JP3896588B2 - エバポリークチェックシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料が蒸発して生じるエバポの燃料タンクから外部へのリークをチェックするエバポリークチェックシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン排気の排出規制に加え、近年では燃料タンクから外部へリークする燃料の蒸気すなわちエバポの排出規制が厳しくなっている。特に、アメリカ合衆国環境庁（ＥＰＡ）およびカリフォルニア州環境庁（ＣＡＲＢ）の定める基準では、燃料タンクのわずか開口からのエバポリークを検出することを要求している。
【０００３】
そこで、エバポリークを検出するための技術として例えば特開平５−２７２４１７号公報に開示されている検査装置、あるいは特開平１０−９０１０７号公報に開示されている装置が公知である。特開平５−２７２４１７号公報に開示されている技術および特開平１０−９０１０７号公報に開示されている技術によると、燃料タンクの内部と外部との間に圧力差を形成している。燃料タンクの内部と外部との間の圧力差は、ポンプによって燃料タンクの内部を加圧または減圧することにより形成している。燃料タンクの内部と外部とに圧力差を形成することにより、燃料タンクからエバポリークが生じている場合、ポンプを駆動する動力源の負荷が変動する。この動力源の負荷に基づいて燃料タンクからのエバポリークを検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２７２４１７号公報に開示されている技術および特開平１０−９０１０７号に開示されている技術では、いずれも燃料タンクの内部を加圧することによりエバポリークを検出している。しかしながら、燃料タンクを加圧した場合、燃料タンク内のエバポは外部へ放出される。エバポリークの検出は、例えばエンジン停止時などに繰り返し実施されるため、検出されない程度のわずかなエバポリークがある場合、検出のたびに燃料タンクから外部へエバポが放出される。
【０００５】
そこで、燃料タンクの内部を減圧することによりエバポリークを検出することが考えられる。これにより、エバポリークの検出時、燃料タンク内部のエバポは吸着手段であるキャニスタを経由するため、大気中へ放出されるエバポが低減される。しかし、キャニスタを通過してもエバポは完全に除去されないため、燃料タンクの内部を減圧する場合、わずかに残留しているエバポはポンプ側へ侵入する。
【０００６】
ポンプ側へ侵入したエバポは、ポンプを駆動する動力源にも侵入する。動力源としてブラシモータを使用する場合、ポンプ側へ侵入したエバポはブラシと整流子との摺接部に付着する。摺接部にエバポが付着すると、ブラシなどの摺接部の摩耗が生じる。さらに、侵入したエバポにより摺接部が濡れている場合、摺接部で発生したブラシの摩耗粉などの異物は整流子の表面に付着する。その結果、ブラシの異常摩耗を招きモータの寿命の低下を招くという問題がある。また、動力源としてブラシモータを使用する場合、ブラシモータの作動を安定化させることが困難である。そのため、例えば温度、気圧あるいは湿度など周囲の環境、ならびにブラシや整流子などの摺接部の摩耗によってブラシモータの特性が経時的に変化する。その結果、エバポリークの検出精度の向上が困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、寿命が長く、精度の高いエバポリークチェックシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプを駆動するためにブラシレスモータを使用している。ブラシレスモータは、整流子およびブラシに対応する部位がなく摺接部が形成されないため、ブラシの摩耗ならびにそれにともなう異物の発生および堆積が低減される。したがって、作動が安定し、寿命を延長することができる。また、エバポの侵入にともなうブラシなどの摩耗がないため、ブラシレスモータの作動特性の経時的な変化が小さい。そのため、ブラシレスモータに供給される電流値、ならびにポンプの作動を安定させることができる。したがって、燃料タンクからのエバポリークの検出条件が安定し、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のエバポリークチェックシステムによると、第二通路部とポンプとの間に絞り部を備えている。絞り部は、エバポリークが許容される開口の大きさに対応している。例えば、ＣＡＲＢやＥＰＡの規格では、燃料タンクからのエバポリークの検出精度として、燃料タンクに０．５ｍｍの開口からのエバポリークを検出可能な精度を要求している。一方、燃料タンクをはじめとするエバポリークチェックシステムを構成する各部位では、時間とともにエバポの濃度あるいは湿度など周辺環境が変化し、これにともない検出精度も変化する。そこで、例えば、絞り部を所定の開口の大きさ以下に設定し、大気に開放されている第二通路部および絞り部とポンプとの連通時における所定の特性を検出した後、燃料タンクに連通する第一通路部とポンプとの連通時における所定の特性を検出する。これにより、エバポリークのチェック時には、チェックごとに基準となる絞り部を経由した所定の特性が検出される。したがって、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプは燃料タンクの内部を減圧している。すなわち、ポンプは燃料タンクの内部を吸引している。これにより、燃料タンクで発生したエバポはキャニスタを経由し、大気中に放出されるエバポが低減される。また、ポンプの駆動にブラシレスモータを使用しているため、吸引にともなって燃料タンクで発生したエバポがポンプおよびブラシレスモータ側へ侵入した場合でも、ブラシレスモータに摩耗が生じない。したがって、ブラシレスモータの寿命を延長することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載のエバポリークチェックシステムによると、切換手段からポンプまでの通路に圧力検出手段を備えている。圧力検出手段により通路の圧力を検出することにより、燃料タンクの内部の圧力の変化を高精度に検出することができる。したがって、燃料タンクからのエバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の請求項５または６記載のエバポリークチェックシステムによると、負荷検出手段によりブラシレスモータの運動特性値を検出している。ブラシレスモータは、電流値に対する作動が安定しているため、電流値からブラシレスモータの運動特性値を精度よく検出することができる。例えば電流値と燃料タンクの内部の圧力あるいはエバポリークが生ずる開口の大きさなどとを相関させることにより、ブラシレスモータの電流値からエバポリークを検出することができる。
【００１３】
本発明の請求項７記載のエバポリークチェックシステムによると、負荷検出手段が検出した運動特性値は、電圧比、デューティ比またはビット出力の少なくとも一つにより出力される。エバポリークチェックシステムには切換手段などの電気的に作動する部位があり、電磁ノイズが発生する。電圧比、デューティ比またはビット出力などにより運動特性値を出力することにより、電磁ノイズの影響を低減することができる。したがって、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の請求項８記載のエバポリークチェックシステムによると、ブラシレスモータの回転数を一定に制御する。これにょり、必要以上に燃料タンクの外部と内部との圧力差を形成する必要がない。また、ブラシレスモータの回転数の変化によりブラシレスモータの作動負荷を検出することができる。
【００１５】
本発明の請求項９記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプおよびブラシレスモータは燃料タンクおよび吸着手段よりも上方に設置されている。そのため、燃料タンクからポンプおよびブラシレスモータ側への液状の燃料あるいは水の侵入を防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項１０記載のエバポリークチェックシステムによると、切換手段は作動が維持されているとき、作動開始時よりも供給電力が小さな保持通電状態となる。保持通電状態にすることにより、切換手段に供給される電力による発熱が低減され、発熱による検出精度の変化を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエバポリークチェックシステムとしてのチェックモジュールを適用したエバポシステムを図１に示す。
【００１８】
エバポシステム１は、主にチェックモジュール１０、燃料タンク２、吸着手段としてのキャニスタ３、吸気装置８０およびＥＣＵ４から構成されている。チェックモジュール１０は、図２に示すように、ハウジング２０、ポンプ１１、ブラシレスモータ１２、切換手段としての切換弁装置３０および圧力センサ１３を備えている。チェックモジュール１０は、燃料タンク２およびキャニスタ３よりも上方に設置されている。これにより、燃料タンク２およびキャニスタ３からチェックモジュール１０への液体の燃料あるいは水の侵入が防止される。
【００１９】
