JP6040962B2

JP6040962B2 - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP6040962B2
Application number: JP2014114686A
Authority: JP
Inventors: 英俊大岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2034-06-03
Also published as: US9759143B2; JP2015229925A; US20150345411A1

Description

本発明は、キャニスタが保持する蒸発燃料（ベーパガス）を吸気通路へ導いてパージ処理を行う蒸発燃料処理装置に関する。

（従来技術）
蒸発燃料処理装置の従来技術を図３を参照して説明する。なお、「背景技術」にて用いる符合は、後述する実施例と同一機能物に同一符合を付したものである。
蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１内で蒸発（気化）した蒸発燃料を保持するキャニスタ２と、このキャニスタ２が保持した蒸発燃料を吸気通路３の負圧発生範囲（スロットルバルブ４の吸気下流）へ導くパージ通路５と、このパージ通路５の開閉および開度調整を行うパージバルブ６とを備える。

近年では、エンジンの低排気量化、低回転化（ハイギヤド化）、省エネのための過給機化等により、吸気負圧が小さくなる傾向にある。吸気負圧が小さいと、キャニスタ２から吸気通路３に導かれる蒸発燃料のパージ量が減少し、パージ処理が損なわれる。
そこで、パージ通路５に電動のパージポンプ７を設け、パージポンプ７の作動によりキャニスタ２が保持する蒸発燃料を吸気通路３へ圧送する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

（問題点）
近年では、ハイブリッド車やアイドルストップ車など、省エネやＣＯ２低減等の目的で、エンジンの運転頻度が下がる傾向にある。そこで、エンジンの運転中はキャニスタ２に保持させた蒸発燃料を常時吸気通路３へ導くことが望まれる。すると、エンジンの運転中にパージポンプ７を常時作動させることになる。
その結果、パージポンプ７には、極めて高寿命で高耐久の性能が望まれることになり、高コスト化の要因になるとともに、常時作動することで電力消費も多くなってしまう。

そこで、吸気負圧が小さい時以外は、パージポンプ７を停止して、吸気負圧により蒸発燃料を吸気通路３に導くことが考えられる。
しかし、パージポンプ７を停止すると、パージポンプ７が大きな通気抵抗として作用することになり、停止したパージポンプ７によって蒸発燃料のパージ処理が阻害されてしまう。

特許第４８０７２９６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パージポンプの作動頻度を下げ、且つ停止中のパージポンプが蒸発燃料のパージ処理を阻害することのない蒸発燃料処理装置の提供にある。

吸気通路（３）の吸気負圧が小さい時は、パージポンプ（７）を作動させ、バイパス通路（８）を閉じることで、パージポンプ（７）の作動によりパージ処理を行う。
一方、吸気通路（３）の吸気負圧が小さい時以外は、パージポンプ（７）を停止し、バイパス通路（８）を開くことで、パージポンプ（７）を迂回したパージ処理を行う。

このように、吸気負圧の発生具合に応じてパージポンプ（７）を作動させるため、パージポンプ（７）の作動頻度を下げることができる。このため、パージポンプ（７）に求められる耐久性能を下げることができるとともに、パージポンプ（７）が消費する電力量を少なくできる。
また、パージポンプ（７）の停止中は、パージポンプ（７）を迂回するバイパス通路（８）を介してパージ処理が行われるため、停止中のパージポンプ（７）が蒸発燃料のパージ処理を阻害しない。

蒸発燃料処理装置の概略構成図である（実施例）。吸気負圧とパージ量との関係を示すグラフである（実施例）。蒸発燃料処理装置の概略構成図である（従来例）。

以下において「発明を実施するための形態」を詳細に説明する。

本発明の具体的な一例（実施例）を図面に基づき説明する。なお、以下の「実施例」は具体的な一例を開示するものであり、本発明が「実施例」に限定されないことは言うまでもない。

［実施例１］
図１、図２を参照して実施例１を説明する。
蒸発燃料処理装置は、エンジン車両（例えば、ハイブリッド車、アイドルストップ車、コンベ車など）に搭載されるものであり、燃料タンク１の蒸発燃料をキャニスタ２に保持させ、エンジン運転中にキャニスタ２が保持する蒸発燃料をエンジンの吸気通路３に導いてパージ処理を行うものである。

