JP2018123699A

JP2018123699A - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP2018123699A
Application number: JP2017014453A
Authority: JP
Inventors: 啓太福井; Keita Fukui; 山崎　誠; Makoto Yamazaki; 誠山崎; 善和宮部; Yoshikazu Miyabe
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】封鎖弁の開弁開始位置の学習処理において誤学習を抑制できる蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】蒸発燃料処理装置１２は、外気の導入によってキャニスタ１３から分離されたパージガスを内燃機関２の吸気通路７に供給するパージ処理を実施可能なパージ装置１７を備えている。蒸発燃料処理装置１２は、封鎖弁１５の開方向の動作量を増加しながら開弁開始位置を燃料タンク３内の圧力及びキャニスタ１３内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し開弁開始位置を記憶する学習処理を行うとともに、その学習処理の実行中にはパージ処理の実施が禁止されるようにパージ装置１７を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を備えた車両に設けられた燃料タンク内で発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置に関する。

蒸発燃料処理装置として、燃料タンクの内圧が圧力センサの測定範囲を超えている場合には、蒸発燃料を導くベーパ通路に設けられた封鎖弁の開弁開始位置を燃料タンクの内圧に基づいて学習する学習処理を禁止し、燃料タンクの内圧が圧力センサの測定範囲内に収まるまで封鎖弁を開弁方向に徐々に変化させることによって学習処理の誤学習を防止するものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５−１１０９１３号公報

封鎖弁の学習処理における誤学習が生じる原因は、特許文献１の装置のように燃料タンクの内圧が圧力センサの測定範囲を超えることに限らない。キャニスタから分離されたパージガスを内燃機関に供給するパージ処理を行うとキャニスタに外気が導入されるためキャニスタ及び燃料タンクの圧力が変化する場合がある。そのため、学習処理中にパージ処理を行うと、パージ処理による圧力変化と学習処理による圧力変化とが判別できずにキャニスタや燃料タンクの圧力に基づく学習処理で誤学習が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、封鎖弁の開弁開始位置の学習処理において、パージ処理に起因する誤学習を抑制できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

本発明の蒸発燃料処理装置は、内燃機関を備えた車両に設けられた燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、前記ベーパ通路に設けられ、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能であり、かつ前記ベーパ通路を閉鎖した状態において開方向の不感帯が存在する封鎖弁と、外気の導入によって前記キャニスタから分離されたパージガスを前記内燃機関の吸気通路に供給するパージ処理を実施可能なパージ装置と、前記封鎖弁の開方向の動作量を増加しながら、前記不感帯を超えて前記ベーパ通路の開通が許容される開弁開始位置を前記燃料タンク内の圧力及び前記キャニスタ内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し、前記開弁開始位置を記憶する学習処理を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記学習処理の実行中には前記パージ処理の実施が禁止されるように前記パージ装置を制御するものである。

この蒸発燃料処理装置によれば、学習処理の実行中にはキャニスタや燃料タンクの圧力変化を伴うパージ処理の実施が禁止されるため、学習処理におけるこれらの圧力変化を正しく検出できる。これにより、学習処理においてパージ処理に起因する誤学習を抑制できる。

本発明の一形態に係る蒸発燃料処理装置を含む車両の一部を模式的に示した構成図。封鎖弁の構造を示した断面図。本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

図１に示すように、車両１は、走行用駆動源として設けられガソリンエンジンとして構成された内燃機関２と、内燃機関２の燃料であるガソリンを貯留する燃料タンク３とを備えている。燃料タンク３に貯留された燃料Ｆは燃料ポンプ４にて吸い上げられてフィードパイプ５及び燃料噴射弁６を介して内燃機関２の吸気通路７に供給される。吸気通路７には空気濾過用のエアフィルタ８と吸入空気量を調整するスロットルバルブ９とが設けられている。燃料タンク３には給油用のインレットパイプ１０が設けられている。燃料Ｆの残量はフロート式の残量センサ１１にて検出される。