ハウジング２０には、ポンプ１１、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０が収容されている。ハウジング２０は、ポンプ１１を収容するポンプ室２１、ならびに切換弁装置３０を収容する弁室２２を有している。ハウジング２０は、第一通路部としてのタンク通路４１、第二通路部としての開放通路４２、接続通路４３および排気通路４４を有している。タンク通路４１は、ハウジング２０の弁室２２から図１に示すようにキャニスタ３を経由して燃料タンク２に連通している。開放通路４２は大気に開放されている開放端４２ａを有しており、図２に示すハウジング２０の弁室２２から開放端４２ａに連通している。図２に示すように、接続通路４３はポンプ室２１と弁室２２とを連通している。燃料タンク２からポンプ１１へ流れるエバポを含む空気、ならびに開放通路４２からポンプ１１へ流れる空気は、接続通路４３を流れる。なお、以下の説明では、接続通路４３を流れる燃料タンク２から流入するエバポを含む空気、ならびに開放端４２ａから流入する空気の両者を合わせて混合ガスという。
【００２０】
排気通路４４は、弁室２２を経由してポンプ室２１と開放通路４２とを連通し、ポンプ１１から排出され大気中へ放出される混合ガスが流れる。接続通路４３の弁室２２側からはオリフィス通路４５が分岐している。オリフィス通路４５は接続通路４３と弁室２２とを連通しており、オリフィス通路４５には絞り部としてのオリフィス４６が配置されている。オリフィス４６は、エバポリークが許容される開口の大きさに対応している。例えば、ＣＡＲＢおよびＥＰＡの基準では、燃料タンク２からのエバポリークの検出精度としてφ０．５ｍｍ相当の開口からのエバポリークの検出が要求されている。そのため、本実施例では、オリフィス通路に例えばφ０．５ｍｍ以下に設定された開口からなるオリフィス４６を配置している。
【００２１】
ポンプ１１は、ポンプ室２１に収容されており、吸入口１４および吐出口１５を有している。吸入口１４は接続通路４３に配置され、吐出口１５はポンプ室２１に配置されている。ブラシレスモータ１２によりポンプ１１を駆動することにより、接続通路４３の混合ガスはポンプ１１へ吸入される。ブラシレスモータ１２は、図示しないコイルへの通電位置を変更することにより、図示しない可動子を回転駆動する電気的に無接点の直流モータである。図１に示すように、ブラシレスモータ１２は、制御回路５に接続されている。
【００２２】
切換弁装置３０は、図２に示すように弁ボディ３１、弁部材５０および電磁駆動部６０から構成されている。弁ボディ３１は、ハウジング２０の弁室２２に収容されている。弁ボディ３１は、タンク通路４１側に第一弁座部３２を有している。弁部材５０に装着されているワッシャ部材５１は第一弁座部３２に当接可能であり、弁部材５０の移動にともなってワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接することにより、タンク通路４１と開放通路４２との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。また、弁部材５０は当接部５２を有しており、当接部５２はハウジング２０の接続通路４３の弁室２２側の端部に形成されている第二弁座部３３に当接可能である。弁部材５０の移動にともなって当接部５２が第二弁座部３３に当接すると、タンク通路４１と開放通路４２とが連通するとともに、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３の連通が遮断される。
【００２３】
弁部材５０は電磁駆動部６０により駆動される。弁部材５０は、反電磁駆動部側の端部に上述の当接部５２を有し、ワッシャ部材５１が装着されている。電磁駆動部６０は図１に示すＥＣＵ４に接続されているコイル６１を有している。コイル６１に通電することにより、コア６２に磁界が発生し、弁部材５０を吸引する。弁部材５０は、スプリング６３によりコイル６１による吸引方向とは逆方向へ付勢されている。
【００２４】
コイル６１への通電が停止されているとき、図２に示すように弁部材５０はスプリング６３の付勢力により下方へ移動し、当接部５２が第二弁座部３３に当接している。そのため、タンク通路４１と開放通路４２とが連通するとともに、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３とはオリフィス通路４５を経由して連通する。
【００２５】
一方、コイル６１へ通電されると、図３に示すようにスプリング６３の付勢力に抗して弁部材５０はコア６２へ吸引され、ワッシャ部材５１と第一弁座部３２とが当接した位置で弁部材５０は停止する。そのため、タンク通路４１と開放通路４２との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが直接連通する。弁部材５０のワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接している状態のとき、コイル６１へ通電される電力は弁部材５０の移動量が小さな通電初期に比較して小さな保持通電状態となっている。作動ヒステリシスの影響により、弁部材５０の移動量に応じて弁部材５０の移動のために必要な力、すなわちコイル６１から発生する磁気吸引力は変化する。例えば、弁部材５０が移動を開始するとき、すなわち弁部材５０が第二弁座部３３から第一弁座部３２方向へ移動を開始するときと、弁部材５０の移動量が大きな状態を保持するとき、すなわち弁部材５０のワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接した状態を保持するときとを比較すると、弁部材５０の移動量が大きな状態を保持するときの方がコイル６１に供給する必要がある電力は小さくなる。そこで、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接している状態のとき、保持通電状態として弁部材５０が第二弁座部３３方向へ移動しない程度の電力をコイル６１に供給する。保持通電状態では、例えばパルス状に断続的に電力が供給される。これにより、コイル６１へ通電する電力を低減でき、コイル６１からの発熱が低減される。
【００２６】
図１に示すように、キャニスタ３は吸着剤３ａを有している。吸着剤３ａは、例えば活性炭などであり、燃料タンク２で発生した燃料のエバポを吸着する。キャニスタ３は、図２に示すハウジング２０の弁室２２と燃料タンク２とを連通するタンク通路４１の途中に設置されている。また、キャニスタ３には、吸気装置８０の吸気管８１へ連通するパージ通路８２が接続されている。キャニスタ３を通過することにより、燃料タンク２で発生したエバポは吸着剤３ａに吸着され、キャニスタ３から流出する空気に含まれるエバポは所定の濃度以下となる。吸気装置８０はエンジンの吸気系に連通する吸気管８１を有しており、吸気管８１には内部を流れる吸気流量を調整するスロットル弁８３が設置されている。
【００２７】
圧力センサ１３は、接続通路４３に設置されている。圧力センサ１３は、接続通路４３の圧力を検出し、ＥＣＵ４に圧力に応じた信号を出力する。ＥＣＵ４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成されており、チェックモジュール１０が適用されるエンジンの各部を制御するために搭載されている。ＥＣＵ４には、圧力センサ１３をはじめエンジンの各部に設けられている種々のセンサから出力された信号が入力される。ＥＣＵ４は、これら入力された種々の信号からＲＯＭに記録されている所定の制御プログラムにしたがってエンジンの各部を制御する。ブラシレスモータ１２を駆動する制御回路５および切換弁装置３０は、ＥＣＵ４により制御される。
【００２８】
次に、上記の構成のエバポシステム１のチェックモジュール１０の作動について図４および図５に基づいて詳細に説明する。
エンジンの運転が停止されて所定期間が経過すると、燃料タンク２からのエバポリークのチェックが開始される。この所定期間は、車両の温度が安定するために必要な期間に設定されている。
【００２９】
（１） まず、大気圧の検出が実施される。本実施例の場合、燃料タンク２からのエバポリークは圧力の変化に基づいて検出するため、標高差による大気圧の相違の影響を低減する必要がある。そこで、エバポリークのチェックに先立って大気圧を検出する。大気圧の検出は、接続通路４３に設置されている圧力センサ１３によって検出される。コイル６１に電力が供給されていないとき、図２に示すように開放通路４２はオリフィス通路４５を経由して接続通路４３と連通しているため、接続通路４３の圧力は大気圧とほぼ同一である。圧力センサ１３により検出された圧力は、圧力信号としてＥＣＵ４に出力される。圧力センサ１３から出力される圧力信号は、電圧比、デューティ比またはビット出力として出力される。これにより、電磁駆動部６０など周囲の電気的な駆動部から発生するノイズの影響を低減することができ、圧力の検出精度を維持することができる。圧力センサ１３により大気圧を検出することにより、チェックモジュール１０の近傍の大気圧を測定することができる。そのため、チェックモジュール１０とは遠隔に配置されている例えば燃料噴射装置の大気圧センサにより大気圧を検出する場合と比較して精度が向上する。
【００３０】
このとき、図４に示すように圧力センサ１３のみがＯＮされ、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電は停止されている。この状態を大気圧検出期間Ａとする。そのため、図５に示すように圧力センサ１３が検出した接続通路４３の圧力は、大気圧と同一である。
