JP6599284B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
本明細書は、蒸発燃料処理装置に関する技術を開示する。特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、内燃機関の吸気経路にパージして処理する蒸発燃料処理装置を開示する。
特許文献1に、蒸発燃料処理装置が開示されている。蒸発燃料処理装置は、キャニスタに導入される空気の流体密度を特定するセンサと、キャニスタから内燃機関に送られる蒸発燃料と空気との混合気体(以下では「パージガス」と呼ぶ)の流体密度を特定するセンサを有する。パージガスの流体密度を特定するセンサは、キャニスタと内燃機関への吸気経路との間に配置されている。キャニスタと吸気経路との間には、パージガスの吸気経路への供給を制御する制御弁が配置されている。蒸発燃料処理装置は、キャニスタから吸気経路にパージガスが供給されている間に、2個のセンサのそれぞれから特定される空気の流体密度とパージガスの流体密度とを用いて、両者の流体密度の比または差に基づいてパージガスの濃度を算出している。
キャニスタから吸気経路にパージガスが供給されている間に、制御弁が、デューティ制御によって開閉が切り替えられて、パージガスの供給量が制御される構成では、制御弁が閉弁されると、吸気経路とキャニスタとが遮断される。これにより、キャニスタと吸気経路との間のパージガスの圧力は、制御弁の開閉によって変化する。キャニスタと吸気経路との間のパージガスの圧力が変化すると、そのパージガスの特性を用いてパージガスの濃度を特定することが難しい。本明細書は、キャニスタから内燃機関にパージガスが供給されている間に、パージガスの濃度を特定することが可能な技術を提供する。
本明細書で開示する蒸発燃料供給装置は、車両に搭載される。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタと、内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されており、キャニスタから吸気経路に送られるパージガスが通過するパージ経路と、キャニスタと吸気経路との間のパージ経路上に配置されており、パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、パージ経路上に配置されており、キャニスタと吸気経路とをパージ経路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ経路上で遮断する遮断状態と、に切り替わる制御弁と、キャニスタから吸気経路にパージガスを供給すべき場合に、制御弁の連通状態と遮断状態とをデューティ比によって切り替えるデューティ制御を実行する制御装置と、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する特定装置と、を備える。制御装置は、デューティ制御において、制御弁を複数周期で切り替える。複数周期は、第1周期と、第1周期よりも期間が長い第2周期と、を含む。特定装置は、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第2周期の遮断状態である間に、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する。
この構成では、ポンプが駆動している間に制御弁が遮断状態となる場合、パージ経路にキャニスタから送出されるパージガスが流れる。制御弁がデューティ制御されて、ポンプが動作している間、即ち、キャニスタから吸気経路にパージガスを送るためのパージ処理が実行されている間、制御弁が連通状態であるタイミングではキャニスタから内燃機関にパージガスが送られ、制御弁が遮断状態であるタイミングではキャニスタからパージ経路にパージガスが送られる。特定装置は、パージ処理中にパージ経路に流れるパージガスの蒸発燃料濃度を特定する。
しかしながら、制御弁の遮断状態の期間が短いと、パージガスの圧力が安定せず、蒸発燃料濃度を適切に検出することが難しい場合がある。上記の構成では、一定のデューティ比で制御弁が制御されている場合、第2周期では、第1周期よりも制御弁が遮断状態である期間が長くなる。このため、第2周期では、比較的に長期間に亘って、パージガスの蒸発燃料濃度を特定することができる。この構成によれば、特定装置は、第2周期中に、パージガスの圧力が安定した後でパージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定し得る。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
(特徴1)蒸発燃料供給装置では、第2周期における連通状態の期間の割合の上限は、第1周期における連通状態の期間の割合の上限よりも小さくてもよい。デューティ比において連通状態の期間の割合の上限を小さく設定すると、遮断状態の期間、即ち、蒸発燃料濃度を特定する期間が短くなることを抑制することができる。
