JP3689126B2 - 内燃機関の蒸発燃料制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、機関の吸気系および前記キャニスタ間に設けられるパージ制御弁と、該パージ制御弁の作動を制御してキャニスタから前記吸気系へのパージガスの流量を制御するパージ制御手段と、機関の排気系に設けられる排気濃度センサと、該排気濃度センサの検出値に応じて空燃比補正係数を定める空燃比補正係数設定手段と、定められた空燃比補正係数を用いて機関への混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える内燃機関の蒸発燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかる装置は、たとえば特開昭63−45442号公報等により既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、キャニスタから吸気系へのパージが実行されているときには空燃比のリッチ化が生じるものであるが、空燃比のリッチ化にもかかわらず空燃比補正係数の下限値を一定に設定しておくと、空燃比補正係数が下限値に張りつくことによって機関に供給される混合気の空燃比が目標値からずれてしまい、オーバーリッチにより排気浄化性能が低下することになる。また排気濃度センサの検出値に応じて定まる空燃比補正係数が下限値以下となったことで、燃料供給系(燃料ポンプ、圧力レギュレータおよび燃料噴射弁等)で故障が生じたことを検出するようにしたものや、パージガス流量を減少させるようにしたものがあるが、上述のように下限値を一定に設定しておくと、キャニスタから吸気系へのパージ実行時に誤検知を生じたり、パージガス流量の減少によりキャニスタ破過を生じたりすることがある。特にキャニスタの大型化、パージガス流量の大流量化により、キャニスタからのパージ開始直後、アイドル運転の長時間放置中、ならびに長時間放置のアイドル運転直後等には、空燃比補正係数が下限値以下に低下し易く、それに伴う誤検知やキャニスタ破過が生じる可能性がある。
【0004】
そこで、上記従来のもの(特開昭63−45442号公報)では、キャニスタから吸気系へのパージが実行されているときには、空燃比補正係数の下限値を必ず低下させるようにしている。ところが、空燃比のリッチ化の程度はパージガスの濃度により変化するものであるのに対し、機関の運転状態によってはパージガスの濃度が変化するものであり、上述のようにパージ実行時には空燃比補正係数の下限値を必ず低下させるようにしたのでは、パージガスの濃度が低いときに前記下限値を低下させることがあり、目標空燃比への制御応答性が低下するという問題がある。
【0005】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、パージガスの濃度により空燃比補正係数の下限値を変化させるようにして、パージガス濃度に応じた空燃比制御範囲を設定可能とした内燃機関の蒸発燃料制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、機関の吸気系および前記キャニスタ間に設けられるパージ制御弁と、該パージ制御弁の作動を制御してキャニスタから前記吸気系へのパージガスの流量を制御するパージ制御手段と、機関の排気系に設けられる排気濃度センサと、該排気濃度センサの検出値に応じて空燃比補正係数を定める空燃比補正係数設定手段と、定められた空燃比補正係数を用いて機関への混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える内燃機関の蒸発燃料制御装置において、パージ制御弁が開弁しているときの空燃比補正係数ならびに前記パージ制御弁が閉弁しているときの空燃比補正係数に基づいてパージガス濃度を推定するパージガス濃度推定手段と、空燃比補正係数設定手段で設定される空燃比補正係数の下限値を前記パージガス濃度推定手段で推定されたパージガス濃度に応じて定める空燃比補正係数制限値設定手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
【実施例】
以下、図面により本発明の一実施例について説明する。
【0008】
図1ないし図8は本発明の一実施例を示すものであり、図1は全体構成図、図2は電子制御ユニットの主要構成部を示すブロック図、図3は空燃比補正係数算出手順の一部を示すフローチャート、図4は空燃比補正係数算出手順の残部を示すフローチャート、図5は学習値参照判定サブルーチンを示すフローチャート、図6はパージガス濃度推定手順を示すフローチャート、図7は空燃比補正係数の制限値を定める手順を示すフローチャート、図8は空燃比補正係数制限値のパージガス濃度に応じた設定マップを示す図である。
【0009】
