JP3633283B2

JP3633283B2 - Evaporative fuel processing device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3633283B2
Application number: JP16206298A
Authority: JP
Inventors: 太郎横井; 康二石原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: JPH11351081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特に直噴火花点火式内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えている。
一方、近年、直噴火花点火式内燃機関が注目されており、このものでは、機関運転条件に応じて、燃焼方式を切換制御、すなわち、吸気行程にて燃料を噴射することにより、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射することにより、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて行う成層燃焼とに切換制御するのが一般的である。
【０００３】
ここで、成層燃焼時に、キャニスタパージを行うと、燃焼室中心部へ供給されれば燃焼し、ＣＯ_２，Ｈ_２Ｏとなって排出されるものの、燃焼室周辺部に供給された不可燃空燃比のパージガスは燃焼に寄与せずに排出され、多量のＨＣとなって大気に放出されることから、例えば特開平５−２２３０１７号公報に記載の装置では、成層燃焼時はキャニスタパージを禁止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、成層燃焼時にキャニスタパージを一律に禁止すると、キャニスタパージの機会が減り、キャニスタが満タンになり易く、蒸発燃料を大気に放出する機会が増え、大気汚染、ガソリン臭などの問題が発生する。
上記の問題を解決する手段として、キャニスタの大容量化等が考えられるが、コストアップにつながる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み、成層燃焼時にキャニスタパージを一律に禁止するのではなく、できるだけパージを可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、所定の運転条件にて、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて、成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関であって、燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えるものにおいて、図１に示すように、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、推定された空燃比に基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断するパージ判断手段と、を設けて、内燃機関の蒸発燃料処理装置を構成する。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼時のパージを許可する。
請求項３に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側の第２の所定空燃比よりもリーン側のとき、成層燃焼時のパージを許可する。
【０００８】
請求項４に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき（すなわち、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のとき）、パージ弁の開度を通常の開度よりも制限した上で、成層燃焼時のパージを許可する。
請求項５に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段により推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼を禁止し、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせる手段を備える。
【０００９】
請求項６に係る発明では、前記パージ判断手段は、機関の排気通路に介装された排気浄化用触媒の温度が所定値以上のときは、推定された空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可する。
請求項７に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設された空燃比センサ（一般にＯ₂センサ）の検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値（一般に空燃比フィードバック補正係数）を設定して、燃焼室内の平均空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１０】
請求項８に係る発明では、前記直噴火花点火式内燃機関は、前記所定の運転条件以外にて、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせるものであり、前記パージ空燃比推定手段は、均質燃焼時に、機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１１】
請求項９に係る発明では、成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせる手段を備える。
請求項１０に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設されたＨＣセンサの検出値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比（パージ空燃比）を推定し、これに基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断することで、成層燃焼時であってもパージ可能な場合にパージすることで、大気汚染、ガソリン臭などの問題を解決できる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のときは、火炎が燃焼室周辺まで到達し、ＨＣの悪化が少ないため、成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
請求項３に係る発明によれば、パージ空燃比が、第２の所定空燃比よりもリーン側のときは、ＨＣ増加量も少なく排気性能上問題とならないため、成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のときは、パージ弁の開度を通常の開度よりも制限した上で成層燃焼時のパージを許可することで、パージを禁止する場合に比べ、ＨＣ排出量を抑えつつ、パージの機会を増やすことができる。
請求項５に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のときは、成層燃焼を禁止して、均質燃焼を行わせることで、燃費よりパージを優先させることができる。
【００１５】
請求項６に係る発明によれば、触媒温度が所定値以上のときは、ＨＣの悪化は少ないと判断できるため、パージ空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
請求項７に係る発明によれば、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいてパージ空燃比を推定することで、特別なセンサの追加なしに、パージ空燃比の推定が可能になる。
【００１６】
請求項８に係る発明によれば、均質燃焼と成層燃焼との切換えを前提として、均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて成層燃焼時のパージ空燃比を推定することで、特別なセンサの追加なしに、精度の良い推定が可能になる。特に、均質燃焼時は、燃料噴射弁から供給される燃料とキャニスタからパージされる蒸発燃料とが同質の混合気を形成して、混合気の空燃比が正確に排気空燃比に反映されるので、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、極めて精度良くパージ空燃比を推定することができる。また、均質燃焼時の空燃比をストイキに制御する場合は、空燃比フィードバック補正値を用いたパージ空燃比の推定を広域型の空燃比センサに比べ安価なＯ_２センサで実施できる。
【００１７】
請求項９に係る発明によれば、成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせることで、パージ空燃比の推定の機会を増やすことができる。
請求項１０に係る発明によれば、パージ空燃比の推定にＨＣセンサを用いることで、空燃比フィードバック制御中でなくてもパージ空燃比を推定でき、良好な制御が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図である。先ず、これについて説明する。
車両に搭載される内燃機関１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から吸気通路３により、スロットル弁４の制御を受けて、空気が吸入される。
【００１９】
そして、燃焼室内に燃料（ガソリン）を直接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）５が設けられている。
燃料噴射弁５は、コントロールユニット２０から機関回転に同期して吸気行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓６回りに集中的に層状の混合気を形成し、コントロールユニット２０からの点火信号に基づき、点火栓６により点火されて、燃焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。尚、ここでは均質燃焼の場合に空燃比をストイキ（理論空燃比）に制御し、成層燃焼の場合に空燃比をリーンに制御する例を示すが、均質燃焼時の空燃比を運転条件に応じてストイキとリーンとに分けて制御してもよい。
【００２０】
機関１からの排気は排気通路７より排出され、排気通路７には排気浄化用触媒８が介装されている。
また、燃料タンク９から発生する蒸発燃料を処理すべく、蒸発燃料処理装置としてのキャニスタ１０が設けられている。キャニスタ１０は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤を充填したもので、燃料タンク９からの蒸発燃料導入管１１が逆止弁１２を介して接続されている。従って、機関１の停止中などに燃料タンク９にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入管１１を通って、キャニスタ１０に導かれ、ここに吸着される。
【００２１】
キャニスタ１０にはまた、新気導入口１３が形成されると共に、パージ通路１４が導出されている。パージ通路１４はパージ弁１５を介して吸気通路３のスロットル弁４下流（吸気マニホールド）に接続されている。パージ弁１５は、コントロールユニット２０から機関１の運転中に所定の条件で出力される信号により開弁するようになっている。従って、機関１が始動されて、パージ許可条件が成立すると、パージ弁１５が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ１０に作用する結果、新気導入口１３から導入される空気によってキャニスタ１０の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１４を通って吸気通路３のスロットル弁４下流に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２２】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイコンを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、燃料噴射弁５、点火栓６及びパージ弁１５などの作動を制御する。
前記各種センサとしては、機関１のクランク軸回転を検出するクランク角センサ２１が設けられており、その信号から機関回転数Ｎｅを検出可能である。
【００２３】
