JP2743229B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車に適用
される蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、エンジンの
吸気通路にパージ通路を介して接続されるキャニスタを
備え、該キャニスタと燃料タンクとを連通するベント通
路に、燃料タンク側の負圧により開かれる負圧弁と、燃
料タンク側の正圧により開かれる正圧弁とを有する２方
向弁を介設し、外気温の上昇等でタンク内圧が高くなっ
たときは正圧弁を介して蒸発燃料をキャニスに導入し、
一方、外気温の低下等でタンク内圧が低下したときは負
圧弁を介してキャニスタと燃料タンクとを連通させ、タ
ンク内圧の過度の減圧を防止するようにしたものは知ら
れている。

【０００３】また、本願出願人は、先に実願平３−３８
８８３号により、２方向弁をバイパスするバイパス通路
を設けてこれにベント制御弁を介設し、エンジンの吸気
通路にキャニスタから燃料蒸気をパージする際にベント
制御弁を開弁して燃料タンク内を吸気通路に連通させ、
タンク内圧を大気圧またはそれ以下に減圧させるように
したものを提案した。これによれば、エンジンの停止に
よりベント制御弁が閉弁した直後においてタンク内圧は
高くないので、給油のため燃料タンクの給油キャップを
開いても、タンク内の蒸発燃料の大気中への放出を生じ
にくくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先の提
案のものでは、タンク内圧が吸気負圧によって一旦減圧
されてもエンジンの運転状態の変化で吸気負圧が大気圧
に近い値になるとタンク内圧も大気圧に戻ってしまう。
このようにタンク内圧が大気圧になっている状態で給油
キャップを開放すると蒸発燃料が拡散等で多少とも大気
中に放出されてしまう。また、エンジン停止時はベント
制御弁が閉弁され、タンク内圧が上昇すると正圧弁を介
して燃料タンクからキャニスタに蒸発燃料が導入される
が、キャニスタへのベント量が増加すると蒸発燃料がキ
ャニスタで吸着し切れずに大気中に放出される。この場
合、タンク内圧をエンジン運転中に負圧にしておけば、
外気温の上昇によるタンク内圧の上昇が抑制されて、蒸
発燃料のベント量も減少する。本発明は、以上の点に鑑
み、エンジンの吸気負圧によりタンク内圧を効果的に減
圧して、燃料蒸気の大気中への放出を可及的に抑制し得
るようにした装置を提供することをその目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、エンジンの吸気通路にパージ通路を介して接
続されるキャニスタを備え、該キャニスタと燃料タンク
とを２方向弁を介して接続するものにおいて、該２方向
弁をバイパスするバイパス通路を設け、該バイパス通路
に、エンジンの運転状態に応じて開閉制御されるベント
制御弁と、燃料タンク側からキャニスタ側への流れを許
容する一方向弁とを直列に介設したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】エンジン運転時にベント制御弁を開弁すると、
エンジンの吸気負圧がバイパス通路に介設した一方向弁
を介して燃料タンクに作用してタンク内圧が吸気負圧に
より効果的に減圧される。この場合、キャニスタと大気
との連通を制御するドレン制御弁を設け、エンジン運転
中にベント制御弁を開弁するときドレン制御弁を閉弁し
てキャニスタへの大気の導入を断つようにすれば、吸気
負圧が大気で希釈されることなく燃料タンクに作用し、
タンク内圧がより効果的に減圧される。また、吸気負圧
が変化しても一方向弁の働きでタンク内圧は最大減圧状
態に維持される。かくて、給油キャップ開栓時における
燃料タンクからの蒸発燃料の放出が抑制される。また、
エンジン停止時にベント制御弁を閉弁すると、２方向弁
を介して燃料タンクとキャニスタとが接続される状態に
なるが、タンク内圧がエンジン運転中に上記の如く効果
的に減圧されるため、燃料タンクからキャニスタへの蒸
発燃料のベント量が減少し、キャニスタからの蒸発燃料
の放出も抑制される。