(特徴2)蒸発燃料供給装置では、制御装置は、連続する2回以上の所定回数の第1周期毎に1回の第2周期で、制御弁を切り替えてもよい。この構成によれば、所定回数の第1周期毎に濃度を特定することができる。
(特徴3)蒸発燃料供給装置では、制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第1周期の所定回数を変更してもよい。この構成によれば、蒸発燃料濃度に応じて、濃度検出の頻度を変更することができる。
(特徴4)蒸発燃料供給装置では、制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第2周期で制御弁が制御されている間のポンプの回転数を変化させてもよい。ポンプの回転数を変化させることによって、パージ経路に流れるパージガスの流量を調整することができる。このため、早期に濃度を検出すべき場合には、ポンプの回転数を上昇させることによって、特定装置にパージガスを早期に送ることができる。
(特徴5)本実施例の蒸発燃料供給装置では、特定装置は、パージ経路上に配置されており、パージ経路の流路面積よりも小さい流路面積を有する縮小部と、縮小部を流れるパージガスの圧力を検出する圧力検出部と、を備えていてもよい。特定装置は、圧力検出部によって検出済みの圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定してもよい。この構成によれば、パージガスの圧力が安定した後に、その圧力を利用して蒸発燃料濃度を特定することができる。
(特徴6)本実施例の蒸発燃料供給装置では、パージ経路は、一端がポンプと制御弁との間のパージ経路に接続され、他端がポンプの上流側に接続されており、制御弁が遮断状態であってポンプが駆動している場合に、一端からパージガスが流入し他端に向って流れる還流経路を備えていてもよい。特定装置は、還流経路上に配置され、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第2周期の遮断状態である間に、還流経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定してもよい。パージガスがキャニスタから吸気経路に向かう通路に特定装置が配置されると、その特定装置が抵抗となり、パージガスに圧力損失が生じる。この構成によれば、特定装置をキャニスタから吸気経路に供給されるパージガスの通路上に、特定装置を配置せずに済む。このため、キャニスタから吸気経路にパージガスを供給する際に、特定装置によって、パージガスに圧力損失が生じる事態を回避することができる。
(特徴7)本実施例の蒸発燃料供給装置では、特定装置は、パージ経路内の圧力を検出する圧力検出部を備え、圧力検出部によって検出済みのパージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定してもよい。この構成によれば、パージ経路上に、縮小部等のパージガスの流れを妨げる構成を配置せずに、パージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定することができる。
(第1実施例)
図1を参照し、蒸発燃料処理装置20を備える燃料供給システム6について説明する。燃料供給システム6は、燃料タンク14内に貯留されている燃料をエンジン2に供給するためのメイン供給経路10と、燃料タンク14内で発生した蒸発燃料をエンジン2に供給するためのパージ供給経路22を備えている。
図1を参照し、蒸発燃料処理装置20を備える燃料供給システム6について説明する。燃料供給システム6は、燃料タンク14内に貯留されている燃料をエンジン2に供給するためのメイン供給経路10と、燃料タンク14内で発生した蒸発燃料をエンジン2に供給するためのパージ供給経路22を備えている。
メイン供給経路10には、燃料ポンプユニット16と、供給経路12と、インジェクタ4が設けられている。燃料ポンプユニット16は、燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ、制御回路等を備えている。燃料ポンプユニット16は、ECU100から供給される信号に応じて燃料ポンプを制御する。燃料ポンプは、燃料タンク14内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプから吐出される燃料は、プレッシャレギュレータで調圧され、燃料ポンプユニット16から供給経路12に供給される。供給経路12は、燃料ポンプユニット16とインジェクタ4に接続されている。供給経路12に供給された燃料は、供給経路12を通過してインジェクタ4に達する。インジェクタ4は、ECU100によって開度がコントロールされる弁(図示省略)を有している。インジェクタ4の弁が開かれると、供給経路12内の燃料が、エンジン2に接続されている吸気経路34に供給される。
