(57)【要約】      （修正有）【課題】空燃比制御が中止され、燃料が増量要求される状況となったときに、適切な対処が可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】燃料タンク２０内の蒸発燃料を吸気系５へ流入させるための流入通路３１とその途中に配置されて蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタ３５とを備える蒸発燃料処理装置３０である。キャニスタ内の蒸発燃料を大気に開放する開放通路３６とこれを開閉する第１の開閉弁３７と、キャニスタ３５と吸気系５との間に配備した第２の開閉弁３２と、これら開閉弁を閉弁状態としたときに第２の開閉弁とキャニスタとの間の圧力を昇圧させる昇圧手段３３、第１の開閉弁、第２の開閉弁及び昇圧手段を制御する制御手段１０とを備える。制御手段１０は、内燃機関の空燃比制御が中止されかつ燃料増量要求があるときに、燃料増量分の少なくとも一部にキャニスタからパージさせた燃料で代替する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の蒸発燃料を吸気系へ流入させるための流入通路と、前記流入通路の途中に配置されて前記蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタとを備える、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタ内の蒸発燃料を大気に開放する開放通路と、該開放通路に配備した第１の開閉弁と、
前記キャニスタと前記吸気系との間の前記流入通路に配備した第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁及び第２の開閉弁を閉弁状態としたときに、前記第２の開閉弁と前記キャニスタとの間の圧力を昇圧させる昇圧手段と、
前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び前記昇圧手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、内燃機関の空燃比制御が中止されかつ燃料増量要求があるときに、前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び前記昇圧手段を制御して、前記燃料増量分の少なくとも一部を前記キャニスタからパージさせた燃料で代替する、ことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記キャニスタの圧力を検出する圧力検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出値が所定圧以上であることを確認してから蒸発燃料のパージを実行する、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処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸気系へ流入させる蒸発燃料の目標パージ率を設定したテーブルを予め備え、
前記第２の開閉弁の開度を調整して、パージ率を前記目標パージ率に一致させることで、前記燃料増量要求に応じた蒸発燃料のパージを実行する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、パージ率が急激に変化する可能性があるときには急激な変化を緩和するなまし処理を実行する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関（エンジン）に適用される蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料タンクなどの燃料供給系内で発生する蒸発燃料（エバポ燃料）の大気中への放出による大気汚染防止対策として、キャニスタと称される吸着手段に蒸発燃料を一次的に吸着させる蒸発燃料処理装置が知られている。このような蒸発燃料処理装置では、内燃機関が所定の運転条件となり吸気系が負圧状態のときに、吸着した燃料をキャニスタからパージして（放出して）、吸気系に流入させることができる。よって、パージされた燃料は、吸気系に流される通常の燃料と同様に筒内で処理することができる。このように蒸発燃料処理装置を内燃機関に搭載すると、大気汚染防止対策を実施しつつ、燃料の有効活用を図ることもできるので好ましい。
【０００３】
ところが、通常、車両の内燃機関では空燃比のフィードバック制御が実行されているので、ここにパージされた燃料が流入すると空燃比制御に影響が出ることになる。そこで、蒸発燃料処理装置を搭載する内燃機関では、蒸発燃料のパージ率に着目して空燃比を制御する技術が検討されている。例えば特許文献１はパージ濃度の演算頻度を多くしてパージ濃度の演算を高精度とし、内燃機関のドライバビリティ向上、排気エミッションの改善を図る技術を提案する。また、特許文献２は目標パージ量を燃料供給量に基づいて設定し、この目標パージ量を用いてパージ量を制御する制御手段を備える。これにより、パージ処理によってエンジンに与える燃焼性、運転性、排気性能の悪影響を回避してパージ処理能力と燃焼性とを両立させる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４０７０７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来にあっては、蒸発燃料処理装置を搭載する内燃機関では空燃比制御性が損なわれないようにパージ量を設定ことに配慮がなされている。ところが、内燃機関の運転状況は、急に低負荷から高負荷へと変化するような場合ある。このような場合には、燃料が増量要求され、吸気量が急激に増加するので空燃比のフィードバック制御が中止される事態となる。そして、このように空燃比のフィードバック制御が中止となったときには、キャニスタからパージを単に停止するという処理がされてしまう。これでは、燃料の増量要求があるにもかかわらず、キャニスタに溜まった燃料を活用することができない。このような点にまで検討をし、対処する蒸発燃料処理装置については提案されていないとうのが実情である。
