JP3856252B2 - 内燃機関の燃料供給量制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給量制御装置に関し、特に燃料タンクの内圧が負圧になるように制御する蒸発燃料放出防止装置を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に搭載された燃料タンク内の蒸発燃料が外気中に放出するのを防止するために、内燃機関の作動時に燃料タンク内を負圧化して、内燃機関の作動時はもとより内燃機関の停止後も燃料タンクの内圧を負圧に保持することにより、給油のためにフィラーキャップを開けても、燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出されることを防止するようにした内燃機関の蒸発燃料放出防止装置が既に提案されている(例えば、特願平9−116257号)。
【0003】
この装置では、燃料タンクと内燃機関の吸気管とを接続する蒸発燃料通路に該通路を開閉可能に配された制御弁と、燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサとを設け、燃料タンク内の燃料の温度に応じて予測される燃料タンクの内圧の上昇分を見込んだ過度に負圧化された目標圧力値を決定する。そして、内燃機関の作動中の吸気管内の負圧を利用して、燃料タンクの内圧が上記目標圧力値となるように、上記タンク内圧センサの検出値によりフィードバックしつつ上記制御弁の開度を制御する。これにより、通常は燃料タンクの内圧を上記目標圧力値に維持することができる。
【0004】
上記負圧化された燃料タンクにおいては、該燃料タンクの負圧化が終了した直後から燃料タンク内の燃料のその温度における保有熱量により、燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発し、当該蒸発成分の蒸発量に比例して燃料タンクの内圧が上昇する。この際の燃料タンクの内圧の増加の様子を図7に示す。
【0005】
図7において、燃料が低沸点成分を多く含むときは、燃料タンクの負圧化終了後のタンク内圧はAに示すように大きい度合で上昇し、燃料に含有される低沸点成分が少ないときは、Bに示すように小さい度合で上昇する。
【0006】
従って、燃料タンクの負圧化終了後の燃料タンクの内圧の上昇量を検出することによって、燃料タンク内の燃料の蒸発成分がどの程度蒸発したか、すなわち、燃料の枯れの程度を推定することができる。ここに、燃料の枯れの程度とは、燃料内の蒸発し易い成分が抜け燃料としての特性保持が困難である程度をいう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、燃料タンクを常時負圧化するため、時間の経過と共に燃料タンク内の燃料は枯れた状態になり易く、この枯れた燃料では燃料の気化性が悪くなり、特に内燃機関の始動後暖気完了前での運転性が悪化するという問題がある。また、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合にも同様の問題が生じる。
【0008】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料タンク内の燃料が枯れた状態又は低沸点成分が少ない燃料であっても運転性を確保することができる内燃機関の燃料供給量制御装置を提供することにある。
【0009】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の内燃機関の燃料供給量制御装置において、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する負圧化制御手段と、前記内燃機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段とを有する内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサを含み、前記燃料供給制御手段は前記負圧化制御手段による前記燃料タンクの負圧化が終了した後に前記圧力センサにより検出された前記燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど前記内燃機関への燃料供給量を増加させることを特徴とする。
【0010】
この構成により、燃料タンクの負圧化終了後に検出された燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど内燃機関の燃料供給量を増加させるので、燃料タンク内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【0013】
請求項2記載の内燃機関の燃料供給量制御装置は、請求項1記載の内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料供給制御手段は前記内燃機関への燃料供給量の増加を前記内燃機関の始動後暖機完了前に行うことを特徴とする。
【0014】
この構成により、燃料が枯れている場合又は低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合における内燃機関の運転性の悪化の度合が特に大きい内燃機関の始動後暖機完了前に内燃機関への燃料供給量を増加させるので、上記本発明の効果を確実に得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置の構成を示す全体構成図である。同図において、1は例えば4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)であり、エンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。また、スロットル弁3にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット(以下「ECU」という)5に供給する。
