JPH09324708A - リーンバーンエンジンのキャニスタパージ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャニスタパージによるリーンバーン運転時
の空燃比のばらつきを抑え、車両の走行性の向上を図
る。 【解決手段】 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、キャニスタに吸着された蒸発燃料を吸
入管へパージするためのパージ通路と、パージ通路を流
れる蒸発燃料の流量を制御するソレノイドバルブと、エ
ンジン運転状態に応じてエンジンのストイキオ運転とリ
ーンバーン運転の切り換えを行い、リーンバーン運転時
における蒸発燃料のパージ流量をストイキオ運転時の流
量に比べて少なく設定してソレノイドバルブを駆動する
制御手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リーンバーンエン
ジンのキャニスタパージ制御装置に関し、特に、エンジ
ンのストイキオ運転時とリーンバーン運転時とでキャニ
スタからの蒸発燃料のパージ流量を切り換えることでリ
ーンバーン運転時の空燃比のばらつきを縮小し、車両の
走行性の向上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃焼室内に混合気のスワール流や
タンブル流を発生させて燃焼効率を向上させることによ
り希薄（リーン）混合気の燃焼を可能として燃費の向上
を図った、所謂リーンバーンエンジンが種々開発されて
いる。また、このようなリーンバーンエンジンにおいて
は、加速時等の出力重視の運転と定常走行時等の燃費重
視の運転の両立を図るために、エンジン低中負荷領域で
リーンバーン運転を行い、その他の領域では通常のスト
イキオ運転を行うよう切り換えている（特公平５−５７
４１１）。

【０００３】一方、近年の車両においては、燃料タンク
内で発生した蒸発燃料を大気へ放出しないための対策と
して、発生した蒸発燃料を一時キャニスタで吸着し、吸
着した蒸発燃料を空気とともにエンジン吸気系にパージ
して燃焼室内で燃焼させるキャニスタパージシステムが
採用されている。このキャニスタパージシステムはリー
ンバーンエンジンにも採用され得るが、そのパージ流量
は、従来、リーンバーン運転時とストイキオ運転時で区
別なく設定されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エンジンのリーンバー
ン運転はストイキオ運転に比べて空燃比が高く空気量に
対して燃料量が相対的に少ないため、キャニスタパージ
の影響を受けて空燃比が大きく変動しやすい傾向にあ
る。さらに、キャニスタからエンジンにパージされるパ
ージエアに含まれる蒸発燃料分はキャニスタに吸着され
ている蒸発燃料の量に大きく左右される。そのため、蒸
発燃料分が過多の場合には排気ガス中のNOx量が増加し
てエミッションが悪化したりノッキングが発生し、蒸発
燃料分が過少の場合にはサージが発生して車両の走行性
が悪化するという問題が生ずる。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、リーンバーン
エンジンのキャニスタパージ制御装置において、リーン
バーン運転時のキャニスタパージ流量をストイキオ運転
時より少なく設定することによりリーンバーン運転時の
空燃比のばらつきを抑え、車両の走行性の向上を図るこ
とを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し本発
明の目的を達成するために、本発明におけるリーンバー
ンエンジンのキャニスタパージ制御装置は、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、キャニス
タに吸着された蒸発燃料を吸入管へパージするためのパ
ージ通路と、上記パージ通路を流れる蒸発燃料の流量を
制御するソレノイドバルブと、エンジン運転状態に応じ
てエンジンのストイキオ運転とリーンバーン運転の切り
換えを行い、リーンバーン運転時における蒸発燃料のパ
ージ流量をストイキオ運転時の流量に比べて少なく設定
して上記ソレノイドバルブを駆動する制御手段とから構
成される。

【０００７】したがって、リーンバーン運転時のキャニ
スタパージ流量が通常のストイキオ運転時に比べて小さ
く設定されることから、パージされる空気及び蒸発燃料
が空燃比に与える影響度が小さくなり、パージされる蒸
発燃料分の過多時の排気ガスエミッションの悪化やノッ
キングの発生が防止され、さらに、蒸発燃料分の過少時
の車両のサージが防止される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
のシステム概略図、図２及び図３のフローチャートを参
照して説明する。

【０００９】まず、図１において、符号１はリーンバー
ンエンジンを示している。エンジン１のシリンダヘッド
２には、各気筒の燃焼室に連通する吸気ポート２ａと排
気ポート２ｂが形成されている。各吸気ポート２ａに連
通する吸気マニホルド３がエアチャンバ４に集合されて
いる。更に、このエアチャンバ４がスロットルボディ５
を介して吸気管６に連通され、エアクリーナ７を介して
外気を吸入している。又、スロットルボディ５にはスロ
ットルバルブ８が介装されている。一方、排気ポート２
ｂに連通する排気マニホルド９はその下流側で集合し、
この集合部に排気管１０が連通している。又、排気管１
９には、図示しない触媒コンバータが介装されている共
に、その下流側にマフラが連設されている。

