JP6958086B2 - 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する。

従来、燃料タンクの蒸発燃料を回収し内燃機関の吸気系に供給可能な蒸発燃料処理装置が知られている。こうした蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料処理系の漏れを診断する診断機能を有している。例えば、特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクを大気から密閉する密閉弁、蒸発燃料を回収するキャニスタ、キャニスタ内圧検出センサ、及びタンク内圧検出センサ等を備えている。そして、キャニスタ内圧検出センサとタンク内圧検出センサによる検出値に基づいて、蒸発燃料処理系の漏れ診断を行う一方、密閉弁の機能診断を行うようにしている。

特開２０１４−１２６００６号公報

ところで、特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置では、密閉弁を境界として燃料タンク側の蒸発燃料漏れの有無とキャニスタ側の蒸発燃料漏れの有無を判定するために、燃料タンク内圧検出用のセンサとキャニスタ内圧検出用のセンサとをそれぞれ別に有しており、全体で圧力センサを総計２個使用している。そのため、各圧力センサとＥＣＵを導通するハーネスもそれに応じた本数だけ搭載しなければならず、装置構成が煩雑化するという問題が生じていた。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、装置構成を簡易化することが可能な蒸発燃料処理装置を提供することにある。

本発明の蒸発燃料処理装置は、車両に搭載される燃料タンク（１１）から排出される蒸発燃料を吸着するキャニスタ（１２）と、切替弁（２３）と、加減圧部（２５）と、弁機構部（１４、６０，７０）と、圧力検出部（１５）と、制御部（１６）と、を備える。切替弁は、キャニスタと大気間とを連通する大気通路（１８）に設けられ、キャニスタの大気に対する連通または遮断を切り替える。加減圧部は、燃料タンク、キャニスタ、及び大気通路から切替弁をバイパスし流路途中にオリフィス（２４）を有するバイパス通路（２２）の少なくともいずれかを、加圧または減圧する。弁機構部は、第１弁体（３１，７１）、第２弁体（３２，７２）、及び第３弁体（３３，７３）を収容する共通弁室（３５）を有する。圧力検出部は、共通弁室に設けられる。制御部は、弁機構部及び切替弁を制御するとともに加減圧部を駆動制御して、圧力検出部による検出値に基づいて燃料タンク及びキャニスタの蒸発燃料漏れ診断を行う。
第１弁体は、オリフィスと加減圧部との間に接続する第１弁室（５４）と、共通弁室と、を連通可能とする。第２弁体は、キャニスタの内部に連通する第２弁室（５５）と共通弁室とを連通可能とする。第３弁体は、燃料タンクの内部に連通する第３弁室（５６）と共通弁室とを連通可能とする。

本発明の構成によれば、弁機構部は、３つの弁体を備えている。第１弁体は、バイパス通路と共通弁室との連通を切替可能である。第２弁体は、キャニスタの内部と共通弁室との連通を切替可能である。第３弁体は、燃料タンクの内部と共通弁室との連通を切替可能である。そして、制御部によりこれらの３つの弁体が開閉制御されることで、共通弁室といずれの部位とが連通するか、すなわちシステム内での共通弁室との連通形態を変更することができる。

そのため、共通弁室に配置される一つの圧力検出部により、キャニスタの内部圧力や燃料タンクの内部圧力、さらにシステム全体圧などを検出することができる。すなわち、蒸発燃料漏れ検査において設置するべき圧力検出部（例えば圧力センサ）の個数が一つのみで済む。このため、圧力検出部を複数設ける構成と比較すると、圧力検出部と制御部を導通するハーネスの本数も削減でき、装置構成を簡易化することができる。

第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＡによるタンク圧検出時の状態を示す図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、第１カム体を示す図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、第２カム体を示す図。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、第３カム体を示す図。 三方弁の開閉パターンを表にして示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置が系内を減圧して実行する診断処理の流れを表すメインフローチャート。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置が系内を減圧して実行するキャニスタリーク診断処理の流れを表すフローチャート。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＣによる基準圧検出時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＣによるキャニスタ圧検出時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＤによるキャニスタ圧検出時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＢによるシステム全体圧検出時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＢによる走行時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＢによる給油時の状態を示す図。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置が系内を加圧して実行する診断処理の流れを表すメインフローチャート。 第１実施形態の蒸発燃料処理装置が系内を加圧して実行するキャニスタリーク診断処理の流れを表すフローチャート。 第２実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＡによるタンク圧検出時の状態を示す図。 第３実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、特に三方弁を模式的に示す断面図。 回転軸の軸方向から見た第１ギアを示す図。 回転軸の軸方向から見た第２ギアを示す図。 回転軸の軸方向から見た第３ギアを示す図。 図１７におけるＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図。 第４実施形態の蒸発燃料処理装置を模式的に示す図であり、パターンＣによる基準圧検出時の状態を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態の構成について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態の蒸発燃料処理装置１０１は、キャニスタ１２、蒸発燃料漏れ診断モジュール１３、三方弁１４、圧力センサ１５、ＥＣＵ１６、切替弁２３、及びポンプ２５などを備えている。

