JP2005188448A - 内燃機関の燃料供給系制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料供給系において制御回路と制御対象部品・センサとの間の配線を短くかつ簡潔に構成できる内燃機関の燃料供給系制御装置を提供する。
【解決手段】 燃料タンク１内に、燃料供給系コントロールユニット２１、及び、燃料ポンプ３１，キャニスタ６，リーク診断用のエアポンプ１４，圧力センサ１６，カットバルブ１３等を配置する。そして、前記燃料供給系コントロールユニット２１が、燃料ポンプ３１の駆動制御や、前記エアポンプ１４，圧力センサ１６，カットバルブ１３を用いたリーク診断を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給系制御装置に関する。

特許文献１には、燃料タンクにて発生した燃料蒸気を、キャニスタに吸着捕集させた後、機関に供給する蒸発燃料処理装置が開示されており、また、前記キャニスタの新気導入口にドレンカットバルブを介装すると共に、前記キャニスタと機関の吸気通路とを接続する配管の途中に、エアポンプの吐出口を接続し、前記ドレンカットバルブを閉じた状態で、前記エアポンプでエバポパージラインを加圧することで、前記エバポパージラインにおけるリークを診断する構成が開示されている。
特開平０７−０９１３３０号公報

ところで、上記のように、蒸発燃料処理装置を備えると共にリーク診断のためのドレンカットバルブ，エアポンプを備えるような場合、燃料供給系における制御対象部品及びセンサの数が多くなり、制御回路との間の配線が長くかつ複雑になってしまうという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料供給系において制御回路と制御対象部品・センサとの間の配線を短くかつ簡潔に構成できる内燃機関の燃料供給系制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、燃料タンク内に配設される電子デバイスを少なくとも制御する制御回路を、前記燃料タンク内に配置する構成とした。
かかる構成によると、燃料タンク内に配置される各種電子デバイス（制御対象部品及びセンサを含む）の近傍に制御回路が配設されることになり、また、燃料タンク内に各種電子デバイスが集められることで、制御回路と電子デバイスとの間の配線を短くかつ簡潔に構成できる。

請求項２記載の発明では、前記燃料タンク内にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタ，該キャニスタの新気導入口を閉塞するカットバルブ，前記キャニスタを含む燃料蒸気処理経路内の圧力を検出する圧力センサを、前記制御回路と共に、前記燃料タンク内に配置する構成とした。
かかる構成によると、燃料タンク内にて発生した燃料蒸気をキャニスタに導くための配管が不要となる一方、カットバルブ，圧力センサと制御回路との間の配線を短くかつ簡潔に構成できる。

請求項３記載の発明では、前記燃料タンク内にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタを含む燃料蒸気処理経路内を加圧又は減圧するエアポンプを、前記制御回路と共に、前記燃料タンク内に配置する構成とした。
かかる構成によると、エアポンプと制御回路との間の配線を短くできる一方、エアポンプをキャニスタと共に燃料タンク内に配設すれば、エアポンプの吐出口とエバポパージラインとの接続部分を燃料タンク内に設けることが可能となり、更には、燃料タンク内を直接エアポンプで加圧又は減圧させることで、間接的にエバポパージラインを加圧又は減圧することが可能となる。

図１は、蒸発燃料処理装置を備えた車両用内燃機関の燃料供給系を示す図である。
図１において、燃料タンク１内には燃料ポンプ３１が設置され、該燃料ポンプ３１の吐き出される燃料が燃料配管３２を介して燃料噴射弁３に供給される。
前記燃料配管３２の燃料タンク１内に配設される部分には、燃料配管３２内の燃料圧力を検出する燃圧センサ３３が設けられており、燃料タンク１に内設される燃料供給系コントロールユニット２１は、前記燃圧センサ３３で検出される燃料圧力に応じて前記燃料ポンプ３１を駆動制御する。

また、前記燃料供給系コントロールユニット２１には、燃料残量センサ３４，燃料温度センサ３５からの検出信号が入力される。
前記燃料噴射弁３は、内燃機関２の各気筒の吸気ポート４に設けられ、本体系コントロールユニット２２から出力される噴射パルス信号によって開弁駆動される。
尚、前記燃料供給系コントロールユニット２１と本体系コントロールユニット２２とは相互通信可能に構成される。

