JP6795430B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の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を備えたものが知られている（特許文献１）。なお、特許文献１には、不感帯を有する封鎖弁の開弁開始位置を学習するための開弁操作として、封鎖弁の動作量を零から不感帯内の閉弁限界位置まで第１速度で開方向に変化させ、閉弁限界位置を超えた後は第１速度よりも遅い第２速度で開方向に変化させることが記載されている。

特開２０１５−１０２００９号公報

ところで、このような蒸発燃料処理装置が搭載された車両に給油する際には、燃料タンク内の蒸発燃料が給油口から大気に放出されることを防ぐため、給油前に封鎖弁を開いて燃料タンクの内圧を減圧する減圧制御が行われる。また、燃料タンクの満タン時にベーパ通路を閉鎖することによって燃料タンクとベーパ通路の連通を遮断する弁装置として、フロート式の弁体を持つＯＲＶＲバルブ（Onboard Refueling Vapor Recovery valve）と称される弁装置が設けられていることが多い。この弁装置は燃料タンクが非満タンの通常時には弁体が重力により弁座から下方に離れてベーパ通路を開放しているが、封鎖弁が開弁してベーパ通路の流量が限界まで増加すると弁体が弁座側に吸い寄せられてベーパ通路を閉鎖する現象が起こる。

そのため、燃料タンクの減圧制御においてはフロート式の弁装置によってベーパ通路が閉鎖されないようにベーパ通路の流量が制御される。ベーパ通路の流量は封鎖弁の開度及び燃料タンクの内圧で決まるが、封鎖弁の開弁開始位置を基準として封鎖弁の開度を決める場合、開弁開始位置が誤学習されていたり、開弁開始位置が記憶されていなかったりした場合には封鎖弁を意図した開度に制御できない。その結果として、減圧制御の際にペーパ通路が閉鎖される上述の現象が起こって減圧制御が完了できない可能性がある。燃料タンクの減圧制御の完了をフューエルリッドの開放条件として給油を許可する車両の場合、減圧制御が完了しなければフューエルリッドが開かれずに給油口にユーザがアクセスできないためユーザによる給油が物理的に不可能となる。

そこで、本発明は、封鎖弁の開弁開始位置に関する学習処理の実施の有無及び学習結果の有無に関わらずに給油前の減圧制御を行うことができ、ベーパ通路の閉鎖によって減圧制御が完了できない事態を回避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、車両の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、前記ベーパ通路を流れる蒸発燃料の流量を調整できるように開度変更可能な封鎖弁と、前記燃料タンクの燃料レベルに応じたフロート式の弁体の変位を利用して前記ベーパ通路を開閉する弁装置と、前記燃料タンクへの給油前に当該燃料タンクの内圧が減圧されるように前記封鎖弁を制御する減圧制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記燃料タンクへの給油前において前記内圧が所定値を超える場合、前記ベーパ通路の流量が前記弁装置の前記弁体にて前記ベーパ通路が閉鎖される限界流量を超えない範囲で前記内圧の減圧が進行し、かつ前記内圧が低くなるほど前記封鎖弁の開弁速度が速くなるように前記内圧を監視しながら前記減圧制御を行うものである。

この蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンクの内圧を監視しながら減圧制御が行われるので、封鎖弁の開弁開始位置を基準として封鎖弁を制御する必要がない。したがって、封鎖弁の開弁開始位置に関する学習処理の実施の有無及び学習結果の有無に関わらずに減圧制御を行うことができる。また、フロート式の弁体にてベーパ通路が閉鎖される限界流量を超えない範囲で減圧制御が行われるので、ベーパ通路の閉鎖によって燃料タンクの減圧制御が完了できない事態を回避できる。さらに、燃料タンクの内圧が低くなるほど封鎖弁の開弁速度が速くなるように制御されるので、一定の開弁速度で減圧制御を行う場合よりも短時間で減圧制御が完了する。

