JP2004044536A

JP2004044536A - 燃料蒸発ガス処理装置

Info

Publication number: JP2004044536A
Application number: JP2002205357A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kono; 河野　昭宏; Kenya Kosho; 古性　賢也
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: US20040007215A1; US6814063B2; JP3975847B2

Abstract

【課題】燃料蒸発ガス処理装置の構造を複雑化することなく、キャニスタの詰まりによる過大負圧の発生を防止する。
【解決手段】系内の圧力低下量ＰＣＮＡＳＮが判定基準値ＣＡＮＩＮＧ＃以上となったときには、パージバルブの開度ＥＶＰＳを減じる。ＥＶＰＳを減じることで、キャニスタ側へと作用しようとするエンジンの吸入負圧が減じられるので、燃料タンクに強い負圧が作用して変形させる不都合を回避することができる。パージバルブの開度減制御により負圧の作用を減じるようにしたので、キャニスタと燃料タンクとのあいだにバルブを設ける必要がなく、リーク診断のうえで不都合を生じず、部品点数やコストが増大することもない。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に装備される燃料蒸発ガス処理装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
一般的に、自動車に適用される燃料蒸発ガス処理装置では、燃料タンクとエンジンの吸気通路とを連通する通路の途中に、活性炭等の燃料吸着材を保持したキャニスタを設けている。燃料タンクで発生した蒸発燃料は燃料タンクの内圧によりキャニスタに流れ込み、吸着材に吸着される。キャニスタに吸着された燃料は、エンジン運転時に吸気通路に発生する負圧によりエンジンに吸入される。このとき、キャニスタに設けられたドレン通路から大気が吸引され、吸着材からの燃料と共にエンジンに吸引される。エンジンへの燃料蒸発ガスの導入は、キャニスタとエンジン吸気通路とを連通する通路の途中に設けられたパージバルブの開閉によって制御される。パージバルブの開閉はエンジンの運転状態に応じて制御される。
【０００３】
ドレン通路が油脂や埃により詰まりを生じると、エンジンの強い吸入負圧が燃料タンクに作用して燃料タンクを変形させるという問題を生じる。この問題は、実開平５−４７４０３号公報に開示されているように、蒸発燃料の通路に強いエンジン吸入負圧が作用したときにこの通路を閉ざすバルブを設けることで回避することができる。
【０００４】
しかしながら、このようなバルブを設けると、燃料蒸発ガス処理装置のリーク診断を行ううえで不都合が生じる。リーク診断では、キャニスタのドレン通路に設けたドレンカットバルブを閉ざし、燃料タンクからの通路に負圧をかけた状態でパージバルブを閉ざし、燃料タンクからパージバルブに至るまでの系内を密閉状態として系内の圧力変化を調べる。したがって、通路内が負圧となっているときに閉じるバルブをキャニスタと燃料タンクとのあいだに設けた前記構成では、リーク診断時に燃料タンクとキャニスタとを例外的に連通状態とするための特殊なバルブ構造を設ける必要があり、それだけ部品点数およびコストが増大する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料タンクと、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクとキャニスタとを連通する第１の通路と、前記キャニスタとエンジン吸気通路とを連通する第２の通路と、前記第２の通路の途中に介装されるパージバルブと、前記第２の通路の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサが検出する圧力に基づいて前記パージバルブを制御するコントローラとを備える。
