JP3777794B2 - 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
【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】
自動車等に搭載される内燃機関では、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、燃料の量に対する新気の量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、燃料の量に対する新気の量が略理論空燃比となる量である。この場合、燃焼室内の全域にわたって、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、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】
一方、蒸発燃料のパージが行われた場合、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、パージされる蒸発燃料量に応じて燃料噴射量を補正し、空燃比の変動を抑制する必要がある。
【0011】
このような要求に対し、特開平8−177572号公報に記載された内燃機関の空燃比制御装置が知られている。この空燃比制御装置は、排気系に取り付けられた酸素センサの検出信号に基づいて空燃比を理論空燃比とすべくフィードバック制御するとともに、酸素センサや燃料噴射弁固有の誤差を補正する空燃比学習制御、及びパージガス中の蒸発燃料濃度を算出するパージ濃度学習制御を行う装置において、空燃比学習制御とパージ濃度学習制御との少なくとも一方が完了している場合は、空燃比学習制御及びパージ濃度学習制御が完了していない場合に比べ、空燃比補正量を小さくし、蒸発燃料のパージによる空燃比の変動を抑制しようとするものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内噴射式の内燃機関のように酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な内燃機関においては、酸素過剰状態の混合気の燃焼が行われているときは、酸素センサが排気ガス中の酸素濃度を正確に検出することができない。このため、排気の空燃比を正確に判定することができず、パージ濃度学習制御を行うことが困難となる。特に、筒内噴射式内燃機関で成層燃焼(希薄燃焼)が行われているときにパージガス中の燃料濃度が濃くなると、可燃混合気層に過剰な燃料が含まれることになり、失火等を生じ、機関運転状態が悪化する虞がある。
【0013】
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の燃焼を行える希薄燃焼内燃機関において、蒸発燃料のパージ量と燃料噴射量とを適切に制御することができる技術を提供することにより、蒸発燃料のパージに起因した機関運転状態の悪化を防止することを目的とする。
【0014】
【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処理装置は、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、
蒸発燃料のパージを実行する際に、機関運転状態に応じて定められる流量制御値に基づいて前記パージ通路内の蒸発燃料流量を調節する流量制御手段と、
機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の燃料噴射量を調節する燃料噴射量制御手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料のパージ実行時における燃料噴射量を補正すべく、所定の更新量で更新される燃料噴射補正量を算出する燃料噴射補正量算出手段と、
前記流量制御値の大きさに応じて前記燃料噴射補正量の更新量を変更する燃料噴射更新量変更手段と、
を備えることを特徴とする。
【0015】
このように構成された蒸発燃料処理装置では、蒸発燃料のパージを実行する際に、流量制御手段が機関運転状態に応じて流量制御値を決定する。
【0016】
一方、燃料噴射補正量算出手段は、希薄燃焼内燃機関に過剰な燃料が供給されるのを防止すべく、つまり燃料噴射量を減少させるべく、燃料噴射量の補正量を算出する。この燃料噴射補正量は、所定の更新量で更新される量であり、前記更新量は、燃料噴射更新量変更手段がパージ通路の流量を燃料噴射量に反映させるべく、流量制御手段により決定された流量制御値の大きさに応じて変更する量である。
【0017】
そして、燃料噴射量制御手段は、燃料噴射補正量算出手段により算出された燃料噴射補正量に従って燃料噴射量を調節する。
【0018】
この場合、燃料噴射量は、パージ通路の流量に応じて補正されることになり、希薄燃焼内燃機関の運転状態の変化に影響されることがない。
【0019】
また、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、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、
蒸発燃料のパージを実行する際に、機関運転状態に応じて定められる流量制御値に基づいて前記パージ通路内の蒸発燃料流量を調節する流量制御手段と、
機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の燃料噴射量を調節する燃料噴射量制御手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料のパージ実行時における燃料噴射量を補正すべく、所定の更新量で更新される燃料噴射補正量を算出する燃料噴射補正量算出手段と、
前記希薄燃焼内燃機関の目標回転数と実際の回転数との偏差に応じて前記燃料噴射補正量の更新量を変更する燃料噴射更新量変更手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
【0020】
このように構成された蒸発燃料処理装置では、蒸発燃料のパージを実行する際に、流量制御手段が機関運転状態に応じて流量制御値を決定する。
【0021】
一方、燃料噴射補正量算出手段は、希薄燃焼内燃機関に過剰な燃料が供給されるのを防止すべく、つまり燃料噴射量を減少させるべく、燃料噴射量の補正量を算出する。この燃料噴射補正量は、所定の更新量で更新される量であり、前記更新量は、燃料噴射更新量変更手段がパージ実行時における希薄燃焼内燃機関の目標回転数と実際の回転数との偏差に応じて変更する量である。
【0022】
そして、燃料噴射量制御手段は、燃料噴射補正量算出手段により算出された燃料噴射補正量に従って燃料噴射量を調節する。
【0023】
この場合、燃料噴射量は、希薄燃焼内燃機関の機関回転数に応じて補正されることになる。
【0024】
ここで、蒸発燃料の濃度や流量の変化は、希薄燃焼内燃機関の燃焼室内に供給される総燃料量(燃料噴射量とパージされた蒸発燃料量との総和)に影響を与え、この総燃料量が変化することにより機関回転数の変化が生じる。
【0025】
従って、機関回転数の変化に応じて燃料噴射量を補正することにより、応答性が高く、且つ安定性が高い制御を行うことが可能となる。
【0026】
さらに、希薄燃焼内燃機関が筒内噴射式の内燃機関である場合は、燃料噴射量の変化が直ちに機関回転数の変化に反映されるため、機関回転数の変化に応じて燃料噴射量を補正することにより、より応答性の高い制御を行うことが可能となる。
【0027】
また、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、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、
