JP2591847Y2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、内燃機関に付設され
るキャニスタ方式の蒸発燃料処理装置、特にキャニスタ
からのパージを促進するヒータを備えた蒸発燃料処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンクで発生した蒸発燃料の外部へ
の流出を防止するキャニスタ方式の蒸発燃料処理装置が
従来から知られている。

【０００３】この種の装置では、周知のように、キャニ
スタに吸着された燃料成分が、次の機関運転中に新気と
ともに離脱し、所謂パージガスとなって機関へ供給され
るようになっている。また、パージガス量を空燃比フィ
ードバック制御装置によりコントロールしているものも
ある（特開昭５９−１９２８５８号公報等）。しかし外
気温が低いような場合には、十分にパージされるまでに
時間が掛かる。つまり、短時間の運転では再度吸着可能
な状態まで復帰し得ないことがある。

【０００４】そこで、近年では、燃料成分のパージを促
進し、キャニスタの小型化を可能とするために、パージ
の際にＰＴＣヒータ等のヒータでもってキャニスタを加
熱することが提案されている（特開昭６１−２２６５５
４号公報等）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記ヒ
ータを一定電圧で連続的に通電し続けると、キャニスタ
の燃料吸着量が多い場合に、初期に多量の燃料成分が急
激にパージされて機関に導入されるため、空燃比フィー
ドバック制御を行っていても空燃比が一時的に過濃とな
り、排気組成が悪化する虞れがある。また、この空燃比
の変動を回避するために例えば印加電圧を低く設定する
と、燃料吸着量が少ない段階でのパージ速度が低くな
り、パージ完了までの時間が長くなってしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、この考案では、
空燃比の変動を抑制しつつパージを可及的に促進するよ
うにヒータの制御を行うようにした。すなわち、この考
案に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置は、図１に示すよ
うに、内燃機関の排気通路に配設された空燃比センサ１
と、この空燃比センサ１の出力に基づいてフィードバッ
ク補正係数αを設定する補正係数設定手段２と、上記フ
ィードバック補正係数αを用いて基本燃料噴射量を補正
する燃料噴射量補正手段３と、を備えてなる内燃機関に
おいて、燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタ４
と、このキャニスタ４を加熱するヒータ５と、パージ中
に上記フィードバック補正係数αを所定の上限値および
下限値と比較し、その範囲内の値となるように上記ヒー
タ５の印加電圧もしくは通電時間割合を可変制御するヒ
ータ制御手段６と、を備えたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】上記空燃比センサ１、補正係数設定手段２およ
び燃料噴射量補正手段３によって空燃比フィードバック
制御システムが構成されており、空燃比が目標空燃比、
例えば理論空燃比に保たれるようになる。

【０００８】一方、キャニスタからパージされる燃料成
分が増加すると、空燃比フィードバック制御システムは
空燃比をリーン化させる方向に作用しようとし、フィー
ドバック補正係数αが例えば増加する。つまり、フィー
ドバック補正係数αによって、パージガスの影響の多少
が示される。

【０００９】上記ヒータ制御手段６は、フィードバック
補正係数αが上限値および下限値の範囲内の値となるよ
うにヒータ５を制御するので、最終的な空燃比は確実に
目標空燃比にフィードバック制御され、かつ可及的にパ
ージが促進される。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１１】図２において、１１は内燃機関、１２はそ
の吸気通路、１３は排気通路を示している。上記吸気通
路１２には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料
噴射弁１４が配設されているとともに、スロットル弁１
５が介装されており、その上流側に、吸入空気量を検出
する例えば熱線式のエアフロメータ１６が配設されてい
る。

【００１２】また１７は燃料タンク、１８は活性炭から
なる吸着剤を用いたキャニスタである。上記燃料タンク
１７の上部空間と上記キャニスタ１８とは蒸発燃料通路
１９を介して常時連通している。上記キャニスタ１８の
パージガス出口は吸気通路１２のスロットル弁１５下端
側にパージ通路２０を介して連通しており、かつこのパ
ージ通路２０には、比例ソレノイドからなるパージ制御
弁２１が介装されている。このパージ制御弁２１は、エ
アフロメータ１６で測定した吸入空気量に略比例するよ
うにパージガスの流量を制御している。また上記キャニ
スタ１８の内部には、その吸着剤を加熱するように、Ｐ
ＴＣヒータからなるヒータ２２が配設されている。

