WO2018168524A1 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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WO2018168524A1
WO2018168524A1 PCT/JP2018/008028 JP2018008028W WO2018168524A1 WO 2018168524 A1 WO2018168524 A1 WO 2018168524A1 JP 2018008028 W JP2018008028 W JP 2018008028W WO 2018168524 A1 WO2018168524 A1 WO 2018168524A1
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valve
fuel tank
vapor passage
canister
blocking valve
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PCT/JP2018/008028
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French (fr)
Inventor
啓太 福井
山崎　誠
善和 宮部
Original Assignee
愛三工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to an evaporative fuel processing apparatus for processing evaporative fuel generated in a fuel tank of a vehicle.
  • Patent Document 1 As an evaporative fuel processing apparatus, there is known an evaporative fuel processing apparatus that includes a block valve that opens and closes a vapor passage that connects a fuel tank and a canister, and is provided with a stepping motor as a drive source of the block valve (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a predetermined fail-safe value at which the blocking valve is in a closed state is set as a learning value when learning value acquisition fails when learning the valve opening start position of the blocking valve. It describes that it prepares for a malfunction.
  • the operation position is fixed when it is in a non-energized state and cannot operate in either the opening direction or the closing direction. For this reason, there is an advantage that the open state can be maintained in a non-energized state.
  • the open state can be maintained in a non-energized state.
  • the sealing function of a fuel tank will be lost by the fall of the supply voltage with respect to a sealing valve.
  • an adverse effect on evaporative fuel emission regulation becomes a problem.
  • an object of the present invention is to provide an evaporative fuel processing apparatus that can avoid loss of the sealing function of the fuel tank due to a voltage drop.
  • An evaporative fuel processing apparatus includes a canister that adsorbs evaporative fuel generated in a fuel tank, a vapor passage that connects the canister and the fuel tank, a vapor passage that can be closed and opened, and a non-energized state.
  • a blocking valve that is configured so that the operation position is fixed and cannot be operated in either the opening direction or the closing direction at the time of entering the state, and the power supplied to the blocking valve from a predetermined power source is controlled.
  • Control means for operating the sealing valve, and the control means is a predetermined value in which a voltage that can be supplied to the sealing valve by the power source is set higher than a minimum driving voltage that can drive the sealing valve. When it becomes less than, the fail-safe which operates the said sealing valve so that it may be in the closed state which closes the said vapor path is performed.
  • the block valve when the voltage supplied to the block valve becomes less than a predetermined value, the block valve is controlled to be closed. Therefore, it can be avoided that the sealing valve remains open due to the voltage drop and the sealing function of the fuel tank is lost.
  • the block diagram which showed typically a part of vehicle containing the evaporative fuel processing apparatus which concerns on one form of this invention.
  • Sectional drawing which showed the structure of the blocking valve.
  • the flowchart which showed an example of the control routine.
  • Explanatory drawing which showed the calculation method of the minimum drive voltage.
  • the time chart which showed an example of the control result typically.
  • the vehicle 1 includes an internal combustion engine 2 provided as a driving source for travel and configured as a gasoline engine, and a fuel tank 3 that stores gasoline as fuel of the internal combustion engine 2.
  • the fuel F stored in the fuel tank 3 is sucked up by the fuel pump 4 and supplied to the intake passage 7 of the internal combustion engine 2 through the feed pipe 5 and the fuel injection valve 6.
  • the intake passage 7 is provided with an air filter 8 for air filtration and a throttle valve 9 for adjusting the amount of intake air.
  • the fuel tank 3 is provided with an inlet pipe 10 for refueling.
  • the remaining amount of fuel F is detected by a float type remaining amount sensor 11.
  • the vehicle 1 is provided with an evaporated fuel processing device 12 for processing the evaporated fuel generated in the fuel tank 3.
  • the evaporative fuel processing device 12 includes a canister 13 containing an adsorbent 13a that adsorbs evaporative fuel, a vapor passage 14 that connects the canister 13 and the fuel tank 3, and a vapor passage 14 that closes and closes the vapor passage 14.
  • a shut-off valve 15 which can be opened, an atmospheric communication pipe 16 provided in the canister 13 and released to the atmosphere, and a purge gas separated from the canister 13 by the outside air introduced into the canister 13 through the atmospheric communication pipe 16 is supplied to the internal combustion engine 2.
  • a purge device 17 that performs a purge process to be supplied to the intake passage 7.
  • An ORVR valve 20 and an OCV valve 21 are provided at a connection portion between the vapor passage 14 and the fuel tank 3.
  • the ORVR valve 20 and the OCV valve 21 are configured to block communication between the vapor passage 14 and the fuel tank 3 when the level of the fuel F in the fuel tank 3 reaches these heights.
