JP3910731B2 - リーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、理論空燃比による運転(ストイキオ運転)からリーンバーン運転へ移行したときの蒸発燃料パージ量を制御し、リーンフィードバック制御の追従性を良好にするリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、低負荷、中負荷運転域での燃焼を改善し、理論空燃比よりも希薄な空燃比での安定燃焼を可能とし、理論熱効率の向上、ポンピングロス低減によって燃費向上と低公害化との双方を実現するリーンバーンエンジンが知られている。このリーンバーンエンジンでは、空燃比がリーン化限界付近に設定されるため、僅かな空燃比の変動でも、リーンフィードバック制御の追従性が悪化し、失火等を原因とするサージングが発生し易くなる。
【0003】
リーンバーン運転時の空燃比に燃料外乱として影響を与えるものに蒸発燃料パージがある。蒸発燃料パージシステムは、燃料タンク内で発生する蒸発燃料が大気に放出されるのを防止するために、上記蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着させ、燃焼に影響を与えない運転状態のとき吸気系へパージさせて燃焼させるもので、例えば、特開平7−166981号公報に開示されている。
【0004】
この先行技術では、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタを介装すると共に該キャニスタに吸着された蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロール(CPC)弁とを介装し、運転状態がストイキオ運転からリーンバーン運転に切換る際に、CPC弁の開度を切換え、リーンバーン運転へ移行した直後の燃焼変動を防止する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したようにリーンバーン運転は低負荷から中負荷運転領域までの広い範囲に及んでおり、しかもリーンバーン運転時の空燃比がリーン化限界付近で制御されるため、燃焼形態が切換えられた直後の不安定な状態のときに、蒸発燃料をパージさせると、リーンバーン運転時の空燃比を制御するリーンフィードバック制御の追従性が悪くなる。
【0006】
上記先行技術では、ストイキオ運転からリーンバーン運転へ移行したとき、単に蒸発燃料パージ弁の開度を切換えているに過ぎず、蒸発燃料が継続的にパージされているため、過パージとなってしまい、空燃比変動に対してリーンフィードバック制御が対応しきれず、回転変動が大きくなり運転者に違和感を与えてしまう。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑み、ストイキオ運転からリーンバーン運転へ移行する直後の不安定な運転領域におけるリーンフィードバック制御の追従性を良好にし、安定した運転性能を得ることのできるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第1のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、該燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと該キャニスタに吸着されている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロール弁とを配設し、上記キャニスタパージコントロール弁の開度を車輌の運転状態に応じて可変設定するリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置において、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ移行したとき、理論空燃比による運転からリーンバーン運転に切換えられたときの、エンジン回転変動に基づいて設定されるリーンフィードバック係数が設定値に達し、且つその状態が設定時間継続したとき成立する蒸発燃料パージ開始条件を判定し、該蒸発燃料パージ開始条件が成立するまでは上記キャニスタパージコントロール弁を所定開度以下に維持することを特徴とする。
【0011】
第2のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置は、第1のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置において、上記蒸発燃料パージ開始条件が成立したとき上記キャニスタパージコントロール弁を段階的に開弁させることを特徴とする。
【0012】
