JP3470421B2

JP3470421B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP3470421B2
Application number: JP28343694A
Authority: JP
Inventors: 衛 ▲吉▼岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: JPH08144872A

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、燃料噴射弁からの噴射燃料を微粒化
するエアアシストインジェクタとアシストエア通路とを
備える内燃機関において、キャニスタに吸着された蒸発
燃料をこのアシストエア通路にパージするようにした内
燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関においては、内燃機関
の停止中に燃料タンクや気化器等の燃料貯蔵部から蒸発
する燃料蒸気（ＨＣ）が大気に放出されないようにする
蒸発燃料処理装置（エバポシステム）が備えられてい
る。このエバポシステムは、燃料貯蔵部から蒸発する蒸
発燃料（以後ベーパという）をキャニスタに吸着させて
おき、機関運転中の吸入負圧を利用してこのキャニスタ
に吸着されたベーパを吸気側に吸い込ませる（以後パー
ジという）ものである。そして、このパージするベーパ
を含んだガス（以後パージガスという）は通常、流量調
節弁によってその流量が制御されて内燃機関のサージタ
ンクにパージされている。

【０００３】このようなエバポシステムの課題は、高濃
度のパージガスを多気筒内燃機関の稼働気筒間およびサ
イクル間に如何に均一にするかである。パージガスの流
量は流量調節弁の開度によって決まるが、この流量調節
弁がデューティ制御されるものではバージガスが断続的
にパージされるので、パージガスがサージタンクに直接
注入される場合、サージタンク内がパージガスによるリ
ッチ層と空気リーン層に分かれ、その結果、稼働気筒間
およびサイクル間で空燃比が変動する。即ち、流量調節
弁からサージタンクに流入されるパージガスの濃度には
多少のむらがあり、高速度でパージされるパージガスの
空燃比への影響が大きくなる。また、パージガスの流量
は、空燃比への影響を考慮すれば機関の吸入空気量に比
例して制御することが重要なポイントとなる。

【０００４】ところで、燃料噴射弁から噴射される燃料
の微粒化を促進するために、燃料噴射弁から燃料と共に
空気を噴射するエアアシストインジェクタが実用化され
ている。このエアアシストインジェクタを用いた内燃機
関では、エアアシスト量が多い程燃料の微粒化が促進さ
れる。そして、パージガスの濃度を均一にするために、
このエアアシストインジェクタへのアシストエア通路に
パージ切換バルブを設け、エアアシストインジェクタに
エアクリーナからのバイパスエアか、パージガスかのい
ずれかを導入し、バージ時にパージガスをアシストエア
としてエアアシストインジェクタから噴射することによ
り、パージガスに含まれるベーパ（燃料成分）を微粒化
すると共に、噴射燃料も微粒化して噴射する装置が提案
されている（特開平６−１０１６００号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−１０１６００号公報に提案の装置では、直接パージ
ガスをアシストエアの代わりに導入するので、キャニス
タから放出されるベーパの量が多い時にバージガス濃度
が濃くなって所定のパージ率に抑えることができないた
め、バージガス量を所定量以上に増量することができな
いという問題点があった。このため、機関の稼働中にキ
ャニスタから大量のベーパを吸気系に戻すことができ
ず、キャニスタの容量を大きくしなければならなかっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、前記従来の内燃機関の
蒸発燃料処理装置における課題を解消し、エアアシスト
インジェクタを備えた内燃機関において、アシストエア
通路にパージガスを流入させてアシストエアと混合して
機関に供給することにより、デューティ制御される流量
調整弁を使用しても空燃比変動を小さく抑えることがで
きる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することを目的
としている。また、エアアシストインジェクタから噴射
されるベーパの量は最大限に保持しつつ、アシストエア
量を調整することによってパージガス濃度を適正に保つ
ことができる内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、噴射
燃料を微粒化するエアアシストインジェクタとアシスト
エア通路とを備える内燃機関において、キャニスタに吸
着された蒸発燃料を、パージ通路を介して機関稼働中に
アシストエア通路にパージするパージ手段と、パージ通
路に設けられてパージ流量を調節するパージ流量調節手
段と、アシストエア通路のパージ通路の接続部の上流側
に設けられてアシストエアの流量を調節するアシストエ
ア流量調節手段と、機関の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、流量調節手段とアシストエア流量調節手段
の開度をそれぞれ独立に制御可能な流量制御手段とを備
え、この流量制御手段は、機関の運転状態に応じてパー
ジ流量とアシストエア流量を調整すると共に、一方の流
量が他方の流量に影響を与える時には、パージ流量を優
先するような調整を行うことを特徴としている。

