JPH05133290A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は内燃機関の運転中にキャニスタ内の
吸着剤に吸着された蒸発燃料を、内燃機関の吸気通路へ
放出して燃焼室内で燃焼させる蒸発燃料処理装置に関
し、車両停止前のキャニスタの吸着能力を常にある値以
上保持することを目的とする。 【構成】 キャニスタ３０はベーパ出入口近傍、大気導
入部近傍及びそれらの中間位置の温度を検出する温度セ
ンサ４１，４２及び４３が設けられる。温度センサ４３
の検出温度Ｔ₃ が温度センサ４２の検出温度Ｔ₂ より第
１の所定値以上大きくなると、ＶＳＶ６１を切換えてキ
ャニスタ３０への蒸発燃料の導入を阻止する。温度セン
サ４１の検出温度Ｔ₁ が温度センサ４２の検出温度Ｔ₂
より第２の所定値以上小さくなると、ＶＳＶ６１を切換
えてキャニスタ３０への蒸発燃料の導入阻止を解除す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸発燃料処理装置に係
り、特に内燃機関の運転中にキャニスタ内の吸着剤に吸
着された蒸発燃料を、内燃機関の吸気通路へ放出して燃
焼室内で燃焼させる蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より車両の燃料タンクから発生する
蒸発燃料（ベーパ）をキャニスタ内の活性炭に吸着さ
せ、内燃機関の吸気負圧を利用してキャニスタへ大気を
導入し、その大気により上記吸着された燃料を脱離して
内燃機関の吸気通路へ放出（パージ）し、燃焼室内で燃
焼させることにより、蒸発燃料の大気への放出を防ぐよ
うにした蒸発燃料処理装置は良く知られている。

【０００３】燃料タンクからの蒸発燃料の発生には、
車両停止時に地面からの輻射熱による燃料タンクの加熱
によるものと、車両走行時にリターン燃料や排気管の
熱による燃料タンクの加熱によるものとがあり、発生量
そのものは後者の方が多いが、後者の蒸発燃料の発生は
車両走行時であって、蒸発燃料処理装置が作動している
ので、大半の蒸発燃料は上記の蒸発燃料処理装置によっ
て機関燃焼室へ送られている。

【０００４】ここで、上記の蒸発燃料処理装置が正常に
作動しているかを監視するために、キャニスタ活性炭層
のベーパ導入部近傍と、大気開放部近傍に夫々温度セン
サを設け、ベーパ吸着時又はパージ時の活性炭層の吸放
熱現象を検出するために上記の２つの温度センサの温度
差を監視するようにした蒸発燃料処理装置の異常検出装
置を本出願人は先に特願平３−９９０５８号にて提案し
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の本出
願人の提案装置では、蒸発燃料吸着状態（量）によっ
て、活性炭層の吸放熱による温度変化の大きい部位が異
なるために、正確な異常判断ができない場合がある。ま
た装置が正常に作動していても、渋滞路や山岳路走行時
などのように走行速度が遅く外気による燃料タンク冷却
効果が殆どなく、また燃料タンク内部の燃料が攪拌され
るような運転状態（カーブ走行時、起伏の激しい路の走
行時など）では、燃料タンクで発生する蒸発燃料量の方
がキャニスタから内燃機関の吸気通路へパージされる燃
料よりも多くなることがあり、この場合はこれらの走行
直後ソークすると、キャニスタが殆ど飽和状態になって
いるので、蒸発燃料がオーバーフローして大気へ漏れ出
てしまう可能性がある。

