JP6641972B2 - 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（密閉タンクシステム）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

上記の密閉式タンクシステムでは、燃料タンク内の燃料量の変化や燃料の温度変化に伴って内部圧力が変化することが知られている。燃料タンクの内部圧力は、正圧だけでなく負圧にもなり得る。例えば、内部に貯留されている燃料量が減少した場合や、燃料が高温状態から急冷された場合には、燃料タンクの内部圧力が大気圧よりも低い負圧となる。

ところで、燃料タンクには、内部圧力が正圧であるときよりも負圧であるときの方が変形や破損に対して弱いという性質を有しているものがある。そのため、燃料タンクの内部圧力が負圧になったときの対策として、内部圧力が負圧のときに自動的に開弁し、負圧を逃がす機能を持ったリリーフ弁を燃料タンクに設けることが考えられる。しかし、リリーフ弁が正常に機能しない場合には、燃料タンクの負圧を逃がすことができないため、燃料タンクの保護という観点からは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、密閉式の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口を有するキャニスタと、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第一通路部に介装された密閉弁と、前記燃料タンクのフィラーキャップに設けられ、前記燃料タンクの内部圧力が大気圧よりも低い所定の開弁圧よりも低下した場合に開放される負圧リリーフ弁と、を備える。また、前記内部圧力が前記開弁圧よりも低い第一所定値以下である場合に、少なくとも前記第一通路部を大気と連通させるとともに前記密閉弁を開放する制御装置を備える。

（２）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第二通路部に介装されたパージ弁と、を備えることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記エンジンが停止していれば、前記バイパス弁を閉鎖するとともに前記パージ弁を開放して前記タンク通路を大気と連通させることが好ましい。

（３）前記制御装置は、前記エンジンが作動していれば、前記バイパス弁を開放するとともに前記パージ弁を閉鎖して前記キャニスタ通路を大気と連通させることが好ましい。
（４）また、前記制御装置は、前記内部圧力が前記第一所定値よりも低い第二所定値以下である場合に、前記タンク通路及び前記キャニスタ通路を大気と連通させるとともに前記密閉弁を開放することが好ましい。
（５）前記制御装置は、前記密閉弁を開放してから所定時間が経過したら前記密閉弁を閉鎖することが好ましい。

燃料タンクの内部圧力が大気圧よりも低い第一所定値以下であるときには、少なくともタンク通路の第一通路部が大気と連通した状態に制御されるとともに密閉弁が開放される。これにより、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大気圧に近付けることができ、燃料タンクを保護することができる。また、第一通路部の負圧状態も解消されるため、タンク通路も保護することができる。

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。 大気開放制御の制御手順を例示するフローチャートである。 他の四つの制御の制御手順を例示するフローチャートである。

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。

以下、タンク通路７とキャニスタ通路８との接続部７ｃ（分岐点）よりも燃料タンク５側におけるタンク通路７を「第一通路部７ａ」と呼び、接続部７ｃよりも吸気通路２２側のタンク通路７を「第二通路部７ｂ」と呼ぶ。タンク通路７は、第一通路部７ａ及び第二通路部７ｂが接続部７ｃを挟んで設けられた通路であるともいえる。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の第一通路部７ａに配置される。密閉弁１は、基本的には常に第一通路部７ａ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、ノーマルクローズタイプの電磁弁であり、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との接続部７ｃ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、ノーマルオープンタイプの電磁弁であり、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の第二通路部７ｂ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に対して第二通路部７ｂ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、第二通路部７ｂ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、ノーマルクローズタイプの電磁弁であり、制御信号の大きさに応じた開度で第二通路部７ｂ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の上面には大気開放口が設けられ、この大気開放口にはキャニスタ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、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（以下「第一通路圧Pa」と呼ぶ）と、密閉弁１よりも吸気通路２２側におけるタンク通路７の圧力（以下「第二通路圧Pb」と呼ぶ）との差圧ΔPが所定圧ΔP0を超えると開放される安全弁である。

