(57)【要約】【課題】蒸発燃料を効率よく吸気流路に導くことができるパージ処理装置を提供する。【解決手段】パージ処理装置２００は、キャニスタ２１０と、一端がキャニスタ２１０に接続されるとともに、他端が吸気流路に接続されたパージ流路２３０と、一端がキャニスタ２１０に接続されるとともに、他端が大気開放された開口２２２を有する開放流路２２０と、を備え、開放流路２２０の開口２２２は、車両の進行方向前方に臨んで設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャニスタと、
一端が前記キャニスタに接続されるとともに、他端が大気開放された開口を有する開放流路と、
一端が前記キャニスタに接続されるとともに、他端が吸気流路に接続されたパージ流路と、
を備え、
前記開放流路の開口は、車両の進行方向前方に臨んで設けられていることを特徴とするパージ処理装置。
【請求項２】
前記開口に印加される圧力、および、前記吸気流路の圧力に基づいて、前記パージ流路を流通する蒸発燃料の流量を制御する流量制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパージ処理装置。
【請求項３】
前記車両の車速に基づいて、前記開放流路の開口に印加されるラム圧を推定する開口圧力推定部を備え、
前記流量制御部は、推定された前記ラム圧と大気圧との合計値を、前記開口に印加される圧力とすることを特徴とする請求項２に記載のパージ処理装置。
【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吸気流路に供給するパージ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクを備えた車両にキャニスタを設けておき、燃料タンクで生じた蒸発燃料を、キャニスタに吸着させている。そして、キャニスタにおける燃料の吸着量が所定の閾値を超えると、キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気流路に供給するパージ処理を遂行する。
【０００３】
具体的には、キャニスタと吸気流路とを接続するパージ流路と、一端がキャニスタに接続されるとともに他端が大気開放される開放流路とが設けられており、パージ処理を遂行する際には、パージ流路を開放することで、吸気流路の負圧と、開放流路の大気圧との差圧を利用して、キャニスタから燃料を脱離させる。こうして、脱離された蒸発燃料は、パージ流路を通じて吸気流路へ供給され、蒸発燃料が処理されることとなる。
【０００４】
しかし、吸気流路の負圧の大きさと、エンジンの燃焼室に供給される蒸発燃料の供給量は、必ずしも比例しない。具体的に説明すると、吸気流路の負圧が相対的に大きくなるアイドリング時は、蒸発燃料の流量を大きくすることができるものの、吸入空気量が少ないためエンジンの消費燃料流量も少なく、蒸発燃料流量を増やすのには限界がある。一方、吸気流路の負圧が相対的に小さくなるアクセル開度が大きい領域では、吸入空気量が大きく多くの蒸発燃料流量を消費できる運転状態であるが、キャニスタに印加される負圧が小さいため、蒸発燃料の流量を大きくすることができない。
【０００５】
そこで、パージ流路または開放流路にポンプを備え、必要に応じてポンプを駆動させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術では、ポンプを駆動するためのエネルギーを要するという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、蒸発燃料を効率よく吸気流路に導くことが可能なパージ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のパージ処理装置は、キャニスタと、一端が前記キャニスタに接続されるとともに、他端が大気開放された開口を有する開放流路と、一端が前記キャニスタに接続されるとともに、他端が吸気流路に接続されたパージ流路と、を備え、前記開放流路の開口は、車両の進行方向前方に臨んで設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記開口に印加される圧力、および、前記吸気流路の圧力に基づいて、前記パージ流路を流通する蒸発燃料の流量を制御する流量制御部を備えるとしてもよい。
【００１１】
また、前記車両の車速に基づいて、前記開放流路の開口に印加されるラム圧を推定する開口圧力推定部を備え、前記流量制御部は、推定された前記ラム圧と大気圧との合計値を、前記開口に印加される圧力とするとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蒸発燃料を効率よく吸気流路に導くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジンシステムの構成を示す概略図である。
【図２】パージ処理装置の設置位置を説明する図である。
【図３】車速と動圧との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態にかかるエンジンシステム１００の構成を示す概略図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。図１に示すように、車両に搭載されるエンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１１０が設けられ、ＥＣＵ１１０によりエンジンＥ全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。
