JP2010090749A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャニスタに蓄積されたベーパを確実に排出すると共に、空燃比の制御を安定させる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】本実施の形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置５０は、燃料タンク３３と、燃料タンク３３で発生する蒸発燃料Ｖを捕集するキャニスタ５１と、燃料タンク３３内の原料燃料Ｆをデリバリパイプ３１に送給する燃料供給管３２と、燃料タンク３３内の蒸発燃料Ｖをキャニスタ５１に供給する蒸発燃料連通管５２とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、キャニスタ５１から脱離された蒸発燃料Ｖを加圧し、液化処理する液化タンク５５と、キャニスタ５１で捕集された蒸発燃料Ｖを液化タンク５５に吸出す蒸発燃料導出管５６とからなる液化手段５３と、液化手段５３で液化した液化燃料Ｌをデリバリパイプ３１に送給する液化燃料供給管５４とを有する。
【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。

従来、ガソリンエンジンを搭載した自動車においては、燃料タンク内で蒸発した蒸発燃料が大気に放出されることを防止するために、蒸発燃料処理装置が備えられている。

従来、蒸発燃料処理装置として、燃料タンク内で発生した蒸発燃料（ベーパ）を導入（パージ）して、体内に充填した活性炭等の吸着材に捕集するキャニスタと、該キャニスタとエンジンのインテークマニホールドを連通するパージ通路と、該パージ通路をエンジンの運転状態により開閉する電磁弁とを設けたものがある。

この蒸発燃料処理装置は、燃料を燃料タンクへ給油するときに発生する蒸発燃料及び給油後にエンジンの停止中などにおいて燃料タンク内に発生した蒸発燃料を、エンジンの運転状態により電磁弁を開作動し、蒸発燃料を通す連通管を通じてキャニスタ内に導入させ、キャニスタ内の吸着剤に吸着させる。そして、蒸発燃料連通管と吸気通路とを連通し、エンジンのインテークマニホールドに作用する吸気負圧とキャニスタの大気ポート部の大気圧との差圧を利用して大気ポートより新気（空気）を導入する。そして、キャニスタの吸着剤に吸着されていた蒸発燃料を新気とともにエンジンのインテークマニホールド内へパージして内燃機関に供給し、エンジンで燃焼させ、蒸発燃料の大気への放出を抑制する。

このとき、予め設定された空気量とインジェクタからのガソリンの噴出量とは別にキャニスタからの蒸発燃料が追加的にエンジンの燃焼室に吸入されるため、設定空燃比が変化し、空燃比制御や排気エミッションが悪化する可能性がある。このため、キャニスタからパージされる蒸発燃料量を学習によって推定して制御するなどインテークマニホールド内へ導入されたべーパ相当分はインジェクタの燃料噴射量を補正制御し、空燃比制御や排気エミッションを得ることで対応している。

また、エンジンの停止時などには、吸気負圧が得られないため、キャニスタに捕集されたベーパが、吸気通路へパージされにくく、燃料タンクで発生するベーパの処理が困難になる。そのため、燃料タンクで発生するベーパをキャニスタで一旦捕集し、その捕集されたベーパを液化して液化燃料として燃料タンクへ回収することで、燃料タンクで発生するベーパを有効に処理するようにしている（特許文献１〜６）。

特開２００２−１２２０４７号公報 特開２００２−１２２０４８号公報 特開２０００−８９８２号公報 特開２０００−１０４６３０号公報 特開２００３−３１４３８１号公報 特開２００２−２５６９８５号公報

しかしながら、キャニスタからパージされる蒸発燃料量を学習によって推定して制御するようにしても、ベーパ相当分の燃料量は正確に把握することはできないため、ベーパを吸気通路へパージする時に燃料噴射量を補正制御するようにしても空燃比を制御しきれない場合がある、という問題がある。

また、ベーパをキャニスタからインテークマニホールド内へ導入することが可能なのはエンジン運転中のみであるため、高性能、低燃費のエンジンとして例えばハイブリッドシステムのようにエンジンが殆ど回らない車両では、インテークマニホールド内に作用する吸気負圧が小さくなるようになっている。そのため、キャニスタ内に捕集されたベーパをエンジンのインテークマニホールドに作用する吸気負圧によってパージする方法では、キャニスタ内のベーパを十分にパージすることができず、キャニスタに蓄積されたベーパは排出しきれない場合がある、という問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、キャニスタに蓄積されたベーパを確実に排出すると共に、空燃比の制御を安定させ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している。