【０００６】
前記コントローラは、蒸発燃料のパージ中に前記圧力センサが検出する圧力が判定基準値よりも低いときに前記パージバルブの開度を減少させる。
【０００７】
【作用・効果】
本発明では、キャニスタのドレン通路の詰まり等に原因して、第２の通路内に判定基準値よりも低い負圧が発生したときには、これを圧力センサで検出してパージバルブの開度を減じる。パージバルブの開度を減じることで、キャニスタへと作用しようとするエンジンの吸入負圧が減じられるので、燃料タンクに強い負圧が作用して変形させる不都合を回避することができる。
【０００８】
本発明では、キャニスタと燃料タンクとのあいだにバルブを設ける必要がないので、リーク診断のうえで不都合を生じず、したがって部品点数やコストが増大することはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はエンジン、２はその吸気通路、３はスロットルバルブである。４は燃料タンク、５はそのフィラーキャップである。６はキャニスタ、７はコントローラである。
【００１０】
キャニスタ６の蒸発燃料出入口部８には燃料蒸発ガスの第１の通路９の一端が接続されている。前記通路９の他端は燃料タンク４の上部空間部分に開口するように燃料タンク４に接続されている。前記キャニスタ６の蒸発燃料出入口部８には燃料蒸発ガスの第２の通路１０の一端が接続されている。前記第２の通路の他端はスロットルバルブ３よりも下流側の部分に開口するようにエンジン吸気通路２に接続されている。
【００１１】
キャニスタ６にはそのドレン通路１１を開閉するドレンカットバルブ１２が設けられている。ドレンカットバルブ１２はコントローラ７からの指令により全開または全閉の何れかの位置をとる。
【００１２】
第２の通路１０にはその途中にパージバルブ１３が設けられている。パージバルブ１３はリニアソレノイドバルブからなり、コントローラ７からの指令により全開から全閉まで連続可変的にその開度が変化する。
【００１３】
第２の通路１０には、前記パージバルブ１３とキャニスタ６との間の通路内圧を検出する圧力センサ１４が設けられている。燃料タンク４には燃料の残量を検出する燃料残量センサ１５が設けられている。吸気通路２には、スロットルバルブ３よりも下流のエンジン吸入負圧を検出する圧力センサ１６が設けられている。
【００１４】
コントローラ７は、ＣＰＵおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されており、前記各センサ１４，１５，１６からの検出信号に基づき、ドレンカットバルブ１２およびパージバルブ１３の開度を制御する。
【００１５】
エンジンの停止時または運転時に燃料タンク４内で発生した燃料蒸気は、燃料タンク４の内圧により第１の通路９に押し出され、キャニスタ６に保持された吸着材１７に吸着される。この吸着燃料のパージはエンジン運転時に行われる。燃料パージ時には、ドレンカットバルブ１２およびパージバルブ１３を共に開き、エンジン吸気通路２に発生する吸入負圧をキャニスタ６の出入口部８に作用させる。これによりドレン通路１１から大気を吸引させ、この大気中に吸着材１７から燃料を脱離させて大気と共に第２の通路１０からエンジン吸気通路２へと導入する。吸気通路２へと導入された蒸発燃料はエンジン燃焼室にて燃焼させられる。
【００１６】
リークテスト時には、ドレンカットバルブ１３を閉ざし、パージバルブ１２を開いた状態で、燃料タンク４に至る通路９、１０、キャニスタ６内にエンジン吸入負圧を導入し、圧力センサ１４によりある負圧値を検出した時点でパージバルブ１２を全閉として、パージバルブ１２と燃料タンク４との間の経路を密閉状態とする。密閉状態としてから一定時間内の圧力の変化を圧力センサ１４により検出して、リークの有無を判定する。