【００１６】
エンジンＥには、シリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の一方の端部に設けられたシリンダヘッド１４と、シリンダブロック１２内で摺動可能にピストンロッド１６に支持されたピストン１８とが設けられている。そして、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、ピストン１８の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室２０として形成される。
【００１７】
シリンダヘッド１４には、吸気ポート２２および排気ポート２４が燃焼室２０に連通するように設けられる。吸気ポート２２と燃焼室２０との間には、吸気弁２６の先端が位置し、排気ポート２４と燃焼室２０との間には、排気弁２８の先端が位置している。また、エンジンＥでは、不図示の吸気弁用カムおよび排気弁用カムが設けられる。吸気弁用カムは、吸気弁２６の他端に当接されており、回転することで吸気弁２６を吸気ポート２２のバルブシートに対して当接および離隔させる。これにより、吸気弁２６は、吸気ポート２２と燃焼室２０との間を開閉する。排気弁用カムは、排気弁２８の他端に当接されており、回転することで排気弁２８を排気ポート２４のバルブシートに対して当接および離隔させる。これにより、排気弁２８は、排気ポート２４と燃焼室２０との間を開閉する。
【００１８】
吸気ポート２２の上流側には、吸気マニホールドを含む吸気流路３０が連通される。吸気流路３０は、一端が吸気ポート２２に接続されるとともに、他端が大気開放されている。吸気流路３０内には、スロットル弁３２、および、スロットル弁３２より上流側にエアクリーナ３４が設けられる。スロットル弁３２は、アクセル（図示せず）の開度に応じてアクチュエータにより開閉駆動される。エアクリーナ３４にて浄化された空気は、吸気流路３０、吸気ポート２２を通じて燃焼室２０に吸入される。
【００１９】
シリンダヘッド１４には、燃料噴射口が燃焼室２０に開口するようにインジェクタ４０が設けられるとともに、先端が燃焼室２０内に位置するように点火プラグ４２が設けられる。インジェクタ４０は、燃料タンク１５０に貯留された液体燃料を燃焼室２０に噴射する。インジェクタ４０から燃焼室２０に噴射された燃料は、吸気ポート２２から燃焼室２０に供給された空気と混ざり混合気となる。そして、所定のタイミングで点火プラグ４２が点火され、燃焼室２０内で生成された混合気に含まれる燃料が燃焼される。かかる燃焼により、ピストン１８が往復運動を行い、その往復運動が、ピストンロッド１６を通じてクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換される。
【００２０】
排気ポート２４の下流側には、排気マニホールドを含む排気流路５０が連通され、排気流路５０内には不図示の触媒が設けられる。そして、燃焼室２０で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート２４、排気流路５０を通じて外部へ排出される。
【００２１】
また、エンジンシステム１００には、吸気流路３０におけるエアクリーナ３４とスロットル弁３２との間に、エンジンＥに流入する吸入空気量を検出する吸入空気量センサ６０、および、エンジンＥに流入する空気の温度を検出する吸気温センサ６２が設けられ、スロットル弁３２と吸気弁２６の間に吸入空気圧を検出する吸気圧センサ６４が設けられる。また、エンジンシステム１００には、スロットル弁３２の開度を検出するスロットル開度センサ６６が設けられる。また、エンジンシステム１００には、クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ６８が設けられる。
【００２２】
また、エンジンシステム１００には、アクセル（図示せず）の開度を検出するアクセル開度センサ７０が設けられる。さらに、エンジンシステム１００には、大気圧を検出する大気圧センサ７２と、車両の車速を検出する車速センサ７４が設けられている。
【００２３】
これら各センサ６０〜７４は、ＥＣＵ１１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１１０に出力する。
【００２４】
ＥＣＵ１１０は、各センサ６０〜７４から出力された信号を取得してエンジンＥを制御する。ＥＣＵ１１０は、エンジンＥを制御する際、信号取得部１２０、目標値導出部１２２、空気量決定部１２４、噴射量決定部１２６、スロットル開度決定部１２８、点火時期決定部１３０、駆動制御部１３２として機能する。また、ＥＣＵ１１０は、後述するパージ処理装置２００として機能する際、開口圧力推定部１３４、流量制御部１３６として機能する。開口圧力推定部１３４、流量制御部１３６については、後に詳述する。
【００２５】
信号取得部１２０は、各センサ６０〜７４が検出した値を示す信号を取得する。目標値導出部１２２は、クランク角センサ６８から取得したクランク角を示す信号に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。また、目標値導出部１２２は、導出したエンジン回転数、および、アクセル開度センサ７０から取得したアクセル開度を示す信号に基づいて、予め記憶されたマップを参照して目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。
