JPH0219631A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関では、燃料タンク内に発生する燃料蒸気
を一旦キャニスタ内に貯留すると共に、所定の運転条件
においてキャニスタ内に貯留された燃料蒸気を吸気通路
内に放出（以下「パージＪという）するパージ装置を備
え、機関運転状態に応じて算出される基本燃料噴射量を
、空燃比センサの出力信号に基づいて変化するフィード
ハック補正係数ＦＡＦによって補正することより、空燃
比が予め定められた空燃比となるように制御している。

一方特開昭６２−１３１９６２号公報には、エバポガス
調整手段によりエバポガスのパージ量を小さい状態とし
た後に大きくするパージ量制御手段を備え、パージ量が
小さい状態での空燃比フィードバンク補正係数ＦＡＦの
変動に基づいて、パージ量を大きくしたときのフィード
バック補正係数ＦＡＦの予測値を算出し、パージ量を大
きくするのと同期してフィードバック補正係数を予測値
に変更するようにした内燃機関の空燃比制御装置が開示
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前者の従来の装置では、パージ中にアクセルペ
ダルを踏み込むことにより吸入空気量が増大した場合、
燃料供給遅れが生じ、空燃比が過度に希薄な状態（以下
「リーンスパイク」という）が発生する。このため、息
つき等を生じ運転性が著しく悪化するという問題がある
。第９図を参照してこの状態を説明する。一般に燃料噴
射時間（燃料噴射量は噴射時間に比例するため、燃料噴
射量を噴射時間として考えることができる）は、次式に
より算出される。

ｒ＝ＴＰＸＦＡＦＸＫ ここでては燃料噴射時間、ＴＰは基本燃料噴射時間、Ｋ
はＦＡＦ以外の補正係数である。同図において、０時点
においてパージが開始されると、０２センサはリッチ信
号を出し続け、これによりＦＡＦは一定割合で徐々に減
少する。このため燃料噴射量も一定割合で徐々に低下す
る。この間空燃比はり、ヂ側にずれる（以下「リッチス
パイク」という）。０時点でｏ２センサの出力信号が理
論空燃比近傍で振れるようになると、ＦＡＦは１．０よ
り減少した値、例えば０．８を中心に振れる。次に０時
点でアクセルペダルを踏み込むことにより、吸入空気量
が増大し、これに伴なって基本燃料噴射時間ＴＰも増大
する。しかしＦＡＦは１．０よりかなり小さくなってお
り、かつ一定割合でしか増加できないため、燃料噴射量
は要求燃料１まで一気に増大することができない。この
状態を具体的にさらに詳細に説明する。０時点直前のア
クセルペダルｙ；ヤみ込みＡｉ７においては、吸入空気
量は１５０ｇ／ｍｉｎである。目標空燃比を例えば１５
とすると基本燃料噴射量は１０ｇ／ｍｉｎである。この
ときのパージ燃料量は２ｇ／ｍｉｎであるため、実際に
必要な燃料噴射量は８ｇ／ｍｉｎとなる。従ってこのと
きＦＡＦは次式から０．８となっている。

Ｆ　Ａ　Ｆ　＝　８ｇ／ｍｉｎ　／　ｌ　Ｏｇ／ｍｉｎ
　＝　０．８次に、０時点でアクセルペダルが踏み込ま
れたとき、ＦＡＦは０．８である。しかし、吸入空気量
は３００ｇ／ｍｉｎとなり、空燃比を１５とするための
基本燃料噴射量は２０　ｇ　／ｍｉｎである。しかし、
実際の燃料噴射量は次式によって１６ｇ／ｍｉｎである
。

燃料噴射量２０　ｇ／ｍｉｎ　Ｘ　０．８　＝　１６６
／１ｌＩｉｎこのときもパージ燃料量は２ｇ／ｍｉｎで
あるため、総燃料量は１８　ｇ　／ｍｉｎとなる。従っ
てこのときの空燃比は次式より１６．７となる。

