JP3937702B2

JP3937702B2 - Evaporative purge control device for internal combustion engine

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Publication number: JP3937702B2
Application number: JP2000235902A
Authority: JP
Inventors: 修深沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP2002047987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク等の燃料供給系内で発生した蒸発燃料を吸着した後、該蒸発燃料を空気とともに吸気管通路などの吸気系にパージする内燃機関のエバポパージ制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
燃料タンクにて、蒸発した蒸発燃料を吸気管に放出するパージシステムが広く知られている。この技術は、燃料タンク内にて蒸発した燃料をキャニスタが吸着し、内燃機関の吸気通路へパージ管を伝ってキャニスタに吸着された燃料を放出するように構成されている。この技術では、吸気通路に放出される蒸発燃料量を調整するためにパージバルブの開度を調節し、パージ流量の制御を行っている。
【０００３】
このパージ流量制御を利用した空燃比制御は、インジェクタからの燃料噴射量とパージによる燃料量を併せて最適な空燃比となるように制御される。従来の吸気管噴射によるエンジンの制御では、特開平０４−１１２９５９号公報に示される如く、最適な空燃比制御を行うためにパージ濃度を検出し、検出されたパージ濃度から吸気管に放出される蒸発燃料量を算出する。このように求められた蒸発燃料量をインジェクタの燃料噴射量から差し引いて最適な空燃比に制御している。
【０００４】
パージシステムを備える直噴エンジンの制御方法として、特許登録２８０６２２４号に開示される技術が知られている。この公報に示される技術では、機関負荷が設定された負荷よりも小さいときにパージを導入するときには、燃焼方式を均質燃焼とにより制御する。一方、機関負荷が設定された負荷よりも小さいときにパージを導入しないときは、燃料を圧縮行程中に噴射する燃焼方式、すなわち成層燃焼としている。
【０００５】
また、特開平０７−２５９６６２号公報に示される技術によると燃焼安定度によりトルク変動を検出し、トルク変動が生じてからインテークマニホールドに放出するパージ流量を制御している。
【０００６】
【発明が解決する課題】
ところが、特開平０４−１１２９５９号公報に示される制御方法を、直噴エンジンの成層燃焼時に適用すると、パージ導入によりインジェクタによる燃料噴射量を減量補正する場合、成層燃焼を行うために必要な点火プラグ周辺の混合気形成がみだれ燃焼が不安定となる。点火プラグ周りの燃焼が不安定になることにより失火が生じたりするのでドライバビリティの悪化が生じる。特許登録２８０６２２４号に示される制御方法では成層燃焼のときにはパージを行わず、パージ制御を行う際には均質燃焼に切換えているため、成層燃焼の時間が短くなり燃費向上が望めなくなる。また、特開平０７−２５９６６２号公報に示される制御方法ではトルクの変動を検出してから空燃比を制御するために、トルクの変動によるドライバビリティの悪化が生じる。さらに、路面等の影響から高精度な制御を実施できない。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、成層燃焼時でもパージ導入可能とし、成層燃焼時にパージ導入により燃料噴射弁による燃料噴射量を減量補正しても、トルク変動を生じさせず、ドライバビリティの悪化を防止する内燃機関のエバポパージ制御装置を提供することにある。
【０００８】
請求項１の発明によれば、燃料噴射弁により燃料室内に直接燃料を噴射し、成層燃焼可能な内燃機関において、パージガスを導入する際に、燃料噴射弁からの燃料量を減量補正する。その際に、燃料噴射弁により噴射された燃料噴射量とパージ制御による燃料量を足し合わせた燃料量の内、パージ制御による燃料量の占める割合の増加に伴い、点火プラグ周りの混合気形成が乱れなく、トルク変動を生じないパージガス量にガードをかける。
【０００９】
これにより、パージ導入により燃料噴射量が減量補正されることによるトルク変化が生じる前にパージ割合に基づいてガードをすることができるため、トルク変動の発生を防止でき、ドライバビリティの悪化を防ぐことができる。さらに、成層燃焼であってもトルク変化が生じないパージ制御を行うことができるので、成層燃焼から均質燃焼へ切換えることがないので、燃費の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の内燃機関のエバポパージ制御装置において、運転状態の変化が検出されたときに、パージガス量がパージガード手段により設定されるパージ補正量になるまで、パージ制御手段によりパージ量を制御する。
【００１１】
これにより、例えば、運転状態の変化毎に設定される目標パージ率と、パージガード手段により設定されるパージ補正量とが変化しても、パージガス量をパージ補正量となるまでパージ制御手段により制御するので、運転領域の変化毎に急激な空燃比の変化によりトルク変動が生じること無く、速やかにパージ補正量に追従でき、最適な制御が実施できる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項１乃至請求項２に記載の内燃機関のエバポパージ制御装置において、パージ制御手段は、内燃機関の負荷とパージ濃度との関係に基づいてパージ率を制限する。
【００１３】
パージ濃度が薄いときに大きなパージ率にてパージ制御を行うと、キャニスタに蒸発燃料が吸着されずに吸気管内にパージされてしまう。蒸発ガスの発生量は一定ではないために、キャニスタに吸着されないパージでは燃料量が安定せず、その結果、トルク変動を生じてしまう。ところが、蒸発燃料が不安定であっても、請求項３の発明では、パージ率を制限するので蒸発燃料が安定してキャニスタに吸着される。キャニスタに蒸発燃料が吸着するので安定したパージを行うことができるためトルク変動を防止することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項３に記載のエバポパージ制御装置において、パージ濃度は、パージ非導入時の空燃比λ０と、パージ導入後かつ燃料噴射量補正の補正が無いときの空燃比λ１と、前記補正が無いときのパージ率ＴＰＲＧとにより、パージ濃度＝（１−λ１／λ０）／ＴＰＲＧ／λ１で示される関係に基づいて算出される。
【００１５】
これによりオープン制御時であっても、空燃比補正係数によらずにパージによる空燃比変化のみでパージ濃度を検出することができる。さらに、例えば０．５％以上のパージを導入してもエンジン性能への影響が小さく、触媒浄化性能への影響も無くパージ濃度を検出することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項２乃至請求項３に記載の内燃機関のエバポパージ制御装置において、内燃機関の成層燃焼時には、目標空燃比と実空燃比とを燃料量にてフィードバック制御し、パージ導入時には、フィードバック制御量により得られる制御量に基づいてパージ濃度を学習する。
【００１７】
これによりオープン制御時にも精度よくパージ濃度を検出できるので、最適なパージ制御を行うことができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、請求項３乃至請求項５に記載の内燃機関のエバポパージ制御装置において、成層燃焼時に空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する際に、フィードバック制御をスロットル制御手段により行い、パージが導入されるときにはスロットル弁での空燃比フィードバック制御を禁止する。
【００１９】
成層燃焼時は、燃料噴射量を一定にすると吸入空気量に関わらずトルクが一定となる。すなわちトルクが一定なのでスロットル弁の制御のみで空燃比を制御することができる。さらに、パージが導入されるときは、スロットル弁の制御ではトルク変動を生じ易いので、スロットル弁での空燃比制御を禁止する。
【００２０】
【実施の形態】
＜第１の実施例＞
本発明の実施の形態である第１の実施例を示す。
【００２１】
まず、図１に基づいてエンジン制御系システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、ＤＣモータ１４（スロットル制御手段）によって開度調節されるスロットル弁１５が設けられている。ＤＣモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットル弁１５の開度（スロットル開度）が制御され、そのスロットル開度に応じて各気筒への吸入空気量が調節される。スロットル弁１５の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ１７が設けられている。
【００２２】
このスロットル弁１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２がエンジン１１の各気筒に形成された２つのポート２３にそれぞれ連結されている。
【００２３】
また、各気筒の第２吸気路２２内には、スワール制御弁２４が配設されている。各気筒のスワール制御弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結されている。このステップモータ２６がＥＣＵ１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スワール制御弁２４の開度が制御され、その開度に応じて各気筒内のスワール流強度が調節される。ステップモータ２６には、スワール制御弁２４の開度を検出するスワール制御弁センサ２７が取り付けられている。
【００２４】
エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。燃料タンク４３から燃料配管２９を通して燃料デリバリパイプ３０に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁２８から気筒内に直接噴射され、吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合されて混合気を形成する。
【００２５】
さらに、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって気筒内の混合気に点火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒（例えば、第１気筒）が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランク角が一定角（たとえば３０℃Ａ）回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パルスによって、クランク角やエンジン回転速度Ｎｅが検出され、気筒判別が行われる。
【００２６】
一方、エンジン１１の各排気ポート３５から排出される排気が排気マニホールド３６を介して１本の排気管３７に合流する。この排気管３７には、理論空然比付近で排気を浄化する三元触媒３８とＮＯｘ吸蔵型のリーンＮＯｘ触媒３９とが直列に配設されている。このリーンＮＯｘ触媒３９は、排気中の酸素濃度が高いリーン運転中に、排気中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチに切換えられて排気中の酸素濃度が低下したときに、吸蔵したＮＯｘを還元浄化して放出する。
【００２７】
また、排気管３７のうちの三元触媒３８の上流側とサージタンク１９との間には、排気の一部を吸気系に還流させるＥＧＲ配管４０が接続され、このＥＧＲ配管４０の途中に、ＥＧＲ弁４１が設けられている。ＥＣＵ１６からの出力信号に基づいてＥＧＲ弁４１の開度が制御され、その開度に応じてＥＧＲ量が調節される。また、アクセルペダル１８には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４２が設けられている。
【００２８】
さらに、燃料タンク４３内の蒸発ガスを吸着するキャニスタ４４と吸気管１２との間には、吸着した燃料蒸発ガスを吸気系にパージ（放出）するパージ配管４５が接続される。パージ配管４５の途中には、その開度に応じて吸気系にパージされる燃料蒸発ガス量（パージ量）を調節するパージ弁４６が配設される。
【００２９】
前述した各種センサの出力信号は、ＥＣＵ１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された制御プログラムに従い、各種センサ出力に基づき、前述したＤＣモータ１４、ステップモータ２６、燃料噴射弁２８、点火プラグ、ＥＧＲ弁４１、パージ弁４６の動作を制御する。
