧状態で密閉して加熱を行い、キャニス
タ内の蒸発燃料濃度が増大してキャニスタ内圧力が上昇
したときにパージ通路を開放してキャニスタ内の蒸発燃
料を吸気通路に吸引する操作を繰返すことにより、蒸発
燃料脱離に必要な加熱エネルギー量を低減することが可
能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用エ
バポパージシステムに適用した実施例の概略構成を示す
図である。図１において、１００は内燃機関本体、１は
内燃機関１００の吸気通路、３は吸気通路１に配置され
たエアクリーナを示す。吸気通路１には運転者のアクセ
ルペダル（図示せず）の操作に応じた開度をとるスロッ
トル弁６が設けられている。

【００１７】図１に１１で示すのは機関の燃料タンクで
ある。タンク１１内の燃料油はフュエルポンプ７０によ
り昇圧され、フィード配管７１を介して機関１００の各
気筒の燃料噴射弁１０１に圧送される。燃料タンク１１
には、タンク内への給油のための給油管１１１が設けら
れている。また、タンク１１の上部には、後述するキャ
ニスタ１０にタンク１１内の燃料油液面上部空間を接続
するブリーザー配管１３が接続されている。

【００１８】ブリーザー配管１３とタンク１１との接続
部にはベントバルブ１３１とそれぞれフロート弁からな
るＣＯＶ（ＣＵＴ ＯＦＦ ＶＡＬＶＥ）１３２とＲＯ
Ｖ（ＲＯＬＬ ＯＶＥＲ ＶＡＬＶＥ）１３３とが設け
られている。ベントバルブ１３１は、燃料タンク１１内
圧力がブリーザー配管１３内圧力よりわずかに高くなる
と開弁し、ブリーザー配管１３を通してタンク１１内の
蒸発燃料を含む空気をキャニスタに流すようにされてい
る。

【００１９】また、ＲＯＶ１３３は、給油時の液面上昇
により閉弁し、ベントバルブ１３１と燃料タンク１１と
の接続を遮断する。また、ＲＯＶ１３３は、車両転倒時
等にベントバルブ１３１とタンク１１との接続部を閉鎖
し、ブリーザー配管１３を介して大量の燃料油が外部に
洩れることを防止する機能を有している。

【００２０】ＣＯＶ１３２はＲＯＶ１３３と並列に配置
されており、ＲＯＶ１３３より更に液面が上昇したとき
にベントバルブ１３１とタンク１１との連通を遮断す
る。ＣＯＶ１３２は、給油時の液面上昇時にはＲＯＶ１
３３閉弁後も開弁してタンク１１とベントバルブ１３１
とを連通するが、車両旋回による液面の動揺によりＣＯ
Ｖ１３２位置まで液面が到達したような場合、及び車両
転倒時等には閉弁し、ベントバルブ１３１を通って燃料
油がブリーザー配管１３に侵入することを防止する機能
を有する。

【００２１】図１に３０で示すのは、機関の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）及び入出力ポート
を互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロ
コンピュータからなり、機関の燃料噴射制御等の基本制
御を行う他、本実施例では後述するキャニスタのパージ
制御を行う。

【００２２】上記制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポート
は図示しない駆動回路を介して機関１００の燃料噴射弁
１０１に接続され、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御
している他、後述するパージ制御弁１５のアクチュエー
タ、ＣＣＶ（ＣＡＮＩＳＴＥＲ ＣＬＯＳＵＲＥ ＶＡ
ＬＶＥ）１７のアクチュエータにそれぞれ接続され、こ
れらの弁の作動を制御している。また、ＥＣＵ３０の入
力ポートには、機関の回転数、吸入空気量、機関冷却水
温度等を表す信号が、それぞれ図示しないセンサから入
力されている他、機関吸気通路１に設けられた吸気酸素
濃度センサ３３から吸気中の酸素濃度に対応する信号が
入力されている。ＥＣＵ３０は、吸気酸素濃度センサ３
３出力に基づいて、吸気中に含まれる蒸発燃料量（蒸発
燃料濃度）を算出する。