【０００８】なお、流量制御手段は、パージ濃度が濃い
ほどアシストエア流量が多くなるようにアシストエア流
量調節手段を駆動しても良く、また、機関が高負荷にな
るほどアシストエア流量が少なくなるようにアシストエ
ア流量調節手段を駆動しても良い。前記目的を達成する
本発明の第２の形態の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、
噴射燃料を微粒化するエアアシストインジェクタとアシ
ストエア通路とを備える内燃機関において、キャニスタ
に吸着された蒸発燃料を、第１の流量調節弁が設けられ
た第１のパージ通路を介して、機関稼働中に吸気系にパ
ージする第１のパージ手段と、キャニスタに吸着された
蒸発燃料を、第２の流量調節弁が設けられた第２のパー
ジ通路を介して、機関稼働中に前記アシストエア通路に
パージする第２のパージ手段と、機関の運転状態を検出
する運転状態検出手段と、前記第１と第２の流量調節弁
の開度を機関の運転状態に応じてそれぞれ独立に制御可
能な流量制御手段とを設けたことを特徴としている。

【０００９】流量制御手段は、機関の高負荷運転時に第
１の流量調節弁を開弁すると共に、この第１の流量調節
弁の開弁後所定時間経過後に、第２の流量調節弁を閉弁
しても良く、また、所定時間を、吸気系内の媒体の流速
が速いほど短くするように可変するようにしても良い。

【００１０】

【作用】本発明の第１の形態の内燃機関の蒸発燃料処理
装置によれば、噴射燃料を微粒化するエアアシストイン
ジェクタとアシストエア通路とを備える内燃機関におけ
る蒸発燃料処理装置において、キャニスタに吸着された
蒸発燃料がパージ通路を介して、機関稼働中にアシスト
エア通路にパージされる。パージ流量はパージ流量調節
手段で独立に調節され、アシストエア流量はアシストエ
ア流量調節手段によって独立に調整されるので、機関の
運転状態に応じたパージ流量とアシストエア流量が調整
によって得られる。なお、一方の流量が他方の流量に影
響を与える時には、パージ流量を優先した調整が行われ
る。

【００１１】本発明の第２の形態の内燃機関の蒸発燃料
処理装置によれば、噴射燃料を微粒化するエアアシスト
インジェクタとアシストエア通路とを備える内燃機関に
おける蒸発燃料処理装置において、キャニスタが第１の
流量調節弁を介して機関の吸気系に接続されると共に、
第２の流量調節弁を介してアシストエア通路に接続され
ている。第１，第２の流量調節弁は機関の運転状態に応
じて弁の開度がそれぞれ独立に流量制御手段によって制
御される。流量制御手段は、機関の高負荷運転時に第１
の流量調節弁を開弁し、この第１の流量調節弁の開弁後
所定時間経過後に、第２の流量調節弁を閉弁する。この
所定時間は吸気系内の媒体の流速が速いほど短くするよ
うに可変される。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には本発明の一実施例の蒸発燃料処理
装置１００を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関１０が
概略的に示されている。図１において、内燃機関１０の
吸気通路２には上流側からエアクリーナ１、スロットル
弁３、スロットル弁３をバイパスするＩＳＣ（アイドル
・スピード・コントロール）通路４、サージタンク５、
及びエアアシストインジェクタ８が設けられている。そ
して、図示はしないが、スロットル弁３の軸にはスロッ
トル弁３の開度を検出するスロットル開度センサが設け
られており、サージタンク５内には吸気の圧力を検出す
る圧力センサが設けられていて、機関の運転状態を検出
するためにその出力はＥＣＵ（エンジン・コントロール
・ユニット）２０に入力されている。エアアシストイン
ジェクタ８は、燃料をアシストエアと共に噴射すること
によって噴射燃料を微粒化するものであり、アシストエ
アはアシストエア通路７を通じて供給される。この実施
例ではアシストエア通路７はＩＳＣ弁６を介してＩＳＣ
通路４に接続されており、アシストエアをＩＳＣ通路４
から得るようになっている。ＩＳＣ弁６の開度はＥＣＵ
２０によって制御される。

【００１３】内燃機関１０のシリンダボディ１１内には
ピストン１２があり、また、シリンダボディ１１の冷却
水通路には機関の温度を検出する水温センサ１５が設け
られている。そして、内燃機関１０の排気通路１３には
空燃比センサ１４が設けられている。空燃比センサ１４
と水温センサ１５の出力も内燃機関１０の運転状態を検
出するためにＥＣＵ２０に入力される。更に、ＥＣＵ２
０には、図示しないセンサから機関回転数ＮＥを示す信
号が入力される。

【００１４】エアアシストインジェクタ８への燃料は燃
料供給通路１６を通じて燃料タンク１８から供給され、
余った燃料は燃料戻り通路１７を通じて燃料タンク１８
に戻される。ここで、燃料タンク１８から蒸発するペー
バが大気中に逃げるのを防止する蒸発燃料処理装置１０
０は、キャニスタ３０、及び電気式パージ流量調節弁
（ＶＳＶ）２１を備えている。キャニスタ３０は燃料タ
ンク１８の上底とベーパ捕集管１９で結ばれ、燃料タン
ク１８から蒸発するベーパを吸着する。このベーパ捕集
管１９の途中には、燃料タンク１８内のベーパの圧力が
所定圧以上になった時に開くタンク内圧制御弁２８が設
けられている。ＶＳＶ２１はキャニスタ３０に吸着され
たベーパを吸気通路２にパージするパージ通路９の途中
に設けられた電磁開閉弁であり、ＥＣＵ２０からの電気
信号を受けて開閉するものである。そして、一般にＶＳ
Ｖ２１の開閉はＥＣＵ２０によってデューティ制御され
る。