この他、吸気通路３のスロットル弁４上流で吸入空気量（流量）Ｑａを検出するエアフローメータ２２、スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２３（スロットル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、機関１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２４、排気通路７にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力するＯ_２センサ２５、触媒８の温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ２６などが設けられている。尚、後述する第３実施形態の場合、排気通路７にて排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ２７が設けられて、使用される。
【００２４】
次に、コントロールユニット２０内のマイコンにより行われる制御について、図３の制御ブロックと、図４〜図１１のフローチャートとにより説明する（第１実施形態）。
図３の制御ブロック図に示すように、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００、蒸発燃料導入許可手段４００、学習値更新手段５００、蒸発燃料導入量測定手段６００、蒸発燃料導入量変更手段７００、均質燃焼時パージ弁開度算出手段８００を含んで構成される。
【００２５】
図４は成層燃焼許可手段１００の制御内容を示している。
Ｓ１０１では、機関回転数Ｎｅ、負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ）、水温Ｔｗ等に基づいて、予め定めた成層燃焼条件か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０２へ進む。
Ｓ１０２では、ベース学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０３へ進む。すなわち、後述する図８のフロー（学習値更新手段５００）による蒸発燃料導入無し時の空燃比学習値が収束しなければ、蒸発燃料導入量がわからないため、成層燃焼を不許可とするためである。
【００２６】
Ｓ１０３では、エバポ濃度判定実行中でないか否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０５へ進む。すなわち、蒸発燃料導入量の測定のために所定間隔で均質燃焼を実施するため、エバポ濃度判定中も成層燃焼を不許可とするためである。
Ｓ１０５では、成層燃焼を許可する。
Ｓ１０１〜Ｓ１０３での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ１０６へ進んで成層燃焼を不許可とする。
【００２７】
図５は均質燃焼手段２００の制御内容を示しており、成層燃焼不許可時に実行される。
Ｓ２０１では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅを検出する。
Ｓ２０２では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅから、次式に従って、ストイキ（理論空燃比）に対応する基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００２８】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（但し、Ｋは定数）
Ｓ２０３では、空燃比フィードバック制御を行うため、Ｏ_２センサからの信号に基づき周知の比例積分制御により空燃比フィードバック補正係数αを設定する（図１２参照）。すなわち、Ｏ_２センサからの信号に基づいてリッチ・リーンを判定し、リッチ→リーンの反転時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の比例分Ｐ増大させ、引き続くリーン時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の積分分Ｉずつ増大させる（但しＩ＜＜Ｐ）。そして、リーン→リッチの反転時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の比例分Ｐ減少させ、引き続くリッチ時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の積分分Ｉずつ減少させる。尚、均質燃焼時に空燃比をリーンにし、この空燃比をフィードバック制御する場合は、前述のＯ_２センサを広域型の空燃比センサにすればよい。
【００２９】
次のＳ２０４では、基本燃料噴射量Ｔｐと空燃比フィードバック補正係数αから、次式に従って、均質燃焼のための燃料噴射量Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝Ｔｐ×α
燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相応するパルス幅の噴射パルス信号が吸気行程における所定のタイミングで燃料噴射弁に出力され、燃料噴射が行われる。
【００３０】
図６は成層燃焼手段３００の制御内容を示しており、成層燃焼許可時に実行される。
Ｓ３０１では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅを検出する。
Ｓ３０２では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅから、次式に従って、ストイキ（理論空燃比）に対応する基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００３１】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（但し、Ｋは定数）
Ｓ３０３では、基本燃料噴射量Ｔｐと空燃比フィードバック補正係数αとから、次式に従って、成層燃焼の目標空燃比を得るための燃料噴射量Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝（１４．７／目標空燃比）×Ｔｐ×α
この場合、空燃比フィードバック補正係数αは、前回値又は基準値（１．０）にクランプされている。すなわち、この例では、成層燃焼時に空燃比フィードバック制御を行っておらず、空燃比はオープン制御で例えば４０前後のリーン空燃比に制御される。
【００３２】
燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相応するパルス幅の噴射パルス信号が圧縮行程における所定のタイミングで燃料噴射弁に出力され、燃料噴射が行われる。
図７は蒸発燃料導入許可手段４００の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
【００３３】
Ｓ４０１では、水温Ｔｗ、アイドルスイッチのＯＮ／ＯＦＦ等に基づいて、予め定めたキャニスタパージ許可条件か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ４０２へ進む。
Ｓ４０２では、ベース学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ４０３へ進む。すなわち、後述する図８のフロー（学習値更新手段５００）による蒸発燃料導入無し時の空燃比学習値が収束しなければ、蒸発燃料導入量がわからないため、キャニスタパージを不許可とするためである。
【００３４】
Ｓ４０３では、キャニスタパージを許可する。
Ｓ４０１，Ｓ４０２での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ４０４へ進んでキャニスタパージを不許可とする。
図８は学習値更新手段の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
Ｓ５０１では、学習値更新条件（すなわち、空燃比フィードバック制御中で、水温Ｔｗが所定値以上など）が成立しているか否かを判定し、ＹＥＳの場合のみＳ５０２以降へ進む。
【００３５】
Ｓ５０２では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαを次式により算出する。
Ｍα＝（ａ１＋ａ２）／２
尚、ａ１は最新にリーンからリッチに反転したときの直前の空燃比フィードバック補正係数αの値、ａ２は最新にリッチからリーンに反転したときの直前の空燃比フィードバック補正係数αの値である（図１２参照）。
【００３６】
Ｓ５０３では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαの基準値（１．０）からの偏差に基づき、次式に従って、学習値ＬＡＬＰＨＡを更新する。
ＬＡＬＰＨＡ＝ＬＡＬＰＨＡ＋（Ｍα−１．０）×ＧＡＩＮ
ＧＡＩＮは所定値で、０＜ＧＡＩＮ＜１であり、学習値が急に変化するのを抑えるために用いられる。
【００３７】
Ｓ５０４では、更新後のＬＡＬＰＨＡを機関回転数Ｎｅと負荷（基本燃料噴射量）Ｔｐとをパラメータとする運転領域別の学習マップの現運転領域位置に格納する。
Ｓ５０５では、更新した運転領域に対応する学習収束カウンタＣＢＳＬＴＤをカウントアップする。
【００３８】
Ｓ５０６では、過去に１回でも全領域で収束したことがあるか否かを判定し、ＹＥＳの場合はＳ５０７で所定値＝所定値１（比較的小さな値）とし、ＮＯの場合はＳ５０８で所定値＝所定値２（比較的大きな値）とする。
Ｓ５０９では、予め指定された領域の全てにおいて、学習収束カウンタＣＢＳＬＴＤがＳ５０７又はＳ５０８で設定した所定値以上か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、学習が収束したと判断し、Ｓ５１０で学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１にセットする。
【００３９】
尚、過去に１回でも全領域で収束したことがある場合に、所定値＝所定値１（比較的小さな値）としているのは、極端な場合、所定値＝０として、早く成層燃焼に移行し、パージを許可するためである。
図９は蒸発燃料導入量測定手段６００の制御内容を示しており、均質燃焼時でかつ蒸発燃料導入時に実行され、パージガスを導入している際の空燃比フィードバック補正係数の平均値と学習値との差から蒸発燃料導入時のマニホールド内の空燃比を計算により求める。
【００４０】
Ｓ６０１では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαを次式により算出する。
Ｍα＝（ａ１＋ａ２）／２
Ｓ６０２では、機関回転数Ｎｅと負荷（基本燃料噴射量）Ｔｐとをパラメータとする運転領域別の学習マップから、現運転領域の学習値ＬＡＬＰＨＡを読み出す。
【００４１】
Ｓ６０３では、吸入空気量Ｑａ、機関回転数Ｎｅ、学習値ＬＡＬＰＨＡ、空燃比フィードバック補正係数平均値Ｍα及び燃料噴射量Ｔｉから、次式に従って、蒸発燃料導入後マニホールド内空燃比（パージ空燃比）ＡＦＲＥＶＰを算出する。
ＡＦＲＥＶＰ＝（Ｑａ×ｋ２／Ｎｅ）／（（ＬＡＬＰＨＡ−Ｍα）×Ｔｉ）
ここで、（ＬＡＬＰＨＡ−Ｍα）×Ｔｉで、１シリンダ当たりの蒸発燃料量が算出され、Ｑａ×Ｋ２／Ｎｅ（但し、ｋ２は定数）で、１シリンダ当たりの空気量が算出されるので、本式でパージ空燃比が算出される。よって、この部分がパージ空燃比推定手段に相当する。
【００４２】
図１０は蒸発燃料導入量変更手段７００の制御内容を示しており、成層燃焼時に実行される。
Ｓ７０１では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰと第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１及び第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２（ＳＬＥＶＰ１＜ＳＬＥＶＰ２）とを比較し、ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２か否かを判定する。
【００４３】
ＹＥＳ（ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２）の場合は、Ｓ７０３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。
ＮＯの場合は、Ｓ７０２で触媒温度ＴＣＡＴが所定値（ＳＬＴＣＡＴ）以上か否かを判定する。
ここで、ＹＥＳの場合は、Ｓ７０３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。触媒が十分暖まっていれば、ＨＣは浄化されるとして、大量パージを許可するからである。
【００４４】