【００２３】図１に１０で示すのは燃料タンク内の蒸発
燃料を吸着するキャニスタである。キャニスタ１０はブ
リーザー配管１３により燃料タンク１１の燃料液面上部
空間と、また、パージ配管１４により吸気通路１の吸気
酸素濃度センサ３３上流側部分と、それぞれ接続されて
いる。図１に１５で示すのは、パージ通路１４を開閉す
るパージ制御弁１５である。パージ制御弁１５はソレノ
イドアクチュエータなどの適宜な形式のアクチュエータ
を備え、ＥＣＵ３０からの信号により開弁し、キャニス
タ１０と吸気通路１とを連通してキャニスタ１０のパー
ジを行う。

【００２４】次に、本実施形態のキャニスタ１０の構造
について説明する。図２は本実施形態のキャニスタ１０
の構造を模式的に示す断面図である。キャニスタ１０は
ハウジング１０ａと、該ハウジング内に充填された活性
炭などの蒸発燃料吸着剤５０（以下の説明では、吸着剤
５０ａ、５０ｂを総称して吸着剤５０と称する場合があ
る）とを備えている。ハウジング１０ａ内には、ハウジ
ング上部から延びる隔壁１０ｂが設けられており、ハウ
ジング１０ａ内を主室１０cと副室１０ｄとに分割して
いる。吸着剤５０はそれぞれ主室１０ｃと副室１０ｄ内
に設けられたフィルタ材料、多孔板等の通気性材料から
なる２枚の保持板５１ａ、５１ｂの間に充填されてい
る。隔壁１０ｂの下端、及び主室１０ｃ、副室１０ｄ内
の下側の保持板５１ｂ下部には空間１０ｅが形成されて
いる。

【００２５】主室１０ｃ内の吸着剤５０ａ、及び副室１
０ｄ内の吸着剤５０ｂにはそれぞれヒータ２０ａ（第１
のヒータ）、２０ｂ（第２のヒータ）が埋込まれてい
る。ヒータ２０ａ、２０ｂについては後述する。ハウジ
ング１０ａの主室１０ｃ部分には、ベーパーポート１３
ａとパージポート１４ａとが設けられており、主室１０
ｃ内の上側保持板５１ａ上部空間１０ｆは、ベーパーポ
ート１３ａを介してブリーザー配管１３に、またパージ
ポート１４ａを介してパージ配管１４に、それぞれ接続
されている。また、ハウジング１０ａの副室１０ｄ部分
には、大気ポート１８ａが設けられており、副室１０ｄ
内の上側保持板５１ａの上部空間１０ｇは、大気ポート
１８ａを介して大気連通管１８に接続されている。大気
連通管１８の他端は、タンク１１の給油口近傍に開口し
ている。

【００２６】また、大気連通管１８にはエアフィルター
１９と前述したＣＣＶ１７とが設けられている。エアフ
ィルタ１９は後述するパージ実行時に大気連通管１８か
らキャニスタ１０内に流入する空気中の異物を除去する
ものである。ＣＣＶ１７は、ソレノイドアクチュエータ
などの適宜な形式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０
からの制御信号に応じて大気連通管１８とキャニスタ１
１との連通を遮断するものである。

【００２７】次に、本実施例におけるキャニスタ１０の
機能について説明する。キャニスタ１０と吸気通路１と
を接続するパージ通路１４上のパージ制御弁１５の閉弁
中に燃料タンク１１内圧力が上昇してベントバルブ１３
１の開弁圧力に到達すると、ベントバルブ１３１が開弁
する。これにより、燃料タンク１１の液面上部空間から
ブリーザー配管１３を介して燃料蒸気と空気との混合気
がキャニスタ１０の主室１０ｃ内に流入し、主室内の吸
着剤５０ａを通過して下部空間１０ｅから更に副室１０
ｄ内の吸着剤５０ｂを通過した後に大気連通管１８から
大気に放出されるようになる。これにより、大気連通管
１８からは主室１０ｃ内と副室１０ｄ内の吸着剤５０
ａ、５０ｂで燃料蒸気を除去された後の空気のみが放出
されるようになる。これにより、蒸発燃料の大気放出が
防止される。

【００２８】また、機関運転中にパージ制御弁１５が開
弁されると、キャニスタ１０内にはパージ通路１４を介
して吸気通路１のスロットル弁６下流側の負圧が作用
し、キャニスタ内圧力は大気圧より低くなる。このた
め、パージ制御弁１５が開弁すると、大気連通管１８か
らフィルタ１９により異物を除去された清浄な空気がキ
ャニスタ１０内に流入する。この空気は副室１０ｄと主
室１０ｃの吸着剤５０ｂ、５０ａから吸着した蒸発燃料
を離脱させ、蒸発燃料と空気との混合ガス（パージガ
ス）となってパージ通路１４から機関吸気通路１に流入
し、機関燃焼室で燃焼する。これにより、吸着剤５０が
蒸発燃料で飽和することが防止される。