燃料タンク１１は、車両に搭載され、内燃機関１７に供給される燃料を貯留する。キャニスタ１２は、燃料タンク１１内で発生する蒸発燃料を回収する不図示の吸着材を有する。キャニスタ１２は、大気通路１８を介して取り入れた空気を、キャニスタ１２の吸着材に吸着された蒸発燃料と共に、パージ通路１９を介して内燃機関１７の吸気通路へと送るパージ処理を行う。パージ通路１９にはパージ弁２１が設けられている。パージ弁２１の開度に応じて、キャニスタ１２から吸気通路にパージされる蒸発燃料の量が調整される。

蒸発燃料診断モジュール１３は、大気通路１８、バイパス通路２２、切替弁２３、オリフィス２４、ポンプ２５などを有して構成されている。大気通路１８は、キャニスタ内部と大気間とを連通する。切替弁２３は、大気通路１８の途中に設けられ、キャニスタ１２の大気に対する連通または遮断を切り替える。すなわち、切替弁２３は、キャニスタ１２を大気に対して開放または遮断する機能を有する。具体的には切替弁２３は電磁弁であり、ＥＣＵ１６から送られてくる切替信号に従って動作する電磁弁である。切替弁２３は、非通電のＯＦＦ状態でキャニスタ１２を大気に連通させる。一方、ＥＣＵ１６から切替信号が供給されるＯＮ状態でキャニスタ１２を大気から遮断させる。

バイパス通路２２は、大気通路１８から分岐して切替弁２３をバイパスする通路である。バイパス通路２２に、ポンプ２５、オリフィス２４が設けられる。バイパス通路２２は、キャニスタ側からオリフィス２４を通過しポンプ２５側へ向かい大気通路１８へ合流する流路と、キャニスタ側からオリフィス２４を通過した後分岐して三方弁１４へ向かう流路とを含む。キャニスタ接続通路２６は、キャニスタ１２と三方弁１４とを接続する。タンク接続通路２７は、燃料タンク１１と三方弁１４とを接続する。ポンプ２５は、加減圧部に相当し、キャニスタ１２、燃料タンク１１、バイパス通路２２、及び接続通路２６，２７等の内部空間に存在する気体を大気中に放出することにより、切替弁２３及び後述する三方弁１４の弁開閉状態に応じて所定の系内を大気圧に対して負圧にする機能を有する。

オリフィス２４は、後述するリーク診断時に、リークが生じているか否かを判定するための基準となる基準圧を設定する際に用いられる。
三方弁１４は、第１弁体３１、第２弁体３２、第３弁体３３、ハウジング３４、共通弁室３５、モータ３６、カム軸３７、第１カム体４１、第２カム体４２、第３カム体４３などを有して構成されている。モータ３６にはカム軸３７が接続され、カム軸３７にはモータ側から順に第１カム体４１、第２カム体４２、第３カム体４３が形成されている。

図２〜図４は、カム軸３７の回転角度が０度の状態における各カム体４１，４２，４３の、カム軸３７と直交する面での断面形状を示している。なお、図２〜図４では、各カム体４１，４２，４３のみを図示し、ハウジング３４及び後ろに見える線については省略している。各カム体４１，４２，４３は板カムであり、その外周で各弁体３１，３２，３３に動力を伝達する。図２に示すように、第１カム体４１は、断面形状が略卵形状をなす偏心カムである。図３に示すように、第２カム体４２は、断面形状が楕円形状をなし、その中心がカム軸３７に固定されている。図４に示すように、第３カム体４３は、カム軸３７に偏心して固定された、偏心三角カムである。

各弁体３１，３２，３３は、軸部３１１，３２１，３３１と、一端部３１２，３２２，３３２と、他端部３１３，３２３，３３３とを有している。一端部３１２，３２２，３３２と他端部３１３，３２３，３３３は、軸部３１１，３２１，３３１より径が大きい。一端部３１２，３２２，３３２は、軸部３１１，３２１，３３１のカム軸３７側に形成されている。他端部３１３，３２３，３３３は、軸部３１１，３２１，３３１のカム軸３７とは反対側に形成されている。

第１弁体３１の一端部３１２は、第１カム体４１の外周に当接している。第２弁体３２の一端部３２２は、第２カム体４２の外周に当接している。第３弁体３３の一端部３３２は、第３カム体４３の外周に当接している。カム体４１，４２，４３は、その外周面により弁体３１，３２，３３をガイドする。より詳しくは、カム軸３７が３６０度回転する際に９０度毎で接触点が変化する。

例えば、図２に示すように、中心Ｌからの距離がＷ１である接触点Ｆ１１で第１カム体４１と第１弁体３１の一端部３１２とが接触するときは、第１弁体３１は第１弁室５４側に押されず閉となる。一方、中心Ｌからの距離がＷ２（＞Ｗ１）である接触点Ｆ２１で第１カム体４１と第１弁体３１の一端部３１２とが接触するときは、第１弁体３１は第１弁室５４側に押されて開となる。第１弁体３１は、カム軸３７の回転角度が１８０度のときのみ開となる。

