JPH03156158A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

内燃機関の蒸発燃料処理装置

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JPH03156158A
JPH03156158A JP1292859A JP29285989A JPH03156158A JP H03156158 A JPH03156158 A JP H03156158A JP 1292859 A JP1292859 A JP 1292859A JP 29285989 A JP29285989 A JP 29285989A JP H03156158 A JPH03156158 A JP H03156158A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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係り、特にキャ
ニスタに吸着した蒸発燃料をパージ通路を介して内燃i
圓の吸気系へ導く蒸発燃料処理装置に関する。
〔従来の技術〕
従来より、燃料にガソリンを用いる自動車等に搭載され
る内燃機関においては、蒸気ガスの排出を抑止するため
、燃料タンクで発生した蒸気ガス(ベーパ)を−旦キャ
ニスタに貯蔵し、この貯蔵蒸気ガスによる燃料成分を内
燃ti閏の運転中に吸気負圧を利用して吸気系へ吸い込
ませて内燃機関で処理させる蒸発燃料処理装置(エバポ
システム)が知られている。
かかる蒸発燃料処理装置においては、機関低温時などの
機関不安定状態時に、上記の燃料成分の吸気系への吸い
込み動作(エバポバージ)を行なうと、ドライバビリテ
ィの悪化などが生ずるので、上記の線間不安定状態時に
はエバポパージを禁止する技術が従来より提案されてい
る(特公昭57−12021号、実公昭57−5595
9号、特開昭59−192858号)。
〔発明が解決しようとする課題) ところで、内燃l511al、特に自動中エンジンに使
用される燃料には、例えば100℃のときに、その燃料
の50%以上が蒸発するか否かを基準にして、50%以
上蒸発するような低沸魚介が多い軽質燃料と、50%未
満しか蒸発しない^沸魚介が多い重質燃料とがあり、自
動中エンジンにも、このような蒸発しにくさ(蒸留特性
)の異なる種々の燃料が使用される場合がある。
燃料として重質燃料が使用された場合は、軽質燃料が使
用された場合に比べて、燃料が蒸発しにくいため、燃料
噴射弁より噴射された燃料のうち、液状のまま吸気管の
壁面に付着する燃料量が多い。
実際に燃焼室内に入る燃料量は、燃料噴射弁より噴射さ
れた燃料のうち、吸気管壁面に付着しなかった分以外に
、吸気管に付着した燃料量のうち、液状のまま流入する
分及び付着した燃料から蒸発した後吸入される分があり
、重質燃料のように吸気管に付着する燃料量が多いと、
これらの金量が定常的に一定とならず各υイクル毎に燃
焼室内に入る燃料量がばらつき、結果として空燃比のサ
イクル毎の変動が大きく、軽質燃料使用時に比べて81
開が不安定になる。
しかるに、従来の蒸発燃料処理装置では燃料性状に無関
係に機関不安定状態を検出してエバポパージを禁止し、
また機関安定状態と検出したときは1バボパージを燃料
竹状に無関係に一定タイミングで開始するため、重質燃
料使用時にはl11111が未だ不安定であるにも拘ら
ずエバポパージが開始されてドライバビリティの悪化を
招き、軽質燃料使用時にはエバポパージがRれ、ドライ
バビリティの悪化やキャニスタ大気孔からのガソリン臭
が増加するという問題がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、燃料性状に
応じてエバポバージ開始時期を可変することにより、上
記の従来の課題を解決した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。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の原理構成について第1図と
