JPH0524938U - 内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は排気二次空気供給システムを備えた
内燃エンジンにおいて、前記排気二次空気供給システム
っを利用することによりキャニスタのパージ量の低下を
防止し、排気特性の悪化等を回避することができる内燃
エンジンの燃料蒸気排出抑止装置を提供すること。 【構成】 燃料タンクと二次空気供給系とを接続する燃
料蒸気路と、該燃料蒸気路に介装された制御弁とを備
え、燃料蒸気量が所定量以上であると判別され且つ前記
排気管が負圧状態にあるときは前記制御弁を開弁する制
御弁開弁手段を有している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃エンジンの燃料供給系で発生する燃料蒸気が大気中に放出される のを防止する内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置に関し、特に所謂排気二次エ アシステムを備えた内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、触媒装置（三元触媒）を有する内燃エンジンの排気管に二次空気を 供給するように構成した所謂排気二次エアシステムを具備する内燃エンジンが周 知技術として知られている。

【０００３】 この種の内燃エンジンにおいては、空燃比がリッチ状態にあるときに排気管に 二次空気を供給し、排気ガスを理論空燃比で燃焼させることにより、触媒装置の 浄化効率向上が図られる。

【０００４】 一方、内燃エンジンの燃料供給系で発生する燃料蒸気の大気中への放出を防止 する燃料蒸気排出抑止装置としては、従来より図２に示すように、燃料タンク５ １と、燃料蒸気を吸着貯蔵するキャニスタ５２とを備え、燃料タンク５１とキャ ニスタ５２とを接続する燃料蒸気路５３に２方向弁５４が介装されたものが知ら れている。

【０００５】 上記燃料蒸気排出抑止装置においては、燃料タンク５１内で発生した燃料蒸気 が所定の設定圧に達すると、該燃料蒸気は２方向弁５４の正圧バルブを押し開い てキャニスタ５２に流入し、キャニスタ５２内の吸着剤５５によって吸着され該 キャニスタ５２に一時貯蔵される。そして、エンジンが回転するとキャニスタ５ ２に貯蔵されていた燃料蒸気は、吸気管（図示せず）の負圧によりキャニスタ５ ２に設けられた外気取入口５６から吸入される外気と共に吸引され、パージ管５ ７から吸気管を経てエンジンの気筒に送られる。

【０００６】 また、外気の影響などで燃料タンク５１が冷却され該燃料タンク５１内の負圧 が増すと、２方向弁５４の負圧バルブが開弁し、キャニスタ５２に貯蔵されてい る燃料蒸気は燃料タンク５１に戻される。このように燃料タンク５１内が一定圧 力となるように２方向弁５４により制御し、燃料タンク５１内に発生した燃料蒸 気が大気に放出されることを抑止している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記燃料蒸気排出抑止装置においては、燃料タンク５１内で大量の燃 料蒸気が発生した場合、キャニスタ５２内の吸着剤５５に吸着貯蔵される燃料蒸 気が増大し、遂には吸着剤５５による吸着が過飽和状態となる。このため、吸着 剤５５の劣化を促進したり、あるいは燃料蒸気路５３とパージ管５７とが短絡状 態となる虞がある。すなわち、キャニスタ５２における吸着剤５５の吸着が過飽 和状態となると、燃料タンク５１からの燃料蒸気がキャニスタ５２の吸着剤５５ に吸着されることなくパージ管５７に流出し、キャニスタ５２のパージ量が低下 して燃料蒸気がそのままエンジンの気筒に流れ込んだり、燃料タンク５１のシー ル部等から燃料蒸気がリークする虞がある。

【０００８】 そして、大量の燃料蒸気がエンジンの気筒に流れ込んだ場合は、空燃比の変動 を招来し、排気特性の悪化を惹起するという問題点がある。さらに、燃料タンク ５１のシール部等から燃料蒸気がリークした場合は大気汚染を惹起するという問 題点がある。

