(57)【要約】【課題】加熱装置において燃料を加熱する場合に発生する燃料蒸発ガスのチャコールキャニスタへの導入量を小さくする。【解決手段】本発明に係る内燃機関の燃料加熱システムは、チャコールキャニスタと、加熱装置と、第１経路と、第２経路と、冷却部材とを備える。チャコールキャニスタは、燃料タンク内で発生する燃料蒸発ガスを吸着する吸着材を有する。加熱装置は、燃料タンクの燃料の一部を導入し、導入された燃料を加熱する。第１経路は燃料タンクとチャコールキャニスタとを連通させる経路であり、燃料タンクに連結して上方に伸びる第１部分を含んでいる。第２経路は、加熱装置の燃料蒸発ガスの出口と第１経路とを連通させる経路であり、第１経路の第１部分に連結して、第１部分よりも上方に伸びる第２部分を含んでいる。冷却部材は第２部分に配置されている。【選択図】図１
2018115613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生する燃料蒸発ガスを吸着する吸着材を有するチャコールキャニスタと、
前記燃料タンク外部に配置され、前記燃料タンクの燃料の一部を導入し、導入された燃料を加熱する加熱装置と、
前記燃料タンクと前記チャコールキャニスタとを連通させる第１経路と、
前記加熱装置の燃料蒸発ガスの出口と前記第１経路とを連通させる第２経路と、
前記第２経路に配置され、前記第２経路内の燃料を冷却する冷却部材と、
を備え、
前記第１経路は、前記燃料タンクに連結して前記燃料タンクとの連結部から上方に伸びる第１部分を含み、
前記第２経路は、前記第１部分に連結して前記第１部分の連結部から上方に伸びる第２部分を含み、
前記冷却部材は、前記第２部分に配置されている、
ことを特徴とする内燃機関の燃料加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料タンク内の燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理装置が開示されている。この燃料蒸気処理装置は、燃料タンク内の燃料から沸点１００℃以上の親油性溶媒を生成して、回収容器に貯留する。回収器には燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスが別途、導入される構成となっており、燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスは、回収器内の親油性溶媒を通して冷却されて燃料タンク内に戻される。この構成によれば、回収器で液化されない燃料蒸発ガスだけがチャコールキャニスタに導入され吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２５５９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４６３０号公報
【特許文献３】特開平０９−２４２６２２号公報
【特許文献４】特開２００３−３１４３８１号公報
【特許文献５】特開２００１−５２０３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の燃料蒸気処理装置は、燃料タンク内に、燃料から溶媒を生成する装置と、その溶媒を貯留するとともに燃料蒸発ガスを導入させる回収器とを備えるため、装置構成が多く、複雑である。また、例えば、燃料タンク外部で別途燃料を加熱する加熱装置を備える構成の場合に、加熱装置で加熱されて蒸発した燃料蒸発ガスを直接チャコールキャニスタに導入するようにすると、チャコールキャニスタでの吸着負荷が大きくなることが考えられる。また燃料蒸発ガスをチャコールキャニスタに導入するための燃料サクションチューブ内で、燃料蒸発ガスが冷却され液化すると、燃料サクションチューブ内を閉塞させる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の複雑化を抑制しつつ、燃料タンク外部で燃料を加熱する加熱装置を有する場合に、加熱装置で発生する燃料蒸発ガスのチャコールキャニスタへの導入量を小さくするよう改良した内燃機関の燃料加熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の燃料加熱システムは、上記目的を達成するため、以下の構成を備えている。