JP3237434B2

JP3237434B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP3237434B2
Application number: JP02387895A
Authority: JP
Inventors: 義彦兵道; 広樹松岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH08218922A; US5632252A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の蒸発燃料処理
装置に関し、特に、ワーキングキャパシティを確保する
ことによりパージ再開始時の良好な空燃比制御を行う内
燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンクから発生する蒸発燃料を活性
炭に吸着させ吸着した蒸発燃料を新気により離脱させ、
新気と共に内燃機関（以下機関と記す）の吸気通路内へ
供給するキャニスタが知られている。１つのキャニスタ
ではキャニスタ内の活性炭による蒸発燃料の吸着能力
（ワーキングキャパシティ）が不足して機関始動時に多
量のパージとなり機関のドライバビリティや排気ガスの
浄化性が悪化することから主キャニスタに補助キャニス
タを直列接続した蒸発燃料処理装置が考案されている
（実開昭６３−１９８４６２号公報参照）。

【０００３】しかしながら、この蒸発燃料処理装置は燃
料タンク内の貯蔵燃料量が減り燃料補給を必要とする頃
の機関運転時には燃料タンク内の燃料が蒸発しやすくな
っているので燃料タンクから発生する蒸発燃料を主キャ
ニスタおよび補助キャニスタで多量に吸着しワーキング
キャパシティを低下させる。この状態で燃料タンクに燃
料を補給した後に機関の運転を再開しパージが開始され
ると、主キャニスタ内に吸着された多量の蒸発燃料は主
キャニスタの大気孔から流入する新気により離脱され補
助キャニスタへ送られる。しかし補助キャニスタのワー
キングキャパシティは低下しているので蒸発燃料は補助
キャニスタで十分に吸着されず、その結果多量の蒸発燃
料が吸気通路内へ供給されてしまう。

【０００４】それゆえ、本願出願人による特願平６−１
０９９６に記載の蒸発燃料処理装置は燃料タンクへの給
油時には燃料タンク内の蒸発燃料を主キャニスタへ導
き、機関運転時には燃料タンク内の蒸発燃料を主および
補助キャニスタを迂回して機関の吸気通路内へ導く蒸発
燃料通路を設けたものである。この蒸発燃料処理装置に
よれば機関運転中に燃料タンクから発生する蒸発燃料は
主および補助キャニスタへ導かれないのでこれらのキャ
ニスタのワーキングキャパシティを確保することができ
る。

【０００５】しかしながら、上記蒸発燃料処理装置は補
助キャニスタから吸気通路内へ蒸発燃料や空気を供給す
る通路付近における補助キャニスタ内の蒸発燃料吸着材
により機関運転中に燃料タンクから発生する蒸発燃料が
吸着されるので、前回パージ終了時の吸着状態が次回パ
ージ開始時までに変化しパージ開始時のパージ濃度が判
らない。パージ濃度が判らないままパージを行うとパー
ジによる燃料量が判らないので機関の空燃比を目標空燃
比とする空燃比フィードバック制御を行うための燃料噴
射量を正確に算出できないまま噴射制御が実行され、ド
ライバビリティや排気ガスの浄化性が悪化するという問
題が生じる。

【０００６】しかるに、特開平５−５２１３４号公報に
開示された内燃機関の供給燃料制御装置はパージ開始時
にパージ制御弁を全開すると蒸発燃料がキャニスタから
機関の吸気通路内へ一気に流入して機関の空燃比が過濃
となりドライバビリティや排気ガスの浄化性に問題を生
じるのでパージ濃度を正確に検出するまではパージ制御
弁を徐々に開弁して上記問題を解決するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この供
給燃料制御装置はパージ濃度の検出に時間を要し、パー
ジ開始からパージ濃度の正確な検出が完了するまでの間
はパージ制御弁を徐々に開弁する必要があるので、その
間キャニスタに吸着された蒸発燃料を多量に離脱させる
ことができず、それゆえキャニスタの再生（キャニスタ
に吸着された蒸発燃料を離脱させてワーキングキャパシ
ティを確保すること）に時間を要する。すなわちキャニ
スタ内の活性炭に吸着された蒸発燃料を早期に離脱させ
ることができない。すると活性炭に吸着された蒸発燃料
は吸着密度の濃い活性炭から薄い活性炭へ拡散しキャニ
スタ内活性炭全体の吸着密度が薄くなる。活性炭の吸着
密度が薄くなると蒸発燃料は離脱されにくくなり活性炭
の吸着能力が低下しキャニスタのワーキングキャパシテ
ィが低下する。その結果、パージ開始時に多量の蒸発燃
料が機関の吸気通路内に供給されることとなって空燃比
が過濃となり、ドライバビリティや排気ガスの浄化性に
悪影響を及ぼすという問題を生じる。

【０００８】それゆえ、本発明は前記問題を解決し、す
なわちキャニスタのワーキングキャパシティを確保し、
かつパージ終了後のパージ再開時に良好な空燃比フィー
ドバック制御を行う内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の実施例の
構成図である。前記問題を解決する本発明による内燃機
関の蒸発燃料処理装置は、燃料タンク２１から発生する
蒸発燃料を吸着するための第１のキャニスタ１３と第２
のキャニスタ１５とを設けると共にこれらのキャニスタ
を第１のキャニスタ１３の大気孔と内燃機関１の吸気通
路との間にて互いに直列に接続し、その大気孔から流入
した空気を第１のキャニスタ１３、第２のキャニスタ１
５を順に経て流通させることによりこれらのキャニスタ
に吸着された蒸発燃料を離脱させてその蒸発燃料と空気
を前記吸気通路へ供給するようにした内燃機関の蒸発燃
料処理装置において、燃料タンク２１への給油時にその
燃料タンク２１から発生する蒸発燃料を第１のキャニス
タ１３に導く第１蒸発燃料通路２０と、第２のキャニス
タ１５から前記吸気通路へ蒸発燃料と空気を供給する通
路付近における第２のキャニスタ１５内の蒸発燃料吸着
材１４の吸着状態が前回パージ終了時から次回パージ開
始時まで実質的に一定であるように、燃料タンク２１か
ら内燃機関１の運転時に発生する蒸発燃料を第２のキャ
ニスタ１５内の蒸発燃料吸着材１４の内部へ直接導入す
る第２蒸発燃料通路２３と、前回パージ終了時のパージ
濃度を次回パージ開始時のパージ濃度として内燃機関１
の空燃比が目標空燃比となるように内燃機関１への燃料
供給量を制御する供給燃料制御手段と、を備えたことを
特徴とする。本発明による内燃機関の蒸発燃料処理装置
は、第１蒸発燃料通路の流路抵抗が第２蒸発燃料通路の
流路抵抗より小さい。

