JP2936746B2 - エンジンの蒸発燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の燃料タンクから
発生する蒸発燃料を燃焼室に導き、大気中に放出される
蒸発燃料を規制するようにしたエンジンの蒸発燃料制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の燃料タンクから発生する蒸発燃
料をそのまま大気中に放出させることは大気汚染の原因
となるため、この蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導入
し、供給燃料とともに燃焼室内で燃焼させるようにした
装置が知られている。これらの装置では、蒸発燃料は活
性炭などの吸着剤を収納した容器に導かれ、蒸発燃料は
吸着剤に一時的に吸着される。吸着剤に吸着された蒸発
燃料は、エンジン運転時に吸気管負圧によって吸着剤か
ら離脱し、吸気とともに燃焼室内に導入される。

【０００３】蒸発燃料制御装置に関する先行技術の一例
として、たとえば実公昭６１−２３６４４号公報、特公
昭６２−１８７４７号公報が知られている。前者はエン
ジン１回転当りの吸入空気量に応じて電磁弁をデューテ
ィ制御することにより、蒸発燃料のパージ流量を制御す
るようにしたものである。後者は蒸発燃料装置を過給機
付エンジンに適用したもので、吸着燃料を効率よく過給
域で処理するようにしたものである。上述したように、
従来装置では蒸発燃料のパージ量は、パージ通路に配置
された電磁弁デューティ制御することによって調整さ
れ、このデューティ比は、エンジン回転数（ＮＥ）とエ
ンジン１回転当りの空気量（ＧＮ）の２次元マップから
求められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、蒸発燃料のパ
ージ量を電磁弁のデューティ制御によって行う従来方式
においては、つぎの問題が存在した。スロットル弁の全
閉状態からアクセルを踏込んで加速した場合、エアフロ
ーメータには、エンジン要求分の吸気量と吸気通路の容
積分（吸気管ボリューム分）の吸気量とが瞬時に流れ、
図７に示すように、エンジン１回転当りの吸気量（Ｇ
Ｎ）が所定値に対して吸気通路の容積分だけオーバーシ
ュートしてしまう。そのため、単にエンジン回転数（Ｎ
Ｅ）とエンジン１回転当りの吸気量（ＧＮ）とに基づい
て蒸発燃料のパージ制御をすると、必要以上にパージ量
が増加してしまう。したがって、空燃比（Ａ／Ｆ）が荒
れ、極端な場合はエンジンストールまたは失火を招くと
いう問題が生じる。

【０００５】本発明は、加速時における吸気通路の容積
分に相当する吸気量の影響を解消し、エンジンストール
および失火を防止することが可能なエンジンの蒸発燃料
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係るエンジンの蒸発燃料制御装置は、つぎの通りで
ある。燃料タンクから発生する蒸発燃料をスロットル弁
下流の吸気通路に導くパージ通路の途中にパージ用電磁
弁を設け、該パージ用電磁弁の開度をエンジン１回転当
りの吸入空気量に応じてデューティ制御することにより
前記蒸発燃料の吸気通路へのパージ流量を調整するエン
ジンの蒸発燃料制御装置において、前記スロットル弁の
開度変化量を検知するスロットル開度変化量検知手段
と、加速時前記スロットル開度変化量検知手段からの開
度変化量の大きさに応じてパージ増加開始の遅延時間を
設定し該遅延時間経過後に前記パージ用電磁弁の開度を
増大するパージ遅延手段と、を具備したことを特徴とす
るエンジンの蒸発燃料制御装置。

【０００７】

【作用】このように構成されたエンジンの蒸発燃料制御
装置においては、加速時には、スロットル弁の開度変化
量がスロットル開度変化量検知手段によって検知され、
この開度変化量信号はパージ遅延手段に入力される。パ
ージ遅延手段は、加速時スロットル弁の開度変化量に応
じて遅延時間の算出を行ない、パージ用電磁弁による蒸
発燃料のパージ増加開始時期が遅延される。そのため、
加速時においては吸気通路の容積分に相当する吸気量の
影響を受けることがなくなり、空燃比の荒れによるエン
ジンストールおよび失火が防止される。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係るエンジンの蒸発燃料制
御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図１ないし図６は、本発明の一実施例を示しており、と
くに車両に搭載される６気筒エンジンに適用した場合を
示している。このうち、図２は蒸発燃料制御装置を中心
としたエンジンの系統図を示しており、図３は蒸発燃料
制御装置を除いたエンジンの制御系統図を示している。
図３において、１はエンジン、２はサージタンク、３は
排気マニホールドを示す。排気マニホールド３は排気干
渉を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜＃６気筒群の２
つに集合され、その集合部が連通路３ａによって連通さ
れている。７、８は互いに並列に配置された主ターボチ
ャージャ、副ターボチャージャである。ターボチャージ
ャ７、８のそれぞれのタービン７ａ、８ａは排気マニホ
ールド３の集合部に接続され、それぞれのコンプレッサ
７ｂ、８ｂは、インタクーラ６、スロットル弁４を介し
てサージタンク２に接続されている。

