JP2008522068A - タンクベンチレーション制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関におけるタンクベンチレーションの開始時点を定めるための方法に関している。空気燃料混合気の過度な濃厚化はタンクベンチレーションによる噴射補正の適時の開始によって回避することができる。本発明による方法のもとでは、ラムダ制御偏差の他に疑似ラムダ制御偏差（５６）の加味された修正ラムダ制御偏差（５８）の閾値比較が行われる。この場合疑似ラムダ制御偏差（５６）は、所定のラムダ目標値からのラムダ値の偏差に依存している。

Description

本発明は、ベンチレーションバルブを介してガスがタンクシステムの活性炭フィルタから内燃機関の吸気系に供給されるタンクシステムを備えた内燃機関におけるタンクベンチレーション制御のための方法に関している。

背景技術
最近の車両は通常は、車両を止めている間に燃料蒸気をタンクシステムから活性炭フィルタに収集するタンクベンチレーションシステムを有している。この活性炭フィルタは車両の運転中は再生され、その際には活性炭フィルタから吸気管へ向かう管路のバルブが所定の量だけ開かれ、それによってエアーが活性炭フィルタからタンクベンチレーションシステム内へ導入され、蓄積された炭化水素がエンジンの吸入空気に供給される。この燃焼のために付加的に供給される混合気は、エンジンの充填に係る成分組成全体に変化をもたらす。このような変化は、適切な開ループ制御若しくは事前制御によって対処することが可能である。

公知の方法では、タンクベンチレーション流量における炭化水素の濃度が測定され、噴射弁を介して噴射される燃料量が当該タンクベンチレーションシステムによって付加的にもたらされる燃料量の分だけ修正される。この手法は以下ではタンクベンチレーションによる噴射補正と称する。このタンクベンチレーションによる噴射補正において重要なポイントは、どの時点において噴射補正が用いられるべきかについてが常に問題になることである。この点については以下で短く説明する。

バルブが比較的長い中断の後で開かれるか、若しくはエンジンを始動した後で最初に開かれる場合には、燃料蒸気の濃度はまだ未知のものであり、ここで補正を行うことはできない。混合気偏差、すなわちラムダ実際値とラムダ目標値の間の偏差が測定可能になると、直ちに濃度推定を開始することが可能となる。しかしながらラムダゾンデにおいて混合気偏差が測定可能になる時点では、既に所定の量の再生ガスが吸気管内やシリンダ、排ガス系に流入している。

バルブの開放時点、すなわちバルブがベンチレーションのために操作され、それによって測定可能な混合気偏差が生じる時点は、許容誤差の影響下におかれている。この許容誤差は、予め定められた開放時点に基づく燃料補正の制御が不可能になるほどの大きさである。またバルブの開放特性は必ずしも線形的な経過特性を描くわけではないので、例えば、バルブが駆動制御中に所定の信号レベルからいきなり突発的に開かれるという可能性もある。それゆえ再生ガスの供給は不良な調量しかできないように行われてしまう。

これまでの公知の方法では、特に負荷ポイントが下方にあるアイドリング領域においては、タンクベンチレーションバルブ開放直後の混合気の過度な濃厚化が避けられない状況にあった。

これについては混合気組成の突発的な変化を避けるために、バルブの緩慢な開放によって濃厚化を最小に抑えることが提案されている。しかしながらこの場合はバルブの開放段階が延長されると共にバルブフラップの突発的な特性にも起因して混合気の濃厚化を完全に回避することはできない。

発明が解決しようとする課題
本発明の基礎をなす技術的課題は、簡単な手段でもってタンクベンチレーションによる噴射補正開始の適切な時点を運転状態に応じて高い信頼性のもとで定めると同時に適切な燃料量も定めることのできる、タンクベンチレーション制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段
この課題は本発明により、請求項１の特徴部に記載の方法によって解決される。

発明を実施するための最良の形態
従属請求項の対象は本発明の有利な構成をなすものである。

本発明による内燃機関におけるタンクベンチレーション制御方法は噴射補正を利用している。この噴射補正はタンクベンチレーションバルブの開放の際にタンクシステムから吸気系を介して内燃機関に供給される燃料量を考慮するものであり、この噴射補正に対する適正な時点と適正な量を定めるために、修正されたラムダ制御偏差が所定の閾値と比較される。本発明によって算出される修正ラムダ制御偏差は、ラムダ制御偏差と疑似ラムダ制御偏差値から構成される。疑似ラムダ制御偏差値はラムダ実際値とラムダ目標値の偏差から形成されている。ラムダ制御値（以下では単に"ＬＲ値"とも称する）は、例えば噴射の際の燃料量をどのくらいの規模で低減すべきかを直接示すパーセント値で表わしてもよい。疑似ラムダ制御値によれば、ラムダ制御偏差のみが考慮されるのではなく、ラムダ実際値とラムダ目標値の間の偏差も考慮される。これにより排ガス混合気の濃厚化がバルブ開放に基づいて早期に識別可能となり、それによって過度な濃厚化が回避されるようになる。

