(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-28
(45)【発行日】2024-11-06
(54)【発明の名称】蒸発燃料処理装置
(51)【国際特許分類】
F02M 25/08 20060101AFI20241029BHJP
【ＦＩ】
F02M25/08 F
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021039122
(22)【出願日】2021-03-11
(65)【公開番号】P2022138945
(43)【公開日】2022-09-26
【審査請求日】2024-01-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000002082
【氏名又は名称】スズキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001520
【氏名又は名称】弁理士法人日誠国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 陽
【審査官】佐々木 淳
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０１６６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２３６７９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０４４５３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｍ ２５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通するパージ通路と、
前記パージ通路に設けられたパージバルブと、を備えた蒸発燃料処理装置であって、
前記吸気通路内の圧力を吸気通路圧力として検出する吸気通路圧力検出部と、
前記パージ通路内の圧力をパージ通路圧力として検出するパージ通路圧力検出部と、
前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、
前記大気通路に設けられた大気バルブと、
前記エンジンの燃料カット中であって前記パージ通路圧力が前記吸気通路圧力よりも大きい場合、前記大気バルブを閉弁して前記パージバルブを開弁する制御部と、を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記燃料カット中であって前記パージ通路圧力が前記吸気通路圧力以下である場合、前記パージバルブを閉弁して前記大気バルブを閉弁することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項3】
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するタンク通路と、
前記タンク通路に設けられたタンクバルブと、を備え、
前記制御部は、前記燃料カット中であって前記パージ通路圧力が前記吸気通路圧力よりも大きい場合、前記タンクバルブを閉弁して前記パージバルブを開弁することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料カット又は点火カットの信号を受信した場合にパージ制御弁の開閉を制御する制御手段を備えるエバポガス処理装置が記載されており、このエバポガス処理装置において、制御手段は、タンク圧力が吸気圧力を超えると判断した場合にはパージ制御弁を閉とすることによって、キャニスタから吸気通路へのエバポガスの流入を遮断するとともに、タンク内に吸気通路の負圧を蓄圧し、タンク圧力が吸気圧力以下と判断した場合にはパージ制御弁を開とすることによって、キャニスタ内のエバポガスをタンク内に蓄圧された負圧を利用してタンク内へパージしている。
【0003】
特許文献１に記載のエバポガス処理装置によれば、エンジン燃焼室内で燃焼していない場合におけるエンジン内へのエバポガスのパージを低減するとともに、エバポガスの処理が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－１６６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、蒸発燃料（エバポガス）をキャニスタだけでなくタンク内にも貯留することで吸気通路へ放出される蒸発燃料の流量は増加し得るが、キャニスタ内の吸着剤からの蒸発燃料の離脱量は必ずしも増加するとは限らないという問題があった。
【0006】