【００３１】
（２） 大気圧の検出が完了すると、検出した大気圧からチェックモジュール１０が搭載された車両の標高を算定する。例えば、ＥＣＵ４のＲＯＭに記録されている大気圧と標高との相関マップから標高を算定し、算定された標高に基づいてその後のエバポリークを検出するために用いられる各種のパラメータを補正する。これらの処理は、ＥＣＵ４により実行される。
【００３２】
パラメータの補正が完了すると、図４に示すように切換弁装置３０のコイル６１へ通電が開始され、エバポ発生検出状態Ｂとなる。このとき、弁部材５０は図３に示す状態となり、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接する。これにより、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。そのため、燃料タンク２と接続通路４３とが連通する。このとき、燃料タンク２において燃料が蒸発し、エバポが発生している場合、燃料タンク２の内部の圧力は外部と比較して高まるため、図５に示すように圧力センサ１３により検出される接続通路４３の圧力はわずかに上昇する。
【００３３】
（３） 燃料タンク２におけるエバポの発生にともなう圧力上昇がチェックされると、図４に示すように切換弁装置３０への通電が停止される。この状態を基準検出状態Ｃとする。そのため、図２に示すように弁部材５０の当接部５２は第二弁座部３３に着座する。これにより、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３との直接の連通は遮断され、タンク通路４１および開放通路４２はオリフィス通路４５を経由した連通となる。ここで、ブラシレスモータ１２に通電すると、ポンプ１１が駆動され接続通路４３が減圧される。そのため、タンク通路４１の混合ガスおよび開放通路４２の空気は、オリフィス通路４５を経由して接続通路４３へ流入する。オリフィス通路４５に設置されているオリフィス４６により接続通路４３へ流入する混合ガスは絞られるため、図５に示すように接続通路４３の圧力は低下する。オリフィス４６は所定の大きさに設定されているため、接続通路４３の圧力は所定の圧力まで低下し一定となる。このとき、検出された接続通路４３の所定の圧力は、基準圧力Ｐｒとして検出されＥＣＵ４のＲＡＭに記録される。
【００３４】
（４） 基準圧力の検出が完了すると、図４に示すように再び切換弁装置３０のコイル６１に通電される。この状態を減圧状態Ｄとする。そのため、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接し、タンク通路４１と接続通路４３とが連通するとともに、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断される。これにより、燃料タンク２と接続通路４３とが連通するため、燃料タンク２と接続通路４３とは圧力が同一となり、接続通路４３の圧力は一旦上昇する。そして、ブラシレスモータ１２へ通電されることによりポンプ１１が作動し、燃料タンク２の内部は図５に示すように時間の経過とともに減圧される。制御回路５は、ブラシレスモータ１２の回転数をほぼ一定に制御する。そのため、燃料タンク２の内部と外部との圧力差を小さくした場合でも、エバポリークのチェックが可能である。このとき、接続通路４３は燃料タンク２に連通しているため、圧力センサ１３が検出する接続通路４３の圧力は、燃料タンク２の内部の圧力と同一である。
【００３５】
ポンプ１１の作動にともなって、接続通路４３すなわち燃料タンク２の内部の圧力が上記の（３）において記録された基準圧力Ｐｒよりも低下した場合、燃料タンク２からのエバポリークは許容以下と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒよりも低下する場合、燃料タンク２の外部から内部への空気の侵入がなく、燃料タンク２の気密が十分に達成されていることを意味する。そのため、燃料タンク２の内部で発生したエバポが外部へ放出されることはなく、エバポリークは許容以下と判断することができる。
【００３６】
一方、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで低下しない場合、燃料タンク２からのエバポリークが許容超過と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで低下しない場合、燃料タンク２の内部の減圧にともなって外部から空気が侵入していると考えられる。そのため、燃料タンク２の内部でエバポが発生した場合、発生したエバポは燃料タンク２から外部へ放出されていると考えられる。したがって、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒよりも低下しない場合、エバポリークは許容超過と判断することができる。エバポリークが許容超過と判断されると、エンジンの次回の運転時において図示しないダッシュボードに警告ランプが点灯される。これにより、運転者にエバポリークが発生していることを認識させる。
なお、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒとほぼ同一の場合、燃料タンク２からオリフィス４６に相当するエバポリークが生じていることになる。
【００３７】
（５） エバポリークのチェックが完了すると、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電が停止される。この状態を判断終了状態Ｅとする。これにより、図５に示すように接続通路４３の圧力は大気圧に回復する。ＥＣＵ４は、接続通路４３の圧力が図５に示すように大気圧に回復したことを確認した後、圧力センサ１３の作動を停止させ、エバポリークのチェックを終了する。
【００３８】
以上、説明したように本発明の第１実施例によるチェックモジュール１０によると、ポンプ１１を駆動するための動力源として摺接部のない電気的に無接点のブラシレスモータ１２を使用している。そのため、燃料タンク２からポンプ１１およびブラシレスモータ１２へ混合ガスが侵入した場合でも、局所的な摩耗が防止され、寿命を延長することができる。また、ブラシレスモータ１２は、無接点であるためノイズの発生がなく、かつ制御回路５により定電圧制御が可能であるため、ブラシレスモータ１２ならびにこれにより駆動されるポンプ１１の作動を安定させることができ、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００３９】
第１実施例では、燃料タンク２の減圧に先立ち、接続通路４３においてオリフィス４６を通過した混合ガスの圧力を検出している。そのため、標高（大気圧）、温度および湿度など周囲の環境、ならびにブラシレスモータ１２の性能とは無関係にエバポリークをチェックすることができる。したがって、検出精度を高めることができる。
【００４０】
第１実施例では、圧力センサ１３により燃料タンク２に連通する接続通路４３の圧力を直接検出している。そのため、例えばモータの電流値などから間接的に燃料タンク２の圧力を検出する場合と比較して、検出精度を高めることができる。
第１実施例では、燃料タンク２の内部を減圧することによりエバポリークをチェックしている。そのため、エバポリークのチェック時に混合気が燃料タンク２の外部へ放出されることがなく、環境保護を図ることができる。
【００４１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムを図６に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図６に示すように、第２実施例によるチェックモジュール１０は、圧力センサを有していない。そのため、ＥＣＵ４は制御回路５からブラシレスモータ１２の運動特性値を取得する。運動特性値とは、ブラシレスモータ１２に供給される電圧、電流およびブラシレスモータ１２の回転数などである。ブラシレスモータ１２は、定電圧（定電流）制御が可能であるため、図７および図８に示すようにブラシレスモータ１２の運動特性値である電流値と燃料タンク２の内部の圧力またはエバポリークが生じる開口の大きさ（リーク径）との間に精度の高い相関を得ることができる。そのため、ＥＣＵ４は、制御回路５からブラシレスモータ１２の運動特性値を監視することにより、燃料タンク２内部の圧力の変化を検出することができる。その結果、圧力センサにより接続通路４３の圧力を直接検出しない場合でも、ブラシレスモータ１２の運動特性値を検出することにより、接続通路４３の圧力を間接的に高い精度で検出することができる。
【００４３】
ブラシレスモータ１２の運動特性値の検出は、制御回路５が本来有している機能である。すなわち、制御回路５は負荷検出手段として機能する。そのため、付加的な回路を必要とせず、圧力センサを廃止することができる。
なお、第２実施例の場合、圧力センサを有していないため、第１実施例で説明したようにエバポリークのチェックに先立つ大気圧の検出ができない。そのため、第２実施例では、例えばエンジンの燃料噴射装置あるいは吸気装置など他のシステムに設置されている圧力センサにより大気圧を検出する。
【００４４】
（第３実施例）
本発明の第３実施例によるチェックモジュールについて説明する。
