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JP3512998B2 - 過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置

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JP3512998B2
JP3512998B2 JP34658397A JP34658397A JP3512998B2 JP 3512998 B2 JP3512998 B2 JP 3512998B2 JP 34658397 A JP34658397 A JP 34658397A JP 34658397 A JP34658397 A JP 34658397A JP 3512998 B2 JP3512998 B2 JP 3512998B2
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Japan
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purge
way valve
internal combustion
combustion engine
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匡行 猿渡
純一 古屋
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株式会社日立ユニシアオートモティブ
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は過給機付内燃機関の
蒸発燃料処理装置に関し、詳しくは、過給圧をリサーキ
ュレーションする構成を備えた過給機付内燃機関におけ
る蒸発燃料処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、燃料タンク内で発生した蒸発
燃料を一時的にキャニスタに吸着させ、該キャニスタに
吸着された蒸発燃料を、機関に吸入させて燃焼させる構
成の蒸発燃料処理装置が知られている(実開平1−58
760号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ターボチャ
ージャー付内燃機関においては、コンプレッサーの上流
側と下流側とを連通させるバイパス通路を設け、コンプ
レッサー下流側におけるスロットル負圧が所定値以上に
なると(真空に近くなると)、前記バイパス通路に介装
されたリサーキュレーションバルブを開いて、コンプレ
ッサー下流側の過給圧を上流側にリサーキュレーション
させて過給圧を低下させるリサーキュレーションシステ
ムが知られている。
【0004】しかしながら、従来では、上記の蒸発燃料
処理装置とリサーキュレーションシステムとは、それぞ
れに個別に設けられていたため、配管構成が複雑になっ
てしまうという問題があった。本発明は上記問題点に鑑
みなされたものであり、蒸発燃料処理装置とリサーキュ
レーションシステムとで配管を一部共用できるようにし
て、過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置における配管
構成を簡略化することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明では、燃料タンクから発生した蒸発燃料をキャニス
タに吸着捕集し、該キャニスタに吸着捕集した蒸発燃料
をパージ通路を介して機関の吸気通路内に供給させて燃
焼させるよう構成された蒸発燃料処理装置を備える一
方、コンプレッサー下流の過給圧をバイパス通路を介し
て上流側に循環させるリサーキュレーションシステムを
備えた過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
前記バイパス通路に3方弁を介装すると共に、該3方弁
に前記パージ通路を接続し、吸気圧に応じて前記3方弁
を制御して、前記バイパス通路を介して過給圧のリサー
キュレーションが行われる状態と、前記バイパス通路を
介してパージエアをコンプレッサー上流側に供給する状
とに切り換えるよう構成した。
【0006】かかる構成によると、過給圧のリサーキュ
レーションが行われる経路の一部が、吸気圧からリサー
キュレーションの必要がないと判断される状態では、
ージエアの供給用として使用されて、コンプレッサー上