即ち、第1のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置では、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ移行したとき、蒸発燃料パージ開始条件を判定し、該蒸発燃料パージ開始条件が成立するまでは、燃料タンクと吸気系とを接続する蒸発燃料パージ通路に介装したキャニスタパージコントロール弁を所定開度以下に維持する。そして、蒸発燃料パージ開始条件が成立したとき上記キャニスタパージコントロール弁を開弁し、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を吸気系へ供給する。
【0014】
この場合、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ移行したときの、エンジン回転変動に基づいて設定されるリーンフィードバック係数が設定値に達し、且つその状態が設定時間継続したとき蒸発燃料パージ開始条件成立と判定する。
【0015】
第2のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置では、第1のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置において、上記蒸発燃料パージ開始条件が成立したときには、上記キャニスタパージコントロール弁を段階的に開弁させ、キャニスタに吸着されている蒸発燃料のパージ量を徐々に増加させる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。
図11の符号1はエンジンで、図においては水平対向型4気筒エンジンを示す。エンジン1は運転状態に応じて理論空燃比による通常燃焼による運転(ストイキオ運転)と、希薄燃焼による運転(リーンバーン運転)との双方が選択可能であり、リーンバーン運転時は、筒内に供給される吸入空気にスワール流、タンブル流などの渦流が生成されガス流動が強化され、リーン混合気での燃焼が可能となる。
【0017】
エンジン1のシリンダヘッド2には各気筒に連通する吸気ポート2aと排気ポート2bとが形成されており、各吸気ポート2aに吸気マニホルド3が連通され、吸気マニホルド3に各気筒の吸気通路が集合するエアーチャンバ4が設けられ、エアーチャンバ4を介してスロットルチャンバ5、吸気管6が連通され、吸気管6の吸入空気取り入れ口側にエアクリーナ7が取り付けられている。
【0018】
又、排気ポート2bに排気マニホルド25を介して排気管26が連通され、排気管26にマフラ27が連通されている。
【0019】
又、吸気管6のエアクリーナ7の直下流に、ホットワイヤ式等の吸入空気量センサ8が介装され、更に、スロットルチャンバ5に設けられたスロットル弁5aに、スロットル開度に応じた電圧を出力するスロットル開度センサ9aとスロットル弁全閉でONするアイドルスイッチ9bとを備えるスロットルセンサ9が連設されている。
【0020】
又、スロットル弁5aをバイパスして、その上流側と下流側とを連通するバイパス通路10にISC(アイドル回転数制御)弁11が介装されている。更に、吸気マニホルド3の各気筒の各吸気ポート2a直上流側にインジェクタ14が臨まされ、又、先端を燃焼室に露呈する点火プラグ15aが各気筒毎に取り付けられている。各点火プラグ15aには点火コイル15bがそれぞれ連設され、各点火コイル15bにイグナイタ16が接続されている。
【0021】
インジェクタ14は、燃料供給路17を介して燃料タンク18に連通されており、燃料タンク18内にはインタンク式の燃料ポンプ19が設けられている。燃料ポンプ19からの燃料は、燃料供給路17に介装された燃料フィルタ20を経てインジェクタ14及びプレッシャレギュレータ21に圧送され、プレッシャレギュレータ21から燃料タンク18にリターンされ、プレッシャレギュレータ21により所定圧に調圧された燃料がインジェクタ14に供給される。
【0022】
更に、燃料タンク18の上部とスロットル弁5a下流のエアーチャンバ4とが蒸発燃料パージ通路28を介して連通され、蒸発燃料パージ通路28の中途にキャニスタ29が介装されている。キャニスタ29内部に吸着部が設けられ、又、下部に大気に連通する新気導入口が開口されており、新気導入口からの新気と吸着部に貯えられた蒸発燃料が混合気として蒸発燃料パージ通路28を経てエアーチャンバ4へ、エアーチャンバ4内の負圧により導かれる。
【0023】
蒸発燃料パージ通路28のキャニスタ29の下流に、蒸発燃料の吸入空気に対するパージ割合を制御するCPC(キャニスタパージコントロール)弁30が介装されている。CPC弁30は、後述する電子制御装置(ECU)40から出力される駆動信号に応じて弁開度が制御されるもので、本実施の形態では、デューテイソレノイド弁を採用しているが、リニアソレノイド弁等の比例制御弁であっても良い。