【０００６】この対策として、キャニスタの容量を大幅
アップしたり、パージ流量をアップしたりすること等が
考えられるが、これらはキャニスタが大型化になり車両
への搭載性の問題があり、また多量に蒸発燃料を吸気通
路へパージすると空燃比の変動が大きく、ドライバビリ
ティ上の問題があり、またこれらの対策で全ての運転領
域での炭化水素（ＨＣ）のリークを防止できる可能性は
小さい。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
車両停止前のキャニスタの吸着余力を常にある値以上保
持することにより、上記の課題を解決した蒸発燃料処理
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の原理構成図を図１に示す。同図に示すように本発明
は、燃料タンク２０内の蒸発燃料をキャニスタ３０内の
吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着された燃料を、内燃
機関１０の吸気通路１１の負圧を利用してキャニスタ３
０に大気を導入し、これにより前記吸着剤に吸着されて
いる燃料を脱離して吸気通路１１へ放出する蒸発燃料処
理装置において、第１乃至第３の温度センサ４１〜４３
と、第１及び第２の温度差検出手段５１，５２と、切換
手段６０とを有する構成としたものである。

【０００９】ここで、上記の第１の温度センサ４１はキ
ャニスタ３０の蒸発燃料の出入口近傍の温度を検出し、
第２の温度センサ４２は、キャニスタ３０の大気導入口
近傍の温度センサを検出し、第３の温度センサ４３は、
キャニスタ３０の蒸発燃料出入口と大気導入口との間の
中間位置の温度を検出する。

【００１０】また、第１の温度差検出手段５１は、第３
の温度センサ４３の検出温度が第２の温度センサ４２の
検出温度より第１の所定値以上高いことを検出する。更
に第２の温度差検出手段５２は、第１の温度センサ４１
の検出温度が第２の温度センサ４２の検出温度より第２
の所定値以上低いことを検出する。

【００１１】また、切換手段６０は第１の温度差検出手
段５１の検出出力により、燃料タンク２０から前記キャ
ニスタへの蒸発燃料の導入を制限し、第２の温度差検出
手段５２の検出出力によりキャニスタ３０への蒸発燃料
の導入制限を解除する。

【００１２】

【作用】キャニスタ３０内の吸着剤に蒸発燃料が吸着さ
れると、吸着熱によりキャニスタ３０内部の温度が上昇
するのに対し、キャニスタ３０の大気導入口近傍の温度
は大気温の影響が極めて大であり、蒸発燃料が吸着剤に
吸着されてもあまり変化しない。従って、第１の温度差
検出手段５１は第３の温度センサ４３によりキャニスタ
３０内の大気導入口と蒸発燃料出入口との間の中間位置
の温度が、大気導入口付近の温度より第１の所定値以上
高いときは、蒸発燃料が第３の温度センサ４３の位置付
近まで吸着されたと判断し、切換手段６０により蒸発燃
料のキャニスタ３０への吸着を制限する。このため、本
発明では第３の温度センサ４３が在るキャニスタ３０内
の位置を実質的な蒸発燃料吸着終了位置とすることがで
きる。

【００１３】また、キャニスタ３０内の吸着剤に吸着し
た燃料が大気導入により脱離すると、キャニスタ３０の
蒸発燃料出入口近傍の温度は上記脱離による放熱によ
り、キャニスタ３０の大気導入口付近の温度よりも低下
する。そこで、第２の温度差検出手段５２は第１の温度
センサ４１により検出されるキャニスタ３０内の蒸発燃
料出入口付近の温度が、第２の温度センサ４２により検
出されるキャニスタ３０の大気導入口付近の温度より第
２の所定値より低下したと検出したときには、キャニス
タ３０内の蒸発燃料の脱離量が大であると判別し、切換
手段６０により蒸発燃料のキャニスタ３０への吸着の制
限を解除することにより、再び蒸発燃料のキャニスタ３
０の吸着剤への吸着を再開させる。

