JPH03222841A - エンジンの空燃比制御装置 - 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］ 本発明はエンジンの空燃比制御装置に関し、特に燃料タ
ンク内の蒸発燃料を吸気系へ供給する蒸発燃料供給手段
を備えたエンジンの空燃比制御装置に関する。

〔従来技術］ 一般に、自動車用のエンジンの空燃比制御装置において
は、通常理論空燃比を境として０Ｎ−ＯＦＦ的に作動す
る０２センサなどの空燃比検出手段を設け、エンジンの
運転状態が所定の低中負荷領域にあるときに空燃比検出
手段の出力に基いて空燃比が理論空燃比となるようにフ
ィードバック（以下、Ｆ／Ｂという）制御するようにな
っている。

加えて、上記空燃比Ｆ／Ｂ制御の応答性と安定性を向上
させる為に、低中負荷領域の定常運転時に上記Ｆ／Ｂ制
御のＦ／Ｂ補正量を用いて学習補正量を求め、Ｆ／Ｂ補
正量と学習補正量とを用いて空燃比を制御するものも提
案され実用化されている。この空燃比制御装置によれば
、燃料噴射用インジェクタの経時変化による噴射性能の
変化や個々のインジェクタの製品バラツキなどの影響が
学習補正量に加味されるので、空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行
しない運転状態（例えば、冷間〜半暖機状態及び減速状
態など）においても、空燃比を適性に設定することが出
来る。

一方、燃料タンク内の蒸発燃料が外部−・排出されるの
を防止するため、蒸発燃料をキャニスタに内装された活
性炭に吸着させて貯溜し、中負荷領域の定常運転時にこ
の吸着された蒸発燃料を外気で離脱させて外気とともに
吸気系へ供給するようにした蒸発損失防止装置を備えた
エンジンも広く採用されている（特開昭６３−１７５３
号公報参照）。

ところで、キャニスタに貯溜された蒸発燃料量は環境条
件や運転状態により大幅に変動し定性的にその量を設定
することが出来ないので、蒸発燃料による空燃比のずれ
は上記Ｆ　／　Ｂ　！ＩＪ御により補正されることにな
るが、このときＦ／Ｂ補正量が蒸発燃料の影響を受けて
大幅に変動するので、適性な学習補正量を求めることが
出来なくなる。そこで、通常、上記空燃比制御装置では
、蒸発燃料が供給されている間は学習補正量の演算を禁
止し、蒸発燃料の供給が停止した後に学習を再開させる
ようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、蒸発燃料の供給を停止しても所定期間は吸気
系などに残留した蒸発燃料の影響を受けてＦ／Ｂ補正量
が安定しないので、蒸発燃料の供給を停止した後直ちに
学習補正量の演算を再開すると、再開初期における学習
補正量が残留蒸発燃料の影響を受けて誤学習される。

本発明の目的は、蒸発燃料の影響による学習補正量の誤
学習を防止し得るエンジンの空燃比制御装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るエンジンの空燃比制御装置は、第１図の機
能ブロック図に示すように、エンジンに供給される混合
気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、空燃比を調節
する空燃比調節手段と、空燃比検出手段の出力を受けて
空燃比をフィードバンク補正するフィードバック補正量
を演算するフィードバック補正量演算手段と、この演算
手段で求められたフィードバック補正量を用いて空燃比
の学習補正量を求める学習補正量演算手段と、上記両演
算手段の出力を受けフィードバック補正量と学習補正量
とに基いて空燃比調整手段を制御する空燃比制御手段を
備えたエンジンの空燃比制御装置において、燃料タンク
内の蒸発燃料を吸気系へ供給する蒸発燃料供給手段と、
運転状態に応じて蒸発燃料供給手段を制御する供給制御
手段と、上記蒸発燃料供給手段を介して蒸発燃料が供給
されているとき学習補正量演算手段による学習補正量の
演算を禁止させる禁止手段と、上記蒸発燃料の供給を停
止した後所定期間経過後に上記禁止手段を解除させる解
除手段とを備えたものである。

