JP2011185226A - 制御バルブの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクとキャニスタとの連通路の間に設けられる制御バルブの固着を防止する制御バルブの制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料を貯留する燃料タンク３と、燃料タンク３の蒸発燃料を吸着するキャニスタ１３と、燃料タンク３とキャニスタ１３とを連通するベーパ通路９に設けられた制御バルブ１１と、を備えた車両の前記制御バルブ１１の制御方法であって、制御バルブ１１は、不感帯領域Ｂを有し、前記車両が所定の状態になった時に前記制御バルブ１１を前記不感帯領域Ｂで作動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置の燃料タンクとキャニスタとの連通路（ベーパ通路）の間に設けられる制御バルブの制御方法に関するものであり、特に制御バルブの固着防止方法に関する。

自動車等の車両に装備される燃料タンクと、燃料タンクで発生した蒸発燃料（ベーパ）を吸着するキャニスタとの連通路の間に制御バルブ（制御弁）を設け、給油状態および車両走行中に燃料タンク内の圧力が所定圧力よりも高くなった状態において制御バルブを開放し、車両停車中は制御バルブを閉塞する燃料タンクの蒸発ガス抑制装置が開示されている（特許文献１）。

特許第３３９７１８８号公報

ところで、プラグインハイブリッド車などのエンジンを長期間駆動させないものは、キャニスタに燃料タンクからの蒸発燃料がキャニスタに吸着されないように制御バルブ（制御弁）を閉塞している。制御バルブの閉塞状態が続くと、制御バルブの樹脂製品が液体により解けて出るガム成分によって制御バルブが固着してしまう場合がある。
しかしながら、特許文献１で開示された方法では、制御バルブの固着を防止するために、制御バルブの開閉動作を行うと、蒸発燃料がキャニスタに吸着されてしまうため、プラグインハイブリッド車などのエンジンを長期間駆動させない車両には、より大容量のキャニスタを搭載する必要となるという問題があった。

そこで本発明は、燃料タンクとキャニスタとの連通路の間に設けられる制御バルブの固着を防止する制御バルブの制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、このような課題を解決するために、請求項１に係る制御バルブの制御方法は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路に設けられた制御バルブと、を備えた車両の前記制御バルブの制御方法であって、前記制御バルブは、不感帯領域を有し、前記車両が所定の状態になった時に前記制御バルブを前記不感帯領域で作動させることを特徴とする。

本発明によれば、制御バルブの固着を防止することができる。

また、請求項２に係る制御バルブの制御方法は、前記所定の状態は、イグニッションがオンとなったときであることを特徴とする。

本発明によれば、イグニッションがオンとなるごとに固着防止制御をすることができる。

また、請求項３に係る制御バルブの制御方法は、前記所定の状態は、前記車両の駆動源の始動時であることを特徴とする。

本発明によれば、駆動源の始動時ごとに固着防止制御をすることができる。

また、請求項４に係る制御バルブの制御方法は、前記不感帯領域は、前記蒸発燃料が前記キャニスタに吸着されない領域であることを特徴とする。

本発明によれば、パージ通路を連通させない領域において固着防止制御をすることができる。

また、請求項５に係る制御バルブの制御方法は、前記制御バルブはボールバルブであることを特徴とする。

本発明によれば、制御バルブを確実に動作させることができる。

また、請求項６に係る制御バルブの制御方法は、前記制御バルブの開度を検出する開度検出手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、開度検出手段で検出した実開度を用いて固着防止制御を行うことができる。