【0017】
燃料噴射弁6が、吸気管2の途中であってエンジン1とスロットル弁3との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁6は燃料供給管7を介して燃料タンク9に接続されており、燃料供給管7の途中には燃料ポンプ8が設けられている。燃料タンク9は給油のための給油口10を有しており、給油口10にはフィラーキャップ11が取付けられている。
【0018】
燃料噴射弁6はECU5に電気的に接続され、該ECU5からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【0019】
吸気管2の前記スロットル弁3の下流側には吸気管内絶対圧PBAを検出する吸気管内絶対圧(PBA)センサ13、及び外気温としての吸気温TAを検出する吸気温(TA)センサ14が装着されている。エンジン1のシリンダブロックには、サーミスタ等から成り、エンジン水温(冷却水温)TWを検出するエンジン水温(TW)センサ18が装着されている。
【0020】
また、燃料タンク9には、燃料タンク9のタンク内圧(絶対圧:mmHg)Ptを検出するタンク内圧(Pt)センサ15と、燃料タンク9内の燃料の温度Tg(℃)を検出する燃料温度(Tg)センサ16とがそれぞれ設けられている。
【0021】
エンジン1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲にはエンジン回転数を検出する回転数(NE)センサ17が取付けられている。NEセンサ17はエンジン1のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス(TDC信号パルス)を出力する。上記センサ13〜18の検出信号はECU5に供給される。
【0022】
次に燃料タンク9、蒸発燃料通路20等から構成される蒸発燃料放出抑止系31について説明する。
【0023】
燃料タンク9は蒸発燃料通路20を介して吸気管2のスロットル弁3の下流側に接続されており、蒸発燃料通路20の途中には燃料タンク9の内圧を制御すべく蒸発燃料通路20を開閉する制御弁30が設けられている。制御弁30は、その制御信号のデューティ比を変更することにより燃料タンク9内で発生する蒸発燃料の流量を制御するように構成されたデューティ制御タイプの電磁弁であり、制御弁30の作動はECU5により制御される。なお、制御弁30はその開度をリニアに変更可能なリニア制御タイプの電磁弁を使用してもよい。制御弁30がデューティ制御タイプの場合は上記デューティ比が、リニア制御タイプの場合はその駆動電流が特許請求の範囲の「制御弁の開度」に対応する。
【0024】
ECU5は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路(以下「CPU」という)、CPUで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、燃料噴射弁6や制御弁30に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【0025】
ECU5のCPUは、θTHセンサ4、PBAセンサ13、TWセンサ18等の各種センサの出力信号に応じ、制御弁30の開度及び燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを演算する。
【0026】
ECU5のCPUは上述のようにして算出した結果に基づいて制御弁30及び燃料噴射弁6を駆動する信号を出力回路を介して出力する。
【0027】
以下、図2を参照しながら、制御弁30の開度を決定する蒸発燃料放出防止制御処理を説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における蒸発燃料放出防止制御処理を行うプログラムを示す。本処理は、TDC信号パルスの発生毎に実行される。
【0028】
まず、ステップS1で、エンジン1のクランキングを検知する等によりエンジン1が作動中であるか否かを判別すると共に、ステップS2で、エンジン1が燃料カット中か否かを判別する。ステップS1及びS2の各判別で、エンジン1が停止中であるか、又は燃料カット中であるときは、ECU5のCPUは後述する目標圧力値Poに制御された燃料タンク9内の負圧を保持するために制御弁30を閉弁し(ステップS3)、本処理を終了する。
【0029】
ステップS1及びS2の各判別で、エンジン1が作動中であり、且つ燃料カット中でなければ、Tgセンサ16により検出された燃料タンク9内の燃料温度Tgを取り込み(ステップS4)、次いでPtセンサ15により検出された燃料タンク9のタンク内圧Ptを取り込む(ステップS5)。
【0030】
さらに、ステップS6で、上記燃料タンク9内の燃料温度Tg及びタンク内圧Ptに基づいて燃料タンク9内の目標圧力値Po(絶対圧:mmHg)を算出する。目標圧力値Poの設定方法に関しては、本発明の主題ではないのでその詳細な説明は省略する。なお、目標圧力値Poは、例えば、特願平9−116257号に詳細に記載されているように、エンジン1の停止後も燃料タンク9内の負圧が保持できるように、予測される燃料タンク9のタンク内圧上昇分を見込んだ過度に負圧化された値である。上記予測され得る燃料タンク9内のタンク内圧上昇の要因としては、燃料タンク9内の燃料のその温度における保有熱量により燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発することと、外気温の上昇による燃料タンク9内の燃料の温度上昇により上記と同様に燃料の一部が蒸発することが挙げられる。
【0031】
次に、燃料タンク9のタンク内圧Ptと上記目標圧力値Poとの差ΔPを算出し(ステップS7)、前記差ΔPが0となるように制御弁30の開度を制御して(ステップS8)、本処理を終了する。
