JPH034742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料タンク内において発生する燃料
蒸発ガスが大気中に排出されるのを防止するよう
にしたエンジンの大気汚染防止装置に関するもの
である。

（従来技術） 燃料蒸発ガスによる大気汚染を防止する目的か
ら、燃料タンク内において発生する燃料蒸発ガス
を大気中に放出することなくキヤニスタにおいて
一時的に吸着捕集しこれをエンジンの吸気負圧に
よつてエンジンの吸気系に供給する（パージさせ
る）技術思想は従来より知られている。そしてそ
の従来例の中には、該燃料蒸発ガスが無秩序に吸
気系にパージされるとシリンダ内に吸入される混
合気の空燃比が大きく変動し、エンジンの運転性
能が悪化し、また排気系に排気浄化用の触媒コン
バータを備えたものにあつてはその浄化性能が低
下するところから、該燃料蒸発ガスの吸気系への
パージ量を、エンジンの吸気負圧に応動する圧力
応動弁によつて、エンジンの吸気負圧が高くなる
に従つて燃料蒸発ガスのパージ量を増加させるよ
うに制御し、もつて該燃料蒸発ガスの供給による
混合気の空燃比変化を可及的に抑えるようにして
いるものがある。

ところが、このような圧力応動弁による燃料蒸
発ガスのパージ量の制御方法では、空燃比を正確
に制御することが困難であるため、これを解決す
るものとして例えば特開昭51−110130号公報に示
される如くキヤニスタを用いた燃料蒸発ガスの吸
着捕集及び吸気系への供給機構と、排気通路中に
設けた排気センサの出力に基づいて混合気の空燃
比をフイードバツク制御する空燃比制御機構とを
組合わせ、燃料蒸発ガスのパージ作用が行なわれ
ている場合には空燃比制御機構によつて空燃比を
制御するようにし、もつて燃料蒸発ガスの吸気系
へのパージ中においてもより正確な空燃比制御が
行えるようにしたものが知られている。

ところが、現実的には排気センサの出力に基づ
く空燃比のフイードバツク制御は、排気ガス特性
がもつとも悪化し易いエンジンの低速・低負荷領
域においてのみ行なわれ、これ以外の高速・高負
荷運転領域においてはエンジンの出力向上を図る
意味からフイードバツク制御を伴わない、エンジ
ン負荷に応じた通常の燃料制御が行なわれる。従
つて、上記公知例の如く排気センサの出力に基づ
いて空燃比をフイードバツク制御することにより
吸気系へパージされる燃料蒸発ガスによつて空燃
比が変化せしめられるのを抑制しようとすれば、
空燃比のフイードバツク制御領域と燃料蒸発ガス
のパージ領域とを合致させる必要があり、このた
めには燃料蒸発ガスのパージを、空燃比のフイー
ドバツク制御の作動・非作動に応じて断・続する
パージコントロールバルブの設置が不可欠であ
り、このような技術思想も従来公知である。

ところが、上記公知例の如きものにおいては下
記するような燃料蒸発ガスの発生特性（即ち、発
生量の多少）及び排気センサからの出力に基づく
空燃比フイードバツク制御の制御特性に対する考
慮がなされていなかつたため、後述の如き不具合
が発生することになる。即ち、 (1) 燃料蒸発ガスの発生量は、燃料温度が高くな
るほど多くなり、それに伴つてエンジン吸気系
への燃料蒸発ガスのパージ量も多くなる。

(2) 排気センサの出力に基づいて空燃比をフイー
ドバツク制御する場合、制御値（即ち、燃料供
給量の増減補正値）があまり大きくなると空燃
比が設定値（例えば、理論空燃比）まで復帰す
るのに時間がかかり、それだけ制御応答性が悪
化し、また燃料供給手段による燃料減少作用に
も限界があるため、現実的には上記制御値の最
大値を予じめさほど大きな制御応答性の遅れを
生じない程度の値に設定しておき、制御値がこ
の最大制御値をこえるような場合はフイードバ
ツク制御領域であつても制御値をこの最大制御
値に固定してフイードバツク制御を解除するよ
うにしている。即ち、この場合、主燃料の供給
量は下限供給量に固定されている（このように
主燃料の供給量が下限供給量に固定された状態
を燃料供給量の“ヘバリ付き”と称する）。

