JP3562315B2 - Evaporative fuel supply control device for lean burn internal combustion engine - Google Patents

Evaporative fuel supply control device for lean burn internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に併設される燃料タンク内で発生した蒸発燃料を処理する技術に関し、特に希薄燃焼内燃機関における蒸発燃料処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、内燃機関の燃料消費量の低減を図るべく、理論空燃比より高い空燃比の混合気(酸素過剰状態の混合気)を燃焼可能な希薄燃焼内燃機関の開発が進められている。このような希薄燃焼内燃機関としては、その噴孔が燃焼室内に臨むよう燃料噴射弁が取り付けられた筒内噴射式の内燃機関が知られている。
【0003】
筒内噴射式内燃機関は、低負荷運転領域では、吸気行程において燃焼室内に新気を導入し、続く圧縮行程において燃料噴射弁から燃料を噴射し、点火栓の近傍のみに可燃な混合気を形成する。つまり、燃焼室内の混合気は、点火栓近傍が可燃混合気層となり、それ以外の領域が空気層となる、いわゆる成層化状態となる。成層化された混合気は、点火栓近傍の可燃混合気層を着火源として燃焼される。
【0004】
また、筒内噴射式内燃機関は、中負荷運転領域では、吸気行程において燃焼室内に新気を導入すると同時に、燃料噴射弁から燃料を噴射する。その際、燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料の量と新気の量との比が理論空燃比より高くなる量である。この場合、燃焼室内の略全域にわたって、燃料と新気とが均質に混ざり合ったリーン混合気が形成される。
【0005】
続いて、筒内噴射式内燃機関は、高負荷運転領域では、吸気行程において燃焼室内に新気を導入すると同時に、燃料噴射弁から燃料を噴射する。その際、燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料の量と新気の量との比が略理論空燃比となる量である。この場合、燃焼室内の略全域にわたって、燃料と新気とが均質に混ざり合ったストイキ混合気が形成される。
【0006】
このように筒内噴射式内燃機関は、低中負荷運転領域において希薄燃焼を実現することができるので、燃料消費量を大幅に軽減することができる。
【0007】
一方、自動車等に搭載される内燃機関には、燃料タンク等で発生した蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置が併設されている。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を一旦貯留するチャコールキャニスタと、チャコールキャニスタ内に大気を導入する大気導入通路と、スロットル弁下流の吸気通路内で発生する吸気管負圧をチャコールキャニスタ内へ導入する負圧導入通路と、負圧導入通路内の流量を調節する流量制御弁とから構成される。
【0008】
このように構成された蒸発燃料処理装置では、流量制御弁が閉弁されているときに、燃料タンク内で発生した蒸発燃料がチャコールキャニスタに内装される活性炭等の吸着剤に吸着される。そして、流量制御弁が開弁されると、吸気通路内で発生する吸気管負圧が負圧導入通路を介してチャコールキャニスタに印加される。これにより、チャコールキャニスタ内には、大気導入通路を介して大気が吸い込まれる。チャコールキャニスタ内に吸い込まれた大気は、負圧導入通路を介して吸気通路内に吸い込まれる。このように、流量制御弁が開弁されると、チャコールキャニスタを貫流する大気の流れが発生する。
【0009】
上記した大気の貫流により吸着剤に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、大気とともに吸気通路へ導かれる。吸気通路へ導かれた蒸発燃料及び大気(以下、パージ通路から吸気通路へ導入される蒸発燃料及び大気をパージガスと称する)は、吸気通路上流からの新気と混ざり合いながら内燃機関の燃焼室へ導入され、燃料噴射弁から噴射される燃料とともに燃焼及び処理される。
【0010】
蒸発燃料のパージが実行された場合、内燃機関の燃焼室には、燃料噴射弁から噴射された燃料と蒸発燃料処理装置によりパージされた蒸発燃料とが供給されることになり、混合気の空燃比が変動する。このため、蒸発燃料処理装置を備えた内燃機関では、空燃比の変動を抑制すべく蒸発燃料のパージ供給量と燃料噴射量とを制御する必要がある。
【0011】
このような要求に対し、特開平5−52139号公報に記載された内燃機関の供給燃料制御装置が知られている。この供給燃料制御装置は、パージ通路内のパージガス流量を調節するパージ制御弁と、パージ量と吸入空気量との比であって同一のパージ制御弁開度に対し機関運転状態により定まる基準パージ率と目標パージ率との比に応じてパージ制御弁の開度を制御するパージ制御弁開度制御手段と、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、排気系に設けられた空燃比センサと、空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比が目標空燃比となるよう燃料噴射量をフィードバック補正係数により補正する第1の噴射量補正手段と、パージ実行時に発生するフィードバック補正係数のずれに基づいてパージベーパ濃度を算出するパージベーパ濃度算出手段と、パージ実行時にパージベーパ濃度に基づいて燃料噴射量を補正する第2の噴射量補正手段とを具備し、加速運転時のように吸入空気中のパージベーパ濃度が低下するような時でも、空燃比を目標空燃比に収束させようとする装置である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような燃料供給制御装置では、燃焼室へ供給すべき燃料量(機関供給燃料量)を急速に変化させる必要が生じた場合、例えば、減速時等のように機関供給燃料量を急速に減少させる場合は、燃料噴射弁とパージ制御弁とを制御して燃料噴射量及びパージ供給量を減少させることになる。
【0013】
ところで、上記した燃料供給制御装置を筒内噴射式内燃機関に適用した場合は、燃料噴射弁が燃焼室内に燃料を直接噴射するため、燃料噴射量の変化は、機関供給燃料量に直ちに反映されるが、パージ制御弁の開度変更により調節されたパージガスは吸気通路を経て燃焼室に供給されるため、パージ制御弁の開度変更(パージ供給量の変化)が機関供給燃料量に反映されるまでに多少の時間がかかる。このため、機関供給燃料量を急速に変化させる場合には、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従することができない。
【0014】
そして、機関供給燃料量を急速に減少させようとした場合は、パージ供給量の変化が機関供給燃料量に反映されるまでの間に、燃焼室内に過剰の蒸発燃料が供給されてしまい、空燃比が所望の空燃比とならず、内燃機関の燃焼状態が不安定となる。特に、内燃機関で希薄燃焼(成層燃焼)が行われている場合は、過剰な蒸発燃料の供給によりリッチ失火を誘発する虞がある。
【0015】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼内燃機関、特に筒内噴射式内燃機関において、機関運転状態が減速運転状態へ移行した場合のように、機関供給燃料量を大幅に減少させる必要が生じた場合に、燃料噴射量の変化に対するパージ供給量の変化の追従遅れに起因した空燃比の変動を防止する技術を提供することにより、希薄燃焼内燃機関の燃焼状態、特に希薄燃焼時(成層燃焼時)の燃焼状態を安定させることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼内燃機関と、
前記希薄燃焼内燃機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、
前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記希薄燃焼内燃機関の吸気系に導くパージ通路と、
前記機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に応じて蒸発燃料のパージ供給量を制御するパージ供給量制御手段と、
前記機関運状態検出手段により検出された機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の基本燃料噴射量を算出する噴射量算出手段と、
前記噴射量算出手段により算出された基本燃料噴射量を、前記パージ供給量に応じて補正する燃料噴射量補正手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置であって、
燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることを予測する燃料噴射変化量予測手段と、
燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測されたとき、前記パージ供給量を最低供給量に変更するパージ供給量変更手段と、
前記最低供給量に応じて燃料噴射量を算出する最低噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【0017】
このように構成された蒸発燃料供給制御装置では、パージ供給量制御手段は、機関運転状態に応じて蒸発燃料のパージ供給量を制御する。その際、燃料噴射量補正手段は、噴射量算出手段により算出された基本燃料噴射量を、前記パージ供給量に応じて補正する。この場合、希薄燃焼内燃機関の燃焼室に供給される燃料量(機関供給燃料量)は、燃料噴射量とパージ供給量とで決定される。
【0018】
そして、燃料噴射変化量予測手段は、噴射量算出手段により算出された基本燃料噴射量とパージ供給量とに基づいて、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測されるか否か、すなわち、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従不可能になることが予測されるか否かを判別する。
【0019】
前記燃料噴射変化量予測手段により、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測されると、パージ供給量変更手段がパージ供給量を最低供給量に変更する。ここでいう最低供給量は、ゼロでもよく、あるいはパージ供給量制御手段により実現可能なパージ供給量の最小値でもよい。
【0020】
そして、最低噴射量算出手段は、前記最低供給量に応じて燃料噴射量を算出する。
【0021】
このように、本発明にかかる蒸発燃料供給制御装置は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることを予測すると、直ちにパージ供給量を最低供給量に変更するため、燃料噴射量の変化に対するパージ供給量の変化の追従遅れが防止され、過剰な蒸発燃料が希薄燃焼内燃機関の燃焼室に供給されることがない。
【0022】
尚、燃料噴射量の変化に対するパージ供給量の変化の追従遅れが予測された場合でも、蒸発燃料濃度が十分薄ければ、希薄燃焼内燃機関の燃焼室に過剰なパージガスが供給されても混合気の空燃比変動が小さくなるため、そのような場合にはパージ供給量の変更が行われないようにしてもよい。
【0023】
すなわち、パージ供給量変更手段は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測され、且つ蒸発燃料の濃度が所定濃度以上であるときにパージ供給量を最低供給量に変更するようにしてもよい。
【0024】
また、本発明に係る蒸発燃料供給制御装置は、蒸発燃料濃度の変化がパージ供給量の変化より大きくなることを予測する燃料濃度変化量予測手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、パージ供給量変更手段は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測された場合、あるいは蒸発燃料濃度の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測された場合に、パージ供給量を最低供給量に変更する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸発燃料供給制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0026】
〈実施の形態1〉
図1は、本発明に係る蒸発燃料供給制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒2を備えるとともに、各気筒2内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁9を具備する4サイクルの筒内噴射式内燃機関である。
【0027】
前記内燃機関1は、複数の気筒2及び冷却水路1cが形成されたシリンダブロック1bと、このシリンダブロック1bの上部に固定されたシリンダヘッド1aとを備える。
【0028】
前記シリンダブロック1bには、機関出力軸であるクランクシャフト4が回転自在に支持され、このクランクシャフト4は、各気筒2内に摺動自在に装填されたピストン3と連結される。
【0029】
前記ピストン3の上方には、前記ピストン3の頂面と前記シリンダヘッド1aとに囲まれた燃焼室5が形成される。そして、前記シリンダヘッド1aには、前記燃焼室5に臨むよう点火栓6が取り付けられ、この点火栓6には、点火栓6に駆動電流を印加するためのイグナイタ6aが接続される。
【0030】
さらに、前記シリンダヘッド1aには、2つの吸気ポート7と2つの排気ポート8の開口端が前記燃焼室5に臨むよう形成されるとともに、その噴孔が前記燃焼室5に臨むよう燃料噴射弁9が取り付けられる。
【0031】
前記吸排気ポート7、8の各開口端は、前記シリンダヘッド1aに進退自在に支持された吸気弁70及び排気弁80により開閉され、これら吸排気弁70、80は、前記シリンダヘッド1aに回転自在に支持されるインテーク側カムシャフト11及びエキゾースト側カムシャフト12により進退駆動される。
【0032】
前記インテーク側カムシャフト11及び前記エキゾースト側カムシャフト12は、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト4と連結され、クランクシャフト4の回転が前記タイミングベルトを介して前記インテーク側カムシャフト11及び前記エキゾースト側カムシャフト12へ伝達される。
【0033】
各気筒2に連通する2つの吸気ポート7のうちの一方の吸気ポート7は、シリンダヘッド1a外壁に形成された開口端から燃焼室5に臨む開口端へ向かって直線状に形成された流路を有するストレートポートで構成され、他方の吸気ポート7は、シリンダヘッド1a外壁の開口端から燃焼室5の開口端へ向かって旋回するよう形成された流路を有するヘリカルポートで構成される。
