JP2005207345A - エンジンの燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気管内に残存した燃料が大気中に放出されることを抑制する。
【解決手段】 燃料タンク２００と吸気管１０２とが、エバポライン２０２、キャニスタ３００、パージライン３０６およびバイパスライン３１０を介して連結されている。バイパスライン３１０には、燃料タンク２００内の圧力が負圧になると開弁するバイパスバルブ３１２が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの燃料処理装置に関し、特に、吸気管に噴射された燃料により駆動するエンジンの燃料処理装置に関する。

従来より、燃料タンク内に蓄積されたガソリンなどの燃料が、蒸発して大気に放出されるのを防ぐため、蒸発した燃料を一時的にキャニスタに捕集させる技術が知られている。

特開平６−６６２１０号公報（特許文献１）は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料ガスが大気中に放出されるのを防ぐ蒸発燃料制御装置を開示する。特許文献１に記載された蒸発燃料制御装置は、連通された燃料タンク内で発生した蒸発燃料ガスを捕集する貯蔵部と、貯蔵部と燃料タンクとを連通し閉鎖する通路と、燃料タンクの圧力を検出する圧力センサと、圧力センサにより検出されたタンク圧力が負圧になると貯蔵部および燃料タンクを通路によって連通する電磁弁とを含む。

この公報に記載の発明によると、燃料タンクで発生した蒸発燃料ガスは、一旦貯蔵部に捕集された後、タンク圧力が負圧になると、燃料タンクに吸引される。これにより、燃料タンクで発生した蒸発燃料ガスが大気中に放出されることを防ぐことができる。

特開２００１−２２７４２１号公報（特許文献２）は、吸気通路内の蒸発燃料（炭化水素）を除去することができる内燃機関の炭化水素排出量低減装置を開示する。特許文献２に記載の炭化水素排出量低減装置は、燃料タンクに連結され、燃料蒸発ガスを吸着する吸着剤が収容されたキャニスタと、キャニスタを吸気管に連結する燃料蒸発ガスパージ通路と、燃料蒸発ガスパージ通路の途中に設けられ、パージ流量を調整するパージ制御弁と、燃料蒸発ガスパージ通路に設けられ、パージ制御弁をバイパスするバイパス通路と、バイパス通路の途中に設けられ、エンジン運転中に閉弁し、エンジン停止中に開弁する開閉弁とを含む。

この公報に記載の発明によると、エンジン停止中は、開閉弁を開弁することで、吸気管とキャニスタとがバイパス通路を介して連通される。これにより、吸気通路内の蒸発燃料（炭化水素）をキャニスタの吸着材に吸着させて吸気通路内の炭化水素を除去することができる。
特開平６−６６２１０号公報 特開２００１−２２７４２１号公報

しかしながら、ガソリンなどの燃料は吸気管内に噴射されることが一般的であるが、特許文献１に記載された蒸発燃料制御装置では、エンジン停止後に吸気管内に残存した燃料に関してはなんら考慮されていない。そのため、吸気管内に残存した燃料が蒸発し、大気中に放出されてしまうおそれがあるという問題点があった。特許文献２に記載された炭化水素排出量低減装置では、エンジン停止中は、常に吸気管とキャニスタとが連通させられる。そのため、たとえば、燃料タンク内の圧力が大気圧よりも高い場合、燃料タンクからキャニスタを介して蒸発燃料が吸気管に漏れ出し、大気中に放出されてしまうおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジン停止後に、吸気管内に残存した燃料が大気中に放出されることを抑制できるエンジンの燃料処理装置を提供することである。

