JP2018119452A

JP2018119452A - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP2018119452A
Application number: JP2017011035A
Authority: JP
Inventors: 啓太福井; Keita Fukui; 山崎　誠; Makoto Yamazaki; 誠山崎; 善和宮部; Yoshikazu Miyabe
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-08-02

Abstract

【課題】封鎖弁の開弁開始位置の学習処理において誤学習を抑制できる蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】蒸発燃料処理装置１２は、車両１に設けられた燃料タンク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あり、かつベーパ通路１４を閉鎖する初期位置からの開方向への動作量が閉弁範囲を超えるまではベーパ通路１４を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁１５とを備えており、封鎖弁１５の開方向の動作量を増加しながらベーパ通路１４の開通が許容される開弁開始位置を燃料タンク３内の圧力又はキャニスタ１３内の圧力に基づいて検出して記憶する学習処理を行う。そして、車両１が登坂走行中又は降坂走行中の場合は学習処理を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を備えた車両に設けられた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、蒸発燃料を導くベーパ通路に設けられた封鎖弁の開度を所定速度で開方向に変化させて燃料タンク内の圧力が低下し始めた時に、その時の開度を開弁開始位置として記憶する学習処理を行うものが知られている（特許文献１参照）。また、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２０１１−２５６７７８号公報特開２０１５−１１０９１４号公報

このような学習処理において封鎖弁の開弁開始位置が誤学習されると、開弁開始位置を基準とした封鎖弁の制御が不正確となる。そのため、燃料タンクの減圧量の制御に狂いが生じ、内燃機関の空燃比が乱れてドライバビリティが悪化するといった不都合が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、封鎖弁の開弁開始位置の学習処理において誤学習を抑制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、内燃機関を備えた車両に設けられた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、前記ベーパ通路に設けられ、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能であり、かつ前記ベーパ通路を閉鎖する初期位置からの開方向への動作量が閉弁範囲を超えるまでは前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁と、前記封鎖弁の開方向の動作量を増加しながら、前記閉弁範囲を超えて前記ベーパ通路の開通が許容される開弁開始位置を前記燃料タンク内の圧力及び前記キャニスタ内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し、前記開弁開始位置を記憶する学習処理を行う制御手段と、大気圧の変化を判別可能な判別手段と、を備え、前記制御手段は、前記判別手段の判別結果に基づいて前記車両が登坂走行中又は降坂走行中であるか否かを判定し、前記登坂走行中又は前記降坂走行中の場合は前記学習処理を禁止するものである。

車両が登坂走行又は降坂走行すると、走行中に標高が変化するため大気圧が変化する。大気圧が変化すると燃料タンク内の圧力やキャニスタ内の圧力の測定値が変化してしまう。そのため、学習処理において封鎖弁の開弁開始位置の検出基準が変わってしまい開弁開始位置の誤学習を招く。本発明の蒸発燃料処理装置によれば、車両が登坂走行中又は降坂走行中の場合は封鎖弁の開弁開始位置の学習処理が禁止される。これにより、大気圧の変化を原因とした封鎖弁の開弁開始位置の誤学習が抑制される。

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。学習処理の一例を示したタイムチャート。誤学習の状態を説明する説明図。本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。登坂走行中であることを判定する判定方法の一例を示した図。

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は吸気通路７の負圧によって動作するバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）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を介してキャニスタ１３に外気が導かれて、上述したパージガスが内燃機関２の吸気通路７に供給される。なお、キャニスタ１３に導入される外気は大気連通管１６に設けられたエアフィルタ１６ａにて濾過される。

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。以下、この圧力センサ２６が測定する圧力をシステム圧力と称する場合がある。また、燃料タンク３内の圧力は燃料タンク３に設けられた圧力センサ２７にて測定される。この圧力センサ２７が測定する圧力をタンク圧力と称する場合がある。これらシステム圧力及びタンク圧力の測定値は、いずれも絶対圧から大気圧を減じたゲージ圧である。したがって大気圧が変わると絶対圧が変化しなくても測定値が変動する。

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の動作範囲が本発明に係る閉弁範囲の一例に相当する。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から離れる位置が本発明に係る開弁開始位置の一例に相当する。

この開弁開始位置は、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。そのため、封鎖弁１５に固有の開弁開始位置を検出して記憶する学習処理が実施される。一例として、この学習処理は、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にて行われる。

