JP2006274866A - 蒸発燃料抑制システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に容易に適用でき、簡易な構成によってエバポエミッションの発生を抑制すること。
【解決手段】エンジンのインジェクタ３０に向けて圧送された燃料の余剰分を燃料タンク１０に戻す燃料リターンパイプ３２，２４に電磁弁３４，３５，４５を備えた。また、燃料リターンパイプ３２，２４内の残留燃料を所定時間吸引し、燃料タンク１０に戻すために、燃料圧送用のフィードポンプ１２と、エゼクタとして機能するジェットポンプ３７とを備えた。エンジン停止後に電磁弁３４，４５を閉弁し電磁弁３５を開弁した状態で、フィードポンプ１２を所定時間駆動して燃料を燃料循環パイプ３６、ジェットポンプ３７、パイプ３８を介して循環させる。この時、ジェットポンプ３７のエゼクタ作用により燃料リターンパイプ３２，２４内の残留燃料が吸引され、燃料タンク１０に戻される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、蒸発燃料抑制システムに関し、更に詳しくは、従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に容易に適用でき、簡易な構成によってエバポエミッションの発生を抑制することができる蒸発燃料抑制システムに関する。

従来、直噴エンジンを搭載した車両では、高圧燃料ポンプのリーク燃料およびリリーフバルブからの余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン径路が設けられている。この燃料リターン径路には高い燃圧が加わらないため、当該燃料リターン径路を構成するパイプ間の連結は、コスト・組み付けの容易性等の理由からゴムホースが多用されている。

なお、関連する技術として、エンジンの停止中における燃料噴射弁からの不要な燃料漏れを防止し、始動性向上およびエミッション向上を図るものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４−２３２４９４号公報

近年、エバポエミッションの規制強化により、燃料系からの燃料漏れ抑制要求が厳しくなり、燃料系に用いられているシール材、ホース、チューブ等からの燃料透過量の低減が従来以上に要求されている。

しかしながら、上記従来技術の燃料リターン径路において使用されているゴムホースの耐燃料透過性は、樹脂チューブや金属パイプに比べて劣っている。このため、ゴムホースによる接続部分を樹脂チューブや金属パイプに置き換えることが考えられるが、振動対策、設計変更、ユニオン等の部品数増加、コストアップ、組み付けの煩雑化等の問題を招くため、現実的ではない。

また、高圧燃料ポンプのリーク燃料とリリーフバルブの余剰燃料は、燃料リターンパイプを介して燃料タンクに戻される構造となっているが、そのレイアウト上、曲がったリターン径路（特にゴムホースによる接続部分）内に燃料が残留し、当該燃料リターン径路系よりエバポエミッションが発生する虞があった。

したがって、燃料リターン径路にこのようなゴムホースを使用した場合であっても、エバポエミッションの発生を抑制することができる手段の提供が望まれていた。

また、従来技術にあっては、寒冷時における車両の駐車中に、燃料リターン径路内の残留燃料中の水分（雨天給油時に燃料タンクに混入したもの）が凍結して当該燃料リターン径路が閉塞されることで、再運転時に高圧ポンプの燃料溜まり室の圧力が上昇し、オイルシールのシール性を阻害する虞があった。

そこで、燃料リターン径路を一方向に傾斜させて燃料を流れ易くし、当該燃料リターン径路内に燃料が残留しにくくなる構造を採用することも考えられるが、システム設計上の大きな阻害要因となってしまうため、このような構造も採用し難い。

したがって、従来の燃料リターン径路の構造を踏襲しつつ燃料リターン径路内の残留燃料を低減することができる手段の提供が望まれていた。

また、燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えた車両にあっては、キャニスタの蒸発燃料吸着量は、車両（燃料タンク）のソーク条件（燃料温度・燃料量・時間等）の影響を受けるため、エンジン始動時に必要とする、キャニスタの所定吸着量を所定時間内に得られない虞があった。

このため、車両のソーク条件の影響を受けずにキャニスタが所定の蒸発燃料吸着量を確保できる手段の提供が望まれていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に容易に適用でき、簡易な構成によってエバポエミッションの発生を抑制することができる蒸発燃料抑制システムを提供することを目的とする。

