JPH04287860A - 過給機付エンジンの蒸発燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過給機を備えたエンジ
ンにおいて、車両の燃料タンクから発生する蒸発燃料を
燃焼室に導き、蒸発燃料が大気中に放出されるのを規制
するようにした蒸発燃料制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の燃料タンクから発生する
蒸発燃料をそのまま大気中に放出させることは大気汚染
の原因となるため、この蒸発燃料をエンジンの吸気通路
に導入し、供給燃料とともに燃焼室内で燃焼させるよう
にした蒸発燃料制御装置が知られている。この装置では
、蒸発燃料は活性炭等の吸着剤を収納したキャニスタに
導かれ、吸着剤に一時的に吸着される。吸着剤に吸着さ
れた蒸発燃料は、エンジン運転時にサージタンク内の吸
気管負圧によって吸着剤から離脱され、吸入空気ととも
に燃焼室内へ導入される。

【０００３】この種の蒸発燃料制御装置をそのまま過給
機（ターボチャージャ）付エンジンに適用した場合、タ
ーボチャージャの過給作動によってサージタンク内が正
圧になると、蒸発燃料がパージされなくなり、キャニス
タに吸着された蒸発燃料が大気側へ漏れ出てガソリン臭
がする等の問題が生ずる。そこで、本出願人は先に図８
に示すように、サージタンク１０１内が負圧の時にキャ
ニスタ１０２に吸着された蒸発燃料を同サージタンク１
０１へパージさせる主パージ通路１０３と、サージタン
ク１０１内が正圧の時に蒸発燃料をターボチャージャ１
０４のコンプレッサ１０４ａ上流にパージさせる副パー
ジ通路１０５とを設けた蒸発燃料制御装置を提案してい
る（平成３年２月１日付特許出願参照）。前記主パージ
通路１０３には、パージ用バキュームスイッチングバル
ブ（以下単に「ＶＳＶ」という）１０６と、バキューム
コントロールバルブ（以下単に「ＶＣＶ」という）１０
７とが直列に設けられている。パージ用ＶＳＶ１０６は
蒸発燃料のパージ流量を調整するためのものである。ま
た、ＶＣＶ１０７は、前記パージ用ＶＳＶ１０６が開放
状態で故障した場合に蒸発燃料のパージを停止させる、
いわゆるフェイルセーフのためのものであり、スロット
ル弁１０８が全閉になった時の吸気管負圧によって閉弁
し、主パージ通路１０３を閉じるようになっている。

【０００４】この装置では、サージタンク１０１内が正
圧になると、パージ用ＶＳＶ１０６が全閉となって主パ
ージ通路１０３が閉じられるとともに、副パージ通路１
０５が開かれ、同通路１０５からコンプレッサ１０４ａ
の上流へ蒸発燃料がパージされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術においては、ターボチャージャ１０４の過給作動に
よりサージタンク１０１内が正圧となっている時に、何
らかの原因によってパージ用ＶＳＶ１０６が開放状態で
故障した場合、ＶＣＶ１０７が閉弁状態とはなっておら
ず、前記正圧が主パージ通路１０３に作用し、前記蒸発
燃料がキャニスタ１０２下部の大気口１０２ａから漏れ
出てしまう。そこで、これを防止するために、主パージ
通路１０３には蒸発燃料のサージタンク１０１側への流
れのみを許容するチェック弁１０９が必要となる。

【０００６】しかし、このようにチェック弁１０９を設
けると別の問題が生ずる。チェック弁１０９は一般に、
弁体１１０とこれを一方向へ付勢するスプリング１１１
とを備えており、キャニスタ１０２側からサージタンク
１０１側へ向かう蒸発燃料の通過を許容し、これとは反
対の方向の通過を阻止している。このため、キャニスタ
１０２側からサージタンク１０１側へ向かう蒸発燃料は
、スプリング１１１の付勢力に打ち勝つ大きさの圧力に
ならないとパージできない。従って、このチェック弁１
０９によってパージ流量やパージ可能な流域が大きく制
限されてしまう。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、過給域においてパージ用開閉弁
が開放状態で故障した場合にも、サージタンク内が正圧
になる前に確実にフェイルセーフ用開閉弁を閉弁させて
パージ通路を閉じ、蒸発燃料がキャニスタに戻されるの
を阻止し、ひいてはパージ通路のチェック弁を不要にし
てパージ流量やパージ流域が制限されるのを防止するこ
とが可能な過給機付エンジンの蒸発燃料制御装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、エンジンの吸気通路におけるスロットル弁
の上流に設けられた過給機のコンプレッサと、燃料タン
クから発生する蒸発燃料を吸着するとともに、パージ通
路を介して前記蒸発燃料を前記吸気通路のスロットル弁
下流側へ導くためのキャニスタと、前記パージ通路に設
けられ、蒸発燃料のパージ量を制御するパージ用開閉弁
と、前記パージ通路に設けられ、スロットル弁全閉時に
前記パージ通路を閉じるように、ダイヤフラムにより区
画された一方の部屋が前記スロットル弁下流側の吸気通
路と連通したフェイルセーフ用開閉弁とを備えた過給機
付エンジンの蒸発燃料制御装置において、前記フェイル
セーフ用開閉弁におけるダイヤフラムにより区画された
他方の部屋を、前記過給機のコンプレッサ下流近傍の吸
気通路に連通させている。

