JP7472764B2 - エンジン装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、エンジンと、燃料タンク内の燃料をエンジンの燃料噴射弁に接続された燃料配管に供給する燃料ポンプを有する燃料供給装置と、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスをエンジンの吸気管に供給する蒸発燃料処理装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン装置では、蒸発燃料処理装置は、キャニスタと、燃料タンクとキャニスタとに接続された流入配管と、流入配管の流路を開閉する第１制御バルブと、流入配管の第１制御バルブよりも燃料タンク側に設けられたサージタンクと、キャニスタとエンジンのインテークマニホールドとに接続された流出配管と、キャニスタからインテークマニホールドへの蒸発燃料ガスの供給量を調節する第２制御バルブとを有する。そして、基本的には、第１制御バルブを開弁させ、標高が第１閾値（例えば海抜２０００ｍ）以上で且つ燃温が第２閾値（例えば５０℃）以上で且つサージタンク内の圧力が第３閾値（例えば１気圧）以下のときには、第１制御バルブを閉弁させる。これにより、燃料タンクの内圧がサージタンク内の圧力、例えば１気圧以下に減圧されるのを防止している。

特公平６－３１５７６号公報

上述のエンジン装置では、標高が第１閾値未満のときには、第１制御バルブを開弁させる（閉弁させない）から、燃温の条件などにより、燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下になり、燃料タンク内で燃料が気化してそれを燃料ポンプが吸い込んで、燃料ポンプの吐出圧の低下や燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の低下を招く可能性がある。

本発明のエンジン装置は、燃料ポンプの吐出圧の低下や燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の低下を抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
エンジンと、
前記エンジンの燃料噴射弁に接続された第１供給管、燃料タンク内の燃料を前記第１供給管に供給する燃料ポンプを有する燃料供給装置と、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記エンジンの吸気管に供給するための第２供給管、前記第２供給管に設けられたバルブを有する蒸発燃料処理装置と、
前記燃料タンク内のゲージ圧が閾値よりも高いときに前記バルブを開弁状態とする制御装置と、
を備えると共に車両に搭載されるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高が高いほど高くなるように前記閾値を設定する、
ことを要旨とする。

本発明のエンジン装置では、燃料タンク内のゲージ圧が閾値よりも高いときにバルブを開弁状態とする。この場合に、燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高が高いほど高くなるように閾値を設定する。これにより、標高が高い（大気圧が低い）ときに、燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下になるのを抑制し、燃料タンク内の燃料の気化を抑制し、燃料ポンプの吐出圧の低下や燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができる。また、標高が低いときには、燃料タンク内の絶対圧が過度に高くなるのを抑制することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高が高いほど高くなり且つ燃温が高いほど高くなるように前記閾値を設定するものとしてもよい。こうすれば、閾値を、燃温に応じてより適切に設定することができる。

本発明の一実施例としてのエンジン装置１１を備える自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット７０により実行される封鎖バルブ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 燃温Ｔｆと燃料の飽和蒸気圧との関係の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１１を備える自動車１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車１０は、図示するように、エンジン１２と、燃料供給装置４２と、蒸発燃料処理装置５０と、エンジン１２のクランクシャフト１４に接続されると共にデファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６４ａ，６４ｂに接続される変速機６０と、エンジン１２を始動するための図示しないスタータと、車両全体の制御を行なう電子制御ユニット７０とを備える。実施例のエンジン装置１１としては、主として、エンジン１２と燃料供給装置４２と蒸発燃料処理装置５０と電子制御ユニット７０とが該当する。

エンジン１２は、燃料タンク４０からのガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張、排気の４行程により動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してスロットルバルブ２４を通過させると共に吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも下流側で燃料噴射弁２６から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ２８を介して燃焼室２９に吸入し、点火プラグ３０による電気火花によって爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室２９から排気バルブ３３を介して排気管３４に排出される排気は、浄化装置３５を介して外気に排出される。浄化装置３５は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）３５ａを有する。

燃料供給装置４２は、燃料タンク４０内の燃料を燃料噴射弁２６に供給可能に構成されている。この燃料供給装置４２は、燃料通路４３と、燃料ポンプ４４とを備える。燃料通路４３は、燃料噴射弁２６に接続されている。燃料ポンプ４４は、燃料タンク４０内の燃料を燃料通路４３に供給する。

蒸発燃料処理装置５０は、燃料タンク４０内で発生した蒸発燃料（ベーパ）を含む蒸発燃料ガス（パージガス）を吸気管２３に供給するパージを実行可能に構成されている。この蒸発燃料処理装置５０は、導入通路５１と、封鎖バルブ５２と、キャニスタ５３と、パージ通路５５と、パージバルブ５６とを備える。