図１に示したように、ＥＣＵ７０には、キーオフポンプ２５に内蔵された圧力センサ２６の出力信号と燃料タンク３に設けられた圧力センサ２７の出力信号とが入力される。ＥＣＵ７０は、これらの出力信号に対応するシステム圧力及びタンク圧力の測定値を監視しながら封鎖弁２５のステッピングモータ３２を操作して開弁開始位置の学習処理を行う。例えば、図３に示すように、ＥＣＵ７０は、封鎖弁１５の開方向の動作量（バルブリフト量）を初期位置から階段状に徐々に増加させる。一回あたりの増加量はステッピングモータ３２の数ステップの回転量（例えば４ステップ）として適宜設定される。ＥＣＵ７０は、封鎖弁１５の開方向の動作によってシステム圧力の規定圧ΔＡ以上の上昇又はタンク圧力の規定圧ΔＢ以上の降下を検出した場合に、その一回前の動作量を開弁開始位置の学習値として記憶する。なお、この学習処理を、封鎖弁１５の開方向の動作によってシステム圧力の規定圧ΔＡ以上の上昇とタンク圧力の規定圧ΔＢ以上の降下との両者を検出した場合に、その一回前の動作量を開弁開始位置の学習値として記憶するように変更することもできる。

このように学習処理はシステム圧力やタンク圧力の変化に基づいて行われる。そのため、例えば車両１が登坂走行中又は降坂走行中に学習処理が行われると、各圧力センサ２６、２７の測定値が登坂走行又は降坂走行に伴う大気圧の変化によって変動する。これにより、封鎖弁１５の開弁開始によるシステム圧力及びタンク圧力の圧力変化を正確に検出できずに開弁開始位置を誤学習するおそれがある。例えば、図４に示すように、車両１が登坂走行中の場合は大気圧が低下するのでシステム圧力の測定値が減少し、かつタンク圧力の測定値が増加する。したがって、封鎖弁１５が実際の開弁ポイントに到達して圧力が変化しても、期間Ｔの圧力変化δ、δ′が規定圧ΔＡ又は規定圧ΔＢ以上の圧力変化として検出できない可能性がある。そこで、本形態では、車両１が登坂走行中又は降坂走行中の場合、ＥＣＵ７０は封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理を禁止する。

図５は、ＥＣＵ７０が実行する制御ルーチンの一例を示している。図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ７０にて適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ７０は、図５の制御ルーチンを実行することによって本発明に係る制御手段の一例として機能する。

図５のステップＳ１において、ＥＣＵ７０は封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理を開始しているか否かを判定する。学習処理を開始している場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後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は車両１が登坂走行中又は降坂走行中か否かを判定する。この判定処理では、圧力センサ２６が測定するシステム圧力の測定値が、規定以上の割合で降下した場合は登坂走行中として、規定以上の割合で上昇した場合は降坂走行中として、それぞれ判定する。また、圧力センサ２７が測定するタンク圧力の測定値が、規定以上の割合で上昇した場合は登坂走行中として、規定以上の割合で降下した場合は降坂走行中として、それぞれ判定する。このように、システム圧力の測定値又はタンク圧力の測定値の変化が大気圧の変化として判別されるので、ＥＣＵ７０はステップＳ２を実行することにより、本発明に係る判別手段の一例として機能する。なお、システム圧力の測定値とタンク圧力の測定値との両者が上記条件に合致した場合に登坂走行中又は降坂走行中と判定するようにしてもよい。

具体的には、図６に示したように、例えばシステム圧力の測定値が所定時間ｔで規定圧ΔＣ以上に降下する事象がｎ回（例えば３回）継続した場合、又はタンク圧力の測定値が所定時間ｔで規定圧ΔＤ以上に上昇する事象がｎ回（例えば３回）継続した場合にＥＣＵ７０は登坂走行中として判定する。また、降坂走行中の場合は図示を省略したが、図６とは逆に、システム圧力の測定値が所定時間ｔで規定圧ΔＤ以上に上昇する事象がｎ回（例えば３回）継続した場合、又はタンク圧力の測定値が所定時間ｔで規定圧ΔＣ以上に降下する事象がｎ回（例えば３回）継続した場合にＥＣＵ７０は降坂走行中として判定する。

上記の判定方法で、ステップＳ２においてＥＣＵ７０が登坂走行中又は降坂走行中であると判定した場合はステップＳ３に進んで、封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理を禁止する。一方、車両１が登坂走行中又は降坂走行中でない場合は処理をステップＳ１に戻して処理を続行する。