ここでも、ＮＯの場合は、Ｓ７０４でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰを次式により算出する。
ＫＥＶＰ＝ＡＦＲＥＶＰ／ＳＬＥＶＰ２
ＫＥＶＰにより、パージ弁開度を補正し、パージ空燃比をＳＬＥＶＰ２以下に設定するためである。
【００４５】
Ｓ７０５では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹを算出する。
Ｓ７０６では、次式のごとく、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹをパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰにより補正して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、パージ弁を制御する。
【００４６】
ＥＶＰＤＴＹ＝ＢＳＤＴＹ×ＫＥＶＰ
このように、蒸発燃料導入量変更手段７００は、測定したパージ空燃比に応じてパージを許可し、パージ空燃比が第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあると判断したら、パージ弁を絞ってパージ空燃比が第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２よりも薄くなるよう制御する（図１３参照）。また、触媒温度が所定値以上であれば、ＨＣの悪化は少ないと判断し、通常のパージを許可するのである。従って、この部分がパージ判断手段に相当する。
【００４７】
図１１は均質燃焼時パージ弁開度算出手段８００の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
Ｓ８０１では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを直接算出して、パージ弁を制御する。
次に第２実施形態について説明する。
【００４８】
第２実施形態の制御ブロック図は第１実施形態（図３）と同じであり、成層燃焼許可手段１００の制御内容のみが異なる。
図１４は第２実施形態の成層燃焼許可手段の制御内容を示している。
Ｓ１０１〜Ｓ１０３については、第１実施形態（図４）と同じであるが、これらの全てでＹＥＳの場合に、Ｓ１０４へ進む。
【００４９】
Ｓ１０４では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰと第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１及び第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２（ＳＬＥＶＰ１＜ＳＬＥＶＰ２）とを比較し、ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２か否かを判定する。
ＹＥＳ（ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２）の場合は、Ｓ１０５へ進む。すなわち、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰが第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあるとき（ＳＬＥＶＰ１＜ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ２のとき）に、成層燃焼を不許可とするためである。
【００５０】
Ｓ１０５では、成層燃焼を許可する。
Ｓ１０１〜Ｓ１０４での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ１０６へ進んで成層燃焼を不許可とする。
このように、本実施形態では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰが第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあるときに、成層燃焼を禁止している。燃費よりもパージを優先させるためである。
【００５１】
次に第３実施形態について説明する。
第３実施形態の制御ブロック図は図１５に示しており、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００、蒸発燃料導入量予測手段６５０、蒸発燃料導入量変更手段（導入禁止手段）７５０を含んで構成される。
ここで、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００の制御内容は、図４（又は図１４）、図５、図６に示した通りである。
【００５２】
図１６は第３実施形態の蒸発燃料導入量予測手段の制御内容を示している。
Ｓ６５１では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、出力する。すなわち、所定パージ率でパージを行う。
Ｓ６５２では、所定時間経過したかを判定し、所定時間経過したときに次のＳ６５３へ進む。すなわち、パージの影響が出るまでディレイする。
【００５３】
Ｓ６５３では、排気通路に配設したＨＣセンサの出力ＨＣＳＥＮを読込み、パージ有り時の検出値ＨＣＳＥＮ１＝ＨＣＳＥＮとして記憶保持する。
Ｓ６５４では、パージ弁が全閉となるように、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹ＝０として、出力する。すなわち、パージをカットする。
Ｓ６５５では、所定時間経過したかを判定し、所定時間経過したときに次のＳ６５６へ進む。すなわち、パージカットの影響が出るまでディレイする。
【００５４】
Ｓ６５６では、排気通路に配設したＨＣセンサの出力ＨＣＳＥＮを読込み、パージ無し時の検出値ＨＣＳＥＮ２＝ＨＣＳＥＮとして記憶保持する。
Ｓ５６７では、パージ有り時のＨＣセンサ検出値ＨＣＳＥＮ１とパージ無し時のＨＣセンサ検出値ＨＣＳＥＮ２との差分ＤＨＣ＝ＨＣＳＥＮ１−ＨＣＳＥＮ２を算出する。
【００５５】
この差分ＤＨＣが大のときは、パージ濃度がＮＧ領域であり、小のときは、パージ濃度がＯＫ領域である。従って、この部分がパージ濃度推定手段に相当する。
図１７は第３実施形態の蒸発燃料導入量変更手段（導入禁止手段）の制御内容を示している。
【００５６】
Ｓ７５１では、前記差分ＤＨＣが所定値（ＳＬＨＣ）以下か否かを判定する。
ＹＥＳ（ＤＨＣ＜ＳＬＨＣ）の場合は、Ｓ７５３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。
ＮＯの場合は、Ｓ７５２で触媒温度ＴＣＡＴが所定値（ＳＬＴＣＡＴ）以上か否かを判定する。
【００５７】
ここで、ＹＥＳの場合は、Ｓ７５３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。触媒が十分暖まっていれば、ＨＣは浄化されるとして、大量パージを許可するからである。
ここでも、ＮＯの場合は、パージカットのため、Ｓ７５４でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝０に設定する。
【００５８】
Ｓ７５５では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹを算出する。
Ｓ７５６では、次式のごとく、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹをパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰにより補正して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、パージ弁を制御する。
【００５９】
ＥＶＰＤＴＹ＝ＢＳＤＴＹ×ＫＥＶＰ
このようにして、パージ有り時と無し時のＨＣセンサ検出値の差分ＤＨＣに応じて、該差分ＤＨＣが大きいときは、パージ弁を閉じて、パージを禁止する。但し、触媒温度が所定値以上であれば、ＨＣの悪化は少ないと判断し、通常のパージを許可するのである。従って、この部分がパージ判断手段に相当する。
【００６０】
このように、ＨＣセンサの使用により、空燃比フィードバック制御中でなくてもパージ空燃比を予測でき、通常空燃比フィードバック制御を行わずに大幅なリーン空燃比へオープン制御される成層燃焼を継続させつつ、パージの可否を判断できるため、更なる燃費の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図３】第１及び第２実施形態の制御ブロック図
【図４】成層燃焼許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図５】均質燃焼手段の制御内容を示すフローチャート
【図６】成層燃焼手段の制御内容を示すフローチャート
【図７】蒸発燃料導入許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図８】学習値更新手段の制御内容を示すフローチャート
【図９】蒸発燃料導入量測定手段の制御内容を示すフローチャート
【図１０】蒸発燃料導入量変更手段の制御内容を示すフローチャート
【図１１】ストイキ時パージ弁開度算出手段の制御内容を示すフローチャート
【図１２】空燃比フィードバック制御の補足図
【図１３】本発明の作用を示す図
【図１４】第２実施形態の成層燃焼許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図１５】第３実施形態の制御ブロック図
【図１６】第３実施形態の蒸発燃料導入量予測手段の制御内容を示すフローチャート
【図１７】第３実施形態の蒸発燃料導入量変更手段の制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
１機関
２エアクリーナ
３吸気通路
４スロットル弁
５燃料噴射弁
６点火栓
７排気通路
８触媒
９燃料タンク
１０キャニスタ
１１蒸発燃料導入管
１２逆止弁
１３新気導入口
１４パージ通路
１５パージ弁
２０コントロールユニット
２１クランク角センサ
２２エアフローメータ
２３スロットルセンサ
２４水温センサ
２５Ｏ_２センサ
２６触媒温度センサ
２７ＨＣセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporative fuel treatment apparatus for an internal combustion engine, particularly a direct injection spark ignition internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A conventional evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine controls a purge of evaporative fuel by interposing a canister that adsorbs evaporative fuel generated in a fuel tank and a purge path of evaporative fuel from the canister to an engine intake passage. And a purge valve.
On the other hand, in recent years, a direct-injection spark-ignition internal combustion engine has attracted attention. In this engine, the combustion system is switched according to the engine operating conditions, that is, by injecting fuel in the intake stroke, thereby injecting into the combustion chamber. It is common to switch control between homogeneous combustion, which is performed by forming a homogeneous combustible mixture, and stratified combustion, where fuel is injected in a compression stroke and the combustible mixture is unevenly distributed in a specific range in the combustion chamber. Is.