本発明の蒸発燃料処理装置の一態様においては、前記内圧に関し、その大きさ毎に段階分けされた複数の判定領域が設定されており、前記制御手段は、同じ前記判定領域内では前記封鎖弁の開弁速度が一定に維持され、かつ低段階の前記判定領域ほど前記封鎖弁の開弁速度が速くなるように前記減圧制御を行う。この態様によれば、同じ判定領域内では封鎖弁の開弁速度が一定に維持されるため外乱等によって制御に乱れが生じにくく制御が安定するから減圧制御時にベーパ通路の流量が限界流量を超えるリスクを低減できる。

本発明の蒸発燃料処理装置の一態様において、前記制御手段は、前記減圧制御を開始してから前記内圧の変化量が所定量を超えるまで前記ベーパ通路の流量が前記限界流量を超えないことを限度として設定された開弁速度で駆動されるように、前記封鎖弁を制御する。この態様によれば、燃料タンクの内圧の変化量が所定量に達するまではベーパ通路の流量が限界流量を超えない限度で封鎖弁の開弁速度を速めることができる。これにより、より短時間に減圧制御を完了できる。

本発明において、封鎖弁の開弁速度とは、封鎖弁の開方向の動作量の時間微分として定義される速度のみならず、その動作量の所定時間での変化量をも意味する。内圧が低くなるほど開弁速度が速くなるとは、内圧の変化に対して開弁速度が滑らかな曲線を描くように変化する場合だけではない。例えば、開弁速度が一定の区間が段階的に接続された折れ線を描くように変化していて内圧が低い区間の開弁速度が、内圧が高い区間の開弁速度よりも速くなっている場合も内圧が低くなるほど開弁速度が速くなることに含まれる。また、内圧の変化に応じて封鎖弁の動作量が変化する期間内に、開弁速度がゼロつまり封鎖弁が動作停止する期間が存在していても、内圧が低い条件の開弁速度と内圧が高い条件の開弁速度とを比べた場合に前者が後者よりも速くなっている関係が少なくとも成立していれば、内圧が低くなるほど開弁速度が速くなるように封鎖弁が制御されているといえる。

以上説明したように、本発明の蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンクの内圧を監視しながら減圧制御が行われるので封鎖弁の開弁開始位置を基準として封鎖弁を制御する必要がない。したがって、封鎖弁の開弁開始位置に関する学習処理の実施の有無及び学習結果の有無に関わらずに減圧制御を行うことができる。また、フロート式の弁体にてベーパ通路が閉鎖される限界流量を超えない範囲で減圧制御が行われるので、ベーパ通路の閉鎖によって燃料タンクの減圧制御が完了できない事態を回避できる。

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。 第１の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。 第１の形態に係る制御結果の一例を模式的に示したタイムチャート。 第２の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。 第２の形態に係る制御結果の一例を模式的に示したタイムチャート。 第３の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。 第３の形態に係る制御結果の一例を模式的に示したタイムチャート。 第４の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。 第４の形態に係る制御結果の一例を模式的に示したタイムチャート。

（第１の形態）
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。インレットパイプ１０の端部には給油口１０ａが形成されており、給油口１０ａは給油時にユーザにて取り外し可能なフューエルキャップ１１にて塞がれている。フューエルキャップ１１は、非給油時には車両１のボデーＢに設けられたフューエルリッド１２にて隠されている。フューエルリッド１２はユーザにて給油ボタン１３が押されると後述する減圧制御の完了を条件としてリッド駆動装置１４にて開かれる。これにより、フューエルキャップ１１へのアクセスが可能となり給油可能な状態になる。燃料タンク３に貯留された燃料Ｆの残量はフロート式の残量センサ１５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１７が設けられている。蒸発燃料処理装置１７は蒸発燃料を吸着する吸着材１８ａを内蔵するキャニスタ１８と、キャニスタ１８と燃料タンク３とを接続するベーパ通路１９と、ベーパ通路１９に設けられていて、ベーパ通路１９を閉鎖及び開通可能で、かつベーパ通路１９を流れる蒸発燃料の流量を調整できるように開度変更可能な封鎖弁２０と、キャニスタ１８に設けられ大気に開放する大気連通管２１と、大気連通管２１を介してキャニスタ１８に導入された外気によってキャニスタ１８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２２とを備えている。

