JP2008144625A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比の急変を抑制しつつ蒸発燃料を適切に処理できる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】気筒２毎に分岐した分岐通路３ａを備えた吸気通路３と、各分岐通路３ａに設けられて吸入空気流量を調整可能なスロットル弁７と、スロットル弁７よりも下流側の位置で各分岐通路３ａを互いに連通するバランス通路９とを備えた内燃機関１に適用され、バランス通路９よりも通路面積が小さく構成されてスロットル弁７よりも下流側の位置で各分岐通路３ａを互いに連通する連通部１０ａを介して、燃料タンク２０内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを各分岐通路３ａへ導くパージ通路１０と、パージ通路１０に接続されて空気を導く空気供給通路１２と、空気供給通路１２の通路面積を一定の割合で絞ることができるオリフィス１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

気筒毎に設けられた独立の吸気管のそれぞれにスロットル弁が配置された内燃機関に適用され、独立の吸気管を各スロットル弁の下流にて全気筒に対して共通の連通管により連通し、その連通管に燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを導くパージ配管を接続した蒸発燃料処理装置が知られている（特許文献１）。また、気筒毎に設けられた独立吸気通路のそれぞれにアシストエア式の燃料噴射弁を設け、その燃料噴射弁に空気を送り込むアシストエア通路にパージ通路を接続して、パージガスをアシストエアと共に燃料噴射弁を介して各独立吸気通路に供給するようにした蒸発燃料処理装置も知られている（特許文献２）。

実公平３−５３００９号公報 特開平７−１８９８２０号公報

これらの装置はパージガスを連通管を通じてスロットル弁下流に導入するが、そのままでは蒸発燃料の濃度が高いため空燃比の急変を招くおそれがある。パージガスの量を考慮して空燃比を制御するためには制御が複雑化する。

そこで、本発明は、空燃比の急変を抑制しつつ蒸発燃料を適切に処理できる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、気筒毎に分岐した分岐通路を備えた吸気通路と、各分岐通路に設けられて吸入空気流量を調整可能なスロットル弁と、前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通するバランス通路とを備えた多気筒内燃機関に適用され、前記バランス通路よりも通路面積が小さく構成されて前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通する連通部を介して、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、前記パージ通路に接続されて空気を導く空気供給通路と、前記空気供給通路の通路面積を一定の割合で絞ることができる開口面積が不変の絞り手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

この蒸発燃料処理装置によれば、バランス通路よりも通路面積が小さく構成された連通部が設けられているため、その連通部の流路抵抗により連通部の圧力が各分岐通路よりも高くなって定常的な流れが形成される。その流れを利用してパージガスが各分岐通路へ導入されるので蒸発燃料を大気に開放することなく処理できる。各分岐通路へ導入されるパージガスは空気供給通路にて導かれた空気にて希釈されるため、濃度の高いパージガスの分岐通路への導入による空燃比の急変を抑制できる。しかも、空気供給通路は絞り手段によってその通路面積が絞られるため、各スロットル弁が絞られる際に必要以上の空気がパージ通路へ導かれることを制限できる。これにより、内燃機関を低回転速度に維持することが容易になり、例えばアイドリング時の回転速度が安定する。しかも、絞り手段は開口面積が不変であるので、パージガスの量やスロットル弁の開度に応じて操作する必要がないので、空燃比制御の負担が軽減されてその制御が簡素化される。

本発明の蒸発燃料処理装置の一態様において、前記分岐通路が分岐する分岐位置よりも上流の前記吸気通路に設けられて吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段を更に備え、前記空気供給通路は、前記吸入空気流量検出手段よりも下流側でかつ前記分岐位置よりも上流側の前記吸気通路から空気を取り出して、その空気を前記パージ通路に導いてもよい（請求項２）。この態様によれば、吸入空気流量検出手段によって計量された空気によってパージガスが希釈されるので、希釈に用いた空気量を見込んで燃料噴射量を決めることができるので、空燃比の変動を更に抑制することができる。

また、この態様においては前記吸入空気量検出手段よりも下流側でかつ前記分岐位置よりも上流側に配置されて前記吸気通路の一部をなすサージタンクを更に備え、前記空気供給通路は、前記サージタンクから空気を取り出して、その空気を前記パージ通路へ導いてもよい（請求項３）。この場合は、パージガスを希釈する空気がサージタンクから取り出されるので、その空気の供給が吸気脈動の影響を受けることを防止できる。

