JP2020067059A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンク内で蒸発する燃料を内燃機関の吸気通路に供給する構成において、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常の誤検出を防止することができる電子制御装置を提供する。【解決手段】排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４と、燃料タンク２１内で蒸発した燃料を吸気管３に流入させる流入路に設けられる開閉可能なパージコントロールバルブ２５と、を備えるエンジン１の電子制御装置は、酸素濃度センサ１４における酸素濃度の検出結果に基づいて、酸素濃度センサ１４の劣化を判定する劣化判定部１６１と、パージコントロールバルブ２５の開閉量を制御することにより吸気管３に流入する燃料の流入量を調整し、劣化判定部１６１により酸素濃度センサ１４の劣化を判定する際に、パージコントロールバルブ２５を閉弁又は所定量だけ開弁する弁開閉制御部１６３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを備えた車両に搭載される電子制御装置に関する。

従来、内燃機関を搭載する四輪自動車等の車両においては、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ等のエミッション関連デバイスの異常を検出する技術の適用が法的に義務化されている。また、近年、自動二輪車等の車両においても、失火、触媒劣化及び酸素濃度センサの劣化に代表される異常を検出する技術の適用が義務化される流れになっている。

従来の内燃機関の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常を検出する方法としては、内燃機関に供給される混合気の空燃比をリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転した後に他方から一方に反転する制御を繰り返して所定時間における反転回数を計測し、計測した反転回数に基づいて酸素濃度センサの異常を検出する。例えば、酸素濃度センサが劣化している場合には、反転周期が長くなって反転回数も少なくなるため、これにより酸素濃度センサの異常を検出することができる。

また、車両には、燃料タンク内で発生した燃料蒸気が大気に放出されることを抑制するために、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を活性炭で吸着して一時的に蓄え、活性炭に吸着された燃料蒸気を、流入する外気によって活性炭から分離して内燃機関の吸気通路に供給することが可能なチャコールキャニスタが備えられているものがある。

かかる状況下で、特許文献１は、内燃機関の排気通路に配置される触媒と、排気通路の触媒の上流に配置される空燃比センサと、排気通路の触媒の下流に配置される酸素センサと、内燃機関の吸気通路へのブローバイガスの還流通路に配置されるブローバイガスの還流量を制御する還流制御バルブと、を備える内燃機関の制御装置を開示している。特許文献１の内燃機関の制御装置は、燃料供給を停止した後に空燃比センサの値が安定した時の空燃比センサの出力安定値に応じて還流制御バルブの開度を設定し、その後の酸素センサの出力値を用いて酸素センサの異常の有無を検出する異常検出処理を実行し、異常検出処理において、空燃比センサの出力安定値が小さいほど、還流制御バルブの開度を小さく設定する。

特開２０１７−２０３４１９号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の内燃機関の制御装置では、チャコールキャニスタから内燃機関の吸気通路に供給される燃料蒸気を考慮せずに酸素濃度センサの異常を検出しているため、チャコールキャニスタを備える内燃機関において、酸素濃度センサに異常を生じていないにも関わらず、酸素濃度センサの反転周期が正常時よりも長くなる等の影響を受けることが懸念される。この場合には、酸素濃度センサの異常を誤検出する可能性がある。従って、チャコールキャニスタを備える内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常を検出する構成については、改善の余地がある。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、燃料タンク内で蒸発する燃料を内燃機関の吸気通路に供給する構成において、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常の誤検出を防止することができる電子制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、第１の局面において、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、燃料タンク内で蒸発した燃料を前記内燃機関の吸気通路に流入させる流入路に設けられる開閉可能なパージコントロールバルブと、を備える前記内燃機関の電子制御装置であって、前記酸素濃度センサにおける前記酸素濃度の検出結果に基づいて、前記酸素濃度センサの劣化を判定する劣化判定部と、前記パージコントロールバルブの開閉量を制御することにより前記吸気通路に流入する前記燃料の流入量を調整し、前記劣化判定部により前記酸素濃度センサの劣化を判定する際に、前記パージコントロールバルブを閉弁又は所定量だけ開弁する弁開閉制御部と、を有する電子制御装置である。

本発明の第１の局面にかかる電子制御装置においては、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、燃料タンク内で蒸発した燃料を内燃機関の吸気通路に流入させる流入路に設けられる開閉可能なパージコントロールバルブと、を備える内燃機関の電子制御装置であって、酸素濃度センサにおける酸素濃度の検出結果に基づいて、酸素濃度センサの劣化を判定する劣化判定部と、パージコントロールバルブの開閉量を制御することにより吸気通路に流入する燃料の流入量を調整し、劣化判定部により酸素濃度センサの劣化を判定する際に、パージコントロールバルブを閉弁又は所定量だけ開弁する弁開閉制御部と、を有するものであるため、燃料タンク内で蒸発する燃料を内燃機関の吸気通路に供給する構成において、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常の誤検出を防止することができる。