車両１には燃料タンク３内で発生した蒸発燃料を処理するための蒸発燃料処理装置１２が設けられている。蒸発燃料処理装置１２は蒸発燃料を吸着する吸着材１３ａを内蔵するキャニスタ１３と、キャニスタ１３と燃料タンク３とを接続するベーパ通路１４と、ベーパ通路１４に設けられていてベーパ通路１４を閉鎖及び開通可能な封鎖弁１５と、キャニスタ１３に設けられ大気に解放する大気連通管１６と、大気連通管１６を介してキャニスタ１３に導入された外気によってキャニスタ１３から分離されたパージガスを内燃機関２の吸気通路７に供給するパージ処理を実施するパージ装置１７とを備えている。

ベーパ通路１４と燃料タンク３との接続部にはＯＲＶＲバルブ２０及びＯＣＶバルブ２１が設けられている。ＯＲＶＲバルブ２０及びＯＣＶバルブ２１は燃料タンク３内の燃料Ｆの液面がこれらの高さまで達した場合にベーパ通路１４と燃料タンク３との連通を遮断するように構成されている。パージ装置１７は、キャニスタ１３と内燃機関２の吸気通路７とを接続してパージガスを内燃機関２に導くためのパージ通路２３と、パージ通路２３に設けられたパージコントロールバルブ２４とを備えている。パージコントロールバルブ２４はパージ通路２３を閉鎖してパージガスの供給を遮断する全閉位置とパージ通路２３を開放する全開位置との間で動作するバルブ装置として、例えば電磁アクチュエータ等により駆動される電磁制御式のバルブとして構成されている。もっとも、パージコントロールバルブ２４として全閉位置から全開位置まで開度を自在に調整できるバルブ装置を採用することもできる。パージコントロールバルブ２４が開弁すると、大気連通管１６を介してエアフィルタ１６ａにて濾過された外気がキャニスタ１３に導かれる。これにより、キャニスタ１３から分離されたパージガスが内燃機関２の吸気通路７に供給される。パージコントロールバルブ２４が全閉位置に操作されてパージ通路２３が閉鎖された場合、内燃機関２に吸入される全ガス量に占めるパージガスの割合であるパージ率は０％となり、パージ処理が禁止された状態となる。

大気連通管１６とキャニスタ１３との接続部にはキーオフポンプ２５が設けられている。キーオフポンプ２５はキャニスタ１３や燃料タンク３等の検査対象の穴あき等の異常を検出する検査を行うために設けられている。キーオフポンプ２５はその検査時に駆動されるポンプの他にキャニスタ１３内の圧力を測定する圧力センサ２６を内蔵している。以下、この圧力センサ２６が測定する圧力をシステム圧力と称する場合がある。また、燃料タンク３内の圧力は燃料タンク３に設けられた圧力センサ２７にて測定される。この圧力センサ２７が測定する圧力をタンク圧力と称する場合がある。

図２に詳細を示した封鎖弁１５は、閉状態でベーパ通路１４を閉鎖するとともに、開状態でベーパ通路１４の開通を許容しかつ開状態での開度を変化させることにより蒸発燃料の流量を制御可能な流量制御弁として構成されている。図２に示すように、封鎖弁１５は、ケーシング３０と、ケーシング３０に収められた弁体３１と、弁体３１を駆動するステッピングモータ３２とを備えている。

ケーシング３０には、蒸発燃料が流入する流入路４１と、蒸発燃料が流出する流出路４２と、流入路４１及び流出路４２のそれぞれと通じていて弁体３１が収納される弁室４３とが形成されている。弁体３１は流入路４１を閉鎖可能な内側弁部５１と、内側弁部５１を囲むように配置され、図２の上側が閉鎖されかつ下側が開放されたガイド部５２とを含んでいる。内側弁部５１とガイド部５２とは、互いに軸線Ａｘの方向に相対移動可能な状態で軸線Ａｘを中心として同心状に組み合わされている。内側弁部５１の下端には例えば合成ゴムで構成されたシール部材５４が設けられており、シール部材５４は流入路４１の開口位置に設けられたケーシング３０の弁座６０に密着して流入路４１を閉鎖できる。