【００１０】

【作用】内燃機関の運転時に燃料タンクから発生する蒸
発燃料を第２のキャニスタにおける蒸発燃料吸着材の内
部へ直接導入する第２蒸発燃料通路を設けたことによ
り、第２のキャニスタから吸気通路内へ蒸発燃料と空気
を供給する通路付近における第２のキャニスタ内の蒸発
燃料吸着材の吸着状態を前回パージ終了時から次回パー
ジ開始時まで実質的に一定にすることができ、その結果
前回パージ終了時のパージ濃度を次回パージ開始時のパ
ージ濃度として内燃機関の空燃比が目標空燃比となるよ
うに内燃機関の供給燃料量を制御でき、それゆえパージ
再開時の空燃比フィードバック制御が良好となる。

【００１１】

【実施例】図１を参照すると、機関本体１は４つの気筒
１ａを備えている。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気
枝管２を介して共通のサージタンク３に接続される。サ
ージタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ
５に接続され、エアフローメータ５はエアクリーナ６に
接続される。吸気ダクト４内にはスロットル弁７が配置
される。一方各気筒１ａは共通の排気マニホルド８に接
続され、この排気マニホルド８は三元触媒９に接続され
る。なお各気筒１ａにはそれぞれ燃料噴射弁１０が設け
られ、これら燃料噴射弁１０は電子制御ユニット３０の
出力信号に基づいて制御される。

【００１２】図１に示すように、吸気ダクト４には蒸発
燃料処理装置１１が取付けられる。この蒸発燃料処理装
置１１は、主活性炭層１２が設けられた主キャニスタ１
３と、副活性炭層１４が設けられた副キャニスタ１５
と、を具備し、これら主キャニスタ１３と副キャニスタ
１５とは互いに直列に接続される。本実施例において主
蒸発燃料吸着層を構成する主活性炭層１２の両側の主キ
ャニスタ１３内にはそれぞれ主活性炭層用空気流出室１
６と主活性炭層用空気流入室１７とが形成され、また本
実施例において副蒸発燃料吸着層を構成する副活性炭層
１４の両側の副キャニスタ１５内にはそれぞれ副活性炭
層用空気流出室１８と副活性炭層用空気流入室１９とが
形成される。主活性炭層用空気流入室１７は大気に連通
される。主活性炭層用空気流出室１６は一方では副活性
炭層用空気流入室１９に接続され、他方では給油時に燃
料タンク２１から発生する蒸発燃料の通路である第１蒸
発燃料通路２０を介して蒸発燃料源である燃料タンク２
１に接続される。

【００１３】一方、副活性炭層用空気流出室１８は電磁
弁２２を介してスロットル弁７下流の吸気ダクト４内に
連結される。電磁弁２２は電子制御ユニット３０の出力
信号に基づいてパージ量をデューティ制御する。それゆ
えパージ制御弁と呼ばれる（以下パージ制御弁と記
す）。さらに、副活性炭層１４内部には第２蒸発燃料通
路２３として運転時に燃料タンク２１から発生する蒸発
燃料を導入する導入管２３が開口する。なお、図１に示
した実施例において第１蒸発燃料通路２０の流路断面は
第２蒸発燃料通路２３の流路断面よりも大きくされ、し
たがって第１蒸発燃料通路２０の流路抵抗が第２蒸発燃
料通路２３の流路抵抗よりも小さくなるように構成され
る。

【００１４】第１蒸発燃料通路２０内にはベントバルブ
２４が配置される。このベントバルブ２４は給油時のみ
に第１蒸発燃料通路２０を連通させる。すなわち燃料タ
ンク２１の蓋２１ａが取外されて燃料通路２５が開放さ
れるとベントバルブ２４により第１蒸発燃料通路２０が
連通され、一方燃料タンク２１の蓋２１ａが取付けられ
て燃料通路２５が遮断されるとベントバルブ２４により
第１蒸発燃料通路２０が遮断される。なお、給油時であ
ること、すなわち例えば蓋２１ａが取外されたこと、ま
たは燃料通路２５に給油ガンが挿入されたことなどを電
気的に検出する手段を設け、この検出手段により給油時
が検出されたときにはベントバルブ２４により第１蒸発
燃料通路２０を連通させると共に給油時でないときには
ベントバルブ２４により第１蒸発燃料通路２０を遮断さ
せるようにしてもよい。また図１に示すように、第１蒸
発燃料通路２０および第２蒸発燃料通路２３の燃料タン
ク２１側開口部に位置する燃料タンク２１にはそれぞれ
ロールオーババルブ２６，２７が取付けられる。これら
ロールオーババルブ２６，２７は機関１の転倒時に燃料
タンク２１から燃料が外部に漏れるのを阻止するように
作用する。また排気マニホルド８内には空燃比センサ２
８が取付けられている。

【００１５】さらに図１を参照すると、電子制御ユニッ
ト３０はデジタルコンピュータからなり双方向性バス３
１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５およ
び出力ポート３６を有する。エアフローメータ５は吸入
空気量Ｑに比例した出力電圧を発生し、この出力電圧は
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
空燃比センサ２８の出力電圧はＡＤ変換器３８を介して
入力ポート３５に入力される。一方、出力ポート３６は
対応する駆動回路３９を介して各燃料噴射弁１０および
パージ制御弁２２に接続される。

