(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉燃料タンクへの給油時にタンク内圧を調整し、タンクへの過剰給油を防止する密閉燃料タンクシステムの給油制御装置であって、
タンク内圧を検出する圧力検出手段と、
給油時にタンク内液面上部空間の気体をタンク外の所定の場所に排気する排気手段と、
給油時のタンク内圧に基づいて給油流量を推定する給油流量推定手段と、
給油時に前記燃料タンク内の燃料量が予め定めた基準量に到達したか否かを判定する燃料量検出手段と、
前記給油流量推定手段の推定した給油流量に基づいてタンク内圧上昇速度の目標値を設定する目標圧力変化設定手段と、
前記燃料量検出手段によりタンク内燃料量が前記基準量に到達したことが検出された後、前記圧力検出手段により検出したタンク内圧の上昇速度が前記目標値に一致するように前記排気手段の作動を制御する圧力制御手段と、を備えた密閉タンクシステムの給油制御装置。
【請求項２】
前記目標圧力変化設定手段は、前記給油流量推定手段により推定された給油流量に基づいて算出される、タンク内燃料量が前記基準量に到達してから予め定めた目標量に到達するまでの所要時間と、タンク内燃料が前記基準量に到達した時のタンク内圧とに基づいて、タンク内燃料量が前記目標量に到達した時にタンク内圧が予め定めた目標圧力になるように前記タンク内圧上昇速度の目標値を設定する、請求項１に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置。
【請求項３】
更に、タンク内燃料量が前記目標量に到達して給油が終了した後に再度追加給油が開始されたことを検出する追加給油検出手段と、前記追加給油が開始された場合のタンク内圧上昇速度の目標値を設定する追加給油時目標圧力変化設定手段とを備え、
前記圧力制御手段は、前記追加給油中、前記圧力検出手段により検出したタンク内圧上昇速度が前記追加給油時の目標値に一致するように前記排気手段の作動を制御する、請求項１または請求項２に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置。
【請求項４】
前記追加給油時目標圧力変化設定手段は、タンク内燃料量が前記目標量に到達する前に前記給油流量推定手段により推定された前記給油流量に基づいて算出される、タンク内燃料量が前記目標量から予め定めた許容最大量に到達するまでの所要時間と、前記追加給油が開始された時のタンク内圧とに基づいて、タンク内燃料量が前記許容最大量に到達した時にタンク内圧が前記目標圧力になるように追加給油時のタンク内圧上昇速度の目標値を設定する、請求項３に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉タンクシステムの給油制御装置に関し、詳細には密閉タンクシステムへの過剰給油を防止する給油制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料タンク、特に自動車用機関の燃料タンクから蒸発燃料が大気に放散されることを防止するために燃料タンクを密閉構造として蒸発燃料（燃料ベーパ）がタンク外に洩出することを防止した、いわゆる密閉燃料タンクシステムが知られている。
【０００３】
密閉燃料タンクシステムでは、給油時にタンクに燃料が注入されるとタンク内液面の上昇により液面上部空間の気体（燃料ベーパと空気との混合気）が圧縮されタンク内圧が上昇する。タンク内圧がある程度高くなると、タンクの給油管から供給される燃料がタンク内に流入することができなくなり給油不能ととなる。このため、密閉燃料タンクシステムでは、燃料タンク内液面上部空間をブリーザ配管を介して燃料ベーパ吸着剤を収納するキャニスタに接続し、このブリーザ配管上に電磁開閉弁（ベントバルブ）を設け、給油時にベントバルブを開弁することによりタンク内の気体をキャニスタに排気するようにしている。
【０００４】
このように、給油時にタンク内の気体をキャニスタに排気する場合、過剰に給油が行われタンク内に設計容量（いわゆる満タン燃料量）を大幅に越える量の燃料が注入されると開弁中のベントバルブからブリーザ配管を介して燃料がキャニスタに侵入する場合がある。キャニスタに液状の燃料が到達するとキャニスタ内の吸着剤が吸着した燃料で飽和してしまい燃料ベーパを吸着できなくなるのみならず、キャニスタやブリーザ配管中に侵入した燃料が外部に洩出する問題が生じる。
【０００５】
例えば、特開平６−２３５３４６号公報は上記のようなタンクの設計容量を越える給油（過剰給油）が行われることを防止する構成を開示している。
同公報の装置では、タンク内液面上部空間をキャニスタに接続するベント通路（ブリーザ配管）上にベントバルブを配置し、給油時にはベントバルブを開弁してタンク内の気体をベント通路を介してキャニスタに排気することにより、給油時のタンク内圧上昇を防止している。また、同公報の装置は、燃料タンク内の液面高さ（液位）を検出する液位検出センサを備えており、給油中にタンク内液位が所定の高さ以上になった場合に、上記ベントバルブを閉弁するものである。
【０００６】
通常、給油は燃料タンクの給油管に給油ノズルを挿入して給油ノズルから給油管を介して燃料を注入するが、給油ノズルにはオートストップ機構が設けられている。オートストップ機構は、給油管内の液面が上昇し、ノズルに設けた液面検出孔に到達したときに給油を停止する機構である。上記公報の装置では、燃料タンク内液位が所定高さ以上になるとベントバルブが閉弁されるため、その後給油が継続されるとタンク内圧が上昇する。このため、給油管内の液面もタンク内圧に応じて上昇し、タンク内圧がある圧力になると上記オートストップ機構が作動して給油が自動的に停止する。同公報の装置では、これによりタンクへの過剰給油が防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平８−２３５３４６号公報の装置のように、単に検出した液面が所定高さになったときにベントバルブを閉弁したのでは、給油終了時に問題を生じる場合がある。
