JP3090564B2 - 内燃機関のキャニスタパージ制御方法および装置 - Google Patents
内燃機関のキャニスタパージ制御方法および装置Info
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Description
装置における回収燃料をエンジンへパージする場合の制
御方法及び装置、好ましくは燃料噴射制御の方法及び装
置に関する。
蒸気は、紫外線との反応により光化学スモッグを発生さ
せ大気汚染につながる事が知られている。したがって、
各国において前記燃料蒸気の車外への排出量に規制値を
設ける事で環境破壊の防止をはかっている。
としては、特開昭57−86555 号公報に示されるように、
パージ率を所定に制御して、絞り弁の通過空気量の変化
に追従させて、キャニスタパージバルブを制御する自動
車用燃料蒸気回収装置が一般的に知られている。
所定一定に制御するためには、絞り弁通過空気量Qtvoの
変化に追従させて、キャニスタパージバルブを制御する
必要があるが、ステップモータ式のキャニスタパージバ
ルブの場合、バルブの応答性に課題があり、前記パージ
率を一定に制御する事が困難となる。
決し、応答性の良い内燃機関のキャニスタパージ制御方
法および装置を提供することにある。
で発生した蒸発ガスを一時的に燃料蒸気回収手段(以
下、キャニスタと称する。)に回収し、前記キャニスタ
により回収された蒸発ガスに対応するパージ空気量をキ
ャニスタパージバルブを制御することにより、空燃比フ
ィードバック制御に反映させるキャニスタパージ制御方
法において、前記キャニスタパージバルブ通過空気量と
機関絞り弁部通過空気量からパージ率を求めると共に、
所定周期毎の前回と今回におけるパージ率の比較よりパ
ージ率変化量を求め、前記パージ率変化量が予め定める
所定値以上のときに、機関の空燃比フィードバック係数
変更のための目標空燃比フィードバック係数を算出する
ことを特徴とするキャニスタパージ制御方法によって解
決される。
されたパージ空燃比と過渡運転状態のときのパージ率と
に基づいて、目標空燃比フィードバック制御量を算出
し、そして、空燃比フィードバック制御量を算出した目
標空燃比フィードバック制御量に基づいて補正すること
によって、内燃機関の過渡運転状態での応答性が向上す
る。
蒸気回収装置の全体システム構成図を図2に示す。ここ
で、図2を用いて、燃料タンクから発生した燃料蒸気の
回収とパージのメカニズムについて、まず、説明する。
トルボディ5に内蔵された絞り弁で量が制御され、吸気
管9を通り、エンジン本体1へ吸入される。
は、配管46を通り、キャニスタ40に一時回収され
る。回収された燃料は、エンジン1の運転中に、キャニ
スタ40に装着された新鮮空気導入口45から導入され
た新鮮空気とともに、配管47,キャニスタパージバル
ブ41,配管48を経由して吸気管9に導かれ、エンジ
ン1に吸入され燃焼することにより、外部への排出が抑
制されている。
ジ流量を制御装置ECM30で制御可能とする事を目的
として装着されている。さらに、前記パージ流量は、エ
ンジンへの吸入空気量に比例したパージ率として制御す
る事により、O2 フィードバックへの悪影響を防止する
形を取っている。この事を図2を用いてさらに詳しく説
明する。
1)で算出される。
る。
する。(式1)において、AFcyl=14.7とすれば、
(式2)となる。
る。
御因子であるαに影響を与えるのは、パージ率Kevpとパ
ージ空燃比AFevp である事がわかる。
ば、αへの悪影響は、パージ空燃比AFevp の変動にのみ
とどめる事が出来、O2 フィードバックの制御性が向上
する事になる。
緩加速と急加速に分けて変化させた場合の空燃比A/F
の挙動を示したものである。まず、緩加速の場合は、絞
り弁部の通過空気量の変化も緩やかであり、これに応じ
たキャニスタパージバルブ開度の追従性も良いため、パ
ージ率Kevpが一定に制御されることにより、O2 F/B
係数αも、一定の周期で制御される。したがって、空燃
比A/Fも一定の範囲で制御可能である。ここで、空燃
比A/Fを一定の範囲で制御する必要性については、自
動車業界では周知の事実であるため、説明は省略する。