【００１４】

【実施例】図２は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、図１と同一構成部分には同一符号を付してある。
図２に示す実施例は内燃機関１０として火花点火式内燃
機関（エンジン）に適用した例で、吸気管７１がサージ
タンク７２を介して各気筒毎に設けられているインテー
クマニホルド７３に連通されている。吸気管７１にはア
クセルペダルに応じて開度が制御されるスロットルバル
ブ７４が設けられている。このスロットルバルブ７４の
開度はスロットルポジションセンサ７５により検出され
る。また、インテークマニホルド７３内に一部が突出す
るように、各気筒毎に燃料噴射弁７６が配設されてい
る。インテークマニホルド７３は吸気弁７７を介して燃
焼室７８に連通され、更に燃焼室７８は排気弁７９を介
してエキゾーストマニホルド８０に連通されている。８
１はピストンでシリンダ内を上下方向に往復運動する。

【００１５】また、燃料タンク２０は燃料（例えばガソ
リン）２１を収容しており、内部で発生する蒸発燃料
（ベーパ）をベーパ通路８１を介してバキューム・スイ
ッチング・バルブ（ＶＳＶ）６１に送出する。このＶＳ
Ｖ６１は前記した切換手段６０を構成する切換弁で、ベ
ーパ通路８１をベーパ通路８２及びベーパバイパス通路
８３のいずれか一方に選択的に連通させる。ベーパバイ
パス通路８３はスロットルバルブ７４の上流側の吸気管
７１に連通されている。

【００１６】一方、ベーパ通路８２の一端はキャニスタ
３０内に連通されている。キャニスタ３０は内部に吸着
剤として例えば活性炭３１を収容しており、またその下
部に大気導入口３２を有し、その上部がパージ通路８４
を介してスロットルバルブ７４の上流側の吸気管７１に
連通されている。またキャニスタ３０には前記したよう
に第１乃至第３の温度センサ４１〜４３が配設されてい
る。

【００１７】第１の温度センサ４１はキャニスタ３０内
のベーパ通路端部（ベーパ入口）３３とパージ通路８４
との連通部（ベーパ出口）３４の各近傍に設けられてい
る。第２の温度センサ４２はキャニスタ３０の大気導入
口３２近傍に設けられている。更に第３の温度センサ４
３は大気導入口３２とベーパ入口３３及びベーパ出口３
４との中間位置の活性炭３１内に設けられている。これ
らの温度センサ４１〜４３の各温度検出出力はマイクロ
コンピュータ９０に供給される。

【００１８】マイクロコンピュータ９０は前記した第１
の温度差検出手段５１及び第２の温度差検出手段５２を
ソフトウェア処理により実現する制御装置で、例えば図
３に示す如きハードウェア構成とされている。同図中、
図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。図３において、マイクロコンピュータ９０は中
央処理装置（ＣＰＵ）９１，処理プログラムを格納した
リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）９２，作業領域とし
て使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）９
３，エンジン停止後もデータを保持するバックアップＲ
ＡＭ９４，入力インタフェース回路９５，マルチプレク
サ付きＡ／Ｄコンバータ９７及び入出力インタフェース
回路９６などから構成されており、それらはバス９８を
介して互いに接続されている。

【００１９】Ａ／Ｄコンバータ９７は第１乃至第３の温
度センサ４１〜４３からの温度検出信号、スロットルポ
ジションセンサ７５からの検出信号を入力インタフェー
ス回路９５を通して順次切換えて取り込み、それをアナ
ログ・ディジタル変換してバス９８へ順次送出する。

【００２０】入出力インタフェース回路９６はスロット
ルポジションセンサ７５からの検出信号などが入力さ
れ、それをバス９８を介してＣＰＵ９１へ入力する一
方、バス９８から入力された各信号を燃料噴射弁７６及
びＶＳＶ６１へ送出してそれらを制御する。これによ
り、燃料噴射弁７６はその燃料噴射時間インテークマニ
ホルド７３を通る空気流中に燃料を噴射する。

【００２１】次に本発明の一実施例のＶＳＶ切換制御ル
ーチンについて図４を併せ参照して説明する。図４に示
すＶＳＶ切換制御ルーチンはマイクロコンピュータ９０
により実行されるルーチンで、前記第１及び第２の温度
差検出手段５１及び５２を構成している。図２及び図４
において、機関運転状態において、ＶＳＶ６１がベーパ
通路８１と８２を夫々連通するような接続状態にあるも
のとする。