Ａ　／　Ｆ　＝３００ｇ／ｍ１ｒｉ／　１８　ｇ／ｍｉ
ｎ　＝　１６．７そして、ＦＡＦが０．８から０．９に
変化するまでの間、空燃比はリーンとなる。このため０
時点で著しいリーンスパイクが発生し、運転性が悪化す
る。その後０時点でアクセルペダルを元に戻すことによ
り吸入空気量が減少した場合再びリッチスパイクが発生
ずる。

以上のように、吸入空気量の変化により基本燃料噴射時
間ＴＰが変化したときでも、ＦＡＦは追従して変化する
ことができないため、ＴＰの変化の初期においては、Ｔ
Ｐが変化する直前のＦＡＦによってＴＰが補正される。

このため吸入空気量が大きく変化する過渡運転時におい
ては、リーンスパイク及びリッチスパイクが発生する。

特開昭６２−１３１９６２号公報の装置においても、空
燃比補正係数ＦＡＦによってパージ時の空燃比を制御し
ているため、前述の従来の装置と同様、著しいリーンス
パイクが発生し運転性が悪化するという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば第１図に示
されるように、燃料藩気を機関吸気系にパージするパー
ジ装置１００と、機関の運転状態に応じて算出される基
本燃料噴射量を空燃比センサの出力信号に基づいて変化
する空燃比補正係数によって補正することにより、空燃
比が予め定められた空燃比となるよう制御する空燃比制
御手段１０１とを備えた内燃機関において、機関吸気系
に燃料蒸気のパージを開始することにより空燃比補正係
数が予め定められた値以下となった時の空燃比補正係数
とパージ開始直前の空燃比補正係数との差を求める減算
手段１０２と、空燃比補正係数の差に基づいて燃料を減
量するための減量補正量を算出する減量補正量算出手段
１０３と、減量補正量に基づいて基本燃料噴射量を減量
補正すると共に、空燃比補正係数を強制的にパージ開始
直前の値にする空燃比補正手段１０４と、ｉ７１を補正
の後減量補正量を徐々に小さくする減量補正量制御手段
１０５とを備えている。

〔作　用〕

本発明は上記した構成によって、機関吸気系に燃料蒸気
のパージを開始することにより空燃比補正係数が予め定
められた値以下となった時の空燃比補正係数とパージ開
始直前の空燃比補正係数との差を求め、この空燃比補正
係数の差に基づいて燃料を２１するための減量補正量を
算出し、この減量補正量に基づいて基本燃料噴射量を減
量補正すると共に、空燃比補正係数を強制的にバージｂ
１１始直前の値にし、減量補正の後減量補正量を徐々に
小さくすることとなる。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１はシリンダブロック、２はシリ
シダヘッド、３はピストン、４は吸気マニホルド、５は
サージタンク、６はエアフローメーク、７はサージタン
ク５とエアフローメータ６とを連絡する吸気管、１９は
スロットル弁、８はエアクリーナ、９は吸気マニホルド
４に配設された燃料噴射弁、１０は排気マニホルドを夫
々示す。

１１は活性炭が充填されたキャニスタで、導管１２を介
して燃料タンク１３の上部空間に接続される。さらにキ
ャニスタ１１は第１パージ通路１４を介して、第１バー
ジボート１５でサージタンク５内に接続される。第１パ
ージ通路１４の途中には、第１パージ通路１４を連通遮
断する電磁弁１６が設けられる。キャニスタ１１と電磁
弁１６との間に位置する第１パージ通路１４から第２パ
ージ通路１７が分岐される。第２パージ通路１７は、第
２バージポート１８で吸気管７内に接続される。第２パ
ージボート１８は、スロットル弁１９が全開位置にある
ときはスロットル弁１９の直上流に位置し、スロットル
弁１９が開くことにより吸気マニホルド４に連通される
。キャニスタ１１は、一方で開口２０を介して大気に連
通される。キャニスタ１１は、燃料タンク１３内で気化
した燃料蒸気を一時的に貯留した後、第１又は第２パー
ジ通路１４　、１７を介して吸気通路内に燃料蒸気を放
出する。

