(57)【要約】    【課題】  過給機作動中においても比較的多量の蒸発燃料を吸気系にパージする場合に、蒸発燃料を含む混合気の着火を防止することができる蒸発燃料処理装置の制御装置を提供する。    【解決手段】  キャニスタ１２からジェットポンプ１７を介してい、吸気管２の過給機５の上流側に蒸発燃料が供給される。通路１６に設けられた蒸発燃料濃度センサ１９により第１ベーパ濃度Ｖ１が検出され、第１ベーパ濃度Ｖ１，吸入空気量ＱＡＩＲ及び過給圧Ｐ２に応じて、吸気管２の過給機５の上流側における蒸発燃料濃度である第２ベーパ濃度Ｖ２が算出される。過給機５の作動中において第２ベーパ濃度Ｖ２が所定濃度Ｖ２ＴＨを超えたときには、パージ制御弁１４の制御信号のデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣが減少方向に補正される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、該燃料タンクで発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを接続するチャージ通路と、過給機を備える内燃機関の吸気管と前記キャニスタとを接続する第１のパージ通路と、該第１にパージ通路に設けられ、パージガスの流量を調整するパージ制御弁と、前記機関の運転状態に応じて前記パージ制御弁の開度を制御するパージ制御手段とを備える蒸発燃料処理装置の制御装置において、
前記第１のパージ通路の前記パージ制御弁より下流側と、前記吸気管の前記過給機より上流側とを接続する第２のパージ通路と、
前記第２のパージ通路に設けられ、蒸発燃料を含む混合気を前記吸気管に流入させるジェットポンプと、
前記キャニスタから排出される蒸発燃料を含む混合気中の蒸発燃料濃度を検出する蒸発燃料濃度検出手段と、
前記過給機の過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記蒸発燃料濃度、過給圧及び吸入空気量に応じて、前記過給機の上流側における混合気中の蒸発燃料濃度を吸入蒸発燃料濃度として算出する吸入蒸発燃料濃度算出手段とを備え、
前記パージ制御手段は、前記過給機の作動時において前記吸入蒸発燃料濃度が所定濃度を超えたとき、前記パージ制御弁の開度を減少させることを特徴とする蒸発燃料処理装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵し、適時内燃機関の吸気系に蒸発燃料を供給する蒸発燃料処理装置に関し、特に過給機付き内燃機関の吸気系に蒸発燃料を供給するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、過給機付き内燃機関の吸気管に蒸発燃料を供給する蒸発燃料処理装置が示されている。過給機付き内燃機関では、過給機を作動させると、過給機より下流側の吸気管内圧は、大気圧より高い圧力となるため、スロットル弁下流側に蒸発燃料を供給する通常のパージ通路のみでは、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料を吸気管に十分にパージすることできない。
【０００３】
そこで、特許文献１に示された装置では、吸気管の、過給機（コンプレッサ）の上流側と下流側と接続する通路であって、その途中にベンチュリ部を有する接続通路が設けられ、そのベンチュリ部に、蒸発燃料を貯蔵するキャニスタに接続されたパージ通路が開口している。この装置は、ベンチュリ部で発生する負圧によって、過給機作動中にキャニスタから接続通路を介して、蒸発燃料を吸気管に供給することを意図したものである。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１６２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、過給機の上流側に蒸発燃料を供給すると、吸入空気と蒸発燃料とが混合され、混合気中の蒸発燃料濃度が可燃限界に達するおそれがある。蒸発燃料濃度が可燃限界に達すると、過給機のコンプレッサやタービンで発生する熱によって実際に着火する可能性がある。
【０００６】
