JP3761665B2 - Evaporative fuel emission prevention device for internal combustion engine - Google Patents
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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】
また、内燃機関の作動時に燃料タンク内を過度に負圧化して、内燃機関の作動時はもとより内燃機関の停止後も燃料タンクの内圧を負圧に保持することにより、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されることを防止するようにした内燃機関の蒸発燃料放出防止装置も既に提案されている。
【0004】
この装置では、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タンク圧力センサとを設け、燃料タンク内の燃料の温度に応じて予測される燃料タンク内の内圧の上昇分を見込んだ過度に負圧化された目標圧力値を決定する。そして、内燃機関の作動中の吸気管内の負圧を利用して、燃料タンクの内圧が上記目標圧力値となるように、上記タンク圧力センサの検出値によりフィードバックしつつ上記制御弁の開度を制御する。これにより、通常は燃料タンクの内圧を上記目標圧力値に維持することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置では、燃料タンクの負圧化は内燃機関の作動中における吸気管内の負圧のみを利用して行うようにしていたため、吸気管内が十分に負圧状態にない場合や、運転状況により燃料タンクの負圧化のための時間を十分確保できないような場合は、燃料タンクの適正な負圧化が困難であるという問題があった。
【0006】
例えば、長時間の登板走行時のように、内燃機関に高負荷がかかり吸気管内圧力が上昇してその負圧の度合いが小さい状態では、燃料タンクの負圧化が困難になる。特に吸気管内圧力が上記目標圧力値よりも大きい状態では、燃料タンクの適正な負圧化が不可能となる。
【0007】
また、給油のために燃料タンクのフィラーキャップを開け、燃料タンクを大気に開放したような場合は、その後の内燃機関の作動により燃料タンクの負圧化が開始されるが、給油後の内燃機関の作動時間または車両走行時間が短い場合には、吸気管内の負圧による燃料タンクが十分に負圧化されないまま駐停車されてしまうおそれがある。
【0008】
このように、運転状況によっては、燃料タンクを適正に負圧化できない場合があるという問題があった。
【0009】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気管内の負圧による燃料タンクの負圧化が困難な場合であっても、燃料タンクを適正な負圧状態に維持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。
【0010】
【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、負圧チャンバと、該負圧チャンバと前記蒸発燃料通路とを接続する負圧チャンバ用通路と、該負圧チャンバ用通路を開閉する第1の制御弁と、前記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第2の制御弁と、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第2の制御弁の開度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
この構成により、第1の制御弁により負圧チャンバ用通路が開閉される。負圧チャンバ用通路が閉成されると、燃料タンクは内燃機関の吸気系とのみ連通され、内燃機関の吸気系の負圧のみによって燃料タンクが負圧化される状態になる。一方、負圧チャンバ用通路が開成されると、負圧チャンバが燃料タンクと連通され、負圧チャンバの負圧が燃料タンクに作用して、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクが負圧化可能な状態になる。これにより、内燃機関の作動による吸気管内の負圧に基づく燃料タンクの負圧化が困難な場合であっても、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクを適正な負圧状態に維持することができる。
また、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第2の制御弁の開度が制御されるので、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。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されることが防止され、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。
【0012】
具体的には、前記第2の制御弁として、例えば流量制御可能な電磁弁等を用い、前記第1の制御弁として、開閉弁または三方弁等を用いるのが望ましい。
【0013】
請求項2の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項1記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記負圧チャンバと前記蒸発燃料通路とを接続するチャンバ負圧化用通路と、該チャンバ負圧化用通路に設けられ、前記負圧チャンバから前記蒸発燃料通路への流れを許容する一方向弁とを備えたことを特徴とする。
【0014】
