JP2014047763A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムの制御性向上を図るとともに、燃料タンクの内圧を検出することが可能な蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】この蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク３とキャニスタ１１とを連通する通路にダイアフラム弁１６ｃと、ダイアフラム弁１６ｃの背圧室１６ｂの圧力を調整する電磁弁１８とを備える。また、蒸発燃料処理装置１は、ダイアフラム弁１６ｃに連通される燃料タンク側通路１２ａと、キャニスタ側通路１２ｂとの間の差圧を検出する差圧センサ１７とを備え、差圧センサ１７により検出される差圧に基づいて電磁弁１８を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関し、特に、自動車等の車両に装備される燃料タンクの蒸発燃料処理装置に関する。

従来、自動車等の車両に装備される燃料タンクの蒸発ガス抑制装置（蒸発燃料処理装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクと、燃料タンクに貯留された燃料の蒸発ガス（蒸発燃料）に含まれる炭化水素を吸着するキャニスタとを備えている。燃料タンクとキャニスタとは、バイパス通路により連通されている。バイパス通路には、燃料タンク側通路とキャニスタ側通路とを仕切る逃がし弁（ダイアフラム）が設けられている。

キャニスタ側通路には、その通路を開放又は閉塞する電磁弁からなる制御弁が設けられている。キャニスタ側通路のうち制御弁よりも逃がし弁側の領域には、負圧室（背圧室）が形成されている。逃がし弁は、燃料タンク側通路と負圧室（背圧室）との間の圧力差（差圧）により開弁することによって、燃料タンク側通路の蒸発燃料がキャニスタ側通路に流れるように構成されている。

燃料タンクには、燃料タンクの内圧を検出して、検出値を制御装置（ＥＣＵ）に送信する圧力センサが設けられている。制御装置は、圧力センサにより検出された検出値（燃料タンクの内圧）に基づいて制御弁の開閉制御を行う。

特開２００１−２０６０８３号公報

上記特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置では、圧力センサにより検出された検出値（燃料タンクの内圧）に基づいて制御弁の開閉制御を行うことにより、負圧室（背圧室）の圧力を調整することが可能であると考えられる。また、負圧室（背圧室）の圧力が調整されることにより、調整後の負圧室（背圧室）と燃料タンク側通路との間の差圧に基づいて逃がし弁が開弁されると考えられる。

また、キャニスタ側通路が負圧の場合（例えば、パージ制御実施中の場合など）で、かつ、制御弁の開弁時には、逃がし弁は、キャニスタ側通路（負圧）と燃料タンク側通路との間の差圧（正確には、負圧状態の負圧室（背圧室）と燃料タンク側通路との間の差圧）により開弁されると考えられる。

しかしながら、圧力センサは、燃料タンクの内圧を検出するため、圧力センサにより検出される検出値は、キャニスタ側通路（負圧）と燃料タンク側通路との間の差圧と一致しない（ずれてしまう）こととなる。すなわち、キャニスタ側通路が負圧の場合には、キャニスタ側通路（負圧）と燃料タンク側通路との間の差圧に基づいて、制御弁の開閉制御を行うことが困難となるので、逃がし弁（ダイアフラム）の制御性が低下するという問題点がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ダイアフラムの制御性向上を図るとともに、燃料タンクの内圧を検出することが可能な蒸発燃料処理装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による蒸発燃料処理装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による蒸発燃料処理装置は、燃料タンクとキャニスタとを連通する通路にダイアフラムと、前記ダイアフラムの背圧室の圧力を調整する調整バルブとを備える構成を前提とするものである。また、本発明による蒸発燃料処理装置では、前記ダイアフラムに連通される燃料タンク側通路と、キャニスタ側通路との間の差圧を検出する差圧センサとを備え、前記差圧センサにより検出される差圧に基づいて前記調整バルブを制御するように構成されていることを特徴とするものである。