【００１７】
本発明は、例えば前述したような構成を有する燃料蒸発ガス処理装置において、燃料タンク４を変形させるおそれのある強い負圧が通路１０内に導入されたことを検出したときにパージバルブ１２の開度を減じることにより、燃料タンク４に実際に作用する負圧を減殺することを特徴としている。次に、コントローラ７により行われるこのような制御の詳細につき、図２に示した流れ図等に基づいて説明する。
【００１８】
図２は、コントローラ７内で実行されるパージバルブ１２の開度制御ルーチンであり、例えば１００ミリ秒毎に周期的に実行される。この制御ルーチンは圧力異常を判定する診断処理をも含んでいる。以下の説明中で符号Ｓを付して示した数字は流れ図中のステップ番号である。
【００１９】
この制御では、まずＳ２０１にてエンジンまたは車両が診断許可条件にあるか否かを判定する。診断許可条件の詳細は図示していないが、例えば車両が一定以上の速度で走行中であること、前回の診断から一定時間が経過していることなどが診断を許可する条件となる。診断許可条件であるときにはＳ２０２以下のパージバルブ開度制御処理に移行し、診断許可条件でないときにはＳ２１５にてパージバルブ１３の開度ＥＶＰＳの最大制限値ＥＶＰＳＭＸを１００％にリセットして今回の処理を終了する。
【００２０】
Ｓ２０２では現在エンジンがパージ領域にあるか否か、つまりキャニスタ６に捕捉した燃料のパージが行われているか否かが判定される。これは例えばパージバルブ１３の指令開度ＥＶＰＳを参照し、ＥＶＰＳ＞０であればパージ領域であると判定し、Ｓ２０３に移行する。パージ領域でないとき、つまりＥＶＰＳ＝０のときには前記Ｓ２１５に移行したのち今回の処理を終了する。パージ領域では、何も異常が生じていない場合にはパージバルブ１３の開度を運転状態、例えば車速ＶＳＰに応じた開度に設定してキャニスタ６からの燃料蒸発ガスを吸気通路２に導入させる。
【００２１】
Ｓ２０３では基準圧ＰＡＴＭと圧力センサ１４の検出圧ＰＥＶとの差を、圧力変化を判定するためのパラメータＰＣＮＡＳＮとして設定する。すなわちＰＣＮＡＳＮは第２の通路１０に作用する負圧の大きさを表す。ＰＡＴＭは大気圧であり、例えばエンジン停止時の吸気管圧力センサ１６の圧力検出値を記憶しておく。ＰＥＶの検出はバックグラウンド処理として周期的に行われており、検出結果はメモリに記憶され、検出の都度にその記憶値は更新されている。
【００２２】
Ｓ２０４では前記ＰＣＮＡＳＮと判定基準値ＣＡＮＩＮＧ＃とを比較する。ＣＡＮＩＮＧ＃は燃料タンク４に変形を生じるおそれのある負圧値であり、例えば−４０ｍｍＨｇ相当に設定される。この比較においてＰＣＮＡＳＮ≧ＣＡＮＩＮＧ＃のときは過大負圧が作用しているものとしてＳ２０５以下のパージバルブ開度低減処理に移行する。ＰＣＮＡＳＮ＜ＣＡＮＩＮＧ＃のときには許容範囲であるとしてＳ２０６の異常なし判定処理を行い今回の処理を終了する。
【００２３】
Ｓ２０５ではパージバルブ開度制限率ＲＥＶＳＭＸの前回値から開度低減率ＥＶＰＳＬＭを減じてＲＥＶＳＭＸを更新する。ＲＥＶＳＭＸは０〜１００％の値をとり（初期値は１００％）、パージバルブ１３の開度減少量を与える。ＥＶＰＳＬＭは制御周期（この場合１００ミリ秒）毎にどのくらいの速度でパージバルブ１３の開度を減じるかを与える。ＥＶＰＳＬＭは固定値とすれば例えば２．４％程度であるが、後述するように条件によって可変設定する構成とすることもできる。
【００２４】
次いで、Ｓ２０７では、パージバルブ１３の最大開度の前回値ＥＶＰＳＭＸに前記ＲＥＶＳＭＸを乗じて最大開度値ＥＶＰＳＭＸを更新する。ＥＶＰＳＭＺの初期値は１００％であり、以後の制御状況に応じて最大０％まで減少する。
【００２５】
