JPH05223025A - 燃料タンク内圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は燃料タンクの内圧力制御装置に係
り、機関停止時だけ燃料タンク内圧力を高圧とし、キャ
ニスタへ排出される燃料を削減する事を目的とする。 【構成】 燃料タンクＭ１とキャニスタＭ２の経路上に
強制開弁機構Ｍ４，Ｍ６及び定圧開弁機構Ｍ３，Ｍ５か
ら成る内圧制御装置Ｍ８，Ｍ９を設け、制御装置Ｍ７に
より強制開弁手段Ｍ４，Ｍ６を適当に開閉し、燃料タン
ク内圧力を機関動作中は比較的低圧に、機関停止直後は
大気圧に、機関が継続して停止している場合は高圧に保
つことにより、燃料タンクＭ１からキャニスタＭ２に排
出される蒸発燃料を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料タンク内圧力制御装
置に係り、特に、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタ
に吸着して処理する際、燃料タンクからキャニスタへ連
通する経路の導通を制御する燃料タンク内圧力制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より内燃機関の燃料タンクから発生
する蒸発燃料の発生を抑制し、キャニスタへの排出量を
削減するため、燃料タンクとキャニスタを連通する経路
上に、設定圧力で開弁する定圧開放弁と、強制開放弁を
並列に設け、燃料タンクとキャニスタの導通を制御す
る、燃料タンク内圧力制御装置が知られている（特開平
２−１３０２５４号公報）。

【０００３】この従来装置によれば、キャニスタへの排
出と、給油時の給油口からの蒸発を抑制するため、機関
運転中は燃料の蒸発抑制のため、強制開放弁を閉じて燃
料タンク内圧を高め、機関停止後は、給油口が開けら
れ、そこから大気放出されるのを防止するため、強制開
放弁を開とし蒸発燃料をキャニスタへ排出すると共にタ
ンク内圧を低下させている。

【０００４】その後機関の停止状態が続くと、再び強制
開放弁が閉じて、燃料タンク内圧力が高圧となり、燃料
の蒸発が抑制され、機関停止中におけるキャニスタへの
排出が抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の燃
料タンク内圧力制御装置では、機関動作中も機関停止中
も、燃料タンク内圧を同じ設定圧にしていたため、停止
時における燃料排出量を抑制するためにその設定圧を高
く決定すると、機関動作中における燃料タンク内圧も高
くなり、機関停止直後に強制開放弁が開いた際、急激な
圧力変化を生じ、大量の蒸発燃料が発生する。

【０００６】特に、機関停止直後は燃料タンク内の燃料
温度が高いため、減圧沸騰状態となり、蒸発がおさまら
ず燃料タンク内圧力が所望の圧力まで低下するのに相当
の時間を要する場合がある。

【０００７】この様な状況においては、キャニスタの吸
着能力超過により蒸発燃料が大気放出されたり、燃料タ
ンク内の燃料過注入防止機構の動作不良により、給油の
際燃料が過注入される恐れがある。

【０００８】そこで、従来装置において上記設定圧を低
く設定すると、機関停止中に蒸発燃料が多量に発生し、
キャニスタに吸着され続ける一方、キャニスタの吸着燃
料は吸気管へ放出されないためキャニスタのオーバーフ
ロー等を生じ、蒸発燃料が大気放出されてしまうことが
ある。

【０００９】本発明は以上の課題に鑑みなされたもの
で、機関動作に応じて、燃料タンクからキャニスタに到
る経路の圧力制御弁の設定圧を切換えることにより、上
記の課題を解決した燃料タンク内圧力制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は図１の原理図に示す如く、内燃機関の蒸発
燃料をキャニスタへ放出して処理するエバポパージシス
テムの燃料タンク内圧力制御装置において、前記燃料タ
ンクＭ１と前記キャニスタＭ２を連通する経路上に、所
定の第１の設定圧以上で開弁する第１の制御弁Ｍ３と、
外部より遠隔操作で前記第１の制御弁Ｍ３を強制的に開
弁する強制開弁機構Ｍ４とから成る低圧制御手段Ｍ８
と、前記第１の設定圧より高圧の第２の設定圧以上で開
弁する第２の制御弁Ｍ５と、外部より遠隔操作で前記第
２の制御弁Ｍ５を強制的に開弁する強制開弁機構Ｍ６と
から成る高圧制御手段Ｍ９と、を直列に設け、機関動作
中は前記高圧制御手段Ｍ９の強制開弁機構Ｍ６を制御し
て前記第２の制御弁Ｍ５を強制的に開とし、機関停止直
後に、一旦前記第１及び第２の制御弁Ｍ３，Ｍ５を夫々
開とした後、少なくとも前記高圧制御手段Ｍ９の強制開
弁機構Ｍ６を制御して、前記第２の制御弁Ｍ５を閉とす
る制御装置を有する構成である。

