JPH0726599B2

JPH0726599B2 - 内燃機関用蒸発燃料制御装置

Info

Publication number: JPH0726599B2
Application number: JP61290947A
Authority: JP
Inventors: 知明安部; 光則高尾; 正資清野
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: US4817576A; JPS63143374A

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に発生する燃料蒸気を内燃機関の吸
気系に回収する内燃機関用蒸発燃料制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来この種のものは、燃料タンク内に発生する燃料蒸気
をキャニスタに吸着させ、内燃機関の運転中にキャニス
タより内燃機関の吸気系に適宜放出させて内燃機関の燃
焼室で燃焼させ、燃料タンク内の燃料蒸気が直接大気中
に放出されるのを防止するようにしている（例えば、特
開昭61−19962号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、近年、自動車排出ガス規制がさらに強まる傾
向にあり、燃料給油時に燃料給油口から漏れ出す燃料蒸
気の量も制限し、大気汚染を防止しようとする動きがあ
る。しかしながら、給油時に発生する燃料蒸気の量は非
常に多く、それをキャニスタに吸着した後で内燃機関の
吸気系に放出しようとすると、内燃機関の空燃比が著し
く小さくなり（リッチになる）、燃焼後の排出ガス中の
CO、HC成分が増加すると共に内燃機関の運転性の悪化を
招くという問題がある。

そこで本発明は給油時の燃料蒸気の発生量が大量である
がその発生間隔が離れていることに着目し、内燃機関の
排出ガス中の有害成分の増加や内燃機関の運転性の悪化
を伴うことなく、燃料給油時における蒸発燃料の大気中
への放出を確実に防止することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため第１の発明は、第１図に示すごとく、燃料タン
クに発生する燃料蒸気を内燃機関の吸気系に放出する内
燃機関用蒸発燃料制御装置において、燃料給油時に前記
燃料タンクに発生する燃料蒸気を吸着する給油時用キャ
ニスタと、内燃機関運転時に前記燃料タンクに発生する
燃料蒸気を吸着する運転時用キャニスタと、前記各キャ
ニスタに吸着された燃料蒸気の内燃機関の吸気系への放
出を制御する電磁弁と、前記各キャニスタから内燃機関
の吸気系への燃料蒸気放出量を給油時用キャニスタ側の
方が運転時用キャニスタ側の方より小さくなるように、
前記給油時用キャニスタの電磁弁に対するデューティを
前記運転時用キャニスタの電磁弁に対するデューティの
1/nで駆動制御する蒸気放出量制御手段とを備える内燃
機関用蒸発燃料制御装置を提供するものである。

〔作用〕

これにより、燃料給油時に燃料タンクに発生する燃料蒸
気は給油時用キャニスタにより吸着され、内燃機関運転
時に燃料タンクに発生する燃料蒸気は運転時用キャニス
タにより吸着され、各キャニスタから内燃機関の吸気系
への燃料蒸気放出量を給油時用キャニスタ側の方が運転
時キャニスタ側の方より小さくなるように蒸気放出量制
御手段により各電磁弁がデューティ制御される。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

本発明による具体的な各部品の結びつきの一例を第２図
に示す。エンジン１の空気流量を制御するスロットル弁
２は、サージタンク３の直前に取りつけられ、吸気管
４、吸気ポート５を経て吸気弁８が開いてエンジン１の
燃焼室９へ空気が吸入されるとともに、この空気が電子
制御ユニット（ECU）25で制御される噴射弁７からの燃
料と混合し、この混合気が点火プラグ10で着火されて爆
発燃焼することによりピストン11を押し下げ機関トルク
を生む。燃焼後のガスはピストン11の動きに従って排気
弁12が開いた時、排気管13、触媒コンバータ13aを通っ
て大気中に排出される。またサージタンク３には吸気バ
イパス弁6aが取りつけられ、エンジン１のアイドル回転
数を制御する。噴射弁７の制御に必要な情報はエンジン
１の吸入空気量を吸気管圧力で推定するための圧力セン
サ14、エアクリーナ1a内に取りつけられ吸気温を検出す
る吸気温センサ15、スロットル弁２の回動中心となるス
ロットルシャフトに取りつけられ、スロットル弁２の開
度を検出するスロットルセンサ16、スロットル弁２の全
閉を検出するスロットル全閉スイッチ16a、排気管13中
に取付けられ排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比セ
ンサ17、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温セン
サ18、イグナイタ22よりの点火用高電圧を各気筒の点火
プラグ10に分配するディストリビュータ20に取りつけら
れエンジン１の回転角を検出する回転角センサ19等から
得られ、それぞれ電子制御ユニット25へ入力される。こ
のうちスロットルセンサ16はポテンショメータで回転位
置に応じた電圧を出力する。