吸気経路34は、エアクリーナ30に接続されている。エアクリーナ30は、吸気経路34に流入する空気の異物を除去するフィルタを備えている。エンジン2とエアクリーナ30との間には、吸気経路34内に、スロットルバルブ32が設けられている。スロットルバルブ32が開くと、図1の吸気経路34内の矢印に示すように、エアクリーナ30からエンジン2に向けて吸気が行われる。スロットルバルブ32は、吸気経路34の開度を調整し、エンジン2に流入する空気量を調整する。スロットルバルブ32は、インジェクタ4より上流側(エアクリーナ30側)に設けられている。
メイン供給経路10に並んで、パージ供給経路22が配置されている。パージ供給経路22は、キャニスタ19からの蒸発燃料と空気との混合気体(以下では「パージガス」と呼ぶ)がキャニスタ19から吸気経路34に移動するときに通過する経路である。パージ供給経路22には、蒸発燃料処理装置20が設けられている。蒸発燃料処理装置20は、キャニスタ19と、パージ経路23,24,28と、制御弁26と、還流経路52と、濃度検出部50と、を備える。
燃料タンク14とキャニスタ19は、連通経路18によって接続されている。キャニスタ19は、パージ経路23,24,28を介して、吸気経路34に接続されている。
図2に示すように、キャニスタ19は、大気ポート19a,パージポート19b及びタンクポート19cを備えている。大気ポート19aは、連通経路17を介して、エアフィルタ42に接続されている。大気は、エアフィルタ42を通過した後、連通経路17を介して大気ポート19aからキャニスタ19内に流入する場合がある。このとき、エアフィルタ42によって、大気中の異物がキャニスタ19内に侵入することを防止する。
パージポート19bは、パージ経路23に接続されている。タンクポート19cは、連通経路18を介して、燃料タンク14に接続されている。キャニスタ19内に、活性炭19dが収容されている。活性炭19dに面するキャニスタ19の壁面のうちの、1つの壁面にポート19a,19b及び19cが設けられている。活性炭19dと、ポート19a,19b及び19cが設けられているキャニスタ19の内壁との間には、空間が存在する。ポート19a,19b及び19cが設けられている側のキャニスタ19の内壁に、第1仕切板19eと第2仕切板19fが固定されている。第1仕切板19eは、大気ポート19aとパージポート19bの間において、活性炭19dとキャニスタ19の内壁の間の空間を分離している。第1仕切板19eは、ポート19a,19b及び19cが設けられている側と反対側の空間まで伸びている。第2仕切板19fは、パージポート19bとタンクポート19cの間において、活性炭19dとキャニスタ19の内壁の間の空間を分離している。
活性炭19dは、燃料タンク14から連通経路18、タンクポート19cを通じてキャニスタ19の内部に流入する気体から蒸発燃料を吸着する。蒸発燃料が吸着された後の気体は、大気ポート19aを通過して大気に放出される。キャニスタ19は、燃料タンク14内の蒸発燃料が大気に放出されることを防止することができる。活性炭19dで吸着された蒸発燃料は、パージポート19bよりパージ経路23に供給される。第1仕切板19eは、大気ポート19aが接続されている空間と、パージポート19bが接続されている空間を分離している。第1仕切板19eは、蒸発燃料を含んだ気体が大気に放出されることを防止している。第2仕切板19fは、パージポート19bが接続されている空間と、タンクポート19cが接続されている空間を分離している。第2仕切板19fは、タンクポート19cからキャニスタ19に流入する気体が直接パージ経路23に移動することを防止している。
パージ経路23,24,28は、キャニスタ19と吸気経路34を接続している。パージ経路23とパージ経路24との間には、ポンプ25が設けられている。パージ経路24のポンプ25と反対側の端には、制御弁26が配置されている。ポンプ25は、キャニスタ19と制御弁26の間に配置されており、吸気経路34にパージガスを圧送する。具体的には、ポンプ25は、パージ経路23を通じてキャニスタ19内のパージガスを矢印60方向に引き込み、パージ経路24を通じてパージガスを吸気経路34に向けて矢印66方向に押し出す。なお、エンジン2が駆動している場合、吸気経路34内は負圧である。そのため、キャニスタ19に吸着された蒸発燃料は、吸気経路34とキャニスタ19の圧力差によって吸気経路34に導入することもできる。しかしながら、パージ経路23,24にポンプ25を配置することにより、吸気経路34内の圧力がパージガスを引き込むために十分でない圧力の場合(過給機(図示省略)による過給時の正圧、あるいは、負圧であるがその絶対値が小さい)であっても、キャニスタ19に吸着された蒸発燃料を吸気経路34に供給することができる。また、ポンプ25を配置することにより、吸気経路34に所望量の蒸発燃料を供給することができる。
