JP2008196404A

JP2008196404A - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP2008196404A
Application number: JP2007033055A
Authority: JP
Inventors: Masahide Kobayashi; 奨英小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: KR101110500B1; JP4715767B2; KR20090108660A; CN101605979A; EP2112365A1; EP2112365A4; US8104453B2; US20100012098A1; ATE548556T1; EP2112365B1; CN101605979B; WO2008099628A1

Abstract

【課題】キャニスタ内の吸着燃料を再度気化してエンジンに供給することが可能な蒸発燃料処理装置及び蒸発燃料処理方法を得る。
【解決手段】キャニスタ１６とエンジン吸気管とを連通する供給送出配管３０には、キャニスタ１６側から順に、コンプレッサ３２、第一制御弁３６、貯留容器３８及び第二制御弁４０が備えられている。コンプレッサ３２の駆動により、キャニスタ１６内の気体を貯留容器３８に送り、キャニスタ内圧を低下させて、吸着剤２０に吸着されている燃料成分の気化を促進する。そして、貯留容器３８に貯留された蒸発燃料を貯留容器３８の内圧によって蒸発燃料を強制的にエンジンに送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関する。

燃料タンク等で発生した蒸発燃料を処理するための蒸発燃料処理装置として、特許文献１には、ブレーキ用の真空倍力装置の減圧用の吸引ポンプを用い、この吸引ポンプの排気をキャニスタに導いて、キャニスタに吸着されている燃料を再度気化させるようにしたものが記載されている。これにより、簡単な構成で、キャニスタに吸着された蒸発燃料を再度気化させることができる。

ところで、このように吸引ポンプの排気によってキャニスタ内の吸着燃料の気化を行う構成では、キャニスタで再度気化された蒸発燃料をエンジンに送る場合に、時間を要することがある。実際の蒸発燃料処理装置及び蒸発燃料処理方法では、より短時間で、キャニスタ内の吸着燃料を再度気化してエンジンに供給することが望まれる。
特開平７−２５３０５８号公報

本発明は上記事実を考慮し、より短時間で、キャニスタ内の吸着燃料を再度気化してエンジンに供給することが可能な蒸発燃料処理装置及び蒸発燃料処理方法を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、燃料タンクと連通されて燃料タンク内で生じた蒸発燃料が導入されるキャニスタと、前記キャニスタを大気連通する大気連通管に設けられ、キャニスタの大気連通を遮断可能な封鎖弁と、前記キャニスタの内圧を検出するキャニスタ内圧センサと、前記キャニスタ内を減圧可能な減圧装置と、前記減圧装置とエンジンとを連通する燃料供給管に設けられ蒸発燃料を一時的に貯留可能な貯留手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置を用いて蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理方法であって、前記封鎖弁を閉弁した状態で前記減圧装置によって前記キャニスタ内が所定圧になるように減圧し、気化した蒸発燃料を前記貯留手段に貯留させる貯留工程と、前記貯留手段に貯留された蒸発燃料を前記燃料供給管を通じてエンジンに供給する供給工程と、を有することを特徴とする。

本発明の請求項１の蒸発燃料処理装置では、たとえば請求項２に記載の蒸発燃料処理方法によって蒸発燃料を処理することができる。

すなわち、貯留工程では、まず、封鎖弁を閉弁して、キャニスタの大気連通を阻止する。この状態で減圧装置を駆動し、キャニスタ内圧センサでキャニスタ内圧を検出しつつ、キャニスタ内を所定圧になるように減圧する。これにより、キャニスタ内の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料を再度気化させ、貯留手段に貯留させる。

次に、供給工程において（たとえばエンジン駆動時に）、貯留手段に貯留された蒸発燃料を、燃料供給管を通じてエンジンに供給する。貯留手段にはあらかじめ気化燃料が貯留されているので、短時間で気化燃料をエンジンに供給できる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記貯留工程において前記キャニスタ内を減圧中に前記封鎖弁を開弁することを特徴とする。

このように、キャニスタ内を減圧中に封鎖弁を開弁してキャニスタ内に大気を導入することで、気化した蒸発燃料がキャニスタ内の吸着剤に再度吸着されることを抑制できる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記貯留工程において、前記減圧装置による減圧で前記キャニスタ内が所定圧になった後、さらに減圧装置によってキャニスタ内を減圧することを特徴とする。

このように、キャニスタ内が所定圧になった後、さらに減圧装置によってキャニスタ内を減圧することで、キャニスタ内の吸着剤に残存して吸着されている燃料成分を脱離させることが可能となる。