２１はアイドルスイッチで、スロットル弁１９がアイド
ル開度位置にあるか否か検出する。２２はクランクシャ
フトが一定角度回転する毎に出力パルスを発生するクラ
ンク角センサで、このクランク角センサ２２の出力パル
スから機関回転数を計算することができる。２３は０□
センサで排気ガス中の酸素濃度を検出する。２４は吸気
温センサで吸入空気の温度を検出する。エアフローメー
タ６は吸入空気量を検出する。

電子制御ユニット３０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性ハス３１によって相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ　（ランダムアク
セスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４
、入カポー斗３５および出力ボート３６を具備する。入
力ポート３５はＡ／Ｄコンバータ３７　、３Ｂ及び３９
を介して夫々０２センサ２３、エアフローメータ６及び
吸気温センサ２４に接続される。さらに入力ポート３５
は、アイドルスイッチ２１及びクランク角センサ２２に
接続される。一方、出力ボート３６は、駆動回路４０　
、４１を介して夫々電磁弁１６及び燃料噴射弁９に接続
される。

スロットル弁１９が全閉時以外の機関運転時においては
第２パージポート１８から常にパージされる。第２パー
ジ通路１７は第エパージ通路１４に比較して流路′断面
積が小さく、小流量のパージを行なう。これに対し第１
パージ通路は大流量のパージを行なうことができ、燃料
タンク１３内に大量の燃料蒸気が発生したとき、電磁弁
１６を開弁し、第１バージボート１５から大量のパージ
を行なうことができる。第１パージボート１５からのパ
ージは、アイドリング時においても実行できる。従って
、特に高温渋滞時においても大量にパージを行なうこと
が可能であるため、キャニスタ１１の開口２０から燃料
蒸気が漏れ出ることはない。

第３図には、電磁弁１６を制御するための定時間割込み
ルーチンを示す。同図において、まずステップ５０で吸
気温センサ２４により検出された吸気温度Ｔが予め定め
られた温度Ｔ。以上か否か判定される。これにより多量
の燃料蒸気が発生する条件か否か判定される。否定判定
されると燃料蒸気量が少量と判定され、ステップ５１で
電磁弁１６は閉弁される。これにより第１バージボート
１５からは燃料蒸気はパージされない。肯定判定される
とステップ５２でフイードハ・ツク制御中か否か判定さ
れる。ステップ５３では燃料カット中でないか否か判定
される。ステップ５２及び５３のいずれか一方でも否定
判定されるとステップ５１で電磁弁１６は閉弁される。

ステップ５２及び５３ともに肯定判定されるとステップ
５４でアイドリング中か否か判定される。肯定判定され
るとステップ５５で電磁弁１６が開弁される。否定判定
されると、電磁弁１６は現在の状態が保持される。すな
わち、電磁弁１６が開弁せしめられるときは、必ずアイ
ドリング時である。このように第１パージボート１５か
らパージするときは、必ずアイドリング時としたのは、
アイドリング時には吸入空気量は安定しているため、後
述するパージ時の燃料蒸気量を推定するに際し、より正
確に燃料蒸気量を推定できるようにするためである。

以上の処理の後このルーチンを終了する。

燃料噴射時間τは次式により算出され、このτに基づい
て燃料噴射が実行され、空燃比が理論空燃比となるよう
に制御される。

τ−ＴＰｘＦＡＦｘＫ ここでＴＰは基本燃料噴射時間であり、機関回転数Ｎと
、機関の負荷に相当するＱ／Ｎとの２次元マツプ値から
求められる。ここでＱは、エアフローメータ６により検
出される吸入空気量である。

このマツプ値は、ＲＯＭ３２内に予め記憶されている。

ＦＡＦはフィードバック補正係数である。第４図を用い
てＦＡＦの算出方法の概略を説明すると、０□センサ２
３は混合気が過濃なとき、即ちリッチのとき０．９ボル
ト程度の出力電圧を発生し、混合気が稀１なとき、即ち
リーンのとき０．１ボルト程度の出力電圧を発生する。