【０００６】
よって、本発明の目的は、空燃比制御が中止され、燃料が増量要求される状況となったときに、適切な対処が可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、燃料タンク内の蒸発燃料を吸気系へ流入させるための流入通路と、前記流入通路の途中に配置されて前記蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタとを備える、内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、前記キャニスタ内の蒸発燃料を大気に開放する開放通路と、該開放通路に配備した第１の開閉弁と、前記キャニスタと前記吸気系との間の前記流入通路に配備した第２の開閉弁と、前記第１の開閉弁及び第２の開閉弁を閉弁状態としたときに、前記第２の開閉弁と前記キャニスタとの間の圧力を昇圧させる昇圧手段と、前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び前記昇圧手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、内燃機関の空燃比制御が中止されかつ燃料増量要求があるときに、前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び前記昇圧手段を制御して、前記燃料増量分の少なくとも一部を前記キャニスタからパージさせた燃料で代替する、ことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置により達成できる。
【０００８】
本発明によると、制御手段が燃機関の空燃比制御が中止されかつ燃料増量要求があるときに、前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び前記昇圧手段を制御して、前記燃料増量分の少なくとも一部を前記キャニスタからパージさせた蒸発燃料で代替するので、フィードバック制御が中止となったときでもキャニスタに溜まった燃料を活用して、大気汚染防止と蒸発燃料の有効活用を図って燃料消費を低減できる。
【０００９】
また、前記キャニスタの圧力を検出する圧力検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出値が所定圧以上であることを確認してから蒸発燃料のパージを実行するのがより望ましい。
【００１０】
前記制御手段は、前記吸気系へ流入させる蒸発燃料の目標パージ率を設定したテーブルを予め備え、前記第２の開閉弁の開度を調整して、パージ率を前記目標パージ率に一致させることで、前記燃料増量要求に応じた蒸発燃料のパージを実行するようにしてもよい。
【００１１】
前記制御手段は、パージ率が急激に変化する可能性があるときには急激な変化を緩和するなまし処理を実行するのがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空燃比制御が中止され、燃料が増量要求される状況となったときに、適切な対処が可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置について説明する。
【００１４】
図１は、実施例の蒸発燃料処理装置を適用した内燃機関１について示した図である。内燃機関１は、通常の内燃機関と同様にシリンダ２内にピストン３を備えている。ピストン３の上部に燃焼室４が形成されている。この燃焼室４に吸入空気（吸気）を供給するための吸気通路５と燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路６が設けられている。そして、吸気通路５側には燃焼室４へ流入する吸入空気を調整する吸気弁７が配置されている。同様に排気通路６側には燃焼室４で発生した排気ガスの流れを調整する排気弁８が配置されている。さらに、燃焼室４へ向けて燃料を噴射するインジェクタ９や点火プラグ１１などが配備されている。
【００１５】
上記内燃機関１は例えばガソリンを燃料とするエンジンであり、燃料タンク２０を備えている。燃料タンク２０内のガソリンは図示の一部を省略している配管２１を介して上記インジェクタ９へ供給されている。
【００１６】
内燃機関１には、燃料タンク２０内で発生する蒸発燃料（エバポ燃料）を効率的に処理するための蒸発燃料処理装置３０が採用されている。蒸発燃料処理装置３０は、燃料タンク２０内で発生する蒸発燃料を吸気系の吸気通路５へ流入させるための流入通路３１、この流入通路３１の途中に配置されて蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタ３５を備えている。流入通路３１は燃料タンク２０からキャニスタ３５までのエバポ通路３１ＥＢと、キャニスタ３５から吸気通路５までのパージ通路３１ＰＡとで構成される。また、キャニスタ３５には内部の蒸発燃料が許容量を越えたときに、これを大気に開放するため開放通路３６が接続されている。