蒸発燃料のパージを実行する際に、機関運転状態に応じて定められる流量制御値に基づいて前記パージ通路内の蒸発燃料流量を調節する流量制御手段と、
機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の燃料噴射量を調節する燃料噴射量制御手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、
パージ実行時における燃料噴射量を補正するための燃料噴射補正量を算出する燃料噴射補正量算出手段と、
前記燃料噴射補正量が所定値未満のときは、前記流量制御値が所定の上限ガード値より大きくならないよう制限する流量制御値制限手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
【0028】
このように構成された蒸発燃料処理装置では、蒸発燃料のパージを実行する際に、流量制御手段が機関運転状態に応じて流量制御値を決定する。一方、燃料噴射補正量算出手段は、希薄燃焼内燃機関に過剰な燃料が供給されるのを防止すべく、つまり燃料噴射量を減少させるべく、燃料噴射補正量を算出する。
【0029】
そして、流量制御値制限手段は、燃料噴射補正量算出手段により算出された燃料噴射補正量が所定値未満であるか否かを判別する。前記燃料噴射補正量が所定値未満であるときは、流量制御値制限手段は、前記流量制御値を所定の上限ガード値により制限する。
【0030】
この場合、燃料噴射補正量が所定値未満になると、パージ通路の流量が制限されるため、希薄燃焼内燃機関に過剰の燃料が供給されることがなく、希薄燃焼内燃機関の燃焼状態が不安定になることがない。
【0031】
一方、燃料噴射補正量算出手段により算出された燃料噴射補正量が所定値以上であるときは、流量制御手段は、流量制御値に従ってパージ通路の流量を調節する。
【0032】
尚、上限ガード値は、希薄燃焼内燃機関の燃焼状態と燃料温度と燃料性状と給油燃料量との中から選択される少なくとも一つをパラメータとして決定されるようにしてもよい。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸発燃料処理装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0034】
〈実施の形態1〉
図1は、本発明に係る蒸発燃料処理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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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)。
【0056】
また、内燃機関1には、機関制御用の電子制御ユニット(Electronic Control Unit: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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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、あるいは内燃機関1のトルク変動値を算出するためのトルク変動値算出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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
さらに、RAM44には、蒸発燃料のパージ実行時に“1”がセットされ、蒸発燃料のパージ非実行時に“0”がリセットされるパージ判定フラグを記憶するパージ判定フラグ記憶領域が設定される。
【0067】
前記バックアップRAM45は、内燃機関1停止後もデータを保持する不揮発性のメモリである。
【0068】
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の運転状態を判定し、判定された運転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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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、31の暖機が完了している、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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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内を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。
【0080】
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、蒸発燃料のパージ量に応じて燃料噴射弁9からの燃料噴射量を補正する。すなわち、CPU42は、燃料噴射量制御ルーチンに従って算出された燃料噴射量(基本燃料噴射量):QALLから蒸発燃料のパージ量に応じて決定される燃料噴射量の補正量(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】
ところで、希薄燃焼内燃機関1において理論空燃比近傍の混合気による均質燃焼が行われている場合は、第1空燃比センサ30あるいは第2空燃比センサ32により精度良く排気の空燃比を検出することができるため、パージ非実行時の第1空燃比センサ30(又は第2空燃比センサ32)の出力信号値とパージ実行時の第1空燃比センサ30(又は第2空燃比センサ32)の出力信号値との差分から蒸発燃料濃度を特定し、特定された蒸発燃料濃度に基づいて燃料噴射補正量:FPGを決定することができるが、混合気がリーン状態となる場合は、第1及び第2空燃比センサ30、32により排気の空燃比を精度良く検出することができないため、蒸発燃料濃度を直接検出する専用のセンサ(例えば、HCセンサや酸素センサ等)を用いない限り、蒸発燃料濃度を特定することができず、燃料噴射量を適切に補正することが不可能となる。
【0082】
そこで、本実施の形態では、CPU42は、パージ実行時における機関回転数の変動やトルク変動に応じて仮の燃料噴射補正量(仮燃料噴射補正量):FPGNを算出するとともに、電磁弁39制御用デューティ比:DPGの大きさに応じて仮燃料噴射補正量:FPGNを補正して実際の燃料噴射補正量:FPGを算出する。そして、CPU42は、上記したような処理を繰り返し行うことにより最適な燃料噴射補正量:FPGを学習するようにした。
【0083】
上記したような制御によれば、機関運転状態に影響されることなく、燃料噴射補正量の学習制御を行うことができるため、蒸発燃料濃度を検出するための専用のセンサを取り付ける必要がない。
【0084】
尚、CPU42は、上記したような学習制御により算出された燃料噴射補正量:FPGが所定値未満の場合は、燃料過多による燃焼状態の悪化を防止すべく、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを上限ガード値により制限するようにしてもよい。
【0085】
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、流量制御手段、燃料噴射量制御手段、燃料噴射補正量算出手段、燃料噴射更新量変更手段、及び流量制御値制限手段を実現する。
【0086】
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。
