JPH04171261A - 燃料蒸発ガスのパージ制御装置 - Google Patents

燃料蒸発ガスのパージ制御装置

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JPH04171261A
JPH04171261A JP29560790A JP29560790A JPH04171261A JP H04171261 A JPH04171261 A JP H04171261A JP 29560790 A JP29560790 A JP 29560790A JP 29560790 A JP29560790 A JP 29560790A JP H04171261 A JPH04171261 A JP H04171261A
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JP29560790A
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Katsumi Ishida
克己 石田
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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、自動車等の車両において、キャニスタに許容
された燃料蒸発ガスをエンジン運転中に燃焼室に吸入さ
せてキャニスタをパージする燃料蒸発ガスのパージ制御
装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、このような燃料蒸発ガスのパージ制御装置として
は、例えば特開昭61−19962号公報、特開昭61
−129454号公報、特開昭62−20669号公報
等に開示されたものがある。
これらの公報の装置では、キャニスタに許容された燃料
蒸発ガスをエンジンの燃焼室に吸入させるためのパージ
通路に流量制御弁を設け、その流量制御弁の開閉を吸入
空気量に応じて制御することにより、吸入空気量が少な
く空燃比に与える影響が大きいときには燃料蒸発ガスの
パージ流量を少なくし、また吸入空気量が多(空燃比に
与える影響が小さいときには前記パージ流量を多くして
いる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら前記した従来装置によると、流量制御弁の
みにより、アイドル運転から高負荷運転までの広い吸入
空気量範囲で、その吸入空気量等に応じたパージ量制御
を実施するため、制御分解能が粗く、名運転域で精密な
制御を行うことが難しいといった問題かある。
例えば、全開時流量501 /minの流量制御弁を0
〜100%までの間で1%単位でデユーティ−比制御す
る場合において、全開時流量の1/10の5j!/mi
nをアイドル流量とすると、アイドル時は0−10%の
間で1%単位でデユーティ−制御されることになる。従
って、アイドル時での分解能は1/10となり、その最
小増減量はアイドル流量の10%にもなるため、全運転
域のうち、とくにアイドル運転域での制御を精度良く行
うことが難しい。
そこで本発明は、前記した問題点を解決するため(こな
されたものであり、その目的はアイドルから高負荷まで
の全運転域にわたって、燃料蒸発ガスのパージ量を精度
良く制御することのできる燃料蒸発カスのパージ制御装
置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 前記課題を解決する本発明の燃料蒸発ガスのパージ制御
装置は、 燃料タンクからの燃料蒸発ガスを吸着するためのキャニ
スタと、 キャニスタに許容された燃料蒸発カスをエンジンの吸気
通路にパージさせるためのパージ通路と、前記パージ通
路を流れる燃料蒸発ガスのパージ流量を調整する流量制
御弁と、 前記エンジンのパラメータ信号が入力され、その信号に
基づき前記流量制御弁を制御する制御装置と、 前記パージ通路の途中に設けられ、前記吸気通路を開閉
するスロットルバルブの回転に連動して前記パージ通路
の通路面積を変化させるパージ量調節装置と、 を備えたものである。
[作用] 前記手段によれば、キャニスタからの燃訓蒸発発ガスは
、パージ通路を通してエンジンの吸気通路へ吸入(パー
