JPH06103011B2

JPH06103011B2 - エンジンの蒸発燃料制御装置

Info

Publication number: JPH06103011B2
Application number: JP61074500A
Authority: JP
Inventors: 邦公南谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPS62233466A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、蒸発燃料のパージに伴う空燃比の変動を効果
的に防止でき、しかも、エンジンの運転状態の悪化を防
止するとともに、燃費性能を向上できるようにしたエン
ジンの蒸発燃料制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

燃料タンク内の蒸発燃料を無駄にしないように燃料タン
クの上部と吸気系とをキャニスタを介在させたパージ通
路で接続し、蒸発燃料を吸気系に導入できるようにした
ものがある。通常、このようなパージ通路を設ける場
合、排気の成分、例えば、酸素濃度に基づいて空燃比を
検出し、吸気系を通してエンジンに吸入される吸入空気
量と供給燃料量を調整する空燃比調整手段を制御する空
燃比制御手段に排気から検出された空燃比をフィードバ
ックし、吸気系の空燃比を最適に制御するように構成さ
れる。

ところが、キャニスタに吸着されトラップされた蒸発燃
料がある範囲よりも多すぎたり、少なすぎたりすると、
空燃比制御手段による空燃比の制御範囲（アクティブレ
ンジ）を超えて空燃比がオーバーリッチになったり、オ
ーバーリーンになったりすることがある。

従来、空燃比がこのようにしてオーバーリッチやオーバ
ーリーンになることを防止するために、例えば、特開昭
59-192858号公報に示すように、上記パージ通路にパー
ジ用ポンプを介在させる一方、エンジンの運転状態に応
じて最適パージ量を演算し、これが最低パージ量に一致
するようにパージ用ポンプを制御するようにしたエンジ
ンの蒸発燃料制御装置がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来のエンジンの蒸発燃料制御
装置では、パージ量、すなわち、キャニスタを通して吸
気系に供給されるパージ空気量については、これをエン
ジンの運転状態に応じて制御できるものの、キャニスタ
に吸着されている蒸発燃料の絶対量はパージをする間に
時々刻々変化しており、その吸着量に応じたパージ空気
中に含まれる燃料成分の割合は直接制御することはでき
ない。このため、キャニスタに吸着されている蒸発燃料
量が過少のときや過多である場合に、パージにより空燃
比が大幅に変動し、また、オーバーリッチやオーバーリ
ーンになって運転状態の悪化を招来する等の問題を有し
ている。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであっ
て、パージに伴う空燃比の変動を効果的に防止でき、し
かも、エンジンの運転状態の悪化を防止するとともに、
燃費性能を向上できるようにしたエンジンの蒸発燃料制
御装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るエンジンの蒸発燃料制御装置は、上記の目
的を達成するために、吸気系を通してエンジンに吸入さ
れる空気に対する供給燃料の割合を調整する空燃比調整
手段と、エンジンからの排気ガス成分を検出する空燃比
センサと、空燃比が所定の値に一致するように上記空燃
比センサの検出値に基づいてフィードバック補正値を逐
次補正して空燃比調整手段を制御する空燃比制御手段
と、燃料タンクの蒸発燃料をトラップするキャニスタ
と、このキャニスタを通して吸気系に吸入されるパージ
空気量を調整するエバポガス調整手段とを有するエンジ
ンの蒸発燃料制御装置において、所定の運転条件の下で
上記パージ空気量が小さい小量パージ状態としてパージ
を開始させた後、パージ空気量を増加させるようにエバ
ポガス調整手段を制御するパージ量制御手段と、上記小
量パージ状態としたときのフィードバック補正値の変化
量が所定値を上回るとき、この小量パージ状態からパー
ジ空気量を増加させる上記パージ量制御手段の制御動作
を禁止するパージ制限手段とを設けたことを特徴として
いる。

〔作用〕

上記構成によれば、パージ空気量が小さい小量パージ状
態でパージが開始された後、空燃比のフィードバック補
正値の変化量が所定値を上回るときには、パージ空気量
を増加させる制御は行われず、フィードバック補正値の
変化量が所定値内であるときに、パージ空気量が増加さ
れる。

例えば、キャニスタにおける蒸発燃料のトラップ量が過
少であるときには、パージ空気量中の蒸発燃料の割合は
少なく、大半が空気である。このようなパージ空気が吸
気系に吸入されることにより、空燃比は、このときの少
量に抑えられたパージ空気量に応じて幾分リーン側への
変化を呈することになる。この変化に対して、空燃比が
所定の値に保持されるように、フィードバック補正値は
燃料を増加させるべく補正され変化する。

