JP2017129073A - パージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パージ通路にリークが生じていることを好適に検出することができるパージ装置を提供する。【解決手段】パージ装置のパージ通路は、キャニスタから吸気通路におけるコンプレッサより上流に接続された第１通路と、第１通路から分岐されるとともに吸気通路におけるスロットル弁より下流に接続された第２通路とによって構成されている。第１通路には、パージポンプが設けられている。また、パージ装置は、パージポンプを駆動し、第１通路にリークが生じているか否かを判定する制御装置を備えている。制御装置は、イグニッションオフがなされたときに判定処理を実行し、パージポンプを駆動させ（ステップＳ１２０）、パージポンプを駆動させているときに、エアフロメータによって流れが検知されない場合に（ステップＳ１３０：ＮＯ）、第１通路にリークが生じていると判定する（ステップＳ１５０）。【選択図】図２

Description

この発明は、燃料タンク内に発生した蒸発燃料をキャニスタに捕集し、捕集した蒸発燃料を含むパージガスをキャニスタから内燃機関の吸気通路に導入するパージ装置に関する。

自動車等に搭載される内燃機関には、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタに捕集し、捕集した蒸発燃料を含むパージガスをキャニスタから吸気通路に導入（パージ）するパージ装置を備えたものがある。こうしたパージ装置を備える内燃機関にあっては、機関運転中にパージガスを吸気通路に導入することにより、キャニスタ内から脱離した蒸発燃料が内燃機関の燃焼室で燃焼され、キャニスタによる蒸発燃料の捕集能力が回復するようになる。

また、特許文献１に記載のパージ装置では、吸気通路とキャニスタとを接続するパージ通路が、キャニスタから吸気通路におけるスロットル弁より下流に接続された第１通路と同第１通路から分岐されるとともに吸気通路におけるコンプレッサより上流に接続された第２通路とで構成されている。そして、第１通路における第２通路との分岐部分より上流にパージポンプが設けられている。

特許文献１に記載のパージ装置では、コンプレッサによる過給が行われている時には、コンプレッサ上流に生じる負圧を利用して、第２通路を介してパージガスを吸気通路に導入する。また、コンプレッサによる過給が行われていない時には、スロットル弁の下流に生じる負圧を利用して、第１通路を介してパージガスを吸気通路に導入する。なお、特許文献１に記載のパージ装置においては、パージポンプを備えているため、負圧が小さい場合であっても、パージポンプを駆動することにより、吸気通路にパージガスを導入することができる。

特開２００７‐２７８０９４号公報

ところで、パージ装置では、パージ通路の通路端が吸気通路から外れる等、パージ通路にリークが生じるおそれがあり、こうしたパージ通路のリークを好適に検出する必要がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パージ通路にリークが生じていることを好適に検出することができるパージ装置を提供することにある。

上記課題を解決するためのパージ装置は、吸気通路に吸気上流側からエアフロメータ、コンプレッサ、スロットル弁の順でこれらを備えた内燃機関に搭載され、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタに捕集し、前記キャニスタに捕集した蒸発燃料を含むパージガスをパージ通路を介して前記吸気通路に導入するものである。また、このパージ装置においては、前記パージ通路が、前記キャニスタから前記吸気通路における前記コンプレッサより上流に接続された第１通路と、同第１通路から分岐されるとともに前記吸気通路における前記スロットル弁より下流に接続された第２通路とによって構成されており、第１通路にパージポンプが設けられている。そして、パージ装置は、イグニッションオフがなされたときに前記パージポンプを駆動させ、前記パージポンプを駆動させているときに、前記エアフロメータによって流れが検知されない場合に、前記第１通路にリークが生じていると判定する制御装置を備えている。

イグニッションオフ時にはスロットル弁が閉弁されているため、パージ通路を通じて吸気通路に導入された蒸発燃料を含むパージガスのうち、第１通路を通じて吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側に導入されたパージガスは、スロットル弁よりも下流側には流れにくく、コンプレッサよりも上流側に逆流するようになる。そのため、第１通路にリークが生じていない場合には、パージガスが吸気通路におけるコンプレッサの上流に逆流し、エアフロメータによってこのパージガスによる流れが検知される。

一方、第１通路にリークが生じている場合は、第１通路から吸気通路に導入されるパージガスの量が少ないかパージガスの導入自体がなされないため、パージガスがエアフロメータにまで及ばず、エアフロメータによって流れが検知されない。

