JP3488480B2 - 内燃機関の蒸発燃料制御装置 - Google Patents

内燃機関の蒸発燃料制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンク内の蒸発燃
料を一時的に蓄え、所定の機関運転条件で機関の吸気系
に吸入量を制御しつつ吸入させる内燃機関の蒸発燃料制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料タンクから発生する蒸発燃料の排出
量を規制する対策として、該蒸発燃料を一旦キャニスタ
と称される吸着手段に吸着させ、該吸着燃料を所定の機
関運転状態で吸気負圧により吸気系に吸入 (パージ) し
て燃焼処理させるシステムが考えられている。該システ
ムそのものは、実車に搭載されているが、近年の対策と
しては、蒸発燃料のキャニスタからの放出を確実に防止
されるように、キャニスタが蒸発燃料で満たされた状態
からパージを開始して燃焼処理させ、排出量を規制値内
に留めることが要求されるという過酷な条件である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように多量の蒸発
燃料がパージされる場合には、該蒸発燃料の吸入によっ
て通常の空燃比制御では空燃比に大きなズレを生じて、
各種排気汚染成分の排出量を増加させてしまうため、蒸
発燃料の吸入量と燃料供給手段から機関に供給される燃
料量とを制御して空燃比を適切に保つ制御が必要である
が、従来、まだ、かかる対策は十分になされていない。
【0004】特に、蒸発燃料のパージ量をパージ通路に
介装したパージ制御弁の開度を制御することによって制
御するものはあるが、キャニスタに吸着されている蒸発
燃料の量によって同一の制御開度でもパージ量が相違す
ることがあり、従来はこの点に対応できていなかった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、吸着手段に吸着されている蒸発燃料量を推定して、
蒸発燃料の吸入量を制御すると共に機関に供給される燃
料量を補正することにより良好な空燃比に維持できるよ
うにした内燃機関の蒸発燃料制御装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
内燃機関の蒸発燃料制御装置は図1に示すように、燃料
タンクからの蒸発燃料を一時的に吸着して貯留し、所定
の機関運転条件で機関の吸気系に吸入させる吸着手段
と、該吸着手段の温度状態を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段により検出された温度状態に基づいて吸
着手段に吸着されている蒸発燃料量を推定する吸着燃料
量推定手段と、該吸着燃料量推定手段により推定された
蒸発燃料量に基づいてパージ可能な最大蒸発燃料パージ
量を求め、この最大蒸発燃料パージ量と機関の運転状態
に基づいて設定される目標蒸発燃料パージ量に基づいて
パージ制御弁の開度を設定して吸気系に吸入される蒸発
燃料量を制御する蒸発燃料吸入量制御手段と、を含む構
成とした。
【0006】また、前記蒸発燃料吸入量制御手段は、蒸
発燃料の吸入量を目標値に保持するように制御してもよ
い。また、前記蒸発燃料吸入量制御手段は、蒸発燃料の
吸入量と燃料供給手段から機関に供給される燃料量との
分担率を目標値に保持するように制御してもよい。ま
た、前記吸着燃料量推定手段は、吸着手段周辺部と内部
との温度差を時間積分して吸着燃料量を推定してもよ
い。
【0007】
【作用】一般に、吸着手段に燃料タンクからの蒸発燃料
が吸着されるときには発熱反応を生じ、離脱する際には
吸熱反応を生じるので、周辺温度に対し、吸着手段内部
の温度が上昇したり、下降したりするので、周辺温度に
対する内部温度の変化を時間積分すること等により吸着
手段に吸着されている蒸発燃料量を推定することができ
る。
【0008】このようにして推定された吸着手段への吸
着燃料量に基づいて機関に吸入される蒸発燃料量を目標
値に保持したり、燃料供給手段からの燃料量との分担率
を目標値に保持したりして制御する。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例の構成を示す図2において、機関11の
