JP3503479B2 - 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置

Info

Publication number
JP3503479B2
JP3503479B2 JP20057998A JP20057998A JP3503479B2 JP 3503479 B2 JP3503479 B2 JP 3503479B2 JP 20057998 A JP20057998 A JP 20057998A JP 20057998 A JP20057998 A JP 20057998A JP 3503479 B2 JP3503479 B2 JP 3503479B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
internal combustion
purge
combustion engine
lean
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP20057998A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000027716A (ja
Inventor
直也 高木
義彦 兵道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP20057998A priority Critical patent/JP3503479B2/ja
Priority to US09/335,795 priority patent/US6283088B1/en
Priority to EP99112947A priority patent/EP0972931B1/en
Priority to DE69915548T priority patent/DE69915548T2/de
Publication of JP2000027716A publication Critical patent/JP2000027716A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3503479B2 publication Critical patent/JP3503479B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • F02B31/085—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3076—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special conditions for selecting a mode of combustion, e.g. for starting, for diagnosing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B2031/006—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air intake valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48—Tumble motion in gas movement in cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0015—Controlling intake air for engines with means for controlling swirl or tumble flow, e.g. by using swirl valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素過剰状態の混
合気を燃焼可能な希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置
に関し、特に希薄燃焼実行時に混合気の形態を乱すこと
なく蒸発燃料を処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関として
は、燃料消費量の低減を図るべく、理論空燃比より高い
空燃比（酸素過剰状態）の混合気を燃焼可能な希薄燃焼
内燃機関の開発が進められている。このような希薄燃焼
内燃機関としては、例えば、その噴孔が燃焼室内に臨む
よう燃料噴射弁が取り付けられた筒内噴射式の内燃機関
が知られている。
【０００３】筒内噴射式内燃機関は、低負荷運転領域で
は、吸気行程において燃焼室内に新気を導入し、続く圧
縮行程において燃料噴射弁から燃料を噴射し、点火栓の
近傍のみに可燃な混合気を形成する。つまり、燃焼室内
の混合気は、点火栓近傍が可燃混合気層となり、それ以
外の領域が空気層となる、いわゆる成層化状態となる。
成層化された混合気は、点火栓近傍の可燃混合気層を着
火源として燃焼される。
【０００４】また、筒内噴射式内燃機関は、中負荷運転
領域では、吸気行程において燃焼室内に新気を導入する
と同時に、燃料噴射弁から燃料を噴射する。その際、燃
料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料の量に対する新
気の量（所謂、空燃比）が理論空燃比より高くなる量で
ある。この場合、燃焼室内の略全域にわたって、燃料と
新気とが均質に混ざり合ったリーン混合気が形成され
る。
【０００５】続いて、筒内噴射式内燃機関は、高負荷運
転領域では、吸気行程において燃焼室内に新気を導入す
ると同時に、燃料噴射弁から燃料を噴射する。その際、
燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料の量に対する
新気の量（所謂、空燃比）が略理論空燃比となる量であ
る。この場合、燃焼室内の全域にわたって、燃料と新気
とが均質に混ざり合ったストイキ混合気が形成される。
【０００６】このように筒内噴射式内燃機関は、低中負
荷運転領域において希薄燃焼を実現することができるの
で、燃料消費量を大幅に軽減することができる。
【０００７】一方、内燃機関には、燃料タンク等で発生
した蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置が併設されて
いる。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生した
蒸発燃料を一旦貯留するチャコールキャニスタと、チャ
コールキャニスタ内に大気を導入する大気導入通路と、
スロットル弁下流の吸気通路内で発生する吸気管負圧を
チャコールキャニスタ内へ導入する負圧導入通路と、負
圧導入通路に設けられる流量制御弁とから構成される。
【０００８】このように構成された蒸発燃料処理装置で
は、流量制御弁が閉弁されているときに、燃料タンク内
で発生した蒸発燃料がチャコールキャニスタに内装され
る活性炭等の吸着剤に吸着される。
【０００９】そして、流量制御弁が開弁されると、吸気
通路内で発生する吸気管負圧が負圧導入通路を介してチ
ャコールキャニスタに印加されチャコールキャニスタ内
に大気導入通路からの大気が吸い込まれる。チャコール
キャニスタ内に吸い込まれた大気は、負圧導入通路を介
して吸気通路内に吸い込まれる。このように、流量制御
弁が開弁されると、チャコールキャニスタを貫流する大
気の流れが発生する。
【００１０】上記した大気の貫流により吸着剤に吸着さ
れていた蒸発燃料が脱離され、大気とともに吸気通路へ
導かれる。吸気通路へ導かれた蒸発燃料及び大気は、吸
気通路上流から流れてきた新気と混ざり合いながら内燃
機関の燃焼室へ導入され、燃料噴射弁から噴射される燃
料とともに燃焼及び処理される。
【００１１】このような蒸発燃料処理装置を筒内噴射式
内燃機関に適用した場合、筒内噴射式内燃機関が成層燃
焼運転状態にあると、蒸発燃料と新気とが混じり合いな
がら燃焼室内に供給されるため、燃焼室内が成層化状態
とならず、あるいは可燃混合気層が燃料過剰状態とな
り、燃焼状態の悪化やエミッションの悪化を招く虞があ
る。
【００１２】このような問題に対し、特開平４−１９４
３５４号公報に記載された筒内噴射式内燃機関が知られ
ている。この筒内噴射式内燃機関は、機関負荷が予め定
められた認定負荷より大きいときのみ蒸発燃料を吸気通
路に供給する。つまり、内燃機関が均質燃焼運転状態に
あるときのみ蒸発燃料を吸気通路に供給し、燃焼を不安
定にすることなく蒸発燃料を処理しようとするものであ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した特
開平４−１９４３５４号公報に記載された筒内噴射式内
燃機関では、均質燃焼運転のときのみ蒸発燃料のパージ
が実行されるため、チャコールキャニスタ内に大量の蒸
発燃料が貯留されている場合は、蒸発燃料をパージしき
れなく虞がある。
【００１４】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものであり、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能
な希薄燃焼内燃機関、特に筒内噴射式の希薄燃焼内燃機
関において、希薄燃焼運転時（成層燃焼運転時）に燃焼
室内の混合気の状態を乱すことなく蒸発燃料のパージを
実行することができる技術を提供することにより、燃焼
状態やエミッションを悪化させることなく効率的に蒸発
燃料を処理することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明にかかる希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理方
法は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼内燃
機関に併設される燃料タンクで発生した蒸発燃料を、パ
ージ通路を介して前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路に導
き、吸気とともに燃焼室に供給して燃焼及び処理する希
薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理方法であって、前記吸気
通路から前記燃焼室にかけて吸気の旋回流を発生させ、
前記吸気通路に導かれた蒸発燃料を前記旋回流にのせて
燃焼室内に供給することにより、前記燃焼室内で偏在ガ
スを形成させることを特徴とする。
【００１６】このような方法では、蒸発燃料は、吸気の
旋回流に乗って燃焼室内に供給され、燃焼室内で偏在ガ
スを形成する。ここで、希薄燃焼内燃機関が混合気を可
燃混合気層と空気層とに分割して燃焼を行う、いわゆる
成層燃焼運転を実現可能な筒内噴射式の希薄燃焼内燃機
関である場合は、前記偏在ガスを可燃混合気層と空気層
との何れか一方の層内に存在させることにより、パージ
による成層化の乱れが防止される。つまり、希薄燃焼内
燃機関が希薄燃焼運転状態（成層燃焼運転状態）にある
ときに蒸発燃料のパージを行っても、燃焼室内の混合気
の状態が乱れることがない。
【００１７】尚、ここでいう旋回流は、気筒の軸方向と
垂直な面において旋回するスワール流や、気筒の軸方向
において旋回するタンブル流、あるいはスワール流とタ
ンブル流を組み合わせたもの等を含むものとする。
【００１８】次に、本発明にかかる希薄燃焼内燃機関の
蒸発燃料処理装置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能
な希薄燃焼内燃機関と、前記希薄燃焼内燃機関に併設さ
れる燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、パージ通路を
介して前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路へ導くパージ制
御手段と、前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路から燃焼室
