JP2013249805A - 燃料タンク内圧調節装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路に封鎖弁を設けた蒸発燃料処理系において、内燃機関停止中に、燃料タンク内を負圧化すると共に、燃料タンクの負圧状態を確実に保持することを目的とする。
【解決手段】内燃機関停止中に大気開閉弁を閉弁し(S124)封鎖弁を開弁し(S126)負圧ポンプ駆動により燃料タンクを負圧化する(S128)。この負圧化後に、大気開閉弁の開弁(S134)及び負圧ポンプの停止(S136)を実行する前に、封鎖弁を閉弁し(S130)タンク内圧Ptfを保持する。このためタンク内圧Ptfは負圧状態に保持されるが、キャニスタは大気開閉弁が開弁されて(S134)大気圧に戻される。したがって内燃機関の停止中に燃料タンク内を負圧化できると共に、燃料タンクの負圧状態を確実に保持することが可能となる。
【選択図】図4

Description

本発明は、内燃機関の燃料タンク、キャニスタ、蒸発燃料通路、封鎖弁、パージ通路、及びパージ制御弁を備えた蒸発燃料処理系における燃料タンク内圧調節装置に関する。
給油時に、内燃機関の燃料タンク内に発生している燃料蒸気が大気中に放出されるのを防止するために、燃料タンクとキャニスタとを蒸発燃料通路により連通することで燃料蒸気をキャニスタに吸着させる蒸発燃料処理装置が知られている。そして内燃機関運転時に、蒸発燃料処理装置は、キャニスタに吸着されている燃料蒸気をパージ制御により内燃機関の吸気中に放出して処理している。
このような燃料蒸発処理装置において、燃料タンクとキャニスタとの間の蒸発燃料通路に封鎖弁を配置して、給油時以外では封鎖弁を閉弁することにより、燃料タンクをキャニスタから切り離して、燃料タンク内を密閉するシステムが知られている(例えば特許文献1参照)。
この特許文献1のシステムでは、給油時において、タンクキャップからの燃料蒸気吹き出しを防止するために、燃料タンク内が高圧であった場合には封鎖弁を開弁して圧抜き処理を実行している。このことで十分にタンク内圧が低下してから給油を許可している。
更に特許文献1では、この圧抜き処理時間を短縮するために、内燃機関運転中に燃料タンクの内圧が大気圧よりも或る程度以上高い場合には、パージ制御実行下に封鎖弁を開弁することで、タンク内圧を予め大気圧まで低下させている。
しかし、このように内燃機関運転中にタンク内圧を大気圧まで引き下げていたとしても、駐車などで内燃機関停止状態で長期間にわたって放置された場合、燃料蒸気圧が外気温により上昇してタンク内圧が高圧化するおそれがある。このため、特許文献1の構成では、燃料タンクの高剛性化や封鎖弁の高シール化が必要となり、重量化や高コスト化を回避することはできない。
キャニスタ及び燃料タンクへの負圧の導入により、キャニスタ及び燃料タンクでの燃料リーク異常を診断する技術が提案されている(例えば特許文献2参照)。しかしこのような負圧化は、リーク異常判定のための負圧導入であり、燃料タンクの負圧状態を継続的に保持する手法は採用されていない。したがって特許文献2の構成では、リーク異常判定後はタンク内圧は大気圧に戻され、負圧状態を保持できるわけではない。したがって、特許文献2の構成では、やはり停車中にタンク内圧が高圧化するので、燃料タンクの高剛性化や封鎖弁の高シール化が必要となり、重量化や高コスト化を回避することはできない。
このような問題を解決するために、内燃機関停止中に負圧ポンプにより燃料タンク及びキャニスタを一体として負圧化することで、外気温が上昇してもタンク内圧上昇を抑制する技術が提案されている(例えば特許文献3参照)。
特開2004−156499号公報(第4〜9頁、図1〜4) 特開2008−51039号公報(第6頁、図1〜2) 特開2009−74454号公報(第14〜17頁、図10,14)
しかし、特許文献3は、基本的には燃料タンク及びキャニスタを一体として負圧化するシステムである。このため内燃機関停止中においても負圧状態を保持する場合には、キャニスタ及びこれに隣接するパージ制御弁や大気開閉弁についても負圧が継続的に作用し続ける。
特にキャニスタを負圧化して長時間放置した状態では、キャニスタの吸着材に吸着されていた燃料蒸気の離脱が負圧化により促進され、駐車中にパージ通路に濃厚な燃料蒸気が充満するおそれがある。
この状態で内燃機関始動後にパージ制御を開始すると一時的に極めて濃厚な燃料蒸気が吸気中に放出される場合があり、パージ制御上や内燃機関のエミッション上好ましくない。
したがって、内燃機関停止中での負圧化を、特許文献1のごとく、キャニスタと燃料タンクとを分離して燃料タンクのみ密閉できる構成に適用することで、燃料タンク内のみ負圧化して保持する手法を採用する必要がある。
しかし特許文献2や特許文献3のごとく燃料タンク及びキャニスタを一体として負圧化するシステムを、特許文献1のごとく、キャニスタと燃料タンクとを分離して燃料タンクのみ密閉できる封鎖弁が設けられているシステムに対しては適用する場合の手法は知られていない。更にその負圧の保持についての手法も知られていない。
特に特許文献3では第4の実施形態として燃料タンクとキャニスタとの間に切替バルブと正負圧弁とが存在する例が記載されている。しかしタンク内圧のみを負圧化して保持するための負圧ポンプの駆動・停止と切替バルブの切り替えとのタイミング関係については示されていない。したがってタンク内圧を負圧化した後に確実に負圧状態を保持できるか不明であり、そのため外気温が上昇した場合にタンク内圧上昇を十分に抑制できるかは不明である。
