JP6226149B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関し、特に、キャニスタを備えた蒸発燃料処理装置に関する。

従来から、内部に活性炭等の吸着剤を収容したキャニスタを備えている蒸発燃料処理装置が知られている。キャニスタは、燃料タンクに接続されるタンクポートと、エンジンの吸気系に接続されるパージポートと、キャニスタの内部を大気に解放するドレインポートとを有している。そして、燃料タンク内で蒸発して発生した蒸発燃料がタンクポートよりキャニスタの内部に流入し、流入した蒸発燃料が吸着剤に吸着される。この吸着剤に吸着された蒸発燃料は、エンジン運転状態に応じてエンジン吸気系に供給される。すなわち、キャニスタとエンジン吸気管とがパージ管で接続され、このパージ管には、エンジン運転状態に応じて開閉されるパージバルブが設けられており、このパージバルブが開かれると、パージ管及びキャニスタ内が、エンジン吸気管と連通する。そして、運転状態のエンジン吸気管内には、負圧が作用しているため、これと連通したパージ管及びキャニスタ内に負圧が作用し、これにより、ドレインポートよりキャニスタ内に外気（空気）が導入されて、キャニスタ内にはドレインポートからパージポートへ流れる空気流が生じる。この空気流によって上記蒸発燃料が吸着剤から脱離して、その脱離した蒸発燃料が空気と混合された状態で、パージ管を介してエンジン吸気系に供給される。

ところで、近年では、ポンプロスを低減することを目的として、エンジン吸気管内に作用させる負圧を低くする傾向があるが、このようにエンジン吸気管内の負圧を低くすると、蒸発燃料をキャニスタからエンジン吸気管内に送り込むことが困難になる。このような問題を解決する手段として、特許文献１及び２に記載されたものが知られている。

特開２００７−２７０６９０号公報 実開昭６１−１７４６６号公報

特許文献１及び２には、キャニスタと、パージバルブとの間に加圧ポンプを設け、蒸発燃料をエンジン吸気管内に送り込む際に、加圧ポンプを作動させることによってキャニスタ内に負圧を発生させ、蒸発燃料をエンジン吸気管内に向けて流すようにしたシステムが記載されている。

しかしながら、蒸発燃料をエンジン吸気管内に向けて流す処理は、通常、車両の運転中、常に行う必要があり、従って、車両の運転中は加圧ポンプを常に作動させなければならない。そして、車両の運転中、加圧ポンプを常に作動させると、車両の燃費が悪化してしまう、という問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、燃費の悪化を低減させながら、蒸発燃料をエンジン吸気管内に向けて流すことができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、このパージ通路上において、燃料タンクの下流側に接続され、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蓄積するキャニスタと、パージ通路上においてキャニスタの下流側に接続された加圧ポンプと、パージ通路上において加圧ポンプの下流側に接続され、エンジン吸気管へのパージガスの供給量を調整するパージバルブと、を備える蒸発燃料処理装置であって、加圧ポンプと、パージバルブとの間においてパージ通路上に設けられ、加圧ポンプからの圧力を蓄積する蓄圧室と、この蓄圧室に設けられ蓄圧室内の圧力を検出するセンサと、このセンサからの出力に基づき加圧ポンプ及びパージバルブを制御する車両用制御手段と、を更に備え、車両用制御手段は、蓄圧室内の圧力が第１所定値未満であることをセンサが検出した場合、加圧ポンプを作動し、かつパージバルブを閉じて蓄圧室内の圧力を上昇させ、蓄圧室内の圧力が第１所定値以上であることをセンサが検出した場合、加圧ポンプを停止し、かつパージバルブを開くことにより蓄圧室内の圧力を解放し、パージ通路における蓄圧室下流側からエンジン吸気管に向けた気流を発生させ、パージ通路における蓄圧室下流側にある蒸発燃料をエンジン吸気管に供給するように制御すること特徴とする。