共に説明する。本発明はキャニスタ11゜パージ通路1
2.弁13.1111’lli度検出手段14゜燃料性
状検出手段15、弁1111手段16からなる。
キャニスタ11は燃料タンク17の蒸発燃料を吸着する
。パージ通路12は内燃機関18の吸気系1つとキャニ
スタ11とを連通ずる。弁13はパージ通路12の途中
に設けられ、i圓運転状態に応じて開度が調整される。
また、1111g温度検出手段14は内燃81圓18の
機関温度を検出する。燃料性状検出手段15は燃料タン
ク17内の燃料の蒸発しにくさを検出する。
更に、弁制御手段16は検出機II湯温度所定値以下の
ときに弁13を全閉状態とすると共に、検出燃料性状に
応じて、重質燃料使用時は重質燃料非使用時に比べて上
記の所定値を高いm+i+温度に設定して弁13を制御
する。
〔作用〕
キャニスタ11に吸着された蒸発燃料は弁13が開弁状
態のときパージ通路12を介して吸気系19へ吸い込ま
れる。
ところで、重質燃料使用時、特に軽質燃料使用時にはこ
のエバポパージの開始時期を完全暖機慢にすると、燃料
温が高くそれに伴い蒸発燃料量が多いためエバポバージ
開始直後に急激に多聞の蒸発燃料が吸気系19へ供給さ
れ、その結果、完全暖機で機関が安定しているといって
も空燃比が大きく変動し、エバポパージ開始直後のドラ
イバビリティが悪化する。それよりもエバポパージの開
始時期を暖Ill#Jの半暖機時にして、蒸発燃料を少
しずつでも吸気系19へ供給した方が燃焼が良いという
ことが実験により確かめられている。また、小型化の点
からキャニスタ11の容量はそれほど大きくすることが
できないので、蒸発燃料がキャニスタ11に過剰に吸着
してキャニスタ11の大気孔からガソリン臭が増加して
しまうのを避けるためにも、エバポパージの開始時期は
暖機前のできるだけ早い時期にすることが望ましい。
しかし、前記したように重質燃料使用時には特に半暖機
時は機1」が不安定であり、この簡にエバポパージを開
始するとより空燃比の変動が大きくなり、ドライバビリ
ティが悪化してしまう。また、重質燃料は蒸発しにくい
から重質燃料非使用時(重質燃料以外の燃料使用時)に
比べて+v1m時にキャニスタ11に吸着される蒸発燃
料ωは小であり、エバポパージ開始時期を重質燃料非使
用時と同じ11時に早めなくとも、ヤヤニスタ11に過
剰となるほど吸着されることはない。
そこで、本発明は以上の点に鑑み、燃料タンク17内の
燃料が重質燃料であると燃料性状検出手段15により検
出された時は、弁制御手段16により弁13を開弁する
機関温度を、重質燃料非使用時に比べてより高く設定す
る。これにより、重質燃料非使用時はより早い半暖v1
1時から1バボパージを開始でき、一方、重質燃料使用
時には中質燃FIW使用時よりもエバポパージ開始時期
がdらされ、機関が安定した時点でエバポパージを開始
することができる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について説明する。
第2図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
1図と同一構成部分には同一符号を付しである。本実施
例は内燃機関18として4気筒bした例で、後述するマ
イクロコンビl−夕21によって制御される。
第2図にJ5いて、エフクリーナ22の上流側にはスロ
ットルバルブ23を介してサージタンク24が設けられ
ている。エアクリーナ22の近傍には吸気温を検出する
吸気温センサ25が取付けられ、またスロットルバルブ
23には、スロットルバルブ23が全閉状態でオンとな
るアイドルスイッチ26が取付けられている。また、サ
ージタンク24にはダイヤフラム式の圧力センサ27が
取付けられている。
また、スロットルバルブ23を迂回し、かつ、スロット
ルバルブ23の上流側と下流側とを連通するバイパス通
路28が設けられ、そのバイパス通路28の途中にソレ
ノイドによって開弁度が制御されるアイドル・スピード
・コントロール・バルブ(ISCV)29が取付けられ
ている。このl5CV29に流れるN流をデユーティ比