０２センサ２３の出力電圧Ｖは電子制御ユニット３０に
おいて０．４５ボルト程度の基準電圧Ｖｒと比較され、
０．センサ２３の出力電圧■がＶｒよりも高ければリッ
チであると判断され、Ｖｒよりも低ければリーンである
と判断される。ＦＡＦは、リッチからり−ンに反転した
と判断されたときには急激に設定スキップ値だけ増加し
た後に徐々に増加し、リーンからリッチに反転したと判
断されたときには急激に設定スキップ値だけ減少した後
に徐々に減少する。

Ｋは、他の補正係数である。

第１バージボート１５から燃料蒸気のパージが開始され
ると、空燃比がリッチとなる。このため、本実施例では
第１パージボート１５からパージが開始された後、フィ
ードバック補正係数ＦＡＦが所定値以下となったとき、
そのときのＦＡＦとパージ開始直前のアイドリング時に
おけるＦＡＦとの差を求め、その差に基づいて求めた減
算補正量により基本燃料噴射時間ＴＰから減算補正をす
ると同時に、ＦＡＦを１．０とすることとしている。

その後キャニスタ１１中の燃料蒸気の減少に伴なって、
補正量を徐々に減少させ、すなわち減算補正されたＴＰ
を徐々に減算補正されていないＴＰに増大させていき、
補正量がＯ以下となった時点で電磁弁１６を閉じ、第１
パージボーＩ・１５からのパージを終了する。

第５図は燃料噴射時間算出ルーチンを示す。このルーチ
ンは定時間毎の割込みにより実行される。

同図において、まずステップ６０において、基本燃料噴
射時間ＴＰが算出される。ＴＰは機関回転数Ｎと、機関
負荷に担当するＱ／Ｎとの２次元マツプ値から求められ
る。次いでステップ６１で電磁弁１６がオンか否か判定
される。ステップ６２では後述する減算補正実行フラグ
Ｆ＝１か否か判定される。ステップ６１及び６２ともに
肯定判定されると、ステップ６３で基本燃料噴射時間Ｔ
Ｐは、後述する減算補正量■だけ減算補正されＴＰＡと
される。すなわち、基本燃料噴射時間ＴＰはパージによ
る影響１ｖだけ減じられる。ステップ６１及びステップ
６２のいずれか一方でも否定判定されると、ステップ６
４でＴＰＡにＴＰがそのまま入れられる。ステップ６５
では、次式により燃料噴射時間τが算出される。

ｒ＝ＴＰＡＸ、ＦＡＦＸＫ 以上の処理の後本ルーチンを終了し、図示しない他のル
ーチンによって燃料噴射が実行される。

第６図は減算補正量■を制御する定時間割込みルーチン
を示す。同図においてまずステップ７０において電磁弁
１６が開弁か否か判定される。電磁弁１６が閉弁のとき
、第１バージボート１５から燃料蒸気は放出されないの
で、減算補正１ｖを制御することなく本ルーチンを終了
する。電磁弁１６が開弁のときだけ、以下の減算補正１
ｖの制御が実行される。ステップ７１ではフィードハッ
ク補正係数ＦＡＦが所定値、例えば０．８以下が否か判
定される。パージ開始当初ＦＡＦは０．８以上であるの
で否定判定されステップ７５以下で減算補正３１ｖは減
算される。しかしフラグＦは０のままであるので、燃料
噴射時間算出ルーチン（第５図参照）のステップ６２で
否定判定されるためＴＰＡは減算補正されない。パージ
の影響で空燃比がリッチとなりＦＡＦが０．８以下にな
るとステップ７１で肯定判定されステップ７２に進む。

ステップ７２では、減算補正実行フラグＦを１にセント
する。これにより、燃料噴射時間算出ルーチン（第５図
参照）のステップ６２で肯定判定され減算補正が実行さ
れることとなる。ステップ７３では減算補正量■が次式
により算出される。