【０００９】

【作用】スロットル弁全閉時にはパージ用開閉弁が全閉
になる。また、フェイルセーフ用開閉弁の一方の部屋に
負圧が作用し、ダイヤフラムが閉弁方向に吸引される。 これによりパージ通路が閉じられ、キャニスタに吸着さ
れた蒸発燃料はパージ通路を通ってスロットル弁下流側
へパージすることが阻止される。

【００１０】過給機の作動によりスロットル弁下流が正
圧になると、パージ用開閉弁は全閉状態になる。また、
フェイルセーフ用開閉弁の他方の部屋は、過給機のコン
プレッサ下流近傍の吸気通路に連通されているので、同
コンプレッサによる過給圧が他方の部屋に導かれる。こ
れによりフェイルセーフ用開閉弁のダイヤフラムが閉弁
方向へ押圧されてパージ通路が閉じられる。

【００１１】ところで、前記のようにスロットル弁下流
が正圧となったときに、パージ用開閉弁が開放状態で故
障すると、この正圧はパージ通路に作用し、蒸発燃料を
キャニスタ側へ戻そうとする。ところが、このときには
既にフェイルセーフ用開閉弁によってパージ通路が閉じ
られている。これは、コンプレッサから下流へ離れる程
（スロットル弁側程）、吸気通路やインタークーラによ
る吸気圧損が大きくなり、スロットル弁下流よりも、コ
ンプレッサ下流近傍の方が早く負圧から正圧へ切り替わ
るからである。このため、スロットル弁下流の圧力より
もコンプレッサの過給圧の方が早く立上がり、スロット
ル弁下流の圧力が正圧になるよりも早くフェイルセーフ
用開閉弁を閉弁させてパージ通路を閉じさせる。従って
、たとえ前記のようにパージ用開閉弁が開放状態で故障
しても蒸発燃料がキャニスタ側へ戻されるおそれがない
。これに伴い、パージ通路には蒸発燃料の逆流を阻止す
るチェック弁が不要となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の過給機付エンジンの蒸発燃料
制御装置を具体化した一実施例を図１〜図７に従って説
明する。図１，４，５は車両に搭載された直列６気筒の
過給機付ガソリンエンジンシステムを説明するための概
略構成図である。エンジン１の吸気系には、吸気脈動或
いは吸気干渉を防止するためのサージタンク２が設けら
れている。また、サージタンク２の上流側には、スロッ
トルボディ３が設けられている。このスロットルボディ
３の内部には、図示しないアクセルペダルの操作に連動
して開閉されるスロットル弁４が設けられている。そし
て、そのスロットル弁４が開閉されることにより、サー
ジタンク２への吸気流量が調節される。

【００１３】また、スロットルボディ３内において、ス
ロットル弁４の上流側近傍にはトラクションコントロー
ル弁（以下単にＴＲＣ弁という）４５が設けられている
。このＴＲＣ弁４５は、積雪、凍結、雨等により摩擦係
数が低くなった状態の路面を車両が走行したり、発進時
等にスロットル弁４が急激に開かれたりした場合に、駆
動輪がホイールスピンを起こすのを防止するためのもの
である。そして、ＴＲＣ弁４５は通常開かれており、車
両の前後のタイヤの回転数にある程度以上の差が生じる
と、同ＴＲＣ弁４５が閉じられ、エンジン出力を低下さ
せて駆動輪のホイールスピンを防ぐようになっている。

【００１４】さらに、サージタンク２の下流側は、エン
ジン１の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６毎
へ分岐された吸気マニホルド５となっている。この吸気
マニホルド５には、エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に
燃料を噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）６Ａ，
６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがそれぞれ設けられてい
る。各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポン
プの作動により、燃料タンク６１から所定圧力の燃料が
供給されるようになっている。さらに、エンジン１の各
気筒＃１〜＃６に対応して、点火プラグ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００１５】一方、エンジン１の排気系には、排気マニ
ホルド８が設けられている。この排気マニホルド８は排
気干渉を伴わない気筒群＃１〜＃３と、気筒群＃４〜＃
６との２つに集合され、その集合部８ａ，８ｂが連通路
９によって互いに連通されている。エンジン１の吸気系
及び排気系には、過給機としての主ターボチャージャ１
０及び副ターボチャージャ１１がそれぞれ並列に設けら
れている。すなわち、主・副の各ターボチャージャ１０
，１１を構成する各タービン１０ａ，１１ａは、その上
流側が排気マニホルド８の各集合部８ａ，８ｂにそれぞ
れ連通されている。つまり、主ターボチャージャ１０に
対応してエンジン１の気筒群＃１〜＃３が連通され、副
ターボチャージャ１１に対応してエンジン１の気筒群＃
４〜＃６が連通されている。また、各タービン１０ａ，
１１ａの下流側は主・副別々の排気通路１２，１３に連
通されている。主・副の各排気通路１２，１３はその下
流側にて合流し、三元触媒を内蔵してなる触媒コンバー
タ１４を介して外部に連通されている。

【００１６】一方、主・副の各ターボチャージャ１０，
１１を構成する各コンプレッサ１０ｂ，１１ｂは、その
上流側が主・副別々の吸気通路１５，１６に連通されて
いる。主・副の各吸気通路１５，１６の上流側は一本の
共通吸気通路１７に合流してエアクリーナ１８を介し外
部に連通されている。また、各コンプレッサ１０ｂ，１
１ｂの下流側は主・副別々の吸気通路１９，２０に連通
されている。主・副の各吸気通路１９，２０の下流側は
一本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却
用のインタークーラ２２、さらにはスロットルボディ３
を介してサージタンク２に連通されている。

