JPH11287162A

JPH11287162A - 過給機付きエンジンの蒸発燃料パージ制御方法およびパージ制御装置

Info

Publication number: JPH11287162A
Application number: JP10089710A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Kameoka; 豊彦亀岡
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】過給機付きエンジンにおいてエバポパージに
よる失火等を防止する。【解決手段】キャニスタ２７と吸気管９のスロットル
バルブ１１下流の部位とを連通する第１パージ通路２８
に第１パージバルブ３０を介設する。キャニスタ２７と
吸気管９のコンプレッサ２４上流の部位とを連通する第
２パージ通路２９に第２パージバルブ３１を介設する。
エンジンが理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されてい
る場合に、第２パージバルブ３１を閉じて第２パージ通
路２９からの蒸発燃料のパージを中止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気通
路に蒸発燃料をパージする際の蒸発燃料パージ制御技術
に関し、特に、過給機付きエンジンにおける蒸発燃料の
パージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の車両においては、
燃料タンク内で発生する燃料の蒸発ガスが大気中に排出
されることを防止するため、蒸発燃料パージシステム
（エバポパージシステム）を備えている。この蒸発燃料
パージシステムは、蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着
し、所定のパージ実施条件成立時に吸気通路に対し蒸発
燃料混合気（以下、エバポと略す）としてパージし燃焼
させるものである。そして、自然吸気エンジンにおいて
は、キャニスタ側に大気と連通する新気導入口を設け、
新気導入口の大気圧とエンジン側の負圧との差圧により
吸気通路に対しエバポのパージを行っている。

【０００３】このような自然吸気エンジンに対し過給機
付きエンジンの場合にあっては、吸気通路側が過給圧に
よって正圧となる場合があるため、過給機のコンプレッ
サ上流の負圧を利用して過給機上流にもエバポパージを
行っている。

【０００４】ところが、過給圧によっては過給機のコン
プレッサ上流の負圧はそれ程大きくならず、キャニスタ
内の吸着材の流路抵抗の影響もあってコンプレッサ上流
に蒸発燃料を十分にパージさせることが出来ない場合が
ある。そこで、例えば特開平５−１６３１号公報の過給
機付きエンジンの蒸発燃料制御装置では、コンプレッサ
上流とキャニスタとを連通する第２パージ通路にコンプ
レッサ下流圧力（正圧）によって開となるよう制御され
るアクチュエータを設け、蒸発燃料がキャニスタ内の吸
着材に吸着される前に第２パージ通路に蒸発燃料を導き
蒸発燃料をコンプレッサ上流にも十分パージできるよう
にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、燃費向上と低公
害化という観点から、低負荷および中負荷運転域での燃
焼を改善し、理論空燃比よりも薄い空燃比での安定燃焼
を可能とし、理論熱効率の向上やポンピングロスの低減
を図ったリーンバンエンジンが近年注目されている。こ
のリーンバーンエンジンにおいては、リーンバーン運転
時の目標空燃比はリーン限界（サージ限界、燃焼限界）
付近に設定される。このため、実際の空燃比が目標空燃
比よりもリッチ側にずれるとノッキングが発生し易くな
り、また、リーン側にずれるとサージや失火が発生し易
くなる。従って、通常のエンジンよりも細かな空燃比制
御が求められ、特に、リーンバーン運転時においては、
理論空燃比による運転時に比して同一空気量での燃料比
率が低いためエバポの影響を受け易い。そのため、リー
ンバーン運転時においてはエバポパージを中止したり、
キャニスタパージコントロールバルブ（以下、パージバ
ルブと略す）の開度を制御してエバポパージ流量を適宜
制限してその影響を防止する必要がある。

【０００６】しかしながら、特開平５−１６３１号公報
のような構成の場合、第２パージ通路がダイヤフラム式
のアクチュエータによって開閉されるため、エンジン燃
焼形態にかかわらずコンプレッサ下流圧力に応じてエバ
ポパージが行われる。特に、リーンバーン運転時に過給
機下流側が正圧となると第２パージ通路が開いてしま
い、エバポパージが行われ空燃比が目標空燃比からずれ
てしまうという問題を生じる。この場合、空燃比がリッ
チ側にずれるとＮＯｘ排出量の増大やノック発生の原因
となり、リーン側にずれると失火を引き起こす場合があ
り、その改善が望まれていた。

