JPS611857A - 蒸発燃料処理装置 - 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】 ゛産業上の利用分野 杏発明は内燃機関に用いる蒸発燃料処理装置に関する。

従来の技術 排気ガス中の有害成分ＨＣ，Ｃｏ及びＮＯｘを同時に低
減することのできる触媒として三元触媒が知られている
。この三元触媒は機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比が理論空燃比となったときに最も浄化率が高くな
り、従ってこの三元触媒を用いた場合には機関シリンダ
内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比に一致せし
める必要糸ある。このために機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比を制御するための補助空気供給制御弁
を具備し、機関排気通路内に設けられた排気ガスセンサ
の出力信号に基いて補助空気供給制御弁をフィードバッ
ク制御することにより補助空気量を制御し、それによっ
て機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空
燃比に一致せしめるようにした空燃比制御装置が公知で
ある。

一方、主に燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出される
のを阻止するために蒸発燃料を一度蒸発燃料吸着装置内
に吸着させ、次いで機関運転時にこの蒸発燃料を大気と
共に吸気通路内に供給するようにした蒸発燃料処理装置
が公知である。ところがこのような蒸発燃料処理装置に
おいては車側の使用状態や環境条件によって蒸発燃料吸
着装置内に吸着される蒸発燃料の量が大巾に変動し、そ
の結果吸気通路内に供給される燃料蒸気の量も大巾に変
動するために機関シリンダ内に供給される混合気の空燃
比が大きく変動する。このように吸気通路内に供給され
る燃料蒸気の量が大巾に変動すると上述のような空燃比
制御装置を用いても補助空気量を増減しただけでは機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比に
一致せしめるのが不可能となり、斯くして機関シリンダ
内に過薄或いは過濃な混合気が供給されるために三元触
媒による良好な浄化作用を確保できないという問題があ
る。

このような問題を解決するために機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比を理論空燃比に一致すべくフィー
ドバック制御が行なわれているときには燃料蒸気を吸気
通路内に供給するようにしておき、機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比を理論空燃比に一致させること
が不可能であるためにフィードバック制御が停止せしめ
られたときには燃料蒸気の供給を停止するようにした蒸
発燃料処理装置が実開昭５７−９５４５７号公報に記載
されているように公知である。この蒸発燃料処理装置で
は例えば多量の燃料蒸気が吸気通路内に供給されること
により機関シリンダ内に供給される混合気が過濃となっ
てフィードバック制御が停止せしめられたときには燃料
蒸気の供給が停止せしめられるために空燃比が大きくな
り、斯くして再びフィードバック制御が開始される。し
かしながらこの蒸発燃料処理装置では一時的であれフィ
ードバック制御が停止されるのでこの間に機関シリンダ
内に供給される混合気は過濃或いは過薄となり、斯くし
て排気ガス中の有害成分を良好に浄化できないという問
題がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明は機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を
常時理論空燃比に制御しうるように蒸発燃料の供給制御
をして良好な排気ガスの浄化作用と蒸発燃料の有効利用
を同時に達成するようにした蒸発燃料処理装置を提供す
ることにある。

問題点を解決するための手段 本発明の構成は、上記問題点を解決するために蒸発燃料
吸着装置と機関吸気通路とを連結する蒸発燃料パージ通
路内にパージ制御用電磁弁を設け、機関排気通路内に設
けられた排気ガスセンサの出力信号に基いてフィードバ
ック出力信号を発生するフィードバック制御回路を具備
し、フィートノくツク出力レベルの最大値と最小値との
間でフィードバック出力信号に対応した空燃比補正巾を
とる空燃比制御装置を具備した内燃機関において、フィ
ードバック最大値より僅かに小さい上限判定レベル或は
フィードバック最小値より僅かに大きい下限判定レベル
もし くはその両方を設定し、演算回路によりフィードバック
量が前記上下限を超えた時パージ制御用電磁弁が閉弁す
る様にしたことにある。