〔作用］ 本発明に係るエンジンの空燃比制御装置においては、空
燃比のフィードバック補正量がフィードバック補正量演
算手段により演算され、学習補正量が学習補正量演算手
段によりフィードバック補正量を用いて演算されるが、
供給制御手段により蒸発燃料供給手段が運転状態に応じ
て制御され、燃料タンク内の蒸発燃料が吸気系へ供給さ
れている間は、禁止手段により学習補正量演算手段によ
る学習補正量の演算が禁止され、蒸発燃料の供給が停止
された後所定期間経過後に解除手段により禁止手段が解
除されて学習補正量の演算が再開される。つまり、蒸発
燃料供給中においては、供給されている蒸発燃料の影響
によりフィードバック補正量が変動するので、学習補正
量の演算が禁止され、また蒸発燃料の供給が停止された
後においては、吸気系等に残留した蒸発燃料によりフィ
ードバック補正量が変動するので、所定期間経過してフ
ィードバンク補正量が安定するまでは学習補正量の演算
が禁止される。

〔発明の効果］ 本発明に係るエンジンの空燃比制御装置によれば、上記
〔作用〕の項で詳述したように、禁止手段と解除手段を
設けたことにより、蒸発燃料供給中における学習補正量
の演算が禁止されるとともに、蒸発燃料の供給停止後フ
ィードバック補正量が安定するまでにおける学習補正量
の演算が禁止されるので、蒸発燃料供給中及び供給停止
初期における学習補正量の誤学習を確実に防止すること
が出来る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

本実施例は、自動車用の立型４気筒エンジンに本考案を
適用した場合のものである。

第２図において、エンジンＥのシリンダブロック１、シ
リンダヘッド２、クランク軸３、コンロッド４、ピスト
ン５、吸気ボート６、吸気弁７、吸気通路８、排気ボー
ト９、排気弁１０、排気通路１１及び動弁機構１２など
は既存周知のものと同様のものなのでそれらの構造につ
いての詳しい説明は省略する。

上記吸気通路８には、上流側から順にエアクリーナ１４
、エアフローメータ１５、スロットル弁１６及びインジ
ェクタ１７などが設けられ、排気通路１１には排気ガス
中の０□濃度を検出する０２センサ１８であって第３図
に示すような特性の０□センサ１８が付設され、シリン
ダブロック１にはウォータジャケット内の冷却水水温を
検出する水温センサ１９が付設されている。

ディストリビュータ２０はイグニションユニット２１に
電気的に接続され、ディストリビュータ２０の回転軸２
０ａは図示外の機構を介してクランク軸３に連動連結さ
れ、その回転軸２０ａはクランク軸３が２回転する毎に
１回転するようになっていて、ディストリビュータ２０
にはその回転軸２０ａに固着されたディスクを介して回
転軸２０ａの回転速度を検出するクランク角センサ２２
が設けられるとともにその回転軸２０ａに固着されたデ
ィスクを介して基準気筒（例えば、第１気筒）の圧縮Ｔ
ＤＣのタイミングを検出する基準クランク角センサ２３
が設けられている。

上記エンジンＥには、燃料タンク２５内に充満した蒸発
燃料が外部へ排出されることを防止する為、蒸発損失防
止装置２４が設けられている。

上記蒸発損失防止装置２４について説明すると、燃料タ
ンク２５の上壁部には急加速時や急制動時に跳ね上がっ
てくる液状ガソリンを分離して燃料タンク２５に戻すセ
パレータ２６が設けられ、セパレータ２６はパージ通路
２７を介してサージタンク８ａに連通され、パージ通路
２７の途中部には上流側から順に２ウエイバルブ２８と
チャコールキャニスタ２９とリニアバージソレノイド弁
（以下、パージ弁）３０とが介装され、燃料タンク２５
内の蒸発燃料は一旦チャコールキャニスタ２９内の活性
炭に吸着された後、パージ弁３０の開作動により外気導
入通路２９ａから導入された外気とともにサージタンク
８ａ内へ供給される。

