JP3900757B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の蒸発燃料処理装置に係り、特にパージ制御を行う内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、燃料タンク内に連通したエバポ通路と内燃機関の吸気系に連通したパージ通路との間には燃料タンクからの蒸発燃料を吸着保持するとともに大気の導入によってこの吸着保持された蒸発燃料をパージさせてパージガスを内燃機関に供給するキャニスタを設け、パージ通路途中にはパージ制御条件が成立するとパージ制御をするようにパージオンされて内燃機関へのパージガスの流量であるパージ量を制御するパージバルブを設け、内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサを設け、吸気管圧力と機関回転数とによって機関負荷を演算し、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件で吸気管圧力センサを用いて大気圧を推定し、この大気圧を推定して得た大気圧推定値と吸気管圧力とパージバルブの開度とによってパージ量を演算し、この演算されたパージ量に応じてパージバルブを作動制御する蒸発燃料処理装置を備えたものがある。
【０００３】
このような内燃機関の蒸発燃料処理装置としては、例えば、特開平７−３１７５８２号公報に開示されている。この公報に記載のものは、キャニスタの蒸発燃料捕集量を高精度で推定するとともに、この蒸発燃料捕集量に基づいて蒸発燃料パージ量や蒸発燃料流入量を高精度で推定し、また、この蒸発燃料パージ量や蒸発燃料流入量に基づいて空燃比の目標値に対するずれを生じさせることなくパージを行わせるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、蒸発燃料処理装置にあっては、図９に示す如く、キャニスタ内に多量の蒸発燃料が吸着されている状態において、パージ制御条件が成立してパージ制御が開始する時に、空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ（Ｒ）化が発生するものである。特に、大気圧センサを備えない蒸発燃料処理装置においては、大気圧を推定して得た大気圧推定値（読み込み値）が実際の大気圧とずれてしまうことがあり得るために、例えば、実際には大気圧が高い状態で大気圧推定値が低い場合に、大気圧と吸気管圧力との差圧で作動制御されるパージバルブの開度が本来の開度よりも大きく開かれてしまい、空燃比のリッチ（Ｒ）化が増大し（図９のＲ１、Ｒ２で示す）、空燃比のオーバリッチによるエンジン不調が発生するという不具合があった。
【０００５】
即ち、内燃機関の燃料噴射制御システムにおいては、吸気管圧力と機関回転数とによって機関負荷として例えば吸入空気量を演算し、また、大気圧センサを備えていない場合には、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件のときに、吸気管圧力センサを用いて大気圧を推定しているが、この場合に、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件に一致しなければ、大気圧の推定が行われず、つまり、実際の大気圧と制御手段が認識している大気圧推定値とに違いが生ずる場合がある。また、パージバルブを通過するパージ量は、パージバルブの前後の圧力差とパージバルブの開度とによって演算される。パージバルブの前後の圧力差は、大気圧と吸気管圧力との差圧であり、この場合に、大気圧は実際の大気圧を指していることから、制御手段が認識している大気圧推定値が実際の大気圧と違ってしまうと、パージ量の演算が狂ってしまい、空燃比が目標空燃比からずれるという不具合がある。
【０００６】
この不具合を解消するために、パージバルブの開度を制御する内燃機関への吸入空気量に対するパージ量の割合であるパージ率を小さくすることが考えられるが、図１０に示す如く、吸入空気量（ＱＡ）の少ない領域では、パージ率を小さくしても空燃比への影響が現れ難くなってしまう。そこで、吸入空気量の多いときのみ、パージ制御を行うようにすれば、今度は、パージ量の不足によってキャニスタ内に吸着される蒸発燃料量が増加してしまうという不都合があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、燃料タンク内に連通したエバポ通路と内燃機関の吸気系に連通したパージ通路との間には前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着保持するとともに大気の導入によってこの吸着保持された蒸発燃料をパージさせてパージガスを前記内燃機関に供給するキャニスタを設け、前記パージ通路途中にはパージ制御条件が成立するとパージ制御をするようにパージオンされて前記内燃機関へのパージガスの流量であるパージ量を制御するパージバルブを設け、前記内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサを設け、吸気管圧力と機関回転数とによって機関負荷を演算し、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件で前記吸気管圧力センサを用いて大気圧を推定し、この大気圧を推定して得た大気圧推定値と吸気管圧力と前記パージバルブの開度とによってパージ量を演算し、この演算されたパージ量に応じて前記パージバルブを作動制御する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記大気圧推定値に応じてパージ制御を開始するパージ制御条件としての機関負荷の所定値を変更し、前記機関負荷が前記所定値以下の場合には前記パージ制御を禁止する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は、大気圧推定値に応じてパージ制御を開始するパージ制御条件としての機関負荷の所定値を変更し、機関負荷が所定値以下の場合にはパージ制御を禁止するので、大気圧推定値に応じてパージ制御の開始条件を変更することができ、これにより、例えば、実際の大気圧が高く、大気圧推定値が低い状態での空燃比のオーバリッチを、大気圧推定値が低い時の所定値を大きく設定することで回避させることができ、いかなる場合にでも、パージ制御の開始時の空燃比の変動を最小限に抑制することができる。
【０００９】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜６は、この発明の実施例を示すものである。図４において、２は車両（図示せず）に搭載される内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はピストン、１０は燃焼室である。
【００１０】
内燃機関２の吸気系においては、エアクリーナ１２と吸気管１４とスロットルボディ１６とサージタンク１８と吸気マニホルド２０とが順次に接続して設けられ、また、燃焼室１０に連通する吸気通路２２が形成されている。スロットルボディ１６内には、スロットル弁２４が設けられている。
【００１１】
また、内燃機関２の排気系においては、排気マニホルド２６と排気管２８と触媒コンバータ３０とが順次に接続して設けられ、また、燃焼室１０に連通する排気通路３２が形成されている。触媒コンバータ３０内には、触媒３４が設けられている。更に、内燃機関２の上部には、ＰＣＶバルブ３６を介してサージタンク１８内に連通する第１ブローバイガス管３８が接続されているとともに、スロットルボディ１６の上流側の吸気管１４に連通する第２ブローバイガス管４０が接続されている。
【００１２】
吸気マニホルド２０には、燃焼室１０に指向した燃料噴射弁４２が設けられている。この燃料噴射弁４２には、燃料タンク４４に連絡した燃料供給管４６が接続されている。燃料タンク４４内には、燃料供給管４６に燃料を送給する燃料ポンプ４８が設けられている。燃料供給管４６の途中には、燃料フィルタ５０が設けられている。
【００１３】
また、燃料供給管４６の途中には、燃料圧力を調整するプレッシャレギュレータ５２が設けられている。このプレッシャレギュレータ５２は、サージタンク１８内の吸気管圧力を調整圧力用管５４から調整圧力として導入し、燃料圧力を所定圧に調整して余剰の燃料を燃料戻し管５６から燃料タンク４４に戻すものである。
【００１４】
内燃機関２と燃料タンク４６との間には、蒸発燃料処理装置５８が設けられる。
【００１５】
この蒸発燃料処理装置５８においては、燃料タンク４４には、エバポ通路６０の一端側が連通して設けられている。このエバポ通路６０の他端側は、キャニスタ６２に連通して設けられている。エバポ通路６０の途中には、２ウェイバルブ６４が設けられている。また、キャニスタ６２には、パージ通路６６の一端側が連通して設けられている。このパージ通路６６の他端側は、サージタンク１８内に連通して設けられている。このパージ通路６４の途中には、パージバルブ６８が設けられている。キャニスタ６２は、燃料タンク４４からの蒸発燃料を吸着保持するとともに大気の導入によってこの吸着保持された蒸発燃料をパージさせてパージガスを内燃機関２に供給するものである。パージバルブ６８は、例えば、機関負荷として検出できる後述するアイドルスイッチ１７４がオフになってパージ制御条件が成立すると、パージ制御をするように、パージオンされて内燃機関２へのパージガスの流量であるパージ量を制御するものである。
【００１６】
スロットル弁２４を迂回するように、スロットルボディ１６の上流側の吸気管１４とスロットルボディ１６の下流側とを連通するバイパス空気通路７０が設けられている。このバイパス空気通路７０の途中には、バイパス空気量を調整してアイドル回転数を制御するアイドル制御弁（ＩＳＣバルブ）７２が設けられている。
【００１７】