例えば、上記公報の装置ではタンク内液面が所定高さに到達してベントバルブが閉弁すると、給油ノズルから注入される燃料により液面が更に上昇を続け、タンク内圧がそれに応じて上昇する。この圧力上昇速度は液面の上昇速度、すなわち給油ノズルからの給油流量に対応した速度になる。
【０００８】
上記公報の装置では、ベントバルブ閉弁後、タンク内圧が上昇して所定の圧力に到達すると給油ノズルのオートストップが作動して給油が停止されるが、ノズルからの給油流量が大きい場合には内圧上昇速度も大きくなる。一方、ベントバルブ開弁時には給油流量により流入する燃料と同一の体積の気体がベントバルブからタンク外に流出するためベントバルブからブリーザ配管を通ってキャニスタに流れる気体流量は給油流量とほぼ同一になる。
【０００９】
この場合、ベントバルブ開弁時のブリーザ配管やキャニスタ通過時の気体の圧損は流量が大きいほど大きくなる。すなわち給油流量が大きいほど排気される気体の圧損が大きくなりタンク内圧は大きくなる。このため、給油流量が大きい場合にはベントバルブ閉弁時のタンク内圧も高くなっている。しかも、上記のように給油流量が大きい場合にはベントバルブ閉弁後のタンク内圧上昇速度も大きくなる。このため、タンク内圧がオートストップ機構が作動する圧力に到達して実際に給油が停止された後にタンク内圧のオーバーシュートが生じてしまいタンク内圧が大きく上昇する場合がある。このように、給油終了後にタンク内圧が大きく上昇すると、タンク内圧により給油管内の燃料が給油口から外部に押出される、いわゆる吹返し（スピットバック）が生じる問題がある。
【００１０】
また、この場合には給油停止時のタンク内燃料液面高さもばらつくことになり、設計容量を越えて燃料が注入される過剰給油が生じる場合がある。
本発明は上記問題に鑑み、給油終了時の吹返しや過剰給油を生じることなく正確に給油量を制御することが可能な密閉タンクシステムの給油制御装置をが提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、密閉燃料タンクへの給油時にタンク内圧を調整し、タンクへの過剰給油を防止する密閉燃料タンクシステムの給油制御装置であって、タンク内圧を検出する圧力検出手段と、給油時にタンク内液面上部空間の気体をタンク外の所定の場所に排気する排気手段と、給油時のタンク内圧に基づいて給油流量を推定する給油流量推定手段と、給油時に前記燃料タンク内の燃料量が予め定めた基準量に到達したか否かを判定する燃料量検出手段と、前記給油流量推定手段の推定した給油流量に基づいてタンク内圧上昇速度の目標値を設定する目標圧力変化設定手段と、前記燃料量検出手段によりタンク内燃料量が前記基準量に到達したことが検出された後、前記圧力検出手段により検出したタンク内圧の上昇速度が前記目標値に一致するように前記排気手段の作動を制御する圧力制御手段と、を備えた密閉タンクシステムの給油制御装置が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明では、給油によりタンク内燃料量が予め定めた基準量（すなわち基準液面レベル）に到達した後は、圧力制御手段によりタンク内圧上昇速度が目標値に制御される。この圧力制御は、例えば排気手段としてベントバルブを備える場合にはベントバルブを開閉操作してタンク内の気体をキャニスタに排気することにより行われる。また、タンク内圧上昇速度の目標値は給油流量推定手段により推定された実際の給油流量に基づいて設定される。
これにより、タンク内圧上昇速度は目標値に制御されるため内圧上昇速度が過大になって給油終了時にタンク内圧オーバーシュートが生じることが防止され、給油終了時に吹返しが生じることが確実に防止される。
また、実際の給油流量に応じてタンク内圧上昇速度の目標値を設定しているため、給油停止時のタンク内液面高さを正確に制御することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記目標圧力変化設定手段は、前記給油流量推定手段により推定された給油流量に基づいて算出される、タンク内燃料量が前記基準量に到達してから予め定めた目標量に到達するまでの所要時間と、タンク内燃料が前記基準量に到達した時のタンク内圧とに基づいて、タンク内燃料量が前記目標量に到達した時にタンク内圧が予め定めた目標圧力になるように前記タンク内圧上昇速度の目標値を設定する、請求項１に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置が提供される。
【００１４】
すなわち、請求項２の発明では、タンク内圧上昇速度の目標値は、タンク内の燃料量が上記基準量より大きい目標量に到達したときに予め定めた目標圧力になるように設定される。この場合、給油流量推定手段により実際の給油流量が推定されているため、タンク内の燃料量が基準量から目標量に到達するまでの時間が給油量に基づいて算出できる。また、基準量到達時のタンク内圧が圧力検出手段により検出されるため、燃料量が目標量（例えばタンクの設計容量）に到達したときにタンク内圧を目標圧力（例えば給油ノズルのオートストップ機構が作動する圧力）にするために必要なタンク内圧上昇速度（目標速度）は上記目標圧力と基準量到達時のタンク内圧との差を目標量に到達するまでの時間で割ることにより算出できる。