本発明は、キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路に封鎖弁を設けた蒸発燃料処理系において、内燃機関停止中に、燃料タンク内を負圧化すると共に、燃料タンクの負圧状態を確実に保持することを目的とするものである。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項1に記載の燃料タンク内圧調節装置では、内燃機関の燃料タンク、キャニスタ、キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路、蒸発燃料通路に設けられた封鎖弁、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続するパージ通路、及びパージ通路に設けられたパージ制御弁を備えた蒸発燃料処理系における燃料タンク内圧調節装置であって、前記封鎖弁に対して前記燃料タンクとは反対側で蒸発燃料処理系に接続されて蒸発燃料処理系内を負圧化する負圧ポンプと、前記パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に、前記封鎖弁を開弁して、前記負圧ポンプの駆動により前記燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する燃料タンク負圧化手段と、前記燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持する燃料タンク負圧保持手段と、を備えたことを特徴とする。
このように燃料タンクへの負圧導入時には、燃料タンク負圧化手段が、パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に封鎖弁を開弁することで、負圧ポンプの駆動により燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する。
この負圧化時には、キャニスタと燃料タンクとの間の封鎖弁は開弁状態にあるので、封鎖弁に対して燃料タンクとは反対側に配置されている負圧ポンプによっても、燃料タンク内を負圧化できる。
そして燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、燃料タンク負圧保持手段が、負圧ポンプの停止を実行する前に、封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持することから、燃料タンク内圧は負圧状態に確実に保持される。
したがってキャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路に封鎖弁を設けた蒸発燃料処理系において、内燃機関停止中に燃料タンクを負圧化できると共に、燃料タンクの負圧状態を確実に保持することが可能となる。
請求項2に記載の燃料タンク内圧調節装置では、内燃機関の燃料タンク、キャニスタ、キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路、蒸発燃料通路に設けられた封鎖弁、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続するパージ通路、パージ通路に設けられたパージ制御弁、キャニスタと大気側とを接続する大気通路、及び大気通路に設けられた大気開閉弁を備えた蒸発燃料処理系における燃料タンク内圧調節装置であって、前記封鎖弁に対して前記燃料タンクとは反対側で蒸発燃料処理系に接続されて蒸発燃料処理系内を負圧化する負圧ポンプと、前記パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に、前記封鎖弁を開弁し前記大気開閉弁を閉弁して、前記負圧ポンプの駆動により前記燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する燃料タンク負圧化手段と、前記燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、前記大気開閉弁の開弁及び前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持する燃料タンク負圧保持手段と、を備えたことを特徴とする。
燃料タンクへの負圧導入時には、燃料タンク負圧化手段が、パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に封鎖弁を開弁し大気開閉弁を閉弁することで、負圧ポンプの駆動により燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する。
この負圧化時には、キャニスタと燃料タンクとの間の封鎖弁は開弁状態にあるので、封鎖弁に対して燃料タンクとは反対側に配置されている負圧ポンプによっても、燃料タンク内を負圧化できる。しかしこの負圧化時にはキャニスタについても負圧化されることになる。
ところが燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、燃料タンク負圧保持手段が、大気開閉弁の開弁及び負圧ポンプの停止を実行する前に、封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持することから、燃料タンク内圧は負圧状態に確実に保持される。
そしてキャニスタについては、その後に大気開閉弁が開弁されることから密閉状態にはされないので、負圧化処理終了後に大気通路から導入される大気により大気圧に戻されることになる。
したがってキャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路に封鎖弁を設けた蒸発燃料処理系において、内燃機関停止中に燃料タンクを負圧化できると共に、キャニスタを負圧状態に保持することなく燃料タンクの負圧状態を確実に保持することが可能となる。
請求項3に記載の燃料タンク内圧調節装置では、請求項2に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記燃料タンクにおけるタンク内圧を検出するタンク内圧検出手段を備えると共に、前記燃料タンク負圧化手段は、大気圧近傍の圧力領域に、前記タンク内圧検出手段により検出されたタンク内圧が存在しない場合には、前記負圧化処理を実行しないことを特徴とする。