先ず図1において、内燃機関Eが備える燃料噴射弁4には、燃料タンクTからフィルタ1および燃料ポンプ2を介して汲み上げられた燃料が燃料供給通路3を介して供給される。燃料タンクT内の上部空間にはチャージ通路8が接続されており、このチャージ通路8はキャニスタCを介してパージ通路9に接続され、該パージ通路9は機関Eにおける吸気系5のスロットル弁6よりも下流側に接続される。
【0010】
キャニスタCは、下端が開放したオープンボトム型のものであり、上下一対のフィルタ10,10と、それらのフィルタ10,10間に収納される活性炭11とを備える。而して燃料タンクT側のチャージ通路8は活性炭11の内部に開口され、内燃機関E側のパージ通路9は上側のフィルタ10よりも上方の空間に開口される。また下側のフィルタ10よりも下方の空間は大気開放通路12を介して大気に開放されている。
【0011】
チャージ通路8の途中には二方向弁13が介設されており、該二方向弁13は、燃料タンクTの内圧が大気圧よりも所定値を超えて上昇したときに開弁するとともに、燃料タンクTの内圧がキャニスタCの内圧よりも所定値を超えて低下したときに開弁して燃料タンクTおよびキャニスタC間を連通させるものである。またキャニスタCからの蒸発燃料を吸気通路5にパージする際にキャニスタC側が負圧になる場合もあるが、その場合に二方向弁13は閉弁状態に保たれる。またパージ通路9の途中には、キャニスタCから吸気系5へのパージガスの流量を制御するパージ制御弁14が介設される。
【0012】
燃料噴射弁4およびパージ制御弁14は、マイクロコンピュータから成る電子制御ユニットUによって制御されるものであり、この電子制御ユニットUには、内燃機関Eの排気中における排気濃度としての酸素濃度O2 を検出すべく内燃機関Eの排気系15に付設された排気濃度センサとしての酸素濃度センサ20、内燃機関Eの回転数NE を検出する回転数センサ21、内燃機関Eの吸気温TA を検出する吸気温センサ22、内燃機関Eの冷却水温TW を検出する水温センサ23、吸気系5におけるスロットル弁6よりも下流側の吸気圧PBGをゲージ圧で検出する第1吸気圧センサ24、大気圧PA を検出する大気圧センサ25、吸気系5におけるスロットル弁6よりも下流側の吸気圧PBAを絶対圧で検出する第2吸気圧センサ26、パージ制御弁14を駆動するバッテリの電圧VB を検出するバッテリ電圧センサ27、ならびにスロットル弁6の開度θTHを検出するスロットル開度センサ28が接続される。
【0013】
而して電子制御ユニットUは、前記各センサ20〜28からの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定電圧レベルに修正し、アナログ信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央処理回路と、該中央処理回路で実行される演算プログラムや演算結果等を記憶する記憶手段と、燃料噴射弁4、パージ制御弁14に駆動信号を出力する出力回路とを備えるものであり、前記各センサ20〜28からの信号を予め設定されたプログラムに従って演算処理し、燃料噴射弁4の燃料噴射時間をフィードバック制御あるいはオープン制御するとともに、パージ制御弁14の開閉作動を制御する。
【0014】
機関Eの停止中に、パージ制御弁14は閉弁状態にあり、この状態で燃料タンクT内の温度が上昇して内圧が上昇すると、二方向弁13が開いて燃料タンクT内の燃料蒸気がチャージ通路8を介してキャニスタCに流入して活性炭11に吸着され、外部に燃料蒸気が洩れることが防止される。しかも燃料タンクTの増大した内圧は、キャニスタCの大気開放通路12から外部に逃がされるので、燃料タンクTの内圧が過度に上昇することが防止される。また機関Eの停止中に、温度低下に伴って燃料タンクTの内圧が低下した場合には、前述と逆の経路で燃料タンクT内に外気が導入され、それにより燃料タンクTの内圧が過度に低下することが防止される。
【0015】
内燃機関Eの始動後に、パージ制御弁14によってパージ通路9を開くと、キャニスタCの大気開放通路12から吸気通路5内の負圧に応じて導入される空気が吸気通路5に吸引され、キャニスタCの活性炭11に吸着されていた燃料が前記空気に同伴して吸気通路5にパージされることになる。
【0016】
図2において、電子制御ユニットUは、パージ制御弁14の作動を制御してキャニスタCから機関Eの吸気系5へのパージガスの流量を制御するパージ制御手段30と、酸素濃度センサ20の検出値に応じて空燃比補正係数を定める空燃比補正係数設定手段31と、定められた空燃比補正係数を用いて燃料噴射弁4からの燃料噴射量を定めて機関Eへの混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段32と、パージ制御弁14の開弁時および閉弁時の信号をパージ制御手段30から受けてパージ制御弁14が開弁しているときの空燃比補正係数ならびにパージ制御弁14が閉弁しているときの空燃比補正係数に基づいてパージガス濃度を推定するパージガス濃度推定手段33と、空燃比補正係数設定手段31で設定される空燃比補正係数の下限値をパージガス濃度推定手段33で推定されたパージガス濃度に応じて定める空燃比補正係数制限値設定手段34との機能を有するものである。
