JP4349069B2 - 内燃機関の蒸発燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の蒸発燃料供給装置に関し、さらに詳しくは冷間時に内燃機関に燃料貯留装置内の蒸発燃料を供給する内燃機関の蒸発燃料供給装置に関するものである。

乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に用いられる燃料は、種々の有機化合物により構成されており、揮発性を有するものである。この燃料は、沸点の低い燃料である軽質燃料と沸点の高い燃料である重質燃料とが混合されたものである。通常、燃料貯留装置である燃料タンク内では、軽質燃料が自然に気化し、気化した軽質燃料が燃料タンク内の空気と混合される。これにより、この燃料タンク内には蒸発燃料が充満する。

通常、内燃機関に燃料を供給する際には、燃料タンク内の燃料ポンプにより加圧された燃料をインジェクタなどの燃料噴射弁から、内燃機関の吸気ポート内あるいは気筒内の少なくともいずれか一方に供給する。ここで、例えば内燃機関が運転している状態、つまりこの内燃機関が熱を有する状態である温間時では、燃料噴射弁から噴射された燃料は、この内燃機関の熱により加熱されるため、軽質燃料のみならず重質燃料も十分に気化し、内燃機関に供給された空気と多くの蒸発燃料が混合して混合気を形成する。この混合気により、安定した燃焼を行うことができる。一方、例えば内燃機関の始動時、つまりこの内燃機関が熱を有していない状態である冷間時では、燃料噴射弁から噴射された燃料のうち重質燃料は液体の状態のままで、内燃機関に供給される。従って、内燃機関に供給された空気と混合される蒸発燃料の量が少ないため、安定した燃焼ができず、始動性が悪化する虞がある。また、内燃機関に供給された燃料は、気化した燃料以外に液体の燃料を含むため完全燃料することが困難となり、排気ガス中にＨＣなどの有害物質が多く含まれる虞がある。そこで、従来においては、多くの蒸発燃料を内燃機関に供給する技術が提案されている。

例えば、特許文献１に示すように、インジェクタから燃料（アルコール燃料）を多孔質体に向けて噴射するものがある。これは、インジェクタから燃料を噴射することで、燃料は霧化する。この霧化した燃料には、噴射作用により気化した燃料と、微細な粒状の液体燃料とが含まれる。この霧化した燃料のうち、微細な粒状の液体の軽質燃料および重質燃料は、多孔質体に付着する。この燃料は、多孔質体が有する熱により気化する。これにより、内燃機関に供給する蒸発燃料を増やすものである。

特開平６−３２３２０８号公報

しかしながら、上記従来例は、内燃機関の温間時には多孔質体が有する熱により、インジェクタから噴射された燃料のうち液体燃料、特に重質燃料が気化するものである。つまり、内燃機関に供給された燃料のうち重質燃料を気化するためには、多孔質体が熱を有することが必要である。従って、内燃機関の冷間時には、液体燃料が気化せず、液体の状態のまま、内燃機関の気筒内に供給されてしまう。これにより、内燃機関に供給された空気と混合される蒸発燃料の量が少なくなり、始動性が悪化する虞がある。また、内燃機関に供給された燃料は、液体の状態である燃料により、完全燃料することが困難となり、排気ガス中にＨＣなどの有害物質が多く含まれる虞がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷間時における内燃機関の始動性を向上するとともに、燃焼によりＨＣなどが発生することを抑制することができる内燃機関の蒸発燃料供給装置を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、燃料を貯留する燃料貯留装置と、貯留される燃料のうち、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁に供給される燃料の一部を燃料貯留装置内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、燃料貯留装置内の蒸発燃料を前記内燃機関へ供給する蒸発燃料供給通路と、燃料噴射装置による燃料の噴射を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
また、この発明では、制御装置は、内燃機関が冷間時の場合に、燃料噴射装置により前記燃料を噴射することを特徴とする。