【００１６】なお図１に示した実施例では、図示しない
クランク角センサから検出される機関１の回転数Ｎ、エ
アフローメータ５により検出された吸入空気量Ｑ、機関
１の排気ガス中の酸素濃度から空燃比センサ２８により
検出される機関１の空燃比、等から機関１の空燃比が目
標空燃比となるように空燃比制御が行われる。

【００１７】次に図２と図３を参照して図１に示した蒸
発燃料処理装置１１の作動を説明する。燃料タンク２１
内に給油すべきときには図２に示すように蓋２１ａが取
外され、次いで燃料通路２５から燃料タンク２１内に燃
料が流入される。燃料タンク２１内に燃料が流入される
と燃料タンク２１内には多量の蒸発燃料が発生する。こ
のとき、ベントバルブ２４は開弁されており、また第１
蒸発燃料通路２０の流路抵抗が第２蒸発燃料通路２３の
それよりも小さいので、図２において矢印Ｖで示すよう
に燃料タンク２１内のほとんど全ての蒸発燃料は第１蒸
発燃料通路２０を介して主活性炭層用空気流出室１６内
に流入する。この蒸発燃料は次いで主活性炭層１２内に
流入して主活性炭層１２内の活性炭に吸着される。その
結果蒸発燃料が大気中に放出されるのを阻止することが
できる。なお給油時にはパージ制御弁２２は全閉状態に
維持される。燃料タンク２１への給油が終了すると燃料
通路２５を遮断するべく蓋２１ａが取付けられ、その結
果ベントバルブ２４が閉弁される。

【００１８】一方、機関１運転時にはスロットル弁７下
流の吸気ダクト４内に負圧が発生している。このとき、
蒸発燃料処理装置１１から機関１に蒸発燃料を供給すべ
くパージ制御弁２２がそのデューティ比に基づいて開弁
されているので、図３において矢印Ｐで示すように主活
性炭層用空気流入室１７内に空気が流入する。この空気
は次いで主活性炭層１２内に流入し、それによって主活
性炭層１２に吸着された蒸発燃料が離脱される。主活性
炭層１２から離脱された蒸発燃料は空気と共に主活性炭
層用空気流出室１６および副活性炭層用空気流入室１９
を順次介して副活性炭層１４内に流入する。このとき副
活性炭層１４内に流入した蒸発燃料成分は副活性炭層１
４に吸着される。一方副活性炭層１４内に流入した空気
成分は副活性炭層１４にすでに吸着されていた蒸発燃料
を離脱し、この蒸発燃料はこの空気と共に副活性炭層用
空気流出室１８内に流入する。次いでこれら蒸発燃料お
よび空気はパージ制御弁２２を介して吸気ダクト４内に
供給される。その結果蒸発燃料を機関出力の向上のため
に有効に利用できる。

【００１９】また、機関１の運転時に燃料タンク２１内
で発生した蒸発燃料は図３において矢印Ｖ’で示すよう
に第２蒸発燃料通路２３を介して副活性炭層１４内部に
導かれ一部は副活性炭１４に吸着されると共に副活性炭
１４を介して副活性炭層用空気流出室１８内に流出する
蒸発燃料および空気と共にパージ制御弁２２を介して吸
気ダクト４内に供給される。したがって機関１の運転時
に燃料タンク２１内で発生した蒸発燃料は主活性炭層１
２を介することなく、すなわちこれら活性炭層１２を迂
回して第２蒸発燃料通路２３、副活性炭層１４を介して
吸気ダクト４内に供給されることとなる。本実施例で
は、上述したように機関運転時に燃料タンク２１内で発
生した蒸発燃料を第２蒸発燃料通路２３を介して燃料タ
ンク２１の外部に流出させており、このため燃料タンク
２１内の圧力が極度に増大して燃料タンク２１が変形す
るのが阻止される。

【００２０】図１に示した実施例において、機関１への
蒸発燃料の供給が継続されるのに伴い主活性炭層１２お
よび副活性炭層１４に吸着されている蒸発燃料量が次第
に減少し、最終的にはこれら活性炭層１２，１４に吸着
されている蒸発燃料量はほぼ零となる。その結果主活性
炭層１２および副活性炭層１４の吸着能力、すなわち蒸
発燃料処理装置１１全体のワーキングキャパシティが向
上する。しかも、図１に示した実施例では機関運転時に
燃料タンク２１内で発生した蒸発燃料が上述したように
主活性炭層１２を迂回して機関１に供給されるので主活
性炭層１２の吸着能力をさらに確保できる。

【００２１】ところで、上述したように給油時に発生し
た多量の蒸発燃料は主活性炭層１２に導かれるので給油
直後において主活性炭層１２には多量の蒸発燃料が吸着
されている。このため、給油直後に機関１が始動される
と主活性炭層１２からは多量の蒸発燃料が離脱されるよ
うになる。ところが、このような多量の蒸発燃料が吸気
ダクト４内に供給されると機関１に供給される蒸発燃料
量が急激に増大して空燃比制御性が悪化し、すなわち実
際の空燃比を目標空燃比に維持するのが困難になり、そ
の結果排気マニホルド８内に多量の未燃ＨＣが排出され
る虞がある。そこで図１に示した実施例では主活性炭層
１２から離脱された蒸発燃料を次いで副活性炭層１４に
導いてこの蒸発燃料を副活性炭層１４に一時的に吸着さ
せると共に後述のパージ制御によりパージ量を徐々に増
大するようにしている。その結果機関１に多量の蒸発燃
料が供給されるのを阻止することができる。しかも図１
で示した実施例では、上述したように給油すべきときに
副活性炭層１４にはほとんど蒸発燃料が吸着されていな
いので主活性炭層１２から離脱された蒸発燃料を副活性
炭層１４に良好に吸着させることができ、その結果機関
１に多量の蒸発燃料が供給されるのを阻止することがで
きる。

