JP2011185239A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に開けることが可能なフューエルリッドが手動で開けられた場合であっても、燃料タンク内の圧抜きを行うことが可能な蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク３で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ１３と、燃料タンク３とキャニスタ１３とを連通するベーパ通路９に設けられ、当該ベーパ通路９を開閉可能な制御バルブ１１と、制御バルブ１１を開制御し蒸発燃料を流す制御手段と、を備え、制御手段は、リッドスイッチ８によって開指令が出力されておらず、かつ、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによってフューエルリッド７の開状態が検出された場合には、制御バルブ１１を開く。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、前記蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置に関する。

従来の蒸発燃料処理装置では、給油時に、燃料タンクに発生している蒸発燃料が、大気に放出されるのを防止するために、蒸発燃料をキャニスタに吸着させて、燃料タンク内の圧力を低下させている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−４１９７２号公報

従来の蒸発燃料処理装置では、燃料タンクとキャニスタとを連通するベーパ通路に制御バルブが設けられ、給油前に制御バルブを開放し燃料タンク内の蒸発燃料を制御バルブを介してキャニスタに吸着させて、燃料タンク内の圧力を低下させる、いわゆる圧抜きが行われている。圧力が低下できれば、給油時に蒸発燃料が大気中に放出されるのを防止することができる。

従来の蒸発燃料処理装置では、フューエルリッドが開状態であることを検出し、かつ、フィラーキャップが閉状態であることを検出した場合に、制御バルブを開くようになっている。
近年の車両では、運転者等が車内のスイッチを操作することによって、車内のスイッチがフューエルリッドの開指令を出力し、フューエルリッドが自動的に開くようになっている。そのため、蒸発燃料処理装置は、車内のスイッチ操作があった場合に、先に制御バルブを開き、続いてフューエルリッドを開くことによって、圧抜きが行われる前にフィラーキャップが開けられることを防ぐように構成されている。
しかし、かかる構成では、車内のスイッチが故障した場合等においてフューエルリッドが手動で開けられた場合に対応できないという問題がある。

そこで、本発明は、自動的に開けることが可能なフューエルリッドが手動で開けられた場合であっても、燃料タンク内の圧抜きを行うことが可能な蒸発燃料処理装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記した課題を解決すべく創案されたものであり、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路に設けられ、当該ベーパ通路を開閉可能な制御バルブと、前記制御バルブを開制御し前記蒸発燃料を流す制御手段と、前記燃料タンクに連通され、給油時に開口部から燃料が導入されるフィラーパイプと、前記開口部を塞ぐフィラーキャップと、前記開口部及び前記フィラーキャップを覆うフューエルリッドと、前記フューエルリッドを開くための開指令を出力する開指令手段と、前記開指令に基づいて、前記フューエルリッドのロックを解除するロック解除手段と、前記フューエルリッドの開閉状態を検出するフューエルリッド開閉状態検出手段と、を備えた蒸発燃料処理装置であって、前記制御手段は、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フューエルリッド開閉状態検出手段によって前記フューエルリッドの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開くことを特徴とする。

前記蒸発燃料処理装置は、前記開指令手段の異常を判断する異常判断手段を更に備え、前記制御手段は、前記異常判断手段によって前記開指令手段が異常であると判定され、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フューエルリッド開閉状態検出手段によって前記フューエルリッドの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開く構成であってもよい。

また、前記蒸発燃料処理装置は、前記フィラーキャップによる前記開口部の開閉状態を検出するフィラーキャップ開閉状態検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フィラーキャップ開閉状態検出手段によって前記フィラーキャップの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開く構成であってもよい。

また、前記制御手段は、前記開指令手段から開指令が出力されていないときに前記制御バルブを開く速度又は開度が、前記開指令手段から開指令が出力されているときに前記制御バルブを開く速度又は開度よりも大きくなるように、前記制御バルブを制御する構成であってもよい。

