特許 7582228 燃料タンクの圧力制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】燃料タンクの圧力制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/08 20060101AFI20241106BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20241106BHJP

   F02M 25/08 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

F02M37/08 A

F02M37/00 301H

F02M25/08 H

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022021559

(22)【出願日】2022-02-15

(65)【公開番号】P2023118552

(43)【公開日】2023-08-25

【審査請求日】2024-03-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】須田 享

(72)【発明者】

【氏名】岩井 顕

(72)【発明者】

【氏名】上野 一夫

【審査官】吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０４８７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０９８６４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１８５１１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３７／０８

Ｆ０２Ｍ ３７／００

Ｆ０２Ｍ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料タンクの圧力制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平２－９９７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【発明の効果】

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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4】ベーパ発生速度を算出する処理を説明する図である。

【図5】Ｖｐｕｍｐ算出用マップを示す図である。

【図6】フィード燃圧の経時変化を示すグラフである。

【図7】ポンプ回転数の制御について説明する図である。

【図8】タンク内圧の減圧制御について説明する図である。

【図9】燃料の蒸気圧曲線図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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^２）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。

【0042】

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）

【0043】

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）

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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）。

【0054】

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）。

【0055】

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）。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【符号の説明】

【0077】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】