JP6481601B2 - 燃料タンクシステム - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクシステムに関する。

従来、燃料タンク内で発生した燃料蒸気をキャニスタに吸着させると共に、キャニスタに吸着された燃料蒸気を吸気通路の負圧を利用してエンジン側に供給する燃料タンクシステムが用いられている。

ところで、エンジン側の吸気通路の負圧が小さい（吸気通路とキャニスタとの圧力差が小さい）、あるいは吸気通路が正圧である場合には、キャニスタの燃料蒸気を吸気通路に十分に供給できないという不都合があった。そこで、キャニスタと吸気通路を結ぶパージ通路に電動エアポンプ（パージポンプ）を配設して、電動エアポンプを駆動することによって吸気通路の負圧が十分に利用できないときであってもキャニスタの蒸発燃料（燃料蒸気）を吸気通路に供給可能とした蒸発燃料処理装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２８３７０２号公報

上記特許文献１記載の蒸発燃料処理装置には、パージ通路に電動エアポンプを配設することが記載されているが、電動エアポンプの故障検知については検討されていない。この点において、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、パージ管に設けられたパージポンプの異常検知可能な燃料タンクシステムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンクから燃料蒸気が供給されて吸着されると共に、吸気管に燃料蒸気を供給するキャニスタと、前記キャニスタと前記吸気管とを連通させるパージ配管と、前記パージ配管に配設され、駆動電流値に応じて吐出量を変化させるパージポンプと、前記パージ配管において、前記パージポンプよりも前記吸気管側に設けられ、流路面積を変更することによりパージ配管を流れる燃料蒸気の流量を調整する流量調整弁と、前記パージ配管内の前記パージポンプと前記流量調整弁との間で気体の圧力を測定する圧力測定手段と、前記パージポンプの駆動電流値と前記流量調整弁の流路面積と前記圧力測定手段で検出された圧力との関係に基づいて前記駆動電流値と前記流路面積に応じて温度補正された圧力の閾値が予め設定され、エンジンの駆動開始時に流量調整弁を所定の流路面積に設定し前記パージポンプを駆動させ前記圧力測定手段で検出された圧力が前記閾値よりも低い場合に、前記パージポンプの吐出量に異常があると判定する判定手段と、を備える。

この構成によれば、キャニスタから吸気管に連通させるパージ配管に上流側からパージポンプ、圧力測定手段、流量調整弁が配設される。この場合、判定手段は、正常なパージポンプを配設して駆動させた場合の、駆動電流値と流量調整弁の流路面積と圧力検出手段で検出されたパージ配管の圧力の関係に基づいて、駆動電流値と流路面積に応じて温度補正された圧力の閾値が予め設定されている。

一方、実際にパージポンプを使用する時には、判定手段は、パージポンプの駆動電流値と流量調整弁の流路面積に応じて選択された閾値と圧力検出手段で検出された圧力を比較し、圧力が閾値を下回った場合に、パージポンプの吐出量に異常があると判定する。すなわち、設定されたパージポンプの駆動電流値と流量調整弁の流路面積に対応するパージ配管の圧力を検出するだけで、パージポンプの吐出量の異常を検出することができる。

請求項１記載の発明の燃料タンクシステムは、上記構成としたので、パージポンプの吐出量の異常を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料タンクシステムの概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る燃料タンクシステムの流量調整弁の流路面積小の場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る流量調整弁の駆動電流値と吐出量の関係を示すグラフである。である。 本発明の一実施形態に係る燃料タンクシステムにおける流量調整弁の流路面積が最大の場合における閾値の設定方法を説明するグラフである。 本発明の一実施形態に係る燃料タンクシステムにおける流量調整弁の流路面積が最小の場合における閾値の設定方法を説明するグラフである。 本発明の第１実施形態に係る燃料タンクシステムにおける流量調整弁の吐出量の異常検知制御を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る燃料タンクシステムについて図１〜図５を参照して説明する。なお、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。

（構成）
本実施形態に係る燃料タンクシステム１０は、図１に示すように、燃料Ｆが貯留される燃料タンク１２と、燃料タンク１２内の燃料蒸気が吸着されるキャニスタ１４と、キャニスタ１４に吸着された燃料蒸気が供給されるエンジン１６と、後述するパージポンプ５２の吐出量異常検知制御を行なうＥＣＵ１８とを基本的に備えている。

燃料タンク１２は、燃料Ｆが貯留される燃料タンク本体２０と、燃料タンク本体２０から斜め上方に延在するフィラーパイプ２２と、フィラーパイプ２２の燃料注入口を閉塞するキャップ２４と、燃料タンク本体２０の上部に設けられたフロートバルブ２６と、を備えている。