前記燃料噴射弁３の上流側の吸気コレクタ５には、キャニスタ６からのパージエアが、パージエア配管７を介して供給される。
前記吸気コレクタ５の上流側には、スロットルバルブ８が介装され、該スロットルバルブ８の開度によって機関１の吸入空気流量が調整される。
前記パージエア配管７の途中には、パージコントロールバルブ９が介装され、該パージコントロールバルブ９の開度によってパージ流量が制御される。

前記キャニスタ６は、容器内に活性炭などの吸着材を充填したものであり、燃料タンク１内の上部空間に設置される。
前記キャニスタ６に設けられる新気導入口６ａには、新気導入管１１の一端が接続され、前記新気導入管１１は、燃料タンク１の壁を貫通して燃料タンク１の外部空間にまで延設され、他端開口が燃料タンク１外部の大気中に開放される。

また、キャニスタ６には、カットバルブ１２を介して燃料タンク１内に開放されるエバポガス導入口６ｂが設けられている。
前記カットバルブ１２は、通常時には開で、液没時に閉となる機械式のバルブである。
燃料タンク１にて発生した燃料蒸気（エバポガス）は、前記カットバルブ１２が開いていれば、エバポガス導入口６ｂを介してキャニスタ６内の吸着材に吸着捕集される。

一方、前記キャニスタ６のパージガス導出口６ｃには、前記パージエア配管７が接続されている。
ここで、前記パージコントロールバルブ９は、前記燃料供給系コントロールユニット２１によって制御されるようになっており、内燃機関２の運転中にパージ許可条件が成立し、パージコントロールバルブ９が開制御されると、機関２の吸入負圧がキャニスタ６に作用する結果、新気導入口６ａから導入される新気によってキャニスタ６に吸着されていた燃料蒸気が脱離される。

そして、この脱離した燃料蒸気を含むパージガスが前記パージエア配管７を通って吸気コレクタ５内に吸入され、その後、機関２の燃焼室内で燃焼される。
また、本実施形態では、燃料タンク１からパージコントロールバルブ９までのエバポパージラインにおけるリークの有無を診断する機能が、後述するように設けられている。
前記リーク診断のために、前記新気導入管１１の燃料タンク１内に位置する部分に、ドレンカットバルブ１３が設けられると共に、パージエア配管７内に空気を送り込むエアポンプ１４が燃料タンク１内に設けられている。

前記エアポンプ１４は、燃料タンク１内のキャニスタ６の近傍に配置され、該エアポンプ１４の吐出口１４ａと燃料タンク１内のパージエア配管７とが、空気供給配管１５を介して接続される。
尚、エアポンプ１４の吐出口１４ａが、燃料タンク１内に直接開放される構成としても良い。

また、前記エアポンプ１４の吸込口には、燃料タンク１の壁を貫通して外部にまで延設される吸込み管１７の一端が接続され、前記吸込み管１７の他端は、エアクリーナ１８を介して大気開放される。
更に、パージエア配管７の内部圧力を検出する圧力センサ１６が、燃料タンク１内に設けられている。

前記ドレンカットバルブ１３，エアポンプ１４は、前記燃料供給系コントロールユニット２１によって制御され、前記燃料供給系コントロールユニット２１には、前記圧力センサ１６の検出信号が入力される。
そして、前記燃料供給系コントロールユニット２１は、機関２の停止後に、前記パージコントロールバルブ９及びドレンカットバルブ１３を閉じて、燃料タンク１からパージコントロールバルブ９までのエバポパージラインを閉塞し、次いで、前記エアポンプ１４を起動させて閉塞したエバポパージラインに空気を供給する。

ここで、前記エバポパージラインにリークがない場合には、エバポパージラインの圧力が所定圧にまで上昇するはずである。
従って、圧力センサ１６で検出される圧力が所定圧にまで到達しない場合には、リークの発生が推定されることになる。
尚、前記エアポンプ１４を用いたリーク診断は、所定圧にまで加圧して圧力を閉じ込めた状態での圧力降下代・降下速度からリークを診断させる構成であっても良いし、また、エバポパージラインの空気をエアポンプ１４で吸い出して減圧し、該減圧変化の特性及び／又は、負圧を閉じ込めた状態での圧力上昇代・上昇速度からリークを診断させることもできる。