【０００９】 本考案はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、排気二次空気供給 システムを備えた内燃エンジンにおいて、前記排気二次空気供給システムを利用 することによりキャニスタのパージ量の低下を防止し、排気特性の悪化等を回避 することができる内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置を提供することを目的と する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本発明は内燃エンジンの排気管に二次空気を供給す る二次空気供給系と、燃料タンクとを備えた内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装 置において、前記燃料タンク内で発生する燃料蒸気量を検出する燃料蒸気検出手 段と、前記燃料タンクと前記二次空気供給系とを接続する燃料蒸気路と、該燃料 蒸気路に介装された制御弁とを備え、前記燃料蒸気検出手段によって検出される 燃料蒸気量が所定量以上であると判別され且つ前記排気管が負圧状態にあるとき は前記制御弁を開弁する制御弁開弁手段を有していることを特徴としている。

【００１１】 また、前記燃料蒸気検出手段としては、具体的には、前記燃料タンク内の圧力 を検出するタンク内圧検出手段、燃料温度を検出する燃料温度検出手段、燃料蒸 気の濃度を検出する蒸気濃度検出手段が使用される。

【００１２】

【作用】

上記構成によれば、燃料蒸気量が所定量以上であって且つ排気管が負圧状態に あるときは制御弁が開弁することにより、燃料蒸気が二次空気系を経て排気管に 流入し排気ガスと共に燃焼する。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づき詳説する。

【００１４】 図１は本考案に係る内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置の一実施例を示す全 体構成図である。

【００１５】 図中、１は例えば４気筒を有する内燃エンジン（以下、単に「エンジン」とい う）であって、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が設けら れ、その内部にはスロットル弁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。

【００１６】 燃料噴射弁６は、エンジン１とスロットル弁３′との間且つ吸気管２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を介して燃料ポンプ８に接続されると共に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。

【００１７】 吸気管２のスロットル弁３′の下流側にはパージ管９が分岐して設けられ、該 パージ管９は後述する燃料蒸気排出抑止系１０に接続されている。

【００１８】 さらに、前記パージ管９の下流側には分岐管１１及び負圧連通管１２が設けら れている。分岐管１１の先端には絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３が配設されると共 に該ＰＢＡセンサ１３はＥＣＵ５に電気的に接続されている。そして、ＰＢＡセ ンサ１３により検出された吸気管２内の絶対圧ＰＢＡは電気信号に変換されてＥ ＣＵ５に供給される。また、負圧連通管１２は後述する二次空気供給系１４に接 続されている。

【００１９】 エンジン１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲にはエンジン回転数 （ＮＥ）センサ１５が取り付けられている。

【００２０】 ＮＥセンサ１５はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク 角度位置で信号パルス（以下、「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、該ＴＤ Ｃ信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００２１】 エンジン１の排気管１６の途中には触媒装置（三元触媒）１７が介装されてお り、該触媒装置１７により排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等有害成分の浄化が 行なわれる。

【００２２】 触媒装置１７の上流側及び下流側には夫々第１及び第２の酸素濃度センサ（以 下「Ｏ₂センサ」という）１８，１９が設けられており、これら第１及び第２の Ｏ₂センサ１８，１９により検出された排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換 されてＥＣＵ５に供給される。

【００２３】 また、触媒装置１７の上流側であって第１のＯ₂センサ１８の下流側には二次 空気供給管２０が分岐して設けられ、さらに該二次空気供給管２０は二次空気供 給系１４に接続されている。

【００２４】 尚、イグニッション・スイッチ（ＩＧＳＷ）センサ２１はエンジン１が作動状 態であることを示すＩＧＳＷのオン状態を検出してその電気信号をＥＣＵ５に供 給する。

【００２５】 しかして、燃料蒸気排出抑止系１０は、燃料供給時に開蓋されるフィラーキャ ップ２２を備えた燃料タンク２３と、吸着剤としての活性炭２４が内蔵されると 共に外気取入口２５が設けられたキャニスタ２６と、前記燃料タンク２３を挾ん で前記キャニスタ２６と前記二次空気供給系１４とを接続する燃料蒸気路２７と を備えている。さらに、燃料タンク２３の上部にはタンク内圧（ＰＴ）センサ２ ８が設けられている。そして、該ＰＴセンサ２８は燃料タンク２３の内圧を検出 し、その電気信号をＥＣＵ５に供給する。

【００２６】 キャニスタ２６は、パージ制御弁２９及びパージ管９を介して吸気管２に連通 され、燃料タンク２３は燃料ポンプ８及び燃料供給管７を介して燃料噴射弁６に 接続されている。さらに、パージ制御弁２９は、ＥＣＵ５に電気的に接続され、 ＥＣＵ５からの信号によりパージ制御弁２９の作動状態が制御される。