第１の発明に係るエンジンの燃料処理装置は、吸気管に噴射された燃料と空気との混合気を燃焼室に導入するエンジンの燃料を処理する。この燃料処理装置は、燃料を蓄える燃料タンクと、燃料タンクと吸気管とを連結する連結管と、連結管に設けられたバルブと、燃料タンクの内部の圧力を検出するための検出手段と、検出手段により検出された圧力が、予め定められた圧力よりも低いか否かを判別するための判別手段と、燃料タンクの内部の圧力が予め定められた圧力よりも低いと判別された場合に、バルブを開くように制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、燃料タンクと吸気管とが、連結管により連結されており、連結管には、バルブが設けられている。燃料タンクの内部の圧力は、検出手段により検出され、検出手段により検出された圧力が、予め定められた圧力（たとえば大気圧）よりも低いか否かが、判別手段により判別される。燃料タンクの内部の圧力が予め定められた圧力よりも低いと判別された場合には、制御手段によりバルブが開くように制御される。これにより、吸気管内に残存した燃料が、燃料タンク内に吸引される。その結果、エンジン停止後に、吸気管内に残存した燃料が大気中に放出されることを抑制できるエンジンの燃料処理装置を提供することができる。

第２の発明に係るエンジンの燃料処理装置においては、第１の発明の構成に加え、吸気管にはスロットルバルブが設けられている。連結管は、エンジンとスロットルバルブとの間で、吸気管に連結されている。

第２の発明によると、吸気管にはスロットルバルブが設けられている。吸気管に残存した燃料は、スロットルバルブが抵抗になり、エンジンとスロットルバルブとの間に多く滞留している。このエンジンとスロットルバルブとの間で、連結管が吸気管に連結されている。これにより、吸気管に残存した燃料を効率よく、燃料タンクに吸引することができる。

第３の発明に係るエンジンの燃料処理装置においては、第１の発明の構成に加え、吸気管には、エアクリーナと、エンジンとエアクリーナとの間に位置するスロットルバルブとが設けられている。連結管は、エアクリーナとスロットルバルブとの間で、吸気管に連結されている。

第３の発明によると、吸気管には、エアクリーナと、エンジンとエアクリーナとの間に位置するスロットルバルブとが設けられている。吸気管に残存した燃料のうち、エンジンとスロットルバルブとの間に滞留した燃料は、スロットルバルブが抵抗になり、大気中に放出され難いが、エアクリーナとスロットルバルブとの間に滞留した燃料は、吸気管のエアクリーナ側が大気に開放されているため、大気中に放出され易い。このエアクリーナとスロットルバルブとの間で、連結管が吸気管に連結されている。これにより、エアクリーナとスロットルバルブとの間で滞留した燃料を燃料タンクに吸引することができ、エアクリーナとスロットルバルブとの間で滞留した燃料が大気中に放出されることを抑制できる。

第４の発明に係るエンジンの燃料処理装置は、第１ないし３のいずれかの発明の構成に加え、吸気管と連結管との間に設けられ、噴射された燃料が滞留する滞留部をさらに含む。

第４の発明によると、吸気管と連結管との間には、噴射された燃料が滞留する滞留部が設けられている。これにより、燃料を滞留部に集め、効率よく燃料タンクに吸引することができる。

第５の発明に係るエンジンの燃料処理装置においては、第４の発明の構成に加え、滞留部は、吸気管に対して鉛直下向きに開口した連通口を有する。

第５の発明によると、滞留部には、吸気管に対して鉛直下向きに開口した連通口が設けられている。一般的に、燃料は空気より比重が重いため、吸気管の下部に集まり易い。この性質を利用し、吸気管に対して鉛直下向きに開口した連通口を設けることで、燃料を滞留部に滞留させやすくすることができる。

第６の発明に係るエンジンの燃料処理装置においては、第１ないし５のいずれかの発明の構成に加え、予め定められた圧力は、大気圧である。

第６の発明によると、燃料タンク内の圧力が大気圧よりも低い圧力となった場合、すなわち、燃料タンク内の圧力が負圧となった場合に、バルブを開弁させる。これにより、別途ポンプなどの機器を設けなくても、負圧を利用して吸気管に残存した燃料を燃料タンクに吸引することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの燃料処理装置を搭載した車両について説明する。この車両は、エンジン１００と、燃料タンク２００と、キャニスタ３００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００とを含む。本実施の形態に係るエンジンの燃料処理装置は、たとえば、ＥＣＵ４００が実行するプログラムにより実現される。

エンジン１００は、吸気管１０２と、吸気ダクト１０４と、エアクリ−ナ１０６と、ＨＣフィルタ１０８と、スロットルバルブ１１０と、インジェクタ１１２とを含む。吸気管１０２と吸気ダクト１０４とは一体的に連結されている。吸気管１０２の下流側が、エンジン１００の吸気側に連結されている。吸気ダクト１０４の上流側にエアクリーナ１０６が連結されている。