図１は、本発明の実施形態における電子制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態におけるＰＣＶ開閉制御処理を示すフロー図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電子制御装置につき、詳細に説明する。

＜電子制御装置の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態における電子制御装置の構成につき、詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態における電子制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における内燃機関の電子制御装置は、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２、クランクセンサ１３及び酸素濃度センサ１４に電気的に接続されていると共に、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６によって構成され、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車に搭載される。エンジン１は、図示を省略する車両に搭載されたガソリンエンジン等の内燃機関である。

インジェクタ１ａは、エンジン１の上流側（吸気管３の吸気ポート等）に備えられ、ＥＣＵ１６により開弁時間が制御されることで適切な量の燃料を噴射してエンジン１に供給する。

スロットル開度センサ１１は、吸気通路としての吸気管３からエンジン１に流入する外気の量を調整するスロットルバルブ４の開度を検出し、このように検出したスロットルバルブ４の開度を示す電気信号をＥＣＵ１６に出力する。

吸気圧力センサ１２は、吸気管３からエンジン１に流入する外気の圧力を吸気圧力として検出し、このように検出した吸気圧力を示す電気信号をＥＣＵ１６に出力する。

クランクセンサ１３は、エンジン１のクランクの回転角度を検出し、このように検出したクランクの回転角度を示す電気信号をＥＣＵ１６に出力する。

酸素濃度センサ１４は、排気管２に連通して配置され、排気管２より外部に排出される排気ガス中の酸素濃度の高低を検出し、このように検出した酸素濃度の高低を示す電気信号をＥＣＵ１６に出力する。かかる酸素濃度センサ１４が検出する排気ガス中の酸素濃度の高低は、エンジン１に供給される混合気の空燃比の燃料濃度の低高に対応しており、酸素濃度センサ１４が検出する排気ガス中の酸素濃度が低いということは、エンジン１に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が高く（燃料が過多で酸素濃度が低いことを意味し、リッチと表現する）、酸素濃度センサ１４が検出する酸素濃度が高いということは、エンジン１に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が低い（燃料が希薄で酸素濃度が高いことを意味し、リーンと表現する）ことを意味している。

また、酸素濃度センサ１４は、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）以下の低い状態であるときにはハイレベルの電圧（例えば数百ｍＶの電圧値）の電気信号を出力し、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）を超える高い状態であるときにはローレベルの電圧（例えば実質０Ｖの電圧値）の電気信号を出力するものであり、かかる所定閾値濃度が、酸素濃度センサ１４が出力する電気信号の電圧を反転させる所定の反転閾値（所定の反転電圧値）に相当することになる。また、かかる酸素濃度センサ１４の所定閾値濃度は、一般的には、エンジン１に供給される混合気の理論空燃比に相当するように設定すればよい。

ＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、車両に搭載されて図示を省略するバッテリから電力を供給されて動作する。ＥＣＵ１６は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵは、図示を省略するメモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行し、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２、クランクセンサ１３及び酸素濃度センサ１４からの電気信号に従って、ＥＣＵ１６全体の動作を制御すると共に、空燃比制御処理、酸素濃度センサ１４の劣化を判定する劣化判定処理及び後述のＰＣＶ開閉制御処理を実行する。

また、ＥＣＵ１６は、劣化判定部１６１、空燃比制御部１６２及び弁開閉制御部１６３を機能ブロックとして備えている。

劣化判定部１６１は、空燃比制御部１６２が空燃比制御処理を実行しているときに酸素濃度センサ１４から出力された電気信号に基づいて酸素濃度センサ１４の劣化を判定する劣化判定処理を実行する。

空燃比制御部１６２は、酸素濃度センサ１４から出力された電気信号に基づいて、エンジン１に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御処理を実行し、エンジン１へ供給する燃料噴射量を算出して、算出した燃料噴射量に応じてインジェクタ１ａを制御すると共に、スロットルバルブ４の開度を制御する。

弁開閉制御部１６３は、劣化判定部１６１による劣化判定処理の実行中、又は空燃比制御部１６２による空燃比制御処理の実行中に、酸素濃度センサ１４から出力された電気信号に基づいて、ＰＣＶ開閉制御処理を含むバルブ開閉制御処理を実行してパージコントロールバルブ２５の開閉量を制御する。

