JP2007239523A - Evaporated fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a sufficient amount of evaporated fuel to an intake system in engine start. <P>SOLUTION: A sub-tank 7 with a smaller capacity than a fuel tank 6 is provided besides the fuel tank 6. In engine operation or engine stop, fuel in the sub tank 7 is heated and evaporated by a heating and evaporating device 15, and the evaporated fuel is adsorbed by a canister 12. The evaporated fuel in the canister 12 is taken into the intake system 2 by opening a purge valve 13, at the start of the engine. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、始動時エミッション向上等のための内燃機関の蒸発燃料供給装置に関する。   The present invention relates to an evaporated fuel supply device for an internal combustion engine for improving emission at start-up.

内燃機関では、機関停止中に燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導いて一時的に吸着させ、機関始動時及びその後に該キャニスタに吸着されている蒸発燃料を機関吸気系に供給している。
また、特許文献1に記載の装置では、機関始動時にキャニスタ内に蒸発燃料がほとんどない場合でも蒸発燃料を積極的に利用できるようにするため、燃料タンクの下側に加熱用のタンクヒータを設け、始動時にタンクヒータを作動させて蒸発燃料を積極的に生成することで、蒸発燃料を利用可能としている。
特開平9−242619号公報
In the internal combustion engine, the evaporated fuel generated in the fuel tank while the engine is stopped is guided to the canister and temporarily adsorbed, and the evaporated fuel adsorbed on the canister is supplied to the engine intake system at the time of starting the engine and thereafter. .
Further, in the apparatus described in Patent Document 1, a tank heater for heating is provided below the fuel tank so that the evaporated fuel can be used positively even when there is almost no evaporated fuel in the canister when the engine is started. The evaporative fuel can be used by actively generating the evaporative fuel by operating the tank heater at the start.
JP-A-9-242619

上記の装置は、易揮発性燃料成分を意図的かつ能動的に生成する装置であるが、燃料タンクを直接加熱する構成では、蒸発燃料を生成するのに、かなりの電力と時間とを要し、経済的でないばかりか、始動時に加熱することから蒸発燃料の供給が遅れてしまい、始動時エミッション向上効果は望めない。
本発明は、このような実状に鑑み、機関始動時に必要かつ十分な量の蒸発燃料を供給可能とすることを目的とする。
The above device is a device that intentionally and actively generates a readily volatile fuel component. However, in the configuration in which the fuel tank is directly heated, it takes a considerable amount of power and time to generate the evaporated fuel. In addition to being economical, the fuel supply is delayed at the time of starting, and the supply of the evaporated fuel is delayed.
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to be able to supply a necessary and sufficient amount of evaporated fuel when starting an engine.

このため、本発明では、燃料タンクとは別に、これより小容量のサブタンクを設け、機関運転中又は機関停止時に該サブタンクの燃料を蒸発させてキャニスタに吸着させる構成とする。   Therefore, in the present invention, a sub-tank having a smaller capacity is provided separately from the fuel tank, and the fuel in the sub-tank is evaporated and adsorbed to the canister when the engine is operating or when the engine is stopped.

本発明によれば、専用のサブタンクを設けることで、蒸発燃料の生成が容易かつ迅速となり、機関始動時までに蒸発燃料を生成してキャニスタに吸着させておくことで、機関始動時に十分な量の蒸発燃料を利用でき、所望の始動時エミッション向上効果を得ることができる。   According to the present invention, the provision of the dedicated sub tank makes it easy and quick to generate the evaporated fuel. By generating the evaporated fuel and adsorbing it to the canister by the time of starting the engine, a sufficient amount can be obtained at the time of starting the engine. Therefore, it is possible to obtain a desired start-up emission improvement effect.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施形態を示すシステム図である。
エンジン(内燃機関)1の吸気系(吸気管)2には、上流側の集合部にスロットル弁3が設けられ、また、下流側の各気筒への枝管に各気筒毎に燃料噴射弁4が設けられている。5は排気系(排気管)を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of the present invention.
An intake system (intake pipe) 2 of an engine (internal combustion engine) 1 is provided with a throttle valve 3 at an upstream collecting portion, and a fuel injection valve 4 for each cylinder in a branch pipe to each cylinder on the downstream side. Is provided. Reference numeral 5 denotes an exhaust system (exhaust pipe).