【0087】
CPU42は、希薄燃焼内燃機関1の運転時に図3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。
【0088】
パージ実行制御ルーチンでは、CPU42は、S301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。
【0089】
前記S301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、S306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。
【0090】
一方、前記S301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、S302へ進み、電磁弁39制御用デューティ比:DPGの算出処理と、仮燃料噴射補正量:FPGNの算出処理とを実行する。
【0091】
電磁弁39制御用デューティ比:DPGの算出処理を行う場合、CPU42は、先ず、希薄燃焼内燃機関1がアイドル状態にあるか否かを判別する。
【0092】
希薄燃焼内燃機関1がアイドル状態にあると判定した場合は、CPU42は、図4に示すようなアイドル時デューティ比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。
【0093】
アイドル時デューティ比制御ルーチンでは、CPU42は、S401において、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):ACAと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:NEとをRAM44から読み出す。
【0094】
S402では、CPU42は、前記S401で読み出されたアクセル開度:ACAと機関回転数:NEとに基づいて、その時点における希薄燃焼内燃機関1が均質燃焼と均質リーン燃焼と弱成層燃焼と成層燃焼との中の何れの燃焼状態にあるかを判別する。具体的には、アクセル開度:ACAと機関回転数:NEと燃焼状態との関係を示す燃焼状態制御マップが予めROM43に記憶されており、CPU42は、アクセル開度:ACAと機関回転数:NEとをパラメータとして前記燃焼状態制御マップにアクセスし、希薄燃焼内燃機関1の燃焼状態を判別する。
【0095】
S403では、CPU42は、前記S402で判定された燃焼状態に応じた各種補正係数を算出する。各種補正係数は、例えば、電磁弁39制御用デューティ比:DPGの更新量:KDPGU、KDPGD等である。前記更新量:KDPGUは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを増加方向に更新する際に使用される更新量であり、前記更新量:KDPGDは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを減少方向に更新する際に使用される更新量である。これらの更新量:KDPGU、KDPGDは、予め実験等により求められた値であり、燃焼状態と更新量:KDPGU、KDPGDとの関係を示すマップとしてROM43に記憶される。
【0096】
S404では、CPU42は、ISCのフィードバック制御が実行されているか否かを判別する。すなわち、CPU42は、別途のISCフィードバック制御ルーチンが実行されているか否かを判別する。
【0097】
前記S404においてISCフィードバック制御ルーチンが実行されていると判定した場合は、CPU42は、機関回転数:NEが安定しているとみなし、S405へ進む。
【0098】
S405では、CPU42は、RAM44から実際の機関回転数:NE(以下、実機関回転数と称する)と目標回転数:NTとを読み出し、実機関回転数:NEから目標回転数:NTを減算して偏差:DLNTを算出する。
【0099】
S406では、CPU42は、前記S405で算出された偏差:DLNTが第1の判定値:A(rpm)より小さいか否かを判別する。前記第1の判定値:Aは、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0100】
前記S406において前記偏差:DLNTが第1の判定値:A(rpm)より小さいと判定した場合は、CPU42は、S407へ進む。
【0101】
S407では、CPU42は、基本となる電磁弁39制御用デューティ比(以下、基本デューティ比と称する):tDPGを算出する。基本デューティ比:tDPGは、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1に、前記S403で算出された更新量:KDPGUを加算して得られる値である。
【0102】
続いて、CPU42は、S408へ進み、前記S407で算出された基本デューティ比:tDPGを最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとして、RAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0103】
この場合、希薄燃焼内燃機関1の実機関回転数:NEが目標回転数:NTより低くなっているが、電磁弁39制御用デューティ比:DPGが前回値に所定の更新量:KDPGUを加算した値となるため、電磁弁39の開度が大きくなり、その結果、希薄燃焼内燃機関1の燃焼室5に供給される蒸発燃料量が増加し、実際の機関回転数が目標回転数:NTの近傍まで上昇する。
【0104】
また、前記S406において偏差:DLNTが第1の判定値:A以上であると判定した場合は、CPU42は、S409へ進み、偏差:DLNTが第2の判定値:B(>A)より大きいか否かを判別する。第2の判定値:Bも、前記第1の判定値:Aと同様に、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0105】
前記S409において偏差:DLNTが第2の判定値:Bより大きいと判定した場合は、CPU42は、S410へ進み、蒸発燃料のパージ量を減少させるべく基本デューティ比:tDPGを算出する。この場合の基本デューティ比:tDPGは、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1から前記S403で算出された更新量:KDPGDを減算して得られる値である。
【0106】
前記S410の処理を実行し終えたCPU42は、S408へ進み、前記S410で算出された基本デューティ比:tDPG(=DPGi-1−KDPGD)を最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0107】
この場合、希薄燃焼内燃機関1の実機関回転数:NEが目標回転数:NTより高くなっているが、電磁弁39制御用デューティ比:DPGが前回値から所定の更新量:KDPGDを減算した値となるため、電磁弁39の開度が小さくなり、その結果、希薄燃焼内燃機関1の燃焼室5に供給される蒸発燃料量が減少し、実際の機関回転数が目標回転数の近傍まで低下することになる。
【0108】
また、前記S409において偏差:DLNTが第2の判定値:B以下であると判定した場合、すなわち偏差:DLNTがA以上且つB以下であると判定した場合は、CPU42は、偏差:DLNTが許容範囲内にあるとみなし、S411へ進む。S411では、CPU42は、前回の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1を基本デューティ比:tDPGとして設定する。
【0109】
そして、CPU42は、S408へ進み、前記S411で設定された基本デューティ比:tDPGを最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0110】