【００２２】この状態においては、燃料タンク２０内で
発生した蒸発燃料はベーパ通路８１，ＶＳＶ６１及びベ
ーパ通路８２を夫々介してキャニスタ３０に入力され、
活性炭３１に吸着される。この活性炭３１に吸着された
燃料は吸気管７１の負圧により、大気導入口３２から大
気がキャニスタ３０内に導入されることにより脱離さ
れ、パージ通路８４を通して吸気管７１に放出され、更
にこれよりサージタンク９２，インテークマニホルド７
３を通して燃焼室７８に供給されて燃焼される。キャニ
スタ３０は上記の吸着燃料の脱離により再生され、次の
蒸発燃料の吸着に備える。従って、この状態において
は、キャニスタ３０は蒸発燃料の吸着と吸着燃料のパー
ジを行なっている。

【００２３】この状態において、第３の温度センサ４３
の検出温度Ｔ₃ が第２の温度センサ４２の検出温度Ｔ₂
よりも例えば３０℃以上になったか否か検出し（ステッ
プ１０１）、３０℃以上になったと検出されたときは蒸
発燃料が第３の温度センサ４３付近まで吸着された結
果、キャニスタ３０内の吸着能力が半減したと判断す
る。そして、この場合は残りのキャニスタ３０内の吸着
能力を車両停止時の蒸発燃料の吸着用に残すため、マイ
クロコンピュータ９０はＶＳＶ６１へ切換信号を発生出
力して、ＶＳＶ６１をベーパ通路８１とベーパバイパス
通路８３とが連通するように切換える（ステップ１０
２）。

【００２４】これにより、燃料タンク２１内で発生した
蒸発燃料は、ベーパ通路８１，ＶＳＶ６１及びベーパバ
イパス通路８３を通して吸気管７１へ直接にパージされ
ると共に、キャニスタ３０内への導入が阻止される。従
って、Ｔ₃ −Ｔ₂ ≧３０℃の条件成立時はキャニスタ３
０はパージ通路８４を通して吸気管７１へ吸着燃料のパ
ージのみを行なうこととなる。

【００２５】上記のパージが進行すると、キャニスタ３
０内のベーパ入口３３，ベーパ出口３４付近の活性炭３
１の温度が低下していく。その結果、第１の温度センサ
４１の検出温度Ｔ₁ が第２の温度センサ４２の検出温度
Ｔ₂ より例えば２０℃以下に低下したと判定されると
（ステップ１０３）、マイクロコンピュータ９０はキャ
ニスタ３０の吸着能力に十分余裕ができたと判断して，
ＶＳＶ６１へ切換信号を送出し、ＶＳＶ６１を再びベー
パ通路８１と８２を連通させるように切換える（ステッ
プ１０４）。

【００２６】これにより、キャニスタ３０への蒸発燃料
の導入制限は解除され、キャニスタ３０は再び蒸発燃料
の吸着と、吸着燃料のパージを開始する。なお、この状
態においてＴ₃ −Ｔ₂ ≧３０℃の条件が成立するか否か
再び判定される（ステップ１０１）が、この条件が成立
しないときはＶＳＶ６１の切換えは行なわず、Ｔ₂ −Ｔ
₁ ≧２０℃の条件が成立するか否か判定し（ステップ１
０３）、この条件が成立しないときはＶＳＶ６１の切換
えは行なわず再びステップ１０１へ進む。

【００２７】以下、上記と同様にして、車両運転中はＴ
₃ −Ｔ₂≧３０℃の条件が成立したときのＶＳＶ６１の
切換えと、Ｔ₂ −Ｔ₁ ≧２０℃の条件が成立したときの
ＶＳＶ６１の切換えとが交互に行なわれる。これによ
り、本実施例によれば、車両がどのような走行状態を経
て停止状態に入っても、キャニスタ３０の吸着能力は常
にある一定量以上残されるため、車両停止時キャニスタ
３０の吸着能力飽和による蒸発燃料の大気へのリークは
大幅に軽減される。また、キャニスタ３０を小型化する
こともできる。また、３つの温度センサ４１〜４３によ
る温度比較なので、正確な温度差判断ができる。