そこで、上記構成では、パージポンプを駆動させているときに、エアフロメータによって流れが検知されない場合に、第１通路にリークが生じていると判定するようにしている。このため、第１通路にリークが生じていなければエアフロメータによって流れが検知されるはずの状態において流れが検知されていないことを検知し、その結果に基づいて第１通路にリークが生じていることを判定することができる。

このように、上記構成によれば、パージ通路、特に第１通路にリークが生じていることを好適に検出することができる。
なお、制御装置によって判定される第１通路のリークとは、吸気通路から第１通路の通路端が外れて同通路端からパージガスが漏れ出ている状況のほか、第１通路に孔が開いて同孔からパージガスが漏れ出ている状況等である。

実施形態のパージ装置及び同パージ装置が搭載された内燃機関を示す模式図。 同実施形態の制御装置が実行する判定処理の実行手順を示すフローチャート。

以下、パージ装置の一実施形態であるパージ装置３０について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、このパージ装置３０が搭載されている内燃機関１０の吸気通路１１には、吸気上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフロメータ２５、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５、インタークーラ１８、及びスロットル弁２０が設けられている。エアクリーナ１２の内部には、活性炭等の吸着材が設けられている。また、エアフロメータ２５は、吸気通路１１におけるエアクリーナ１２からコンプレッサ１５へと流れる吸気の量を内燃機関１０の吸入空気量として検知するほか、吸気通路１１におけるコンプレッサ１５からエアクリーナ１２へのガスの流れを検知して逆流が生じていることを検知することができる。また、内燃機関１０の排気通路２１には、ターボチャージャ１４のタービン１６が設けられている。

内燃機関１０に搭載されているパージ装置３０は、燃料タンク２９で発生した蒸発燃料を捕集する活性炭等の吸着材が設けられたキャニスタ３２と、同キャニスタ３２に捕集した蒸発燃料を含むパージガスを吸気通路１１に導入するパージ通路４０とを備えている。燃料タンク２９とキャニスタ３２とは通路３１を介して接続されている。

パージ通路４０は、キャニスタ３２から吸気通路１１におけるコンプレッサ１５より上流に接続された第１通路４１と、同第１通路４１から分岐されるとともに吸気通路１１におけるスロットル弁２０より下流に接続された第２通路４５とによって構成されている。なお以下では、第１通路４１のうち、キャニスタ３２から第２通路４５と分岐する分岐箇所４３までを上流通路４１ａと称し、分岐箇所４３から吸気通路１１との接続部分までを下流通路４１ｂと称する。

上流通路４１ａには、同上流通路４１ａから下流通路４１ｂや第２通路４５を介して吸気通路１１にパージガスを流入させるべく駆動されるパージポンプ５１が設けられている。また、上流通路４１ａのパージポンプ５１より下流には、同上流通路４１ａから下流通路４１ｂや第２通路４５に流入するパージガスの流量を調整すべく開度制御される制御弁５２が設けられている。

なお、吸気通路１１における下流通路４１ｂの接続位置とエアフロメータ２５の配設位置との関係は、パージポンプ５１の出力に応じて設定されている。これにより、第１通路４１にリークが生じていない状態でパージポンプ５１が駆動状態とされた際に、下流通路４１ｂから吸気通路１１に導入されるパージガスを受けてエアフロメータ２５によって流れの検知が可能となっている。

下流通路４１ｂには、分岐箇所４３から吸気通路１１との接続箇所へと向かうパージガスの流れのみを許容し、その逆方向の流れを許容しない一方弁５３が設けられている。また、第２通路４５にも同様に、分岐箇所４３から吸気通路１１との接続箇所へと向かうパージガスの流れのみを許容し、その逆方向の流れを許容しない一方弁５４が設けられている。

パージ装置３０において、パージポンプ５１及び制御弁５２の駆動は、制御装置６０によって制御される。すなわち、パージ装置３０は、パージポンプ５１及び制御弁５２を制御する制御装置６０を含む態様で構成されている。なお、制御装置６０は、内燃機関１０の各種機関運転制御を実行する制御装置を兼ねている。制御装置６０には、パージポンプ５１及び制御弁５２の制御を含めた内燃機関１０の各種運転制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵが設けられている。また、制御装置６０には、各種運転制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等も設けられている。

制御装置６０の入力ポートには、エアフロメータ２５のほか、運転者により内燃機関１０の始動（イグニッションオン）及び停止（イグニッションオフ）が操作されるイグニッションスイッチ６１等の各種センサが接続されている。そして、制御装置６０の出力ポートには、上記パージポンプ５１及び制御弁５２等の各種駆動回路が接続されている。制御装置６０は、入力ポートに接続された各種センサ等からの信号に基づき、機関回転速度や機関負荷等の機関運転状態を把握する。そして、その把握した機関運転状態に基づいてパージポンプ５１や制御弁５２等の駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして吸気通路１１に導入するパージガスの流量制御をはじめ、各種機関運転制御が制御装置６０を通じて実施される。

