JPH04358758A - エンジンの蒸発燃料制御装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の燃料タンクから
発生する蒸発燃料を燃焼室に導き、大気中に放出される
蒸発燃料を規制するようにしたエンジンの蒸発燃料制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の燃料タンクから発生する蒸発燃
料をそのまま大気中に放出させることは大気汚染の原因
となるため、この蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導入
し、供給燃料とともに燃焼室内で燃焼させるようにした
装置が知られている。この装置では、蒸発燃料は活性炭
などの吸着剤を収納したキャニスタに導かれ、吸着剤に
一時的に吸着される。吸着剤に吸着された蒸発燃料は、
エンジン運転時に吸気管負圧によって吸着剤から離脱し
、吸気とともに燃焼室内に導入される。

【０００３】蒸発燃料制御装置に関する先行技術の一例
として、たとえば特開昭６１−１９９６２号公報が知ら
れている。この装置では、キャニスタとスロットル弁下
流とを連通するパージ通路にパージ用電磁弁が設けられ
ており、このパージ用電磁弁を吸気空気量に応じてデュ
ーティ制御することにより、蒸発燃料のパージ流量が最
適に調整される。しかし、蒸発燃料のパージ流量の調整
をデューティ制御によって行なう装置においては、パー
ジ用電磁弁が燃料中の固型成分等の付着によって開き側
で故障すると、スロットル弁が全閉となるアイドリング
時または減速時に、大量の蒸発燃料がキャニスタから吸
気通路（サージタンク）に流れる。そのため、空燃比が
大きく変動し、エンジンの不調またはエンジンストール
を招くおそれがある。また、パージ用電磁弁の開弁側で
の故障によって空燃比がオーバリッチになりエンジンが
失火した場合は、未燃燃料が排気通路に配置される排気
ガス触媒に滞留し、この触媒での未燃燃料の燃焼により
、触媒が溶損するおそれも生じる。

【０００４】このような問題に対処するため、キャニス
タに吸着された蒸発燃料をパージさせるパージ用電磁弁
の下流にフェイルセーフ用の制御弁を設けた装置が知ら
れている（実開平２−６１１７３号公報）。この装置に
おいては、パージ用電磁弁が開弁されない運転領域では
、制御弁は吸気管圧力によって閉弁されるようになって
いる。したがって、パージ用電磁弁が開き側で故障した
場合は、制御弁によってパージ通路は確実に閉じられ、
大量の蒸発燃料の吸気通路への流入によるエンジンスト
ール等の発生が防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の装置の場合でも、パージ用電磁弁へ制御信号を送る
信号線の断線や信号線を接続するためのコネクタが外れ
た場合は、パージ用電磁弁は全閉状態となり、つぎのよ
うな問題が生じる。すなわち、パージ用電磁弁が全閉状
態で故障した場合は、蒸発燃料のパージが行なわれなく
なるので、燃料タンクで生じた蒸発燃料がキャニスタの
吸着容量を超えてしまう。したがって、キャニスタは蒸
発燃料によって飽和状態となり、キャニスタからの燃料
流出によってガソリン臭が発生するという問題がある。

【０００６】本発明は、上記の問題に着目し、パージ用
電磁弁が全閉状態で故障した場合でも蒸発燃料のパージ
を可能にし、キャニスタからの燃料流出を防止すること
が可能なエンジンの蒸発燃料制御装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係るエンジンの蒸発燃料制御装置は、燃料タンクから発
生する蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、該吸着された
蒸発燃料をスロットル弁下流の吸気通路に導くパージ通
路に、蒸発燃料のパージ流量をデューティ制御により調
整するパージ用電磁弁と、前記スロットル弁の全閉時の
吸気管負圧のダイヤフラム室への導入によって閉弁する
制御弁とを直列に設けたエンジンの蒸発燃料制御装置に
おいて、前記パージ通路に、前記パージ用電磁弁と制御
弁とを迂回するバイパスパージ通路を接続し、該バイパ
ス通路の流路断面積をパージ通路の流路断面積よりも小
としたものから成る。