かかる構成を備える蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク側通路とキャニスタ側通路（背圧室）との間の差圧を差圧センサにより直接的にモニタしながら、調整バルブを制御することができる。これにより、背圧室（キャニスタ側通路）の圧力を調整することができるので、調整後における背圧室と燃料タンク側通路との間の差圧によりダイアフラム（ダイアフラム式の逃がし弁）を開弁させることができる。その結果、調整バルブの制御に応じてダイアフラムの開弁量が調整されるので、意図した流量の蒸発燃料を流すことができる。これにより、ダイアフラムの制御性向上を図ることができる。また、差圧センサとして例えば相対圧センサを用いるとともに、キャニスタ側通路を大気圧に制御することにより、容易に燃料タンクの内圧を検出することができる。これらにより、ダイアフラムの制御性向上を図るとともに、燃料タンクの内圧を検出することができる。

上記のように、本発明による蒸発燃料処理装置によれば、ダイアフラムの制御性向上を図るとともに、燃料タンクの内圧を検出することができる。

本発明の一実施形態による蒸発燃料処理装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態による蒸発燃料処理装置の給油弁、差圧センサおよび電磁弁の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１及びこの蒸発燃料処理装置１が接続されるエンジン（内燃機関）の吸気系２の概略構成について説明する。

図１に示すように、エンジンの吸気系２は、吸気の流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ２１、吸気管２２、サージタンク２３、インテークマニホールド２４を備えている。また、上記吸気管２２内にはスロットルバルブ２５が配設されていると共に、上記インテークマニホールド２４には燃料噴射弁（インジェクタ）２６が取り付けられている。

上記インジェクタ２６へ供給するための燃料を貯留している燃料タンク３は、例えば合成樹脂製であって、給油のための給油管３１が取り付けられている。この給油管３１の給油口３１ａにはフューエルキャップ３２が装着されている一方、燃料タンク３内部側の開口３１ｂには逆止弁３３が設けられている。また、給油管３１における給油口３１ａ近傍位置と燃料タンク３内の上部空間Ｓとの間は循環配管３４によって接続されている。

また、この燃料タンク３の内部にはフューエルポンプ３５が配設されており、このフューエルポンプ３５と上記インジェクタ２６との間が燃料供給管３６によって接続されている。これにより、フューエルポンプ３５の駆動に伴って圧送された燃料がインジェクタ２６から各燃焼室に向けて噴射供給されるようになっている。更に、この燃料タンク３の内部には、貯留している燃料の液面を検出するための液面センサ３９が備えられている。

蒸発燃料処理装置１は、蒸発燃料を回収するためのキャニスタ１１を備えている。このキャニスタ１１は、金属製又は合成樹脂製の筒型の容器であり、その内部には活性炭等の吸着剤が充填されている。これにより、燃料タンク３内で発生した燃料蒸気を吸着剤が吸着することによって蒸発燃料が大気中に放出されることを防止している。

また、キャニスタ１１には、ベーパ通路を構成するベーパ配管１２と、キャニスタ１１内を大気と連通する大気導入通路を構成する大気導入配管１３と、パージ通路を構成するパージ配管１４とがそれぞれ接続されている。

ベーパ配管１２は、燃料タンク３内で発生する蒸発燃料をキャニスタ１１内に導入するためのものである。このベーパ配管１２の上流端は、燃料タンク３内の燃料液面よりも上方で開放されており、この開放端部にはＲＯＶ（Ｒｏｌｌ Ｏｖｅｒ Ｖａｌｖｅ）１５が設けられて液相燃料の浸入を防止している。

また、ベーパ配管１２は、後述する給油弁１６の一方側の燃料タンク側通路１２ａと、他方側のキャニスタ側通路１２ｂとを含んでいる。また、パージ配管１４の通路途中には、開度調整可能な電動弁で成るパージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａが設けられている。

パージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａは、吸気管２２への蒸発燃料の流量を制御するための所謂ＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）であって、デューティ制御されることにより、開度調整されて吸気管２２への蒸発燃料の供給量を調整するようになっている。パージ配管１４は、キャニスタ１１内に吸着されている蒸発燃料を吸気管２２に導入するためのものである。その一端は、サージタンク２３の上流側に接続されている。