ベーパ通路１４と燃料タンク３との接続部には本発明に係る弁装置の一例としてのＯＲＶＲバルブ２３が設けられている。ＯＲＶＲバルブ２３は燃料タンク３内の燃料Ｆの液面が設置高さにまで達した場合、すなわち燃料タンク３の燃料レベルが限界に達して満タンになった場合にベーパ通路１９を閉鎖することによってベーパ通路１９と燃料タンク３との連通を遮断する。ＯＲＶＲバルブ２３は、燃料タンク３の燃料レベルが限界に達した場合にベーパ通路１９を塞ぐフロート式の弁体２３ａと、閉弁時に弁体２３ａが密着する弁座２３ｂとを備えている。図１に示したように、燃料タンク３が非満タン時には弁体２３ａが重力により弁座２３ｂから下方に離れてベーパ通路１９を開放している。もっとも、封鎖弁２０が開弁してベーパ通路１９の流量が限界流量を超えるまで増加すると弁体２３ａが弁座２３ｂ側に吸い寄せられてＯＲＶＲバルブ２３がベーパ通路１９を閉鎖する現象が起こる場合がある。

パージ装置２２は、キャニスタ１８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２５と、パージ通路２５に設けられたパージコントロールバルブ２６とを備えている。パージコントロールバルブ２６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２６が開弁すると大気連通管２１を介してキャニスタ１８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１８に導入される外気は大気連通管２１に設けられたエアフィルタ２１ａにて濾過される。

大気連通管２１とキャニスタ１８との接続部にはキーオフポンプ２７が設けられている。キーオフポンプ２７はキャニスタ１８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２７はその検査時に駆動されるポンプの他にキャニスタ１８内の圧力を測定する圧力センサ２８を内蔵している。また、燃料タンク３内の圧力（内圧）は燃料タンク３に設けられた本発明に係る検出手段の一例としての圧力センサ２９にて測定される。

図２に詳細を示した封鎖弁２０は、閉状態でベーパ通路１９を閉鎖するとともに、開状態でベーパ通路１９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２０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１９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１９の開通が許容される。

このように、封鎖弁２０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２０の動作範囲が閉弁範囲であり、本発明に係る不感帯の一例に相当する。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２０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２０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２７に内蔵された圧力センサ２８の出力信号と燃料タンク３に設けられた圧力センサ２９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圧力の測定値を監視しながら封鎖弁２０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２０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２０の開方向の動作によってキャニスタ１８内の圧力（システム圧力）の規定圧ΔＡ以上の上昇又は燃料タンク３の内圧（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。

また、ＥＣＵ７０は、給油時に燃料タンク３内の蒸発燃料が給油口１０ａから大気に放出されることを防ぐため、燃料タンク３への給油前に封鎖弁２０を開いて燃料タンク３の内圧を減圧する減圧制御を行う。

図４は、ＥＣＵ７０が実行する制御ルーチンの一例を示している。図４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４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。

ステップＳ１において、ＥＣＵ７０は給油スイッチ１３がＯＮされたか否かを判定する。給油スイッチ１３がＯＮされた場合はステップ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、初期ステップ数ＳＴＰ１までステッピングモータ３２を高速駆動する。初期ステップＳＴＰ１は、封鎖弁２０の不感帯に設計上確実に収まる初期位置（図２参照）からの開方向の動作量を与えるステッピングモータ３２のステップ数として予め設定されている。一般に、ステッピングモータは１つのパルスが供給されると１ステップ動作するので、ステッピングモータ３２に供給されるパルス間の時間を駆動周期と定義した場合、封鎖弁２０の開弁速度を駆動周期で表すことができる。駆動周期が短いほど封鎖弁２０の開弁速度は速く、駆動周期が長いほど封鎖弁の開弁速度は遅くなる。ステップＳ２の高速駆動においては、駆動周期として例えば６［ｍｓ］の一定値に設定される。

