JP3706785B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料をチャージ通路を介してキャニスタにチャージし、キャニスタからパージした蒸発燃料をパージ通路を介してエンジンの吸気通路に供給する蒸発燃料処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の燃料タンクに発生した蒸発燃料が大気中に放散するのを防止すべく設けられた蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料のチャージおよびパージが可能な活性炭を収納したキャニスタを備えている。燃料タンクおよびキャニスタはチャージ通路を介して接続されており、燃料タンクで発生した蒸発燃料はチャージ通路を介してキャニスタに供給されて活性炭に吸着される。またキャニスタおよびエンジンの吸気通路はパージ通路を介して接続されており、吸気負圧で大気連通孔からキャニスタに吸入した空気で活性炭に吸着された燃料をパージし、このパージされた蒸発燃料はパージ通路を介してエンジンの吸気通路に供給される。
【0003】
特開平6−185420号公報には、かかる蒸発燃料処置装置において、燃料タンクからエンジンの吸気通路に至る経路を吸気負圧により一旦減圧した後にチャージ通路に設けたチャージ制御バルブを閉弁することにより、燃料タンク(およびチャージ制御バルブの上流のチャージ通路)を減圧状態で密閉し、その後の燃料タンクの内圧の変化を監視してリーク故障を検出するようになっている。そして燃料タンクの内圧が増加してリーク故障が検出されると、チャージ制御バルブおよびパージ制御バルブの両方を開弁し、吸気負圧で燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンの吸気通路に吸引し、リーク故障個所から蒸発燃料が大気に放散するのを防止するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、リーク故障が検出されて吸気負圧で燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンの吸気通路に吸引するとき、その途中に介在するキャニスタの大気連通孔を開閉する大気開放制御バルブが開弁状態に保持されている。そのためにエンジンの吸気負圧はキャニスタの大気開放制御バルブからの空気の吸入に消費されてしまい、その上流側のリーク故障個所にエンジンの吸気負圧を有効に伝達することができず、従ってリーク故障個所からの蒸発燃料の漏洩を完全に阻止するのが困難であった。
【0005】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、燃料タンクの蒸発燃料処理装置にリーク故障が発生したときに、そのリーク故障個所からの蒸発燃料の漏洩を確実に防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、燃料を貯留する燃料タンクと、蒸発燃料のチャージおよびパージが可能なキャニスタと、燃料タンクをキャニスタに接続するチャージ通路を開閉するチャージ制御バルブと、キャニスタをエンジンの吸気通路に接続するパージ通路を開閉するパージ制御バルブと、キャニスタの大気連通路を開閉する大気開放制御バルブとを備えた蒸発燃料処理装置において、燃料タンクあるいはチャージ制御バルブよりも上流のチャージ通路のリーク故障を検出するとともに、リーク故障が検出されたときにチャージ制御バルブおよびパージ制御バルブを開弁して大気開放制御バルブを閉弁する制御手段を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理装置が提案される。
【0007】
上記構成によれば、リーク故障が検出されるとチャージ制御バルブおよびパージ制御バルブを開弁してエンジンの吸気通路の吸気負圧をリーク故障個所に伝達し、その吸気負圧で蒸発燃料をエンジンの吸気通路に吸引してリーク故障個所からの漏洩を防止することができる。その間、キャニスタの大気開放制御バルブが閉弁状態に保持されるので、エンジンの吸気負圧が前記大気開放制御バルブからの空気の吸入に消費されることがなくなり、エンジンの吸気負圧をリーク故障個所に有効に伝達して該リーク故障個所からの蒸発燃料の漏洩を効果的に阻止することができる。
【0008】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、燃料タンクあるいはチャージ制御バルブよりも上流のチャージ通路の内圧を検出する圧力検出手段を備え、制御手段が検出したリーク量が所定値以下の場合に、制御手段は圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブを開度の制御することを特徴とする蒸発燃料処理装置が提案される。
【0009】