そして、上記のようにキャニスタにトラップされている
蒸発燃料が過少のときには、上記のフィードバック補正
値の変化量が所定値を上回ることになり、このときに
は、パージ空気量を増加させる制御は行われない。すな
わち、このときに蒸発燃料を殆ど含まないパージ空気量
を増加させると、空燃比がリーン側に大幅に変動してオ
ーバーリーン状態になるおそれがある。したがって、上
記制御により、空燃比の大幅な変動が生じることが防止
される。

一方、キャニスタに適度の蒸発燃料がトラップされ、し
たがって、このときの少量パージ状態でのパージ空気中
にも適度の割合で蒸発燃料が含まれているときには、フ
ィードバック補正値の変化量は所定値内で維持される。
このときには、パージ空気量を増加させる制御が行われ
る。

この場合には、増加されたパージ空気中に、少量パージ
状態での割合とほぼ同様の割合で適度の蒸発燃料が含ま
れるので、オーバーリーンやオーバーリッチ状態に陥る
等の空燃比の大幅変動が生じることはなく、しかも、キ
ャニスタにトラップされている蒸発燃料が、より速やか
にエンジンへと送られるので、キャニスタの吸着能力が
迅速に回復される。

このように、上記では、少量パージ状態でパージが開始
されるので、このとき、例えばキャニスタにトラップさ
れている蒸発燃料量が過少のときでも空燃比の変化が極
力抑えられる。その後、この少量パージ状態でのフィー
ドバック補正値の変化量に基づき、パージ空気量を増加
させるか否かの切換制御が行われるので、パージによる
空燃比変動が制御のアクティブレンジを超えるといった
ような大幅な変動が防止される。

また、上記のようにキャニスタでの蒸発燃料のトラップ
量が過少のときには少量パージが続行されることによ
り、吸気系に希薄なパージ空気が大量に流入して空燃比
の希薄化を生じることによるエンジンストールが防止さ
れ、また、空燃比センサからのフィードバック信号に基
づいて吸入空気量に対する供給燃料量が不要に増量され
ることが防止される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図に示すように、エンジン１の吸気系２には、スロ
ットル弁３と、空燃比調整手段としての燃料インジェク
タ４とが設けられる一方、排気系５には、排気中の酸素
ガス濃度を検出し、その酸素ガス濃度に対応する空燃比
信号ａを出力する空燃比センサ６が設けられている。ま
た、上記吸気系２には、吸入空気量を検出し、この吸入
空気量Ｑに対応する吸入空気量信号ｂを出力するエアフ
ローメータ７が設けられている。

一方、燃料タンク９の上部からは蒸発燃料導出管10が導
出され、この蒸発燃料導出管10の先端にキャニスタ11が
接続されている。このキャニスタ11の内部には蒸発燃料
を吸着する吸着剤12が挿入され、また、キャニスタ11の
一側壁にはこれを貫通する大気連通口13が形成されてい
る。

上記キャニスタ11はパージ管14によって吸気系２に接続
されている。このパージ管14には、上記大気連通口13か
らキャニスタ11を通して吸気系２に空気を吸入させるパ
ージを行うときのパージ空気量（以下、パージ量と略記
する）を調整するエバポガス調整手段15が設けられてい
る。このエバポガス調整手段15は、パージ管14を開閉す
る主パージバルブ16と、この主パージバルブ16をバイパ
スするようにパージ管14に接続されたバイパス通路17
と、このバイパス通路17を開閉する副パージバルブ18と
を有している。上記バイパス通路17を通して流れる流量
は例えばパージ管14の10％程度となるように設定されて
いる。これら主パージバルブ16および副パージバルブ18
はそれぞれ電磁弁で構成されている。

一方、前記燃料イジェクタ４での燃料噴射量は、上記主
パージバルブ16・副パージバルブ18の開閉を制御するた
めに、例えばマイクロコンピュータよりなる制御ユニッ
ト29が設けられている。この制御ユニット29は、前記空
燃比センサ６からフィードバックされる空燃比信号ａ
と、エアフローメータ７から出力される吸入空気量信号
ｂと、エンジン回転数センサ25から出力されるエンジン
回転数Ｎに対応する回転数信号ｃとが入力され、これら
信号に基づいて空燃比が所定の空燃比になるように、燃
料インジェクタ４の燃料噴射量を制御する空燃比制御手
段としての空燃比制御回路８を備えている。

