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技術 内燃機関の給油制御装置

出願人 トヨタ自動車株式会社愛三工業株式会社
発明者 福井啓太山崎誠宮部善和
出願日 2019年2月25日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-031630
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-133578
状態 未査定
技術分野 燃料・空気・混合気への2次燃料等の供給
主要キーワード ネジ山付き孔 設定速 ステップ増加 ネジ山付き 液体領域 リッドオープナ 給油制御 給油制御装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

封鎖弁開弁速度が低いときにも高いときにも、給油を良好に行う。

解決手段

内燃機関給油制御装置1は、燃料タンク2と、燃料タンク内ガス領域に連通されたベーパ管16と、ベーパ管内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁24と、アクチュエータ30によって開放又は閉鎖されるように構成されている給油リッド29と、電子制御ユニット40と、を備える。給油リッドを開放すべきときに、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように封鎖弁を駆動するとともに、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度未満のときにアクチュエータを制御して給油リッドを閉鎖し、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度以上のときにアクチュエータを制御して給油リッドを開放する。封鎖弁の開弁速度が低いときには、封鎖弁の開弁速度が高いときに比べて、設定開度が大きく設定されている。

概要

背景

内燃機関給油制御装置であって、燃料タンクと、燃料タンク内ガス領域に連通されたベーパ通路と、ベーパ通路内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁と、リッドオープナによって開放又は閉鎖されるリッドドアと、を備えた内燃機関の給油制御装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。この給油制御装置では、リッドドアを開放するための給油スイッチが操作されると、封鎖弁が開弁され、次いで燃料タンク内の圧力が所定値以下になると、封鎖弁の開弁量が所定量Cまで増大されるように封鎖弁に制御信号が発せられ、次いでリッドオープナが制御されてリッドドアが開放される(例えば、段落0042等)。

概要

封鎖弁の開弁速度が低いときにも高いときにも、給油を良好に行う。内燃機関の給油制御装置1は、燃料タンク2と、燃料タンク内のガス領域に連通されたベーパ管16と、ベーパ管内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁24と、アクチュエータ30によって開放又は閉鎖されるように構成されている給油リッド29と、電子制御ユニット40と、を備える。給油リッドを開放すべきときに、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように封鎖弁を駆動するとともに、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度未満のときにアクチュエータを制御して給油リッドを閉鎖し、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度以上のときにアクチュエータを制御して給油リッドを開放する。封鎖弁の開弁速度が低いときには、封鎖弁の開弁速度が高いときに比べて、設定開度が大きく設定されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関給油制御装置であって、燃料タンクと、前記燃料タンク内ガス領域に連通されたベーパ管と、前記ベーパ管内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁と、アクチュエータによって開放又は閉鎖されるように構成されている給油リッドと、電子制御ユニットであって、前記給油リッドを開放すべきときに、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように前記封鎖弁を駆動するとともに、前記封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度未満のときに前記アクチュエータを制御して前記給油リッドを閉鎖し、前記封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度以上のときに前記アクチュエータを制御して前記給油リッドを開放する、ように構成されている電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは更に、前記封鎖弁の開弁速度が低いときには、前記封鎖弁の開弁速度が高いときに比べて、大きくなるように前記設定開度を設定する、ように構成されている、内燃機関の給油制御装置。

技術分野

0001

本開示は内燃機関給油制御装置に関する。

背景技術

0002

内燃機関の給油制御装置であって、燃料タンクと、燃料タンク内ガス領域に連通されたベーパ通路と、ベーパ通路内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁と、リッドオープナによって開放又は閉鎖されるリッドドアと、を備えた内燃機関の給油制御装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。この給油制御装置では、リッドドアを開放するための給油スイッチが操作されると、封鎖弁が開弁され、次いで燃料タンク内の圧力が所定値以下になると、封鎖弁の開弁量が所定量Cまで増大されるように封鎖弁に制御信号が発せられ、次いでリッドオープナが制御されてリッドドアが開放される(例えば、段落0042等)。

先行技術

0003

国際公開第2016/035655号

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、例えば封鎖弁を駆動するためのバッテリ電圧が低いなどの理由により封鎖弁の開弁速度が低いと、封鎖弁の開弁量が大きくない状態で給油が開始されるおそれがある。この場合、給油中に燃料タンク内のガスが封鎖弁を介して燃料タンク外に良好に流出できないおそれがあり、燃料タンク内の圧力が過度に上昇するおそれがある。その結果、燃料が燃料タンク内に流入するのが困難となるおそれがあり、すなわち給油が良好に行えないおそれがある。

