JP2021036146A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駐車中にて大気中へ蒸発燃料が放出することを抑制しつつ、パージ制御や装置のリーク判定や弁の故障判定などの車両の要求にも対応でき、かつ、装置の構成部品の保護を図ることができる蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、蒸発燃料処理装置1において、キャニスタ11内を、パージ通路12および燃料タンクFT側の第1領域34と、大気通路14側の第2領域35とに仕切る仕切壁31と、仕切壁31に設けられ、第1領域34と第2領域35との間を開閉する電磁弁32と、仕切壁31に設けられ、第1領域34と第2領域35との間で圧力を開放する小口穴33と、電磁弁32の開閉動作に応じたキャニスタ11の内部の圧力の挙動に基づき、装置のリーク判定と、パージ弁13と電磁弁32の故障判定とを行う判定部45と、を有する。【選択図】図1

Description

本開示は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をエンジンに導入して処理する蒸発燃料処理装置に関する。
燃費向上によるエンジンの駆動機会の減少によりキャニスタをエンジン負圧でパージする機会が少なくなると、キャニスタの活性炭に燃料(すなわち、HC)の残存量が多くなり、駐車中にキャニスタの大気口からの燃料の放出量が増加するおそれがある。これに対し、キャニスタに高性能な活性炭を適用したり、大気口より外部にさらに別体キャニスタを追加するなどの対応が考えられるが、コストの増大やキャニスタの大型化を招くおそれがある。
このようなキャニスタを有する蒸発燃料処理装置に関する従来技術として、特許文献1には、車両用の蒸発燃料処理装置において、少なくとも大気ポート直近の吸着層の上流側(パージポート側)の仕切壁に開閉弁が設けられていること、が開示されている。
米国特許第6537354号明細書
しかしながら、特許文献1においては、装置のリーク判定や弁の故障判定については何ら開示されていない。また、特許文献1の装置において、開閉弁が閉弁しているときに燃料タンクの圧力が過度に変化(上昇または下降)した場合に、キャニスタなどの装置の構成部品の保護が図れないおそれがある。
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、駐車中にて大気中へ蒸発燃料が放出することを抑制しつつ、パージ制御や装置のリーク判定や弁の故障判定などの車両の要求にも対応でき、かつ、装置の構成部品の保護を図ることができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料タンクに接続され、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着させる吸着層が複数設けられたキャニスタと、前記キャニスタからエンジンへ導入する前記蒸発燃料を含むパージガスを流すためのパージ通路と、前記パージ通路を開閉するパージ弁と、前記キャニスタに大気を取り込むための大気通路と、前記パージ弁を開弁状態にして前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記エンジンに前記パージガスを導入するパージ制御を行う制御部と、を有する蒸発燃料処理装置において、前記キャニスタの内部を、前記パージ通路および前記燃料タンク側の第1領域と、前記大気通路側の第2領域とに仕切る仕切壁と、前記仕切壁に設けられ、前記第1領域と前記第2領域との間を開閉する電磁弁と、前記仕切壁に設けられ、前記第1領域と前記第2領域との間で圧力を開放するリリーフ部と、前記電磁弁の開閉動作に応じた前記キャニスタの内部の圧力の挙動に基づき、装置のリーク判定と、前記パージ弁と前記電磁弁の故障判定とを行う判定部と、を有すること、を特徴とする。
この態様によれば、蒸発燃料処理装置を搭載した車両の駐車中において、電磁弁を閉弁状態にすることにより、パージ通路および燃料タンク側の第1領域から大気通路側の第2領域へ蒸発燃料が拡散され難くなる。そのため、第2領域から大気通路へ蒸発燃料が拡散され難くなる。したがって、駐車中にキャニスタから大気通路を介して大気中へ蒸発燃料が放出されることを抑制できる。
その一方で、パージ制御を行うときは、電磁弁を開弁状態にすることにより、第1領域と第2領域との間を連通させてキャニスタの内部においてパージガスの流れを確保することができる。そのため、パージ制御を行うときに、閉弁状態の電磁弁がパージガスの流れの妨げとなって圧力損失が大きくなることを防止して、パージガスの流量不足を防止できる。
また、電磁弁が閉弁状態であるときに燃料タンクの圧力が過度に変化した場合でも、リリーフ部により第1領域と第2領域との間で圧力を開放することにより、燃料タンク側の第1領域において過度に圧力が変化し難くなる。そのため、キャニスタを含めた装置の構成部品の保護を図ることができる。
さらに、電磁弁を使用して、装置のリーク判定と、パージ弁と電磁弁の故障判定を行うことができる。
このようにして、駐車中にて大気中へ蒸発燃料が放出することを抑制しつつ、パージ制御や装置のリーク判定や弁の故障判定などの車両の要求にも対応でき、かつ、装置の構成部品の保護を図ることができる。
上記の態様においては、前記電磁弁は、非通電時に閉弁状態になる弁であること、が好ましい。
この態様によれば、電磁弁が閉弁状態であるときの電力消費及び発熱を防止できる。
上記の態様においては、前記電磁弁は、ステッピングモータで駆動する弁であること、が好ましい。
この態様によれば、電磁弁が所定の開弁量で開弁状態を維持するときに、電磁弁に対して非通電とすることができるので、電力消費及び発熱を防止できる。
上記の態様においては、前記リリーフ部は、絞り開度が固定された固定絞りであること、が好ましい。
この態様によれば、簡易な構造で第1領域と第2領域との間で圧力を開放することができる。
上記の態様においては、前記リリーフ部は、リリーフ弁であること、が好ましい。
この態様によれば、必要に応じて第1領域と第2領域との間で圧力を開放することができる。
上記の態様においては、前記判定部は、前記リーク判定を行った後に、前記電磁弁の故障判定を行うこと、が好ましい。
この態様によれば、各部品の駆動回数が抑制される。また、電磁弁の故障判定が行われる頻度がある程度確保される。
上記の態様においては、車両情報から前記パージ制御を行うタイミングを予測するパージ予測部を有し、前記パージ予測部により予測された前記タイミングよりも所定時間前の時点で、前記電磁弁を開弁状態にすること、が好ましい。