[0003]
Here, when canister purge is performed during stratified combustion, if it is supplied to the center of the combustion chamber, it will burn, and CO ₂ , H ₂ Although the non-combustible air-fuel ratio purge gas supplied to the periphery of the combustion chamber is discharged without contributing to combustion and discharged into the atmosphere as a large amount of HC. In the apparatus described in Japanese Patent No. 5-223017, canister purge is prohibited during stratified combustion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if canister purge is uniformly prohibited during stratified combustion, the chance of canister purge decreases, the canister tends to fill up, the chance of releasing evaporated fuel to the atmosphere increases, and problems such as air pollution and gasoline odor occur. .
As a means for solving the above problem, it is conceivable to increase the capacity of the canister, but this leads to an increase in cost.
[0005]
In view of such a point, the present invention aims to enable purge as much as possible rather than prohibiting canister purge uniformly during stratified combustion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is a direct-injection spark-ignition internal combustion engine that performs stratified combustion by making a combustible mixture unevenly distributed in a specific range in a combustion chamber under predetermined operating conditions, FIG. 1 shows a canister that adsorbs evaporated fuel generated in a tank and a purge valve that is interposed in the purge passage of evaporated fuel from the canister to the engine intake passage and controls the purge of evaporated fuel. By evaporative fuel purged from the canister during stratified combustion Said Based on the estimated air-fuel ratio estimating means for estimating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in a region other than the specified range, whether or not to purge the fuel vapor by the purge valve during stratified combustion is determined based on the estimated air-fuel ratio And an evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine.
[0007]
In the invention according to claim 2, the purge determining means permits purging at the time of stratified combustion when the estimated air-fuel ratio is richer than the first predetermined air-fuel ratio.
In the invention according to claim 3, the purge determining means is configured to perform purge during stratified combustion when the estimated air-fuel ratio is leaner than the second predetermined air-fuel ratio leaner than the first predetermined air-fuel ratio. Allow.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, the purge determining means is configured such that when the estimated air-fuel ratio is leaner than the first predetermined air-fuel ratio and richer than the second predetermined air-fuel ratio (that is, the first (Between the predetermined air-fuel ratio and the second predetermined air-fuel ratio), the purge valve is allowed to purge at the time of stratified combustion after limiting the opening of the purge valve from the normal opening.
In the invention according to claim 5, when the air-fuel ratio estimated by the purge air-fuel ratio estimating means is leaner than the first predetermined air-fuel ratio and richer than the second predetermined air-fuel ratio, stratified combustion is performed. Prohibiting and providing means for forming a homogeneous combustible air-fuel mixture in the combustion chamber for homogeneous combustion.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, the purge determining means performs purge during stratified combustion when the temperature of the exhaust gas purification catalyst interposed in the exhaust passage of the engine is equal to or higher than a predetermined value regardless of the estimated air-fuel ratio. Allow.
In the invention according to claim 7, the purge air-fuel ratio estimation means is an air-fuel ratio sensor (generally O ₂ An air-fuel ratio feedback control means for setting an air-fuel ratio feedback correction value (generally an air-fuel ratio feedback correction coefficient) for the fuel injection amount based on a detection value of the sensor) and feedback-controlling the average air-fuel ratio in the combustion chamber to the target air-fuel ratio Based on the air-fuel ratio feedback correction value at the time of purge execution and non-execution, the fuel vapor purged from the canister during stratified combustion Said The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in a region other than the specific range is estimated.
[0010]
In the invention according to claim 8, the direct-injection spark-ignition internal combustion engine is configured to form a homogeneous combustible air-fuel mixture in a combustion chamber and perform homogeneous combustion under the conditions other than the predetermined operating conditions, and the purge The air-fuel ratio estimation means sets the air-fuel ratio feedback correction value for the fuel injection amount based on the detected value of the air-fuel ratio sensor disposed in the engine exhaust passage during homogeneous combustion, and sets the air-fuel ratio in the combustion chamber to the target air By using air-fuel ratio feedback control means for feedback control to the fuel ratio, the fuel vapor purged from the canister during stratified combustion is based on the air-fuel ratio feedback correction values during purge execution and non-execution during homogeneous combustion. Said The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in a region other than the specific range is estimated.