ここで大気圧近傍とは、大気圧を中心として高圧側と低圧側とに或る程度の圧力幅を有する圧力領域である。
内燃機関停止中では、外気温によりタンク内圧は変化するが、タンク内圧が大気圧よりも高い状態で封鎖弁を開弁すると燃料タンク内から高圧気体が吹き出す。したがってキャニスタなどに高圧がかかったり、キャニスタにて十分に燃料蒸気を吸着できない場合が生じる。
しかし大気圧や大気圧より少し高い程度であれば、このような問題は無い。
更にタンク内圧が大気圧よりも低い状態では、既に燃料タンク内は負圧化されているので、負圧化処理自体が不要である。すなわち大気圧より十分に低ければ、燃料タンク内はそのまま密閉状態で保持すれば良い。
このため燃料タンク負圧化手段は、タンク内圧検出手段により検出されたタンク内圧が、大気圧近傍の圧力領域に存在しない場合には、負圧化処理を実行しないことにして、封鎖弁の開弁時に燃料蒸気が勢いよく吹き出すことを防止したり、無駄な処理をしないようにしている。
請求項4に記載の燃料タンク内圧調節装置では、請求項2又は3に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記負圧ポンプは、前記大気通路に設けられ、前記負圧化処理は、前記キャニスタを介して前記燃料タンク内の気体を排出する処理であることを特徴とする。
このように負圧ポンプの配置としては、封鎖弁に対して前記燃料タンクとは反対側である大気通路に設けても良い。この負圧ポンプの駆動により、封鎖弁が開弁した状態ではキャニスタ内と共に燃料タンク内を確実に負圧化することができる。
請求項5に記載の燃料タンク内圧調節装置では、請求項4に記載の蒸発燃料処理装置において、前記燃料タンク負圧化手段は、前記燃料タンクに対するリーク診断処理の一部として前記負圧化処理を実行し、前記燃料タンク負圧保持手段は、前記リーク診断処理後に前記大気開閉弁の開弁及び前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持することを特徴とする。
このようにリーク診断処理として燃料タンク内を負圧化するリーク診断処理が実行されるシステムでは、このリーク診断処理時に負圧ポンプにより実行される燃料タンク内負圧化を利用して、リーク診断処理後にその負圧状態を確実に保持するようにしても良い。
このことにより、燃料タンク内の負圧化のために特別に負圧ポンプを駆動する必要がなくなり、燃費の向上につながる。
請求項6に記載の燃料タンク内圧調節装置では、請求項5に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記リーク診断処理は、内燃機関の停止中に、前記負圧ポンプにより前記蒸発燃料処理系に負圧を導入した場合の前記蒸発燃料処理系内の圧力変化に基づいて、前記蒸発燃料処理系内のリークを検出する処理であることを特徴とする。
尚、リーク診断処理としては、内燃機関停止中において、蒸発燃料処理系の負圧化に伴う圧力変化に基づいてリーク検出するシステムを挙げることができ、このようなリーク診断処理を利用することで、燃料タンクの負圧化のために特別に負圧ポンプを駆動する必要がなくなり、燃費の向上につなげることができる。
請求項7に記載の燃料タンク内圧調節装置では、請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記内燃機関は車両走行用駆動源として電動モータと共に車両に搭載されたものであることを特徴とする。
このように内燃機関と電動モータとが車両走行用駆動源として搭載された車両、いわゆるハイブリッド車両では、特に電動モータのみの走行、いわゆるEV走行が継続すると、パージ制御のチャンスが少なくなりパージ制御時を利用した燃料タンクの圧力抜きが困難となる。
しかし、このようなハイブリッド車両においても、本発明の適用により、機会がある毎に燃料タンク内を確実に負圧化できるので、長期にわたってパージ制御のチャンスがなくても燃料タンク内圧を過剰な高圧状態にすることはない。
このためEV走行を停止して内燃機関と電動モータとによる走行、いわゆるHV走行に強制的に移行させてパージ制御を実行する必要が無いので燃費が向上する。
更に耐圧のための燃料タンクの高剛性化や封鎖弁の高シール化が不要となり、重量化や高コスト化を回避することができる。
実施の形態1のハイブリッド車両における駆動系を示すブロック図。 (A),(B)実施の形態1にて用いられるポンプモジュールの詳細構成及びその機能の説明図。 実施の形態1の燃料タンク内圧調節実行判定処理のフローチャート。 同じく燃料タンク内圧調節処理のフローチャート。 実施の形態1の制御の一例を示すタイミングチャート。 同じく制御の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態2のパージ系リーク診断処理を示すタイミングチャート。 実施の形態2のリーク診断後燃料タンク内圧保持処理のフローチャート。
[実施の形態1]
〈実施の形態1の構成〉図1は、上述した発明が適用されたハイブリッド車両における駆動系のブロック図である。この駆動系は、車両走行用駆動源として、内燃機関2と、電動機(後述するモータジェネレータMG1,MG2)とを備えている。この内燃機関2はガソリンエンジンである。内燃機関2は燃料供給系4及び制御系6を備えている。
このハイブリッド車両はプラグイン型ハイブリッド車両である。したがって外部電源8から充電機構10を介してバッテリ12が充電可能とされている。このバッテリ12の電力が、電力制御ユニット14により、モータジェネレータMG2に供給されることにより、モータジェネレータMG2から回転駆動力が出力される。
内燃機関2及びモータジェネレータMG2からの回転駆動力は減速機構16により減速されて、駆動輪18に伝達される。
内燃機関2と減速機構16との間には、動力分割機構20が配置されており、内燃機関2の回転駆動力を、減速機構16側と、発電機としてのもう一つのモータジェネレータMG1側とに分割して供給可能としている。