この発明によれば、燃料噴射装置により、燃料貯留装置内に燃料を噴射する。噴射されることで霧化した燃料のち沸点の低い燃料である軽質燃料は、噴射作用により気化する。従って、燃料貯留装置内には、自然に気化した燃料および上記燃料噴射装置により気化した燃料により構成される蒸発燃料が充満する。そして、蒸発燃料供給通路からこの燃料貯留装置内の蒸発燃料を内燃機関に供給する。一方、噴射されることで霧化した燃料のうち沸点の高い燃料である重質燃料および気化していない軽質燃料は、微細な粒状の液体燃料のまま、燃料貯留装置内に貯留された液体燃料と混合される。つまり、気化していない燃料、特に冷間時において気化できない沸点の高い燃料である重質燃料は、燃料貯留装置内に貯留された液体燃料と混合される。これにより、冷間時に多くの蒸発燃料を内燃機関に供給できると共に、冷間時に気化していない燃料が内燃機関に供給されることを抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の蒸発燃料供給装置において、燃料貯留装置は、蒸発促進体をさらに備え、燃料噴射装置により噴射された燃料は、蒸発促進体を介して、内燃機関へ供給されることを特徴とする。

この発明によれば、燃料噴射装置により噴射され霧化した燃料のうち、微細な粒状の液体燃料は、例えば多孔質体などの蒸発促進体において、燃料貯留装置内に貯留された液体燃料と混合する前に、気化が促進される。つまり、微細な粒状の液体燃料のうち、沸点の低い燃料である軽質燃料が、この蒸発促進体において、気化した燃料となる。従って、燃料貯留装置内には、自然に気化した燃料、燃料噴射装置により気化した燃料および蒸発促進体により気化した燃料により構成される蒸発燃料が充満する。これにより、燃料貯留装置内に充満する蒸発燃料の量がさらに多くなるので、冷間時にさらに多くの蒸発燃料を内燃機関に供給できる。

また、この発明では、上記内燃機関の蒸発燃料供給装置において、燃料貯留装置は、蒸発燃料を吸着する蒸発燃料吸着体をさらに備え、蒸発燃料は、蒸発燃料吸着体を介して、内燃機関へ供給されることを特徴とする。

この発明によれば、少なくとも燃料貯留装置内の燃料噴射装置により噴射され霧化した燃料のうち、気化した燃料は、例えば多孔質体などの蒸発燃料吸着体に一端吸着される。この蒸発燃料吸着体は、気化した燃料、つまり蒸発燃料を一定量吸着でき、内燃機関に蒸発燃料を供給する際には、蒸発燃料吸着体に吸着された蒸発燃料を蒸発燃料供給通路から供給する。従って、内燃機関に安定した量の蒸発燃料を供給することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の蒸発燃料供給装置において、燃料貯留装置は、噴射された燃料を気体と液体に分離する気液分離装置をさらに備え、燃料噴射装置により噴射された燃料は、気液分離装置を介して、内燃機関へ供給されることを特徴とする。

この発明によれば、燃料噴射装置により噴射され霧化した燃料は、気液分離装置により、気体の燃料と液体の燃料とに分離される。つまり、気液分離装置は、この霧化した燃料
を噴射作用により気化した燃料と、気化していない微細な粒状の液体燃料とに分離する。従って、この気化していない微細な粒状の液体燃料が、例えば燃料貯留装置内の壁面を伝い、蒸発燃料供給通路内に進入することを抑制することができる。これにより、冷間時に気化していない燃料が内燃機関に供給されることを確実に抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の蒸発燃料供給装置において、燃料貯留装置内と蒸発燃料供給通路との間に、当該燃料貯留装置内の圧力よりも低い圧力となる気室をさらに備え、燃料噴射装置は、気室内に燃料を噴射することを特徴とする。

この発明によれば、燃料噴射装置により噴射された燃料は、圧力の低い気室内で霧化する。気室内は、燃料貯留装置内の圧力よりも低いので、燃料の沸点が低くなる。従って、気室内では、沸点の低い燃料である軽質燃料はさらに気化しやすくなり、沸点の高い燃料である重質燃料の一部も気化することができ、燃料噴射装置から噴射された燃料の気化を促進することができる。これにより、燃料貯留装置内に充満する蒸発燃料の量がさらに多くなるので、冷間時にさらに多くの蒸発燃料を内燃機関に供給できる。

