(57)【要約】  本発明は、燃料タンク（２）を備えた内燃機関のタンク換気装置におけるアクティブチャコールキャニスター（６）の浄化方法に関している。ここではタンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）と、タンク換気バルブＴＥＶ（９）と、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）とがアクティブチャコールキャニスター（６）に割り当てられている。本発明によれば、前記アクティブチャコールキャニスター（６）の浄化のために、前記タンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）を閉鎖し、前記タンク換気バルブＴＥＶ（９）を開放し、さらに前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）が閉鎖される。
2013508616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク（２）を備えた内燃機関（１）のタンク換気装置におけるアクティブチャコールキャニスター（６）の浄化方法であって、
タンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）と、タンク換気バルブＴＥＶ（９）と、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）とがアクティブチャコールキャニスター（６）に割り当てられている、浄化方法において、
前記アクティブチャコールキャニスター（６）の浄化のために、前記タンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）を閉鎖し、前記タンク換気バルブＴＥＶ（９）を開放し、さらに前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）を閉鎖するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
所定の負圧及び／又はアクティブチャコールキャニスター（６）からの所定の排気が生じるまでアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の閉鎖をランプ状に行うことに先立って、まず、負圧設定のために、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の開放のもとで所定の燃料割合が浄化流に生じるまでタンク換気バルブＴＥＶ（９）の開放がランプ状に行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
負圧の設定後にアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）がクロック制御されて閉鎖される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の開放によって浄化が終了される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記浄化は内燃機関（１）の所定の作動フェーズ、特に部分負荷モードにおいて実施される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の方法の全てのステップを計算機又は制御機器上で実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項７】
請求項１から５いずれか１項記載の方法をコンピュータ又は制御機器上で実行させるプログラムとして機械により読み出し可能な担体に記憶されているプログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関の燃料タンク排気装置におけるアクティブチャコールキャニスターの洗浄方法に関している。さらに本発明は前述の本発明による方法を実行するためのコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品に関している。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては燃料タンク内で燃料の蒸発が生じる。燃料タンクからのこのような揮発性炭化水素の放出を回避するために、最近の自動車では燃料蒸気を捕獲するための装置が設けられている。これに対する典型例の１つにアクティブチャコールキャニスター乃至アクティブチャコールフィルターが挙げられる。このようなアクティブチャコールキャニスターには燃料タンクの換気管路が開口している。ここでは活性炭が燃料蒸気乃至揮発性炭化水素を吸着する。前記アクティブチャコールキャニスターからエンジン乃至内燃機関の吸気管にはさらに別の配管が接続している。そのような配管内にはタンク換気バルブ（ＴＥＶ）が設けられている。アクティブチャコールキャニスターの洗浄乃至浄化のために前述のタンク換気バルブが開かれると、前記アクティブチャコールキャニスターと吸気管との間で流動的な接続が形成される。アクティブチャコールキャニスターの換気開口部又は換気管路は、周辺の大気とつながっている。タンク換気バルブが開放されエンジンが作動している場合には、吸気管に発生する負圧に基づいて換気管路を介して新鮮な空気が活性炭を通って吸入される。この新鮮な空気は浄化流として、（活性炭に）吸着されている燃料を吸収し、それをエンジンの燃焼室内へ供給する。このような活性炭の定期的な洗浄乃至浄化によってアクティブチャコールキャニスターは、新たに気化した燃料蒸気を吸収する能力を維持する。
