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JP7582228B2 - Fuel tank pressure control device - Google Patents
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Description

本発明は、燃料タンクの圧力制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel tank pressure control device.

自動車等の車両に設けられた燃料タンクで発生するベーパ(蒸発燃料)が大気に放出されることを防ぐために、燃料タンクの内圧を制御する燃料タンクの圧力制御装置が知られている。 Fuel tank pressure control devices are known that control the internal pressure of a fuel tank in order to prevent vapor (evaporated fuel) generated in the fuel tank of a vehicle such as an automobile from being released into the atmosphere.

特許文献1には、内部に燃料ポンプが設けられた燃料タンクと、該燃料タンク内で発生する燃料のベーパをキャニスタに導出すべく、該燃料タンクとキャニスタとの間に設けられたベーパ導管と、該ベーパ導管の途中に設けられ、該ベーパ導管の流路を開閉制御する制御弁と、該制御弁と燃料タンクとの間に位置して前記ベーパ導管の途中に設けられ、前記燃料タンク内で発生したベーパを一時的に収容するサージタンクと、該サージタンク内の圧力を検出する圧力センサと、前記燃料タンク内の燃温を検出する温度センサと、高地走行時の高度を検出する高度センサと、常時は前記制御弁を開弁させ、該高度センサ、温度センサによる検出値が所定値以上で、前記圧力センサによる検出値が所定値以下のときに前記制御弁を閉弁させる弁開閉手段とから構成してなる燃料タンクの内圧制御装置が開示されている。 Patent document 1 discloses an internal pressure control device for a fuel tank, which includes a fuel tank with a fuel pump installed inside, a vapor conduit installed between the fuel tank and a canister to guide fuel vapor generated in the fuel tank to a canister, a control valve installed midway through the vapor conduit and controlling the opening and closing of the flow path of the vapor conduit, a surge tank located midway through the vapor conduit between the control valve and the fuel tank and for temporarily storing vapor generated in the fuel tank, a pressure sensor for detecting the pressure in the surge tank, a temperature sensor for detecting the fuel temperature in the fuel tank, an altitude sensor for detecting the altitude when driving at high altitudes, and a valve opening/closing means for normally opening the control valve and closing the control valve when the values detected by the altitude sensor and temperature sensor are equal to or greater than a predetermined value and the value detected by the pressure sensor is equal to or less than a predetermined value.

特開平2-99755号公報Japanese Patent Application Publication No. 2-99755

特許文献1に記載の技術は、高地走行時、サージタンクの内圧が所定値より低くなる場合、サージタンクとキャニスタとの間の制御弁を閉弁して燃料タンクの内圧を上げる。このことによって、気圧の低下に伴い燃料タンク内の燃料の沸点が低下して多量のベーパが発生することを防止するようにしている。 The technology described in Patent Document 1 closes the control valve between the surge tank and the canister to increase the internal pressure of the fuel tank when the internal pressure of the surge tank falls below a specified value during high altitude driving. This prevents the boiling point of the fuel in the fuel tank from dropping as the air pressure drops, resulting in the generation of a large amount of vapor.

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、燃料タンクの内圧が一つの所定値より低いときに制御弁を閉弁する場合、高度や燃温にかかわらずベーパを抑制できるようにするために、所定値を十分に高い値に設定する必要がある。そのため、実際のベーパの発生量に対して必要以上に燃料タンクの内圧を上げてしまう場合がある。その結果、燃料タンクの信頼性を損ねる虞があるという問題があった。 However, in the technology described in Patent Document 1, when the control valve is closed when the internal pressure of the fuel tank is lower than a certain predetermined value, the predetermined value must be set sufficiently high to suppress vapor generation regardless of altitude or fuel temperature. This can result in the internal pressure of the fuel tank being increased more than necessary relative to the actual amount of vapor generated. This can result in a problem of risk of compromising the reliability of the fuel tank.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ベーパの発生を抑制しつつ燃料タンクの信頼性を確保することが可能な燃料タンクの圧力制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve these problems, and aims to provide a fuel tank pressure control device that can ensure the reliability of the fuel tank while suppressing the generation of vapor.

一実施の形態にかかる燃料タンクの圧力制御装置は、燃料を貯留する燃料タンク内から吸入した燃料中のベーパを掃気するフィードポンプによりベーパを掃気する速度であるポンプ掃気速度を推定するポンプ掃気速度推定部と、燃料タンク内でベーパが発生する速度であるベーパ発生速度を推定するベーパ発生速度推定部と、ベーパ発生速度がポンプ掃気速度よりも大きくなることを予測した場合、ベーパ発生速度がポンプ掃気速度以下となるように、ベーパ発生速度とポンプ掃気速度の少なくとも一方を制御する制御部と、を有する。 The fuel tank pressure control device according to one embodiment includes a pump scavenging speed estimation unit that estimates a pump scavenging speed, which is the speed at which vapor is scavenged by a feed pump that scavenges vapor from fuel drawn into the fuel tank that stores the fuel; a vapor generation speed estimation unit that estimates a vapor generation speed, which is the speed at which vapor is generated in the fuel tank; and a control unit that controls at least one of the vapor generation speed and the pump scavenging speed so that the vapor generation speed is equal to or lower than the pump scavenging speed when it is predicted that the vapor generation speed will be greater than the pump scavenging speed.

本発明により、ベーパの発生を抑制しつつ燃料タンクの信頼性を確保することが可能な燃料タンクの圧力制御装置を提供することができる。 The present invention provides a fuel tank pressure control device that can suppress vapor generation while ensuring the reliability of the fuel tank.

実施の形態1にかかる圧力制御装置が搭載される車両の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a vehicle on which a pressure control device according to a first embodiment is mounted; 圧力制御装置によるタンク内ベーパ量制御の処理を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a process of controlling the amount of vapor in the tank by the pressure control device. 登坂前後における燃料の蒸気圧特性を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating fuel vapor pressure characteristics before and after climbing a slope. ベーパ発生速度を算出する処理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a process for calculating a vapor generation rate. Vpump算出用マップを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a map for calculating Vpump. フィード燃圧の経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in feed fuel pressure over time. ポンプ回転数の制御について説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating control of a pump rotation speed. タンク内圧の減圧制御について説明する図である。5A and 5B are diagrams illustrating a reduction control of the tank internal pressure. 燃料の蒸気圧曲線図である。FIG. 2 is a vapor pressure curve of a fuel.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。さらに、以下の説明において同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
First embodiment
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, in order to clarify the description, the following description and drawings are appropriately simplified. What is shown in the drawings is only a part of the whole, and in reality, many other configurations that are not shown are included. Furthermore, in the following description, the same or equivalent elements are given the same reference numerals, and duplicated descriptions are omitted.

本実施形態にかかる燃料タンクの圧力制御装置の好適な実施形態の一つとして、密閉タンクシステムを構築可能な車両用燃料タンクの圧力制御装置に具体化して説明する。本実施形態にかかる圧力制御装置は、内燃機関22からの動力を用いて走行する各種車両や、内燃機関22に加えて回転電機を備えるハイブリッド車両又はプラグインハイブリッド車両等に搭載されるものである。 As one preferred embodiment of the fuel tank pressure control device according to this embodiment, a pressure control device for a vehicle fuel tank that can be used to construct a closed tank system will be specifically described. The pressure control device according to this embodiment is installed in various vehicles that run using power from an internal combustion engine 22, hybrid vehicles that have a rotating electric machine in addition to the internal combustion engine 22, or plug-in hybrid vehicles.