この場合、希薄燃焼内燃機関1の実機関回転数:NEが目標回転数:NTより高くなっているが、その偏差:DLNTが許容範囲内に収まっているため、電磁弁39制御用デューティ比:DPGが前回値と同値に設定され、電磁弁39の開度が前回と同様の開度に保持される。つまり、蒸発燃料のパージ量は、前回と同様の量に保持される。
【0111】
また、前記S404においてISCフィードバック制御ルーチンが実行されていないと判定した場合は、CPU42は、機関回転数:NEが安定していないとみなし、S412へ進む。
【0112】
S412では、CPU42は、本ルーチンを以前に実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比であって、且つISCフィードバック制御中に算出された電磁弁39制御用デューティ比のうち、最新のデューティ比:DPGOをRAM44から読み出し、そのデューティ比:DPGOを今回の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させる。
【0113】
ここで、更新量:KDPGUと更新量:KDPGDは、機関の運転状態(例えば、吸入空気量、燃料噴射量、機関回転数、機関負荷(吸入空気量/機関回転数)、吸気管負圧等)、あるいは燃焼状態(例えば、機関運転状態に応じて決定される燃焼形態(均質燃焼、均質リーン燃焼、弱成層燃焼、成層燃焼)、燃料噴射時期、燃焼の安定度等)に応じて増減される可変値でもよい。
【0114】
その場合、更新量:KDPGU、KDPGDは、例えば、均質燃焼のときは値を大きくし、成層燃焼のときは小さな値とする。これによって、均質燃焼時は大量の蒸発燃料をパージすることが可能となるとともに、成層燃焼時は蒸発燃料のパージ量の変化が小さいの内燃機関1の燃焼を安定させることができる。また、燃焼の切換時には、更新量KDPGU、KDPGDをスキップ的に変化させて切換後の燃焼に対応した更新量に変更すれば、切換時及び切換後の燃焼を安定させることができる。
【0115】
一方、CPU42は、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを算出する際に、希薄燃焼内燃機関1が非アイドル状態にあると判定した場合は、図5に示すような非アイドル時デューティ比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。
【0116】
非アイドル時デューティ比制御ルーチンでは、CPU42は、S501において、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):ACAと機関回転数:NEとをRAM44から読み出す。
【0117】
S502では、CPU42は、前記S501で読み出されたアクセル開度:ACAと機関回転数:NEとをパラメータとしてROM43の燃焼状態制御マップにアクセスし、その時点における希薄燃焼内燃機関1の燃焼状態を判別する。
【0118】
続いて、CPU42は、S503へ進み、前記S502で判定された燃焼状態に応じた各種補正係数を算出する。各種補正係数は、例えば、電磁弁39制御用のデューティ比:DPGの更新量:E、F等である。
【0119】
前記更新量:Eは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを増加方向に補正する際に使用される更新量であり、前記更新量:Fは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを減少方向に補正する際に使用される更新量である。これらの更新量:E、Fは、予め実験等により求められた値であり、燃焼状態と更新量:E、Fとの関係を示すマップとしてROM43に記憶される。
【0120】
S504では、CPU42は、希薄燃焼内燃機関1のトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立しているか否かを判別する。その際、CPU42は、図示しない別途のトルク変動値算出ルーチンによりトルク変動値:DLNISMXが算出されていればトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立していると判定し、前記トルク変動値算出ルーチンによりトルク変動値:DLNISMXが算出されていなければトルク変動値:DLNISMXの算出条件が不成立であると判定する。
【0121】
ここで、希薄燃焼内燃機関1のトルクは、例えば、ある所定のクランク角度間における角速度の差で表される。そして、トルク変動値は、任意の気筒2において、クランクシャフト4が特定の回転位置から所定角度回転する時の角速度と、前記特定の回転位置から720°CA回転した時点から所定角度回転する時の角速度との差で表すことができる。
【0122】
但し、本実施の形態では、希薄燃焼内燃機関1が複数の気筒2を有しているため、各気筒2毎にトルク変動値を求め、それらの平均値をトルク変動値:DLNISMXとして用いるものとする。
【0123】
尚、希薄燃焼内燃機関1のトルク変動は、専用のトルクセンサを用いて直接検出するようにしてもよく、あるいは機関回転数や燃焼圧等から推定するようにしてもよい。
【0124】
前記S504においてトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、S505へ進み、前記トルク変動値算出ルーチンにおいて算出されたトルク変動値:DLNISMXを入力する。
【0125】
S506では、CPU42は、前記S505で入力されたトルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNとを比較する。目標トルク変動値:LVLDLNは、予め実験等により求められた値であり、内燃機関1の運転状態と目標トルク変動値:LVLDLNとの関係を示すマップとしてROM43に記憶されている。
【0126】
前記S506においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLN以上であると判定した場合は、CPU42は、S507へ進み、基本デューティ比:tDPGを算出する。具体的には、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1に、前記S503で算出された更新量:Eを加算して、基本デューティ比:tDPGを算出する。
【0127】
続いて、CPU42は、S508へ進み、前記S507で算出された基本デューティ比:tDPGを最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0128】
また、前記S506においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLN未満であると判定した場合は、CPU42は、S509へ進み、
トルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNから所定値αを減算した値(=LVLDLN−α)とを比較する。
【0129】
前記S509においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLNから所定値αを減算した値(=LVLDLN−α)よりも小さいと判定した場合は、CPU42は、S510へ進む。
【0130】
S510では、CPU42は、基本デューティ比:tDPGを算出する。具体的には、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1から前記S503で算出された更新量:Fを減算して、基本デューティ比:tDPGを算出する。