【００３０】
ＥＣＵ１６は、エンジン１１の運転中、燃焼方式切換え要求に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切換え、成層燃焼では、少量の燃料を圧縮行程で噴射して点火プラグの周辺に部分的に濃い混合気を形成することで、希薄な混合気を燃焼させる。また、均質燃焼では、理論空燃比付近または、それよりも若干リッチとなるように燃料噴射量を増量し、燃料を吸気行程で噴射することで、均質混合気を燃焼させる。
【００３１】
以下に、ＥＣＵ１６が行う制御を図２乃至図９を用いて説明する。
【００３２】
本実施例は、キャニスタ４４からのパージガス量をトルク変動が生じないパージガス量に設定し、燃料噴射弁２８の行う燃料噴射に反映させ最適な空燃比制御を実現している。図２は本実施例の基本制御ブロック図である。まず、アクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅから運転状態に応じた要求トルクが要求トルク設定部５１にて算出される。そして、燃焼モード選択部５２では、要求されるトルクに応じて内燃機関の燃焼方式が選択される。燃焼方式の種類には、点火プラグ周辺にのみ混合気を形成させリーン領域での燃焼を行う成層燃焼と、シリンダ室内に均質に燃料を充填し、燃焼させる均質燃焼とがある。ここで、燃焼方式が選択されると、選択された燃焼方式に基づいて燃料噴射量や、噴射時期、点火時期、バルブタイミング、スロットル開度、ＥＧＲ弁の開度、などの内燃機関の制御に必要なパラメータが各運転パラメータ設定部５３にて設定される。
【００３３】
一方、限界エバポ率設定部５７では、運転状態に応じた限界エバポ率が設定される。エバポ率は燃料噴射弁１８からの燃料噴射量とパージ弁４６からの燃料量との重量パーセント濃度であり、ここで言う限界エバポ率とは、トルク変動が生じない安定した成層燃焼を行うための限界値である。
【００３４】
この限界エバポ率の設定方法をパージ導入時のトルクに対する影響を示す図３に基づいて説明する。図３は、燃料噴射弁１８による燃料噴射量とパージによるエバポ量（パージによる燃料量）とが一定の場合にパージの割合を増加させたときのトルクの変化が示されている。均質燃焼では、シリンダ内に燃料を一様に充填するためエバポ量を増加させてもトルクは変化しない。ところが、パージの割合を増加させることにより燃料噴射量の減量補正を行うと、プラグ周りにのみ薄い混合気を形成する成層燃焼では、燃焼に必要な混合気を形成することができなくなる。また、パージによる燃料が燃焼せずに排出されることによりトルク変動を生じてしまう。そこで、成層燃焼において、パージによるエバポ量がトルク変動や燃焼不安定を生じない限界値を限界エバポ率として設定している。
【００３５】
このようにして限界エバポ率が設定されるとパージ補正設定部５６がパージによって必要になる補正係数を設定する。各種補正係数設定部５４では、各運転パラメータ設定部５３と限界エバポ率設定部５７、パージ補正設定部５６に基づいて空燃比補正や温度補正などの各種補正が行われる。そして、出力段５５は前述のように補正された各種パラメータを出力する。
【００３６】
一方、限界エバポ率設定部５７にて設定された限界エバポ率をパージ濃度検出部５８にて検出されるパージ濃度で除算する。除算した値はパージ率の上限ガードとなる。パージ率補正部５９では、運転状態に応じたパージ率を算出し、算出されたパージ率が上限ガードを越えなければ、ここで算出したパージ率をパージ弁への出力部６０へ入力する。パージ率が上限ガードを越えた場合は、パージ弁４６への出力部６０に入力するパージ率を上限ガードに設定し受け渡す。パージ弁４６への出力部６０では、前述のように設定されたパージ率になるようにパージ弁開度を調節している。
【００３７】
このような制御ブロックにて実施されるパージ制御をフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、パージ濃度を算出するために行われるエバポ濃度（＝パージ濃度）の検出ルーチンを図４に示す。図４はＥＣＵ１６のベースルーチンで約４ｍｓｅｃ毎に実行される。最初に、ステップ１００でキースイッチ投入時か否かを判定する。ステップ１１５からステップ１１７の処理では、エンジンが停止されている間でもキャニスタ４４には蒸発燃料が吸着されるので、前回検出したエバポ濃度を使用すると誤差が生じてしまうためであり、これを避けるためである。キースイッチ投入時であるなら、ステップ１１５、１１６、１１７へ進み、エバポ濃度ＦＧＰＧ、エバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶを１．０に、初回濃度検出フラグＸＮＦＧＰＧを０に初期設定する。ＦＰＧＰＧ，ＦＧＰＧＡＶが１．０というのは、エバポ濃度が０であること（燃料ガスが全く吸着されていないこと）を意味する。最初は吸着量＝０と仮定するのである。ＸＮＦＧＰＧ＝０とは、未だエバポ濃度が検出されていないということを意味する。
【００３８】
キースイッチ投入後には、まず、ステップ１０１でパージ制御が開始されているか否か、すなわち、パージ実施フラグＸＰＲＧが１かを判定する。ＸＰＲＧ＝１（パージ制御開始後）のときはステップ１０２へ進み、ＸＰＲＧ＝０（パージ制御が開始前）のときは濃度検出を処理を終了する。これは、パージ開始前にはエバポ濃度を検出できないからである。
【００３９】
また、ステップ１０２では加減速中か否かを判断する。ここで、加減速中か否かの判断は、アイドルスイッチ、スロットル弁開度変化、吸気圧変化、車速等を検出することにより一般的に良く知られている方法で行われば良い。そして、ステップ１０２で加減速中であると判断されるとそのまま処理を終了する。これは、加減速中は運転状態が過渡状態にあるため、正しい濃度検出ができないからである。
【００４０】
一方、ステップ１０２で加減速中でないと判断されるとステップ１０３へ進んで、初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１か否かを判断し、１のときには次のステップ１０４へ進み、１でないときにはステップ１０４をバイパスしてステップ１０５へ進む。最初は濃度検出を終了していないので、ステップ１０４をバイパスしてステップ１０５へ進む。
【００４１】
このステップ１０５ではＦＡＦＡＶが基準値１に対して所定値（ω％）以上の偏差を有するか否かを判断する。これは、パージによって空燃比にずれがでていないとエバポ濃度を正しく検出できないからである。すなわち、所定値＝ω％は、バラツキの範囲を意味する。ＦＡＦＡＶは、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値である。空燃比補正係数ＦＡＦは目標空燃比からのずれを補正する補正係数であるため、パージを導入した際に空燃比補正係数ＦＡＦが基準値１からずれるのはパージによる影響である。このためパージを導入した際は、ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶに基づいてパージ濃度を算出することができる。
【００４２】
偏差が所定値以上でないときにはそのまま処理を終了し、偏差が所定値以上のときだけ次のステップ１０８へ進んで、エバポ濃度を検出する。ステップ１０８では、偏差（ＦＡＦＡＶ−１）をパージ率ＴＰＲＧで除算したものを、前回のエバポ濃度ＦＧＰＧに加算して今回のエバポ濃度ＦＧＰＧを求める。したがって、この実施例におけるエバポ濃度ＦＧＰＧの値は、放出通路１５中のエバポ濃度が０（空気が１００％）のとき１となり、放出路１５中のエバポ濃度が濃くなるほど１より小さい値に設定されるものである。ここで、ステップ１０８においてＦＡＦＡＶと１とを入れ替えて、エバポ濃度が濃くなるほど、エバポ濃度ＦＧＰＧの値１より大きな値に設定されるようにしてエバポ濃度を求めるようにしても良い。
【００４３】
そして、次のステップ１０９で初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１か否かを判断し、１でないときには次のステップ１１０へ進み、１のときにはステップ１１０、１１１をバイパスしてステップ１１２へ進む。そして、ステップ１１０ではエバポ濃度ＦＧＰＧの前回検出値と今回検出値との変化が所定値（θ％）以下の状態が３回以上継続したか否かによりエバポ濃度が安定したかを判断する。エバポ濃度が安定すると次のステップ１１１へ進んで、初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧを１にした後、次のステップ１１２へ進む。また、ステップ１１０でエバポ濃度が安定していないと判断すると、ステップ１１１をバイパスしてステップ１１２へ進む。このステップ１１２では今回エバポ濃度ＦＧＰＧを平均化するために、所定のなまし演算（例えば、１／６４なまし演算）を実行し、エバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶを求める。
【００４４】
こうして初回濃度検出が終了（ステップ１１０で肯定判定）した後は、ステップ１０３は常にＹＥＳと判定されることとなり、ステップ１０４が実行され、パージ率ＴＰＲＧが所定値（β％）以下のときにはそのまま処理を終了し、ＴＰＲＧ＞β％のときだけ次のステップ１０５へ進む。これは、パージ率ＴＰＲＧが小さいとき、すなわちパージソレノイド弁１６は低流量側にあるときは、精度よく開度を制御できないので精度のよいエバポ濃度検出をすることができないことから、初回は検出精度が高くないので、それ以外においては精度よく検出できる条件のときだけエバポ濃度検出を実行し、できるだけ誤差のない値を与えるようにするためである。
【００４５】
次に、パージ率の設定ルーチンを図５に示すフローチャートにしたがって説明する。まず、ステップ２００にて内燃機関の燃焼方式が判定される。燃焼方式の決定は、例えば図６に示すようにエンジン回転速度Ｎｅと設定される要求トルクに基づいたマップにより決定されても良い。このようにして、要求トルクとエンジン回転速度Ｎｅに基づいて燃焼方式が選択され、選択された燃焼方式が均質燃焼の場合は、均質燃焼用のパージ率を算出するためにステップ２１２へ進む。ステップ２１２では、従来より知られる技術にて均質燃焼時のパージ率を算出して本ルーチンを終了する。一方、ステップ２００にて、成層燃焼であると判定されるとステップ２０１に進む。
【００４６】
ステップ２０１では、要求トルクとエンジン回転速度Ｎｅが呼び出される。そして、ステップ２０２へ進み、要求トルクとエンジン回転速度Ｎｅに応じたパージ率の限界値（限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ））が求められる。限界エバポ率は要求トルクとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいたマップにより求められても良いし、また演算により求められてもよい。ステップ２０３では、エバポ濃度の学習値が呼び出される。エバポ濃度の学習値は、図４のエバポ濃度検出ルーチンにて算出されたＦＧＰＧＡＶである。そして、ステップ２０４では、ステップ２０２で設定された限界エバポ率を濃度学習値（ＦＧＰＧＡＶ）で除算し、限界パージ率ｔｐｔｇを算出する。
【００４７】
このように、成層燃焼においてパージによる影響が出ないパージ率にてガードをかけることで、点火プラグ周りの混合気の乱れに起因するトルク変動を生じさせずにパージ制御を行っている。次に、ステップ２０５以降の処理では、限界燃料補正量（限界エバポ濃度に基づいて算出される限界パージ率）まで徐々にパージを増量させることで、パージ導入時のトルクショックなどを防止するようにしている。このような制御をステップ２０５以降の処理に基づいて説明する。
【００４８】
ステップ２０５では、運転領域の変化が判定される。ステップ２０５にて運転領域が変化したと判定すると、今回の限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）と前回の限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ−１）とを比較する。ここで、今回の限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）が前回のエバポ率ｔｅｖｐ（ｉ−１）よりも大きければ、ステップ２１０にて今回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）に前回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ−１）を入力し、この値を初期値とする。ステップ２０９にて前回の限界エバポ量ｔｅｖｐ（ｉ−１）の方が今回の限界エバポ量ｔｅｖｐ（ｉ）よりも大きい場合は、ステップ２１１にて、前回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ−１）を所定値Ｃ（例えば２）で除算した値を運転領域変化後の初期値とし、本ルーチンを終了する。
【００４９】