【０００３】
タンクシステム全体の密閉性に関する検査を可能にするために、大抵はアクティブチャコールキャニスターの換気出力側にアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブ（ＡＡＶ）が設けられている。密閉性を検査するために、前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶは閉じられ、タンク換気バルブＴＥＶは開かれる。吸気管内で発生した負圧により、タンクシステム全体においても所定の負圧が生じ、この負圧は燃料タンク内に取付けられている差圧センサを介して検出可能である。この負圧が所定の閾値に達した場合には、タンク換気バルブＴＥＶが閉じられる。タンクシステムに所要の密閉性が存在する限り、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶとタンク換気バルブＴＥＶが閉じられているときには所定の負圧が得られるはずである。
【０００４】
但しこのアクティブチャコールキャニスターは限られた受け入れ容量しか持ち合わせていない。そのためアクティブチャコールキャニスターの受け入れ容量乃至は吸着能力が使い果たされたときにはアクティブチャコールキャニスターから燃料が漏出してしまう。このような問題は、例えばハイブリッドな駆動部を有している車両において、電気的な駆動部の作動期間中に特に内燃機関乃至はエンジンが停止しているときに起きやすい。それ故に本発明の課題は、アクティブチャコールキャニスターの浄化能力を向上させることによって、アクティブチャコールフィルター乃至アクティブチャコールキャニスターの最大受け入れ容量を提供することにある。
【０００５】
発明の開示及び発明の利点
前記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明による、アクティブチャコールキャニスターの浄化方法によって解決される。この方法の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明による方法は燃料タンクを備えた内燃機関のタンク換気装置におけるアクティブチャコールキャニスターの浄化ないし洗浄のために用いられる。アクティブチャコールキャニスターにはタンク閉鎖バルブ（ＴＡＶ）と、タンク換気バルブ（ＴＥＶ）とアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブ（ＡＡＶ）が割り当てられている。本発明によれば、非常に強力で迅速なアクティブチャコールキャニスターの浄化ないし洗浄がアクティブチャコールキャニスターにおける非常に大きな負圧の作用によって達成される。アクティブチャコールキャニスター内の負圧の調整のためには、タンク換気バルブＴＥＶが開かれ、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶは閉じられる。非常に低い圧力をタンクに伝えるのではなくて、そこにできる限りの燃料の吸引を引き起こすために、有利にはタンク閉鎖バルブＴＡＶが閉じられる。負圧の設定後はアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶは、負圧の維持と強力な浄化のためにクロック制御で閉鎖可能である。有利には負圧の設定のために、所定の燃料割合が浄化流に生じるまでタンク換気バルブＴＥＶの開放が、ランプ状に行われる。その後で、所定の負圧及び／又はアクティブチャコールキャニスターからの所定の排気が生じるまでアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶの閉鎖がランプ状に行われる。バルブの制御は有利にはラムダ制御に関連付けて行われ、それに基づき、浄化流内の質量流量乃至燃料割合が求められる。チャコールキャニスター内の圧力の検出のために、相応の圧力センサが設けられていてもよい。
【０００７】
本発明による方法のもとで設定可能なアクティブチャコールキャニスター内の非常に低い圧力によって、活性炭は吸着した燃料蒸気乃至吸収した炭化水素を従来方式によるアクティブチャコールキャニスターの浄化のときよりも著しく効果的かつ迅速に放出する。それにより、本発明の方法によれば、例えばハイブリッド方式の駆動部を備えた車両では内燃機関の停止フェーズ中に必要とされるアクティブチャコールキャニスターの最大吸着容量が非常に迅速に回復し得る。