ここで、前記燃料供給系コントロールユニット２１の制御機能を、図２の機能ブロック図に従って概略説明する。
前述のように、燃料供給系コントロールユニット２１と本体系コントロールユニット２２とは、ネットワーク１０１を介して相互通信可能に構成されており、本体系コントロールユニット２２は、燃料供給系コントロールユニット２１に対して、機関回転速度Ｎｅ，大気圧，基本燃料噴射量Ｔｐ，燃料噴射量Ｔｉ，噴射気筒数などの情報を送信し、燃料供給系コントロールユニット２１は、本体系コントロールユニット２２に対して、タンク内圧，異常検出結果，燃料残量などの情報を送信する。

燃料供給系コントロールユニット２１の燃料圧力制御指示値演算部１０２では、前記機関回転速度Ｎｅ，大気圧，基本燃料噴射量Ｔｐ，燃料噴射量Ｔｉ，噴射気筒数などの情報に基づいて、目標燃圧及び燃料消費量を演算し、燃料ポンプ制御部（ＦＰＣＭ）１０３では、燃圧センサ３３で検出される燃料圧力と前記目標燃圧との偏差に基づいてフィードバックデューティを演算すると共に、燃料消費量から基本デューティを演算する。

そして、前記フィードバックデューティと基本デューティとの合計をモータ駆動回路１０４に出力することで、前記燃料ポンプ３１が駆動される。
また、モータ駆動回路１０４には、燃料ポンプ３１のモータ異常を電流異常として検出する機能が備えられており、異常検出時には、前記ネットワーク１０１を介して本体系コントロールユニット２２に対して燃料ポンプ３１の異常検出結果が送信される。

また、本体系コントロールユニット２２から燃料供給系コントロールユニット２１に対してリーク診断の動作指令が出力されると、燃料供給系コントロールユニット２１のエバポ系制御部１０５では、前記エアポンプ１４，パージコントロールバルブ９，カットバルブ１３を制御すると共に、前記圧力センサ１６，燃料温度センサ３５からの検出信号に基づいてリーク診断を行なって、その結果を、本体系コントロールユニット２２に出力する。

更に、燃料供給系コントロールユニット２１は、燃料残量センサ３４からの検出信号に基づいて燃料残量を演算して、本体系コントロールユニット２２に出力する。
上記実施形態によると、蒸発燃料処理装置を構成するキャニスタ６、及び、リーク診断のためのドレンカットバルブ１３，エアポンプ１４及び圧力センサ１６が、燃料タンク１内に配設され、特にキャニスタ６の近傍にエアポンプ１４を配設してある。

このため、キャニスタ６，エアポンプ１４をばらばらに配置する場合に比べて、蒸発燃料処理装置を構成する配管構成が簡略化され、管路の全長を短くすることができる。
また、キャニスタ６と各配管との接続部分や、エアポンプ１４の空気供給系とエバポパージラインとの接続部分が、燃料タンク１内の空間に配設されるから、前記接続部でリークが発生することがあっても、燃料タンク１内に燃料蒸気が漏れることになるから、大気中への燃料蒸気の漏れ出しを回避できる。

更に、ドレンカットバルブ１３，エアポンプ１４及び圧力センサ１６は、燃料供給系コントロールユニット２１との間で信号の送受を行う必要がある部品であるが、これらが相互に近傍する位置に配設されることで、ハーネスの取り回しが簡略化される。
特に、燃料供給系コントロールユニット２１を、エンジン本体を制御する本体系コントロールユニット２２とは別に燃料タンク１内に配置し、前記コントロールユニット２１，２２間での通信によって相互に情報を共有する構成とすれば、前記通信線，及び、コントロールユニット２１とドレンカットバルブ１３，エアポンプ１４，圧力センサ１６とをそれぞれ接続するラインのみでリーク診断を実現でき、信号線の構成を簡略化できる。

更に、燃料タンク１内に配置されるコントロールユニット２１，エアポンプ１４，キャニスタ６を一体化することができ、これにより、スペース効率を向上させることができる。
尚、燃料タンク１内に配置される前記燃料供給系コントロールユニット２１を、例えば図３に示すような構成として、燃料侵入面の減少を図ることが好ましい。