ジ)される。
このパージされる燃料蒸発ガスのパージ量は、スロット
ルバルブの回転に連動するパージ凰調節装置によるパー
ジ通路の通路面積の増減調節と、制御装置による流量制
御弁の流量制御との協動によって適正量とされる。
[実施例] 〔第1実施例〕 本発明の第1実施例を図面にしたがって説明する。第1
図に燃料蒸発ガスのパージ制御装置の概略構成図が示さ
れている。
図において、エンジン11は、エアクリーナ13、吸気
圧センサ22、インジェクタ23、吸気管14を備える
吸気通路9より空気と燃料どの混合気を燃焼室内・・、
吸入(7、その混合気の燃焼に足り生じた排気ガスをO
,センサ25、排気管15を備える排気通路26から大
気中に排出するようになっている。吸気圧セン4)22
は、エンジン1■へ供給される吸入空気の吸気管圧力を
検出する。
また02センサ25は、排気ガスセンサに相当するもの
で、排気ガスの排気成分濃度を検出する。
エンジン11には、その回転角(数)を検出するクラン
ク角センサ24、その冷却水温を検出する水温センサ2
7が設けられている。
吸気通路9の途中には、エンジン11の吸気通路9を開
閉することでエンジンIIへの吸入空気量を制御するス
ロットルバルブ8が設けられている。
スロットルバルブ8を取り付けたスロットルシャフト7
の両端部は、前記吸気通路9の一部を形成、しているシ
ャフト支持部材(符号6を何す。)の軸受孔6aに回転
可能に架設されている。シャフト支持部材6としては、
例えば吸気管14、スロットルボデー、あるいはこれに
類する部材が該当する。またスロットルシャフト7の一
端部(図示左端部)にはスロットルレバー17が設けら
れている。スロットルレバー17は、図示はしないアク
セルペダルの操作に連@)iI−て回動させられる。、
またスロットルシャフト7の他端部には、スロットルバ
ルブ8のバルブ開度を検出するためのスロットルセンサ
21が設けられている。
また燃料を貯溜した燃料タンクlの上部には、燃料蒸発
ガスを通すペーパー通路16を介してキャニスタ2が接
続されている。キャニスタ2は、大気ポート2aをもつ
ケース2bの内部に活性炭2cが収容されてなる。
キャニスタ2には、それに許容された燃料蒸発ガスをエ
ンジン11の吸気通路9ヘパージさせるためのパージ通
路3が連通されている。このパージ通路3の先端は、前
記シャフト支持部材6に設けたパージポート(後述する
。)12に連通されている。
前記スロットルシャフト7の一方(図示左側)被軸受部
と、その被軸受部を支持するシャフト支持部材6にパー
ジ量調節装置18が配置されている。次に、このパージ
量調節装置18について、前記第1図の他、その要部断
面斜視図を示した第2図、その正断面図を余した第3図
、その側断面図を示した第4図を参照して詳述する。
第1図において、前記シャフト支持部材6には、前記パ
ージ通路3の一部を構成する円管状のパージ流路4が設
けられている。パージ流路4は、その上流端にパージポ
ート12が設けられているとともにその下流端が前記ス
ロットルバルブ8の下流にて前記吸気通路9に連通され
ている。パージポート12に前記キャニスタ2のパージ
通路3が連通されている。このパージ流路4は、前記軸
受孔6aを半径方向(図では上下方向)に貫通している
また第2〜4図に示され′るように、前記スロットルシ
ャフト7の外周面には連通溝7aが形成されている。連
通溝7aは、スロットルシャフト7の円周上に約270
度の角度゛範囲にわたって形成されている。連通溝7a
は、それに面する軸受孔6aの壁面との間に連通路10
を形成するもので、スロットルバルブ8の全閉(アイド
ル)位置から全開位置に至るまで前記パージ流路4を一
連状に連続させる。なお前記第4図はスロットルバルブ
全閉(アイドル)状態の側断面図であり、そのバルブ全
開状態の側断面図は第6図に示されている。
しかして連通路10の通路面積、すなわち連通溝7aの
溝開口面積は、前記パージ流路4の通路面積より小さく
、かつスロットルバルブ8のスロットル開度が大となる
ほど大きくなるように形成されている。詳しくは、前記
第3.4.6図の他、第4図のv−V線断面図を示した
第5図、第6図の■−■線断面図を示した第7図に示さ
れるように、前記連通溝7aはその深さdが一定で、そ
