JP2020112121A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パージポンプの防爆対策を不要とし、パージポンプによりパージ効率とパージ応答性を向上させること。【解決手段】蒸発燃料処理装置20は、ベーパを捕集するキャニスタ21と、燃料タンク5からキャニスタ21へベーパを導くベーパ通路22と、キャニスタ21から吸気通路3へベーパを導くパージ通路23と、キャニスタ21に大気を導入する大気通路25と、ベーパを吸気通路3へ圧送するために大気通路25に設けられたパージポンプ26と、パージポンプ26より下流の大気通路25から分岐するバイパス大気通路28と、バイパス大気通路28の分岐部とパージポンプ26との間の大気通路25を開閉する大気逆止弁29と、バイパス大気通路28を開閉する大気開閉弁30とを備える。パージポンプ26の動作時に、大気逆止弁29が開くと共に大気開閉弁30が閉じ、パージポンプ26の停止時に、大気逆止弁29が閉じると共に大気開閉弁30が開く。【選択図】図１

Description

この明細書に開示される技術は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、燃料タンクで発生する蒸発燃料（ベーパ）を捕集するキャニスタと、キャニスタに捕集されたベーパをエンジンの吸気通路へ導くパージ通路と、キャニスタに捕集されたベーパをパージ通路へ圧送するためのパージポンプとを備えた蒸発燃料処理装置がある。パージポンプを備えた蒸発燃料処理装置は、ベーパの処理時間が短くなりがちなハイブリッド車等や、吸気通路での発生負圧が小さくなりがちな過給機付きエンジン搭載車等にも用いられている。ここで、パージポンプにより圧送されるベーパがポンプ内部を通過する構成では、パージポンプに防爆対策のための構造等が必要になる。また、パージポンプ停止時には、パージポンプ自体がベーパの流通抵抗となってしまう。

そこで、下記の特許文献１に記載される装置では、パージ通路にエゼクタを設け、エゼクタにパージポンプから加圧空気を供給することで、エゼクタで負圧を発生させ、その負圧によりキャニスタからベーパを吸引して吸気通路へパージするようになっている。これにより、ベーパがパージポンプ内部を通過しないようにして、パージポンプの防爆対策を不要としている。

また、下記の特許文献２に記載の装置では、キャニスタの大気口に接続される大気通路にパージポンプを設けると共に、パージポンプを迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉する開閉弁とを設ける。これにより、パージポンプ自体がベーパの流通抵抗とならないようにすると共に、燃料タンクへの給油時に開閉弁を開弁してバイパス通路を開放させることで、燃料タンクへの給油性を向上させている。

特許第６３１９０３６号公報 米国特許第９５８７５９５号明細書

ところが、特許文献１に記載の装置では、エゼクタを介してベーパを吸引し、吸気通路へベーパをパージしていることから、パージ効率が低く、パージポンプを起動させたときのパージ応答性も良くなかった。また、特許文献２に記載の装置では、バイパス通路を開放したときにベーパがパージポンプ内部を流れるおそれがあり、パージポンプに防爆対策が必要になる。そのため、例えば、パージポンプに高価なブラシレスモータを使用することが必要になる。