【００２２】一方、給油時以外の機関停止時に燃料タン
ク２１内で発生した蒸発燃料は図３において矢印Ｖ’で
示すように第２蒸発燃料通路２３を介して副活性炭層１
４に吸着させる。しかし給油時以外の機関停止時に発生
する蒸発燃料は比較的少ないのでこの蒸発燃料により副
活性炭層１４の吸着能力が低下されることはない。従っ
て上述の実施例では主活性炭層１２および副活性炭層１
４に吸着した蒸発燃料がパージにより絶えず離脱されワ
ーキングキャパシティを大きく確保できる。

【００２３】次に本発明の蒸発燃料処理装置の供給燃料
制御手段について説明する。図１に示す内燃機関では基
本的には次式に基いて燃料噴射時間ＴＡＵが算出され
る。ＴＡＵ＝ＴＰ・｛１＋Ｋ＋（ＦＡＦ−１）＋ＦＰＧ｝ここで各係数は次のものを表わしている。ＴＰ：基本燃料噴射時間Ｋ：補正係数ＦＡＦ：フィードバック補正係数ＦＰＧ：パージＡ／Ｆ補正係数基本燃料噴射時間ＴＰは空燃比を目標空燃比とするため
に要求される実験により求められた噴射時間であってこ
の基本燃料噴射時間ＴＰは機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量
Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として予
めＲＯＭ３２内に記憶されている。補正係数Ｋは暖機増
量係数や加速増量係数を一まとめにして表わしたもので
増量補正する必要がないときにはＫ＝０となる。パージ
Ａ／Ｆ補正係数ＦＰＧはパージが行われたときに噴射量
を補正するためのものであり、従ってパージが行われて
いないときはＦＰＧ＝０となる。

【００２４】フィードバック補正係数ＦＡＦは、空燃比
センサ２８の出力信号に基いて空燃比を目標空燃比に制
御するためのものである。目標空燃比としてはどのよう
な空燃比を用いてもよいが図１に示す実施例では目標空
燃比が理論空燃比とされており、従って以下目標空燃比
を理論空燃比とした場合について説明する。なお、目標
空燃比が理論空燃比であるときには空燃比センサ２８と
して排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化するセ
ンサが使用され、従って以下空燃比センサ２８をＯ₂セ
ンサと称する。このＯ₂センサ２８は空燃比が過濃側の
とき、即ちリッチのとき０．９（Ｖ）程度の出力電圧を
発生し、空燃比が稀薄側のとき、即ちリーンのとき０．
１（Ｖ）程度の出力電圧を発生する。まず初めにこのＯ
₂センサ２８の出力信号に基いて行われるフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦの制御について説明する。

【００２５】図４はフィードバック補正係数ＦＡＦの算
出ルーチンを示しており、このルーチンは例えばメイン
ルーチン内で実行される。図４を参照するとまず初めに
ステップ４０においてＯ₂センサ２８の出力電圧Ｖが
０．４５（Ｖ）よりも高いか否か、即ちリッチであるか
否かが判別される。Ｖ≧０．４５（Ｖ）のとき、即ちリ
ッチのときにはステップ４１に進んで前回の処理サイク
ル時にリーンであったか否かが判別される。前回の処理
サイクル時にリーンのとき、即ち、リーンからリッチに
変化したときにはステップ４２に進んでフィードバック
補正係数ＦＡＦがＦＡＦＬとされ、ステップ４３に進
む。ステップ４３ではフィードバック補正係数ＦＡＦか
らスキップ値Ｓが減算され、従って図５に示されるよう
にフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急
激に減少される。次いでステップ４４ではＦＡＦＬとＦ
ＡＦＲの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。一方、ステッ
プ４１において前回の処理サイクル時にはリッチであっ
たと判別されたときはステップ４５に進んでフィードバ
ック補正係数ＦＡＦから積分値Ｋ（Ｋ≪Ｓ）が減算され
る。従って図５に示されるようにフィードバック補正係
数ＦＡＦは徐々に減少される。

【００２６】一方、ステップ４０においてＶ＜０．４５
（Ｖ）であると判断されたとき、即ちリーンのときには
ステップ４６に進んで前回の処理サイクル時にリッチで
あったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリ
ッチのとき、即ちリッチからリーンに変化したときには
ステップ４７に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦが
ＦＡＦＲとされステップ４８に進む。ステップ４８では
フィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ値Ｓが加算さ
れ、従って図５に示されるようにフィードバック補正係
数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に増大される。次いで
ステップ４４ではＦＡＦＬとＦＡＦＲの平均値ＦＡＦＡ
Ｖが算出される。一方、ステップ４６において前回の処
理サイクル時にはリーンであったと判別されたときはス
テップ４９に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦに積
分値Ｋが加算される。従って図５に示されるようにフィ
ードバック補正係数ＦＡＦは徐々に増大される。

【００２７】リッチとなってＦＡＦが小さくなると燃料
噴射時間ＴＡＵが短かくなり、リーンとなってＦＡＦが
大きくなると燃料噴射時間ＴＡＵが長くなるので空燃比
が理論空燃比に維持されることになる。なお、パージ作
用が行われていないときには図５に示すようにフィード
バック補正係数ＦＡＦは１．０を中心として変動する。
また、図５からわかるようにステップ４４において算出
された平均値ＦＡＦＡＶはフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆの平均値を示している。

【００２８】図５からわかるようにフィードバック補正
係数ＦＡＦは積分定数Ｋでもって比較的ゆっくりと変化
させられるので多量のパージベーパが急激にサージタン
ク５内にパージされて空燃比が急激に変動するともはや
空燃比を理論空燃比に維持することができなくなり、そ
の結果空燃比が変動することになる。従って図１に示す
実施例では空燃比が変動するのを阻止するためにパージ
を行うときにはパージ量を徐々に増大させるようにして
いる。このようにパージ量を徐々に増大させるとパージ
量の増大中であってもフィードバック補正係数ＦＡＦに
よるフィードバック制御によって空燃比は理論空燃比に
維持され、その結果空燃比が変動するのを阻止すること
ができる。