【０００７】

【実施例】図１を参照して、１はエンジンＥの吸気通路
を示し、該吸気通路１にスロットル弁２とその下流側の
フューエルインジェクタ３とを設け、該インジェクタ３
に燃料タンク４から図外の燃料ポンプを介して燃料を供
給し、スロットル開度、吸気負圧、エンジン回転数、冷
却水温、排気ガス中の酸素濃度等の各種センサ信号を入
力する電子制御回路（以下ＥＣＵと記す）５によりイン
ジェクタ３からの燃料噴射量をエンジンの運転状態に応
じて制御するようにした。

【０００８】燃料タンク４の上部空間はベント通路６を
介してキャニスタ７に接続されており、ベント通路６に
正圧弁８ａと負圧弁８ｂとを有する２方向弁８を介設
し、タンク内圧が上昇したときは燃料タンク４内の蒸発
燃料を正圧弁８ａを介してキャニスタ７に導入してキャ
ニスタ７内の活性炭等から成る吸着層７ａに吸着させ、
タンク内圧が低下したときは負圧弁８ｂを介して燃料タ
ンク４とキャニスタ７とを連通させてタンク内圧の過度
の低下を防止するようにし、更に、キャニスタ７を吸気
通路１のスロットル弁２の近傍に形成したパージポート
１ａにパージ通路９を介して接続し、該パージ通路９に
ＥＣＵ５によって制御されるパージ制御弁１０を介設し
て、エンジンの運転状態に応じて蒸発燃料をキャニスタ
７から吸気通路１にパージするようにした。図中１９は
パージ流量を検出してその信号をＥＣＵ１に入力する質
量流量センサである。

【０００９】尚、ＥＣＵ５による燃料噴射量の制御には
フィードバック制御とオープンループ制御との２つの制
御状態があり、通常クルーズ走行時では排気ガス中の酸
素濃度をフィードバックして空燃比が最適になるように
燃料噴射量をフィードバック制御するが、始動時や加速
時には所要の燃料量の供給を優先するオープンループ制
御を行なうようにしており、ここでオープンループ制御
状態ではキャニスタ７からのパージ燃料は制御不能な外
乱要因となるため、フィードバック制御状態にある時に
上記パージ制御弁１０を開弁してキャニスタ７からの蒸
発燃料のパージを行ない、空燃比に影響を与えないよう
にした。

【００１０】上記した２方向弁８の詳細は図２に示す通
りであり、弁筺８０内をダイヤフラム８１により燃料タ
ンク４に連なるタンク室８２と大気圧室８３とに仕切
り、タンク室８２にキャニスタ７に連なるベント管８４
を挿入し、ダイヤフラム８１に正圧弁８ａを固設してベ
ント管８４に正圧弁８ａに対向する弁座８５を形成する
と共に、タンク室８２内に負圧弁８ｂを装着してベント
管８４に負圧弁８ｂに対向する弁座８６を形成し、タン
ク内圧が正圧例えば＋２１mmHg以上になったときダイヤ
フラム８１が押し下げられて正圧弁８ａが開弁し、タン
ク内圧が負圧になったとき負圧弁８ｂが開弁されるよう
にした。尚、負圧弁８ｂの開弁設定圧は一般には−１４
mmHg程度に設定されているが、本実施例ではエンジン運
転中に後記する如く減圧されるタンク内圧をエンジン停
止後も維持できるよう負圧弁８ｂの開弁設定圧を可及的
に低く設定するものとし、例えば燃料タンク４が−９０
mmHg程度の負圧に耐えられる場合には安全率を見込んで
負圧弁８ｂの開弁設定圧を−７０mmHg程度に設定する。