【００１７】本実施例において、主ターボチャージャ１
０はエンジン１の低吸入空気量域から高吸入空気量域ま
で作動されるものであり、副ターボチャージャ１１はエ
ンジン１の低吸入空気量域で停止され、高吸入空気量域
のみで作動されるものであり、主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１により、いわゆる「２ステージツインタ
ーボシステム」が構成されている。

【００１８】主・副の両ターボチャージャ１０，１１の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中に
は、排気切替弁２３が設けられている。また、副ターボ
チャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通する副吸気
通路２０の途中には、吸気切替弁２４が設けられている
。これら排気切替弁２３及び吸気切替弁２４は、それぞ
れ三方式の第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の開閉切替
によって駆動されるダイヤフラム式のアクチュエータ２
７，２８によってそれぞれ開閉されるようになっている
。第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の大気ポートにはエ
アフィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポートに
はプレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入さ
れるようになっている。

【００１９】従って、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６
の開閉切替により、各アクチュエータ２７，２８のダイ
ヤフラム室２７ａ，２８ａへの空気圧導入が調節される
ことにより、各アクチュエータ２７，２８が作動して排
気切替弁２３及び吸気切替弁２４がそれぞれ開閉される
。すなわち、第１のＶＳＶ２５はオンされることにより
、排気切替弁２３を全開とするようにアクチュエータ２
７を作動させ、オフされることにより、排気切替弁２３
を全閉とするようにアクチュエータ２７を作動させる。 また、第２のＶＳＶ２６はオンされることにより、吸気
切替弁２４を全開とするようにアクチュエータ２８を作
動させ、オフされることにより、吸気切替弁２４を全閉
とするようにアクチュエータ２８を作動させる。そして
、排気切替弁２３及び吸気切替弁２４の両方が全開のと
きには、主・副の両ターボチャージャ１０，１１が作動
する「ダブル過給ステージ」となり、両切替弁２３，２
４の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０の
みが作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００２０】副ターボチャージャ１１のタービン１１ａ
に連通する副排気通路１３には、排気切替弁２３を迂回
して主排気通路１２に連通する排気バイパス通路３１が
設けられている。また、この排気バイパス通路３１には
、同通路３１を開閉する排気バイパス弁３２が設けられ
ている。この排気バイパス弁３２は、ダイヤフラム式の
アクチュエータ３３によって開閉されるようになってい
る。このアクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａは
、吸気切替弁２４よりも下流側の副吸気通路２０に連通
されるとともに、二方式の第３のＶＳＶ３４を介してコ
ンプレッサ１１ｂよりも上流側の副吸気通路１６に連通
されている。そして、この第３のＶＳＶ３４の開閉によ
り、ダイヤフラム室３３ａにコンプレッサ１０ｂによる
過給圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３３が作動されて排気バイパス弁３２が開閉されるよう
になっている。すなわち、第３のＶＳＶ３４はデューテ
ィ制御されることにより、主ターボチャージャ１０のコ
ンプレッサ１０ｂによる過給圧の大気へのブリード量を
調整し、ダイヤフラム室３３ａへの作動圧を調整して排
気バイパス弁３２の開度（開口量）が可変とされる。 なお、デューティ制御はデューティ比により通電時間を
制御することであり、通電、非通電の割合を変えること
により平均電流が可変制御されることである。

【００２１】さらに、吸気切替弁２４よりも上流側の副
吸気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッ
サ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、両
通路２０，１５を連通する吸気バイパス通路３５が設け
られている。また、吸気バイパス通路３５の一端側には
、同通路３５を開閉するために、ダイヤフラム式のアク
チュエータ３６によって駆動される吸気バイパス弁３７
が設けられている。このアクチュエータ３６は三方式の
第４のＶＳＶ３８の開閉切替によって駆動される。この
第４のＶＳＶ３８の大気ポートにはエアフィルタ２９を
介して大気が導入され、圧力ポートにはプレッシャータ
ンク３０から所要の高圧空気が導入されるようになって
いる。

【００２２】従って、第４のＶＳＶ３８の開閉切替に基
づき、アクチュエータ３６のダイヤフラム室３６ａへの
空気圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３６が作動して吸気バイパス弁３７が開閉される。すな
わち、第４のＶＳＶ３８はオンされることにより、吸気
バイパス弁３７を全閉とするようにアクチュエータ３６
を作動させ、オフされることにより、吸気バイパス弁３
７を全開とするようにアクチュエータ３６を作動させる
。この吸気バイパス通路３５は主ターボチャージャ１０
のみの作動から、主・副の両ターボチャージャ１０，１
１の作動への切り替えをスムーズにするために開かれる
通路である。

【００２３】なお、プレッシャータンク３０の圧力ポー
トはインタークーラ２２よりも上流側の共通吸気通路２
１に連通されており、同プレッシャータンク３０に対し
て主ターボチャージャ１０による過給圧が供給されるよ
うになっている。また、副吸気通路２０において吸気切
替弁２４の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路
３９には、リード弁４０が設けられている。そして、副
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの出口圧力
が主ターボチャージャ１０のそれよりも大きくなったと
き、そのバイパス通路３９及びリード弁４０を介して吸
気切替弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスさ
れるようになっている。