【0034】
前記各吸気ポート7は、前記シリンダヘッド1aに取り付けられる吸気枝管16の各枝管と連通する。2つの吸気ポート7のうちのストレートポートと連通する枝管には、その枝管内の流量を調節するスワールコントロールバルブ10が設けられる。前記スワールコントロールバルブ10には、ステップモータ等からなり、印加電流に応じて前記スワールコントロールバルブ10を開閉駆動するアクチュエータ10aが取り付けられる。
【0035】
前記吸気枝管16は、サージタンク17に接続され、このサージタンク17は、吸気管18を介してエアクリーナボックス19と接続される。前記サージタンク17には、サージタンク17内の圧力に対応した電気信号を出力するバキュームセンサ20が取り付けられる。
【0036】
前記吸気管18には、前記吸気管18内の流量を調節するスロットル弁21が取り付けられる。このスロットル弁21には、印加電流に応じて前記スロットル弁21を開閉駆動するステップモータ等からなるアクチュエータ22が取り付けられる。
【0037】
前記スロットル弁21には、スロットル弁21の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ23が取り付けられるとともに、アクセルペダル24に連動して回転するアクセルレバー(図示せず)が併設される。
【0038】
前記アクセルレバーには、アクセルレバーの回転位置(アクセルペダル24の踏み込み量)に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ25が取り付けられる。
【0039】
前記スロットル弁21より上流の吸気管18には、吸気管18内を流れる新気の質量(吸入空気質量)に対応した電気信号を出力するエアフローメータ26が取り付けられる。
【0040】
一方、各排気ポート8は、前記シリンダヘッド1aに取り付けられる排気枝管27の各枝管と連通し、この排気枝管27は、第1の触媒28を介して排気管29に接続される。前記排気管29は、下流にて図示しないマフラと接続される。
前記排気枝管27には、排気枝管27内を流れる排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する第1空燃比センサ30が取り付けられる。
【0041】
前記排気管29の途中には、第2の触媒31が設けられ、この第2の触媒31より下流の排気管29には、前記第2の触媒31から流出した排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する第2空燃比センサ32が取り付けられる。
【0042】
前記第1の触媒28は、前記第2の触媒31より容量の小さい三元触媒であり、前記第2の触媒31は、三元触媒や窒素酸化物吸蔵還元型触媒等である。
【0043】
次に、内燃機関1には、燃料タンク33と、この燃料タンク33内で発生した蒸発燃料を一旦貯留するチャコールキャニスタ34とが併設される。前記燃料タンク33と前記チャコールキャニスタ34とは、蒸発燃料通路35を介して接続され、この蒸発燃料通路35の途中には、燃料タンク33内の圧力に応じて蒸発燃料通路35内の流路を開閉するタンク内圧制御弁36が取り付けられる。
【0044】
前記タンク内圧制御弁36は、正圧弁と負圧弁とを組み合わせて構成され、前記正圧弁は、蒸発燃料の増加により燃料タンク33内の圧力が第1の所定値以上になると開弁し、前記負圧弁は、燃料の減少により燃料タンク33内の圧力が第2の所定値(<第1の所定値)以下になると開弁する。
【0045】
前記チャコールキャニスタ34には、大気導入通路37が接続され、この大気導入通路37は、前記エアフローメータ26と前記スロットル弁21との間に位置する吸気管18に接続される。
【0046】
さらに、前記チャコールキャニスタ34には、負圧導入通路38が接続され、この負圧導入通路38は、前記スロットル弁21下流の吸気管18に接続される。前記負圧導入通路38の途中には、負圧導入通路38内の流量を調節する電磁弁39が取り付けられる。
【0047】
前記チャコールキャニスタ34を介して連通する大気導入通路37及び負圧導入通路38は、本発明にかかるパージ通路を実現する(以下、チャコールキャニスタ34、大気導入通路37、及び負圧導入通路38を総称してパージ通路49と記す)。
【0048】
また、内燃機関1には、機関制御用の電子制御ユニット(Electronic ControlUnit:ECU)40が併設されており、このECU40には、バキュームセンサ20、スロットルポジションセンサ23、アクセルポジションセンサ25、エアフローメータ26、第1空燃比センサ30、及び第2空燃比センサ32に加え、クランクシャフト4の端部に取り付けられたタイミングロータ13aとこのタイミングロータ13a近傍のシリンダブロック1bに取り付けられた電磁ピックアップ13bとからなるクランクポジションセンサ13や、シリンダブロック1bの冷却水路1c内を流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロック1bに取り付けられた水温センサ14等の各種センサが電気配線を介して接続される。
【0049】
さらに、ECU40には、イグナイタ6a、燃料噴射弁9、アクチュエータ10a、アクチュエータ22、電磁弁39等が電気配線を介して接続される。
【0050】
ECU40は、前記各種センサからの出力信号をパラメータとして内燃機関1の運転状態、チャコールキャニスタ34の蒸発燃料吸着状態等を判定し、その判定結果に応じて、イグナイタ6a、燃料噴射弁9、アクチュエータ10a、アクチュエータ22、及び電磁弁39等の各種制御を行う。
【0051】
ここで、ECU40は、図2に示すように、双方向性バス41により相互に接続された、CPU42とROM43とRAM44とバックアップRAM45と入力ポート46と出力ポート47とを備えるとともに、前記入力ポート46に接続されたA/Dコンバータ(A/D)48を備える。
【0052】
前記入力ポート46は、クランクポジションセンサ13とスロットルポジションセンサ23とアクセルポジションセンサ25とから出力される信号を入力し、それらの出力信号をCPU42あるいはRAM44へ送信する。
【0053】
さらに、前記入力ポート46は、水温センサ14とバキュームセンサ20とエアフローメータ26と第1及び第2空燃比センサ30及び32とから出力される信号をA/D48を介して入力し、それらの出力信号をCPU42あるいはRAM44へ送信する。
【0054】
前記出力ポート47は、前記CPU42から出力される制御信号をイグナイタ6a、燃料噴射弁9、アクチュエータ10a、アクチュエータ22、あるいは電磁弁39等へ出力する。
【0055】
前記ROM43は、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、蒸発燃料のパージを実行するためのパージ実行制御ルーチン等のアプリケーションプログラムや、各種の制御マップ等を記憶する。
【0056】
前記制御マップは、例えば、内燃機関1の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関1の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関1の運転状態又はチャコールキャニスタ34の状態と電磁弁39の開度との関係を示すパージ流量制御マップ等である。
【0057】
前記RAM44は、各センサの出力信号やCPU42の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ13の出力信号に基づいて算出される機関回転数等である。そして、各センサの出力信号やCPU42の演算結果等は、クランクポジションセンサ13が信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。
【0058】
前記バックアップRAM45は、内燃機関1の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリである。
【0059】
前記CPU42は、前記ROM43に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、各センサの出力信号より内燃機関1の運転状態やチャコールキャニスタ34の状態を判定し、判定された運転状態やチャコールキャニスタ34の状態と各制御マップとから燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル弁21の開度、点火時期、電磁弁39の開閉時期、電磁弁39の開度(電磁弁39制御用デューティ比:DPG)、パージ実行時における燃料噴射量の補正量(燃料噴射補正量:FPG)等を算出する。そして、CPU42は、算出結果に基づいてイグナイタ6a、燃料噴射弁9、アクチュエータ10a、アクチュエータ22、あるいは電磁弁39に対する制御信号を出力する。
【0060】
例えば、CPU42は、クランクポジションセンサ13、アクセルポジションセンサ25、あるいはエアフローメータ26の出力信号値より、内燃機関1の運転状態が低負荷運転領域にあると判定した場合は、成層燃焼を実現すべく、アクチュエータ10aへ制御信号を送信してスワールコントロールバルブ10の開度を小さくし、アクチュエータ22へ制御信号を送信してスロットル弁21を実質的に全開状態とし、さらに各気筒2の圧縮行程時に燃料噴射弁9に駆動電流を印加して圧縮行程噴射を行う。この場合、各気筒2の燃焼室5内には、点火栓6の近傍のみに可燃混合気層が形成されるとともに、その他の領域に空気層が形成され、成層燃焼が実現される。
【0061】
機関運転状態が中負荷運転領域にあると判定した場合は、CPU42は、リーン混合気による均質リーン燃焼を実現すべく、アクチュエータ10aへ制御信号を送信してスワールコントロールバルブ10の開度を小さくし、さらに各気筒2の吸気行程時に燃料噴射弁9に駆動電流を印加して吸気行程噴射を行う。この場合、各気筒2の燃焼室5内の略全域にわたって、空気と燃料とが均質に混じり合ったリーン混合気が形成され、均質リーン燃焼が実現される。
【0062】
機関運転状態が高負荷運転領域にあると判定した場合は、CPU42は、理論空燃比近傍の混合気による均質燃焼を実現すべく、アクチュエータ10aへ制御信号を送信してスワールコントロールバルブ10を全開状態とし、スロットル弁21がアクセルペダル24の踏み込み量(アクセルポジションセンサ25の出力信号値)に対応した開度となるようアクチュエータ22へ制御信号を送信し、さらに各気筒2の吸気行程時に燃料噴射弁9に駆動電流を印加して吸気行程噴射を行う。この場合、各気筒2の燃焼室5内の略全域にわたって、空気と燃料とが均質に混じり合った理論空燃比の混合気が形成され、均質燃焼が実現される。
【0063】
尚、CPU42は、成層燃焼制御から均質燃焼制御へ移行する際、あるいは均質燃焼制御から成層燃焼制御へ移行する際に、内燃機関1のトルク変動を防止すべく各気筒2の圧縮行程時と吸気行程時の二回に分けて燃料噴射弁9に駆動電流を印加する。この場合、各気筒2の燃焼室5内には、点火栓6の近傍に可燃混合気層が形成されるとともに、その他の領域にリーン混合気層が形成され、いわゆる弱成層燃焼が実現される。
【0064】
また、CPU42は、機関運転状態がアイドル運転領域にあると判定した場合は、実際の機関回転数を目標アイドル回転数に収束させるために必要な吸入空気量を確保すべくスロットル弁21の開度を制御する、いわゆるアイドルスピードコントロール(ISC)のフィードバック制御を行う。
【0065】
次に、CPU42は、蒸発燃料のパージを実行するにあたり、通常は電磁弁39を閉弁するよう制御を行う。この状態で燃料タンク33内の蒸発燃料が増加して燃料タンク33内の圧力が第1の所定値を越えると、タンク内圧制御弁36の正圧弁が開弁し、蒸発燃料通路35が導通状態となる。そして、燃料タンク33内の蒸発燃料は、蒸発燃料通路35を介してチャコールキャニスタ34内に導入され、チャコールキャニスタ34に内装された活性炭等の吸着剤に一旦吸着される。
【0066】
また、CPU42は、所定時間毎に蒸発燃料のパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。このパージ実行条件としては、例えば、内燃機関1や第1及び第2の触媒28及び31の暖機が完了している、フューエルカットの実行条件が不成立である(すなわち、燃料噴射弁9からの燃料噴射量が所定量以上である)、あるいは内燃機関1の始動後所定時間以上経過している等の条件を例示することができる。
【0067】
上記したようなパージ実行条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、電磁弁39を開弁させる。この場合、負圧導入通路38が導通状態となり、これによりパージ通路49が導通状態となる。
【0068】
ここで、パージ通路49の上流にあたるスロットル弁21上流の吸気管18内は略大気圧:PAとなるが、パージ通路49の下流にあたるスロットル弁21下流の吸気管18内の圧力(吸気管圧力):PMは吸気管負圧の発生により負圧となるため、パージ通路49の上流と下流とで圧力差:△PM(=PA−PM)が生じる。
【0069】
上記した圧力差:△PMにより、スロットル弁21上流の吸気管18内を流れる大気の一部がパージ通路49内に流れ込み、スロットル弁21下流の吸気管18内へ導かれる。つまり、パージ通路49では、チャコールキャニスタ34を貫流する大気の流れが生じる。
【0070】
その際、チャコールキャニスタ34内の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料は、大気の流れを受けて吸着剤から脱離し、大気とともにスロットル弁21下流の吸気管18内へ導入される。このように吸気管18内に導入された大気及び蒸発燃料(パージガス)は、吸気管18の上流から流れてきた新気と混ざり合いながら燃焼室5内に導入され、燃料噴射弁9から噴射された燃料とともに燃焼及び処理される。
【0071】
尚、燃焼室5へ供給されるパージガスの量(パージ供給量)は、CPU42が機関運転状態やチャコールキャニスタ34の状態に従って電磁弁39の開度を制御することにより調節される。具体的には、CPU42は、機関運転状態やチャコールキャニスタ34の状態をパラメータとしてROM43のパージ流量制御マップへアクセスし、電磁弁39制御デューティ比:DPGを算出する。そして、CPU42は、算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応した駆動パルス信号を電磁弁39に印加することにより、パージ供給量を調節する。
【0072】
一方、CPU42は、パージ実行時における燃焼室5内の混合気の空燃比を所望の空燃比とすべく、言い換えれば燃焼室5内に供給される総燃料量(燃料噴射量とパージ供給量との総和)を所望の量とすべく、パージ供給量に応じて燃料噴射量を補正する。
【0073】