第３実施例は、エバポリークのチェック時において燃料タンク２を加圧する点で第１実施例と相違する。そのため、チェックモジュール１０の作動が第１実施例と相違する。その他、チェックモジュール１０の構成は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
以下、第３実施例によるチェックモジュール１０の作動について図９に基づいて説明する。
（１） 大気圧および標高の検出は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。大気圧検出期間Ａのとき、圧力センサ１３が検出した接続通路４３の圧力は、大気圧と同一である。
【００４６】
（２） 大気圧および標高の検出が完了すると、切換弁装置３０のコイル６１へ通電が開始され、エバポ発生検出状態Ｂとなる。このとき、弁部材５０は図３に示す状態となり、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接する。これにより、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。そのため、燃料タンク２と接続通路４３とが連通する。このとき、燃料タンク２において燃料が蒸発し、エバポが発生している場合、燃料タンク２の内部の圧力は外部と比較して高まっているため、図９に示すように圧力センサが検出する接続通路４３の圧力はわずかに上昇する。
【００４７】
（３） 燃料タンク２におけるエバポの発生にともなう圧力上昇がチェックされると、切換弁装置３０への通電が停止され、基準検出状態Ｃとなる。そのため、図２に示すように弁部材５０の当接部５２は第二弁座部３３に着座する。これにより、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３との直接の連通は遮断され、オリフィス通路４５を経由した連通となる。ここで、ブラシレスモータ１２に通電すると、ポンプ１１が駆動される。第３実施例では、ポンプ１１は接続通路４３を加圧する。そのため、接続通路４３の混合ガスはオリフィス通路４５のオリフィス４６を経由して弁室２２へ流出する。弁室２２へ流出した混合ガスは、開放通路４２を経由して開放端４２ａから大気中へ放出される。オリフィス通路４５に設置されているオリフィス４６により弁室２２へ流出する混合ガスは絞られるため、図９に示すように接続通路４３の圧力は上昇する。オリフィス４６は所定の大きさに設定されているため、接続通路４３の圧力は所定の圧力まで上昇し一定となる。このとき、検出された接続通路４３の所定の圧力は、基準圧力Ｐｐとして検出されＥＣＵ４のＲＡＭに記録される。
【００４８】
（４） 基準圧力Ｐｐの検出が完了すると、図４に示すように再び切換弁装置３０のコイル６１に通電され、減圧状態Ｄとなる。そのため、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接し、タンク通路４１と接続通路４３とが連通するとともに、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断される。そして、ブラシレスモータ１２へ通電されることによりポンプ１１が作動し、図９に示すように燃料タンク２の内部は時間の経過とともに加圧される。
【００４９】
ポンプ１１の作動にともなって、接続通路４３すなわち燃料タンク２の内部の圧力が上記の（３）において記録された基準圧力Ｐｐよりも上昇した場合、燃料タンク２からのエバポリークは許容以下と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐよりも上昇する場合、燃料タンク２の気密が十分に達成されていることを意味する。そのため、燃料タンク２の内部で発生したエバポが外部へ放出されることはなく、エバポリークは許容以下と判断することができる。
【００５０】
一方、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐまで到達しない場合、燃料タンク２からのエバポリークが許容超過と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで上昇しない場合、燃料タンク２の内部の加圧にともなって燃料タンク２の内部から外部へ混合ガスが流出していると考えられる。そのため、燃料タンク２の内部でエバポが発生した場合、発生したエバポは燃料タンク２の外部へ放出されていると考えられる。したがって、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐまで上昇しない場合、エバポリークは許容超過と判断することができる。エバポリークが有りと判断された後の処理は第１実施例と同様であり、説明を省略する。
なお、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒとほぼ同一の場合、燃料タンク２からオリフィス４６に相当するエバポリークが生じていることになる。
【００５１】
（５） エバポリークのチェックが完了すると、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電が停止され、判断終了状態Ｅとなる。これにより、図９に示すように接続通路４３の圧力は大気圧に回復する。ＥＣＵ４は、接続通路４３の圧力が大気圧に回復したことを確認した後、圧力センサ１３の作動を停止させ、エバポリークチェックを終了する。
【００５２】
第３実施例では、エバポリークのチェック時に燃料タンク２を加圧する場合について説明した。第３実施例では、第１実施例と同一の構成で燃料タンク２を加圧する場合にもチェックモジュール１０を適用することができる。また、第３実施例でも第１実施例と同様に、ブラシレスモータ１２を使用しているため、第１実施例と同様にブラシレスモータの１２の寿命の延長などの効果を得ることができる。
なお、第３実施例において圧力センサ１３を省略し、第２実施例と同様にブラシレスモータ１２の運動特性値に基づいてエバポリークをチェックすることも可能である。
【００５３】
以上、説明した本発明の複数の実施例では、エバポリークのチェックのためにオリフィスを設置する例について説明した。しかし、構成の簡略化のためにオリフィスを廃止し、圧力あるいはブラシレスモータの運動特性値の絶対的な変化からエバポリークのチェックすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの要部を示す模式的な断面図であって、コイルへ通電されていない状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの要部を示す模式的な断面図であって、コイルへ通電されている状態を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータ、圧力センサおよび切換弁装置の作動状態を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの接続通路における圧力の経時的な変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータへ供給される電流値と接続通路の圧力との関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータへ供給される電流値とエバポリークが生じるリーク径との関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第３実施例によるチェックモジュールの接続通路における圧力の経時的な変化を示す模式図である。
【符号の説明】
２ 燃料タンク
３ キャニスタ（吸着手段）
５ 制御回路（負荷検出手段）
１０ チェックモジュール（エバポリークチェックシステム）
１１ ポンプ
１２ ブラシレスモータ
１３ 圧力センサ
３０ 切換弁装置（切換手段）
４１ タンク通路（第一連通部）
４２ 開放通路（第二連通部）
４２ａ 開放端
４６ オリフィス（絞り部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料が蒸発して生じるエバポの燃料タンクから外部へのリークをチェックするエバポリークチェックシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン排気の排出規制に加え、近年では燃料タンクから外部へリークする燃料の蒸気すなわちエバポの排出規制が厳しくなっている。特に、アメリカ合衆国環境庁（ＥＰＡ）およびカリフォルニア州環境庁（ＣＡＲＢ）の定める基準では、燃料タンクのわずか開口からのエバポリークを検出することを要求している。
【０００３】
そこで、エバポリークを検出するための技術として例えば特開平５−２７２４１７号公報に開示されている検査装置、あるいは特開平１０−９０１０７号公報に開示されている装置が公知である。特開平５−２７２４１７号公報に開示されている技術および特開平１０−９０１０７号公報に開示されている技術によると、燃料タンクの内部と外部との間に圧力差を形成している。燃料タンクの内部と外部との間の圧力差は、ポンプによって燃料タンクの内部を加圧または減圧することにより形成している。燃料タンクの内部と外部とに圧力差を形成することにより、燃料タンクからエバポリークが生じている場合、ポンプを駆動する動力源の負荷が変動する。この動力源の負荷に基づいて燃料タンクからのエバポリークを検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２７２４１７号公報に開示されている技術および特開平１０−９０１０７号に開示されている技術では、いずれも燃料タンクの内部を加圧することによりエバポリークを検出している。しかしながら、燃料タンクを加圧した場合、燃料タンク内のエバポは外部へ放出される。エバポリークの検出は、例えばエンジン停止時などに繰り返し実施されるため、検出されない程度のわずかなエバポリークがある場合、検出のたびに燃料タンクから外部へエバポが放出される。