本発明の一態様においては、前記連通部と、前記空気供給通路と前記パージ通路との接続位置との間に設けられ、前記空気供給通路にて導かれた空気と前記パージ通路に導かれたパージガスとの混合を促進するための混合促進手段を更に備えてもよい（請求項４）。この態様によれば、混合促進手段によってパージガスを均一に希釈することができる。混合促進手段の構成に特段の制限はなく、例えば、前記パージ通路が前記連通部と前記接続位置との間で蛇行することにより前記混合促進手段が構成されていてもよい（請求項５）。この場合には、パージ通路自体を蛇行させるだけでパージ通路とは別の部品を用意しなくてもよいため、混合促進手段を実現するための部品点数を削減できる。

また、本発明の一態様においては、前記内燃機関には、ブローバイガスを取り出して前記パージ通路に導くブローバイガス通路が設けられていてもよい（請求項６）。この場合、パージガスをブローバイガスによって希釈することができ、かつパージ通路を利用してブローバイガスを処理することが可能となる。これにより、ブローバイガスを吸気系に導入する配管とパージガスを吸気系に導入する配管とを別々に設ける場合よりも配管が簡素化する。

以上説明したように、本発明によれば、各分岐通路へ導入されるパージガスが空気供給通路にて導かれた空気にて希釈されるため、濃度の高いパージガスの分岐通路への導入による空燃比の急変を抑制できる。しかも、空気供給通路は絞り手段によってその通路面積が絞られるため、各スロットル弁が絞られる際に必要以上の空気がパージ通路へ導かれることを制限できる。これにより、内燃機関を低回転速度に維持することが容易になり、例えばアイドリング時の回転速度が安定する。

（第１の形態）
図１は本発明の蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は４つの気筒２が一方向に並べられた直列４気筒火花点火内燃機関（多気筒内燃機関）として構成されている。各気筒２には吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ設けられる。吸気通路３は気筒２毎に分岐された分岐通路３ａと、各分岐通路３ａが接続されたサージタンク３ｂとを有している。サージタンク３ｂの上流側には空気濾過用のエアクリーナ５が設けられ、そのエアクリーナ５の下流でかつ分岐通路３ａが分岐する分岐位置よりも上流の吸気通路３には吸入空気流量を検出できるエアフローメータ６が設けられている。各分岐通路３ａには、吸入空気流量を調整できるように開度調整可能なスロットル弁７が一つずつ設けられるとともに、スロットル弁７の下流側に燃料を噴射するインジェクタ８が一つずつ設けられる。各スロットル弁７は各分岐通路３ａを貫くように延びる弁軸７ａに取り付けられ、その弁軸７ａはアクチュエータ７ｂにて回転駆動される。これにより、各スロットル弁７はいわゆる独立スロットル弁として機能する。

図２にも示したように、各スロットル弁７の下流側には、各分岐通路３ａ間の圧力差を緩和するため、各分岐通路３ａをスロットル弁７の下流側の位置で互いに連通するバランス通路９が設けられている。また分岐通路３ａには、燃料タンク２０にて発生したベーパー（蒸発燃料）を含むパージガスを導くためのパージ通路１０がバランス通路９に対向するようにして接続される。パージ通路１０はスロットル弁７の下流側の位置で各分岐通路３ａを互いに連通する連通部１０ａを備えており、その連通部１０ａの通路面積はバランス通路９の通路面積よりも小さくなるように構成されている。連通部１０ａの通路面積の絶対的な大きさは適宜に設定してよく、その通路面積は連通部１０ａ内に脈動が発生しない、或いは極めて小さな脈動が発生する程度の大きさとすることが好ましい。

図１に示すように、パージ通路１０は蒸発燃料を吸着するキャニスタ１１を介して燃料タンク２０に接続される。キャニスタ１１は大気に開放する空気導入管１１ａにて空気を導入しつつ内蔵する活性炭で燃料タンク２０から導かれた蒸発燃料を吸着する周知のものである。キャニスタ１１と連通部１０ａとの間にはパージ通路１０に空気を導入するための空気供給通路１２が接続される。空気供給通路１２の他の一端はサージタンク３ｂに接続される。空気供給通路１２には絞り手段としてのオリフィス１３が設けられる。オリフィス１３は、周知のようにその開口面積が不変であり、空気供給通路１２の通路面積を一定の割合で絞ることができるように構成されている。吸気供給通路１２にて空気がパージ通路１０に導かれることにより、パージ通路１０を流れるパージガスはその空気によって希釈される。

空気供給通路１２とパージ通路１０との接続位置よりも下流側には、パージガスと空気との混合を促進する混合促進部１０ｂが設けられる。混合促進部１０ｂはパージ通路１０が蛇行することにより構成されて本発明の混合促進手段として機能する。