その際、CPU42は、燃料噴射量制御ルーチンに従って動作し、クランクポジションセンサ13の出力信号に基づいて算出された機関回転数とアクセルポジションセンサ25の出力信号値(アクセル開度)とをパラメータとしてROM43の燃料噴射量制御マップへアクセスし、前記機関回転数と前記アクセル開度に対応する基本燃料噴射量:QALLを補間的に算出する。尚、燃料噴射量制御マップは、運転条件あるいは燃焼形態に応じた複数のマップが用意されており、その中から適宜選択される。
【0074】
続いて、CPU42は、燃料噴射量制御ルーチンに従って算出された基本燃料噴射量:QALLから燃料噴射補正量:FPGを減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJを算出する。そして、CPU42は、前記燃料噴射量:QALLINJに従って燃料噴射弁9を駆動する。
【0075】
また、パージ実行中に車両が減速した場合や、車両が平坦路走行状態から降坂路走行状態へ移行した場合等は、総燃料量の要求量(以下、要求総燃料量と称する)が急速に減少するため、CPU42は、図3に示すように、燃料噴射弁9及び電磁弁39を制御して実際の総燃料量を減少させる。
【0076】
ここで、燃料噴射弁9は、燃焼室5内に直接燃料を噴射するため、燃料噴射弁9の制御が直ちに総燃料量に反映されるが、電磁弁39と燃焼室5との間には距離があるため、電磁弁39の制御が総燃料量に反映されるまでに多少の時間がかかる。そして、電磁弁39の制御が総燃料量に反映されるまでの間は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなり、燃料噴射量に対してパージ供給量(パージ供給量/燃料噴射量)が多くなる。この結果、実際の総燃料量が要求総燃料量より多くなり、混合気の空燃比が所望の空燃比より低くなってしまう。その際、内燃機関1が成層燃焼運転状態あるい均質リーン燃焼運転状態にあると、空燃比の変動が顕著となり、リッチ失火等を誘発する虞がある。
【0077】
そこで、本実施の形態では、CPU42は、減速時等のように要求総燃料量が急速に減少し、燃料噴射量の制御にパージ供給量の制御が追従できなくなることが予測された場合に、蒸発燃料のパージを中止する、いわゆるパージカットを行うようにした。
【0078】
具体的には、CPU42は、燃料噴射量制御ルーチンにて基本燃料噴射量:QALLが算出された時点で、算出された基本燃料噴射量:QALLをRAM44の所定領域に書き込むとともに、前回算出された基本燃料噴射量:QALLをRAM44から読み出す。そして、CPU42は、前回の基本燃料噴射量:QALLから今回の基本燃料噴射量:QALLを減算して燃料噴射量の変化量(燃料噴射変化量):△QALLを算出する。
【0079】
CPU42は、燃料噴射変化量:△QALLが所定の基準値:STより大きいか否か、すなわち燃料噴射量が減小傾向にあり、且つ減少量が基準値:STを越えているか否かを判別する。前記基準値:STは、パージ供給量の制御が燃料噴射量の制御に追従可能な範囲における燃料噴射変化量の最大値であり、機関回転数、吸入空気量、あるいは吸気管圧力等をパラメータとした基準値制御マップから算出される。
【0080】
前記燃料噴射変化量:△QALLが前記基準値:ST以下であると判定した場合は、CPU42は、通常の電磁弁39制御用デューティ比算出処理を実行して電磁弁39制御用デューティ比:DPGを算出する。次いでCPU42は、
前記電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応する燃料噴射補正量:FPGを算出し、基本燃料噴射量:QALLから前記燃料噴射補正量:FPGを減算して実際の燃料噴射量:QALLINJを算出する。
【0081】
一方、前記燃料噴射変化量:△QALLが前記基準値:STより大きいと判定した場合は、CPU42は、パージ供給量の制御が燃料噴射量の制御に追従不可能であるとみなし、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを“0%”に設定し、パージカットを実行する。
【0082】
続いて、CPU42は、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを“0%”とみなして燃料噴射補正量:FPG及び燃料噴射量:QALLINJを算出し、算出された燃料噴射量:QALLINJに従って燃料噴射弁9を駆動する。この場合、内燃機関1の燃焼室5に供給される総燃料量の減量は、燃料噴射弁9の制御のみで行われることになる。
【0083】
このように、CPU42は、ROM43に記憶されたアプリケーションプログラムを実行することにより、本発明に係る機関運転状態検出手段、パージ供給量制御手段、噴射量算出手段、燃料噴射量補正手段、燃料噴射変化量予測手段、パージ供給量変更手段、最低噴射量算出手段を実現する。
【0084】
以下、本実施の形態における具体的なパージ制御について述べる。
【0085】
CPU42は、希薄燃焼内燃機関1の運転時に図4に示すようなパージ実行制御ルーチンを所定時間毎に繰り返し実行する。
【0086】
パージ実行制御ルーチンでは、CPU42は、S401においてパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。
【0087】
前記S401においてパージ実行条件が不成立であると判定した場合は、CPU42は、S408へ進み、燃料噴射補正量:FPG及び電磁弁39制御用デューティ比:DPGをともに“0”に設定し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0088】
一方、前記S401においてパージ実行条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、S402へ進み、別途の燃料噴射量制御ルーチンで算出された今回の基本燃料噴射量:QALLと前回の基本燃料噴射量:QALLとをRAM44から読み出す。
【0089】
S403では、CPU42は、前回の基本燃料噴射量:QALLから今回の基本燃料噴射量:QALLを減算して燃料噴射変化量:△QALLを算出する。
【0090】
S404では、CPU42は、機関回転数や吸入空気量等をパラメータとしてROM43の基準値制御マップへアクセスし、燃料噴射変化量の基準値:STを算出する。
【0091】
S405では、CPU42は、前記S403で算出された燃料噴射変化量:△QALLが前記S404で算出された基準値:STより大きいか否かを判別する。
【0092】
前記S405において前記燃料噴射変化量:△QALLが前記基準値:ST以下であると判定した場合は、CPU42は、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従可能であり、パージ制御を実行可能であるとみなし、S409へ進む。
【0093】
S409では、CPU42は、通常の電磁弁39制御用デューティ比:DPG算出処理を実行する。具体的には、CPU42は、別途のパージ実行制御ルーチンを実行して電磁弁39制御用デューティ比:DPGを算出する。
【0094】
続いて、S410では、CPU42は、前記S409で算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応する燃料噴射補正量:FPGを算出する。
【0095】
S411では、CPU42は、前記S402で入力した今回の基本燃料噴射量:QALLから前記S410で算出された燃料噴射補正量:FPGを減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJ(=QALL−FPG)を算出する。
【0096】
この場合、内燃機関1の燃焼室5に供給される総燃料量は、燃料噴射弁9及び電磁弁39の制御により調節されることになる。
【0097】
一方、前記S405において前記燃料噴射変化量:△QALLが前記基準値:STより大きいと判定した場合は、CPU42は、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従不可能であり、パージ制御を実行不可能であると予測し、S406へ進む。
【0098】
S406では、CPU42は、燃料噴射補正量:FPG及び電磁弁39制御用デューティ比:DPGをともに“0”に設定する。
【0099】
S407では、CPU42は、前記S407で設定された電磁弁39制御用デューティ比:0%に相当する駆動パルス信号(パージカット信号)を電磁弁39に印加し、蒸発燃料のパージを中止する。
【0100】
S407の処理を実行し終えたCPU42は、S411へ進み、前記S402で入力した基本燃料噴射量:QALLから前記S406で算出された燃料噴射補正量:FPG(=0)を減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJ(=QALL−FPG)を算出する。
【0101】
この場合、蒸発燃料のパージが中止され、内燃機関1の燃焼室5へ供給される総燃料量は燃料噴射弁9のみの制御により調節されることになる。
【0102】
以上述べた実施の形態によれば、パージ実行中に要求総燃料量が急速に減少され、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従できなくなると予測した場合に、蒸発燃料のパージを中止し、燃料噴射弁9の制御のみで総燃料量を減少させるため、総燃料量を直ちに要求総燃料量まで減少させることができる。この結果、燃焼室5内に過剰な燃料が供給されることがなく、混合気の空燃比の変動が防止され、内燃機関1の燃焼状態が不安定になることがない。
【0103】
〈実施の形態2〉
本発明にかかる蒸発燃料供給制御装置の第2の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは、前述の第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0104】
前述の第1の実施の形態では、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従不可能となることが予測された場合に、パージガス中の燃料濃度に関わらず、パージを中止する例について述べたが、本実施の形態では、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従不可能となることが予測され、且つパージガス中の燃料濃度が所定濃度より濃い場合にのみ、パージカットを実行する例について述べる。 これは、パージガス中の燃料濃度が所定濃度以下の場合は、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従できず、所望量以上のパージガスが燃焼室5内に供給されても、混合気の空燃比の変動が許容範囲から外れることがないためである。
【0105】
この場合、CPU42は、図5に示すようなパージ実行制御ルーチンを所定時間毎に繰り返し実行する。
【0106】
パージ実行制御ルーチンでは、CPU42は、S501においてパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。
【0107】
前記S501においてパージ実行条件が不成立であると判定した場合は、CPU42は、S509へ進み、燃料噴射補正量:FPG及び電磁弁39制御用デューティ比:DPGをともに“0”に設定し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0108】
一方、前記S501においてパージ実行条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、S502へ進み、パージガス中の蒸発燃料濃度が所定濃度:CEVAPより高いか否かを判別する。ここで、蒸発燃料濃度は、パージ通路にHCセンサを設けて蒸発燃料の濃度を検出する方法、吸気通路や排気通路に空燃比センサを設けて蒸発燃料の濃度を判定する方法、あるいは蒸発燃料をパージしたときの内燃機関の運転状態の変化(例えば出力変動)から蒸発燃料の濃度を推定する方法等により求められる。
【0109】
前記S502においてパージガス中の蒸発燃料濃度が所定濃度:CEVAP以下であると判定した場合は、CPU42は、S510へ進み、通常の電磁弁39制御用デューティ比:DPG算出処理を実行する。
【0110】
続いて、S511では、CPU42は、前記S510で算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応する燃料噴射補正量:FPGを算出する。
【0111】
S512では、CPU42は、基本燃料噴射量:QALLから前記燃料噴射補正量:FPGを減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJ(=QALL−FPG)を算出する。
【0112】
この場合、内燃機関1の燃焼室5に供給される総燃料量は、燃料噴射弁9及び電磁弁39の制御により調節されることになる。
【0113】
一方、前記S502においてパージガス中の蒸発燃料濃度が所定濃度:CEVAPより高いと判定した場合は、CPU42は、S503へ進む。ここで、S503以降の処理は、前述の第1の実施の形態にかかるパージ実行制御ルーチンのS402以降の処理と同様である。
【0114】
本実施の形態によれば、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従不可能となることが予測されても、パージガス中の燃料濃度が所定濃度以下であれば、蒸発燃料のパージが続行されるため、内燃機関1の燃焼状態を不安定にすることなく、蒸発燃料のパージ供給量を確保することが可能となる。
【0115】
〈実施の形態3〉
本発明にかかる蒸発燃料供給制御装置の第3の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは、前述の第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0116】
本実施の形態では、パージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従不可能となることが予測され、且つ燃料タンク33内に新規の燃料が所定量以上給油された場合にのみ、パージカットを実行する例について述べる。
【0117】
これは、燃料タンク33内に新規燃料が給油された直後は、蒸発燃料濃度が濃くなり、その際の給油量が所定量より多ければ、蒸発燃料濃度が所定濃度より濃くなることが予想されるためである。
【0118】
この場合、CPU42は、図6に示すようなパージ実行制御ルーチンを所定時間毎に繰り返し実行する。
【0119】
パージ実行制御ルーチンでは、CPU42は、S601においてパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。
【0120】
前記S601においてパージ実行条件が不成立であると判定した場合は、CPU42は、S609へ進み、燃料噴射補正量:FPG及び電磁弁39制御用デューティ比:DPGをともに“0”に設定し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0121】
