JPH1068359A - 内燃機関の燃料タンク排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンク排気混合気を内燃機関の駆動特性に何
ら障害を与えることなく内燃機関の吸気管に導き、中間
タンクを効果的に排気する。 【解決手段】 中間タンクの燃料蒸気がタンク排気弁を
介して内燃機関１７に供給される。このタンク排気弁の
開口断面積が負荷ｔＬ並びに回転数ｎなどの運転状態、
並びに使用されるラムダ制御２２に従って変化される。
開口断面積は、タンク排気混合気が所望量を越えて濃厚
になるときには、縮小され、またタンク排気混合気が所
望量濃厚にならないときには、拡大される。タンク排気
弁は、データ発生器１６から得られる所定のデューティ
ー比で駆動され、ラムダ補正係数ＦＲの平均値に関した
特性曲線２４に従って調節され、タンク排気混合気によ
る濃厚化が発生したときには、デューティー比を対応し
て減少させることによりタンク排気弁が閉じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料タンク
排気装置、更に詳細には発生する燃料蒸気を貯蔵するタ
ンクと、運転条件に従ってタンク排気混合気を内燃機関
に供給する手段とを備えた内燃機関の燃料タンク排気装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の燃料タンクを排気する
のに、燃料温度、燃料の量、蒸気圧、空気圧、掃気量な
どの駆動パラメータに従って形成される燃料蒸気を単に
外部に排気させるだけでなく、内燃機関に供給させるこ
とが知られている。この場合、活性炭で満たされた中間
タンクが設けられており、この中間タンクは自動車が停
止している場合、形成された燃料蒸気を吸収し、この燃
料蒸気をパイプを介し内燃機関の吸気領域に供給するよ
うにしている。また、タンク排気に基づく燃料空気の混
合気によって、排気ガス特性が悪化するのを防止した
り、或いは排気ガス放出を最少にするために、タンク排
気を内燃機関が所定の運転状態にある時のみ行なうよう
にすることが行なわれている。（例えばボッシュの「モ
トローニック」技術解説書Ｃ５／１，１９８１年８月，
或いはドイツ特許公開公報第２８２９９５８号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】活性炭を含むフィルタ
を設けた中間タンクは、燃料蒸気を所定の最大量まで貯
蔵することが可能であり、フィルタの掃気はエンジン駆
動中、内燃機関によって吸気管に発生する負圧によって
行なわれている。またこのフィルタには外気に通じる開
口部が設けられている。従って、内燃機関が所定の運転
状態にある時のみ、中間タンクの掃気を行なうようにす
る時にも、タンク排気に基づいて発生する燃料と空気の
混合気が必然的に発生する。通常、内燃機関に供給され
る混合気の量は、複雑な装置を経て正確に、例えば燃料
噴射装置の場合には、燃料噴射信号ｔｉとして形成され
るが、上述したタンク排気に基づく混合気はこのように
設定されるものでもなく、また計測されるものでないの
で、本来内燃機関に供給されるべき燃料の量を誤ったも
のにしてしまう。このような運転状況に影響を与える余
分な燃料の量は、極端な場合、１００％の空気、或いは
１００％の燃料蒸気から成る場合があり、この外乱の影
響が内燃機関に発生する吸気圧に関係する時、或いはタ
ンク排気に基づく混合気をアイドリング時などオン、オ
フ制御装置によってその供給を遮断するような時には問
題となる。

【０００４】従って本発明は、上述したような問題点を
解決するために成されたもので、本来定量しがたいタン
ク排気混合気を内燃機関の吸気管に導き、中間タンクを
効果的に排気するとともに内燃機関の駆動に何ら障害を
与えることがない内燃機関の燃料タンク排気装置を提供
することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、ラムダ制御に基づいて動作し運
転混合気を調量する燃料供給装置と、発生する燃料蒸気
を貯蔵する中間タンクと、選択された運転状態に従って
タンク排気混合気を内燃機関に制御しながら放出する手
段とを備えた内燃機関の燃料タンク排気装置であって、
中間タンクと内燃機関間に配置された電気的に制御され
るタンク排気弁の開口断面積が運転状態に従って、また
更に少なくとも設けられているラムダ制御に従って変化
可能な内燃機関の燃料タンク排気装置において、前記開
口断面積は、タンク排気混合気が所望量を越えて濃厚に
作用するときには、縮小され、またタンク排気混合気が
所望量濃厚にならないときには、拡大される構成を採用
している。

【０００６】

【作用】このような構成において、発生する燃料蒸気は
活性炭フィルタを有する中間タンクに吸収され、それぞ
れ運転状況に従って内燃機関の吸気領域に排出される。
この排気混合気の放出は、電気的に制御されるタンク排
気弁を介して行なわれ、この排気弁の開口部断面積は、
この弁を駆動する駆動パルスのデューティー比を変化さ
せることにより、連続的に変化させることができる。

【０００７】このデューティー比は内燃機関の回転数や
負荷などに従ってデータ発生器からデータを読み取り、
それに基づいて純粋に開ループ制御によって定めるか、
或いはラムダ値（空気比）を考慮して行なわれる。その
場合、混合気が濃くなる時はタンク排気弁の開口断面積
を減少させるように制御が行なわれる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態に従
い、本発明を詳細に説明する。

