JP7028694B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
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、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通させるベーパ通路と、
前記ベーパ通路に設けられた弁体と、前記弁体を開閉駆動するステッピングモータとを含む封鎖弁と、
前記封鎖弁を制御する制御装置と、
を備える。
前記制御装置は、前記弁体を開いて前記燃料タンクの圧抜き動作を行う際に、
前記燃料タンクのタンク内圧の変化量の絶対値と前記燃料タンクの内部の空間容積とに基づいて、前記燃料タンクから出て前記封鎖弁を通過するガスの推定流量を算出する流量推定処理と、
前記推定流量が要求流量に近づくように、前記ステッピングモータのステップ数を制御するモータ制御処理と、
を実行する。
前記圧抜き動作は、前記キャニスタから脱離した蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路に導入するパージ動作の実行中に行われる。
前記圧抜き動作が前記パージ動作の実行中に行われる場合に前記モータ制御処理において用いられる前記要求流量は、前記パージ動作で用いられる要求パージガス流量である。
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、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通させるベーパ通路と、
前記ベーパ通路に設けられた弁体と、前記弁体を開閉駆動するステッピングモータとを含む封鎖弁と、
前記封鎖弁を制御する制御装置と、
を備える。
前記制御装置は、前記弁体を開いて前記燃料タンクの圧抜き動作を行う際に、
前記燃料タンクのタンク内圧の変化量の絶対値と前記燃料タンクの内部の空間容積とに基づいて、前記燃料タンクから出て前記封鎖弁を通過するガスの推定流量を算出する流量推定処理と、
前記推定流量が要求流量に近づくように、前記ステッピングモータのステップ数を制御するモータ制御処理と、
を実行する。
前記圧抜き動作は、前記燃料タンクへの給油時又は前記封鎖弁の故障診断のために前記封鎖弁が強制駆動される時に実行される。
前記圧抜き動作が前記給油時又は前記故障診断のために前記封鎖弁が強制駆動される時に行われる場合に前記モータ制御処理において用いられる前記要求流量は、前記蒸発燃料処理装置を搭載する車両の仕様に応じて決定される一定値である。
1-1.全体構成
図1は、本発明の実施の形態に係る蒸発燃料処理装置20の全体構成を説明するための図である。図1に示す蒸発燃料処理装置20は、車両(図示省略)の燃料系10に適用されている。燃料系10は、燃料を貯留する燃料タンク12を備えている。燃料タンク12内には、燃料ポンプ14が設置されている。燃料ポンプ14により汲み上げられた燃料は、燃料配管16を介して、車両に搭載された内燃機関18に供給される。なお、車両は、一例として、内燃機関18とともに電動モータ(図示省略)を駆動源として備え、走行中に内燃機関18を停止可能なハイブリッド車両であるものとする。
図2は、図1に示す封鎖弁30の構成を示す断面図である。封鎖弁30は、ステッピングモータ式であり、ベーパ通路24に設けられた弁体62と、弁体62を開閉駆動するステッピングモータ(以下、「STM」と略する)64とを含む。より具体的には、図2に示すように、封鎖弁30は、弁体62及びSTM64とともに、バルブケーシング66及びバルブガイド68を備えている。
次に、上述のように構成された封鎖弁30の基本動作について説明する。制御装置60は、ステップ数の制御により、STM64をその正転方向又は逆転方向に回転駆動することができる。STM64がその正転方向又は逆転方向に予め決められたステップ数だけ回転すると、出力軸64aの雄ネジ部64bとバルブガイド68の筒軸部80の雌ネジ部82との螺合作用により、バルブガイド68が図2の上下方向(すなわち、弁体62の開閉方向)に予め決められたストローク量だけ移動する。
2-1.パージ動作
上述した蒸発燃料処理装置20では、燃料タンク12内で発生した蒸発燃料は、ベーパ通路24を通ってキャニスタ22に流入し、キャニスタ22(の吸着材)によって吸着される。制御装置60は、内燃機関18の運転中に所定のパージ条件が満たされる場合に、キャニスタ22に吸着された蒸発燃料をキャニスタ22から脱離させるための「パージ動作」を実行する。具体的には、パージ動作の実行中には、パージ弁36が開かれる。上述のように、切替弁40は基本的に開かれている。このため、パージ弁36の開放に伴い、内燃機関18の吸気負圧の作用により、大気通路28からキャニスタ22内に大気が流入する。この大気によって蒸発燃料がキャニスタ22から脱離し、脱離した蒸発燃料(燃料成分)を含むパージガスが吸気通路32に導入される。