キャニスタ１４は、キャニスタ本体２８が壁３０によって上下に区画されており、それぞれに燃料蒸気の吸着剤となる活性炭３２が配設されている。

キャニスタ本体２８の上流側の第１ポート３４は、燃料タンク本体２０（フロートバルブ２６）と供給管３６で連通されていると共に、エンジン１６の吸気側を構成する吸気管３８とパージ管４０で連通されている。

キャニスタ本体２８の下流側の第２ポート４２は、大気開放管４４が接続されている。大気開放管４４は、第２ポート４２と反対側の大気口４６で外部と連通している。また、第２ポート４２には、キャニスタ１４の圧力を検出するための圧力センサ４８が配設されている。

一方、第１ポート３４に接続されたパージ管４０は、吸気管３８のスロットルバルブ５０よりも下流側に連通しているものである。

パージ管４０には、上流側からパージポンプ５２、パージ管４０における燃料蒸気の圧力と温度をそれぞれ検出する圧力センサ５４、吸気管３８に供給する燃料蒸気の流量を調整する流量調整弁５６が配設されている。

パージポンプ５２は、図３に示すように、駆動電流に応じた吐出量で燃料蒸気を吐出するものである。また、流量調整弁５６は、後述するＥＣＵ１８からの駆動信号によって弁体５８がパージ管４０の流路に対して進退し、その流路面積Ｓを調整することによって吸気管３８に流れる燃料蒸気の流量を調整するものである。

また、圧力センサ４８、５４、パージポンプ５２、流量調整弁５６は、それぞれＥＣＵ１８と信号線で接続されている。ＥＣＵ１８は、パージポンプ５２を駆動電流で駆動させる。また、ＥＣＵ１８は、流量調整弁５６を駆動してパージ管４０の流路に対して弁体５８を進退させることにより、流路面積Ｓを調整して吸気管３８に供給される燃料蒸気の流量を制御している。また、後述するように、圧力センサ５４で検出された圧力に基づいて、パージポンプ５２の吐出量の異常を検知する。

ＥＣＵ１８は、次のようにしてパージポンプ５２の吐出量の異常を検知するための閾値を設定している。すなわち、燃料タンクシステム１０において、図３に示す吐出性能を有する正常なパージポンプを設置し、ポンプ駆動時の電流値を検出することによってパージポンプ５２の吐出量（パージ管４０における燃料蒸気の流量）を検出すると共に、そのときの流量調整弁５６の流路面積Ｓ、圧力センサ５４でパージ管４０における圧力（気圧）を検出する。

このパージポンプ５２の駆動電流値（吐出量（流量））と流量調整弁５６の流路面積とパージ管４０の圧力との関係に基づいて、駆動電流値と流路面積に応じて温度補正された閾値（圧力）が設定され、ＥＣＵ１８に記憶される。

例えば、図１に示すように、流量調整弁５６の弁体５８がパージ管４０の流路から最も引っ込んだ（流路面積が最大である）状態の流路面積Ｓ１の場合に、圧力Ｐと吐出量Ｑの関係が図４Ａに実線Ａで示すような関係になる。この圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係は、パージ管４０を流れる燃料蒸気の温度Ｔに依存するため、考慮される最低温度Ｔｌにおける圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係を実線Ａの関係から算出する。この計算した結果が図４Ａに破線Ｂで示されている。一方、考慮される最高温度Ｔｈにおける圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係を実線Ａの関係から算出する。この計算結果が図４Ａに破線Ｃで示されている。

したがって、パージポンプ５２が駆動電流値Ｉａの駆動電流で駆動された（吐出量がＱａの）（図３参照）場合、パージポンプ５２の吐出量が正常であれば、圧力センサ５４で検出される燃料蒸気の圧力Ｐは、最低温度Ｔｌのときの圧力Ｐ１から最高温度Ｔｈのときの圧力Ｐ２までの範囲内となるはずである（図４Ａ参照）。そこで、燃料蒸気の温度Ｔに拘らずパージポンプ５２の吐出量の異常を検出するためには、圧力Ｐ１〜Ｐ２（範囲内の最低圧力Ｐ２）よりも所定量低い圧力を閾値Ｐｔ１として設定する。