蒸発燃料処理装置は、
（ａ）燃料タンク１内で蒸発した蒸発燃料を保持するキャニスタ２と、
（ｂ）このキャニスタ２が保持した蒸発燃料を吸気通路３の負圧発生範囲（スロットルバルブ４の吸気下流）へ導くパージ通路５と、
（ｃ）このパージ通路５の開閉および開度調整を行うパージバルブ６と、
（ｄ）このパージバルブ６とキャニスタ２の間のパージ通路５に設けられ、キャニスタ２内の空気（即ち、蒸発燃料を含む空気）を吸気通路３へ向けて圧送するパージポンプ７と、
（ｅ）パージ通路５の途中に設けられて、パージポンプ７を迂回させるバイパス通路８と、
（ｆ）このバイパス通路８を開閉する開閉弁９と、
を備えて構成される。
そして、燃料処理装置に用いられる複数の電気機能部品は、エンジン制御を行う制御装置（以下、ＥＣＵと称す）により作動状態（即ち、通電状態）が制御される。

キャニスタ２は、内部に蒸発燃料を吸着して保持する吸着物質（例えば、活性炭等）を収容する容器であり、上述したようにパージ通路５を介して吸気通路３の負圧発生範囲に接続される。
このキャニスタ２には、燃料タンク１内の蒸発燃料をキャニスタ２へ導くブリーザ通路１０が接続され、燃料タンク１の上部空間と連通する。なお、ブリーザ通路１０と燃料タンク１との接続部には、周知のベントバルブ、ロールオーババルブ、カットオフバルブ等が設けられる。ベントバルブは、燃料タンク１の内圧がブリーザ配管より高くなると開弁する。ロールオーババルブは、給油時や車両転倒時に閉弁してベントバルブと燃料タンク１との接続を遮断する。カットオフバルブは、ロールオーババルブと並列に設けられ、ロールオーババルブより液面が上昇した際にベントバルブと燃料タンク１との接続を遮断する。

また、キャニスタ２は、大気導入通路１１を介して大気が導入可能に設けられている。この大気導入通路１１には、電磁弁構造を有するＣＣＶ（キャニスタ・コントロール・バルブの略）が設けられいる。このＣＣＶは、ＥＣＵにより作動状態が制御されるものであり、ＣＣＶが開かれることで大気がキャニスタ２内に取り込まれる。

パージバルブ６は、通電時に開弁するノーマリ・クローズ（Ｎ／Ｃ）タイプの電磁弁であり、周知の構造を採用する。このパージバルブ６は、ＥＣＵにより作動状態が制御されるものであり、エンジン停止中は通電が停止されて閉弁し、エンジン運転中は通電状態が制御（例えば、デューティ比制御等）されて吸気通路３へ導かれるパージ量（吸気通路３へ導かれる蒸発燃料を含む空気量）を調整する。

パージポンプ７は、電動モータとポンプを組み合わせた電動ポンプである。パージポンプ７のポンプ形式は限定するものではなく、適宜採用可能であり、一例を開示するとベーンポンプやウエスコポンプを採用する。
パージポンプ７は、ＥＣＵにより運転状態が制御されるものであり、吸気負圧が小さい時（予め設定した判定値より小さい時）に作動する。

パージポンプ７は、ＥＣＵにより運転状態がＯＮ／ＯＦＦ制御されるものであり、吸気負圧が小さい時のみにパージポンプ７が作動するように設けられている。
ＥＣＵは、スロットルバルブ４の下流域の吸気負圧が予め設定した判定値より小さい場合に「ポンプ作動領域」と判定してパージポンプ７をＯＮし、スロットルバルブ４の下流域の吸気負圧が予め設定した判定値より大きい場合に「ポンプ停止領域」と判定してパージポンプ７をＯＦＦする。なお、「ポンプ作動領域」と「ポンプ停止領域」の作動境界部には、パージポンプ７のＯＮ／ＯＦＦ作動のハンチングを防ぐ手段としてヒステリシスが設定されている。
ＥＣＵが判定基準として用いる吸気負圧は、ＥＣＵが有する情報（例えば、エンジン回転数とスロットル開度など）から算出（推定）しても良いし、吸気負圧を検出するセンサによって検出しても良い。

