KR101987584B1 - 증발 연료 처리 장치 - Google Patents

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요시카즈 미야베
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

증발 연료 처리 장치(12)는, 연료 탱크(3) 내에서 발생한 증발 연료를, 베이퍼 통로(14)를 통해 흡착하는 캐니스터(13)와, 스테핑 모터를 구동원으로서 갖고, 베이퍼 통로(14)를 폐쇄 및 개통 가능하게 구성된 봉쇄 밸브(15)와, 소정의 전원(71)으로부터 봉쇄 밸브(15)에 공급되는 전력을 제어하여 봉쇄 밸브(15)를 동작시키는 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는, 봉쇄 밸브(15)의 구동 요구가 있는 경우에, 전원(71)으로부터 봉쇄 밸브(15)에 공급 가능한 전압이 소정값 미만일 때에는, 소정값 이상일 때에 비해, 스테핑 모터에 공급되는 펄스의 간격인 구동 주기가 길어지도록 전력을 제어하여 봉쇄 밸브(15)를 동작시키도록 구성된다.

Description

증발 연료 처리 장치{EVAPORATED FUEL TREATING DEVICE}
본 발명은, 연료 탱크 내에서 발생하는 증발 연료를 처리하는 증발 연료 처리 장치에 관한 것이다.
증발 연료 처리 장치로서, 연료 탱크와 캐니스터를 접속하는 베이퍼 통로를 개폐하는 봉쇄 밸브를 구비하고, 상기 봉쇄 밸브의 구동원으로서 스테핑 모터가 설치된 것이 알려져 있다(일본 특허 공개 제2015-203344호). 일본 특허 공개 제2015-203344호에는, 본래의 봉쇄 밸브의 개폐 동작 시에 봉쇄 밸브의 개방 고착 및 폐쇄 고착의 이상을 판정하여, 봉쇄 밸브의 이상 판정만을 위해 동작시키는 것을 피하는 기술 사항이 기재되어 있다.
일반적으로, 스테핑 모터는 공급된 펄스 수와 회전량(스텝 수)의 관계가 유지된 상태에서 동작한다. 그리고, 그 관계에 어긋남이 발생하여 목적의 회전량으로 제어할 수 없는 상태를 탈조라고 한다. 스테핑 모터의 탈조는 모터 토크가 낮을수록 일어나기 쉽다. 그리고, 스테핑 모터에 공급되는 전압이 저하될수록 모터 토크는 작아진다. 그 때문에, 일본 특허 공개 제2015-203344호와 같은 스테핑 모터를 봉쇄 밸브의 구동원으로서 사용하는 장치의 경우, 봉쇄 밸브에 공급되는 전압의 저하 시에 있어서 탈조가 발생하면 봉쇄 밸브의 정확한 동작에 지장을 초래할 가능성이 있다.
그래서 본 발명은, 봉쇄 밸브에 공급되는 전압의 저하 시에 있어서, 봉쇄 밸브의 구동원인 스테핑 모터의 탈조가 발생할 가능성을 저감 또는 해소할 수 있는 증발 연료 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치는, 연료 탱크 내에서 발생한 증발 연료를, 베이퍼 통로를 통해 흡착하는 캐니스터와, 스테핑 모터를 구동원으로서 갖고, 상기 베이퍼 통로를 폐쇄 및 개통 가능하게 구성된 봉쇄 밸브와, 소정의 전원으로부터 상기 봉쇄 밸브에 공급되는 전력을 제어하여 상기 봉쇄 밸브를 동작시키는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 봉쇄 밸브의 구동 요구가 있는 경우에, 상기 전원으로부터 상기 봉쇄 밸브에 공급 가능한 전압이 소정값 미만일 때에는, 상기 전압이 상기 소정값 이상일 때에 비해, 상기 스테핑 모터에 공급되는 펄스의 간격인 구동 주기가 길어지도록 상기 전력을 제어하여 상기 봉쇄 밸브를 동작시키도록 구성된다.