【０００８】

【作用】このように構成されたエンジンの蒸発燃料制御
装置においては、パージ用電磁弁と制御弁が直列に接続
されているので、パージ用電磁弁が全閉状態で故障した
場合は、制御弁が開弁してもパージ通路からは蒸発燃料
のパージは行なわれない。しかし、パージ通路にはパー
ジ用電磁弁と制御弁とを迂回するバイパスパージ通路が
接続されているので、キャニスタに吸着された蒸発燃料
をバイパスパージ通路を介してパージさせることが可能
となる。したがって、キャニスタは蒸発燃料によって飽
和状態になることは回避され、キャニスタからの燃料流
出は防止される。ここで、バイパスパージ通路の流路断
面積は、パージ通路の流路断面積よりも小となっている
ので、パージ用電磁弁が正常の場合でも、蒸発燃料のパ
ージ量が著しく増加することはなく、空燃比の大幅な変
動による悪影響は生じない。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係るエンジンの蒸発燃料制
御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。 図１ないし図３は、本発明の一実施例を示しており、と
くに車両に搭載される６気筒エンジンに適用した場合を
示している。このうち、図１は蒸発燃料制御装置を中心
としたエンジンの系統図を示しており、図２は蒸発燃料
制御装置を除いたエンジンの制御系統図を示している。 図２において、１はエンジン、２はサージタンク、３は
排気マニホールドを示す。排気マニホールド３は排気干
渉を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜＃６気筒群の２
つに集合され、その集合部が連通路３ａによって連通さ
れている。７、８は互いに並列に配置された主ターボチ
ャージャ、副ターボチャージャである。ターボチャージ
ャ７、８のそれぞれのタービン７ａ、８ａは排気マニホ
ールド３の集合部に接続され、それぞれのコンプレッサ
７ｂ、８ｂは、インタクーラ６、スロットル弁４を介し
てサージタンク２に接続されている。

【００１０】主ターボチャージャ７は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
８は低吸入空気量域で停止される。双方のターボチャー
ジャ７、８の作動、停止を可能ならしめるために、副タ
ーボチャージャ８のタービン８ａの下流に排気切替弁１
７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸気切替弁１８が設け
られる。吸、排気切替弁１８、１７の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ７、８が作動される。副
ターボチャージャ８のタービン８ａの下流と主ターボチ
ャージャ７のタービン７ａの下流とは、排気バイパス通
路４０を介して連通可能となっている。排気バイパス通
路４０には、この排気バイパス通路４０を開閉する排気
バイパス弁４１が設けられている。排気バイパス弁４１
は、ダイヤフラム式アクチュエータ４２によって開閉さ
れるようになっている。

【００１１】低吸入空気量域で停止される副ターボチャ
ージャ８の吸気通路には、１個ターボチャージャから２
個ターボチャージャへの切替を円滑にするために、コン
プレッサ７ｂの上流とコンプレッサ８ｂの下流とを連通
する吸気バイパス通路１３と、吸気バイパス通路１３の
途中に配設される吸気バイパス弁３３が設けられる。吸
気バイパス弁３３はダイヤフラム式のアクチュエータ１
０によって開閉される。吸気切替弁１８の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁１２が設けられて
おり、吸気切替弁１８の閉時において副ターボチャージ
ャ８側のコンプレッサ出口圧力が主ターボチャージャ７
側より大になったとき、空気が上流側から下流側に流れ
ることができるようにしてある。なお、図中、１４はコ
ンプレッサ出口側の吸気通路、１５はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。吸気通路１５はエアフローメータ
２４を介してエアクリーナ２３に接続される。排気通路
を形成するフロントパイプ２０は、排気ガス触媒２１、
２２を介して排気マフラーに接続される。吸気切替弁１
８はアクチュエータ１１によって開閉され、排気切替弁
１７はダイヤフラム式アクチュエータ１６によって開閉
されるようになっている。ウエストゲートバルブ３１は
、アクチュエータ９によって開閉されるようになってい
る。

【００１２】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ９、１０、１１、１６、
４２には、正圧タンク５１からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ２４の下流からの大気圧とを選択的に切
り替えるために、第１、第２、第３、第４、第５、第６
の電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４４が接続さ
れている。各電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４
４の切替は、エンジンコントロールコンピュータ２９か
らの指令に従って行なわれる。なお、第２の電磁弁２６
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁４５が介装されている。

【００１３】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を弁開とするようにアクチュエータ１１を作動させ、
ＯＦＦは吸気切替弁１８を全閉とするようにアクチュエ
ータ１１を作動させる。第４の電磁弁２８のＯＮは、排
気切替弁１７を全開とするようにアクチュエータ１６を
作動させ、ＯＦＦは排気切替弁１７を全閉するようにア
クチュエータ１０を作動させ、ＯＦＦは吸気バイパス弁
３３を全開するようにアクチュエータ１０を作動させる
。

