JP2009525223A - 車両側給油時に蒸気を回収するための方法 - Google Patents

Abstract

燃料タンク（１２）とパージキャニスタ（３０）との間に流路（２８）を設けるステップと、前記流路（２８）にバルブ（４０）を設けるステップと、燃料タンク（１２）内の燃料のレベルを示すための燃料レベルセンサ（２０）、および燃料タンク（１２）内の燃料蒸気の圧力を示すための蒸気圧センサ（４８）を設けるステップと、燃料レベルセンサ（２０）および蒸気圧センサ（４８）から受信した信号に応答して、バルブ（４０）を作動させて流路（２８）を選択的に開閉させるステップとを含む、車両側給油時に蒸気を回収するための方法。

Description

本出願は、２００６年１月３１日に出願の米国仮特許出願第６０／７６３３９０号明細書および２００６年３月３日に出願の欧州特許出願公開第０６１１０６５７．１号明細書の利益を主張する。

本発明は、車両側給油時に燃料蒸気を回収するための方法に関し、より具体的には、自動車両の車両側給油蒸気回収（ＯＲＶＲ）装置を操作する方法に関する。

ますます厳しい環境基準によって、給油時に車両燃料タンクから流出する燃料蒸気を著しく低減させる必要のある規制がもたらされている。これらの規制は、一般に、給油時に大気に流出する燃料蒸気を実質的に排除することを目指している。結果的な排出制御装置は、車両側給油蒸気回収（ＯＲＶＲ）装置と称される。

このようなＯＲＶＲ装置においては、燃料系統の補給管は、燃料タンクから補給管を介して蒸気が流出することを防止するために、補給管中にシールが形成されるよう直径に設計されている。給油時には、タンク内の燃料体積が増加し、このため、燃料蒸気のための空間が低減される。タンクを補給することにより形成される圧力は、排気口を介してパージキャニスタに燃料蒸気を排出させる。パージキャニスタは、典型的には、ろ過した蒸気を大気に放出させる一方で、炭化水素を補足する炭成分を含む。

典型的なＯＲＶＲ装置においては、制御バルブが燃料タンクとパージキャニスタとの間の流路に設けられている。このような制御バルブの主な目的は、液体燃料がパージキャニスタを通過することを回避しながら、蒸気を透過させることである。液体燃料がパージキャニスタに到達した場合であって、キャリーオーバーと称される状況では、燃料は、パージキャニスタ内で回収されることが可能である。キャニスタは、吸気マニホルドを介して燃料を車両に供給するために後にパージされ得るため、過剰な燃料キャリーオーバーは、液体燃料を燃料系統から排出させ得、またはエンジンの運転に干渉し得る。

典型的にはＯＲＶＲ制御バルブは、機械的性質のものである。これらは通常は開放されており、それ故、燃料タンクとパージキャニスタとの間の流路を提供する。しかしながら、これらの通常は開放しているバルブは、そうでなければキャリーオーバー状態をもたらし得る振動、スロッシング、および車両傾斜などの状態の間には、燃料タンクとパージキャニスタとの間の流路を閉鎖するよう適合可能とされていなければならない。典型的なバルブは、開放位置に向かってバイアスを有する浮構成要素を含む。バルブは、蒸気流路を閉鎖するために、スロッシング、振動、および傾斜状態に対して応答性である。しかしながら、このようなバルブは、度々、応答が遅く、および最終的に老朽化する多くの可動部分を含み、これにより、バルブの動作に悪影響を及ぼす。

Ｅｎｇｅによる特許文献１は、燃料タンクからパージキャニスタへの燃料蒸気の流路を、予め定められた条件の間に選択的に使用可能とする電子制御バルブを備えるＯＲＶＲ装置を提供することを開示している。さらに、燃料タンクからパージキャニスタに予め定められた条件の間にのみ蒸気を通過させる電子制御バルブを制御するための方法が提案されている。

本発明はまた、車両における車両側給油時に蒸気を回収するための方法に関する。この方法は、燃料タンクとパージキャニスタとの間に流路を設ける工程を含む。この方法はまた、給油事象として定義される、燃料の燃料タンクへの導入、または給油ノズルの燃料タンクの補給管への導入の少なくとも一方を検知するための給油事象センサを提供する工程を含む。この方法は、ＯＲＶＲバルブを流路に提供する工程、およびこのＯＲＶＲバルブを、給油事象センサの出力に従って作動させて流路を選択的に開閉させる工程をさらに含む。

遮断レベルを制御する電子ＯＲＶＲバルブに関連する問題であって、まさに、特許文献１に開示の方法の問題は、燃料吹き戻しである。給油事象の終了時にパージキャニスタへのすべての連通を閉鎖することで、多くの場合において液体燃料が、給油ヘッドから、および、いくつかの場合においては操作者へ飛び出してしまうこととなる。これは、安全性および環境の両方への懸念であり、回避されなければならないことが明らかである。
米国特許第６６０１６１７号明細書 国際公開第２００５／０５９３４９号パンフレット 国際公開第２００６／０７２６３３号パンフレット