尚、2つのモータジェネレータMG1,MG2は、それぞれ発電機としても電動モータとしても機能し、必要に応じてその間の機能を切り替えることができる。
内燃機関2の各気筒に対応する吸気ポート22にはそれぞれ燃料噴射弁24が配置されている。これらの燃料噴射弁24には、燃料タンク26内に貯留されている燃料が、燃料ポンプモジュール28により、燃料経路28bを介して圧送されて来る。そして燃料噴射制御により、燃料噴射弁24からは所定のタイミングで吸気中に燃料が噴射され、各気筒に吸入されて燃焼される。このことにより内燃機関2が運転される。
更に燃料ポンプモジュール28に付属する形で燃料温度センサ28aが配置されている。この燃料温度センサ28aにより燃料供給系4の燃料温度、ここでは特に燃料タンク26内の燃料温度Tfを検出している。
燃料供給系4は、内燃機関2への燃料供給機能と蒸発燃料処理機能とを有し、燃料タンク26、キャニスタ36、これらに付属する各種通路、各種弁及び各種ポンプなどから構成されている。
燃料タンク26内には、フロート30aにより燃料タンク26内の燃料液面レベルSGLを検出するためのフューエルセンダーゲージ30が設けられている。燃料タンク26の上部にはタンク内圧センサ32(タンク内圧検出手段に相当)が設けられて、燃料タンク26の上部空間26a内の圧力(タンク内圧Ptf)を検出している。このタンク内圧Ptf(kPa)は実際には大気圧と上部空間26aとの差圧である。したがってタンク内圧Ptf=0kPaは、燃料タンク26内が大気圧状態にあることを示す。
給油時における燃料タンク26内への燃料導入は、フューエルインレットパイプ34から行われる。燃料タンク26の上部空間26aは蒸発燃料通路35によりキャニスタ36に接続されている。蒸発燃料通路35の途中には、燃料タンク26を封鎖するための、電磁弁38aとリリーフ弁38bとを並列に備えた封鎖弁38が設けられている。
電磁弁38aは、通電により開弁制御される電磁弁であり、給油時には、電磁弁38aが開弁状態に制御される。このことで燃料タンク26の上部空間26aとキャニスタ36内とが蒸発燃料通路35により連通する。このため給油時には、燃料タンク26の上部空間26aに発生している燃料蒸気はキャニスタ36側へ排出される。そしてキャニスタ36では内部に収納されている活性炭などの吸着材により、その燃料蒸気を吸着する。このことにより燃料蒸気が外部へ漏出しないようにしている。
電磁弁38aが閉弁状態にされている場合、すなわち蒸発燃料通路35が封鎖されて燃料タンク26が密閉されると、燃料タンク26の上部空間26aに発生している燃料蒸気は、リリーフ弁38bが開弁しない限り、キャニスタ36側へは排出されない。
キャニスタ36にはフューエルインレットパイプ34に設けられたフューエルインレットボックス34aに連通する大気通路40が接続されている。この大気通路40には途中にエアフィルタ40aが設けられている。更に大気通路40には、エアフィルタ40aよりもキャニスタ36側の位置に、リーク診断用のポンプモジュール42が設けられている。
図2にポンプモジュール42の構成を示す。ポンプモジュール42は、大気開閉弁42a、圧力センサ42b、負圧ポンプ42c、基準オリフィス42d及び逆止弁42eを備えている。大気開閉弁42aは2つの通路43a,43bを有した常開型電磁弁として構成され、切替アクチュエータ43cにより、図2の(A)に示す閉弁状態(ON)、図2の(B)に示す開弁状態(OFF)とを切り換え可能としている。
図2の(A)に示す大気開閉弁42aの閉弁状態(切替アクチュエータ43c:ON)では、通路43aによって負圧ポンプ42cとキャニスタ36とが接続される。
図2の(B)に示す大気開閉弁42aの開弁状態(切替アクチュエータ43c:OFF)では、通路43bによってエアフィルタ40aを介して大気側とキャニスタ36とが接続される。
尚、圧力センサ42bはキャニスタ36内の圧力Pcを検出するものであり、基準オリフィス42dはリーク判定に使用する参照圧を測定するために設けられた基準孔(例えばφ0.5mm)である。
キャニスタ36は、パージ通路44により、内燃機関2の吸気通路46に接続されている。特に吸入空気量を調節するスロットルバルブ48よりも下流の位置で接続されている。パージ通路44の途中には常閉型電磁弁としてのパージ制御弁50が配置されている。このパージ制御弁50と大気開閉弁42aとが、内燃機関2の運転時に開弁状態とされることでパージが実行される。
すなわち吸気通路46内の吸気負圧がパージ通路44側からキャニスタ36内に導入されることでキャニスタ36内の吸着材から燃料蒸気が離脱して、大気通路40側から導入される空気の気流中に放出される。そして燃料蒸気は、気流に乗ってパージ通路44からパージ制御弁50を通過して吸気通路46内を流れる吸気中に放出される。そしてサージタンク52内に流れ込んだパージ燃料蒸気を含む吸気は、各気筒の吸気ポート22に分配され、燃料噴射弁24から噴射される燃料と共に、各気筒の燃焼室内に流れ込んで燃焼されることになる。
吸気通路46においては、エアフィルタ54とスロットルバルブ48との間にエアフロメータ56が設けられて、内燃機関2に供給される吸入空気量GA(g/sec)を検出している。
内燃機関2から燃焼後の排気を排出する排気通路58には空燃比センサ(あるいは酸素センサ)60が設けられ、空燃比フィードバック制御のために、排気成分から空燃比あるいは酸素濃度を検出している。
この他、車両ドライバーが操作するアクセルペダルに設けられてアクセル開度ACCPを検出するアクセル開度センサ62、内燃機関2のクランク軸の回転数NEを検出する機関回転数センサ64、IGSW(イグニションスイッチ)66、その他のセンサ・スイッチ類が設けられて、それぞれ信号を出力している。他の信号としては、例えば冷却水温、吸気温、車速などが挙げられる。
燃料温度センサ28a、フューエルセンダーゲージ30、タンク内圧センサ32、圧力センサ42b、スロットル開度センサ48a、エアフロメータ56、空燃比センサ60、アクセル開度センサ62、機関回転数センサ64、IGSW66などの信号は、マイクロコンピュータを中心として構成されているECU(電子制御回路)70に入力される。