  • the purge device 17 includes a purge passage 23 for connecting the canister 13 and the intake passage 7 of the internal combustion engine 2 to guide purge gas to the internal combustion engine 2, and a purge control valve 24 provided in the purge passage 23. .
  • the purge control valve 24 is, for example, an electromagnetic control driven by an electromagnetic actuator or the like as a valve device that operates between a fully closed position that closes the purge passage 23 and shuts off the supply of purge gas and a fully open position that opens the purge passage 23. It is configured as an expression valve.
  • the purge control valve 24 is opened, the outside air filtered by the air filter 16 a is guided to the canister 13 through the atmosphere communication pipe 16. As a result, the purge gas separated from the canister 13 is supplied to the intake passage 7 of the internal combustion engine 2.
  • a key-off pump 25 is provided at the connection between the atmosphere communication pipe 16 and the canister 13.
  • the key-off pump 25 is provided in order to detect an abnormality such as a hole in the inspection target such as the canister 13 or the fuel tank 3.
  • the key-off pump 25 includes a pressure sensor 26 for measuring the pressure in the canister 13 in addition to the pump driven at the time of the inspection.
  • the closing valve 15 includes a casing 30, a valve body 31 housed in the casing 30, and a stepping motor 32 that drives the valve body 31.
  • the casing 30 includes an inflow path 41 through which evaporated fuel flows, an outflow path 42 through which evaporated fuel flows out, and a valve chamber 43 that communicates with each of the inflow path 41 and the outflow path 42 and accommodates the valve body 31. Is formed.
  • the valve body 31 includes an inner valve portion 51 that can close the inflow passage 41, and a guide portion 52 that is disposed so as to surround the inner valve portion 51 and that is closed on the upper side and opened on the lower side in FIG.
  • the inner valve portion 51 and the guide portion 52 are concentrically combined around the axis Ax in a state where they can move relative to each other in the direction of the axis Ax.
  • a seal member 54 made of, for example, synthetic rubber is provided at the lower end of the inner valve portion 51, and the seal member 54 is in close contact with the valve seat 60 of the casing 30 provided at the opening position of the inflow passage 41. 41 can be closed.
  • a coil spring 55 that biases the inner valve portion 51 toward the valve seat 60 is provided in a compressed state.
  • the guide part 52 is provided in the casing 30 so as to be movable in the direction of the axis Ax and not rotatable around the axis Ax.
  • a coil spring 56 is provided in a compressed state between the guide portion 52 and the casing 30.
  • the guide 52 is biased in a direction away from the valve seat 60 by the elastic force of the coil spring 56.
  • An internal thread portion 57 is provided on the upper portion of the guide portion 52.
  • a female screw 57 a formed on the female screw portion 57 meshes with a male screw 58 a formed on the output shaft 58 of the stepping motor 32. Accordingly, the guide portion 52 of the valve element 31 moves in the opening direction indicated by the arrow X and in the closing direction opposite to the opening direction according to the operation amount of the stepping motor 32.
  • the seal member 54 of the inner valve portion 51 is maintained in the closed state pressed against the valve seat 60. Further, when the guide portion 52 operates in the opening direction with the protruding portions 52a and 51a being in contact with each other, the guide portion 52 and the inner valve portion 51 move together in the opening direction, and the sealing member of the inner valve portion 51 54 leaves the valve seat 60. As a result, the inflow path 41 is opened, so that the inflow path 41 and the outflow path 42 communicate with each other via the valve chamber 43 and the vapor passage 14 is allowed to open.
  • the closed valve 15 is moved in the opening direction from the initial position, and is maintained in the closed state until the protruding portion 52a of the guide portion 52 and the protruding portion 51a of the inner valve portion 51 abut each other. Therefore, the operation range of the blocking valve 15 from the initial position until the protrusions 52a and 51a abut against each other in the opening direction is the valve closing range.
  • the position at which the guide member 52 operates in the opening direction and the seal member 54 of the inner valve portion 51 moves away from the valve seat 60 in a state where the protruding portions 52a and 51a are in contact with each other is the valve opening start position of the closing valve 15. is there.
  • the evaporative fuel processing device 12 is controlled by an engine control unit (ECU) 70 configured as a computer for controlling the operating state of the internal combustion engine 2 shown in FIG. 1 as an example.
  • the ECU 70 is a control means according to the present invention. Functions as an example.
  • the ECU 70 is electrically connected to an auxiliary machine battery 71 provided as an example of a power source for various devices such as the blocking valve 15 and operates with electric power supplied from the auxiliary machine battery 71.
  • the voltage of the auxiliary battery 71 is monitored by the ECU 70 based on the output signal of the voltmeter 72. For example, a 12V lead battery is provided as the auxiliary battery 71.
