JP3321812B2 - キャニスタ内燃料吸着量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はキャニスタ内燃料吸着
量測定装置に係り、特にキャニスタ内の蒸発燃料の吸着
量を直接測定し得るキャニスタ内燃料吸着測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク、気化器のフロート室などか
ら大気中に漏洩する蒸発燃料は、炭化水素（ＨＣ）を多
量に含み大気汚染の原因の一つのなっており、また燃料
の損失にもつながることから、これを防止するための各
種の技術が知られている。その代表的なものとして、活
性炭などの吸着剤を収容したキャニスタに燃料タンクの
蒸発燃料を一旦吸着保持させ、この吸着剤に吸着保持さ
れた蒸発燃料を内燃機関の運転時に離脱（パージ）させ
てエンジンに供給するエバポシステムがある。

【０００３】このエバポシステムとしては、例えば、図
７に示すものがある。即ち、図７において、２０２は内
燃機関、２０４は吸気マニホルド、２０６は吸気通路、
２０８は吸気弁、２１０は燃焼室、２１２はピストン、
２１４は排気弁、２１６は排気マニホルド、２１８は排
気通路である。前記吸気マニホルド２０４には、燃焼室
２１０に燃料を噴射する燃料噴射弁２２０が設けられて
いる。また、排気マニホルド２０６には、排気通路２１
８内の酸素濃度を検出するＯ2 センサ２２２が設けられ
ている。この燃料噴射弁２２０とＯ2 センサ２２２と
は、内燃機関２０２の制御部（ＥＣＭ）２２４に連絡さ
れている。

【０００４】また、燃料噴射弁２２０には、燃料タンク
２２６からの燃料を導く燃料供給通路２２８が接続され
ている。この燃料供給通路２２８途中には、燃料タンク
２２６内の燃料を燃料噴射弁２２０に圧送する燃料ポン
プ２３０が介設されている。

【０００５】前記燃料タンク２２６内に発生する蒸発燃
料を導くために、一端側が燃料タンク２２６上端に連通
するとともに他端側が吸気通路２０６に連通する通気路
２３２が設けられる。

【０００６】この通気路２３２途中には、キャニスタ２
３４が介設される。従って、通気路２３２は、燃料タン
ク２２６とキャニスタ２３４間の第１通気路２３２−１
と、キャニスタ２３４と吸気通路２０６間の第２通気路
２３２−２とに分割される。

【０００７】前記キャニスタ２３４は、内燃機関２０２
の停止中に燃料タンク２２６で発生した蒸発燃料を吸着
剤に吸着保持するとともに、内燃機関２０２の運転中に
は新気の導入によって吸気保持した蒸発燃料を離脱（パ
ージ）し、この離脱蒸発燃料をパージ燃料として吸気通
路２０６に供給させるものである。

【０００８】前記第２通気路２３２−２には、キャニス
タ２３４から吸気通路２０６への離脱蒸発燃料を給断す
べく該第２通気路２３２−２を開閉するパージバルブ２
３６が設けられている。

【０００９】これにより、燃料タンク２２６内で発生し
た蒸発燃料は、内燃機関２０２の停止時に、第１通気路
２３２−１からキャニスタ２３４に至ってこのキャニス
タ２３４に大気中に発散することなく回収されるととも
に、内燃機関２０２の運転時には、吸気通路２０６に発
生する負圧によって新気を導入してキャニスタ２３４内
の蒸発燃料を吸気通路２０６に供給（パージ）させてい
る。

【００１０】また、このエバポシステムとしては、例え
ば、実開昭６０−１８８８６４号公報、実開昭５７−１
７１１６９号公報に開示されている。実開昭６０−１８
８８６４号公報に記載のものは、空燃比センサの出力信
号を受けて空燃比を所定値にするように燃料供給装置に
信号を出力する第１空燃比制御手段と、キャニスタと吸
気通路とを連通する吸着燃料放出通路に設けた制御弁
と、空燃比センサの出力信号を受けて空燃比を所定値に
するように制御弁に信号を出力する第２空燃比制御手段
と、第２空燃比制御手段によって空燃比を所定値に制御
することができなくなった時に、第１空燃比制御手段に
よる制御に切換える切換手段とを設けたものである。ま
た、実開昭５７−１７１１６９号公報に記載のものは、
ケース底壁と支持板との間の空間部に滞留する燃料ガス
の濃度を検出する燃料センサと、この燃料センサの感知
出力に基づき警報表示器を駆動する検出回路とを設けた
ものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
ようなエバポシステムにあっては、システムを制御部
（ＥＣＵ）にて正常か否かをチェックすることが要求さ
れており、そのチェックに適合するために、蒸発燃料の
パージを行った時のＯ2 センサによるフィードバックの
変化状態を検出する方法や、この方法に燃料タンク内の
圧力を測定する方法を加えたり、あるいは、キャニスタ
の重量を測定する方法等の検出方法が提案されている。