図３，図４に示すように、第２カム体４２と第３カム体４３についても同様であって、中心Ｌからの距離がＷ１である接触点Ｆ１２，Ｆ１３で接触するときには弁体３２，３３は閉であり、中心Ｌからの距離がＷ２（＞Ｗ１）である接触点Ｆ２２，Ｆ２３で接触するときには弁体３２，３３は開となる。第２弁体３２は、カム軸３７の回転角度が９０度及び２７０度のときに開となる。第３弁体３３は、カム軸３７の回転角度が０度及び９０度のときに開となる。

ハウジング３４の内部には、各弁体３１，３２，３３を収容する共通弁室３５が形成されている。ハウジング３４の他方側壁面には、第１弁孔５１、第２弁孔５２、及び第３弁孔５３が貫通形成されている。第１弁孔５１には、第１弁体３１の軸部３１１が挿通する。第２弁孔５２には、第２弁体３２の軸部３２１が挿通する。第３弁孔５３には、第３弁体３３の軸部３３１が挿通する。各弁体３１，３２，３３のカム体４１，４２，４３とは反対側の他端部３１３，３２３，３３３は、弁孔５１，５２，５３の外側、すなわち共通弁室３５の外側に位置している。そして、各弁体３１，３２，３３の他端部３１３，３２３，３３３の断面積は、挿通する弁孔５１，５２，５３の開口面積より大きく、他端部３１３，３２３，３３３は弁孔５１，５２，５３を閉塞できるようになっている。

第１弁体３１の他端部３１３は、バイパス通路２２に連通する第１弁室５４に収容されている。第２弁体３２の他端部３２３は、第２弁室５５に収容されている。第２弁室５５は、キャニスタ接続通路２６の三方弁側端部に形成される。第３弁体３３の他端部３３３は、燃料タンク１１の内部に連通する第３弁室５６に収容されている。第３弁室５６は、タンク接続通路２７の三方弁側端部に形成される。

各弁体３１，３２，３３は、軸部３１１，３２１，３３１の周囲に配されるばね５７，５８，５９により弁孔５１，５２，５３を閉塞する方向に付勢されている。そして、カム軸３７の回転により、弁体３１，３２，３３の他端部３１３，３２３，３３３が弁孔５１，５２，５３を開放または閉塞する。すなわち、本実施形態の三方弁１４は、形状の異なる３つのカム体４１，４２，４３の回転により３つの弁体３１，３２，３３を選択的に押して、共通弁室３５に連通する弁室５４，５５，５６を切り替えるようにしたものである。

図５に開閉パターン表Ｔとして示すように、本実施形態の三方弁１４は、カム軸３７の回転角度が９０度ごとに４パターンの開閉パターンが可能である。パターンＡは、カム軸３７の回転角度が０度であり、第１弁体３１及び第２弁体３２が閉であり、第３弁体３３が開とされる。パターンＢは、カム軸３７の回転角度が９０度であり、第１弁体３１が閉であり、第２弁体３２及び第３弁体３３が開とされる。パターンＣは、カム軸３７の回転角度が１８０度であり、第１弁体３１が開であり、第２弁体３２及び第３弁体３３が閉とされる。パターンＤは、カム軸３７の回転角度が２７０度であり、第１弁体３１及び第３弁体３３が閉であり、第２弁体３２が開とされる。

パターンＡは、燃料タンク圧検出パターンに相当し、パターンＢは全体圧検出パターンに相当する。パターンＣは、第１弁室連通パターン及びキャニスタ圧検出パターンに相当する。パターンＤは、第２弁室連通パターン及びキャニスタ圧検出パターンに相当する。
なお、上記のカム軸３７は、図１に回転方向Ｒとして示す方向に回転するものとして説明したが、逆方向に回転可能に構成しても良い。この場合には、例えばパターンＣからパターンＢへの切り替え時に、パターンＤ及びパターンＡの状態を経ずに直ぐにパターンＢへ切り替えることが可能である。

再び図１を参照する。圧力センサ１５は、圧力検出部に相当し、共通弁室３５内に一つ設けられている。圧力センサ１５は、相対圧センサもしくは絶対圧センサを用いることができる。相対圧センサを使用した場合、絶対圧センサを使用した場合に比べ、Ａ／Ｄ変換誤差を小さくでき、精度の良い測定ができる。また、絶対圧センサを使用した場合には、大気圧測定により周辺環境の変化を検知でき、周辺環境の状況によりリーク診断結果を破棄するといった制御も可能となる。

ＥＣＵ１６は、制御部に相当し、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータ等から構成されている。ＥＣＵ１６は、圧力センサ１５、ポンプ２５、切替弁２３、パージ弁２１、及び三方弁１４と電気的に接続する。ＥＣＵ１６には、圧力センサ１５が検出する圧力に応じた信号が入力される。ＥＣＵ１６は、ポンプ２５、パージ弁２１、切替弁２３、及び三方弁１４のモータ３６の駆動を制御する信号を出力する。

なお、図１では、ポンプ２５は駆動されておらず、三方弁１４の弁開閉状態がパターンＡであって、共通弁室３５と連通する密閉空間をドットで示している。また、図８〜図１３では、ポンプ２５により系内が減圧されるとき、共通弁室３５と連通する空間をドットで示している。