燃料噴射弁4は、図示しないエンジンコントロールユニット(ECU)からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号により開弁して、所定圧力に調圧された燃料を噴射供給する。燃料噴射弁4には、燃料タンク6内の燃料が燃料ポンプ(図示せず)により圧送されプレッシャレギュレータ(図示せず)により調圧されて供給されるようになっている。   The fuel injection valve 4 is opened by an injection pulse signal output in synchronization with engine rotation from an engine control unit (ECU) (not shown), and injects and supplies fuel adjusted to a predetermined pressure. The fuel in the fuel tank 6 is supplied to the fuel injection valve 4 by being pumped by a fuel pump (not shown) and regulated by a pressure regulator (not shown).

ここで、燃料タンク6とは別に、これより小容量のサブタンク(気化用燃料タンク)7が設けられている。サブタンク7の容量は、始動時に使用する蒸発燃料を生成するのに必要十分な量の燃料を貯留できる大きさとする。
燃料タンク6とサブタンク7とは燃料通路8によりつながれており、燃料通路8に設けた燃料ポンプ9により燃料タンク6内の燃料の一部がサブタンク7に供給される。燃料ポンプ9はサブタンク7内に一定量の燃料が保持されるように駆動される。
Here, separately from the fuel tank 6, a sub-tank (vaporization fuel tank) 7 having a smaller capacity is provided. The capacity of the sub-tank 7 is set to a size capable of storing an amount of fuel necessary and sufficient to generate evaporated fuel to be used at start-up.
The fuel tank 6 and the sub tank 7 are connected by a fuel passage 8, and a part of the fuel in the fuel tank 6 is supplied to the sub tank 7 by a fuel pump 9 provided in the fuel passage 8. The fuel pump 9 is driven so that a certain amount of fuel is held in the sub tank 7.

サブタンク7からは、供給バルブ(チェックバルブ)10を介して、燃料通路11が導出されている。この燃料通路11はキャニスタ12に接続されている。
キャニスタ12は、内部に活性炭などのHC吸着材を充填したもので、燃料通路11から導入される蒸発燃料を一時的に吸着することができる。
キャニスタ12からは、パージバルブ(チェックバルブ)13を介して、パージ通路14が導出されている。パージ通路14は、スロットル弁3下流の吸気管2内に開口している。尚、吸入空気と蒸発燃料との混合が始動可能な比率となるようにパージ通路14の径を設定する。また必要により、キャニスタ12に新気導入口(大気開放口)を形成する。
A fuel passage 11 is led out from the sub tank 7 via a supply valve (check valve) 10. This fuel passage 11 is connected to a canister 12.
The canister 12 is filled with an HC adsorbent such as activated carbon, and can temporarily adsorb evaporated fuel introduced from the fuel passage 11.
A purge passage 14 is led out from the canister 12 via a purge valve (check valve) 13. The purge passage 14 opens into the intake pipe 2 downstream of the throttle valve 3. Note that the diameter of the purge passage 14 is set so that mixing of the intake air and the evaporated fuel becomes a startable ratio. If necessary, a fresh air inlet (atmospheric opening) is formed in the canister 12.

前記サブタンク7と前記キャニスタ12との間の燃料通路11には、これを包覆するように、加熱蒸発装置15が設けられている。
加熱蒸発装置15は、例えば、燃料通路11周りにエンジン冷却水を流通させるもの(冷却水との熱交換器)により構成し、エンジン運転中及びエンジン停止時に、エンジン冷却水の熱によって燃料通路11内の燃料を加熱して、蒸発燃料を生成するようにする。又は、電気ヒータにより構成し、エンジン運転中の適当なタイミング又はエンジン停止時に、通電することで、燃料通路11内の燃料を加熱して、蒸発燃料を生成するようにする。
The fuel passage 11 between the sub tank 7 and the canister 12 is provided with a heating evaporator 15 so as to cover it.
The heating evaporation device 15 is constituted by, for example, a device that circulates engine cooling water around the fuel passage 11 (heat exchanger with cooling water). The fuel inside is heated to produce evaporated fuel. Alternatively, it is configured by an electric heater and energized at an appropriate timing during engine operation or when the engine is stopped, thereby heating the fuel in the fuel passage 11 and generating evaporated fuel.