このように構成された本発明によれば、蓄圧室内の圧力が第１所定値未満の場合、加圧ポンプを作動させ、かつパージバルブを閉じることによって蓄圧室内の圧力を高めることができる。そして、蓄圧室内の圧力が第１所定値以上の場合、蓄圧室内の圧力を解放して蓄圧室からエンジン吸気管に向けた気流を発生させ、蓄圧室とパージバルブとの間にある蒸発燃料をエンジン吸気管に供給することができる。この場合、蓄圧室内の圧力を利用して、蒸発燃料をエンジン吸気管に向けて供給することができるので、蒸発燃料をエンジン吸気管に供給するときに加圧ポンプを作動させる必要はなく、燃費の悪化を低減させることができる。

また、車両用制御手段は、センサが第１所定値未満であることを検出すると、パージバルブを閉じて加圧ポンプを作動させることによって、蓄圧室内の圧力を上昇させ、センサが第１所定値より高い第２所定値に達したことを検出すると、加圧ポンプを停止してパージバルブを開くことによって、蓄圧室内の圧力を第１所定値まで低下させるように制御する。

本発明において、好ましくは、前記蓄圧室は、蒸発燃料を蓄積することができるサブキャニスタである。
このように構成された本発明によれば、サブキャニスタ内の圧力が第１所定値未満の場合、加圧ポンプによってキャニスタの下流側に負圧を発生させ、サブキャニスタ内の圧力を高めると同時に、キャニスタ内に蓄積した蒸発燃料を、サブキャニスタに供給することができる。そして、サブキャニスタ内の圧力が第１所定値以上の場合、サブキャニスタ内に蓄積した蒸発燃料をエンジン吸気管に供給することができる。これにより、より多くの蒸発燃料をエンジン吸気管に供給することができる。

また、本発明において、好ましくは、車両用制御手段は、エンジンの回転数が所定数以上である場合、蓄圧室内の圧力に関わらず、加圧ポンプを作動し、パージバルブを開くように制御する。

このように構成された本発明によれば、エンジンの回転数が所定数以上である場合、パージバルブを開いた状態で加圧ポンプを作動させることにより、キャニスタ内に蓄積した蒸発燃料を継続的にエンジン吸気管に供給することができる。一般的に、蒸発燃料のエンジン吸気管への供給量は、エンジンの回転数に比例して増加させる必要がある。従って、本発明のように、エンジンの回転数が所定数以上である場合にのみ、蓄圧室又はサブキャニスタを利用せずに、キャニスタに蓄積した蒸発燃料を継続的にエンジン吸気管に供給し続けることにより、加圧ポンプの作動機会を最小限に抑えつつ、より効率的に蒸発燃料をエンジン吸気管に供給することができる。

また、本発明において、好ましくは、前記サブキャニスタは、エンジンルーム内に設けられている。

このように構成された本発明によれば、エンジンの発熱を利用してサブキャニスタを加熱することができる。そして、サブキャニスタを加熱することにより、サブキャニスタが吸着している蒸発燃料の離脱性を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、燃費の悪化を低減させながら、蒸発燃料をエンジン吸気管内に向けて流すことができる。

本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置の概略図である。 本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置の動作を示すフロー図である。 本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置を構成する各部の動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置について説明する。

まず、図１に示すように、蒸発燃料処理装置１は、図示せぬエンジンに接続されたエンジン吸気管３に、燃料タンク５内で発生した蒸発燃料を供給するように構成されている。蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク５からエンジン吸気管３に向けて延びるパージ通路を備えている。パージ通路上には、上流側から、メインキャニスタ７と、加圧ポンプ９と、サブキャニスタ１１と、パージバルブ１３と、が設けられている。なお、本明細書において、「上流側」及び「下流側」とは、パージ通路内で蒸発燃料が流れる方向に基づいて定義されるものであり、「上流側」とは、燃料タンク５を始点として延びるパージ通路における燃料タンク５側をいい、「下流側」とは、エンジン吸気管３で終端するパージ通路におけるエンジン吸気管３側をいう。