【００２４】一方、主ターボチャージャ１０において、
タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイスト
ゲート通路４１が設けられている。また、このウェイス
トゲート通路４１には、同通路４１を開閉するウェイス
トゲート弁４２が設けられている。このウェイストゲー
ト弁４２は、主ターボチャージャ１０による過給圧が予
め設定された圧力を越えることを防止するために、その
タービン１０ａへの流入排気ガスを、タービン１０ａの
出口側へバイパスしてタービン１０ａの出力を調節し、
主ターボチャージャ１０による過給圧をコントロールす
るためのものである。そして、ウェイストゲート弁４２
はダイヤフラム式のアクチュエータ４３によって開閉さ
れるようになっている。このアクチュエータ４３のダイ
ヤフラム室４３ａは、コンプレッサ１０ｂよりも下流側
の主吸気通路１９に連通されるとともに、二方式の第５
のＶＳＶ４４を介してコンプレッサ１０ｂよりも上流側
の主吸気通路１５に連通されている。そして、その第５
のＶＳＶ４４の開閉により、ダイヤフラム室４３ａにコ
ンプレッサ１０ｂによる過給圧の導入が調節されること
により、アクチュエータ４３が作動してウェイストゲー
ト弁４２が開閉される。すなわち、第５のＶＳＶ４４は
デューティ制御されることにより、過給圧の大気へのブ
リード量を調整し、ダイヤフラム室４３ａの作動圧を調
整してウェイストゲート弁４２の開度（開口量）が可変
とされる。

【００２５】そして、エンジン１はエアクリーナ１８を
通じて導入される外気を、共通吸気通路１７、主・副の
各吸気通路１５，１６、主・副の各ターボチャージャ１
０，１１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ、インタークー
ラ２２、サージタンク２及び吸気マニホルド５等を通じ
て取り込む。また、その外気の取り込みと同時に、エン
ジン１は各インジェクタ６Ａ〜６Ｆから噴射される燃料
を取り込む。さらに、エンジン１はその取り込んだ燃料
と外気との混合気を各気筒＃１〜＃６の燃焼室にて爆発
・燃焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気マニ
ホルド８、主・副の各ターボチャージャ１０，１１のタ
ービン１０ａ，１１ａ、主・副の各排気通路１２，１３
及び触媒コンバータ１４を介して外部へ排出させる。

【００２６】エンジン１の運転状態を検出するセンサと
しては、スロットルボディ３においてスロットル弁４の
開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度セン
サ５１が設けられている。サージタンク２には、同タン
ク２内における吸気圧を検出する吸気圧センサ５２が設
けられている。エアクリーナ１８の下流側には、共通吸
気通路１７を通過する吸気流量を測定する周知の可動ベ
ーン式エアフローメータ５３が設けられている。また、
エンジン１には、その冷却水の温度（冷却水温）を検出
する水温センサ５４が設けられている。さらに、主・副
の両排気通路１２，１３の合流部近傍には、排気中の酸
素濃度を検出する酸素センサ５５が設けられている。こ
の酸素センサ５５は主排気通路１２にオフセットした位
置に配置されている。

【００２７】エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に設けら
れた各点火プラグ７Ａ〜７Ｆには、ディストリビュータ
４８にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ４８はイグナイタ４９から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ７Ａ〜
７Ｆに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ７Ａ〜７Ｆの点火タイミングは、イグナイタ４９から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２８】ディストリビュータ４８にはエンジン１の
回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵され
ている。そして、このディストリビュータ４８には、ロ
ータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出する回転数セ
ンサ５６が設けられている。同じくディストリビュータ
４８には、ロータの回転に応じてエンジン１のクランク
角の変化を所定の割合で検出する気筒判別センサ５７が
それぞれ取付けられている。本実施例では、１行程に対
してエンジン１が２回転するものとして、気筒判別セン
サ５７は３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出するよ
うになっている。また、エンジン１に駆動連結された図
示しないトランスミッションには、車速を検出するため
の車速センサ５８が設けられている。

【００２９】加えて、本実施例のエンジン１には図１，
２に示すような蒸発燃料制御装置が設けられている。車
両に搭載された燃料タンク６１にはチャコールキャニス
タ６２が接続されており、同燃料タンク６１で発生した
蒸発燃料が、通路６３を通ってチャコールキャニスタ６
２に導かれるようになっている。チャコールキャニスタ
６２は、活性炭が収納された蒸発燃料の吸着容器であり
、前記蒸発燃料がこの活性炭に一旦吸着されるようにな
っている。

【００３０】前記チャコールキャニスタ６２内の蒸発燃
料をエンジン１へ導くために、本実施例では２つのパー
ジ通路が設けられている。一方は、チャコールキャニス
タ６２とスロットル弁４下流のサージタンク２とを連通
させる主パージ通路６４であり、他方はチャコールキャ
ニスタ６２と主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１
０ｂ上流の主吸気通路１５とを連通させる副パージ通路
６５である。

【００３１】前記主パージ通路６４の途中には、パージ
用開閉弁としてのパージ用ＶＳＶ６６が介装されている
。パージ用ＶＳＶ６６は、前記主パージ通路６４を開閉
することにより、前記チャコールキャニスタ６２からサ
ージタンク２へ導かれる蒸発燃料のパージ量を調節する
ためのものであり、同パージ用ＶＳＶ６６はデューティ
制御される。

