JPH06101581A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャニスタパージ制御を行う燃料噴射装置にお
いて、十分なパージ量を確保しつつ良好な空燃比フィー
ドバック制御および空燃比学習制御をおこなうことが可
能な空燃比制御装置を提供する。 【構成】空燃比学習制御の学習進度判別手段ステップ１
０１３により学習がある程度進行した後キャニスタパー
ジを開始する。さらに、パージ開始前の空燃比学習値に
応じて、パージ開始後の学習値更新禁止領域ステップ１
００９を設定する。 【効果】キャニスタのパージによる一時的な空燃比のず
れに影響されずに燃料系部品の経時劣化等による空燃比
のずれを良好に補正することができる。また、パージ開
始後は、パージを中止する事なく学習を実行できるため
十分なパージ量が確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸発燃料のパージ制御
を行う内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアフローメータ，インジェクタ等の燃
料系部品の経時劣化及びバラツキによる空燃比のずれを
防止するため、近年の電子制御燃料噴射装置においては
空燃比のフィードバック制御および学習制御を備えるも
のが一般的となっている。

【０００３】一方、燃料タンクで発生する燃料蒸発ガス
については環境破壊防止の観点から、米国，カナダ，日
本，欧州等の国々において燃料蒸気の排出量規制を実施
している。これらの燃料蒸気の排出量規制に対応する手
段としては、発生した燃料蒸気をキャニスタに吸着させ
機関運転時に前記吸着燃料を内燃機関にパージさせて燃
焼させるキャニスタパージ装置が知られている。この蒸
発燃料のパージ時に内燃機関に供給される空燃比につい
てはキャニスタの吸着量に左右されるため、前記パージ
時に従来の前記学習制御を行った場合には本来の目的で
ある部品の経時劣化及びばらつきによる空燃比のずれを
吸収できず、有害排気ガスの排出，運転性の悪化を招く
おそれがある。

【０００４】上記課題を解決する方法としては、例えば
特開昭63−129158号に開示されているように前記学習値
作成時に内燃機関へのパージを制限する方法がある。と
ころが北米においてはさらなる規制強化が実施される事
になっており、特に燃料蒸発量の規制強化は特に厳しい
ものとなった。具体的には、排気ガス試験の前に、前記
キャニスタに燃料蒸気（ここではブタン）をフルチャー
ジし、排気ガス試験中に所定値までパージする事が必要
となった。この場合、前記開示方法では前記学習値の作
成と前記パージが択一的に実施されるため前記パージの
実行頻度が制限され、十分なパージ量が確保されず前記
規制の強化に対しては不十分である。そこで、パージ量
を確保しつつ前記学習制御の誤学習を防止する手段が必
要となるが、例えば特開平4−27751号に開示されている
ようにキャニスタパージ制御と空燃比学習制御を交互に
実行し、さらに空燃比学習制御におけるフィードバック
補正値が所定範囲内であるときは蒸発燃料のパージを優
先して実行する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−27751号ではフィードバック補正値が所定範囲内の場
合には空燃比学習制御の実行が限られてしまうため、空
燃比学習制御の進行速度が遅く、前記フィードバック補
正値が所定範囲外の場合には前述の如く十分なパージ量
が確保されないという問題があった。

【０００６】本発明は、前記の問題点を解決するべくな
されたものであり、十分なキャニスタのパージ量を確保
しつつ、前記学習制御を確実に実行可能な内燃機関の空
燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明においては、空燃比フィード
バック制御実行時にキャニスタパージ等の影響により設
定空燃比からのずれを生じた場合でも、早急に設定空燃
比に制御する事が可能な空燃比制御装置を提供すること
も目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記学習制
御を確実に実行するために、前記学習進度判定手段によ
る判定結果により前記学習の進行を判定するまでは学習
制御のみを行い、前記学習の進行判定後はパージを開始
することとした。

【０００９】また、前記パージ開始後も前記パージを中
止することなく学習を行うために、前記パージ開始前の
学習値の範囲を記憶しておき前記パージ開始後の前記学
習値演算結果が所定の範囲外のときは学習値の更新を禁
止する方法とした。

【００１０】さらに、前記フィードバック制御係数に応
じて、前記制御係数が前記フィードバック制御中心値よ
り離れるに従って前記フィードバック制御における制御
定数を大とすることにより、前記フィードバック制御の
追従性の向上を可能とした。

