(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項1又は2において、前記貯蔵タンクは、排ガスの温度を検出する温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサにより検出される温度が所定値より低いとき、前記遮断弁を遮断状態から連通状態に制御することを特徴とする燃料貯蔵装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、内燃機関の駆動状態等により、排ガスがエキゾーストチャンバを通過する際の排ガスの放熱が充分ではない場合には、排ガスが高温のまま燃料タンクに導入され、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される問題がある。
本発明は、このような問題に鑑み、排ガスを燃料タンクに導入するに際し、排ガスの放熱時間を確保することにより、排ガスが高温のまま燃料タンクに導入されないようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料タンクの気相に、内燃機関の排ガスを導入するように構成された燃料貯蔵装置において、内燃機関の排気圧を利用して内燃機関の排ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクと前記燃料タンクの気相とを連通させる連通路と、該連通路中に介挿され、連通路を選択的に連通・遮断する遮断弁と、該遮断弁の連通・遮断を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記貯蔵タンクに貯蔵された排ガスの放熱時間を確保して前記遮断弁を遮断状態から連通状態に制御することを特徴とする燃料貯蔵装置である。
第1発明によれば、遮断弁を連通状態として貯蔵タンクの排ガスを燃料タンクに導入するに際して、放熱時間を確保しているので、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることはなく、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。また、燃料タンクが樹脂製の場合でも、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることによる燃料タンクの劣化を抑制することができる。
【0006】
本発明の第2発明は、上記第1発明において、前記制御手段は、内燃機関の停止後に前記遮断弁を連通状態に制御することを特徴とする。
第2発明によれば、遮断弁が内燃機関の停止後に連通状態に制御されるため、排ガスの放熱時間を確保でき、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることはなく、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。また、内燃機関の長い運転待機時間中に燃料タンク内の気相に排ガスが導入された状態に維持され、その間の燃料の酸化を抑制することができる。
【0007】
本発明の第3発明は、上記第1又は第2発明において、前記貯蔵タンクは、排ガスの温度を検出する温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサにより検出される温度が所定値より低いとき、前記遮断弁を遮断状態から連通状態に制御することを特徴とする。
第3発明によれば、貯蔵タンク内の排ガスの温度が所定値より低いとき遮断弁を遮断状態から連通状態に制御して貯蔵タンクの排ガスを燃料タンクの気相に導入するので、燃料タンク内の燃料が空気中の酸素により酸化することを抑制することができる上に、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることはなく、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。
【0008】
本発明の第4発明は、上記第1乃至第3発明のいずれかにおいて、貯蔵タンクと内燃機関の排気管とを連通させて、排気管から排ガスを分岐して貯蔵タンクに導く排ガス導出路と、排ガス導出路中に介挿された第2遮断弁とを備え、前記制御手段は、内燃機関の排ガス温度が低くなる無負荷若しくは低負荷運転状態のとき第2遮断弁を遮断状態から連通状態に制御することを特徴とする。
