JP3104374B2

JP3104374B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP3104374B2
Application number: JP04048889A
Authority: JP
Inventors: 義彦兵道; 隆晟伊藤; 昭憲長内; 徹木所
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH05248312A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の蒸発燃料処理
装置に係り、特に蒸発燃料を吸気管に導入して処理する
際に燃料噴射量を補正して空燃比を安定させる構成の内
燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関では、機関運転状態に応
じて算出される基本燃料噴射量を、空燃比センサ（例え
ば、酸素センサ）の出力信号に基づいて変化する空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦによって補正することに
より、空燃比が予め定められた目標空燃比となるように
制御している。また、燃料タンク内に発生する蒸発燃料
（ベーパ）を一旦、貯溜するキャニスタと、所定の運転
状態においてキャニスタ内に貯溜された蒸発燃料を内燃
機関の吸気管内に放出（パージ）するパージ装置とを備
えた蒸発燃料処理装置が設けられており、ベーパの大気
放出による大気汚染を防止している。

【０００３】一般に機関の定常運転状態においてキャニ
スタからパージされる蒸発燃料（パージガス）が吸気管
内に導入されると空燃比はリッチ状態となる。そして、
このリッチ状態の空燃比は上記空燃比センサで検出され
るため、上述した空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ
が空燃比を目標空燃比とするべく変化する。即ち、この
ＦＡＦの変化を見ることによって、パージガスの導入が
空燃比にもたらした影響を知ることができる。そこで、
ＦＡＦの値から内燃機関が吸入する吸入空気中における
パージガス濃度を求め、このパージガス濃度に応じて燃
料噴射弁からの燃料噴射量を補正する補正量を求める構
成の蒸発燃料処理装置が従来において周知とされている
（特開平２−１９６３１号）。即ち、従来では、上記の
如くＦＡＦからパージガス濃度を求めて算出される、Ｆ
ＡＦとは別なもう１つの補正量によりパージガス導入時
（パージ実行時）の燃料噴射量を補正することにより、
パージ実行時においても空燃比が大きく乱れないように
制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
ＦＡＦの値からパージガス濃度を求めてパージ実行時の
燃料補正量を求めているため、例えばアクセルペダルを
踏み込んだ過渡時のようにパージ条件が変化しないにも
係わらず空燃比が変化してＦＡＦが変化する場合には、
ＦＡＦの変化によりパージガス濃度が見かけ上変化し、
パージに対して作用するはずの上記燃料補正量がその時
に増量または減量されてしまう。加速時を例にとってみ
ると、加速初期は吸入空気量の計測誤差等で排気ガスは
リッチになるのでＦＡＦが減少する。このため、パージ
ガス濃度が濃くなったと誤判定され、これによって燃料
噴射量が減量補正されてしまう。このように、内燃機関
の過渡運転時には、パージ条件が何ら変化していないに
も係わらず、ＦＡＦによる通常の燃料噴射量の補正の他
に、パージガス濃度が見かけ上変化したことによる燃料
噴射量の補正が付随して行われるため、これら２つの補
正により燃料噴射量の補正がリッチ側、リーン側ともに
過補正の状態となり、これによって空燃比の大きなハン
チングが発生してしまう。

【０００５】この場合、過渡運転中のパージガス濃度を
過渡直前のパージガス濃度で代用する方法も考えられる
が、過渡運転状態が長く続く時や、キャニスタの状態が
パージ量で変わりやすい時（キャニスタの吸着量が多い
時は、パージ量でキャニスタの吸着量が大きく変化す
る）など誤差が大きくなり、上記と同様に空燃比のハン
チングが発生する。

【０００６】また、ＦＡＦ自体は、空燃比の影響が遅れ
て顕れる排気管上に設けられた空燃比センサからの出力
信号がフィードバックされて求められた制御量であるた
め、ＦＡＦの出力にはある程度の応答遅れが生じてい
る。このため、過渡運転時等の応答遅れの影響が大きい
状態では、ＦＡＦから求められるパージガス濃度、即ち
燃料噴射量の補正量にも応答遅れの影響が大きくなり、
これによっても空燃比のハンチングが発生する場合があ
る。

【０００７】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、燃料噴射量の補正が、内燃機関の過渡運転時には
作用せず、パージガス濃度が変化した時のみに作用する
ようにすることにより、内燃機関の過渡運転時における
空燃比のハンチングを従来に比べて低減しうる内燃機関
の蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理構成図である。同図に示すように本発明
は、燃料タンク１内に発生する蒸発燃料を一時的に貯溜
するキャニスタ２と、内燃機関３の所定の運転状態にお
いて前記キャニスタ２内に貯溜された蒸発燃料を吸気管
４内に放出するパージ装置５とを備えた内燃機関の蒸発
燃料処理装置において、前記キャニスタ２の蒸発燃料吸
着量と前記キャニスタ２から放出される蒸発燃料の濃度
との関係を予め記憶している記憶手段１１と、前記蒸発
燃料の吸気管放出開始時における前記内燃機関３の空燃
比制御量と、放出される前記蒸発燃料の初期流量とか
ら、前記吸気管放出開始時において放出される蒸発燃料
の初期濃度を求める初期蒸発燃料濃度算出手段１２と、
前記初期蒸発燃料濃度算出手段１２によって求められた
前記初期濃度と、前記記憶手段１１の内容とから、前記
キャニスタ２の前記吸気管放出開始時における蒸発燃料
の初期吸着量を求める初期蒸発燃料吸着量算出手段１３
と、前回演算された前回蒸発燃料吸着量及び前回蒸発燃
料流量とに基づき、前回演算後所定時における蒸発燃料
吸着量を求める処理を行い、前記初期蒸発燃料吸着量算
出手段１３により求められた前記初期吸着量に基づい
て、前記吸気管放出開始時点から任意時間経過後の蒸発
燃料吸着量を求める蒸発燃料吸着量算出手段１５と、前
記蒸発燃料吸着量算出手段１５によって求められた前記
第３の蒸発燃料吸着量と、前記記憶手段１１の内容とか
ら、前記第３の蒸発燃料吸着量に対応する蒸発燃料の第
３の濃度を求める蒸発燃料濃度算出手段１６と、前記蒸
発燃料濃度算出手段１６によって求められた前記蒸発燃
料の第３の濃度に基づいて、燃料噴射弁６からの燃料噴
射量を補正する補正量を算出する燃料補正量算出手段１
７とを設けた構成である。