そして、このような信号データや予め記憶されたり算出されたりするデータに基づいて、ECU70は演算処理を実行して、燃料噴射弁24からの燃料噴射量、スロットルバルブ48の開度TAなどを制御する。
更にECU70は、内燃機関2が運転されている期間においてパージ制御を実行する。このパージ制御処理は、給油に伴って電磁弁38aが開弁されることにより燃料タンク26側から蒸発燃料通路35を介してキャニスタ36側に吸着された燃料蒸気を、内燃機関運転中に吸気通路46に放出する処理である。
このパージ制御処理では、パージ制御弁50の開度をデューティ制御することでパージ率を調節して、キャニスタ36に吸着されている燃料蒸気を、パージ通路44を介して吸気通路46へ放出する。尚、このときにパージされる燃料蒸気の濃度(パージ燃料濃度)は、ECU70が実行する空燃比フィードバック制御における空燃比の制御ずれ量に基づいて、周期的に行われる演算により学習値として求められている。
〈実施の形態1の作用〉図3,4に基づいて本実施の形態の作用について説明する。図3はECUにより実行される燃料タンク内圧調節実行判定処理のフローチャート、図4は燃料タンク内圧調節処理のフローチャートを表している。これらの処理は短時間周期(例えば50ms周期)で繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
図3の燃料タンク内圧調節実行判定処理について説明する。本処理を開始すると、まず内燃機関2が停止中か否かを判定する(S102)。
例えば実際にIGSW66をオフにして駐車している状態や、内燃機関2を停止してモータジェネレータMG2のみで走行しているEV走行状態では、内燃機関2は停止中であると判定する。
内燃機関2が運転中であれば(S102でNO)、このまま本処理を出る。
内燃機関2が停止中であれば(S102でYES)、今回の内燃機関停止中において、後述する燃料タンク内圧調節処理(図4)の負圧化処理(S122〜S138)が未実行か否かを判定する(S104)。
現在、負圧化処理を実行中であったり、今回の内燃機関停止中では既に負圧化処理を完了している場合には(S104でNO)、このまま本処理を出る。
負圧化処理が未実行であった場合には(S104でYES)、封鎖弁38に対して本処理以外の開弁要求がないか否かかを判定する(S106)。例えば、給油時などで封鎖弁38の開弁要求がなされている場合には(S106でNO)、このまま本処理を出る。
封鎖弁38に対して本処理以外での開弁要求がない場合には(S106でYES)、次にタンク内圧Ptfは大気圧近傍か否かを判定する(S108)。
ここで大気圧近傍とは、大気圧を中心として高圧側と低圧側とに或る程度の圧力幅を有する圧力領域である。すなわち、この圧力領域より高圧側では、封鎖弁38を開弁した場合に蒸発燃料通路35を介してキャニスタ36側に高圧がかかったり、キャニスタ36にて十分に燃料蒸気を吸着できなくなるおそれがある。更にこの圧力領域よりも低圧側では、後述する負圧化処理を実行しなくても十分な負圧状態が実現されていることになる。
ここで大気圧近傍でなければ(S108でNO)、このまま本処理を出る。
大気圧近傍であれば(S108でYES)、燃料タンク内圧調節実行を許可する(S110)。
図4の燃料タンク内圧調節処理について説明する。本処理を開始すると、まず燃料タンク内圧調節実行の許可がなされているか否かを判定する(S120)。
今回の内燃機関停止中において燃料タンク内圧調節実行判定処理(図3)により燃料タンク内圧調節実行許可(S110)がなされていない場合には(S120でNO)、このまま本処理を出る。
燃料タンク内圧調節実行許可がなされた場合には(S120でYES)、次にタンク内圧Ptfが、負圧化処理における目標負圧(<0kPa)よりも高いか否かを判定する(S122)。
負圧化処理の開始時であって、タンク内圧Ptf>目標負圧である場合には(S122でYES)、大気開閉弁42aを閉弁し(S124)、封鎖弁38を開弁する(S126)。尚、大気開閉弁42aの閉弁と封鎖弁38の開弁とは、いずれを先にしても良く、同時に実行しても良い。
次に負圧ポンプ42cを駆動する(S128)。このことにより図2の(A)に矢線にて示したごとく蒸発燃料通路35、封鎖弁38、キャニスタ36を介して燃料タンク26の上部空間26a内の気体が大気通路40側へ排出される。この排出の途中でキャニスタ36により気体中の燃料蒸気が吸着材に吸着される。
以後、タンク内圧Ptf>目標負圧である限り(S122でYES)、大気開閉弁42aを閉弁状態、封鎖弁38を開弁状態にして負圧ポンプ42cにより燃料タンク26内を負圧化する処理(S124〜S128)が継続する。
このことによりタンク内圧Ptf≦目標負圧となると(S122でNO)、封鎖弁38を閉弁する(S130)。次に封鎖弁38の閉弁が完了したか否かを判定する(S132)。これは封鎖弁38が完全に閉じる前に大気開閉弁42aの開弁を開始することにより、大気通路40を介して大気側から空気が吸入されて、タンク内圧Ptfが目標負圧よりも高くなるのを防止するためである。ここでは所定時間待機することにより封鎖弁38の閉弁完了を待つことになる。
したがって待機時間が経過する前は(S132でNO)、このまま本処理を出る。
待機時間が経過すると(S132でYES)、大気開閉弁42aを開弁し(S134)、負圧ポンプ42cを停止する(S136)。そして燃料タンク内圧調節実行を禁止して(S138)、本処理を出る。
このようにして封鎖弁38が閉弁されることにより、燃料タンク26内は目標負圧状態で密閉されることになる。
図5に本実施の形態の制御の一例を示す。タイミングt0以前に内燃機関2が停止し、このことによりパージ制御も停止(OFF)している。燃料温度の低下に伴いタンク内圧Ptfが低下してタイミングt0で大気圧近傍の圧力になる。