【００１０】一方、吸気マニホルド３の各気筒の吸気ポ
ート２ａ直上流にはインジェクタ１０が臨まされてお
り、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０からの駆
動信号に応じて、所定タイミングで所定時間燃料を噴射
する。インジェクタ１０へは燃料タンク１１内の燃料が
燃料ポンプ１２によりフィルタ１３を介して供給されて
おり、その燃圧がプレッシャーレギュレータ１４により
設定圧に調整されている。また、燃料ポンプ１２の駆動
はポンプリレー１５を介してＥＣＵ６０により制御され
ている。

【００１１】それぞれの吸気マニホルド３は仕切壁によ
り２つの通路に分割されており（図示せず）、エンジン
低中負荷時には一方側の通路が可変吸気バルブ２０によ
り閉じられて燃焼室内にタンブル流を発生させることに
より、燃焼効率の向上が図られている。この可変吸気バ
ルブ２０はダイヤフラム式のアクチュエータ２１により
開閉駆動される。アクチュエータ２１の圧力室は可変吸
気ソレノイドバルブ２２及びチェックバルブ２３を介し
てエンジン１のエアチャンバ４に連通されている。可変
吸気ソレノイドバルブ２２はＥＣＵ６０からの信号によ
りエアチャンバ４の負圧と大気圧を選択的にアクチュエ
ータ２１の圧力室に導入するものであり、負圧を導入す
るとアクチュエータ２１により可変吸気バルブ２０が閉
じられ、逆に、大気圧を導入すると可変吸気バルブ２０
が開かれる。

【００１２】一方、キャニスタパージシステムとして、
燃料タンク１１の上部空間がエバポ通路３０により２ウ
ェイバルブ３１を介してキャニスタ３２の吸入口３２ａ
に連通されている。また、キャニスタ３２の放出口３２
ｂがパージ通路３３によりエンジン１のエアチャンバ４
に連通されており、このパージ通路３３の途中にＥＣＵ
６０によって可変制御されるパージソレノイドバルブ３
４が介装されている。したがって、燃料タンク１１内の
液体燃料が蒸発し、燃料タンク上部空間の圧力が増加す
ると、２ウェイバルブ３１が開放されて燃料タンク上部
空間に溜まっている蒸発燃料がキャニスタ３２内部に導
かれ、キャニスタ３２内部の活性炭に吸着される。ま
た、キャニスタパージ時には、ＥＣＵ６０からの信号に
よりパージソレノイドバルブ３４が開放され、キャニス
タ３２に吸着されていた蒸発燃料が、キャニスタ３２の
大気開放口３２ｃから導入された空気とともに、エンジ
ン１の吸入負圧によりエアチャンバ４内にパージされ、
燃焼室内で燃焼される。

【００１３】次に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
として、排気マニホルド９とエアチャンバ４を連通する
ＥＧＲ通路４０にダイアフラム式のＥＧＲバルブ４１が
介装されている。ＥＧＲバルブ４１の圧力室は２連式デ
ューティソレノイドバルブ４２に連通されている。この
２連式デューティソレノイドバルブ４２は、エンジン１
のエアチャンバ４に連通する負圧側ソレノイドバルブ４
２ａと大気開放の大気圧側ソレノイドバルブ４２ｂから
構成され、ＥＣＵ６０からのデューティ信号に応じてＥ
ＧＲバルブ４１の圧力室に導入する負圧の大きさを可変
に設定することにより、ＥＧＲバルブ４１のリフト量を
制御する。なお、負圧側ソレノイドバルブ４２ａはデュ
ーティ比０％で全閉となり、大気圧側ソレノイドバルブ
４２ｂはデューティ比１００％で全閉になるように構成
されている。従って、ＥＧＲバルブ４１を全閉に保持し
てＥＧＲを非作動とするには、負圧側ソレノイドバルブ
４２ａと大気圧側ソレノイドバルブ４２ｂのデューティ
比をそれぞれ０％に設定し、ＥＧＲバルブ４１の圧力室
に大気圧を作用させる。

