JP2018059468A - 蒸発燃料処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
タンク通路は、燃料タンクに一端が接続する。
キャニスタは、タンク通路の他端に接続し、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着可能である。
パージ通路は、一端がキャニスタに接続し、他端が吸気通路に接続する。
大気通路は、一端がキャニスタに接続し、他端が大気に開放される。
大気弁は、大気通路を開閉可能である。
タンク開閉弁は、タンク通路を開閉可能である。
圧力センサは、タンク通路内、キャニスタ内、パージ通路内または大気通路内の圧力を検出し、検出した圧力に対応する信号を出力する。
異常検出部は、内燃機関が停止した後、パージ弁および大気弁を閉じた状態でタンク開閉弁を作動させたときの圧力センサからの信号に基づき、「タンク通路が閉塞している異常」である閉塞異常を検出可能な異常検出処理を実行する。
このように、本発明では、上記従来技術と比べ、タンク開閉弁をさらに備え、異常検出処理においてタンク開閉弁を作動させたときの圧力センサからの信号に基づき、閉塞異常を検出可能である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による蒸発燃料処理システムを図1に示す。
第1実施形態の蒸発燃料処理システム10は、内燃機関としてのエンジン2を搭載した車両1に適用される。
車両1は、エンジン2、吸気管3、燃料タンク11、蒸発燃料処理システム10等を備えている。
車両1は、エンジン2の運転により生じる駆動力で走行する。エンジン2は、例えば燃料としてのガソリンを供給されることにより運転する。すなわち、エンジン2は、ガソリンエンジンである。
吸気通路4には、スロットルバルブ5が設けられている。スロットルバルブ5は、吸気通路4を開閉することで、エンジン2に吸入される吸気の量を調整可能である。
燃料タンク11は、タンク本体110、タンクキャップ13等を有している。
タンク本体110は、例えば金属等により箱状に形成されている。タンク本体110は、内側に、燃料を貯留可能なタンク内空間111を形成している。
タンクキャップ13は、給油口12を開閉可能なよう、給油口12の近傍に設けられている。
燃料タンク11に燃料が貯留されているとき、燃料タンク11内の燃料が蒸発することでタンク内空間111に蒸発燃料が発生する。
蒸発燃料処理システム10は、燃料タンク11内に発生した蒸発燃料を処理するためのシステムである。
また、図1における鉛直方向の表示は、燃料タンク11およびタンク通路21に対し適用する。すなわち、例えばキャニスタ30は、図1に示す鉛直方向の表示とは無関係に車両1に搭載、配置される。
大気弁42は、大気通路部材230に設けられ、大気通路23を開閉可能である。本実施形態では、大気弁42は、非通電時、開弁状態となる、所謂ノーマリーオープンタイプの弁装置である。
タンク開閉弁43は、タンク通路部材210に設けられ、タンク通路21を開閉可能である。本実施形態では、タンク開閉弁43は、非通電時、開弁状態となる、所謂ノーマリーオープンタイプの弁装置である。
本実施形態では、タンク開閉弁43は、燃料タンク11に当接するよう、または、燃料タンク11の近傍に設けられている。すなわち、タンク開閉弁43は、特定部位sp1に対し燃料タンク11側に設けられている。
ECU50は、概念的な機能部として、制御部51、蒸発燃料処理部52、異常検出部54を有している。
本実施形態では、エンジン2が停止した後、パージ弁41および大気弁42を閉じた状態で燃料タンク11内の上部空間112の圧力が上昇しているときに、異常検出処理により、閉塞異常を検出可能である。
S102では、ECU50は、開状態の大気弁42を閉状態にする。なお、このとき、パージ弁41は閉状態である。その後、処理はS103へ移行する。
S104では、ECU50は、開状態のタンク開閉弁43を閉状態にする(第1時刻st1)。その後、処理はS105へ移行する。
S105では、ECU50は、S104でタンク開閉弁43を閉状態にした時刻である第1時刻st1の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
S107では、ECU50は、閉状態のタンク開閉弁43を開状態にする(第2時刻st2)。その後、処理はS108へ移行する。
S108では、ECU50は、S107でタンク開閉弁43を開状態にした時刻である第2時刻st2の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