ところが、急加速の場合は、絞り弁部通過空気量も図示
したように、急激に変化するが、キャニスタパージバル
ブの追従性が図示の通り悪いため、パージ率Kevpも変動
する。したがって、パージ率が低下する場合は、エンジ
ンへの供給空燃比AFcylが(式1)からも明かなようにLea
nとなるため、O2フィードバック係数αは、燃料を増量
する方向、図中では上の方向へ移行する。この時、移行
の早さは、フィードバック制御の内の積分補正分で決定
されるため、所定の時間が必要となる。よってこの期間
は、空燃比A/Fが正確に制御出来ないため、運転性の
悪化(Leanの場合は、出力トルクの低下)、排気エミッ
ションの悪化(Leanの場合は、NOxの大量排出。Rich
の場合は、CO,HCの大量排出)を引き起こす事にな
る。
パージバルブの追従性を高める方法とO2 フィードバッ
ク係数αを適切な値に瞬時に修正する方法がある。
αを適切な値に瞬時に修正する方法で問題点を解決した
ものである。
ージ率KevpとパージA/F AFevpが算出されれば求ま
る。パージ率Kevpについては、(式3)より、キャニス
タパージバルブ通過空気量Qevpと絞り弁通過空気量Qtvo
の比であり、それぞれ、キャニスタパージバルブの開
度、絞り弁の開度が認識できれば、計算が可能となる。
絞り弁開度については、実施例で説明するスロットルセ
ンサの出力、キャニスタパージバルブ開度については、
ECM30からの出力値から求める方法をとる。一方、
パージA/Fを算出する方法は、(式5)による方法が
考えられるが、キャニスタからの燃料脱離量qfevp を測
定する事は困難であるため、ここでは、(式2)を変形
して(式6)を導き、機関が定常時に算出する方法をと
った。
が、下記の手段で構成されている。
手段は、それぞれ絞り弁通過空気量Qtvoとキャニスタパ
ージ流量Qevpを算出し、パージ率算出手段に作用する。
vpは、パージ率変化量算出手段とパージA/F推定手
段、ならびに、目標α算出手段に作用する。
推定時期と目標α算出時期を区別するために用いられ、
パージA/F推定手段、目標α算出手段の起動条件とし
て作用する。詳しくは、パージ率変化量DKevp が所定値
以下の時に、パージA/F推定手段を起動し、前記DKev
p が所定値以上の時に、目標α算出手段を起動する。O
2 F/B係数α算出手段は、排気A/Fを理論空燃比近
傍に制御するためのものと同時に、(式6)によりパー
ジA/Fを推定するために、パージA/F推定手段に作
用する。この時、αは通常のF/B制御では、概略±5
%程度変動するので、パージA/Fの推定精度を向上さ
せるため、α平滑化処理手段で平滑化処理を行ってか
ら、パージA/F推定手段に作用する。
処理手段で得られたαave と前記パージ率算出手段で得
られたパージ率Kevpとにより、(式6)でパージA/F
AFevp を算出する。
前記パージA/F AFevp より(式2)で目標α TRGA
LPを算出する。
差算出手段を設け、前記目標αTRGALPと現在制御されて
いるαとの差が所定値以上の時にのみα修正手段によ
り、αを修正するように作用する。
記α修正手段で修正されたαを用いて燃料噴射幅を計算
し、燃料噴射弁を駆動する。
方法及び装置を有する電子制御燃料噴射方法及び装置に
ついて説明する。
内燃機関の電子制御燃料噴射装置の一実施例を示したも
ので、1はエンジン、2はエアクリーナ、3は空気入り
口部、4は吸気ダクト、5はスロットルボディ、6は絞
り弁、7は吸気流量計測用の空気流量計(AFM)、8
はスロットルセンサ、9はサージタンク、10は補助空
気バルブ(ISCバルブ)、11はインテークマニホー
ルド、12は燃料噴射弁(インジェクタ)、13は燃料
タンク、26は燃料ポンプ、14は燃料ダンパ、15は
燃料フィルタ、16は燃料調圧弁(プレッシャレギュレ
ータ)、17はカム角センサ、18は点火コイル、19
はイグナイタ、20は水温センサ、21は排気マニフォ
ールド、22は酸素センサ、23は前触媒、24は主触
媒、25はマフラー、30はコントロールユニットであ
る。
から入り、吸入空気を検出する空気流量計7,空気流量