【0032】
図2の処理によれば、エンジン1の作動中において、制御弁30の開度を制御することにより吸気管2内の負圧を燃料タンク9内に作用させて、燃料タンク9のタンク内圧Ptを前記所定の目標圧力値Poに保持する。その結果、エンジン1の作動中はもとより停止後も燃料タンク9内は負圧に保持され、給油のためフィラーキャップ11を開けても燃料タンク9内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。
【0033】
特許請求の範囲の負圧化制御手段としての機能は、図2のフローチャートに示すように本実施の形態ではECU5がソフトウェアとして備えている。
【0034】
以下、図3を参照しながら、燃料噴射弁6による燃料噴射時間TOUTを算出する燃料噴射時間算出処理を説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における燃料噴射時間算出処理を行うプログラムを示す。本処理は、図2の処理と同期して実行される。
【0035】
まず、ステップS10で、エンジン1のクランキングを検知する等によりエンジン1が作動中であるか否かを判別すると共に、ステップS11で、エンジン1が燃料カット中か否かを判別する。ステップS10及びS11の各判別で、エンジン1が停止中であるか、又は燃料カット中であるときは直ちに本処理を終了する。
【0036】
ステップS10及びS11の各判別で、エンジン1が作動中であり、且つ燃料カット中でなければ、PBAセンサ13により検出された吸気管内絶対圧PBAを取り込むと共に(ステップS12)、NEセンサ17により検出されたエンジン回転数NEを取り込む(ステップS13)。
【0037】
次いで、ステップS14で、吸気管内絶対圧PBA及びエンジン回転数NEに応じて基本燃料量TIを算出する。基本燃料量TIは、具体的には燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間であり、吸気管内絶対圧PBA及びエンジン回転数NEに応じて設定された図示しないTIマップを検索して決定される。TIマップは、吸気管内絶対圧PBA及びエンジン回転数NEに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【0038】
さらに、ステップS15で、TWセンサ18により検出されたエンジン水温TWを取り込み、ステップS16で、エンジン水温TWが50℃より小さいか否かを判別し、TW<50℃であるときは、エンジン1が始動後暖機完了前であり、このようなエンジン温度が低い状態で枯れている燃料又は低沸点成分の少ない夏期用燃料をした場合には特にエンジン1の運転性が悪くなるので、ステップS17〜S18で、燃料タンク9内の燃料の枯れの程度又は低沸点成分量に応じて燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTの増量補正を行う。
【0039】
ステップS17では、後述する図4のKf値設定処理によりECU5のCPUの記憶手段に記憶された燃料補正係数Kfを読み出し、ステップS18では、ステップS13で算出された基本燃料量TIにステップS17で読み出された燃料補正係数Kfを乗算して燃料噴射時間TOUTを算出し、本処理を終了する。
【0040】
ステップS16で、TW≧50℃であるときはステップS19に進み、Kf値を1.0にセットした後、ステップS18で燃料噴射時間TOUTを算出して、本処理を終了する。
【0041】
以下、図4を参照しながら、図3のステップS17におけるKf値算出処理を説明する。図4は、図3のステップS17におけるKf値算出処理のプログラムを示す。本処理は所定周期毎に実行される。
【0042】
まず、ステップS20では、制御弁30が閉弁されているか否かを判別する。制御弁30が開弁すれば、吸気管2内の負圧により燃料タンク9の負圧化が実行され、制御弁30が閉弁すれば、燃料タンク9は閉鎖されて同負圧化が終了する。
【0043】
ステップS20で、制御弁30が開弁されており燃料タンク9の負圧化実行中であるときは、ダウンカウントタイマtmDPUCHKに所定時間TDPUCHK(例えば、5分)をセットしてスタートさせ(ステップS21)、次いで、制御弁30が閉弁してから所定時間TDPUCHKが経過したことを「1」で示す所定時間経過フラグFTMを「0」にセットして(ステップS22)、本処理を終了する。上記所定時間TDPUCHKは、燃料タンク9の負圧化終了後の経過時間であって、燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupを検出するタイミングを示す。
【0044】
ステップS20で、制御弁30が閉弁されて燃料タンク9の負圧化が終了したときは、ステップS23に進み、フラグFTMが「1」であるか否かを判別する。最初はFTM=0であるので、ステップS24に進み前記ステップS21でスタートしたタイマtmDPUCHKの値が「0」であるか否かを判別する。最初はtmDPUCHK>0であるので、直ちに本処理を終了する一方、燃料タンク9の負圧化終了後に所定時間TDPUCHKが経過した後tmDPUCHK=0となると、上記フラグFTMを「1」にセットして(ステップS25)、Ptセンサ15により検出された燃料タンク9の負圧化終了後の燃料タンク9のタンク内圧Ptの上昇量ΔPupを取り込み(ステップS26)、Tgセンサ16により検出された燃料タンク9内の燃料温度Tgを取り込む(ステップS27)。
【0045】