この発明によれば、燃料噴射装置により噴射され霧化した燃料のうち、微細な粒状の液体燃料は、流速増加装置、例えばベンチュリで流速が増加した空気により撹拌される。つまり、微細な粒状の液体燃料のうち、沸点の低い燃料である軽質燃料が、この流速が増加した空気により気化した燃料となる。これにより、燃料貯留装置内に充満する蒸発燃料の量がさらに多くなるので、冷間時にさらに多くの蒸発燃料を内燃機関に供給できる。

この発明にかかる内燃機関の蒸発燃料供給装置は、冷間時における内燃機関の始動性を向上するとともに、燃焼によりＨＣなどが発生することを抑制することができるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。また、ここでは、燃料としてガソリンを用いる場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、アルコール、重油、軽油、灯油等の揮発性を有する燃料を用いてもよい。

図１は、実施例１にかかる蒸発燃料供給装置の構成例を示す図である。同図に示すように、実施例１にかかる蒸発燃料供給装置１−１は、少なくとも燃料貯留装置である燃料タンク２と、燃料噴射装置であるインジェクタ３と、蒸発燃料供給通路４と、気室５と、気化促進体および蒸発燃料吸着体である多孔質体６と、負圧導入装置である電気式負圧切替弁（以下、「ＶＳＶ」と称する）７とにより構成されている。なお、８は、燃料タンク２内の液体燃料を内燃機関であるエンジンに加圧して供給する燃料ポンプである。また、９は、インジェクタ３の噴射制御、ＶＳＶ７の開閉制御、燃料ポンプ８の駆動制御を行う制御装置である。

燃料タンク２は、燃料貯留装置であり、燃料供給口２１から供給された燃料を貯留するものである。この燃料タンク２内には、上記気室５および燃料ポンプ８が配置されている。また、この燃料タンク２内は、空気導入孔２２が設けられている。この空気導入孔２２は、燃料タンク２内の圧力が低下した際に、この燃料タンク２の外部の空気を導入し、燃料タンク２内の圧力を一定に維持するものである。また、空気導入孔２２は、燃料タンク２内の気体である空気がこの燃料タンク２の外部に流出できないようになっている。これは、燃料タンク２内の空気と混合した蒸発燃料Ｓがこの燃料タンク２の外部に漏れないようにするためである。燃料供給口２１から供給された液体燃料Ｒには、沸点の低い燃料である軽質燃料と沸点の高い燃料である重質燃料とが混合されている。燃料タンク２内には、空気導入孔２２から導入された空気が充填されており、この燃料タンク２内に貯留された液体燃料Ｒのうち沸点の低い燃料である軽質燃料が液体燃料Ｒの表面において自然に気化する。この気化した燃料である蒸発燃料Ｓは、同図に示すように、燃料タンク２内の空気と混合され、この燃料タンク２内に充満する。

インジェクタ３は、燃料噴射装置であり、燃料ポンプ８の燃料通路８ａから液体燃料Ｒを供給され、制御装置９からの噴射信号により、同図に示すように、気室５の後述する下側空間部５ｂ、つまり多孔質体６の下側に燃料を噴射する。インジェクタ３から燃料が噴射されるとその燃料は霧化する。この霧化した燃料には、軽質燃料と重質燃料が含まれ、軽質燃料の一部はインジェクタ３の噴射作用により気化した燃料である蒸発燃料Ｓとなり、気化していない軽質燃料および気室５内の温度と圧力では気化できない重質燃料は微細な粒状の液体燃料Ｒ´となる。つまり、燃料噴射装置であるインジェクタ３から燃料を噴射することで、燃料貯留装置である燃料タンク２、特に気室５内の下側空間部５ｂの空気に含まれる蒸発燃料Ｓの量を強制的に増やす。