【００１１】

【作用】機関の動作中においては、前記高圧制御手段Ｍ
９の強制開弁手段Ｍ６が開であるため、燃料タンクＭ１
内圧力は、第１の制御弁Ｍ３の設定圧である第１の設定
圧と同圧になる。

【００１２】機関が停止すると、前記両強制開弁機構Ｍ
４，Ｍ６は共に開となり、燃料タンクＭ１と、キャニス
タＭ２は導通する。このため蒸発燃料は、キャニスタＭ
２へ排出され、燃料タンク内圧力は、第１の設定圧か
ら、大気圧まで減圧され、給油行為による内圧の急変に
備えることができる。

【００１３】機関の停止状態が継続すると、前記両強制
開弁機構Ｍ４，Ｍ６のうち、少なくとも高圧制御手段Ｍ
９の強制開弁機構Ｍ６が閉となるため、燃料タンクＭ１
の内圧力の開放設定圧は、第１の設定圧より高い第２の
設定圧以上になり、機関動作中より高い圧力で蒸発燃料
を抑制できる。

【００１４】

【実施例】図２は本発明になる燃料タンク内圧制御装置
の一実施例の構成図を示す。

【００１５】同図中燃料タンク１の上部には、前記第１
の制御弁Ｍ３に相当する低圧制御弁３が設けられ、その
流入口と燃料タンク１を連通する経路上には、燃料過注
入防止用のカットオフバルブ１４が設けられている。

【００１６】低圧制御弁３及び前記第２の制御弁Ｍ５に
相当する高圧制御弁５はダイヤフラム３ａ及び５ａがス
プリング３ｂ及び５ｂに付勢され、その流入口を閉弁す
る一方向弁で、低圧制御弁３の流出口は高圧制御弁５の
流入口に連通している。これらの開放設定圧は、スプリ
ング３ｂ及び５ｂのバネ定数で決定され本実施例に係る
装置においては、スプリング５ｂのバネ定数をスプリン
グ３ｂのそれより高く設定してある。

【００１７】又、低圧制御弁３，高圧制御弁５の負圧室
３ｃ，及び５ｃに負圧が作用すると、ダイヤフラム３ａ
及び５ａはスプリング３ｂ及び５ｂのバネ力に抗して負
圧室３ｃ及び５ｃ方向へ移動し、それらの流入口は開弁
する。

【００１８】負圧室３ｃ及び５ｃには、前記強制開弁機
構Ｍ４及びＭ６に相当する電気式負圧切換弁（ＶＳＶ）
４及び６が連通し、ＶＳＶ４及び６はバキュームタンク
９及びチェックバルブ１０を介して、内燃機関１１の吸
気管内スロットルバルブ１６下流に連通している。

【００１９】又、ＶＳＶ４及び６はそれぞれ電子制御装
置（ＥＣＵ）７に接続され、ＥＣＵ７からオン信号を受
けると負圧室３ｃ及び５ｃを吸気管に導通し、オフ信号
を受けると大気に導通するように構成されている。

【００２０】ＥＣＵ７には、機関の動作中はオン、停止
中はオフの信号を供給するＩＧ（イグニッション）スイ
ッチ１５，及び燃料タンク１の内圧力を検出する圧力セ
ンサ８が接続され、ＥＣＵ７はこれらからの信号に応じ
てＶＳＶ４及び６に制御信号を送出する。

