(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
負圧印加手段を用いてキャニスタに負圧を印加する場合、負圧印加手段よりもパージ方向下流側(吸気管側)へ気体が強制的に供給される。このとき、特許文献1のように調圧部が負圧印加手段よりもパージ方向下流に設けられていると、負圧印加手段よりパージ方向上流側(キャニスタ側)にも正圧が印加される場合がある。その理由としては、調圧部や通路内の配管抵抗等による圧力損失によって生じる第1の理由。調圧部と負圧印加手段との停止タイミングのズレから生じる第2の理由。又は、調圧部による設定圧力と負圧印加手段による印加圧力差によって生じる第3の理由等が挙げられる。
【0005】
第2の理由に関して、調圧部として電磁弁を使用した場合、電磁弁はECUからの停止信号を受けると、直ちに閉弁する。一方、負圧印加手段である真空ポンプは、ECUからの停止信号を受けても、その惰性によって直ちには停止しない。したがって、電磁弁が閉弁された後に真空ポンプが惰性駆動していると、電磁弁と真空ポンプの間の圧力が徐々に高くなる。第3の理由に関しては、調圧部による設定圧力が負圧印加手段による印加圧力より小さいと、調圧部と負圧印加手段との間の圧力が徐々に高くなる。これは、負圧印加手段からの気体供給量よりも、調圧部の気体通過量の方が少なくなるからである。また、第1の理由の場合も、負圧印加手段からの気体供給量よりも、調圧部の気体通過量の方が少なくなる。
【0006】
このように、調圧部が負圧印加手段よりもパージ方向下流に設けられていると、第1の理由〜第3の理由等によって、負圧印加手段が駆動している間にパージ方向下流側が必要以上に正圧になるおそれがある。それにより、負圧印加手段よりパージ方向上流側も正圧方向に変動するおそれがある。この場合でも、負圧印加手段を駆動している間は、蒸発燃料はキャニスタから吸気管側へ強制的に流動する。しかし、負圧印加手段を停止すると、キャニスタ内に正圧が残存していることになる。すると、キャニスタ内では気体が大気通路側に流動することになるので、キャニスタ内の蒸発燃料が大気通路を通して大気中に放出されるおそれがある。
【0007】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、負圧印加手段を停止した後でも蒸発燃料が大気中へ放出されることのない、蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そのための手段として、本発明の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクと、該燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタを大気と連通する大気通路と、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路と、内燃機関へ大気を供給する吸気管と、該吸気管と前記キャニスタとを連通するパージ通路と、前記キャニスタへ負圧を印加して該キャニスタ内から蒸発燃料を脱離する負圧印加手段と、前記負圧印加手段の駆動による印加圧力を調整する調圧部と、を有する。前記燃料タンクで発生した蒸発燃料が前記キャニスタ内へ吸着される際は、蒸発燃料が前記燃料タンクから前記ベーパ通路を通して前記キャニスタ内へ吸着される。逆に、前記キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を脱離する際は、前記負圧印加手段を駆動して前記キャニスタ内へ負圧を印加し、蒸発燃料が前記キャニスタから前記パージ通路を通して前記吸気管へ供給される。前記負圧印加手段は、前記パージ通路上に設けられる。そのうえで、前記調圧部は、前記パージ通路における前記燃料タンクと前記負圧印加手段との間に設けられている。
【0009】
