JP2007107414A - 鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電子スロットルバルブを用いてエンジン回転速度を制御する鞍乗型車両において、燃料タンクから発生する蒸発燃料をエンジンに吸入させる際に、スロットルバルブの位置変化による蒸発燃料の予測外吸入を抑止または制御する。
【解決手段】蒸発燃料パージ装置７０は、燃料タンク３３内の蒸発燃料を排出する蒸発燃料通路７１と、蒸発燃料を一時的に捕集するキャニスタ７２と、蒸発燃料を吸気通路９内に供給するパージ管７３とを備えている。蒸発燃料通路７１の一端は燃料タンク３３の上部に接続されており、他端はキャニスタ７２に接続されている。パージ管７３の上流端はキャニスタ７２に接続されており、下流端は吸気通路９の長手方向において、全閉時のスロットバルブ１１の上流端よりも上流側であり、全開時のスロットルバルブ１１の上流端の位置よりも下流側に位置している。パージ管７３にはパージ管７３を開閉する開閉装置７５が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、鞍乗型車両（例えば、自動二輪車）に関し、特に、燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンの吸気系にパージする蒸発燃料パージ装置を備えた鞍乗型車両に関する。

燃料タンク内で蒸発した蒸発燃料を吸気系に供給し、通常の供給燃料と共に燃焼させる蒸発燃料パージ装置を備えた鞍乗型車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。通常、鞍乗型車両は、吸気通路内で開閉するスロットルバルブを備え、該スロットルバルブの開閉によってエンジンへの吸気量を調整する。上記蒸発燃料パージ装置は、燃料タンク内の蒸発燃料を、吸気通路の上記スロットルバルブより上流側部分に供給するように構成されている。具体的には、上記蒸発燃料パージ装置は、燃料タンク内の蒸発燃料を一時的に捕集するキャニスタと、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに導くエバポ通路と、キャニスタに一時的に捕集された蒸発燃料を吸気通路のスロットルバルブより上流側にパージするパージ通路と、を備えている。

上述の鞍乗型車両では、スロットルバルブを開くと、吸気通路内に空気が流れ、スロットルバルブの上流側に吸入負圧が生じる。この吸入負圧により、キャニスタに一時的に捕集された蒸発燃料は、パージ通路を介して吸気通路内に吸入される。一方、スロットルバルブを閉じると、吸気通路内の空気はスロットルバルブ付近で滞留し、吸入負圧が発生しないため、蒸発燃料は吸気通路に吸入されない。

ところで、蒸発燃料はエンジンの高負荷運転時に吸入され、アイドリング時等を含む低負荷運転時には吸入されないことが望ましい。アイドリング時等に蒸発燃料が吸入されると、空燃比が所定の目標値から大きくずれてしまうおそれがあり、アイドリング運転の持続が困難になる場合があるからである。
実開昭６０−４５８５９号公報

しかし、スロットルバルブとして、電子スロットルバルブを用いてエンジン回転速度を制御する鞍乗型車両では、スロットルバルブの位置（開度）がエンジンの運転条件等により自動的に変化してしまう。そのため、上述したように蒸発燃料を吸入させたくない低負荷運転時であっても、スロットルバルブが開かれ、蒸発燃料が吸入されてしまうことがある。したがって、電子スロットルバルブを備えた鞍乗型車両に蒸発燃料パージ装置を設けると、アイドリング時等を含む低負荷運転時に空燃比の安定化を図ることが困難であり、低負荷運転時に適した所定のエンジン回転速度を持続できず、エンジン回転速度を安定化できないという問題が生じていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子スロットルバルブを用いてエンジン回転速度を制御する鞍乗型車両において、燃料タンクから発生する蒸発燃料をエンジンに吸入させる際に、スロットルバルブの位置変化による蒸発燃料の予測外吸入を抑止または制御することにある。

