JP2020200793A - 漏れ診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりを向上できる燃料漏れ診断装置を提供する。【解決手段】漏れ診断装置１は、内燃機関２の燃料タンク３内に発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ４を有する蒸発燃料処理装置５における気体の漏れ診断を行う。漏れ診断装置１は、ベント通路１０、ポンプ２０、切替弁３０、センサ４０及び漏れ診断部５０を有する。ベント通路１０はキャニスタ４を含む診断対象系に接続されて大気側に開口している。ポンプ２０はベント通路１０に接続されて診断対象系内を減圧又は加圧する。切替弁３０はベント通路１０と診断対象系との連通状態を切り替える。センサ４０は診断対象系内の物理量を検出し、センサ４０の検出結果に基づいて漏れ診断部５０が漏れ診断を行う。そして、ポンプ２０における回転部２１、回転部２１に接する接触部２２、２３、２４及びベント通路１０の少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、漏れ診断装置に関する。

内燃機関の燃料タンク内に発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタを有する蒸発燃料処理装置において、蒸発燃料の漏れ診断を行う漏れ診断装置が使用されている。例えば、特許文献１には、蒸発燃料処理装置のキャニスタを含む診断対象系内を、キャニスタの通気配管に接続したポンプによって減圧したときの圧力変化に基づいて診断対象系の漏れ診断を行う漏れ診断装置が開示されている。

特開２００４−２６３６７６号公報

特許文献１に開示の構成では、ポンプはロータなどの回転部やロータと接触する複数のベーンを含む接触部を有しており、これらのポンプ構成部材はフェノール樹脂材料からなっている。しかしながら、フェノール樹脂材料は、成形時の寸法精度が低いため、これらのポンプ構成部材は寸法精度を高めるために成形後に研磨工程を要する。そして、寸法精度を高めるための研磨工程は技術的に難しく、歩留まりが低下していた。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、歩留まりを向上できる燃料漏れ診断装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、内燃機関（２）の燃料タンク（３）内に発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ（４）を有する蒸発燃料処理装置（５）における気体の漏れ診断を行う漏れ診断装置（１）であって、
上記キャニスタを含む診断対象系に接続されるとともに、大気側に開口したベント通路（１０）と、
上記ベント通路に接続されて、上記蒸発燃料処理装置における診断対象系内を減圧または加圧するポンプ（２０）と、
上記ベント通路に配されるとともに、上記ベント通路と上記診断対象系との連通状態を切り替える切替弁（３０）と、
上記診断対象系内の物理量を検出するセンサ（４０）と、
上記センサの検出結果に基づいて漏れ診断を行う漏れ診断部（５０）と、を有し、
上記ポンプにおける回転部（２１）、該回転部に接する接触部（２２、２３、２４、２４１、２４２）及び上記ベント通路のうちの少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている、漏れ診断装置にある。

上記漏れ診断装置においては、蒸発燃料処理装置における診断対象系内を減圧または加圧するポンプにおける回転部、該回転部に接する接触部及び上記ベント通路の少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている。これにより、これらの部材は、成形寸法精度が高い炭素含有材料からなっているため、型成形により十分高い成形精度を呈することとなる。その結果、型成形後の研磨工程を要しないため、当該研磨工程の手間を省くことができ、歩留まりの向上が期待できる。

以上のごとく、本発明によれば、歩留まりの向上が期待できる漏れ診断装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、漏れ診断装置の構成を示す概念図。 実施形態１における、ポンプの断面概念図。 図２における、III-III線位置断面図。 実施形態１における、（ａ）炭素含有率と寸法精度との関係、（ｂ）炭素含有率と強度との関係を示す図。 実施形態１における、漏れ診断のタイミングチャート。 変形形態１における、漏れ診断装置の構成を示す概念図。 変形形態２における、ポンプの断面概念図。

（実施形態１）
漏れ診断装置の実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態の漏れ診断装置１は、内燃機関２の燃料タンク３内に発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ４を有する蒸発燃料処理装置５における気体の漏れ診断を行うように構成されている。
そして、漏れ診断装置１は、ベント通路１０、ポンプ２０、切替弁３０、センサ４０及び漏れ診断部５０を有する。
ベント通路１０は、キャニスタ４を含む診断対象系に接続されるとともに、大気側に開口している。
ポンプ２０は、ベント通路１０に接続されて、蒸発燃料処理装置５における診断対象系内を減圧又は加圧する。
切替弁３０は、ベント通路１０に配されるとともに、ベント通路１０と診断対象系との連通状態を切り替える。
センサ４０は、診断対象系内の物理量を検出する。
漏れ診断部５０は、センサ４０の検出結果に基づいて漏れ診断を行う。
そして、ポンプ２０における回転部２１、回転部２１に接する接触部２２、２３、２４及びベント通路１０の少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている。