스테핑 모터가 동일한 모터 토크인 경우에는, 스테핑 모터에 공급된 펄스간의 간격인 구동 주기가 짧아질수록 탈조가 일어나기 쉽다. 따라서, 스테핑 모터에 공급되는 전압이 저하되어 모터 토크가 작아진 상태에서 전압 저하 전의 구동 주기인 채로 스테핑 모터를 구동하면, 저하된 모터 토크에 비해 구동 주기가 지나치게 짧아져 탈조가 발생할 가능성이 있다. 본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 의하면, 봉쇄 밸브에 공급 가능한 전압이 소정값 미만일 때에는, 소정값 이상일 때보다 구동 주기가 길어지도록 전력이 제어된다. 그 때문에, 공급 전압의 저하 시에 저하 전보다 구동 주기가 길어지므로 스테핑 모터가 탈조하기 어려워진다. 상술에 의해, 봉쇄 밸브의 구동원인 스테핑 모터의 탈조가 발생할 가능성을 저감할 수 있다. 즉, 스테핑 모터의 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 없었다고 해도 공급 전압의 저하 시에 있어서 탈조가 발생할 가능성을 저감할 수 있다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 온도 센서에 의해 계측된 환경 온도가 높은 경우는, 상기 환경 온도가 낮은 경우보다 상기 소정값을 높아지도록 설정하도록 구성되어도 된다. 봉쇄 밸브의 동작에 최저한 필요한 구동 전류를 확보할 수 있는 전압의 하한값은 환경 온도가 높을수록 높아진다. 따라서, 환경 온도가 높을수록 소정값을 높게 설정함으로써 환경 온도에 따라서 구동 주기가 변경되므로, 환경 온도와 구동 주기의 관계를 적정화할 수 있다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 소정값을 환경 온도마다 미리 정해진 최저 구동 전압보다 높은 값으로 설정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우에 제1 구동 주기로 상기 봉쇄 밸브를 동작시키도록 구성되어도 되고, 상기 전압이 상기 소정값 이상인 경우에 상기 제1 구동 주기보다 짧은 제2 구동 주기로 상기 봉쇄 밸브를 동작시키도록 구성되어도 된다. 본 발명의 양태에 의하면, 장단 2개의 구동 주기를 구분하여 사용하는 간이한 제어에 의해 탈조가 발생할 가능성을 저감할 수 있다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우, 상기 전압의 크기에 따라서 상기 구동 주기를 변화시키도록 구성되어도 된다. 본 발명의 양태에 의하면, 전압에 따른 구동 주기가 선택되므로 전압과 구동 주기의 관계를 적정화할 수 있다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우, 상기 전압이 낮을수록 상기 구동 주기를 길게 설정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우에, 상기 스테핑 모터의 탈조를 회피 가능한 범위 내에서 상기 구동 주기를 설정하도록 구성되어도 된다. 본 발명의 양태에 의하면 구동 주기를 스테핑 모터의 탈조를 회피 가능한 범위 내에 설정하므로, 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다.
본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 소정값을 상기 전압이 저하되는 경우와 상기 전압이 상승하는 경우 각각에 있어서, 상이한 값으로 설정하도록 구성되어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 양태에 관한 증발 연료 처리 장치에 의하면, 봉쇄 밸브에 공급 가능한 전압이 소정값 미만일 때에는 소정값 이상일 때보다 구동 주기가 길어지도록 전력이 제어된다. 그 때문에, 공급 전압의 저하 시에 저하 전보다 구동 주기가 길어져 스테핑 모터가 탈조하기 어려워진다. 상술에 의해, 공급 전압의 저하 시에 있어서, 봉쇄 밸브의 구동원인 스테핑 모터의 탈조가 발생할 가능성을 저감할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 증발 연료 처리 장치를 포함하는 차량의 일부를 모식적으로 도시한 구성도.
도 2는 봉쇄 밸브의 구조를 도시한 단면도.
도 3은 스테핑 모터의 전압과 전류의 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 스테핑 모터의 모터 토크와 전류의 관계를 나타낸 그래프.
도 5는 스테핑 모터의 탈조와 모터 토크 및 구동 주기의 관계를 나타낸 그래프.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 제어 루틴의 일례를 나타낸 흐름도.
도 7은 소정값을 산출하기 위한 산출 맵의 데이터 구조를 모식적으로 나타낸 그래프.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 제어 루틴의 일례를 나타낸 흐름도.
도 9는 구동 주기를 산출하기 위한 산출 맵의 데이터 구조를 모식적으로 나타낸 그래프.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시한 바와 같이, 차량(1)은, 주행용 구동원으로서 설치되고 가솔린 엔진으로서 구성된 내연 기관(2)과, 내연 기관(2)의 연료인 가솔린을 저류하는 연료 탱크(3)를 구비하고 있다. 연료 탱크(3)에 저류된 연료(F)는 연료 펌프(4)에 의해 흡입해 올려져 피드 파이프(5) 및 연료 분사 밸브(6)를 통해 내연 기관(2)의 흡기 통로(7)에 공급된다. 흡기 통로(7)에는 공기 여과용 에어 필터(8)와 흡입 공기량을 조정하는 스로틀 밸브(9)가 설치되어 있다. 연료 탱크(3)에는 급유용 인렛 파이프(10)가 설치되어 있다. 연료(F)의 잔량은 플로트식 잔량 센서(11)에 의해 검출된다.