【００１５】この実施例では、パージ通路９は従来のよ
うに吸気通路２のスロットル弁３の下流側のサージタン
ク５に接続されておらず、パージ通路９はアシストエア
通路７に接続されている。この結果、キャニスタ３０か
らのバージガスはアシストエア通路７内でアシストエア
と混合された後に、エアアシストインジェクタ８から吸
気ポートに噴射される。

【００１６】このように、パージガスをアシストエアと
混合すると、エアアシストインジェクタ８に供給される
パージガスはアシストエアによって希釈されたパージガ
スとなるため、従来のような高濃度のパージガス層の領
域がなくなる。また、アシストエアと混合されたパージ
ガスが直接吸気ポートに対して流入されるので、パージ
による気筒間の空燃比の変動及びサイクル間の空燃比変
動が小さくなり、燃費やドライバビリティが向上する。
更に、パージガス量とアシストエア量とは独立にその流
量を調節することができるので、エアアシストインジェ
クタ８から噴射されるアシストエア流量は低下せず、燃
料の微粒化効果を悪化させることがない。

【００１７】次に、以上のように構成された実施例の蒸
発燃料処理装置１００におけるＩＳＣ弁６とＶＳＶ２１
の制御の一例について、図２に示すフローチャートを用
いて説明する。なお、内燃機関１０の運転状態を表す運
転状態パラメータ（例えば、機関回転数ＮＥ，機関負荷
ＧＮ，吸入空気量Ｇａ、水温、空燃比等）は所定時間毎
に読み込まれているものとする。

【００１８】まず、ステップ２０１では内燃機関の運転
状態パラメータである機関回転数ＮＥと負荷ＧＮに応じ
て、流量調節弁（ＶＳＶ）２１の制御デューティ値（以
後単にデューティ値という）Ｄを算出する。この算出は
図３に示すデューティ値マップに基づいて補間計算によ
り算出する。このデューティ値マップはＥＣＵ２０内に
あるメモリに記憶されている。なお、ＶＳＶ２１はデュ
ーティ値が１００％で全開になるため、このデューティ
値マップに記憶されている１００％の値ではＶＳＶ２１
は全開になる。このデューティ値マップに記憶されてい
る１００％以上の値は、ＩＳＣ弁６を閉じる要求を意味
している。

【００１９】続くステップ２０２では、ＶＳＶ２１のデ
ューティー値Ｄが１００％以上か否かを判定する。ＶＳ
Ｖ２１のデューティ値Ｄが１００％未満の時はステップ
２０３に進み、通常のＩＳＣ弁６の制御を実施する。そ
して、ステップ２０４において通常制御時のＩＳＣ制御
弁のステップ値Ａを取り込んでこのルーチンを終了す
る。

【００２０】この通常のＩＳＣ弁６の制御では、低負荷
（低Ｇａ，低ＴＡ）域では、ＩＳＣ弁６を閉じ側に設定
することが必要になる。これは、低負荷（低ＴＡ）で
は、ＩＳＣ弁６を全開（アシスト流量大）にすると、Ｔ
Ａが小さな値でも車両が勝手に走り出してしまうので、
実際にはＴＡ開度にリニアなトルクが発生するように低
負荷域ほどＩＳＣ弁６を閉じる制御が行われる。なお、
ＩＳＣのステップ数に応じたＩＳＣ弁６によるエアアシ
スト量とスロットル弁のバイパス量の関係は、図３(b)
に示すような流量となっている。

【００２１】一方、ステップ２０２においてＶＳＶ２１
のデューティー値Ｄが１００％以上であると判定した時
はステップ２０５に進み、ＶＳＶ２１のデューティ値に
応じてＩＳＣ弁６からのアシストエア量を絞るためのＩ
ＳＣ弁６の閉じステップ量Ｂを算出する。このＩＳＣ弁
６の閉じステップ量Ｂは、ＶＳＶ２１の１００％を越え
た値に等しい。

【００２２】そして、ステップ２０６において、ＩＳＣ
弁６の制御ステップ値Ｃ（＝Ａ−Ｂ）を求め、ＩＳＣ弁
６をステップ値Ｃまで閉じる。例えば、ステップ２０５
に示すように、ＩＳＣ弁６のステップ値Ａが１００％
で、ＶＳＶ２１のデューティ値Ｄが１３０％であれば、
ＩＳＣ弁６の閉じステップ値Ｂは２０％になり、ＩＳＣ
弁６の制御ステップ値Ｃは７０％になる。