この構成により、一方向弁により、前記負圧チャンバから前記蒸発燃料通路への流れが許容される。これにより、負圧チャンバの内圧が蒸発燃料通路の内圧より大きいときに負圧チャンバから蒸発燃料通路へ空気等が流れるので、吸気系の負圧を利用して負圧チャンバを負圧状態にすることができる。
【0017】
請求項3の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項1または2記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記第1の制御弁は、前記内燃機関の吸気系の圧力が前記燃料タンクの目標圧力値及び前記燃料タンクの内圧値のいずれよりも大きい場合は、前記負圧チャンバ用通路を開成することを特徴とする。
【0018】
この構成により、前記内燃機関の吸気系の圧力が前記燃料タンクの目標圧力値及び前記燃料タンクの内圧値のいずれよりも大きい場合は、前記第1の制御弁により前記負圧チャンバ用通路が開成される。これにより、燃料タンクと負圧チャンバとが連通され、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクが負圧化されるので、吸気系の負圧によっては燃料タンクを上記目標圧力値にまで負圧化できない場合等であっても、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクを適正な負圧状態に維持することができる。
【0019】
請求項4の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記第1の制御弁は、前記燃料タンクの内圧値が大気圧と略等しい場合に前記内燃機関の始動がなされたときは、前記負圧チャンバ用通路を開成することを特徴とする。
【0020】
この構成により、前記燃料タンクの内圧値が大気圧と略等しい場合に前記内燃機関の始動がなされたときは、前記第1の制御弁前記負圧チャンバ用通路が開成される。これにより、燃料タンクと負圧チャンバとが連通され、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクが負圧化されるので、給油等により燃料タンクが大気開放された後の内燃機関の作動時間が短い場合等であっても、負圧チャンバの負圧によって比較的速やかに燃料タンクを負圧化することができる。
【0021】
【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。
【0022】
(実施の第1形態)
図1は本発明の実施の第1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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
吸気管2の前記スロットル弁3の下流側には吸気管内絶対圧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。さらに、大気圧(絶対圧)PAを検出する大気圧(PA)センサ45、及び車両の速度Vを検出する車速(V)センサ50が設けられ。これらの検出信号もECU5に供給される。
【0026】
次に燃料タンク9、蒸発燃料通路20、負圧チャンバ40、三方弁41(第1の制御弁)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。
【0027】
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(第2の制御弁)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。
【0028】
制御弁30と吸気管2との間において蒸発燃料通路20の途中には、三方弁41が設けられている。また、三方弁41には、負圧チャンバ用通路42を介して負圧チャンバ40が接続されている。
【0029】
三方弁41は、ECU5に電気的に接続されて、ECU5からの信号により燃料タンク9に対して負圧チャンバ40または吸気管2のいずれかを連通させる。すなわち、三方弁41は、燃料タンク9に対して負圧チャンバ用通路42または蒸発燃料通路20のいずれかを閉成/開成する。
【0030】
負圧チャンバ40はさらに、チャンバ負圧化用通路43を介して蒸発燃料通路20に接続されている。チャンバ負圧化用通路43は、三方弁41と吸気管2との間において蒸発燃料通路20に接続され、チャンバ負圧化用通路43の途中には、一方向弁44が設けられている。一方向弁44は、負圧チャンバ40から蒸発燃料通路20への流体の流れのみを許容する弁であり、その開弁の限界圧は、例えば後述する燃料タンク9内の燃料の温度Tgに応じて設定される燃料タンク9の目標圧力値(絶対圧)Po(mmHg)の下限値(図3の曲線D)に基づいて所定限界圧に設定される。これによって、負圧チャンバ40の内圧は吸気管2内の負圧を利用して上記所定限界圧に常に維持される。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
ECU5のCPUは、上述の燃料温度センサ16、タンク内圧センサ15、PAセンサ45、PBAセンサ13等の出力信号に基づいて三方弁41、制御弁30の作動を制御する。
【0035】
図2は、本発明の実施の第1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。
【0036】
まず、給油のためのフィラーキャップ11の開蓋等により燃料タンク9がいわゆる大気開放されたか否かを判別する(ステップS201)。燃料タンク9が大気開放されたか否かは、例えばタンク内圧センサ15の検出値(タンク内圧Pt)とPAセンサ45の検出値(大気圧PA)とにより判別され、タンク内圧Ptが大気圧PAに略等しくなったときに燃料タンク9が大気開放されたと判別される。
