JP2909548B2 - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2909548B2
JP2909548B2 JP1065970A JP6597089A JP2909548B2 JP 2909548 B2 JP2909548 B2 JP 2909548B2 JP 1065970 A JP1065970 A JP 1065970A JP 6597089 A JP6597089 A JP 6597089A JP 2909548 B2 JP2909548 B2 JP 2909548B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパージ装置を備えると共に空燃比を予め定め
られた空燃比に制御する空燃比制御装置を備えた内燃機
関に関する。
〔従来の技術〕
特開昭63−186955号公報には、キャニスタと機関吸気
通路とを接続するパージ通路にパージ制御弁を配設し、
予め定められた機関運転状態においてパージ制御弁を開
弁せしめてキャニスタ内に貯留された燃料蒸気を機関吸
気通路に放出(以下「パージ」という)するパージ装置
を備えると共に、機関運転状態に応じて算出される基本
燃料噴射量をO2センサの出力信号に基づいて変化せしめ
られるフィードバック補正係数FAFによって補正するこ
とにより、機関シリンダ内に供給される混合気が理論空
燃比となるよう制御する内燃機関が開示されている。こ
の内燃機関では、機関アイドル運転時および低負荷運転
時夫々におけるフィードバック補正係数FAFの制御中心
値を算出し、各制御中心値の差に基づいてパージガスの
燃料濃度を検出する手段を備え、パージガスの燃料濃度
が予め定められた燃料濃度以上のとき燃料噴射弁からの
燃料噴射量を減算補正するようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、単位時間当りのパージガス量が一定とした
場合、機関1回転当り燃焼室内に吸入されるパージガス
量、すなわちパージ燃料量は機関回転数に反比例する。
従って、機関回転数が急激に変化すると燃料噴射量に対
するパージ燃料量の影響度合が急激に変化し、一方、フ
ィードバック補正係数FAFやパージガス減算項では燃料
噴射量に対するパージ燃料量の影響度合のこの急激な変
化に追従して制御することができない。このため、パー
ジ実行時において機関回転数が急激に変化すると、空燃
比が理論空燃比から過渡的にずれてしまうという問題が
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明によれば第1図の発
明の構成図に示されるように、予め定められた機関運転
状態において燃料蒸気を機関吸気系にパージするパージ
装置100と、機関運転状態に応じて算出される基本燃料
噴射量を空燃比センサの出力信号に基づいて変化する空
燃比補正係数によって空燃比が予め定められた空燃比と
なるよう補正して要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴
射量算出手段101と、空燃比補正係数に基づきパージ装
置100によって機関吸気系に供給されるパージ燃料量を
検出するパージ燃料量検出手段102と、パージ燃料量検
出手段102の検出結果に基づいて機関1回転当りのパー
ジ燃料量を算出し要求燃料噴射量を機関1回転当りのパ
ージ燃料量で減算補正する燃料噴射量補正手段103と、
燃料噴射量補正手段103の減算補正手段に基づいて燃料
噴射を制御する燃料噴射制御手段104とを備えている。
〔作用〕
空燃比が予め定められた空燃比となるように算出され
た要求燃料噴射量を機関1回転当りのパージ燃料量で減
算補正し、この減算補正結果に基づいて燃料噴射を制御
する。従って、機関回転数が急激に変動して燃料噴射量
に対するパージ燃料量の影響度合、すなわち機関1回転
当りのパージ燃料量が変動しても、本発明では、要求燃
料噴射量を機関1回転当りのパージ燃料で減算補正して
いるため、空燃比が予め定められた空燃比から過度的に
ずれることを防止することができる。
〔実施例〕
第2図を参照すると、1はシリンダブロック、2はピ
ストン、3はシリンダヘッド、4は燃焼室、5は吸気マ
ニホルド、6は排気マニホルドを夫々示す。吸入マニホ
ルド5は、サージタンク7、吸気ダクト8およびエアフ
ローメータ9を介してエアクリーナ10に接続される。吸
気ダクト8内にはスロットル弁11が配設され、吸気マニ
ホルド5には燃料噴射弁12が吸気ポート13に向けて配設
される。排気マニホルド6には排気管14が接続され、こ
の排気管14の途中に三元触媒15が配設される。内部に活
性炭が充填されたキャニスタ16は燃料蒸気導入通路17を
介して燃料タンク18の上部空間に接続される。さらにキ
ャニスタ16はパージ通路19を介してサージタンク7内に
接続され、パージ通路19には流量調整用の絞り20が設け
られる。また、キャニスタ16と絞り20との間のパージ通
路19には、パージ制御弁21が配設される。このパージ制
御弁21は電子制御ユニット40によって開閉制御される。
電子制御ユニット40はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス41によって相互に接続されたROM(リ
ードオンメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)4
3、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および
出力ポート46を具備する。エアフローメータ9内に配置
された吸気温センサ30は吸入空気温度を検出し、この出
力信号はAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。エアフローメータ9は吸入空気量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧はAD変換器48を介して入力ポ
ート45に入力される。排気マニホルド6内に配設された
O2センサ31は排気中の酸素濃度を検出し、この出力信号
はAD変換器49を介して入力ポート45に入力される。ディ
ストリビュータ25に内蔵されるフランク角センサ33は機
関回転数を表わす出力パルスを発生し、この出力パルス
は入力ポート45に入力される。一方、出力ポート46は対
応する駆動回路50,51を介してパージ制御弁21および燃
料噴射弁12に接続される。
第3図にはパージ制御を実行するためのルーチンを示
す。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行さ
れる。第3図を参照すると、ステップ60において空燃比
フィードバック制御が実行されているか否か判定され、
ステップ61でが吸入空気温度TAが50℃以上か否か判定さ
れる。ステップ60およびステップ61ではパージ実行条件
が成立したか否か判定している。ステップ60およびステ
ップ61のいずれか一方でも否定判定された場合、すなわ
ちパージ実行条件が成立していないと判定された場合、
ステップ62に進みパージ制御弁21を閉弁せしめる。これ
によってパージ通路19は遮断されるため、パージは実行
されない。一方、ステップ60およびステップ61両者にお
いて肯定判定された場合、すなわちパージ実行条件が成
立したと判定された場合、ステップ63に進みパージ制御
弁21を開弁せしめる。これによって、パージ通路19が連
通せしめられ、キャニスタ16からのパージガスがサージ
タンク7内に流入する。
第4図には燃料噴射弁12の実燃料噴射時間TAUを算出
するためのルーチンを示す。このルーチンは一定クラン
ク角毎の割込みによって実行される。第4図を参照する
と、まず、ステップ70において吸入空気量Qおよび機関
回転数NEが読込まれる。次いでステップ71において基本
燃料噴射時間TPが次式により算出される。
TP=K・(Q/NE) ここで、Kは係数であり、Q/NEは機関1回転当りの吸
入空気量を示しており機関負荷に相当する。ステップ72
では次式により要求燃料噴射時間RTAUが算出される。
RTAU=TP・FAF・α ここで、FAFはO2センサ31の出力信号に基づいて変化
せしめられるフィードバック補正係数であり、空燃比が
理論空燃比となるようにTPを補正する。ただし、フィー
ドバック制御が実行されないときFAFは1とされる。α
は他の補正係数である。パージが実行されていないと
き、基本的には要求燃料噴射時間RTAUだけ燃料を噴射す
れば燃焼室4内に吸入される混合気は理論空燃比とな
る。ステップ73では次式により実燃料噴射時間TAUが算
出される。
TAU=RTAU−(KP−NE)・β ここでKPがパージの実行によって単位時間当り機関に
供給されるパージ燃料量を示しており、後述するKPの計
算ルーチン(第6図参照)によって算出される。KP/NE
は機関1回転当り燃焼室4内に吸入されるパージ燃料量
を示しており、βは(KP/NE)を噴射時間に換算する係
数である。ステップ73では、要求燃料噴射時間RTAUを、
機関1回転当りのパージ燃料量を時間に換算した値で減
算補正して実燃料噴射時間TAUを算出することにより、
燃料噴射弁12から噴射される燃料量と、パージによって
供給される機関1回転当りのパージ燃料量との和が要求
燃料噴射量となるようにしており、斯くして燃焼室4内
に吸入される混合気が理論空燃比となるようにしてい
る。従って、機関回転数が急激に変動しても、要求燃料
噴射時間RTAUを機関1回転当りのパージ燃料量を時間に
換算した値で減算補正しているため、空燃比が過渡的に
理論空燃比からずれることを防止することができる。
第5図にはFAF算出方法を示す。第5図を参照する
と、O2センサ31は混合気が過濃なとき、即ちリッチのと
き0.9ボルト程度の出力電圧を発生し、混合気が稀薄な
とき、即ちリーンのとき0.1ボルト程度の出力電圧を発
生する。O2センサ31の出力電圧Vは電子制御ユニット40
において0.45ボルト程度の基準電圧Vrと比較され、O2
ンサ31の出力電圧VがVrよりも高ければリッチであると
判断され、Vrよりも低ければリーンであると判断され
る。FAFは、リッチからリーンに反転したと判断された
ときには急激に設定スキップ値だけ増加した後に徐々に
増加し、リーンからリッチに反転したと判断されたとき
には急激に設定スキップ値だけ減少した後に徐々に減少
する。空燃比が理論空燃比に制御されているときには、
FAFは1.0を中心に振れている。
