JP3141544B2

JP3141544B2 - 内燃エンジンの蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP3141544B2
Application number: JP04185838A
Authority: JP
Inventors: 英世宮野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JPH062621A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンクから発生す
る蒸発燃料を処理する内燃エンジンの蒸発燃料処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で発生する蒸発燃料の大気
中への排出抑止を図った内燃エンジンの蒸発燃料処理装
置としては、従来より、燃料タンク内で発生した蒸発燃
料をキャニスタ中の活性炭に一旦吸着させ、これを吸気
系にパージ（放出）する方式のものが知られている。

【０００３】また、この種の内燃エンジンの蒸発燃料処
理装置においては、キャニスタからのパージ流量と燃料
噴射弁から噴射される燃料噴射量とがエンジンに流入す
るため、蒸発燃料を吸気系にパージしているときは前記
パージ流量に応じて燃料噴射量を可変とすることによ
り、混合気の空燃比を所定空燃比に維持しようとした技
術が既に提案されている（米国特許４，６４１，６２３
号）。

【０００４】さらに、上記従来技術においては、蒸発燃
料がキャニスタに所定量以上吸着された場合、吸気系に
パージされるパージ流量を所定量に制御する技術も開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、低温始動時
等においては、エンジンの始動性を良好にするため大量
の気化燃料をエンジンに供給するのが望ましいことが知
られている。

【０００６】しかしながら、上記従来の蒸発燃料処理装
置においては、キャニスタに吸着される蒸発燃料量を定
量的に検出していないため、所定量の蒸発燃料量を常に
確保して吸気系にパージすることが困難であるという問
題点があった。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであって、所望の必要蒸発燃料量を常に確保して
該必要蒸発燃料量をエンジンに供給し、これにより特に
低温始動時における排気特性の向上を図ることのできる
内燃エンジンの蒸発燃料処理装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、燃料タンクと、蒸発燃料を吸着貯蔵するキ
ャニスタと、該キャニスタと吸気系とを接続するパージ
通路とを備えた内燃エンジンの蒸発燃料処理装置におい
て、前記キャニスタ直下流の前記パージ通路に介装され
た流量計と、該流量計の検出結果が所定流量以下の場合
に前記燃料タンク内から発生する蒸発燃料の増量を行う
燃料タンクへの空気供給量を増量する空気供給増量手段
と、燃料タンク加熱手段とを有していることを特徴とし
ている。

【０００９】さらに、本発明は、燃料タンクと、蒸発燃
料を吸着貯蔵するキャニスタと、該キャニスタと吸気系
とを接続するパージ通路とを備えた内燃エンジンの蒸発
燃料処理装置において、前記キャニスタ直下流の前記パ
ージ通路に介装された流量計と、該流量計の検出結果が
所定流量以下の場合、前記燃料タンク内から発生する蒸
発燃料の増量を行う蒸発燃料増量手段とを有し、エンジ
ン冷却水温を検出する水温検出手段と、前記パージ通路
を介して前記キャニスタからエンジンに供給される蒸発
燃料と前記燃料タンクからエンジンに直接供給される液
体燃料との気液比率を前記エンジン冷却水温に応じて決
定する気液比率決定手段と、前記気液比率に応じて前記
パージ通路を通過するパージ流量を制御するパージ制御
弁と、前記気液比率に応じて燃料噴射量を設定する燃料
噴射量設定手段とを備えていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、キャニスタから排出される
気化燃料が流量計によって計測され、該計測された気化
燃料が所定流量以下のときは、空気供給増量手段により
燃料タンク内に空気が増量供給されると共に燃料タンク
加熱手段により燃料タンクが加熱され、これにより蒸発
燃料の増量が促進される。

【００１１】さらに、エンジン冷却水温に応じてエンジ
ンに供給される燃料の気液比率が決定され、該気液比率
に基づいて燃料噴射量が設定される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１３】図１は本発明に係る内燃エンジンの蒸発燃
料処理装置の一実施例を示す全体構成図である。