【００２９】最大パージ率ＭＡＸＰＧはパージ制御弁２
２を全開にしたときのパージ量と吸入空気量との比を表
わしている。この最大パージ率ＭＡＸＰＧの例が図６の
マップ１に示されている。図６のマップ１からわかるよ
うにこの最大パージ率ＭＡＸＰＧは機関負荷Ｑ／Ｎと機
関回転数Ｎとの関数であり、この最大パージ率ＭＡＸＰ
Ｇは機関負荷Ｑ／Ｎが低くなるほど大きくなり、機関回
転数Ｎが低くなるほど大きくなる。パージを行なう際に
はまず初めに目標パージ率ＴＧＴＰＧを一定割合でゆっ
くりと増大させた後に目標パージ率が一定値に達すると
目標パージ率を一定に維持し、最大パージ率ＭＡＸＰＧ
に対する目標パージ率ＴＧＴＰＧの割合に応じてパージ
制御弁２２の開弁割合が制御される。図１に示される実
施例ではパージ制御弁２２の開弁時間のデューティー比
を制御するようにしているのでこの場合には最大パージ
率ＭＡＸＰＧに対する目標パージ率ＴＧＴＰＧの割合に
応じてパージ制御弁２２の開弁時間のデューティー比が
制御される。

【００３０】図１に示す内燃機関では機関減速運転時に
燃料噴射弁１０からの燃料噴射が停止される。燃料噴射
が停止されたときに蒸発燃料をパージするとこの蒸発燃
料は燃焼することなく排気マニホルド８内に排出され
る。従って燃料噴射が停止されたときにはパージ作用を
停止しなければならない。燃料噴射を停止すべきときに
はカットフラグがセットされ、このカットフラグにセッ
トされたときにはパージ作用が停止される。そこで次に
図７を参照しつつこのカットフラグの処理ルーチンにつ
いて説明する。

【００３１】図７に示すカットフラグ処理ルーチンは例
えばメインルーチン内で実行される。図７を参照すると
まず初めにステップ５０においてカットフラグがセット
されているか否かが判別される。カットフラグがセット
されていないときにはステップ５１に進んでスロットル
スイッチ（図示せず）がオンであるか否か、即ちスロッ
トル弁７がアイドリング開度であるか否かが判別され
る。スロットル弁７がアイドリング開度であるときには
ステップ５２に進んで機関回転数Ｎが一定値、例えば１
２００r.p.m 以上であるか否かが判別される。Ｎ≧１２
００r.p.m のときにはステップ５３に進んでカットフラ
グがセットされる。即ち、スロットル弁７がアイドリン
グ開度であってＮ≧１２００r.p.m のときは減速運転時
であると判断され、カットフラグがセットされる。

【００３２】カットフラグがセットされるとステップ５
０からステップ５４に進んでスロットルスイッチがオン
であるか否か、即ちスロットル弁７がアイドリング開度
であるか否かが判別される。スロットル弁７がアイドリ
ング開度であるときにはステップ５６に進んで機関回転
数Ｎが１０００r.p.m よりも低いか否かが判別される。
Ｎ≦１０００r.p.m のときにはステップ５７に進んでカ
ットフラグがリセットされる。一方、Ｎ＞１０００r.p.
m でもスロットル弁７が開弁されればステップ５４から
ステップ５７にジャンプしてカットフラグがリセットさ
れる。カットフラグがセットされると燃料噴射が停止さ
れる。次に図８から図１３を参照してパージ制御方法に
ついて詳細に説明する。

【００３３】図８はイグニッションスイッチ（図示せ
ず）がオンにされたときに実行されるパージ制御のイニ
シャライズ処理ルーチンを示している。図８を参照する
と、まず初めにステップ６０においてパージカウント値
ＰＧＣがクリアされ、次いでステップ６１ではタイマカ
ウント値Ｔがクリアされる。次いでステップ６２ではパ
ージ制御弁２２に対する駆動デューティー比ＰＧＤＵＴ
Ｙが零に設定され、次いでステップ６３ではパージ率Ｐ
ＧＲが零に設定される。次いでステップ６４では後述す
るパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡの算出が完了したこと
を示す算出完了フラグＦＰＧＡが１にセットされたか否
かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはスイッチ６
６へ進み、ＮＯのときはスイッチ６５へ進む。次いでス
テップ６５ではパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡが零に設
定される。次いでステップ６６ではパージ制御弁２２が
閉弁され、次いで処理サイクルを完了する。

【００３４】図９から図１２はパージ制御ルーチンを示
しており、このルーチンは１msec毎の割込みによって実
行される。図９を参照するとまず初めにステップ７０に
おいてタイマカウント値Ｔが１だけインクリメントされ
る。次いでステップ７１ではタイマカウント値Ｔが１０
０であるか否かが判別される。Ｔ＝１００のときにはス
テップ７２に進む。従ってステップ７２には１００msec
毎に進むことになる。ステップ７２ではタイマカウント
値Ｔがクリアされ、次いでステップ７３に進む。ステッ
プ７３ではパージカウント値ＰＧＣが１より大きいか否
かが判別される。イグニッションがオンにセットされた
後に初めてステップ７３に進んだときにはパージカウン
ト値ＰＧＣは零であるので図１０に示すステップ７４に
進む。