上記エンジンＥを制御する為のコントロールユニット３
５が設けられており、エアフローメータ１５．０□セン
サ１８、水温センサ１９、クランク角センサ２２、基準
クランク角センサ２３、自動変速機の変速位置を検出す
る変速位置スイッチ３１及びその他図示外の種々のセン
サ類とスイッチ類からの信号がコントロールユニット３
５へ入力され、コントロールユニット３５からはパージ
弁３０、イグニションユニット２１、インジェクタ１７
などへ制御信号が出力されるようになっている。

上記コントロールユニット３５はマイクロコンピュータ
を主体とする一般的な構成のもので、０２センサ１８や
水温センサ１９などを含むセンサ類からの検出信号をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、入出力インターフェイス、
パージ弁３０の為の駆動回路やインジェクタ１７の為の
駆動回路やイグニションユニット２１の為の駆動回路な
どを備えたものである。

上記コントロールユニット３５のＲＯＭ（リード・オン
リ・メモリ）には、所定のタイミングでインジェクタ１
７へ駆動信号を出力する燃料噴射制御の制御プログラム
、後述の蒸発燃料供給制御の制御プログラム及び空燃比
制御の制御プログラムとこれら制御プログラムに付随す
るマツプ、及びその他点火時期制御などの種々の制御プ
ログラムが予め入力格納されている。

以下、上記蒸発燃料供給制御及び空燃圧制？ｉｌについ
て説明するが、先ず蒸発燃料供給制御について第４図の
フローチャートを参照しながら説明する。尚、図中Ｓｉ
　（ｉ＝１．２、・・・・）は各ステップを示す。

エンジンＥの始動とともに制御が開始されると、初期化
を実行してからセンサ類から各種信号が読込まれ（３１
）、次に蒸発燃料供給条件成立か否かが判定される（Ｓ
２）。クランク角センサ２９のクランク角信号から演算
にて求められるエンジン回転数Ｎ５エアフローメータ４
で検出される吸入空気ＩＱとしたときに、ＴＰ＝ＫＸＱ
／Ｎ　（但し、Ｋは定数）で与えられる負荷と回転数Ｎ
とが第５図のような中負荷領域のパージ領域にあること
、水温センサ３０で検出される水温が７ｏ″Ｃ以上であ
ること、変速位置スイッチ３１で検出された変速位置が
Ｄレンジであることの３条件が満たされたときに蒸発燃
料供給条件が成立したとされ、Ｓ２から３３へ移行し、
ＮｏのときにはＳ５へ移行する。

蒸発燃料供給条件が成立したときには、パージ実行フラ
グＦがセットされ（Ｓ３）、次に運転状態に応じてバー
ジ弁３０の開度を調節して蒸発燃料の供給量を調節する
ため、運転状態に応じたバージ弁３０のソレノイドを駆
動する駆動パルスのデユーティ値りが回転数Ｎと負荷と
をパラメータとするマツプを用いて補間演算され（Ｓ４
）、Ｓ７へ移行する。

一方、蒸発燃料供給条件が成立しなかったときには、パ
ージ実行フラグＦがリセットされ（Ｓ５）、次にデユー
ティ値りがＤ＝Ｏにセットされ（Ｓ６）１．Ｓ７へ移行
する。

Ｓ７ではデユーティ値りに応じたパルス幅の駆動パルス
でバージ弁３０が開駆動され、キャニスタ２９に貯溜さ
れた蒸発燃料がサージタンク８ａ内に供給される。

次に、上記空燃比制御について第６図を参照しながら説
明する。尚、図中Ｓｉ　（ｉ＝１１．１２、・・・・）
は各ステップを示す。

エンジンＥの始動とともに制御が開始されると、初期化
を実行してからセンサ類から各種信号が読込まれ（３１
１）、次にフィードバック（以下、Ｆ／Ｂと略称する）
実行条件成立か否かが判定される（Ｓ１２）。即ち、前
記と同様にして求められた負荷と回転数Ｎとが第５図の
ような始動領域及び減速領域以外の低中負荷領域のＦ／
Ｂ頭域にあること、水温センサ３０で検出される水温が
４０°Ｃ以上であることの２条件が少なくとも満たされ
たときにＦ／Ｂ実行条件が成立したと判定される。