内燃機関１０の運転停止中には、制御弁５２が閉弁状態とされる。燃料タンク２９内で生じた蒸発燃料と空気との混合気は、通路３１を通じてキャニスタ３２に導入される。キャニスタ３２内に導入された混合気中の蒸発燃料は、同キャニスタ３２の吸着材によって捕集され、混合気から蒸発燃料が除去された後の空気は、キャニスタ３２の大気連通路３３からキャニスタ３２外に放出される。

一方、内燃機関１０の運転中には、制御弁５２が開弁状態とされる。こうして制御弁５２を開弁状態とすることにより、大気連通路３３を介してキャニスタ３２内に流入した空気によって同キャニスタ３２の吸着材から蒸発燃料が脱離し、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路４０を通って吸気通路１１に導入されるようになる。なお、この際には、コンプレッサ１５による過給が行われているか否かによってパージ通路４０におけるパージガスの流通経路は異なる。コンプレッサ１５による過給が行われている時には、コンプレッサ１５の上流に生じる負圧を利用して、上流通路４１ａ及び下流通路４１ｂを介してパージガスが吸気通路１１に導入される。また、コンプレッサ１５による過給が行われていない時には、スロットル弁２０の下流に生じる負圧を利用して、上流通路４１ａ及び第２通路４５を介してパージガスが吸気通路１１に導入される。そして、こうして吸気通路１１に導入されたパージガス中の蒸発燃料は、内燃機関１０の燃焼室内で燃焼されることによって処理される。

なお、負圧が小さい場合には、パージポンプ５１を駆動することにより、吸気通路１１へのパージガスの導入を促進することができる。
また、このパージ装置３０の制御装置６０は、第１通路４１にリークが生じているか否かを判定する判定処理を行う。この判定処理は、イグニッションスイッチ６１がオフにされる度に実行される。

図２に示すように、この判定処理が開始されると、まず、パージポンプ５１が駆動される（ステップＳ１２０）。ここでは、パージポンプ５１の駆動が停止されていれば駆動を開始させ、パージポンプ５１が既に駆動されていれば、その駆動を継続させる。

そして、エアフロメータ２５によって逆流が検知されているか否かが判定される（ステップＳ１３０）。エアフロメータ２５によって逆流が検知されていると判定されると（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、第１通路４１にリークが生じていないと判定される（ステップＳ１４０）。一方、エアフロメータ２５によって逆流が検知されていないと判定されると（ステップＳ１３０：ＮＯ）、第１通路４１にリークが生じていると判定される（ステップＳ１５０）。こうして第１通路４１にリークが生じていると判定されると、警告灯の点灯等が行われることにより、第１通路４１にリークが生じていることが運転者に報知される。

なお、こうした判定処理によって判定される第１通路４１のリークとは、吸気通路１１から下流通路４１ｂの通路端が外れて同通路端からパージガスが漏れ出ている状況のほか、上流通路４１ａ及び下流通路４１ｂの少なくとも一方で孔が開いて同孔からパージガスが漏れ出ている状況等である。

ステップＳ１４０及びステップＳ１５０のいずれかの処理が行われると、パージポンプ５１の駆動が停止され（ステップＳ１６０）、制御弁５２が閉弁状態とされる（ステップＳ１７０）。そして、本処理は一旦終了される。本実施形態では、こうした判定処理が終了した後、上述した機関停止中におけるキャニスタ３２での蒸発燃料の捕集が開始される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
イグニッションスイッチ６１がオフにされているとき、すなわち機関運転が停止されているイグニッションオフ時にはスロットル弁２０が閉弁されている。また、内燃機関１０の吸気バルブ、排気バルブも開閉されないため、第２通路４５が接続されているスロットル弁２０よりも下流側の吸気通路１１については、パージポンプ５１の駆動に伴ってパージガスが導入されたとしてもすぐに圧力が高くなり、一方弁５４が閉塞する。そのため、判定処理中は、パージポンプ５１の駆動に伴って吸気通路１１に導入されるパージガスの多くは、下流通路４１ｂを通じてコンプレッサ１５よりも上流側の吸気通路１１に導入される。