【００２１】機関が動作状態にあると吸気管内に吸気負
圧が発生するため、ＶＳＶ４及び６には負圧が供給さ
れ、又機関停止後においてもチェックバルブ１０がバキ
ュームタンク９を大気圧から遮断し、バキュームタンク
９に負圧が貯えられているため、ＶＳＶ４及び６には負
圧が供給され続ける。

【００２２】このため、負圧室３ｃ及び５ｃはＥＣＵ７
の信号に応じて、負圧又は大気圧に切換わり、低圧制御
弁３及び高圧制御弁５を強制開閉することができる。燃
料タンク１の内圧力の開放設定圧は、強制開弁により変
化し、例えば高圧制御弁５を強制開弁すると、その設定
圧はスプリング３ｂのバネ定数で決まり、低圧制御弁３
を強制開弁すると、スプリング５ｂのバネ定数で決まる
値となる。

【００２３】これらの設定圧より燃料タンク１の内圧力
が高くなるか、低圧制御弁３及び高圧制御弁５の両方が
強制開弁した場合、燃料タンク１内に存在する蒸発燃料
は、高圧制御弁５の流出口から、ベーパライン１２を通
り、キャニスタ２に吸着される。

【００２４】キャニスタ２はパージライン１３を介し、
吸気管内に設けられたスロットルバルブ１６の下流に連
通し、機関動作時に吸気負圧が生じると、キャニスタ２
底部に有する開口部より大気を吸引し、吸着した燃料と
共に吸気管内へ放出する。

【００２５】次に本実施例の各部の作動について、図３
のＥＣＵ７が実行する弁制御ルーチン及び図４のタイム
チャートに基づいて説明する。

【００２６】図３に示す弁制御ルーチンが所定周期で割
り込み起動されると、まずＩＧスイッチ１５がオンから
オフに切換わったかが判別される（ステップ101 ）。

【００２７】このとき機関が停止状態にあるものとする
と（図４中期間）ＩＧスイッチ１５は継続してオフで
あるから、ステップ101 でオンからオフに切換わってい
ないと判別されステップ102 に進む。

【００２８】ステップ102 ではＩＧスイッチがオンかオ
フかを判別され、この場合オフであるからステップ103
へ進み、機関が停止してからの時間をカウントするタイ
マをカウントアップした後ステップ104 へ進む。

【００２９】ステップ104 では機関停止後の時間が５分
以上であるかを判別し、タイマが５分以上であればＶＳ
Ｖ６をオフし（ステップ105 ）、ＶＳＶ４をオフし（ス
テップ106 ）、このルーチンを終了する。この時図４
（Ａ）に示す如くタンク内圧力は、高圧制御弁５の設定
圧Ｐ２まで上昇している。

【００３０】機関が始動すると（図４中時間ｔ₁ ）ステ
ップ101 からステップ102 へ進み、ＩＧスイッチ１５が
オンと判別されるため、ＶＳＶ６をオンし（ステップ10
7 ）、ＶＳＶ４をオフし（ステップ108 ）、このルーチ
ンを終了する。

【００３１】機関がオンしている間は（図４中期間）
このルーチンを繰り返すため、図４（Ｂ）に示す如く高
圧制御弁５は開となり、同図（Ａ）に示す如く、タンク
内圧力は低圧制御弁３の設定圧であるＰ１まで減圧され
る。

【００３２】次に機関が停止すると（図４中時間
ｔ₂ ）、弁制御ルーチンはステップ101 で、ＩＧスイッ
チ１５がオンからオフに切換わったと判別し、停止時間
タイマをクリアし（ステップ109 ）、ＶＳＶ６をオンし
（ステップ110 ）、ＶＳＶ４をオンし（ステップ111 ）
このルーチンを終了する。

【００３３】次周期の割り込み時には、ＩＧスイッチ１
５の状態が継続オフであるから、ルーチンはステップ10
1 ，ステップ102 ，ステップ103 と進み、タイマをカウ
ントアップした後ステップ104 で、タイマが５分に達し
たかを判別し、達していない場合はステップ112 へ進
み、圧力センサ８の検出信号により、燃料タンク内圧力
がまだＯmmAqより高いか否かを判別し、高い場合にはス
テップ110 ，ステップ111 へ進む。