蒸発燃料供給通路４は、燃料貯留装置である燃料タンク２内、つまり気室５内の蒸発燃料Ｓをエンジンに供給するものである。蒸発燃料供給通路４の一端は、気室５内の上側空間部５ａ、つまり多孔質体６の上側と連通している。蒸発燃料供給通路４の他端は、エンジンの吸気側、例えばエアフィルタより下流側の吸気通路、サージタンク、インテークマニホールドなどに連通している。

気室５は、その内部に多孔質体６が配置され、この多孔質体６により、上側空間部５ａと下側空間部５ｂとに区分けされている。下側空間部５ｂには、下部、つまり気室５の図示しない底面に開口部５ｃが設けられており、燃料タンク２内の空気（蒸発燃料Ｓを含む）をこの気室５内に導入することができる。また、この開口部５ｃからインジェクタ３か
ら噴射され霧化した燃料のうち液体燃料Ｒ´が燃料タンク２内の液体燃料Ｒに戻るようになっている。なお、開口部５ｃが設けられた気室５の底面は、平面であるがこの底面に溜まった液体燃料Ｒ´がこの開口部５ｃに移動しやすいように、傾斜面としても良い。

多孔質体６は、蒸発促進体および蒸発燃料吸着体であり、例えば活性炭などの表面および内部に多数の孔を有するものである。インジェクタ３から噴射され霧化した燃料のうち液体燃料Ｒ´は、この多孔質体６の表面（同図では、下側表面）近傍の孔に粒状のまま一時貯留された後、近傍の粒状の液体燃料Ｒ´が集まり、同図に示すように、気室５の底面に滴下する。一時保持された際の液体燃料Ｒ´は、粒状の状態を維持するためその表面積が大きくなり、液体燃料Ｒ´のうち気化していない軽質燃料が気化し、蒸発燃料となることを促進できるため、多孔質体６は蒸発促進体としての機能を有する。従って、燃料貯留装置である燃料タンク２内、特に気室５内には、燃料タンク２内で自然に気化した燃料と、燃料噴射装置であるインジェクタ３の噴射作用により気化した燃料と、蒸発促進体である多孔質体６により気化した燃料とにより構成される蒸発燃料Ｓが充満する。これにより、燃料タンク２内、特に気室５内に充満する蒸発燃料Ｓの量が多くなる。

また、インジェクタ３から噴射され霧化した燃料のうち気化した燃料である蒸発燃料Ｓおよび開口部５ｃから気室５内に導入された燃料タンク２内の蒸発燃料Ｓは、多孔質体６内の多数の孔に入り込み、その状態を維持する。つまり、蒸発燃料Ｓは、多孔質体６に吸着されるため、この多孔質体６は蒸発燃料吸着体としての機能を有する。多孔質体６が蒸発燃料Ｓを吸着できる量は、この多孔質体６の体積に比例するものであるが、多孔質体６は一定量の蒸発燃料を吸着することができる。エンジンの吸気側に蒸発燃料Ｓを供給する際には、多孔質体６に吸着された蒸発燃料Ｓが後述する蒸発燃料供給通路４から導入された負圧で、気室５の上側空間部５ａに移動した後、この蒸発燃料供給通路４を通り供給される。従って、エンジンに安定した量の蒸発燃料を供給することができる。

電気式負圧切替弁（ＶＳＶ）７は、負圧導入装置であり、制御装置９からの開閉信号により、同図に示すように、このＶＳＶの上流側の蒸発燃料供給通路４と下流側の蒸発燃料供給通路４の連通を制御する。ＶＳＶ７を開弁することで、エンジンの吸気側において発生した負圧は、矢印Ａに示すように、蒸発燃料供給通路４を介して気室５に導入される。従って、気室５内の圧力Ｐ１は、一時的に燃料タンク２内の圧力Ｐ２よりも低い圧力となる。気室５内の圧力Ｐ１が低くなると、この気室５内が燃料タンク２内の圧力Ｐ２と同圧である場合と比較して、インジェクタ３から噴射され霧化した燃料のうち液体燃料Ｒ´が気化しやすくなる。つまり、気室５内の圧力Ｐ１が低くなることで、液体燃料Ｒ´の沸点がさらに低くなるため、沸点の低い燃料である軽質燃料がさらに気化しやすくなり、沸点の高い重質燃料の一部も気化することができる。これにより、気室５内に充満する蒸発燃料Ｓの量が多くなる。

