JP5345466B2

JP5345466B2 - 蒸発燃料パージシステム

Info

Publication number: JP5345466B2
Application number: JP2009179179A
Authority: JP
Inventors: 秀年関根; 貴由江原
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP2011032919A

Description

本発明は、エンジンを長期的に停止させていても、キャニスタからの蒸発燃料の吹き抜けを抑制することのできる蒸発燃料パージシステムに関する。

従来、自動車等の車両においては、燃料タンク内で発生する燃料の蒸発ガス（蒸発燃料）が大気中に排出されることを防止するため、蒸発燃料パージシステムを備えている。この蒸発燃料パージシステムは、蒸発燃料をキャニスタに蓄え、所定のパージ実施条件成立時に吸気系に対し、新気と蒸発燃料との混合気（エバポガス）としてパージして燃焼させるものである。

ところで、キャニスタに設けられている活性炭等の吸着剤に吸着された蒸発燃料の濃度分布は、大気開口通路に向かって低くなる傾向にあるが、吸着剤がキャニスタ内の一つの連続する空間内に充填されている場合、吸着平衡により蒸発燃料が時間の経過とともに濃度の低い大気開口通路の方向へ向かって拡散・移動する、いわゆるマイグレーション現象が進行する。

エンジンが稼働している間は、吸気系に発生している負圧により、キャニスタに吸着されている蒸発燃料は吸気系にパージされるため、蒸発燃料が大気開口通路から放出されることはない。

しかし、長時間エンジン停止状態が継続されている場合、マイグレーション現象により、キャニスタ内に蒸発燃料が均一に拡散される。一方、エンジン停止状態であっても、燃料タンク内圧が高くなれば、その差圧により燃料タンク内で発生した蒸発燃料がキャニスタに流入されるため、この新たな蒸発燃料がキャニスタに流入される都度、大気開口通路側の吸着剤に吸着されている蒸発燃料が大気に放出される。従って、時間の経過と共に蒸発燃料の大気開口通路からの放出量が多くなる。

この対策として、例えば特許文献１（実登第２５４６６１８号公報）、特許文献２（特開平９−２０９８４９号公報）には、キャニスタにメインキャニスタとサブキャニスタとを設け、この両キャニスタを絞りを介して直列に配列することで、エンジン停止時は、先ず、メインキャニスタ側に蒸発燃料が均一に充填され、その後、メインキャニスタから溢れた蒸発燃料が、絞りを通り、サブキャニスタ側に流入される。

従って、エンジン停止時はメインキャニスタが均一に拡散されるまでは、サブキャニスタに蒸発燃料が流入しないため、エンジンを長時間停止させても、蒸発燃料の大気への放出（吹き抜け）を抑制することができる。

しかし、上述した各文献に開示されている技術では、１つのキャニスタをメインキャニスタとサブキャニスタとで構成する必要があるため、キャニスタの構造が複雑化し、しかも、キャニスタ全体の容積が大型化し、製品コストが高くなってしまう問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造で、キャニスタ全体の容積の大型化、及び製品コストの高騰を抑制することのできる蒸発燃料パージシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、蒸発燃料を吸着する吸着剤を内蔵するキャニスタ本体に、前記吸着剤を挟んでエバポガス室と大気室とが形成され、前記エバポガス室にエバポ通路を介して燃料タンクが連通されていると共にバージ通路を介して吸気系が連通され、前記大気室に大気に開放される第１の大気開口通路が連通され、前記第１の大気開口通路に該第１の大気開口通路を開閉する第１弁体が設けられている蒸発燃料パージシステムにおいて、前記吸着剤の前記大気室側の側面に、大気に開放すると共に前記第１の大気開口通路に比し通路抵抗の大きな第２の大気開口通路が連通され、エンジン停止状態では前記第１弁体が閉弁して前記第１の大気開口通路が閉塞されることを特徴とする。

本発明によれば、吸着剤の前記大気室側の側面に、大気に開放すると共に第１の大気開口通路よりも通路抵抗の大きな第２の大気開口通路を連通し、エンジン停止状態では第１弁体にて第１の大気開口通路を閉塞するようにしたので、吸着剤が第２の大気開口通路を介して直接大気に連通されることになる。従って、この第２の大気開口通路から蒸発燃料が抜け難くなり、長時間エンジン停止状態が継続されても、キャニスタからの吹き抜けを抑制することができる。又、吸着剤に第２の大気開口通路を連通させただけの簡単な構造であるため、キャニスタ全体の容積の大型化、及び製品コストの高騰を抑制することができる。

