JP6588357B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、燃料タンクとキャニスタとを結ぶベーパ通路に設置された封鎖弁を含む蒸発燃料処理装置に関する。

従来、この種の蒸発燃料処理装置として、ステッピングモータにより駆動される封鎖弁と、当該封鎖弁の弁体と弁座との軸方向距離を変化させたときの燃料タンクの内圧変化に基づいて当該封鎖弁の開弁開始位置を学習する制御装置とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この蒸発燃料処理装置の制御装置は、開弁開始位置の学習に際して、封鎖弁の閉弁限界位置から弁体を所定ストロークずつ開弁方向に移動させると共に、燃料タンクの内圧が前回の検出値に対して所定値以上低下しているか否かを判定する。そして、当該制御装置は、燃料タンクの内圧が前回の検出値に対して所定値以上低下したと判定すると、封鎖弁が開弁し始めたとみなし、閉弁限界位置からのトータルのストローク量に基づいて開弁開始位置の学習値を算出する。また、当該制御装置は、燃料タンクの内圧上昇量が許容範囲内であるか否かを判定し、封鎖弁の開弁開始位置の学習中あるいは学習前に燃料タンクの内圧上昇量が許容範囲外であると判定した場合、当該開弁開始位置の学習を中断あるいは禁止する。

特開２０１５−１１０９１４号公報

ここで、燃料タンクの内圧を検出するセンサの検出値は、当該燃料タンクにおける燃料の蒸発状態のみならず、蒸発燃料処理装置を搭載した車両の挙動すなわち燃料タンク内の燃料の挙動によっても変化する。従って、封鎖弁の開弁開始位置の学習が一旦開始されても、車両の走行に伴う燃料の挙動の変化によって燃料タンクの内圧（検出値）が変化すると、当該開弁開始位置の学習が禁止または中断されてしまうことがある。従って、上記従来の蒸発燃料処理装置では、車両の走行中に封鎖弁の開弁開始位置を精度よく学習することが困難であり、学習機会の確保の面で、なお改善の余地がある。

そこで、本開示の発明は、封鎖弁の開弁開始位置の学習精度を良好に確保しつつ、学習機会を増加させることを主目的とする。

本開示の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクとキャニスタとを結ぶベーパ通路に設置されると共に弁座に対して軸方向に進退移動する弁体を有する封鎖弁と、前記キャニスタと大気との連通を遮断可能な遮断弁と、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサと、前記キャニスタの内圧を検出するキャニスタ内圧センサと、前記封鎖弁および前記遮断弁を制御する制御装置とを含む蒸発燃料処理装置において、前記制御装置は、前記遮断弁により前記キャニスタと大気との連通が遮断された状態で前記弁体と前記弁座との軸方向距離を変化させ、前記軸方向距離の変化に応じた前記燃料タンクおよび前記キャニスタの内圧変化に基づいて前記封鎖弁の開弁開始位置を学習することを特徴とする。

この蒸発燃料処理装置において、燃料タンクの内圧が正圧であると共に遮断弁によりキャニスタと大気との連通が遮断された状態で、弁体と弁座との軸方向距離の変化により封鎖弁が開弁すると、燃料タンクの内圧が低下すると共に、キャニスタの内圧が上昇する。また、燃料タンクの内圧が負圧であると共に遮断弁によりキャニスタと大気との連通が遮断された状態で、当該軸方向距離の変化により封鎖弁が開弁すると、燃料タンクの内圧が上昇すると共に、キャニスタの内圧が低下する。更に、キャニスタと大気との連通が遮断され、かつ封鎖弁が開弁された状態において、キャニスタ内圧センサの検出値に対する燃料タンク内の燃料の挙動による影響は非常に小さい。従って、キャニスタと大気との連通が遮断された状態で上記軸方向距離を変化させ、燃料タンクおよびキャニスタの内圧変化に基づいて封鎖弁の開弁開始位置を学習することで、燃料タンク内の燃料の挙動の変化に応じたタンク内圧センサの検出値の変化に起因した開弁開始位置の誤学習を抑制しつつ、蒸発燃料処理装置を搭載した車両の走行中といった燃料タンク内の燃料の挙動変化を生じるときに開弁開始位置の学習を許容することが可能となる。この結果、封鎖弁の開弁開始位置の学習精度を良好に確保しつつ、学習機会を増加させることができる。