「圧力の変化率は変化していない」と判断した場合(S108:NO)、処理はS120へ移行する。一方、「圧力の変化率は変化した」と判断した場合(S108:YES)、処理はS121へ移行する。
S121では、ECU50は、閉塞異常を検出しない、つまり、「タンク通路21に閉塞異常は生じていない」と判定する。その後、処理は一連の処理S100を抜ける。
このように、ECU50は、一連の処理S100において異常検出部54として機能し、異常検出処理(S102〜S108、S120、S121)を実行する。
まず、タンク通路21に閉塞異常が生じているとき(異常時)の作動例について説明する。このとき圧力センサ61が検出するパージ通路22内の圧力変化を図4の時間と圧力とのグラフにおいて一点鎖線で示す。なお、ここで、タンク通路21の特定部位sp1が閉塞していることとする。
時刻t1でエンジン2が停止すると、ECU50がS100を開始する。なお、このとき、大気弁42は開状態のため、パージ通路22内の圧力は大気圧と同じである。
ECU50は、時刻t2から第1時間T1経過したとき(第1時刻st1:時刻t4)、開状態のタンク開閉弁43を閉状態にする。
ECU50は、時刻t4から所定時間経過したとき(時刻t5)、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
この例(図4に示す一点鎖線)では、Δp01とΔp02との差は、第1所定値th1より小さいため、「圧力の変化率は変化していない」と判断する。
ECU50は、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4から第2時間T2経過したとき(第2時刻st2:時刻t7)、閉状態のタンク開閉弁43を開状態にする。
ECU50は、時刻t7から所定時間経過したとき(時刻t8)、タンク開閉弁43を開状態にした時刻である時刻t7の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
時刻t4までは、異常時(図4に示す一点鎖線)の作動と同様のため、説明を省略する。
ECU50は、時刻t4から所定時間経過したとき(時刻t5)、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
また、時刻t9は、燃料タンク11内の燃料の温度、および、パージ通路22内の圧力が最大となった時刻であり、時刻t9以降、燃料タンク11内の燃料の温度、および、パージ通路22内の圧力は低下する。
タンク通路21は、燃料タンク11に一端が接続する。
キャニスタ30は、タンク通路21の他端に接続し、燃料タンク11内で発生した蒸発燃料を吸着可能である。
パージ通路22は、一端がキャニスタ30に接続し、他端が吸気通路4に接続する。
大気通路23は、一端がキャニスタ30に接続し、他端が大気に開放される。
大気弁42は、大気通路23を開閉可能である。
タンク開閉弁43は、タンク通路21を開閉可能である。
圧力センサ61は、パージ通路22内の圧力を検出し、検出した圧力に対応する信号を出力する。
異常検出部54は、エンジン2が停止した後、パージ弁41および大気弁42を閉じた状態でタンク開閉弁43を作動させたときの圧力センサ61からの信号に基づき、「タンク通路21が閉塞している異常」である閉塞異常を検出可能な異常検出処理を実行する。
このように、本実施形態では、上記従来技術と比べ、タンク開閉弁43をさらに備え、異常検出処理においてタンク開閉弁43を作動させたときの圧力センサ61からの信号に基づき、閉塞異常を検出可能である。
また、(3)本実施形態では、異常検出部54は、燃料タンク11内の燃料の温度が所定の温度以上のとき、異常検出処理(S102〜S108、S120、S121)を実行する。そのため、閉塞異常の誤検出を抑制することができる。
なお、本実施形態では、タンク開閉弁43を閉じたときに閉塞異常の発生が推定されても(S105:YES)、その後、タンク開閉弁43を開いたときに閉塞異常を検出しなかった場合(S108:NO)、最終的に、閉塞異常を検出しない、つまり、「タンク通路21に閉塞異常は生じていない(正常である)」と判定する。そのため、閉塞異常の誤検出を抑制することができる。
また、(12)本実施形態では、タンク開閉弁43は、燃料タンク11の近傍に設けられている。そのため、タンク通路21のどの部位に閉塞異常が生じても、当該閉塞異常を検出することができる。
本発明の第2実施形態による蒸発燃料処理システムについて、図6〜8に基づき説明する。第2実施形態は、ECU50による異常検出処理が第1実施形態と異なる。