エアクリーナ１０６は、一端が吸気ダクト１０４に連結され、他端が大気に開放されている。エアクリ−ナ１０６の内部に、ＨＣフィルタ１０８が設けられている。ＨＣフィルタ１０８は、ＨＣの吸着材として活性炭を封入したシート状である。スロットルバルブ１１０は、回動自在に枢止されており、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量に比例して、その開度が大きくなるように制御される。

インジェクタ１１２は、吸気管１０２に設けられている。インジェクタ１１２は、フュ−エルホース（図示せず）およびフュ−エルデリバリパイプ（図示せず）を介して燃料タンク２００から送られた燃料を、吸気管１０２内に噴射する。インジェクタ１１２の先端からは、燃料を噴射していない場合でも、若干燃料が漏れる。漏れた燃料は、吸気管内で蒸発し、滞留する。

燃料タンク２００は、ガソリンなどの燃料を貯蔵する。燃料タンク２００には、エバポライン２０２と、タンク内圧弁２０４と、圧力センサ２０６とが設けられている。エバポライン２０２は、燃料タンク２００とキャニスタ３００とを連結する。燃料タンク２００に貯蔵された燃料が蒸発した蒸発燃料は、エバポライン２０２を通る。タンク内圧弁２０４は、エバポライン２０２上に設けられている。タンク内圧弁２０４は、２方向弁である。タンク内圧弁２０４は、燃料タンク２００の内圧が、予め定められた圧力の範囲内に維持するように開閉する。圧力センサ２０６は、燃料タンク２００内の圧力を検出する。検出された圧力を表す信号は、ＥＣＵ４００に送られる。

キャニスタ３００は、燃料タンク２００で蒸発した蒸発燃料を一旦捕集する。キャニスタ３００は、大気口３０２と、キャニスタクローズドバルブ３０４とを含む。キャニスタ３００は、大気口３０２を介して、大気に開放されており、キャニスタクローズドバルブ３０４が開閉することにより、キャニスタ３００の大気開放が、開閉される。

キャニスタ３００と吸気管１０２とは、パージライン３０６により連結されている。パージライン３０６には、パージバルブ３０８が設けられている。エンジン１００の始動時に、パージバルブ３０８が開くことにより、キャニスタ３００に捕集されていた蒸発燃料が、エンジン１００内に吸込まれる。

パージライン３０６からは、バイパスライン３１０が分岐している。バイパスライン３１０の一端は、エンジン１００とスロットルバルブ１１０との間であって、吸気管１０２に連結されていおり、他端は、キャニスタ３００とパージバルブ３０８との間であって、パージライン３０６に連結されている。バイパスライン３１０には、バイパスバルブ３１２が設けられている。エンジン１００が停止している場合に、バイパスバルブ３１２が開くことにより、吸気管１０２内に滞留している燃料が、バイパスライン３１０およびキャニスタ３００を通って、燃料タンク２００に戻される。

ＥＣＵ４００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行し、インジェクタ１１２、キャニスタクローズドバルブ３０４、パージバルブ３０８およびバイパスバルブ３１２の開閉を制御する。

図２を参照して、本実施の形態に係るエンジンの燃料処理装置において、ＥＣＵ４００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４００は、イグニッションスイッチ（図示せず）がオフされたか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。そうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ４００は、燃料タンク２００内の圧力Ｐを検出する。Ｓ３００にて、ＥＣＵ４００は、検出された圧力Ｐが予め定められた圧力Ｐ（Ｘ）よりも低いか否かを判別する。予め定められた圧力Ｐ（Ｘ）は大気圧である。検出された圧力Ｐが予め定められた圧力Ｐ（Ｘ）よりも低い場合、すなわち燃料タンク２００内の圧力Ｐが大気圧よりも低い（負圧である）場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００に移される。そうでない場合（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ６００に移される。Ｓ４００にて、ＥＣＵ４００は、キャニスタクローズドバルブ３０４を閉じる。