【0024】
又、エンジン1のシリンダブロック1aにノックセンサ22が取り付けられていると共に、シリンダブロック1aの左右バンクを連通する冷却水通路23に冷却水温センサ24が臨まされ、更に、吸気マニホルド3にスロットル弁5a下流の圧力(吸気管圧力)を絶対圧で検出する吸気管圧力センサ33が連通されている。一方、排気マニホルド25の集合部に、理論空燃比による燃焼制御時の空燃比を排ガスの酸素濃度から検出するO2センサ34が配設され、その下流に触媒35が介装されている。
【0025】
又、シリンダブロック1aに支承されたクランクシャフト1bに、クランクロータ36が軸着され、クランクロータ36の外周に、クランクロータ36の所定クランク角位置に形成した突起或いはスリット等の角度表示部を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ37aが対設され、更に、クランクシャフト1bに対して1/2回転するカムシャフト1cに連設されたカムロータ38に、気筒判別表示部を検出する電磁ピックアップ等からなるカム角センサ37bが対設されている。
【0026】
後述する電子制御装置(ECU)40では、クランクロータ36に形成した上記角度表示部を検出するクランク角センサ37aからのクランクパルスの入力間隔時間からクランク角度、エンジン回転数等を算出すると共に、カムロータ38の上記気筒判別表示部を検出するカム角センサ37bからのカムパルスの割り込みにより気筒判別を行う。
【0027】
図10に示すように、電子制御装置40は、CPU41、ROM42、RAM43、バックアップRAM44、カウンタ・タイマ群45、及びI/Oインターフェース46がバスライン47を介して互いに接続されるマイクロコンピュータを中心として構成されており、その他、安定化電圧を各部に供給する定電圧回路48、I/Oインターフェース46の出力ポートからの信号によりアクチュエータ類を駆動する駆動回路49、及びセンサ類から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器50等の周辺回路が組み込まれている。
【0028】
尚、カウンタ・タイマ群45は、フリーランカウンタ、カム角センサ信号の入力計数用カウンタ等の各種タイマ、燃料噴射用タイマ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期割込み用タイマ、クランク角センサ出力信号の入力間隔計数用タイマ、及びシステム異常監視用ウォッチドッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称するもので、マイクロコンピュータにおいては、その他、各種のソフトウェアカウンタ・タイマが用いられる。
【0029】
定電圧回路48は、電源リレー51のリレー接点を介してバッテリ52に接続されており、電源リレー51のリレーコイルがイグニッションスイッチ53を介してバッテリ52に接続されている。又、バッテリ52に燃料ポンプ19が燃料ポンプリレー54のリレー接点を介して接続されている。又、定電圧回路48は、イグニッションスイッチ53がONされ、電源リレー51の接点が閉となったとき、バッテリ52の電圧を安定化して電子制御装置40の各部に供給する。更に、バックアップRAM44には、バッテリ52が定電圧回路48を介して直接接続されており、イグニッションスイッチ53のON/OFFに拘らず常時バックアップ用電源が供給される。
【0030】
又、I/Oインターフェース46の入力ポートには、アイドルスイッチ9b、ノックセンサ22、クランク角センサ37a、及びカム角センサ37bが接続されると共に、吸入空気量センサ8、スロットル開度センサ9a、冷却水温センサ24、O2センサ34、及び吸気管圧力センサ33がA/D変換器50を介して接続され、更に、A/D変換器50にバッテリ52の端子電圧VBが入力されてモニタされる。
【0031】
一方、I/Oインターフェース46の出力ポートにはイグナイタ16が接続されていると共に、駆動回路49を介してISC弁11、インジェクタ14、CPC弁30、及び燃料ポンプリレー54のリレーコイルの一端が接続され、更に、リレーコイルの他端がバッテリ52に接続されている。
【0032】
ROM42には、エンジン制御プログラム、各種マップ、テーブル等の固定データが記憶されており、又、RAM43には、各センサ類、スイッチ類からの出力信号を処理した後のデータ、及びCPU41で演算処理したデータがストアされる。又、バックアップRAM44には制御用データ等がストアされ、イグニッションスイッチ53がOFFのときにもデータが保持される。