この態様によれば、パージ制御が開始される前に予め電磁弁が開弁状態になるため、パージ制御を開始する際に電磁弁が開弁するタイミングが遅れることを防ぎながら、キャニスタの内部においてパージガスの流れを確保できる。
本開示の蒸発燃料処理装置によれば、駐車中にて大気中へ蒸発燃料が放出することを抑制しつつ、パージ制御や装置のリーク判定や弁の故障判定などの車両の要求にも対応でき、かつ、装置の構成部品の保護を図ることができる。
第1実施形態の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、パージ制御が行われていないときの状態を示す図である。 第1実施形態の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、パージ制御が行われているときの状態を示す図である。 第1実施形態の第1実施例のタイムチャート図である。 パージ制御の開始前に予め電磁弁を開弁状態にすることを示す図である。 第1実施形態の第2実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第1,2実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、事前診断時の状態を示す図である。 第2実施形態の第1実施例の判定方法の内容を示すフローチャート図である。 1次判定時の状態を示す図である。 2次判定時の状態を示す図である。 第2実施形態の第1実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第2実施例の判定方法の内容を示すフローチャート図である。 第2実施形態の第2実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第3,4実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、事前診断時の状態を示す図である。 1次判定時の状態を示す図である。 2次判定時の状態を示す図である。 第2実施形態の第3実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第4実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第5,6実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、事前診断時の状態を示す図である。 1次判定時の状態を示す図である。 2次判定時の状態を示す図である。 第2実施形態の第5実施例のタイムチャート図である。 第2実施形態の第6実施例のタイムチャート図である。 第3実施形態の第1実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、リーク判定時の状態を示す図である。 電磁弁の故障判定時の状態を示す図である。 第3実施形態の第1実施例のタイムチャート図である。 電磁弁の開故障の有無と小口穴の閉故障の有無についての判定方法の詳細を示す図である。 第3実施形態の第2実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成図であり、リーク判定時の状態を示す図である。 電磁弁の故障判定時の状態を示す図である。 第3実施形態の第2実施例のタイムチャート図である。 蒸発燃料処理装置と給油に関わる部品を示す図である。 給油時の制御の内容を示すフローチャート図である。 給油時の制御の内容を示すタイムチャート図である。
本開示に係る実施形態である蒸発燃料処理装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、自動車等の車両に搭載されるエンジンシステムに対して本開示の蒸発燃料処理装置を適用した場合について説明する。
〔第1実施形態〕
まず、第1実施形態について説明する。
<蒸発燃料処理装置の概要>
本実施形態の蒸発燃料処理装置1は、燃料タンクFTの内部の蒸発燃料を、吸気通路(不図示)を介してエンジン(不図示)に導入する装置である。この蒸発燃料処理装置1は、図1や図2に示すように、キャニスタ11と、パージ通路12と、パージ弁13と、大気通路14と、ベーパ通路15と、制御部16等を有する。
キャニスタ11は、ベーパ通路15を介して燃料タンクFTに接続されており、燃料タンクFTの内部からベーパ通路15を介して流入する蒸発燃料を一時的に貯留するものである。また、キャニスタ11は、パージ通路12と大気通路14とに連通している。
キャニスタ11は、キャニスタケース21と、活性炭22(本開示の「吸着層」の一例)と、空間部23を備えている。
キャニスタケース21は、燃料タンクFTからベーパ通路15を介して流入される蒸発燃料を貯留する容器である。このキャニスタケース21は、パージポート24と大気ポート25を備えている。パージポート24は、キャニスタケース21の内部からパージガス(パージエア(大気)と蒸発燃料とを含むガス)をキャニスタケース21の外部へ流すための流出口である。大気ポート25は、大気空間からパージエアを取り込むための取込口である。
活性炭22は、燃料タンクFTで発生する蒸発燃料を吸着させる吸着材であって、キャニスタケース21の内部に複数設けられている。ここでは、一例として、キャニスタケース21の内部に、2つの活性炭22が設けられている。そして、2つの活性炭22として、パージポート24側から大気ポート25側へ向かって順に、1層目の活性炭22−1と、2層目の活性炭22−2が設けられている。
空間部23は、キャニスタケース21の内部に設けられる空間部分である。ここでは、空間部23は、1層目の活性炭22−1と2層目の活性炭22−2との間に設けられている。
パージ通路12は、吸気通路とキャニスタ11とに接続している。これにより、キャニスタ11から流出するパージガス(すなわち、蒸発燃料を含む気体)は、パージ通路12を流れて、吸気通路に導入される。すなわち、パージ通路12は、キャニスタ11からエンジンへ導入するパージガスを流すための通路である。
パージ弁13は、パージ通路12に設けられている。パージ弁13は、パージ通路12を開閉する。パージ弁13の閉弁状態時には、パージ通路12のパージガスは、パージ弁13によって閉鎖され、吸気通路には流れていかない。一方、パージ弁13の開弁状態時には、パージガスは吸気通路に流れていく。