一方、ステップ２０６にて運転領域が変化していなれば、ステップ２０６へ進む。ステップ２０６では、現在のエバポ率と限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）とが比較される。なお、現在のエバポ率はパージ率とパージ濃度とから算出される。ここで、限界エバポ率が現在のエバポ率よりも大きい場合は、ステップ２０７へ進む。ステップ２０７では、前回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ−１）に所定値αを加えた値を今回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）に設定している。このように所定値αを加えることで、ステップ的に限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）に追従させている。なお、限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）の設定は、パージ導入の際に限界エバポ率を設定してその値を目標のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）としても良いし、本実施例のようにステップ的にパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）を変化させて限界エバポ率に追従させても良い。
【００５０】
本実施例のように制御すると、目標のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）を限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）に基づいて算出される限界パージ率にステップ的に追従させるので、パージ導入時の急激な空燃比変化によるトルクショックを防止することができる。また、ステップ２０６にて、現在のエバポ率が限界エバポ率ｔｅｖｐ（ｉ）を越えたときはステップ２０８へ進み、目標のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ）を前回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ−１）にセットし本ルーチンを終了する。このように、運転領域が変化した場合でも、パージ率を即座に目標パージ率や限界パージ率に設定することがないので、急激な空燃比変化を生じさせずトルクの急変によるトルクショックを防止している。
【００５１】
次に、パージ率を考慮して燃料噴射弁２８が噴射する燃料噴射量とパージ補正係数とを設定するメインルーチンを図７に従って説明する。まず、ステップ１０にてＥＣＵ１６内のＲＯＭにマップとして格納されているデータに基づいて、エンジン回転速度Ｎｅと負荷（例えば、吸入空気量Ｑ）により基本噴射量Ｔｐを求め、次のステップ２０にて各種補正係数（冷却水温補正、始動後補正、吸気温補正など）が算出される。ステップ３０ではエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶに目標のパージ率ＴＰＲＧを乗算してパージ補正係数ＦＰＧを求める。このパージ補正係数ＦＰＧは、パージ率制御処理によって供給される燃料量を意味し、また、基本燃料噴射量Ｔｐから減量補正すべき燃料量を表している。そして、次のステップ４０で、空燃比フィードバック値ＦＡＦ、パージ補正係数ＦＰＧ及び空燃比学習値ＫＧｊから次式にて補正係数を求め、これを基本燃料噴射量Ｔｐに乗算して燃料噴射量ＴＡＵ（＝Ｔｐ＊｛１＋（ＦＡＦ−１）＋（ＫＧｊ−１）＋ＦＰＧ｝）に反映させる。なお、ＫＧｊは、各エンジンの運転領域毎に持たれている。
【００５２】
次に、このようにして制御される本実施例のタイムチャートを従来技術に比して説明する。図８は従来のパージ制御を実行したときのタイムチャートである。図８（ａ）に示されるパージ実施フラグＸＰＲＧが１になるとパージが実行される。これを受けて要求パージ率が算出され、図８（ｂ）に示すようにステップ的に要求パージ率へ追従している。図８（ｃ）は、燃料噴射弁２８による燃料噴射量を表した図である。燃料噴射弁２８による燃料噴射量は、パージによるパージ燃料量を減量補正するように制御される。燃料噴射弁２８による燃料噴射量が減量補正されると成層燃焼を行うのに十分な燃料量を確保することができず、混合気の成層化が乱れて図８（ｄ）に示す如くトルクダウン（変動）が生じてしまう。このトルクダウン（変動）が生じるパージ率が図8（ｂ）中のＡ点に、燃料噴射弁２８による燃料噴射量が図８（ｃ）中のＢ点に対応する。
【００５３】
本実施例では、このようなトルクダウンが生じないように図９に示す制御により防止している。図９（ａ）は図８（ａ）と同様にパージ開始フラグＸＰＲＧである。パージ実施フラグＸＰＲＧが１になるとパージの実行が許可され、これを受けてパージ率が算出される。これと同時に成層燃焼にてトルク変動が生じない限界エバポ率が算出され、この限界エバポ率に基づくパージ率のガード値が算出される。パージが開始されてからパージ率が限界エバポ率を越えると図９（ｂ）に示されるように燃料噴射量が限界エバポ率のガード値に固定される。図９（ｃ）は燃料噴射弁２８による燃料噴射量を示すタイムチャートである。パージ率がステップ的に増加し、限界エバポ率へ追従している。パージ率には、限界エバポ率でガードがかけられるために、燃料噴射量を減量補正しても成層燃焼に必要な燃料噴射量が確保される。このことにより結果的に燃料噴射量にもガードがかかっている。
【００５４】
このように、トルク変動が生じないパージ率にガードを設定することにより図９（ｄ）に示す如くトルクダウン（変動）が生じることが防止できる。
【００５５】
本実施例において、蒸発燃料吸着手段は図１のキャニスタ４４に、パージ手段は、図１のパージ配管４５に、パージ制御手段は図５のフローチャートに、パージガード手段は図５のステップ２０２に、運転状態検出手段は図５のステップ２０５に、パージ濃度算出手段は図４のフローチャートに相当し、それぞれ機能する。
【００５６】
＜第２の実施例＞
パージ濃度が低いときに、パージ弁４６を全開にしていると、燃料タンク４３からの蒸発ガスがキャニスタ４４に吸着されずにそのままパージ弁を介して吸気管に放出される。燃料タンク４３からの蒸発ガスが不安定な場合は、吸気管に放出されるパージガスが不安定になるために所望の空燃比を実現することができずにトルク変動を生じさせる。そこで本実施例では、パージ濃度が低いときにパージ率を制限することでトルク変動を防止するようにしている。図１０のフローチャートを用いて詳細を説明する。なお、第１の実施例と同一のステップには、同一の符号を付して詳細の説明を省略する。
【００５７】
まず、ステップ２００乃至ステップ２０４の処理では、第1の実施例と同様に限界エバポ率とパージ率の算出が行われる。ステップ３００では、パージ濃度と所定濃度αとの関係が判定される。パージ濃度が所定値αよりも大きければ、ステップ３０４へ進み、所定値αよりも小さければステップ３０１へ進む。ステップ３０１では、例えば、トルクと回転速度Ｎｅとにより決定されれるパージ率のガードマップに基づいてパージ率ガード値（ｐｒｇｌｍｔ）が設定され、ステップ３０２に進む。
【００５８】
ステップ３０２では、パージ率ＴＰＲＧ（ｉ）がパージガード値ｔｒｇｌｍｔより大きいか否かが判定される。パージ率ＴＰＲＧ（ｉ）が大きければステップ３０３へ進み、パージ率ＴＰＲＧ（ｉ）をパージガード値ｐｒｇｌｍｔに固定して本ルーチンを終了する。また、ステップ３００のパージ濃度が所定値αよりも大きいとき、ステップ３０２のパージガード値がパージ率より大きいときはステップ３０４に進み、パージ率ＴＰＲＧ（ｉ）に前回のパージ率ＴＰＲＧ（ｉ−１）を入力して本ルーチンを終了する。
【００５９】
このように本実施例では、パージ濃度が低いときはパージ率にガードをかけることによりトルク変動が生じることを防止している。
【００６０】
本実施例において、パージ制御手段は図１０のフローチャートに、パージガード手段は図１０のステップ３０１に相当し、それぞれ機能する。
【００６１】
＜第３の実施例＞
本実施例では、第1実施例のパージ濃度検出の代わりに行われるパージ濃度の学習方法を図１１を用いて詳細に説明する。特に成層燃焼にて行う制御では、フィードバック制御を行わずにオープン制御を行うことがあるため、本実施例に示される如くパージによる空燃比の変化からパージ濃度を求めることで、成層燃焼時でもパージ濃度を検出することができる。
【００６２】
まず、ステップ４００ではパージ濃度を検出できる条件にあるか否かが判定される。パージ濃度学習の実行条件としては、例えばパージ率が０．５％（パージ率の変化により空燃比の変化が検出できる程度のパージ率）以上である。条件が成立しなければ、本ルーチンを終了し、条件が成立すれば、ステップ４０1に進む。ステップ４０１では、パージが導入されているか否か示すパージ導入フラグが１か否かを判定する。パージが導入されていなければ、ステップ４０２にてパージ非導入時の基準空燃比λ０をメモリに格納し、ステップ４０３へ進む。ステップ４０３では、このλ０の値がメモリに格納されたことを受けて、パージバルブを開きパージを開始する。ステップ４０４ではパージが安定していることをカウントする安定カウンタを０にセットして本ルーチンを終了する。
【００６３】
ステップ４０５では、安定カウンタが所定値βよりも大きいか否かが判定される。安定カウンタによりパージガス導入の遅れ時間とパージ導入による空燃比が安定する時間が確保される。ここで、安定カウンタが所定値βより小さければ、ステップ４１８へ進み、安定カウンタをカウントアップして本ルーチンを終了する。安定カウンタが所定値βよりも大きければステップ４０６へ進む。ステップ４０６では、パージが導入されてから安定した空燃比λ１をメモリに格納し、ステップ４０７へ進む。ステップ４０７では、パージ率ＴＰＲＧをロードし、ステップ４０８へ進む。
【００６４】
ステップ４０８では、ステップ４０２にで記憶された空燃比λ０と、ステップ４０６にて記憶された空燃比λ１と、ステップ４０７で呼び出されたパージ率ＴＰＲＧとからパージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）を算出する。算出方法は次式（１）に従う。
【００６５】
【数１】
パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）＝（１−λ１／λ０）／ＴＰＲＧ／λ１・・（１）
（１）式の（１−λ１／λ０）は、パージ導入による空燃比のずれ（ΔＡＦ）から算出される。
【００６６】
【数２】
ΔＡＦ＝（ＡＦ０−ＡＦ１）＝Ａ０／Ｆ０−Ａ０／（Ｆ０＋Ｆｅ）・・（２）
【００６７】
【数３】
＝[Ａ０／（Ｆ０＋Ｆｅ）]＊Ｆｅ／Ｆ０＝ＡＦ１＊Ｆｅ／Ｆ０・・（３）
（２）式、（３）式において、ＡＦ０はパージ導入前の空燃比を、ＡＦ１はパージが導入されているときの空燃比を、Ａ０は吸入空気量を、Ｆ０は燃料噴射弁２８により燃料噴射量を、Ｆｅはパージによる燃料量を、それぞれ示す。
なお、（２）式では、Ａｅ（パージによる空気量）＜＜Ａ０という近似を用いている。（２）式、（３）式において、得られる結果から次式のようになる。
【００６８】
【数４】
Ｆｅ／Ｆ０＝ΔＡＦ／ＡＦ１＝（ＡＦ０−ＡＦ１）／ＡＦ０・・（４）
【００６９】
【数５】
＝（１−ＡＦ１／ＡＦ０）・・（５）
このようにして、パージ導入による空燃比のずれ（ΔＡＦ）と、パージ率とから（１）式に示される如くパージ濃度を算出することができる。パージ濃度が算出されるとステップ４０９へ進む。
【００７０】
ステップ４０９では、パージ率の上限をチェックするために、算出されたパージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）が所定値Ａ１より大きいか否かが判定される。パージ濃度が所定値Ａ１より大きければ、ステップ４１０へ進み、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）に所定値Ａ１を入力し、ステップ４１７へ進む。パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）が所定値Ａ１よりも小さければ、ステップ４１１へ進み、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）の下限をチェックする。ステップ４１１にて、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）が所定値Ａ２より小さければ、ステップ４１２に進み、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）を所定値Ａ２に更新して本ルーチンを終了する。一方、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）が所定値Ａ２よりも大きければ、ステップ４１３へ進む。
【００７１】