第4発明によれば、排ガス温度が低くなる内燃機関の無負荷若しくは低負荷運転状態において第2遮断弁が遮断状態から連通状態とされて排ガスが貯蔵タンクに貯えられるため、貯蔵タンクに貯えられる排ガスは低温とされ、貯えられた排ガスが貯蔵タンクから燃料タンクに導入されるタイミングを早めることができる。その結果、燃料タンク内の燃料が空気中の酸素により酸化されることを抑制する効果を高めることができる。
【0009】
本発明の第5発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料タンクの気相に、内燃機関の排ガスを導入するように構成された燃料貯蔵装置において、内燃機関の排ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクと内燃機関の排気管とを連通させて、排気管から排ガスを分岐して貯蔵タンクに導く排ガス導出路と、前記貯蔵タンクと前記燃料タンクの気相とを連通させる連通路と、前記排気管の前記排ガス導出路の連通位置よりも排ガスの流れで下流側に設けられ、排ガスの流れを選択的に連通・遮断する排気遮断弁と、前記排ガス導出路中に介挿され、排ガス導出路内に排ガスを導く排ガス導出弁と、前記連通路中に介挿され、連通路を選択的に連通・遮断する第1遮断弁と、前記内燃機関のアクセル操作が解除されたことを検出するアクセルセンサと、前記貯蔵タンクに設けられ、排ガスの温度を検出する温度センサと、前記第1遮断弁及び排気遮断弁の連通・遮断を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記アクセルセンサによりアクセル操作の解除が検出されたとき排気遮断弁を遮断状態とし、前記排ガス導出弁を介して貯蔵タンクに排ガスを貯蔵させ、前記温度センサにより検出される温度が所定値より低いとき第1遮断弁を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンクに貯蔵された排ガスを燃料タンクの気相に導入することを特徴とする燃料貯蔵装置である。
第5発明によれば、アクセル操作の解除時に排気遮断弁を遮断状態として、排気管の排ガスを貯蔵タンクに導いて貯蔵し、貯蔵タンク内の排ガスの温度が所定値より低いとき第1遮断弁を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンクの排ガスを燃料タンクの気相に導入するので、燃料タンク内の燃料が気相中の酸素により酸化されることを抑制することができる上に、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることはないため、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。
【0010】
本発明の第6発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料タンクの気相に、内燃機関の排ガスを導入するように構成された燃料貯蔵装置において、内燃機関の排ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクと内燃機関のEGR通路とを連通して、EGR通路から排ガスを分岐して貯蔵タンクに導くEGRガス導出路と、前記貯蔵タンクと前記燃料タンクの気相とを連通させる連通路と、前記EGR通路の前記EGRガス導出路の連通位置よりも排ガスの流れで下流側に設けられ、排ガスの流れを選択的に連通・遮断するEGR弁と、前記EGRガス導出路中に介挿され、EGRガス導出路内に排ガスを導く排ガス導出弁と、前記連通路中に介挿され、連通路を選択的に連通・遮断する第1遮断弁と、前記内燃機関のアクセル操作が解除されたことを検出するアクセルセンサと、前記貯蔵タンクに設けられ、排ガスの温度を検出する温度センサと、前記第1遮断弁及びEGR弁の連通・遮断を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記アクセルセンサによりアクセル操作の解除が検出されたときEGR弁を遮断状態とし、前記排ガス導出弁を介して貯蔵タンクに排ガスを貯蔵させ、前記温度センサにより検出される温度が所定値より低いとき第1遮断弁を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンクに貯蔵された排ガスを燃料タンクの気相に導入することを特徴とする燃料貯蔵装置である。