実施例 第１図を参照すると、１は機関本体、２は吸気マニホル
ド、３は気化器、４は排気マニホルド、５はディストリ
ビュータ、６は機関冷却水温を検出する水温センサ、７
は排気マニホルド４内の排気通路内に配置された酸素濃
度検出器からなる排気ガスセンサ、８は燃料タンク、９
はチャコ−？レキャニスタからなる蒸発燃料吸着装置、
１０は電子制御ユニットを夫々示す。気化器３のメイン
燃料通路１１内にはエアブリード管１２が開口し、この
エアブリード管１２内には補助空気制御用電磁弁１３が
挿入される。電磁弁１３が開弁すると補助空気がエアブ
リード管１２を介してメイン燃料通路１１内に供給され
、それによってメイン燃料通路１１から供給される燃料
量が変化するために機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比が変化する。従ってエアブリード管１２は空燃
比制御用補助空気の供給路を形成している。空燃比を制
御するためには気化器スロットル弁後流の吸気通路内に
補助空気を供給するようにしてもよ（、この場合供給路
は気化器スロットル弁後流の吸気通路内に連結される。

一方、蒸発燃料吸着装置９は一方では蒸発燃料導管１４
を介して燃料タンク８に連結され、他方では蒸発燃料導
管１５を介して吸気マニホルド２内に連結される。この
蒸発燃料導管１５内にはパージ制御用電磁弁１６が挿入
される。蒸発燃料吸着装置９はその内部に活性炭１７を
内臓しており、燃料タンク８内で発生した燃料蒸気はこ
の活性炭Ｉ７に吸着される。電磁弁１６が開弁すると活
性炭１７を通して大気が蒸発・燃料導管１５内に送り込
まれ、このとき活性炭１７に吸着された燃料蒸気が活性
炭１７がら脱離して大気と共に蒸発燃料導管１５内に送
り込まれる。次いで燃料蒸気は吸気マニホルド２内に供
給され、従って蒸発燃料導管１５は蒸発燃料パージ通路
を形成する。

電子制御ユニット１０はフィードバック制御回路２０と
、パージ制御回路２１とを具備する。フィードバック制
御回路２０は排気ガスセンサ７に接続されたコンパレー
タ２２とコンパレータ２２の出力端子に接続された積分
回路２３と、積分回路２３の出力端子に接続された出力
回路２４とにより構成され、出力回路２４は電磁弁１３
のソレノイドに接続される。一方、パージ制御回路２２
は積分回路２０の出力端子に接続された積分回路２５と
、積分回路２５の出力端子に接続された一対のコンパレ
ータ２６，２７と、コンパレータ２６の出力を一方の入
力とし、コンパレータ２２の出力を他方の入力とするナ
ントゲート２８と、コンパレータ２７の出力を一方の入
力とし、コンパレータ２２の出力を他方の入力とするオ
アゲート２９と、機関回転数を検出するためにディスト
リビュータ５に接続された回転数検出器３ｏと、ナント
ゲート２８、オアゲート２９、回転数検出器３０および
水温センサ６の出力を入力とするアンドゲート３１とに
より構成され、アンドゲート３１の出力端子は電磁弁１
６のソレノイドに連結される。

次に第１図を参照しつつ第２図および第３図を参照して
本発明の作動に）いて説明する。

排気ガスセンサ７は排気ガスが酸化雰囲気のとき、即ち
機関シリンダ内に供給される混合器が過薄（以下リーン
という）のとき０．１ボルト程度の出力電圧を発生し、
排気ガスが還元雰囲気のとき、即ち機関シリンダ内に供
給される混合気が過濃（以下リッチという）のとき０．
９ボルト程度の出力電圧を発生する、排気ガスセンサ７
の出力電圧はコンパレータ２２において基準電圧と比較
され、斯くしてコンパレータ２２の出力端子には第２図
＋ａｌで示されるように混合気がリッチになる毎に出力
パルスが発生する。この出力パルスは積分回路２３にお
いて積分され、その結集積分回路２３の出力端子には第
２図（ｂＪに示すような出力電圧が発生する。第２図（
ｂｌかられかるように積分回路２３の出力電圧はコンパ
レータ２２の出力パルスの立上りおよび立下りにおいて
夫々一定電圧だけ上昇および下降するので積分回路２３
は純粋な積分回路ではない。出力回路２４では例えば積
分回路２３の出力電圧と一定周波数の三角波電圧とが比
較され、積分回路２３の出力電圧が三角波電圧よりも低
いときに出力回路２４は出力電圧を発生する。従って第
２図（Ｃ１に示されるように出力回路２４の出力パルス
のパルス巾は積分回路２３の出力電圧に比例する。出力
回路２４の出力パルス中が広くなると電磁弁１３の開口
面積が増大し、その結果メイン燃料通路１１内に供給さ
れる補助空気量が増大するために機関シリンダ内に供給
される混合気は薄くなる。即ち、混合気がリッチになる
と補助空気量が増大せしめられるために混合気が薄くな
り、混合気がリーンになると補助空気量が減少せしめら
れるために混合気が濃くなり、斯くして機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に一致せしめ
られる。