【００１４】図中、１は例えば４気筒を有する内燃エン
ジン（以下、単に「エンジン」という）であって、該エ
ンジン１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲
にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ２が取り付けられて
いる。

【００１５】ＮＥセンサ２はエンジン１のクランク軸の
１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パルス
（以下、「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、該Ｔ
ＤＣ信号パルスは電子コントロールユニット（以下、
「ＥＣＵ」という）３に供給される。

【００１６】また、エンジン１のシリンダブロックの冷
却水が充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエン
ジン水温（ＴＷ）センサ４が挿着され、該ＴＷセンサ４
により検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変
換されてＥＣＵ３に供給される。

【００１７】エンジン１の吸気管５の先端にはエアクリ
ーナ６が取り付けられると共に、前記吸気管５の途中に
はスロットルボディ７が配設され、かつその内部にはス
ロットル弁７′が配されている。また、スロットル弁
７′にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ８が連結さ
れており、該スロットル弁７′の開度に応じた電気信号
を出力してＥＣＵ３に供給する。

【００１８】また、エアクリーナ６とスロットルボディ
７との間及びスロットルボディ７とエンジン１との間に
は、空気供給管９及びパージ管１０が夫々分岐して設け
られ、該空気供給管９及びパージ管１０は後述する蒸発
燃料処理系５０に接続されている。

【００１９】さらに、前記パージ管１０の下流側には分
岐管１１が設けられ、該分岐管１１の先端には絶対圧
（ＰＢＡ）センサ１２が配設されている。また、ＰＢＡ
センサ１２はＥＣＵ３に電気的に接続され、ＰＢＡセン
サ１２により検出された吸気管５内の絶対圧ＰＢＡは電
気信号に変換されてＥＣＵ３に供給される。

【００２０】燃料噴射弁１３は、エンジン１とスロット
ルボディ７との間且つ吸気管５の図示しない吸気弁の少
し上流側に各気筒毎に設けられている。各燃料噴射弁１
３は第１の燃料供給管１４を介して燃料ポンプ１５に接
続されると共にＥＣＵ３に電気的に接続され、該ＥＣＵ
３からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。

【００２１】エンジン１の排気管４０の途中に排気濃度
センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）４１が配設さ
れ、該Ｏ２センサ４１は排気ガス中の酸素濃度を検出し
てその電気信号をＥＣＵ３に供給する。

【００２２】しかして、前記蒸発燃料処理系５０は、燃
料供給時に開蓋されるフィラーキャップ１６を備えた第
１の燃料タンク１７と、第１の燃料供給管１４から分岐
された第２の燃料供給管１８を介して前記第１の燃料タ
ンク１７内の燃料が導入される第２の燃料タンク１９
と、吸着剤としての活性炭２０が内蔵されると共にゼオ
ライトやチヤコールトラップ等の蓄熱剤からなる保温部
２１が周設されたキャニスタ２２と、該キャニスタ２２
に接続されたパージ管１０の途中に介装されたパージ制
御弁２４と、該パージ制御弁２４の上流側（キャニスタ
２２の直下流）に配された気化燃料流量計２５と、一端
がパージ制御弁２４と気化燃料流量計２５との間から分
岐されると共に、他端が第２の燃料タンク１９に接続さ
れた接続管２６と、該接続管２６に介装されたファン２
７と、該ファン２７の上流側に配されて空気供給管９と
の連通路切換を行う第１の切換弁２８とを備えている。
２９はリターンパイプであって、第１の燃料タンク１７
から第２の燃料タンク１９に導入された燃料は、該リタ
ーンパイプ２９をオーバーフローすることにより該リタ
ーンパイプ２９を介して第１の燃料タンク１７に還流さ
れる。３０は逆止弁である。