【００１２】しかしながら、Ｏ2 センサによるフィード
バックの変化を検出する方法にあっては、蒸発燃料のパ
ージを行った時にキャニスタへの燃料成分の吸着量に応
じてパージエア（空気）によって空燃比がリッチあるい
はリーンに変化するために、判断できなくなるという不
都合があった。

【００１３】また、燃料タンク内の圧力を検出する方法
にあっては、キャニスタ内の吸着量を間接的に推測する
ものであり、確実性が低いという不都合があった。

【００１４】更に、キャニスタの重量を測定する方法に
あっては、実際の車両の走行中では、車両の振動があっ
て実現性が薄いという不都合があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、燃料タンク内と内燃機関
の吸気系の吸気通路とを連通する通気路を設け、前記内
燃機関停止中に前記燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸
着保持するとともに前記内燃機関運転中には新気の導入
によって吸着保持した蒸発燃料を離脱して前記吸気通路
に供給させるキャニスタを前記通気路途中に設け、この
キャニスタ内には蒸発燃料の吸着量に応じた電気信号を
出力する吸着量センサを設け、前記内燃機関の排気系の
排気マニホルドには排気通路内の酸素濃度を検出するＯ
２センサを設け、前記吸気量センサにより測定された前
記キャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多く且つ前
記Ｏ２センサの出力がリーンの状態でパージをオンと
し、その後、前記Ｏ２センサの出力変化に応じてエバポ
システムの故障診断制御を行う制御部を設けたことを特
徴とする。また、燃料タンク内と内燃機関の吸気系の吸
気通路とを連通する通気路を設け、前記内燃機関停止中
に前記燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着保持すると
ともに前記内燃機関運転中には新気の導入によって吸着
保持した蒸発燃料を離脱して前記吸気通路に供給させる
キャニスタを前記通気路途中に設け、このキャニスタ内
には蒸発燃料の吸着量に応じた電気信号を出力する吸着
量センサを設け、この吸気量センサにより測定された前
記キャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多いときに
は、パージをオフからオンにするのに応じて前記内燃機
関への燃料量を減量制御する制御部を設けたことを特徴
とする。

【００１６】

【作用】この発明の構成によれば、吸気量センサにより
測定されたキャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多
く且つＯ２センサの出力がリーンの状態でパージをオン
とし、その後、Ｏ２センサの出力変化に応じてエバポシ
ステムの故障診断制御を行うので、車両の走行中にキャ
ニスタ内の蒸発燃料の吸着量を直接測定することがで
き、車両の走行中であっても蒸発燃料の吸着量を正確に
測定し得て、エバポシステムの故障診断を容易に且つ確
実に行わせることができる。また、吸気量センサにより
測定されたキャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多
いときには、パージをオフからオンにするのに応じて内
燃機関への燃料量を減量制御するので、パージ時に、空
燃比のバラツキを小さくして空燃比制御を細かく行わせ
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜図６は、この発明の実施
例を示すものである。図１において、２は内燃機関、４
は吸気マニホルド、６は吸気通路、８は吸気弁、１０は
燃焼室、１２はピストン、１４は排気弁、１６は排気マ
ニホルド、１８は排気通路である。前記吸気マニホルド
４には、燃焼室１０に燃料を噴射する燃料噴射弁２０が
設けられている。また、排気マニホルド１６には、排気
通路１８内の酸素濃度を検出するＯ2 センサ２２が設け
られている。この燃料噴射弁２０とＯ2 センサ２２と
は、内燃機関２の制御部（ＥＣＭ）２４に連絡されてい
る。

【００１８】また、燃料噴射弁２０には、燃料タンク２
６からの燃料を導く燃料供給通路２８が接続されてい
る。この燃料供給通路２８途中には、燃料タンク２６内
の燃料を燃料噴射弁２０に圧送する燃料ポンプ３０が介
設されている。

【００１９】前記燃料タンク２６内に発生する蒸発燃料
を導くために、一端側が燃料タンク２６上部に連通する
とともに他端側が吸気通路６に連通する通気路３２が設
けられる。この通気路３２は、エバポシステムを構成す
るものである。

【００２０】この通気路３２途中には、キャニスタ３４
が介設される。従って、通気路３２は、燃料タンク２６
とキャニスタ３４間の第１通気路３２−１と、キャニス
タ３４と吸気通路６間の第２通気路３２−２とに分割さ
れる。

【００２１】前記キャニスタ３４は、内燃機関２の停止
中に燃料タンク２６で発生した蒸発燃料を活性炭からな
る吸着剤に吸着保持するとともに、内燃機関２の運転中
には新気の導入によって吸気保持した蒸発燃料を離脱
（パージ）し、この離脱蒸発燃料をパージ燃料として吸
気通路６に供給させるものである。

