JP6203863B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
以下、図1から図14に基づいて本発明の実施形態1に係る蒸発燃料処理装置20の説明を行なう。本実施形態の蒸発燃料処理装置20は、図1に示すように、車両のエンジンシステム10に備えられており、車両の燃料タンク15で発生した蒸発燃料が外部に漏れ出ないようにするための装置である。
蒸発燃料処理装置20は、図1に示すように、キャニスタ22と、そのキャニスタ22に接続されたベーパ通路24、パージ通路26、及び大気通路28とを備えている。キャニスタ22内には、吸着材としての活性炭(図示省略)が装填されており、燃料タンク15内の蒸発燃料を前記吸着材により吸着できるように構成されている。ベーパ通路24の一端部(上流側端部)は、燃料タンク15内の気層部と連通されており、ベーパ通路24の他端部(下流側端部)がキャニスタ22内と連通されている。そして、ベーパ通路24の途中にはベーパ通路24を連通・遮断する封鎖弁40(後記する)が介装されている。また、パージ通路26の一端部(上流側端部)は、キャニスタ22内と連通されており、パージ通路26の他端部(下流側端部)がエンジン14の吸気通路16におけるスロットルバルブ17よりも下流側通路部と連通されている。そして、パージ通路26の途中にはパージ通路26を連通・遮断するパージ弁26vが介装されている。
さらに、キャニスタ22は故障検出に使用されるOBD用部品28vを介して大気通路28が連通されている。大気通路28の途中にはエアフィルタ28aが介装されており、大気通路28の他端部は大気に開放されている。前記封鎖弁40、パージ弁26v及びOBD用部品28vは、ECU19からの信号に基づいて制御される。さらに、ECU19には、燃料タンク15内の圧力を検出するタンク内圧センサ15p等の信号が入力される。
次に、蒸発燃料処理装置20の基本的動作について説明する。車両の駐車中は、封鎖弁40が閉弁状態に維持される。このため、燃料タンク15の蒸発燃料がキャニスタ22内に流入することはない。そして、駐車中に車両のイグニッションスイッチがオンされると、封鎖弁40の開弁開始位置を学習する学習制御が行われる(後記する)。また、車両の駐車中は、パージ弁26vは閉弁状態に維持されてパージ通路26は遮断状態となり、大気通路28は連通状態に維持される。車両の走行中は、所定のパージ条件が成立する場合に、ECU19がキャニスタ22に吸着されている蒸発燃料をパージさせる制御を実行する。この制御では、キャニスタ22を大気通路28により大気に連通させたまま、パージ弁26vが開閉制御される。パージ弁26vが開弁されると、エンジン14の吸気負圧がパージ通路26を介してキャニスタ22内に作用する。これにより、キャニスタ22内に大気通路28から空気が流入するようになる。さらに、パージ弁26vが開弁されると、封鎖弁40が開弁方向に動作して燃料タンク15の圧抜き制御が行なわれる。これにより、キャニスタ22内にベーパ通路24から燃料タンク15内の気体が流入するようになる。この結果、キャニスタ22内の吸着材がキャニスタ22に流入する空気等によりパージされ、前記吸着材から離脱した蒸発燃料が空気と共にエンジン14の吸気通路16に導かれて、エンジン14内で燃焼される。
封鎖弁40は、閉弁状態でベーパ通路24を封鎖し、開弁状態でベーパ通路24を流れる気体の流量を制御する流量制御弁であり、図2に示すように、バルブケーシング42とステッピングモータ50とバルブガイド60とバルブ体70とを備えている。バルブケーシング42には、弁室44、流入路45及び流出路46により、一連状をなす逆L字状の流体通路47が構成されている。また、弁室44の下面すなわち流入路45の上端開口部の口縁部には、弁座48が同心状に形成されている。前記ステッピングモータ50は、前記バルブケーシング42の上部に設置されている。前記ステッピングモータ50は、モータ本体52と、そのモータ本体52の下面から突出し、正逆回転可能に構成された出力軸54を有している。出力軸54は、バルブケーシング42の弁室44内に同心状に配置されており、その出力軸54の外周面に雄ネジ部54nが形成されている。
次に、封鎖弁40の基本動作について説明する。封鎖弁40は、ECU19からの出力信号に基づいてステッピングモータ50を開弁方向、あるいは閉弁方向に予め決められたステップ数だけ回転させる。そして、ステッピングモータ50が予め決められたステップ数だけ回転することで、ステッピングモータ50の出力軸54の雄ネジ部54nとバルブガイド60の筒軸部66の雌ネジ部66wとの螺合作用により、バルブガイド60が上下方向に予め決められたストローク量だけ移動するようになる。前記封鎖弁40では、例えば、全開位置においてステップ数が約200Step、ストローク量が約5mmとなるように設定されている。