課題を解決するための手段

0005

本開示によれば、内燃機関の給油制御装置であって、燃料タンクと、前記燃料タンク内のガス領域に連通されたベーパ管と、前記ベーパ管内に配置されたステップモータ駆動式封鎖弁と、アクチュエータによって開放又は閉鎖されるように構成されている給油リッドと、電子制御ユニットであって、前記給油リッドを開放すべきときに、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように前記封鎖弁を駆動するとともに、前記封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度未満のときに前記アクチュエータを制御して前記給油リッドを閉鎖し、前記封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度以上のときに前記アクチュエータを制御して前記給油リッドを開放する、ように構成されている電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは更に、前記封鎖弁の開弁速度が低いときには、前記封鎖弁の開弁速度が高いときに比べて、大きくなるように前記設定開度を設定する、ように構成されている、内燃機関の給油制御装置が提供される。

発明の効果

0006

封鎖弁の開弁速度が低いときにも高いときにも、給油を良好に行うことができる。

図面の簡単な説明

0007

本開示による実施例の内燃機関の概略全体図である。
本開示による実施例の封鎖弁の概略部分断面図である。
本開示による実施例の設定ステップ数STxを示す線図である。
本開示による実施例の給油制御を説明するためのタイムチャートである。
本開示による実施例の給油制御を説明するためのタイムチャートである。
本開示による実施例の給油制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。

実施例

0008

図1を参照すると、本開示による実施例の内燃機関の給油制御装置1は、燃料タンク2を備える。本開示による実施例の燃料タンク2は内部空間2Sを備え、内部空間2S内に液体燃料を蓄えるように構成されている。すなわち、燃料タンク2の内部空間2Sには、給油口3に到る給油管4が連通している。給油が行われると、すなわち給油管4を介して内部空間2S内に液体燃料が供給されると、内部空間2Sの下方に液体燃料によって占められた液体領域2Lが形成される。一方、内部空間2Sの上方にはガス、すなわち蒸発燃料及び空気によって占められたガス領域2Gが形成される。液体燃料の例には、ガソリン軽油アルコールが含まれる。

0009

本開示による実施例では、燃料タンク2の内部空間2S内に、燃料タンク2内の液体燃料を圧送する燃料ポンプ5が収容される。燃料ポンプ5の入口5iは燃料タンク2の液体領域2Lに連通される。燃料タンク2の出口5oは燃料供給管6及びコモンレール7を順次介して燃料噴射弁8に連結される。本開示による実施例の燃料噴射弁8は機関本体のシリンダヘッド9に取り付けられ、吸気ポート10内に燃料を噴射するように構成されている。別の実施例(図示しない)では、燃料噴射弁8は燃焼室(図示しない)に燃料を噴射するように構成される。

0010

本開示による実施例の吸気ポート10は吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気供給管13を介してエアクリーナ14に連結される。吸気供給管13内にはスロットル弁15が配置される。

0011

本開示による実施例の給油制御装置1は更に、燃料タンク2のガス領域2Gに連通されたベーパ管16を備える。本開示による実施例のベーパ管16は、フロート式のORVR弁17及びカットオフ弁18を介してガス領域2Gに連通される。別の実施例(図示しない)のベーパ管16は、ORVR弁及びカットオフ弁の一方又は両方を介することなくガス領域2Gに連通される。

0012

本開示による実施例のベーパ管16は、蒸発燃料を一時的に蓄えるように構成されているキャニスタ19に連結される。本開示による実施例のキャニスタ19は、例えば活性炭を含む吸着層19cと、吸着層19cの一側に位置するベーパ室19vと、吸着層19cの他側に位置する空気室19aと、を備える。本開示による実施例のベーパ管16はベーパ室19vに連通される。本開示による実施例のベーパ室19vは更に、パージ管20を介して例えばサージタンク12に連通される。パージ管20内には電磁式パージ制御弁21が配置される。一方、本開示による実施例の空気室19aは空気管22を介して大気に連通される。本開示による実施例の空気管22内にはエアフィルタ23が配置される。

0013

本開示による実施例のベーパ管16内には、ステップモータ駆動式封鎖弁24が設けられる。封鎖弁24の一例が図2に示される。図2に示される例では、封鎖弁24は、ケーシング24cと、ステップモータ24mと、弁体24vと、を備える。ケーシング24cには入口24i及び出口24oが設けられる。入口24iは燃料タンク2に連通され、出口24oはキャニスタ19に連通される。また、ステップモータ24mは中心軸線L回りに回転可能な、ネジ山付き出力軸24sを備える。弁体24vはケーシング24c内において、中心軸線L方向に移動可能に、かつ、中心軸線L回りに回転不能に、設けられる。また、弁体24vのネジ山付き孔24b内には出力軸24sが螺合される。

