(57)【要約】【課題】キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージするためパージポンプを用いた蒸発燃料処理装置において、パージ通路の圧力損失を小さくすることにより、パージポンプ作動時に必要なパージ流量を確保可能とする。【解決手段】パージ通路１５は互いに並列接続された第１パージ通路１５ａと第２パージ通路１５ｂとにより構成され、第１パージ通路１５ａには、この通路を開閉する第１パージ弁１２を備え、第２パージ通路１５ｂには、この通路を開閉する第２パージ弁１３と、この通路にエンジン２１の給気通路に向かう空気流を生じさせるパージポンプ１４とを直列に備え、第２パージ通路１５ｂにおける圧力損失は、第１パージ通路１５ａにおける圧力損失より小さくされている。【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キャニスタに吸着させ、キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージ通路を介してエンジンに供給してパージする蒸発燃料処理装置において、
パージ通路は互いに並列接続された第１パージ通路と第２パージ通路とにより構成され、
前記第１パージ通路には、この通路を開閉する第１パージ弁を備え、
前記第２パージ通路には、この通路を開閉する第２パージ弁と、この通路にエンジンの給気通路に向かう空気流を生じさせるパージポンプとを直列に備え、
前記第２パージ通路における圧力損失は、前記第１パージ通路における圧力損失より小さくされている蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２パージ弁は、前記第１パージ弁に比べて開弁時の開口面積が大きくされている蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１パージ通路は、エンジンの給気通路におけるスロットル弁より給気流れの下流側に接続されている蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
エンジンは過給機を備え、
前記第２パージ通路は、エンジンの給気通路における過給機より給気流れの上流側に接続されている蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
キャニスタの目標パージ量が前記第１パージ弁によって決まる流量限界を超えたとき、前記第２パージ弁が開弁され、且つ前記パージポンプが作動される蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
給気通路の圧力が所定値以上のとき、前記第２パージ弁が開弁され、且つ前記パージポンプが作動される蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記パージポンプは、エンジンの給気量に応じてパージ流量を増減するように制御される蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージするためパージポンプを用いた蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージするパージ通路中にパージポンプを設けて強制的にパージするように構成された蒸発燃料処理装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の装置では、パージ通路中に設けられたパージ弁の圧力損失が大きい場合、パージ通路中にパージポンプを設けて強制的にパージしようとしても、パージ流量を充分に確保することができない問題がある。
【０００５】
このような問題に鑑み本発明の課題は、キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージするためパージポンプを用いた蒸発燃料処理装置において、パージ通路の圧力損失を小さくすることにより、パージポンプ作動時に必要なパージ流量を確保可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における第１発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージ通路を介してエンジンに供給してパージする蒸発燃料処理装置において、パージ通路は互いに並列接続された第１パージ通路と第２パージ通路とにより構成され、前記第１パージ通路には、この通路を開閉する第１パージ弁を備え、前記第２パージ通路には、この通路を開閉する第２パージ弁と、この通路にエンジンの給気通路に向かう空気流を生じさせるパージポンプとを直列に備え、前記第２パージ通路における圧力損失は、前記第１パージ通路における圧力損失より小さくされている。
【０００７】
本発明における第２発明は、上記第１発明において、前記第２パージ弁は、前記第１パージ弁に比べて開弁時の開口面積が大きくされている。
【０００８】
本発明における第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記第１パージ通路は、エンジンの給気通路におけるスロットル弁より給気流れの下流側に接続されている。
【０００９】
本発明における第４発明は、上記第１乃至第３発明のいずれかにおいて、エンジンは過給機を備え、前記第２パージ通路は、エンジンの給気通路における過給機より給気流れの上流側に接続されている。