また、請求項７に係る制御バルブの制御方法は、前記車両は、プラグインハイブリッドであることを特徴とする。

本発明によれば、プラグインハイブリッド車において好適に固着防止制御をすることができる。

本発明に係る制御バルブの制御方法によれば、燃料タンクとキャニスタとの連通路の間に設けられる制御バルブの固着を防止することができる。

本実施形態に係る蒸発燃料処理装置（密閉保持時）の構成図である。 本実施形態に係る蒸発燃料処理装置の構成図であり、給油時の状態を示している。 本実施形態に係る蒸発燃料処理装置の構成図であり、ＣＳ ＭＯＤＥ走行時（パージ時）の状態を示している。 本実施形態に係る蒸発燃料処理装置に用いられる制御バルブのボールの回動軸を法線とする平面で切断した断面図であり、（ａ）は制御バルブの開度がゼロ度（全閉）の場合を示し、（ｂ）は開度がゼロ度より大きく不感帯領域の最大の開度より小さい場合を示し、（ｃ）は開度が不感帯領域の最大の開度に等しい場合を示し、（ｄ）は開度が不感帯領域の最大の開度より大きく９０度（全開）より小さい場合を示し、（ｅ）は開度が９０度（全開）に等しい場合を示している。 制御バルブの開度に対する制御バルブを流れる蒸発燃料の流量の関係を示すグラフである。 本実施形態に係る蒸発燃料処理装置の制御バルブの固着防止制御を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪蒸発燃料処理装置の構成≫
図１は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置（密閉保持時）１の構成図である。
車両に設けられる蒸発燃料処理装置１は、燃料を貯留する燃料タンク３と、蒸発燃料（ベーパ）を吸着するキャニスタ１３と、一端が燃料タンク３に接続され他端がキャニスタ１３に接続される蒸発燃料が流通するベーパ通路９と、ベーパ通路９上に接続される制御バルブ１１と、制御バルブ１１と並列にベーパ通路９上に接続される高圧２ウェイバルブ１０と、制御バルブ１１の開度を検出する開度検出手段１２と、一端がキャニスタ１３に接続され他端が内燃機関の吸気通路（図示省略）に接続されるパージ通路１８と、パージ通路１８上に接続されるパージコントロールバルブ１４と、キャニスタ１３内の圧力を検出する圧力センサ１５と、三方弁１７と、三方弁１７で通気する方向を切り替えることでベーパ通路９内の制御バルブ１１に対して燃料タンク３側の圧力とキャニスタ１３側の圧力を検出する圧力センサ１６と、制御手段２とを有している。

燃料タンク３には、フィラーパイプ４の一端とブリーザパイプ５の一端とが接続されている。ブリーザパイプ５の他端は、フィラーパイプ４の上部に接続されている。フィラーパイプ４の他端は、フィラーキャップ６で蓋がされている。

フューエルリッド７は、フィラーキャップ６に更に蓋をしている。リッドスイッチ８が運転者等によって押され、その後、所定の条件が満たされたと制御手段２が判定した場合に、制御手段２は、フューエルリッド７を開ける。フューエルリッド７が開けば、運転者等は、フィラーキャップ６を開けて、燃料タンク３に給油することが可能になる。

燃料タンク３は、燃料を内燃機関（図示省略）に送るポンプ３ａと、ベーパ通路９への開口に設けられたフロート弁３ｂとカット弁３ｃとを有している。フロート弁３ｂは、いわゆる満タンになったらベーパ通路９への開口を塞ぎ、燃料がベーパ通路９に入るのを防いでいる。カット弁３ｃは、いわゆる満タンになってもベーパ通路９への開口を塞がないが、例えば、燃料タンク３が傾いて燃料の液面が上昇し燃料がベーパ通路９に入るのを防いでいる。

キャニスタ１３は、燃料を貯留する燃料タンク３で発生する蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ１３は、活性炭等を内蔵し、この活性炭等によって蒸発燃料が吸着される。逆に、キャニスタ１３は、大気から吸気して、その吸気した空気をパージ通路１８に送ることにより、キャニスタ１３内に吸着された蒸発燃料をキャニスタ１３の外の内燃機関（図示省略）へパージすることができる。

制御バルブ１１は、燃料タンク３とキャニスタ１３とを連通するベーパ通路９に設けられている。本実施形態の制御バルブ１１には、ボールバルブを用いることができる。詳細は後記するが、ボールバルブは、開度ゼロ度で全閉となり、開度ゼロ度付近で連通を遮断する不感帯領域を有し、開度９０度で全開となる。
制御バルブ１１は、制御手段（開閉指令手段）２の開指令信号により任意の開度に開制御され、閉指令信号により任意の開度に閉制御される。また、制御バルブ１１の開度は、開度検出手段１２によって検出され、検出された開度は、制御手段２に送信される。

高圧２ウェイバルブ１０は、ダイアフラム式の正圧弁と負圧弁を組み合わせた機械式弁を有している。正圧弁は、燃料タンク３側の圧力が、キャニスタ１３側の圧力より所定圧力分高くなったときに開弁するように構成されている。この開弁により、燃料タンク３内で高圧になった蒸発燃料が、キャニスタ１３に送られる。負圧弁は、燃料タンク３側の圧力が、キャニスタ１３側の圧力より所定圧力分低くなったときに開弁するように構成されている。この開弁により、キャニスタ１３に貯えられていた蒸発燃料が、燃料タンク３に戻される。
これにより、後述する「駐車時」「ＣＤ ＭＯＤＥ走行時」に密閉保持される燃料タンク３が高圧または低圧になりすぎた際に高圧２ウェイバルブ１０が開弁されることにより、燃料タンク３の内圧が調整される。