【００３２】前記主パージ通路６４において、パージ用
ＶＳＶ６６とチャコールキャニスタ６２との間には、フ
ェイルセーフ用開閉弁としての第１のＶＣＶ６７が同パ
ージ用ＶＳＶ６６に対し直列に介装されている。第１の
ＶＣＶ６７は、前記パージ用ＶＳＶ６６の開放故障時に
おけるフェイルセーフとして、スロットル弁４の全閉時
に同スロットル弁４の下流側の吸気管負圧に基づいて閉
弁し、主パージ通路６４を強制的に閉じるためのもので
ある。

【００３３】すなわち、第１のＶＣＶ６７の本体ケーシ
ング６８の内部は上下一対の空間に区画されており、下
側の空間は主パージ通路６４に連通している。主パージ
通路６４を開閉するために、上側の空間にはダイヤフラ
ム６９が張設され、同上側の空間がさらにダイヤフラム
６９によって上室７０と下室７１とに仕切られている。 ダイヤフラム６９には下側の空間へ突出する弁体７２が
連結されている。また、前記上室７０内にはスプリング
７３が配設され、このスプリング７３は弁体７２が主パ
ージ通路６４を開くように、前記ダイヤフラム６９を常
に下方へ付勢している。

【００３４】前記上室７０は、制御圧力通路７４を介し
てスロットル弁４よりも下流側のスロットルボディ３に
連通されている。スロットルボディ３に開口する制御圧
力通路７４のポート７４ａの位置は、スロットル弁４の
全閉時にサージタンク２内の吸気管負圧が作用し、スロ
ットル弁４の開放時には大気圧が作用するように設定さ
れている。

【００３５】さらに、制御圧力通路７４の途中には、同
通路７４に正圧が作用したときにその正圧が第１のＶＣ
Ｖ６７の上室７０に作用するのを防ぐためのチェック弁
７５が設けられている。そして、このチェック弁７５に
より前記上室７０には、そのダイヤフラム６９を上方へ
変位させる吸気管負圧のみが作用し、ダイヤフラム６９
を押し下げて反転させるような正圧が作用しないように
なっている。

【００３６】また、前記上室７０は、通路７６を介して
主・副両ターボチャージャ１０，１１の上流側の共通吸
気通路１７と連通している。前記通路７６の途中には、
吸気の流れを制限する絞り（オリフィス）７７ａとチェ
ック弁７７ｂとを有する絞り弁７７が設けられている。 このようにチェック弁７７ｂを設けたのは、スロットル
弁４が急激に閉じられたときの吸気の逆流を考慮したた
めである。

【００３７】一方、第１のＶＣＶ６７における下室７１
は、通路７８を介し、主・副ターボチャージャ１０，１
１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ下流近傍の共通吸気通
路２１に連通されている。そして、主・副ターボチャー
ジャ１０，１１による過給域では、コンプレッサ１０ｂ
，１１ｂの過給圧が下室７１に導かれ、同過給圧がスプ
リング７３の付勢力に打ち勝つと、第１のＶＣＶ６７の
弁体７２を閉弁させるようにダイヤフラム６９が上方へ
押圧される。

【００３８】さらに、主パージ通路６４の途中から分岐
してコンプレッサ１０ｂの直上流に連結された副パージ
通路６５の途中には、前記第１のＶＣＶ６７と同様な構
成をなす第２のＶＣＶ７９が介装されている。すなわち
、第２のＶＣＶ７９の本体ケーシング８０は、ダイヤフ
ラム８１が張設された上側の空間と、副パージ通路６５
に連通された下側の空間とに区画されている。ダイヤフ
ラム８１には弁体８２が連結されている。また、弁体８
２が副パージ通路６５を閉じるように、ダイヤフラム８
１はスプリング８３によって常に上方へ付勢されている
。

【００３９】第２のＶＣＶ７９の上側の空間において、
ダイヤフラム８１よりも上側のダイヤフラム室８４は、
通路８５を介して、主・副ターボチャージャ１０，１１
のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ下流近傍の共通吸気通路
２１に連通されている。そして、主・副ターボチャージ
ャ１０，１１による過給域では、コンプレッサ１０ｂ，
１１ｂの過給圧がダイヤフラム室８４に導かれ、同過給
圧がスプリング８３の付勢力に打ち勝つと、弁体８２を
開弁させるようにダイヤフラム８１が下方へ押圧される
。

【００４０】以上のように説明した構成部材のうち、各
インジェクタ６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９、第１〜第５
のＶＳＶ２５，２６，３４，３８，４４及びパージ用Ｖ
ＳＶ６６は、電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という
）９１に電気的に接続され、同ＥＣＵ９１の作動によっ
てそれらの駆動タイミングが制御されるようになってい
る。

【００４１】次に、ＥＣＵ９１の構成について図３のブ
ロック図に従って説明する。ＥＣＵ９１は中央処理装置
（ＣＰＵ）９２、所定の制御プログラム等を予め記憶し
た読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９３、ＣＰＵ９２の演
算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）９４、予め記憶されたデータを保存するバックアッ
プＲＡＭ９５等と、これら各部と外部入力回路９６、外
部出力回路９７等とをバス９８によって接続した論理演
算回路として構成されている。

【００４２】外部入力回路９６には、前述したスロット
ル開度センサ５１、吸気圧センサ５２、エアフローメー
タ５３、水温センサ５４、酸素センサ５５、回転数セン
サ５６、気筒判別センサ５７及び車速センサ５８等がそ
れぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ９２は外部入力
回路９６を介してエアフローメータ５３及び各センサ５
１，５２，５４〜５８からの出力信号を入力値として読
み込む。

