JP6362034B2 - 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、密閉タンクシステムに適用される蒸発燃料処理装置に関する。

従来から、燃料タンクへの給油時に発生する蒸発燃料を蓄積するためのキャニスタを備える密閉タンクシステムに適用される蒸発燃料処理装置が知られている。

密閉タンクシステムでは、給油タンクと、エンジンの上流側のエンジン吸気管との間に、エンジンへの燃料供給系統とは別のパージ通路を設け、給油時に燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、一旦、パージ通路上のキャニスタに蓄積する。そして、所定のパージタイミングで、パージ通路上における、キャニスタと、エンジン吸気管との間に設けられた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、これにより、キャニスタに蓄積された蒸発燃料をエンジン吸気管に向けて供給している。そして、密閉タンクシステムでは、パージタイミング以外は、燃料タンク内の蒸発燃料がエンジン吸気管に流れないよう、燃料タンクとパージ通路との間に設けられた密閉バルブを閉じている。このような蒸発燃料処理装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。

特開２０１３−１９４６０２号公報

しかしながら、上述した蒸発燃料処理装置において、パージ処理中にも関わらず燃料の気化により燃料タンク内の圧力が高まったというような場合に、パージ処理中に燃料タンク内の蒸発燃料を放出し、燃料タンク内の圧力を低下させる必要がある。この際、単にパージ処理中に燃料タンクを密閉している密閉バルブを開き、蒸発燃料をパージ通路に向けて流すだけでは、加圧ポンプの出力が不足し、蒸発燃料をエンジン吸気管に向けて流すことができない。そして、このように出力が不足している場合には、パージ処理中にも関わらず、蒸発燃料がキャニスタに向けてパージ通路を逆流してしまい、十分なパージ効果を得ることができない。そして、これにより、本来、キャニスタによって蒸発燃料を吸着したい場合においてキャニスタの吸着可能容量が不足してしまい、蒸発燃料がキャニスタから破過してしまう、という問題があった。そして、この問題を解決しようとすると、キャニスタを大型化し、その吸着可能容量を増加させる必要があった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、キャニスタを大型化することなく、パージ処理中に密閉バルブを開いた場合においても、蒸発燃料がキャニスタから破過してしまうのを防止する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。

上記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、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧センサと、燃料タンクとパージ通路との間に設けられた密閉バルブと、パージ通路上において密閉バルブよりも下流側に設けられ、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を吸着するためのキャニスタであって、キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブを備えるキャニスタと、パージ通路上においてキャニスタよりも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よりも下流側に設けられたパージバルブと、を備える蒸発燃料処理装置であって、所定条件下において、パージバルブ、及び大気開放バルブを開弁状態にし、かつ加圧ポンプを作動させることによりパージ処理を実行し、パージ処理中に、タンク内圧センサによって検出された燃料タンクの圧力が所定値以上となったとき、密閉バルブを開弁すると共に、加圧ポンプの出力を増加させ、加圧ポンプの出力の増加量は、燃料タンク内の蒸発燃料を、キャニスタに吸着させることなくパージ通路下流側に向けて流すために必要な圧抜き流量に基づいて決定される、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、所定条件下において、パージバルブ、及び大気開放バルブを開弁状態にし、かつ加圧ポンプを作動させることによりパージ処理を実行し、これにより、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を、キャニスタから下流側に向けて流し、エンジン吸気管に供給することができる。そして、パージ処理中に、タンク内圧センサによって検出された燃料タンク内の圧力が所定値以上となったとき、燃料タンク内の圧力を低下させる処理を実行する。燃料タンク内の圧力を低下させるために、蒸発燃料処理装置は、密閉バルブを開き、かつ加圧ポンプの出力を増加せる。パージ処理中に密閉バルブを開弁し、かつ加圧ポンプの出力を増加させることにより、キャニスタ内の蒸発燃料をパージ通路から下流側に向けて流すために必要な流量に加え、燃料タンク内の蒸発燃料がキャニスタに吸着されることなくパージ通路から下流側に向けて流れるために必要な流量を発生させるために必要な負圧をパージ通路内に発生させることができる。従って、密閉バルブを開弁するときに、加圧ポンプの出力を増加させることにより、パージ通路内の負圧、及び気体の流量が低下するのを防止することができ、パージ処理中に、蒸発燃料がパージ通路を逆流してキャニスタに吸着されるのを防止することができる。