の溝幅すが、その上流側端部から下流側端部に向かって
次第に大きくなるテーパ状に形成されている。
従って、連通路10としての通路面積は、スロットルシ
ャフト7の回転によりスロットル開度が大きくなるに、
比例して増大するように変化させられることになる。な
おこの場合、連通溝7aのパージ流路4の上流側開口縁
に接する部分の通路面積が絞り部を形成し、燃料蒸発ガ
スのパージ量(流量)が計量される構成となっている。
例えば第5図では連通溝7aの上側開口部分が最小流路
面積の絞り部(計量部)であり、スロットルシャフト7
が第4図の位置から図示反時計回り方向に回動させられ
て第6図の位置となると、第7図の連通溝7aの上側開
口部分が最大流路面積の絞り部となり、その流路面積は
スロットルバルブ8のアイドル位置から全開位置までの
開度に比例して連続的に変化する。
また、第1図において、パージ通路3には流量制御弁5
が配設されている。流量制御弁じは、コイルへの通電の
オン・オフにより開閉をなすデユーティ−制御式電磁弁
からなり、その通電のオン・オフは、電子制御ユニット
からなる制御装置(ECU)20によって例えば周波数
10〜20七位のデユーティ−比で制御され、デユーテ
ィ−比0%で全閉、デユーティ−比100%で全開とさ
゛れ、かつ1%単位で制御される。
前記制御装置20は、前記吸気圧センサ22.02セン
サ25、水温センサ27、スロットルセンサ21、クラ
ンク角センサ24等の各検出信号(エンジンパラメータ
信号)が入力される。制御装置20は、例えば高負荷運
転時を除く低乃至中負荷運転時に02センサ25等か発
生する信号に基づき、エンジン11へ供給される混合気
の空燃比を理論空燃比になるようにインジェクタ23を
作動させるパルス信号(フィードバック信号)を発生し
、その信号をそのインジェクタ23のソレノイドへ出力
する。これと同時に制御装置20は、流量制御弁5のコ
イルに通電信号(コントロール信号)を出力する。
第8図に制御装置20のブロック図が示されている。吸
気圧センサ22、スロットルセンサ21.0、センサ2
5、水温センサ27からのアナログ信号は、入力インタ
ーフェイス回路28、A/Dコンバータ兼マルチプレク
サ29を介してCPU(中央演算処理装置)30に入力
される。またクランク角センサ24からのパルス信号は
波形整形回路31に入力されて波形が整形された後、C
PU30に入力される。CPU30にはROM32とR
AM33が接続されている。ROM32には、前記各セ
ンサからの信号を読み込みこれを処理したうえて駆動回
路34.35に制御信号を送るプログラムか記憶されて
いる。RAM33は、前記処理に際し必要に応じてデー
タの一時記憶に用いられる。
CPU30には、駆動回路34を介してインジェクタ2
3が接続され、また駆動回路35を介して流量制御弁5
が接続されている。
CPU30は、吸気圧センサ22等からのエンジンパラ
メータ信号に基づいて必要燃料量を演算し、インジェク
タ23を必要なタイミングで必要な時間開弁させる。こ
れによりエンジン11に、燃料が最適な燃料量及びタイ
ミングをもって供給される。
また前記流量制御弁5は、第9図及び第1O図に示され
ているフローチャートの処理手順に従ってデユーティ−
比制御され、パージ通路3を流れる燃料蒸発ガスのパー
ジ量をそのガス濃度に応じた適正量とする。
第9図に示される処理は、流量制御弁5の応答速度より
も充分に長い時間間隔、すなわち流量制御弁5のデユー
ティ−比制御の周期毎に起動される。
ステップStで、パージ条件がチエツクされる。
パージ条件としては、例えば冷却水温〉80℃のような
高温下を条件とすればよい。このパージ条件が満たされ
ていれば、ステップ82〜S8のパージ制御が実施され
るが、そうでなければステップS9でデユーティ−比D
UTYにゼロを代入して終了する。ステップS9の処理
により、流量制御弁5が開弁駆動されないために閉弁し
たままとなり、よってパージ通路3を通してのパージは
ない。またデユーティ−比DUTYは流量制御弁5の開
弁時間を指定する変数であるが、これをゼロとすること
で、条件が整ってデユーティ−制御開始時にデユーティ
−比O%から開始させるようにして、パージ量0がら空
燃比フィードバック量の変化を見ながら徐々にパージ量
を増やすことで、空燃比に荒れが生じないようにするた