上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、原料燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタと、前記燃料タンク内の前記原料燃料をデリバリパイプに送給する燃料供給管と、前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を前記キャニスタに供給する蒸発燃料連通管とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、前記キャニスタで捕集された前記蒸発燃料を液化する液化手段と、前記液化手段で前記蒸発燃料を液化した液化燃料を前記デリバリパイプに送給する液化燃料供給管とを有することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置においては、前記液化手段が、前記キャニスタから脱離された前記蒸発燃料を貯留し、貯留された前記蒸発燃料を加圧し、前記蒸発燃料を液化処理する液化タンクと、前記キャニスタで捕集された前記蒸発燃料を前記液化タンクに導出する蒸発燃料導出管とからなることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置においては、前記液化タンクと前記燃料タンクとを連通する燃料回収通路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、原料燃料を貯留する燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタで捕集された前記蒸発燃料を液化する液化手段と、前記液化手段で前記蒸発燃料を液化した液化燃料をデリバリパイプに送給する液化燃料供給管とを有するので、前記液化手段により前記キャニスタに蓄積されたベーパを液化し、液化された液化燃料を前記液化燃料供給管を介して前記デリバリパイプに送給することができる。このため、前記キャニスタに蓄積されたベーパは吸気負圧を利用して吸気通路に排出する必要はないため、前記キャニスタに蓄積されたベーパを確実に排出することができる。

また、前記キャニスタに蓄積されたベーパを吸気通路へパージし、ベーパ相当分の燃料量に応じて燃料噴射量の補正制御を行なう必要はなく、前記液化手段により液化した液化燃料を前記液化燃料供給管を介してデリバリパイプに送給するため、燃料噴射量の補正制御を安定させ、空燃比の制御を安定させることができる。

以下に、この発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置をエンジンシステムに適用した例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[発明の実施の形態]
図１は、本発明の蒸発燃料処理装置をエンジンシステムに適用した場合の実施の形態の概略構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、本実施の形態の内燃機関において、内燃機関としてのエンジン１０は、ポート噴射式多気筒エンジンであって、このシリンダブロック１１に形成された各シリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド（不図示）の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド（不図示）の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド（不図示）の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して、吸気弁２１及び排気弁２２が設けられている。

吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド（不図示）に軸方向に沿って移動自在に支持される。従って、吸気弁２１及び排気弁２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド２３を介してサージタンク２４が連結され、このサージタンク２４に吸気管２５が連結されており、この吸気管２５の空気取入口にエアクリーナ２６が取付けられている。そして、吸気管２５には、このエアクリーナ２６の下流側に位置してスロットル弁２７を有する電子スロットル装置２８が設けられている。

エンジン１０の各気筒の燃焼室１８には、エアクリーナ２６からスロットル弁２７の制御を受けて、サージタンク２４および吸気管２５を介して空気が吸入される。

また、シリンダヘッド（不図示）には、各吸気ポート１９に対して、アルコールとガソリンとを単独でまたは混合した燃料を噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）３０がそれぞれ装着されている。このインジェクタ３０は、基端部がデリバリパイプ３１に連結され、このデリバリパイプ３１には、燃料供給管３２を介して燃料タンク３３内に設けられたフィードポンプ（燃料ポンプ）３４が連結されている。更に、シリンダヘッド（不図示）には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ３５が装着されている。

一方、排気ポート２０には、排気マニホールド３６を介して排気管３７が連結されており、この排気管３７には排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_X）などの有害物質を浄化処理する三元触媒３８、３９が装着されている。

すなわち、エンジン１０から排出される排気ガスは、先ず三元触媒３８で浄化され、この三元触媒３８で浄化しきれなかった排気ガスが三元触媒３９によって浄化されるようになっている。

これらの三元触媒３８、３９は、所定量の酸素を吸蔵することができ、排気ガス中にＨＣやＣＯ等の未燃成分が含まれている場合は、吸蔵している酸素を用いてそれらを酸化し、また、排気ガス中にＮＯ_X等の酸化成分が含まれている場合には、それらを還元し、放出された酸素を吸蔵することができるように構成されている。

また、三元触媒３８の上流には、排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ（以下、「Ａ／Ｆセンサ」という。）４０が設けられている。すなわち、このＡ／Ｆセンサ４０は、三元触媒３８に流入する排気ガスの酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼された混合気の空燃比を検出するものである。

また、三元触媒３８の下流には、排気ガス中の酸素濃度検出手段であるサブＯ₂センサ４１が設けられている。即ち、このサブＯ₂センサ４１は、三元触媒３８を流出した排気ガスの酸素濃度に基づいて、燃料リッチな排気ガス（ＨＣ、ＣＯを含む排気ガス）であるか、あるいは燃料リーンな排気ガス（ＮＯ_Xを含む排気ガス）であるか否かを検出するものである。