【0037】
前記ステップS201の判別の結果、燃料タンク9が大気開放されていない場合は、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(ステップS205)、その判別の結果、エンジン1が作動中である場合は、吸気管内絶対圧PBAを検出して(ステップS206)、燃料温度センサ16により燃料タンク9内の燃料の温度Tgを検出し(ステップS207)、次いでタンク内圧センサ15により燃料タンク9のタンク内圧Ptを検出して(ステップS208)、後述する燃料タンク9内の目標圧力値Po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S209)。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。
【0038】
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。
【0039】
前記ステップS209の処理後は、吸気管内絶対圧PBAが目標圧力値Po及びタンク内圧Ptのいずれよりも大きいか否か、すなわちPBA>Poで且つPBA>Ptが成立するか否かを判別する(ステップS210)。その判別の結果、PBA≦PoまたはPBA≦Ptのいずれかが成立する場合は、三方弁41により、負圧チャンバ用通路42を閉成すると共に蒸発燃料通路20を開成し(ステップS211)、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を算出して(ステップS212)、前記差ΔPが0になるように制御弁30の開度を制御し(ステップS213)、本処理を終了する。これにより、燃料タンク9のタンク内圧Ptを目標圧力値Poに保持することができる。
【0040】
前記ステップS205の判別の結果、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S203)、本処理を終了する。
【0041】
一方、前記ステップS201の判別の結果、燃料タンク9が大気開放された場合は、エンジン1が始動されたか否かを判別する(ステップS202)。エンジン1が始動されたか否かはクランキングを検知する等により判別される。なお、エンジン1の始動の代わりに車両の走行がなされたか否かを判別するようにしてもよい。車両の走行がなされたか否かは車速センサ50の検出値により判別される。
【0042】
前記ステップS202の判別の結果、エンジン1が始動された場合は、三方弁41により負圧チャンバ用通路42を開成すると共に蒸発燃料通路20を閉成する(ステップS204)。これにより、燃料タンク9に対して負圧チャンバ40が連通されるので、燃料タンク9が大気開放された後のエンジン1の作動時間が短い場合であっても、負圧チャンバ40内の所定の限界圧によって比較的短時間で燃料タンク9の負圧化を図ることができる。次いで、前記ステップS212に進む。
【0043】
一方、前記ステップS202でエンジン1が始動されない場合は、前記ステップS203に進む。
【0044】
前記ステップS210の判別の結果、PBA>Poで且つPBA>Ptが成立する場合は、前記ステップS204に進む。これにより、燃料タンク9に負圧チャンバ40が連通されるので、吸気管内絶対圧PBAよりも目標圧力値Poが低い場合であって、吸気管2内の負圧によってはタンク内圧Ptを目標圧力値Poまで負圧化できないときであっても、負圧チャンバ40により燃料タンク9の負圧化を図ることができる。
【0045】
本処理により、エンジン1の作動中において、制御弁30の開度の制御により燃料タンク9のタンク内圧Ptを目標圧力値Poに保持することができる。その際、通常はエンジン1の作動による吸気管2内の負圧が利用されるが、燃料タンク9が大気開放された後のエンジン1の作動時間が短い場合や、長時間の登板走行等の高負荷運転によって吸気管内絶対圧PBAが上昇している場合には、吸気管2に替えて負圧チャンバ40の負圧が利用される。
【0046】
ここで、図2のステップS209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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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よるタンク内圧Ptの目標圧力値Poの上限値より小さい。
【0056】
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よるタンク内圧Ptの目標圧力値Poの下限値より小さい。
【0057】
本実施の第1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。
【0058】
本実施の第1形態によれば、通常は、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。その一方、燃料タンク9が大気開放された後にエンジン1を始動し、短時間でエンジン1を停止する場合のように、エンジン1の作動による吸気管2内の負圧を利用した燃料タンク9の負圧化のための時間が十分にとれないときであっても、負圧チャンバ40の負圧によって燃料タンク9を適正な負圧状態に維持することができる。また、長時間の登板走行時のように高負荷によって吸気管内絶対圧PBAが上昇し、吸気管2内の負圧を利用した燃料タンク9の負圧化が困難な場合にも、同様に燃料タンク9を適正な負圧状態に維持することができる。
【0059】
それらの結果、外気温が45°Cに上昇したとしても、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。さらに、燃料タンク内を負圧にするので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。