【００２６】
空気量決定部１２４は、目標値導出部１２２により導出された目標エンジン回転数および目標トルクに基づいて、エンジンＥに供給する目標空気量を決定する。スロットル開度決定部１２８は、空気量決定部１２４により決定されたエンジンＥの目標空気量を導出し、目標空気量の空気を外部から吸気するための目標スロットル開度を決定する。
【００２７】
噴射量決定部１２６は、空気量決定部１２４により決定されたエンジンＥの目標空気量に基づいて、例えば、空燃比が理論空燃比となるように、燃焼室２０に導入する目標燃料量を決定する。また、噴射量決定部１２６は、目標燃料量、および、後述する蒸発燃料のパージ流量に基づいて、インジェクタ４０に噴射させる燃料の噴射量を決定する。また、噴射量決定部１２６は、決定した噴射量の燃料をエンジンＥの吸気行程あるいは圧縮行程でインジェクタ４０から噴射させるために、クランク角センサ６８により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、インジェクタ４０の目標噴射時期および目標噴射期間を決定する。
【００２８】
点火時期決定部１３０は、目標値導出部１２２により導出された目標エンジン回転数、および、クランク角センサ６８により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、点火プラグ４２の目標点火時期を決定する。
【００２９】
駆動制御部１３２は、スロットル開度決定部１２８により決定された目標スロットル開度でスロットル弁３２が開口するように、スロットル弁用アクチュエータ（図示せず）を駆動する。また、駆動制御部１３２は、噴射量決定部１２６により決定された目標噴射時期および目標噴射期間でインジェクタ４０を駆動することで、インジェクタ４０から、決定した噴射量の燃料を噴射させる。また、駆動制御部１３２は、点火時期決定部１３０により決定された目標点火時期で点火プラグ４２を点火させる。
【００３０】
ところで、燃料タンク１５０では、燃料が蒸発して蒸発燃料が発生する。この蒸発燃料の外部への漏出を抑えるために、パージ処理装置２００が設けられている。パージ処理装置２００は、キャニスタ２１０と、ベーパ流路２１２と、開放流路２２０と、パージ流路２３０と、バルブ２４０と、開口圧力推定部１３４と、流量制御部１３６とを含んで構成される。
【００３１】
キャニスタ２１０は、蒸発燃料を吸着する吸着材（例えば、活性炭）が内部に充填されており、ベーパ流路２１２を介して燃料タンク１５０に接続される。したがって、燃料タンク１５０で発生した蒸発燃料は、ベーパ流路２１２を介してキャニスタ２１０に流入し、キャニスタ２１０において吸着されることとなる。
【００３２】
開放流路２２０は、一端がキャニスタ２１０に接続されるとともに、他端が大気開放された開口２２２を有する流路である。パージ流路２３０は、一端がキャニスタ２１０に接続されるとともに、他端が吸気流路３０に接続される流路である。バルブ２４０は、パージ流路２３０に設けられ、流量制御部１３６によって開度が調整される。
【００３３】
したがって、パージ流路２３０に設けられたバルブ２４０が開弁されると、吸気流路３０、キャニスタ２１０、開口２２２が連通される。そうすると、吸気流路３０の負圧と、開口２２２の大気圧との差圧によって、開口２２２から空気がキャニスタ２１０に導入され、これによって、キャニスタ２１０に吸着された蒸発燃料が脱離（パージ）されて、パージ流路２３０を通じて吸気流路３０に導入されるパージ処理が遂行されることとなる。
【００３４】
しかし、例えばアイドリング時などスロットル弁３２の開度が小さい場合には、吸気流路３０の負圧が相対的に大きくなり、吸気流路３０の負圧と大気圧との差圧が大きくなることから、蒸発燃料の流量を大きくすることができるものの、燃焼室２０に供給する燃料の所望量が少ない。一方、吸気流路３０の負圧が相対的に小さくなるアクセル開度（スロットル弁３２の開度）が大きい場合には、燃料の所望量が多くなるものの、吸気流路３０の負圧と大気圧との差圧が小さくなることから、蒸発燃料の流量を大きくすることができない。
【００３５】
そこで、本実施形態では、開口２２２の設置位置を工夫することで、開口２２２に印加される圧力を上昇させる。
【００３６】
図２は、パージ処理装置２００の設置位置を説明する図であり、車両の一部を切り欠いた上面視図である。なお、図２においては、パージ処理装置２００およびこれに関係する構成を示し、パージ処理装置２００と無関係の構成については図示を省略する。図２に示すように、車両には、空気導入部１６０が設けられており、空気導入部１６０を通じて、開放流路２２０に空気が導入される。空気導入部１６０は、車両の前面（進行方向前方側の面）に開口された空気導入口１６２と、空気導入口１６２から進行方向後方に向かって流路断面積が漸減するように延在する本体１６４とを含んで構成される。
【００３７】
また、本体１６４の進行方向後方端には、車両の進行方向前方に臨んで設けられた開放流路２２０の開口２２２が接続される。したがって、開口２２２は、空気導入部１６０を介して車速に応じたラム圧（動圧）が印加されることとなる。これにより、車両の走行中において、開口２２２には、大気圧以上の圧力が印加されることとなり、吸気流路３０との差圧を大きくすることができる。
【００３８】