一方、前記S601においてパージ実行条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、S602へ進み、新規燃料の給油量が所定量:QFUELより多いか否かを判別する。新規燃料の給油量を検出する方法としては、燃料タンク33内の燃料量を検出する燃料量センサの前回の出力信号値と今回の出力信号値とを比較する方法を例示することができる。また、所定量:QFUELは、予め実験等により求められた値である。
【0122】
前記S602において新規燃料の給油量が所定量:QFUEL以下であると判定した場合は、CPU42は、S610へ進み、通常の電磁弁39制御用デューティ比:DPG算出処理を実行する。
【0123】
続いて、S611では、CPU42は、前記S610で算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応する燃料噴射補正量:FPGを算出する。
【0124】
S612では、CPU42は、基本燃料噴射量:QALLから前記燃料噴射補正量:FPGを減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJ(=QALL−FPG)を算出する。
【0125】
この場合、内燃機関1の燃焼室5に供給される総燃料量は、燃料噴射弁9及び電磁弁39の制御により調節されることになる。
【0126】
一方、前記S602において新規燃料の給油量が所定量:QFUELより多いと判定した場合は、CPU42は、S603へ進む。ここで、S603以降の処理は、前述の第1の実施の形態にかかるパージ実行制御ルーチンのS402以降の処理と同様である。
【0127】
本実施の形態によれば、新規燃料の給油量により蒸発燃料濃度を推定するため、蒸発燃料濃度を検出するセンサ等が故障した場合でも、混合気の空燃比の変動を抑制することができる。
【0128】
尚、以上述べた第1〜第3の実施の形態では、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従不可能となることが予測された場合に、蒸発燃料のパージを中止して混合気の空燃比の変動を防止する例について述べたが、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従不可能となることが予測された場合に加え、蒸発燃料濃度の変化にパージ供給量の変化が追従不可能となることが予測された場合も、蒸発燃料のパージを中止して、混合気の空燃比の変動を防止するようにしてもよい。
【0129】
また、以上述べた第1〜第3の実施の形態では、燃料噴射量の変化にパージ供給量の変化が追従不可能となることが予測された場合に、蒸発燃料のパージを中止する例について述べたが、蒸発燃料のパージを中止せずに、パージ供給量を最低供給量(最小値)に変更するようにしてもよい。パージ供給量を最低供給量に変更する際、CPU42は、例えば、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを、電磁弁39が有効に作動する範囲内の最小値(例えば、10%)に設定し、空燃比の変動を許容範囲内に抑制しつつ、蒸発燃料のパージを続行するようにしてもよい。このような制御によれば、内燃機関の燃焼を安定させつつ、パージ供給量を確保することができるため、チャコールキャニスタのオーバーフローが抑制される。
【0130】
【発明の効果】
本発明に係る蒸発燃料供給制御装置は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなること、すなわちパージ供給量の変化が燃料噴射量の変化に追従不可能になることを予測した場合に、パージ供給量を最低供給量に変更するとともに、最低供給量に基づいて燃料噴射量を制御するため、燃料噴射量の変化に対するパージ供給量の変化の追従遅れが防止され、過剰な蒸発燃料が希薄燃焼内燃機関の燃焼室に供給されることがない。
【0131】
従って、本発明によれば、希薄燃焼内燃機関の燃焼状態、特に希薄燃焼実行時における燃焼状態が不安定になることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる蒸発燃料供給制御装置を適用する希薄燃焼内燃機関の概略構成を示す図
【図2】ECUの内部構成を示すブロック図
【図3】減速走行時における燃料噴射量とパージ供給量との関係を示す図
【図4】パージ実行制御ルーチンを示すフローチャート図
【図5】第2の実施の形態にかかるパージ実行制御ルーチンを示すフローチャート図
【図6】第3の実施の形態にかかるパージ実行制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
1・・・希薄燃焼内燃機関
4・・・クランクシャフト
5・・・燃焼室
7・・・吸気ポート
9・・・燃料噴射弁
13・・クランクポジションセンサ
14・・水温センサ
16・・吸気枝管
17・・サージタンク
18・・吸気管
19・・エアクリーナボックス
21・・スロットル弁
23・・スロットルポジションセンサ
25・・アクセルポジションセンサ
26・・エアフローメータ
33・・燃料タンク
34・・チャコールキャニスタ
35・・蒸発燃料通路
36・・タンク内圧制御弁
37・・大気導入通路
38・・負圧導入通路
39・・電磁弁
40・・ECU
49・・パージ通路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for treating evaporated fuel generated in a fuel tank provided in an internal combustion engine, and more particularly to a technique for treating evaporated fuel in a lean burn internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine, the development of a lean-burn internal combustion engine capable of burning a mixture having an air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio (an air-fuel-rich mixture) has been promoted. As such a lean-burn internal combustion engine, an in-cylinder injection type internal combustion engine in which a fuel injection valve is attached so that an injection hole faces a combustion chamber is known.
[0003]
In a low-load operation range, a direct injection internal combustion engine introduces fresh air into a combustion chamber during an intake stroke, injects fuel from a fuel injection valve during a subsequent compression stroke, and emits a combustible mixture only near an ignition plug. Form. That is, the air-fuel mixture in the combustion chamber is in a so-called stratified state in which the vicinity of the ignition plug becomes a combustible air-fuel mixture layer and the other area becomes an air layer. The stratified air-fuel mixture is burned using a combustible air-fuel mixture layer near the ignition plug as an ignition source.
[0004]
Further, in the direct injection type internal combustion engine, in the medium load operation region, fuel is injected from the fuel injection valve at the same time as fresh air is introduced into the combustion chamber during the intake stroke. At this time, the amount of fuel injected from the fuel injection valve is such that the ratio of the amount of fuel to the amount of fresh air becomes higher than the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, a lean mixture in which the fuel and fresh air are homogeneously mixed is formed over substantially the entire region in the combustion chamber.
[0005]
Subsequently, in the high-load operation region, the direct injection internal combustion engine introduces fresh air into the combustion chamber during the intake stroke and simultaneously injects fuel from the fuel injection valve. At this time, the amount of fuel injected from the fuel injection valve is an amount at which the ratio between the amount of fuel and the amount of fresh air is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, a stoichiometric mixture in which fuel and fresh air are homogeneously mixed is formed over substantially the entire area of the combustion chamber.
[0006]
As described above, the in-cylinder injection type internal combustion engine can realize lean combustion in the low-to-medium load operation region, and therefore can significantly reduce fuel consumption.
[0007]
On the other hand, an internal combustion engine mounted on an automobile or the like is provided with an evaporative fuel processing device for processing evaporative fuel generated in a fuel tank or the like. This evaporative fuel processing device is configured to temporarily store the evaporative fuel generated in the fuel tank, a charcoal canister, an air introduction passage for introducing air into the charcoal canister, and a suction pipe negative pressure generated in an intake passage downstream of the throttle valve. It comprises a negative pressure introducing passage for introducing into the charcoal canister, and a flow control valve for adjusting a flow rate in the negative pressure introducing passage.
[0008]
In the evaporative fuel processing apparatus configured as described above, when the flow control valve is closed, the evaporative fuel generated in the fuel tank is adsorbed by the adsorbent such as activated carbon installed in the charcoal canister. When the flow control valve is opened, the intake pipe negative pressure generated in the intake passage is applied to the charcoal canister via the negative pressure introduction passage. Thereby, the air is sucked into the charcoal canister through the air introduction passage. The air sucked into the charcoal canister is sucked into the intake passage through the negative pressure introduction passage. As described above, when the flow control valve is opened, a flow of the atmosphere flowing through the charcoal canister is generated.