このことにより燃料タンク内圧調節実行判定処理(図3)のステップS102〜S108の全条件が成立したものとすると、燃料タンク内圧調節実行許可がなされる(S110)。
このことにより燃料タンク内圧調節処理(図4)では、ステップS120でYES、そしてステップS122でYESと判定することで、大気開閉弁42aを閉弁し(S124)、封鎖弁38を開弁し(S126)、その後、タイミングt1にて負圧ポンプ42cの駆動を開始する(S128)。
したがってタイミングt1からは目標負圧に向けてタンク内圧Ptfが低下する。
そしてタイミングt2で、タンク内圧Ptf≦目標負圧となると(S122でNO)、燃料タンク26内の負圧状態を確実に保持するために封鎖弁38を閉弁し(S130)、この封鎖弁38の閉弁が確実に完了するまで待機した後に(S132でYES)、タイミングt3にて大気開閉弁42aを開弁する(S134)。その後、タイミングt4にて負圧ポンプ42cを停止する(S136)。以後、今回の内燃機関停止中においては、燃料タンク内圧調節の実行は禁止される(S138)。
このことによりタイミングt0では、大気圧近傍であったタンク内圧Ptfは、燃料タンク内圧調節処理(図4)後は大気圧よりも十分に負圧化した状態で確実に保持されることになる。
図6は内燃機関2の停止後(ta〜)に車両を駐車して放置した状態でのタンク内圧Ptf及び燃料温度Tfの推移状態を示している。
本実施の形態においてタンク内圧Ptfは、燃料温度Tfの変化に伴って、実線にて示すごとく駐車中に変動する。ただし駐車中にタンク内圧Ptfが大気圧近傍になった際に(tb)、前記図5に示したごとくの負圧化処理を実行している。これ以後のタンク内圧Ptfは駐車中に大気圧(0kPa)を挟んで上下に同程度に変動する。
もし従来のごとく負圧化処理を実行しなかった場合には、破線(1)のごとく大気圧よりも高圧側での変動幅が大きくなる。
更にEV走行時に負圧化処理がなされずにタンク内圧Ptfが高圧状態のままで駐車された場合には、破線(2)のごとく、更に高圧化する場合がある。
本実施の形態ではEV走行時においても負圧化処理が可能であるので、やはりタンク内圧Ptfは実線のごとくとなり、全体に大きく大気圧から外れることはない。したがって本実施の形態では、燃料タンク26の高剛性化や封鎖弁38の高シール化の必要は無く、重量化や高コスト化を回避できる。
〈実施の形態1と請求項との関係〉上述した構成において、ECU70が燃料タンク負圧化手段及び燃料タンク負圧保持手段に相当する。ECU70が実行する燃料タンク内圧調節実行判定処理(図3)と燃料タンク内圧調節処理(図4)のステップS120〜S128とが燃料タンク負圧化手段としての処理に相当し、燃料タンク内圧調節処理(図4)のステップS130〜S136が燃料タンク負圧保持手段としての処理に相当する。
〈実施の形態1の効果〉
(1)パージ制御弁50が閉弁状態となる内燃機関停止中に、封鎖弁38を開弁し大気開閉弁42aを閉弁することで、負圧ポンプ42cの駆動により燃料タンク26内に対して負圧化処理を実行する。
この負圧化時には、キャニスタ36と燃料タンク26との間の封鎖弁38は開弁状態にあるので、封鎖弁38に対して燃料タンク26とは反対側に配置されている負圧ポンプ42cによっても、燃料タンク26内を負圧化できる。したがってこの負圧化時にはキャニスタ36についても負圧化されることになる。
この負圧化処理後に、大気開閉弁42aの開弁及び負圧ポンプ42cの停止を実行する前に、封鎖弁38を閉弁してタンク内圧Ptfを保持する。このことから、タンク内圧Ptfは負圧状態に確実に保持される。
そしてキャニスタ36については、その後に大気開閉弁42aが開弁されることから密閉状態にはされないので、負圧化処理終了後に大気通路40から導入される大気により大気圧に戻されることになる。
したがってキャニスタ36と燃料タンク26とを接続する蒸発燃料通路35に封鎖弁38を設けた蒸発燃料処理系において、内燃機関2の停止中に燃料タンク26内を負圧化できると共に、キャニスタ36を負圧状態に保持することなく燃料タンク26の負圧状態を確実に保持することが可能となる。
キャニスタ36が負圧状態で長時間放置されることがないので、キャニスタ36内の吸着材に吸着されていた燃料蒸気の離脱が促進されることはない。したがって駐車中にパージ通路44に濃厚な燃料蒸気が充満することがなく、パージ制御上や内燃機関2のエミッション上の問題を生じることがない。
(2)燃料タンク26に対する負圧化処理は、大気圧近傍の圧力領域にタンク内圧Ptfが存在しない場合には実行しない。
したがってタンク内圧Ptfが大気圧近傍の圧力領域よりも高圧状態では、封鎖弁38を開弁しないことから、燃料タンク26内から高圧気体がキャニスタ36に向かって吹き出すことはなく、キャニスタ36などに高圧がかかったり、キャニスタ36にて十分に吸着できない事態を防止できる。
そしてタンク内圧Ptfが大気圧近傍の圧力領域よりも低圧状態でも、封鎖弁38を開弁せず負圧ポンプ42cも駆動させない。このため不必要な負圧化処理のために無駄なエネルギーを消費することはなく燃費を向上できる。
(3)本実施の形態で用いている車両は、ハイブリッド車両、特にプラグイン型ハイブリッド車両である。このようなハイブリッド車両では、電動モータであるモータジェネレータMG2のみの走行、いわゆるEV走行が継続すると、パージ制御のチャンスが少なくなりパージ制御時を利用した燃料タンク26の圧力抜きが困難となる。
しかし、このようなハイブリッド車両においても、本発明の適用により、機会がある毎に燃料タンク26内を確実に負圧化できるので、長期にわたってパージ制御のチャンスがなくてもタンク内圧Ptfを過剰な高圧状態にすることはない。
このためEV走行を停止して内燃機関2とモータジェネレータMG2とによる走行、いわゆるHV走行に強制的に移行させてパージ制御を実行する必要が無いので、燃費が向上する。
更に耐圧のために、燃料タンク26の剛性や封鎖弁38のシール性を向上させる必要が無く、燃料タンク26や封鎖弁38の重量化や高コスト化を回避することができる。
