JP3293168B2

JP3293168B2 - 内燃機関の蒸発燃料制御装置

Info

Publication number: JP3293168B2
Application number: JP12330492A
Authority: JP
Inventors: 逸平緒方; 太輔牧野; 寿浩鈴村
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH05321772A

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制御
装置に関し、特に燃料濃度センサ等を用いて蒸発燃料中
の燃料成分重量を算出し、パージ時の内燃機関の空燃比
の乱れを防止するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料タンク内に発生する蒸発燃料
を、一時的にキャニスタに貯蔵し、内燃機関の運転中、
吸気負圧でキャニスタから内燃機関の吸気系に適宜供給
させる、いわゆるパージを行う蒸発燃料制御装置が知ら
れている。この装置によって、燃料タンク内の蒸発燃料
は燃焼され、大気中に放出されるのを防止する。ここ
で、蒸発燃料がパージされたとき、内燃機関の空燃比が
変動することを抑止するものとして特開昭６２─２３３
４６６号公報が開示されている。

【０００３】この公報によると、まず蒸発燃料のパージ
を少量で行い、吸気系に供給された蒸発燃料によって変
化する空燃比を、排気系に設けられた空燃比センサで検
出する。そして、この値を吸気系の吸入空気量と供給燃
料量とを調整する空燃比制御手段にフィードバックさせ
て、パージによる空燃比偏差を求めている。このとき、
この空燃比偏差が所定値内であれば大量パージへ移行さ
せ、空燃比偏差が所定値を上回るときには大量パージへ
の移行を禁止するパージ量制御が行われる。これによっ
て、パージによる空燃比の変動が急激に発生することを
防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
では、パージされる蒸発燃料中の燃料成分の重量を、蒸
発燃料が内燃機関へ供給される前に把握することができ
ない。このため、内燃機関へ供給される合計の燃料量を
把握することができない。したがって、吸気に付加され
た蒸発燃料が、吸気の総合的な空燃比を多少とも変動さ
せてしまう。その結果、機関を常に最良の状態で安定に
運転しながら蒸発燃料を吸気中へパージすることが困難
になるという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑み、蒸発燃料中の
燃料成分濃度から蒸発燃料中の燃料重量を算出し、その
重量分だけ燃料噴射弁から噴射される燃料量を減少させ
て、パージした時点の内燃機関の空燃比が乱れることを
防止する内燃機関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】本発明は、上記目的を達
成するため図６のクレーム対応図に示すように、燃料タ
ンクと連通し、前記燃料タンクの蒸発燃料を内燃機関の
吸気系ヘ供給する放出通路５０と、前記放出通路５０を
開閉し前記吸気系への蒸発燃料の流量を調整する開閉手
段５１と、前記燃料タンクと前記開閉手段５１との間の
前記放出通路５０に設けられ、前記吸気系へ供給される
蒸発燃料中の燃料成分濃度を検出する燃料濃度検出手段
５２と、前記開閉手段５１の開度と内燃機関の運転状態
とから蒸発燃料の流量を算出する蒸発燃料流量算出手段
５３と、前記燃料濃度検出手段５３からの検出信号より
蒸発燃料中の燃料成分密度を算出する燃料成分密度算出
手段５４と、前記蒸発燃料流量算出手段５３より算出さ
れた蒸発燃料流量と、前記燃料成分密度算出手段５４よ
り算出された燃料成分密度とから蒸発燃料中の燃料成分
重量を算出する燃料成分重量算出手段５５と、前記燃料
成分重量算出手段５５より算出された燃料成分重量よ
り、前記内燃機関の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射
量を減量補正する制御手段５６と、を備えたことを特徴
とする内燃機関の蒸発燃料制御装置、という技術的手段
を採用する。

【０００７】また、前記燃料タンクと前記燃料濃度検出
手段との間の前記放出通路に、蒸発燃料を吸着する吸着
材を備えるキャニスタを設けてもよい。また、前記燃料
成分密度算出手段で算出される燃料成分密度が所定値未
満であるか否かに応じて、前記開閉手段の開度を制御し
てもよい。