にかけて吸気の旋回流を発生させる旋回流発生手段と、
前記吸気通路に導かれた蒸発燃料を前記旋回流にのせて
燃焼室内に供給することにより燃焼室内で偏在ガスを形
成させる偏在ガス形成手段と、を備えることを特徴とす
る。
【００１９】このように構成された蒸発燃料処理装置で
は、パージ制御手段が燃料タンク内で発生した蒸発燃料
を希薄燃焼内燃機関の吸気通路に導く。そして、偏在ガ
ス形成手段は、吸気通路に導かれた蒸発燃料を、旋回流
発生手段により発生させられた旋回流にのせて燃焼室へ
供給し、燃焼室内で偏在ガスを形成させる。
【００２０】ここで、希薄燃焼内燃機関が成層燃焼運転
を実現可能な筒内噴射式の希薄燃焼内燃機関である場合
は、上記した偏在ガスを可燃混合気層と空気層との何れ
か一方の層内に存在させることにより、成層化を乱すこ
となく蒸発燃料のパージを行うことが可能となる。
【００２１】尚、蒸発燃料処理装置は、偏在ガスと燃料
噴射弁から噴射された燃料とを混合させるべく、パージ
制御手段と燃料噴射弁との少なくとも一方を制御する燃
料供給状態制御手段を更に備えるようにしてもよい。こ
の場合、燃焼室内の混合気は、偏在ガスと噴射燃料とか
らなる可燃混合気層と空気層とに成層化される。
【００２２】また、蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料の濃
度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、蒸発燃料濃度検
出手段により検出された濃度が所定濃度未満である場合
は、偏在ガスと燃料噴射弁から噴射された燃料とを混合
させるべくパージ制御手段と燃料噴射弁との少なくとも
一方を制御し、濃度検出手段により検出された濃度が所
定濃度以上である場合は、偏在ガスと燃料噴射弁からの
噴射燃料とが互いに独立した偏在ガスを形成するようパ
ージ制御手段と燃料噴射弁との少なくとも一方を制御す
る燃料供給状態制御手段とを更に備えるようにしてもよ
い。
【００２３】これは、蒸発燃料濃度が所定濃度以上の場
合に、偏在ガスと噴射燃料とを混合させて可燃混合気層
を形成すると、可燃混合気層が燃料過剰状態となり、失
火等を招く虞があるからである。
【００２４】一方、本発明にかかる希薄燃焼内燃機関の
蒸発燃料処理装置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能
な希薄燃焼内燃機関と、前記希薄燃焼内燃機関に併設さ
れる燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、パージ通路を
介して前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路に設けられたパ
ージポートへ導くパージ制御手段とを備える希薄燃焼内
燃機関の蒸発燃料処理装置であり、前記パージポート
は、蒸発燃料が吸気と混合せずに燃焼室内で偏在ガスを
形成する位置に配置されたことを特徴とするようにして
もよい。
【００２５】このように構成された蒸発燃料処理装置
は、例えば、混合気を可燃混合気層と空気層とに分割し
て燃焼を行う、いわゆる成層燃焼運転を実現可能な筒内
噴射式の希薄燃焼内燃機関において、蒸発燃料が燃焼室
内で偏在ガスを形成するため、蒸発燃料からなる偏在ガ
スを可燃混合気層と空気層との何れか一方の層内に存在
させることが可能となる。この結果、希薄燃焼内燃機関
の成層燃焼運転時に蒸発燃料のパージが行われても、燃
焼室内の混合気の状態が乱れることがない。
【００２６】ここで、前記蒸発燃料処理装置は、偏在ガ
スと燃料噴射弁から噴射された燃料とを混合させるべ
く、パージ制御手段と燃料噴射弁との少なくとも一方を
制御する燃料供給状態制御手段を更に備えるようにして
もよい。この場合、偏在ガスと燃料噴射弁から噴射され
た燃料とが混合して可燃混合気層を形成するので、燃焼
室内の成層化が保たれる。
【００２７】また、蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料の濃
度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、この蒸発燃料濃
度検出手段により検出された濃度が所定濃度未満である
場合は、偏在ガスと燃料噴射弁から噴射された燃料とを
混合させるべくパージ制御手段と燃料噴射弁との少なく
とも一方を制御し、濃度検出手段により検出された濃度
が所定濃度以上である場合は、偏在ガスと燃料噴射弁か
らの噴射燃料とが互いに独立した偏在ガスを形成するよ
うパージ制御手段と燃料噴射弁との少なくとも一方を制
御する燃料供給状態制御手段とを備えるようにしてもよ
い。
【００２８】さらに、蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料濃
度検出手段により検出された濃度が所定濃度を越える場
合に蒸発燃料のパージを制限するパージ制御手段を備え
るようにしてもく、蒸発燃料濃度検出手段により検出さ
れた濃度が所定濃度を超えている場合に希薄燃焼内燃機
関の燃焼形態を変更する燃焼形態変更手段を備えるよう
にしてもよい。
【００２９】また、希薄燃焼内燃機関が燃焼室内に吸気
の旋回流を発生させる旋回流発生手段を備えている場合
は、パージ制御手段は、旋回流の状態に応じて蒸発燃料
のパージを制御するようにしてもよい。
【００３０】また、希薄燃焼内燃機関が吸気弁と排気弁
との少なくとも一方の開閉時期を可変にする可変バルブ
タイミング機構を備えている場合は、パージ制御手段
は、前記吸気弁と前記排気弁とのオーバーラップ時期に
応じてパージの実行時期を切り換えるようにしてもよ
い。この場合、パージ制御手段は、例えば、吸排気弁の
オーバーラップ時期とパージの実行時期とが重ならない
ようにし、パージガスの吸気通路への逆流あるいは排気
通路への流出による空燃比の乱れや排気エミッションの
悪化を防止する。
【００３１】一方、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、
複数の気筒を備えるとともに酸素過剰状態の混合気を燃
焼可能な希薄燃焼内燃機関と、前記希薄燃焼内燃機関に
併設される燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、パージ
通路を介して前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路に設けら
れたパージポートへ導くパージ制御手段とを備える希薄
燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であり、前記パージ制
御手段は、前記複数の気筒のうち特定の気筒にのみ蒸発
燃料を供給することを特徴としてもよい。この場合、例
えば、希薄燃焼内燃機関が成層燃焼運転状態にあるとき
は、１気筒のみを均質燃焼とし、その気筒にのみ蒸発燃
料をパージすることが可能となり、希薄燃焼内燃機関の
燃焼状態を安定させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸発燃料処理
装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３３】〈実施の形態１〉図１は、本発明に係る蒸
発燃料処理装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を備え
るとともに、各気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射
弁９を備えた４サイクルの筒内噴射式内燃機関である。
【００３４】内燃機関１は、複数の気筒２及び冷却水路
１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリン
ダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａ
とを備える。
【００３５】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸であるクランクシャフト４が回転自在に支持され、こ
のクランクシャフト４は、各気筒２内に摺動自在に装填
されたピストン３と連結される。
【００３６】前記ピストン３の上方には、ピストン３の
頂面とシリンダヘッド１ａとに囲まれた燃焼室５が形成
される。前記シリンダヘッド１ａには、燃焼室５に臨む
よう点火栓６が取り付けられ、この点火栓６には、点火
栓６に駆動電流を印加するためのイグナイタ６ａが接続
される。
【００３７】さらに、前記シリンダヘッド１ａには、２
つの吸気ポート７と２つの排気ポート８の開口端が燃焼
室５に臨むよう形成されるとともに、その噴孔が燃焼室
５に臨むよう燃料噴射弁９が取り付けられる。
【００３８】前記吸排気ポート７、８の各開口端は、シ
リンダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁７０及
び排気弁８０により開閉され、これら吸排気弁７０、８
０は、シリンダヘッド１ａに回転自在に支持されたイン
テーク側カムシャフト１１及びエキゾースト側カムシャ
フト１２により進退駆動される。
【００３９】前記インテーク側カムシャフト１１及び前
記エキゾースト側カムシャフト１２は、図示しないタイ
ミングベルトを介してクランクシャフト４と連結され、
クランクシャフト４の回転トルクがタイミングベルトを
介してインテーク側カムシャフト１１及びエキゾースト
側カムシャフト１２へ伝達される。
【００４０】各気筒２に連通する２つの吸気ポート７の
うちの一方の吸気ポート７は、シリンダヘッド１ａ外壁
に形成された開口端から燃焼室５に臨む開口端へ向かっ
て直線状に形成された流路を有するストレートポートで
構成され、他方の吸気ポート７は、シリンダヘッド１ａ
外壁の開口端から燃焼室５の開口端へ向かって、気筒２
の軸方向と垂直な面において旋回するよう形成された流
路を有するヘリカルポートで構成される。
【００４１】前記各吸気ポート７は、シリンダヘッド１
ａに取り付けられる吸気枝管１６の各枝管と連通する。
２つの吸気ポート７のうちのストレートポートと連通す
る枝管には、その枝管内の流量を調節するスワールコン
トロールバルブ１０が設けられる。前記スワールコント
ロールバルブ１０には、ステップモータ等からなり、印
加電流に応じてスワールコントロールバルブ１０を開閉
駆動するアクチュエータ１０ａと、スワールコントロー
ルバルブ１０の開度に対応した電気信号を出力するＳＣ
Ｖポジションセンサ１０ｂとが取り付けられる。
【００４２】前記吸気枝管１６は、サージタンク１７に
接続され、このサージタンク１７は、吸気管１８を介し
てエアクリーナボックス１９と接続される。前記サージ
タンク１７には、サージタンク１７内の圧力に対応した
電気信号を出力するバキュームセンサ２０が取り付けら
れる。
【００４３】前記吸気管１８には、吸気管１８内の流量
を調節するスロットル弁２１が取り付けられる。このス
ロットル弁２１には、印加電流に応じてスロットル弁２
１を開閉駆動するステップモータ等からなるアクチュエ
ータ２２と、スロットル弁２１の開度に対応した電気信
号を出力するスロットルポジションセンサ２３とが取り
付けられる。
【００４４】さらに、前記スロットル弁２１には、アク
セルペダル２４に連動して回転するアクセルレバー（図
示せず）が併設され、このアクセルレバーには、アクセ
ルレバーの回転位置（アクセルペダル２４の踏み込み
量）に対応した電気信号を出力するアクセルポジション
センサ２５が取り付けられる。
【００４５】前記スロットル弁２１より上流の吸気管１
８には、吸気管１８内を流れる新気の質量（吸入空気質
量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ２
６が取り付けられる。
【００４６】一方、各排気ポート８は、前記シリンダヘ
ッド１ａに取り付けられる排気枝管２７の各枝管と連通
し、この排気枝管２７は、第１の触媒２８を介して排気
管２９に接続される。前記排気管２９は、下流にて図示
しないマフラと接続される。
【００４７】前記排気枝管２７には、排気枝管２７内を