【０００９】

【作用】本発明において、初期蒸発燃料吸着量算出手段
１３は、蒸発燃料の吸気管放出開始時点におけるキャニ
スタ２の蒸発燃料の初期吸着量を算出する。そして蒸発
燃料吸着量算出手段１５は、吸気管放出開始時点におけ
るキャニスタ２の初期吸着量を得て、その時点から任意
時間１４、演算を順次繰り返すことにより、吸気管放出
開始時点から任意時間１４経過後の蒸発燃料吸着量を算
出する。燃料補正量算出手段１７は、蒸発燃料吸着量に
対応する蒸発燃料の濃度を得て、吸気管放出開始時点か
ら任意時間１４経過後の燃料噴射量の補正量を算出す
る。このように、吸気管放出開始時点の初期状態を除い
て空燃比制御量の値を使用せずに、任意時間１４経過後
の燃料噴射量の補正量が求まる。従って、内燃機関の過
渡運転時において空燃比制御量が変化しても補正量は変
化せず、燃料噴射量の過補正が防止されるため、過渡運
転時における空燃比のハンチングが従来に比べて低減さ
れる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。本実施例は図１に示す内燃機関３として４気筒４
サイクル火花点火式内燃機関（エンジン）に適用した例
であり、各部の制御は後述するエンジン制御コンピュー
タ（ＥＣＵ）２１によって制御される。

【００１１】図２において、２３は燃料タンク（前記燃
料タンク１に相当する）であり、燃料タンク２３内に
は、燃料温度を測定する燃料温度センサ２４、及び燃料
タンク２３内における燃料の残量を測定する燃料残量セ
ンサ２５が取り付けられている。燃料温度センサ２４、
及び燃料残量センサ２５からの信号はＥＣＵ２１に夫々
出力されている。

【００１２】４１はエンジン４０（前記内燃機関３に相
当）の吸気管（前記吸気管４に相当）であり、燃焼室４
０ａとは反対側の上流側には図示されていないエアクリ
ーナが設けられている。吸気管４１には、エアクリーナ
が設けられている上流側より、エアフローメータ４２、
スロットルバルブ４３、サージタンク４４、燃料噴射弁
４５（前記燃料噴射弁６に相当）が順に設けられてい
る。エアフローメータ４２は吸気管４１への吸入空気量
を検出し、この検出信号をＥＣＵ２１に出力している。
スロットルバルブ４３はアクセルペダルに連動し吸気管
４１の通過面積を調節するバルブである。またサージタ
ンク４４は吸気管４１内における吸気脈動を抑制するた
めのチャンバである。

【００１３】一方、４８は燃焼室４０ａに連通した排気
管であり、触媒コンバータ（図示せず）の手前の部分に
排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ４９が設け
られている。

【００１４】燃料噴射弁４５と燃料タンク２３との間に
は燃料循環ライン４７が設けられており、燃料循環ポン
プ４６により燃料タンク２３の燃料が常に循環してい
る。燃料噴射弁４５は、ＥＣＵ２１から出力された適当
なデューティ比を有するパルス信号により噴射命令され
た時間のみ吸気管４１内に一定量の燃料噴射を行う。従
って、燃料噴射量の大小は、燃料噴射弁４５の１パルス
における燃料噴射時間（オンデューティ）の大小により
決定される。

【００１５】燃料タンク２３からの蒸発燃料（ベーパ）
ライン２６は、タンク内圧制御弁２７を通ってキャニス
タ３０（前記キャニスタ２に相当）に通ずるキャニスタ
ライン２６ｂと、燃料タンク２３からバキューム・スイ
ッチング・バルブ（ＶＳＶ）と称される電磁弁３１を介
して吸気管４１に通ずるダイレクトライン２６ａとに分
かれる。

【００１６】キャニスタ３０は、内部に活性炭等の吸着
剤が充填されており、その下部には大気導入口３０ａが
設けられた周知の構造とされている。キャニスタ３０か
らは、もう１つの電磁弁３２（前記パージ装置５に相
当）を介して吸気管４１のサージタンク４４に連通して
いる放出（パージ）ライン３３が設けられている。タン
ク内圧制御弁２７は開放圧を大気圧より高く設定するこ
とにより、エンジン運転時に燃料タンク２３からのベー
パがキャニスタ３０側に流れることを防止している。エ
ンジン停止時あるいはエンジン運転時でもパージ実行条
件が成立していない時で、電磁弁３１が閉弁されてタン
ク内圧が制御弁２７の設定圧力よりも高くなった場合に
は、制御弁２７が開弁されベーパが燃料タンク２３から
キャニスタ３０に流れる。