30,31は燃料タンク32内で発生する燃料蒸気を吸着する
運転時用及び給油時用キャニスタで、運転時用キャニス
タ30は通常タンクでの蒸発現象によって発生する分を、
給油時用キャニスタ31は燃料給油時にタンク32から送ら
れる分を吸着するためのものである。給油時用キャニス
タ31と燃料タンク32の間の蒸気導入管には電磁弁33が取
りつけられ、給油時のみ開かれて燃料蒸気を導入する。
また、両キャニスタ30,31とサージタンク３の間の蒸気
導入管にも電磁弁35,34が取りつけられ両キャニスタ30,
31から吸入される燃料ガスの量を制御できる。燃料タン
ク32の燃料給油口32a内には給油検出スイッチ36が取り
つけられていて、給油ノズルの燃料給油口32aへの挿入
を検出する。また、運転時用キャニスタ30と燃料タンク
32の間の導入管は給油時用キャニスタ31側の導入管の1/
4〜1/5の口径にしてあると共に絞り37が設けられ、燃料
蒸気の流量を制御する。そして、給油時用キャニスタ31
の容量は一般に用いられている運転時用キャニスタ30の
容量の５〜６倍としてある。

電子制御ユニット25は、マイクロコンピュータを中心に
構成され、その内部構成を第３図に示す。バスライン15
0を介してリードオンリメモリ（ROM）108、ランダムア
クセスメモリ（RAM）107、イグニッション（IG）スイッ
チ61がOFFの時もバッテリー60から専用電源回路105によ
って電流が供給されその内容を保持するRAM106、内部タ
イマ109、回転角センサ19からの入力周期を計測する入
力カウンタ101、入力カウンタ101と内部タイマ109の内
容によって中央処理ユニット（CPU）100に割り込みをか
ける割り込み制御部102を含み、入力ポート103と燃料噴
射弁７、イグナイタ22、吸気バイパス弁6a、各電磁弁33
〜35を駆動する出力回路110〜113とがデータのやりとり
を行なう。入力ポート103には入力をA/D変換して８から
10ビットのデジタル値として入力するA/D変換ポート
と、入力電圧の高低だけを判別するデジタル入力ポート
がいくつか設けられていて、センサ15,17,14,16,18の出
力は前者へ、センサ16a,36の出力は後者へ接続される。
また、バッテリ60からIGスイッチ61を通じて電源回路10
4へ約14Vの電圧が供給され、電源回路104ではそれを安
定化した5Vに変換してRAM106以外の回路へ供給する。バ
スライン150には出力回路110,113も接続されていてCPU1
00から送られるデータに基づいて噴射弁７、イグナイタ
22を駆動して燃料の噴射量や点火時期などを決める。

さらに出力回路112からは電磁弁34,35への駆動信号が出
力されるが、その駆動信号はON/OFFの繰り返しであり、
このデューティ比で電磁弁34,35の平均開弁時間を制御
し、吸気系への蒸気放出量を独立に制御できる。また、
出力回路112からは燃料タンク32への燃料給油時に電磁
弁33を開くための駆動信号が出力される。

次に、上記構成においてその作動を説明する。燃料給油
時、ガソリンタンク32にガソリンが注入されるとき、ス
イッチ36が燃料給油口32aへの給油ノズルの挿入を検出
し、電磁弁33を開く。これにより、注入されたガソリン
により押し出される大量の燃料蒸気は電磁弁33を通って
給油時用キャニスタ31へ導かれ、そのガソリン分だけが
給油時用キャニスタ31内の活性炭に吸着される。燃料タ
ンク32から運転時用キャニスタ30への通路も通じている
が、途中に絞り37が設けられることで、燃料蒸気流れに
対する抵抗が大きくなるため、給油時のように大量の蒸
気が流れる場合にはその大部分を容量の大きな給油時用
キャニスタ31へ送り込むことができる。

