JP5394330B2 - 蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置 - Google Patents
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Description
まず、機関吸気を利用したエバポパージシステムを採用した蒸発燃料処理装置に、本発明の漏れ診断装置を適用した実施形態について説明する。蒸発燃料処理装置は、図1に示すように、内部に燃料Fを貯留する燃料タンク1、燃料タンク1内の燃料Fを図外の内燃機関(エンジン)へ圧送供給する燃料ポンプ2、および燃料タンク1内で発生した蒸発燃料(ベーパ)を吸着捕捉するキャニスタ3などを有する。符号31は、エンジンへ空気を吸入する吸気通路である。符号32は、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に応じて吸入空気量を制御するストッロルバルブである。符号33は、エアフィルタである。吸気通路31の先端(エンジンと反対側)は大気開放されている。
次に、蒸発燃料処理装置による蒸発燃料の処理機構について説明する。なお、以下の説明において、各制御は全てECU35によって行われる。通常、大気通路弁22は開弁していることに対し、吸着ベーパ通路弁21及びパージ通路弁23は閉弁している。給油時には、吸着ベーパ通路弁21が開弁される。また、駐車中に外気温等によって燃温が上昇し、燃料タンク1の内圧が所定値(例えば5kPa)を超えたことが第1の圧力センサ8によって検知された場合や走行中も、吸着ベーパ通路弁21が開弁される。これに伴い、燃料タンク1内の蒸発燃料含有ガスが吸着ベーパ通路11を通してキャニスタ3内に流入する。すると、キャニスタ3内の吸着材Cによって蒸発燃料が選択的に吸着捕捉される。残余の空気は吸着材Cを透過し、キャニスタ3から大気通路12を通して大気中に放散される。これにより、大気汚染を回避しながら燃料タンク1が圧力開放され、燃料タンク1の破損が防止される。燃料タンク1の内圧が所定値以下(例えば大気圧程度)に低下したことが第1の圧力センサ8によって検知された場合やキーOFFされると、吸着ベーパ通路弁21は再度閉弁される。
次に、蒸発燃料処理装置の漏れ診断(リーク診断)について説明する。図2は、漏れ診断時の制御フロー図である。図2に示すように、漏れ診断を行うための条件が成立すると、第1の圧力センサ8によって燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧が検知される。なお、本実施形態における漏れ診断は、エンジン駆動に直接影響されないので、漏れ診断を行うための条件は、駐車中、走行中、アイドリング運転中、又はイグニッションスイッチやスタータをONしてから所定時間経過後など、種々の条件を任意に設定することができる。第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満、すなわち燃料タンク1周りの内圧が所定範囲内であれば、図2の左ルーチンのように、真空ポンプ6によって第1・第2の領域へ圧力を印加したうえで、漏れ診断が行われる。一方、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値以上、すなわち、燃料タンク1周りの内圧が所定範囲以外であれば、図2の右ルーチンのように、そのまま第1の領域の漏れを診断した後、当該第1の領域の内圧を第2の領域へ移行させ、続いて第2の領域の漏れが診断される。漏れ診断手順を分ける判定基準(所定値)は、燃料タンク1の圧抜きをする判定基準よりも低く設定しておく。漏れ診断用の判定基準が燃料タンク1の圧抜き用の判定基準より高いと、漏れ診断を行う際に、第1の領域と第2の領域とを区分けする吸着ベーパ通路弁21が開弁されてしまうからである。例えば、燃料タンク1の圧抜き用の判定基準を5kPaとした場合は、漏れ診断用の判定基準を3kPaとする。この場合、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満とは、第1の領域の内圧が大気圧に対して−3kPa〜+3kPa内にある。一方、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値以上とは、第1の領域の内圧が大気圧に対して−3kPa〜+3kPa以外にある。以下、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値以上の場合と、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満の場合とに分けて、漏れ診断について詳しく説明する。なお、以下の説明では、駐車中に伴い漏れ診断が行われる場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。
