JP3761664B2

JP3761664B2 - 内燃機関の蒸発燃料放出防止装置

Info

Publication number: JP3761664B2
Application number: JP11625797A
Authority: JP
Inventors: 肇宇土; 寿章市谷; 竜二藤野; 芳雄縫谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10281019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料放出防止装置、特に給油時に燃料タンクのフィラーキャップを開けたときに燃料タンクから蒸発燃料が外気に放出するのを防止する内燃機関の蒸発放出防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載された燃料タンク内の蒸発燃料が外気中に放出するのを防止するために燃料タンクをキャニスタを介して内燃機関の吸気管に接続し、燃料タンク内の蒸発燃料を、内燃機関の停止時はキャニスタにより処理すると共に、内燃機関の作動時は内燃機関で燃焼させる技術が知られている。
【０００３】
上記技術に対しては、登坂時等のようにエンジン負荷が大きく燃料タンク内の燃料の温度が上昇しその後に停車した時、停車中の外気温上昇が大きい時、また、長時間の駐車時は燃料タンク内の蒸発燃料の量が増大し、キャニスタのみでは蒸発燃料のすべてを吸着しきれず一部が外気に放出してしまう。また、燃料タンク内の蒸発燃料量の増大により燃料タンク内の圧力が外気圧以上に上昇しているときに、給油のためフィラーキャップを開けると燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出してしまう。
【０００４】
そこで、燃料タンクとキャニスタとを接続する蒸発燃料通路の途中に該蒸発燃料通路を開閉する開閉弁を設けると共に、燃料タンクの給油口に取付けられたフィラーキャップを覆うように給油口用の開閉蓋を車両ボディに枢着し、開閉弁を給油口用の開閉蓋と連動するように連結して、給油時に該開閉蓋を開けたときは開閉弁が開成するようにし、燃料タンク内に存在する蒸発燃料を給油中にもキャニスタに送り込むことにより燃料タンクから給油口を介して外気中に放出される蒸発燃料の量を低減する技術が知られている（特開昭６０−１９９７２７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、給油時のように内燃機関の停止時はキャニスタ内の負圧が必ずしも保持されるものではなく、燃料タンク内の蒸発燃料がキャニスタに送り込まれず蒸発燃料の処理がなされない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、給油時に燃料タンクのフィラーキャップを開けたときに燃料タンクから蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる内燃機関の蒸発燃料放出防止装置を提供することにある。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関の作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置であって、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサとを有し、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃料の温度に応じて前記燃料タンクの内圧値を決定し、前記燃料タンクの内圧が該決定された内圧値になるように前記制御弁を制御することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、内燃機関の作動時及び停止時において燃料タンクの内圧が負圧になるように制御弁の開度を制御するので、燃料タンク内は内燃機関の作動中はもとより停止後も負圧に保持される。さらに、制御手段が、温度センサにより検出された燃料の温度に応じて燃料タンクの内圧値を決定するので、該燃料タンクの内圧値の決定の際に前記燃料タンク内の燃料のその温度における保有熱量を考慮して決定し、もって、燃料タンク内は確実に負圧に保持される。これにより、給油のためにフィラーキャップを開けても燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。また、キャニスタを使用せずに蒸発燃料の放出防止を図ることができる。
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関の作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置であって、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサとを有し、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃料の温度と予め設定された想定し得る最大外気温とに応じて前記燃料タンクの内圧値を決定し、前記燃料タンクの内圧が該決定された内圧値になるように前記制御弁を制御することを特徴とする。
この構成により、内燃機関の作動時及び停止時において燃料タンクの内圧が負圧になるように制御弁の開度を制御するので、燃料タンク内は内燃機関の作動中はもとより停止後も負圧に保持される。さらに、制御手段が、温度センサにより検出された燃料の温度と予め設定された想定し得る想定最大外気温とに応じて燃料タンクの内圧値を決定するので、燃料タンクの内圧値の決定の際に前記燃料タンク内の燃料のその温度における保有熱量に加えて、予め設定された想定し得る最大外気温までの前記燃料タンク内の燃料の上昇温度をも考慮して決定し、もって、たとえ外気温が前記設定された最大外気温まで上昇したとしても燃料タンク内をより確実に負圧に保持することができる。これにより、給油のためにフィラーキャップを開けても燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。