【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンク等の燃料溜部に溜まる蒸発燃料の大気中への蒸散を防止する蒸発燃料蒸散防止装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の燃料タンク等において気化した蒸発燃料が、大気中に蒸散し、環境破壊の原因となることを防止するために、該蒸発燃料の蒸散を防止する装置として、実開昭５８−１５１３４６号に開示されるような装置が提案されている。

【０００３】このものは、図９に示すように、燃料タンク16や気化器のフロート室40等の燃料溜部で発生する蒸発燃料を、活性炭等の燃料吸着剤11を充填したキャニスタ10等の吸着手段に一時的に吸着させ、機関運転中に機関の吸気負圧或いは空気ポンプ22等によって外気連通路
13を介して外気をキャニスタ10に導入し、該導入した外気が吸着剤を通過する際に、前記吸着された蒸発燃料を脱離し（パージ）、該脱離された蒸発燃料と前記導入された外気との混合気（パージ混合気）を吸気マニホールド２に吸引させるか、或いは空気ポンプ22等によって排気通路３に導き酸化処理するようにして、蒸発燃料の大気中への蒸散を防止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、機関の排気通路に２次空気（新気）を導入すると、排気中の酸素濃度が増大され、排気通路内において排気有害成分である未燃成分（ＨＣ，ＣＯ等）の酸化（浄化）が促進されると共に、例えば触媒コンバータを備えるものにあっては、その反応熱により触媒コンバータが昇温され、これによって低温時の触媒コンバータの活性化が促進され、未燃成分等の大気中への排出を抑制できるという利点がある。

【０００５】そこで、例えば、前記空気ポンプ22によりパージ混合気を機関冷間時等の触媒コンバータ４の活性化度合いが低いときに導入させて、パージ処理時間の短縮と２次空気による未燃成分の浄化と、触媒コンバータ４の活性化を同時に図ることが考えられるが、かかる場合には、以下のような問題があった。 つまり、前記パージ混合気の空燃比が特定できていないために、排気中の未燃成分の濃度が高くなることがあり、十分に２次空気による未燃成分の浄化が行なえなくなると共に、触媒コンバータを備えるものにあっては、触媒コンバータの活性化が低下する等して、却って大気中への未燃成分の排出量が多くなるという問題があった。

【０００６】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、パージ混合気を機関の排気系へ導入しても、排気の空燃比を悪化させないようにして、以ってパージ処理を行いつつ良好な排気浄化性能を発揮できるようにした内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかかる内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置は、図１に示すように、燃料溜部Ａの内部に溜まる蒸発燃料を吸着手段Ｂにより一時的に吸着し、所定の機関運転状態で前記吸着手段Ｂから蒸発燃料を脱離させ、排気通路Ｃに導き処理するようにした内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置において、前記脱離された蒸発燃料と脱離用空気とのパージ混合気と、大気からの２次空気とを独立の経路Ｄ，Ｅを介して吸引し、混合して排気通路Ｃに吐出供給するポンプ手段Ｆと、前記パージ混合気と２次空気との混合気の空燃比を目標値に近づけるように前記パージ混合気と２次空気との流量比を制御する流量比制御手段Ｇと、を含んで構成した。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明にかかる内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置は、ポンプ手段を駆動させることで、吸着手段に吸着された蒸発燃料を脱離させると共に、該脱離させた蒸発燃料と脱離用空気とのパージ混合気と、大気からの２次空気とを独立の経路を介して吸引し混合したあと、排気通路に吐出供給して蒸発燃料を処理する。 このとき、前記パージ混合気と２次空気の混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記流量比制御手段により、前記パージ混合気と２次空気との流量比を制御する。 したがって、例えば機関冷間時において、パージ処理を行ないつつ２次空気による未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）
の酸化（浄化）促進が図れると共に、これにより通常運転時におけるパージ処理の負担を軽減し該パージ処理に伴う空燃比変動を抑制し、以って良好な運転性能・排気特性を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明にかかる第１の実施例を添付の図面に基づいて説明する。 なお、図９で示した従来のものと同一のものは、同一符号を付している。 図２に示すように、機関１には吸気を導く吸気マニホールド２が接続される一方、機関１の図示しない燃焼室で燃焼した排気を排出するための排気通路３が接続されている。

