(57)【要約】【課題】希釈空気調整弁の固着を適切に防止すること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】蒸発燃料処理装置は、各気筒別吸気通路のそれぞれに吸気制御弁が配設された多気筒内燃機関に適用され、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を処理するために利用される。具体的には、蒸発燃料処理装置は、各分岐通路を互いに連通する連通部を介してパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、パージガスを希釈する希釈空気を導く希釈空気供給通路と、パージ通路に供給する希釈空気量を調整する希釈空気調整弁とを有する。そして、強制駆動手段は、内燃機関における爆発が行われないと予測される運転領域において、希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる。これにより、内燃機関の回転変動を抑制しつつ、希釈空気調整弁の固着を適切に防止することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に分岐した分岐通路を備えた吸気通路と、各分岐通路に設けられて吸入空気流量を調整可能なスロットル弁と、を有する多気筒内燃機関に適用され、
前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通する連通部を介して、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、
前記パージ通路に接続され、前記パージガスを希釈する希釈空気を導く希釈空気供給通路と、
前記希釈空気供給通路上に設けられ、前記パージ通路に供給する希釈空気量を調整する希釈空気調整弁と、
前記内燃機関における爆発が行われないと予測される運転領域において、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる強制駆動手段と、を備え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】
前記強制駆動手段は、前記内燃機関の始動前に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記強制駆動手段は、前記内燃機関の停止時に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる請求項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】
前記強制駆動手段は、前記内燃機関におけるフューエルカット中に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる請求項１乃至３のいずれか一項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、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒毎に設けられた独立の吸気管のそれぞれにスロットル弁が配置された内燃機関に適用され、独立の吸気管を各スロットル弁の下流にて全気筒に対して共通の連通管により連通し、その連通管に燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを導くパージ配管を接続した蒸発燃料処理装置が知られている。また、特許文献１には、気筒毎に設けられた独立吸気通路のそれぞれにアシストエア式の燃料噴射弁を設け、その燃料噴射弁に空気を送り込むアシストエア通路にパージ通路を接続して、パージガスを希釈するアシストエア（以下では、「希釈空気」又は単に「空気」と呼ぶ。）と共に燃料噴射弁を介して各独立吸気通路に供給するようにした蒸発燃料処理装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８９８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１に記載された装置では、吸入空気量に対する制御の都合上、優先的にスロットル弁を可変させており、希釈空気を調整する弁（以下、「希釈空気調整弁」とも呼ぶ。）を固定開度に設定したり、動作範囲や動作頻度を限定していた。そのため、希釈空気調整弁が長時間に渡り動作しない状態が続き、希釈空気調整弁が固着してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、適切なタイミングで希釈空気調整弁を動作させることで、希釈空気調整弁の固着を防止可能な内燃機関の蒸発燃料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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関の蒸発燃料処理装置は、気筒毎に分岐した分岐通路を備えた吸気通路と、各分岐通路に設けられて吸入空気流量を調整可能なスロットル弁と、を有する多気筒内燃機関に適用され、前記スロットル弁よりも下流側の位置で各分岐通路を互いに連通する連通部を介して、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を含むパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、前記パージ通路に接続され、前記パージガスを希釈する希釈空気を導く希釈空気供給通路と、前記希釈空気供給通路上に設けられ、前記パージ通路に供給する希釈空気量を調整する希釈空気調整弁と、前記内燃機関における爆発が行われないと予測される運転領域において、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる強制駆動手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、各気筒別吸気通路のそれぞれに吸気制御弁が配設された多気筒内燃機関に適用され、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を処理するために好適に利用される。具体的には、内燃機関の蒸発燃料処理装置は、各分岐通路を互いに連通する連通部を介してパージガスを各分岐通路へ導くパージ通路と、パージガスを希釈する希釈空気を導く希釈空気供給通路と、パージ通路に供給する希釈空気量を調整する希釈空気調整弁とを有する。そして、強制駆動手段は、内燃機関における爆発が行われないと予測される運転領域において、希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる。これにより、内燃機関の回転変動を抑制しつつ、希釈空気調整弁の固着を防止することが可能となる。