【０００９】図１において符号１０で示すものは燃料容
器ないし燃料タンクであり、この燃料タンクは中間タン
ク１１に設けられる活性炭フィルタを介して排気ないし
掃気される。この場合、燃料タンクから蒸発した燃料
は、活性炭フィルタにおいてその最大量に達するまで、
そこに吸収ないし貯蔵される。このように貯蔵された燃
料は内燃機関動作時、絞り弁１２ａを設けた吸気管１２
に供給される。このタンク排気に基づいて発生する燃
料、或いは空気との混合によって形成される割合の不確
かな燃料空気の混合気の吸気管への供給は、全ての運転
状態において走行特性や排ガス特性に何ら悪影響を及ぼ
すことなく、又、燃料供給に関係する制御回路などに悪
影響を及ぼすことがないように、タンク排気弁１３を電
子的に制御することによって行なわれる。

【００１０】タンク排気弁１３の駆動は、制御回路１４
によって駆動される電磁部材１３ａを介して行なわれ
る。その場合、制御装置はデューティー比ＴＶが変化す
る駆動パルスを発生し、それにより電磁弁として構成さ
れたタンク排気弁１３の開口断面積を任意に調節できる
ように構成されている。デューティー値に対する最小流
量Ｑmin、最大流量Ｑmaxの排気弁１３の特性は、ほぼ線
形に、又は場合によっては指数関数的に変化されるよう
にされる。

【００１１】以下に述べるデータは、駆動パルスのデュ
ーティー比によって連続的に変化する開口断面積を有す
るタンク排気弁の数値データである。

【００１２】タンク排気弁は好ましくは電流がない状態
で開放し、約１０へルツのクロックで駆動されるストロ
ーク弁として構成される。この場合Δｐ＝２０ｍbarの
圧力差で最大流量は２〜４ｍ³／ｈで、また同じ圧力差
で０〜０．１ｍ³／ｈの最小流量となるように、デュー
ティー比を変化させる。この最大流量と最小流量Ｑma
x、Ｑminの比は約２０対１に設定される。このような特
性が図２に定性的に図示されている。

【００１３】タンク排気ＴＥを行なう第１の実施形態が
図７に図示されており、この実施形態では、タンク排気
弁の駆動は、負荷（燃料噴射装置の噴射パルスｔLとし
て図示されている）及び回転数ｎに従って、基本データ
発生器からタンク排気基本データ値を読み取ることによ
って行なわれる。この基本データ発生器１６は４×４の
サンプリング点を介し、その間の値に補間してそれぞれ
デューティー比を発生し、それを乗算回路１５に供給す
る。基本データ発生器１６から発生される値は、図３に
図示したように、タンクからの排気混合気が供給された
場合、内燃機関に供給される混合気の濃厚化される割合
が、全ての駆動状態において等しくなるような値に設定
される。

【００１４】なお、以下に述べる実施形態では、燃料噴
射装置を備えた内燃機関のタンク排気に関する例につい
て説明されるが、本発明はそれに限定されることなく、
任意の燃料供給装置も適用できるものである。

【００１５】タンク排気弁を駆動するパルスのデューテ
ィー比は連続的に、或いは例えば１０％のステップで０
〜１００％まで変化される。図７において、基本データ
発生器１６から発生するデータは、スイッチＳ１を介し
て乗算回路１５に入力される。これは内燃機関が所定の
運転状態（例えばアイドリングやエンジンブレーキな
ど）にあった場合には、タンク排気を完全に遮断するこ
とができるようにするためのものであり、また、データ
発生器からのデータを用いるのではなく、後で述ベる制
御を働かせるようにするためのものである。

【００１６】図７には内燃機関１７に、この実施形態で
は、燃料噴射装置を備えた外部着火式の内燃機関（ガソ
リンエンジン）に供給される燃料供給信号を形成するた
めのラムダ制御回路（空燃比フィードバック制御回路）
が用いられる。噴射信号形成器１８は空気量センサなど
のような負荷センサ（図示せず）からの出力信号並びに
回転数センサからの信号に基づき、負荷信号、即ち燃料
噴射信号ｔLを形成し、この信号が乗算回路１９に入力
され、続いて乗算回路を介して噴射弁に入力される。こ
の乗算回路１９にはラムダセンサ（酸素センサ）２１に
よって形成されるラムダ（空気比）の実際値λｉと、ラ
ムダの目標値λｓとの比較（２０）に基づいてラムダ制
御器２２から得られる補正係数ＦＲが入力される。

【００１７】本発明では、このラムダ制御回路に基づい
て得られるラムダ補正係数ＦＲを利用し、タンク排気の
制御をラムダ制御に関係して行なうことができるように
構成される。また、ラムダ制御器２２の後に、ローパス
フィルタ２３が設けられており、それにより補正係数の
平均値ＦＲ（上にバーの表記付き）が得られ、データ発
生器２４を介して、その平均値に従ったタンク排気量Ｔ
Ｅが読み出され、乗算回路１５に入力される。