図３は、車速と、動圧（ラム圧）との関係を説明する図である。図３に示すように、車速が大きくなるほど、ラム圧が高くなる。車速が大きい場合、燃料の所望量も多くなるが、吸気流路３０の負圧は相対的に小さくなる。
【００３９】
しかし、本実施形態では、開口２２２にラム圧を印加することができるため、吸気流路３０との差圧を大きくすることができる。特に、図３に示すように、車速が大きい場合、ラム圧も高くなり、吸気流路３０との差圧を大きくでき、吸気流路３０への蒸発燃料の流量を増加させることが可能となる。これにより、車速が大きく、燃料の所望量が多い場合に、蒸発燃料を大量に吸気流路３０に供給することができ、蒸発燃料を効率よく利用できる。また、車速が小さい場合には、開口２２２に印加されるラム圧も低くなるが、吸気流路３０の負圧が大きくなるため、蒸発燃料を吸気流路３０に供給することが可能となる。したがって、インジェクタ４０からの燃料噴射量を低減することが可能となり、燃費を向上させることができる。
【００４０】
また、本体１６４は、空気導入口１６２から開口２２２に向かって流路断面積が漸減するように形成されているので、開口２２２に印加されるラム圧を増加させることが可能となる。
【００４１】
図１に戻って説明すると、開口圧力推定部１３４は、信号取得部１２０によって取得された車速に基づいて、開口２２２に印加される圧力を推定する。本実施形態において、不図示のメモリには、図３に示した車速とラム圧とが関連付けられたラム圧マップが記憶されており、開口圧力推定部１３４は、ラム圧マップを参照して、信号取得部１２０によって取得された車速に基づいて、開口２２２に印加されるラム圧を推定する。
【００４２】
流量制御部１３６は、信号取得部１２０によって取得された大気圧、開口圧力推定部１３４によって推定された開口２２２に印加されるラム圧、信号取得部１２０によって取得された吸気流路３０の圧力、および、キャニスタ２１０からパージさせる蒸発燃料の流量（パージ流量）に基づいて、バルブ２４０の開度を制御する。ここで、パージ流量は、例えば、エンジン回転数に基づいて決定される。
【００４３】
具体的に説明すると、流量制御部１３６は、下記式（１）を用いて、まず、開口２２２に印加される圧力Ｐｋを導出する。
Ｐｋ  ＝  Ｐａ  ＋  Ｐｒａｍ      …式（１）
ここで、Ｐａは大気圧を示し、Ｐｒａｍは開口圧力推定部１３４によって推定されたラム圧を示す。
【００４４】
そして、流量制御部１３６は、下記式（２）を用いて、開口２２２に印加される圧力Ｐｋと吸気流路３０の圧力ｐｍｅｎｇとの差圧Ｐｂを導出する。
Ｐｂ  ＝  ｐｍｅｎｇ  −Ｐｋ      …式（２）
【００４５】
続いて、流量制御部１３６は、差圧Ｐｂと、パージ流量とに基づいて、バルブ２４０の開度を決定する。本実施形態において、不図示のメモリには、差圧Ｐｂと、パージ流量と、バルブ２４０の開度とが関連付けられたバルブ制御マップが記憶されており、流量制御部１３６は、バルブ制御マップを参照して、差圧Ｐｂとパージ流量とに基づいて、バルブ２４０の開度を決定する。そして、流量制御部１３６は、決定した開度にバルブ２４０を制御する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態にかかるパージ処理装置２００によれば、開放流路２２０の開口２２２が車両の進行方向前方に臨むように、開放流路２２０を設置するといった簡易な構成で、蒸発燃料を効率よく吸気流路３０に導くことが可能となる。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４８】
例えば、上記実施形態において、開口２２２全体が、車両の進行方向前方に臨むように設置される構成を例に挙げて説明した。しかし、開口２２２にラム圧を印加させることができれば、開口２２２の少なくとも一部が車両の進行方向前方に臨むように設置されていればよい。また、開口２２２が車両の前面に臨むように設置される構成を例に挙げたが、車両の進行方向前方に臨むように設置されればよく、例えば、車両の側面や、上面に開口が設けられていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、空気導入部１６０の本体１６４が、空気導入口１６２から開口２２２に向かうに従って流路断面積が漸減する構成を例に挙げて説明した。しかし、空気導入口１６２が開口２２２より大きければ、開口２２２に印加される圧力を増加させることができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、パージ処理装置２００が開口圧力推定部１３４を備える構成を例に挙げて説明したが、開口圧力推定部１３４は必須の構成ではない。例えば、開口２２２に印加される圧力を検出するセンサを設けておき、流量制御部１３６は、センサが検出した圧力に基づいて、流量値を導出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気流路に供給するパージ処理装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｅ  エンジン
３０  吸気流路
１３４  開口圧力推定部
１３６  流量制御部
２００  パージ処理装置
２１０  キャニスタ
２２０  開放流路
２２２  開口
２３０  パージ流路
２４０  バルブ
【図１】
2017166465.tif 000003
【図２】
2017166465.tif 000004
【図３】
2017166465.tif 000005