【００１３】内燃機関１１の排気通路１３には、三元触
媒２５が介装されているとともに、この三元触媒２５よ
り上流位置に、空燃比センサとして排気中の残存酸素濃
度に応じた起電力を発生するＯ₂センサ２６が配設され
ている。また２７は、機関回転速度を検出するために設
けられた所定クランク角毎にパルス信号を発生するクラ
ンク角センサを示している。

【００１４】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット２８は、所謂マイクロコンピュ
ータシステムを用いたもので、Ｏ₂センサ２６を用いた
空燃比フィードバック制御方式による燃料噴射弁１４の
噴射量制御やパージ制御弁２１の流量制御を行っている
とともに、後述するようにヒータ２２の印加電圧を可変
制御している。

【００１５】上記噴射量制御は、エアフロメータ１６が
検出した吸入空気量とクランク角センサ２７が検出した
機関回転数とから基本パルス幅Ｔｐ（基本噴射量）を演
算し、かつこれに種々の補正増量やフィードバック補正
係数を加えて燃料噴射弁１４の駆動パルス幅Ｔｉ（噴射
量）を決定するのであり、具体的には次式によってパル
ス幅Ｔｉが求められる。

【００１６】Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ×α＋Ｔｓ ここでＣＯＥＦは各種増量補正係数であり、例えば水温
増量、高速高負荷域に対する空燃比補正などからなる。
Ｔｓは、無効時間に関連した電圧補正係数である。

【００１７】また、αはＯ₂センサ２６の検出信号に基
づいて演算されるフィードバック補正係数である。詳し
くは、Ｏ₂センサ２６の出力を所定のスライスレベル
（理論空燃比に対応する）と比較し、かつそのリーン側
およびリッチ側への反転に基づく疑似的な比例積分制御
によって求められる値で、１以上であればリッチ側へ、
１以下であればリーン側へ空燃比が制御されるのであ
る。これによって、実際の空燃比は、１〜２Ｈｚ程度の
周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持される。

【００１８】そして上記のフィードバック補正係数α
は、これを除いた状態、つまりフィードバックによる補
正を加えない状態でのベース空燃比の理論空燃比に対す
る偏差を示すパラメータとなるものであり、本実施例で
は、このフィードバック補正係数αが上限値ＳＬ１およ
び下限値ＳＬ２の範囲内の値となるように、ヒータ２２
の印加電圧をデューティ制御している。すなわち、ヒー
タ２２の印加電圧は、デューティ比が０％のときに０
Ｖ、１００％のときに最大電圧となるように、制御信号
のＯＮデューティ比でもって可変制御されるようになっ
ており、パージ中に上記フィードバック補正係数αが上
限値ＳＬ１（例えば０．９）以上となればデューティ比
を増加して印加電圧を高くし、逆にフィードバック補正
係数αが下限値ＳＬ２（例えば０．８）以下となればデ
ューティ比を減少して印加電圧を低下させるようになっ
ている。尚、実際には、フィードバック補正係数αの値
そのものは上述したように周期的に変動するので、適宜
な期間の平均値を求めた上で上限値ＳＬ１，下限値ＳＬ
２と比較すれば良い。

【００１９】次に、図３のフローチャートは、パージ中
になされるヒータ２２等の具体的な制御の流れを示して
おり、以下、これを説明する。

【００２０】機関の運転が開始すると、先ずステップ１
で、種々のパージ条件が成立しているか否かの判定を繰
り返し行う。例えば、低車速時および低速低負荷域では
パージガスの導入による運転性への影響が大きいので、
パージは行わない。つまり、このステップ１でＮＯの場
合は、ステップ２へ進み、パージ制御弁２１を全閉にす
るとともに、ヒータ２２をＯＦＦとして、パージを停止
する。

【００２１】パージ条件が成立していればステップ３以
降へ進み、キャニスタ１８のパージを開始する。ステッ
プ３では、パージ制御弁２１の開度を制御し、パージガ
スの流量が吸入空気量に対し一定割合となるようにす
る。具体的には、機関運転条件に基づき、所定のマップ
に従ってパージ制御弁２１の開度を決定している。そし
て、ステップ４，５では、上述したフィードバック補正
係数α（実際には、その平均値）を上限値ＳＬ１および
下限値ＳＬ２と比較している。フィードバック補正係数
αが上限値ＳＬ１以上であれば、ステップ４からステッ
プ６へ進み、ヒータ制御信号のデューティ比を徐々に増
加する。逆にフィードバック補正係数αが下限値ＳＬ２
以下であれば、ステップ５からステップ１０へ進み、ヒ
ータ制御信号のデューティ比を徐々に減少する。フィー
ドバック補正係数αが上限値ＳＬ１〜下限値ＳＬ２の間
にあれば、デューティ比をそのままに保つ。