流側の負圧を利用してパージエアを吸気通路内に供給す
る。請求項2記載の発明では、前記バイパス通路に3方
弁を介装すると共に、該3方弁に前記パージ通路を接続
し、前記バイパス通路を介して過給圧のリサーキュレー
ションが行われる状態と、前記バイパス通路を介してパ
ージエアをコンプレッサー上流側に供給する状態とを前
記3方弁により切り換えるよう構成すると共に、前記コ
ンプレッサー下流側に負圧発生機構を備え、パージエア
を前記負圧発生機構下流側に供給する第2パージ通路
を、前記3方弁上流側の前記パージ通路から分岐延設さ
せる構成とした。
【0007】かかる構成によると、前記バイパス通路を
介して過給圧のリサーキュレーションが行われる状態に
おいて、第2パージ通路が接続される部分の負圧を利用
して機関へのパージエアの供給が可能となる。尚、前記
負圧発生機構とは、一般的には、スロットル弁(スロッ
トルチャンバー)であるが、ベンチュリー等の固定され
た絞りであっても良い。
【0008】請求項3記載の発明では、前記3方弁を、
吸気圧を駆動源として切り換え動作させる構成とした。
かかる構成によると、過給圧やスロットル負圧(スロッ
トル下流側の吸気圧)などに応じて過給圧のリサーキュ
レーションを行わせるシステムでは、スロットル負圧を
ダイヤフラムに導いて、このダイヤフラムによってキャ
ニスタパージ状態と過給圧のリサーキュレーション状態
とに3方弁を切り換える。
【0009】請求項4記載の発明では、前記3方弁の切
り換えを、吸気圧の検出結果に基づいて電子制御する構
成とした。かかる構成によると、吸気圧を直接センサで
検出するか、又は、機関の運転状態からの推定によって
間接的に検出し、該検出結果に基づいてモータやソレノ
イド等のアクチュエータを制御することで、3方弁を切
り換え駆動させる。
【0010】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、過給圧の
リサーキュレーションが行われる経路の一部を、吸気圧
に応じてパージエアの供給用として選択的に使用するの
で、リサーキュレーションシステム及び蒸発燃料処理装
置における配管構成を簡略化して、部品点数,コストの
削減を図れるという効果がある。
【0011】請求項2記載の発明によると、過給圧のリ
サーキュレーションが行われる状態においても、キャニ
スタパージが行わせることができるという効果がある。
請求項3記載の発明によると、簡便な構成によってキャ
ニスタパージと過給圧のリサーキュレーションとを切り
換えられるという効果ある。請求項4記載の発明による
と、精度良くキャニスタパージと過給圧のリサーキュレ
ーションとを制御できるという効果がある。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明の第1の実施形態を示す機関のシ
ステム構成図であり、スロットル弁1の上流側に、過給
機としてのターボチャージャー(排気タービン駆動過給
機)のコンプレッサー2が介装され、このコンプレッサ
ー2で過給された吸気が機関3に供給される。
【0013】また、前記コンプレッサー2を迂回するバ
イパス通路4が設けられ、該バイパス通路4には、電磁
式の3方弁5が介装されている。一方、前記機関3に
は、蒸発燃料処理装置11が備えられている。前記蒸発燃
料処理装置11は、キャニスタ12内に充填された活性炭な
どの吸着剤に、燃料タンク13内で発生した蒸発燃料を吸
着捕集させ、該吸着剤に吸着された燃料をパージし、該
パージエアをパージ通路14を介して機関1の吸気通路に
供給するものであり、前記パージ通路14は、前記3方弁
5に接続されている。
【0014】前記キャニスタ12には、燃料タンク13内の
圧力が所定以上になったときに開くチェックバルブ15が
介装された蒸発燃料通路16を介して燃料タンク13内の蒸
発燃料が導入されるようになっている。また、前記パー
ジ通路14には、電磁式のパージ制御弁17が介装されてい
る。前記3方弁5は、コンプレッサー2の上下流を連通
させる状態と、パージ通路14をコンプレッサー2上流側
に連通させる状態とのいずれかに切り換えるものであ
り、前記パージ制御弁17と共に、マイクロコンピュータ
を内蔵したコントロールユニット21によって制御され
る。
【0015】前記コントロールユニット21には、前記3
方弁5,パージ制御弁17の制御のために各種センサから
の検出信号が入力される。前記各種センサとしては、機