従って、本発明は車両側給油時に燃料蒸気を回収するための向上させる方法であって、吹き戻しが防止されている方法を提供することを目的とする。

本発明は、
燃料タンクとパージキャニスタとの間に流路を設けるステップと、
前記流路にバルブを設けるステップと、
燃料タンク内の燃料のレベルを示すための燃料レベルセンサ、および燃料タンク内の燃料蒸気の圧力を示すための蒸気圧センサを設けるステップと、
燃料レベルセンサおよび蒸気圧センサから受信した信号に応答して、バルブを作動させて流路を選択的に開閉させるステップと、
を含む車両側給油時に蒸気を回収するための方法を提供する。

このような方法では、バルブは、吹き戻しが回避されるよう、制御されることが可能である。実際には、燃料タンクとパージキャニスタとの間の流路が長時間の間閉鎖されると吹き戻しが生じることを認識したことが本発明の利点である。流路の開閉をより正確に制御することにより、吹き戻し効果は回避することが可能である。

本発明の方法において、バルブは電子バルブであることが好ましい。このバルブはまた、好ましくはソレノイドバルブであり、さらにより好ましくは、共にイネルギー（ＩＮＥＲＧＹ）による、その内容が本事例において参照により援用される、特許文献２および特許文献３によるソレノイドバルブである。

本発明の方法において、バルブはまた、好ましくは給油事象指示器により作動され、およびさらにより好ましくは、そのように作動される電子バルブである。

給油事象指示器は、給油扉センサ、給油管センサ、給油管チェックバルブセンサ、点火センサ、変速センサ、速度センサ、給油レベルセンサおよびこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されるデバイスを含むことが好ましい。代替的には、燃料レベルセンサが給油事象を検知するために用いられることが可能である。

さらに具体的には、本発明による方法は、好ましくは、給油事象の開始が検知されたときに流路を開放するよう電子バルブを作動させると共に、燃料レベルセンサから受信されたレベル値が予め定められた燃料レベルに達していたときに流路を閉鎖するよう電子バルブを作動させる。流路を閉鎖した際には、燃料タンクに関連する蒸気圧センサから受信された圧力値が好ましくは監視され、この圧力値に応じて、電子バルブが、流路を開閉するよう作動される。

給油事象の完了が検知された後に流路を開閉するステップは、圧力値を計測し、保存するステップ；計測圧力値を以前保存された圧力値と比較することによりピーク圧力値を判定するステップ；ピーク圧力値を保存するステップ；ピーク圧力値の予め定められた割合に圧力値が減衰するまで圧力値を監視するステップ；予め定められた長さの時間の間流路を開放するよう電子バルブを作動させ、次いで、流路を閉鎖するよう電子バルブを作動させるステップを含むことが可能である。

タンク内の圧力がピークに達し、減衰し始めた直後に、燃料ノズルは遮断される。減衰についての理由は、流路が閉鎖されている場合には、一定の時点で、いくらかの燃料蒸気が燃料タンクから燃料給油管を介して流出することとなる。一旦通気が開始されると、蒸気は、燃料給油管から急速に排出され始めて、タンク圧力の減衰を生じさせる。燃料給油管から過剰量の流れが許容されると、車両は、排出規制に適合しなくなり、いくつかの場合において吹き戻しが生じる。この時点でタンクをキャニスタに通気させることで、吹き戻しのリスクが軽減される。

その後流路が開放されるピーク圧力値の割合は、例えば５０〜９９％の間であることが可能である。流れ部分が開放されたままになる予め定められた長さの時間は、例えば１ミリ秒〜２秒の範囲であることが可能である。しかしながら、これらの値は、例えば車両特徴または気候特徴などの多数の要因に応じて異なり得ることが理解されるべきである。

一旦流路が再度閉鎖されると、この方法は、圧力値を監視して、圧力値が増加しているかを判定するステップをさらに含むことが可能である。圧力値が増加している場合には、ピーク圧力値および圧力値の減衰を検知する上記ステップを反復することが可能である。他方で、圧力値が増加していない場合には、給油事象は間違いなく終了したと結論付けることが可能であり、およびサイクルを完了することが可能である。