【００１４】エンジン１にはその運転状態を検出するた
めに様々なセンサ及びスイッチが備えつけられており、
それらの検出信号はＥＣＵ６０に電送されている。ま
ず、エンジン１の吸気系において、エアクリーナ７の直
下流に吸入空気量を検出するエアフローメータ５０が設
けられているとともに、スロットルバルブ８にスロット
ル開度に応じた電圧信号を出力するスロットル開度セン
サ５１が連設されている。また、エンジン１の図示しな
い冷却水通路には、水温センサ５２が臨まされていると
ともに、エンジン１のクランクシャフトには、複数の突
起部を有するシグナルロータ１ａが連設されており、こ
のシグナルロータ１ａに、クランク角度検出用のクラン
ク角センサ５３が対設されている。一方、上述のＥＧＲ
バルブ４１にはポジションセンサ５４が設けられてお
り、実際のバルブリフト量に相当する電圧信号をＥＣＵ
６０へ供給する。

【００１５】なお、その他のセンサ及びスイッチとし
て、アクセルペダルに連設されてアクセル解放時にＯＮ
するアイドルスイッチ５５、動力伝達系に配置されて車
速を検出する車速センサ５６等が設けられており、それ
ぞれの信号はＥＣＵ６０へ入力されている。

【００１６】以下、ＥＣＵ６０において実行される制御
について具体的に説明する。ＥＣＵ６０は、主として、
図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡ
Ｍ及び入出力インターフェース等から構成されている。
ＥＣＵ６０は、制御プログラムに従って、上述の各種セ
ンサ及びスイッチの検出信号の処理及び各種演算を行
い、インジェクタ１０、可変吸気ソレノイドバルブ２
２、パージソレノイドバルブ３４、２連式デューティソ
レノイドバルブ４２に対して演算結果に応じた制御信号
を出力し、燃料噴射制御（リーンバーン制御）、可変吸
気制御、キャニスタパージ制御、ＥＧＲ制御をそれぞれ
実行する。

【００１７】可変吸気制御の基本的な狙いは、エンジン
１が高回転あるいは高負荷時の出力が要求される領域に
おいては可変吸気バルブ２０を開いて通常のエンジン作
動状態とし、それ以外の領域では可変吸気バルブ２０を
閉じて燃焼室にタンブル流を発生させ、燃焼効率の向上
を図ってリーンバーンを可能とするものである。従っ
て、可変吸気バルブ２０の閉作動は、クランク角センサ
５３の検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数Ｎ
が所定回転数ＫＮＥＴＣＶ以下、基本燃料噴射量Ｔｐに
応じたエンジン負荷ＬＤＡＴＡが所定値ＫＫＤＴＣＶ以
下、及びスロットル開度センサ５１で検出されたスロッ
トル開度ＴＶＯが所定値ＴＶＯＴＣＶ以下のすべての条
件を満たした場合に実行される。

【００１８】上述のリーンバーンはインジェクタ１０か
らの燃料噴射量をストイキオ制御に比して減少させて空
燃比をリーン化させる所謂リーンバーン制御により実現
される。具体的には、吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎ
から計算される基本燃料噴射量Ｔｐをリーン化補正係数
により減少補正するものであり、特に、このリーン化補
正係数は、所定の上限値に至るまで、車両のサージの指
標であるエンジン回転変動が発生していない限りリーン
側へアドバンス補正され、所定レベル以上のエンジン回
転変動が発生したときにはリッチ側へリタード補正され
る。なお、リーンバーン制御は、前述の如く可変吸気制
御において可変吸気バルブ２０が閉じられていることが
前提であり、その他、エンジン冷却水温度ＴＷＮ、エン
ジン回転数Ｎ、エンジン負荷ＬＤＡＴＡ、車速ＶＳＰ、
スロットル開度ＴＶＯ等の各種条件をすべて満たしたリ
ーンバーン運転モードにおいて実行される。

【００１９】一方、本発明に係わるキャニスタパージ制
御においては、リーンバーン運転モードにおける蒸発燃
料のパージ流量がストイキオ運転モードの流量に比べて
少なく設定される。以下、このキャニスタパージ制御つ
いて図２のフローチャートを参照して具体的に説明す
る。

【００２０】先ず、ステップＳ１０１及びＳ１０２にお
いて、エンジン回転数Ｎ及び吸入空気量Ｑがそれぞれ読
み込まれる。そして、次のステップＳ１０３において、
読み込まれたエンジン回転数Ｎ及び吸入空気量Ｑにより
キャニスタパージ制御における基本デューティ比のマッ
プデータＣＰＣＭＡＰが検索される。この基本デューテ
ィ比のマップはエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑをパラ
メータとする２次元マップであり、マップデータＣＰＣ
ＭＡＰはこの２次元マップから４点補間で求められる。