【００１０】該排気通路３には理論空燃比近傍で最大に排気有害成分（ＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣ）の浄化性能を発揮する三元触媒コンバータ４が介装される。 前記三元触媒コンバータ４の排気通路３の上流部には、排気の酸素濃度に応じた信号を出力する酸度センサ５が排気通路３に臨んで設けられる。 該酸度センサ５の出力信号はコントロールユニット50に入力される。

【００１１】そして、前記酸度センサ５の排気通路３の上流部と、吸着手段としてのキャニスタ10の上室14と、
を連通する排気系パージ通路20が設けられ、該排気系パージ通路20には、逆止弁21、空気ポンプ22、排気系パージ流量制御弁23がそれぞれ介装されている。 なお、前記排気系パージ通路20は、前記空気ポンプ22と排気系パージ流量制御弁23との間で二股に分岐され、該分岐された側の新気（２次空気）導入通路24は新気（２次空気）流量制御弁25とエアフィルタ26とを介装して、大気に連通している。

【００１２】ここにおいて、前記排気系パージ流量制御弁23或いは新気流量制御弁25が、流量比制御手段を構成する。 ところで、前記キャニスタ10は、活性炭等の吸着剤11を内蔵し、その下室12は、外気連通路13を介して大気と連通している。 また、上室14は、蒸発燃料通路15を介して燃料タンク16の上部空間に連通されている。 さらに、前記上室14には、パージ混合気を機関吸気系に導くための吸気系パージ通路17の一端部が接続され、その他端部は吸気マニホールド２に連通している。 該吸気系パージ通路17にはパージ混合気の流量を制御する吸気系パージ流量制御弁18が介装されている。

【００１３】さらに、機関１のウォータジャケット内の冷却水の温度を検出する水温センサ19が設けられ、該水温センサ19の出力信号は、コントロールユニット50に入力される。 該水温センサ19の出力信号は、本実施例では、後述するように、三元触媒コンバータ４の活性化度合いの判定に使用される。 ところで、前記吸気系パージ流量制御弁18、排気系パージ制御弁23、新気流量制御弁
25は、それぞれ前記コントロールユニット50からの駆動信号に基づいて開度制御が可能なものである。

【００１４】ここにおいて、コントロールユニット50
は、以下のようにしてパージ処理を行う。 上記の構成により、例えば燃料タンク16で発生した蒸発燃料は、前記蒸発燃料通路15を通って前記キャニスタ10の上室14に導入され吸着剤11に吸着される。 したがって、蒸発燃料を含まない空気のみが外気連通路13を介して大気中へ排出されることになり、蒸発燃料の大気中への蒸散が防止できるようになっている。

【００１５】このようにしてキャニスタ10に吸着された蒸発燃料は、通常運転時（三元触媒コンバータ４の活性化度合いが高い状態）においては、コントロールユニット50の信号に基づいて吸気系パージ流量制御弁18が開弁制御され、前記吸気系パージ通路17を介して前記外気連通路13から導入される外気と共に吸気マニホールド２に吸入され、燃焼処理されるようになっている。

【００１６】なお、この際に、コントロールユニット50
では、前記酸度センサ５のリッチ・リーン反転信号に基づいて例えば燃料噴射弁からの燃料噴射量をフィードバック制御して空燃比を理論空燃比近傍に維持し、前記三元触媒コンバータ４の排気浄化性能を最大に発揮させ、
排気有害成分が大気中に排出されるのを防止するようになっている。

【００１７】一方、本実施例では、機関冷機時（始動時等）において三元触媒コンバータ４の活性化度合いが低い場合には、未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の大気への排出が多くなるため、前述したように、排気通路３に２次空気を導入し、これら排気有害成分の浄化を効果的に行うと共に、その反応熱を利用して三元触媒コンバータ４の活性化を促進して、大気中への排気有害成分の排出を極力低減し、かつ三元触媒コンバータ４の活性化度合いが低い場合においてもパージ処理を行って、前記通常運転時におけるパージ処理の負担を軽減し該パージ処理に伴う空燃比変動、運転性の悪化等を防止するようになっている。

【００１８】つまり、本実施例では、以下で詳細に説明するように、三元触媒コンバータ４の活性化度合いが低い場合において、前記空気ポンプ22を駆動すると共に、
排気系パージ流量制御弁23、新気流量制御弁25を開弁し、これにより外気連通路４を介して導入される新気（大気）とキャニスタ10に吸着されていた蒸発燃料とのパージ混合気と、新気導入通路24を介して導入される新気（２次空気）と、の混合気が所定の空燃比となるように制御して排気通路３に導入する。