電子制御ユニットが、給油事象指示器、燃料レベルセンサ、および蒸気圧センサからの信号を受信するために設けられていることが好ましい。電子制御ユニットは、受信した信号を評価し、それに従って流路を開閉するよう電子バルブに信号を送信する。この実施形態の電子制御ユニットは、このシステムを、ＤＣ電圧源を備えるいずれの車両にも追加可能とする独立型マイクロプロセッサであり得る。逆に、コストを削減するために、すでに車両上にあるいずれかの処理装置であることが可能である。この処理装置は、とりわけ、車両のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、または燃料ポンプ速度制御（ＦＳＣＵまたは燃料系統制御ユニット）などの燃料系統機能を制御する処理装置であることが可能である。

図面は、本明細書の不可欠な部分を構成し、本明細書と併せて読まれるべきである。発明の詳細な説明は、本発明の１つの好ましい実施形態の非限定的な説明である。

図１を参照すると、車両側給油蒸気回収システムは全体が１０で示されており、液体燃料をその中に保管する燃料タンク１２を含む。その下限１６が燃料タンク１２の壁を介して接続されており、その上限１８が給油ノズルを受けるよう配置されている燃料給油管１４が設けられている。燃料レベルセンサ２０が、その中の燃料レベルを判定するために燃料タンク１２内に配置されている。液体燃料によって占有されている空間は全体が２２で示されており、その一方で、タンクの空間の残り、すなわち燃料蒸気を含有する空間は全体が２４で示されている。燃料レベルセンサ２０は、液体燃料の上面に浮遊している浮子デバイス２６を含む。燃料タンク１２内の液体燃料のレベルは、浮子デバイス２６の垂直位置によって判定される。

燃料給油管１４を介して液体燃料が燃料タンク１２内に注入されるに伴って、液体燃料空間２２が増加し、その一方で燃料蒸気空間２４が低減する。過剰量の燃料蒸気は、流路２８を介して燃料タンク１２を出、吸気口３２を介してパージキャニスタ３０に進入する。このようなパージキャニスタ３０は、燃料タンク１２からの過剰量の燃料蒸気を収納するために用いられる炭成分を含む。エンジンの運転中、パージキャニスタ３０内に収納された燃料蒸気は、そこからパージポート３４を介して抜き出され、燃焼のためにパージ経路３６を介してエンジンに取り込まれる。

電子バルブ４０が、燃料タンク１２とパージキャニスタ３０との間の流路２８に、この流路２８を適切に開閉させるよう配置されている。実際には、流路２８は、給油事象の間には、過剰量の燃料蒸気をパージキャニスタ３０に流出させるよう開放されているべきである。流路２８は、しかしながら、車両の作動中には、液体燃料がパージキャニスタ３０に到達することを回避するよう閉鎖されているべきである。電子バルブ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４２から受信される信号によって制御されるソレノイド制御遮断バルブである。

ＥＣＵ４２は、流路２８の必要な開閉状態を調べ、それに従って電子バルブ４０を制御する。第１のライン４４を介して、ＥＣＵ４２は、燃料レベルセンサ２０によって判定された燃料タンク内の液体燃料のレベルを示す信号を受信する。第２のライン４６を介して、ＥＣＵ４２は、燃料タンク１２の燃料蒸気空間２４内の圧力を示す信号を受信する。

燃料蒸気空間２４内の圧力は、燃料タンク１２の壁に取り付けられ、燃料蒸気空間２４に連通している圧力センサ４８によって測定される。圧力センサ４８は、低圧センサであることが好ましい。

燃料レベルセンサ２０および圧力センサ４８から受信した信号に基づいて、ＥＣＵ４２は、第３のライン５０を介して、流路２８を開放、または閉鎖するよう電子バルブ４０に制御信号を送信する。

ＥＣＵ４２によって用いられる制御アルゴリズムは、本明細書に記載の方法に従い、その好ましい実施形態が図２を参照して説明されている。

図２は、車両側給油時に燃料蒸気を回収するための方法のフローチャートを示す。この方法は、燃料給油管の上限中への給油ノズルの導入、燃料給油管における燃料の流れ、または燃料タンク内の液体燃料レベルの増加によって検出されることが可能である給油プロセスの開始時に始まる。あるいは、他の手段を、給油プロセスの開始を検知するために用いることが可能である。

給油プロセスの開始が検知された場合、電子バルブは、タンクからキャニスタへの連通を開放する、すなわち流路を開放するよう制御１０１される。燃料タンクからの過剰量の燃料蒸気は、燃料タンクからパージキャニスタに流出してその炭成分中に収容されることが可能である。

ＥＣＵは、この時点で、燃料レベルセンサから受信する信号を用いて燃料タンク内の燃料レベルを監視１０２する。検知された燃料レベルが予め定められたレベルに到達しているかがチェック１０３され、肯定的な場合には、タンクからキャニスタへの連通が閉鎖１０４される。

ＥＣＵは、今度は、圧力センサから受信する信号を用いて燃料蒸気空間内の圧力を監視１０５する。測定された圧力が保存１０６される。圧力がピークに達したかが、圧力をすでに保存された圧力と比較することによりチェック１０７される。