【００４３】また、ＣＰＵ９２は、これらの入力値に基
づいて、外部出力回路９７に接続された各インジェクタ
６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９、第１〜第５のＶＳＶ２５
，２６，３４，３８，４４及びパージ用ＶＳＶ６６を好
適に制御する。なお、本実施例において、燃料噴射は各
気筒＃１〜＃６毎の独立噴射となっており、各インジェ
クタ６Ａ〜６Ｆは各気筒＃１〜＃６の噴射タイミングが
到来した時に個々に駆動制御されるようになっている。

【００４４】上記のように構成された過給機付ガソリン
エンジンシステムにおいて、ＥＣＵ９１はエアフローメ
ータ５３及び各センサ５１，５２，５４〜５８からの入
力値に基づきその時々の運転状態を判断し、その運転状
態に応じて主ターボチャージャ１０及び副ターボチャー
ジャ１１の作動を次のように制御する。まず、エンジン
１の運転状態が低速域で、かつ高負荷域である場合には
、ＥＣＵ９１は排気切替弁２３及び吸気切替弁２４がと
もに閉じるように、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を
切替制御する。これによって、主ターボチャージャ１０
のみが作動される「シングル過給ステージ」となる。 この「シングル過給ステージ」において、エンジン１か
らの排気ガスは、図４に矢印で示すように、主ターボチ
ャージャ１０のみを流れ、そのタービン１０ａを回転駆
動させる。さらに、そのタービン１０ａを通過した排気
ガスは、主排気通路１２を経て主・副の両排気通路１２
，１３の合流部に至り、さらに下流の触媒コンバータ１
４を通過して外部へと排出される。このように、低吸入
空気量域で「シングル過給ステージ」とする理由は、低
速域では主ターボチャージャ１０のみによる過給特性の
方が主・副の両ターボチャージャ１０，１１による過給
特性よりも優れているからである。そして、このような
「シングル過給ステージ」にすることより、エンジン１
のトルクの立ち上がりが速くなり、低速域のレスポンス
を大幅に良くすることができる。

【００４５】さらに、エンジン１の運転状態が低速域で
、かつ低負荷域である場合には、ＥＣＵ９１は排気切替
弁２３が閉じたままで吸気切替弁２４のみが開かれるよ
うに、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替制御する
。これによって、「シングル過給ステージ」のままで、
主・副の両吸気通路１５，１６がともに開かれ、主ター
ボチャージャ１０のみの作動による吸気抵抗の増大を抑
えることができる。そして、このようにすることにより
、低負荷域からの加速初期における過給圧の立ち上がり
特性、運転上のレスポンスを改善することができる。

【００４６】また、エンジン１の運転状態が低吸入空気
量域から高吸入空気量域へ移行する場合、すなわち「シ
ングル過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切
り替わる場合には、ＥＣＵ９１は排気切替弁２３及び吸
気切替弁２４がともに開かれるように、第１及び第２の
ＶＳＶ２５，２６を切替制御する。この際、排気切替弁
２３が閉じられているときに排気バイパス弁３２を開く
ように、ＥＣＵ９１が第３のＶＳＶ３４を切替制御する
。すなわち、排気ガスの一部を副ターボチャージャ１１
に流すことにより、副ターボチャージャ１１の助走回転
数を高めて、ステージ切り替えをよりスムーズに行うこ
とができる。併せて、吸気バイパス弁３７を開くように
、ＥＣＵ９１が第４のＶＳＶ３８を切替制御することに
より、ステージ切り替えをさらにスムーズに行うことが
できる。

【００４７】一方、エンジン１の運転状態が高吸入空気
量域の場合には、排気切替弁２３と吸気切替弁２４がと
もに開かれたままで、かつ排気バイパス弁３２が閉じら
れるように、ＥＣＵ９１は第１〜第３のＶＳＶ２５，２
６，３４を切替制御する。これによって、主・副の両タ
ーボチャージャ１０，１１により過給が行われる「ダブ
ル過給ステージ」の状態が保持される。この「ダブル過
給ステージ」において、エンジン１からの排気ガスは、
図５に矢印で示すように、主・副の両ターボチャージャ
１０，１１を流れ、各タービン１０ａ，１１ａを回転駆
動させる。さらに、各タービン１０ａ，１１ａを通過し
た排気ガスは、主・副の両排気通路１２，１３を経てそ
れらの合流部に至り、さらに下流の触媒コンバータ１４
を通過して外部へと流れる。このように、「ダブル過給
ステージ」とすることにより、主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１の両コンプレッサ１０ｂ，１１ｂによっ
て充分な過給圧が得られ、高速域におけるエンジン１の
出力が向上される。そして、このときの過給圧が例えば
「＋５００ｍｍＨｇ」を越えないように、ウェイストゲ
ート弁４２を開閉させるように、ＥＣＵ９１は第５のＶ
ＳＶ４４を駆動制御（デューティ制御）する。