ここで、パージ通路上における吸気管と負圧印加手段との間の圧力を第1圧力と称し、負圧印加手段と調圧部との間の圧力を第2圧力と称す。そのうえで、前記負圧印加手段の駆動中は、第1圧力が基本的に負圧となるように設計することが好ましい。さらに、仮に前記負圧印加手段の駆動中に前記第1圧力が正圧になり得るとしても、前記第2圧力が、前記第1圧力の正圧よりも絶対値の大きな負圧となるように設計することが好ましい。
【0010】
前記調圧部としては、蒸発燃料処理装置内における各通路のうち、最も内径が小さい最小径部とすることができる。又は、前記調圧部を、デューティ制御によって前記ベーパ通路の開弁率が制御される電磁弁とすることもできる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、調圧部がパージ通路における燃料タンクと負圧印加手段との間に設けられている。つまり、調圧部が負圧印加手段よりもパージ方向上流に設けられている。これにより、負圧印加手段の駆動中にキャニスタ側が正圧になることが調圧部によって抑制される。したがって、負圧印加手段を停止した後でも、キャニスタから蒸発燃料が大気中へ放出されることを防止することができる。
【0012】
なお、例え特許文献1における上記第1の理由〜第3の理由のような状態が生じても、負圧印加手段の駆動中に当該負圧印加手段よりパージ方向上流側は正圧になり難い。例えば上記第1の理由や第3の理由のように、負圧印加手段からの気体供給量よりも調圧部の気体通過量の方が少ないとしても、負圧印加手段と調圧部の間は負圧が大きくなるだけである。したがって、負圧印加手段を停止しても、当該負圧印加手段よりもパージ方向上流は負圧状態に保たれている。これにより、負圧印加手段の停止後に、キャニスタ内の蒸発燃料が大気側へ流動することはない。また、上記第2の理由のように、負圧印加手段と調圧部との停止タイミングがズレた場合でも同様である。
【0013】
また、負圧印加手段の駆動中、吸気管と負圧印加手段との間の第1圧力が基本的に負圧となるように設計されていれば、負圧印加手段よりパージ方向上流がわが正圧となることをより的確に抑制することができる。
【0014】
但し、吸気管からの吸入空気量は、アクセルの踏み込み量等に応じたスロットルバルブの開弁量制御により変動する。そのため、アクセルを大きく踏み込んだストットルバルブ全開時等においては、吸気管内がほぼ大気圧に近い圧力になる。このような状態で負圧印加手段を駆動していると、吸気管と負圧印加手段との間は正圧となることがある。しかし、この場合でも、負圧印加手段と調圧部との間の第2圧力が負圧となっていれば、負圧印加手段停止後は、第1圧力が第2圧力によって相殺される。そこで、負圧印加手段の駆動中に第1圧力が正圧となったとしても、第2圧力が第1圧力よりも大きな負圧となるように設計していれば、負圧印加手段の停止後に、キャニスタへ正圧が作用することを確実に防止できる。
【0015】
調圧部を通路の内径を異ならせた最小径部によって構成していれば、部品点数やコストの増加を避けながら簡素な構成で上記作用効果を得ることができる。
【0016】
一方、調圧部を電磁弁によって構成していれば、任意の圧力を自由に設計することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(実施形態1)
蒸発燃料処理装置は、自動車等の車輌に適用されるものであって、
図1に示すように、燃料タンク1と、キャニスタ2と、キャニスタ2へ負圧を印加するパージポンプ3と、パージポンプ3の駆動に伴う印加圧力を調整する調圧部4と、キャニスタ2を大気と連通する大気通路10と、燃料タンク1とキャニスタ2とを連通するベーパ通路11と、吸気管15と、吸気管15とキャニスタ2とを連通するパージ通路12とを有する。
【0019】
燃料タンク1は、耐圧性を有する密閉タンクである。燃料タンク1内には、ガソリン等の揮発性の高い燃料が貯留される。また、燃料タンク1内には、燃料をエンジン5へ圧送する燃料ポンプ(図示せず)が配されている。
【0020】