導入通路５１は、燃料タンク４０とキャニスタ５３とに接続されている。封鎖バルブ５２は、導入通路５１に設けられており、ノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されている。この封鎖バルブ５２は、電子制御ユニット７０により制御される。キャニスタ５３は、導入通路５１とパージ通路５５とに接続されていると共に大気開放通路５４を介して大気に開放されている。このキャニスタ５３の内部には、燃料タンク４０からの蒸発燃料を吸着可能な例えば活性炭などの吸着剤が充填されている。大気開放通路５４には、図示しないエアフィルタが設けられている。

パージ通路５５は、キャニスタ５３と吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも下流側とに接続されている。パージバルブ５６は、パージ通路５５に設けられており、ノーマルクローズタイプの電磁バルブとして構成されている。このパージバルブ５６は、電子制御ユニット７０により制御される。

この蒸発燃料処理装置５０は、封鎖バルブ５２を開弁しているときに、パージバルブ５６の開度を調節することにより、吸気管２３内の負圧を利用して、燃料タンク４０内で発生した蒸発燃料ガス（パージガス）を導入通路５１、キャニスタ５３、パージ通路５５を介して流量の調節を伴って吸気管２３に供給する。したがって、エンジン１２は、空気と燃料（燃料噴射弁２６からの燃料および蒸発燃料処理装置５０からの蒸発燃料）との混合気を燃焼室２９に吸引することができるようになっている。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポートを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒ、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ１５からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。スロットルバルブ２４の開度（ポジション）を検出するスロットルポジションセンサ２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気バルブ２８を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１６からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ２３ｂからの吸気温Ｔａ、排気管３４の浄化装置３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３７からのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３４の浄化装置３５よりも下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ３８からのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。燃料タンク４０に取り付けられた圧力センサ４０ａからの燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇや、燃料タンク４０に取り付けられた温度センサ４０ｂからの燃料タンク４０内の燃料の温度である燃温Ｔｆも挙げることができる。パージバルブ５６の開度（ポジション）を検出するパージバルブポジションセンサ５６ａからのパージバルブ５６の開度Ｏｐｖも挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号ＩＧや、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖ、標高センサ８９からの標高Ｈも挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ２４のポジションを調節するスロットルモータ２４ｂへの制御信号や、燃料噴射弁２６への制御信号、点火プラグ３０への制御信号、燃料ポンプ４４への制御信号、封鎖バルブ５２への制御信号、パージバルブ５６への制御信号を挙げることができる。また、変速機６０への制御信号や、図示しないスタータへの制御信号も挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（エンジン１２の１サイクル当たりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算している。

こうして構成された実施例の自動車１０では、電子制御ユニット７０は、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づくエンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、スロットルバルブ２４の開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁２６からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３０の点火時期を制御する点火制御などを行なう。また、電子制御ユニット７０は、燃料供給装置４２の燃料ポンプ４４の制御や、蒸発燃料処理装置５０の封鎖バルブ５２やパージバルブ５６の制御なども行なう。

次に、こうして構成された実施例の自動車１０が備えるエンジン装置１１の動作、特に、蒸発燃料処理装置５０の封鎖バルブ５２の制御について説明する。図２は、電子制御ユニット７０により実行される封鎖バルブ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図２の封鎖バルブ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、最初に、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇや、燃料タンク４０内の燃料の温度である燃温Ｔｆ、標高Ｈなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇは、圧力センサ４０ａにより検出された値が入力される。燃温Ｔｆは、温度センサ４０ｂにより検出された値が入力される。標高Ｈは、標高センサ８９により検出された値が入力される。

こうしてデータを入力すると、入力した標高Ｈおよび燃温Ｔｆに基づいて閾値Ｐｔｇｒｅｆを設定し（ステップＳ１１０）、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇを閾値Ｐｔｇｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。そして、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇが閾値Ｐｔｇｒｅｆ以下のときには、封鎖バルブ５２を閉弁状態として（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。一方、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇが閾値Ｐｔｇｒｅｆよりも高いときには、封鎖バルブ５２を開弁状態として（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。

ここで、閾値Ｐｔｇｒｅｆは、標高Ｈおよび燃温Ｔｆと閾値Ｐｔｇｒｅｆとの関係として予め定められた閾値設定用マップに標高Ｈおよび燃温Ｔｆを適用して設定することができる。図３は、閾値設定用マップの一例を示す説明図である。閾値Ｐｔｇｒｅｆは、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で設定される。また、閾値Ｐｔｇｒｅｆは、図３に示すように、標高Ｈが高いほど高くなり且つ燃温Ｔｆが高いほど高くなるように設定される。以下、これらの理由について説明する。

