JP6551116B2

JP6551116B2 - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP6551116B2
Application number: JP2015194532A
Authority: JP
Inventors: 英俊大岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: US20170089275A1; JP2017067008A; US9790875B2

Description

本発明は、キャニスタが保持する蒸発燃料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。

蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で蒸発した蒸発燃料を保持するキャニスタと、このキャニスタが保持した蒸発燃料を吸気通路へ導くパージ通路と、このパージ通路の開閉を行う電動のパージバルブとを備える（図１参照）。

近年では、エンジンの低排気量化、ハイギヤド化に伴う低回転化、省エネのための過給機化等により、吸気通路に生じる吸気負圧が小さくなる傾向にある。吸気負圧が小さいと、キャニスタから吸気通路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、パージ通路に電動のパージポンプを設け、パージポンプの作動によりキャニスタが保持する蒸発燃料を吸気通路へ圧送する技術が提案されている。

特許第３５８９６３２号公報

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、エンジンの運転が抑えられる傾向にある。そこで、エンジンの運転中はキャニスタに保持させた蒸発燃料を常時吸気通路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を常時作動させることになる。
すると、パージポンプには、極めて高寿命で高耐久の性能が望まれる。その結果、パージポンプが高価になるとともに、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、予め設定した所定のパージ条件が成立した時に、パージバルブを閉弁状態から開弁させるとともに、パージポンプの運転を開始させることが考えられる。即ち、図４に示すように、パージ条件が成立したタイミングＴにノーマリクローズタイプのパージバルブをＯＮするとともに、パージポンプを定格回転数で運転させることが考えられる。
しかし、パージ条件が成立してからパージポンプを作動させると、停止状態から定格回転数に達するまでに時間がかかってしまう。その結果、パージに応答遅れが生じてしまう。また、この応答遅れによってパージ量が不足する問題が生じる。

本発明の目的は、パージポンプの運転時間を短くし、且つパージの応答遅れを回避できる蒸発燃料処理装置の提供にある。

本発明は、パージ条件より先に成立する直前条件の成立時にパージポンプ（７）の運転を開始させる。これにより、パージ条件の成立時にパージポンプが定格回転数に達するまでの時間を短縮できる。その結果、パージポンプの運転時間を短くし、且つパージの応答遅れを回避できる。即ち、パージポンプの運転時間を短くしつつ、応答遅れによるパージ量の不足を防ぐことができる。

蒸発燃料処理装置の概略構成図である。作動説明のためのタイムチャートである。作動説明のためのタイムチャートである。作動説明のためのタイムチャートである。

以下では、図面に基づいて発明を実施するための形態を説明する。なお、以下で開示する実施形態は、一例を開示するものであって、本発明が実施形態に限定されないことは言うまでもない。

［実施形態１］
図１、図２に基づいて実施形態１を説明する。
蒸発燃料処理装置は、ハイブリッド車、アイドルストップ車、コンベ車など、走行用のエンジン１を搭載する車両に用いられる。
蒸発燃料処理装置は、燃料タンク２の蒸発燃料をキャニスタ３に保持させ、エンジン１の運転中にキャニスタ３が保持する蒸発燃料をエンジン１の吸気通路４に導いてパージ処理を行う。

蒸発燃料処理装置は、燃料タンク２内で蒸発した蒸発燃料を保持するキャニスタ３を備える。
蒸発燃料処理装置は、キャニスタ３が保持する蒸発燃料を吸気通路４へ導くパージ通路５を備える。
蒸発燃料処理装置は、パージ通路５の開閉を行う電動のパージバルブ６を備える。
蒸発燃料処理装置は、キャニスタ３内の蒸発燃料を吸気通路４へ圧送する電動のパージポンプ７を備える。

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ＥＣＵ８により通電制御される。このＥＣＵ８は、制御装置に相当するものであり、少なくとも上述したパージバルブ６およびパージポンプ７の通電制御を行う。

キャニスタ３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る。このキャニスタ３には、上述したパージ通路５の他に、燃料タンク２内の蒸発燃料をキャニスタ３へ導くブリーザ通路９が接続されている。なお、ブリーザ通路９と燃料タンク２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ている。

また、キャニスタ３は、大気導入通路１０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１０には、電磁弁構造を有するＣＣＶが設けられいる。このＣＣＶは、キャニスタ・コントロール・バルブの略であり、ＣＣＶが開かれることで大気がキャニスタ３内に取り込まれる。

パージ通路５は、キャニスタ３内を吸気通路４の負圧発生範囲に連通させる。なお、負圧発生範囲は、スロットルバルブ１１の吸気下流など、吸気通路４内において大気圧より低い吸気負圧が発生する範囲である。

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、図２に示すように、ＥＣＵ８によりＯＮ−ＯＦＦ状態が制御される。なお、パージバルブ６は、ＯＮ−ＯＦＦ制御されるものに限定されるものではなく、デューティ比制御等により開度調整されるものであっても良い。

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。
電動モータの型式は限定するものではなく、永久磁石型同期モータであっても良いし、同期リラクタンスモータであっても良い。
また、ポンプの型式も限定するものではなく、ベーンポンプ、ウエスコポンプ、遠心ポンプなど適宜採用可能なものである。