【００２３】図４は、図１の実施例における機関負荷に
対する最適なパージ流量を示す特性図であり、図３(a)
のデューティ値マップの各値は、この特性に基づいて決
められている。即ち、この実施例では、エアアシストイ
ンジェクタ８から噴射可能なパージガス量を優先的にこ
の図４の特性図から決めている。一方、図５は、図１の
実施例における機関負荷に対するアシストエア通路から
のアシストエア流量を示すものである。低負荷域におけ
る実線は本発明によってエアアシスト流量最大（微粒
化）を意味しており、低負荷域における一点鎖線はスロ
ットル開度にリニアなトルクが発生するように低負荷域
程ＩＳＣ弁６を閉じる制御を示している。図２のステッ
プ２０３におけるＩＳＣ弁６の開閉制御はこの特性図に
基づいて行われる。この実施例では、パージ量に影響が
ない限り、出来るだけ多くのアシストエア量をエアアシ
ストインジェクタ８に供給するようにしている。従っ
て、この実施例ではＩＳＣ弁６はパージ流量に影響がな
い限り全開に制御してあるが、高負荷域では全開ではパ
ージ流量に影響が出るので、スロットル弁が全開時には
スロットル弁前後の圧力差がなくなることを考慮して、
ＩＳＣ弁を絞ってアシストエア流量を抑えるようにして
ある。また、低負荷域ではリニアなトルクが得られるよ
うに低負荷程絞る。図５の中の破線は従来のアシストエ
ア流量を示すものであり、キャニスタ３０からのパージ
ガスのみをエアアシストジンジェクタ８から噴射した場
合の特性を示している。

【００２４】図６は、図２のフローチャートによって制
御される図１の実施例における機関負荷に対するエアア
シストインジェクタからの流量を示すものである。図中
の破線は従来例のようにキャニスタ３０からのパージガ
スのみをエアアシストジンジェクタ８から噴射した場合
のエアアシストインジェクタからの流量特性を示すもの
である。この実施例のように、エアアシストインジェク
タからバージガスとアシストエアとを混合して噴射すれ
ば、エアアシストインジェクタからの流量は十分なもの
となる。この結果、図７に示すように、エアアシストイ
ンジェクタから噴射される燃料の粒径は、この実施例で
は十分細かくなるのに対し、図６の従来例のようにパー
ジガスのみをエアアシストジンジェクタ８から噴射した
場合は、噴射燃料の粒径が十分小さくならないことが分
かる。

【００２５】図８は図１の実施例における流量調節弁の
機関負荷に対するデューティ値を示す特性図であり、図
３(a) のデューティ値マップのデューティ値を機関負荷
を横軸にとって表すとこのような特性になる。また、図
９は図１の実施例における機関負荷に対するアシストエ
アとパージガスとのミキシング度合を従来と比較して示
す特性図である。

【００２６】このように、図１の実施例の構成によれ
ば、アシストエアとパージガスとは十分に混合されてエ
アアシストインジェクタ８から噴射されるので、部分的
に濃い部分や薄い部分が発生しにくく、均一な濃度のバ
ージガスを供給することができる。この結果、エアアシ
ストによる空燃比の変動が小さくなり、燃費やドライバ
ビリティが向上する。更に、エアアシストインジェクタ
から噴射されるアシストエア量を低下させることなくパ
ージが行われるので、エアアシストによる噴射燃料の微
粒化効果が悪化しない。

【００２７】図１０は、本発明の別の実施例の内燃機関
の蒸発燃料処理装置２００の全体構成を示す構成図であ
る。図１０に示す実施例の内燃機関の蒸発燃料処理装置
２００の構成は、図１で説明した実施例の内燃機関の蒸
発燃料処理装置１００の構成とほぼ同じであるので、図
１で説明した実施例と同じ構成部材には同じ符号を付し
てその説明を省略する。なお、この実施例では、内燃機
関１０、ＥＣＵ２０等の図示は省略してある。

【００２８】図１０に示す内燃機関の蒸発燃料処理装置
２００が図１で説明した内燃機関の蒸発燃料処理装置１
００と異なる点は、エアアシスト通路７に接続されたパ
ージ通路９が流量調節弁（この実施例ではＶＳＶ１と記
す）２１のキャニスタ３０側で分岐されて第２のパージ
通路９Ｓが設けられ、この第２のパージ通路９Ｓが第２
の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２を介して吸気通路２のサ
ージタンク５に接続されている点である。そして、この
第２のパージ通路９Ｓの通路径φＤ２は、エアアシスト
インジェクタ８の近傍のエアアシスト通路７の通路径φ
Ｄ１以上（φＤ２≧φＤ１）に形成されている。また、
第２のパージ通路９Ｓに設けられる第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２の容量は、パージ通路９に設けられる
流量調節弁（ＶＳＶ１）２１の容量以上となっている。