【0060】
また、チャンバ負圧化用通路43の途中には、負圧チャンバ40から三方弁41への流体の流れのみを許容する一方向弁44を設けたので、負圧チャンバ40の内圧を吸気管2内の負圧を利用して常時負圧状態にすることができる。従って、上述した負圧チャンバ40による燃料タンク9の負圧化処理の速やかな実行を容易にすることができる。
【0061】
なお、本実施の第1形態において、三方弁41を制御弁30とカットオフ弁21との間において蒸発燃料通路20の途中に設けるようにしてもよい。その場合、三方弁41に制御弁30と同様の機能(デューティ比の変更により流量制御可能な機能)を設け、図2のステップS213では、三方弁41により負圧チャンバ用通路42が開成されているときは、制御弁30が蒸発燃料通路20を閉成すると共に、制御弁30に代わって三方弁41が差ΔPに基づく燃料タンク9の負圧化制御を行うようにするのが好ましい。
【0062】
(実施の第2形態)
図4は、本発明の実施の第2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。本実施の第2形態は、実施の第1形態に対して蒸発燃料放出抑止系31の構成が異なる。すなわち、本実施の第2形態では、三方弁41に替えて負圧チャンバ用通路制御弁47(第1の制御弁)を設け、負圧チャンバ40の負圧化のための手段を一方向弁44に替えて負圧ポンプ49とした点が実施の第1形態と相違する。なお、図4中、実施の第1形態に係る蒸発燃料放出防止装置と同一の構成要素には同一の符号が付してある。
【0063】
本実施の第2形態では、蒸発燃料放出抑止系31は、燃料タンク9、蒸発燃料通路20、負圧チャンバ40、負圧チャンバ用通路制御弁47、負圧ポンプ49等から構成される。
【0064】
制御弁30と吸気管2の間において蒸発燃料通路20の途中には、負圧チャンバ40が負圧チャンバ用通路46を介して接続されている。負圧チャンバ用通路46の途中には、負圧チャンバ用通路制御弁47が設けられている。負圧チャンバ用通路制御弁47は、ECU5に電気的に接続されて、ECU5からの信号により負圧チャンバ用通路46を開閉する。
【0065】
また、負圧チャンバ40には、チャンバ負圧化用通路48を介して負圧ポンプ49が接続されている。負圧ポンプ49は不図示の電動モータにより駆動され、負圧チャンバ40を常に一定の負圧状態(例えば前述した目標圧力値Poの下限値、図3の曲線D)に維持する。なお、負圧チャンバ40を負圧化できる手段であれば、負圧ポンプ49に替えてバネ等の他の動力による手段であってもよい。
【0066】
蒸発燃料放出抑止系31におけるその他の点、及び本装置における蒸発燃料放出抑止系31以外の構成は、実施の第1形態の場合と同一である。
【0067】
以上のような構成において、本実施の第2形態では、図2と同様の処理を行う。ただし、図2のステップS204(負圧チャンバ40への連通)では、負圧チャンバ用通路制御弁47が負圧チャンバ用通路46を開成し、図2のステップS211(吸気管2への連通)では、負圧チャンバ用通路制御弁47が負圧チャンバ用通路46を閉成するように処理する。
【0068】
本実施の第2形態によれば、実施の第1形態と同様の効果を奏することができる。
【0069】
なお、本実施の第2形態において、負圧チャンバ用通路46の接続位置を制御弁30とカットオフ弁21の間において蒸発燃料通路20の途中に設けるようにしてもよい。その場合、負圧チャンバ用通路制御弁47は制御弁30と同様の構成(デューティ比の変更により流量制御可能な)の制御弁とし、図2のステップS213では、負圧チャンバ用通路46が負圧チャンバ用通路制御弁47により開成されているときは、制御弁30は蒸発燃料通路20を閉成すると共に、制御弁30に代わって負圧チャンバ用通路制御弁47が差ΔPに基づく燃料タンク9の負圧化制御を行うようにするのが好ましい。
【0070】
なお、実施の第1、第2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内の圧力値を車両の周囲温度に対して適切な値とし得、過剰に負圧化された値となるのを防止できる。
【0071】
なお、実施の第1、第2形態では、図2のステップS210で、PBA>Poで且つPBA>Ptが成立する場合に負圧チャンバ用通路42を開成するようにしたが、PBA>Poが成立する場合には、タンク内圧Ptにかかわらず負圧チャンバ用通路42を開成するようにしてもよい。
【0072】
【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、第1の制御弁により負圧チャンバ用通路が開成されたときに、負圧チャンバの負圧が燃料タンクに作用して、内燃機関の作動による吸気管内の負圧に基づく燃料タンクの負圧化が困難な場合であっても、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクを適正な負圧状態に維持することができる。また、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ので、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されることが防止され、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。
【0073】
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、一方向弁により、前記負圧チャンバから前記蒸発燃料通路への流れが許容され、負圧チャンバの内圧が蒸発燃料通路の内圧より大きいときに負圧チャンバから蒸発燃料通路へ空気等が流れるので、吸気系の負圧を利用して負圧チャンバを負圧状態にすることができる。