一方、気室５内に負圧が導入されることで、気室５内の蒸発燃料Ｓ、すなわち多孔質体６に吸着された蒸発燃料Ｓおよび気室５の下側空間部５ｂに充満する蒸発燃料Ｓが、上側空間部５ａに移動した後、蒸発燃料供給通路４を介して、矢印Ｂに示すように、エンジンの吸気側に供給される。従って、ＶＳＶ７により、気室５内の圧力Ｐ１を燃料貯留装置である燃料タンク２内の圧力Ｐ２よりも低くすることができると共に、気室５内の蒸発燃料Ｓをエンジンに供給することができる。これにより、蒸発燃料供給装置１−１の部品点数の増加を抑制することができ、製造コストの増加を抑制することができる。

燃料ポンプ８は、制御装置９からの駆動信号により、燃料タンク２内の液体燃料Ｒを加圧し、燃料通路８ａを介して、インジェクタなどの燃料噴射弁に供給する。この燃料噴射弁に供給された液体燃料Ｒは、エンジンの吸気ポート内あるいは気筒内の少なくともいずれか一方に供給される。

制御装置９は、エンジンの各所に取り付けられたセンサから、例えばエンジン回転数Ｎｅ、吸気側負圧ＰＡ、冷却水水温ＴＨＷなどの入力信号や、記憶部９ｃに記憶されている各種マップに基づいて、インジェクタ３に噴射信号、ＶＳＶ７に開閉信号、燃料ポンプ８に駆動信号などの出力信号を出力するものである。具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行うインターフェース部９ａと、インジェクタ３の噴射タイミングや噴射量などを算出する処理部９ｂと、上記マップなどを記憶する記憶部９ｃとにより構成されている。なお、この制御装置９は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。また、処理部９ｂは、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、後述する燃料噴射方法に基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、燃料噴射方法を実現させるものであってもよい。また、エンジンを制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）にこの制御装置９を組み込んでもよい。さらに、記憶部９ｃは、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

次に、蒸発燃料供給装置１−１の制御方法について説明する。図２は、実施例１にかかる蒸発燃料供給装置の制御フローを示す図である。図３は、噴射量と冷却水水温とのマップの構成例を示す図である。まず、図２に示すように、制御装置９の処理部９ｂは、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１よりも高いか否かを判断する（ステップＳＴ１）。ここでは、エンジンの始動が開始されているか否かを判断する。これは、エンジンの始動時は、エンジンが熱を有する場合が少なく、多くの蒸発燃料Ｓをこのエンジンに供給する必要がある冷間時であると判断できるからである。このエンジンの冷間時であると判断できるからである。この所定回転数Ｎｅ１は、例えば５０回転程度のアイドリング回転数よりも低い回転数であればよい。なお、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１よりも低い場合には、上記ステップＳＴ１を繰り返す。