【００１８】タンク排気量の変化と、ラムダ補正係数の
平均値との関係が、図４に補間可能な４つのサンプリン
グ点として図示されている。その基本的な機能は補正係
数ＦＲ（上にバーの表記付き）を介してタンク排気混合
気を制御することであり、例えばその平均値を介して排
気混合気が濃くなり、Ｆｒが小さい値となっていること
が検出されると、排気弁を駆動するパルスのデューティ
ー比をそれに対応して変化させることにより、タンク排
気が減量するように制御させている。

【００１９】更に図７には、ラムダ補正係数の平均値の
限界値を制御する回路が設けられる。このために比較器
２５が設けられ、ここに補正係数の平均値の限界値ＦＲ
ＧＷと平均値ＦＲ（上にバーの表記付き）が入力され
る。この比較結果はスイッチＳ２を介して比較器２６に
入力され、平均値ＦＲ（上にバーの表記付き）が限界値
より大きいか否かが判断される。その比較結果に従って
積分調節器として構成された積分器２７が対応した極性
で駆動され、その出力信号が同様に乗算回路１５に入力
される。

【００２０】次に図５及び図６を参照して、タンク排気
の機能を説明する。

【００２１】図５（ａ）〜（ｃ）の左側は、基本データ
発生器１６から得られるデータに基づいて排気制御を行
なう純粋な開ループ制御を示しており、その場合、回転
数と負荷の値に基づいて発生するデューティー比は０．
２５の値となっている。図５（ｂ）に示したように、所
定の時点ｔ１から３つの異なる曲線（１）〜（３）で図
示したように、タンク排気混合気に含まれる燃料の成分
が増加する。その場合、基本データ発生器１６からのデ
ータ値は変化せず、ラムダ補正係数ＦＲが稀薄化の方向
に移動し、それにより制御器は稀薄化制御を行なう（図
５（ｃ）を参照）。

【００２２】一方、図５の右側では、同様に０．２５の
デューティー比から始まり、それぞれ（２），（３）で
図示したように、排気混合気における燃料成分に従っ
て、それぞれ補正係数に関係した制御が行なわれ、燃料
成分が増加するに従ってデューティー比が減少するよう
になる。デューティー比の変化は、データ発生器２４か
らのデータに基づいて得られるものであり、図５（ｃ）
に図示したように、ラムダ補正係数ＦＲは、その減少度
合が低くなっていることが理解できる。

【００２３】また、限界値制御の効果が、図６に図示さ
れており、この場合ラムダ補正係数に関係した制御は行
なわれていない。基本データ発生器１６から読み出され
る排気弁を駆動するパルスのデューティー比ＴＶは０．
２５に選ばれており、図６中段に図示したようにｔ１の
時点で排気弁が最大に開放され、排気混合気の燃料が１
００％に上昇している。

【００２４】それに対応して図６下段で図示したよう
に、ラムダ補正係数ＦＲが変化する（同図において実線
はラムダ補正係数、また点線はその平均値である）。即
ち、補正係数の平均値はタンク排気に基づく燃料の濃厚
化に伴い減少し、ｔ２の時点で限界値ＧＷよりも下にな
る。この時点から積分器２７を介してデューティー比が
減少し、これはｔ３の時点で平均値ＦＲ（上にバーの表
記付き）が再び限界値よりも下回るまで継続される。そ
の後、積分器２７を介してデューティー比が上昇し、こ
のようにして図６中段で図示したように、ｔ４の時点で
燃料成分が減少するので、限界値ＧＷを中心に振動を続
け、その後、平均値並びにデューティー比は元の値に復
帰する。

【００２５】なお、タンク排気に対する調節用積分器２
７の時定数は、燃料供給制御におけるラムダ制御の積分
器の時定数よりも大きなものにしなければならない。こ
の場合、全体の回転数負荷領域に対して、タンク排気に
対する時定数は一定にしておけば十分である。更に、積
分器に対し、最大値ＩT Emaxを設け、積分器の量子化は
デューティー比の出力量子化よりも４倍細かいものにし
ておく。

【００２６】図７に図示した実施形態のタンク排気の全
体の機能は、また他例として以下に示すような式によっ
ても表すことができる。この場合には、ラムダ制御の補
正係数平均値を介しての制御、或いは限界値制御は基本
データの調節に対し加算的に作用させる。

【００２７】デューティー比（ＴＶ）＝基本データ値
（ｎ，ｔL）＋補正量（ＦＲ） デューティー比（ＴＶ）＝基本データ値（ｎ，ｔL）−
補正量（ＦR G W） なお、排気制御を行なう条件として、以下の点に注意す
る。

【００２８】（イ）デューティー比ＴＶの出力、即ちタ
ンク排気は、 ａ）内燃機関のラムダ制御（空燃比フィードバック制
御）自体が有効でない時 ｂ）燃料カットの運転状態である時 ｃ）必要に応じてアイドリング時の時 には中止ないし遮断する（即ちＴＶ＝０）。