本発明によれば、自動的に開けることが可能なフューエルリッドが手動で開けられた場合であっても、燃料タンク内の圧抜きを行うことができる。

本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置（密閉保持時）の構成図である。 本発明の実施形態に係るＥＣＵを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の構成図であり、給油時の状態を示している。 本発明の実施形態に係る制御手段によるフューエルリッド開操作の判断方法を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置（密閉保持時）１の構成図を示す。蒸発燃料処理装置１は、ベーパ通路（配管）９と、ベーパ通路（配管）９上に接続される制御バルブ（ボールバルブ）１１と、制御バルブ１１と並列にベーパ通路（配管）９上に接続される高圧２ウェイバルブ１０と、制御バルブ１１の開度を検出する開度検出手段（エンコーダ）１２と、ベーパ通路（配管）９の一端が接続されるキャニスタ１３と、一端がキャニスタ１３に接続されもう一つの一端が内燃機関の吸気通路（図示省略）に接続するパージ通路（配管）１８と、パージ通路（配管）１８上に接続されるパージコントロールバルブ１４と、キャニスタ１３内の圧力を検出する圧力センサ１５と、三方弁１７と、三方弁１７で通気する方向を切り替えることでベーパ通路（配管）９内の制御バルブ１１に対して燃料タンク３側の圧力とキャニスタ１３側の圧力を検出する圧力センサ１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２とを有している。

また、ベーパ通路（配管）９のもう一つの一端が、燃料タンク３に接続されている。燃料タンク３には、フィラーパイプ４とブリーザパイプ５が接続されている。ブリーザパイプ５のもう一つの一端は、フィラーパイプ４の上部に接続されている。フィラーパイプ４のもう一つの一端の開口部は、フィラーキャップ６で蓋がされている。

フューエルリッド７は、車体（図示省略）のフィラーパイプ４の開口部及びフィラーキャップ６が臨む位置に設けられており、フィラーキャップ６に更に蓋をしている。フューエルリッド７は、ロック機構としてのフューエルリッドロック７ａを備えており、給油時以外ではフューエルリッドロック７ａがロックされて閉じられている。リッドスイッチ８が運転者等によって押され、その後、所定の条件が満たされたとＥＣＵ２が判定した場合に、ＥＣＵ２は、フューエルリッドロック７ａによるロックを解除し、フューエルリッド７を自動的に開ける。フューエルリッド７が開けば、運転者等は、フィラーキャップ６を開けて、燃料タンク３に給油することが可能になる。また、フューエルリッド７は、運転者等による手動（車外におけるフューエルリッド７の直接操作）によって開けることもできるように構成されている。

燃料タンク３は、燃料を内燃機関（図示省略）に送るポンプ３ａと、ベーパ通路（配管）９への開口に設けられたフロート弁３ｂとカット弁３ｃとを有している。フロート弁３ｂは、いわゆる満タンになったらベーパ通路（配管）９への開口を塞ぎ、燃料がベーパ通路（配管）９に入るのを防いでいる。カット弁３ｃは、いわゆる満タンになってもベーパ通路（配管）９への開口を塞がないが、例えば、燃料タンク３が傾いて燃料の液面が上昇し燃料がベーパ通路（配管）９に入るのを防いでいる。

キャニスタ１３は、燃料を貯留する燃料タンク３で発生する蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ１３は、活性炭等を内蔵し、この活性炭等によって蒸発燃料が吸着される。逆に、キャニスタ１３は、大気から吸気して、その吸気した空気をパージ通路（配管）１８に送ることにより、キャニスタ１３内に吸着された蒸発燃料をキャニスタ１３の外の内燃機関へパージすることができる。

制御バルブ１１は、燃料タンク３とキャニスタ１３とを連通するベーパ通路９に設けられている。制御バルブ１１には、ボールバルブを用いることができる。詳細は後記するが、ボールバルブは、開度ゼロ度で全閉となり、開度９０度で全開となる。制御バルブ（ボールバルブ）１１の開度は、開度検出手段１２によって検出でき、検出された開度は、ＥＣＵ２に送信される。また、ＥＣＵ２は、制御バルブ１１を開ける開制御と、閉じる閉制御を行うことができるとともに、制御バルブ１１を開いたり閉じたりする速度を可変制御したり、制御バルブ１１を開ける際の開度を調整したりすることができる。すなわち、制御バルブ１１は、その開閉速度及び開度をリニア制御可能な弁である。