【０００５】
そこで、燃料タンクの内部を減圧することによりエバポリークを検出することが考えられる。これにより、エバポリークの検出時、燃料タンク内部のエバポは吸着手段であるキャニスタを経由するため、大気中へ放出されるエバポが低減される。しかし、キャニスタを通過してもエバポは完全に除去されないため、燃料タンクの内部を減圧する場合、わずかに残留しているエバポはポンプ側へ侵入する。
【０００６】
ポンプ側へ侵入したエバポは、ポンプを駆動する動力源にも侵入する。動力源としてブラシモータを使用する場合、ポンプ側へ侵入したエバポはブラシと整流子との摺接部に付着する。摺接部にエバポが付着すると、ブラシなどの摺接部の摩耗が生じる。さらに、侵入したエバポにより摺接部が濡れている場合、摺接部で発生したブラシの摩耗粉などの異物は整流子の表面に付着する。その結果、ブラシの異常摩耗を招きモータの寿命の低下を招くという問題がある。また、動力源としてブラシモータを使用する場合、ブラシモータの作動を安定化させることが困難である。そのため、例えば温度、気圧あるいは湿度など周囲の環境、ならびにブラシや整流子などの摺接部の摩耗によってブラシモータの特性が経時的に変化する。その結果、エバポリークの検出精度の向上が困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、寿命が長く、精度の高いエバポリークチェックシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプを駆動するためにブラシレスモータを使用している。ブラシレスモータは、整流子およびブラシに対応する部位がなく摺接部が形成されないため、ブラシの摩耗ならびにそれにともなう異物の発生および堆積が低減される。したがって、作動が安定し、寿命を延長することができる。また、エバポの侵入にともなうブラシなどの摩耗がないため、ブラシレスモータの作動特性の経時的な変化が小さい。そのため、ブラシレスモータに供給される電流値、ならびにポンプの作動を安定させることができる。したがって、燃料タンクからのエバポリークの検出条件が安定し、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のエバポリークチェックシステムによると、第二通路部とポンプとの間に絞り部を備えている。絞り部は、エバポリークが許容される開口の大きさに対応している。例えば、ＣＡＲＢやＥＰＡの規格では、燃料タンクからのエバポリークの検出精度として、燃料タンクに０．５ｍｍの開口からのエバポリークを検出可能な精度を要求している。一方、燃料タンクをはじめとするエバポリークチェックシステムを構成する各部位では、時間とともにエバポの濃度あるいは湿度など周辺環境が変化し、これにともない検出精度も変化する。そこで、例えば、絞り部を所定の開口の大きさ以下に設定し、大気に開放されている第二通路部および絞り部とポンプとの連通時における所定の特性を検出した後、燃料タンクに連通する第一通路部とポンプとの連通時における所定の特性を検出する。これにより、エバポリークのチェック時には、チェックごとに基準となる絞り部を経由した所定の特性が検出される。したがって、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプは燃料タンクの内部を減圧している。すなわち、ポンプは燃料タンクの内部を吸引している。これにより、燃料タンクで発生したエバポはキャニスタを経由し、大気中に放出されるエバポが低減される。また、ポンプの駆動にブラシレスモータを使用しているため、吸引にともなって燃料タンクで発生したエバポがポンプおよびブラシレスモータ側へ侵入した場合でも、ブラシレスモータに摩耗が生じない。したがって、ブラシレスモータの寿命を延長することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載のエバポリークチェックシステムによると、切換手段からポンプまでの通路に圧力検出手段を備えている。圧力検出手段により通路の圧力を検出することにより、燃料タンクの内部の圧力の変化を高精度に検出することができる。したがって、燃料タンクからのエバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の請求項５または６記載のエバポリークチェックシステムによると、負荷検出手段によりブラシレスモータの運動特性値を検出している。ブラシレスモータは、電流値に対する作動が安定しているため、電流値からブラシレスモータの運動特性値を精度よく検出することができる。例えば電流値と燃料タンクの内部の圧力あるいはエバポリークが生ずる開口の大きさなどとを相関させることにより、ブラシレスモータの電流値からエバポリークを検出することができる。
【００１３】
本発明の請求項７記載のエバポリークチェックシステムによると、負荷検出手段が検出した運動特性値は、電圧比、デューティ比またはビット出力の少なくとも一つにより出力される。エバポリークチェックシステムには切換手段などの電気的に作動する部位があり、電磁ノイズが発生する。電圧比、デューティ比またはビット出力などにより運動特性値を出力することにより、電磁ノイズの影響を低減することができる。したがって、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の請求項８記載のエバポリークチェックシステムによると、ブラシレスモータの回転数を一定に制御する。これにょり、必要以上に燃料タンクの外部と内部との圧力差を形成する必要がない。また、ブラシレスモータの回転数の変化によりブラシレスモータの作動負荷を検出することができる。
【００１５】
本発明の請求項９記載のエバポリークチェックシステムによると、ポンプおよびブラシレスモータは燃料タンクおよび吸着手段よりも上方に設置されている。そのため、燃料タンクからポンプおよびブラシレスモータ側への液状の燃料あるいは水の侵入を防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項１０記載のエバポリークチェックシステムによると、切換手段は作動が維持されているとき、作動開始時よりも供給電力が小さな保持通電状態となる。保持通電状態にすることにより、切換手段に供給される電力による発熱が低減され、発熱による検出精度の変化を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエバポリークチェックシステムとしてのチェックモジュールを適用したエバポシステムを図１に示す。
【００１８】
エバポシステム１は、主にチェックモジュール１０、燃料タンク２、吸着手段としてのキャニスタ３、吸気装置８０およびＥＣＵ４から構成されている。チェックモジュール１０は、図２に示すように、ハウジング２０、ポンプ１１、ブラシレスモータ１２、切換手段としての切換弁装置３０および圧力センサ１３を備えている。チェックモジュール１０は、燃料タンク２およびキャニスタ３よりも上方に設置されている。これにより、燃料タンク２およびキャニスタ３からチェックモジュール１０への液体の燃料あるいは水の侵入が防止される。
【００１９】
ハウジング２０には、ポンプ１１、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０が収容されている。ハウジング２０は、ポンプ１１を収容するポンプ室２１、ならびに切換弁装置３０を収容する弁室２２を有している。ハウジング２０は、第一通路部としてのタンク通路４１、第二通路部としての開放通路４２、接続通路４３および排気通路４４を有している。タンク通路４１は、ハウジング２０の弁室２２から図１に示すようにキャニスタ３を経由して燃料タンク２に連通している。開放通路４２は大気に開放されている開放端４２ａを有しており、図２に示すハウジング２０の弁室２２から開放端４２ａに連通している。図２に示すように、接続通路４３はポンプ室２１と弁室２２とを連通している。燃料タンク２からポンプ１１へ流れるエバポを含む空気、ならびに開放通路４２からポンプ１１へ流れる空気は、接続通路４３を流れる。なお、以下の説明では、接続通路４３を流れる燃料タンク２から流入するエバポを含む空気、ならびに開放端４２ａから流入する空気の両者を合わせて混合ガスという。
【００２０】
排気通路４４は、弁室２２を経由してポンプ室２１と開放通路４２とを連通し、ポンプ１１から排出され大気中へ放出される混合ガスが流れる。接続通路４３の弁室２２側からはオリフィス通路４５が分岐している。オリフィス通路４５は接続通路４３と弁室２２とを連通しており、オリフィス通路４５には絞り部としてのオリフィス４６が配置されている。オリフィス４６は、エバポリークが許容される開口の大きさに対応している。例えば、ＣＡＲＢおよびＥＰＡの基準では、燃料タンク２からのエバポリークの検出精度としてφ０．５ｍｍ相当の開口からのエバポリークの検出が要求されている。そのため、本実施例では、オリフィス通路に例えばφ０．５ｍｍ以下に設定された開口からなるオリフィス４６を配置している。