また、キャニスタを使用せずに蒸発燃料の放出防止を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記制御手段は、前記燃料タンクの内圧値を、前記燃料タンク内の燃料の保有熱量による前記燃料タンクのタンク内圧の上昇分と、前記燃料の温度が前記想定し得る最大外気温まで上昇した場合の前記燃料タンクのタンク内圧の上昇分とに基づいて決定することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、燃料タンク内の燃料の保有熱量による燃料タンクのタンク内圧の上昇分と、該燃料の温度が想定し得る最大外気温まで上昇した場合の燃料タンクのタンク内圧の上昇分とに基づいて決定される。従って、たとえ、該燃料の温度が想定し得る最大外気温まで上昇したとしても、燃料タンク内をより確実に負圧に保持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す全体構成図である。同図において、１は例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。
【００１７】
燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁６は燃料供給管７を介して密閉構造の燃料タンク９に接続しており、燃料供給管７の途中には燃料ポンプ８が設けられている。燃料タンク９は給油のための給油口１０を有しており、給油口１０にはフィラーキャップ１１が取付けられている。
【００１８】
燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時期が制御される。
【００１９】
吸気管２の前記スロットル弁３の下流側には吸気管絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３、及び外気温としての吸気温ＴＡを検出する吸気温（ＴＡ）センサ１４が装着されている。また、燃料タンク９には、燃料タンク９のタンク内圧（絶対圧）Ｐｔを検出するタンク内圧（Ｐｔ）センサ１５と、燃料タンク９内の燃料の温度Ｔｇを検出する燃料温度（Ｔｇ）センサ１６とがそれぞれ設けられている。またこれらのセンサ１３〜１６の検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００２０】
次に燃料タンク９、蒸発燃料通路２０等から構成される蒸発燃料放出抑止系３１について説明する。
【００２１】
燃料タンク９は蒸発燃料通路２０を介して吸気管２のスロットル弁３の下流側に接続されており、蒸発燃料通路２０の途中には蒸発燃料通路２０を開閉するタンク圧制御弁３０が設けられている。制御弁３０は、その制御信号のオン−オフデューティ比を変更することにより燃料タンク９内で発生する蒸発燃料の流量を制御するように構成された電磁弁であり、制御弁３０の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、制御弁３０はその開度をリニアに変更可能な電磁弁を使用してもよい。
【００２２】
蒸発燃料通路２０と燃料タンク９の接続部には、カットオフ弁２１が設けられている。カットオフ弁２１は、燃料タンク９の満タン状態のときや燃料タンク９の傾きが増加したとき閉弁するフロート弁である。
【００２３】
ＥＣＵ５は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、燃料噴射弁６や制御弁３０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２４】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、θＴＨセンサ３、ＰＢＡセンサ１３等の各種センサの出力信号に応じてエンジン１に供給する燃料量制御等を行う。燃料量制御は本発明の主題ではないので説明を省略する。
【００２５】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述のＴｇセンサ１６、Ｐｔセンサ１５等の出力信号に応じて図２の処理に基づいて制御弁３０の開度を決定する。図２は、本発明の実施の形態に係る蒸発燃料放出防止装置における蒸発燃料放出防止の制御処理を行うプログラムを示す。
【００２６】
まず、ステップＳ１で、エンジン１のクランキングを検知する等によりエンジン１が作動中であるか否かを判別し、エンジン１が作動中であれば、ステップＳ２に進み、Ｔｇセンサ１６により燃料タンク９内の燃料の温度Ｔｇを検出し、次いでＰｔセンサ１５により燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを検出する（ステップＳ３）。さらに、後述する燃料タンク９内の目標圧力値（絶対圧）Ｐｏ（ｍｍＨｇ）の設定方法に基づいて燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏを算出する（ステップＳ４）。この際、前記目標圧力値Ｐｏは、エンジン１の停止後も燃料タンク９内の負圧が保持できるように、予測される燃料タンク９内のタンク圧力上昇分を見込んだ過度に負圧化された値に設定される。
【００２７】
上記予測され得る燃料タンク９内のタンク内圧上昇の要因としては、燃料タンク９内の燃料のその温度における保有熱量により燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発することと、外気温の上昇による燃料タンク９内の燃料の温度上昇により上記と同様に燃料の一部が蒸発することが挙げられる。
【００２８】
次に、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔと上記目標圧力値Ｐｏとの差ΔＰを算出し（ステップＳ５）、前記差ΔＰが０になるように制御弁３０の開度を制御して（ステップＳ６）、本処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ１でエンジン１が停止中の場合は、ＥＣＵ５のＣＰＵは前記目標圧力値Ｐｏに制御された燃料タンク９内の負圧を保持するために制御弁３０を閉成して（ステップＳ７）、本処理を終了する。
【００３０】
