JP6439625B2 - タンク密閉弁および蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
また、タンク密閉弁は、一方の弁ユニットを開弁させて大流量を実現するとともに、一方の弁ユニットを閉弁させ、かつ、他方の弁ユニットを開弁させて大流量よりも小さい小流量を実現する。
ところで、車両では、燃費低減、および、スペース削減に対する要請は高まる一方であり、上記のような2つの弁ユニットを備えるタンク密閉弁に関しても、これらの要請が高い。
まず、外郭体は、流体の流出入口として少なくとも3つのポートを具備する。次に、弁体は、外郭体に移動可能に収容される。また、弁体は、3つのポートの内の第1のポートを開閉する弁部、および、弁部から伸びる柱部を具備する。また、スプリングは、第1のポートを閉じる側に弁体を付勢し、電磁ソレノイドは、スプリングの付勢力に抗して、第1のポートを開く側に弁体を駆動する。さらに、ダイヤフラムまたはベローズは、柱部と外郭体との間に張り渡されて外郭体の内部を少なくとも2室に分割する。
また、第3のポートを他方の弁ユニットにより開閉することで、燃料タンクの内部に発生した負圧または正圧を逃すときに、弁体の開側への移動をアシストすることができる。
実施例1の蒸発燃料処理装置1およびタンク密閉弁2の構成を、図1〜図3を用いて説明する。
蒸発燃料処理装置1は、自動車等の車両において、燃料タンク3で発生した蒸発燃料が外気に漏れるのを防止するために設けられ、例えばタンク密閉弁2、キャニスタ4、パージ弁5、大気開放弁6、電子制御ユニット(ECU)7、圧力センサ8等を備える。
さらに、圧力センサ8は、燃料タンク3の内部圧力を検出する。そして、ECU7は、圧力センサ8から得られる検出値に基づき、タンク密閉弁2、パージ弁5および大気開放弁6等に指令を与えて、各種の制御モードを実行する。
タンク密閉弁2は、それぞれ個別の電磁ソレノイド11A、11Bにより開閉弁する2つの弁ユニット2A、2Bを備え、燃料タンク3とキャニスタ4との間で流体を流通させる流路網13に配置される。そして、弁ユニット2A、2Bは、ECU7により通電制御されて開閉弁する。
以下、弁ユニット2A、2Bの構成を詳述する。
外郭体14Aは、例えば、樹脂材料により設けられており、弁体15A、スプリング16Aおよび電磁ソレノイド11A等を収容し、流体の流出入口として少なくとも3つのポート18A、18B、18Cを具備する。
まず、弁部15Aaは、ポート18Aを閉じるときに弁座19Aに圧接する環状の突起20を有する。そして、突起20が弁座19Aに圧接することで、ポート18Aを経由する外郭体14Aの内外間の流体の流通が遮断される。
さらに、弁体15Aは、弁部15Aaおよび柱部15Abを貫通する貫通路21を有する。なお、弁体15Aは、電磁ソレノイド11Aが発生する磁気的な吸引力によって移動することができるように、柱部15Abに磁性部分を有している。
電磁ソレノイド11Aは、スプリング16Aの付勢力に抗して、ポート18Aを開く側に弁体15Aを駆動する。すなわち、電磁ソレノイド11Aは、ECU7により通電制御されるコイル11Aaを有し、コイル11Aaの内周側に発生する磁気的な吸引力により弁体15Aを駆動する。
また、外郭体14Bは、流体の流出入口として2つのポート18D、18Eを具備し、弁体15Bは、ポート18Dを開閉する。さらに、ポート18Dは、タンク密閉弁2の内部流路23によりポート18Cに接続している。
流路網13は、上記の大、小流量路13A、13Bをなす流路群により構成される。ここで、大、小流量路13A、13Bをなす流路群は、上記の内部流路23、以下に説明する外部流路25A、25B、25C等である。
まず、外部流路25Aは、一方の端がポート18Aに接続するものであり、他方の端はキャニスタ4に接続する。また、外部流路25Bは、一方の端がポート18Bに接続するものであり、他方の端は燃料タンク3に接続する。また、外部流路25Cは、外部流路25Bと弁ユニット2Bとを接続するものであり、ポート18Eに接続している。
また、外部流路25A、内部流路23には、それぞれ、絞り26A、26Bが設けられており、絞り26A、26Bの径を比較すると、絞り26Aの方が絞り26Bよりも大きい。さらに、絞り26Bの径と貫通路21の径とを比較すると、絞り26Bの方が貫通路21よりも大きい。
まず、ECU7は、燃料タンク3の内部に発生した負圧を逃すため、キャニスタ4を経由して燃料タンク3の内部に大気圧を導入する負圧抑制モードを実行する。すなわち、ECU7は、パージ弁5を閉弁させるとともにタンク密閉弁2および大気開放弁6を開弁させることで、負圧抑制モードを実行する。そして、タンク密閉弁2の開弁に関し、負圧を早期に逃すために大流量を選択する場合、ECU7は、弁ユニット2Bを先に開弁させた後に、弁ユニット2Aを開弁させる。
以下、実施例1の蒸発燃料処理装置1およびタンク密閉弁2の作用効果を説明する。
作用効果の説明にあたり、次のとおり用語を定義する。まず、燃料タンク3の内部圧力をタンク圧と呼び、キャニスタ4の内部圧力をキャニスタ圧と呼ぶ。また、弁体15Aの移動方向に関し、ポート18Aを閉じる側を閉側、ポート18Aを開く側を開側と呼ぶ。なお、キャニスタ圧は、ほぼ大気圧に等しい。