第2実施形態は、物理的な構成は第1実施形態と同じである。
第2実施形態のECU50による異常検出処理を図6、7に示す。
本実施形態では、図6,7に示す一連の処理S200は、第1実施形態で示したS100と同様、例えば、イグニッションキーがオフされ、エンジン2が停止した後、開始する。
S209では、ECU50は、開状態のタンク開閉弁43を閉状態にする(第1時刻st1)。その後、処理はS210へ移行する。
S210では、ECU50は、S209でタンク開閉弁43を閉状態にした時刻である第1時刻st1の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
「圧力の変化率は変化していない」と判断した場合(S210:NO)、処理はS211へ移行する。一方、「圧力の変化率は変化した」と判断した場合(S210:YES)、処理はS221へ移行する。
S212では、ECU50は、閉状態のタンク開閉弁43を開状態にする(第2時刻st2)。その後、処理はS213へ移行する。
S213では、ECU50は、S212でタンク開閉弁43を開状態にした時刻である第2時刻st2の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
「圧力の変化率は変化していない」と判断した場合(S213:NO)、処理はS220へ移行する。一方、「圧力の変化率は変化した」と判断した場合(S213:YES)、処理はS221へ移行する。
S221では、ECU50は、閉塞異常を検出しない、つまり、「タンク通路21に閉塞異常は生じていない」と判定する。その後、処理はS222へ移行する。
S231では、ECU50は、漏れ異常を検出しない、つまり、「漏れ異常は生じていない(正常である)」と判定する。その後、処理は一連の処理S200を抜ける。
このように、本実施形態では、異常検出部54は、タンク通路21における閉塞異常に加え、蒸発燃料の漏れ異常についても検出することができる。
次に、本実施形態による蒸発燃料処理システム10の異常検出処理に関する作動例を図8に基づき説明する。
ECU50は、時刻t2から第1時間T1経過したとき(第1時刻st1:時刻t4)、開状態のタンク開閉弁43を閉状態にする。
ECU50は、時刻t4から所定時間経過したとき(時刻t5)、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
この例(図8に示す一点鎖線)では、Δp01とΔp02との差は、第1所定値th1より小さいため、「圧力の変化率は変化していない」と判断する。
ECU50は、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4から第2時間T2経過したとき(第2時刻st2:時刻t7)、閉状態のタンク開閉弁43を開状態にする。
ECU50は、時刻t7から所定時間経過したとき(時刻t8)、タンク開閉弁43を開状態にした時刻である時刻t7の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
時刻t4までは、異常時(図8に示す一点鎖線)の作動と同様のため、説明を省略する。
ECU50は、時刻t4から所定時間経過したとき(時刻t5)、タンク開閉弁43を閉状態にした時刻である時刻t4の前後で、圧力センサ61により検出した圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
また、時刻t9は、燃料タンク11内の燃料の温度、および、パージ通路22内の圧力が最小となった時刻であり、時刻t9以降、燃料タンク11内の燃料の温度、および、パージ通路22内の圧力は一定である。
また、本実施形態では、閉塞異常を検出しなかった場合(S221)、S222、S223、S230、S231により漏れ異常を検出可能である。
本発明の第3実施形態による蒸発燃料処理システムについて、図9に基づき説明する。第3実施形態は、ECU50による異常検出処理が第2実施形態と異なる。
第3実施形態は、物理的な構成は第2実施形態と同じである。
第3実施形態のECU50による異常検出処理の一部(前半)を図9に示す。
本実施形態では、図9に示すS200は、第2実施形態で示したS200と同様、例えば、イグニッションキーがオフされ、エンジン2が停止した後、開始する。
S201、S202の処理は、第2実施形態のS201、S202と同じため、説明を省略する。本実施形態では、S202の後、処理はS204へ移行する。
S209では、ECU50は、開状態のタンク開閉弁43を閉状態にする(第1時刻st1)。その後、処理はS210へ移行する。
