JPS6226361A - 燃料蒸気パ−ジの制御方法 - Google Patents

燃料蒸気パ−ジの制御方法

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JPS6226361A
JPS6226361A JP61169649A JP16964986A JPS6226361A JP S6226361 A JPS6226361 A JP S6226361A JP 61169649 A JP61169649 A JP 61169649A JP 16964986 A JP16964986 A JP 16964986A JP S6226361 A JPS6226361 A JP S6226361A
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fuel
canister
flow rate
fuel vapor
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ダグラス　レイ　ハムバーグ
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Ford Motor Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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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】 （産業上の利用分野） 本発明は、貯蔵キャニスタから自動車形式の内燃エンジ
ンへの燃料蒸気パージを可変制御する制御技術に係る。
（従来の技術） カーボンキャニスタ貯蔵システムは、自動車形式の燃料
タンクから放出される燃料蒸気を貯えて、蒸発した燃料
成分が大気中に排気されるのを防ぐ技術として周知であ
る。これらシステムは、一般に、燃料タンクあるいはそ
の他の容器につながる入口を持つ、活性炭を収容したキ
ャニスタを備えている。燃料が蒸発すると、その蒸気は
重力によるかまたは蒸気圧の下でキャニスタに流れ込み
、内部にあるカーボンで吸着される。燃料タンクへの燃
料の充填により燃料タンク内の燃料蒸気と入　　　゛れ
替わり、これら燃料蒸気をキャニスタに押し出せる。そ
の後で、はとんどの例では、キャニスタ出口からキャブ
レタまたはエンジン吸気マニホルドにつながるパージ配
管が、エンジンの作動中に貯えられていた蒸気を当該エ
ンジン内に送り出している。キャニスタはパージフレッ
シュ空気入口を備え、カーボン粒子を空気が吹き扱け、
その結果、カーボンの燃料蒸気を取り出している。
はとんどの例では、蒸気のパージまたは無パージは０Ｎ
１０ＦＦ形式の操作である。すなわちパージ流量は総量
かまたは零である。例えばトス氏（ＴＯｔｈ）に付与さ
れた米国特許第３．８３１゜３５３号は、燃料蒸発シス
テムとこれに付属したキャニスタを明らかにしている。
前記キャニスタは燃料蒸気を貯え、続いて燃料蒸気をエ
ンジン空気クリーナへとパージするためのものである。
しかしながらパージ流量を調節する制御バルブ機構は設
けられていない。スロットルバルブが開放されると速や
かに、燃料蒸気はマニホルド内に連続的にパージされる
。
ハイタート氏（Ｈｅｉｔｅｒｔ）に付与された米国特許
第４．３２６．４８９号は燃料蒸気パージ制御装置を明
らかにしている。この制御装置は、バルブ部材に連結さ
れた負圧サーボ機構を制御している。前記バルブ部材は
計債スロットを横切って摺動して、エンジン吸気マニホ
ルドの負圧変化に応じた可変流し面積を形成し、エンジ
ンの空気量に比例したエンジン内への燃料蒸気の再進入
量を正確に計迅することができる。
米国特許第４，０１３，０５４号、第４，２７５．６９
７号、第４，３０８．８４２号、第４゜３２６．４８９
号および第４．３７７．１４２号は、空気／燃料比制御
を部分的に取り入れた燃料パージシステムを明らかにし
ている。しかしこのシステムは、時間の経過と共にソレ
ノイドパージ制御バルブに可変パルスを加える設備を備
えていない。
前述したように、典型的な内蔵式の燃料補給に伴う蒸気
の回収システムは、車両の燃料補給を行なう際に入れ替
わるガソリン蒸気を貯える活性炭キャニスタを使用して
いる。その後これら蒸気は、キャニスタを通り抜ける空
気によりシステムからエンジンにパージされ、その結果
、エンジンの空気／燃料比のポテンシャル・エンリツチ
メントの原因を作り、例えば−酸化炭素や炭化水素等の
排気物質を増加させている。そうしたパージの不適当な
作用は、現在の燃料システムを用いれば少なくできる。
現在の燃料システムは、エンジンの排気内に設置したＥ
ＧＯセンサからのフィードバックを利用して空気／燃料