[0009]
The fuel vapor adsorbed by the adsorbent is desorbed by the above-mentioned flow of the atmosphere, and is led to the intake passage together with the atmosphere. Evaporated fuel and air introduced into the intake passage (hereinafter, evaporative fuel and air introduced from the purge passage into the intake passage are referred to as purge gas) are mixed with fresh air from the upstream of the intake passage to the combustion chamber of the internal combustion engine. It is introduced and combusted and processed with the fuel injected from the fuel injection valve.
[0010]
When the purge of the fuel vapor is executed, the fuel injected from the fuel injection valve and the fuel vapor purged by the fuel vapor processing device are supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, and the air-fuel mixture becomes empty. The fuel ratio fluctuates. For this reason, in the internal combustion engine provided with the evaporative fuel processing device, it is necessary to control the purge supply amount and the fuel injection amount of the evaporative fuel in order to suppress the fluctuation of the air-fuel ratio.
[0011]
In response to such demands, a fuel supply control device for an internal combustion engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52139 is known. This supply fuel control device includes a purge control valve for adjusting a flow rate of a purge gas in a purge passage, and a reference purge rate which is a ratio of a purge amount to an intake air amount and is determined by an engine operating state for the same purge control valve opening. Purge control valve opening control means for controlling the opening of the purge control valve in accordance with the ratio of the purge control valve to the target purge rate; fuel injection quantity calculation means for calculating the fuel injection quantity; and an air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system. A first injection amount correction means for correcting the fuel injection amount by a feedback correction coefficient so that the air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio based on an output signal of the air-fuel ratio sensor; Purge vapor concentration calculating means for calculating a purge vapor concentration based on the purge gas concentration, and second injection amount correcting means for correcting the fuel injection amount based on the purge vapor concentration at the time of executing the purge. And Bei, even when such that the purge vapor concentration in the intake air such as during acceleration operation decreases, a device which attempts to converge the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the fuel supply control device described above, when it is necessary to rapidly change the amount of fuel to be supplied to the combustion chamber (the amount of fuel supplied to the engine), the amount of fuel supplied to the engine is rapidly increased, for example, during deceleration. In the case of decreasing the fuel injection amount and the purge control valve, the fuel injection amount and the purge supply amount are reduced by controlling the fuel injection valve and the purge control valve.
[0013]
By the way, when the above-described fuel supply control device is applied to a direct injection internal combustion engine, the fuel injection valve directly injects fuel into the combustion chamber, so that a change in the fuel injection amount is immediately reflected in the engine supply fuel amount. However, since the purge gas adjusted by changing the opening of the purge control valve is supplied to the combustion chamber via the intake passage, the change in the opening of the purge control valve (change in the purge supply amount) is reflected on the engine supply fuel amount. It takes some time to complete. For this reason, when the engine supply fuel amount is rapidly changed, the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount.
[0014]
If the amount of fuel supplied to the engine is to be reduced rapidly, excess evaporated fuel is supplied into the combustion chamber until the change in the amount of purge supply is reflected in the amount of fuel supplied to the engine. The fuel ratio does not reach the desired air-fuel ratio, and the combustion state of the internal combustion engine becomes unstable. In particular, when lean combustion (stratified combustion) is being performed in the internal combustion engine, there is a risk that rich misfire may be induced by the supply of excessive fuel vapor.
[0015]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an excess oxygen state, in particular, in a direct injection internal combustion engine, the engine operation state is a deceleration operation state. When it becomes necessary to greatly reduce the amount of fuel supplied to the engine, as in the case of the transition to, the technology to prevent the fluctuation of the air-fuel ratio due to the delay in following the change of the purge supply amount with the change of the fuel injection amount. It is an object of the present invention to stabilize the combustion state of a lean-burn internal combustion engine, particularly the combustion state during lean-burn (stratified combustion).
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the evaporative fuel supply control device for the lean burn internal combustion engine according to the present invention is a lean burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an excess oxygen state,
Engine operating state detecting means for detecting an operating state of the lean burn internal combustion engine,
A purge passage that guides fuel vapor generated in a fuel tank attached to the lean burn internal combustion engine to an intake system of the lean burn internal combustion engine;
A purge supply amount control unit that controls a purge supply amount of the evaporated fuel according to the engine operation state detected by the engine operation state detection unit;
An injection amount calculation unit that calculates a basic fuel injection amount of the lean burn internal combustion engine according to the engine operation state detected by the engine operation state detection unit;
An evaporative fuel supply control device for a lean burn internal combustion engine, comprising: a fuel injection amount correction unit that corrects the basic fuel injection amount calculated by the injection amount calculation unit in accordance with the purge supply amount,
Fuel injection change amount predicting means for predicting that the change in the fuel injection amount is larger than the change in the purge supply amount;
Purge supply amount changing means for changing the purge supply amount to a minimum supply amount when a change in the fuel injection amount is predicted to be larger than a change in the purge supply amount;
A minimum injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount according to the minimum supply amount,
It is characterized by having.
[0017]
In the evaporative fuel supply control device configured as above, the purge supply amount control means controls the purge supply amount of the evaporative fuel according to the engine operating state. At this time, the fuel injection amount correction means corrects the basic fuel injection amount calculated by the injection amount calculation means according to the purge supply amount. In this case, the amount of fuel supplied to the combustion chamber of the lean burn internal combustion engine (the amount of fuel supplied to the engine) is determined by the fuel injection amount and the purge supply amount.
[0018]
The fuel injection change amount predicting unit predicts that the change in the fuel injection amount will be larger than the change in the purge supply amount based on the basic fuel injection amount and the purge supply amount calculated by the injection amount calculating unit. That is, it is determined whether or not it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount.
[0019]
When the fuel injection change amount predicting unit predicts that the change in the fuel injection amount will be larger than the change in the purge supply amount, the purge supply amount changing unit changes the purge supply amount to the minimum supply amount. The minimum supply amount here may be zero or the minimum value of the purge supply amount that can be realized by the purge supply amount control unit.
[0020]
Then, the minimum injection amount calculating means calculates a fuel injection amount according to the minimum supply amount.
[0021]
As described above, the evaporative fuel supply control device according to the present invention immediately changes the purge supply amount to the minimum supply amount when predicting that the change in the fuel injection amount is larger than the change in the purge supply amount. Is prevented from following the change of the purge supply amount with respect to the change of the fuel supply amount, and the excessive evaporated fuel is not supplied to the combustion chamber of the lean burn internal combustion engine.
[0022]
Note that even when a delay in following the change in the purge supply amount with respect to the change in the fuel injection amount is predicted, if the vaporized fuel concentration is sufficiently low, the air-fuel mixture will be supplied even if excessive purge gas is supplied to the combustion chamber of the lean burn internal combustion engine. In such a case, the purge supply amount may not be changed in such a case.
[0023]
That is, the purge supply amount changing unit changes the purge supply amount to the minimum supply amount when the change in the fuel injection amount is predicted to be larger than the change in the purge supply amount and the concentration of the evaporated fuel is equal to or higher than the predetermined concentration. You may make it.
[0024]
The evaporative fuel supply control device according to the present invention may further include a fuel concentration change amount estimating means for estimating that the change in the evaporative fuel concentration is larger than the change in the purge supply amount. In this case, the purge supply amount changing unit predicts that the change in the fuel injection amount is larger than the change in the purge supply amount, or that the change in the evaporated fuel concentration is larger than the change in the purge supply amount. In this case, the purge supply amount is changed to the minimum supply amount.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of an evaporative fuel supply control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an evaporative fuel supply control device according to the present invention is applied. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cycle in-cylinder injection type internal combustion engine including a plurality of cylinders 2 and a fuel injection valve 9 for directly injecting fuel into each cylinder 2.
[0027]
The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 1b in which a plurality of cylinders 2 and a cooling water passage 1c are formed, and a cylinder head 1a fixed to an upper portion of the cylinder block 1b.
[0028]
A crankshaft 4 as an engine output shaft is rotatably supported by the cylinder block 1b. The crankshaft 4 is connected to a piston 3 slidably mounted in each cylinder 2.
[0029]
Above the piston 3, a combustion chamber 5 surrounded by the top surface of the piston 3 and the cylinder head 1a is formed. An ignition plug 6 is attached to the cylinder head 1a so as to face the combustion chamber 5, and an igniter 6a for applying a drive current to the ignition plug 6 is connected to the ignition plug 6.
[0030]
Further, in the cylinder head 1a, the opening ends of two intake ports 7 and two exhaust ports 8 are formed so as to face the combustion chamber 5, and the fuel injection valve is formed so that the injection holes face the combustion chamber 5. 9 is attached.
[0031]
The opening ends of the intake and exhaust ports 7 and 8 are opened and closed by an intake valve 70 and an exhaust valve 80 supported by the cylinder head 1a so as to be able to advance and retreat, and these intake and exhaust valves 70 and 80 are rotated by the cylinder head 1a. The intake camshaft 11 and the exhaust camshaft 12 which are freely supported advance and retreat.
[0032]
The intake side camshaft 11 and the exhaust side camshaft 12 are connected to the crankshaft 4 via a timing belt (not shown), and the rotation of the crankshaft 4 causes the intake side camshaft 11 and the exhaust side via the timing belt. The power is transmitted to the side camshaft 12.
[0033]
One of the two intake ports 7 communicating with each cylinder 2 has a flow path formed linearly from an open end formed on the outer wall of the cylinder head 1 a to an open end facing the combustion chamber 5. The other intake port 7 is constituted by a helical port having a flow path formed so as to turn from the open end of the outer wall of the cylinder head 1a toward the open end of the combustion chamber 5.
[0034]
Each intake port 7 communicates with each branch pipe of the intake branch pipe 16 attached to the cylinder head 1a. A branch pipe communicating with a straight port of the two intake ports 7 is provided with a swirl control valve 10 for adjusting a flow rate in the branch pipe. The swirl control valve 10 is provided with an actuator 10a comprising a stepping motor or the like and driving the swirl control valve 10 to open and close according to an applied current.
[0035]
The intake branch pipe 16 is connected to a surge tank 17, and the surge tank 17 is connected to an air cleaner box 19 via an intake pipe 18. A vacuum sensor 20 that outputs an electric signal corresponding to the pressure in the surge tank 17 is attached to the surge tank 17.
[0036]
A throttle valve 21 for adjusting a flow rate in the intake pipe 18 is attached to the intake pipe 18. The throttle valve 21 is provided with an actuator 22 such as a step motor for opening and closing the throttle valve 21 in accordance with an applied current.
[0037]
The throttle valve 21 is provided with a throttle position sensor 23 for outputting an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 21 and an accelerator lever (not shown) which rotates in conjunction with an accelerator pedal 24. .
[0038]
An accelerator position sensor 25 that outputs an electric signal corresponding to the rotational position of the accelerator lever (the amount of depression of the accelerator pedal 24) is attached to the accelerator lever.
[0039]
An air flow meter 26 that outputs an electric signal corresponding to a mass of fresh air flowing through the intake pipe 18 (a mass of intake air) is attached to the intake pipe 18 upstream of the throttle valve 21.