ステップＳ３において、ＥＣＵ７０は、燃料タンク３に設けられた圧力センサ２９の出力信号を参照して燃料タンク３の内圧ＰＴを取得する。次に、ステップＳ４において、ＥＣＵ７０は燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高いか否かを判定する。所定値ＰＴａは、封鎖弁２０がどのような開度で開弁されてもベーパ通路１９の流量がＯＲＶＲバルブ２３にてベーパ通路１９が閉鎖される限界流量を超えることがない燃料タンク３の内圧ＰＴの上限値として適宜に設定される。

したがって、燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高い場合は、封鎖弁２０の開度によっては限界流量に達する可能性があるのでステップＳ５に処理を進める。一方、内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下の場合は封鎖弁２０をどのような開度で開弁しても限界流量を超えることがないのでステップＳ７に進んで、ＥＣＵ７０は目標ステップ数ＳＴＰｔまでステッピングモータ３２を高速駆動して減圧制御を完了する。目標ステップ数ＳＴＰｔは燃料タンク３の減圧が十分に可能な封鎖弁２０の開度を与えるステッピングモータ３２のステップ数であり、例えば封鎖弁２０が全開となるステップ数として設定される。ステップＳ７の高速駆動においては、駆動周期として例えば６［ｍｓ］の一定値に設定される。次のステップＳ８において、ＥＣＵ７０はフューエルリッド１２が開かれるようにリッド駆動装置１４を制御する。これにより、燃料タンク３への給油が可能となる。そして、ルーチンを終了する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ７０は測定時の内圧ＰＴでベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない範囲で封鎖弁２０の駆動周期ｔｘを算出する。この駆動周期ｔｘの算出は、例えば、実機試験やシミュレーション等に基づいて作成されて内圧ＰＴを変数として限界流量を超えない範囲で封鎖弁２０の駆動周期ｔｘを与えるデータ構造を持つマップ（不図示）をＥＣＵ７０が検索することにより実現される。そのマップには、燃料タンク３の内圧ＰＴが低いほど駆動周期ｔｘが短くなるように、つまり内圧ＰＴが低いほど封鎖弁２０の開弁速度が速くなるように、内圧ＰＴと駆動周期とが設定されている。

ステップＳ６において、ＥＣＵ７０はステップＳ５で算出された駆動周期ｔｘで所定ステップ数だけステッピングモータ３２を駆動して、処理をステップＳ３に戻す。所定ステップ数はＥＣＵ７０の演算速度などを考慮して適宜に定められ、所定ステップ数として例えば５ステップに設定される。ステップＳ３〜ステップＳ６の処理は、ステップＳ４で内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下であると判定されるまで繰り返される。ステップＳ５では燃料タンク３の内圧ＰＴが低いほど短い駆動周期が算出されるので、ステップＳ３〜ステップＳ６の処理が繰り返されることにより、燃料タンク３の内圧ＰＴを監視しながらベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない範囲で燃料タンク３の内圧ＰＴが低くなるほど封鎖弁２０の開弁速度が速くなるように減圧制御が実施される。

図５はＥＣＵ７０が実行した制御結果の一例を模式的に示している。図５に示すように、時刻ｔ０で給油スイッチ１３がＯＮされると、初期ステップ数ＳＴＰ１に到達する時刻ｔ１まで封鎖弁２０が高速駆動される。初期ステップ数ＳＴＰ１は、封鎖弁２０の不感帯内に設定されているため、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで封鎖弁２０は閉状態に維持される。時刻ｔ１で初期ステップ数ＳＴＰ１に到達すると、このケースでは時刻ｔ１における燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも大きいので取得した内圧ＰＴに応じて計算された駆動周期ｔｘにて封鎖弁２０の駆動が開始される。駆動周期ｔｘでの駆動は内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下になる時刻ｔ２まで継続する。時刻ｔ２で内圧ＰＴが所定値ＰＴａに到達すると高速駆動に切り替えられて、時刻ｔ２から目標ステップ数ＳＴＰｔに到達する時刻ｔ３まで封鎖弁２０は高速駆動される。本形態では、目標ステップ数ＳＴＰｔに到達した時から所定時間Ｔを経過することを条件として減圧制御の完了と判断し、時刻ｔ４でリッド駆動装置１４が操作されてフューエルリッド１２が開かれる。なお、内圧ＰＴに基づいて減圧制御の終了を判定してもよい。