図3に、燃料タンク1周りの内圧が所定範囲以外の場合の漏れ診断時における各弁の開閉タイミングと、これに伴う内圧変化を示す。図3に示すように、走行中は吸着ベーパ通路弁21、大気通路弁22、及びパージ通路弁23は全て開弁されている。そして、キーOFFして駐車するに伴い、吸着ベーパ通路弁21及びパージ通路弁23が閉弁される(タイミングT0)。これにより、蒸発燃料処理装置の処理系内は、燃料タンク1周りの第1の領域とキャニスタ3周りの第2の領域と区分けされる。第1の領域は密閉空間となるが、大気通路弁22は開弁されているので第2の領域は開放空間となっている。ここで、燃料Fの温度は、外気温度等の影響によって昇降する。燃温が昇温すると蒸発燃料が発生し易くなるので、燃料タンク1の内圧は高くなる(図3の実線)。一方、燃温が降温すると蒸発燃料の発生が抑えられるので、負圧となることもある(図3の一点鎖線)。
図4に、燃料タンク1周りの内圧が所定範囲内の場合の漏れ診断時における各弁の開閉タイミングと、これに伴う内圧変化を示す。図4に示すように、走行中は吸着ベーパ通路弁21、大気通路弁22、及びパージ通路弁23は全て開弁されている。そして、キーOFFして駐車するに伴い、吸着ベーパ通路弁21及びパージ通路弁23が閉弁される(タイミングT0)。これにより、蒸発燃料処理装置の処理系内は、燃料タンク1周りの第1の領域とキャニスタ3周りの第2の領域と区分けされる。第1の領域は密閉空間となるが、大気通路弁22は開弁されているので第2の領域は開放空間となっている。そして、漏れ診断の条件が成立した際(タイミングT1)の、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満、すなわち大気圧付近(若干の圧力変動を含む)であることが第1の圧力センサ8によって検知されると、吸着ベーパ通路弁21が開弁される(タイミングT1)。その一方で、真空ポンプ6が駆動されると共に、大気通路弁22が閉弁される。すると、真空ポンプ6によってキャニスタ3側から燃料タンク1側へガスが流動することで、第1の領域へ正圧が印加されると共に、第2の領域へは負圧が印加される(タイミングT1〜T2)。
図5に、実施形態2の蒸発燃料処理装置および漏れ診断装置の概略構成を模式的に示す。実施形態2は、実施形態1と基本的構成は同じなので、同じ部材に同じ符号を付してその詳しい説明は省略し、実施形態1と異なる構成を中心に説明する。実施形態2も、機関吸気を利用して吸気通路31へ蒸発燃料をパージするエバポパージシステムであるが、圧力印加手段として、燃料ポンプ2から吐出される燃料Fの一部を利用して負圧を発生させるアスピレータ(ジェットポンプ)4を使用している点が大きく異なる。
本実施形態2では、アスピレータ4は蒸発燃料処理には関与せず、実施形態1と同様にして蒸発燃料が処理される。蒸発燃料の処理中、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25は閉弁されている。
本実施形態2でも、実施形態1と同様に図2に示す制御フローに基づいて漏れ診断が行われる。燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧と大気圧との差圧が所定値以上の場合は、図7に示すように、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25は常時閉弁されており、実施形態1と同様にして漏れ診断が行われる。
図8に、実施形態2において、燃料タンク1周りの内圧が所定範囲内の場合の漏れ診断時における各弁の開閉タイミングと、これに伴う内圧変化を示す。図8に示すように、吸着ベーパ通路弁21、大気通路弁22、及びパージ通路弁23の開閉タイミングは、実施形態1と同じである。なお、駐車に伴い、燃料ポンプ2は停止される(タイミングT0)。このとき、吸着ベーパ通路弁21及び圧力印加通路弁25が閉弁されていることで、第1の領域は密閉空間となっている。一方、大気通路弁22が開弁されているので、第2の領域は開放空間となっている。そして、漏れ診断の条件が成立した際(タイミングT1)の、第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満、すなわち若干の圧力変動も含めて大気圧付近であることが第1の圧力センサ8によって検知されると、燃料ポンプ2が駆動される(タイミングT1)。このとき、エンジンは停止されているので、燃料ポンプ2から圧送される余剰燃料は、プレッシャレギュレータ(図示せず)から燃料タンク1内へ返流される。同時に、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25が開弁される。すると、燃料供給通路10から分岐通路14を通して、燃料ポンプ2から吐出された燃料Fの一部が、アスピレータ4へ導入される。これにより、アスピレータ4において負圧が発生し、圧力印加通路15を介してキャニスタ3内へ負圧が作用する。すると、キャニスタ3内のガスが圧力印加通路15を通してアスピレータ4へ吸引され、導入された燃料Fと共に燃料タンク1内へ排出される。これにより、アスピレータ4によって、第1の領域へ正圧が印加されると同時に、第2の領域へ負圧が印加される。第1・第2の領域へ圧力を十分に印加できたところで、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25が閉弁されると共に、燃料ポンプ2が停止する(タイミングT2)。これにより、第1・第2の領域が密閉された状態で区分けされ、実施形態1と同様にして漏れ診断が行われる。