【０００８】
この浄化はアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶの開放によって終了され、それにより負圧が減少する。このアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶは、例えばラムダ制御を介して検出可能な浄化流内の燃料割合が所定の閾値以下に低減した場合に開くようにしてもよい。
【０００９】
さらに強力な浄化は、タンク閉鎖バルブＴＡＶの開放によって終了可能である。タンク閉鎖バルブＴＡＶは例えば、燃料タンク内で圧力が所定の閾値を超えた場合、つまり燃料蒸気の増加が生じた場合に開くようにしてもよい。タンク閉鎖バルブＴＡＶの開放によって、燃料蒸気はアクティブチャコールキャニスターに到達し、当該キャニスターに吸着乃至吸収される。
【００１０】
この浄化、特に本発明の方法による強力な浄化は、内燃機関の所定の作動フェーズ、特に部分負荷モードにおいて有利な形態で実施される。部分負荷モードにおける浄化の実施は、滑らかなエンジン動作を保証し、本発明による方法の実施のための十分な圧力勾配を保証する。本発明による方法は所定の時間間隔又は必要に応じて実施可能である。ここでの必要性とは例えばアクティブチャコールキャニスターの吸収具合に基づいて定めることが可能である。
【００１１】
本発明による方法を用いれば、活性炭の再生が従来方式の浄化方法に比べて格段に向上するような制御が可能である。浄化流中の炭化水素の濃度が低い場合には、印加される負圧によって、活性炭内に残留する炭化水素が著しく迅速に浄化される。但し浄化流中の炭化水素濃度が高い場合には、負圧は障害となり得る。浄化流中の燃料割合が過度に高い場合、特にアイドリング動作中は回転数に不所望な変動が生じる。なぜなら炭化水素蒸気（燃料蒸気）が不均一な状態でシリンダに分配されるからである。このことは本発明によれば、浄化流中の炭化水素含有量を例えばラムダ制御を用いて検出し、タンク換気バルブＴＥＶを相応に制御することによって考慮される。それに応じて浄化流中の炭化水素濃度が高まっている場合には、タンク換気バルブＴＥＶが少しの幅だけ開かれる。但し非常に少ない通流のもとでのタンク換気バルブＴＥＶの作動は不確かなので、そのようなケースでは有利には負圧は印加されない。つまりアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶは閉鎖されない。
【００１２】
本発明はさらに前述してきた方法の全てのステップを制御機器又は計算装置上で実行するコンピュータプログラムも含んでいる。最後に本発明は、コンピュータまたは制御機器において実行されるプログラムであってもよく、その場合には計算機によって読み出し可能な担体に記憶されたプログラムコードを有している、コンピュータプログラム製品を対象として含む。このコンピュータプログラム乃至コンピュータプログラム製品を用いれば、本発明による方法は、例えば車両においてさらに別の構成部品の組み込みを必要とさせることなく実行が可能となる。
【００１３】
本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の明細書と図面に基づいた実施例の説明からも明らかとなる。ここでの様々な特徴はそれぞれ個別においてもあるいは相互に組合わせても効力を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による方法を実施するための内燃機関におけるタンク換気装置の概略図
【００１５】
実施例
図１には内燃機関１におけるタンク換気システム乃至タンク換気装置が示されている。燃料タンク２内には液体の燃料が貯蔵されており、この燃料の一部は蒸発によって気化する。この燃料タンク２から液体燃料を取り出すために、吐出管路３が設けられており、この管路を介して燃料が内燃機関１の吸気管４内へ周知の形式で供給される（図示せず）。燃料タンク２内に生じた燃料蒸気は、換気管路５を介してアクティブチャコールキャニスター６に供給される。蒸発した炭化水素はキャニスターないしフィルタ６内の活性炭に吸着する。アクティブチャコールキャニスター６は、換気管路７を介して周辺大気と接続する。さらなる管路８はアクティブチャコールキャニスター６を吸気管４に接続している。この管路８にはタンク換気バルブＴＥＶ９が設けられている。アクティブチャコールキャニスター６の従来方式での浄化では、このタンク換気バルブＴＥＶ９がエンジン作動中は開放されていた。これにより吸気管内に生じる負圧によって新鮮な空気が換気管路７を介してアクティブチャコールキャニスター６を通って吸い込まれる。この新鮮な空気は、活性炭に吸着されていた炭化水素を吸収し、それを内燃機関１の内部で燃焼するために別の管路８を介して吸気管４にもたらす。
【００１６】