[0040]
On the other hand, each exhaust port 8 communicates with each branch pipe of an exhaust branch pipe 27 attached to the cylinder head 1a, and the exhaust branch pipe 27 is connected to an exhaust pipe 29 via a first catalyst 28. The exhaust pipe 29 is connected downstream to a muffler (not shown).
A first air-fuel ratio sensor 30 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 27 is attached to the exhaust branch pipe 27.
[0041]
In the middle of the exhaust pipe 29, a second catalyst 31 is provided. The exhaust pipe 29 downstream of the second catalyst 31 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out of the second catalyst 31. A second air-fuel ratio sensor 32 that outputs an electric signal is attached.
[0042]
The first catalyst 28 is a three-way catalyst having a smaller capacity than the second catalyst 31, and the second catalyst 31 is a three-way catalyst, a nitrogen oxide storage reduction catalyst, or the like.
[0043]
Next, the internal combustion engine 1 is provided with a fuel tank 33 and a charcoal canister 34 for temporarily storing fuel vapor generated in the fuel tank 33. The fuel tank 33 and the charcoal canister 34 are connected via an evaporative fuel passage 35. In the middle of the evaporative fuel passage 35, a flow path in the evaporative fuel passage 35 is formed according to the pressure in the fuel tank 33. A tank internal pressure control valve 36 that opens and closes is mounted.
[0044]
The tank internal pressure control valve 36 is configured by combining a positive pressure valve and a negative pressure valve, and the positive pressure valve opens when the pressure in the fuel tank 33 becomes equal to or more than a first predetermined value due to an increase in the amount of fuel vapor. The negative pressure valve opens when the pressure in the fuel tank 33 falls below a second predetermined value (<first predetermined value) due to a decrease in fuel.
[0045]
An air introduction passage 37 is connected to the charcoal canister 34, and the air introduction passage 37 is connected to the intake pipe 18 located between the air flow meter 26 and the throttle valve 21.
[0046]
Further, a negative pressure introducing passage 38 is connected to the charcoal canister 34, and the negative pressure introducing passage 38 is connected to the intake pipe 18 downstream of the throttle valve 21. An electromagnetic valve 39 for adjusting the flow rate in the negative pressure introduction passage 38 is provided in the middle of the negative pressure introduction passage 38.
[0047]
The atmosphere introduction passage 37 and the negative pressure introduction passage 38 that communicate with each other via the charcoal canister 34 realize a purge passage according to the present invention (hereinafter, the charcoal canister 34, the atmosphere introduction passage 37, and the negative pressure introduction passage 38 are collectively referred to as the purge passage). And described as a purge passage 49).
[0048]
The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (Electronic Control Unit: ECU) 40 for engine control. The ECU 40 includes a vacuum sensor 20, a throttle position sensor 23, an accelerator position sensor 25, an air flow meter , A first air-fuel ratio sensor 30 and a second air-fuel ratio sensor 32, a timing rotor 13a attached to the end of the crankshaft 4, and an electromagnetic pickup 13b attached to a cylinder block 1b near the timing rotor 13a. Various sensors such as a crank position sensor 13 and a water temperature sensor 14 attached to the cylinder block 1b to detect the temperature of the cooling water flowing in the cooling water passage 1c of the cylinder block 1b are connected via electric wiring.
[0049]
Further, the igniter 6a, the fuel injection valve 9, the actuator 10a, the actuator 22, the electromagnetic valve 39, and the like are connected to the ECU 40 via electric wiring.
[0050]
The ECU 40 determines the operating state of the internal combustion engine 1, the evaporated fuel adsorption state of the charcoal canister 34, and the like using the output signals from the various sensors as parameters, and according to the determination result, the igniter 6a, the fuel injection valve 9, the actuator 10a And various controls of the actuator 22, the electromagnetic valve 39, and the like.
[0051]
Here, as shown in FIG. 2, the ECU 40 includes a CPU 42, a ROM 43, a RAM 44, a backup RAM 45, an input port 46, and an output port 47, which are interconnected by a bidirectional bus 41. A / D converter (A / D) 48 connected to the
[0052]
The input port 46 inputs signals output from the crank position sensor 13, the throttle position sensor 23, and the accelerator position sensor 25, and transmits the output signals to the CPU 42 or the RAM 44.
[0053]
Further, the input port 46 inputs signals output from the water temperature sensor 14, the vacuum sensor 20, the air flow meter 26, and the first and second air-fuel ratio sensors 30 and 32 via the A / D 48, and outputs the signals. The signal is transmitted to the CPU 42 or the RAM 44.
[0054]
The output port 47 outputs a control signal output from the CPU 42 to the igniter 6a, the fuel injection valve 9, the actuator 10a, the actuator 22, the electromagnetic valve 39, or the like.
[0055]
The ROM 43 executes a fuel injection amount control routine for determining a fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining a fuel injection timing, an ignition timing control routine for determining an ignition timing, and purging of evaporated fuel. Application programs, such as a purge execution control routine, and various control maps.
[0056]
The control map includes, for example, a fuel injection amount control map indicating the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount, a fuel injection timing control map indicating the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection timing, There are an ignition timing control map indicating the relationship between the operating state of the engine 1 and the ignition timing, a purge flow rate control map indicating the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 or the state of the charcoal canister 34 and the opening of the solenoid valve 39, and the like.
[0057]
The RAM 44 stores an output signal of each sensor, a calculation result of the CPU 42, and the like. The calculation result is, for example, an engine speed calculated based on an output signal of the crank position sensor 13. Then, the output signal of each sensor, the calculation result of the CPU 42 and the like are rewritten to the latest data every time the crank position sensor 13 outputs a signal.
[0058]
The backup RAM 45 is a nonvolatile memory that retains data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
[0059]
The CPU 42 operates according to the application program stored in the ROM 43, determines the operating state of the internal combustion engine 1 and the state of the charcoal canister 34 from the output signals of the sensors, and determines the determined operating state and the state of the charcoal canister 34. From each control map, the fuel injection amount, fuel injection timing, opening degree of throttle valve 21, ignition timing, opening / closing timing of solenoid valve 39, opening degree of solenoid valve 39 (duty ratio for controlling solenoid valve 39: DPG), purge execution A correction amount of the fuel injection amount at the time (fuel injection correction amount: FPG) and the like are calculated. Then, the CPU 42 outputs a control signal to the igniter 6a, the fuel injection valve 9, the actuator 10a, the actuator 22, or the electromagnetic valve 39 based on the calculation result.
[0060]
For example, when the CPU 42 determines from the output signal value of the crank position sensor 13, the accelerator position sensor 25, or the air flow meter 26 that the operation state of the internal combustion engine 1 is in the low load operation region, the CPU 42 performs stratified combustion. The control signal is transmitted to the actuator 10a to reduce the opening of the swirl control valve 10, the control signal is transmitted to the actuator 22 to make the throttle valve 21 substantially fully open, and the fuel is supplied during the compression stroke of each cylinder 2. A compression stroke injection is performed by applying a drive current to the injection valve 9. In this case, in the combustion chamber 5 of each cylinder 2, a combustible mixture layer is formed only in the vicinity of the ignition plug 6, and an air layer is formed in other regions, so that stratified combustion is realized.
[0061]
When it is determined that the engine operation state is in the medium load operation region, the CPU 42 transmits a control signal to the actuator 10a to reduce the opening of the swirl control valve 10 in order to realize homogeneous lean combustion by the lean mixture. Further, during the intake stroke of each cylinder 2, a drive current is applied to the fuel injection valve 9 to perform the intake stroke injection. In this case, a lean mixture in which air and fuel are homogeneously mixed is formed over substantially the entire area of the combustion chamber 5 of each cylinder 2, and homogeneous lean combustion is realized.
[0062]
If it is determined that the engine operation state is in the high load operation range, the CPU 42 transmits a control signal to the actuator 10a to fully open the swirl control valve 10 in order to realize homogeneous combustion by the air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio. A control signal is transmitted to the actuator 22 so that the throttle valve 21 has an opening corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 24 (the output signal value of the accelerator position sensor 25). 9, a drive current is applied to perform intake stroke injection. In this case, a mixture having a stoichiometric air-fuel ratio in which air and fuel are homogeneously mixed is formed over substantially the entire area of the combustion chamber 5 of each cylinder 2, and homogeneous combustion is realized.
[0063]
When shifting from the stratified combustion control to the homogeneous combustion control, or when shifting from the homogeneous combustion control to the stratified combustion control, the CPU 42 performs the compression stroke of each cylinder 2 and the intake stroke in order to prevent the torque fluctuation of the internal combustion engine 1. A drive current is applied to the fuel injection valve 9 in two stages of the stroke. In this case, in the combustion chamber 5 of each cylinder 2, a combustible mixture layer is formed in the vicinity of the ignition plug 6, and a lean mixture layer is formed in other regions, so-called weak stratified combustion is realized. .
[0064]
When the CPU 42 determines that the engine operation state is in the idle operation region, the opening degree of the throttle valve 21 is secured to secure an intake air amount necessary for converging the actual engine speed to the target idle speed. , That is, feedback control of so-called idle speed control (ISC).
[0065]
Next, when performing the purge of the evaporated fuel, the CPU 42 performs control so that the electromagnetic valve 39 is normally closed. In this state, when the fuel vapor in the fuel tank 33 increases and the pressure in the fuel tank 33 exceeds the first predetermined value, the positive pressure valve of the tank internal pressure control valve 36 is opened, and the fuel vapor passage 35 is in a conductive state. It becomes. Then, the evaporated fuel in the fuel tank 33 is introduced into the charcoal canister 34 via the evaporated fuel passage 35, and is once adsorbed by an adsorbent such as activated carbon provided in the charcoal canister 34.
[0066]
Further, the CPU 42 determines whether or not the purge execution condition of the evaporated fuel is satisfied at predetermined time intervals. As this purge execution condition, for example, the fuel cut execution condition in which the warm-up of the internal combustion engine 1 and the first and second catalysts 28 and 31 is completed is not satisfied (that is, the fuel cut valve 9 The fuel injection amount is equal to or more than a predetermined amount), or a condition that a predetermined time or more has elapsed after the start of the internal combustion engine 1 can be exemplified.
[0067]
If it is determined that the purge execution condition described above is satisfied, the CPU 42 opens the solenoid valve 39. In this case, the negative pressure introduction passage 38 becomes conductive, and thereby the purge passage 49 becomes conductive.
[0068]
Here, the inside of the intake pipe 18 upstream of the throttle valve 21 corresponding to the upstream of the purge passage 49 has a substantially atmospheric pressure: PA, but the pressure in the intake pipe 18 downstream of the throttle valve 21 downstream of the purge passage 49 (intake pipe pressure). : PM becomes negative pressure due to the generation of the suction pipe negative pressure, so that a pressure difference ΔPM (= PA−PM) is generated between the upstream and downstream of the purge passage 49.
[0069]
Due to the above-mentioned pressure difference: ΔPM, a part of the atmosphere flowing in the intake pipe 18 upstream of the throttle valve 21 flows into the purge passage 49 and is guided into the intake pipe 18 downstream of the throttle valve 21. That is, in the purge passage 49, a flow of the air flowing through the charcoal canister 34 is generated.