この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パージポンプの防爆対策を不要とし、パージポンプによりパージ効率とパージ応答性を向上させることを可能とした蒸発燃料処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、燃料タンクからキャニスタへ蒸発燃料を導くための蒸発燃料通路と、キャニスタに捕集された蒸発燃料をエンジンの吸気通路へ導いてパージするためのパージ通路と、キャニスタに大気を導入するための大気通路と、大気通路に設けられ、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージ通路を介して吸気通路へ圧送するためにキャニスタに加圧空気を供給するパージポンプとを備えた蒸発燃料処理装置において、パージポンプより下流の大気通路から分岐し、大気に連通するバイパス大気通路と、バイパス大気通路の大気通路からの分岐部とパージポンプとの間の大気通路を開閉するための第１の開閉手段と、バイパス大気通路を開閉するための第２の開閉手段とを備え、パージポンプの動作時には、第１の開閉手段が開くと共に第２の開閉手段が閉じ、パージポンプの停止時には、第１の開閉手段が閉じると共に第２の開閉手段が開くように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージ通路を介して吸気通路へ圧送するためのパージポンプが、大気通路に設けられる。そして、パージポンプの動作時には、大気通路に設けられる第１の開閉手段が開くと共にバイパス大気通路に設けられる第２の開閉手段が閉じる。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージするときには、キャニスタに加圧空気が供給され、パージポンプに蒸発燃料が流れることがない。一方、パージポンプの停止時には、第１の開閉手段が閉じると共に第２の開閉手段が開く。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージしないときに、キャニスタから大気通路へ蒸発燃料が流出しても、その蒸発燃料がパージポンプへ流れることなくバイパス大気通路を介して大気へ排出される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、第１の開閉手段は、パージポンプからキャニスタへ向かう大気の流れを許容し、キャニスタからパージポンプへ向かう気体の流れを阻止する大気逆止弁であり、第２の開閉手段は、パージポンプの動作時に閉じ、パージポンプの停止時に開くように構成される大気開閉弁を含むことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージ通路を介して吸気通路へ圧送するためのパージポンプが、大気通路に設けられる。そして、パージポンプの動作時には、大気通路に設けられる逆止弁が開弁すると共にバイパス大気通路に設けられる開閉弁が閉弁する。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージするときには、キャニスタに加圧空気が供給され、パージポンプに蒸発燃料が流れることがない。一方、パージポンプの停止時には、逆止弁が閉弁すると共に開閉弁が開弁する。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージしないときに、キャニスタから大気通路へ蒸発燃料が流出しても、その蒸発燃料がパージポンプへ流れることなくバイパス大気通路を介して大気へ排出される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、第１の開閉手段と第２の開閉手段は、バイパス大気通路の大気通路からの分岐部に設けられる大気三方弁を含み、大気三方弁は、パージポンプの動作時には、キャニスタとパージポンプとの間を連通させると共にキャニスタとバイパス大気通路との連通を遮断する第１の連通状態に切り替えられ、パージポンプの停止時には、キャニスタとパージポンプとの間の連通を遮断すると共にキャニスタとバイパス大気通路とを連通させる第２の連通状態に切り替えられるように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージ通路を介して吸気通路へ圧送するためのパージポンプが、大気通路に設けられる。そして、パージポンプの動作時には、大気三方弁が第１の連通状態に切り替えられることにより、キャニスタとパージポンプとの間が連通すると共にキャニスタとバイパス大気通路との連通が遮断される。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージするときには、キャニスタに加圧空気が供給され、パージポンプに蒸発燃料が流れることがない。一方、パージポンプの停止時には、大気三方弁が第２の連通状態に切り替えられることにより、キャニスタとパージポンプとの間の連通が遮断されると共にキャニスタとバイパス大気通路とが連通する。従って、蒸発燃料を吸気通路へパージしないときに、キャニスタから大気通路へ蒸発燃料が流出しても、その蒸発燃料がパージポンプへ流れることなくバイパス大気通路を介して大気へ排出される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の技術は、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術において、パージポンプより下流の大気通路における圧力を所定値に調整するための圧力調整手段を更に備えたことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術の作用に加え、パージポンプより下流の大気通路における圧力が圧力調整手段により所定値に調整される。従って、パージポンプの吐出圧力が不安定に変動しても、大気通路からキャニスタに供給される加圧空気の変動が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の技術は、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術において、パージ通路を流れる蒸発燃料の流量を調節するためのパージ弁と、パージポンプより下流の大気通路における圧力を検出するための第１の圧力検出手段と、検出される大気通路における圧力が所定値となるようにパージ弁を制御するための第１の制御手段とを更に備えたことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術の作用に加え、第１の制御手段によりパージ弁が制御されることで、パージポンプからキャニスタに供給される加圧空気の圧力が所定値となるように調整される。従って、パージポンプの吐出圧力が安定しないときでも、キャニスタに供給される加圧空気の圧力が安定化する。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の技術は、請求項１乃至５のいずれかに記載の技術において、蒸発燃料通路に設けられ、燃料タンクからキャニスタへ向かう蒸発燃料の流れを許容し、キャニスタから燃料タンクへ向かう気体の流れを阻止する第１蒸発燃料逆止弁を更に備え、第１蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力が大気通路からキャニスタに作用する圧力より低いときに閉弁し、燃料タンクの中の圧力が大気通路からキャニスタに作用する圧力より高いときに開弁するように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の技術の作用に加え、蒸発燃料通路に設けられる第１蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力が大気通路からキャニスタに作用する圧力（パージポンプの吐出圧力）より低いときに閉弁するので、キャニスタから燃料タンクへの気体の流れが制限され、燃料タンクの中の圧力が過剰に正圧となることがない。また、この第１蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力がパージポンプの吐出圧力より高いときに開弁するので、パージポンプが動作しているときでも、燃料タンクからキャニスタへ蒸発燃料が流れる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の技術は、請求項６に記載の技術において、第１蒸発燃料逆止弁を迂回するように蒸発燃料通路に設けられるバイパス蒸発燃料通路と、バイパス蒸発燃料通路に設けられ、燃料タンクからキャニスタへ向かう蒸発燃料の流れを阻止し、キャニスタから燃料タンクへ向かう気体の流れを許容する第２蒸発燃料逆止弁とを更に備え、第２蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力が所定値以下の負圧となるときに開弁し、燃料タンクの中の圧力が大気通路からキャニスタに作用する圧力より大きくなるときに閉弁するように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項６に記載の技術の作用に加え、バイパス蒸発燃料通路に設けられる第２蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力が所定値以下の負圧となるときに開弁するので、燃料タンクの中の圧力が過剰に負圧となることがない。また、第２蒸発燃料逆止弁は、燃料タンクの中の圧力がパージポンプの吐出圧力より大きくなるときに閉弁するので、燃料タンクからキャニスタへの蒸発燃料の過剰な流れが制限される。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の技術は、請求項５に記載の技術において、蒸発燃料通路を開閉するための蒸発燃料弁と、燃料タンクの中の圧力を検出するための第２の圧力検出手段と、検出される大気通路における圧力及び検出される燃料タンクの中の圧力に基づき蒸発燃料弁を制御するための第２の制御手段とを更に備え、第２の制御手段は、検出される燃料タンクの中の圧力が所定値以上の正圧となるとき又は所定値以下の負圧となるとき、検出される燃料タンクの中の圧力が検出される大気通路における圧力より大きくなるときに蒸発燃料弁を閉弁状態から開弁するように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項５に記載の技術の作用に加え、第２の制御手段により、検出される大気通路における圧力及び検出される燃料タンクの中の圧力に基づき蒸発燃料弁が制御される。ここで、検出される燃料タンクの中の圧力が所定値以上の正圧となるときには、蒸発燃料弁が開弁されるので、燃料タンクの中の圧力が過剰な正圧となることがない。また、検出される燃料タンクの中の圧力が所定値以下の負圧となるときに蒸発燃料弁が開弁されるので、燃料タンクの中の圧力が過剰な負圧となることがない。更に、検出される燃料タンクの中の圧力が検出される大気通路における圧力より大きくなるときに蒸発燃料弁が開弁されるので、パージポンプが動作しているときでも、燃料タンクからキャニスタへ蒸発燃料が流れる。

