JPH0783129A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャニスタから機関吸気系に導入されるパー
ジガスに生じる脈動を抑制し、パージガスを均一化し
て、空燃比の変動を防止する。 【構成】 燃料タンク６からの蒸発燃料を一時的に吸着
したキャニスタ９は、第１のパージ通路１０及び第２の
パージ通路１２を介して、吸気通路３のスロットルバル
ブ４下流側に接続されている。また、各パージ通路１
０，１２の途中には、その駆動周期が互いに半周期だけ
ずらされた第１のパージ制御弁１１，第２のパージ制御
弁１３が設けられている。これにより、パージガスは、
２つのパージ通路１０，１２を介して吸気通路３に導入
されるため、各パージ制御弁１１，１３の流すべき流量
は半減し、各パージ制御弁１１，１３全体としての駆動
周期が半分と短くなって、脈動が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンクから蒸発し
た燃料を一時的に貯蔵し、所定の運転条件下で機関吸気
系に導入する蒸発燃料処理装置に関し、特に、パージガ
スの流量をデューテイ制御するパージ制御弁を備えた蒸
発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の内燃機関には、燃料タ
ンク内で発生した蒸発燃料（燃料蒸気）が外部に漏洩す
るのを防止すべく、この蒸発燃料を一時的に貯蔵し、所
定の運転条件下で機関吸気系に導入する蒸発燃料処理装
置が設けられている。この蒸発燃料処理装置としては、
燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニ
スタから新気と共に離脱したパージガスを機関吸気系に
導くパージ通路と、パージ通路の途中に設けられた単一
のパージ制御弁とを備え、該パージ制御弁を時間比例制
御（デューテイ制御）することにより、機関吸気系への
パージガス流量を調節するようにしたものが、例えば特
開平４−６６７６１号公報等により知られている。

【０００３】また、前記公報には、機関吸気系へのパー
ジガス流量を位置比例式（アナログ式）に制御すべく、
前記パージ制御弁を、入力電流に応じて弁開度が変化す
るリニア電磁弁として構成したものも開示されている。

【０００４】そして、機関停止後等に、燃料タンク内で
燃料蒸気が発生すると、この燃料蒸気は活性炭等からな
るキャニスタに一時吸着される。次に、機関が所定の運
転状態になると、パージ制御弁が開弁し、機関吸気系の
負圧がキャニスタに作用して新気が吸い込まれる。これ
により、吸着された燃料が活性炭から離脱し、所謂パー
ジガスとなってパージ通路から機関の吸気系に導入さ
れ、活性炭は吸着可能状態に復活する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た単一のパージ制御弁をデューテイ制御する蒸発燃料処
理装置では、単一のパージ制御弁を断続的に開閉してパ
ージガス流量を制御するため、機関の回転数とは無関係
に大きな脈動が発生し、機関の各気筒に供給されるパー
ジガスが不均一化して、空燃比の変動を生じ、運転性が
悪化する。

【０００６】すなわち、パージ制御弁の駆動周波数は、
図８に示す如く、応答速度等の制限上１０Ｈｚ程度に定
まり、駆動周期Ｔが１００ｍｓ程度となって機関の回転
数に追従しない一方、パージガスの最小流量を確保すべ
く、パージ制御弁の最大流量が定まる。従って、例えば
最大毎分８０リットル程度の能力を有する単一のパージ
制御弁を、デューテイ制御すると、図９中の波形Ａに示
す如く、そのデューテイに応じて、毎分５〜１３リット
ル程度の強い脈動が発生する。そして、この脈動の振幅
が大きいため、インテークマニホルドのコレクタ内で平
滑化せず、各気筒に供給されるパージガス流量が不均一
化する。