【００１１】前記ベント通路６には２方向弁８をバイパ
スするバイパス通路１１が設けられており、該バイパス
通路１１に、ＥＣＵ５によって制御されるベント制御弁
１２と、燃料タンク４側からキャニスタ７側への流れを
許容する一方向弁１３とを直列に介入した。尚、該一方
向弁１３は燃料タンク４側とキャニスタ７側との圧力差
が比較的低く設定した所定値例えば７mmHg程度以上にな
ったとき開弁される。前記ベント制御弁１２は、上記し
たパージ制御弁１０が開弁される状態とほぼ同様のエン
ジン運転状態で開弁されるもので、両制御弁１０、１２
の開弁によればエンジンの吸気負圧により燃料タンク４
内の蒸発燃料がベント制御弁１２と一方向弁１３とキャ
ニスタ７とパージ制御弁１０とを介して吸気通路１にパ
ージされる。そして、タンク内圧は吸気負圧の作用で減
圧され、この際タンク内圧が過度に減圧されないよう、
タンク内圧を検出する圧力センサ１４を設けて該センサ
１４からの信号をＥＣＵ５に入力し、タンク内圧ＰＴが
所定値ＰＴＳ１（例えば−５５mmHg程度）以下に低下し
たときはベント制御弁１２を閉弁するようにした。

【００１２】前記キャニスタ７は、吸着層７ａの下側の
空間７ｂを大気開放しないクローズドボトム型のキャニ
スタで構成されており、ベント通路６に連なるベント管
７ｃと、パージ通路９に連なるパージ管７ｄとを夫々下
側空間７ｂに連通させ、一方、キャニスタ７から立上る
ドレン管７ｅをドレン制御弁１５とこれに並列のチェッ
ク弁１６とを介して大気開放するようにした。ドレン制
御弁１５はＥＣＵ５により原則としてベント制御弁１２
とは逆位相で開閉制御されるもので、ベント制御弁１２
の開弁時はドレン制御弁１５を閉弁して、パージ通路９
からの吸気負圧が大気圧によって希釈化されることなく
ベント通路６に作用するようにし、また、エンジン運転
中であっても吸気負圧が左程発生せず、タンク内圧が上
昇したときは、燃料タンク４からの蒸発燃料を含んだ空
気がベント制御弁１２と一方向弁１３とを介してキャニ
スタ７に導入され、吸着層７ａで蒸発燃料を吸着除去さ
れた後空気がチェック弁１６を介して大気中に放出され
るようにした。エンジン運転中にタンク内圧が所定値Ｐ
ＴＳ１以下になってベント制御弁１２が閉弁されたとき
はドレン制御弁１５を開弁し、キャニスタ７内に吸着層
７ａを介してパージ通路９に流れる空気流を生じさせ、
吸着層７ａに吸着されていた蒸発燃料をパージする。

【００１３】エンジン停止時は原則としてベント制御弁
１２を閉弁、ドレン制御弁１５を開弁するもので、かく
するときはキャニスタ７側の圧力は大気圧となり、外気
温の上昇等でタンク内圧が正圧弁８ａの開弁設定圧以上
に上昇したとき燃料タンク４内の蒸発燃料が正圧弁８ａ
を介してキャニスタ７に導入されて吸着層７ａに吸着さ
れる。この場合、燃料タンク４からキャニスタ７への蒸
発燃料のベント量が増加すると、蒸発燃料の一部が吸着
層７ａで吸着し切れずに大気中に放出されるが、エンジ
ン運転中に一方向弁１３とベント制御弁１２とを介して
作用する吸気負圧によりタンク内圧が効果的に減圧され
るため、タンク内圧が正圧弁８ａの開弁設定圧以上に上
昇する頻度が少なくなり、蒸発燃料のベント量が減少し
て大気中への蒸発燃料の放出が抑制される。

【００１４】また、給油に際して燃料タンク４に連なる
給油管４ａの上端の給油キャップ４ｂを開栓しても、タ
ンク内圧が負圧に減圧維持されているため、給油管４ａ
や燃料タンク４内を給油管４ａの上端部に連通する息抜
き管４ｃを介しての蒸発燃料の大気中への放出が抑制さ
れる。