大気通路14は、その一端が大気に開放され、その他端がキャニスタ11に接続されており、キャニスタ11を大気に連通させている。そして、大気通路14には、大気から取り込まれた空気が流れる。すなわち、大気通路14は、キャニスタ11に大気を取り込むための通路である。
ベーパ通路15は、燃料タンクFTとキャニスタ11に接続されている。これにより、燃料タンクFTの蒸発燃料が、ベーパ通路15を介してキャニスタ11に流入する。
制御部16は、車両に搭載されたECU(不図示)の一部であり、ECUの他の部分(例えばエンジンを制御する部分)と一体的に配置されている。なお、制御部16は、ECUの他の部分と別に配置されていてもよい。制御部16は、CPUとROM,RAM等のメモリを含む。制御部16は、メモリに予め格納されているプログラムに応じて、蒸発燃料処理装置1およびエンジンシステムを制御する。例えば、制御部16は、パージ弁13や後述する電磁弁32を制御する。
本実施形態では、1層目の活性炭22−1と2層目の活性炭22−2との間における蒸発燃料の拡散防止のため、キャニスタ11は、1層目の活性炭22−1と2層目の活性炭22−2との間の空間部23に、仕切壁31と電磁弁32と小口穴33(本開示の「リリーフ部」の一例)を備えている。
仕切壁31は、キャニスタ11の内部を、パージ通路12および燃料タンクFT(すなわち、ベーパ通路15)側の第1領域34と、大気通路14側の第2領域35とに仕切る。なお、第1領域34には1層目の活性炭22−1が設けられ、第2領域35には2層目の活性炭22−2が設けられている。
電磁弁32は、仕切壁31に設けられ、第1領域34と第2領域35との間を開閉する。この電磁弁32は、ノーマルクローズ型の弁、すなわち、非通電時に閉弁状態になる弁である。あるいは、電磁弁32は、ステッピングモータで開閉駆動する弁であってもよい。
小口穴33は、仕切壁31に設けられ、第1領域34と第2領域35との間を連通させて、第1領域34と第2領域35との間で圧力を開放している。この小口穴33は、絞り開度が小さく固定された固定絞りである。なお、小口穴33の代わりに、リリーフ弁36が設けられていてもよい(図1参照)。
このようにして、キャニスタ11が仕切壁31と電磁弁32を備えることにより、1層目の活性炭22−1からの拡散による2層目の活性炭22−2への蒸発燃料(すなわち、HC)の移動量を低減できる。これにより、2層目の活性炭22−2から大気通路14への蒸発燃料の拡散移動量を低減できるので、駐車中におけるキャニスタ11の大気ポート25からの蒸発燃料の放出量を低減できる。
このような構成の蒸発燃料処理装置1において、エンジンの運転中にパージ条件が成立すると、制御部16は、パージ弁13を開弁状態にして、エンジン負圧により、キャニスタ11からパージ通路12と吸気通路を介してエンジンに導入するパージ制御を行う。なお、「エンジン負圧」とは、エンジンの駆動によりパージ通路12や吸気通路にて発生する負圧である。
このとき、キャニスタ11においては、具体的には、以下のようなパージ処理(すなわち、活性炭22に吸着された燃料の脱離処理)が行われる。まず、パージエア(すなわち、大気)が、大気空間から大気ポート25を介して2層目の活性炭22−2に流れ込むことにより、2層目の活性炭22−2に吸着された燃料の脱離が行われる。次に、パージガス(すなわち、パージエアと蒸発燃料の混合ガス)が、2層目の活性炭22−2から空間部23を介して1層目の活性炭22−1に流れ込むことにより、1層目の活性炭22−1に吸着された燃料の脱離が行われる。そして、その後、パージガスは、1層目の活性炭22−1からパージポート24を介してパージ通路12へ流れ出る。
そして、パージ制御が実行されている間、エンジンには、吸気通路に吸入される空気と、燃料タンクFTからインジェクタ(不図示)を介して噴射される燃料と、パージ制御により吸気通路に導入されるパージガスと、が供給される。そして、制御部16は、インジェクタの噴射時間やパージ弁13の開弁時間などを調整することによって、エンジンの空燃比(A/F)を最適な空燃比(例えば理想空燃比)に調整する。
<パージ制御を行うときの電磁弁の制御について>
本実施形態では、パージ制御を行うときには、電磁弁32を開弁状態として、キャニスタ11の内部においてパージガスの流れを確保する。そこで、パージ制御を行うときの電磁弁32の制御について説明する。
(第1実施例)
まず、第1実施例について説明する。本実施例では、制御部16は、パージ制御を開始すると同時に電磁弁32を開弁状態にする。具体的には、制御部16は、図3に示すように、時間T1や時間T3において、パージ要求が有り、パージ弁13を開弁状態にしてパージ制御を開始すると同時に、電磁弁32を開弁状態にして、キャニスタ11の内部においてパージガスの流れを確保する。これにより、パージ制御を行うときに、閉弁状態の電磁弁32がパージガスの流れの妨げとなって圧力損失が大きくなることを防止して、パージガスの流量不足を防止できる。
なお、本実施例では、電磁弁32をノーマルクローズ型の弁とする。これにより、電磁弁32は、パージ要求が無いときには、連続的に通電されずに閉弁状態が維持される。そのため、連続的に通電されることによる発熱が防がれる。
(第2実施例)
次に、第2実施例について説明する。本実施例では、制御部16は、車両情報からパージ制御を行うタイミングを予測し、予測されたタイミングよりも所定時間前の時点で、電磁弁32を開弁状態にする。なお、制御部16は、本開示の「パージ予測部」の一例である。
具体的には、制御部16は、図4と図5に示すように、時間T11において車両のイグニッションスイッチ(図中、「IG SW」と表記)がONとなったときに、電磁弁32への通電をONとする(すなわち、開始する)。なお、制御部16は、エンジン回転数が所定値になったとき、あるいは、電池(例えば、燃料電池)の残量が所定量になったときに、電磁弁32への通電をONとしてもよい。
次に、制御部16は、時間T12において、電磁弁32を所定の開弁度で開弁状態を維持する。その後、時間T13において、パージ要求が有り、制御部16は、パージ弁13を開弁状態にしてパージ制御を開始するが、このときには既に電磁弁32が開弁状態になっている。
本実施例では、電磁弁32をステッピングモータで開閉駆動する弁とすることが望ましい。そして、制御部16は、時間T11において電磁弁32への通電を開始し、時間T12においてステッピングモータのステップ位置を所定の位置にして電磁弁32を所定の開弁度の開弁状態に維持する。