【００２１】
ポンプ１１は、ポンプ室２１に収容されており、吸入口１４および吐出口１５を有している。吸入口１４は接続通路４３に配置され、吐出口１５はポンプ室２１に配置されている。ブラシレスモータ１２によりポンプ１１を駆動することにより、接続通路４３の混合ガスはポンプ１１へ吸入される。ブラシレスモータ１２は、図示しないコイルへの通電位置を変更することにより、図示しない可動子を回転駆動する電気的に無接点の直流モータである。図１に示すように、ブラシレスモータ１２は、制御回路５に接続されている。
【００２２】
切換弁装置３０は、図２に示すように弁ボディ３１、弁部材５０および電磁駆動部６０から構成されている。弁ボディ３１は、ハウジング２０の弁室２２に収容されている。弁ボディ３１は、タンク通路４１側に第一弁座部３２を有している。弁部材５０に装着されているワッシャ部材５１は第一弁座部３２に当接可能であり、弁部材５０の移動にともなってワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接することにより、タンク通路４１と開放通路４２との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。また、弁部材５０は当接部５２を有しており、当接部５２はハウジング２０の接続通路４３の弁室２２側の端部に形成されている第二弁座部３３に当接可能である。弁部材５０の移動にともなって当接部５２が第二弁座部３３に当接すると、タンク通路４１と開放通路４２とが連通するとともに、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３の連通が遮断される。
【００２３】
弁部材５０は電磁駆動部６０により駆動される。弁部材５０は、反電磁駆動部側の端部に上述の当接部５２を有し、ワッシャ部材５１が装着されている。電磁駆動部６０は図１に示すＥＣＵ４に接続されているコイル６１を有している。コイル６１に通電することにより、コア６２に磁界が発生し、弁部材５０を吸引する。弁部材５０は、スプリング６３によりコイル６１による吸引方向とは逆方向へ付勢されている。
【００２４】
コイル６１への通電が停止されているとき、図２に示すように弁部材５０はスプリング６３の付勢力により下方へ移動し、当接部５２が第二弁座部３３に当接している。そのため、タンク通路４１と開放通路４２とが連通するとともに、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３とはオリフィス通路４５を経由して連通する。
【００２５】
一方、コイル６１へ通電されると、図３に示すようにスプリング６３の付勢力に抗して弁部材５０はコア６２へ吸引され、ワッシャ部材５１と第一弁座部３２とが当接した位置で弁部材５０は停止する。そのため、タンク通路４１と開放通路４２との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが直接連通する。弁部材５０のワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接している状態のとき、コイル６１へ通電される電力は弁部材５０の移動量が小さな通電初期に比較して小さな保持通電状態となっている。作動ヒステリシスの影響により、弁部材５０の移動量に応じて弁部材５０の移動のために必要な力、すなわちコイル６１から発生する磁気吸引力は変化する。例えば、弁部材５０が移動を開始するとき、すなわち弁部材５０が第二弁座部３３から第一弁座部３２方向へ移動を開始するときと、弁部材５０の移動量が大きな状態を保持するとき、すなわち弁部材５０のワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接した状態を保持するときとを比較すると、弁部材５０の移動量が大きな状態を保持するときの方がコイル６１に供給する必要がある電力は小さくなる。そこで、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接している状態のとき、保持通電状態として弁部材５０が第二弁座部３３方向へ移動しない程度の電力をコイル６１に供給する。保持通電状態では、例えばパルス状に断続的に電力が供給される。これにより、コイル６１へ通電する電力を低減でき、コイル６１からの発熱が低減される。
【００２６】
図１に示すように、キャニスタ３は吸着剤３ａを有している。吸着剤３ａは、例えば活性炭などであり、燃料タンク２で発生した燃料のエバポを吸着する。キャニスタ３は、図２に示すハウジング２０の弁室２２と燃料タンク２とを連通するタンク通路４１の途中に設置されている。また、キャニスタ３には、吸気装置８０の吸気管８１へ連通するパージ通路８２が接続されている。キャニスタ３を通過することにより、燃料タンク２で発生したエバポは吸着剤３ａに吸着され、キャニスタ３から流出する空気に含まれるエバポは所定の濃度以下となる。吸気装置８０はエンジンの吸気系に連通する吸気管８１を有しており、吸気管８１には内部を流れる吸気流量を調整するスロットル弁８３が設置されている。
【００２７】
圧力センサ１３は、接続通路４３に設置されている。圧力センサ１３は、接続通路４３の圧力を検出し、ＥＣＵ４に圧力に応じた信号を出力する。ＥＣＵ４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成されており、チェックモジュール１０が適用されるエンジンの各部を制御するために搭載されている。ＥＣＵ４には、圧力センサ１３をはじめエンジンの各部に設けられている種々のセンサから出力された信号が入力される。ＥＣＵ４は、これら入力された種々の信号からＲＯＭに記録されている所定の制御プログラムにしたがってエンジンの各部を制御する。ブラシレスモータ１２を駆動する制御回路５および切換弁装置３０は、ＥＣＵ４により制御される。
【００２８】
次に、上記の構成のエバポシステム１のチェックモジュール１０の作動について図４および図５に基づいて詳細に説明する。
エンジンの運転が停止されて所定期間が経過すると、燃料タンク２からのエバポリークのチェックが開始される。この所定期間は、車両の温度が安定するために必要な期間に設定されている。
【００２９】
（１） まず、大気圧の検出が実施される。本実施例の場合、燃料タンク２からのエバポリークは圧力の変化に基づいて検出するため、標高差による大気圧の相違の影響を低減する必要がある。そこで、エバポリークのチェックに先立って大気圧を検出する。大気圧の検出は、接続通路４３に設置されている圧力センサ１３によって検出される。コイル６１に電力が供給されていないとき、図２に示すように開放通路４２はオリフィス通路４５を経由して接続通路４３と連通しているため、接続通路４３の圧力は大気圧とほぼ同一である。圧力センサ１３により検出された圧力は、圧力信号としてＥＣＵ４に出力される。圧力センサ１３から出力される圧力信号は、電圧比、デューティ比またはビット出力として出力される。これにより、電磁駆動部６０など周囲の電気的な駆動部から発生するノイズの影響を低減することができ、圧力の検出精度を維持することができる。圧力センサ１３により大気圧を検出することにより、チェックモジュール１０の近傍の大気圧を測定することができる。そのため、チェックモジュール１０とは遠隔に配置されている例えば燃料噴射装置の大気圧センサにより大気圧を検出する場合と比較して精度が向上する。
【００３０】
このとき、図４に示すように圧力センサ１３のみがＯＮされ、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電は停止されている。この状態を大気圧検出期間Ａとする。そのため、図５に示すように圧力センサ１３が検出した接続通路４３の圧力は、大気圧と同一である。
【００３１】
（２） 大気圧の検出が完了すると、検出した大気圧からチェックモジュール１０が搭載された車両の標高を算定する。例えば、ＥＣＵ４のＲＯＭに記録されている大気圧と標高との相関マップから標高を算定し、算定された標高に基づいてその後のエバポリークを検出するために用いられる各種のパラメータを補正する。これらの処理は、ＥＣＵ４により実行される。
【００３２】
パラメータの補正が完了すると、図４に示すように切換弁装置３０のコイル６１へ通電が開始され、エバポ発生検出状態Ｂとなる。このとき、弁部材５０は図３に示す状態となり、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接する。これにより、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。そのため、燃料タンク２と接続通路４３とが連通する。このとき、燃料タンク２において燃料が蒸発し、エバポが発生している場合、燃料タンク２の内部の圧力は外部と比較して高まるため、図５に示すように圧力センサ１３により検出される接続通路４３の圧力はわずかに上昇する。
【００３３】