0014

ステップ数が増大するようにステップモータ24mが駆動されると、弁体24vがシール面24fから離脱して入口24iが開放される。すなわち、封鎖弁24が開弁される。ステップ数が更に増大されると、弁体24vがシール面24fから更に離間する。すなわち、封鎖弁24の開度が大きくされる。これに対し、ステップ数が減少されて弁体24vがシール面24fに当接すると、入口24iが閉鎖される。すなわち、封鎖弁24が閉弁される。このように、ステップモータ24mのステップ数は封鎖弁24の開度を表している。なお、本開示による実施例のステップモータは、バッテリ(図示しない)からの電力によって駆動される。

0015

本開示による実施例では、内燃機関の停止時に封鎖弁24が開弁され、パージ制御弁21が閉弁される。その結果、燃料タンク2のガス領域2Gの蒸発燃料はガス領域2G内の空気とともにベーパ管16を介してキャニスタ19のベーパ室19vに流入し、次いで吸着層19cに到り、吸着層19cに吸着される。一方、内燃機関の運転時にパージ制御弁21が開弁されると、サージタンク12内に発生する負圧によって、空気が空気管22を介してキャニスタ19の空気室19a内に流入し、次いで吸着層19cを通過する。このとき吸着層19cから蒸発燃料が離脱される。この蒸発燃料は空気とともに、ベーパ室19v並びにパージ管20及びパージ制御弁21を介してサージタンク12内に供給され、燃料噴射弁8からの燃料とともに燃焼室内で燃焼される。また、内燃機関の運転時にベーパ管16からベーパ室19v内に流入した蒸発燃料は吸着層19cに吸着されることなくパージ管20内に流出する。

0016

再び図1を参照すると、本開示による実施例では、ガス領域2Gと給油口3周りの給油管4とを互いに連結するブリーザ管25が設けられる。ブリーザ管25は、給油時にガス領域2Gからガスを逃がして、液体燃料が燃料タンク2の内部空間2s内に速やかに流入するのに役立つ。

0017

本開示による実施例の給油口3には、給油キャップ26が設けられる。また、本開示による実施例では、給油キャップ26に対面した車両ボディ27に開口28が形成されており、この開口28は通常、給油リッド29によって閉鎖されている。本開示による実施例の給油リッド29は、アクチュエータ30によって開放又は閉鎖されるように構成されている。

0018

本開示による実施例の給油制御装置1は更に、電子制御ユニット40を備える。本開示による実施例の電子制御ユニット40は、1又は複数のコンピュータを備える。1又は複数のコンピュータは、双方向性バスによって相互に接続されたCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート出力ポート、などを含む。

0019

本開示による実施例の電子制御ユニット40の入力ポートには、センサ41が接続される。このセンサ41には、燃料タンク2内の圧力であるタンク圧を検出するための圧力センサ42、バッテリ(図示しない)の電圧を検出するための電圧センサ(図示しない)、などが含まれる。本開示による実施例の入力ポートには更に、給油を行うときに操作者(例えば、車両のドライバ)によって操作される給油スイッチ43が接続される。一方、本開示による実施例の電子制御ユニット40の出力ポートは、燃料ポンプ5、燃料噴射弁8、スロットル弁15、パージ制御弁21、アクチュエータ30などに接続される。

0020

次に、本開示による実施例の給油制御を詳しく説明する。本開示による実施例では、給油を行うために操作者によって給油スイッチ43がオンにされると、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように封鎖弁24が駆動される。言い換えると、ステップモータ24mのステップ数が目標開度に対応する目標ステップ数まで増大されるように封鎖弁24又はステップモータ24mが駆動される。

0021

本開示による実施例では次いで、タンク圧Pがあらかじめ定められた設定圧Px以下か否かが判別される。P≦Pxのとき又はP≦Pxになったときに、封鎖弁24の開弁速度、すなわちステップモータ24mのステップ増加速度に基づいて設定ステップ数が設定される。図3は、本開示による実施例の設定ステップ数STxを示している。図3に示される例では、ステップ増加速度VSTがあらかじめ定められた設定速度VSTx未満のときに、設定ステップ数STxが比較的大きな設定ステップ数STLに設定される。これに対し、ステップ増加速度VSTがあらかじめ定められた設定速度VSTx以上のときに、設定ステップ数STxが比較的小さな設定ステップ数STS(例えば、ゼロ)に設定される。別の実施例(図示しない)では、ステップ増加速度VSTが低くなるにつれて大きくなるように、設定ステップ数STxが設定される。