【００２１】次に、ステップＳ１０４へ移行し、現在、
前述のリーンバーン運転モードであるか否かが判断され
る。この判断は、言い換えればリーンバーン制御が実行
されているか否かの判断であり、リーンバーン制御のプ
ログラムにおいてリーンバーン制御実行条件が成立した
ときに制御フラグを立てておけば、このステップＳ１０
４ではそのフラグを確認するだけで足りる。

【００２２】ステップＳ１０４においてリーンバーン運
転モードでないと判断された場合には、ステップＳ１０
５へ移行し、ステップＳ１０３にて得られた基本デュー
ティ比のマップデータＣＰＣＭＡＰにストイキオ運転モ
ード時の補正係数ＫＣＰＣＳＴＯＩＣを掛けて出力デュ
ーティ比ＣＰＣＤを設定する。一方、ステップＳ１０４
においてリーンバーン運転モードであると判断された場
合には、ステップＳ１０６へ移行し、ステップＳ１０３
にて得られた基本デューティ比のマップデータＣＰＣＭ
ＡＰにリーンバーン運転モード時の補正係数ＫＣＰＣＬ
ＥＡＮを掛けて出力デューティ比ＣＰＣＤを設定する。

【００２３】この出力デューティ比ＣＰＣＤは、ステッ
プＳ１０１からステップＳ１０６までのプログラムの実
行タイミング毎に随時算出され、キャニスタパージ制御
実行条件が成立したときに、算出された出力デューティ
比ＣＰＣＤを有するデューティ信号がパージソレノイド
バルブ３４に出力される。ここで、両補正係数はＫＣＰ
ＣＳＴＯＩＣ＞ＫＣＰＣＬＥＡＮの関係に設定されてい
るため、ストイキオ運転モードにおける出力デューティ
比に比べてリーンバーン運転モードにおける出力デュー
ティ比の方が小さな値に設定される。従って、キャニス
タ３２からエンジン１へパージされる蒸発燃料と空気の
量はリーンバーン運転モードにおいて少なくなるため、
パージされる蒸発燃料及び空気が空燃比に与える影響度
が小さくなる。

【００２４】図３は本発明に係わる実施の形態の他の一
例を示すフローチャートであり、図２の一例と相違する
点は、ストイキオ運転モードとリーンバーン運転モード
とで異なる補正係数を設定しそれを共通の基本デューテ
ィ比のマップデータに掛けて出力デューティ比を得る代
わりに、ストイキオ運転モードとリーンバーン運転モー
ドに対して別々の出力デューティ比マップを準備する点
である。そして、ストイキオ運転モードであればその専
用マップからその時のエンジン回転数とエンジン負荷を
パラメータとして出力デューティ比のマップデータＭＡ
ＰＳＴＯＩＣを検索し、リーンバーン運転モードであれ
ばその専用マップから同様にして出力デューティ比のマ
ップデータＭＡＰＬＥＡＮを検索する。同一運転領域に
おける両出力デューティ比のマップデータは、ＭＡＰＳ
ＴＯＩＣ＞ＭＡＰＬＥＡＮの関係に設定されている。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるキ
ャニスタパージ制御装置によれば、リーンバーン運転モ
ードにおけるキャニスタパージ流量が通常のストイキオ
運転モードにおける流量に比べて小さく設定されること
から、パージされる蒸発燃料及び蒸発燃料と一緒にパー
ジされる空気が空燃比に与える影響度が小さくなる。特
に、パージされる蒸発燃料分の過多時における排気ガス
エミッションの悪化やノッキングの発生が防止され、一
方、蒸発燃料分の過少時における車両のサージが防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が係わるキャニスタパージ制御システム
を含んだエンジンの制御システムの一例を示す概念図で
ある。

【図２】実施の形態におけるキャニスタパージ制御プロ
グラムの一例を示すフローチャートである。

【図３】本発明が係わるキャニスタパージ制御プログラ
ムの他の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ４ エアチャンバ １１ 燃料タンク ３２ キャニスタ ３３ パージ通路 ３４ パージソレノイドバルブ ６０ 電子コントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、キャニスタに吸着された蒸発燃料をエン
   ジンの吸気通路へパージするためのパージ通路と、上記
   パージ通路を流れる蒸発燃料の流量を制御するパージソ
   レノイドバルブと、エンジン運転状態に応じてエンジン
   のストイキオ運転とリーンバーン運転の切り換えを行
   い、リーンバーン運転時における蒸発燃料のパージ流量
   をストイキオ運転時のパージ流量に比べて少なく設定し
   て上記パージソレノイドバルブを駆動する制御手段とか
   ら構成されることを特徴とするリーンバーンエンジンの
   キャニスタパージ制御装置。