（３） 燃料タンク２におけるエバポの発生にともなう圧力上昇がチェックされると、図４に示すように切換弁装置３０への通電が停止される。この状態を基準検出状態Ｃとする。そのため、図２に示すように弁部材５０の当接部５２は第二弁座部３３に着座する。これにより、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３との直接の連通は遮断され、タンク通路４１および開放通路４２はオリフィス通路４５を経由した連通となる。ここで、ブラシレスモータ１２に通電すると、ポンプ１１が駆動され接続通路４３が減圧される。そのため、タンク通路４１の混合ガスおよび開放通路４２の空気は、オリフィス通路４５を経由して接続通路４３へ流入する。オリフィス通路４５に設置されているオリフィス４６により接続通路４３へ流入する混合ガスは絞られるため、図５に示すように接続通路４３の圧力は低下する。オリフィス４６は所定の大きさに設定されているため、接続通路４３の圧力は所定の圧力まで低下し一定となる。このとき、検出された接続通路４３の所定の圧力は、基準圧力Ｐｒとして検出されＥＣＵ４のＲＡＭに記録される。
【００３４】
（４） 基準圧力の検出が完了すると、図４に示すように再び切換弁装置３０のコイル６１に通電される。この状態を減圧状態Ｄとする。そのため、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接し、タンク通路４１と接続通路４３とが連通するとともに、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断される。これにより、燃料タンク２と接続通路４３とが連通するため、燃料タンク２と接続通路４３とは圧力が同一となり、接続通路４３の圧力は一旦上昇する。そして、ブラシレスモータ１２へ通電されることによりポンプ１１が作動し、燃料タンク２の内部は図５に示すように時間の経過とともに減圧される。制御回路５は、ブラシレスモータ１２の回転数をほぼ一定に制御する。そのため、燃料タンク２の内部と外部との圧力差を小さくした場合でも、エバポリークのチェックが可能である。このとき、接続通路４３は燃料タンク２に連通しているため、圧力センサ１３が検出する接続通路４３の圧力は、燃料タンク２の内部の圧力と同一である。
【００３５】
ポンプ１１の作動にともなって、接続通路４３すなわち燃料タンク２の内部の圧力が上記の（３）において記録された基準圧力Ｐｒよりも低下した場合、燃料タンク２からのエバポリークは許容以下と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒよりも低下する場合、燃料タンク２の外部から内部への空気の侵入がなく、燃料タンク２の気密が十分に達成されていることを意味する。そのため、燃料タンク２の内部で発生したエバポが外部へ放出されることはなく、エバポリークは許容以下と判断することができる。
【００３６】
一方、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで低下しない場合、燃料タンク２からのエバポリークが許容超過と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで低下しない場合、燃料タンク２の内部の減圧にともなって外部から空気が侵入していると考えられる。そのため、燃料タンク２の内部でエバポが発生した場合、発生したエバポは燃料タンク２から外部へ放出されていると考えられる。したがって、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒよりも低下しない場合、エバポリークは許容超過と判断することができる。エバポリークが許容超過と判断されると、エンジンの次回の運転時において図示しないダッシュボードに警告ランプが点灯される。これにより、運転者にエバポリークが発生していることを認識させる。
なお、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒとほぼ同一の場合、燃料タンク２からオリフィス４６に相当するエバポリークが生じていることになる。
【００３７】
（５） エバポリークのチェックが完了すると、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電が停止される。この状態を判断終了状態Ｅとする。これにより、図５に示すように接続通路４３の圧力は大気圧に回復する。ＥＣＵ４は、接続通路４３の圧力が図５に示すように大気圧に回復したことを確認した後、圧力センサ１３の作動を停止させ、エバポリークのチェックを終了する。
【００３８】
以上、説明したように本発明の第１実施例によるチェックモジュール１０によると、ポンプ１１を駆動するための動力源として摺接部のない電気的に無接点のブラシレスモータ１２を使用している。そのため、燃料タンク２からポンプ１１およびブラシレスモータ１２へ混合ガスが侵入した場合でも、局所的な摩耗が防止され、寿命を延長することができる。また、ブラシレスモータ１２は、無接点であるためノイズの発生がなく、かつ制御回路５により定電圧制御が可能であるため、ブラシレスモータ１２ならびにこれにより駆動されるポンプ１１の作動を安定させることができ、エバポリークの検出精度を高めることができる。
【００３９】
第１実施例では、燃料タンク２の減圧に先立ち、接続通路４３においてオリフィス４６を通過した混合ガスの圧力を検出している。そのため、標高（大気圧）、温度および湿度など周囲の環境、ならびにブラシレスモータ１２の性能とは無関係にエバポリークをチェックすることができる。したがって、検出精度を高めることができる。
【００４０】
第１実施例では、圧力センサ１３により燃料タンク２に連通する接続通路４３の圧力を直接検出している。そのため、例えばモータの電流値などから間接的に燃料タンク２の圧力を検出する場合と比較して、検出精度を高めることができる。
第１実施例では、燃料タンク２の内部を減圧することによりエバポリークをチェックしている。そのため、エバポリークのチェック時に混合気が燃料タンク２の外部へ放出されることがなく、環境保護を図ることができる。
【００４１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムを図６に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図６に示すように、第２実施例によるチェックモジュール１０は、圧力センサを有していない。そのため、ＥＣＵ４は制御回路５からブラシレスモータ１２の運動特性値を取得する。運動特性値とは、ブラシレスモータ１２に供給される電圧、電流およびブラシレスモータ１２の回転数などである。ブラシレスモータ１２は、定電圧（定電流）制御が可能であるため、図７および図８に示すようにブラシレスモータ１２の運動特性値である電流値と燃料タンク２の内部の圧力またはエバポリークが生じる開口の大きさ（リーク径）との間に精度の高い相関を得ることができる。そのため、ＥＣＵ４は、制御回路５からブラシレスモータ１２の運動特性値を監視することにより、燃料タンク２内部の圧力の変化を検出することができる。その結果、圧力センサにより接続通路４３の圧力を直接検出しない場合でも、ブラシレスモータ１２の運動特性値を検出することにより、接続通路４３の圧力を間接的に高い精度で検出することができる。
【００４３】
ブラシレスモータ１２の運動特性値の検出は、制御回路５が本来有している機能である。すなわち、制御回路５は負荷検出手段として機能する。そのため、付加的な回路を必要とせず、圧力センサを廃止することができる。
なお、第２実施例の場合、圧力センサを有していないため、第１実施例で説明したようにエバポリークのチェックに先立つ大気圧の検出ができない。そのため、第２実施例では、例えばエンジンの燃料噴射装置あるいは吸気装置など他のシステムに設置されている圧力センサにより大気圧を検出する。
【００４４】
（第３実施例）
本発明の第３実施例によるチェックモジュールについて説明する。
第３実施例は、エバポリークのチェック時において燃料タンク２を加圧する点で第１実施例と相違する。そのため、チェックモジュール１０の作動が第１実施例と相違する。その他、チェックモジュール１０の構成は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
以下、第３実施例によるチェックモジュール１０の作動について図９に基づいて説明する。
（１） 大気圧および標高の検出は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。大気圧検出期間Ａのとき、圧力センサ１３が検出した接続通路４３の圧力は、大気圧と同一である。
【００４６】
（２） 大気圧および標高の検出が完了すると、切換弁装置３０のコイル６１へ通電が開始され、エバポ発生検出状態Ｂとなる。このとき、弁部材５０は図３に示す状態となり、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接する。これにより、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断されるとともに、タンク通路４１と接続通路４３とが連通する。そのため、燃料タンク２と接続通路４３とが連通する。このとき、燃料タンク２において燃料が蒸発し、エバポが発生している場合、燃料タンク２の内部の圧力は外部と比較して高まっているため、図９に示すように圧力センサが検出する接続通路４３の圧力はわずかに上昇する。
【００４７】