0022

上述したように、封鎖弁24のステップモータ24mはバッテリ(図示しない)からの電力供給により駆動される。したがって、バッテリ電圧は封鎖弁24のステップ増加速度又は封鎖弁24の開弁速度を表している。本開示による実施例では、バッテリ電圧が検出され、バッテリ電圧があらかじめ定められた設定電圧未満のときにステップ増加速度VSTがあらかじめ定められた設定速度VSTx未満であると判別され、バッテリ電圧があらかじめ定められた設定電圧以上のときにステップ増加速度VSTがあらかじめ定められた設定速度VSTx以上であると判別される。

0023

次いで、ステップ数STが設定ステップ数STx以上か否かが判別される。ステップ数STが設定ステップ数STx未満のときには、給油リッド29が閉鎖され続ける。ステップ数STが設定ステップ数STx以上になると、給油リッド29が開放される。

0024

図4は、本開示による実施例において、ステップ増加速度VSTが比較的高く、したがって設定ステップ数STxが比較的小さいステップ数STSに設定された場合を示している。図4に示される例では、時間ta1において給油スイッチ43がオンにされる。時間ta1において、タンク圧Pは設定圧Px以下であり、ステップ数STは設定ステップ数STx以上である。したがって、時間ta1において、給油リッド29が開放される。その結果、給油を速やかに開始することが可能となる。

0025

なお、図4に示される例では、時間ta1又はその直後において、ステップ数STは目標ステップ数STTまで増加されていない。しかしながら、ステップ増加速度VSTが比較的高いので、ステップ数STは速やかに増加され、実際に給油が行われる時点でステップ数STは目標ステップ数STTまで増加されている。このため、封鎖弁24の開度が十分に大きい状態で給油が開始され、したがって給油が良好に行われる。

0026

一方、図5は、本開示による実施例において、ステップ増加速度VSTが比較的低く、したがって設定ステップ数STxが比較的大きいステップ数STLに設定された場合を示している。図5に示される例では、時間tb1において給油スイッチ43がオンにされる。時間tb1において、タンク圧Pは設定圧Px以下であるけれども、ステップ数STは設定ステップ数STx未満である。したがって、給油リッド29は閉鎖され続ける。次いで、時間tb2において、ステップ数STが設定ステップ数STx以上になると、給油リッド29が開放される。したがって、封鎖弁24の開度が十分に大きくなってから給油が開始されるので、給油が良好に行われる。すなわち、封鎖弁24の開弁速度が高いときにも低いときにも、良好な給油が確保される。

0027

なお、図4及び図5からわかるように、本開示による実施例では、タンク圧Pが設定圧Px以下のときに給油が行われる。このため、給油キャップ26が取り外されたときに給油口3から蒸発燃料が流出するのが制限される。また、給油時に液体燃料が燃料タンク2内に速やかに流入する。

0028

図6は、本開示による実施例の給油制御ルーチンを示している。このルーチンは、あらかじめ定められた設定時間ごとに繰り返し実行される。図6を参照すると、まずステップ100では給油スイッチ(SW)43がオンであるか否かが判別される。給油スイッチ43がオフのときには処理サイクルを終了する。給油スイッチ43がオンのときにはステップ100からステップ101に進み、ステップモータ24mのステップ数STが目標ステップ数STTまで増大されるように封鎖弁24が駆動される。続くステップ102では、燃料タンク2内の圧力Pがあらかじめ定められた設定圧力Px以下か否かが判別される。P>Pxのときにはステップ101に戻る。P≦Pxのときにはステップ102からステップ103に進み、ステップ増加速度VSTがあらかじめ定められた設定速度VSTxよりも低いか否かが判別される。VST<VSTxのときには次いでステップ104に進み、設定ステップ数STxが比較的大きな設定ステップ数STLに設定される。次いでステップ106に進む。これに対し、VST≧VSTxのときにはステップ103からステップ105に進み、設定ステップ数STxが比較的小さな設定ステップ数STSに設定される。次いでステップ106に進む。ステップ106ではステップモータ24mのステップ数STが設定ステップ数STx以上か否かが判別される。ST<STxのときにはステップ101に戻る。ST≧STxのときには次いでステップ107に進み、給油リッド29が開放されるようにアクチュエータ30が制御される。

0029

したがって、包括的に表現すると、給油リッドを開放すべきときに、あらかじめ定められた目標開度まで開弁されるように封鎖弁を駆動するとともに、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度未満のときにアクチュエータを制御して給油リッドを閉鎖し、封鎖弁の開度があらかじめ定められた設定開度以上のときにアクチュエータを制御して給油リッドを開放し、更に、封鎖弁の開弁速度が低いときには、封鎖弁の開弁速度が高いときに比べて、大きくなるように設定開度が設定される、ということになる。

0030

1給油制御装置
2燃料タンク
2Gガス領域
16ベーパ管
24封鎖弁
24mステップモータ
29給油リッド
30アクチュエータ
40 電子制御ユニット

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