上記構成によれば、リーク量が所定値以下の場合には圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブを開度を制御するので、リーク発生個所からの蒸発燃料のリークを阻止できる範囲でエンジンの吸気通路への蒸発燃料の吸引量を最小限に抑え、キャニスタがフルチャージ状態になるまでの時間を延長することができる。
【0010】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、燃料タンクあるいはチャージ制御バルブよりも上流のチャージ通路の内圧を検出する圧力検出手段を備え、制御手段がチャージ制御バルブのオープン故障を検出した場合に、制御手段は圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブの開度を制御することを特徴とする蒸発燃料処理装置が提案される。
【0011】
上記構成によれば、チャージ制御バルブがオープン故障した場合には圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブを開度を制御するので、燃料タンク内の燃料蒸気がキャニスタに過剰に供給されて該キャニスタがフルチャージになるまでの時間を延長することができる。
【0012】
尚、実施例のバイパスバルブ24は本発明のチャージ制御バルブに対応する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0014】
図1〜図5は本発明の一実施例を示すもので、図1は蒸発燃料処理装置の全体構成図(ラージリーク時)、図2は蒸発燃料処理装置の全体構成図(スモールリーク時)、図3はリーク故障の検出手法およびチャージ制御バルブのオープン故障の検出手法の説明図、図4はメインルーチンのフローチャート、図5はタンク内圧負圧化パージ制御のルーチンのフローチャートである。
【0015】
図1および図2に示すように、自動車の燃料タンク11は図示せぬ給油ガンから燃料を供給するフィラーチューブ12を備える。燃料タンク11の内部にはストレーナ13、燃料ポンプ14およびフィルター15が設けられており、フィルター15を通過した燃料はフィードパイプ16を介してエンジン17の吸気通路18に設けられたインジェクタ19に供給される。
【0016】
内部に活性炭を収納して蒸発燃料をチャージおよびパージ可能なキャニスタ20と燃料タンク11とはチャージ通路21を介して接続されており、このチャージ通路21の中間部には2個のリリーフバルブを並列かつ逆方向に接続した周知の2ウェイバルブ22が配置される。2ウェイバルブ22の前後を接続するバイパス通路23には、該バイパス通路23を開閉するON/OFFソレノイドバルブよりなるバイパスバルブ24が設けられる。キャニスタ20とエンジン17の吸気通路18とを接続するパージ通路25には、開度を無段階に制御可能なリニアソレノイドバルブよりなるパージ制御バルブ26が設けられる。そしてキャニスタ20の大気連通孔27には、それを開閉するON/OFFソレノイドバルブよりなる大気開放制御バルブ28が設けられる。
【0017】
マイクロコンピュータよりなる制御手段29には、バイパスバルブ24の上流位置と燃料タンク11との間のチャージ通路21に設けた、大気圧との差圧を検出する圧力検出手段30で検出したタンク内圧が入力される。制御手段29は圧力検出手段30で検出したタンク内圧に基づいてバイパスバルブ24および大気開放制御バルブ28の開閉を制御するとともに、パージ制御バルブ26の開度を制御する。
【0018】
次に、蒸発燃料処理装置の通常時(正常時)の作用について説明する。
【0019】
通常時にはバイパスバルブ24およびパージ制御バルブ26は閉弁状態にあり、大気開放制御バルブ28は開弁状態にある。エンジン17の停止中に燃料タンク11が温度上昇して内圧が上昇すると、その内圧で2ウェイバルブ22の正圧バルブが開弁して燃料タンク11の内部で発生した蒸発燃料と膨張した空気がキャニスタ20に供給され、蒸発燃料がキャニスタ20の活性炭に吸着されて空気だけが大気開放制御バルブ28を通過して大気に排出され、これにより蒸発燃料の大気への放散を防止するとともに、燃料タンク11の内圧が過剰に高まるのを防止することができる。
【0020】
またエンジン17の停止中に燃料タンク11が温度低下して内圧が低下すると、大気圧との差圧で2ウェイバルブ22の負圧バルブが開弁して大気開放制御バルブ28から導入された空気が燃料タンク11に供給され、負圧による燃料タンク11の変形を防止することができる。
【0021】
また燃料タンク11への給油に先立ってバイパスバルブ24を開弁して燃料タンク11を大気連通孔27に連通させ、そのときの燃料タンク11の内圧が正圧状態であっても大気圧状態まで減圧し、フィラーチューブ12の燃料注入口から燃料蒸気が大気に放散されるのを防止することができる。
【0022】