【００２９】上述のように、キャニスタ１０内の吸着剤
５０は蒸発燃料の吸着とパージによる脱離とを繰返すこ
とにより、蒸発燃料の大気放出を防止している。しか
し、パージによる蒸発燃料の脱離が不十分になると吸着
剤５０には次第に吸着された蒸発燃料が蓄積し、吸着剤
５０の吸着能力が低下する。特に、蒸発燃料の高沸点成
分は吸着剤５０から脱離しにくいため吸着剤５０に蓄積
されやすい。

【００３０】本実施形態では、パージ実行時に吸着剤５
０に吸着された蒸発燃料を完全に脱離させて吸着剤５０
の吸着能力を回復させるためにヒータ２０ａ、２０ｂが
設けられている。本実施形態では、ヒータ２０ａ、２０
ｂは板状の電気ヒータとされ、図２（Ａ）、（Ｂ）に示
すように、それぞれキャニスタ主室１０ｃ内の吸着剤５
０ａと副室１０ｄ内の吸着剤５０ｂのほぼ長さ方向全体
にわたって埋込まれている。ヒータ２０ａ、２０ｂはそ
れぞれＥＣＵ３０からの制御信号により作動する図示し
ないリレーを介して車両の電源に接続され、互いに独立
して作動可能とされている。すなわち、本実施形態では
ベーパーポート１３ａ近傍に位置するキャニスタ１０の
主室１０ｃ内の吸着剤５０ａと、大気ポート１８ａ近傍
に位置するキャニスタ１０の副室１０ｄ内の吸着剤５０
ｂとは、互いに独立して加熱することが可能となってい
る。

【００３１】次に、本実施形態のキャニスタのヒータ２
０ａ、２０ｂの制御について説明する。本実施形態で
は、パージ実行中に機関１００の吸気通路１に設けた吸
気酸素濃度センサ３３出力に基づいて吸着剤５０の蒸発
燃料吸着量を推定し、この蒸発燃料吸着量に応じて第１
と第２のヒータ２０ａ、２０ｂのオン、オフを行う。具
体的には、本実施形態では、吸気酸素濃度センサ３３と
して、センサ電極上で吸気中の蒸発燃料などの可燃物を
酸化（燃焼）し、燃焼後の吸気中の酸素濃度を検出する
形式のものが用いられている。このため、吸気酸素濃度
センサ３３で検出した酸素濃度は吸気中の蒸発燃料量
（濃度）が大きいほど低下する。すなわち、吸気酸素濃
度センサ３３で検出した酸素濃度は吸気中の蒸発燃料濃
度を表すことになる。

【００３２】一方、機関１００の燃料噴射制御では通常
吸気通路１に設けたエアフローメータ（図示せず）また
は吸気圧力センサ（図示せず）と機関回転数とに基づい
て機関の吸気流量が算出される。このため、吸気酸素濃
度センサ３３で検出した酸素濃度と吸気流量とから、パ
ージ中に吸気通路に流入する蒸発燃料量（流量）を算出
することが可能となる。

【００３３】一方、パージ配管１４から吸気通路１に供
給されるパージガスの流量は機関運転状態（吸気通路負
圧）とパージ制御弁１５開度により定まる。このため、
蒸発燃料流量とパージガス流量とに基づいてパージガス
中の蒸発燃料濃度を算出することができる。例えばＥＣ
Ｕ３０は一定時間毎に吸気酸素濃度センサ３３で検出し
た吸気酸素濃度と機関吸気流量とに基づいて吸気中の蒸
発燃料量（流量）を算出し、更に機関運転状態とパージ
制御弁１５開度とに基づいてパージガス流量を算出す
る。そして、ＥＣＵ３０は更に、算出した蒸発燃料量と
パージガス流量とに基づいてパージガス中の蒸発燃料濃
度を算出し、この蒸発燃料濃度に基づいてキャニスタの
パージ制御を行う。