【００３５】ステップ７４ではパージ制御を開始すべき
条件が成立したか否かが判別される。機関冷却水温７０
℃でありかつ空燃比のフィードバック制御が開始されて
おりかつフィードバック補正係数ＦＡＦのスキップ処理
（図５のＳ）が５回以上行われたときはパージ制御を開
始すべき条件が成立したと判断される。パージ制御を開
始すべき条件が成立していないときは処理サイクルを完
了する。これに対してパージ制御を開始すべき条件が成
立したときはステップ７５に進んでパージカウント値Ｐ
ＧＣが１にセットされる。次いでステップ７６では図４
に示すルーチンにおいて算出されたフィードバック補正
係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶがＦＢＡに置き換えられ
る。従ってＦＢＡはパージ制御を開始すべき条件が成立
したときのフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡ
ＦＡＶを表わしていることになる。次いで処理サイクル
を完了する。

【００３６】パージ制御を開始すべき条件が成立したと
判断されたときには図９のステップ７３においてパージ
カウント値ＰＧＣ≧１であると判断されるのでステップ
７７に進む。ステッ７７ではカットフラグがセットされ
ているか否か、即ち燃料噴射が停止されているか否かが
判別される。カットフラグがセットされていないときに
はステップ７８に進んでパージカウント値ＰＧＣが１だ
けインクリメントされ、次いでステップ７９ではパージ
カウント値ＰＧＣが６よりも大きいか否かが判別され
る。パージカウント値ＰＧＣ＜６のときにはステップ８
０に進んでパージ率ＰＲＧが零にセットされる。次いで
ステップ８１においてパージ制御弁２２が閉弁される。
このときパージ制御弁２２は既に閉弁しているのでパー
ジ制御弁２２は閉弁状態に保持される。これに対してス
テップ７９においてパージカウント値ＰＧＣ≧６である
と判断されると、即ちパージ制御を開始すべき条件が成
立してからこのパージ制御ルーチンを５００回繰り返
し、すなわち５００msecが経過すると図１１のステップ
８２に進む。

【００３７】ステップ８２からステップ９１はパージベ
ーパ濃度を算出する部分であり、この部分については後
で説明する。続くステップ９２ではＲＯＭ３２内に記憶
された前述の図６のマップ１から機関負荷Ｑ／Ｎおよび
機関回転数Ｎに応じた最大パージ率ＭＡＸＰＧが算出さ
れる。次いでステップ９３ではパージ率ＰＧＲに予め定
められた一定のパージ変化率ＰＧＡ、例えば０．０１％
を加算することによって目標パージ率ＴＧＴＰＧが算出
される。従って目標パージ率ＴＧＴＰＧは１００msec毎
にＰＧＡ、例えば０．０１ずつ増大される。次いで図１
２に示すステップ９４に進む。このパージ変化率ＰＧＡ
はパージガスがキャニスタから機関の吸気通路へ供給さ
れるときに生じるパージガス流の時間遅れを補正するも
のである。この補正により測定して得られるパージガス
量と実際のパージガス量との誤差をなくすようにしてい
る。なお、このＰＧＡの値は後述するパージベーパ濃度
係数ＦＰＧＡの算出完了フラグＦＰＧＡＦＬＧが１にセ
ットされた後には例えば０．１に変更するようにしても
よい。ＰＧＡの値を０．０１から０．１に変更すること
により目標パージ率ＴＧＰＧＲが最終目標パージ率、例
えば５％に到達する時間を早くすることができる。

【００３８】ステップ９４では目標パージ率ＴＧＴＰＧ
が最終目標パージ率、例えば０．０５、即ち５％よりも
大きいか否かが判別される。なおこの最終目標パージ率
は図１３に示すマップ２から機関の回転数Ｎに応じて算
出される。ＴＧＴＰＧ＜０．０５のときはステップ９６
にジャンプし、ＴＧＴＰＧ≧０．０５のときはステップ
９５に進んでＴＧＴＰＧが０．０５とされた後にステッ
プ９５に進む。即ち、目標パージ率ＴＧＴＰＧが大きく
なりすぎてパージ量が大きくなりすぎると空燃比を理論
空燃比に維持するのが困難となる。そこで目標パージ率
ＴＧＴＰＧが５％以上高くならないようにしている。

【００３９】次いでステップ９６では次式に基いてパー
ジ制御弁２２の駆動デューティー比ＰＧＤＵＴＹが算出
される。デューティー比ＰＧＤＵＴＹ＝（目標パージ率ＴＧＴＰ
Ｇ／最大パージ率ＭＡＸＰＧ）・１００次いでステップ９８ではデューティー比ＰＧＤＵＴＹが
１００以上、即ち１００％以上か否かが判別される。Ｐ
ＧＤＵＴＹ＜１００のときはステップ９９にジャンプ
し、ＰＧＤＵＴＹ≧１００のときはステップ９８に進ん
でデューティー比ＰＧＤＵＴＹを１００とした後にステ
ップ９９に進む。ステップ９９ではパージ制御弁２２を
閉弁するときのタイマカウント値Ｔａがデューティー比
ＰＧＤＵＴＹにセットされる。次いでステップ１００で
は次式に基いて実際のパージ率ＰＲＧが算出される。

【００４０】実際のパージ率ＰＧＲ＝（最大パージ率Ｍ
ＡＸＴＧ・デューティー比ＰＧＤＵＴＹ）・１００即ち、ステップ９６におけるデューティー比ＰＧＤＵＴ
Ｙの計算において最大パージ率ＭＡＸＰＧが小さくなっ
て（ＴＧＴＰＧ／ＭＡＸＰＧ）・１００が１００を越え
るとデューティー比ＰＧＤＵＴＹは１００に固定される
のでこの場合には実際のパージ率ＰＧＲは目標パージ率
ＴＧＴＰＧよりも小さくなる。即ち、パージ制御弁２２
が全開状態にあるときに最大パージ率ＭＡＸＰＧが小さ
くなるとそれに伴って実際のパージ率ＰＧＲが低下する
ことになる。なお、（ＴＧＴＰＧ／ＭＡＸＰＧ）・１０
０が１００を越えない限り実際のパージ率ＰＧＲは目標
パージ率ＴＧＴＰＧに一致する。