【００１１】

【作用】前記空燃比学習制御がある程度進行するまで
は、学習制御を行い、その後前記学習制御の進行後は前
記パージを行いつつ前記学習値の演算結果により前記学
習値の更新の可否を決定するため、十分なキャニスタの
パージ量を確保しつつ、確実に前記空燃比学習制御を実
行することができる。さらに、前記空燃比フィードバッ
ク制御の制御定数を前記フィードバック制御係数に応じ
て可変としたので、空燃比フィードバック制御の追従性
が向上するものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による空燃比制御装置について
図示の実施例により説明する。

【００１３】図２は、本発明の適用対象となる自動車用
内燃機関の電子制御燃料噴射装置の一例を示したもの
で、１は内燃機関、２はエアクリーナ、３は空気入り口
部、４は吸気ダクト、５はスロットルボディ、６は絞り
弁、７は吸気流量計測用の空気流量計（ＡＦＭ）、８は
スロットルセンサ、９はサージタンク、１０は補助空気
バルブ（ＩＳＣバルブ）、１１はインテークマニホール
ド、１２は燃料噴射弁（インジェクタ）、１３は燃料タ
ンク、２６は燃料ポンプ、１４は燃料ダンパ、１５は燃
料フィルタ、１６は燃料調圧弁（プレッシャレギレー
タ）、１７はカム角センサ、１８は点火コイル、１９は
イグナイタ、２０は水温センサ、２１は排気マニホール
ド、２２は酸素センサ、２３は前触媒、２４は主触媒、
２５はマフラー、３０はコントロールユニットである。

【００１４】吸入空気は、エアクリーナ２の入り口部３
から入り、吸入空気を検出する空気流量計７，空気流量
を制御する絞り弁６を通りサージタンク９に入る。ここ
で空気は、内燃機関１の各シリンダに直通するインテー
クマニホールド１１により分配され、内燃機関１のシリ
ンダ内に入る。

【００１５】この時、空気流量計７からは、吸入空気量
を検出した信号が出力され、コントロールユニット３０
に入力される。

【００１６】一方、燃料は、燃料タンク１３から燃料ポ
ンプ２６で吸引，加圧され、燃料ダンパ１４，燃料フィ
ルタ１５を通り、インテークマニホールド１１に設けら
れた燃料噴射弁１２に供給され、コントロールユニット
３０からの噴射信号に応じて燃料が噴射される。この
時、燃料噴射弁１２に作用する燃料圧力は、燃料調圧弁
１６で調圧されるが、このため、燃料調圧弁１６はイン
テークマニホールド１１の負圧を導入して、燃料圧力と
インテークマニホールド１１内の圧力差を常時一定に保
持する働きをする。

【００１７】また、スロットルボディ５には絞り弁の開
度を検出するスロットルセンサ８が取り付けられてお
り、絞り弁開度を表わす信号がコントロールユニット３
０に入力される。同様に、絞り弁６をバイパスしてＩＳ
Ｃバルブ１０が装着され、コントロールユニット３０か
らの信号により、絞り弁６をバイパスして空気量を制御
する事で、アイドル回転数を一定に保つ。

【００１８】さらに、エンジン回転数の検出や燃料噴射
時期，点火時期を制御するための基準信号が、カム角セ
ンサ１７より発生しコントロールユニット３０に入力さ
れる。

【００１９】内燃機関１の温度は、水温センサ２０によ
って検出され、コントロールユニット３０に入力され
る。

【００２０】コントロールユニット３０は、前記エンジ
ン状態信号（空気流量計７，スロットルセンサ８，カム
角センサ１７，水温センサ２０）に応じて、最適燃料量
を演算し、燃料噴射弁１２を駆動し、内燃機関１へ燃料
を供給する。同様に点火時期についても、イグナイタ１
９への通電により、点火コイル１８を通して、点火が行
われる。

【００２１】図３は、本発明における燃料噴射量算出の
一実施例におけるフローチャートである。ステップ１１
０１でエンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気流量Ｑａを読み
込む。次に、ステップ１１０２で基本噴射パルス幅Ｔｐ
を算出する。ステップ1103にて補正係数ＣＯＥＦを算出
し、ステップ１１０４では、インジェクタの無効パルス
幅Ｔｓを算出する。次にステップ１１０５にて燃料噴射
パルス幅Ｔｉを算出し、フローを終了する。