本開示の蒸発燃料処理装置を示す概略構成図である。 本開示の蒸発燃料処理装置において実行される開弁開始位置学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の蒸発燃料処理装置２０を示す概略構成図である。同図に示す蒸発燃料処理装置２０は、図示しない車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１の燃焼室２に供給される燃料を貯留する燃料タンク１０で発生した蒸発燃料が外部へと漏洩するのを抑制するためのものである。ここで、エンジン１では、エアクリーナ３にて清浄された空気が吸気管４、スロットルバルブ５、図示しない吸気バルブ等を介して各燃焼室２内に吸入され、吸入空気に対しては、吸気ポート４ｐあるいは各燃焼室２内で燃料噴射弁６から燃料が噴射される。そして、空気と燃料との混合気が各燃焼室２で図示しない点火プラグからの電気火花によって爆発燃焼することで、ピストン７が往復運動することになる。かかるエンジン１は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータである電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）８により制御される。なお、エンジン１が搭載される車両は、エンジン１のみを走行用の動力を出力する動力源として有するものであってもよく、エンジン１に加えて走行用の動力を出力可能な電動機を含むハイブリッド車両であってもよい。

燃料タンク１０は、図示しない車両の給油口を介して当該燃料タンク１０内に燃料を供給するための燃料インレットパイプ１１や、ベントライン１２、燃料タンク１０内から給油口への燃料の逆流を規制する逆止弁１３、フロートにより燃料タンク１０内の燃料の液面レベルを検出する燃料センダーゲージ１４、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋを検出するタンク内圧センサ１５等を有する。燃料センダーゲージ１４およびタンク内圧センサ１５は、それぞれ検出値を示す信号をＥＣＵ８に送信する。また、燃料タンク１０の上部には、燃料通路１６が接続されており、燃料タンク１０内には、ＥＣＵ８により制御されると共に燃料通路１６に接続された燃料ポンプモジュール１７が配置されている。エンジン１の燃料噴射弁６には、燃料ポンプモジュール１７により圧送される燃料が燃料通路１６を介して供給される。

図１に示すように、蒸発燃料処理装置２０は、キャニスタ２２と、燃料タンク１０とキャニスタ２２とを結ぶベーパ通路２４と、パージ通路２６と、大気通路２８と、ベーパ通路２４の中途に設置された封鎖弁３０とを含む。キャニスタ２２は、その内部に配置された吸着材としての活性炭を有し、燃料タンク１０内の蒸発燃料を当該吸着材により吸着するものである。ベーパ通路２４の一端部（上流側端部）は、燃料タンク１０内の気層部と連通するように当該燃料タンク１０に接続され、ベーパ通路２４の他端部（下流側端部）は、キャニスタ２２の内部と連通するように当該キャニスタ２２に接続される。

また、パージ通路２６の一端部（上流側端部）は、キャニスタ２２の内部と連通するように当該キャニスタ２２に接続され、パージ通路２６の他端部（下流側端部）は、エンジン１のスロットルバルブ５よりも下流側で吸気管４に接続されている。そして、パージ通路２６の中途には、パージ通路２６を遮断可能なパージ弁２７が設置されている。パージ弁２７は、ＥＣＵ８により制御される開閉弁であり、通常閉弁状態に維持される。更に、大気通路２８の一端部は、蒸発燃料処理装置２０の故障診断に使用される診断用部品としてのキーオフポンプモジュール４０を介してキャニスタ２２に接続されている。キーオフポンプモジュール４０は、それぞれＥＣＵ８により制御される開閉弁である切換弁（遮断弁）４１および真空ポンプ（減圧ポンプ）４５と、キャニスタ２２の内圧Ｐｃを検出してＥＣＵ８に送信するキャニスタ内圧センサ４７とを含むものである。切換弁４１は、開弁状態でキャニスタ２２の内部と大気通路２８との連通を許容し、閉弁状態で両者の連通を遮断するものである。真空ポンプ４５は、切換弁４１の閉弁状態でキャニスタ２２の内部を減圧（負圧化）可能なものである。また、大気通路２８の中途には、エアフィルタ２９が設置されており、大気通路２８の他端部は大気開放されている。