またエンジン17の運転中にパージ制御バルブ26を定期的に開弁してキャニスタ20をエンジン17の吸気通路18に接続することにより、キャニスタ20にチャージされた燃料を大気連通孔27から吸入した空気でパージし、そのパージした蒸発燃料をエンジン17の吸気通路18に供給することができる。
【0023】
次に、図3に基づいて、制御手段29による燃料タンク11のリーク故障(バイパスバルブ24よりも上流のチャージ通路21のリーク故障を含む)の検出手法、並びにバイパスバルブ24のオープン故障の検出手法を説明する。
【0024】
このチェックは車両の走行中に一定時間毎に実行されるもので、キャニスタ20の大気開放制御バルブ28を閉弁した状態でパージ通路25のパージ制御バルブ26およびチャージ通路21のバイパスバルブ24を共に開弁する。その結果、エンジン17の吸気通路18に発生する吸気負圧で燃料タンク11の内部、パージ通路25の内部およびチャージ通路21の内部が減圧される。この状態でバイパスバルブ24を閉弁すると、バイパスバルブ24および燃料タンク11間のチャージ通路21の内部と、燃料タンク11の内部とが圧力P1に減圧された状態で密閉される。尚、2ウェイバルブ22の負圧バルブの開弁圧はそれよりも低いために該負圧バルブは閉弁状態に保持され、2ウェイバルブ22によって前記減圧に支障を来すことはない。
【0025】
この状態から圧力検出手段30でチャージ通路21の圧力の時間変化を監視する。具体的には時刻T1でバイパスバルブ24を閉弁した後、比較的に短い時間をおいた時刻T2に圧力を検出し、更に比較的に長い時間をおいた時刻T3に圧力を検出する。
【0026】
その結果、時刻T1にP1であった圧力が時刻T2でP2まで急激に上昇し、その後に時刻T3まで変化しなければ、つまりP2とP1の差(P2−P1)が所定の閾値以上であれば、大きな漏れ(ラージリーク)が発生していると判定される。ラージリークには、例えば図1に示すように燃料タンク11のフィラーチューブ12のキャップが外れて大気に連通しているような場合がある。
【0027】
また時刻T1にP1であった圧力が時刻T2でP1′まで僅かに上昇し、その後に比較的長い時間をおいて時刻T3にP3までゆるやかに上昇すれば、つまりP3とP1′との差(P3−P1′)が所定の閾値以上であれば、小さな漏れ(スモールリーク)が発生していると判定される。スモールリークには、例えば図2に示すように燃料タンク11に微小な小孔11aが開いたようなような場合がある。
【0028】
また時刻T1にP1であった圧力が時刻T2でP4まで減少していれば、バイパスバルブ24がオープン故障(開弁状態に固着する故障)したと判定される。なぜならば、時刻T1にバイパスバルブ24を閉弁したとき、該バイパスバルブ24が正しく閉弁していれば、エンジン17の吸気負圧が遮断されるために圧力の低下がそれ以上発生しない筈であるからである。
【0029】
次に、図4のフローチャートを参照してリーク故障の発生時の制御について説明する。
【0030】
先ずステップS1で何らかの異常(ラージリーク、スモールリークあるいはバイパスバルブ24のオープン故障)が発生したか否かを判定し、異常がなければステップS5で前述した通常のパージ制御を実行する。前記ステップS1で何らかの異常が発生し、ステップS2で前記異常がスモールリークでなく、ステップS3で前記異常がバイパスバルブ24のオープン故障でなく、ステップS4で前記異常がラージリークであれば、ステップS6〜ステップS8に移行する。尚、前記ステップS1で何らかの異常があると判定された場合でも、ステップS2〜S4の答えが全てNOであれば、やはりステップS5で通常のパージ制御を実行する。
【0031】
さて前記ステップS4でラージリークの判定がなされると、ステップS6でバイパスバルブ24を開弁し、ステップS7で大気開放制御バルブ28を閉弁する。その結果、ステップS8でラージリークの発生個所(例えば、キャップが外れたフィラーチューブ12)から吸引された空気が、バイパスバルブ24が全開状態にあるチャージ通路21と、キャニスタ20と、パージ制御バルブ26が全開状態にあるパージ通路25とを通過してエンジン17の吸気通路18に吸入され、ラージリークの発生個所からの蒸発燃料の大気への放散が防止される。このとき、キャニスタ20の大気連通孔27に設けた大気開放制御バルブ28は閉弁しているため、大気連通孔27およびキャニスタ20を介しての空気の吸入は阻止され、ラージリークの発生個所から最大限の空気を吸入して蒸発燃料の大気への放散を最小限に抑えることができる。
【0032】
一方、前記ステップS2でスモールリークの判定がなされると、ステップS9でバイパスバルブ24を開弁し、ステップS10で大気開放制御バルブ28を閉弁し、更にステップS11でパージ通路25のパージ制御バルブ26の開度を制御し、スモールリークの発生個所(例えば燃料タンク11の小孔11a)の付近がゲージ圧で僅かな負圧になるように制御して蒸発燃料の大気への放散を防止する。