めの処置である。
また前記ステップ81にて、パージ条件が満たされたと
きは、ステップS2で空燃比フィードバック中かどうか
が判定される。フィードバック中ならば、ステップS3
でフィードバック補正量の平均値FAVが所定値以上か
どうかが判定される。
ここで、前記平均値FAVは燃料噴射量を乗算補正する
ものとし、理論空燃比時を1.0の係数とし、判定に用
いる所定値は1.0未満の例えば0゜9といった値とし
て、この値はパージ流量の所定値に合致させる。このよ
うにFAV値を0.9となるようにパージ量を制御する
ことで、噴射量の10%を燃料蒸発ガスでまかなうよう
な制御が実現できる。
ステップS3で、 FAV≧所定値(例えば0.9) ならパージ量が不足なので、ステップS4でデユーティ
−比DUTYをαだけ漸増する。またFAV<所定値(
例えば0.9) なら、パージ量が燃料噴射量の10%以上入っているこ
とになるので、これを10%とするためにステップS5
でデユーティ−比DUTYをαだけ減してパージ量を漸
減させる。つまり所定値を0゜9として、ステップ83
〜S5でデユーティ−比DUTYを演算すると、燃料噴
射量の10%のパージ量に制御することになり、ひいて
はエンジン負荷に応じたパージ量の流量制御が行える。
またステップS2において、フィードバック中でないと
きは、ステップS6で吸気管圧力PMに応じたデユーテ
ィ−比DUTYが計算され、DUTYに代入される。
前記ステップ84〜S6のいずれかの処理後には、ステ
ップS7において流量制御弁5が開弁駆動され、続いて
ステップS8において前記DUTYによる時間後、流量
制御弁5を駆動停止する割り込み処理(第10図参照)
が起動するようにタイマセットして、第9図の処理を終
える。そして、前記タイマセットした時刻になると、割
り込みによって、第10図に示されたフローチャートの
処理が起動され、ステップSIOにて流量制御弁5の駆
動が停止、すなわち閉弁される。
前記した燃料蒸発ガスのパージ制御装置において、燃料
タンクl内に発生した燃料蒸発ガスは、ペーパー通路1
6を経てキャニスタ2の活性炭2Cに吸着される。この
吸着された燃料蒸発ガスは、エンジン11の運転による
吸気負圧によってパージ流路4及び連通路10を含むパ
ージ通路3を通じて吸気通路9へと吸入(パージ)され
る。
詳しくは、イグニッションキースイッチのオン(エンジ
ン11の始動)に伴って制御装置20が作動する。する
と、制御装置20によりエンジン11へ供給される混合
気の空燃比がフィードバック制御されている状態下にて
、前記制御装置20からの通電信号に基づいて流量制御
弁5が制御されることでパージ通路3を通じて燃料蒸発
ガスのパージが行われる。これにより、パージされた燃
料蒸発ガスによる空燃比の変動もそのフィードバック制
御により補償され、燃料蒸発ガスのパージ量の変化にか
かわらず、エンジン11へ供給される混合気の空燃比が
ほぼ目標空燃比に維持される。
しかして、パージされる燃料蒸発ガスのパージ量は、ス
ロットルバルブ8の回転に連動するパージ量調節装置1
8によるパージ通路3の通路面積の増減調節と、制御装
置20による流量制御弁5の流量制御との協動によって
適正量とされる。従って、パージ量調節装置18により
パージ量の上限をスロットル開度(すなわち吸入空気量
)に応じて調節し、流量制御弁5により適正なパージ量
が得られるように流量制御すればよい。このパージ量を
特性線図で表すと、第11図に示されるようになり、ス
ロットル開度の増大につれてパージ量が増大する。この
ようにスロットルシャフト7がアイドル開度で最小流量
、スロットル全開で最大流量、その間で連続的な変化と
なるので、アイドル時においても適正量で燃料蒸発ガス
をパージすることができ、そのパージ量をアイドル時以
外ではスロットル開度、すなわち吸入空気量に応じた適
正量に調節することができる。
よって前記燃料蒸発ガスのパージ制御装置によると、ア
イドルから高負荷までの全運転域にわたる広い吸入空気
量範囲において、パージ量調節装置によりその時の吸入
空気量(スロットル開度)に見合ったパージ通路30通
路面積に増減調節しながら、流量制御弁5のデユーティ
−比制御によりパージ通路3を開閉制御することができ
る。