【００１５】ところで、給油によって満タン近くになる
と、タンク内圧が大気圧を上回って正圧弁８ａの開弁設
定圧に昇圧維持され、給油管４ａ内の燃料の液面が押し
上げられてこれが所定レベルに上昇したところで給油が
停止される。従って、正圧弁８ａの開弁設定圧により満
タン時の液面レベルがコントロールされるが、エンジン
運転中でベント制御弁１２が開弁している状態で給油す
ると、満タン近くになってもタンク内圧が左程上昇せ
ず、実際には満タン分の燃料が給油されても給油管４ａ
内の液面レベルは給油停止レベルまで上昇しなくなり、
燃料が過剰に給油されてしまう。一方、エンジンが左程
大きな吸気負圧を発生しない状態で運転されると、炎天
下ではタンク内圧が正圧になる可能性があり、この状態
で給油キャップ４ｂを開栓すると蒸発燃料が放出されて
しまうため、この場合にはベント制御弁１２を開弁して
タンク内圧を大気圧近くに減圧することが望ましいが、
このままでは過給油を防止できなくなる。そこで、本実
施例では、車体に設けられるフューエルフィラーリッド
４ｄの開放操作等によって給油時か否かを検出する給油
センサ１７と、燃料タンク４内の液面ＦＬが所定レベル
ＦＬＳ以上になったか否かを検出するフロートスイッチ
等の液面センサ１８とを設け、給油時にタンク内圧ＰＴ
が正圧側に設定した所定値ＰＴＳ２以上で且つＦＬ＜Ｆ
ＬＳのとき、ベント制御弁１２を開弁して給油キャップ
４ｂの開栓時の蒸発燃料の放出を抑制し、ＦＬ≧ＦＬＳ
になったときベント制御弁１２を閉弁して過給油を防止
するようにした。

【００１６】上記した各制御弁１０、１２、１５の開閉
制御のプログラムは図３に示す通りであり、Ｓ１でエン
ジン停止時か否かの判別と、Ｓ２でエンジンがキャニス
タ７からのパージを行う所定の運転状態か否かの判別と
を行い、所定運転状態であれば、Ｓ３に進んで後記する
リーク検査を実行する状態か否かを判別し、リーク検査
状態でなければＳ４でパージ制御弁１０を開弁した後Ｓ
５に進み、タンク内圧ＰＴが負圧側に設定した上記所定
値ＰＴＳ１以下か否かを判別する。ＰＴ＞ＰＴＳ１であ
ればＳ６に進んで給油時か否かを判別し、給油時でなけ
ればＳ９に進んでベント制御弁１２を開弁、ドレン制御
弁１５を閉弁し、吸気負圧を燃料タンク４に作用させて
タンク内圧を減圧する。この減圧でＰＴ≦ＰＴＳ１にな
れば、Ｓ５からＳ１０に進んでベント制御弁１２を閉
弁、ドレン制御弁１５を開弁する。給油時はＳ６からＳ
７に進んでタンク内圧ＰＴが正圧側に設定した上記所定
値ＰＴＳ２以上か否かを判別し、ＰＴ≧ＰＴＳ２であれ
ばＳ８に進んで燃料タンク４内の液面レベルＦＬが所定
レベルＦＬＳ以上か否かを判別し、ＦＬ≧ＦＬＳになる
まではＳ９に進んでベント制御弁１２を開弁し、ＦＬ≧
ＦＬＳになったところでＳ１０に進んでベント制御弁１
２を閉弁する。尚、燃料キャップ４ｂの開栓時タンク内
圧ＰＴは通常は負圧になっており、Ｓ７でＰＴ＜ＰＴＳ
２と判別されてＳ１０に進み、その後の給油による液面
レベルＦＬの上昇に伴い正圧弁８ａの働きでＰＴ≧ＰＴ
Ｓ２になったときＳ８に進むが、このときはＦＬ≧ＦＬ
Ｓになっているため同じくＳ１０に進むことになり、タ
ンク内圧が正圧になることを考慮しなければ、給油時に
Ｓ６から直接Ｓ１０に進んでベント制御弁１２を閉弁す
るようにしても良い。