請求項１に記載の技術によれば、パージポンプの防爆対策を不要とすることができ、パージポンプによりパージ効率とパージ応答性を向上させることができる。

請求項２に記載の技術によれば、パージポンプの防爆対策を不要とすることができ、パージポンプによりパージ効率とパージ応答性を向上させることができる。

請求項３に記載の技術によれば、パージポンプの防爆対策を不要とすることができ、パージポンプによりパージ効率とパージ応答性を向上させることができる。

請求項４に記載の技術によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術の効果に加え、キャニスタから吸気通路へパージされる蒸発燃料の流量を安定化させることができる。

請求項５に記載の技術によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術の効果に加え、キャニスタから吸気通路へパージされる蒸発燃料の流量を安定化させることができる。

請求項６に記載の技術によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の技術の効果に加え、燃料タンクの中が過剰に正圧になることによる燃料タンクの破損を防止することができ、パージポンプが動作しているときでもキャニスタに蒸発燃料を捕集することができる。

請求項７に記載の技術によれば、請求項６に記載の技術の効果に加え、燃料タンクの中が過剰に負圧になることによる燃料タンクの破損を防止することができ、キャニスタにおける過剰な蒸発燃料の捕集を防止することができる。

請求項８に記載の技術によれば、請求項５に記載の技術の効果に加え、燃料タンクの加圧及び負圧による破損を防止することができ、パージポンプが動作しているときでもキャニスタに蒸発燃料を捕集することができる。

第１実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムを示す概略図。 第１実施形態に係り、キャニスタに供給される加圧空気の圧力の挙動を示すグラフ。 第２実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムを示す概略図。 第３実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムを示す概略図。 第４実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムを示す概略図。

＜第１実施形態＞
以下、蒸発燃料処理装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

[エンジンシステムの概要について]
図１に、車両に搭載された蒸発燃料処理装置２０を含むエンジンシステムを概略図により示す。車両は、通常のガソリンエンジン自動車やハイブリッド車を想定することができる。エンジン１は、燃焼室２に空気等を吸入させるための吸気通路３と、燃焼室２から排気を排出させるための排気通路４とを備える。燃焼室２には、燃料タンク５に貯留された燃料が供給される。すなわち、燃料タンク５の燃料は、同タンク５に内蔵された燃料ポンプ６により燃料通路７へ吐出され、エンジン１の吸気ポートに設けられたインジェクタ８へ圧送される。圧送された燃料は、インジェクタ８から噴射され、吸気通路３を流れる空気（吸気）と共に燃焼室２に導入されて可燃混合気を形成し、燃焼に供される。エンジン１には、可燃混合気を点火するための点火装置９が設けられる。

吸気通路３には、その入口側からエンジン１にかけて、エアクリーナ１０、スロットル装置１１及びサージタンク１２が設けられる。スロットル装置１１は、スロットル弁１１ａを含み、吸気通路３を流れる吸気流量を調節するために開閉される。スロットル弁１１ａの開閉は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作に連動する。サージタンク１２は、吸気通路３における吸気脈動を平滑化させる。

[蒸発燃料処理装置の構成について]
図１において、この実施形態の蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク５で発生する蒸発燃料（ベーパ）を大気中へ放出させることなく処理するように構成される。この装置は、燃料タンク５で発生するベーパを捕集するためのキャニスタ２１と、燃料タンク５からキャニスタ２１へベーパを導くための蒸発燃料通路（ベーパ通路）２２と、キャニスタ２１に捕集されたベーパをエンジン１の吸気通路３へ導いてパージするためのパージ通路２３と、パージ通路２３に設けられ、パージ通路２３を流れるベーパの流量を調節するためにデューティ制御により開閉されるパージ弁２４と、キャニスタ２１の内部に大気を導入するための大気通路２５と、大気通路２５に設けられ、キャニスタ２１に加圧空気を供給するためのパージポンプ２６とを備える。