比を調節している。しかしながら空気／燃料比のフィー
ドバックでは空気／燃料比の摂動を速やかに減少さすこ
とができない。この摂動は、エンジン並びに排気システ
ムを介した固有の伝達時間の遅れによる、パージの急激
な変化に原因がある。従ってパージコマンド信号の初め
や終わりの時期のように燃料補給に伴う蒸気パージ量が
急激に変化する場合には、常に制御の行なわれていない
空気／燃料比が摂動する短い時期がある。蒸気で満たさ
れたキャニスタからのパージのように蒸気で飽和したパ
ージの急激な増加により、好ましくない濃厚な空気／燃
料比が生じる。これに対し、蒸気が無くなったキャニス
タからのパージのようにほぼ空気°が占めるパージによ
り急激に蒸気含有量が減少しても、好ましくない濃厚な
空気／燃料比が生じる。
燃料補給に伴う蒸気パージ量が急激に変化しても、常に
未制御の空気／燃料比の摂動を無くすことが望ましい。
これらは本発明が解決しようとする問題の一部である。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、蒸気キャニスタ内の燃料蒸気の充填ｍ
の可変関数として蒸気キャニスタパージ量を制御するこ
とにより、燃料蒸気パージに伴う空気／燃料比の摂動は
減少する。これにより過激な空気／燃料比の摂動を避け
られる。キャニスタの充填量を測定する１つの方法に、
車両の燃料タンク内のガソリンレベルを使用する方法が
ある。
エンジンの排気ガス中に設けられる排気ガス酸素センサ
からのフィードバックを利用した燃料制御システムの管
理は、キャニスタからパージされるガソリン蒸気の量並
びにパージのために用いられた空気の量により影響を受
ける。例えば車両の燃料補給を終えると、キャニスタは
完全に充填される。その結果、パージに伴う濃厚な空気
／燃料比の摂動が、空気／燃料比のフィードバックを利
用した摂動の完全な補正を実際に妨げてしまう程大きく
なる。車両が運転されるにつれ、パージに伴う空気／燃
料比の摂動が無視できる程度までキャニスタの充填量が
減少していく。パージ配管内の空気／燃料比は、パージ
を行なっていない時の通常の空気／燃料比とほぼ同じに
なるためである。
運転を続けるとキャニスタの充重量はさらに減少し、パ
ージ中に再び空気／燃料比の摂動が生じるようになる。
本発明によれば、タンク内の燃料ゲージセンダユニット
からの出力の指示に従って燃料タンクを満タンにする際
、パージｍを最大パージ量より低めの値に設定し、パー
ジが原因となる淵厚な空気／燃料比の摂動の激しさを減
少させている。しかもタンク内の燃料レベルが下がるに
つれて、パージ量が最大値に達するまで燃料ゲージセン
ダ出力の関数としてパージ流量を漸進的に増加させてい
る。従ってキャニスタは、パージ空気／燃料比がエンジ
ンの空気／燃料比にほぼ等しくなるように使用されてい
く。燃料レベルが低下してキャニスタがほぼ完全に使い
果たされる時期になると、パージ流量は再び最大パージ
流量より低めの値へと漸進的に設定されていき、パージ
が原因となる稀薄な空気／燃料比の摂動の激しさを減少
させている。
以下添付図面に沿い本発明の一実施例を詳細に説明する
。
（実施例） 第１図を参照する。燃料補給に伴う蒸気の回収システム
１０は燃料タンク１１を備えている。この燃料タンク１
１は、ガス密封シール１３を通じて燃料充填ノズル１２
に接続される。燃料タンク１１からの燃料蒸気は、導管
１４を通じ、カーボンキャニスタ１５へと流れていく。
カーボンキャニスタ１５は、当該カーボンキャニスタ内
に周囲空気を導入する周囲空気パルプ１６を備えている
。
周囲空気バルブ１６はパージ中には空気を吸い込み、燃
料補給時には空気を排出する。導管１７が、カーボンキ
ャニスタ１５よりエンジン１８の吸気側まで延びている
。蒸気パージソレノイドバルブ１９が導管１７に設置さ
れ、エンジン１８への蒸気パージへの流れを制御してい
る。バルブ制御アクチュエータシステム２０が蒸気パー
ジバルブ１９に接続され、バルブ１９の開閉を制御する
ようになっている。燃料レベルセンサ３０が、バルブ制
御アクチュエータシステム２０の入力側に接続されてい
る。導＠１７は、エンジン１８のスロットル吸気口２１
かまたはエンジン１８の吸気マニホルド２２に連結する
ことができる。エンジン１８の排気マニホルド２３は排
気ガス酸素センサ２４を備えている。排気ガス酸素セン
サ２４からの信号はフィードバックコントローラに送ら
れる。
フィードバックコントローラ２５は、信号を電子燃料噴
射コントローラ２６に送る。この電子燃料噴射コントロ
ーラ２６は、エンジン１８に燃料を導入する燃料噴射器
２７を制御する。
バルブ制御アクチュエータ２０は、直列に組み合わせた
アナログ・ディジタルコンバータ２ＯＡと検索テーブル
２０Ｂと、乗算器２０Ｇと、ソレノイド駆動袋＠２０Ｄ
とを備えている。検索テーブル２０Ｂには、電気の流れ