チェックバルブ２２は、燃料タンク２１内で蒸発した燃料蒸気がチャコールキャニスタ２４に流れるようにして、チャコールキャニスタ２４から燃料タンク２１に逆流しないように阻止する。

キャニスタフィルタ２３は、外気を吸気すると共に吸気した外気をフィルタリングしてチャコールキャニスタ２４に送出する。

チャコールキャニスタ２４は、燃料タンク２１内で発生した燃料蒸気を活性炭で吸着して一時的に蓄え、活性炭に吸着された燃料蒸気を、キャニスタフィルタ２３から流入する外気によって活性炭から分離して吸気管３に供給する。

パージコントロールバルブ２５は、チャコールキャニスタ２４と吸気管３とを接続する流入路に設けられ、弁開閉制御部１６３の制御により開弁又は閉弁して、チャコールキャニスタ２４から吸気管３に供給する燃料蒸気量を調整する。

以上のような構成を有する内燃機関の電子制御装置は、以下に示すように、ＰＣＶ開閉制御処理を実行することにより、燃料タンク２１内で蒸発する燃料をエンジン１の吸気管３に供給する構成において、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４の異常の誤検出を防止する。

＜ＰＣＶ開閉制御処理＞
上記構成を有する内燃機関の電子制御装置では、ＰＣＶ開閉制御処理を実行する。以下、図２を参照して、本実施形態におけるＰＣＶ開閉制御処理の具体的な流れについて詳しく説明する。

図２は、本発明の実施形態におけるＰＣＶ開閉制御処理を示すフロー図である。

図２に示すＰＣＶ開閉制御処理は、ＥＣＵ１６が稼働して空燃比制御部１６２が空燃比制御処理を開始すると共に劣化判定部１６１が劣化判定処理を開始したタイミングで開始となり、ＰＣＶ開閉制御処理はステップＳ１の処理に進む。かかるＰＣＶ開閉制御処理は、空燃比制御部１６２が空燃比制御処理を実行すると共に劣化判定部１６１が劣化判定処理を実行している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、ＥＣＵ１６が、劣化判定部１６１による劣化判定処理が完了したか否かを判定する。判定の結果、劣化判定処理が完了していない場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ２の処理に進める。一方、劣化判定処理が完了している場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ７の処理に進める。

ここで、劣化判定処理において、劣化判定部１６１は、酸素濃度センサ１４の出力する電気信号の電圧の高低が、エンジン１に供給される混合気の空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転した後に他方から一方に反転する制御を繰り返して所定時間における反転回数を計測する。そして、劣化判定部１６１は、計測した反転回数が所定の異常判定閾値未満の場合に酸素濃度センサ１４が異常であると判定し、計測した反転回数が所定の異常判定閾値以上の場合に酸素濃度センサ１４が正常であると判定した後に、劣化判定処理を完了する。

ステップＳ２の処理では、ＥＣＵ１６が、エンジン１の温度を検出する図示しない温度センサからの電気信号に基づいて、始動時のエンジン温度が所定値以上であるか否かを判定する。判定の結果、始動時のエンジン温度が所定値未満の場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ３の処理に進める。一方、始動時のエンジン温度が所定値以上の場合には、ＥＣＵ１６は、エンジン１の停止時から所定時間が経過していない熱間再始動時であると判断して、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５を所定量だけ開弁すると共に、図示しないタイマにカウント処理を開始させて、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ５の処理に進める。この際に、ＥＣＵ１６は、酸素濃度センサ１４の劣化判定処理に影響を及ぼさない程度の所定量だけパージコントロールバルブ２５を開弁させる。これにより、チャコールキャニスタ２４に蓄えられている燃料蒸気の量が多い熱間再始動時において、チャコールキャニスタ２４に蓄えられている燃料蒸気をパージさせることができる。

ステップＳ３の処理では、ＥＣＵ１６が、前回以前のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ４若しくはステップＳ５、又は今回のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ５においてタイマによりカウント処理を開始している場合には、そのカウント処理におけるカウント値に基づいて、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５を閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）してから所定時間以上経過したか否かを判定する。判定の結果、パージコントロールバルブ２５を閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）してから所定時間以上経過していない場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ４の処理に進める。一方、パージコントロールバルブ２５を閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）してから所定時間以上経過した場合には、ＥＣＵ１６は、チャコールキャニスタ２４からパージされる燃料蒸気の総量が減少するのを防ぐために、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５を所定量だけ開弁すると共に、タイマをリセットした後にタイマにカウント処理を再び開始させて、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ６の処理に進める。この際に、ＥＣＵ１６は、酸素濃度センサ１４の劣化判定処理に影響を及ぼさない程度の所定量だけパージコントロールバルブ２５を開弁させる。