本発明では、上記によりタンク内圧上昇速度の目標値を設定することにより、タンク内燃料量が目標量（例えば設計容量、すなわちいわゆる満タン容量）に到達したときに、正確にオートストップ機構を作動させて給油を停止することが可能となり、過剰給油を確実に防止することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、更に、タンク内燃料量が前記目標量に到達して給油が終了した後に再度追加給油が開始されたことを検出する追加給油検出手段と、前記追加給油が開始された場合のタンク内圧上昇速度の目標値を設定する追加給油時目標圧力変化設定手段とを備え、前記圧力制御手段は、前記追加給油中、前記圧力検出手段により検出したタンク内圧上昇速度が前記追加給油時の目標値に一致するように前記排気手段の作動を制御する、請求項１または請求項２に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置が提供される。
【００１６】
すなわち、請求項３の発明では、例えばタンク内の燃料量が目標量に到達して一旦給油が停止された後、再度追加給油が行われた場合には、タンク内圧上昇速度は目標到達前の給油時の目標値とは別の目標値に設定され、同様な操作が行われる。これにより、追加給油時にも給油終了時の吹返しを確実に防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、前記追加給油時目標圧力変化設定手段は、タンク内燃料量が前記目標量に到達する前に前記給油流量推定手段により推定された前記給油流量に基づいて算出される、タンク内燃料量が前記目標量から予め定めた許容最大量に到達するまでの所要時間と、前記追加給油が開始された時のタンク内圧とに基づいて、タンク内燃料量が前記許容最大量に到達した時にタンク内圧が前記目標圧力になるように追加給油時のタンク内圧上昇速度の目標値を設定する、請求項３に記載の密閉タンクシステムの給油制御装置が提供される。
【００１８】
すなわち、請求項４の発明では追加給油時にはタンク内燃料量が許容最大量に到達したときにタンク内圧力が目標圧力になるように設定される。また、タンク内圧上昇速度の目標値を算出する際の給油流量としては、目標値到達前に推定した給油流量を使用する。タンク内燃料が目標量（満タン容量）に到達して一旦給油が停止された後の追加給油では、給油流量を絞り少しずつ給油を行うのが通常である。このため、目標量到達前の給油時の給油流量を用いてタンク内圧上昇速度の目標値を設定することにより、実際にはタンク内燃料量が許容最大量に到達する前にタンク内圧が目標値（例えばオートストップ機構が作動する圧力）に到達する。このため、追加給油時の給油によりタンク内燃料量が許容最大量を超えることが確実に防止されるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明を自動車用燃料タンクに適用した実施形態の概略構成を示す図である。図１において、１００は内燃機関本体、１は内燃機関１００の吸気通路、３は吸気通路１に配置されたエアクリーナを示す。吸気通路１には運転者のアクセルペダル（図示せず）の操作に応じた開度をとるスロットル弁６が設けられている。
図１に１１で示すのは機関の燃料タンクである。タンク１１内の燃料油はフュエルポンプ７０により昇圧され、フィード配管７１を介して機関１００の各気筒の燃料噴射弁１０１に圧送される。
【００２０】
燃料タンク１１には、タンク内への給油のための給油管１１１が設けられている。また、本実施形態では、給油管１１１の入口（給油口）１１４近傍部分は、循環通路（循環ライン）１１１ａにより燃料タンク１１内の液面上部空間と連通している。循環ライン１１１ａは、給油口１１４からの給油時に給油口１１４近傍に燃料タンク１１内の気体を供給し、給油管１１１の内部が負圧になることを防止する機能を有している。
図１に１１５で示すのは給油管１１１の給油口１１４を覆うリッドである。本実施形態では、給油管１１１からタンク内に給油を行うためには、リッド１１５を開放して給油管の給油口１１４に設けられたキャップ１１３を外すことが必要とされる。リッド１１５にはソレノイドアクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータからなり、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０からの駆動信号によりリッド１１５を開放するリッドオープナ１１５ａが設けられている。
【００２１】
タンク１１の上部には、後述するキャニスタ１０にタンク１１内の燃料油液面上部空間を接続するブリーザー配管１３が接続されている。
ブリーザー配管１３とタンク１１との接続部にはソレノイドバルブ等からなるベントバルブ１３１とそれぞれフロート弁からなるＣＯＶ（ＣＵＴ  ＯＦＦ  ＶＡＬＶＥ）１３２とＲＯＶ（ＲＯＬＬ  ＯＶＥＲ  ＶＡＬＶＥ）１３３とが設けられている。ベントバルブ１３１は、後述するように、ＥＣＵ３０からの駆動信号により開閉され、燃料タンク１１内の燃料ペーパをブリーザー配管１３を通してキャニスタ１０に排出する機能を有している。
【００２２】
本実施形態では、ベントバルブ１３１は常時閉弁されており、燃料タンク１１は密閉状態に維持されている。これにより、燃料タンク１１内の燃料の蒸発により生成した燃料ベーパは燃料タンク１１内に封入された状態となり、外部には洩出しない。このため、燃料ベーパの大気への放散が完全に防止される。
しかし、燃料タンク１１を密閉した結果、例えば機関運転中燃料噴射弁１０１からの高温のリターン燃料が燃料タンク１１に流入してタンク内燃料温度が上昇すると、それに応じて燃料蒸気圧が高くなるためタンク内圧が上昇する。本実施形態では、燃料タンク１１にはタンク内液面上部空間の圧力を検出する圧力センサ１２０が設けられており、機関運転中にタンク内圧が許容値（例えば燃料タンクの設計圧力）を越えて上昇した場合にはベントバルブ１３１を開弁し、タンク内の燃料ベーパをブリーザ配管１３を介してキャニスタ１０に逃してタンク内圧を低下させるようにしている。