【0075】
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、内燃機関の吸気系の圧力が前記燃料タンクの目標圧力値及び前記燃料タンクの内圧値のいずれよりも大きい場合は、前記第1の制御弁により前記負圧チャンバ用通路が開成されるので、燃料タンクと負圧チャンバとが連通され、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクが負圧化される。従って、吸気系の負圧によっては燃料タンクを上記目標圧力値にまで負圧化できない場合等であっても、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクを適正な負圧状態に維持することができる。
【0076】
請求項4に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、前記燃料タンクの内圧値が大気圧と略等しい場合に前記内燃機関の始動がなされたときは、前記第1の制御弁前記負圧チャンバ用通路が開成されるので、燃料タンクと負圧チャンバとが連通され、負圧チャンバの負圧によって燃料タンクが負圧化される。従って、給油等により燃料タンクが大気開放された後の内燃機関の作動時間が短い場合等であっても、負圧チャンバの負圧によって比較的速やかに燃料タンクを負圧化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1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】同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】同形態において燃料タンク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。
【図4】本発明の実施の第2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
【符号の説明】
1 内燃機関(エンジン)
2 吸気管
5 電子コントロールユニット
9 燃料タンク
15 タンク内圧センサ
20 蒸発燃料通路
30 タンク圧制御弁(第2の制御弁)
31 蒸発燃料放出抑止系
40 負圧チャンバ
41 三方弁(第1の制御弁)
42 負圧チャンバ用通路
43 チャンバ負圧化用通路
44 一方向弁
45 PA(大気圧)センサ
46 負圧チャンバ用通路
47 負圧チャンバ用通路制御弁(第1の制御弁)
48 チャンバ負圧化用通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine, and more particularly to an evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine that prevents the evaporative fuel from being released from the fuel tank to the outside air when a filler cap of the fuel tank is opened during refueling.
[0002]
[Prior art]
In order to prevent the evaporated fuel in the fuel tank mounted on the vehicle from being released into the outside air, the fuel tank is connected to the intake pipe of the internal combustion engine via the canister, and the evaporated fuel in the fuel tank is connected to the internal combustion engine. A technique is known in which processing is performed by a canister when the engine is stopped, and combustion is performed by the internal combustion engine when the internal combustion engine is operated.
[0003]
In addition, the internal pressure of the fuel tank is excessively negative during operation of the internal combustion engine, and the internal pressure of the fuel tank is maintained at a negative pressure not only during operation of the internal combustion engine but also after the internal combustion engine is stopped. An evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine has been already proposed that prevents the evaporative fuel in the fuel tank from being released to the outside air even when the valve is opened.