を制御する絞り弁6を通り、サージタンク9に入る。こ
こで空気は、エンジン1の各シリンダに直通するインテ
ークマニフォールド11により分配され、エンジン1の
シリンダ内に入る。この時、空気流量計7からは、吸入
空気量を検出した信号が出力され、コントロールユニッ
ト30に入力される。一方、燃料は、燃料タンク13か
ら燃料ポンプ26で吸引,加圧され、燃料ダンパ14,
燃料フィルタ15を通り、インテークマニフォールド1
1に設けられた燃料噴射弁12に供給され、コントロー
ルユニット30からの噴射信号に応じて燃料が噴射され
る。この時、燃料噴射弁12に作用する燃料圧力は、燃
料調圧弁16で調圧される。燃料調圧弁16は、インテ
ークマニフォールド11の負圧を導入して、燃料圧力と
インテークマニフォールド11内の圧力差を常時一定に
保持する働きをする。
を検出するスロットルセンサ8が取付られており、絞り
弁開度を表わす信号がコントロールユニット30に入力
される。同様に、絞り弁6をバイパスしてISCバルブ
10が装着され、コントロールユニット30からの信号
により、絞り弁6をバイパスして空気量を制御する事
で、アイドル回転数を一定に保つ。
時期,点火時期を制御するための基準信号が、カム角セ
ンサ17より発生しコントロールユニット30に入力さ
れる。
って検出され、コントロールユニット30に入力され
る。
ン状態信号(空気流量計7,スロットルセンサ8,カム
角センサ17,水温センサ20)に応じて、最適燃料量
を演算し、燃料噴射弁12を駆動し、エンジン1へ燃料
を供給する。同様に点火時期についても、イグナイタ1
9への通電により、点火コイル18を通して点火が行わ
れる。
ロールユニット30の内部構成を示したもので、MPU
60と読み書き自由なRAM61,読みだし専用のRO
M62,入出力を制御するI/OLSI63は、それぞ
れ、バス64,65,66で連結され、データのやりと
りが行われる。MPI60は、前記エンジン状態を示す
信号を、I/OLSI63からバス66を通して受取、
ROM62に記憶された処理内容を順次呼び出して、所
定の処理を行った後、各アクチュエータ(インジェクタ
12,イグナイタ19,補助空気バルブ10、等)への
駆動信号を、再びI/OLSI63を通して供給する。
で説明した通りの構成であるため、説明はここでは省略
する。
ついて説明する。
出手段を説明するキャニスタパージ流量Qevp算出フロー
を示したものである。まず、ステップ100でキャニス
タパージバルブへの出力値となるステップ数を読み込
む。次に、ステップ101で、ステップ100で読み込
んだステップ数をもとにキャニスタパージバルブ流量テ
ーブルより、パージ流量Qevpを検索する。前記キャニス
タパージバルブ流量テーブルは、各ステップ数に対応し
た流量が予めROMに記憶されているものである。つぎ
に、ステップ102で、前記パージ流量Qevpを所定のR
AM61に格納してフローを終了する。
出手段を説明する絞り弁通過空気量Qtvo算出フローを示
す。まず、ステップ200で、絞り弁開度TVOを読み
込む。次に、ステップ201でエンジン回転数Neを読
み込む。次に、ステップ202で、予めROMに記憶され
ている絞り弁通過空気量マップより、絞り弁通過空気量
Qtvoを検索する。前記マップは、エンジン回転数と絞り
弁開度に対応した空気量で構成されている。次に、ステ
ップ203で、前記QtvoをRAM61に格納しフローを
終了する。
パージ率変化量算出手段を説明するパージ率Kevp及びパ
ージ率変化量DKevp 算出フローを示したものである。
Qtvoを読み込み、ステップ301でキャニスタパージ流
量Qevpを読み込む。次に、ステップ302において前記
QtvoとQevpより(式3)をもとに、パージ率Kevpを算出
する。ステップ303では、前回計算したパージ率Kevp
oldを読み込み、ステップ304でパージ率変化量 DKev
pを算出する。その計算式は、下記に示す(式7)によ
る。
る。CNTPGは、予めROMに記憶されている値で、
エンジン1が過渡状態か否かを判定するデータである。
ここでDKevp がCNTPG以下であれば、ステップ30
6でパージA/F推定フローを起動する。DKevp がCN