封鎖弁３０は、ＥＣＵ８により制御される流量調整弁であり、閉弁状態でベーパ通路２４を封鎖して燃料タンク１０とキャニスタ２２との連通を遮断すると共に、開弁状態でベーパ通路２４を流通する気体の流量を調整するものである。封鎖弁３０は、ケーシング３１と、ケーシング３１に形成された弁座３２と、ケーシング３１内に軸方向に移動自在に配置される弁体３３と、ケーシング３１内に配置されると共に図示しないバルブガイドを介して弁体３３に連結されるステッピングモータ３４とを含む。ステッピングモータ３４は、ＥＣＵ８により制御され、弁体３３を弁座３２に対して軸方向に進退移動させる。ステッピングモータ３４の作動に伴って弁体３３が弁座３２に接近し、当該弁体３３の図示しないシール部材が弁座３２に当接することで封鎖弁３０が閉弁する。また、ステッピングモータ３４の作動に伴って弁体３３が弁座３２から離間し、当該弁体３３の図示しないシール部材が弁座３２から離間することで封鎖弁３０が開弁する。

上述のような蒸発燃料処理装置２０において、車両の駐車中（エンジン１の運転停止中）、封鎖弁３０は閉弁状態に維持され、燃料タンク１０内の蒸発燃料がキャニスタ２２内に流入することはない。また、車両の駐車中、パージ通路２６は、パージ弁２７が閉弁されることで遮断状態に維持され、キャニスタ２２は、切換弁４１が開弁されることで大気通路２８に連通された状態に維持される。更に、蒸発燃料処理装置２０では、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がオフされた車両のキーオフ時（エンジン１の運転停止時）に、ＥＣＵ８によってベーパ通路２４やパージ通路２６のリークの有無が診断される。

一方、車両のイグニッションスイッチがオンされると、予め定められた学習実行条件が成立した際に、弁体３３と弁座３２との軸方向距離を変化させたときの燃料タンク１０の内圧変化に基づいて、封鎖弁３０の開弁開始位置の学習が実行される。また、車両の走行中に予め定められたパージ条件が成立すると、ＥＣＵ８は、キャニスタ２２の内部が大気通路２８に連通された状態でパージ弁２７を開弁させる。これにより、エンジン１（吸気管４）の吸気負圧がパージ通路２６を介してキャニスタ２２内に供給されることで、キャニスタ２２内に大気通路２８から空気が流入する。更に、ＥＣＵ８は、パージ弁２７が開弁されており、かつ燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが所定値以上である場合、当該燃料タンク１０の圧抜きを実行すべく封鎖弁３０を開弁させる。これにより、ベーパ通路２４（封鎖弁３０）を介してキャニスタ２２内に燃料タンク１０内の気体（蒸発燃料）が流入するようになる。そして、キャニスタ２２の吸着材は、当該キャニスタ２２内に流入する空気等によりパージされ、吸着材から離脱した蒸発燃料は、空気と共にエンジン１の吸気管４へと導かれて燃焼室２内で燃焼させられる。

次に、図２を参照しながら、蒸発燃料処理装置２０における封鎖弁３０の開弁開始位置の学習手順について説明する。図２は、ＥＣＵ８により実行される開弁開始位置学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。

本実施形態において、図２の開弁開始位置学習ルーチンは、車両の停車時といった予め定められたタイミングが到来すると実行される。図２に示すように、開弁開始位置学習ルーチンの開始に際して、ＥＣＵ８（図示しないＣＰＵ）は、タンク内圧センサ１５により検出される燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋを入力する（ステップＳ１００）。次いで、ＥＣＵ８は、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが標準大気圧よりも低い第１閾値Ｐａ以下であるか、あるいは標準大気圧よりも高い第２閾値Ｐｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて内圧Ｐｔｋが第１閾値Ｐａを上回っており、かつ第２閾値Ｐｂ未満であると判定した場合、ＥＣＵ８は、開弁開始位置の学習の実行条件が成立していないとみなし、本ルーチンを終了させる。

一方、ステップＳ１１０にて内圧Ｐｔｋが第１閾値Ｐａ以下であるか、あるいは第２閾値Ｐｂ以上であると判定した場合、ＥＣＵ８は、開弁開始位置の学習の実行条件が成立しているとみなし、キーオフポンプモジュール４０の切換弁４１を閉弁させる（ステップＳ１２０）。これにより、キャニスタ２２の内部と大気（大気通路２８）との連通が遮断されることから、キャニスタ２２の内圧Ｐｃは、大気の影響を受けず、封鎖弁３０の状態、すなわち燃料タンク１０の実際の内圧Ｐｔｋに応じて変化することになる。なお、この際、パージ弁２７は、閉弁状態に維持される。また、切換弁４１が閉弁され、かつ封鎖弁３０が開弁された状態において、キャニスタ２２の内圧Ｐｃを検出するキャニスタ内圧センサ４７の検出値に対する燃料タンク１０内の燃料の挙動による影響は非常に小さくなる。