【００２３】さらに、前記気化燃料流量計２５は、ＥＣ
Ｕ３に電気的に接続され、該気化燃料流量計２５により
検出された出力信号がＥＣＵ３に供給される。パージ制
御弁２４、ファン２７、第１の切換弁２８は夫々ＥＣＵ
３に電気的に接続され、ＥＣＵ３からの信号によりその
作動状態が制御される。また、第２の燃料タンク１９の
下部にヒータ３１が配設されると共に、該ヒータ３１は
ＥＣＵ３に電気的に接続され、ＥＣＵ３からの信号によ
りその作動が制御される。さらに、ヒータ３１には通水
路３２が形成され、水流ポンプ（図示せず）からの冷却
水が循環するように構成されている。また、３３は第２
の切換弁であって、ヒータ３１が非作動状態にあるとき
は冷却水がヒータ３１内に流れるのを阻止する構成とさ
れている。

【００２４】ＥＣＵ３は、上述の各種センサからの入力
信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、
アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を
有する入力回路と、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」
という）と、該ＣＰＵで実行される演算プログラムや演
算結果等を記憶する記憶手段と、前記燃料噴射弁１３や
パージ制御弁２４、さらにはファン２７等に駆動信号を
供給する出力回路とを備えている。

【００２５】さらに、ＥＣＵ３（ＣＰＵ）は上述の各種
エンジンパラメータ信号に基づいて、フィードバック制
御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエ
ンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態
に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに
同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算す
る。

【００２６】ＴＯＵＴ＝ＴｉＭ×ＫＣＭＤＭ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１）ここで、ＴｉＭはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧
ＰＢＡとに応じて設定される基本燃料噴射時間であっ
て、このＴｉＭ値を決定するためのＴｉＭマップがＥＣ
Ｕ３の記憶手段（ＲＯＭ）に記憶されている。

【００２７】ＫＣＭＤＭは修正目標空燃比係数であっ
て、エンジンの運転状態に応じて設定される目標空燃比
係数ＫＣＭＤに燃料冷却補正係数ＫＥＴＶを乗算するこ
とによって算出される。また、該燃料冷却補正係数ＫＥ
ＴＶは、燃料を実際に噴射することによる冷却効果によ
って吸入空気量が変化することを考慮して燃料噴射量を
予め補正するための係数であり、目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄの値に応じて設定される。

【００２８】ＫＯ２は空燃比補正係数であり、空燃比フ
ィードバック制御中はＯ２センサ４１によって検出され
た空燃比が目標空燃比に一致するように設定され、オー
プンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に
設定される。

【００２９】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される補正係数及び補正変数であっ
て、各気筒毎にエンジンの運転状態に応じた燃費特性や
加速特性等の諸特性の最適化が図られるような所定値に
設定される。

【００３０】しかして、上記内燃エンジンの蒸発燃料処
理装置においては、気化燃料流量計２５により検出され
た蒸発燃料が所定値以下のときに、ヒータ３１により第
２の燃料タンク１９を加熱すると共に前記ファン２７を
駆動して第２の燃料タンク１９に空気を供給することに
より、蒸発燃料の増量促進が図られる。

【００３１】図２は、上記蒸発燃料増量手段の制御手順
を示すフローチャートであって、本プログラムはイグニ
ッション・スイッチ（図示せず）のオン入力と同期して
実行される。

【００３２】まず、ステップＳ１では、気化燃料流量計
２５により検出された蒸発燃料量ＱＶが所定値ＱＶＬ以
下か否かを判別する。そして、ステップＳ１の答が肯定
（ＹＥＳ）のときは、蒸発燃料の増量を促進すべくファ
ン２７に「オン指令」を発し（ステップＳ２）、さら
に、ヒータ３１を作動させると共に第２の切換弁３３を
操作して冷却水をヒータ３１内に供給する（ステップＳ
３）。すなわち、ヒータ３１で第２の燃料タンク１９を
加熱すると共に、空気供給管９及び接続管２６を介して
吸気管５からの第２の燃料タンク１９に空気を圧送し、
第２の燃料タンク１９における蒸発燃料の増量発生を促
進する。