本実施例では、パージ制御が開始される前に電磁弁32が開弁されるため、パージ制御が開始される前から長時間に亘って電磁弁32が開弁状態を維持しなければならないおそれがある。しかしながら、本実施例では、電磁弁32は、ステッピングモータで開閉駆動する弁であるので、ステッピングモータのステップ位置を所定の位置にして、非通電の状態で所定の開弁量で開弁状態を維持できる。そのため、電磁弁32への通電状態が長時間続かないため、電磁弁32の発熱が抑制される。
<本実施形態の作用効果>
本実施形態の蒸発燃料処理装置1は、キャニスタ11の内部を、パージ通路12および燃料タンクFT側の第1領域34と、大気通路14側の第2領域35とに仕切る仕切壁31を有する。そして、蒸発燃料処理装置1は、仕切壁31に設けられ第1領域34と第2領域35との間を開閉する電磁弁32と、仕切壁31に設けられ第1領域34と第2領域35との間で圧力を開放する小口穴33を有する。
これにより、蒸発燃料処理装置1を搭載した車両の駐車中において、電磁弁32を閉弁状態にすることにより、パージ通路12および燃料タンクFT側の第1領域34に設けられる1層目の活性炭22−1から大気通路14側の第2領域35に設けられる2層目の活性炭22−2へ蒸発燃料が拡散され難くなる。そのため、第2領域35に設けられる2層目の活性炭22−2から大気通路14へ蒸発燃料が拡散され難くなる。したがって、駐車中にキャニスタ11から大気通路14を介して大気中へ蒸発燃料が放出されることを抑制できる。
その一方で、パージ制御を行うときは、電磁弁32を開弁状態にすることにより、第1領域34と第2領域35との間を連通させてキャニスタ11の内部においてパージガスの流れを確保することができる。そのため、パージ制御を行うときに、閉弁状態の電磁弁32がパージガスの流れの妨げとなって圧力損失が大きくなることを防止して、パージガスの流量不足を防止できる。
また、電磁弁32が閉弁状態であるときに燃料タンクFTの圧力が過度に変化した場合でも、小口穴33により第1領域34と第2領域35との間で圧力を開放することにより、燃料タンクFT側の第1領域34において過度に圧力が変化し難くなる。そのため、キャニスタ11を含めた装置の構成部品(例えば、燃料タンクFTに連通するキャニスタ11や電磁弁32やパージ通路12やパージ弁13など)の保護を図ることができる。
このようにして、本実施形態の蒸発燃料処理装置1は、駐車中にて大気中へ蒸発燃料が放出することを抑制しつつ、パージ制御などの車両の要求にも対応でき、かつ、装置の構成部品の保護を図ることができる。
また、電磁弁32は、ノーマルクローズ型の弁である。これにより、電磁弁32が閉弁状態であるときの電力消費及び発熱を防止できる。
また、蒸発燃料処理装置1は、車両情報からパージ制御を行うタイミングを予測する制御部16を有し、この制御部16により予測されたパージ制御を行うタイミングよりも所定時間前の時点で、電磁弁32を開弁状態にする。
これにより、パージ制御が開始される前に予め電磁弁32が開弁状態になるため、パージ制御を開始する際に電磁弁32が開弁するタイミングが遅れることを防ぎながら、キャニスタ11内でのパージガスの流れを確保できる。
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
(第1実施例)
まず、第1実施例について説明する。本実施例では、図6に示すように、蒸発燃料処理装置1は、キーオフポンプ41と切替弁42と圧力センサ43(すなわち、第1圧力センサ)を有する。また、蒸発燃料処理装置1は、圧力センサ44(すなわち、第2圧力センサ)と判定部45(あるいは、「リーク故障判定部」と言ってもよい。)を有する。なお、図6においては、説明の便宜上、活性炭22や空間部23を図示していない。
キーオフポンプ41は、キャニスタ11の大気通路14との接続部に設けられたポンプである。切替弁42は、大気通路14を開閉する弁であり、ノーマルオープン型の弁である。圧力センサ43は、キャニスタ11の第2領域35の圧力を検出する。圧力センサ44は、キャニスタ11の第1領域34の圧力を検出する。
判定部45は、詳しくは後述するように、電磁弁32の開閉動作に応じたキャニスタ11の内部の圧力の挙動に基づき、装置のリーク判定と、パージ弁13と電磁弁32の故障判定とを行う。ここで、「装置のリーク判定」とは、装置のリークの有無、すなわち、蒸発燃料処理装置1におけるキャニスタ11やその周辺(例えば、パージ通路12やベーパ通路15など)での気体(例えば、パージガス)の漏れの有無についての判定である。また、判定部45は、制御部16の一部として設けられるもの、あるいは、制御部16とは別に設けられるものであってもよい。
本実施例では、判定部45は、パージ制御を行っているときに、電磁弁32と切替弁42の各々の開閉状態を変化させたときの圧力センサ43と圧力センサ44の検出値に基づき、装置のリーク判定や弁の故障判定を行う。ここで、「弁の故障判定」とは、パージ弁13や電磁弁32や切替弁42の故障の有無の判定である。そして、判定部45は、装置のリーク判定を行った後に、弁の故障判定を行う。
具体的には、図7に示すように、判定部45は、まず事前診断を行う(ステップS1)。
この事前診断においては、装置のリーク判定と、パージ弁13と切替弁42の故障判定が行われる。具体的には、図6に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態にし、電磁弁32と切替弁42を閉弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ43の検出値が第1判定値JVa未満になれば、パージ弁13は閉故障しておらず、切替弁42は開故障しておらず、さらに、装置のリークが無いとして、事前診断がOKであると判断する。なお、第1判定値JVaは、負圧の値である。また、「閉故障」とは閉弁したまま開弁状態にならない故障であり、「開故障」とは、開弁したまま閉弁状態にならない故障である。
図7の説明に戻って、判定部45は、事前診断がOKであれば(ステップS2:YES)、1次判定を行う(ステップS3)。
この1次判定においては、電磁弁32の故障判定が行われる。具体的には、図8に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13と電磁弁32と切替弁42の全てを開弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ43の検出値が第2判定値JVb未満になれば、電磁弁32は閉故障していないとして、1次判定がOKであると判断する。なお、第2判定値JVbは、第1判定値JVaよりも高い圧力値(正圧側の圧力値)とする。
図7の説明に戻って、判定部45は、このようにして1次判定がOKであれば(ステップS4:YES)、正常判定を行う(ステップS5)。
