JP2017133412A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】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の開弁開始位置の学習機会をより増加させる。
【解決手段】蒸発燃料処理装置を制御するECUは、切換弁によりキャニスタと大気との連通を遮断すると共に封鎖弁を開弁させた状態で、キャニスタの内圧を減圧可能な真空ポンプにより燃料タンクの内圧を低下させてベーパ通路におけるリークの有無を診断し(ステップS140,S150)、ベーパ通路におけるリークの有無の診断後に燃料タンクの内圧が第1閾値Pa以下である場合に(ステップS170,S180)、封鎖弁30の開弁開始位置の学習(ステップS190)を実行する。
【選択図】図2

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は、開弁開始位置の学習機会の確保の面でなお改善の余地を有している。
そこで、本開示の発明は、封鎖弁の開弁開始位置の学習機会をより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、前記キャニスタの内圧を低下させることができる減圧ポンプと、前記封鎖弁を開閉制御すると共に、前記弁体と前記弁座との軸方向距離を変化させたときの前記燃料タンク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を遮断すると共に前記封鎖弁を開弁させた状態で、前記減圧ポンプにより前記キャニスタを介して前記燃料タンクの内圧を低下させて前記ベーパ通路におけるリークの有無を診断し、前記ベーパ通路におけるリークの有無の診断後に前記燃料タンクの内圧が所定値以下である場合に、前記封鎖弁の前記開弁開始位置の学習を実行することを特徴とする。
この蒸発燃料処理装置の制御装置は、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ものである。そして、当該制御装置は、遮断弁によりキャニスタと大気との連通を遮断すると共に封鎖弁を開弁させた状態で、減圧ポンプによりキャニスタを介して燃料タンクの内圧を低下させてベーパ通路におけるリークの有無を診断し、ベーパ通路におけるリークの有無の診断後に燃料タンクの内圧が所定値以下である場合に、封鎖弁の開弁開始位置の学習を実行する。すなわち、ベーパ通路におけるリークの有無の診断が実行された後には、燃料タンクの内圧が低下しており、当該診断後に燃料タンクの内圧が所定値以下である場合には、封鎖弁の開弁開始位置の学習を実行することができる。従って、この蒸発燃料処理装置では、封鎖弁の開弁開始位置の学習機会をより増加させることが可能となる。
また、上記制御装置は、遮断弁によりキャニスタと大気との連通を遮断すると共に封鎖弁を閉弁させた状態で、減圧ポンプによりキャニスタの内圧を低下させて当該キャニスタに接続されたパージ通路におけるリークの有無を診断した後、封鎖弁を開弁させると共に減圧ポンプにより燃料タンクの内圧を低下させてベーパ通路におけるリークの有無を診断するものであってもよい。
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リーク診断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におけるベーパ通路24やパージ通路26のリークの有無の診断について説明する。図2は、ECU8により実行されるリーク診断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のリーク診断ルーチンは、エンジン1の運転が停止されてから図示しないソークタイマの計時時間が所定時間(例えば数時間)に達した段階で実行される。ECU8(図示しないCPU)は、リーク診断ルーチンの実行タイミングが到来すると、図2に示すように、まずパージ通路26のリーク診断処理(ステップS100)を実行する。ステップS100において、ECU8は、キーオフポンプモジュール40の切換弁41を閉弁させてキャニスタ22と大気との連通を遮断すると共に、パージ弁27および封鎖弁30を閉弁状態に維持する。次いで、ECU8は、真空ポンプ45を作動させてキャニスタ22の内圧Pcを低下させながら、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を監視する。
ECU8は、真空ポンプ45を作動させた後にキャニスタ22の内圧Pcが例えば上記第1閾値Paよりも小さく定められたリーク判定閾値以下になったと判定した場合、真空ポンプ45を停止させた上で、キャニスタ22からパージ弁27までのパージ通路26にリークが生じていないと診断する(ステップS110:YES)。これに対して、ECU8は、真空ポンプ45を所定時間だけ作動させた時点で内圧Pcがリーク判定閾値以下になっていないと判定した場合、真空ポンプ45を停止させた上で、パージ通路26にリークが生じていると診断し(ステップS110:NO)、本ルーチンを終了させる。このように、パージ通路26にリークが生じていると診断して本ルーチンを終了させた場合、ECU8は、切換弁41を開弁させた上で、車両の図示しないインストルメントパネル上に所定の警告マークを表示させる。
一方、パージ通路26にリークが生じていないと診断した場合(ステップS110:YES)、ECU8は、タンク内圧センサ15により検出された燃料タンク10の内圧Ptkを入力する(ステップS120)。更にECU8は、入力した内圧Ptkが標準大気圧よりも低い第1閾値Paを上回っており、かつ標準大気圧よりも高い第2閾値Pb未満であるか否かを判定し(ステップS130)、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(ステップS130:YES)、ベーパ通路24のリーク診断処理(ステップS140)を実行する。ステップS140において、ECU8は、キーオフポンプモジュール40の切換弁41を閉弁させてキャニスタ22と大気との連通を遮断したまま、封鎖弁30を開弁させる。なお、この場合も、パージ弁27は、閉弁状態に維持される。次いで、ECU8は、真空ポンプ45を再度作動させてキャニスタ22を介して燃料タンク10の内圧Ptkを低下させながら、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を監視する。