【００３３】その後、再びステップＳ１に戻り、ＱＶ＜
ＱＶＬが成立するか否かを判別する。そして、その答が
肯定（ＹＥＳ）のときは、上述したＳ２，Ｓ３のステッ
プを繰り返す一方、ステップＳ１の答が否定（ＮＯ）と
なったときはステップＳ４及びＳ５を実行して本プログ
ラムを終了する。すなわち、ステップＳ１の答が否定
（ＮＯ）のときは、パージ管１０を介して吸気管５に流
入するパージ流量が比較的多く、低温始動時にも所望の
気化燃料をエンジンに供給することができる判断して、
ファン２７を「オフ状態」とし（ステップＳ２１）、さ
らにヒータ３１をオフ状態とすると共に、切換弁３３を
操作して冷却水のヒータ３１内への流入を遮断し、本プ
ログラムを終了する。

【００３４】図３は、燃料噴射量制御ルーチンのフロー
チャートであって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの
発生と同期して実行される。

【００３５】まず、ステップＳ１１では、エンジン回転
数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びエンジン冷却水温Ｔ
Ｗを検出する。

【００３６】次いで、ステップＳ１２では、数式（１）
に基づき燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。次に、ステ
ップＳ１３ではエンジンが完爆状態にあるか否かを判別
する。ここで完爆状態にあるか否かはエンジン回転数Ｎ
Ｅが所定回転数以上の状態を所定時間以上継続したか否
かにより判断される。そして、その答が否定（ＮＯ）の
ときはステップＳ１１に戻る一方、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときはステップＳ１４に進み、Ｖ／Ｌマップを検
索して気液比率Ｖ／Ｌを決定する。

【００３７】Ｖ／Ｌマップは、具体的には図４に示すよ
うに、エンジン冷却水温ＴＷ０〜ＴＷ６（例えば、２５
℃〜９０℃）に対してマップ値Ｖ／Ｌ０〜Ｖ／Ｌ６（但
し、Ｖ／Ｌ＝１００）が与えられており、気液比率Ｖ／
Ｌは、このＶ／Ｌマップを検索することにより読み出さ
れ、或いは補間法により算出される。尚、このＶ／Ｌマ
ップは、低温始動時に、より多くの蒸発燃料が必要とさ
れるため、エンジン冷却水温ＴＷが低くなるに連れて、
気液比率Ｖ／Ｌが大きくなるように設定されている。

【００３８】次に、ステップＳ１５では数式（２）に基
づき必要パージ流量ＱＰを算出する。

【００３９】ＱＰ＝Ｑ×（Ｖ／Ｌ） …（２）ここでＱは燃料噴射時間ＴＯＵＴを流量換算した燃料噴
射流量である。

【００４０】次に、ステップＳ１６では、数式（３）に
基づき修正燃料噴射時間ＴＯＵＴＭを算出する。

【００４１】ＴＯＵＴＭ＝ＴＯＵＴ−ＴＰ …（３）ここで、ＴＰは必要パージ流量ＱＰが燃料噴射弁１３か
ら噴射された場合の燃料噴射時間である。

【００４２】次いで、ステップＳ１７では必要パージ流
量ＱＰに基づきパージ制御弁２４をデューティ制御し、
さらにステップＳ１８で所定の空燃比フィードバック制
御の実行指令を発して本プログラムを終了する。