まず、図1を参照して、本実施形態にかかる燃料タンクの圧力制御装置の構成を説明する。図1は、実施の形態1にかかる圧力制御装置が搭載される車両の構成を示す図である。なお、図1は、圧力制御装置に関連する車両の要部を示している。 First, the configuration of the fuel tank pressure control device according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a vehicle in which the pressure control device according to the first embodiment is installed. Note that FIG. 1 shows the main parts of the vehicle related to the pressure control device.

燃料Fを貯留する燃料タンク14は、密閉耐圧式のタンクであり、例えば金属製または樹脂製のタンクから構成される。給油時、ベーパの大気放出を防ぐため、燃料タンク14の内圧(タンク内圧)は事前に減圧される。燃料タンク14は、端部に給油口を備える給油パイプ35に接続される。また、燃料タンク14は、タンク内圧センサ34、フィードポンプ36、及び燃料ゲージ38を備える。 The fuel tank 14 that stores the fuel F is a sealed pressure-resistant tank, and is made of, for example, a metal or resin tank. When refueling, the internal pressure of the fuel tank 14 (tank internal pressure) is reduced in advance to prevent vapor from being released into the atmosphere. The fuel tank 14 is connected to a fuel supply pipe 35 that has a fuel supply port at one end. The fuel tank 14 also includes a tank internal pressure sensor 34, a feed pump 36, and a fuel gauge 38.

フィードポンプ36は、燃料供給配管40を介して、燃料Fを噴射するためのインジェクタ42に燃料Fを圧送する。インジェクタ42に圧送された燃料Fは、インジェクタ42から内燃機関22に供給されるようになっている。フィードポンプ36は、燃料タンク14内の燃料F及び燃料F中のベーパを吸入する燃料吸入口、フィードポンプ36内に吸入した燃料Fを吐出する燃料吐出口、及びフィードポンプ36内に吸入したベーパを排出するベーパ排出口を有している。 The feed pump 36 pressure-feeds the fuel F through a fuel supply pipe 40 to an injector 42 for injecting the fuel F. The fuel F pressure-feeds to the injector 42 is supplied from the injector 42 to the internal combustion engine 22. The feed pump 36 has a fuel intake port that draws in the fuel F in the fuel tank 14 and the vapor in the fuel F, a fuel outlet port that discharges the fuel F drawn into the feed pump 36, and a vapor outlet port that discharges the vapor drawn into the feed pump 36.

フィードポンプ36に吸入されたベーパの少なくとも一部は、フィードポンプ36内で圧縮されることにより液相状態の燃料Fとなって燃料吐出口から吐出される。フィードポンプ36内で圧縮されないベーパは、気相状態であるベーパのままベーパ排出口から燃料タンク14内に排出される。このように、フィードポンプ36は、燃料タンク14内から吸入した燃料Fを内燃機関22に供給するとともに、燃料タンク14内から吸入したベーパを掃気する。例えば、フィードポンプ36は、円周流式等の容積型ポンプから構成される。フィードポンプ36の駆動(ポンプ回転数)は、制御部によって制御される。 At least a portion of the vapor sucked into the feed pump 36 is compressed in the feed pump 36 to become liquid-phase fuel F, which is then discharged from the fuel outlet. Vapor that is not compressed in the feed pump 36 is discharged from the vapor outlet into the fuel tank 14 as gas-phase vapor. In this way, the feed pump 36 supplies the fuel F sucked from the fuel tank 14 to the internal combustion engine 22, and scavenges the vapor sucked from the fuel tank 14. For example, the feed pump 36 is composed of a positive displacement pump such as a circumferential flow type pump. The drive of the feed pump 36 (pump rotation speed) is controlled by the control unit.

燃料ゲージ38は、燃料タンク14の燃料残容量を測定する。燃料ゲージ38は、例えばフロート式のセンダーゲージから構成される。 The fuel gauge 38 measures the remaining fuel volume in the fuel tank 14. The fuel gauge 38 is, for example, a float-type sender gauge.

燃料供給配管40には、フィードポンプ36から吐出される燃料Fの圧力(フィード燃圧)を検出するフィード燃圧センサ、及びフィードポンプ36の燃料吐出口から吐出される燃料Fの温度(燃温)を検出する燃温センサが設けられている。 The fuel supply pipe 40 is provided with a feed fuel pressure sensor that detects the pressure (feed fuel pressure) of the fuel F discharged from the feed pump 36, and a fuel temperature sensor that detects the temperature (fuel temperature) of the fuel F discharged from the fuel outlet of the feed pump 36.

タンク内圧センサ34は、タンク内圧を測定するセンサであって、例えばダイアフラム型の圧力センサから構成される。タンク内圧センサ34を備えることで、タンク内圧が把握できるばかりでなく、燃料タンク14の一部破損によるベーパのリーク等も検知することが可能となる。 The tank pressure sensor 34 is a sensor that measures the pressure inside the tank, and is, for example, a diaphragm-type pressure sensor. By providing the tank pressure sensor 34, not only can the tank pressure be ascertained, but also vapor leaks caused by partial damage to the fuel tank 14 can be detected.

ベーパ配管16は、燃料タンク14に一端が接続され、他端がキャニスタ44に接続されている。ベーパ配管16は、燃料タンク14の減圧制御の際に、燃料タンク14内のベーパの通り道として機能する。 The vapor pipe 16 has one end connected to the fuel tank 14 and the other end connected to the canister 44. The vapor pipe 16 functions as a passage for vapor in the fuel tank 14 during pressure reduction control of the fuel tank 14.

ベーパ配管16のうち、燃料タンク14側の端部にはORVRバルブ47(Onboard Refueling Vapor Recovery Valve)及びROバルブ49(Roll Over Valve)が設けられている。ORVRバルブ47及びROバルブ49は、例えばフロートバルブから構成される。両者とも通常は開弁状態であり、燃料タンク14の液面レベルが高くなったときに閉弁される。閉弁により、車両12の横転時等にベーパ配管16を介した燃料Fの大気放出が防止される。 The vapor pipe 16 is provided at the end on the fuel tank 14 side with an ORVR valve 47 (Onboard Refueling Vapor Recovery Valve) and an RO valve 49 (Roll Over Valve). The ORVR valve 47 and the RO valve 49 are, for example, float valves. Both are normally open and are closed when the liquid level in the fuel tank 14 becomes high. Closing the valves prevents the fuel F from being released into the atmosphere via the vapor pipe 16 when the vehicle 12 rolls over, etc.

バルブユニット46は、ベーパ配管16に設けられ、ベーパ配管16を連通状態と遮断状態とに切り換える。バルブユニット46は、封鎖バルブ28及びリリーフバルブ48A、48Bを備える。 The valve unit 46 is provided in the vapor pipe 16 and switches the vapor pipe 16 between a connected state and a blocked state. The valve unit 46 includes a shutoff valve 28 and relief valves 48A and 48B.

封鎖バルブ28は、制御部の開弁指令/閉弁指令に応じて開閉動作される。封鎖バルブ28は、例えばソレノイドバルブ等の電磁弁から構成される。封鎖バルブ28を閉弁することにより、密閉タンクシステムを構築することができる。 The shutoff valve 28 opens and closes in response to an open/close command from the control unit. The shutoff valve 28 is composed of an electromagnetic valve, such as a solenoid valve. By closing the shutoff valve 28, a sealed tank system can be constructed.

