蒸发燃料处理装置的制作方法

本发明涉及一种蒸发燃料处理装置，在该蒸发燃料处理装置中，使用流量控制阀来作为将燃料箱与吸附罐连接的路径上的阀，如果该流量控制阀的阀可动部相对于阀座的轴向移动距离即行程量为从初始状态起的规定量以内，则该流量控制阀被维持为闭阀状态而能够将所述燃料箱保持为密闭状态。

背景技术：

日本特开2011-256778号中公开了如下一种蒸发燃料处理装置：使用了上述流量控制阀作为将燃料箱与吸附罐连接的路径上的阀。流量控制阀在从初始状态起开始进行开阀动作之后直到到达燃料箱与吸附罐连通的开阀开始位置为止，需要使阀可动部向开阀方向动作规定量。因此，为了迅速进行流量控制阀的开阀控制而预先学习开阀开始位置，在通常的开阀控制中，从开阀开始位置开始进行控制。为了进行该学习，需要检测开阀开始位置，该检测是通过检测燃料箱的内压降低来进行的。

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，燃料箱的内压还由于放置燃料箱的环境而发生变动，若基于内压降低检测开阀开始位置则有时会发生误检测。例如当在燃料箱内的空间中蒸气大量产生时，存在以下情况：内压由于蒸气而上升，在开阀开始位置处不发生规定的内压降低。

鉴于这种问题，本发明的课题在于：在使用上述流量控制阀来作为将吸附罐与燃料箱连接的路径上的阀的蒸发燃料处理装置中，在开始进行流量控制阀的开阀动作后，考虑燃料箱内压的变动量来进行燃料箱与吸附罐开始连通的开阀开始位置的检测，而且根据燃料箱内压的变动情况来变更流量控制阀的开阀速度，由此与放置燃料箱的环境变化无关地正确且迅速地检测开阀开始位置。

用于解决问题的方案

本发明中的第一发明是一种蒸发燃料处理装置，使吸附罐吸附燃料箱内的蒸发燃料，使发动机吸入所吸附的该蒸发燃料，使用流量控制阀来作为将燃料箱与吸附罐连接的路径上的阀，如果该流量控制阀的阀可动部相对于阀座的轴向移动距离即行程量为从初始状态起的规定量以内，则该流量控制阀被维持为闭阀状态而能够将所述燃料箱保持为密闭状态，该蒸发燃料处理装置具备：开阀单元，其使所述流量控制阀从闭阀状态起以规定速度开阀；内压传感器，其检测燃料箱内的空间压力来作为内压；开阀开始位置检测单元，其在所述流量控制阀的开阀动作开始后，求出由所述内压传感器检测出的内压的二阶微分值，基于该二阶微分值来检测所述流量控制阀的开阀开始位置；学习单元，其存储由开阀开始位置检测单元检测出的开阀开始位置来作为进行所述流量控制阀的开阀控制时的学习值；以及开阀速度变更单元，其基于由所述内压传感器检测出的内压的变化速度来变更所述开阀单元中的开阀速度。

在第一发明中，在开阀速度变更单元中，存在内压的变化方向为增压的情况和内压的变化方向为减压的情况这两种情况，在前者的情况下，开阀单元控制的开阀速度减慢，在后者的情况下，开阀单元控制的开阀速度加快。

当流量控制阀开始开阀并到达开阀开始位置而燃料箱与吸附罐连通时，向发动机供给蒸发燃料。此时，由于蒸发燃料的影响而发动机的空燃比瞬间发生变化。通过检测该空燃比的变化，能够检测流量控制阀的开阀开始位置。在本发明中，基于由内压传感器检测出的燃料箱内压的二阶微分值来检测流量控制阀的开阀开始位置，但是还能够同时使用基于上述空燃比的变化的检测来更高精度地检测开阀开始位置。另外，还能够代替检测空燃比而检测在发动机的空燃比控制中使用的空燃比的反馈校正量的变化，并同时使用该检测结果来检测开阀开始位置。