高圧２ウェイバルブ１０は、ダイアフラム式の正圧弁と負圧弁を組み合わせた機械式弁を有している。正圧弁は、燃料タンク３側の圧力が、キャニスタ１３側の圧力より所定圧力分高くなったときに開弁するように構成されている。この開弁により、燃料タンク３内で高圧になった蒸発燃料が、キャニスタ１３に送られる。負圧弁は、燃料タンク３側の圧力が、キャニスタ１３側の圧力より所定圧力分低くなったときに開弁するように構成されている。この開弁により、キャニスタ１３に貯えられていた蒸発燃料が、燃料タンク３に戻される。

パージコントロールバルブ１４は、パージ通路（配管）１８に設けられている。パージコントロールバルブ１４には、電磁弁を用いることができる。パージコントロールバルブ１４は、ＥＣＵ２によって、開制御と閉制御を行うことができる。

圧力センサ１５、１６には、圧電素子を用いることができる。圧力センサ１５は、キャニスタ１３に接続され、キャニスタ１３内の圧力を検出することができる。また、キャニスタ１３内の圧力は、パージ通路１８内の圧力と、ベーパ通路９内の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側の圧力とに等しくなるので、圧力センサ１５は、実質的に、それらの圧力も検出できることになる。検出された圧力は、ＥＣＵ２に送信される。

圧力センサ１６は、三方弁１７の一口に接続されている。三方弁１７の残りの二口は、ベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側と、ベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側とに接続されている。ＥＣＵ２は、三方弁１７を制御して、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側を繋げたり、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側を繋げたりすることができる。圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側が繋がれば、圧力センサ１６は、ベーパ通路９内の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側の圧力、更には、キャニスタ１３内の圧力を検出することができる。このとき検出される圧力は、圧力センサ１５に検出される圧力と、同じ箇所を計測し一致するはずなので、圧力センサ１５、１６の較正や故障診断を行うことができる。三方弁１７を制御して、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側が繋がれば、圧力センサ１６は、ベーパ通路９内の制御バルブ１１より燃料タンク３側の圧力、さらには、燃料タンク３内の圧力を検出することができる。圧力センサ１６は、検出した圧力をＥＣＵ２へ送信する。

また、蒸発燃料処理装置１は、フューエルリッド７の開閉状態を検出してＥＣＵ２へ出力するフューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａと、フィラーキャップ６の開閉状態を検出してＥＣＵ２へ出力するフィラーキャップ開閉状態検出手段Ｓｂと、を備える。フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａ及びフィラーキャップ開閉状態検出手段Ｓｂは、例えば、スイッチ回路等を用いて検出可能である。

続いて、ＥＣＵ２について、図２を参照して説明する。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、入出力回路等から構成されており、図２に示すように、機能ブロックとして、ロック解除手段２ａと、異常判断手段２ｂと、制御手段２ｃと、を備える。
ロック解除手段２ａは、リッドスイッチ８から出力された開指令を取得し、開指令が取得された場合に、ロック解除信号をフューエルリッドロック７ａへ出力し、フューエルリッド７のロックを解除する。また、ロック解除手段２ａは、開指令を取得した旨を制御手段２ｃへ出力する。
異常判断手段２ｂは、自己診断機能を有しており、フューエルリッドロック７ａ、リッドスイッチ８及び制御バルブ１１が正常であるか異常であるかを判断し、これらのいずれかが異常であると判断した場合に、判断結果を制御手段２ｃへ出力する。異常の例としては、リッドスイッチ８又はリッドスイッチ８とＥＣＵ２とを電気的に接続する配線において断線が生じ、リッドスイッチ８が操作されても開指令がＥＣＵ２に届かない場合が挙げられる。
制御手段２ｃは、制御バルブ１１の駆動を制御するものであって、蒸発燃料によるベーパ通路９の流通を許容する開状態と、蒸発燃料によるベーパ通路９の流通を遮断する閉状態と、を切換可能である。