ステップ４１３では、パージ濃度の前回値ｔｆｐｇ（ｉ−１）からの更新量にガードをかけるために、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）＋Ｂ１より大きいか否かが判定される。パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）＋Ｂ１より大きければ、ステップ４１４に進み、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）にｐｇ（ｉ−１）＋Ｂ１を入力してステップ４１７へ進む。一方、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）＋Ｂ１よりも小さければ、ステップ４１５へ進む。ステップ４１５では、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）−Ｂ２より大きいか否かが判定される。パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）−Ｂ２より小さければステップ４１６へ進み、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）にｆｐｇ（ｉ−１）−Ｂ２を入力してステップ４１７へ進む。一方、パージ濃度ｔｆｐｇ（ｉ）がｆｐｇ（ｉ−１）−Ｂ２よりも大きければステップ４１７に進み、パージ濃度の学習値ｆｐｇ（ｉ）としてｔｆｐｇ（ｉ）を入力し、本ルーチンを終了する。
【００７２】
このようにして算出されるパージ濃度の学習タイムチャートを図１２に示す。パージ濃度が学習されるために空燃比の変化が検出される程度のパージが図１２（ａ）に示す如く導入される。パージ濃度の学習値はパージ導入前の空燃比λ０とパージ導入後の空燃比λ１とに基づいて算出されるため、図１２（ｂ）に示す如くパージ導入前の空燃比λ０と、パージ導入後の空燃比λ１とを検出する。空燃比λ０、λ１を検出する際に、図１２（ｃ）に示す如く安定カウンタがカウントアップされる。このカウンタは、パージが導入されてからの空燃比が安定するまでをカウントするものであり、カウンタが所定値を越えたときにパージ導入後の空燃比λ１が検出される。空燃比λ０、空燃比λ１がそれぞれ検出されると（１）式に示した数式に基づいて図１２（ｄ）に示す如くパージ濃度学習値として算出される。
【００７３】
本実施例において、パージ濃度検出手段は図１１のフローチャートに相当し、機能する。
【００７４】
＜第４の実施例＞
本実施例では、パージが実施されるか否かによって、空燃比フィードバック制御をスロットル（吸入空気量）で制御するか、燃料噴射量で制御するかを切換える制御を説明する。なお、本実施例は第１・第２の実施例と組み合わせて用いることができる。また、パージ濃度検出ではパージによる空燃比の変化によりパージ濃度を求めているため成層燃焼時でもパージ濃度を算出することができる。
【００７５】
図１３に示すメインルーチンにしたがって説明する。まずステップ５０１乃至ステップ５０４の処理にて条件判定が行われる。ステップ５０１では、内燃機関の冷却水温が所定値以上であるか否かが判定される。冷却水温が所定値以下である場合は、本ルーチンを終了し、所定値以上である場合は、ステップ５０２へ進む。ステップ５０２では、空燃比制御において、リッチ燃焼での制御が要求されているか否かが判定される。リッチ燃焼での制御要求が無ければ本ルーチンを終了し、リッチ燃焼での制御要求があればステップ５０３へ進む。
【００７６】
ステップ５０３では、空燃比センサが活性状態にあるか否かが判定される。空燃比センサが活性状態になければ本ルーチンを終了し、活性状態であればステップ５０４へ進む。ステップ５０４では、燃料噴射弁２８などが正常か否かを判定する。正常でなければ、本ルーチンを終了し、正常であればステップ５０５へ進む。ステップ５０５では、燃焼方式が成層燃焼か否かが判定される。燃焼方式が成層燃焼ではなく、均質燃焼である場合はステップ５０７へ進み、均質燃焼の空燃比フィードバック制御を行い本ルーチンを終了する。一方、燃焼方式が成層燃焼である場合は、ステップ５０６へ進み、パージが実行されているか否かが判定される。パージが実行されていれば、ステップ５１０に進み、燃料噴射弁２８による燃料噴射量での空燃比フィードバック制御が行われる。
【００７７】
ここで、図１４に示されるサブルーチンを用いて噴射量による空燃比フィードバック制御を説明する。ステップ５１１にて目標空燃比と実空燃比との偏差が所定値以上か否か（｜目標Ａ／Ｆ−実Ａ／Ｆ｜≧所定値）が判定される。偏差が所定値以下であるときは、フィードバック制御を行わないとして本ルーチンを終了する。目標空燃比と実空燃比との偏差が所定値以上である場合は、ステップ５１２へ進む。ステップ５１２では、偏差に基づいて補正量が設定される。補正量の設定方法としては、図１６に示す目標空燃比と実空燃比との偏差に対する燃料噴射量の補正量のマップに基づいて設定される方法がある。また、このようなマップによらなくても偏差に基づく演算により設定しても良い。このようにして噴射量補正量αが設定されると、ステップ５１３へ進みフィードバック補正量として、補正量の前回値Ｃ（ｉ−１）にステップ５１２にて設定された噴射量補正量αを加えて、今回のフィードバック補正量としメインルーチンに戻り終了する。
【００７８】
一方、図１３のステップ５０６にてパージが実行されないと判定されるとステップ５２０にてスロットルによる空燃比フィードバック制御を実施する。図１５のサブルーチンに基づいて説明すると、まず、ステップ５２１にて目標空燃比と実空燃比との偏差が所定値以上か否か（｜目標Ａ／Ｆ−実Ａ／Ｆ｜≧所定値）が判定される。偏差が所定値以下であるときは、フィードバック制御を行わないとして本ルーチンを終了する。目標空燃比と実空燃比との偏差が所定値以上である場合は、ステップ５２２へ進む。ステップ５２２では、偏差に基づいて補正量が設定される。補正量の設定方法としては、図１７に示す目標空燃比と実空燃比との偏差に対するスロットル開度の補正量のマップに基づいて設定される方法がある。また、このようなマップによらなくても偏差に基づく演算により設定しても良い。このようにしてスロットル開度の補正量βが設定されると、ステップ５２３へ進みフィードバック補正量として、補正量の前回値D（ｉ−１）にステップ５１２にて設定された噴射量補正量βを加えて、今回のフィードバック補正量Ｄ（ｉ）としメインルーチンに戻り終了する。
【００７９】
次に、パージ濃度の学習制御を図１８に示すフローチャートにしたがって説明する。本ルーチンは図１３のメインルーチンとは別ルーチンで駆動され、ここで学習したパージ濃度は常に最新の学習値に更新される。第２の実施例と同様に、本実施例でもカウンタにより空燃比が安定するとパージ濃度を学習する構成となっている。ここでは、パージ濃度の学習が実行される条件とパージ濃度の学習方法について説明する。ステップ５５０では、パージが実行されているか否かが判定される。パージ実行されなければ、本ルーチンを終了し、パージが実行されていれば、ステップ５５１へ進む。ステップ５５１では、運転状態が加速もしくは減速中であるか否かが判定される。運転状態が加速もしくは減速中であれば、濃度学習の実行条件でないとして本ルーチンを終了する。運転状態が加速もしくは減速中でなければ、ステップ５５２にて、パージ率が所定値γより大きいか否かが判定されれる。パージ率が所定値γより小さいときは、パージ率による空燃比の変化が小さいために正確なパージ濃度学習ができないとして本ルーチンを終了する。一方、パージ率が所定値γより大きいときは、パージ濃度の学習ができるパージ率であるとして、ステップ５５３へ進む。ステップ５５３では、燃料噴射量の補正量が所定値ωよりも大きいか否かが判定される。燃料噴射量の補正量が所定値ωよりも小さければ正確なパージ濃度学習ができないとして本ルーチンを終了する。一方、燃料噴射量の補正量が所定値ωよりも大きければ、パージ濃度の学習値ＦＧＰＧ（ｉ）が次式にしたがって算出される。
【００８０】
【数６】
ＦＧＰＧ（ｉ）＝ＦＧＰＧ（ｉ−１）＋（１−噴射補正量）／（ＴＰＲＧ＊λ）・・（６）ＦＧＰＧ（ｉ−１）はパージ濃度の学習値の前回値を、噴射補正量は燃料噴射量の補正量を、ＴＰＲＧはパージ率を、λは理論空然比に対する空燃比を、それぞれ示す。このようにしてパージ濃度が学習されると、本ルーチンを終了する。
【００８１】
このようにして制御される濃度学習のタイムチャートを図１９に示す。図１９（ａ）のようにパージを導入するためにパージ率が制御される。パージが導入されると共に安定カウンタによるカウントが開始される。カウンタは所定値に達すると図１９（ｄ）のように燃料噴射量の補正を開始する。燃料噴射量の補正により図１９（ｃ）に示す如く空燃比λが目標空燃比へ復帰する。このように燃料噴射量の補正が終了し、空燃比λが図１９（ｂ）のように安定するとパージ濃度が学習され、図１９（ｅ）に示す如く濃度学習のフラグが立ち、濃度学習が終了する。
【００８２】
本実施例において、フィードバック制御手段は図１３のステップ５１０、ステップ５２０とステップ５０７に、目標空燃比設定手段と空燃比検出手段とは、図１４のステップ５５１と図１５のステップ５２１とに、スロットル制御手段は図１５のフローチャートに、パージ濃度算出手段は図１８のフローチャートに相当し、それぞれ機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の概略構成図。
【図２】本実施例の基本制御ブロック図。
【図３】燃料噴射量とエバポ量が一定のときに、均質燃焼、成層燃焼、それぞれのエバポ量を増加させたときのトルク変動を示した図。
【図４】第１の実施例のエバポ濃度検出を示すフローチャート。
【図５】第１の実施例のパージ率算出を示すフローチャート。
【図６】エンジン回転速度Ｎｅと要求トルクに応じて均質燃焼、成層燃焼を設定するマップ。
【図７】燃料噴射量を設定するメインルーチン。
【図８】従来技術のタイムチャート。
【図９】第１の実施例のタイムチャート。
【図１０】第２の実施例のパージ率算出を示すフローチャート。
【図１１】第３の実施例のパージ濃度を学習するフローチャート。
【図１２】第３の実施例のパージ濃度学習のタイムチャート。
【図１３】第３の実施例の空然比フィードバックを示すフローチャート。
【図１４】第３の実施例の噴射量による空燃比フィードバック制御を示すフローチャート。
【図１５】第３の実施例のスロットルによる空燃比フィードバック制御を示すフローチャート。
【図１６】第３の実施例の空燃比偏差に対する噴射量補正量を設定するマップ。
【図１７】第３の実施例の空燃比偏差に対するスロットル補正量を設定するマップ。
【図１８】第４の実施例のパージ濃度学習を示すフローチャート。
【図１９】第４の実施例のパージ濃度学習を示すタイムチャート。
【符号の簡単な説明】
１１…筒内噴射式エンジン（筒内噴射式内燃機関）、１２…吸気管、１４…ＤＣモータ、１５…スロットル弁、１６…ＥＣＵ、１７…スロットルセンサ、１８…アクセルペダル、１９…サージタンク、２４…スワール制御弁、２６…ステップモータ、２７…スワール制御弁センサ、２８…燃料噴射弁、、３７…排気管、３９…リーンＮＯｘ触媒、４０…ＥＧＲ配管、４１…ＥＧＲ弁、４２…アクセルセンサ、４３…燃料タンク、４４…キャニスタ、４５…パージ配管、４６…パージ弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporation purge control device for an internal combustion engine that adsorbs evaporated fuel generated in a fuel supply system such as a fuel tank and then purges the evaporated fuel together with air into an intake system such as an intake pipe passage.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A purge system that discharges evaporated fuel vapor to an intake pipe in a fuel tank is widely known. In this technique, a canister adsorbs fuel evaporated in a fuel tank, and discharges the fuel adsorbed to the canister through a purge pipe to an intake passage of an internal combustion engine. In this technique, the purge flow rate is controlled by adjusting the opening of the purge valve in order to adjust the amount of evaporated fuel discharged into the intake passage.