以上の形態によれば、バランス通路９よりも通路面積が小さく構成された連通部１０ａが設けられているため、その連通部１０ａの流路抵抗により連通部１０ａの圧力が各分岐通路３ａよりも高くなって、図２の矢印で示すような定常的な流れが形成される。その流れを利用してパージガスが各分岐通路３ａへ導入されるので蒸発燃料を大気に開放することなく処理できる。各分岐通路３ａへ導入されるパージガスは空気供給通路１２にて導かれた空気にて希釈されるため、濃度の高いパージガスの分岐通路３ａへの導入による空燃比の急変を抑制できる。しかも、空気供給通路１０はオリフィス１３によってその通路面積が絞られるため、各スロットル弁７が絞られる際に必要以上の空気がパージ通路１０へ導かれることを制限できる。これにより、内燃機関１を低回転速度に維持することが容易になり、例えばアイドリング時の回転速度が安定する。

また、吸気供給通路１２による空気の取出し位置はエアフローメータ６の下流に位置し、エアフロメータ６によって計量された空気によってパージガスが希釈されるので、希釈に用いた空気量を見込んで燃料噴射量を決めることができ空燃比の変動を更に抑制することができる。しかも、その空気はサージタンク３ｂから取り出されるので、空気供給通路１２による空気の供給が吸気脈動の影響を受けることを防止できる。また、混合促進部１０ｂがパージ通路１０を蛇行させることにより構成されるため、パージ通路１０とは別の部品が必要なく混合促進手段を実現するための部品点数を削減できる。

（第２の形態）
次に本発明の第２の形態を図３を参照して説明する。図３は第２の形態に係る蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関の要部を示している。なお、以下においては、第１の形態と共通する構成には図３に同一の参照符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、第２の形態は内燃機関１のクランクケース（不図示）に溜ったブローバイガスを導くためのブローバイガス通路２１がパージ通路１０に接続されている。ブローバイガス通路２１の接続位置は空気供給通路１２とパージ通路１０との接続位置に一致するように設定されている。これにより、キャニスタ１１から導かれたパージガスは空気及びブローバイガスによって希釈される。そして、パージ通路１０とブローバイガス通路２１とが共用されて、ブローバイガスがバージ通路１０を利用して吸気系へ導かれるので蒸発燃料の処理と同時にブローバイガスの処理も行うことができる。従って、ブローバイガスを吸気系へ導くための専用の配管が不要になるので、配管の構成が簡素化する。

本発明は以上の各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。パージガスを希釈するための空気の取出し位置は適宜設定してよく、例えば図１及び図３に示した空気供給通路１２の一端を大気に開放してもよい。また、絞り手段は上述したオリフィス１３に限らず、ベンチュリ等の開口面積が不変のもので実現してもよいし、空気供給通路１２の一部の通路面積が狭くなるように空気供給通路１２を構成することで絞り手段を実現してもよい。要するに、スロットル弁などの開度変更可能な絞り手段以外であればどのような形態で本発明に係る絞り手段を実現してもよい。

本発明の蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関の要部を示した図。 図１のII−II線に沿った断面を示した断面模式図。 第２の形態に係る蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関の要部を示した図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
３ａ 分岐通路
３ｂ サージタンク
７ スロットル弁
９ バランス通路
１０ パージ通路
１０ａ 連通部
１０ｂ 混合促進部（混合促進手段）
１２ 空気供給通路
１３ オリフィス（絞り手段）
２０ 燃料タンク
２１ ブローバイガス通路

Claims (6)

1. 気筒毎に分岐した分岐通路を備えた吸気通路と、各分岐通路に設けられて吸入空気流量を調整可能なスロットル弁と、前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通するバランス通路とを備えた多気筒内燃機関に適用され、
   前記バランス通路よりも通路面積が小さく構成されて前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通する連通部を介して、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、前記パージ通路に接続されて空気を導く空気供給通路と、前記空気供給通路の通路面積を一定の割合で絞ることができる開口面積が不変の絞り手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記分岐通路が分岐する分岐位置よりも上流の前記吸気通路に設けられて吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段を更に備え、
   前記空気供給通路は、前記吸入空気流量検出手段よりも下流側でかつ前記分岐位置よりも上流側の前記吸気通路から空気を取り出して、その空気を前記パージ通路に導くことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 前記吸入空気量検出手段よりも下流側でかつ前記分岐位置よりも上流側に配置されて前記吸気通路の一部をなすサージタンクを更に備え、
   前記空気供給通路は、前記サージタンクから空気を取り出して、その空気を前記パージ通路へ導くことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
4. 前記連通部と、前記空気供給通路と前記パージ通路との接続位置との間に設けられ、前記空気供給通路にて導かれた空気と前記パージ通路に導かれたパージガスとの混合を促進するための混合促進手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
5. 前記パージ通路が前記連通部と前記接続位置との間で蛇行することにより前記混合促進手段が構成されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記内燃機関には、ブローバイガスを取り出して前記パージ通路に導くブローバイガス通路が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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