JP6634810B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、密閉タンク式の蒸発燃料処理装置に関する。

従来、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、その吸着燃料をエンジンの運転中に吸気系へとパージさせる蒸発燃料処理装置が知られている。すなわち、蒸発燃料を一時的にキャニスタで捕集しつつエンジンに吸引させて、蒸発燃料の大気中への放出を防止するものである。このような蒸発燃料処理装置が搭載されたエンジンでは、キャニスタから脱離する蒸発燃料量を考慮して、燃料噴射量や吸入空気量が制御される。

一方、近年では、走行用モータを主体的に使用して走行し、エンジンを補助的に使用するハイブリッド車両（PHEV，PHV）が開発されている。このようなハイブリッド車両は、エンジンのみを動力源とする車両と比較してエンジンの作動時間が短く、キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージする機会が少ない。そこで、燃料タンクとキャニスタとを接続する通路上に密閉弁を設け、燃料タンクの密閉状態をできるだけ長く維持することで、燃料の蒸発やキャニスタへの吸着を抑制する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。

特開２０１５−０８１５２８号公報 特開２０１４−０９２０６９号公報

上記の密閉タンクシステムでは、基本的には燃料タンクが密閉されているため、燃料タンクの内部圧力は高圧になりうる。この場合には、燃料タンク内に存在する蒸発燃料を吸気系にパージして燃料タンクを減圧するための制御が実施される。しかしながら、この制御を実施できない場合やこの制御を実施しているにもかかわらず外気温や燃料の貯留量等によって内部圧力が適切に低下しないことがある。そのため、燃料タンクの保護性という観点から更なる改良が望まれる。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、密閉式の燃料タンクを備えた蒸発燃料処理装置に関し、燃料タンクの保護性を高めることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するとともに大気開放されたキャニスタと、前記燃料タンクとエンジンの吸気系とを接続するタンク通路と、前記タンク通路から前記キャニスタに向かって分岐形成されたキャニスタ通路と、前記タンク通路における分岐点よりも前記燃料タンクに近い位置に介装された密閉弁と、前記分岐点又は前記キャニスタ通路上に介装されたバイパス弁と、前記燃料タンクの内部圧力に応じて前記密閉弁及び前記バイパス弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内部圧力が所定の開放圧以上となった場合には、前記密閉弁及び前記バイパス弁を開放状態に制御して前記燃料タンクを大気開放し、前記エンジンの作動中であって前記内部圧力が前記開放圧よりも低いパージ圧以上のときに前記密閉弁を開放するとともに前記バイパス弁を閉鎖し、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を前記吸気系に吸入させる高圧パージ制御を実施するとともに、前記高圧パージ制御中に前記内部圧力が前記開放圧以上となった場合には、前記バイパス弁を開放して前記燃料タンクを大気開放し、前記燃料タンクの大気開放前に前記密閉弁を一旦閉鎖して前記高圧パージ制御を中止し、前記バイパス弁と前記密閉弁とを開放する。

（２）前記タンク通路における前記分岐点よりも前記吸気系に近い位置に介装されたパージ弁を備えることが好ましい。この場合に、前記制御装置は、前記大気開放前であって前記密閉弁を一旦閉鎖したときに前記エンジンが作動中であれば、前記パージ弁を開放状態に制御することが好ましい。

（３）前記制御装置は、前記密閉弁を一旦閉鎖したのちに前記吸気系に吸入されたパージガス量に基づいて、前記バイパス弁の開放タイミングを決定することが好ましい。
（４）また、前記制御装置は、前記密閉弁を一旦閉鎖してから所定時間が経過した場合に、前記密閉弁及び前記バイパス弁を開放することが好ましい。

（５）前記タンク通路における前記分岐点よりも前記吸気系に近い位置に介装されたパージ弁を備えることが好ましい。この場合に、前記制御装置は、前記燃料タンクの大気開放時に前記パージ弁を閉鎖することが好ましい。
（６）前記制御装置は、前記エンジンの作動中に前記密閉弁を閉鎖するとともに前記バイパス弁を開放し、前記キャニスタに吸着した前記蒸発燃料を前記吸気系に吸入させるキャニスタパージ制御を実施するものであって、前記大気開放後には、前記キャニスタパージ制御を強制的に実施することが好ましい。

燃料タンクの内部圧力が開放圧以上となった場合には、密閉弁及びバイパス弁が開放されて、燃料タンクが大気開放されるため、燃料タンクの内部圧力を確実に下げることができる。これにより、燃料タンクを保護することができ、安全性を高めることができる。

蒸発燃料処理装置が適用された車両の構成及び制御装置を示す図である。 エンジン停止中の制御手順を例示するフローチャートである。 エンジン作動中の制御手順を例示するフローチャートである。 制御内容を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）は燃料タンクのタンク圧、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ密閉弁，バイパス弁，パージ弁の開閉状態を示す。

図面を参照して、実施形態としての蒸発燃料処理装置について説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．装置構成］
本実施形態の蒸発燃料処理装置が適用された車両の構成を図１に例示する。この車両は、走行用モータの駆動力で走行するEV（Electric Vehicle）モードと、エンジン２０の駆動力を使用（又は併用）して走行するHEV（Hybrid Electric Vehicle）モードとを備えたハイブリッド車両である。エンジン２０の作動時には、燃料タンク５の内部から燃料がポンプで吸い上げられ、車両の走行状態に応じた量の燃料がインジェクタ２１から噴射される。また、吸入空気量は、吸気通路２２（吸気系）に介装されたスロットルバルブ２３で制御される。