【０００９】主ターボチャージャ７は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
８は低吸入空気量域で停止される。双方のターボチャー
ジャ７、８の作動、停止を可能ならしめるために、副タ
ーボチャージャ８のタービン８ａの下流に排気切替弁１
７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸気切替弁１８が設け
られる。吸、排気切替弁１８、１７の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ７、８が作動される。

【００１０】低吸入空気量域で停止される副ターボチャ
ージャ８の吸気通路には、１個ターボチャージャから２
個ターボチャージャへの切替を円滑にするために、コン
プレッサ７ｂの上流とコンプレッサ８ｂの下流とを連通
する吸気バイパス通路１３と、吸気バイパス通路１３の
途中に配設される吸気バイパス弁３３が設けられる。吸
気バイパス弁３３はダイヤフラム式のアクチュエータ１
０によって開閉される。吸気切替弁１８の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁１２が設けられて
おり、吸気切替弁１８の閉時において副ターボチャージ
ャ８側のコンプレッサ出口圧力が主ターボチャージャ７
側より大になったとき、空気が上流側から下流側に流れ
ることができるようにしてある。なお、図中、１４はコ
ンプレッサ出口側の吸気通路、１５はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。吸気通路１５はエアフローメータ
２４を介してエアクリーナ２３に接続される。排気通路
を形成するフロントパイプ２０は、排気ガス触媒２１、
２２を介して排気マフラーに接続される。吸気切替弁１
８はアクチュエータ１１によって開閉され、排気切替弁
１７はダイヤフラム式アクチュエータ１６によって開閉
されるようになっている。ウエストゲートバルブ３１
は、アクチュエータ９によって開閉されるようになって
いる。

【００１１】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ９、１０、１１、１６、
４２には、正圧タンク５１からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ２４の下流からの大気圧とを選択的に切
り替えるために、第１、第２、第３、第４、第５、第６
の電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４４が接続さ
れている。各電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４
４の切替は、エンジンコントロールコンピュータ２９か
らの指令に従って行なわれる。なお、第２の電磁弁２６
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁４５が介装されている。

【００１２】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を弁開とするようにアクチュエータ１１を作動させ、
ＯＦＦは吸気切替弁１８を全閉とするようにアクチュエ
ータ１１を作動させる。第４の電磁弁２８のＯＮは、排
気切替弁１７を全開とするようにアクチュエータ１６を
作動させ、ＯＦＦは排気切替弁１７を全閉するようにア
クチュエータ１０を作動させ、ＯＦＦは吸気バイパス弁
３３を全開するようにアクチュエータ１０を作動させ
る。

【００１３】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２に大気圧を導入する第５の電磁弁３２は、Ｏ
Ｎ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ制御される。同様
に、ウエストゲートバルブ３１を作動させるアクチュエ
ータ９に負圧を導く第６の電磁弁４４は、ＯＮ、ＯＦＦ
制御でなく、デューティ制御される。デューティ制御
は、周知の通り、デューティ比により通電時間を制御す
ることであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変え
ることにより、アナログ的に平均電流が可変制御され
る。なお、デューティ比は、１サイクルの時間に対する
通電時間の割合であり、１サイクル中の通電時間をＡ、
非通電時間をＢとすると、デューティ比＝Ａ／（Ａ＋
Ｂ）×１００（％）で表わされる。本実施例では、第５
の電磁弁３２と第６の電磁弁４４をデューティ制御する
ことにより、これらの電磁弁の開口量を可変させること
が可能となっている。

【００１４】排気バイパス弁４１の開度は、アクチュエ
ータ４２のダイヤフラム室４２ａに導入される過給気の
大気へのブリード量（リーク量）を第５の電磁弁３２の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウェストゲートバルブ３１の開度は、ア
クチュエータ９のダイヤフラム室９ｂに導入される過給
気の大気へのブリード量（リーク量）を第６の電磁弁４
４のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。

