JP3237205B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸発燃料処理装置に係
り、特に内燃機関の蒸発燃料をキャニスタ内の吸着剤に
吸着させ、吸着された燃料を所定運転条件下で複数個の
制御弁が並設されたパージ通路を通して内燃機関の吸気
系へ放出して燃焼させる蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で蒸発した燃料（ベーパ）
が大気へ放出されるのを防止するため、各部分を密閉す
ると共に、蒸発燃料を一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着
させ、車両の走行中にキャニスタ内の燃料をパージ通路
を通して内燃機関の吸気通路に吸引させて燃焼室で燃焼
させる蒸発燃料処理装置においては、キャニスタから吸
気通路へ放出する燃料量を、パージ通路に設けた制御弁
により適切に制御している。

【０００３】しかし、一般にパージ通路に設けられる制
御弁は、必要なパージ量が得られる大容量のものは駆動
信号のデューティ比で開度が制御されるデューティ制御
のタイプのものであるが、このものは脈動が大きくパー
ジ流量の精密な制御が困難である。そこで、本発明者は
先に特願平４−１４０７１１号にてパージ通路にデュー
ティ制御の第１の制御弁と開閉制御の第２の制御弁の計
２個を並列に設け、デューティ制御の第１の制御弁のパ
ージ流量を、開閉制御の第２の制御弁のパージ流量で補
完し、もって全体として所望のパージ流量を脈動を抑え
て得ることができる蒸発燃料処理装置を提案した。

【０００４】しかし、この提案になる蒸発燃料処理装置
では上記の２個の制御弁の製造誤差や経年変化により、
開度指令値に応じたパージ流量が正確に得られず、パー
ジ流量にばらつきが生じる可能性がある。かかるパージ
流量のばらつきを低減するためには、制御弁の開度指令
値に対し比例した流量となるよう開度指令値を変換する
関数発生器を設けることが有効であることが従来より知
られている（特開昭６０−２５２９０１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置では各
開度指令値の夫々に対して予め変換値を関数発生器へ入
力しておく必要がある。しかるに、制御弁の製造誤差に
よるばらつきが各制御弁個々に異なるため、実際には各
制御弁毎に変換値を測定して関数発生器へ入力すること
は殆ど不可能である。また、上記の従来装置を仮に本発
明者の提案になる前記蒸発燃料処理装置に適用したとし
ても、運転中に関数発生器の変換値を修正することがで
きないため、経時変化や故障に対応できず、パージ流量
にばらつきが発生し、空燃比の荒れや排気エミッショ
ン、ドライバビリティの悪化をもたらす。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
特定の制御弁の流量を基準にして他の制御弁の流量を補
正することにより、上記の課題を解決した蒸発燃料処理
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理構成図を示す。同図に示すように、本発
明は、燃料タンク１１からの蒸発燃料をキャニスタ１２
内の吸着剤に一旦吸着させ、所定運転時にキャニスタ１
２内の吸着燃料を、パージ通路１３に並列に設けられた
複数個の制御弁のうち、少なくとも１個の制御弁を通し
て内燃機関１０の吸気通路１４へ放出する蒸発燃料処理
装置において、前記複数個の制御弁はデューティ比を示
す指令値に応じて開度が制御されるデューティ制御の少
なくとも１個の第１の制御弁１５と、第１の制御弁１５
とは独立に指令値により開度が全開又は全閉に制御され
る開閉制御の一又は二以上の第２の制御弁１６とよりな
り、更に算出手段１７、開弁手段１８及び弁制御手段１
９を設けたものである。

【０００８】ここで、算出手段１７はパージ流量若しく
は該パージ流量を実質的に示す代表値を算出する。開弁
手段１８は第１及び第２の制御弁１５及び１６を同じ値
の指令値で１個ずつ順次開弁する。また、弁制御手段１
９は開弁手段１０による第１及び第２の制御弁１５及び
１６の各開弁時において算出手段１７により夫々算出さ
れた各算出値のうち、特定の制御弁の算出値に対する他
の制御弁の算出値との比に基づいて、該特定の制御弁の
指令値を補正するよう弁制御を行なう。

【０００９】

【作用】本発明では、第１の制御弁１５と第２の制御弁
１６のうち特定の一の制御弁が所定の指令値で開弁され
ているときのパージ流量又はその代表値を基準にして、
他の制御弁が上記所定の指令値で開弁されているときの
パージ流量又はその代表値との比率関係を求め、特定の
制御弁の指令値を補正しているため、上記他の制御弁の
流量特性を上記特定の一の制御弁の流量特性に合わせる
ことができる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明装置の一実施例を備えた内燃機
関及びその周辺機構の構成図を示す。同図中、２１は４
気筒内燃機関（エンジン）の任意の一気筒の構造断面を
示しており、図１と同一構成部分には同一符号を付して
ある。図２において、エンジンブロック２２内に図中、
上下方向に往復運動するピストン２３が収納され、また
燃焼室２４が吸気弁２６を介してインテークマニホルド
２５に連通される一方、排気弁２７を介してエキゾース
トマニホルド２８に連通されている。また、燃焼室２４
にプラグギャップが突出するように点火プラグ２９が設
けられている。