流れる排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する
第１空燃比センサ３０が取り付けられる。前記排気管２
９の途中には、第２の触媒３１が設けられ、この第２の
触媒３１より下流の排気管２９には、前記第２の触媒３
１から流出した排気ガスの空燃比に対応した電気信号を
出力する第２空燃比センサ３２が取り付けられる。
【００４８】前記第１の触媒２８は、第２の触媒３１よ
り容量の小さい三元触媒であり、第２の触媒３１は、三
元触媒や窒素酸化物吸蔵還元型触媒等である。
【００４９】次に、内燃機関１には、燃料タンク３３
と、この燃料タンク３３内で発生した蒸発燃料を一旦貯
留するチャコールキャニスタ３４とが併設される。前記
燃料タンク３３と前記チャコールキャニスタ３４とは、
蒸発燃料通路３５を介して接続され、この蒸発燃料通路
３５の途中には、燃料タンク３３内の圧力に応じて蒸発
燃料通路３５内の流路を開閉するタンク内圧制御弁３６
が取り付けられる。
【００５０】前記タンク内圧制御弁３６は、正圧弁と負
圧弁とを組み合わせて構成され、前記正圧弁は、蒸発燃
料の増加により燃料タンク３３内の圧力が第１の所定値
以上になると開弁し、前記負圧弁は、燃料の減少により
燃料タンク３３内の圧力が第２の所定値（＜第１の所定
値）以下になると開弁する。
【００５１】前記チャコールキャニスタ３４には、大気
導入通路３７が接続され、この大気導入通路３７は、エ
アフローメータ２６とスロットル弁２１との間に位置す
る吸気管１８に接続される。
【００５２】前記チャコールキャニスタ３４には、負圧
導入通路３８が接続され、この負圧導入通路３８は、内
燃機関１の気筒数と同数の枝管３８ａに分割され、各枝
管３８ａは、各気筒２の吸気ポート７に接続される。詳
細には、負圧導入通路３８の各枝管３８ａは、図２に示
すように、吸気弁７０近傍の吸気ポート７に臨むよう形
成されたパージポート７０ａと連通する。
【００５３】前記各枝管３８ａの途中には、枝管３８ａ
内の流量を調節する電磁弁３９が取り付けられる。この
電磁弁３９は、開弁時間と閉弁時間との比率に相当する
デューティ比を有する駆動パルス信号により制御され
る。そして、電磁弁３９は、例えばデューティ比：０％
に相当する駆動パルス信号が印加された場合には全閉状
態となり、デューティ比：１００％に相当する駆動パル
ス信号が印加された場合には全開状態となる。
【００５４】尚、各気筒２には、ストレートポート７ａ
とヘリカルポート７ｂとの２つの吸気ポート７が連通す
るが、パージ７０ａは、２つの吸気ポート７のうちの何
れか一方に形成されればよい。本実施の形態では、パー
ジポート７０ａは、図２に示すように、各気筒２のヘリ
カルポート７ｂに形成されるものとする。
【００５５】前記チャコールキャニスタ３４を介して連
通する、大気導入通路３７と負圧導入通路３８と枝管３
８ａとは、本発明にかかるパージ通路を実現する（以
下、チャコールキャニスタ３４、大気導入通路３７、負
圧導入通路３８、枝管３８ａを総称してパージ通路４９
と記す）。
【００５６】ここで図１に戻り、内燃機関１には、機関
制御用の電子制御ユニット（Electronic Control Uni
t：ＥＣＵ）４０が併設されており、このＥＣＵ４０に
は、ＳＣＶポジションセンサ１０ｂ、バキュームセンサ
２０、スロットルポジションセンサ２３、アクセルポジ
ションセンサ２５、エアフローメータ２６、第１空燃比
センサ３０、及び第２空燃比センサ３２に加え、クラン
クシャフト４の端部に取り付けられたタイミングロータ
１３ａとタイミングロータ１３ａ近傍のシリンダブロッ
ク１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ１３ｂとから
なるクランクポジションセンサ１３や、シリンダブロッ
ク１ｂの冷却水路１ｃ内を流れる冷却水の温度を検出す
べくシリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ
１４等の各種センサが電気配線を介して接続される。
【００５７】さらに、ＥＣＵ４０には、イグナイタ６
ａ、燃料噴射弁９、アクチュエータ１０ａ、アクチュエ
ータ２２、電磁弁３９等が電気配線を介して接続され
る。
【００５８】ＥＣＵ４０は、前記各種センサからの出力
信号をパラメータとして内燃機関１の運転状態、チャコ
ールキャニスタ３４の蒸発燃料吸着状態等を判定し、そ
の判定結果に応じて、イグナイタ６ａ、燃料噴射弁９、
アクチュエータ１０ａ、アクチュエータ２２、及び電磁
弁３９等の各種制御を行う。
【００５９】ここで、ＥＣＵ４０は、図３に示すよう
に、双方向性バス４１により相互に接続された、ＣＰＵ
４２とＲＯＭ４３とＲＡＭ４４とバックアップＲＡＭ４
５と入力ポート４６と出力ポート４７とを備えるととも
に、前記入力ポート４６に接続されたＡ／Ｄコンバータ
（Ａ／Ｄ）４８を備える。
【００６０】前記入力ポート４６は、ＳＣＶポジション
センサ１０ｂとクランクポジションセンサ１３とスロッ
トルポジションセンサ２３とアクセルポジションセンサ
２５とから出力される信号を入力し、それらの出力信号
をＣＰＵ４２あるいはＲＡＭ４４へ送信する。
【００６１】さらに、前記入力ポート４６は、水温セン
サ１４とバキュームセンサ２０とエアフローメータ２６
と第１及び第２空燃比センサ３０及び３２とから出力さ
れる信号をＡ／Ｄ４８を介して入力し、それらの出力信
号をＣＰＵ４２あるいはＲＡＭ４４へ送信する。
【００６２】前記出力ポート４７は、前記ＣＰＵ４２か
ら出力される制御信号をイグナイタ６ａ、燃料噴射弁
９、アクチュエータ１０ａ、アクチュエータ２２、ある
いは電磁弁３９等へ出力する。
【００６３】前記ＲＯＭ４３は、燃料噴射量を決定する
ための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定す
るための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定す
るための点火時期制御ルーチン、蒸発燃料のパージ実行
時期を決定するためのパージ実行時期制御ルーチン、蒸
発燃料のパージを実行するためのパージ実行制御ルーチ
ン等のアプリケーションプログラムや、各種の制御マッ
プ等を記憶する。
【００６４】前記制御マップは、例えば、内燃機関１の
運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マ
ップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を
示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と
点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関
１の運転状態又はチャコールキャニスタ３４の状態と電
磁弁３９の開度との関係を示すパージ流量制御マップ、
内燃機関１の運転状態とパージ実行時期との関係を示す
パージタイミング制御マップ等である。
【００６５】前記ＲＡＭ４４は、各センサの出力信号や
ＣＰＵ４２の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、
例えば、クランクポジションセンサ１３の出力信号に基
づいて算出される機関回転数等である。そして、各セン
サの出力信号やＣＰＵ４２の演算結果等は、クランクポ
ジションセンサ１３が信号を出力する度に最新のデータ
に書き換えられる。
【００６６】前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関
１停止後もデータを保持する不揮発性のメモリである。
【００６７】前記ＣＰＵ４２は、前記ＲＯＭ４３に記憶
されたアプリケーションプログラムに従って動作し、各
センサの出力信号より内燃機関１の運転状態を判定し、
判定された運転状態と各制御マップとから燃料噴射量、
燃料噴射時期、スロットル弁２１の開度、点火時期、電
磁弁３９の開閉時期、電磁弁３９の開度（電磁弁３９制
御用デューティ比：ＤＰＧ）、パージ実行時における燃
料噴射量の補正量（燃料噴射補正量）ＦＰＧ等を算出す
る。そして、ＣＰＵ４２は、算出結果に基づいてイグナ
イタ６ａ、燃料噴射弁９、アクチュエータ１０ａ、アク
チュエータ２２、あるいは電磁弁３９に対する制御信号
を出力する。
【００６８】例えば、ＣＰＵ４２は、クランクポジショ
ンセンサ１３、アクセルポジションセンサ２５、あるい
はエアフローメータ２６の出力信号値より、内燃機関１
の運転状態が低負荷運転領域にあると判定した場合は、
成層燃焼を実現すべく、アクチュエータ１０ａへ制御信
号を送信してスワールコントロールバルブ１０の開度を
小さくし、アクチュエータ２２へ制御信号を送信してス
ロットル弁２１を実質的に全開状態とし、さらに各気筒
２の圧縮行程時に燃料噴射弁９に駆動電流を印加して圧
縮行程噴射を行う。
【００６９】この場合、各気筒２の燃焼室５には、吸気
行程時に主としてスワールポート７ｂからの新気が導入
され、強い旋回流（スワール流）が発生する。続く圧縮
行程では、燃料噴射弁９から噴射された燃料がスワール
流に従って燃焼室５内を旋回し、所定の時期に点火栓６
近傍へ移動する。このとき、燃焼室５内は、点火栓６の
近傍が可燃混合気層となり、且つその他の領域が空気層
となる、いわゆる成層状態となる。そして、ＣＰＵ４２
は、上記した所定の時期に、イグナイタ６ａを駆動して
点火栓６を点火する。この結果、燃焼室５内の混合気
（可燃混合気層と空気層とを含む）は、点火栓６近傍の
可燃混合気層を着火源として燃焼する。
【００７０】機関運転状態が中負荷運転領域にあると判
定した場合は、ＣＰＵ４２は、リーン混合気による均質
リーン燃焼を実現すべく、アクチュエータ１０ａへ制御
信号を送信してスワールコントロールバルブ１０の開度
を小さくし、さらに各気筒２の吸気行程時に燃料噴射弁
９に駆動電流を印加して吸気行程噴射を行う。この場
合、各気筒２の燃焼室５内の略全域にわたって、新気と
燃料とが均質に混じり合ったリーン混合気が形成され、
均質リーン燃焼が実現される。
【００７１】機関運転状態が高負荷運転領域にあると判
定した場合は、ＣＰＵ４２は、理論空燃比近傍の混合気
による均質燃焼を実現すべく、アクチュエータ１０ａへ
制御信号を送信してスワールコントロールバルブ１０を
全開状態とし、スロットル弁２１がアクセルペダル２４
の踏み込み量（アクセルポジションセンサ２５の出力信
号値）に対応した開度となるようアクチュエータ２２へ
制御信号を送信し、さらに各気筒２の吸気行程時に燃料
噴射弁９に駆動電流を印加して吸気行程噴射を行う。こ
の場合、各気筒２の燃焼室５内の略全域にわたって、新
気と燃料とが均質に混じり合った理論空燃比の混合気が
形成され、均質燃焼が実現される。
【００７２】尚、ＣＰＵ４２は、成層燃焼制御から均質
燃焼制御へ移行する際、あるいは均質燃焼制御から成層
燃焼制御へ移行する際に、内燃機関１のトルク変動を防
止すべく各気筒２の圧縮行程時と吸気行程時の二回に分
けて燃料噴射弁９に駆動電流を印加する。この場合、各
気筒２の燃焼室５内には、点火栓６の近傍に可燃混合気
層が形成されるとともに、その他の領域にリーン混合気
層が形成され、いわゆる弱成層燃焼が実現される。
【００７３】また、ＣＰＵ４２は、機関運転状態がアイ
ドル運転領域にあると判定した場合は、実際の機関回転
数を目標アイドル回転数に収束させるために必要な吸入
空気量を確保すべくスロットル弁２１の開度を制御す
る、いわゆるアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）
のフィードバック制御を行う。
【００７４】次に、ＣＰＵ４２は、蒸発燃料のパージを
実行するにあたり、通常は電磁弁３９を閉弁するよう制
御を行う。この状態で燃料タンク３３内の蒸発燃料が増
加して燃料タンク３３内の圧力が第１の所定値を越える
と、タンク内圧制御弁３６の正圧弁が開弁し、蒸発燃料
通路３５が導通状態となる。そして、燃料タンク３３内
の蒸発燃料は、蒸発燃料通路３５を介してチャコールキ
ャニスタ３４内に導入され、チャコールキャニスタ３４