リリーフバルブ48A、48Bは、封鎖バルブ28の故障時であってベーパ配管16に圧力異常が生じたときに、当該圧力異常を強制的に解消するために設けられる。リリーフバルブ48A、48Bは、通常は閉弁状態であり、内蔵されたスプリングに所定値以上の圧力が加えられた際に開弁するようになっている。2つのリリーフバルブ48A、48Bのうち一方のバルブ48Aは、キャニスタ44側が燃料タンク14側よりも高圧になった場合に開弁されるように構成されている。他方のバルブ48Bは、燃料タンク14側がキャニスタ44側よりも高圧になった場合に開弁されるように構成されている。 The relief valves 48A, 48B are provided to forcibly eliminate pressure abnormalities that occur in the vapor piping 16 when the shutoff valve 28 fails. The relief valves 48A, 48B are normally closed and open when a pressure equal to or greater than a predetermined value is applied to a built-in spring. Of the two relief valves 48A, 48B, the valve 48A is configured to open when the canister 44 side becomes higher pressure than the fuel tank 14 side. The other valve 48B is configured to open when the fuel tank 14 side becomes higher pressure than the canister 44 side.

キャニスタ44の内部には、ベーパを吸着可能な吸着剤(例えば活性炭)が充填されている。キャニスタ44は、ベーパを吸着するための吸着手段である。キャニスタ44は、ベーパ配管16とベント配管20との分岐点に設けられている。キャニスタ44は、ベント配管20を介して大気に開放されている。 The inside of the canister 44 is filled with an adsorbent (e.g., activated carbon) capable of adsorbing vapor. The canister 44 is an adsorption means for adsorbing vapor. The canister 44 is provided at the branch point of the vapor pipe 16 and the vent pipe 20. The canister 44 is open to the atmosphere via the vent pipe 20.

例えば内燃機関22の停止時に燃料タンク14が高圧になると、封鎖バルブ28を開弁させてベント配管20と燃料タンク14とを連通させる。このとき、燃料タンク14から放出されるベーパがキャニスタ44に吸着される。また、内燃機関22の駆動時には、パージバルブ30を開弁させることでキャニスタ44に吸着されたベーパを脱離させて吸気通路に引き込ませる。これによりキャニスタ44の吸着能力が回復する。 For example, if the fuel tank 14 becomes highly pressurized while the internal combustion engine 22 is stopped, the shutoff valve 28 is opened to connect the vent pipe 20 to the fuel tank 14. At this time, vapor released from the fuel tank 14 is adsorbed into the canister 44. When the internal combustion engine 22 is running, the purge valve 30 is opened to release the vapor adsorbed in the canister 44 and draw it into the intake passage. This restores the adsorption capacity of the canister 44.

パージ配管18は、車両の内燃機関22に通じる吸気通路に接続される。パージ配管18は、一端がキャニスタ44付近のベーパ配管16に接続され、他端が吸気通路におけるスロットルバルブよりも内燃機関22側の部位に接続されている。 The purge pipe 18 is connected to an intake passage that leads to the vehicle's internal combustion engine 22. One end of the purge pipe 18 is connected to the vapor pipe 16 near the canister 44, and the other end is connected to a portion of the intake passage closer to the internal combustion engine 22 than the throttle valve.

パージ配管18には、パージバルブ30が設けられている。パージバルブ30は、パージ配管18を連通状態と遮断状態とに切り換える。パージバルブ30は、例えばソレノイドバルブ等の電磁弁から構成される。 The purge pipe 18 is provided with a purge valve 30. The purge valve 30 switches the purge pipe 18 between a connected state and a blocked state. The purge valve 30 is composed of an electromagnetic valve such as a solenoid valve.

ベント配管20は、一端がキャニスタ44に接続され、他端が大気開放されている。ベント配管20及びベーパ配管16によって、一端が燃料タンク14に接続されるとともに他端が大気開放された大気導入通路54が形成される。 One end of the vent pipe 20 is connected to the canister 44, and the other end is open to the atmosphere. The vent pipe 20 and the vapor pipe 16 form an air intake passage 54, one end of which is connected to the fuel tank 14 and the other end of which is open to the atmosphere.

ベント配管20には、エアフィルタ56及びOBDモジュール57が設けられている。エアフィルタ56は大気導入時に大気中の塵埃を吸着する。OBDモジュール57(車載式故障診断モジュール)は、モジュールケース内にキーオフポンプ及び切換バルブを収容して構成される。 The vent pipe 20 is provided with an air filter 56 and an OBD module 57. The air filter 56 absorbs dust particles in the air when the air is introduced. The OBD module 57 (on-board fault diagnosis module) is configured by housing a key-off pump and a switching valve in a module case.

キーオフポンプは、ベント配管20、キャニスタ44、及びベーパ配管16を介してキャニスタ44に接続された燃料タンク14に内圧を付与する。ベント配管20には、切換バルブが設けられている。切換バルブは、ベント配管20を連通状態と遮断状態とに切り換える。切換バルブは、例えばソレノイドバルブ等の電磁弁から構成される。 The key-off pump applies internal pressure to the fuel tank 14, which is connected to the canister 44 via the vent pipe 20, the canister 44, and the vapor pipe 16. The vent pipe 20 is provided with a switching valve. The switching valve switches the vent pipe 20 between a connected state and a blocked state. The switching valve is composed of an electromagnetic valve, such as a solenoid valve.

キーオフポンプを駆動することで、キャニスタ44及び燃料タンク14に内圧を付与し、キャニスタ44、燃料タンク14、及びその周囲の部品の異常検知(例えば、穴あき検知)を行うことができる。キーオフポンプにより燃料タンク14に付与される内圧は、正圧であってもよく、負圧であってもよい。 By driving the key-off pump, internal pressure is applied to the canister 44 and fuel tank 14, and abnormalities (e.g., holes) in the canister 44, fuel tank 14, and surrounding components can be detected. The internal pressure applied to the fuel tank 14 by the key-off pump may be positive or negative.

圧力制御装置は、ベーパ発生速度推定部、ポンプ掃気速度推定部、状態検知部、目標値算出部、制御部等を含んで構成される。圧力制御装置は、例えばCPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力ポート、及び通信ポート等を備えたいわゆるマイクロコンピュータを含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのRAM(Random Access Memory)、保存用ストレージとしてのROM(Read Only Memory)、及び不揮発性のフラッシュメモリを含む。 The pressure control device is configured to include a vapor generation rate estimation unit, a pump scavenging rate estimation unit, a state detection unit, a target value calculation unit, a control unit, etc. The pressure control device is configured to include a so-called microcomputer equipped with, for example, a CPU (Central Processing Unit), a memory device, an input/output port, and a communication port. The memory device includes a RAM (Random Access Memory) as a working memory, a ROM (Read Only Memory) as a storage device, and a non-volatile flash memory.

CPUは、ROMに記憶されたプログラム等を読み出してRAMに展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行することにより圧力制御装置が行う各種制御を実行する。CPUには、タンク内圧センサ34、フィード燃圧センサ、及び燃温センサを含む各種センサからの信号が入力ポートを介して入力され、各種センサからの信号に基づく各種制御信号がCPUから出力ポートを介して出力される。記憶装置には、タンク内ベーパ量制御を実行するためのプロクラムを含む各種プログラム、当該タンク内ベーパ量制御を実行するための各種マップや各種パラメータ等が記憶されている。 The CPU reads out programs stored in the ROM, expands them into the RAM, and executes various processes according to the expanded programs to execute various controls performed by the pressure control device. Signals from various sensors, including the tank internal pressure sensor 34, the feed fuel pressure sensor, and the fuel temperature sensor, are input to the CPU via an input port, and various control signals based on the signals from the various sensors are output from the CPU via an output port. The storage device stores various programs, including a program for executing in-tank vapor amount control, and various maps and parameters for executing the in-tank vapor amount control.