吸気通路12には吸入空気流量Qを検出するエアフローメ
ータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Qを
制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド部分
には気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁
15が設けられる。
【0010】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを
内蔵したコントロールユニット16からの噴射パルス信号
によって開弁駆動し、燃料を噴射供給する。更に、機関
11の冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出する水温
センサ17が設けられる。一方、排気通路18にはマニホー
ルド集合部に排気中酸素濃度を検出することによって吸
入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ19が設けら
れ、その下流側の排気管に排気中のCO,HCの酸化と
NOX の還元を行って浄化する排気浄化触媒としての三
元触媒20が設けられる。
【0011】また、図2で図示しないディストリビュー
タには、クランク角センサ21が内蔵されており、該クラ
ンク角センサ21から機関回転と同期して出力されるクラ
ンク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クラン
ク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Nを検出す
る。次に燃料供給系について説明すると、燃料タンク22
内には燃料ポンプ23が装着され、該燃料ポンプ23から圧
送された燃料がプレッシャレギュレータ24を介装した燃
料供給通路25を経て所定の圧力に調整されて前記燃料噴
射弁15に供給される。前記プレッシャレギュレータ24か
らの余剰燃料はリターン燃料通路26を介して燃料タンク
22に戻される。
【0012】また、燃料タンク22の上部空間に溜まる蒸
発燃料は、チェックバルブ27を介装した蒸発燃料通路28
を介してキャニスタ29に導かれる。キャニスタ29内に一
時的に吸着された蒸発燃料は、所定の運転条件でパージ
制御弁30を介装したパージ通路31を経て絞り弁14下流の
吸気通路12に吸入される。また、キャニスタ29周辺部の
温度を検出する第1温度センサ32と、キャニスタ29内部
の温度を検出する第2温度センサ33とが設けられる。こ
れら第1温度センサ32及び第2温度センサ33は温度状態
検出手段を構成する。
【0013】そして、前記コントロールユニット16は、
前記第1温度センサ32及び第2温度センサ33により検出
されるキャニスタ29の温度状態を含む条件に基づいてキ
ャニスタ29に吸着されている蒸発燃料量を推定し、該蒸
発燃料量に基づいてパージ制御弁30の開度を制御して蒸
発燃料のパージ量を制御する。コントロールユニット16
により設定され、該設定された開度制御信号をコントロ
ールユニット16から入力して制御される。
【0014】次に、前記コントロールユニット16による
キャニスタ29への吸着蒸発燃料量の推定及び該推定結果
に基づく空燃比制御を図3及び図4のフローチャートに
従って説明する。吸着蒸発燃料量の推定ルーチンを示す
図3において、ステップ(図ではSと記す)1では、第
1温度センサ32により検出されるキャニスタ29周辺部の
温度Taを読み込む。
【0015】ステップ2では、第2温度センサ33により
検出されるキャニスタ29内部の温度Tc を読み込む。ス
テップ3では、前記キャニスタ29周辺部の温度Ta に対
するキャニスタ29内部温度Tc の偏差ΔT (=Tc −T
a ) を求める。ステップ4では、前記ΔTの時間積分値
c を演算する。
【0016】ここで、Sc =∫ΔT≒ΣS1 −ΣS2 但し、ΣS1 は、蒸発燃料の吸着による発熱反応で正の
値となるΔTの積算値であり、ΣS2 は、蒸発燃料の離
脱による吸熱反応で負の値となるΔTの積算値である。
ステップ5では、前記ΔTの時間積分値Sc に基づいて
今回の運転でキャニスタ29に吸着された蒸発燃料量GcN