차량(1)에는 연료 탱크(3) 내에서 발생한 증발 연료를 처리하기 위한 증발 연료 처리 장치(12)가 설치되어 있다. 증발 연료 처리 장치(12)는 증발 연료를 흡착하는 흡착재(13a)를 내장하는 캐니스터(13)와, 캐니스터(13)와 연료 탱크(3)를 접속하는 베이퍼 통로(14)와, 베이퍼 통로(14)에 설치되어 있고 베이퍼 통로(14)를 폐쇄 및 개통 가능한 봉쇄 밸브(15)와, 캐니스터(13)에 설치되고 대기에 해방하는 대기 연통관(16)과, 대기 연통관(16)을 통해 캐니스터(13)에 도입된 외기에 의해 캐니스터(13)로부터 분리된 퍼지 가스를 내연 기관(2)의 흡기 통로(7)에 공급하는 퍼지 처리를 실시하는 퍼지 장치(17)를 구비하고 있다.
베이퍼 통로(14)와 연료 탱크(3)의 접속부에는 ORVR 밸브(20) 및 OCV 밸브(21)가 설치되어 있다. ORVR 밸브(20) 및 OCV 밸브(21)는, 연료 탱크(3) 내의 연료(F)의 액면이 ORVR 밸브(20) 및 OCV 밸브(21)의 높이까지 도달한 경우에 베이퍼 통로(14)와 연료 탱크(3)의 연통을 차단하도록 구성되어 있다. 퍼지 장치(17)는 캐니스터(13)와 내연 기관(2)의 흡기 통로(7)를 접속하여 퍼지 가스를 내연 기관(2)으로 유도하기 위한 퍼지 통로(23)와, 퍼지 통로(23)에 설치된 퍼지 컨트롤 밸브(24)를 구비하고 있다. 퍼지 컨트롤 밸브(24)는 퍼지 통로(23)를 폐쇄하여 퍼지 가스의 공급을 차단하는 완전 폐쇄 위치와 퍼지 통로(23)를 개방하는 완전 개방 위치 사이에서 동작하는 밸브 장치로서, 예를 들어 전자 액추에이터 등에 의해 구동되는 전자 제어식 밸브로서 구성되어 있다. 퍼지 컨트롤 밸브(24)가 개방되면, 대기 연통관(16)을 통해 에어 필터(16a)에 의해 여과된 외기가 캐니스터(13)로 유도된다. 상술에 의해, 캐니스터(13)로부터 분리된 퍼지 가스가 내연 기관(2)의 흡기 통로(7)에 공급된다.
대기 연통관(16)과 캐니스터(13)의 접속부에는 키 오프 펌프(25)가 설치되어 있다. 키 오프 펌프(25)는 캐니스터(13)나 연료 탱크(3) 등의 검사 대상의 천공 등의 이상을 검출하는 검사를 행하기 위해 설치되어 있다. 키 오프 펌프(25)는 상기 검사 시에 구동되는 펌프 외에 캐니스터(13) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(26)를 내장하고 있다.
도 2에 상세를 나타낸 봉쇄 밸브(15)는, 폐쇄 상태에서 베이퍼 통로(14)를 폐쇄함과 함께, 개방 상태에서 베이퍼 통로(14)의 개통을 허용하고, 또한 개방 상태에서의 개방도를 변화시킴으로써 증발 연료의 유량을 제어 가능한 전동식 유량 제어 밸브로서 구성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 봉쇄 밸브(15)는, 케이싱(30)과, 케이싱(30)에 수납된 밸브체(31)와, 밸브체(31)를 구동하는 스테핑 모터(32)를 구비하고 있다.
케이싱(30)에는, 증발 연료가 유입되는 유입로(41)와, 증발 연료가 유출되는 유출로(42)와, 유입로(41) 및 유출로(42) 각각과 연통되어 있고 밸브체(31)가 수납되는 밸브실(43)이 형성되어 있다. 밸브체(31)는 유입로(41)를 폐쇄 가능한 내측 밸브부(51)와, 내측 밸브부(51)를 둘러싸도록 배치되고, 도 2의 상측이 폐쇄되고, 또한 하측이 개방된 가이드부(52)를 포함하고 있다. 내측 밸브부(51)와 가이드부(52)는, 서로 축선(Ax)의 방향으로 상대 이동 가능한 상태에서 축선(Ax)을 중심으로 하여 동심 형상으로 조합되어 있다. 내측 밸브부(51)의 하단에는, 예를 들어 합성 고무로 구성된 시일 부재(54)가 설치되어 있고, 시일 부재(54)는 유입로(41)의 개구 위치에 설치된 케이싱(30)의 밸브 시트(60)에 밀착되어 유입로(41)를 폐쇄할 수 있다.