ステップＳ１２０の処理の後、ＥＣＵ８は、予め定められた限界閉弁ステップＳ０を封鎖弁３０のステッピングモータ３４に対する初期指令値としての初期ステップＳｉｎｔに設定する（ステップＳ１３０）。限界閉弁ステップＳ０は、封鎖弁３０が完全に閉弁している状態から、弁体３３のシール部材が弁座３２に当接している開弁に至る直前の状態まで当該弁体３３を移動させるためのステッピングモータ３４のステップ量（弁体３３と弁座３２との軸方向距離の指令値）として予め定められたものである。更に、ＥＣＵ８は、設定した初期ステップＳｉｎｔだけステッピングモータ３４のロータが回転（高速回転）するように当該ステッピングモータ３４を制御すると共に、初期ステップＳｉｎｔを、ステッピングモータ３４の制御に供された弁体３３と弁座３２との軸方向距離の指令値に相当する加算後ステップＳＡとしてＲＡＭに記憶させる（ステップＳ１４０）。

続いて、ＥＣＵ８は、ステッピングモータ３４のロータが予め定められた学習用ステップＳＬ（例えば、数ステップ）だけ回転するように当該ステッピングモータ３４を制御する（ステップＳ１５０）。更に、ＥＣＵ８は、その時点の加算後ステップＳＡに学習用ステップＳＬを加算した値を新たな加算後ステップＳＡとしてＲＡＭに記憶させる（ステップＳ１６０）。次いで、ＥＣＵ８は、タンク内圧センサ１５により検出される燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋとキャニスタ内圧センサ４７により検出されるキャニスタ２２の内圧Ｐｃとに基づいて、ロータが学習用ステップＳＬだけ回転してから所定時間（例えば、数百ｍＳｅｃ）が経過するまでの間の燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋの変化量（タンク圧変化量）ΔＰｔｋとキャニスタ２２の内圧Ｐｃの変化量（キャニスタ圧変化量）ΔＰｃとを取得（算出）する（ステップＳ１７０）。そして、ＥＣＵ８は、タンク圧変化量ΔＰｔｋの絶対値が予め定められた閾値ΔＰｔｋｒｅｆ（正の値）以上であり、かつキャニスタ圧変化量ΔＰｃの絶対値が予め定められた閾値ΔＰｃｒｅｆ（正の値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。

ここで、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが正圧（Ｐｔｋ＞大気圧）であると共に切換弁４１によりキャニスタ２２と大気との連通が遮断された状態で、弁体３３と弁座３２との軸方向距離の変化により封鎖弁３０が開弁すると、燃料タンク１０内の気体がキャニスタ２２内に流入することで、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが低下すると共に、キャニスタ２２の内圧Ｐｃが上昇する。また、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが負圧（Ｐｔｋ＜大気圧）であると共に切換弁４１によりキャニスタ２２と大気との連通が遮断された状態で、上記軸方向距離の変化により封鎖弁３０が開弁すると、キャニスタ２２内の気体が燃料タンク１０内に流入することで、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋが上昇すると共に、キャニスタ２２の内圧Ｐｃが低下する。

このため、ステップＳ１８０にてタンク圧変化量ΔＰｔｋの絶対値が閾値ΔＰｔｋｒｅｆ以上であり、かつキャニスタ圧変化量ΔＰｃの絶対値が予め定められた閾値ΔＰｃｒｅｆ以上になっていないと判定した場合、ＥＣＵ８は、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋやキャニスタ２２の内圧Ｐｃの実質的な変化が生じておらず、封鎖弁３０が開弁に至っていないとみなし、上述のステップＳ１５０以降の処理を再度実行する。これに対して、ステップＳ１８０にてタンク圧変化量ΔＰｔｋの絶対値が閾値ΔＰｔｋｒｅｆ以上であり、かつキャニスタ圧変化量ΔＰｃの絶対値が予め定められた閾値ΔＰｃｒｅｆ以上であると判定した場合、ＥＣＵ８は、封鎖弁３０が開弁することで燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋやキャニスタ２２の内圧Ｐｃに実質的な変化が生じたとみなし、その時点でＲＡＭに記憶されている加算後ステップＳＡを開弁開始位置の学習値である開弁開始ステップＳＳとしてＲＡＭに記憶させる（ステップＳ１９０）。そして、ＥＣＵ８は、切換弁４１を開弁させた後（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了させる。