【００２８】なお、長時間放置や走行停止後短時間で再
走行する場合にはキャニスタ３０内の温度はキャニスタ
３０が吸着飽和状態にあっても、（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）又は
（Ｔ₃ −Ｔ₂ ）の温度差はあまりないため、温度差によ
りキャニスタ３０内の状態を判別することができない。
そこで、本実施例では機関始動あるいは再始動時には、
タイマにより或る一定時間（例えば５分程度）、温度無
検出時間とし（ただし、パージスタート後）、この間Ｖ
ＳＶ６１をベーパ通路８１とベーパバイパス通路８３と
を連通する接続状態とすることにより、キャニスタ３０
を脱離状態とし、上記一定時間経過後にＴ₂ −Ｔ₁ ≧２
０℃の条件判定を行なう。

【００２９】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば前記温度しきい値３０℃，２０℃
は一例であり、これに限定されるものではないことは勿
論である。また、ベーパバイパス通路８３及びパージ通
路８４には、必要に応じてパージ制御弁を設けてもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、キャニス
タの蒸発燃料出入口近傍と大気導入口との中間位置に在
る第３の温度センサの位置を実質的な蒸発燃料吸着終了
位置とすることができるため、車両がどのような走行状
態を経て停止状態に入ってもキャニスタの吸着能力は常
に或る一定量以上残され、よって車両停止後にキャニス
タ内の吸着蒸発燃料オーバーフローによる蒸発燃料の大
気へのリークを大幅に軽減することができ、また蒸発燃
料のキャニスタへの導入制限と制限解除とを温度差に応
じて交互に行ない、キャニスタにより蒸発燃料の吸着、
脱離を有効かつ効果的に行なえるようにしたため、従来
に比しキャニスタを小型化することができる等の特長を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】図２中のマイクロコンピュータのハードウェア
構成の一例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例のＶＳＶ切換制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １１ 吸気通路 ２０ 燃料タンク ３０ キャニスタ ３１ 活性炭 ３２ 大気導入口 ４１ 第１の温度センサ ４２ 第２の温度センサ ４３ 第３の温度センサ ５１ 第１の温度差検出手段 ５２ 第２の温度差検出手段 ６０ 切換手段 ６１ バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ） ８１，８２ ベーパ通路 ８３ ベーパバイパス通路 ８４ パージ通路 ９０ マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタ内
   の吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着された燃料を、内
   燃機関の吸気通路の負圧を利用して前記キャニスタに大
   気を導入し、これにより前記吸着剤に吸着されている燃
   料を脱離して前記吸気通路へ放出する蒸発燃料処理装置
   において、 前記キャニスタの蒸発燃料の出入口近傍の温度を検出す
   る第１の温度センサと、 前記キャニスタの大気導入口近傍の温度を検出する第２
   の温度センサと、 前記キャニスタの前記蒸発燃料の出入口と大気導入口と
   の間の中間位置の温度を検出する第３の温度センサと、 前記第３の温度センサの検出温度が前記第２の温度セン
   サの検出温度より第１の所定値以上高いことを検出する
   第１の温度検出手段と、 前記第１の温度センサの検出温度が前記第２の温度セン
   サの検出温度より第２の所定値以上低いことを検出する
   第２の温度差検出手段と、 前記第１の温度差検出手段の検出出力により、前記燃料
   タンクから前記キャニスタへの蒸発燃料の導入を制限
   し、前記第２の温度差検出手段の検出出力により該キャ
   ニスタへの蒸発燃料の導入制限を解除する切換手段とを
   有することを特徴とする蒸発燃料処理装置。