[0011]
The invention according to claim 9 includes means for forcibly performing homogeneous combustion at a predetermined timing during stratified combustion.
In the invention according to claim 10, the purge air-fuel ratio estimating means is based on the evaporated fuel purged from the canister during stratified combustion based on the detection value of the HC sensor arranged in the engine exhaust passage. Said The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in a region other than the specific range is estimated.
[0012]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the air-fuel ratio (purge air-fuel ratio) of the air-fuel mixture formed in the region other than the specific range by the evaporated fuel purged from the canister during stratified combustion is estimated, and based on this, the stratification is performed. By determining whether or not the evaporated fuel is purged by the purge valve at the time of combustion, purging when purging is possible even at the time of stratified combustion can solve problems such as air pollution and gasoline odor.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, when the purge air-fuel ratio is richer than the first predetermined air-fuel ratio, the flame reaches the vicinity of the combustion chamber, and the deterioration of HC is small. By allowing this, the opportunity for purging can be increased.
According to the third aspect of the present invention, when the purge air-fuel ratio is leaner than the second predetermined air-fuel ratio, the amount of HC increase is small and there is no problem in exhaust performance, so purge during stratified combustion is permitted. As a result, the number of purge opportunities can be increased.
[0014]
According to the fourth aspect of the invention, when the purge air-fuel ratio is between the first predetermined air-fuel ratio and the second predetermined air-fuel ratio, the opening of the purge valve is limited more than the normal opening. By permitting purge during stratified combustion, the opportunity for purging can be increased while suppressing the amount of HC emission compared to when purging is prohibited.
According to the fifth aspect of the present invention, when the purge air-fuel ratio is between the first predetermined air-fuel ratio and the second predetermined air-fuel ratio, stratified combustion is prohibited and homogeneous combustion is performed. Purge can be prioritized over fuel consumption.
[0015]
According to the sixth aspect of the invention, when the catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined value, it can be determined that the deterioration of HC is small. Therefore, the purge opportunity is permitted by allowing the purge during the stratified combustion regardless of the purge air-fuel ratio. Can be increased.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to estimate the purge air-fuel ratio without adding a special sensor by estimating the purge air-fuel ratio based on the air-fuel ratio feedback correction value at the time of purging and when not performing the purging. become.
[0016]
According to the eighth aspect of the invention, on the premise of switching between homogeneous combustion and stratified combustion, the purge air-fuel ratio at the time of stratified combustion is determined based on the air-fuel ratio feedback correction values at the time of purge execution and non-executed at the time of homogeneous combustion. By estimating, accurate estimation can be performed without adding a special sensor. In particular, during homogeneous combustion, the fuel supplied from the fuel injection valve and the evaporated fuel purged from the canister form a homogeneous mixture, and the air-fuel ratio of the mixture is accurately reflected in the exhaust air-fuel ratio. The purge air-fuel ratio can be estimated with extremely high accuracy based on the air-fuel ratio feedback correction value at the time of purge execution and at the time of non-execution. In addition, when controlling the air-fuel ratio at the time of homogeneous combustion to stoichiometric, the estimation of the purge air-fuel ratio using the air-fuel ratio feedback correction value is less expensive than the wide-range air-fuel ratio sensor. ₂ Can be implemented with sensors.
[0017]
According to the ninth aspect of the present invention, the opportunity for estimating the purge air-fuel ratio can be increased by forcibly performing homogeneous combustion at a predetermined timing during stratified combustion.
According to the invention of claim 10, by using the HC sensor for estimating the purge air-fuel ratio, the purge air-fuel ratio can be estimated even during the air-fuel ratio feedback control, and good control is possible.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 2 is a system diagram of an internal combustion engine showing an embodiment of the present invention. First, this will be described.
Air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine 1 mounted on the vehicle under the control of the throttle valve 4 from the air cleaner 2 through the intake passage 3.
[0019]
An electromagnetic fuel injection valve (injector) 5 is provided to inject fuel (gasoline) directly into the combustion chamber.
The fuel injection valve 5 is energized to the solenoid by an injection pulse signal output in the intake stroke or the compression stroke in synchronization with the engine rotation from the control unit 20 to open the valve, and injects fuel adjusted to a predetermined pressure. It is like that. In the case of intake stroke injection, the injected fuel diffuses into the combustion chamber to form a homogeneous mixture, and in the case of compression stroke injection, a stratified mixture is intensively formed around the spark plug 6. Based on the ignition signal from the control unit 20, the ignition plug 6 ignites and burns (homogeneous combustion or stratified combustion). Here, an example is shown in which the air-fuel ratio is controlled to stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) in the case of homogeneous combustion, and the air-fuel ratio is controlled to be lean in the case of stratified combustion. Control may be performed separately for stoichiometric and lean.
[0020]
Exhaust gas from the engine 1 is discharged from an exhaust passage 7, and an exhaust purification catalyst 8 is interposed in the exhaust passage 7.
Further, a canister 10 is provided as an evaporative fuel processing device in order to process evaporative fuel generated from the fuel tank 9. The canister 10 is a sealed container filled with an adsorbent such as activated carbon, and an evaporated fuel introduction pipe 11 from the fuel tank 9 is connected via a check valve 12. Therefore, the evaporated fuel generated in the fuel tank 9 while the engine 1 is stopped is guided to the canister 10 through the evaporated fuel introduction pipe 11 and adsorbed thereto.
[0021]
The canister 10 is also formed with a fresh air inlet 13 and a purge passage 14 is led out. The purge passage 14 is connected to the downstream side of the throttle valve 4 (intake manifold) of the intake passage 3 via the purge valve 15. The purge valve 15 is opened by a signal output from the control unit 20 under a predetermined condition during the operation of the engine 1. Accordingly, when the engine 1 is started and the purge permission condition is satisfied, the purge valve 15 is opened, and the suction negative pressure of the engine 1 acts on the canister 10. As a result, the air introduced from the fresh air inlet 13 causes the canister 10 to The evaporated fuel adsorbed by the adsorbent is desorbed, and the purge gas containing the desorbed evaporated fuel is sucked through the purge passage 14 downstream of the throttle valve 4 of the intake passage 3, and then the combustion chamber of the engine 1. Is burned.
[0022]
The control unit 20 includes a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like, receives input signals from various sensors, performs arithmetic processing based on the signals, and performs fuel processing. The operation of the injection valve 5, spark plug 6, purge valve 15 and the like is controlled.
As the various sensors, a crank angle sensor 21 for detecting the crankshaft rotation of the engine 1 is provided, and the engine speed Ne can be detected from the signal.
[0023]
In addition, an air flow meter 22 for detecting the intake air amount (flow rate) Qa upstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3 and a throttle sensor 23 for detecting the opening TVO of the throttle valve 4 (ON when the throttle valve 4 is fully closed). A temperature sensor 24 for detecting the coolant temperature Tw of the engine 1, and a signal corresponding to the rich / lean exhaust air / fuel ratio at the exhaust passage 7. ₂ A sensor 25, a catalyst temperature sensor 26 for detecting the temperature TCAT of the catalyst 8, and the like are provided. In the case of a third embodiment to be described later, an HC sensor 27 for detecting the HC concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 7 and used.