このエンジン２０には、燃料タンク５で発生する蒸発燃料をキャニスタ６で回収して吸気系に導入するためのパージ用通路１０が装備される。パージ用通路１０には、燃料タンク５とエンジン２０の吸気系とを接続するタンク通路７と、タンク通路７からキャニスタ６に向かって分岐形成されたキャニスタ通路８とが設けられる。タンク通路７の一端は、燃料タンク５の例えば天井面付近や側面上部に接続され、他端は吸気通路２２に接続される。タンク通路７の接続位置は、スロットルバルブ２３よりも下流側（エンジン２０のシリンダに近い側）に設定される。また、キャニスタ通路８の一端は、キャニスタ６の上面に接続され、他端はタンク通路７に対して三叉路を形成するように接続される。

パージ用通路１０には、通路内におけるガスの流れを制御するための弁として、密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３が介装される。
密閉弁１は、燃料タンク５を密閉するための電磁制御弁であり、タンク通路７とキャニスタ通路８との分岐点よりも燃料タンク５に近い位置に配置される。密閉弁１は、基本的には常にタンク通路７を閉鎖して、燃料タンク５の密閉状態を維持するように機能する。密閉弁１は、給油時には開放されて、燃料タンク５を圧抜きする。また、密閉弁１は、エンジン２０の作動中に燃料タンク５の内部圧力が上昇し過ぎた場合にも一時的に開放される。本実施形態の密閉弁１は、制御信号に応じてオン・オフ作動（開作動又は閉作動）する二位置切替弁である。

バイパス弁２は、キャニスタ通路８を開放又は遮断するための電磁制御弁であり、タンク通路７とキャニスタ通路８との分岐点に配置される。バイパス弁２は、キャニスタ６に蒸発燃料を吸着させるときや、キャニスタ６で吸着された蒸発燃料をパージさせるときに開放される。本実施形態のバイパス弁２は、密閉弁１と同様に、制御信号に応じてオン・オフ作動する二位置切替弁である。

パージ弁３は、吸気通路２２に対してタンク通路７を開放又は遮断するための電磁制御弁であり、タンク通路７とキャニスタ通路８との分岐点よりも吸気通路２２に近い位置に配置される。パージ弁３は、基本的にはエンジン２０の作動中に、吸気通路２２に対してタンク通路７を開放するように制御される。また、エンジン２０の停止中は、タンク通路７を閉鎖するように制御される。本実施形態のパージ弁３は、制御信号の大きさに応じた開度でタンク通路７を開放する可変開度制御弁である。パージ弁３の開度は、エンジン２０の運転状態やキャニスタ６に吸着されている蒸発燃料量，燃料タンク５に残留する燃料量などに応じて設定可能である。

キャニスタ６の上面には、キャニスタ６と外部とを接続する大気開放通路９が取り付けられる。大気開放通路９は、蒸発燃料をキャニスタ６に吸着させる際の圧抜き通路として機能するとともに、キャニスタ６に吸着している蒸発燃料を吸気通路２２へと流出させる際の外気取り込み通路として機能する。また、大気開放通路９にはエアフィルタ１９が介装され、ここで外気中の異物が除去される。

また、密閉弁１を迂回して密閉弁１の上流側と下流側とを接続するように形成された迂回通路上には、リリーフ弁４が介装される。リリーフ弁４は、燃料タンク５の内部圧力の上限値P_MAXを規定する安全弁である。密閉弁１よりも燃料タンク５側におけるタンク通路７の圧力が所定の上限値P_MAX以下のときには、リリーフ弁４が閉鎖状態とされる。一方、密閉弁１よりも燃料タンク５側におけるタンク通路７の圧力が上限値P_MAXを超えるとリリーフ弁４が開放され、燃料タンク５が圧抜きされる。これにより、燃料タンク５の内部圧力が上限値P_MAXを越えて上昇することが防止される。

また、燃料タンク５には給油用の給油通路２５が設けられ、その先端の給油口がフィラーキャップ２６で閉塞されるとともに、フィラードア２８の内側まで延設される。燃料の給油時には、フィラードア２８が開放された後にフィラーキャップ２６が回動操作されて取り外される。また、給油通路２５には、燃料の逆流や蒸発燃料を含んだガス（以下「燃料蒸気」という）の流出を防止するための逆止弁２７が設けられる。逆止弁２７は、車両の外部から燃料タンク５に向かう方向への流体の流入を許容し、逆方向への流体の流出を阻止するように機能する。

上述の密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３の開閉状態（開度）は、コンピュータとして機能する制御装置３０で制御される。制御装置３０は、CPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）等のプロセッサとROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory），不揮発メモリ等を集積した電子デバイスである。ここでいうプロセッサとは、例えば制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ）等を内蔵する処理装置（プロセッサ）である。また、ROM，RAM及び不揮発メモリは、プログラムや作業中のデータが格納されるメモリ装置である。制御装置３０で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてROM，RAM，不揮発メモリ，リムーバブルメディア内に記録される。また、プログラムの実行時には、プログラムの内容がRAM内のメモリ空間内に展開され、プロセッサによって実行される。