【００２２】図４は、本発明の一実施例におけるコント
ロールユニット３０の内部構成を示したもので、MPU100
と読み書き自由なRAM101、読みだし専用のＲＯＭ、入出
力を制御するI／OLSI103は、それぞれ、バス１０４，１
０５，１０６で連結され、データのやりとりが行われ
る。MPU100は、前記エンジン状態を示す信号を、I／ O
LSI103 からバス１０６を通して受取り、ROM102に記憶
された処理内容を、順次呼び出して、所定の計算を行っ
た後各アクチュエータ（インジェクタ１２，イグナイタ
１９，補助空気バルブ１０）への駆動信号を、再びＩ／
OLSIを通して供給する。

【００２３】図５は、本発明の一実施例における燃料蒸
気回収装置について示したもので、燃料タンク１３で発
生した燃料蒸気は、配管４６を通り、キャニスタ４０に
一時回収される。回収された燃料は、エンジン１の運転
中に、キャニスタ４０に装着された新鮮空気導入口４５
から導入された新鮮空気とともに、配管４７，キャニス
タパージバルブ４１，配管４８を経由して吸気管９に導
かれ、エンジン１に吸入され燃焼することにより、外部
への排出が抑制されている。

【００２４】前記キャニスタパージバルブ４１は、パー
ジ流量をＥＣＭ３０で制御可能とすることを目的として
装着されている。また、前記キャニスタパージバルブ４
１の特性は、図６に示す通り、駆動信号０でも漏れ空気
量が発生するため、パージカットバルブ４４により、漏
れ空気を遮断する構成を取っている。前記パージカット
バルブには、配管５０，パージカットソレノイド４３，
配管４９が接続され、吸気管９の負圧をパージカットソ
レノイド４３のＯＮ，ＯＦＦにより、パージカットバル
ブ４４に導入し動作させる構成となっている。

【００２５】つぎに、本発明の一実施例の詳細を図１及
び図８のフローチャートにより説明する。

【００２６】初めに、図１は本発明の一実施例における
空燃比学習制御の詳細である。ステップ１００１で空燃
比学習制御の学習開始条件が成立している場合には、ス
テップ１００２に進み空燃比フィードバック係数の積分
処理を行う。次にステップ１００３に進み前記積分処理
が終了した場合はステップ１００４に進む。一方、前記
積分処理が未完の場合は本フローを終了する。ステップ
１００４では前記積分結果に基づいて学習値を算出す
る。次に、ステップ１００５でキャニスタパージが行わ
れていない場合にはステップ１００８に進み前記学習値
の最大値，最小値を算出し、ステップ１００９に進み前
記最大値より所定量大きい値（ＬＭＸ）および前記最小
値より所定量小さい値（ＬＭＮ）をそれぞれ記憶し、ス
テップ１０１０に進み、前記学習算出値を学習値として
更新し、ステップ１０１１にて学習進度カウンタＮＬＲ
をインクリメントする。

【００２７】一方、前記ステップ１００５においてキャ
ニスタパージ中である場合は、ステップ１００６，１０
０７において前記学習算出値と前記ＬＭＸ，ＬＭＮとの
比較を行い、前記学習算出値がＬＭＮより大であり且つ
ＬＭＸより小である場合即ち前記学習算出値が所定の範
囲内に入っている場合には学習値更新条件成立として前
記ステップ１０１０，１０１１の処理を行う。

【００２８】また、前記ステップ１００６，１００７に
て前記学習算出値が前記所定の範囲内に入っていなかっ
た場合、または、前記ステップ１０１１の処理が終了し
た後はステップ１０１２に進み、前記キャニスタパージ
中である場合は本フローを終了し、前記ステップ１０１
２にてキャニスタパージ中でない場合にはステップ１０
１３に進む。ステップ１０１３では、前記学習進度カウ
ンタＮＬＲが所定値以上かどうか、即ち学習が進行した
かどうかを判定し、学習が進行している場合にはステッ
プ１０１４にてキャニスタパージを開始する。また、前
記ステップ１０１３にて学習が進行していない場合には
本フローを終了する。また、本実施例では前記ステップ
１００９におけるＬＭＸ，ＬＭＮ算出時のそれぞれの所
定量を同じ値としたが、異なる値とすることも可能であ
る。

【００２９】図７には本実施例のタイミングチャートを
示す。

【００３０】図１０は本発明における空燃比学習制御の
第２の実施例である。本実施例においては、ステップ１
３０８及びステップ１３０９のみが前記図１の実施例と
異なっており、ステップ１３０８では前記学習算出値の
平均を算出し、ステップ1309では前記平均より所定量大
きい値をＬＭＸとし、同様に所定量小さい値をＬＭＮと
した。上記以外のフローについては、前記図１と同様で
あるので説明を省略する。また、本実施例においても、
前記ＬＭＸ，ＬＭＮ算出時それぞれの所定量を同じ値と
したが、異なる値とする事も可能である。