制御して開弁度を制鞍し、これによりバイパス通路28
に流れる空気iを調節することにより、アイドリング回
転数が目標回転数に制御される。
サージタンク24は前記吸気系19に相当するインテー
クマニホルド30及び吸気ボート31を介してTレジン
32(前記内燃機関18に相当する)の燃焼室33に連
通されている。インテーク?ニホルド30内に一部が突
出するよう各気筒毎に燃料噴射弁34が配設されており
、この燃料噴射弁34でインテークマニホルド30を通
る空気流中に燃料タンク17内の燃料35が噴射される
燃焼室33は排気ボート36及びエキゾーストマニホル
ド37を介して触媒装置38に連通されている。また、
39は点火プラグで、一部が燃焼室33に突出するよう
に設けられている。また、40はピストンで、図中、上
下方向に往復運動する。
イグナイタ41は高電圧を発生し、この高電圧をディス
トリ上l−夕42により各気筒の点火プラグ39へ分配
供給する。回転角センサ43はデイストサビ1−夕42
のシャフトの回転を検出して例えば30″CA毎にエン
ジン回転信号をマイクロコンビ1−夕21へ出力する。
また、44は水温センサで、前記した機関温度検出手段
14を構成しており、エンジンブロック45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して水温センサ信
号(THW)を出力する。更に、46は酸素濃度検出セ
ンサ(02センサ)で、その一部がエキゾーストマニホ
ルド37を貫通突出するように配置され、触媒装置38
に入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。
また、燃料タンク17の下部には燃料温センサ47が設
けられており、これにより燃料35の温度が測定される
。燃料タンク17の上部にはぺ−パ通路48が設けられ
、そのベーパ通路48はベーパ流量計49を介してキャ
ニスタ11に連通されている。
4−ヤニメタ11内には活性炭11aが充填されており
、その下部に!、i吸入口11bが設けられている。
燃料タンク17で発生した蒸発燃FI(ベーパ)はベー
パ流量計49によりその流量が測定された後、キャニス
タ11に流れ込む。このベーパ流量計49はベーパの流
量に応動して回転する回転部50が取付けられ、その回
転部50にはシグナルロータ(図示せf)が取付けられ
ている。
また、51はベーパ流量センサで、ベーパ流量計49の
ハウジング部に設けられて43す、回転部50のシグナ
ルロータがベーパmflセン+j 51を横切った時に
^電圧となり、離れると低電圧となる(すなわち、回転
部50の1回転毎に1回高電圧となるンベーパ流量検出
信号を発生してフィクロコンピュータ21へ送出する。
キャニスタ11は、パージ通路12を介してインテーク
7ニホルド30に連通されている。パージ通路12には
オリフィス(図示せf)が設けられているため、インテ
ークマニホルド30の負圧が燃料タンク17に直接かか
ることはない。このパージ通路12の途中に設けられた
パージコントロルバルブ52は、ソレノイドに流れる電
流を調整することにより開弁度が調整され、パージ通路
12を流れるパージ流量を調節するもので、前記弁13
を構成している。
燃料タンク17内に発生したベーパは、ベーパ通路48
及びベーパ流Ml計49を介してキャニスタ11内の活
性炭に吸着されて人気への放出が防止される。そして、
運転時にインテーク7ニホルド30の負圧を利用してキ
ャニスタ11の吸入口11bから空気を導入し、これに
より活性炭11aに吸着されているベーパが脱離されて
ベーパ通路12及びパージコントロールバルブ52を介
してインテークマニホルド30内へ吸い込まれる。また
、活性炭11aは上記のl12離により再生され、次の
ベーパの吸着に籠える。
ここで、上記パージコントロールバルブ52は1ンジン
冷却水温が所定値以下のときは全閉状態とされ、ベーパ
のインテークマニホルド30への吸入を31所し、エン
ジン32が不安定状態であるときのエバポパージを禁止
する。
本実施例の動作を1lJIDするマイクロコンピュータ