本発明に係る鞍乗型車両は、燃焼室を有するエンジンと、前記燃焼室へ燃料および空気からなる混合気を案内する吸気通路と、燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記吸気通路内に設けられ、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブと、前記吸気通路に接続され、前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記吸気通路内に導入する蒸発燃料導入口が形成された蒸発燃料流路と、前記蒸発燃料流路を開閉する開閉装置と、前記スロットルバルブおよび前記開閉装置を制御する制御装置と、を備え、前記蒸発燃料導入口の前記吸気通路の流路方向に関する位置は、全閉状態のときの前記スロットルバルブの上流端と全開状態のときの前記スロットルバルブの上流端との間であるものである。

本発明に係る鞍乗型車両では、吸気通路のスロットルバルブ近傍に蒸発燃料流路が接続されている。つまり、蒸発燃料流路は、スロットルバルブの開閉によって吸気通路内に生じる吸入負圧が大きくなる箇所に接続されている。そのため、スロットルバルブの開度が僅かであっても、蒸発燃料を効率よく吸気通路に吸入することが可能となる。

ところで、本発明に係る鞍乗型車両では、スロットルバルブは制御装置によって制御され、エンジンの低負荷運転時であっても自動的に開閉制御される。そのため、蒸発燃料を吸入させたくない低負荷運転時に、スロットルバルブが開いてしまうことがある。

しかし、本発明に係る鞍乗型車両では、蒸発燃料流路に開閉装置が設けられている。そのため、開閉装置を開閉制御（なお、ここでの開閉制御とは、蒸発燃料流路を単に開閉する制御であってもよく、開閉装置の開度を調整する制御であってもよい。）ことにより、蒸発燃料が吸気通路に吸入されるタイミングを調節することができる。したがって、スロットルバルブのスロットル位置が自動的に変化した場合に、予測外に蒸発燃料が吸気通路内に吸入されるのを抑止または制御することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、自動的に制御されるスロットルバルブ（例えば電子スロットルバルブ等）を用いてエンジン回転速度を制御する鞍乗型車両において、燃料タンクから発生する蒸発燃料をエンジンに吸入させる際に、スロットルバルブの位置変化による蒸発燃料の予測外吸入を抑止または制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、自動二輪車１は、空気を取り入れる空気取入口２と、エアクリーナ５と、エンジン１３と、マフラー１７とを備えている。空気取入口２とエアクリーナ５とは、吸気ダクト３を介して接続されている。エアクリーナ５とエンジン１３の燃焼室１３ｃ（図２参照）とは、吸気通路９を介して接続されている。上記燃焼室１３ｃとマフラー１７とは、排気通路１５を介して接続されている（図２参照）。エンジン１３は並列４気筒エンジンであり、吸気通路９は車幅方向（図１の紙面表裏方向）に沿って４つ設けられている。

図２は、本実施形態に係る自動二輪車１のエンジン１３およびエンジン関連機器の構成を示す模式図である。図２に示すように、吸気通路９の上流側端部はエアクリーナ５に接続され、下流側端部はエンジン１３の燃焼室１３ｃに接続されている。吸気通路９の一部には、内径が小さくなったベンチュリ部１０が形成されている。ベンチュリ部１０の下流側の吸気通路９内には、後述する制御装置３０により開閉制御されるスロットルバルブ１１が設けられている。また、ベンチュリ部１０には、燃料供給装置８が設けられている。燃料供給装置８は、摺動することによって吸気通路９内を進退するベンチュリーピストン２１を備えている。吸気通路９の一部には、ベンチュリーピストン２１の先端部を受けるフロートチャンバ３２が形成されている。

フロートチャンバ３２は、燃料タンク３３と燃料パイプ３４を介して接続されており、燃料タンク３３より燃料（液体）が供給される。また、燃料タンク３３と吸気通路９のスロットルバルブ１１の上流側（図２の右側）かつスロットルバルブ１１の近傍部分との間には、燃料タンク３３内の蒸発燃料を吸気通路９内に供給する蒸発燃料パージ装置７０が設けられている。