【０００７】また、前記特開平４−６６７６１号公報に
開示された位置比例式にパージ制御弁を駆動するもの
は、リニア電磁弁の駆動コイルへ印加する平均電圧を調
整することにより、コイルの吸引力を可変に制御する構
成である。このため、吸気通路の吸入負圧の変化に抗し
て弁開度を一定値に保持することが難しく、信頼性に欠
ける。また、かかるリニア電磁弁の構造は通常のオンオ
フ電磁弁よりも複雑であるから、コストが増大する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、キャ
ニスタと機関吸気系とを２本のパージ通路で接続し、各
パージ通路にはパージ制御弁を設け、これら各パージ制
御弁の駆動周期を半周期ずらして駆動させることによ
り、パージ制御弁１個あたりが負担するパージガス流量
を半減させ、全体としての駆動周期を半分に短くして、
脈動を抑えるようにした。すなわち、本発明に係る蒸発
燃料処理装置は、燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャ
ニスタと、該キャニスタから新気と共に離脱したパージ
ガスを機関吸気系に導く第１のパージ通路と、該第１の
パージ通路の途中に設けられ、パージガスの流量をデュ
ーテイ制御する第１のパージ制御弁と、前記第１のパー
ジ通路と並列に設けられた第２のパージ通路と、該第２
のパージ通路の途中に設けられ、パージガスの流量をデ
ューテイ制御する第２のパージ制御弁と、前記第１のパ
ージ制御弁の駆動周期と第２のパージ制御弁の駆動周期
を互いに半周期ずらして駆動させる駆動手段とから構成
されている。

【０００９】

【作用】キャニスタから新気と共に離脱したパージガス
は、第１のパージ通路及び第２のパージ通路の２つの流
路を介して機関の吸気系に導入されるため、各パージ通
路に設けられた第１のパージ制御弁，第２のパージ制御
弁が負担するパージガスの流量は、パージ制御弁が単一
の場合に比較して半減される。そして、駆動手段が各パ
ージ制御弁の駆動周期を互いに半周期ずらして駆動する
ことにより、全体としての駆動周期が半分に短くなり、
振幅を小さくしつつ脈動を抑制することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて詳細に説明する。

【００１１】まず、図１は本発明の実施例に係る蒸発燃
料処理装置の構成説明図であって、例えば４気筒の内燃
機関本体１にはインテークマニホルド２を介して吸気通
路３が接続され、吸気通路３の途中にはスロットルバル
ブ４、エアフローメータ５及び図示しない燃料噴射弁等
が設けられている。また、内燃機関本体１には、排気ガ
スを排出する排気通路も接続され、この排気通路には触
媒コンバータ（いずれも図示せず）等が設けられてい
る。

【００１２】燃料タンク６には給油口６Ａを介して燃料
が供給され、該燃料タンク６内の燃料は、燃料供給配
管、燃料ポンプ等を介して燃料噴射弁に供給され、燃料
として噴射されなかったものはリターン配管（いずれも
図示せず）を介して燃料タンク６に還流する。また、燃
料タンク６の上部には、蒸発燃料通路７の流入端が接続
され、この蒸発燃料通路７の流出端は後述のキャニスタ
９に接続されている。なお、蒸発燃料通路７の途中に
は、燃料蒸気の逆流を防止するチェック弁８が設けられ
ている。

【００１３】キャニスタ９は、蒸発燃料を一時的に吸着
する活性炭からなる吸着剤９Ａと、新気中の塵芥を除去
するフィルタ９Ｂ等から構成され、その底部には大気に
開放された新気取入口９Ｃが設けられている。また、キ
ャニスタ９のパージガス出口は第１のパージ通路１０を
介して吸気通路３のスロットルバルブ４下流側に接続さ
れている。

【００１４】第１のパージ制御弁１１は、常閉型の電磁
弁からなり、第１のパージ通路１０の途中に設けられて
いる。そして、第１のパージ制御弁１１は、後述のコン
トロールユニット１７からの電圧信号に応じて駆動周期
Ｔをもって開弁し、キャニスタ９からのパージガスを吸
気通路３に導入するものである。