Ｓ２０８では現在のパージバルブ開度ＥＶＰＳと前記ＥＶＰＳＭＸとを比較し、ＥＶＰＳ＞ＥＶＰＳＭＸのときにはＳ２１０にてＥＶＰＳＭＸの値をＥＶＰＳに与え、ＥＶＰＳ≦ＥＶＰＳＭＸのときにはＳ２０９にてＥＶＰＳの値を現状に維持する。
【００２６】
前記Ｓ２０９，Ｓ２１０にて設定されたＥＶＰＳによりパージバルブ１３の開度が制御される。この場合、パージバルブ１３の初期開度は１００％であるが、通路１０および燃料タンク４に判定基準値以上の圧力低下が生じてＰＣＮＡＳＮ≧ＣＡＮＩＮＧ＃となると、制御周期ごとにＥＶＰＳＬＭの割合でパージバルブ１３の開度が減じられると共に、最大開度ＥＶＰＳＭＸも減少してゆく。この開度減制御により、エンジン吸気通路２から燃料タンク４内に作用する負圧が減少して、ＰＣＮＡＳＮ＜ＣＡＮＩＮＧ＃となると開度減制御は終了する。これ以後のパージバルブ１３の最大開度は、前記開度減制御終了時のＥＶＰＳＭＸであるので、次のパージ時には当初からパージバルブ１３の最大開度が絞られており、したがって良好な制御応答性が得られる。
【００２７】
次に、Ｓ２１１以下のＮＧ（異常）判定処理について説明する。このＮＧ判定は、システムが正常に機能している場合であっても気圧変化によって見かけ上で過大負圧が検出されてしまう不具合に対応する処理を含んでいる。圧力センサ１４は絶対圧を検出するのに対して、前記Ｓ２０３の基準圧ＰＡＴＭは測定時の大気圧記憶値を用いるので、高度変化に伴いパラメータＰＣＮＡＳＮに誤差を生じる。基準圧測定時よりも高度が下がれば大気圧は上昇するのでＰＣＮＡＳＮは真の圧力差よりも高い側つまり正圧側に誤差を生じ、高度が上がれば大気圧は下降するのでＰＣＮＡＳＮは負圧側に誤差を生じる。負圧側に誤差を生じた場合は、真のＰＣＮＡＳＮが適正範囲内にある条件下であっても異常負圧と判定されるおそれを生じる。
【００２８】
Ｓ２１１では、基準圧ＰＡＴＭとして大気圧を検出してからの時間の制限を設け、この制限時間内であればＮＧ判定許可条件が成立しているものとし、次いでＳ２１２にてＮＧ判定許否の基準となるカウンタ値Ｎをカウントアップさせる。ＮＧ判定許可条件でなければ、つまりＰＡＴＭの計測から制限時間を超過しているときには前述した圧力誤差を生じている可能性が高いのでＮＧ判定をせずに処理を終了する。
【００２９】
Ｓ２１２でのカウントの結果、Ｎが判定基準値ＮＡを超えたときにはＮＧと判定し、Ｓ２１４にて警告灯を点灯させる等のＮＧ判定処理を行う。Ｎ≦ＮＡの間は何もせずに今回の処理を終了する。なおカウンタ値ＮはＳ２０６での異常なしの判定時には０にリセットされる。
【００３０】
図３に前記制御時のタイミングチャートを示す。図中に破線で示したのがパージバルブ開度ＥＶＰＳの減少制御を行った場合の特性を示している。パージバルブ開度ＥＶＰＳは車速ＶＳＰの増大とともに増大して蒸発燃料のパージ量を増やしてゆく。この過程で通路１０内圧力が判定基準値（−４０ｍｍＨＧ）以上になると、再び判定基準値未満となるまでＥＶＰＳは減じられてゆく。これにより燃料タンク内圧も所期の許容範囲内に維持される。次回パージ時にはＥＶＰＳの最大開度が前記制限開度ＥＶＰＳＭＸにて制御されるので、応答よく過大負圧の作用を防止することができる。なお車両の減速開始と同時にパージバルブ開度ＥＶＰＳをゼロとしているが、これは減速時にはスロットルバルブ３が全閉となってその下流側に一時的に極めて強い負圧が生じるためである。
【００３１】
図４に本発明によるパージバルブ開度制御に関する他の実施形態を示す。これは図２のＳ２０５においてパージバルブ開度ＥＶＰＳの減少速度ＥＶＰＳＬＭを運転条件等に応じて可変設定するようにしたものである。
【００３２】
まずＳ３０１にて、燃料残量センサ１５により燃料タンク４内の燃料残量ＦＲＥを、圧力センサ１６により吸入負圧ＰＩＭをそれぞれ検出し、またそのときのパージバルブ制限開度ＥＶＰＳＭＸをＥＶＰＳ０として設定する。次いで、Ｓ３０２〜Ｓ３０４の処理にて、それぞれＦＲＥから第１開度減少率ＥＶＰＳＬＭ１を、ＰＥＭから第２開度減少率ＥＶＰＳＬＭ２を、ＥＶＰＳ０から第３開度減少率ＥＶＰＳＬＭ３をテーブル検索等により求める。