【0033】
CPU41では、ROM42に記憶されているプログラムに従って、各センサ、及びスイッチ類からの出力信号に基づき、インジェクタ14、点火プラグ15a、及び、ISC弁11に対する制御量及び点火時期等の演算を実行して制御信号及び点火信号を出力し、又リーンバーン運転時においてはエンジン回転数NDATA及び吸気管圧力PMXに基づきリーン化限界を検出し、リーン化限界に達したときは空燃比をリッチ側へ補正し、又リーン化限界に達してないときは空燃比をリーン側へ補正する燃焼制御を実行すると共に、CPC弁30の弁開度、及びCPC弁30の開閉速度を制御して、吸気系へパージする蒸発燃料の空燃比に与える影響がほぼ定率となるように制御する。
【0034】
電子制御装置40で実行される蒸発燃料パージ制御は、具体的には、図1〜図8に示すフローチャートに従って実行される。
図1に蒸発燃料パージ処理ルーチンを示す。このルーチンは、イグニッションスイッチ53をON後、所定時間(本実施の形態では、40mS)毎に実行され、先ず、ステップS1で、蒸発燃料パージを許可するか否か、即ち蒸発燃料パージ条件が成立したか否かを判定する。蒸発燃料パージ条件は、アイドル運転時と非アイドル運転時とで個別に判定され、例えば、非アイドル運転時においては、以下の条件が全て満たされたとき、蒸発燃料パージ条件成立と判定する。
a)アイドルスイッチ9bがOFF
b)TWN≧KTWCP1(℃)
TWN:冷却水温、KTWCP1:暖機完了温度
c)始動後、始動後処理終了判定時間KTMCPCD(sec)以上経過
d)以下の何れかを満足すること
i)空燃比フィードバック制御中
ii)リーンフィードバック係数FLEGDB≠0
リーンフィードバック係数FLEGDBは、ストイキオ運転からリーンバーン運転へ切換えられたときの、リーン化率を設定するものでFLEGDB=1.0のときリーン化率100%となる。
【0035】
図9に示すように、リーンフィードバック係数FLEGDBは、リーンバーン運転が開始された直後、0から所定の割合で上昇し、サージレベル指標値DFILDMPがサージレベル高判定値SFILDHに達したとき反転し、その後、サージベル中判定値SFILDMに達するまで減少され、サージベル中判定値SFILDMに達したとき再び反転して上昇されるもので、FLEGDB=0のときはリーン化率が0%、即ち、ストイキオ運転となる。
【0036】
尚、サージレベル指標値DFILDMP、及び各サージレベル判定値SFILDH,SFILDMは、後述するサージレベル指標値算出ルーチン(図8参照)において算出される。
【0037】
そして、ステップS1で、蒸発燃料パージ条件成立と判定されると、ステップS2へ進み、ステップS2以降で、蒸発燃料パージ制御を行う。
【0038】
先ず、ステップS2では、現在の運転状態がリーンバーン運転中かストイキオ運転かを判定し、リーンバーン運転中のときはステップS3へ進み、又、ストイキオ運転時、即ちリーンバーン運転が解除されているときはステップS6へ分岐し、通常運転時の蒸発燃料パージ処理を実行して、ルーチンを抜ける。尚、この場合の蒸発燃料パージ処理は、従来と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0039】
又、ステップS3へ進むと、蒸発燃料パージ開始条件判定処理を実行し、ステップS4へ進む。蒸発燃料パージ開始条件判定処理は、図2に示す蒸発燃料パージ開始条件判定ルーチンで行われる。
【0040】
このルーチンでは、先ず、ステップS21で、パージ開始許可フラグFCPの値を参照し、FCP=1の蒸発燃料パージ開始が許可されているときは、そのままルーチンを抜け、又、FCP=0の蒸発燃料パージが禁止されているときは、ステップS22へ進み、蒸発燃料パージ開始条件が満足されているか否かの判定処理を行う。
【0041】
蒸発燃料パージ開始条件判定処理は、図3に示す蒸発燃料パージ開始条件判定処理ルーチンで実行される。このルーチンでは、先ず、ステップS26で、リーンフィードバック収束条件判定処理1を実行し、続くステップS27でリーンフィードバック収束条件判定処理2を実行してルーチンを抜ける。このとき、リーンフィードバック収束条件判定処理1とリーンフィードバック収束条件判定処理2とにおいて、その一方の条件が満足されたとき、パージ開始許可フラグFCPがセットされ、蒸発燃料パージが許可される。
【0042】
ステップS26で行われるリーンフィードバック収束条件判定処理1は、図4に示すリーンフィードバック収束条件判定処理1ルーチンで実行され、又、ステップS27で行われるリーンフィードバック収束条件判定処理2は、図5に示すリーンフィードバック収束条件判定処理2ルーチンで実行される。
【0043】