【００２９】（ロ）ラムダ制御に対し適応制御（自己調
節）を行なって（ＬＲＡ）燃料供給を行なう場合には、
両機能（即ちＬＲＡとタンク排気制御ＴＥ）は相互に逆
方向に影響し合い、誤操作になる場合がある。従ってＬ
ＲＡが動作している時にはタンク排気制御ＴＥを遮断
し、またタンク排気制御ＴＥが動作している時にはラム
ダ制御に対する適応制御（ＬＲＡ）を遮断するようにす
る。

【００３０】（ハ）また、次のような条件を考慮する。
即ち ａ）３０℃以下のエンジン温度で始動する場合、タンク
排気弁を約１０分間閉じ、その間上述したラムダ制御に
対する適応制御を行なう（ＬＲＡ）。

【００３１】ｂ）その後約５分間タンク排気を行ない、
その後排気弁を閉じる。補正係数ＦＲの正常値１より偏
差が５％以上になった時、補正係数ＦＲを考慮してＬＲ
Ａを動作させ、補正係数の偏差ΔＦＲが５％以下になる
か、或いは最大５分経過するまでそれを継続する。続い
て、換気またはタンク排気ＴＥを再び変化が大きくなる
のを制限して開始する。

【００３２】更に、本発明の他の実施形態ではタンク排
気ＴＥを適応制御（自己調節）できるように構成されて
いる。

【００３３】即ち、この場合タンク排気によって内燃機
関に余分にもたらされる混合気は、本来の混合気調整の
時に減少されるように構成される。これは特にラムダ制
御に対して基本データ値と自己調節させる機能を有して
いる混合気形成装置、並びに燃料噴射装置を有する場合
に特に好ましい。この場合、この基本データ値の調節
（基本適応制御）は調節尺度として、ラムダ制御器の長
期に渡って発生する偏差を利用しているので、タンク排
気を行なうことはある種の問題をもたらす。以下に述ベ
る本発明の実施形態では、ラムダ制御に対して基本適応
制御ができるという利点を持たせると同時に、それをタ
ンク排気にも用いることが可能である。

【００３４】図８にはその実施形態が概略図示されてお
り、その上方部には混合気を形成するためのラムダ制御
回路（空燃比フィードバック制御回路）が、例えば基本
適応制御機能を持った燃料噴射装置として図示されてお
り、その下方部にはタンク排気に対して適応制御を行な
う部分が図示されている。同図において、図７と同一の
部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。タン
ク排気の適応制御には、少なくとも図７のブロック回路
図のある部分が利用されている。例えば、所定の限界値
に達した場合や、或いは後で図１０に関連して説明され
るように、タンク排気に対して適応制御ができないよう
な場合には、基本データ発生器１６からの出力が用いら
れる。

【００３５】図８において、比較点２０においてラムダ
値（空気比）目標値λｓとラムダセンサから得られるラ
ムダの実際値λｉが比較され、この比較点２０の後にラ
ムダ制御器２２に接続される。ラムダ制御器２２からの
補正係数ＦＲは作用点１９に導かれ、例えば燃料噴射装
置によって形成された噴射信号ｔL・πｉ，Ｆｉに乗算
的或いは加算的、好ましくは乗算的に作用する。

【００３６】この噴射信号は作用点３０で更に制御を受
ける。この制御は基本データ値の整合（基本適応制御）
に関するものである。ラムダ制御器２２からの出力信号
ＦRはローパスフィルタ２３を介して平均化され、平均
値が形成される。この補正係数の平均値ＦＲ（上にバー
の表記付き）は比較点３１を通過した後、スイッチＳ３
を介して、通常フィードバック調節器として構成される
基本適応制御回路３２に入力される。その後段に接続さ
れた乗算回路３３において、規格化された回転数と掛け
算される。更に図示されていないがメモリを設け、この
メモリにラムダセンサが働かなくて、ラムダ信号が得ら
れないような間、基本適応制御値を格納させるようにし
てもよい。

【００３７】この基本適応制御回路３２によって、作用
点３０に発生する加算或いは乗算係数が調節され、ラム
ダ制御器２２の補正係数の平均値が比較点３１に入力さ
れる目標値（好ましくは中性値１をとる）になるように
制御が行なわれる。この基本データ値の自己調節によっ
て回転数に比例して、或いは回転数に無関係に種々の補
正値が得られ、それぞれ内燃機関の負荷の状態に従っ
て、加算的或いは乗算的に噴射時間に作用し、補正を行
なう。

【００３８】一方、タンク排気の適応制御は、タンク排
気制御回路３４並びにタンク排気用の適応制御回路３５
を介して行なわれる。この適応制御回路３５には、上述
したスイッチＳ３を介して選択的に補正係数の平均値Ｆ
Ｒ（上にバーの表記付き）が入力される。従って、この
実施形態の場合、補正係数ＦＲ（上にバーの表記付き）
が利用され、タンク排気に作用が及ぼされる。この場
合、もちろん負荷の値ＴLに、例えば加算的に適応制御
を行なうことも考えられる。