に内装された活性炭等の吸着剤に一旦吸着される。
【００７５】また、ＣＰＵ４２は、所定時間毎に蒸発燃
料のパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。
このパージ実行条件としては、例えば、内燃機関１や第
１及び第２の触媒２８、３１の暖機が完了している、燃
料噴射弁９からの燃料噴射量が所定量以上である、ある
いは内燃機関１の始動後所定時間以上経過している等の
条件を例示することができる。
【００７６】上記したようなパージ実行条件が成立して
いると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１の燃
焼形態、すなわち内燃機関１が成層燃焼運転状態、弱成
層燃焼運転状態、均質リーン燃焼運転状態、あるいは均
質燃焼運転状態にあるかを判別し、判別された燃焼形態
に応じて各気筒２毎のパージ実行時期（各気筒２の電磁
弁３９開弁時期）を決定する。
【００７７】具体的には、アクセル開度と機関回転数と
燃焼状態との関係を示す燃焼状態制御マップが予めＲＯ
Ｍ４３に記憶されており、ＣＰＵ４２は、アクセル開度
と機関回転数とをパラメータとして前記燃焼状態制御マ
ップにアクセスし、内燃機関１の燃焼形態を判別する。
【００７８】内燃機関１の燃焼形態が均質リーン燃焼も
しくは均質燃焼であると判定した場合は、ＣＰＵ４２
は、パージガスを燃料噴射弁９からの噴射燃料と同様に
新気と均質に混合させるべく、各気筒２のパージ実行時
期を各気筒２の燃料噴射時期と同時期に設定する。
【００７９】内燃機関１の燃焼形態が成層燃焼もしくは
弱成層燃焼であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、パ
ージガスを燃焼室５内に偏在させるべく、各気筒２のパ
ージ実行時期を各気筒２の吸気行程内に設定する。
【００８０】具体的には、ＣＰＵ４２は、図４に示すよ
うに、成層燃焼運転時のパージ実行時期を、各気筒２の
吸気行程後半、すなわち吸気弁１１が閉弁する直前に設
定する。これは、パージガスと新気とが燃焼室５内で混
ざり合うのを極力抑え、パージガスを燃焼室５内に偏在
させるためである（以下、燃焼室５内に偏在するパージ
ガスをパージガス層と称する）。
【００８１】ところで、内燃機関１が成層燃焼運転状態
にあるときは、燃焼室５内に空気層と所定空燃比の可燃
混合気層とに分割された混合気を形成することにより、
酸素過剰状態における燃焼が実現されるため、上記した
パージガス層と可燃混合気層とが部分的に混合すると、
混合気の状態（成層状態）が乱れるばかりか、可燃混合
気層の空燃比が過剰にリッチとなり、内燃機関１の燃焼
状態が不安定になる。
【００８２】そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ４２
は、成層燃焼時のパージ実行時期を設定する際に、パー
ジガス層が可燃混合気層内に混在するようパージ実行時
期を設定するようにした。すなわち、ＣＰＵ４２は、燃
料噴射時に、パージガス層が燃料噴射弁９の近傍（燃料
噴射弁９の噴射範囲内）に位置するようパージ実行時期
を設定する。
【００８３】具体的には、燃焼室５内に偏在するパージ
ガス層は、スワール流にのって燃焼室５内を移動するた
め、ＣＰＵ４２は、パージの実行を開始してからパージ
ガス（層）が燃料噴射弁９の噴射範囲内へ移動するまで
に要する時間（噴射範囲内到達時間）を求め、次いで燃
料噴射時期から前記噴射範囲内到達時間を減算すること
によりパージ実行終了時期を算出する。
【００８４】前記噴射範囲内到達時間は、スワール流の
強さに応じて変化し、スワール流の強さは、機関回転
数、吸入空気量、スロットル弁開度、スワールコントロ
ールバルブ開度等に応じて変化するため、噴射範囲内到
達時間は、燃焼室５に導入される吸入空気に関するパラ
メータ（例えば、機関回転数、吸入空気量、スロットル
弁開度、スワールコントロールバルブ開度等）によって
特定することが可能である。本実施の形態では、機関回
転数と吸入空気量とスロットル弁開度とスワールコント
ロールバルブ開度と噴射範囲内到達時間との関係を予め
実験等により求めておき、それらの関係を示すマップ
（噴射範囲内到達時間制御マップ）をＲＯＭ４３の所定
領域に記憶しておくようにした。
【００８５】尚、前記噴射範囲内到達時間制御マップに
設定される噴射範囲内到達時間には、電磁弁３９が開弁
した時点からパージガスが燃焼室５内に導入される時点
までに要する時間、いわゆるパージガスの輸送遅れ時間
が含まれるものとする。
【００８６】この場合、ＣＰＵ４２は、機関回転数と吸
入空気量（エアフローメータ２６の出力信号値）とスロ
ットル弁開度（スロットルポジションセンサ２３の出力
信号値）とスワールコントロールバルブ開度（ＳＣＶポ
ジションセンサ１０ｂの出力信号値）とをパラメータと
してＲＯＭ４３の噴射範囲内到達時間制御マップへアク
セスして噴射範囲内到達時間を算出する。そして、ＣＰ
Ｕ４２は、前記噴射範囲内到達時間を各気筒２の燃料噴
射時期から減算してパージ実行終了時期を算出する。
【００８７】一方、ＣＰＵ４２は、チャコールキャニス
タ３４における蒸発燃料の吸着状態等をパラメータとし
てパージすべきパージガス量を決定し、決定されたパー
ジガス量と蒸発燃料濃度とに応じて燃料噴射補正量を算
出する。そして、ＣＰＵ４２は、燃料噴射量制御ルーチ
ンにて算出された基本燃料噴射量から前記燃料噴射量を
減算して実際の燃料噴射量を算出する。
【００８８】また、ＣＰＵ４２は、燃焼室５に導入され
る吸入空気に関するパラメータ（例えば、機関回転数、
吸入空気量、スロットル弁開度、スワールコントロール
バルブ開度等）により前記パージガス量をパージするの
に要する時間、すなわち電磁弁３９開弁時間を算出す
る。
【００８９】ＣＰＵ４２は、先に算出したパージ実行終
了時期から電磁弁３９開弁時間を減算して、パージ実行
開始時期を算出する。
【００９０】上記したように各気筒２のパージ実行開始
時期及びパージ実行終了時期を算出した後、ＣＰＵ４２
は、クランクポジションセンサ１３が信号を出力する都
度、クランクポジションセンサ１３の出力信号値（クラ
ンクシャフト４の回転位置（ＣＡ））と各気筒２のパー
ジ実行開始時期及びパージ実行終了とを比較する。
【００９１】パージ実行開始時期とクランクポジション
１３の出力信号値とが一致する気筒２を検出した場合
は、ＣＰＵ４２は、その気筒２に接続された枝管３８ａ
の電磁弁３９に、デューティ比：１００％に相当する駆
動パルス信号を印加する。これにより、電磁弁３９が全
開状態となり、前記気筒２に対するパージが開始され
る。尚、パージ実行時における電磁弁３９の開度は、全
開に限られるものではなく、例えば、機関運転状態（燃
焼状態、燃料噴射量、負荷、蒸発燃料濃度等）に応じて
適宜変更するようにしても良い。
【００９２】また、パージ実行終了時期とクランクポジ
ションセンサ１３の出力信号値とが一致する気筒２を検
出した場合は、ＣＰＵ４２は、その気筒２に接続された
枝管３８ａの電磁弁３９に、デューティ比：０％に相当
する駆動パルス信号を印加する。これにより、電磁弁３
９が全閉状態となり、前記気筒２に対するパージが終了
する。
【００９３】ある気筒２に接続された枝管３８ａの電磁
弁３９が開弁されたとき、前記枝管３８ａと、負圧導入
通路３８と、チャコールキャニスタ３４と、大気導入通
路３７とからなるパージ通路４９が導通状態となる。こ
のとき、前記パージ通路４９の上流にあたるスロットル
弁２１上流の吸気管１８内が略大気圧：ＰＡとなり、パ
ージ通路４９の下流にあたる吸気ポート７ａ内の圧力：
ＰＭが吸気管負圧の発生により負圧となるため、前記パ
ージ通路４９の上流と下流とで圧力差：△ＰＭ（＝ＰＡ
−ＰＭ）が生じる。
【００９４】上記した圧力差：△ＰＭにより、スロット
ル弁２１上流の吸気管１８内を流れる大気の一部がパー
ジ通路４９内に流れ込み、パージ通路４９を通ってヘリ
カルポート７ｂへ導かれる。つまり、パージ通路４９で
は、チャコールキャニスタ３４を貫流する大気の流れが
生じる。
【００９５】その際、チャコールキャニスタ３４内の吸
着剤に吸着されていた蒸発燃料は、大気の流れを受けて
吸着剤から脱離し、大気とともにヘリカルポート７ｂ内
に導入される。
【００９６】このようにヘリカルポート７ｂ内に導入さ
れた大気及び蒸発燃料（パージガス）は、ヘリカルポー
ト７ｂの上流から流れてきた新気とともに燃焼室５内に
流れ込む。その際、スワールコントロールバルブ１０の
開度が小さいため、燃焼室５７に吸入される新気の大部
分がヘリカルポート７ｂから流れ込み、強いスワール流
が発生する。さらに、パージポート７０ａと燃焼室５と
の距離が短いため、パージポート７０からヘリカルポー
トポート７ｂに導入されたパージガスは、新気と混ざり
合うことなくスワール流にのり、燃焼室５内の一部に偏
在するパージガス層（偏在ガス）を形成する（図５参
照）。このように、ヘリカルポート７ｂとスワールコン
トロールバルブ１０は、本発明にかかる旋回流発生手段
を実現し、ヘリカルポート７ｂに設けられたパージポー
ト７０は、本発明にかかる偏在ガス形成手段を実現す
る。
【００９７】続いて、前記したパージガス層は、スワー
ル流にのって燃焼室５内を旋回し、燃料噴射弁９の噴射
範囲内へ移動する。そして、パージガス層が燃料噴射弁
９の噴射範囲内へ移動した時点で燃料噴射弁９から燃料
が噴射され、パージガス層と燃料噴射弁９からの噴射燃
料とが混合して可燃混合気層を形成することになる（図
６参照）。このとき、燃料噴射弁９から噴射される燃料
量は、前記パージガス中の蒸発燃料量を見込んで減量補
正された量であるため、前記可燃混合気層の空燃比は、
所望の空燃比となる。
【００９８】このようにして形成された可燃混合気層
は、スワール流により点火栓６の近傍へ移動させられ、
次いで点火栓６により着火されて燃焼する（図７参
照）。
【００９９】上記した制御によれば、内燃機関１が成層
燃焼運転状態にある場合でも混合気の成層状態を乱すこ
となく蒸発燃料のパージを行うことが可能となる。
【０１００】尚、パージガス中の燃料濃度が過剰に高い
場合（パージガス中の蒸発燃料量が過剰に多い場合）
は、パージガス層と噴射燃料とからなる可燃混合気層が
燃料過剰状態となり、内燃機関１の燃焼状態が不安定に
あることが考えられるので、成層燃焼運転時におけるパ
ージの実行を禁止することが好ましい。
【０１０１】以下、具体的なパージ制御について述べ
る。
【０１０２】ＣＰＵ４２は、所定時間毎に図８に示すよ
うなパージ実行時期制御ルーチンを実行する。
【０１０３】パージ実行時期制御ルーチンでは、ＣＰＵ
４２は、Ｓ８０１においてパージ実行条件が成立してい
るか否かを判別する。
【０１０４】前記Ｓ８０１においてパージ実行条件が不
成立であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ８０８
へ進み、通常の燃料噴射制御を実行する。
【０１０５】前記Ｓ８０１においてパージ実行条件が成
立している判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ８０２へ
進み、ＲＡＭ４４から機関回転数とアクセル開度（アク
セルポジションセンサ２５の出力信号値）とを読み出
し、それら機関回転数とアクセル開度とに基づいて内燃
機関の燃焼形態を判別する。
【０１０６】Ｓ８０３では、ＣＰＵ４２は、別途の燃料
噴射量制御ルーチンを実行して基本燃料噴射量を算出す
る。その際、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０２で判別された
燃料形態に対応した燃料噴射量制御マップに基づいて基
本燃料噴射量を算出する。
【０１０７】Ｓ８０４では、ＣＰＵ４２は、チャコール
キャニスタ３４における蒸発燃料の吸着状態に基づいて
パージすべきパージガス量（１気筒当たりにパージすべ
きパージガス量）を算出する。尚、蒸発燃料の吸着状態
は、燃料タンク３３内の圧力、燃料タンク３３内の温
度、パージ実行時間、パージ停止時間、あるいはチャコ
ールキャニスタ３４の温度等をパラメータとして推定す