(3) エンジンの吸気系に供給される燃料量は、キ
ヤニスタからパージされる燃料蒸発ガスと燃料
供給手段（例えば、インジエクター）から供給
される主燃料との合計量であり、従つて、エン
ジンに供給される燃料量を一定とした場合に
は、燃料蒸発ガスの量が多くなればそれにつれ
て主燃料の量を減少させなければならない。

従つて、燃料温度が高くなつて燃料蒸発ガスの
吸気系へのパージ量が増大しそれにつれて主燃料
の量が減少せしめられる場合には、主燃料の減少
量（即ち、フイードバツク制御値）が最大減少量
（最大制御値）をこえるようなヘバリ付きが発生
し易く、このため、空燃比のフイードバツク制御
が解除され、且つパージコントロールバルブが閉
弁して燃料蒸発ガスのパージ作用が停止される。

一方、このヘバリ付きが発生した状態からアク
セルを踏み込んでエンジンの運転状態を高速・高
負荷運転領域まで一旦加速したのち再びフイード
バツク制御領域まで復帰させると吸気通路内の混
合気濃度が低下するところから上記ヘバリ付きが
解除され、再び空燃比のフイードバツク制御が開
始されるとともに、パージコントロールバルブが
開いて燃料蒸発ガスのパージ作用が開始される。
即ち、燃料温度が高い状態においてアクセルの踏
み込み動作を繰り返すと、空燃比のフイードバツ
ク制御のON−OFFとパージコントロールバルブ
の開閉動作とが繰り返されてサージングが発生
し、該パージコントロールバルブの耐久性が阻害
され且つ混合気のリツチ・リーンが交互に絞り返
されてエンジンの運転性が悪化するという不具合
が発生することになる。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を
解決あるいは改善しようとするもので、エンジン
の吸気系への燃料蒸発ガスのパージ作用をパージ
コントロールバルブによつて制御するとともに、
混合気の空燃比を排気センサの出力に基づいてフ
イードバツク制御するようにしたエンジンにおい
て、燃料蒸発ガスの発生量の多い燃料温度の高温
時において発生し易いパージコントロールバルブ
のサージングを未然に防止し、もつて該パージコ
ントロールバルブの耐久性とエンジンの運転性の
向上を図ることを目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的達成するための手段とし
て、エンジンの吸気系への燃料蒸発ガスのパージ
作用をパージコントロールバルブによつて制御す
るとともに、混合気の空燃比を排気センサからの
出力に基づいてフイードバツク制御手段によつて
フイードバツク制御するようにしたものにおい
て、上記フイードバツク制御手段が作動している
ことを検出するフイードバツク作動検出手段と、
燃料温度（もしくは燃料温度に相関する温度、以
下同じ）を検出する温度検出手段と上記フイード
バツク作動検出手段と温度検出手段とからの出力
を受けて前記パージコントロールバルブの作動を
制御するコントロールバルブ制御手段とを設け、
該コントロールバルブ制御手段によつて、燃料温
度が設定温度以下である場合には空燃比フイード
バツク制御手段の作動中においてのみ、また燃料
温度が設定値以下である場合には空燃比フイード
バツク制御手段の作動・非作動にかかわらず前記
パージコントロールバルブを開いて燃料蒸発ガス
をエンジンの吸気系へパージさせるように構成し
たものである。