例えば、密閉弁１及びパージ弁３が閉鎖状態であってバイパス弁２が開放状態である場合には、第二通路圧Pbが大気圧P_ATMとなる。このとき、リリーフ弁４は、第一通路圧Paが所定の上限値P_MAX以下であれば閉鎖状態とされ、第一通路圧Paが上限値P_MAXを超えると開放される。この上限値P_MAXは、大気圧P_ATMに上記の所定圧ΔP₀を加算した値とされる。つまり、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ともいえる。また、第一通路圧Paが上限値P_MAXよりも低い場合でも、第二通路圧Pbが大気圧P_ATMよりも低く（すなわち負圧であり）、かつ、差圧ΔPが所定圧ΔP₀を超えれば、リリーフ弁４は開放される。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とともに、タンク通路７の内部圧力が大きな負圧にな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。また、フィラーキャップ２６には、負圧リリーフ弁２９が設けられる。負圧リリーフ弁２９は、燃料タンク５の内部圧力が所定の開弁圧P_Vよりも低下した場合に開放される安全弁である。なお、この開弁圧P_Vは大気圧P_ATMよりも低い値（P_V＜P_ATM）である。

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。これらの各種センサ類１１〜１５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、燃料タンク５の内部圧力が所定値以上の負圧になった場合に、燃料タンク５を大気開放させる大気開放制御を実施する。本実施形態の制御装置３０は、タンク圧P（負圧の度合い）及びエンジン２０の作動状態に応じて、三種類の大気開放制御を実施する。また、制御装置３０は、大気開放制御を実施しない場合には、密閉制御，圧抜き制御，キャニスタパージ制御，高圧パージ制御の何れかを実施する。まずはこれらの四つの制御について簡単に説明し、次いで大気開放制御について詳述する。

［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。

［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へと導入される燃料蒸気は、燃料タンク５からの燃料蒸気のみとなる。

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が開始圧力P_S以上である（ただしP_S＜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が終了圧力P_F未満である（ただしP_F＜P_S）

［２−５．大気開放制御］
大気開放制御は、燃料タンク５の内部圧力が異常な負圧となった場合に、少なくとも第一通路部７ａを大気と連通させるとともに密閉弁１を開放して、燃料タンク５を大気開放させることで内部圧力を大気圧P_ATMに近づける制御である。この制御は、タンク圧Pが大気圧P_ATMよりも低い第一所定値P1以下（P≦P1）である場合に実施される。なお、第一所定値P1は、負圧リリーフ弁２９の開弁圧P_Vよりも低い値（P1＜P_V）である。

本実施形態の大気開放制御では、負圧状態を判断する閾値として、第一所定値P1及び第二所定値P2が設けられる。第二所定値P2は、第一所定値P1よりも低い値（P2＜P1）である。タンク圧Pが第一所定値P1以下であり、かつ、第二所定値P2よりも高い場合には、エンジン２０の作動，停止に対応した大気開放制御（第一又は第二の大気開放制御）が実施される。また、タンク圧Pが第二所定値P2以下である場合には、エンジン２０の作動状態にかかわらず、第三の大気開放制御が実施される。

本実施形態における三つの大気開放制御の開始条件，終了条件を以下に示す。条件ａ，ｂ，ｃのそれぞれは、第一，第二，第三の大気開放制御の開始条件に対応する。すなわち、成立した条件に応じて、三つの大気開放制御のうちの一つが開始される。また、何れの大気開放制御が開始された場合であっても、条件ｄ，ｅの何れか一方が成立するとその制御を終了する。

＝大気開放制御の開始条件＝
ａ：P2＜P≦P1、かつ、エンジン停止中
ｂ：P2＜P≦P1、かつ、エンジン作動中
ｃ：P≦P2
＝大気開放制御の終了条件＝
ｄ．タンク圧Pが大気圧P_ATMに収束した
ｅ．密閉弁１の開放時から所定時間t₀が経過した

条件ｅは、ノーマルクローズタイプの密閉弁１を保護するための条件である。密閉弁１は、長時間連続して開放状態を維持できるような性能を備えていないことが多い。そのため、大気開放制御を開始してから所定時間t₀が経過した時点で、仮にタンク圧Pが大気圧P_ATMに収束していなくても密閉弁１を強制的に閉鎖する。これにより、密閉弁１の保護性を高める。なお、密閉弁１が開放状態を長時間連続して維持できる性能を有する場合には、条件ｅは省略可能である。また、条件ｅにより大気開放制御が終了した場合には、所定のインターバル期間を経てから再び条件ａ〜ｃを判定するようにしてもよい。このような構成とすることで、大気開放制御が終了した後すぐに開始されることを防ぐことができるため、密閉弁１の保護性を高めることができる。