を予め実験的に求められてROMに記憶されたマップか
らの検索により推定する。尚、ΣS1 <ΣS2 の場合に
は、吸着量より離脱量の方が大きい場合であり、その場
合は、GcNは負の値となる。
【0017】ステップ6では、前回までの運転でキャニ
スタ29に吸着されている蒸発燃料量GcOに今回吸着され
た蒸発燃料量CcNを加算することにより、現在キャニス
タ29に吸着されている蒸発燃料量Gc を推定する。ステ
ップ6では、キースイッチのON,OFFを判別する。
そして、キースイッチがOFFとされた時にバックアッ
プメモリに前記推定された吸着蒸発燃料量Gc をGcO
して記憶しておく。
【0018】次に、前記推定されたキャニスタ29の吸着
蒸発燃料量Gc に基づいて蒸発燃料のパージ量を制御す
る第1の実施例を図4に示したフローチャートに従って
説明する。ステップ11では、機関回転速度Nと基本燃料
噴射量TP によって吸気通路12の絞り弁14下流の吸気負
圧PE を推定する。
【0019】ステップ12では、前記吸気負圧PE と前記
吸着蒸発燃料量Gc とに基づいて、パージ可能な、つま
りパージ制御弁30を全開とした場合の最大の蒸発燃料パ
ージ量PAMAXを予め設定されたマップからの検索により
求める。次にステップ13では、機関回転速度Nと基本燃
料噴射量TP と (又はステップ11で推定した吸気負圧P
E ) に基づいて蒸発燃料のパージ量の要求値PASETを予
め設定されたマップからの検索により求める。
【0020】最後に、ステップ14では、前記最大蒸発燃
料パージ量PAMAXと前記目標値PAS ETとに基づいて、該
目標値PASETを得るための最終的なパージ制御弁30の開
弁制御デューティPADUTY を予め設定されたマップから
の検索により求める。ステップ15では、前記開弁デュー
ティPADUTY を有する制御信号をパージ制御弁30に出力
して開度制御する。
【0021】ステップ16では、燃料噴射弁15の蒸発燃料
がパージされない場合に機関運転状態 (機関回転速度N
, 吸入空気流量Q, 水温TW 等) により設定された有効
噴射パルス幅Te から前記パージ量目標値PASETを噴射
パルス幅に換算するために換算定数mを乗じた値を差し
引くことにより、燃料噴射弁15の有効燃料噴射パルス幅
e ’を求める。
【0022】ステップ17では、前記有効噴射パルス幅T
e ’にバッテリ電圧補正による無効噴射パルス幅TS
加算した噴射パルス幅TI を有する噴射パルス信号を燃
料噴射弁15に出力する。かかる実施例においては、蒸発
燃料のパージ量を運転状態によって設定した目標値に保
持し、該目標値分を差し引いた量の燃料を燃料噴射弁15
から機関11に供給することにより、機関11の空燃比を一
定に制御することができる。
【0023】次に、吸着蒸発燃料量Gc に基づいて蒸発
燃料のパージ量を制御する第2の実施例を図5に示した
フローチャートに従って説明する。ステップ21, 22は、
前記図4のステップ11, 12と同一であるので説明を省略
する。ステップ23では、機関回転速度Nと基本燃料噴射
パルス幅TP とに基づいて区分される運転領域毎に、予
めROMのマップに記憶された蒸発燃料吸入量の全燃料
供給量に対する分担率kSET を検索して求める。
【0024】ステップ24では、前記有効燃料噴射パルス
幅Te に換算定数1/mを乗じて要求燃料供給量QTE
求める。ステップ25では、前記要求燃料供給量QTEに前
記分担率kSET を乗じて蒸発燃料吸入量の目標値QPA
設定する。ステップ26では、前記蒸発燃料吸入量の目標
値QPAと前記最大蒸発燃料パージ量PAMAXとに基づいて
予めROMのマップに記憶されたパージ制御弁30の開弁
デューティPADUTY を検索して求める。
【0025】ステップ27では、前記開弁デューティP
ADUTY を有する制御信号をパージ制御弁30に出力して開
度制御する。ステップ28では、前記燃料噴射弁15の燃料
がパージされない場合の有効噴射パルス幅Te から前記
蒸発燃料吸入量の目標値QPAを噴射パルス幅に換算する
ために換算定数mを乗じた値を差し引くことにより、燃
料噴射弁15の有効噴射パルス幅Te ’を求める。
【0026】ステップ29では、前記有効噴射パルス幅T
e ’にバッテリ電圧補正による無効噴射パルス幅TS