この制御装置３０には、キャニスタ圧センサ１１，インマニ圧センサ１２，タンク圧センサ１３，エンジン回転数センサ１４，ドアセンサ１５，エアフローセンサ１６が接続される。キャニスタ圧センサ１１は、キャニスタ６の内圧に対応する大気開放通路９の内部圧力を「キャニスタ圧C」として検出するものである。ここでは、キャニスタ６に内蔵される活性炭フィルタとエアフィルタ１９との間の圧力が検出される。また、インマニ圧センサ１２は、吸気通路２２においてスロットルバルブ２３よりも下流側に設けられたサージタンク２４の内部圧力を「インマニ圧P_IM（吸気系圧力）」として検出するものである。ここでは、吸気通路２２とタンク通路７との接続箇所近傍における圧力（負圧の大きさ）が検出される。

タンク圧センサ１３は、燃料タンク５の内部圧力（気体部分の圧力）を「タンク圧P」として検出するものである。タンク圧センサ１３は、燃料液面よりも上方となる位置に取り付けられる。また、エンジン回転数センサ１４は、エンジン２０の回転速度（エンジン回転数Ne）を検出するものである。ドアセンサ１５は、フィラードア２８が開放されたことを検出するものである。エアフローセンサ１６は、エンジン２０に流入する吸気（新気）の流量（吸気流量Q）を検出するものである。これらの各種センサ類１１〜１６で検出された情報は、制御装置３０に伝達される。なお、キャニスタ圧センサ１１，インマニ圧センサ１２，タンク圧センサ１３のそれぞれで検出される圧力は、絶対圧であってもよいし、大気圧P_ATMを基準としたゲージ圧であってもよい。

［２．制御の内容］
本実施形態の制御装置３０は、密閉制御，圧抜き制御，高圧パージ制御，キャニスタパージ制御，大気開放制御という五種類の制御を実施する。エンジン２０が作動していない状態では、密閉制御，圧抜き制御，大気開放制御が実施可能であり、エンジン２０の作動中では、五種類の制御が実施可能である。

［２−１．密閉制御］
密閉制御は、エンジン２０の停止中に密閉弁１を閉鎖することで、燃料タンク５で発生した燃料蒸気の流出を防止する制御である。このとき、パージ弁３も閉鎖状態に制御される。これにより、燃料タンク５は、エンジン２０の吸気通路２２に対して密閉弁１とパージ弁３とで二重に遮断される。なお、バイパス弁２の開閉状態は任意であり、本実施形態では開放状態に制御される。

［２−２．圧抜き制御］
圧抜き制御は、燃料タンク５の内部圧力が大気圧P_ATMに比して過剰に大きくならないように、密閉弁１とバイパス弁２を開放して燃料タンク５を圧抜きする制御である。圧抜き制御は、燃料タンク５への給油の直前に実施される。このとき、パージ弁３は閉鎖状態に制御される。密閉弁１とバイパス弁２とを開放することで、燃料タンク５からキャニスタ６の大気開放通路９を介して、外部へと向かうガスの流れが生じる。これにより、燃料タンク５のタンク圧Pが低下するとともに、燃料タンク５及びパージ用通路１０内に存在する燃料蒸気がキャニスタ６で回収される。

［２−３．キャニスタパージ制御］
キャニスタパージ制御は、エンジン２０の作動中にバイパス弁２を開放し、キャニスタ６に吸着している蒸発燃料を吸気通路２２へと吸い込ませることで、キャニスタ６を浄化（パージ）する制御である。キャニスタパージ制御は、エンジン２０の作動中、かつ、運転状態が安定している場合であって、高圧パージ制御及び大気開放制御が実施されていないときに実施される。

この制御は、蒸発燃料をエンジン２０に消費させる制御であることから、パージ弁３が開放状態に制御されるとともに、密閉弁１は閉鎖状態に制御される。つまり、吸気通路２２に対してキャニスタ６が連通した状態となり、燃料タンク５は遮断される。これにより、パージ用通路１０から吸気通路２２へと導入される燃料蒸気は、キャニスタ６からの燃料蒸気のみとなる。なお、以下の説明では、パージ用通路１０から吸気通路２２へと導入される燃料蒸気を「パージガス」と呼ぶ。キャニスタパージ制御では、空燃比に基づいてパージ弁３の開度が制御される。

本実施形態のキャニスタパージ制御は、大気開放制御が終了すると強制的に実施される。ここでいう強制的とは、大気開放制御の終了時点でエンジン２０が停止している場合、又は、エンジン２０が作動しているがその運転状態が安定していない場合には、キャニスタパージ制御を実施しうる状態にエンジン２０が制御されることを意味する。つまり、大気開放制御中にエンジン２０が停止した場合には、大気開放制御の終了とともにエンジン２０を作動させ、さらにその運転状態が安定するように制御した上で、キャニスタパージ制御が実施される。

