(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料系から発生する蒸発燃料を一時的に吸着させるキャニスタと、
このキャニスタから離脱した蒸発燃料と空気とを混合したパージ混合気を内燃機関の吸気系に供給するためのパージ通路と、
前記パージ通路に介装され、パージ混合気の流量を制御するパージ制御弁と、
前記パージ制御弁の開弁周期を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記パージ制御弁の開弁周期を、内燃機関の各気筒の同一行程時期毎に出力される基準信号の出力周期に、気筒数の約数（１を除く）を約数として有さない一つの整数を乗じて算出し、この算出した開弁周期に基づき前記パージ制御弁を制御する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
前記コントローラは、前記内燃機関の運転状態が低回転低負荷状態に変化したときに、前記整数をより小さな整数に変更して、前記内燃機関に供給される吸入空気量に対するパージ混合気の割合が所定値以下になるように前記パージ制御弁の開閉周期を制御することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関に備えられた蒸発燃料処理装置として、特開平８−７４６８２号公報や特開平９−８８７３６号公報に記載のものがある。
【０００３】
特開平８−７４６８２号公報に記載の技術は、予め定められたエンジン運転状態のときに、パージ制御弁を開閉する所定周期を通常より短くするものである。
【０００４】
また、特開平９−８８７３６号公報に記載の技術は、パージ制御弁の開弁周期を、各気筒の同一行程時期毎に出力させる基準信号の出力周期に、気筒数の約数（１を除く）を約数として持たない整数を乗じた周期に設定するもので、機関の低回転速度域では高回転速度域に比較して基準信号出力周期に乗じられる整数の値を小さくしてパージ制御弁の開弁周期を設定することが開示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−７４６８２号公報に記載の技術では、所定のエンジン回転数以下の領域で周期を短くするため、分配されたパージガスの吸入空気量に占める割合が低い。つまりパージガスによる空燃比変動が小さい領域についてもパージ制御弁の開閉周期を短くすることになり、結果として流量精度を悪化させる恐れがあるという問題が生じる。
【０００６】
また、特開平９−８８７３６号公報に記載の技術では、基準信号の出力周期の整数倍を駆動周期とし、エンジン回転数に同期させているので、低回転、低負荷時等のエンジン吸入空気量が少ない領域で空燃比変動を抑制しようとした場合、エンジン負荷によらずある一定エンジン回転数以下の領域で周期を長くすることになる。その結果、パージ制御弁の駆動周波数が小さくなり、パージガスが１気筒に供給されてしまい、他の気筒に比べて空燃比変動が大きくなる問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、エンジン運転領域によらず、パージによる気筒別の空燃比変動を抑制し、エンジンの燃焼安定性を向上させる蒸発燃料処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料系から発生する蒸発燃料を一時的に吸着させるキャニスタと、このキャニスタから離脱した蒸発燃料と空気とを混合したパージ混合気を内燃機関の吸気系に供給するためのパージ通路と、前記パージ通路に介装され、パージ混合気の流量を制御するパージ制御弁と、前記パージ制御弁の開弁周期を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記パージ制御弁の開弁周期を、内燃機関の各気筒の