【００１０】
本発明における第５発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、キャニスタの目標パージ流量が前記第１パージ弁によって決まる流量限界を超えたとき、前記第２パージ弁が開弁され、且つ前記パージポンプが作動される。
【００１１】
本発明における第６発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、給気通路の圧力が所定値以上のとき、前記第２パージ弁が開弁され、且つ前記パージポンプが作動される。
【００１２】
本発明における第７発明は、上記第１乃至第６発明のいずれかにおいて、前記パージポンプは、エンジンの給気量に応じてパージ流量を増減するように制御される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パージポンプに接続された第２パージ通路の圧力損失を小さくしたため、パージポンプを作動させた際のパージ量を多くすることができる。また、必要なパージ量が第１パージ通路によって確保可能な場合は、パージポンプを作動させることがないため、パージポンプ作動に伴うエネルギー消費を抑制して、エンジンの燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシステム構成図である。
【図２】第１実施形態におけるパージ制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図３】第１実施形態におけるパージ制御内容を説明するグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態におけるパージ制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図５】第２実施形態におけるパージ制御内容を説明するグラフである。
【図６】本発明の第３実施形態におけるパージ制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図７】第３実施形態におけるパージポンプの制御内容を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態におけるシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
<第１実施形態>
図１、２は本発明の第１実施形態を示す。この実施形態は、図１に示すように、ターボチャージャ（過給機）２２を備えた車両のエンジンシステム２０に蒸発燃料処理装置１０が付加されている。なお、以下の説明において、上流、下流の表現は、エンジンシステム２０及び蒸発燃料処理装置１０の各部を流れる空気又は蒸発燃料の流れに関して上流、下流としている。
【００１６】
図１において、エンジンシステム２０は、周知のものであり、エンジン本体（以下、単にエンジンともいう）２１に給気通路を介して空気に燃料を混ぜた混合気を供給している。給気通路の途中には、空気の流れで上流側から順に、エアクリーナ２５、ターボチャージャ２２、インタークーラ２４及びスロットル弁２３が設けられている。給気通路を流れる空気はスロットル弁２３によって流量を制御され、燃料は燃料噴射弁２８によって流量を制御されている。スロットル弁２３と燃料噴射弁２８は共に制御回路２６に接続されており、スロットル弁２３は制御回路２６にスロットル弁２３の開弁量に関する信号を供給し、燃料噴射弁２８は制御回路２６によって開弁時間を制御されている。燃料噴射弁２８には燃料タンク２７から図示しない燃料供給管を介して燃料が供給されている。制御回路２６には、図示を省略したが、スロットル弁２３下流側の給気通路の空気圧を検出する圧力センサの検出信号も供給されている。
【００１７】
蒸発燃料処理装置１０は、給油中に発生する燃料蒸気、又は燃料タンク２７内で蒸発した燃料蒸気（以下、蒸発燃料という）をベーパ通路１６を介してキャニスタ１１に吸着させている。また、キャニスタ１１に吸着された蒸発燃料はパージ通路１５を介してエンジン２１の給気通路に供給されている。パージ通路１５は、第１パージ通路１５ａと第２パージ通路１５ｂの２つの通路から成る。第１パージ通路１５ａには、第１パージ弁１２が設けられ、第２パージ通路１５ｂには、蒸発燃料の流れで上流側から順に、第２パージ弁１３及びパージポンプ１４が設けられている。第１パージ通路１５ａはスロットル弁２３の下流側の給気通路（以下、給気管ともいう）に接続され、第２パージ通路１５ｂはターボチャージャ２２のコンプレッサの上流側の給気通路に接続されている。ここで、第２パージ弁１３は、第１パージ弁１２に比べて開弁時の開口面積が、例えば２倍以上大きくされている。第２パージ弁１３としては、流量制御性や応答性を重視しない大口径のオン・オフ弁、例えばシャット弁が用いられる。そのため、第２パージ通路１５ｂは、第１パージ通路１５ａに比べて圧力損失が小さくされている。
【００１８】
第１パージ弁１２、第２パージ弁１３及びパージポンプ１４は、それぞれ制御回路２６に接続されており、第１パージ弁１２は、エンジンの運転状態等によって決められるパージ可能状態となると開弁されて第１パージ通路１５ａを開き、第２パージ弁１３及びパージポンプ１４は、後述のように制御されて作動される。それらの作動により第１パージ通路１５ａ及び第２パージ通路１５ｂに蒸発燃料を空気と共に通流させる。
【００１９】