21は第3図に示す如きハードウェア構成とされている
。同図中、第2図と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。第3図において、マイク0コンビ
l−夕21は中央処理装置(MPU)53.処理プログ
ラムを格納したリード・オンリ・メモリ(ROM)54
.作業領域として使用されるランダム・アクセス・メモ
リ(RAM)55,1ンジン停止後もデータを保持する
バックアップRAM56.MPLJ53へそのマスター
クロックを供給するりOツク発生器57を有し、これら
を双方向のパスライン58を介して互いに接続すると共
に、入出力ボート59.入力ポートロ0.出カポートロ
1〜64に夫々接続した構成とされている。
また、マイクロコンピュータ21はフィルタ65及びバ
ッファ66を直列に介して取り出した圧力センサ27か
らの圧力検出信号と、バッフ?67を介して取り出した
吸気温センサ25からの吸気温検出信号と、バッフ76
8を介して取り出した水温センサ44からの水温センサ
信号(丁HW)と、バッフ769を介して取り出した燃
料温センサ47からの燃料温検出信号とをマルチプレク
サ70へ供給する構成とされている。なお、上記のフィ
ルタ65は、圧力センサ27の出力検出信号中に含まれ
る、吸気管圧力の脈動成分を除去するためのフィルタで
ある。
これにより、マルチプレクサ70の各入力検出信号はM
PLI53のtllWの下に順次マルチプレクサ70よ
り選択出力された後、A10変換器71でディジタル信
号に変換された後、入出力ボート59を介してRAM5
5に記憶される。従って、MPU53.マルチプレクサ
70.A/D変換器71、入出力ボート59は、水温セ
ンサ44等からの検出信号を所定時間毎にサンプリング
するすンブリング手段として作用する。
また、マイクロコンビ1−夕21は02センサ46から
の酸素濃度検出信号をバッフ?72を介して」ンパレー
タ73に入力し、ここで波形整形して入力ポートロ0に
供給すると共に、波形整形回路74により回転角センサ
43及びベーパ流量センサ51からの各検出信号を波形
整形した信号と、バッフ?(図示せず)を経たアイドル
スイッチ26の出力信号とを夫々入力ポートロ0に供給
する。
更に、マイクロコンピュータ21は駆動回路75〜78
を右しており、出力ポートロ1からの信号を駆動回路7
5を介してイグプイタ41へ供給し、出力ポートロ2か
らの信号をダウンカウンタを協えた駆動回路76を介し
て燃料噴射弁34へ供給し、出力ポートロ3からの信号
を駆動回路77を介してl5CV29へ供給し、そして
出力ポートロ4からの出力信号を駆動回路78を介して
パージコントロールバルブ52へ供給する構成とされて
いる。
かかるハードウェア構成のマイクロコンピュータ21は
、ベーパ流量センサ51と共に前記した燃料性状検出手
段15を構成しており、かつ、前記弁tIIIWJ手段
16をソフトウェア処理動作により実現するものであり
、次にマイクロコンピュータ21による燃料性状検出動
作について第4図と共に説明する。
第4図は燃料性状検出ルーチンで、メインルーチンの一
部である。同図中、ステップ81で流量;[副時間CV
△が4msルーチンでカウントアツプされ(図示せず)
、所定値(ここでは10秒とする)以上になったか否か
を判定し、10秒以内のときは本ルーチンは終了し、1
0秒過ぎたときは次のステップ82で流ω計測時間CV
Aがゼロにリセットされる。従って、ステップ82〜8
7は10秒に1回の割合で処理実行される。
一方、マイクロコンビ1−夕21は前記したベーパ流量
センサ51の検出信号が低電圧から高電圧へ変化した時
にのみ(すなわち、回転部50が1回転する毎に)起動
される外部割込みルーチンでカウントアツプされるベー
パ流量カウンタ(図示せず)を右し、そのカウント値N
VAが、上記ステップ82の次のステップ83で変数N
VA10にセットされた後、次のステップ84でゼロに
リセットされる。従って、変数NVAIOの値は、10
秒間当りのベーパ流量計49の回転部50の回転数を示
すこととなり、ベーパ流量に比例した値を示している。
