JP6657911B2 - 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

上記の密閉タンクシステムでは、キャニスタに吸着している蒸発燃料を取り除くためのキャニスタパージ制御と、燃料タンク内に存在する蒸発燃料をパージして燃料タンクを減圧するためのタンクパージ制御とがエンジンの作動中に実施される。前者の制御では、キャニスタを速やかに浄化するために比較的多くのガスがパージされるのに対し、後者の制御では、ガスに含まれる蒸発燃料量が多いため、前者の制御に比べてパージされるガス流量が少なくされる。これらのパージ流量は、エンジンの空燃比が適切なものとなるようにフィードバック制御することで調節される。

しかしながら、キャニスタパージ制御を実施しているときに、燃料タンク側から蒸発燃料を含むガスが流れ出てきた場合には、上記のフィードバック制御では間に合わず、空燃比が突然変化しうる。
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、空燃比の突然の変化を防止す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、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着する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と、前記密閉弁を迂回して前記密閉弁の上流側と下流側とを接続した迂回通路上に介装され、前記密閉弁よりも前記燃料タンク側における前記タンク通路の圧力が所定の上限値を超えると開放されるリリーフ弁と、を備える。また、前記エンジンの作動中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含むキャニスタパージガス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制御装置を備える。

さらに、前記制御装置は、前記エンジンの作動中に前記密閉弁を開放し、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を含むタンクガスを前記吸気系に吸入させるタンクパージ制御を実施するものであり、前記キャニスタパージ制御中に、前記燃料タンクから前記タンクガスが流出すると予測した場合には、前記キャニスタパージガスの導入割合に相当するキャニスタパージ率を下げ、前記キャニスタパージ制御中に前記リリーフ弁が開放される可能性のある場合に、前記タンクガスが流出すると予測し、前記リリーフ弁の開放可能性がある場合には、前記キャニスタパージ率を、前記タンクパージ制御において設定される前記タンクガスの導入割合に相当するタンクパージ率以下に設定する。ここでいう導入割合とは、吸気量全体に対するパージガス量の割合、又は、スロットル弁側から流入した吸気（新気）量に対するパージガス量の割合を意味する。

（２）前記制御装置は、前記密閉弁の故障判定を実施するとともに、前記故障判定の結果に基づいて前記リリーフ弁の開放可能性の有無を判断することが好ましい。

（３）前記制御装置は、前記エンジンの作動中であって前記燃料タンクの内部圧力が所定の開始圧力以上のときに前記密閉弁を開放し、前記燃料タンク内の前記タンクガスを前記吸気系に吸入させる前記タンクパージ制御を実施するものであることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記キャニスタパージ制御中において前記開始圧力と前記内部圧力との差圧が所定値以下であるときに前記タンクガスが流出すると予測することが好ましい。
（４）さらに、前記制御装置は、前記差圧が前記所定値以下である場合には、前記キャニスタパージ率を、前記タンクパージ制御において設定される前記タンクガスの導入割合に相当するタンクパージ率に設定することが好ましい。

キャニスタパージ制御中にタンクガスが燃料タンクから流出すると予測された場合には、キャニスタパージ率が下げられる。このため、実際にタンクガスが流れ出てきた場合であっても、空燃比が突然変化することを防ぐことができる。これにより、エンジンの燃焼安定性を維持することができ、失火や排ガス性能の低下を回避することができる。

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。 エバポレーティブリークチェックモジュールの概略構成を示す図である。 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）は故障の有無、（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ密閉弁，バイパス弁，パージ弁の開閉状態、（ｆ）はパージ率を示す。 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）は故障の有無、（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ密閉弁，バイパス弁，パージ弁の開閉状態、（ｆ）はパージ率を示す。

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にはエバポレーティブリークチェックモジュール（ＥＬＣＭ）２９が介装される。ＥＬＣＭ２９は、燃料タンク５及びキャニスタ６や、これらに繋がるタンク通路７及びキャニスタ通路８からのリークを検出するものである。