[0003]
The air-fuel ratio control using the purge flow rate control is controlled such that the fuel injection amount from the injector and the fuel amount by the purge are combined to obtain an optimal air-fuel ratio. In conventional engine control by intake pipe injection, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-112959, the purge concentration is detected in order to perform optimal air-fuel ratio control, and the detected purge concentration is discharged to the intake pipe. Calculate the amount of evaporated fuel. The fuel vapor amount thus determined is subtracted from the fuel injection amount of the injector to control the optimum air-fuel ratio.
[0004]
As a method for controlling a direct injection engine equipped with a purge system, a technique disclosed in Japanese Patent No. 2806224 is known. In the technique disclosed in this publication, when the purge is introduced when the engine load is smaller than the set load, the combustion method is controlled by homogeneous combustion. On the other hand, when purge is not introduced when the engine load is smaller than the set load, a combustion system in which fuel is injected during the compression stroke, that is, stratified combustion is employed.
[0005]
Further, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-259562, torque fluctuation is detected based on combustion stability, and the purge flow rate discharged to the intake manifold after the torque fluctuation occurs is controlled.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the control method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 04-112959 is applied at the time of stratified combustion of a direct injection engine, the ignition plug required for performing stratified combustion when the fuel injection amount by the injector is corrected to be reduced by introducing purge. Combustion becomes unstable due to the formation of surrounding air-fuel mixture. Since combustion around the spark plug becomes unstable and misfire occurs, drivability deteriorates. In the control method disclosed in Japanese Patent No. 2806224, purge is not performed during stratified combustion, and switching to homogeneous combustion is performed when purge control is performed. Therefore, the stratified combustion time is shortened, and improvement in fuel consumption cannot be expected. Further, in the control method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-259562, drivability is deteriorated due to torque fluctuation because the air-fuel ratio is controlled after torque fluctuation is detected. Furthermore, high-precision control cannot be performed due to the influence of the road surface and the like.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables purge introduction even during stratified combustion, and causes torque fluctuation even if the fuel injection amount by the fuel injection valve is corrected to be reduced by introducing purge during stratified combustion. An object of the present invention is to provide an evaporation purge control device for an internal combustion engine that prevents deterioration of drivability.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, when the fuel is directly injected into the fuel chamber by the fuel injection valve and the purge gas is introduced in the internal combustion engine capable of stratified combustion, the fuel amount from the fuel injection valve is corrected to decrease. In doing so, Along with the increase in the proportion of fuel amount by purge control among the fuel amount added by the fuel injection valve and the fuel amount by purge control, A guard is applied to the purge gas amount that does not disturb the formation of the air-fuel mixture around the spark plug and does not cause torque fluctuation.
[0009]
As a result, before the torque change due to the fuel injection amount being corrected to decrease by introducing the purge, Based on purge rate Since guarding can be performed, occurrence of torque fluctuation can be prevented, and deterioration of drivability can be prevented. Further, since purge control that does not cause a torque change even in stratified combustion can be performed, it is not possible to switch from stratified combustion to homogeneous combustion, so that fuel efficiency can be improved.
[0010]
According to the second aspect of the invention, in the evaporation purge control device for the internal combustion engine according to the first aspect, when a change in the operating state is detected, the purge gas amount becomes a purge correction amount set by the purge guard means. The purge amount is controlled by the purge control means.
[0011]
Thereby, for example, even if the target purge rate set for each change in the operating state and the purge correction amount set by the purge guard means change, the purge control means controls the purge gas amount until it reaches the purge correction amount. Therefore, the purge correction amount can be quickly followed without causing torque fluctuation due to a sudden change in the air-fuel ratio every time the operating region changes, and optimal control can be performed.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the evaporation purge control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the purge control means limits the purge rate based on the relationship between the load of the internal combustion engine and the purge concentration. .
[0013]
When purge control is performed at a large purge rate when the purge concentration is low, the evaporated fuel is not adsorbed by the canister and is purged into the intake pipe. Since the amount of evaporative gas generated is not constant, the amount of fuel is not stabilized by purging that is not adsorbed by the canister, resulting in torque fluctuations. However, even if the evaporated fuel is unstable, in the invention of claim 3, the purge rate is limited, so that the evaporated fuel is stably adsorbed to the canister. Since the evaporated fuel is adsorbed to the canister, a stable purge can be performed, so that torque fluctuation can be prevented.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the evaporation purge control device according to the third aspect, the purge concentration is determined by the air-fuel ratio λ0 when the purge is not introduced and the air-fuel ratio when the purge is introduced and when the fuel injection amount correction is not performed. Based on the relationship represented by purge concentration = (1−λ1 / λ0) / TPRG / λ1, based on λ1 and the purge rate TPRG when there is no correction.
[0015]
Thus, even during open control, the purge concentration can be detected only by the air-fuel ratio change due to the purge, regardless of the air-fuel ratio correction coefficient. Further, for example, even if a purge of 0.5% or more is introduced, the influence on the engine performance is small, and the purge concentration can be detected without affecting the catalyst purification performance.
[0016]
According to a fifth aspect of the invention, in the evaporation purge control device for an internal combustion engine according to the second to third aspects, during stratified combustion of the internal combustion engine, the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio are feedback-controlled by the fuel amount. When the purge is introduced, the purge concentration is learned based on the control amount obtained from the feedback control amount.
[0017]
As a result, the purge concentration can be detected with high accuracy even during open control, so that optimum purge control can be performed.
[0018]
According to the sixth aspect of the present invention, in the evaporation purge control device for the internal combustion engine according to the third to fifth aspects, when the air-fuel ratio is feedback-controlled to the target air-fuel ratio during stratified combustion, the feedback control is performed by the throttle control means. When the purge is introduced, air-fuel ratio feedback control at the throttle valve is prohibited.
[0019]
During stratified combustion, if the fuel injection amount is made constant, the torque becomes constant regardless of the intake air amount. That is, since the torque is constant, the air-fuel ratio can be controlled only by controlling the throttle valve. Furthermore, when purge is introduced, torque fluctuation is likely to occur in the throttle valve control, so air-fuel ratio control with the throttle valve is prohibited.
[0020]
[Embodiment]
<First embodiment>
The 1st Example which is embodiment of this invention is shown.
[0021]
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 of the direct injection engine 11, and a throttle valve 15 whose opening degree is adjusted by a DC motor 14 (throttle control means) is provided downstream of the air cleaner 13. Is provided. The DC motor 14 is driven based on an output signal from an engine electronic control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 16, whereby the opening degree (throttle opening degree) of the throttle valve 15 is controlled. Accordingly, the intake air amount to each cylinder is adjusted. A throttle sensor 17 for detecting the throttle opening is provided in the vicinity of the throttle valve 15.
[0022]
A surge tank 19 is provided downstream of the throttle valve 15, and an intake manifold 20 that introduces air into each cylinder of the engine 11 is connected to the surge tank 19. In the intake manifold 20 of each cylinder, a first intake path 21 and a second intake path 22 are respectively connected to two ports 23 formed in each cylinder of the engine 11.
[0023]
A swirl control valve 24 is provided in the second intake passage 22 of each cylinder. The swirl control valve 24 of each cylinder is connected to a step motor 26 via a common shaft 25. The step motor 26 is driven based on an output signal from the ECU 16 to control the opening degree of the swirl control valve 24, and the swirl flow intensity in each cylinder is adjusted according to the opening degree. A swirl control valve sensor 27 that detects the opening degree of the swirl control valve 24 is attached to the step motor 26.
[0024]
A fuel injection valve 28 for directly injecting fuel into the combustion chamber is attached to the upper part of each cylinder of the engine 11. The fuel sent from the fuel tank 43 to the fuel delivery pipe 30 through the fuel pipe 29 is directly injected into the cylinder from the fuel injection valve 28 of each cylinder, and is mixed with the intake air introduced from the intake port 23 to be mixed. Form.
[0025]
Furthermore, a spark plug (not shown) is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by spark discharge of each spark plug. The cylinder discrimination sensor 32 generates an output pulse when a specific cylinder (for example, the first cylinder) reaches the intake top dead center, and the crank angle sensor 33 has a crank angle of the engine 11 (for example, 30). ° C A) An output pulse is generated every rotation. With these output pulses, the crank angle and the engine rotational speed Ne are detected, and cylinder discrimination is performed.
[0026]
On the other hand, the exhaust discharged from each exhaust port 35 of the engine 11 merges into one exhaust pipe 37 via the exhaust manifold 36. In the exhaust pipe 37, a three-way catalyst 38 for purifying exhaust gas in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and a NOx occlusion type lean NOx catalyst 39 are arranged in series. The lean NOx catalyst 39 occludes NOx in the exhaust during lean operation where the oxygen concentration in the exhaust is high, and stores the NOx occluded when the air-fuel ratio is switched to rich and the oxygen concentration in the exhaust decreases. Reduce and purify and release.
[0027]
Further, an EGR pipe 40 that recirculates part of the exhaust gas to the intake system is connected between the upstream side of the three-way catalyst 38 in the exhaust pipe 37 and the surge tank 19, and in the middle of the EGR pipe 40, An EGR valve 41 is provided. The opening degree of the EGR valve 41 is controlled based on the output signal from the ECU 16, and the EGR amount is adjusted according to the opening degree. The accelerator pedal 18 is provided with an accelerator sensor 42 that detects the accelerator opening.
[0028]
Further, a purge pipe 45 for purging (releasing) the adsorbed fuel evaporative gas to the intake system is connected between the canister 44 for adsorbing the evaporative gas in the fuel tank 43 and the intake pipe 12. A purge valve 46 that adjusts the amount of fuel evaporative gas (purge amount) purged into the intake system according to the opening degree is provided in the middle of the purge pipe 45.
[0029]
Output signals from the various sensors described above are input to the ECU 16. The ECU 16 is mainly composed of a microcomputer, and in accordance with a control program stored in a built-in ROM (storage medium), based on various sensor outputs, the aforementioned DC motor 14, step motor 26, fuel injection valve 28, ignition The operation of the plug, the EGR valve 41, and the purge valve 46 is controlled.
[0030]
During operation of the engine 11, the ECU 16 switches the combustion system between stratified combustion and homogeneous combustion in response to a combustion system switching request. In the stratified combustion, a small amount of fuel is injected in the compression stroke and is partially disposed around the spark plug. By forming a rich mixture, the lean mixture is burned. Further, in the homogeneous combustion, the fuel injection amount is increased so as to be near or slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the fuel is injected in the intake stroke, whereby the homogeneous mixture is burned.
[0031]
Below, the control which ECU16 performs is demonstrated using FIG. 2 thru | or FIG.
[0032]
In this embodiment, the purge gas amount from the canister 44 is set to a purge gas amount that does not cause a torque fluctuation, and is reflected in the fuel injection performed by the fuel injection valve 28 to realize the optimal air-fuel ratio control. FIG. 2 is a basic control block diagram of this embodiment. First, the required torque according to the driving state is calculated by the required torque setting unit 51 from the accelerator opening and the engine rotational speed Ne. The combustion mode selection unit 52 selects a combustion method for the internal combustion engine according to the required torque. There are two types of combustion systems: stratified combustion in which an air-fuel mixture is formed only around the spark plug and combustion is performed in a lean region, and homogeneous combustion in which fuel is uniformly charged into a cylinder chamber and combusted. Here, when the combustion method is selected, control of the internal combustion engine such as fuel injection amount, injection timing, ignition timing, valve timing, throttle opening, EGR valve opening, etc. based on the selected combustion method. Necessary parameters are set in each operation parameter setting unit 53.