【００１９】以下に、コントロールユニット50が行う冷機時におけるパージ制御に関して説明することにする。
まず、冷機時パージ制御の実行に際し、先に行われる排気系パージ流量制御弁23、新気流量制御弁25の初期開度設定制御について説明する。 図３に、排気系パージ流量制御弁23及び新気流量制御弁25の初期開度を設定するフローチャートを示す。 該フローは、スタート信号が入力されたとき１回だけ実行される。

【００２０】ステップ１（図ではＳ１と記してある。以下、同様）では、排気系パージ流量制御弁23が初期設定となっているか否かを判断する。 ＹＥＳであれば、ステップ２へ進む。 ＮＯであれば、ステップ４へ進み、排気系パージ流量制御弁23を初期設定した後ステップ２へ進む。 ステップ２では、新気流量制御弁25が初期設定となっているか否かを判断する。 ＹＥＳであれば、ステップ３へ進む。 一方、ＮＯであれば、ステップ５へ進み、新気流量制御弁25を初期設定して本フローを終了する。

【００２１】ステップ３では、フラグを０にして、本フローを終了する。 これにより、キャニスタ10側から導入されるパージ混合気の流量と、新気導入通路24から導入される新気の流量と、の比率が、初期の比率となるように、排気系パージ流量制御弁23と新気流量制御弁25の開度が設定される。 なお、前記初期の比率は、つまり排気系パージ流量制御弁23と新気流量制御弁25の初期開度設定は、キャニスタ10が吸着能力最大に蒸発燃料を吸着した状態からパージした時に、十分に三元触媒コンバータ４の昇温効果を発揮できる空燃比（例えば、λ＝１〜1.
2 ）となるように設定されている。 したがって、キャニスタ10の吸着量は最大吸着量より少ない場合が多いので、初期設定開度では排気通路３に導かれるパージ混合気と２次空気との混合気の空燃比は通常理論空燃比よりもリーン側になる。

【００２２】次に、冷機時パージ制御について、図４に示すフローチャートに従って説明する。 なお、該制御は所定時間周期で繰り返し実行される。 ステップ11では、
新気導入通路24から導入される新気と共にキャニスタ10
からのパージ混合気を排気通路３へ導入させるか否かを判断する。 すなわち、三元触媒コンバータ４が活性化状態にあるか否かの判断であり、例えば冷却水温Ｔｗが設定水温Ｔｏ ₁とＴｏ ₂との間の温度である場合には、ステップ12へ進んで空気ポンプ22をＯＮした後にステップ
13へ進む。 一方、それ以外のときにはステップ17へ進んで空気ポンプ22をＯＦＦして、本フローを終了する。

【００２３】ステップ13では、排気系パージ流量制御弁
23が最終設定状態となっているかを判断するため、フラグが０か１かを判断する。 フラグが０である場合には初期設定状態であるとしてステップ14へ進み、フラグが１
である場合には、最終設定状態であるとして本フローを終了する。 ステップ14では、パージ混合気と２次空気の混合気の導入位置より排気下流側に取付けられている酸素センサ５の出力信号に基づいて、空燃比のリッチ判定を行なう。 リッチである場合にはステップ15へ進み、リッチでない場合にはステップ18へ進む。 なお、本実施例では、排気系パージ流量制御弁23と新気流量制御弁25の初期開度設定によって、通常はリーンとなるようにしてあるため、リーンであると判断された場合のステップ18
が先に実行されるのが通常である。

【００２４】ステップ18では、排気の空燃比をリッチ方向へ変化させるべく、排気系パージ流量制御弁23を所定量開けると共に、新気流量制御弁25を所定量閉じる。 そして、ステップ14においてリッチと判断されるまで本フローが繰り返される。 したがって、フローが繰り返される毎に、排気系パージ流量制御弁23の開度は一定割合で段階的に増加されるので、パージ流量が増加すると共に、新気流量制御弁25の開度も一定割合で段階的に減少されるので、新気流量が減少する。 これにより、図５に示すように、排気通路３内の空燃比は、リーンからリッチへ向けて変化して行く。

【００２５】その後、ステップ14で、リッチであると判断されると、ステップ15では、排気の空燃比をリーン方向に変化させるべく、排気系パージ流量制御弁23を所定量閉じる。 これにより、パージ処理を行いつつ、排気の空燃比を三元触媒コンバータ16の活性化が良好に行なえる目標の（多少リーン側の）空燃比に維持することができる。 その後、ステップ16へ進む。