【００１７】エンジン停止時やエンジン運転中であって
も所定運転状態でないときは、Ｓ１やＳ２からＳ１１に
進んでパージ制御弁１０を閉弁した後、上記したＳ６、
Ｓ７、Ｓ８の給油時判別処理と同様の判別処理を行うＳ
１２、Ｓ１３、Ｓ１４のステップに進み、給油時でＰＴ
≧ＰＴＳ２であり且つＦＬ＜ＦＬＳのときＳ１５に進ん
でベント制御弁１２を開弁すると共にドレン制御弁１５
を介してタンク内圧を抜くために該制御弁１５を開弁す
る。一方、非給油時やＰＴ＜ＰＴＳ２やＦＬ≧ＦＬＳの
ときはＳ１０に進み、ベント制御弁１２を閉弁、ドレン
制御弁１５を開弁する。

【００１８】また、上記の如くベント制御弁１２とドレ
ン制御弁１５とタンク内圧の圧力センサ１４とを備える
場合には、燃料タンク４から吸気通路１に至る蒸発燃料
処理回路のリーク故障をパージ中のタンク内圧の変化に
基づいて検出することができる。そこで、本実施例で
は、エンジン運転状態が安定し且つ或る程度以上の吸気
負圧が発生しているときにリーク検査を実行するものと
し、リーク検査状態になったとき、Ｓ３からＳ１６に進
んでパージ制御弁１０とベント制御弁１２とを開弁、ド
レン制御弁１５を閉弁した後Ｓ１７に進み、吸気負圧や
エンジン回転数等をパラメータとして燃料タンク４に作
用する負圧の予想値ＰＴＯを割り出し、次にＳ１８に進
んでタンク内圧ＰＴとＰＴＯとを比較するようにした。
リークが有るとタンク内圧がＰＴＯまで減圧されず、そ
こでＰＴ＞ＰＴＯのときはＳ１９に進んでリーク故障を
表示する等の適宜のフェールセーフ処理を行う。

【００１９】尚、上記リーク検査や給油時上記の如くＰ
Ｔ≧ＰＴＳ２で且つＦＬ＜ＦＬＳのときにベント制御弁
１２を開弁する制御は、一方向弁１３を備えない装置で
も実行できる。むしろ、一方向弁１３が有る場合には、
給油時に上記の条件でベント制御弁１２を開弁してもタ
ンク内圧を一方向弁１３の開弁設定圧以下には減圧でき
なくなり、タンク内圧を大気圧まで減圧できるように、
一方向弁１３に並列の第２のベント制御弁を設け、給油
時におけるベント制御弁１２の開弁時には第２のベント
制御弁も開弁するように構成することが望ましい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、エンジン運転中に吸気負圧によってタンク内
圧を減圧して減圧状態に維持でき、給油キャップ開栓時
における燃料タンクからの蒸発燃料の放出が確実に防止
され、更に、エンジン停止時における燃料タンクからキ
ャニスタへの蒸発燃料のベント量を減少してキャニスタ
からの蒸発燃料の放出も抑制できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一例の系統図

【図２】 ２方向弁の断面図

【図３】 弁の開閉制御用のプログラムを示すフローチ
ャート

【符号の説明】

Ｅ エンジン １ 吸気通路 ４ 燃
料タンク ６ ベント通路 ７ キャニスタ ８ ２
方向弁 ８ａ 正圧弁 ８ｂ 負圧弁 ９
パージ通路 １１ バイパス通路 １２ ベント制御弁 １３
一方向弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気通路にパージ通路を介し
   て接続されるキャニスタを備え、該キャニスタと燃料タ
   ンクとを２方向弁を介して接続するものにおいて、該２
   方向弁をバイパスするバイパス通路を設け、該バイパス
   通路に、エンジンの運転状態に応じて開閉制御されるベ
   ント制御弁と、燃料タンク側からキャニスタ側への流れ
   を許容する一方向弁とを直列に介設したことを特徴とす
   る蒸発燃料処理装置。
2. 【請求項２】 前記キャニスタと大気との連通を制御す
   るドレン制御弁を設け、エンジン運転中に前記ベント制
   御弁を開弁するとき前記ドレン制御弁を閉弁してキャニ
   スタへの大気の導入を断つことを特徴とする請求項１に
   記載の蒸発燃料処理装置。