ることができる。
【０１０８】Ｓ８０５では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０
４で算出されたパージガス量とパージガス中の燃料濃度
とから実際にパージされる蒸発燃料量を算出する。ＣＰ
Ｕ４２は、前記蒸発燃料量に基づいて燃料噴射補正量を
決定し、前記Ｓ８０３で算出された基本燃料噴射量から
前記燃料噴射補正量を減算して実際の燃料噴射量を算出
する。
【０１０９】Ｓ８０６では、ＣＰＵ４２は、別途の燃料
噴射時期制御ルーチンを実行して燃料噴射時期を算出す
る。その際、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０２で判別された
燃焼形態に対応した燃料噴射時期制御マップと前記Ｓ８
０５で算出された燃料噴射量とに基づいて各気筒２の燃
料噴射時期を算出する。
【０１１０】Ｓ８０７では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０
２で判別された燃焼形態に応じてパージ実行開始時期及
びパージ実行終了時期を算出する。その際、内燃機関１
の燃焼形態が成層燃焼もしくは弱成層燃焼である場合
は、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４から、機関回転数と吸入
空気量（エアフローメータ２６の出力信号値）とスロッ
トル弁開度（スロットルポジションセンサ２３の出力信
号値）とスワールコントロールバルブ開度（ＳＣＶポジ
ションセンサ１０ｂの出力信号値）とを読み出す。そし
て、ＣＰＵ４２は、機関回転数と吸入空気量とスロット
ル弁開度とスワールコントロールバルブ開度とをパラメ
ータとしてＲＯＭ４３の噴射範囲内到達時間制御マップ
へアクセスし、噴射範囲内到達時間を算出する。
【０１１１】続いて、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０６で算
出された燃料噴射時期から前記噴射範囲内到達時間を減
算して、各気筒２のパージ実行終了時期を算出する。続
いて、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ８０４で算出された１気筒
当たりのパージガス量をパージ通路４９からヘリカルポ
ート７ｂに導入するのに要する時間（電磁弁３９開弁時
間）を算出し、前記パージ実行終了時期から前記電磁弁
３９開弁時間を減算して、パージ実行開始時期を算出す
る。ＣＰＵ４２は、各気筒２のパージ実行開始時期とパ
ージ実行終了時期とをＲＡＭ４４の所定領域に記憶さ
せ、本ルーチンの実行を終了する。
【０１１２】一方、ＣＰＵ４２は、クランクポジション
センサ１３が信号を出力する都度、図９に示すようなパ
ージ実行制御ルーチンを実行する。
【０１１３】パージ実行制御ルーチンでは、ＣＰＵ４２
は、Ｓ９０１においてＲＡＭ４４からクランクポジショ
ンセンサ１３の出力信号値（クランクシャフト４の回転
位置）を入力する。
【０１１４】Ｓ９０２では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４
の所定領域へアクセスし、前記Ｓ９０１で入力されたク
ランクシャフト４の回転位置とパージ実行開始時期とが
一致する気筒２があるか否かを判別する。
【０１１５】前記Ｓ９０２においてクランクシャフト４
の回転位置とパージ実行開始時期とが一致する気筒２が
あると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ９０３へ進
み、その気筒２に接続された枝管３８ａの電磁弁３９に
デューティ比：１００％に相当する駆動パルス信号を印
加し、蒸発燃料のパージを開始する。
【０１１６】一方、前記Ｓ９０２においてクランクシャ
フト４の回転位置とパージ実行開始時期とが一致する気
筒２がないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ９０４
へ進み、クランクシャフト４の回転位置とパージ実行終
了時期とが一致する気筒２があるか否かを判別する。
【０１１７】前記Ｓ９０４においてクランクシャフト４
の回転位置とパージ実行終了時期とが一致する気筒２が
あると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ９０５へ進
み、その気筒２に接続された枝管３８ａの電磁弁３９に
デューティ比：０％に相当する駆動パルス信号を印加
し、蒸発燃料のパージを終了する。
【０１１８】一方、前記Ｓ９０４においてクランクシャ
フト４の回転位置とパージ実行終了時期とが一致する気
筒２がないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、本ルーチ
ンの実行を終了する。
【０１１９】以上述べた実施の形態によれば、内燃機関
１が均質燃焼運転状態にあるときに限らず、内燃機関１
が成層燃焼運転状態にあるときでも混合気の成層状態を
乱すことなく蒸発燃料をパージすることができるため、
チャコールキャニスタ３４内に吸着された蒸発燃料を内
燃機関１の燃焼形態に関わらず処理することが可能とな
る。さらに、成層燃焼運転時に蒸発燃料のパージを行う
ことにより燃料噴射量を少なくすることができるため、
燃料消費率を向上させることも可能となる。
【０１２０】〈実施の形態２〉本発明にかかる蒸発燃料
処理装置の第２の実施の形態について図面に基づいて説
明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構
成について説明し、同様の構成については説明を省略す
る。
【０１２１】本実施の形態では、パージガス中の蒸発燃
料濃度に応じて成層燃焼運転時のパージ制御方法を切り
換える例について述べる。
【０１２２】パージ実行時の燃料噴射制御では、パージ
される蒸発燃料量を見込んで燃料噴射量が減量補正され
るが、通常の燃料噴射弁には最低燃料噴射量が設定され
ているため、パージガス中の燃料濃度が所定濃度以上
（パージガス中に含まれる蒸発燃料量が所定量以上）と
なり、それに応じて減量補正された燃料噴射量が最低燃
料噴射量を下回ると、最低燃料噴射量を実際の燃料噴射
量とみなす、いわゆる下限ガード処理が行われる。
【０１２３】このような場合に、パージガス層と噴射燃
料とを混合させて可燃混合気層を形成すると、可燃混合
気層中に過剰の燃料が含まれることになり、着火性の低
下やリッチ失火等を誘発する虞がある。
【０１２４】そこで、本実施の形態では、成層燃焼運転
時に蒸発燃料のパージを行う場合に、パージガス中の蒸
発燃料濃度が第１の所定濃度未満であれば、前述の第１
の実施の形態と同様にパージガス層と燃料噴射弁９から
の噴射燃料とを混合させて可燃混合気層を形成し、パー
ジガス中の蒸発燃料濃度が第１の所定濃度以上且つ第２
の所定濃度未満であれば、パージガス層と燃料噴射弁９
からの噴射燃料とを混合させず、噴射燃料のみからなる
可燃混合気層を形成し、さらにパージガス中の蒸発燃料
濃度が第２の所定濃度以上であれば、内燃機関１の燃焼
形態を成層燃焼から均質燃焼へ切り換えてパージを実行
するようにした。
【０１２５】具体的には、ＣＰＵ４２は、パージガス中
の蒸発燃料濃度が第１の所定濃度以上且つ第２の所定濃
度未満であると判定した場合は、燃料噴射時にパージガ
ス層が燃料噴射弁９の噴射範囲外に位置するようパージ
実行時期を設定する。
【０１２６】すなわち、ＣＰＵ４２は、ヘリカルポート
７ｂから燃焼室５内に導入されたパージガス（層）が燃
料噴射弁９の噴射範囲外へ移動するまでに要する時間
（噴射範囲外到達時間）を算出し、燃料噴射時期から前
記噴射範囲外到達時間を減算してパージ実行終了時期を
算出する。
【０１２７】前記噴射範囲外到達時間は、燃料噴射時期
にパージガス層が燃料噴射弁９の噴射範囲内に到達しな
い範囲内で設定する方法と、パージガス層が燃料噴射弁
９の噴射範囲内を通過した後の範囲内で設定する方法と
を例示することができるが、ここでは、噴射範囲外到達
時間をパージガス層が燃料噴射弁９の噴射範囲内に到達
しない範囲内で設定する方法を例に挙げて説明する。
【０１２８】この場合、ＣＰＵ４２は、先ず、前述の第
１の実施の形態で述べた手順で噴射範囲内到達時間を算
出する。続いて、ＣＰＵ４２は、前記噴射範囲内到達時
間から燃料噴射時間を減算して得られる時間を噴射範囲
外到達時間として設定する。
【０１２９】次に、ＣＰＵ４２は、燃料噴射時期から前
記噴射範囲外到達時間を減算してパージ実行終了時期を
算出する。続いて、ＣＰＵ４２は、燃焼室５に導入され
る吸入空気に関するパラメータ（例えば、機関回転数、
吸入空気量、スロットル弁開度、スワールコントロール
バルブ開度等）によって前記パージガス量をパージする
のに要する時間（電磁弁３９開弁時間）を算出し、前記
パージ実行終了時期から前記電磁弁３９開弁時間を減算
してパージ実行開始時期を算出する。
【０１３０】上記したように各気筒２のパージ実行開始
時期及びパージ実行終了時期を算出した後、ＣＰＵ４２
は、クランクポジションセンサ１３が信号を出力する都
度、クランクポジションセンサ１３の出力信号値（クラ
ンクシャフト４の回転位置（ＣＡ））と各気筒２のパー
ジ実行開始時期及びパージ実行終了とを比較する。
【０１３１】パージ実行開始時期とクランクポジション
１３の出力信号値とが一致する気筒２を検出した場合
は、ＣＰＵ４２は、その気筒２に接続された枝管３８ａ
の電磁弁３９に、デューティ比：１００％に相当する駆
動パルス信号を印加する。
【０１３２】また、パージ実行終了時期とクランクポジ
ションセンサ１３の出力信号値とが一致する気筒２を検
出した場合は、ＣＰＵ４２は、その気筒２に接続された
枝管３８ａの電磁弁３９に、デューティ比：０％に相当
する駆動パルス信号を印加する。
【０１３３】ある気筒２に接続された枝管３８ａの電磁
弁３９が開弁されたとき、パージ通路４９の上流と下流
との圧力差：△ＰＭにより、チャコールキャニスタ３４
を貫流する大気の流れが生じ、チャコールキャニスタ３
４内の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料が吸着剤から脱
離して吸気ポート７ａ内に導入される。
【０１３４】このようにヘリカルポート７ｂ内に導入さ
れた大気及び蒸発燃料（パージガス）は、ヘリカルポー
ト７ｂの上流から流れてきた新気とともに燃焼室５内に
流れ込む。その際、スワールコントロールバルブ１０の
開度が小さいため、燃焼室５７に吸入される新気の大部
分がヘリカルポート７ｂから流れ込み、強いスワール流
が発生する。さらに、パージポート７０ａと燃焼室５と
の距離が短いため、パージポート７０からヘリカルポー
トポート７ｂに導入されたパージガスは、新気と混ざり
合うことなくスワール流にのり、燃焼室５内の一部に偏
在するパージガス層（偏在ガス）を形成する（図１０参
照）。
【０１３５】続いて、前記したパージガス層は、スワー
ル流にのって燃焼室５内を旋回するが、燃料噴射弁９か
らの燃料噴射が終了するまでは、前記パージガス層が燃
料噴射弁９の噴射範囲内に到達することはない（図１１
参照）。
【０１３６】そして、前記燃料噴射弁９から噴射された
燃料は、パージガス層とは独立した位置で偏在し、可燃
混合気層を形成する。その後、パージガス層と可燃混合
気層とは互いに混ざり合うことなく燃焼室５内を旋回
し、可燃混合気層が点火栓６の近傍に移動した時点で点
火栓６が点火され、前記可燃混合気層を着火源として燃
焼する、いわゆる弱成層燃焼が実現される（図１２参
照）。
【０１３７】上記した制御によれば、成層燃焼時に混合
気の成層状態を乱すことなく蒸発燃料のパージを行うこ
とができる。
【０１３８】以下、本実施の形態における具体的なパー
ジ制御について述べる。
【０１３９】ＣＰＵ４２は、所定時間毎に図１３に示す
ようなパージ実行時期制御ルーチンを実行する。
【０１４０】パージ実行時期制御ルーチンでは、ＣＰＵ
４２は、Ｓ１３０１においてパージ実行条件が成立して
いるか否かを判別する。
【０１４１】前記Ｓ１３０１においてパージ実行条件が
不成立であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１３