【０００８】

【作用】本発明の内燃機関の蒸発燃料制御装置には、燃
料タンクと連通し、前記燃料タンクの蒸発燃料を内燃機
関の吸気系ヘ供給する放出通路と、この放出通路を開閉
する開閉手段とを備えている。そして、この開閉手段と
燃料タンクとの間に、燃料濃度検出手段を設ける。この
燃料濃度検出手段は、内燃機関の吸気系へ供給される蒸
発燃料中の燃料成分濃度を検出する。

【０００９】そして、この燃料濃度検出手段で検出され
た検出信号から、燃料タンクからの蒸発燃料中の燃料成
分密度が燃料密度算出手段によって算出される。一方、
吸気管内圧等の内燃機関の運転状態および開閉手段の制
御量より吸気系に供給される蒸発燃料流量が蒸発燃料流
量算出手段によって算出される。この燃料成分密度と蒸
発燃料流量とにより、蒸発燃料中の燃料成分重量が燃料
成分重量算出手段によって算出される。そして制御手段
によって、この燃料成分重量だけ、内燃機関の燃料噴射
弁から噴射される燃料噴射量は減量補正される。

【００１０】したがって、内燃機関の空燃比は最適に制
御され、パージした時点の内燃機関の空燃比が乱れるこ
とが防止される。

【００１１】

【実施例】本発明を適用した内燃機関の蒸発燃料制御装
置の第１実施例を説明する。図１は、本実施例の蒸発燃
料制御装置の全体構成図である。

【００１２】図１に示すように、内燃機関の多気筒エン
ジン１には、各気筒ごとに吸気管２と排気管３とが連通
されている。そして、内燃機関の吸気系である各々の吸
気管２には、電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。
これらの各吸気管２はサージタンク３５で集合してい
る。そしてサージタンク３５へ吸入空気を流入する通路
が形成され、この通路には、エンジン１内に吸入される
吸入空気量を調節するスロットル弁５が設けられてい
る。また、各気筒ごとの排気管３が、１つの通路に形成
され、この通路には、空燃比検出手段としての０₂セン
サ６が設けられている。この０₂センサ６は、排気ガス
中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。

【００１３】燃料噴射弁４に燃料を供給する燃料供給系
統は、燃料タンク７、燃料ポンプ８、燃料フィルタ９お
よび調圧弁１０を有している。そして、燃料タンク７内
の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ８にて燃料フィルタ９
を介して各燃料噴射弁４へ圧送されるとともに、調圧弁
１０にて各燃料噴射弁４に供給される燃料が所定圧力に
調整される。

【００１４】燃料タンク７の上部から延びる放出通路３
６は、吸着材としての活性炭を収容するキャニスタ３７
を介してサージタンク３５へ連通されている。このキャ
ニスタ３７には外気を導入するための大気開放孔３８が
設けられている。また、キャニスタ３７からサージタン
ク３５側の放出通路３６には、開閉手段としてのパージ
用電磁弁（以下、パージ弁という）４０が設けられてい
る。このパージ弁４０は、スプリング（図示せず）、弁
体４１、シート部４２、コイル４３等を備えている。こ
の弁体４１は図示しないスプリングによって、常にシー
ト部４２と当接する方向へ付勢する。また、弁体４１
は、コイル４３を励磁することで、スプリングの付勢力
に抗してシート部４２と離間する。これによって、パー
ジ弁４０のコイル４３の励磁により放出通路３６は開
き、コイル４３の消磁により放出通路３６は閉じる。ま
た、パージ弁４０は、パルス幅変調に基づくデューティ
制御により開度制御される。

【００１５】また、キャニスタ３７からパージ弁４０に
至る放出通路３６には、燃料濃度センサ４６が設けられ
ている。この燃料濃度センサ４６は、放出通路３６を通
過する蒸発燃料中の燃料成分濃度を検出する。