【０００７】本発明の目的は、過給機付きエンジンにお
いて、不用意なエバポパージにより、ＮＯｘ排出量の増
大やノック発生、失火等の問題が生じるのを防止するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の過給機付きエン
ジンの蒸発燃料パージ制御方法は、吸入空気を過給して
エンジンに送給する過給機をその吸気通路中に備え、燃
料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
キャニスタと吸気通路のスロットルバルブ下流の部位と
を連通する第１通路と、この第１通路に介設され第１通
路を介してキャニスタから吸気通路にパージされる蒸発
燃料を制御する第１パージバルブと、キャニスタと吸気
通路の過給機上流の部位とを連通する第２通路と、この
第２通路に介設され第２通路を介してキャニスタから吸
気通路にパージされる蒸発燃料を制御する第２パージバ
ルブとを有し、所定運転領域において理論空燃比よりも
薄い空燃比で運転される過給機付きエンジンの蒸発燃料
パージ制御方法であって、エンジンが理論空燃比よりも
薄い空燃比で運転されている場合に、第２パージバルブ
を閉じて第２通路からの蒸発燃料のパージを中止させる
ことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の過給機付きエンジンの蒸発
燃料パージ制御装置は、吸入空気を過給してエンジンに
送給する過給機をその吸気通路中に備え、燃料タンクで
発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタ
と吸気通路のスロットルバルブ下流の部位とを連通する
第１通路と、この第１通路に介設され第１通路を介して
キャニスタから吸気通路にパージされる蒸発燃料を制御
する第１パージバルブと、キャニスタと吸気通路の過給
機上流の部位とを連通する第２通路と、この第２通路に
介設され第２通路を介してキャニスタから吸気通路にパ
ージされる蒸発燃料を制御する第２パージバルブとを有
し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比
で運転される過給機付きエンジンの蒸発燃料パージ制御
装置であって、エンジンの運転状態を示す運転状態デー
タを算出する運転状態算出手段と、エンジンの運転状態
に基づいてエンジンの燃焼形態を判定する燃焼形態判定
手段と、判定された燃焼形態から第２パージバルブの動
作を決定する第２パージバルブ動作決定手段と、第２パ
ージバルブ動作決定手段の決定に基づいて第２パージバ
ルブを制御する第２パージバルブ制御手段とを有するこ
とを特徴としている。

【００１０】そして、リーンバーン運転時には第２パー
ジバルブを閉じ、リーンバーン運転時に第２パージ通路
から蒸発燃料がパージされないようにする。これによ
り、リーンバーン運転時にエバポパージによって空燃比
が変動し、ＮＯｘ量の増大やノック、失火等が発生する
ことを防止する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は過給機付きリーンバ
ーンエンジンの概略構成図、図２は本発明の一実施の形
態である蒸発燃料パージ制御装置における電子制御系の
回路構成図である。

【００１２】図１において符号１はエンジンであり、図
１では水平対向型４気筒エンジンを示している。エンジ
ン１のシリンダヘッド２には、各気筒に連通する吸気ポ
ート３と排気ポート４が形成されている。各吸気ポート
３の直上流には低圧インジェクタ５が臨まされ、各気筒
の燃焼室には高圧インジェクタ６がその先端を露呈させ
て取り付けられている。なお、各インジェクタ５，６に
は、図示しないレギュレータや高圧ポンプ等により所定
圧に調圧された燃料が燃料タンク２５から供給される。
また、各気筒には、エンジン冷却水温度を検出するため
の水温センサ１３と、エンジン回転数を検出するための
クランク角センサ１４が設けられている。

【００１３】吸気ポート３には、吸気通路としての吸気
マニホールド７が連通され、そこには各気筒の吸気通路
が集合するエアチャンバ８が設けられている。エアチャ
ンバ８にはさらに、吸気通路として吸気管９が連通して
おり、この吸気管９の吸入空気取り入れ口側にエアクリ
ーナ１０が取り付けられている。なお、吸気管９におけ
る吸入空気量はエアフローメータ３３によって検出され
る。

【００１４】この吸気管９には、スロットルバルブ１１
が設けられており、その開度はスロットル開度センサ３
４によって検出され後述するＥＣＵ４０に送られる。こ
のスロットルバルブ１１の下流には圧力センサ１２が取
り付けられており、吸気管９内のスロットル下流吸気圧
を検出できるようになっている。そして、この圧力セン
サ１２や前述の水温センサ１３、クランク角センサ１４
等による検出値はＥＣＵ４０に送られる。