蒸発燃料パージシステムの概略構成図エンジン停止時のキャニスタとキャニスタの大気側通路を開閉させる電磁弁の断面図エンジン稼働時のキャニスタとキャニスタの大気側通路を開閉させる電磁弁の断面図故障診断時のキャニスタとキャニスタの大気側通路を開閉させる電磁弁の断面図給油時のキャニスタとキャニスタの大気側通路を開閉させる電磁弁の断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１はエンジンの吸気系であり、図示しないエンジンの吸気ポートに接続する吸気マニホルド１ａの上流が集合されてエアチャンバ２に連通されている。又、このエアチャンバ２の上流側に吸気通路３が連通され、この吸気通路３にスロットル弁４が介装され、更に、この吸気通路３の吸気取り入れ口側にエアクリーナ５が取り付けられている。

一方、符号６は燃料タンクで、この燃料タンク６の上部に、エバポパージ系を構成するエバポ通路７の上流側が連通され、このエバポ通路７の下流側がキャニスタ８に連通されている。又、このエバポ通路７に２ウェイバルブ９が介装されている。この２ウェイバルブ９は、燃料タンク６の内圧が上昇したとき、燃料タンク６内の蒸発燃料をキャニスタ８へ逃がして、燃料タンク６の内圧上昇を抑制し、一方、燃料タンク６の内圧が低下したときは、当該燃料タンク６に外気を導入させて、燃料タンク６の内圧低下を抑制する。

又、図２〜図５に示すように、キャニスタ８には活性炭等の吸着剤１０が内臓されていると共に、この吸着剤１０の一側面にエバポガス室８ａ、他側面に大気室８ｂが各々形成されている。更に、このエバポガス室８ａにエバポ通路７の下流端、及びパージ通路１１の上流端が臨まされ、このパージ通路１１の下流端がエアチャンバ２に連通されている。更に、このパージ通路１１にパージコントロールバルブ（ＰＣＶ）１２が介装されている。本実施形態では、ＰＣＶ１２として、０％で全閉、１００％で全開となるデューテイソレノイドバルブを採用している。

又、キャニスタ８の大気室８ｂに、大気に連通する第１の大気開口通路としての離脱用大気開口通路１３の一端が連通されている。一方、キャニスタ８に設けられている吸着剤１０の大気室８ｂ側の側面に第２の大気開口通路としての吸着用大気開口通路１４の一端が直接臨まされている。更に、この両大気開口通路１３，１４が、多段式電磁弁本体１５に連通されている。

図２〜図５に示すように、多段式電磁弁本体１５には、両側に第１弁室１６と第２弁室１７とが形成されており、この第１弁室１６に離脱用大気開口通路１３の他端が連通され、第２弁室１７に吸着用大気開口通路１４の他端が連通されている。更に、この多段式電磁弁本体１５に両弁室１６，１７を連通するＴ字型の大気開放管１８が連通され、この大気開放管１８の合流部１８ａが大気に開放されている。

この各弁室１６，１７に第１、第２弁体としての第１、第２電磁弁１６ａ，１７ａが各々介装されている。第１電磁弁１６ａは常閉式であり、電磁コイル１６ｂに通電することで開弁される。一方、第２電磁弁１７ａは常開式であり、電磁コイル１７ｂに通電することで閉弁される。

第１弁室１６に連通されている離脱用大気開口通路１３は大気がスムーズに流れるように比較的大きな管径で形成されている。一方、第２弁室１７に連通されている吸着用大気開口通路１４は通気抵抗を大きくして絞りとして機能するように、比較的細い管径で形成されている。

この各電磁弁１６ａ，１７ａ、及びＰＣＶ１２は、電子制御装置(ＥＣＵ)２１から出力される駆動信号で制御動作される。ＥＣＵ２１は、周知のマイクロコンピュータ等からなり、入力側に、イグニッションスイッチ２２、車速を検出する車速センサ２３、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２４、フューエルフラップを開いたときにＯＮするフューエルフラップスイッチ２５等、蒸発燃料パージ制御を行う際に必要とするパラメータを検出するセンサ・スイッチ類が接続されている。

ＥＣＵ２１では、センサ・スイッチ類から出力されるバラメータに基づき、ＰＣＶ１２の開度、及び多段式電磁弁本体１５の電磁弁１６ａ，１７ａの開閉を制御する。この蒸発燃料パージ制御は、エンジン停止時、エンジン稼働時、故障診断時、及び給油時の４モードが設定されている。