第6発明によれば、アクセル操作の解除時にEGR弁を遮断状態として、EGR通路の排ガスを貯蔵タンクに導いて貯蔵し、貯蔵タンク内の排ガスの温度が所定値より低いとき第1遮断弁を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンクの排ガスを燃料タンクの気相に導入するので、燃料タンク内の燃料が気相中の酸素により酸化されることを抑制することができる上に、高温のままの排ガスが燃料タンクに導入されることはないため、燃料タンク内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1に示す第1の実施形態は、自動車の燃料貯蔵装置に本発明を適用したもので、4気筒の内燃機関の排気管から排ガスを取り出し、貯蔵タンクに貯えるものである。
内燃機関40において、41は吸気管、42は排気管、45は吸気管41に接続されたスロットル弁であり、46はエアクリーナである。また、43は排気管42に接続された排ガス浄化用の触媒コンバータであり、47は触媒コンバータ43の下流側の排気管内の排気圧力を検出する排気圧センサである。
51は内燃機関40に燃料を供給する燃料タンクであり、燃料タンク51内は周知のように燃料部分である液相とその上部の気相に分離されている。この燃料タンク51には、その気相に対応させて、内燃機関40の排ガスを導入するように構成されている。そのため、燃料タンク51は内燃機関40の排ガスを貯蔵する貯蔵タンク10に連通路21を介して連通されている。貯蔵タンク10は、単純な容器でも良いが、排ガスを貯える容量を増加させるために活性炭、ゼオライト等の多孔質体を内蔵している。多孔質体はガス吸着時には熱を放出するため、貯蔵タンク10内の温度が上昇し、外気温との温度差がより大きくなるため、放熱効率が向上し、短時間で放熱が可能となる。一方、吸着したガス放出時には、熱を吸収するため、燃料タンクへ導入する排ガスの充分な冷却が可能となる。
連通路21中には連通路21を選択的に連通・遮断する第1遮断弁33が介挿され、貯蔵タンク10には、貯蔵タンク10内の排ガスの温度を検出する温度センサ11、及び貯蔵タンク10内の排ガスの圧力を検出する圧力センサ12が設けられている。
なお、燃料タンク51の気相に対応する部分には、燃料蒸気が大気中に漏れ出さないように吸着するキャニスタ52が連通路53を介して接続されている。
【0013】
内燃機関40の触媒コンバータ43より排ガスの流れで下流側の排気管42には、排気管42から排ガスを分岐して貯蔵タンク10に導く排ガス導出路22が連通されている。また、排気管42の排ガス導出路22の連通位置よりも排ガスの流れで下流側には、排ガスの流れを選択的に連通・遮断する排気遮断弁31が設けられている。
排ガス導出路22には、触媒コンバータ43から貯蔵タンク10へ向かう排ガスの流れのみを許容する逆止弁である排ガス導出弁32と、排ガス導出路22を流れる排ガスを冷却するクーラー55と、排ガス中の水分等を除去する排ガスフィルタ54と、排ガスフィルタ54と貯蔵タンク10との間で排ガス導出路22を選択的に連通・遮断する第2遮断弁36が介挿されている。このため、排ガス導出弁32を介して排ガス導出路22に排ガスが導かれると、その排ガスはクーラー55で冷却され、排ガスフィルタ54で水分等が除去されて、連通状態とされた第2遮断弁36を介して貯蔵タンク10に貯えられる。
各弁31、33、36は電磁弁であり、図示を省略したが、制御回路(本発明における制御手段に相当)に接続されて、制御回路からの指令に基づいて連通・遮断制御されている。排ガス導出弁32は逆止弁であるが、他の各弁31、33、36と同様に電磁弁とし、制御回路からの指令に基づいて連通・遮断制御されるようにしても良い。制御回路には温度センサ11及び圧力センサ12も接続されている。
図示を省略したが、内燃機関40には、そのアクセル操作が解除されたことを検出するアクセルセンサが設けられており、このアクセルセンサも制御回路に接続されている。
【0014】
制御回路の制御内容は、
図2のとおりであり、
図2の左端欄の「排ガスの貯蔵」欄にあるように内燃機関40の各運転状態に応じて各遮断弁31、33、36が開(連通)閉(遮断)制御され、貯蔵タンク10に排ガス導出路22を介して排ガスが貯蔵される。
詳細には、内燃機関40始動時及び自動車の通常走行時、つまり燃料使用時は、排気遮断弁31は開(連通)状態とされて、内燃機関40が通常に運転可能とされている。同時期に第2遮断弁36、第1遮断弁33はいずれも閉(遮断)状態とされて貯蔵タンク10に排ガスは貯えられない。
一方、アクセル操作が解除(オフ)され、アクセルセンサがそれを検出すると、制御回路は排気遮断弁31を閉(遮断)状態とし、第2遮断弁36を開(連通)状態として、排気管42の排ガスが排ガス導出路22を介して貯蔵タンク10に貯えられる。なお、アクセル操作が解除(オフ)されたときにフューエルカットする機能を内燃機関40が備えている場合は、アクセル操作が解除(オフ)されてもフューエルカット機能が働いている間は第2遮断弁36を開(連通)状態とせず、貯蔵タンク10への排ガスの貯蔵を停止することが望ましい。その理由は、フューエルカット時は内燃機関40での燃料の燃焼がなく燃焼ガスが発生しなくなるからである。