同様に、図２に示すように、流量調整弁５６の弁体５８が最も突出した（流路面積が最小である）状態の流路面積Ｓ２の場合に、圧力Ｐと吐出量Ｑの関係が図４Ｂに実線Ｄで示すような関係になる。この圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係は、パージ管４０を流れる燃料蒸気の温度Ｔに依存するため、考慮される最低温度Ｔｌにおける圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係を実線Ｄの関係から算出する。この計算した結果が図４Ｂに破線Ｅで示されている。一方、考慮される最高温度Ｔｈにおける圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係を実線Ｄの関係から算出する。この計算結果が図４Ｂに破線Ｇで示されている。

したがって、パージポンプ５２が駆動電流値Ｉａの駆動電流で駆動された（吐出量がＱａの）（図３参照）場合、パージポンプ５２の吐出量が正常であれば、圧力センサ５４で検出される燃料蒸気の圧力Ｐは、最低温度Ｔｌのときの圧力Ｐ３から最高温度Ｔｈのときの圧力Ｐ４までの範囲内となるはずである（図４Ｂ参照）。そこで、燃料蒸気の温度Ｔに拘らずパージポンプ５２の吐出量の異常を検出するためには、圧力Ｐ３〜Ｐ４（範囲内の最低圧力Ｐ４）よりも所定量低い圧力を閾値Ｐｔ２として設定する。

このようにして設定された閾値Ｐｔ１、Ｐｔ２等は、パージポンプ５２の駆動電流値（吐出量（流量））、流量調整弁５６の流路面積Ｓ１、Ｓ２等と関連付けられて後述するポンプ吐出量異常判定制御に用いるために、ＥＣＵ１８にポンプ吐出量異常判定マップとして格納されている。

（作用）
本実施形態に係る燃料タンクシステム１０の作用（動作）を説明する。先ず、通常のキャニスタ１４の作用について説明し、次にポンプ吐出量異常判定制御について説明する。

［通常動作］
先ず、燃料タンクシステム１０では、燃料タンク１２に対する給油時や外気温の上昇等によって燃料タンク本体２０の燃料蒸気圧が高まると、燃料タンク本体２０から供給管３６を介してキャニスタ１４の第１ポート３４に燃料蒸気が供給される。キャニスタ１４の活性炭３２に燃料が吸着された後、燃料蒸気から燃料を除去された気体が第２ポート４２から大気開放管４４を介して大気口４６から外部に排出される。

［エンジン駆動走行時］
次に、エンジン駆動走行時の制御について説明する。車両がエンジン駆動走行すると、ＥＣＵ１８からパージポンプ５２と流量調整弁５６に駆動信号が入力される。パージポンプ５２が駆動されることによって、キャニスタ１４の第１ポート３４から流量調整弁５６で所定の流量とされて吸気管３８に燃料蒸気が供給される。

［ポンプ吐出量異常判定制御］
先ず、ＥＣＵ１８は、エンジンＥＣＵ（不図示）からエンジン駆動信号が入力されると、ポンプ吐出量異常判定制御を開始する（図５、ステップＳ１０（以下、「図５、」を省略する）でＹＥＳ）。

次に、ＥＣＵ１８は、吸気管３８に供給すべき燃料蒸気の流量に基づいて、パージポンプ５２の吐出量（駆動電流値）と流量調整弁５６の弁体５８の突出量（流路面積Ｓ）を設定し、それぞれの値となるように制御する。例えば、ＥＣＵ１８は、パージポンプ５２の吐出量ＱがＱａとなるように、駆動電流値Ｉａ（図３参照）の駆動電流でパージポンプ５２を駆動する。また、ＥＣＵ１８は吸気管３８に対するキャニスタ１４からの燃料蒸気の流量が所定量となるように流量調整弁５６を所定の流路面積Ｓ（弁体５８のパージ管４０の流路に対する弁体５８の突出量）に調整する（ステップＳ１２）。ここでは、流路面積Ｓ１の場合について説明する。

この状態で、パージポンプ５２が駆動されることにより、キャニスタ１４からパージ管４０に流入した燃料蒸気は、パージポンプ５２で加圧され、流量調整弁５６で所定の流量にされた後、吸気管３８に供給される。

この際、パージ管４０に配設された圧力センサ５４から検出された燃料蒸気の圧力ＰがＥＣＵ１８に出力される（ステップ１４）。

ＥＣＵ１８は、圧力センサ５４で検出された圧力Ｐが入力されると、パージポンプ５２の駆動電流値Ｉａ（吐出量）と流量調整弁５６の流路面積Ｓ１とに基づいてポンプ吐出量異常判定マップから閾値Ｐｔ１を読み出し、検出された圧力Ｐと比較する（ステップ１６）。