図３に示す燃料供給系コントロールユニット２１は、回路基板２１ａとコネクタ２１ｂとがボンディングワイヤ２１ｃによって電気的に接続されると共に、回路基板２１ａ及びボンディングワイヤ２１ｃ及びコネクタ２１ｂの基端側が、樹脂モールド２１ｄで封じ込められる。
前記コネクタ２１ｂの基端側には、抜け止めと浸潤性を低下させるための溝２１ｅが形成されている。

尚、上記実施形態では、圧力センサ１６の検出結果に基づいてリーク診断を行わせる構成としたが、圧力センサ１６を省略し、加圧又は減圧時におけるエアポンプ１４の負荷に基づいてリーク診断を行わせることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３記載の内燃機関の燃料供給系制御装置において、前記エアポンプが、前記燃料タンク内に配設されるパージエア配管に接続されることを特徴とする内燃機関の燃料供給系制御装置。

かかる構成によると、エアポンプが、燃料タンク内でパージエア配管に接続されるから、接続部においてリークが発生したとしても、燃料蒸気は燃料タンク１内にリークすることになり、大気中へのリークが回避される。
（ロ）請求項３記載の内燃機関の燃料供給系制御装置において、前記エアポンプが、燃料タンク内を直接加圧又は減圧することを特徴とする内燃機関の燃料供給系制御装置。

かかる構成によると、燃料タンクを加圧又は減圧することで、キャニスタを介してエバポパージラインが加圧又は減圧され、エバポパージラインにおけるリークが診断される。
従って、エアポンプによる加圧又は減圧ラインがより簡略化される。
（ハ）請求項２記載の内燃機関の燃料供給系制御装置において、前記キャニスタの燃料蒸気導入口が、通常時に開、液没時に閉となるカットバルブを介して燃料タンク内と連通することを特徴とする内燃機関の燃料供給系制御装置。

かかる構成によると、燃料タンク内にキャニスタを配置しつつ、液状燃料がキャニスタ内に侵入することを阻止できる。
（ニ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給系制御装置において、内燃機関本体を制御する本体系制御回路と、前記燃料タンク内に配置される制御回路とが、通信線を介して情報を共用することを特徴とする内燃機関の燃料供給系制御装置。

かかる構成によると、燃料タンク内に配置される制御回路（燃料供給系コントロールユニット２１）と本体系制御回路（本体系コントロールユニット２２）とが通信線を介して情報を共用することから、前記通信線と燃料タンク内の制御回路とエアポンプ及びカットバルブとの間の信号線のみでリーク診断を実現でき、配線構成を簡略化できる。

実施形態のシステム構成図。 実施形態における燃料供給系コントロールユニットの機能ブロック図。 実施形態における燃料供給系コントロールユニットの構成を示す断面図。

符号の説明

１…燃料タンク，２…内燃機関，３…燃料噴射弁，４…吸気ポート，５…吸気コレクタ、６…キャニスタ，７…パージエア配管，８…スロットルバルブ，９…パージコントロールバルブ，１１…新気導入管，１２…カットバルブ，１３…ドレンカットバルブ，１４…エアポンプ，１５…空気供給配管，１６…圧力センサ，１７…吸込み管，１８…エアクリーナ，２１…燃料供給系コントロールユニット，２２…本体系コントロールユニット，３１…燃料ポンプ，３２…燃料配管，３３…燃圧センサ，３４…燃料残量センサ，３５…燃料温度センサ

Claims (3)

1. 燃料タンク内に配設される電子デバイスを少なくとも制御する制御回路を、前記燃料タンク内に配置したことを特徴とする内燃機関の燃料供給系制御装置。
2. 前記燃料タンク内にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタ，該キャニスタの新気導入口を閉塞するカットバルブ，前記キャニスタを含む燃料蒸気処理経路内の圧力を検出する圧力センサを、前記制御回路と共に、前記燃料タンク内に配置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給系制御装置。
3. 前記燃料タンク内にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタを含む燃料蒸気処理経路内を加圧又は減圧するエアポンプを、前記制御回路と共に、前記燃料タンク内に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料供給系制御装置。
   

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