本発明は上記構成としたので、より短時間で、キャニスタ内の吸着燃料を再度気化してエンジンに供給することが可能となる。

図１には、本発明の一実施形態の蒸発燃料処理装置１２が示されている。この蒸発燃料処理装置１２では、自動車に搭載される燃料タンク１４等で発生する蒸発燃料をキャニスタ１６で処理するために使用されるものである。キャニスタ１６を構成するキャニスタ容器１８内には、活性炭を含んで構成された吸着剤２０が収容されており、この吸着剤２０によって、蒸発燃料を吸着及び脱離することができる。

なお、本実施形態では、車両走行用の駆動源として、エンジンの他に、走行用電池から電力供給を受ける駆動用モータ（いずれも図示省略）を備えた、いわゆるハイブリッド車を適用対象としている。

燃料タンク１４とキャニスタ１６とは、ベーパ配管２２で接続されている。ベーパ配管２２には開閉弁２４が設けられており、燃料タンク１４からキャニスタ１６への蒸発燃料の移動を制御することができる。

キャニスタ１６には、外部（大気）と連通される大気連通管２６が設けられており、大気連通管２６に封鎖弁２８が備えられている。開閉弁２４及び封鎖弁２８ぞれぞれの開閉、あるいは開度調整により、キャニスタ１６の内圧（キャニスタ内圧）を所望の圧力に維持できるようになっている。このため、キャニスタ容器１８は、想定されるキャニスタ内圧に耐えられるだけの耐圧性を有する構成とされている。

また、キャニスタ１６と図示しないエンジン吸気管との間には、供給送出配管３０が設けられており、この供給送出配管３０に、キャニスタ１６側から順に、コンプレッサ３２、第一制御弁３６、貯留容器３８及び第二制御弁４０が備えられている。第一制御弁３６、貯留容器３８及び第二制御弁４０によって、本発明の貯留手段３４が構成されている。

コンプレッサ３２は、駆動により、キャニスタ１６内の気体を吸引して、貯留手段３４（貯留容器３８）に送ることができる。特に、封鎖弁２８を閉弁した状態でコンプレッサ３２を駆動することで、キャニスタ１６内は減圧される。そして、第一制御弁３６は開弁し、第二制御弁４０を閉弁した状態でコンプレッサ３２を駆動すると、キャニスタ１６から吸引した気体を貯留容器３８に貯留することができる。なお、貯留容器３８には、貯留された気体によって内圧が作用するが、想定される最大の内圧に耐えられるだけの耐圧性を有している。

キャニスタ１６内には、その内圧を検出するキャニスタ内圧センサ４２が設けられており、図２に示すように、検出された内圧データを、制御回路４４に送るようになっている。また、開閉弁２４、封鎖弁２８、第一制御弁３６及び第二制御弁４０は、制御回路４４によって、その開閉及び開度の調整が、たとえばデューティ制御によってなされるようになっている。同様に、コンプレッサ３２も、制御回路４４によって駆動制御されるようになっている。

次に、本実施形態の蒸発燃料処理装置１２の動作及び作用を説明する。

本実施形態の蒸発燃料処理装置１２では、一般的な蒸発燃料処理装置と同様に、開閉弁２４を開弁することで、燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料をキャニスタ１６内に送って、吸着剤２０に吸着させることができる。

ここで、特に本実施形態の蒸発燃料処理装置１２では、キャニスタ１６内の吸着剤２０に蒸発燃料が吸着されている状態で、封鎖弁２８を閉弁し、コンプレッサ３２を駆動する。このとき、第一制御弁３６は開弁し、第二制御弁４０は閉弁しておく。これにより、キャニスタ１６内の気体が貯留容器３８に送られると共に、キャニスタ内圧が低下する。そして、キャニスタ内圧センサ４２によってキャニスタ内圧が、あらかじめ設定された設定値（たとえば、絶対圧で５０ｋＰａ程度）になるまで、コンプレッサ３２を駆動制御する。

一般に、キャニスタ１６内で吸着剤２０に吸着されている燃料成分は、ガソリンの４０℃程度での蒸気圧以下の蒸気圧（絶対圧で約５０ｋＰａ）の蒸気圧を有している。したがって、キャニスタ内圧を上記のように５０ｋＰａ程度にすることで、吸着剤２０に吸着されている燃料成分を沸騰状態あるいはそれに近い状態に持ち込むことができ、気化すなわち脱離を促進することができる。