また、本発明において、好ましくは、パージ通路上においてキャニスタと燃料タンクとを接続する蒸発燃料供給部と、パージ通路上においてキャニスタとパージバルブとを接続する蓄積燃料供給部と、キャニスタと大気開放バルブとを接続する新気供給部とを備え、キャニスタは、新気供給部が接続された一方の端部に蒸発燃料を吸着する吸着材が充填され、蒸発燃料供給部及び蓄積燃料供給部が接続された他方の端部には、吸着材が存在しない空間が形成されており、燃料タンクから受け入れた蒸発燃料は、吸着材が存在しない空間を通って蓄積燃料供給部に流れる。

以上のように、本発明によれば、パージ処理中に密閉バルブを開いた場合においても、キャニスタが劣化するのを防止することができる。

本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置を示すブロック図である。 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。

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。

図１は、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置を示すブロック図である。図１に示すように、蒸発燃料処理装置は、エンジン１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、キャニスタ７と、加圧ポンプ９と、パージバルブ１１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、特に断りがない限り、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。

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吸着し、蓄積する。キャニスタ７は、活性炭等の吸着材を収容する第１筒状容器７ａ及び第２筒状体７ｂを並列配置したものであり、第１筒状容器７ａ及び第２筒状容器７ｂの一方の端部は、第１筒状容器７ａ及び第２筒状容器７ｂの間で気体が行き来できるように接続されている。第１筒状容器７ａの他方の端部は、燃料タンク５からの蒸発燃料を受け入れ、かつキャニスタ７内に蓄積された蒸発燃料を、下流側に向けて流せるようになっている。また、第２筒状容器７ｂの他方の端部は、キャニスタ７に新気を供給するための新気供給管１３と接続されている。

また、キャニスタの第１筒状容器７ａの新気供給管１３と接続されている側、並びに第２筒状容器７ｂの蒸発燃料を受け入れ、かつ排出する側には、吸着剤が充填されていない空間が形成されている。そして、後述するような、燃料タンク５内の圧力を低下させる場合には、燃料タンク５から第２筒状容器７ｂ内に流入した気流は、この吸着材が存在しない空間を通って、パージ通路の下流側に向けて流れる。

加圧ポンプ９は、入口がキャニスタ７と接続されており、出口がパージバルブ１１と接続されている。そして、加圧ポンプ９は、蒸発燃料をエンジン吸気管３に供給するパージ時には、ＥＣＵ１５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、キャニスタ７内に吸着された蒸発燃料を吸引し、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。

パージバルブ１１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１１の開閉は、ＥＣＵ１５によって制御され、パージバルブ１１が開弁している状態では、キャニスタ７及び加圧ポンプ９と、エンジン吸気管３とが接続され、パージバルブ１１が閉弁している状態では、キャニスタ７及び加圧ポンプ９と、エンジン吸気管３との間の接続は遮断される。

燃料タンク５と、キャニスタ７の第１筒状容器７ａの間には、燃料タンク５中で発生した蒸発燃料を、第１筒状容器７ａ内に供給する蒸発燃料供給管１７が設けられている。蒸発燃料供給管１７から第１筒状容器７ａに供給された蒸発燃料は、キャニスタ７内の吸着材によって吸着され、キャニスタ７内に蓄積される。また、キャニスタ７と、加圧ポンプ９との間には、キャニスタ７内に蓄積された蒸発燃料を加圧ポンプ９に供給する蓄積燃料供給管１９が設けられている。また、第２筒状容器７ｂには、外部からの新気をキャニスタ７に供給するための新気供給管１３が設けられている。そして、新気供給管１３の外気側の入口には、ＥＣＵ１５によって開閉制御される大気開放バルブ２５が設けられている。