【0033】
また前記ステップS3でバイパスバルブ24がオープン故障している場合にも前記ステップS9〜S11が実行され、パージ制御バルブ26の開度が適切に制御される。これにより、オープン故障したバイパスバルブ24を通して燃料タンク11内の燃料蒸気がキャニスタ20に過剰に供給されるのを防止し、該キャニスタ20がフルチャージ状態になるのを遅らせることができる。
【0034】
尚、リーク故障やバイパスバルブ24がオープン故障が検出されると、修理を促すべくドライバーに警報が発せられる。
【0035】
次に、前記ステップS11の内容を、図5のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【0036】
先ずステップS21でタンク内圧判定フラグF PTOBJの状態を判定する。タンク内圧判定フラグF PTOBJが「1」のときはタンク内圧が目標値よりも低圧の状態であり、タンク内圧判定フラグF PTOBJが「0」のときはタンク内圧が目標値よりも高圧の状態である。
【0037】
前記ステップS21でタンク内圧判定フラグF PTOBJが「0」であって燃料タンク内圧が目標値よりも高圧の場合には、ステップS22で実タンク内圧PTANK(圧力検出手段30で検出した圧力)と予め設定したタンク内圧下限値PTOBJLとを比較し、実タンク内圧PTANKがタンク内圧下限値PTONJL未満であれば、ステップS23でタンク内圧判定フラグF PTOBJを低圧を示す「1」にセットするとともに、ステップS24で予め設定したタンク内圧上限値PTOBJHをタンク内圧目標値PTOBJとする。
【0038】
従って、前記ステップS22で実タンク内圧PTANKがタンク内圧下限値PTOBJL未満でなければ、ステップS25でタンク内圧下限値PTOBJLがタンク内圧目標値PTOBJとなり、前記ステップS22で実タンク内圧PTANKがタンク内圧下限値PTOBJL未満であれば、ステップS25でタンク内圧上限値PTOBJHがタンク内圧目標値PTOBJとなる。
【0039】
一方、前記ステップS21でタンク内圧判定フラグF PTOBJが「1」であって燃料タンク内圧が目標値よりも低圧の場合には、ステップS26で実タンク内圧PTANK(圧力検出手段30で検出した圧力)と予め設定したタンク内圧上限値PTOBJHとを比較し、実タンク内圧PTANKがタンク内圧上限値PTOBJHを越えていれば、ステップS27でタンク内圧判定フラグF PTOBJを高圧を示す「0」にセットするとともに、ステップS28で予め設定したタンク内圧下限値PTOBJLをタンク内圧目標値PTOBJとする。
【0040】
従って、前記ステップS26で実タンク内圧PTANKがタンク内圧上限値PTOBJHを越えていなければ、ステップS25でタンク内圧上限値PTOBJHがタンク内圧目標値PTOBJとなり、前記ステップS26で実タンク内圧PTANKがタンク内圧下限値PTOBJLを越えていれば、ステップS25でタンク内圧下限値PTOBJLがタンク内圧目標値PTOBJとなる。
【0041】
このようにして実タンク内圧PTANKに基づいてタンク内圧目標値PTOBJが決定されると、ステップS25でパージ制御バルブ26の開度、つまりパージ制御バルブ26の流量目標値QPGOBJを算出する。具体的には実タンク内圧PTANKと内圧目標値PTOBJとの偏差に係数KIPT00を乗算した値を、流量目標値QPGOBJの前回値に加算して流量目標値QPGOBJの今回値を算出する。タンク内圧上限値PTOBJHは例えば−930Paとされ、タンク内圧下限値PTOBJLは例えば−1330Paとされる。
【0042】
続くステップS29で前記流量目標値QPGOBJが得られるようにパージ制御バルブ26の開度を決定し、かつステップS30で大気開放制御バルブ28を閉弁する。その結果、エンジン17の吸気通路18の負圧により圧力検出手段30で検出される圧力が−670Pa近傍に制御され、この負圧がスモールリークの発生個所に作用することにより蒸発燃料の大気への放散を防止することができる。またバイパスバルブ24がオープン故障した場合にも、−670Pa程度の軽負圧で燃料タンク11内の燃料蒸気を吸引することにより、蒸発燃料がキャニスタ20に過剰に供給されて該キャニスタ20がフルチャージになるのを遅らせることができる。
【0043】
尚、上記リーク故障の発生時の制御、つまり大気開放制御バルブ28を閉弁した状態でパージ制御バルブ26およびバイパスバルブ24を開弁する制御を長時間に亘って継続するとキャニスタ20がフルチャージ状態になってしまうため、定期的にパージ制御に切り換えてフルチャージ状態のキャニスタ20内の燃料をエンジン17の吸気通路18にパージする。即ち、バイパスバルブ24を閉弁し、大気開放制御バルブ28を開弁し、かつパージ制御バルブ26を全開にして大気連通孔27からキャニスタ20内に空気を吸入し、その空気でキャニスタ20にチャージされた燃料をパージする。