（作用） 本発明では上記の手段により、燃料温度が設定
温度以下である場合には空燃比フイードバツク制
御手段の作動中においてのみ、また燃料温度が設
定値以上である場合には空燃比フイードバツク制
御手段の作動・非作動にかかわらず前記パージコ
ントロールバルブを用いて燃料蒸発ガスをエンジ
ンの吸気系へパージさせるように作用するので、
燃料蒸発ガスの発生量が多くアクセルの踏み込み
動作の繰り返しによつて空燃比のフイードバツク
制御が繰り返されるような場合（燃料高温時）に
は、パージコントロールバルブが開位置のまま保
持され、該パージコントロールバルブのサージン
グ発生が未然に防止されるという作用が得られ
る。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照して本発明の好
適な実施例を説明する。

第１図には本発明実施例に係る大気汚染防止装
置を備えた自動車用燃料噴射式エンジン１のシス
テム図が示されており、図中符号２は吸気通路、
３は排気通路である。吸気通路２には、その吸気
上流側から下流側に向かつてエアクリーナ４と、
吸入空気量を検出して吸入空気量信号Ｓ１を出力
するエアフローメータ５と、吸気温度を検出して
（吸気温度と燃料温度とは相関関係にあるため、
この実施例では直接燃料温度を検出するのにかえ
て吸気温度を検出している）該吸気温度が設定温
度（この実施例では53℃に設定している）より低
い場合には低温信号Ｓ４を、また該設定温度より
高い場合には高温信号Ｓ５をそれぞれ出力する吸
気温センサ（特許請求の範囲中の温度検出手段に
相当する）と、スロツトルバルブ６と、サージタ
ンク７と、吸気通路２内のブースト圧を検出して
ブースト信号Ｓ３を出力するブーストセンサ１３
と、インジエクター８が順次取付けられている。

また、排気通路３には、排気ガス浄化用の触媒
コンバータ９が取付けられており、さらに該触媒
コンバータ９より排気上流側位置には、エンジン
１から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出し
て酸素濃度信号Ｓ６を検出する酸素センサ（特許
請求の範囲中の排気センサに該当する）が取付け
られている。

一方、エンジン１の吸気通路２と燃料タンク１
１との間には、該燃料タンク１１内において発生
した燃料蒸発ガスＧを吸着捕集し且つこれを吸気
通路２側にパージさせる公知のキヤニスタ１０が
介設されている。このキヤニスタ１０は、ケーシ
ング２４内に燃料蒸発ガス吸着捕集用の活性炭を
収容して構成されており、その上部に設けたガス
導入口２５は、相互に逆方向に向けて並設された
一対の逆止弁２２，２３と蒸発ガス導出通路１６
を介して燃料タンク１１の上部空間１１ａに接続
されている。また、上記ガス導入口２５の側方に
形成されたガスパージ口２６は、その一端１７ａ
に形成した弁座２８を該ガスパージ口２６内に開
口させ、また他端１７ｂを吸気通路２のしかも前
記スロツトルバルブ６とサージタンク７の中間位
置に開口せしめたパージ通路１７を介して該吸気
通路２に連通せしめられている。また、このパー
ジ通路１７の弁座２８には、負圧導入通路１８を
介して吸気通路２から導入される吸気負圧によつ
て作動せしめられるダイフラム式の圧力応動弁２
０が取付けられている。

さらに、上記負圧導入通路１８には、後述する
制御器３０からの開作動信号Ｓ１０を受けて作動
し、該負圧導入通路１８を開閉する如く作用する
パージコントロールバルブ１９が取付けられてい
る。従つて、パージ通路１７は、圧力応動弁２０
を介してパージコントロールバルブ１９により間
接的に開閉制御されることになる。

制御器３０は、前記エアフローメータ５から出
力される吸入空気量信号Ｓ１と、回転数センサ１
５から出力される回転数信号Ｓ２と、前記ブース
トセンサ１３から出力されるブースト信号Ｓ３
と、前記吸気温センサ１２から出力される温度信
号Ｓ４，Ｓ５と、前記酸素センサ１４から出力さ
れる酸素濃度信号Ｓ６とを受けて作動し、前記パ
ージコントロールバルブ１９に開作動信号Ｓ１０
を出力して該パージコントロールバルブ１９を開
閉制御し、また前記インジエクター８にインジエ
クター駆動信号Ｓ１１を出力して燃料噴射量を制
御するものであり、その具体的な回路構成を第２
図に示している。即ち、この制御器３０は、それ
ぞれ後に詳述するヘバリ付き判定回路３１と、燃
料フイードバツク制御回路３２と、第1AND回路
３３と、第2AND回路３４とOR回路３５とを有
している。