【００１４】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２に大気圧を導入する第５の電磁弁３２は、Ｏ
Ｎ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ制御される。同様に
、ウエストゲートバルブ３１を作動させるアクチュエー
タ９に大気圧を導く第６の電磁弁４４は、ＯＮ、ＯＦＦ
制御でなく、デューティ制御される。デューティ制御は
、周知の通り、デューティ比により通電時間を制御する
ことであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変える
ことにより、アナログ的に平均電流が可変制御される。 なお、デューティ比は、１サイクルの時間に対する通電
時間の割合であり、１サイクル中の通電時間をＡ、非通
電時間をＢとすると、デューティ比＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）×
１００（％）で表わされる。本実施例では、第５の電磁
弁３２と第６の電磁弁４４をデューティ制御することに
より、これらの電磁弁の開口量を可変させることが可能
となっている。

【００１５】排気バイパス弁４１の開度は、アクチュエ
ータ４２のダイヤフラム室４２ａに導入される過給気の
大気へのブリード量（リーク量）を第５の電磁弁３２の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウェストゲートバルブ３１の開度は、ア
クチュエータ９のダイヤフラム室９ｂに導入される過給
気の大気へのブリード量（リーク量）を第６の電磁弁４
４のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。

【００１６】エンジンコントロールコンピュータ２９は
、エンジンの各種運転条件検出センサと電気的に接続さ
れ、各種センサからの信号が入力される。エンジン運転
条件検出センサには、吸気管圧力センサ３０、スロット
ル開度センサ５、吸入空気量測定センサとしてのエアフ
ローメータ２４、エンジン回転数センサ５０、および酸
素センサ１９が含まれる。エンジンコントロールコンピ
ュータ２９は、演算をするためのセントラルプロセッサ
ユニット（ＣＰＵ）、読み出し専用のメモリであるリー
ドオンリメモリ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェイス（Ｉ／
Ｏインターフェイス）、各種センサからのアナログ信号
をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータを備えてい
る。

【００１７】図１は、蒸発燃料制御装置を中心としたエ
ンジンの系統図を示している。図中、６１は車両に搭載
される燃料タンクを示している。燃料タンク６１で発生
した蒸発燃料は、通路６２を介してチャコールキャニス
タ６３に導かれるようになっている。チャコールキャニ
スタ６３は、周知の通り活性炭が収納された蒸発燃料の
吸着容器であり、燃料タンク６１からの蒸発燃料は、こ
のチャコールキャニスタ６３の活性炭に一旦吸着される
ようになっている。チャコールキャニスタ６３には、パ
ージ通路としてのメインパージ通路６４とサブパージ通
路６５の２系統のパージ通路が接続されている。

【００１８】サブパージ通路６５の下流端は、主ターボ
チャージャ７のコンプレッサ７ｂ上流に接続されている
。サブパージ通路６５には、第１のバキュームコントロ
ールバルブ（ＶＣＶ１）６６が介装されている。第１の
バキュームコントロールバルブ６６は、ダイヤフラム式
のアクチュエータ６６ａによって開閉駆動されるように
なっている。アクチュエータ６６ａのダイヤフラム室に
は、通路６７を介してコンプレッサ７ｂ下流側の過給圧
が導かれるようになっている。メインパージ通路６４の
下流端は、サージタンク２に接続されている。メインパ
ージ通路６４には、制御弁としての第２のバキュームコ
ントロールバルブ（ＶＣＶ２）６９とパージ用電磁弁７
０が介装されている。第２のバキュームコントロールバ
ルブ６９とパージ用電磁弁７０とは、直列に接続されて
いる。第２のバキュームコントロールバルブ６９は、ダ
イヤフラム式のアクチュエータ６９ａによって開閉駆動
されるようになっている。アクチュエータ６９ａのダイ
ヤフラム室６９ｂには、通路７１を介してスロットル弁
４の直下流の負圧が導かれ、第２のバキュームコントロ
ールバルブ６９が閉じられるようになっている。パージ
用電磁弁７０はバキュームスイッチングバルブから構成
されており、エンジンコントロールコンピュータ２９に
よるデューティ比の変化によってメインパージ通路６４
を流れる蒸発燃料のパージ量を制御する機能を有する。