このため、流量制御弁のみにより流量制御を行う従来装
置に比べ、パージ量調節装置I8により吸入空気量に応
じたパージ量にするので流量制御弁5の制御分解能を高
くとることができ、この結果、エンジンIIの全運転域
にわたって精密なパージ制御が行える。
また、仮に流量制御弁5が故障等により開弁したままの
状態になった場合には、パージ量調節装置I8によるパ
ージ通路3の通路面積の増減調節をもって燃料蒸発ガス
のパージ量が加減されるので、例えばアイドル運転中(
いわゆる軽負荷時)のように吸入空気量が少ないときに
燃料蒸発ガスが空燃比に与える影響(オーバーリッチ)
を小さくすることができ、エミッション及びドラバビリ
ティ悪化やエンジンストールといった不具合を防止する
ことができる。
なお本例では、0.センサ25による空燃比のフィード
バック制御を行うことで、燃料蒸発ガスのパージガス濃
度に合わせてパージ量を補正することができ、空燃比を
安定させる装置を例示したが、前記02センサ25によ
るフィードバック制御を行わないものでも、運転状態に
よりパージガス濃度を推定して補正することにより空燃
比への影響を低減させることができる。
〔第2実施例〕 次に、本発明の第2実施例を図面にしたがって説明する
。なお本実施例は、第1実施例におけるパージ量調節装
置18の一部を変更したものであるから、同一部位につ
いては同一符号を付すことによりその説明を省略し、異
なる部位についてのみ詳述することにする。
本実施例のパージ量調節装置の要部正断面図が第12図
、スロットルバルブ全閉状態の要部側断面図が第13図
、スロットルバルブ全開状態の要部側断面図が第14図
にそれぞれ示されている。
パージ量調節装置18の連通路10は、スロットルシャ
フト7に貫通された複数本(図は3本が示されている。
)の円孔状の連通孔71〜73によって形成される。連
通孔71〜73は、スロ、ソトルシャフト7の半径方向
にかつ所定の角度位相をもって形成され、スロットルバ
ルブ8の開度の増大に応じてパージ流路4を連通させる
連通孔の本数が段階的に増えるようにシャフト円周方向
に延びる開口溝71a〜73aを有している。この開口
溝7.la〜73aは、スロットルバルブ8を開方向に
回動させていった時にパージ流路4の連通後はずっと連
通状態を保つべく形成されている。
なお連通孔71〜73の下流側開口端にはスロットル全
開度で連通孔71〜73に連通すべくシャフト円周方向
に延びる開口溝71b (72b、73bは図示省略)
がそれぞれ形成されている。なお図示ではスロットルシ
ャフト7を第17図の位置から図示時計回り方向に回動
することでスロットルバルブ8が開かれる。
本実施例のパージ量調節袋@18を備える燃料蒸発ガス
のパージ制御装置によっても第1実施例と同等の作用効
果が得られる。
〔第3実施例〕 次に、本発明の第3実施例を図面にしたかって説明する
。なお本実施例は、第1実施例における制御装置(EC
U)20のフローチャートの一部を変更したものである
から、同一部位については同一符号を付すことによりそ
の説明を省略し、異なる部位についてのみ詳述すること
にする。
本実施例のフローチャートが第15図に示されている。
第15図のフローチャートは、デユーティ−比制御周期
毎の電磁弁開タイミングで起動するもので、いわは第1
実施例における第9図と置き代わるものである。
ステップ811で、その時の燃料噴射量に応じた流量制
御弁5のデユーティ−比制御量(基本分)が計算されて
Aに代入される。ステップS12では、水温センサ27
により検出された冷却水温に応じた補正係数が計算され
てBに代入される。
続いてステップ813で、前記A 1.: Bを乗じて
DUTYが求められる。その後、前記第1実施例(第9
図参照)におけるステップ7以降と同様に、ステップ1
4において流量制御弁5か開弁駆動され、続いてステッ
プ815において前記DUTYによる時間後、流量制御
弁5を駆動停止する割り込み処理(第1O図参照)が起
動するようにタイマセットして、第15図の処理を終え
る。そして、前記タイマセットした時刻になると、割り
込みによって、第1O図に示されたフローチャートの処
理が起動され、ステップ810にて流量制御弁5の駆動
が停止される。
本実施例の制御装置20を備える燃料蒸発ガスのパージ