［２−４．高圧パージ制御］
高圧パージ制御は、エンジン２０の作動中に密閉弁１を開放し、燃料タンク５内の燃料蒸気を吸気通路２２へと吸い込ませることで、燃料タンク５をパージ（浄化）する制御である。この制御では、パージ弁３が開放状態に制御されるとともに、バイパス弁２が閉鎖状態に制御される。つまり、吸気通路２２に対して燃料タンク５が連通した状態となり、キャニスタ６は遮断される。これにより、パージ用通路１０から吸気通路２２へと導入されるパージガスは、燃料タンク５からの燃料蒸気のみとなる。高圧パージ制御においても、空燃比に基づいてパージ弁３の開度が制御される。

本実施形態における高圧パージ制御の開始条件，終了条件を以下に例示する。高圧パージ制御は、条件Ａ，Ｂがともに成立した場合に開始され、条件Ｃ，Ｄの何れかが成立した場合に終了する。なお、条件Ａは、例えばエンジン２０の冷却水温が所定値以上であり、エンジン回転数Neが安定している場合に成立するものとする。ただし、燃料噴射量の学習中には、条件Ａが成立しないものとする。

＝高圧パージ制御の開始条件＝
Ａ．エンジン２０が作動中、かつ、運転状態が安定している
Ｂ．タンク圧Pが第一圧力P₁（パージ圧）以上である（ただしP₁＜P_MAX）
＝高圧パージ制御の終了条件＝
Ｃ．エンジン２０が停止、又は、運転状態が安定していない
Ｄ．タンク圧Pが第三圧力P₃未満である（ただしP₃＜P₁）

［２−５．大気開放制御］
大気開放制御は、タンク圧Pが異常に高圧となった場合にバイパス弁２を開放し、燃料タンク５を大気開放させることで内部圧力を低下させる制御である。この制御では、大気開放時（すなわちバイパス弁２の開放時）に密閉弁１が開放状態に制御されるとともに、パージ弁３が閉鎖状態に制御される。これにより、燃料タンク５からキャニスタ６の大気開放通路９を介して、外部へと向かうガスの流れが生じ、タンク圧Pが低下するとともに燃料タンク５及びパージ用通路１０内に存在する燃料蒸気がキャニスタ６で回収される。なお、大気開放制御中のエンジン２０の作動状態は任意であり、本実施形態では大気開放前には作動状態に制御される。

本実施形態の大気開放制御では、密閉弁１及びバイパス弁２が開放されて燃料タンク５が大気開放されるときには、パージ弁３が閉鎖状態に制御される。これは、大気開放時にエンジン２０が作動している場合には、パージ弁３を閉鎖しないと燃料タンク５及びキャニスタ６から吸気系に向かうガスの流れが生じ、空燃比が過度にリッチになるおそれがあるからである。なお、大気開放時にエンジン２０が停止している場合には、パージ弁３を閉鎖しないとキャニスタ６を通過しない燃料蒸気が大気中に流出するおそれがあるため、この場合であってもパージ弁３は閉鎖状態に制御される。

大気開放制御の開始条件，終了条件を以下に例示する。大気開放制御は、条件ａが成立した場合に開始され、条件ｂが成立した場合に終了する。
＝大気開放制御の開始条件＝
ａ．タンク圧Pが第二圧力P₂（開放圧）以上である（ただし、P₁＜P_MAX＜P₂）
＝大気開放制御の終了条件＝
ｂ．タンク圧Pが第四圧力P₄未満である（ただし、P₁＜P₄＜P₂）

本実施形態では、高圧パージ制御中に上記の開始条件が成立して大気開放制御が開始された場合には、大気開放制御の開始と同時に高圧パージ制御が中止される。すなわち、高圧パージ制御中にタンク圧Pが第二圧力P₂以上になると（条件ａが成立すると）、密閉弁１が一旦閉鎖される。これにより、燃料タンク５が一旦密閉状態とされるため、燃料タンク５からの圧力（タンク圧P）がバイパス弁２に直接的に作用しなくなり、バイパス弁２が開放されやすくなる。

さらに本実施形態の大気開放制御では、大気開放前に密閉弁１が一旦閉鎖されると、パージ弁３は開放状態に制御される。これにより、タンク通路７内に存在する燃料蒸気が吸気系へと吸い込まれ、タンク通路７内の圧力が低下することから、バイパス弁２がより開放されやすくなる。なお、高圧パージ制御中に条件ａが成立した場合には、パージ弁３はすでに開放されていることから、大気開放制御の開始とともに改めて開放されるのではなく、その開放状態が維持される。このとき、パージ弁３の開度を増大方向に変更してもよい。このような構成であれば、タンク通路７内の燃料蒸気を速やかに吸気系へパージすることが可能となる。

したがって、本実施形態の大気開放制御は、高圧パージ制御中に上記の条件ａが成立すると密閉弁１が一旦閉鎖されるとともにパージ弁３が一旦開放状態に維持される。このとき、バイパス弁２は高圧パージ制御での状態（すなわち閉鎖状態）が維持される。そして、以下の条件ｃ，ｄの何れかが成立すると、密閉弁１及びバイパス弁２が同時に開放されるとともに、パージ弁３がこれらの開放と同時に閉鎖されて、燃料タンク５が大気開放される。なお、バイパス弁２を密閉弁１よりも先に開放し、パージ弁３をバイパス弁２の開放と同時に閉鎖してもよい。この場合には、燃料タンク５からの圧力（タンク圧P）がバイパス弁２に直接的に作用しない状態でバイパス弁２を開放することになるため、バイパス弁２をより開放しやすくなる。
＝燃料タンクの大気開放条件＝
ｃ．密閉弁１を閉鎖してからのパージガス量Qpが所定量Qp₀以上である
ｄ．密閉弁１を閉鎖してから所定時間が経過した

