JP6512405B2 - 燃料蒸発ガス排出抑止装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料蒸発ガス排出抑止装置のパージ制御及び異常検出技術に関する。

従来より車両の多くには、燃料タンク内で蒸発した燃料蒸発ガスの、給油時における大気への放出を防止するために、燃料タンクと内燃機関の吸気通路とを連通する連通路に介装するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通又は封鎖する密閉弁（タンク封鎖弁）と、吸気通路とキャニスタとの間の連通路の連通と遮断とを行うパージ弁（パージソレノイドバルブ）とを備える燃料蒸発ガス排出抑止装置が設けられている。燃料蒸発ガス排出抑止装置は、給油をする際には密閉弁を開きパージ弁を閉じて、燃料タンク内の燃料蒸発ガスをキャニスタに流出するようにし、燃料蒸発ガスをキャニスタ内に配設された活性炭に吸着させている。そして、燃料蒸発ガス排出抑止装置は、内燃機関の作動中にパージ弁を開き、キャニスタの活性炭に吸着させている燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路に導入して燃料蒸発ガスを処理する（キャニスタパージ）。

また、このように密閉弁によって密閉される燃料タンクにおいて、燃料タンク内の圧力が高圧になった場合には、内燃機関の作動中にパージ弁と密閉弁を開き、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを吸気通路に排出して、燃料タンク内及び連通路内の燃料蒸発ガスを処理する（タンクパージ：高圧パージ）。
更に、特許文献１に示すように、タンクパージ実行中において、燃料タンク内の燃料蒸発ガスがキャニスタに吸着されないように、燃料タンクと吸気通路とを連通しつつキャニスタを封鎖するキャニスタ開閉弁（ベーパソレノイドバルブ）を備えた装置が開発されている。

特開２０１３−９２３１５号公報

また、上記のような燃料蒸発ガス排出抑止装置において、燃料蒸発ガスの漏れや当該装置における各種バルブの故障を検出する故障判定技術が提案されている。
しかし、上記のようにキャニスタ開閉弁を備えた燃料蒸発ガス排出抑止装置では、キャニスタ開閉弁の故障判定も要求されるため、故障判定に必要な時間が長くなってしまうといった問題点がある。

特にハイブリッド車やプラグインハイブリッド車のように内燃機関の運転時間が比較的少ない車両では、故障判定の機会が減少するので、内燃機関を強制的に作動させて故障判定を行なうようにする必要があり、このような故障判定時間の増加は、燃料消費の増加に繋がってしまう。
本願発明はこのような問題を解決するためになされたもので、キャニスタ開閉弁を備えるとともに、タンクパージが可能な燃料蒸発ガス排出抑止装置において、キャニスタ開閉弁の故障判定機会を増加させ、故障判定時間を短縮させる燃料蒸発ガス排出抑止装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の燃料蒸発ガス排出抑止装置は、内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを連通する連通路と、前記連通路に接続され前記連通路内の燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタと、前記連通路と前記キャニスタとの連通を開閉するキャニスタ開閉弁と、前記燃料タンクと前記キャニスタとの間の前記連通路を開閉する密閉弁と、前記内燃機関の吸気通路と前記キャニスタ開閉弁との間の前記連通路を開閉するパージ弁と、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク圧検出部と、前記キャニスタの内部に圧力を付与する圧力発生部と、前記キャニスタの内圧を検出する圧力検出部と、前記燃料タンクの内圧が第１の所定圧を超えた際に、前記キャニスタ開閉弁を閉弁し、前記内燃機関が所定の運転状態になった後に前記密閉弁及び前記パージ弁を開弁させ、運転状態にある前記内燃機関の前記吸気通路に前記連通路を介して前記燃料タンク内の燃料蒸発ガスを導入して、当該燃料蒸発ガスを処理するタンクパージを行うタンクパージ制御部と、前記燃料タンクの内圧が第１の所定圧を超えて前記キャニスタ開閉弁を閉弁制御してから、前記密閉弁及び前記パージ弁を開弁させるまでの間に、前記圧力発生部により前記キャニスタの内部に圧力を付与し、前記キャニスタの内圧に基づいて前記キャニスタ開閉弁の故障判定を行なう故障判定部と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、燃料蒸発ガス排出抑止装置は、前記密閉弁を閉弁した状態で前記キャニスタ開閉弁を開弁させ、前記連通路を介して前記キャニスタ内の燃料蒸発ガスを運転状態にある前記内燃機関の前記吸気通路に導入して、当該燃料蒸発ガスを処理するキャニスタパージを行なうキャニスタパージ制御部を備え、前記タンクパージ制御部は、前記故障判定部により前記キャニスタ開閉弁が開固着状態である故障判定をした際には、前記キャニスタパージを行なってから、前記密閉弁を開弁させるとよい。