[0004]
In this apparatus, a temperature sensor for detecting the temperature of the fuel in the fuel tank and a tank pressure sensor for detecting the internal pressure of the fuel tank are provided, and the fuel tank is predicted according to the temperature of the fuel in the fuel tank. A target pressure value that is excessively negative in consideration of an increase in internal pressure is determined. Then, using the negative pressure in the intake pipe during operation of the internal combustion engine, the opening degree of the control valve is adjusted while feeding back the detected value of the tank pressure sensor so that the internal pressure of the fuel tank becomes the target pressure value. Control. Thereby, normally, the internal pressure of the fuel tank can be maintained at the target pressure value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional evaporative fuel emission prevention device for an internal combustion engine, the negative pressure in the fuel tank is only used by using the negative pressure in the intake pipe during the operation of the internal combustion engine. When there is no pressure state, or when it is not possible to secure a sufficient time for the negative pressure of the fuel tank depending on the operating conditions, there is a problem that it is difficult to properly reduce the negative pressure of the fuel tank.
[0006]
For example, in a state where a heavy load is applied to the internal combustion engine and the pressure in the intake pipe rises and the degree of the negative pressure is small, such as when climbing for a long time, it is difficult to make the fuel tank negative. In particular, when the pressure in the intake pipe is larger than the target pressure value, it is impossible to make the fuel tank have a proper negative pressure.
[0007]
Also, when the filler cap of the fuel tank is opened for refueling and the fuel tank is opened to the atmosphere, the negative pressure of the fuel tank is started by the subsequent operation of the internal combustion engine. When the operating time of the vehicle or the vehicle traveling time is short, the fuel tank due to the negative pressure in the intake pipe may be parked and stopped without being sufficiently negative pressure.
[0008]
As described above, depending on the operating conditions, there is a problem that the fuel tank may not be properly negatively pressured.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an appropriate fuel tank even when it is difficult to make the fuel tank negative pressure by negative pressure in the intake pipe. An object of the present invention is to provide an evaporated fuel discharge prevention device for an internal combustion engine that can be maintained in a negative pressure state.
[0010]
[Means for solving problems]
In order to achieve the above-mentioned object, an evaporated fuel discharge preventing device for an internal combustion engine according to claim 1 is provided with an evaporated fuel passage connecting a fuel tank and an intake system of the internal combustion engine, a negative pressure chamber, and the negative pressure chamber. A negative pressure chamber passage connecting the evaporative fuel passage, a first control valve for opening and closing the negative pressure chamber passage, and a second control valve provided in the middle of the evaporative fuel passage for opening and closing the evaporative fuel passage And a control means for controlling the opening of the second control valve so that the internal pressure of the fuel tank becomes a negative pressure when the internal combustion engine is operated and stopped. .
[0011]
With this configuration, the negative pressure chamber passage is opened and closed by the first control valve. When the negative pressure chamber passage is closed, the fuel tank is communicated only with the intake system of the internal combustion engine, and the fuel tank is brought into a negative pressure only by the negative pressure of the intake system of the internal combustion engine. On the other hand, when the negative pressure chamber passage is opened, the negative pressure chamber is communicated with the fuel tank, the negative pressure in the negative pressure chamber acts on the fuel tank, and the negative pressure in the negative pressure chamber causes the fuel tank to become negative. It becomes possible. As a result, even when it is difficult to make the negative pressure of the fuel tank based on the negative pressure in the intake pipe due to the operation of the internal combustion engine, the negative pressure of the negative pressure chamber can maintain the fuel tank in an appropriate negative pressure state. it can.
Further, since the opening of the second control valve is controlled so that the internal pressure of the fuel tank becomes a negative pressure when the internal combustion engine is operated and stopped, the fuel tank is not only during the operation of the internal combustion engine but also after the stop. Holds negative pressure. Thereby, even if the filler cap is opened for refueling, it is possible to prevent the evaporated fuel in the fuel tank from being released to the outside air, and to prevent the evaporated fuel from being released without using a canister.
[0012]
Specifically, it is desirable to use, for example, an electromagnetic valve capable of controlling the flow rate as the second control valve, and to use an on-off valve or a three-way valve as the first control valve.
[0013]
An evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine according to
[0014]
With this configuration, the flow from the negative pressure chamber to the evaporated fuel passage is permitted by the one-way valve. Thereby, when the internal pressure of the negative pressure chamber is larger than the internal pressure of the evaporated fuel passage, air or the like flows from the negative pressure chamber to the evaporated fuel passage, so that the negative pressure chamber is brought into a negative pressure state using the negative pressure of the intake system. be able to.