  • the ECU 70 controls the operation of the blocking valve 15 in order to perform, for example, a decompression process for reducing the internal pressure of the fuel tank 3 in consideration of the operation state of the internal combustion engine 2 and the internal pressure state of the fuel tank 3. Further, since the valve opening start position of the sealing valve 15 shown in detail in FIG. 2 varies due to tolerances of the guide portion 52 and the inner valve portion 51 of the sealing valve 15 and the secular change thereof, the sealing valve 15 is opened in the opening direction. The ECU 70 performs a learning process in which the valve opening start position unique to the block valve 15 is detected and stored as a learning value.
  • the blocking valve 15 is controlled in various situations.
  • the blocking valve 15 since the blocking valve 15 has the structure shown in FIG. 2 using the stepping motor 32 as a driving source, the operating position is fixed when the energized state is established. As a result, it becomes inoperable in both the opening direction and the closing direction, so that there is an advantage that it can be kept open in a non-energized state.
  • the shutoff valve 15 remains open so that the fuel tank 3 is sealed. Loss of function. Therefore, the ECU 70 avoids loss of the sealing function by controlling the operation of the blocking valve 15 so that the vapor passage 14 is closed before the blocking valve 15 becomes inoperable when the voltage decreases.
  • FIG. 3 shows an example of a control routine executed by the ECU 70.
  • the control routine program of FIG. 3 is held in the ECU 70 and is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • the ECU 70 functions as an example of the control means according to the present invention by executing the control routine of FIG.
  • the ECU 70 determines whether or not there is a drive request for driving the blocking valve 15 by the above-described pressure reduction control or learning process. If there is a drive request, the process proceeds to step S2. If there is no drive request, the following process is skipped and the current routine is terminated.
  • step S2 the ECU 70 calculates the number of steps (target step) for realizing the target operation amount of the blocking valve 15 by, for example, pressure reduction control or learning processing.
  • step S ⁇ b> 3 the ECU 70 refers to the output signal of the voltmeter 72 to obtain a voltage (referred to herein as the ECU voltage Vecu) that the auxiliary battery 71 can supply to the blocking valve 15.
  • step S4 the ECU 70 determines whether or not the ECU voltage Vecu acquired in step S3 is less than a predetermined value VA. If the ECU voltage Vecu is less than the predetermined value VA, the process proceeds to step S5. If not, the process proceeds to step S7, where the ECU 70 operates the block valve 15 corresponding to the target step calculated in step S2 and ends the current routine.
  • the predetermined value VA used in step S4 is set to a value higher than the lowest drive voltage that is a lower limit value capable of driving the block valve 15. Further, the predetermined value VA is set to a value higher than the minimum driving voltage in consideration of power consumption due to the implementation of fail safe so that the fail safe for controlling the sealing valve 15 to be described later to be closed can be completed.
  • the current supplied to the stepping motor 32 of the blocking valve 15 and the motor torque output by the current are in a proportional relationship, and are indicated by a straight line L1. Since whether or not the block valve 15 can be driven is determined by the motor torque, a non-driveable area AR1 where the block valve 15 cannot be driven is set as shown in the figure. Since the blocking valve 15 can be driven if the motor torque is greater than the upper limit of the non-driveable area AR1, the minimum drive torque Tmin is set as a straight line L2 extending along the upper limit of the non-driveable area AR1. The intersection of the straight line L1 and the straight line L2 is a minimum drive current Amin that is a current at which the stepping motor 32 can output the minimum drive torque Tmin.
  • the relationship between the voltage and current supplied to the stepping motor 32 is proportional, but depends on the environmental temperature. Therefore, a plurality of straight lines La, Lb, Lc,. Indicated by Each curve La,... Is arranged in parallel with the lower current side as the environmental temperature is higher. It should be noted that the ECU operation disabled area AR2 in which the ECU 70 cannot be operated is set as illustrated. The intersection of each curve La,... And the minimum drive current Amin is the minimum drive voltage Va, Vb, Vc,.
  • step S5 the ECU 70 performs maximum step initialization as an example of a fail safe for controlling the blocking valve 15 to the closed state.
  • This is a process of operating the blocking valve 15 so as to reliably reach the mechanical operating limit that is physically disabled in the closing direction.
  • the closing valve 15 reaches the operation limit in the closing direction, so that it can be reliably closed.
  • the valve opening speed of the blocking valve 15 is set so that the stepping motor 32 does not step out, and the operation of the blocking valve 15 is controlled by the valve opening speed.
  • the valve opening speed of the blocking valve 15 can be expressed as a driving cycle which is a time between pulses supplied to the stepping motor 32.