図２は制御回路２６にて行われるパージ制御処理ルーチンを示している。このルーチンの処理が実行されると、ステップＳ１ではパージが許可されているか否か判定される。図示しないエンジンの空燃比制御ルーチンにおいて、空燃比のフィードバック制御が実行されていてパージが許可されると、ステップＳ１は肯定判断され、ステップＳ２において第１パージ弁１２が開かれる。第１パージ弁１２が開かれることによって第１パージ通路１５ａを通じてキャニスタ１１のパージが行われる。
【００２０】
次のステップＳ３では、第１パージ通路１５ａを通じて行われているパージ流量の推定値である推定パージ流量と、その時点における目標パージ流量が算出される。推定パージ流量は、例えば、次のいずれかの方法で求められている。（Ａ）給気管負圧と第１パージ弁１２の開度とに基づいて算出、（Ｂ）燃料タンク２７の空間部、若しくはキャニスタ１１のタンクポート又はパージポートの圧力に基づいて算出、（Ｃ）キャニスタ１１の大気ポートの流量に基づいて算出。また、目標パージ流量は、過去のエンジン２１の運転状態、大気温等に基づいてキャニスタ１１に吸着された蒸発燃料量を予測して求められる。そして、ステップＳ４では、ステップＳ３にて求められた目標パージ流量と推定パージ流量とを比較して、目標パージ流量が推定パージ流量以上のとき、ステップＳ４が肯定判断されて、ステップＳ５にて第２パージ弁１３が開弁され、ステップＳ６にてパージポンプ１４が作動される。第２パージ弁１３が開弁され、且つパージポンプ１４が作動されることによって第２パージ通路１５ｂを通じてキャニスタ１１のパージが行われる。
【００２１】
パージが許可されておらず、ステップＳ１が否定判断されると、第１パージ弁１２は開かれず、キャニスタ１１のパージは行われない。また、ステップＳ１が肯定判断されていても目標パージ流量が推定パージ流量より少なく、ステップＳ３が否定判断されると、ステップＳ９にてパージポンプ１４は停止され、且つステップＳ１０にて第２パージ弁１３は閉弁され、第１パージ通路１５ａを介してのみパージが行われる。
【００２２】
図３は、第１実施形態における機能を、第１パージ弁１２及び第２パージ弁１３の制御可能流量と目標パージ流量との関係で説明している。目標パージ流量が第１パージ弁１２による制御可能流量より少ない間は、第１パージ弁１２を通じて第１パージ通路１５ａにより目標パージ流量を満たすように制御することは可能で、パージポンプ１４は作動されず、第１パージ通路１５ａを通じてパージが行われる。このとき、パージ量の制御は第１パージ弁１２の開度制御によって行われ、第１パージ弁１２の開度制御は、例えばデューティー制御によって行われる。一方、目標パージ流量が第１パージ弁１２による制御可能流量より多くなると、第１パージ通路１５ａを通じたパージでは目標パージ流量を満たすことができなくなり、第２パージ弁１３が開弁され、且つパージポンプ１４が作動される。このとき、パージ量の制御はパージポンプ１４の吐出量制御によって行われる。第２パージ弁１３は、第１パージ弁１２に比べて開弁時の開口面積が大きくされており、圧力損失が少ないため、第２パージ弁１３による制御可能流量は、第１パージ弁１２による制御可能流量に比べて充分大きく、目標パージ流量は、第２パージ弁１３による制御可能流量より少ないため、目標パージ流量を満たしてパージを行うことができる。ところで、第２パージ通路１５ｂを通じて行われるパージ量の制御は、パージポンプ１４の吐出量制御によって行われ、第１パージ弁１２の開度制御による流量制御に比べて制御精度や応答性が低いが、第２パージ通路１５ｂを通じてパージが行われるときはエンジンの給気量が多い状態であり、パージ量の制御精度や応答性が低くても空燃比の変動に大きな影響は与えることはない。
【００２３】
第１実施形態によれば、パージポンプ１４に接続された第２パージ弁１３の圧力損失を小さくしたため、パージポンプ１４を作動させた際のパージ量を多くすることができる。また、必要なパージ量が第１パージ通路１５ａによって確保可能な場合は、パージポンプ１４を作動させることがないため、パージポンプ１４作動に伴うエネルギー消費を抑制して、エンジンの燃費悪化を抑制することができる。しかも、第２パージ通路１５ｂをターボチャージャ２２のコンプレッサの上流側に接続したため、パージポンプ１４の背圧がターボチャージャ２２による過給によって高くなることはなく、パージポンプ１４の負荷を抑制して、エンジンの燃費悪化を抑制することができる。
【００２４】
<第２実施形態>
図４は本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、第２パージ弁１３及びパージポンプ１４の作動制御の内容を変更した点である。具体的には、第１実施形態では、第２パージ弁１３の開弁及びパージポンプ１４の作動制御の判断を、目標パージ流量と推定パージ流量との比較に基づいて行ったが、第２実施形態では、給気管圧力が所定値以上か否かにより行っている。その他の点は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。
【００２５】
第２実施形態では、ステップＳ１においてパージが許可され、ステップＳ２において第１パージ弁１２が開かれて後、ステップＳ７では、エンジンの給気通路におけるスロットル弁２３より下流の給気管圧力が所定値（ａ）以上か否か判定される。給気管圧力が所定値（ａ）以上でステップＳ７が肯定判断されると、ステップＳ５において第２パージ弁１３が開弁され、ステップＳ６においてパージポンプ１４が作動される。
【００２６】