【００１５】エンジンコントロールコンピュータ２９
は、エンジンの各種運転条件検出センサと電気的に接続
され、各種センサからの信号が入力される。エンジン運
転条件検出センサには、吸気管圧力センサ３０、スロッ
トル開度センサ５、吸入空気量測定センサとしてのエア
フローメータ２４、エンジン回転数センサ５０、および
酸素センサ１９が含まれる。エンジンコントロールコン
ピュータ２９は、演算をするためのセントラルプロセッ
サユニット（ＣＰＵ）、読み出し専用のメモリであるリ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェイス（Ｉ
／Ｏインターフェイス）、各種センサからのアナログ信
号をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータを備えて
いる。

【００１６】図２は、蒸発燃料制御装置を中心としたエ
ンジンの系統図を示している。図中、６１は車両に搭載
される燃料タンクを示している。燃料タンク６１で発生
した蒸発燃料は、通路６２を介してチャコールキャニス
タ６３に導かれるようになっている。チャコールキャニ
スタ６３は、周知の通り活性炭が収納された蒸発燃料の
吸着容器であり、燃料タンク６１からの蒸発燃料は、こ
のチャコールキャニスタ６３の活性炭に一旦吸着される
ようになっている。チャコールキャニスタ６３には、メ
インパージ通路６４とサブパージ通路６５の２系統のパ
ージ通路が接続されている。

【００１７】サブパージ通路６５の下流端は、主ターボ
チャージャ７のコンプレッサ７ｂ上流に接続されてい
る。サブパージ通路６５には、第１のバキュームコント
ロールバルブ（ＶＣＶ１）６６が介装されている。第１
のバキュームコントロールバルブ６６は、ダイヤフラム
式のアクチュエータ６６ａによって開閉駆動されるよう
になっている。アクチュエータ６６ａのダイヤフラム室
には、通路６７を介してコンプレッサ７ｂ下流側の過給
圧が導かれるようになっている。メインパージ通路６４
の下流端は、サージタンク２に接続されている。メイン
パージ通路６４には、第２のバキュームコントロールバ
ルブ（ＶＣＶ２）６９とパージ用電磁弁７０が介装され
ている。第２のバキュームコントロールバルブ６９とパ
ージ用電磁弁７０とは、直列に接続されている。第２の
バキュームコントロールバルブ６９は、ダイヤフラム式
のアクチュエータ６９ａによって開閉駆動されるように
なっている。アクチュエータ６９ａには、スロットル全
閉時に通路７１を介してスロットル弁４の直下流の負圧
が導かれ、第２のバキュームコントロールバルブ６９が
閉じるようになっている。パージ用電磁弁７０は、エン
ジンコントロールコンピュータ２９によるデューティ比
の変化によってメインパージ通路６４を流れる蒸発燃料
のパージ量を制御する機能を有する。

【００１８】エンジンコントロールコンピュータ２９に
は、図１に示すように、ＧＮ検知手段８１、デューティ
制御手段８２、スロットル開度変化量検知手段８３、パ
ージ遅延手段８４とが形成されている。ＧＮ検知手段８
１は、エアフローメータ２４およびエンジン回転数セン
サ５０からの信号によりエンジン１回転当りの吸入空気
量（ＧＮ）を算出する機能を有している。デューティ制
御手段８２は、エンジン回転数ＮＥとエンジン１回転当
りの吸入空気量（ＧＮ）とに基づき、図５に示すデュー
ティ比マップＭ₁ からパージ用電磁弁７０のデューティ
比を求め、パージ用電磁弁７０のデューティ制御を行な
う機能を有している。スロットル開度変化量検知手段８
３は、スロットル開度センサ５からの信号に基づき、ス
ロットル弁４の時間に対する開度変化量を求める機能を
有する。すなわち、スロットル開度変化量検知手段８３
は、スロットル弁４の開弁速度を求める機能を有する。
遅延手段８４は、スロットル開度変化量検知手段８３か
らの開度変化量信号に基づき、図６に示すマップＭ₂ か
ら遅延時間を求めパージ用電磁弁７０のパージ開始時期
を遅延させる機能を有する。以上の各手段８１、８２、
８３、８４は、エンジンコントロールコンピュータ２９
に格納されるプログラムから構成されている。