一方、給油時以外のときには電磁弁33は閉じられてお
り、燃料タンク32内で発生する燃料蒸気はすべて容量の
小さな運転時用キャニスタ30に吸着される。このときに
発生する蒸気量は時間あたりではそれほど多くないた
め、燃料タンク32と運転時用キャニスタ30の通路抵抗は
問題とならない。

こうして両キャニスタ30,31に吸着されたガソリンは電
磁弁34,35を通してサージタンク３の負圧により吸い出
され、エンジン１の燃焼室９内で燃焼されるが、電磁弁
34,35がない場合は、両キャニスタ30,31に吸着されたガ
ソリンが、その量によっては極めて大量にサージタンク
３内に送られ、電子制御ユニット25の制御に関与しない
このガソリンによって空燃比が目標値から大幅にずれて
運転性やエミッションレベルの悪化、ひいてはエンスト
を招くことがある。そのため、キャニスタからサージタ
ンク３の途中の電磁弁の開閉を制御することが従来から
行われて来た。

従来からの制御の対象となってきたのは運転時用キャニ
スタ30であって、給油時用キャニスタ31は近年、社会的
要請によって車両搭載が必要となるものである。運転時
用キャニスタ30からの燃料蒸気の脱離は燃料タンク32か
らの放出にしたがって行えばよかった。しかしながら給
油時用キャニスタ31へ燃料蒸気の吸着は燃料のガソリン
タンク32への注入に従って極めて急速かつ大量に行われ
るため、給油直後は給油時用キャニスタ31は能力一杯ま
で燃料蒸気を蓄えている状態となる。当然このときはエ
ンジン１が停止しているためサージタンク３へ燃料蒸気
を放出することはできない。給油終了後、キャニスタが
吸着熱でまだ温度が高く離脱しやすい状態のときにエン
ジンがかけられ、車両は走行は始めるのが一般的であ
る。このとき給油時用キャニスタ31は大容量の上に燃料
蒸気が脱離しやすい状態にあり、運転時用キャニスタ30
と同様の通路抵抗で、あるいは運転時用キャニスタ30と
同様の電磁弁のデューティ比でサージタンク３へ燃料蒸
気を送れば極めて大量の燃料成分が電子制御ユニット25
の制御によらずエンジン１の燃焼室９に送り込まれるこ
ととなり、空燃比の制御が成り立たなくなるおそれがあ
る。

ここで、給油時用キャニスタ31からの燃料蒸気の放出は
大量に行われる一方、給油から給油という長時間の間に
活性炭内に燃料成分が脱離できればよい。これは運転時
用キャニスタ30からの放出は、燃料蒸気の吸着と平行し
て行わねばならないのと対照的である。従って、給油時
用キャニスタ31からの燃料蒸気の脱離は少量ずつ、すな
わちサージタンク３への放出通路を十分絞って行えば、
エンジン制御に与える影響を少なくすることができる。

第４図にこの制御を電子制御ユニット25によって実現す
るプログラム・モジュール400のフローチャートを示し
た。このモジュールはエンジン制御プログラム周期、約
100ms毎に起動されるものである。最初にステップ410で
吸気管負圧がパージを行なうのに適した値かを調べ、適
するならステップ420へ進む。ステップ420ではスロット
ル弁開度が所定の範囲内、たとえば10゜以上開いている
かを調べ、条件を満たすならばステップ430へ進む。ス
テップ430では空燃比（A/F）補正係数の値を調べ、リッ
チ側であって燃料蒸気のパージに適さない範囲になけれ
ば次のステップ440へ進み、吸気管負圧から運転時用キ
ャニスタ30のデューティを決める。ステップ410,420,43
0でそれぞれの条件をどれか一つでも満たさない場合は
ステップ450へ進み、運転時用キャニスタ30のデューテ
ィを０とする。ステップ440,450からはステップ460へ進
んで運転時用キャニスタ30のデューティを1/3にして給
油時用キャニスタ31のデューティとして決定する。ここ
で決まった両キャニスタ30,31のデューティは電子制御
ユニット25のRAM107に格納され、図示しない電磁弁制御
ルーチンが読み取って各電磁弁34,35が駆動される。こ
れら各電磁弁35,34のON、OFF波形を第５図（ａ），
（ｂ）に示す。これら各電磁弁34,35はそのデューティ
周波数を同期させ、電磁弁34のデューティ信号は電磁弁
35のデューティ信号を分周または、間引くことによって
作成するようにしてもよい。