[0024]
Next, control performed by the microcomputer in the control unit 20 will be described with reference to the control block of FIG. 3 and the flowcharts of FIGS. 4 to 11 (first embodiment).
As shown in the control block diagram of FIG. 3, stratified combustion permission means 100, homogeneous combustion means 200, stratified combustion means 300, evaporated fuel introduction permission means 400, learned value update means 500, evaporated fuel introduction amount measurement means 600, evaporated fuel It includes an introduction amount changing means 700 and a homogeneous combustion purge valve opening degree calculating means 800.
[0025]
FIG. 4 shows the control contents of the stratified combustion permission means 100.
In S101, based on the engine speed Ne, the load (basic fuel injection amount Tp), the water temperature Tw, etc., it is determined whether or not a predetermined stratified combustion condition is satisfied. If YES, the process proceeds to S102.
In S102, it is determined whether or not the base learning convergence flag FBSLTD = 1. If YES, the process proceeds to S103. That is, if the air-fuel ratio learning value when no evaporative fuel is introduced according to the flow of FIG. 8 (learning value updating means 500) described later does not converge, the amount of evaporative fuel introduced is not known, and stratified combustion is not permitted. .
[0026]
In S103, it is determined whether or not the evaporation concentration determination is being executed. If YES, the process proceeds to S105. That is, because homogeneous combustion is performed at predetermined intervals for measuring the amount of fuel vapor introduced, stratified combustion is not permitted even during evaporation concentration determination.
In S105, stratified combustion is permitted.
If any of the determinations in S101 to S103 is NO, the process proceeds to S106 and stratified combustion is not permitted.
[0027]
FIG. 5 shows the control contents of the homogeneous combustion means 200, which is executed when stratified combustion is not permitted.
In S201, the intake air amount Qa and the engine speed Ne are detected.
In S202, the basic fuel injection amount Tp corresponding to the stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) is calculated from the intake air amount Qa and the engine speed Ne according to the following equation.
[0028]
Tp = K × Qa / Ne (where K is a constant)
In S203, the air-fuel ratio feedback control is performed. ₂ Based on the signal from the sensor, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set by known proportional integral control (see FIG. 12). That is, O ₂ Rich / lean is determined based on the signal from the sensor, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is increased by a predetermined proportional amount P when rich-to-lean is reversed, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is increased by a predetermined integral I during subsequent lean. Increase by 1 (I << P). The air-fuel ratio feedback correction coefficient α is decreased by a predetermined proportional amount P when lean → rich is reversed, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is decreased by a predetermined integral amount I at the subsequent rich time. When the air-fuel ratio is made lean during homogeneous combustion and this air-fuel ratio is feedback controlled, the above-mentioned O ₂ The sensor may be a wide area air-fuel ratio sensor.
[0029]
In next S204, the fuel injection amount Ti for homogeneous combustion is calculated from the basic fuel injection amount Tp and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α according to the following equation.
Ti = Tp × α
When the fuel injection amount Ti is calculated, an injection pulse signal having a pulse width corresponding to this Ti is output to the fuel injection valve at a predetermined timing in the intake stroke, and fuel injection is performed.
[0030]
FIG. 6 shows the control contents of the stratified combustion means 300, which is executed when stratified combustion is permitted.
In S301, the intake air amount Qa and the engine speed Ne are detected.
In S302, the basic fuel injection amount Tp corresponding to the stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) is calculated from the intake air amount Qa and the engine speed Ne according to the following equation.
[0031]
Tp = K × Qa / Ne (where K is a constant)
In S303, the fuel injection amount Ti for obtaining the target air-fuel ratio for stratified combustion is calculated from the basic fuel injection amount Tp and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α according to the following equation.
Ti = (14.7 / target air-fuel ratio) × Tp × α
In this case, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is clamped to the previous value or the reference value (1.0). That is, in this example, air-fuel ratio feedback control is not performed during stratified combustion, and the air-fuel ratio is controlled to a lean air-fuel ratio of, for example, around 40 by open control.
[0032]
When the fuel injection amount Ti is calculated, an injection pulse signal having a pulse width corresponding to this Ti is output to the fuel injection valve at a predetermined timing in the compression stroke, and fuel injection is performed.
FIG. 7 shows the control contents of the evaporative fuel introduction permission means 400, which is executed during homogeneous combustion.
[0033]
In S401, based on the water temperature Tw, ON / OFF of the idle switch, etc., it is determined whether or not a predetermined canister purge permission condition is satisfied. If YES, the process proceeds to S402.
In S402, it is determined whether or not the base learning convergence flag FBSLTD = 1. If YES, the process proceeds to S403. That is, if the air-fuel ratio learning value when no evaporated fuel is introduced by the flow of FIG. 8 (learned value updating means 500) described later is not converged, the amount of evaporated fuel introduced is not known, and canister purge is not permitted. .
[0034]
In S403, canister purge is permitted.
If any of the determinations in S401 and S402 is NO, the process proceeds to S404 and canister purge is not permitted.
FIG. 8 shows the control contents of the learning value updating means, which is executed during homogeneous combustion.
In S501, it is determined whether or not a learning value update condition (that is, during air-fuel ratio feedback control, the water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined value, etc.) is determined.
[0035]
In S502, the average value Mα of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is calculated by the following equation.
Mα = (a1 + a2) / 2
Here, a1 is the value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α immediately before the latest inversion from lean to rich, and a2 is the value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α immediately before the latest inversion from rich to lean ( (See FIG. 12).
[0036]
In S503, the learning value LALPHA is updated according to the following equation based on the deviation of the average value Mα of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α from the reference value (1.0).
LALPHA = LALPHA + (Mα−1.0) × GAIN
GAIN is a predetermined value, 0 <GAIN <1, and is used to suppress a sudden change in the learning value.
[0037]
In S504, the updated LALPHA is stored in the current operation region position of the learning map for each operation region using the engine speed Ne and the load (basic fuel injection amount) Tp as parameters.
In S505, the learning convergence counter CBSLTD corresponding to the updated operation region is counted up.
[0038]
In S506, it is determined whether or not the entire region has converged even once in the past. If YES, the predetermined value = predetermined value 1 (relatively small value) is set in S507, and if NO, the predetermined value is determined in S508. Value = predetermined value 2 (relatively large value).
In S509, it is determined whether or not the learning convergence counter CBSLTD is greater than or equal to the predetermined value set in S507 or S508 in all the pre-designated areas. If YES, it is determined that learning has converged, and learning convergence is performed in S510. Set the flag FBSLTD = 1.
[0039]
Note that when there has been convergence in the entire region even once in the past, the predetermined value = predetermined value 1 (relatively small value) is set to the predetermined value = 0 in the extreme case, and shifts to stratified combustion quickly. This is to allow purge.
FIG. 9 shows the control contents of the evaporative fuel introduction amount measuring means 600, which is executed at the time of homogeneous combustion and evaporative fuel introduction, and the average value and learning value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient when the purge gas is introduced. From the difference, the air-fuel ratio in the manifold when evaporative fuel is introduced is obtained by calculation.
[0040]
In S601, the average value Mα of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is calculated by the following equation.