【００２３】
タンク１１に設けられたＲＯＶ１３３の給油時の液面上昇により閉弁し、ベントバルブ１３１と燃料タンク１１との接続を遮断する。また、ＲＯＶ１３３は、車両転倒時等にベントバルブ１３１とタンク１１との接続部を閉鎖し、ブリーザー配管１３を介して大量の燃料油が外部に洩れることを防止する機能をも有している。
ＣＯＶ１３２はＲＯＶ１３３と並列に配置されており、ＲＯＶ１３３より更に液面が上昇したときにベントバルブ１３１とタンク１１との連通を遮断する。ＣＯＶ１３２は、給油時の液面上昇時にはＲＯＶ１３３閉弁後も開弁してタンク１１とベントバルブ１３１とを連通するが、ベントバルブ１３１開弁中に車両旋回による液面の動揺によりＣＯＶ１３２位置まで液面が到達したような場合、及び車両転倒時等には閉弁し、ベントバルブ１３１を通って燃料油がブリーザー配管１３に侵入することを防止する機能を有する。
【００２４】
図１に３０で示すのは、機関の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）及び入出力ポートを互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータからなり、機関の燃料噴射制御等の基本制御を行う他、本実施例では後述するように給油時のタンク内圧を調整し過剰給油と給油終了時の吹返しを防止するタンク内圧制御操作を行う。
【００２５】
上記制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポートは図示しない駆動回路を介して機関１００の燃料噴射弁１０１に接続され、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御している他、ベントバルブ１３１に接続され、ベントバルブ１３１の開閉制御を行う。本実施形態では、ベントバルブ１３１はソレノイドバルブであり、ソレノイドアクチュエータに入力するＥＣＵ３０からの駆動パルス信号のオンとオフとに応じて開閉動作を繰返す。ベントバルブ１３１を通る気体の流量は、駆動パルス信号のオン（ベントバルブ開）時間がパルス信号の１サイクル中に占める割合（デューティ比）に比例して増大する。従って、デューティ比は通常の制御弁における弁開度と同じ意味をもつ。このため、本明細書ではベントバルブ１３１の駆動パルス信号のデューティ比を便宜的にベントバルブの開度と称する場合がある。この場合にはベントバルブ１３１の全開状態は駆動パルス信号のデューティ比が１００パーセントの状態に対応し、全閉状態はデューティ比が０の状態に対応する。また、ベントバルブ１３１として、通常の制御弁を使用した場合にも、以下の説明はデューティ比をバルブ開度と読替えることによりそのまま適用される。
【００２６】
ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路を介して後述するパージ制御弁１５のアクチュエータ、ＣＣＶ（ＣＡＮＩＳＴＥＲ  ＣＬＯＳＵＲＥ  ＶＡＬＶＥ）１７のアクチュエータにそれぞれ接続され、これらの弁の作動を制御している他、図示しない駆動回路を介してリッドオープナ１１５ａに接続され、リッド１１５の開放を行う。
【００２７】
一方、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関の回転数、吸入空気量、機関冷却水温度、車両走行速度等を表す信号が、それぞれ図示しないセンサから入力されている他、運転者のスイッチ操作に応じて給油信号を出力するリッド開放スイッチ（給油スイッチ）１４０が接続されている。また、燃料タンク１１に設けられた、タンク内圧力を検出する圧力センサ１２０の出力は図示しないＡＤ変換器を介してＥＣＵ３０の入力ポートに供給されている。
【００２８】
図１に１０で示すのは燃料タンク内の燃料ベーパを吸着するキャニスタである。キャニスタ１０は、ブリーザー配管１３によりベントバルブ１３１を介して燃料タンク１１の燃料液面上部空間と、また、パージ配管１４によりパージ制御弁１５を介して吸気通路１と、また、大気連通管１８により、ＣＣＶ１７とフィルタ１９とを介して給油口１１４近傍の大気部分に、それぞれ接続されている。
パージ制御弁１５はソレノイドアクチュエータなどの適宜な形式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０からの信号により開弁し、キャニスタ１０と吸気通路１とを連通してキャニスタ１０のパージを行う。
【００２９】
また、大気連通管１８にはエアフィルター１９とＣＣＶ１７とが設けられている。エアフィルタ１９は後述するパージ実行時に大気連通管１８からキャニスタ１０内に流入する空気中の異物を除去するものである。ＣＣＶ１７は、ソレノイドアクチュエータなどの適宜な形式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０からの制御信号に応じて大気連通管１８とキャニスタ１１との連通を遮断するものである。
【００３０】
パージ制御弁１５の閉弁中にベントバルブ１３１とＣＣＶ１７とが開弁されると、燃料タンク１１の液面上部空間からブリーザー配管１３を介して燃料蒸気と空気との混合気がキャニスタ１０内に流入する。キャニスタ内部には活性炭等の蒸発燃料吸着剤５０が充填されている。燃料タンク１１内の圧力が大気圧より高い場合には、燃料タンク１１内の燃料蒸気を含む気体はキャニスタ１０内の吸着剤５０を通過した後にＣＣＶ１７と大気連通管１８とを通り大気に放出されるようになる。これにより、大気連通管１８からはキャニスタ内の吸着剤５０で燃料蒸気を除去された後の空気のみが放出されるようになり、燃料ベーパが大気に放出されることを防止しつつ燃料タンク１１の内圧を低下させることができる。