即ち、本発明の内燃機関の燃料加熱システムは、チャコールキャニスタと、加熱装置と、第１経路と、第２経路と、冷却部材とを備える。チャコールキャニスタは、燃料タンク内で発生する燃料蒸発ガスを吸着する吸着材を有する。加熱装置は、燃料タンク外部に設置され、燃料タンクの燃料の一部を導入し、導入された燃料を加熱する。第１経路は燃料タンクとチャコールキャニスタとを連通させる経路であり、燃料タンクに連結して燃料タンクとの連結部から上方に伸びる第１部分を含んでいる。第２経路は、加熱装置の燃料蒸発ガスの出口と第１経路とを連通させる経路であり、第１経路の第１部分に連結して、第１部分との連結部から上方に伸びる第２部分を含んでいる。冷却部材は第２部分に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の内燃機関の燃料加熱システムによれば、加熱装置において発生した燃料蒸発ガスの一部は第２部分の冷却部材により液化されて、第１経路の第１部分に導入され、第１部分から燃料タンクに戻される。つまり、液化されずに残った燃料蒸発ガスだけが、チャコールキャニスタに導入されることとなる。したがって、燃料タンク外部の加熱装置により燃料を加熱する場合にも、燃料蒸発ガスのチャコールキャニスタへの導入量を小さく抑えることができ、チャコールキャニスタの吸着負荷の低減および燃料液化による第１経路の閉塞の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態における内燃機関の燃料加熱システムの構成について説明するための模式図である。
【図２】蒸留割合検出器の構成例について説明するための模式図である。
【図３】実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図４】実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の実施の形態における内燃機関の燃料加熱システムの構成について説明するための模式図である。この燃料加熱システムは車両に搭載されて用いられる。図１に示されるように、内燃機関の吸気系には、上流側から順にエアクリーナー１１、吸気温度センサ１２、電子制御式のスロットルバルブ１３、およびサージタンク１４が設置されている。サージタンク１４には吸気圧センサ１５が設けられている。
【００１０】
この内燃機関はガソリンを燃料とする。車両の燃料供給口には燃料フィラーキャップ２０が備えられている。燃料給油口は、燃料タンクであるガソリンタンク２１に接続されている。ガソリンタンク２１内には、燃料ポンプ２２が配置されている。燃料ポンプ２２にはメイン燃料パイプ２３の一端が接続している。図示を省略するが、メイン燃料パイプ２３の他端は、燃料噴射弁に燃料を供する高圧燃料ポンプに接続している。メイン燃料パイプ２３には燃料フィルタ２４が設置されている。ガソリンタンク２１内の燃料は、燃料ポンプ２２によりメイン燃料パイプ２３を介して燃料噴射弁に供給される。
【００１１】
図１の燃料加熱システムは、蒸留割合検出器２６を有している。後述するが、蒸留割合検出器２６は、内部に導入された燃料を加熱する加熱装置としての機能と燃料の蒸留割合を検出する機能とを有する。
【００１２】
図２は、蒸留割合検出器２６の構成例について説明するための模式図である。図２に示されるように、蒸留割合検出器２６は、燃料貯留部５０を有している。燃料貯留部５０の外周壁には、通電により燃料貯留部５０内の燃料を任意の温度に加熱する加熱ヒータ５１が設置されている。
【００１３】
燃料貯留部５０には、第１燃料レベルセンサ５２と第２燃料レベルセンサ５３とが設置されている。第１燃料レベルセンサ５２および第２燃料レベルセンサ５３は、それぞれの設置位置において燃料を検知し、燃料を検知した場合に出力信号を発する。第１燃料レベルセンサ５２の検知信号によって、燃料貯留部５０の燃料注入量が、設定された注入量に達したことが検知される。
【００１４】