図５は、第２実施形態における機能を、第１パージ弁１２及び第２パージ弁１３の制御可能流量と推定パージ流量との関係で説明している。給気管圧力が所定値（ａ）より低い間は、第１パージ弁１２による制御可能流量より推定パージ流量が少ないため、パージポンプ１４は作動されず、第１パージ通路１５ａを通じてパージが行われる。一方、給気管圧力が所定値（ａ）以上になると、第１パージ弁１２による制御可能流量は推定パージ流量より少なくなって、第１パージ通路１５ａを通じたパージは行われ難くなる。このとき、第２パージ弁１３が開弁され、パージポンプ１４が作動されることによって、第２パージ通路１５ｂを通じてパージは行われる。第２パージ弁１３は、第１パージ弁１２に比べて開弁時の開口面積が大きくされており、第１パージ通路１５ａに比べて第２パージ通路１５ｂの圧力損失が少なく、第２パージ弁１３による制御可能流量は、推定パージ流量より大きいため、必要な量のパージを行うことができる。
【００２７】
<第３実施形態>
図６は本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、パージポンプ１４の作動制御の内容を変更した点である。その他の点は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。第３実施形態では、第１実施形態と同様、ステップＳ１においてパージが許可され、ステップＳ２において第１パージ弁１２が開かれて後、ステップＳ３において、推定パージ流量と目標パージ流量とが算出されて、目標パージ流量が推定パージ流量以上か否か判定される。目標パージ流量が推定パージ流量以上となってステップＳ４が肯定判断されると、ステップＳ５において、第２パージ弁１３が開弁された後、ステップＳ８にてパージポンプ１４の吐出流量が演算される。この演算は、図７に示すように、エンジン２１の給気量に対して一定割合となるようにパージポンプ１４の吐出流量、即ちパージ流量が求められる。次のステップＳ６では、ステップＳ８において求められたパージ流量となるようにパージポンプ１４が作動される。
【００２８】
第３実施形態によれば、パージポンプ１４が作動してパージが行われる際は、そのパージ流量がエンジン２１の給気量に対して一定割合とされるため、エンジン２１の給気量の変化に追随してパージ流量が制御され、パージポンプ１４作動によるパージ時の空燃比の変動が抑制される。
【００２９】
<第４実施形態>
図８は本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、過給機を備えないエンジン２１に本発明を適用した点である。そのため、第１実施形態では、第２パージ通路１５ｂを給気通路におけるターボチャージャ２２のコンプレッサの上流側に接続したのに対し、第４実施形態では、第２パージ通路１５ｂを給気通路におけるスロットル弁２３の下流側のサージタンク２９に接続している。その他の点は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。なお、図８では、制御回路２６の図示を省略したが、第４実施形態においても、制御回路２６は図１と同様に設けられ、同様に各部と配線されている。
【００３０】
第４実施形態においても、第１パージ弁１２、第２パージ弁１３及びパージポンプ１４は、第１実施形態と同様に制御される。即ち、目標パージ流量が第１パージ弁１２によって制御可能な流量より小さい間は、第１パージ弁１２を介してパージが行われる。また、目標パージ流量が第１パージ弁１２によって制御可能な流量より多くなると、第２パージ弁１３が開弁されると共に、パージポンプ１４が作動されて必要なパージ量が確保される。このようにパージポンプ１４の作動の必要性に応じてパージポンプ１４の作動が制御されるため、パージポンプ１４の無駄な作動を抑制しながら必要なときはパージポンプ１４を作動してパージ量を確保することができる。
【００３１】
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、過給機２２をターボチャージャとしたが、機械式スーパーチャージャとしてもよい。また、上記実施形態では、パージ通路１５に発生する負圧をキャニスタ１１のパージのみに使用したが、キャニスタ１１のパージが行われない間は、その負圧を他の用途に使用してもよい。他の用途としては、例えばブローバイガス還元装置、ブレーキ用ブースタ等がある。更に、上記実施形態では、車両用のエンジンシステムに本発明を適用したが、本発明は車両用に限定されない。車両用のエンジンシステムの場合、エンジンとモータとを併用したハイブリッド車でもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０    蒸発燃料処理装置
１１    キャニスタ
１２    第１パージ弁
１３    第２パージ弁
１４    パージポンプ
１５    パージ通路
１５ａ  第１パージ通路
１５ｂ  第２パージ通路
１６    ベーパ通路
２０    エンジンシステム
２１    エンジン本体（エンジン）
２２    ターボチャージャ（過給機）
２３    スロットル弁
２４    インタークーラ
２５    エアクリーナ
２６    制御回路
２７    燃料タンク
２８    燃料噴射弁
２９    サージタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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