【００２２】また、キャニスタ１８のパージが十分に完
了すると、フィードバック補正係数αが上限値ＳＬ１と
なった状態が継続し、デューティ比が１００％にはりつ
いてしまうので、ステップ６でデューティ比を増加させ
た場合には、ステップ７へ進んでデューティ比が１００
％であるか否かを判定する。そして、１００％である場
合には、この１００％の状態の経過時間Ｔが所定時間Ｔ
１に達したか否かをステップ８で判定し、所定時間Ｔ１
の間連続して１００％であれば、パージが完了したもの
とみなしてヒータ２２をＯＦＦとする（ステップ９）。
これにより、一連の制御が終了する。

【００２３】図４は、上記のような制御により得られる
フィードバック補正係数αの変化とヒータ制御信号のデ
ューティ比との関係を示したもので、図示するようにパ
ージを開始する前は、フィードバック補正係数αが１近
傍に保たれているが、パージ開始後は、パージガスの影
響により１以下の値に低下する。フィードバック補正係
数αが上限値ＳＬ１に達するまでは、デューティ比が徐
々に増加し、これに伴ってキャニスタ１８が加熱されて
パージが促進される。パージガスの影響がある程度大き
くなり、フィードバック補正係数αが上限値ＳＬ１に達
すると、デューティ比はそのときの値に固定されるが、
機関停止中の燃料吸着量が多い場合には、暖められたキ
ャニスタ１８から濃厚なパージガスが流出し続けるた
め、フィードバック補正係数αが下限値ＳＬ２に達す
る。この場合には、デューティ比が徐々に減少し、ヒー
タ２２による加熱を抑制する。このような作用が繰り返
されて、フィードバック補正係数αが上限値ＳＬ１〜下
限値ＳＬ２の範囲内の値となるように、ヒータ２２が制
御されるのである。従って、空燃比の変動を抑制しつつ
可及的にパージを促進でき、短時間でパージを完了する
ことができる。尚、上記のようにフィードバック補正係
数αが変化しても、最終的な空燃比は理論空燃比近傍に
保たれることは言うまでもない。

【００２４】また上記実施例では、ヒータ２２の印加電
圧をデューティ制御により可変制御しているが、これに
代えて、ヒータ２２の印加電圧を一定とし、その通電時
間割合を可変制御するようにしても良い。

【００２５】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように、この考案
に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、ヒータに
よるキャニスタの加熱を適宜に制御することができ、空
燃比フィードバック制御システムの制御性が悪化しない
範囲でパージの促進が図れる。従って、パージ中の運転
性や排気性能の悪化を来すことなく、短時間の走行の間
にパージを完了させることが可能となり、キャニスタの
小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る蒸発燃料処理装置の構成を示す
クレーム対応図。

【図２】この考案の一実施例を示す構成説明図。

【図３】この実施例における制御の流れを示すフローチ
ャート。

【図４】パージ中のフィードバック補正係数αとヒータ
制御信号のデューティ比との変化の一例を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１…空燃比センサ ２…補正係数設定手段 ３…燃料噴射量補正手段 ４…キャニスタ ５…ヒータ ６…ヒータ制御手段

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配設された空燃比
   センサと、 この空燃比センサの出力に基づいてフィードバック補正
   係数を設定する補正係数設定手段と、 上記フィードバック補正係数を用いて基本燃料噴射量を
   補正する燃料噴射量補正手段と、 を備えてなる内燃機関において、 燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、 このキャニスタを加熱するヒータと、 パージ中に上記フィードバック補正係数を所定の上限値
   および下限値と比較し、その範囲内の値となるように上
   記ヒータの印加電圧もしくは通電時間割合を可変制御す
   るヒータ制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装
   置。
2. 【請求項２】 キャニスタと吸気通路をむすぶパージ通
   路に設けたパージ制御弁で、パージ中に上記フィードバ
   ック補正係数を用いて流量制御することを特徴とする請
   求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。