同一行程時期毎に出力される基準信号の出力周期に、気筒数の約数（１を除く）を約数として有さない一つの整数を乗じて算出し、この算出した開弁周期に基づき前記パージ制御弁を制御する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記コントローラは、前記内燃機関の運転状態が低回転低負荷状態に変化したときに、前記整数をより小さな整数に変更して、前記内燃機関に供給される吸入空気量に対するパージ混合気の割合が所定値以下になるように前記パージ制御弁の開閉周期を制御する。
【００１１】
【発明の効果】
第１の発明では、コントローラが、前記パージ制御弁の開弁周期を、内燃機関の各気筒の同一行程時期毎に出力される基準信号の出力周期に、気筒数の約数（１を除く）を約数として有さない一つの整数を乗じて算出し、この算出した開弁周期に基づき前記パージ制御弁を制御するが、この整数を内燃機関の運転条件に応じて変化させることにより、例えば、運転状態が低負荷低回転に変化したときには整数を小さい整数に変えることにより、内燃機関の全運転領域において、パージによる気筒別の空燃比変動を抑制し、エンジンの燃焼安定性を向上させる最適な開弁周期とすることができる。
また、コントローラが、内燃機関の運転状態が低回転低負荷状態に変化したときに、整数をより小さな整数に変更して前記内燃機関に供給される吸入空気量に対するパージ混合気の割合が所定値以下になるようにパージ制御弁の開閉周期を制御するので、内燃機関の全領域において、気筒別のパージ混合気の割合を所定値以下とすることができ、吸入空気量に対するパージ量の影響が大きい低回転低負荷時においても安定した燃焼を維持できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用される内燃機関の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の内燃機関の概略構成図を示す。内燃機関１のシリンダ内に供給される吸気は、スロットル弁２によってその吸入量を制御され、吸気マニホールド３を通過してシリンダ内に送られる。スロットル弁２の下流にはシリンダ内に所定量の燃料を噴霧する燃料噴射弁４が設置され、燃料噴射弁４からの噴射される燃料の噴射量は、内燃機関１の運転状態に応じてコントローラ５によって制御される。
【００１６】
シリンダから排出される排気ガスは排気マニホールド６から外部に排出される。
【００１７】
スロットル弁２の上流には吸入空気量Ｑを検出するためのエアフローメータ７が、また排気マニホールド６には、排気ガス中の空燃比を検出するための酸素センサ８が設置され、さらには冷却水温度を検出する水温センサ９とエンジン回転数Ｎｅを検出するための回転数センサ１０が内燃機関１に設置される。
【００１８】
これらの各種センサの出力はコントローラ５に送られ、コントローラ５は、これらの信号に基づいて例えば、前述の燃料噴射量制御を行う。
【００１９】
内燃機関１には、蒸発燃料処理装置が備えられている。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１１内で蒸発した蒸発燃料であるベーパを吸着するキャニスタ１２と、吸着した蒸発燃料と空気を混合したパージ混合気をスロットル弁２下流の吸気マニホールド３に供給するパージ通路１３と、吸気マニホールド３へのパージ混合気の供給量を制御するための電磁駆動式のパージ制御弁（以下、ＰＣ／Ｖという。）１４とからなる。ＰＣ／Ｖ１４の開閉はコントローラ５によって制御されており、コントローラ５から出力される制御信号に基づいて周期的に開弁時間（パルス幅）を制御することで、内燃機関１に供給するパージ混合気流量を制御する。
【００２０】