【００３１】
また、機関運転中で吸気通路１に負圧が発生しているときにパージ制御弁１５とＣＣＶ１７とが開弁されると、キャニスタ１０内にはパージ通路１４を介して吸気通路１の負圧が作用し、キャニスタ内圧力は大気圧より低くなる。このため、パージ制御弁１５が開弁すると、大気連通管１８からフィルタ１９により異物を除去された清浄な空気がキャニスタ１０内に流入する。この空気は吸着剤５０から吸着した燃料ベーパを離脱させ、燃料ベーパと空気との混合ガス（パージガス）となってパージ通路１４から機関吸気通路１に流入し、機関燃焼室で燃焼する。これにより、吸着剤５０が燃料ベーパで飽和することが防止される。
【００３２】
本実施形態では、前述したようにベントバルブ１３１は通常は閉弁保持されており、タンク内圧が許容限度を越えて上昇した場合と、後述するように給油が行われるときにのみ開弁してタンク内の燃料ベーパをキャニスタ１０に吸着させるようにされている。このため、常時キャニスタに燃料蒸気を供給する通常の開放式燃料タンクの場合に較べてキャニスタ１０の容量は比較的小さく設定されている。
【００３３】
次に、給油時の燃料タンク内圧力制御について説明する。
以下に説明する実施形態では、給油ノズル（図示せず）を燃料タンク１１の給油管１１１に挿入してノズルから給油管１１１内に燃料を供給することにより給油を行う。給油管１１１内に供給された燃料は、給油管１１１から燃料タンク１１内に流入する。
このとき、燃料タンク１１の内圧が大気圧以上である場合には給油管１１内にはタンク内圧と大気圧との差に相当する高さの液柱が形成される。従って、例えば、燃料タンク１１内液面が上昇してある液面高さになった場合には、給油管１１内の液面高さは、タンク内の液面高さに上記圧力差に相当する液柱高さを加えた高さとなる。
【００３４】
一般に、給油ノズルには給油を自動的に停止するオートストップ機構が設けられている。オートストップ機構は、給油中に給油管１１１内に形成される燃料液面が所定の高さになったことを検出して給油を停止する機構である。すなわち、給油ノズル側面には液面検出孔が設けられており、給油管１１１内液面が上昇してこの液面検出孔に到達したときに給油が停止される。
以下に説明する実施形態では、上記給油ノズルに設けられたオートストップ機構を作動させることにより燃料タンク１１への給油を停止する。
【００３５】
本実施形態では、給油開始に先立ってベントバルブ１３１が全開にされタンク内の気体をキャニスタ１０を介して大気に放出し、タンク１１内圧を大気圧近くまで低下させる。これにより、給油のために給油口１１４のキャップ１１３を外したときに、タンク内の燃料ベーパを含む気体が給油口１１４から大気に放出されることが防止される。
この状態で給油ノズルが給油管１１１内に挿入されて給油が開始されると、流入する燃料によりタンク１１内の液面が上昇し、開弁中のベントバルブ１３１からは流入する燃料に置換されたタンク内の液面上部空間の気体がブリーザ配管１３とキャニスタ１０とを通って燃料ベーパを除去された後大気に放出される。
【００３６】
この状態では、タンク内圧は大気圧よりベントバルブ１３１からキャニスタを経由して大気に放出される排気経路の圧損分だけ高くなる。この排気経路の圧損は排気経路を流れる気体の流量により定り、排気経路を流れる気体の流量はタンク１１に流入する燃料の流量、すなわち給油流量に相当する量である。従って、ベントバルブ１３１の全開時の給油中にはタンク内圧は給油流量に対応した圧力になっている。
給油により液面が上昇し、ＲＯＶ１３３の位置に到達するとＲＯＶ１３３のフロートがベントバルブ１３１との接続口を閉鎖する。これにより、タンク１１内とベントバルブ１３１とは小径のＣＯＶ１３２のみを介して連通するようになる。このため、ＲＯＶ１３３が閉鎖した状態ではベントバルブ１３１からブリーザ配管１３とキャニスタ１０とを介して大気連通管１８に至る排気経路の流路抵抗が大幅に増大し、タンク１１内圧は急激に上昇するようになる。
【００３７】
本実施形態のタンク内圧制御操作では、ＲＯＶ１３３が閉弁するときのタンク内燃料量（液面高さ）を基準量と称する。
タンク内燃料が基準量到達後に給油が継続されるとタンク内液面が上昇し、それとともにタンク内圧が上昇する。更に給油が継続されて液面が上昇すると、やがてタンク内液面はＣＯＶ１３２の位置に到達しＣＯＶ１３２のフロートがベントバルブ１３１接続口を閉塞する。この状態では排気経路は完全に閉塞され、ベントバルブ１３１が開弁していても燃料タンク１１は密閉状態になる。
【００３８】
本実施形態では、燃料タンク１１の設計容量はＲＯＶ１３３の閉弁する燃料量（基準量）より大きく、ＣＯＶ１３２の閉弁する燃料量より小さく設定されている。この燃料タンクの設計容量はいわゆる満タン時の燃料量であり、本実施形態では後述するように、タンク内の設計容量を目標燃料量として設定し、タンク内燃料量がこの目標燃料量に到達したときに給油ノズルのオートストップ機構が作動して給油が停止するようにしている。
【００３９】
図２、図３は本実施形態のタンク内圧制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により実行される。
図２、ステップ２０１は、車両運転者によりリッド開放スイッチ１４０（図１）がオンにされたか否かの検出操作である。リッド開放スイッチ１４０がオンにされ、給油信号が出力されるとＥＣＵ３０は、リッドオープナー１１５ａを作動させて給油口リッド１１５を開放することにより、作業者が給油口キャップ１１３を外して給油を行うことを可能とする。従って、リッド開放スイッチ１４０がオンにされた場合（給油信号を入力した場合）には、運転者に給油の意志があり、スイッチ１４０の操作に続いて給油が開始されることが予想される。