[0033]
On the other hand, the limit evaporation rate setting unit 57 sets a limit evaporation rate according to the operating state. The evaporation rate is a weight percent concentration of the fuel injection amount from the fuel injection valve 18 and the fuel amount from the purge valve 46, and the limit evaporation rate referred to here is for performing stable stratified combustion in which torque fluctuation does not occur. It is a limit value.
[0034]
A method for setting the limit evaporation rate will be described with reference to FIG. 3 showing the influence on the torque at the time of introducing the purge. FIG. 3 shows changes in torque when the ratio of purge is increased when the fuel injection amount by the fuel injection valve 18 and the evaporation amount by purge (fuel amount by purge) are constant. In homogeneous combustion, the torque does not change even if the evaporation amount is increased in order to uniformly fill the cylinder with fuel. However, if the fuel injection amount is corrected to be reduced by increasing the purge rate, the stratified charge combustion that forms a thin air-fuel mixture only around the plug cannot form the air-fuel mixture necessary for combustion. In addition, torque fluctuation is caused by the fuel discharged by the purge without being combusted. Therefore, in stratified combustion, a limit value at which the amount of evaporation due to purge does not cause torque fluctuation or combustion instability is set as the limit evaporation rate.
[0035]
When the limit evaporation rate is set in this way, the purge correction setting unit 56 sets a correction coefficient necessary for purging. The various correction coefficient setting unit 54 performs various corrections such as air-fuel ratio correction and temperature correction based on the operation parameter setting unit 53, the limit evaporation rate setting unit 57, and the purge correction setting unit 56. The output stage 55 outputs various parameters corrected as described above.
[0036]
On the other hand, the limit evaporation rate set by the limit evaporation rate setting unit 57 is divided by the purge concentration detected by the purge concentration detection unit 58. The divided value is an upper limit guard for the purge rate. The purge rate correction unit 59 calculates the purge rate according to the operating state, and if the calculated purge rate does not exceed the upper limit guard, the purge rate calculated here is input to the output unit 60 for the purge valve. When the purge rate exceeds the upper limit guard, the purge rate input to the output unit 60 to the purge valve 46 is set and transferred to the upper limit guard. In the output section 60 to the purge valve 46, the purge valve opening is adjusted so as to achieve the purge rate set as described above.
[0037]
The purge control performed in such a control block will be described in detail using a flowchart. First, FIG. 4 shows a routine for detecting the evaporation concentration (= purge concentration) performed to calculate the purge concentration. FIG. 4 is a base routine of the ECU 16 and is executed every about 4 msec. First, in step 100, it is determined whether or not the key switch is turned on. In the processing from step 115 to step 117, the evaporated fuel is adsorbed to the canister 44 even when the engine is stopped. This is because an error occurs if the previously detected evaporation concentration is used. It is. If the key switch is turned on, the process proceeds to steps 115, 116, and 117, where the evaporation concentration FGPG and the evaporation concentration average value FGPGAV are initialized to 1.0, and the initial concentration detection flag XNFFGPG is initialized to 0. FPGPG and FGPGAV being 1.0 means that the evaporation concentration is 0 (no fuel gas is adsorbed at all). Initially, it is assumed that the adsorption amount = 0. XNFPGPG = 0 means that the evaporation concentration has not been detected yet.
[0038]
After the key switch is turned on, it is first determined in step 101 whether or not the purge control is started, that is, whether or not the purge execution flag XPRG is 1. When XPRG = 1 (after purge control is started), the process proceeds to step 102, and when XPRG = 0 (before purge control is started), the concentration detection process is terminated. This is because the evaporation concentration cannot be detected before the purge is started.
[0039]
In step 102, it is determined whether acceleration / deceleration is in progress. Here, the determination of whether or not acceleration / deceleration is being performed may be performed by a generally well-known method by detecting an idle switch, a change in throttle valve opening, a change in intake pressure, a vehicle speed, and the like. If it is determined in step 102 that acceleration / deceleration is being performed, the processing is terminated as it is. This is because the correct concentration cannot be detected because the operating state is in a transient state during acceleration / deceleration.
[0040]
On the other hand, if it is determined in step 102 that acceleration / deceleration is not in progress, the routine proceeds to step 103, where it is determined whether or not the initial concentration detection end flag XNFFGPG is 1, and if it is 1, the routine proceeds to the next step 104. The process proceeds to step 105. Since the density detection is not completed at first, the process skips step 104 and proceeds to step 105.
[0041]
In step 105, it is determined whether or not FAFAV has a deviation of a predetermined value (ω%) or more with respect to the reference value 1. This is because the evaporation concentration cannot be correctly detected unless the air-fuel ratio is shifted by purging. That is, the predetermined value = ω% means a range of variation. FAFAV is an average value of the air-fuel ratio correction coefficient FAF. Since the air-fuel ratio correction coefficient FAF is a correction coefficient for correcting a deviation from the target air-fuel ratio, it is an influence of the purge that the air-fuel ratio correction coefficient FAF deviates from the reference value 1 when purge is introduced. Therefore, when purge is introduced, the purge concentration can be calculated based on the average FAF value of FAF.
[0042]
If the deviation is not equal to or greater than the predetermined value, the process is terminated as it is. If the deviation is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to the next step 108 to detect the evaporation concentration. In step 108, the deviation (FAFAV-1) divided by the purge rate TPRG is added to the previous evaporation concentration FGPG to obtain the current evaporation concentration FGPG. Therefore, the value of the evaporation concentration FGPG in this embodiment is set to 1 when the evaporation concentration in the discharge passage 15 is 0 (air is 100%), and is set to a value smaller than 1 as the evaporation concentration in the discharge passage 15 is increased. Is. Here, in step 108, FAFAV and 1 may be exchanged, and the evaporation concentration may be determined so that the evaporation concentration is set to a value larger than the value 1 of the evaporation concentration FGPG as the evaporation concentration increases.
[0043]
Then, in the next step 109, it is determined whether or not the initial concentration detection end flag XNFPGPG is 1. If it is not 1, the process proceeds to the next step 110. If it is 1, the process bypasses steps 110 and 111 and proceeds to step 112. In step 110, it is determined whether or not the evaporation concentration is stable based on whether or not the state in which the change between the previous detection value and the current detection value of the evaporation concentration FGPG is equal to or less than a predetermined value (θ%) continues three times or more. When the evaporation concentration is stabilized, the process proceeds to the next step 111, the initial concentration detection end flag XNFPGPG is set to 1, and then the process proceeds to the next step 112. If it is determined at step 110 that the evaporation concentration is not stable, step 111 is bypassed and the routine proceeds to step 112. In this step 112, in order to average the current evaporation concentration FGPG, a predetermined smoothing calculation (for example, 1/64 smoothing calculation) is executed to obtain an average evaporation concentration value FGPGAV.
[0044]
After the initial concentration detection is completed (Yes in Step 110), Step 103 is always determined as YES, and Step 104 is executed. When the purge rate TPRG is equal to or less than a predetermined value (β%), the process is performed as it is. The process proceeds to the next step 105 only when TPRG> β%. This is because when the purge rate TPRG is small, that is, when the purge solenoid valve 16 is on the low flow rate side, the opening degree cannot be accurately controlled, so that accurate evaporation concentration detection cannot be performed. This is because the evaporation concentration detection is executed only under conditions that can be detected with high accuracy in other cases, and a value with as little error as possible is given.
[0045]
Next, the purge rate setting routine will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, at step 200, the combustion method of the internal combustion engine is determined. The combustion method may be determined by a map based on the engine speed Ne and the required torque set as shown in FIG. 6, for example. In this way, the combustion method is selected based on the required torque and the engine rotational speed Ne. When the selected combustion method is homogeneous combustion, the routine proceeds to step 212 in order to calculate the purge rate for homogeneous combustion. In step 212, the purge rate at the time of homogeneous combustion is calculated by a conventionally known technique, and this routine is terminated. On the other hand, if it is determined at step 200 that the combustion is stratified combustion, the routine proceeds to step 201.
[0046]
In step 201, the required torque and the engine speed Ne are called. Then, the routine proceeds to step 202, where a purge rate limit value (limit evaporation rate tvp (i)) corresponding to the required torque and the engine speed Ne is obtained. The limit evaporation rate may be obtained from a map based on the required torque and the engine rotational speed Ne, or may be obtained by calculation. In step 203, the learning value of the evaporation concentration is called. The learning value of the evaporation concentration is FGPGAV calculated by the evaporation concentration detection routine of FIG. In step 204, the limit evaporation rate set in step 202 is divided by the concentration learning value (FGPGAV) to calculate the limit purge rate tptg.
[0047]
In this way, by applying a guard at a purge rate that does not affect the purge in stratified combustion, purge control is performed without causing torque fluctuations due to turbulence of the air-fuel mixture around the spark plug. Next, in the processing after step 205, the amount of purge is gradually increased to the limit fuel correction amount (limit purge rate calculated based on the limit evaporation concentration) to prevent torque shock at the time of introducing the purge. ing. Such control will be described based on the processing from step 205 onward.
[0048]
In step 205, a change in the operation region is determined. If it is determined in step 205 that the operating region has changed, the current limit evaporation rate tvp (i) is compared with the previous limit evaporation rate tvp (i-1). If the current limit evaporation rate tvp (i) is larger than the previous evaporation rate tvp (i-1), the current purge rate TPRG (i) is set to the previous purge rate TPRG (i-1) in step 210. ) And set this value as the initial value. If the previous limit evaporation amount tvp (i-1) is larger than the current limit evaporation amount tvp (i) in step 209, the previous purge rate TPRG (i-1) is set to a predetermined value in step 211. The value divided by the value C (for example, 2) is set as the initial value after the change of the operation region, and this routine is finished.
[0049]
On the other hand, if the operation region has not changed in step 206, the process proceeds to step 206. In step 206, the current evaporation rate and the limit evaporation rate tvp (i) are compared. The current evaporation rate is calculated from the purge rate and the purge concentration. If the limit evaporation rate is larger than the current evaporation rate, the process proceeds to step 207. In step 207, a value obtained by adding a predetermined value α to the previous purge rate TPRG (i−1) is set as the current purge rate TPRG (i). In this way, by adding the predetermined value α, the limit evaporation rate tvp (i) is made to follow step by step. The limit evaporation rate tvp (i) may be set by setting the limit evaporation rate at the time of introducing the purge and setting the value as the target purge rate TPRG (i), or stepwise as in this embodiment. The purge rate TPRG (i) may be changed to follow the limit evaporation rate.
[0050]
When the control is performed as in the present embodiment, the target purge rate TPRG (i) is made to follow the limit purge rate calculated based on the limit evaporation rate tvp (i) in a stepwise manner. Torque shock due to change can be prevented. If the current evaporation rate exceeds the limit evaporation rate tvp (i) at step 206, the routine proceeds to step 208, where the target purge rate TPRG (i) is set to the previous purge rate TPRG (i-1). This routine is then terminated. In this way, even if the operating region changes, the purge rate is not immediately set to the target purge rate or the limit purge rate, so that a sudden shock change does not occur and a torque shock due to a sudden change in torque is prevented. ing.