次に作用を説明する。
サブタンク7に一定量の燃料が保持されるように燃料ポンプ9を駆動する。
エンジン運転中(暖機後)の適当なタイミング、又は、エンジン停止時に、供給バルブ10を開き、サブタンク7内の燃料を燃料通路11へ導出する。
燃料通路11には加熱蒸発装置15が配置されており、ここで、エンジン冷却水との熱交換、又は、ヒータによる電気加熱を受けて、蒸発燃料が生成される。
Next, the operation will be described.
The fuel pump 9 is driven so that a certain amount of fuel is held in the sub tank 7.
At an appropriate timing during engine operation (after warm-up) or when the engine is stopped, the supply valve 10 is opened, and the fuel in the sub tank 7 is led to the fuel passage 11.
A heating evaporator 15 is disposed in the fuel passage 11, and evaporative fuel is generated by receiving heat exchange with engine cooling water or electric heating by a heater.

生成された蒸発燃料は、キャニスタ12に至り、ここに吸着される。
従って、エンジン運転中及び/又はエンジン停止時に、次回のエンジン始動時に備えて、必要十分な量の蒸発燃料をキャニスタ12に吸着させておくことができる。尚、所望の量の蒸発燃料が生成されてキャニスタ12に吸着される時点で供給バルブ10を閉じる。
エンジン始動時には、パージバルブ13を開く。すると、エンジン1の吸入負圧がキャニスタ12に作用する結果、キャニスタ12に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料がパージ通路14を通って吸気管2内に吸入される。よって、蒸発燃料を用いて始動でき、始動性を高めることができると共に、始動時エミッション向上効果を得ることができる。尚、蒸発燃料が少ない場合等、設定によっては、燃料噴射弁4から燃料を噴射する。
The produced evaporated fuel reaches the canister 12 and is adsorbed therein.
Therefore, a necessary and sufficient amount of evaporated fuel can be adsorbed to the canister 12 in preparation for the next start of the engine during engine operation and / or when the engine is stopped. The supply valve 10 is closed when a desired amount of evaporated fuel is generated and adsorbed by the canister 12.
When starting the engine, the purge valve 13 is opened. Then, as a result of the negative suction pressure of the engine 1 acting on the canister 12, the evaporated fuel adsorbed on the canister 12 is desorbed, and the desorbed evaporated fuel is sucked into the intake pipe 2 through the purge passage 14. The Therefore, it can start using evaporative fuel, can improve startability, and can obtain the emission improvement effect at the time of start. Depending on the setting, for example, when there is little evaporated fuel, fuel is injected from the fuel injection valve 4.

本実施形態によれば、燃料タンク6とは別に、これより小容量のサブタンク7を設け、エンジン運転中又はエンジン停止時にサブタンク7の燃料を蒸発させてキャニスタ12に吸着させる構成としたため、蒸発燃料の生成が容易かつ迅速となり、エンジン始動時までに蒸発燃料を生成してキャニスタ12に吸着させておくことで、エンジン始動時に十分な量の蒸発燃料を利用でき、所望の始動時エミッション向上効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the sub-tank 7 having a smaller capacity is provided separately from the fuel tank 6 and the fuel in the sub-tank 7 is evaporated and adsorbed to the canister 12 when the engine is operating or when the engine is stopped. Is easily and quickly generated, and by generating evaporated fuel and adsorbing it to the canister 12 before starting the engine, a sufficient amount of evaporated fuel can be used when starting the engine. Obtainable.

また、本実施形態によれば、前記サブタンク7の燃料を加熱して蒸発させる加熱蒸発装置15を設けたことにより、より積極的に蒸発燃料を生成でき、運転時間が短い場合でも始動用の蒸発燃料を確実に得ることができる。
前記加熱蒸発装置15として、エンジン冷却水によって加熱するものを用いる場合は、電力消費等を伴うことなく、経済的に実施できる。
Further, according to the present embodiment, by providing the heating evaporation device 15 that heats and evaporates the fuel in the sub-tank 7, the evaporated fuel can be generated more actively, and even when the operation time is short, the starting evaporation Fuel can be obtained reliably.
When the heating evaporator 15 is one that is heated by engine cooling water, it can be economically implemented without power consumption.