TPGより大きい場合は、ステップ307で目標α算出フ
ローを起動し、それぞれ、ステップ308へ行き、ステ
ップ302で算出したパージ率KevpをKevpold へ格納し
て、本フローを終了する。
段を説明するパージA/F AFevp推定フローを示した
ものである。本フローは、前記図8のステップ306で
起動されるものである。まず、ステップ400でパージ
率Kevpを読み込み、ステップ401で平滑化処理後のα
であるαaveを読み込む。αaveは、図11で詳しく説明
するので、ここでは、説明を省略する。次に、ステップ
402でパージA/FAFevp を(式6)に基づき算出す
る。つぎにステップ403,ステップ402で算出した
AFevpに対し、下記の加重平均処理を施し、本フローを
終了する。
レジスタAに移動 前回求めたAFevpをレジスタBに読み込み 加重平均率をレジスタCに読み込み 但し、加重平均率は、予めROMに記憶されている (式8)の計算を実行 D=C×A+(1−C)×B …(式8) レジスタDの内容をAFevpに格納 図10は、図1に示した目標α算出手段を説明する目標
α算出フローを示したものである。本フローは、前記図
8のステップ307で起動されるものである。まず、ス
テップ500でパージ率Kevpを読み込み、ステップ50
1でパージA/F AFevpを読み込み、ステップ502
で(式2)に基づき目標α TGEALP を算出する。つぎ
に、ステップ503へ行き、O2F/B係数α修正フロ
ー(後述)を起動し、処理が終了後、本フローを終了す
る。
算出手段とα平滑化処理手段を合わせて示したO2 F/
B係数α算出フローを示したものである。はじめに、ス
テップ600でO2 センサ出力を読み込む。つぎに、ス
テップ601で、Rich(空燃比が小さい)、Lean(空燃
比が大きい)を識別する。O2 センサは、空燃比が小さ
い、つまりRichの場合は、出力が0.8v程度、逆で
は、0.2v程度の2値出力であるため、前記O2 セン
サの出力値と所定値(約0.5v)を比較し、O2出力値
が大きければ、Rich判定となり、ステップ602へ進
む。逆の場合は、Lean判定となり、ステップ605へ進
む。ステップ602では、前回の処理状態をチェックす
る。前回Lean状態であれば、今回、RichからLeanに状態
が変化した事になるため、ステップ603へ行き、比例
制御を行う。制御式は、(式9)による。
いる ステップ602で前回Rich状態であれば、ステップ60
4へ進み、積分制御を行う。制御式は、(式10)によ
る。
いる 一方、ステップ601でO2 の出力が所定値より小さけ
れば、Lean判定となり、ステップ605へ進む。ステッ
プ605では、ステップ602と同様に、前回の処理状
態をチェックする。前回Rich状態であれば、今回、Rich
からLeanに状態が変化した事になるため、ステップ60
6へ行き、比例制御を行う。制御式は、(式11)によ
る。
いる ステップ605で前回Lean状態であれば、ステップ60
7へ進み、積分制御を行う。制御式は、(式12)によ
る。
いる 以上の処理で求められたαをステップ608で所定のR
AMに格納する。
行う。本実施例では、加重平均処理で平滑化処理を代用
した。処理の手順は、ステップ403と同等のため、こ
こでは、説明を省略する。
段とα修正手段を合わせて説明するO2 F/B係数修正
フローを示したものである。本フローは、図10中のス
テップ503で起動されるものである。まず、ステップ
700で目標α TGRALPを読み込む。つぎに、ステップ
702でαとの偏差DALPHを計算する。計算式は
(式13)による。
る。REQALPは、予めROMに記憶されている値で、αを
修正するか否かを判定するデータである。ここでDAL
PHがREQALPより大きければ、ステップ703へ行き、
DALPHをαに加算してフローを終了する。ステップ
702でDALPHがREQAL以下であれば、ステッ
プ704で負側のチェックを行う。DALPHが−RE
QALより小さければ、ステップ703へ進む。以上で
あれば、αの修正を行う必要が無いと判断され、本フロ
ーを終了する。