【００１１】インテークマニホルド２５の上流側には、
４気筒に共通にスロットルバルブ３１、エアフローメー
タ３０が夫々設けられている。スロットルバルブ３１は
アクセルペダル（図示せず）に連動して開度が調整され
る構成とされており、またその開度はスロットルポジシ
ョンセンサ３３により検出される構成とされている。エ
アフローメータ３０の下流側には吸入空気温を測定する
吸気温センサ３４が設けられている。

【００１２】３５は燃料噴射弁で、各気筒毎のインテー
クマニホルド２５を通る空気流中に、後述のマイクロコ
ンピュータ４０の指示に従い、燃料を噴射する。また、
エキゾーストマニホルド２８の下流側には、排気ガス浄
化のための触媒装置３６が設けられている。酸素濃度検
出センサ（Ｏ₂ センサ）３７はエキゾーストマニホルド
２８を一部貫通突出するように設けられ、触媒装置３６
に入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。３８は水
温センサで、エンジンブロック２２を貫通して一部がウ
ォータジャケット内に突出するように設けられており、
エンジン冷却水の水温を検出する。３９はイグナイタ
で、イグニッションコイル（図示せず）の一次電流を開
閉する。

【００１３】４０はマイクロコンピュータで、演算処理
を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）４１と、コンピュー
タプログラムや各種マップ等が予め格納されているリー
ド・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）４２と、各種データを記
憶し、またそれが読み出されるランダム・アクセス・メ
モリ（ＲＡＭ）４３と、ＣＰＵ４１によりセットされた
時刻で割り込み信号を発生するタイマ４４と、マルチプ
レクサやＡ／Ｄコンバータを内蔵する入力インタフェー
ス回路４５と出力インタフェース回路４６とからなり、
それらが双方向のバスライン４７を介して互いに接続さ
れた構成とされている。

【００１４】また、５０はディストリビュータで、エン
ジンクランクシャフトの基準位置検出信号を発生する気
筒判別センサ５１と、エンジン回転数信号を例えば３０
℃Ａ毎に発生する回転角センサ５２とを有している。前
記したマイクロコンピュータ４０はエアフローメータ３
０、吸気温センサ３４、スロットルポジションセンサ３
３、水温センサ４８、酸素濃度検出センサ３７、気筒判
別センサ５１、回転角センサ５２などからの各種検出信
号が入力インタフェース回路４５に入力され、これに基
づいてＣＰＵ４１で所定の演算処理を実行して得たデー
タを出力インタフェース回路４６を介してイグナイタ３
９へ供給して点火時期制御を行なうと共に、燃料噴射弁
３５に制御信号を送出して燃料噴射時間、すなわち単位
時間当りの燃料噴射量を制御する。本実施例では、４気
筒内燃機関２１の４つの気筒の各燃料噴射弁に対して独
立に燃料噴射を実行させると共に、前記算出手段１７、
開弁手段１８及び弁制御手段１９の各処理をこのマイク
ロコンピュータ４０により実行するものである。

【００１５】また、キャニスタ１２とサージタンク５０
とを連通するパージ通路１３が２分岐され、その各々に
デューティ制御の制御弁（ＶＳＶ）５１と開閉制御の制
御弁（ＶＳＶ）５２とが夫々設けられている。ＶＳＶ５
１は前記第１の制御弁１５に相当し、マイクロコンピュ
ータ４０の出力指令値が示すデューティ比に応じた開度
に制御される。また、ＶＳＶ５２は前記第２の制御弁１
６に相当し、マイクロコンピュータ４０の出力駆動信号
の論理値（指令値）に応じて全開又は全閉とされる。

【００１６】本実施例では、ＶＳＶ５１の全開時（デュ
ーティ比１００％）のときのパージ流量を「１００」と
したとき、全開時のパージ流量が「８０」であるＶＳＶ
５２を使用するものとする。

【００１７】次にマイクロコンピュータ４０によるパー
ジ制御ルーチンについて図３に示すフローチャートと共
に説明する。このパージ制御ルーチンが例えばデューテ
ィ制御ＶＳＶ５１の制御周期である１００ｍｓ毎に起動
されると、まず目標パージ率ＴＧＴＰＧが次式により算
出される（ステップ１０１）。

【００１８】 ＴＧＴＰＧ＝ＰＧ＋α （１） ただし、上式中ＰＧは前回このルーチンで算出されたパ
ージ率、αは所定のパージ変化率である。本実施例では
この目標パージ率ＴＧＴＰＧは初期値はゼロで、以後１
００ｍｓ毎に漸次大となり、所定値となった時点から流
量ばらつき取り込みタイミングの一定期間中はその所定
値に保持され、その後更に増大して目標値に達するよう
に、パージ変化率αによって可変される。

【００１９】次に最大パージ率ＭＡＸＰＧが図４に示す
如き、機関回転数ＮＥと吸入空気量ＱＮとの２次元マッ
プから算出される（ステップ１０２）。このマップはＲ
ＯＭ４２に予め格納されており、ＣＰＵ４１により回転
角センサ５２からの機関回転数検出信号とエアフローメ
ータ３０からの吸入空気量検出信号に基づいて参照さ
れ、デューティ制御ＶＳＶ５１の全開流量の吸入空気量
に対する比率を示す最大パージ率ＭＡＸＰＧを算出させ
る。