【００３４】本実施形態では、基本的にはパージガス中
の蒸発燃料濃度が所定の上限値以上である場合、及び所
定の下限値以下である場合にはヒータでの吸着剤加熱は
行わない。パージガス中の蒸発燃料濃度は吸着剤の吸着
した蒸発燃料量と相関があり、吸着剤の蒸発燃料吸着量
が大きいほどパージガス中の蒸発燃料濃度は高くなる。
このため、蒸発燃料濃度が高い場合は吸着剤の蒸発燃料
吸着量が大きいことを意味している。吸着剤の蒸発燃料
吸着量が多い場合には、吸着剤からの蒸発燃料脱離速度
も大きく、吸着剤を加熱して蒸発の脱離を促進する必要
はない。

【００３５】一方、蒸発燃料濃度が低い場合には吸着剤
から蒸発燃料の大部分が脱離しており、吸着剤の蒸発燃
料吸着量は低くなっている。このため、吸着剤の吸着能
力は既に回復しており、これ以上吸着剤を加熱して蒸発
燃料の脱離を促進する必要はない。また、吸着量が小さ
い状態で吸着剤を加熱すると吸着剤自体の温度が上昇
し、蒸発燃料の吸着を再開したときの吸着能力が低下し
てしまう。そこで、本実施形態では吸着剤の蒸発燃料吸
着量が所定の上限値より小さく、かつ所定の下限値より
大きい場合にのみヒータに通電して吸着剤の加熱を行う
ようにしている。

【００３６】ところが、単にヒータによる加熱のみで吸
着剤からの蒸発燃料の脱離を行うと、単位加熱量当りの
蒸発燃料脱離量は比較的少なくなり加熱に要するエネル
ギーが増大する問題がある。また、吸着剤に吸着された
蒸発燃料は気化することにより吸着剤から脱離するた
め、脱離時に吸着剤から気化熱を奪う。このため、短時
間で効率的に吸着剤から蒸発燃料を脱離させようとする
と、大容量のヒータを用いて吸着剤を加熱する必要があ
る。吸着剤に多量の蒸発燃料が吸着されている場合に
は、燃料の蒸発により吸着剤から奪われる熱量も大きい
ため、大容量のヒータを用いても吸着剤温度はそれほど
上昇しない。

【００３７】しかし、吸着剤に吸着された蒸発燃料量が
徐々に減少して単位時間当りの脱離量が減少してくる
と、それに応じて蒸発燃料が奪う気化熱も減少するた
め、大容量のヒータで吸着剤を加熱し続けると吸着剤温
度が過度に上昇してしまい、脱離完了後の吸着剤吸着能
力が低下する問題がある。これを防止するためには、吸
着剤温度が一定になるようにヒータに供給する電力を制
御することが必要となり、吸着剤温度の検出のための温
度センサーやヒータ電力を可変制御する必要が生じるた
め、装置コストの増大や制御の複雑化が生じるおそれが
ある。

【００３８】本実施形態では、図２のキャニスタ１０を
パージする際にキャニスタ１０内を負圧に保持して吸着
剤からの蒸発燃料の脱離を行うことにより、装置コスト
の増大や制御の複雑化を招くことなく効率的な脱離を行
うようにしている。前述のように、吸着剤に吸着された
蒸発燃料は気化することにより吸着剤から脱離するた
め、脱離を促進するためには蒸発燃料の奪う気化熱をヒ
ータにより供給する必要がある。一方、吸着剤に吸着さ
れた燃料はキャニスタ内の圧力が低下すると気化しやす
くなり、脱離が促進される。このため、キャニスタ内の
圧力を低下させた状態で吸着剤を加熱すれば、少ない加
熱エネルギーで蒸発燃料を脱離させることができる。

【００３９】本実施形態では、パージ実行中にＣＣＶ１
７を閉弁してキャニスタ１０の大気ポート１８ａと大気
との連通を遮断する。これにより、キャニスタ内圧力は
通常のパージ中（ＣＣＶ１７を開弁した状態）より大幅
に低下することになる。この状態でヒータ２０ａ、２０
ｂに通電して吸着剤５０ａ、５０ｂを加熱することによ
り少ないヒータ加熱電力で蒸発燃料の脱離を行うことが
できる。

【００４０】図３は、本実施形態の吸着剤からの蒸発燃
料の脱離操作（パージ操作）の実際を示すフローチャー
トである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行
されるルーチンにより行われる。図３の操作では、まず
ステップ３０１でフラグＸＰＧの値が１にセットされて
いるか否かが判定される。ＸＰＧは現在吸着剤５０のヒ
ータ加熱が実行されているか否かを表すフラグであり、
ＸＰＧ＝１は現在ヒータ加熱実行中、ＸＰＧ＝０は現在
ヒータ加熱が実行されていないことを意味する。