圧力制御装置は、燃料タンク14の負圧制御を行う。負圧制御は、減圧制御及び増圧制御が含まれる。減圧制御では、大気圧以上となったタンク内圧を所定の正常負圧まで減圧させる。増圧制御では、過負圧となったタンク内圧を正常負圧まで増圧させる。 The pressure control device controls the negative pressure in the fuel tank 14. Negative pressure control includes pressure reduction control and pressure increase control. In pressure reduction control, the tank internal pressure that has become equal to or higher than atmospheric pressure is reduced to a predetermined normal negative pressure. In pressure increase control, the tank internal pressure that has become excessively negative is increased to the normal negative pressure.

減圧制御は、内燃機関22が駆動中であり吸気通路が負圧のときに実行される。制御部の指令により、封鎖バルブ28及びパージバルブ30が開弁されると、燃料タンク14のベーパはベーパ配管16及びパージ配管18を経由して吸気通路まで引き込まれる。吸気通路に引き込まれたベーパは、インジェクタ42から噴射された燃料Fとともに、内燃機関22内で燃焼される。タンク内圧が所定の正常負圧になると封鎖バルブ28及びパージバルブ30が閉弁される。 Pressure reduction control is performed when the internal combustion engine 22 is running and the intake passage is at negative pressure. When the shutoff valve 28 and purge valve 30 are opened in response to a command from the control unit, vapor in the fuel tank 14 is drawn into the intake passage via the vapor pipe 16 and purge pipe 18. The vapor drawn into the intake passage is combusted in the internal combustion engine 22 together with the fuel F injected from the injector 42. When the tank internal pressure reaches a predetermined normal negative pressure, the shutoff valve 28 and purge valve 30 are closed.

増圧制御では、制御部の指令により、封鎖バルブ28が開弁される。これにより、ベント配管20及びベーパ配管16を経由して燃料タンク14内に大気が引き込まれる。タンク内圧が所定の正常負圧になると封鎖バルブ28が閉弁される。 In pressure increase control, the control unit commands the shutoff valve 28 to open. This allows air to be drawn into the fuel tank 14 via the vent pipe 20 and the vapor pipe 16. When the tank internal pressure reaches a predetermined normal negative pressure, the shutoff valve 28 closes.

ところで、燃料タンク14が高温環境や低気圧環境に曝されると、燃料タンク14内において燃料Fの気化が促進されてベーパが生じ得る。例えば、新規の燃料Fが給油された車両では、夏季の登坂中に、燃料Fが減圧沸騰してベーパが生じる場合がある。特に、新規の燃料Fの場合、揮発性が高いためにベーパが生じやすい。その結果、フィードポンプ36内にベーパが取り込まれて蓄積すると、蓄積したベーパによりフィード燃圧が低下し、フィードポンプ36から内燃機関22に燃料Fが供給されないベーパロックが発生しやすくなる。 However, when the fuel tank 14 is exposed to a high temperature or low pressure environment, evaporation of the fuel F in the fuel tank 14 is accelerated, which can generate vapor. For example, in a vehicle filled with fresh fuel F, the fuel F may boil under reduced pressure while climbing a hill in summer, generating vapor. Fresh fuel F is particularly prone to vapor generation due to its high volatility. As a result, when vapor is taken in and accumulates in the feed pump 36, the accumulated vapor reduces the feed fuel pressure, making it more likely that vapor lock will occur, in which fuel F is not supplied from the feed pump 36 to the internal combustion engine 22.

ベーパロックが発生するメカニズムについては、ベーパロックの発生に関わる各種要素の定量的な関係性が不明であった。そこで、本発明者らは、燃料タンク14内のベーパ発生量Qvapに対して、フィードポンプ36の掃気能力が不足する場合にベーバロックが発生することを見出した。 Regarding the mechanism by which vapor lock occurs, the quantitative relationship between the various factors involved in the occurrence of vapor lock was unclear. Therefore, the inventors discovered that vapor lock occurs when the scavenging capacity of the feed pump 36 is insufficient relative to the amount of vapor generated Qvap in the fuel tank 14.

ここで、図9は、燃料の蒸気圧曲線図である。図9には、使用した燃料F(使用燃料)について燃温を横軸にとり、飽和蒸気圧を縦軸にとることにより、燃料Fの蒸気圧曲線Cを表している。この蒸気圧曲線図において、使用環境(燃温及びタンク内圧)が蒸気圧曲線Cよりも上方の領域である場合、燃料Fは液相状態に保たれる。一方、使用環境が蒸気圧曲線Cよりも下方の領域である場合、燃料Fは気相状態になるため、ベーパが発生する。つまり、蒸気圧曲線Cよりも上方の領域はベーパが発生しないベーパ未発生領域であり、蒸気圧曲線Cよりも下方の領域はベーパが発生するベーパ発生領域である。 Here, FIG. 9 is a diagram of the vapor pressure curve of fuel. In FIG. 9, the vapor pressure curve C of fuel F is shown by plotting the fuel temperature on the horizontal axis and the saturated vapor pressure on the vertical axis for the fuel F used (fuel used). In this vapor pressure curve diagram, when the usage environment (fuel temperature and tank internal pressure) is in a region above the vapor pressure curve C, the fuel F is maintained in a liquid phase. On the other hand, when the usage environment is in a region below the vapor pressure curve C, the fuel F is in a gas phase, and vapor is generated. In other words, the region above the vapor pressure curve C is a vapor non-generation region where no vapor is generated, and the region below the vapor pressure curve C is a vapor generation region where vapor is generated.

そして、ベーパ発生量Qvapは、蒸気圧曲線図を用いて下記式(1)により求めることができる。
Qvap=kS×ΔP・・・式(1)
kは燃温(℃)であり、Sはタンク液面積(cm)であり、ΔPはギャップ(kPa)である。すなわち、ベーパ発生量Qvapは、燃料Fの蒸気圧曲線Cと使用環境とのギャップに比例する。
The vapor generation amount Qvap can be calculated by the following formula (1) using a vapor pressure curve.
Qvap=kS×ΔP...Formula (1)
where k is the fuel temperature (° C.), S is the tank liquid area (cm 2 ), and ΔP is the gap (kPa). That is, the vapor generation amount Qvap is proportional to the gap between the vapor pressure curve C of the fuel F and the usage environment.

さらに、下記式(2)の通り、ベーパ発生量Qvapをベーパが発生した期間であるベーパ発生時間Tvapで除することによりベーパ発生速度Vvapを算出することが可能である。
Vvap=Qvap/Tvap・・・式(2)
Furthermore, as shown in the following formula (2), it is possible to calculate the vapor generation speed Vvap by dividing the vapor generation amount Qvap by the vapor generation time Tvap, which is the period during which the vapor is generated.
Vvap=Qvap/Tvap...Formula (2)

図9に示す例では、ベーパ発生領域に、燃温がk1(45℃)且つタンク内圧がP1(70kPa)である使用環境をプロットした点Eを示している。一方、図9に示す蒸気圧曲線C上には、燃温がk(45℃)の時に飽和蒸気圧がP2(100kPa)である点Sを示している。すなわち、下記式(3)の通り、ギャップΔPはP2からP1を減算した値となる。
ΔP=P2―P1・・・式(3)
In the example shown in Figure 9, a point E is plotted in the vapor generation region for a usage environment where the fuel temperature is k1 (45°C) and the tank internal pressure is P1 (70 kPa). On the other hand, a point S is plotted on the vapor pressure curve C shown in Figure 9 for a saturated vapor pressure of P2 (100 kPa) when the fuel temperature is k (45°C). That is, as shown in the following formula (3), the gap ΔP is a value obtained by subtracting P1 from P2.
ΔP=P2-P1...Formula (3)

一方、フィードポンプ36の掃気能力は、フィードポンプ36によりベーパを掃気する速度であるポンプ掃気速度Vpumpで表すことができる。このポンプ掃気速度Vpumpは、ポンプ回転数、燃圧、及び燃温のそれぞれと相関するものである。 On the other hand, the scavenging capacity of the feed pump 36 can be expressed by the pump scavenging speed Vpump, which is the speed at which the vapor is scavenged by the feed pump 36. This pump scavenging speed Vpump correlates with each of the pump rotation speed, fuel pressure, and fuel temperature.