【００２７】 また、燃料タンク２３とキャニスタ１６との間の燃料蒸気路２７には正圧バル ブと負圧バルブとからなる２方向弁３０が介装される一方、燃料タンク２３と二 次空気供給系１４との間の燃料蒸気路２７には制御弁３１が介装されている。該 制御弁３１はＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５からの信号により前記制御 弁３１の作動状態が制御される。

【００２８】 しかして、二次空気供給系１４は、負圧連通管１２に接続される二次空気制御 弁３２と、二次空気供給管２０を介して排気管１６に大気を供給する二次空気供 給弁３３と、該二次空気供給弁３３と前記二次空気制御弁３２とを接続する短管 ３４とからなる。

【００２９】 また、二次空気制御弁３２は、大気圧供給用の空気取入口３５と、弁体３６と 、リードバルブソレノイド（以下「ＲＶＳ」という）３７とを備え、さらに該Ｒ ＶＳ３７はＥＣＵ５に電気的に接続されて、ＥＣＵ５からの信号により弁体３６ の作動状態を制御する。

【００３０】 また、二次空気供給弁３３は、二次空気制御弁３２を介して負圧連通管１２に 連通可能とされた負圧室３８と、空気供給管２０に連通可能とされた大気室３９ とがダイヤフラム弁４０を介して画成されている。また、二次空気供給弁３３に は空気導入管４１が付設され、ダイヤフラム弁４０の開弁時にはエアクリーナ４ ２を介して外気が大気室３９に供給可能とされている。また、空気導入管４１の 側壁には燃料蒸気路２７が接続され、燃料蒸気が大気室３９に供給可能とされて いる。また、負圧室３８には、矢印Ａ方向に弾発付勢するスプリング４３が着座 されている。大気室３９には、常閉リード４４が設けられ、排気管１６の負圧時 に押圧開成して大気（二次空気）を前記排気管１６に供給するように構成されて いる。

【００３１】 ＥＣＵ５は上述の各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定 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 入力回路と、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）と、該ＣＰＵで実行さ れる演算プログラムや演算結果等を記憶する記憶手段と、前記燃料噴射弁６パー ジ制御弁２９、制御弁３１及び二次空気制御弁３２に駆動信号を供給する出力回 路とを備えている。

【００３２】 しかして、ＥＣＵ５（ＣＰＵ）は、ＰＴセンサ２８によって検出されるタンク 内圧が所定値以上であると判別され且つ排気管１６が負圧状態にあるとき（即ち 、エンジン１の排気弁が全閉状態にあるとき）は、制御弁３１を開弁する制御弁 開弁手段を有している。

【００３３】 このように構成された内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置においては、第１ のＯ₂センサ１８により検出される酸素濃度により空燃比がリッチ状態にあると 判別されたときはＥＣＵ５からの信号により二次空気制御弁３２のＲＶＳ３７が 励磁され、短管３４を介して負圧連通管１２と負圧室３８が連通状態となり、ダ イヤフラム弁４０はスプリング４３の弾発付勢力に抗して開弁し、大気導入管４ １と大気室３９とが連通状態となる。そして、排気管１６が負圧状態になると常 閉リード４４が押圧開成され、二次空気が二次空気供給管２０から排気管１６に 供給され、排気ガスを理論空燃比で燃焼させることによりＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等 の有害成分の浄化が行なわれる。

【００３４】 しかして、燃料タンク２３内で大量の燃料蒸気が発生した場合、すなわちＰＴ センサ２８により検出されるタンク内圧が所定値以上であると判別されたときは ＥＣＵ５からの信号により制御弁３１が開弁し、燃料タンク２３で発生した燃料 蒸気が二次空気供給弁３３及び二次空気供給管２０を介して排気管１６に供給さ れ、前記燃料蒸気は排気ガスと共に燃焼される。これによりエンジン燃焼室内の 空燃比変動を防止でき、燃料蒸気の大気への飛散を抑止できる。

【００３５】 一方、ＰＴセンサ２８により検出されるタンク内圧が所定値以下のときは燃料 タンク２３で発生する燃料蒸気が２方向弁３０により制御されてキャニスタ２６ に流入し、エンジン１の回転により（ＩＧＳＷセンサにより検出される）外気取 入口２５から吸入される外気と共に燃料蒸気はパージ管９を経て吸気管２に送ら れ、エンジン１の燃焼室で前記燃料蒸気を燃焼させることにより燃料蒸気の大気 中への排出が抑制される。