キャニスタ2は、燃料タンク1で発生した蒸発燃料を選択的に吸着・脱離する。キャニスタ2の内部には、吸着材(図示せず)が充填されている。吸着材としては、空気は通すが蒸発燃料を吸着・脱離可能な多孔質体を使用できる。このような多孔質体としては、活性炭を好適に使用できる。
【0021】
パージポンプ3としては、真空ポンプを使用できる。なお、パージポンプ3が、本発明の負圧印加手段に相当する。パージポンプ3は、パージ通路12上に設けられている。
【0022】
吸気管15は、内燃機関(エンジン)5へ大気を吸気供給する管である。吸気管15内には、エンジンコントロールユニット(ECU)(図示せず)により開弁量が制御される、スロットルバルブ16が設けられている。スロットルバルブ16の開弁量は、図外のアクセルの踏み込み量等に応じて制御される。パージ通路12は、ベーパ通路11の途中から分岐状に設けられており、吸気管15とはスロットルバルブ16より下流において連通している。
【0023】
そのうえで、調圧部4は、パージ通路12上における燃料タンク1とパージポンプ3との間に設けられている。すなわち、調圧部4はパージポンプ3よりもパージ方向上流に設けられている。なお、調圧部4は、燃料タンク1において発生した蒸発燃料がキャニスタ2内へ吸着されていく経路上にはない。
【0024】
調圧部4は、蒸発燃料処理装置内における各通路のうち、最も内径が小さい最小径部からなる。具体的には、大気通路10、ベーパ通路11、パージ通路12、及び吸気管15の中で最も内径が小さい部位として構成されている。なお、大気通路10、ベーパ通路11、パージ通路12、及び吸気管15は、それぞれ内径が必ずしも全体的に一様でない場合もあるが、これらの中でも調圧部4の内径が最も小さければよい。また、調圧部4を除くパージ通路12の内径が他の通路より大きくても、調圧部4のみは他の通路と比べて最も小さくなっていればよい。
【0025】
ここで、パージ通路12において、吸気管15とパージポンプ3との間を第1領域とし、パージポンプ3と調圧部4との間を第2領域とする。また、第1領域の内圧を第1圧力と称し、第2領域の内圧を第2圧力と称す。そのうえで、第1領域におけるパージ通路12の内径によって、パージポンプ3の駆動中、第1圧力が基本的に負圧となるように設計されている。例えば、パージポンプ3の出力が30〜60L/minの場合、第1領域におけるパージ通路12の内径は6mm以上を目安とすればよい。
【0026】
しかし、パージポンプ3の駆動中、吸気管15内の圧力によっては第1圧力が正圧となる場合もある。そこで、調圧部4の内径は、パージポンプ3の駆動中に第1圧力が正圧になり得る値に対して、第2圧力は第1圧力よりも絶対値の大きな負圧となるように設計されている。具体的には、第1領域におけるパージ通路12の内径に対して、調圧部4の内径を30〜80%程度とすればよい。例えば、第1領域におけるパージ通路12の内径を6mm以上とした場合、調圧部4の内径は2〜5mm程度を目安とすればよい。
【0027】
次に、蒸発燃料処理装置による蒸発燃料の処理機構について説明する。駐車中(キーオフ時)や給油時には、燃料タンク1内で発生した蒸発燃料が、ベーパ通路11を通してキャニスタ2内に流入する。なお、このとき、パージポンプ3は停止している。すると、キャニスタ2内の吸着材によって蒸発燃料が選択的に吸着捕捉される。残余の空気は吸着材を透過し、キャニスタ2から大気通路10を通して大気中に放散される。これにより、大気汚染を回避しながら燃料タンク1が圧力開放され、燃料タンク1の破損が防止される。
【0028】
車輌走行中はパージポンプ3が駆動され、キャニスタ2側から吸気管15側へ気体が強制的に流動する。この気体の流動方向を、パージ方向とする。なお、パージポンプ3の駆動タイミングは、図外のECUによって制御されている。これにより、燃料タンク1及びキャニスタ2へ負圧が印加されることでキャニスタ2内の蒸発燃料が吸着剤から脱離され、燃料タンク1内において発生する蒸発燃料と共にパージ通路12を通して吸気管15へ送給される。同時に、大気通路10からキャニスタ2内へ大気も導入されることで、蒸発燃料の脱離が促進される。
【0029】