Mα = (a1 + a2) / 2
In S602, the learning value LALPHA of the current operation region is read from the learning region-specific learning map using the engine speed Ne and the load (basic fuel injection amount) Tp as parameters.
[0041]
In S603, from the intake air amount Qa, the engine speed Ne, the learned value LALPHA, the air-fuel ratio feedback correction coefficient average value Mα, and the fuel injection amount Ti, according to the following equation, the air-fuel ratio (purge air-fuel ratio) AFREVP in the post-evaporated fuel introduction Is calculated.
AFREVP = (Qa × k2 / Ne) / ((LALPHA−Mα) × Ti)
Here, the vaporized fuel amount per cylinder is calculated by (LALPHA-Mα) × Ti, and the air amount per cylinder is calculated by Qa × K2 / Ne (where k2 is a constant). The purge air-fuel ratio is calculated by the equation. Therefore, this part corresponds to the purge air-fuel ratio estimating means.
[0042]
FIG. 10 shows the control contents of the evaporated fuel introduction amount changing means 700, which is executed during stratified combustion.
In S701, the purge air-fuel ratio AFREVP is compared with the first predetermined air-fuel ratio SLEVP1 and the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2 (SLEVP1 <SLEVP2) to determine whether AFREVP <SLEVP1 or AFREVP> SLEVP2.
[0043]
If YES (AFREVP <SLEVP1 or AFREVP> SLEVP2), the purge valve opening correction coefficient KEVP = 1 (no correction) is set in S703.
If NO, it is determined in S702 whether the catalyst temperature TCAT is equal to or higher than a predetermined value (SLTCAT).
If YES, the purge valve opening correction coefficient KEVP = 1 (no correction) is set in S703. This is because if the catalyst is sufficiently warm, HC is purified and a large purge is permitted.
[0044]
Again, in the case of NO, the purge valve opening correction coefficient KEVP is calculated by the following equation in S704.
KEVP = AFREVP / SLEVP2
This is because the purge valve opening is corrected by KEVP and the purge air-fuel ratio is set to SLEVP2 or less.
[0045]
In S705, the basic purge valve opening degree BSDTY is calculated from the intake air amount Qa with reference to a table.
In S706, the basic purge valve opening degree BSDTY is corrected by the purge valve opening degree correction coefficient KEVP, the purge valve opening degree EVPDTY is calculated, and the purge valve is controlled as in the following equation.
[0046]
EVPDTY = BSDTY × KEVP
Thus, the evaporated fuel introduction amount changing means 700 permits purging according to the measured purge air-fuel ratio, and the purge air-fuel ratio is between the first predetermined air-fuel ratio SLEVP1 and the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2. If it is determined, the purge valve is throttled to control the purge air-fuel ratio to be thinner than the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2 (see FIG. 13). Further, if the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the deterioration of HC is small, and normal purge is permitted. Therefore, this portion corresponds to the purge determination means.
[0047]
FIG. 11 shows the control contents of the purge valve opening degree calculation means 800 during homogeneous combustion, which is executed during homogeneous combustion.
In S801, the purge valve opening EVPDTY is directly calculated from the intake air amount Qa with reference to the table, and the purge valve is controlled.
Next, a second embodiment will be described.
[0048]
The control block diagram of the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 3), and only the control content of the stratified combustion permission means 100 is different.
FIG. 14 shows the control contents of the stratified combustion permission means of the second embodiment.
S101 to S103 are the same as those in the first embodiment (FIG. 4), but if all of these are YES, the process proceeds to S104.
[0049]
In S104, the purge air-fuel ratio AFREVP is compared with the first predetermined air-fuel ratio SLEVP1 and the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2 (SLEVP1 <SLEVP2) to determine whether AFREVP <SLEVP1 or AFREVP> SLEVP2.
If YES (AFREVP <SLEVP1 or AFREVP> SLEVP2), the process proceeds to S105. That is, when the purge air-fuel ratio AFREVP is between the first predetermined air-fuel ratio SLEVP1 and the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2 (when SLEVP1 <AFREVP <SLEVP2), stratified combustion is not permitted.
[0050]
In S105, stratified combustion is permitted.
If any of the determinations in S101 to S104 is NO, the process proceeds to S106 and stratified combustion is not permitted.
Thus, in this embodiment, stratified combustion is prohibited when the purge air-fuel ratio AFREVP is between the first predetermined air-fuel ratio SLEVP1 and the second predetermined air-fuel ratio SLEVP2. This is because purge is prioritized over fuel consumption.
[0051]
Next, a third embodiment will be described.
The control block diagram of the third embodiment is shown in FIG. 15, and the stratified combustion permission means 100, the homogeneous combustion means 200, the stratified combustion means 300, the evaporated fuel introduction amount prediction means 650, the evaporated fuel introduction amount change means (introduction prohibition means) ) 750.
Here, the control contents of the stratified combustion permission means 100, the homogeneous combustion means 200, and the stratified combustion means 300 are as shown in FIG. 4 (or FIG. 14), FIG. 5, and FIG.
[0052]
FIG. 16 shows the control contents of the evaporative fuel introduction amount prediction means of the third embodiment.
In S651, the purge valve opening EVPDTY is calculated from the intake air amount Qa with reference to the table and output. That is, purging is performed at a predetermined purge rate.
In S652, it is determined whether a predetermined time has elapsed, and when the predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next S653. In other words, the delay is made until the influence of purging occurs.
[0053]
In S653, the output HCSEN of the HC sensor disposed in the exhaust passage is read and stored as a detection value HCSEN1 = HCSEN when purge is present.
In S654, the purge valve opening EVPDTY = 0 is output so that the purge valve is fully closed. That is, the purge is cut.
In S655, it is determined whether a predetermined time has elapsed, and when the predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next S656. That is, the delay is made until the influence of the purge cut occurs.
[0054]
In S656, the output HCSEN of the HC sensor disposed in the exhaust passage is read and stored as a detection value HCSEN2 = HCSEN when there is no purge.
In S567, the difference DHC = HCSEN1-HCSEN2 between the HC sensor detection value HCSEN1 with purge and the HC sensor detection value HCSEN2 without purge is calculated.
[0055]
When the difference DHC is large, the purge concentration is in the NG region, and when it is small, the purge concentration is in the OK region. Therefore, this portion corresponds to the purge concentration estimating means.
FIG. 17 shows the control contents of the evaporated fuel introduction amount changing means (introduction prohibiting means) of the third embodiment.
[0056]
In S751, it is determined whether or not the difference DHC is equal to or less than a predetermined value (SLHC).
If YES (DHC <SLHC), the purge valve opening correction coefficient KEVP = 1 (no correction) is set in S753.
If NO, it is determined in S752 whether or not the catalyst temperature TCAT is equal to or higher than a predetermined value (SLTCAT).
[0057]
If YES, the purge valve opening correction coefficient KEVP = 1 (no correction) is set in S753. This is because if the catalyst is sufficiently warm, HC is purified and a large purge is permitted.
Here again, in the case of NO, the purge valve opening correction coefficient KEVP = 0 is set in S754 for purge cut.