図３は、図２の燃料供給装置８、および、スロットバルブ１１付近を拡大して示した図である。以下、燃料供給装置８を構成する各部について詳述する。

ベンチュリーピストン２１は吸気通路９の側壁を貫通し、その上端部は薄いゴム状の膜からなるダイヤフラム２２に固定されている。ダイヤフラム２２は、ベンチュリーピストン２１の上方を覆うカバー部材２３に取り付けられている。ダイヤフラム２２とカバー部材２３とにより、ベンチュリーピストン２１の上部にはサクションチャンバー２７が形成されている。

ベンチュリーピストン２１の内部には、上端部がカバー部材２３に固定されたスプリング２４が設けられている。ベンチュリーピストン２１は、このスプリング２４によって下方に押しつけられている。また、ベンチュリーピストン２１の下端部にはサクションホール２６が設けられており、ベンチュリーピストン２１の内部と吸気通路９とを連通している。そのため、後に詳述するスロットルバルブ１１を開いて吸気通路９内の空気量が増え、吸気通路９内の負圧が増すと、サクションホール２６からベンチュリーピストン２１内部の空気が吸気通路９へ流れる。これにより、サクションチャンバー２７にも負圧が生じ、この負圧による力がスプリング２４による下向きの力に勝ると、ベンチュリーピストン２１が上方へ引き上げられることとなる。このようにして、ベンチュリーピストン２１は、吸気通路９内の空気量により、吸気方向に直交する方向に摺動する。

また、ベンチュリーピストン２１の下端部にはジェットニードル２５が設けられている。ジェットニードル２５は、吸気通路９のフロートチャンバ３２に覆われた側壁部分に形成されたニードルジェット２８に差し込まれている。フロートチャンバ３２には、燃料タンク３３より燃料（液体）が供給され、図示しないフロートバルブによって燃料の液面が一定に保持されるようになっている。ニードルジェット２８の下端部は、フロートチャンバ３２内の燃料（液体）中に浸るように設置されている。ジェットニードル２５は、上述したベンチュリーピストン２１の伸縮動に伴って、ニードルジェット２８内を進退する。これにより、ニードルジェット２８内の隙間の大きさが変化し、フロートチャンバ３２内の燃料（液体）の吸気通路９への吸い出し量がコントロールされる。

以下、スロットルバルブ１１について図４を参照しながら詳述する。

スロットルバルブ１１は、バタフライ式のスロットルバルブであり、弁軸１８に固定されている。弁軸１８には電動モータ６０が接続されており、スロットルバルブ１１は当該弁軸１８を介して電動モータ６０によって駆動される。電動モータ６０は、駆動ギア６５を介して弁軸１８に接続されている。また、電動モータ６０は、制御部（ＥＣＵ）３０と電気的に接続されている。

弁軸１８の右側の端部１８ａには、スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットル開度センサ４０が設けられている。スロットル開度センサ４０は、制御部（ＥＣＵ）３０と電気的に接続されている。

一方、弁軸１８の左側の端部１８ｂには、機械式スロットルバルブ機構（以下、「ガード機構」と称する）５０が設けられている。ガード機構５０は、電動モータ６０による駆動が停止した場合であっても、スロットルグリップ６１の操作に連動してスロットルバルブ１１を駆動することを可能にする機構である。

ガード機構５０は、スロットルグリップ６１に連結されたスロットルケーブル６２が係合されるプーリ５２と、プーリ５２の回動と連動して回動するレバープーリ５５とから構成されている。レバープーリ５５には、スロットルバルブ１１の弁軸１８から延びた突起部１８ｃに接触可能な切欠き部５４が形成されている。図４に示した例では、切欠き部５４は、突起部１８ｃの幅が占める角度よりも広い角度にて略扇状に開口している。そして、レバープーリ５５が回動すると、略扇状に開口した切欠き部５４の端面が突起部１８ｃと接触する。

また、ガード機構５０には、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ４１が設けられている。アクセル開度センサ４１は、制御部（ＥＣＵ）３０に電気的に接続されている。