第一の大気開放制御では、バイパス弁２が閉鎖状態に制御されるとともにパージ弁３が開放状態に制御される。これにより、タンク通路７がエンジン２０の吸気通路２２を介して大気と連通した状態となる。このとき、密閉弁１も開放されることから、吸気通路２２及びタンク通路７を介して、外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れが生じ、タンク圧Pが大気圧P_ATMへと収束していく。また、このときバイパス弁２は閉鎖されることから、キャニスタ通路８はタンク通路７から遮断され、キャニスタ６の大気開放通路９を介した空気の流入が遮断される。

第二の大気開放制御では、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。これにより、第一通路部７ａ及びキャニスタ通路８がキャニスタ６の大気開放通路９を介して大気と連通した状態となる。このとき、密閉弁１も開放されることから、大気開放通路９，キャニスタ通路８及び第一通路部７ａを介して、外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れが生じ、タンク圧Pが大気圧P_ATMへと収束していく。また、このときパージ弁３は閉鎖されることから、吸気通路２２はタンク通路７から遮断され、吸気通路２２を介した空気の流入が遮断される。

第三の大気開放制御では、バイパス弁２及びパージ弁３が共に開放状態に制御される。これにより、タンク通路７がエンジン２０の吸気通路２２を介して大気と連通した状態となるとともに、キャニスタ通路８がキャニスタ６の大気開放通路９を介して大気と連通した状態となる。このとき、密閉弁１も開放されることから、吸気通路２２及びタンク通路７を介して外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れと、大気開放通路９，キャニスタ通路８及び第一通路部７ａを介して外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れとが生じる。これらによって、タンク圧Pが大気圧P_ATMへと早期に収束していく。

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、通常制御部３１と大気開放制御部３２とが設けられる。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。

通常制御部３１は、上述した密閉制御，圧抜き制御，キャニスタパージ制御，高圧パージ制御を司るものであり、各制御の開始条件，終了条件はここで判定される。通常制御部３１は、大気開放制御部３２による大気開放制御が実施されていないことを条件に、四つの制御の何れかを実施する機能を持つ。具体的には、通常制御部３１は、エンジン２０が停止していれば、基本的には密閉制御を実施し、フィラードア２８が開放されているときに限って圧抜き制御を実施する。

通常制御部３１は、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、キャニスタパージ制御又は高圧パージ制御を実施する。本実施形態の通常制御部３１は、タンク圧Pが開始圧力P_S以上である場合に高圧パージ制御を開始し、タンク圧Pが終了圧力P_F未満になったら高圧パージ制御を終了する。高圧パージ制御でのパージ弁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される。また、通常制御部３１は、高圧パージ制御を実施しないときには、キャニスタパージ制御を実施する。キャニスタパージ制御でのパージ弁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される。なお、本実施形態の通常制御部３１は、エンジン２０が作動中であってその運転状態が不安定の場合には、密閉制御を実施するものとする。

大気開放制御部３２は、上述した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が第一所定値P1以下である場合には、少なくともタンク通路７における第一通路部７ａを大気と連通させるとともに密閉弁１を開放することで、燃料タンク５を大気開放し、タンク圧Pを大気圧P_ATMへと近付ける機能を持つ。

本実施形態の大気開放制御部３２は、タンク圧Pが第一所定値P1以下であって第二所定値P2には達していない状態でエンジン２０が停止していれば、バイパス弁２を閉鎖するとともにパージ弁３を開放することで、タンク通路７全体を大気と連通させる。また、同様の状態でエンジン２０が作動していれば、バイパス弁２を開放するとともにパージ弁３を閉鎖することで、第一通路部７ａ及びキャニスタ通路８を大気と連通させる。

大気開放制御部３２は、タンク圧Pが第二所定値P2以下である場合には、負圧状態を一刻も早く解消するために、バイパス弁２及びパージ弁３を開放して、タンク通路７及びキャニスタ通路８を大気と連通させる。大気開放制御部３２は、大気開放制御を開始してからのタンク圧Pが大気圧P_ATMに収束するまで、あるいは、密閉弁１の開放状態が所定時間t₀だけ継続するまで、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。また、大気開放制御部３２は、タンク圧Pが大気圧P_ATMに収束したとき、又は、密閉弁１を開放してから所定時間t₀が経過したときには、密閉弁１を閉鎖して大気開放制御を終了する。その後は、通常制御部３１による制御が再び実施される。

［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はおもに大気開放制御の制御内容に対応し、図３は他の四つの制御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、大気開放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G=1に設定される。

図２に示すように、まず各種センサ１１〜１５で検出された情報が制御装置３０に入力され（ステップＳ１）、制御フラグFがF=0であるか否かが判定される（ステップＳ２）。大気開放制御が未実施のときはステップＳ３に進み、タンク圧Pが第一所定値P1以下であるか否かが判定される。P≦P1でなければ（燃料タンク５が異常な負圧状態となっていなければ）、図３のステップＳ２０に進む。

一方、タンク圧Pが第一所定値P1以下である場合には、ステップＳ４において、タンク圧Pが第二所定値P2よりも高いか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＳ５に進み、成立しない場合にはステップＳ８に進む。ステップＳ５では、エンジン２０の作動状態が判定される。エンジン２０が停止していれば、第一の大気開放制御が実施され（ステップＳ６）、エンジン２０が作動していれば、第二の大気開放制御が実施される（ステップＳ７）。第一の大気開放制御では、密閉弁１とパージ弁３とが開放されるとともにバイパス弁２が閉鎖されて、吸気通路２２を通じて燃料タンク５が大気開放される。一方、第二の大気開放制御では、密閉弁１とバイパス弁２とが開放されるとともにパージ弁３が閉鎖されて、大気開放通路９を通じて燃料タンク５が大気開放される。

また、ステップＳ８では、エンジン２０の作動状態にかかわらず、第三の大気開放制御が実施される。第三の大気開放制御では、密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３の何れもが開放されて、吸気通路２２及び大気開放通路９を通じて燃料タンク５が大気開放される。ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８に続くステップＳ９では制御フラグFがF=1に設定され、ステップＳ１０ではタイマーのカウントがスタートされて、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Ｓ２からステップＳ１１に進み、タンク圧Pが大気圧P_ATMに収束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Ｓ１２においてタイマーのカウント値が所定時間t₀以上であるか否かが判定され、この条件も成立しない場合には、この演算周期での制御が終了する。つまり、ステップＳ９において制御フラグFがF=1に設定されたのちは、ステップＳ１１又はＳ１２の条件（上記の条件ｄ又はｅ）が成立するまでこれらの判定が繰り返される。ステップＳ１１又はＳ１２の条件が成立した場合にはステップＳ１３に進み、密閉弁１が閉鎖されて、大気開放制御が終了する。そして、制御フラグFがF=0に設定され（ステップＳ１４）、タイマーが停止，リセットされて（ステップＳ１５）、図３のステップＳ２０に進む。

図３のステップＳ２０では、エンジン２０が作動中であるか否かが判定される。ここで、エンジン２０が作動中であればステップＳ２１に進み、停止中ならばステップＳ３０に進む。ステップＳ２１では、エンジン２０の運転状態が安定しているか否かが判定され、安定していない場合には、ステップＳ３１に進んで密閉制御が実施される。一方、エンジン２０の運転状態が安定している場合には、ステップＳ２２に進み、制御フラグGがG=0であるか否かが判定される。なお、エンジン２０の作動状態及び運転状態は、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。

高圧パージ制御が実施されていなければ制御フラグGがG=0のため、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、タンク圧Pが開始圧力PS以上であるか否かが判定される。タンク圧Pが開始圧力PS未満であれば、ステップＳ２４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。

一方、タンク圧Pが開始圧力PS以上であれば、ステップＳ２５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GがG=1に設定されて（ステップＳ２６）、この演算周期での制御が終了する。高圧パージ制御が開始されたのちは、ステップＳ２２からステップＳ２７に進み、タンク圧Pが終了圧力PFを下回ったか否かが判定される。そして、タンク圧Pが終了圧力PF未満になると、高圧パージ制御が終了し、制御フラグGがG=0に設定されて（ステップＳ２８，２９）、この演算周期での制御が終了する。

エンジン２０が停止している場合には、ステップＳ２０からＳ３０に進み、フィラードア２８が閉鎖されているか否かが判定され、閉鎖されていれば密閉制御が実施される（ステップＳ３１）。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。一方、フィラードア２８が開放されていれば圧抜き制御が実施される（ステップＳ３３）。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。ステップＳ３１，Ｓ３３に続くステップＳ３２では制御フラグGがG=0に設定され、この演算周期での制御が終了する。

［５．効果］
（１）上述の蒸発燃料処理装置では、タンク圧Pが大気圧P_ATMよりも低い第一所定値P1以下である場合に、少なくともタンク通路７の第一通路部７ａが大気と連通状態にされるとともに密閉弁１が開放状態に制御される。これにより、燃料タンク５が大気開放されるため、燃料タンク５の内部圧力を大気圧P_ATMに近付けることができ、燃料タンク５を保護することができる。また、第一通路部７ａの負圧状態も解消することできるため、タンク通路７も保護することができる。

上記の第一所定値P1は、負圧リリーフ弁２９の開弁圧P_Vよりも低い値に設定されている。そのため、負圧リリーフ弁２９が正常に機能（開弁）する場合には、大気開放制御が実施されることなく、負圧リリーフ弁２９によって燃料タンク５の負圧を解消することができる。反対に、負圧リリーフ弁２９が何らかの要因で正常に機能しなくなったときには、大気開放制御によって燃料タンク５の負圧状態を解消することができる。すなわち、上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放制御の実施頻度を必要最小限に抑えつつ、燃料タンク５の保護性を高めることができる。

（２）また、上述の蒸発燃料処理装置では、タンク圧Pが第一所定値P1以下であるときにエンジン２０が停止していれば、バイパス弁２が閉鎖されるとともにパージ弁３が開放される。これにより、タンク通路７全体が大気と連通した状態となり、エンジン２０の吸気通路２２を通じて外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れが生じるため、タンク圧Pを大気圧P_ATMに近付けることができる。また、このときバイパス弁２は閉鎖されているため、キャニスタ６の大気開放通路９からは外気が進入しない。そのため、大気開放通路９（大気開放口）の詰まりや、エアフィルタ１９の性能劣化（異物の堆積や目詰まりなど）を回避することができる。したがって、蒸発燃料処理装置全体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、タンク圧Pが第一所定値P1以下であるときにエンジン２０が作動していれば、バイパス弁２が開放されるとともにパージ弁３が閉鎖される。これにより、タンク通路７の第一通路部７ａ及びキャニスタ通路８が大気と連通した状態となり、キャニスタ６の大気開放通路９を通じて外部から燃料タンク５へと向かう空気の流れが生じるため、タンク圧Pを大気圧P_ATMに近付けることができる。

また、このときパージ弁３は閉鎖されているため、吸気通路２２からタンク通路７には外気が進入しない。このため、エンジン２０の気筒に導入される空気量（吸入空気量）が低下することがなく、空燃比を適切に制御することができることから、エンジン２０のトルク変動を防止することができる。したがって、燃料タンク５及びタンク通路７の保護性を高めながら、エンジン２０の安定した運転状態を維持することができる。

（４）上述の蒸発燃料処理装置では、タンク圧Pが第一所定値P1よりも低い第二所定値P2以下である場合に、タンク通路７及びキャニスタ通路８が共に大気と連通した状態に制御される。すなわち、燃料タンク５の負圧状態を一刻も早く解消すべき場合には、第一通路部７ａを二つの経路で大気と連通させたうえで密閉弁１を開放する。これにより、吸気通路２２及びタンク通路７を流通する空気の流れと、大気開放通路９，キャニスタ通路８及び第一通路部７ａを流通する空気の流れとが生じることから、燃料タンク５の負圧状態を早期に解消することができる。したがって、燃料タンク５及びタンク通路７の保護性を高めることができる。

（５）上述の蒸発燃料処理装置では、大気開放制御が開始されて密閉弁１が開放状態に制御されたのち、その密閉弁１の開放状態が所定時間t₀だけ継続したら、たとえタンク圧Pが大気圧P_ATMに収束していなかったとしても密閉弁１が閉鎖される。このため、密閉弁１が、長時間連続して開放状態を維持できるような性能を有していないものであったとしても、密閉弁１の保護性を高めることができる。言い換えると、このような性能を密閉弁１に持たせる必要性をなくすことができる。

［６．変形例］
上述の実施形態では、大気開放制御がタンク圧P及びエンジン２０の作動状態に応じて実施される場合を例示したが、大気開放制御の具体的な開始条件は上述したものに限られない。例えば、第二所定値P2を用いた条件ｃを省略してもよいし、大気開放通路９の閉塞状態（エアフィルタ１９の目詰まり等）に関する条件を追加してもよい。また、大気開放制御の終了条件や、他の四つの制御の開始，終了条件も上述したものに限られない。

また、大気開放制御の内容も上述したものに限られない。例えば、タンク圧Pが第一所定値P1以下であってエンジン２０が作動している場合に、エンジン２０が停止するのを待ってから、あるいはエンジン２０を停止させてから、燃料タンク５を大気開放するといった制御内容としてもよい。この場合、エンジン２０が停止したのち、バイパス弁２を閉鎖するとともにパージ弁３を開放して、タンク通路７全体を大気と連通状態にしたうえで密閉弁１を開放すれば、上述の第一の大気開放制御と同様の作用効果を得ることができる。

反対に、タンク圧Pが第一所定値P1以下であってエンジン２０が停止している場合に、エンジン２０の作動が開始するのを待ってから、あるいはエンジン２０の作動を開始させてから、燃料タンク５を大気開放するといった制御内容としてもよい。この場合、エンジン２０が作動したのち、バイパス弁２を開放するとともにパージ弁３を閉鎖して、第一通路部７ａ及びキャニスタ通路８を大気と連通状態としたうえで密閉弁１を開放すれば、上述の第二の大気開放制御と同様の作用効果を得ることができる。

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、密閉弁１及びパージ弁３がノーマルクローズタイプのものでなくてもよいし、バイパス弁２がノーマルオープンタイプのものでなくてもよい。また、バイパス弁２の位置はキャニスタ通路８上であってもよいし、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。また、第一通路部７ａを大気と連通させるための通路をパージ用通路１０とは別設し、別設した通路上に制御弁を介装して、この制御弁を制御する構成としてもよい。この場合、タンク圧Pが第一所定値P1以下であるときに制御弁を開放することで、第一通路部７ａを大気と連通させることができ、上述と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記の第一所定値P1が、負圧リリーフ弁２９の開弁圧P_V以上（Pv≦P1）に設定されていてもよい。少なくとも、第一所定値P1が大気圧P_ATM以下であれば、上述と同様の作用効果を得ることができる。また、Pv≦P1とすれば、負圧リリーフ弁２９に過大な負圧が作用しにくくなるため、負圧リリーフ弁２９を故障しにくくでき、負圧リリーフ弁２９の保護性を高めることができる。

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
７ａ 第一通路部
７ｂ 第二通路部
７ｃ 接続部
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 通常制御部
３２ 大気開放制御部
P タンク圧（内部圧力）
P_ATM 大気圧
P1 第一所定値
P2 第二所定値
t₀ 所定時間

Claims (5)

1. 密閉式の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口を有するキャニスタと、
   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第一通路部に介装された密閉弁と、
   前記燃料タンクのフィラーキャップに設けられ、前記燃料タンクの内部圧力が大気圧よりも低い所定の開弁圧よりも低下した場合に開放される負圧リリーフ弁と、
   前記内部圧力が前記開弁圧よりも低い第一所定値以下である場合に、少なくとも前記第一通路部を大気と連通させるとともに前記密閉弁を開放する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
2. 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第二通路部に介装されたパージ弁と、を備え、
   前記制御装置は、前記エンジンが停止していれば、前記バイパス弁を閉鎖するとともに前記パージ弁を開放して前記タンク通路を大気と連通させる
   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、前記エンジンが作動していれば、前記バイパス弁を開放するとともに前記パージ弁を閉鎖して前記キャニスタ通路を大気と連通させる
   ことを特徴とする、請求項２記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記制御装置は、前記内部圧力が前記第一所定値よりも低い第二所定値以下である場合に、前記タンク通路及び前記キャニスタ通路を大気と連通させるとともに前記密閉弁を開放する
   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. 前記制御装置は、前記密閉弁を開放してから所定時間が経過したら前記密閉弁を閉鎖する
   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。

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