（メイン制御）
次に、上記蒸発燃料処理装置１０１において、ＥＣＵ１６が実行する蒸発燃料漏れ診断処理について、図６、図７のフローチャートを参照して説明する。この診断は、系内を減圧することで行われる。車両に搭載された内燃機関１７の運転が停止されてから所定の期間が経過すると、ＥＣＵ１６は図示しないソークタイマで起動される。駐車時、図１に示すように、三方弁１４はパターンＡであり、切替弁２３はＯＦＦの状態に設定されている。すなわち、燃料タンク１１、タンク接続通路２７、第３弁室５６、及び共通弁室３５が連通状態である。よって、この状態で検出される検出圧Ｐは、燃料タンク１１の内部圧力と見ることができる。以下、燃料タンク１１の内部圧力を単に燃料タンク圧と言う。

図６に示すように、ステップ１１（以下、ステップを「Ｓ」と略す。）において、圧力センサ１５がＯＮされ、燃料タンク圧が検出される。次に、Ｓ１２において、検出された検出圧Ｐが、予め設定された高正圧もしくは高負圧か否かが判断される。高正圧もしくは高負圧であると判断されると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３に進み、燃料タンク１１の燃料蒸気漏れは無い、すなわちタンクリーク無しと判定される。これは、車両の周辺環境が通常の大気圧状態にあって、燃料タンク圧に相当する検出圧Ｐが高正圧または高負圧であるということは、すなわち密閉系に漏れがないと考えられるからである。タンクリーク無しと判定された後には、Ｓ１４のキャニスタリーク診断に進む。

一方、Ｓ１２において、検出されたタンク内圧が、予め設定された高正圧もしくは高負圧ではないと判断されると（Ｓ１２：ＮＯ）、燃料タンク１１のリーク判定は一旦保留し、Ｓ１４１のキャニスタリーク診断に進む。

（キャニスタリーク診断）
キャニスタリーク診断Ｓ１４，Ｓ１４１の詳細について、図７のフローチャートを参照して説明する。キャニスタリーク診断では、まず、Ｓ４１において、三方弁１４がパターンＣに開閉駆動され、ポンプ２５がＯＮされる。このとき、蒸発燃料処理装置１０１は、図８に示す状態であって、第１弁室５４と共通弁室３５とが連通し、切替弁２３はＯＦＦとされている。ポンプ２５が駆動されると、大気通路１８、切替弁２３、バイパス通路２２を経由して大気が流入する。

次いで、Ｓ４２において、ポンプＯＮ後一定時間内に、圧力センサ１５による検出圧Ｐが閾値以上負の方向に変化したか否かが判断される。バイパス通路２２に流入した空気はオリフィス２４によって絞られて、所定の圧力まで低下した後、一定となる。検出圧Ｐが閾値以上負の方向に変化したと判断されると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、Ｓ４３で、三方弁１４とポンプ２５は正常であると判定される。次いで、Ｓ４４において、検出圧Ｐが規格内か否かが判断される。検出圧Ｐは規格内であると判断されると（Ｓ４４：ＹＥＳ）、Ｓ４５に進み、所定の圧力まで低下し一定となった検出圧Ｐを基準圧Ｐ_Refとして記録する。

基準圧Ｐ_Refが検出されると、Ｓ４６において、切替弁２３がＯＮされる。これにより切替弁２３は、キャニスタ１２と大気通路１８とを遮断する。このとき、蒸発燃料処理装置１０１は、図９に示す状態であって、キャニスタ１２、バイパス通路２２、第１弁室５４、及び共通弁室３５が連通状態である。よって、この状態で検出される検出圧Ｐは、キャニスタ１２の内部圧力と見ることができる。以下、キャニスタ１２の内部圧力を単にキャニスタ圧と言う。

なお、このとき三方弁１４をパターンＤとしても良い。パターンＤの場合、蒸発燃料処理装置１０１は図１０に示す状態であって、キャニスタ１２、キャニスタ接続通路２６、第２弁室５５、及び共通弁室３５が連通状態である。よって、この状態で検出される検出圧Ｐも、キャニスタ圧と見ることができる。

再び、図７を参照する。次いで、Ｓ４７において、一定時間内に検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化したか否かが判断される。検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化したと判断されると（Ｓ４７：ＹＥＳ）、Ｓ４８で、切替弁２３は正常であると判定される。

次いで、Ｓ４９で、検出圧Ｐが基準圧_Refより小さくなったか否かが判断される。検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより小さいと判断されると（Ｓ４９：ＹＥＳ）、Ｓ５０において、キャニスタリーク無しと判定される。ポンプ２５の作動継続によって、キャニスタ圧が基準圧Ｐ_Refよりも低下する場合、キャニスタ１２の外部から内部へ空気の侵入がないか、または侵入を許す漏れ穴の径がオリフィス２４より小さな僅かな大きさである。そのため、キャニスタ１２の気密は十分に確保されていると判断することができる。以上のように、Ｓ４９で、キャニスタ圧を示す検出圧Ｐと、基準圧Ｐ_Refとを比較し、その比較結果に基づいてＳ５０でキャニスタ１２の蒸発燃料漏れを診断している。