関3の吸入空気量を検出するエアフローメータ22,スロ
ットル弁1の開度を検出するスロットルセンサ23,機関
3の回転速度を検出する回転センサ(クランク角セン
サ)24などが設けられている。
【0016】そして、図2のフローチャートに示すよう
にして、前記3方弁5,パージ制御弁17を制御する。ま
ず、S1では、吸入空気量,機関回転速度,スロットル
開度等に基づいてスロットル負圧(吸気圧)を推定す
る。尚、上記のように、機関3の運転条件からスロット
ル負圧を推定する代わりに、直接圧力センサでスロット
ル負圧を検出させても良い。
【0017】そして、S2では、前記S1で求められた
スロットル負圧が所定値以上(スロットル下流の吸気圧
がマイナスの所定値以下)であるか否かを判別する。そ
して、急減速運転等によって、スロットル負圧が所定値
以上となっているときには、S3へ進み、バイパス通路
4を介してコンプレッサー2の上下流間が連通されるよ
うに前記3方弁5を切り換え制御し、コンプレッサー2
下流側の過給圧が上流側にリサーキュレーションされる
ようにする。
【0018】一方、スロットル負圧が所定値未満である
とき(スロットル下流の吸気圧がマイナスの所定値を越
えているとき)には、S4へ進み、前記パージ通路14が
3方弁5及びバイパス通路4を介してコンプレッサー2
上流側に連通されるように、前記3方弁5を切り換え制
御する。これにより、コンプレッサー2上流側の負圧を
利用して、過給状態でもキャニスタパージが行える状態
となる。
【0019】そして、S5では、要求パージ流量を、前
記吸入空気量,機関回転速度,スロットル開度等の運転
条件に応じて決定し、次のS6では、要求パージ流量を
前記パージ制御弁17の制御デューティに変換して、該デ
ューティの駆動信号を前記パージ制御弁17に出力する。
上記構成によると、過給圧のリサーキュレーションが必
要とされる条件では、バイパス通路4を介して過給圧の
リサーキュレーションを行わせる一方、リサーキュレー
ションの必要がないときには、バイパス通路4の一部を
用いてキャニスタパージを行わせるので、リサーキュレ
ーションシステムと蒸発燃料処理装置とにおける配管構
成を簡略化できる。
【0020】図3は第2の実施形態のシステム構成図で
あり、前記図1と同一要素には同一符号を付してある。
図3に示す第2の実施形態では、3方弁5とパージ制御
弁17との間のパージ通路14から分岐して、スロットル弁
1(負圧発生機構)下流側の吸気通路に連通される第2
パージ通路14aが設けられている。また、前記第2パー
ジ通路14aには、キャニスタ12から吸気通路に向けての
流れのみを許容するチェックバルブ18が介装されてい
る。
【0021】かかる構成において、コントロールユニッ
ト21は、図4のフローチャートに示すようにして、前記
前記3方弁5,パージ制御弁17を制御する。まず、S11
では、スロットル負圧の推定又はセンサによる検出を行
う。そして、S12では、スロットル負圧が所定値以上で
あるか否かを判別し、スロットル負圧が所定値以上であ
れば、S13へ進んで、前記3方弁5の切り換え制御によ
って、バイパス通路4を介してコンプレッサー2の上下
流間が連通されるようにする。
【0022】また、S14では、要求パージ流量を決定
し、S15では、前記第2パージ通路14aを介して前記要
求パージ流量のキャニスタパージを行わせるべく、前記
パージ制御弁17の制御デューティを決定して出力する。
これにより、過給圧のリサーキュレーションを行わせつ
つ、スロットル負圧を利用してキャニスタパージを行わ
せることができる。
【0023】一方、S12でスロットル負圧が所定値未満
であると判別されたときには、S16へ進み、パージ通路
14がバイパス通路4を介してコンプレッサー2の上流側
に連通されるように3方弁5を切り換え制御する。そし
て、S17で要求パージ流量を演算すると、次のS18で
は、パージ通路14及びバイパス通路4を介してコンプレ
ッサー2の上流側にキャニスタパージを行わせるべく、
前記パージ制御弁17の制御デューティを決定して出力す
る。
【0024】コンプレッサー2の上流側にキャニスタパ
ージを行わせる構成であれば、コンプレッサー2の上流
側の負圧を利用して、過給時であっても、キャニスタパ
ージを行わせることができる。尚、上記第1,第2の実
施形態において、3方弁5の切り換えを電子制御する構
成としたが、スロットル負圧をダイヤフラムに導いて、