その後、アクセル操作が再開(アクセルオン)されるか、排気管42の排ガス圧力が予め設定された値よりも低くなって排気圧センサ47によりそれが検出されると、上述の内燃機関40始動時や通常走行時と同様に、排気遮断弁31は開(連通)状態とされると共に第2遮断弁36、第1遮断弁33はいずれも閉(遮断)状態とされる。このように排気管42の排ガス圧力が低くなっても、第2遮断弁36、第1遮断弁33は閉(遮断)状態とされ、しかも逆止弁である排ガス導出弁32も圧力差により閉(遮断)状態とされるため、貯蔵タンク10に貯えられた排ガスが排ガス導出路22を逆流することはない。
【0015】
上記第1の実施形態では、制御回路により、アクセル操作が解除(オフ)されたときに第2遮断弁36を開(連通)状態とし、貯蔵タンク10に排ガスを貯えるようにしたが、次のように変更することもできる。
A.アクセル操作が解除(オフ)されてないが、内燃機関40が低負荷状態にあることを他の因子により検出して、そのときに排気遮断弁31を半分閉じた状態とすると共に、第2遮断弁36を開(連通)状態として貯蔵タンク10に排ガスを貯えるようにしても良い。
B.内燃機関40の主スイッチであるイグニッションスイッチ(不図示)をオフとした瞬間に排気遮断弁31を閉(遮断)状態とすると共に、第2遮断弁36を開(連通)状態として貯蔵タンク10に排ガスを貯えるようにしても良い。イグニッションスイッチをオフとしても僅かな時間は内燃機関40は排ガスを発生するため、この僅かに発生する排ガスを有効に貯蔵タンク10に貯えることができる。貯蔵タンク10に排ガスが貯えられ、内燃機関40が停止した後は、第2遮断弁36は閉(遮断)状態とされる。
【0016】
次に
図2の左端欄の「燃料タンク内の空気の置換」欄にあるように内燃機関40の各運転状態及び貯蔵タンク10の状態に応じて排ガス導出弁32及び各遮断弁33、36が開(連通)閉(遮断)制御され、貯蔵タンク10に貯えられた排ガスが燃料タンク51に導入される。
詳細には、内燃機関40が停止状態にあり、且つ温度センサ11によって検出される貯蔵タンク10内の排ガス温度が所定温度より低いことが検出されると、第1遮断弁33が開(連通)状態とされて、連通路21を介して貯蔵タンク10から燃料タンク51の気相に冷却された排ガスが導入される。貯蔵タンク10に貯蔵された排ガスが少なくなり、貯蔵タンク10内の圧力が低下し、圧力センサ12によってそれが検出されると、第1遮断弁33は閉(遮断)状態とされて、貯蔵タンク10から燃料タンク51への排ガスの導入が停止される。
なお、給油や燃料消費で燃料タンク51内の燃料量が変化したときのみ燃料タンク51内への排ガス導入の制御を行い、燃料タンク51の燃料量が変化しない状況では新たな制御を停止するようにしても良い。また、貯蔵タンク10への排ガスの貯蔵可能容量と燃料タンク51内の気相の容量に応じて、上記制御回路の制御頻度を設定するようにしても良い。
【0017】
以上のように、アクセル操作の解除時に排気遮断弁31を遮断状態とすると共に、排ガス導出弁32を連通状態として、排気管42の排ガスを貯蔵タンク10に導いて貯蔵し、貯蔵タンク10内の排ガスの温度が所定値より低いとき第1遮断弁33を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンク10の排ガスを燃料タンク51の気相に導入するので、燃料タンク51内の燃料が気相中の酸素により酸化されることを抑制することができる上に、高温のままの排ガスが燃料タンク51に導入されることはないため、燃料タンク51内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。また、燃料タンク51が樹脂製の場合でも、高温のままの排ガスが燃料タンク51に導入されることによる燃料タンク51の劣化を抑制することができる。
更に、第1遮断弁33が内燃機関40の停止後に連通状態に制御されるため、内燃機関40の長い運転待機時間中に燃料タンク51内の気相に排ガスが導入された状態に維持され、その間の燃料の酸化を抑制することができる。
一方、排ガス温度が低くなる内燃機関40の無負荷若しくは低負荷運転状態において第2遮断弁36が遮断状態から連通状態とされて排ガスが貯蔵タンク10に貯えられるため、貯蔵タンク10に貯えられる排ガスは低温とされ、貯えられた排ガスが貯蔵タンク10から燃料タンク51に導入されるタイミングを早めることができる。その結果、燃料タンク51内の燃料が空気中の酸素により酸化されることを抑制する効果を高めることができる。