【００４１】ステップ３０１でＸＰＧ≠１、すなわち、
現在吸着剤５０のヒータ加熱が実行されていない場合に
は、次にステップ３０３でＣＣＶ１７を開弁してキャニ
スタ１０内に空気を導入するとともに、ステップ３０５
ではヒータ２０ａ、２０ｂの両方をオフにする。また、
ステップ３０７ではカウンタＣＴの値を０にセットす
る。カウンタＣＴについては後述する。

【００４２】ステップ３０９からステップ３１５は吸着
剤５０のヒータ加熱の要否判断を表す。すなわち、ステ
ップ３０９では現在の吸気酸素濃度センサ３３から吸気
酸素濃度を読込み、ステップ３１１では、読込んだ吸気
酸素濃度と現在の機関吸入空気量、吸気通路負圧及びパ
ージ制御弁開度とに基づいてパージガスの蒸発燃料濃度
ＦＧＰＧが算出される。

【００４３】そして、ステップ３１３では蒸発燃料濃度
ＦＧＰＧが所定の上限値ＧＰＧＨ以上か否か、また、ス
テップ３１５ではＦＧＰＧが所定の下限値ＧＰＧＬ以下
か否かを判断し、ＦＧＰＧが上限値ＧＰＧＨ以下、かつ
下限値ＧＰＧＬ以上の場合にのみ吸着剤５０のヒータ加
熱を行う。ステップ３１３における上限値ＧＰＧＨは、
吸着剤全体としてある程度吸着量が減少して加熱しない
状態での吸着剤からの蒸発燃料の脱離速度が低下を始め
た状態に対応する蒸発燃料濃度である。すなわち、蒸発
燃料濃度がＧＰＧＨ以上である場合には吸着剤を加熱し
なくとも充分に蒸発燃料の脱離速度が大きいため、ヒー
タによる加熱は行わない。ＧＰＧＨの値はキャニスタの
サイズ、吸着剤の種類などにより異なるため、詳細には
実際のキャニスタを用いた実験により設定することが好
ましい。

【００４４】また、ステップ３１５における下限値ＧＰ
ＧＬは、加熱時の吸着剤５０ａと５０ｂとの両方からの
蒸発燃料脱離が完了した状態に対応する蒸発燃料濃度で
あり、ＧＰＧＨと同様、詳細には実験により設定され
る。ステップ３１３、３１５で蒸発燃料濃度ＦＧＰＧ
が、ＧＰＧＨ＞ＦＧＰＧ＞ＧＰＧＬの範囲にない場合に
は吸着剤５０のヒータ加熱の必要はないため、今回の操
作の実行を終了する。ステップ３１３でＧＰＧＨ＞ＦＧ
ＰＧ＞ＧＰＧＬであった場合にはステップ３１７でフラ
グＸＰＧの値を１にセットして今回の操作を終了する。
フラグＸＰＧの値が１にセットされると次に本操作が実
行されたときに、ステップ３０１の後にステップ３１９
から３２７の操作が実行され、キャニスタ１０内の減圧
と吸着剤５０のヒータ加熱が実行されるようになる。

【００４５】本実施形態では、ヒータ２０ａ、２０ｂは
同時にオン、オフされて吸着剤５０ａ、５０ｂを同時に
加熱する。また、ヒータ加熱は、ＣＣＶ１７を閉弁した
状態で予め定めた一定時間行う。ＣＣＶ１７を閉弁する
ことによりキャニスタ１０への大気ポート１３ａからの
空気の流入は遮断され、キャニスタ１０内は吸気通路１
内の吸気圧力に応じた負圧になる。この状態で吸着剤５
０ａ、５０ｂを加熱することにより少ないヒータ電力で
吸着剤から効率的に蒸発燃料を脱離させることが可能と
なる。

【００４６】ステップ３１９から３２７の操作では、ま
ずステップ３１９でＣＣＶ１７が閉弁され、ステップ３
２１ではヒータ２０ａ、２０ｂがオン（通電）される。
また、ステップ３２３ではカウンタＣＴの値が１増大さ
れる。カウンタＣＴの値はヒータ加熱を実行していない
ときには常にステップ３０７で０に設定されている。ま
た、本操作は一定時間毎に実行されるため、ステップ３
２３で増大後のＣＴの値はヒータ加熱を開始してからの
経過時間を表す。