【００１６】図２に、燃料濃度センサ４６の断面図を示
す。この燃料濃度センサ４６は、両端が放出通路３６に
接続するセンサハウジング４７を備えている。このセン
サハウジング４７の内部は、キャニスタ３７からの蒸発
燃料が通過するガス通路４８として作用する。このガス
通路４８中には、水晶振動子４９、リード５１、ガス吸
着膜５０、ベース５２、カバー５３等が備えられてい
る。ガス通路４８中の蒸発燃料と接するガス吸着膜５０
は水晶振動子４９上に設けられている。また、リード５
１は端子５４に接続され、この端子５４は、発振回路を
内蔵した周波数─電圧変換器５５に接続される。さら
に、この周波数−電圧変換器５５から出力される電圧を
検出する電圧計５６が設けられる。

【００１７】上記の構成の燃料濃度センサ４６におい
て、水晶振動子４９は、燃料の有無にかかわらず常時発
振し、燃料成分濃度が０パーセントのとき基本周波数を
発振している。また、周波数−電圧変換器５５は、水晶
振動子４９の基本周波数が入力したとき（すなわち燃料
成分濃度が０パーセントのとき）、０ｍＶを出力するよ
うに設定されている。

【００１８】ここで、ガス通路４８を通過する蒸発燃料
中の燃料成分が、水晶振動子４９上のガス吸着膜５０に
吸着するとき、水晶振動子４９は、この燃料成分の濃度
に応じた周波数を発振する。そして、周波数一電圧変換
器５５は、上記基本周波数からの周波数変化量に応じた
電圧を出力する。

【００１９】制御回路４４は、燃料濃度センサ４６の出
力電圧によって、燃料濃度センサ４６を通過する蒸発燃
料中の燃料成分密度を算出する。燃料成分密度と周波数
変化量と出力電圧との関係を、図３のマップに示す。制
御回路４４は、このマップによって燃料濃度センサ４６
からの出力電圧に応じた蒸発燃料中の燃料成分密度を算
出することができる。

【００２０】図１において、制御回路４４は、スロット
ル弁５の開度を検出するスロットルセンサ（図示せず）
からのスロットル開度信号と、エンジン１の回転数を検
出する回転数センサ（図示せず）からのエンジン回転数
信号と、吸気管２の内圧を検出する吸気管内圧センサ
（図示せず）からの吸気管内圧信号と、エンジン冷却水
の温度を検出する水温センサ（図示せず）からの冷却水
温信号を入力する。これらの信号から、制御回路４４
は、スロットル弁５の開度、エンジン回転数、吸気管内
圧、エンジン冷却水温を検知する。

【００２１】さらに、制御回路４４は、上記の如く燃料
濃度センサ４６からの検出信号（電圧値）を入力し、図
３のマップを用いて燃料成分密度の算出を行う。また、
制御回路４４は、パージ弁４０と接続され、パージ弁４
０をデューティ制御する。

【００２２】次に、キャニスタ３７からサージタンク３
５へ供給される蒸発燃料の流量および燃料成分重量の算
出方法について説明する。一般的に、キャニスタ３７か
らサージタンク３５への蒸発燃料流量は吸気管内圧であ
るサージタンク３５の負圧と、パージ弁４０のデューテ
ィ制御による開度とで決まる。図４に、例えばサージタ
ンク負圧が−４５０ｍｍＨｇのときの、パージ弁４０の
開度を決定するパージ弁駆動デューティと蒸発燃料流量
との関係を示すマップを示す。制御回路４４には、図４
のマップのような、吸気管内圧とパージ弁駆動デューテ
ィとで決定される蒸発燃料流量が記憶されている。制御
回路４４は、吸気管内圧信号とパージ弁駆動デューティ
信号とが入力されると、このマップを用いてパージ時の
蒸発燃料流量を算出する。

【００２３】次に、蒸発燃料中の燃料成分重量は、蒸発
燃料流量と燃料成分密度との乗算によって得られる。し
たがって、上記の如く制御回路４４で算出される燃料成
分密度と蒸発燃料流量とから、キャニスタ３７からサー
ジタンク３５へ供給される燃料成分重量は、制御回路４
４内で算出される。