ヘバリ付き判定回路３１は、前記酸素センサ１
４から出力される酸素濃度信号Ｓ６を受けて作動
し、該酸素濃度信号Ｓ６によつて表わされる空燃
比と設定空燃比との差にしたがつてインジエクタ
ー８からの主燃料供給量が下限供給量に固定され
る、いわゆるヘバリ付き領域にあるかどうかを判
定するものであり前記空燃比の差が予じめ設定し
た設定値以下である場合には、インジエクター８
からの主燃料供給量がヘバリ付き領域にはない
（換言すれば、後述する燃料フイードバツク制御
回路３２による空燃比のフイードバツク制御が可
能な領域である）と判定し、フイードバツク可能
信号Ｓ７を出力する（前記空燃比の差が設定値以
上の場合にはフイードバツク可能信号Ｓ７は出力
されない）。

燃料フイードバツク制御回路３２は、特許請求
の範囲中のフイードバツク制御手段に該当するも
のであつて、前記酸素センサ１４から出力される
酸素濃度信号Ｓ６と、エアフローメータ５から出
力される吸入空気量信号Ｓ１と回転数センサ１５
から出力される回転数信号Ｓ２とを受けてインジ
エクター８の燃料噴射量を制御するものであり、
後述の第1AND回路３３からフイードバツク信号
（フイードバツク制御を行わせるための信号）Ｓ
８が入力された場合にのみ、空燃比を設定空燃比
（ほぼ理論空燃比）に収束せしめるべく酸素濃度
信号Ｓ６に基づいて燃料噴射量をフイードバツク
制御し、それ以外の場合には酸素濃度信号Ｓ６が
入力されていてもフイードバツク制御は行わず
（フイードバツク制御の解除）、吸入空気量信号Ｓ
１と回転数信号Ｓ２に基づいてエンジン負荷に対
応したしかもフイードバツク制御を伴わない通常
の燃料制御を行うようにインジエクター８の駆動
回路３７にインジエクター駆動信号Ｓ１１を出力
する。

第1AND回路３３は、回転数センサ１５から出
力される回転数信号Ｓ２が設定回転数以下である
場合に回転数比較回路４１から出力される低回転
数信号Ｓ２′とブーストセンサ１３から出力され
るブースト信号Ｓ３が設定ブースト圧以下である
ばあいにブースト比較回路４２から出力される低
ブースト圧信号Ｓ３′（この両者が同時に出力さ
れた場合には現在エンジンの運転状態は低速、低
負荷のフイードバツク制御領域内にあると判定す
る）と、前記ヘバリ付き判定回路３１から出力さ
れる前記フイードバツク可能信号Ｓ７とを受けて
作動し、該低回転数信号Ｓ２′と低ブースト圧信
号Ｓ３′とフイードバツク可能信号１７の３つの
信号が同時に入力された時においてのみフイード
バツク信号Ｓ８を出力するようになつている。
尚、この実施例においては低速・低負荷のフイー
ドバツク制御領域が特許請求の範囲中の特定運転
領域に該当する。

第2AND回路３４は、前記吸気温センサ１２か
ら出力される低温信号（即ち、現在の吸気温度は
53℃未満であるということを示す信号）Ｓ４と前
記第1AND回路３３からのフイードバツク信号Ｓ
８とが同時に出力された場合にのみ燃料蒸発ガス
をパージさせるべくパージ信号Ｓ９を出力する。