段を説明する燃焼噴射幅算出フローを示したものであ
る。はじめに、ステップ800でエンジン回転数Neを
読み込み、ステップ801で空気流量計7からの出力を
元に算出された吸入空気量Qaを読み込む。ステップ8
02で、(式14)にもとづき基本噴射量Tpを計算す
る。
み、ステップ804で(式15)にもとづき噴射幅Ti
を計算する。
F/B係数αを読み込む。次に、ステップ806で、
(式16)にもとづき実噴射幅Teを計算する。 Te=Ti×α+Ts …(式16) Ts:インジェクタ無効パルス幅 最終的に、前記実噴射幅にもとづき、前記I/OLSI
63よりインジェクタへ通電され、燃料が噴射される。
タイムチャートを図14に示す。パージ率が変動した場
合、O2 F/B係数αを図中↓で示したように、瞬時に
変更されるため、A/Fの変動を抑える事が出来る。
ることにより、通常のフィードバック制御では追従が困
難な、機関に影響を及ぼすパージ率の急激な変動を的確
にとらえ、この急激な変動に対して目標とすべき空燃比
フィードバック係数であるαを算出し、これを速やかに
修正できるため必要十分な燃料調整と共に、無用の燃料
調整に伴う空燃比の変動を抑制することができる。
におけるキャニスタパージの制御ブロック図である。
ジシステム構成図である。
である。
の構成図である。
におけるコントロールユニットの内部構成図である。
におけるキャニスタパージ流量Qevp算出フローを示す図
である。
における絞り弁通過空気量Qtvo算出フローを示す図であ
る。
におけるパージ率Kevp及びパージ率変化量DKevp 算出フ
ローを示す図である。
におけるパージA/F AFevp推定フローを示す図であ
る。
例における目標α算出フローを示す図である。
例におけるO2 F/B係数α算出フローを示す図であ
る。
例におけるO2 F/B係数α修正フローを示す図であ
る。
例における燃料噴射幅算出フローを示す図である。
である。
弁、8…スロットルセンサ、9…吸気管、12…インジ
ェクタ、13…燃料タンク、22…O2 センサ、30…
コントロールユニット、40…キャニスタ、41…キャ
ニスタパージバルブ。
Claims (3)
- 【請求項1】 燃料タンクで発生した蒸発ガスを一時的に
燃料蒸気回収手段(以下、キャニスタと称する。)に回
収し、前記キャニスタにより回収された蒸発ガスに対応
するパージ空気量をキャニスタパージバルブを制御する
ことにより、空燃比フィードバック制御に反映させるキ
ャニスタパージ制御方法において、前記キャニスタパー
ジバルブ通過空気量と機関絞り弁部通過空気量からパー
ジ率を求めると共に、所定周期毎の前回と今回における
パージ率の比較よりパージ率変化量を求め、前記パージ
率変化量が予め定める所定値以上のときに、機関の空燃
比フィードバック係数変更のための目標空燃比フィード
バック係数を算出することを特徴とするキャニスタパー
ジ制御方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記目標空燃比フィー
ドバック係数の算出は、前記パージ空気量の制御に伴う
機関のO2 フィードバック係数,キャニスタパージバル
ブ通過空気量及び機関絞り弁部通過空気量を用いて求め
られるパージ空燃比に基づき算定されることを特徴とす
るキャニスタパージ制御方法。 - 【請求項3】 燃料タンクで発生した蒸発ガスを一時的に
燃料蒸気回収手段(以下、キャニスタと称する。)と、
前記キャニスタにより回収された蒸発ガスに対応するパ
ージ空気量をキャニスタパージバルブを制御することに
より、空燃比フィードバック制御に反映させる手段とを
有するキャニスタパージ制御装置において、 キャニスタパージバルブ通過空気量と機関絞り弁部通過
空気量からパージ率を求める手段と、所定周期毎の前回
と今回におけるパージ率の比較よりパージ率変化量を求
める手段と、前記パージ率変化量が予め定める所定値以
上のときに、機関の空燃比フィードバック係数変更のた
めの目標空燃比フィードバック係数を算出する手段とを
有することを特徴とするキャニスタパージ制御装置。
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