制御部（ＥＣＵ）３０には、スロットル開度センサ４０やアクセル開度センサ４１の他、エンジン１３の回転数を検出するためのクランク角検出センサ４２や、エンジン１３の冷却水の水温を検出する水温センサ４３や、車速を検出する車速センサ４４等の各種センサが接続されている。制御部（ＥＣＵ）３０は、これらのセンサからの情報に基づき、電動モータ６０の駆動量を決定し、駆動制御する。

上述したように、吸気通路９のスロットルバルブ１１の上流側近傍部分と、燃料タンク３３との間には蒸発燃料パージ装置７０が設けられている（図２参照）。以下、蒸発燃料パージ装置７０について説明する。

図２に示すように、蒸発燃料パージ装置７０は、燃料タンク３３内の蒸発燃料を燃料タンク３３内から排出する蒸発燃料通路７１と、燃料タンク３３内の蒸発燃料を一時的に捕集するキャニスタ７２と、蒸発燃料を吸気通路９内に供給するパージ管７３とを備えている。蒸発燃料通路７１の一端は燃料タンク３３の上部に接続されており、他端はキャニスタ７２に接続されている。

パージ管７３の上流端はキャニスタ７２に接続されており、下流端は吸気通路９のベンチュリ部１０よりも下流側で、スロットルバルブ１１の下流側端部よりも上流側に接続されている。また、パージ管７３の上記下流端は、スロットルバルブ１１の近傍に接続されており、吸気通路９に臨む蒸発燃料導入口７３ａを形成している。以下、図５（ａ），（ｂ）に基づき、パージ管７３の吸気通路９の長手方向における取り付け位置を詳述する。なお、図５（ａ），（ｂ）において、吸気通路９には矢印で示す向きに空気が吸入され、図５（ａ），（ｂ）の右側を上流側、左側を下流側と称する。

図５（ａ）に示すように、パージ管７３の下流端（蒸発燃料導入口７３ａ）は、全閉時のスロットバルブ１１の上流端１１ｃ（ここでは、弁軸１８の上流端と等しい）よりも上流側に位置している。また、図５（ｂ）に示すように、パージ管７３の下流端（蒸発燃料導入口７３ａ）は、全開時のスロットルバルブ１１の上流端１１ｃよりも下流側に位置している。このように、パージ管７３はスロットルバルブ１１の上流側近傍に取り付けられており、スロットバルブ１１の開度が僅かでも蒸発燃料が効率よく吸入されるように取り付けられている。

また、図２および図３に示すように、パージ管７３には開閉装置７５が設けられている。開閉装置７５は、パージ管７３を開閉し、蒸発燃料の吸気通路９への吸入を許容または抑止する。開閉装置７５は、制御部（ＥＣＵ）３０に接続されており、制御部（ＥＣＵ）３０によって開閉制御される。開閉装置７５の具体的構成は何ら限定されず、例えば、電磁弁、開度調整自在な電動弁等であってもよい。

次に、燃料および蒸発燃料の吸入動作について説明する。

吸気通路９内では、スロットルバルブ１１が電動モータ６０によって駆動され、開閉動作を行う。電動モータ６０は、制御部（ＥＣＵ）３０によって駆動制御される。なお、制御部（ＥＣＵ）３０には、スロットル開度センサ４０、アクセル開度センサ４１、クランク角検出センサ４２、水温センサ４３、車速センサ４４等より検出信号が送られてくる。この信号に基づき、制御部（ＥＣＵ）３０は、電動モータ６０の駆動量を決定し、駆動制御する。これにより、スロットルバルブ１１は、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転速度、車速等、複数の検出値に基づき開閉制御され、エンジン１３の運転条件等により自動的に位置が変化する。

スロットルバルブ１１が開くと、吸気通路９内をエンジン１３の燃焼室１３ｃに向かって空気が流れる。この空気の流れによって吸気通路９内には負圧が発生し、この負圧によってフロートチャンバ３２内の燃料（液体）が吸気通路９内に吸入される。具体的には、スロットルバルブ１１の開度が大きい場合、吸気通路９内を多量の空気が通過する。そのため、吸気通路９内には大きな負圧が発生し、フロートチャンバ３２内の燃料（液体）は、多量に吸気通路９内に吸い出される。一方、スロットルバルブ１１の開度が小さい場合、吸気通路９内を通過する吸入空気量が少なくなる。そのため、吸気通路９内に発生する負圧は小さく、フロートチャンバ３２から吸気通路９内への燃料（液体）の供給量は減少する。