【００４０】
そこで、本実施形態ではステップ２０１でリッド開放スイッチ１４０がオンにされた場合には、ステップ２０３でベントバルブ１３１を全開にする。これにより、燃料タンク１１内圧は大気圧近傍まで低下するため、作業者が給油を行うために給油口キャップ１１３を外した場合にも燃料タンク１１内の燃料ベーパを含む気体が給油口から大気に放出されることが防止される。
【００４１】
ステップ２０５とステップ２０７は給油ノズルからの給油開始検出操作である。本実施形態では、ベントバルブ全開時の燃料タンク内圧力上昇速度に基づいて給油が開始されたか否かを判定する。ベントバルブ全開状態で給油が開始されると、タンク内液面上昇に伴ってタンク内の気体がベントバルブ１３１から排気される。このため、ベントバルブ１３１からブリーザ配管１３、キャニスタ１０を経て大気連通管１８から大気に至る排気経路を流れる気体の流れにより排気経路の圧損が生じタンク内圧は上昇するようになる。そこで、本実施形態では、タンク内圧の上昇速度ΔＰＴがある程度大きい値ΔＰＴ1を越えた場合には給油が開始されたと判定するようにしている。
【００４２】
すなわち、ステップ２０５では圧力センサ１２０の検出値に基づいて、予め定めた一定時間内のタンク圧力上昇幅を算出しタンク内圧力上昇速度ΔＰＴとして記憶し、ステップ２０７では、算出したΔＰＴが所定値ΔＰＴ1を越えたか否かを判定する。ステップ２０５とステップ２０７は、ステップ２０７でΔＰＴ＞ΔＰＴ1になるまで繰返される。
【００４３】
給油開始後、ステップ２０９と２１１とでは給油流量が安定してほぼ一定になったか否かを判定する。前述したように、ベントバルブ１３１全閉時の給油では、燃料タンク内圧は給油流量に対応したほぼ一定の圧力に収束するようになる。本実施形態では給油開始が検出された後（ステップ２０７）、タンク内圧上昇速度が所定値ΔＰＴ2より小さくなったとき、すなわちタンク内圧がある値に収束したときに給油が安定したと判断する。ΔＰＴ2は比較的小さい正の値である。
【００４４】
すなわち、ステップ２０９ではタンク内圧上昇速度ΔＰＴが圧力センサ１２０の検出値の一定時間内の変化幅として算出され、ステップ２１１では、ステップ２０９で算出した内圧上昇速度ΔＰＴが所定値ΔＰＴ2より小さくなったか否かを判定する。ステップ２０９と２１１とは、ステップ２１１でΔＰＴ＜ΔＰＴ2となるまで、すなわち給油が安定したことが検出されるまで繰返される。
【００４５】
ステップ２１１で給油が安定していることが検出された場合には、ステップ２１３で、給油安定後のタンク内圧ＰＴを圧力センサ１２０で検出し、ステップ２１５ではこの値を給油速度を表すパラメータＰＶとして記憶する。ＰＶは、後述するステップ２２５（図３）で、タンク内圧上昇速度の目標値を算出する際に使用される。
【００４６】
ステップ２１５でＰＶを記憶すると、次に、図３ステップ２１７では再度、タンク内圧上昇速度ΔＰＴを算出する。
そして、ステップ２１９ではこのΔＰＴが負の所定値−ΔＰＴ3より小さくなったか否か（すなわち、タンク内圧が所定以上の速度で下降しているか否か）、また、ステップ２２１ではΔＰＴが前述の所定値ΔＰＴ2（図２、ステップ２１１）以上になったか否かを判定する。ステップ２１９は給油量が基準量に到達する前に意図的に給油が停止されたか否かの判定操作を、ステップ２２１は、給油によりタンク内燃料量が基準量（ＲＯＶ１３３が閉弁する液面高さに対応する量）に到達したか否かの判定操作を、それぞれ示している。
【００４７】
作業者が一定量の燃料のみを給油する意図を持っている場合には、給油がタンク内燃料が基準量に到達する前に停止される場合がある。この場合には、ベントバルブ１３１が全開の状態で給油が停止されるため、給油停止後タンク内圧は下降を開始する。ステップ２１９ではタンク内圧が下降を初めて、下降速度が所定値ΔＰＴ3より大きくなったときに、燃料量が基準量に到達する前に給油が停止されたと判定する。この場合には、ステップ２３７に進みベントバルブ１３１を全閉にした後、タンク内圧制御操作を終了する。
【００４８】
一方、ステップ２２１では、タンク内圧上昇速度ΔＰＴが所定値ΔＰＴ2以上になった場合に、タンク内燃料量が基準量に到達してＲＯＶ１３３が閉弁したと判定する。ステップ２１７から２２１の操作は、ステップ２１９で給油が終了するか、或はステップ２２１でタンク内燃料量が基準量に到達するまで繰返される。
【００４９】
ステップ２２１でタンク内燃料量が基準量に到達した場合には、次にステップ２２３から２３３のタンク内圧上昇速度の制御が行われる。
ステップ２２３から２３３の操作は、給油によりタンク内燃料量が目標量に到達したときに確実に給油ノズルのオートストップ機構を作動させ給油を停止するための操作である。
【００５０】
ステップ２２３から２３３の操作では、まずステップ２２３で現在のタンク内圧ＰＴが圧力センサ１２０から読込まれる。この内圧ＰＴはＲＯＶ１３３が閉弁した時の圧力である。
次に、ステップ２２５ではタンク内圧上昇速度の目標値ΔＰＳ1が算出される。
タンク内圧の目標上昇速度ΔＰＳ1は、給油流量ＱＦ、タンクの目標燃料量ＶＴ、基準燃料量ＶＳ、及び基準燃料量到達時のタンク内圧ＰＴ（ステップ２２３）と目標燃料量到達時のタンク内圧（目標圧力）ＰＴＲとを用いて以下の手順により算出される。
【００５１】