以下、各モードにおけるＰＣＶ１２、及び各電磁弁１６ａ，１７ａの動作について説明する。

：エンジン停止時：
イグニッションスイッチ２２をＯＦＦすると、ＥＣＵ２１に対する通電が停止され、点火プラグに対する点火信号、及びインジェクタに対する噴射信号が遮断されるため、エンジンは停止する。同時に、ＥＣＵ２１からＰＣＶ１２、及び多段式電磁弁本体１５の各電磁弁１６ａ，１７ａに対する駆動信号の通電が停止される。すると、ＰＣＶ１２は全閉となり、又、図２に示すように、第１電磁弁１６ａは閉、第２電磁弁１７ａは開となる。

エンジンが停止されている状態で燃料タンク６の内圧が高くなると、燃料タンク６の上部に滞留する蒸発燃料は、エバポ通路７を通り、２ウェイバルブ９を経て、キャニスタ８の吸着剤１０に吸着される。その際、離脱用大気開口通路１３が第１電磁弁１６ａで閉塞され、一方、吸着用大気開口通路１４に連通する第２電磁弁１７ａは開放されているため、吸着剤１０に蒸発燃料が吸着された分の空気は、この吸着剤１０に直接接続されている吸着用大気開口通路１４から第２弁室１７、大気開放管１８を経て大気に放出される。

ところで、吸着剤１０に吸着される蒸発燃料の濃度分布は、エバポガス室８ａから大気室８ｂ方向へ移行するに従い薄くなる。しかし、エンジンを長時間停止させておくと、吸着剤１０に吸着されている蒸発燃料はマイグレーション現象の進行により均一な濃度分となる。従って、エンジン停止時に離脱用大気開口通路１３に連通する第１電磁弁１６ａが開口されていると、長時間エンジンを停止した状態では、新たな蒸発燃料がエバポガス室８ｂから流入されて吸着剤１０に吸着される都度に、大気室８ｂ側の吸着剤１０に分布している蒸発燃料が大気室８ｂに押し出されて大気室８ｂに滞留すると共に、離脱用大気開口通路１３を通り、大気に放出されてしまう。

しかし、本実施形態の第１電磁弁１６ａは常閉タイプであり、第２電磁弁１７ａが常開タイプであるため、エンジンが停止すると、第１電磁弁１６ａは閉じ、第２電磁弁１７ａは開く。この第２電磁弁１７ａが配設されている第２弁室１７に連通する吸着用大気開口通路１４は管径が細く絞られており、しかも大気室８ｂ側の吸着剤１０の側面に直接臨まされているため、この吸着用大気開口通路１４からは、この吸着用大気開口通路１４が臨まされている吸着剤１０の周辺に吸着されているエバポガスが放出されるのみとなる。上述したように、吸着剤１０に吸着されている蒸発燃料の濃度分布は大気室８ｂが最も薄いため、この吸着用大気開口通路１４が臨まされている部位の蒸発燃料の濃度は薄く、しかも、離脱用大気開口通路１３に比し通路抵抗が比較的大きいので、この吸着用大気開口通路１４を通過して放出される蒸発燃料の濃度を、一層薄くすることができる。従って、蒸発燃料の大気への放出（吹き抜け）を大幅に抑制することができる。

：エンジン稼働時：
イグニッションスイッチ２２をＯＮすると、ＥＣＵ２１から第１電磁弁１６ａを駆動させる電磁コイル１６ｂに通電し、第１電磁弁１６ａを吸引して、開弁させる。すると、図３に示すように、各大気開口通路１３，１４が各弁室１６，１７を介して大気開放管１８に連通されて開放状態となる。又、エンジン稼働中は、ＥＣＵ２１において、ＰＣＶ１２の開度がエンジン運転状態に応じて所定に制御される。

ＰＣＶ１２が開くと、パージ通路１１を介してキャニスタ８に、エアチャンバ２内の負圧が導入され、吸着剤１０に吸着されている蒸発燃料がエバポガスとして吸気系に供給される。その際、両大気開口通路１３，１４が大気に開口されているため、この両大気開口通路１３，１４からキャニスタ８内に大気が導入される。

本実施形態では、離脱用大気開口通路１３に加えて、吸着用大気開口通路１４からもキャニスタ８内に外気が導入されるため、吸着剤１０に吸着されてい蒸発燃料を効率よく吸気系へパージさせることができる。

：故障診断時：
エンジンが稼働すると、ＥＣＵ２１は、故障診断条件を判定し、診断条件が満足された場合、ＰＣＶ１２を閉弁させると共に、多段式電磁弁本体１５の第１電磁弁１６ａを動作させる電磁コイル１６ｂに対する通電を遮断すると共に、第２電磁弁１７ａを動作させる電磁コイル１７ｂに対して通電する。すると、第１電磁弁１６ａは常閉タイプ、第２電磁弁１７ａは常開タイプであるため、両電磁弁１６ａ，１７ａが閉弁する。