内側弁部５１とガイド部５２との間には、内側弁部５１を弁座６０側に付勢するコイルばね５５が圧縮状態で設けられている。ガイド部５２は軸線Ａｘの方向に移動可能な状態で、かつ軸線Ａｘの回りを回転不能な状態でケーシング３０に設けられている。また、ガイド部５２とケーシング３０との間にはコイルばね５６が圧縮状態で設けられている。このコイルばね５６の弾性力により、ガイド部５２は弁座６０から離れる方向に付勢されている。ガイド部５２の上部には雌ねじ部５７が設けられている。雌ねじ部５７に形成された雌ねじ５７ａはステッピングモータ３２の出力軸５８に形成された雄ねじ５８ａと噛み合っている。これにより、ステッピングモータ３２の動作量に応じて弁体３１のガイド部５２は矢印Ｘで示した開方向及びその反対方向の閉方向に移動する。

図２の状態は、弁体３１のガイド部５２の下端が弁座６０に接触する閉方向の限界に位置しかつベーパ通路１４が閉鎖される初期位置の状態である。この初期位置では、内側弁部５１のシール部材５４がコイルばね５５の弾性力によって弁座６０に押し付けられていて封鎖弁１５は閉状態にある。初期位置からガイド部５２が開方向に移動するようにステッピングモータ３２が駆動されるとガイド部５２の下端が弁座６０から離れ始める。そして、さらに開方向の動作量が増加するとガイド部５２に設けられて内向きに突出する突出部５２ａと、内側弁部５１に設けられて外向きに突出する突出部５１ａとが突き当たる。これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当るまでは、内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０に押し付けられた閉状態に維持される。さらに、これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たった状態でガイド部５２が開方向に動作すると、ガイド部５２と内側弁部５１とが一緒に開方向に移動し、内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０から離れる。これにより流入路４１が開放されるので、流入路４１と流出路４２とが弁室４３を介して互いに連通し、ベーパ通路１４の開通が許容される。

このように、封鎖弁１５が初期位置から開方向に動作してガイド部５２の突出部５２ａと内側弁部５１の突出部５１ａとが互いに突き当たるまでは閉状態に維持される。そのため、初期位置から開方向に動作して突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たるまでの封鎖弁１５の動作範囲が閉弁範囲であり、本発明に係る不感帯の一例に相当する。そして、これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たった状態でガイド部５２が開方向に動作して内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０から離れる位置が本発明に係る開弁開始位置の一例に相当する。

蒸発燃料処理装置１の制御は、一例として図１に示した内燃機関２の運転状態を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０にて行われる。ＥＣＵ７０は本発明に係る制御手段の一例として機能する。ＥＣＵ７０は、内燃機関２の運転状態や燃料タンク３の内圧の状態等を考慮して、上述したパージ処理の禁止及び許可並びにパージ率を制御するとともに燃料タンク３内の蒸発燃料を処理するために封鎖弁１５の動作を制御する。また、図２に詳細を示した封鎖弁１５の開弁開始位置は封鎖弁１５のガイド部５２や内側弁部５１等の公差やこれらの経年変化によってばらつきが生じるため、封鎖弁１５に固有の開弁開始位置を検出して記憶する学習処理がＥＣＵ７０にて実施される。ＥＣＵ７０はキーオフポンプ２５に内蔵された圧力センサ２６の出力信号と燃料タンク３に設けられた圧力センサ２７の出力信号とに基づいてシステム圧力及びタンク圧力の測定値を監視しながら封鎖弁２５のステッピングモータ３２を操作して開弁開始位置の学習処理を行う。例えば、ＥＣＵ７０は、封鎖弁１５の開方向の動作量を図２に示した初期位置から徐々に増加させ、その開方向の動作によってシステム圧力の規定圧以上の上昇又はタンク圧力の規定圧以上の降下を検出した時の封鎖弁１５の位置を開弁開始位置の学習値として記憶する。

このように学習処理はシステム圧力やタンク圧力の変化に基づいて行われる。そのため、これらの圧力の変化を伴うパージ処理が学習処理中に行われるとパージ処理による圧力変化と学習処理による圧力変化とが判別できずに誤学習を招くおそれがある。そこで、ＥＣＵ７０は例えば図３に示す制御ルーチンを実行して、封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理中にパージ処理の実施を禁止する。図３の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ７０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