条件ｃは、エンジン２０の作動中にのみ成立しうる条件である。密閉弁１が一旦閉鎖されたのちに吸気系に吸入されたパージガス量Qpは、エアフローセンサ１６で検出された吸気流量Qとパージ率Rとから求められるパージガス流量を積算することで算出，推定される。パージ率Rは、吸気通路２２へ導入されるパージガスの導入割合を意味し、空燃比に基づいて設定される。なお、導入割合とは、吸気量全体に対するパージガス量の割合、又は、スロットルバルブ２３側から流入した吸気量に対するパージガス量の割合を意味する。また、所定量Qp₀は、タンク通路７のうち密閉弁１よりも吸気通路２２側の部分の容量と同程度かやや小さい値に設定される。

一方、条件ｄは、燃料タンク５を保護するための条件である。例えば、エンジン２０の吸気通路２２の負圧が小さくパージガス量Qpがなかなか所定量Qp₀以上にならないとすると、密閉弁１を閉鎖している時間が長くなってしまい、タンク圧Pがどんどん高くなるおそれがある。そのため、時間に関する条件ｄを条件ｃとは別に設けておくことで、タンク圧Pの更なる上昇が抑制される。

本実施形態における制御の名称と密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３の開閉状態との関係をまとめると、以下の通りである。

［３．制御構成］
上記の各種制御を実施するための制御構成として、制御装置３０には、高圧パージ制御部３１，大気開放制御部３２，キャニスタパージ制御部３３が設けられる。これらは、制御装置３０で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子制御回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

高圧パージ制御部３１は、高圧パージ制御を司るものであり、高圧パージ制御の開始条件，終了条件はここで判定される。高圧パージ制御部３１は、タンク圧Pが第一圧力P₁以上である場合に密閉弁１を開放することで、タンク圧Pを減圧する機能を持つ。また、高圧パージ制御部３１は、タンク圧Pが第一圧力P₁以上である場合に、そのタンク圧Pが第三圧力P₃未満になるまで密閉弁１を開放する機能を持つ。なお、パージ弁３の開度は、エンジン２０の運転状態や燃料タンク５に残留する燃料量などに応じて設定可能である。

大気開放制御部３２は、大気開放制御を司るものであり、大気開放制御の開始条件，終了条件はここで判定される。大気開放制御部３２は、タンク圧Pが第二圧力P₂以上になると、密閉弁１を一旦閉鎖することでバイパス弁２にタンク圧Pが直接的に作用しないようにする。さらに、パージ弁３を開放状態に維持し、タンク通路７内の燃料蒸気を吸気系にパージすることでタンク通路７内の圧力を低下させる。このとき、大気開放制御部３２は、密閉弁１を閉鎖したのちにパージされたパージガス量Qpを推定する。

大気開放制御部３２は、パージガス量Qpが所定値Qp₀以上になると、密閉弁１及びバイパス弁２を開放状態に制御するとともにパージ弁３を閉鎖することで、燃料タンク５を大気開放する。また、大気開放制御部３２は、燃料タンク５を大気開放した場合に、タンク圧Pが第四圧力P₄未満になるまで密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３の開閉状態を維持する機能を持つ。

キャニスタパージ制御部３３は、キャニスタパージ制御を司るものであり、キャニスタパージ制御の開始条件，終了条件はここで判定される。キャニスタパージ制御部３３は、エンジン２０の作動中にバイパス弁２を開放することで、キャニスタ６に吸着した蒸発燃料を吸気通路２２に吸入させる機能を持つ。なお、パージ弁３の開度は、エンジン２０の運転状態やキャニスタ６に吸着されている蒸発燃料量などに応じて設定可能である。

キャニスタパージ制御部３３は、大気開放制御が実施された場合には、大気開放制御の終了とともにキャニスタパージ制御を強制的に実施する。すなわち、エンジン２０が作動していない場合や、作動していてもその運転状態が安定していない場合には、エンジン２０を作動させるとともにその運転状態を安定させ、キャニスタパージ制御を実施する。これにより、大気開放制御によってキャニスタ６に吸着した蒸発燃料が吸気系にパージされる。

［４．フローチャート］
図２，図３は、上記の各種制御を実施するための制御手順を例示するフローチャートである。図２はおもにエンジン２０の停止中の制御内容に対応し、図３はおもにエンジン２０の安定作動中の制御内容に対応する。これらのフロー中の制御フラグFは、高圧パージ制御の実施状況を示すものであり、制御の実施中にはF=1に設定される。また、制御フラグGはキャニスタパージ制御を強制実施するか否かをチェックするためのものであり、強制実施する場合にはG=1に設定される。

図２に示すように、まず各種センサ１１〜１６で検出された情報が制御装置３０に入力され（ステップＳ１）、エンジン２０が作動中であるか否かが判定される（ステップＳ２）。ここで、エンジン２０が作動中であればステップＳ８に進み、停止中ならばステップＳ３に進む。エンジン２０の作動状態は、エンジン回転数Neやインマニ圧P_IMなどに基づき、公知の手法を用いて判定される。