有利には疑似ラムダ制御偏差の検出において次のような特性マップ、すなわちラムダ目標値とラムダ実際値の間の差分に依存して乗法的補正値を定める特性マップが設けられる。この補正値はラムダ実際値とラムダ目標値の相対的偏差に乗算される。この積は疑似ラムダ制御偏差を表す。ラムダ実際値とラムダ目標値の相対偏差は有利には次のように算出される。すなわち、
相対偏差＝ １−（ラムダ＿目標値／ラムダ＿実際値）
ラムダ値の表示に応じてこの値は相応のパーセント表示の考慮のために１００で乗算してもよい。

本発明による方法の別の有利な実施例によれば、ラムダ実際値とラムダ目標値の間の差分が所定の値を下回った場合に、修正されたラムダ制御偏差がスタート値にセットされる。このスタート値はタンクベンチレーションバルブの開放前の疑似ラムダ制御偏差の値に相応している。偏差が小さい場合には、疑似ラムダ制御偏差には値が何も定められない。

同じように、差分が所定の値を上回った場合にも乗法的補正値はラムダ実際値とラムダ目標値の間の差分を拡大し得る。特性値と乗法的補正値の成形の取り組みは次のような根源的な考察に基づいている。すなわち、ラムダ実際値とラムダ目標値の間の偏差が小さい場合には、噴射補正の開始は早めるべきではなく、それに対してラムダ値との偏差が大きい場合、つまり混合気が過度に濃厚な場合には、早期時点の噴射補正が行われるべきである。

噴射量の制御のもとで偏差を補償するために、修正ラムダ制御偏差がゼロ値によって補正される。このゼロ値はバルブ開放前の修正ラムダ制御偏差に相応する。本発明の方法によれば、バルブ開放後の修正ラムダ制御偏差の相対変化に合わせられる。

噴射補正は閾値を上回った場合に、ガスに含まれる燃料成分の目下の濃度を修正ラムダ制御偏差に基づいて算出する。この燃料成分の算出のための手法自体は公知である。

次に本発明による方法を以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図１には修正されたラムダ制御偏差の評価のためのブロックダイヤグラムが示されており、
図２には、本発明による方法におけるラムダ値と制御偏差の時系列の経過が示されている。

実施例
図１にはタンクベンチレーションによる噴射補正のトリガリングが示されている。入力量を形成しているのはラムダ実際値１０とラムダ目標値１２である。同様にラムダ目標値１２とラムダ実際値１０の商がステップ２０で算出される。この商は１から減じられ、それによってラムダ実際値とラムダ目標値の相対偏差２２が乗算器２４に供給される。これらの特性量の積は以下では疑似ラムダ制御偏差（ＬＲＳ）２６と称する。この疑似ラムダ制御偏差の定性的特性経過は容易に具現化し得る。ラムダ実際値とラムダ目標値が一致するならば、疑似ラムダ制御偏差ＬＲＳは値０となる。バルブ開放に起因する空気／燃料混合気の濃厚化によって実際値と目標値の偏差はますます拡大する。疑似ラムダ制御偏差２６の他にも、本発明による方法はさらなる制御偏差（ＬＲ）２８を使用する。このラムダ制御器の制御偏差２８は、どのくらいの規模でラムダ制御器が、供給された燃料量に影響を及ぼしているかを表している。ステップ３０では疑似ラムダ制御偏差とラムダ制御偏差が相互に加算される。

ステップ３２では、タンクバルブ開放前の疑似ラムダ制御偏差３６と制御偏差３４の加算によって生じた加算結果３８との差分が形成される。前記差分は、正常化された修正ラムダ制御偏差（ＬＲ＿ＤＩＦ）４０とみなされる。この特性量ＬＲ＿ＤＩＦは比較器４２に供給され、この比較器は前記特性量ＬＲ＿ＤＩＦを閾値４４と比較する。前記特性量が閾値を上回っている場合には、符号４６で表されるタンクベンチレーションによる噴射補正のためのトリガ信号が送出される。噴射補正の際にガス中の燃料濃度を求めるアルゴリズムは有利には特性量ＬＲＳとＬＲ＿も使用する。