[0070]
At this time, the evaporated fuel that has been adsorbed by the adsorbent in the charcoal canister 34 receives the flow of the air, desorbs from the adsorbent, and is introduced into the intake pipe 18 downstream of the throttle valve 21 together with the air. The atmosphere and evaporated fuel (purge gas) introduced into the intake pipe 18 are introduced into the combustion chamber 5 while being mixed with fresh air flowing from the upstream of the intake pipe 18, and are injected from the fuel injection valve 9. It is burned and processed together with the fuel.
[0071]
The amount of purge gas supplied to the combustion chamber 5 (purge supply amount) is adjusted by the CPU 42 controlling the opening of the solenoid valve 39 in accordance with the engine operating state and the state of the charcoal canister 34. Specifically, the CPU 42 accesses the purge flow rate control map in the ROM 43 using the engine operation state and the state of the charcoal canister 34 as parameters, and calculates the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG. Then, the CPU 42 adjusts the purge supply amount by applying a drive pulse signal corresponding to the calculated electromagnetic valve 39 control duty ratio: DPG to the electromagnetic valve 39.
[0072]
On the other hand, the CPU 42 sets the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 to a desired air-fuel ratio during the execution of the purge, in other words, the total amount of fuel supplied into the combustion chamber 5 (the fuel injection amount and the purge supply amount). The fuel injection amount is corrected in accordance with the purge supply amount in order to make the total amount of the fuel injection amount a desired amount.
[0073]
At that time, the CPU 42 operates in accordance with the fuel injection amount control routine, and uses the engine speed calculated based on the output signal of the crank position sensor 13 and the output signal value (accelerator opening) of the accelerator position sensor 25 as parameters in the ROM 43. The fuel injection amount control map is accessed, and a basic fuel injection amount: QALL corresponding to the engine speed and the accelerator opening is interpolatively calculated. A plurality of fuel injection amount control maps are prepared according to the operating conditions or the combustion mode, and are appropriately selected from the maps.
[0074]
Subsequently, the CPU 42 calculates the actual fuel injection amount: QALLINJ by subtracting the fuel injection correction amount: FPG from the basic fuel injection amount: QALL calculated according to the fuel injection amount control routine. Then, the CPU 42 drives the fuel injection valve 9 according to the fuel injection amount: QALLINJ.
[0075]
Further, when the vehicle decelerates during the execution of the purge, or when the vehicle shifts from a flat road traveling state to a downhill traveling state, the required amount of the total fuel amount (hereinafter, referred to as a required total fuel amount) rapidly increases. As shown in FIG. 3, the CPU 42 controls the fuel injection valve 9 and the solenoid valve 39 to decrease the actual total fuel amount.
[0076]
Here, since the fuel injection valve 9 directly injects fuel into the combustion chamber 5, the control of the fuel injection valve 9 is immediately reflected in the total fuel amount. Because of the distance, it takes some time before the control of the solenoid valve 39 is reflected on the total fuel amount. Until the control of the solenoid valve 39 is reflected in the total fuel amount, the change in the fuel injection amount becomes larger than the change in the purge supply amount. Injection amount). As a result, the actual total fuel amount becomes larger than the required total fuel amount, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes lower than the desired air-fuel ratio. At this time, if the internal combustion engine 1 is in the stratified combustion operation state or the homogeneous lean combustion operation state, the air-fuel ratio becomes remarkably fluctuated, which may cause a rich misfire or the like.
[0077]
Therefore, in the present embodiment, when it is predicted that the required total fuel amount rapidly decreases, such as at the time of deceleration, the control of the purge supply amount cannot follow the control of the fuel injection amount, What is called a purge cut, in which the purge of the fuel vapor is stopped, is performed.
[0078]
Specifically, when the basic fuel injection amount: QALL is calculated in the fuel injection amount control routine, the CPU 42 writes the calculated basic fuel injection amount: QALL into a predetermined area of the RAM 44 and calculates the previously calculated basic fuel injection amount: QALL. Basic fuel injection amount: QALL O From the RAM 44. Then, the CPU 42 calculates the previous basic fuel injection amount: QALL O Is subtracted from the current basic fuel injection amount: QALL to calculate a change amount of the fuel injection amount (fuel injection change amount): △ QALL.
[0079]
The CPU 42 determines whether or not the fuel injection change amount 噴射 QALL is larger than a predetermined reference value: ST, that is, whether or not the fuel injection amount tends to decrease and the decrease amount exceeds the reference value: ST. I do. The reference value: ST is the maximum value of the fuel injection change amount in a range where the control of the purge supply amount can follow the control of the fuel injection amount, and the engine speed, the intake air amount, the intake pipe pressure, and the like are used as parameters. It is calculated from the reference value control map obtained.
[0080]
When it is determined that the fuel injection change amount: △ QALL is equal to or smaller than the reference value: ST, the CPU 42 executes a normal solenoid valve 39 control duty ratio calculation process to execute the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG. Is calculated. Next, the CPU 42
The fuel injection correction amount: FPG corresponding to the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG is calculated, and the actual fuel injection amount: QALLINJ is calculated by subtracting the fuel injection correction amount: FPG from the basic fuel injection amount: QALL. I do.
[0081]
On the other hand, if it is determined that the fuel injection change amount: ΔQALL is larger than the reference value: ST, the CPU 42 determines that the control of the purge supply amount cannot follow the control of the fuel injection amount, and the electromagnetic valve 39. The control duty ratio: DPG is set to “0%”, and purge cut is executed.
[0082]
Subsequently, the CPU 42 calculates the fuel injection correction amount: FPG and the fuel injection amount: QALLINJ assuming that the duty ratio for control of the solenoid valve 39: DPG is “0%”, and performs the fuel injection according to the calculated fuel injection amount: QALLINJ. Actuate the valve 9. In this case, the reduction of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1 is performed only by controlling the fuel injection valve 9.
[0083]
As described above, the CPU 42 executes the application program stored in the ROM 43 to execute the engine operating state detecting means, the purge supply amount controlling means, the injection amount calculating means, the fuel injection amount correcting means, the fuel injection amount correcting means, and the fuel injection change amount according to the present invention. An amount estimating unit, a purge supply amount changing unit, and a minimum injection amount calculating unit are realized.
[0084]
Hereinafter, a specific purge control according to the present embodiment will be described.
[0085]
The CPU 42 repeatedly executes a purge execution control routine as shown in FIG. 4 at predetermined time intervals when the lean burn internal combustion engine 1 is operating.
[0086]
In the purge execution control routine, the CPU 42 determines whether the purge execution condition is satisfied in S401.
[0087]
If it is determined in S401 that the purge execution condition is not satisfied, the CPU 42 proceeds to S408, sets both the fuel injection correction amount: FPG and the duty ratio DPG for controlling the solenoid valve 39 to “0”, and executes this routine. Execution is temporarily terminated.
[0088]
On the other hand, if it is determined in step S401 that the purge execution condition is satisfied, the CPU 42 proceeds to step S402, where the current basic fuel injection amount: QALL calculated by a separate fuel injection amount control routine and the previous basic fuel injection amount. Injection amount: QALL O From the RAM 44.
[0089]
In S403, the CPU 42 determines that the previous basic fuel injection amount: QALL O Is subtracted from the current basic fuel injection amount: QALL to calculate a fuel injection change amount: △ QALL.
[0090]
In S404, the CPU 42 accesses the reference value control map of the ROM 43 using the engine speed, the intake air amount, and the like as parameters, and calculates a reference value: ST of the fuel injection change amount.
[0091]
In S405, the CPU 42 determines whether or not the fuel injection change amount △ QALL calculated in S403 is larger than the reference value ST calculated in S404.
[0092]
When it is determined in S405 that the fuel injection change amount: △ QALL is equal to or smaller than the reference value: ST, the CPU 42 can follow the change in the fuel injection amount with the change in the purge supply amount, and executes the purge control. It is considered possible, and the process proceeds to S409.
[0093]
In S409, the CPU 42 performs a normal solenoid valve 39 control duty ratio: DPG calculation process. Specifically, the CPU 42 executes a separate purge execution control routine to calculate a duty ratio for controlling the solenoid valve 39: DPG.
[0094]
Subsequently, in S410, the CPU 42 calculates a fuel injection correction amount: FPG corresponding to the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG calculated in S409.
[0095]
In S411, the CPU 42 subtracts the fuel injection correction amount: FPG calculated in S410 from the current basic fuel injection amount: QALL input in S402, and obtains the actual fuel injection amount: QALLINJ (= QALL-FPG). Is calculated.
[0096]
In this case, the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1 is adjusted by controlling the fuel injection valve 9 and the solenoid valve 39.
[0097]
On the other hand, if it is determined in S405 that the fuel injection change amount: △ QALL is larger than the reference value: ST, the CPU 42 determines that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount and the purge control Is not executable, and the process proceeds to S406.
[0098]
In S406, the CPU 42 sets both the fuel injection correction amount: FPG and the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG to “0”.
[0099]
In S407, the CPU 42 applies a drive pulse signal (purge cut signal) corresponding to the duty ratio for controlling the electromagnetic valve 39 set in S407 to 0% to the electromagnetic valve 39, and stops purging of the fuel vapor.
[0100]
After completing the process of S407, the CPU 42 proceeds to S411, and subtracts the fuel injection correction amount: FPG (= 0) calculated in S406 from the basic fuel injection amount: QALL input in S402 to obtain the actual value. A fuel injection amount: QALLINJ (= QALL-FPG) is calculated.
[0101]
In this case, the purge of the evaporated fuel is stopped, and the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1 is adjusted by controlling only the fuel injection valve 9.
[0102]
According to the above-described embodiment, when it is predicted that the required total fuel amount is rapidly reduced during the execution of the purge and the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, the purge of the evaporated fuel is performed. Since the suspension is stopped and the total fuel amount is reduced only by controlling the fuel injection valve 9, the total fuel amount can be immediately reduced to the required total fuel amount. As a result, excessive fuel is not supplied into the combustion chamber 5, fluctuations in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture are prevented, and the combustion state of the internal combustion engine 1 does not become unstable.
[0103]
<Embodiment 2>
A second embodiment of the evaporative fuel supply control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.
[0104]
In the first embodiment, when it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, the purge is stopped regardless of the fuel concentration in the purge gas. As described above, in the present embodiment, it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, and the purge cut is performed only when the fuel concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration. An example of execution will be described. This is because, when the fuel concentration in the purge gas is equal to or lower than a predetermined concentration, the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount. This is because the fluctuation of the air-fuel ratio does not fall outside the allowable range.
[0105]
In this case, the CPU 42 repeatedly executes a purge execution control routine as shown in FIG. 5 every predetermined time.
[0106]
In the purge execution control routine, the CPU 42 determines whether the purge execution condition is satisfied in S501.
[0107]
If it is determined in step S501 that the purge execution condition is not satisfied, the CPU 42 proceeds to step S509 and sets both the fuel injection correction amount: FPG and the duty ratio DPG for controlling the solenoid valve 39 to “0”. Execution is temporarily terminated.