【００２４】上記の算出を行う制御回路４４によるパー
ジ制御を説明する。図５は、制御回路４４で実行される
所定時間ごとに行われるパージ制御ルーチンである。

【００２５】制御回路４４は、ステップ１００でパージ
制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。実行
条件は、例えば、アイドリング中でないときおよび燃料
カット時でないときに成立する。そして実行条件が成立
する場合は、ステップ１０１へ進み、フラグＦ＝１とな
っているか否かを判定する。このフラグＦは、図示しな
いキースイッチが投入されたときに、Ｆ＝０に再設定さ
れる。フラグＦ＝１でない場合、すなわちパージがエン
ジン１が始動してからはじめて実施される場合、ステッ
プ１０２へ進む。ステップ１０２では、全閉となってい
るパージ弁４０をα（％／ｓｅｃ）の割合で開弁する。
このαは、時間（ｓｅｃ）に対するパージ弁駆動デュー
ティ（％）の割合を示す。例えば、α＝０．２としても
よい。そして、ステップ１０３で、パージ弁が開きはじ
めてから所定時間経過するまで待機し、キャニスタ３７
の蒸発燃料が燃料濃度センサ４６へ十分に到達するよう
にする。そして所定時間経過後、ステップ１０４へ進
む。また、ステップ１０１でフラグＦ＝１であるなら
ば、前回からパージ制御が実行されていると判定され
て、上記ステップ１０２、１０３の処理をとびこえ、ス
テップ１０４へ進む。このステップ１０４で、燃料濃度
センサ４６で検出された周波数変化量に応じた出力電圧
を読み込む。そして、ステップ１０５で、この出力電圧
に応じた燃料成分密度を図３のマップより算出する。ま
た、ステップ１０６において、制御回路４４に入力され
るパージ弁４０の駆動デューティと吸気管内圧とから図
４のマップで蒸発燃料流量を算出する。次に、ステップ
１０７へ進み、ステップ１０５、ステップ１０６で算出
された燃料成分密度と蒸発燃料流量とを乗じて燃料成分
重量Ｑ_EVPを算出する。

【００２６】次に、ステップ１０８で、燃料噴射弁４か
ら噴射される燃料噴射量Ｑ_FUELから、ステップ１０７で
算出された燃料成分重量Ｑ_EVPを減量する補正を行う。
そして、この減量補正値（Ｑ_FUEL−Ｑ_EVP）を、新たに
燃料噴射弁４から噴射される燃料噴射量とし、燃料噴射
弁４はこの補正された燃料量を噴射する。次に、ステッ
プ１０９で、フラグＦ＝１とする。

【００２７】ステップ１１０では、ステップ１０５で算
出された燃料成分密度が所定値β未満であるか否かを判
定する。燃料成分密度が所定値β未満である場合、ステ
ップ１１１へ進み、キャニスタ３７に吸着されている燃
料量は少ないと判定される。そして、キャニスタ３７の
大気開放孔３８から流入する空気が不必要に吸気管２へ
吸入されるのを防ぐため、パージ弁４０をα（％／ｓｅ
ｃ）の割合で閉じる。一方、燃料成分密度が所定値β以
上の場合、ステップ１１２へ進み、キャニスタ３７に吸
着されている燃料量は多いと判定されて、パージ弁４０
をα（％／ｓｅｃ）の割合で開ける。これによって、キ
ャニスタ３７内の吸着燃料量を減少させることができ
る。なお、この所定値βは、ステップ１１１でパージ弁
４０が閉じられるときにも、まだ十分にキャニスタ３７
の吸着量の余裕があるように設定される。ここで、例え
ば所定値βは、キャニスタ３７からサージタンク３５へ
供給される蒸発燃料中の空気と燃料成分とが理論空燃比
となるときの密度としてもよい。

【００２８】そして、ステップ１００で実行条件が成立
していないと判定されたとき、ステップ１１１へ移行
し、パージ弁４０を閉じる。なお、パージ弁４０が全閉
となったときには、ステップ１１１のパージ弁４０の閉
弁は中止される。一方、ステップ１０２およびステップ
１１２でパージ弁４０が開いて全開となった場合にも、
パージ弁４０の開弁は中止されるようにする。