【００２０】続いて、次式に基づいてデューティ制御Ｖ
ＳＶ５１の駆動デューティ比ＤＵＴＹが算出される（ス
テップ１０３）。

【００２１】 ＤＵＴＹ＝ＴＧＴＰＧ×１８０／ＭＡＸＰＧ （２） この駆動デューティ比ＤＵＴＹは最大パージ率ＭＡＸＰ
Ｇが一定の場合、目標パージ率ＴＧＴＰＧに比例して増
加し、最大値は目標パージ率ＴＧＴＰＧと最大パージ率
ＭＡＸＰＧとが等しい場合の「１８０」である。

【００２２】次にスキップカウンタＣＳＫＰが「１９」
以上であるか否か判定される（ステップ１０４）。この
スキップカウンタＣＳＫＰはイニシャルルーチンによっ
て初期値がゼロにリセットされており、また後述のＡ／
Ｆ制御ルーチンにおいて空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦの値がスキップされる毎にカウントアップされる
カウンタである。最初にこのステップ１０４が実行され
たときはＣＳＫＰ＝０であるからステップ１０５に進
み、前記ステップ１０３で算出された駆動デューティ比
ＤＵＴＹが、開閉制御ＶＳＶ５２の設計全開度のときの
流量と同じ値の「８０」以上か否か判定される。

【００２３】駆動デューティ比ＤＵＴＹは前述したよう
に最大パージ率ＭＡＸＰＧが一定の場合、目標パージ率
ＴＧＴＰＧに比例して増加するが、このパージ制御ルー
チン起動直後は目標パージ率ＴＧＴＰＧがゼロ付近の値
であるからＤＵＴＹ＜８０であり、よってこのときはス
テップ１０９へ進み、駆動デューティ比ＤＵＴＹをデュ
ーティ制御ＶＳＶ５１の開弁指令値ＤＶＳＶ１に代入
し、更にステップ１１０で開閉制御ＶＳＶ５２の開弁指
令値ＤＶＳＶ２に全閉を示す「０」を代入する。その
後、次式に基づいてパージ率ＰＧを算出した後、このル
ーチンを一旦終了する（ステップ１２１）。 ＰＧ＝ＭＡＸＰＧ×（ＤＶＳＶ１＋ＤＶＳＶ２）／１００ （３） その後、ステップ１０３で算出される駆動デューティ比
ＤＵＴＹが上昇して「８０」以上になると、ステップ１
０５でＤＵＴＹ≧８０と判定されるため、ステップ１０
６へ進んで駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を「８０」に
設定した後、スキップカウンタＣＳＫＰの値が「１３」
以上か（ステップ１０７）、「７」以上か（ステップ１
０８）判定される。

【００２４】ＣＳＫＰ≦６のときは前記ステップ１０
９，１１０及び１２１を経てこのルーチンを一旦終了す
る。７≦ＣＳＫＰ≦１２のときはステップ１０８からス
テップ１１１へ進みデューティ制御ＶＳＶ５１の指令値
ＤＶＳＶ１を全閉を示す「０」にセットし、ステップ１
１２で開閉制御ＶＳＶ５２の指令値ＤＶＳＶ２を全開を
示す「８０」にセットする。そして、ステップ１２１で
パージ率ＰＧを前記（３）式に従って算出してこのルー
チンを終了する。

【００２５】また、１３≦ＣＳＫＰ≦１８のときはステ
ップ１０７から再びステップ１０９，１１０に進み、指
令値ＤＶＳＶ１を「８０」に設定し、指令値ＤＶＳＶ２
を「０」に設定し、更にステップ１２１でパージ率ＰＧ
を（３）式に基づいて算出した後このルーチンを終了す
る。このようにして、上記のＤＵＴＹ≧８０に達したと
きは、所定期間目標パージ率ＴＧＴＰＧが一定に保持さ
れ、スキップカウンタＣＳＫＰの値に応じてまずデュー
ティ制御ＶＳＶ５１だけを開閉制御ＶＳＶ５２の設計全
開度流量に相当する指令値「８０」で開弁させ、次に開
閉制御ＶＳＶ５２だけを全開度指令値「８０」で開弁さ
せ、最後に再びデューティ制御ＶＳＶ５１だけを指令値
「８０」で開弁させる。これにより、前記開弁手段１８
が実現される。

【００２６】その後、スキップカウンタＣＳＫＰの値が
「１９」に達すると、ステップ１０１〜１０４を経由し
てステップ１１３へ進み、補正値ＶＳＶ２が算出可能か
否か判定される。これは例えば、後述の図９のＡ／Ｆフ
ィードバック制御ルーチン中で算出されるＶＳＶ５１の
ＦＡＦ補正量ＦＶＳＶ１及びＶＳＶ５２のＦＡＦ補正量
ＦＶＳＶ２の各値で判定され、これらＦＶＳＶ１及びＦ
ＶＳＶ２が小さいときは、パージされたベーパ濃度が薄
くて空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値の変化が
殆どなく補正しきれないから、流量差は実質的にないも
のとし、ＶＳＶ２算出不能と判断する。このときは誤補
正を避けるため、ステップ１１５へ進み、補正値ＶＳＶ
２を「８０」にセットする。