また、好ましくは、燃料蒸発ガス排出抑止装置は、前記キャニスタの燃料蒸発ガス吸着量を推定する吸着量推定部を備え、前記タンクパージ制御部は、前記燃料タンクの内圧が前記第１の所定圧を超えた際に、前記燃料蒸発ガス吸着量が所定量以下の場合には、前記内燃機関の作動に拘わらず、前記故障判定後に前記密閉弁及び前記キャニスタ開閉弁を開弁させて、前記燃料タンク内の燃料蒸発ガスを前記キャニスタに吸着させるとよい。

また、好ましくは、燃料蒸発ガス排出抑止装置は、前記キャニスタの燃料蒸発ガス吸着量を推定する吸着量推定部を備え、前記タンクパージ制御部は、前記燃料タンクの内圧が前記第１の所定圧を超えた際に、前記燃料蒸発ガス吸着量が所定量よりも多く、かつ前記内燃機関が停止している場合には、前記内燃機関を始動させるとよい。

本発明によれば、燃料タンクの内圧が第１の所定圧を超えてキャニスタ開閉弁を閉弁制御してから、密閉弁及びパージ弁を開弁させるまでの間に、圧力発生部によりキャニスタの内部に圧力を付与し、キャニスタの内圧に基づいてキャニスタ開閉弁の故障判定を行なう。このように、燃料タンクの圧力を内燃機関にパージ(タンクパージ)する際に、キャニスタ開閉弁を閉弁するので、このキャニスタ開閉弁の閉弁中に、キャニスタ開閉弁の故障判定を行なうことができる。例えば内燃機関始動直後ではパージが効率よく可能となるまでの待機時間を必要とする場合があり、このような待機時間を利用してキャニスタ開閉弁の開故障判定が行なうことができる。したがって、キャニスタ開閉弁の故障判定機会を増加させることができ、燃料蒸発ガス排出抑止装置の故障判定時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料蒸発ガス排出抑止装置の概略構成図である。 密閉弁の構造及び作動を示す説明図であり、非通電時での状態を示す。 密閉弁の構造及び作動を示す説明図であり、通電時で燃料タンク側が高圧である場合での状態を示す。 密閉弁の構造及び作動を示す説明図であり、通電時で燃料タンク側とバイパス弁側とが略同一の圧力である場合での状態を示す。 エバポレーティブリークチェックモジュールの構造及び作動を示す説明図であり、切替弁の非作動時での状態を示す。 エバポレーティブリークチェックモジュールの構造及び作動を示す説明図であり、切替弁の作動時での状態を示す。 本実施形態の電子コントロールユニットが実行するバイパス弁の故障判定及びタンクパージの制御フローチャートの一部である。 バイパス弁故障判定及びタンクパージを実行した際での各種信号の推移の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料蒸発ガス排出抑止装置１の概略構成図である。
また、図２〜４は、密閉弁３５の構造及び作動を示す説明図であり、図２は非通電時、図３は通電時であって燃料タンク側がバイパス弁側より高圧である場合、図４は通電時であって燃料タンク側とバイパス弁側とが略同一の圧力である場合を示す。図５、６は、エバポレーティブリークチェックモジュールの構造及び作動を示す説明図であり、図５は切替弁の非作動時での状態、図６は切替弁の作動時での状態を示す。図２〜４中の実線の矢印は、燃料蒸発ガスの流れ方向を示す。図５及び図６中の矢印は、エバポレーティブリークチェックモジュール３４内の負圧ポンプ３４ｃ（圧力発生部）を作動させた場合の空気の流れ方向を示す。

本実施形態の燃料蒸発ガス排出抑止装置１は、図示しない走行用モータ及びエンジン１０（内燃機関）を備え、これらの駆動源のいずれか一方或いは双方を用いて走行するハイブリット車やプラグインハイブリッド車に用いられている。
本実施形態の燃料蒸発ガス排出抑止装置１を備えた車両は、エンジン１０を作動させずに車両に搭載したバッテリの電力により走行用モータで走行駆動するＥＶモードと、エンジン１０を作動させてエンジン１０及び走行用モータの両方で走行駆動するパラレルモードが可能である。

図１に示すように、燃料蒸発ガス排出抑止装置１は、車両に搭載されるエンジン１０と、燃料を貯留する燃料貯留部２０と、燃料貯留部２０で蒸発した燃料の蒸発ガスを処理する燃料蒸発ガス処理部３０と、車両の総合的な制御を行うための制御装置である電子コントロールユニット５０と、後述する給油リッド２３の開作動を操作するモーメンタリ動作式の給油リッドスイッチ６１と、車両状態等を表示するディスプレイ６３とを備えている。

エンジン１０は、吸気通路噴射型（Multi Point Injection：ＭＰＩ）のガソリンエンジンである。エンジン１０には、エンジン１０の燃焼室内に空気を取り込む吸気通路１１が設けられている。また、吸気通路１１の下流には、エンジン１０の吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。燃料噴射弁１２には、燃料配管１３が接続され、燃料を貯留する燃料タンク２１から燃料が供給される。