【００３９】このタンク排気適応制御回路３５には、タ
ンク排気制御回路３４から、タンク排気弁１３を駆動す
るパルスのデューティー値に関する情報、ラムダ制御に
関する情報、基本データ値ヘの切替などに関する情報が
入力される。適応制御回路３５の出力にはタンク排気に
おける適応制御値（ＡＴＥ）が発生し、この出力信号か
ら限界値検出回路３６を介して適応制御値ＡＴＥが、負
のしきい値（ＡＴＥmin）或いは正のしきい値（ＡＴＥp
os）に達したか否かの情報が得られる。これらのしきい
値は、また濃厚化限界値ないし稀薄化限界値ということ
もできる。この適応制御値ＡＴＥは乗算回路３７、並び
にスイッチＳ４を介して作用点３８に達し、そこで乗算
的、或いは加算的な作用を行なう。なお、乗算回路３７
には、ラムダ制御に対する基本適応制御並びにタンク排
気に対する適応制御を同じ値にするために規格化された
回転数が入力される。

【００４０】更に後段に接続された乗算回路３９には、
回転数ｎが入力されるので、加算点４０には、単位時間
当たりの燃料空気混合気の信号が得られ、この信号に加
算点４１において更にタンク排気に基づく混合気が入力
される。

【００４１】この場合、タンク排気弁１３はタンク排気
に基づいて発生する混合気を導く排気管４２を介して内
燃機関１７の吸気管に配置された絞り弁の前方部に接続
される。それによって排気弁１３の開口断面積が同じ場
合には、吸入された排気混合気の量は、ほぼ一定に保た
れる。というのは、絞り弁の前方における負圧はほぼ一
定であり、その量は負圧の平方根に従って増加するから
である。実際には、絞り弁の前方であっても負圧は負荷
並びに回転数に従って変化するので、排気弁１３の開口
は上述した基本データ発生器１６において少し補正し、
一定の排気混合気量ＱTEが得られるようにする。この一
定量は加算的な補正値によって補償することができるの
で、適応制御に対しても役立つ。従って上述したよう
に、 Δｐ＝大気圧−吸気圧 ＱTE＝定数・開口断面積・Δｐ（平方根） の式が成り立つ。

【００４２】同様に排気混合気を絞り弁の背後に導くこ
ともできるが（これに関しては後で述べる）、その場
合、負圧、従って排気混合気の量はかなり変動するの
で、例えば、アイドリング時には、排気混合気量は最も
大きくなり、また、あまり障害とならない大きな負荷の
場合にはだんだん小さな値となる。

【００４３】図８の回路によって次のような機能が得ら
れる。

【００４４】ラムダ補正係数が目標値ＦＲ＝１をずれる
と補正値が変動し、これが上述したように、噴射信号の
計算にあたって空気量に対し加算的に考慮され、負荷並
びに回転数に無関係に一定の燃料ないし空気量が補償さ
れる（適応制御）。図８のブロック図に対応して ｔｉ＝（ｔL＋ＡＴＥ・ｎo／ｎ）・πｉ・Ｆｉ＋ＴＶＴ
Ｅ の式が得られる。タンク排気は始動時、燃料カット時並
びにラムダ制御が行なわれない時、最小値に設定され
る。なお、始動時並びに燃料カット後の燃料回復には所
定の混合気が供給される。

【００４５】基本データ発生器１６からのデータに基づ
いて図８のブロック図に従いタンク排気を行なう時の適
応制御の動作を図９の特性図を参照して説明する。

【００４６】ラムダ制御が動作している時、即ちラムダ
制御器２２の前のスイッチＳ５が閉じている時（この場
合対応する信号がタンク排気制御回路３４にも入力され
る）、タンク排気制御が滑らかに動作し、図９（ｂ）に
図示したように所定の最小値ＴＶＴＥminから所定の傾
斜より大きくならないように斜めに増加する。このタン
ク排気弁の駆動パルスのデューティー比の増加傾斜は、
以下に述べる制御によりタンク排気弁操作によって生じ
る内燃機関に供給される混合気の乱れが適時に補償され
るように選ばれる。

【００４７】この変化によりラムダ補正係数ＦＲが目標
値「１」から濃厚化の方向にずれると、図９（ｄ）で図
示したように補正係数は減少し、これが燃料噴射信号の
計算時に考慮され、負荷並びに回転数に無関係にほぼ一
定の燃料ないし空気量の補償が行なわれる。それによっ
てタンク排気の適応制御が行なわれる。この適応制御値
ＡＴＥは図９（ｃ）に図示されたようなものとなり、負
の最大値ＡＴＥmaxまで上昇し、図８に関連して述べた
ようにタンク排気に基づく適応制御として噴射信号形成
に作用する。デューティー比は稀薄化限界値とも言われ
る負の最小しきい値ＡＴＥminに達するまで上昇する。
続いて限界値制御が行なわれる。その前に通常デューテ
ィー比ＴＶはｔ1の時間で基本データ発生器１６から出
力される限界値に達しているので、デューティー比はｔ
2の時点まで変化せず、一方、適応制御値は負のしきい
値ＡＴＥminまで達している。