【0131】
続いて、CPU42は、S508へ進み、前記S510で算出された基本デューティ比:tDPGを最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0132】
また、前記S509においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLNから所定値αを減算した値(=LVLDLN−α)以上であると判定した場合、すなわちトルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNとの差が所定値α以下であると判定した場合は、CPU42は、トルク変動値:DLNISMXが許容範囲内にあるとみなし、S511へ進む。
【0133】
S511では、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1を基本デューティ比:tDPGとして設定する。
【0134】
続いて、CPU42は、S508へ進み、前記S511で算出された基本デューティ比:tDPGを最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0135】
また、前記S504においてトルク変動値:DLNISMXの算出条件が不成立であると判定した場合は、CPU42は、S512へ進み、本ルーチンを以前に実行した際に算出された最終の電磁弁39制御用デューティ比であって、且つトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立しているときに算出された電磁弁39制御用デューティ比のうち、最新の電磁弁39制御用デューティ比:DPGOをRAM44から読み出し、その電磁弁39制御用デューティ比:DPGOを今回の最終の電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0136】
ここで、トルク変動値と燃焼室5に供給される燃料量との関係を図8に示す。図8において、燃焼室5に供給される燃料量を少し増加すると、トルク変動が向上し、さらに燃料量を増加するとトルク変動が悪化する傾向となる。従って、本実施の形態では、目標トルク変動値:LVLDLNをトルク変動値が最適となるよう設定すれば、トルク変動値を図8中の“a”から“b”に変更する際、図5の非アイドル時デューティ比制御ルーチンに基づいて蒸発燃料のパージ量を調節することにより、トルク変動値がパージ量の過剰な増加により図中の“c”へ移行することがなく、目標トルク変動値:LVLDLNを中心とした許容範囲内に収束することになる。
【0137】
次に、CPU42は、仮燃料噴射補正量:FPGNを算出する場合も、先ず希薄燃焼内燃機関1がアイドル状態にあるか否かを判別する。
【0138】
CPU42は、希薄燃焼内燃機関1がアイドル状態にあると判定した場合は、図6に示すようなアイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンを実行して仮燃料噴射補正量:FPGNを算出する。
【0139】
アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンでは、CPU42は、S601において、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):ACAと機関回転数:NEとをRAM44から読み出す。
【0140】
S602では、CPU42は、前記S601で読み出されたアクセル開度:ACAと機関回転数:NEとをパラメータとしてROM43の燃焼状態制御マップへアクセスし、その時点における希薄燃焼内燃機関1の燃焼状態を判別する。
【0141】
続いて、CPU42は、S603へ進み、前記S602で判定された燃焼状態に応じた各種補正係数を算出する。各種補正係数は、例えば、仮燃料噴射補正量:FPGNの更新量:KFPGND、KFPGNU等である。
【0142】
前記更新量:KFPGNDは、仮燃料噴射補正量:FPGNを減少方向に更新する際に使用される更新量であり、前記更新量:KFPGNUは、仮燃料噴射補正量:FPGNを増加方向に補正する際に使用される更新量である。これらの更新量:KFPGND、KFPGNUは、予め実験等により求められた値であり、燃焼状態と更新量:KFPGND、KFPGNUとの関係を示すマップとしてROM43に記憶される。
【0143】
S604では、CPU42は、ISCのフィードバック制御が実行されているか否かを判別する。
【0144】
前記S604においてISCフィードバック制御ルーチンが実行されていると判定した場合は、CPU42は、機関回転数:NEが安定しているとみなし、S605へ進む。
【0145】
S605では、CPU42は、RAM44から実際の機関回転数:NE(以下、実機関回転数と称する)と目標回転数:NTとを読み出し、実機関回転数:NEから目標回転数:NTを減算して偏差:DLNTを算出する。
【0146】
S606では、CPU42は、前記S605で算出した偏差:DLNTが第3の判定値:C(rpm)より小さいか否かを判別する。前記第3の判定値:Cは、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0147】
前記S606において前記偏差:DLNTが第3の判定値:Cより小さいと判定した場合は、CPU42は、S607へ進む。
【0148】
S607では、CPU42は、仮燃料噴射補正量の基本となる値(以下、基本燃料噴射補正量と称する):tFPGNを算出する。基本燃料噴射補正量:tFPGNは、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1から、前記S603で算出された更新量:KFPGNDを減算して得られる値である。
【0149】
続いて、CPU42は、S608へ進み、前記S607で算出された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとして、RAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0150】
また、前記S606において偏差:DLNTが第3の判定値:C以上であると判定した場合は、CPU42は、S609へ進み、偏差:DLNTが第4の判定値:D(>C)より大きいか否かを判別する。第4の判定値:Dも、前記第3の判定値:Cと同様に、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0151】
前記S609において偏差:DLNTが第4の判定値:Dより大きいと判定した場合は、CPU42は、S610へ進み、基本燃料噴射補正量:tFPGNを算出する。この場合の基本燃料噴射補正量:tFPGNは、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1に、前記S603で算出された更新量:KFPGNUを加算して得られる値である。
【0152】
前記S610の処理を実行し終えたCPU42は、S608へ進み、前記S610で算出された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0153】
また、前記S609において偏差:DLNTが第4の判定値:D以下であると判定した場合、すなわち偏差:DLNTがC以上且つD以下であると判定した場合は、CPU42は、偏差:DLNTが許容範囲内にあるとみなし、S611へ進む。
【0154】
S611では、CPU42は、前回の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1を基本燃料噴射補正量:tFPGNとして設定する。