  • the stepping motor 32 is stepped out when the lift amount deviation at the time of damping of the blocking valve 15 exceeds the limit deviation ⁇ max.
  • the relationship between the step-out of the stepping motor 32 and the driving cycle is shown in FIG. Referring to this figure, the step-out region AR3 where step-out occurs is set as shown in the figure, and the longer the drive cycle, that is, the slower the valve opening speed of the blocking valve 15, the more difficult the step-out occurs. It can be said that the shorter the time, that is, the higher the valve opening speed of the blocking valve 15, the easier the step out. And it becomes difficult to step out as the motor torque increases.
  • step S6 the ECU 70 changes the target step number to zero. That is, the target position of the blocking valve 15 is changed to the initial position (see FIG. 2). As a result, the blocking valve 15 is held at the initial position in the closed state.
  • the ECU voltage Vecu is set to a predetermined value VA at time t1 in a state where the blocking valve 15 is controlled to move on the target step.
  • maximum step initialization which is an example of fail-safe, is performed, and when the processing is completed at time t2, the blocking valve 15 is held at the initial position.
  • the sealing valve 15 is closed, so that the sealing valve 15 remains open and cannot be operated, and the sealing function of the fuel tank 3 is lost. Can be avoided.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention.
  • the block valve 20 of the above configuration is merely an example, and may be an electric valve configured such that the operation position is fixed and the operation in both the opening direction and the closing direction becomes impossible when the power is turned off.
  • any structure valve can be used.
  • the ECU 70 directly controls the block valve 15, but more precisely, the ECU 70 includes a drive circuit (not shown) connected to the auxiliary battery 17. By operating, the power supplied to the blocking valve 15 is controlled to operate the blocking valve 15.
  • the said form can be grasped
  • a block valve configured to be fixed in position and inoperable in both the opening direction and the closing direction, and a control for operating the block valve by controlling power supplied from a predetermined power source to the block valve And when the voltage that can be supplied to the blocking valve by the power source becomes less than a predetermined value that is set higher than the minimum driving voltage that can drive the blocking valve, Fail-safe for controlling the operation of the blocking valve so as to be in a closed state that closes the vapor passage, and the predetermined value can complete the fail-safe for the blocking valve. It is set higher than the lower limit value. According to this fuel vapor processing apparatus, a situation that cannot be completed even when fail-safe is started can be avoided, and the block valve can be reliably closed. Thereby, the loss of the sealing function of the fuel tank due to the voltage drop can be surely avoided.
  • the said form can be grasped
  • a block valve configured to be fixed in position and inoperable in both the opening direction and the closing direction, and a control for operating the block valve by controlling power supplied from a predetermined power source to the block valve And when the voltage that can be supplied to the blocking valve by the power source becomes less than a predetermined value that is set higher than the minimum driving voltage that can drive the blocking valve, Fail-safe for controlling the operation of the blocking valve so as to be in a closed state in which the vapor passage is closed.
  • the blocking valve has a stepping motor as a drive source, and , When performing the fail-safe, the stepping motor is used to control the operation of the blocking valve to prevent loss of synchronism. According to this fuel processing apparatus, it is possible to avoid the failure of the fail-safe operation due to the stepping motor out of step, and thus it is possible to reliably avoid the loss of the sealing function of the fuel tank due to the voltage drop.