本発明の第4実施形態による蒸発燃料処理システムについて、図6に基づき説明する。第4実施形態は、ECU50による異常検出処理が第1実施形態と異なる。
第4実施形態は、物理的な構成は第1実施形態と同じである。
第4実施形態のECU50による異常検出処理の一部(後半)を図10に示す。
S101〜S108の処理は、第1実施形態と同じため、説明を省略する。
S121では、ECU50は、閉塞異常を検出しない、つまり、「タンク通路21に閉塞異常は生じていない」と判定する。その後、処理は一連の処理S100を抜ける。
本発明の第5実施形態による蒸発燃料処理システムを図11に示す。第5実施形態は、圧力センサ61および温度センサ62の配置が第1実施形態と異なる。なお、図11における鉛直方向の表示は、図1と同様、燃料タンク11およびタンク通路21に対し適用する。すなわち、例えばキャニスタ30は、図11に示す鉛直方向の表示とは無関係に車両1に搭載、配置される。
温度センサ62は、例えば、エンジン2の冷却水の温度を検出し、検出した温度に対応する信号をECU50に出力する。これにより、ECU50は、エンジン2の冷却水の温度を検出することができる。
以下、本実施形態のECU50による異常検出処理について説明する。
S101では、ECU50は、温度センサ62からの信号に基づき、冷却水の温度が所定の温度以上か否かを判断する。
S105、S108では、圧力センサ61により検出した大気通路23内の圧力の変化率が変化したか否かを判断する。
また、(3)本実施形態では、異常検出部54は、エンジン2の冷却水の温度が所定の温度以上のとき、異常検出処理を実行する。そのため、閉塞異常の誤検出を抑制することができる。
本発明の他の実施形態では、圧力センサ61は、パージ通路22内または大気通路23内の圧力に限らず、タンク通路21内またはキャニスタ30内の圧力を検出可能に設けられていてもよい。ただし、タンク通路21が閉塞し易いことを考慮すると、圧力センサ61は、タンク通路21内以外、すなわち、パージ通路22内、大気通路23内またはキャニスタ30内の圧力を検出可能に設けられるのが望ましい。
また、上述の複数の実施形態は、阻害要因がなければ、組み合わせてもよい。例えば、第1実施形態のようにパージ通路22内の圧力が上昇しているときに閉塞異常の検出を試みた後、さらに、第2実施形態のようにパージ通路22内の圧力が下降しているときに閉塞異常の検出を試みてもよい。この場合、閉塞異常の検出精度をさらに向上することができる。
また、本発明の他の実施形態では、タンク通路21は、特定部位sp1を有していなくてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
Claims (12)
- 燃料タンク(11)内の燃料が蒸発することで発生した蒸発燃料を車両(1)の内燃機関(2)の吸気通路(4)に排出し処理することが可能な蒸発燃料処理システム(10)であって、
前記燃料タンクに一端が接続するタンク通路(21)と、
前記タンク通路の他端に接続し、前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着可能なキャニスタ(30)と、
一端が前記キャニスタに接続し、他端が前記吸気通路に接続するパージ通路(22)と、
一端が前記キャニスタに接続し、他端が大気に開放される大気通路(23)と、
前記パージ通路を開閉可能なパージ弁(41)と、
前記大気通路を開閉可能な大気弁(42)と、
前記タンク通路を開閉可能なタンク開閉弁(43)と、
前記タンク通路内、前記キャニスタ内、前記パージ通路内または前記大気通路内の圧力を検出し、検出した圧力に対応する信号を出力する圧力センサ(61)と、
前記内燃機関が停止した後、前記パージ弁および前記大気弁を閉じた状態で前記タンク開閉弁を作動させたときの前記圧力センサからの信号に基づき、「前記タンク通路が閉塞している異常」である閉塞異常を検出可能な異常検出処理を実行する異常検出部(54)と、
を備える蒸発燃料処理システム(10)。 - 前記圧力センサは、前記タンク通路内、前記キャニスタ内、前記パージ通路内および前記大気通路内の空間のうち、前記タンク開閉弁、前記パージ弁および前記大気弁に対し前記キャニスタ側の空間である閉塞可能空間(bs)の圧力を検出可能に設けられている請求項1に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記異常検出部は、前記燃料タンク内の燃料の温度、または、前記内燃機関の冷却水の温度が所定の温度以上のとき、前記異常検出処理を実行する請求項1または2に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記異常検出部は、前記異常検出処理において、前記タンク開閉弁を開いた状態、前記パージ弁および前記大気弁を閉じた状態にしてから第1の時間である第1時間(T1)が経過したときの時刻である第1時刻(st1)に前記タンク開閉弁を閉じ、