図4に示すリーンフィードバック収束条件判定処理1ルーチンでは、リーンフィードバック係数FLEGDBの値を参照し、この値が、リーンバーン運転へ移行した後、増加→減少、或いは減少→増加の反転回数を設定回数KCPFLE検出したときサージ収束条件満足と判定するものである。
【0044】
先ず、ステップS31では、リーンバーン運転へ移行した後の最初のルーチンであるか否かを判定する。最初のルーチンであれば、そのままルーチンを抜け、2回目以降のルーチンであれば、ステップS32へ進む。尚、ステップS31での判定は、リーンフィードバック係数FLEGDBの値が0から0以外へ移行したときを検出することで行われる。
【0045】
そして、ステップS32へ進むと、リーンフィードバック係数FLEGDBが判定したか否かを判定する。
【0046】
図9に示すように、リーンフィードバック係数FLEGDBは、サージレベル指標値DFILDMPが、サージレベル中判定値SFILDMとサージレベル高判定値SFILDHとの間にある状態で、リーンバーン運転が開始されたとき(時間t1)、0から次第に、リーンフィードバック係数上限値KFLEGDMX(本実施の形態では、KFLEGDMX=120%)に達するまで増加され、又サージレベル指標値DFILDMPがサージレベル高判定値SFILDHを越えたとき、減少方向へ反転する。更に、サージレベル指標値DFILDMPがサージレベル中判定値SFILDMをサージレベル低指標値SFILDL方向へ横切ったとき増加方向へ反転する。
【0047】
リーンフィードバック係数FLEGDBは、空燃比のリーンフィードバック係数を決定する係数で、本実施の形態では、燃料噴射パルス幅Tiを次式から求める場合の各種増量補正係数COEFに加えられている。
【0048】
Ti=Tp・COEF・α+Ts
ここで、Tpは理論空燃比における基本燃料噴射量でエンジン負荷に応じて設定される。αは空燃比フィードバック補正係数で、O2センサ34からの出力信号に基づき空燃比を理論空燃比に収束させるための係数であり、リーンバーン運転時はα=1に固定される。Tsはインジェクタ14の無効噴射時間を補正する補正係数である。又、各種増量補正係数COEFは、スロットル全開時に増量補正するフル増量係数KFULL、リーンバー運転時のリーン化割合を設定するリーン化補正係数FLEAN等を加算して求められるフィードフォワード補正係数の総称である。
【0049】
各種増量補正係数COEFに、基本燃料噴射量Tpをリーンバーン運転時にリーン補正するリーン化補正係数FLEANが加えられており、リーン化補正係数FLEANの割合がリーンフィードバック係数FLEGDBで設定される。
COEF=KFULL+……+(FLEAN・FLEGDB)
【0050】
従って、FLEGDB=0のときはリーンバーン運転が実質的に禁止されるため、リーンフィードバック係数FLEGDBの値を参照することで、運転状態がリーンバーン運転によるものか否かを判定することができる。
【0051】
ステップS32で、リーンフィードバック係数FLEGDBが反転したと判定すると、ステップS33へ進み、又、反転していないときは、そのままルーチンを抜ける。
【0052】
そして、ステップS32からステップS33へ進むと、リーンフィードバック係数FLEGDBの反転回数を示すカウンタのカウント値conをインクリメントし、ステップS34へ進む。ステップS34ではカウント値conと設定回数KCPFLEとを比較する。
【0053】
ストイキオ運転からリーンバーン運転へ移行すると、空燃比がリーン化されるため、サージングが発生しやすくなる。このとき、蒸発燃料をパージすると、蒸発燃料が燃焼外乱として影響を与えてしまうため、リーンバーン運転へ移行したときから、サージレベル指標値DFILDMPの変化が安定(燃焼が安定)するまで、蒸発燃料のパージを禁止する。本実施の形態では、設定回数KCPFLEを6回としているが、任意に設定することが可能である。
【0054】
そして、con<KCPFLEのときは、そのままルーチンを抜け、又、con=KCPFLEのときは、燃焼が安定したと判定し、ステップS35でパージ開始許可フラグFCPをセットし、ステップS36でカウント値conをクリアしてルーチンを抜ける。
【0055】
続いて、図5に示すリーンフィードバック収束条件判定処理2ルーチンについて説明する。先ず、ステップS41で、リーンフィードバック係数FLEGDBが≠0か否かを調べ、FLEGDB=0の通常運転(リーンバーン運転禁止状態)のときは、ステップS42へ分岐し、タイマTimeをクリアしてルーチンを抜ける。又、FLEGDB≠0のリーンバーン運転中のときはステップS43へ進む。
【0056】
ステップS43では、リーンフィードバック係数FLEGDBが設定値KCPFLE2を越えたか否かを調べる。設定値KCPFLE2は、本実施の形態では、1.0、即ち、KCPFLE2=100%である。