[実施の形態2]
〈実施の形態2の構成〉本実施の形態は、図7に示すごとくのパージ系リーク診断処理に伴ってなされる燃料タンク26内の負圧化処理を利用して、封鎖弁38を閉弁してタンク内圧Ptfを負圧状態で確実に保持するものである。
この処理のために、図8のリーク診断後燃料タンク内圧保持処理を、図3,4の代わりに実行する。これ以外は、前記実施の形態1の構成と同様な構成である。したがって図1も参照して説明する。
〈実施の形態2の作用〉図7,8に基づいて本実施の形態の作用を説明する。
図7に示したパージ系リーク診断処理では、レディオフ後に所定の時間、例えば数時間程度の時間が経過している状態で実行される(t20)。まずタンク内圧Ptfが大気圧を含めてその近傍領域(一点鎖線の間の領域:前記図3における大気圧近傍とは異なる)にあるか否かを判定する(t21)。実線で示すごとくタンク内圧Ptfが大気圧の近傍領域にある場合には、図2の(B)に示したごとく大気開閉弁42aを開弁したままで、負圧ポンプ42cによりキャリブレーションとして、直径0.5mmの基準オリフィス42dを介して大気を吸引する(t22〜t23)。この吸引状態で、負圧ポンプ42cと基準オリフィス42dとの間の圧力Pcを圧力センサ42bにて検出する。このことにより、これから吸引するキャニスタ36側に0.5mmのリーク孔が存在する場合と同等の圧力Pcを、φ0.5孔判定圧力として記憶する。
次に図2の(A)に示したごとく、大気開閉弁42aを閉弁状態にして基準オリフィス42dを介さずにキャニスタ36から気体を負圧ポンプ42cにより大気側に排出する(t23〜t24)。このことにより実線のごとくキャニスタ36側の圧力Pcが低下する。このとき破線のごとく圧力Pcの低下が緩ければキャニスタ36にリーク異常があると判定できる。またタンク内圧Ptfについても低下が生じれば封鎖弁38の開固着があると判定できる。
圧力Pcが十分に低下した状態で負圧ポンプ42cを停止する(t24)。その後、封鎖弁38を一時的に開弁する(t24〜t25)。このことにより圧力Pcの変化から封鎖弁38の閉固着の有無を判定する。破線は閉固着の場合の圧力Pcを示している。
次にパージ制御弁50を一時的に開弁状態にして(t26〜t27)、キャニスタ36の圧力Pcを大気圧にする。
次に封鎖弁38を開弁すると共に負圧ポンプ42cを駆動して圧力Pcの変化から燃料タンク26のリークを診断する(t28〜t29)。燃料タンク26にリーク異常があれば破線のごとく圧力Pcの低下は緩い。
図8に示すリーク診断後燃料タンク内圧保持処理が燃料タンク26に対するリーク診断の終了時(t29〜)に実行されることで、リーク診断後に燃料タンク26のタンク内圧Ptfの保持が可能となる。
リーク診断後燃料タンク内圧保持処理(図8)について説明する。本処理は短時間周期で実行される処理である。本処理が開始されると、まず、燃料タンク26のリーク診断が終了したか否かを判定する(S202)。
タイミングt29に達していなければ(S202でNO)、このまま本処理を出る。
燃料タンク26のリーク診断が終了してタイミングt29となると(S202でYES)、ステップS204〜S210を実行する。これらの処理は前記図4に示したステップS130〜S136と同一の処理である。
すなわち、まず封鎖弁38を閉弁する(S204)。次に封鎖弁38の閉弁が完了したか否かを判定する(S206)。待機時間が経過する前は(S206でNO)、このまま本処理を出る。
待機時間が経過すると(S206でYES)、確実に封鎖弁38が閉弁状態になったと判断されるので、大気開閉弁42aを開弁し(S208)、負圧ポンプ42cを停止する(S210)。そして本処理を出る(t30)。
このようにして封鎖弁38が閉弁されることにより、タイミングt29以後は、燃料タンク26内はリーク診断時に負圧化された状態のままで密閉されることになる。
尚、タイミングt21において、タンク内圧Ptfが大気圧の近傍領域にない場合には燃料タンク26についてはリーク判定は正常と判定できるので、燃料タンク26に対しては負圧化処理はなされない。したがって、この場合には、リーク診断を利用した燃料タンク26内の負圧化処理はなされない。
〈実施の形態2と請求項との関係〉上述した構成において、ECU70が燃料タンク負圧化手段及び燃料タンク負圧保持手段に相当する。ECU70が実行するリーク診断処理における燃料タンク26内の負圧化処理が燃料タンク負圧化手段としての処理に相当し、リーク診断後燃料タンク内圧保持処理(図8)が燃料タンク負圧保持手段としての処理に相当する。
〈実施の形態2の効果〉本実施の形態では、燃料タンク26内を負圧化するリーク診断処理が実行されているので、このリーク診断処理時の燃料タンク26内の負圧化処理を利用して、リーク診断処理後に燃料タンク26内の負圧状態を確実に保持するようにしている。
このことにより、前記実施の形態1の効果と共に、燃料タンク26内の負圧化処理のために特別に負圧ポンプ42cを駆動する必要がなくなり、燃費の向上につながる。
[その他の実施の形態]
・前記各実施の形態において、同一の内燃機関停止中においては、燃料タンク内圧調節処理による燃料タンク26の負圧化処理は1回のみであったが、複数回実行しても良い。例えば負圧化処理後に長時間の内燃機関停止が継続した場合に、負圧化処理を繰り返すようにしても良い。
・前記実施の形態1によって独自に実行される負圧化処理と前記実施の形態2によるリーク診断を利用した負圧化処理とを組み合わせて、独自の負圧化処理とリーク診断を利用した負圧化処理との両方を実行しても良い。
・前記各実施の形態では、適用されている車両は、プラグイン型ハイブリッド車両であった。これ以外にプラグインではないハイブリッド車両でも良く、更に内燃機関2のみを搭載した車両において燃料タンク26に封鎖弁38を備えたものであっても適用できる。