第２燃料レベルセンサ５３の検知信号によって、燃料の蒸留割合が基準値未満であることが検知される。つまり、基準値は、第２燃料レベルセンサ５３の設置位置で設定される。燃料貯留部５０の底部から、第１燃料レベルセンサ５２の設置位置（即ち、設定された燃料注入量に応じた位置）までの高さを距離Ｌ１、燃料貯留部５０の底部から、第２燃料レベルセンサ５３の設置位置までの高さを距離Ｌ２とすると、蒸留割合の基準値（％）は、次式（１）により算出される。
蒸留割合の基準値＝（Ｌ２／Ｌ１）×１００      ・・・・（１）
以下に説明するが、本実施の形態では、任意の加熱温度を１３０℃、この蒸留温度における蒸留割合の基準値を７０％とし、第２燃料レベルセンサ５３の位置が定められている。
【００１５】
再び、図１を参照して、蒸留割合検出器２６の燃料貯留部５０の入り口には、パイプ２７の一端が接続している。パイプ２７の他端は、メイン燃料パイプ２３の燃料フィルタ２４より上流（即ち、ガソリンタンク２１に近い側）に接続している。パイプ２７には電磁バルブ２８が設置されている。電磁バルブ２８が開弁されると、パイプ２７を介して、内燃機関に供給される燃料の一部が、メイン燃料パイプ２３から取り出され、蒸留割合検出器２６にサンプル燃料として導入される構成となっている。
【００１６】
蒸留割合検出器２６の燃料貯留部５０の出口は、ドレーンパイプ３０を介してガソリンタンク２１に接続されている。ドレーンパイプ３０には電磁バルブ３２が設置されている。電磁バルブ３２が開弁されることで、ドレーンパイプ３０が開かれ、蒸留割合検出器２６内のサンプル燃料は、ガソリンタンク２１内に戻される構成となっている。
【００１７】
ガソリンタンク２１には、更に、第１経路として、燃料サクションチューブ４０の一端が接続している。燃料サクションチューブ４０の他端は、チャコールキャニスタ４１に接続している。より詳しくは、燃料サクションチューブ４０は、第１部分４２において、ガソリンタンク２１の上面に連結している。第１部分４２は、この燃料加熱システムが車両に搭載された状態において、その軸方向が、ガソリンタンク２１の上面から、上方向又は斜め上方向に伸びるように形成されている部分である。なお、燃料サクションチューブ４０の第１部分４２以外の部分、即ち、チャコールキャニスタ４１との連結側の部分の軸方向はとくに限定されない。チャコールキャニスタ４１は、パージ通路５５を介して、サージタンク１４に接続されている。パージ通路５５にはカットオフバルブ５６が設けられている。
【００１８】
蒸留割合検出器２６の燃料蒸発ガスの出口には、第２経路として燃料蒸発ガスチューブ４４の一端が接続し、燃料蒸発ガスチューブ４４の他端は燃料サクションチューブ４０の第１部分４２に接続している。この燃料加熱システムが車両に搭載された状態において、燃料蒸発ガスチューブ４４と蒸留割合検出器２６との接続部の位置は、燃料蒸発ガスチューブ４４と第１部分４２との接続位置よりも上方に位置するように構成されている。燃料蒸発ガスチューブ４４の第１部分４２との接続側の第２部分は、燃料加熱システムが車両に搭載された状態において、その軸方向が、第１部分４２との接続部分から上方向又は斜め上方向に伸びるように形成されている。燃料蒸発ガスチューブ４４の第２部分の外周部には冷却フィン４５が取り付けられている。
【００１９】
以上の構成により、蒸留割合検出器２６におけるサンプル燃料の加熱中に発生した燃料蒸発ガスは、冷却フィン４５を備えた燃料蒸発ガスチューブ４４において冷却される。冷却により液化された燃料は、燃料蒸発ガスチューブ４４の第２部分から、燃料サクションチューブ４０の第１部分４２を介してガソリンタンク２１に戻される。燃料蒸発ガスチューブ４４において液化されなかった燃料蒸発ガスは、燃料サクションチューブ４０を介して、チャコールキャニスタ４１に導入され、内燃機関の吸気系に導入される構成となっている。
【００２０】
以上の構成により、蒸留割合検出器２６においてサンプル燃料が加熱され、燃料蒸発ガスが発生した場合であっても、燃料蒸発ガスの一部は、冷却により液化され、直接ガソリンタンク２１に戻される。したがって、蒸留割合検出器２６におけるサンプル燃料の加熱により発生した燃料蒸発ガスのうち、チャコールキャニスタ４１に導入されるのは、液化されずに残った燃料蒸発ガスのみである。したがって、蒸留割合検出器２６を用いて燃料を加熱する場合にも、チャコールキャニスタ４１の吸着負荷を低減することができる。
【００２１】