【０００８】
上記の内燃機関の蒸発燃料処理装置において好適には、前記強制駆動手段は、前記内燃機関の始動前に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる。
【０００９】
また好適には、前記強制駆動手段は、前記内燃機関の停止時に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる。
【００１０】
更に好適には、前記強制駆動手段は、前記内燃機関におけるフューエルカット中に、前記希釈空気調整弁を強制的に開閉駆動させる。これにより、強制駆動を行う頻度を増やすことができ、希釈空気調整弁の固着をより確実に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関１の要部を示している。
【００１３】
内燃機関１は４つの気筒２が一方向に並べられた直列４気筒火花点火内燃機関（多気筒内燃機関）として構成されている。各気筒２には吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ設けられる。吸気通路３は気筒２毎に分岐された分岐通路３ａと、各分岐通路３ａが接続されたサージタンク３ｂとを有している。サージタンク３ｂの上流側には空気濾過用のエアクリーナ５が設けられ、そのエアクリーナ５の下流でかつ分岐通路３ａが分岐する分岐位置よりも上流の吸気通路３には吸入空気流量を検出できるエアフロメータ６が設けられている。各分岐通路３ａには、吸入空気流量を調整できるように開度調整可能なスロットル弁７が一つずつ設けられるとともに、スロットル弁７の下流側に燃料を噴射するインジェクタ８が一つずつ設けられる。各スロットル弁７は各分岐通路３ａを貫くように延びる弁軸７ａに取り付けられ、その弁軸７ａはアクチュエータ７ｂにて回転駆動される。これにより、各スロットル弁７はいわゆる独立スロットル弁として機能する。
【００１４】
図２にも示したように、各スロットル弁７の下流側には、各分岐通路３ａ間の圧力差を緩和するため、各分岐通路３ａをスロットル弁７の下流側の位置で互いに連通するバランス通路９が設けられている。また分岐通路３ａには、燃料タンク２０にて発生したベーパー（蒸発燃料）を含むパージガスを導くためのパージ通路１０がバランス通路９に対向するようにして接続される。パージ通路１０はスロットル弁７の下流側の位置で各分岐通路３ａを互いに連通する連通部１０ａを備えており、その連通部１０ａの通路面積はバランス通路９の通路面積よりも小さくなるように構成されている。連通部１０ａの通路面積の絶対的な大きさは適宜に設定してよく、その通路面積は連通部１０ａ内に脈動が発生しない、或いは極めて小さな脈動が発生する程度の大きさとすることが好ましい。
【００１５】
図１に示すように、パージ通路１０は蒸発燃料を吸着するキャニスタ１１を介して燃料タンク２０に接続される。キャニスタ１１は大気に開放する空気導入管１１ａにて空気を導入しつつ内蔵する活性炭で燃料タンク２０から導かれた蒸発燃料を吸着する周知のものである。キャニスタ１１と連通部１０ａとの間にはパージ通路１０に空気（希釈空気）を導入するための希釈空気供給通路１２が接続される。希釈空気供給通路１２の他の一端はサージタンク３ｂに接続される。希釈空気供給通路１２には、パージ通路１０に供給する希釈空気量を調整可能な希釈空気調整弁１３が設けられる。希釈空気調整弁１３は、図１中の破線矢印で示すように、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０によって開度などが制御される。希釈空気供給通路１２にて希釈空気がパージ通路１０に導かれることにより、パージ通路１０を流れるパージガスはその希釈空気によって希釈される。
【００１６】
希釈空気供給通路１２とパージ通路１０との接続位置よりも下流側には、パージガスと希釈空気との混合を促進する混合促進部１０ｂが設けられる。具体的には、混合促進部１０ｂは、パージ通路１０が蛇行することにより構成されている。
【００１７】
内燃機関１の各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０により制御されている。ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。ＥＣＵ５０は、主に、本発明における強制駆動手段として機能し、希釈空気調整弁１３に対する制御を行う。なお、ＥＣＵ５０は内燃機関１の他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１８】
以上の形態によれば、バランス通路９よりも通路面積が小さく構成された連通部１０ａが設けられているため、その連通部１０ａの流路抵抗により連通部１０ａの圧力が各分岐通路３ａよりも高くなって、図２の矢印で示すような定常的な流れが形成される。その流れを利用してパージガスが各分岐通路３ａへ導入されるので蒸発燃料を大気に開放することなく処理できる。各分岐通路３ａへ導入されるパージガスは希釈空気供給通路１２にて導かれた希釈空気にて希釈されるため、濃度の高いパージガスの分岐通路３ａへの導入による空燃比の急変を抑制できる。
【００１９】
また、希釈空気供給通路１２による希釈空気の取出し位置はエアフロメータ６の下流に位置し、エアフロメータ６によって計量された空気によってパージガスが希釈されるので、希釈に用いた空気量を見込んで燃料噴射量を決めることができ、空燃比の変動を更に抑制することができる。しかも、その空気はサージタンク３ｂから取り出されるので、希釈空気供給通路１２による希釈空気の供給が吸気脈動の影響を受けることを防止できる。
【００２０】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ５０が希釈空気調整弁１３に対して行う制御方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、希釈空気調整弁１３の固着防止を目的として、内燃機関１における爆発が行われないと予測される運転領域において、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動させる。このような制御を行う理由は、以下の通りである。
【００２１】