本発明はこの点を考慮してなされたものであり、過給機作動中においても比較的多量の蒸発燃料を吸気系にパージする場合に、蒸発燃料を含む混合気の着火を防止することができる蒸発燃料処理装置の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、燃料タンク（１０）と、該燃料タンク（１０）で発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵するキャニスタ（１２）と、前記燃料タンク（１０）と前記キャニスタ（１２）とを接続するチャージ通路（１１）と、過給機（５）を備える内燃機関（１）の吸気管（２）と前記キャニスタ（１２）とを接続する第１のパージ通路（１３）と、該第１にパージ通路（１３）に設けられ、パージガスの流量を調整するパージ制御弁（１４）と、前記機関の運転状態に応じて前記パージ制御弁（１４）の開度を制御するパージ制御手段とを備える蒸発燃料処理装置の制御装置において、前記第１のパージ通路（１３）の前記パージ制御弁（１４）より下流側と、前記吸気管（２）の前記過給機（５）より上流側とを接続する第２のパージ通路（１５，１６）と、前記第２のパージ通路（１５，１６）に設けられ、蒸発燃料を含む混合気を前記吸気管（２）に流入させるジェットポンプ（１７）と、前記キャニスタ（１２）から排出される蒸発燃料を含む混合気中の蒸発燃料濃度（Ｖ１）を検出する蒸発燃料濃度検出手段（１９）と、前記過給機（５）の過給圧（Ｐ２）を検出する過給圧検出手段（８）と、前記機関の吸入空気量（ＱＡＩＲ）を検出する吸入空気量検出手段（７）と、前記蒸発燃料濃度（Ｖ１）、過給圧（Ｐ２）及び吸入空気量（ＱＡＩＲ）に応じて、前記過給機（５）の上流側における混合気中の蒸発燃料濃度を吸入蒸発燃料濃度（Ｖ２）として算出する吸入蒸発燃料濃度算出手段とを備え、前記パージ制御手段は、前記過給機（５）の作動中において前記吸入蒸発燃料濃度（Ｖ２）が所定濃度（Ｖ２ＴＨ）を超えたとき、前記パージ制御弁（１４）の開度（ＤＯＵＴＰＧＣ）を減少させることを特徴とする。
【０００８】
また前記ジェットポンプ（１７）は、前記過給機（５）により加圧された空気を噴出するノズル（２１）と、該ノズル（２１）との間に間隙（２３）を空けて該ノズル（２１）を囲むケーシング（２２）とからなり、前記間隙（２３）が前記第２のパージ通路（１５，１６）の一部を構成することが望ましい。
また前記所定濃度（Ｖ２ＴＨ）は、前記蒸発燃料に含まれる成分の可燃限界濃度うち、最小の可燃限界濃度に対応させて設定することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、過給機の上流側における蒸発燃料濃度である吸入蒸発燃料濃度が算出され、過給機の作動中において吸入蒸発燃料濃度が所定濃度を超えたときには、パージ制御弁の開度が減少させる制御が行われる。したがって、吸入蒸発燃料濃度は、常に所定濃度以下に抑制され、蒸発燃料を含む混合気の着火を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置及び内燃機関の吸気系の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、吸気管２を有し、吸気管２には上流側から順に、エアクリーナ４、過給機５、インタークーラ６、及びスロットル弁３が設けられている。過給機５は、排気のエネルギにより回転駆動されるタービンと、該タービンにより駆動され、吸入される空気を加圧するコンプレッサとを備えている。過給機５は、吸気管２の下流側に加圧された空気を排出する。
【００１１】
燃料タンク１０は、チャージ通路１１を介してキャニスタ１２に接続され、キャニスタ１２は、吸気管２のスロットル弁３の下流側に第１のパージ通路１３を介して接続されている。
キャニスタ１２は、燃料タンク１０内の蒸発燃料を吸着するための活性炭を内蔵する。キャニスタ１２には、空気通路１２ａが接続されており、キャニスタ１２は空気通路１２ａを介して大気に連通している。
【００１２】
第１のパージ通路１３には、パージ制御弁１４が設けられている。パージ制御弁１４は、その制御信号のオン−オフデューティ比（制御弁の開度）を変更することにより流量を連続的に制御することができるように構成された電磁弁であり、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９に接続されている。ＥＣＵ９は、エンジン１の運転状態に応じて、パージ制御弁１４の開度を制御する。
【００１３】
第１のパージ通路１３は、パージ制御弁１４の下流側において通路１５に分岐し、通路１５は、ジェットポンプ１７及び通路１６を介して、吸気管２の、過給機５の上流側と接続されている。すなわち、通路１５及び１６により、第２のパージ通路が構成されている。ジェットポンプ１７には、過給空気供給通路１８を介して、過給機５により加圧された空気が供給される。ジェットポンプ１７の排気側に抵抗があると、ジェットポンプ１７の機能が十分に発揮されなくなるので、ジェットポンプ１７の排気側に接続された通路１６は太く、かつ直線状に延びるように構成されている。
【００１４】