本実施形態にかかる圧力制御装置は、内燃機関22の駆動時に、ベーパ発生速度Vvapがポンプ掃気速度Vpumpよりも大きくなること(Vvap>Vpump)を予測した場合、ベーパ発生速度Vvapがポンプ掃気速度Vpump以下(Vvap≦Vpump)となるように、ベーパ発生速度Vvapとポンプ掃気速度Vpumpの少なくとも一方を制御するタンク内ベーパ量制御を実行する。 When the pressure control device of this embodiment predicts that the vapor generation rate Vvap will be greater than the pump scavenging rate Vpump (Vvap>Vpump) when the internal combustion engine 22 is running, it executes in-tank vapor amount control to control at least one of the vapor generation rate Vvap and the pump scavenging rate Vpump so that the vapor generation rate Vvap is equal to or less than the pump scavenging rate Vpump (Vvap≦Vpump).

これにより、燃料タンク14内におけるベーパの発生を抑制できる。また、タンク内圧が必要以上に高くなる期間が短縮されるため、燃料タンク14の破損等を抑制し、燃料タンク14の信頼性を確保することができる。 This makes it possible to suppress the generation of vapor within the fuel tank 14. In addition, the period during which the tank internal pressure is higher than necessary is shortened, which suppresses damage to the fuel tank 14 and ensures the reliability of the fuel tank 14.

次に、図2を参照して、上記したタンク内ベーパ量制御にかかる一連の処理フローについて説明する。図2は、圧力制御装置によるタンク内ベーパ量制御の処理を説明するフローチャートである。 Next, a series of process flows for controlling the amount of vapor in the tank described above will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a flowchart explaining the process of controlling the amount of vapor in the tank by the pressure control device.

タンク内ベーパ量制御にかかる一連の処理が開始されると、まずベーパ発生速度Vvap及びポンプ掃気速度Vpumpを推定(算出)する処理が行なわれる。 When the series of processes for controlling the amount of vapor in the tank is started, the first process is to estimate (calculate) the vapor generation rate Vvap and the pump scavenging rate Vpump.

ステップS10において、ベーパ発生速度推定部は、ベーパ発生速度Vvapを推定する処理を行なう。このステップでは、燃料Fの蒸気圧特性マップを参照し、現在の使用環境に対応するベーパ発生速度Vvapを推定する。燃料Fの蒸気圧特性マップは、使用燃料の燃温とタンク内圧(使用燃料の飽和蒸気圧)との関係として実験や解析により予め定められ、記憶装置に記憶されている。蒸気圧特性マップは、使用環境の履歴から推定することができる。 In step S10, the vapor generation rate estimation unit performs a process to estimate the vapor generation rate Vvap. In this step, the vapor pressure characteristic map of fuel F is referenced to estimate the vapor generation rate Vvap corresponding to the current usage environment. The vapor pressure characteristic map of fuel F is determined in advance through experiments and analysis as the relationship between the fuel temperature of the fuel used and the tank internal pressure (saturated vapor pressure of the fuel used), and is stored in a storage device. The vapor pressure characteristic map can be estimated from the history of the usage environment.

使用環境が蒸気圧曲線よりも下方の領域である場合、燃料Fは気相状態になるため枯れる。より詳細には、燃料Fの蒸気圧は、燃料Fに含まれる成分中の最も低沸点成分で決まるため、使用環境が燃料F中の低沸点成分の蒸気圧曲線よりも下方の領域である場合、当該低沸点成分が気化した後、気化した低沸点成分の次に沸点が低い低沸点成分の蒸気圧曲線へと燃料Fの蒸気圧特性が順次変化する。 If the usage environment is below the vapor pressure curve, the fuel F will be in a gaseous state and will wither. More specifically, the vapor pressure of the fuel F is determined by the lowest boiling point component among the components contained in the fuel F, so if the usage environment is below the vapor pressure curve of the low boiling point component in the fuel F, after the low boiling point component vaporizes, the vapor pressure characteristics of the fuel F will sequentially change to the vapor pressure curve of the low boiling point component with the next lowest boiling point after the vaporized low boiling point component.

このような燃料Fの蒸気圧特性の変化について、登坂時の具体例を挙げて説明する。図3は、登坂前後における燃料の蒸気圧特性を説明する図である。図3の左側には登坂時の条件を示しており、右側には、登坂前後における燃料Fの蒸気圧特性を示している。登坂時の条件に示すように、例えば高度0m(大気圧:100kPa)の地点から高度3000m(大気圧:70kPa)の地点まで坂を上る登坂時には、高度が高くなるにしたがって大気圧が低下する。 These changes in the vapor pressure characteristics of fuel F will be explained using a specific example when climbing a slope. Figure 3 is a diagram that explains the vapor pressure characteristics of fuel before and after climbing a slope. The left side of Figure 3 shows the conditions when climbing a slope, and the right side shows the vapor pressure characteristics of fuel F before and after climbing a slope. As shown in the conditions when climbing a slope, for example, when climbing a slope from an altitude of 0 m (atmospheric pressure: 100 kPa) to an altitude of 3000 m (atmospheric pressure: 70 kPa), the atmospheric pressure decreases as the altitude increases.

そして、登坂前後における燃料Fの蒸気圧曲線C1、C2を右側に示すグラフで比較すると、登坂前の蒸気圧曲線C1から登坂後の蒸気圧曲線C2に変化していることがわかる。これは、登坂に伴う大気圧の低下により燃料F中の蒸気圧曲線C1と蒸気圧曲線C2との間に蒸気圧特性を有する低沸点成分が気化することに起因する変化である。したがって、使用環境の履歴の最高燃温、最低圧力に基づいて燃料Fの蒸気圧特性を定めることができる。 Comparing the vapor pressure curves C1 and C2 of fuel F before and after the climb in the graph on the right, it can be seen that the vapor pressure curve C1 before the climb changes to the vapor pressure curve C2 after the climb. This change is caused by the vaporization of low-boiling point components in fuel F that have vapor pressure characteristics between the vapor pressure curves C1 and C2 due to the drop in atmospheric pressure that accompanies the climb. Therefore, the vapor pressure characteristics of fuel F can be determined based on the maximum fuel temperature and minimum pressure in the history of the usage environment.

ステップS10では、図4に示すフローにより燃料Fの蒸気圧特性を推定し、推定された蒸気圧特性と現在の使用環境とからベーパ発生速度Vvapを推定する。図4は、ベーパ発生速度を算出する処理を説明する図である。図4に示すように、ベーパ発生速度Vvapを算出するにあたっては、まず、使用環境の履歴から、前回までの使用環境をそれぞれプロットする(S10-1)。 In step S10, the vapor pressure characteristics of fuel F are estimated according to the flow shown in FIG. 4, and the vapor generation rate Vvap is estimated from the estimated vapor pressure characteristics and the current usage environment. FIG. 4 is a diagram explaining the process of calculating the vapor generation rate. As shown in FIG. 4, when calculating the vapor generation rate Vvap, first, the usage environment up to the previous time is plotted from the usage environment history (S10-1).