Ｓ４５０にて、ＥＣＵ４００は、燃料タンク２００内の圧力Ｐを検出する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ４００は、検出された圧力Ｐが予め定められた圧力Ｐ（Ｘ）よりも高くなったか否か、すなわち、すなわち燃料タンク２００内の圧力Ｐが大気圧よりも高くなった（正圧になった）か否かを判別する。検出された圧力Ｐが予め定められた圧力Ｐ（Ｘ）よりも高くなった場合、すなわち燃料タンク２００内の圧力Ｐが大気圧よりも高くなった（正圧になった）場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００に移される。そうでない場合（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。Ｓ６００にて、ＥＣＵ４００は、キャニスタクローズドバルブ３０４を開く。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンの制御装置におけるＥＣＵ６００の動作について説明する。

イグニッションスイッチがオフされ（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン１００が停止すると、図３に示すように、走行中に温度が上がっていた燃料の温度が低下し始める。燃料の温度が低下するに伴って、燃料タンク２００内の圧力Ｐが低下し始める。

燃料タンク２００内の圧力Ｐが検出され（Ｓ２００）、燃料タンク２００内の圧力Ｐが負圧であると判別されると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、キャニスタクローズドバルブ３０４が閉じられる（Ｓ４００）。このとき、燃料タンク２００内の圧力Ｐの低下を防止するために、タンク内圧弁２０４が開く。タンク内圧弁２０４が開くことにより、燃料タンク２００およびキャニスタ３００が連通し、燃料タンク２００の負圧により、バイパスバルブ３１２が開く。バイパスバルブ３１２が開くと、吸気管１０２と燃料タンク２００とが連通する。吸気管１０２と燃料タンク２００とが連通すると、燃料タンク２００の負圧により、吸気管１０２内で滞留している蒸発燃料が、燃料タンク２００に吸引される。

蒸発燃料は、スロットルバルブ１１０が抵抗になり、エンジン１００とスロットルバルブ１１０との間に多く滞留しており、エンジン１００とスロットルバルブ１１０との間に、バイパスライン３１０が連結されているため、吸気管１０２で滞留している蒸発燃料が、効率よく吸引される。

吸気管１０２内で滞留している蒸発燃料が、燃料タンク２００に吸込まれると、燃料タンク２００内の圧力Ｐは次第に上昇する。なお、バイパスバルブ３１２は、燃料タンク２００の負圧により機械的に開くが、電気的に開弁時期を制御するようにしてもよい。

燃料タンク２００内の圧力Ｐが検出され（Ｓ４５０）、燃料タンク２００内の圧力Ｐが正圧になったと判別されると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、キャニスタクローズドバルブ３０４が開かれる（Ｓ６００）。このとき、燃料タンク２００内の圧力Ｐの上昇を防止するために、タンク内圧弁２０４が開く。タンク内圧弁２０４が開くことにより、燃料タンク２００およびキャニスタ３００が連通し、燃料タンク２００から排出された蒸発燃料はキャニスタ３００に吸着される。このとき、バイパスバルブ３１２が閉じ、吸気管１０２内で滞留していた蒸発燃料の吸引が終了する。このような動作は、燃料タンク２００内の圧力Ｐが負圧になるたびに繰返される。

以上のように、本実施の形態に係る燃料処理装置は、エバポライン、キャニスタおよびバイパスラインを介して、燃料タンクと吸気管とを連結している。吸気管には、燃料タンク内の圧力が負圧になると、開弁するバイパスバルブが設けられている。これにより、燃料タンクが負圧になれば、燃料タンクと吸気管が連通し、吸気管内に滞留している蒸発燃料が、燃料タンク内に吸込むことができる。

＜第２の実施の形態＞
図４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。前述の第１の実施の形態において、バイパスラインは、吸気管に直接接続されていたが、本実施の形態においては、バイパスラインと吸気管との間には、吸気管内の蒸発燃料が滞留するように設けられた容積部が設けられている。その他のハードウエア構成、処理フローについては、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図４に示すように、吸気管１０２に下部に、容積部３１４が連結されている。容積部３１４は、吸気管１０２の下部で、鉛直下向きに開口した連通口３１６を含む。バイパスライン３１０は、容積部３１４の下部に連結されている。