【００１９】本実施例では、スロットル弁４が全閉状態
になると制御弁としての第２のバキュームコントロール
バルブ６９はアクチュエータ６９ａに導かれる吸気管負
圧によって閉じられる。したがって、パージ用電磁弁７
０が開き側で故障した場合でも、蒸発燃料がサージタン
ク２内にパージされることはなくなり、空燃比の荒れに
よるエンジン不調やエンジンストール等の発生は防止さ
れる。このように、第２のバキュームコントロールバル
ブ６９は、フェイルセーフとして機能する。

【００２０】メインパージ通路６４には、パージ用電磁
弁７０と制御弁としての第２のバキュームコントロール
バルブ６９とを迂回するバイパスパージ通路７２が接続
されている。これにより、第２のバキュームコントロー
ルバルブ６９の上流とパージ用電磁弁７０の下流とは、
バイパスパージ通路７０によって連通されている。バイ
パスパージ通路７２の流路断面積は、メインパージ通路
６４の流路断面積よりも小に設定されている。本実施例
では、メインパージ通路６４の内径が４ｍｍに設定され
、バイパスパージ通路７２の内径が０．５ｍｍに設定さ
れている。バイパスパージ通路７２には、蒸発燃料のパ
ージ流量を制限する絞り弁（オリフス）７３が介装され
ている。

【００２１】エンジンコントロールコンピュータ２９は
、エアフローメータ２４およびエンジン回転数センサ５
０からの信号によりエンジン１回転当りの吸入空気量を
算出する機能を有している。また、エンジンコントロー
ルコンピュータ２９は、エンジン回転数（ＮＥ）とエン
ジン１回転当りの吸入空気量（ＧＮ）とに基づき、図３
に示すデューティ比マップＭ１　からデューティ比を求
め、パージ用電磁弁７０のデューティ制御を行なう機能
を有している。

【００２２】つぎに、上記のエンジンの蒸発燃料制御装
置における作用について説明する。高吸入空気量域では
、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに開かれ、吸
気バイパス弁３３が閉じられる。これによって２個ター
ボチャージャ７、８が駆動され、十分な過給空気量が得
られ、出力が向上される。低速域でかつ高負荷時には、
吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに閉じられ、吸
気バイパス弁３３が開かれる。これによって１個のター
ボチャージャ７のみが駆動される。低吸入空気量域で１
個ターボチャージャとする理由は、低吸入空気量域では
１個ターボチャージャ過給特性が２個ターボチャージャ
過給特性より優れているからである。１個ターボチャー
ジャとすることにより、過給圧、トルクの立上りが早く
なり、レスポンスが迅速となる。低吸入空気量域から高
吸入空気量域に移行するとき、つまり１個ターボチャー
ジャから２個ターボチャージャ作動へ切り替えるときに
は、吸気切替弁１８および排気切替弁１７が閉じられて
いるときに排気バイパス弁４１をデューティ制御により
小開制御し、さらに吸気バイパス弁３３を閉じることに
より副ターボチャージャ８の助走回転数を高め、ターボ
チャージャの切替をより円滑（切替時のショックを小さ
く）に行うことが可能になる。

【００２３】上述の制御過程では、スロットル弁４が開
弁されると制御弁としての第２のバキュームコントロー
ルバルブ６９のダイヤフラム室には、スロットル弁４の
直下流の大気圧が導かれ、第２のバキュームコントロー
ルバルブ６９は開弁状態となる。したがって、サージタ
ンク２内が負圧の場合は、チャコールキャニスタ６３に
吸着されていた蒸発燃料は、メインパージ通路６４を介
してサージタンク２に導かれ、この時の蒸発燃料のパー
ジ量はパージ用電磁弁７０のデューティ制御によって制
御される。このように、メインパージ通路６４は、低、
中吸入空気量域でのみパージを行なう機能を有する。