【００４８】次に、上記蒸発燃料制御装置の作用につい
て説明する。図２はアイドル運転時等のスロットル全閉
時の蒸発燃料制御装置を示している。この時にはパージ
用ＶＳＶ６６が全閉に制御される。また、スロットル弁
４下流のサージタンク２内が負圧であるため、第１のＶ
ＣＶ６７の上室７０に負圧が作用し、スプリング７３の
付勢力に抗してダイヤフラム６９が上方へ吸引され、弁
体７２が持ち上げられる。また、第２のＶＣＶ７９では
、コンプレッサ１０ｂ，１１ｂによる過給圧がダイヤフ
ラム室８４に作用しないために、弁体８２がスプリング
８３によって持ち上げられたままである。従って、主パ
ージ通路６４はパージ用ＶＳＶ６６及び第１のＶＣＶ６
７によって閉じられ、副パージ通路６５は第２のＶＣＶ
７９によって閉じられている。これにより、チャコール
キャニスタ６２に吸着された蒸発燃料が主・副パージ通
路６４，６５を通ってエンジン１側へパージすることが
阻止される。

【００４９】前記状態から図６に示すようにスロットル
弁４が開かれるとパージ用ＶＳＶ６６が開かれる。また
、制御圧力通路７４がスロットル弁４の直上流と連通さ
れて大気圧となる。このとき、第１のＶＣＶ６７の上室
７０とチェック弁７５との間に存在する負圧は、絞り弁
７７を介して大気圧側へ逃がされる。そのため、第１の
ＶＣＶ６７のダイヤフラム６９はスプリング７３の付勢
力により下方へ押圧され、弁体７２が主パージ通路６４
を開放する。また、このときには第２のＶＣＶ７９の弁
体８２は副パージ通路６５を閉じたままである。従って
、このときサージタンク２内が負圧であると、チャコー
ルキャニスタ６２に吸着されていた蒸発燃料は、主パー
ジ通路６４を通ってサージタンク２に導かれる。

【００５０】このときの蒸発燃料のパージ量はパージ用
ＶＳＶ６６のデューティ制御によって調整される。すな
わち、ＥＣＵ９１はエアフローメータ５３及びエンジン
回転数センサ５６からの信号によりエンジン１回転当た
りの吸入空気量（ＧＮ）を算出し、この値（ＧＮ）とエ
ンジン回転数（ＮＥ）とに基づき図示しないマップから
デューティ比を求め、パージ用ＶＳＶ６６をデューティ
制御する。

【００５１】図７に示すように、主・副両ターボチャー
ジャ１０，１１の過給作動によりサージタンク２内が正
圧になると、パージ用ＶＳＶ６６が全閉状態になる。こ
のとき、制御圧力通路７４にはチェック弁７５が設けら
れているので、第１のＶＣＶ６７の上室７０には正圧が
作用しない。さらに、本実施例では、第１のＶＣＶ６７
の下室７１と主・副両ターボチャージャ１０，１１下流
近傍の共通吸気通路２１とが通路７８によって連通され
ているので、コンプレッサ１０ｂ，１１ｂによる過給圧
が下室７１に導かれる。この過給圧がスプリング７３の
付勢力に抗してダイヤフラム６９を上方へ押圧するので
、弁体７２が持ち上げられて主パージ通路６４が閉じら
れる。

【００５２】一方、第２のＶＣＶ７９のダイヤフラム室
８４にも主・副ターボチャージャ１０，１１の過給作動
による正圧が導かれるので、スプリング８３の付勢力に
抗してダイヤフラム８１が下方へ押圧され、弁体８２が
押し下げられて、副パージ通路６５が開かれる。このと
き、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上
流は若干の負圧となっている。これは、吸入空気がエア
クリーナ１８を通過する際に同エアクリーナ１８内のエ
レメントが抵抗となること、コンプレッサ１０ｂが高速
で回転していること等による。このため、チャコールキ
ャニスタ６２に吸着されている蒸発燃料は、副パージ通
路６５を通り前記コンプレッサ１０ｂの直上流に導かれ
パージが行われる。

【００５３】ところで、前記のようにサージタンク２内
が正圧となっているときに、パージ用ＶＳＶ６６が何ら
かの原因（例えば燃料中の固形成分等が付着する等の原
因）によって開放状態で故障すると、この正圧は主パー
ジ通路６４に作用し、蒸発燃料をチャコールキャニスタ
６２側へ戻そうとする。ところが、このときには既に第
１のＶＣＶ６７の弁体７２によって主パージ通路６４が
閉じられている。これは、第１のＶＣＶ６７の下室７１
と共通吸気通路２１とを通路７８によって連通させ、コ
ンプレッサ１０ｂ，１１ｂによる過給圧を同下室７１に
導いたことによる。すなわち、圧力が負圧から正圧に切
り替わる際のタイミングを考えた場合、コンプレッサ１
０ｂ，１１ｂから下流へ離れる程（サージタンク２側程
）、吸気通路や同ターボチャージャ１０，１１による吸
気圧損が大きくなるので、サージタンク２内よりも共通
吸気通路２１の方が早く負圧から正圧へ切り替わる。

【００５４】このため、サージタンク２内の圧力よりも
コンプレッサ１０ｂ，１１ｂの過給圧の方が早く立上が
り、サージタンク２内の圧力が正圧になるよりも早く第
１のＶＣＶ６７の弁体７２を上動させて主パージ通路６
４を閉じさせる。従って、確実に主パージ通路６４が閉
じられるので、たとえ前記のようにパージ用ＶＳＶ６６
が開放状態で故障しても蒸発燃料がチャコールキャニス
タ６２側へ戻されるおそれがない。これに伴い、従来技
術において必要であったチェック弁１０９が本実施例で
は不要となる。また、チェック弁１０９が不要となった
ことで、パージ流量やパージ流域が同チェック弁１０９
によって制限されることがなくなり、主パージ通路６４
の径を小さくすることができる。さらに、副パージ通路
６５を主パージ通路６４から分岐させることが可能とな
り、主・副パージ通路６４，６５のチャコールキャニス
タ６２からのパージ取出し口を１本にできる。