ステップＳ４の処理では、ＥＣＵ１６が、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５の閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）を実施する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、ＰＣＶ開閉制御処理は終了する。

ステップＳ５の処理では、ＥＣＵ１６が、前回以前のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ２若しくはステップＳ３、又は今回のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ２においてタイマによりカウント処理を開始している場合には、そのカウント処理におけるカウント値に基づいて、弁開閉制御部１６３によって所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施したか否かを判定する。判定の結果、所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施した場合には、ＥＣＵ１６は、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５を閉弁すると共に、タイマをリセットした後にタイマにカウント処理を再び開始させて、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ３の処理に進める。一方、所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施していない場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、ＥＣＵ１６が、前回以前のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ２若しくはステップＳ３、又は今回のＰＣＶ開閉制御処理のステップＳ３においてタイマによりカウント処理を開始している場合には、そのカウント処理におけるカウント値に基づいて、パージコントロールバルブ２５の閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）を禁止した後に、所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施したか否かを判定する。判定の結果、パージコントロールバルブ２５の閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）を禁止した後に、所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施した場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ４の処理に進める。一方、パージコントロールバルブ２５の閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）を禁止した後に、所定時間に亘ってパージコントロールバルブ２５の開弁（ＰＣＶ−ＯＮ）を実施していない場合には、ＥＣＵ１６は、ＰＣＶ開閉制御処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ７の処理では、ＥＣＵ１６が、弁開閉制御部１６３によってパージコントロールバルブ２５の閉弁（ＰＣＶ−ＯＦＦ）を禁止して開弁を実施する。この際に、ＥＣＵ１６は、パージコントロールバルブ２５の閉弁を禁止したことを図示しないメモリに記憶させる。また、この際に、ＥＣＵ１６は、ステップＳ５の処理又はステップＳ６の処理の次にステップＳ７の処理を行う場合には、酸素濃度センサ１４の劣化判定処理に影響を及ぼさない程度の所定量だけパージコントロールバルブ２５を開弁させる。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、ＰＣＶ開閉制御処理は終了する。

以上の本実施形態における電子制御装置では、エンジン１の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４と、燃料タンク２１内で蒸発した燃料をエンジン１の吸気管３に流入させる流入路に設けられる開閉可能なパージコントロールバルブ２５と、を備えるエンジン１の電子制御装置であって、酸素濃度センサ１４における酸素濃度の検出結果に基づいて、酸素濃度センサ１４の劣化を判定する劣化判定部１６１と、パージコントロールバルブ２５の開閉量を制御することにより吸気管３に流入する燃料の流入量を調整し、劣化判定部１６１により酸素濃度センサ１４の劣化を判定する際に、パージコントロールバルブ２５を閉弁又は所定量だけ開弁する弁開閉制御部１６３と、を有するものであるため、燃料タンク２１内で蒸発する燃料をエンジン１の吸気管３に供給する構成において、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４の異常の誤検出を防止することができる。

本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

具体的には、上記実施形態において、反転回数に応じて酸素濃度センサ１４の劣化を判定したが、反転回数以外の反転時間又は反転時間の平均値等に応じて酸素濃度センサ１４の劣化を判定してもよい。

以上のように、本発明においては、燃料タンク内で蒸発する燃料を内燃機関の吸気通路に供給する構成において、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常の誤検出を防止することができる電子制御装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両の内燃機関の電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…エンジン
２…排気管
３…吸気管
４…スロットルバルブ
１１…スロットル開度センサ
１２…吸気圧力センサ
１３…クランクセンサ
１４…酸素濃度センサ
１６…ＥＣＵ
２１…燃料タンク
２２…チェックバルブ
２３…キャニスタフィルタ
２４…チャコールキャニスタ
２５…パージコントロールバルブ
１６１…劣化判定部
１６２…空燃比制御部
１６３…弁開閉制御部

Claims (1)

1. 内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、燃料タンク内で蒸発した燃料を前記内燃機関の吸気通路に流入させる流入路に設けられる開閉可能なパージコントロールバルブと、を備える前記内燃機関の電子制御装置であって、
   前記酸素濃度センサにおける前記酸素濃度の検出結果に基づいて、前記酸素濃度センサの劣化を判定する劣化判定部と、
   前記パージコントロールバルブの開閉量を制御することにより前記吸気通路に流入する前記燃料の流入量を調整し、前記劣化判定部により前記酸素濃度センサの劣化を判定する際に、前記パージコントロールバルブを閉弁又は所定量だけ開弁する弁開閉制御部と、
   を有することを特徴とする電子制御装置。

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