【００２９】また燃料噴射弁４の燃料噴射量は、制御回
路４４へ入力される吸気管内圧信号およびエンジン回転
数信号とで基本噴射量が決定され、スロットル開度信号
および冷却水温信号によって、この基本噴射量は補正さ
れることによって決定される。この燃料噴射量を決定す
る制御の詳細の説明は本実施例では省略する。

【００３０】以上により、パージしたときの蒸発燃料中
の単位時間当たりの燃料成分重量を、燃料濃度センサ４
６からの検出値から算出することができる。そして、パ
ージしたときに燃料噴射弁４の燃料噴射量を、この算出
された燃料成分重量分除くように制御する。これによっ
て、パージした時点の内燃機関の空燃比が乱れることを
防止できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の内燃機関の蒸発燃料制御装置
は、パージしたときに、蒸発燃料流量を算出する一方で
燃料成分濃度を検出し、吸気系に供給される蒸発燃料中
の燃料成分重量を算出する。そして、この燃料成分重量
だけ、内燃機関の燃料噴射弁の噴射量を減量補正する。
これによって内燃機関の空燃比は最適に制御され、パー
ジした時点の内燃機関の空燃比が乱れることを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の蒸発燃料制御装置の全体構成図であ
る。

【図２】本実施例の燃料濃度センサの断面図である。

【図３】燃料成分密度と周波数変化量と出力電圧との関
係を示すマップである。

【図４】パージ弁の開度と蒸発燃料流量との関係を示す
特性図である。

【図５】本実施例のパージ制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図６】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１エンジン２吸気管４燃料噴射弁５スロットル弁７燃料タンク３５サージタンク３６放出通路３７キャニスタ４０パージ弁４４制御回路４６燃料濃度センサ５０放出通路５１開閉手段５２燃料濃度検出手段５３蒸発燃料流量算出手段５４燃料成分密度算出手段５５燃料成分重量算出手段５６制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３７０Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７０Ｂ (72)発明者鈴村寿浩愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献特開平３−249367（ＪＰ，Ａ) 特開平５−321711（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−46339（ＪＰ，Ａ) 特開平１−310156（ＪＰ，Ａ) 特開平２−245441（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−5135（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−89119（ＪＰ，Ｕ) 特公昭55−48174（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08 F02D 41/02 F02D 41/04 G01F 1/00 - 1/90

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクと連通し、前記燃料タンクの
蒸発燃料を内燃機関の吸気系ヘ供給する放出通路と、前記放出通路を開閉し前記吸気系への蒸発燃料の流量を
調整する開閉手段と、前記燃料タンクと前記開閉手段との間の前記放出通路に
設けられ、前記吸気系へ供給される蒸発燃料中の燃料成
分濃度を検出する燃料濃度検出手段と、前記開閉手段の開度と内燃機関の運転状態とから蒸発燃
料の流量を算出する蒸発燃料流量算出手段と、前記燃料濃度検出手段からの検出信号より蒸発燃料中の
燃料成分密度を算出する燃料成分密度算出手段と、前記蒸発燃料流量算出手段より算出された蒸発燃料流量
と、前記燃料成分密度算出手段より算出された燃料成分
密度とから蒸発燃料中の燃料成分重量を算出する燃料成
分重量算出手段と、前記燃料成分重量算出手段より算出された燃料成分重量
より、前記内燃機関の燃料噴射弁から噴射される燃料噴
射量を減量補正する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装
置。
【請求項２】前記燃料タンクと前記燃料濃度検出手段
との間の前記放出通路に設けられ、蒸発燃料を吸着する
吸着材を備えるキャニスタを備えたことを特徴をする請
求項１記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。
【請求項３】前記燃料成分密度算出手段で算出される
燃料成分密度が所定値未満であるか否かに応じて、前記
開閉手段の開度を制御することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。