このとき、パージポンプ3による気体送給量よりも調圧部4の気体通過量が少なくても、調圧部4はパージポンプ3よりもパージ方向上流にあるため、第1領域及び第2領域は負圧が大きくなる方向に変動するだけである。したがって、パージポンプ3を停止してもキャニスタ2に正圧が印加されることはないため、キャニスタ2内の蒸発燃料が大気通路10を通して大気中へ放散されることはない。また、パージポンプ3の停止信号が発信された後に、パージポンプ3が暫く惰性駆動していても同様である。
【0030】
なお、車輌走行中は、図外のアクセルの踏み込み量等に応じてスロットルバルブ16の開弁量が制御され、吸気管15から吸入された大気が所定の空燃比でエンジン5へ供給される。スロットルバルブ16の開弁量や空燃比も、図外のECUによって制御されている。したがって、基本的には吸気管15内は負圧となる。そして、パージ通路12の第1領域も、その内径によって基本的に負圧となるように設定されている。この点によっても、パージポンプ3を停止した後にキャニスタ2へ正圧が印加されることはない。
【0031】
しかし、アクセルを大きく踏み込んだ場合等にストットルバルブ16が全開されると、吸気管15内はほぼ大気圧に近い圧力になることがある。このような状態においてパージポンプ3が駆動していると、第1領域の第1圧力が正圧となることがある。これに対し、調圧部4の存在によって、第2領域における第2圧力は、第1領域における第1圧力が正圧となり得る値よりも絶対値が大きな負圧となる。したがって、パージポンプ3の駆動中に仮に第1圧力が正圧となっていても、パージポンプ3の停止後は、第1圧力の正圧が第2圧力の負圧によって相殺される。これにより、パージポンプ3を停止した後にキャニスタ2へ正圧が印加されることが確実に防止される。
【0032】
(実施形態2)
図2に、本発明の実施形態2を示す。本実施形態2の蒸発燃料処理装置は、実施形態1の変形例であって、基本的構成や作用効果の原理は同じである。したがって、実施形態2については、実施形態1と異なる点を中心に説明する。
【0033】
図2に示すように、実施形態2の蒸発燃料処理装置も、燃料タンク1と、燃料タンク1で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ2と、キャニスタ2を大気と連通する大気通路10と、燃料タンク1とキャニスタ2とを連通するベーパ通路11と、エンジン5へ大気を供給する吸気管15と、吸気管15とキャニスタ2とを連通するパージ通路12と、キャニスタ2へ負圧を印加して当該キャニスタ2内から蒸発燃料を脱離するパージポンプ3と、パージポンプ3の駆動による印加圧力を調整する調圧部4とを有する。ここでの調圧部4も、蒸発燃料処理装置内における各通路のうちで最も内径の小さな最小径部によって構成されており、パージポンプ3よりもパージ方向上流に設けられている。
【0034】
実施形態1と異なる点は、吸気管15上のスロットルバルブ16よりも上流側に、過給器6が設けられている。また、第1領域が二手に分岐している。詳しくは、第1領域においてパージ通路12は、パージポンプ3から吸気管15のスロットルバルブ16よりも下流に連通する第1パージ通路12aと、パージポンプ3から吸気管15の過給器6よりも上流側に連通する第2パージ通路12bとに分岐している。第1・第2パージ通路12a・12bには、上流と下流の差圧が所定値以上となった場合に開弁され、パージポンプ3側から吸気管15側のみへの気体流動を可能とするチェック弁(一方弁)13a・13bがそれぞれ設けられている。なお、両チェック弁13a・13bの設定圧力(開弁圧力)は、それぞれ同じでよい。
【0035】
駐車中(キーオフ時)や給油時に、燃料タンク1内で発生した蒸発燃料がキャニスタ2内へ吸着捕捉される流れは、実施形態1と同じである。また、車輌走行中にパージポンプ3が駆動されると燃料タンク1及びキャニスタ2へ負圧が印加され、燃料タンク1及びキャニスタ2内の蒸発燃料がパージ通路12を通して吸気管15へ送給される流れも同じである。
【0036】