換気管路７にはアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶが設けられている。このアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０は、燃料タンク２内の差圧センサ１１と共にタンク換気システムの従来方式による密閉性検査のために用いられる。これらの構成要素は換気管路５内のさらなるバルブ及びタンク閉鎖バルブＴＡＶ１２と共に本発明による方法のために、アクティブチャコールキャニスター６の強力な浄化を達成するために用いられる。本発明による強力な浄化は有利には内燃機関１の次のような作動フェーズ、すなわち燃料蒸気の大量の供給が内燃機関の作動に影響を与えないような作動フェーズ、例えば部分負荷モードにおいて実施される。この浄化の開始時点ではまずタンク換気バルブＴＥＶ９が開放される。アクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶはランプ状に閉鎖され、それによって負圧がアクティブチャコールキャニスター６内に生じる。それによりアクティブチャコールキャニスター６内の非常に低い圧力が燃料タンク２にまで伝播しないようにタンク閉鎖バルブＴＡＶ１２が閉じられる。アクティブチャコールキャニスター６内の低い圧力の維持のために強力な浄化に対してはアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０がクロック制御される。
【００１７】
この負圧の設定は以下のステップを用いて行われてもよい。
始動後の準備完了状態のラムダ制御のもとで、浄化レート（ｒａｔｅｔｅｓ）がゼロからランプ状に高められる：
ｒａｔｅｔｅｓ＿ｎｅｕ＝ｒａｔｅｔｅｓ＿ａｌｔ＋ｄｅｌｔａ
タンク換気バルブＴＥＶ９を介して流れる浄化流（ｍｓｔｅｖ）は、以下の式のように計算される：
ｍｓｔｅｖ＝ｒａｔｅｔｅｓ＊ｍｓｄｋ
この場合前記ｍｓｄｋは内燃機関のスロットルバルブを介した質量流量を表わしており、これは例えばホットフィルム式空気質量流量測定装置を介して検出可能である。
浄化流からは制御デューティー比（ｔａｔｅｓｏｌｌ）が以下のように計算される：
ｔａｔｅｓｏｌｌ＝逆バルブ特性曲線（浄化流）
ラムダ制御の補正係数（ｆｒ）からは、浄化流中の燃料割合（ｆｕｃｏｔｅ）が以下のように算出される：
ｆｕｃｏｔｅ＝（１−ｆｒ）／（１６＊ｒａｔｅｔｅｓ）。
【００１８】
全燃料に対する浄化流中の最大燃料割合が予め定められた限界値乃至は許容される限界値に達した場合には、浄化レートが維持される、すなわちタンク換気バルブＴＥＶ９がこれ以上開放されない。許容限界に達しない限りはタンク換気バルブＴＥＶ９が引き続き開放される。タンク閉鎖バルブＴＡＶ１２が閉じられている場合は、アクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０のランプ状の閉鎖によって引き続きアクティブチャコールキャニスター６の強力な浄化が行われる。なぜならアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０のランプ状の閉鎖によってアクティブチャコールキャニスター６内の圧力が低下するからである。これによりアクティブチャコールキャニスター６内に吸収された炭化水素は一層放出される。アクティブチャコールキャニスター６内に所定の負圧ないしは最大の負圧が生じるか又は排出すべき最大燃料量に達した場合には、直ちにアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０のランプ状の閉鎖が維持される。強力な浄化はアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０のクロック制御によって継続される。浄化流中の算出された燃料割合が所定の閾値よりも下方に低下した場合には、当該の強力な浄化がアクティブチャコールキャニスターバルブＡＡＶ１０の開放によって終了される。チャコールキャニスター６内の圧力の検出のために、相応の圧力センサが設けられていてもよい。
【００１９】
タンク閉鎖バルブＴＡＶ１２の開放はタンク２内に発生した圧力を介して制御されてもよい。浄化過程中に燃料蒸気によって生じた燃料タンク２内の圧力が所定の閾値を超えた場合には、タンク閉鎖バルブＴＡＶ１２は開放され、それによって燃料蒸気がアクティブチャコールキャニスター６まで到達し、強力な浄化が終了する。アクティブチャコールキャニスター６内の圧力が再び低下する次の機会では、再び浄化が前述したような形式で実施され得る。燃料タンク２内の圧力がその閾値に達しないときには、タンク閉鎖バルブＴＡＶ１２が閉じられ、さらなる浄化は不要となる。なぜなら既に浄化されたアクティブチャコールキャニスター６に到達し得る燃料蒸気の存在がないからである。燃料タンク内の圧力測定は有利には差圧センサ１１を用いて行われる。
【００２０】
前述したような方式のアクティブチャコールキャニスター６の浄化は所定の間隔で定期的に、例えば予め定められた期間毎に、及び／又はエンジン１の予め定められた作動フェーズ毎に行うようにしてもよい。他の実施形態によれば、あるいはさらに付加的に、前述の浄化が必要に応じて実施される。この必要性は例えばアクティブチャコールキャニスター６の吸収状態に基づいて求められる。