また、判定部45は、ステップS2において事前診断がOKでなければ(ステップS2:NO)、異常判定を行う(ステップS9)。
また、判定部45は、ステップS4において1次判定がOKでなければ(ステップS4:NO)、すなわち、圧力センサ43の検出値が第2判定値JVb以上になれば、異常判定を保留し(ステップS6)、2次判定を行う(ステップS7)。
この2次判定においては、電磁弁32の故障判定が行われる。具体的には、図9に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態のままとし、電磁弁32を閉弁状態とし、切替弁42を開弁状態のままとする。すると、パージ弁13が開弁状態となってパージ通路12が開放される一方で、電磁弁32が閉弁状態となるため、キャニスタ11の第1領域34がエンジン負圧により負圧になっていく。
しかしながら、第2領域35から小口穴33を介して第1領域34へ向かって徐々に気体(パージエアまたはパージガス)が流れるので、第1領域34は徐々に負圧になっていく。そのため、圧力センサ44の検出値が徐々に負圧化していくこと(すなわち、圧力が低下していくこと)になる。そこで、判定部45は、圧力センサ44の検出値が所定の圧力Paになるまでに要する時間Taが規定範囲内であれば、電磁弁32は閉故障していないとして、2次判定がOKであると判断する。なお、所定の圧力Paは負圧である。
図7の説明に戻って、判定部45は、2次判定がOKであると判断する場合(ステップS8:YES)には、正常判定を行う(ステップS5)。一方、判定部45は、2次判定がOKでないと判断する場合(ステップS8:NO)には、異常判定を行う(ステップS9)。
そして、このような図7に示すフローチャートに基づいて故障判定が行われることにより、図10のようなタイムチャートの一例が実施される。図10に示すように、時間T21に、パージ要求とパージ弁駆動要求が有り、パージ弁13が開弁状態になってパージ制御が開始される。また、このとき、電磁弁駆動要求が有り、電磁弁32が開弁状態になる。また、切替弁42は開弁状態のままである。そして、その後、時間T22に、電磁弁駆動要求が無くなり、電磁弁32が閉弁状態になる。また、切替弁42も閉弁状態になる。そして、事前診断が行われる。そして、事前診断において圧力センサ43の検出値(図10にて「P1センサ値」と表記)が第1判定値JVa未満になり、時間T23において、事前診断が完了する。このとき、電磁弁32と切替弁42が開弁状態になる。
その後、通常のパージ制御が実行され、時間T24において、1次判定が行われる。そして、1次判定において圧力センサ43の検出値が第2判定値JVb未満になり、時間T25において、1次判定が完了するとともに2次判定が行われる。このとき、電磁弁32が閉弁状態になる。そして、2次判定において圧力センサ44の検出値(図10にて「P2センサ値」と表記)が所定の圧力Paになるのに要する時間Taが規定範囲内であるか否かを判定して、時間T26において、2次判定が完了する。
(第2実施例)
次に、第2実施例を説明する。本実施例では、事前診断が不要の場合として、判定部45は、第1実施例と異なる点として、図11や図12に示すように、事前診断を行わずに、1次判定や2次判定を行う。なお、図11に示すステップS11〜ステップS17の処理の内容については、前記の図7に示すステップS3〜ステップS9の処理の内容と共通するので、説明を省略する。また、図12に示す時間T31〜時間T34に行われる処理の内容については、前記の図10に示す時間T23〜時間T26に行われる処理の内容と共通するので、説明を省略する。
(第3実施例)
次に、第3実施例を説明する。本実施例では、図13に示すように、蒸発燃料処理装置1は、圧力センサ44を有しておらず、圧力センサ43のみを有する。
本実施例では、判定部45は、第1実施例と同様に、前記の図7に示すように、事前診断と1次判定と2次判定を行う。
ここで、事前診断においては、装置のリーク判定と、パージ弁13と切替弁42の故障判定が行われる。具体的には、図13に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態にし、電磁弁32と切替弁42を閉弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ43の検出値が第1判定値JVa未満になれば、パージ弁13は閉故障しておらず、切替弁42は開故障しておらず、さらに、装置のリークが無いとして、事前診断がOKであると判断する。
また、1次判定においては、図14に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13と電磁弁32と切替弁42の全てを開弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ43の検出値が第2判定値JVb未満になれば、電磁弁32は閉故障していないとして、1次判定がOKであると判断する。
さらに、2次判定においては、図15に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態のままとし、電磁弁32と切替弁42を閉弁状態とする。すると、パージ弁13が開弁状態となってパージ通路12が開放される一方で、切替弁42が閉弁状態となるため、キャニスタ11の第1領域34と第2領域35がエンジン負圧により負圧になる。しかしながら、第2領域35から小口穴33を介して第1領域34へ向かって徐々に気体が流れるので、第2領域35は徐々に負圧になっていく。そのため、圧力センサ43の検出値が徐々に負圧化していくことになる。そこで、判定部45は、圧力センサ43の検出値が所定の圧力Pbになるのに要する時間Tbが規定範囲内であれば、電磁弁32は閉故障していないとして、2次判定がOKであると判断する。
そして、このような故障判定が行われることにより、図16のようなタイムチャートの一例が実施される。図16に示すように、時間T41に、パージ要求とパージ弁駆動要求が有り、パージ弁13が開弁状態になってパージ制御が開始される。また、このとき、電磁弁駆動要求が有り、電磁弁32が開弁状態になる。また、切替弁42は開弁状態のままである。そして、その後、時間T42に、電磁弁駆動要求が無くなり、電磁弁32が閉弁状態になる。また、切替弁42も閉弁状態になる。そして、事前診断が行われる。そして、事前診断において圧力センサ43の検出値が第1判定値JVa未満になり、時間T43において、事前診断が完了する。このとき、電磁弁32と切替弁42が開弁状態になる。