続いて、プロットされた点を通る蒸気圧曲線を前回までの使用環境毎に作成する。ここで作成される蒸気圧曲線は、Clausius-Clapeyronの式により与えられる。そして、前回までの使用環境毎の蒸気圧曲線の中から、最も下方にある蒸気圧曲線を抽出し、抽出した蒸気圧曲線を現在の燃料Fの蒸気圧曲線Cとして推定する(S10-2)。 Next, a vapor pressure curve passing through the plotted points is created for each previous usage environment. The vapor pressure curve created here is given by the Clausius-Clapeyron equation. Then, from the vapor pressure curves for each previous usage environment, the lowest vapor pressure curve is extracted, and the extracted vapor pressure curve is estimated as the current vapor pressure curve C for fuel F (S10-2).

続いて、燃温センサ及びタンク内圧センサ34から現在の使用環境UEを取得し、取得された現在の使用環境UEと現在の燃料Fの蒸気圧曲線CとのギャップΔPに基づいて、図9で説明した式(1)及び式(2)によりベーパ発生速度Vvapを算出する(S10-3)。 Next, the current operating environment UE is obtained from the fuel temperature sensor and the tank internal pressure sensor 34, and the vapor generation rate Vvap is calculated using equations (1) and (2) described in FIG. 9 based on the gap ΔP between the obtained current operating environment UE and the current vapor pressure curve C of the fuel F (S10-3).

一方、ステップS20において、ポンプ掃気速度推定部は、ポンプ掃気速度Vpumpを推定する処理を行なう。ポンプ掃気速度Vpumpは、ポンプ回転数、燃圧、及び燃温の少なくとも1つに基づいて推定することができる。そこで、ポンプ回転数に基づいて推定する場合を例に挙げて、ポンプ掃気速度Vpumpを推定する方法について説明する。 Meanwhile, in step S20, the pump scavenging speed estimation unit performs a process to estimate the pump scavenging speed Vpump. The pump scavenging speed Vpump can be estimated based on at least one of the pump rotation speed, the fuel pressure, and the fuel temperature. Therefore, a method for estimating the pump scavenging speed Vpump will be described using an example in which estimation is based on the pump rotation speed.

図5は、Vpump算出用マップを示す図である。図5に示すVpump算出用マップは、ポンプ回転数とポンプ掃気速度Vpumpとの関係として実験や解析により予め定められ、記憶装置に記憶されている。ポンプ掃気速度Vpumpを推定するにあたっては、予め作成されたVpump算出用マップを参照し、現在のポンプ回転数に対応するポンプ掃気速度Vpumpを求める。 Figure 5 shows a Vpump calculation map. The Vpump calculation map shown in Figure 5 is determined in advance through experiments and analysis as the relationship between the pump rotation speed and the pump scavenging speed Vpump, and is stored in a storage device. When estimating the pump scavenging speed Vpump, the Vpump calculation map created in advance is referenced to determine the pump scavenging speed Vpump that corresponds to the current pump rotation speed.

続いて、ステップS30において、状態検知部は、ベーパ発生速度-ポンプ掃気速度の状態(Vvap-Vpump状態)を検知する処理を行う。ここで、ベーパの発生に伴うフィード燃圧の変化傾向について、図6を参照して具体的に説明する。図6は、フィード燃圧の経時変化を示すグラフである。 Next, in step S30, the state detection unit performs a process to detect the state of vapor generation rate - pump scavenging rate (Vvap - Vpump state). Here, the change trend of the feed fuel pressure associated with vapor generation will be specifically explained with reference to Figure 6. Figure 6 is a graph showing the change in the feed fuel pressure over time.

ベーパ発生速度Vvapがポンプ掃気速度Vpumpより大きく(Vvap>Vpump)なると、フィードポンプ36によって掃気しきれないベーパがフィードポンプ36内に蓄積される。フィードポンプ36内にベーパが蓄積すると、フィードポンプ36の吐出量が減少するため、フィード燃圧が低下する。 When the vapor generation rate Vvap becomes greater than the pump scavenging rate Vpump (Vvap>Vpump), the vapor that cannot be scavenged by the feed pump 36 accumulates in the feed pump 36. When vapor accumulates in the feed pump 36, the discharge rate of the feed pump 36 decreases, and the feed fuel pressure decreases.

図6に示す例では、Vvap>Vpump状態となる時刻t1からベーパが発生しはじめ、フィードポンプ36内に蓄積したベーパの蓄積量が徐々に増加することに伴って、フィード燃圧が徐々に低下する。その後、時刻t2においてベーパの蓄積量が一定以上になると、急激にフィード燃圧が低下する。さらに、時刻t3においてベーパの蓄積量が臨界点に達すると、フィードポンプ36が吐出不能となる。 In the example shown in FIG. 6, vapor begins to be generated from time t1 when Vvap>Vpump, and as the amount of vapor accumulated in the feed pump 36 gradually increases, the feed fuel pressure gradually decreases. After that, when the amount of vapor accumulation exceeds a certain level at time t2, the feed fuel pressure suddenly decreases. Furthermore, when the amount of vapor accumulation reaches a critical point at time t3, the feed pump 36 becomes unable to discharge.

そこで、ステップS30では、フィード燃圧の変化からVvap-Vpump状態を検知する。つまり、フィード燃圧の変化からベーパの発生を検知する。具体的には、フィード燃圧センサから取得した現在のフィード燃圧が目標フィード燃圧(目標とするフィード燃圧)以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、Vvap>Vpump状態であると判定する。 Therefore, in step S30, the Vvap-Vpump state is detected from the change in the feed fuel pressure. In other words, vapor generation is detected from the change in the feed fuel pressure. Specifically, if the current feed fuel pressure obtained from the feed fuel pressure sensor remains below the target feed fuel pressure (target feed fuel pressure) for a predetermined period of time or more, it is determined that the Vvap>Vpump state is met.

また、Vvap-Vpump状態を検知する他の方法として、フィードポンプ36に対する駆動電流(又は駆動電圧)の指示量となる積分項の変化により検知する方法が挙げられる。図7は、ポンプ回転数の制御について説明する図である。図7には、目標フィード燃圧が得られるようにポンプ回転数を制御するデマンド制御の実行時におけるフィード燃圧、ポンプ回転数、及び指示量の挙動を示している。 Another method for detecting the Vvap-Vpump state is to detect it from a change in the integral term, which is the command amount for the drive current (or drive voltage) for the feed pump 36. Figure 7 is a diagram for explaining the control of the pump speed. Figure 7 shows the behavior of the feed fuel pressure, pump speed, and command amount when demand control is being performed to control the pump speed so as to obtain the target feed fuel pressure.