すなわち、まずステップ２１５（図２）で記憶したタンク内圧ＰＶから、予め定めた関係に基づいて、給油流量ＱＦを算出する。本実施形態では、予め実際の燃料タンク１１と排気経路（ベントバルブ１３１、ブリーザ配管１３、キャニスタ１０、ＣＣＶ１７、フィルタ１９及び大気連通管１８により構成される流路）を用いて実験を行い、給油流量ＱＦとベントバルブ１３１全開時のタンク内圧ＰＶとの関係を求めてあり、この関係をＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。実際の給油流量ＱＦは、ステップ２１５で記憶したタンク内圧ＰＶを用いて、ＥＣＵ３０に記憶した関係から求められる。
【００５２】
流量ＱＦを算出後、次にこの流量で給油を続けた場合に基準量ＶＳに到達後、タンク内燃料量が目標量ＶＴに到達するまでの時間Ｔ0を算出する。時間Ｔ0は、Ｔ0＝（ＶＴ−ＶＳ）／ＱＦとして算出される。
基準燃料量到達時のタンク内圧ＰＴを目標燃料量到達時にＰＴＲまで上昇させるためには、上記時間Ｔ0の間に圧力を（ＰＴＲ−ＰＴ）だけ上昇させる必要がある。従って、タンク内圧上昇速度の目標値ΔＰＳ1は、ΔＰＳ1＝（ＰＴＲ−ＰＴ）／Ｔ0として算出される。
【００５３】
なお、目標圧力ＰＴＲは給油管１１１内の液面を給油ノズルの液面検出孔の位置まで上昇させるのに必要なタンク内圧である。
すなわち、タンク燃料量が基準値に到達後、タンク内圧力上昇速度が上記により算出されたΔＰＳ1に等しくなるように制御すれば、タンク内燃料量が目標量になったときには必ず給油ノズルのオートストップ機構が作動し、給油が停止されるため、目標燃料量を越えた過剰な給油が防止される。
【００５４】
なお、タンク内圧上昇速度目標値ΔＰＳ1は、上述のようにその都度ＰＶとＰＴとを用いて算出するようにしても良いが、一旦燃料タンクシステムが定れば、ＶＴ、ＶＳ、ＰＴＲは一定の値になる。また、通常、ステップ２１５で記憶したタンク内圧ＰＶとステップ２２３で検出したタンク内圧ＰＴとはほぼ同一の値となる。
【００５５】
このため、実際の燃料タンクシステムではステップ２１５でＰＶの値が定ればＰＶの値のみに基づいて上記計算を行うことが可能である。従って、予めＰＶの値を変えて上記計算を行って内圧の目標上昇速度ΔＰＳ1を求めておくことも可能である。図４は、上記により予め求めたＰＶとΔＰＳ1との関係の一例を示す図である。ステップ２２５では、図４の関係を例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納しておき、ＰＶとＰＴとを用いてその都度ΔＰＳ1を算出する代りに、ステップ２１５で記憶したＰＶの値に基づいて図４の関係から直接ΔＰＳ1を求めるようにすることも可能である。
【００５６】
ステップ２２７から２３３は上記タンク内圧上昇速度の制御操作である。
すなわち、ステップ２２７では圧力センサ１２０の検出値に基づいて現在のタンク内圧上昇速度ΔＰＴを算出し、ステップ２２９ではこのΔＰＴが目標速度ΔＰＳ1を越えているか否かを判断するとともに、越えている場合にはステップ２３１でベントバルブ１３１を全開にして内圧上昇速度を低下させる。また、逆にΔＰＴが目標速度ΔＰＳ1以下であった場合にはステップ２３３でベントバルブ１３１を全閉にして内圧上昇速度を増大させる。これにより、タンク内圧上昇速度は目標値ΔＰＳ1に維持されるようになる。これにより、タンク内燃料量が目標量ＶＴに到達すると、タンク内圧は給油ノズルのオートストップ機構が作動する圧力になり給油が停止される。
【００５７】
ステップ２３５は給油が終了したか否かの判定操作である。タンク内燃料量が目標値に到達してオートストップ機構が作動したして給油が停止された場合、および人為的に給油が停止された場合には、いずれもタンク内圧の上昇速度が低下するため、ステップ２２９、２３３でベントバルブ１３１は全閉にされる。このため、タンク内圧の上昇速度は燃料の蒸発によるもののみになり極めて小さな値になる。ステップ２３５では、タンク内圧上昇速度ΔＰＴが比較的小さい正の値ΔＰＴ4より小さくなった場合に給油が終了したと判定し、タンク内圧制御操作を終了する。
ステップ２２７から２３５の操作は、ステップ２３５で給油が終了したと判定されるまで繰返される。
【００５８】
上述のように、本実施形態によれば、タンク内燃料量が目標燃料量に到達したときに確実に給油ノズルのオートストップ機構を作動させて給油を停止することができるため、目標燃料量を越えて過剰な給油が行われることを防止することが可能となる。また、給油停止後のタンク内圧力はオートストップ機構を作動させる圧力以上に上昇することがないため、給油停止後の吹返しが生じることが防止される。
【００５９】
次に、タンク内圧制御操作の別の実施形態について説明する。
本実施形態は、図２、図３の操作により目標燃料量まで給油が行われた後に追加給油が行われる場合のタンク内圧制御操作を含んでいる。
本実施形態では、一旦オートストップ機構が作動して給油が停止した後に再開される給油を追加給油と称している。
【００６０】
実際の給油作業においては、燃料が燃料タンクの目標燃料量まで給油され、燃料タンクがいわゆる満タン状態になった後、更に給油を続けて目標燃料量以上の燃料をタンクに供給することが要求される場合がある。しかしこの場合も、タンク内に許容最大量を越えて燃料が供給されることを防止する必要がある。
【００６１】
追加給油が行われると燃料タンク液面は目標燃料量時の液面から更に上昇し、ＣＯＶ１３２に到達してＣＯＶ１３２を閉塞させるようになる。本実施形態では、タンク内燃料量の許容最大量は上記ＣＯＶ１３２が閉弁する燃料量よりわずかに小さい容量に設定されており、追加給油時にもタンク内燃料量が許容最大量以下になるようにオートストップ機構を作動させるためのタンク内圧制御操作を行う。これにより、タンク内に許容最大量を越えて給油が行われることを防止している。
【００６２】