０９へ進み、通常の燃料噴射制御を実行する。
【０１４２】前記Ｓ１３０１においてパージ実行条件が
成立している判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１３０
２へ進み、ＲＡＭ４４から機関回転数とアクセル開度
（アクセルポジションセンサ２５の出力信号値）とを読
み出し、それら機関回転数とアクセル開度とに基づいて
内燃機関の燃焼形態を判別する。
【０１４３】Ｓ１３０３では、ＣＰＵ４２は、パージの
実行形態を判別する。この処理は、ＣＰＵ４２が図１４
に示すパージ実行形態判別ルーチンを実現することによ
り実現される。
【０１４４】パージ実行形態判別ルーチンでは、ＣＰＵ
４２は、Ｓ１４０１において、前記したＳ１３０２で判
別された燃焼形態が成層燃焼であるか否かを判別する。
【０１４５】前記Ｓ１４０１において内燃機関１の燃焼
形態が成層燃焼運転ではないと判定し場合は、ＣＰＵ４
２は、本ルーチンの実行を終了する。
【０１４６】一方、前記Ｓ１４０１において内燃機関１
の燃焼形態が成層燃焼であると判定した場合は、ＣＰＵ
４２は、Ｓ１４０２へ進み、ＨＣセンサ等の出力信号値
に基づいてパージガス中の蒸発燃料濃度を算出する。
【０１４７】Ｓ１４０３では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１
４０２で算出された蒸発燃料濃度が第１の所定濃度以上
であるか否かを判別する。
【０１４８】前記Ｓ１４０３において前記蒸発燃料濃度
が第１の所定濃度未満であると判定した場合は、ＣＰＵ
４２は、Ｓ１４０４へ進み、ＲＡＭ４４に設定されたパ
ージ形態識別フラグ記憶領域に“１”を書き込み、本ル
ーチンの実行を終了する。
【０１４９】前記パージ形態識別フラグは、成層燃焼時
のパージを実行可能であり且つパージガス層と噴射燃料
とを混合可能なときに“１”がセットされ、成層燃焼時
のパージを実行可能であり且つパージガス層と噴射燃料
とを混合不可能なときに“２”がセットされ、成層燃焼
時にパージを実行不可能であるときに“３”がセットさ
れるフラグである。
【０１５０】また、Ｓ１４０３において前記蒸発燃料濃
度が第１の所定濃度以上であると判定した場合は、ＣＰ
Ｕ４２は、Ｓ１４０５へ進み、前記蒸発燃料濃度が第２
の所定濃度未満であるか否かを判別する。
【０１５１】前記Ｓ１４０５において前記蒸発燃料濃度
が第２の所定濃度未満であると判定した場合、すなわち
前記蒸発燃料濃度が第１の所定濃度以上且つ第２の所定
濃度未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１
４０６へ進み、ＲＡＭ４４のパージ形態識別フラグ記憶
領域に“２”を書き込み、本ルーチンの実行を終了す
る。
【０１５２】また、前記Ｓ１４０５において前記蒸発燃
料濃度が第２の所定濃度以上であると判定した場合は、
ＣＰＵ４２は、成層燃焼でのパージが実行不可能である
とみなし、Ｓ１４０７へ進む。
【０１５３】Ｓ１４０７では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４
４のパージ形態識別フラグ記憶領域に“３”を書き込
み、本ルーチンの実行を終了する。
【０１５４】上記したパージ実行形態判別ルーチンを実
行し終えたＣＰＵ４２は、図１３のパージ実行時期制御
ルーチンに戻り、Ｓ１３０４において、別途の燃料噴射
量制御ルーチンを実行して基本燃料噴射量を算出する。
その際、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１３０２で判別された燃
料形態に対応した燃料噴射量制御マップに基づいて基本
燃料噴射量を算出する。
【０１５５】Ｓ１３０５では、ＣＰＵ４２は、チャコー
ルキャニスタ３４における蒸発燃料の吸着状態に基づい
てパージすべきパージガス量（１気筒当たりにパージす
べきパージガス量）を算出する。
【０１５６】Ｓ１３０６では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１
３０５で算出されたパージガス量とパージガス中の燃料
濃度とから実際にパージされる蒸発燃料量を算出する。
ＣＰＵ４２は、前記蒸発燃料量に基づいて燃料噴射補正
量を決定し、前記Ｓ１３０４で算出された基本燃料噴射
量から前記燃料噴射補正量を減算して実際の燃料噴射量
を算出する。
【０１５７】Ｓ１３０７では、ＣＰＵ４２は、別途の燃
料噴射時期制御ルーチンを実行して燃料噴射時期を算出
する。その際、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１３０２で判別さ
れた燃焼形態に対応した燃料噴射時期制御マップと前記
Ｓ１３０６で算出された燃料噴射量とに基づいて各気筒
２の燃料噴射時期を算出する。
【０１５８】Ｓ１３０８では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１
３０２で判別された燃焼形態と前記Ｓ１３０３で設定さ
れたパージ形態識別フラグとに応じてパージ実行開始時
期及びパージ実行終了時期を算出する。
【０１５９】その際、内燃機関１の燃焼形態が成層燃焼
もしくは弱成層燃焼であり、且つパージ形態識別フラグ
が“１”である場合は、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４か
ら、機関回転数と吸入空気量（エアフローメータ２６の
出力信号値）とスロットル弁開度（スロットルポジショ
ンセンサ２３の出力信号値）とスワールコントロールバ
ルブ開度（ＳＣＶポジションセンサ１０ｂの出力信号
値）とを読み出す。そして、ＣＰＵ４２は、機関回転数
と吸入空気量とスロットル弁開度とスワールコントロー
ルバルブ開度とをパラメータとしてＲＯＭ４３の噴射範
囲内到達時間制御マップへアクセスし、噴射範囲内到達
時間を算出する。
【０１６０】続いて、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１３０７で
算出された燃料噴射時期から前記噴射範囲内到達時間を
減算して、各気筒２のパージ実行終了時期を算出する。
続いて、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１３０５で算出された１
気筒当たりのパージガス量をパージ通路４９からヘリカ
ルポート７ｂに導入するのに要する時間（電磁弁３９開
弁時間）を算出し、前記パージ実行終了時期から前記電
磁弁３９開弁時間を減算して、パージ実行開始時期を算
出する。そして、ＣＰＵ４２は、各気筒２のパージ実行
開始時期とパージ実行終了時期とをＲＡＭ４４の所定領
域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【０１６１】また、内燃機関１の燃焼形態が成層燃焼も
しくは弱成層燃焼であり、且つパージ形態識別フラグが
“２”である場合は、ＣＰＵ４２は、機関回転数と吸入
空気量とスロットル弁開度とスワールコントロールバル
ブ開度とをパラメータとしてＲＯＭ４３の噴射範囲内到
達時間制御マップへアクセスして噴射範囲内到達時間を
算出し、算出された噴射範囲内到達時間から燃料噴射時
間を減算して噴射範囲外到達時間を算出する。
【０１６２】続いて、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１３０７で
算出された燃料噴射時期から前記噴射範囲外到達時間を
減算してパージ実行終了時期を算出する。さらに、ＣＰ
Ｕ４２は、機関回転数、吸入空気量、スロットル弁開
度、スワールコントロールバルブ開度等をパラメータと
して、前記パージガス量をパージするのに要する時間
（電磁弁３９開弁時間）を算出し、前記パージ実行終了
時期から前記電磁弁３９開弁時間を減算してパージ実行
開始時期を算出する。そして、ＣＰＵ４２は、各気筒２
のパージ実行開始時期とパージ実行終了時期とをＲＡＭ
４４の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了す
る。
【０１６３】また、内燃機関１の燃焼形態が成層燃焼も
しくは弱成層燃焼であり、且つパージ形態識別フラグが
“３”である場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１の燃焼
形態を成層燃焼（弱成層燃焼）から均質燃焼に変更した
上で、パージ実行時期を燃料噴射時期と同時期に設定す
る。
【０１６４】一方、ＣＰＵ４２は、クランクポジション
センサ１３が信号を出力する都度、前述の第１の実施の
形態で説明したパージ実行制御ルーチンを実行すること
により、蒸発燃料のパージを行う。
【０１６５】以上述べた実施の形態によれば、内燃機関
１が均質燃焼運転状態にあるときに限らず、内燃機関１
が成層燃焼運転状態にあるときでも混合気の成層状態を
乱すことなく蒸発燃料をパージすることができる。さら
に、蒸発燃料の濃度に応じてパージの形態を変更するこ
とにより、パージ実行時における燃焼状態の安定性が向
上する。
【０１６６】尚、前述の第１及び第２の実施の形態で
は、パージポートをヘリカルポートに接続する例につい
て述べたが、ストレートポートに接続するようにしても
よい。その場合は、パージポートをスワールコントロー
ルバルブ下流のストレートポートに接続するようにすれ
ば、成層燃焼運転時や均質リーン燃焼運転時のようにス
ワールコントロールバルブの開度が小さくなったとき
に、スワールコントロールバルブ下流に大きな負圧が発
生するため、パージ通路上流と下流との圧力差が大きく
なり、十分なパージ量を確保することが可能となる。
【０１６７】すなわち、成層燃焼運転時や均質リーン燃
焼運転時のようにスロットル弁が実質的に全開となり、
十分な吸気管負圧が得られない場合でも、スワールコン
トロールバルブ下流にパージ通路を接続することによ
り、パージ通路上流と下流との圧力差が大きくなり、十
分なパージ量を確保することができる。
【０１６８】一方、スワールコントロールバルブ下流の
ストレートポートにパージポートを設けた場合は、スト
レートポートにパージされたパージガスが燃焼室内でス
ワール流にのり、偏在ガスの状態で移動するため、前述
の第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
【０１６９】また、前述の第１及び第２の実施の形態で
は、本発明にかかる旋回流発生手段として、ヘリカルポ
ートとスワールコントロールバルブとを組み合わせた手
段を例にあげたが、これに限られるものではなく、例え
ば、気筒の軸方向において旋回するよう形成された流路
を有するタンブルポートや、タンブルポートとスワール
コントロールバルブを組み合わせた手段、あるいは各気
筒毎に２つ配置された吸気弁の一方のみを閉弁して旋回
流を発生させる手段等でも構わない。
【０１７０】また、内燃機関１が吸気弁と排気弁の少な
くとも一方の開閉時期を変更可能な可変バルブタイミン
グ機構を備えている場合は、パージ実行時期を設定する
際に、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ時期と重なら
ないよう設定することが好ましい。これはオーバーラッ
プ時期にパージが実行されると、パージガスが吸気通路
へ逆流あるいは排気通路へ流出し、空燃比の乱れや排気
エミッションの悪化を招く虞があるからである。
【０１７１】また、前述の第１及び第２の実施の形態で
は、成層燃焼時に全ての気筒へ蒸発燃料をパージする例
について述べたが、所定数の気筒（例えば、１気筒）の
みを均質燃焼運転し、その気筒にのみ蒸発燃料をパージ
するようにしてもよい。
【０１７２】
【発明の効果】本発明にかかる希薄燃焼内燃機関の蒸発
燃料処理方法及び装置では、酸素過剰状態の混合気を燃
焼可能な希薄燃焼内燃機関、特に筒内噴射式の希薄燃焼
内燃機関において、蒸発燃料を燃焼室内の任意の位置に
偏在させることができるため、混合気の状態を乱すこと
がない。
【０１７３】特に、希薄燃焼内燃機関で成層燃焼が実現
されている場合は、可燃混合気と空気層との何れか一方