次にステップ85で燃料温センサ47により燃料35の
温度を検出して得られた燃料温検出信号THFに基づい
て、燃料温補正係数KVAが算出される。すなわち、蒸
留特性が同一の燃料であっても、燃Fl潟が低いときは
ベーパ発生量は^温のときよりも少なくなる。このため
、燃料温によるベーパ発生量の違いを補正するべく、燃
料温が低くなるほど燃料温補正係数KVAの値が大にな
るように設定される。
次にマイクロコンビl−夕21はステップ86でNV△
10XKVAなる演舞式による演算を行ない、単位時間
当りの燃料ベーパ1NVA10Tを得る。すなわち、こ
の燃料ベーパINVAIO王は、10秒間のベーパ流量
を燃料温補正係数KVΔで補正した値であり、この値に
基づいて次のステップ87で燃料性状を表す燃料性状係
数KFが求められる。
この燃料性状係数KFは、第5図に示す如く前記単位時
間当りのベーパ量に比例しているため、この値がKFo
のときは通常の燃料性状(重質でも軽質でもない)であ
るが、KFoより小さいときは高沸点弁が多い重質燃料
であることを示しており、またKFoより大きいときは
低沸点弁が多い軽質燃料であることを示している。
なお、本実施例ではベーパ流量の単位4測時間を10秒
としているので、走行中の燃料性状の変化も分る。
次にマイクロコンピュータ21による弁υJIB手段1
6の制御動作の一実施例について説明する。
第6図は本発明の要部の一実施例の動作説明用フロチャ
ートを示す。同図中、マイクロコンピュータ21はまf
ステップ101で第4図に示した燃料性状検出ルーチン
に基づき燃料性状を検知し、次のステップ102で軽質
燃料か否かの判定を行なう。
ステップ102の判定は例えば前記燃料竹状係数KFが
第5図に示したKFoよりも大なる所定値KFy以上で
あるか否か大小比較し、KFがKF2以上のとき軽質燃
料と判定し、K「がKF2未満のときは軽質燃料でない
と判定する。
ステップ102で軽質燃料であると判定されたときはス
テップ103へ進み1バボバージ開始水温をY’C(例
えば40℃)に設定する。一方、ステップ102で軽質
燃料でないと判定されたときはステップ104へ進み重
質燃料か否かの711定が行なわれる。ステップ104
にお・ノる判定は例えば前記燃料性状係数KFが第5図
に示したKF、よりも小なる所定(iri K F +
以下であるか否か大小比較し、KFがKF+以下のとき
重質燃料と判定し、KFがKF+より大のときは重質燃
料でないと判定する。
ステップ104で重質燃料であると判定されたとき(K
F≦KF+ )は、ステップ105へ進み、エバポバー
ジ開始水温をX’C(ただし、X>Yで、例えば60℃
)に設定する。
また、ステップ104で重質燃料でないと判定されたと
きくすなわら、燃料竹状係数KFがKF+<K F <
K F2であるとき)には、使用燃料は重質燃料でも軽
質燃料でもないと検出して、ステップ106へ進みエバ
ポバージ開始水温を上記X℃とY℃の中間の所定1aZ
’c(例えば50℃)に設定する。
上記のステップ103. 105又は106で1バボバ
ージ開始水温がY”C,X℃又は7℃に設定された後は
、ステップ107. 108又は109へ進んでエバポ
バージ開始条件が成立しているか否かの判定を(jなう
。このエバポバージ開始条件としては、アイドルスイッ
チ26がオフ、冷部水−丁1−(Wが設定され上記ステ
ップ103. 105又は106で設定された■バボパ
ージ開始水温以上、その他のエバポバージ開始条例が成
立しているか否かであり、成立している場合は各々ステ
ップ110. 111又tよ112へ進んでキャニスタ
エバポバージを開始しくバージコントロールバルブ52
を開弁じ)、不成立の場合は1バボパージを開始するこ
となくこのルーチンを終了する。
このように、本実施例によれば、軽質燃料でも重質燃料
でもない燃料使用時はエンジン始動後1ンジン冷却水温
が従来と同程度のエバポバージ開始水温Z’Cに達する
まではパージコントロールバルブ52を全閉状態とし、
エンジン冷W*温が7℃以上になるとパージコントロー
ルバルブ52を開弁状態にし、軽質燃料使用時には7℃