キャニスタリーク無しと判定された後には、図６に示すメインフローのＳ１５またはＳ２１へ移行する。
一方、Ｓ４２において、検出圧Ｐが閾値以上負の方向に変化していないと判断されると（Ｓ４２：ＮＯ）、Ｓ５１において、三方弁１４に異常がある、またはポンプ２５に異常があると判定される。ここで、三方弁１４、切替弁２３、及びポンプ２５の異常とは、例えば、固着状態や、異物混入等によって正常な切り替えや運転ができない状態を意味する。Ｓ４４において、検出圧Ｐは規格内ではないと判断されると（Ｓ４４：ＮＯ）、Ｓ５２において、ポンプ２５に異常がある、またはオリフィス２４に異常があると判定される。また、Ｓ４７において、検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化していないと判断されると（Ｓ４７：ＮＯ）、Ｓ５３において、切替弁２３に異常があると判定される。

また、Ｓ４９において、検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより小さくはないと判断されると（Ｓ４９：ＮＯ）、Ｓ５４において、キャニスタリーク有りと判定される。キャニスタ１２の内部の圧力が基準圧まで低下しない場合、内部の減圧にともなってキャニスタ１２には外部から空気が侵入していると考えられる。つまり、オリフィス２４の内径より大きな穴が空いており、キャニスタ１２の気密は十分に確保されていないと判断することができる。
Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４の各判定がなされた後は、図６に示すメインフローのＳ１５へ移行する。

再び、図６を参照し、キャニスタリーク診断の後の処理について説明する。Ｓ１３でタンクリーク無しと判定され、Ｓ１４でキャニスタリーク診断が行われた後、すなわちタンク及びキャニスタ１２の気密の判断が完了すると、Ｓ１５において、ポンプ２５の駆動がＯＦＦされる。次いで、Ｓ１６において、パージ弁２１がＯＮされる。次いで、Ｓ１７において、検出圧Ｐが大気圧になったか否かが判断される。検出圧Ｐが大気に回復したと判断されると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ１８でパージ弁２１は正常であると判定され、処理を終了する。一方、Ｓ１７において、検出圧Ｐが大気に回復していないと判断されると（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１９に進み、パージ弁２１に異常があると判定される。ここでの異常は、パージ弁２１が閉状態で固着しているものと推測される。

一方、タンクリークの判断が保留され、Ｓ１４１でキャニスタリークの判断のみが行われた後には、Ｓ２１において、三方弁１４がパターンＢに開閉駆動される。このとき、蒸発燃料処理装置１０１は、図１１に示す状態であって、キャニスタ１２、キャニスタ接続通路２６、第２弁室５５、共通弁室３５、第３弁室５６、タンク接続通路２７、及び燃料タンク１１が連通している。なお、キャニスタリーク診断を経ているため（図７のＳ４６）、切替弁２３はＯＮとされている。つまり、この状態で圧力センサ１５による検出圧Ｐは、システム全体圧と見ることができる。

次いで、Ｓ２２において、一定時間内に検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化したか否かが判断される。検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化したと判断された場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、Ｓ２３において三方弁１４は正常であると判定される。次いで、Ｓ２４において、検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより小さくなったか否かが判断される。検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより小さいと判断されると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２５において、タンクリーク無しと判定される。

これは、Ｓ２１〜Ｓ２４においてシステム全体圧を検出しており、キャニスタ１２と燃料タンク１１とを含む全体においてリークがないかの判断がなされている。そして、キャニスタ１２については、Ｓ１４１において既にリーク無しと判定されているため、燃料タンク１１についてもリーク無しと判断することができる。以上のように、Ｓ２４で、全体圧を示す検出圧Ｐと、基準圧Ｐ_Refとを比較し、その比較結果に基づいてＳ２５で燃料タンク１１の蒸発燃料漏れを診断している。

一方、Ｓ２２において、検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化していないと判断されると（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ２６に進み三方弁１４に異常があると判定され、Ｓ１５へ進む。また、Ｓ２４において、検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより小さくはないと判断されると（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２７に進みタンクリーク有りと判定され、Ｓ１５へと進む。

以上、詳述した蒸発燃料処理装置１０１では、駐車時には、図１に示すように、三方弁１４をパターンＡとすることで燃料タンク１１を密閉する。また、走行時には、図１２に示すように、パージ弁２１を開とし、三方弁１４をパターンＢとすることで走行時における蒸発燃料のパージを行うことができる。図１２において、矢印Ｅは大気側からの流れを示している。大気通路１８から大気が導入され内燃機関１７は駆動されて負圧となり、キャニスタ１２から内燃機関１７側にパージ通路１９を介して蒸発燃料が送り込まれる。
さらに、給油時には、図１３に示すように、パージ弁２１を閉とし、三方弁１４をパターンＢとすることで、燃料タンク１１は大気に連通し、燃料補給時のタンク圧抜きが可能となる。

なお、上記蒸発燃料漏れ診断では、系内を減圧することで行われるものを例に説明したが、系内を加圧することで行われるものでも良く、その場合のフローチャートを図１４と図１５に示す。図６および図７におけるステップと実質同様のステップには同じ番号を付し、異なるステップのみ説明し、詳細な説明は省略する。図１４に示すように、図６におけるＳ２２に替えてＳ２２２では、一定時間内に検出圧Ｐが閾値以上負の方向に変化したか否かが判断される。また、図６におけるＳ２４に替えてＳ２４２では、検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより大きくなったか否かが判断される。