以上の構成により、エンジン１の作動中において、制御弁３０の開度を制御することにより吸気管２内の負圧を燃料タンク９内に作用させて、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを前記所定の目標圧力値Ｐｏに保持する。その結果、エンジン１の作動中はもとより停止後も燃料タンク９内は負圧に保持され、給油のためフィラーキャップ１１を開けても燃料タンク９内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。
【００３１】
ここで、図２のステップＳ４における燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏの設定方法を図３を参照して説明する。図３は、燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏの設定基準を説明するための燃料温度−タンク内圧曲線を示すグラフである。
【００３２】
図３の燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏの設定範囲値はＥＣＵ５の記憶手段にマップとして格納される。
【００３３】
図３のグラフにおいて、横軸は、燃料タンク９内の燃料の温度Ｔｇ（℃）、縦軸は、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔ（ｍｍＨｇ）を示す。ここに、縦軸のタンク内圧Ｐｔは上述したように絶対圧で示され、グラフの下方ほど圧力は低い。
【００３４】
以下、図３中の各曲線Ａ，Ｂ，Ａ＋Ｂ，Ｃ，Ａ＋Ｃ，Ｄ，Ｅについて説明する。
【００３５】
曲線Ａは、エンジン１が停止して燃料タンク９の負圧化が停止しても燃料タンク９の内圧が負圧に保持されるように、車両の走行中に燃料タンク９内を過度に負圧化するためのタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値であって、エンジン１が停止した直後から燃料タンク９内の燃料のその温度Ｔｇにおける保有熱量により、燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発することによる燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔの上昇分を考慮したタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値を示す。制御弁３０は、燃料温度Ｔｇに拘わらず燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔが曲線Ａ以下になるように開度が制御される。曲線Ａでは、燃料温度Ｔｇが増大するほどタンク内圧Ｐｔは減少する。
【００３６】
曲線Ｂは、エンジン１が停止して燃料タンク９の負圧化が停止しても燃料タンク９の内圧が負圧に保持されるように、車両の走行中に燃料タンク９内を過度に負圧化するためのタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値であって、停車中又は駐車中、外気温が所定の想定最大外気温４０．６℃まで上昇し、燃料温度Ｔｇもまた４０．６℃まで上昇した場合の燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔの上昇分を考慮したタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値を示す。所定の想定最大外気温４０．６℃は、車両設計時に想定する外気温の最大値である。また、曲線Ｂにおいては、燃料温度Ｔｇが増大するほどタンク内圧Ｐｔは増大する。
【００３７】
曲線Ａ＋Ｂは、上記曲線Ａと上記曲線Ｂの条件を同時に満足する曲線である。曲線Ａ＋Ｂにおいては燃料温度Ｔｇが２５℃付近でタンク内圧Ｐｔは最小値を執る。想定最大外気温として４０．６℃を選択する場合は、制御弁３０は、燃料温度Ｔｇに拘わらず燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔが曲線Ａ＋Ｂ以下になるように開度が制御される。
【００３８】
曲線Ｃは、上記曲線Ｂと同じ条件で所定の想定最大外気温を４０．６℃よりも厳しい４５℃としたときのタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値を示す。
【００３９】
曲線Ａ＋Ｃは、上記曲線Ａと上記曲線Ｃの条件を同時に満足する曲線である。想定最大外気温として４５℃を選択する場合は、制御弁３０は、燃料温度Ｔｇに拘わらず燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔは曲線Ａ＋Ｃ以下になるように開度が制御される。
【００４０】
曲線Ｄは、燃料タンク９からエンジン１に燃料を移送する燃料ポンプ８の吸引下限であって燃料タンク９の目標圧力値Ｐｏの下限値を示す。燃料タンク９内のタンク圧力Ｐｔがこの曲線Ｄ以下であると燃料ポンプ８は燃料タンク９から燃料を吸引することができないので、燃料タンク９内のタンク圧力Ｐｔを曲線Ｄ以上にする必要がある。曲線Ｄにおいては、燃料温度Ｔｇが増大するほどタンク内圧Ｐｔは増大する。また、曲線Ｄによるタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの下限値は曲線Ａ＋Ｃによるタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの上限値より小さい。
【００４１】
最後に、曲線Ｅは、いわゆる、燃料が燃料としての特性を保持する限界ライン（いわゆる、ガソリンが枯れる限界のライン）である。燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔをこの曲線Ｅ以下まで低下させると、燃料タンク９内の燃料は燃料内の揮発し易い成分が抜けて燃料としての特性を保持することができなくなる。曲線Ｅにおいては、燃料温度Ｔｇが増大するほどタンク内圧Ｐｔは増大する。曲線Ｅによるタンク内圧Ｐｔは曲線Ｄによるタンク内圧Ｐｔの目標圧力値Ｐｏの下限値より小さい。
【００４２】