本形態によれば、燃料タンク３の内圧ＰＴを監視しながら減圧制御が行われるので、必ずしも封鎖弁２０の開弁開始位置を基準として封鎖弁２０を制御する必要がない。したがって、封鎖弁２０の開弁開始位置の学習結果に依存せずに給油前の減圧制御を行うことができる。また、ＯＲＶＲバルブ２３に設けられたフロート式の弁体２３ａにてベーパ通路１９が閉鎖される限界流量を超えない範囲で駆動周期ｔｘが算出されて減圧制御が行われるので、ＯＲＶＲバルブ２３によるベーパ通路１９の閉鎖によって燃料タンク３の減圧制御が完了できない事態を回避できる。さらに、燃料タンク３の内圧ＰＴが低くなるほど封鎖弁２０の開弁速度が速くなるように制御されるので、一定の開弁速度で減圧制御を行う場合よりも短時間で減圧制御が完了する。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図６及び図７を参照しながら説明する。第２の形態は減圧制御の内容を除いて第１の形態と共通する。したがって、以下においては物理的構成等の第１の形態との共通部分の説明を省略し、上述した第１の形態の説明及び図面が適宜参照される。

第２の形態の制御はＥＣＵ７０が図６の制御ルーチンを実行することにより実現され、ＥＣＵ７０は本発明に係る制御手段の一例として機能する。第２の形態では、上述した封鎖弁２０の開弁開始位置の学習処理によってＥＣＵ７０が記憶する開弁開始位置の学習値を利用した減圧制御を実施する。図６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。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ７０は給油スイッチ１３のＯＮを判定し、給油スイッチ１３がＯＮの場合はステップＳ１２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップしてルーチンを終了する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ７０は封鎖弁２０の開弁開始位置の学習処理が実施済みであるか否かを判定する。学習処理が実施済みであり開弁開始位置を学習値と記憶している場合、ＥＣＵ７０はステップＳ１３において、初期位置から開弁開始位置までのステップ数である初期ステップ数ＳＴＰ２まで高速駆動する。この場合の駆動周期は例えば６ｍｓに設定されている。一方、学習処理が未実施の場合、ＥＣＵ７０はステップＳ１４において、第１の形態と同様に封鎖弁２０の不感帯に設計上収まる初期ステップ数ＳＴＰ１まで高速駆動、例えば６ｍｓの駆動周期で駆動する。

ステップＳ１５〜ステップＳ２０の処理は、第１の形態の図４のステップＳ３〜ステップＳ８の処理と同じであるので説明を省略する。

第２の形態によれば、第１の形態と同様の効果が得られる。さらに、第２の形態によれば、図７から明らかなように、学習処理が実施済みで封鎖弁２０の開弁開始位置が記憶されている場合には、学習処理が未実施の場合の初期ステップ数ＳＴＰ１よりも多い初期ステップ数ＳＴＰ２まで高速駆動される。すなわち、開弁開始位置までの封鎖弁２０の開弁速度が開弁開始位置を超えてからの開弁速度よりも速くなる。そのため、開弁開始位置が記憶されている場合は短時間で不感帯を通過できる。したがって、減圧制御の完了までの時間をさらに短縮できる。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図８及び図９を参照しながら説明する。第３の形態は減圧制御の内容を除いて第１の形態と共通する。したがって、以下においては物理的構成等の第１の形態との共通部分の説明を省略し、上述した第１の形態の説明及び図面が適宜参照される。

第３の形態の制御はＥＣＵ７０が図８の制御ルーチンを実行することにより実現され、ＥＣＵ７０は本発明に係る制御手段の一例として機能する。第３の形態では、燃料タンク３の内圧に関して、その大きさ毎に段階分けされた複数の判定領域を設定し、各判定領域で封鎖弁２０の開弁速度を一定に維持して減圧制御を行う。図８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。