すなわち、特許文献１に記載の技術にあっては、キャニスタから吸気通路に蒸発燃料が流出する際に、吸気通路の負圧によって燃料タンクからキャニスタに蒸発燃料が流入した場合、キャニスタからの蒸発燃料の離脱量は増加せず、キャニスタが新たに蒸発燃料を吸着できなくなってしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、キャニスタ内の吸着剤からの蒸発燃料の離脱量を増やすことができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通するパージ通路と、前記パージ通路に設けられたパージバルブと、を備えた蒸発燃料処理装置であって、前記吸気通路内の圧力を吸気通路圧力として検出する吸気通路圧力検出部と、前記パージ通路内の圧力をパージ通路圧力として検出するパージ通路圧力検出部と、前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、前記大気通路に設けられた大気バルブと、前記エンジンの燃料カット中であって前記パージ通路圧力が前記吸気通路圧力よりも大きい場合、前記大気バルブを閉弁して前記パージバルブを開弁する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
このように上記の本発明によれば、キャニスタ内の吸着剤からの蒸発燃料の離脱量を増やすことができる蒸発燃料処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の一実施の形態に係る蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通するパージ通路と、パージ通路に設けられたパージバルブと、を備えた蒸発燃料処理装置であって、吸気通路内の圧力を吸気通路圧力として検出する吸気通路圧力検出部と、パージ通路内の圧力をパージ通路圧力として検出するパージ通路圧力検出部と、エンジンの燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、パージバルブを開弁する制御部と、を備えることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る蒸発燃料処理装置は、キャニスタ内の吸着剤からの蒸発燃料の離脱量を増やすことができる。
【実施例】
【0012】
【0013】
図１に示すように、車両１は、エンジン２と、燃料タンク５と、蒸発燃料処理装置２０とを含んで構成される。
【0014】
エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程からなる一連の４行程を行う内燃機関型の多気筒エンジンから構成されている。
【0015】
エンジン２は、空気を燃焼室に取り入れる吸気通路３と、排気ガスを燃焼室から排出する排気通路４とを備えている。吸気通路３は、エンジン２の各燃焼室に空気を導入するインテークマニホールドからなる。排気通路４は、エンジン２の各燃焼室から排気ガスを排出するエキゾーストマニホールドからなる。
【0016】
燃料タンク５は、エンジン２の燃料を貯留する中空の容器で構成されており、車両１の図示しない車体に固定されている。
【0017】
蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク５内で発生した蒸発燃料（エバポガスとも呼ばれる）を吸着するキャニスタ６と、キャニスタ６とエンジン２の吸気通路３とを連通するパージ通路２１と、パージ通路２１に設けられたパージバルブ１０と、を備えている。
【0018】
パージ通路２１におけるパージバルブ１０よりもキャニスタ６側の部位は、上流側パージ通路２１Ａを構成している。また、パージ通路２１におけるパージバルブ１０よりも吸気通路３側の部位は下流側パージ通路２１Ｂを構成している。
【0019】
キャニスタ６の内部には、活性炭等からなる図示しない吸着剤が設けられており、キャニスタ６は、吸着剤に蒸発燃料を吸着させることにより、蒸発燃料を一時的に貯留する。
【0020】
蒸発燃料処理装置２０は、吸気通路圧力検出部９を備えている。吸気通路圧力検出部９は、吸気通路３内の圧力を検出する圧力センサからなり、検出信号を吸気通路圧力としてＥＣＵ７に送信する。
【0021】
蒸発燃料処理装置２０は、パージ通路圧力検出部８を備えている。パージ通路圧力検出部８は、パージ通路２１内の圧力を検出する圧力センサからなり、検出信号をパージ通路圧力としてＥＣＵ７に送信する。
【0022】
パージ通路圧力検出部８は、パージ通路２１内の上流側パージ通路２１Ａの圧力を検出する。パージ通路圧力である、パージ通路２１内の上流側パージ通路２１Ａの圧力は、キャニスタ６の圧力と等しい。
【0023】
蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ６と大気とを連通する大気通路２３と、大気通路２３に設けられた大気バルブ１３と、を備えている。
【0024】
蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク５とキャニスタ６とを連通するタンク通路２２と、タンク通路２２に設けられたタンクバルブ１１と、を備えている。蒸発燃料処理装置２０は、タンクバルブ１１と燃料タンク５との間のタンク通路２２にチェックバルブ１２を備えている。チェックバルブ１２は、ワンウェイバルブからなり、タンク通路２２の圧力差が設定圧力を超えた場合に、燃料タンク５からキャニスタ６の方向にのみ蒸発燃料を流す。
【0025】
蒸発燃料処理装置２０は、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）７を備えている。ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ(Read Only Memory)と、バックアップ用データなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【0026】
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ７として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによりこれらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ７として機能する。
【0027】
ＥＣＵ７の入力ポートには、前述の吸気通路圧力検出部９およびパージ通路圧力検出部８を含む各種センサ類が接続されている。
【0028】
ＥＣＵ７の出力ポートは、パージバルブ１０、大気バルブ１３およびタンクバルブ１１を含む各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ７は、各種センサ類から得られる情報に基づいて各種制御対象類を制御する。なお、ＥＣＵ７は、エンジン２も制御する。ＥＣＵ７は、所定の燃料カット条件の成立時に、エンジン２への燃料噴射を中断する燃料カットを実施する。
【0029】
ＥＣＵ７は、エンジン２の燃焼中にパージバルブ１０を開弁する。これにより、キャニスタ６内の蒸発燃料が大気により置換され、キャニスタ６の蒸発燃料は吸気通路３に流出（パージ）され、エンジン２で燃焼される。このため、燃料タンク５で発生した蒸発燃料の大気への放出が防止される。一方、ＥＣＵ７は、エンジン２の燃料カット中は、蒸発燃料をエンジン２によって燃料させることができないため、吸気通路３に蒸発燃料を流出させず、キャニスタ６に蒸発燃料を貯留させる。
【0030】
ここで、蒸発燃料は、圧力が低いほど多く吸着剤から離脱するという特性を有する。また、キャニスタ６が多くの蒸発燃料を吸着している状態では、キャニスタ６から吸気通路３へ蒸発燃料を流出させる制御（パージ制御）を行う前に、予めキャニスタ６内で蒸発燃料を吸着剤から離脱させておくことが好ましい。このようにすることで、パージ制御の実行時に、より多くの蒸発燃料をキャニスタ６から吸気通路３へ流出させることができ、パージ制御の終了後は、より多くの蒸発燃料をキャニスタ６に吸着させることができる。
【0031】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ７は、エンジン２の燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、パージバルブ１０を開弁する。このように、パージ通路圧力（キャニスタ６の圧力と等しい）が吸気通路圧力よりも大きい場合、パージバルブ１０が開弁されることにより、パージ通路圧力が吸気通路圧力と等しい圧力まで低下する。このため、キャニスタ６の圧力が低下し、キャニスタ６の吸着剤からの蒸発燃料の離脱が促される。
【0032】
ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力以下である場合、パージバルブ１０を閉弁して大気バルブ１３を閉弁する。このように、パージ通路圧力が吸気通路圧力以下である場合は、キャニスタ６の圧力の方が吸気通路圧力よりも小さいまたは同じであるため、パージバルブ１０および大気バルブ１３の双方を閉弁に維持することにより、キャニスタ６内の圧力を低い状態に維持することができる。
【0033】
ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、大気バルブ１３を閉弁してパージバルブ１０を開弁する。このように、大気バルブ１３が閉弁された状態でパージバルブ１０が開弁されることにより、キャニスタ６内の圧力が低下した状態に維持されるので、蒸発燃料の離脱を促すことができる。また、キャニスタ６内の蒸発燃料は大気によって置換されないため、キャニスタ６から吸気通路３に蒸発燃料が流出することを防止できる。
【0034】
ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、タンクバルブ１１を閉弁してパージバルブ１０を開弁する。このように、パージバルブ１０を開弁時にタンクバルブ１１を閉弁しておくことにより、燃料タンク５からキャニスタ６内に新たに蒸発燃料が流入することを防止でき、キャニスタ６の蒸発燃料の吸着量が増加することを防止できる。