내측 밸브부(51)와 가이드부(52) 사이에는, 내측 밸브부(51)를 밸브 시트(60)측으로 가압하는 코일 스프링(55)이 압축 상태로 설치되어 있다. 가이드부(52)는, 축선(Ax)의 방향으로 이동 가능한 상태이고, 또한 축선(Ax)의 주위를 회전 불가능한 상태로 케이싱(30)에 설치되어 있다. 가이드부(52)와 케이싱(30) 사이에는 코일 스프링(56)이 압축 상태로 설치되어 있다. 상기 코일 스프링(56)의 탄성력에 의해, 가이드부(52)는 밸브 시트(60)로부터 이격되는 방향으로 가압되고 있다. 가이드부(52)의 상부에는 암나사부(57)가 마련되어 있다. 암나사부(57)에 형성된 암나사(57a)는 스테핑 모터(32)의 출력축(58)에 형성된 수나사(58a)와 맞물려 있다. 상술에 의해, 스테핑 모터(32)의 동작량에 따라서 밸브체(31)의 가이드부(52)는 화살표 X로 나타낸 개방 방향 및 그 반대 방향인 폐쇄 방향으로 이동한다.
도 2의 상태는, 밸브체(31)의 가이드부(52)의 하단이 밸브 시트(60)에 접촉하는 폐쇄 방향의 한계에 위치하고, 또한 베이퍼 통로(14)가 폐쇄되는 초기 위치의 상태이다. 상기 초기 위치에서는, 내측 밸브부(51)의 시일 부재(54)가 코일 스프링(55)의 탄성력에 의해 밸브 시트(60)에 압박되고 있고 봉쇄 밸브(15)는 폐쇄 상태에 있다. 초기 위치로부터 가이드부(52)가 개방 방향으로 이동하도록 스테핑 모터(32)가 구동되면 가이드부(52)의 하단이 밸브 시트(60)로부터 이격되기 시작한다. 그리고, 개방 방향의 동작량이 더욱 증가하면 가이드부(52)에 마련되어 내측으로 돌출되는 돌출부(52a)와, 내측 밸브부(51)에 마련되어 외측으로 돌출되는 돌출부(51a)가 충돌한다. 상기 돌출부(52a, 51a)가 서로 충돌할 때까지는, 내측 밸브부(51)의 시일 부재(54)가 밸브 시트(60)에 압박된 폐쇄 상태로 유지된다. 또한, 상기 돌출부(52a, 51a)가 서로 충돌한 상태에서 가이드부(52)가 개방 방향으로 동작하면, 가이드부(52)와 내측 밸브부(51)가 함께 개방 방향으로 이동하고, 내측 밸브부(51)의 시일 부재(54)가 밸브 시트(60)로부터 이격된다. 상술에 의해 유입로(41)가 개방되므로, 유입로(41)와 유출로(42)가 밸브실(43)을 통해 서로 연통되어, 베이퍼 통로(14)의 개통이 허용된다.
상술한 바와 같이, 봉쇄 밸브(15)가 초기 위치로부터 개방 방향으로 동작하여 가이드부(52)의 돌출부(52a)와 내측 밸브부(51)의 돌출부(51a)가 서로 충돌할 때까지는 폐쇄 상태로 유지된다. 그 때문에, 초기 위치로부터 개방 방향으로 동작하여 돌출부(52a, 51a)가 서로 충돌할 때까지의 봉쇄 밸브(15)의 동작 범위가 밸브 폐쇄 범위이다. 그리고, 상기 돌출부(52a, 51a)가 서로 충돌한 상태에서 가이드부(52)가 개방 방향으로 동작하여 내측 밸브부(51)의 시일 부재(54)가 밸브 시트(60)로부터 이격되는 위치가 봉쇄 밸브(15)의 밸브 개방 개시 위치이다.
증발 연료 처리 장치(12)의 제어는, 일례로서 도 1에 도시한 엔진 컨트롤 유닛(ECU)(70)에 의해 행해진다. ECU(70)는 도 1에 도시한 내연 기관(2)의 운전 상태를 제어하는 컴퓨터로서 구성되고, 본 발명에 관한 제어 장치의 일례로서 기능한다. ECU(70)는, 봉쇄 밸브(15) 등의 각종 장치의 전원의 일례로서 설치된 보조 배터리(71)에 전기적으로 접속되어 있고, 보조 배터리(71)가 공급하는 전력에 의해 동작한다. 보조 배터리(71)의 전압은 전압계(72)의 출력 신호에 기초하여 ECU(70)에 의해 감시되고 있다. 보조 배터리(71)로서, 예를 들어 12V의 납 배터리가 설치되어 있다. 또한, 환경 온도를 측정하는 온도 센서(74)가 설치되어 있다.