エンジン１０の吸気通路１１には、吸気通路１１内の圧力を検出する吸気圧センサ１４が配設されている。また、エンジン１０には、エンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ１５が配設されている。
燃料貯留部２０は、燃料タンク２１と、燃料タンク２１への燃料注入口である燃料給油口２２と、車両の車体に設けられる燃料給油口２２の蓋である給油リッド２３と、給油リッド２３を閉状態でロックするリッドロック機構６５と、燃料を燃料タンク２１から燃料配管１３を介して燃料噴射弁１２に供給する燃料ポンプ２４と、燃料タンク２１の内圧である燃料タンク内圧Ｐtを検出する圧力センサ２５（タンク圧検出部）と、燃料タンク２１から燃料蒸発ガス処理部３０への燃料の流出を防止する燃料カットオフバルブ２６と、給油時に燃料タンク２１内の液面を制御するレベリングバルブ２７とで構成されている。また、燃料タンク２１内で発生した燃料蒸発ガスは、燃料カットオフバルブ２６よりレベリングバルブ２７を経由して、燃料蒸発ガス処理部３０に排出される。

燃料蒸発ガス処理部３０は、パージ配管（連通路）３１と、ベーパ配管（連通路）３２と、キャニスタ３３と、エバポレーティブリークチェックモジュール３４と、密閉弁３５と、パージバルブ３６（パージ弁）と、バイパス弁３７（キャニスタ開閉弁）と、リリーフ弁３９と、エアフィルタ４０とを備えている。
パージ配管３１は、一端がエンジン１０の吸気通路１１に接続され、他端がバイパス弁３７に接続されている。ベーパ配管３２は、一端が燃料タンク２１のレベリングバルブ２７に接続され、他端がバイパス弁３７に接続されている。

キャニスタ３３は、内部に活性炭を有している。キャニスタ３３には、燃料タンク２１内で発生した燃料蒸発ガス或いは活性炭に吸着した燃料蒸発ガスが流通する蒸発ガス流通孔３３ｂが設けられている。また、キャニスタ３３には、活性炭に吸着した燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気通路１１に放出するときに外気を吸入するための外気吸入孔３３ａが設けられている。外気吸入孔３３ａは、外部からのゴミの侵入を防ぐエアフィルタ４０及びエバポレーティブリークチェックモジュール３４を介して外気を吸入可能となっている。

バイパス弁３７には、キャニスタ３３の蒸発ガス流通孔３３ｂに連通するように接続されるキャニスタ接続口３７ａが設けられている。また、バイパス弁３７には、ベーパ配管３２の他端が接続されるベーパ配管接続口３７ｂと、パージ配管３１の他端が接続されるパージ配管接続口３７ｃとが設けられている。また、バイパス弁３７は、無通電の状態で開弁し、外部から駆動信号が供給され通電状態となることにより閉弁状態となる常開弁の電磁弁である。そして、バイパス弁３７は、無通電状態で開弁状態であるときには、キャニスタ接続口３７ａとベーパ配管接続口３７ｂとパージ配管接続口３７ｃとを連通するようにして、キャニスタ３３への燃料蒸発ガスの流出入と、エアフィルタ４０より吸入される外気のベーパ配管３２及びパージ配管３１への流入とを可能とする。また、バイパス弁３７は、閉弁状態であるときには、キャニスタ接続口３７ａが封鎖され、ベーパ配管接続口３７ｂとパージ配管接続口３７ｃのみを連通して、キャニスタ３３への燃料蒸発ガスの流出入とエアフィルタ４０からキャニスタ３３を介してベーパ配管３２及びパージ配管３１への外気の流入を不可とする。即ち、バイパス弁３７は、ベーパ配管３２及びパージ配管３１に対し、閉弁状態であればキャニスタ３３を封鎖し、開弁状態ではキャニスタ３３を開放する。

密閉弁３５は、ベーパ配管３２に介装されている。密閉弁３５は、無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給され通電状態となることにより開弁状態となる常閉弁の電磁弁である。密閉弁３５は、閉弁状態であるとベーパ配管３２を封鎖し、開弁状態であるとベーパ配管３２を開放する。即ち、密閉弁３５は、閉弁状態であれば燃料タンク２１を密閉状態に封鎖し、燃料タンク２１内で発生した燃料蒸発ガスのキャニスタ３３及びエンジン１０の吸気通路１１への流出を不可とし、開弁状態であれば燃料蒸発ガスのキャニスタ３３或いはエンジン１０の吸気通路１１への流出を可能とする。