図１５に示すように、図７におけるＳ４２に替えてＳ４２２では、ポンプＯＮ後一定時間内に、圧力センサ１５による検出圧Ｐが閾値以上正の方向に変化したか否かが判断される。また、図７におけるＳ４７に替えてＳ４７２では、一定時間内に検出圧Ｐが閾値以上負の方向に変化したか否かが判断される。さらに、図７におけるＳ４９に替えてＳ４９２では、検出圧Ｐが基準圧Ｐ_Refより大きくなったか否かが判断される。

［効果］
上記第１実施形態では、三方弁１４の共通弁室３５に単一の圧力センサ１５を設ける構成としている。そして、三方弁１４が有する各弁体３１，３２，３３の開閉切替によって、タンク圧、キャニスタ圧及びシステム全体圧を検出することでリーク診断を行うようにしている。例えば、従来のように燃料タンク内圧検出用のセンサとキャニスタ内圧検出用のセンサとをそれぞれ別に有する構成と比較して、装置構成を簡易化することができる。例えばＥＣＵ１６と繋ぐハーネスを削減することができる。

また、圧力センサ１５が一つで良いため、複数の圧力センサ１５を備えるものと比較してコストを削減することができる。
さらに、三方弁１４の動作機構をカム軸３７の回転に連動するカム体４１，４２，４３の作用による構造とすることで、装置を小型化することができる。

上記第１実施形態の三方弁１４は、カム軸３７の回転角度に応じてＡ〜Ｄの４つの開閉パターンを有しているため、例えば、駐車時にはパターンＡとすることで燃料タンク１１を密閉することができる。また、走行時には開閉パターンをパターンＢとした上でパージ弁２１を開とすることで従来通りのパージ処理が可能である。さらに、燃料補給時には、開閉パターンをパターンＢとした上で、パージ弁２１を閉じ、キャニスタ１２を大気と連通状態とすることで燃料タンク１１の圧抜きが可能となる。

〈第２実施形態〉
次に、本発明の第２実施形態の蒸発燃料処理装置１０２について、図１６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。第２実施形態では、三方弁のハウジングの構成が第１実施形態とは異なる。図１６に示すように、本実施形態の三方弁６０が有するハウジング６１の内部には、分離壁６２が形成されている。分離壁６２は、ハウジング６１の内部を、共通弁室３５とカム軸収容室６３とに分離する。カム軸収容室６３内には、カム軸３７の他に、モータ３６、カム体４１，４２，４３が収容される。

本実施形態によれば、蒸発燃料は共通弁室３５のみに流入し、駆動部としてのカム軸収容室６３内には流入しない。このように蒸発燃料流入部と駆動部とを分離することで、モータ３６などの電子機器に蒸発燃料がかからない構成とすることができる。

〈第３実施形態〉
次に、本発明の第３実施形態の蒸発燃料処理装置１０３について、図１７〜図２１を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本実施形態では、上記第１，第２実施形態に対して三方弁の動作機構のみが異なるため、図１７では三方弁７０のみを図示している。本実施形態の三方弁７０の動作機構は、ラックアンドピニオンによるものである。

図１７に示すように、三方弁７０は、ハウジング３４、共通弁室３５、モータ３６、第１弁体７１、第２弁体７２、第３弁体７３、回転軸７４、第１ピニオン８１、第２ピニオン８２、第３ピニオン８３、第１ラック９１、第２ラック９２、第３ラック９３、ばね７５，７６，７７などを有して構成されている。図１７は、第１弁体７１及び第２弁体７２が閉であり、第３弁体７３が開である状態を示している。

モータ３６には回転軸７４が接続されている。回転軸７４には、モータ側から順に第１ピニオン８１、第２ピニオン８２、第３ピニオン８３が回転軸７４を中心に回転可能に設けられている。例えば図２１に示すように、ピニオン８３は、回転軸７４の回転に伴い回転方向Ｒに回転可能である。なお、図２１では、ハウジング３４、弁体７３、ばね７７、ラック９３、及びピニオン８３のみを示し、断面の後ろに見える線については省略している。

図１８〜図２０は、回転軸７４の回転角度が０度の状態におけるピニオン８１，８２，８３を軸方向側から見た図である。図１８に示すように、第１ピニオン８１には、その外周の約４分の１、すなわち中心角約９０度の扇の外周にギア８４が形成されている。図１９に示すように、第２ピニオン８２には、第１ピニオン８１と同様の中心角約９０度の扇の外周に対応するギア８５が、外周の２箇所に形成されている。２つのギア８５は、中心Ｌに対して点対称となるように配置されている。図２０に示すように、第３ピニオン８３には、その外周の約２分の１にギア８６が形成されている。

再び図１７を参照する。ラック９１，９２，９３には、ピニオン８１，８２，８３のギア８４，８５，８６と噛み合い可能なギア９４，９５，９６が形成されている。ハウジング３４内には、ラック９１，９２，９３の両側を囲むように、支持壁８７，８８，８９が形成されている。さらに、ハウジング３４内には、ラック９１，９２，９３の衝突防止用のストッパー壁９７，９８，９９が、弁孔５１，５２，５３の両側からラック９１，９２，９３側に突出して形成されている。