【0017】
パージ制御手段30は、回転数センサ21で検出された機関Eの回転数NE 、吸気温センサ22で検出された吸気温TA 、水温センサ23で検出された冷却水温TW 、第1吸気圧センサ24で検出された吸気圧PBG、大気圧センサ25で検出された大気圧PA 、第2吸気圧センサ26で検出された吸気圧PBA、バッテリ電圧センサ27で検出されたバッテリの電圧VB 、ならびにスロットル開度センサ28で検出されたスロットル弁6の開度θTH等により定まる機関Eの運転状態に応じて、パージ制御弁14を開閉制御するものである。
【0018】
空燃比制御手段32は、機関Eの始動直後には燃料噴射弁4の燃料噴射量をオープンループ制御により制御するが、始動後には排気中の酸素濃度に応じたフィードバック制御により燃料噴射弁4の燃料噴射量を制御するものであり、フィードバック制御にあたっては、燃料噴射弁4の燃料噴射時間TOUT を次式に基づいて演算する。
【0019】
TOUT =TIN×KO2×K1 +K2
ここで、TINは機関Eの回転数NE および吸気圧PBAに応じて定まる基準時間であり、K1 ,K2 は冷却水温TW 、スロットル弁6の開度等の機関Eの運転状態を示す指標に応じて定まる補正係数および補正変数であり、機関Eの運転状態に応じた燃費特性および加速特性等の諸特性が最適になるように設定されている。したがって燃料噴射弁4の燃料噴射量は、前記燃料噴射時間TOUT および燃料供給圧力に基づいて得られることになる。
【0020】
空燃比制御手段32で実行される上記演算式のうち、空燃比補正係数KO2は、空燃比補正係数設定手段31で設定されるものであり、空燃比補正係数設定手段31は、空燃比補正係数KO2を、図3〜図5で示す手順で算出する。
【0021】
先ず図3において、第1ステップS1では、前回がオープンループ制御であったか否かを判定し、オープンループ制御であったときには図4の第18ステップS18に進み、フィードバック制御であったときには第2ステップS2において前回のスロットル開度θTHが機関Eのアイドル運転に対応して予め設定されているアイドル開度θTHI を超えるかどうかを判定し、θTH>θTHI であるときには第4ステップS4に進む。またθTH≦θTHI であったときには第3ステップS3に進み、今回のスロットル開度θTHが設定値θTHI を超えるかどうかを判定し、θTH≦θTHI であったときには第4ステップS4に、θTH>θTHI であったときには図4の第12ステップS12に進む。すなわち前回のスロットル開度θTHがアイドル開度θTHI を超えていたとき、ならびに前回のスロットル開度θTHがアイドル開度θTHI 以下であって今回のスロットル開度θTHもアイドル開度θTHI 以下であるときには第4ステップS4に進み、前回のスロットル開度θTHがアイドル開度θTHI 以下であっても今回のスロットル開度θTHがアイドル開度θTHI を超えるときには第12ステップS12に進むことになる。
【0022】
第4ステップS4では、酸素濃度O2 を検出する酸素濃度センサ20の出力レベルが反転したか否かを検出し、反転した場合には第5ステップS5において空燃比補正係数KO2のP項を計算し、その計算結果に基づいて第6ステップS6では空燃比補正係数KO2のリミットチェックを行なう。
【0023】
次の第7ステップS7では、アイドル運転状態にあるときの空燃比補正係数KO2の学習値であるKREF0、ならびにアイドル運転以外の運転状態での学習値であるKREF1をそれぞれ演算し、その後の第8ステップS8でKREFO,KREF1のリミットチェックを実行する。
【0024】
第4ステップS4で酸素濃度センサ20の出力レベルが反転していないと判定したときには、第9ステップS9において空燃比補正係数KO2のI項を計算し、その計算結果に基づいて第10ステップS10で空燃比補正係数KO2のリミットチェックを行ない、第11ステップS11で、発進時の空燃比補正係数KO2の学習値であるKREF2を演算した後、第8ステップS8でKREF2のリミットチェックを実行する。
【0025】
図4において、第12ステップS12では、第2の係数である学習値KREF の参照判定を実行し、第13ステップS13では、フラグFKREFが「1」であるか否かを判定する。而してフラグFKREFは学習値KREF を参照するか否かを示すものであり、参照するときには「1」となるものであり、FREF =0であったときには第14ステップS14でKO2=KO2として図3の第9ステップS9に進む。
【0026】
第13ステップS13でFKREF=1であったときには第15ステップS15に進み、前回の運転状態がアイドル状態であったか否かを判定し、アイドル運転状態であったときには第16ステップS16に進んでKO2=KREF2と設定した後に第9ステップS9に進む。