ECU(70)는, 내연 기관(2)의 운전 상태나 연료 탱크(3)의 내압 상태 등을 고려하여, 예를 들어 연료 탱크(3)의 내압을 감압하는 감압 처리를 실시하기 위해 봉쇄 밸브(15)의 동작을 제어한다. 도 2에 상세를 나타낸 봉쇄 밸브(15)의 개방 개시 위치는 봉쇄 밸브(15)의 가이드부(52)나 내측 밸브부(51) 등의 공차나 경년 변화에 의해 변동이 발생하기 때문에, 봉쇄 밸브(15)를 개방 방향으로 동작시키면서 봉쇄 밸브(15)에 고유의 개방 개시 위치를 검출하여 학습값으로서 기억하는 학습 처리가 ECU(70)에 의해 실시된다.
상술한 바와 같이 봉쇄 밸브(15)는 다양한 장면에서 제어되지만, 봉쇄 밸브(15)는 스테핑 모터(32)를 구동원으로 하고 있기 때문에, 보조 배터리(71)가 공급하는 전압이 저하된 상태에서 구동하면 탈조가 발생하는 경우가 있다. 일반적으로, 스테핑 모터의 탈조는 모터 토크가 낮을수록 일어나기 쉽다. 그리고, 동일한 모터 토크의 경우에는, 스테핑 모터에 공급된 펄스간의 간격인 구동 주기가 짧아질수록, 즉 구동 속도가 빨라질수록 탈조가 일어나기 쉽다. 모터 토크는 스테핑 모터에 공급되는 전압이 저하될수록 작아진다. 따라서, 스테핑 모터에 공급되는 전압이 저하되어 모터 토크가 작아진 상태에서, 전압 저하 전의 구동 주기로 구동하면 탈조가 발생할 가능성이 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 스테핑 모터(32)에 공급되는 전압과 전류의 관계는 비례 관계이지만 환경 온도, 일례로서 스테핑 모터(32)의 주위의 온도에 의존하기 때문에, 환경 온도마다 서로 상위한 복수의 직선 La, Lb, Lc, …로 나타난다. 환경 온도가 더 고온인 직선일수록 저전류측에 배치되도록 하여 복수의 직선 La, Lb, Lc, …은 서로 평행하게 배열되어 있다. ECU(70)를 작동할 수 없는 ECU 작동 불가 영역(AR2)은 도시한 해칭 영역과 같이 설정된다. 각 직선 La, Lb, Lc, …과 최저 구동 전류 Amin의 교점이 환경 온도마다 정해지는 최저 구동 전압 Va, Vb, Vc, …이 된다. 상술한 바와 같이, 스테핑 모터(32)에 공급되는 전압과 전류의 관계는 비례 관계에 있기 때문에, 전압 저하에 수반하여 전류가 저하된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 봉쇄 밸브(15)의 스테핑 모터(32)에 공급되는 전류와, 상기 전류로 출력되는 모터 토크는 비례 관계에 있고 직선 L1로 표시된다. 이 때문에, 전류가 저하되면 모터 토크가 저하된다. 봉쇄 밸브(15)의 구동의 가부는 모터 토크로 정해지므로, 봉쇄 밸브(15)를 구동할 수 없는 구동 불가 영역(AR1)이 도시한 해칭 영역과 같이 설정된다. 구동 불가 영역(AR1)의 상한보다 모터 토크가 크면 봉쇄 밸브(15)를 구동할 수 있으므로 최저 구동 토크 Tmin은 구동 불가 영역(AR1)의 상한을 따라 연장되는 직선 L2로서 설정된다. 직선 L1과 직선 L2의 교점은, 스테핑 모터(32)가 최저 구동 토크 Tmin을 출력 가능한 전류인 최저 구동 전류 Amin이 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 스테핑 모터(32)의 모터 토크가 커질수록, 덤핑 시 리프트량 편차는 작아진다. 덤핑 시 리프트량 편차는, 스테핑 모터(32)에 공급한 펄스에 대응하는 목적의 회전량으로부터의 어긋남으로서 규정되는 편차를, 상기 펄스와 봉쇄 밸브(15)의 리프트량의 편차로서 나타낸 물리량이다. 상기 덤핑 시 리프트량 편차가 허용 범위의 상한인 탈조 한계 δmax를 초과하면 탈조 영역 AR3으로 들어가고, 스테핑 모터(32)는 탈조한다. 모터 토크와 덤핑 시 리프트량 편차는 모터 토크가 작아질수록 덤핑 시 리프트량 편차가 커지는 관계가 있다. 상기 관계는 구동 주기에 의존성이 있어, 구동 주기가 길수록 구동 주기의 기울기가 작아진다(도 5의 구동 주기 A∼C를 참조). 구동 주기 A와 같이 구동 주기가 짧은 경우, 모터 토크가 낮은 범위에 있어서 일부가 탈조 영역 AR3으로 들어가 탈조가 발생한다. 따라서, 봉쇄 밸브(15)에 공급되는 전압이 저하되어 모터 토크가 작아진 경우는, 구동 주기를 가능한 한 길게 함으로써 전압 저하 시에 있어서 탈조가 발생할 가능성을 저감할 수 있음을 알 수 있다.