Ｆ／Ｂ実行条件が成立している場合には、Ｓ１３にて空
燃比をＦ／Ｂ補正するためのＦ／Ｂ補正項ＣＦＢが既存
周知の比例積分制御にて演算されてＳ１４へ移行し、成
立していない場合には、Ｓ２４へ移行する。

Ｓ１４では、学習条件が成立しているか否か判定される
。即ち、負荷と回転数ＮとがＦ　／　Ｂ　ｅＪｌ域にあ
ること、加速成いは減速などを行っていない定常走行状
態であること、水温が６０℃以上で暖機された状態であ
ることの３条件が満たされたときに学習条件成立とされ
てＳ１５へ移行する。

Ｓ１５ではパージ実行フラグＦがセットされているか否
かが判定され、セットされている場合には蒸発燃料供給
中なので学習補正項ＣＲＮを演算しないようにするため
、Ｓ１６にて学習禁止カウンタＣＬがＣＬ＝に１にセッ
トされ、リセットされている場合には学習禁止カウンタ
ＣＬがＣＬ＝０か否かが判定される（Ｓ１７）。

蒸発燃料の供給を停止した初期の段階においてはＣＬ＝
０でないのでＳ　１．８へ移行し、Ｏｔセンサ出力が反
転したか否かが判定され、Ｙｅｓの場合には学習禁止カ
ウンタＣＬがディクリメントされ（Ｓ１９）、Ｎｏの場
合には前回の学習禁止カウンタＣＬが今回の学習禁止カ
ウンタＣＬとして保持される（３２０）。つまり、蒸発
燃料の供給を停止しても、停止初期の段階においては残
留弾発燃料の影響によりＦ／Ｂ補正項が変動するので、
Ｏ！センサ出力が所定回数（Ｋ１回）反転するまで学習
補正項の演算が禁止される。

一方、学習禁止カウンタＣＬがＣＬ＝Ｏの場合には、蒸
発燃料によるＦ／Ｂ補正項ＣＦＢの変動がなくなったの
で３２１へ移行し、ＲＡＭのレジスタに更新しつつ格納
していた過去（ｎ−１）回分のＦ／Ｂ補正項ＣＦＢ（ｉ
）（但し、ｉ＝１．２、・・・・ｎ−１）と今回のＦ／
Ｂ補正項ＣＦＢ（ｉ）（但し、１＝ｎ）とを用いてそれ
らの平均値ＭＣＦＢが演算され、次に前回の学習補正項
ＣＲＮに０．５ＸＭＣＦＢを加算して今回の学習補正項
ＣＲＮが演算され（３２２）、次に学習補正項ＣＲＮを
増加した分を修正するため前回のＦ／Ｂ補正項ＣＦＢか
ら０．５ＸＭＣＦＢを減算して今回のＦ／Ｂ補正項ＣＦ
Ｂが演算される（Ｓ２３）。

但し、学習補正項ＣＲＮはエンジンＥの停止中にもＲＡ
Ｍのメモリに格納されているものとする。

上記学習補正項ＣＲＮは、インジェクタ１７の経時変化
やクランクケース内から１発して吸気通路８へ還流する
ブローバイガスなどについて学習制御により燃料噴射量
を補正する為のものである。

次に、Ｓ１２の判定の結果Ｆ／Ｂ実行条件が成立してい
ないときには、Ｓ２４にてＦ／Ｂ補正項ＣＦＢ＝Ｏに設
定され、次の３２５にて学習補正項ＣＲＮ＝前回の学習
補正項ＣＲＮと設定される。