Ｖ−’Ｔ’ＰＸ　（ｉＦＡＦ） ここで、パージ開始直前の空燃比補正係数ＦＡＦを１と
し、１−ＦＡＦはパージによる空燃比の変化を示してい
る。また、■はパージの影響を燃料噴射時間で表わした
量である。ステップ７４ではＦＡＦを強制的に、パージ
開始直前のＦＡＦ。

すなわち１にしている。これにより燃料噴射時間算出ル
ーチン（第５図参照）のステップ６５で、τ＝ＴＰｘ　
（１−ＦＡＦ）ｘ　１　ｘＫとされる。ＴＰはパージの
影響量だけ減算されるので、ＦＡＦは再び１．０近傍で
振れることとなる。この後、再び本ルーチンが実行され
ると、ステップ７１で否定判定されステップ７５に進む
。

ステップ７５ではＦＡＦが所定値、例えば１．１５以上
か否か判定される。減算補正１ｖが大きすぎて過補正と
なり、このためＦＡＦが１．１５を越えた場合、ステッ
プ７６で減算補正量■は比較的大きな値αで減算される
。これによりＴＰＡは大きくなるので、ＦＡＦは比較的
急激に小さくなり、１に近づいていく。ステップ７５で
否定判定されるとステップ７７に進み、減算補正量■は
小さな値βで減算される。これにより■は徐々に小さく
なり０に近づく。これは、パージの燃料蒸気量の減少に
対応してＴＰＡをＴＰに近付けるためである。

ステップ７８で■≦０か否か判定される。肯定判定され
た場合、キャニスタ１１中の燃料蒸気量はほとんどない
と判定され、ステップ７９で、電磁弁１６を閉弁し、減
算補正実行フラグＦを０にする。否定判定されると、本
ルーチンを終了し、Ｆ　Ａ　Ｆ　＞　０．８である間は
、定時間毎に■は減算される。　　゛ このように、基本燃料噴射時間ＴＰからパージの影響量
を減算補正するようにしているので、吸入空気量が大き
く変化するような過渡的な運転状態であっても、吸入空
気量の変化開始時が適正に補正することができる。

また、減算補正するとともにＦＡＦを強制的に１に設定
するので、追従遅れなく、燃料噴射量を過廖に減量補正
することがない。

第７図には学習制御の実行を制御する定時間割込みルー
チンを示す。ステップ８１で減算補正実行フラグＦがＯ
か否か判定され、否定判定されると、学習制御は実行さ
れずこのルーチンを終了する。肯定判定されると、ステ
ップ８２で学習制御を実行した後このルーチンを終了す
る。これは、減算補正が実行されているときは、学習制
御を禁止することによって、誤学習を防止するためであ
る。

以上の処理を第８図を参照して説明する。０時点で電磁
弁１６が開弁され、第１バージボート１５から大量の燃
料蒸気のパージが開始される。

このとき従来と同様ｏ２センサ２３はリッチ信号を出し
続け、これによりＦＡＦは一定割合で徐々に減少する。

このため燃料噴射量も一定割合で徐々に低下する。この
間従来と同様リッチスパイクが発生するが、リンチスパ
イクは運転性には大きな悪影響を及ぼさない。０時点で
ＦＡＦが０．８になると、ＴＰが減算補正されかつＦＡ
Ｆが強制的に１．０とされる。ＴＰは減算補正されるの
で、ＦＡＦは再び１．０近傍で振れ、空燃比はほぼ理論
空燃比となる。次に０時点でアクセルペダルを踏み込む
ことにより、吸入空気量が増大し、これに応じて′ＦＰ
は増大する。ＴＰＡも増大するが、パージの燃料蒸気量
が減算補正されるため、ＦＡＦはほとんど変化せず１．
０近傍で振れ、空燃比はほぼ理論空燃比に維持される。

このように、従来のようなリーンスパイクが発生しない
ため、運転性が悪化することはない。その後の時点でア
クセルペダルを元に戻すことにより吸入空気量が減少す
ると、”Ｉ’　Ｐ　Ａは吸入空気量に応じて減少するた
め従来のようなリンチスパイクは発生しない。