その後、通常のパージ制御が実行され、時間T44において、1次判定が行われる。そして、1次判定において圧力センサ43の検出値が第2判定値JVb未満になり、時間T45において、1次判定が完了するとともに2次判定が行われる。このとき、電磁弁32と切替弁42が閉弁状態になる。そして、2次判定において圧力センサ43の検出値が所定の圧力Pbになるのに要する時間Tbが規定範囲内であるか否かを判定して、時間T46において、2次判定が完了する。
(第4実施例)
次に、第4実施例を説明する。本実施例では、事前診断が不要の場合として、判定部45は、第3実施例と異なる点として、前記の図11や図17に示すように、事前診断を行わずに、1次判定や2次判定を行う。なお、図17に示す時間T51〜時間T54に行われる処理の内容については、前記の図16に示す時間T43〜時間T46に行われる処理の内容と共通するので、説明を省略する。
(第5実施例)
次に、第5実施例を説明する。本実施例では、図18に示すように、蒸発燃料処理装置1は、圧力センサ44とCCV51を有する。
本実施例では、判定部45は、第1実施例や第3実施例と同様に、前記の図7に示すように、事前診断と1次判定と2次判定を行う。
ここで、事前診断においては、装置のリーク判定と、パージ弁13と切替弁42の故障判定が行われる。具体的には、図18に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態にし、電磁弁32とCCV51を閉弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ44の検出値が第1判定値JVa未満になれば、パージ弁13は閉故障しておらず、CCV51は開故障しておらず、さらに、装置のリークが無いとして、事前診断がOKであると判断する。
また、1次判定においては、電磁弁32の故障判定が行われる。具体的には、図19に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13と電磁弁32とCCV51の全てを開弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ44の検出値が第2判定値JVb未満になれば、電磁弁32は閉故障していないとして、1次判定がOKであると判断する。
さらに、2次判定においては、電磁弁32の故障判定が行われる。具体的には、図20に示すように、判定部45は、パージ制御を行っているときに、パージ弁13を開弁状態のままとし、電磁弁32を閉弁状態とし、CCV51を開弁状態のままとする。すると、パージ弁13が開弁状態となってパージ通路12が開放される一方で、電磁弁32が閉弁状態となるため、キャニスタ11の第1領域34がエンジン負圧により負圧になっていく。
しかしながら、第2領域35から小口穴33を介して第1領域34へ向かって徐々に気体が流れるので、第1領域34は徐々に負圧になっていく。そのため、圧力センサ44の検出値が徐々に負圧化していくことになる。そこで、判定部45は、圧力センサ44の検出値が所定の圧力Paになるまでに要する時間Taが規定範囲内であれば、電磁弁32は閉故障していないとして、2次判定がOKであると判断する。
そして、このような故障判定が行われることにより、図21のようなタイムチャートの一例が実施される。図21に示すように、時間T61に、パージ要求とパージ弁駆動要求が有り、パージ弁13が開弁状態になってパージ制御が開始される。また、このとき、電磁弁駆動要求が有り、電磁弁32が開弁状態になる。また、CCV51は開弁状態のままである。そして、その後、時間T62に、電磁弁駆動要求が無くなり、電磁弁32が閉弁状態になる。また、切替弁42も閉弁状態になる。そして、事前診断が行われる。そして、事前診断において圧力センサ44の検出値(図21にて「P2センサ値」と表記)が第1判定値JVa未満になり、時間T63において、事前診断が完了する。このとき、電磁弁32とCCV51が開弁状態になる。
その後、通常のパージ制御が実行され、時間T64において、1次判定が行われる。そして、1次判定において圧力センサ44の検出値が第2判定値JVb未満になり、時間T65において、1次判定が完了するとともに2次判定が行われる。このとき、電磁弁32が閉弁状態になる。そして、2次判定において圧力センサ44の検出値が所定の圧力Paになるのに要する時間Taが規定範囲内であるか否かを判定して、時間T66において、2次判定が完了する。
(第6実施例)
次に、第6実施例を説明する。本実施例では、事前診断が不要の場合として、判定部45は、第5実施例と異なる点として、前記の図11や図22に示すように、事前診断を行わずに、1次判定や2次判定を行う。なお、図22に示す時間T71〜時間T74に行われる処理の内容については、前記の図21に示す時間T63〜時間T66に行われる処理の内容と共通するので、説明を省略する。
(本実施形態の作用効果)
本実施形態の蒸発燃料処理装置1は、仕切壁31と電磁弁32と小口穴33とを有し、さらに、電磁弁32の開閉動作に応じたキャニスタ11の内部の圧力の挙動に基づき、装置のリーク判定と、パージ弁13と電磁弁32の故障判定とを行う判定部45を有する。
このようにして、電磁弁32を使用して、装置のリーク判定とパージ弁13と電磁弁32の故障判定といった車両の要求にも対応できる。
また、電磁弁32は、ステッピングモータで駆動する電動弁とする。これにより、電磁弁32が所定の開弁量で開弁状態を維持するときに、電磁弁32に対して非通電とすることができるので、電力消費及び発熱を防止できる。
〔第3実施形態〕
次に、第3実施形態について説明するが、第1実施形態や第2実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
(第1実施例)
まず、第1実施例について説明する。本実施例では、図23に示すように、蒸発燃料処理装置1は、キーオフポンプ41と圧力センサ43と判定部45と切替弁46と逆止弁47を有する。また、蒸発燃料処理装置1は、大気通路14の一部が第1通路14−1と第2通路14−2に分岐している。この第1通路14−1と第2通路14−2は、三方弁である切替弁46に接続している。そして、切替弁46は、キャニスタ11に連通させる通路を、第1通路14−1または第2通路14−2に切り替える。また、第2通路14−2において、キャニスタ11に遠い側からキャニスタ11に近い側に向かって順に、キーオフポンプ41と逆止弁47と圧力センサ43が設けられている。
そして、判定部45は、装置のリーク判定を行った後に、電磁弁32の故障判定を行う。