キャニスタ２１は、活性炭等の吸着材を内蔵する。キャニスタ２１は、大気を導入する大気口２１ａと、ベーパを導入する導入口２１ｂと、ベーパを導出する導出口２１ｃとを含む。キャニスタ２１の内部は、大気通路２５を介して大気に連通する。すなわち、大気口２１ａから伸びる大気通路２５は大気に連通する。大気通路２５の先端には、空気中の粉塵等を捕集するためのエアフィルタ２７が設けられる。また、キャニスタ２１の導入口２１ｂから延びるベーパ通路２２の先端は、燃料タンク５の内部に連通する。キャニスタ２１の導出口２１ｃから伸びるパージ通路２３の先端は、スロットル装置１１とサージタンク１２との間の吸気通路３に連通する。

この実施形態で、パージ弁２４は、電動弁により開閉可変に構成される。パージ弁２４のデューティ制御とは、開弁と閉弁とが所定のデューティ比と所定の駆動周期により切り替えられる制御のことである。一方、パージポンプ２６は、キャニスタ２１からパージ通路２３へベーパを圧送するために吐出量可変に構成される。パージポンプ２６として、例えば、安価で応答性の高いブラシ付きモータを用いたタービン式のポンプを採用することができる。

この蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク５で発生するベーパをベーパ通路２２を介してキャニスタ２１に導入し、キャニスタ２１にて一旦捕集する。そして、エンジン１の運転時に、スロットル装置１１（スロットル弁１１ａ）が開弁し、パージポンプ２６が動作し、パージ弁２４が制御される。これにより、キャニスタ２１に捕集されたベーパが、キャニスタ２１からパージ通路２３を介して吸気通路３へ導かれてパージされる。

また、この蒸発燃料処理装置２０は、パージポンプ２６より下流の大気通路２５から分岐し、大気に連通するバイパス大気通路２８と、バイパス大気通路２８の大気通路２５からの分岐部とパージポンプ２６との間の大気通路２５を開閉するための大気逆止弁２９と、バイパス大気通路２８を開閉するための大気開閉弁３０と、パージポンプ２６より下流の大気通路２５における圧力を調整するための調圧器３１とを更に備える。

この実施形態で、大気逆止弁２９は、パージポンプ２６からキャニスタ２１へ向かう大気の流れを許容し、キャニスタ２１からパージポンプ２６へ向かう気体の流れを阻止するように構成される。大気逆止弁２９は、この開示技術における第１の開閉手段の一例に相当する。

また、大気開閉弁３０は、燃料タンク５への給油時に開弁される電動式の開閉弁より構成される。この大気開閉弁３０は、後述するＥＣＵ５０により制御され、パージポンプ２６の動作時には閉弁し、パージポンプ２６の停止時には開弁する常開式の弁である。大気開閉弁３０とＥＣＵ５０は、この開示技術における第２の開閉手段の一例に相当する。

更に、調圧器３１は、パージポンプ２６より下流の大気通路２５における大気の圧力を所定値Ｐ１に調整するように構成される。調圧器３１は、この開示技術における圧力調整手段の一例に相当する。この調圧器３１は、パージポンプ２６と大気逆止弁２９との間の大気通路２５における大気の圧力が、図２に２点鎖線で示すように所定値Ｐ１を超えると、余剰エアを排出することで、同図２に太線で示すように所定値Ｐ１に調整するようになっている。図２には、キャニスタ２１に供給される加圧空気の圧力の挙動をグラフにより示す。

[エンジンシステムの電気的構成について]
この実施形態では、エンジン１の運転状態を検出するために各種センサ等４１〜４６が設けられる。エアクリーナ１０の近くに設けられたエアフローメータ４１は、吸気通路３に吸入される空気量を吸気量として検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル装置１１に設けられたスロットルセンサ４２は、スロットル弁１１ａの開度をスロットル開度として検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク１２に設けられた吸気圧センサ４３は、サージタンク１２の中の圧力を吸気圧力として検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた水温センサ４４は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度を冷却水温度として検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転数センサ４５は、エンジン１のクランクシャフト（図示略）の回転角速度をエンジン回転数として検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。排気通路４に設けられた空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）４６は、排気中の炭化水素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

この実施形態で、各種制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）５０は、各種センサ等４１〜４６から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ５０は、これら入力信号に基づきインジェクタ８、点火装置９、パージ弁２４、パージポンプ２６及び大気開閉弁３０を制御することにより、燃料噴射制御、点火時期制御及びパージ制御を実行するようになっている。

ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じてインジェクタ８を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じて点火装置９を制御することにより、可燃混合気の点火時期を制御することである。パージ制御とは、エンジン１の運転状態に応じ、主としてパージ弁２４及びパージポンプ２６を制御することにより、キャニスタ２１から吸気通路３へパージされるベーパの流量を制御することである。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、キャニスタ２１から吸気通路３へベーパをパージするパージ制御実行時には、パージポンプ２６を動作させると共にパージ弁２４をデューティ制御し、大気開閉弁３０を閉弁するように構成される。ＥＣＵ５０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等を含む周知の構成を備える。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）５０は、これら制御プログラムに従って前述した各種制御を実行するようになっている。