パージコントロールバルブ１４は、パージ通路１８に設けられている。パージコントロールバルブ１４には、電磁弁を用いることができる。パージコントロールバルブ１４は、制御手段２によって、開制御と閉制御を行うことができる。

圧力センサ１５、１６には、圧電素子を用いることができる。圧力センサ１５は、キャニスタ１３に接続され、キャニスタ１３内の圧力を検出することができる。また、キャニスタ１３内の圧力は、パージ通路１８内の圧力と、ベーパ通路９内の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側の圧力とに等しくなるので、圧力センサ１５は、実質的に、それらの圧力も検出できることになる。圧力センサ１５で検出された圧力は、制御手段２に送信される。

圧力センサ１６は、三方弁１７の一口に接続されている。三方弁１７の残りの二口は、ベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側と、ベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側とに接続されている。制御手段２は、三方弁１７を制御して、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側とが連通する状態と、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側とが連通する状態に切り替えることができる。
圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側とが連通するように三方弁１７を切り替えることにより、圧力センサ１６は、ベーパ通路９内の制御バルブ１１よりキャニスタ１３側の圧力、更には、キャニスタ１３内の圧力を検出することができる。このとき検出される圧力は、圧力センサ１５に検出される圧力と、同じ箇所を計測し一致するはずなので、圧力センサ１５、１６の較正や故障診断を行うことができる。
一方、圧力センサ１６とベーパ通路９の制御バルブ１１より燃料タンク３側とが連通するように三方弁１７を切り替えることにより、圧力センサ１６は、ベーパ通路９内の制御バルブ１１より燃料タンク３側の圧力、さらには、燃料タンク３内の圧力を検出することができる。圧力センサ１６で検出された圧力は制御手段２に送信される。

≪蒸発燃料処理装置のバルブ開閉制御≫
次に、図１から図３を用いて本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１の制御について説明する。なお、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１はプラグインハイブリッド車に搭載されているものとして以下説明する。
図１は、「駐車時」および「ＣＤ ＭＯＤＥ走行時」（密閉保持時）の状態を示し、図２は「給油時」の状態を示し、図３は「ＣＳ ＭＯＤＥ走行時」（パージ時）の状態を示している。ここで、「ＣＤ ＭＯＤＥ走行時」とはエンジン（内燃機関）を駆動せず電気走行している状態であり、「ＣＳ ＭＯＤＥ走行時」とはハイブリッド（ＨＥＶ）走行でエンジン（内燃機関）が駆動して走行している状態である。

図２に示すように、制御手段２は「給油時」において、パージコントロールバルブ１４を閉弁し、制御バルブ１１を開弁することにより、蒸発燃料（ベーパ）はキャニスタ１３で吸着され、フューエルリッド７から蒸発燃料が漏れ出さない構成となっている。
また、図３に示すように、制御手段２は「ＣＳ ＭＯＤＥ走行時」（パージ時）において、パージコントロールバルブ１４および制御バルブ１１を開弁することにより、燃料タンク３の蒸発燃料やキャニスタ１３に吸着された蒸発燃料がパージ通路１８から内燃機関の吸気通路（図示省略）へと流れ、エンジン（内燃機関）の燃焼に用いられる。

一方、図１に示すように、制御手段２は「駐車時」および「ＣＤ ＭＯＤＥ走行時」（密閉保持時）において、燃料タンク３で発生した蒸発燃料がキャニスタ１３で吸着されないよう制御バルブ１１は閉弁している。