【００４８】続いてｔ2の時間からデューティー比ＴＶ
が減少し、再び上述したしきい値（正の方向に）達す
る。続いてデューティー比が再び減少され今度は上述し
たしきい値に負の方向から到達する。このようにして負
の最小値ＡＴＥminを中心に連続した変動が発生する
（限界値制御）。この場合デューティー比の変化時にお
ける特性は積分成分（ＩＴＥ）のように作用するので、 ＴＶＴＥ＝データ値（ｎ，ｔL）−ＩＴＥ（ＡＴＥmin） の式が成立する。

【００４９】一般的に運転時間が長くなると中間タンク
の燃料は減少するので、デューティー比は上述した限界
値制御時に基本データ発生器１６からの限界値に達し、
所定の時間一定に保持される。この間適応制御値ＡＴＥ
は負の限界値から正の方向に上昇する。

【００５０】適応制御値が正のしきい値ＡＴＥmax（濃
厚化限界値）に達すると、このことは充分にフィルタが
掃気されたことを意味することになり、デューティー比
はｔ3の時点から第２番目の最小値ＡＴＥmin2に移動す
る。

【００５１】この最小値に達した後、所定時間（例えば
プログラム可能で２、３分位の時間）スイッチＳ３を切
り変えることによって基本適応制御回路３２（タンク排
気のない適応制御）を介し、基本適応制御を行なうこと
が可能になる。

【００５２】この時間が経過した後、以下の方法を用い
ることによりタンク排気混合気をテストする。即ち、タ
ンク排気制御回路３４を介し最初からデューティー比を
上昇させ上述した制御を行なうことによって行なう。こ
の場合デューティー比の減少は最小値をＴＶＴＥmin2と
する異なる傾斜制限を用いて行なう。それによってデュ
ーティー比がタンク排気弁の小さな開口断面積に至るま
での変化を速くさせることが可能となる。

【００５３】タンク排気の適応制御は図１０に図示した
ようにある空気量のしきい値以下で有効となる負荷、回
転数領域に限定される。というのはこの領域においての
み正確な計算ができるからである。通常適応制御値ＡＴ
Ｅは、好ましくは適応制御回路３５に設けられたメモリ
（図示せず）にエンジンが回転している時に格納され
る。また、エンジンが止まった時にはその値は再び消去
される。このようにメモリに格納することにより、ラム
ダセンサーが動作しないような場合にその値を利用する
ことが可能になる。

【００５４】図１０の上側に図示された領域ではタンク
排気の適応制御は中断され、前回の適応制御値ＡＴＥが
回路３５に関連して設けられたメモリ（図示せず）に格
納される。

【００５５】図１０の有効領域よりも上側では、ラムダ
制御に対する影響が無視できるだけのタンク排気混合気
が基本データ発生器から出力される（排気混合気量は空
気量に比例する）ので、この部分領域ではタンク排気中
も基本適応制御を有効にならしめることができる。即ち
この場合、スイッチＳ３は回路３２に接続され、同様に
タンク排気制御回路３４により負荷並びに回転数信号に
対応した処理をすることによって制御が行なわれる。

【００５６】以下に示したタンク排気弁の駆動に関する
シーケンス制御が流れ図の形で図１１に図示されてお
り、タンク排気制御回路３４の機能がソフトウエア的に
説明されている。本発明をよりよく理解するために、ブ
ロック図を用いて説明したが、また本発明の装置をマイ
クロコンピュータ、或いはマイクロプロセッサを用いて
ソフトウエア的に実現することも可能である。その場
合、自動車設計開発に携わる当業者にはこれを実現する
ことは何ら困難はない。

【００５７】次に図１２を参照して、タンク排気に関す
る制御の変形例について説明する。

【００５８】ａ）単位時間当たり一定のタンク排気量Ｑ
TEを得るために（変形例１．１）、上述したようにタン
ク排気管を絞り弁の前に接続する。この場合、タンク排
気弁の開口断面積が等しい場合、吸入されるタンク排気
混合気の量は略一定に保たれるので、排気量に対して約
１対２０の最小値と最大値の比を得るために、比較的僅
かな変形で済む。

【００５９】更に、他の変形例が、種々の基準に従い、
上述した図１２にマトリックスの形で要約されている。

【００６０】ｂ）相対タンク排気誤差を一定にするため
に（変形例１．２）、この場合もタンク排気管を絞り弁
の前に導く。基本データ発生器は、タンク排気量が空気
量に比例するように（アイドリング量の約１０倍に相当
する所定の最大空気量まで）設定する。その場合、相対
誤差はこの負荷回転数領域で一定となる。もちろんアイ
ドリング領域における掃気量ＫＦＴＥは比較的小さく、
ＫＦＴＥは、ほぼ（Δｐ）^-1/2・ＱLに等しくなり
（１：８の変量）、ＱTE＝定数・ＱLとなる。また適応
制御は乗算的に行なう。

【００６１】ｃ）１回転当たりのタンク排気量を一定に
するために（変形例２．１）、タンク排気管を吸気管の
絞り弁の背後に接続する。この場合には、負圧は顕著に
変化するようになる。負圧が大きくなる場合には流れ
は、もはや層流とならず、乱流となり流れが音速に達す
る臨界圧力比に達する。この問題となる圧力比をこえる
場合には、排気量は一定となる。この場合の計算は複雑
であり、データは式がべルヌーイの式に従うと仮定して
の概略的なものになる。