【0018】
<第2の実施形態>
図3に示す第2の実施形態は、内燃機関40にEGR装置(排ガス再循環装置)を備えており、貯蔵タンク10への排ガスを内燃機関40のEGR装置から導出している点が、上述の第1の実施形態と相違する。
EGR装置は、周知のとおり吸気間41と排気管42との間に設けられ、34はEGR弁であり、44はEGR用の排ガスを冷却するクーラーである。
EGR装置のクーラー44とEGR弁34との間にはEGRガス導出路23が分岐接続されており、EGRガス導出路23は貯蔵タンク10と内燃機関40のEGR通路とを連通して、EGR通路から排ガスを分岐して貯蔵タンク10に導くようにしている。EGRガス導出路23の経路中には、第1の実施形態の排ガス導出路22の場合と同様の排ガスフィルタ54と第2遮断弁36とが介挿されている。また、排ガス導出路23のEGR通路付近には排ガス導出弁35が介挿されており、この排ガス導出弁35は第1の実施形態における排ガス導出弁32と同様に逆止弁により構成されている。勿論、排ガス導出弁32と同様に電磁弁によって構成しても良い。
図3に示す第2の実施形態において、上述した点の他は
図1の第1の実施形態と同様であり、同一部分には同一符号を付して再度の説明は省略する。
【0019】
第2の実施形態における制御回路の制御内容は、
図4のとおりであり、
図4の左端欄の「排ガスの貯蔵」欄にあるように内燃機関40の各運転状態に応じて第2遮断弁36が開(連通)閉(遮断)制御され、貯蔵タンク10にEGRガス導出路23を介して排ガスが貯蔵される。
詳細には、内燃機関40始動時及び自動車の通常走行時、つまり燃料使用時は、内燃機関40が通常に運転され、EGR装置も内燃機関40の負荷状態等に応じて通常に作動され、EGR弁34の開閉制御が行われる。同時期に第2遮断弁36、第1遮断弁33はいずれも閉(遮断)状態とされて貯蔵タンク10に排ガスは貯えられない。
一方、アクセル操作が解除(オフ)され、アクセルセンサがそれを検出すると、制御回路はEGR弁34を閉(遮断)状態とし、第2遮断弁36を開(連通)状態として、クーラー44下流側のEGR通路の排ガスがEGRガス導出路23を介して貯蔵タンク10に貯えられる。
その後、アクセル操作が再開(アクセルオン)されると、上述の内燃機関40始動時や通常走行時と同様に、第2遮断弁36、第1遮断弁33はいずれも閉(遮断)状態とされる。そのため、貯蔵タンク10に貯えられた排ガスがEGRガス導出路23を逆流することはない。
【0020】
次に
図4の左端欄の「燃料タンク内の空気の置換」欄にあるように内燃機関40の各運転状態及び貯蔵タンク10の状態に応じて各遮断弁33、36が開(連通)閉(遮断)制御され、貯蔵タンク10に貯えられた排ガスが燃料タンク51に導入される。
詳細には、内燃機関40が停止状態にあり、且つ温度センサ11によって検出される貯蔵タンク10内の排ガス温度が所定温度より低いことが検出されると、第1遮断弁33が開(連通)状態とされて、連通路21を介して貯蔵タンク10から燃料タンク51の気相に冷却された排ガスが導入される。貯蔵タンク10に貯蔵された排ガスが少なくなり、貯蔵タンク10内の圧力が低下し、圧力センサ12によってそれが検出されると、第1遮断弁33は閉(遮断)状態とされて、貯蔵タンク10から燃料タンク51への排ガスの導入が停止される。
【0021】
第2の実施形態によれば、アクセル操作の解除時にEGR弁34を遮断状態とすると共に、第2遮断弁36を連通状態として、EGR通路の排ガスを貯蔵タンク10に導いて貯蔵し、貯蔵タンク10内の排ガスの温度が所定値より低いとき第1遮断弁33を遮断状態から連通状態に制御して、貯蔵タンク10の排ガスを燃料タンク51の気相に導入するので、燃料タンク51内の燃料が気相中の酸素により酸化されることを抑制することができる上に、高温のままの排ガスが燃料タンク51に導入されることはないため、燃料タンク51内で燃料蒸気の発生が促進される不具合を抑制することができる。その他、第1の実施形態と同様の作用効果を達成することができる。
【0022】
本発明は、上記実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、
1.第1の実施形態及び第2の実施形態における排ガスフィルタ54及び第2遮断弁36は省略しても良い。
2.第1の実施形態及び第2の実施形態における第2遮断弁36は、排気管42又はEGR通路からの排ガスを貯蔵タンク10に導出する方向の排ガスの流れのみを許容し、逆方向への排ガスの流れは阻止するように構成された逆止弁としても良い。