【００１５】排気ポート４には、排気マニホールド１７
を介して排気管１８が連通されている。そして、この排
気管１８の下流には触媒１９とマフラ２０が取り付けら
れている。また、排気管１８には、空燃比センサ２１が
取り付けられており、ここで検出したＯ₂濃度に基づき
各インジェクタ５，６から噴射される燃料の量が制御さ
れる。

【００１６】ここで、図１のエンジン１は過給機（ター
ボチャージャ）２２を備えている。この過給機２２は、
排気ガスにより回転するタービン２３と、このタービン
２３により駆動されて吸入空気を加圧するコンプレッサ
２４を有する構成となっている。すなわち、排気管１８
にはタービン２３が、また、吸気管９にはコンプレッサ
２４がそれぞれ設けられており、排気ガスのエネルギを
利用して吸入空気を過給するようになっている。

【００１７】一方、燃料タンク２５の上部からは、燃料
タンク２５内にて発生した蒸発燃料を放出するための放
出通路２６が延出されている。そして、放出通路２６
は、活性炭等からなる吸着部２７ａを備えたキャニスタ
２７の上部に連通されている。また、キャニスタ２７の
底部には新気導入口２７ｂが設けられている。

【００１８】ここで、当該キャニスタ２７には、吸気管
９との間に２つの通路が設けられている。すなわち、キ
ャニスタ２７と吸気管９においてスロットルバルブ１１
の下流に位置する部位とを連通する第１パージ通路（第
１通路）２８と、キャニスタ２７と吸気管９において過
給機２２のコンプレッサ２４上流に位置する部位とを連
通する第２パージ通路（第２通路）２９とを有してい
る。

【００１９】このうち第１パージ通路２８には、エバポ
の流量を制御する第１パージバルブ３０が介装されてい
る。この第１パージバルブ３０は、ＥＣＵ４０から出力
される駆動パルス信号のデューティ比に応じて弁開度が
比例的に制御されるデューティソレノイドバルブが用い
られている。そして、当該実施の形態では、デューティ
比０％すなわち駆動パルス信号ＯＦＦで全閉、デューテ
ィ比１００％すなわち連続通電で全開となる。

【００２０】また、第２パージ通路２９にも、第２パー
ジバルブ３１が介装されている。この第２パージバルブ
３１も、第１パージバルブ３０と同様デューティソレノ
イドバルブが用いられており、ＥＣＵ４０からの指令に
基づきその開度を適宜変えられるようになっている。

【００２１】一方、ＥＣＵ４０は、図２に示したよう
に、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３およびバッ
クアップ用のＲＡＭ４４、タイマ４５とＩ／Ｏインター
フェース４６がバスライン４７を介して互いに接続され
たマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成さ
れる。そして、空燃比センサ２１や圧力センサ１２等の
センサ類からの信号を処理し、第１および第２パージバ
ルブ３０，３１や各インジェクタ５，６等のアクチュエ
ータ類に制御信号を送出する。

【００２２】Ｉ／Ｏインターフェース４６には、空燃比
センサ２１とクランク角センサ１４が波形整形回路４８
を介して接続されている。また、エアフローメータ３３
と、圧力センサ１２、水温センサ１３、スロットル開度
センサ３４は、それぞれＡ／Ｄ変換器４９を介してＩ／
Ｏインターフェース４６に接続されている。さらに、Ｉ
／Ｏインターフェース４６には、低圧および高圧インジ
ェクタ５，６と、第１および第２パージバルブ３０，３
１が、駆動回路５０を介して接続されている。

【００２３】ＲＯＭ４２には制御プログラムおよび各種
制御用固定データが記憶されており、ＲＡＭ４３にはデ
ータ処理した後の各センサ類やスイッチ類への出力信号
や、ＣＰＵ４１にて演算処理したデータが格納される。
そして、ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている
制御プログラムに従い、燃料噴射制御やエバポのパージ
制御、これらを含めた空燃比制御、点火時期制御等を実
行する。