図9に、実施形態3の蒸発燃料処理装置および漏れ診断装置の概略構成を模式的に示す。実施形態3は、実施形態2と基本的構成は同じであるが、蒸発燃料を吸気通路へパージせず、燃料タンク1へ回収するパージレスエバポシステムである点が実施形態2と大きく異なる。したがって、図9に示すように、実施形態3の蒸発燃料処理装置はパージ通路を有さず、キャニスタ3と吸気通路とは連通していない。一方、後述のように、キャニスタ3内に吸着捕捉されている蒸発燃料は、通路15を通してアスピレータ4から燃料タンク1内へ回収される。すなわち、実施形態2の圧力印加通路15を、回収通路としても利用する。したがって、以下の説明では、実施形態2において圧力印加通路と称していた通路15を回収通路と称す。また、実施形態2の圧力印加通路弁25も、回収通路弁と称す。その他は実施形態2と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
給油時や車両駐車中に燃料タンク1の内圧が所定値以上となったときに、吸着ベーパ通路弁21が開弁されて燃料タンク1の圧力開放される点は、実施形態1,2と同様である。一方、車両走行時は、燃料ポンプ2の駆動に伴い燃料導入制御弁24及び回収通路弁25が開弁される。すると、燃料ポンプ2から吐出された燃料Fの一部は、燃料供給通路10から分岐通路14を通してアスピレータ4へ導入される。これにより、アスピレータ4において負圧が発生し、回収通路15を通してキャニスタ3内に負圧が作用する。すると、キャニスタ3内(の吸着材C)に吸着されていた蒸発燃料が吸引脱離され、回収通路15及びアスピレータ4を介して燃料タンク1内へ回収される。エンジンが停止されると燃料導入制御弁24及び回収通路弁25が閉弁され、アスピレータ4も停止する。
本実施形態3でも、実施形態1,2と同様に、図2に示す制御フローに基づいて漏れ診断が行われる。燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧と大気圧との差圧が所定値以上の場合は、図10に示すように、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25は漏れ診断中(タイミングT1以降)も常時閉弁されており、実施形態1,2と同様にして漏れ診断が行われる。燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧と大気圧との差圧が所定値未満の場合も、図11に示すように、実施形態2と同様にして漏れ診断が行われる。
図12に、実施形態4の蒸発燃料処理装置および漏れ診断装置の概略構成を模式的に示す。実施形態4は、実施形態3の基本的構成に、複数種の成分が混在するガスから特定成分を優先的に透過し分離する分離膜モジュールを付加した構成である。したがって、実施形態3と共通する構成は同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略し、実施形態3と異なる構成を中心に説明する。
実施形態4でも、給油時や車両駐車中に燃料タンク1の内圧が所定値以上となったときに、吸着ベーパ通路弁21が開弁されて燃料タンク1の圧力開放される点は、実施形態1〜3と同様である。車両走行時に、燃料ポンプ2の駆動に伴い燃料導入制御弁24及び回収通路弁25が開弁され、アスピレータ4によってキャニスタ3内(の吸着材C)に吸着されていた蒸発燃料が燃料タンク1内へ回収される点、及びエンジンが停止されると燃料導入制御弁24及び回収通路弁25が閉弁されアスピレータ4も停止する点は、実施形態3と同様である。さらに実施形態4では、車両走行中、燃料ポンプ2の駆動に伴い、燃料導入制御弁24及び回収通路弁25と同時に処理ベーパ通路弁26も開弁される。これにより、蒸発燃料の回収中に再発生した蒸発燃料も処理される。
本実施形態4でも、実施形態1〜3と同様に、図2に示す制御フローに基づいて漏れ診断が行われる。
燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧と大気圧との差圧が所定値以上の場合は、図13に示すように、燃料導入制御弁24及び圧力印加通路弁25が漏れ診断中(タイミングT1以降)常時閉弁されている点は実施形態3と同様である。一方、第1の領域の漏れ診断(タイミングT1〜T2)後、第2の領域へ圧力を移行する際は、吸着ベーパ通路弁21と共に処理ベーパ通路弁26も開弁される(タイミングT2)。これにより、第1の領域から第2の領域へ迅速に圧力を移行できる。第2の漏れ診断時には、吸着ベーパ通路弁21と共に処理ベーパ通路弁26も閉弁される(タイミングT3)。なお、第2の領域の漏れ診断後の圧力開放時には、処理ベーパ通路弁26は開弁されず、吸着ベーパ通路弁21のみが開弁される(タイミングT4)。その他は実施形態1〜3と同様である。