燃料タンク１０、チャージ通路１１、キャニスタ１２、第１のパージ通路１３、パージ制御弁１４、通路１５及び１６（第２のパージ通路）、ジェットポンプ１７、過給空気供給通路１８により、蒸発燃料処理装置が構成される。
燃料タンク１０の給油時に蒸発燃料が大量に発生すると、キャニスタ１２に蒸発燃料が貯蔵される。エンジン１の所定運転状態において、パージ制御弁１４のデューティ制御が行われ、適量の蒸発燃料がキャニスタ１２から吸気管２に供給される。
【００１５】
通路１６には、吸気管２に供給される蒸発燃料の濃度（体積濃度であり、以下「第１のベーパ濃度」という）Ｖ１を検出する蒸発燃料濃度センサ１９が設けられている。また、吸気管２のエアクリーナ４の直ぐ下流側には、吸入空気量ＱＡＩＲを検出する吸入空気量センサ７が設けられ、また吸気管２の過給機５の下流側には、加圧された空気圧（以下「過給圧」という）Ｐ２を検出する過給圧センサ８が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ９に供給される。
【００１６】
図２は、ジェットポンプ１７の構成を示す断面図である。ジェットポンプ１７は、過給空気供給通路１８に接続され、加圧された空気を噴出する円筒状のノズル２１と、該ノズル２１との間に間隙２３を空けて該ノズル２１を囲むケーシング２２とからなる。ノズル２１は、加圧された空気を噴出する噴孔２１ａを有する。ケーシング２２には、通路１５が接続される吸入ポート２２ａと、通路１６が接続される排気ポート２２ｂが設けられている。
【００１７】
ジェットポンプ１７のノズル２１から過給機５により加圧された空気が噴出すると（矢印Ａ参照）、その噴出空気の粘性により、噴出空気流によって吸入ポート２２ａから排気ポート２２ｂに向かう流れ（矢印Ｂ参照）が生成され、負圧が発生する。これにより、加圧された空気が通路１５に流入することなく、通路１５から吸入ポート２２ａを介して蒸発燃料を含む混合気が吸引され、加圧された空気とともに、排気ポート２２ｂを介して通路１６に排出される。そしてジェットポンプ１７から排出された混合気は、吸気管２の、過給機５の上流側に供給される。その結果、過給機作動中においてもキャニスタ１２から吸気管２に蒸発燃料をパージすることができ、キャニスタ１２内に蒸発燃料が滞留することを防止することができる。
【００１８】
図３は、蒸発燃料のパージが可能な吸気管内絶対圧（スロットル弁３より下流側の吸気管内圧力）ＰＢＡの範囲を、パージ流量ＱＰに対応させて示す図である。この図に破線で示す範囲は、通路１５及び１６からなる第２のパージ通路並びにジェットポンプ１７を設けない場合に対応し、実線で示す範囲は、本実施形態に対応する。このように、本実施形態によれば、パージ可能な吸気管内絶対圧ＰＢＡの範囲が大幅に拡大し、キャニスタ１２に吸着された蒸発燃料を確実にパージすることができる。
【００１９】
ＥＣＵ９は、各種センサからの入力信号波形を整形し、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、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、前記パージ制御弁１４に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。ＥＣＵ９には、図示しないセンサにより検出されるエンジン回転数ＮＥ、エンジン冷却水温ＴＷ、吸気温ＴＡなどのエンジン運転パラメータも入力される。
【００２０】
ＥＣＵ９のＣＰＵは、各種センサの検出信号に基づいて、パージ制御弁１４に供給する制御信号のデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣを算出する。該算出されるデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣの制御信号が、パージ制御弁１４に供給され、パージ制御弁の開度が制御される。
【００２１】
図４は、デューティ比ＤＯＵＴＰＧＣを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ９のＣＰＵで所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ１１〜Ｓ１３では、センサにより検出される第１ベーパ濃度Ｖ１，吸入空気量ＱＡＩＲ，及び過給圧Ｐ２を取り込む。ステップＳ１４では、エンジン運転状態、具体的には吸入空気量ＱＡＩＲに応じて、エンジン１の運転に大きな影響を与えない範囲でデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣを算出する。
【００２２】
