JP3521476B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

蒸発燃料処理装置

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JP3521476B2 JP07553094A JP7553094A JP3521476B2 JP 3521476 B2 JP3521476 B2 JP 3521476B2 JP 07553094 A JP07553094 A JP 07553094A JP 7553094 A JP7553094 A JP 7553094A JP 3521476 B2 JP3521476 B2 JP 3521476B2
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昭憲 長内
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は自動車の蒸発燃料処理装
置に係わり、特に吸気量が急変したときにもパージによ
り空燃比が荒れることを防止することの可能な蒸発燃料
処理装置に関する。 【0002】 【従来の技術】自動車の燃料タンクから蒸発した蒸発燃
料は、燃費向上および大気汚染防止のためにいったんキ
ャニスタに吸着され、適当なタイミングで吸気管内にパ
ージされ燃料として使用される。しかしながら吸気管へ
のパージは空燃比制御にとっては外乱として作用するた
めに空燃比制御に影響を与えることのないパージ方法が
提案されている。 【0003】例えば特開平4−72453公報には、吸
気量(あるいは吸気管圧力)と回転数との関数として決
定される最大パージ量と吸気量の関数として決定される
パージ量との比に基づいてパージ弁開度を制御する蒸発
燃料処理制御装置が開示されている。即ち上記提案にか
かる蒸発燃料処理制御装置にあっては、最大パージ率と
パージ率との比として定まるデューティ比を所定の時間
間隔毎に出力することにによってパージ弁の開度を制御
する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし運転状態量を制
御部に入力して所定の演算を行い演算結果を出力するま
でには相当の時間を要するために、パージ弁開度演算の
ために入力する吸気量はパージ弁開度指令出力時以前の
吸気量とならざるを得ない。従って吸気量入力時とパー
ジ弁開度指令出力時との間に吸気量が変化する過渡状態
である場合に、吸気量入力時の吸気量に基づいてパージ
弁開度を演算しても要求パージ率と一致することは保証
されず、実パージ率は要求パージ率からずれるという問
題があった。 【0005】さらにパージ弁開度の演算に使用する各種
関数は、定常状態での実験値に基づき設定されている
が、過渡状態において気体である吸気およびパージガス
は定常状態とは異なる挙動を示すことがある。このた
め、定常状態を基準に設定された関数に基づいて算出さ
れたパージ弁開度では過渡時において要求パージ率通り
の実パージ率を得ることができないおそれがあった。 【0006】上述したように従来の蒸発燃料処理制御装
置においては、要求パージ率と実パージ率とがずれてし
まい、空燃比の荒れによるドライバビリティあるいは排
気エミッションの悪化を避けることができなかった。本
発明は上記課題に鑑みなされたものであって、吸気量が
急変した場合にもパージが空燃比制御に及ぼす影響を抑
制することの可能な蒸発燃料処理装置を提供することを
目的とする。 【0007】 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明にかかる蒸発燃料
処理装置は、内燃機関の燃料タンクから蒸発する蒸発燃
料を吸着するキャニスタと、キャニスタと吸気管とを接
続するパージ管に設置されキャニスタから蒸発して吸気
管内にパージされるパージガス量を制御するパージ弁
と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内
燃機関のスロットル弁開度を検出するスロットル弁開度
検出手段と、パージ弁の最小応答周期より大であるパー
ジ弁開度指令出力周期ごとにパージ弁を駆動するパージ
弁駆動手段と、パージ弁開度指令出力周期より小である
サンプル周期毎に回転数検出手段によって検出された内
燃機関の回転数およびスロットル弁開度検出手段によっ
て検出されるスロットル弁開度に基づいて次のパージ弁
開度指令出力周期における吸気量である予測吸気量を演
算する吸気量予測手段と、実際の吸気量を検出する吸気
量検出手段と、吸気量検出手段によって検出された吸気
量と吸気量予測手段によって予測された予測吸気量との
差が大きいほど要求パージ率を小さく補正演算する補正
要求パージ率演算手段と、補正要求パージ率演算手段に
おいて補正演算された補正要求パージ率と吸気量予測手
段において演算された予測吸気量とに基づいてパージ弁
駆動手段へ出力する開度指令値を演算するパージ弁開度
指令値演算手段と、を具備する。 【0009】 【0010】 【作用】本発明にかかる蒸発燃料処理装置にあっては、
予測計算の行われる現時点よりも少し先の時点における
吸気量の現時点で検出されている吸気量に対する変化量
を算出し、変化量が大きいほど要求パージ率を小に補正
して、補正された要求パージ率と予測吸気量とに基づい
てパージ弁開度が決定される。 【0011】 【実施例】図1は本発明にかかる蒸発燃料処理装置の実
施例の構成図であって、内燃機関の1つの気筒10には
吸気弁101を介して吸気流路11が、排気弁102を