また、この発明は、車両のソーク条件の影響を受けずにキャニスタが所定の蒸発燃料吸着量を確保できる蒸発燃料抑制システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る蒸発燃料抑制システムは、エンジンの燃料噴射手段に向けて圧送された燃料の余剰分を燃料タンクに戻す燃料リターン径路を備えた蒸発燃料抑制システムにおいて、前記エンジンの停止後に前記燃料リターン径路内の残留燃料を吸引手段により所定時間吸引し、前記燃料タンクに戻すことを特徴とするものである。

また、この発明の請求項２に係る蒸発燃料抑制システムは、請求項１に記載の発明において、前記吸引手段は、前記燃料タンク内に設けられ当該燃料タンク内の燃料を当該燃料タンク外に圧送する一方、当該燃料タンク内で燃料を循環させるフィードポンプと、前記フィードポンプの循環燃料によってエゼクタとして機能し前記燃料リターン径路内の残留燃料を吸引して前記燃料タンクに戻すジェットポンプと、からなることを特徴とするものである。

また、この発明の請求項３に係る蒸発燃料抑制システムは、請求項２に記載の発明において、前記燃料タンクに蒸発燃料通路を介して連通し当該燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタを有し、所定の運転条件下で前記キャニスタ内の吸着燃料を前記エンジンの吸気系へパージする蒸発燃料処理装置を備え、前記エンジンの停止後に前記燃料リターン径路内の残留燃料を前記ジェットポンプにより所定時間吸引し、当該吸引した残留燃料を微細な気泡にして前記燃料タンクに戻すことを特徴とするものである。

また、この発明の請求項４に係る蒸発燃料抑制システムは、請求項３に記載の発明において、前記燃料タンク内の天板に設けられ前記蒸発燃料を前記蒸発燃料通路へと導くコレクタを備え、前記コレクタは、前記燃料タンクの底板側に拡開して形成されているとともに、当該燃料タンクの天板を補強する補強リブとして形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係る蒸発燃料抑制システム（請求項１）によれば、エンジン停止時における燃料リターン径路内の残留燃料を簡易な構成の吸引手段によって吸引し、燃料タンクに戻すことができるので、燃料リターン径路からの燃料蒸発量を低減することができる。特に、樹脂チューブや金属パイプに比べて耐燃料透過性が劣っているゴムホースを燃料リターン径路に使用した場合であっても、エバポエミッションの発生を抑制することができる。したがって、従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に容易に適用でき、簡易な構成によってエバポエミッションの発生を抑制することができる。

また、この発明に係る蒸発燃料抑制システム（請求項２）によれば、フィードポンプとジェットポンプとによる簡易な構成により、燃料リターン径路内の残留燃料を吸引して燃料タンクに戻すことができる。また、燃料タンク内の燃料を当該燃料タンク外に圧送するためのフィードポンプを吸引手段に兼用しているので、部品点数の増加を抑制することができる。

また、この発明に係る蒸発燃料抑制システム（請求項３）によれば、フィードポンプを駆動することにより、車両のソーク条件の影響を受けずに残留燃料の気化を促進することができ、キャニスタによる除去効率を高めることができる。特に、エンジン停止直後の高温下の残留燃料を微細気泡（高濃度の蒸発燃料）とすることにより、キャニスタの蒸発燃料捕集量を更に促進することができる。

また、この発明に係る蒸発燃料抑制システム（請求項４）によれば、コレクタにより高濃度の蒸発燃料を効率的にキャニスタに導くことができるとともに、燃料タンクの強度を補強することができる。

以下に、この発明に係る蒸発燃料抑制システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明を筒内噴射式６気筒ガソリンエンジンに適用した実施例を示すが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例に係る蒸発燃料抑制システムを示す概略構成図、図２は、ジェットポンプを示す断面図、図３は、蒸発燃料抑制システムの各部の動作状態を示す図表である。

本実施例に係る蒸発燃料抑制システムは、燃料を貯留する燃料タンク１０、燃料を高圧に加圧する高圧フューエルポンプ２０、燃料タンク１０の燃料を低圧燃料パイプ１４を介して高圧フューエルポンプ２０に圧送する一方、当該燃料タンク１０内で燃料を循環させるフィードポンプ（吸引手段）１２、インジェクタ（燃料噴射手段）３０による燃料噴射時に生じる圧力変動を吸収するパルセーションダンパ１５、低圧燃料パイプ１４を連通・遮断する電磁スピル弁１９、高圧フューエルポンプ２０とデリバリパイプ４０とを接続した高圧燃料パイプ２５等によって構成されている。