【0057】
そして、FLEGDB<KCPFLE2のときはステップS42へ分岐し、タイマTimeをクリアしてルーチンを抜ける。又、FLEGDB≧KCPFLE2のときは、ステップS44へ進む。
【0058】
ステップS44へ進むと、タイマTimeをインクリメントし、ステップS45で、タイマTimeと設定時間KTCPFLEとを比較する。設定時間KTCPFLEは、本実施の形態では、1secであり、FLEGDB≧KCPFLE2の状態が1sec以上継続しているか否かを判定する。即ち、FLEGDB≧KCPFLE2の状態が設定時間KTCPFLE以上継続しているときは、燃焼が安定したと推定する。
【0059】
そして、Time<KTCPFLEのときはルーチンを抜け、Time≧KTCPFLEのときは、ステップS46へ進み、タイマTimeをクリアした後、ステップS47で、パージ開始許可フラグFCPをセットしてルーチンを抜ける。
【0060】
このように、蒸発燃料パージ開始条件判定ルーチンでは、通常運転からリーンバーン運転へ移行した後、燃焼状態が比較的安定化するまで(図9の時間t1〜t2)、蒸発燃料パージを禁止するようにしたので、リーンフィードバック制御の追従性が良く、しかも蒸発燃料の過パージを防止することができる。
【0061】
そして、図1に示す蒸発燃料パージ処理ルーチンのステップS4へ進むと、蒸発燃料パージ開始条件判定ルーチンで、パージ開始許可フラグFCPがセットされたか否かを調べ、FCP=1の蒸発燃料パージ許可のときは、ステップS5へ進み、リーンバーンパージ制御処理を開始する(図9の時間t2)。又、FCP=0の蒸発燃料パージ禁止のときは、そのままルーチンを抜ける。
【0062】
ステップS5で実行されるリーンバーンパージ制御処理は、図6〜図7に示すリーンバーンパージ制御ルーチンに従って行われる。
【0063】
このルーチンのステップS51では、リーンフィードバック係数FLEGDBとリーンフィードバック係数上限値KFLEGDMXとを比較し、FLEGDB≧KFLEGDMX、即ち、リーンフィードバック係数FLEGDBがリーンフィードバック係数上限値KFLEGDMXに張り付いた状態のときは(図9の時間t6〜t7)、ステップS52へ分岐し、前回設定したλパージ補正係数CPCKLMn-1で、今回のλパージ補正係数CPCKLMを更新し、即ちλパージ補正係数CPCKLMを固定して、ステップS61へジャンプする。
【0064】
リーンフィードバック係数FLEGDBがリーンフィードバック係数上限値KFLEGDMXに張り付いた状態、即ちリーンフィードバック係数FLEGDBが固定されたときは、同時に、λパージ補正係数CPCKLMを固定することで、蒸発燃料パージ量が誤って増減されてしまうのが防止され、リーンフィードバック制御を早期に再開させることが可能となる。更に、リーン化限界においてλパージ補正係数CPCKLMを固定することで、蒸発燃料を継続的にパージさせることが可能となる。
【0065】
又、FLEGDB<KFLEGDMXのときは、ステップS53へ進み、サージレベル指標値DFILDMPを読込む。サージレベル指標値DFILDMPは、図8に示すサージレベル指標値算出ルーチンで求められる。
【0066】
このルーチンでは、先ず、ステップS71で、回転変動値FILDMPを、
FILDMP=|IIRF4|
から算出する。IIRF4は、設定クランク角(本実施の形態では、180゜CA(クランク角度))毎に検出した区間エンジン回転数NELEを、10mS毎に所定段数(本実施の形態では、4段)のデジタルフィルタに通して算出した値であり、回転変動値FILDMPは絶対値で表される。
【0067】
そして、ステップS72で、サージレベル指標値DFILDMPを、30mS毎に読込んだエンジン回転数FILDMP30に基づき、次式から算出し、ルーチンを抜ける。
DFILDMP=FILDMPM30 − FILDMPM30n-19
ここで、FILDMPM30は最新のエンジン回転数FILDMP30のサンプル値、FILDMPM30n-19はFILDMPM30の19サンプル前の値である。
【0068】
図6のステップS53で、サージレベル指標値DFILDMPが読込まれた後、ステップS54へ進むと、サージレベル高、中、低の各判定値SFILDL,SFILDM,SFILDHをそれぞれ設定する。
【0069】
各サージレベル判定値SFILDL,SFILDM,SFILDHは、サージレベル指標値DFILDMPの程度を判定する値で、車速Vと変速段とに基づき、個別に設定されているマップを補間計算付きでそれぞれ参照して設定する。
【0070】
次いで、ステップS55,56において、サージレベル指標値DFILDMPと各サージレベル判定値SFILDL,SFILDM,SFILDHとを比較し、サージレベルを判定する。