【００１７】
上記開放通路３６には、この通路を開閉する開放バルブ（第１の開閉弁）３７が配置してある。そして、パージ通路３１ＰＡにもパージ調整バルブ（第２の開閉弁）３２が配備されている。なお、このパージ調整バルブ３２は開度調整可能な構造を備え、後述するＥＣＵによって開度が調整される。パージ調整バルブ３２の開度により、キャニスタ３５からパージさせる蒸発燃料の放出率（パージ率）が決定される。
【００１８】
ところで、内燃機関は、通常、空燃比のフィードバック制御が実行されて効率良く燃料が消費されている。そして、このような空燃比の制御が円滑に実施されている状況では、燃焼室４側が一定の負圧状態となるのでキャニスタ３５でパージされた燃料はパージ通路３１ＰＡ及び吸気通路５を介して燃焼室４へスムーズに流入させ燃焼させことができる。よって、大気汚染防止対策を実施しつつ、燃料の有効活用を図ることができる。しかし、内燃機関の運転状態は複雑に変化するので、安定的に空燃比のフィードバック制御が実行されていた低負荷状態から高負荷へと運転が切替わる場合もある。このようなときは燃料の増量要求があり、吸気量が急激に増加するので空燃比のフィードバック制御が中止される。そして、吸気通路５内の吸気量が急増して大気圧と近くなるのでキャニスタ３５からのパージ燃料が流れ難くなる。よって、従来にあっては、フィードバック制御が中止されしかも燃料の増量要求時には、パージ処理が停止されていた。これではキャニスタに溜まった燃料を有効に活用できない。そして、キャニスタの保持能力が超えたときには大気へ燃料が放出されてしまう。
【００１９】
実施例の蒸発燃料処理装置３０は、上記問題に対処する構成を備えている。蒸発燃料処理装置３０は開放バルブ３７及びパージ調整バルブ３２を共に閉弁状態として、キャニスタ３５とパージ調整バルブ３２との間を昇圧させる加圧ポンプ（昇圧手段）３３が配設してある。よって、仮に吸気通路５内の吸気圧が上昇する場合があっても、加圧ポンプ３３を駆動させることによりキャニスタ３５側の圧力をこれより高く昇圧できるので、キャニスタ３５でパージした燃料を必要なときに吸気系へ流すことができる。燃料の増量要求時は、本来、ガソリンを燃焼室へ通常より多く流すことが要求されているときである。このときに、キャニスタ３５に吸着させていた蒸発燃料をパージして代替できるので、燃料タンクからのガソリン消費を低減できる。
【００２０】
前述した内燃機関の各構成及び蒸発燃料処理装置３０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit：電子制御装置）１０により駆動制御されている。ＥＣＵ１０は、後述する各センサからの信号に基づいて内燃機関全体の制御及び蒸発燃料処理装置３０の作動制御を実行する。ＥＣＵ１０により実行される蒸発燃料処理装置３０の制御内容の詳細については後述する。ＥＣＵ１０は、図示しないＲＯＭ（Read  Only  Memory）及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリを備えている。ＲＯＭには、内燃機関の駆動制御に関するプログラムや蒸発燃料処理を行う際の作動プログラム、並びにこれらの制御で使用する一連のデータ等が格納されている。また、ＲＡＭは制御を実行する際の処理領域を提供する。
【００２１】
なお、内燃機関１の状態を検出する種々のセンサが配備されている。図示する例では、吸気通路５に吸入空気量を検出する吸入空気量センサ１２が配置されている。吸入空気量センサ１２は直接に吸気量を検出するタイプでも、間接的に吸気量を検出するタイプでもよい。また、排気通路６には空燃比センサ１３が配置されている。エンジン本体の近傍にはクランク角の回転数を検出するクランク角センサ１４が配備されている。これらセンサからの出力信号は上記ＥＣＵ１０に供給されているので内燃機関の状態を正確に確認できる。また、前述した加圧ポンプ３３を駆動させることによりキャニスタ３５側の圧力が昇圧したことを確認するため圧力センサ１５をパージ通路３１ＰＡに配備しておくのが望ましい。この圧力センサ１５の出力信号もＥＣＵ１０へ供給する。
【００２２】
ＥＣＵ１０は、蒸発燃料処理装置３０の制御手段として機能し、蒸発燃料を放出する際のパージ制御を実行する。ＥＣＵ１０は、内燃機関の運転状態に応じて適正なパージ制御を実行する。以下、ＥＣＵ１０が実行するパージ制御例を図を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図２は、ＥＣＵ１０が実行する蒸発燃料のパージ制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。また、図３は、このフローチャートが実行されたときにこれに関連して変化する種々の出力をまとめて示したタイムチャートである。
【００２４】