【００２７】一方、ステップ１１３で補正値ＶＳＶ２算
出可能と判定されたときは、次式により補正値ＶＳＶ２
が算出される（ステップ１１４）。

【００２８】 ＶＳＶ２＝８０×ＦＶＳＶ２／ＦＶＳＶ１ （４） ただし、上式中ＦＶＳＶ１及びＦＶＳＶ２は後述の図９
のＡ／Ｆフィードバック制御ルーチンで算出されるＶＳ
Ｖ５１及び５２の各ＦＡＦ補正量で、パージ流量の代表
値であり、ＶＳＶ５１及び５２を夫々同一の指令値「８
０」で別々に開弁したときに測定されたＦＡＦのずれ量
である。ＶＳＶ５１及び５２の両者に製造誤差や経年変
化がないときは、ＶＳＶ５１及び５２は同一の指令値で
開弁されているから、ＦＶＳＶ２＝ＦＶＳＶ１となるは
ずであり、このとき補正値ＶＳＶ２は（４）式より「８
０」とされる。

【００２９】他方、ＶＳＶ５１及び５２の少なくともい
ずれか一方に誤差があるときはＦＶＳＶ２≠ＦＶＳＶ１
であり、ＶＳＶ５１の指令値「８０」のときのパージ流
量に対するＶＳＶ５２の指令値「８０」のときの、すな
わち全開時のパージ流量に対する相対比率に応じた値が
補正値ＶＳＶ２として算出される。

【００３０】上記のステップ１１４又は１１５の処理が
終ると続いてステップ１１６へ進み、開閉制御ＶＳＶ５
２の指令値が「０」であるか否か、すなわち現在のＶＳ
Ｖ５２が全閉状態であるか否か判定される。ＤＶＳＶ２
＝０のときはステップ１１７へ進み、駆動デューティ比
ＤＵＴＹが「１０１」以上か否か判定され、ＤＵＴＹ≧
１０１のときはステップ１０３で算出した駆動デューテ
ィ比ＤＵＴＹからステップ１１４又は１１５で算出した
補正値ＶＳＶ２を差し引いた値をＶＳＶ５１の指令値Ｄ
ＶＳＶ１とし（ステップ１１８）、かつ、補正値ＶＳＶ
２をＶＳＶ５２の指令値ＤＶＳＶ２とする（ステップ１
１９）。

【００３１】他方、ＤＵＴＹ＜１０１のときはステップ
１１７からステップ１０９及び１１０へ進み、ＶＳＶ５
１の指令値ＤＶＳＶ１に駆動デューティ比ＤＵＴＹを代
入し、かつ、ＶＳＶ５２の指令値ＤＶＳＶ２を「０」と
する。従って、ステップ１１６〜１１９，１０９及び１
１０により、必要なパージ流量を得る駆動デューティ比
ＤＵＴＹがＶＳＶ５１の全開時の指令値「１００」より
大きいときは、ＶＳＶ５２を全開を示す指令値ＶＳＶ２
（これはステップ１１４又は１１５で算出された値であ
り、「８０」又はその近傍の値である）とし、残りの流
量を、ＶＳＶ５１を補正量ＶＳＶ２で補正された指令値
ＤＶＳＶ１に応じた開度にしてＶＳＶ５１により補な
う。他方、ＤＵＴＹ＜１０１のときはすべてのパージ流
量をＶＳＶ５１だけで得るのである。

【００３２】ここで、図５に示す如く、計算されたＤＵ
ＴＹが「１００」まではＶＳＶ５１だけで必要なパージ
流量を得、ＤＵＴＹ≧１０１のときにはＶＳＶ５２を全
開とし、残りの必要な流量をＶＳＶ５１で補なう場合、
ＶＳＶ５２が製造誤差や経年変化によって全開時の流量
が設計時の流量よりも大きいときは同図に破線Ｉで示す
如く必要な流量より多くずれ、ＶＳＶ５２の全開時の流
量が設計時よりも小さいときは同図に実線IIで示す如く
に流量不足となる。

【００３３】流量不足の場合は、図６（Ｂ）に示す如く
時刻ｔａでＶＳＶ５１のみからＶＳＶ５１と５２による
パージに切換わった直後に、同図（Ａ）に示す如く後述
の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが大きく変動し
てしまう（所謂、Ａ／Ｆが荒れる）。なお、図６（Ｃ）
は目標パージ率の変化を示す。

【００３４】しかして、本実施例ではステップ１１４，
１１６〜１１９によりＶＳＶ５２の全開時の流量に誤差
があっても、必要な全体流量からこのＶＳＶ５２の全開
時の流量との差の流量がＶＳＶ５１により得られるよう
な指令値ＤＶＳＶ１を算出しているために、ＤＵＴＹ≧
１０１のときはＤＵＴＹに対する流量が図５に一点鎖線
III で示す如くになり、ＤＵＴＹ１００前後の流量のつ
なぎが段差なく円滑に変化するようにできる。

【００３５】再び図３に戻って説明するに、ステップ１
１６でＤＶＳＶ２が「０」でないと判定されたときは、
ステップ１２０へ進み、駆動デューティ比ＤＵＴＹが
「ＶＳＶ２＋Ｋ」以上か否か判定され、ＤＵＴＹ≧ＶＳ
Ｖ２＋Ｋのときはステップ１１８へ進み、ＤＵＴＹ＜Ｖ
ＳＶ２＋Ｋのときはステップ１０９へ進む。なお、Ｋは
ＶＳＶ５１の最小流量ＤＵＴＹ値である。このステップ
１２０はＶＳＶ５２の全開と全閉を駆動デューティ比Ｄ
ＵＴＹに対してヒステリシスをもたせるために設けられ
ている。