図7に示すように、Vvap>Vpump状態となってフィード燃圧が低下すると、ポンプ回転数を上昇させることによりポンプ掃気速度Vpumpを上昇させる制御が行なわれる。このような制御を通じて、フィード燃圧を目標フィード燃圧に保持することができる。この時のフィードポンプ36に対する駆動電流(又は駆動電圧)の指示量の増加傾向によってVvap-Vpump状態を検知することができる。なお、指示量は、ベーパ発生量Qvapに対してのフィードポンプ36の掃気能力の不足分に相当する。 As shown in FIG. 7, when Vvap>Vpump and the feed fuel pressure drops, control is performed to increase the pump scavenging speed Vpump by increasing the pump rotation speed. Through this control, the feed fuel pressure can be maintained at the target feed fuel pressure. The Vvap-Vpump state can be detected by the increasing tendency of the command amount of the drive current (or drive voltage) for the feed pump 36 at this time. The command amount corresponds to the shortage of the scavenging capacity of the feed pump 36 relative to the vapor generation amount Qvap.

Vvap>Vpump状態であると判定した場合、ステップS40において、目標値算出部は、ベーパ発生速度Vvap及びポンプ掃気速度Vpumpの少なくとも一方の目標値を算出する処理を行なう。このステップでは、推定されたベーパ発生速度Vvapとポンプ掃気速度Vpumpとの差分に基づいて、ベーパ発生速度Vvapがポンプ掃気速度Vpump以下となる目標値を算出する。その後、算出された目標値が得られるように、ベーパ発生速度Vvap及びポンプ掃気速度Vpumpの少なくとも一方の制御が実行される。ベーパ発生速度Vvapを制御する場合、ステップS50に進み、ポンプ掃気速度Vpumpを制御する場合、ステップS60に進む。 If it is determined that Vvap>Vpump, in step S40, the target value calculation unit performs a process of calculating a target value for at least one of the vapor generation speed Vvap and the pump scavenging speed Vpump. In this step, based on the difference between the estimated vapor generation speed Vvap and the pump scavenging speed Vpump, a target value is calculated at which the vapor generation speed Vvap is equal to or less than the pump scavenging speed Vpump. Then, control of at least one of the vapor generation speed Vvap and the pump scavenging speed Vpump is performed so as to obtain the calculated target value. If the vapor generation speed Vvap is to be controlled, proceed to step S50, and if the pump scavenging speed Vpump is to be controlled, proceed to step S60.

ステップS50において、制御部は、ベーパ発生速度Vvapを制御する処理を行なう。ここで、例えば密閉タンクシステムの場合、燃温が一定に保たれた車両の登坂時には、ベーパ発生速度Vvapはタンク内圧減圧速度に比例するものである。また、タンク内圧が一定に保たれた車両の暖機運転時には、ベーパ発生速度Vvapは内燃機関22の暖機速度に比例するものである。したがって、登坂時にはタンク内圧減圧速度を調整することにより、ベーパ発生速度Vvapを制御することができる。また、暖機運転時には、内燃機関22の暖機速度を調整することにより、ベーパ発生速度Vvapを制御することができる。 In step S50, the control unit performs a process to control the vapor generation rate Vvap. Here, for example, in the case of a closed tank system, when the vehicle is climbing a slope with the fuel temperature kept constant, the vapor generation rate Vvap is proportional to the tank internal pressure depressurization rate. Also, when the vehicle is warming up with the tank internal pressure kept constant, the vapor generation rate Vvap is proportional to the warm-up rate of the internal combustion engine 22. Therefore, when climbing a slope, the vapor generation rate Vvap can be controlled by adjusting the tank internal pressure depressurization rate. Also, when the vehicle is warming up, the vapor generation rate Vvap can be controlled by adjusting the warm-up rate of the internal combustion engine 22.

ここでは、タンク内圧減圧速度を調整する場合を例に挙げて、ベーパ発生速度Vvapの制御について説明する。タンク内圧減圧速度は、例えば封鎖バルブ28の開閉動作によって調整する。このステップでは、減圧速度算出用マップを参照し、Vvap-Vpump状態に対応する目標タンク内圧減圧速度(目標とするタンク内圧減圧速度)を求める。 Here, we will explain the control of the vapor generation rate Vvap by taking the case of adjusting the tank internal pressure decompression rate as an example. The tank internal pressure decompression rate is adjusted, for example, by opening and closing the shutoff valve 28. In this step, a decompression rate calculation map is referenced to determine the target tank internal pressure decompression rate (target tank internal pressure decompression rate) that corresponds to the Vvap-Vpump state.

図8は、タンク内圧の減圧制御について説明する図である。図8の左側は、燃料Fの蒸気圧曲線図を示している。図8に示す蒸気圧曲線図上には、燃温を一定とした場合にタンク内圧に応じたVvap-Vpump状態を点ST1~ST4として模式的に示している。点ST1~ST4のタンク内圧は、点ST1>点ST2>点ST3>点ST4である。そして、点ST1はベーパ未発生領域に、点ST2は蒸気圧曲線C上に、点ST3、ST4はベーパ発生領域に、それぞれ位置している。 Figure 8 is a diagram explaining the pressure reduction control of the tank internal pressure. The left side of Figure 8 shows a vapor pressure curve diagram of fuel F. On the vapor pressure curve diagram shown in Figure 8, the Vvap-Vpump state according to the tank internal pressure when the fuel temperature is constant is shown as points ST1 to ST4. The tank internal pressure at points ST1 to ST4 is point ST1 > point ST2 > point ST3 > point ST4. Point ST1 is located in the non-vapor generation region, point ST2 is on the vapor pressure curve C, and points ST3 and ST4 are in the vapor generation region.

図8の右側は、減圧速度算出用マップを示している。図8に示す減圧速度算出用マップは、Vvap-Vpump状態とタンク内圧減圧速度との関係として実験や解析により予め定められ、記憶装置に記憶されている。図8に示す減圧速度算出用マップ中の実線は、Vvap=Vpump状態とするために必要なタンク内圧減圧速度を表している。 The right side of Figure 8 shows a map for calculating the decompression rate. The decompression rate calculation map shown in Figure 8 is determined in advance through experiments and analysis as the relationship between the Vvap-Vpump state and the tank internal pressure decompression rate, and is stored in a storage device. The solid line in the decompression rate calculation map shown in Figure 8 represents the tank internal pressure decompression rate required to achieve the Vvap=Vpump state.

例えば、Vvap<Vpump状態である点ST1の場合、タンク内圧減圧速度を現状維持する。Vvap=Vpump状態である点ST2の場合、タンク内圧減圧速度を僅かに低下させることにより目標タンク内圧減圧速度に制御する。Vvap>Vpump状態である点ST3、ST4の場合、タンク内減圧速度を低下させることにより目標タンク内圧減圧速度に制御する。VvapとVpumpとの速度差が大きくなるほど、タンク内減圧速度の低下度合いは大きくなる。 For example, at point ST1 where Vvap<Vpump, the tank internal pressure depressurization rate is maintained at the current level. At point ST2 where Vvap=Vpump, the tank internal pressure depressurization rate is slightly reduced to control it to the target tank internal pressure depressurization rate. At points ST3 and ST4 where Vvap>Vpump, the tank internal pressure depressurization rate is reduced to control it to the target tank internal pressure depressurization rate. The greater the speed difference between Vvap and Vpump, the greater the degree of reduction in the tank internal pressure depressurization rate.

すなわち、Vvap>Vpump状態である場合は、タンク内圧の減圧速度を緩和するように封鎖バルブ28を開く方向に開度を制御することにより燃料タンク14内に大気を引き込み、目標値となるまでベーパ発生速度Vvapを低下させる。これにより、Vvap≦Vpump状態となるようにベーパ発生速度Vvapが制御される。ベーパ発生速度Vvapが目標値に達すると、封鎖バルブ28の開度の制御を終了してタンク内圧減圧速度を維持する。 In other words, when Vvap > Vpump, the opening of the shutoff valve 28 is controlled in the direction to open the tank internal pressure reduction rate to ease the rate at which the tank internal pressure is reduced, drawing air into the fuel tank 14 and reducing the vapor generation rate Vvap until it reaches the target value. This controls the vapor generation rate Vvap so that Vvap ≦ Vpump is achieved. When the vapor generation rate Vvap reaches the target value, control of the opening of the shutoff valve 28 is terminated and the tank internal pressure reduction rate is maintained.