【００２６】ステップ16では、この時の排気系パージ流量制御弁23の開度を最終設定開度として設定維持すると共に、フラグを１にして、本フローを終了する。 以上の制御における、酸素センサ５の出力変化、各流量制御弁
23，25の開度変化、及び実際の排気の空燃比の変化のタイムチャートを図５に示してある。 ここで、図５について、簡単に説明する。

【００２７】図５の上段には、酸素センサ５の出力が示されており、該酸素センサ５の出力は、排気の空燃比がスライスレベル（理論空燃比）を境にリーンからリッチに変化することで、ステップ的に変化する。 中段には、
排気系パージ流量制御弁23の開度変化を実線で、新気流量制御弁25の開度変化を破線で示している。 実際には、
前述したように、これらの開度は段階的に変化するが、
ここでは直線で示してある。

【００２８】なお、下段には、実際の排気の空燃比が示されている。 そして、上記のフローが実行されると、実際の排気の空燃比は時間経過と共に、リッチ側に変化して行き、空燃比がリッチになると（酸素センサ５のスライスレベルを越えると）、酸素センサ５の出力はステップ的にリッチ側へ反転する。 該反転信号を受け、前記排気系パージ流量制御弁23は閉方向（リーン方向）に所定量変化され一定に維持される。 これにより、パージ処理を行っても、排気の空燃比を三元触媒コンバータ16の活性化が良好に行なえる多少リーン側の所定の空燃比に維持することができる。

【００２９】ところで、上記冷機時パージ制御は、三元触媒コンバータ４が昇温し活性化するまでであり、所定時間経過後空気ポンプ22の駆動は停止される共に、排気系パージ流量制御弁23と新気流量制御弁25も閉弁される。 なお、前記三元触媒コンバータ４の活性化の判断は、三元触媒コンバータ４或いはその下流部に温度センサ等を設け、該温度センサが検出する温度に基づいて判断するようにしても構わない。 また、本実施例では、ステップ15において、排気系パージ流量制御弁23の開度を変更するようにしたが、勿論新気流量制御弁25を同時に開方向に所定量変化させるようにしてもよいし、新気流量制御弁25のみで調整することも可能である。

【００３０】以上のように、本実施例では、パージ混合気と２次空気との混合気の空燃比を適切に制御することができるので、機関冷機時（始動時等）に三元触媒コンバータ４の活性化度合いが低い場合には、未燃成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）の大気への排出が多くなるため、前述したように、排気通路３に２次空気を導入し、これら排気有害成分の浄化を効果的に行うと共に、その反応熱を利用して三元触媒コンバータ４の活性化を促進して、大気中への排気有害成分の排出を極力低減し、かつ三元触媒コンバータ４の活性化度合いが低い場合においてもパージ処理を行って、前記通常運転時におけるパージ処理の負担を軽減して、パージ処理に伴う空燃比変動、運転性の悪化等を防止することができる（図６参照）。

【００３１】つづいて、第２の実施例について、図７に示すフローチャートに従って説明する。 なお、第２の実施例では、第１の実施例における酸素センサ５に換えて、空燃比検出手段として空燃比に対応した出力信号を発する空燃比センサ５'を用いている。 なお、ステップ
21、22、25は、第１の実施例のステップ11、12、17と同様であるので、説明を省略する。

【００３２】ステップ23では、空燃比センサ５'の出力に基づいて、排気の実際の空燃比が目標の空燃比であるか否かを判断する。 目標（要求）空燃比であると判断された場合には、ステップ24へ進む。 一方、目標空燃比でないと判断された場合には、本フローを終了し、所定時間経過後に再びフローを実行する。 ステップ24では、ステップ22において、実際の排気の空燃比が目標空燃比であると判断された場合で、目標空燃比と実際の排気の空燃比との差に見合った量で、排気系パージ流量制御弁23
と新気流量制御弁25との開度を変更し、本フローを終了する。

【００３３】したがって、第２の実施例によれば、第１
の実施例に比較して、より迅速に目標空燃比を得ることができると共に実際の排気の空燃比がリッチ側へ設定されることを排除できるので、その分未燃成分の浄化が促進されるので、パージ処理を行いつつ、より迅速に三元触媒コンバータ４の活性化を図ることがき、以って未燃成分の大気中への排出をより効果的に低減することができる。