ステップＳ２１において、ＥＣＵ７０は給油スイッチ１３のＯＮを判定し、給油スイッチ１３がＯＮの場合はステップＳ２２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップしてルーチンを終了する。ステップＳ２２において、ＥＣＵ７０は、上述した初期ステップ数ＳＴＰ１までステッピングモータ３２を高速駆動する。ステップＳ２２の高速駆動においては、駆動周期として例えば６［ｍｓ］の一定値に設定される。ステップＳ２３において、ＥＣＵ７０は、燃料タンク３に設けられた圧力センサ２９の出力信号を参照して燃料タンク３の内圧ＰＴを取得する。

ステップＳ２４〜ステップＳ３１の処理によって、ＥＣＵ７０は燃料タンク３の内圧ＰＴに関して、大きさ毎に段階分けされた複数の判定領域を設定し、判定領域毎に設定された一定の駆動周期で封鎖弁２０を駆動する。本形態では、図９にも示したように、内圧ＰＴに関して４つの判定領域Ｒａ〜Ｒｄが設定され、判定領域毎に４つの駆動周期Ａ〜Ｄが設定されている。各駆動周期Ａ〜Ｄは、各判定領域Ｒａ〜Ｒｄの内圧ＰＴにおいてベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない範囲内の駆動周期として設定されている。これらの詳細は以下の通りである。

・判定領域Ｒａ：ＰＴ≦ＰＴａ、駆動周期Ａ
・判定領域Ｒｂ：ＰＴｂ＜ＰＴ≦ＰＴｃ、駆動周期Ｂ
・判定領域Ｒｃ：ＰＴｃ＜ＰＴ≦ＰＴｄ、駆動周期Ｃ
・判定領域Ｒｄ：ＰＴ＞ＰＴｄ、駆動周期Ｄ
ただし、各閾値ＰＴａ〜ＰＴｄには、ＰＴａ＜ＰＴｂ＜ＰＴｃ＜ＰＴｄの関係が成立し、各駆動周期Ａ〜Ｄには、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの関係が成立している。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ７０は燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高いか否かを判定する。所定値ＰＴａは第１の形態のものと同じであるから、燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高い場合は、ベーパ通路１９の流量が限界流量を超えないようにステップＳ２５〜ステップＳ３１の処理を実施する。一方、燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下の場合は封鎖弁２０をどのような開度で開弁しても限界流量を超えることがないのでステップＳ３２に進んで、ＥＣＵ７０は目標ステップ数ＳＴＰｔまでステッピングモータ３２を高速駆動して減圧制御を完了する。そして、ステップＳ３３において、ＥＣＵ７０はフューエルリッド１２が開かれるようにリッド駆動装置１４を制御してルーチンを終了する。

ステップＳ２５において、ＥＣＵ７０は内圧ＰＴが所定値ＰＴｄよりも高いか否かを判定し、内圧ＰＴが所定値ＰＴｄよりも高い場合、すなわち上記判定領域Ｒｄに属する場合はステップＳ２６で駆動周期Ｄにて封鎖弁２０を駆動してステップＳ２３に処理を戻す。一方、内圧ＰＴが所定値ＰＴｄ以下の場合はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７において、ＥＣＵ７０は内圧ＰＴが所定値ＰＴｃよりも高いか否かを判定し、内圧ＰＴが所定値ＰＴｃよりも高い場合、すなわち上記判定領域Ｒｃに属する場合はステップＳ２８で駆動周期Ｃにて封鎖弁２０を駆動してステップＳ２３に処理を戻す。一方、内圧ＰＴが所定値ＰＴｃ以下の場合はステップＳ２９に進む。

ステップＳ２９において、ＥＣＵ７０は内圧ＰＴが所定値ＰＴｂよりも高いか否かを判定し、内圧ＰＴが所定値ＰＴｂよりも高い場合、すなわち上記判定領域Ｒｂに属する場合はステップＳ３０で駆動周期Ｂにて封鎖弁２０を駆動してステップＳ２３に処理を戻す。一方、内圧ＰＴが所定値ＰＴｂ以下の場合は上記判定領域Ｒａに属することになるので、ステップＳ３１で駆動周期Ａにて封鎖弁２０を駆動してステップＳ２３に処理を戻す。