ところで図１の燃料加熱システムが用いられる内燃機関は、制御装置を備えている。上述した各種のセンサおよび電磁バルブ等のアクチュエータは、制御装置に電気的に接続されている。制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述する燃料性状判定のルーチンおよび警告灯ＯＮ/ＯＦＦ判定のサブルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。制御装置は、各センサからの信号に基づいて各アクチュエータを操作することによって内燃機関を制御する。また、制御装置は、車両のインストルメントパネルの警告灯に接続され、警告灯の点灯および消灯（即ち、ＯＮ/ＯＦＦ）を制御する。
【００２２】
本実施の形態において制御装置は、蒸留割合検出器２６を用いて、サンプル燃料の一部を任意の加熱温度（本実施の形態では１３０℃）に加熱し、そのときの蒸留割合を検出し、検出された蒸留割合に基づいて、燃料が重質であるか、軽質であるかを判定する燃料性状判定を実行する。また、制御装置は、燃料が重質であると判定された場合に、警告灯を点灯する制御を実行する。以下、これについて説明する。
【００２３】
図３および図４は制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３を用いて、本実施の形態における燃料性状判定について説明する。図３のルーチンによる燃料性状判定は、ガソリンが給油された後、燃料ポンプにて給油されたガソリンが内燃機関本体に送油されるタイミングで実行される。
【００２４】
図３のルーチンでは、まず、ステップＳ１０２において、電磁バルブ２８が開かれる。電磁バルブ２８が開かれることで、ステップＳ１０４において、メイン燃料パイプ２３から、少量の燃料がサンプル燃料として取り出され、蒸留割合検出器２６に注入される。
【００２５】
次に、ステップＳ１０６において、第１燃料レベルセンサ５２の出力に基づいて、蒸留割合検出器２６に導入された燃料の注入レベルが設定された注入量に達したか否かが判別される。ステップＳ１０６における判別結果がＮＯである場合、処理は再びステップＳ１０４に戻され、燃料の注入が継続される。
【００２６】
ステップＳ１０６の判別結果がＹＥＳである場合、次に、ステップＳ１０８において、電磁バルブ２８とカットオフバルブ５６が閉弁される。蒸留割合検出器２６への燃料の注入を終了するとともに、燃料蒸留割合の検出環境を標準大気圧条件に保ち、吸気系圧力の影響を受けないようにするためである。
【００２７】
次に、ステップＳ１１０において、蒸留割合検出器２６に供給された燃料の加熱が実行される。次に、ステップＳ１１２において、キャニスタパージがＯＦＦとなっているか否かが判別される。
【００２８】
ステップＳ１１２における判別結果がＮＯである場合、チャコールキャニスタパージが不十分な状態で燃料の蒸留割合の検出がスタートしていると判断される。したがって、この場合、ステップＳ１４０に進み、燃料の加熱が停止され、ステップＳ１４２において、今回の蒸留割合の検知がキャンセルされる。
【００２９】
一方、ステップＳ１１２における判別結果がＹＥＳである場合、次に、ステップ１１４において、蒸留割合検出器２６におけるサンプル燃料の温度が任意の加熱温度である１３０℃となっているか否かを判別する。ここで１３０℃としたのは、ＰＭ・ＰＮ排出量と蒸留割合との高い相関が得られる温度だからである。
【００３０】
ステップＳ１１４における判定結果がＮＯである場合、即ち、サンプル燃料の温度が１３０℃でないと判別された場合、処理は再びステップＳ１１０に戻され、燃料の加熱が継続される。一方、ステップＳ１１４における判別結果がＹＥＳである場合、即ち、サンプル燃料の温度が１３０℃であると判別された場合、次に、ステップＳ１１６において、サンプル燃料の蒸留割合が検知される。
【００３１】
ステップＳ１１６の検知結果に基づいて、ステップＳ１１８では蒸留割合が７０％未満であるか否かが判別される。ステップＳ１１８における判別結果がＹＥＳである場合、即ち、蒸留割合が７０％未満であると判別された場合、ステップＳ１２０において燃料は重質燃料であると判定される。その後、ステップＳ１２２において警告灯がＯＮとされる。
【００３２】