【００３４】次に、第３の実施例を、図８に示すフローチャートに従って説明する。 なお、第３の実施例は、キャニスタ10の重量（つまり、吸着している蒸発燃料の重量）と、パージ開始時の温度に基づいて、パージ混合気の空燃比を予測する場合についての実施例である。 このため、図２に括弧書きで示すように、キャニスタ10の重量を検出する重量センサ30と、キャニスタ10の温度を検出するキャニスタ温度センサ31とが新たに設けられている。

【００３５】ステップ31，37は第１，第２の実施例と同様であるので、説明を省略する。 ステップ32では、重量センサ30の出力信号に基づいて、キャニスタ10の重量Ｗ
を検出した後、ステップ33へ進む。 ステップ33では、キャニスタ温度センサ31の出力信号に基づいて、キャニスタ10の温度Ｔを検出して、ステップ34へ進む。

【００３６】ステップ34では、予め実験結果等により定められているマップを参照して、前記求めたキャニスタ
10の重量Ｗと、キャニスタ10の温度Ｔと、からパージ混合気の空燃比を検索する。 そして、ステップ35へ進む。
ステップ35では、ステップ34で検索したパージ混合気の空燃比に見合って、予め設定記憶されている排気系パージ流量制御弁26と新気流量制御弁27との開度をマップ等を参照して検索して設定し、ステップ36へ進む。

【００３７】ステップ36では、空気ポンプ22を駆動させて後に、本フローを終了する。 このようにして、第３の実施例では、実際の排気の空燃比の判定を行なう必要がなく、システムの簡略化を図ることができる。 また、第３の実施例は、フィードフォワード制御としているため、第１，第２の実施例に較べて、迅速にパージ処理を行いつつ三元触媒コンバータ４の活性化を図ることがき、以って未燃成分の大気中への排出をより効果的に低減することができる。 勿論、該フィードフォワード制御と第１、第２の実施例における空燃比を検出してフィードバック制御を行なうこととを組み合わせて、迅速且つ高精度に実際の排気の空燃比を目標空燃比に制御するようにしてもよい。

【００３８】なお、上記各実施例において、三元触媒コンバータ４を使用する場合に関して説明したが、冷機時パージ制御については酸化触媒コンバータを使用するものについても適用可能である。 また、触媒コンバータを備えないものにおいて、パージ処理を行いつつ２次空気による排気中の未燃成分の酸化（浄化）を促進する場合にも効果があることは自明である。

【００３９】そして、上記各実施例では、新気流量制御弁25を設けて構成したが、該新気流量制御弁25を備えなくても、つまり所定量の新気を導入させるようにして、
前記排気系パージ流量制御弁23のみの開度制御により、
排気の空燃比を目標空燃比に制御するようにしても構わない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にかかる内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置によれば、パージ混合気と２次空気との混合気の空燃比を適切に制御することができる。 したがって、例えば機関冷間時には、パージ処理を行ないつつ２次空気による未燃成分（ＨＣ，Ｃ
Ｏ）の酸化（浄化）促進が図れると共に、これにより通常運転時におけるパージ処理の負担が軽減され該パージ処理に伴う空燃比変動を抑制し、以って良好な運転性能・排気特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の蒸発燃料蒸散防止装置にかかるブロック図。

【図２】本発明の第１の実施例にかかる全体構成図。

【図３】同上実施例にかかる初期開度設定制御を説明するフローチャート。

【図４】同上実施例にかかる冷機時パージ制御を説明するフローチャート。

【図５】同上実施例にかかる冷機時パージ制御の作用説明図。

【図６】同上実施例にかかる冷機時パージ処理による一の効果を説明する図。

【図７】本発明にかかる第２の実施例の冷機時パージ制御を説明するフローチャート。

【図８】本発明にかかる第３の実施例の冷機時パージ制御を説明するフローチャート。

【図９】従来例の全体構成図。

【符号の説明】

１ 機関 ３ 排気通路 ４ 三元触媒コンバータ ５ 酸素センサ １０ キャニスタ １５ 蒸発燃料通路 １６ 燃料タンク ２０ 排気系パージ通路 ２２ 空気ポンプ ２３ 排気系パージ流量制御弁 ２４ 新気導入通路 ２５ 新気流量制御弁 ５０ コントロールユニット