【0155】
そして、CPU42は、S608へ進み、前記S611で設定された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0156】
また、前記S604においてISCフィードバック制御ルーチンが実行されていないと判定した場合は、CPU42は、機関回転数:NEが安定していないとみなし、S612へ進む。
【0157】
S612では、CPU42は、本ルーチンを以前に実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量であって、且つISCフィードバック制御中に算出された仮燃料噴射補正量のうち、最新の仮燃料噴射補正量:FPGNOをRAM44から読み出し、その仮燃料噴射補正量:FPGNOを今回の最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させる。
【0158】
一方、CPU42は、仮燃料噴射補正量:FPGNを算出する際に、希薄燃焼内燃機関1が非アイドル状態にあると判定した場合は、図7に示すような非アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンを実行して、仮燃料噴射補正量:FPGNを算出する。
【0159】
前記非アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンでは、CPU42は、S701において、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):ACAと機関回転数:NEとをRAM44から読み出す。
【0160】
S702では、CPU42は、前記S701で読み出されたアクセル開度:ACAと機関回転数:NEとをパラメータとしてROM43の燃焼状態制御マップへアクセスし、その時点における希薄燃焼内燃機関1の燃焼状態を判別する。
【0161】
続いて、CPU42は、S703へ進み、前記S702で判定された燃焼状態に応じた各種補正係数を算出する。各種補正係数は、例えば、仮燃料噴射補正量:FPGNの更新量:G,H等である。
【0162】
前記更新量:Gは、仮燃料噴射補正量:FPGNを増加方向に更新する際に使用される更新量であり、前記更新量:Hは、仮燃料噴射補正量:FPGNを減少方向に更新する際に使用される更新量である。これらの更新量:G,Hは、予め実験等により求められた値であり、燃焼状態と更新量:G,Hとの関係を示すマップとしてROM43に記憶される。
【0163】
S704では、CPU42は、希薄燃焼内燃機関1のトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立しているか否か、すなわち、別途のトルク変動値算出ルーチンによりトルク変動値:DLNISMXが算出されているか否かを判別する。
【0164】
前記S704においてトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立していると判定した場合は、CPU42は、S705へ進み、トルク変動値算出ルーチンにおいて算出されたトルク変動値:DLNISMXを入力する。
【0165】
S706では、CPU42は、前記S705で入力されたトルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNとを比較する。
【0166】
前記S706においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLN未満であると判定した場合は、CPU42は、S707へ進み、基本燃料噴射補正量:tFPGNを算出する。具体的には、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1に前記S703で算出された更新量:Gを加算して、基本燃料噴射補正量:tFPGNを算出する。
【0167】
続いて、CPU42は、S708へ進み、前記S707で算出された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0168】
また、前記S706においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLN以上であると判定した場合は、CPU42は、S709へ進み、
トルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNに所定値βを加算した値(=LVLDLN+β)とを比較する。
【0169】
前記S709においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLNに所定値βを加算した値(=LVLDLN+β)以上であると判定した場合は、CPU42は、S710へ進む。
【0170】
S710では、CPU42は、基本燃料噴射補正量:tFPGNを算出する。具体的には、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1から前記S703で算出された更新量:Hを減算して、基本燃料噴射補正量:tFPGNを算出する。
【0171】
続いて、CPU42は、S708へ進み、前記S710で算出された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0172】
また、前記S709においてトルク変動値:DLNISMXが目標トルク変動値:LVLDLNに所定値βを加算した値(=LVLDLN+β)未満であると判定した場合、すなわち、トルク変動値:DLNISMXと目標トルク変動値:LVLDLNとの差が所定値β未満であると判定した場合は、CPU42は、S711へ進む。
【0173】
S711では、CPU42は、本ルーチンを前回実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量:FPGNi-1を基本燃料噴射補正量:tFPGNとして設定する。
【0174】
続いて、CPU42は、S708へ進み、前記S711で算出された基本燃料噴射補正量:tFPGNを最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0175】
また、前記S704においてトルク変動値:DLNISMXの算出条件が不成立であると判定した場合は、CPU42は、S712へ進み、本ルーチンを以前に実行した際に算出された最終の仮燃料噴射補正量であって、且つトルク変動値:DLNISMXの算出条件が成立しているときに算出された仮燃料噴射補正量のうち、最新の仮燃料噴射補正量:FPGNOをRAM44から読み出し、その仮燃料噴射補正量:FPGNOを今回の最終の仮燃料噴射補正量:FPGNとしてRAM44の所定領域に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0176】
上記した非アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンによれば、前述の図8の説明で述べたように、燃料噴射量の増加によるトルク変動値の悪化が防止されるとともに、目標トルク変動値LVLDLNを中心とした許容範囲内にトルク変動値を収束させることができる。
【0177】
ここで、CPU42は、図3のパージ実行制御ルーチンに戻り、S303において、前回のパージ制御実行時に算出された燃料噴射補正量の学習値:FPGBをRAM44の所定領域から読み出す。
【0178】
S304では、CPU42は、前記S302で算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGと前記S303で読み出した学習値:FPGBとに基づいて燃料噴射補正量の更新量:FPGDを算出する。具体的には、CPU42は、下記の式に従って、更新量:FPGDを算出する。