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Abstract

蒸発燃料処理装置１２は、燃料タンク３内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ１３と、キャニスタ１３と燃料タンク３とを接続するベーパ通路１４と、ベーパ通路１４を閉鎖及び開通可能で、かつ無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された電動式の封鎖弁１５と、封鎖弁１５に電力を供給する補機バッテリ７１と、を備え、補機バッテリにて封鎖弁１５に供給可能な電圧が、封鎖弁１５を駆動可能な下限値よりも高く設定された所定値未満となった場合、ベーパ通路１４を閉鎖する閉状態となるように封鎖弁１５の動作を制御するフェールセーフを行う。

Description

蒸発燃料処理装置
　本発明は、車両の燃料タンク内で発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置に関する。
　蒸発燃料処理装置として、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ通路を開閉する封鎖弁を備え、その封鎖弁の駆動源としてステッピングモータが設けられたものが知られている（特許文献１）。なお、特許文献１には、封鎖弁の開弁開始位置を学習する際に学習値の取得に失敗した場合などに、封鎖弁が閉状態となる所定のフェールセーフ値を学習値として設定して不具合に備えることが記載されている。
特開２０１５－１１０９１６号公報
　特許文献１の封鎖弁は、その駆動源及び構造により、無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となる。そのため、無通電状態で開状態に保持できるメリットはあるが、封鎖弁が開状態で供給電圧が低下して動作不能になると開状態のままになり封鎖弁を閉状態に操作できない。そうすると、封鎖弁に対する供給電圧の低下によって燃料タンクの密閉機能が喪失する。燃料タンクの密閉機能が喪失した場合、例えば蒸発燃料の排出規制に対する悪影響が問題となる。
　そこで、本発明は、電圧低下による燃料タンクの密閉機能喪失を回避できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
　本発明の蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能で、かつ無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された封鎖弁と、所定の電源から前記封鎖弁に供給される電力を制御して前記封鎖弁を動作させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電源にて前記封鎖弁に供給可能な電圧が、前記封鎖弁を駆動可能な最低駆動電圧よりも高く設定された所定値未満となった場合、前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態となるように前記封鎖弁を動作させるフェールセーフを行うものである。
　この蒸発燃料処理装置によれば、封鎖弁に供給される電圧が所定値未満になった場合には封鎖弁が閉状態に制御される。したがって、電圧低下によって封鎖弁が開状態のままになって燃料タンクの密閉機能が喪失することを回避できる。
本発明の一形態に係る蒸発燃料処理装置を含む車両の一部を模式的に示した構成図。 封鎖弁の構造を示した断面図。 制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 ステッピングモータのモータトルクと電流との関係を示した図。 最低駆動電圧の算出方法を示した説明図。 ステッピングモータの脱調とモータトルクとの関係を示した図。 制御結果の一例を模式的に示したタイムチャート。
　図１に示すように、車両１は、走行用駆動源として設けられガソリンエンジンとして構成された内燃機関２と、内燃機関２の燃料であるガソリンを貯留する燃料タンク３とを備えている。燃料タンク３に貯留された燃料Ｆは燃料ポンプ４にて吸い上げられてフィードパイプ５及び燃料噴射弁６を介して内燃機関２の吸気通路７に供給される。吸気通路７には空気濾過用のエアフィルタ８と吸入空気量を調整するスロットルバルブ９とが設けられている。燃料タンク３には給油用のインレットパイプ１０が設けられている。燃料Ｆの残量はフロート式の残量センサ１１にて検出される。
　車両１には燃料タンク３内で発生した蒸発燃料を処理するための蒸発燃料処理装置１２が設けられている。蒸発燃料処理装置１２は蒸発燃料を吸着する吸着材１３ａを内蔵するキャニスタ１３と、キャニスタ１３と燃料タンク３とを接続するベーパ通路１４と、ベーパ通路１４に設けられていてベーパ通路１４を閉鎖及び開通可能な封鎖弁１５と、キャニスタ１３に設けられ大気に解放する大気連通管１６と、大気連通管１６を介してキャニスタ１３に導入された外気によってキャニスタ１３から分離されたパージガスを内燃機関２の吸気通路７に供給するパージ処理を実施するパージ装置１７とを備えている。