パージ経路24とパージ経路28との間には、制御弁26が配置されている。制御弁26は、ECU100によって制御される電磁弁である。詳細には、制御弁26は、ECU100によって決定されるデューティ比に応じた電力が供給されることによって(即ちデューティ制御されることによって)、開弁と閉弁とが切り替えられる。制御弁26が開弁されることによりキャニスタ19と吸気経路34とをパージ経路23,24,28を介して連通する連通状態と、閉弁されることによりキャニスタ19と吸気経路34とをパージ経路23,24,28上で遮断する遮断状態と、に切り替わる。制御弁26がディーティ制御されると、制御弁26は、遮断状態と連通状態とが周期的に繰り返される。この状態を、パージ状態と呼ぶ。即ち、パージ状態では、キャニスタ19と吸気経路34とが連通している状態が連続しているのではなく、制御弁26の開弁によってキャニスタ19と吸気経路34とが連通され、制御弁26の閉弁によってキャニスタ19と吸気経路34とが遮断される状態が周期的に切り替えられている。これにより、パージガスの供給量が制御される。デューティ制御では、公知の手法を用いて、ECU100は、パージガス中の蒸発燃料の濃度(以下では「パージ濃度」と呼ぶ)、パージガス流量、及びエンジン2の空燃比に応じて、デューティ比を決定する。
ポンプ25と制御弁26との間のパージ経路24には、還流経路52の上流端が連結されている。還流経路52の下流端は、キャニスタ19とポンプ25との間のパージ経路23に連通している。この結果、制御弁26が閉弁されており、かつ、ポンプ25が駆動している場合、パージガスが、パージ経路24から還流経路52に流入し、パージ経路23に流れる。
還流経路52の中間位置には、濃度検出部50が配置されている。一方で、パージ経路23,24,28には、濃度センサは配置されていない。図3に示すように、濃度検出部50は、ベンチュリ経路72と、差圧センサ70と、を備える。ベンチュリ経路72の一方の端部72aが還流経路52の上流側に接続されている。ベンチュリ経路72の他方の端部72cが還流経路52の下流側に接続されている。ベンチュリ経路72の端部72aと中央部(絞り部)72bの間に差圧センサ70が接続されている。濃度検出部50は、端部72aと中央部72bの圧力差を特定可能な差圧センサ70を用いて、端部72aと中央部72bの圧力差で特定する。端部72aと中央部72bの差圧を特定すれば、ベルヌーイの式よりパージガスの密度(パージ濃度)を算出する(即ち特定する)ことができる。
なお、濃度検出部50は、様々な種類のセンサを利用することができる。例えば、差圧センサ70は、ベンチュリ経路72に替えて、オリフィス板を備えるオリフィス経路を備えていてもよい。濃度検出部50は、オリフィス板の上流側と下流側の圧力差を差圧センサ70で特定し、バージガス濃度を特定してもよい。あるいは、例えば、差圧センサ70は、ベンチュリ経路72に替えて、毛細経路式粘度計を備えていてもよい。毛細経路式粘度計の内部には、複数の毛細経路が配置されていてもよい。毛細経路の上流側と下流側の圧力差を差圧センサ70で特定し、毛細経路式粘度計を通過するパージガスの粘性を測定してもよい。これにより、ハーゲン・ポアズイユの式を用いて、パージガスの粘性を算出することができる。パージガスの粘性は、パージ濃度と相関関係があるため、パージガスの粘性を算出することにより、パージ濃度を特定することができる。
また、濃度検出部50は、差圧センサ70に替えて、ベンチュリ経路72の上流側又は下流側の圧力を特定する圧力センサを備えていてもよい。
ECU100は、CPU及びROM,RAM等のメモリを含む。ECU100は、インジェクタ4、蒸発燃料処理装置20、スロットルバルブ32等に接続されて、これらを制御する。ECU100のメモリには、特定処理等の蒸発燃料処理装置20の処理に必要な値やデータマップ等が予め格納されている。具体的には、後述する各処理の説明の中で明らかにされている。
次いで、蒸発燃料処理装置20の動作について説明する。エンジン2が駆動中であってパージ条件が成立すると、ECU100は、制御弁26をデューティ制御することによってパージ処理を実行する。パージ条件とは、パージガスをエンジン2に供給するパージ処理を実行すべき場合に成立する条件であり、エンジン2の冷却水温や濃度検出部50によるパージ濃度の特定状況によって、予め製造者によってECU100に設定される条件である。ECU100は、エンジン2の駆動中に、パージ条件が成立するか否かを常時監視している。ECU100は、濃度検出部50で特定したパージ濃度に基づいて、ポンプ25の出力及び制御弁26のデューティ比を制御する。ポンプ25が始動すると、キャニスタ19に吸着されていたパージガス及びエアクリーナ30を通過した空気が、エンジン2に導入される。