【００６２】この場合、タンク排気弁は上述した最小及
び最大量を得るために、即ち、最小値／最大値＝１／２
０，ΔＰmin／ΔＰmax＝３０／９００となるため、１対
１１０というかなり大きな変量となる。

【００６３】一方、１回転当たりのタンク排気量の誤差
を一定にするため、基本データ発生器からの出力変量
は、かなり大きくなる（１：２２）。これは、適応制御
を負荷信号ｔLに対し加算的に行なうときに有利なもの
となる。

【００６４】従って、以下の式が成り立つ。

【００６５】ＱTE＝定数・ＫＦＴＥ（Δｐ）^1/2 Δｐ＝大気圧−吸気圧 ３０＜Δｐ＜９００mbar 但しＫＦＴＥ〜（ΔＰ）^-1/2／ｎで回転数が１〜４のと
き変量は１：２２となる。

【００６６】ｄ）一定の基本データ値を得るために（変
形例２．２）、タンク排気弁を同様に絞り弁の背後に導
く。基本データ発生器を用いるのではなく、このような
一定のデータ値にする場合には、負圧点、従って排気量
は顕著に変化するので、タンク排気が特に障害となるア
イドリング時及び始動時の領域では、タンク排気量は最
大なものとなり、タンク排気があまり障害とならないよ
うな大きな負荷となる場合では、従来から知られている
ように、掃気量はだんだん少なくなる。誤差は空気量を
測定するシステムの場合、負荷（空気量）並びに回転数
のような種々の量に関係し、従って適応制御が困難とな
り、ほぼ ＱTE＝定数・（Δｐ）^1/2 の式が成り立つ。

【００６７】以上述べた場合で、絞り弁の前でほぼ一定
の圧力降下を発生するシステム（弁を備えた空気量セン
サ）の場合には、変形例１．１及び１．２が適する。特
にアイドリング時において、圧力降下の小さな装置（Ｈ
ＬＭ，α／ｎ，ＰＥ／ｎ）では、変形例２．１を用い
る。タンク排気の基本データ値に対し変形例２．１を用
いなければならない時（ｔLに対し加算作用をする）そ
れに対応する手段を用いる。タンク排気適応制御値の計
算は負荷信号ｔLに対し加算的に行なわれ、適応制御領
域の上方を負荷信号のしきい値によって制限するように
する。

【００６８】このように、本発明の実施形態によれば、
タンク排気を任意の運転領域から行ない、それぞれタン
ク排気量を正確に内燃機関の運転特性にあわせることが
できる。特にタンク排気制御を内燃機関に用いられてい
る運転混合気を形成する燃料供給装置の空燃比フィード
バック制御回路に関係して制御するようにしているの
で、走行特性や制御系に何ら悪い影響を及ぼすことがな
い。即ち、中間タンクの有効な排気ができるとともに、
内燃機関に障害となるような影響を与えることがなく、
ラムダ制御に基づいて動作する燃料供給装置、例えば燃
料噴射装置や電子キャブレッタ等において、何ら外乱が
重畳されることがなく、また制御が限界になったり、タ
ンク排気混合気に基づいて閉ループ制御回路の出力が長
期にわたってズレた場合、それを適応制御させる場合、
特性を悪化させるような補正値を導入しなくてもすむよ
うになる。

【００６９】特にタンク排気のデータ値を負荷と回転数
に従って特性値を格納したデータ発生器から得られる基
本データ値とすると、好ましい結果が得られる。この場
合、この基本データ値を更にラムダ補正係数に関係して
変化させるようにすることができる。

【００７０】更に許容できるラムダ補正係数の限界値を
中心として限界値制御を行なうのが好ましい。また、タ
ンク排気に対し、適応制御（自己調節作用）が導入され
る。この場合、始動時、燃料カット、ラムダ制御が動作
しない場合、タンク排気量は最小値に設定される。ま
た、同様に許容できる最小の適応制御値の限界値を中心
とした限界値制御が用いられる。この場合、タンク排気
によってもたらされた補正係数の目標値からのズレによ
って、補正値が変動し、これが噴射信号に考慮され、負
荷並びに回転数に無関係に一定の燃料ないし空気量が補
償される。これにより、タンク排気がラムダ制御、並び
にそれに関連する燃料噴射信号の適応制御に及ぼす影響
を排除することができる。従って、タンク排気に基づい
て、混合気組成や負荷が変化しても走行特性に悪影響を
及ぼすことがない。

【００７１】更に、タンク排気弁はフィルタと吸気管の
間のタンク排気管に配置され、関連した制御装置により
周期的にオンオフ駆動され、その開放期間と閉鎖期間、
即ちデューティー比を変えることにより、タンク排気量
を調節することができるので、タンク排気も内燃機関の
全体の動作領域においてラムダ補正係数に従って閉ルー
プ回路によって制御することが可能になる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、中間
タンクと内燃機関間に配置された電気的に制御されるタ
ンク排気弁の開口断面積が、タンク排気混合気が所望量
を越えて濃厚になるときには、縮小され、またタンク排
気混合気が所望量濃厚にならないときには、拡大される
ので、本来定量しがたいタンク排気混合気を内燃機関の
駆動特性に何ら障害を与えることなく内燃機関の吸気管
に導き、中間タンクを効果的に排気することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略構成を示す構成図である。