密閉弁３５は、図２〜４に示すように、筒状のケース３５ａ内に、小口径弁体３５ｂ、大口径弁体３５ｃ及びスプリング３５ｄを備えている。小口径弁体３５ｂはケース３５ａの一端部（図２〜４中、上端部）に備えられたソレノイド３５ｅによりケース３５ａの軸線方向（図２〜４中、上下方向）に移動し、通電時に大口径弁体３５ｃから離間する方向（図２〜４中、上方）へ移動する。大口径弁体３５ｃは、板形状であってケース３５ａ内にその軸線方向に移動可能に収納されており、スプリング３５ｄによってソレノイド３５ｅ側に向かって（図２〜４中、上方に）付勢されている。大口径弁体３５ｃが上方に位置する場合には、大口径弁体３５ｃの周縁部とケース３５ａの内壁面との間に流路３５ｆが形成される。大口径弁体３５ｃが下方に移動した場合には、大口径弁体３５ｃとケース３５ａとの間の流路３５ｆが封鎖されるように形成されている。大口径弁体３５ｃの中央部には、小口径弁体３５ｂが開閉する小径の流路３５ｇが形成されている。ケース３５ａ内の大口径弁体３５ｃよりソレノイド３５ｅ側（図２〜４中、上方側）に燃料タンク２１側のベーパ配管３２が接続され、大口径弁体３５ｃよりソレノイド３５ｅとは反対側（図２〜４中、下方側）にバイパス弁３７側のベーパ配管３２が接続されている。

図２に示すように、ソレノイド非駆動時（非通電時）には、小口径弁体３５ｂが大口径弁体３５ｃに向かって移動し、大口径弁体３５ｃの中央部の流路３５ｇを封鎖するとともに、大口径弁体３５ｃとケース３５ａとの間の流路３５ｆも封鎖され、密閉弁３５によってベーパ配管３２が遮断される。
図３に示すように、ソレノイド駆動時（通電時）には、小口径弁体３５ｂが大口径弁体３５ｃから離間する方向（図３中、上方）に移動して、大口径弁体３５ｃ中央部の流路３５ｇを開放する。ここで、燃料タンク２１側の圧力がバイパス弁３７側の圧力より高い場合には、大口径弁体３５ｃの上下の圧力差によりスプリング３５ｄの付勢力に抗して大口径弁体３５ｃがソレノイド３５ｅとは反対側に移動し、大口径弁体３５ｃの周縁部とケース３５ａの内壁面との間の流路３５ｆを遮断する。したがって、燃料タンク２１とバイパス弁３７とは、小径の流路３５ｇのみを通じて燃料蒸発ガスが流通可能となる。

図４に示すように、ソレノイド駆動時（通電時）において、燃料タンク２１側の圧力とバイパス弁３７側の圧力とが略同一である場合には、大口径弁体３５ｃは上方に位置し、大口径弁体３５ｃの周縁部とケース３５ａの内壁面との間の流路３５ｆが開放される。したがって、燃料タンク２１とバイパス弁３７とは、流路３５ｇだけでなく大径の流路３５ｆを介して燃料蒸発ガスが流通可能となる。

パージバルブ３６は、パージ配管３１に介装されている。パージバルブ３６は、無通電の状態で閉弁し、通電状態となると開弁状態となる常閉弁の電磁弁である。パージバルブ３６は、閉弁状態であるとパージ配管３１を封鎖し、開弁状態であるとパージ配管３１を開放する。即ち、パージバルブ３６は、閉弁状態であればキャニスタ３３或いは燃料タンク２１よりエンジン１０の吸気通路１１への燃料蒸発ガスの流出を不可とし、開弁状態であればキャニスタ３３或いは燃料タンク２１よりエンジン１０の吸気通路１１へ燃料蒸発ガスの流出を可能とする。

リリーフ弁３９は、密閉弁３５と並列にベーパ配管３２に介装されている。リリーフ弁３９は、燃料タンク２１の内圧が上昇すると機械的に開弁し、圧力をキャニスタ３３へ逃がして燃料タンク２１の破裂を防止するものである。
図５及び図６に示すように、エバポレーティブリークチェックモジュール３４には、キャニスタ３３の外気吸入孔３３ａに通じるキャニスタ側通路３４ａと、エアフィルタ４０を介して大気に通じる大気側通路３４ｂとが設けられている。大気側通路３４ｂには、負圧ポンプ３４ｃを備えるポンプ通路３４ｄが連通している。また、エバポレーティブリークチェックモジュール３４には、切替弁３４ｅとバイパス通路３４ｆとが設けられている。切替弁３４ｅは、電磁ソレノイドを備え、当該電磁ソレノイドで駆動される。切替弁３４ｅは、電磁ソレノイドが無通電の状態である時には、図５のように、キャニスタ側通路３４ａと大気側通路３４ｂとを連通させる（切替弁３４ｅの開弁状態に相当）。また、切替弁３４ｅは、電磁ソレノイドに外部から駆動信号が供給され通電されている時には、図６のように、キャニスタ側通路３４ａとポンプ通路３４ｄとを連通させる（切替弁３４ｅの閉弁状態に相当）。バイパス通路３４ｆは、常時キャニスタ側通路３４ａとポンプ通路３４ｄとを導通させる通路である。そして、バイパス通路３４ｆには、小径（例えば、直径０．４５ｍｍ）の基準オリフィス３４ｇが設けられている。また、ポンプ通路３４ｄの負圧ポンプ３４ｃとバイパス通路３４ｆの基準オリフィス３４ｇとの間には、ポンプ通路３４ｄ或いは基準オリフィス３４ｇ下流のバイパス通路３４ｆ内の圧力を検出する圧力センサ３４ｈ（圧力検出部）が設けられている。