燃料タンク５内には、燃料タンク５内の圧力を測定する圧力センサ２７が設けられている。圧力センサ２７の出力は、ＥＣＵ１５に供給され、これにより、ＥＣＵ１５が、燃料タンク５内の圧力を検出する。

また、燃料タンク５と、蒸発燃料供給管１７との間には、密閉バルブ２９が設けられている。密閉バルブ２９は、ＥＣＵ１５による制御のもと開閉し、密閉バルブ２９が開いているときには、燃料タンク５内の蒸発燃料は、蒸発燃料供給管１７を通してキャニスタ７内に流れる。一方で、密閉バルブ２９が閉じているときには、燃料タンク５は密閉され、燃料タンク５内の蒸発燃料は、下流側に向けて流れず、燃料タンク５内に留まる。

次に、蒸発燃料処理装置の動作について詳述する。

蒸発燃料処理装置は、所定のパージ条件下において、即ちエンジンが停止しており、蒸発燃料をエンジンに供給しても処理できない場合、エンジンの運転状態からしてパージを行うことができない場合、及び給油時を除いて、キャニスタ７に吸着されている蒸発燃料をキャニスタ７から放出させ、パージ通路を介してエンジン吸気管３に供給する。

図２は、パージ処理時の動作を説明するためのフロー図である。

図２に示すように、パージ条件が満たされて一連の処理が開始すると、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１において、パージバルブ１１及び大気開放バルブ２５を開弁状態とする。これにより、大気開放バルブ２５からエンジン吸気管３までが連通状態となる。次いで、ＥＣＵ１５は、ステップＳ２において、加圧ポンプ９を駆動させる。これにより、加圧ポンプ９よりも下流側のパージ通路内において負圧が発生し、大気開放バルブ２５から、エンジン吸気管３に向けた気流が発生する。このときの加圧ポンプ９の出力は、キャニスタ７内に吸着されている蒸発燃料をパージするために必要な目標パージ流量を得るために必要な値である。そして、これにより、図１の矢印Ａによって示すように、大気開放バルブ２５からシステム内に流入した新気がキャニスタ７内を通過する。新気がキャニスタ７内を通過することにより、キャニスタ７の吸着材に吸着している蒸発燃料が離脱し、気流にのってキャニスタ７からパージ通路の下流側に向けて放出される。そして、キャニスタ７から放出された蒸発燃料は、蓄積燃料供給管１９を通ってエンジン吸気管３に供給される。

次いで、ＥＣＵ１５は、ステップＳ３において、燃料タンク５内の圧力が所定値以上となったか否かを判断する。この判断は、ＥＣＵ１５が、圧力センサ２７による測定値を参照することにより行われる。

そして、燃料タンク５内の圧力が所定値以上である場合には、ＥＣＵ１５は、ステップＳ４において、加圧ポンプ９の出力を増加させる。加圧ポンプ９の出力の増加量は、燃料タンク５内の蒸発燃料を、キャニスタ７に吸着させることなくパージ通路下流側に向けて流すために必要な圧抜き流量に基づいて決定される。従って、出力を増加させた後の加圧ポンプ９の出力は、キャニスタ７をパージするために必要な目標パージ流量と、燃料タンク５内の圧抜きを行うために必要な圧抜き流量との和に依存する。

次いで、ＥＣＵ１５は、ステップＳ５において密閉バルブ２９を開弁する。これにより、燃料タンク５とパージ通路とが連通し、燃料タンク５内の蒸発燃料が、パージ通路に向けて流れることとなる。燃料タンク５内から放出された蒸発燃料は、蒸発燃料供給管１７を通してキャニスタ７の第２筒状容器７ｂに流入する。パージ処理時には、キャニスタ７内では、大気開放バルブ２５から下流側に向かう気流が発生しており、このときの気流の流量は、密閉バルブ２９を開弁してもパージ通路内の流体を吸引できる程度に十分な量なので、キャニスタ７内に流入した蒸発燃料は、図１の矢印Ｂによって示すように、第２筒状容器７ｂの吸着材が存在しない空間を通って直ぐに第２筒状容器７ｂから蓄積燃料供給管１９に放出される。