図２で示すルーチンは、例えばイグニッションキーがオンされたときに起動され、ＥＣＵ１０が内燃機関の状態を監視する。ＥＣＵ１０は、前述した各センサ（吸入空気量センサ１２や空燃比センサ１３など）の出力から空燃比フィードバック制御が中止され、かつ燃料増量要求の状態にあるか否かを判定する（Ｓ１０１）。前述したように内燃機関の運転が急激に変更されたときなどが、このような状態となる場合に相当してこのステップＳ１０１でイエス（ＹＥＳ）と判定される。このステップＳ１０１で、ＥＣＵ１０は空燃比フィードバック制御が中止、燃料増量要求ありと判断した場合、上記開放バルブ３７及びパージ調整バルブ（ＶＳＶ）３２を共に閉じてから加圧ポンプ３３を駆動して、キャニスタ３５とパージ調整バルブ（ＶＳＶ）３２との間の昇圧を開始する（Ｓ１０２）。燃料増量要求時には吸気量が多くなり、大気圧に近い状態となるのでパージガスの離脱が困難となる。しかし、このようにキャニスタ側を必要に応じて昇圧できるのでパージ条件を確保できる。ここでＥＣＵ１０は、キャニスタ３５周辺の圧力が所定以上となっているかを確認する（Ｓ１０４）。そして、ＥＣＵ１０はキャニスタ３５とパージ調整バルブ（ＶＳＶ）３２と間を必要まで十分に昇圧させるため、目標圧力を設定する（Ｓ１０５）。さらに、ＥＣＵ１０は、これに対応して目標パージ率を設定する（Ｓ１０７）。なお、この目標パージ率はパージ学習濃度と燃料増量率とより求められる。パージ濃度は、内燃機関が通常の空燃比制御を実行しているときに学習した濃度を用いることができる。ＥＣＵ１０は空燃比制御を実行しているときに、例えば図４に示すパージ率を算出するためのデータテーブルを作成してメモリに格納している。そして、上記ステップＳ１０７で読み出して目標パージ率を設定する。
【００２５】
なお、ステップＳ１０１で、ＥＣＵ１０がノーと判断した場合には、空燃比のフィードバック制御中であり、キャニスタ３５とパージ調整バルブ（ＶＳＶ）３２との間を昇圧していた場合は中止する（Ｓ１０３）。そして、パージ実施の要求がある場合には（Ｓ１０６）、空燃比制御実施中のパージ率を標準的な目標パージ率に設定する（Ｓ１０８）。一方、パージ実施要求がない場合には（Ｓ１０６）、目標パージ率を０（％）とする（Ｓ１０９）。上記ステップＳ１０４でノーとされた場合もステップＳ１０６へ進む。
【００２６】
更に、ＥＣＵ１０は上記のように設定した目標パージ率と出力パージ率との差を確認し、予め定めた判定値内にあるか否かを確認する（Ｓ１１０）。この差が判定値を超えるときには、出力パージ率は目標パージに対して「なまし係数」を設定してから（Ｓ１１１）、パージ出力を実行する（Ｓ１１３）。このようになまし係数を設定した処理をすると、パージ率が急激に変化して意図しないパージ量が排出される事態を防止できる。よって、出力パージ率が徐々に目標パージ率に近付けて空燃比の急激な荒れを抑制できる。なお、このような「なまし処理」は、図３における矢印Ａで示す実線の丸め部分となる。上記ステップＳ１１０で差が判定値を超えないときには出力パージ率を目標パージとして（Ｓ１１２）、パージ出力を実行する（Ｓ１１３）。
【００２７】
なお、空燃比フィードバック制御中のパージ要求があった場合、空燃比フィードバック制御中から要求されるパージ率を目標パージ率とし、出力パージ率は目標パージ率から所定範囲内となるまで目標パージ率に対して、なまし設定してもよい。そして、出力パージ率と目標パージ率の差が所定以内となったときには、なまし処理を中止して出力パージ率を目標パージ率とし、燃料増量中パージからの移行制御を終了する。この部分の処理は図３における矢印Ｂで示す実線の丸め部分となる。この場合も、パージ率が急激に変化して意図しないパージ量が排出される事態を防止できる。出力パージ率を徐々に目標パージ率に近付けて空燃比の急激な荒れを抑制することができる。
【００２８】
以上で説明した実施例の蒸発燃料処理装置は、エンジンの運転が急に低負荷から高負荷へと変化したような場合にあり、空燃比制御が中止され燃料が増量要求がされる状況なっても、キャニスタからの燃料供給を適切に実行できる。よって、燃料の増量要求分の少なくとも一部をキャニスタ側からの蒸発燃料を活用して燃料増量に反映させることができるので、蒸発燃料を効率よく活用して燃料消費を低減させることができる。また、これによって確実に燃料の大気放出の機会が減少するので環境保護を図ることもできる。
【００２９】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例の蒸発燃料処理装置を適用した内燃機関について示した図である。
【図２】ＥＣＵが実行する蒸発燃料のパージ制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。
【図３】フローチャートが実行されたときにこれに関連して変化する種々の出力をまとめて示したタイムチャートである。
【図４】パージ率を算出するためのデータテーブルの例を示している図である。
【符号の説明】
【００３１】
１                          内燃機関
５                          吸気通路（吸気系）
１０                        ＥＣＵ（制御手段）
２０                        燃料タンク
３０                        蒸発燃料処理装置
３１                        流入通路
３１ＥＢ                    エバポ通路（流入通路）
３１ＰＡ                    パージ通路（流入通路）
３２                        パージ調整バルブ（第２の開閉弁）
３３                        加圧ポンプ（昇圧手段）
３５                        キャニスタ
３６                        開放通路
３７                        開放バルブ（第１の開閉弁）
【図１】
2008280931.tif 000003
【図２】
2008280931.tif 000004
【図３】
2008280931.tif 000005
【図４】
2008280931.tif 000006