　ベーパ通路１４と燃料タンク３との接続部にはＯＲＶＲバルブ２０及びＯＣＶバルブ２１が設けられている。ＯＲＶＲバルブ２０及びＯＣＶバルブ２１は燃料タンク３内の燃料Ｆの液面がこれらの高さまで達した場合にベーパ通路１４と燃料タンク３との連通を遮断するように構成されている。パージ装置１７は、キャニスタ１３と内燃機関２の吸気通路７とを接続してパージガスを内燃機関２に導くためのパージ通路２３と、パージ通路２３に設けられたパージコントロールバルブ２４とを備えている。パージコントロールバルブ２４はパージ通路２３を閉鎖してパージガスの供給を遮断する全閉位置とパージ通路２３を開放する全開位置との間で動作するバルブ装置として、例えば電磁アクチュエータ等により駆動される電磁制御式のバルブとして構成されている。パージコントロールバルブ２４が開弁すると、大気連通管１６を介してエアフィルタ１６ａにて濾過された外気がキャニスタ１３に導かれる。これにより、キャニスタ１３から分離されたパージガスが内燃機関２の吸気通路７に供給される。
　大気連通管１６とキャニスタ１３との接続部にはキーオフポンプ２５が設けられている。キーオフポンプ２５はキャニスタ１３や燃料タンク３等の検査対象の穴あき等の異常を検出する検査を行うために設けられている。キーオフポンプ２５はその検査時に駆動されるポンプの他にキャニスタ１３内の圧力を測定する圧力センサ２６を内蔵している。
　図２に詳細を示した封鎖弁１５は、閉状態でベーパ通路１４を閉鎖するとともに、開状態でベーパ通路１４の開通を許容しかつ開状態での開度を変化させることにより蒸発燃料の流量を制御可能な電動式の流量制御弁として構成されている。図２に示すように、封鎖弁１５は、ケーシング３０と、ケーシング３０に収められた弁体３１と、弁体３１を駆動するステッピングモータ３２とを備えている。
　ケーシング３０には、蒸発燃料が流入する流入路４１と、蒸発燃料が流出する流出路４２と、流入路４１及び流出路４２のそれぞれと通じていて弁体３１が収納される弁室４３とが形成されている。弁体３１は流入路４１を閉鎖可能な内側弁部５１と、内側弁部５１を囲むように配置され、図２の上側が閉鎖されかつ下側が開放されたガイド部５２とを含んでいる。内側弁部５１とガイド部５２とは、互いに軸線Ａｘの方向に相対移動可能な状態で軸線Ａｘを中心として同心状に組み合わされている。内側弁部５１の下端には例えば合成ゴムで構成されたシール部材５４が設けられており、シール部材５４は流入路４１の開口位置に設けられたケーシング３０の弁座６０に密着して流入路４１を閉鎖できる。
　内側弁部５１とガイド部５２との間には、内側弁部５１を弁座６０側に付勢するコイルばね５５が圧縮状態で設けられている。ガイド部５２は軸線Ａｘの方向に移動可能な状態で、かつ軸線Ａｘの回りを回転不能な状態でケーシング３０に設けられている。また、ガイド部５２とケーシング３０との間にはコイルばね５６が圧縮状態で設けられている。このコイルばね５６の弾性力により、ガイド部５２は弁座６０から離れる方向に付勢されている。ガイド部５２の上部には雌ねじ部５７が設けられている。雌ねじ部５７に形成された雌ねじ５７ａはステッピングモータ３２の出力軸５８に形成された雄ねじ５８ａと噛み合っている。これにより、ステッピングモータ３２の動作量に応じて弁体３１のガイド部５２は矢印Ｘで示した開方向及びその反対方向の閉方向に移動する。
　図２の状態は、弁体３１のガイド部５２の下端が弁座６０に接触する閉方向の限界に位置しかつベーパ通路１４が閉鎖される初期位置の状態である。この初期位置では、内側弁部５１のシール部材５４がコイルばね５５の弾性力によって弁座６０に押し付けられていて封鎖弁１５は閉状態にある。初期位置からガイド部５２が開方向に移動するようにステッピングモータ３２が駆動されるとガイド部５２の下端が弁座６０から離れ始める。そして、さらに開方向の動作量が増加するとガイド部５２に設けられて内向きに突出する突出部５２ａと、内側弁部５１に設けられて外向きに突出する突出部５１ａとが突き当たる。これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当るまでは、内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０に押し付けられた閉状態に維持される。さらに、これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たった状態でガイド部５２が開方向に動作すると、ガイド部５２と内側弁部５１とが一緒に開方向に移動し、内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０から離れる。これにより流入路４１が開放されるので、流入路４１と流出路４２とが弁室４３を介して互いに連通し、ベーパ通路１４の開通が許容される。
　このように、封鎖弁１５が初期位置から開方向に動作してガイド部５２の突出部５２ａと内側弁部５１の突出部５１ａとが互いに突き当たるまでは閉状態に維持される。そのため、初期位置から開方向に動作して突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たるまでの封鎖弁１５の動作範囲が閉弁範囲である。そして、これらの突出部５２ａ、５１ａが互いに突き当たった状態でガイド部５２が開方向に動作して内側弁部５１のシール部材５４が弁座６０から離れる位置が封鎖弁１５の開弁開始位置である。
　蒸発燃料処理装置１２の制御は、一例として図１に示した内燃機関２の運転状態を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０にて行われ、ＥＣＵ７０は本発明に係る制御手段の一例として機能する。ＥＣＵ７０は、封鎖弁１５等の各種装置の電源の一例として設けられた補機バッテリ７１に電気的に接続されていて、補機バッテリ７１が供給する電力にて動作する。補機バッテリ７１の電圧は電圧計７２の出力信号に基づいてＥＣＵ７０にて監視されている。なお、補機バッテリ７１として、例えば１２Ｖの鉛バッテリが設けられている。