加算した噴射パルス幅TI を有する噴射パルス信号を燃
料噴射弁15に出力する。かかる実施例においては、蒸発
燃料のパージ量と燃料噴射弁15からの燃料噴射量との分
担率を運転領域毎に決められた値となるように保持しつ
つ、機関11の空燃比を一定に制御することができる。
【0027】特に、要求燃料供給量が小さい低負荷領域
では蒸発燃料パージ量の分担率が大きいと、エミッショ
ンへの悪影響及び燃料噴射弁15の噴射パルス幅が大きく
なってがパルス幅に対する開度のリニアリティが悪化す
ることが懸念されるが、本実施例では、予めこのような
点を考慮して分担率を運転領域毎に適切な値に設定する
ことができ、延いては空燃比制御精度が向上する。
【0028】以上説明してきたように本発明によれば、
吸着手段に吸着されている蒸発燃料量を温度状態の検出
結果に基づいて推定し、該推定された吸着燃料量に基づ
いてパージ可能な最大蒸発燃料パージ量を求め、この最
大蒸発燃料パージ量と機関の運転状態に応じて設定され
る目標蒸発燃料パージ量とに基づいてパージ制御弁の開
度を設定して吸気系に吸入される蒸発燃料量を制御する
ので、機関に吸入される蒸発燃料量を高精度に制御する
ことができ、以て機関への燃料供給量補正と相まって、
空燃比を高精度に制御することができ、排気エミッショ
ン特性を良好に維持できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図
【図2】本発明の一実施例の構成を示す図
【図3】同上実施例のキャニスタ吸着燃料量推定ルーチ
ンを示すフローチャート
【図4】同上実施例のパージ量制御ルーチンの第1の例
を示すフローチャート
【図5】同上実施例のパージ量制御ルーチンの第2の例
を示すフローチャート。
【符号の説明】
11 機関 13 エアフローメータ 15 燃料噴射弁 16 マイクロコンピュータ 19 空燃比センサ 21 クランク角センサ 22 燃料タンク 28 蒸発燃料通路 29 キャニスタ 30 パージ制御弁 32 第1温度センサ 33 第2温度センサ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料タンク内の蒸発燃料を一時的に吸着手
    段に吸着して貯留し、該貯留された蒸発燃料を所定の機
    関運転条件で機関の吸気系に吸入量を制御しつつ吸入さ
    せる内燃機関の蒸発燃料制御装置において、 前記吸着手段の温度状態を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段により検出された温度状態に基づいて吸
    着手段に吸着されている蒸発燃料量を推定する吸着燃料
    量推定手段と、 該吸着燃料量推定手段により推定された蒸発燃料量に基
    づいてパージ可能な最大蒸発燃料パージ量を求め、この
    最大蒸発燃料パージ量と機関の運転状態に基づいて設定
    される目標蒸発燃料パージ量に基づいてパージ制御弁の
    開度を設定して吸気系に吸入される蒸発燃料量を制御す
    る蒸発燃料吸入量制御手段と、 を含む構成としたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料
    制御装置。
  2. 【請求項2】前記蒸発燃料吸入量制御手段は、蒸発燃料
    の吸入量を目標値に保持するように制御してなる請求項
    1に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。
  3. 【請求項3】前記蒸発燃料吸入量制御手段は、蒸発燃料
    の吸入量と燃料供給手段から機関に供給される燃料量と
    の分担率を目標値に保持するように制御してなる請求項
    1に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。
  4. 【請求項4】前記吸着燃料量推定手段は、吸着手段周辺
    部と内部との温度差を時間積分して蒸発燃料量を推定し
    てなる請求項1に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。
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