【００４１】次いでステップ１０１ではデューティー比
ＰＧＤＵＴＹが１よりも大きいか否かが判別される。Ｐ
ＧＤＵＴＹ＜１のときにはステップ１０２に進んでパー
ジ制御弁２２が閉弁され、次いで処理サイクルを完了す
る。これに対してＰＧＤＵＴＹ≧１のときにはステップ
１０３に進んでパージ制御弁２２が開弁され、次いで処
理サイクルを完了する。

【００４２】次の処理サイクルでは図９のステップ７１
からステップ１０４に進んでカットフラグがセットされ
ているか否かが判別される。カットフラグがセットされ
ていないときはステップ１０５に進んでパージカウンタ
ＰＧＣが６よりも大きいか否かが判別される。このとき
にはＰＧＣ＝６であるのでステップ１０６に進んでタイ
マカウント値ＴがＴａよりも大きいか否かが判別され
る。Ｔ＜Ｔａのときには処理サイクルを完了し、Ｔ≧Ｔ
ａになるとパージ制御弁２２が閉弁される。従ってＰＧ
Ｃが６よりも大きくなると、即ちパージ制御が開始され
てから５００msecを経過するとパージ制御弁２２が開弁
してパージガスの供給が開始され、このときパージ制御
弁２２の開弁期間はデューティー比ＰＧＤＵＴＹに一致
する。次いでパージカウント値ＰＧＣが増大するにつれ
て目標パージ率ＴＧＴＰＧが大きくなるのでこれに伴な
っデューティー比ＰＧＤＵＴＹが増大し、その結果パー
ジベーパ量は徐々に増大する。この間、吸入空気量Ｑが
増大した場合には最大パージ率ＭＡＸＰＧが小さくなり
パージ制御弁２２に対するデューティー比ＰＧＤＵＴＹ
が増大し、実際のパージ率ＰＲＧは一定率で増大する。

【００４３】次に図１１のステップ８２からステップ９
１のパージベーパ濃度算出について説明する。ステップ
８２ではパージカウンタＰＧＣが１５６であるか否かが
判別される。パージ制御が開始されてから初めてステッ
プ８２に進んだときにはＰＧＣ＝６であるのでステップ
８３に進む。ステップ８３ではフィードバック補正係数
ＦＡＦが上限しきい値（ＦＢＡ＋Ｘ）よりも大きいか否
かが判別される。ここでＦＢＸは前述したようにパージ
制御開始時におけるフィードバック補正係数ＦＡＦの平
均値ＦＡＦＡＶであり、Ｘは小さな一定値である。ＦＡ
Ｆ＜（ＦＢＡ＋Ｘ）のときはステップ８６に進む。

【００４４】ステップ８６ではフィードバック補正係数
ＦＡＦが下限しきい値（ＦＢＡ−Ｘ）よりも小さいか否
かが判別される。ＦＡＦ＞（ＦＢＡ−Ｘ）のときはステ
ップ９２に進む。これに対して、ＦＡＦ≦（ＦＢＡ−
Ｘ）のときはステップ８７に進んでＯ₂センサ２８の出
力電圧Ｖが０．４５（Ｖ）よりも高いか否か、即ちリッ
チであるか否かが判別される。リーンのときはステップ
９２に進む。これに対してリッチのときはステップ８８
に進んでパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡに一定値Ｙが加
算され、次いでステップ９２に進む。従ってフィードバ
ック補正係数ＦＡＦが上限しきい値（ＦＢＡ−Ｘ）以
下、即ちＦＡＦ≦（ＦＢＡ−Ｘ）のときでかつリッチの
ときにはパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡが一定値Ｙずつ
増大されることになる。

【００４５】一方、ステップ８３においてＦＡＦ≧（Ｆ
ＢＡ＋Ｘ）のときはステップ８４に進んでＯ₂センサ２
８の出力電圧Ｖが０．４５（Ｖ）よりも低いか否か、即
ちリーンであるか否かが判別される。リッチのときには
ステップ９２に進む。これに対してリーンのときにはス
テップ８５に進んでパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡから
一定値Ｙが減算され、ステップ９２に進む。従ってフィ
ードバック補正係数ＦＡＦが上限しきい値（ＦＢＡ＋
Ｘ）以上、即ちＦＡＦ≧（ＦＢＡ＋Ｘ）のときでかつリ
ーンのときにはパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡを一定値
Ｙずつ減少する。このようにするとＦＡＦが上限しきい
値（ＦＢＡ＋Ｘ）を越えた後に空燃比が変動しなくな
る。

【００４６】一方、ステップ８２においてＰＧＣ＝１５
６であると判断されると、即ち初めてステップ８２に進
んだ後１５秒経過するとステップ８９に進んで次式に基
きパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡが算出される。ＦＰＧＡ＝ＦＰＧＡ−（ＦＡＦＡＶ−ＦＢＡ）／（パー
ジ率ＰＲＧ・２）即ち現在のフィードバック補正係数平均値ＦＡＦＡＶと
パージ開始時のフィードバック補正係数平均値ＦＢＡと
の単位をパージ率ＰＲＧ当りの偏差の半分がパージベー
パ濃度係数ＦＰＧＡから減算される。云い換えると単位
パージ率ＰＲＧ当りのＦＡＦの変化量の半分がＦＰＧＡ
から減算される。ＦＡＦＡＶがＦＢＡよりも小さくなる
とパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡが増大する。次いでス
テップ９０ではパージカウントＰＧＣが６になる。従っ
て１５秒毎にステップ８９に進むことがわかる。次いで
ステップ９１ではステップ８９のＦＰＧＡの算出が完了
したことを示す算出完了フラグＦＰＧＡＦＬＧが１にセ
ットされ、ステップ９２に進む。なお、この算出完了フ
ラグＦＰＧＡＦＬＧは車両の使用後最初のパージ制御に
おいて一度１に設定されるとバッテリの電圧が基準値以
下に低下しない限り１を保持し、基準値以下に低下した
とき０にリセットされる。従って、パージベーパ濃度係
数ＦＰＧＡはこの算出完了フラグＦＰＧＡＦＬＧが一度
１に設定された後の通常機関運転中はリセットされずに
前回の処理サイクルに算出されたデータを保持する。そ
れゆえパージ再開時に燃料噴射時間ＴＡＵを算出すると
きにパージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧを即座に正確に計算で
き、良好な空燃比フィードバック制御が可能となる。