このように電磁弁１３の開口面積は出力回路２４の出力
電圧によって制御され、このとき電磁弁１３の開口面積
は成る基準開口面積を中心として繰返し増大減少せしめ
られる。この基準開口面積を与える電圧は積分回路２３
の出力電圧の平均値Ｖｒ　　（第２図山））であり、こ
の出力電圧の平均値Ｖｒをフィードバック出力信号と称
する。従って電磁弁１３はこのフィードバック出力信号
により定まる開口面積を中心として開閉弁動作を繰返す
。第３図の横軸Ｖはフィードバック出力信号を示してお
り、縦軸Ｆは混合気の空燃比を示しており、実線Ｓはフ
ィードバック出力信号Ｖおよび空燃比Ｆと電磁弁１３の
開口面積との関係を示して−いる。また、実線Ｓにおい
てに点は電磁弁１３の全開点を示し、Ｌ点は電磁弁１３
の全閉点を示す。

また、第３図において鎖線Ｆ。は気化器３によって形成
されるベース空燃比を示しており、従って気化器３のみ
から燃料が供給されているときには電磁弁１３は開口面
積Ｓ０を中心として開閉弁動作をする。

一方、第３図において横軸Ｐは吸気マニホルド２内の負
圧（−ｍ＋ｎＨｇ）を示しており、曲線Ｍ、　Ｎは蒸発
燃料を吸気マニホルド２内に供給した場合の空燃比Ｆの
菱化を示している。曲線Ｎは蒸発燃料導管１５から吸気
マニホルド２内に供給される大気が多量の蒸発燃料を含
んでいる場合を示しており、この場合には吸気マニホル
ド２内の負圧Ｐが大きくなるについて蒸発燃料導管１５
から吸気マニホルド２内に供給される大気および燃料蒸
気の量が増大するために負圧Ｐが大きくなるにつれて空
燃比Ｆが小さくなる。一方、曲線Ｍは蒸発燃料導管１５
から吸気マニホルド２内に供給される大気が少量の蒸発
燃料を含んでいる場合を示しており、この場合には負圧
Ｐが大きくなるについて空燃比Ｆが大きくなる。従って
曲線Ｎで示される場合には負圧Ｐが大きくなると電磁弁
１３が全開しても混合気はリッチとなり、曲線Ｍで示さ
れる場合には負圧Ｐが大きくなると電磁弁１３が全閉し
ても混合気はリーンとなる。従っていずれの場合にも機
関シリンダ内に供給される混合気を理論空燃比に一致せ
しめるのは困難となる。

そこで本発明ではパージ制御回路２１を設けてこのよう
な事態になるのを回避したのである。従って次にパージ
制御回路２１について説明する。

積分回路２５は積分回路２３の出力電圧の平均値をとる
ために設けられており、従って積分回路２３の出力電圧
は第２図（ｄ）に示されるようになる。

この積分回路２３出力電圧は第２図（ｂｌのＶｒに一致
しており、従って積分回路２３の出力電圧はフィードバ
ック制ｍ信号に一致する。第３図において電磁弁１３に
全閉位置りかられずかに開弁した下限値ＮＫａをとらせ
るフィードパ・ツク出力信号をＶａとし、電磁弁１３に
全開催ｆｉＫかられずかに閉弁した上限位置Ｋｂをとら
せるフィードパ・ツク出力信号をｖｂとすると、コンパ
レータ２７の出力電圧は積分回路２５の出力電圧、即ち
フィードバック出力信号■がＫａよりも高くなったとき
に“１″となり、コンパレータ２６の出力電圧はフィー
ドバック出力信号ＶがＫｂよりも高くなったときに１″
になる。従ってコンパレータ２７は下限位置Ｋａに対応
するフィードパ・ツク出力信号Ｖａを検出する第１の検
出手段を形成し、コンパレータ２６は上限位置Ｋｂに対
応するフィードバック出力信号ｖｂを検出する第２の検
出手段を形成する。一方、コンパレータ２２の出力電圧
は混合気がリッチのとき“１”となり、リーンのとき“
０″となる。従ってオアゲート２９の出力電圧はフィー
ドバック出力信号Ｖが下限値Ｖａよりも低くかつ混合気
かり−ンのときのみ“０”となり、ナンドゲー１２８の
出力電圧はフィードバック出力信号■が上限位置ｖｂよ
りも高くかつ混合気がリッチのときのみ“０”となる。