また、各インジェクタ３０には、燃料タンク３３に貯留された燃料が燃料供給管３２を介して供給される。エンジン１０は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能に構成されているので、燃料タンク３３には、所定のアルコール濃度を有する燃料が貯留される。この燃料は、ガソリン１００％の場合や、メタノール、エタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料の場合、更にはアルコール１００％の場合もある。

また、本実施の形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置５０は、原料燃料Ｆを貯留する燃料タンク３３と、燃料タンク３３で発生する蒸発燃料（ベーパ）Ｖを捕集するキャニスタ５１と、燃料タンク３３内の原料燃料Ｆをデリバリパイプ３１に送給する燃料供給管３２と、燃料タンク３３内のベーパＶをキャニスタ５１に供給する蒸発燃料連通管５２とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、キャニスタ５１で捕集されたベーパＶの燃料成分を液化する液化手段５３と、液化手段５３でベーパＶを液化した液化燃料Ｌをデリバリパイプ３１に送給する液化燃料供給管５４とを有するものである。

また、本実施の形態において、液化手段５３は、キャニスタ５１から脱離されたベーパＶを貯留し、貯留されたベーパＶを加圧し、ベーパＶを液化処理する液化タンク５５と、キャニスタ５１で捕集されたベーパＶを液化タンク５５に導出する蒸発燃料導出管５６とからなるものである。また、液化タンク５５内には、液化タンク５５内の圧力を調整するレギュレータ５７が設けられている。液化タンク５５内の圧力の調整は液化タンク５５に設けたレギュレータ５７を用いて行われる。よって、蒸発燃料導出管５６を介して液化タンク５５内に導出されたベーパＶは液化タンク５５内で加圧して液化され、液化タンク５５内に貯蔵するようにしている。

また、液化タンク５５と燃料タンク３３との間には、液化タンク５５と燃料タンク３３とを連通する燃料回収通路５８とが設けられ、蒸発燃料導出管５６、燃料回収通路５８、液化燃料供給管５４の各通路には通路を開閉する電磁式の第一の弁５９〜第三の弁６１が各々設けられている。また、キャニスタ５１には、車外に通じる空気排出管６２が接続されている。

燃料タンク３３内には、蓄えられた原料燃料Ｆが蒸発することによってＨＣ（炭化水素）など燃料成分であるベーパＶが発生し、燃料タンク３３内はベーパＶを含む空気が充満する。そして、蒸発燃料連通管５２に設けられた第四の弁６３を開き、燃料タンク３３から燃料タンク３３内で発生したベーパＶを含む空気は蒸発燃料連通管５２を通過してキャニスタ５１に送給される。

キャニスタ５１には、活性炭などからなる吸着剤６４が内蔵されている。キャニスタ５１の内部は、吸着剤６４を境にベーパ室６５と大気室６６とに区画される。吸着剤６４の中には、そこに捕集されたベーパＶを加熱するためのヒータ（不図示）が設けられる。大気室６６は、空気排出管６２により大気に連通可能である。蒸発燃料連通管５２には、蒸発燃料連通管５２を開閉するための電磁式の第四の弁６３が設けられ、空気排出管６２には、空気排出管６２を開閉するための電磁式の第五の弁６６が設けられる。

以上の構成により、ベーパ室６５には、蒸発燃料連通管５２からＨＣなど燃料成分であるベーパＶを含む空気が供給され、ベーパＶがその吸着剤６４に吸着されることによって、ベーパＶを含む空気がベーパＶと空気とに分離される。分離された空気は、空気排出管６２を通って大気に開放される。また、キャニスタ５１で吸着剤６４に吸着されたベーパＶは、液化タンク５５内を減圧することで吸着剤６４から脱離して、ベーパＶを含むガスがパージガスとして蒸発燃料導出管５６より抜出されて液化タンク５５に送給される。

また、ベーパＶはキャニスタ５１より液化タンク５５にパージし、貯留された後、蒸発燃料導出管５６、燃料回収通路５８、液化燃料供給管５４の各々に設けられている第一の弁５９〜第三の弁６１を封鎖する。そして、液化タンク５５内のベーパＶが外部にパージしないようにする。その後、液化タンク５５内を加圧してパージされたベーパＶを液化し、液化燃料Ｌに戻す。この液化燃料Ｌは原料燃料Ｆが蒸発して生じたものであり、燃料性状としては原料燃料Ｆと同様のものである。そして、液化燃料供給管５４の第三の弁６０のみを開放し、蒸発燃料導出管５６、燃料回収通路５８に設けられている第一の弁５９、第二の弁６０は封鎖しておき、デリバリパイプ３１に送給する。

