JP4535448B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、蒸気圧は燃料の成分毎に異なるので、燃料性状、つまり燃料の成分、または燃料中の成分割合が異なると、燃料タンク内の圧力と温度とが同じであっても、燃料性状によって燃料タンク内の蒸発燃料濃度は異なる。したがって、特許文献1のように、燃料タンク内の圧力と温度とから蒸発燃料濃度を設定すると、設定した蒸発燃料濃度と実際の蒸発燃料濃度とが燃料性状によって異なる場合がある。その結果、吸気通路にパージされる蒸発燃料量を高精度に制御できないという問題が生じる。
請求項4に記載の発明によると、内燃機関の始動直後に燃料性状を計測するので、内燃機関を停止している期間が長く燃料性状が変化している場合にも、燃料性状の変化を計測できる。
請求項6に記載の発明によると、キャニスタと燃料タンクとを連通する連通管は、燃料タンク内の液面上に浮く浮力構造を有するので、キャニスタから蒸発燃料の脱離が進み、キャニスタから燃料タンクに新気が導入されても、液面付近に新気が導入される。その結果、燃料タンク内の燃料からの蒸発が促進されるので、燃料タンクの蒸発燃料濃度の低下を防止できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
(第1実施形態)
本発明の蒸発燃料処理装置を図1に示す。図1に示す蒸発燃料処理装置1においては、燃料タンク10内の空気と蒸発燃料との混合気における蒸発燃料濃度を計測し、計測した蒸発燃料濃度に応じて、パージ弁16の開度、ならびに図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御している。
第1キャニスタ18は通路102により燃料タンク10と連通しているので、燃料タンク10内で発生する蒸発燃料は、通路102を通り第1キャニスタ18内の活性炭等の吸着材に吸着される。また、第1キャニスタ18は、通路104によりフィルタ24を介して大気開放されている。パージ弁16を開弁すると、吸気通路12の負圧により、第1キャニスタ18に吸着されている蒸発燃料は脱離して燃料タンク10内に流入し、燃料タンク10内の蒸発燃料はパージ通路100を通り吸気通路12にパージされる。
第2キャニスタ34は、絞り30とポンプ22との間の計測通路112に設置されている。第2キャニスタ34は、第1キャニスタ18と同様に活性炭等の吸着材を収容している。したがって、電磁弁32が絞り30と通路110とを連通する切換状態においてポンプ22が作動して計測通路112を減圧すると、燃料タンク10内の蒸発燃料が計測通路112に吸引され、絞り30を通過した空気と蒸発燃料との混合気が第2キャニスタ34を通過するときに第2キャニスタ34は蒸発燃料を吸着し、混合気から蒸発燃料を除去する。したがって、空気と蒸発燃料との混合気が絞り30を通過しても、圧力センサ40が検出するのは、絞り30を通過した空気の圧力である。このように、ポンプ22と絞り30との間に第2キャニスタ34を設置し、絞り30を通過した混合気から蒸発燃料を除去すると、第2キャニスタ34を設置しない場合に比べ、空気だけが絞り30を通過するときに圧力センサ40が検出する空気圧ΔPAIRと、空気と蒸発燃料との混合気とが絞り30を通過するときに圧力センサ40が検出する混合気圧ΔPGASとの差分値が大きくなるので、圧力センサ40の圧力分解能に対して十分に大きな検出ゲインGを確保できる。混合気中の蒸発燃料濃度は、ΔPGAS/ΔPAIRをパラメータの一つとして求められるので、空気圧ΔPAIRと混合気圧ΔPGASとの差分値が大きくなることにより、空気圧ΔPAIRに対する混合気圧ΔPGASの相対検出精度、ひいては蒸発燃料濃度の算出精度が向上する。
以下に説明する各ルーチンは、ECU20内に記憶されている制御プログラムにより実行される。
(メインルーチン1)
図2に示すーチンは、燃料タンク10内の蒸発燃料濃度に基づいて、燃料タンク10から吸気通路12にパージする蒸発燃料量を制御するためのメインルーチン1である。
ステップ302において、内燃機関の始動直後のパージ量を調整すると、ECU20は、ステップ304において、パージ実行条件が成立しているかを判定する。パージ実行条件が成立していると、ECU20はステップ306においてパージルーチン1を実行する。パージルーチン1は、燃料タンク10内の蒸発燃料濃度に基づいて、燃料タンク10から吸気通路12に蒸発燃料をパージするルーチンである。
図2に示すメインルーチン1において始動時エバポ噴射量調整ルーチンが実行される前に、ECU20は、図3、4、5、6のいずれかのルーチンを実行することにより、燃料タンク10内の燃料性状を計測する。
図3のステップ330においてECU20は、フューエルキャップが開いているかを判定する。フューエルキャップが開いていると、ECU20は燃料タンク10に給油されていると判断する。ECU20は、燃料タンク10に給油されると、前回給油された燃料と性状の異なる燃料が給油される可能性があると判断し、ステップ338、340、342を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。フューエルキャップが開いておらず、イグニションキーがオンされていない場合(ステップ332)、ECU20はステップ330に処理を戻す。