また、内燃機関２においては、点火機構を構成するイグニションコイル／イグナイタ７４が設けられ、機関回転数を検出する機関回転数センサ（ＣＫＰセンサ）７６が設けられ、気筒を判別する気筒判別センサ（ＣＭＰセンサ）７８が設けられ、サージタンク１８に連通した検出圧力通路８０から導入される吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ８２が設けられ、内燃機関２の冷却水温度を検出する水温センサ８４が設けられ、スロットル弁２４のスロットル開度を検出するスロットルセンサ８６が設けられ、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ８８が吸気管１４に設けられ、排気通路３２の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ９０が設けられ、触媒コンバータ３０の触媒３４の温度を検出する触媒温度センサ９２が設けられている。
【００１８】
燃料噴射弁４２と燃料ポンプ４８とパージバルブ６８とアイドル制御弁７２とイグニションコイル／イグナイタ７４と機関回転数センサ７６と気筒判別センサ７８と吸気管圧力センサ８２と水温センサ８４とスロットルセンサ８６と吸気温センサ８８と酸素濃度センサ９０と触媒温度センサ９２とは、制御手段９４に連絡している。また、この制御手段９４には、触媒温度センサ９２が警告灯９６を介して接続され、バッテリ９８が接続されている。
【００１９】
制御手段９４は、図５に示す如く、燃料噴射制御部１００と、点火時期制御部１０２と、アイドル（ＩＳＣ）制御部１０４と、パージ制御部１０６と、燃料ポンプリレー制御部１０８と、ラジエータファンリレー制御部１１０と、エアコン（Ａ／Ｃ）制御部１１２と、自動変速機（ＡＴ）制御用信号生成部１１４と、自動変速機（ＡＴ）制御部１１６と、電池逆接保護機能部１１８と、フェールセイフ機能部１２０と、セルフダイアグノーシス部１２２とを備えている。
【００２０】
制御手段９４の入力側には、入力装置として、イグニションスイッチ１２４と、スタータ１２６と、機関回転数センサ７６と、気筒判別センサ７８と、スロットルセンサ８６と、吸気管圧力センサ８２と、水温センサ８４と、吸気温センサ８８と、酸素濃度センサ９０と、車速センサ１２８と、電気負荷１３０と、エアコン（Ａ／Ｃ）エバポレータサーミスタ１３２と、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ１３４と、ブロアファン１３６と、エアコン（Ａ／Ｃ）プレッシャスイッチ１３８と、テストスイッチ１４０と、自動変速機（ＡＴ）１４２と、自動変速機（ＡＴ）シフトスイッチ１４４と、Ｄレンジスイッチ１４６と、パワーステアリングスイッチ１４８と、ダイアグノーシススイッチ１５０とが連絡している。
【００２１】
また、制御手段９４の出力側には、出力装置として、燃料噴射弁４２と、イグニションコイル／イグナイタ７４と、アイドル制御弁７２と、パージバルブ６８と、フューエルポンプリレー１５２と、ラジエータファンリレー１５４を介したラジエータクーリングファン１５６（図６参照）と、タコメータ・電動パワーステアリングコントローラ１５８と、エアコン（Ａ／Ｃ）コンプレッサリレー１６０と、エアコン（Ａ／Ｃ）コンデンサファンリレー１６２と、自動変速機（ＡＴ）コントローラ１６４と、無段変速機（ＣＶＴ）コントローラ１６６、自動変速機（ＡＴ）シフトソレノイドバルブ１６８、メインリレー１７０、チェック内燃機関ランプ１７２とが連絡している。
【００２２】
また、制御手段９４には、図４に示す如く、内燃機関２がアイドル運転状態になるとオンになり、内燃機関２が非アイドル運転状態になるとオフになるアイドルスイッチ１７４が連絡している。
【００２３】
また、制御手段９４は、図６に示す如く、機関回転数センサ７６と、気筒判別センサ７８と、吸気管圧力センサ８２と、水温センサ８４と、スロットルセンサ８６と、吸気温センサ８８と、酸素濃度センサ９０と、触媒温度センサ９２とから検出信号を入力するとともに、イグニションスイッチ１２４と、スタータ１２６と、車速センサ１２８と、電気負荷１３０と、エアコン（Ａ／Ｃ）エバポレータサーミスタ１３２と、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ１３４と、ブロアファン１３６と、エアコン（Ａ／Ｃ）プレッシャスイッチ１３８と、テストスイッチ１４０と、自動変速機（ＡＴ）１４２と、自動変速機（ＡＴ）シフトスイッチ１４４と、Ｄレンジスイッチ１４６と、パワーステアリングスイッチ１４８と、ダイアグノーシススイッチ１５０とから信号を入力する。
【００２４】
制御手段９４は、これら機関回転数センサ７６等から各種検出信号及びイグニションスイッチ１２４等から各種信号によって、燃料噴射弁４２、燃料ポンプ４８、パージバルブ６８、アイドル制御弁７２、イグニションコイル／イグナイタ７４の動作を制御し、燃料噴射量（空燃比）、パージ量、アイドル回転数、点火時期を制御するものである。