【0179】
FPGD=(DPG−C)×K
K=(△PM/△PMB)×(FPGB/(DPG−C)B)
(C:定数、△PMB:前回の△PM、(DPG−C)B:前回の(DPG−C))
続いて、CPU42は、S305へ進み、前記S302で算出された仮燃料噴射補正量:FPGNと前記S304で算出された更新量:FPGDとを加算して、新たな学習値:FPGを算出する。
【0180】
前記S305の処理を実行し終えたCPU42は、本ルーチンの実行を一旦終了し、図9に示すようなパージ流量ガード制御ルーチンを実行する。パージ流量ガード制御ルーチンでは、CPU42は、S901において、別途のパージ実行制御ルーチンで算出された燃料噴射補正量:FPGが所定値:Cf未満であるか否かを判別する。
【0181】
ここで、前記所定値:Cfは、燃料噴射弁9固有の最低噴射量に相当する値であり、予め実験等により求められた値である。この所定値:Cfは、ROM43の所定領域に記憶される。
【0182】
前記S901において前記燃料噴射補正量:FPGが所定値:Cf以上であると判定した場合は、CPU42は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記S901において前記燃料噴射補正量:FPGが所定値:Cf未満であると判定した場合は、CPU42は、S902へ進む。
【0183】
S902では、CPU42は、パージ実行制御ルーチンで算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGが所定の上限ガード値:Cd以上であるか否かを判別する。
【0184】
ここで、前記上限ガード値:Cdは、パージ量の限界値に相当する値である。つまり、前記上限ガード値:Cdは、希薄燃焼内燃機関1で燃焼が成立する範囲内における最大のパージ量に相当する値である。この上限ガード値:Cdは、予め実験等により求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0185】
尚、前記上限ガード値:Cdは、固定値でもよく、希薄燃焼内燃機関の燃焼状態、燃料温度、燃料性状、あるいは給油燃料量に応じて変更される可変値でもよい。
【0186】
上限ガード値を可変値とする場合は、上限ガード値は、図10に示すように、燃料噴射補正量:FPGの大きさに比例して大きくなるよう設定されることが好ましい。
【0187】
前記S902において前記電磁弁39制御用デューティ比:DPGが前記上限ガード値:Cd未満であると判定した場合は、CPU42は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記S902において前記電磁弁39制御用デューティ比:DPGが前記上限ガード値:Cd以上であると判定した場合は、CPU42は、S903へ進む。
【0188】
S903では、CPU42は、前記上限ガード値:Cdを新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPGとしてRAM44の所定領域へ記憶させる。
【0189】
CPU42は、上記したようなパージ流量ガード制御ルーチンを実行し終えると、パージ流量ガード制御ルーチンにより特定された電磁弁39制御用デューティ比:DPGに対応する駆動パルス信号を電磁弁39に印加する。これと同時に、CPU42は、図示しない燃料噴射量制御ルーチンで算出された基本燃料噴射量:QALLから、パージ実行制御ルーチンで算出された学習値:FPGを減算して、実際の燃料噴射量:QALLINJ(=QALL−FPG)を算出し、算出した燃料噴射量:QALLINJに対応する駆動電流を燃料噴射弁9へ印加する。
【0190】
尚、CPU42は、希薄燃焼内燃機関1の運転状態に関わらず上記したパージ実行制御ルーチンにより燃料噴射補正量:FPGの学習制御を行うようにしても良く、もしくは希薄燃焼内燃機関1でリーン状態の混合気が燃焼されている場合のみパージ実行制御ルーチンを実行して燃料噴射補正量:FPGの学習制御を行い、理想空燃比近傍の混合気が燃焼されている場合は第1あるいは第2空燃比センサ30、32の出力信号値に基づいて燃料噴射補正量:FPGの学習制御を行うようにしてもよい。
【0191】
以上述べた実施の形態によれば、希薄燃焼内燃機関1の運転状態に依存せず、電磁弁39の開度(電磁弁39制御用デューティ比:DPG)に応じて燃料噴射補正量:FPGを学習するため、蒸発燃料の濃度を検出するための専用のセンサを取り付ける必要がなく、且つ機関運転状態が変化した場合でも燃料噴射補正量:FPGを適切な値にすることができ、燃焼室5内に必要以上の燃料が供給されることがない。この結果、希薄燃焼内燃機関において、蒸発燃料のパージに起因した燃焼状態の悪化が防止される。
【0192】
〈実施の形態2〉
本発明にかかる蒸発燃料処理装置の第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。
【0193】
前述の第1の実施の形態では、DPGに基づいてFPGを調節する例について述べたが、本実施の形態では、FPGに基づいてDPGを調節する例について述べる。
【0194】
図11は、本実施の形態におけるパージ実行制御ルーチンを示すフローチャート図である。このパージ実行制御ルーチンでは、CPU42、S1101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。
【0195】
前記S1101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、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記S1101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、S1102へ進む。
【0196】
S1102では、CPU42は、その時点における電磁弁39制御用デューティ比:DPG(このデューティ比は、本ルーチンを前回実行した際に算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1である)が所定値:C0未満であるか否かを判別する。
【0197】
前記所定値:C0は、電磁弁39を有効に作動させるデューティ比の最小値である。つまり、電磁弁39をデューティ制御する場合、所定値以上のデューティ比で電磁弁39を制御すると、パージ通路49の流量がデューティ比に対応して増減するが、前記所定値未満のデューティ比で電磁弁39を制御すると、パージ通路49の流量がデューティ比に対応しなくなるため、前記所定値が電磁弁39を有効に作動させるデューティ比の最小値:C0となる。この最小値:C0は、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0198】
前記S1102において電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1が所定値:C0未満であると判定した場合は、CPU42は、S1103へ進み、その電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1に第1の所定値:Cd1を加算して、新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPGを算出し、本ルーチンの実行を終了する。前記S110で算出された新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPGは、RAM44の所定領域に記憶される。