OR回路３５は、上記第2AND回路３４から出
力されるパージ信号Ｓ９と前記吸気温センサ１２
から出力される高温信号（即ち、現在の吸気温度
は53℃以上であるということを示す信号）Ｓ５と
を受けて作動し、該パージ信号Ｓ９と高温信号Ｓ
５の少なくともどちらか一方が出力された場合に
駆動回路３６に開駆動信号Ｓ１０を出力し、前記
パージコントロールバルブ１９を開弁させる如く
作用する。

尚、この実施例においては、ヘバリ付き判定回
路３１と第1AND回路３３で特許請求の範囲中の
フイードバツク作動検出手段３８が構成され、ま
た第1AND回路３３と第2AND回路３４とOR回
路３５で特許請求の範囲中のコントロールバルブ
制御手段２１が構成されている。

続いて、この大気汚染防止装置の作動を燃料温
度に相関する吸気温度が設定温度より低い場合と
高い場合の２つの場合についてそれぞれ簡単に説
明する。

先ず、吸気温度が設定温度より低い場合即ち、
燃料タンク１１内の燃料温度が低く比較的燃料蒸
発ガスの発生量が少ない場合であるが、この場合
には、第1AND回路３３から出力されるフイード
バツク信号Ｓ８の有無によつて制御形態が変化す
る。即ち、エンジンの運転状態がフイードバツク
制御領域にありしかも燃料供給量のヘバリ付き状
態が発生していない場合（このような吸気温度の
低い時には燃料蒸発ガスの発生量そのものが少な
いところからヘバリ付き状態が発生することは希
である）には、第1AND回路３３からフイードバ
ツク信号Ｓ８が入力され、さらに第2AND回路３
４からパージ信号Ｓ９が入力されるため、パージ
コントロールバルブ１９が開弁してキヤニスタ１
０内に吸着補集されている燃料蒸発ガスが吸気通
路２内にパージされると同時に、酸素センサ１４
から出力される酸素濃度信号Ｓ６に基づいて空燃
比のフイードバツク制御が行なわれる。

これに対して、吸気温度が設定温度以下であつ
ても、エンジンの運転状態が非フイードバツク運
転領域にあるとか、あるいは燃料供給量のヘバリ
付きが発生しているような場合には、第1AND回
路３３からフイードバツク信号Ｓ８が出力されな
いため、パージコントロールバルブ１９が閉弁状
態のまま保持されて燃料蒸発ガスの吸気通路２へ
のパージ作用が停止されると同時に、空燃比のフ
イードバツク制御が解除されエンジン負荷に対応
したしかもフイードバツク制御を伴わない通常の
燃料制御が行なわれる。

次に、吸気通路が設定温度より高い場合（即
ち、燃料タンク１１内の燃料温度が高いために比
較的燃料蒸発ガスの発生量が多く、燃硫供給量の
ヘバリ付き状態が発生し易い場合）であるが、こ
の場合には、吸気温センサ１２から高温信号Ｓ５
がOR回路３５に入力される。このために、燃料
フイードバツク制御回路３２の作動の有無にかか
わらずパージコントロールバルブ１９が開かれて
吸気通路２への燃料蒸発ガスのパージ作用が行な
われる（即ち、パージコントロールバルブ１９は
開弁状態のまま保持される）。

一方、この場合燃料フイードバツク制御回路３
２は、吸気温度の高・低には影響されず第1AND
回路３３からのフイードバツク信号Ｓ８の出力の
有無に応じてフイードバツク制御とフイードバツ
ク制御を伴わない通常の燃料制御とを選択的に行
う。即ち、該フイードバツク信号Ｓ８が出力され
ている場合には燃料供給量のヘバリ付きは発生し
ていないものと判断し、この場合には酸素センサ
１４から出力される酸素濃度信号Ｓ６に基づいて
空燃比のフイードバツク制御を行い、これに対し
て該フイードバツク信号Ｓ８が出力されていない
場合には燃料供給量のヘバリ付きが発生している
ものと判断し、この場合には酸素濃度信号Ｓ６が
出力されているにもかかわらずフイードバツク制
御は行わずエンジン負荷に対応した通常の燃料制
御のみを行う。