図４は、燃温Ｔｆと燃料の飽和蒸気圧との関係の一例を示す説明図である。図示するように、燃料の飽和蒸気圧は、燃温Ｔｆが高いほど高くなる。また、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧よりも高いときには、燃料タンク４０内の燃料の気化が抑制されるのに対し、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下のときには、燃料タンク４０内で燃料が気化してそれを燃料ポンプ４４が吸い込んで、燃料ポンプ４４の吐出圧の低下や燃料噴射弁２６に供給される燃料の圧力の低下を招く可能性がある。こうした不都合が生じるのを抑制するためには、封鎖バルブ５２の開閉用の閾値Ｐｔｇｒｅｆを、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならないように設定する必要がある。実施例では、このことと、標高Ｈが高いほど大気圧が低くなる（大気圧が燃料の飽和蒸気圧以下になりやすくなる）こととを考慮して、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高Ｈが高いほど高くなり且つ燃温Ｔｆが高いほど高くなるように、閾値Ｐｔｇｒｅｆを設定するものとした。これにより、標高Ｈが高く（大気圧が低く）且つ燃温Ｔｆが高いときに、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下になるのを抑制し、燃料タンク４０内の燃料の気化を抑制し、燃料ポンプ４４の吐出圧の低下や燃料噴射弁２６に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができる。また、標高Ｈが低いときや燃温Ｔｆが低いときには、燃料タンク４０内の絶対圧が過度に高くなるのを抑制することができる。

以上説明した実施例の自動車１０が備えるエンジン装置１１では、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇが閾値Ｐｔｇｒｅｆ以下のときには、封鎖バルブ５２を閉弁状態とし、燃料タンク４０内のゲージ圧Ｐｔｇが閾値Ｐｔｇｒｅｆよりも高いときには、封鎖バルブ５２を開弁状態とする。この場合に、燃料タンク４０内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高Ｈが高いほど高くなり且つ燃温Ｔｆが高いほど高くなるように閾値Ｐｔｇｒｅｆを設定する。これにより、標高Ｈが高く（大気圧が低く）且つ燃温Ｔｆが高いときに、燃料ポンプ４４の吐出圧の低下や燃料噴射弁２６に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができる。また、標高Ｈが低いときや燃温Ｔｆが低いときには、燃料タンク４０内の絶対圧が過度に高くなるのを抑制することができる。

実施例の自動車１０が備えるエンジン装置１１では、標高Ｈおよび燃温Ｔｆに基づいて閾値Ｐｔｇｒｅｆを設定するものとした。しかし、燃温Ｔｆを考慮せずに、標高Ｈだけに基づいて閾値Ｐｔｇｒｅｆを設定するものとしてもよい。

実施例では、エンジン１２からの動力を用いて走行する一般的な自動車１０が備えるエンジン装置１１の形態とした。しかし、エンジンおよび走行用のモータを備えるパラレルタイプやシリーズタイプのハイブリッド自動車が備えるエンジン装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン１２が「エンジン」に相当し、燃料通路４３および燃料ポンプ４４を有する燃料供給装置４２が「燃料供給装置」に相当し、導入通路５１や封鎖バルブ５２、パージ通路５５を有する蒸発燃料処理装置５０が「蒸発燃料処理装置」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 自動車、１２ エンジン、１４ クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、１５ 水温センサ、１６ カムポジションセンサ、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ 温度センサ、２４ スロットルバルブ、２４ａ スロットルポジションセンサ、２４ｂ スロットルモータ、２６ 燃料噴射弁、２８ 吸気バルブ、２９ 燃焼室、３０ 点火プラグ、３２ ピストン、３３ 排気バルブ、３４ 排気管、３５ 浄化装置、３７ フロント空燃比センサ、３８ リヤ空燃比センサ、４０ 燃料タンク、４０ａ 圧力センサ、４０ｂ 温度センサ、４２ 燃料供給装置、４３ 燃料通路、４４ 燃料ポンプ、５０ 蒸発燃料処理装置、５１ 導入通路、５２ 封鎖バルブ、５３ キャニスタ、５４ 大気開放通路、５５ パージ通路、５６ パージバルブ、５６ａ パージバルブポジションセンサ、６０ 変速機、６２ デファレンシャルギヤ、６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ 電子制御ユニット、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 標高センサ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンの燃料噴射弁に接続された第１供給管、燃料タンク内の燃料を前記第１供給管に供給する燃料ポンプを有する燃料供給装置と、
   前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスを前記エンジンの吸気管に供給するための第２供給管、前記第２供給管の途中に設けられたキャニスタ、前記第２供給管の前記キャニスタよりも上流側に設けられたバルブを有する蒸発燃料処理装置と、
   前記燃料タンク内のゲージ圧が閾値よりも高いときに前記バルブを開弁状態とする制御装置と、
   を備えると共に車両に搭載されるエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記燃料タンク内の絶対圧が燃料の飽和蒸気圧以下にならない範囲内で、標高が高いほど高くなるように前記閾値を設定する、
   エンジン装置。
   

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