やマニホルド絶対圧等の気流を表わす信号が別に入力さ
れる。乗算器２０Ｃには、パージ０Ｎ１０ＦＦコマンド
が別に入力される。
第２図を参照する。ファストパージを伴う従来のオーブ
ンループシステムでは空気／燃料比の変化はキャニスタ
の状態に応じて生じている。すなわち、キャニスタが燃
料蒸気で完全に飽和されると、新たに燃料蒸気が導入さ
れるため、ファストバージの開始により空気／燃料比が
急激に低下する。パージの終了時期に、空気／燃料比は
以前のパージ値まで回復する。キャニスタ内の燃料蒸気
量の減少に伴う対応曲線が図示されている。キャニスタ
内の空気／燃料比自体が、すなわち、周囲空気パルプ１
６を通じてキャニスタ１５内に吸い込まれる空気とキャ
ニスタ１５内の燃料蒸気の比率が、エンジンシステムの
開始空気／燃料比にほぼ等しければ、空気／燃料比はパ
ージ全体を通じて一定に保たれる。キャニスタから燃料
蒸気がほぼ無くなれば、キャニスタのパージによりエン
ジンの吸気口に空気が導入され、その時点からパージの
開始以前の空気／燃料比まで増加する。
第３図を参照する。燃料レベルセンサ３０の出力は電圧
と燃料レベルの逆比例関係の典型例を示しており、電圧
出力が漸進的に減少する一方で燃料レベルは増加してい
く。
第４図を参照する。検索テーブルを図形化したグラフが
示されている。この図では、デユーティサイクルが増加
しそして減少する一方で燃料レベルは空の状態から満タ
ンになり、デユーティサイクルの規模は気流の増加に伴
い実質的に増加していく。第５図を参照する。パージソ
レノイドの典型的なターンＯＮ並びにターンＯＦＦを制
御する信号を図形化したグラフが示されている。
操作に際し、燃料タンク１１を満タンにする際パージ量
を最大パージ量より低めの値に設定し、パージが原因と
なる濃厚な空気／燃料比の摂動の激しさを減少させてい
る。タンク１１内の燃料レベルが下がるにつれ、パージ
量が最大値に達するまで燃料ゲージセンダ出力の関数と
してパージ流量を漸進的に増加させている。従ってキャ
ニスタは、パージ空気／燃料比がエンジンの空気／燃料
比にほぼ等しくなるように使用されていく。燃料レベル
が低下してキャニスタがほぼ完全に使い果たされる時期
になると、パージ流量は再び最大パージ流量より低めの
値へと漸進的に設定されていき、パージが原因となる稀
薄な空気／燃料比の摂動の激しさを減少させている。
本発明を知り尽くした当業者であれば、如何ようにも変
更し修正できることは疑いがない。例えば燃料タンク内
の燃料レベル、すなわちキャニスタ内の燃料蒸気量を表
わす信号の特殊な処理の仕方は、本明ＭＡ書中で明らか
にされたちの以外でも行なえる。本明細書並びに図面が
教える従来技術を改善する基本的な事柄に則った変更お
よびその他すべての変更は、本発明の範囲に当然に含め
られるものと認められる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例に係る、燃料補給に伴う蒸気
の回収システムを示すブロック図である。 第２図は、従来技術に係る開放ループ空気／燃料比制御
システムを用いた場合の、満タンのキャニスタがら空の
キャニスタに至る範囲のキャニスタの箇々の充填状態の
下で、蒸気キャニスタのパージ中における空気／燃料比
対時間を図形化したグラフである。 第３図は、第１図のレベルセンサの出力の下での、電圧
対燃料レベルを図形化したグラフである。 第４図は、流れまたはマニホルド絶対圧の関数としての
デユーティサイクル対燃料レベルの関係を図形化したグ
ラフにして、ブロック２０Ｂに見られる典型的な検索テ
ーブルを表わしている。 第５図は、パージソレノイドバルブ１９に加えられる制
御システム２０のソレノイド駆動装置２０Ｄの出力の下
での、パージ信号対時間を図形化したグラフにして、Ｏ
ＦＦ時期、漸進的なターンＯＮ時期、定常状態のパージ
時期、漸進的なターンＯＦＦ時期並びにその他のＯＦＦ
時期を備えている。 １０・・・・・・システム １１・・・・・・燃料タンク １２・・・・・・ノズル １３・・・・・・ガス密封シール １４・・・・・・導管 １５・・・・・・カーボンキャニスタ １６・・・・・・周囲空気バルブ １７・・・・・・導管 １８・・・・・・エンジン １９・・・・・・蒸気バージンレノイドバルブ２０・・
・・・・バルブ制御アクチュエータ２ＯＡ・・・・・・
アナログ・ディジタルコンバータ２０Ｂ・・・・・・検
索テーブル ２０Ｇ・・・・・・乗算器 ２０Ｄ・・・・・・ソレノイド駆動装置２１・・・・・
・スロットル吸気口 ２２・・・・・・吸気マニホルド ２３・・・・・・排気マニホルド ２４・・・・・・排気ガス酸素センサ ２５・・・・・・フィードバックコントローラ２６・・
・・・・電子燃料噴射コントローラ２７・・・・・・燃
料噴射器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）内燃エンジンの燃料タンクからの燃料蒸気を貯え
