(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関のアイドリング時以外を含む作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を含み、前記制御手段は前記制御弁の開度を前記内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料放出防止装置。
【請求項２】
前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記吸気系内の圧力を検出する圧力センサとを含み、前記制御手段は、前記制御弁の開度を前記内燃機関の回転数が大きいほど、又は前記吸気系内の圧力が高いほど大きく設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料放出装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記燃料タンクの内圧の負圧化を開始する際に前記制御弁の開度を前記設定された開度になるまで徐々に増加させることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の蒸発燃料放出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料放出防止装置、特に内燃機関の作動時及び停車時において燃料タンクの内圧が負圧になるように制御して燃料タンクから蒸発燃料が外気に放出するのを防止する内燃機関の蒸発放出防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載された燃料タンク内の蒸発燃料が外気中に放出するのを防止するために燃料タンクをキャニスタを介して内燃機関の吸気管に接続し、燃料タンク内の蒸発燃料を、内燃機関の停止時はキャニスタにより処理すると共に、内燃機関の作動時は内燃機関で燃焼させる技術が知られている。
【０００３】
また、上記技術の改良として、内燃機関の作動時に燃料タンク内を負圧化して、内燃機関の作動時はもとより内燃機関の停止後も燃料タンクの内圧を負圧に保持することにより、給油のためにフィラーキャップを開けても、燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出されることを防止するようにした内燃機関の蒸発燃料放出防止装置も既に提案されている（例えば、特願平９−３９７４０号）。
【０００４】
この装置では、燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサとを設け、燃料タンク内の燃料の温度に応じて予測される燃料タンク内の内圧の上昇分を見込んだ過度に負圧化された目標圧力値を決定する。そして、内燃機関の作動中の吸気管内の負圧を利用して、燃料タンクの内圧が上記目標圧力値となるように、上記タンク内圧センサの検出値によりフィードバックしつつ制御弁の開度を制御する。これにより、通常は燃料タンクの内圧を上記目標圧力値に維持することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、上記燃料タンクの目標圧力値への負圧化は内燃機関の作動時の吸気管内の負圧を利用するために車両の走行中に行われ、燃料タンクの負圧化を実行すべく制御弁を開弁すると、燃料タンク内の蒸発燃料が吸気管に吸引され、吸気管内の混合気の空燃比が急激に変化してショックが生じ運転性が悪化すると共に、排気エミッション特性が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気管内の負圧による燃料タンクの負圧化を実行する際に、吸気管内の混合気の空燃比が急激に変化して運転性及び排気エミッション特性の悪化を防止することができる内燃機関の蒸発燃料放出防止装置を提供することにある。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記内燃機関のアイドリング時以外を含む作動時及び停止時において前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する制御手段とを有する内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を含み、前記制御手段は前記制御弁の開度を前記内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、制御弁の開度が内燃機関の運転状態に応じて設定されるので、制御手段が内燃機関のアイドリング時以外を含む作動時及び停止時において燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する際に、前記制御弁の開度が内燃機関の運転状態に応じて設定され、その結果、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されショックが生じて運転性が悪化するのを防止すると共に、吸気系内の混合気の空燃比が急激に変化して排気エミッション特性が悪化するのを防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記吸気系内の圧力を検出する圧力センサとを含み、前記制御手段は、前記制御弁の開度を前記内燃機関の回転数が大きいほど、又は前記吸気系内の圧力が高いほど大きく設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、制御手段は前記制御弁の開度を前記内燃機関の回転数が大きいほど、又は前記吸気系内の圧力が高いほど大きく設定するので、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されるのを確実に防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記制御手段は前記燃料タンクの内圧の負圧化を開始する際に前記制御弁の開度を前記設定された開度になるまで徐々に増加させることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、前記制御弁の開度が漸増されるので、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されるのをより確実に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す全体構成図である。同図において、１は例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１５】