オアゲート２９或いはナントゲート２８の出力電圧が“
０”になるとアンドゲート３１の出力電圧は“０”とな
り、電磁弁１６のソレノイドが消勢されるために電磁弁
１６が弁閉せしめられて蒸発燃料の供給が停止される。

従ってアンドゲート３１はパージ制御用電磁弁１６の駆
動制御手段を形成する。なお、水温センサ６は機関低温
時に蒸発燃料の供給を停止するために設けられており、
回転数検出器３０は機関回転数が低いときに蒸発燃料の
供給を停止するために設けられている。

第３図の曲線Ｎで示される場合には蒸発燃料の供給量が
増大することにより電磁弁１３の開口面積の平均値が次
第に大きくなり、電磁弁１３の開口面積の平均値が下限
値１ｆＫｂよりも大きくなつて混合気がリッチになった
ときにパージ制御用電磁弁１６が閉弁せしめられる。そ
の結果蒸発燃料の供給が停止するために混合気がリーン
となり、斯くしてナントゲート２８の出力電圧が“１”
となる。その結果電磁弁１６が再び開弁せしめられ、蒸
発燃料の供給が開始される。このように蒸発燃料の供給
量が増大したときにはパージ制御用電磁弁１６の開閉動
作によって機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
が理論空燃比に一致せしめられる。第３図の曲線Ｍで示
される場合も同様に機関シリンダ内に供給される空燃比
がパージ＃部用電磁弁１６の開閉動作によって制御され
る。

なお、上述の実施例では空燃比を制御するためにパージ
制御用電磁弁１６により蒸発燃料の供給を完全に停止す
るようにしているが電磁弁１３の開口面積の平均値が上
限値を超えたときに蒸発燃料の供給量を低減せしめるよ
うに構成することもできる。また本実施例ではキャプレ
タに適用しているが同様の主旨にて燃料噴射式エンジン
にも応用できる事は自明である。更に本実施例ではりソ
チ側及びリーン側でパージの影響を排除する事を示した
が実際の応用に際してシステムの特性によリリソチ側或
はリーン側だけで十分効果を発揮できる場合がある。こ
の様な場合はもちろん効果の大きい方だけ採用すれば制
御回路の簡素化とコストダウンができコストパフォーマ
ンスを考慮してシステム設計すればよい。

発明の効果 本発明ではパージ量が少ないときには補助空気量を制御
することにより、パージ量が多いときには燃料蒸気の供
給を制御することにより常時空燃比が理論空燃比に一致
せしめられるので高い浄化効率を確保することができる
。また、本発明では常時パージが行なわれるのでパージ
量を増大でき、斯くして活性炭が飽和して燃料蒸気が大
気に排出される危険性はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸発燃料処理装置の全体図、第２
図はタイムチャート、第３図は空燃比変化および電磁弁
の開口面積を示す線図である。 ３−気化器、　　　　７−　　排気ガスセンサ、８−・
・燃料タンク、　　９−蒸発燃料吸着装置、１〇−電子
制御ユニット、１２・−エアブリード管、１３．１６−
−・電磁弁、２０−　フィードバック制御回路、２１−
・−パージ制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 蒸発燃料吸着装置と機関吸気通路とを連結する蒸発燃料
   パージ通路内にパージ制御用電磁弁を設け、機関排気通
   路内に設けられた排気ガスセンサの出力信号に基いてフ
   ィードバック出力信号を発生するフィードバック制御回
   路を具備し、フィードバック出力レベルの最大値と最小
   値との間でフィードバック出力信号に対応した空燃比補
   正巾をとる空燃比制御装置を具備した内燃機関において
   、フィードバック最大値より僅かに小さい上限判定レベ
   ル或はフィードバック最小値より僅かに大きい下限判定
   レベルも しくはその両方を設定し、演算回路によりフィードバッ
   ク量が前記上下限を超えた時パージ制御用電磁弁が閉弁
   する様にしたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。