前記加熱蒸発装置15として、電気ヒータによって加熱するものを用いる場合は、加熱時期の設定が自由で、管理も容易となる。
また、本実施形態によれば、サブタンク7からキャニスタ12への燃料通路11に加熱蒸発装置15を設けることで、サブタンク7全体を加熱する場合に比べ、効率良く加熱でき、蒸発させた燃料をキャニスタ12に直ちに吸着させることができる。
When the heating evaporator 15 is one that is heated by an electric heater, the heating time can be set freely and management is facilitated.
Further, according to the present embodiment, by providing the heating and evaporation device 15 in the fuel passage 11 from the sub tank 7 to the canister 12, it is possible to efficiently heat and evaporate the evaporated fuel compared to the case where the entire sub tank 7 is heated. 12 can be adsorbed immediately.

また、本実施形態によれば、サブタンク7は、一定量の燃料が保持されるように、燃料タンク6内の燃料が燃料ポンプ9により供給される構成とすることで、サブタンク7内に常に蒸発用の燃料を確保することができる。
図2は本発明の第2実施形態を示しており、これについて説明する。
第2実施形態では、サブタンク7を直接加熱するように、加熱蒸発装置16を設けている。
Further, according to the present embodiment, the sub tank 7 is configured such that the fuel in the fuel tank 6 is supplied by the fuel pump 9 so that a fixed amount of fuel is held, so that the sub tank 7 always evaporates. The fuel for use can be secured.
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which will be described.
In the second embodiment, the heating evaporator 16 is provided so as to heat the sub tank 7 directly.

加熱蒸発装置16は、例えば、サブタンク7周りにエンジン冷却水を流通させるもの(冷却水との熱交換器)により構成し、エンジン運転中及びエンジン停止時に、エンジン冷却水の熱によってサブタンク7内の燃料を加熱して、蒸発燃料を生成するようにする。又は、電気ヒータにより構成し、エンジン運転中の適当なタイミング又はエンジン停止時に、通電することで、サブタンク7内の燃料を加熱して、蒸発燃料を生成するようにする。   The heating evaporation device 16 is constituted by, for example, a device that circulates engine cooling water around the sub tank 7 (heat exchanger with cooling water). The fuel is heated to produce evaporative fuel. Alternatively, it is configured by an electric heater and energized at an appropriate timing during engine operation or when the engine is stopped, thereby heating the fuel in the sub tank 7 and generating evaporated fuel.

従って、第2実施形態の場合は、エンジン運転中(暖機後)及び/又はエンジン停止時に、加熱蒸発装置16により、エンジン冷却水との熱交換、又は、ヒータによる電気加熱を受けて、サブタンク7内で蒸発燃料が生成される。生成された蒸発燃料は、適当なタイミングで供給バルブ10を開くことで、燃料通路11によりキャニスタ12に導入され、ここに吸着される。   Therefore, in the case of the second embodiment, during the engine operation (after warming up) and / or when the engine is stopped, the sub-tank receives heat exchange with the engine cooling water or electric heating by the heater by the heating evaporation device 16. Evaporated fuel is generated in the fuel tank 7. The produced fuel vapor is introduced into the canister 12 through the fuel passage 11 and adsorbed thereto by opening the supply valve 10 at an appropriate timing.

特に第2実施形態によれば、加熱蒸発装置16がサブタンク7を直接加熱するように設けられているので、蒸発燃料の生成が確実となり、生成後にキャニスタ12側に送ることができる。
図3は本発明の第3実施形態を示しており、これについて説明する。
第3実施形態では、吸気管2へのパージ通路14の開口部をベンチュリ構造にしてある。すなわち、吸気系2のスロットル弁3上流にベンチュリ部17を形成し、ここにパージ通路14を開口させてある。
In particular, according to the second embodiment, since the heating evaporation device 16 is provided so as to directly heat the sub tank 7, the generation of the evaporated fuel is ensured and can be sent to the canister 12 side after the generation.
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, which will be described.
In the third embodiment, the opening of the purge passage 14 to the intake pipe 2 has a venturi structure. That is, a venturi portion 17 is formed upstream of the throttle valve 3 of the intake system 2 and a purge passage 14 is opened here.