次に、処理部９ｂは、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１よりも高い場合には、エンジンの冷却水水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ１よりも高いか否かを判断する（ステップＳＴ２）。冷却水水温ＴＨＷにより、エンジンが冷間時であるか否かを判断するものである。この所定水温ＴＨＷ１は、例えば５０〜６０℃程度であればよい。次に、処理部９ｂは、エンジンの冷却水水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ１よりも低い場合には、インジェクタ３の噴射をＯＮとする（ステップＳＴ３）。これは、インターフェース部９ａから燃料噴射装置であるインジェクタ３に噴射信号を出力し、インジェクタ３から噴射される燃料の噴射量を制御する。ここで、噴射量は、図３に示すように、記憶部９ｃに記憶されている噴射量と冷却水水温ＴＨＷとのマップにより決定される。このマップは、冷却水水温ＴＨＷが高くなると、インジェクタ３から噴射される燃料の噴射量が少なくなるように設定されている。なお、上記マップは、冷却水水温ＴＨＷに基づいて噴射量を設定するマップであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、制御装置９に入力される吸気側負圧ＰＡに基づいて噴射量を設定するマップであってもよい。インジェクタ３から噴射され霧化した燃料のうち、気化した燃料である蒸発燃料Ｓと、霧化した燃料のうち液体燃料Ｒ´が蒸発促進体である多孔質体６の表面近傍に一時保持されることで、この液体燃料Ｒ´から気化した燃料である蒸発燃料Ｓは、蒸発燃料吸着体である多孔質体６に吸着される。なお、気室５の開口部５ｃから導入された燃料タンク２内の蒸発燃料Ｓも、多孔質体６に吸着される。

次に、処理部９ｂは、インジェクタ３の噴射をＯＮとした後、ＶＳＶ７をＯＮとする（ステップＳＴ４）。これは、インターフェース部９ａから負圧導入装置であるＶＳＶ７に開弁信号を出力し、ＶＳＶ７の上流側の蒸発燃料供給通路４と下流側の蒸発燃料供給通路４とを連通させる。この連通により、エンジンの吸気側の負圧をこの蒸発延量供給通路４
を介して気室５内に導入する。気室５内に負圧が導入されることで、この気室５内の圧力Ｐ１が燃料タンク２内の圧力Ｐ２よりも低くなるため、燃料タンク２内の空気（燃料タンク２内の蒸発燃料Ｓを含む）が気室５内に導入される。次に、気室５内に導入された空気と共に、多孔質体６内に吸着された蒸発燃料Ｓが蒸発燃料供給通路４を介してエンジンの吸気側に供給される。なお、インジェクタ３から噴射され霧化した燃料のうち液体燃料Ｒ´は、多孔質体６の表面から気室５の底面に滴下する。そして、この気室５の底面に貯留した液体燃料Ｒ´は、開口部５ｃから燃料タンク２内の液体燃料Ｒに向けて滴下し、この燃料タンク２内の液体燃料Ｒに戻る。また、気室５内に空気が導入されることで、燃料タンク２内の圧力Ｐ２が低下するが、空気導入孔２２より、この燃料タンク２の外部の空気である蒸発燃料Ｓと混合していない空気が導入され、燃料タンク２内の圧力は一定に維持される。

次に、処理部９ｂは、エンジンの冷却水水温ＴＨＷが所定水温ＴＨＷ１よりも高い場合には、インジェクタ３の噴射をＯＦＦとする（ステップＳＴ５）。これは、インターフェース部９ａから燃料噴射装置であるインジェクタ３に噴射信号を出力している場合は、その出力を停止する。次に、処理部９ｂは、インジェクタ３の噴射をＯＦＦとした後、ＶＳＶ７をＯＦＦとする（ステップＳＴ６）。これは、ＶＳＶ７の上流側の蒸発燃料供給通路４と下流側の蒸発燃料供給通路４とが連通している場合は、インターフェース部９ａから負圧導入装置であるＶＳＶ７に出力されている開弁信号を停止して、このＶＳＶ７を閉弁し、ＶＳＶ７の上流側の蒸発燃料供給通路４と下流側の蒸発燃料供給通路４とを遮断する。これにより、エンジンが冷間時ではなく、温間時であると判断し、蒸発燃料供給装置４を介してエンジンの吸気側に蒸発燃料Ｓを供給することを行わないようにする。なお、上記ステップＳＴ４においてＶＳＶ７をＯＮあるいはステップＳＴ６においてＶＳＶ７をＯＦＦとした後、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ６までを繰り返す。