一方、ステップＳ１１８における判別結果がＮＯである場合、即ち、蒸留割合が７０％以上であると判別された場合、次に、ステップＳ１２４において、燃料は軽質燃料であると判定される。
【００３３】
ステップＳ１２２又はステップＳ１２４の処理の後、次に、ステップＳ１２６において、蒸留割合検出器２６における燃料の加熱が停止される。次に、ステップＳ１２８において、ステップＳ１２０又はステップＳ１２４における燃料の判定結果、即ち重質燃料であるか軽質燃料であるかが制御装置のメモリに記録される。次に、ステップＳ１３０において今回の判定はキャンセルされる。
【００３４】
ステップＳ１４２又はステップＳ１３０の処理の後、ステップＳ１３２において電磁バルブ３２が開かれることにより蒸留割合検出器２６のドレーンパイプ３０が開かれ、５秒後、電磁バルブ３２が閉じられる。これにより蒸留割合検出器２６内のサンプル燃料がガソリンタンク２１に戻される。
【００３５】
次に、ステップＳ１３４においてカットオフバルブ４３が開弁される。次に、ステップＳ１３６において蒸留割合検出器２６の電源がＯＦＦとされる。その後、警告灯ＯＮ/ＯＦＦ判定のサブルーチンが実行される。
【００３６】
図４により警告灯ＯＮ/ＯＦＦ判定のサブルーチンについて説明する。図４のルーチンでは、まず、ステップＳ２０２において警告灯がＯＮとなっているか否かが判別される。ステップＳ２０２において、警告灯がＯＮとなっていないと判別された場合、処理はステップＳ２０６に進む。
【００３７】
一方、ステップＳ２０２において、警告灯がＯＮとなっていると判別されると、次に、ステップＳ２０４において、燃料フィラーキャップ２０が開いているか否かが判別される。燃料フィラーキャップ２０が開いていないと判別された場合には、処理はステップＳ２０２に戻される。一方、ステップＳ２０４において燃料フィラーキャップ２０が開いていると判別された場合、又はステップＳ２０２の判別結果がＮＯである場合、ステップＳ２０６において、警告灯がＯＦＦとされ今回の処理は終了する。
【００３８】
図４のサブルーチンの処理により、警告灯が点灯した場合、次回の燃料供給動作のタイミング、より具体的には燃料フィラーキャップ２０が開くまで、警告灯が点灯した状態が維持される。これにより運転者に適切な（即ち、重質ではない）燃料への交換や適切な燃料の使用を促すことができる。
【００３９】
以上の制御によれば、実車に給油された使用中の燃料がＰＭ・ＰＮ排出量が多くなる可能性の高い燃料（即ち、重質）であるか否かを判定することができる。したがって、運転者に適正な品質の燃料の使用を促し、市場における排出ガス（Ｒｅａｌ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の低減を図ることができる。
【００４０】
この燃料性状の判定に際し、蒸留割合検出器２６において蒸留割合を検出するが、蒸留割合検出のためのサンプル燃料の加熱による蒸発により発生する燃料蒸発ガスは、その一部が冷却され液化されてガソリンタンク２１に直接戻される構成となっている。したがって、蒸発割合の検出のためチャコールキャニスタ４１の吸着負荷が大きくなるのを抑制することができる。
【００４１】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかにそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００４２】
２０  燃料フィラーキャップ
２１  ガソリンタンク
２２  燃料ポンプ
２３  メイン燃料パイプ
２４  燃料フィルタ
２６  蒸留割合検出器
２７  パイプ
２８  電磁バルブ
３０  ドレーンパイプ
３２  電磁バルブ
４０  燃料サクションチューブ
４１  チャコールキャニスタ
４２  第１部分
４３  カットオフバルブ
４４  燃料蒸発ガスチューブ
４５  冷却フィン
５０  燃料貯留部
５１  加熱ヒータ
５２  第１燃料レベルセンサ
５３  第２燃料レベルセンサ
５５  パージ通路
５６  カットオフバルブ
【図１】
2018115613.tif 000003
【図２】
2018115613.tif 000004
【図３】
2018115613.tif 000005
【図４】
2018115613.tif 000006