ＥＣＵ８は、周知のコンピュータを用いた電子制御装置であり、燃料の噴射制御を行うことでエンジン１の運転制御を行う。
このＥＣＵ８は、エンジン１の運転中にパージ処理を実施して、蒸発燃料をエンジン１に吸い込ませる。この時、ＥＣＵ８は、エンジン１に吸い込まれるパージ量（即ち、吸気通路４へ導かれる蒸発燃料）に基づいてインジェクタから噴射される燃料の噴射量を補正する。このパージ量に基づいて噴射量を補正する技術は周知技術を採用するものであり、説明は割愛する。

ＥＣＵ８には、エンジン１の運転途中にパージバルブ６を開くとともに、パージポンプ７を運転させてパージ処理を実施するパージ機能１２が設けられている。エンジン１の運転途中においてＥＣＵ８がパージ処理を実施する条件をパージ条件と定義する。このパージ条件は、パージ処理を開始するのに最適なタイミングで成立するように設定されるものであり、適宜設定可能なものである。
理解補助の目的でパージ条件の一例を開示する。この実施形態のパージ条件は、エンジン１の冷却水温と、エンジン１に吸引された吸気量の積算値である積算吸気量と、吸気通路４内に生じる吸気負圧によって設定される。
即ち、この実施形態では、冷却水温が所定水温Ａ℃に達し、且つ積算吸気量が所定量に達し、さらに吸気負圧が所定負圧より小さくなる際に、パージ条件が成立するものである。

また、ＥＣＵ８には、エンジン１の運転途中で、且つパージ条件が成立する直前において成立する条件が予め設定されている。この条件を直前条件と定義する。
ＥＣＵ８には、直前条件の成立時に、パージポンプ７の運転を開始させる早期運転機能１３が設けられている。この直前条件は、上述したパージ条件が揃う直前（例えば、数秒前から数分前）に成立するものであれば良く、適宜設定可能なものである。
理解補助の目的で一例を開示する。この実施形態の直前条件は、エンジン１の冷却水温によって設定される。具体的には、上述したパージ条件に対して、冷却水温を−１℃下げたものである。
即ち、この実施形態では、冷却水温が所定水温Ａ℃−１℃に達し、且つ積算吸気量が所定量に達し、さらに吸気負圧が所定負圧より小さくなる際に、直前条件が成立するものである。

ここで、パージ条件が成立した時のパージポンプ７の回転数を定格回転数とする。定格回転数は、予め設定した回転数であっても良いし、パージポンプ７に定格の駆動電流を付与した際の回転数であっても良い。定格回転数は、吸気通路４内の吸気負圧が小さい状態であってもパージ処理を実施できる回転数である。理解補助の目的で定格回転数の一例を開示すると、この実施形態の定格回転数は４万ｒｐｍ程である。

この実施形態１の早期運転機能１３は、直前条件が成立すると、定格回転数より低い回転数でパージポンプ７の運転を開始させる。以下では、定格回転数より低く設定される回転数をアイドル回転数と称す。このアイドル回転数は、予め設定した回転数であっても良いし、パージポンプ７に所定の小さな駆動電流を付与した際の回転数であっても良い。アイドル回転数は、駆動電流が少なく、且つ定格回転数の駆動に切り替えられた際に、素早く定格回転数に立ち上げることのできる回転数に設定される。理解補助の目的でアイドル回転数の一例を開示すると、定格回転数の１／１０程に設定される。即ち、この実施形態のアイドル回転数は３千〜５千ｒｐｍ程に設定される。

上述したように、ＥＣＵ８は、エンジン１の運転途中に直前条件が成立するとパージポンプ７の運転を開始させ、パージ条件が成立するとパージバルブ６を開弁させる。
ＥＣＵ８によるパージバルブ６とパージポンプ７の制御例を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
エンジン１が運転された後に、直前条件が成立すると、直前条件が成立したタイミングＴαにてパージポンプ７をアイドル回転数で起動する。
その後、パージ条件が成立すると、パージ条件が成立したタイミングＴにてパージバルブ６をＯＮしてパージバルブ６を開くと同時に、パージポンプ７を定格回転数で駆動する。

（実施形態１の効果１）
実施形態１の蒸発燃料処理装置は、直前条件が成立した時にパージポンプ７をアイドル回転数で運転させ、パージ条件が成立した時にパージポンプ７を定格回転数で運転させる。言い換えると、直前条件が成立するまでは、パージポンプ７を運転させない。これにより、パージポンプ７の運転時間を短くできるため、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。
その結果、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できる。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できる。

（実施形態１の効果２）
実施形態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の運転時間を短くできるため、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。

（実施形態１の効果３）
実施形態１の蒸発燃料処理装置は、パージ条件より先に成立する直前条件の成立時にパージポンプ７の運転を前もって開始させる。これにより、パージ条件の成立時にパージポンプ７が定格回転数に達するまでの時間を短縮できる。その結果、パージの応答遅れを回避することができ、応答遅れによるパージ量の不足を防ぐことができる。