（３） 燃料タンク２におけるエバポの発生にともなう圧力上昇がチェックされると、切換弁装置３０への通電が停止され、基準検出状態Ｃとなる。そのため、図２に示すように弁部材５０の当接部５２は第二弁座部３３に着座する。これにより、タンク通路４１および開放通路４２と接続通路４３との直接の連通は遮断され、オリフィス通路４５を経由した連通となる。ここで、ブラシレスモータ１２に通電すると、ポンプ１１が駆動される。第３実施例では、ポンプ１１は接続通路４３を加圧する。そのため、接続通路４３の混合ガスはオリフィス通路４５のオリフィス４６を経由して弁室２２へ流出する。弁室２２へ流出した混合ガスは、開放通路４２を経由して開放端４２ａから大気中へ放出される。オリフィス通路４５に設置されているオリフィス４６により弁室２２へ流出する混合ガスは絞られるため、図９に示すように接続通路４３の圧力は上昇する。オリフィス４６は所定の大きさに設定されているため、接続通路４３の圧力は所定の圧力まで上昇し一定となる。このとき、検出された接続通路４３の所定の圧力は、基準圧力Ｐｐとして検出されＥＣＵ４のＲＡＭに記録される。
【００４８】
（４） 基準圧力Ｐｐの検出が完了すると、図４に示すように再び切換弁装置３０のコイル６１に通電され、減圧状態Ｄとなる。そのため、ワッシャ部材５１が第一弁座部３２に当接し、タンク通路４１と接続通路４３とが連通するとともに、開放通路４２と接続通路４３との連通が遮断される。そして、ブラシレスモータ１２へ通電されることによりポンプ１１が作動し、図９に示すように燃料タンク２の内部は時間の経過とともに加圧される。
【００４９】
ポンプ１１の作動にともなって、接続通路４３すなわち燃料タンク２の内部の圧力が上記の（３）において記録された基準圧力Ｐｐよりも上昇した場合、燃料タンク２からのエバポリークは許容以下と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐよりも上昇する場合、燃料タンク２の気密が十分に達成されていることを意味する。そのため、燃料タンク２の内部で発生したエバポが外部へ放出されることはなく、エバポリークは許容以下と判断することができる。
【００５０】
一方、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐまで到達しない場合、燃料タンク２からのエバポリークが許容超過と判断される。燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒまで上昇しない場合、燃料タンク２の内部の加圧にともなって燃料タンク２の内部から外部へ混合ガスが流出していると考えられる。そのため、燃料タンク２の内部でエバポが発生した場合、発生したエバポは燃料タンク２の外部へ放出されていると考えられる。したがって、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｐまで上昇しない場合、エバポリークは許容超過と判断することができる。エバポリークが有りと判断された後の処理は第１実施例と同様であり、説明を省略する。
なお、燃料タンク２の内部の圧力が基準圧力Ｐｒとほぼ同一の場合、燃料タンク２からオリフィス４６に相当するエバポリークが生じていることになる。
【００５１】
（５） エバポリークのチェックが完了すると、ブラシレスモータ１２および切換弁装置３０への通電が停止され、判断終了状態Ｅとなる。これにより、図９に示すように接続通路４３の圧力は大気圧に回復する。ＥＣＵ４は、接続通路４３の圧力が大気圧に回復したことを確認した後、圧力センサ１３の作動を停止させ、エバポリークチェックを終了する。
【００５２】
第３実施例では、エバポリークのチェック時に燃料タンク２を加圧する場合について説明した。第３実施例では、第１実施例と同一の構成で燃料タンク２を加圧する場合にもチェックモジュール１０を適用することができる。また、第３実施例でも第１実施例と同様に、ブラシレスモータ１２を使用しているため、第１実施例と同様にブラシレスモータの１２の寿命の延長などの効果を得ることができる。
なお、第３実施例において圧力センサ１３を省略し、第２実施例と同様にブラシレスモータ１２の運動特性値に基づいてエバポリークをチェックすることも可能である。
【００５３】
以上、説明した本発明の複数の実施例では、エバポリークのチェックのためにオリフィスを設置する例について説明した。しかし、構成の簡略化のためにオリフィスを廃止し、圧力あるいはブラシレスモータの運動特性値の絶対的な変化からエバポリークのチェックすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの要部を示す模式的な断面図であって、コイルへ通電されていない状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの要部を示す模式的な断面図であって、コイルへ通電されている状態を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータ、圧力センサおよび切換弁装置の作動状態を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例によるチェックモジュールの接続通路における圧力の経時的な変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例によるチェックモジュールを適用したエバポシステムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータへ供給される電流値と接続通路の圧力との関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施例によるチェックモジュールのブラシレスモータへ供給される電流値とエバポリークが生じるリーク径との関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第３実施例によるチェックモジュールの接続通路における圧力の経時的な変化を示す模式図である。
【符号の説明】
２ 燃料タンク
３ キャニスタ（吸着手段）
５ 制御回路（負荷検出手段）
１０ チェックモジュール（エバポリークチェックシステム）
１１ ポンプ
１２ ブラシレスモータ
１３ 圧力センサ
３０ 切換弁装置（切換手段）
４１ タンク通路（第一連通部）
４２ 開放通路（第二連通部）
４２ａ 開放端
４６ オリフィス（絞り部）
Claims (10)
- 燃料タンクの内部と外部との間に圧力差を形成し、前記燃料タンクからのエバポリークをチェックするエバポリークチェックシステムであって、
前記燃料タンクの内部と外部との間に圧力差を形成するポンプと、
前記ポンプを駆動するブラシレスモータと、
前記燃料タンクにおいて発生したエバポを吸着する吸着手段を有し、前記燃料タンクに連通している第一通路部と、
大気に開放されている開放端を有する第二通路部と、
前記第一通路部または前記第二通路部のいずれか一方または両方と前記ポンプとの連通を切り換え可能な切換手段と、
前記ポンプ、前記ブラシレスモータおよび前記切換手段を内部に収容するハウジングと、
を備えることを特徴とするエバポリークチェックシステム。 - 前記第二通路部と前記ポンプとの間に、エバポリークが許容される開口の大きさに対応する絞り部を備えることを特徴とする請求項１記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記ポンプは、前記燃料タンクの内部を外部より低圧に減圧することを特徴とする請求項１または２記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記切換手段から前記ポンプまでの通路に、この通路の圧力を検出する圧力検出手段を備えることを特徴とする請求項１、２または３記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記ブラシレスモータの作動負荷を検出する負荷検出手段を備え、前記負荷検出手段は前記ポンプの運動特性値を検出することを特徴とする請求項１、２または３記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記負荷検出手段が検出する前記ポンプの運動特性値は、前記ブラシレスモータの電流値または前記ブラシレスモータの回転数であることを特徴とする請求項５記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記負荷検出手段が検出した運動特性値は、電圧比、デューティ比またはビット出力の少なくとも一つにより出力されることを特徴とする請求項５または６記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記ブラシレスモータは、回転数が一定に制御されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記ポンプおよび前記ブラシレスモータは、前記燃料タンクおよび前記吸着手段よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のエバポリークチェックシステム。
- 前記切換手段は、作動が維持されているとき、作動の開始時よりも供給電力が小さな保持通電状態に制御されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載のエバポリークチェックシステム。
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