[0058]
In S755, the basic purge valve opening degree BSDTY is calculated from the intake air amount Qa with reference to a table.
In S756, the basic purge valve opening BSDTY is corrected by the purge valve opening correction coefficient KEVP as in the following equation, the purge valve opening EVPDTY is calculated, and the purge valve is controlled.
[0059]
EVPDTY = BSDTY × KEVP
In this way, when the difference DHC is large according to the difference DHC between the detected values of the HC sensor with and without the purge, the purge valve is closed and the purge is prohibited. However, if the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the deterioration of HC is small, and normal purge is permitted. Therefore, this portion corresponds to the purge determination means.
[0060]
Thus, by using the HC sensor, the purge air-fuel ratio can be predicted even when the air-fuel ratio feedback control is not being performed, and the stratified combustion that is open-controlled to a large lean air-fuel ratio is continued without performing the normal air-fuel ratio feedback control. On the other hand, since it is possible to determine whether or not purge is possible, the fuel efficiency is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of an internal combustion engine showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control block diagram of the first and second embodiments.
FIG. 4 is a flowchart showing the control contents of the stratified combustion permission means.
FIG. 5 is a flowchart showing the control content of the homogeneous combustion means.
FIG. 6 is a flowchart showing the control contents of the stratified combustion means.
FIG. 7 is a flowchart showing the control contents of the evaporated fuel introduction permission means.
FIG. 8 is a flowchart showing the control content of learning value update means.
FIG. 9 is a flowchart showing the control contents of the evaporative fuel introduction amount measuring means.
FIG. 10 is a flowchart showing the control contents of the evaporative fuel introduction amount changing means.
FIG. 11 is a flowchart showing the control contents of a stoichiometric purge valve opening degree calculation means;
FIG. 12 is a supplementary diagram of air-fuel ratio feedback control.
FIG. 13 is a diagram showing the operation of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing the control contents of the stratified combustion permission means of the second embodiment.
FIG. 15 is a control block diagram of the third embodiment.
FIG. 16 is a flowchart showing the control contents of the evaporated fuel introduction amount prediction means of the third embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing the control contents of the evaporated fuel introduction amount changing means of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 organization
2 Air cleaner
3 Intake passage
4 Throttle valve
5 Fuel injection valve
6 Spark plug
7 Exhaust passage
8 Catalyst
9 Fuel tank
10 Canister
11 Evaporative fuel introduction pipe
12 Check valve
13 Fresh air inlet
14 Purge passage
15 Purge valve
20 Control unit
21 Crank angle sensor
22 Air flow meter
23 Throttle sensor
24 Water temperature sensor
25 O ₂ Sensor
26 Catalyst temperature sensor
27 HC sensor

Claims

所定の運転条件にて、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて、成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関であって、
燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えるものにおいて、
成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、
推定された空燃比に基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断するパージ判断手段と、
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。A direct-injection spark ignition type internal combustion engine in which a flammable mixture is unevenly distributed in a specific range in a combustion chamber under a predetermined operating condition to perform stratified combustion,
A canister that adsorbs the evaporated fuel generated in the fuel tank, and a purge valve that is interposed in the purge passage of the evaporated fuel from the canister to the engine intake passage and controls the purge of the evaporated fuel,
A purge air-fuel ratio estimating means for estimating an air-fuel ratio of the mixture formed in a region other than the specific range by the fuel vapor purged from the canister when stratified charge combustion,
A purge determining means for determining whether or not to purge the evaporated fuel by the purge valve during stratified combustion based on the estimated air-fuel ratio;
An evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine, comprising:

前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。2. The evaporative fuel processing for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the purge determining means permits purge during stratified combustion when the estimated air-fuel ratio is richer than the first predetermined air-fuel ratio. apparatus.

前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側の第２の所定空燃比よりもリーン側のとき、成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。The purge determination means permits purge during stratified combustion when the estimated air-fuel ratio is leaner than the second predetermined air-fuel ratio leaner than the first predetermined air-fuel ratio. The evaporative fuel processing apparatus of the internal combustion engine according to claim 1 or 2.

前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、パージ弁の開度を制限した上で成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。When the estimated air-fuel ratio is leaner than the first predetermined air-fuel ratio and richer than the second predetermined air-fuel ratio, the purge determining means restricts the opening of the purge valve and stratifies combustion. The evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein purge at the time is permitted.

前記パージ空燃比推定手段により推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼を禁止し、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせる手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。When the air-fuel ratio estimated by the purge air-fuel ratio estimating means is leaner than the first predetermined air-fuel ratio and richer than the second predetermined air-fuel ratio, stratified combustion is prohibited and homogeneous in the combustion chamber. The evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for forming a combustible air-fuel mixture to perform homogeneous combustion.

前記パージ判断手段は、機関の排気通路に介装された排気浄化用触媒の温度が所定値以上のときは、推定された空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。The purge determining means permits purge during stratified combustion regardless of the estimated air-fuel ratio when the temperature of the exhaust gas purification catalyst interposed in the exhaust passage of the engine is equal to or higher than a predetermined value. The evaporative fuel processing apparatus of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.

前記パージ空燃比推定手段は、
機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の平均空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、
パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。The purge air-fuel ratio estimating means includes
Air-fuel ratio feedback control for setting the air-fuel ratio feedback correction value for the fuel injection amount based on the detected value of the air-fuel ratio sensor disposed in the engine exhaust passage, and feedback control of the average air-fuel ratio in the combustion chamber to the target air-fuel ratio Using means,
Based on the purge execution time and the air-fuel ratio feedback correction value at the time of non-execution, and characterized by estimating an air-fuel ratio of the mixture formed in a region other than the specific range by the fuel vapor purged from the canister when stratified charge combustion The evaporated fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.

前記直噴火花点火式内燃機関は、前記所定の運転条件以外にて、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせるものであり、
前記パージ空燃比推定手段は、
均質燃焼時に、機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、
均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。The direct-injection spark-ignition internal combustion engine is configured to form a homogeneous combustible air-fuel mixture in a combustion chamber and perform homogeneous combustion under conditions other than the predetermined operating conditions,
The purge air-fuel ratio estimating means includes
During homogeneous combustion, an air-fuel ratio feedback correction value for the fuel injection amount is set based on the detected value of the air-fuel ratio sensor disposed in the engine exhaust passage, and the air-fuel ratio in the combustion chamber is feedback-controlled to the target air-fuel ratio. Using the fuel ratio feedback control means,
Based on the air-fuel ratio feedback correction value when the non-runtime purge execution of the homogeneous combustion, to estimate the air-fuel ratio of the mixture formed in a region other than the specific range by the fuel vapor purged from the canister when stratified charge combustion The evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.

成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせる手段を備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。9. The evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, further comprising means for forcibly performing homogeneous combustion at a predetermined timing during stratified combustion.

前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設されたＨＣセンサの検出値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。The purge air-fuel ratio estimation means, based on the detected value of the HC sensor disposed in the engine exhaust passage, the air of the mixture formed in a region other than the specific range by the fuel vapor purged from the canister when stratified charge combustion The evaporative fuel processing apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel ratio is estimated.