メインキャニスタ７は、燃料タンク５と接続されており、燃料タンク５から流れてきた蒸発燃料を蓄積する。メインキャニスタ７は、内部に、活性炭等の吸着材を収容している。また、メインキャニスタ７には、エアフィルタ１５を介して外気が供給されるようになっている。

加圧ポンプ９は、入口がメインキャニスタ７と接続されており、出口がサブキャニスタ１１と接続されている。そして、加圧ポンプ９は、ＥＣＵ１７による制御のもと、パージ通路における加圧ポンプ９の上流側に負圧を発生させ、加圧ポンプ９の下流側に正圧を発生させる。これにより、メインキャニスタ７内に吸着された蒸発燃料を吸引し、メインキャニスタ７の下流側に向けて流せるようになっている。

サブキャニスタ１１は、メインキャニスタ７と同様に、蒸発燃料を蓄積する吸着材を収容しており、加圧ポンプ９を通してその下流側に流れてきた蒸発燃料を蓄積する。サブキャニスタ１１内には、サブキャニスタ１１内の圧力を検出するための圧力センサ１９が設けられており、ＥＣＵ１７が圧力センサ１９の出力をモニタリングすることにより、サブキャニスタ１１内の圧力を測定できるようになっている。サブキャニスタ１１の容量は、メインキャニスタ７の容量よりも少なくてもよく、また、２つのキャニスタの合計容量を、公知の単一のキャニスタを備える蒸発燃料処理装置のキャニスタの容量と同程度としてもよい。これにより、メインキャニスタ及びサブキャニスタの小型化を図ることができ、レイアウトの自由度を高めることができる。

また、サブキャニスタ１１のすぐ上流側には、上流側に向けた流体の流れを規制する一方向弁２１が設けられている。そして、この一方向弁２１の開閉は、ＥＣＵ１７によって制御される。

パージバルブ１３は、エンジン吸気管３のすぐ上流側に設けられており、パージ通路を通ってきた蒸発燃料のエンジン吸気管３への供給量を調整するためのものである。パージバルブ１３の開閉は、ＥＣＵ１７によって制御され、パージバルブ１３が開弁している状態では、サブキャニスタ１１とエンジン吸気管３とが接続され、パージバルブ１３が閉弁している状態では、サブキャニスタ１１とエンジン吸気管３との間の接続は遮断される。

上述した蒸発燃料処理装置１の各部のうち、加圧ポンプ９、一方向弁２１及びサブキャニスタ１１、並びにパージバルブ１３、特に、サブキャニスタ１１は、エンジンルーム内に設けられていることが好ましい。サブキャニスタ１１をエンジンルーム内に設けることにより、エンジンから生じた熱によってサブキャニスタ１１を加熱することができる。そして、サブキャニスタ１１を加熱することにより、サブキャニスタ１１が蓄積している蒸発燃料の離脱性を高めることができる。

図２は、蒸発燃料処理装置の動作を示すフロー図である。

図２に示す一連のルーチンは、エンジンの始動と共にスタートし、エンジンの停止と共に終了する。エンジンが始動して一連の処理が開始すると、まず、ステップＳ１において蒸発燃料処理装置１は、サブキャニスタ１１内の圧力Ｐ１が、所定値以上であるかを判断する。この処理は、ＥＣＵ１７が、圧力センサ１９の出力を検出し、検出されたサブキャニスタ１１内の圧力Ｐ１が、予め設定された所定値以上であるかを判断することにより行われる。