燃料噴射弁６が、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁６は燃料供給管７を介して燃料タンク９に接続されており、燃料供給管７の途中には燃料ポンプ８が設けられている。燃料タンク９は給油のための給油口１０を有しており、給油口１０にはフィラーキャップ１１が取付けられている。
【００１６】
燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００１７】
吸気管２の前記スロットル弁３の下流側には吸気系内の圧力を検出する圧力センサとしての吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３、及び外気温としての吸気温ＴＡを検出する吸気温（ＴＡ）センサ１４が装着されている。また、燃料タンク９には、燃料タンク９のタンク内圧（絶対圧）Ｐｔ（ｍｍＨｇ）を検出するタンク内圧（Ｐｔ）センサ１５と、燃料タンク９内の燃料の温度Ｔｇを検出する燃料温度（Ｔｇ）センサ１６とがそれぞれ設けられている。
【００１８】
エンジン回転数を検出する回転数（ＮＥ）センサ１７がエンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付けられている。ＮＥセンサ１７はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（ＴＤＣ信号パルス）を出力する。上記センサ１３〜１７の検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
次に燃料タンク９、蒸発燃料通路２０等から構成される蒸発燃料放出抑止系３１について説明する。
【００２０】
燃料タンク９は蒸発燃料通路２０を介して吸気管２のスロットル弁３の下流側に接続されており、蒸発燃料通路２０の途中には燃料タンク９の内圧を制御すべく蒸発燃料通路２０を開閉する制御弁３０が設けられている。制御弁３０は、その制御信号のデューティ比を変更することにより燃料タンク９内で発生する蒸発燃料の流量を制御するように構成されたデューティ制御タイプの電磁弁であり、制御弁３０の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、制御弁３０はその開度をリニアに変更可能なリニア制御タイプの電磁弁を使用してもよい。制御弁３０がデューティ制御タイプの場合は上記デューティ比が、リニア制御タイプの場合はその駆動電流が特許請求の範囲の「制御弁の開度」に対応する。
【００２１】
ＥＣＵ５は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、燃料噴射弁６や制御弁３０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２２】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、θＴＨセンサ４、ＰＢＡセンサ１３等の各種センサの出力信号に応じてエンジン１に供給する燃料量制御等を行う。燃料量制御は本発明の主題ではないので説明を省略する。
【００２３】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述のＰＢＡセンサ１３、ＮＥセンサ１７等の出力信号に応じて図２の処理に基づいて制御弁３０のデューティ比を決定する。図２は、本発明の実施の形態に係る蒸発燃料放出防止装置における蒸発燃料放出防止の制御処理を行うプログラムを示す。図２の処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００２４】
まず、ステップＳ１で、エンジン１のクランキングを検知する等によりエンジン１が作動中であるか否かを判別すると共に、ステップＳ２で、エンジン１が燃料カット中か否かを判別する。ステップＳ１及びＳ２の各判別で、エンジン１が停止中であり、又は燃料カット中であるときは、ＥＣＵ５のＣＰＵは後述する目標圧力値Ｐｏに制御された燃料タンク９内の負圧を保持するために制御弁３０を閉弁し（ステップＳ３）、次いでカウント値Ｎを０にセットして（ステップＳ４）、本処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ１及びＳ２の各判別で、エンジン１が作動中であり、かつ燃料カット中でなければ、Ｔｇセンサ１６により検出された燃料タンク９内の燃料温度Ｔｇを取り込み（ステップＳ５）、次いでＰｔセンサ１５により検出された燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを取り込む（ステップＳ６）。さらに、ＰＢＡセンサ１３により検出された吸気管内絶対圧ＰＢＡを取り込むと共に（ステップＳ７）、ＮＥセンサ１７により検出されたエンジン回転数ＮＥを取り込む（ステップＳ８）。
【００２６】
さらに、燃料タンク９内の目標圧力値（絶対圧）Ｐｏ（ｍｍＨｇ）を所定の設定方法（例えば、特願平９−３９７４０号）により算出する（ステップＳ９）。この目標圧力値Ｐｏは、エンジン１の停止後も燃料タンク９内の負圧が保持できるように、予測される燃料タンク９内のタンク圧力上昇分を見込んだ過度に負圧化された値である。上記予測され得る燃料タンク９内のタンク内圧上昇の要因としては、燃料タンク９内の燃料のその温度における保有熱量により燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発することと、外気温の上昇による燃料タンク９内の燃料の温度上昇により上記と同様に燃料の一部が蒸発することが挙げられる。
【００２７】