一方、ステップS60において、制御部は、ポンプ掃気速度Vpumpを制御する処理を行なう。ポンプ掃気速度Vpumpは、ポンプ回転数、燃圧、及び燃温の少なくとも1つを調整することにより、制御することができる。 On the other hand, in step S60, the control unit performs a process to control the pump scavenging speed Vpump. The pump scavenging speed Vpump can be controlled by adjusting at least one of the pump speed, the fuel pressure, and the fuel temperature.

例えば、ポンプ回転数を調整することによりポンプ掃気速度Vpumpを制御する場合は、図7で説明した通りである。具体的には、Vvap>Vpump状態である場合は、ポンプ回転数を上昇させることにより、目標値となるまでポンプ掃気速度Vpumpを上昇させる。これにより、Vvap≦Vpump状態となるようにポンプ掃気速度Vpumpが制御される。ポンプ掃気速度Vpumpが目標値に達すると、ポンプ回転数を上昇させる制御を終了する。 For example, the case where the pump scavenging speed Vpump is controlled by adjusting the pump rotation speed is as described in FIG. 7. Specifically, when Vvap>Vpump, the pump rotation speed is increased to increase the pump scavenging speed Vpump until it reaches the target value. This controls the pump scavenging speed Vpump so that Vvap≦Vpump is satisfied. When the pump scavenging speed Vpump reaches the target value, the control to increase the pump rotation speed is terminated.

以上説明したステップS10~S60の一連の処理フローは、内燃機関22の駆動中に所定の制御周期で繰り返し実行される。このように、本実施形態にかかる圧力制御装置は、ベーパ発生速度Vvapがポンプ掃気速度Vpump以下となるように制御を行なうことにより、ベーパ発生量Qvapの変化に応じてタンク内圧を適切なレベルに上昇させることができる。これにより、実際のベーパの発生量に対して必要以上にタンク内圧が高圧となる期間を低減できる。 The series of processing flows from steps S10 to S60 described above are repeatedly executed at a predetermined control period while the internal combustion engine 22 is running. In this way, the pressure control device of this embodiment can raise the tank internal pressure to an appropriate level in response to changes in the vapor generation amount Qvap by controlling the vapor generation rate Vvap to be equal to or lower than the pump scavenging rate Vpump. This makes it possible to reduce the period during which the tank internal pressure is higher than necessary for the actual amount of vapor generated.

したがって、本実施形態にかかる燃料タンクの圧力制御装置によれば、ベーパの発生を抑制しつつ燃料タンク14の信頼性を確保することが可能となる。 Therefore, the fuel tank pressure control device of this embodiment makes it possible to ensure the reliability of the fuel tank 14 while suppressing the generation of vapor.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、燃料タンク14とキャニスタ44との間に封鎖バルブ28を含むバルブユニット46が設けられた密閉タンクシステムを構築可能な燃料タンクの圧力制御装置である場合を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、燃料タンク14とキャニスタ44との間にバルブユニット46(封鎖バルブ28)が設けられていない非密閉タンクシステムを構築可能な燃料タンクの圧力制御装置として構成されてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, the above embodiment has been described with reference to an example of a fuel tank pressure control device capable of constructing a sealed tank system in which a valve unit 46 including a shutoff valve 28 is provided between the fuel tank 14 and the canister 44, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be configured as a fuel tank pressure control device capable of constructing an unsealed tank system in which a valve unit 46 (shutoff valve 28) is not provided between the fuel tank 14 and the canister 44.

非密閉タンクシステムである場合、燃温が一定に保たれた車両の登坂時には、ベーパ発生速度Vvapは車速に比例するものである。また、タンク内圧が一定に保たれた車両の暖機運転時には、ベーパ発生速度Vvapは内燃機関22の暖機速度に比例するものである。したがって、登坂時には車速を調整することにより、ベーパ発生速度Vvapを制御することができる。また、暖機運転時には、内燃機関22の暖機速度を調整することにより、ベーパ発生速度Vvapを制御することができる。 In the case of a non-sealed tank system, when the vehicle is climbing a slope with the fuel temperature kept constant, the vapor generation speed Vvap is proportional to the vehicle speed. Also, when the vehicle is warming up with the tank internal pressure kept constant, the vapor generation speed Vvap is proportional to the warm-up speed of the internal combustion engine 22. Therefore, the vapor generation speed Vvap can be controlled by adjusting the vehicle speed when climbing a slope. Also, when the vehicle is warming up, the vapor generation speed Vvap can be controlled by adjusting the warm-up speed of the internal combustion engine 22.

14 燃料タンク
16 ベーパ配管
18 パージ配管
20 ベント配管
22 内燃機関
28 封鎖バルブ
30 パージバルブ
34 タンク内圧センサ
35 給油パイプ
36 フィードポンプ
38 燃料ゲージ
40 燃料供給配管
42 インジェクタ
44 キャニスタ
46 バルブユニット
47 ORVRバルブ
48A、48B リリーフバルブ
49 ROバルブ
54 大気導入通路
56 エアフィルタ
57 OBDモジュール
C、C1、C2 蒸気圧曲線
F 燃料
UE 使用環境
Vpump ポンプ掃気速度
Vvap ベーパ発生速度
ΔP ギャップ
14 Fuel tank 16 Vapor piping 18 Purge piping 20 Vent piping 22 Internal combustion engine 28 Shut-off valve 30 Purge valve 34 Tank internal pressure sensor 35 Fuel supply pipe 36 Feed pump 38 Fuel gauge 40 Fuel supply piping 42 Injector 44 Canister 46 Valve unit 47 ORVR valves 48A, 48B Relief valve 49 RO valve 54 Atmospheric air introduction passage 56 Air filter 57 OBD module C, C1, C2 Vapor pressure curve F Fuel UE Operating environment Vpump Pump scavenging speed Vvap Vapor generation rate ΔP Gap

Claims (1)

燃料を貯留する燃料タンク内から吸入した前記燃料中のベーパを掃気するフィードポンプにより前記ベーパを掃気する速度であるポンプ掃気速度を推定するポンプ掃気速度推定部と、
前記燃料タンク内で前記ベーパが発生する速度であるベーパ発生速度を推定するベーパ発生速度推定部と、
前記ベーパ発生速度が前記ポンプ掃気速度よりも大きくなることを予測した場合、前記ベーパ発生速度が前記ポンプ掃気速度以下となるように、前記ベーパ発生速度と前記ポンプ掃気速度の少なくとも一方を制御する制御部と、
を有する燃料タンクの圧力制御装置。
a pump scavenging speed estimation unit that estimates a pump scavenging speed, which is a speed at which vapor is scavenged by a feed pump that scavenges vapor in fuel sucked from a fuel tank that stores fuel;
a vapor generation rate estimation unit that estimates a vapor generation rate, which is a rate at which the vapor is generated in the fuel tank;
a control unit that, when predicting that the vapor generation rate will be greater than the pump scavenging rate, controls at least one of the vapor generation rate and the pump scavenging rate so that the vapor generation rate is equal to or less than the pump scavenging rate;
A fuel tank pressure control device having a pressure sensor.
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