詳しく説明すると、コントローラ５は、内燃機関の各気筒に分配されたパージ混合気の吸入空気量に占める割合ＱＰＡを算出し、この割合が所定値ＱＰＡＴ以下になるようにＰＣ／Ｖ１４の開閉駆動周期を制御する。
【００２１】
コントローラ５が行うＰＣ／Ｖ１４の制御内容を説明するフローチャートが図２である。
【００２２】
なお、内燃機関１は４気筒エンジンであり、ＰＣ／Ｖ１４の駆動周期は、エンジンの各気筒の同一行程時期毎に出力される基準信号の出力周期にエンジン気筒数の１を除く約数を約数として持たない整数を乗じた周期とする。具体的には４気筒の場合には、ＰＣ／Ｖ１４の駆動周期は、基準信号に３、５、７、１１、１３等の整数を乗じた周期ＲＥＦＴとなるが、簡単のためＲＥＦＴ＝３、５、７の場合を例として説明する。
【００２３】
まず、ステップ１で吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎｅとエンジンの冷却水温Ｔｗを入力し、ステップ２でパージ混合気処理条件かどうかを判定する。処理条件を満たさない場合には制御を終了する。処理条件を満たす場合には、続くステップ３で目標パージ率ＰＲ、ＰＣ／Ｖ１４の開弁比率ＤＵＴＹを算出する。次にステップ４で、パージ混合気の吸入空気量に占める割合ＱＰＡが高い値を示す、大きな整数ＲＥＦＴ＝７を乗じる場合のＱＰＡを算出し、エンジン燃焼安定性が確保できるパージ混合気が吸入空気量に占める割合の上限値である所定値ＱＰＡＴと比較し、ＱＰＡＴ以下のときにはステップ５に進み、ＲＥＦＴとして７を設定し、ステップ９に進む。ＱＰＡＴを超えるときにはステップ６に進み、ＲＥＦＴ＝５の場合でのＱＰＡを算出し、ＱＰＡＴと比較する。ＱＰＡＴ以下のときにはステップ７に進み、ＲＥＦＴとして５を設定し、ステップ９に進む。ＱＰＡＴを超えるときにはステップ８に進み、ステップ８でＲＥＦＴとして３を設定し、ステップ９に進む。ステップ９では設定されたＲＥＦＴに基づいてＰＣ／Ｖ１４の開弁時間Ｔを算出し、ステップ１０でＰＣ／Ｖ１４を算出された開弁時間Ｔで制御を行い、終了する。
【００２４】
次にパージ混合気の吸入空気量に占める割合ＱＰＡの算出について説明する。
【００２５】
パージ混合気が分配される内燃機関１の気筒数ＤＮは、ＤＵＴＹとＲＥＦＴから下式で表される。
【００２６】
【数１】
0004045771.tif 000002
また、ＰＣ／Ｖ１４の１開弁タイミング当たりのパージ流量ＱＰ１は、目標パージ率ＰＲは気筒数が４気筒の場合には、次式で与えられる。
【００２７】
【数２】
0004045771.tif 000003
１気筒当たりのパージ流量ＱＰ２は、ＱＰ１をＤＮで除したものと定義すると、
【００２８】
【数３】
0004045771.tif 000004
で示される。
【００２９】
４気筒内燃機関の１気筒当たりの吸入空気量ＱＡ２は、
【００３０】
【数４】
0004045771.tif 000005
であり、ＱＰＡは次式で示される。
【００３１】
【数５】
0004045771.tif 000006
したがって、ＱＰＡは、式（３）から式（５）から次式となる。
【００３２】
【数６】
0004045771.tif 000007
したがって、ＱＰＡが所定値ＱＰＡＴ以下となるように、つまり下式が成立するようにＰＣ／Ｖ１４の駆動周期ＲＥＦＴを選定する（図２に示したフローチャートのステップ４からステップ８の制御を示す）。
【００３３】
【数７】
0004045771.tif 000008
図３は、本発明によるＰＣ／Ｖ１４の駆動周期ＲＥＦＴを説明するタイミングチャートである。
【００３４】
図３（ａ）と（ｂ）は、内燃機関が低負荷低回転で運転した場合を示している。
【００３５】
なお、制御条件としては、４気筒内燃機関であって、Ｎｅ＝１０００ｒｐｍ、ブースト圧＝−５００ｍｍＨｇ、Ｑ＝２００Ｌ／ｍｉｎ、ＰＲ＝１％（パージ流量２Ｌ／ｍｉｎ）、ＰＣ／Ｖの全開時の流量は５０Ｌ／ｍｉｎとする。
【００３６】