そして、サブキャニスタ１１内の圧力Ｐ１が、所定値以上でないと判断された場合には、蒸発燃料処理装置１は、ステップＳ２において加圧ポンプ９を作動し、ステップＳ１においてサブキャニスタ１１内の圧力Ｐ１が所定値以上となるまでステップＳ１及びＳ２の処理を繰り返し実行する。ステップＳ２において加圧ポンプ９を作動させることにより、加圧ポンプ９の上流側において負圧が発生し、メインキャニスタ７に蓄積している蒸発燃料が、エアフィルタ１５を通過してきた空気と共に、加圧ポンプ９によって吸引される。そしてこの状態では、パージバルブ１３は閉じているため、加圧ポンプ９とパージバルブ１３との間に蒸発燃料及び空気が圧送され、サブキャニスタ１１内の圧力が上昇し、かつサブキャニスタ１１内の蒸発燃料の蓄積量が増加する。

ステップＳ１においてサブキャニスタ１１内の圧力Ｐ１が所定値以上であると判断された場合、ステップＳ３において蒸発燃料処理装置１は、加圧ポンプ９を停止させる。この処理は、ＥＣＵ１７が加圧ポンプ９を制御することにより行われる。

次いで、ステップＳ４において蒸発燃料処理装置１は、一方向弁２１を閉弁する。これにより、加圧状態にあるサブキャニスタ１１よりも上流側に向けた気流を完全に遮断することができる。

次いで、ステップＳ５において蒸発燃料処理装置１は、パージバルブ１３を開弁する。この処理は、ＥＣＵ１７がパージバルブ１３を制御することにより行われる。そいて、ステップＳ５における処理により、加圧状態にあるサブキャニスタ１１の圧力が解放され、サブキャニスタ１１内、及びサブキャニスタ１１よりも下流側にある蒸発燃料が、エンジン吸気管３に供給される。

また、図３を用いて蒸発燃料処理装置１の動作の具体例を説明すると、蒸発燃料処理装置１は、サブキャニスタ１１内の圧力が、所定の圧力、例えば２０ｋＰａ未満であると判断した場合、時刻ｔ１において加圧ポンプ９を、例えば１０００ｒｐｍで作動させる。これにより、サブキャニスタ１１内の圧力が徐々に上昇する。そして、蒸発燃料処理装置１は、サブキャニスタ１１内の圧力が２０ｋＰａ以上になり、例えば３０ｋＰａに達した後、時刻ｔ２において加圧ポンプ９を停止させる。その後、蒸発燃料処理装置１は、時刻ｔ３において一方向弁２１を閉弁し、時刻ｔ４から、断続的にパージバルブ１３の開弁状態と閉弁状態とを切換える。これにより、サブキャニスタ１１内の圧力が徐々に低下する。そして、時刻ｔ５においてサブキャニスタ１１内の圧力が閾値となる２０ｋＰａに達すると、蒸発燃料処理装置１は、パージバルブ１３を閉弁し、一方向弁２１を開弁し、再び加圧ポンプ９を作動させることにより、サブキャニスタ１１内の圧力を上昇させる。

以上のように、本実施形態にかかる蒸発燃料処理装置１によれば、サブキャニスタ１１内の圧力が所定値未満の場合、加圧ポンプ９を作動させ、かつパージバルブ１３を閉じることによってサブキャニスタ１１内の圧力を高めることができる。そして、サブキャニスタ１１内の圧力が所定値以上の場合、サブキャニスタ１１内の圧力を解放してサブキャニスタ１１からエンジン吸気管３に向けた気流を発生させ、サブキャニスタ１１内にある蒸発燃料をエンジン吸気管３に供給することができる。この場合、サブキャニスタ１１内の圧力を利用して、蒸発燃料をエンジン吸気管３に向けて供給することができるので、蒸発燃料をエンジン吸気管３に供給するときに加圧ポンプ９を作動させる必要はなく、燃費の悪化を低減させることができる。