（実施形態１の効果４）
実施形態１の蒸発燃料処理装置は、直前条件が成立すると、定格回転数より低いアイドル回転数でパージポンプ７の運転を開始させる。これにより、直前条件が成立してから、パージ条件が成立するまでの間の電力消費を抑えることができる。即ち、電力消費を極力抑えつつ、パージ条件の成立時にパージポンプ７を定格回転数まで素早く立ち上げることができる。

［実施形態２］
図３に基づいて実施形態２を説明する。なお、以下において上記実施形態１と同一符合は同一機能物を示すものである。また、以下では、実施形態１に対する変更箇所のみを開示するものであり、実施形態２において説明していない箇所については先行して説明した形態を採用するものである。

上記実施形態１の早期運転機能１３は、直前条件が成立した際に、アイドル回転数でパージポンプ７の運転を開始させるものであった。
これに対し、この実施形態２の早期運転機能１３は、直前条件が成立した際に、定格回転数でパージポンプ７の運転を開始させるものである。

実施形態２におけるパージバルブ６とパージポンプ７の制御例を、図３のタイムチャートに基づいて説明する。
エンジン１が運転された後に、直前条件が成立すると、直前条件が成立したタイミングＴαにてパージポンプ７を定格回転数で起動する。
その後、パージ条件が成立すると、パージ条件が成立したタイミングＴにてパージバルブ６をＯＮする。

（実施形態２の効果１）
このように設けても、実施形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。即ち、パージ条件の成立時にパージポンプ７を定格回転数で運転でき、パージの応答遅れを回避することができる。

（実施形態２の効果２）
また、パージポンプ７の回転数が、定格回転数のみで制御されるため、パージポンプ７の駆動回路をシンプルに設けることが可能になる。具体的な一例を開示すると、デューティ比制御等による回転数制御を不要にでき、パージポンプ７のＯＮ−ＯＦＦ制御化が可能になる。

［他の実施形態］
上記の実施形態では、エンジン制御を行うＥＣＵ８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、ＥＣＵ８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。

上記の実施形態では、パージ機能１２と早期運転機能１３を制御プログラムによって設けるが、限定するものではなく、ハードウェアによって実現するものであっても良い。

１エンジン
２燃料タンク
３キャニスタ
４吸気通路
５パージ通路
６パージバルブ
７パージポンプ
８ＥＣＵ（制御装置）
１３早期運転機能

Claims

燃料タンク（２）内で蒸発した蒸発燃料を保持するキャニスタ（３）と、
このキャニスタが保持する蒸発燃料をエンジン（１）の吸気通路（４）へ導くパージ通路（５）と、
このパージ通路の開閉を行う電動のパージバルブ（６）と、
前記パージ通路に設けられ、キャニスタ内の蒸発燃料を前記吸気通路へ圧送する電動のパージポンプ（７）とを備え、
前記パージバルブが開いており、かつ、前記パージポンプが作動している状態にすることで、前記キャニスタから蒸発燃料を前記吸気通路へパージするパージ処理を実施する蒸発燃料処理装置において、
前記エンジンの運転途中に前記パージ処理を実施する条件をパージ条件と定義し、前記エンジンの運転途中で、且つ前記パージ条件が成立する前に成立する条件を直前条件と定義した場合、
前記制御装置は、前記直前条件の成立時に、前記パージバルブを閉じた状態で前記パージポンプの運転を開始させ、前記パージ条件の成立時に前記パージバルブ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１に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記パージ条件が成立した時の前記パージポンプの回転数を定格回転数とした場合、
前記制御装置は、前記直前条件が成立すると、前記定格回転数より低い回転数で前記パージポンプの運転を開始させ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、
前記パージ条件が成立した時の前記パージポンプの回転数を定格回転数とした場合、
前記制御装置は、前記直前条件が成立すると、前記定格回転数で前記パージポンプの運転を開始させることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし請求項３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、
前記パージ条件および前記直前条件は、前記エンジンの冷却水温に対して、それぞれの条件ごとに設定された閾値よりも、前記エンジンの冷却水温が高くなることであり、
前記直前条件における閾値は、前記パージ条件における閾値よりも低いことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし請求項３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、
前記パージ条件および前記直前条件は、前記エンジンに吸入された吸気量の積算値に対して、それぞれの条件ごとに設定された閾値よりも、前記吸気量の積算値が大きくなることであり、
前記直前条件における閾値は、前記パージ条件における閾値よりも小さいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし請求項３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、
前記パージ条件および前記直前条件は、前記吸気通路内に生じる吸気負圧に対して、それぞれの条件ごとに設定された閾値よりも、前記吸気負圧が大きくなることであり、
前記直前条件における閾値は、前記パージ条件における閾値よりも小さいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし請求項６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、
前記パージ通路は、前記キャニスタと前記吸気通路とを接続しており、
前記パージポンプは、前記パージ通路に組み入れられており、前記パージ処理の実行時には、前記キャニスタから蒸発燃料を吸引して前記吸気通路に導くことを特徴とする蒸発燃料処理装置。