燃料箱内压由于流量控制阀被打开而发生变化的响应性根据基于流量控制阀的开闭以外的条件的燃料箱内压的变化速度而改变。例如当内压由于蒸发燃料的增加而上升时，内压的上升速度越快，则上述响应性越慢。因此，若在内压的上升速度快时打开流量控制阀的速度快，则在越过要检测的开阀开始位置的时间点内压发生变化，开阀开始位置的检测延迟，从而无法高精度地检测开阀开始位置。当为了解决该问题而使打开流量控制阀的速度始终慢时，虽然能够解决开阀开始位置的检测延迟的问题，但是从开始打开流量控制阀起直到检测出开阀开始位置为止需要较长时间。也就是说，产生开阀开始位置的学习控制耗费时间的问题。在本发明中，根据燃料箱内压的变化速度来变更流量控制阀的开阀速度，因此能够提高开阀开始位置的检测精度并且抑制学习时间变长。

关于本发明中的第二发明，在上述第一发明中，所述开阀单元构成为使所述流量控制阀的开阀量以在每个规定周期增加规定量的方式阶梯式地增加，所述开阀速度变更单元根据内压的变化速度来变更在开阀单元中增加开阀量的规定周期。

关于本发明中的第三发明，在上述第一发明或第二发明中，所述开阀单元构成为使所述流量控制阀的开阀量以在每个规定周期增加规定量的方式阶梯式地增加，而且在阶梯式地增加开阀量的定时，将从该定时起的规定时间设为开阀保持时间并在该开阀保持时间内进一步增大开阀量，所述开阀速度变更单元根据内压的变化速度来变更开阀单元中的开阀保持时间。

关于本发明中的第四发明，在上述第一发明至第三发明中的任一发明中，所述开阀速度变更单元基于在由所述开阀单元进行的所述流量控制阀的开阀开始前由所述内压传感器检测出的内压的变化速度，来变更开阀单元中的开阀速度。

关于本发明中的第五发明，在上述第一发明中，所述开阀速度变更单元根据内压的增加速度变快，使所述开阀速度减慢。

关于本发明中的第六发明，在上述第二发明或第三发明中，所述开阀速度变更单元根据内压的增加速度变快，使所述开阀单元中的规定周期延长。

关于本发明中的第七发明，在上述第三发明中，所述开阀速度变更单元根据内压的增加速度变快，使所述开阀单元中的开阀保持时间延长。

附图说明

图1是与本发明对应的概念图。

图2是本发明的一个实施方式的系统结构图。

图3是上述实施方式中的流量控制阀的纵截面图，表示初始状态。

图4是与图3相同的流量控制阀的纵截面图，表示闭阀状态。

图5是与图3相同的流量控制阀的纵截面图，表示开阀状态。

图6是上述实施方式中的流量控制阀的开阀开始位置学习控制处理例程的流程图。

图7是示出上述实施方式中的学习控制中的燃料箱内压以及流量控制阀的开阀量的变化的时序图。

图8是说明上述实施方式中的流量控制阀的开阀量控制图案的说明图。

图9是示出进行上述实施方式中的学习时间的选定的对应图的说明图。

图10是示出进行上述实施方式中的学习时间的选定的对应图的变形例的说明图。

具体实施方式

图1是与本发明的第一发明对应的概念图，由于此处的说明是重复的，因此省略。

图2～图6示出本发明的一个实施方式。在本实施方式中，如图2所示，车辆的发动机系统10中添加有蒸发燃料处理装置20。

在图2中，发动机系统10是公知的，经由吸气通路12向发动机主体11供给将燃料与空气混合而成的混合气体。空气一边被节流阀14控制流量一边被供给，燃料一边被燃料喷射阀(未图示)控制流量一边被供给。节流阀14和燃料喷射阀均与控制电路16连接，节流阀14向控制电路16提供与节流阀14的开阀量有关的信号，燃料喷射阀被控制电路16控制开阀时间。向燃料喷射阀供给燃料，该燃料是从燃料箱15供给的。

蒸发燃料处理装置20使供油中产生的燃料蒸气或燃料箱15内蒸发出的燃料蒸气(以下称为蒸发燃料)经由蒸气通路22吸附于吸附罐21。另外，吸附于吸附罐21的蒸发燃料经由吹扫通路23而被供给到节流阀14的下游侧的吸气通路12。在蒸气通路22上设置有步进电动机式截止阀(相当于本发明中的流量控制阀。以下也简称为截止阀)24，以开闭该通路22，在吹扫通路23上设置有吹扫阀25，以开闭吹扫通路23。