≪制御バルブの構成≫
図４に、制御バルブ１１のボール（弁体）１１ｂの回動軸を法線とする平面で切断した断面図を示す。図４（ａ）は、制御バルブ１１の開度がゼロ度（全閉）の場合を示している。
開度がゼロ度（全閉）の場合、弁座１１ａ内の流路の方向に対して、ボール（弁体）１１ｂ内の流路の方向が、９０度傾き、弁座１１ａ内の流路を、ボール（弁体）１１ｂで塞いでいる。弁座１１ａには、全閉ストッパ１１ｄと全開ストッパ１１ｅが取り付けられ、ボール（弁体）１１ｂには、ステム１１ｃが取り付けられている。ステム１１ｃは、ボール（弁体）１１ｂの回動に伴って回動する。開度がゼロ度（全閉）の場合において、ステム１１ｃは、全閉ストッパ１１ｄに当接し、図４（ａ）に示す以上に反時計回りに回らないようになっている。制御手段２は、ボール（弁体）１１ｂ及びステム１１ｃが反時計回りに回らなくなるまで回動させる閉制御を行い、回らなくなった状態の開度を、ゼロ度（ゼロ点）と記憶することで、開度のゼロ点補正を行うことができる。また、開度ａが９０度（全開）の場合において、ステム１１ｃは、全開ストッパ１１ｅに当接し、図４（ｅ）に示す以上に時計回りにボール（弁体）１１ｂ回らないようになっている。なお、図４では、ボール（弁体）１１ｂを時計回りに回動させて開弁しているが、これに限らず、反時計回りに回動させて開弁してもよく、この場合、ボール（弁体）１１ｂとステム１１ｃの回動の範囲に合わせて全閉ストッパ１１ｄと全開ストッパ１１ｅの取り付け位置を変更すればよい。

制御バルブ１１は、蒸発燃料が流れない開度の範囲として、開度が略ゼロ度となり全閉となる領域以外にも、開度が略ゼロ度より大きく蒸発燃料の流量が開度に対して不感になる不感帯領域Ｂを有している。不感帯領域Ｂでは、制御バルブ１１によりベーパ通路９は閉塞され連通しない領域であり、燃料タンク３内の蒸発燃料はキャニスタ１３に吸着されない。

図４（ｂ）に示すように、開度ａがゼロ度より大きく不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘの開度より小さい場合も、開度ａがゼロ度の場合と同様に、弁座１１ａ内の流路をボール（弁体）１１ｂで塞いでおり、蒸発燃料は制御バルブ１１を流れて通過することはできない。

図４（ｃ）に示すように、開度ａが不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘの開度に等しい場合も、蒸発燃料は制御バルブ１１を流れて通過することはできない。

図４（ｄ）に示すように、開度ａが不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘの開度より大きく９０度（全開）より小さい場合には、蒸発燃料は制御バルブ１１を流れて通過することができる。

図４（ｅ）に示すように、開度ａが９０度（全開）に等しい場合には、弁座１１ａ内の流路の方向にボール（弁体）１１ｂ内の流路の方向が一致し、制御バルブ１１は蒸発燃料を最大流量で流すことができる。ステム１１ｃは、全開ストッパ１１ｅに当接し、図４（ｅ）に示す以上に時計回りにボール（弁体）１１ｂが回らないようになっている。

図５に、制御バルブ１１の開度ａに対する制御バルブ１１を流れる蒸発燃料の流量の関係の一例を示す。
開度ａが０（ゼロ）度で流量が０（ゼロ）になっている。また、開度ａが０（ゼロ）度を超えて１５度まで、流量が０（ゼロ）になっている。この流量が０（ゼロ）で、開度ａが０（ゼロ）度を超えて１５度までの範囲が、不感帯領域Ｂである。そして、開度ａの１５度が、不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘである。
開度ａが、不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘの１５度を超えると、流量は０（ゼロ）より大きくなり、９０度まで、開度ａが大きくなる程、流量も大きくなる。
制御手段２は、図５のグラフのような開度ａに対する流量の関係を記憶しており、所定の時間内に燃料タンク３内の圧力を所定の圧力以下に下げるのに、どれだけの流量を確保しなければならないかを算出し、算出した流量と、記憶された開度ａに対する流量の関係から、開度ａを決定することができる。圧力センサ１５、１６を用いて、制御バルブ１１の上流と下流との差圧を考慮して流量を計算してもよい。
なお、制御バルブ１１の不感帯領域Ｂの最大Ｂｍａｘは１５度として説明したが、制御バルブ１１のボール（弁体）１１ｂの直径および流路径を適宜変更することにより変更可能である。

≪制御バルブの固着防止制御≫
プラグインハイブリッド車などのエンジンを長期間駆動させないものは、「ＣＳ ＭＯＤＥ走行時」（パージ時）の状態（図３参照）とならず、また燃料を消費しなければ「給油時」の状態（図２参照）ともならないため、長期間制御バルブ１１を閉弁した状態（図１参照）が維持され、制御バルブ１１が固着する場合がある。
制御バルブ１１が固着してしまうと「給油時」（図２参照）に大量の蒸発燃料（ベーパ）をキャニスタ１３に流すことができないため、給油口から蒸発燃料が漏れ出す虞があるため、制御バルブ１１の固着防止制御を行うことが求められている。
また、エンジンを駆動させなければ、キャニスタ１３に吸着された蒸発燃料を内燃機関の吸気通路（図示省略）へパージすることもできないため、後述する制御バルブ１１の固着防止制御を行う際には、燃料タンク３とキャニスタ１３とを連通するベーパ通路９を閉塞し燃料タンク３の蒸発燃料がキャニスタ１３に吸着されない状態、即ち制御バルブ１１によりベーパ通路９を閉塞した状態で固着防止制御を行うことが求められる。