【００４７】ステップ３２５から３２７では、カウンタ
ＣＴの値が所定値ＣＴ₀に到達するまでＣＣＶ１７を閉
弁した状態でヒータ２０ａ、２０ｂにより吸着剤５０
ａ、５０ｂを加熱し、加熱開始後ＣＴ₀に相当する時間
経過後フラグＸＰＧの値を０にセットする。フラグＸＰ
Ｇの値が０にセットされると、次回の操作実行時からス
テップ３０１の後にステップ３０３以下が実行されるよ
うになり、ＣＣＶ１７が開弁され、ヒータ２０ａ、２０
ｂの通電は停止される。すなわち、この場合にはヒータ
加熱と吸収剤５０の負圧保持とを行わない通常のパージ
が実行されるようになる。

【００４８】ステップ３２５における所定値ＣＴ₀は、
キャニスタ内を負圧に保持して吸着剤を加熱した場合
に、吸着剤に吸着された蒸発燃料を完全に脱離させるの
に充分な時間に相当するカウンタ値であり、詳細には実
際のキャニスタを用いた実験により設定される。

【００４９】なお、本実施形態では、図２に示したよう
に主室１０ｃと副室１０ｄとに個別のヒータ２０ａ、２
０ｂを設けた場合を例にとって説明しているが、主室１
０ｃと副室１０ｄの吸着剤を同時に加熱する単一のヒー
タを用いた場合でも同様な制御が可能であることはいう
までもない。

【００５０】次に、本発明のパージ制御操作の上記とは
別の実施形態について説明する。上述の実施形態では、
ＣＣＶ１７を閉弁し、パージ制御弁１５を開弁した状態
で保持することにより、キャニスタ１０内を負圧に保持
していた。しかし、このようにパージ制御弁１５を開弁
したままで吸着剤のヒータ加熱を行うと、吸着剤からの
蒸発燃料蒸発速度（脱離速度）が大きくなり、吸着剤か
ら奪われる気化熱も増大するため、ヒータ２０ａ、２０
ｂの熱量によっては吸着剤温度が低い状態で気化熱とヒ
ータ入熱とが平衡してしまい、ヒータの単位電力当りの
蒸発燃料の脱離量が比較的小さくなる場合が生じる。

【００５１】本実施形態では、図３の場合と同様にパー
ジ制御弁１５を開弁した状態でＣＣＶ１７を閉弁し、キ
ャニスタ内の圧力を低下させるが、キャニスタ内圧力が
低下した時点でパージ制御弁１５を閉弁し、キャニスタ
内を負圧密閉状態に維持する。密閉状態では、キャニス
タ内の燃料蒸気圧は吸着剤から脱離した蒸発燃料により
上昇するため、吸着剤からの蒸発燃料脱離量は徐々に減
少し、キャニスタ内の燃料蒸気圧が燃料の飽和蒸気圧に
到達した時点で吸着剤からの脱離が生じなくなる。しか
し、この場合には蒸発燃料脱離量の減少とともに蒸発燃
料に奪われる気化熱も減少するため、吸着剤温度の低下
は少なくなる。

【００５２】本実施形態では、キャニスタを負圧密閉し
た状態で吸着剤をヒータ加熱しながら所定時間保持し、
所定時間経過後にパージ制御弁１５を開弁しキャニスタ
内の蒸発燃料を吸気通路に吸入するとともに、キャニス
タ内圧力を再度吸気負圧付近まで低下させ、その後パー
ジ制御弁１５を閉弁する操作を繰返すことにより吸着剤
５０から蒸発燃料を脱離させる。すなわち、本実施形態
ではＣＣＶ１７を閉弁したままで、パージ制御弁１５を
一定時間閉弁した後開弁する操作を繰返すことにより、
吸着剤５０からの蒸発燃料のパージを行う。

【００５３】このように、密閉状態での蒸発燃料脱離を
繰返した場合には、パージ制御弁１５を開弁したままで
脱離を行う場合に較べて、蒸発燃料の脱離速度は低くな
るが、脱離速度が低くなった分だけ吸着剤の加熱に要す
る電力を削減することが可能となる。このため、少ない
ヒータ加熱電力で吸着剤からの蒸発燃料の脱離を行うこ
とが可能となる。