截止阀24如果在通过步进电动机进行的开阀动作开始后阀可动部相对于阀座的轴向移动距离即行程量为从初始状态起的规定量以内，则被维持为闭阀状态而能够将燃料箱15保持为密闭状态。而且，行程量能够连续地变更。当上述行程量变化而超过上述规定量时，截止阀24被设为开阀状态来进行燃料箱15与吸附罐21的连通。该行程量超过规定量的阀体的位置相当于本发明中的开阀开始位置。

吸附罐21内填装有作为吸附材料的活性炭21a，利用活性炭21a吸附来自蒸气通路22的蒸发燃料，再将所吸附的该蒸发燃料向吹扫通路23排出。吸附罐21还与大气通路28连接，当经由吹扫通路23而向吸附罐21施加吸气负压时，通过大气通路28供给大气压来进行经由吹扫通路23的蒸发燃料的吹扫。大气通路28从设置于燃料箱15的供油口17的附近吸引大气。

向控制电路16输入对燃料喷射阀的开阀时间等进行控制所需要的各种信号。除了向控制电路16输入上述节流阀14的开阀量信号以外，在图2所示的结构中，还向控制电路16输入检测燃料箱15的内压的压力传感器(相当于本发明中的内压传感器，以下称为内压传感器)26的检测信号。另外，控制电路16除了如上述那样进行燃料喷射阀的开阀时间的控制以外，在图2所示的结构中，还进行截止阀24及吹扫阀25的开阀控制。在此，内压传感器26是检测以大气压为基准的计示压力的传感器，但是也可以设为检测绝对压力的传感器。

图3示出截止阀24的构造。截止阀24在阀壳体30的圆筒形状的阀室32内具备被配置为同心状的大致圆筒形状的阀引导构件60，在阀引导构件60内具备被配置为同心状的大致圆筒形状的阀体70。另一方面，在阀壳体30的阀室32的下端部中央形成有与燃料箱15侧的蒸气通路22连通的流入路径34。另外，在阀壳体30的阀室32的侧壁形成有与吸附罐21侧的蒸气通路22连通的流出路径36。另外，在阀壳体30的与形成有流入路径34的下端部相反的一侧的上端部设置有步进电动机50的电动机主体52，用于封闭阀室32的上端部。

阀引导构件60和阀体70构成本发明中的阀可动部，另外，在形成有流入路径34的阀壳体30的下端部的开口缘部以同心状形成有圆形的阀座40。而且，通过将阀引导构件60和阀体70抵接于阀座40，来将截止阀24设为闭阀状态，通过使阀引导构件60和阀体70离开阀座40，来将截止阀24设为开阀状态。

阀引导构件60由圆筒状的筒壁部62和将筒壁部62的上端开口部封闭的上壁部64形成为有顶圆筒状。在上壁部64的中央部以同心状形成有筒状的筒轴部66，在该筒轴部66的内周面形成有内螺纹部66w。而且，阀引导构件60的筒轴部66的内螺纹部66w与形成于步进电动机50的输出轴54的外周面的外螺纹部54n螺合。此外，阀引导构件60被配置为能够相对于阀壳体30在被止转单元(省略图示)沿绕轴的方向止转的状态下沿轴向(上下方向)移动。因而，阀引导构件60构成为能够基于步进电动机50的输出轴54的正反旋转而沿上下方向(轴向)升降移动。另外，在阀引导构件60的周围插入安装有对该阀引导构件60向上方施力的辅助弹簧68。

阀体70由圆筒状的筒壁部72和将筒壁部72的下端开口部封闭的下壁部74形成为有底圆筒状。在下壁部74的下表面例如安装有圆板状的由橡胶状弹性材料形成的密封构件76。阀体70的密封构件76被配置为能够抵接于阀壳体30的阀座40的上表面。