【0035】
次に、図２および図３のフローチャートを参照して、本実施例に係る蒸発燃料処理装置において、ＥＣＵ７により実行されるタンクバルブ１１の開閉制動動作と、パージバルブ１０および大気バルブ１３の開閉制動動作とについて説明する。なお、前述の吸気通路圧力およびパージ通路圧力は、真空を基準とする絶対圧であるが、図２および図３では、パージ通路圧力のことをパージライン負圧と呼び、大気圧を基準とする負圧（相対圧）で表している。また、吸気通路圧力のことを、吸気通路負圧と呼び、大気圧を基準とする負圧（相対圧）で表している。
【0036】
図２を参照して、本実施例に係る蒸発燃料処理装置において、ＥＣＵ７により実行されるタンクバルブ１１の開閉制動動作について説明する。このタンクバルブ１１の開閉制動動作は、エンジン２の燃料カット中に実施される。
【0037】
図２において、ＥＣＵ７は、ステップＳ１で各種データの取り込みを行う。このステップＳ１では、ＥＣＵ７は、パージ通路圧力および吸気通路圧力を含む各種データを取得する。
【0038】
次いで、ＥＣＵ７は、ステップＳ２でパージライン負圧（パージ通路圧力を負圧で表した値）が第１設定値よりも小さいか否かを判別する。
【0039】
ＥＣＵ７は、パージライン負圧が第１設定値よりも小さくない場合、ステップＳ３でタンクバルブ１１を閉弁し、パージライン負圧が第１設定値よりも小さい場合、ステップＳ４でタンクバルブ１１を開弁し、今回の動作を終了する。なお、パージライン負圧が第１設定値よりも小さくない場合とは、パージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合である。この場合、後述の図３において、ステップＳ１５の判別がＹＥＳとなり、ステップＳ１６によってパージバルブ１０は開弁される。
【0040】
上記のステップＳ２において、第１設定値は、チェックバルブ１２が開弁するときのチェックバルブ１２の圧力差（開弁圧力）に基づいて設定されている。パージライン負圧が第１設定値よりも小さい場合は、タンクバルブ１１が開弁されてもチェックバルブ１２は閉弁を維持し、燃料タンク５からキャニスタ６に蒸発燃料が導入されることはない。パージライン負圧が第１設定値よりも小さくない場合は、パージライン負圧によってチェックバルブ１２が開弁するため、燃料タンク５からキャニスタ６に蒸発燃料が導入されないようにするためにタンクバルブ１１が閉弁される。
【0041】
図３を参照して、本実施例に係る蒸発燃料処理装置において、ＥＣＵ７により実行されるパージバルブ１０および大気バルブ１３の開閉制動動作について説明する。
【0042】
図３において、ＥＣＵ７は、ステップＳ１１で各種データの取り込みを行う。このステップＳ１１では、ＥＣＵ７は、パージ通路圧力および吸気通路圧力を含む各種データを取得する。
【0043】
次いで、ＥＣＵ７は、ステップＳ１２でパージ実行条件成立経験フラグがｔｒｕｅであるか否かを判別し、この判別がＮＯの場合は今回の動作を終了する。パージ実行条件成立経験フラグがｔｒｕｅである場合とは、一度は通常のパージ制御が問題なく実行されたことを表す。通常のパージ制御とは、エンジン２の燃焼中にキャニスタ６の蒸発燃料を吸気通路３に流出させる制御をいう。
【0044】
ＥＣＵ７は、パージ実行条件成立経験フラグがｔｒｕｅである場合、ステップＳ１３でパージ濃度が第４設定値より大きいか否かを判別し、この判別がＮＯである場合は今回の動作を終了する。パージ濃度とはキャニスタ６内の蒸発燃料の濃度の推定値または計測値である。第４設定値はパージ濃度の閾値である。パージ濃度が第４設定値以下の場合とは、キャニスタ６からの蒸発燃料の離脱が不要なほど、キャニスタ６内に吸着されている蒸発燃料の濃度が小さいことを意味する。
【0045】
ＥＣＵ７は、パージ濃度が第４設定値より大きい場合、ステップＳ１４で燃料カット実行フラグがｔｒｕｅであるか否かを判別する。燃料カット実行フラグは、エンジン２の燃料カットが実行されているときにｔｒｕｅに設定される。
【0046】
ＥＣＵ７は、ステップＳ１４の判別がＹＥＳの場合はステップＳ１５でパージライン負圧（パージ通路圧力を負圧で表した値）が第２設定値より小さいか否かを判別する。第２設定値は、パージバルブ１０の圧力損失等を考慮した上で、吸気通路負圧と概ね等しい値に設定されている。負圧（相対圧）の大小関係と絶対圧の大小関係とは不等号が反対となることから、パージライン負圧が第２設定値よりも小さい場合とは、パージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合である。
【0047】
ＥＣＵ７は、パージライン負圧が第２設定値よりも小さい場合、ステップＳ１６で大気バルブ１３を閉弁し、パージバルブ１０を開弁し、ステップＳ１４に戻る。
【0048】