まず図３（ａ）に示したタイミングチャートは、ＲＥＦ＝７のときのタイミングチャートであり、今、Ｎｅ＝１０００ｒｐｍであるから、１ＲＥＦは３０ｍｓｅｃで、１ＲＥＦ当たりのＱａは０．１Ｌである。したがって、７ＲＥＦ当たりでは、Ｑａは０．７Ｌとなり、パージ流量は、パージ率１％から０．００７Ｌである。ＰＣ／Ｖ１４の全開時の流量は５０Ｌ／ｍｉｎであるから、７ＲＥＦ当たりでは、０．１７５Ｌとなり、開弁比率ＤＵＴＹ＝４％である。したがって、ＰＣ／Ｖ１４の開弁時間は、３０×７×０．０４＝８．４ｍｓｅｃとなる。よってパージガスは１気筒にしか供給されず、分配されたパージガスの供給空気量に占める割合ＱＰＡは（パージ流量＝０．００７Ｌ）／（Ｑａ＝０．１Ｌ）から７％となる。
【００３７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に対してＲＥＦ＝３の場合を示しており、ＲＥＦ＝７と同様にして、ＱＰＡは３％となり、ＲＥＦ＝７の場合よりもＱＰＡの値が小さくなることがわかる。このように低回転低負荷時にはＲＥＦを小さな値とすることでＰＱＡ値を小さく抑制し、安定した燃焼を確保できる。
【００３８】
図３（ｃ）は、高回転高負荷の場合を示しており、条件としては、４気筒内燃機関であって、Ｎｅ＝５０００ｒｐｍ、ブースト圧＝−１００ｍｍＨｇ、Ｑ＝５０００Ｌ／ｍｉｎ、ＰＲ＝１％（パージ流量５０Ｌ／ｍｉｎ）、ＰＣ／Ｖ１４の全開時の流量は２５Ｌ／ｍｉｎ、ＲＥＦ＝７とする。結果としてＱＰＡ＝０．５％となり、低回転低負荷の場合より、ＱＰＡ値が小さくなる。
【００３９】
図３（ｄ）は、低回転高負荷の場合を示しており、条件としては、４気筒内燃機関であって、Ｎｅ＝１０００ｒｐｍ、ブースト圧＝−１００ｍｍＨｇ、Ｑ＝１０００Ｌ／ｍｉｎ、ＰＲ＝１％（パージ流量１０Ｌ／ｍｉｎ）、ＰＣ／Ｖ１４の全開時の流量は２５Ｌ／ｍｉｎ、ＲＥＦ＝７とする。結果としてＱＰＡ＝平均２．５％となり、低回転低負荷の場合より、ＱＰＡ値が小さくなる。
【００４０】
さらに、図３（ｅ）は、高回転低負荷の場合を示しており、条件としては、４気筒内燃機関であって、Ｎｅ＝５０００ｒｐｍ、ブースト圧＝−５００ｍｍＨｇ、Ｑ＝１０００Ｌ／ｍｉｎ、ＰＲ＝１％（パージ流量１０Ｌ／ｍｉｎ）、ＰＣ／Ｖ１４の全開時の流量は５０Ｌ／ｍｉｎ、ＲＥＦ＝７とする。結果としてＱＰＡ＝平均４．７％となり、低回転低負荷の場合より、ＱＰＡ値が小さくなる。
【００４１】
このように本発明においては、パージ制御弁の開弁周期を、内燃機関の各気筒の同一行程時期毎に出力される基準信号の出力周期に、気筒数の約数（１を除く）を約数として有さない一つの整数を乗じて算出し、この算出した開弁周期に基づき前記パージ制御弁を制御する内燃機関において、内燃機関の運転状態に応じて、前記整数の値を変化させ、内燃機関１に供給される吸入空気量に対するパージ混合気の割合が所定値以下になるようにパージ制御弁１４の開閉周期を制御するので、内燃機関４の全運転領域において、パージによる気筒別の空燃比変動を抑制し、エンジン燃焼安定性を向上することができる。
【００４２】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２】同じくコントローラが実施するパージ制御弁の制御内容を説明するフローチャートである。
【図３】同じくパージ制御弁の駆動タイミングを説明する図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  スロットル弁
３  吸気マニホールド
４  燃料噴射弁
５  コントローラ
６  排気マニホールド
７  エアフローメータ
１３  パージ通路
１４  パージ制御弁
【図１】
0004045771.tif 000009
【図２】
0004045771.tif 000010
【図３】
0004045771.tif 000011