ディスプレイ６３は、車両状態を表示するものであり、例えば、給油リッドスイッチ６１の操作から給油リッド２３がロック解除されるまでの時間、給油リッド２３の開放操作の中止、給油リッド２３の開閉状態等を表示するものである。
電子コントロールユニット５０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成されており、給油制御部５１、タンクパージ制御部５２、キャニスタパージ制御部５３、故障判定部５４、吸着量推定部５５を備えている。

電子コントロールユニット５０の入力側には、上記吸気圧センサ１４、水温センサ１５、圧力センサ３４ｈ及び圧力センサ２５が接続されており、これらのセンサ類からの検出情報が入力される。
一方、電子コントロールユニット５０の出力側には、上記燃料噴射弁１２、燃料ポンプ２４、負圧ポンプ３４ｃ、切替弁３４ｅ、密閉弁３５、パージバルブ３６、バイパス弁３７、ディスプレイ６３、リッドロック機構６５に備えられたドアモータ８６が接続されている。

電子コントロールユニット５０は、各種センサ類からの検出情報に基づいて、リッドロック機構６５のドアモータ８６を作動制御して給油リッド２３の開閉制御を行うとともに、切替弁３４ｅ、密閉弁３５、パージバルブ３６及びバイパス弁３７の開閉とを制御し、燃料タンク２１にて発生した燃料蒸発ガスのキャニスタ３３への吸着、キャニスタ３３に吸着した燃料蒸発ガスや燃料タンク２１にて発生した燃料蒸発ガスをエンジン１０の運転時に吸気通路１１へ導入するパージ処理制御を行う。

給油リッド２３の開閉制御は、燃料タンク２１に燃料を補給する際に、燃料タンク２１内の圧力が上昇しているときに燃料給油口２２のキャップを開けて燃料給油口２２から燃料蒸発ガスが多量に排出してしまうことを防止するために行なわれ、電子コントロールユニット５０の給油制御部５１によって行なわれる。給油制御部５１は、給油リッドスイッチ６１が操作された際に、密閉弁３５及びバイパス弁３７を開弁して、燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスをキャニスタ３３に吸着させて、燃料タンク２１内の圧力を低下させてから、給油リッド２３のロックを解除する。

パージ処理制御としては、キャニスタ３３に吸着した燃料蒸発ガスを吸気通路１１へ排出して、キャニスタ３３における燃料蒸発ガスの吸着量を低下させるキャニスタパージと、燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気通路１１へ排出する（パージする)タンクパージ（高圧パージ）が可能である。
キャニスタパージは、電子コントロールユニット５０のキャニスタパージ制御部５３によって行なわれる。キャニスタパージは、例えばエンジン１０の始動直後に所定時間行われ、エンジン運転中においてパージバルブ３６及びバイパス弁３７を開弁することで、キャニスタ３３に吸着されている燃料蒸発ガスを吸気通路１１へ導入して処理する。なお、このとき、密閉弁３５は閉弁状態とする。

タンクパージは、電子コントロールユニット５０のタンクパージ制御部５２によって行なわれ、バイパス弁３７を閉弁し、エンジン１０の運転中に密閉弁３５及びパージバルブ３６を開弁させることで、燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスを吸気通路１１へ導入して処理する。
タンクパージ制御部５２は、圧力センサ２５が検出した燃料タンク内圧Ｐtが第１の所定圧Ｐ1を超える高圧判定がされた際に、密閉弁３５、パージバルブ３６及びバイパス弁３７を制御してタンクパージを実行し、燃料タンク内圧Ｐtが第２の所定圧Ｐ2以下となれば終了させる。なお、第１の所定圧Ｐ1は、燃料タンク内圧Ｐtの許容値内の上限値付近に設定すればよく。第２の所定圧Ｐ2は標準大気圧付近に設定すればよい。

吸着量推定部５５は、キャニスタ３３における燃料蒸発ガス吸着量を推定する。吸着量推定部５５は、例えばキャニスタパージや給油の履歴からキャニスタ３３における燃料蒸発ガス吸着量を推定すればよい。
また、故障判定部５４は、燃料蒸発ガス排出抑止装置１の故障判定を行なうものであり、エバポレーティブリークチェックモジュール３４等を用いて燃料蒸発ガス排出抑止装置１内の洩れや各種バルブの故障判定をする。故障判定としては、例えばタンクパージの故障判定、バイパス弁３７が開状態で固着している開固着判定等がある。