これにより、負圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動をアシストすることができる。
これにより、負圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動をアシストすることができる。このため、負圧抑制モードの実行時に、弁体15Aを開側へ移動させる力、つまり、電磁ソレノイド11Aが発生する吸引力を低減することができる。
さらに、絞り26Bを貫通路21よりも径大にすることにより、負圧抑制モードの実行中、室22Bをキャニスタ圧(大気圧)よりも低圧に保つことができる。このため、負圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動を確実にアシストすることができる。
なお、負圧抑制モードにおいて、小流量により負圧を逃す場合、電磁ソレノイド11Bをデューティ制御することにより、小流量の大きさを変化させることができる。
実施例2の蒸発燃料処理装置11およびタンク密閉弁2の特徴を、図4および図5を用いて実施例1と異なる点を中心に説明する。
まず、流路網13の構成に関し、内部流路23は、ポート18Cとポート18Eとを接続している。また、外部流路25Aは、他方の端が燃料タンク3に接続し、外部流路25Bは、他方の端がキャニスタ4に接続する。また、外部流路25Cはポート18Dに接続している。
以上により、弁ユニット2Aが開弁することで、大流量路13Aが開かれ、弁ユニット2Aが閉弁を保った状態で弁ユニット2Bが開弁することで、小流量路13Bが開かれる。
まず、ECU7は、燃料タンク3の内部に発生した正圧を逃すため、キャニスタ4を経由して燃料タンク3の内部から大気に正圧を逃す正圧抑制モードを実行する。すなわち、ECU7は、パージ弁5を閉弁させるとともにタンク密閉弁2および大気開放弁6を開弁させることで、正圧抑制モードを実行する。そして、タンク密閉弁2の開弁に関し、正圧を早期に逃すために大流量を選択する場合、ECU7は、弁ユニット2Bを先に開弁させた後に、弁ユニット2Aを開弁させる。
実施例2のタンク密閉弁2によれば、正圧抑制モードにおいてタンク密閉弁2を開弁させるとき、弁ユニット2Bを先に開弁させた後に、弁ユニット2Aを開弁させる。
これにより、正圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動をアシストすることができる。
これにより、正圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動をアシストすることができる。このため、正圧抑制モードの実行時に、弁体15Aを開側へ移動させる力、つまり、電磁ソレノイド11Aが発生する吸引力を低減することができる。
以上により、弁ユニット2Aにおいて、電磁ソレノイド11Aを小型にすることができ、さらに、スプリング16Aの付勢力を低減することができる。
さらに、絞り26Cを貫通路21よりも径大にすることにより、正圧抑制モードの実行中、室22Bをタンク圧(正圧)よりも低圧に保つことができる。このため、正圧抑制モードの実行時に、弁体15Aの開側への移動を確実にアシストすることができる。
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、図6および図7に示すように、燃料タンク3の内部に発生した負圧または正圧により開弁する逆止弁構造のリリーフ弁27を、蒸発燃料処理装置1に装備してもよい。
この場合、リリーフ弁27は、燃料タンク3とキャニスタ4との間でタンク密閉弁2と並列に配置するのが好ましい。つまり、次のような外部流路25Dを流路網13に追加し、外部流路25Dにリリーフ弁27を組み入れるのが好ましい。
そして、リリーフ弁27を装備することにより、タンク密閉弁2に故障が発生しても、燃料タンク3の内部に発生した正圧または負圧を逃すことができる。
さらに、実施例のタンク密閉弁2によれば、弁体15Aでは、柱部15Abが弁部15Aaよりも細く設けられていたが、柱部15Abを弁体15Aと同径に設けてもよく、弁体15Aよりも太く設けてもよい。
Claims (12)
- 所定の制御部(7)により通電制御されて開閉弁する2つの弁ユニット(2A、2B)を備え、
燃料タンク(3)とキャニスタ(4)との間で流体を流通させる流路網(13)に配置され、
一方の弁ユニット(2A)を開弁させて大流量を実現するとともに、前記一方の弁ユニットを閉弁させ、かつ、他方の弁ユニット(2B)を開弁させて前記大流量よりも小さい小流量を実現するタンク密閉弁(2)において、
前記一方の弁ユニットは、
流体の流出入口として少なくとも3つのポート(18A、18B、18C)を具備する外郭体(14A)と、
この外郭体に移動可能に収容され、前記3つのポートの内の第1のポート(18A)を開閉する弁部(15Aa)、および、この弁部から伸びる柱部(15Ab)を具備する弁体(15A)と、
前記第1のポートを閉じる側に前記弁体を付勢するスプリング(16A)と、