本実施形態において、ロック解除手段２ａが、運転者等による操作によってリッドスイッチ８から出力された開指令を取得した場合には、制御手段２ｃが、制御バルブ１１の開制御を実施する。続いて、ロック解除手段２ａが、燃料タンク３内の圧力がリッド開許可圧力に達するまで低下したか否かを判定する。リッド開許可圧力に達していれば、ロック解除手段２ａが、リッド開信号をフューエルリッド７へ出力し、図３に示すように、フューエルリッド７の蓋を開ける。運転者等は、フィラーキャップ６を開けて、給油を行う。給油後に、運転者等は、フィラーキャップ６を閉め、さらに、フューエルリッド７の蓋を閉める。フューエルリッド７の蓋が閉められることで、フューエルリッド７からリッド閉状態信号が出力される。

一方、ロック解除手段２ａが、運転者等による操作によってリッドスイッチ８から出力された開指令を取得しておらず、かつ、制御手段２ｃが、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによって検出されたフューエルリッド７の開状態を取得した場合には、制御手段２ｃが、制御バルブ１１の開制御を実施する（図１→図３）。かかる構成によると、フューエルリッド７が自動ではなく手動で開けられた場合にも、燃料タンク３内の圧抜きを行うことができる。

また、異常判断手段２ｂが、リッドスイッチ８は異常であると判断し、ロック解除手段２ａが、運転者等による操作によってリッドスイッチ８から出力された開指令を取得しておらず、かつ、制御手段２ｃが、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによって検出されたフューエルリッド７の開状態を取得した場合には、制御手段２ｃが、制御バルブ１１の開制御を実施する構成であってもよい（図１→図３）。かかる構成によると、リッドスイッチ８に故障が発生してフューエルリッド７が自動ではなく手動で開けられた場合にも、燃料タンク３内の圧抜きを行うことができる。

さらに、ロック解除手段２ａが、運転者等による操作によってリッドスイッチ８から出力された開指令を取得しておらず、かつ、制御手段２ｃが、フィラーキャップ開閉状態検出手段Ｓｂによって検出されたフィラーキャップ６の開状態を取得した場合には、制御手段２ｃが、制御バルブ１１の開制御を実施する構成であってもよい（図１→図３）。かかる構成によると、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａに故障が発生した場合であっても、燃料タンク３内の圧抜きを行うことができる。

続いて、制御手段２ｃによるフューエルリッド開操作の判断方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
制御手段２ｃが、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによって検出されたフューエルリッド７の開状態を取得し（ステップＳ１でＹｅｓ）、かつ、ロック解除手段２ａが、リッドスイッチ８から出力された開指令を取得した（ステップＳ２ａでＹｅｓ）場合には、制御手段２ｃは、自動によるフューエルリッド開操作が行われたと判断する（ステップＳ３ａ）。

また、制御手段２ｃが、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによって検出されたフューエルリッド７の開状態を取得し（ステップＳ１でＹｅｓ）、ロック解除手段２ａが、リッドスイッチ８から出力された開指令を取得しておらず（ステップＳ２ａでＮｏ）、かつ、異常判断手段２ｂが、リッドスイッチ８は異常であると判断した（ステップＳ２ｂでＹｅｓ）場合には、制御手段２ｃは、リッドスイッチ８に異常が発生したため手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判断する（ステップＳ３ｂ）。

また、制御手段２ｃが、フューエルリッド開閉状態検出手段Ｓａによって検出されたフューエルリッド７の開状態を取得し（ステップＳ１でＹｅｓ）、ロック解除手段２ａが、リッドスイッチ８から出力された開指令を取得しておらず（ステップＳ２ａでＮｏ）、かつ、異常判断手段２ｂが、リッドスイッチ８は正常であると判断した（ステップＳ２ｂでＮｏ）場合には、制御手段２ｃは、リッドスイッチ８は正常であるが手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判断する（ステップＳ３ｃ）。

かかる蒸発燃料処理装置１は、自動によるフューエルリッド開操作が行われた場合には、制御手段２ｃが制御バルブ１１を開制御してから、所定時間経過後等にロック解除手段２ａがフューエルリッドロック７ａへロック解除信号を出力するように構成されている。そのため、手動によるフューエルリッド開操作は、自動によるフューエルリッド開操作よりも短時間で行われるため、手動によるフューエルリッド開操作が行われた場合には、フィラーキャップ６が開けられるまでの時間が短くなってしまうこととなり、燃料タンク３内の圧抜きをより迅速に行う必要がある。