よりも低温のY℃にエンジン冷却水温が達した時点でバ
ージ」ントO−ルバルブ52を全閉状態から開弁状態に
する。これにより、軽質燃料使用時は燃焼が比較的安定
しているため、軽質燃料が蒸発し易く、キャニスタ11
の活性炭11aに吸着される単位時間当りのベーパ量が
多くても、エバポバージ開始時期を早くすることにより
キャニスタ11の活性炭11aに吸着されるベーパを低
減し、ドライバビリティの向上及びキャニスタ大気孔か
ら出るガソリン臭などが低減できる。
他方、重質燃料使用時にはエンジン始動後Z”C及びY
”Cよりも^温のX’Cにエンジン冷却水温が達した時
点でパージコントロールバルブ52を全閉状態から開弁
状態にするようにしているため、従来よりも1バボバ一
ジ開始時期を空燃比がより安定している時期までRらせ
ることができ、半暖機時のドライバビリティを改善する
ことができる。
なお、本発明は上2の実施例に限定されるものではなく
、例えば燃料性状検出手段15は運転変化に対する燃焼
状態変化の応答速度の相違により検出する手段(¥f開
昭63−66436号公報)、吸入空気と燃料との混合
前後の温度差に基づいて使用燃料の性状を検出する手段
(実開昭62−59140号、実開昭62−59742
号各公報)、燃料の比重を検出する1段(特開昭62−
147<136号公報)、燃T4−度と燃料タンク内の
圧力の上昇時間から求めた燃料の蒸発のし易さくリード
・ベーパ・プレッシャ:RvP)により燃料性状を検出
する手段(実開昭62−116144@公報)、燃料タ
ンク内の圧力を検出する手段などの公知の燃料性状検出
手段を用いてもよい。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明によれば、重質燃料非使用時には工
暖機時から1バボバージを開始することにより、■バボ
パージn始a後のドライバピリアイの悪化を軽減するこ
とができ、また重質燃料使用時には重質燃料非使用時に
比しエバポパージ開始84期をdらしることができるた
め、重質燃料使用時のドライバビリデイを改善できると
共に、重質11!、n、It使用時の1ヤニスタ大気孔
からのガソリン衰の増加を低減することができる等の特
長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原哩構成図、第2図は本発明の一実施
例の構成図、第3図は第2図中のマイクロ」ノビl−夕
のハード構成を示す図、第4図は燃料性状検出ルーチン
を示すフローチャート、第5図は燃料性状補正係数と燃
料性状との関係を示す図、第6図は本発明の0部の一実
施例の動作説明用フローチャートである。 11・−・キャニスタ、12・・・パージ通路、13・
・・弁、14・・・機関温度検出手段、15・・・燃r
4性状検出手段、16・・・弁11御手段、17・・・
燃料タンク、18・・・内燃tiirm、19・・・吸
気系、21・・・マイクロコンビI−タ、44・・・水
温センサ、47・・・燃料温センサ、51・・・ベーパ
流部センサ、52・・・パージ」ントO−ルバルブ。 第1図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、内燃機
    関の吸気系と該キャニスタとを連通するパージ通路と、 該パージ通路の途中に設けられ機関運転状態に応じて開
    度が調整される弁と、 前記内燃機関の機関温度を検出する機関温度検出手段と
    、 前記燃料タンク内の燃料の蒸発しにくさを検出する燃料
    性状検出手段と、 前記機関温度検出手段により検出された機関温度が所定
    値以下のときは前記弁を全閉状態にすると共に、該燃料
    性状検出手段により検出された燃料性状に応じて、重質
    燃料使用時は重質燃料非使用時に比べて該所定値を高い
    機関温度に設定して前記弁の開度を制御する弁制御手段
    と、 よりなることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置
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