ダイヤフラムによって3方弁を機械的に切り換え駆動さ
せる構成としても良い。この場合、図2及び図4のフロ
ーチャートにおけるスロットル負圧の判定、及び、該判
定結果に基づく3方弁5の切り換え制御は省略されるこ
とになる。
【0025】また、過給機としては、ターボチャージャ
ーの他、スーパーチャージャーであっても良い。更に、
コンプレッサーをスロットル下流に備える構成であって
も良く、かかる構成においてコンプレッサー下流側の過
給圧(吸気圧)に応じて前記バイパス通路4の開閉を制
御する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における内燃機関のシステム構
成図。
【図2】第1の実施形態における制御内容を示すフロー
チャート。
【図3】第2の実施形態における内燃機関のシステム構
成図。
【図4】第2の実施形態における制御内容を示すフロー
チャート。
【符号の説明】
1 スロットル弁 2 コンプレッサー 3 内燃機関 4 バイパス通路 5 3方弁 11 蒸発燃料処理装置 12 キャニスタ 13 燃料タンク 14 パージ通路 14a 第2パージ通路 15 チェックバルブ 16 蒸発燃料通路 17 パージ制御弁 21 コントロールユニット 22 エアフローメータ 23 スロットルセンサ 24 回転センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 37/00 301 F02B 33/00 F02M 25/08 F02M 25/08 301

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料タンクから発生した蒸発燃料をキャニ
    スタに吸着捕集し、該キャニスタに吸着捕集した蒸発燃
    料をパージ通路を介して機関の吸気通路内に供給させて
    燃焼させるよう構成された蒸発燃料処理装置を備える一
    方、 コンプレッサー下流の過給圧をバイパス通路を介して上
    流側に循環させるリサーキュレーションシステムを備え
    た過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、 前記バイパス通路に3方弁を介装すると共に、該3方弁
    に前記パージ通路を接続し、吸気圧に応じて前記3方弁を制御して、 前記バイパス通
    路を介して過給圧のリサーキュレーションが行われる状
    態と、前記バイパス通路を介してパージエアをコンプレ
    ッサー上流側に供給する状態とに切り換えるよう構成し
    たことを特徴とする過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装
    置。
  2. 【請求項2】燃料タンクから発生した蒸発燃料をキャニ
    スタに吸着捕集し、該キャニスタに吸着捕集した蒸発燃
    料をパージ通路を介して機関の吸気通路内に供給させて
    燃焼させるよう構成された蒸発燃料処理装置を備える一
    方、 コンプレッサー下流の過給圧をバイパス通路を介して上
    流側に循環させるリサーキュレーションシステムを備え
    た過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、 前記バイパス通路に3方弁を介装すると共に、該3方弁
    に前記パージ通路を接続し、前記バイパス通路を介して
    過給圧のリサーキュレーションが行われる状態と、前記
    バイパス通路を介してパージエアをコンプレッサー上流
    側に供給する状態とを前記3方弁により切り換えるよう
    構成すると共に、 前記コンプレッサー下流側に負圧発生機構を備え、パー
    ジエアを前記負圧発生機構下流側に供給する第2パージ
    通路を、前記3方弁上流側の前記パージ通路から分岐延
    設させたことを特徴とする過給機付内燃機関の蒸発燃料
    処理装置。
  3. 【請求項3】前記3方弁を、吸気圧を駆動源として切り
    換え動作させることを特徴とする請求項記載の過給機
    付内燃機関の蒸発燃料処理装置。
  4. 【請求項4】前記3方弁の切り換えを、吸気圧の検出結
    果に基づいて電子制御することを特徴とする請求項
    載の過給機付内燃機関の蒸発燃料処理装置。
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