図4に示す燃料性状計測ルーチンでは、ECU20は、図3のステップ330に代えてステップ360においてフューエルリッドが開いているかを判定する。フューエルリッドが開いていると、ECU20は燃料タンク10に給油されていると判断し、ステップ338、340、342を実行し、計測日時を記憶するとともに、燃料性状を計測する。
図3から図6の燃料性状計測ルーチンを実行することにより、燃料タンク10に給油されるときだけでなく、内燃機関の始動後の通常運転中においても、燃料揮発性計測条件が成立すれば燃料タンク10の燃料性状は計測される。したがって、経時変化による燃料性状の変化を計測できる。
図7に示す濃度計測ルーチン1は、締切圧Pt、空気圧ΔPAIRおよび混合気圧ΔPGASから燃料タンク10内の蒸発燃料濃度を計測するルーチンである。
図7に示すルーチンのステップ400においてECU20は、まずポンプ22を駆動し、電磁弁32を切換制御して絞り30のポンプ22と反対側の計測通路112を閉塞する(ステップ402)。つまり、絞り30の大気側を閉塞する。絞り30の大気側が閉塞された状態で、ステップ404において圧力センサ40が検出する圧力は締切圧Ptである。
次に、ECU20は、電磁弁32を切換制御して絞り30のポンプ22と反対側の計測通路112を燃料タンク10側の通路110と連通させる(ステップ410)。この状態では、燃料タンク10内の蒸発燃料と空気との混合気が絞り30を通過するので、ステップ412において圧力センサ40が検出する圧力は混合気圧ΔPGASである。
図8に示す燃料揮発性算出ルーチンは、図7の濃度計測ルーチン1で計測された燃料タンク10内の蒸発燃料濃度から燃料タンク10内の燃料揮発性、つまり燃料性状を算出するルーチンである。
図8に示すルーチンにおいてECU20は、まず濃度計測ルーチン1でRAM等に記憶された蒸発燃料濃度Cを読み込む(ステップ440)。そして、ステップ442においてECU20は、大気圧Pa、つまり燃料タンク10内の圧力を検出する。この大気圧Paは、大気開放されている圧力センサ40のセンサ出力を用いてもよいし、他の圧力センサが検出する大気圧でもよい。また、燃料タンク10に直接設置した圧力センサのセンサ出力を用いてもよい。
C=Pev/Pa・・・(1)
そして、ステップ446においてECU20は、燃料タンク10内の燃料温度Tを検出する。燃料温度Tとして、水温または吸気温を採用してもよい。
Pev=10[6.15-{311×(6.15-logRVP)}/(T+273.15)] ・・・(2)
ステップ450においてECU20は、算出した燃料揮発性RVPをRAM等に記憶する。
図10に示すルーチンのステップ470においてECU20は、図8に示す燃料揮発性算出ルーチンで算出した燃料揮発性RVPを読み込む。さらにステップ472、474において検出した燃料タンク10内の大気圧Pa、燃料温度Tに基づき、ステップ476において燃料タンク10内の蒸発燃料濃度Cを式(1)、(2)から算出する。ステップ478において、ECU20は、各種センサから内燃機関の運転状態を検出する。ECU20は、内燃機関の運転状態として、エンジン回転数、吸気量、吸気圧等を検出する。吸気量から吸気圧を算出してもよい。ステップ480においてECU20は、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関に必要な燃料量Fnをマップ等から読み込む。
図10の始動時エバポ噴射量調整ルーチンを実行することにより、燃料タンク10内の蒸発燃料濃度に基づいて、内燃機関の始動時に適切な蒸発燃料量を吸気通路12にパージできる。これにより、内燃機関の始動性が向上する。
図11、12に示すパージルーチン1では、ECU20は、まず内燃機関の運転状態を検出する(ステップ510)。ECU20は、内燃機関の運転状態として、エンジン回転数、吸気量を検出する。
次に、ステップ512において、ECU20は吸気通路12に蒸発燃料をパージする許容量Fmを算出する。内燃機関の運転状態により、吸気通路12にパージできる許容量Fmは決定される。ステップ514においてECU20は、吸気通路12の吸気圧Pmを検出する。ステップ510において検出した吸気量から吸気圧Pmを算出してもよい。ステップ516においてECU20は、吸気通路12の吸気圧Pmに応じて規定される基準流量Q100を算出する。基準流量Q100は、パージ通路100を流れる流体が空気100%、パージ弁16の開度が100%のときに、現在の吸気通路12の吸気圧Pmでパージ通路100を流れる空気量を表している。
図11、12に示すパージルーチン1に代えて、図14、15に示すパージルーチン2を実行してもよい。パージルーチン2は、パージルーチン2内で燃料タンク10内の蒸発燃料濃度を算出するので、パージルーチン2を実行する場合は、図13のメインルーチン2を実行する。図13に示すメインルーチン2では、図2のメインルーチン1で蒸発燃料濃度を算出するステップを省略している。