ステップＳ２３〜ステップＳ３１の処理はステップＳ２４で内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下であると判定されるまで繰り返される。そのため、図９を参照すれば明らかなように、各判定領域Ｒａ〜Ｒｄについて同じ判定領域内では駆動周期が一定に維持され、かつ低段階の判定領域ほど駆動周期が短くなっている。換言すれば、本形態の減圧制御においては、各判定領域Ｒａ〜Ｒｄについて同じ判定領域内では封鎖弁２０の開弁速度が一定に維持され、かつ低段階の判定領域ほど封鎖弁２０の開弁速度が速くなる。

第３の形態によれば第１の形態と同様の効果が得られる。さらに、第３の形態によれば、同じ判定領域内では封鎖弁２０の開弁速度が一定に維持されるため外乱等によって制御に乱れが生じにくく制御が安定するから減圧制御時にベーパ通路１９の流量が限界流量を超えるリスクを低減できる。

（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態を図１０及び図１１を参照しながら説明する。第４の形態は減圧制御の内容を除いて第１の形態と共通する。したがって、以下においては物理的構成等の第１の形態との共通部分の説明を省略し、上述した第１の形態の説明及び図面が適宜参照される。

第４の形態の制御はＥＣＵ７０が図１０の制御ルーチンを実行することにより実現され、ＥＣＵ７０は本発明に係る制御手段の一例として機能する。第４の形態では、減圧制御を開始してから燃料タンク３の内圧の変化量が所定量を超えるまで封鎖弁２０の開弁速度をベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない限度の速度に設定する。図１０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。

ステップＳ４１において、ＥＣＵ７０は給油スイッチ１３のＯＮを判定し、給油スイッチ１３がＯＮの場合はステップＳ４２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップしてルーチンを終了する。ステップＳ４２において、ＥＣＵ７０は、上述した初期ステップ数ＳＴＰ１までステッピングモータ３２を高速駆動する。ステップＳ４２の高速駆動においては、駆動周期として例えば６［ｍｓ］の一定値に設定される。ステップＳ４３において、ＥＣＵ７０は、燃料タンク３に設けられた圧力センサ２９の出力信号を参照して燃料タンク３の内圧ＰＴを取得する。

ステップＳ４４において、ＥＣＵ７０は燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高いか否かを判定する。所定値ＰＴａは第１の形態のものと同じであるから、燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａよりも高い場合は、ベーパ通路１９の流量が限界流量を超えないようにステップＳ４５〜ステップＳ４９の処理を実施する。一方、燃料タンク３の内圧ＰＴが所定値ＰＴａ以下の場合は封鎖弁２０をどのような開度で開弁しても限界流量を超えることがないのでステップＳ５０に進んで、ＥＣＵ７０は目標ステップ数ＳＴＰｔまでステッピングモータ３２を高速駆動して減圧制御を完了する。そして、ステップＳ５１において、ＥＣＵ７０はフューエルリッド１２が開かれるようにリッド駆動装置１４を制御してルーチンを終了する。

ステップＳ４５において、ＥＣＵ７０は燃料タンク３の内圧ＰＴの変化量ΔＰＴを算出する。変化量ΔＰＴは、図１１に示したように減圧制御の開始時の燃料タンク３の内圧である初期内圧ＰＴｉと現在の内圧ＰＴとの差分として定義される。

ステップＳ４６において、ＥＣＵ７０は変化量ΔＰＴが所定量ＰＪＤよりも大きいか否かを判定する。所定量ＰＤＪは、燃料タンク３の内圧ＰＴの変化が封鎖弁２０の開弁による減圧であると判断可能となる値として適宜に設定される。変化量ΔＰＴが所定量ＰＤＪよりも大きい場合はステップＳ４７に進み、ＥＣＵ７０はステップＳ４７で第１の形態と同様に駆動周期ｔｘを算出し、次のステップＳ４８で駆動周期ｔｘにて封鎖弁２０を駆動して処理をステップＳ４３に戻す。