以下、本実施形態の漏れ診断装置１について、詳述する。
漏れ診断装置１の診断対象系を有する蒸発燃料処理装置５は、図１に示すごとく、内燃機関２に接続され、燃料タンク３、キャニスタ４及びパージ通路１１を有する。
燃料タンク３は、内燃機関２の燃料を貯留する。キャニスタ４は、燃料タンク３内において発生した蒸発燃料を吸着する。パージ通路１１は、キャニスタ４に吸着した蒸発燃料を吸気系６に導入するための通路である。

図１に示すように、パージ通路１１には、パージバルブ３１が設けてある。このパージバルブ３１の開閉によって、キャニスタ４から吸気系６への蒸発燃料の供給の制御を行うことができるよう構成されている。なお、吸気系６には、内燃機関２の吸気ポート付近に、インジェクタ７が設けてある。また、パージ通路１１は、吸気系６におけるスロットル弁８よりも下流側に接続されている。

燃料タンク３とキャニスタ４とは、図１に示すように、蒸発燃料通路１２を介して接続されている。すなわち、燃料タンク３の上部に接続された蒸発燃料通路１２から、燃料タンク３内にて蒸発した蒸発燃料が、キャニスタ４に到達するよう構成されている。

図１に示すように、キャニスタ４には、大気を導入するためのベント通路１０が接続されている。ベント通路１０には、ポンプ２０、切替弁３０及びセンサ４０が設けられている。切替弁３０を開くことによりキャニスタ４とポンプ２０及びセンサ４０が設けられた大気側とが接続された状態となり、切替弁３０を閉じることによりキャニスタ４と大気側とが接続されない状態となるように構成されている。なお、ベント通路１０は後述の炭素含有材料からなることとしてもよい。

本形態においては、ポンプ２０は、診断対象系から大気側へガスを排出する減圧ポンプを構成している。図１に示すように、パージバルブ３１と切替弁３０とを閉状態にすることによって、キャニスタ４と燃料タンク３との双方を含む系内を密閉系とすることができるよう構成されている。本実施形態では、この密閉系が診断対象系内となる。そして、パージバルブ３１を閉状態とし、切替弁３０を開状態としたうえでポンプ２０を作動させる。これにより、診断対象系内を減圧することができる。その後、切替弁３０を閉状態とすることにより、診断対象系内を負圧の状態で密閉することができる。なお、本形態においては、パージバルブ３１及び切替弁３０は、いずれも電磁弁によって構成されている。なお、ポンプ２０は大気側から診断対象系に大気を送り込む加圧ポンプを構成していてもよい。

ポンプ２０は、回転部と回転部に接触する接触部とを備える。本例では、図２、図３に示すように、ポンプ２０は、ベーンポンプであって、回転部としてロータ２１を備え、接触部としてベーン２２、ケーシング２３及びプレート２４を備える。ロータ２１はモータ２５に接続されて回転可能に構成されている。図３に示すように、ケーシング２３の内周面はカムリングを構成しており、ケーシング２３の内側にはロータ２１が配されている。ロータ２１の外周部には複数の溝２１１が形成されており、各溝に平板状のベーン２２がそれぞれ挿入されている。そして、ベーン２２はカムリングとしてのケーシング２３の内周面２３１に向けて付勢されており、ロータ２１の回転に伴ってベーン２２の先端がケーシング２３の内周面２３１に摺接するように構成されている。図３に示すように、ロータ２１の回転中心２１２とケーシング２３の内周面２３１の中心２３２とは互いにずれた位置にあり、ロータ２１の回転によって、ベーン２２で区画されたロータ２１とケーシング２３の内周面２３１との間の空間２６が体積変化を伴って周回することにより気体を一方の吸入側の配管１０ａから吐出側の配管１０ｂに輸送するように構成されている。