【００３６】すなわち、図７にIVで示す如く計算ＤＵＴ
Ｙ値に対するパージ流量を得るときに、ＶＳＶ５２はａ
で示すＤＵＴＹ≧１０１のときに全開（オン）とされ
（ステップ１１７，１１８，１１９）、ｂで示す（ＶＳ
Ｖ２＋Ｋ）より小なるＤＵＴＹ値のときにオンから全閉
（オフ）とされる（ステップ１２０，１０９，１１
０）。これにより、ＶＳＶ５２の作動回数を減らし、Ｖ
ＳＶ５２の耐久性を向上することができる。

【００３７】次に前記ＦＡＦ補正量ＦＶＳＶ１及びＦＶ
ＳＶ２を算出するＡ／Ｆ（空燃比）フィードバック制御
ルーチンについて図８乃至図１０と共に説明する。図８
及び図９はＡ／Ｆフィードバック制御ルーチンで、この
ルーチンが例えば４ms毎に起動されると、マイクロコン
ピュータ４０はまずステップ２０１でＡ／Ｆのフィード
バック（Ｆ／Ｂ）条件が成立しているか否かを判別す
る。Ｆ／Ｂ条件不成立（例えば、冷却水温が所定値以
下、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パワー増
量中、燃料カット中等のいずれか）の時は、空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦの値を1.0 にして（ステップ
２１０）、このルーチンを終了する。これにより、Ａ／
Ｆのオープン制御が行なわれる。一方、Ｆ／Ｂ条件成立
時（上記のＦ／Ｂ条件不成立以外のとき）はステップ２
０２へ進み、Ｏ₂ センサ３７の検出電圧Ｖ₁ を変換して
取り込む。次に、ステップ２０３で検出電圧Ｖ₁ が比較
電圧Ｖ_R1以下か否かを判別することにより、空燃比がリ
ッチかリーンかを判別する。リッチのとき（Ｖ₁ ＞
Ｖ_R1）はその状態がそれまでリーンであった状態からリ
ッチへ反転した状態であるかの判定が行なわれ（ステッ
プ２０４）、リッチへの反転であるときは前回の空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦの値からスキップ定数Ｒ
ＳＬを減算した値を新たな空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦとする（ステップ２０５）。一方前回もリッチ
の状態であり、リッチが継続しているときは前回のＦＡ
Ｆの値から積分定数ＫＩを減算して新たなＦＡＦの値と
し（ステップ２０６）、このルーチンを抜ける。

【００３８】他方、ステップ２０３でリーンと判定され
たとき（Ｖ₁ ≦Ｖ_R1）は、その状態がそれまでリッチで
あった状態からリーンへ反転した状態であるかの判定が
行なわれ（ステップ２０７）、リーンへの反転であると
きは前回のＦＡＦの値からスキップ定数ＲＳＲを加算し
た値を新たな空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとす
る（ステップ２０８）。一方前回もリーンの状態で引続
きリーンと判定されたときはＦＡＦの値に積分定数ＫＩ
を加算して新たなＦＡＦの値とし（ステップ２０９）、
このルーチンを終了する。ここで、上記のスキップ定数
ＲＳＬ及びＲＳＲは積分定数ＫＩに比べて十分大なる値
に設定されている。

【００３９】これにより、空燃比が図１０（Ａ）に模式
的に示す如く変化した場合は、空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦは同図（Ｂ）に示す如く、空燃比がリーン
からリッチへ反転した時はスキップ定数ＲＳＬだけスキ
ップ的に大きく減衰されて燃料噴射時間ＴＡＵを小なる
値に変更させ、空燃比がリッチからリーンへ反転した時
はスキップ定数ＲＳＲだけスキップ的に大きく増加され
て燃料噴射時間ＴＡＵを大なる値に変更させる。また、
空燃比が同じ状態のときは、ＦＡＦは図１０（Ｂ）に示
す如く積分定数（時定数）ＫＩに従ってリーンのときは
大なる値へ、またリッチのときは小なる値へ徐々に変化
する。

【００４０】この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ
は機関回転数と吸入空気量（又は吸気管圧力）により定
まる基本燃料噴射時間に、他の係数と共に乗算されて最
終的な燃料噴射時間ＴＡＵを決定し、これにより吸入混
合気が目標空燃比になるよう制御させる。

【００４１】図８のステップ２０５又は２０８におい
て、ＦＡＦがスキップ的に変更された後は、図９のステ
ップ２１１に進み、次式に基づいてＦＡＦの平均値ＦＡ
ＦＡＶが算出される。

【００４２】 ＦＡＦＡＶ＝（ＦＡＦ_i ＋ＦＡＦ_i-1 ）／２ （５） ただし、上式中ＦＡＦ_i は今回のＡ／Ｆフィードバック
制御ルーチン起動時のステップ２０５又は２０８で算出
されたＦＡＦ，ＦＡＦ_i-1 はＲＡＭ４３から読み出され
た前回のＦＡＦである。

【００４３】続いてＦＡＦ補正量ＦＡＦＡが、 ＦＡＦＡ＝１−ＦＡＦＡＶ （６） なる式から算出される（ステップ２１２）。すなわち、
このＦＡＦ補正量ＦＡＦＡは、空燃比が理論空燃比に制
御されているときの平均値「１．０」に対する空燃比フ
ィードバック補正係数ＦＡＦのずれ量を表わしている。