【００２９】このように、パージ通路９を分岐して第２
パージ通路９Ｓを設けた理由は、エアアシストインジェ
クタ８を用いたパージのみでは、エアアシスト通路径が
小さく、それが絞りになって大量のエバポパージが出来
ない問題があり、高負荷域でパージ不足になった時に、
第２パージ通路９Ｓからサージタンク３にパージを行な
って不足分を補うためである。そして、高負荷域では、
サージタンク３にパージガスをパージしても、デューテ
ィ制御される第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２による
空燃比変動が小さいためである。この結果、吸入空気量
に比例した大量のエバポパージが可能になり、しかもパ
ージによる空燃比変動は小さく抑えられる。

【００３０】ここで、図１０の内燃機関の蒸発燃料処理
装置における流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量
調節弁（ＶＳＶ２）２２の開閉制御処理手順の一例を図
１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、こ
の実施例では、機関の負荷が高負荷になって、流量調節
弁（ＶＳＶ１）２１を閉弁し、第２の流量調節弁（ＶＳ
Ｖ２）２２を開弁する場合には、第２の流量調節弁（Ｖ
ＳＶ２）２２を先に開弁し、流量調節弁（ＶＳＶ１）２
１を所定時間後に閉弁する制御が行われる。これは、流
量調節弁（ＶＳＶ１）２１の閉弁と第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２の開弁を同時に実行すると、サージタ
ンク５とエアアシストインジェクタ８の間の距離のため
に、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２を通ってサージ
タンク５にパージされたバージガスがエアアシストイン
ジェクタ８に届くまでの間はパージガスが内燃機関に供
給されなくなるためである。従って、この実施例では、
高負荷時の流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調
節弁（ＶＳＶ２）２２との切換時には、まず、第２の流
量調節弁（ＶＳＶ２）２２を開弁し、第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２を通ったバージガスがエアアシストイ
ンジェクタ８に届く所定時間Ａ後に流量調節弁（ＶＳＶ
１）２１を閉弁する制御をおこなっている。逆に、機関
負荷が低下して第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２を閉
弁し、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１を開弁する際には、
先に第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２を閉弁し、第２
の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２を通った最後のバージガ
スがエアアシストインジェクタ８に届く所定時間Ａ後に
流量調節弁（ＶＳＶ１）２１を開弁する制御を行ってい
る。

【００３１】まず、ステップ１１０１では内燃機関の運
転状態パラメータである機関回転数ＮＥと負荷ＧＮに応
じて、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１のデューティ値Ｄ１
と第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ
２とを算出する。この算出は図１２(a) ，(b) に示すデ
ューティ値マップに基づいて補間計算により算出する。
これらのデューティ値マップはＥＣＵ２０（図１参照）
内にあるメモリに記憶されている。

【００３２】続くステップ１１０２では、第２の流量調
節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティー値Ｄ２がＢ％を越
えたか否かを判定する。このＢ％という値は、図１２
(b) に示す第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデュー
ティ値Ｄ２のマップにおいて、Ｄ２の値０に隣接する値
よりも小さな値である。一方、図１２(a) に示すよう
に、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１のデューティ値Ｄ１
は、図１２(b) に示す第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２
２のデューティ値Ｄ２が０から１００未満の値に切り換
わった時には逆に０になる。

【００３３】第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデュ
ーティ値Ｄ２がＢ％以下の時にはステップ１１０９に進
み、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２の開弁フラグＸ
ＶＳＶ２が"1" か否かを判定する。このフラグＸＶＳＶ
２の初期値は"0" であるので、このステップではＮＯと
なってステップ１１１５に進み、流量調節弁（ＶＳＶ
１）２１をデューティ値Ｄ１で制御し、第２の流量調節
弁（ＶＳＶ２）２２をデューティ値Ｄ２で制御し、続く
ステップ１１１６で今回のデューティ値Ｄ１，Ｄ２を前
回のデューティ値として記憶してこのルーチンを終了す
る。Ｄ２≦Ｂ％の領域では、図１２(b) のマップから分
かるように、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデュ
ーティ値Ｄ２は０であり、第２の流量調節弁（ＶＳＶ
２）２２は閉弁状態にある。従って、この状態では流量
調節弁（ＶＳＶ１）２１のみからパージが行われてい
る。

【００３４】一方、ステップ１１０２で第２の流量調節
弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２がＢ％を越えた
と判定した時はステップ１１０３に進み、第２の流量調
節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２の前回との差
ΔＤ２が負であるか否かを判定する。この判定は機関の
負荷が減少している状態か否かを判定するものである。
従って、機関負荷が増大する過程ではこのステップ１１
０３の判定はＮＯとなり、ステップ１１０４に進む。