各弁体７１，７２，７３は、軸部７１１，７２１，７３１と、他端部７１２，７２２，７３２とを有している。軸部７１１，７２１，７３１は弁孔５１，５２，５３を挿通している。他端部７１２，７２２，７３２は、軸部７１１，７２１，７３１より径が大きく、共通弁室３５の外側に位置している。軸部７１１，７２１，７３１の一端側は、ラック９１，９２，９３に当接している。ばね７５，７６，７７は、ハウジング３４の内壁とラック９１，９２，９３の外壁との間に設けられ、ラック９１，９２，９３を、弁孔５１，５２，５３とは反対方向に付勢している。

本構成によれば、ピニオン８１，８２，８３とラック９１，９２，９３のギアとが噛み合っているときには、ピニオン８１，８２，８３の回転がラック９１，９２，９３に伝達され、ラック９１，９２，９３が弁孔５１，５２，５３側へ直線移動する。これにより弁体７１，７２，７３が弁孔５１，５２，５３を開放する。すなわち、ラック９１，９２，９３が弁体７１，７２，７３を押すことで弁孔５１，５２，５３が開放され開弁状態となる。また、ピニオン８１，８２，８３とラック９１，９２，９３のギアの噛み合いが外れると、ラック９１，９２，９３を弁孔５１，５２，５３とは反対側に付勢するばね７５，７６，７７の作用により、ラック９１，９２，９３は初期位置に復帰する。

すなわち、本実施形態では、ギア８４，８５，８６の形成位置が異なる３つのピニオン８１，８２，８３を設けることで、上記第１、第２実施形態の図５に示したパターン表Ｔと同様に、回転軸７４の回転角度に応じて、Ａ〜Ｄまでの開閉パターンを採用することが可能である。よって、上記第１、第２実施形態と同様の制御が可能である。
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

〈第４実施形態〉
次に、本発明の第４実施形態の蒸発燃料処理装置１０４について、図２２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態は、第１実施形態の蒸発燃料処理装置１０１に対して、サブキャニスタ２８を更に備える点が異なる。図２２に示すように、サブキャニスタ２８は、大気通路１８において、バイパス通路２２がキャニスタ側からオリフィス２４を経てポンプ２５側へ向かい大気通路１８へ合流する合流位置Ｍよりも大気側となる位置に設けられている。サブキャニスタ２８は、蒸発燃料を回収する不図示の吸着材を有する。

本構成によれば、例えばＳ４１において、三方弁１４を開閉パターンＡから開閉パターンＣへと切り替えた際に、共通弁室３５内から第１弁室５４を経由して大気通路１８へ流入した蒸発燃料がサブキャニスタ２８により吸着される。よって、第１弁体３１が開である開閉パターンＣのときに、大気側へ蒸発燃料が漏れ出ることを抑制することができる。

〈他の実施形態〉
上記各実施形態では、三方弁１４，６０，７０の開閉パターンをＡ〜Ｄまでの４パターンとしたが、パターンＣとパターンＤは共にキャニスタ圧検出パターンに相当するため、どちらか一つのパターンを備えるものであっても良い。また、パターンＡ〜Ｄ以外の開閉パターンを有していても良い。

上記第１、第２実施形態において、各カム体４１，４２，４３は、カム軸３７の回転角度に応じてＡ〜Ｄの開閉パターンを取ることが可能であれば良く、上記実施形態で説明した形状以外のその他の形状であっても良い。

上記各実施形態において、弁体３１，３２，３３，７１，７２，７３の形状は、弁孔５１，５２，５３を開放もしくは閉塞できれば良く、上記実施形態で説明した以外のその他の形状であっても良い。すなわち、弁体３１，７１は、第１弁室５４と共通弁室３５とを連通可能とするものであれば良い。同様に、弁体３２，７２は、第２弁室５５と共通弁室３５とを連通可能とし、弁体３３，７３は、第３弁室５６と共通弁室３５とを連通可能とするものであれば良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１１ ・・・燃料タンク
１２ ・・・キャニスタ
１４ ・・・三方弁（弁機構部）
１６ ・・・制御部
１８ ・・・大気通路
２２ ・・・バイパス通路
２３ ・・・切替弁
２４ ・・・オリフィス
２５ ・・・ポンプ（加減圧部）
３１ ・・・第１弁体
３２ ・・・第２弁体
３３ ・・・第３弁体
３４ ・・・共通弁室
５４ ・・・第１弁室
５５ ・・・第２弁室
５６ ・・・第３弁室
１０１ ・・蒸発燃焼処理装置

Claims (13)