이상의 생각에 기초하여, ECU(70)는, 봉쇄 밸브(15)에의 공급 전압이 저하된 경우의 탈조의 발생을 억제하기 위해, 스테핑 모터(32)에 공급되는 펄스의 간격인 구동 주기가 길어지도록 보조 배터리(71)로부터 공급되는 전력을 제어하여 봉쇄 밸브(15)를 동작시킨다. ECU(70)는, 일례로서 도 6에 나타낸 제어 루틴을 실행한다. 도 6의 제어 루틴의 프로그램은 ECU(70)에 유지되어 있고, 소정 주기로 반복 실행된다. ECU(70)는 도 6의 제어 루틴을 실행함으로써, 본 발명에 관한 제어 장치의 일례로서 기능한다.
도 6의 스텝 S1에 있어서, ECU(70)는, 상술한 감압 제어나 학습 처리 등에서 봉쇄 밸브(15)를 구동하는 구동 요구가 있는지 여부를 판정한다. 구동 요구가 있는 경우는 스텝 S2로 진행하고, 구동 요구가 없는 경우는 이하의 처리를 건너뛰고 금회의 루틴을 종료한다.
스텝 S2에 있어서, ECU(70)는, 예를 들어 감압 제어나 학습 처리 등에서 봉쇄 밸브(15)의 목표 동작량을 실현하는 스텝 수인 목표 스텝 STP1을 산출한다. 계속되는 스텝 S3에 있어서, ECU(70)는, 구동 주기 FRQ1을 산출한다. 상기 구동 주기 FRQ1은 미리 설정된 구동 주기여도 되고, 환경 온도나 보조 배터리(71)가 봉쇄 밸브(15)에 공급 가능한 전압 등의 탈조에 영향을 미칠 수 있는 파라미터에 따른 구동 주기로 되도록 산출되어도 된다.
스텝 S4에 있어서, ECU(70)는, 전압계(72)의 출력 신호를 참조함으로써 보조 배터리(71)가 봉쇄 밸브(15)에 공급 가능한 전압(여기서는, ECU 전압 Vecu라고 칭함)을 취득한다.
스텝 S5에 있어서, ECU(70)는, 스텝 S3에서 취득한 ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 미만인지 여부를 판정한다. 상기 소정값 VA는, 스테핑 모터(32)의 탈조의 발생 가능성이 고려되어 설정된다. 예를 들어, 상술한 환경 온도마다 정해지는 최저 구동 전압 Va, Vb, Vc, …보다 높은 값으로 설정된다. 구체적인 소정값 VA의 설정 방법으로서, 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이, 최저 구동 전압 Vx보다 높고, 또한 외기온 등의 환경 온도가 높을수록 높은 소정값 VA를 부여하는 데이터 구조를 갖는 산출 맵 M1을 ECU(70)에 미리 기억시켜 두고, ECU(70)가 현재의 환경 온도에 대응하는 소정값 VA를, 산출 맵 M1의 검색에 의해 산출해도 된다. 그렇지만 소정값 VA를, 상정되는 환경 온도의 범위 내에서 최저 구동 전압 Vx보다 높은 일정 값으로 할 수도 있다.
ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 이상인 경우는 탈조할 우려가 없으므로 스텝 S6으로 진행하고, ECU(70)는 스텝 S3에서 설정된 구동 주기 FRQ1로 목표 스텝 STP1을 향해 봉쇄 밸브(15)를 구동한다. 한편, ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 미만인 경우는 탈조할 가능성이 있으므로 스텝 S7로 진행하고, ECU(70)는 구동 주기를 구동 주기 FRQ1보다 긴 구동 주기 FRQL로 변경하고, 상기 구동 주기 FRQL로 목표 스텝 STP1을 향해 봉쇄 밸브(15)를 구동한다. 상술한 처리에서, ECU(70)가 직접적으로 봉쇄 밸브(15)를 제어하도록 기술되어 있지만, 더 정확하게는, ECU(70)는, 보조 배터리(71)에 접속되는 도시하지 않은 구동 회로를 조작함으로써 봉쇄 밸브(15)에 공급되는 전력을 제어하여 봉쇄 밸브(15)를 동작시키고 있다.