本発明の第2実施形態を図16に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
キャニスタ18と燃料タンク10とを連通する連通管120の燃料タンク10側の管端部122は、例えば発泡性樹脂で形成されており、燃料液面上に浮く浮力構造を有している。したがって、管端部122は、燃料タンク10内の燃料量が増減しても、常に燃料液面上に浮いている。
管端部122とキャニスタ18との間には、車両転倒時の燃料流出を防ぐ流出防止弁を設置してもよい。この流出防止弁を、パージ通路100、通路110にも設置してもよい。
本発明の第3実施形態を図17に、第4実施形態を図18に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
図17に示す第3実施形態では、キャニスタ18と燃料タンク10とを連通する連通管130の燃料タンク10側の管端部132は、発泡性樹脂等の材質で薄い肉厚に形成されている。したがって、管端部132は、第2実施形態と同様に燃料タンク10内の燃料液面上に浮く浮力構造を有している。さらに、管端部132は、キャニスタ18から燃料タンク10側への流体流れは許容するが、燃料タンク10内の燃料が給油時等に管端部132内に進入しようとすると燃料圧力で押しつぶされる逆流防止構造を有している。したがって、燃料タンク10内からキャニスタ18側に連通管130を燃料が逆流することを防止できる。
図18に示す第4実施形態の逆止弁140は、ばね部材等の荷重を受けない弁構造である。
本発明の第5実施形態を図19に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。第5実施形態では、第1実施形態の電磁弁32に代えて、電磁弁50と電磁弁52とを組み合わせて切換弁を構成している。
本発明の第6実施形態を図20に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第6実施形態の蒸発燃料処理装置2では、絞り30と第2キャニスタ34との間の計測通路112とキャニスタ18との間に電磁弁60を設置している。電磁弁60は、キャニスタ18、通路102、燃料タンク10、およびパージ通路100で構成されているパージ系のリークチェック用に設置されている。第6実施形態では、絞り30は、パージ系で許容されるリーク量に相当する穴径に設定されており、リークチェック時の基準絞りを兼ねている。
次に、電磁弁60への通電をオンして、絞り30と第2キャニスタ34との間の計測通路112とキャニスタ18とを連通させ、電磁弁32を切換制御して絞り30のポンプ22と反対側の計測通路112を閉塞する。この状態でポンプ22を作動させ、圧力センサ40が検出する圧力と、先に検出した基準圧とを比較することにより、パージ系のリークをチェックする。
本発明の第7実施形態を図21に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。第7実施形態では、第6実施形態の電磁弁60に代えて、電磁弁62と電磁弁64とを組み合わせて使用している。
本発明の第8実施形態を図22に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第8実施形態では、電磁弁32と電磁弁70とを組み合わせて切換弁を構成することにより、絞り30と大気との連通と、絞り30と燃料タンク10との連通と、絞り30とキャニスタ18との連通と、絞り30のポンプ22と反対側の計測通路112の閉塞、つまり絞り30の大気側の閉塞とを切り換えている。
この構成により、第8実施形態では、燃料タンク10内の蒸発燃料濃度に加え、キャニスタ18に吸着されている蒸発燃料濃度を計測する。電磁弁32、70は通電オフの状態で図22に示す状態にある。
図23に示すルーチンは、第8実施形態において、燃料タンク10内の蒸発燃料濃度およびキャニスタ18内の蒸発燃料濃度を算出し、燃料タンク10から吸気通路12にパージする蒸発燃料量を制御するためのメインルーチン3である。図23のメインルーチン3のステップ600、602、608〜622は、図2のメインルーチン1のステップ300〜318にそれぞれ対応しており、実質的に同じ処理を行う。
図24のルーチンのステップ640においてECU20は、図22に示す電磁弁32、70の状態から、電磁弁70への通電をオンし、絞り30とキャニスタ18とを連通させる。そして、ステップ642においてECU20は、濃度計測ルーチン2を実行し、キャニスタ18の蒸発燃料濃度を計測する。
図25に示す濃度計測ルーチン2は、締切圧Pt、空気圧ΔPAIRおよび混合気圧ΔPGASからキャニスタ18内の蒸発燃料濃度を計測するルーチンである。濃度計測ルーチン2のステップ670〜678、ステップ682〜690は、図7の濃度計測ルーチン1のステップ400〜408、ステップ412〜420に対応している。濃度計測ルーチン2では、ステップ680においてECU20が電磁弁32、70を切換制御することにより、絞り30とキャニスタ18とを連通させる点が濃度計測ルーチン1のステップ410と異なっている。
本発明の第9施形態を図26に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。