本形態によれば、車両１が登坂走行中又は降坂走行中の場合は封鎖弁１５の開弁開始位置の学習処理が禁止される。これにより、大気圧の変化を原因とした封鎖弁１５の開弁開始位置の誤学習が抑制される。

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。上記形態は、圧力センサ２６が測定するシステム圧力の測定値と圧力センサ２７が測定するタンク圧力の測定値とに基づいて登坂走行中又は降坂走行中であるか否かを判定しているが、大気圧の変化を判別する判別手段の一例にすぎない。例えば、車両１に不図示の大気圧センサを設け、大気圧センサの測定値が規定値以上降下した場合は登坂走行中として、規定値以上上昇した場合は降坂走行中としてそれぞれ判定することにより、大気圧の変化を直接的に判別するようにして判別手段を実現してもよい。

上記形態の封鎖弁１５は一例にすぎず、ベーパ通路を閉鎖する初期位置からの開方向の動作量が開弁範囲を超えるまでベーパ通路を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁であればどのような形態の封鎖弁でもよい。例えば、貫通流路が形成された球状の弁体と、その弁体を回転可能に保持しベーパ通路に通じている弁座とを有し、弁体をモータで回転させることにより開度調整可能であるボールバルブを、本発明に係る封鎖弁の一例として採用できる。また、上記形態の車両１は内燃機関２が走行用駆動源として設けられた車両であるが、内燃機関２に加えてモータを走行用駆動源として備えたハイブリッド車両に変更することもできる。内燃機関２はガソリンエンジンであるが、本発明の対象となり得る内燃機関はディーゼルエンジンやガソリンとアルコールとの混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジンであってもよい。

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、蒸発燃料処理装置は、内燃機関を備えた車両に設けられた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、前記ベーパ通路に設けられ、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能であり、かつ前記ベーパ通路を閉鎖する初期位置からの開方向への動作量が閉弁範囲を超えるまでは前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁と、前記封鎖弁の開方向の動作量を増加しながら、前記閉弁範囲を超えて前記ベーパ通路の開通が許容される開弁開始位置を前記燃料タンク内の圧力及び前記キャニスタ内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し、前記開弁開始位置を記憶する学習処理を行う制御手段と、大気圧の変化を判別可能な判別手段と、を備え、前記制御手段は、前記判別手段の判別結果に基づいて前記車両が登坂走行中又は降坂走行中であるか否かを判定し、前記登坂走行中又は前記降坂走行中の場合は前記学習処理を禁止し、前記判別手段は、前記燃料タンク内の圧力の測定値及び前記キャニスタ内の圧力の測定値の少なくともいずれか一方の変化を大気圧の変化として判別する。

この蒸発燃料処理装置によれば、学習処理に使用される燃料タンク内の圧力の測定値及びキャニスタ内の圧力の測定値の少なくともいずれか一方の変化が大気圧の変化として判別され、その判別結果に基づいて登坂走行中又は降坂走行中か否かを判定される。このため、大気圧を測定する圧力センサの測定値によって直接的に大気圧の変化を判別することなく登坂走行中又は降坂走行中か否かを判定できる利点がある。

１車両
２内燃機関
３燃料タンク
１２蒸発燃料処理装置
１３キャニスタ
１４ベーパ通路
１５封鎖弁
７０ＥＣＵ（制御手段、判別手段）

Claims

内燃機関を備えた車両に設けられた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、
前記ベーパ通路に設けられ、前記ベーパ通路を閉鎖及び開通可能であり、かつ前記ベーパ通路を閉鎖する初期位置からの開方向への動作量が閉弁範囲を超えるまでは前記ベーパ通路を閉鎖する閉状態が維持されるように構成された封鎖弁と、
前記封鎖弁の開方向の動作量を増加しながら、前記閉弁範囲を超えて前記ベーパ通路の開通が許容される開弁開始位置を前記燃料タンク内の圧力及び前記キャニスタ内の圧力の少なくともいずれか一方の変化に基づいて検出し、前記開弁開始位置を記憶する学習処理を行う制御手段と、
大気圧の変化を判別可能な判別手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記判別手段の判別結果に基づいて前記車両が登坂走行中又は降坂走行中であるか否かを判定し、前記登坂走行中又は前記降坂走行中の場合は前記学習処理を禁止することを特徴とする蒸発燃料処理装置。