【００３５】ステップ１１０４では第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２の開弁フラグＸＶＳＶ２を"1" にす
る。続くステップ１１０５では第２の流量調節弁（ＶＳ
Ｖ２）２２のデューティ値Ｄ２が１００％未満か否かを
判定し、Ｄ２＜１００％の時はステップ１１０６で時間
を計数し、ステップ１１０７で計数した時間が時間Ａを
経過したか否かを判定する。そして、Ｂ％＜Ｄ２＜１０
０％になってから時間Ａを経過しない時はステップ１１
０８において流量調節弁（ＶＳＶ１）２１のデューティ
値Ｄ１を１００％にしてステップ１１１５に進む。ま
た、ステップ１１０５においてＤ２≧１００％と判定し
た時、およびステップ１１０７で時間Ａ経過したと判定
した時もステップ１１１５に進む。ステップ１１１５で
は流量調節弁（ＶＳＶ１）２１をデューティ値Ｄ１で制
御し、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２をデューティ
値Ｄ２で制御し、続くステップ１１１６で今回のデュー
ティ値Ｄ１，Ｄ２を前回のデューティ値として記憶して
このルーチンを終了する。

【００３６】以上説明した手順を、機関の負荷が次第に
増大して行く過程を示す図１３(a)を用いて説明する。
なお、図１３(a) には流量調節弁（ＶＳＶ１）２１のデ
ューティ値Ｄ１の変化が実線で示してあり、第２の流量
調節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２の変化が破
線で示してある。機関の負荷が次第に増大して行くと、
時間の経過にしたがって流量調節弁（ＶＳＶ１）２１の
デューティ値Ｄ１は図１２(a) のマップからも分かるよ
うに次第に増大して行く。機関の負荷が増大して第２の
流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２がＢ％
を越えた値になると（但しＤ２＜１００％）、流量調節
弁（ＶＳＶ１）２１のマップから算出されたデューティ
値Ｄ１は前述のように０になる。しかしながら、ここま
での過程は図１１のフローチャートでステップ１１０３
でＹＥＳ、ステップ１１０５でＹＥＳ、およびステップ
１１０７でＮＯとなる手順で示され、ステップ１１０７
でＮＯとなるとステップ１１０８において流量調節弁
（ＶＳＶ１）２１のデューティ値Ｄ１は１００％にされ
る。従って、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２がＢ％
以上のデューティ値Ｄ２で開弁した後は、時間Ａが経過
するまでは流量調節弁（ＶＳＶ１）２１は全開状態を継
続している。

【００３７】そして、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２
２を通ったパージガスがエアアシストインジェクタ８に
届く時間Ａが経過すると、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１
のデューティ値Ｄ１がマップで制御され、デューティ値
は０になるので、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１は閉弁
し、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２の開度は負荷に
応じて増大して行く。この後、機関が更に高負荷にな
り、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値
Ｄ２が１００％になると、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１
のデューティ値Ｄ１が０でなくなり、増大を始める。こ
の結果、内燃機関１０には流量調節弁（ＶＳＶ１）２１
と第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２の両方からパージ
ガスが供給されるようになる。

【００３８】次に、内燃機関１０の負荷が、パージガス
が流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁（Ｖ
ＳＶ２）２２の両方から供給される高負荷状態から低下
した場合について説明する。内燃機関１０の負荷が高負
荷から次第に低下して行くと、図１２(a) ，(b) のマッ
プから分かるように、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１から
のパージガスの供給が０となる。更に内燃機関１０の負
荷が低下して行くと、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２
２からのパージガスの供給が０となり、流量調節弁（Ｖ
ＳＶ１）２１からのパージガスの供給に切り換わる。こ
の過程を再度図１１のフローチャートを用いて説明す
る。

【００３９】内燃機関１０の負荷が、パージガスが流量
調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁（ＶＳＶ
２）２２の両方から供給される高負荷状態から低下する
時は、ステップ１１０２でデューティ値Ｄ１，Ｄ２を算
出した後、ステップ１１０２でＹＥＳとなり、ステップ
１１０３でもＹＥＳとなってステップ１１１５で流量調
節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）
２２がデューティ値Ｄ１，Ｄ２で制御され、ステップ１
１１６でデューティ値Ｄ１，Ｄ２が記憶されてこのルー
チンを終了する。この手順はステップ１１０２でＤ２≦
Ｂ％となるまで継続し、この間の負荷が低下する過程
で、図１２(a) ，(b) のマップから分かるように、流量
調節弁（ＶＳＶ１）２１のデューティ値Ｄ１は０となっ
てパージガスの供給は０となっている。

【００４０】更に内燃機関１０の負荷が低下して行く
と、第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２からのパージガ
スの供給が低下し、ステップ１１０２においてＤ２≦Ｂ
％となり、ステップ１１０９に進む。負荷が高負荷から
低負荷に下がった状態でＤ２≦Ｂ％となった場合は、第
２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２の開弁フラグＸＶＳＶ
２の値は"1" であるのでステップ１１０９の判定はＹＥ
Ｓとなり、ステップ１１１０において時間の計数が行わ
れる。そして、ステップ１１１１ではこの計数した時間
が時間Ａを経過したか否かを判定し、時間Ａが経過して
いない場合はステップ１１１４に進み、ステップ１１１
４ではデューティ値Ｄ１を０％にする。ステップ１１０
２においてＤ２≦Ｂ％となった時は第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２は図１２(b) のマ
ップから分かるように０となっている。従って、この時
点では流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２からのパージガスの供給は０である
が、この間は吸気通路２に残っている第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２から供給されたパージガスが内燃機関
１０に供給され続けている。