在阀体70的筒壁部72的上端外周面沿圆周方向形成有多个连结凸部72t。另一方面，在阀引导构件60的筒壁部62的内周侧，与阀体70的各连结凸部72t相对应地沿阀引导构件60的移动方向形成有纵沟状的连结凹部62m。因而，阀体70的各连结凸部72t在阀引导构件60的各连结凹部62m内以能够沿上下方向相对移动的状态嵌合。而且，阀引导构件60和阀体70能够在阀引导构件60的连结凹部62m的底壁部62b从阀体70的连结凸部72t的下方抵接于该阀体70的连结凸部72t的状态下一体地向上方(开阀方向)移动。此外，在阀引导构件60的上壁部64与阀体70的下壁部74之间以同心状插入安装有阀弹簧77，该阀弹簧77始终对阀体70相对于阀引导构件60向下方即闭阀方向施力。

接着，对截止阀24的基本动作进行说明。

通过基于来自ECU 16的输出信号使步进电动机50向开阀方向或闭阀方向旋转预先决定的步数而使截止阀24进行动作。即，通过步进电动机50旋转预先决定的步数，利用步进电动机50的输出轴54的外螺纹部54n与阀引导构件60的筒轴部66的内螺纹部66w之间的螺合作用，使阀引导构件60沿上下方向移动预先决定的行程量。例如，在截止阀24中，设定为在完全打开位置处从初始状态起的步数为约200步、行程量为约5mm。

在截止阀24的初始化状态(初始状态)下，如图3所示，阀引导构件60被保持在下限位置，该阀引导构件60的筒壁部62的下端面抵接于阀壳体30的阀座40的上表面。另外，在该状态下，阀体70的连结凸部72t相对于阀引导构件60的底壁部62b位于上方，阀体70的密封构件76被阀弹簧77的弹簧力按压在阀壳体30的阀座40的上表面。即，截止阀24保持为完全关闭状态。此时的步进电动机50的步数为0步，阀引导构件60的轴向(上方向)的移动量、即开阀方向的行程量为0mm。

在车辆处于停车状态时，截止阀24的步进电动机50从初始化状态起向开阀方向例如旋转4步。由此，通过步进电动机50的输出轴54的外螺纹部54n与阀引导构件60的筒轴部66的内螺纹部66w之间的螺合作用，使阀引导构件60向上方移动约0.1mm，从而阀引导构件60被保持为从阀壳体30的阀座40浮起的状态。由此，抑制了由于气温等环境变化而在截止阀24的阀引导构件60与阀壳体30的阀座40之间施加不合理的力。此外，在该状态下，阀体70的密封构件76被阀弹簧77的弹簧力按压在阀壳体30的阀座40的上表面。

当步进电动机50从旋转了4步的位置起进一步向开阀方向旋转时，通过外螺纹部54n与内螺纹部66w之间的螺合作用，使阀引导构件60向上方移动，如图4所示，阀引导构件60的底壁部62b从阀体70的连结凸部72t的下方抵接于阀体70的连结凸部72t。然后，阀引导构件60进一步向上方移动，由此如图5所示，阀体70与阀引导构件60一起向上方移动，阀体70的密封构件76从阀壳体30的阀座40离开。由此，截止阀24成为开阀状态。

在此，关于截止阀24的开阀开始位置，由于在阀体70形成的连结凸部72t的位置公差、阀引导构件60的底壁部62b的位置公差等不同而每个截止阀24的开阀开始位置都不同，因此需要正确地学习开阀开始位置。进行该学习的是学习控制，一边使截止阀24的步进电动机50向开阀方向旋转(增加步数)一边基于燃料箱15的内压降低了规定值以上的定时来检测并存储开阀开始位置的步数。

接着，基于图6的流程图来说明由控制电路16进行的步进电动机式截止阀24的开阀开始位置的学习控制处理例程。当执行该例程的处理时，在步骤S1中判定是否设置了学习执行标志。学习执行标志是通过未图示的处理例程在处于与执行步进电动机式截止阀24的开阀开始位置的学习控制相符合的状态时设置的。例如，在车辆的作为电源开关的点火开关(未图示)被接通且车辆停止的状态下，设置该学习执行标志。当设置了学习执行标志时，在步骤S1中进行肯定判断，在步骤S2以后的处理中执行学习控制。