バイパス通路８は、パージポンプ７の吸入口側とパージポンプ７の吐出口側を連通する連通路であり、パージポンプ７のハウジング等に一体的に設けられるものであっても良いし、パージポンプ７とは独立した配管等で設けられるものであっても良い。

開閉弁９は、上述したように、バイパス通路８を開閉するバルブであり、吸気負圧が小さい時以外に開くものである。即ち、開閉弁９は、パージポンプ７が作動する時（吸気負圧が小さい時）にバイパス通路８を閉じ、パージポンプ７が停止する時（吸気負圧が小さくない時）にバイパス通路８を開くものである。
具体的に開閉弁９は、吸気通路３側とキャニスタ２側との圧力差によって開閉する逆止弁であっても良いし、通電状態に応じて開閉状態が切り替わる電動バルブであっても良い。

開閉弁９として逆止弁を用いる場合を説明する。
逆止弁は、吸気通路３側の圧力がキャニスタ２側の圧力より小さい時に（吸気通路３側の圧力＜キャニスタ２側の圧力）、その圧力差によって開くメカニカルバルブであり、例えばダイヤフラムを用いたリード弁構造や、ボール弁等を用いたチェック弁構造を採用する。
具体的な逆止弁の開閉作動を説明する。パージポンプ７が作動する際（吸気負圧が小さい時）は、パージポンプ７の吐出圧により吸気通路３側の圧力がキャニスタ２側の圧力より大きくなって逆止弁がバイパス通路８を閉じる。また、パージポンプ７が停止する際（吸気負圧が小さくない時）は、吸気通路３側の圧力がキャニスタ２側の圧力より小さくなって逆止弁がバイパス通路８を開く。

開閉弁９として電動バルブを用いる場合を説明する。
電動バルブの具体的な一例は、電磁弁であり、通電時に開弁するノーマリ・クローズ（Ｎ／Ｃ）タイプであっても良いし、通電時に閉弁するノーマリ・オープン（Ｎ／Ｏ）タイプであっても良い。そして、電動バルブはＥＣＵにより通電制御されるものであり、パージポンプ７が作動する時（吸気負圧が小さい時）にバイパス通路８を閉じ、パージポンプ７が停止する時（吸気負圧が小さくない時）にバイパス通路８を開くものである。

ここで、図２を説明する。図２の実線Ａは、パージポンプ７をＯＮし、開閉弁９が閉じられた際における吸気負圧とパージ量の関係を示す。また、図２の実線Ｂは、パージポンプ７がＯＦＦされ、開閉弁９が開かれた際における吸気負圧とパージ量の関係を示す。
図２の実線Ａに示すように、パージポンプ７のポンプ能力は、パージポンプ７をＯＮした際に、吸気負圧が０（ゼロ）であったとしても必要パージ量（パージ処理に最低限必要とされるパージ量）を確保するように設けられる。なお、図２の実線Ａに示すように、パージポンプ７がＯＮした際のパージ量は、吸気負圧の影響により、吸気負圧が大きくなるに従って大きくなる特性を有する。

ＥＣＵは、エンジンの運転制御（複数のインジェクタの通電制御による燃料の噴射制御等）を行うとともに、上述したように、蒸発燃料処理装置に用いられる電気機能部品の通電制御を実施する。
このＥＣＵは、エンジンの運転中にパージバルブ６の開度調整を行なって、吸気通路３へ導かれるパージ量（即ち、吸気通路３へ導かれる蒸発燃料）を調整するとともに、パージ量に基づく噴射補正値を算出する。そして、ＥＣＵは、インジェクタから噴射される燃料の噴射量を、算出した噴射補正値で補正し、空燃比をエンジンの運転状態に適した目標空燃比に保つように設けられている。なお、具体的なパージバルブ６の開度制御および蒸発燃料による噴射補正制御は周知技術を採用するものであり、説明は割愛する。