【００４７】一方、図９のステップ７７又はステップ１
０４においてカットフラグがセットされたと判断された
ときはステップ１０７に進んでパージカウントＰＧＣが
１になる。次いでステップ８０においてパージ率ＰＲＧ
が零にセットされ、次いでステップ８１においてパージ
制御弁２２が閉弁される。即ち、カットフラグがセット
されるとパージ作用が停止され、ＰＧＣが６になるまで
待った後に再びパージ作用が開始される。

【００４８】図１４は燃料噴射時間の算出ルーチンを示
しており、このルーチンは一定クランク角度毎の割込み
によって実行される。図１４を参照すると、まず初めに
ステップ２００において算出フラグがセットされている
か否かが判別される。算出フラグがセットされていない
ときはステップ２０４にジャンプする。算出フラグがセ
ットされたときはステップ２０１に進んで現在のフィー
ドバック補正係数平均値ＦＡＦＡＶとパージ制御開始時
のフィードバック補正係数平均値ＦＢＡの偏差の半分が
フィードバック補正係数ＦＡＦから減算される。算出フ
ラグがセットされるのは１５秒おきであるから１５秒お
きにこの処理が実行される。ＦＡＦＡＶがＦＢＡよりも
小さくなるとフィードバック補正係数ＦＡＦの減少量の
半分だけＦＡＦが増大される。即ちＦＡＦは１５秒毎に
ＦＡＦの減少量の半分だけ上昇され、このときＦＡＦの
増大量に対応する分だけパージベーパ濃度係数ＦＰＧＡ
が増大されることになる。

【００４９】次いでステップ２０２ではＦＡＦを変化さ
せた分だけＦＡＦＡＶを変化させるためにＦＡＦＡＶか
ら（ＦＡＦＡＶ−ＦＢＡ）／２が減算される。次いでス
テップ２０３において算出フラグがリセットされ、ステ
ップ２０４に進む。ステップ２０４では次式に基いてパ
ージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧが算出される。パージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧ＝−（パージベーパ濃度係
数ＦＰＧＡ・パージ率ＰＲＧ）

【００５０】次いでステップ２０５では基本燃料噴射時
間ＴＰが算出され、次いでステップ２０６において補正
係数Ｋが算出される。次いでステップ２０７では次式に
基いて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。ＴＡＵ＝ＴＰ・｛１＋Ｋ＋（ＦＡＦ−１）＋ＦＰＧ｝燃料噴射弁１０からはこの燃料噴射時間ＴＡＵに基いて
燃料が噴射される。

【００５１】

【発明の効果】本発明の内燃機関の蒸発燃料処理装置に
よれば、キャニスタのワーキングキャパシティを確保
し、かつパージ終了後のパージ再開時に良好な空燃比フ
ィードバック制御を行う装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成図である。

【図２】給油時における蒸発燃料処理装置の作動を説明
する図である。

【図３】機関運転時における蒸発燃料処理装置の作動を
説明する図である。

【図４】フィードバック補正係数の算出ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図５】空燃比フィードバック制御を説明するためのタ
イムチャートである。

【図６】最大パージ率を算出するためのマップを示す図
である。

【図７】カットフラグ処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図８】イニシャライズ処理ルーチンのフローチャート
である。

【図９】パージ制御ルーチンのフローチャートである。

【図１０】パージ制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１１】パージ制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１２】パージ制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１３】最終目標パージ率を算出するためのマップを
示す図である。

【図１４】燃料噴射時間算出ルーチンのフローチャート
である。

【符号の説明】

１…機関本体４…吸気ダクト７…スロットル弁１０…燃料噴射弁１１…蒸発燃料処理装置１２…主活性炭層１３…主キャニスタ１４…副活性炭層１５…副キャニスタ２０…第１蒸発燃料通路２１…燃料タンク２２…パージ制御弁２３…第２蒸発燃料通路２８…空燃比センサ（Ｏ₂センサ）３０…電子制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−332171（ＪＰ，Ａ) 特開平７−217505（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−27460（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−198462（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02,41/14 F02D 45/00 F02M 25/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクから発生する蒸発燃料を吸着
するための第１のキャニスタと第２のキャニスタとを設
けると共にこれらのキャニスタを第１のキャニスタの大
気孔と内燃機関の吸気通路との間にて互いに直列に接続
し、その大気孔から流入した空気を第１のキャニスタ、
第２のキャニスタを順に経て流通させることによりこれ
らのキャニスタに吸着された蒸発燃料を離脱させてその
蒸発燃料と空気を前記吸気通路へ供給するようにした内
燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記燃料タンクへの給油時にその燃料タンクから発生す
る蒸発燃料を第１のキャニスタに導く第１蒸発燃料通路
と、前記第２のキャニスタから前記吸気通路へ蒸発燃料と空
気を供給する通路付近における第２のキャニスタ内の蒸
発燃料吸着材の吸着状態が前回パージ終了時から次回パ
ージ開始時まで実質的に一定であるように、前記燃料タ
ンクから内燃機関の運転時に発生する蒸発燃料を第２の
キャニスタ内の蒸発燃料吸着材の内部へ直接導入する第
２蒸発燃料通路と、前回パージ終了時のパージ濃度を次回パージ開始時のパ
ージ濃度として内燃機関の空燃比が目標空燃比となるよ
うに内燃機関への燃料供給量を制御する供給燃料制御手
段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装
置。
【請求項２】第１蒸発燃料通路の流路抵抗が第２蒸発
燃料通路の流路抵抗より小さい、請求項１に記載の内燃
機関の蒸発燃料処理装置。