制御装置によっても第1実施例とほぼ同等の作用効果が
得られる。
なお本実施例によると、流量制御弁5のデユーティ−比
制御量を02センサ25の検出信号に関係なく、基本的
に燃料噴射量に応じた量としているので、第1実施例と
比べるどパージガス濃度に基づく正確なパージ量補正は
できないが、ステップS12の処理で冷却水温を関数と
したパージガス濃度の推定値を補正係数Bとして反映さ
せているので、パージガス濃度に基づく補正とほぼ等し
い補正が加わったDUTYを得ることができる。
従って本実施例は、空燃比フィードバックを行わないエ
ンジン制御システムに適用することができる。
またステップS12において、冷却水温だけでなく、他
の運転状況(負荷状態、回転数、運転継続時間等)を加
味して、例えば高温かつ高負荷かつ高回転が継続してい
る場合は、燃料タンク1内の燃料温度か上昇しており燃
料蒸発ガスが多量に出ていると推測できるので、パージ
量を増加させることにより、キャニスタ2のオーバーフ
ローを避けることができる。また運転継続時間が長くな
るにつれてパージガス濃度が増大すると考えられるので
、この場合は、逆にパージ量を減少させるなどの制御を
行うことにより、オーバーリッチを避けることができる
またパージガス濃度について考えない場合には、ステッ
プS12の処理を省いて、単に燃料噴射量に応じた制御
とすればよい。
なお本発明は前記第1〜3実施例に限定されるものでは
な(、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更か可
能である。
[発明の効果] 本発明の燃料蒸発ガスのパージ制御装置によれば、アイ
ドルから高負荷までの全運転域にわたる広い吸入空気量
範囲において、パージ量調節装置によりスロットル開度
に応じたパージ通路の通路面積に増減調節しながら、制
御装置による流量制御弁の流量制御を行うものであるか
ら、流量制御弁のみにより流量制御を行う従来装置に比
べ、流量制御弁の制御分解能を高くとることができ、よ
って全運転域にわたって精密なパージ制御が行える。
【図面の簡単な説明】
第1〜11図は本発明の第1実施例を示すもので、第1
図は燃料蒸発ガスのパージ制御装置の概略構成図、第2
図はパージ量調節装置の要部断面斜視図、第3図はその
正断面図、第4図はその側断面図、第5図は第4図のV
−V線断面図、第6図はスロットルバルブ全開状態の要
部側断面図、第7図は第6図の■−■線断面図、第8図
は制御装置(ECU)のブロック図、第9図は制御装置
(ECU)のフローチャート、第1O図は制御袋、置(
ECU)の割り込み処理のフローチャート、第11図は
パージ流量特性を示す特性線図である。 第12〜14図は本発明の第2実施例を示すもので、第
12図はパージ量調節装置の要部正断面図、第13図は
その側断面図、第14図はスロットルバルブ全開状態の
要部側断面図である。 第15図は本発明の第3実施例を示す制御装置(ECU
)のフローチャートである。 ■・・・燃料タンク    2・・・キャニスタ3・・
・パージ通路    5・・・流量制御弁8・・・スロ
ットルバルブ 9・・・吸気通路11・・・エンジン 
   18・・・パージ量調節装置20・・・制御装置
(ECU)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 燃料タンクからの燃料蒸発ガスを吸着するためのキャニ
    スタと、 キャニスタに許容された燃料蒸発ガスをエンジンの吸気
    通路にパージさせるためのパージ通路と、前記パージ通
    路を流れる燃料蒸発ガスのパージ流量を調整する流量制
    御弁と、 前記エンジンのパラメータ信号が入力され、その信号に
    基づき前記流量制御弁を制御する制御装置と、 前記パージ通路の途中に設けられ、前記吸気通路を開閉
    するスロットルバルブの回転に連動して前記パージ通路
    の通路面積を変化させるパージ量調節装置と、 を備えたこと特徴とする燃料蒸発ガスのパージ制御装置
JP29560790A 1990-11-01 1990-11-01 燃料蒸発ガスのパージ制御装置 Pending JPH04171261A (ja)

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