【００３１】図８は、本発明の一実施例における空燃比
フィードバック制御の詳細である。ステップ１２０１で
フイードバック条件が成立していない場合には、空燃比
フィードバック係数を１として本フローを終了し、前記
フィードバック条件が成立している場合にはステップ１
２０２に進む。ステップ１２０２では、空燃比センサの
信号を読み込む。ステップ１２０３では後述の図９の特
性により積分制御定数（ＩＬ，ＩＲ）を決定する。次
に、ステップ１２０４では、前記空燃比センサの信号に
より空燃比がリッチと判定した場合は１２０５以下のス
テップに進み、前記空燃比がリーンと判定した場合には
１２１０以下のステップに進む。以下のフローについて
は、空燃比フィードバック制御として一般に行われてい
る制御（いわゆるＰＩ制御）であるので説明は省略す
る。また、ステップ１２０３における積分制御定数の代
わりに比例制御定数とすることも可能である。

【００３２】次に、前記ステップ１２０３における積分
制御定数の特性を図９に示す。前記制御定数は、前記フ
ィードバック係数が中心値付近にある場合の前記制御定
数に対して、前記中心値から離れるに従って前記制御定
数を大となるように設定してある。前記図９においては
３段階の定数を設定したが、２段階あるいは３段階以上
とすることも可能である。さらに、前記図９においては
前記フィードバック係数中心値に対して左右対称の定数
としたが、左右非対称の定数とすることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、キャニスタのパージ量
の確保と精度の良い空燃比の学習制御が同時に達成でき
るため、空燃比のずれによる運転性の悪化及び有害排気
ガスの排出を防止すると同時にキャニスタのオーバーフ
ローによる燃料蒸発ガスの流出の防止が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る学習制御のフローチャートである。

【図２】本発明を実施するための電子制御燃料噴射装置
の構成図である。

【図３】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る燃料噴射パルス幅の算出フローチャートである。

【図４】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るコントロールユニットの内部構成図である。

【図５】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るキャニスタパージシステム構成図である。

【図６】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るキャニスタパージバルブの流量特性を示す図である。

【図７】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る学習制御のタイミングチャートである

【図８】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る空燃比フィードバック制御のフローチャートである。

【図９】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る空燃比フィードバック制御定数の特性を示す図であ
る。

【図１０】本発明による空燃比制御装置の第２の実施例
における学習制御のフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン本体、５…スロットルボディ、９…吸気
管、１３…燃料タンク、４０…キャニスタ、４１…キャ
ニスタパージバルブ、４３…パージカットソレノイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 正美 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空燃比センサの検出結果に基づいて空燃比
   補正係数を逐次算出する空燃比フィードバック制御と前
   記フィードバック制御に応じて空燃比学習値を順次更新
   して制御に使用する空燃比学習制御と、燃料タンクで発
   生した蒸発ガスを一時的に回収する燃料蒸気回収手段
   と、前記燃料蒸気回収手段で回収された燃料を、内燃機
   関へパージする回収燃料パージ手段を備えた内燃機関の
   電子制御燃料噴射装置において、 前記学習制御の進行状態を判定する学習進度判定手段を
   設け、前記学習進度判定手段の判定結果に応じて前記回
   収燃料パージ手段によるパージを制御することを特徴と
   する内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】内燃機関始動後、前記回収燃料パージ開始
   前の前記空燃比学習値の最大値および最小値を記憶する
   学習制御範囲記憶手段を設定し、前記回収燃料のパージ
   開始後は前記最大値および最小値のうち少なくとも一方
   の値に応じた空燃比学習値更新禁止範囲を設定すること
   を特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。
3. 【請求項３】内燃機関始動後、前記回収燃料パージ開始
   前の前記空燃比学習値の中心値を記憶する記憶手段を設
   定し、前記回収燃料のパージ開始後は前記中心値からの
   所定範囲内を空燃比学習値更新禁止領域とすることを特
   徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】前記フィードバック制御の比例制御定数ま
   たは積分制御定数の少なくとも一方の値を前記フィード
   バック制御出力値に応じて複数個設定し、前記設定値は
   前記フィードバック制御出力値が前記フィードバック制
   御中心値より離れるに従って大となるように設定するこ
   とを特徴とする請求項２又は請求項３記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。