圧力がピークに達したと判定された場合には、圧力が、再度、監視１０８され、保存１０９される。次いで、圧力が、頂部圧力の予め定められた割合に減衰されたかをチェック１１０される。圧力が十分に減衰された場合には、タンクからキャニスタへの連通が開放１１１され、タイマーが開始１１２される。

一旦タイマーが一定の値に到達したら、タイマーは再度停止され、タンクからキャニスタへの連通が閉鎖１１３される。燃料蒸気空間内の圧力が再度監視され、圧力が上昇しているかがチェック１１４される。

圧力が上昇している場合には、圧力が再度１０６で保存され、流路が、再度、予め定められた時間の間開放されるまで、圧力ピークおよび減衰のチェックが再度実施される。反対に、圧力がこれ以上上昇していない場合には、給油プロセスの終了と結論付けられ、サイクルが完了１１５される。

このような方法は、燃料タンクとパージキャニスタとの間の電子バルブを、燃料タンク内における圧力の蓄積および燃料吹き戻しが回避されるような方法で制御する。

本発明の原理を例示するために、特定の実施形態が示され、詳細に記載されてきたが、本発明は、このような原理から逸脱することなく他にも実施され得ることが理解されるであろう。例えば、当業者は、特許請求の範囲に記載の本発明の思想および範囲から逸脱することなく、上記の考察、添付の図面および特許請求の範囲から、種々の変更、改良および変形をなすことが可能であることを容易に認識するであろう。

本発明の原理に従って配置された車両側給油蒸気回収（ＯＲＶＲ）装置のブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による車両側給油時に燃料蒸気を回収するための方法のフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両側給油蒸気回収システム
１２ 燃料タンク
１４ 燃料給油管
１６ 下限
１８ 上限
２０ 燃料レベルセンサ
２２ 液体燃料空間
２４ 燃料蒸気空間
２６ 浮子デバイス
２８ 流路
３０ パージキャニスタ
４０ 電子バルブ
４２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４４ 第１のライン
４６ 第２のライン
４８ 蒸気圧センサ

Claims (10)

1. 燃料タンクとパージキャニスタとの間に流路を設けるステップと、
   前記流路にバルブを設けるステップと、
   前記燃料タンク内の燃料のレベルを示すための燃料レベルセンサ、および前記燃料タンク内の燃料蒸気の圧力を示すための蒸気圧センサを設けるステップと、
   前記燃料レベルセンサおよび前記蒸気圧センサから受信した信号に応答して、前記バルブを作動させて前記流路を選択的に開閉させるステップと、
   を備えることを特徴とする車両側給油時に蒸気を回収するための方法。
2. 前記バルブが、給油事象指示器によっても作動される電子バルブであること特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 給油事象の開始が検知されたときに、前記電子バルブを作動させて流路を開放するステップと、
   前記燃料レベルセンサから受信されるレベル値を監視するステップと、
   前記レベル値が予め定められた燃料レベルに達したときに、前記電子バルブを作動させて前記流路を閉鎖するステップと、
   前記蒸気圧センサから受信される圧力値を監視するステップと、
   前記圧力値に応じて前記電子バルブを作動させて、前記流路を開閉させるステップと、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 圧力値を計測し、保存するステップと、
   計測された前記圧力値を、以前保存された圧力値と比較することによりピーク圧力値を判定するステップと、
   前記ピーク圧力値を保存するステップと、
   前記ピーク圧力値の予め定められた割合に前記圧力値が減衰するまで前記圧力値を監視するステップと、
   予め定められた長さの時間の間、前記流路を開放するよう前記電子バルブを作動させ、次いで、前記流路を閉鎖するよう前記電子バルブを作動させるステップと、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記圧力値を監視して、前記圧力値が増加しているかを判定するステップと、
   前記圧力値が増加している場合、請求項４に記載のステップを反復するステップと、
   前記圧力値が増加していない場合、前記給油事象が終了したと結論付け、前記サイクルを完了するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記電子バルブが作動されて前記流路が開放された後に、前記ピーク圧力値の予め定められた割合が５０〜９９％の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記予め定められた長さの時間が、０．００１〜２秒の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 電子制御ユニットが、前記給油事象指示器、前記燃料レベルセンサおよび前記蒸気圧センサからの信号を受信するために設けられており、前記電子制御ユニットは受信した信号を評価し、それに従って前記流路を開閉するよう前記電子バルブに信号を送信することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記給油事象指示器が、給油扉センサ、給油管センサ、給油管チェックバルブセンサ、点火センサ、変速センサ、速度センサ、給油レベルセンサ、およびこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されるデバイスを含むことを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記バルブがソレノイドバルブであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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