【００１９】つぎに、上記のエンジンの蒸発燃料制御装
置における作用について説明する。高吸入空気量域で
は、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに開かれ、
吸気バイパス弁１０が閉じられる。これによって２個タ
ーボチャージャ７、８が駆動され、十分な過給空気量が
得られ、出力が向上される。低速域でかつ高負荷時に
は、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに閉じら
れ、吸気バイパス弁３３が開かれる。これによって１個
のターボチャージャ７のみが駆動される。低吸入空気量
域で１個ターボチャージャとする理由は、低吸入空気量
域では１個ターボチャージャ過給特性が２個ターボチャ
ージャ過給特性より優れているからである。１個ターボ
チャージャとすることにより、過給圧、トルクの立上り
が早くなり、レスポンスが迅速となる。低吸入空気量域
から高吸入空気量域に移行するとき、つまり１個ターボ
チャージャから２個ターボチャージャ作動へ切り替える
ときには、吸気切替弁１８および排気切替弁１７が閉じ
られているときに排気バイパス弁４１をデューティ制御
により小開制御し、さらに吸気バイパス弁３３を閉じる
ことにより副ターボチャージャ８の助走回転数を高め、
ターボチャージャの切替をより円滑（切替時のショック
を小さく）に行うことが可能になる。

【００２０】車両をスロットル弁４の全閉状態から加速
した場合は、エアフローメータ２４には、エンジン要求
分の吸気量と吸気通路（エアクリーナ２３からスロット
ル弁４までの間の吸気通路）の容積分に相当する吸気量
が瞬時に流れる。したがって、単にエンジン回転数（Ｎ
Ｅ）とエンジン１回転当りの吸気量（ＧＮ）とに基づい
て蒸発燃料のパージ制御をすると、必要以上にパージ量
が増加してしまうので、本実施例では図４に示す制御処
理を実行することにより、これに対処している。図４の
ステップ１００においてパージ流量制御ルーチンが開始
され、ステップ１０１に進んでエンジン始動後状態か否
かが判断される。ここで、エンジン始動後状態でないと
判断された場合は、ステップ１１０に進み、パージ用電
磁弁７０のデューティ比が０％とされ、パージ用電磁弁
７０は閉弁される。したがって、この状態では、チャコ
ールキャニスタ６３からの蒸発燃料のサージタンク２へ
のパージは行なわれない。ステップ１０１において、エ
ンジン始動後状態であると判断された場合は、ステップ
１０２に進み、スロットル弁４が開弁しているか否か判
断される。すなわち、エンジンがアイドル運転状態か否
かが判断される。ここで、スロットル弁４が開弁してい
ないと判断された場合は、ステップ１１０に進み、パー
ジ用電磁弁７０は閉弁され、蒸発燃料のパージは行なわ
れない。

【００２１】ステップ１０２において、スロットル弁４
が開弁していると判断された場合は、ステップ１０３に
進み、エンジン回転数（ＮＥ）がエンジンコントロール
コンピュータ２９に取込まれる。この処理が終了する
と、ステップ１０４に進み、エンジン１回転当りの吸入
空気量（ＧＮ）がエンジンコントロールコンピュータ２
９に取込まれる。この処理が終了すると、ステップ１０
５に進み、エンジン回転数（ＮＥ）およびエンジン１回
転当りの吸入空気量（ＧＮ）に基づいてデューティ比マ
ップＭ₁ からデューティ比が求められる。デューティ比
が求められると、ステップ１０６に進み、スロットル開
度変化量検知手段８３によって時間に対するスロットル
弁４の開度変化量ΔＴＡが算出される。

【００２２】ステップ１０６においてスロットル弁４の
開度変化量ΔＴＡが算出されると、図６に示すマップＭ
₂ を有する遅延手段８４によってパージ用電磁弁７０の
パージ開始時期が算出される。この処理が終了すると、
ステップ１０８に進み、ステップ１０７で算出された遅
延時間経過後にパージ用電磁弁７０によるパージが開始
される。パージ用電磁弁７０によるパージが開始される
と、ステップ１０９に進み、図５のマップに基づくパー
ジ用電磁弁７０のデューティ制御が行なわれる。この処
理が完了すると一連の処理は完了したことになり、ステ
ップ１１１に進んでリターンする。