また、Ｓ１４の判定の結果学習条件が成立していないと
きには、Ｓ２５へ移行する。

上記５１６．５１９、Ｓ２０，３２３．３２５からは夫
々Ｓ２６へ移行し、前記負荷に相当する基本噴射パルス
Ｔｐが前記のようにＴｐ＝ＫＸＱ／Ｎで演算され、次に
その他の補正項Ｃが演算される（３２７）。この補正項
Ｃは加速増量及び暖機増量などを含むものである。次に
、Ｓ２８において図示の式のように最終噴射パルスＴの
デユーティ値が演算される。但しΔＴは無効噴射時間で
ある。次に３２９では、最終噴射パルスＴが燃料噴射制
御へ出力され、燃料噴射制御において４つノインジェク
タＩ７へ夫々所定のタイミングで順々に最終噴射パルス
Ｔに応じた駆動パルスが出力され、燃料噴射が実行され
る。尚、上記燃料噴射制御は既存周知のものなので詳細
な説明を省略する。

次に、上記空燃比制御の作用について第７図のタイムチ
ャートを参照しながら説明する。

パージ実行フラグＦがセットされて蒸発燃料の供給が開
始されると、学習補正項ＣＲＮの演算が禁止されるので
、蒸発燃料の供給によるＦ／Ｂ補正項の変動で学習補正
項ＣＲＮが誤学習されることが防止される。

一方、パージ実行フラグＦがリセットされて蒸発燃料の
供給が中断されても、０！センサ出力が所定回数Ｋｌ（
図ではに１＝７）回反転するまでは学習補正項ＣＲＮの
演算が禁止されるので、蒸発燃料の供給を禁止した初期
の段階におけるＦ／Ｂ補正項の変動による学習補正項Ｃ
ＲＮの誤学習が防止されていることが判る。

尚、上記実施例では、蒸発燃料の供給を停止した後０２
センサ出力が所定回数に１回反転するまで学習補正項Ｃ
ＲＮの演算を禁止するようにしたが、タイマにより蒸発
燃料供給停止からの時間を計時し、所定時間経過するま
で学習補正項ＣＲＮの演算を禁止するようにしてもよい
。

更に、エンジン回転数Ｎが高いときには吸入空気量が多
くなって蒸発燃料の残留量が少なくなるので、エンジン
回転数Ｎが高くなる程学習禁止カウンタＣＬの初期値に
１を小さく設定して、学習補正項ＣＲＮの演算を開始す
るまでの待ち時間を極力少なくするようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図〜
第７図は本発明の実施例を示すもので、第２図はエンジ
ン及び制御系の全体構成図、第３図は０２センサの特性
図、第４図は蒸発燃料供給制御のフローチャート、第５
図はパージ領域及びフィードバック領域などの説明図、
第６図は空燃比制御のフローチャート、第７図はＦ／Ｂ
補正項などのタイムチャートである。 Ｅ・・エンジン、　８・・吸気通路、　　１５・・エア
フローメータ、　　１７・・インジェクタ、１８・・０
□センサ、　　１９・・水温センサ、２２・・クランク
角センサ、　２３・・基準クランク角センサ、　　２５
・・燃料タンク、　　２４・・蒸発損失防止装置、　３
０・・パージ弁、　３１・・変速位置スイッチ、　　３
５・・コントロールユニット。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社第３図 第５図 エンジン回転数Ｎ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに供給される混合気の空燃比を検出する
   空燃比検出手段と、空燃比を調節する空燃比調節手段と
   、空燃比検出手段の出力を受けて空燃比をフィードバッ
   ク補正するフィードバック補正量を演算するフィードバ
   ック補正量演算手段と、この演算手段で求められたフィ
   ードバック補正量を用いて空燃比の学習補正量を求める
   学習補正量演算手段と、上記両演算手段の出力を受けフ
   ィードバック補正量と学習補正量とに基いて空燃比調整
   手段を制御する空燃比制御手段を備えたエンジンの空燃
   比制御装置において、 燃料タンク内の蒸発燃料を吸気系へ供給する蒸発燃料供
   給手段と、 運転状態に応じて蒸発燃料供給手段を制御する供給制御
   手段と、 上記蒸発燃料供給手段を介して蒸発燃料が供給されてい
   るとき学習補正量演算手段による学習補正量の演算を禁
   止させる禁止手段と、 上記蒸発燃料の供給を停止した後所定期間経過後に上記
   禁止手段を解除させる解除手段とを備えたことを特徴と
   するエンジンの空燃比制御装置。