０時点においてＦＡＦカ月、０とされた後、空燃比が未
だリンチであるため、ＦＡＦが１．０より小さい値を中
心として振れる場合がある。この場合、アクセルペダル
を踏み込むことにより吸入空気量が増大するとリーンス
パイクが発生する。しかし、空燃比の希薄側への偏倚量
は従来に比べて非常に小さくなり、この場合も運転性が
悪化することはない。

以上のように本実施例によれば、第１パージボー）１５
から大量の燃料蒸気をパージする場合であっても精度良
く空燃比制御できる。

また、パージ中にアクセルを踏み込んで吸入空気量が増
大しても、燃料噴射量の追従遅れがないため、大きなリ
ーンスパイクが発生することはない。従って、運転性が
悪化することはない。

また、本実施例では大量の燃料蒸気をパージする第１ポ
ート１５からのパージを開始するときは常にアイドリン
グ時としている。このため、パージ時の燃料蒸気量をよ
り精度良く算出することができる。

また、本実施例では′ｇｌ磁弁１６を介して第１バージ
ボート１５を設けているため、アイドリング状態におい
ても燃料蒸気をパージすることができる。従って、例え
ば高温渋滞時等の悪条件下においても、キャニスタから
大気中に燃料蒸気が溢れ出すことはない。

なお本実施例では、燃料蒸気が大量に発生する条件を吸
気温センサ２４により検出される吸気温度によって判断
したが、燃料タンク１３に燃料温度センサ又はタンク内
圧力センサを設けて燃料過度又はタンク内圧力によって
判定してもよい。この場合の電磁弁制御フローチャー１
・は、第３図においてステップ５０を、燃料温度が例え
ば６０　”ｃ以上か否か、又はタンク内圧力が例えば０
．０５　ｋｇ　／−以上か否か、に変更すればよい。

また、本実施例では第１バージボート１５と第２パージ
ボート１８を有する場合について説明したが、第２パー
ジボート１８の位置にだけパージボー１・を有する場合
、又はスロットル弁Ｉ９より下流側だけにパージボート
を有する場合であっても本発明を適用することができる
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、パージ中にアクセルペダ
ルを踏み込んでも、空燃比が過度に希薄な状態となるこ
とがなく、従って運転性が悪化することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例の
全体構成図、第３図は電磁弁を制御するだめのフローチ
ャート、第４図はＦＡＦの算出法を説明するための線図
、第５図は燃料噴射時間を算出するためのフローチャー
ト、第６図は減算補正量を制御するフローチャート、第
７図は学習制御の実行を制御するフローチャート、第８
図は本発明の動作説明図、第９図は従来の装置の動作説
明図である。 ９・・・燃料噴射弁、　　　１１・・・キャニスタ、１
５・・・第１パージポート、 １８・・・第２パージボート、 ２３・・・０２センサ、　３０・・・電子制御ユニット
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料蒸気を機関吸気系にパージするパージ装置と、機関
   の運転状態に応じて算出される基本燃料噴射量を空燃比
   センサの出力信号に基づいて変化する空燃比補正係数に
   よって補正することにより、空燃比が予め定められた空
   燃比となるよう制御する空燃比制御手段とを備えた内燃
   機関において、前記機関吸気系に燃料蒸気のパージを開
   始することにより前記空燃比補正係数が予め定められた
   値以下となった時の前記空燃比補正係数とパージ開始直
   前の前記空燃比補正係数との差を求める減算手段と、前
   記空燃比補正係数の差に基づいて燃料を減量するための
   減量補正量を算出する減量補正量算出手段と、前記減量
   補正量に基づいて前記基本燃料噴射量を減量補正すると
   共に、前記空燃比補正係数を強制的にパージ開始直前の
   値にする空燃比補正手段と、前記減量補正の後前記減量
   補正量を徐々に小さくする減量補正量制御手段とを備え
   た内燃機関の空燃比制御装置。