第9実施形態では、第8実施形態において、絞り30と第2キャニスタ34との間の計測通路112とキャニスタ18との間に電磁弁60をさらに設置している。電磁弁60は、第6実施形態と同様に、キャニスタ18、通路102、燃料タンク10、およびパージ通路100で構成されているパージ系のリークチェック用に設置されている。したがって、絞り30は、パージ系で許容されるリーク量に相当する穴径に設定されており、リークチェック時の基準オリフィスを兼ねている。
以上説明した上記複数の実施形態に対し、燃料タンク10に給油されるとき、または内燃機関の始動直後、または内燃機関の始動後の通常運転中だけに燃料タンク10の燃料性状を計測してもよい。
また上記複数の実施形態では、締切圧Pt、空気圧ΔPAIRおよび混合気圧ΔPGASを検出して燃料タンク10内の蒸発燃料濃度またはキャニスタ18内の蒸発燃料濃度を計測したが、燃料タンク10に設置した濃度センサにより蒸発燃料濃度を計測してもよい。
また、上記複数の実施形態では圧力センサ40が絞り30と第2キャニスタ34との間の計測通路112に接続されていたが、第2キャニスタ34とポンプ22との間の計測通路112に接続されてもよい。
このように、本発明は、上記複数の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実施形態に適用可能である。
Claims (7)
- 燃料タンクと、
内燃機関の吸気通路と前記燃料タンクとを連通するパージ通路と、
前記パージ通路に設置され、前記燃料タンクから前記吸気通路にパージされる蒸発燃料量を制御するパージ弁と、
前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度を計測する濃度計測手段と、
前記濃度計測手段が計測した蒸発燃料濃度に基づき前記パージ弁の開度を制御するパージ弁制御手段と、
前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
を備え、
前記濃度計測手段は、
通路中に絞りを有する計測通路と、
前記絞りを挟んで前記計測通路の一方側に設置され、前記絞りと大気との連通と、前記絞りと前記燃料タンクとの連通とを切り換える切換弁と、
前記絞りを挟んで前記切換弁と反対側の前記計測通路に接続し、前記計測通路を減圧する減圧装置と、
前記絞りと前記減圧装置との間の計測通路の圧力を検出する圧力センサと、
を有し、
前記濃度計測手段は、前記減圧装置が作動しており、前記絞りと大気とが連通しているときに前記圧力センサが検出する空気圧と、前記燃料タンクから前記吸気通路への蒸発燃料のパージ停止中に前記絞りと前記燃料タンクとが連通しているときに前記圧力センサが検出する空気と蒸発燃料との混合気の混合気圧と、に基づき前記混合気中の蒸発燃料濃度を計測する蒸発燃料処理装置。 - 前記濃度計測手段が計測した前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度と、前記燃料タンク内の温度と、前記燃料タンク内の圧力とから前記燃料タンク内の燃料性状を計測する燃料性状計測手段と、
前記燃料タンク内の温度と、前記燃料タンク内の圧力と、前記燃料性状計測手段が計測した燃料性状とから前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度を算出する濃度算出手段と、
をさらに備え、
前記パージ弁制御手段は、前記濃度計測手段または前記濃度算出手段から取得する前記燃料タンク内の蒸発燃料濃度に基づき前記パージ弁の開度を制御する請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。 - 前記燃料性状計測手段は、前記燃料タンクに燃料が給油されると燃料性状を計測する請求項2に記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記燃料性状計測手段は、前記内燃機関の始動直後に燃料性状を計測する請求項2または3に記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記燃料性状計測手段は、前記内燃機関の運転中に燃料性状を計測する請求項2から4のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記キャニスタと前記燃料タンクとを連通する連通管は、前記燃料タンク内の液面上に浮く浮力構造を有する請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記浮力構造は前記燃料タンクから前記キャニスタ側への燃料の逆流を防止する逆流防止構造をさらに有し、
前記燃路タンクの上方に設置され、前記浮力構造を迂回して前記浮力構造よりも前記キャニスタ側の前記連通管への前記燃料タンクからの流体流れを許容し、前記キャニスタから前記燃料タンクへの流体流れを規制する逆止弁をさらに備える請求項6に記載の蒸発燃料処理装置。
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