また、本実施例に係る蒸発燃料抑制システムは、高圧フューエルポンプ２０の燃料溜まり室（図示せず）からの余剰燃料を燃料タンク１０に戻すポンプ用リターンパイプ（燃料リターン径路）２４、デリバリパイプ４０内の余剰燃料を燃料タンク１０に戻すリターンパイプ（燃料リターン径路）３２、後述する電磁弁３４，３５，４５、後述するジェットポンプ（吸引手段）３７、燃料循環パイプ３６、後述するキャニスタ６０、フィードポンプ１２と各電磁弁３４，３５，４５と電磁スピル弁１９およびインジェクタ３０等を制御するとともに、その他の構成装置を制御する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記する）５０等によって構成されている。以下、これらの構成要素について更に詳しく説明する。

インジェクタ３０は、燃料が噴射される先端部が各気筒（図示せず）内に位置するようにエンジンに設けられるとともに、その基端部がデリバリパイプ４０にそれぞれ接続されており、デリバリパイプ４０内の燃料が常に供給されている。

高圧フューエルポンプ２０は、エンジンのカムシャフト１６の上方に位置するようにして当該エンジンに取り付けられており、その導入ポート２１は電磁スピル弁１９に接続され、吐出ポート２２は圧力保持弁および逆流防止弁としてのチェックバルブ２３を介して高圧燃料パイプ２５によりデリバリパイプ４０に接続されている。

この高圧フューエルポンプ２０は、カムシャフト１６に形成されたカム１６ａの回転に伴ってプランジャ１７が往復駆動されることにより、フィードポンプ１２から導入される燃料を加圧してデリバリパイプ４０内に圧送する。

また、高圧フューエルポンプ２０の燃料吐出量は、デリバリパイプ４０内における燃圧とエンジンの運転状態とに基づいてＥＣＵ５０により制御されるようになっている。デリバリパイプ４０には、この燃圧を検出するための燃圧センサ４２が設けられている。

デリバリパイプ４０は、リリーフバルブ４３および第３電磁弁４５が設けられたリターンパイプ３２を介して燃料タンク１０に接続されている。リリーフバルブ４３は、デリバリパイプ４０内の燃圧が所定値以上に上昇した時に開弁するように構成されている。

また、第３電磁弁４５は、リリーフバルブ４３の下流のリターンパイプ３２を連通・遮断するためのものであり、ＥＣＵ５０によって制御される。この制御の詳細は、図３に基づいて後述する。

リリーフバルブ４３が開弁すると、デリバリパイプ４０内の燃料は、リターンパイプ（燃料リターン径路）３２を通じて燃料タンク１０にリリーフされる。なお、リターンパイプ３２，２４における各接続部は、ゴムホース３１によって接続されている。

リターンパイプ３２の下流側は２つに分岐され、一方の分岐パイプ３２ａは第１電磁弁３４を介して燃料タンク１０に導かれ、他方の分岐パイプ３２ｂは第２電磁弁３５を介して燃料タンク１０内のジェットポンプ３７の吸引部３７ａ（図２参照）に導かれている。

第１電磁弁３４は、分岐パイプ３２ａを連通・遮断するためのものであり、また、第２電磁弁３５は、分岐パイプ３２ｂを連通・遮断するためのものである。これらの電磁弁３４，３５は、ＥＣＵ５０によって制御される。これらの制御の詳細は、図３に基づいて後述する。

また、図２に示すように、ジェットポンプ３７は、吸引部３７ａに負圧を発生させるためのベンチュリ３７ｂを備えている。すなわち、エゼクタとして機能するジェットポンプ３７は、図１および図２に示すように、フィードポンプ１２を所定時間駆動し、燃料タンク１０内の燃料をプレッシャレギュレータ３９により調圧して燃料循環パイプ３６、ベンチュリ３７ｂ、パイプ３８を介して循環させることにより、当該吸引部３７ａに負圧を発生させ、分岐パイプ３２ｂを通じてリターンパイプ３２，２４内の残留燃料を吸引して燃料タンク１０に戻すように構成されている。