介して排気流路12が接続されている。吸気流路11の
吸気弁101の近傍には燃料噴射弁111が設置され、
気筒10内に燃料を供給する。 【0012】燃料噴射弁111には、燃料タンク13に
貯蔵され燃料ポンプ131で加圧された燃料が、燃料配
管132を介して供給される。燃料タンク13内で発生
する蒸発燃料は、ベーパ配管133を介してキャニスタ
14に導かれる。キャニスタ14と吸気流路11とはパ
ージ配管141によって接続され、中間にはパージ弁1
42が設置される。 【0013】パージ弁142はソレノイドによって全開
全閉されるが、いわゆるデューティ比制御することによ
りパージ弁142を任意の開度に制御することができ
る。本発明にかかる蒸発燃料処理装置は、例えばマイク
ロコンピュータシステムである制御部15によって制御
される。即ち制御部15は、バス151を中心として、
CPU152、メモリ153、入力インターフェイス1
54および出力インターフェイス155から構成され
る。 【0014】入力インターフェイス154には、内燃機
関回転数センサ161、スロットル弁の開度を検出する
スロットル弁開度センサ162および吸気量を検出する
吸気量センサ163が接続されている。また出力インタ
ーフェイス155にはパージ弁142が接続され、制御
部15で演算されるパージ弁デューティ比Dcによって
制御される。 【0015】前述したようにパージ弁142は内蔵され
るソレノイドによって開閉駆動されるが、ソレノイドが
励磁されてから実際にパージ弁142が開弁(あるいは
閉弁)するまでに100ミリ秒前後の遅れ時間がある。
従ってこの遅れ時間と等しい時間間隔の周期(最小応答
周期Tmin 、例えば70ミリ秒)より小である周期でデ
ューティ比を出力してもパージ弁142は応動しないた
め、パージ弁制御周期Tcは最小応答周期Tmin よりも
大(例えば100ミリ秒)であることが必要である。 【0016】図2は制御部15で実行されるパージ弁デ
ューティ比出力ルーチンのフローチャートであって、パ
ージ弁制御周期Tc毎に実行される。即ちステップ21
において後述のデューティ比演算ルーチンで演算される
パージ弁デューティ比Dcを出力してこのルーチンを終
了する。図3は制御部15で実行されるデューティ比演
算ルーチンのフローチャートであって、パージ弁制御周
期Tcより小である所定のサンプル周期Ts毎に実行さ
れる。 【0017】なおサンプル周期Tsはパージ弁制御周期
Tcの整数分の1とすることが有利である。例えばサン
プル周期Tsをパージ弁制御周期Tcの1/4としたと
きは、サンプル周期Tsは100ミリ秒/4=25ミリ
秒となり、パージ弁制御周期Tcの間にデューティ比演
算ルーチンは3回実行されることとなる。 【0018】ステップ301において、インデックスi
が“0”であるか否か、即ち現在の実行がパージ弁制御
周期Tcと一致しているか否かを判定する。ステップ3
01において肯定判定されれば、直接このルーチンを終
了する。ステップ301において否定判定されれば、ス
テップ302に進みインデックスiをインクリメントし
てステップ303に進む。 【0019】ステップ303において、現在の回転数N
e(i)、およびスロットル弁開度TA(i)を読み込
んでステップ304に進む。ステップ304において、
インデックスiが“3”であるか否かを判定し、否定判
定されれば直接このルーチンを終了する。ステップ30
4において肯定判定されれば、ステップ305に進みイ
ンデックスiをリセットしてステップ306に進む。 【0020】ステップ306において、サンプル周期T
s毎に読み込まれた回転数Ne(1)、Ne(2)、N
e(3)に基づいて、次のパージ弁制御周期Tcにおけ
る予測回転数Neを演算する。即ち先ずサンプル周期T
s毎に読み込まれた回転数Ne(1)、Ne(2)、N
e(3)に基づいて、インデックスiが“3”であるタ
イミングにおける回転数変化率dN/dtを決定する。 【0021】dN/dt = f{Ne(1)、Ne
(2)、Ne(3)} 例えば回転数Ne(1)、Ne(2)、Ne(3)を結
ぶ2次曲線を、最小二乗法によって決定し、インデック
スiが“3”であるタイミングにおける微分係数を演算
することにより回転数変化率dN/dtを定めることが
できる。そして周知の外挿式により予測回転数Neを演
算する。 【0022】 Ne =α×{dN/dt}×Ts+Ne(3) ここでαは一定係数である。ステップ307において、
同様の方法によって予測スロットル弁開度TAを演算す
る。 dT/dt = g{TA(1)、TA(2)、TA
(3)} TA =β×{dT/dt}×Ts+TA(3) ここでβは一定係数である。 【0023】ステップ308において、予め組み込まれ
たマップに基づき予測回転数Neおよび予測スロットル
弁開度TAを引数として予測吸気量GAを決定する。図
4は吸気量を決定するためのマップであって、横軸は回
転数Neを、縦軸はスロットル弁開度TAを表す。ステ
ップ309において予測回転数Neおよび予測吸気量G
Aの関数として、その運転状態においてパージ弁142
を全開としたときのパージ量である全開パージ率PRG
100 を求める。 【0024】 PRG100 = PRG100 (Ne、GA) 次にステップ310において、予測吸気変化量ΔGAの
関数として補正パージ率PGRを求める。 ΔGA = |GA − GAA| PGR = PGR・f(ΔGA) ここでGAAは吸気量センサ163で検出される実際の
吸気流量である。 【0025】さらにステップ311において、全開パー
ジ率PRG100 に対するパージ率の比としてパージ弁デ