【図２】タンク排気量とデューティー比の特性を示した
特性図である。

【図３】負荷と回転数に関係したタンク排気弁を駆動す
るパルスのデューティー比の特性を示した線図である。

【図４】ラムダ補正係数の平均値とタンク排気量の関係
を示した特性図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は時間に関係したデューティー
比、タンク排気量及びラムダ補正係数の特性を示した線
図である。

【図６】タンク排気データ発生器から基本データ値を得
る場合の時間に対するデューティー比、タンク排気量及
びラムダ補正係数の平均値を示した特性図である。

【図７】タンク排気を行なう本発明装置の第１の実施形
態を示したブロック図である。

【図８】タンク排気に対し適応制御を行なう他の実施形
態を示したブロック図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は図８の装置の動作を説明する
説明図である。

【図１０】タンク排気の適応制御を行なう領域を示した
線図である。

【図１１】本発明の動作の流れを示す表図である。

【図１２】タンク排気混合気を絞り弁の前と後に導く実
施形態での適応制御を説明する表図である。

【符号の説明】

１０ 燃料タンク １１ 中間タンク １２ 吸気管 １２ａ 絞り弁 １３ タンク排気弁 １４ 制御回路 １６ 基本データ発生器 １７ 内燃機関 １８ 噴射信号形成器 ２１ ラムダセンサ ２２ ラムダ制御器 ２３ ローパスフィルタ ２４ データ発生器 ２６ 比較器 ２７ 積分器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーター・マイヤー ドイツ連邦共和国 7000 シュトゥットガ ルト 30・ヴィットリンガーシュトラーセ 22 (72)発明者 クラウス・ルップマン ドイツ連邦共和国 7000 シュトゥットガ ルト 40・ゼーゲルファルターシュトラー セ 76 (72)発明者 ディーター・ヴァルツ ドイツ連邦共和国 7012 フェルバッハ・ エルスターヴェーク ６ (72)発明者 エルンスト・ヴィルト ドイツ連邦共和国 7251 ヴァイスザッハ フラハト・ハルデンシュトラーセ 23 (72)発明者 マルティン・ツェヒナル ドイツ連邦共和国 7141 シュヴィーバー ディンゲン・ホルダーガッセ 26

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラムダ制御に基づいて動作し運転混合気
   を調量する燃料供給装置と、 発生する燃料蒸気を貯蔵する中間タンクと、 選択された運転状態に従ってタンク排気混合気を内燃機
   関に制御しながら放出する手段とを備えた内燃機関の燃
   料タンク排気装置であって、 中間タンク（１１）と内燃機関（１７）間に配置された
   電気的に制御されるタンク排気弁（１３）の開口断面積
   が運転状態に従って、また更に少なくともすでに設けら
   れているラムダ制御に従って変化可能な内燃機関の燃料
   タンク排気装置において、 前記開口断面積は、タンク排気混合気が所望量を越えて
   濃厚に作用するときには、縮小され、またタンク排気混
   合気が所望量濃厚にならないときには、拡大されること
   を特徴とする内燃機関の燃料タンク排気装置。
2. 【請求項２】 前記タンク排気弁（１３）が電磁弁とし
   て構成され、タンク排気弁の開口断面積を変化させるた
   めに可変のデューティー比を持つ駆動パルスにより駆動
   さることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料
   タンク排気装置。
3. 【請求項３】 前記タンク排気弁に対する駆動パルスの
   デューティー比の調節が、負荷と回転数に関する基本デ
   ータ発生器を介して行なわれることを特徴とする請求項
   ２に記載の内燃機関の燃料タンク排気装置。
4. 【請求項４】 前記基本データ発生器は、間の値を補間
   できる少なくとも４×４のサンプリング点を有し、かつ
   タンク排気混合気が供給されたとき燃焼混合気の燃料百
   分率がほぼ同じ大きさになるように構成されることを特
   徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料タンク排気装
   置。
5. 【請求項５】 前記デューティー比は、ラムダ補正係数
   の平均値が所定の限界値を下回った場合にはタンク排気
   弁の開口断面積が減少する方向に、また所定の限界値を
   超えた場合には開口断面積が増大する方向に変化される
   ことを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に
   記載の内燃機関の燃料タンク排気装置。
6. 【請求項６】 ラムダ補正係数の平均値と所定の限界値
   の比較結果を積分する積分器（２７）を設け、前記基本
   データ発生器から出力されるデューティー比が、積分器
   の出力信号と乗算されてデューティー比が制御されるこ
   とを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料タンク
   排気装置。
7. 【請求項７】 前記タンク排気弁を介して流れる付加的
   な燃料量が燃料供給装置を介して流れる燃料を減少する
   ことにより調整されることを特徴とする請求項１から６
   までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料タンク排気
   装置。