なお、一般的に、蒸発燃料のエンジン吸気管３への供給量は、エンジンの回転数に比例して増加させる必要があることが知られているが、上述したように加圧ポンプ９によって発生した圧力を蓄圧した後、解放する、という処理を行っていると、エンジン吸気管３への蒸発燃料の供給量が不足する場合が考えられる。従って、エンジンの回転数が所定数以上となった場合、サブキャニスタ１１内に蓄圧せず、キャニスタ７に蓄積された蒸発燃料を、加圧ポンプ９による負圧を用いてそのままエンジン吸気管３に流すようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ１７は、図２に示すフローに基づく処理をオーバーライドし、サブキャニスタ１１内の圧力に関わらず、ＥＣＵ１７の制御により、一方向弁２１及びパージバルブ１３を開弁状態に保った上で、加圧ポンプ９を作動させる。そして、エンジンの回転数が所定数未満になったとき、図２に示すフローに基づく処理を再開する。このような制御により、加圧ポンプ９の作動機会を最小限に抑えつつ、より効率的に蒸発燃料をエンジン吸気管に供給することができる。

また、本実施形態では、蓄圧室としてサブキャニスタ１１を用いることとしたが、本発明によれば、加圧ポンプの下流側に必ずしも蒸発燃料を蓄積できるキャニスタを用いる必要はなく、アキュムレータ等の蓄圧作用のみを有するものを用いてもよい。蓄圧室に蒸発燃料を蓄圧できなかったとしても、蓄圧室及び蓄圧室よりも下流側の管内に蒸発燃料が残存しており、蓄圧室の圧力解放時には、残存燃料がエンジン吸気管３内に流れるからである。

１ 蒸発燃料処理装置
３ エンジン吸気管
５ 燃料タンク
７ メインキャニスタ
９ 加圧ポンプ
１１ サブキャニスタ
１３ パージバルブ

Claims (5)

1. 燃料タンクからエンジン吸気管に向けて延びるパージ通路と、
   このパージ通路上において、燃料タンクの下流側に接続され、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蓄積するキャニスタと、
   前記パージ通路上において前記キャニスタの下流側に接続された加圧ポンプと、
   前記パージ通路上において前記加圧ポンプの下流側に接続され、前記エンジン吸気管へのパージガスの供給量を調整するパージバルブと、を備える蒸発燃料処理装置であって、
   前記加圧ポンプと、前記パージバルブとの間において前記パージ通路上に設けられ、前記加圧ポンプからの圧力を蓄積する蓄圧室と、この蓄圧室に設けられ前記蓄圧室内の圧力を検出するセンサと、このセンサからの出力に基づき前記加圧ポンプ及びパージバルブを制御する車両用制御手段と、を更に備え、
   前記車両用制御手段は、
   前記蓄圧室内の圧力が第１所定値未満であることを前記センサが検出した場合、前記加圧ポンプを作動し、かつ前記パージバルブを閉じて前記蓄圧室内の圧力を上昇させ、
   前記蓄圧室内の圧力が第１所定値以上であることを前記センサが検出した場合、前記加圧ポンプを停止し、かつ前記パージバルブを開くことにより前記蓄圧室内の圧力を解放し、前記パージ通路における前記蓄圧室下流側から前記エンジン吸気管に向けた気流を発生させ、前記パージ通路における前記蓄圧室下流側にある蒸発燃料を前記エンジン吸気管に供給するように制御すること特徴とする、蒸発燃料処理装置。
2. 前記車両用制御手段は、
   前記センサが第１所定値未満であることを検出すると、前記パージバルブを閉じて前記加圧ポンプを作動させることによって、前記蓄圧室内の圧力を上昇させ、
   前記センサが第１所定値より高い前記第２所定値に達したことを検出すると、前記加圧ポンプを停止して前記パージバルブを開くことによって、前記蓄圧室内の圧力を前記第１所定値まで低下させるように制御する、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記蓄圧室は、蒸発燃料を蓄積することができるサブキャニスタである、請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記車両用制御手段は、前記エンジンの回転数が所定数以上である場合、前記蓄圧室内の圧力に関わらず、前記加圧ポンプを作動し、前記パージバルブを開くように制御する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記サブキャニスタは、エンジンルーム内に設けられている、請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。

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