ジェットポンプ３７の先端に設けられたパイプ３８は、燃料を微細気泡化（バブリング）できるように適宜のノズルを有して燃料タンク１０の底板１０ｂ付近に配設されている。そして、これと対向する燃料タンク１０内の天板１０ａには、キャニスタ６０へと接続された蒸発燃料パイプ（蒸発燃料通路）６２への導入口としてコレクタ５８が設けられている。

このキャニスタ６０は、燃料タンク１０に蒸発燃料パイプ６２を介して連通し当該燃料タンク１０内の蒸発燃料を吸着し、この吸着された燃料を所定の運転条件（たとえば、エンジン始動時）下でエンジンの吸気系へパージする蒸発燃料処理装置として設けたものである。

上記コレクタ５８は、高濃度の蒸発燃料を効率的にキャニスタ６０に導くために、燃料タンク１０の底板１０ｂ側に拡開した円錐形状もしくは角錐形状に形成してある。また、このコレクタ５８は、燃料タンク１０の天板１０ａと補強板で溶接されており、燃料タンク１０の強度を補強する補強リブとして形成されている。

つぎに、蒸発燃料抑制システムにおけるフィードポンプ１２および電磁弁３４，３５，４５等の動作について図１を参照しつつ図３に基づいて説明する。図３に示すように、エンジン運転中は、フィードポンプ１２が駆動され、燃料が低圧燃料パイプ１４を介して高圧フューエルポンプ２０に圧送される。

そして、燃料はこの高圧フューエルポンプ２０で加圧され、高圧燃料パイプ２５を介してデリバリパイプ４０内に圧送され、インジェクタ３０により気筒内に噴射される。また、この時、第１電磁弁３４は開弁され、第２電磁弁３５および第３電磁弁４５は、閉弁されている。

つぎに、エンジン停止時の所定時間内における各部の動作について説明する。すなわち、フィードポンプ１２を所定時間駆動し、ジェットポンプ３７のエゼクタ作用によりリターンパイプ３２，２４内の残留燃料を吸引して燃料タンク１０に戻す動作について説明する。

なお、上記所定時間とは、フィードポンプ１２を連続駆動させ、ジェットポンプ３７のエゼクタ作用による吸引を実行する時間であり、予め実験等により最適な駆動時間が設定されている。この所定時間内の前半と後半とでは、第３電磁弁４５の開閉状態を切り替えている。

エンジン停止時の上記所定時間内では、カムシャフト１６の動作も停止し高圧フューエルポンプ２０も停止する。また、電磁スピル弁１９が閉弁され、低圧燃料パイプ１４が遮断される。

更に、図３に示すように、上記所定時間の前半においては、第１電磁弁３４および第３電磁弁４５は閉弁され、第２電磁弁３５は開弁される。また、上記所定時間の後半においては、第１電磁弁３４および第２電磁弁３５は、上記前半の状態のまま維持され、第３電磁弁４５が開弁される。

これらの状態でフィードポンプ１２を駆動すると、当該フィードポンプ１２によって吸入された燃料は、図１および図２に示すように、プレッシャレギュレータ３９により調圧され、燃料循環パイプ３６、ベンチュリ３７ｂ、パイプ３８を介して循環する。

この時、エゼクタ作用により吸引部３７ａに負圧が発生するので、分岐パイプ３２ｂを通じてリターンパイプ３２，２４内から残留燃料が吸引されてパイプ３８から燃料タンク１０に戻される。

特に、上記所定時間の前半において第３電磁弁４５を閉弁することにより、リターンパイプ３２，２４内も負圧状態となり、残留燃料の気化が促進されて除去効率を高めることができる。

また、燃料タンク１０内の燃料を当該燃料タンク１０外に圧送するためのフィードポンプ１２を残留燃料の吸引手段に兼用しているので、部品点数の増加を抑制することができる。

なお、エンジン停止後、上記所定時間が経過したら、図３に示すように、フィードポンプ１２の駆動を停止するとともに、第１電磁弁３４を開弁し、第２電磁弁３５および第３電磁弁４５を閉弁する。

これにより、上記ジェットポンプ３７による残留燃料の吸引時以外であっても、リターンパイプ３２，２４からの蒸発燃料等が、分岐パイプ３２ａを通じて燃料タンク１０へ戻ることができる。