[蒸発燃料処理装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の蒸発燃料処理装置２０によれば、キャニスタ２１に捕集されたベーパをパージ通路２３を介して吸気通路３へ圧送するためのパージポンプ２６が、大気通路２５に設けられる。そして、パージポンプ２６の動作時には、大気通路２５に設けられる大気逆止弁２９が開弁すると共にバイパス大気通路２８に設けられる大気開閉弁３０が閉弁する。従って、ベーパを吸気通路３へパージするときには、キャニスタ２１に加圧空気が供給され、パージポンプ２６にベーパが流れることがない。一方、パージポンプ２６の停止時には、大気逆止弁２９が閉弁すると共に大気開閉弁３０が開弁する。従って、ベーパを吸気通路３へパージしないときに、キャニスタ２１から大気通路２５へベーパが流出しても、そのベーパがパージポンプ２６へ流れることなくバイパス大気通路２８を介して大気へ排出される。このため、パージポンプ２６の防爆対策を不要とすることができ、パージポンプ２６によりパージ効率とパージ応答性を向上させることができる。

この実施形態では、パージポンプ２６の防爆対策を不要にできることから、パージポンプ２６としてブラシ付きモータを用いたポンプを使用することができる。また、ブラシ付きモータを用いたポンプであることから、回路不要で安価に構成することができ、ロータ位置の検出が不要であることから、ポンプの応答性を高めることができる。また、大気通路２５からバイパス大気通路２８を分岐させたことから、パージポンプ２６の停止時に燃料タンク５へ給油したとき、キャニスタ２１から大気通路２５へ流れるベーパが、バイパス大気通路２８を介して大気へ抜けることになる。このため、給油時の圧損が低くなり、キャニスタ２１の大気側の活性炭を複層化することが可能になる。

この実施形態の構成によれば、パージポンプ２６より下流の大気通路２５における大気の圧力が調圧器３１により所定値Ｐ１に調整される（図２参照）。従って、パージポンプ２６の吐出圧力が不安定に変動しても、大気通路２５からキャニスタ２１に供給される加圧空気の変動が抑えられる。例えば、ブラシ付きモータにより構成されるパージポンプ２６が、バッテリに直結されて駆動され、モータ回転数が不安定に変動し、パージポンプ２６より下流の大気の圧力が所定値Ｐ１を超えると、調圧器３１が余剰エアを排出することで、キャニスタ２１に供給される加圧空気の圧力が所定値Ｐ１に抑えられる。このため、キャニスタ２１から吸気通路３へパージされるベーパの流量を安定化させることができる。この場合は、調圧器３１にはベーパが流れてこないことから、調圧器３１から余剰エアを大気へ排出することに問題はない。

＜第２実施形態＞
次に、蒸発燃料処理装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する各実施形態において、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

[蒸発燃料処理装置の構成について]
図３に、この実施形態における蒸発燃料処理装置２０を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、ベーパ通路２２に関連した構成の点で第１実施形態と異なる。すなわち、図３に示すように、ベーパ通路２２には、第１蒸発燃料逆止弁（第１ベーパ逆止弁）３５が設けられる。また、ベーパ通路２２には、第１ベーパ逆止弁３５を迂回するようにバイパス蒸発燃料通路（バイパスベーパ通路）３６が設けられ、この通路３６には第２蒸発燃料逆止弁（第２ベーパ逆止弁）３７が設けられる。

この実施形態で、第１ベーパ逆止弁３５は、燃料タンク５からキャニスタ２１へ向かうベーパの流れを許容し、キャニスタ２１から燃料タンク５へ向かう気体の流れを阻止するように構成される。第１ベーパ逆止弁３５は、燃料タンク５の中の圧力が大気通路２５からキャニスタ２１に作用する圧力より低いときに閉弁し、燃料タンク５の中の圧力が大気通路２５からキャニスタ２１に作用する圧力より高いときに開弁するように構成される。また、第１ベーパ逆止弁３５は、パージポンプ２６の停止中には、燃料タンク５の中の圧力が高くなると開弁するようになっている。

この実施形態で、第２ベーパ逆止弁３７は、燃料タンク５からキャニスタ２１へ向かう蒸発燃料の流れを阻止し、キャニスタ２１から燃料タンク５へ向かう気体の流れを許容するように構成される。第２ベーパ逆止弁３７は、燃料タンク５の中の圧力が所定値以下の負圧となるときに開弁し、燃料タンク５の中の圧力が大気通路２５からキャニスタ２１に作用する圧力より大きくなるときに閉弁するように構成される。

この実施形態では、燃料タンク５の中が高温から低温になると、燃料タンク５が第１ベーパ逆止弁３５により密閉され、燃料タンク５の中が負圧になる。そして、燃料タンク５の中の圧力が所定値以下の負圧になると、第２ベーパ逆止弁３７が開弁する。ただし、パージポンプ２６の吐出圧力により燃料タンク５の中が加圧されないように、第２ベーパ逆止弁３７の開弁圧力がパージポンプ２６の吐出圧力より高く設定されている。