【００５４】図４、図５は、本実施形態の具体的な操作
を示すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０に
より一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図４、ステップ４０１では、フラグＸＰＧの値が１にセ
ットされているか否かが判定される。前述の第３の実施
形態と同様、ＸＰＧは現在吸着剤５０のヒータ加熱が実
行されているか否かを表すフラグであり、ＸＰＧ＝１は
現在ヒータ加熱実行中、ＸＰＧ＝０は現在ヒータ加熱が
実行されていないことを意味する。ステップ４０１でＸ
ＰＧ≠１であった場合には、次にステップ４０３でカウ
ンタＣＴ₁とＣＴ₂、ＣＴ₃の値を０にセットする。

【００５５】そして、ステップ４０５では吸気酸素濃度
センサ３３から吸気中の酸素濃度を読込んで、ステップ
４０７ではパージガス中の蒸発燃料濃度ＦＧＰＧを算出
する。これらの操作は図３、図４と同様な操作である。
上記により蒸発燃料濃度ＦＧＰＧを算出後、ステップ４
０９ではＦＧＰＧが上限値ＧＰＧＨと下限値ＧＰＧＬと
の間にあるか否かが判定される。ＧＰＧＨ、ＧＰＧＬは
図３の実施形態と同一の値である。

【００５６】ステップ４０９でＦＧＰＧの値が、ＧＰＧ
Ｈ＞ＦＧＰＧ＞ＧＰＧＬの範囲にない場合には、ステッ
プ４１１でフラグＸＰＧの値は０にセットされる。この
場合には本実施形態においてもヒータ加熱は実施され
ず、ステップ４１３と４１５ではＣＣＶ１７とパージ制
御弁１５とがそれぞれ開弁保持され、ステップ４１７で
ヒータ２０ａ、２０ｂがオフ状態に保持される。これに
より、キャニスタ１０内は負圧保持も加熱も行わない通
常のパージが行われるようになる。一方、ステップ４０
９でＦＧＰＧの値が、ＧＰＧＨ＞ＦＧＰＧ＞ＧＰＧＬの
範囲にある場合には、ステップ４１９でフラグＸＰＧの
値は１にセットされる。これにより、本操作が次に実行
されるとステップ４０１の後に図５のステップ４２１か
ら４４３のヒータ加熱操作が実行されるようになる。

【００５７】図５、ステップ４２１から４４３では、Ｃ
ＣＶ１７とパージ制御弁１５とを閉弁してキャニスタ内
を負圧状態で密閉した状態で所定時間ヒータ加熱を行
い、その後パージ制御弁１５を開弁する操作を行う。す
なわち、図５ステップ４２１ではＣＣＶ１７が閉弁保持
され、ステップ４２３ではパージ制御弁１５が開弁保持
され、ステップ４２５ではカウンタＣＴ₂の値が１増大
される。そして、ステップ４２７では増大したカウンタ
ＣＴ₂の値が所定値Ｔ₂に到達するのを待つ。ステップ４
２７でカウンタＣＴ₂の値が所定値Ｔ ₂に到達すると、次
にステップ４２９以下の操作が実行される。

【００５８】カウンタＣＴ₂の値は、ステップ４０３で
０にセットされているため、ステップ４２７におけるカ
ウンタＣＴ₂の値はステップ４２１でＣＣＶ１７が閉弁
され、ステップ４２３でパージ制御弁１５が開弁された
後の経過時間を示している。また、ステップ４２７の所
定値Ｔ₂はＣＣＶ１７の閉弁とパージ制御弁１５の開弁
とにより、キャニスタ１０内が吸気負圧と同程度の負圧
になるのに充分な時間に相当するカウンタ値に設定され
ている。すなわち、ステップ４２７でＣＴ₂≧Ｔ₂である
場合には、キャニスタ１０内は充分な負圧になったと判
断できるため、次にステップ４２９でパージ制御弁１５
を閉弁するとともに、ステップ４３１でヒータ２０ａ、
２０ｂをオンにして、キャニスタ１０を負圧密閉状態に
保持して吸着剤５０ａ、５０ｂの加熱を行う。