ところで、この燃料供給量のヘバリ付きは、ア
クセルを踏み込んで一旦エンジンの運転状態を低
速・低負荷のフイードバツク制御領域から高速・
高負荷運転域まで移行させたのち、再びフイード
バツク制御領域まで復帰させることにより解除さ
れる。従つて、アイドル運転領域においてアクセ
ルの踏み込みを繰り返すことにより、燃料噴射系
は空燃比のフイードバツク制御と該フイードバツ
ク制御を伴わない通常の燃料制御とを繰り返すこ
とになる。

ところが、この実施例のものにおいては、上述
の如く吸気温度（燃料温度）が高い場合にはフイ
ードバツク制御のON−OFFにかかわらず常時パ
ージコントロールバルブ１９を開くようにしてい
るため、フイードバツク制御のON−OFFが繰り
返されても前述の実施例の如くフイードバツク制
御のON−OFF毎にパージコントロールバルブ１
９が開閉動作を繰り返すというようなことがな
く、該パージコントロールバルブ１９のサージン
グ発生が未然に防止されることになる。

尚、上記実施例では燃料温度の検出にかえて該
燃料温度と相関関係にある吸気温度を検出するよ
うにしているが、他の実施例では燃料温度センサ
により直接燃料温度を検出してもよいことは勿論
である。

（発明の効果） 本発明のエンジンの大気汚染防止装置は上記の
説明からも明らかなように、燃料温度が高く、吸
気系に多量に供給される燃料蒸発ガスによつて主
燃料の供給量のヘバリ付きが発生し易く、そのた
め、アクセルの踏み込みを繰り返すことによつて
空燃比のフイードバツク制御が頻繁にON−OFF
されるような場合には、予じめ、パージコントロ
ールバルブを開状態のまま保持するようにしてい
るため、空燃比のフイードバツク制御のON−
OFF動作が繰り返されても該パージコントロー
ルバルブが開閉動作を繰り返すということがな
く、該パージコントロールバルブのサージング発
生が未然に防止され、それだけ該パージコントロ
ールバルブの耐久性とエンジンの運転性が向上す
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例に係る大気汚染防止装置
を備えたエンジンのシステム図、第２図は第１図
に示した制御器のブロツク回路図である。 ２……吸気通路、３……排気通路、５……エア
フローメータ、６……スロツトルバルブ、８……
インジエクター、９……触媒コンバータ、１０…
…キヤニスタ、１２……吸気温センサ、１３……
ブーストセンサ、１４……酸素センサ、１７……
パージ通路、１８……負圧導入通路、１９……パ
ージコントロールバルブ、２０……圧力応動弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料タンク内において発生した燃料蒸発ガス
   をキヤニスタ内に吸着捕集し且つこれをエンジン
   の吸気系に供給し得る如くするとともに、該燃料
   蒸発ガスの吸気系への供給あるいは供給停止をパ
   ージコントロールバルブの開閉によつて制御し得
   る如くする一方、さらにエンジンの特定運転領域
   においては排気系に設けた排気センサの出力に応
   じて混合気の空燃比を設定空燃比に収束せしめる
   如く作用するフイードバツク制御手段を設けたエ
   ンジンにおいて、エンジンの上記特定運転領域で
   上記フイードバツク制御手段が作動していること
   を検出するフイードバツク作動検出手段と、燃料
   温度あるいは該燃料温度に相関する温度を検出す
   る温度検出手段と、上記フイードバツク作動検出
   手段の出力信号と燃料温度もしくは該燃料温度に
   相関する温度が設定値以下である場合に上記温度
   検出手段から出力される低温信号とにより上記パ
   ージコントロールバルブを開作動させる一方、上
   記温度検出手段から燃料温度もしくは該燃料温度
   に相関する温度が設定値以上であることを示す高
   温信号が出力された場合には上記フイードバツク
   制御手段の作動・非作動にかかわらず上記パージ
   コントロールバルブを開作動させるコントロール
   バルブ制御手段とを備えたことを特徴とするエン
   ジンの大気汚染防止装置。