ステップＳ３では、制御フラグGがG=0であるか否かが判定され、この条件が成立する場合にはステップＳ４に進み、成立しない場合にはステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、エンジン２０の作動が開始され、図３のステップＳ２０に進む。一方、ステップＳ４では、フィラードア２８が開放されているか否かが判定され、開放されていれば圧抜き制御が実施される（ステップＳ５）。圧抜き制御では、密閉弁１とバイパス弁２とが開放され、燃料タンク５が圧抜きされる。一方、フィラードア２８が開放されていなければ、密閉制御が実施される（ステップＳ６）。密閉制御では、密閉弁１とパージ弁３とが閉鎖され、燃料タンク５で発生した高濃度ガスの流出が防止される。ステップＳ５，Ｓ６に続くステップＳ７では制御フラグFがF=0に設定され、この演算周期での制御が終了する。

また、エンジン２０が作動中ならば、その運転状態が安定しているか否かが判定され（ステップＳ８）、安定している場合には、図３中のステップＳ１１に進む。一方、エンジン２０の運転状態が安定していない場合には、ステップＳ９に進み、制御フラグGがG=0であるか否かが判定され、この条件が成立する場合にはステップＳ７に進み、成立しない場合には図３のステップＳ２０に進む。なお、エンジン２０の運転状態は、エンジン回転数Neやインマニ圧P_IMなどに基づき、公知の手法を用いて判定される。

図３のステップＳ１１では、制御フラグFがF=0であるか否かが判定され、この条件が成立する場合にはステップＳ１２に進み、成立しない場合にはステップＳ１５に進む。ステップＳ１２では、タンク圧Pが高圧パージ制御の開始閾値である第一圧力P₁以上であるか否かが判定される。タンク圧Pが第一圧力P₁未満であれば、ステップＳ１４においてキャニスタパージ制御が開始され、密閉弁１が閉鎖状態に制御されるとともに、バイパス弁２及びパージ弁３が開放状態に制御される。そして、制御フラグGがG=0に設定されて（ステップＳ１９）、この演算周期での制御が終了する。

一方、タンク圧Pが第一圧力P₁以上であれば、ステップＳ１３において高圧パージ制御が開始され、密閉弁１及びパージ弁３が開放状態に制御されるとともに、バイパス弁２が閉鎖状態に制御される。そして、制御フラグFがF=1に設定されて（ステップＳ１４）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、タンク圧Pが大気開放制御の開始閾値である第二圧力P₂以上であるか否かが判定される。

高圧パージ制御によってタンク圧Pが正常に低下していればこの条件は成立しないため、ステップＳ１６に進み、タンク圧Pが高圧パージ制御の終了閾値である第三圧力P₃を下回ったか否かが判定される。そして、タンク圧Pが第三圧力P₃未満になると、高圧パージ制御が終了し、制御フラグFがF=0に設定されて（ステップＳ１７）、この演算周期での制御が終了する。次の演算周期では、ステップＳ１２からステップＳ１８に進み、キャニスタパージ制御が実施される。すなわち、エンジン２０が作動中であり、その運転状態が安定していれば、タンク圧Pに応じてキャニスタパージ制御又は高圧パージ制御が実施される。

しかしながら、高圧パージ制御を実施しているにもかかわらず、例えば燃料残量や外気温等の影響によってタンク圧Pが上昇して第二圧力P₂以上となった場合には、ステップＳ２１に進み、密閉弁１が閉鎖状態に制御される。このとき、高圧パージ制御において閉鎖されていたバイパス弁２はその閉鎖状態が維持されるとともに、高圧パージ制御において開放されていたパージ弁３はその開放状態が維持される。そして、ステップＳ２２では、密閉弁１を閉鎖したのちに吸気系に吸入されたパージガス量Qpが推定される。

ステップＳ２３では、パージガス量Qpが所定量Qp₀以上であるか否かが判定され、この条件が成立しない場合には、ステップＳ２４において密閉弁１を閉鎖してから所定時間が経過したか否かが判定される。この条件が成立しない場合には、ステップＳ２２に戻る。そして、パージガス量Qpが所定量Qp₀以上となるか、あるいは密閉弁１を閉鎖してから所定時間が経過すると、ステップＳ２５において燃料タンク５が大気開放される。すなわち、密閉弁１及びバイパス弁２が開放状態に制御されるとともに、パージ弁３が閉鎖状態に制御される。なお、密閉弁１及びバイパス弁２の開放タイミングは、同時であってもよいし、密閉弁１よりもバイパス弁２を先に開放してもよい。ステップＳ２６では、タンク圧Pが第四圧力P₄を下回ったか否かが判定され、この条件が成立するまでステップＳ２５，Ｓ２６の処理が繰り返される。そして、タンク圧Pが第四圧力P₄未満まで低下すると、ステップＳ２７において制御フラグF，GがF=0，G=1に設定され、この演算周期での制御が終了する。

次の演算周期において、エンジン２０が作動中であってその運転状態が安定していれば、図２のステップＳ８から図３のステップＳ１１，Ｓ１２を経てステップＳ１８に進み、キャニスタパージ制御が実施される。これにより、大気開放によってキャニスタ６に吸着した蒸発燃料がパージされる。