次に、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔが目標圧力値Ｐｏより大きいか否かを判別し（ステップＳ１０）、Ｐｔ≦Ｐｏのときは、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔをさらに負圧化する必要がないので、ステップＳ３及びＳ４を実行して、本処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ１０でＰｔ＞Ｐｏのときは、ステップＳ１１に進み、吸気管内絶対圧ＰＢＡがタンク内圧Ｐｔより小さいか否かを判別し、ＰＢＡ≧Ｐｔであれば、吸気管内絶対圧ＰＢＡによりタンク内圧Ｐｔをさらに負圧化することはできないと判断し、ステップＳ３及びＳ４を実行して、本処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ１１でＰＢＡ＜Ｐｔのときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて図３に示すように設定された制御弁３０の目標デューティ比ＤＲＯ（％）を検索する（ステップＳ１２）。図３においては、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡの少なくとも一方が大きくなるほど制御弁３０の目標デューティ比ＤＲＯ（％）が大きくなるように設定されている。この目標デューティ比ＤＲＯは、燃料タンク９内のタンク内圧Ｐｔが目標圧力値（絶対圧）Ｐｏ（ｍｍＨｇ）以下となるような値を執る。
【００３０】
続くステップＳ１３では、カウント値Ｎを１だけインクリメントし、次いで、ステップＳ１４でカウント値Ｎが所定値Ｎ１（例えば、１００）になったか否かを判別する。最初は所定値Ｎ１になっていないので、ステップＳ１５からＳ１７をスキップする。ステップＳ１４でＮ＝Ｎ１のときは、ステップＳ１５に進み、制御弁３０のデューティ比ＤＲに所定値Δｄ（例えば５％）を加算する。
【００３１】
次に、ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出されたデューティ比ＤＲに基づいて制御弁３０を開弁して（ステップＳ１６）、カウント値Ｎを０にセットする（ステップＳ１７）。
【００３２】
さらに、制御弁３０のデューティ比ＤＲがステップＳ１２で検索された目標デューティ比ＤＲＯより大きいか否かを判別し（ステップＳ１８）、大きければ、制御弁３０のデューティ比ＤＲが目標デューティ比ＤＲＯになったとして、ステップＳ３及びＳ４を実行して、本処理を終了する。一方、ステップＳ１８でＤＲ＜ＤＲＯのときは、上記ステップＳ１３〜Ｓ１７を繰り返し実行する。
【００３３】
図２の処理によれば、制御弁３０のデューティ比ＤＲは、ステップＳ１２で検索された目標デューティＤＲＯになるまで所定時間間隔毎に所定値Δｄづつ漸増され、吸気管２内に燃料タンク９内の蒸発燃料が急激に吸入されるのを確実に防止し、燃料タンク９の負圧化開始時のショックを回避することができる。このときの制御弁３０の開度変化を図４に示す。
【００３４】
特許請求の範囲の制御手段としての機能は図２のフローチャートに示すように本実施の形態ではＥＣＵ５がソフトウェアとして備えている。
【００３５】
以上の構成により、エンジン１の作動中において、制御弁３０のデューティ比ＤＲを目標デューティ比ＤＲＯに制御することにより吸気管２内の負圧を燃料タンク９内に作用させて、燃料タンク９内を前記所定の目標圧力値Ｐｏに保持する。その結果、エンジン１の作動中はもとより停止後も燃料タンク９内は負圧に保持され、給油のためフィラーキャップ１１を開けても燃料タンク９内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。さらに、制御弁３０のデューティ比ＤＲは、ステップＳ１２で検索された目標デューティ比ＤＲＯになるまで所定時間間隔毎に所定値Δｄづつ漸増されて、吸気管２内に燃料タンク９内の蒸発燃料が急激に吸入されショックが生じて運転性の悪化を防止し、吸気管２内の混合気の空燃比が急激に変化して排気エミッション特性が悪化するのを防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、制御弁の開度が内燃機関の運転状態に応じて設定されるので、制御手段が内燃機関のアイドリング時以外を含む作動時及び停止時において燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する際に、前記制御弁の開度が内燃機関の運転状態に応じて設定され、その結果、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されショックが生じて運転性が悪化するのを防止すると共に、吸気系内の混合気の空燃比が急激に変化して排気エミッション特性が悪化するのを防止することができる。
【００３７】
請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、制御手段は前記制御弁の開度を前記内燃機関の回転数が大きいほど、又は前記吸気系内の圧力が高いほど大きく設定するので、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されるのを確実に防止することができる。
【００３８】
請求項３に記載の内燃機関の蒸発燃料放出防止装置によれば、前記制御弁の開度が漸増されるので、吸気系内に燃料タンク内の蒸発燃料が急激に吸入されるのをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置の構成を示す全体構成図である
【図２】本発明の実施の形態に係る蒸発燃料放出防止装置における蒸発燃料放出防止の制御処理を行うプログラムのフローチャートである。
【図３】制御弁３０の目標デューティ比ＤＲＯの設定方法を説明するエンジン回転数−吸気管内絶対圧グラフである。
【図４】制御弁３０の開度変化を示す時間−制御弁デューティ比グラフである。
【符号の説明】
１  内燃エンジン
２  吸気管
３  スロットル
５  ＥＣＵ（制御手段）
９  燃料タンク
１０  給油口
１１  フィラーキャップ
１３  吸気管内絶対圧センサ（圧力センサ）
１５  タンク内圧センサ
１６  燃料温度センサ
１７  回転数センサ
２０  蒸発燃料通路
３０  制御弁
３１  蒸発燃料放出抑止系
【図１】
0003765646.tif 000002
【図２】
0003765646.tif 000003
【図３】
0003765646.tif 000004
【図４】
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