【００１７】尚、燃料タンク２３からのベーパが搬送さ
れる上記ダイレクトライン２６ａと、パージライン３３
は、本実施例においてはサージタンク４４に接続されて
いるが、接続部位は吸気管４１上のいずれの部位であっ
てもよい。

【００１８】エンジン停止中あるいはエンジン運転中の
パージ実行条件が成立していない時に燃料タンク２３内
から発生したベーパは、上記の如くキャニスタライン２
６ｂを通ってキャニスタ３０に流れ、キャニスタ３０内
の活性炭に吸着されて大気への放出が防止される。そし
て、エンジン始動直後のアイドル運転時においては、電
磁弁３２が適当な開度で開弁され、サージタンク４４内
の負圧によりキャニスタ３０の大気導入口３０ａから空
気が導入され、この時に活性炭に吸着されている燃料が
離脱されて気化する。そして、この蒸発燃料（パージガ
ス）がパージライン３３を通って吸気管４１に吸入さ
れ、燃焼室４０ａ内で燃焼処理される。

【００１９】また、エンジン４０の連続運転中において
は、燃料が高温となる燃料噴射弁４５を通って循環する
ことによる燃料温度の上昇に伴い、燃焼タンク２３内か
らベーパが発生する。このベーパは、パージ条件が成立
している場合には電磁弁３１が適当な開度で開弁され、
サージタンク４４内の負圧によりダイレクトライン２６
ａを介して吸気管４１に吸入され、この場合にも上記と
同様に燃焼室４０ａにて燃焼処理される。

【００２０】上記のような燃料噴射弁４５や電磁弁３
１，３２等の動作を制御するＥＣＵ２１は図３に示す如
きハードウェア構成とされている。同図中、図２と同一
構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２１】図３において、ＥＣＵ２１は中央処理装置
（ＣＰＵ）５０、処理プログラムを格納したリード・オ
ンリ・メモリ（ＲＯＭ）５１、作業領域として使用され
るランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５２、エンジ
ン停止後もデータを保持するバックアップＲＡＭ５３、
入力インターフェース回路５４、出力インターフェース
回路５５、マルチプレクサ付Ａ／Ｄコンバータ５６など
から構成されており、それらはバス５７を介して相互に
接続されている。

【００２２】Ａ／Ｄコンバータ５６は燃料温度センサ２
４からの燃料温度検出信号、燃料残量センサ２５からの
燃料残量検出信号、エアフローメータ４２からの吸入空
気量検出信号、酸素センサ４９からの酸素濃度検出信号
等を入力インターフェース回路５４を通して順次切り換
えて周期的に取り込み、それをアナログ／ディジタル変
換してバス５７へ順次送出する。出力インターフェース
回路５５は、ＣＰＵ５０にて処理された信号がバス５７
を介して入力され、電磁弁３１，３２及び燃料噴射弁４
５へ送出してそれらを制御する。

【００２３】電磁弁３１の制御は、ＥＣＵ２１内で行わ
れるソフトウェア処理により燃料温度上昇時のベーパ発
生量が求められ、このベーパ発生量がその時の吸気管負
圧において電磁弁３１を過不足なく流れるようにその開
度が制御される。このようにすると、燃料タンク２３か
ら発生したベーパを不足なくすべてエンジン４０に吸入
させることができ、また反対に開弁し過ぎて吸気管４１
の負圧が燃料タンク２３に導入され、燃料タンク２３内
において新たなベーパが発生してしまうことも防止でき
る。電磁弁３２の制御は後で詳述するが、エンジン始動
後のアイドル状態においてエアフローメータ４２で検出
される吸入空気量にある割合で比例したパージガスが電
磁弁３２を流れるようにその開度が制御される。燃料噴
射弁４５の燃料噴射時間の制御についても後で詳述す
る。また、ＥＣＵ２１は上記電磁弁３１，３２および燃
料噴射弁４５の制御の他に、イグナイタ（図示せず）に
対する点火時期の制御、アイドルスピードコントロール
バルブ（ＩＳＣＶ）に対するアイドル回転数の制御等を
行っている。

【００２４】上記構成のＥＣＵ２１内のＣＰＵ５０は、
ＲＯＭ５１内に格納されたプログラムに従い、以下に説
明するフローチャートの処理を実行し、前記した記憶手
段１１、初期蒸発燃料濃度算出手段１２、初期蒸発燃料
吸着量算出手段１３、蒸発燃料吸着量算出手段１５、蒸
発燃料濃度算出手段１６、燃料補正量算出手段１７の各
手段をソフトウェア処理にて実現する。