스텝 S7에서 변경되는 구동 주기 FRQL은, 탈조를 회피 가능한 범위 내에 설정되어 있다(도 5 참조). 따라서, 구동 주기 FRQL로 봉쇄 밸브(15)를 구동해도 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다. 구동 주기 FRQL이 본 발명에 관한 제1 구동 주기의 일례에, 구동 주기 FRQ1이 본 발명에 관한 제2 구동 주기의 일례에 각각 상당한다.
제1 실시 형태에 의하면, ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 미만일 때에는 소정값 VA 이상일 때보다 구동 주기가 길어지도록 전력이 제어된다. 그 때문에, ECU 전압 Vecu의 저하 시에 상기 저하 전보다 구동 주기가 길어지므로 스테핑 모터(32)가 탈조하기 어려워진다. 상술에 의해, ECU 전압 Vecu의 저하 시에 있어서, 봉쇄 밸브(15)의 구동원인 스테핑 모터(32)의 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다. 제1 실시 형태는, 장단 2개의 구동 주기를 구분하여 사용하는 간이한 제어에 의해 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태는, 환경 온도가 높을수록 소정값 VA를 높게 설정함으로써 환경 온도에 따라서 구동 주기가 변경되므로, 환경 온도와 구동 주기의 관계를 적정화할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 8을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태는, 제어 내용을 제외하고 제1 실시 형태와 공통되므로 공통 부분의 설명을 생략한다. 제2 실시 형태의 물리적 구성에 대해서는 도 1 및 도 2, 그리고 이들에 관한 설명이 적절하게 참조된다.
도 8의 제어 루틴의 프로그램은, ECU(70)에 유지되어 있고 적시에 판독되어 소정 간격으로 반복 실행된다. 도 8의 스텝 S21 내지 스텝 S26은, 제1 실시 형태의 도 6의 스텝 S1 내지 스텝 S6과 각각 동일 처리이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
ECU(70)는, 스텝 S25에서 ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 미만이라고 판정한 경우, 처리를 스텝 S27로 진행한다. 스텝 S27에 있어서, ECU(70)는 전압 저하 시에 사용하는 구동 주기 FRQLx를 산출한다. 상기 구동 주기 FRQLx는, ECU 전압 Vecu에 따라서 설정된다. 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같이, 구동 주기 FRQ1보다 길고, 또한 ECU 전압이 낮을수록 긴 구동 주기 FRQLx를 부여하는 데이터 구조를 갖는 산출 맵 M2를 ECU(70)에 미리 기억시켜 두고, ECU(70)가 현재의 ECU 전압 Vecu에 대응하는 구동 주기 FRQLx를, 산출 맵 M2의 검색에 의해 산출해도 된다. 산출 맵 M2에 정의되는 구동 주기 FRQLx는 탈조를 회피 가능한 범위 내에 설정되어 있다. 따라서, 구동 주기 FRQLx로 봉쇄 밸브(15)를 구동해도 탈조는 발생하지 않는다.
스텝 S28에 있어서, ECU(70)는 스텝 S27에서 산출된 구동 주기 FRQLx로 목표 스텝 STP1을 향해 봉쇄 밸브(15)를 구동한다.
제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, ECU 전압 Vecu가 소정값 VA 미만일 때에는 소정값 VA 이상일 때보다 구동 주기가 길어지도록 전력이 제어된다. 그 때문에, ECU 전압 Vecu의 저하 시에 상기 저하 전보다 구동 주기가 길어지므로 스테핑 모터(32)가 탈조하기 어려워진다. 상술에 의해, ECU 전압 Vecu의 저하 시에 있어서, 봉쇄 밸브(15)의 구동원인 스테핑 모터(32)의 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다. 제2 실시 형태는, 환경 온도가 높을수록 소정값 VA를 높게 설정함으로써 환경 온도에 따라서 구동 주기가 변경되므로, 환경 온도와 구동 주기의 관계를 적정화할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태는, 전압에 따른 구동 주기가 선택되므로 전압과 구동 주기의 관계를 적정화할 수 있다.
본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서 다양한 실시 형태로 실시할 수 있다. 봉쇄 밸브는 주기적인 펄스 전류의 공급에 의해 동작하는 모터인 스테핑 모터를 구동원으로서 갖는 것이면, 봉쇄 밸브의 실시 형태는 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 관통 유로가 형성된 구상의 밸브체와, 상기 밸브체를 회전 가능하게 보유 지지하여 베이퍼 통로에 연통되어 있는 밸브 시트를 포함하고, 밸브체를 구동원으로서의 스테핑 모터에 의해 회전시킴으로써 개방도 조정 가능한 볼 밸브를, 본 발명에 관한 봉쇄 밸브의 일례로서 채용할 수 있다. 스테핑 모터를 구동원으로서 갖는 밸브이면, 개방 방향의 불감대를 설계상 갖고 있지 않은 밸브를 봉쇄 밸브의 일례로서 채용할 수도 있다.