【0071】
そして、SFILDM>DFILDMP≧SFILDLのときはサージレベル小であり(図9の時間t3〜t4、t5〜t6)、ステップS55からステップS57へ進み、設定値KCPCDLE3で、サージ補正値CPCDLEを設定し(CPCDLE←KCPCDLE3)、ステップS60へ進む。
【0072】
又、SFILDH>DFILDMP≧SFILDMのときはサージレベル中であり(図9の時間t2〜t3、t4〜t5、t8〜t9、t10〜t11)、ステップS55からステップS56を経てステップS58へ進み、設定値KCPCDLE2で、サージ補正値CPCDLEを設定し(CPCDLE←KCPCDLE2)、ステップS60へ進む。
【0073】
又、DFILDMP≧SFILDHのときはサージレベル大であり(図9の時間t7〜t8、t4〜t5、t8〜t9)、ステップS55からステップS56を経てステップS59へ進み、設定値KCPCDLE1で、サージ補正値CPCDLEを設定し(CPCDLE←KCPCDLE1)、ステップS60へ進む。
【0074】
設定値は、KCPCDLE2>KCPCDLE3>0、KCPCDLE1<0に設定されており、本実施の形態では、KCPCDLE1=−0.004、KCPCDLE2=0.003、KCPCDLE3=0.001である。
【0075】
図9に示すように、SFILDM>DFILDMP≧SFILDLのサージレベル小の状態は、空燃比をよりリーン化させることが可能であるため、リーンフィードバック係数FLEGDBが増加されており、このような状態で蒸発燃料を急激にパージさせると、空燃比がリッチ化されてしまい、ノッキングか発生し易くなり、リーンフィードバック制御の追従性が損なわれてしまうため、緩やかな増加特性を有する設定値KCPCDLE3にてCPC弁30を徐々に開弁させることで、リーンフィードバック制御の追従性を確保する。
【0076】
又、SFILDH>DFILDMP≧SFILDMのサージレベル中の状態は、燃焼が比較的安定しているため、蒸発燃料を比較的多くパージさせても、ノック等が発生し難く、リーンフィードバック制御の追従性も良好であるため、通常の増加特性を有するKCPCDLE2にてCPC弁30を速やかに開弁させる。
【0077】
一方、DFILDMP≧SFILDHのサージレベル大の状態のときは、かなり大きなサージが発生しているため、リーンフィードバック係数FLEGDBは減少(空燃比がリッチ化する)方向へ更新されるが、蒸発燃料は、その前段であるサージレベル中の段階で既にパージされ尽くされていると考えられるため、濃度が薄く、CPC弁30を閉弁させても空燃比が急激にリーン化してしまうことはない。
【0078】
そして、ステップS57,S58或いはS59からステップS60へ進むと、前回算出したλパージ補正係数CPCKLMn-1にサージ補正値CPCDLEを加算して、λパージ補正係数CPCKLM(但し、0≦CPCKLM≦1.0)を算出し、ステップS61へ進む。
【0079】
ステップS61では、CPC弁30の開度を制御する制御デューティ値CPCDを、次式から算出し、ルーチンを抜ける。
CPCD=CPCMAP・CPCKLM
ここで、CPCMAPは基本制御デューティ値であり、エンジン回転数NDATAとエンジン負荷とに基づきテーブルを補間計算付きで参照して設定する。尚、エンジン負荷は基本燃料噴射量Tpを代用しても良い。
【0080】
そして、制御デューティ値CPCDに対応する駆動信号をCPC弁30へ出力し、CPC弁30の弁開度を制御し、所定量の蒸発燃料を吸気系へ供給する。
【0081】
一方、ステップS1で、アイドルスイッチ9bがONのアイドル運転状態等、蒸発燃料パージ条件不成立と判断されると、ステップS7へ進み、前回の蒸発燃料パージ条件が成立しているか否かを判断し、前回も蒸発燃料パージ条件不成立のときは、不成立の状態が継続されているため、そのままルーチンを抜ける。又、前回の蒸発燃料パージ条件が成立のときは、ステップS8へ分岐し、蒸発燃料パージ条件成立から不成立へ切換えられた後の最初の処理を行う。
【0082】
そして、ステップS8では、現在の運転状態がリーンバーン運転か否かを判定し、通常運転のときはステップS9へ進み、リーンバーン運転のときはステップS10へ進む。
【0083】
ステップS9では、弁閉速度減算値DCPKLMを通常設定値KDCPKLM2で設定して、ステップS11へ進む。又、ステップS10へ進むと、弁閉速度減算値DCPKLMをリーンバーン設定値KDCPKLMで設定してステップS11へ進む。
【0084】
両設定値は、KDCPKLM2>KDCPKLMの関係があり、本実施の形態では、KDCPKLM2=0.002、KDCPKLM=0.001である。
【0085】