【００４４】キャニスタ１２からの燃料のパージがサー
ジタンク５０に対して行なわれると、空燃比がリッチ側
に変化し、それに対応して空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦは図８に示したルーチンに従い空燃比が理論空
燃比となるように、小なる値に変更される。従って、Ｆ
ＡＦ補正量ＦＡＦＡはパージ流量を実質的に表わす代表
値を示していることになる。

【００４５】続いて、スキップカウンタＣＳＫＰが「１
９」以上か否か判定される。このスキップカウンタＣＳ
ＫＰはイニシャルルーチンによって初期値は「０」とさ
れているので、最初にこのステップ２１３が実行された
ときはＣＳＫＰ＜１９と判定されて次のステップ２１４
へ進み、前記ステップ１０３で算出された駆動デューテ
ィ比ＤＵＴＹが「８０」であるか否か判定される。ＤＵ
ＴＹ≠８０のときはＣＳＫＰを「０」として（ステップ
２１５）、このルーチンを終了する。

【００４６】駆動デューティ比ＤＵＴＹがある時間経過
後「８０」になると、ステップ２１４からステップ２１
６へ進み、スキップカウンタＣＳＫＰを「１」だけイン
クリメントし、そのインクリメント後のスキップカウン
タＣＳＫＰが「１８」，「１２」及び「６」のいずれか
であるか判定される（ステップ２１７〜２１９）。

【００４７】ステップ２１１〜２１４，２１６〜２１９
の処理が繰り返され、スキップカウンタＣＳＫＰが
「６」に達すると、ステップ２１９からステップ２２０
へ進み、その時点のＦＡＦ補正量ＦＡＦＡが変数ＦＶＳ
Ｖ１に代入される。前述したように、１≦ＣＳＫＰ≦６
のときはＶＳＶ５１及び５２のうちＶＳＶ５１のみが指
令値「８０」で開弁されているから、ＶＳＶ５１の指令
値「８０」のときのパージ流量に対応したＦＡＦＡが変
数ＦＶＳＶ１に代入されることになる。しかる後に次の
制御に移るためスキップカウンタＣＳＫＰを「７」にし
た後（ステップ２２１）、このルーチンを一旦終了す
る。

【００４８】その後、ステップ２１１〜２１４，２１６
〜２１９の処理が更に繰り返され、スキップカウンタＣ
ＳＫＰが「１２」に達すると、ステップ２１８からステ
ップ２２２へ進み、その時点のＦＡＦＡが変数ＦＶＳＶ
２に代入される。前述したように、７≦ＣＳＫＰ≦１２
のときはＶＳＶ５１及び５２のうちＶＳＶ５２のみが指
令値「８０」で全開（オン）制御されているから、ＶＳ
Ｖ５２の全開時のときのパージ流量に対応したＦＡＦＡ
が変数ＦＶＳＶ２に代入されることになる。そして、ス
キップカウンタＣＳＫＰを「１３」にセットし（ステッ
プ２２３）、次の制御に移る。

【００４９】更に、スキップカウンタＣＳＫＰのインク
リメントが進み、ＣＳＫＰ＝１８になるとステップ２１
７からステップ２２４へ進み、次式に基づいてＦＶＳＶ
１が算出される。

【００５０】 ＦＶＳＶ１←（ＦＶＳＶ１＋ＦＡＦＡ）／２ （７） 前述したように、１３≦ＣＳＫＰ≦１８のときはＶＳＶ
５１及び５２のうちＶＳＶ５１のみが指令値「８０」で
開弁されてパージが行なわれているから、ステップ２１
７でＣＳＫＰ＝１８と判定されたときのＦＡＦ補正量Ｆ
ＡＦＡは指令値「８０」で開弁されているＶＳＶ５１の
パージ流量に対応した値を示している。

【００５１】（７）式は、このＦＡＦＡと前回ＣＳＫＰ
＝６のときに計算したＶＳＶ５１開弁時のＦＡＦＡとの
平均値を変数ＦＶＳＶ１に代入することを示している。
ステップ２２４の処理後、スキップカウンタＣＳＫＰを
「１９」にセットした後（ステップ２２５）、このルー
チンを終了する。これにより、図３のパージ制御ルーチ
ンのステップ１１４においては、ステップ２２２で得ら
れた変数（ＦＡＦ補正量）ＦＶＳＶ２とステップ２２４
で得られた変数（ＦＡＦ補正量）ＦＶＳＶ１とが用いら
れる。

【００５２】なお、図９のステップ２１２のＦＡＦ補正
量ＦＡＦＡを次式で算出してもよい。

【００５３】 ＦＡＦＡ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／ＰＧ （８） ただし、上式中ＰＧはパージ率で、図３のステップ１２
１で算出された値である。ＦＡＦＡとして（６）式に基
づいた値を使用すると、パージ量及びパージによるＦＡ
Ｆのずれ量が機関回転数、負荷等によって変動するの
で、一定の機関回転数、負荷の条件のときでないとパー
ジ量及びパージによるＦＡＦのずれ量を正確に表わすこ
とができない。

【００５４】これに対し、ＦＡＦＡとして（８）式に基
づいた値を使用した場合は、パージ率当りのＦＡＦのず
れ量を示しているから、どのような運転条件でも正確な
ＦＡＦ補正量を得ることができる。