タンクパージの故障判定は、タンクパージを実行して、燃料タンク内圧Ｐtが低下しない場合に、タンクパージが不能であると判定するものである。詳しくは、電子コントロールユニット５０の故障判定部５４は、燃料タンク内圧Ｐtが第１の所定圧Ｐ1を超え高圧判定がされてバイパス弁３７が閉弁してからの経過時間ｔcを計測し、燃料タンク内圧Ｐtが第２の所定圧Ｐ2以下となる前に経過時間ｔcが第１の所定時間ｔ1以上経過した場合に、タンクパージが不能であると判定し、密閉弁３５を閉弁してタンクパージを終了させる。密閉弁３５は、無通電の状態では閉弁状態であるので、タンクパージが不能である場合に、密閉弁３５を閉制御する(通電しない)ことで無駄な電力消費が抑えられる。

本実施形態では、タンクパージを実行する際に、バイパス弁３７の開故障判定を行なう。
図７は、電子コントロールユニット５０が実行するバイパス弁故障判定及びタンクパージの制御要領を示すフローチャートである。また、図８は、バイパス弁故障判定及びタンクパージにおける、高圧判定、燃料タンク内圧Ｐt、パージ作動、密閉弁３５、バイパス弁３７、切替弁３４ｅ、負圧ポンプ３４ｃの作動、キャニスタ圧Ｐcの推移を示すタイムチャートである。

図７に示す制御は、車両電源ＯＮ時に行なわれる。
図７に示すように、始めにステップＳ１０では、圧力センサ２５から燃料タンク内圧Ｐtを入力し、燃料タンク内圧Ｐtが上記の第１の所定圧Ｐ1より大きいか否かを判別する。燃料タンク内圧Ｐtが第１の所定圧Ｐ1より大きい場合には、ステップＳ２０に進む。燃料タンク内圧Ｐtが第１の所定圧Ｐ１以下である場合には、ステップＳ１０を繰り返し実行する。

ステップＳ２０では、バイパス弁３７及び切替弁３４ｅを閉駆動し、負圧ポンプ３４ｃを作動開始させる。なお、このときエンジン１０が作動していない場合には、エンジン１０を始動させてアイドル運転させる。また、タイマによりバイパス弁３７の閉弁開始からの経過時間ｔｃをカウント開始する。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、キャニスタ圧Ｐcが低下した否かを判別する。このキャニスタ圧Ｐcの低下については、例えば第２の所定時間ｔ2経過するまでにキャニスタ圧Ｐcが第３の所定圧Ｐ3以下になったか否かによって、キャニスタ圧Ｐcが低下した否かを判別すればよい。なお、第２の所定時間ｔ2は、バイパス弁３７及び切替弁３４ｅが閉弁状態で負圧ポンプ３４ｃを作動してキャニスタ圧が適宜設定された第３の所定圧Ｐ3以下に確実に低下するまでに必要な時間に設定すればよい。あるいは、第２の所定時間ｔ2は、後述する待機時間ｔ3と同一に設定してもよい。

キャニスタ圧が低下した場合、即ち負圧ポンプ３４ｃが作動開始してから第２の所定時間ｔ2経過後にキャニスタ圧Ｐcが第３の所定圧Ｐ3以下に低下した場合には、ステップＳ４０に進む。キャニスタ圧Ｐcが低下しない場合、即ち負圧ポンプ３４ｃが作動開始してから第２の所定時間ｔ2経過後でもキャニスタ圧Ｐcが第３の所定圧Ｐ3より高い場合には、ステップＳ８０に進む。

なお、キャニスタ圧Ｐcの低下については、キャニスタ圧Ｐcの差圧に基づいて判定してもよい。例えば、ステップＳ２０における負圧ポンプ３４ｃの作動開始時に圧力センサ３４ｈによってキャニスタ圧を検出して基準圧Ｐbとして記憶し、負圧ポンプ３４ｃが作動開始してから第２の所定時間ｔ2経過後に圧力センサ３４ｈによりキャニスタ圧Ｐcを検出して、基準圧Ｐbとの差圧ΔＰ（｜Ｐ−Ｐｂ｜）が第４の所定圧Ｐ4以上大きくなったか否かで判別する。第４の所定圧Ｐ4は、負圧ポンプ３４ｃの作動によって確実に得られるキャニスタ圧の差圧に適宜設定すればよい。この場合、差圧ΔＰが第４の所定圧Ｐ4以上大きくなった（キャニスタ圧Ｐcが所定圧Ｐ4以上低下した）場合にはステップＳ４０に進み、差圧ΔＰが第４の所定圧Ｐ4未満である（キャニスタ圧Ｐcが第４の所定圧Ｐ4以上低下しない）場合にはステップＳ８０に進む。