【００４１】ステップ１１０２でＤ２≦Ｂ％となってか
ら時間Ａが経過すると、ステップ１１１１の判定がＹＥ
Ｓとなってステップ１１１２に進み、フラグＳＶＳＶ２
を“０”にする。この時点は第２の流量調節弁（ＶＳＶ
２）２２から吸気通路２に供給されたパージガスの最後
がエアアシストインジェクタ８の前を通過する時点であ
る。そして、この後にステップ１１１５に進み、ステッ
プ１１０２で算出したデューティ値Ｄ１，Ｄ２で流量調
節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）
２２が制御される。この状態では第２の流量調節弁（Ｖ
ＳＶ２）２２のデューティ値Ｄ２は図１２(b) のマップ
から分かるように０であり、この後、流量調節弁（ＶＳ
Ｖ１）２１だけからパージガスが供給される。図１３
(b) は減速時の時間に対する流量調節弁（ＶＳＶ１）２
１と第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）２２のデューティ値
Ｄ１，Ｄ２の変化を示す特性図である。内燃機関１０が
高負荷状態の時はデューティ値Ｄ１，Ｄ２は共に大きな
値であり、この時点から負荷が減少すると、デューティ
値Ｄ１は減少して０となり、デューティ値Ｄ２も１００
％から低下を始める。そして、デューティ値Ｄ２がＢ％
を下回った時点で時間Ａだけデューティ値Ｄ１，Ｄ２が
共に０の状態になり、時間Ａの経過後はデューティ値Ｄ
１，Ｄ２共に図１２(a) ，(b) のマップによって制御さ
れる。

【００４２】なお、前述の説明における時間Ａは吸気が
サージタンク５のパージガスの供給点からエアアシスト
インジェクタ８に届くまでの時間であるので、この時間
Ａは内燃機関１０の運転状態（吸気の流速）によって異
なる。図１４(a) は、内燃機関１０の運転状態に応じ
て、図１１の流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量
調節弁（ＶＳＶ２）２２の開閉制御処理手順における時
間Ａの演算を示すフローチャートである。時間Ａは、図
１４(b) ，(c) にその特性を示す機関負荷Ｇａに対する
第１のＡ時間補正係数Ｋ１と、機関回転数ＮＥに対する
第２のＡ時間補正係数Ｋ２の積で表すことができる。そ
こで、ステップ１４０１では機関負荷Ｇａに応じた第１
のＡ時間補正係数Ｋ１を算出し、ステップ１４０２では
機関回転数ＮＥに応じた第２のＡ時間補正係数Ｋ２を算
出し、ステップ１４０３において到達時間Ａをステップ
１４０１，１４０２で算出したＫ１，Ｋ２を乗算して算
出する。

【００４３】このように、機関の運転状態に応じて吸気
がサージタンク５のパージガスの供給点からエアアシス
トインジェクタ８に届くまでの時間Ａを算出しておけ
ば、流量調節弁（ＶＳＶ１）２１と第２の流量調節弁
（ＶＳＶ２）２２の開閉の切換時にパージガスが途切れ
ることなく、また、重複することなく内燃機関１０に供
給される。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の蒸発燃料処理装置によれば、エアアシストインジェク
タを備えた内燃機関において、アシストエア通路にパー
ジガスを流入させてアシストエアと混合して機関に供給
することにより、デューティ制御される流量調整弁を使
用しても空燃比変動を小さく抑えることができるという
効果がある。また、エアアシストインジェクタから噴射
されるベーパの量は最大限に保持しつつ、アシストエア
量を調整することによってパージガス濃度を適正に保つ
ことができるという効果がある。更に、アシストエア通
路にパージガスを流入させると共に、パージガスをサー
ジタンクにも供給可能にした内燃機関の蒸発燃料処理装
置によれば、パージガスの供給先を切り換えた際に、内
燃機関にパージガスが途切れることなく、また、重複す
ることなく供給されるので、空燃比が変動しないという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の蒸発燃料処理装置の一実施
例の全体構成を内燃機関と共に示す全体構成図である。

【図２】本発明の内燃機関の蒸発燃料処理装置における
ＩＳＣ弁、ＶＳＶの開閉制御処理を示すフローチャート
である。

【図３】(a) は図２のＶＳＶのデューティ値の演算に使
用するデューティ値マップ、(b) はＩＳＣステップ数に
対するスロットル弁をバイパスする流量とエアアシスト
流量の特性を示す特性図である。