[蒸発燃料処理装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の蒸発燃料処理装置２０によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、ベーパ通路２２に設けられる第１ベーパ逆止弁３５は、燃料タンク５の中の圧力が大気通路２５からキャニスタ２１に作用する圧力（パージポンプ２６の吐出圧力）より低いときに閉弁するので、キャニスタ２１から燃料タンク５への気体の流れが制限され、燃料タンク５の中の圧力が過剰に正圧となることがない。このため、燃料タンク５の中が過剰に正圧になることによる燃料タンク５の破損を防止することができる。また、第１ベーパ逆止弁３５は、燃料タンク５の中の圧力がパージポンプ２６の吐出圧力より高いときに開弁するので、パージポンプ２６が動作しているときでも、燃料タンク５からキャニスタ２１へベーパが流れる。このため、パージポンプ２６が動作しているときでもキャニスタ２１にベーパを捕集することができる。

一方、バイパスベーパ通路３６に設けられる第２ベーパ逆止弁３７は、燃料タンク５の中の圧力が所定値以下の負圧となるときに開弁するので、燃料タンク５の中の圧力が過剰に負圧となることがない。このため、燃料タンク５の中が過剰に負圧になることによる燃料タンク５の破損を防止することができる。また、第２ベーパ逆止弁３７は、燃料タンク５の中の圧力がパージポンプ２６の吐出圧力より大きくなるときに閉弁するので、燃料タンク５からキャニスタ２１へのベーパの過剰な流れが制限される。このため、キャニスタ２１における過剰なベーパの捕集を防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、蒸発燃料処理装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

[蒸発燃料処理装置の構成について]
図４に、この実施形態における蒸発燃料処理装置２０を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、大気通路２５とベーパ通路２２に関連した構成の点で第２実施形態と異なる。すなわち、図４に示すように、パージポンプ２６と大気逆止弁２９との間の大気通路２５には、調圧器３１の代わりに、その部位の圧力（パージポンプ２６の吐出圧力（ポンプ吐出圧力）、すなわちキャニスタ２１に供給される加圧空気の圧力でもある。）を検出するためのポンプ圧力センサ４７が設けられる。また、ベーパ通路２２には、第１及び第２のベーパ逆止弁３５，３７とバイパスベーパ通路３６の代わりに、電動式の蒸発燃料弁（ベーパ弁）３９が設けられる。また、燃料タンク５には、その中の圧力（タンク内圧力）を検出するためのタンク圧力センサ４８が設けられる。そして、ＥＣＵ５０は、ポンプ圧力センサ４７及びタンク圧力センサ４８の検出値に基づき、パージ弁２４及びベーパ弁３９を制御するようになっている。ここで、ベーパ弁３９は、開弁と閉弁のみ可能な開閉弁でもよく、開度可変に構成された流量調節可能な制御弁でもよい。また、ポンプ圧力センサ４７は、大気逆止弁２９とキャニスタ２１との間の大気通路２５に設けてもよい。ポンプ圧力センサ４７は、この開示技術における第１の圧力検出手段の一例に相当する。タンク圧力センサ４８は、この開示技術における第２の圧力検出手段の一例に相当する。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、ポンプ圧力センサ４７により検出されるポンプ吐出圧力が所定値となるようにパージ弁２４を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、タンク圧力センサ４８により検出されるタンク内圧力が所定値以上の正圧となるとき又は所定値以下の負圧となるとき、同じく検出されるタンク内圧力が、検出されるポンプ吐出圧力より大きくなるときにベーパ弁３９を閉弁状態から開弁するようになっている。ＥＣＵ５０は、この開示技術における第１の制御手段と第２の制御手段の一例に相当する。

[蒸発燃料処理装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の蒸発燃料処理装置２０によれば、第２実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、ＥＣＵ５０によりパージ弁２４が制御されることで、パージポンプ２６からキャニスタ２１に供給される加圧空気の圧力が所定値となるように調整される。従って、パージポンプ２６の吐出圧力が安定しないときでも、キャニスタ２１に供給される加圧空気の圧力が安定化する。このため、キャニスタ２１から吸気通路３へパージされるベーパの流量を安定化させることができる。

また、この実施形態の構成によれば、ＥＣＵ５０により、検出されるポンプ吐出圧力及び検出されるタンク内圧力に基づきベーパ弁３９が制御される。ここで、検出されるタンク内圧力が所定値以上の正圧となるときには、ベーパ弁３９が開かれるので、燃料タンク５の中の圧力が過剰な正圧となることがない。このため、燃料タンク５の加圧による破損を防止することができる。また、検出されるタンク内圧力が所定値以下の負圧となるときにベーパ弁３９が開かれるので、燃料タンク５の中の圧力が過剰な負圧となることがない。このため、燃料タンク５の負圧による破損を防止することができる。更に、検出されるタンク内圧力が検出されるポンプ吐出圧力より大きくなるときにベーパ弁３９が開かれるので、パージポンプ２６が動作しているときでも、燃料タンク５からキャニスタ２１へベーパが流れる。このため、パージポンプ２６が動作しているときでもキャニスタ２１にベーパを捕集することができる。