【0027】
また第15ステップS15で前回がアイドル運転状態ではなかったと判定したときには第15ステップS15から第17ステップS17に進み、この第17ステップS17で、KO2=KREF1×CRとした後、第9ステップS9に進む。而してCRは、空燃比をわずかにリッチ化するための定数である。
【0028】
さらに、第1ステップS1において前回がオープンループ制御であったと判定して第18ステップS18に進んだときには、今回がアイドル運転状態にあるか否かを判定し、アイドル運転状態ではないときには第17ステップS17に進み、アイドル運転状態であったときには第19ステップS19に進んでKO2=KREF0とした後、第9ステップS9に進む。
【0029】
ところで、図4の第12ステップS12において学習値KREF の参照判定を実行するためのサブルーチンは、図5で示す通りであり、第20ステップS20では、パージ通路9から吸気通路5へのパージを実行しているか否かを判定し、実行しているときには、第21ステップS21でパージ量積算値QPAIRTが所定値QPAIRTKR以下を超えるか否かを判定する。而してQPAIRT≦QPAIRTKRであったときには第22ステップS22でFKREF=0とする。またQPAIRT>QPAIRTKRであったとき、ならびに第20ステップS20でパージを実行していないと判定したときには、第23ステップS23でFKREF=1とする。
【0030】
このような図3〜図5のサブルーチンによると、オープンループ制御を実行しているときには、アイドル運転時には空燃比補正係数KO2に代えて学習値KREF0を用いて空燃比制御を実行し、アイドル運転時以外では空燃比補正係数KO2に代えて学習値KREF1に基づく値(KREF1×CR)を用いて空燃比制御を実行することになり、またオープンループ制御からフィードバック制御に移行したときには、スロットル開度θTHが大きい状態ならびに小さい状態が持続する状態では空燃比補正係数KO2を用いた制御を実行するものであり、スロットル開度θTHが小さい値から大きい値に変化したとき、すなわち発進時等の特定運転状態では、パージ量積算値QPAIRTが所定値QPAIRTKR以下のときには、学習値を用いずに空燃比補正係数KO2を用いた制御を行ない、QPAIRT>QPAIRTKRのときには、アイドル運転状態であるか否かに応じて、KREF2あるいは(KREF1×CR)を空燃比補正係数KO2に代えて用いることになる。
【0031】
パージガス濃度推定手段33では、図6で示す手順に従ってパージガス濃度が推定される。先ず第1ステップM1では、燃料噴射弁4の燃料噴射量がフィードバック制御により制御されているか否かが判定され、フィードバック制御実行時には第2ステップM2において、パージ制御弁14の開弁時であるか否かが判定される。
【0032】
第2ステップM2でパージ制御弁14が閉弁していると判定されたときには、第3ステップM3でパージ制御弁14閉弁時の空燃比補正係数KO2の平均値KREFOP が算出され、第2ステップM2でパージ制御弁14が開弁していると判定されたときには、第4ステップM4でパージ制御弁14開弁時の空燃比補正係数KO2の平均値KREFWP が算出される。
【0033】
第3および第4ステップM3,M4経過後の第5ステップM5では、パージ制御弁14閉弁時の空燃比補正係数の平均値KREFOP と、パージ制御弁14開弁時の空燃比補正係数の平均値KREFWP との差(KREFOP −KREFWP )に基づいてパージガス濃度が推定される。すなわち(KREFOP −KREFWP )は、パージ制御弁14の開弁に伴って機関Eへの混合気の空燃比リッチ化の程度を示すものであって(KREFOP −KREFWP )が大となるにつれてパージガスの濃度が濃くなるものであり、パージ制御弁14の開弁時および閉弁時の空燃比補正係数KO2に基づいてパージガス濃度がパージガス濃度推定手段33で推定されることになる。
【0034】
空燃比補正係数制限値設定手段34では、図7で示す手順に従って空燃比補正係数の上限値および下限値が設定される。先ず第1ステップN1では、空燃比補正係数KO2が上限値KO2LMTH以上であるか否かが判定される。ここで、図8で示すように、空燃比補正係数KO2の上限値KO2LMTHはパージガス濃度にかかわらず一定と定められるのに対し、空燃比補正係数KO2の下限値KO2LMTLはパージガス濃度の或る範囲ではパージガス濃度の上昇に応じて低くなるように設定されている。而して第1ステップN1でKO2≧KO2LMTHと判定されたときには第2ステップN2でKO2=KO2LMTHと定められる。
【0035】
第1ステップN1でKO2<KO2LMTHと判定されたときには、第3ステップN3でパージガス濃度に応じた下限値KO2LMTLが図8のマップに基づいて算出され、次の第4ステップN4では、空燃比補正係数KO2が下限値KO2LMTL以下であるか否かが判定される。而してK02≦KO2LMTLであったときには第5ステップN5でKO2=KO2LMTLと定められる。