在步骤S2中，利用内压传感器26测量并取入该时间点的燃料箱内压P1。同时，清除计数器的计时并开始新的计时。在下一步骤S3中，判定时间测量用的计数器是否达到第一规定值。当经过预先设定的时间后计数器达到第一规定值而在步骤S3中进行肯定判断时，在步骤S4中，与步骤S2同样地利用内压传感器26测量并取入该时间点的燃料箱内压P2。接着，在步骤S5中，进行如上述那样被取入的燃料箱内压P1与P2之间的压差Vp1的运算。如根据图7明确可知的那样，此处求出的压差Vp1相当于燃料箱内压的变化速度。

在步骤S6中，基于步骤S5中求出的燃料箱内压的变化速度Vp1来选定学习时间。在此，基于如图9所示那样存储有数据的对应图来选定作为学习时间的监视时间。

在步进电动机式截止阀24的开阀开始位置的学习控制中，截止阀24按图8所示的图案进行开阀控制。即，以在每个规定周期(也称为监视时间)增加规定量的方式阶梯式地增加开阀量，而且在阶梯式地增加开阀量的定时，将从该定时起的规定时间设为开阀保持时间并进一步增大开阀量。在经过开阀保持时间后的保持工作时间内，增加后的开阀量减少并恢复为原来的开阀量。通过按这样的图案进行截止阀24的开阀控制，提高了燃料箱内压的变化对截止阀24的开阀控制的响应性。

在步骤S6中的学习时间的选定中，截止阀24的开阀控制中的监视时间被选定为如图9那样与燃料箱内压增加速度Vp1成比例的长度。因此，内压增加速度Vp1越快，则监视时间越长，截止阀24越缓慢地随时间经过被打开。其结果，学习时间也延长。

燃料箱内压由于截止阀24被打开而发生变化的响应性根据基于截止阀24的开闭以外的条件的燃料箱内压的变化速度而改变。例如，当内压由于蒸发燃料的增加而上升时，内压的上升速度越快，则上述响应性越慢。因此，若在内压的上升速度快时打开截止阀24的速度快，则在越过要检测的开阀开始位置的时间点内压发生变化，开阀开始位置的检测延迟，从而无法高精度地检测开阀开始位置。当为了解决该问题而使打开截止阀24的速度始终慢时，虽然能够解决开阀开始位置的检测延迟的问题，但是从开始打开截止阀24起直到检测出开阀开始位置为止需要较长时间。也就是说，产生开阀开始位置的学习控制耗费时间的问题。如上述那样，根据燃料箱内压的变化速度Vp1改变截止阀24的开阀控制中的监视时间来变更开阀速度，由此能够提高开阀开始位置的检测精度并且抑制学习时间变长。

此外，也可以将步骤S6中的学习时间的选定时使用的对应图设为如图10那样使截止阀24的开阀控制中的控制图案的开阀保持时间变化的对应图。在该情况下也同样，内压增加速度Vp1越快，则开阀保持时间越长，截止阀24越缓慢地随时间经过被打开。此时，监视时间也变化开阀保持时间所变化的量。

在此，使用对应图进行步骤S6中的学习时间的选定，但也可以基于计算式来求出。

在步骤S7中，截止阀24基于图8的图案被打开，在步骤S8中，与步骤S2同样地利用内压传感器26测量并取入该时间点的燃料箱内压Pn。同时，清除计数器的计时并开始新的计时。在下一步骤S9中，判定时间测量用的计数器是否达到第二规定值。基于第二规定值设定的时间被设为步骤S6中选定的监视时间。当经过监视时间后计数器达到第二规定值而在步骤S9中进行肯定判断时，在步骤S10中，与步骤S2同样地利用内压传感器26测量并取入该时间点的燃料箱内压Pn+1。接着，在步骤S11中，进行如上述那样被取入的燃料箱内压Pn与Pn+1之间的压差Vp的运算。如根据图7明确可知的那样，此处求出的压差Vp是对截止阀24进行开阀控制的期间的燃料箱内压的变化速度。