図３に示すように、ステップＳ１において、ＥＣＵ７０は、封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理の実施要求すなわち開弁開始位置の学習要求があるか否かを判定する。この要求は内燃機関２の積算運転時間が所定時間に達した場合など当該処理の実施の必要性に応じてＥＣＵ７０にて生成される。学習要求がある場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ７０はパージ処理の禁止を管理するためのパージ禁止フラグＦをセットする。パージ禁止フラグＦはＥＣＵ７０に含まれる記憶装置の所定の記憶領域に割り当てられた変数である。パージ禁止フラグＦがセットされる場合は１が代入され、パージ禁止フラグＦがクリアされる場合は０がそれぞれ代入される。パージ禁止フラグＦは図３の制御ルーチンと並行してＥＣＵ７０にて実行される不図示のパージ制御ルーチンの実行時に参照される。このパージ制御ルーチンでは、ＥＣＵ７０は、パージ禁止フラグＦがクリアされている場合に限りパージ処理が実施されるようにパージ装置１７に設けられたパージコントロールバルブ２４を制御し、パージ禁止フラグＦがセットされている場合にはパージ処理の実施が禁止されるようにパージ装置１７に設けられたパージコントロールバルブ２４を制御する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ７０は上述したパージ率が０％であるか、つまりパージコントロールバルブ２４が全閉位置に制御されてパージガスの吸気通路７への供給が遮断された状態にあるか否かを判定する。パージ率が０％である場合はステップＳ４に進み、そうでない場合は処理をステップＳ２に戻す。パージ禁止フラグＦがクリアされている状態でパージ処理の実施が開始された後に学習処理の実施要求があるとパージ率が０％でなくなる。このため、処理がステップＳ２に戻されて、ＥＣＵ７０はパージ禁止フラグＦをセットする。これにより、開弁開始位置の学習要求があった時点で実施中であったパージ処理は中断される。

ステップＳ４において、ＥＣＵ７０は封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理を実施する。続くステップＳ５では、ＥＣＵ７０は学習処理が完了したか否かを判定し、当該処理が完了するまで学習処理の実施が継続される。学習処理が完了した場合はステップＳ６に進み、ＥＣＵ７０はパージ禁止フラグＦをクリアする。そして今回のルーチンを終了する。

本形態によれば、開弁開始位置の学習処理の実行中にはキャニスタ１３や燃料タンク３の圧力変化を伴うパージ処理の実施が禁止される。このため、学習処理におけるこれらの圧力変化を正しく検出できる。これにより、学習処理においてパージ処理に起因する誤学習を抑制できる。

本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態の封鎖弁１５は一例にすぎない。例えば、封鎖弁１５と同様に、ベーパ通路を閉鎖する初期位置からの開方向の動作量が閉弁範囲を超えるまでベーパ通路を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁の他の一例として、貫通流路が形成された球状の弁体と、その弁体を回転可能に保持しベーパ通路に通じている弁座とを有し、弁体をモータで回転させることにより開度調整可能であるボールバルブを採用できる。さらに、これらの形態のように閉弁範囲が構造的に不感帯として意図的に設けられたものに限らず、ねじ部のバックラッシなどによって開方向の不感帯が存在する弁装置であれば、開弁開始位置の学習処理の対象となり得るので、本発明に係る封鎖弁として採用できる。

上記形態の車両１は内燃機関２が走行用駆動源として設けられた車両であるが、内燃機関２に加えてモータを走行用駆動源として備えたハイブリッド車両に変更することもできる。内燃機関２はガソリンエンジンであるが、本発明の対象となり得る内燃機関はディーゼルエンジンやガソリンとアルコールとの混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジンであってもよい。

１車両
２内燃機関
３燃料タンク
１２蒸発燃料処理装置
１３キャニスタ
１４ベーパ通路
１５封鎖弁
１７パージ装置
７０ＥＣＵ（制御手段）

Claims

内燃機関を備えた車両に設けられた燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、
前記ベーパ通路に設けられ、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能であり、かつ前記ベーパ通路を閉鎖した状態において開方向の不感帯が存在する封鎖弁と、
外気の導入によって前記キャニスタから分離されたパージガスを前記内燃機関の吸気通路に供給するパージ処理を実施可能なパージ装置と、
前記封鎖弁の開方向の動作量を増加しながら、前記不感帯を超えて前記ベーパ通路の開通が許容される開弁開始位置を前記燃料タンク内の圧力及び前記キャニスタ内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し、前記開弁開始位置を記憶する学習処理を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記学習処理の実行中には前記パージ処理の実施が禁止されるように前記パージ装置を制御することを特徴とする蒸発燃料処理装置。