[0051]
Next, a main routine for setting the fuel injection amount injected by the fuel injection valve 28 and the purge correction coefficient in consideration of the purge rate will be described with reference to FIG. First, based on the data stored as a map in the ROM in the ECU 16 in step 10, the basic injection amount Tp is obtained from the engine speed Ne and load (for example, intake air amount Q). Various correction coefficients (cooling water temperature correction, post-startup correction, intake air temperature correction, etc.) are calculated. In step 30, a purge correction coefficient FPG is obtained by multiplying the evaporation concentration average value FGPGAV by the target purge rate TPRG. This purge correction coefficient FPG means the amount of fuel supplied by the purge rate control process, and represents the amount of fuel that should be corrected to decrease from the basic fuel injection amount Tp. In the next step 40, a correction coefficient is obtained from the air-fuel ratio feedback value FAF, the purge correction coefficient FPG, and the air-fuel ratio learning value KGj by the following equation, and this is multiplied by the basic fuel injection amount Tp to obtain the fuel injection amount TAU ( = Tp * {1+ (FAF-1) + (KGj-1) + FPG}). Note that KGj is provided for each engine operating region.
[0052]
Next, the time chart of this embodiment controlled in this way will be described in comparison with the prior art. FIG. 8 is a time chart when the conventional purge control is executed. When the purge execution flag XPRG shown in FIG. 8A becomes 1, purge is executed. In response to this, the required purge rate is calculated and follows the required purge rate stepwise as shown in FIG. FIG. 8C is a diagram showing the fuel injection amount by the fuel injection valve 28. The fuel injection amount by the fuel injection valve 28 is controlled so that the purge fuel amount by the purge is corrected to decrease. If the fuel injection amount by the fuel injection valve 28 is corrected to be reduced, a sufficient fuel amount for stratified combustion cannot be secured, and the stratification of the air-fuel mixture is disturbed, resulting in a torque reduction as shown in FIG. (Fluctuation) will occur. The purge rate at which this torque reduction (fluctuation) occurs corresponds to point A in FIG. 8B, and the fuel injection amount by the fuel injection valve 28 corresponds to point B in FIG. 8C.
[0053]
In this embodiment, the control shown in FIG. 9 is used to prevent such torque reduction. FIG. 9A shows the purge start flag XPRG as in FIG. When the purge execution flag XPRG becomes 1, purge execution is permitted, and in response to this, the purge rate is calculated. At the same time, a limit evaporation rate at which torque fluctuation does not occur due to stratified combustion is calculated, and a purge rate guard value based on this limit evaporation rate is calculated. If the purge rate exceeds the limit evaporation rate after the purge is started, the fuel injection amount is fixed to the limit evaporation rate guard value as shown in FIG. 9B. FIG. 9C is a time chart showing the fuel injection amount by the fuel injection valve 28. The purge rate increases step by step and follows the limit evaporation rate. Since the purge rate is guarded at the limit evaporation rate, the fuel injection amount necessary for stratified combustion is ensured even if the fuel injection amount is corrected to decrease. As a result, the fuel injection amount is also guarded.
[0054]
Thus, by setting the guard to the purge rate at which torque fluctuation does not occur, it is possible to prevent torque down (fluctuation) from occurring as shown in FIG.
[0055]
In this embodiment, the evaporated fuel adsorbing means is in the canister 44 in FIG. 1, the purge means is in the purge pipe 45 in FIG. 1, the purge control means is in the flowchart in FIG. 5, and the purge guard means is in step 202 in FIG. The operating state detecting means corresponds to step 205 in FIG. 5, and the purge concentration calculating means corresponds to the flowchart in FIG. 4 and functions.
[0056]
<Second embodiment>
If the purge valve 46 is fully opened when the purge concentration is low, the evaporated gas from the fuel tank 43 is not adsorbed by the canister 44 but is directly discharged to the intake pipe through the purge valve. When the evaporated gas from the fuel tank 43 is unstable, the purge gas released to the intake pipe becomes unstable, so that a desired air-fuel ratio cannot be realized and torque fluctuation is caused. Therefore, in this embodiment, torque fluctuation is prevented by limiting the purge rate when the purge concentration is low. Details will be described with reference to the flowchart of FIG. The same steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0057]
First, in the processing from step 200 to step 204, the limit evaporation rate and the purge rate are calculated as in the first embodiment. In step 300, the relationship between the purge concentration and the predetermined concentration α is determined. If the purge concentration is larger than the predetermined value α, the process proceeds to step 304. If the purge concentration is smaller than the predetermined value α, the process proceeds to step 301. In step 301, for example, a purge rate guard value (prglmt) is set based on a purge rate guard map determined by the torque and the rotational speed Ne, and the process proceeds to step 302.
[0058]
In step 302, it is determined whether the purge rate TPRG (i) is greater than the purge guard value trglmt. If the purge rate TPRG (i) is large, the routine proceeds to step 303, the purge rate TPRG (i) is fixed to the purge guard value prglmt, and this routine is terminated. When the purge concentration in step 300 is greater than the predetermined value α and the purge guard value in step 302 is greater than the purge rate, the routine proceeds to step 304, where the purge rate TPRG (i) is set to the previous purge rate TPRG (i−1). ) To finish this routine.
[0059]
As described above, in this embodiment, when the purge concentration is low, the change in torque is prevented by guarding the purge rate.
[0060]
In this embodiment, the purge control means corresponds to the flowchart of FIG. 10, and the purge guard means corresponds to step 301 of FIG.
[0061]
<Third embodiment>
In this embodiment, a purge concentration learning method performed in place of the purge concentration detection of the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. In particular, in the control performed by stratified combustion, open control may be performed without performing feedback control. Therefore, as shown in this embodiment, the purge concentration is obtained from the change in the air-fuel ratio by the purge, and the purge is performed even during stratified combustion. The concentration can be detected.
[0062]
First, in step 400, it is determined whether the purge concentration is in a condition that can be detected. As an execution condition of the purge concentration learning, for example, the purge rate is 0.5% or more (a purge rate that can detect a change in the air-fuel ratio due to a change in the purge rate). If the condition is not satisfied, this routine is terminated. If the condition is satisfied, the process proceeds to step 401. In step 401, it is determined whether or not a purge introduction flag indicating whether or not purge is introduced is “1”. If the purge is not introduced, the reference air-fuel ratio λ0 when the purge is not introduced is stored in the memory in step 402, and the process proceeds to step 403. In step 403, in response to the value of λ0 being stored in the memory, the purge valve is opened to start purging. In step 404, a stability counter that counts that the purge is stable is set to 0, and this routine ends.
[0063]
In step 405, it is determined whether or not the stability counter is greater than a predetermined value β. The stability counter ensures a delay time for introducing purge gas and a time for stabilizing the air-fuel ratio by introducing purge. Here, if the stability counter is smaller than the predetermined value β, the routine proceeds to step 418, where the stability counter is counted up and this routine is terminated. If the stability counter is larger than the predetermined value β, the process proceeds to step 406. In step 406, the stable air-fuel ratio λ1 after the purge is introduced is stored in the memory, and the process proceeds to step 407. In step 407, the purge rate TPRG is loaded, and the process proceeds to step 408.
[0064]
In step 408, the purge concentration tfpg (i) is calculated from the air-fuel ratio λ0 stored in step 402, the air-fuel ratio λ1 stored in step 406, and the purge rate TPRG called in step 407. The calculation method follows the following formula (1).
[0065]
[Expression 1]
Purge concentration tfpg (i) = (1−λ1 / λ0) / TPRG / λ1 (1)
(1-λ1 / λ0) in the equation (1) is calculated from an air-fuel ratio shift (ΔAF) due to purge introduction.
[0066]
[Expression 2]
ΔAF = (AF0−AF1) = A0 / F0−A0 / (F0 + Fe) (2)
[0067]
[Equation 3]
= [A0 / (F0 + Fe)] * Fe / F0 = AF1 * Fe / F0 (3)
In equations (2) and (3), AF0 is the air-fuel ratio before purge is introduced, AF1 is the air-fuel ratio when purge is introduced, A0 is the amount of intake air, and F0 is fuel by the fuel injection valve 28. The injection amount is indicated by Fe, and the fuel amount by purge is indicated.
In the equation (2), an approximation of Ae (air amount by purging) << A0 is used. In the formulas (2) and (3), the following results are obtained from the obtained results.
[0068]
[Expression 4]
Fe / F0 = ΔAF / AF1 = (AF0−AF1) / AF0 (4)
[0069]
[Equation 5]
= (1-AF1 / AF0) (5)
In this way, the purge concentration can be calculated from the air-fuel ratio shift (ΔAF) due to the purge introduction and the purge rate as shown in equation (1). When the purge concentration is calculated, the process proceeds to step 409.
[0070]
In step 409, in order to check the upper limit of the purge rate, it is determined whether or not the calculated purge concentration tfpg (i) is greater than a predetermined value A1. If the purge concentration is greater than the predetermined value A1, the process proceeds to step 410, the predetermined value A1 is input to the purge concentration tfpg (i), and the process proceeds to step 417. If the purge concentration tfpg (i) is smaller than the predetermined value A1, the process proceeds to step 411 to check the lower limit of the purge concentration tfpg (i). If the purge concentration tfpg (i) is smaller than the predetermined value A2 in step 411, the process proceeds to step 412 where the purge concentration tfpg (i) is updated to the predetermined value A2 and this routine is terminated. On the other hand, if the purge concentration tfpg (i) is larger than the predetermined value A2, the process proceeds to step 413.
[0071]
In step 413, it is determined whether or not the purge concentration tfpg (i) is larger than fpg (i-1) + B1 in order to guard the update amount of the purge concentration from the previous value tfpg (i-1). If the purge concentration tfpg (i) is larger than fpg (i-1) + B1, the process proceeds to step 414, pg (i-1) + B1 is input to the purge concentration tfpg (i), and the process proceeds to step 417. On the other hand, if the purge concentration tfpg (i) is smaller than fpg (i−1) + B1, the process proceeds to step 415. In step 415, it is determined whether or not the purge concentration tfpg (i) is larger than fpg (i-1) -B2. If the purge concentration tfpg (i) is smaller than fpg (i-1) -B2, the process proceeds to step 416, and fpg (i-1) -B2 is input to the purge concentration tfpg (i), and the process proceeds to step 417. On the other hand, if the purge concentration tfpg (i) is larger than fpg (i-1) -B2, the routine proceeds to step 417, where tfpg (i) is input as the purge concentration learning value fpg (i), and this routine is terminated.
[0072]
FIG. 12 shows a purge concentration learning time chart calculated in this manner. As shown in FIG. 12A, a purge is introduced so that a change in the air-fuel ratio is detected because the purge concentration is learned. Since the learning value of the purge concentration is calculated based on the air-fuel ratio λ0 before the purge is introduced and the air-fuel ratio λ1 after the purge is introduced, as shown in FIG. The air-fuel ratio λ1 is detected. When detecting the air-fuel ratios λ0 and λ1, the stability counter is counted up as shown in FIG. This counter counts until the air-fuel ratio is stabilized after the purge is introduced. When the counter exceeds a predetermined value, the air-fuel ratio λ1 after the purge is introduced is detected. When the air-fuel ratio λ0 and the air-fuel ratio λ1 are respectively detected, the purge concentration learning value is calculated as shown in FIG. 12 (d) based on the equation shown in equation (1).
[0073]
In this embodiment, the purge concentration detecting means corresponds to the flowchart of FIG. 11 and functions.