次いで、ＥＣＵ１５は、ステップＳ６において燃料タンク５内の圧力が所定値未満まで低下したか否かを判断する。そして、燃料タンク５内の圧力が所定値未満まで低下している場合には、ステップＳ７において密閉バルブ２９を閉じる。これにより、燃料タンク５内の圧力を低下させる処理は一旦終了し、パージ処理を継続する。また、ステップＳ３において、燃料タンク５内の圧力が所定値以上となっていないと判断された場合には、燃料タンク５内の圧力を低下させる必要がないものとして、パージ処理のみを継続する。

以上のように、本実施形態によれば、所定のパージ条件下において、パージバルブ１１、及び大気開放バルブ２５を開弁状態にし、かつ加圧ポンプ９を作動させることによりパージ処理を実行し、これにより、キャニスタ７に吸着されている蒸発燃料を、キャニスタ７から下流側に向けて流し、エンジン吸気管３に供給することができる。そして、パージ処理中に、タンク内圧センサ２７によって検出された燃料タンク５内の圧力が所定値以上となったとき、燃料タンク５内の圧力を低下させる処理を実行する。燃料タンク５内の圧力を低下させるために、ＥＣＵ１５は、密閉バルブ２９を開き、かつ加圧ポンプ９の出力を増加せる。パージ処理中に密閉バルブ２９を開弁し、かつ加圧ポンプ９の出力を増加させることにより、キャニスタ７内の蒸発燃料をパージ通路から下流側に向けて流すために必要な流量に加え、燃料タンク５内の蒸発燃料がキャニスタ７に吸着されることなくパージ通路から下流側に向けて流れるために必要な流量を発生させるために必要な負圧をパージ通路内に発生させることができる。従って、密閉バルブ２９を開弁するときに、加圧ポンプ９の出力を増加させることにより、パージ通路内の負圧、及び気体の流量が低下するのを防止することができ、パージ処理中に、蒸発燃料がパージ通路を逆流してキャニスタ７に吸着されるのを防止することができる。

５ 燃料タンク
７ キャニスタ
９ 加圧ポンプ
１１ パージバルブ
１５ ＥＣＵ
２５ 大気開放バルブ
２７ 圧力センサ
２９ 密閉バルブ

Claims (2)

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、
   前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧センサと、
   前記燃料タンクと前記パージ通路との間に設けられた密閉バルブと、
   前記パージ通路上において前記密閉バルブよりも下流側に設けられ、燃料タンクからの蒸発燃料を受け入れ、蒸発燃料を吸着するためのキャニスタであって、当該キャニスタ内に空気を導入するための大気開放バルブを備えるキャニスタと、
   前記パージ通路上において前記キャニスタよりも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よりも下流側に設けられたパージバルブと、を備える蒸発燃料処理装置であって、
   所定条件下において、前記パージバルブ、及び前記大気開放バルブを開弁状態にし、かつ前記加圧ポンプを作動させることによりパージ処理を実行し、前記パージ処理中に、前記タンク内圧センサによって検出された前記燃料タンクの圧力が所定値以上となったとき、前記密閉バルブを開弁すると共に、前記加圧ポンプの出力を増加させ、
   前記加圧ポンプの出力の増加量は、前記燃料タンク内の蒸発燃料を、前記キャニスタに吸着させることなく前記パージ通路下流側に向けて流すために必要な圧抜き流量に基づいて決定される、ことを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
2. 前記パージ通路上において前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続する蒸発燃料供給部と、
   前記パージ通路上において前記キャニスタと前記パージバルブとを接続する蓄積燃料供給部と、
   前記キャニスタと前記大気開放バルブとを接続する新気供給部とを備え、
   前記キャニスタは、前記新気供給部が接続された一方の端部に蒸発燃料を吸着する吸着材が充填され、前記蒸発燃料供給部及び前記蓄積燃料供給部が接続された他方の端部には、前記吸着材が存在しない空間が形成されており、
   前記燃料タンクから受け入れた蒸発燃料は、前記吸着材が存在しない空間を通って前記蓄積燃料供給部に流れる、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。

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