「前記第1時刻の前に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」と「前記第1時刻の後に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」との差が、第1の所定値である第1所定値(th1)より小さい場合、前記閉塞異常を検出し、
「前記第1時刻の前に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」と「前記第1時刻の後に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」との差が前記第1所定値以上の場合、前記閉塞異常を検出しない請求項1〜3のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理システム。 - 前記異常検出部は、前記燃料タンク内の燃料の量、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の種類、前記燃料タンク内の燃料の温度、または、気圧のうち少なくとも1つに基づき、前記第1時間を設定する請求項4に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記異常検出部は、前記異常検出処理において、前記第1時間が経過し前記タンク開閉弁を閉じてから第2の時間である第2時間(T2)が経過したときの時刻である第2時刻(st2)に前記タンク開閉弁を開き、
「前記第2時刻の前に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」と「前記第2時刻の後に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」との差が、第2の所定値である第2所定値(th2)より小さい場合、前記閉塞異常を検出し、
「前記第2時刻の前に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」と「前記第2時刻の後に前記圧力センサにより検出した圧力の変化率」との差が前記第2所定値以上の場合、前記閉塞異常を検出しない請求項4または5に記載の蒸発燃料処理システム。 - 前記異常検出部は、前記異常検出処理において、前記第2時間が経過し前記タンク開閉弁を開いてから第3の時間である第3時間(T3)が経過したとき、前記圧力センサにより検出した圧力と「前記閉塞異常が生じていない場合に想定される圧力である想定圧力」とを比較し、
前記圧力センサにより検出した圧力と前記想定圧力との差が、第3の所定値である第3所定値(th3)より大きい場合、前記閉塞異常を検出し、
前記圧力センサにより検出した圧力と前記想定圧力との差が前記第3所定値以下の場合、前記閉塞異常を検出しない請求項6に記載の蒸発燃料処理システム。 - 前記異常検出部は、前記異常検出処理において、前記閉塞異常を検出しなかった場合、前記圧力センサにより検出した圧力と大気圧とを比較することにより、「前記燃料タンク内、前記タンク通路内、前記キャニスタ内、前記パージ通路内または前記大気通路内から外部へ蒸発燃料が漏れる異常」である漏れ異常を検出可能である請求項1〜7のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記タンク通路は、前記車両に設けられた状態において、一端または他端を通る水平面(hp1、hp2)に対し鉛直方向下側に位置する特定部位(sp1)を有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記圧力センサは、前記特定部位に対し前記燃料タンクとは反対側の圧力を検出可能に設けられている請求項9に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記タンク開閉弁は、前記特定部位に対し前記燃料タンク側に設けられている請求項9または10に記載の蒸発燃料処理システム。
- 前記タンク開閉弁は、前記燃料タンクの近傍に設けられている請求項1〜11のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理システム。
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