本実施の形態においては、図３のグラフで、所定の想定最大外気温としてより厳しい条件である４５℃を選択する。すなわち、上記曲線Ｂではなく上記曲線Ｃを考慮する。よって、エンジン１が停止して燃料タンク９の負圧化が停止しても燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを負圧に保持するためには、前記制御弁３０は、その開度が曲線Ａ，Ｃ，Ａ＋Ｃ，Ｄ，Ｅによる条件をすべて満足するように制御される必要がある。具体的には、制御弁３０の制御領域は図３の斜線部で示され、前記制御弁３０は、燃料温度Ｔｇに応じて燃料タンク９内のタンク内圧Ｐｔの値がこの領域内になるように制御される。
【００４３】
上記実施の形態によれば、外気温が４５℃に上昇したとしても、エンジン１の作動中に、吸気管２内の負圧が燃料タンク９内に作用して燃料タンク９内は所定の目標圧力値Ｐｏに保持されるので燃料タンク９内の負圧はエンジン１の停止後も保持され、給油のためフィラーキャップ１１を開けても燃料タンク９内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。また、燃料タンク内を負圧にするためにキャニスタが不要となり、より簡単な構成かつ低コストで蒸発燃料の放出防止を図ることができる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、想定最大外気温として予め設定された値４５℃を使用して燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを制御しているが、この想定最大外気温として、設定手段を設けて設定した値を使用して燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを制御してもよい。これにより、例えば、夏場は４５℃、冬場は２５℃のように車両の周囲温度環境に応じて想定最大外気温を設定することができるので、燃料タンク９内の負圧値を車両の周囲温度に対して適切な値とし得、過剰な負圧値となるのを防止できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、燃料タンク内は内燃機関の作動中はもとより停止後も負圧に保持され、さらに、該燃料タンクの内圧値の決定の際に前記燃料タンク内の燃料のその温度における保有熱量を考慮して決定するので、燃料タンク内は確実に負圧に保持され、給油のためフィラーキャップを開けても燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。また、キャニスタを使用せずに蒸発燃料の放出防止を図ることができる。
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、燃料タンク内は内燃機関の作動中はもとより停止後も負圧に保持され、さらに、該燃料タンクの内圧値の決定の際に前記燃料タンク内の燃料の保有熱量に加えて、予め設定された想定し得る最大外気温までの前記燃料タンク内の燃料の上昇温度をも考慮して決定するので、たとえ外気温が前記設定された最大外気温まで上昇したとしても燃料タンク内をより確実に負圧に保持することができ、給油のためフィラーキャップを開けても燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。また、キャニスタを使用せずに蒸発燃料の放出防止を図ることができる。
【００４８】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、たとえ、該燃料の温度が想定し得る最大外気温まで上昇したとしても、燃料タンク内をより確実に負圧に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蒸発燃料放出防止装置における蒸発燃料放出防止の制御処理を行うプログラムのフローチャートである。
【図３】燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏを説明するための燃料温度−タンク内圧グラフである。
【符号の説明】
１内燃エンジン
２吸気管
３スロットル
５電子コントロールユニット
９燃料タンク
１０給油口
１１フィラーキャップ
１５タンク内圧センサ
１６燃料温度センサ
２０蒸発燃料通路
３０タンク圧制御弁
３１蒸発燃料放出抑止系

Claims

燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関の作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置であって、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサとを有し、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃料の温度に応じて前記燃料タンクの内圧値を決定し、前記燃料タンクの内圧が該決定された内圧値になるように前記制御弁を制御することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料放出防止装置。
燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関の作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置であって、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサとを有し、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃料の温度と予め設定された想定し得る最大外気温とに応じて前記燃料タンクの内圧値を決定し、前記燃料タンクの内圧が該決定された内圧値になるように前記制御弁を制御することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料放出防止装置。
前記制御手段は、前記燃料タンクの内圧値を、前記燃料タンク内の燃料の保有熱量による前記燃料タンクのタンク内圧の上昇分と、前記燃料の温度が前記想定し得る最大外気温まで上昇した場合の前記燃料タンクのタンク内圧の上昇分とに基づいて決定す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放出防止装置。