次いで、ステップS28では、燃料タンク9の負圧化終了後の燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupと燃料温度Tgに応じて、図5のRVP(Reid Vapour Pressure)テーブルを検索してRVP値を算出する。ここで、図5は、燃料タンク9の負圧化終了後の燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupと燃料温度Tgに応じたRVP値のテーブル値を示すグラフである。前記RVP値は、一定条件の下で計測した100°F(37.7℃)の下における飽和蒸気圧を psi で示した値であり、この値が高いほど気化し易く、例えばレギュラーガソリンで9〜13未満である。図5では、RPV値は、燃料温度Tgが低くなるほど、又は燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupが大きくなるほど大きく設定されている。
【0046】
さらに、ステップS29では上記RVP値に応じて、図6のKf値テーブルを検索することにより燃料補正係数Kfを算出してECU5のCPUの記憶手段に記憶し、本処理を終了する。ここで、図6は、RVP値に応じたKf値のテーブル値を示すグラフである。図6では、Kf値はPRV値が0に近づくほど急激に増大し、RPV値が大きくなるほど1.0に近づく。
【0047】
図4の処理によれば、制御弁30の閉弁後所定時間TDPUCHKが経過した時に、燃料噴射係数Kfを算出してECU5のCPU内の記憶手段に記憶する。
【0048】
特許請求の範囲の燃料供給制御手段としての機能は、図3及び図4のフローチャートに示すように本実施の形態ではECU5がソフトウェアとして備えている。
【0049】
本実施の形態によれば、エンジン1が始動後暖機完了前には(ステップS16でYES)、燃料の枯れの程度を取得するために燃料タンク9の負圧化終了後の燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupと燃料温度Tgに応じたRVP値を算出して(ステップS28)、次いでこのRVP値に応じた燃料補正係数Kfを算出し(ステップS29)、このKf値を吸気管内絶対圧PBA及びエンジン回転数NEに応じた基本燃料量TIに乗算して燃料噴射時間TOUTを算出する(ステップS15)。この結果、燃料タンク9内の燃料の枯れの程度に応じて燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTの増量補正を行うことができ、燃料タンク9内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【0050】
なお、本発明をエンジン1の始動後暖機完了前の運転状態の時に適用してもよい。
【0051】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項1の内燃機関の燃料供給量制御装置によれば、燃料タンクの負圧化終了後に検出された燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど内燃機関の燃料供給量を増加させるので、燃料タンク内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【0053】
請求項2に記載の内燃機関の燃料供給量制御装置によれば、燃料が枯れている場合又は低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合における内燃機関の運転性の悪化の度合が特に大きい内燃機関の始動後暖機完了前に内燃機関への燃料供給量を増加させるので、上記本発明の効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置の構成を示す全体構成図である
【図2】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における蒸発燃料放出防止制御処理のプログラムのフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における燃料噴射時間算出処理のプログラムのフローチャートである。
【図4】図3のステップS17におけるKf値算出処理のプログラムのフローチャートである。
【図5】燃料タンク9の負圧化終了後の燃料タンク9の内圧の上昇量ΔPupと燃料温度Tgに応じたRVP値のテーブル値を示すグラフである。
【図6】RVP値に応じたKf値のテーブル値を示すグラフである。
【図7】時間の経過に伴う燃料タンクの内の増加の様子示すグラフである。
【符号の説明】
1 内燃エンジン
2 吸気管
3 スロットル
5 ECU(負圧化制御手段、燃料供給制御手段)
9 燃料タンク
10 給油口
11 フィラーキャップ
13 吸気管内絶対圧センサ
15 タンク内圧センサ(圧力センサ)
16 燃料温度センサ
17 回転数センサ
20 蒸発燃料通路
30 制御弁
31 蒸発燃料放出抑止系
Claims (2)
- 燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する負圧化制御手段と、前記内燃機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段とを有する内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサを含み、前記燃料供給制御手段は前記負圧化制御手段による前記燃料タンクの負圧化が終了した後に前記圧力センサにより検出された前記燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど前記内燃機関への燃料供給量を増加させることを特徴とする内燃機関の燃料供給量制御装置。
- 前記燃料供給制御手段は前記内燃機関への燃料供給量の増加を前記内燃機関の始動後暖機完了前に行うことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃料供給量制御装置。
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