燃料タンク1周り(第1の領域)の内圧と大気圧との差圧が所定値未満の場合も、基本的には実施形態3と同様にして漏れ診断が行われるが、図14に示すように、漏れ診断中(タイミングT1以降)も処理ベーパ通路弁26は常時閉弁されている。
第1の領域の内圧を検知する第1の圧力センサ8は、第1の領域内であれば燃料タンク1に限らず、吸着ベーパ通路11、分岐通路14、圧力印加通路(回収通路)15、処理ベーパ通路16のいずれか1箇所ないし複数箇所に設けることもできる。また、第2の領域の内圧を検知する第2の圧力センサ9も、第2の領域内であれば大気通路12に限らず、キャニスタ3、分離膜モジュール9、吸着ベーパ通路11、パージ通路13、圧力印加通路(回収通路)15、処理ベーパ通路16、希釈ガス通路17、濃縮ガス通路18のいずれか1箇所ないし複数箇所に設けることができる。また、上記各実施例では第1の内圧検知手段と第2の内圧検知手段としてそれぞれ別個の圧力センサ8・9を用いたが、第1の内圧検知手段と第2の内圧検知手段とを兼ねる1つの圧力センサを設けて、第1領域検知モードと第2領域検知モードとに切り替えて使用することもできる。脱離効率は低下するが、ヒータ5は必ずしも設ける必要はない。
2 燃料ポンプ
3 キャニスタ
4 アスピレータ(ポンプ手段、圧力印加手段)
5 ヒータ
6 真空ポンプ(ポンプ手段、圧力印加手段)
8 第1の圧力センサ
9 第2の圧力センサ
9 分離膜モジュール
10 燃料供給通路
11 吸着ベーパ通路
12 大気通路
13 パージ通路
14 分岐通路
15 圧力印加通路(回収通路)
16 処理ベーパ通路
17 希釈ガス通路
18 濃縮ガス通路
24 燃料導入制御弁
C 吸着材
F 燃料
Claims (6)
- 燃料タンクと、該燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備える蒸発燃料処理装置の漏れの有無を、前記燃料タンク及びキャニスタを含む処理系内を気密状態にしたときの圧力の挙動に基づいて診断する、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
前記燃料タンクと前記キャニスタとの連通状態を遮断し、前記処理系内を前記燃料タンクを含む第1の領域と前記キャニスタを含む第2の領域とに区分け可能な開閉弁と、
前記第1の領域の内圧を検知する第1の内圧検知手段と、
前記第2の領域の内圧を検知する第2の内圧検知手段と、
前記キャニスタ内のガスを前記燃料タンク内へ導入するポンプ手段とを備え、
前記第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値以上である場合には、前記開閉弁を閉弁して気密状態とした第1の領域の内圧挙動に基づいて燃料タンク周りの漏れの有無を診断した後、前記開閉弁を一旦開弁して前記第1の領域内の圧力を前記第2の領域内へ移行させ、続いて再度前記開閉弁を閉弁して気密状態とした前記第2の領域内の圧力挙動に基づいてキャニスタ周りの漏れの有無を診断し、
前記第1の領域の内圧と大気圧との差圧の絶対値が所定値未満である場合には、前記ポンプ手段によって前記第1の領域へ正圧を印加すると同時に、前記第2の領域へ負圧を印加してから、圧力の挙動に基づいて漏れの有無を診断することを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。 - 請求項1に記載の蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
前記蒸発燃料処理装置は、前記ポンプ手段によって前記キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収することを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。 - 請求項1または請求項2に記載の蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
蒸発燃料処理装置は、前記キャニスタとエンジンへ空気を吸気する吸気通路とを連通するパージ通路を備え、
前記キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路へパージすることを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
前記ポンプ手段は、前記燃料タンク内に配された燃料ポンプから吐出される燃料の一部を利用して負圧を発生させるアスピレータであることを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
前記ポンプ手段は、真空ポンプであることを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置であって、
前記キャニスタ内に加熱手段が設けられていることを特徴とする、蒸発燃料処理装置の漏れ診断装置。
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