なお、両キャニスタ30,31は機能的に分離されていれば
同様な効果を期待できるのは明らかであり、単一の容器
中に仕切りを設けて用いれば搭載上有利な場合もある。

また、さきの実施例では吸気管負圧も用いてキャニスタ
のデューティを決めたが、これに限らず吸入空気量を測
定して燃料噴射量を決めるシステムでは吸入空気量や、
吸入空気量と機関回転数の比を用いてデューティを決め
てもよい。

また、上述した実施例においては、燃料タンク32と運転
時用キャニスタ30との間の導入管に絞り37を設けたが、
絞り37の代わりに第６図に示すごとく燃料給油時に閉じ
る電磁弁37Aを設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、燃料給油時に燃料
タンクに発生する燃料蒸気は給油時用キャニスタにより
吸着され、内燃機関運転時に燃料タンクに発生する燃料
蒸気は運転時用キャニスタにより吸着され、各キャニス
タから内燃機関の吸気系への燃料蒸気放出量を給油時用
キャニスタ側の方が運転時用キャニスタ側の方より小さ
くなるように蒸気放出量制御手段により制御するから、
内燃機関の排出ガス中の有害成分の増加や内燃機関の運
転性の悪化を伴うことなく、燃料給油時における蒸発燃
料の大気中への放出を確実に防止することができるとい
う優れた効果がある。

さらに、給油時用キャニスタの電磁弁に対するデューテ
ィを運転時用キャニスタの電磁弁に対するデューティの
1/nで駆動するのみの簡単な構成で、給油時用キャニス
タ側の方の吸気系への燃料放出量を運転時用キャニスタ
側より1/nに小さくすることができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特許請求の範囲対応図、第２図は本発
明装置の一実施例を示す部分断面構成図、第３図は第２
図図示装置における電子制御ユニットのブロック図、第
４図は第２図図示装置の作動説明に供するフローチャー
ト、第５図（ａ），（ｂ）は第２図図示装置における電
磁弁35,34のON、OFF波形図、第６図は本発明装置の他の
実施例の要部構成を示す構成図である。１……内燃機関,4……吸気管,30……運転時用キャニス
タ,31……給油時用キャニスタ,32……燃料タンク,33…
…給油時蒸発燃料導入手段をなす電磁弁,34,35……蒸気
放出量制御手段を構成する電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクに発生する燃料蒸気を内燃機関
の吸気系に放出する内燃機関用蒸発燃料制御装置におい
て、燃料給油時に前記燃料タンクに発生する燃料蒸気を
吸着する給油時用キャニスタと、内燃機関運転時に前記
燃料タンクに発生する燃料蒸気を吸着する運転時用キャ
ニスタと、前記各キャニスタに吸着された燃料蒸気の内
燃機関の吸気系への放出を制御する各電磁弁と、前記各
キャニスタから内燃機関の吸気系への燃料蒸気放出量を
給油時用キャニスタ側の方が運転時用キャニスタ側の方
より小さくなるように、前記給油時用キャニスタの電磁
弁に対するデューティを前記運転時用キャニスタの電磁
弁に対するデューティの1/nで駆動制御する蒸気放出量
制御手段とを備える内燃機関用蒸発燃料制御装置。
【請求項２】前記給油時用キャニスタの容量を前記運転
時用キャニスタの容量より大きくした特許請求の範囲第
１項記載の内燃機関用蒸発燃料制御装置。