[0074]
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, control for switching between air-fuel ratio feedback control using the throttle (intake air amount) or fuel injection amount depending on whether purge is executed will be described. The present embodiment can be used in combination with the first and second embodiments. Further, in the purge concentration detection, the purge concentration can be calculated even during stratified combustion because the purge concentration is obtained from the change of the air-fuel ratio due to the purge.
[0075]
A description will be given according to the main routine shown in FIG. First, a condition determination is performed in the processing from step 501 to step 504. In step 501, it is determined whether or not the cooling water temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined value. If the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined value, the present routine is terminated. In step 502, it is determined whether or not rich combustion control is required in the air-fuel ratio control. If there is no control request for rich combustion, this routine is terminated. If there is a control request for rich combustion, the routine proceeds to step 503.
[0076]
In step 503, it is determined whether the air-fuel ratio sensor is in an active state. If the air-fuel ratio sensor is not in the active state, this routine is terminated, and if it is in the active state, the routine proceeds to step 504. In step 504, it is determined whether or not the fuel injection valve 28 is normal. If not normal, this routine is terminated. If normal, the process proceeds to step 505. In step 505, it is determined whether or not the combustion method is stratified combustion. If the combustion method is not stratified combustion but homogeneous combustion, the routine proceeds to step 507, where air-fuel ratio feedback control of homogeneous combustion is performed, and this routine is terminated. On the other hand, if the combustion method is stratified combustion, the routine proceeds to step 506, where it is determined whether or not purge is being performed. If purging has been executed, the routine proceeds to step 510, where air-fuel ratio feedback control with the fuel injection amount by the fuel injection valve 28 is performed.
[0077]
Here, the air-fuel ratio feedback control based on the injection amount will be described using the subroutine shown in FIG. In step 511, it is determined whether or not the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is equal to or greater than a predetermined value (| target A / F−actual A / F | ≧ predetermined value). If the deviation is less than or equal to the predetermined value, the routine is terminated without performing feedback control. If the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is greater than or equal to a predetermined value, the process proceeds to step 512. In step 512, a correction amount is set based on the deviation. As a method of setting the correction amount, there is a method of setting based on a map of the correction amount of the fuel injection amount with respect to the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio shown in FIG. In addition, the map may be set by calculation based on the deviation without using such a map. When the injection amount correction amount α is set in this way, the process proceeds to step 513, and the injection amount correction amount α set in step 512 is added to the previous correction value C (i−1) as the feedback correction amount. The current feedback correction amount is then returned to the main routine and the process is terminated.
[0078]
On the other hand, if it is determined in step 506 in FIG. 13 that the purge is not executed, air-fuel ratio feedback control by the throttle is performed in step 520. Referring to the subroutine of FIG. 15, first, at step 521, whether or not the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is greater than or equal to a predetermined value (| target A / F−actual A / F | ≧ predetermined value). Determined. If the deviation is less than or equal to the predetermined value, the routine is terminated without performing feedback control. If the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is greater than or equal to a predetermined value, the process proceeds to step 522. In step 522, a correction amount is set based on the deviation. As a method of setting the correction amount, there is a method of setting based on a map of the correction amount of the throttle opening with respect to the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio shown in FIG. In addition, the map may be set by calculation based on the deviation without using such a map. When the throttle opening correction amount β is set in this way, the routine proceeds to step 523, and the injection amount correction amount β set at step 512 to the previous correction value D (i−1) as the feedback correction amount. To the current feedback correction amount D (i), the process returns to the main routine and ends.
[0079]
Next, purge concentration learning control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This routine is driven by a routine different from the main routine of FIG. 13, and the purge concentration learned here is always updated to the latest learned value. Similar to the second embodiment, this embodiment is configured to learn the purge concentration when the air-fuel ratio is stabilized by the counter. Here, the conditions under which purge concentration learning is executed and the purge concentration learning method will be described. In step 550, it is determined whether a purge is being performed. If the purge is not executed, this routine is terminated. If the purge is executed, the process proceeds to step 551. In step 551, it is determined whether or not the driving state is accelerating or decelerating. If the driving state is accelerating or decelerating, this routine is terminated because it is not the concentration learning execution condition. If the operating state is not accelerating or decelerating, it is determined in step 552 whether the purge rate is greater than a predetermined value γ. When the purge rate is smaller than the predetermined value γ, since the change in the air-fuel ratio due to the purge rate is small, this routine is terminated because accurate purge concentration learning cannot be performed. On the other hand, when the purge rate is larger than the predetermined value γ, the purge rate is such that the purge concentration can be learned, and the process proceeds to step 553. In step 553, it is determined whether the correction amount of the fuel injection amount is larger than a predetermined value ω. If the correction amount of the fuel injection amount is smaller than the predetermined value ω, this routine is terminated because it is impossible to accurately learn the purge concentration. On the other hand, if the fuel injection amount correction amount is larger than the predetermined value ω, the purge concentration learning value FGPG (i) is calculated according to the following equation.
[0080]
[Formula 6]
FGPG (i) = FGPG (i−1) + (1−injection correction amount) / (TPRG * λ) (6) FGPG (i−1) is the previous value of the purge concentration learning value, and the injection correction amount. Indicates the correction amount of the fuel injection amount, TPRG indicates the purge rate, and λ indicates the air-fuel ratio with respect to the stoichiometric ratio. When the purge concentration is learned in this way, this routine is terminated.
[0081]
FIG. 19 shows a time chart of density learning controlled in this way. As shown in FIG. 19A, the purge rate is controlled to introduce the purge. As soon as purge is introduced, counting by the stability counter is started. When the counter reaches a predetermined value, correction of the fuel injection amount is started as shown in FIG. By correcting the fuel injection amount, the air-fuel ratio λ returns to the target air-fuel ratio as shown in FIG. Thus, when the correction of the fuel injection amount is completed and the air-fuel ratio λ is stabilized as shown in FIG. 19B, the purge concentration is learned, and the concentration learning flag is set as shown in FIG. finish.
[0082]
In this embodiment, the feedback control means is step 510, step 520 and step 507 in FIG. 13, and the target air-fuel ratio setting means and air-fuel ratio detection means are the throttle in step 551 in FIG. 14 and step 521 in FIG. The control means corresponds to the flowchart of FIG. 15, and the purge concentration calculation means corresponds to the flowchart of FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present embodiment.
FIG. 2 is a basic control block diagram of the present embodiment.
FIG. 3 is a graph showing torque fluctuations when the amount of evaporation is increased when the fuel injection amount and the evaporation amount are constant, respectively, for homogeneous combustion and stratified combustion.
FIG. 4 is a flowchart showing evaporation concentration detection according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing purge rate calculation according to the first embodiment.
FIG. 6 is a map for setting homogeneous combustion and stratified combustion according to the engine speed Ne and the required torque.
FIG. 7 is a main routine for setting a fuel injection amount.
FIG. 8 is a time chart of the prior art.
FIG. 9 is a time chart of the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing purge rate calculation according to the second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart for learning the purge concentration of the third embodiment.
FIG. 12 is a time chart of purge concentration learning according to the third embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing air-fuel ratio feedback according to the third embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing air-fuel ratio feedback control based on an injection amount according to a third embodiment.
FIG. 15 is a flowchart showing air-fuel ratio feedback control by a throttle according to a third embodiment.
FIG. 16 is a map for setting an injection amount correction amount with respect to an air-fuel ratio deviation according to the third embodiment.
FIG. 17 is a map for setting a throttle correction amount for an air-fuel ratio deviation according to the third embodiment.
FIG. 18 is a flowchart showing purge concentration learning according to the fourth embodiment.
FIG. 19 is a time chart showing purge concentration learning according to the fourth embodiment.
[Brief description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Cylinder injection type engine (Cylinder injection type internal combustion engine), 12 ... Intake pipe, 14 ... DC motor, 15 ... Throttle valve, 16 ... ECU, 17 ... Throttle sensor, 18 ... Accelerator pedal, 19 ... Surge tank, 24 ... swirl control valve, 26 ... step motor, 27 ... swirl control valve sensor, 28 ... fuel injection valve, 37 ... exhaust pipe, 39 ... lean NOx catalyst, 40 ... EGR piping, 41 ... EGR valve, 42 ... accelerator sensor 43 ... Fuel tank, 44 ... Canister, 45 ... Purge piping, 46 ... Purge valve.

Claims

In an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber by a fuel injection valve and stratified combustion is possible,
Evaporative fuel adsorbing means for adsorbing the evaporated fuel evaporated from the fuel tank;
Purge means for purging the evaporated fuel adsorbed by the evaporated fuel adsorption means together with air to the intake system of the engine;
Purge control means for controlling the amount of purge gas purged to the intake system of the engine via the purge means;
Reduction correction means for reducing the fuel injection amount discharged by the fuel injection valve based on the purge gas amount controlled by the purge control means;
The purge control means includes a fuel amount obtained by adding a fuel injection amount discharged by the fuel injection valve and a fuel amount by the purge control so that a torque change does not occur due to the introduction of purge during stratified combustion. An evaporation purge control device for an internal combustion engine, comprising purge guard means for guarding a purge gas amount introduced into the intake system of the engine based on a ratio of the fuel amount by the purge control .

Comprising an operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine;
The purge guard means guards the purge gas amount based on the operation state detected by the operation state detection means,
The purge control unit controls the purge gas amount until a purge guard amount set by the purge guard unit is detected when a change in the operation state is detected by the operation state detection unit. The evaporation purge control device for an internal combustion engine according to claim 1.

Purge concentration calculating means for calculating the purge concentration;
Load detecting means for detecting the load of the internal combustion engine;
Purge rate setting means for calculating a purge rate based on the relationship between the load detected by the load detection means and the purge concentration calculated by the purge concentration calculation means;
The purge control means limits the purge rate calculated by the purge rate setting means when the purge concentration calculated by the purge concentration calculation means is a predetermined value or less. 3. An evaporation purge control device for an internal combustion engine according to 2.

The purge concentration is the air-fuel ratio λ0 when no purge is introduced, and
The air-fuel ratio λ1 when the purge is introduced and the fuel injection amount is not corrected, and
Purge concentration = (1−λ1 / λ0) / TPRG / λ1 based on the purge rate TPRG when there is no correction
The evaporation purge control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the evaporation purge control device is calculated based on a relationship expressed by the following.

Fuel injection amount control means for controlling the amount of fuel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine;
Comprising target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio based on the operating state of the internal combustion engine,
During stratified combustion of the internal combustion engine, the control to the target air-fuel ratio is feedback-controlled with the fuel amount controlled by the fuel injection amount control means, and the purge concentration is learned based on the control amount obtained by the feedback control. The evaporation purge control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the evaporation purge control device is an internal combustion engine.

A throttle valve that is arranged upstream of the intake pipe and adjusts the intake air amount;
Throttle control means for adjusting the opening of the throttle valve;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
Target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio based on the operation state detected by the operation state detection means;
Feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means to the target air-fuel ratio set by the target air-fuel ratio setting means,
The feedback control means, the throttle control means feedback control the air-fuel ratio by the throttle valve during stratified combustion of an internal combustion engine,
6. The evaporation purge control device for an internal combustion engine according to claim 3, further comprising throttle control prohibiting means for prohibiting feedback control of the air-fuel ratio by the throttle control means when introducing the purge.