【００４３】このように上記実施例においては、気化燃
料流量計の検出結果に応じてエンジンに供給される気化
燃料の必要量を常に確保することができると共に、エン
ジン冷却水温ＴＷに応じて決定される気液比率に応じて
パージ流量及び燃料噴射量の決定がなされる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、燃料タン
クと、蒸発燃料を吸着貯蔵するキャニスタと、該キャニ
スタと吸気系とを接続するパージ通路とを備えた内燃エ
ンジンの蒸発燃料処理装置において、前記キャニスタ直
下流の前記パージ通路に介装された流量計と、該流量計
の検出結果が所定流量以下の場合に前記燃料タンク内か
ら発生する蒸発燃料の増量を行う燃料タンクへの空気供
給量を増量する空気供給増量手段と、燃料タンク加熱手
段とを有しているので、前記流量計により計測された気
化燃料が所定流量以下のときは、空気供給増量手段によ
り燃料タンク内に空気が増量供給されると共に燃料タン
ク加熱手段により燃料タンクが加熱され、これにより蒸
発燃料の増量が促進され、したがって、低温始動時にお
いても大量の蒸発燃料をエンジンに供給することがで
き、これにより排気特性向上を図ることが可能となる。

【００４５】また、本発明は、燃料タンクと、蒸発燃料
を吸着貯蔵するキャニスタと、該キャニスタと吸気系と
を接続するパージ通路とを備えた内燃エンジンの蒸発燃
料処理装置において、前記キャニスタ直下流の前記パー
ジ通路に介装された流量計と、該流量計の検出結果が所
定流量以下の場合、前記燃料タンク内から発生する蒸発
燃料の増量を行う蒸発燃料増量手段とを有し、エンジン
冷却水温を検出する水温検出手段と、前記パージ通路を
介して前記キャニスタからエンジンに供給される蒸発燃
料と前記燃料タンクからエンジンに直接供給される液体
燃料との気液比率を前記エンジン冷却水温に応じて決定
する気液比率決定手段と、前記気液比率に応じて前記パ
ージ通路を通過するパージ流量を制御するパージ制御弁
と、前記気液比率に応じて燃料噴射量を設定する燃料噴
射量設定手段とを備えているので、所望の水温に応じて
設定された気液比率に応じてパージ通路からの所望の気
化燃料と燃料噴射弁からの所望の液体燃料とがエンジン
に供給され、低温始動時においても高精度な燃料噴射制
御を行うことができ、低温始動時における排気効率の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃エンジンの蒸発燃料処理装置
の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】蒸発燃料増量手段の制御手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】燃料噴射量制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】Ｖ／Ｌマップである。

【符号の説明】

１内燃エンジン３ＥＣＵ（蒸発燃料増量手段）５吸気管１７第１の燃料タンク１９第２の燃料タンク２２キャニスタ２５流量計２７ファン（空気供給増量手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクと、蒸発燃料を吸着貯蔵する
キャニスタと、該キャニスタと吸気系とを接続するパー
ジ通路とを備えた内燃エンジンの蒸発燃料処理装置にお
いて、前記キャニスタ直下流の前記パージ通路に介装された流
量計と、該流量計の検出結果が所定流量以下の場合に前
記燃料タンク内から発生する蒸発燃料の増量を行う燃料
タンクへの空気供給量を増量する空気供給増量手段と、
燃料タンク加熱手段とを有していることを特徴とする内
燃エンジンの蒸発燃料処理装置。
【請求項２】燃料タンクと、蒸発燃料を吸着貯蔵する
キャニスタと、該キャニスタと吸気系とを接続するパー
ジ通路とを備えた内燃エンジンの蒸発燃料処理装置にお
いて、前記キャニスタ直下流の前記パージ通路に介装された流
量計と、該流量計の検出結果が所定流量以下の場合、前
記燃料タンク内から発生する蒸発燃料の増量を行う蒸発
燃料増量手段とを有し、エンジン冷却水温を検出する水温検出手段と、前記パー
ジ通路を介して前記キャニスタからエンジンに供給され
る蒸発燃料と前記燃料タンクからエンジンに直接供給さ
れる液体燃料との気液比率を前記エンジン冷却水温に応
じて決定する気液比率決定手段と、前記気液比率に応じ
て前記パージ通路を通過するパージ流量を制御するパー
ジ制御弁と、前記気液比率に応じて燃料噴射量を設定す
る燃料噴射量設定手段とを備えていることを特徴とする
内燃エンジンの蒸発燃料処理装置。