なお、ECU100は、スロットルバルブ32の開度を制御する。また、ECU100は、インジェクタ4による噴射燃料量も制御する。具体的には、インジェクタ4の開弁時間を制御することによって、噴射燃料量を制御する。エンジン2が駆動されると、ECU100は、インジェクタ4からエンジン2に噴射される単位時間当たりの燃料噴射時間(即ちインジェクタ4の開弁時間)を算出する。燃料噴射時間は、空燃比を目標空燃比(例えば理想空燃比)に維持するために、実験によって予め特定された基準噴射時間を補正することによって算出する。なお、空燃比センサは、エンジン2の排気経路内に配置されている。また、ECU100は、パージ処理の間、制御弁26の周期をカウントするカウンタを有する。ECU100は、制御弁26の1回の開閉の切り替えを一周期として、一周期が開始される毎に、カウンタの値を1ずつ増加する。
ECU100は、パージ処理を実行している間、特定処理によってパージ濃度を特定する。以下では、図4、図5を参照して、特定処理について説明する。特定処理は、車両が始動されると実行される。車両の作動中は、定期的に実行される。なお、ここで、車両の始動とは、車両の駆動源がエンジン2のみである場合、運転者によってイグニションスイッチが操作され、エンジン2が始動されることを意味する。一方、車両の駆動源がエンジン2とモータである場合、即ち、車両がハイブリッド車である場合、運転者によって、車両のスタートスイッチが操作され、車両の制御システムが始動されることを意味する。
図5は、パージ処理が実行されている間の制御弁26の制御、制御弁26のデューティ比の上限設定、制御弁26の周期、ポンプ25の回転数、及び特定される濃度の変化を示すタイムチャートである。図5の最下段には、パージ濃度が示されている。なお、一点鎖線で示されるパージ濃度は、濃度検出部50を利用して得られるパージ濃度であり、実線で示されるパージ濃度は、特定処理において、パージ濃度として特定されてECU100に格納されるパージ濃度である。なお、ECU100は、パージ濃度として特定されたパージ濃度を利用して蒸発燃料処理装置20の制御や燃料噴射量の制御を実行する。
車両が始動されたタイミングでは、パージ実行フラグはセットされておらず、ポンプ25は停止されており、ECU100には濃度が格納されておらず、制御弁26は閉弁されている。
図4に示すように、特定処理では、まず、S10において、ECU100は、パージ実行フラグがセットされているか否かを判断する。具体的には、ECU100は、特定処理と並列に、パージ条件が成立するか否かを判断するパージ判断処理を実行している。パージ判断処理では、ECU100は、エンジン2の冷却水温度及び空燃比センサの検知結果に基づいて、パージ条件が成立するか否かを判断する。パージ条件については、車両の性能や使用環境に合わせて予めECU100に設定されている。例えば、ECU100は、エンジン2の冷却水温度が所定値以上であり、空燃比センサの検知結果が受信されている場合に、パージ条件が成立したと判断する。ECU100は、パージ条件が成立したと判断すると、メモリにパージ実行フラグをセットする。
パージ実行フラグがセットされていない場合(S10でNO)、S10でパージ実行フラグがセットされるまで待機する。一方、パージ実行フラグがセットされている場合(S10でYES)、即ち、パージ処理が実行されている場合、S12において、ECU100は、ポンプ25を所定の回転数(例えば10000rpm)で動作する。なお、パージ処理において、既に、所定の回転数でポンプ25が動作している場合には、S12の処理をスキップする。
次いで、S14において、ECU100は、パージ濃度の変化が小さいか否かを判断する。具体的には、前回の特定処理において特定済のパージ濃度(前回の特定処理において、S22で特定済みのパージ濃度)と、前々回の特定処理において特定済のパージ濃度(前々回の特定処理において、S22で特定済みのパージ濃度)と、の濃度差が所定値以下(例えば5%)であるか否かを判断する。
濃度差が所定値以下である場合、ECU100は、パージ濃度の変化が小さい(S14でYES)と判断し、S16に進む。一方、濃度差が所定値よりも大きいである場合、ECU100は、パージ濃度の変化が小さくない(S14でNO)と判断し、S30に進む。なお、S14において、前々回のパージ濃度及び前回のパージ濃度がECU100に格納されていない場合、即ち、車両が始動されてから、1回目又は2回目の特定処理である場合、S14でYESと判断して、S16に進む。
S16では、ECU100は、パージ濃度を特定すべきタイミングであるか否かを判断する。具体的には、ECU100は、カウンタの値(即ち、制御弁26の開閉の周期の回数)が、第1所定回数(例えば5回)であるか否かを判断する。カウンタの値が第1所定回数である場合、パージ濃度を特定すべきタイミングであると判断して(S16でYES)、S17に進む。S17では、ECU100は、カウンタの値をリセットし(即ち「0」にして)、カウントを再スタートして、S18に進む。一方、カウンタの値が第1所定回数未満である場合(S16でNO)、S16で、カウンタの値が第1所定回数となるまで監視する。S16でNOの場合、パージ処理では、ECU100は、標準周期(例えば65ミリ秒)で制御弁26を制御する。ECU100は、カウンタをリセットせずに、制御弁26が開弁されるタイミングで、カウンタの値を1ずつ増加する。