以上のように各部を制御することにより、駐車中におけるリターンパイプ３２，２４からの燃料蒸発量を低減することができる。特に、樹脂チューブや金属パイプに比べて耐燃料透過性が劣っているゴムホース３１を上記リターンパイプ３２，２４に使用した場合であっても、エバポエミッションの発生を抑制することができる。

したがって、本実施例に係る蒸発燃料抑制システムは、従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に容易に適用でき、簡易な構成によってエバポエミッションの発生を抑制することができる。

また、図示しない温度センサにより、外気温が零度以下の場合にも上記制御を実行する。これにより、寒冷時における駐車中にも、リターンパイプ３２，２４から残留燃料を低減することができるので、当該残留燃料中の水分がリターンパイプ３２，２４内や高圧フューエルポンプ２０の燃料溜まり室内で凍結するのを抑制することができる。

また、フィードポンプ１２を上述のように駆動することにより、車両のソーク条件の影響を受けずに残留燃料の気化を促進することができ、キャニスタ６０による除去効率を高めることができる。

特に、エンジン停止直後の高温下の残留燃料（高濃度の蒸発燃料）をパイプ３８からバブリングすることにより、コレクタ５８および蒸発燃料パイプ６２を介してキャニスタ６０の蒸発燃料捕集量を更に促進することができる。

以上のように、この発明に係る蒸発燃料抑制システムは、従来の燃料リターン径路の構造を備えた車両に有用であり、特に、耐燃料透過性の低いゴムホースを燃料リターン径路の接続部分に使用している車両に適している。

この発明の実施例に係る蒸発燃料抑制システムを示す概略構成図である。 ジェットポンプを示す断面図である。 蒸発燃料抑制システムの各部の動作状態を示す図表である。

符号の説明

１０ 燃料タンク
１０ａ 天板
１２ フィードポンプ（吸引手段）
１４ 低圧燃料パイプ
２０ 高圧フューエルポンプ
２４ ポンプ用リターンパイプ（燃料リターン径路）
２５ 高圧燃料パイプ
３０ インジェクタ（燃料噴射手段）
３１ ゴムホース
３２ リターンパイプ（燃料リターン径路）
３２ａ、３２ｂ 分岐パイプ
３４ 第１電磁弁
３５ 第２電磁弁
３６ 燃料循環パイプ
３７ ジェットポンプ（吸引手段）
３８ パイプ
４０ デリバリパイプ
４５ 第３電磁弁
５０ ＥＣＵ
５８ コレクタ
６０ キャニスタ
６２ 蒸発燃料パイプ（蒸発燃料通路）

Claims (4)

1. エンジンの燃料噴射手段に向けて圧送された燃料の余剰分を燃料タンクに戻す燃料リターン径路を備えた蒸発燃料抑制システムにおいて、
   前記エンジンの停止後に前記燃料リターン径路内の残留燃料を吸引手段により所定時間吸引し、前記燃料タンクに戻すことを特徴とする蒸発燃料抑制システム。
2. 前記吸引手段は、前記燃料タンク内に設けられ当該燃料タンク内の燃料を当該燃料タンク外に圧送する一方、当該燃料タンク内で燃料を循環させるフィードポンプと、
   前記フィードポンプの循環燃料によってエゼクタとして機能し前記燃料リターン径路内の残留燃料を吸引して前記燃料タンクに戻すジェットポンプと、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料抑制システム。
3. 前記燃料タンクに蒸発燃料通路を介して連通し当該燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタを有し、所定の運転条件下で前記キャニスタ内の吸着燃料を前記エンジンの吸気系へパージする蒸発燃料処理装置を備え、
   前記エンジンの停止後に前記燃料リターン径路内の残留燃料を前記ジェットポンプにより所定時間吸引し、当該吸引した残留燃料を微細な気泡にして前記燃料タンクに戻すことを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料抑制システム。
4. 前記燃料タンク内の天板に設けられ前記蒸発燃料を前記蒸発燃料通路へと導くコレクタを備え、
   前記コレクタは、前記燃料タンクの底板側に拡開して形成されているとともに、当該燃料タンクの天板を補強する補強リブとして形成されていることを特徴とする請求項３に記載の蒸発燃料抑制システム。

Images