次に、図5から図7に基づいて、封鎖弁40の開弁開始位置の学習制御について説明する。学習制御は、車両の駐車中にエンジンのイグニッションスイッチがオンしたタイミングで行われる。ここで、図5の上図は、時間を基準(横軸)としてステッピングモータ50のステップ数の変化、即ち、バルブガイド60、及びバルブ体70のストローク量(軸方向の移動量)を表している。このため、以後、ステップ数とストローク量とは同意語として使用する。また、図5の下図は、時間を基準(横軸)として燃料タンク15の内圧(タンク内圧)の変化を表している。ここで、タンク内圧は、一定周期(ΔTs)毎に検出される。
本実施形態に係る蒸発燃料処理装置20によると、封鎖弁40の開弁開始位置の学習では、ステッピングモータ50をAStep(例えば、4Step)だけ開弁方向に回転させて一定時間T1(例えば、500msec)維持し、さらに、ステッピングモータ50をBStep(例えば、2Step)だけ閉弁方向に回転させて一定時間T2(例えば、1sec)維持する工程を繰り返し、段階的にバルブガイド60、バルブ体70(弁可動部)のストローク量を開弁方向に変化させる。即ち、封鎖弁40の開弁開始位置では、流路が多めに開かれた状態から閉方向に戻されるようになるため、燃料タンク15内の内圧変化の応答性が良くなり、実際の開弁開始時と開弁開始判定時(燃料タンク15の内圧低下検出タイミング)との時間ずれが小さくなり、学習精度を向上させることができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、燃料タンク15の内圧(タンク内圧)を学習周期に合わせて一定周期(ΔTs)毎に検出する例を示したが、タンク内圧を常時検出することも可能である。これにより、例えば、図8のタンク内圧のグラフに示すように、タンク内圧が所定値(ΔP1)以上低下したことを検出した時点で(タイミングTsx 参照)、学習周期に係わりなく、学習フラグをオンし、学習値Sx(=S4+A−B−1)を更新することができる。さらに、学習値を更新したら、封鎖弁40のステッピングモータ50をXStepだけ閉弁方向に回転させてバルブガイド60、バルブ体70を閉弁位置まで戻すのが好ましい。これにより、燃料タンク15の内圧が高い場合でも、燃料タンク15内の気体が多量にキャニスタ22側に流入するのを防止できるようになる。
また、本実施形態では、燃料タンク15の内圧(タンク内圧)が前回の検出値に対して所定値(ΔP1)以上低下して始めて、封鎖弁40の開弁が開始されたと判定された。しかし、タンク内圧が低い場合、封鎖弁40の開弁が開始されても、タンク内圧が所定値(ΔP1)以上低下しない場合が考えられる。このような場合でも、正確に学習制御が行なわれるようにするため、図9に示すように、仮学習フラグをオンさせることで、ストローク量の更新を保留することが行なわれる。
タンク内圧が低い場合、封鎖弁40の開弁が開始されてもタンク内圧が緩やかに低下して所定値(ΔP1)以上低下するまでに時間が掛かる場合が考えられる。このような場合でも、正確に学習制御が行なわれるようにするため、図14に示すように、仮学習フラグがオンしてからタンク内圧の低下状況を監視し、タンク内圧の低下量積算値が所定値(ΔP1)以上となったときに学習フラグをオンすることが行われる。
本実施形態では、ステッピングモータ50をAStep(例えば、4Step)だけ開弁方向に回転して一定時間T1(例えば、500msec)維持し、ステッピングモータ50をBStep(例えば、−2Step)だけ閉弁方向に回転し、一定時間T2(例えば、1sec)維持し、一定時間T2維持されている間の所定タイミングでタンク内圧を検出する例を示した。しかし、ステッピングモータ50を開弁方向に回転する値(AStep)と閉弁方向に回転する値(BStep)とを適宜変更することは可能である。また、開弁方向に回転したときの一定時間T1、及び閉弁方向に回転したときの一定時間T2も適宜変更可能である。また、本実施形態では、封鎖弁40のモータにステッピングモータ50を使用する例を示したが、ステッピングモータ50の代わりにDCモータ等を使用することも可能である。
以下、図5、及び図15から図19に基づいて本発明の実施形態2に係る蒸発燃料処理装置20の説明を行なう。本実施形態に係る蒸発燃料処理装置20では、学習制御において封鎖弁40のストローク量を変化させる制御(以下、ストローク制御という)と、燃料タンク15の内圧が所定値(ΔP1)以上低下したことを検出する制御(以下、内圧検知制御という)とを独立して行なえるように構成されている。なお、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置20の他の構成については、実施形態1に係る蒸発燃料処理装置20と同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。