一方、大気開放中（ステップＳ２５，Ｓ２６の処理を繰り返している間）にエンジン２０が停止した場合には、次の演算周期において、図２のステップＳ２からステップＳ３に進む。このとき、制御フラグGはG=1であることから、ステップＳ１０においてエンジン２０が始動され、図３のステップＳ２０に進み、その運転状態が安定するように制御される。そして、ステップＳ１８においてキャニスタパージ制御が実施される。また、大気開放中にエンジン２０の運転状態が不安定になった場合には、図２のステップＳ８からステップＳ９に進む。この場合にも、制御フラグGはG=1であることから、図３のステップＳ２０に進んで、エンジン２０の運転状態が安定するように制御されるとともに、キャニスタパージ制御が実施される（ステップＳ１８）。すなわち、大気開放が実施されたのちは、エンジン２０が作動していない場合や運転状態が安定していない場合であっても、強制的にキャニスタパージ制御が実施される。

［５．作用，効果］
大気開放制御について、図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、キャニスタパージ制御中にタンク圧Pが上昇し、時刻t₁にタンク圧Pが第一圧力P₁以上になると、高圧パージ制御の開始条件が成立する。そのため、時刻t₁に密閉弁１及びパージ弁３が開放状態に制御され、バイパス弁２が閉鎖状態に制御される。

図４（ａ）に示すように、高圧パージ制御中にもかかわらずタンク圧Pが上昇し続け、時刻t₂に第二圧力P₂以上になると、高圧パージ制御が中止され、大気開放制御が開始される。すなわち、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、密閉弁１が一旦閉鎖状態に制御されるとともに、バイパス弁２及びパージ弁３の開閉状態が維持される。そして、上記の条件ｃ，ｄの何れかが成立した時刻t₃に、密閉弁１及びバイパス弁２が開放状態に制御されるとともにパージ弁３が閉鎖状態に制御されて、燃料タンク５の大気開放が開始される。これにより、燃料タンク５内の燃料蒸気がキャニスタ６を通過して大気に放出されることから、タンク圧Pが急速に低下する。そして、時刻t₄にタンク圧Pが第四圧力P₄未満となると、キャニスタパージ制御が再び実施され、キャニスタ６に吸着した蒸発燃料が吸気系にパージされる。

（１）上述の蒸発燃料処理装置では、タンク圧Pが第二圧力P₂以上の異常な高圧状態となった場合には、密閉弁１及びバイパス弁２が開放されて、燃料タンク５が大気開放される。これにより、燃料タンク５の内部圧力を確実に下げることができるため、燃料タンク５を保護することができ、安全性を高めることができる。
（２）また、高圧パージ制御の実施中にタンク圧Pが第二圧力P₂以上となった場合には、バイパス弁２が開放されて燃料タンク５が大気開放されることから、高圧パージ制御では減圧し切れなかった燃料タンク５の内部圧力を確実に低下させることができる。これにより、燃料タンク５の保護性を高めることができる。

（３）上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放の前に密閉弁１が一旦閉鎖されて高圧パージ制御が中止されることから、燃料タンク５からの圧力が直接的にバイパス弁２に作用しないようにすることができる。これにより、バイパス弁２を開放させやすくすることができるため、バイパス弁２を開放できないといった事態を回避でき、燃料タンク５の保護性を高めることができる。

（４）上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放前であって密閉弁１を一旦閉鎖したときに、パージ弁３が開放状態に制御されることから、タンク通路７内に存在する燃料蒸気を積極的に吸気系にパージすることができる。これにより、バイパス弁２をより開放させやすくすることができ、燃料タンク５の保護性をより高めることができる。

（５）また、上述の蒸発燃料処理装置では、密閉弁１を一旦閉鎖したのちに吸気系に吸入されたパージガス量Qpに基づいてバイパス弁２の開放タイミングが決定される。これにより、タンク通路７内に存在していた燃料蒸気が着実に減ってからバイパス弁２を開放させることができるため、バイパス弁２をより開放させやすくすることができ、燃料タンク５の保護性をより高めることができる。
（６）また、密閉弁１を一旦閉鎖してから所定時間が経過したら、パージガス量Qpにかかわらず密閉弁１及びバイパス弁２が開放される。すなわち、大気開放前に密閉弁１を閉鎖させておく最大の時間（所定時間）が設定されているため、タンク圧Pの更なる上昇を抑制することができ、燃料タンク５の保護性をより高めることができる。

（７）上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放時にパージ弁３が閉鎖されることから、大気開放中に、燃料蒸気がキャニスタ６を通過せずに大気中に放出されることを防ぐことができる。
（８）また、大気開放制御を実施することでキャニスタ６に吸着する蒸発燃料量が増大するが、上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放後に強制的にキャニスタパージ制御が実施されるため、キャニスタ６に吸着した蒸発燃料を吸気系にパージすることができ、キャニスタ６を浄化することができる。

［６．変形例］
上述の実施形態では、大気開放制御中であって大気開放前にエンジン２０が作動している場合を例示したが、エンジン２０の作動状態は特に限られず、例えば大気開放制御の開始条件が成立した場合にエンジン２０を停止させてもよい。この場合は、密閉弁１に加えてパージ弁３も閉鎖状態に制御することが好ましい。密閉弁１を閉鎖することで、上述の実施形態と同様、燃料タンク５からの圧力が直接的にバイパス弁２に作用しないようにすることができる。また、パージ弁３も閉鎖することで、タンク通路７内の燃料蒸気がキャニスタ６を通過せずに大気中に放出されることを防ぐことができる。