S18では、ECU100は、制御弁26の一周期を、標準周期(例えば65ミリ秒)を、拡大周期(例えば200ミリ秒)に切り替える。これにより、図5に示すように、制御弁26の1回の開閉の切り替え期間が長くなる。この結果、デューティ比を変更せずに、制御弁26が閉弁されてパージ経路24が遮断される期間(図5の期間t1)が、標準周期で制御弁26が閉弁されてパージ経路24が遮断される期間(図5の期間ta)よりも長くなる。これにより、還流経路52にパージガスが流れる期間を長くすることができる。
次いで、S20では、ECU100は、制御弁26のディーティ比(即ち一周期に対する開弁期間の割合)の上限を減少させる。例えば、ECU100は、デューティ比の上限を通常の100%から30%に減少する。デューティ比の上限が減少されると、空燃比等によって特定されたデューティ比(例えば80%)が、設定された上限(例えば30%)よりも大きい場合に、デューティ比がデューティ比の上限を超えないように設定される(例えば30%)。この構成によれば、閉弁期間が短くなることを防止することができる。次いで、S22では、濃度検出部50を用いて、パージ濃度を特定する。具体的には、ECU100は、差圧センサ70で検出された差圧を用いてパージ濃度を特定する。制御弁26が閉弁されると、パージガスが還流経路52に流入し始める。この結果、ベンチュリ経路72にパージガスが流れる。制御弁26が閉弁されると、ベンチュリ経路72を通過するパージガスが徐々に増加して、その後流量は安定する。図5に示すように、ECU100は、差圧センサ70によって検出された差圧を用いて、パージ濃度を特定し、特定されるパージ濃度が安定すると(即ち、流量(圧力)が安定した後のパージ濃度)、そのパージ濃度を、現在のパージ濃度として、ECU100に格納する。次いで、S24において、ECU100は、S18、S20で変更した制御弁26の周期及びデューティ比の上限を元に戻して、S10に戻る。
一方、S30では、ECU100は、パージ濃度を特定すべきタイミングであるか否かを判断する。具体的には、ECU100は、カウンタの値が、第2所定回数(例えば1回)であるか否かを判断する。カウンタの値が第2所定回数である場合、パージ濃度を特定すべきタイミングであると判断して(S30でYES)、S32に進む。一方、カウンタの値が第2所定回数未満である場合(S30でNO)、S30で、カウント済みの周期の回数が第2所定回数となるまで、監視する。S30でNOの場合、パージ処理では、ECU100は、標準周期で制御弁26を制御する。ECU100は、カウンタをリセットせずに、制御弁26が開弁されるタイミングで、カウンタの値を1ずつ増加する。S32では、ECU100は、ポンプ25の回転数を所定値まで上昇して、S17に進んで、ECU100は、カウント値をリセットして、カウントを再スタートする。
第2所定回数は、S16で用いられる第1所定回数よりも小さい。即ち、パージ濃度を検出する頻度が高くなる。この構成によれば、パージ濃度の変化が大きい場合に、パージ濃度の検出頻度を高くすることができる。この結果、大きく変化するパージ濃度を適切に特定して燃料噴射時間を決定することができる。これにより、パージ濃度の変化によって、空燃比が大きくずれることを防止することができる。
S30を実行した後のS24では、S18,S20で変更した値に加えて、S30で変更したポンプ25の回転数を元に戻す。
上記の特定処理によれば、パージ処理中にパージ濃度を特定することができる。この結果、パージ処理中の燃料噴射期間、デューティ比を適切に制御することができる。これにより、空燃比がずれることを抑制することができる。特に、濃度を特定する際には、制御弁26の閉弁期間を長くすることによって、濃度検出部50におけるパージガスの圧力が安定した後に、差圧を用いてパージ濃度を特定することができる。また、蒸発燃料処理装置20では、パージ経路23,24,28上に、濃度検出部50を配置せずに済む。これにより、パージガスが供給経路34に供給される際のパージガスの圧力損失を抑制することができる。
また、濃度変化が大きい場合(S14でNO)、濃度特定の頻度を高くするのに加えて、ポンプ25の回転数を増加させている(S32)。この構成によれば、還流経路52に早期にパージガスを流すことができる。この結果、濃度検出部50で特定される濃度(即ち、パージガスの圧力)を早期に安定させることができる。
(第2実施例)