[0017]
The evaporated fuel release prevention device for an internal combustion engine according to
[0018]
With this configuration, when the pressure in the intake system of the internal combustion engine is larger than both the target pressure value of the fuel tank and the internal pressure value of the fuel tank, the negative pressure chamber passage is opened by the first control valve. Is done. As a result, the fuel tank and the negative pressure chamber communicate with each other and the negative pressure in the negative pressure chamber causes the fuel tank to become negative. Depending on the negative pressure in the intake system, the negative pressure of the fuel tank is reduced to the target pressure value. Even when it is not possible, the fuel tank can be maintained in a proper negative pressure state by the negative pressure of the negative pressure chamber.
[0019]
The evaporative fuel emission prevention device for an internal combustion engine according to claim 4 is the evaporative fuel emission prevention device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first control valve is an internal pressure of the fuel tank. When the internal combustion engine is started when the value is substantially equal to atmospheric pressure, the negative pressure chamber passage is opened.
[0020]
With this configuration, when the internal combustion engine is started when the internal pressure value of the fuel tank is substantially equal to the atmospheric pressure, the first control valve and the negative pressure chamber passage are opened. As a result, the fuel tank and the negative pressure chamber communicate with each other, and the fuel tank is made negative by the negative pressure in the negative pressure chamber. Therefore, the operation time of the internal combustion engine after the fuel tank is opened to the atmosphere by refueling or the like is short. Even in such a case, the fuel tank can be negatively pressured relatively quickly by the negative pressure of the negative pressure chamber.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the configuration of an evaporated fuel release prevention device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) having, for example, four cylinders, and a
[0023]
The fuel injection valve 6 is provided for each cylinder in the middle of the
[0024]
The fuel injection valve 6 is electrically connected to the ECU 5, and the fuel injection valve opening timing is controlled by a signal from the ECU 5.
[0025]
An intake pipe absolute pressure (PBA)
[0026]
Next, the evaporative fuel
[0027]
The
[0028]
A three-
[0029]
The three-
[0030]
The
[0031]
A cut-off
[0032]
The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, and converts an analog signal value into a digital signal value, a central processing circuit (hereinafter referred to as “CPU”). A storage means for storing a calculation program executed by the CPU, a calculation result, and the like, an output circuit for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6 and the
[0033]
The CPU of the ECU 5 controls the amount of fuel supplied to the engine 1 according to the output signals of various sensors such as the
[0034]
The CPU of the ECU 5 controls the operation of the three-
[0035]
FIG. 2 shows a program for performing a control process for preventing evaporative fuel release in the evaporative fuel release preventing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0036]
First, it is determined whether or not the
[0037]
If the result of determination in step S201 is that the
[0038]
As a factor of the increase in the internal pressure of the
[0039]
After the process of step S209, it is determined whether or not the intake pipe absolute pressure PBA is larger than both the target pressure value Po and the tank internal pressure Pt, that is, whether PBA> Po and PBA> Pt are satisfied ( Step S210). If either PBA ≦ Po or PBA ≦ Pt is established as a result of the determination, the three-
[0040]
If the engine 1 is stopped as a result of the determination in step S205, the CPU of the ECU 5 closes the
[0041]
On the other hand, if the result of determination in step S201 is that the
[0042]
If the engine 1 is started as a result of the determination in step S202, the negative
[0043]
On the other hand, if the engine 1 is not started in step S202, the process proceeds to step S203.
[0044]
If it is determined in step S210 that PBA> Po and PBA> Pt holds, the process proceeds to step S204. As a result, the
[0045]
With this process, the tank internal pressure Pt of the
[0046]
Here, a method for setting the target pressure value Po in the
[0047]
The set range value of the target pressure value Po in the
[0048]
In the graph of FIG. 3, the horizontal axis indicates the temperature Tg (° C.) of the fuel in the
[0049]
Hereinafter, the curves A, B, A + B, C, A + C, D, and E in FIG. 3 will be described.