    る蒸気キヤスタからの燃料蒸気パージを制御する方法に
    して、 蒸気キヤニスタに貯えられた燃料蒸気の量を測定する段
    階と、 蒸気キヤニスタからの総パージ流量を蒸気キヤニスタに
    貯えられた燃料の量の関数として調節する段階とを備え
    ている燃料蒸気パージの制御方法。
  2. （２）蒸気キヤニスタに貯えられた燃料蒸気の量を測定
    する段階が、 車両の燃料タンク内にある燃料の量を検知する段階と、 燃料タンク内にある燃料の量を表わす信号を燃料制御装
    置に加える段階とを備えている特許請求の範囲第１項に
    記載の燃料蒸気パージの制御方法。
  3. （３）さらに、無パージ流量と総パージ流量の間の過渡
    流量の規模を漸進的に変えて、蒸気キヤニスタから内燃
    エンジンの吸気口への空気と燃料蒸気の混合物のパージ
    流量を一時的に調節し、燃焼排気物質の量を制御できる
    ようにする段階とを有する特許請求の範囲第２項に記載
    の燃料蒸気パージの制御方法。
  4. （４）一時的に調節する段階が、 蒸気キヤニスタから内燃エンジンの吸気口に至る流路に
    ソレノイド制御バルブを設ける段階と、ソレノイド制御
    バルブを全開するパルスを用いてソレノイド制御バルブ
    を選択的に作動させる段階と、 ソレノイド制御バルブに加えられる作動信号のデューテ
    ィサイクルを変えて、当該ソレノイド制御バルブを流れ
    る平均流量の規模を漸進的に変える段階とを備えている
    特許請求の範囲第３項に記載の燃料蒸気パージの制御方
    法。
  5. （５）総パージ流量を調節する段階が、調節可能なデュ
    ーティサイクル切り換えコマンドをソレノイドパージバ
    ルブに加えて、蒸気キヤニスタからの総パージ流量と蒸
    気キヤニスタに貯えられた燃料蒸気の量との間を所望の
    関数とする段階を備えている特許請求の範囲第４項に記
    載の燃料蒸気パージの制御方法。
  6. （６）蒸気キヤニスタからの総パージ流量を調節する段
    階と、燃料タンク内にある燃料の量を表わす信号を加え
    る段階とが、 燃料タンク内にある燃料の量を表わす信号をアナログ・
    ディジタル信号コンバータに加える段階と、 エンジン内への気流を表わす信号を検知する段階と、 燃料タンク内の燃料並びにエンジン内への気流を表わす
    信号の関数として、検索テーブルから所望のソレノイド
    デューティサイクルを測定する段階と、 キヤニスタのパージのターンＯＮおよびターンＯＦＦを
    行なう時期を指示するパージコマンドを作り出す段階と
    、 パージのターンＯＮを指示するパージコマンドの下でソ
    レノイドパージバルブに所望のソレノイドデューティサ
    イクルを適用する段階とを備えている特許請求の範囲第
    ５項に記載の燃料蒸気パージの制御方法。
  7. （７）内燃エンジンの燃料タンクからの燃料蒸気を貯え
    る蒸気キヤニスタからの燃料蒸気パージを制御する方法
    にして、 車両の燃料タンク内にある燃料の量を検知する段階と、 燃料タンク内にある燃料の量を表わす信号を作り出す段
    階と、 キヤニスタのパージのターンＯＮおよびターンＯＦＦを
    行なう時期を指示するパージコマンド信号を作り出す段
    階と、 蒸気キヤニスタから内燃エンジンの吸気口に至る流路に
    ソレノイド制御バルブを設ける段階と、調節可能なデュ
    ーティサイクル切り換えコマンドをソレノイドパージバ
    ルブに加えて、蒸気キヤニスタからの総パージ流量と蒸
    気キヤニスタに貯えられた燃料蒸気との間を所望の関数
    とすることにより、パージコマンド信号の下で総パージ
    流量を調節する段階と、 無パージ流量と総パージ流量の間の過渡流量の規模を漸
    進的に変えて、パージコマンド信号の変化に応答してパ
    ージ流量を制御し、燃焼排気物質の量を制御できるよう
    にする段階とを備えている燃料蒸気パージの制御方法。
JP61169649A 1985-07-19 1986-07-18 燃料蒸気パ−ジの制御方法 Pending JPS6226361A (ja)

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US06/756,546 US4664087A (en) 1985-07-19 1985-07-19 Variable rate purge control for refueling vapor recovery system

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