パージ配管１４の通路途中に設けられたパージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａは、通常は閉弁されている。パージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａの閉弁時には、大気導入配管１３からキャニスタ１１内およびキャニスタ側通路１２ｂに大気が導入されるように構成されている。

また、パージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａは、エンジン運転中において所定のパージ条件が成立したタイミングで開弁する。これにより、吸気通路２２の負圧は、キャニスタ１１内、キャニスタ側通路１２ｂおよび大気導入配管１３に作用する。

具体的には、キャニスタ１１内に蒸発燃料が吸着保持されている状態で、後述するＯＢＤ用ポンプモジュール１９をＯＦＦ状態（連通状態）にし、かつ、パージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａを開弁（開放）すると、キャニスタ１１内に吸気管２２内の負圧が作用する。

また、キャニスタ１１内には、大気導入配管１３から大気が導入され、キャニスタ１１内の蒸発燃料は、この大気と共にパージ配管１４を経て吸気管２２に導入される。これにより、蒸発燃料の処理が可能となる。これらの構成により、上記ベーパ配管１２及びパージ配管１４によって、蒸発燃料を吸気系２に導入する蒸発燃料導入経路が構成される。

図２に示すように、ベーパ配管１２の燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂとの間には、給油弁１６、差圧センサ１７および電磁弁１８が設けられている。なお、電磁弁１８は、本発明の「調整バルブ」の一例である。

給油弁１６は、その開閉に応じて、燃料タンク３（図１参照）とキャニスタ１１（図１参照）との間での蒸発燃料の流通を選択的に許容／制限するものである。より具体的に、給油弁１６は、ケーシング１６ａ内を、燃料タンク側通路１２ａの内部空間である圧力室１２ｃと背圧室１６ｂとに区画する可撓性のダイアフラム弁１６ｃ（ダイアフラム式の逃がし弁）を有して構成されている。なお、ダイアフラム弁１６ｃは、本発明の「ダイアフラム」の一例である。

また、ダイアフラム弁１６ｃの背圧室１６ｂとは反対側の領域には、燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂとを区画する隔壁部１６ｄが設けられている。また、ダイアフラム弁１６ｃは、バイパス経路１２ｄを介してキャニスタ側通路１２ｂと接続されているとともに、圧力室１２ｃを介して燃料タンク側通路１２ａと接続されている。

背圧室１６ｂには、ダイアフラム弁１６ｃを圧力室１２ｃ側に向けて付勢するコイルスプリング１６ｅが収容されている。また、背圧室１６ｂは、背圧室１６ｂから燃料タンク３側へ延びるバイパス経路１２ｅを介して燃料タンク側通路１２ａと連通されている。このバイパス経路１２ｅには、経路の直径が部分的に小さい絞り部１２ｆが形成されている。この絞り部１２ｆが設けられていることにより、キャニスタ側通路１２ｂが負圧状態の場合（例えば、パージ制御実施中の場合など）において、電磁弁１８の開弁時には、背圧室１６ｂ内を負圧状態にすることが可能となる。なお、電磁弁１８の閉弁時には、背圧室１６ｂは、燃料タンク側通路１２ａを介して、燃料タンク３と連通しているので、燃料タンク３の内圧と略同じ圧力となっている。

差圧センサ１７は、２点（２箇所）の圧力の差（差圧）を検出することが可能な相対圧センサであり、燃料タンク側通路１２ａ（圧力室１２ｃ）と、キャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）とを並列的に接続するように配置されている。また、差圧センサ１７は、燃料タンク側通路１２ａ（圧力室１２ｃ）と、キャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）との間の差圧を検出し、検出値を後述するＥＣＵ４に出力（送信）するように構成されている。