以上のように、燃料噴射装置であるインジェクタ３により、燃料貯留装置である燃料タック２、特に気室５内に燃料を噴射し、霧化した燃料のち沸点の低い燃料である軽質燃料が噴射作用により気化し、燃料タンク２内、特に気室５内には、自然に気化した燃料および上記燃料噴射装置により気化した燃料により構成される蒸発燃料Ｓが充満する。この蒸発燃料Ｓを、蒸発燃料供給通路４からエンジンに供給する。一方、噴射されることで霧化した燃料のうち沸点の高い燃料である重質燃料および気化していない軽質燃料は、微細な粒状の液体燃料Ｒ´のまま、燃料貯留装置である燃料タンク２内に貯留された液体燃料Ｒと混合され、特に冷間時において気化できない沸点の高い燃料である重質燃料は、燃料タンク２内に貯留された液体燃料Ｒに戻る。これにより、冷間時に多くの蒸発燃料Ｓをエンジンに供給できると共に、冷間時に気化していない燃料がエンジンに供給されることを抑制することができ、冷間時におけるエンジンの始動性を向上するとともに、燃焼によりＨＣなどが発生することを抑制することができる。

また、この発明にかかる蒸発燃料吸着装置１−１は、燃料貯留装置である燃料タンク２内に蒸発燃料Ｓを吸着する多孔質体６が設けられた気室５を配置している。従って、気室５から蒸発燃料Ｓが漏れても、燃料タンク２内の空気と混合するため、従来の燃料タンク２とＶＳＶ７との間に蒸発燃料Ｓを貯留するチャコール・キャニスターが設けられている蒸発燃料供給装置と比較して、蒸発燃料供給装置の外部に蒸発燃料Ｓが漏れることを確実に抑制することができる。

図４は、実施例２にかかる蒸発燃料供給装置の構成例を示す図である。図４に示す蒸発燃料供給装置１−２が、図１に示す蒸発燃料供給装置１−１と異なる点は、多孔質体６の代わりに、気液分離装置１０を設けた点である。なお、図４に示す蒸発燃料供給装置１−２の基本的構成は、図１に示す蒸発燃料供給装置１−１の基本的構成と同様であるため、
その説明は省略する。また、図４に示す蒸発燃料供給装置１−２の制御方法は、図２に示す蒸発燃料供給装置１−１の制御方法と同様であるのでその説明も省略する。

同図に示すように、気液分離装置１０は、第１気液分離装置１０ａと第２気液分離装置１０ｂとにより構成されている。第１気液分離装置１０ａは、気室５に配置されたインジェクタ３の上側に配置された板状の部材である。一方、第２気液分離装置１０ｂは、気室５内に突出した蒸発燃料供給通路４の一方の端部である。燃料噴射装置であるインジェクタ３から噴射され霧化した燃料は、第１気液分離装置１０ａにより、気化した燃料である蒸発燃料Ｓと、気化していない燃料である液体燃料Ｒ´に分離される。つまり、気化した燃料である蒸発燃料Ｓは、第１気液分離装置１０ａにより、この第１気液分離装置１０ａが配置された気室５内に充満し、気化していない燃料である液体燃料Ｒ´は、その大部分が気液分離装置１０の第１気液分離装置１０ａの表面（同図では、下面）に付着する。付着した後、近傍の粒状の液体燃料Ｒ´が集まり、同図に示すように、気室５の底面に滴下する。なお、液体燃料Ｒ´が滴下する第１気液分離装置１０ａの表面は、平面であるがこの表面に溜まった液体燃料Ｒ´が集まりやすいように、傾斜面としても良い。