図５は、本実施形態のタンク内圧制御操作の主要部分を説明するフローチャートである。本実施形態においても追加給油以外の給油操作では図２、図３のタンク内圧制御操作が行われる。図５の操作は、図３ステップ２３５の操作で給油が終了した場合に引続いて行われる。図５のフローチャートは、図２、図３の操作の図示は省略して示している。
【００６３】
図５の操作を説明すると、まずステップ２３５で給油が終了した場合には、次にステップ５０１に進みベントバルブ１３１を全開にする、そしてステップ５０３から５０７の操作を繰返して追加給油が開始されるのを待つ。ステップ５０３と５０５は、タンクの圧力上昇速度ΔＰＴに基づいて給油が開始されたか否かを判定する操作であり、図２ステップ２０５、２０７と同一の操作である。また、ステップ５０５で給油が開始されていない場合には、ステップ５０７で前回給油が終了してから時間Ｔ1が経過したか否かを判定し、Ｔ1が経過している場合にはステップ５２５に進み、ベントバルブ１３１を全閉にして操作を終了する。すなわち、本実施形態では、ステップ２３５で給油が終了したと判断されてから、一定時間Ｔ1以内（例えば、Ｔ1は１５秒程度の時間）に追加給油が開始されなかった場合には、追加給油が行われる可能性は低いと判断してタンク内圧制御操作を終了する。
【００６４】
前回給油が終了してから一定時間Ｔ1が経過する前にステップ５０５で追加給油が開始されたことが検出された場合には、次にステップ５０９に進み圧力センサ１２０から現在のタンク内圧ＰＴを読込み、ステップ５１１でＰＴＡとして記憶する。ＰＴＡは追加給油開始時のタンク内圧となる。
次いで、ステップ５１３では、追加給油時のタンク内圧上昇速度の目標値ΔＰＳ2が算出される。ステップ５１３では、図３ステップ２２５と同一の手順でΔＰＳ2を算出する。但し、この場合にはステップ２２３のＰＴの代りにステップ５１１で記憶したＰＴＡの値を使用し、ＰＶはステップ２１５で記憶した値をそのまま使用する。
【００６５】
ステップ２１５で記憶したタンク内圧力ＰＶは、定常状態の給油中の給油流量に対応したものである。通常、追加給油を行う場合には作業者は給油流量を絞り少しずつ給油を行うため給油流量は定常状態の給油流量より小さくなる。
このため、ステップ２１５で記憶したタンク内圧力ＰＶを用いて算出されるタンク内圧力上昇速度ΔＰＳ2は実際のものより大きな値となる。
【００６６】
すなわち、ステップ５１３で算出したΔＰＳ2を用いてタンク内圧上昇速度を制御すると、実際にはタンク内燃料量が許容最大量に到達する前にタンク内圧力が目標圧力に到達して給油ノズルのオートストップ機構が作動する場合が多くなる。
【００６７】
本実施形態では、追加給油が行われる場合にもタンク内圧制御を行うが、目標燃料量まで給油が行われた後の追加給油はタンク性能上必ずしも好ましいものではなく、追加給油により給油される燃料量はできるだけ少ない方が好ましい。このため、本実施形態では、定常給油時の給油流量に対応するタンク内圧力ＰＶを使用してタンク内圧上昇速度の目標値ΔＰＳ2を算出するようにして、できるだけ追加給油時に実際に燃料量が許容最大量まで到達しないようにしているのである。なお、ステップ５１１のタンク内圧力ＰＴＡは、通常大気圧近傍である。従って、ステップ５１５においても、ステップ２２５と同様その都度ΔＰＳ2を計算するのではなく、予めＰＶとΔＰＳ2の図４と同様な関係を求めておき、ＰＶの値からこの関係に基づいて直接ΔＰＳ2を求めるようにすることも可能である。
【００６８】
上記によりタンク内圧上昇速度ΔＰＳ2を算出後、ステップ５１５から５２１では追加給油中のタンク内圧上昇速度ΔＰＴが目標値ΔＰＳ2に一致するようにベントバルブ１３１が開閉制御される。ステップ５１５から５２１の操作は、ステップ５２３で給油が終了したことが検出されるまで繰返される。ステップ５１５から５２３の操作は、図３ステップ２２７から２３５の操作と同一である。
【００６９】
また、ステップ５２３で給油終了が検出された場合には、ステップ５２５でベントバルブ１３１が全閉にされ、タンク内圧制御操作は終了する。
上述のように、本実施形態では目標燃料量まで給油が行われて給油が終了した後に追加給油が実施された場合も、給油量をタンクの最大許容量以下に確実に制限するとともに、追加給油終了時に吹返しが生じることが防止される。
【００７０】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、正確に給油量を制御して過剰な給油を確実に防止するとともに、給油終了時の燃料の吹返しを防止することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用燃料タンクに適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】燃料タンク内圧制御操作の一実施形態を説明するフローチャートの一部である。
【図３】燃料タンク内圧制御操作の一実施形態を説明するフローチャートの一部である。
【図４】図２、図３のタンク内圧上昇速度の目標値の設定の一例を示す図である。
【図５】燃料タンク内圧制御操作の図２、図３とは異なる実施形態を説明するフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１０…キャニスタ
１１…燃料タンク
１３…ブリーザ配管
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１１１…給油管
１２０…圧力センサ
１３１…ベントバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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