一方、燃料の蒸発により燃料タンク３３内の圧力が高まると、蒸発燃料は燃料タンク３３から蒸発燃料通路７１を経てキャニスタ７２に入り込む。キャニスタ７２内には、活性炭等の吸着剤が充填されており、蒸発燃料はこれらに吸着して一時的に捕集される（図２参照）。

また、上述のフロートチャンバ３２内の燃料（液体）と同様に、吸気通路９内の負圧により、蒸発燃料パージ装置７０からは蒸発燃料が吸気通路９内に供給される。具体的には、吸気通路９内に発生した負圧により、キャニスタ７２に一時的に捕集されていた蒸発燃料がパージ管７３を介して吸気通路９内に吸引されることとなる。蒸発燃料は、吸気通路９内に発生した負圧が大きくなる程、吸気通路９内に多量にパージされる。そのため、蒸発燃料の供給量はスロットルバルブ１１の開度が大きくなる程多くなり、スロットルバルブ１１の開度が小さい場合には少なくなる。

ところで、蒸発燃料はエンジン１３の高負荷運転時に吸入され、アイドリング時等を含む低負荷運転時には吸入されないことが望ましい。アイドリング時等を含むエンジン１３の低負荷運転時においては、吸入空気量が少なく、フロートチャンバ３２内から吸入される燃料（液体）も少なくなるように設定されている。このような状況下において蒸発燃料が吸入されると、空燃比が所定の目標値から大きくずれてしまうおそれがあり、アイドリング運転の持続が困難になるからである。なお、ここでアイドリングとは、スロットルグリップ６１を全閉にした状態を指す。

しかし、本実施形態に係るパージ管７３は、吸気通路９内のスロットルバルブ１１の近傍に接続されており、蒸発燃料が吸入されやすい位置に設けられている。また、スロットルバルブ１１は、アイドリング時等の低負荷運転時には、制御装置（ＣＰＵ）３０によって、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転速度、冷却水温度、車速等、種々の検出値に基づき、エンジン回転速度が所定速度となるように開閉制御される。そのため、スロットルバルブ１１の位置はエンジン１３の運転条件等により自動的に変化し、アイドリング時を含む低負荷運転時であっても自動的に開いてしまい、蒸発燃料が吸入されてしまうことがある。例えば、エンジン１３の暖機の際には、低負荷時ではあるもののスロットルバルブ１１が比較的大きく開いてしまい、蒸発燃料が吸入されてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態に係る蒸発燃料パージ装置７０においては、アイドリング時を含む低負荷運転時（例えば、エンジン１３の負荷が所定値以下になった場合）には、制御装置（ＣＰＵ）３０によってパージ管７３に設けた開閉装置７５を閉じることとしている。これにより、アイドリング時等を含む低負荷運転時には、蒸発燃料は吸気通路９内に吸入されなくなり、燃料（液体）のみが供給されることとなる。

また、制御装置（ＣＰＵ）３０は、スロットル開度、車速、エンジン回転速度等の検出値に基づき、現時点の運転領域を判別し、判別した運転領域に応じて開閉装置７５の開度を所定の開度に調整する。開閉装置７５の開度は、高負荷運転時に大きく、低負荷運転に近づく程小さくなるように予め設定されており、制御装置（ＣＰＵ）３０に記憶されている。

以上のように本実施形態に係る自動二輪車１では、吸気通路９内のスロットルバルブ１１近傍にパージ管７３が接続されている。つまり、パージ管７３は、スロットルバルブ１１の開閉によって吸気通路９内に生じる吸入負圧の大きくなる箇所に接続されている。そのため、蒸発燃料を効率よく吸気通路９内に吸入することが可能となる。