これにより、液化手段５３の液化タンク５５でベーパＶを液化した液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給することができる。このため、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶは吸気負圧を利用して吸気通路に排出する必要はないため、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを確実に排出することができる。

また、本実施形態によれば、従来のようにキャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを吸気管２５へパージし、ベーパ相当分の燃料量に応じて燃料噴射量の補正制御を行なう必要はなく、液化タンク５５で液化した液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給することができる。これにより、インジェクタ３０から燃料を安定して噴射させることができるため、インジェクタ３０において燃料噴射量の補正制御を安定して行なうことができ、空燃比の制御を安定させることができる。

また、キャニスタ５１でベーパＶを脱離している時、液化タンク５５でベーパＶを加圧して液化している時、液化タンク５５からデリバリパイプ３１へ原料燃料Ｆを流入させている時に、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとしてエンジンの運転を中止した場合、キャニスタ５１でのベーパＶの脱離、液化タンク５５でのベーパＶの加圧、液化タンク５５からデリバリパイプ３１への液化燃料Ｌの流入を中止し、処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌはキャニスタ５１又は燃料タンク３３に戻すようにする。

これにより、運転中でない時に処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌが通路内に残留するのを防止することができる。

また、キャニスタ５１は、ベーパＶを大気中に開放させないためベーパＶを一時貯蔵しておき、エンジン１０の稼動中にキャニスタ５１の吸着剤６４で分離したベーパＶを吸気管２５に送給し、吸気管２５から燃焼室１８へと導き、燃焼させるようにしてもよい。

車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０が搭載されており、このＥＣＵ７０は、インジェクタ３０や点火プラグ３５などを制御可能となっている。

即ち、吸気管２５の上流側には、エアフローセンサ７１及び吸気温センサ７２が装着され、サージタンク２４には吸気圧センサ７３が装着されており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ７０に出力している。また、電子スロットル装置２８には、スロットルポジションセンサ７４が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ７０に出力しており、アクセルペダルに装着されたアクセルポジションセンサ７５は、現在のアクセル開度をＥＣＵ７０に出力している。

更に、クランク角センサ７６は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ７０に出力し、このＥＣＵ７０は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数（エンジン回転速度）を算出している。また、シリンダブロック１１には、エンジン冷却水温を検出する水温センサ７７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７０に出力している。また、排気管３７には、三元触媒３８の上流側及び下流側に位置して排気ガスの酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ４０、サブＯ₂センサ４１が設けられており、検出した酸素濃度をＥＣＵ７０に出力している。

また、燃料供給管３２には、供給される原料燃料Ｆの温度を検出する燃料温度センサ(不図示)が配置されており、これらのセンサの出力もＥＣＵ７０に送信される。また、燃料ポンプ３４はＥＣＵ７０に接続され、ＥＣＵ７０によりその作動が制御されている。更に、ＥＣＵ７０は、第一の弁５９〜第三の弁６１、第四の弁６３、第五の弁６７の開閉を制御する。

従って、ＥＣＵ７０は、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温、回転位相などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ３０及び点火プラグ３５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ７０は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバック制御することで、空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正しており、エンジンの運転状態に応じて制御されている。

[運転制御方法]
つぎに、本実施の形態の内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムにおける運転制御方法について図２のフローチャートに基づいて図１を参照しつつ具体的に説明する。
図２は、本実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムにおける運転制御方法を示すフローチャートである。以下の制御は、上記ＥＣＵ７０により行われる。
図２に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムにおける運転制御方法は、キャニスタ５１で吸着したベーパＶを液化タンク５５に供給し、液化タンク５５内にベーパＶを貯留し、液化タンク５５内のベーパＶを液化処理して液化燃料Ｌに戻した後、デリバリパイプ３１に送給するものである。

即ち、本実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムにおける運転制御方法は、キャニスタ５１で吸着したベーパＶを脱離し、この脱離したベーパＶを液化タンク５５に供給するベーパ脱離工程（ステップＳ１２〜ステップＳ１４）と、液化タンク５５内を加圧し、液化タンク５５内に貯留されているパージガス中のベーパＶを液化処理する液化処理工程（ステップＳ１５〜ステップＳ１７）と、液化タンク５５内でベーパＶを加圧処理することで生じた液化燃料Ｌをデリバリパイプ３１へ送給する燃料流入工程（ステップＳ１８〜ステップＳ２０）とを有する工程とからなる。