1. 車両に搭載される燃料タンク（１１）から排出される蒸発燃料を吸着するキャニスタ（１２）と、
   前記キャニスタと大気とを連通する大気通路（１８）に設けられ、前記キャニスタの大気に対する連通または遮断を切り替える切替弁（２３）と、
   前記燃料タンク、前記キャニスタ、及び、前記大気通路から前記切替弁をバイパスし流路途中にオリフィス（２４）を有するバイパス通路（２２）の少なくともいずれかを、加圧または減圧する加減圧部（２５）と、
   第１弁体（３１，７１）、第２弁体（３２，７２）、及び第３弁体（３３，７３）を収容する共通弁室（３５）を有する弁機構部（１４、６０，７０）と、
   前記共通弁室に設けられる圧力検出部（１５）と、
   前記弁機構部及び前記切替弁を制御するとともに前記加減圧部を駆動制御して、前記圧力検出部による検出値に基づいて前記燃料タンク及び前記キャニスタの蒸発燃料漏れ診断を行う制御部（１６）と、
   を備え、
   前記第１弁体は、前記オリフィスと前記加減圧部との間に接続する第１弁室（５４）と、前記共通弁室と、を連通可能とし、
   前記第２弁体は、前記キャニスタの内部に連通する第２弁室（５５）と前記共通弁室とを連通可能とし、
   前記第３弁体は、前記燃料タンクの内部に連通する第３弁室（５６）と前記共通弁室とを連通可能とするものである蒸発燃料処理装置。
2. 前記弁室と前記共通弁室とが連通している状態を対応する前記弁体が開である、前記弁室と前記共通弁室とが連通していない状態を対応する前記弁体が閉であるとし、
   前記第１弁体及び前記第２弁体は閉であり、前記第３弁体は開である開閉パターンを燃料タンク圧検出パターン（Ａ）とし、
   前記第１弁体は閉であり、前記第２弁体及び前記第３弁体は開である開閉パターンを全体圧検出パターン（Ｂ）とし、
   前記第１弁体は開であり、前記第２弁体及び前記第３弁体は閉である第１弁室連通パターン（Ｃ）、または、前記第１弁体と前記第３弁体は閉であり、前記第２弁体は開である第２弁室連通パターン（Ｄ）をキャニスタ圧検出パターンとすると、
   前記制御部は、前記開閉パターンのうちいずれかを選択して前記弁機構部を開閉制御するものである請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記制御部は、前記蒸発燃料漏れ診断において、前記弁機構部を前記燃料タンク圧検出パターンに設定し、前記圧力検出部により検出される圧力を前記燃料タンクの内圧として前記燃料タンクの蒸発燃料漏れを診断する請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記制御部は、前記蒸発燃料漏れ診断において、
   前記弁機構部を前記第１弁室連通パターンに設定し、前記キャニスタが大気に連通した状態で前記加減圧部を駆動し前記圧力検出部により検出される圧力を基準圧とし、
   前記弁機構部を前記キャニスタ圧検出パターンに設定し、前記キャニスタが大気と遮断されている状態で前記加減圧部を駆動し前記圧力検出部により検出される圧力をキャニスタ圧とし、
   前記基準圧と前記キャニスタ圧とを比較し、比較結果に基づいて前記キャニスタの蒸発燃料漏れを診断する請求項２または請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記制御部は、前記蒸発燃料漏れ診断において、
   前記弁機構部を前記第１弁室連通パターンに設定し、前記キャニスタが大気に連通した状態で前記加減圧部を駆動し前記圧力検出部により検出される圧力を基準圧とし、
   前記弁機構部を前記全体圧検出パターンに設定し、前記キャニスタが大気と遮断されている状態で前記加減圧部を駆動し前記圧力検出部により検出される圧力を全体圧力とし、
   前記基準圧と前記全体圧力とを比較し、比較結果に基づいて前記燃料タンクの蒸発燃料漏れを診断する請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路（１９）に設けられるパージ弁（２１）をさらに備え、
   前記制御部は、前記蒸発燃料漏れ診断において、
   前記パージ弁を開とし、前記圧力検出部により検出される圧力が大気圧になったか否かにより前記パージ弁の機能診断を行う請求項２〜請求項５のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記制御部は、前記車両の駐車時において、前記弁機構部を前記燃料タンク圧検出パターンに設定するものである請求項２〜請求項６のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
8. 前記制御部は、前記車両の燃料補給時において、前記キャニスタが大気に連通した状態で、前記弁機構部を前記全体圧検出パターンに設定するものである請求項２〜請求項７のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
9. 前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路（１９）に設けられるパージ弁（２１）を備え、
   前記制御部は、前記車両の走行時において、前記キャニスタが大気に連通した状態で、前記弁機構部を前記全体圧検出パターンに設定するものである請求項２〜請求項８のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
10. 前記弁機構部は、モータ（３６）の動力を伝達するカム軸（３７）をさらに有し、
    前記カム軸に一体に設けられるカム体（４１，４２，４３）の作用により前記弁体が開閉移動するものである請求項１〜請求項９のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
11. 前記共通弁室は、前記弁機構部が備えるハウジング（３４）内において、前記モータ、前記カム軸、及び前記カム体を収容する空間（６３）とは分離壁（６２）により分離しているものである請求項１０に記載の蒸発燃料処理装置。
12. 前記弁機構部（７０）の動作機構は、ラックアンドピニオン（８１，８２，８３，９１，９２，９３）によるものである請求項１〜請求項９のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
13. 前記大気通路において、前記バイパス通路が前記キャニスタ側から前記オリフィスを経て前記大気通路へ合流する合流位置（Ｍ）よりも大気側となる位置に、蒸発燃料を吸着するサブキャニスタ（２８）をさらに備える請求項１〜請求項１２のうちいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。

Images