図２には本発明による方法における信号の時間経過が示されている。符号５０は、ラムダ実際値の時間に関する経過を表している。ここで明らかなことは、第１の時間ステップの間（ほぼ時間単位１〜６の間）では、値１のラムダ値が存在していることであり、この間においてはラムダ値において、例えば何らかの強制的なきっかけやその他の理由によって生じ得る変動が現れていない。測定されたラムダ値５０は時間ステップ６からは低下しており、これは空気燃料混合気の濃厚化を引き起こす。ラムダ値の下方には制御偏差並びに疑似ラムダ制御偏差が示されている。ラムダ値５０までの全ての特性曲線は、ラムダ制御偏差ＬＲとして右側の座標に関連して表される。空気燃料混合気の濃厚化の増大に伴ってラムダ制御偏差５２も一層低下し続ける。このラムダ制御偏差５２のみが補正時点の検出のために用いられるのならば、ラムダ制御偏差５２の絶対値に関連して特性曲線５４が得られる。５％の閾値５７を用いることによって、噴射補正の開始時点に対して時間値１７が得られる。この時間値においてはラムダ値は既に約０.０７だけ低下している。つまり明らかな濃厚化が行われている。前述した疑似ラムダ制御偏差５６も図２には示されている。ラムダ値の目標値（λ＝１）からの偏差が増大すると共に疑似ラムダ制御偏差も増える。修正されたラムダ制御偏差５８は、特性曲線５２と５６の絶対値の和から得られる。図２から明らかに見て取れることは、特性曲線５８が既に閾値５７をほぼ時間値１２の時点で交差していることである。つまりこの時点でまずラムダ値は約０.０２５だけ低下している。図２に示されている例では、本発明による方法を用いることによって噴射補正の開始時点がどのくらい早期に選択され得るかが示されている。

前記特性量５８（すなわち修正ラムダ制御偏差ＬＲ＿ＤＩＦ）が閾値５７を越えると、以下に述べる一連のステップがトリガされる。すなわち、
既に公知の手法に従って噴射量の補正が行われる。この場合は再生ガス濃度及び再生ガス量の現下の値が用いられる
ラムダ制御値は相対制御偏差（ＬＲ₀-ＬＲ）の値だけずらされる。なぜならラムダ制御器の噴射補正はタンクベンチレーションに基づく噴射補正だけによって引き継がれるからである。

シリンダからラムダゾンデまでのガス伝播時間の持続時間に対しては、修正ラムダ制御偏差（ＬＲＳ）の計算が阻止され値が０にセットされる。従って噴射補正の更新は、ラムダゾンデにおける無駄時間の経過後までは行われない。

修正ラムダ制御偏差の評価のためのブロックダイヤグラム 本発明による方法における信号の時間経過

Claims (8)

1. ベンチレーションバルブを介してガスがタンク容器、特にタンクシステムの活性炭フィルタから内燃機関の吸気系に供給されるタンクシステムを備えた内燃機関におけるタンクベンチレーション制御のための方法において、
   前記方法は、修正ラムダ制御偏差（５８）が所定の閾値（５７）を越えた場合に、ガスと共に供給される燃料量を考慮して噴射補正を行うステップを有しており、
   前記修正ラムダ制御偏差（５８）は、ラムダ制御偏差（５２）と疑似ラムダ制御偏差（５６）に依存し、該疑似ラムダ制御偏差は、ラムダ目標値からのラムダ実際値（５０）の偏差に基づいていることを特徴とする方法。
2. ラムダ目標値（１２）とラムダ実際値（１０）の差分から特性マップ（１６）を介して乗法的補正値（１８）が求められ、さらに当該乗法的補正値（１８）は、ラムダ実際値とラムダ目標値の相対偏差（２２）で乗算される、請求項１記載の方法。
3. 前記ラムダ実際値とラムダ目標値の相対偏差は、以下の関係式、すなわち
   相対偏差 ＝１−（ラムダ目標値／ラムダ実際値）に従って算出される、請求項２記載の方法。
4. ラムダ実際値とラムダ目標値の間の差分が所定の値を下回った場合に、疑似ラムダ制御偏差をスタート値にセットする、請求項２または３記載の方法。
5. 前記差分が所定の値を上回った場合に、乗法的補正値（１８）はラムダ実際値とラムダ目標値の間の差分を増加させる、請求項４記載の方法。
6. 前記修正ラムダ制御偏差は、ベンチレーションバルブの開放前の修正ラムダ制御偏差に相応する値０に補正される、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 噴射補正は、ガス中に含まれる燃料成分の現下の濃度を修正ラムダ制御偏差に基づいて定め、閾値を上回った場合には、現下の濃度が噴射補正のために用いられる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. ラムダ実際値は当該方法のもとでは時間的に平滑化される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。

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