まず、図２において、ステップＳ１１では、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオンとした後、第一の所定時間経過しているか否かを判定する。即ち、エンジン始動後、第一の所定時間経過しているか否かの確認を行なう。
また、第一の所定時間とは、例えばキャニスタ５１内の吸着剤６４が吸着できるベーパＶの吸着量が限界となる時間をいう。
エンジン始動後、燃料タンク３３内に発生したベーパＶは蒸発燃料連通管５２を介してキャニスタ５１の吸着剤６４に吸着される。第一の所定時間を経過することでキャニスタ５１内の吸着剤６４に吸着できるベーパＶの吸着量は限界に近くなる。ステップＳ１１の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオンとした後、第一の所定時間を経過していると判定された（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンを始動してから第一の所定時間経過していると判断された場合には、ステップＳ１２へ移行する。

＜ベーパ脱離工程（ステップＳ１２〜ステップＳ１４）＞
次に、ステップＳ１２では、キャニスタ５１の吸着剤６４からベーパＶを脱離し、脱離したベーパＶを蒸発燃料導出管５６を介して液化タンク５５に供給する。
図３は、ベーパの脱離中の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。図３中、各々の弁の白抜きが弁の開放を示し、弁の罰印が弁の封鎖を示す。以後、図４〜図８においても同様である。図３に示すように、液化タンク５５内をレギュレータ５７で減圧し、第一の弁５９は開放し、第二の弁６０、第三の弁６１は封鎖する。これにより、キャニスタ５１の吸着剤６４からベーパＶが脱離し、脱離したベーパＶは、脱離したベーパＶを含むパージガスとして蒸発燃料導出管５６を介して液化タンク５５に供給される。そして、ステップＳ１２で、液化タンク５５内にベーパＶを供給した後、ステップＳ１３へ移行する。

次に、ステップＳ１３では、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフか否かを判定する。ステップＳ１３の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオンと判定された（ステップＳ１３：Ｎｏ）場合、即ち、エンジンの運転が維持されている状態であると判断された場合には、ステップＳ１４へ移行する。

次に、ステップＳ１４では、キャニスタ５１の吸着剤６４からベーパＶの脱離処理が完了しているか否かを判定する。ステップＳ１４の判定の結果、キャニスタ５１でベーパＶの脱離処理が完了していると判定された（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）場合、即ち、キャニスタ５１の吸着剤６４に吸着されたベーパＶが脱離していると判断された場合には、ステップＳ１５へ移行する。

また、ステップＳ１４の判定の結果、キャニスタ５１でベーパＶの脱離処理が完了していないと判定された（ステップＳ１４：Ｎｏ）場合、即ち、キャニスタ５１の吸着剤６４に吸着されたベーパＶが全て脱離されてないと判断された場合には、ステップＳ１２に戻り、キャニスタ５１の吸着剤６４からベーパＶの脱離処理を継続する。

＜液化処理工程（ステップＳ１５〜ステップＳ１７）＞
次に、ステップＳ１５では、液化タンク５５内を加圧して液化タンク５５内に貯留されているパージガス中のベーパＶを加圧処理する。図４は、ベーパの液化処理中の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。図４に示すように、第一の弁５９〜第三の弁６１は全て封鎖し、液化タンク５５内のベーパＶを含むパージガスをレギュレータ５７で加圧する。液化タンク５５内に貯留されているパージガスを加圧することで、パージガス中のベーパＶは液化して液化燃料Ｌに戻る。そして、ステップＳ１５で、液化タンク５５内に貯留されているベーパＶを加圧して液化した後、ステップＳ１６へ移行する。

次に、ステップＳ１６では、ステップＳ１３と同様に、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフか否かを判定する。ステップＳ１６の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオンと判定された（ステップＳ１６：Ｎｏ）場合、即ち、エンジンの運転が維持されている状態であると判断された場合には、ステップＳ１７へ移行する。

次に、ステップＳ１７では、液化タンク５５内を加圧しベーパＶの液化処理が完了しているか否かを判定する。ステップＳ１７の判定の結果、液化タンク５５でベーパＶの加圧処理が完了していると判定された（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）場合、即ち、液化タンク５５中のベーパＶが全て液化されていると判断された場合には、ステップＳ１８へ移行する。

また、ステップＳ１７の判定の結果、液化タンク５５でベーパＶの加圧処理が完了していないと判定された（ステップＳ１７：Ｎｏ）場合、即ち、液化タンク５５でベーパＶはまだ状態で存在し、液化されていないと判断された場合には、ステップＳ１５に戻り、液化タンク５５内を加圧してベーパＶの液化処理を継続する。