ＥＣＵ１８は、検出圧力Ｐが閾値Ｐｔ１よりも小さい場合（Ｓ１６でＹＥＳ）には、パージポンプ５２の吐出量が異常である判定し、図示しないインストゥルパネルにパージポンプ５２の吐出量異常を表示する（ステップＳ１８）。

このように、本実施形態に係る燃料タンクシステム１０では、事前に正常なパージポンプ５２を用いて、パージポンプ５２の駆動電流値（吐出量、流量）と、流量調整弁５６の流路面積Ｓと、パージ管４０の圧力Ｐとの関係を検出し、これに基づいてパージポンプ５２の駆動電流値（吐出量、流量）と流量調整弁５６の流路面積Ｓに対応した各閾値Ｐｔを設定し、これをポンプ吐出量異常判定マップとしてＥＣＵ１８に格納している。したがって、実際にパージポンプ５２を駆動した場合に、パージポンプ５２の駆動電流値と流量調整弁５６の流路面積Ｓに基づいて設定された閾値Ｐｔと圧力センサ５４で検出された圧力Ｐを比較することで、パージポンプ５２の吐出量異常を容易に検出することができる。

特に、ＥＣＵ１８で閾値Ｐｔを設定する際に、パージポンプ５２の駆動電流値と流量調整弁５６の流路面積Ｓと圧力Ｐとの関係に基づいて、考慮される最低温度Ｔｌと最高温度Ｔｈにおける圧力Ｐ１、Ｐ２を計算で求め、その圧力範囲（Ｐ１〜Ｐ２）よりも低い圧力を閾値Ｐｔ１として設定しているため、燃料蒸気の温度Ｔに拘らず、精度良くパージポンプ５２の吐出量異常を検出することができる。また、燃料タンクシステム１０に温度センサを設置する必要がない点でも優れる。
ここでは、駆動電流値Ｉａと流路面積Ｓ１の場合について説明したが、他の場合でも同様である。

なお、本実施形態と異なり、パージ管４０のパージポンプ５２と流量調整弁５６の間に温度センサ６０（図１、２点鎖線部参照）を設けても良い。この場合には、ＥＣＵ１８は、正常なパージポンプ５２を配設して検出した圧力よりも所定量低い圧力を閾値とすると共に、その際の温度Ｔもポンプ吐出量異常判定マップに記憶する。一方、圧力センサ５４で検出された圧力Ｐを温度センサ６０で検出された温度と比較する閾値Ｐｔの温度との差に基づいて温度補正する。この温度補正された圧力Ｐと閾値Ｐｔを比較することによってパージポンプ５２が吐出量異常であるか否かを判定することも可能である。この場合には、閾値Ｐｔは、正常なパージポンプ５２を使用時の圧力から所定量下に設定でき、検出した圧力Ｐを温度補正することによって、精度良くパージポンプ５２の吐出量異常を検出できる。

また、一連の実施形態において、最低温度と最高温度の圧力を求めてその範囲外に閾値を設定することも、圧力検出時の温度と閾値設定時の温度の差に基づいて圧力を温度補正することも、いずれも圧力を温度補正して閾値を設定したものに含まれるものとする。

１０ 燃料タンクシステム
１２ 燃料タンク
１４ キャニスタ
１８ ＥＣＵ（判定手段）
４０ パージ管（パージ配管）
５２ パージポンプ
５４ 圧力センサ（圧力検出手段）
５６ 流量調整弁

Claims (1)

1. 燃料が貯留される燃料タンクと、
   前記燃料タンクから燃料蒸気が供給されて吸着されると共に、吸気管に燃料蒸気を供給するキャニスタと、
   前記キャニスタと前記吸気管とを連通させるパージ配管と、
   前記パージ配管に配設され、駆動電流値に応じて吐出量を変化させるパージポンプと、
   前記パージ配管において、前記パージポンプよりも前記吸気管側に設けられ、流路面積を変更することによりパージ配管を流れる燃料蒸気の流量を調整する流量調整弁と、
   前記パージ配管内の前記パージポンプと前記流量調整弁との間で気体の圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記パージポンプの駆動電流値と前記流量調整弁の流路面積と前記圧力測定手段で検出された圧力との関係に基づいて前記駆動電流値と前記流路面積に応じて温度補正された圧力の閾値が予め設定され、エンジンの駆動開始時に流量調整弁を所定の流路面積に設定し前記パージポンプを駆動させ前記圧力測定手段で検出された圧力が前記閾値よりも低い場合に、前記パージポンプの吐出量に異常があると判定する判定手段と、
   を備える燃料タンクシステム。