【００３６】 尚、エンジン１が停止中、すなわちＩＧＳＷセンサ１によりＩＧＳＷのオフ状 態が検出されたときは燃料タンク２３内で発生する燃料蒸気量が少ないため、制 御弁３１は閉弁され、燃料蒸気は２方向弁３０によりキャニスタ２６への流出入 が制御される。

【００３７】 また、上記実施例では燃料蒸気検出手段としてＰＴセンサ２８を使用したがＰ Ｔセンサ２８に代えてサーミスタ等からなる燃料温度（ＴＦ）センサが燃料タン ク２３の適所に装着される構成であってもよい。すなわち、燃料温度ＴＦはタン ク内圧が増加するに連れて増加し、タンク内圧が減少するに連れて減少するため 、ＰＴセンサ２８に代えてＴＦセンサを使用しても上述の実施例と同様の作用を 得ることができる。

【００３８】 さらに、燃料蒸気検出手段として燃料蒸気の濃度に応じて出力特性が変化する 熱線式質量流量計等の蒸気濃度検出手段を燃料タンク２３と制御弁３１との間に 介装し、前記蒸気濃度検出手段の出力値に応じて制御弁３１の作動状態を制御す るように構成してもよい。この場合は、蒸気濃度が直接検出されることになるの で燃料タンク２３内で発生する燃料蒸気量に応じてより適切な燃料蒸気の制御を 行うことができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案は、内燃エンジンの排気管に二次空気を供給する二 次空気供給系と、燃料タンクとを備えた内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置に おいて、前記燃料タンク内で発生する燃料蒸気量を検出する燃料蒸気検出手段と 、前記燃料タンクと前記二次空気供給系とを接続する燃料蒸気路と、該燃料蒸気 路に介装された制御弁とを備え、前記燃料蒸気検出手段によって検出される燃料 蒸気量が所定量以上であると判別され且つ前記排気管が負圧状態にあるときは前 記制御弁を開弁する制御弁開弁手段を有しているので、燃料蒸気量が所定量以上 であって且つ排気管が負圧状態にあるときは燃料蒸気が二次空気供給系を経て排 気管に流入し排気ガスと共に燃焼する。すなわち、大量の燃料蒸気が発生してい ても排気管内で排気ガスと共に燃焼させることが可能となり、燃料蒸気の大気へ の飛散を抑止することができる。さらに、燃焼室内の大幅な空燃比の変動を招来 することもないので排気特性の悪化を回避することができ運転性能を確保するこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止
装置の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】従来例の要部構成図である。

【符号の説明】

１ 内燃エンジン ５ ＥＣＵ（制御弁開弁手段） １４ 二次空気供給系 ２３ 燃料タンク ２６ キャニスタ ２７ 燃料蒸気路 ２８ ＰＴセンサ（タンク内圧検出手段）

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンの排気管に二次空気を供給
   する二次空気供給系と、燃料タンクとを備えた内燃エン
   ジンの燃料蒸気排出抑止装置において、 前記燃料タンク内で発生する燃料蒸気量を検出する燃料
   蒸気検出手段と、前記燃料タンクと前記二次空気供給系
   とを接続する燃料蒸気路と、該燃料蒸気路に介装された
   制御弁とを備え、前記燃料蒸気検出手段によって検出さ
   れる燃料蒸気量が所定量以上であると判別され且つ前記
   排気管が負圧状態にあるときは前記制御弁を開弁する制
   御弁開弁手段を有していることを特徴とする内燃エンジ
   ンの燃料蒸気排出抑止装置。
2. 【請求項２】 前記燃料蒸気検出手段が、前記燃料タン
   ク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段であることを
   特徴とする請求項１記載の内燃エンジンの燃料蒸気排出
   抑止装置。
3. 【請求項３】 前記燃料蒸気検出手段が、燃料温度を検
   出する燃料温度検出手段であることを特徴とする請求項
   １記載の内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置。
4. 【請求項４】 前記燃料蒸気検出手段が、燃料蒸気の濃
   度を検出する蒸気濃度検出手段であることを特徴とする
   請求項１記載の内燃エンジンの燃料蒸気排出抑止装置。