また、本実施形態に係る自動二輪車１では、パージ管７３に開閉装置７５が設けられている。そのため、開閉装置７５を開閉制御（なお、ここでの開閉制御とは、パージ管７３の流路を単に開閉する制御であってもよく、開閉装置７５の開度を調整する制御であってもよい。）することにより、蒸発燃料が吸気通路９内に吸入されるタイミングを調節することができる。したがって、低負荷運転時のエンジン回転速度を所定の速度に維持するため、自動的に開閉制御されるスロットルバルブ１１を備えた本実施形態に係る自動二輪車１において、予測外に蒸発燃料が吸気通路９内に吸入されるのを抑止または制御することが可能となる。

さらに、本実施形態に係る自動二輪車１の制御装置（ＣＰＵ）３０は、アイドリング時を含む低負荷運転時には、パージ管７３に設けた開閉装置７５を閉じることとしている。これにより、アイドリング時等を含む低負荷運転時には、蒸発燃料は吸気通路９内に吸入されなくなり、燃料（液体）のみが供給されることとなる。したがって、低負荷運転時において蒸発燃料の予測外吸入を防止することができ、予め設定された燃料供給量に蒸発燃料が足されて目標とする空燃比から大きくずれることなく、空燃比を安定させることが容易となる。

また、本実施形態では、アイドリング時には、スロットルバルブ１１はエンジン回転速度が所定の速度となるように制御され、パージ管７３の開閉装置７５は閉じられる。その結果、空燃比を安定させることができるため、アイドリングに適したエンジン回転速度を容易に持続することができる。したがって、従来困難であったアイドリング時におけるエンジン回転速度の安定化を図ることが可能となる。

なお、本発明は自動二輪車に限らず他の車両にも適用することができる。例えば、自動二輪車以外に、四輪バギー等のＡＴＶ（All Terrain Vehicle（全地形型車両））や、スノーモービルを含む、いわゆる鞍乗型車両に適用することができ、これらにおいても上記効果が得られる。

以上説明したように、本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンの吸気系にパージする蒸発燃料パージ装置を備えた鞍乗型車両について有用である。

実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 実施形態に係る自動二輪車のエンジンおよびエンジン関連機器の構成を示す模式図である。 燃料供給装置およびスロットバルブ付近を拡大して示す断面図である。 スロットルバルブの構成を説明するための斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はパージ管の取り付け位置を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
８ 燃料供給装置
９ 吸気通路
１１ スロットルバルブ
１１ｃ スロットルバルブの上流端
１３ エンジン
１８ 弁軸
３０ 制御装置
３３ 燃料タンク
４０ スロットル開度センサ
４１ アクセル開度センサ
４２ クランク角検出センサ
４３ 水温センサ
４４ 車速センサ
５０ ガード機構
６０ 電動モータ
７１ 蒸発燃料通路（蒸発燃料流路）
７２ キャニスタ
７３ パージ管（蒸発燃料流路）
７３ａ 蒸発燃料導入口
７５ 開閉装置

Claims (3)

1. 燃焼室を有するエンジンと、
   前記燃焼室へ燃料および空気からなる混合気を案内する吸気通路と、
   燃料を貯蔵する燃料タンクと、
   前記吸気通路内に設けられ、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブと、
   前記吸気通路に接続され、前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記吸気通路内に導入する蒸発燃料導入口が形成された蒸発燃料流路と、
   前記蒸発燃料流路を開閉する開閉装置と、
   前記スロットルバルブおよび前記開閉装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記蒸発燃料導入口の前記吸気通路の流路方向に関する位置は、全閉状態のときの前記スロットルバルブの上流端と全開状態のときの前記スロットルバルブの上流端との間である鞍乗型車両。
2. 前記開閉装置は、前記エンジンの負荷が所定値以下になると閉じられる請求項１に記載の鞍乗型車両。
3. アイドリング時に、前記スロットルバルブはエンジン回転速度が所定の速度となるように制御され、前記開閉装置は閉じられる請求項１に記載の鞍乗型車両。
   

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