ステップＳ１５では、過給機５が作動中が否かを判別し、過給機５が作動していないときは、直ちに本処理を終了する。過給機５が作動しているときは、ステップＳ１６に進み、過給圧Ｐ２及びデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣに応じて、ＱＰマップを検索し、パージ流量ＱＰを算出する。過給圧Ｐ２が高くなるほど、ジェットポンプ１７で発生する負圧が大きくなり、パージ流量ＱＰが増加する。またデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣが大きくなるほど、パージ流量ＱＰが増加する。したがって、ＱＰマップには、過給圧Ｐ２及びデューティ比ＤＯＵＴＰＧＣに対応するパージ流量ＱＰが予め設定されている。
【００２３】
ステップＳ１７では、第１ベーパ濃度Ｖ１［％］、パージ流量ＱＰ［リットル／ｍｉｎ］、及び吸入空気量ＱＡＩＲ［リットル／ｍｉｎ］を下記式に適用し、第２ベーパ濃度Ｖ２［％］を算出する。第２ベーパ濃度Ｖ２は、吸気管２の過給機５の上流側における蒸発燃料濃度（体積濃度）である。
Ｖ２＝ＱＰ×Ｖ１／ＱＡＩＲ
【００２４】
ステップＳ１８では、第２ベーパ濃度Ｖ２が、所定濃度Ｖ２ＴＨ（例えば１．２％）より大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに本処理を終了し、第２ベーパ濃度Ｖ２が所定濃度Ｖ２ＴＨより大きいときは、デューティ比ＤＯＵＴＰＧＣを、所定量ΔＤＶ２だけ減少させる補正を行う（ステップＳ１９）。
【００２５】
ガソリンに含まれる主な成分の可燃限界体積濃度は、以下の通りであるので、本実施形態では、可燃限界体積濃度が最も低いヘキサンの下限濃度１．２％に対応させて、所定濃度Ｖ２ＴＨが設定されている。
ヘキサン  １．２〜７．４％
ブタン    １．８〜８．４％
プロパン  ２．１〜９．４％
【００２６】
図４の処理によれば、過給機５の作動していときは、吸気管２の過給機５の上流側における蒸発燃料濃度である第２ベーパ濃度Ｖ２が算出され、第２ベーパ濃度Ｖ２が所定濃度Ｖ２ＴＨより大きいときは、デューティ比ＤＯＵＴＰＧＣが減少方向に補正される。したがって、したがって、第２ベーパ濃度（吸入蒸発燃料濃度）は、常に所定濃度Ｖ２ＴＨ以下に抑制され、蒸発燃料を含む混合気の着火を防止することができる。
【００２７】
本実施形態では、蒸発燃料濃度センサ１９、過給圧センサ８、及び吸入空気量センサ７が、それぞれ蒸発燃料濃度検出手段、過給圧検出手段、及び吸入空気量検出手段に相当し、ＥＣＵ９が、パージ制御手段及び吸入蒸発燃料濃度算出手段を構成する。具体的には、図４のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１８及びＳ１９がパージ制御手段に相当し、同図のステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１６及びＳ１７が吸入蒸発燃料濃度算出手段に相当する。
【００２８】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１ベーパ濃度Ｖ１を検出する蒸発燃料濃度センサ１９は、通路１６に設けたが、これに限るものではなく、通路１５あるいは第１のパージ通路１３の設けるようにしてもよい。
【００２９】
またエンジン１の排気系に酸素濃度センサを設け、該酸素濃度センサの出力に応じて空燃比を目標空燃比に一致させるように、空燃比補正係数を算出し、その空燃比補正係数により、エンジン１に供給する燃料量を補正する場合において、蒸発燃料のパージ実行中における前記空燃比補正係数の値に基づいて、吸入蒸発燃料濃度Ｖ２を推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すジェットポンプの構成を示す断面図である。
【図３】吸気管内圧（ＰＢＡ）とパージ流量（ＱＰ）との関係を示す図である。
【図４】パージ制御弁の開度制御を行う処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  内燃機関
２  吸気管
３  スロットル弁
５  過給機
７  吸入空気量センサ
８  過給圧センサ
９  電子制御ユニット（パージ制御手段、吸入蒸発燃料濃度算出手段
１０  燃料タンク
１１  チャージ通路
１２  キャニスタ
１３  第１のパージ通路
１５  通路（第２のパージ通路）
１６  通路（第２のパージ通路）
１７  ジェットポンプ
１８  過給空気供給通路
１９  蒸発燃料濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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