【0036】
次にこの実施例の作用について説明すると、パージ制御弁14の開弁に伴う機関Eへの混合気の空燃比リッチ化の程度は、パージ制御弁14閉弁時の空燃比補正係数の平均値KREFOP と、パージ制御弁14開弁時の空燃比補正係数の平均値KREFWP との差(KREFOP −KREFWP )で代表されるものであり、パージガス濃度推定手段33では、前記差(KREFOP −KREFWP )に応じてパージガス濃度が推定される。しかも空燃比補正係数設定手段31で設定される空燃比補正係数KO2の下限値KO2LMTLがパージガス濃度推定手段33で推定されたパージガス濃度に応じて空燃比補正係数制限値設定手段34で定められる。これによりパージガスの濃度に応じて変化する空燃比のリッチ化の程度に対応して、空燃比補正係数KO2の下限値KO2LMTLが定まることになる。したがって、下限値を一定に設定した場合には、特にキャニスタの大型化、パージガス流量の大流量化により、キャニスタからのパージ開始直後、アイドル運転の長時間放置中、ならびに長時間放置のアイドル運転直後等に、オーバーリッチ化による排気浄化性能の低下や、燃料供給系の故障を誤って検知することや、パージガス流量を不必要に減少させることによるキャニスタ破過が生じることがあったが、そのような問題が解決される。しかもパージ実行時に必ず前記下限値を低下させるようにしたものではパージガス濃度が低いときでも下限値を低下させて目標空燃比への制御応答性が低下することがあるのに対し、パージガスの濃度に応じて空燃比補正係数の下限値を変化させて、空燃比制御の応答性を向上することができ、パージガスの濃度すなわち空燃比のリッチ化の程度に応じた空燃比制御範囲の設定が可能となる。
【0037】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パージ制御弁が開弁しているときの空燃比補正係数ならびに前記パージ制御弁が閉弁しているときの空燃比補正係数に基づいてパージガス濃度がパージガス濃度推定手段で推定され、空燃比補正係数設定手段で設定される空燃比補正係数の下限値が前記パージガス濃度推定手段で推定されたパージガス濃度に応じて空燃比補正係数制限値設定手段で設定されるので、パージガスの濃度により空燃比補正係数の下限値を変化させ、パージガスの濃度に対応した空燃比制御範囲の設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】全体構成図である。
【図2】電子制御ユニットの主要構成部を示すブロック図である。
【図3】空燃比補正係数算出手順の一部を示すフローチャートである。
【図4】空燃比補正係数算出手順の残部を示すフローチャートである。
【図5】学習値参照判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図6】パージガス濃度推定手順を示すフローチャートである。
【図7】空燃比補正係数の制限値を定める手順を示すフローチャートである。
【図8】空燃比補正係数制限値のパージガス濃度に応じた設定マップを示す図である。
【符号の説明】
5 吸気系
15 排気系
14 パージ制御弁
20 排気濃度センサとしての酸素濃度センサ
30 パージ制御手段
31 空燃比補正係数設定手段
32 空燃比制御手段
33 パージガス濃度推定手段
34 空燃比補正係数制限値設定手段
C キャニスタ
E 内燃機関
T 燃料タンク
Claims (1)
- 燃料タンク(T)からの蒸発燃料を吸着するキャニスタ(C)と、機関(E)の吸気系(5)および前記キャニスタ(C)間に設けられるパージ制御弁(14)と、該パージ制御弁(14)の作動を制御してキャニスタ(C)から前記吸気系(5)へのパージガスの流量を制御するパージ制御手段(30)と、機関(E)の排気系(15)に設けられる排気濃度センサ(20)と、該排気濃度センサ(20)の検出値に応じて空燃比補正係数を定める空燃比補正係数設定手段(31)と、定められた空燃比補正係数を用いて機関(E)への混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段(32)とを備える内燃機関の蒸発燃料制御装置において、パージ制御弁(14)が開弁しているときの空燃比補正係数ならびに前記パージ制御弁(14)が閉弁しているときの空燃比補正係数に基づいてパージガス濃度を推定するパージガス濃度推定手段(33)と、空燃比補正係数設定手段(31)で設定される空燃比補正係数の下限値を前記パージガス濃度推定手段(33)で推定されたパージガス濃度に応じて定める空燃比補正係数制限値設定手段(34)とを備えることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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