【００２４】一方、図３はＥＣＵ４０の主要機能構成を
示すブロック図である。図３に示したように、ＥＣＵ４
０は蒸発燃料パージ制御装置としてまず、エンジン回転
数等からエンジン１の運転状態を示す各種データを算出
する運転状態算出手段５１を有している。また、求めた
運転状態データからスロットル下流吸気圧が正圧か否か
を判定するスロットル下流吸気圧判定手段５２と、運転
状態データに基づいて現在のエンジン燃焼形態を判定す
る燃焼形態判定手段５３とを有する。さらに、現在のエ
ンジン燃焼形態から、キャニスタ２７から第２パージ通
路２９を介してエバポパージを行うか否かを判定する第
２パージバルブ動作決定手段５４および第２パージバル
ブ動作決定手段５４の決定を受けて第２パージバルブ３
１の開度を制御する第２パージバルブ制御手段５５を有
している。加えて、ＥＣＵ４０は、運転状態データと現
在のエンジン燃焼形態から、キャニスタ２７から第１パ
ージ通路２８を介してエバポパージを行うか否かを判定
する第１パージバルブ動作決定手段５６と、第１パージ
バルブ動作決定手段５６の決定を受けて第１パージバル
ブ３０の開度を制御する第１パージバルブ制御手段５７
を有している。

【００２５】ここで、運転状態算出手段５１では、クラ
ンク角センサ３８の検出値によりエンジン回転数が、ま
たスロットル開度センサ３４の検出値によりエンジン負
荷の代表値としてスロットル開度が算出される。さら
に、ここでは圧力センサ１２の検出値により吸気管９の
スロットル下流吸気圧と、水温センサ３７の検出値によ
りエンジン冷却水温度がそれぞれ検出される。そして、
これらの運転状態データに基づき、スロットル下流吸気
圧判定手段５２や燃焼形態判定手段５３、第２パージバ
ルブ動作決定手段５４により、第２パージ通路２９にお
けるエバポパージ制御が行われる。図４は、第２パージ
通路２９におけるエバポパージ制御の手順を示すフロー
チャートである。

【００２６】ここではまず、ステップＳ１で、スロット
ル下流吸気圧が参照され、ステップＳ２にてそれが正圧
か否かが判断される。すなわち、スロットル下流吸気圧
判定手段５２は、運転状態算出手段５１からスロットル
下流吸気圧を読み出し、これが正圧か否かを判定する。
スロットル下流吸気圧が負圧であるときはステップＳ５
に進み、第２パージバルブ動作決定手段５４は、過給が
行われていないと判断して第２パージバルブ３１を閉じ
る決定を行う。そして、第２パージバルブ制御手段５５
に対し第２パージバルブ３１を閉じる旨の命令を送出
し、これを受けた第２パージバルブ制御手段５５は第２
パージバルブ３１を閉じる。なお、第１パージ通路２８
からのエバポパージ量は、第１パージバルブ動作決定手
段５６および第１パージバルブ制御手段によって、スロ
ットルバルブ１１下流が負圧のときにエバポパージを行
うよう制御される。

【００２７】スロットル下流吸気圧が正圧であるときは
ステップＳ３，４に進み、第２パージバルブ動作決定手
段５４によってエンジン燃焼状態が判別される。すなわ
ち、燃焼形態判定手段５３においてリーンバーンフラグ
が立っているか否かが確認され、フラグが立っていれば
リーンバーン運転中と判別される。この場合、燃焼形態
判定手段５３は、次の２つの条件を満たしたときフラグ
＝１とし、リーンバーン運転が実施される。すなわち、
まず第１に冷却水温度が参照され、これが図５（ａ）に
示したように所定温度以上にならなければリーンバーン
運転を不可とする。また、第２にエンジン回転数および
スロットル開度から決定される図５（ｂ）に示すマップ
を参照し、エンジン回転数とスロットル開度が一定以下
の場合のみリーンバーン運転可とする。

【００２８】このように燃焼形態判定手段５３では、運
転状態算出手段５１によって得られた冷却水温度やエン
ジン回転数、スロットル開度からエンジンの燃焼形態を
判定し、リーンバーンフラグを立てるか否かを決定す
る。そして、第２パージバルブ動作決定手段５４ではこ
れを参照してエンジン燃焼形態を判別し、リーンバーン
運転中であればステップＳ３に進み第２パージバルブ３
１を閉じる決定を行う。そして、その旨の指令を第２パ
ージバルブ制御手段５５に送出して第２パージバルブ３
１を閉じる。従って、リーンバーン運転中には第２パー
ジバルブ３１からエバポパージが行われることがなく、
その空燃比が変動してＮＯｘ量の増大やノック等が発生
することを防止できる。