ポンプ２０における回転部としてのロータ２１、回転部に接触する接触部としてのベーン２２、ケーシング２３及びプレート２４並びにベント通路１０のうちの少なくとも一部が炭素を含む炭素含有材料からなる。本例では、ロータ２１、ベーン２２及びケーシング２３が炭素含有材料からなる。これらの部材を炭素含有材料炭素を含有する材料で形成することにより、成形品の寸法誤差を小さくして寸法精度の向上を図ることができる。

図４（ａ）に示すように、当該炭素含有材料における炭素含有率が高いほど、設計寸法に対する成形品の寸法と設計寸法との差分の百分率として示した寸法精度が優れる。そして、寸法精度は１.０％以下であれば十分に優れた寸法精度となることから、当該炭素含有材料における炭素含有率は９０％以上であることが好ましい。一方、図４（ｂ）に示すように、当該炭素含有材料における炭素含有率を過剰に高くすると強度の低下を招く。そのため、十分な強度を維持するためには、例えば当該炭素含有材料における炭素含有率は９５％以下とすることが好ましい。

図１に示すように、ベント通路１０に接続されたセンサ４０は、ベント通路１０及びこれに連通した診断対象系内の物理量と検出する。当該物理量としては、圧力、温度、気体密度などとすることができ、本実施形態では圧力を検出する。

図１に示すように、漏れ診断部５０はセンサ４０の検出結果に基づいて漏れ診断を行う。本実施形態では、漏れ診断部５０は、内燃機関２に搭載されたＥＣＵ９により事項される所定のプログラムにより構成される。

上述の炭素含有材料からなる部材は、粉体を直接成形型に注入して行う粉体成形により成形することが好ましい。これにより、材料を成形型に流し込むためのランナーが不要となるため歩留まりの向上を図ることができる。さらに、ランナーと成形型との接続部分となるゲートが形成されないため、成形品におけるゲート除去作業が不要となり、作業工程の簡略化を図ることができる。

次に、本実施形態の漏れ診断装置１による漏れ診断について図５に示すタイムチャートに基づき説明する。
漏れ診断装置１による漏れ診断では、まず、ポンプ２０の動作確認を行う。初期状態としての第１期間Ｓ１において、図５（ａ）に示すようにセンサ４０をオン状態にし、図５（ｂ）に示すようにポンプ２０をオフ状態にし、図５（ｃ）に示すように切替弁３０を閉状態にする。なお、図示しないが、漏れ診断においてパージバルブ３１は閉状態に維持される。

その後、第２期間Ｓ２において、図５（ｂ）に示すようにポンプ２０をオン状態にする。これにより、ベント通路１０内の気体がポンプ２０によって大気側に放出される。図５（ｄ）に示すように、ポンプ２０が正常な場合には、センサ４０の検出結果として符号Ａ１で示す圧力低下が検出される。一方、ポンプ２０に異常が生じている場合には、ポンプ２０による減圧がなされず、符号Ｂ１で示すように圧力低下が検出されない。

ポンプ２０の動作が正常であることが確認された場合は、その後の第３期間Ｓ３において、図５（ｃ）に示すように切替弁３０を開状態にする。これにより、減圧状態のベント通路１０と常圧状態の診断対象系とが連通することとなるため、図５（ｄ）に示すように一時的にセンサ４０の検出結果として圧力上昇が検出される。その後、さらにポンプ２０の動作を継続することにより、センサ４０の検出結果として圧力低下が検出される。

そして、図５（ｄ）の符号Ａ２で示すように、センサ４０により検出された圧力が所定の規定値を超えて低下した場合は、診断対象系に規制値以上の漏れは生じていないと判定する。一方、図５（ｄ）の符号Ａ３で示すように、センサ４０により所定の規定値を超える圧力低下が検出されない場合は、診断対象系に規制値以上の漏れが生じていると判定する。そして、判定終了後、第４期間Ｓ４において、図５（ｂ）に示すようにポンプ２０をオフ状態にして診断対象系及びベント通路１０内を大気圧に戻し、図５（ｃ）に示すように切替弁３０を閉状態にして診断対象系を大気側から遮断して、漏れ診断を終了する。なお、圧力低下の規定値は適宜設定することができる。