ここで、キャニスタ内圧センサ４２で検出されるキャニスタ内圧の変化が安定すると、吸着剤２０に吸着されている燃料成分の気化が終了したと判断できるので、コンプレッサ３２の駆動を停止する。なお、このようにキャニスタ内圧の変化が安定した状態で、さらにコンプレッサ３２を駆動して、キャニスタ内圧を低下させてもよい。これにより、キャニスタ１６内に残留している液化燃料のうち、とくに低沸点成分を気化させて脱離させることができる。ここで気化した燃料成分も、貯留容器３８に送られる。

このようにして、キャニスタ内圧を略一定に維持しながら、封鎖弁２８を開弁すると、大気連通管２６から大気がキャニスタ１６内に流入するので、キャニスタ１６内で気化した蒸発燃料が、この大気の流れによってさらに貯留容器３８に送られる。すなわち、封鎖弁２８を開弁することで、キャニスタ１６内で気化した蒸発燃料が再度吸着剤２０に吸着されてしまうことを防止しつつパージできる。

以上の工程によって、キャニスタ１６から貯留容器３８へ気体（蒸発燃料）を移動させて一時的に貯留することで、貯留容器３８内に、均一な濃度の蒸発燃料を収容できる。また、貯留容器３８内の圧力は高くなっている。

ここで、たとえばエンジン駆動時等において、第一制御弁３６を閉弁し、さらに第二制御弁４０を開弁すると、貯留容器３８の内圧によって、貯留容器３８内の蒸発燃料が、供給送出配管３０及びエンジン供給管を通じてエンジンに送られる。すなわち、エンジンで発生する負圧が小さい場合でも、貯留容器３８の内圧によって蒸発燃料を強制的にエンジンに送ることができる。特に、本実施形態の適用対象であるハイブリッド車等では、エンジンの作動時間が短いことが多いが、この場合であっても、蒸発燃料を確実にエンジンに送ることが可能となる。

しかも、貯留容器３８内では蒸発燃料の濃度が均一化されているので、このような貯留容器３８で蒸発燃料を一時的に貯留しない構成と比較して、エンジンへの蒸発燃料供給時のいわゆるＡ／Ｆ（燃料に対する空気の割合）の変動が少なくなる。これにより、パージ時のエンジンの駆動を安定させることができると共に、エミッションのコントロールを容易に行うことが可能になる。

なお、上記では本発明の減圧装置の例としてコンプレッサを挙げたが、キャニスタ内を減圧可能であればよく、たとえば、ポンプを用いてもよい。

本発明の一実施形態の蒸発燃料処理装置を示す概略構成図である。本発明の一実施形態の蒸発燃料処理装置のブロック図である。

符号の説明

１２蒸発燃料処理装置
１４燃料タンク
１６キャニスタ
１８キャニスタ容器
２０吸着剤
２２ベーパ配管
２４開閉弁
２６大気連通管
２８封鎖弁
３０燃料送出配管
３２コンプレッサ（減圧装置）
３４貯留手段
３６第一制御弁
３８貯留容器
４０第二制御弁
４２キャニスタ内圧センサ
４４制御回路

Claims

燃料タンクと連通されて燃料タンク内で生じた蒸発燃料が導入されるキャニスタと、
前記キャニスタを大気連通する大気連通管に設けられ、キャニスタの大気連通を遮断可能な封鎖弁と、
前記キャニスタの内圧を検出するキャニスタ内圧センサと、
前記キャニスタ内を減圧可能な減圧装置と、
前記減圧装置とエンジンとを連通する燃料供給管に設けられ蒸発燃料を一時的に貯留可能な貯留手段と、
を有することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置を用いて蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理方法であって、
前記封鎖弁を閉弁した状態で前記減圧装置によって前記キャニスタ内が所定圧になるように減圧し、気化した蒸発燃料を前記貯留手段に貯留させる貯留工程と、
前記貯留手段に貯留された蒸発燃料を前記燃料供給管を通じてエンジンに供給する供給工程と、
を有することを特徴とする蒸発燃料処理方法。
前記貯留工程において前記キャニスタ内を減圧中に前記封鎖弁を開弁することを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料処理方法。
前記貯留工程において、前記減圧装置による減圧で前記キャニスタ内が所定圧になった後、さらに減圧装置によってキャニスタ内を減圧することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の蒸発燃料処理方法。