【００２５】ここで先ず本発明のソフトウェア処理を説
明する前に、本実施例における燃料噴射量（時間）の算
出方法について説明する。

【００２６】本実施例における燃料噴射量（時間）ＴＡ
Ｕは次式によって算出される。

【００２７】ＴＡＵ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ×（ＦＡＦ＋ＦＬＲＮ−ＦＰＧ＋ＦＳ）＋ＴＡＵＶ ……（１）上式（１）中、Ｋ×Ｑ／Ｎ：基本燃料噴射量ＦＡＦ：空燃比フィードバック補正係数ＦＬＲＮ：空燃比学習係数ＦＰＧ：パージ空燃比補正係数ＦＳ：補正係数ＴＡＵＶ：無効噴射時間補正量基本燃料噴射量Ｋ×Ｑ／Ｎは、エンジン負荷Ｑ／Ｎ
（Ｑ：吸入空気量、Ｎ：エンジン回転数）に、負荷をそ
の負荷に対応する燃料噴射量に換算する換算係数Ｋを掛
け合わせたものとして表される。空燃比フィードバック
補正係数ＦＡＦは空燃比の変動を目標空燃比（例えば、
理論空燃比）にフィードバック制御するための補正係数
である。従って、目標空燃比の混合気が燃焼されている
場合にはＦＡＦ＝１．０となる。空燃比学習係数ＦＬＲ
Ｎは機関の固体差や経時変化によって発生する空燃比の
ずれを学習して燃料噴射量ＴＡＵの算出時に前もって補
正する補正係数である。パージ空燃比補正係数ＦＰＧは
パージガスが電磁弁３１または３２を通過して吸気管４
１に導入された際の空燃比のずれを補正するための補正
係数である。従ってパージが行われていない場合にはＦ
ＰＧ＝０となる。補正係数ＦＳは暖機増量係数や加速増
量係数を一まとめにして表したもので増量補正する必要
がないときにはＦＳ＝０となる。最後の無効噴射時間補
正量ＴＡＵＶは、ＥＣＵ２１から燃料噴射弁４５に対し
て出力する要求開弁時間と、これを受けて燃料噴射弁４
５が実際に開弁する時間とのずれ（無効噴射時間）を補
正する補正量である。

【００２８】従来においては、上記の如くパージ空燃比
補正係数ＦＰＧがＦＡＦの値に基づいて求められていた
ため、パージ条件が変化しない時でもＦＡＦが変化する
時にはＦＰＧも合わせて変化してしまい、それによって
空燃比の過補正が発生していた。それに対して本実施例
では、ＦＰＧをＦＡＦの値に関係なくパージ条件の変化
に対してのみ作用するようにすることにより従来の問題
点を解決することを目的としている。

【００２９】次に上記ＥＣＵ２１により行われる本発明
のソフトウェア処理について説明する。

【００３０】図４、図５夫々は上記各手段１１，１２，
１３，１５，１６夫々を実現するパージガス濃度算出ル
ーチンのフローチャートを示す。燃料補正量算出手段１
７については後述する他のルーチンによって実現され
る。両図に示す一連のルーチンは１００msec毎に割り込
み起動される。ルーチンが起動されると先ず最初にステ
ップ１０２において、エンジンが現在フィードバック
（Ｆ／Ｂ）制御中であるかの判定を行う。即ち、酸素セ
ンサ４９の出力信号に基づいてＥＣＵ２１内で空燃比フ
ィードバック補正係数ＦＡＦを算出し、空燃比が目標空
燃比（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射時間
をフィードバック制御することが現時点において行われ
ているか否かの判定が行われる。フィードバック制御が
行われていない場合にはステップ１０４に進み、ここで
電磁弁３１，３２を閉弁してパージを実行せずに今回の
ルーチンを一旦終了する。

【００３１】フィードバック制御が行われている場合に
はステップ１０６に進む。ここでは通常、その値が１．
０を挟んで上下に変動を繰り返す挙動のＦＡＦの平均値
ＦＡＦＡＶを計算する。続くステップ１０８ではパージ
カウント値ＰＧＣの内容をチェックする。このパージカ
ウント値ＰＧＣとは、図示されていないパージ制御ルー
チンにおいて、最初に０（ゼロ）に初期化されており、
パージ実行条件が成立すると１とされ、その後はルーチ
ン通過毎にカウントアップされたり、条件に応じて所定
値にセットされたりするカウント値で、このカウント値
によりパージの実行、停止が実際に制御される。ステッ
プ１０８ではＰＧＣ＝１を判定することによりパージ実
行条件が成立したか否かが判定される。このパージ実行
条件としては、例えば、機関冷却水温度が７０℃以上、
燃料カット運転が行われていない状態、空燃比のフィー
ドバック制御中（ステップ１０２）等の条件を全て満足
すること等がある。

【００３２】ＰＧＣ≠１、即ちパージ実行条件が成立し
ていない場合には上記ステップ１０４に進み、電磁弁３
１，３２夫々を閉弁してパージを実行しない。ＰＧＣ＝
１、即ちパージ実行条件が成立している場合にはステッ
プ１１０に進む。ステップ１１０ではフラグＰＧＣＥの
内容をチェックする。このフラグＰＧＣＥは図示されて
いない初期化ルーチンにおいて当初０（ゼロ）に初期化
されているため、ステップ１１０の最初のルーチン通過
時にはＮＯが選択されてステップ１１２に進む。ステッ
プ１１２では上記ステップ１０６にて計算された平均値
ＦＡＦＡＶをＦＡＦＡＶ０（基準ＦＡＦＡＶ）として記
憶する。即ち、このＦＡＦＡＶ０はパージ実行前のＦＡ
ＦＡＶを記憶し、後述するＦＡＦＡＶの変動量を求める
際の基準値となるものである。続くステップ１１４では
上記フラグＰＧＣＥを１にセットする。このため、ステ
ップ１１０の２回目以降のルーチン通過時においてはＹ
ＥＳが選択されて上記ステップ１１２，１１４の処理を
行わずに次のステップ１１６に進む。

【００３３】次のステップ１１６では、目標パージ率に
基づいて電磁弁３２の開度、およびパージガスの流量
（以下、パージ量という）Ｑｐを計算する。ここでパー
ジ率とはパージライン３３を流れるパージ量Ｑｐとエン
ジン４０の吸入空気量Ｑとの比である。吸入空気量が一
定の場合には、電磁弁３２の開度に比例してパージ量即
ちパージ率が決まる。本実施例において目標となるパー
ジ率を所定値として一定とすると、エアフローメータ４
２により検出される吸入空気量Ｑに対してパージ量Ｑｐ
（リットル／min ）が求まる。また、この時の吸気管負
圧（吸入空気量Ｑに対応する）の時に上記パージ量Ｑｐ
が電磁弁３２を通過するように電磁弁３２の開度が求め
られる。具体的には、ある一定の目標パージ率の場合
に、吸入空気量Ｑからパージ量Ｑｐおよびそのパージ量
Ｑｐを流すための電磁弁３２の開度が求まるマップ（図
示せず）が予めＲＯＭ５１内に記憶されている。そし
て、エアフローメータ４２からの吸入空気量Ｑに対応す
る信号を入力して、このマップからパージ量Ｑｐおよび
電磁弁３２の開度を求めている。

【００３４】また、このステップ１１６では、電磁弁３
２を求められた開度に開弁することによりキャニスタ３
０からのパージを実行する。このパージ実行により上記
パージ量Ｑｐのパージガスが電磁弁３２を通過して吸気
管４１内に流れる。

【００３５】次のステップ１１８（図５参照）ではフラ
グＰＧＣＥ２の内容をチェックする。このフラグＰＧＣ
Ｅ２も上記フラグＰＧＣＥと同様に図示されていない初
期化ルーチンにおいて当初０（ゼロ）に初期化されてい
るため、ステップ１１８の最初のルーチン通過時におい
てはＮＯが選択されてステップ１２０に進む。

【００３６】ステップ１２０では、現時点におけるパー
ジガス濃度ＰＧＮ（ｉ）を次式により計算する。

【００３７】ＰＧＮ（ｉ）＝Ｋ（ＦＡＦＡＶ−ＦＡＦＡＶ０）×ＴＡＵＴ／（Ｑｐ（ｉ−１）×ΔＴ） ……（２）上式（２）中、Ｋは、例えばＦＡＦＡＶが制御信号量で
表されている場合に、ＦＡＦＡＶの変化量（ＦＡＦＡＶ
−ＦＡＦＡＶ０）を割合に変換する変数変換係数であ
る。例えば、理論空燃比検出時のＦＡＦが１．０の補正
係数として表されている場合にはＫ＝１である。また、
ＴＡＵＴは１００msec間（演算周期毎）の積算燃料噴射
量である。

【００３８】定常運転時にパージガスが導入された初期
段階においては、パージガス導入による空燃比のずれを
目標空燃比に補正するためＦＡＦの値が変化する。この
ため、上式（２）中、ＦＡＦの変化による燃料噴射量の
補正量を表すＫ（ＦＡＦＡＶ−ＦＡＦＡＶ０）×ＴＡＵ
Ｔの部分は、そのままパージガス中の燃料量Ｍｐｇを表
す。また、Ｑｐ（ｉ−１）は前回ルーチン通過時におけ
るパージ量である。前回ルーチン通過時とした理由は、
ステップ１０６によって計算されるＦＡＦＡＶは、前回
ルーチン通過時のステップ１１６において設定されたパ
ージ量Ｑｐ（ｉ−１）による影響を表しているからであ
る。また、Ｑｐ（ｉ−１）に掛け合わされるΔＴは、単
位がリットル／min で表されているパージ量Ｑｐ（ｉ−
１）を演算周期である１００msec毎における流量に換算
する係数である。これによってパージ量Ｑｐ（ｉ−１）
も１００msec間の流量とされる。従って、上式（２）に
より現時点における電磁弁３２を通過するパージガス濃
度ＰＧＮ（ｉ）（ｇ／リットル）を求めることができ
る。

【００３９】次のステップ１２２は、パージ開始時点か
ら現時点に至るまでのパージガス濃度の平均値ＰＧＮｅ
（ｉ）を計算する。続くステップ１２４では４秒経過し
たか、即ち、４０回のルーチン通過があったか否かを判
定する。４秒経過するまではそのままルーチンを終了す
る。

【００４０】図６はパージ実行開始時におけるＦＡＦＡ
Ｖの変化を表すタイムチャートである。同図に示すよう
に、初回目のルーチン通過時であるタイミングＴ₁の時
にＦＡＦＡＶ０が求まり、その時点からパージが開始さ
れＦＡＦＡＶが増減する（本実施例で減少している）。
ＦＡＦＡＶは所定時間をかけて徐々に変化し、パージに
よる影響を安定的に補正する安定値となる。本実施例で
はＦＡＦＡＶが安定する上記所定時間を４秒程度として
いる。このため、４秒経過後のステップ１２２で求まる
最終的な平均値ＰＧＮｅ（ｉ）が、パージ実行初期段階
における真のパージガス濃度を表している。従って、４
秒経過後のステップ１２２までの処理により前記初期蒸
発燃料濃度算出手段１２が実現される。

【００４１】４秒経過後のステップ１２４では、ＹＥＳ
が選択されてステップ１２６に進み、ここでフラグＰＧ
ＣＥ２をセットする。次のステップ１２８では、４秒経
過後に求められたパージガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）に基づ
いて図７に示すマップから、パージ実行初期段階におけ
るキャニスタ３０の初期吸着量Ｄｇ（０）を計算する。

【００４２】図７は本実施例のキャニスタ３０における
ベーパの吸着量Ｄｇと上記パージガス濃度ＰＧＮとの関
係を予め実験により求め、これをマップとして表したも
のである。このマップ２００はＲＯＭ５１内に予め記憶
されている。同図に示すように両者の間には対数的な関
係がある。同図中、上記パージガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）
に対応するＤｇ（０）がパージ実行初期段階におけるベ
ーパの初期吸着量である。従って、ＲＯＭ５１に記憶さ
れたマップ２００が前記した記憶手段１１を実現し、ス
テップ１２８までの処理が前記した初期蒸発燃料吸着量
算出手段１３を実現する。

【００４３】上記ステップ１２６でフラグＰＧＣＥ２が
セットされているため、ステップ１２６を通過した次の
ルーチン通過時にはステップ１１８でＹＥＳ側が選択さ
れてステップ１３０に進む。

【００４４】ステップ１３０では、前回のベーパの吸着
量Ｄｇ（Ｊ−１）、前回のパージガス濃度ＰＧＮ（Ｊ−
１）から、次式に基づいて今回の吸着量Ｄｇ（Ｊ）を算
出する。

【００４５】Ｄｇ（Ｊ）＝Ｄｇ（Ｊ−１）−Ｑｐ（Ｊ−１）×ΔＴ×ＰＧＮ（Ｊ−１） ……（３）上式（３）中、ΔＴは、上式（２）中のΔＴと同じ換算
係数である。従って、Ｑｐ（Ｊ−１）×ΔＴ×ＰＧＮ
（Ｊ−１）の部分は、前回から今回の演算周期（１００
msec）間に電磁弁３２を通過したパージガス中の燃料量
Ｍｐｇ（Ｊ−１）を表している。この１００msec間に電
磁弁３２を通過した燃料量Ｍｐｇ（Ｊ−１）は、１００
msec間にキャニスタ３０からパージされた燃料量である
ため、キャニスタ３０の吸着量は１００msec間にその分
減少する。このため、今回のキャニスタ３０の吸着量Ｄ
ｇ（Ｊ）は、前回の吸着量Ｄｇ（Ｊ−１）からパージさ
れた燃料量Ｍｐｇ（Ｊ−１）を減算した上式（３）によ
って表される。

【００４６】そして、この上式（３）を使用してパージ
実行開始時から任意時間経過した時の吸着量を以下の如
く求めることができる。

【００４７】先ずパージ実行初期段階において、吸着量
Ｄｇ（０）が上記ステップ１２８により、また、パージ
ガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）がステップ１２２により、初期
段階のパージ量Ｑｐ（０）がステップ１１６により夫々
算出されている。このため、１００msec後の次の演算時
における吸着量Ｄｇ（１）は上式（３）により下式の如
く算出される。

【００４８】Ｄｇ（１）＝Ｄｇ（０）−Ｑｐ（０）×ΔＴ×ＰＧＮｅ（ｉ）また、その次の吸着量Ｄｇ（２）は、前回算出された吸
着量Ｄｇ（１）と、吸着量Ｄｇ（１）に基づいて上記マ
ップ２００から算出されたパージガス濃度ＰＧＮ（１）
と（図７参照）、ステップ１１６にて説明したマップに
て吸入空気量Ｑから求まるパージ量Ｑｐ（１）とから同
じく上式（３）により算出される。更にその次の吸着量
Ｄｇ（３）は、Ｄｇ（２）と、上記と同様に求められた
ＰＧＮ（２）、Ｑｐ（２）から算出される。

【００４９】このように、パージ実行初期段階における
吸着量Ｄｇ（０）とパージガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）とが
前もって求められているため、初期段階から演算周期毎
（１００msec毎）に上式（３）を繰り返し演算すること
により、パージ開始時点から任意時間Ｊ（前記任意時間
１４に相当）経過後におけるキャニスタ３０の吸着量Ｄ
ｇ（Ｊ）を算出することができる。例えば、パージ開始
時点から２０秒経過後の吸着量は、パージ開始時点から
最初にステップ１３０に進までにステップ１２４にて４
秒費やされるため、１６秒間、即ち、上述したＤｇ
（１）の算出から１６０回、１００msec毎に上式（３）
による演算を上記の如く順次繰り返し行うことにより、
吸着量Ｄｇ（１６０）を求めることができる。従って、
ここまでの処理により前記した蒸発燃料吸着量算出手段
１５が実現される。

【００５０】次のステップ１３２では、図７に示すよう
に上記ステップ１３０で算出された今回の吸着量Ｄｇ
（１）と上記マップ２００から、任意時間Ｊ経過後の今
回のパージガス濃度ＰＧＮ（Ｊ）を算出する。そして、
このルーチンを終了する。従って、ここまでの処理によ
り前記した蒸発燃料濃度算出手段１６が実現される。

【００５１】次に前記燃料補正量算出手段１７を実現す
る燃料補正量算出ルーチンについて説明する。

【００５２】図８は燃料補正量算出ルーチンのフローチ
ャートを示す。同図に示すルーチンは１００msec毎に割
り込み起動され、ステップ３０２の処理を行って終了す
る。ステップ３０２では、上述したパージガス濃度算出
ルーチンのステップ１３２で得られた、パージ開始後任
意時間Ｊ経過後におけるパージガス濃度ＰＧＮ（Ｊ）に
基づいて、上式（１）中のパージ空燃比補正係数ＦＰＧ
を算出する。

【００５３】ＦＰＧは次式によって算出される。

【００５４】

【数１】

【００５５】上式（４）中、Ｑｐ：パージ量Ｑ：吸入空気量Ｎ：エンジン回転数Ｋｇ：ガソリン重量を燃料噴射弁による噴射時間に換算
する換算係数 α：濃度（ｇ／リットル）を無次元濃度（リットル／リ
ットル）に変換する変換係数Ｋａ：空気量に対してこれを理論空燃比とする燃料量の
噴射時間に換算する換算係数上式（４）中、Ｑｐ／Ｎ／気筒数は、１気筒、エンジン
１回転当たりのパージ量であり、これにＰＧＮ（Ｊ）×
Ｋｇを乗算した値は、パージガス中の燃料分のみによる
空燃比のずれに対して、これを補正する燃料補正量を燃
料噴射弁４５の１回の噴射における噴射時間に換算した
値を表している。この部分の補正量はＦＰＧを増加させ
る正の値で表され、燃料噴射量ＴＡＵを求める上式
（１）においては燃料噴射量ＴＡＵを減量させる。

【００５６】また、｛１−α×ＰＧＮ（Ｊ）｝はパージ
されたパージガス中の空気の割合を表す。従って、Ｑｐ
／Ｎ／気筒数に｛１−α×ＰＧＮ（Ｊ）｝を乗算した値
は、１気筒、エンジン１回転当たりのパージガス中の空
気量を表し、更にこれにＫａを乗算した値は、１気筒、
エンジン１回転当たりのパージガス中の空気量を理論空
燃比とするに必要な燃料量に対して、これを燃料噴射弁
４５の噴射時間に換算した値を表している。この部分の
補正量はＦＰＧを減少させる負の値で表され、上式
（１）においては燃料噴射量ＴＡＵを増量させる。この
ように、上式（４）は、燃料噴射量を減少補正する燃料
分補正項と、燃料噴射量を増加補正する空気分補正項と
によって成立している。また、上式（４）中、両項とも
エンジン負荷Ｑ／Ｎで除算されているが、これは、上記
燃料分補正項と空気分補正項とにより求められた補正量
分の噴射時間を無次元化し、上式（１）で使用される補
正係数とするための処置である。このように、ステップ
３０２においてＦＰＧが算出され、前記した燃料補正量
算出手段１７が実現される。

【００５７】このように本実施例によれば、パージ実行
初期段階において一度、ＦＡＦの変動量からパージガス
濃度ＰＧＮｅ（ｉ）とキャニスタ吸着量Ｄｇ（０）を求
め、それ以降については、キャニスタ３０の物理的性質
を表すマップ２００により、任意時間経過後の吸着量Ｄ
ｇ（Ｊ）とパージガス濃度ＰＧＮ（Ｊ）とが算出され、
この時の燃料補正量であるパージ空燃比補正係数ＦＰＧ
が求まる。従って、本実施例においてＦＰＧはＦＡＦと
は関係なく算出される補正係数となり、ＦＡＦの変動量
に関係なくパージによる空燃比のずれに対してのみこれ
を的確に補正する。このため、本実施例によれば、過渡
運転時の空燃比のハンチングを従来の場合に比べて低減
することができる。

【００５８】また、本実施例によるＦＰＧはセンサ値を
使用せずに求められるため、従来の如く応答遅れがな
い。このため、パージ実行時の燃料補正は遅れのないフ
ィードフォワード制御によって行われ、この作用によっ
ても過渡運転時の空燃比のハンチングを従来の場合に比
べて低減することができる。

【００５９】図９は本発明による効果を説明する図であ
る。同図中、横軸は時間の経過を表し、パージ条件が変
化しない状態でスロットルバルブの急開を行った過渡時
の空燃比、ＦＡＦＡＶ、ＦＰＧ夫々の変化を、本発明の
上記実施例による場合（実線）と、従来技術による場合
（点線）との両方について図示したものである。

【００６０】先ずスロットル開度が急開すると（図９
（Ａ））、吸入空気量の計測誤差等により吸入空気量が
多めに検出され（図９（Ｂ））、それに応じて燃料噴射
量も増量される。このため、空燃比が一時的にリッチと
なる（直線Ｆ）。そして、このリッチを補正するために
ＦＡＦ（ＦＡＦＡＶ）が減少して（直線Ｂ）、上式
（１）における燃料噴射量ＴＡＵを減少せしめる。ここ
で本実施例の場合、上記の如くＦＰＧはＦＡＦの変動に
関係なく算出されるため、パージ条件が変化していない
状態では例えＦＡＦが上記の如く変動しても一定の値を
維持する（図９（Ｅ））。このため、燃料噴射量の補正
はＦＰＧには一切影響されずＦＡＦのみによって行われ
る。その結果、スロットル急開が行われてリッチとなっ
た空燃比は、空燃比のずれを早急に理論空燃比に収束さ
せるように算出されているＦＡＦの作用により、大きな
空燃比のハンチングを有することなく比較的早急に理論
空燃比に収束する（直線Ａ）。

【００６１】これに対して従来技術の場合には、直線Ｂ
に示すようにＦＡＦが減少すると、パージガス濃度が濃
厚側に変化したと誤判定され、これによってＦＰＧがス
キップ状に増加する。従って、燃料噴射量は減少したＦ
ＡＦと増加したＦＰＧの両方によって大きく減少補正さ
れる（上式（１））。このため、減少補正が過補正とな
り、上記本実施例の場合にはリッチ方向に転じるところ
が、そのままリーンが更に進行する（点線Ｃ）。そして
ＦＡＦが１．０に戻るタイミングＴ₁においても空燃比
が大きくリーンとなっているため、ＦＡＦは１．０を通
過してもなお増加し、燃料の増量命令を行う（点線
Ｄ）。この点線Ｄで示すＦＡＦの増加により、今度は逆
にパージガス濃度が希薄側に変化したと誤判定され、こ
れによってＦＰＧがスキップ状に減少する。従ってこの
場合にも、燃料噴射量はＦＡＦとＦＰＧの両方により大
きく増加補正されて過補正状態となり、空燃比は再びリ
ッチ状態に進行する（点線Ｅ）。このように従来技術で
は、スロットル急開による空燃比変動時に、ＦＰＧがＦ
ＡＦと同じ方向に作用してしまうため、リッチ側、リー
ン側とも過補正状態となり、空燃比のハンチングが図９
（Ｃ）に示すように大きくなる。

【００６２】本実施例によれば、上記の如くＦＡＦのみ
が作用するため、図９（Ｃ）の直線Ａで示すように理論
空燃比への収束が早く、空燃比のハンチングが従来に比
べて低減される。

【００６３】また、従来技術では、上式（１）中、ＦＬ
ＲＮで表される空燃比学習係数はパージガスの影響を除
くため、パージを一旦停止して行う必要があり、その分
パージ量が少なくなるという問題があった。しかしなが
ら本実施例では、パージガスの濃度が分かっているの
で、パージを停止することなく空燃比学習を行うことが
でき、従来の問題点が解決できる。

【００６４】尚、図４、図５に示すパージガス濃度算出
ルーチンにおいて、ステップ１２０〜１２８による初期
のパージガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）および吸着量Ｄｇ
（０）を計算する処理の許可条件として、既に図示され
ている、エンジン始動後のＦ／Ｂ制御中（ステップ１０
２）、パージ実行条件成立後（ステップ１０８）の他
に、電磁弁３１の閉弁という条件を新たに追加した実施
例も考えられる。この場合には、ＦＡＦの変動に燃料タ
ンク２３からの直接吸気管４１にパージされるベーパの
影響がなくなるため、パージガス濃度ＰＧＮｅ（ｉ）お
よび吸着量Ｄｇ（０）の精度を上げることができる。

【００６５】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、蒸発燃料
を吸気管に放出した時の燃料噴射量の補正量が空燃比制
御量の値を使用せずに求められるため、内燃機関の過渡
運転時において空燃比制御量が変化しても上記補正量は
変化しなくなる。このため、空燃比の過補正が防止さ
れ、特に過渡運転時において大きく発生する空燃比のハ
ンチングを従来に比べて低減することができる。

【００６６】また、蒸発燃料の任意時間経過後の第３の
濃度が前もって求められるため、蒸発燃料の吸気管放出
を停止することなく空燃比学習を行うことができ、その
分蒸発燃料の吸気管放出を積極的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図３】図２に示すエンジン制御コンピュータ（ＥＣ
Ｕ）のハードウェア構成を示す図である。

【図４】パージガス濃度算出ルーチンの一部のフローチ
ャートである。

【図５】パージガス濃度算出ルーチンの一部のフローチ
ャートである。

【図６】パージ実行初期段階における平均値ＦＡＦＡＶ
の変化を示すタイムチャートである。

【図７】キャニスタの吸着量とパージガス濃度との関係
マップを示す図である。

【図８】燃料補正量算出ルーチンのフローチャートであ
る。

【図９】本発明による効果を説明する図である。

【符号の説明】

１，２３燃料タンク２，３０キャニスタ３，４０内燃機関（エンジン）４，４１吸気管５パージ装置６，４５燃料噴射弁１１記憶手段１２初期蒸発燃料濃度算出手段１３初期蒸発燃料吸着量算出手段１４任意時間１５蒸発燃料吸着量算出手段１６蒸発燃料濃度算出手段１７燃料補正量算出手段２１エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ）２４燃料温度センサ２５燃料残量センサ３１，３２電磁弁４２エアフローメータ４３スロットルバルブ４８排気管４９酸素センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木所徹愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭63−297757（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08 301 F02D 45/00 312 F02D 45/00 364 F02D 45/00 376

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンク内に発生する蒸発燃料を一時
的に貯溜するキャニスタと、内燃機関の所定の運転状態
において前記キャニスタ内に貯溜された蒸発燃料を吸気
管内に放出するパージ装置とを備えた内燃機関の蒸発燃
料処理装置において、前記キャニスタの蒸発燃料吸着量と前記キャニスタから
放出される蒸発燃料の濃度との関係を予め記憶している
記憶手段と、前記蒸発燃料の吸気管放出開始時における前記内燃機関
の空燃比制御量と、放出される前記蒸発燃料の初期流量
とから、前記吸気管放出開始時において放出される蒸発
燃料の初期濃度を求める初期蒸発燃料濃度算出手段と、該初期蒸発燃料濃度算出手段によって求められた前記初
期濃度と、前記記憶手段の内容とから、前記キャニスタ
の前記吸気管放出時における蒸発燃料の初期吸着量を求
める初期蒸発燃料吸着量算出手段と、前回演算された前回蒸発燃料吸着量及び前回蒸発燃料流
量とに基づき、前回演算後所定時点における蒸発燃料吸
着量を求める処理を行い、前記初期蒸発燃料吸着量算出
手段により求められた前記初期吸着量に基づいて、前記
吸気管放出開始時点から任意時間経過後の蒸発燃料吸着
量を求める蒸発燃料吸着量算出手段と、該蒸発燃料吸着量算出手段によって求められた前記蒸発
燃料吸着量と、前記記憶手段の内容とから、前記蒸発燃
料吸着量に対応する蒸発燃料の濃度を求める蒸発燃料濃
度算出手段と、該蒸発燃料濃度算出手段によって求められた前記蒸発燃
料の濃度に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射量を補
正する補正量を算出する燃料補正量算出手段とを設けた
ことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。