【００３３】
燃料タンク４内の燃料残量が多いほど系内の空間容積は小さくなり、負圧発生時の圧力の立ち上がりが速くなる。そこで、ＥＶＰＳＬＭ１は図示したようにＦＲＥが大であるほど大きくなる特性に設定され、これにより負圧の立ち上がり速度に対応して速やかにパージバルブ開度を減じられるようにしている。また、吸入負圧ＰＩＭが強いほどキャニスタ詰まり発生時に系内が過大負圧化しやすいので、ＥＶＰＳＬＭ２もＰＩＭが大であるほど大きくなるような特性が与えられている。パージバルブの最大開度がＥＶＰＳＭＸにより１００％未満に制限されているときは、これは過大負圧が発生した経歴があることを示しており、このＥＶＰＳＭＸが大きいほど負圧も作用しやすくなることから、ＥＶＰＳＬＭ３も大となる特性が与えられている。
【００３４】
このようにして求められたＥＶＰＳＬＭ１〜ＥＶＰＳＬＭ３をＳ３０５にて加算し、その結果をＥＶＰＳＬＭとして図２のＳ２０５の処理に適用する。これにより、車両の状態に応じてより的確なパージバルブ開度制御を行うことが可能となる。なお、ＥＶＰＳＬＭ１〜ＥＶＰＳＬＭ３は何れかのみを選択的に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した燃料蒸発ガス処理送致の一実施形態の構成図。
【図２】前記燃料蒸発ガス処理装置のコントローラが実行するパージバルブ開度制御の実施形態を表す流れ図。
【図３】前記実施形態の制御によるタイミングチャート。
【図４】本発明によるパージバルブ開度制御の他の実施形態を表す流れ図。
【符号の説明】
１　　エンジン
２　　吸気通路
３　　スロットルバルブ
４　　燃料タンク
６　　キャニスタ
７　　コントローラ
９　　第１の通路
１０　　第２の通路
１１　　ドレン通路
１２　　ドレンカットバルブ
１３　　パージバルブ
１４　　圧力センサ
１５　　燃料残量センサ
１６　　圧力センサ

Claims

燃料タンクと、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクとキャニスタとを連通する第１の通路と、前記キャニスタとエンジン吸気通路とを連通する第２の通路と、前記第２の通路の途中に介装されるパージバルブと、前記第２の通路の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサが検出する圧力に基づいて前記パージバルブを制御するコントローラとを備え、蒸発燃料のパージ中に前記圧力センサが検出する圧力が判定基準値よりも低いときに前記パージバルブの開度を減少させることを特徴とする燃料蒸発ガス処理装置。
請求項１において、前記パージバルブの開度減少の過程で圧力センサが検出する圧力が基準値よりも高くなったとき、そのときのパージバルブの開度を最大開度として以後のパージ制御を行う燃料蒸発ガス処理装置。
請求項２において、前記パージバルブの開度減少の速度は一定である燃料蒸発ガス処理装置。
請求項２において、前記パージバルブの開度減少の速度が可変設定される燃料蒸発ガス処理装置。
請求項４において、前記パージバルブの開度減少の速度を、燃料タンク内の燃料残量が多いほど大きくする燃料蒸発ガス処理装置。
請求項４において、前記パージバルブの開度減少の速度を、エンジン吸気通路内の負圧が大きいほど大きくする燃料蒸発ガス処理装置。
請求項４において、前記パージバルブの開度減少の速度を、圧力センサが検出する圧力が判定基準値よりも低くなったときのパージバルブの開度が大であるほど大きくする燃料蒸発ガス処理装置。
請求項１において、前記キャニスタは、リーク診断時に前記コントローラからの指令によりドレン通路を閉ざすドレンカットバルブを備えている燃料蒸発ガス処理装置。