【００５９】ステップ４３３、４３５ではキャニスタの
負圧密閉状態での加熱が所定時間（カウンタＣＴ₁の値
が所定値Ｔ₁に到達するまでの時間）継続される。Ｔ
₁は、図３の操作における加熱継続時間ＣＴ₀より短い時
間に設定されている。ステップ４３５でカウンタＣＴ₁
の値が所定値Ｔ₁に到達すると、ステップ４３７、４３
９ではパージ制御弁１５の開弁とヒータ２０ａ、２０ｂ
の通電停止が行われ、ステップ４４１、４４３ではこの
状態がカウンタＣＴ₃の値が所定値Ｔ₃に到達するまで保
持される。所定値Ｔ₃は、キャニスタ１０内の負圧が再
度吸気通路負圧に相当する圧力まで低下するのに必要な
時間に対応する値に設定されている。

【００６０】カウンタＣＴ₃が所定値Ｔ₃に到達した後は
再度図４、ステップ４０３以下の操作が繰返される。す
なわち、本実施形態では、密閉加熱後にパージ制御弁１
５を開弁した後のパージガス蒸発燃料濃度が図４ステッ
プ４０９で下限値ＧＰＧＬに低下するまでＣＣＶ１７を
閉弁したままでパージ制御弁１５の開閉とヒータ加熱と
が繰返されることになる。これにより、少ないヒータ電
力で吸着剤からの蒸発燃料の脱離を完全に行うことが可
能となる。

【００６１】なお、本実施形態においても、個別のヒー
タを用いる代りに、キャニスタ１０の主室１０ｃと副室
１０ｄの吸着剤５０ａ、５０ｂを単一のヒータで加熱す
るようにしても良い。

【００６２】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、吸着剤
のヒータ加熱により吸着剤から蒸発燃料を脱離させる際
に、ヒータの加熱エネルギーを低減し効率的に吸着剤か
らの蒸発燃料の脱離を行うことが可能となる共通の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態
の概略構成を示す図である。

【図２】図１のキャニスタの構成の一実施形態を模式的
に示す断面図である。

【図３】図２のキャニスタのパージ制御操作の一実施形
態を説明するフローチャートである。

【図４】図２のキャニスタのパージ制御操作の別の実施
形態を説明するフローチャートの一部である。

【図５】図２のキャニスタのパージ制御操作の別の実施
形態を説明するフローチャートの一部である。

【符号の説明】

１…吸気通路 １０…キャニスタ １１…燃料タンク １５…パージ制御弁 １７…ＣＣＶ ２０ａ、２０ｂ…ヒータ ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） １００…内燃機関本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 政弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G044 BA01 BA20 EA35 EA36 FA13 FA27 FA28 FA37 GA13 GA20 GA22 GA24 GA29

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に吸着剤を収容するハウジングと、
   それぞれ前記ハウジングに設けられ、ハウジング内部を
   内燃機関の吸気通路に連通するパージポートと、ハウジ
   ング内部を内燃機関の燃料タンク内の液面上部空間に連
   通するベーパーポートと、ハウジング内部を大気に連通
   する大気ポートとを備え、燃料タンク内の蒸発燃料を前
   記ベーパーポートを介してハウジング内に導入して前記
   吸着剤に吸着させ、内燃機関運転中に前記大気ポートか
   らハウジング内に大気を導入して前記吸着剤に吸着され
   た蒸発燃料を吸着剤から脱離させるとともに脱離した蒸
   発燃料を前記パージポートから内燃機関の吸気通路に供
   給するキャニスタパージシステムであって、 前記吸着剤を加熱するヒータと、 前記大気ポートからのハウジングへの大気の導入を遮断
   して、ハウジング内を負圧に保持する負圧保持手段と、 機関運転中、前記負圧保持手段によりハウジングが負圧
   に保持された状態で前記ヒータを作動させ、前記吸着剤
   を加熱するパージ制御手段と、を備えたキャニスタパー
   ジシステム。
2. 【請求項２】 前記負圧保持手段は、前記大気ポートか
   らのハウジングへの大気の導入を遮断した状態で前記パ
   ージポートから内燃機関の吸気通路負圧をハウジング内
   に導入することによりハウジング内を負圧に保持する、
   請求項１に記載のキャニスタパージシステム。
3. 【請求項３】 前記負圧保持手段は、前記パージポート
   からハウジング内に負圧を導入後、ハウジング内が負圧
   になった状態で前記パージポートと吸気通路との連通を
   遮断してハウジング内を負圧に保持する、請求項２に記
   載のキャニスタパージシステム。