このスプリングの付勢力に抗して、前記第1のポートを開く側に前記弁体を駆動する電磁ソレノイド(11A)と、
前記柱部と前記外郭体との間に張り渡されて前記外郭体の内部を少なくとも2室(22A、22B)に分割するダイヤフラム(17)またはベローズとを有し、
前記弁部が前記2室の内の一方の室(22A)に収容されるとともに他方の室(22B)に前記柱部が突き出し、かつ、前記3つのポートの内の前記第1のポート、および、第2のポート(18B)が前記一方の室に開口するとともに第3のポート(18C)が他方の室に開口し、
前記弁体は、前記弁部および前記柱部を貫通する貫通路(21)を有し、
前記弁部が前記第1のポートを閉じているときでも、前記貫通路により前記第1のポートと前記他方の室とが連通しており、
前記他方の弁ユニットは前記第3のポートを開閉することを特徴とするタンク密閉弁。 - 請求項1に記載のタンク密閉弁を備える蒸発燃料処理装置(1)において、
前記第1のポートは前記キャニスタに接続し、前記第2のポートは前記燃料タンクに接続し、前記第3のポートは、前記他方の弁ユニットを経由して前記燃料タンクに接続することを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項2に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記制御部は、前記燃料タンクの内部に発生した負圧を逃すとき、前記他方の弁ユニットを開弁させた後に前記一方の弁ユニットを開弁させることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項2または請求項3に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記第1ポートと前記キャニスタとの間の流路の最小径は、前記第3ポートと前記燃料タンクとの間の流路の最小径よりも大きいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項2ないし請求項4の内のいずれか1つに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記第3ポートと前記燃料タンクとの間の流路の最小径は、前記貫通路の最小径よりも大きいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項1に記載のタンク密閉弁を備える蒸発燃料処理装置において、
前記第1のポートは前記燃料タンクに接続し、前記第2のポートは前記キャニスタに接続し、前記第3のポートは、前記他方の弁ユニットを経由して前記キャニスタに接続することを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項6に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記制御部は、前記燃料タンクの内部に発生した正圧を逃すとき、前記他方の弁ユニットを開弁させた後に前記一方の弁ユニットを開弁させることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項6または請求項7に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記第1ポートと前記燃料タンクとの間の流路の最小径は、前記第3ポートと前記キャニスタとの間の流路の最小径よりも大きいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項6ないし請求項8の内のいずれか1つに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記第3ポートと前記キャニスタとの間の流路の最小径は、前記貫通路の最小径よりも大きいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項2ないし請求項9の内のいずれか1つに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記燃料タンクの内部に発生した負圧または正圧により開弁する逆止弁構造のリリーフ弁(27)を備え、
このリリーフ弁は、前記燃料タンクと前記キャニスタとの間で前記タンク密閉弁と並列に配置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に記載のタンク密閉弁において、
前記外郭体の外側表面に、前記他方の弁ユニットの弁部(15Ba)が着座する弁座(19B)が存在することを特徴とするタンク密閉弁。 - 請求項2ないし請求項10の内のいずれか1つに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記外郭体の外側表面に、前記他方の弁ユニットの弁部(15Ba)が着座する弁座(19B)が存在することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
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