以上の構造に基づく、本実施の形態に係る燃料処理装置の構造上の特徴により発現する作用について説明する。

吸気管１０２内で滞留している蒸発燃料は、空気より比重が重いため、吸気管１０２の下部に集まる。吸気管１０２の下部に集まった蒸発燃料は、吸気管１０２の下部で、鉛直下向きに開口した連通口３１６を通って、容積部３１４に集められる。集められた蒸発燃料は、容積部３１４内で滞留する。燃料タンク２００が負圧になると、前述の第１の実施の形態と同様にして、蒸発燃料が燃料タンク２００内に吸込まれる。

以上のように、本実施の形態に係る燃料処理装置は、バイパスラインと吸気管との間に設けられ、バイパスラインと吸気管とを連結する容積部を含む。容積部は、吸気管の下部で、鉛直下向きに開口した連通口を有する。これにより、吸気管内で滞留する蒸発燃料を、容積部内に集め、効率良く、蒸発燃料を燃料タンクに吸込むことができる。

＜第３の実施の形態＞
図５を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る燃料処理装置について説明する。前述の第１の実施の形態において、バイパスラインは、エンジンとスロットルバルブとの間で、吸気管に連結されていたが、本実施の形態において、バイパスラインは、エアクリーナとスロットルバルブとの間で、吸気管に連結されている。その他のハードウエア構成、処理フローについては、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図５に示すように、バイパスライン３１０の一端は、エアクリーナ１０６とスロットルバルブ１１０との間で、吸気管１０２に連結されており、他端は、パージライン３０６であって、キャニスタ３００とパージバルブ３０８との間に連結されている。

このように構成すると、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、エアクリーナ１０６とスロットル１１０との間で滞留する蒸発燃料を、燃料タンク２００に吸引することができるので、エアクリーナ１０６を通って大気に放出される蒸発燃料をより抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置を示す全体図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置において、ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置を示す全体図である。 本発明の第３の実施の形態に係る燃料処理装置を示す全体図である。

符号の説明

１００ エンジン、１０２ 吸気管、１０４ 吸気ダクト、１０６ エアクリーナ、１１０ スロットルバルブ、１１２ インジェクタ、２００ 燃料タンク、２０２ エバポライン、２０４ タンク内圧弁、２０６ 圧力センサ、３００ キャニスタ、３０２ 大気口、３０４ キャニスタクローズドバルブ、３０６ パージライン、３０８ パージバルブ、３１０ バイパスライン、３１２ バイパスバルブ、３１４ 容積部、３１６ 連通口。

Claims (6)

1. 吸気管に噴射された燃料と空気との混合気を燃焼室に導入するエンジンの燃料処理装置であって、
   燃料を蓄える燃料タンクと、
   前記燃料タンクと前記吸気管とを連結する連結管と、
   前記連結管に設けられたバルブと、
   前記燃料タンクの内部の圧力を検出するための検出手段と、
   前記検出手段により検出された圧力が、予め定められた圧力よりも低いか否かを判別するための判別手段と、
   前記燃料タンクの内部の圧力が予め定められた圧力よりも低いと判別された場合に、前記バルブを開くように制御するための制御手段とを含む、エンジンの燃料処理装置。
2. 前記吸気管にはスロットルバルブが設けられ、
   前記連結管は、前記エンジンと前記スロットルバルブとの間で、前記吸気管に連結されている、請求項１に記載のエンジンの燃料処理装置。
3. 前記吸気管には、エアクリーナと、前記エンジンと前記エアクリーナとの間に位置するスロットルバルブとが設けられ、
   前記連結管は、前記エアクリーナとスロットルバルブとの間で、前記吸気管に連結されている、請求項１に記載のエンジンの燃料処理装置。
4. 前記エンジンの燃料処理装置は、前記吸気管と前記連結管との間に設けられ、噴射された燃料が滞留する滞留部をさらに含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジンの燃料処理装置。
5. 前記滞留部は、前記吸気管に対して鉛直下向きに開口した連通口を有する、請求項４に記載のエンジンの燃料処理装置。
6. 前記予め定められた圧力は、大気圧である、請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジンの燃料処理装置。

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