상기 실시 형태의 차량(1)은, 내연 기관(2)이 주행용 구동원으로서 설치된 차량이지만, 내연 기관(2) 외에도 모터를 주행용 구동원으로서 구비한 하이브리드 차량으로 변경할 수도 있다. 내연 기관(2)은 가솔린 엔진이지만, 본 발명의 대상으로 될 수 있는 내연 기관은 디젤 엔진이나 가솔린과 알코올의 혼합 연료를 사용 가능한 바이퓨얼 엔진이어도 된다.
상기 각 실시 형태에서는, 하나의 소정값 VA에 의해 전압을 판정하여 구동 주기를 변화시키고 있지만, 하나의 소정값 VA는 본 발명에 관한 소정값의 일례에 불과하다. 예를 들어, 크기가 서로 다른 복수의 소정값을 설정하고, 3단계 이상의 다단계로 구동 주기를 변화시키는 실시 형태로 본 발명을 실시할 수도 있다. 이 경우에는 복수의 소정값이 본 발명에 관한 소정값의 일례에 상당한다. 전압이 저하되는 경우와 전압이 상승하는 경우에서 각각 소정값을 설정하고, 상기 소정값에 의해 구동 주기를 변화시키는 히스테리시스를 설정한 실시 형태로 본 발명을 실시할 수도 있다. 이 경우는 각각의 소정값이 본 발명에 관한 소정값의 일례에 상당한다.
상기 각 실시 형태에서는, 전압 저하 시의 구동 주기가 스테핑 모터의 탈조를 회피 가능한 범위 내에 설정되어 있기 때문에, 탈조가 발생할 가능성을 해소할 수 있다. 그러나, 구동 주기를 전압 저하 전보다 길게 함으로써, 탈조가 발생할 가능성이 저감된다. 따라서, 예를 들어 전압 저하 전보다 구동 주기를 2배로 변경하는 실시 형태로 본 발명을 실시하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 구동 주기의 변경에 의해 전압 저하 시에 있어서 탈조가 발생할 가능성이 저감된다.

Claims (8)

  1. 증발 연료 처리 장치(12)에 있어서,
    연료 탱크(3) 내에서 발생한 증발 연료를, 베이퍼 통로(14)를 통해 흡착하는 캐니스터(13)와,
    스테핑 모터를 구동원으로서 갖고, 상기 베이퍼 통로(14)를 폐쇄 및 개통 가능하게 구성된 봉쇄 밸브(15)와,
    소정의 전원(71)으로부터 상기 봉쇄 밸브(15)에 공급되는 전력을 제어하여 상기 봉쇄 밸브(15)를 동작시키는 제어 장치(70)를 포함하고,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 봉쇄 밸브(15)의 구동 요구가 있는 경우에, 상기 전원(71)으로부터 상기 봉쇄 밸브(15)에 공급 가능한 전압이 소정값 미만일 때에는, 상기 전압이 상기 소정값 이상일 때에 비해, 상기 스테핑 모터에 공급되는 펄스의 간격인 구동 주기가 길어지도록 상기 전력을 제어하여 상기 봉쇄 밸브(15)를 동작시키도록 구성되고,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우에, 상기 스테핑 모터의 탈조를 회피 가능한 범위 내에서 상기 구동 주기를 설정하도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 온도 센서(74)에 의해 계측된 환경 온도가 높을수록 상기 소정값을 높아지도록 설정하도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 소정값을 환경 온도마다 미리 정해진 최저 구동 전압보다 높은 값으로 설정하도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우에 제1 구동 주기로 상기 봉쇄 밸브(15)를 동작시키도록 구성되고, 상기 전압이 상기 소정값 이상인 경우에 상기 제1 구동 주기보다 짧은 제2 구동 주기로 상기 봉쇄 밸브(15)를 동작시키도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우, 상기 전압의 크기에 따라서 상기 구동 주기를 변화시키도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 전압이 상기 소정값 미만인 경우, 상기 전압이 낮을수록 상기 구동 주기를 길게 설정하도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어 장치(70)는, 상기 소정값을 상기 전압이 저하되는 경우와 상기 전압이 상승하는 경우 각각에 있어서, 상이한 값으로 설정하도록 구성되는, 증발 연료 처리 장치(12).
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