内燃機関１への吸入空気量の制御を行う場合には、基本的には、スロットル弁７の開度が調整され、希釈空気調整弁１３の開度はほとんど調整されない。これは、スロットル弁７と希釈空気調整弁１３との両方の協調制御を行うと、制御においてハンチングなどが発生する場合があるからである。具体的には、希釈空気調整弁１３は、パージガス希釈に特化した動作を行うために、固定開度に設定されているか、若しくはスロットル弁７と比較して動作頻度、動作範囲がかなり限定されている。このように希釈空気調整弁１３の動作頻度や動作範囲などを限定すると、希釈空気調整弁１３が長時間に渡り動作しない状態が続き、その結果、希釈空気調整弁１３が固着してしまう場合がある。
【００２２】
したがって、本実施形態では、このような希釈空気調整弁１３の固着を防止するために、ＥＣＵ５０は、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動する。詳しくは、ＥＣＵ５０は、内燃機関１における爆発が行われないと予測される運転領域において、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。こうするのは、希釈空気調整弁１３を強制駆動したことに起因する、内燃機関１の回転変動（トルク変動）などを抑制するためである。
【００２３】
以下で、ＥＣＵ５０が希釈空気調整弁１３に対して行う制御例について説明する。
【００２４】
（第１の制御例）
第１の制御例では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１の始動前に、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動する。詳しくは、ＥＣＵ５０は、イグニッションがオンであり、且つスタータがオンとなる前である場合、若しくは、イグニッションがオンであり、且つクランキング中でない場合に、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。例えば、ＥＣＵ５０は、希釈空気調整弁１３を全開→全閉に制御したり、希釈空気調整弁１３を全閉→全開→全閉に制御したり、希釈空気調整弁１３を全閉→全開→元の開度（その時点での開度）に制御したりすることで、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。このように、内燃機関１の始動前に希釈空気調整弁１３を強制駆動することにより、内燃機関１の回転変動を抑制しつつ、希釈空気調整弁１３の固着を防止することが可能となる。
【００２５】
（第２の制御例）
第２の制御例では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１の停止時に、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動する。詳しくは、ＥＣＵ５０は、イグニッションがオフとなった後であり、且つ燃料噴射・点火が停止してから所定時間経過しており、尚且つＥＣＵ５０及び希釈空気調整弁１３が動作可能な状態となっている場合（即ち、メインリレー制御中）に、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。例えば、ＥＣＵ５０は、希釈空気調整弁１３を全開→全閉に制御したり、希釈空気調整弁１３を全閉→全開→全閉に制御したり、希釈空気調整弁１３を全閉→全開→元の開度（その時点での開度）に制御したりすることで、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。このように、内燃機関１の停止時に希釈空気調整弁１３を強制駆動することにより、内燃機関１の回転変動を抑制しつつ、希釈空気調整弁１３の固着を防止することが可能となる。
【００２６】
（第３の制御例）
第３の制御例では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１におけるフューエルカット中に（燃料カット中に）、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動する。つまり、第３の制御例では、内燃機関１の動作中において、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。例えば、ＥＣＵ５０は、希釈空気調整弁１３を全閉→全開→元の開度（その時点での開度）に制御したり、希釈空気調整弁１３を全開→全閉→元の開度に制御したりすることで、希釈空気調整弁１３を強制駆動する。このように、フューエルカット中に希釈空気調整弁１３を強制駆動することにより、内燃機関１の回転変動を抑制しつつ、希釈空気調整弁１３の固着を防止することが可能となる。また、第３の制御例では内燃機関１の動作中に強制駆動を行うため、上記の第１及び第２の制御例と比較して、強制駆動を行う頻度を増やすことができ、希釈空気調整弁１３の固着をより確実に防止することが可能となる。
【００２７】
（変形例）
上記の第１乃至第３の制御例では、内燃機関１の始動前、内燃機関１の停止時、及びフューエルカット中のいずれかにおいて、希釈空気調整弁１３を強制駆動する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、内燃機関１の始動前、内燃機関１の停止時、及びフューエルカット中のうちの少なくともいずれかのタイミングにおいて、希釈空気調整弁１３を強制的に開閉駆動することができる。つまり、第１乃至第３の制御例における制御を組み合わせて実行しても良いし、第１乃至第３の制御例における制御を全て実行しても良い。また、このように制御を行う場合において、１トリップにつき１回のみ、希釈空気調整弁１３を強制駆動しても良いし、上記したような条件（始動前、停止時、フューエルカット中といった条件）が成立するたびに希釈空気調整弁１３を繰り返し強制駆動しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る蒸発燃料処理装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面を示した断面模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１  内燃機関
２  気筒
３  吸気通路
３ａ  分岐通路
３ｂ  サージタンク
７  スロットル弁
９  バランス通路
１０  パージ通路
１０ａ  連通部
１０ｂ  混合促進部
１２  希釈空気供給通路
１３  希釈空気調整弁
２０  燃料タンク
５０  ＥＣＵ（Engine Control Unit）
【図１】
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【図２】
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