ューティ比Dcを演算する。 Dc = PGR/PRG100 図5は本発明にかかる蒸発燃料処理装置によるパージ弁
制御のタイミング図(1)であって、横軸は時間を、縦
軸は上からデューティ比Dc、吸気量GNとスロットル
弁開度TA、回転数Neおよびパージ率PGRを表す。 【0026】デューティ比Dcおよびパージ率PGRの
グラフにおいて、実線は本発明により回転数Neおよび
スロットル弁開度TAに基づいて決定された場合を、破
線は従来の回転数Neおよび吸気量GNに基づいて決定
された場合を表す。即ち本発明によれば、吸気量の変化
に先行してパージ率を決定することができるため、パー
ジガスが空燃比制御に対して及ぼす影響を小とすること
ができる。 【0027】なお一定係数αおよびβは“1.0”とす
ることが一般的であるが、回転数変化率dN/dtある
いはスロットル弁開度変化率dT/dtの絶対値が所定
のしきい値以上であるときに“1.0”を越える値とす
ることも可能である。図6は本発明にかかる蒸発燃料処
理装置によるパージ弁制御のタイミング図(2)であっ
て、一定係数αおよびβを“1.0”以上の値とするこ
とにより、スロットル弁開度が所定速度以上に急激に閉
止されたときには、パージ弁を急速に最小開度まで絞る
ことができる。 【0028】さらに回転数変化率dN/dtあるいはス
ロットル弁開度変化率dT/dtが正である場合と、負
である場合とで一定係数αおよびβを相違する値とする
ことも可能である。 【0029】 【0030】 【発明の効果】本発明にかかる蒸発燃料処理装置によれ
ば、過渡時に要求パージ率自体を小とすることにより、
実パージ率と要求パージ率とのずれが空燃比に与える影
響を小とすることが可能となる。さらに急激な過渡状態
ほど定常状態との差が大きくなる傾向にあるため、吸気
量の変化の度合を予測して変化の大きさに応じて補正量
を変更することによって無用なパージ減量を抑制しつつ
空燃比の荒れを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は蒸発燃料処理装置の実施例の構成図であ
る。 【図2】図2はパージ弁デューティ比出力ルーチンのフ
ローチャートである。 【図3】図3はデューティ比演算ルーチンのフローチャ
ートである。 【図4】図4は吸気量を決定するためのマップである。 【図5】図5はパージ弁制御のタイミング図(1)であ
る。 【図6】図6はパージ弁制御のタイミング図(2)であ
る。 【図7】図7は予測吸気変化量と過渡時補正係数との関
係を示すグラフである。 【符号の説明】 10…気筒 101…吸気弁 102…排気弁 11…吸気管 111…燃料噴射弁 112…エアフローメータ 12…排気管 13…燃料タンク 131…燃料ポンプ 132…燃料配管 133…ベーパ配管 14…キャニスタ 141…パージ配管 142…パージ弁 15…制御部 161…回転数センサ 162…スロットル弁開度センサ 163…吸気量センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長内 昭憲 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 湯田 修事 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 岩野 一彦 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63−36049(JP,A) 特開 平5−79372(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/08 301 F02D 41/02 301

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内燃機関の燃料タンクから蒸発する蒸発
    燃料を吸着するキャニスタと、 前記キャニスタと吸気管とを接続するパージ管に設置さ
    れ、キャニスタから蒸発して吸気管内にパージされるパ
    ージガス量を制御するパージ弁と、 内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 内燃機関のスロットル弁開度を検出するスロットル弁開
    度検出手段と、 パージ弁の最小応答周期より大であるパージ弁開度指令
    出力周期ごとに前記パージ弁を駆動するパージ弁駆動手
    段と、を具備する蒸発燃料処理装置において、 パージ弁開度指令出力周期より小であるサンプル周期毎
    に前記回転数検出手段によって検出された内燃機関の回
    転数および前記スロットル弁開度検出手段によって検出
    されるスロットル弁開度に基づいて、次のパージ弁開度
    指令出力周期における吸気量である予測吸気量を演算す
    る吸気量予測手段と、 実際の吸気量を検出する吸気量検出手段と、 前記吸気量検出手段によって検出された吸気量と前記吸
    気量予測手段によって予測された予測吸気量との差が大
    きいほど要求パージ率を小さく補正演算する補正要求パ
    ージ率演算手段と、 前記補正要求パージ率演算手段において補正演算された
    補正要求パージ率と前記吸気量予測手段において演算さ
    れた予測吸気量とに基づいて前記パージ弁駆動手段へ出
    力する開度指令値を演算するパージ弁開度指令値演算手
    段と、をさらに具備する蒸発燃料処理装置
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