しかし、実施形態2では、吸気管15上に過給器6が存在する。この場合、過給器6より上流はほぼ大気圧であり、過給器6より下流は正圧となり易い。したがって、過給器6よりも下流が負圧であれば、吸気管15からの負圧とパージポンプ3からの送給圧を受けて第1パージ通路12aのチェック弁13aが開弁し、実施形態1と同様のルートで気体が流動する。一方、過給器6より下流が正圧となっていれば、第1パージ通路12aのチェック弁13aは、当該正圧を受けることで開弁しない。その代わり、第2パージ通路12bのチェック弁13bがパージポンプ3からの送給圧を受けて開弁され、当該第2パージ通路12bを通して気体が流動することになる。
【0037】
このように、実施形態2では第1領域の第1圧力が基本的に正圧となる。しかし、調圧部4の存在によって、第2領域における第2圧力が、第1領域における第1圧力の正圧よりも絶対値が大きな負圧となる。したがって、パージポンプ3の停止後は、第1圧力の正圧が第2圧力の負圧によって相殺され、キャニスタ2へ正圧が印加されることが防止される。その他は実施形態1と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
【0038】
(実施形態3)
図3に、本発明の実施形態3を示す。本実施形態3の蒸発燃料処理装置も、実施形態1の変形例であって、基本的構成や作用効果の原理は実施形態1と同じである。したがって、実施形態3についても、実施形態1と異なる点を中心に説明する。
【0039】
図3に示すように、実施形態3の蒸発燃料処理装置も、燃料タンク1と、燃料タンク1で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ2と、キャニスタ2を大気と連通する大気通路10と、燃料タンク1とキャニスタ2とを連通するベーパ通路11と、エンジン5へ大気を供給する吸気管15と、吸気管15とキャニスタ2とを連通するパージ通路12と、キャニスタ2へ負圧を印加して当該キャニスタ2内から蒸発燃料を脱離するパージポンプ3と、パージポンプ3の駆動による印加圧力を調整する調圧部とを有する。ここでの調圧部も、パージポンプ3よりもパージ方向上流に設けられている。
【0040】
実施形態1と異なる点は、調圧部として電磁弁7を使用している。当該電磁弁7は、図外のECUによって開閉タイミングが制御され、開弁時間と閉弁時間との比からなるデューティ制御により、パージ通路12の開弁率(気体流動量)が制御される。第1領域には、第1圧力を検知するための第1圧力センサP1が設けられている。また、第2領域には、第2圧力を検知するための第2圧力センサP2が設けられている。
【0041】
駐車中(キーオフ時)や給油時に、燃料タンク1内で発生した蒸発燃料がキャニスタ2内へ吸着捕捉される流れは、実施形態1と同じである。また、車輌走行中にパージポンプ3が駆動されると燃料タンク1及びキャニスタ2へ負圧が印加され、燃料タンク1及びキャニスタ2内の蒸発燃料がパージ通路12を通して吸気管15へ送給される流れも同じである。
【0042】
そのうえで、第1圧力センサによって検知される第1領域の第1圧力に応じて、電磁弁7の開弁率が制御される。具体的には、吸気管15内の圧力が負圧であれば、第1領域の第1圧力は正圧にはなり難い。したがって、通常は、第1圧力センサによる検知圧力(第1領域の第1圧力)が負圧となる程度に、電磁弁7の開弁率が制御される。一方、この開弁率において、吸気管15内の圧力が正圧となれば、第1領域も正圧となることがある。そこで、第1圧力センサによる検知圧力が正圧となった場合、
図4に示すように、電磁弁7の開弁率を小さくすることで、第2領域の第2圧力を、第1圧力の絶対値よりも大きな負圧となるように制御される。これにより、パージポンプ3の停止後は、第1圧力の正圧が第2圧力の負圧によって相殺され、キャニスタ2へ正圧が印加されることが防止される。その他は実施形態1と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。