前提として、ベーパ通路24に封鎖弁30を備える蒸発燃料処理装置20によれば、封鎖弁30を閉じておくことにより、蒸発燃料を燃料タンク12内に閉じ込めることができる「密閉タンクシステム」を構築できる。このような密閉タンクシステムは、例えば、本実施形態で想定するハイブリッド車両のように車両走行中に内燃機関の運転が停止することに起因してパージ動作の実行機会を確保しにくい車両において、意図した状況下で燃料タンクからキャニスタへの蒸発燃料の流入(キャニスタへの蒸発燃料の吸着)を抑制するうえで好適である。
本実施形態では、封鎖弁流量を適切に制御しながら圧抜き動作を行えるようにするために、次のような「流量推定処理」と「モータ制御処理」とが実行される。流量推定処理によれば、タンク内圧Pの変化量ΔPの絶対値と燃料タンク12の内部の空間容積(より詳細には、燃料タンク12内の気層部の容積)V1とに基づいて、燃料タンク12から出て封鎖弁30を通過するガスの「推定流量」Q(すなわち、封鎖弁流量の推定値)が算出される。また、モータ制御処理によれば、推定流量Qが「要求流量」Qtに近づくように、STM64のステップ数が制御される。具体的には、本実施形態では、これらの流量推定処理及びモータ制御処理は、一例として、以下に説明するように実行される。
流量推定処理における推定流量Q(L/sec)の算出は、次の(1)式の関係を利用して行われる。(1)式において、ΔP(kPa)は所定の時間間隔Δt(sec)中のタンク内圧Pの変化量の絶対値であり、Paは大気圧(kPa)である。(2)式は、(1)式中の時間間隔Δtを1秒とした場合に得られる関係を示している。
モータ制御処理において、制御装置60は、要求流量Qtから推定流量Qを引いて得られる「流量差」ΔQを算出する。そして、制御装置60は、流量差ΔQが正の閾値THq以上である場合には、STM64が弁体62の開き方向に回転するように(すなわち、STM64が正転方向に回転するように)ステップ数を制御する。一方、制御装置60は、流量差ΔQがゼロ以上、かつ、閾値THq未満である場合には、ステップ数を現在の値で保持する。また、制御装置60は、流量差ΔQがゼロ未満である場合には、STM64が弁体62の閉じ方向に回転するように(すなわち、STM64が逆転方向に回転するように)ステップ数を制御する。
図3は、本発明の実施の形態に係る圧抜き動作に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。制御装置60は、本ルーチンの処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。
図4は、図3に示すルーチンの処理に従う給油時の圧抜き動作の例を説明するためのタイムチャートである。図4中のSTM64のステップ数の「制御原点」とは、STM64が図2に示す状態(弁体62とともにバルブガイド68が弁座91に着座している状態)にあるときのステップ数に相当する。また、バルブガイド68のストローク量を調整するSTM64の回転量(回転角度)は、ステップ単位で制御される。図4中の「開弁位置」とは、弁体62のシール部材90が弁座91から離れる時のバルブガイド68のストローク量に対応するSTM64のステップ数に相当する。
図5は、図3に示すルーチンの処理に従うパージ動作の実行時の圧抜き動作の例を説明するためのタイムチャートである。図5中の時点t11は、タンク内圧Pが閾値THp以上であって、かつ、パージフラグがOFFからONに切り替わった時点(すなわち、パージ動作を行うための所定のパージ条件が満たされた時点)に相当する。
以上説明したように、本実施形態では、圧抜き動作を行う際には、タンク内圧Pの変化量ΔPと燃料タンク12の空間容積V1とに基づいて封鎖弁30を通過するガスの推定流量Qが算出される(流量推定処理)。このため、弁体62の開弁量(リフト量)を把握しなくても、封鎖弁流量が推定可能となる。より詳細には、例えば、タンク内圧P及び開弁量が同じ条件の下での封鎖弁流量が、封鎖弁のばらつき(機差)又は経年変化に起因して変化することがあっても、上記の流量推定処理によれば、そのような変化の影響を受けずに、封鎖弁流量を適切に推定することができる。