図10を参照して、第1実施例と異なる点を説明する。本実施例の蒸発燃料処理装置20は、還流経路52を備えていない。言い換えると、パージ経路23,24は分岐していない。蒸発燃料処理装置20は、圧力検出部50に替えて、パージ経路24(即ちポンプ25と制御弁26との間のパージ経路24)内の圧力を検出する圧力センサ150を備える。蒸発燃料処理装置20のECU100は、特定処理の図4のS22において、圧力センサ150で検出済みのパージ経路内のパージガスの圧力を用いて、パージ濃度を特定する。
図10を参照して、第1実施例と異なる点を説明する。本実施例の蒸発燃料処理装置20は、還流経路52を備えていない。言い換えると、パージ経路23,24は分岐していない。蒸発燃料処理装置20は、圧力検出部50に替えて、パージ経路24(即ちポンプ25と制御弁26との間のパージ経路24)内の圧力を検出する圧力センサ150を備える。蒸発燃料処理装置20のECU100は、特定処理の図4のS22において、圧力センサ150で検出済みのパージ経路内のパージガスの圧力を用いて、パージ濃度を特定する。
パージ濃度が変化すると、パージ濃度に相関してパージガスの密度が変化する。ポンプ25が一定の回転数で駆動していても、パージガスの密度(即ちパージ濃度)によって、ポンプ25によるパージガスの昇圧が変動する。ECU100は、圧力センサ150で検出済みの圧力と大気圧(即ちポンプ25の上流側の圧力)との差(即ちポンプ25によってパージガスがどれだけ昇圧されたか)を算出する。ECU100には、予め実験により特定されたポンプ25の上流と下流との圧力差(即ちポンプ25による昇圧)と、パージ濃度との関係を示すデータマップが格納されている。ECU100は、算出済みの圧力差とデータマップとを用いて、パージ濃度を特定する。なお、蒸発燃料処理装置20は、大気圧センサを有していてもよいし、外部に配置された大気圧センサから大気圧を取得してもよいし、予めECU100内に大気圧(固定値)が記憶されていてもよい。
この構成によれば、ベンチュリ経路72、還流経路52を配置せずに済む。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、蒸発燃料処理装置20の構成は、図2に示す構成に限られない。例えば、図6に示すように、還流経路52の下流端は、連通経路18に連結されていてもよい。この場合、還流経路52の濃度検出部50よりも連通経路18側に、逆止弁102が配置されていてもよい。逆止弁102は、濃度検出部50から連通経路18側への流れを許容する一方、連通経路18から濃度検出部50への流れを禁止してもよい。
あるいは、図7に示すように、還流経路52の下流端は、キャニスタ19に直接的に連結されていてもよい。
また、図8に示すように、還流経路52の両端が、ポンプ25よりも制御弁26側のパージ経路24に接続されていてもよい。この場合、還流経路52のポンプ25側の端とパージ経路24との接続箇所に、三方弁104が配置されていてもよい。三方弁104は、パージ経路24と還流経路52とを遮断するとともに、パージ経路24を連通するパージ状態と、パージ経路24と還流経路52とを連通するとともに、パージ経路24を遮断する濃度特定状態と、に切り替えてもよい。三方弁104は、特定処理が開始されるタイミングでは、パージ状態に維持されていてもよい。ECU100は、S22において、三方弁104をパージ状態から濃度特定状態に切り替え、S24において、三方弁104を濃度特定状態からパージ状態に切り替えてもよい。
また、図9に示すように、還流経路52を有していなくてもよい。この場合、濃度検出部50は、パージ経路24にベンチュリ経路72を配置してもよい。
また、特定処理において、ECU100は、S18(即ち、濃度特定時のディーティ制御の周期の拡大)とS20(即ち、濃度特定時のデューティ比の上限の減少)の少なくとも一方を実行しなくてもよい。また、特定処理において、ECU100は、S14,S30,S32(即ち濃度変化に応じて、ポンプの回転数及び濃度特定頻度を変更する処理)を実行しなくてもよい。
また、特定処理では、ECU100は、パージ濃度の変化に応じて、標準周期を、第1拡大周期と、第1拡大周期よりも長い第2拡大周期とを含む複数の拡大周期のいずれかの拡大周期で、制御弁26のデューティ制御を実行してもよい。この場合、パージ濃度の変化が大きくなるのに従って、期間の長い拡大周期が選択されてもよい。
また、特定処理のS22において、ECU100は、差圧センサ70が検出された圧力のピーク値、あるいは、最大値を用いてパージ濃度を特定してもよい。
さらに、特定処理では、第1所定回数に1回の割合で濃度が特定されている。しかしながら、濃度を特定するタイミングは、例えば、第1所定回数の内に、1回以上の濃度の特定を実行してもよい。
上記の実施例では、濃度検出部50として差圧を特定する差圧センサ70を用いている。しかしながら、濃度検出部50は、音波式濃度計を備えていてもよい。音波式濃度計は、還流経路52上に配置される円筒形状を有しており、円筒形状内に向けて信号を発信し、受信することによって、パージガスの濃度(即ち、バージガスの分子量)を特定してもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2 :エンジン