上述の実施形態では、大気開放制御の開始条件が成立した場合に密閉弁１を一旦閉鎖して高圧パージ制御を中止しているが、密閉弁１を開放状態に維持したままバイパス弁２を開放して大気開放してもよい。また、大気開放制御は、上記の条件ａが成立した場合（すなわちタンク圧P≧第二圧力P2のとき）に開始されればよく、高圧パージ制御中でなくてもよい。
また、上述の実施形態では、大気開放制御後に強制的にキャニスタパージ制御を実施しているが、強制的にキャニスタパージ制御を実施させるのではなく、キャニスタパージ制御が実施される機会を待ってもよい。

上述の各制御の実施条件（開始条件，終了条件）は一例であって、上述したものに限られない。
上述の実施形態では、大気開放制御の開始条件が成立して密閉弁１を閉鎖した場合に、条件ｃ，ｄの何れかが成立したら密閉弁１及びバイパス弁２を開放しているが、条件ｃ，ｄの代わりに、タンク通路７内の圧力やタンク圧Pに基づいて密閉弁１及びバイパス弁２を開放するタイミングを決定してもよい。例えば、条件ｃに代えて、密閉弁１を一旦閉鎖したのちのタンク通路７内の圧力が所定圧力まで低下することを条件としてもよい。また、条件ｄに代えて、密閉弁１を一旦閉鎖してからのタンク圧Pが所定圧力に達することを条件としてもよい。

上述の蒸発燃料処理装置の構成は一例であって、上述したものに限られない。上述の実施形態では、密閉弁１及びバイパス弁２が二位置切替弁であり、パージ弁３が可変開度制御弁となっているが、これらの弁の種類は任意に変更可能である。また、バイパス弁２が、キャニスタ通路８上に介装されていてもよいし、パージ弁３を省略し、密閉弁１及びバイパス弁２によってパージガス流量を制御できるようにしてもよい。

１ 密閉弁
２ バイパス弁
３ パージ弁
５ 燃料タンク
６ キャニスタ
７ タンク通路
８ キャニスタ通路
９ 大気開放通路
１０ パージ用通路
２０ エンジン
２２ 吸気通路（吸気系）
３０ 制御装置
３１ 高圧パージ制御部
３２ 大気開放制御部
３３ キャニスタパージ制御部
P タンク圧（内部圧力）
P₁ 第一圧力（パージ圧）
P₂ 第二圧力（開放圧）
P₃ 第三圧力
P₄ 第四圧力

Claims (6)

1. 燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するとともに大気開放されたキャニスタと、
   前記燃料タンクとエンジンの吸気系とを接続するタンク通路と、
   前記タンク通路から前記キャニスタに向かって分岐形成されたキャニスタ通路と、
   前記タンク通路における分岐点よりも前記燃料タンクに近い位置に介装された密閉弁と、
   前記分岐点又は前記キャニスタ通路上に介装されたバイパス弁と、
   前記燃料タンクの内部圧力に応じて前記密閉弁及び前記バイパス弁を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記内部圧力が所定の開放圧以上となった場合には、前記密閉弁及び前記バイパス弁を開放状態に制御して前記燃料タンクを大気開放し、
   前記エンジンの作動中であって前記内部圧力が前記開放圧よりも低いパージ圧以上のときに前記密閉弁を開放するとともに前記バイパス弁を閉鎖し、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を前記吸気系に吸入させる高圧パージ制御を実施するとともに、前記高圧パージ制御中に前記内部圧力が前記開放圧以上となった場合には、前記バイパス弁を開放して前記燃料タンクを大気開放し、
   前記燃料タンクの大気開放前に前記密閉弁を一旦閉鎖して前記高圧パージ制御を中止し、前記バイパス弁と前記密閉弁とを開放する
   ことを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
2. 前記タンク通路における前記分岐点よりも前記吸気系に近い位置に介装されたパージ弁を備え、
   前記制御装置は、前記大気開放前であって前記密閉弁を一旦閉鎖したときに前記エンジンが作動中であれば、前記パージ弁を開放状態に制御する
   ことを特徴とする、請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記制御装置は、前記密閉弁を一旦閉鎖したのちに前記吸気系に吸入されたパージガス量に基づいて、前記バイパス弁の開放タイミングを決定する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記制御装置は、前記密閉弁を一旦閉鎖してから所定時間が経過した場合に、前記密閉弁及び前記バイパス弁を開放する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記タンク通路における前記分岐点よりも前記吸気系に近い位置に介装されたパージ弁を備え、
   前記制御装置は、前記燃料タンクの大気開放時に前記パージ弁を閉鎖する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記制御装置は、
   前記エンジンの作動中に前記密閉弁を閉鎖するとともに前記バイパス弁を開放し、前記キャニスタに吸着した前記蒸発燃料を前記吸気系に吸入させるキャニスタパージ制御を実施するものであって、
   前記大気開放後には、前記キャニスタパージ制御を強制的に実施する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の蒸発燃料処理装置。

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