【0199】
また、前記S1102において電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1が所定値:C0以上であると判定した場合は、CPU42は、電磁弁39が有効に作動しているとみなし、S1104へ進む。
【0200】
S1104では、CPU42は、燃料噴射補正量:FPGの算出処理を行う。具体的には、CPU42は、実機関回転数:NEから目標回転数:NTを減算して偏差:DLNTを算出する。続いて、CPU42は、偏差:DLNTと更新量:dFPGとの関係を示す制御マップより、前記偏差:DLNTに対応する更新量:dFPGを算出する。
【0201】
前記制御マップは、例えば、図12に示すように、偏差:DLNT(=NE−NT)が正値の場合はそれに比例して更新量:dFPGが正値となり、且つ、偏差:DLNT(=NE−NT)が負値の場合はそれに比例して更新量:dFPGが負値となるよう設定される。
【0202】
CPU42は、前記制御マップと偏差:DLNTとに基づいて更新量:dFPGを算出すると、本ルーチンを前回実行した際に算出された燃料噴射補正量:FPGi-1に前記更新量:dFPGを加算して新たな燃料噴射補正量:FPG(=FPGi-1+dFPG)を算出する。この新たな燃料噴射補正量:FPGは、RAM44の所定領域に記憶される。
【0203】
続いて、CPU42は、S1105へ進み、前記S1104において燃料噴射補正量:FPGの算出過程で算出された更新量:dFPGが正値であるか否かを判別する。
【0204】
前記S1105において更新量:dFPGが正値であると判定した場合は、CPU42は、S1106へ進み、本ルーチンを前回実行した際に算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1から第2の所定値:Cd2を減算して、新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPG(=DPGi-1−Cd2)を算出し、本ルーチンの実行を終了する。前記S1106で算出された新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPGは、RAM44の所定領域に記憶される。
【0205】
一方、前記S1105において更新量:dFPGが“0”以下の値であると判定した場合は、CPU42は、S1107へ進み、本ルーチンを前回実行した際に算出された電磁弁39制御用デューティ比:DPGi-1に第3の所定値:Cd3を加算して、新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPG(=DPGi-1+Cd3)を算出し、本ルーチンの実行を終了する。前記S1107で算出された新たな電磁弁39制御用デューティ比:DPGは、RAM44の所定領域に記憶される。
【0206】
尚、前記した第1〜第3の所定値:Cd1〜Cd3は、予め実験等で求められた値であり、ROM43の所定領域に記憶される。
【0207】
以上述べた、パージ実行制御ルーチンによれば、燃料噴射補正量:FPGが増加傾向にあるときは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを減少補正し、燃料噴射補正量:FPGが減少傾向にあるときは、電磁弁39制御用デューティ比:DPGを増加補正するため、電磁弁39制御用デューティ比:DPGが燃料噴射補正量:FPGに対して過度に大きくなることがなく、燃料過多による燃焼状態の悪化が防止される。
【0208】
【発明の効果】
本発明に係る蒸発燃料処理装置では、蒸発燃料のパージを実行する際に、パージ通路の流量に基づいて燃料噴射量が補正されるため、酸素過剰状態の混合気の燃焼が行われているときでも、燃料噴射量が適切に調節される。
【0209】
従って、本発明によれば、希薄燃焼内燃機関の運転状態に影響されることなく、希薄燃焼内燃機関に供給される燃料量を適量に保つことができ、パージによる燃焼状態の悪化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる蒸発燃料処理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】 第1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4】 アイドル時デューティ比制御ルーチンを示すフローチャート図
【図5】 非アイドル時デューティ比制御ルーチンを示すフローチャート図
【図6】 アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンを示すフローチャート図
【図7】 非アイドル時燃料噴射補正量制御ルーチンを示すフローチャート図
【図8】 希薄燃焼内燃機関に供給される燃料量とトルク変動量の関係を示す図
【図9】 パージ流量ガード制御ルーチンを示すフローチャート図
【図10】 上限ガード値:Cdと燃料噴射補正量:FPGとの関係を示す図
【図11】 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12】 偏差:DLNTと更新量:dFPGとの関係を示す制御マップの具体例を示す図
【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
Claims (3)
- 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、蒸発燃料のパージを実行する際に、機関運転状態に応じて定められる流量制御値に基づいて前記パージ通路内の蒸発燃料流量を調節する流量制御手段と、機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の燃料噴射量を調節する燃料噴射量制御手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、蒸発燃料のパージ実行時における燃料噴射量を補正すべく、所定の更新量で更新される燃料噴射補正量を算出する燃料噴射補正量算出手段と、前記希薄燃焼内燃機関の目標回転数と実際の回転数との偏差に応じて前記燃料噴射補正量の更新量を変更する燃料噴射更新量変更手段と、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処理装置。
- 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、蒸発燃料のパージを実行する際に、機関運転状態に応じて定められる流量制御値に基づいて前記パージ通路内の蒸発燃料流量を調節する流量制御手段と、機関運転状態に応じて前記希薄燃焼内燃機関の燃料噴射量を調節する燃料噴射量制御手段とを備える希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置であって、パージ実行時における燃料噴射量を補正するための燃料噴射補正量を算出する燃料噴射補正量算出手段と、前記燃料噴射補正量が所定値未満のときは、前記流量制御値が所定の上限ガード値より大きくならないよう制限する流量制御値制限手段と、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処理装置。
- 前記上限ガード値は、前記希薄燃焼内燃機関の燃焼状態と燃料温度と燃料性状と給油燃料量との中から選択される少なくとも一つをパラメータとして決定されることを特徴とする請求項2記載の希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置。
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