【００５５】また、本実施例ではコンプレッサ１０ｂ，
１１ｂによる過給圧を、第１のＶＣＶ６７の下室７１と
第２のＶＣＶ７９のダイヤフラム室８４との両方に導く
ようにした。このため、同一圧力で両ＶＣＶ６７，７９
の開閉を行うことが可能となり、主・副パージ通路６４
，６５の切替を同時に行うことができる。さらに、本実
施例によると前記以外にも次のような効果を奏する。 例えば、第１のＶＣＶ６７を開閉制御するための制御圧
力通路７４のポート７４ａをスロットル弁４の上流側に
変更し、同ポート７４ａ部分の負圧を利用して主パージ
通路６４を開放させることが考えられる。しかし、この
ようにした場合、スロットル弁４が開放状態であっても
ＴＲＣ弁４５が閉じられると前記ポート７４ａが負圧に
なってしまう。そのため、パージ用ＶＳＶ６６が開放状
態で故障した時にＴＲＣ弁４５が閉じると、蒸発燃料が
主パージ通路６４を通ってパージされ、これが触媒コン
バータ１４の異常加熱、エンスト等の不具合を引き起こ
すおそれがある。これに対し、本実施例では前記ポート
７４ａをスロットル弁４の下流側に開口させ、負圧を利
用して第１のＶＣＶ６７を閉じるようにしている。この
ため、前記のようにスロットル弁４が開放状態の時にＴ
ＲＣ弁４５が閉じても、第１のＶＣＶ６７が閉弁され主
パージ通路６４が閉じられる。従って、このときにパー
ジ用ＶＳＶ６６が開放状態で故障しても前記のような異
常加熱、エンスト等の不具合を生ずることがない。

【００５６】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。 （１）前記実施例では、絞り弁７７の一方を共通吸気通
路１７と接続したが、大気側に直接連通する構成として
も同様な効果が得られる。 （２）前記実施例では本発明を直列６気筒の過給機付ガ
ソリンエンジンシステムに具体化したが、直列式のエン
ジンではなくてＶ型のエンジンに具体化したり、あるい
は６気筒のエンジンではなくて４気筒や８気筒等のエン
ジンに具体化したりしてもよい。 （３）前記実施例では蒸発燃料制御装置を、「２ステー
ジツインターボシステム」の過給機付ガソリンエンジン
システムに具体化したが、シングルターボシステムの過
給機付エンジンに具体化してもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、パ
ージ通路にフェイルセーフ用開閉弁を設け、ダイヤフラ
ムにより区画された一方の部屋をスロットル弁下流側の
吸気通路と連通し、他方の部屋を過給機のコンプレッサ
下流近傍の吸気通路に連通したので、過給域においてパ
ージ用開閉弁が開放状態で故障した場合にも、サージタ
ンク内が正圧になる前に確実にフェイルセーフ用開閉弁
を閉弁させてパージ通路を閉じ、蒸発燃料がキャニスタ
に戻されるのを阻止し、ひいてはパージ通路のチェック
弁を不要にしてパージ流量やパージ流域が制限されるの
を防止することが可能になるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例の過給機付エンジ
ン及び蒸発燃料制御装置を示す概略構成図である。

【図２】一実施例の過給機付エンジンにおけるスロット
ル弁が全閉状態のときの蒸発燃料制御装置の作動を説明
するための概略構成図である。

【図３】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図４】一実施例の過給機付エンジンの「シングル過給
ステージ」における過給作動を説明するための概略構成
図である。

【図５】一実施例の過給機付エンジンの「ダブル過給ス
テージ」における過給作動を説明するための概略構成図
である。

【図６】一実施例の過給機付エンジンにおけるサージタ
ンク内が負圧のときの蒸発燃料制御装置の作動を説明す
るための概略構成図である。

【図７】一実施例の過給機付エンジンにおけるサージタ
ンク内が正圧のときの蒸発燃料制御装置の作動を説明す
るための概略構成図である。

【図８】従来の過給機付エンジンの蒸発燃料制御装置を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの吸気通路におけるスロット
   ル弁の上流に設けられた過給機のコンプレッサと、燃料
   タンクから発生する蒸発燃料を吸着するとともに、パー
   ジ通路を介して前記蒸発燃料を前記吸気通路のスロット
   ル弁下流側へ導くためのキャニスタと、前記パージ通路
   に設けられ、蒸発燃料のパージ量を制御するパージ用開
   閉弁と、前記パージ通路に設けられ、スロットル弁全閉
   時に前記パージ通路を閉じるように、ダイヤフラムによ
   り区画された一方の部屋が前記スロットル弁下流側の吸
   気通路と連通したフェイルセーフ用開閉弁とを備えた過
   給機付エンジンの蒸発燃料制御装置において、前記フェ
   イルセーフ用開閉弁におけるダイヤフラムにより区画さ
   れた他方の部屋を、前記過給機のコンプレッサ下流近傍
   の吸気通路に連通させたことを特徴とする過給機付エン
   ジンの蒸発燃料制御装置。