一方、変化量ΔＰＴが所定量ＰＪＤ以下の場合は、封鎖弁２０の開弁による減圧が開始していないと判断できる。そこで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４９において、ベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない限度で可能な限り開弁速度が速くなるように設定された駆動周期Ｅにて封鎖弁２０を駆動して処理をステップＳ４３に戻す。これにより、ステップＳ４６において内圧ＰＴの変化量ΔＰＴが所定値ＰＪＤを超えると判定されるまでは封鎖弁２０の開弁速度は維持される。したがって、図１１と第１の形態の図５とを比較すれば理解できるように、第４の形態の場合は初期ステップ数ＳＴＰ１に到達した時刻ｔ１から時刻ｔ１′までは駆動周期Ｅにて駆動されるので、第１の形態の場合と比べて燃料タンク３の内圧ＰＴの変化に応じた制御の開始時期ｔ１′が遅くなり、かつその制御期間ｔ１′〜ｔ２も短くなる。

第４の形態によれば第１の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第４の形態によれば、燃料タンク３の内圧ＰＴの変化量ΔＰＴが所定量ＰＪＤに達するまではベーパ通路１９の流量が限界流量を超えない限度で封鎖弁２０の開弁速度を速めることができる。これにより、より短時間に減圧制御を完了できる。

本発明は上記各形態に限定されず、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。上記各形態の封鎖弁２０は一例にすぎず、開方向の不感帯を設計上持っていない弁を採用してもよい。また、開方向の不感帯を有する弁であっても、上記各形態の封鎖弁２０の構造とは異なり、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封鎖弁として採用できる。

また、上記各形態のように設計上の不感帯を有する封鎖弁であるか否かを問わず、本発明は封鎖弁の開弁開始位置を学習する学習処理の実施を前提とするものではない。したがって、上記各形態とは異なり封鎖弁の開弁開始位置の学習処理を実施しない形態の蒸発燃料処理装置として本発明を実施することもできる。

１ 車両
２ 内燃機関
３ 燃料タンク
１７ 蒸発燃料処理装置
１８ キャニスタ
１９ ベーパ通路
２０ 封鎖弁
２３ ＯＲＶＲバルブ（弁装置）
２３ａ 弁体
２９ 圧力センサ（検出手段）
７０ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (2)

1. 車両の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、前記ベーパ通路を流れる蒸発燃料の流量を調整できるように開度変更可能な封鎖弁と、
   前記燃料タンクの燃料レベルに応じたフロート式の弁体の変位を利用して前記ベーパ通路を開閉する弁装置と、
   前記燃料タンクへの給油前に当該燃料タンクの内圧が減圧されるように前記封鎖弁を制御する減圧制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記燃料タンクへの給油前において前記内圧が所定値を超える場合、前記ベーパ通路の流量が前記弁装置の前記弁体にて前記ベーパ通路が閉鎖される限界流量を超えない範囲で前記内圧の減圧が進行し、かつ前記内圧が低くなるほど前記封鎖弁の開弁速度が速くなるように前記内圧を監視しながら前記減圧制御を行い、
   前記内圧に関し、その大きさ毎に段階分けされた複数の判定領域が設定されており、
   前記制御手段は、同じ前記判定領域内では前記封鎖弁の開弁速度が一定に維持され、かつ低段階の前記判定領域ほど前記封鎖弁の開弁速度が速くなるように前記減圧制御を行うことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 車両の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、前記ベーパ通路を流れる蒸発燃料の流量を調整できるように開度変更可能な封鎖弁と、
   前記燃料タンクの燃料レベルに応じたフロート式の弁体の変位を利用して前記ベーパ通路を開閉する弁装置と、
   前記燃料タンクへの給油前に当該燃料タンクの内圧が減圧されるように前記封鎖弁を制御する減圧制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記燃料タンクへの給油前において前記内圧が所定値を超える場合、前記ベーパ通路の流量が前記弁装置の前記弁体にて前記ベーパ通路が閉鎖される限界流量を超えない範囲で前記内圧の減圧が進行し、かつ前記内圧が低くなるほど前記封鎖弁の開弁速度が速くなるように前記内圧を監視しながら前記減圧制御を行うとともに、前記減圧制御を開始してから前記内圧の変化量が所定量を超えるまで前記ベーパ通路の流量が前記限界流量を超えないことを限度として設定された開弁速度で駆動されるように、前記封鎖弁を制御することを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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