【００５５】次にＶＳＶ制御ルーチンについて説明す
る。図１１はＶＳＶ制御ルーチンを示すフローチャート
で、このＶＳＶ制御ルーチンは例えば１ｍｓ毎に起動さ
れる。まず、タイマ４４の値Ｔが「１」だけインクリメ
ントされた値（ステップ３０１）、その値Ｔが「１０
０」か否か判定され（ステップ３０２）、Ｔ≠１００の
ときはＶＳＶ５１の指令値ＤＶＳＶ１とタイマ値Ｔが等
しいか否か判定され（ステップ３０３）、等しくないと
きはこのルーチンを一旦終了する。

【００５６】このようにして、ステップ３０１〜３０３
が１ｍｓ毎に繰り返され、タイマ値ＴがＤＶＳＶ１に等
しくなると、ステップ３０３から３０４へ進んでＶＳＶ
５１をオフ（閉弁）処理した後、このルーチンを終了す
る。

【００５７】そして、タイマ値Ｔが更に加算されていき
１００ｍｓ経過してＴ＝１００となると、ステップ３０
２よりステップ３０５へ進み、タイマ値Ｔを「０」にリ
セットした後、ステップ３０６でＤＶＳＶ１が「０」で
あるか否か判定される。ＤＶＳＶ１＝０と判定されたと
きはステップ３０７でＶＳＶ５１がオフ（閉弁）処理さ
れ、ＤＶＳＶ１≠０と判定されたときはステップ３０８
でＶＳＶ５１がオン（開弁）処理される。

【００５８】ステップ３０７又は３０８の処理後、ステ
ップ３０９でＶＳＶ５２の指令値ＤＶＳＶ２が「０」か
否か判定され、ＤＶＳＶ２＝０のときはＶＳＶ５２がオ
フ（閉弁）処理され（ステップ３１０）、ＤＶＳＶ２≠
０と判定されたときはＶＳＶ５２がオン（開弁）処理さ
れ（ステップ３１１）、このルーチンを終了する。

【００５９】従って、例えばＤＶＳＶ１≠０で、かつ、
ＤＶＳＶ２＝０のときは図１２（Ａ）に模式的に示す如
く、ＶＳＶ５１はデューティ周期１００ｍｓのうちタイ
マ値が「０」からＤＶＳＶ１から１を差し引いた時間ま
では斜線で示す如くオンとされ、残りの（１００−ＤＶ
ＳＶ１）の期間はオフとされ、一方ＶＳＶ５２は全閉状
態に保持される。これにより、ＶＳＶ５１はＤＶＳＶ１
に示す値のデューティ比で開閉弁制御される。この図１
２（Ａ）に示すＶＳＶ制御動作はＤＵＴＹ≦１００のと
きに行なわれる。

【００６０】他方、ＤＵＴＹ≧１０１のときは、前述し
たように、ＤＶＳＶ２≠０で、かつ、ＤＶＳＶ１はＤＵ
ＴＹから補正値ＶＳＶ２を引いた値であるから（ステッ
プ１１８，１１９）、ＤＶＳＶ１≠０である。よって、
この場合は図１２（Ｂ）に模式的に示す如くＶＳＶ５２
は開弁（オン）状態に保持され、かつ、ＶＳＶ５１は一
定のデューティ周期１００ｍｓのうちＤＶＳＶ１で示さ
れる値に応じた時間だけ開弁（オンされ）、デューティ
周期の残りの期間（１００−ＤＶＳＶ１）は閉弁（オ
フ）されることとなる。

【００６１】このようにＶＳＶ５２はデューティ周期毎
に開閉の切り換えが行なわれないためにデューティ周期
毎に開閉の切り換えが行なわれるＶＳＶ５１に対して多
少応答性が劣るＶＳＶを使用することができる。またＶ
ＳＶ５１，５２が同時に切り換わることがないため、脈
動が大きくなることを防止でき、特定気筒にだけベーパ
が流入するおそれがなく空燃比の乱れを防止できる。

【００６２】このように、本実施例によれば、前記ステ
ップ２１１及び２１２により前記算出手段１７を実現
し、前記ステップ１０５〜１１２により前記開弁手段１
８を実現し、更に前記ステップ１０９，１１０，１１３
〜１２０及び図１１のＶＳＶ制御ルーチンによって前記
弁制御手段１９を実現するものである。

【００６３】これにより、本実施例は目標パージ率ＴＧ
ＴＰＧを図１３（Ｃ）にで示す如く変化させ、ＤＵＴ
Ｙ≧８０となる流量ばらつき取り込みタイミングの期間
は或る一定期間同じ値を保持すると共に、ｔ₁ で示す期
間はＶＳＶ５１及び５２のうちＶＳＶ５１のみを開弁
し、ｔ₂ で示す期間はＶＳＶ５２のみを開弁し、ｔ₃ で
示す期間はＶＳＶ５１のみを開弁して図１３（Ｂ）に示
す如くパージを行ない、このときの図１３（Ａ）に示す
ＦＡＦの変化に対応してＦＶＳＶ１及びＦＶＳＶ２を算
出する。このとき図１３（Ｂ）に示すように同じ指令値
に対するＶＳＶ５１とＶＳＶ５２のパージ量に差があっ
ても、ＶＳＶ５１のパージ量を基準にしてＶＳＶ５１の
開度を補正することにより、図１３（Ｃ）の以後は補
正後の指令値に基づいて正確なパージができる。