[0108]
On the other hand, if it is determined in S501 that the purge execution condition is satisfied, the CPU 42 proceeds to S502 and determines whether or not the evaporated fuel concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration: CEVAP. Here, the concentration of the evaporated fuel is determined by providing an HC sensor in the purge passage to detect the concentration of the evaporated fuel, by providing an air-fuel ratio sensor in the intake passage or the exhaust passage to determine the concentration of the evaporated fuel, or It is obtained by a method of estimating the concentration of the evaporated fuel from a change in the operating state of the internal combustion engine at the time of purging (for example, a change in output).
[0109]
If it is determined in step S502 that the fuel vapor concentration in the purge gas is equal to or lower than the predetermined concentration: CEVAP, the CPU 42 proceeds to step S510, and executes a normal electromagnetic valve 39 control duty ratio: DPG calculation process.
[0110]
Subsequently, in S511, the CPU 42 calculates the fuel injection correction amount: FPG corresponding to the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG calculated in S510.
[0111]
In S512, the CPU 42 calculates the actual fuel injection amount: QALLINJ (= QALL-FPG) by subtracting the fuel injection correction amount: FPG from the basic fuel injection amount: QALL.
[0112]
In this case, the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1 is adjusted by controlling the fuel injection valve 9 and the solenoid valve 39.
[0113]
On the other hand, if it is determined in step S502 that the fuel vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration: CEVAP, the CPU 42 proceeds to step S503. Here, the processing after S503 is the same as the processing after S402 of the purge execution control routine according to the above-described first embodiment.
[0114]
According to the present embodiment, even if it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, if the fuel concentration in the purge gas is equal to or lower than the predetermined concentration, the purge of the evaporated fuel is stopped. Since the combustion is continued, it is possible to secure the purge supply amount of the evaporated fuel without making the combustion state of the internal combustion engine 1 unstable.
[0115]
<Embodiment 3>
A third embodiment of the evaporative fuel supply control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.
[0116]
In the present embodiment, it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, and the purge cut-off is performed only when a predetermined amount of new fuel is supplied into the fuel tank 33. An example of executing is described.
[0117]
This is because, immediately after new fuel is supplied into the fuel tank 33, the evaporated fuel concentration becomes high, and if the refueling amount at that time is larger than a predetermined amount, the fuel vapor concentration is expected to be higher than the predetermined concentration. That's why.
[0118]
In this case, the CPU 42 repeatedly executes a purge execution control routine as shown in FIG. 6 every predetermined time.
[0119]
In the purge execution control routine, the CPU 42 determines whether the purge execution condition is satisfied in S601.
[0120]
If it is determined in step S601 that the purge execution condition is not satisfied, the CPU 42 proceeds to step S609, sets both the fuel injection correction amount: FPG and the duty ratio for control of the solenoid valve 39: DPG to “0”, and executes this routine. Execution is temporarily terminated.
[0121]
On the other hand, if it is determined in step S601 that the purge execution condition is satisfied, the CPU 42 proceeds to step S602, and determines whether the amount of fresh fuel supplied is greater than a predetermined amount: QFUEL. As a method of detecting the refueling amount of the new fuel, a method of comparing a previous output signal value of a fuel amount sensor for detecting a fuel amount in the fuel tank 33 with a current output signal value can be exemplified. The predetermined amount: QFUEL is a value obtained in advance by an experiment or the like.
[0122]
If it is determined in S602 that the refueling amount of the new fuel is equal to or less than the predetermined amount: QFUEL, the CPU 42 proceeds to S610 and executes a normal solenoid valve 39 control duty ratio: DPG calculation process.
[0123]
Subsequently, in S611, the CPU 42 calculates a fuel injection correction amount: FPG corresponding to the solenoid valve 39 control duty ratio: DPG calculated in S610.
[0124]
In S612, the CPU 42 calculates the actual fuel injection amount: QALLINJ (= QALL-FPG) by subtracting the fuel injection correction amount: FPG from the basic fuel injection amount: QALL.
[0125]
In this case, the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1 is adjusted by controlling the fuel injection valve 9 and the solenoid valve 39.
[0126]
On the other hand, if it is determined in S602 that the refueling amount of the new fuel is larger than the predetermined amount: QFUEL, the CPU 42 proceeds to S603. Here, the processing after S603 is the same as the processing after S402 of the purge execution control routine according to the above-described first embodiment.
[0127]
According to the present embodiment, since the evaporative fuel concentration is estimated based on the amount of new fuel supplied, even if a sensor or the like that detects the evaporative fuel concentration fails, it is possible to suppress a change in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
[0128]
In the first to third embodiments described above, when it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount, the purge of the evaporated fuel is stopped and the mixing is stopped. Although the example of preventing the fluctuation of the air-fuel ratio of gas has been described, in addition to the case where it is predicted that the change of the purge supply amount cannot follow the change of the fuel injection amount, the change of the purge supply amount Also, when it is predicted that the change of the air-fuel ratio cannot be followed, the purge of the evaporated fuel may be stopped to prevent the fluctuation of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
[0129]
In the first to third embodiments described above, the example in which the purge of the evaporated fuel is stopped when it is predicted that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount. As described above, the purge supply amount may be changed to the minimum supply amount (minimum value) without stopping the purge of the evaporated fuel. When changing the purge supply amount to the minimum supply amount, the CPU 42 sets, for example, the duty ratio DPG for controlling the solenoid valve 39 to a minimum value (for example, 10%) within a range in which the solenoid valve 39 operates effectively. Alternatively, the purge of the evaporated fuel may be continued while suppressing the fluctuation of the air-fuel ratio within an allowable range. According to such control, the purge supply amount can be ensured while the combustion of the internal combustion engine is stabilized, so that the overflow of the charcoal canister is suppressed.
[0130]
【The invention's effect】
The evaporative fuel supply control device according to the present invention, when predicting that the change in the fuel injection amount is larger than the change in the purge supply amount, that is, that the change in the purge supply amount cannot follow the change in the fuel injection amount In addition, since the purge supply amount is changed to the minimum supply amount and the fuel injection amount is controlled based on the minimum supply amount, a delay in following the change in the purge supply amount with respect to the change in the fuel injection amount is prevented, and the excess fuel vapor Is not supplied to the combustion chamber of the lean burn internal combustion engine.
[0131]
Therefore, according to the present invention, the combustion state of the lean-burn internal combustion engine, in particular, the combustion state during execution of the lean combustion does not become unstable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lean burn internal combustion engine to which an evaporative fuel supply control device according to the present invention is applied;
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a fuel injection amount and a purge supply amount during deceleration traveling.
FIG. 4 is a flowchart showing a purge execution control routine.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a purge execution control routine according to a second embodiment;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a purge execution control routine according to a third embodiment;
[Explanation of symbols]
1 .... lean-burn internal combustion engine
4 ... Crankshaft
5 ... Combustion chamber
7 ... intake port
9 ... fuel injection valve
13. Crank position sensor
14. Water temperature sensor
16. Intake branch pipe
17. Surge tank
18. Intake pipe
19. Air cleaner box
21 ・ ・ Throttle valve
23 Throttle position sensor
25 ・ ・ Accelerator position sensor
26 Air flow meter
33 ... Fuel tank
34 Charcoal Canister
35 ・ ・ Evaporation fuel passage
36 ・ ・ Tank internal pressure control valve
37 ... Atmosphere introduction passage
38 Negative pressure introduction passage
39 ... solenoid valve
40 ECU
49 Purge passage

Claims (5)

酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼内燃機関と、
前記希薄燃焼内燃機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、
前記希薄燃焼内燃機関に併設される燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記希薄燃焼内燃機関の吸気系に導くパージ通路と、
前記機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に応じて蒸発燃料のパージ供給量を制御するパージ供給量制御手段と、
前記機関運状態検出手段により検出された機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の基本燃料噴射量を算出する噴射量算出手段と、
前記噴射量算出手段により算出された基本燃料噴射量を、前記パージ供給量に応じて補正する燃料噴射量補正手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置であって、
燃料噴射を行う場合の燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることを予測する燃料噴射変化量予測手段と、
燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測されたとき、前記パージ供給量を最低供給量に変更するパージ供給量変更手段と、
前記最低供給量に応じて燃料噴射量を算出する最低噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置。
A lean-burn internal combustion engine capable of burning a mixture in an oxygen-excess state;
Engine operating state detecting means for detecting an operating state of the lean burn internal combustion engine,
A purge passage that guides fuel vapor generated in a fuel tank attached to the lean burn internal combustion engine to an intake system of the lean burn internal combustion engine;
A purge supply amount control unit that controls a purge supply amount of the evaporated fuel according to the engine operation state detected by the engine operation state detection unit;
An injection amount calculation unit that calculates a basic fuel injection amount of the lean burn internal combustion engine according to the engine operation state detected by the engine operation state detection unit;
An evaporative fuel supply control device for a lean burn internal combustion engine, comprising: a fuel injection amount correction unit that corrects the basic fuel injection amount calculated by the injection amount calculation unit in accordance with the purge supply amount,
Fuel injection change amount prediction means for predicting that the change in the fuel injection amount when performing fuel injection is larger than the change in the purge supply amount,
Purge supply amount changing means for changing the purge supply amount to a minimum supply amount when a change in the fuel injection amount is predicted to be larger than a change in the purge supply amount;
A minimum injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount according to the minimum supply amount,
An evaporative fuel supply control device for a lean burn internal combustion engine, comprising:
前記希薄燃焼内燃機関は、筒内噴射式内燃機関であることを特徴とする請求項1記載の希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置。2. The evaporative fuel supply control device for a lean burn internal combustion engine according to claim 1, wherein the lean burn internal combustion engine is a direct injection internal combustion engine. 前記パージ供給量変更手段は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測されたとき、蒸発燃料のパージを中止することを特徴とする請求項1記載の希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置。2. The lean burn internal combustion engine according to claim 1, wherein the purge supply amount changing unit stops the purge of the evaporated fuel when the change in the fuel injection amount is predicted to be larger than the change in the purge supply amount. Evaporative fuel supply control device. 前記パージ供給量変更手段は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測され、且つ蒸発燃料の濃度が所定濃度以上であるときにパージ供給量を最低供給量に変更することを特徴とする請求項1記載の希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置。The purge supply amount changing means changes the purge supply amount to the minimum supply amount when the change in the fuel injection amount is predicted to be larger than the change in the purge supply amount and the concentration of the evaporated fuel is equal to or higher than a predetermined concentration. The fuel vapor supply control device for a lean burn internal combustion engine according to claim 1, wherein: 蒸発燃料濃度の変化がパージ供給量の変化より大きくなることを予測する燃料濃度変化量予測手段を更に備え、前記パージ供給量変更手段は、燃料噴射量の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測された場合、あるいは蒸発燃料濃度の変化がパージ供給量の変化より大きくなることが予測された場合に、パージ供給量を最低供給量に変更することを特徴とする請求項1記載の希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料供給制御装置
The fuel supply apparatus further includes a fuel concentration change amount estimating unit for estimating that the change in the evaporated fuel concentration is larger than the change in the purge supply amount. 2. The purge supply amount is changed to the minimum supply amount when it is predicted that the change in the evaporated fuel concentration is larger than the change in the purge supply amount. An evaporative fuel supply control device for a lean burn internal combustion engine.
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