【００２２】前記第１通気路３２−１途中には、チェッ
クバルブ３６が設けられる。

【００２３】また、第２通気路３２−２には、キャニス
タ３４から吸気通路６への離脱蒸発燃料を給断すべく該
第２通気路３２−２を開閉するパージバルブ３８が設け
られている。

【００２４】また、前記キャニスタ３４内には、蒸発燃
料の吸着量を測定する吸着量センサ４０が設けられる。
この吸着量センサ４０は、この実施例において、例え
ば、対向する第１電極部４２と第２電極部４４との二つ
の電極部からなり、図２に示す如く、蒸発燃料の吸着量
に応じ、第１電極部４２と第２電極部４４との間の電気
信号としての電気容量Ｃを、アンプ（ＡＭＰ）４６を介
して制御部２４に出力するものである。前記第１電極部
４２と第２電極部４４は、活性炭である吸着剤内に離間
して埋設されている。

【００２５】次に、この実施例の作用を説明する。

【００２６】内燃機関２の停止時にあっては、燃料タン
ク２６内で発生した蒸発燃料が第１通気路３２−１から
キャニスタ３４に至り、そして、このキャニスタ３４内
の吸着剤に吸着保持される。

【００２７】そして、内燃機関２が運転した時には、キ
ャニスタ３４内の吸着保持された蒸発燃料が新気の導入
によってパージされ、第２通気路３２−２から吸気通路
６内に供給される。

【００２８】ところで、この実施例にあっては、キャニ
スタ３４内の吸着剤に蒸発燃料が吸着されると、吸着量
センサ４０の第１、第２電極部４２、４４間の誘電率が
変化し、静電容量が変化する。即ち、静電容量をＣ、誘
電体の誘電率をΣ、第１、第２電極部４２、４４の対向
面積をＡ、第１、第２電極部４２、４４間の間隔をｔと
すると、Ｃ＝０．０８８５ΣＡ／ｔで静電容量が得られ
る。

【００２９】さらに、詳述すれば、キャニスタ３４内の
吸着剤に蒸発燃料が吸着した際に、吸着剤内部の空気が
燃料に置き換えられるので、誘電率Σは、空気１に対し
て液体２〜９位のものに置き換わり、静電容量Ｃは、吸
着量に対し、図２に示す如く、大きくなる。ただし、吸
着は発熱反応のため発熱を伴うものである。従って、第
１、第２電極部４２、４４に近接して温度センサ（図示
せず）を設け、この温度センサからの出力電流によっ
て、図２の静電容量を補正することによって蒸発燃料の
吸着量を測定することができるものである。

【００３０】そして、この吸着量センサ４０は、アンプ
４６を介してその静電容量Ｃを制御部２４に出力する。
この制御部２４にあっては、例えば、エバポシステムの
診断を行う。つまり、図３に示す如く、吸着量がある一
定レベルであるならば、Ｏ2センサ２２がリーンからリ
ッチに変化する一方、吸着量がある一定レベル未満であ
るならば、Ｏ2 センサ２２がリッチからリーンに変化す
る。これにより、エバポシステムの故障診断を行う。

【００３１】即ち、システムの故障診断にあっては、図
４のフローチャートに示す如く、プログラムがスタート
（ステップ１０２）すると、吸着量が多いか否かを判断
し（ステップ１０４）、一定レベルよりも多くステップ
１０４がＹＥＳの場合にはＯ2 センサ２２がリーンか否
かを判断し（ステップ１０６）、このステップ１０６で
ＮＯの場合にはこの判断を継続させる。

【００３２】ステップ１０６でＹＥＳの場合には、Ｏ２
センサ２２の出力がリーンの状態であり、パージをＯＮ
とし、つまりパージバルブ３８を開動させ（ステップ１
０８）、そし後、Ｏ２センサ２２の出力がリーンからリ
ッチに変化したか否かを判断する（ステップ１１０）。
このステップ１１０がＮＯの場合には、エバポシステム
が故障と判断する一方（ステップ１１２）、ステップ１
１０がＹＥＳの場合には、エバポシステムが良好に作動
していると判断する（ステップ１１４）。これにより、
エバポシステムのの故障診断は、キャニスタ３４内の吸
着量が一定レベルよりも多く且つＯ２センサ２２の出力
がリーンの状態でパージをオンとし、その後、Ｏ２セン
サ２２の出力変化に応じて行われる。

【００３３】一方、前記ステップ１０４で吸気量が一定
レベルよりも少なくＮＯの場合には、Ｏ2 センサ２２が
リッチか否かを判断する（ステップ１１６）。このステ
ップ１１６でＮＯの場合には、その判断を継続する。