6 :燃料供給システム
10 :メイン供給経路
19 :キャニスタ
20 :蒸発燃料処理装置
22 :パージ供給経路
23 :パージ経路
24 :パージ経路
25 :ポンプ
26 :制御弁
28 :パージ経路
30 :エアクリーナ
32 :スロットルバルブ
34 :吸気経路
42 :エアフィルタ
50 :濃度検出部
52 :還流経路
70 :差圧センサ
72 :ベンチュリ経路
100 :ECU
102 :逆止弁
104 :三方弁
6 :燃料供給システム
10 :メイン供給経路
19 :キャニスタ
20 :蒸発燃料処理装置
22 :パージ供給経路
23 :パージ経路
24 :パージ経路
25 :ポンプ
26 :制御弁
28 :パージ経路
30 :エアクリーナ
32 :スロットルバルブ
34 :吸気経路
42 :エアフィルタ
50 :濃度検出部
52 :還流経路
70 :差圧センサ
72 :ベンチュリ経路
100 :ECU
102 :逆止弁
104 :三方弁
Claims (8)
- 車両に搭載される蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
内燃機関の吸気経路とキャニスタとの間に接続されており、キャニスタから吸気経路に送られるパージガスが通過するパージ経路と、
キャニスタと吸気経路との間のパージ経路上に配置されており、パージガスをキャニスタから吸気経路に送り出すポンプと、
パージ経路上に配置されており、キャニスタと吸気経路とをパージ経路を介して連通する連通状態と、キャニスタと吸気経路とをパージ経路上で遮断する遮断状態と、に切り替わる制御弁と、
キャニスタから吸気経路にパージガスを供給すべき場合に、制御弁の連通状態と遮断状態とをデューティ比によって切り替えるデューティ制御を実行する制御装置と、
パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する特定装置と、を備え、
制御装置は、デューティ制御において、制御弁を複数周期で切り替え、
複数周期は、第1周期と、第1周期よりも期間が長い第2周期と、を含み、
特定装置は、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第2周期の遮断状態である間に、パージ経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する、蒸発燃料処理装置。 - 第2周期における連通状態の期間の割合の上限は、第1周期における連通状態の期間の割合の上限よりも小さい、請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。
- 制御装置は、連続する2回以上の所定回数の第1周期毎に1回の第2周期で、制御弁を切り替える、請求項1又は2に記載の蒸発燃料処理装置。
- 制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第1周期の所定回数を変更する、請求項3に記載の蒸発燃料処理装置。
- 制御装置は、蒸発燃料濃度に応じて、第2周期で制御弁が制御されている間のポンプの回転数を変化させる、請求項1から4のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
- 特定装置は、
パージ経路上に配置されており、パージ経路の流路面積よりも小さい流路面積を有する縮小部と、
縮小部を流れるパージガスの圧力を検出する圧力検出部と、を備え、
圧力検出部によって検出済みの圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定する、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。 - パージ経路は、一端がポンプと制御弁との間のパージ経路に接続され、他端がポンプの上流側に接続されており、制御弁が遮断状態であってポンプが駆動している場合に、一端からパージガスが流入し他端に向って流れる還流経路を備え、
特定装置は、還流経路上に配置され、デューティ制御中にポンプが駆動しており、制御弁が第2周期の遮断状態である間に、還流経路内のパージガスの蒸発燃料濃度を特定する、請求項1から6のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。 - 特定装置は、
パージ経路内の圧力を検出する圧力検出部を備え、
圧力検出部によって検出済みのパージ経路内の圧力を用いて、蒸発燃料濃度を特定する、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
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