在步骤S12中，判定步骤S5中求出的压差Vp1与步骤S11中求出的压差Vp之间的变化幅度是否为第三规定值以上。第三规定值被设定为与由于截止阀24到达开阀开始位置使燃料箱15与吸附罐21连通导致蒸发燃料开始从燃料箱15流向吸附罐21而燃料箱内压降低相对应的压力。如图7那样，在箱内压为Pn+1、Pn+2时，压差Vp相对于压差Vp1的变化幅度大致为零而不为第三规定值以上，因此在步骤S12中进行否定判断，反复执行步骤S7以后的处理。在箱内压为Pn+3时，压差Vp相对于压差Vp1的变化幅度的绝对值为第三规定值以上，因此步骤S12中进行肯定判断，在步骤S13中，存储此时的截止阀24的开阀位置来作为开阀开始位置。当在Pn+2的定时截止阀24实际上阶梯式地被打开时，截止阀24中的阀体70的密封构件76从阀壳体30的阀座40离开而截止阀24被打开(参照图4、图5)，从而燃料箱15与吸附罐21连通(参照图2)。内压的上升速度随之而变低。当像这样截止阀24的开阀开始位置的学习控制完成时，在步骤S14中设置学习完成标志，直到下一次设置上述学习执行标志为止不执行上述的学习控制处理例程。此外，步骤S5、步骤S11以及步骤S12的处理在本发明中相当于求出二阶微分。

通过如上述那样进行截止阀24的开阀开始位置的学习控制，在以后对截止阀24进行开阀控制时，能够使截止阀24从作为学习值而被存储的开阀开始位置起立即开始打开。另外，在开阀开始位置的学习时，为了进行学习而考虑截止阀24开始打开之前的时间点的燃料箱内压的变化，来检测燃料箱内压伴随着蒸发燃料开始从燃料箱15流向吸附罐21的降低，因此能够与放置燃料箱15的环境变化无关地高精度地检测开阀开始位置。

而且，在开阀开始位置的学习时，根据燃料箱内压的变化速度来变更用于学习的截止阀24的开阀速度，因此能够提高开阀开始位置的检测精度并且抑制学习时间变长。即，根据压差Vp1求出开始对截止阀24进行开阀控制前的时间点的燃料箱内压的上升速度，基于该燃料箱内压的上升速度来变更截止阀24的开阀控制图案中的监视时间。该监视时间还是内压的采样周期，即使在内压的上升速度快时在检测出截止阀24的开阀开始位置之前存在时间延迟，也根据内压的上升速度延长采样周期，因此能够没有延迟地检测开阀开始位置。

上述实施方式中的步骤S7及步骤S12的处理相当于本发明中的开阀单元。另外，步骤S2～步骤S5以及步骤S8～步骤S12的处理相当于本发明中的开阀开始位置检测单元。并且，步骤S13的处理相当于本发明中的学习单元。另外，步骤S2～步骤S6的处理相当于本发明中的开阀速度变更单元。

以上，说明了特定的实施方式，但是本发明并不限定于这些外观、结构，在不变更本发明的要旨的范围内能够进行各种变更、追加、删除。例如，在上述实施方式中，将流量控制阀设为步进电动机式截止阀24，但也可以设为开阀量通过球状的阀体的旋转而连续改变的构造的球阀。另外，在上述实施方式中，将流量控制阀的开阀控制图案设为在阶梯式地增加开阀量的定时将从该定时起的规定时间设为开阀保持时间并进一步增大开阀量的控制图案，但也可以设为不具有开阀保持时间的单纯地阶梯式地增加开阀量的控制图案。

在上述实施方式中，为了变更流量控制阀的开阀速度而变更阶梯式地增加流量控制阀的开阀量的规定周期，但也可以变更阶梯式地增加的开阀量。另外，在上述实施方式中，在截止阀24的开阀开始之前求出燃料箱内压的变化速度Vp1，但也可以在开阀开始后求出燃料箱内压的变化速度Vp1。并且，在上述实施方式中，将本发明应用于车辆用的发动机系统中，但本发明并不限定于车辆用。在车辆用的发动机系统的情况下，也可以是同时使用发动机和马达的混合动力车。