ECU8は、真空ポンプ45を作動させた後に燃料タンク10の内圧Ptkが予め定められたリーク判定閾値(パージ通路26用のものと同一であってもよく、異なっていてもよい。)以下になったと判定した場合、真空ポンプ45を停止させた上で、ベーパ通路24にリークが生じていないと診断し(ステップS150:YES)、封鎖弁30を閉弁させると共に切換弁41を開弁させる(ステップS160)。これに対して、ECU8は、真空ポンプ45を所定時間だけ作動させた時点で内圧Ptkがリーク判定閾値以下になっていないと判定した場合、真空ポンプ45を停止させた上で、ベーパ通路24にリークが生じていると診断し(ステップS150:NO)、本ルーチンを終了させる。このように、ベーパ通路24にリークが生じていると診断して本ルーチンを終了させた場合も、ECU8は、封鎖弁30や切換弁41を通常の状態に戻した上で、車両の図示しないインストルメントパネル上に所定の警告マークを表示させる。
上述のような処理が行われる結果、蒸発燃料処理装置20のベーパ通路24およびパージ通路26におけるリークの有無の診断が完了することになるが、本実施形態のECU8は、ステップS160の処理の後、タンク内圧センサ15により検出された燃料タンク10の内圧Ptkを再度入力し(ステップS170)、入力した内圧Ptkが上記第1閾値Pa以下であるか否かを判定する(ステップS180)。同様に、上記ステップS130にて否定判断を行った場合も、ECU8は、ステップS170およびS180の処理を実行する。そして、内圧Ptkが第1閾値Pa以下であると判定した場合、ECU8は、封鎖弁30の開弁開始位置の学習(ステップS190)を実行する。
ステップS190において、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に設定し、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を加算後ステップSAとしてRAMに記憶させる。次いで、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を制御すると共に、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。
更に、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内圧Ptkの変化量ΔPtkを取得(算出)し、取得した変化量ΔPtkの絶対値が予め定められた閾値ΔPref(正の値)以上であるか否かを判定する。内圧Ptkの変化量ΔPtkの絶対値が閾値ΔPref未満であると判定した場合、ECU8は、燃料タンク10の内圧Ptk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(学習が完了していない)とみなし(ステップS200:NO)、上述のステップS170以降の処理を再度実行する。
これに対して、内圧Ptkの変化量ΔPtkの絶対値が閾値ΔPref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S200:YES)。そして、ECU8は、封鎖弁30を閉弁させた上で(ステップS210)、本ルーチンを終了させる。なお、ステップS180にて内圧Ptkが第1閾値Paを上回っていると判定した場合、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、学習の完了前であっても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と大気との連通を遮断すると共に封鎖弁30を開弁させた状態で、真空ポンプ45によりキャニスタ22を介して燃料タンク10の内圧Ptkを低下させてベーパ通路24におけるリークの有無を診断する(ステップS140)。そして、ECU8は、ベーパ通路24におけるリークの有無の診断後に燃料タンク10の内圧Ptkが第1閾値(所定値)Pa以下である場合に、封鎖弁30の開弁開始位置の学習(ステップS190)を実行する。すなわち、ベーパ通路24におけるリークの有無の診断が実行された後には、燃料タンク10の内圧Ptkが低下しており、当該診断後に燃料タンク10の内圧Ptkが開弁開始位置の学習の実行条件を規定する第1閾値Pa以下である場合には、封鎖弁30の開弁開始位置の学習を実行することができる。従って、蒸発燃料処理装置20では、封鎖弁30の開弁開始位置の学習機会をより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、キャニスタ22の内圧を低下させることができる真空ポンプ45と、封鎖弁30を開閉制御すると共に、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Ptkの変化に基づいて封鎖弁30の開弁開始位置を学習する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と大気との連通を遮断すると共に封鎖弁30を開弁させた状態で、真空ポンプ45によりキャニスタ22を介して燃料タンク10の内圧Ptkを低下させてベーパ通路24におけるリークの有無を診断し(ステップS140,S150)、ベーパ通路24におけるリークの有無の診断後に燃料タンク10の内圧Ptkが第1閾値Pa以下である場合に(ステップS170,S180)、封鎖弁30の開弁開始位置の学習(S190)を実行する。この結果、封鎖弁30の開弁開始位置の学習機会をより増加させることが可能となる。
なお、上記実施形態において、ECU8は、切換弁41によりキャニスタ22と大気との連通を遮断すると共に封鎖弁30を閉弁させた状態で、真空ポンプ45によりキャニスタ22の内圧Pcを低下させて当該キャニスタ22に接続されたパージ通路26におけるリークの有無を診断した後、封鎖弁30を開弁させると共に真空ポンプ45により燃料タンク10の内圧Ptkを低下させてベーパ通路24におけるリークの有無を診断するが、これに限られるものではない。すなわち、図2において、ステップS100のパージ通路26のリーク診断が省略されてもよい。また、図2のステップS130にて否定判断がされた場合、ステップS170以降の処理を実行する代わりに、当該否定判断がなされた時点で、図2のルーチンを終了させてもよい。
そして、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、前記キャニスタの内圧を低下させることができる減圧ポンプと、前記封鎖弁を開閉制御すると共に、前記弁体と前記弁座との軸方向距離を変化させたときの前記燃料タンク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を遮断すると共に前記封鎖弁を開弁させた状態で、前記減圧ポンプにより前記キャニスタを介して前記燃料タンクの内圧を低下させて前記ベーパ通路におけるリークの有無を診断し、前記ベーパ通路におけるリークの有無の診断後に前記燃料タンクの内圧が所定値以下である場合に、前記封鎖弁の前記開弁開始位置の学習を実行することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
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