電磁弁１８は、背圧室１６ｂからキャニスタ１１側へ延びるバイパス経路１２ｇと、キャニスタ側通路１２ｂから給油弁１６側へ延びるバイパス経路１２ｈとの間に配置されている。この電磁弁１８は、バイパス経路１２ｇの開放／閉塞を行う弁体１８ａと、弁体１８ａをバイパス経路１２ｇ側に付勢するスプリング１８ｂと、弁体１８ａを電磁的に移動させる磁石コイル１８ｃとを備えている。

電磁弁１８の弁体１８ａの開弁時には、バイパス経路１２ｇが開放された状態となり、バイパス経路１２ｇとバイパス経路１２ｈとの間が連通した状態となる。電磁弁１８の弁体１８ａの閉弁時には、バイパス経路１２ｇが閉塞された状態となり、バイパス経路１２ｇとバイパス経路１２ｈとの間が遮断された状態となる。

ここで、本実施形態では、電磁弁１８の弁体１８ａは、差圧センサ１７により検出された検出値（燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）との間の差圧）に基づいて、ＥＣＵ４により開閉制御（デューティ制御）されるように構成されている。

具体的には、まず、上述したパージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａ（図１参照）が開弁した状態で、かつ、電磁弁１８の弁体１８ａが閉弁（閉塞）した状態において、キャニスタ側通路１２ｂ及びバイパス経路１２ｄ（１２ｈ）に吸気負圧が作用している場合に、差圧センサ１７により燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）との間の差圧が検出される。

そして、差圧センサ１７により検出された検出値は、ＥＣＵ４に出力される。ＥＣＵ４は、検出値に基づいて、電磁弁１８の弁体１８ａが開弁動作するようにデューティ制御する。このとき、ＥＣＵ４は、差圧センサ１７の検出値に応じた電力をＯＮ／ＯＦＦの割合（通電時間）を制御して電磁弁１８の磁石コイル１８ｃに供給する。

これにより、磁石コイル１８ｃに磁界が発生することにより、電磁弁１８の弁体１８ａが開弁する。そして、バイパス経路１２ｇが開放されることにより、給油弁１６の背圧室１６ｂが負圧状態となる。このとき、背圧室１６ｂは、キャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）と略等しい圧力（負圧）となる。

そして、背圧室１６ｂと圧力室１２ｃとの間の差圧により、ダイアフラム弁１６ｃがコイルスプリング１６ｅの付勢力に抗する方向に開弁する。これにより、燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）とが連通されるので、燃料タンク側通路１２ａを流れる蒸発燃料がバイパス経路１２ｄを介してキャニスタ側通路１２ｂへと流れる。

また、ダイアフラム弁１６ｃの開弁量（蒸発燃料の流量）は、背圧室１６ｂと圧力室１２ｃとの間の差圧の大きさに対応しているので、燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂとの差圧を差圧センサ１７により直接的にモニタしながら、電磁弁１８を開閉制御（デューティ制御）し、背圧室１６ｂと圧力室１２ｃとの間の差圧を調整することにより、ダイアフラム弁１６ｃの開弁量を所望の大きさにすることが可能となり、蒸発燃料の流量を意図した流量に調整することが可能となる。

また、本実施形態では、燃料タンク３の内圧を測定可能に構成されている。具体的には、測定時にパージ制御を一時的に停止（パージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａを閉弁）することにより、大気導入配管１３からキャニスタ側通路１２ｂに大気が導入される。これにより、キャニスタ側通路１２ｂが大気圧となるので、差圧センサ１７により、キャニスタ側通路１２ｂ（バイパス経路１２ｄ）と、燃料タンク側通路１２ａとの間の差圧（つまり、燃料タンク３の内圧）を検出することが可能となる。

図１に示すように、大気導入配管１３の一端は、上記給油管３１の給油口３１ａ付近に設けられたフューエルリッド３７近傍で開放されている。また、この大気導入配管１３の途中には、ＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）用ポンプモジュール（診断用モジュール）１９が設けられている。