に偏在ガスを存在させることにより、混合気の成層化を
乱すことなく蒸発燃料をパージすることが可能となる。
【０１７４】従って、本発明によれば、希薄燃焼内燃機
関、特に筒内噴射式の希薄燃焼内燃機関において、均質
燃焼運転時のみならず成層燃焼運転時においても混合気
の状態を乱すことなく蒸発燃料のパージを実行すること
ができ、燃焼状態やエミッションを悪化させることなく
効率的に蒸発燃料を処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる蒸発燃料処理装置を適用する
希薄燃焼内燃機関の概略構成を示す図
【図２】 パージ通路と吸気ポートとの接続部分の構成
を示す平面図
【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図４】 各気筒の運転状態とパージ実行時期との関係
を示す図
【図５】 パージの制御手順を説明する図（１）
【図６】 パージの制御手順を説明する図（２）
【図７】 パージの制御手順を説明する図（３）
【図８】 パージ実行時期制御ルーチンを示すフローチ
ャート
【図９】 パージ実行制御ルーチンを示すフローチャー
ト
【図１０】 パージの制御手順を説明する図（４）
【図１１】 パージの制御手順を説明する図（５）
【図１２】 パージの制御手順を説明する図（６）
【図１３】 第２の実施の形態に係るパージ実行時期制
御ルーチンを示すフロ ーチャート
【図１４】 パージ実行形態判別ルーチンを示すフロー
チャート
【符号の説明】
１・・・希薄燃焼内燃機関 ４・・・クランクシャフト ５・・・燃焼室 ７・・・吸気ポート ９・・・燃料噴射弁 １３・・クランクポジションセンサ １４・・水温センサ １６・・吸気枝管 １７・・サージタンク １８・・吸気管 １９・・エアクリーナボックス ２１・・スロットル弁 ２３・・スロットルポジションセンサ ２５・・アクセルポジションセンサ ２６・・エアフローメータ ３３・・燃料タンク ３４・・チャコールキャニスタ ３５・・蒸発燃料通路 ３６・・タンク内圧制御弁 ３７・・大気導入通路 ３８・・負圧導入通路 ３９・・電磁弁 ４０・・ＥＣＵ ４９・・パージ通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ａ ３３０Ｇ ３３０Ｊ (56)参考文献 特開 平７−189820（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−72254（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−184342（ＪＰ，Ａ) 特表 平11−506815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 25/08 F02M 25/08 301 F02B 23/08 F02B 31/02 F02D 41/02 330

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路へ導くパージ制御手段と、 前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路から燃焼室にかけて吸
    気の旋回流を発生させる旋回流発生手段と、 前記吸気通路に導かれた蒸発燃料を前記旋回流にのせて
    燃焼室内に供給することにより燃焼室内で偏在ガスを形
    成させる偏在ガス形成手段と、 蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、 前記蒸発燃料濃度検出手段により検出された濃度が所定
    濃度未満である場合は、前記偏在ガスと燃料噴射弁から
    噴射された燃料とを混合させるべく前記パージ制御手段
    と前記燃料噴射弁との少なくとも一方を制御し、前記濃
    度検出手段により検出された濃度が所定濃度以上である
    場合は、前記偏在ガスと燃料噴射弁からの噴射燃料とが
    互いに独立した偏在ガスを形成するよう前記パージ制御
    手段と前記燃料噴射弁との少なくとも一方を制御する燃
    料供給状態制御手段と、を備 えることを特徴とする希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料
    処理装置。
  2. 【請求項２】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路に設けられたパージポートへ導くパージ
    制御手段と、を備え、 前記パージポートは、蒸発燃料が吸気と混合せずに燃焼
    室内で偏在ガスを形成する位置に配置された希薄燃焼内
    燃機関の蒸発燃料処理装置であって、 蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、 前記蒸発燃料濃度検出手段により検出された濃度が所定
    濃度未満である場合は、前記偏在ガスと燃料噴射弁から
    噴射された燃料とを混合させるべく前記パージ制御手段
    と前記燃料噴射弁との少なくとも一方を制御し、前記濃
    度検出手段により検出された濃度が所定濃度以上である
    場合は、前記偏在ガスと燃料噴射弁からの噴射燃料とが
    互いに独立した偏在ガスを形成するよう前記パージ制御
    手段と前記燃料噴射弁との少なくとも一方を制御する燃
    料供給状態制御手段と、 を更に備えることを特徴とする希薄燃焼内燃機関の蒸発
    燃料処理装置。
  3. 【請求項３】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路へ導くパージ制御手段と、 前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路から燃焼室にかけて吸
    気の旋回流を発生させる旋回流発生手段と、 前記吸気通路に導かれた蒸発燃料を前記旋回流にのせて
    燃焼室内に供給することにより燃焼室内で偏在ガスを形
    成させる偏在ガス形成手段と、 蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、 前記蒸発燃料濃度検出手段により検出された濃度が所定
    濃度を超えている場合は、前記希薄燃焼内燃機関の燃焼
    形態を変更する燃焼形態変更手段と、を備 えることを特徴とする希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料
    処理装置。
  4. 【請求項４】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路に設けられたパージポートへ導くパージ
    制御手段と、を備え、 前記パージポートは、蒸発燃料が吸気と混合せずに燃焼
    室内で偏在ガスを形成する位置に配置された希薄燃焼内
    燃機関の蒸発燃料処理装置であって、 蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、 前記蒸発燃料濃度検出手段により検出された濃度が所定
    濃度を超えている場合は、前記希薄燃焼内燃機関の燃焼
    形態を変更する燃焼形態変更手段と、 を更に備えることを特徴とする希薄燃焼内燃機関の蒸発
    燃料処理装置。
  5. 【請求項５】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路へ導くパージ制御手段と、 前記希薄燃焼内燃機関の吸気通路から燃焼室にかけて吸
    気の旋回流を発生させる旋回流発生手段と、 前記吸気通路に導かれた蒸発燃料を前記旋回流にのせて
    燃焼室内に供給することにより燃焼室内で偏在ガスを形
    成させる偏在ガス形成手段と、 燃焼室内に吸気の旋回流を発生させる旋回流発生手段
    と、を備え、 前記パージ制御手段は、前記旋回流の状態に応じて蒸発
    燃料のパージを制御することを特徴とする希薄燃焼内燃
    機関の蒸発燃料処理装置。
  6. 【請求項６】酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃
    焼内燃機関と、 前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生
    した蒸発燃料を、パージ通路を介して前記希薄燃焼内燃
    機関の吸気通路に設けられたパージポートへ導くパージ
    制御手段と、を備え、 前記パージポートは、蒸発燃料が吸気と混合せずに燃焼
    室内で偏在ガスを形成する位置に配置された希薄燃焼内
    燃機関の蒸発燃料処理装置であって、 燃焼室内に吸気の旋回流を発生させる旋回流発生手段を
    更に備え、 前記パージ制御手段は、前記旋回流の状態に応じて蒸発
    燃料のパージを制御することを特徴とする希薄燃焼内燃
    機関の蒸発燃料処理装置。
JP20057998A 1998-07-15 1998-07-15 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置 Expired - Fee Related JP3503479B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20057998A JP3503479B2 (ja) 1998-07-15 1998-07-15 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置
US09/335,795 US6283088B1 (en) 1998-07-15 1999-06-18 Method and apparatus for processing vapor fuel of lean-burn internal combustion engine
EP99112947A EP0972931B1 (en) 1998-07-15 1999-07-05 Method and apparatus for processing fuel vapor of lean-burn internal combustion engine
DE69915548T DE69915548T2 (de) 1998-07-15 1999-07-05 Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Brennstoffdampf für einen Magermotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20057998A JP3503479B2 (ja) 1998-07-15 1998-07-15 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000027716A JP2000027716A (ja) 2000-01-25
JP3503479B2 true JP3503479B2 (ja) 2004-03-08

Family

ID=16426693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20057998A Expired - Fee Related JP3503479B2 (ja) 1998-07-15 1998-07-15 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6283088B1 (ja)
EP (1) EP0972931B1 (ja)
JP (1) JP3503479B2 (ja)
DE (1) DE69915548T2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19936202A1 (de) * 1999-07-31 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10038243B4 (de) * 2000-08-04 2005-07-21 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Steuerung der Abgabe von Kraftstoffdampf aus einem Tankentlüftungssystem