＜第４実施形態＞
次に、蒸発燃料処理装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図５に、この実施形態における蒸発燃料処理装置２０を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、大気通路２５及びバイパス大気通路２８に関連した構成の点で第１実施形態と異なる。すなわち、図５に示すように、この実施形態では、大気逆止弁２９と大気開閉弁３０の代わりに、大気通路２５とバイパス大気通路２８との分岐部に、大気三方弁４０が設けられる。ここで、大気三方弁４０は、大気通路２５の上流側に連通する入口４０ａと、大気通路２５の下流側に連通する第１出口４０ｂと、バイパス大気通路２８に連通する第２出口４０ｃとを含む。

そして、ＥＣＵ５０は、パージポンプ２６の制御（オン・オフ）に合わせて大気三方弁４０を制御（オン・オフ）するように構成される。すなわち、パージポンプ２６の動作時（オンされるとき）には、大気三方弁４０が「オン」されることにより、入口４０ａと第１出口４０ｂとが連通し、それら入口４０ａ及び第１出口４０ｂと第２出口４０ｃとの間が遮断される第１連通状態に切り替えられる。すなわち、キャニスタ２１とパージポンプ２６との間を連通させると共にキャニスタ２１及びパージポンプ２６とバイパス大気通路２８との連通を遮断する第１の連通状態に切り替えられるように構成される。一方、パージポンプ２６の停止時（オフされるとき）には、大気三方弁４０が「オフ」されることにより、第１出口４０ｂと第２出口４０ｃとが連通し、それら第１出口４０ｂ及び第２出口４０ｃと入口４０ａとの間が遮断される第２連通状態に切り替えられる。すなわち、キャニスタ２１とパージポンプ２６との間の連通を遮断すると共にキャニスタ２１とバイパス大気通路２８とを連通させる第２の連通状態に切り替えられるように構成される。大気三方弁４０及びＥＣＵ５０は、この開示技術における第１の開閉手段と第２の開閉手段を構成する一例に相当する。

[蒸発燃料処理装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の蒸発燃料処理装置２０によれば、キャニスタ２１に捕集されたベーパをパージ通路２３を介して吸気通路３へ圧送するためのパージポンプ２６が大気通路２５に設けられる。そして、パージポンプ２６の動作時には、大気三方弁４０が第１の連通状態に切り替えられることにより、キャニスタ２１とパージポンプ２６との間が連通すると共にキャニスタ２１とバイパス大気通路２８との連通が遮断される。従って、ベーパを吸気通路３へパージするときには、キャニスタ２１に加圧空気が供給され、パージポンプ２６にベーパが流れることがない。一方、パージポンプ２６の停止時には、大気三方弁４０が第２の連通状態に切り替えられることにより、キャニスタ２１とパージポンプ２６との間の連通が遮断されると共にキャニスタ２１とバイパス大気通路２８とが連通する。従って、ベーパを吸気通路３へパージしないときに、キャニスタ２１から大気通路２５へベーパが流出しても、そのベーパがパージポンプ２６へ流れることなくバイパス大気通路２８を介して大気へ排出される。このため、パージポンプ２６の防爆対策を不要とすることができ、パージポンプ２６によりパージ効率とパージ応答性を向上させることができる。この実施形態のその他の作用及び効果は、第１実施形態のそれと同じである。

なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

（１）前記第１〜第３の実施形態では、この開示技術における第１の開閉手段として、パージポンプ２６の動作時に開き、パージポンプ２６の停止時に閉じるように構成した大気逆止弁２９を設けた。これに対し、第１の開閉手段として、パージポンプの動作時に開き、パージポンプの停止時に閉じるように構成した開閉弁を設けることもできる。

（２）前記第４実施形態では、前記第１実施形態における大気逆止弁２９と大気開閉弁３０の代わりに、大気通路２５とバイパス大気通路２８との分岐部に大気三方弁４０を設けたが、同様に前記第２及び第３の実施形態における大気逆止弁２９と大気開閉弁３０の代わりに、大気通路２５とバイパス大気通路２８との分岐部に大気三方弁を設けてもよい。これらの場合も、大気通路２５、バイパス大気通路２８、キャニスタ２１及びパージポンプ２６の連通関係については、第４実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。

この開示技術は、蒸発燃料処理装置を備えた通常のエンジンシステムに適用したり、ハイブリッド車のエンジンシステムに適用したりすることができる。

１ エンジン
３ 吸気通路
５ 燃料タンク
２０ 蒸発燃料処理装置
２１ キャニスタ
２２ ベーパ通路（蒸発燃料通路）
２３ パージ通路
２４ パージ弁
２５ 大気通路
２６ パージポンプ
２８ バイパス大気通路
２９ 大気逆止弁（第１の開閉手段）
３０ 大気開閉弁（第２の開閉手段）
３１ 調圧器（圧力調整手段）
３５ 第１ベーパ逆止弁（第１蒸発燃料逆止弁）
３６ バイパスベーパ通路（バイパス蒸発燃料通路）
３７ 第２ベーパ逆止弁（第２蒸発燃料逆止弁）
３９ ベーパ弁（蒸発燃料弁）
４０ 大気三方弁
４７ ポンプ圧力センサ（第１の圧力検出手段）
４８ タンク圧力センサ（第２の圧力検出手段）
５０ ＥＣＵ（第１の開閉手段、第２の開閉手段、第１の制御手段、第２の制御手段）