【００２９】一方、リーンバーン運転が行われていない
場合には、ステップＳ６に進み、第２パージバルブ動作
決定手段５４により第２パージバルブ３１を開く決定が
なされる。そして、その旨の指令を第２パージバルブ制
御手段５５に送出して第２パージバルブ３１を開く。

【００３０】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００３１】すなわち、前述の実施の形態では、リーン
バーン運転の実施を２つの条件から決定する例を示した
が、例えばブレーキマスタバック圧を参照するなど、他
の条件をも採用し得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】第２パージ通路にその開度を制御可能な
第２パージバルブを設け、リーンバーン運転時にはこの
第２パージバルブを閉じるようにしたことにより、リー
ンバーン運転時に第２パージ通路から蒸発燃料がパージ
されて空燃比が変動し、ＮＯｘ量の増大やノック、失火
等が発生することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】過給機付きリーンバーンエンジンの概略構成図
である。

【図２】本発明の一実施の形態である蒸発燃料パージ制
御装置における電子制御系の回路構成図である。

【図３】ＥＣＵの主要機能構成を示すブロック図であ
る。

【図４】第２パージ通路におけるエバポパージ制御の手
順を示すフローチャートである。

【図５】（ａ）はエンジン冷却水水温とリーンバーン条
件との関係を示す説明図、（ｂ）はエンジン回転数とス
ロットル開度によって決定されるリーンバーン条件を示
すマップである。

【符号の説明】

１エンジン５低圧インジェクタ６高圧インジェクタ９吸気管２２過給機２４コンプレッサ２５燃料タンク２７キャニスタ２８第１パージ通路（第１通路）２９第２パージ通路（第２通路）３０第１パージバルブ３１第２パージバルブ５１運転状態算出手段５２スロットル下流吸気圧判定手段５４第２パージバルブ動作決定手段５５第２パージバルブ制御手段５６第１パージバルブ動作決定手段５７第１パージバルブ制御手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｄ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｍ３０１Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸入空気を過給してエンジンに送給する
過給機をその吸気通路中に備え、燃料タンクで発生する
蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前
記吸気通路のスロットルバルブ下流の部位とを連通する
第１通路と、前記第１通路に介設され前記第１通路を介
して前記キャニスタから前記吸気通路にパージされる蒸
発燃料を制御する第１パージバルブと、前記キャニスタ
と前記吸気通路の前記過給機上流の部位とを連通する第
２通路と、前記第２通路に介設され前記第２通路を介し
て前記キャニスタから前記吸気通路にパージされる蒸発
燃料を制御する第２パージバルブとを有し、所定運転領
域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転される過
給機付きエンジンの蒸発燃料パージ制御方法であって、前記エンジンが理論空燃比よりも薄い空燃比で運転され
ている場合に、前記第２パージバルブを閉じて前記第２
通路からの蒸発燃料のパージを中止させることを特徴と
する過給機付きエンジンの蒸発燃料パージ制御方法。
【請求項２】吸入空気を過給してエンジンに送給する
過給機をその吸気通路中に備え、燃料タンクで発生する
蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタと前
記吸気通路のスロットルバルブ下流の部位とを連通する
第１通路と、前記第１通路に介設され前記第１通路を介
して前記キャニスタから前記吸気通路にパージされる蒸
発燃料を制御する第１パージバルブと、前記キャニスタ
と前記吸気通路の前記過給機上流の部位とを連通する第
２通路と、前記第２通路に介設され前記第２通路を介し
て前記キャニスタから前記吸気通路にパージされる蒸発
燃料を制御する第２パージバルブとを有し、所定運転領
域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転される過
給機付きエンジンの蒸発燃料パージ制御装置であって、前記エンジンの運転状態を示す運転状態データを算出す
る運転状態算出手段と、前記エンジンの運転状態に基づいて前記エンジンの燃焼
形態を判定する燃焼形態判定手段と、判定された前記燃焼形態から前記第２パージバルブの動
作を決定する第２パージバルブ動作決定手段と、前記第２パージバルブ動作決定手段の決定に基づいて前
記第２パージバルブを制御する第２パージバルブ制御手
段とを有することを特徴とする過給機付きエンジンの蒸
発燃料パージ制御装置。