装置のリーク判定においては、図23に示すように、判定部45は、パージ弁13と電磁弁32を閉弁状態にする一方で、切替弁46を通電状態(ONの状態)にして第2通路14−2を大気通路14を介してキャニスタ11に連通させ、かつ、キーオフポンプ41を駆動させる。これにより、キーオフポンプ41により第2通路14−2を介して気体が吸引され、逆止弁47よりもキャニスタ11側の通路等が負圧になる。そして、このとき、判定部45は、圧力センサ43の検出値が第1判定値JVa未満になれば、装置のリークが無いと判定する。
また、電磁弁32の故障判定においては、図24に示すように、判定部45は、パージ弁13を開弁状態にし、電磁弁32を閉弁状態のままとし、切替弁46を通電状態(ONの状態)のままとし、キーオフポンプ41を停止させる。そして、判定部45は、大気圧状態となる第1領域34から小口穴33を介して負圧状態(すなわち、リーク判定時の圧力状態)の第2領域35へ気体が徐々に流れて第2領域35が徐々に大気圧になっていく際の第2領域35の圧力の挙動に基づき、電磁弁32の開故障の有無を判定する。そして、判定部45は、第2領域35の圧力が大気圧になるまでに要する時間が所定の正常範囲内であれば、電磁弁32は開故障しておらず、かつ、小口穴33が閉故障していないと判定する。
そして、このような装置のリーク判定と電磁弁32の故障判定が行われることにより、図25のようなタイムチャートの一例が実施される。図25に示すように、時間T81に、システムリーク判定要求が有り、また、パージ弁駆動要求が無いのでパージ弁13は閉弁状態であり、三方弁である切替弁46は通電状態であって第2通路14−2をキャニスタ11に接続する状態であり、電磁弁32は閉弁状態であり、キーオフポンプ41は駆動を開始する。これにより、装置のリーク判定が開始される。そして、この装置のリーク判定において圧力センサ43の検出値が判定値JVc未満になり、時間T82において、装置のリークが無いとしてシステムリーク正常判定がなされる。そして、さらに、電磁弁32の故障判定を行うために、パージ弁駆動要求が有りとなってパージ弁13は開弁状態となり、切替弁46は通電状態のままであり、電磁弁32は閉弁状態のままであり、キーオフポンプ41は停止する。
そして、時間T83において、圧力センサ43の検出値が大気圧になったとする。そこで、時間T82から時間T83までの時間の長さ、すなわち、圧力センサ43の検出値が大気圧になるまでに要する時間に基づいて、電磁弁32の開故障の有無と小口穴33の閉故障の有無が判定される。
詳しくは、図26に示すように、判定部45は、圧力センサ43の検出値が所定圧−C(すなわち、リーク判定時の圧力(負圧))から0(すなわち、大気圧)になるまでに要する時間としてカウントされるカウンタの値がAからBの正常範囲内である場合(図中、「正常」と表記)には、電磁弁32が開故障しておらず、かつ、小口穴33が閉故障していないと判定する。一方、判定部45は、カウンタの値がAからBの正常範囲よりも小さい場合(図中、「NG1」と表記)には、電磁弁32が開故障していると判定する。また、判定部45は、カウンタの値がAからBの正常範囲よりも大きい場合(図中、「NG2」と表記)には、小口穴33が閉故障していると判定する。
なお、カウンタの値におけるAからBの正常範囲は、圧力センサ43の検出値の変化に関わるパラメータ(例えば、燃料タンクFTの燃料残量、外気温、大気圧、密度、キャニスタ11の大きさなど)に基づいて規定される。
このようにして、電磁弁32の故障判定は、圧力センサ43の検出値が装置のリーク判定時の負圧から大気圧になるまでに要する時間に基づいて行われる。すなわち、装置のリーク判定が行われた後に行われる電磁弁32の故障判定においては、装置のリーク判定時の第2領域35の圧力が利用される。そのため、装置のリーク判定と電磁弁32の故障判定について個別に各部品(すなわち、パージ弁13や電磁弁32やキーオフポンプ41や切替弁46)の駆動が行われないので、各部品の駆動回数が抑制される。また、装置のリーク判定が行われた後に必ず電磁弁32の故障判定が行われるので、電磁弁32の故障判定が行われる頻度がある程度確保される。
(第2実施例)
次に、第2実施例について説明する。本実施例では図27に示すように、蒸発燃料処理装置1は、圧力センサ44とCCV51を有する。
そして、本実施例においても、判定部45は、装置のリーク判定を行った後に、電磁弁32の故障判定を行う。
装置のリーク判定においては、図27に示すように、判定部45は、パージ弁13と電磁弁32とCCV51の全てを閉弁状態にする。そして、判定部45は、圧力センサ44の検出値が判定値JVd未満になれば、装置のリークが無いと判定する。
また、電磁弁32の故障判定においては、図28に示すように、判定部45は、パージ弁13と電磁弁32を閉弁状態のままにし、CCV51を開弁状態にする。そして、判定部45は、大気圧状態となる第2領域35から小口穴33を介して負圧状態(すなわち、リーク判定時の圧力状態)の第1領域34へ気体が徐々に流れて第1領域34が徐々に大気圧になっていく際の第1領域34の圧力の挙動に基づき、電磁弁32の開故障の有無を判定する。そして、判定部45は、第1領域34の圧力が大気圧になるまでに要する時間が所定の正常範囲内であれば、電磁弁32は開故障しておらず、かつ、小口穴33が閉故障していないと判定する。
そして、このような装置のリーク判定と電磁弁32の故障判定が行われることにより、図29のようなタイムチャートの一例が実施される。図29に示すように、時間T91において、システムリーク判定要求が有り、また、パージ弁駆動要求が無いのでパージ弁13は閉弁状態であり、ノーマルオープン型の弁であるCCV51は通電状態であって閉弁状態であり、電磁弁32は閉弁状態である。これにより、装置のリーク判定が開始される。そして、この装置のリーク判定において圧力センサ44の検出値が判定値JVd未満になり、時間T92において、装置のリークが無いとしてシステムリーク正常判定がなされる。そして、さらに、電磁弁32の故障判定を行うために、パージ弁13は閉弁状態のままとなり、CCV51は非通電状態となって開弁状態になり、電磁弁32は閉弁状態のままとなる。
そして、時間T93において、圧力センサ44の検出値が大気圧になったとする。そこで、時間T92から時間T93までの時間の長さ、すなわち、圧力センサ44の検出値が大気圧になるまでに要する時間に基づいて、第1実施例と同様に、電磁弁32の開故障の有無と小口穴33の閉故障の有無が判定される。