【0044】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0045】
例えば、実施例ではバイパスバルブ24よりも上流のチャージ通路21に圧力検出手段30を設けているが、燃料タンク11に直接圧力検出手段30を設けても良い。
【0046】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、リーク故障が検出されるとチャージ制御バルブおよびパージ制御バルブを開弁してエンジンの吸気通路の吸気負圧をリーク故障個所に伝達し、その吸気負圧で蒸発燃料をエンジンの吸気通路に吸引してリーク故障個所からの漏洩を防止することができる。その間、キャニスタの大気開放制御バルブが閉弁状態に保持されるので、エンジンの吸気負圧が前記大気開放制御バルブからの空気の吸入に消費されることがなくなり、エンジンの吸気負圧をリーク故障個所に有効に伝達して該リーク故障個所からの蒸発燃料の漏洩を効果的に阻止することができる。
【0047】
また請求項2に記載された発明によれば、リーク量が所定値以下の場合には圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブを開度を制御するので、リーク発生個所からの蒸発燃料のリークを阻止できる範囲でエンジンの吸気通路への蒸発燃料の吸引量を最小限に抑え、キャニスタがフルチャージ状態になるまでの時間を延長することができる。
【0048】
また請求項3に記載された発明によれば、チャージ制御バルブがオープン故障した場合には圧力検出手段で検出した圧力に基づいて燃料タンクの内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブを開度を制御するので、燃料タンク内の燃料蒸気がキャニスタに過剰に供給されて該キャニスタがフルチャージになるまでの時間を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸発燃料処理装置の全体構成図(ラージリーク時)
【図2】蒸発燃料処理装置の全体構成図(スモールリーク時)
【図3】リーク故障の検出手法およびチャージ制御バルブのオープン故障の検出手法の説明図
【図4】メインルーチンのフローチャート
【図5】タンク内圧負圧化パージ制御のルーチンのフローチャート
【符号の説明】
11 燃料タンク
17 エンジン
18 吸気通路
20 キャニスタ
21 チャージ通路
24 バイパスバルブ(チャージ制御バルブ)
25 パージ通路
26 パージ制御バルブ
27 大気連通孔
28 大気開放制御バルブ
29 制御手段
30 圧力検出手段
Claims (3)
- 燃料を貯留する燃料タンク(11)と、
蒸発燃料のチャージおよびパージが可能なキャニスタ(20)と、
燃料タンク(11)をキャニスタ(20)に接続するチャージ通路(21)を開閉するチャージ制御バルブ(24)と、
キャニスタ(20)をエンジン(17)の吸気通路(18)に接続するパージ通路(25)を開閉するパージ制御バルブ(26)と、
キャニスタ(20)の大気連路孔(27)を開閉する大気開放制御バルブ(28)と、
を備えた蒸発燃料処理装置において、
燃料タンク(11)あるいはチャージ制御バルブ(24)よりも上流のチャージ通路(21)のリーク故障を検出するとともに、リーク故障が検出されたときにチャージ制御バルブ(24)およびパージ制御バルブ(26)を開弁して大気開放制御バルブ(28)を閉弁する制御手段(29)を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 燃料タンク(11)あるいはチャージ制御バルブ(24)よりも上流のチャージ通路(21)の内圧を検出する圧力検出手段(30)を備え、制御手段(29)が検出したリーク量が所定値以下の場合に、制御手段(29)は圧力検出手段(30)で検出した圧力に基づいて燃料タンク(11)の内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブ(26)の開度を制御することを特徴とする、請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。
- 燃料タンク(11)あるいはチャージ制御バルブ(24)よりも上流のチャージ通路(21)の内圧を検出する圧力検出手段(30)を備え、制御手段(29)がチャージ制御バルブ(24)のオープン故障を検出した場合に、制御手段(29)は圧力検出手段(30)で検出した圧力に基づいて燃料タンク(11)の内圧が弱い負圧になるようにパージ制御バルブ(26)の開度を制御することを特徴とする、請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。
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