　ＥＣＵ７０は、内燃機関２の運転状態や燃料タンク３の内圧の状態等を考慮して、例えば、燃料タンク３の内圧を減圧する減圧処理を実施するために封鎖弁１５の動作を制御する。また、図２に詳細を示した封鎖弁１５の開弁開始位置は封鎖弁１５のガイド部５２や内側弁部５１等の公差やこれらの経年変化によってばらつきが生じるため、封鎖弁１５を開方向に動作させながら封鎖弁１５に固有の開弁開始位置を検出して学習値として記憶する学習処理がＥＣＵ７０にて実施される。
　このように封鎖弁１５は様々な場面で制御されるが、封鎖弁１５はステッピングモータ３２を駆動源として図２の構造を有しているため、無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるので、無通電状態で開状態に保持できるメリットがある。しかし、補機バッテリ７１が封鎖弁１５に対して供給可能な電圧が低下して開状態の封鎖弁１５を駆動できなくなった場合、封鎖弁１５は開状態のままとなるため燃料タンク３の密閉機能が喪失する。そこで、ＥＣＵ７０は、上記電圧が低下した場合、封鎖弁１５が駆動不能となる前にベーパ通路１４を閉鎖する閉状態となるように封鎖弁１５の動作を制御して密閉機能喪失を回避する。
　図３はＥＣＵ７０が実行する制御ルーチンの一例を示しており、図３の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ７０に保持されており、所定周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ７０は図３の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る制御手段の一例として機能する。
　図３のステップＳ１において、ＥＣＵ７０は、上述した減圧制御や学習処理などで封鎖弁１５を駆動する駆動要求があるか否かを判定する。駆動要求がある場合はステップＳ２に進み、駆動要求がない場合は以下の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
　ステップＳ２において、ＥＣＵ７０は、例えば、減圧制御や学習処理などで封鎖弁１５の目標動作量を実現するステップ数（目標ステップ）を算出する。続くステップＳ３において、ＥＣＵ７０は、電圧計７２の出力信号を参照することによって補機バッテリ７１が封鎖弁１５に供給可能な電圧（ここではＥＣＵ電圧Ｖｅｃｕと称する。）を取得する。
　ステップＳ４において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３で取得したＥＣＵ電圧Ｖｅｃｕが所定値ＶＡ未満か否かを判定する。ＥＣＵ電圧Ｖｅｃｕが所定値ＶＡ未満の場合はステップＳ５に進む。そうでない場合は、ステップＳ７に進み、ＥＣＵ７０はステップＳ２で算出した目標ステップに相当するだけ封鎖弁１５を動作させて今回のルーチンを終了する。
　ステップＳ４で使用される所定値ＶＡは、封鎖弁１５を駆動可能な下限値である最低駆動電圧よりも高い値に設定される。また、所定値ＶＡは、後述する封鎖弁１５を閉状態に制御するフェールセーフを完了できるようにフェールセーフの実施による消費電力を考慮して最低駆動電圧よりも高い値に設定される。
　ここで、最低駆動電圧の算出について図４及び図５を参照しながら説明する。図４に示すように、封鎖弁１５のステッピングモータ３２に供給される電流と、その電流で出力されるモータトルクとは比例関係にあり直線Ｌ１で示される。封鎖弁１５の駆動の可否はモータトルクで決まるので、封鎖弁１５を駆動できない駆動不可領域ＡＲ１が図示のように設定される。駆動不可領域ＡＲ１の上限よりもモータトルクが大きければ封鎖弁１５を駆動することができるので最低駆動トルクＴｍｉｎは駆動不可領域ＡＲ１の上限に沿って延びる直線Ｌ２として設定される。直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点は、ステッピングモータ３２が最低駆動トルクＴｍｉｎを出力可能な電流である最低駆動電流Ａｍｉｎとなる。
　図５に示すように、ステッピングモータ３２に供給される電圧と電流との関係は比例関係であるが環境温度に依存するため、環境温度毎に互いに相違する複数の直線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、…で示される。各曲線Ｌａ、…は、環境温度が高いほど低電流側に平行に並ぶ。なおＥＣＵ７０を作動できないＥＣＵ作動不可領域ＡＲ２は図示の通りに設定される。各曲線Ｌａ、…と最低駆動電流Ａｍｉｎとの交点が環境温度毎に決まる最低駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、…となる。
　図３に戻り、ステップＳ５において、ＥＣＵ７０は封鎖弁１５を閉状態に制御するフェールセーフの一例として最大ステップイニシャライズを実施する。これは、閉方向に物理的に動作不可となる機械的な動作限界に封鎖弁１５が確実に達するように封鎖弁１５を動作させる処理である。これにより、封鎖弁１５の現在位置に関わりなく封鎖弁１５が閉方向の動作限界に達するので確実に閉状態にできる。フェールセーフにおいては、ステッピングモータ３２の脱調が生じないように封鎖弁１５の開弁速度が設定され、その開弁速度にて封鎖弁１５の動作が制御される。封鎖弁１５の開弁速度は、ステッピングモータ３２に供給されるパルス間の時間である駆動周期として表すことができる。駆動周期が短い場合は封鎖弁１５の開弁速度が速く、駆動周期が長い場合は封鎖弁１５の開弁速度が遅くなる。ステッピングモータ３２の脱調は封鎖弁１５のダンピング時のリフト量偏差が限界偏差δｍａｘを超えた場合に生じる。ステッピングモータ３２の脱調と駆動周期との関係は図６に示されている。この図を参照すると、脱調が生じる脱調領域ＡＲ３は図示のように設定されていて、駆動周期が長いほど、つまり封鎖弁１５の開弁速度が遅いほど脱調しにくくなり、駆動周期が短いほど、つまり封鎖弁１５の開弁速度が速いほど脱調しやすいと言える。そして、モータトルクが大きいほど脱調しにくくなる。