【００３４】タイマーが５分に達するか、燃料タンク内
圧力がＯmmAqに達するまで同一のルーチンを繰り返し処
理し（図４中期間）図４（Ｂ），（Ｃ）に示す如く、
高圧制御弁５及び低圧制御弁３が共に開となり、燃料タ
ンク１とキャニスタ２が導通状態となっているため、同
図（Ａ）に示す如く、燃料タンク内圧力は徐々に減圧さ
れＯmmAqに近づく。

【００３５】燃料タンク内圧力がＯmmAqに達するか（図
４中時間ｔ₃ ）、タイマーが５分に達すると、ステップ
104 又はステップ112 を処理した後ステップ105 ，ステ
ップ106 を処理してルーチンを終了し、以後機関が再始
動するまで、このルーチン処理を続ける（図４中期間
）。

【００３６】このため、図４（Ａ）に示す如く、燃料タ
ンク内圧力はタンク内燃料の蒸発により徐々に増加する
が、その設定開放圧が設定値Ｐ２に高められているた
め、この圧力に達するまで、キャニスタ２へ排出される
事はない。

【００３７】このように本実施例に係る装置において
は、キャニスタ２から吸気管へ燃料の放出できる機関動
作中においては、燃料タンク内圧力を比較的低く設定
し、停止直後に燃料タンク内圧力を急変させることなく
蒸発燃料を排出する事ができる。又キャニスタ２から吸
気管へ燃料の放出ができない機関停止時にあっては燃料
タンク内圧力を高く設定してあるため、燃料の蒸発を抑
え、キャニスタ２へ排出される燃料を抑制する事ができ
る。

【００３８】又、本実施例においては、停止時に高圧制
御弁５と低圧制御弁３を同時に閉としたが、この制御パ
ターンに限るものではなく、機関動作中に低圧制御弁だ
けを閉、機関停止中は高圧制御弁だけを閉としてもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、機関動作
中における燃料タンク内圧力を低く、機関停止中には高
く、その設定圧を設定できるため、機関停止直後に燃料
タンク内圧力が急変することなく減圧でき、機関停止中
においては燃料の蒸発を抑えてキャニスタへ排出される
蒸発燃料の量を抑制することができる。

【００４０】又機関動作中における燃料タンク内圧力
と、機関停止時における燃料タンク内圧力を任意に設定
できるため、各燃料タンクの強度、耐久性、形状、熱環
境等により各々の設定圧を決める事が可能であり、最適
なエバポパージシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の原理構成図である。

【図２】本発明装置の一実施例の構成図である。

【図３】本発明装置の一実施例の弁制御ルーチンであ
る。

【図４】本発明装置の一実施例のタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

Ｍ３ 第１の制御弁 Ｍ５ 第２の制御弁 Ｍ４，Ｍ６ 強制開弁機構 Ｍ７ 制御装置 ３ 低圧制御弁 ５ 高圧制御弁 ４，６ 電気式負圧切換弁（ＶＳＶ） ７ 電子制御装置（ＥＣＵ）

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【手続補正書】

【提出日】平成４年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長内 昭憲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料タンク内の蒸発燃料をキ
   ャニスタへ放出して処理する、エバポパージシステムの
   燃料タンク内圧力制御装置において、前記燃料タンクと
   前記キャニスタを連通する経路上に、 所定の第１の設定圧以上で開弁する第１の制御弁と、外
   部より遠隔操作で前記第１の制御弁を強制的に開弁する
   強制開弁機構とから成る低圧制御手段と、 前記第１の設定圧より高圧の第２の設定圧以上で開弁す
   る第２の制御弁と、外部より遠隔操作で前記第２の制御
   弁を強制的に開弁する強制開弁機構とから成る高圧制御
   手段と、 を直列に設け、 機関動作中は前記高圧制御手段の強制開弁機構を制御し
   て前記第２の制御弁を強制的に開とし、機関停止直後に
   一旦前記第１及び第２の制御弁を夫々開とした後、少な
   くとも前記高圧制御手段の強制開弁機構を制御して、前
   記第２の制御弁を閉とする制御装置を有することを特徴
   とする、燃料タンク内圧力制御装置。