＜燃料流入工程（ステップＳ１８〜ステップＳ２０）＞
次に、ステップＳ１８では、液化タンク５５内でベーパＶを加圧処理することで生じた液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１へ送給する。
図５は、液化燃料をデリバリパイプに送給する時の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。図５に示すように、液化タンク５５内はレギュレータ５７で加圧したまま、第一の弁５９、第二の弁６０は封鎖し、第三の弁６１のみ開放する。これにより、液化タンク５５内の液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給し、インジェクタ３０から噴射して燃焼室１８に導くことができる。そして、ステップＳ１８で、液化タンク５５内の液化燃料Ｌをデリバリパイプ３１に送給した後、ステップＳ１９へ移行する。

次に、ステップＳ１９では、ステップＳ１３、Ｓ１６と同様に、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフか否かを判定する。ステップＳ１９の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオンと判定された（ステップＳ１９：Ｎｏ）場合、即ち、エンジンの運転が維持されている状態であると判断された場合には、ステップＳ２０へ移行する。

次に、ステップＳ２０では、デリバリパイプ３１への液化燃料Ｌの流入が完了しているか否かを判定する。ステップＳ２０の判定の結果、デリバリパイプ３１に液化燃料Ｌの流入が完了していると判定された（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）場合、即ち、液化燃料Ｌが液化タンク５５内に残っておらず液化タンク５５内の液化燃料Ｌが液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に全て送給されたと判断された場合には、ステップＳ２１へ移行する。

また、ステップＳ２０の判定の結果、デリバリパイプ３１に液化燃料Ｌの流入が完了していないと判定された（ステップＳ２０：Ｎｏ）場合、即ち、液化燃料Ｌが液化タンク５５内に残っており、液化タンク５５内の液化燃料Ｌが液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１にまだ全部送給されていないと判断された場合には、ステップＳ１８に戻り、液化タンク５５内に残っている液化燃料Ｌを継続してデリバリパイプ３１に流入する。

＜調圧中止工程（ステップＳ２１）＞
次に、ステップＳ２１では、レギュレータの調圧を中止し、液化タンク５５内の加圧制御を終了する。
図６は、レギュレータの調圧中止時の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。図６に示すように、液化タンク５５内と連結する液化燃料供給管５４、蒸発燃料導出管５６、燃料回収通路５８の各々に設けられている第一の弁５９〜第三の弁６１の全てを封鎖し、運転制御を終了する。

このように、液化タンク５５でベーパＶを液化した液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給することができるため、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶは吸気通路に排出することなく、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを確実に排出することができる。

また、従来のようにキャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを吸気管２５へパージし、ベーパ相当分の燃料量に応じて燃料噴射量の補正制御を行なう必要はなく、液化タンク５５で液化した液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給することができる。このため、インジェクタ３０から燃料を安定して噴射し、インジェクタ３０において燃料噴射量の補正制御を安定して行なうことができ、空燃比の制御を安定させることができる。

一方、図２においてステップＳ１１の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオンとした後、所定時間経過していないと判定された（ステップＳ１１：Ｎｏ）場合、即ち、エンジンを始動してから所定時間経過していないと判断された場合には、ステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３１では、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとし、エンジンを停止しているか否かを判定する。ステップＳ３１の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとしていると判定された（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンを停止していると判断された場合には、ステップＳ３２へ移行する。

また、ステップＳ１３においても、ステップＳ１３の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフと判定された（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンの運転が停止している状態であると判断された場合には、ステップＳ３２へ移行する。

また、ステップＳ１６においても、ステップＳ１６の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフと判定された（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンの運転が停止している状態であると判断された場合には、ステップＳ３２へ移行する。

また、ステップＳ１９において、ステップＳ１６の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフと判定された（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンの運転が停止している状態であると判断された場合には、ステップＳ３２へ移行する。

ステップＳ３２では、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとした後、第二の所定時間経過しているか否かを判定する。即ち、エンジン停止後、第二の所定時間経過しているか否かの確認を行なう。
また、第二の所定時間とは、たとえばエンジン停止後任意に設定される時間をいう。
ステップＳ３２の判定の結果、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとした後、第二の所定時間を経過していると判定された（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）場合、即ち、エンジンを停止してから第二の所定時間を経過していると判断された場合には、ステップＳ３３へ移行する。