かかる事態に対応するため、制御手段２ｃは、手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合に、自動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合よりも制御バルブ１１が早く全開状態となるように制御バルブ１１を制御する（例えば、手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合に、最大速度で制御バルブ１１を全開にする）。すなわち、制御手段２ｃは、リッドスイッチ８から開指令が出力されていないとき（リッドスイッチ８の故障時等）に制御バルブ１１を開く速度が、リッドスイッチ８から開指令が出力されているときに制御バルブ１１を開く速度よりも大きくなるように、制御バルブ１１を制御することによって、手動によるフューエルリッド開操作が行われた場合には（自動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合よりも）速やかに制御バルブ１１を開けて燃料タンク３内の圧抜きを迅速に行うようにする。

また、前記した事態に対応するため、制御手段２ｃは、手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合に、自動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合よりも開度が大きくなるように制御バルブ１１が早く全開状態となるように制御バルブ１１を制御する（例えば、手動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合に、制御バルブ１１を全開にする）こともできる。すなわち、制御手段２ｃは、リッドスイッチ８から開指令が出力されていないとき（リッドスイッチ８の故障時等）に制御バルブ１１を開く開度が、リッドスイッチ８から開指令が出力されているときに制御バルブ１１を開く開度よりも大きくなるように、制御バルブ１１を制御することによって、手動によるフューエルリッド開操作が行われた場合にはベーパ通路９における蒸発燃料の流量を（自動によるフューエルリッド開操作が行われたと判定された場合よりも）大きくして燃料タンク３内の圧抜きを迅速に行うようにする。

なお、制御手段２ｃは、リッドスイッチ８から開指令が出力されていないときに制御バルブ１１を開く速度及び開度が、リッドスイッチ８から開指令が出力されているときに制御バルブ１１を開く速度及び開度よりも大きくなるように、制御バルブ１１を制御してもよい。

本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置１は、自動的に開けることが可能なフューエルリッド７が手動で開けられた場合であっても、燃料タンク３内の圧抜きを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、フューエルリッド開操作の判定結果に応じて、制御バルブ１１等の制御を変える構成であってもよい。

１ 蒸発燃料処理装置
２ａ ロック解除手段
２ｂ 異常判断手段
２ｃ 制御手段
３ 燃料タンク
６ フィラーキャップ
７ フューエルリッド
７ａ フューエルリッドロック
８ リッドスイッチ（開指令手段）
９ ベーパ通路
１１ 制御バルブ
１３ キャニスタ
Ｓａ フューエルリッド開閉状態検出手段
Ｓｂ フィラーキャップ開閉状態検出手段

Claims (4)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路に設けられ、当該ベーパ通路を開閉可能な制御バルブと、
   前記制御バルブを開制御し前記蒸発燃料を流す制御手段と、
   前記燃料タンクに連通され、給油時に開口部から燃料が導入されるフィラーパイプと、
   前記開口部を塞ぐフィラーキャップと、
   前記開口部及び前記フィラーキャップを覆うフューエルリッドと、
   前記フューエルリッドを開くための開指令を出力する開指令手段と、
   前記開指令に基づいて、前記フューエルリッドのロックを解除するロック解除手段と、
   前記フューエルリッドの開閉状態を検出するフューエルリッド開閉状態検出手段と、
   を備えた蒸発燃料処理装置であって、
   前記制御手段は、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フューエルリッド開閉状態検出手段によって前記フューエルリッドの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開く
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記開指令手段の異常を判断する異常判断手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記異常判断手段によって前記開指令手段が異常であると判定され、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フューエルリッド開閉状態検出手段によって前記フューエルリッドの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開く
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記フィラーキャップによる前記開口部の開閉状態を検出するフィラーキャップ開閉状態検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記開指令手段によって開指令が出力されておらず、かつ、前記フィラーキャップ開閉状態検出手段によって前記フィラーキャップの開状態が検出された場合には、前記制御バルブを開く
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記制御手段は、前記開指令手段から開指令が出力されていないときに前記制御バルブを開く速度又は開度が、前記開指令手段から開指令が出力されているときに前記制御バルブを開く速度又は開度よりも大きくなるように、前記制御バルブを制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。

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