【００６４】本実施例では、デューティ制御ＶＳＶ５１
と開閉制御ＶＳＶ５２とを併用することで流量制御性を
向上できると共に、ＶＳＶ５１の最大流量「１００」を
ＶＳＶ５２の最大流量「８０」より大に設定し、しかも
ＶＳＶ５１の流量特性の良い所を使うようにしているの
で、ＶＳＶ５１のみの開弁時からＶＳＶ５１と５２の両
方の開弁へのつなぎ時の流量特性を改善することができ
る。更に、２つのＶＳＶ５１及び５２のうちＶＳＶ５２
は全開と全閉に制御する安価なものを使用できると共
に、一方が故障したときのフェールセーフとしても機能
させることができる。

【００６５】なお、図１４（Ｂ）に示す如く、流量ばら
つき取り込みタイミング期間ｔ₁ ，ｔ₂ 及びｔ₃ にパー
ジ量を与えているときに吸入空気量が図１４（Ｄ）に示
す如く変化したときは空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦは同図（Ａ）に示す如く変化し、パージ率は同図
（Ｃ）に示す如く変化するが、この場合でもＦＡＦ補正
量ＦＡＦＡとして前記（８）式によりパージ率ＰＧ当り
のＦＡＦずれ量でデータ取り込みを行なうことにより、
運転条件に関係なく、速く正しいパージ量補正ができ
る。

【００６６】なお、パージ量判別に本実施例では空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦを用いているので、流量
計、圧力計が不要でコスト上昇がないという特長がある
が、本発明はこれに限らず、吸気管圧力ＰＭを検出する
ことによってパージ量を判別することもできる。更に、
パージ用ＶＳＶは３個以上並設してもよいことは勿論で
ある。

【００６７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、パージ通
路に並設された複数の制御弁のうち特定の一の制御弁の
流量特性に残りの制御弁の流量特性を合わせるように指
令値を補正しているため、各制御弁に製品ばらつきや経
年変化があっても各制御弁の切替えを流量特性に段差を
生じさせることなく（空燃比の荒れを生じさせることな
く）滑らかに行なえると共に、製造時において各制御弁
に対する変換値を測量して関数発生器へ入力するという
作業が全く不要なため実用的である等の特長を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例を備えた内燃機関及びその周
辺機構の構成図である。

【図３】本発明の要部の一実施例であるパージ制御ルー
チンを示すフローチャートである。

【図４】図３のフローチャート中で用いられるマップの
一例を示す図である。

【図５】図３のフローチャートにより制御される制御弁
の流量と駆動デューティ比との関係を説明する図であ
る。

【図６】開閉制御型の制御弁の流量が指令値より少ない
ときの空燃比の荒れを示す図である。

【図７】図３のフローチャートにより制御される開閉制
御型の制御弁のオン／オフタイミングにヒステリシスが
あることを示す図である。

【図８】本発明の他の要部の一実施例であるＡ／Ｆフィ
ードバック制御ルーチンを示すフローチャート（その
１）である。

【図９】本発明の他の要部の一実施例であるＡ／Ｆフィ
ードバック制御ルーチンを示すフローチャート（その
２）である。

【図１０】空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの変化
等を示す図である。

【図１１】本発明の要部の一実施例であるＶＳＶ制御ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図１２】図１１のフローチャートによる制御弁の開閉
動作を模式的に示す図である。

【図１３】本発明の一実施例による各値の作動説明用タ
イムチャートである。

【図１４】本発明の一実施例による流量ばらつき取り込
みタイミング中に吸入空気量が変わったときのＦＡＦレ
ベルを説明するタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １１ 燃料タンク １２ キャニタ １３ パージ通路 １４ 吸気通路 １５ 第１の制御弁 １６ 第２の制御弁 １７ 算出手段 １８ 開弁手段 １９ 弁制御手段 ４０ マイクロコンピュータ ５１ デューティ制御型の制御弁（ＶＳＶ） ５２ 開閉制御型の制御弁（ＶＳＶ）

フロントページの続き (72)発明者 木所 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−47454（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−131629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08 301 F02D 41/02 325 F02D 41/04 325 F02D 45/00 370

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクからの蒸発燃料をキャニスタ
   内の吸着剤に一旦吸着させ、所定運転時に該キャニスタ
   内の吸着燃料を、パージ通路に並列に設けられた複数個
   の制御弁のうち、少なくとも１個の制御弁を通して内燃
   機関の吸気通路へ放出する蒸発燃料処理装置において、 前記複数個の制御弁はデューティ比を示す指令値に応じ
   て開度が制御されるデューティ制御の少なくとも１個の
   第１の制御弁と、該第１の制御弁とは独立に指令値によ
   り開度が全開又は全閉に制御される開閉制御の一又は二
   以上の第２の制御弁とよりなり、 パージ流量若しくは該パージ流量を実質的に示す代表値
   を算出する算出手段と、 前記第１及び第２の制御弁を同じ値の指令値で１個ずつ
   順次開弁する開弁手段と、 該開弁手段による該第１及び第２の制御弁の各開弁時に
   おいて前記算出手段により夫々算出された各算出値のう
   ち、特定の制御弁の算出値に対する他の制御弁の算出値
   との比に基づいて、該特定の制御弁の指令値を補正する
   よう弁制御を行なう弁制御手段とを有することを特徴と
   する蒸発燃料処理装置。