次に、ステップＳ３３では、図７に示すように、液化タンク５５内のレギュレータ５７による調圧を中止し、第一の弁５９、第二の弁６０を開放し、第三の弁６１のみ封鎖する。これにより、液化タンク５５に送給された処理中のベーパＶ、液化燃料Ｌはデリバリパイプ３１に送給されることなく、キャニスタ５１、燃料タンク３３に戻される。即ち、液化タンク５５内で加圧処理中のベーパＶは蒸発燃料導出管５６を介してキャニスタ５１に戻し、液化タンク５５内でベーパＶが加圧処理され液化した液化燃料Ｌは燃料回収通路５８を介して燃料タンク３３に戻し、ステップＳ３４へ移行する。

また、ステップＳ３３では、第一の弁５９、第二の弁６０の両方を一度に開放しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、液化タンク５５中のベーパＶと液化燃料Ｌを順番に回収するようにしてもよい。具体的には、まず、第二の弁６０、第三の弁６１を封鎖し、第一の弁５９のみを開放し、液化タンク５５内で処理中のベーパＶを蒸発燃料導出管５６を介してキャニスタ５１に戻す。その後、第一の弁５９、第三の弁６１を封鎖し、第二の弁６０のみを開放し、液化タンク５５内の液化燃料Ｌを燃料回収通路５８を介して燃料タンク３３に戻すようにしてもよい。

また、ステップＳ１３において、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフと判定された（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）場合、液化タンク５５ではベーパＶが加圧処理されてないため、ステップＳ３３において、第二の弁６０、第三の弁６１は封鎖し、第一の弁５９のみを開放し、液化タンク５５に送給された処理中のベーパＶを蒸発燃料導出管５６を介してキャニスタ５１に戻すようにしてもよい。

また、ステップＳ１９において、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）がオフと判定された（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）場合、液化タンク５５ではベーパＶの加圧処理は終了しているため、ステップＳ３３において、図８に示すように、第一の弁５９、第三の弁６１は封鎖し、第二の弁６０のみを開放し、液化タンク５５内の液化燃料Ｌを燃料回収通路５８を介して燃料タンク３３に戻し、キャニスタ５１の吸着剤６４に吸着されるようにしてもよい。

次に、ステップＳ３４では、第一の弁５９、第二の弁６０は開放し、第三の弁６１のみ封鎖した状態で第三の所定時間経過しているか否かの確認を行なう。即ち、液化タンク５５内のベーパＶ、液化燃料Ｌがキャニスタ５１、燃料タンク３３に全て戻され、液化タンク５５内に燃料が残っているか否かの確認を行なう。
また、第三の所定時間とは、例えば液化タンク５５中のベーパＶ、液化燃料Ｌが予め排出できるとされる時間をいう。
ステップＳ３４の判定の結果、第一の弁５９、第二の弁６０は開放し、第三の弁６１のみ封鎖した後、第三の所定時間経過していると判定された（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）場合、即ち、液化タンク５５内のベーパＶ、液化燃料Ｌがキャニスタ５１、燃料タンク３３に全て戻され、液化タンク５５内に燃料が残っていないと判断された場合には、ステップＳ２１へ移行する。

次に、ステップＳ２１で、液化タンク５５内と連結する液化燃料供給管５４、蒸発燃料導出管５６、燃料回収通路５８の各々に設けられている第一の弁５９〜第三の弁６１の全てを封鎖した後、運転制御を終了する。

よって、キャニスタ５１でベーパＶを脱離している時、液化タンク５５でベーパＶを加圧して液化している時、液化タンク５５からデリバリパイプ３１へ原料燃料Ｆを流入させている時に、イグニッションスイッチをオフとしてエンジンの運転を中止した場合、キャニスタ５１でのベーパＶの脱離、液化タンク５５でのベーパＶの加圧、液化タンク５５からデリバリパイプ３１への液化燃料Ｌの流入を中止し、処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌはキャニスタ５１又は燃料タンク３３に戻している。これにより、運転中でない時に処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌを通路内に残留するのを防止することができる。

また、ステップＳ３２で、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）をオフとした後、第二の所定時間を経過してないと判定された（ステップＳ３２：Ｎｏ）場合、即ち、エンジンを停止してから第二の所定時間経過していないと判断された場合には、運転制御を終了する。

また、ステップＳ３４で、液化タンク５５内のレギュレータ５７による加圧の調整を中止し、第一の弁５９、第二の弁６０は開放し、第三の弁６１のみ封鎖した状態で第三の所定時間経過していないと判定された（ステップＳ２４：Ｎｏ）場合、即ち、液化タンク５５に送給された処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌはまだ液化タンク５５内に残っていると判断された場合には、第三の所定時間が経過するまで第一の弁５９、第二の弁６０は開放し、第三の弁６１のみ封鎖した状態を継続する。