【００２５】
また、この制御手段９４は、従来と同じように、酸素濃度センサ９０からの出力信号によって燃料噴射制御をして空燃比のフィードバック制御をするとともに、吸気管圧力と機関回転数とによって機関負荷としての吸入空気量（ＱＡ）を演算し、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件で吸気管圧力センサ８２を用いて大気圧を推定し、この大気圧を推定して得た大気圧推定値（ＰＡＴＭ）と吸気管圧力とパージバルブ６８の開度とによってパージ量を演算し、この演算されたパージ量に応じてパージバルブ６８を作動制御し、空燃比を制御するものである。
【００２６】
また、制御手段９４は、パージガス中の蒸発燃料の濃度として演算されるエバポ濃度を、パージ制御中に学習するものである。
【００２７】
更に、制御手段９４は、図２に示す如く、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）に応じてパージ制御を開始するパージ制御条件としての機関負荷である吸入空気量（ＱＡ）の所定値を変更し、吸入空気量（ＱＡ）が所定値以下の場合にはパージ制御を禁止するものである。
【００２８】
更にまた、制御手段９４は、図３に示す如く、前記所定値として、パージ開始判定空気量（Ｘ）とパージ終了判定空気量（Ｙ）とを設定し、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）が高い程に、パージ開始判定空気量（Ｘ）とパージ終了判定空気量（Ｙ）とを小さく制御するものである。パージ開始判定空気量（Ｘ）、パージ終了判定空気量（Ｙ）は、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）に応じて開始用テーブル（ＴＸ）、終了用テーブル（ＴＹ）によって補間されるものである。
【００２９】
次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
制御手段９４において、内燃機関２のスタートによってプログラムがスタートすると（ステップ２０２）、先ず、エバポ濃度の学習が未完了か否かを判断する（ステップ２０４）。
【００３１】
このステップ２０４がＹＥＳの場合には、吸入空気量（ＱＡ）が、ＱＡ≧Ｘか否かを判断する（ステップ２０６）。
【００３２】
このステップ２０６がＮＯの場合には、吸入空気量（ＱＡ）がパージ開始判定空気量（Ｘ）以下なので、パージ制御を禁止するように、ステップ２０４に戻す。
【００３３】
ステップ２０６がＹＥＳの場合には、吸入空気量（ＱＡ）がパージ開始判定空気量（Ｘ）以上なので、パージ制御を開始する（ステップ２０８）。
【００３４】
そして、吸入吸気量（ＱＡ）が、ＱＡ≦Ｙか否かを判断する（ステップ２１０）。
【００３５】
このステップ２１０がＹＥＳの場合には、ステップ２０６に戻す。
【００３６】
ステップ２１０がＮＯの場合には、初回のエバポ濃度の学習が完了したか否かを判断する（ステップ２１２）。
【００３７】
このステップ２１２がＮＯの場合には、ステップ２１０に戻す。
【００３８】
ステップ２１２がＹＥＳの場合及び前記ステップ２０４がＮＯの場合には、エバポ濃度の学習を行わない通常のパージ制御をし（ステップ２１４）、そして、プログラムをエンドとする（ステップ２１６）。
【００３９】
この制御を図２のタイムチャートに基づいて説明すると、通常のパージ制御の開始においては、機関負荷として検出するアイドルスイッチ１７４がオンからオフに切り替わると（Ｓ１、Ｓ２の位置で示す）、パージ制御が開始されるが、この実施例においては、アイドルスイッチ１７４がオンからオフに切り替わっても、吸入空気量（ＱＡ）が所定値であるパージ開始判定空気量（Ｘ）以下の場合には、パージ制御を開始するものではなく、アイドルスイッチ１７４の切り替わ時から吸入空気量（ＱＡ）がパージ開始判定空気量（Ｘ）以上になるまでの時間ｔだけパージ制御を禁止し（Ｐ１）、この時間ｔになったときにパージ制御を開始する。なお、この図２においては、このパージ制御の開始後に、初回のエバポ濃度学習が完了すると（Ｐ２）、パージ制御が一旦オフとなり、その後、オンとオフとを繰り返しながら学習を更新して行く。そして、アイドルスイッチ１７４がオンになってアイドル運転になり（Ｐ３）、パージ制御のオフ状態が一定時間続くと（Ｐ４）、エバポ濃度学習値がリセットされる。
【００４０】
この結果、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）に応じてパージ制御の開始条件を変更することができ、これにより、例えば、実際の大気圧が高く、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）が低い状態での空燃比のオーバリッチを、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）が低い時の所定値を大きく設定することで回避させることができ、よって、いかなる場合にでも、パージ制御の開始時の空燃比（Ａ／Ｆ）の変動を、図２に示す如く、最小限に抑制することができる。