ＥＣＵ７は、パージライン負圧が第１設定値よりも小さくない場合、ステップＳ１７でパージバルブ１０を閉弁し、ステップＳ１４に戻る。なお、このステップＳ１７では、大気バルブは閉弁に維持される。
【0049】
ＥＣＵ７は、ステップＳ１４の判別がＮＯの場合はステップＳ１８でパージ実行条件のフラグがｔｒｕｅであるか否かを判別する。パージ実行条件とは、環境温度、エンジン水温、エンジン負荷、車速の全てが所定の条件を満たしており、触媒暖気中ではなく、かつ、フィードバック制御が大きく外れていないことを条件にｔｒｕｅに設定される。つまり、キャニスタ６から吸気通路３への蒸発燃料の放出に適した条件が成立した場合に、パージ実行条件がｔｒｕｅに設定される。
【0050】
ＥＣＵ７は、ステップＳ１８の判別がＹＥＳの場合、ステップＳ１９で大気バルブ１３を開弁する。
【0051】
次いで、ＥＣＵ７は、ステップＳ２１でパージライン負圧が吸気通路負圧より小さいか否かの判別を繰り返し行う。
【0052】
ＥＣＵ７は、パージライン負圧が吸気通路負圧より小さい場合、ステップＳ２２でパージバルブ１０を開弁し、今回の動作を終了する。
【0053】
ＥＣＵ７は、ステップＳ１８の判別がＮＯの場合、ステップＳ２０でパージライン負圧が第３設定値以下であるか否かを判別する。第３設定値は、キャニスタ６において蒸発燃料の所定の遊離率を得ることができるようなパージライン負圧に設定されている。ＥＣＵ７は、ステップＳ２０の判別がＹＥＳの場合はステップＳ１４に戻り、ステップＳ２０の判別がＮＯの場合はステップＳ１８に戻る。
【0054】
以上のように、本実施例の蒸発燃料処理装置２０は、吸気通路３内の圧力を吸気通路圧力として検出する吸気通路圧力検出部９と、パージ通路２１内の圧力をパージ通路圧力として検出するパージ通路圧力検出部８と、を備えている。
【0055】
そして、ＥＣＵ７は、エンジン２の燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、パージバルブ１０を開弁する。
【0056】
これにより、エンジン２の燃料カットであってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、パージバルブ１０が開弁されることにより、吸気通路圧力がキャニスタ６に作用し、キャニスタ６の内部の圧力が低下する。このため、キャニスタ６内の吸着剤からの蒸発燃料の離脱量を増やすことができる。
【0057】
また、本実施例の蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ６と大気とを連通する大気通路２３と、大気通路２３に設けられた大気バルブ１３と、を備えている。そして、ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、大気バルブ１３を閉弁してパージバルブ１０を開弁する。
【0058】
これにより、エンジン２の燃料カットであってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、大気バルブ１３が閉弁され、パージバルブ１０が開弁されることにより、蒸発燃料がキャニスタ６からエンジン２に流出しないようにすることができる。
【0059】
また、本実施例の蒸発燃料処理装置２０において、ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力以下である場合、パージバルブ１０を閉弁して大気バルブ１３を閉弁する。
【0060】
これにより、キャニスタ６内の圧力を低い状態に維持することができる。
【0061】
また、本実施例の蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク５とキャニスタ６とを連通するタンク通路２２と、タンク通路２２に設けられたタンクバルブ１１と、を備えている。そして、ＥＣＵ７は、燃料カット中であってパージ通路圧力が吸気通路圧力よりも大きい場合、タンクバルブ１１を閉弁してパージバルブ１０を開弁する。
【0062】
これにより、蒸発燃料が燃料タンク５からキャニスタ６に新たに流入することを防止できる。このため、キャニスタ６の蒸発燃料の吸着量が増加することを防止できる。
【0063】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【0064】
２ エンジン
３ 吸気通路
５ 燃料タンク
６ キャニスタ
７ ＥＣＵ（制御部）
８ パージ通路圧力検出部
９ 吸気通路圧力検出部
１０ パージバルブ
１１ タンクバルブ
１３ 大気バルブ
２０ 蒸発燃料処理装置
２１ パージ通路
２２ タンク通路
２３ 大気通路
３ 吸気通路
５ 燃料タンク
６ キャニスタ
７ ＥＣＵ（制御部）
８ パージ通路圧力検出部
９ 吸気通路圧力検出部
１０ パージバルブ
１１ タンクバルブ
１３ 大気バルブ
２０ 蒸発燃料処理装置
２１ パージ通路
２２ タンク通路
２３ 大気通路
【図1】
【図2】
【図3】