その結果、燃料タンク６からＰＣＶ１２までが閉空間となり、この閉空間の内圧が、燃料タンク６から発生する蒸発燃料によって、時間の経過と共に上昇する。そして、所定時間経過後、燃料タンク６の上部空間の圧力を検出する内圧センサ(図示せず)で検出したタンク内圧に基づき、燃料タンク６からＰＣＶ１２の間までの閉空間に漏れがあるか否かを調べる。

：給油時：
燃料を給油する際は、イグニッションスイッチ２２をＯＦＦし、フューエルフラップ(図示せず)を開く。フューエルフラップを開くとフューエルフラップスイッチ２５がＯＮする。このフューエルフラップスイッチ２５はリレースイッチであり、フューエルフラップスイッチ２５がＯＮすると、ＥＣＵ２１に電源が通電され、ＥＣＵ２１が起動される。そして、このＥＣＵ２１から多段式電磁弁本体１５の第１電磁弁１６ａを動作させる電磁コイル１６ｂに通電し、この第１電磁弁１６ａを開弁させる。

すると、図５に示すように、各大気開口通路１３，１４が各弁室１６，１７を介して大気開放管１８に連通されて、開放状態となる。尚、ＰＣＶ１２は閉状態が維持されている。

そして、燃料タンク６に燃料を給油すると、燃料タンク６内の油面上昇に伴い、上部空間に滞留する蒸発燃料がエバポ通路７を介してキャニスタ８に吸着される。尚、電磁弁１６ａを開弁させたことでキャニスタ８の通気抵抗が低下しスムーズな給油性能を確保できる。

その際、吸着剤１０のエバポガスが両大気開口通路１３，１４を介して大気に放出されるが一般に、給油する際には、給油スタンドまで車両を自走させているため、エンジンを停止させた状態では、吸着剤１０の大気室８ｂ側の蒸発燃料の濃度は薄く、従って、両大気開口通路１３，１４から蒸発燃料の大気への吹き抜けはほとんど無い。

このように、本実施形態では、イグニッションスイッチ２２をＯＦＦしてエンジンを停止させると、第１電磁弁１６ａが閉じ、第２電磁弁１７ａが開くように設定されているため、吸着剤１０に直接臨まされている管径の細い吸着用大気開口通路１４のみが大気に連通される。従って、長時間エンジンを停止させた状態が継続されていても、マイグレーション現象により吸着剤１０に拡散された蒸発燃料の吹き抜けを抑制することができる。更に、吸着剤１０に吸着用大気開口通路１４を連通させただけの簡単な構造であるため、キャニスタ８全体の容積の大型化、及び製品コストの高騰を抑制することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば吸着用大気開口通路１４は、管径を細くすることなく、内部にオリフィス等の絞りを設けて通路抵抗を大きくするようにしても良い。

１…吸気系、
３…吸気通路、
６…燃料タンク、
７…エバポ通路、
８…キャニスタ、
８ａ…エバポガス室、
８ｂ…大気室、
１０…吸着剤、
１１…パージ通路、
１２…パージコントロールバルブ、
１３…離脱用大気開口通路、
１４…吸着用大気開口通路、
１５…多段式電磁弁本体、
１６…第１弁室、
１６ａ，１７ａ…電磁弁、
１６ｂ，１７ｂ…電磁コイル、
１７…第２弁室、
１８…大気開放管、
１８ａ…合流部、
２２…イグニッションスイッチ、
２３…車速センサ、
２４…エンジン回転数センサ、
２５…フューエルフラップスイッチ

実登第２５４６６１８号公報特開平９−２０９８４９号公報

Claims

蒸発燃料を吸着する吸着剤を内蔵するキャニスタ本体に、前記吸着剤を挟んでエバポガス室と大気室とが形成され、前記エバポガス室にエバポ通路を介して燃料タンクが連通されていると共にバージ通路を介して吸気系が連通され、前記大気室に大気に開放される第１の大気開口通路が連通され、前記第１の大気開口通路に該第１の大気開口通路を開閉する第１弁体が設けられている蒸発燃料パージシステムにおいて、
前記吸着剤の前記大気室側の側面に、大気に開放すると共に前記第１の大気開口通路に比し通路抵抗の大きな第２の大気開口通路が連通され、
エンジン停止状態では前記第１弁体が閉弁して前記第１の大気開口通路が閉塞される
ことを特徴とする蒸発燃料パージシステム。
前記第２の大気開口路通路に第２弁体が設けられ、蒸発燃料パージ系の故障診断時は前記第１弁体と前記第２弁体との双方が閉弁される
ことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料パージシステム。