ここで、第１気液分離装置１０ａに付着しなかった液体燃料Ｒ´は、気室５内の壁面に付着することとなる。このとき、図２に示すステップＳＴ４において、ＶＳＶ７をＯＮとすると、気室５内に導入された負圧により、この気室５内の壁面に付着した液体燃料Ｒ´が、この壁面に沿って移動する。気室５は、上記実施例１のように上側空間部５ａと下側空間部５ｂとに区分けされていない。従って、液体燃料Ｒ´は、気室５内に負圧を導入する蒸発燃料供給通路４内に流入しようと壁面に沿って移動する。しかしながら、第２気液分離装置１０ｂである蒸発燃料供給通路４の端部が気室５内に突出しているため、気室５内の壁面に沿って移動した液体燃料Ｒ´は蒸発燃料供給通路４内に流入することはない。この第２気液分離装置１０ｂの近傍に集まった液体燃料Ｒ´は、同図に示すように、第１気液分離装置１０ａあるいは気室５の底面に滴下する。以上により、燃料噴射装置であるインジェクタ３により噴射され霧化した燃料は、第１気液分離装置１０ａにより、この霧化した燃料を噴射作用により気化した燃料である蒸発燃料Ｓと、気化していない微細な粒状の液体燃料Ｒ´とに分離する。そして、第２気液分離装置１０ｂにより、この気化していない微細な粒状の液体燃料Ｒ´が蒸発燃料供給通路４内に進入することを抑制する。これにより、冷間時に気化していない燃料がエンジンに供給されることを確実に抑制することができる。

なお、上記実施例２では、気室５内に第１気液分離装置１０ａおよび第２気液分離装置１０ｂとにより構成される気液分離装置１０のみを配置した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、気室５内の第１気液分離装置１０ａと第２気液分離装置１０ｂとの間に、蒸発促進体および蒸発燃料吸着体である多孔質体６を設けてもよい。

以上のように、この発明にかかる内燃機関の蒸発燃料供給装置は、内燃機関の冷間時に、この内燃機関に蒸発燃料を供給する内燃機関の蒸発燃料供給装置に有用であり、特に、冷間時における内燃機関の始動性を向上するとともに、燃焼によりＨＣなどが発生することを抑制するのに適している。

実施例１にかかる蒸発燃料供給装置の構成例を示す図である。 実施例１にかかる蒸発燃料供給装置の制御フローを示す図である。 噴射量と冷却水水温とのマップの構成例を示す図である。 実施例２にかかる蒸発燃料供給装置の構成例を示す図である。 実施例３にかかる蒸発燃料供給装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１−１〜３ 蒸発燃料供給装置
２ 燃料タンク（燃料貯留装置）
３ インジェクタ（燃料噴射装置）
４，４´ 蒸発燃料供給通路
５，５´ 気室
６ 多孔質体（蒸発促進体、蒸発燃料吸着体）
７ ＶＳＶ（負圧導入装置）
８ 燃料ポンプ
９ 制御装置
１０ 気液分離装置
１０ａ 第１気液分離装置
１０ｂ 第２気液分離装置
１１ 液体燃料供給通路（燃料噴射装置）
１２ ベンチュリ（流速増加装置）
１３ フロート
Ｒ，Ｒ´ 液体燃料
Ｓ 蒸発燃料

Claims (6)

1. 燃料を貯留する燃料貯留装置と、
   前記貯留される燃料のうち、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁に供給される燃料の一部を前記燃料貯留装置内に噴射する燃料噴射装置と、
   前記燃料貯留装置内の蒸発燃料を前記内燃機関へ供給する蒸発燃料供給通路と、
   前記燃料噴射装置による前記燃料の噴射を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料供給装置。
2. 前記燃料貯留装置は、蒸発促進体をさらに備え、
   前記燃料噴射装置により噴射された燃料は、前記蒸発促進体を介して、前記内燃機関へ供給される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供給装置。
3. 前記燃料貯留装置は、前記蒸発燃料を吸着する蒸発燃料吸着体をさらに備え、
   前記蒸発燃料は、前記蒸発燃料吸着体を介して、前記内燃機関へ供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。
4. 前記燃料貯留装置は、前記噴射された燃料を気体と液体に分離する気液分離装置をさらに備え、
   前記燃料噴射装置により噴射された燃料は、気液分離装置を介して、前記内燃機関へ供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。
5. 前記燃料貯留装置内と前記蒸発燃料供給通路との間に、当該燃料貯留装置内の圧力よりも低い圧力となる気室をさらに備え、
   前記燃料噴射装置は、気室内に燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。
6. 前記制御装置は、前記内燃機関が冷間時の場合に、前記燃料噴射装置により前記燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料供給装置。

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