Claims (8)

1. 燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、
   前記燃料タンクから前記キャニスタへ前記蒸発燃料を導くための蒸発燃料通路と、
   前記キャニスタに捕集された前記蒸発燃料をエンジンの吸気通路へ導いてパージするためのパージ通路と、
   前記キャニスタに大気を導入するための大気通路と、
   前記大気通路に設けられ、前記キャニスタに捕集された前記蒸発燃料を前記パージ通路を介して前記吸気通路へ圧送するために前記キャニスタに加圧空気を供給するパージポンプと
   を備えた蒸発燃料処理装置において、
   前記パージポンプより下流の前記大気通路から分岐し、大気に連通するバイパス大気通路と、
   前記バイパス大気通路の前記大気通路からの分岐部と前記パージポンプとの間の前記大気通路を開閉するための第１の開閉手段と、
   前記バイパス大気通路を開閉するための第２の開閉手段と
   を備え、前記パージポンプの動作時には、前記第１の開閉手段が開くと共に前記第２の開閉手段が閉じ、前記パージポンプの停止時には、前記第１の開閉手段が閉じると共に前記第２の開閉手段が開くように構成される
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記第１の開閉手段は、前記パージポンプから前記キャニスタへ向かう前記大気の流れを許容し、前記キャニスタから前記パージポンプへ向かう気体の流れを阻止する大気逆止弁であり、
   前記第２の開閉手段は、前記パージポンプの動作時に閉じ、前記パージポンプの停止時に開くように構成される大気開閉弁を含む
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項１に記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記第１の開閉手段と前記第２の開閉手段は、前記バイパス大気通路の前記大気通路からの分岐部に設けられる大気三方弁を含み、
   前記大気三方弁は、前記パージポンプの動作時には、前記キャニスタと前記パージポンプとの間を連通させると共に前記キャニスタと前記バイパス大気通路との連通を遮断する第１の連通状態に切り替えられ、前記パージポンプの停止時には、前記キャニスタと前記パージポンプとの間の連通を遮断すると共に前記キャニスタと前記バイパス大気通路とを連通させる第２の連通状態に切り替えられるように構成される
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記パージポンプより下流の前記大気通路における圧力を所定値に調整するための圧力調整手段を更に備えたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記パージ通路を流れる前記蒸発燃料の流量を調節するためのパージ弁と、
   前記パージポンプより下流の前記大気通路における圧力を検出するための第１の圧力検出手段と、
   検出される前記大気通路における圧力が所定値となるように前記パージ弁を制御するための第１の制御手段と
   を更に備えた
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記蒸発燃料通路に設けられ、前記燃料タンクから前記キャニスタへ向かう前記蒸発燃料の流れを許容し、前記キャニスタから前記燃料タンクへ向かう気体の流れを阻止する第１蒸発燃料逆止弁を更に備え、
   前記第１蒸発燃料逆止弁は、前記燃料タンクの中の圧力が前記大気通路から前記キャニスタに作用する圧力より低いときに閉弁し、前記燃料タンクの中の圧力が前記大気通路から前記キャニスタに作用する圧力より高いときに開弁するように構成される
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
7. 請求項６に記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記第１蒸発燃料逆止弁を迂回するように前記蒸発燃料通路に設けられるバイパス蒸発燃料通路と、
   前記バイパス蒸発燃料通路に設けられ、前記燃料タンクから前記キャニスタへ向かう前記蒸発燃料の流れを阻止し、前記キャニスタから前記燃料タンクへ向かう気体の流れを許容する第２蒸発燃料逆止弁と
   を更に備え、
   前記第２蒸発燃料逆止弁は、前記燃料タンクの中の圧力が所定値以下の負圧となるときに開弁し、前記燃料タンクの中の圧力が前記大気通路から前記キャニスタに作用する圧力より大きくなるときに閉弁するように構成される
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
8. 請求項５に記載の蒸発燃料処理装置において、
   前記蒸発燃料通路を開閉するための蒸発燃料弁と、
   前記燃料タンクの中の圧力を検出するための第２の圧力検出手段と、
   検出される前記大気通路における圧力及び検出される前記燃料タンクの中の圧力に基づき前記蒸発燃料弁を制御するための第２の制御手段と
   を更に備え、前記第２の制御手段は、検出される前記燃料タンクの中の圧力が所定値以上の正圧となるとき又は所定値以下の負圧となるとき、検出される前記燃料タンクの中の圧力が検出される前記大気通路における圧力より大きくなるときに前記蒸発燃料弁を閉弁状態から開弁するように構成される
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。

Images