（実施例１の効果１）
実施例１の蒸発燃料処理装置は、上述したように、吸気負圧が小さい「ポンプ作動領域」ではパージポンプ７を作動させてパージ処理を行い、吸気負圧が小さくない「ポンプ停止領域」ではパージポンプ７を停止し、バイパス通路８を開いてベーパ処理を行う。即ち、吸気負圧の発生具合に応じてパージポンプ７を作動させる。このため、パージポンプ７の作動頻度を下げることができ、パージポンプ７に求められる耐久性能を下げることができる。
これにより、パージポンプ７の耐久性能を下げても、必要十分な高寿命を達成することが可能になる。即ち、パージポンプ７のコストを抑えて高寿命の蒸発燃料処理装置を提供することができる。

（実施例１の効果２）
実施例１の蒸発燃料処理装置は、上述したように、パージポンプ７の作動頻度を下げることができるため、パージポンプ７の電力消費量を抑えることができる。これにより、省エネ化が可能になるとともに、車両に搭載される発電システムの発電負荷およびバッテリ負荷を軽減することができる。

（実施例１の効果３）
実施例１の蒸発燃料処理装置は、上述したように、パージポンプ７を停止する際（吸気負圧が小さくない時）は、バイパス通路８を介してパージ処理を行うため、停止中のパージポンプ７が大きな通気抵抗として作用する不具合がなく、吸気通路３に発生した吸気負圧によって必要パージ量を確保することができる。
即ち、実施例１の蒸発燃料処理装置は、吸気負圧が小さくない時にパージポンプ７を停止させるものであるが、停止したパージポンプ７がパージ処理を阻害する不具合が生じない。

上記の実施例では、エンジン制御を行うＥＣＵによって蒸発燃料処理装置の作動制御を行う例を示したが、限定するものではなく、ＥＣＵから独立した制御装置によって蒸発燃料処理装置の作動制御を行うものであっても良い。

１燃料タンク
２キャニスタ
３エンジンの吸気通路
５パージ通路
７パージポンプ
８バイパス通路
９開閉弁

Claims

燃料タンク（１）内で蒸発した蒸発燃料を保持するキャニスタ（２）とエンジンの吸気通路（３）とを連通するパージ通路（５）を備えた蒸発燃料処理装置において、
前記パージ通路（５）には、前記キャニスタ（２）内の空気を前記吸気通路（３）側へ圧送するパージポンプ（７）と、このパージポンプ（７）を迂回させるバイパス通路（８）と、このバイパス通路（８）を開閉する開閉弁（９）とが設けられ、
前記吸気通路（３）の吸気負圧が小さい時は、前記パージポンプ（７）を作動させるとともに、前記開閉弁（９）によって前記バイパス通路（８）を閉じ、
前記吸気通路（３）の吸気負圧が小さい時以外は、前記パージポンプ（７）を停止するとともに、前記開閉弁（９）によって前記バイパス通路（８）を開くものであり、
前記パージポンプ（７）は、電動モータとポンプを組み合わせた電動ポンプであり、
前記パージポンプ（７）は、エンジン制御を行うＥＣＵによってオン状態あるいはオフ状態に制御されるものであり、
前記ＥＣＵは、前記吸気通路（３）に設けられるスロットルバルブ（４）の下流域の吸気負圧が予め設定した判定値より小さいポンプ作動領域の時に前記パージポンプ（７）をオン状態に制御し、前記スロットルバルブ（４）の下流域の吸気負圧が予め設定した判定値より大きいポンプ停止領域の時に前記パージポンプ（７）をオフ状態に制御するものであり、
前記ポンプ作動領域と前記ポンプ停止領域の作動境界部には、前記パージポンプ（７）のハンチングを防ぐヒステリシスが設定されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記開閉弁（９）は、前記吸気通路（３）側と前記キャニスタ（２）側との圧力差によって開閉する逆止弁であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記開閉弁（９）は、通電状態に応じて開閉状態が切り替わる電動バルブであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記パージ通路（５）には、当該前記パージ通路（５）の開閉および開度調整を行うパージバルブ（６）が設けられ、
このパージバルブ（６）と前記パージポンプ（７）は、前記エンジンの運転制御を行うＥＣＵにより通電制御されることを特徴とする蒸発燃料処理装置。