上記のように、このときスロットル弁２０は閉弁しているため、下流通路４１ｂを通じて吸気通路１１におけるコンプレッサ１５よりも上流側に導入されたパージガスは、スロットル弁２０よりも下流側には流れにくく、コンプレッサ１５よりも上流側に逆流するようになる。そして、第１通路４１にリークが生じていない場合には、パージガスが吸気通路１１におけるコンプレッサ１５の上流に逆流し、エアフロメータ２５によってこのパージガスの流れが検知される。

一方、第１通路４１にリークが生じている場合は、下流通路４１ｂから吸気通路１１に導入されるパージガスの量が少ないかパージガスの導入自体がなされないため、パージガスがエアフロメータ２５にまで及ばず、エアフロメータ２５によって逆流が検知されない。

そこで、本実施形態では、判定処理においてパージポンプ５１を駆動させているときに、エアフロメータ２５によって逆流が検知されない場合に、第１通路４１にリークが生じていると判定するようにしている。このため、第１通路４１にリークが生じていなければ逆流が検知されるはずの状態において逆流が検知されていないことを検知し、その結果に基づいて第１通路４１にリークが生じていることを判定することができる。

上述したパージ装置３０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）パージ通路４０、特に第１通路４１にリークが生じていることを好適に検出することができる。

（２）内燃機関１０の吸入空気量の検出に用いるエアフロメータ２５を利用して、第１通路４１のリークの判定処理を行っている。このため、判定処理用に別途センサを設けることなく第１通路４１のリークの判定処理を行うことができる。

（３）判定処理の実行中に第１通路４１から吸気通路１１に導入されるパージガスの流量によっては、パージガスが吸気通路１１におけるコンプレッサ１５の上流からエアフロメータ２５を通過し、エアクリーナ１２にまで至ることがある。こうしてエアクリーナ１２に至ったパージガスが同エアクリーナ１２からさらに上流に逆流すると、パージガスが大気中に放出されるおそれがある。そこで、本実施形態では、エアクリーナ１２の内部に吸着材を設けている。このため、判定処理の実行中に上記のようにパージガスがエアクリーナ１２にまで至ったとしても、エアクリーナ１２の内部の吸着材によってパージガス中の蒸発燃料を捕集することができ、パージガスの大気中への放出を抑制することができる。

なお、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・一方弁５３及び一方弁５４のいずれか一方、もしくは双方を省略してもよい。
・パージポンプ５１の配置位置を下流通路４１ｂに変更してもよい。こうした形態においても、パージポンプ５１の駆動によって下流通路４１ｂを介して吸気通路１１にパージガスを導入させることができるため、上述の実施形態と同様に判定処理を行うことが可能である。

・エアフロメータ２５は、判定処理を通じてパージポンプ５１を駆動しているときに、流れが発生していることを検知できるものであれば、逆流が発生していることを検知可能なものでなくてもよい。要するに、吸気通路１１における流れを検知可能であるが、その流れがエアクリーナ１２側に向かう逆流であるのか、コンプレッサ１５側に向かう順流であるのかを判別できないものでもよい。

・第１通路４１のリークの判定処理中にパージガスがエアクリーナ１２にまで至るおそれのない場合、例えば、パージガスがエアクリーナ１２に至らない短い時間で判定処理が完了するような場合には、エアクリーナ１２の内部への吸着材の配設を省略してもよい。こうした形態によっても上記実施形態で得られる（１）及び（２）と同様の効果を奏することができる。

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１４…ターボチャージャ、１５…コンプレッサ、２０…スロットル弁、２５…エアフロメータ、２９…燃料タンク、３０…パージ装置、３２…キャニスタ、３３…大気連通路、４０…パージ通路、４１…第１通路、４１ａ…上流通路、４１ｂ…下流通路、４３…分岐箇所、４５…第２通路、５１…パージポンプ、６０…制御装置、６１…イグニッションスイッチ。

Claims (1)

1. 吸気通路に吸気上流側からエアフロメータ、コンプレッサ、スロットル弁の順でこれらを備えた内燃機関に搭載され、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタに捕集し、前記キャニスタに捕集した蒸発燃料を含むパージガスをパージ通路を介して前記吸気通路に導入するパージ装置であって、
   前記パージ通路が、前記キャニスタから前記吸気通路における前記コンプレッサより上流に接続された第１通路と、同第１通路から分岐されるとともに前記吸気通路における前記スロットル弁より下流に接続された第２通路とによって構成されており、
   前記第１通路にパージポンプが設けられており、
   イグニッションオフがなされたときに前記パージポンプを駆動させ、前記パージポンプを駆動させているときに、前記エアフロメータによって流れが検知されない場合に、前記第１通路にリークが生じていると判定する制御装置を備える
   ことを特徴とするパージ装置。

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