このように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムによれば、この一連の制御方法により、液化タンク５５で液化した液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給することができ、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶは吸気通路に排出する必要はないため、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを確実に排出することができる。

また、キャニスタ５１に蓄積されたベーパＶを吸気管２５へパージし、ベーパ相当分の燃料量に応じて燃料噴射量の補正制御を行なう必要はなく、液化タンク５５内の液化燃料Ｌを液化燃料供給管５４を介してデリバリパイプ３１に送給している。このため、インジェクタ３１から燃料を安定して噴射させることができ、インジェクタ３０において燃料噴射量の補正制御を安定して行なうことができ、空燃比の制御を安定させることができる。

また、イグニッションスイッチをオフとしてエンジンの運転を中止した場合、キャニスタ５１でのベーパＶの脱離、液化タンク５５でのベーパＶの加圧、液化タンク５５からデリバリパイプ３１への液化燃料Ｌの流入を中止し、処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌはキャニスタ５１又は燃料タンク３３に戻しているため、運転中でない時に処理中のベーパＶ又は液化燃料Ｌを通路内に残留するのを防止することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、キャニスタから液化タンクにパージした蒸発燃料は液化処理して、液化燃料に戻してインジェクタに送給するようにしているので、キャニスタに蓄積された蒸発燃料は確実に排出されることから、インジェクタにおいて燃料噴射量の補正制御を安定して行うのに有用であり、原料燃料から発生した蒸発燃料を液化燃料として用いる内燃機関に適している。

本発明の蒸発燃料処理装置をエンジンシステムに適用した場合の実施の形態の概略構成を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を適用したエンジンシステムにおける運転制御方法を示すフローチャートである。 ベーパの脱離中の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。 ベーパの液化処理中の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。 液化燃料をデリバリパイプに送給する時の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。 レギュレータの調圧中止時の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。 イグニッションスイッチがオフになった時の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。 イグニッションスイッチがオフになった時の他の第一の弁〜第三の弁の開閉状態を簡単に示す図である。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）
１１ シリンダブロック
１３ シリンダボア
１４ ピストン
１５ クランクケース
１６ クランクシャフト
１７ コネクティングロッド
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２３ 吸気マニホールド
２４ サージタンク
２５ 吸気管
２６ エアクリーナ
２７ スロットル弁
２８ 電子スロットル装置
３０ インジェクタ
３１ デリバリパイプ
３２ 燃料供給管
３３ 燃料タンク
３４ 燃料ポンプ
３５ 点火プラグ
３６ 排気マニホールド
３７ 排気管
３８、３９ 三元触媒
４０ 空燃比（Ａ／Ｆ）センサ
４１ サブ酸素（Ｏ₂）センサ
５０ 内燃機関の蒸発燃料処理装置
５１ キャニスタ
５２ 蒸発燃料連通管
５３ 液化手段
５４ 液化燃料供給管
５５ 液化タンク
５６ 蒸発燃料導出管
５７ レギュレータ
５８ 燃料回収通路
５９〜６１ 第一の弁〜第三の弁
６２ 空気排出管
６３ 第四の弁
６４ 吸着剤
６５ ベーパ室
６６ 大気室
６７ 第五の弁
７０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
７１ エアフローセンサ
７２ 吸気温センサ
７３ 吸気圧センサ
７４ スロットルポジションセンサ
７５ アクセルポジションセンサ
７６ クランク角センサ
７７ 水温センサ
Ｆ 原料燃料
Ｖ 蒸発燃料
Ｌ 液化燃料

Claims (3)

1. 原料燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタと、
   前記燃料タンク内の前記原料燃料をデリバリパイプに送給する燃料供給管と、
   前記燃料タンク内の前記蒸発燃料を前記キャニスタに供給する蒸発燃料連通管とを有する内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
   前記キャニスタで捕集された前記蒸発燃料を液化する液化手段と、
   前記液化手段で前記蒸発燃料を液化した液化燃料を前記デリバリパイプに送給する液化燃料供給管とを有することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１において、
   前記液化手段が、前記キャニスタから脱離された前記蒸発燃料を貯留し、貯留された前記蒸発燃料を加圧し、前記蒸発燃料を液化処理する液化タンクと、
   前記キャニスタで捕集された前記蒸発燃料を前記液化タンクに導出する蒸発燃料導出管とからなることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 請求項２において、
   前記液化タンクと前記燃料タンクとを連通する燃料回収通路とを有することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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