そこで、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１の制御バルブ１１の固着防止制御について図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１の制御バルブ１１の固着防止制御を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、制御手段２は、固着防止制御を開始する状態かを判断する。固着防止制御を開始する状態ではない場合には（ステップＳ１０１でＮｏ）、固着防止制御を開始する状態となるまで、ステップＳ１０１を繰り返す。
固着防止制御を開始する状態である場合には（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。
なお、固着防止制御を開始する状態とは、車両のイグニッションスイッチがオンとなった時としてもよく、車両の駆動源（エンジンかＥＶ）の始動時としてもよい。また、前回の制御バルブ１１の動作時からの経過時間が所定の時間を超えた時を、固着防止制御を開始する状態としてもよい。さらに、イグニッションスイッチがオンとなった回数が所定値となったときとしてもよく、車両の走行距離が所定値を超えた時としてもよい。

ステップＳ１０２において、制御手段２は、制御バルブ１１に不感帯領域Ｂの範囲内の角度で開指令信号を送信する。
ステップＳ１０３において、制御手段２は、制御バルブ１１に閉指令信号を送信し、固着防止制御を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、制御バルブ１１の不感帯領域Ｂの範囲内において制御バルブ１１の開閉動作させることにより、制御バルブ１１によりベーパ通路９は閉塞され連通しない状態、即ち、燃料タンク３内の蒸発燃料がキャニスタ１３に吸着されない状態を維持したまま、制御バルブ１１の固着を防止することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限られることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態は、制御手段２が不感帯領域Ｂの範囲内で指定した指令値に基づいて、制御バルブ１１を開閉動作させることにより、固着防止制御を行うものとしたが、これに代えてまたは併せて、開度検出手段１２が検出する制御バルブ１１の実開度を用いて、制御バルブ１１の固着防止制御を行ってもよい。これにより、より確実に不感帯領域Ｂを逸脱することなく固着防止制御を行うことができる。

また、本実施形態で説明した、固着防止制御を行う車両は、プラグインハイブリッド方式の車両であることが好適である。プラグインハイブリッド方式の車両においては、長期間エンジンを使用しない状態での走行が可能であり、制御バルブ１１の固着防止が重要であり、本実施形態で説明した固着防止制御が好適である。

１ 蒸発燃料処理装置
２ 制御手段（開閉指令手段）
３ 燃料タンク
３ａ ポンプ
３ｂ フロート弁
３ｃ カット弁
４ フィラーパイプ
５ ブリーザパイプ
６ フィラーキャップ
７ フューエルリッド
８ リッドスイッチ
９ ベーパ通路
１０ 高圧２ウェイバルブ
１１ 制御バルブ（ボールバルブ）
１１ａ 弁座
１１ｂ ボール（弁体）
１１ｃ ステム
１１ｄ 全閉ストッパ
１１ｅ 全開ストッパ
１２ 開度検出手段
１３ キャニスタ
１４ パージコントロールバルブ
１５ 圧力センサ
１６ 圧力センサ
１７ 三方弁
１８ パージ通路
ａ 開度
Ｂ 不感帯領域
Ｂｍａｘ不感帯領域の最大

Claims (7)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路に設けられた制御バルブと、
   を備えた車両の前記制御バルブの制御方法であって、
   前記制御バルブは、不感帯領域を有し、
   前記車両が所定の状態になった時に前記制御バルブを前記不感帯領域で作動させる
   ことを特徴とする制御バルブの制御方法。
2. 前記所定の状態は、
   イグニッションがオンとなったときである
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御バルブの制御方法。
3. 前記所定の状態は、
   前記車両の駆動源の始動時である
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御バルブの制御方法。
4. 前記不感帯領域は、
   前記蒸発燃料が前記キャニスタに吸着されない領域である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の制御バルブの制御方法。
5. 前記制御バルブはボールバルブである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の制御バルブの制御方法。
6. 前記制御バルブの開度を検出する開度検出手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の制御バルブの制御方法。
7. 前記車両は、
   プラグインハイブリッドである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の制御バルブの制御方法。

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