　図３に戻り、ステップＳ６において、ＥＣＵ７０は、目標ステップ数をゼロに変更する。つまり封鎖弁１５の目標位置を初期位置（図２参照）に変更する。これにより、封鎖弁１５は閉状態の初期位置に保持されることになる。
　図７に示すように、ＥＣＵ７０が図３の制御ルーチンを実行することにより、封鎖弁１５が目標ステップ上を推移するように制御されている状態で、時刻ｔ１において、ＥＣＵ電圧Ｖｅｃｕが所定値ＶＡより低くなるとフェールセーフの一例である最大ステップイニシャライズが実施され、時刻ｔ２で当該処理が完了すると封鎖弁１５が初期位置に保持されることになる。これにより、ＥＣＵ電圧Ｖｅｃｕが最低駆動電圧Ｖｍｉｎに以下に低下する前に、封鎖弁１５が閉状態となるから封鎖弁１５が開状態のままで動作不能となり燃料タンク３の密閉機能が喪失することを回避できる。
　本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態の封鎖弁２０は一例にすぎず、無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された電動式の弁であれば、いかなる構造の弁であっても採用できる。
　以上の説明及び図面では、便宜上、ＥＣＵ７０が直接的に封鎖弁１５を制御するように記述されているが、より正確には、ＥＣＵ７０は、補機バッテリ１７に接続される不図示の駆動回路を操作することによって封鎖弁１５に供給される電力を制御して封鎖弁１５を動作させている。
　上記形態は以下の蒸発燃料処理装置の発明における実施の形態としても把握できる。
　すなわち、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能で、かつ無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された封鎖弁と、所定の電源から前記封鎖弁に供給される電力を制御して前記封鎖弁を動作させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電源にて前記封鎖弁に供給可能な電圧が、前記封鎖弁を駆動可能な最低駆動電圧よりも高く設定された所定値未満となった場合、前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態となるように前記封鎖弁の動作を制御するフェールセーフを行うものであり、前記所定値は、前記封鎖弁に対して前記フェールセーフを完了できるように前記下限値よりも高く設定されている。この蒸発燃料処理装置によれば、フェールセーフを開始しても完了できない事態を回避でき確実に封鎖弁を閉状態にすることができる。これにより、電圧低下による燃料タンクの密封機能喪失を確実に回避できる。
　また上記形態は次の蒸発燃料処理装置の発明における実施の形態としても把握できる。
　すなわち、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能で、かつ無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された封鎖弁と、所定の電源から前記封鎖弁に供給される電力を制御して前記封鎖弁を動作させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電源にて前記封鎖弁に供給可能な電圧が、前記封鎖弁を駆動可能な最低駆動電圧よりも高く設定された所定値未満となった場合、前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態となるように前記封鎖弁の動作を制御するフェールセーフを行うものであり、前記封鎖弁はステッピングモータを駆動源として有しており、前記制御手段は、前記フェールセーフを行う際に、前記ステッピングモータが脱調しないように前記封鎖弁の動作を制御するものである。この燃料処理装置によれば、ステッピングモータの脱調によりフェールセーフの実施が不完全になることを回避できるから、電圧低下による燃料タンクの密封機能喪失を確実に回避できる。
１　車両
２　内燃機関
３　燃料タンク
１７　蒸発燃料処理装置
１８　キャニスタ
１９　ベーパ通路
１０　封鎖弁
７０　ＥＣＵ（制御手段）
７１　補機バッテリ（電源）

Claims (1)

  1. 　燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
    　前記キャニスタと前記燃料タンクとを接続するベーパ通路と、
    　前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能で、かつ無通電状態になった時点で動作位置が固定されて開方向及び閉方向のいずれにも動作不能となるように構成された封鎖弁と、
    　所定の電源から前記封鎖弁に供給される電力を制御して前記封鎖弁を動作させる制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、前記電源にて前記封鎖弁に供給可能な電圧が、前記封鎖弁を駆動可能な最低駆動電圧よりも高く設定された所定値未満となった場合、前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態となるように前記封鎖弁の動作を制御するフェールセーフを行う、蒸発燃料処理装置。
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