【００１５】第２のパージ通路１２は、第１のパージ制
御弁１１をバイパスするようにして、第１のバイパス通
路１０と並列に設けられている。該第２のパージ通路１
２には、前記第１のパージ制御弁１１と同一構造の常閉
型電磁弁からなる第２のパージ制御弁１３が設けられて
いる。そして、第２のパージ制御弁１３は、第１のパー
ジ制御弁１１の駆動周期Ｔと同じ駆動周期Ｔをもって開
閉弁するものの、両駆動周期の位相は半周期（Ｔ／２）
だけずれている。

【００１６】１４はクランク角を検出するクランク角セ
ンサ、１５は排気通路中の酸素濃度を検出する酸素セン
サ、１６は冷却水温を検出する水温センサをそれぞれ示
し、これら各センサ１４，１５，１６は、図示しないス
ロットルセンサ、イグニッションスイッチ等と共にコン
トロールユニット１７に接続されている。

【００１７】内燃機関を電気的に集中管理するコントロ
ールユニット１７は、マイクロコンピュータシステムと
して構成され、各パージ制御弁１１，１３に所定の矩形
波パルスを印加する駆動電圧発生回路を備えている。

【００１８】次に、本実施例の構成による作動につき、
図２〜図４を参照して説明する。

【００１９】まず、コントロールユニット１７は、エア
フローメータ５、クランク角センサ１４等の各センサの
出力信号から内燃機関本体１の運転状態を検出し、この
運転状態に基づいて、吸気通路３に導入するパージガス
の流量を算出する。ここで、例えば、各パージ制御弁１
１，１３の最大流量を毎分４０リットルとし、算出され
たパージガス流量（目標パージガス流量）を毎分２０リ
ットルすると、各パージ制御弁１１，１３は、それぞれ
毎分１０リットルずつパージガスを流通させればよい。

【００２０】従って、コントロールユニット１７は、図
２中の（ａ），（ｂ）に示す如く、各パージ制御弁１
１，１３に加える制御信号のデューテイを２５％に設定
し、かつ、両制御弁１１，１３の駆動周期Ｔに半周期の
位相差を与えて、制御信号を出力する。これにより、キ
ャニスタ９からのパージガスは、図２中の合成波形
（ｃ）に示す如く、各パージ通路１０，１２を介して互
い違いに吸気通路３内に導入され、結果的に全体として
の駆動周期は半分（Ｔ／２）となる。

【００２１】また、目標パージガス流量が毎分４０リッ
トルになった場合は、各パージ制御弁１１，１３が流す
べき流量は毎分２０リットルとなる。そこで、コントロ
ールユニット１７は、図３中の（ａ），（ｂ）に示す如
く、各パージ制御弁１１，１３に印加する制御信号のデ
ューテイを５０％に設定し、両者の駆動周期Ｔを半周期
だけずらす。これにより、図３中の合成波形（ｃ）に示
す如く、パージガスは各パージ通路１０，１２を等量ず
つ流れ、結果的に、いずれか一方のパージ制御弁を連続
開弁（デューテイ１００％）したと同じ状態となる。

【００２２】さらに、目標パージ流量が毎分６０リット
ルの場合は、各パージ制御弁１１，１３が流すべき流量
は毎分３０リットルであるから、コントロールユニット
１７は、図４中の（ａ），（ｂ）に示す如く、各パージ
制御弁１１，１３に加える制御信号のデューテイを７５
％に設定し、両者の駆動周期Ｔを半周期ずらす。これに
より、各パージ制御弁１１，１３の開弁時間は、その両
端が４分の１周期だけ重なり合い、図４中の合成波形
（ｃ）に示す如く、パージガスが導入される。

【００２３】このように、本実施例によれば、キャニス
タ９と吸気通路３とを２本のパージ通路１０，１２で接
続し、各パージ通路１０，１２の途中には同一構造のパ
ージ制御弁１１，１３を設け、各パージ制御弁１１，１
３に加える制御信号の駆動周期Ｔを半周期だけずらす構
成としたから、各パージ制御弁１１，１３の最大流量及
び駆動周期を半減させて、脈動を抑制することができ、
吸気通路３内のパージガスを均一化して、空燃比に変動
が生じるのを防止することができる。