図２に示すように、ＥＬＣＭ２９は、キャニスタ６に連通する第一流路１６Ａと、大気開放通路９を介して大気開放される第二流路１６Ｂと、第一流路１６Ａ及び第二流路１６Ｂの途中に接続される第三流路１６Ｃと、を備える。第一流路１６Ａと、第二流路１６Ｂ及び第三流路１６Ｃとの間には、切替弁１７が設けられる。第一流路１６Ａと、第二流路１６Ｂ又は第三流路１６Ｃとの接続は、この切替弁１７によって切替可能に構成されている。切替弁１７は、例えば、電磁ソレノイドに通電されていない状態では第一流路１６Ａと第二流路１６Ｂとを連通させ、電磁ソレノイドに通電されると第一流路１６Ａと第三流路１６Ｃとを連通させる。また、第三流路１６Ｃには、キャニスタ６内に負圧を生じさせる負圧ポンプ１８が設けられている。第一流路１６Ａと第三流路１６Ｃとは、切替弁１７を跨いで設けられる第四流路１６Ｄを備える。この第四流路１６Ｄには、例えば、0.5[mm]径の基準オリフィス１９が設けられる。

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，切替弁１７の開閉状態（開度）及び負圧ポンプ１８の作動状態は、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、ＥＬＣＭ２９内における基準オリフィス１９よりも第二流路１６Ｂ側に設けられ、キャニスタ６の内圧を「キャニスタ圧C」として検出する。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。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、密閉制御，圧抜き制御，タンクパージ制御，キャニスタパージ制御という四種類の制御を実施する。密閉制御及び圧抜き制御はエンジン２０の作動状態にかかわらず実施可能であり、タンクパージ制御及びキャニスタパージ制御はエンジン２０の作動中に実施可能である。本実施形態では、エンジン２０の停止中に密閉制御又は圧抜き制御が実施されるものとし、エンジン２０の作動中であってその運転状態が安定している場合に、タンクパージ制御又はキャニスタパージ制御が実施されるものとする。

また、制御装置３０は、キャニスタパージ制御中に、蒸発燃料を含んだ燃料蒸気（以下「タンクガス」という）が燃料タンク５から流出するか否かを予測し、その予測結果に応じてキャニスタパージ制御を実施する。本実施形態の制御装置３０は、二つの方法を使ってタンクガスの流出を予測する。第一の方法は、リリーフ弁４が開放される可能性があるか否かを判断して、その結果から予測する方法である。第二の方法は、キャニスタパージ制御中におけるタンク圧Pに基づき、キャニスタパージ制御からタンクパージ制御へ移行するか否かを判断して、その結果から予測する方法である。

［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で発生したタンクガス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内に存在するタンクガスとパージ用通路１０内に存在する燃料蒸気とがキャニスタ６で回収される。

［２−３．タンクパージ制御］
タンクパージ制御は、エンジン２０の作動中に密閉弁１を開放し、燃料タンク５内のタンクガスを吸気通路２２へと吸い込ませることで、高圧となった燃料タンク５をパージ（浄化）して減圧する制御である。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に対しては燃料タンク５のみ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からのタンクガスのみとなる。また、キャニスタ６には燃料蒸気が吸着しない。

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。パージガスには、燃料タンク５から吸気通路２２へと直接的に導入されるタンクガスのほか、キャニスタパージ制御中に吸気通路２２へと導入される燃料蒸気（すなわち、キャニスタ６に吸着した蒸発燃料を含むキャニスタパージガス）とが含まれる。タンクガスは、キャニスタパージガスよりも単位体積当たりの蒸発燃料の含有量が多くなりうる（燃料濃度がキャニスタパージガスよりも高くなりうる）。

タンクパージ制御中に吸気通路２２へと導入されるパージガス（タンクガス）の割合は、空燃比に基づいて設定される。以下、吸気通路２２へ導入されるパージガスの導入割合を「パージ率R」と呼ぶ。ここでいう導入割合とは、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（新気）量に対するパージガス量の割合を意味する。本実施形態では、後者をパージ率Rとして設定する。なお、エンジン２０の空燃比は、エンジン２０の運転状態やエンジン２０に要求される負荷等に基づいて設定される目標空燃比に収束，一致するようにフィードバック制御される。つまり、パージ率Rは、空燃比のフィードバック制御において、エンジン２０の運転状態等に基づいて設定される。

以下の説明では、タンクパージ制御中に設定されるパージ率R（すなわち、タンクガスの導入割合に相当する値）を「タンクパージ率Rt」と呼ぶ。同様に、キャニスタパージ制御中に設定されるパージ率R（すなわち、キャニスタパージガスの導入割合に相当する値）を「キャニスタパージ率Rc」と呼ぶ。

本実施形態におけるタンクパージ制御の開始条件，終了条件を以下に例示する。タンクパージ制御は、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。

＝タンク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）
＝タンク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）

［２−４．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（上記の条件Ａの成立中）であって、タンクパージ制御が実施されていないとき（上記の条件Ｂの不成立中）に実施される。

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、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のみ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へと導入されるパージガスは、キャニスタ６からの燃料蒸気（キャニスタパージガス）のみとなるため、パージガス量の推定精度が向上し、エンジン２０の制御性が向上する。

キャニスタパージ率Rcは、基本的には空燃比に基づいて（すなわちエンジン２０の運転状態等に基づいて）設定される。ただし、後述する流出予測において、キャニスタパージ制御中に燃料タンク５からタンクガスが流出すると予測された場合には、空燃比に基づき設定されたキャニスタパージ率Rcが減少方向に変更される。これにより、キャニスタパージ制御中に燃料タンク５からタンクガスが流出することによって急に空燃比（パージ濃度）が変化（変動）することが防止される。また、キャニスタパージ率Rcは、タンクガスが流出すると予測された（流出可能性があると判断された）ときに下げられるため、実際にタンクガスが流出し始めたのちに空燃比のフィードバック制御によって調節される場合と比較して、空燃比の変動量が抑制される。なお、タンクガスがキャニスタガスよりも多くの蒸発燃料を含んでいる（高濃度である）場合には、上記の予測時にキャニスタパージ率Rcを減少方向に変更することで過度なリッチ化が防止される。

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。

［２−５．流出予測］
流出予測では、キャニスタパージ制御中に、燃料タンク５からタンクガスがパージ用通路１０へ流出するか否かが予測される。ここでいう流出とは、密閉状態の燃料タンク５からタンクガスがパージ用通路１０へと放出されることを意味する。例えば、リリーフ弁４が開放されてタンクガスが突然にパージ用通路１０へと放出される状態も、燃料タンク５を密閉できずに燃料タンク５から常にタンクガスが漏れている状態も、ここでいう「流出」に該当する。本実施形態では、上記した二つの方法、すなわち、リリーフ弁４が開放される可能性があるか否かの判断結果を利用した方法（第一の方法）と、キャニスタパージ制御中のタンク圧Pを利用した方法（第二の方法）とから流出予測を実施する。流出予測の結果は、キャニスタパージ制御におけるキャニスタパージ率Rcに反映される。

第一の方法について説明する。キャニスタパージ制御中にリリーフ弁４が開放される可能性のある場合には、燃料タンク５からタンクガスが突然に流出する可能性がある。そのため、リリーフ弁４の開放可能性があるときには、「タンクガスが流出する」と予測され、開放可能性がないときには「タンクガスが流出しない」と予測される。リリーフ弁４の開放可能性は、例えば密閉弁１の故障判定の結果，タンク圧センサ１３の故障判定等に基づいて判断される。

密閉弁１の故障形態には、密閉弁１を開放することができない閉故障と、密閉弁１を閉鎖することができない開故障とがあるが、いずれの故障形態であっても「リリーフ弁４の開放可能性あり」と判断される。例えば、密閉弁１が閉故障した場合には、圧抜き制御及びタンクパージ制御によって燃料タンク５を減圧することができないため、タンク圧Pが上昇し続け、上限値P_MAXを超えてリリーフ弁４が開放されうる。また、密閉弁１が開故障した場合には、燃料タンク５を密閉状態とすることができず、燃料タンク５からタンクガスが常に漏れている状態となり、上記の「流出」に該当する。なお、燃料タンク５からタンクガスが常に漏れている状態を、上記の「流出」とみなさず、「リリーフ弁４の開放可能性なし」と判断するようにしてもよい。すなわち、密閉弁１の故障形態に応じてタンクガスの流出を予測してもよい。

本実施形態の密閉弁１の故障判定は、燃料タンク５内に大気圧P_ATMや負圧が導入されたときのタンク圧Pの変化や、ハーネスの断線，短絡による出力電圧の異常（電圧値異常）に基づいて実施される。例えば、圧抜き制御中及びタンクパージ制御中にタンク圧Pが低下しない場合には、密閉弁１が故障（閉故障）していると判定される。また、エンジン２０の停止中に、切替弁１７によって第一，第三通路１６Ａ，１６Ｃが連通し、負圧ポンプ１８によって燃料タンク５内に負圧が導入されたときにタンク圧Pが低下しない場合には、密閉弁１が故障（閉故障）していると判定される。また、密閉制御中にタンク圧Pが大気圧P_ATM付近から一向に上昇しない場合には、密閉弁１が故障（開故障）していると判定される。