ステップＳ４０では、高圧判定されてから待機時間ｔ3経過した後に負圧ポンプ３４ｃを停止し、切替弁３４ｅ、パージバルブ３６及び密閉弁３５を開作動して、タンクパージを開始する。待機時間ｔ3は、エンジン１０を始動してタンクパージが十分に行なえる程度にエンジン運転が安定できるような時間に設定すればよい。なお、このときバイパス弁３７は閉弁のままとする。そして、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、圧力センサ２５から燃料タンク内圧Ｐtを入力し、燃料タンク内圧Ｐtが第２の所定圧Ｐ2以下であるか否かを判別する。燃料タンク内圧Ｐtが第２の所定圧Ｐ2以下である場合には、ステップＳ６０に進む。燃料タンク内圧Ｐtが第２の所定圧Ｐ2より大きい場合には、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ６０では、タンクパージを終了させる。詳しくは、パージバルブ３６及び密閉弁３５を閉弁させ、バイパス弁３７を開弁させる。また、エンジン１０の強制運転は解除する。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ８０では、タイマにより計測したバイパス弁３７の閉弁からの経過時間ｔｃが第１の所定時間ｔ1経過後にタンクパージを終了させる。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ９０では、バイパス弁３７が開固着故障であると判定する。そして、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、バイパス弁３７が開固着故障であるとの故障情報を車両に搭載されているディスプレイ６３に表示させる。そして、本ルーチンを終了する。
図８は、バイパス弁開故障判定及びタンクパージを実施した際での各種検出値の推移の一例を示すタイムチャートである。
上記のように制御することで、例えば図８に示すように、燃料タンク内圧Ｐtが第１の所定圧Ｐ１より大きくなり高圧判定された際（ＯＮ）に、バイパス弁３７が閉制御されるが、すぐに密閉弁３５を開弁させてタンクパージが行われず、待機時間ｔ3経過後にタンクパージが開始される。そして、本実施形態では、この待機時間ｔ3内でバイパス弁３７の開故障判定が行なわれる。

バイパス弁３７の開故障判定は、上記のようにバイパス弁３７を閉制御するとともに切替弁３４ｅを閉弁し、負圧ポンプ３４ｃを作動させて、第２の所定時間ｔ2内でキャニスタ内圧Ｐcが第３の所定圧Ｐ3以下に低下したか否か（第４の所定圧Ｐ4以上低下したか否か）で判別する。
第２の所定時間ｔ2内でキャニスタ内圧Ｐcが第３の所定圧Ｐ3以下に低下して、バイパス弁３７の開故障でないと判定されてから、密閉弁３５を開弁してエンジン１０の吸気通路１１に燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスを排出して燃焼させるタンクパージを作動させる。

このように、本実施形態では、タンクパージを行う際に、その前にバイパス弁３７の開故障判定を行う。タンクパージが必要と判定されてエンジン１０を始動してもすぐにはエンジン１０の運転が安定しないので、エンジン始動からすぐには十分なタンクパージは困難である。このタンクパージを開始するための待機時間ｔ3では、バイパス弁３７を閉弁制御しており、本実施形態ではこの待機時間ｔ3を利用してバイパス弁３７の開故障判定を行うことができる。したがって、バイパス弁３７の故障判定機会を増加させることができ、燃料蒸発ガス排出抑止装置全体の故障判定時間を短縮することができる。特に、本実施形態のように、ＥＶモードを備えたハイブリッド車あるいはプラグインハイブリッド車では、車両電源オンでエンジン１０が停止している状態が多いので、このように故障判定時間を短縮することで、故障判定のためのエンジン１０の運転時間を短縮させることができ、燃費の向上を図ることができる。

また、バイパス弁開故障であると判定された場合には、キャニスタパージを行なってから、密閉弁３５を開弁させてもよい。キャニスタパージによってキャニスタ３３における燃料蒸発ガスの吸着量が低下するので、キャニスタパージ後に密閉弁３５を開弁することで、燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気通路１１へ導入するだけでなく、キャニスタ３３に吸着させることができ、燃料タンク２１から燃料蒸発ガスを急速に排出して、燃料タンク２１内の圧力を迅速に低下させることができる。また、例えバイパス弁３７が開固着していて、その後タンクパージを行なったとしても、燃料蒸発ガスがキャニスタ３３に吸着されるので、燃料蒸発ガスがキャニスタ３３を通過して外部に漏れることを抑制することができる。