JP3744328B2 (ja) * 2000-09-08 2006-02-08 トヨタ自動車株式会社 筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制御装置
US6460517B1 (en) * 2001-01-04 2002-10-08 Delphi Technologies, Inc. Canister purge system
JP3700051B2 (ja) * 2001-04-23 2005-09-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸気制御装置
EP1314879B1 (de) * 2001-11-24 2007-03-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung der Abgabe von Kraftstoffdampf aus einem Tankentlüftungssystem
US7080626B2 (en) * 2003-03-07 2006-07-25 General Motors Corporation Intake mixture motion and cold start fuel vapor enrichment system
JP2005248895A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7150271B2 (en) * 2004-12-20 2006-12-19 General Motors Corporation Vapor assisted cold start control algorithm
US7870848B2 (en) * 2008-02-01 2011-01-18 Ford Global Technologies, Llc Reducing fuel-vapor emissions by vortex effect
JP5494998B2 (ja) * 2011-03-01 2014-05-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9802478B2 (en) * 2013-05-30 2017-10-31 Ford Global Technologies, Llc Fuel tank depressurization before refueling a plug-in hybrid vehicle
JP6289685B2 (ja) * 2015-02-05 2018-03-07 三菱電機株式会社 電磁弁および蒸散ガス処理システム
JP6213507B2 (ja) * 2015-03-19 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2016150673A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh A device and a method for controlling supply of fuel vapor to an internal combustion (ic) engine
US9828954B2 (en) * 2015-06-30 2017-11-28 GM Global Technology Operations LLC Fuel control systems and methods for preventing over fueling
DE102015218684A1 (de) * 2015-09-29 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters einer Tankentlüftungsanlage und Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine
JP6260599B2 (ja) * 2015-09-30 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7040358B2 (ja) * 2018-08-21 2022-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5564115A (en) 1978-11-09 1980-05-14 Honda Motor Co Ltd Internal combustion engine
US5245975A (en) * 1990-11-28 1993-09-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Direct injection type internal combustion engine
JP2887929B2 (ja) * 1991-03-26 1999-05-10 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
JP3012314B2 (ja) 1990-11-28 2000-02-21 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
US5363832A (en) 1992-05-14 1994-11-15 Nippondenso Co., Ltd. Fuel vapor purging control system with air/fuel ratio compensating system for internal combustion engine
JP3272085B2 (ja) * 1993-02-18 2002-04-08 株式会社日立製作所 燃料噴射装置
JP2982581B2 (ja) 1993-10-14 1999-11-22 日産自動車株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP3433409B2 (ja) * 1993-12-28 2003-08-04 マツダ株式会社 エンジンの蒸発燃料処理装置
JP3562016B2 (ja) * 1994-09-06 2004-09-08 マツダ株式会社 自動車用リーンバーンエンジン
JPH0972254A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Toyota Motor Corp 燃料蒸発制御装置
JP3265940B2 (ja) * 1995-09-08 2002-03-18 トヨタ自動車株式会社 蒸発燃料処理装置
DE19547916A1 (de) * 1995-12-21 1997-06-26 Bosch Gmbh Robert Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
JPH09195864A (ja) * 1996-01-17 1997-07-29 Nippon Soken Inc 内燃機関の蒸発燃料処理装置
DE19617386C1 (de) 1996-04-30 1997-07-24 Siemens Ag Tankentlüftungssystem für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine
JPH10184342A (ja) * 1996-12-27 1998-07-14 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの排気浄化装置
JP3633209B2 (ja) 1997-06-03 2005-03-30 日産自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関における蒸発燃料処理装置
GB2327983A (en) * 1997-08-09 1999-02-10 Ford Global Tech Inc Gasoline i.c. engine with vapour fuelling and charge stratification

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000027716A (ja) 2000-01-25
EP0972931B1 (en) 2004-03-17
US6283088B1 (en) 2001-09-04
EP0972931A3 (en) 2000-09-27
EP0972931A2 (en) 2000-01-19
DE69915548T2 (de) 2005-02-03
DE69915548D1 (de) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3503479B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置
JP3569120B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置
KR19980064123A (ko) 희박 연소 내연기관의 증발 연료 공급 제어 장치
JPH1144234A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3175601B2 (ja) 希薄燃焼エンジンの吸気量制御装置
JP3248439B2 (ja) 筒内噴射型内燃機関の制御装置
JP3932642B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置
JPH1193731A (ja) 筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置
JP3496593B2 (ja) 火花点火式直噴エンジンの制御装置
JPH11200907A (ja) ガソリンエンジンの制御方法
JP3012314B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関
JP3707217B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置
JP3633209B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関における蒸発燃料処理装置
JP3815030B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置
JP2001020768A (ja) 内燃機関の作動方法
JP3677953B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JP3955142B2 (ja) 内燃機関のエバポパージ制御方法
JP3748629B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP3525688B2 (ja) 内燃機関の蒸発燃料処理装置
JP3562315B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置
JP2001050052A (ja) エンジンの吸気制御装置
US6644266B1 (en) Method for operating an internal combustion engine
JP3690329B2 (ja) 筒内直接噴射式内燃機関
JPH09310643A (ja) 直噴式ガソリンエンジンの制御装置
JP2002013437A (ja) 筒内噴射式内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031201

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees