JP3517419B2 - キャニスタパージ制御装置 - Google Patents
キャニスタパージ制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用燃料蒸気回収
装置における回収燃料をエンジンへパージする装置を備
えた電子制御燃料噴射装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車の燃料タンクなどから排出される
燃料蒸気は、紫外線との反応により高化学スモッグを発
生させ大気汚染につながる事が知られている。従って、
各国において前記燃料蒸気の排出量に規制値を設ける事
で環境破壊の防止をはかっている。 【０００３】前記燃料蒸気の排出量規制に対応する手段
としては、図２に示す自動車用燃料蒸気回収装置が一般
的に知られている。 【０００４】ここで、図２を用いて、燃料タンクから発
生した燃料蒸気の回収とパージのメカニズムについて説
明する。 【０００５】１はエンジン本体で、吸入空気は、スロッ
トルボディ５に内蔵された絞り弁で量が制御され、吸気
管９を通り、エンジン本体１へ吸入される。 【０００６】一方、燃料タンク１３で発生した燃料蒸気
は、配管４６を通り、キャニスタ４０に一時回収され
る。回収された燃料は、エンジン１の運転中に、キャニ
スタ４０に装着された新鮮空気導入口４５から導入され
た新鮮空気とともに、配管４７，キャニスタパージバル
ブ４１，配管４８を経由して吸気管９に導かれ、エンジ
ン１に吸入され燃焼することにより、外部への排出が抑
制されている。 【０００７】前記キャニスタパージバルブ４１は、パー
ジ流量をＥＣＭ３０で制御可能とする事を目的として装
着されている。また、前記キャニスタパージバルブ４１
の特性は、図３に示す通り、駆動信号０でも漏れ空気が
発生するため、パージカットバルブ４４により、漏れ空
気を遮断する構成を取っている。前記パージカットバル
ブには、配管５０，パージカットソレノイド４３，配管
４９が接続され、吸気管９の負圧をパージカットソレノ
イド４３のＯＮ，ＯＦＦにより、パージカットバルブ４
４に導入し動作させる構成となっている。 【０００８】パージカットバルブ４４の制御は、スロッ
トルボディ５に内蔵されている絞り弁が全閉以外の時に
ＯＮとし、エンジン１へキャニスタ４０から吸着燃料を
パージする。また、パージ量は、キャニスタパージバル
ブ４１により、Ｏ2 センサの出力に応じて増加減するよ
うにし、空燃比の変動を抑えるように制御される。具体
的な制御方法は図４に示す通りである。尚、本システム
を適用している電子制御燃料噴射装置は、Ｏ2 センサの
出力に応じて、エンジン１への供給燃料を増加減して、
Ｏ2 センサの出力が所定の周期でＲｉｃｈ（Ｈｉｇｈ）
とＬｅａｎ（Ｌｏｗ）に変動するよう制御され空気過剰
率をλ＝１となるよう、いわゆるＯ2 フィードバック制
御をするものが前提となっている。従って、図４のステ
ップ１００３でＯ2 出力がＲｉｃｈの場合は、キャニス
タパージバルブ４１の駆動信号の増加を停止しておき、
前記Ｏ2 フィードバック制御により、Ｏ2 出力がＬｅａ
ｎとなるのを待ってから、ステップ１００４へ進み、キ
ャニスタパージバルブ４１の駆動信号を徐々に増加さ
せ、パージを促進するようにし、かつ、空燃比の変動を
抑えるように工夫している。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】ところが近年、北米に
おいてはさらなる規制強化が実施される事になっており
特に、燃料蒸発量の規制強化は特に厳しいものとなっ
た。具体的には、排気ガス試験の前に、前記キャニスタ
４０に燃料蒸気（ここではブタン）をフルチャージし、
排気ガス試験中に所定値までパージする事が必要となっ
た。 【００１０】一方、排気規制値のほうも、ＴＬＥＶ，Ｌ
ＥＶと呼称されている厳しい規制を要求され、前記パー
ジの促進と、パージ中の空燃比の変動を抑制するという
互いに相反する動作を両立する事が不可欠となった。 【００１１】ところが、先に述べた従来のパージ制御で
は、前記規制強化に対する考慮がなされていないため、
たとえば図５に示すように、キャニスタパージカットバ
ルブ４４をＯＮとした場合、キャニスタ４０には燃料蒸
気はフルチャージされている上、キャニスタパージバル
ブ４１には漏れ空気がある事より、過濃混合気が一気に
エンジン１へ吸入されるため、図示したようにＡ／Ｆ
（空燃比）がＲｉｃｈ側へステップ状に変動し、かつ、
エンジン１が発生する軸トルクもＡないしＢのように変
化する。これにより、有害排気ガスの排出および運転性
の悪化を引き起こす事が判明した。 【００１２】上記問題を解決し、かつ規制強化に対応す
るためには以下の点について工夫する必要がある。 【００１３】(１) バルブ４４がＯＮ時のＡ／ＦのＲｉ
ｃｈ側への変動を抑える。 【００１４】従来制御では、Ｏ2 フィードバック制御で
しか補正が出来ないため、λ＝１となるまでには、数秒
間の時間を必要とする。 【００１５】(２) パージの促進 従来制御では、Ｏ2 の出力がＬｅａｎ(Ｌｏｗ）となる
までパージ量の増加を行なえないため、排気試験中に所
定値をパージすることが困難である。 【００１６】上記課題を解決するには、例えば特開昭63
−186955号に示すようにキャニスタパージによる燃料蒸
気の増加分をＯ2 フィードバック補正係数のアイドルと
オフアイドルの段差により推定し、通常燃料制御で供給
する燃料分から減算する方法をとることにより制御の応
答性（収束性）を早めて対応する方法がある。 【００１７】しかしながら、前記方法では、燃料蒸気の
増加分を推定するためにＯ2 フィードバック制御が安定
するまでのむだ時間が必要となるため、前記むだ時間の
間だけエミッションが悪化する。 【００１８】 【課題を解決するための手段】したがって、上記問題を
解決するためには、燃料蒸気の増加分をＯ2 フィードバ
ックのむだ時間を必要とせずに、予め推定補正する技術
が必要となる。 【００１９】本発明では、キャニスタパージにおける燃
料噴射制御をパージ内燃料重量を推定し、インジェクタ
駆動パルス幅算出手段でパージ中の燃料分だけ補正し
て、エンジンへ燃料を供給するように構成した。具体的
にはキャニスタ内の燃料重量を推定し、キャニスタ内を
通過する空気量いわゆるパージ流量を算出し、キャニス
タから燃料が脱離する割合、いわゆる脱離効率を推定
し、パージ流量と脱離効率とによりパージ内燃料重量を
推定する様にした。 【００２０】 【作用】キャニスタパージによる過濃混合気中の燃料重
量相当分を、インジェクタから供給する燃料を減少させ
てエンジンへ供給するため、エンジンへの供給燃料の絶
対値は、キャニスタパージの有無にかかわらず一定とな
る様補正される。従って、無用なＡ／Ｆの変動を抑制す
る事が可能となる。 【００２１】 【実施例】以下、本発明によるキャニスタパージ制御装
置を有する電子制御燃料噴射装置について図示の実施例
により説明する。 【００２２】図６は、本発明の適用対象となる自動車用
内燃機関の電子制御燃料噴射装置の一例を示したもの
で、１は内燃機関、２はエアクリーナ、３は空気入り口
部、４は吸気ダクト、５はスロットルボディ、６は絞り
弁、７は吸気流量計測用の空気流量計（ＡＦＭ）、８は
スロットルセンサ、９はサージタンク、１０は補助空気
バルブ（ＩＳＣバルブ）、１１はインテークマニホール
ド、１２は燃料噴射弁（インジェクタ）、１３は燃料タ
ンク、２６は燃料ポンプ、１４は燃料ダンパ、１５は燃
料フィルタ、１６は燃料調圧弁（プレッシャレギレー
タ）、１７はカム角センサ、１８は点火コイル、１９は
イグナイタ、２０は水温センサ、２１は排気マニホール
ド、２２は酸素センサ、２３は前触媒、２４は主触媒、
２５はマフラ−、３０はコントロールユニットである。 【００２３】吸入空気は、エアクリーナ２の入り口部３
から入り、吸入空気を検出する空気流量計７，空気流量
を制御する絞り弁６を通りサージタンク９に入る。ここ
で空気は、内燃機関１の各シリンダに直通するインテー
クマニホールド１１により分配され、内燃機関１のシリ
ンダ内に入る。 【００２４】この時、空気流量計７からは、吸入空気量
を検出した信号が出力され、コントロールユニット３０
に入力される。 【００２５】一方、燃料は、燃料タンク１３から燃料ポ
ンプ２６で吸引，加圧され、燃料ダンパ１４，燃料フィ
ルタ１５を通り、インテークマニホールド１１に設けら
れた燃料噴射弁１２に供給され、コントロールユニット
３０からの噴射信号に応じて燃料が噴射される。この
時、燃料噴射弁１２に作用する燃料圧力は、燃料調圧弁
１６で調圧されるが、このため、燃料調圧弁１６はイン
テークマニホールド１１の負圧を導入して、燃料圧力と
インテークマニホールド１１内の圧力差を常時一定に保
持する働きをする。 【００２６】また、スロットルボディ５には絞り弁の開
度を検出するスロットルセンサ８が取り付けられてお
り、絞り弁開度を表わす信号がコントロールユニット３
０に入力される。同様に、絞り弁６をバイパスしてＩＳ
Ｃバルブ１０が装着され、コントロールユニット３０か
らの信号により、絞り弁６をバイパスして空気量を制御
する事で、アイドル回転数を一定に保つ。 【００２７】さらに、エンジン回転数の検出や燃料噴射
時期，点火時期を制御するための基準信号が、カム角セ
ンサ１７より発生しコントロールユニット３０に入力さ
れる。 【００２８】内燃機関１の温度は、水温センサ２０によ
って検出され、コントロールユニット３０に入力され
る。 【００２９】燃料タンク１３には、圧力センサ５１と温
度センサ５２が装着され、それぞれ燃料タンク内圧力と
温度を検出し、コントロールユニット３０に信号を送
る。 【００３０】コントロールユニット３０は、前記エンジ
ン状態信号（空気流量計７，スロットルセンサ８，カム
角センサ１７，水温センサ２０）に応じて、最適燃料量
を演算し、燃料噴射弁１２を駆動し、内燃機関１へ燃料
を供給する。同様に点火時期についても、イグナイタ１
９への通電により、点火コイル１８を通して、点火が行
なわれる。 【００３１】図７は、本発明の一実施例におけるコント
ロールユニット３０の内部構成を示したもので、ＭＰＵ
１００と読み書き自由なＲＡＭ１０１，読みだし専用の
ROM,入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ１０３は、それぞ
れ、バス１０４,１０５,１０６で連結され、データのや
りとりが行なわれる。ＭＰＵ１００は、前記エンジン状
態を示す信号を、Ｉ／ＯＬＳＩ１０３からバス１０６を
通して受取り、ＲＯＭ１０２に記憶された処理内容を、
順次呼び出して、所定の計算を行なった後各アクチュエ
ータ（インジェクタ１２，イグナイタ１９，補助空気バ
ルブ１０）への駆動信号を、再びＩ／ＯＬＳＩを通して
供給する。 【００３２】また、燃料蒸気回収装置については、従来
技術で説明した通りの構成であるため、説明はここでは
省略する。 【００３３】つぎに、本発明を構成する制御ブロック図
（図１）の詳細について説明する。初めに、キャニスタ
パージ流量算出手段であるが、これは、図３のキャニス
タパージバルブの特性が示すように、駆動Ｄｕｔｙと流
量が１対１の関係となっているため、駆動Ｄｕｔｙと流
量をあらかじめＥＣＭ内のＲＯＭにテーブルとして記憶
しておき、駆動Ｄｕｔｙよりテーブルを検索すれば容易
に算出する事が出来る（体積流量）。制御フローを図８
に示す。ステップ１１０１でキャニスタパージバルブ制
御Ｄｕｔｙ値を検索する。つぎに、ステップ１１０２で
予めＲＯＭに記憶された制御Ｄｕｔｙと流量の関係か
ら、前記Ｄｕｔｙ値に対応した流量を検索する。つぎ
に、ステップ１１０３で、キャニスタパージ流量値Ｑｅ
ｖｐとしてＲＡＭに格納して本フローを終わる。 【００３４】つぎに、キャニスタ燃料吸着量算出手段で
あるが、これは、燃料タンク内のベーパ発生量を予測す
る事になる。本発明では予測のための情報として、燃料
タンク内圧力，燃料タンク内温度，Ｏ2 フィードバック
係数を用いて、「式１」により、所定時間毎に算出す
る。 【００３５】 Ｆｅｖｐｉｎ＝ＥＶＰ×ＫＰｔａｎｋ×ＫＴｔａｎｋ×ＫＯ2ｅｖｐ 「式１」 Ｆｅｖｐｉｎ：キャニスタ燃料吸着量 ＥＶＰ ：標準状態での単位時間当たり燃料蒸気発
生量 ＫＰｔａｎｋ：発生燃料蒸気の圧力補正係数 ＫＴｔａｎｋ：発生燃料蒸気の温度補正係数 ＫＯ2ｅｖｐ ：Ｏ2 フィードバック補正係数による補正 制御フローを図９に示す。ステップ１２００で予めＲＯ
Ｍに設定されたＥＶＰデータを取り込む。つぎにステッ
プ１２０１で燃料タンクに設置された圧力センサの出力
値を取り込む。ステップ１２０２で前記圧力センサ出力
値に応じて予めＲＯＭにテーブルとして設定されている
圧力補正値をＫＰｅｖｐとして検索する。同様に、ステ
ップ１２０３で燃料タンクに設置された温度センサの出
力値を取り込む。ステップ１２０４で、ステップ１２０
２と同様の手法で温度補正係数ＫＴｔａｎｋを検索す
る。つぎに、ステップ１２０５でαｅｖｐを読み込む。
前記αｅｖｐは後述する制御フロ−で説明するので、こ
こでは説明を省略する。つぎにステップ１２０６で、１
２０２と同様の手法でＫＯ2ｅｖｐ を検索する。最後
に、ステップ１２０７で、「式１」に示した計算を行な
い、フローを終了する。 【００３６】ここで、本発明で設定したテーブルデータ
例を図１０に示す。データとしては、圧力，温度が高
く、αｅｖｐが小さい時に燃料吸着量が増加するように
補正される。 【００３７】つぎに、キャニスタ内燃料重量算出手段で
あるが、これは、前記キャニスタ吸着燃料算出手段の結
果と後述するパージ内燃料重量算出手段の結果とキャニ
スタ内残留燃料に応じて、「式２」により、所定時間毎
に算出する。 【００３８】 ＷＣ＝ＷＣｏｌｄ−Ｆｅｖｐｅｘ＋Ｆｅｖｐｉｎ 「式２」 ＷＣ：キャニスタ内燃料重量 ＷＣｏｌｄ：前回計算したキャニスタ内燃料重量(キャ
ニスタ内残留燃料) Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 Ｆｅｖｐｉｎ：キャニスタ燃料吸着量 制御フローを図１１に示す。まず、ステップ１３００で
前回の計算結果であるＷＣを読み込みＷＣｏｌｄとす
る。つぎに、ステップ１３０１で後述のフローでの計算
結果Ｆｅｖｐｅｘを読み込む。ステップ１３０２で前記
Ｆｅｖｐｉｎを読み込み、ステップ１３０３で「式２」
に基づく計算を行ない、本フローを終了する。 【００３９】つぎに、脱離効率算出手段であるが、これ
は現時点で気体に含まれる燃料流量を測定するセンサが
無いため、Ｏ2 フィードバック係数の状態と前記キャニ
スタ内燃料重量ＷＣとパージ流量Ｑｅｖｐにより推定す
る。 【００４０】考え方として、Ｏ2 フィードバック係数が
燃料減量の方へ補正している場合は、脱離効率大。パー
ジ流量Ｑｅｖｐが大きい時は脱離効率小。キャニスタ内
燃料重量ＷＣが大きい時は、脱離効率大として、「式
３」より脱離効率を算出する。 ＫＦｅｖｐ＝ＷＣ×ＫＱｅｖｐ×αｅｖｐ 「式３」 ＫＦｅｖｐ：脱離効率 ＫＱｅｖｐ：パージ流量補正係数 αｅｖｐ ：Ｏ2 フィードバック係数による補正係数 また、前記αｅｖｐは、「式４」により算出する。 【００４１】 αｅｖｐ＝０.７５×αｅｖｐｏｌｄ＋０.２５α 「式４」 α：Ｏ2 フィードバック係数 制御フローを図１２に示す。ステップ１４００で図１１
のフローで求めたＷＣを読み込み、ステップ１４０１で
図８で求めたＱｅｖｐを読み込む。つぎに、ステップ１
４０２で、ステップ１２０２と同様の手法で、ＫＱｅｖ
ｐを検索する。つぎに、ステップ１４０３でＯ2 フィー
ドバック係数αを読み込み、ステップ１４０４で前回の
αｅｖｐを読み込みαｅｖｐｏｌｄとし、ステップ１４
０５で「式４」の計算を行ない、αｅｖｐを求め、ステ
ップ１４０６で「式３」の計算を行ない、ＫＦｅｖｐを
ＲＡＭに格納して、本フローを終わる。 【００４２】つぎに、パージ内燃料重量算出手段である
が、これは、先に求めたＱｅｖｐ，ＫＦｅｖｐを用い
て、「式５」より算出する。 【００４３】 Ｆｅｖｐｅｘ＝Ｑｅｖｐ×ＫＦｅｖｐ×γｅｖｐ 「式５」 Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 Ｑｅｖｐ ：パージ流量 ＫＦｅｖｐ ：脱離効率 γｅｖｐ ：燃料比重 制御フローを図１３に示す。ステップ１５００で図８で
求めたＱｅｖｐを読み込み、ステップ１５０１で図１２
で求めたＫＦｅｖｐを読み込む。つぎに、ステップ１５
０２で予めＲＯＭに設定された、燃料比重値をγｅｖｐ
として読み込む。つぎに、ステップ１５０３で「式５」
に基づき計算を行ない、ＦｅｖｐｅｘとしてＲＡＭに格
納する。 【００４４】つぎに、インジェクタ駆動パルス幅算出手
段であるが、従来の計算式に本発明で求めた前記パージ
内燃料重量計算結果をパルス換算したものを差し引く形
で実現される。その計算式を「式６」に示す。 【００４５】 Ｔｉ＝(Ｔｉｏｎ−Ｔｅｖｐ)×α×αＬ＋ＴＢ 「式６」 Ｔｉｏｎ：基準パルス幅 Ｔｅｖｐ：パージ内燃料重量換算パルス幅 α ：Ｏ2 フィードバック係数 αＬ ：Ｏ2 フィードバック学習補正係数 ＴＢ ：インジェクタ無効噴射パルス幅 ここで、Ｔｉｏｎは、従来制御に用いられているインジ
ェクタ基準パルス幅で「式７」で算出される。 【００４６】 Ｔｉｏｎ＝Ｋｉｎｊ×Ｑａ／Ｎｅ×ＣＯＥＦ 「式７」 Ｋｉｎｊ：インジェクタ噴射量補正係数 Ｑａ ：吸入空気量 Ｎｅ ：エンジン回転数 ＣＯＥＦ：各種補正係数（水温増量など） また、Ｔｅｖｐは「式８」で計算される。 【００４７】 Ｔｅｖｐ＝Ｋｉｎｊ×Ｆｅｖｐｅｘ 「式８」 Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 制御フローを図１４に示す。まず、ステップ１６００
で、図１３で求めたＦｅｖｐｅｘを読み込み、ステップ
１６０１でＫｉｎｊを読み込む。このＫinjは、インジ
ェクタの噴射量特性から求められるもので、噴射燃料を
駆動パルス幅に換算するための係数で、予めＲＯＭに記
憶しておくデータである。つぎに、ステップ１６０２
で、「式８」に基づきＴｅｖｐを計算しＲＡＭに格納す
る。 【００４８】つぎに、ステップ１６０３で吸入空気量Ｑ
ａを取り込み、ステップ１６０４でエンジン回転数Ｎｅ
を取り込む。つぎに、ステップ１６０５で水温や負荷に
応じた混合比補正を行なうためのＣＯＥＦを読み込む。
つぎに、これらのデータをもとにステップ１６０６で基
準パルス幅の計算を「式７」に基づき行ないＲＡＭに格
納する。つぎに、ステップ１６０７でαを読み込み、ス
テップ１６０８でαの学習補正係数であるαＬを読み込
む。つぎに、ステップ１６０９でインジェクタの無効噴
射時間ＴＢを読み込み、ステップ１６１０で「式６」に
示す計算を行ない、結果をステップ１６１１で噴射レジ
スタにセットして終わる。前記噴射レジスタは、所定の
噴射タイミングになるとインジェクタ駆動パルスが出力
されるが、前記駆動パルスの幅を制御するレジスタであ
る。 【００４９】 【発明の効果】本発明によれば、キャニスタパージバル
ブがＯＮとなると、パージ流量が算出され、パージ内燃
料重量分のパルス幅が基準パルス幅から減算されるの
で、パージによる、過濃混合気に対応した燃料しかイン
ジェクタから供給しないので、無用な混合気の過濃化を
未然に防止する事が可能となる。改善結果の一例を図１
５に示す。
装置における回収燃料をエンジンへパージする装置を備
えた電子制御燃料噴射装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車の燃料タンクなどから排出される
燃料蒸気は、紫外線との反応により高化学スモッグを発
生させ大気汚染につながる事が知られている。従って、
各国において前記燃料蒸気の排出量に規制値を設ける事
で環境破壊の防止をはかっている。 【０００３】前記燃料蒸気の排出量規制に対応する手段
としては、図２に示す自動車用燃料蒸気回収装置が一般
的に知られている。 【０００４】ここで、図２を用いて、燃料タンクから発
生した燃料蒸気の回収とパージのメカニズムについて説
明する。 【０００５】１はエンジン本体で、吸入空気は、スロッ
トルボディ５に内蔵された絞り弁で量が制御され、吸気
管９を通り、エンジン本体１へ吸入される。 【０００６】一方、燃料タンク１３で発生した燃料蒸気
は、配管４６を通り、キャニスタ４０に一時回収され
る。回収された燃料は、エンジン１の運転中に、キャニ
スタ４０に装着された新鮮空気導入口４５から導入され
た新鮮空気とともに、配管４７，キャニスタパージバル
ブ４１，配管４８を経由して吸気管９に導かれ、エンジ
ン１に吸入され燃焼することにより、外部への排出が抑
制されている。 【０００７】前記キャニスタパージバルブ４１は、パー
ジ流量をＥＣＭ３０で制御可能とする事を目的として装
着されている。また、前記キャニスタパージバルブ４１
の特性は、図３に示す通り、駆動信号０でも漏れ空気が
発生するため、パージカットバルブ４４により、漏れ空
気を遮断する構成を取っている。前記パージカットバル
ブには、配管５０，パージカットソレノイド４３，配管
４９が接続され、吸気管９の負圧をパージカットソレノ
イド４３のＯＮ，ＯＦＦにより、パージカットバルブ４
４に導入し動作させる構成となっている。 【０００８】パージカットバルブ４４の制御は、スロッ
トルボディ５に内蔵されている絞り弁が全閉以外の時に
ＯＮとし、エンジン１へキャニスタ４０から吸着燃料を
パージする。また、パージ量は、キャニスタパージバル
ブ４１により、Ｏ2 センサの出力に応じて増加減するよ
うにし、空燃比の変動を抑えるように制御される。具体
的な制御方法は図４に示す通りである。尚、本システム
を適用している電子制御燃料噴射装置は、Ｏ2 センサの
出力に応じて、エンジン１への供給燃料を増加減して、
Ｏ2 センサの出力が所定の周期でＲｉｃｈ（Ｈｉｇｈ）
とＬｅａｎ（Ｌｏｗ）に変動するよう制御され空気過剰
率をλ＝１となるよう、いわゆるＯ2 フィードバック制
御をするものが前提となっている。従って、図４のステ
ップ１００３でＯ2 出力がＲｉｃｈの場合は、キャニス
タパージバルブ４１の駆動信号の増加を停止しておき、
前記Ｏ2 フィードバック制御により、Ｏ2 出力がＬｅａ
ｎとなるのを待ってから、ステップ１００４へ進み、キ
ャニスタパージバルブ４１の駆動信号を徐々に増加さ
せ、パージを促進するようにし、かつ、空燃比の変動を
抑えるように工夫している。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】ところが近年、北米に
おいてはさらなる規制強化が実施される事になっており
特に、燃料蒸発量の規制強化は特に厳しいものとなっ
た。具体的には、排気ガス試験の前に、前記キャニスタ
４０に燃料蒸気（ここではブタン）をフルチャージし、
排気ガス試験中に所定値までパージする事が必要となっ
た。 【００１０】一方、排気規制値のほうも、ＴＬＥＶ，Ｌ
ＥＶと呼称されている厳しい規制を要求され、前記パー
ジの促進と、パージ中の空燃比の変動を抑制するという
互いに相反する動作を両立する事が不可欠となった。 【００１１】ところが、先に述べた従来のパージ制御で
は、前記規制強化に対する考慮がなされていないため、
たとえば図５に示すように、キャニスタパージカットバ
ルブ４４をＯＮとした場合、キャニスタ４０には燃料蒸
気はフルチャージされている上、キャニスタパージバル
ブ４１には漏れ空気がある事より、過濃混合気が一気に
エンジン１へ吸入されるため、図示したようにＡ／Ｆ
（空燃比）がＲｉｃｈ側へステップ状に変動し、かつ、
エンジン１が発生する軸トルクもＡないしＢのように変
化する。これにより、有害排気ガスの排出および運転性
の悪化を引き起こす事が判明した。 【００１２】上記問題を解決し、かつ規制強化に対応す
るためには以下の点について工夫する必要がある。 【００１３】(１) バルブ４４がＯＮ時のＡ／ＦのＲｉ
ｃｈ側への変動を抑える。 【００１４】従来制御では、Ｏ2 フィードバック制御で
しか補正が出来ないため、λ＝１となるまでには、数秒
間の時間を必要とする。 【００１５】(２) パージの促進 従来制御では、Ｏ2 の出力がＬｅａｎ(Ｌｏｗ）となる
までパージ量の増加を行なえないため、排気試験中に所
定値をパージすることが困難である。 【００１６】上記課題を解決するには、例えば特開昭63
−186955号に示すようにキャニスタパージによる燃料蒸
気の増加分をＯ2 フィードバック補正係数のアイドルと
オフアイドルの段差により推定し、通常燃料制御で供給
する燃料分から減算する方法をとることにより制御の応
答性（収束性）を早めて対応する方法がある。 【００１７】しかしながら、前記方法では、燃料蒸気の
増加分を推定するためにＯ2 フィードバック制御が安定
するまでのむだ時間が必要となるため、前記むだ時間の
間だけエミッションが悪化する。 【００１８】 【課題を解決するための手段】したがって、上記問題を
解決するためには、燃料蒸気の増加分をＯ2 フィードバ
ックのむだ時間を必要とせずに、予め推定補正する技術
が必要となる。 【００１９】本発明では、キャニスタパージにおける燃
料噴射制御をパージ内燃料重量を推定し、インジェクタ
駆動パルス幅算出手段でパージ中の燃料分だけ補正し
て、エンジンへ燃料を供給するように構成した。具体的
にはキャニスタ内の燃料重量を推定し、キャニスタ内を
通過する空気量いわゆるパージ流量を算出し、キャニス
タから燃料が脱離する割合、いわゆる脱離効率を推定
し、パージ流量と脱離効率とによりパージ内燃料重量を
推定する様にした。 【００２０】 【作用】キャニスタパージによる過濃混合気中の燃料重
量相当分を、インジェクタから供給する燃料を減少させ
てエンジンへ供給するため、エンジンへの供給燃料の絶
対値は、キャニスタパージの有無にかかわらず一定とな
る様補正される。従って、無用なＡ／Ｆの変動を抑制す
る事が可能となる。 【００２１】 【実施例】以下、本発明によるキャニスタパージ制御装
置を有する電子制御燃料噴射装置について図示の実施例
により説明する。 【００２２】図６は、本発明の適用対象となる自動車用
内燃機関の電子制御燃料噴射装置の一例を示したもの
で、１は内燃機関、２はエアクリーナ、３は空気入り口
部、４は吸気ダクト、５はスロットルボディ、６は絞り
弁、７は吸気流量計測用の空気流量計（ＡＦＭ）、８は
スロットルセンサ、９はサージタンク、１０は補助空気
バルブ（ＩＳＣバルブ）、１１はインテークマニホール
ド、１２は燃料噴射弁（インジェクタ）、１３は燃料タ
ンク、２６は燃料ポンプ、１４は燃料ダンパ、１５は燃
料フィルタ、１６は燃料調圧弁（プレッシャレギレー
タ）、１７はカム角センサ、１８は点火コイル、１９は
イグナイタ、２０は水温センサ、２１は排気マニホール
ド、２２は酸素センサ、２３は前触媒、２４は主触媒、
２５はマフラ−、３０はコントロールユニットである。 【００２３】吸入空気は、エアクリーナ２の入り口部３
から入り、吸入空気を検出する空気流量計７，空気流量
を制御する絞り弁６を通りサージタンク９に入る。ここ
で空気は、内燃機関１の各シリンダに直通するインテー
クマニホールド１１により分配され、内燃機関１のシリ
ンダ内に入る。 【００２４】この時、空気流量計７からは、吸入空気量
を検出した信号が出力され、コントロールユニット３０
に入力される。 【００２５】一方、燃料は、燃料タンク１３から燃料ポ
ンプ２６で吸引，加圧され、燃料ダンパ１４，燃料フィ
ルタ１５を通り、インテークマニホールド１１に設けら
れた燃料噴射弁１２に供給され、コントロールユニット
３０からの噴射信号に応じて燃料が噴射される。この
時、燃料噴射弁１２に作用する燃料圧力は、燃料調圧弁
１６で調圧されるが、このため、燃料調圧弁１６はイン
テークマニホールド１１の負圧を導入して、燃料圧力と
インテークマニホールド１１内の圧力差を常時一定に保
持する働きをする。 【００２６】また、スロットルボディ５には絞り弁の開
度を検出するスロットルセンサ８が取り付けられてお
り、絞り弁開度を表わす信号がコントロールユニット３
０に入力される。同様に、絞り弁６をバイパスしてＩＳ
Ｃバルブ１０が装着され、コントロールユニット３０か
らの信号により、絞り弁６をバイパスして空気量を制御
する事で、アイドル回転数を一定に保つ。 【００２７】さらに、エンジン回転数の検出や燃料噴射
時期，点火時期を制御するための基準信号が、カム角セ
ンサ１７より発生しコントロールユニット３０に入力さ
れる。 【００２８】内燃機関１の温度は、水温センサ２０によ
って検出され、コントロールユニット３０に入力され
る。 【００２９】燃料タンク１３には、圧力センサ５１と温
度センサ５２が装着され、それぞれ燃料タンク内圧力と
温度を検出し、コントロールユニット３０に信号を送
る。 【００３０】コントロールユニット３０は、前記エンジ
ン状態信号（空気流量計７，スロットルセンサ８，カム
角センサ１７，水温センサ２０）に応じて、最適燃料量
を演算し、燃料噴射弁１２を駆動し、内燃機関１へ燃料
を供給する。同様に点火時期についても、イグナイタ１
９への通電により、点火コイル１８を通して、点火が行
なわれる。 【００３１】図７は、本発明の一実施例におけるコント
ロールユニット３０の内部構成を示したもので、ＭＰＵ
１００と読み書き自由なＲＡＭ１０１，読みだし専用の
ROM,入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ１０３は、それぞ
れ、バス１０４,１０５,１０６で連結され、データのや
りとりが行なわれる。ＭＰＵ１００は、前記エンジン状
態を示す信号を、Ｉ／ＯＬＳＩ１０３からバス１０６を
通して受取り、ＲＯＭ１０２に記憶された処理内容を、
順次呼び出して、所定の計算を行なった後各アクチュエ
ータ（インジェクタ１２，イグナイタ１９，補助空気バ
ルブ１０）への駆動信号を、再びＩ／ＯＬＳＩを通して
供給する。 【００３２】また、燃料蒸気回収装置については、従来
技術で説明した通りの構成であるため、説明はここでは
省略する。 【００３３】つぎに、本発明を構成する制御ブロック図
（図１）の詳細について説明する。初めに、キャニスタ
パージ流量算出手段であるが、これは、図３のキャニス
タパージバルブの特性が示すように、駆動Ｄｕｔｙと流
量が１対１の関係となっているため、駆動Ｄｕｔｙと流
量をあらかじめＥＣＭ内のＲＯＭにテーブルとして記憶
しておき、駆動Ｄｕｔｙよりテーブルを検索すれば容易
に算出する事が出来る（体積流量）。制御フローを図８
に示す。ステップ１１０１でキャニスタパージバルブ制
御Ｄｕｔｙ値を検索する。つぎに、ステップ１１０２で
予めＲＯＭに記憶された制御Ｄｕｔｙと流量の関係か
ら、前記Ｄｕｔｙ値に対応した流量を検索する。つぎ
に、ステップ１１０３で、キャニスタパージ流量値Ｑｅ
ｖｐとしてＲＡＭに格納して本フローを終わる。 【００３４】つぎに、キャニスタ燃料吸着量算出手段で
あるが、これは、燃料タンク内のベーパ発生量を予測す
る事になる。本発明では予測のための情報として、燃料
タンク内圧力，燃料タンク内温度，Ｏ2 フィードバック
係数を用いて、「式１」により、所定時間毎に算出す
る。 【００３５】 Ｆｅｖｐｉｎ＝ＥＶＰ×ＫＰｔａｎｋ×ＫＴｔａｎｋ×ＫＯ2ｅｖｐ 「式１」 Ｆｅｖｐｉｎ：キャニスタ燃料吸着量 ＥＶＰ ：標準状態での単位時間当たり燃料蒸気発
生量 ＫＰｔａｎｋ：発生燃料蒸気の圧力補正係数 ＫＴｔａｎｋ：発生燃料蒸気の温度補正係数 ＫＯ2ｅｖｐ ：Ｏ2 フィードバック補正係数による補正 制御フローを図９に示す。ステップ１２００で予めＲＯ
Ｍに設定されたＥＶＰデータを取り込む。つぎにステッ
プ１２０１で燃料タンクに設置された圧力センサの出力
値を取り込む。ステップ１２０２で前記圧力センサ出力
値に応じて予めＲＯＭにテーブルとして設定されている
圧力補正値をＫＰｅｖｐとして検索する。同様に、ステ
ップ１２０３で燃料タンクに設置された温度センサの出
力値を取り込む。ステップ１２０４で、ステップ１２０
２と同様の手法で温度補正係数ＫＴｔａｎｋを検索す
る。つぎに、ステップ１２０５でαｅｖｐを読み込む。
前記αｅｖｐは後述する制御フロ−で説明するので、こ
こでは説明を省略する。つぎにステップ１２０６で、１
２０２と同様の手法でＫＯ2ｅｖｐ を検索する。最後
に、ステップ１２０７で、「式１」に示した計算を行な
い、フローを終了する。 【００３６】ここで、本発明で設定したテーブルデータ
例を図１０に示す。データとしては、圧力，温度が高
く、αｅｖｐが小さい時に燃料吸着量が増加するように
補正される。 【００３７】つぎに、キャニスタ内燃料重量算出手段で
あるが、これは、前記キャニスタ吸着燃料算出手段の結
果と後述するパージ内燃料重量算出手段の結果とキャニ
スタ内残留燃料に応じて、「式２」により、所定時間毎
に算出する。 【００３８】 ＷＣ＝ＷＣｏｌｄ−Ｆｅｖｐｅｘ＋Ｆｅｖｐｉｎ 「式２」 ＷＣ：キャニスタ内燃料重量 ＷＣｏｌｄ：前回計算したキャニスタ内燃料重量(キャ
ニスタ内残留燃料) Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 Ｆｅｖｐｉｎ：キャニスタ燃料吸着量 制御フローを図１１に示す。まず、ステップ１３００で
前回の計算結果であるＷＣを読み込みＷＣｏｌｄとす
る。つぎに、ステップ１３０１で後述のフローでの計算
結果Ｆｅｖｐｅｘを読み込む。ステップ１３０２で前記
Ｆｅｖｐｉｎを読み込み、ステップ１３０３で「式２」
に基づく計算を行ない、本フローを終了する。 【００３９】つぎに、脱離効率算出手段であるが、これ
は現時点で気体に含まれる燃料流量を測定するセンサが
無いため、Ｏ2 フィードバック係数の状態と前記キャニ
スタ内燃料重量ＷＣとパージ流量Ｑｅｖｐにより推定す
る。 【００４０】考え方として、Ｏ2 フィードバック係数が
燃料減量の方へ補正している場合は、脱離効率大。パー
ジ流量Ｑｅｖｐが大きい時は脱離効率小。キャニスタ内
燃料重量ＷＣが大きい時は、脱離効率大として、「式
３」より脱離効率を算出する。 ＫＦｅｖｐ＝ＷＣ×ＫＱｅｖｐ×αｅｖｐ 「式３」 ＫＦｅｖｐ：脱離効率 ＫＱｅｖｐ：パージ流量補正係数 αｅｖｐ ：Ｏ2 フィードバック係数による補正係数 また、前記αｅｖｐは、「式４」により算出する。 【００４１】 αｅｖｐ＝０.７５×αｅｖｐｏｌｄ＋０.２５α 「式４」 α：Ｏ2 フィードバック係数 制御フローを図１２に示す。ステップ１４００で図１１
のフローで求めたＷＣを読み込み、ステップ１４０１で
図８で求めたＱｅｖｐを読み込む。つぎに、ステップ１
４０２で、ステップ１２０２と同様の手法で、ＫＱｅｖ
ｐを検索する。つぎに、ステップ１４０３でＯ2 フィー
ドバック係数αを読み込み、ステップ１４０４で前回の
αｅｖｐを読み込みαｅｖｐｏｌｄとし、ステップ１４
０５で「式４」の計算を行ない、αｅｖｐを求め、ステ
ップ１４０６で「式３」の計算を行ない、ＫＦｅｖｐを
ＲＡＭに格納して、本フローを終わる。 【００４２】つぎに、パージ内燃料重量算出手段である
が、これは、先に求めたＱｅｖｐ，ＫＦｅｖｐを用い
て、「式５」より算出する。 【００４３】 Ｆｅｖｐｅｘ＝Ｑｅｖｐ×ＫＦｅｖｐ×γｅｖｐ 「式５」 Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 Ｑｅｖｐ ：パージ流量 ＫＦｅｖｐ ：脱離効率 γｅｖｐ ：燃料比重 制御フローを図１３に示す。ステップ１５００で図８で
求めたＱｅｖｐを読み込み、ステップ１５０１で図１２
で求めたＫＦｅｖｐを読み込む。つぎに、ステップ１５
０２で予めＲＯＭに設定された、燃料比重値をγｅｖｐ
として読み込む。つぎに、ステップ１５０３で「式５」
に基づき計算を行ない、ＦｅｖｐｅｘとしてＲＡＭに格
納する。 【００４４】つぎに、インジェクタ駆動パルス幅算出手
段であるが、従来の計算式に本発明で求めた前記パージ
内燃料重量計算結果をパルス換算したものを差し引く形
で実現される。その計算式を「式６」に示す。 【００４５】 Ｔｉ＝(Ｔｉｏｎ−Ｔｅｖｐ)×α×αＬ＋ＴＢ 「式６」 Ｔｉｏｎ：基準パルス幅 Ｔｅｖｐ：パージ内燃料重量換算パルス幅 α ：Ｏ2 フィードバック係数 αＬ ：Ｏ2 フィードバック学習補正係数 ＴＢ ：インジェクタ無効噴射パルス幅 ここで、Ｔｉｏｎは、従来制御に用いられているインジ
ェクタ基準パルス幅で「式７」で算出される。 【００４６】 Ｔｉｏｎ＝Ｋｉｎｊ×Ｑａ／Ｎｅ×ＣＯＥＦ 「式７」 Ｋｉｎｊ：インジェクタ噴射量補正係数 Ｑａ ：吸入空気量 Ｎｅ ：エンジン回転数 ＣＯＥＦ：各種補正係数（水温増量など） また、Ｔｅｖｐは「式８」で計算される。 【００４７】 Ｔｅｖｐ＝Ｋｉｎｊ×Ｆｅｖｐｅｘ 「式８」 Ｆｅｖｐｅｘ：パージ内燃料重量 制御フローを図１４に示す。まず、ステップ１６００
で、図１３で求めたＦｅｖｐｅｘを読み込み、ステップ
１６０１でＫｉｎｊを読み込む。このＫinjは、インジ
ェクタの噴射量特性から求められるもので、噴射燃料を
駆動パルス幅に換算するための係数で、予めＲＯＭに記
憶しておくデータである。つぎに、ステップ１６０２
で、「式８」に基づきＴｅｖｐを計算しＲＡＭに格納す
る。 【００４８】つぎに、ステップ１６０３で吸入空気量Ｑ
ａを取り込み、ステップ１６０４でエンジン回転数Ｎｅ
を取り込む。つぎに、ステップ１６０５で水温や負荷に
応じた混合比補正を行なうためのＣＯＥＦを読み込む。
つぎに、これらのデータをもとにステップ１６０６で基
準パルス幅の計算を「式７」に基づき行ないＲＡＭに格
納する。つぎに、ステップ１６０７でαを読み込み、ス
テップ１６０８でαの学習補正係数であるαＬを読み込
む。つぎに、ステップ１６０９でインジェクタの無効噴
射時間ＴＢを読み込み、ステップ１６１０で「式６」に
示す計算を行ない、結果をステップ１６１１で噴射レジ
スタにセットして終わる。前記噴射レジスタは、所定の
噴射タイミングになるとインジェクタ駆動パルスが出力
されるが、前記駆動パルスの幅を制御するレジスタであ
る。 【００４９】 【発明の効果】本発明によれば、キャニスタパージバル
ブがＯＮとなると、パージ流量が算出され、パージ内燃
料重量分のパルス幅が基準パルス幅から減算されるの
で、パージによる、過濃混合気に対応した燃料しかイン
ジェクタから供給しないので、無用な混合気の過濃化を
未然に防止する事が可能となる。改善結果の一例を図１
５に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタパージの制御ブロック図である。 【図２】従来例におけるキャニスタパージシステム構成
図である。 【図３】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタパージバルブの流量特性を示す図で
ある。 【図４】従来例におけるキャニスタパージ制御のフロー
図である。 【図５】従来例における不具合事例を示す図である。 【図６】本発明を実施するための電子制御燃料噴射装置
の構成図である。 【図７】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるコントロールユニットの内部構成図である。 【図８】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタパージ流量Ｑｅｖｐの算出フローを
示す図である。 【図９】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタ燃料吸着量の算出フローを示す図で
ある。 【図１０】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例における燃料吸着量算出テーブルを示す図である。 【図１１】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるキャニスタ内燃料重量の算出フローを示す図
である。 【図１２】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例における脱離効率の算出フローを示す図である。 【図１３】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるパージ内燃料重量の算出フローを示す図であ
る。 【図１４】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるインジェクタ駆動パルス幅の算出フローを示
す図である。 【図１５】本発明による改善効果を示す図である。 【符号の説明】 １…エンジン本体、５…スロットルボディ、９…吸気
管、１３…燃料タンク、４０…キャニスタ、４１…キャ
ニスタパージバルブ、４３…パージカットソレノイド。
におけるキャニスタパージの制御ブロック図である。 【図２】従来例におけるキャニスタパージシステム構成
図である。 【図３】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタパージバルブの流量特性を示す図で
ある。 【図４】従来例におけるキャニスタパージ制御のフロー
図である。 【図５】従来例における不具合事例を示す図である。 【図６】本発明を実施するための電子制御燃料噴射装置
の構成図である。 【図７】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるコントロールユニットの内部構成図である。 【図８】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタパージ流量Ｑｅｖｐの算出フローを
示す図である。 【図９】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
におけるキャニスタ燃料吸着量の算出フローを示す図で
ある。 【図１０】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例における燃料吸着量算出テーブルを示す図である。 【図１１】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるキャニスタ内燃料重量の算出フローを示す図
である。 【図１２】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例における脱離効率の算出フローを示す図である。 【図１３】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるパージ内燃料重量の算出フローを示す図であ
る。 【図１４】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施
例におけるインジェクタ駆動パルス幅の算出フローを示
す図である。 【図１５】本発明による改善効果を示す図である。 【符号の説明】 １…エンジン本体、５…スロットルボディ、９…吸気
管、１３…燃料タンク、４０…キャニスタ、４１…キャ
ニスタパージバルブ、４３…パージカットソレノイド。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 25/08 301
F02D 41/02 330
F02D 41/04 330
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】燃料タンクで発生した蒸発ガスを一時的に
回収する燃料蒸気回収手段と、前記燃料蒸気回収手段で
回収された燃料をエンジン動作中にエンジンへパージす
る回収燃料パージ手段を備えた内燃機関の電子制御燃料
噴射装置において、前記電子制御燃料噴射装置は、前記
回収燃料パージ手段でパージされている燃料重量を推定
するパージ内燃料重量算出手段と、この手段からの信号
によって燃料量を補正する手段とを備える内燃機関の電
子制御燃料噴射装置であって、前記パージ内燃料重量算
出手段は、前記回収燃料のパージ量を推定するキャニス
タパージ流量算出手段と、前記燃料蒸気回収手段からの
燃料の脱離を推定する脱離効率算出手段と、前記燃料蒸
気回収装置への燃料の吸着量を推定するキャニスタ燃料
吸着量算出手段と、前記燃料蒸気回収手段内の燃料重量
を推定するキャニスタ内燃料重量算出手段とを有するこ
とを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18341992A JP3517419B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | キャニスタパージ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18341992A JP3517419B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | キャニスタパージ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=16135454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18341992A Expired - Fee Related JP3517419B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | キャニスタパージ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP2007092650A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Fujitsu Ten Ltd | 内燃機関の制御装置、制御方法及びベーパ発生量推定装置 |
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-
1992
- 1992-07-10 JP JP18341992A patent/JP3517419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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