特に第3実施形態によれば、吸入空気と蒸発燃料との混合割合を一定に保つことができる。また、第3実施形態では、パージバルブ(13)を省略したが、取付けるようにしてもよい。
尚、以上の第1〜第3実施形態では、サブタンク7に対し、加熱蒸発装置15、16を設けたが、サブタンク7は、小容量であり、エンジンの熱を受けて温度上昇しやすく、エンジン運転中に内部で蒸発燃料が生成される場合は、加熱蒸発装置15、16を省略することもできる。
In particular, according to the third embodiment, the mixing ratio of the intake air and the evaporated fuel can be kept constant. Moreover, in 3rd Embodiment, although the purge valve (13) was abbreviate | omitted, you may make it attach.
In the first to third embodiments described above, the heating evaporators 15 and 16 are provided for the sub-tank 7. However, the sub-tank 7 has a small capacity and easily rises in temperature due to the heat of the engine. When evaporative fuel is generated inside during operation, the heating and evaporating devices 15 and 16 can be omitted.

また、キャニスタ12に圧力センサや温度センサなどを取付けて、燃料濃度を管理し、吸気系への供給量を制御するようにしてもよい。   Further, a pressure sensor, a temperature sensor, or the like may be attached to the canister 12 to manage the fuel concentration and control the supply amount to the intake system.

本発明の第1実施形態を示すシステム図1 is a system diagram showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態を示すシステム図System diagram showing a second embodiment of the present invention 本発明の第3実施形態を示すシステム図System diagram showing a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 吸気系(吸気管)
3 スロットル弁
4 燃料噴射弁
5 排気系(排気管)
6 燃料タンク
7 サブタンク(気化用燃料タンク)
8 燃料通路
9 燃料ポンプ
10 供給バルブ
11 燃料通路
12 キャニスタ
13 パージバルブ
14 パージ通路
15 加熱蒸発装置(冷却水との熱交換器、又は、電気ヒータ)
16 加熱蒸発装置(冷却水との熱交換器、又は、電気ヒータ)
17 ベンチュリ部
1 Engine 2 Intake system (intake pipe)
3 Throttle valve 4 Fuel injection valve 5 Exhaust system (exhaust pipe)
6 Fuel tank 7 Sub tank (Vaporization fuel tank)
8 Fuel Passage 9 Fuel Pump 10 Supply Valve 11 Fuel Passage 12 Canister 13 Purge Valve 14 Purge Passage 15 Heating Evaporator (Heat Exchanger with Cooling Water or Electric Heater)
16 Heating evaporator (heat exchanger with cooling water or electric heater)
17 Venturi Club

Claims (7)

蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、少なくとも機関始動時に前記キャニスタに吸着されている蒸発燃料を機関吸気系に供給する内燃機関の蒸発燃料供給装置において、
燃料タンクとは別に、これより小容量のサブタンクを設け、機関運転中又は機関停止時に前記サブタンクの燃料を蒸発させて前記キャニスタに吸着させる構成としたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料供給装置。
In an evaporative fuel supply apparatus for an internal combustion engine that includes a canister that adsorbs evaporative fuel and supplies the evaporative fuel adsorbed on the canister to the engine intake system at least when the engine is started.
An evaporative fuel supply device for an internal combustion engine, characterized in that a sub-tank having a smaller capacity is provided separately from the fuel tank, and the fuel in the sub-tank is evaporated and adsorbed to the canister when the engine is operating or stopped. .
前記サブタンクの燃料を加熱して蒸発させる加熱蒸発装置を設けたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   2. An evaporative fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a heating evaporating device for heating and evaporating the fuel in the sub tank. 前記加熱蒸発装置は、機関冷却水によって加熱するものであることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   3. The evaporative fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the heating and evaporating apparatus is heated by engine cooling water. 前記加熱蒸発装置は、電気ヒータによって加熱するものであることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   The evaporative fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the heating evaporation device is heated by an electric heater. 前記加熱蒸発装置は、前記サブタンクから前記キャニスタへの燃料通路に設けられることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   5. The evaporated fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the heating evaporation device is provided in a fuel passage from the sub tank to the canister. 6. 前記加熱蒸発装置は、前記サブタンクを直接加熱するように設けられることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   The evaporative fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the heating and evaporating apparatus is provided so as to directly heat the sub tank. 前記サブタンクは、一定量の燃料が保持されるように、前記燃料タンク内の燃料が燃料ポンプにより供給されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel in the fuel tank is supplied to the sub tank by a fuel pump so that a fixed amount of fuel is held. Evaporative fuel supply device.
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