2…内燃機関、4…燃料供給系、6…制御系、8…外部電源、10…充電機構、12…バッテリ、14…電力制御ユニット、16…減速機構、18…駆動輪、20…動力分割機構、22…吸気ポート、24…燃料噴射弁、26…燃料タンク、26a…上部空間、28…燃料ポンプモジュール、28a…燃料温度センサ、28b…燃料経路、30…フューエルセンダーゲージ、30a…フロート、32…タンク内圧センサ、34…フューエルインレットパイプ、34a…フューエルインレットボックス、35…蒸発燃料通路、36…キャニスタ、38…封鎖弁、38a…電磁弁、38b…リリーフ弁、40…大気通路、40a…エアフィルタ、42…ポンプモジュール、42a…大気開閉弁、42b…圧力センサ、42c…負圧ポンプ、42d…基準オリフィス、42e…逆止弁、43a,43b…通路、43c…切替アクチュエータ、44…パージ通路、46…吸気通路、48…スロットルバルブ、48a…スロットル開度センサ、50…パージ制御弁、52…サージタンク、54…エアフィルタ、56…エアフロメータ、58…排気通路、60…空燃比センサ、62…アクセル開度センサ、64…機関回転数センサ、66…イグニションスイッチ、70…ECU、MG1,MG2…モータジェネレータ。

Claims (7)

  1. 内燃機関の燃料タンク、キャニスタ、キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路、蒸発燃料通路に設けられた封鎖弁、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続するパージ通路、及びパージ通路に設けられたパージ制御弁を備えた蒸発燃料処理系における燃料タンク内圧調節装置であって、
    前記封鎖弁に対して前記燃料タンクとは反対側で蒸発燃料処理系に接続されて蒸発燃料処理系内を負圧化する負圧ポンプと、
    前記パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に、前記封鎖弁を開弁して、前記負圧ポンプの駆動により前記燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する燃料タンク負圧化手段と、
    前記燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持する燃料タンク負圧保持手段と、
    を備えたことを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  2. 内燃機関の燃料タンク、キャニスタ、キャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料通路、蒸発燃料通路に設けられた封鎖弁、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続するパージ通路、パージ通路に設けられたパージ制御弁、キャニスタと大気側とを接続する大気通路、及び大気通路に設けられた大気開閉弁を備えた蒸発燃料処理系における燃料タンク内圧調節装置であって、
    前記封鎖弁に対して前記燃料タンクとは反対側で蒸発燃料処理系に接続されて蒸発燃料処理系内を負圧化する負圧ポンプと、
    前記パージ制御弁が閉弁状態となる内燃機関停止中に、前記封鎖弁を開弁し前記大気開閉弁を閉弁して、前記負圧ポンプの駆動により前記燃料タンク内に対して負圧化処理を実行する燃料タンク負圧化手段と、
    前記燃料タンク負圧化手段による負圧化処理後に、前記大気開閉弁の開弁及び前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持する燃料タンク負圧保持手段と、
    を備えたことを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  3. 請求項2に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記燃料タンクにおけるタンク内圧を検出するタンク内圧検出手段を備えると共に、
    前記燃料タンク負圧化手段は、大気圧近傍の圧力領域に、前記タンク内圧検出手段により検出されたタンク内圧が存在しない場合には、前記負圧化処理を実行しないことを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  4. 請求項2又は3に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記負圧ポンプは、前記大気通路に設けられ、前記負圧化処理は、前記キャニスタを介して前記燃料タンク内の気体を排出する処理であることを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  5. 請求項4に記載の蒸発燃料処理装置において、前記燃料タンク負圧化手段は、前記燃料タンクに対するリーク診断処理の一部として前記負圧化処理を実行し、前記燃料タンク負圧保持手段は、前記リーク診断処理後に前記大気開閉弁の開弁及び前記負圧ポンプの停止を実行する前に、前記封鎖弁を閉弁して燃料タンク内圧を保持することを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  6. 請求項5に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記リーク診断処理は、内燃機関の停止中に、前記負圧ポンプにより前記蒸発燃料処理系に負圧を導入した場合の前記蒸発燃料処理系内の圧力変化に基づいて、前記蒸発燃料処理系内のリークを検出する処理であることを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料タンク内圧調節装置において、前記内燃機関は車両走行用駆動源として電動モータと共に車両に搭載されたものであることを特徴とする燃料タンク内圧調節装置。
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