【００２１】
本発明によるアクティブチャコールキャニスター６の強力な浄化は有利には浄化流中の燃料濃度が低い場合に実施される。浄化流中の燃料濃度が高い場合には、印加される負圧が障害的に作用しかねない。なぜなら浄化流中の過度に高い燃料濃度は特にアイドリング中のエンジン回転数に不所望な変動を引き起こす可能性があるからである。
【００２２】
本発明によるアクティブチャコールキャニスターの浄化方法は、特にアクティブチャコールキャニスターの最大吸着能力を必要とする適用分野に適している。このことは特に、内燃機関が一部停止される適用分野、例えばアイドリングストップシステムを備えた車両やハイブリッド駆動式の車両などに当てはまる。内燃機関の機関停止中は発生した燃料蒸気がアクティブチャコールキャニスターに導かれる。活性炭の吸着能力が限界に達してしまうと燃料は活性炭フィルタから滴下しはじめる。本発明によるアクティブチャコールキャニスターの強力な浄化によれば、アクティブチャコールキャニスターの吸収能力が最適に利用され、これに対して既存のバルブと配管を使用できる。有利にはこの本発明による方法はコンピュータプログラムとして例えば自動車の制御機器において実行が可能である。本発明による方法の実施に必要とされる装置構成要素、特に様々なバルブ類は、大抵は自動車内に既存のものである。そのため、本発明による方法は、相応のコンピュータプログラムの実行によって、例えば自動車におけるエンジン制御機器上で適用可能となる。
2013508616.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月3日(2012.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク（２）を備えた内燃機関（１）のタンク換気装置におけるアクティブチャコールキャニスター（６）の浄化方法であって、
タンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）と、タンク換気バルブＴＥＶ（９）と、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）とがアクティブチャコールキャニスター（６）に割り当てられている、浄化方法において、
前記アクティブチャコールキャニスター（６）の浄化のために、前記タンク閉鎖バルブＴＡＶ（１２）を閉鎖し、前記タンク換気バルブＴＥＶ（９）を開放し、さらに前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）を閉鎖するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
所定の負圧及び／又はアクティブチャコールキャニスター（６）からの所定の排気が生じるまでアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の閉鎖をランプ状に行うことに先立って、まず、負圧設定のために、アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の開放のもとで所定の燃料割合が浄化流に生じるまでタンク換気バルブＴＥＶ（９）の開放がランプ状に行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
負圧の設定後にアクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）がクロック制御されて閉鎖される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アクティブチャコールキャニスター閉鎖バルブＡＡＶ（１０）の開放によって浄化が終了される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記浄化は内燃機関（１）の所定の作動フェーズにおいて実施される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記浄化は内燃機関（１）の部分負荷モードにおいて実施される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項記載の方法の全てのステップを計算機又は制御機器上で実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項１から５いずれか１項記載の方法をコンピュータ又は制御機器上で実行させるためのプログラムとして機械により読み出し可能な担体に記憶されているプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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2013508616.tif 000005
2013508616.tif 000006
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