【００２３】上述の処理過程では、スロットル弁４が開
弁されると第２のバキュームコントロールバルブ６９の
アクチュエータ６９ａには、スロットル弁４の直上流の
大気圧または正圧が導かれ、スプリング力により第２の
バキュームコントロールバルブ６９は開弁状態となる。
したがって、サージタンク２内が負圧の場合は、チャコ
ールキャニスタ６３に吸着されていた蒸発燃料は、メイ
ンパージ通路６４を介してサージタンク２に導かれ、こ
の時の蒸発燃料のパージ量はパージ用電磁弁７０のデュ
ーティ制御によって制御される。このように、メインパ
ージ通路６４は、低、中吸入空気量域でのみパージを行
なう機能を有する。また、スロットル弁４の全閉状態か
ら加速する場合の過渡時には、スロットル弁４の開度変
化量ΔＴＡに応じてマップＭ₂ から遅延時間が求められ
るので、パージ用電磁弁７０による蒸発燃料のパージ開
始が遅延される。そのため、吸気通路の容積分に相当す
る吸気量の影響を受けることがなくなる。したがって、
パージ用電磁弁７０のデューティ比の増加による蒸発燃
料のパージ量の増加は解消され、エンジンストールおよ
び失火の発生が防止される。なお、メインパージ通路６
４において、バキュームコントロールバルブ６９をパー
ジ用電磁弁７０に対して直列に設けたのは、パージ用電
磁弁７０が開弁状態で故障した場合には、スロットル全
閉時に蒸発燃料がパージされて空燃比がオーバリッチに
なることが考えられるからである。このように、バキュ
ームコントロールバルブ６９は、フェイルセーフとして
機能している。

【００２４】サージタンク２内が正圧になった場合は、
第２のバキュームコントロールバルブ６９の閉弁により
メインパージ通路６４は閉じられる。この状態では、第
１のバキュームコントロールバルブ６６のアクチュエー
タ６６ａには正圧が導かれ、第１のバキュームコントロ
ール６６の開弁によりサブパージ通路６５は開かれる。
サブパージ通路６５が開かれると、チャコールキャニス
タ６３に吸着されていた蒸発燃料は、サブパージ通路６
５を介して主ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｂの
直上流に導かれ、蒸発燃料のパージが行なわれる。この
ように、サブパージ通路６５は、高吸入空気量域のみで
蒸発燃料のパージを行なう機能を有する。なお、本実施
例では蒸発燃料装置を２ステージツインターボエンジン
に適用した例を示したが、過給機付きのエンジンまたは
過給機なしのエンジンにも適用することも勿論可能であ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るエンジンの蒸発燃料制御装
置によれば、加速時スロットル弁の開度変化量を検知す
るスロットル開度変化検知手段からの開度変化量に応じ
てパージ用電磁弁によるパージ増加開始時期を遅延させ
たので、加速時でも、吸気通路の容積分に相当する吸気
量の影響を受けることはなくなる。したがって、必要以
上に蒸発燃料のパージ量が増加することは解消され、空
燃比の荒れによるエンジンストールおよび失火の発生を
防止することができる。また、空燃比の荒れが解消され
ることにより、排気ガス浄化性能が向上でき、ドライバ
ビリティの向上もはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエンジンの蒸発燃料制
御装置のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係るエンジンの蒸発燃料制
御装置の系統図である。

【図３】図２のエンジンの制御系統図である。

【図４】図２の装置による蒸発燃料制御の処理手順を示
すフローチャートである。

【図５】図２の装置におけるパージ用電磁弁のデューテ
ィ比を求めるマップ図である。

【図６】図２の装置におけるパージ用電磁弁のパージ遅
延時間を求めるマップ図である。

【図７】従来装置におけるスロットル開度とパージ用電
磁弁のデューティ比との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ サージタンク ５ スロットル開度センサ ７ 主ターボチャージャ ８ 副ターボチャージャ ２４ エアフローメータ ２９ エンジンコントロールコンピュータ ５０ エンジン回転数センサ ６１ 燃料タンク ６３ チャコールキャニスタ ６４ メインパージ通路 ６５ サブパージ通路 ７０ パージ用電磁弁 ８１ ＧＮ検知手段 ８２ デューティ制御手段 ８３ スロットル開度変化量検知手段 ８４ パージ遅延手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 25/08 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクから発生する蒸発燃料をスロ
   ットル弁下流の吸気通路に導くパージ通路の途中にパー
   ジ用電磁弁を設け、該パージ用電磁弁の開度をエンジン
   １回転当りの吸入空気量に応じてデューティ制御するこ
   とにより前記蒸発燃料の吸気通路へのパージ流量を調整
   するエンジンの蒸発燃料制御装置において、 前記スロットル弁の開度変化量を検知するスロットル開
   度変化量検知手段と、加速時 前記スロットル開度変化量検知手段からの開度変
   化量の大きさに応じてパージ増加開始の遅延時間を設定
   し該遅延時間経過後に前記パージ用電磁弁の開度を増大
   するパージ遅延手段と、 を具備したことを特徴とするエンジンの蒸発燃料制御装
   置。