次に、本実施形態の漏れ診断装置１における作用効果について、詳述する。
本実施形態の漏れ診断装置１は、蒸発燃料処理装置５における診断対象系内を減圧または加圧するポンプ２０における回転部としてのロータ２１、回転部に接する接触部としてのベーン２２、ケーシング２３、プレート２４及びベント通路１０の少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている。これにより、これらの部材は、成形寸法精度が高い炭素含有材料からなっているため、型成形により十分高い成形精度を呈することとなる。その結果、型成形後の研磨工程を要しないため、当該研磨工程の手間を省くことができ、歩留まりの向上が期待できる。

また、本実施形態では、上記炭素含有材料における炭素含有率が９０％以上である。これにより、炭素含有材料からなる部材の成形精度を十分に高めることができ、歩留まりの向上が一層期待できる。

また、本実施形態では、上記炭素含有材料における炭素含有率が９５％以下である。これにより、炭素含有材料からなる部材の強度を十分確保することができるため、信頼性を一層高めることができる。

また、本実施形態では、回転部としてのロータ２１と接触部としてのベーン２２、ケーシング２３及びプレート２４の両方が上記炭素含有材料で構成されている。これにより、ポンプ２０において部材同士が摺接する部位が同種の材料からなるため、互いの材料がなじみやすく、摺動性の向上が図られる。

また、本実施形態では、ポンプ２０はベーン２２を備えるベーンポンプであって、ベーン２２は上記炭素含有材料からなる。ポンプ２０がベーンポンプであることにより、安定したポンプ性能が得られるとともに、ベーン２２の摩耗が抑制されポンプ性能の安定化が一層図られる。

なお、本実施形態の構成に対して、図６に示す変形形態１のように、切替弁３０は三方弁の構造とするとともに、切替弁３０を介してベント通路１０に絞り６０を並列接続してもよい。当該変形形態１では、漏れ診断において、図５に示す第２期間Ｓ２では絞り５０における差圧を検出するための基準圧をセンサ４０により測定し、その後の第３期間Ｓ３ではセンサ４０により検出された圧力である圧力と基準圧との差圧を用いて蒸発燃料の漏れの診断を行うことができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、ポンプ２０はカムリングを構成するケーシング２３とプレート２４との間にロータ２１が配された構成としたが、これに限らず、図７に示すように、一対のプレート２４１、２４２の間にカムリングを構成するケーシング２３が設けられるとともに、ケーシング２３の内側にロータ２１が配された構成としてもよい。一対のプレート２４１、２４２が上記炭素含有材料からなっていてもよい。この場合は、部品点数は増えるが、ケーシング２３がシンプルな形状となるため、作製が容易となる。

以上のごとく、本実施形態によれば、歩留まりの向上が期待できる漏れ診断装置１を提供することができる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 診断装置
４ キャニスタ
１０ ベント通路
２０ ポンプ
２１ 回転部としてのロータ
２２ 接触部としてのベーン
２３ 接触部としてのケーシング
２４、２４１、２４２ 接触部としてのプレート
３０ 切替弁
４０ センサ
５０ 診断部

Claims (5)

1. 内燃機関（２）の燃料タンク（３）内に発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ（４）を有する蒸発燃料処理装置（５）における気体の漏れ診断を行う漏れ診断装置（１）であって、
   上記キャニスタを含む診断対象系に接続されるとともに、大気側に開口したベント通路（１０）と、
   上記ベント通路に接続されて、上記蒸発燃料処理装置における診断対象系内を減圧または加圧するポンプ（２０）と、
   上記ベント通路に配されるとともに、上記ベント通路と上記診断対象系との連通状態を切り替える切替弁（３０）と、
   上記診断対象系内の物理量を検出するセンサ（４０）と、
   上記センサの検出結果に基づいて漏れ診断を行う漏れ診断部（５０）と、を有し、
   上記ポンプにおける回転部（２１）、該回転部に接する接触部（２２、２３、２４、２４１、２４２）及び上記ベント通路のうちの少なくとも一部が炭素を主成分とする炭素含有材料で構成されている、漏れ診断装置。
2. 上記炭素含有材料における炭素含有率が９０％以上である、請求項１に記載の漏れ診断装置。
3. 上記炭素含有材料における炭素含有率が９５％以下である、請求項２に記載の漏れ診断装置。
4. 上記回転部と上記接触部との両方が上記炭素含有材料で構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏れ診断装置。
5. 上記ポンプはベーン（２２）を備えるベーンポンプであって、上記ベーンは上記炭素含有材料からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。

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