上述のように、蒸発燃料処理装置２０の制御装置であるＥＣＵ８は、切換弁４１によりキャニスタ２２と大気との連通が遮断された状態で弁体３３と弁座３２との軸方向距離を学習用ステップＳＬに対応した距離だけ変化させながら、燃料タンク１０およびキャニスタ２２の内圧変化に基づいて封鎖弁３０の開弁開始位置を学習する（ステップＳ１２０〜Ｓ１９０）。すなわち、ＥＣＵ８は、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋの変化に加えて、燃料タンク１０内の燃料の挙動の変化による影響を実質的に受けないキャニスタ２２の内圧Ｐｃの変化をも考慮しながら、封鎖弁３０の開弁開始位置の学習を実行する。これにより、燃料タンク１０内の燃料の挙動の変化に応じたタンク内圧センサ１５の検出値の変化に起因した開弁開始位置の誤学習を抑制しつつ、蒸発燃料処理装置２０を搭載した車両の走行中といった燃料タンク１０内の燃料の挙動変化を生じるときに開弁開始位置の学習を許容することが可能となる。また、車両の停車中に開始された封鎖弁３０の開弁開始位置の学習が車両の走行開始に伴って中断されてしまうことを抑制することもできる。蒸発燃料処理装置２０では、この結果、封鎖弁３０の開弁開始位置の学習精度を良好に確保しつつ、学習機会を増加させることが可能となる。

以上説明したように、本開示の蒸発燃料処理装置２０は、燃料タンク１０とキャニスタ２２とを結ぶベーパ通路２４に設置されると共に弁座３２に対して軸方向に進退移動する弁体３３を有する封鎖弁３０と、キャニスタ２２と大気との連通を遮断可能な切換弁４１と、燃料タンク１０の内圧Ｐｔｋを検出するタンク内圧センサ１５と、キャニスタ２２の内圧Ｐｃを検出するキャニスタ内圧センサ４７と、封鎖弁３０および切換弁４１を制御するＥＣＵ８とを含む。そして、制御装置としてのＥＣＵ８は、切換弁４１によりキャニスタ２２と大気との連通が遮断された状態で弁体３３と弁座３２との軸方向距離を変化させ、当該軸方向距離の変化に応じた燃料タンク１０およびキャニスタ２２の内圧変化に基づいて封鎖弁３０の開弁開始位置を学習する（ステップＳ１２０〜Ｓ１９０）。この結果、封鎖弁３０の開弁開始位置の学習精度を良好に確保しつつ、学習機会を増加させることが可能となる。

なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、蒸発燃料処理装置の製造産業等において利用可能である。

１ エンジン、２ 燃焼室、３ エアクリーナ、４ 吸気管、４ｐ 吸気ポート、５ スロットルバルブ、６ 燃料噴射弁、７ ピストン、８ 電子制御装置（ＥＣＵ）、１０ 燃料タンク、１１ 燃料インレットパイプ、１２ ベントライン、１３ 逆止弁、１４ 燃料センダーゲージ、１５ タンク内圧センサ、１６ 燃料通路、１７ 燃料ポンプモジュール、２０ 蒸発燃料処理装置、２２ キャニスタ、２４ ベーパ通路、２６ パージ通路、２７ パージ弁、２８ 大気通路、２９ エアフィルタ、３０ 封鎖弁、３１ ケーシング、３２ 弁座、３３ 弁体、３４ ステッピングモータ、４０ キーオフポンプモジュール、４１ 切換弁、４５ 真空ポンプ、４７ キャニスタ内圧センサ。

Claims (1)

1. 燃料タンクとキャニスタとを結ぶベーパ通路に設置されると共に弁座に対して軸方向に進退移動する弁体を有する封鎖弁と、前記キャニスタと大気との連通を遮断可能な遮断弁と、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサと、前記キャニスタの内圧を検出するキャニスタ内圧センサと、前記封鎖弁および前記遮断弁を制御する制御装置とを含む蒸発燃料処理装置において、
   前記制御装置は、前記遮断弁により前記キャニスタと大気との連通が遮断された状態で、前記封鎖弁が完全に閉弁している状態から前記弁体と前記弁座との軸方向距離を変化させ、前記軸方向距離の変化に応じた前記燃料タンクおよび前記キャニスタの内圧変化に基づいて前記封鎖弁の開弁開始位置を学習することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
   
   

Images