【００３４】ステップ１１６でＹＥＳの場合には、パー
ジをＯＮとし（ステップ１１８）、そして、Ｏ2 センサ
２２がリッチからリーンに変化したか否かを判断する
（ステップ１２０）。

【００３５】このステップ１２０でＹＥＳの場合には、
エバポシステムが良好に作動していると判断する一方
（ステップ１２２）、ステップ１２０でＮＯの場合に
は、エバポシステムが故障と判断する（ステップ１２
４）。

【００３６】この結果、車両の走行中であっても、蒸発
燃料の吸着量によってエバポシステムの故障診断を容易
且つ確実に行わせることができる。

【００３７】また、図５に示す如く、パージバルブ３８
の動作状態によって吸気量が悪化した場合に、エバポシ
ステムが正常であると診断することができる。

【００３８】更に、図６に示す如く、吸着量に応じて、
内燃機関２のアイドル運転域等でパージを行わない状態
からパージを行う条件になった時（パージオン）に、パ
ージバルブ３８を動作させるのと同時に燃料を予め増減
量制御することにより、つまり、吸気量センサ４０によ
り測定されたキャニスタ３４内の吸着量が一定レベルよ
りも多いとき（吸着量大）には、パージをオフからオン
（パージオン）にするのに応じて内燃機関２への燃料量
を減量制御するので、パージ時に、空燃比のバラツキを
小さくして空燃比制御を細かく行わせることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、吸気量センサにより測定されたキャニス
タ内の吸着量が一定レベルよりも多く且つＯ２センサの
出力がリーンの状態でパージをオンとし、その後、Ｏ２
センサの出力変化に応じてエバポシステムの故障診断制
御を行う制御部を設けたことにより、車両の走行中にキ
ャニスタ内の蒸発燃料の吸着量を直接測定することがで
き、車両の走行中であっても蒸発燃料の吸着量を正確に
測定し得て、エバポシステムの故障診断を容易に且つ確
実に行わせ得る。また、吸気量センサにより測定された
キャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多いときに
は、パージをオフからオンにするのに応じて内燃機関へ
の燃料量を減量制御する制御部を設けたことにより、パ
ージ時に、空燃比のバラツキを小さくして空燃比制御を
細かく行わせ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料吸気量測定装置を備えたエバポシステムの
構成図である。

【図２】吸着量センサにおける蒸発燃料吸着量と静電容
量との関係図である。

【図３】エバポシステムの診断時におけるタイムチャー
トである。

【図４】エバポシステムの診断時におけるフローチャー
トである。

【図５】パージバルブの動作状況によって蒸発燃料吸着
量を測定するタイムチャートである。

【図６】パージバルブの動作と同時に燃料の制御を予め
増減させるタイムチャートである。

【図７】従来におけるエバポシステムの構成図である。

【符号の説明】

２ 内燃機関 ２０ 燃料噴射弁 ２２ Ｏ2 センサ ２４ 制御部 ２６ 燃料タンク ３２ 通気路 ３４ キャニスタ ３８ パージバルブ ４０ 吸着量センサ ４２ 第１電極部 ４４ 第２電極部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内と内燃機関の吸気系の吸気
   通路とを連通する通気路を設け、前記内燃機関停止中に
   前記燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着保持するとと
   もに前記内燃機関運転中には新気の導入によって吸着保
   持した蒸発燃料を離脱して前記吸気通路に供給させるキ
   ャニスタを前記通気路途中に設け、このキャニスタ内に
   は蒸発燃料の吸着量に応じた電気信号を出力する吸着量
   センサを設け、前記内燃機関の排気系の排気マニホルド
   には排気通路内の酸素濃度を検出するＯ２センサを設
   け、前記吸気量センサにより測定された前記キャニスタ
   内の吸着量が一定レベルよりも多く且つ前記Ｏ２センサ
   の出力がリーンの状態でパージをオンとし、その後、前
   記Ｏ２センサの出力変化に応じてエバポシステムの故障
   診断制御を行う制御部を設けたことを特徴とするキャニ
   スタ内燃料吸気量測定装置。
2. 【請求項２】 燃料タンク内と内燃機関の吸気系の吸気
   通路とを連通する通気路を設け、前記内燃機関停止中に
   前記燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着保持するとと
   もに前記内燃機関運転中には新気の導入によって吸着保
   持した蒸発燃料を離脱して前記吸気通路に供給させるキ
   ャニスタを前記通気路途中に設け、このキャニスタ内に
   は蒸発燃料の吸着量に応じた電気信号を出力する吸着量
   センサを設け、この吸気量センサにより測定された前記
   キャニスタ内の吸着量が一定レベルよりも多いときに
   は、パージをオフからオンにするのに応じて前記内燃機
   関への燃料量を減量制御する制御部を設けたことを特徴
   とするキャニスタ内燃料吸気量測定装置。