【図４】図１の実施例における機関負荷に対するパージ
流量を示す特性図である。

【図５】図１の実施例における機関負荷に対するアシス
トエア通路からのアシストエア流量を従来のアシストエ
ア流量と比較して示す特性図である。

【図６】図１の実施例における機関負荷に対するエアア
シスト噴射弁からの流量を従来の流量と比較して示す特
性図である。

【図７】図１の実施例において機関負荷に対してエアア
シスト噴射弁から噴射される燃料の粒径を従来の粒径と
比較して示す特性図である。

【図８】図１の実施例における流量調節弁の機関負荷に
対するデューティ値を示す特性図である。

【図９】図１の実施例における機関負荷に対するアシス
トエアとパージガスとのミキシング度合を従来と比較し
て示す特性図である。

【図１０】本発明の内燃機関の蒸発燃料処理装置の別の
実施例の全体構成を示す構成図である。

【図１１】図１０の内燃機関の蒸発燃料処理装置におけ
るＶＳＶ１，ＶＡＶ２の開閉制御処理手順を示すフロー
チャートである。

【図１２】図１０のＶＳＶ１，ＶＳＶ２のデューティ値
の演算に使用するデューティ値マップである。

【図１３】(a) は加速時の時間に対するＶＳＶ１，ＶＳ
Ｖ２のデューティ値の変化を示す特性図、(b) は減速時
の時間に対するＶＳＶ１，ＶＳＶ２のデューティ値の変
化を示す特性図である。

【図１４】(a) は図１１のＶＳＶ１，ＶＡＶ２の開閉制
御処理手順における時間Ａの演算を示すフローチャー
ト、(b) は機関負荷に対する第１のＡ時間補正係数の変
化を示す特性図、(c) は機関回転数に対する第２のＡ時
間補正係数の変化を示す特性図である。

【符号の説明】

２…吸気通路４…ＩＳＣ通路５…サージタンク６…ＩＳＣ弁７…アシストエア通路８…エアアシストインジェクタ９…パージ通路９Ｓ…第２のパージ通路１０…内燃機関１６…燃料供給通路１８…燃料タンク１９…ベーパ捕集管２０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）２１…流量調節弁（ＶＳＶ１）２２…第２の流量調節弁（ＶＳＶ２）３０…キャニスタ１００…本発明の一実施例の蒸発燃料処理装置２００…本発明の別の実施例の蒸発燃料処理装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 43/00 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ＭＦ０２Ｍ 69/00 ３１０Ｆ０２Ｍ 69/00 ３１０Ｅ 69/32 Ｆ０２Ｄ 33/00 ３１８Ｊ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08 301 F02M 25/08 F02D 41/04 315 F02D 43/00 301 F02M 69/00 310 F02M 69/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】噴射燃料を微粒化するエアアシストイン
ジェクタとアシストエア通路とを備える内燃機関におけ
る蒸発燃料処理装置であって、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、パージ通路を介し
て、機関稼働中に前記アシストエア通路にパージするパ
ージ手段と、前記パージ通路に設けられてパージ流量を調節するパー
ジ流量調節手段と、前記アシストエア通路の前記パージ通路の接続部の上流
側に設けられてアシストエアの流量を調節するアシスト
エア流量調節手段と、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記パージ流量調節手段と前記アシストエア流量調節手
段の開度をそれぞれ独立に制御可能な流量制御手段とを
備え、前記流量制御手段は、機関の運転状態に応じてパージ流
量とアシストエア流量を調整すると共に、一方の流量が
他方の流量に影響を与える時には、パージ流量を優先す
るような調整を行う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】請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処
理装置であって、前記流量制御手段が、パージ濃度が濃いほど前記アシス
トエア流量が多くなるように前記アシストエア流量調節
手段を駆動することを特徴とするもの。
【請求項３】請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処
理装置であって、前記流量制御手段が、機関が高負荷になるほど前記アシ
ストエア流量が少なくなるように前記アシストエア流量
調節手段を駆動することを特徴とするもの。
【請求項４】噴射燃料を微粒化するエアアシストイン
ジェクタとアシストエア通路とを備える内燃機関におけ
る蒸発燃料処理装置であって、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、第１の流量調節弁
が設けられた第１のパージ通路を介して、機関稼働中に
吸気系にパージする第１のパージ手段と、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、第２の流量調節弁
が設けられた第２のパージ通路を介して、機関稼働中に
前記アシストエア通路にパージする第２のパージ手段
と、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記第１と第２の流量調節弁の開度を機関の運転状態に
応じてそれぞれ独立に制御可能な流量制御手段とを設け
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５】請求項４に記載の内燃機関の蒸発燃料処
理装置であって、前記流量制御手段は、機関の高負荷運転時に前記第１の
流量調節弁を開弁すると共に、この第１の流量調節弁の
開弁後所定時間経過後に、前記第２の流量調節弁を閉弁
することを特徴とするもの。
【請求項６】請求項５に記載の内燃機関の蒸発燃料処
理装置であって、前記流量制御手段は、前記所定時間を、前記吸気系内の
媒体の流速が速いほど短くするように可変することを特
徴とするもの。