次に、図18、図19に基づいて実施形態2に係る蒸発燃料装置20の変形例について説明する。変形例に係る蒸発燃料装置20では、封鎖弁40のストローク制御のフローチャート(図15)を改良したものであり、図16に示す内圧検知制御のフローチャートは変更がない。
Claims (7)
- 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着する吸着材を備えるキャニスタと、前記キャニスタと前記燃料タンクとをつなぐベーパ通路に設けられている封鎖弁とを備える蒸発燃料処理装置であって、
前記封鎖弁は、弁座に対する弁可動部の軸方向距離であるストローク量が零から所定範囲内にあるときが閉弁状態で前記燃料タンクを密閉状態に保持可能であり、前記ストローク量を開弁方向に変化させて前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したときの前記ストローク量に基づいて開弁開始位置を学習できるように構成されており、
前記封鎖弁の開弁開始位置の学習では、第1所定ストロークだけ開弁方向に変化させて第1の時間維持し、次に第1所定ストロークよりも小さい第2所定ストロークだけ閉弁方向に変化させて第1の時間より長い第2の時間維持する工程を繰り返すことで前記ストローク量を開弁方向に変化させ、前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したときの工程、あるいはその前工程の第2の時間維持状態における前記ストローク量に基づいて開弁開始位置が決められる蒸発燃料処理装置。 - 請求項1に記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記封鎖弁の開弁開始位置の学習では、前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したことが検出されたタイミングで、前記弁可動部のストローク量を閉弁位置まで変化させる蒸発燃料処理装置。 - 請求項1又は請求項2のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクの内圧の検出周期は、前記第1の時間よりも短い時間である蒸発燃料処理装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記封鎖弁の開弁開始位置の学習では、前記封鎖弁のストローク量を変化させる制御と、前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したことを検出する制御とが独立して行なわれる蒸発燃料処理装置。 - 請求項4に記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したことを検出する制御の制御周期が前記封鎖弁のストローク量を変化させる制御の制御周期よりも小さな値に設定されている蒸発燃料処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクの内圧が所定値よりも小さい値だけ低下したことを検出したときに仮学習フラグをオンさせ、前記燃料タンクの内圧が継続して低下している状態で、後工程において前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したときは、前記仮学習フラグがオンしたときの工程、あるいはその前工程の第2の時間維持状態における前記ストローク量に基づいて開弁開始位置が決められる蒸発燃料処理装置。 - 請求項6に記載された蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したときの工程、あるいは前記仮学習フラグがオンしたときの工程における第2の時間維持状態の前記ストローク量に基づいて開弁開始位置を決める際には、前記ストローク量から第1所定ストロークと第2所定ストロークとの差に基づく値を減算し、
前記燃料タンクの内圧が所定値以上低下したときの直前の工程、あるいは前記仮学習フラグがオンしたときの直前の工程における第2の時間維持状態の前記ストローク量に基づいて開弁開始位置を決める際には、前記ストローク量に第1所定ストロークと第2所定ストロークとの差に基づく値を加算する蒸発燃料処理装置。
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