【００４１】
また、図１に示す如く、大気圧推定値（ＰＡＴＭ）が正常になれば、パージ制御の開始も通常となり、パージ量が不足するのを防止することができる。
【００４２】
更に、吸入空気量（ＱＡ）によってパージ制御の開始を変更させるのは、エバポ濃度が学習される前だけであるので、パージ制御の開始の吸入空気量（ＱＡ）を大きく設定しても、一度、エバポ濃度の学習がされれば、エバポ濃度の学習を行わない通常のパージ制御となるので、パージ量への影響を小さくすることができる。
【００４３】
なお、この発明のおいては、機関負荷として、吸入空気量としたが、その他に、機関回転数、スロットル開度、吸気管圧力、車速等としてもよい。
【００４４】
また、例えば、車両の加速時等で機関負荷が急激に大きく変化する場合には、大気圧推定値に加えて、機関負荷の変化量を考慮し、図７に示す如く、機関負荷の変化量が大きい程、パージ制御の開始時期を早くしてパージ制御の開始の時期を変更させたり、また、図８に示す如く、機関負荷の変化量が大きい程、パージバルブの開度を大きくし、あるいはまた、図７の制御と図８の制御との双方を組み合わせて制御することにより、空燃比の制御を適切に行わせ、また、必要な機関出力を確保させることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、大気圧推定値に応じてパージ制御を開始するパージ制御条件としての機関負荷の所定値を変更し、機関負荷が所定値以下の場合にはパージ制御を禁止する制御手段を設けたことにより、大気圧推定値に応じてパージ制御の開始条件を変更することができ、これにより、例えば、実際の大気圧が高く、大気圧推定値が低い状態での空燃比のオーバリッチが、大気圧推定値が低い時の所定値を大きく設定することで回避させることができ、いかなる場合にでも、パージ制御の開始時の空燃比の変動を最小限に抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸発燃料処理制御のフローチャートである。
【図２】蒸発燃料処理制御のタイムチャートである。
【図３】大気圧推定値に応じた各所定値と各テーブルとの関係を示す図である。
【図４】蒸発燃料処理装置のシステム構成図である。
【図５】蒸発燃料処理装置の制御系のブロック図である。
【図６】内燃機関と蒸発燃料処理装置との構成図である。
【図７】他の変形例において機関負荷の変化量と所定値との関係を示す図である。
【図８】他の変形例において機関負荷の変化量とパージバルブの開度との関係を示す図である。
【図９】従来において蒸発燃料処理制御のタイムチャートである。
【図１０】従来において吸入空気量と空燃比との関係を示す図である。
【符号の説明】
２ 内燃機関
４４ 燃料タンク
５８ 蒸発燃料処理装置
６０ エバポ通路
６６ パージ通路
６２ キャニスタ
６８ パージバルブ
８２ 吸気管圧力センサ
９４ 制御手段
１７４ アイドルスイッチ

Claims (2)

1. 燃料タンク内に連通したエバポ通路と内燃機関の吸気系に連通したパージ通路との間には前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着保持するとともに大気の導入によってこの吸着保持された蒸発燃料をパージさせてパージガスを前記内燃機関に供給するキャニスタを設け、前記パージ通路途中にはパージ制御条件が成立するとパージ制御をするようにパージオンされて前記内燃機関へのパージガスの流量であるパージ量を制御するパージバルブを設け、前記内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサを設け、吸気管圧力と機関回転数とによって機関負荷を演算し、吸気管圧力が大気圧と等しくなる条件で前記吸気管圧力センサを用いて大気圧を推定し、この大気圧を推定して得た大気圧推定値と吸気管圧力と前記パージバルブの開度とによってパージ量を演算し、この演算されたパージ量に応じて前記パージバルブを作動制御する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、前記大気圧推定値に応じてパージ制御を開始するパージ制御条件としての機関負荷の所定値を変更し、前記機関負荷が前記所定値以下の場合には前記パージ制御を禁止する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記制御手段は、前記所定値としてパージ開始判定空気量とパージ終了判定空気量とを設定し、前記大気圧推定値が高い程に、前記各所定値を小さく制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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