【００２４】すなわち、図５，図６に示す如く、例えば
本実施例によるパージ制御弁１１，１３をそれぞれ単独
でデューテイ制御した場合は、その最大流量が毎分４０
リットル程度と半減しているため、脈動の振幅は従来よ
りも抑制されるものの、その駆動周波数を従来と同じく
１０Ｈｚ程度とすれば、脈動の発生を防止できず、その
流量範囲が大きくばらついてしまう。しかし、各パージ
制御弁１１，１３を並列に接続し、両者の駆動周期Ｔに
半周期の位相差を与えるという、本実施例の構成によれ
ば、図２に示す如く、各パージ制御弁１１，１３の全体
としての駆動周波数が２０Ｈｚ程度に上昇し、その駆動
周期が半分（Ｔ／２）となる。従って、図７に示す如
く、脈動の発生が効果的に抑えられ、その流量のばらつ
きも大幅に改善する。

【００２５】図９は、装置全体の最大パージガス流量を
従来のものと同一（例えば毎分８０リットル）に設定し
た場合の脈動特性を、従来のものと対比して示した特性
図であり、同図に示すように、従来、最大毎分１３リッ
トル程度の脈動が生じているのに対し、本実施例では波
形Ｂのように毎分１〜３リットル程度にまで抑制するこ
とができる。

【００２６】また、本実施例では、２個のパージ制御弁
１１，１３を用いるものの、両者は同一構造であるか
ら、部品の管理工数が増大することなく、最大流量も従
来技術によるものの半分で足りるため、コストを増大さ
せることなく、信頼性等を大幅に向上することができ
る。また、特殊構造のリニア電磁弁を用いる必要がない
ため、全体構造を簡素化することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係る蒸発燃
料処理装置によれば、キャニスタと機関吸気系を第１の
パージ通路及び第２のパージ通路で接続し、該各パージ
通路の途中に第１のパージ制御弁、第２のパージ制御弁
を設け、各パージ制御弁に印加する制御信号の駆動周期
を互いに半周期だけずらすことにより、各パージ制御弁
が流すべきパージガスの流量を半減させ、各パージ制御
弁の全体としての駆動周期を半分にすることができる。
この結果、機関吸気系に導入されるパージガスの脈動を
効果的に抑制することができ、パージガスを均一化し
て、空燃比の変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による蒸発燃料処理装置の構成
説明図。

【図２】各パージ制御弁のデューテイを２５％に設定し
たときの波形図。

【図３】各パージ制御弁のデューテイを５０％に設定し
たときの波形図。

【図４】各パージ制御弁のデューテイを７５％に設定し
たときの波形図。

【図５】第１のパージ制御弁を単独でデューテイ制御し
た場合の流量特性図。

【図６】第２のパージ制御弁を単独でデューテイ制御し
た場合の流量特性図。

【図７】第１のパージ制御弁と第２のパージ制御弁を並
列接続し、駆動周期を半周期だけずらした場合の流量特
性図。

【図８】従来技術による単一のパージ制御弁に印加され
る制御信号の波形図。

【図９】従来技術による大流量のパージ制御弁を単独で
デューテイ制御した場合の脈動値と本実施例の構成によ
る脈動値とを比較して示す脈動特性図。

【符号の説明】

６…燃料タンク ９…キャニスタ １０…第１のパージ通路 １１…第１のパージ制御弁 １２…第２のパージ通路 １３…第２のパージ制御弁 １７…コントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニ
   スタと、該キャニスタから新気と共に離脱したパージガ
   スを機関吸気系に導く第１のパージ通路と、該第１のパ
   ージ通路の途中に設けられ、パージガスの流量をデュー
   テイ制御する第１のパージ制御弁と、前記第１のパージ
   通路と並列に設けられた第２のパージ通路と、該第２の
   パージ通路の途中に設けられ、パージガスの流量をデュ
   ーテイ制御する第２のパージ制御弁と、前記第１のパー
   ジ制御弁の駆動周期と第２のパージ制御弁の駆動周期を
   互いに半周期ずらして駆動させる駆動手段とから構成し
   てなる蒸発燃料処理装置。