また、タンク圧センサ１３の故障判定は、例えばタンク圧センサ１３から伝達される情報（信号）と燃料タンク５の状況（制御状況）とに応じて判定可能である。タンク圧センサ１３が故障している場合には、タンクパージ制御が禁止されることから「リリーフ弁４の開放可能性あり」と判断される。

第二の方法について説明する。キャニスタパージ制御からタンクパージ制御へ移行した場合（上記の条件Ａの成立中に条件Ｂも成立した場合）には、燃料タンク５からタンクガスが流出する。そのため、タンクパージ制御への移行のタイミングが近づいたときには、「タンクガスが流出する」と予測される。一方、タンクパージ制御への移行タイミングが近くないときには「タンクガスが流出しない」と予測される。本実施形態では、キャニスタパージ制御中のタンク圧Pとタンクパージ制御の開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下〔（P-P_S）≦P₀〕であるときに、移行タイミングが近づいたと判断されて、「タンクガスが流出する」と予測される。所定値P₀は、予め設定された固定値であってもよいし、タンク圧Pの変化速度や外気温等に応じて設定，変更される可変値であってもよい。

［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、判定部３１と予測部３２と制御部３３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。

判定部３１は、上記した密閉弁１の故障判定，タンク圧センサ１３の故障判定を実施するものである。判定部３１は、例えば制御部３３によって圧抜き制御又はタンクパージ制御が実施されているときに検出されたタンク圧Pの変化から、密閉弁１が故障しているか否かを判定する。また、エンジン２０の停止中（例えば給油の直前）に、第一，第三通路１６Ａ，１６Ｃを開放するように切替弁１７を制御するとともに、負圧ポンプ１８を作動させて、燃料タンク５内に負圧を導入する。このとき、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を閉鎖状態に制御する。そして、タンク圧Pの変化から密閉弁１が故障しているか否かを判定する。また、密閉制御中におけるタンク圧Pの変化から密閉弁１が故障しているか否かを判定する。また、タンク圧センサ１３からの情報に基づいて、タンク圧センサ１３が故障しているか否かを判定する。本実施形態の判定部３１は、密閉弁１が故障していると判定した場合又はタンク圧センサ１３が故障していると判定した場合に、判定結果を予測部３２に伝達する。すなわち、密閉弁１及びタンク圧センサ１３がともに正常である場合には、判定部３１は判定結果を伝達しない。

予測部３２は、制御部３３によりキャニスタパージ制御が実施されているときに上記の流出予測を実施するものである。すなわち、判定部３１から判定結果が伝達された場合には、リリーフ弁４の開放可能性があると判断して「タンクガスが流出する」と予測する。一方、判定部３１から判定結果が伝達されない場合には、リリーフ弁４の開放可能性はないと判断して「タンクガスが流出しない」と予測する。また、予測部３２は、タンク圧Pと開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下である場合には「タンクガスが流出する」と予測する。一方、差圧（P-P_S）が所定値P₀よりも大きい場合には「タンクガスが流出しない」と予測する。本実施形態の予測部３２は、「タンクガスが流出する」と予測した場合に限り、予測結果を制御部３３に伝達する。

制御部３３は、上記の密閉制御，圧抜き制御，タンクパージ制御，キャニスタパージ制御を実施するものである。ここでは、各制御の開始条件，終了条件が判定され、制御の種類に応じて密閉弁１，バイパス弁２，パージ弁３の開閉状態が制御される。また、キャニスタパージ制御及びタンクパージ制御では、空燃比に基づいてキャニスタパージ率Rc，タンクパージ率Rtが設定される。本実施形態では、設定されたパージ率Rに応じてパージ弁３の開度が制御される。

本実施形態の制御部３３は、キャニスタパージ制御の実施中に予測部３２から予測結果が伝達された場合には、空燃比に基づいて設定されたキャニスタパージ率Rcを下げる。ここでは、その時点での空燃比に基づいて設定されうるタンクパージ率Rtを算出し、キャニスタパージ率Rcをそのタンクパージ率Rtに設定する（Rc=Rt）。これにより、キャニスタパージ制御中に燃料タンク５から突然にタンクガスが流れ出てきた場合であっても、空燃比（パージ濃度）の突然の変化（変動）が防止される。

［４．フローチャート］
図３，図４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３はおもにエンジン２０の停止中の制御内容に対応し、図４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、タンクパージ制御の実施状況を示すものであり、制御フラグGはキャニスタパージ制御の実施状況を示すものである。各制御の実施中にはF=1，G=1に設定される。なお、これらのフローとは別に、判定部３１による故障判定が実施されているものとする。

図３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）、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Ｓ７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、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Ｓ４）。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Ｓ５）。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で発生したタンクガスの流出が防止される。ステップＳ４，Ｓ５に続くステップＳ６では制御フラグF，GがF=0，G=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Ｓ７）、安定している場合には、図４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Ｓ６に進み、制御フラグF，GがF=0，G=0に設定されて、この演算周期での制御が終了する。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４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Ｓ２３に進む。ステップＳ１２では、タンク圧Pがタンクパージ制御の開始圧力P_S以上であるか否かが判定される。タンク圧Pが開始圧力P_S未満であれば、制御フラグGがG=0であるか否かが判定され（ステップＳ１３）、この条件が成立する場合にはステップＳ１４に進み、成立しない場合にはステップＳ１６に進む。

ステップＳ１４では、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。このとき、キャニスタパージ率Rcは、通常の空燃比制御（フィードバック制御）によって設定される。そして、制御フラグGがG=1に設定されて（ステップＳ１５）、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タンク圧Pが開始圧力P_S未満であれば、ステップＳ１３からステップＳ１６に進み、リリーフ弁４の開放可能性の有無が判定される。ここでは、判定部３１において密閉弁１又はタンク圧センサ１３のいずれかが故障していると判定されたか否かが判定され、故障していれば開放可能性があると判断されてステップＳ１８に進み、故障していなければ開放可能性がないと判断されてステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、タンク圧Pと開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下〔（P-P_S）≦P₀〕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Ｓ１８に進み、成立しない場合にはステップＳ２０においてキャニスタパージ率Rcが空燃比制御によって設定され、この演算周期での制御を終了する。ステップＳ１８では、その時点での空燃比に基づいてタンクパージ率Rtが算出され、続くステップＳ１９では、キャニスタパージ率Rcがそのタンクパージ率Rtに設定される。すなわち、キャニスタパージ制御において、ステップＳ１４又はＳ２０で設定されたキャニスタパージ率Rcが低い値に変更され、これに伴ってパージ弁３の開度が調節される。

また、タンク圧Pが開始圧力P_S以上になると、ステップＳ１２からステップＳ２１に進み、キャニスタパージ制御からタンクパージ制御へと移行される。タンクパージ制御が開始され、密閉弁１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。また、パージ弁３は開放状態が維持される。このとき、パージ率Rはすでにタンクパージ率Rtに設定されていることから、燃料タンク５からタンクガスが流出してきたとしても、空燃比の突然の変動が抑制される。なお、タンクパージ制御でのタンクパージ率Rtは、通常の空燃比制御（フィードバック制御）によって設定される。そして、制御フラグFがF=1に設定されて（ステップＳ２２）、この演算周期での制御が終了する。

ステップＳ１１でF=1である場合、タンク圧Pが終了圧力P_F未満まで低下したか否かが判定され（ステップＳ２３）、タンク圧Pが終了圧力P_F以上であれば、ステップＳ２４においてタンクパージ率Rtが空燃比制御によって設定され、この演算周期での制御を終了する。一方、タンク圧Pが終了圧力P_F未満であれば、タンクパージ制御が終了し（ステップＳ２５）、制御フラグF，GがF=0，G=0に設定されて、この演算周期での制御が終了する。

［５．作用，効果］
キャニスタパージ制御中のキャニスタパージ率Rcの変更について、図５，図６を用いて説明する。なお、これらの図では、説明の簡略化のために、パージ率Rc，Rtを何れも一定値としている。図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、時刻t₀にキャニスタパージ制御の開始条件が成立すると、バイパス弁２，パージ弁３が開放状態に制御され、密閉弁１が閉鎖状態に制御される。このとき、パージ率Rは空燃比に基づいてキャニスタパージ率Rcに設定される。

図５（ｂ）に示すように、時刻t₁に密閉弁１の故障（例えば閉故障）が判定されると、パージ率R（キャニスタパージ率Rc）が低い値（本実施形態ではタンクパージ率Rt）に設定される。これにより、パージ弁３の開度が絞られる。そして、図５（ａ）に示すように、時刻t₂にタンク圧Pが上限値P_MAXに到達するとリリーフ弁４が開放されるが、この時点では既にキャニスタパージ率Rcが低い値に設定されているため、リリーフ弁４の開放によってタンクガスが流出しても、空燃比の突然の変化が防止される。

また、図６（ａ）〜（ｆ）に示すように、時刻t₁₀にキャニスタパージ制御の開始条件が成立すると、バイパス弁２，パージ弁３が開放状態に制御され、密閉弁１が閉鎖状態に制御される。このとき、パージ率Rは空燃比に基づいてキャニスタパージ率Rcに設定される。時刻t₁₁にタンク圧Pと開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下になると、パージ率R（キャニスタパージ率Rc）が低い値（本実施形態ではタンクパージ率Rt）に設定される。これにより、パージ弁３の開度が絞られる。そして、時刻t₁₂にタンク圧Pが開始圧力P₀に到達すると、タンクパージ制御が開始される。すなわち、密閉弁１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。このとき、パージ率Rは既にタンクパージ率Rtに設定されているため、タンクパージ制御への移行時の空燃比の変動が抑制される。

（１）上述の蒸発燃料処理装置では、キャニスタパージ制御中にタンクガスが燃料タンク５から流出すると予測された場合にはキャニスタパージ率Rcが下げられることから、実際にタンクガスが流れ出てきた場合であっても、空燃比（パージ濃度）が突然変化することを防ぐことができる。これにより、エンジン２０の燃焼安定性を維持することができ、失火や排ガス性能の低下を回避することができる。

（２）また、密閉弁１よりも燃料タンク５側のタンク通路７の圧力が上がり、リリーフ弁４が開放されると、燃料タンク５側からパージ用通路１０へ一気にタンクガスが流出することになる。これに対し、上述の蒸発燃料処理装置では、リリーフ弁４が開放される可能性のある場合にはタンクガスが流出すると予測されるため、予めキャニスタパージ率Rcを下げておくことができ、空燃比の突然の変化にも対応することができ、燃焼安定性を維持することができる。

（３）上述の蒸発燃料処理装置では、密閉弁１の故障判定が実施され、その判定結果に基づいてリリーフ弁４の開放可能性の有無が判断されることから、タンクガスの流出予測を精度よく実施することができ、空燃比の突然の変化にも対応することができ、燃焼安定性を維持することができる。

（４）また、上述の蒸発燃料処理装置では、キャニスタパージ制御中においてタンク圧Pとタンクパージ制御の開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下であるときに、タンクパージ制御への移行タイミングが近づいたと判断されて、タンクガスが流出すると予測される。このため、キャニスタパージ制御からタンクパージ制御へと移行する前にキャニスタパージ率Rcを下げておくことができ、空燃比の突然の変化にも対応することができ、燃焼安定性を維持することができる。

（５）上述の蒸発燃料処理装置では、流出予測の方法によらず、タンクガスが流出すると予測された場合にはキャニスタパージ率Rcがタンクパージ率Rtに設定されるため、制御構成を簡素化することができる。また、タンクパージ制御への移行前に予めパージ率Rをタンクパージ率Rtに設定しておくことで、移行時における空燃比の変動をさらに抑制することができる。

［６．変形例］
上述の実施形態では、制御部３３が、キャニスタパージ制御中に予測部３２から予測結果が伝達された場合に、キャニスタパージ率Rcを下げている。予測部３２から予測結果が伝達される場合とは、燃料タンク５からタンクガスが流出すると予測された場合であり、具体的には、リリーフ弁４の開放可能性があると判断した場合、及び、タンク圧Pと開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下である場合である。また、判定部３１での故障判定ではタンク圧Pが用いられる。これらの構成から、制御部３３は、キャニスタパージ制御中に、タンク圧Pに基づいてキャニスタパージ率Rcを制御するものであるともいえる。

上述の実施形態では、リリーフ弁４の開放可能性を密閉弁１の故障の有無やタンク圧センサ１３の故障の有無から判断しているが、上述した以外の情報に基づいて開放可能性を判断してもよい。例えば、密閉弁１が故障しており、かつ、タンク圧Pが高圧である場合にリリーフ弁４の開放可能性があると判断してもよい。また、タンクガスの流出予測方法も上述した二つの方法に限られず、他の方法を用いてもよい。

上述の実施形態では、キャニスタパージ率Rcをタンクパージ率Rtに設定する場合に、空燃比に基づいてタンクパージ率Rtを算出する方法を例示したが、例えばタンクパージ制御中のタンクパージ率Rtを予め設定しておき、そのタンクパージ率Rtにキャニスタパージ率Rcを設定してもよい。つまり、キャニスタパージ率Rcを低い値に変更する場合に、必ずしもその時点での空燃比からタンクパージ率Rtを算出しなくてもよい。また、キャニスタパージ率Rcも空燃比から算出するのではなく、予め設定された固定値としてもよい。また、図６（ｆ）中に一点鎖線で示すように、時刻t₁₁にタンク圧Pと開始圧力P_Sとの差圧（P-P_S）が所定値P₀以下になった場合に、キャニスタパージ率Rcを徐々にタンクパージ率Rtに近づけていくように設定してもよい。これにより、タンクパージ制御への移行時の空燃比の変動をより小さくすることができる。

また、キャニスタパージ率Rcを下げる場合に、キャニスタパージ率Rcをタンクパージ率Rt以外の値に設定してもよい。あるいは、タンクガスが流出すると予測した条件に応じてキャニスタパージ率Rcを変更する値を変えてもよい。例えば、密閉弁１が閉故障している場合には、タンク圧Pが上限値P_MAX以上になるとリリーフ弁４が開放される。この時のタンク圧Pはタンクパージ制御の開始圧力P_Sよりも高いことから、密閉弁１が閉故障している場合のキャニスタパージ率Rcをタンクパージ率Rtよりも低い値に設定することが考えられる。これにより、リリーフ弁４が開放されたときの空燃比の変動をさらに抑制することができる。

上述した密閉制御，圧抜き制御，タンクパージ制御，キャニスタパージ制御の実施条件は一例であって、上述したものに限られない。
また、上述した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。例えば、タンク圧Pを減圧するための圧抜き通路をパージ用通路１０とは別設し、圧抜き通路上に介装された第二密閉弁の開閉状態を制御することで圧抜き制御，密閉制御を実施してもよい。この場合、給油要求があったときに第二密閉弁を開放することで、燃料タンク５を減圧することができ、給油作業可能な状態とすることができる。また、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は、キャニスタ通路８上に介装されていてもよい。

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 判定部
３２ 予測部
３３ 制御部
P_S 開始圧力
P_MAX 上限値
R パージ率
Rc キャニスタパージ率
Rt タンクパージ率

Claims (4)

1. 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、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着する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と、
   前記密閉弁を迂回して前記密閉弁の上流側と下流側とを接続した迂回通路上に介装され、前記密閉弁よりも前記燃料タンク側における前記タンク通路の圧力が所定の上限値を超えると開放されるリリーフ弁と、
   前記エンジンの作動中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含むキャニスタパージガス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制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記エンジンの作動中に前記密閉弁を開放し、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を含むタンクガスを前記吸気系に吸入させるタンクパージ制御を実施するものであり、
   前記キャニスタパージ制御中に、前記燃料タンクから前記タンクガスが流出すると予測した場合には、前記キャニスタパージガスの導入割合に相当するキャニスタパージ率を下げ、
   前記キャニスタパージ制御中に前記リリーフ弁が開放される可能性のある場合に、前記タンクガスが流出すると予測し、
   前記リリーフ弁の開放可能性がある場合には、前記キャニスタパージ率を、前記タンクパージ制御において設定される前記タンクガスの導入割合に相当するタンクパージ率以下に設定する
   ことを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
2. 前記制御装置は、前記密閉弁の故障判定を実施するとともに、前記故障判定の結果に基づいて前記リリーフ弁の開放可能性の有無を判断する
   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、
   前記エンジンの作動中であって前記燃料タンクの内部圧力が所定の開始圧力以上のときに前記密閉弁を開放し、前記燃料タンク内の前記タンクガスを前記吸気系に吸入させる前記タンクパージ制御を実施するものであり、
   前記キャニスタパージ制御中において前記開始圧力と前記内部圧力との差圧が所定値以下であるときに前記タンクガスが流出すると予測する
   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、前記差圧が前記所定値以下である場合には、前記キャニスタパージ率を、前記タンクパージ制御において設定される前記タンクガスの導入割合に相当するタンクパージ率に設定する
   ことを特徴とする、請求項３記載の蒸発燃料処理装置。

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