上述した実施の形態においては、封鎖弁30を開くことによる圧抜き動作は、車両走行中のパージ動作の実行時と給油時に行われる。しかしながら、本発明に係る「流量推定処理」及び「モータ制御処理」を伴う圧抜き動作は、上述の実行例(パージ動作の実行時及び給油時)に限られず、封鎖弁流量を調整しながら封鎖弁30を開く必要がある他の状況下において実行されてもよい。ここでいう「他の状況」とは、例えば、封鎖弁30の故障診断のために封鎖弁30が強制駆動される時である。具体的には、このような強制駆動時には、上記故障診断のための所定の操作機器から出された封鎖弁30の開弁要求を制御装置60が受け取った場合に、例えば上述の給油時の例と同様に、流量推定処理及びモータ駆動処理が実行される。
12 燃料タンク
18 内燃機関
20 蒸発燃料処理装置
22 キャニスタ
24 ベーパ通路
26 パージ通路
28 大気通路
30 封鎖弁
36 パージ弁
44 タンク内圧センサ
46 液面センサ
54 給油リッド
56 リッドスイッチ
60 制御装置
62 弁体
64 ステッピングモータ
66 バルブケーシング
68 バルブガイド
90 シール部材
91 弁座
Claims (4)
- 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、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通させるベーパ通路と、
前記ベーパ通路に設けられた弁体と、前記弁体を開閉駆動するステッピングモータとを含む封鎖弁と、
前記封鎖弁を制御する制御装置と、
を備える蒸発燃料処理装置であって、
前記制御装置は、前記弁体を開いて前記燃料タンクの圧抜き動作を行う際に、
前記燃料タンクのタンク内圧の変化量の絶対値と前記燃料タンクの内部の空間容積とに基づいて、前記燃料タンクから出て前記封鎖弁を通過するガスの推定流量を算出する流量推定処理と、
前記推定流量が要求流量に近づくように、前記ステッピングモータのステップ数を制御するモータ制御処理と、
を実行し、
前記圧抜き動作は、前記キャニスタから脱離した蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路に導入するパージ動作の実行中に行われ、
前記圧抜き動作が前記パージ動作の実行中に行われる場合に前記モータ制御処理において用いられる前記要求流量は、前記パージ動作で用いられる要求パージガス流量である
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 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、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通させるベーパ通路と、
前記ベーパ通路に設けられた弁体と、前記弁体を開閉駆動するステッピングモータとを含む封鎖弁と、
前記封鎖弁を制御する制御装置と、
を備える蒸発燃料処理装置であって、
前記制御装置は、前記弁体を開いて前記燃料タンクの圧抜き動作を行う際に、
前記燃料タンクのタンク内圧の変化量の絶対値と前記燃料タンクの内部の空間容積とに基づいて、前記燃料タンクから出て前記封鎖弁を通過するガスの推定流量を算出する流量推定処理と、
前記推定流量が要求流量に近づくように、前記ステッピングモータのステップ数を制御するモータ制御処理と、
を実行し、
前記圧抜き動作は、前記燃料タンクへの給油時又は前記封鎖弁の故障診断のために前記封鎖弁が強制駆動される時に実行され、
前記圧抜き動作が前記給油時又は前記故障診断のために前記封鎖弁が強制駆動される時に行われる場合に前記モータ制御処理において用いられる前記要求流量は、前記蒸発燃料処理装置を搭載する車両の仕様に応じて決定される一定値である
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 前記モータ制御処理において、前記制御装置は、
前記要求流量から前記推定流量を引いて得られる流量差が正の閾値以上である場合には、前記ステッピングモータが前記弁体の開き方向に回転するように前記ステップ数を制御し、
前記流量差がゼロ以上、かつ、前記閾値未満である場合には、前記ステップ数を現在の値で保持する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸発燃料処理装置。 - 前記モータ制御処理において、前記制御装置は、前記流量差がゼロ未満である場合には、前記ステッピングモータが前記弁体の閉じ方向に回転するように前記ステップ数を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の蒸発燃料処理装置。
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