ステップS11では、先ず、前回算出したλパージ補正係数CPCKLMn-1からステップS9或いはステップS10で設定した弁閉速度減算値DCPKLMを減算して、λパージ補正係数CPCKLMを算出する。
CPCKLM=CPCKLMn-1−DCPKLM
但し、0≦CPCKLM≦1.0
【0086】
次いで、基本デューティ値CPCMAPとλパージ補正係数CPCKLMとに基づき、CPC弁30の開度を制御する制御デューティ値CPCDを算出し、ルーチンを抜ける。
CPCD=CPCMAP・CPCKLM
【0087】
この場合、リーンバーン運転時のλパージ補正係数CPCKLMが、ストイキオ運転時のλパージ補正係数CPCKLMに比し、小さい値に設定されるため、リーンバーン運転時の閉弁速度は、図9の時間t11〜t12に示すように、緩やかに閉弁される。
【0088】
リーンバーン運転時のCPC弁30の閉弁速度を、ストイキオ運転時に比し、緩やかに閉弁させることで、空燃比変動が抑制され、リーンフィードバック係数FLEGDBの追従性が良好になり、サージング、ノッキングの発生が抑制される。
【0089】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ移行したとき、蒸発燃料パージ開始条件を判定し、該蒸発燃料パージ開始条件が不成立のときは、成立するまでキャニスタパージコントロール弁を閉弁させるようにしたので、ストイキオ運転からリーンバーン運転に切換えられた直後の不安定な運転領域においては蒸発燃料のパージが禁止され、リーンフィードバック制御の追従性が良くなり、安定した運転性能が得られる。
【0090】
又、蒸発燃料パージ開始条件成立時は、キャニスタパージコントロール弁を段階的に開弁させるようにすることで、蒸発燃料の過パージを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸発燃料パージ処理ルーチンを示すフローチャート
【図2】蒸発燃料パージ条件判定ルーチンを示すフローチャート
【図3】蒸発燃料パージ開始条件判定処理ルーチンを示すフローチャート
【図4】リーンフィードバック収束条件判定処理1ルーチンを示すフローチャート
【図5】リーンフィードバック収束条件判定処理2ルーチンを示すフローチャート
【図6】リーンバーンパージ制御ルーチンを示すフローチャート(その1)
【図7】リーンバーンパージ制御ルーチンを示すフローチャート(その2)
【図8】サージレベル指数値算出ルーチンを示すフローチャート
【図9】理論空燃比による運転からリーンバーン運転に切換えられたときのサージレベル指標値とリーンフィードバック係数とλパージ補正係数との変化を示すタイムチャート
【図10】電子制御装置の回路図
【図11】エンジンの全体概略図
【符号の説明】
1…エンジン
18…燃料タンク
28…蒸発燃料パージ通路
29…キャニスタ
30…キャニスタパージコントロール弁
FLEGDB…リーンフィードバック係数
KCPFLE…設定回数
KCPFLE2…設定値
KTCPFLE…設定時間
Claims (2)
- 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、該燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと該キャニスタに吸着されている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロール弁とを配設し、
上記キャニスタパージコントロール弁の開度を車輌の運転状態に応じて可変設定するリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置において、
理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ移行したとき、理論空燃比による運転からリーンバーン運転に切換えられたときの、エンジン回転変動に基づいて設定されるリーンフィードバック係数が設定値に達し、且つその状態が設定時間継続したとき成立する蒸発燃料パージ開始条件を判定し、該蒸発燃料パージ開始条件が成立するまでは上記キャニスタパージコントロール弁を所定開度以下に維持することを特徴とするリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置。 - 上記蒸発燃料パージ開始条件が成立したとき上記キャニスタパージコントロール弁を段階的に開弁させることを特徴とする請求項1に記載のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ装置。
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