[0050]
Curve A shows that the inside of the
[0051]
Curve B shows that the inside of the
[0052]
A curve A + B is a curve that satisfies the conditions of the curve A and the curve B at the same time. In the curve A + B, when the fuel temperature Tg is around 25 ° C., the tank internal pressure Pt takes the minimum value. When 40.6 ° C. is selected as the assumed maximum outside air temperature, the opening degree of the
[0053]
A curve C represents an upper limit value of the target pressure value Po of the tank internal pressure Pt when a predetermined assumed maximum outside air temperature is set to 45 ° C., which is severer than 40.6 ° C. under the same conditions as the curve B.
[0054]
Curve A + C is a curve that satisfies the conditions of curve A and curve C simultaneously. When 45 ° C. is selected as the assumed maximum outside air temperature, the opening of the
[0055]
Curve D represents the lower limit of the target pressure value Po of the
[0056]
Finally, the curve E is a so-called limit line where the fuel retains its characteristics as a fuel (so-called limit line where gasoline runs out). When the tank internal pressure Pt of the
[0057]
In the first embodiment, 45 ° C., which is a more severe condition, is selected as the predetermined assumed maximum outside air temperature in the graph of FIG. That is, the curve C is considered instead of the curve B. Therefore, in order to keep the tank internal pressure Pt of the
[0058]
According to the first embodiment, normally, during operation of the engine 1, the negative pressure in the
[0059]
As a result, even if the outside air temperature rises to 45 ° C., the evaporated fuel in the
[0060]
In addition, since the one-
[0061]
In the first embodiment, the three-
[0062]
(Second embodiment)
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing the configuration of the evaporated fuel emission preventing device for the internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the evaporated fuel
[0063]
In the second embodiment, the evaporated fuel
[0064]
A
[0065]
A
[0066]
Other points in the evaporated fuel
[0067]
In the configuration as described above, in the second embodiment, the same processing as in FIG. 2 is performed. However, in step S204 of FIG. 2 (communication to the negative pressure chamber 40), the negative pressure chamber
[0068]
According to the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0069]
In the second embodiment, the connection position of the negative
[0070]
In the first and second embodiments, the tank internal pressure Pt of the
[0071]
In the first and second embodiments, the negative
[0072]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the evaporated fuel discharge prevention device for an internal combustion engine according to claim 1, when the negative pressure chamber passage is opened by the first control valve, the negative pressure chamber negative Even when the pressure acts on the fuel tank and it is difficult to reduce the pressure of the fuel tank based on the negative pressure in the intake pipe due to the operation of the internal combustion engine, the negative pressure in the negative pressure chamber causes the fuel tank to have an appropriate negative pressure. Can be maintained in a state. In addition, since the inside of the fuel tank is maintained at a negative pressure not only during the operation of the internal combustion engine but also after stopping, it is possible to prevent the evaporated fuel in the fuel tank from being released to the outside air even if the filler cap is opened for refueling. In addition, the evaporative fuel can be prevented from being released without using a canister.
[0073]
According to the evaporated fuel release preventing device for an internal combustion engine according to
[0075]
According to the evaporated fuel release prevention device for an internal combustion engine according to
[0076]
According to the evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine according to claim 4 , when the internal combustion engine is started when the internal pressure value of the fuel tank is substantially equal to the atmospheric pressure, the first control valve Since the negative pressure chamber passage is opened, the fuel tank communicates with the negative pressure chamber, and the negative pressure in the negative pressure chamber causes the fuel tank to become negative. Therefore, even when the operation time of the internal combustion engine after the fuel tank is opened to the atmosphere by refueling or the like is short, the fuel tank can be negatively pressured relatively quickly by the negative pressure of the negative pressure chamber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a configuration of an evaporative fuel emission preventing device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an evaporative fuel emission preventing device in the evaporative fuel emission preventing device according to the embodiment. It is a flowchart of the program which performs control processing.
FIG. 3 is a fuel temperature-tank internal pressure graph for explaining a target pressure value Po in the
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a configuration of an evaporated fuel emission preventing device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
1 Internal combustion engine
2 Intake pipe 5
31 Evaporative fuel
42 Negative
48 Channel negative pressure passage
Claims (4)
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