このようにして、電磁弁32の故障判定は、圧力センサ44の検出値が装置のリーク判定時の負圧から大気圧になるまでに要する時間に基づいて行われる。すなわち、装置のリーク判定が行われた後に行われる電磁弁32の故障判定においては、装置のリーク判定時の第1領域34の圧力が利用される。そのため、装置のリーク判定と電磁弁32の故障判定について個別に各部品(すなわち、パージ弁13や電磁弁32やCCV51)の駆動が行われないので、各部品の駆動回数が抑制される。また、装置のリーク判定が行われた後に必ず電磁弁32の故障判定が行われるので、電磁弁32の故障判定が行われる頻度がある程度確保される。
(本実施形態の作用効果)
本実施形態によれば、判定部45は、装置のリーク判定を行った後に、電磁弁32の故障判定を行う。これにより、各部品の駆動回数が抑制される。また、電磁弁32の故障判定が行われる頻度がある程度確保されることから、低頻度にならないようにできる。
〔第4実施形態〕
次に、図30に示すように車両において給油スイッチ61とリッドセンサ62と給油蓋63と給油ガン64が設けられているときに、制御部16が行う給油時の制御について説明する。
具体的には、制御部16は、図31に示すように、給油トリガが有りのとき(ステップS21:YES)には、電磁弁32を開弁状態にする(ステップS2)。なお、「給油トリガが有りのとき」とは、給油スイッチ61がONになったときである。その後、制御部16は、給油蓋63が閉められてリッドセンサ62がONになったら(ステップS23:YES)、電磁弁32を閉弁状態にする(ステップS24)。
そして、このような図31に示すフローチャートに基づいて制御が行われることにより、図32のようなタイムチャートの一例が実施される。図32に示すように、時間T101において、給油スイッチ61がONになったら、電磁弁32が開弁状態となる。その後、時間T102において、給油蓋63が閉められて給油スイッチ61がOFFになり、リッドセンサ62がONになったら、電磁弁32は閉弁状態となる。
このようにして、制御部16は、給油スイッチ61で給油動作を検知したときに、電磁弁32を開弁状態にする。これにより、燃料タンクFTの圧力は、キャニスタ11や大気通路14を介して抜けることができるので、高くなり過ぎない。そのため、燃料タンクFTに十分に燃料が供給される前に、給油ガン64がオートストップしてしまうことを防止できる。したがって、確実に給油時に燃料タンクFTにて燃料を満たすことができる。なお、制御部16は、給油スイッチ61以外の手段で給油動作を検知してもよい。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、活性炭22は、前記にて例示したように2つ設けられているに限らず、3つ以上設けられていてもよい。また、吸着材として、活性炭以外のものを使用してもよい。
1 蒸発燃料処理装置
11 キャニスタ
12 パージ通路
13 パージ弁
14 大気通路
14−1 第1通路
14−2 第2通路
15 ベーパ通路
16 制御部
21 キャニスタケース
22 活性炭
22−1 1層目の活性炭
22−2 2層目の活性炭
23 空間部
24 パージポート
25 大気ポート
31 仕切壁
32 電磁弁
33 小口穴
34 第1領域
35 第2領域
36 リリーフ弁
41 キーオフポンプ
42 切替弁
43 圧力センサ
44 圧力センサ
45 判定部
46 切替弁
47 逆止弁
51 CCV
61 給油スイッチ
62 リッドセンサ
63 給油蓋
64 給油ガン
FT 燃料タンク
Pa,Pb 所定の圧力
Ta,Tb 時間
JVa 第1判定値
JVb 第2判定値
JVc,JVd 判定値

Claims (7)

  1. 燃料タンクに接続され、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着させる吸着層が複数設けられたキャニスタと、
    前記キャニスタからエンジンへ導入する前記蒸発燃料を含むパージガスを流すためのパージ通路と、
    前記パージ通路を開閉するパージ弁と、
    前記キャニスタに大気を取り込むための大気通路と、
    前記パージ弁を開弁状態にして前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記エンジンに前記パージガスを導入するパージ制御を行う制御部と、
    を有する蒸発燃料処理装置において、
    前記キャニスタの内部を、前記パージ通路および前記燃料タンク側の第1領域と、前記大気通路側の第2領域とに仕切る仕切壁と、
    前記仕切壁に設けられ、前記第1領域と前記第2領域との間を開閉する電磁弁と、
    前記仕切壁に設けられ、前記第1領域と前記第2領域との間で圧力を開放するリリーフ部と、
    前記電磁弁の開閉動作に応じた前記キャニスタの内部の圧力の挙動に基づき、装置のリーク判定と、前記パージ弁と前記電磁弁の故障判定とを行う判定部と、を有すること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  2. 請求項1の蒸発燃料処理装置において、
    前記電磁弁は、非通電時に閉弁状態になる弁であること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  3. 請求項1の蒸発燃料処理装置において、
    前記電磁弁は、ステッピングモータで駆動する弁であること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1つの蒸発燃料処理装置において、
    前記リリーフ部は、絞り開度が固定された固定絞りであること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  5. 請求項1乃至3のいずれか1つの蒸発燃料処理装置において、
    前記リリーフ部は、リリーフ弁であること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1つの蒸発燃料処理装置において、
    前記判定部は、前記リーク判定を行った後に、前記電磁弁の故障判定を行うこと、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1つの蒸発燃料処理装置において、
    車両情報から前記パージ制御を行うタイミングを予測するパージ予測部を有し、
    前記パージ予測部により予測された前記タイミングよりも所定時間前の時点で、前記電磁弁を開弁状態にすること、
    を特徴とする蒸発燃料処理装置。
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