第6図にはKPを計算するためのルーチンを示す。この
ルーチンは例えば64ms毎の割込みによって実行される。
第6図を参照すると、ステップ80においてパージ制御弁
21が開弁しているか否か判定される。パージ制御弁21が
閉弁している場合、すなわちパージが実行されていない
場合、ステップ81に進みKPを0にした後本ルーチンを終
了する。これによって、TAUの計算ルーチン(第4図参
照)においてTAUは次式により算出される。
TAU=TP・FAF・α すなわち、パージが実行されていない場合には、機関
1回転当りのパージ燃料量による減算補正は行なわれな
い。一方、パージ制御弁21は開弁せしめられてパージが
開始されると、ステップ80で肯定判定されてステップ82
に進む。ステップ82ではFAF<0.9か否か、すなわち空燃
比がリッチであるか否か判定される。パージ開始前にお
いて、空燃比が理論空燃比に制御されている場合、FAF
は1.0を中心に振れている。従って、パージ開始当初に
おいてはFAFは0.9より大きいためステップ83に進み、FA
F>1.1か否か、すなわち空燃比がリーンか否か判定され
る。この場合、FAFは1.1より小さいため否定判定され本
ルーチンを終了する。従って機関1回転当りのパージ燃
料量による減算補正は実行されない。続く処理サイクル
において、パージの影響によって空燃比がリッチとなり
FAF<0.9になると、ステップ82において肯定判定され、
ステップ84に進んでKPは正の定数Cだけ加算される。こ
れによって、TAUの計算ルーチン(第4図参照)におい
て、要求燃料噴射時間RTAUは(C/NE)・βだけ減算補正
される。この減算補正によっても空燃比がリッチである
場合、次の処理サイクルのステップ82において再び肯定
判定され、ステップ84においてKPは再びCだけ加算され
る。以後同様の動作を繰り返しFAF≧0.9となるまでKPは
Cずつ増大せしめられる。
一方、ステップ83においてFAF>1.1の場合、ステップ
85に進みKPは正の定数Dだけ減算される。これによっ
て、TAUの計算ルーチン(第4図参照)において、要求
燃料噴射時間RTAUは{(KP−D)/NE}・βだけ減算補
正される。この補正によってもなお空燃比がリーンある
場合、次の処理サイクルのステップ83において再び肯定
判定され、ステップ85においてKPは再びDだけ減算され
る。以後同様の動作を繰り返しFAF≦1.1となるまでKPは
Dずつ増大せしめられる。このようにして計算されるKP
はパージ燃料量を表わしている。
〔発明の効果〕
要求燃料噴射量を機関1回転当りのパージ燃料量で減
算補正するようにしているので、パージ実行時において
機関回転数が急激に変動しても、空燃比が予め定められ
た空燃比から過渡的にずれることを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は発明の構成図、第2図は本発明の内燃機関の全
体構成図、第3図はパージを制御するためのフローチャ
ート、第4図は実燃料噴射時間を計算するためのフロー
チャート、第5図はフィードバック補正係数FAFの計算
方法を説明するための線図、第6図はKPを計算するため
のフローチャートである。 16…キャニスタ、19…パージ通路、21…パージ制御弁、
31…O2センサ、40…電子制御ユニット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野呂田 一彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大河 浩司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 伊藤 亨 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−57841(JP,A) 特開 昭63−186955(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/14 310

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め定められた機関運転状態において燃料
    蒸気を機関吸気系にパージするパージ装置と、機関運転
    状態に応じて算出される基本燃料噴射量を空燃比センサ
    の出力信号に基づいて変化する空燃比補正係数によって
    空燃比が予め定められた空燃比となるよう補正して要求
    燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、前記
    空燃比補正係数に基づいて前記パージ装置によって機関
    吸気系に供給されるパージ燃料量を検出するパージ燃料
    量検出手段と、該パージ燃料量検出手段の検出結果に基
    づいて機関1回転当りのパージ燃料量を算出し前記要求
    燃料噴射量を前記機関1回転当りのパージ燃料量で減算
    補正する燃料噴射量補正手段と、該燃料噴射量補正手段
    の減算補正結果に基づいて燃料噴射を制御する燃料噴射
    制御手段とを備えた内燃機関。
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