また、大気導入配管１３における上記ＯＢＤ用ポンプモジュール１９よりも大気開放側には大気防塵フィルタ１３ａが設けられている。

また、蒸発燃料処理装置１は、蒸発燃料処理装置１全体の制御を司るＥＣＵ４を備えている。このＥＣＵ４は、車両の駐車中において経過時間を計数するためのソークタイマを内蔵している。また、ＥＣＵ４には、上述したＯＢＤ用ポンプモジュール１９の他に、リッドスイッチ４１及びリッドオープナー開閉スイッチ４２が接続されている。また、リッドオープナー開閉スイッチ４２には、ワイヤによりリッド手動開閉装置４３が連結されている。

上記リッドスイッチ４１は、ユーザにより操作された場合に瞬間的にＯＮ出力を発するモメンタリースイッチである。リッドオープナー開閉スイッチ４２は、給油口３１ａを覆うフューエルリッド３７を閉じた状態に保持するための機構である。ＥＣＵ４は、リッドスイッチ４１からＯＮ出力が発せられると、リッドオープナー開閉スイッチ４２に対して、フューエルリッド３７の保持解除を要求する。

リッドオープナー開閉スイッチ４２は、ＥＣＵ４からリッド開信号を受けた場合、或いは、リッド手動開閉装置４３に対して所定の開動作が行われた場合に、フューエルリッド３７の保持を一時的に解除する。フューエルリッド３７には、板バネによる開方向の付勢力が常に作用している。このため、その保持が解除されると、フューエルリッド３７は開状態となる。

以上説明したように、本実施形態による蒸発燃料処理装置１によれば、以下に列記するような効果が得られる。

本実施形態では、上記のように、差圧センサ１７により検出される検出値（差圧）に基づいて電磁弁１８を制御する。これにより、燃料タンク側通路１２ａとキャニスタ側通路１２ｂ（背圧室１６ｂ）との間の差圧を差圧センサ１７により直接的にモニタしながら、電磁弁１８の弁体１８ａを制御することができる。これにより、背圧室１６ｂ（キャニスタ側通路１２ｂ）の圧力を調整することができるので、調整後における背圧室１６ｂと燃料タンク側通路１２ａとの間の差圧によりダイアフラム弁１６ｃを開弁させることができる。その結果、電磁弁１８の弁体１８ａの制御に応じてダイアフラム弁１６ｃの開弁量が調整されるので、意図した流量の蒸発燃料を流すことができる。これにより、ダイアフラム弁１６ｃの制御性向上を図ることができる。また、差圧センサ１７として相対圧センサを用いるとともに、キャニスタ側通路１２ｂを大気圧に制御することにより、容易に燃料タンク３の内圧を検出することができる。これらにより、ダイアフラム弁１６ｃの制御性向上を図るとともに、燃料タンク３の内圧を検出することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の差圧センサの一例として、相対圧センサを適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、キャニスタ側通路と燃料タンク側通路との間の差圧を検出することが可能であれば、相対圧センサ以外の差圧センサを用いてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の調整バルブの一例として、電磁弁を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、背圧室の圧力を調整することが可能であれば、電磁弁以外の調整バルブを適用してもよい。

本発明は、蒸発燃料処理装置に利用することができ、特に、自動車等の車両に装備される燃料タンクの蒸発燃料処理装置に利用することができる。

１ 蒸発燃料処理装置
２ 吸気系
３ 燃料タンク
４ ＥＣＵ
１１ キャニスタ
１２ａ 燃料タンク側通路
１２ｂ キャニスタ側通路
１６ 給油弁
１６ｂ 背圧室
１６ｃ ダイアフラム弁（ダイアフラム）
１７ 差圧センサ
１８ 電磁弁（調整バルブ）

Claims (1)

1. 燃料タンクとキャニスタとを連通する通路にダイアフラムと、前記ダイアフラムの背圧室の圧力を調整する調整バルブとを備える蒸発燃料処理装置において、
   前記ダイアフラムに連通される燃料タンク側通路と、キャニスタ側通路との間の差圧を検出する差圧センサとを備え、
   前記差圧センサにより検出される差圧に基づいて前記調整バルブを制御するように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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