【００２４】メインパージ通路６４のパージ用電磁弁７
０が、信号線の断線や信号線を接続するためのコネクタ
の外れ等によって全閉状態で故障した場合は、メインパ
ージ通路６４からの蒸発燃料のパージは行なわれなくな
る。この場合、パージ通路６４には、パージ用電磁弁７
０と制御弁としての第２のバキュームコントロールバル
ブ６９とを迂回するバイパスパージ通路７２が接続され
ているので、チャコールキャニスタ６３に吸着された蒸
発燃料は、バイパスパージ通路７２を介してサージタン
ク２内にパージされる。そのため、チャコールキャニス
タ６３は燃料タンク６１からの蒸発燃料によって飽和状
態になることは回避され、チャコールキャニスタ６３か
らの燃料流出は防止される。なお、バイパスパージ通路
７２の流路断面積は、メインパージ通路６４の流路断面
積よりも小となっているので、パージ量が不必要に増大
することもなく、パージ用電磁弁７０の正常時にも空燃
比がオーバリッチになることはない。さらに、バイパス
パージ通路７２のパージ量は、絞り弁７３によって正確
に調整されるため、所望の空燃比を狙うことも可能とな
る。

【００２５】サージタンク２内が過給によって正圧にな
った場合は、パージ用電磁弁７０の閉弁によりメインパ
ージ通路６４は閉じられる。この状態では、第１のバキ
ュームコントロールバルブ６６のアクチュエータ６６ａ
には正圧が導かれ、第１のバキュームコントロール６６
の開弁によりサブパージ通路６５は開かれる。サブパー
ジ通路６５が開かれると、チャコールキャニスタ６３に
吸着されていた蒸発燃料は、吸気管負圧によりサブパー
ジ通路６５を介して主ターボチャージャ７のコンプレッ
サ７ｂの直上流に導かれ、蒸発燃料のパージが行なわれ
る。このように、サブパージ通路６５は、高吸入空気量
域のみで蒸発燃料のパージを行なう機能を有する。なお
、本実施例では蒸発燃料装置を２ステージツインターボ
エンジンに適用した例を示したが、過給機付きのエンジ
ンまたは過給機なしのエンジンにも適用することも勿論
可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの蒸発燃料制御装置によるときは、蒸発燃料をスロ
ットル弁下流の吸気通路に導くパージ通路に、このパー
ジ通路に介装されたパージ用電磁弁と制御弁とを迂回す
るバイパスパージ通路を接続し、このバイパスパージ通
路の流路断面積をパージ通路の流路断面積よりも小とし
たので、パージ用電磁弁が全閉状態で故障した場合でも
、キャニスタに吸着された蒸発燃料をバイパスパージ通
路を介してパージすることが可能になる。したがって、
キャニスタが蒸発燃料によって飽和状態になることは回
避され、キャニスタからの燃料流出による悪臭（ガソリ
ン臭）の発生を防止することができる。さらに、スロッ
トル弁全閉時もパージ可能となるため、長時間アイドル
状態が続いた場合でもガソリン臭の発生を防止すること
ができる。また、バイパスパージ通路の流路断面積をパ
ージ通路の流路断面積よりも小とすることにより、パー
ジ用電磁弁が正常の場合でも、蒸発燃料のパージ量が著
しく増加することはなく、空燃比の大幅な変動による悪
影響も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るエンジンの蒸発燃料
制御装置の系統図である。

【図２】図１のエンジンの制御系統図である。

【図３】図１の装置におけるパージ用電磁弁のデューテ
ィ比を求めるマップ図である。

【符号の説明】

１　　エンジン ２　　サージタンク ４　　スロットル弁 ７　　主ターボチャージャ ８　　副ターボチャージャ ２９　　エンジンコントロールコンピュータ６１　　燃
料タンク ６３　　チャコールキャニスタ ６４　　パージ通路（メインパージ通路）６９　　制御
弁（第２のバキュームコントロールバルブ）７０　　パ
ージ用電磁弁（バキュームスイッチングバルブ） ７２　　バイパスパージ通路 ７３　　絞り弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料タンクから発生する蒸発燃料をキ
   ャニスタに吸着させ、該吸着された蒸発燃料をスロット
   ル弁下流の吸気通路に導くパージ通路に、蒸発燃料のパ
   ージ流量をデューティ制御により調整するパージ用電磁
   弁と、前記スロットル弁の全閉時の吸気管負圧のダイヤ
   フラム室への導入によって閉弁する制御弁とを直列に設
   けたエンジンの蒸発燃料制御装置において、前記パージ
   通路に、前記パージ用電磁弁と制御弁とを迂回するバイ
   パスパージ通路を接続し、該バイパス通路の流路断面積
   をパージ通路の流路断面積よりも小としたことを特徴と
   するエンジンの蒸発燃料制御装置。