なお、以上の実施形態では、高圧判定されてタンクパージを行なう際に、エンジンが作動していない場合ではエンジン１０を始動させるが、キャニスタ３３における燃料蒸発ガスの吸着量に基づいて、エンジン１０の始動を行なわなくともよい。
電子コントロールユニット５０は、高圧判定された際に、吸着量推定部５５によってキャニスタ３３における燃料蒸発ガス吸着量を推定し、吸着量が０に近い所定量以下の低吸着量である場合には、エンジン１０を始動せずにバイパス弁開故障判定を行ない、その後バイパス弁３７を開制御する。キャニスタ３３は燃料蒸発ガスの吸着量が少ない低吸着量状態であるので、キャニスタ３３において燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスを吸着させることができるので、エンジン１０が運転していなくとも燃料タンク２１内の圧力を低下させることができる。これにより、タンクパージにおいてエンジン１０の始動を抑制することで、燃料消費を抑えることができる。

キャニスタ３３における燃料蒸発ガスの吸着量が所定量よりも大きい場合には、エンジン１０を強制始動させることで、燃料タンク２１内の燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気通路１１へ排出して、燃料蒸発ガスを処理することができ、燃料タンク２１内の圧力を確実に低下させることができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、故障検出を負圧ポンプを用いて行ったが、これに限られるものでなく、加圧ポンプを用いたり、あるいは単にキャニスタ内の圧力のみ用いたり、キャニスタ内の状態を検出する他の手段を用いてもよい。
また、例えば、上記実施形態では、燃料蒸発ガス排出抑止装置１がハイブリット車あるいはプラグインハイブリッド車に採用されているが、これら以外のエンジンを搭載した車両に採用したものでもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気通路
２１ 燃料タンク
３１ パージ配管（連通路）
３２ ベーパ配管（連通路）
３３ キャニスタ
３４ｃ 負圧ポンプ（圧力発生部）
３４ｈ 圧力センサ（圧力検出部）
３５ 密閉弁
３６ パージバルブ(パージ弁)
３７ バイパス弁（キャニスタ開閉弁）
５０ 電子コントロールユニット
５２ タンクパージ制御部
５３ キャニスタパージ制御部
５４ 故障判定部
５５ 吸着量推定部

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを連通する連通路と、
   前記連通路に接続され前記連通路内の燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタと、
   前記連通路と前記キャニスタとの連通を開閉するキャニスタ開閉弁と、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとの間の前記連通路を開閉する密閉弁と、
   前記内燃機関の吸気通路と前記キャニスタ開閉弁との間の前記連通路を開閉するパージ弁と、
   前記燃料タンクの内圧を検出するタンク圧検出部と、
   前記キャニスタの内部に圧力を付与する圧力発生部と、
   前記キャニスタの内圧を検出する圧力検出部と、
   前記燃料タンクの内圧が第１の所定圧を超えた際に、前記キャニスタ開閉弁を閉弁し、前記内燃機関が所定の運転状態になった後に前記密閉弁及び前記パージ弁を開弁させ、運転状態にある前記内燃機関の前記吸気通路に前記連通路を介して前記燃料タンク内の燃料蒸発ガスを導入して、当該燃料蒸発ガスを処理するタンクパージを行うタンクパージ制御部と、
   前記燃料タンクの内圧が前記第１の所定圧を超えて前記キャニスタ開閉弁を閉弁制御してから、前記密閉弁及び前記パージ弁を開弁させるまでの間に、前記圧力発生部により前記キャニスタの内部に圧力を付与し、前記キャニスタの内圧に基づいて前記キャニスタ開閉弁の故障判定を行なう故障判定部と、
   を備えたことを特徴とする燃料蒸発ガス排出抑止装置。
2. 燃料蒸発ガス排出抑止装置は、
   前記密閉弁を閉弁した状態で前記キャニスタ開閉弁を開弁させ、前記連通路を介して前記キャニスタ内の燃料蒸発ガスを運転状態にある前記内燃機関の前記吸気通路に導入して当該燃料蒸発ガスを処理するキャニスタパージを行なうキャニスタパージ制御部を備え、
   前記タンクパージ制御部は、前記故障判定部により前記キャニスタ開閉弁が開固着状態である故障判定をした際には、前記キャニスタパージを行なってから、前記密閉弁を開弁させることを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸発ガス排出抑止装置。
3. 燃料蒸発ガス排出抑止装置は、
   前記キャニスタの燃料蒸発ガス吸着量を推定する吸着量推定部を備え、
   前記タンクパージ制御部は、前記燃料タンクの内圧が前記第１の所定圧を超えた際に、前記燃料蒸発ガス吸着量が所定量以下の場合には、前記内燃機関の作動に拘わらず、前記故障判定後に前記密閉弁及び前記キャニスタ開閉弁を開弁させて、前記燃料タンク内の燃料蒸発ガスを前記キャニスタに吸着させることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料蒸発ガス排出抑止装置。
4. 燃料蒸発ガス排出抑止装置は、
   前記キャニスタの燃料蒸発ガス吸着量を推定する吸着量推定部を備え、
   前記タンクパージ制御部は、前記燃料タンクの内圧が前記第１の所定圧を超えた際に、前記燃料蒸発ガス吸着量が所定量よりも多く、かつ前記内燃機関が停止している場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料蒸発ガス排出抑止装置。

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