また、制御ユニット29には、上記空燃比信号ａと回転数
信号ｃとに基づいて前記エバポガス調整手段15の主パー
ジバルブ16・副パージバルブ18の開閉を制御するパージ
量制御手段19と、第２図にも示すように、空燃比センサ
６から出力される空燃比信号ａおよびパージ量制御手段
19での出力状態に応じて空燃比制御回路８に補正信号を
出力する補正手段23とが設けられている。

上記パージ量制御手段19は、第３図に示すように、エバ
ポガス調整手段15の状態を判別するパージ状態判別部20
と、空燃比信号ａおよび回転数信号ｃに基づいてエンジ
ン１がパージ可能な運転状態か否かを判別する運転状態
判別部21と、これらパージ状態判別部20および運転状態
判別部21での各判別結果と、補正手段23における後述す
るパージ量制限部28からの出力とに基づいて、主パージ
バルブ16・副パージバルブ18の開閉を制御するパージ量
制御部22とを有している。

一方、補正手段23には、前記空燃比制御回路８によるフ
ィードバック制御の補正に使用するフィードバック補正
値としてのフィードバック係数C_FB（初期値は「１」と
される）を、空燃比信号ａに基づいて演算する演算部24
と、パージが実行されない時のフィードバック係数C_FB
を記憶フィードバック係数M_FBとして記憶する記憶部25
と、後述する10％パージ時のフィードバック係数C_FBお
よび上記の記憶フィードバック係数M_FBに基づいて、後
述する100％パージに切換えたときのフィードバック係
数の予測値（予測フィードバック係数）N_FBを演算する
予測演算部26とが設けられている。

さらに、上記補正手段23には、パージを100％パージに
切換えるときに、空燃比制御回路８のフィードバック係
数C_FBとして上記の予測フィードバック係数N_FBが設定さ
れるように空燃比制御回路８に制御信号を出力する出力
部27と、記憶フィードバック係数M_FBおよび予測フィー
ドバック係数N_FBの比較結果に基づいて、上記の100％バ
ージへの切換動作を禁止する制御信号を出力部27とパー
ジ量制御部22とに出力するパージ制限手段としてのパー
ジ量制限部28とが設けられている。

上記構成における制御ユニット29での具体的な制御手順
について、第４図を参照して説明する。

まず、吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎとにそれぞれ対
応する前記吸入空気量信号ｂと回転数信号ｃとの読込を
行い（S1）、これらの信号ｂ・ｃに基づいて、基本噴射
パルス幅T_Pを演算する（S2）。

続いて、その時点でのエバポガス調整手段15の状態、す
なわち、主パージバルブ16・副パージバルブ18の開閉状
態を判別する（S3）。ここで、主パージバルブ16および
副パージバルブ18が共に閉弁状態にあり、パージしてい
ないと判別された場合には、次いで、エンジン１の運転
状態がパージ可能な状態か否かを判別する（S4）。この
パージ条件が成立してしないときには、主パージバルブ
16および副パージバルブ18は閉弁したままで、その時点
でのフィードバック係数C_FBを記憶フィードバック係数M
_FBとして記憶すると共に（S5）、上記フィードバック係
数C_FBを空燃比信号ａにより補正し（S6）、これに基本
噴射パルス幅T_Pを乗じて噴射パルス幅T_iを得て（S7）、
燃料インジェクタ４に出力する（S8）。これにより、噴
射パルス幅T_iの期間中、燃料インジェクタ４から燃料が
噴射される。そして、S8からS1に戻ることによって上記
の処理が繰返され、これにより、空燃比が設定空燃比に
一致するように燃料噴射量が制御される。

上記の処理を行っているときに、前記S4でパージ条件の
成立が判別された時には、S4からS9に移行し、副パージ
バルブ18を開弁する。これによって、前記バイパス通路
17を通しての少量パージ（以下、10％パージという）が
開始される。同時に、タイマＫに初期値K₀がセットされ
（S10）、また、前記同様に、その時点でのフィードバ
ック係数C_FBを記憶フィードバック係数M_FBとして記憶し
（S5）、その後、その時点でのフィードバック係数C_FB
の空燃比信号ａによる補正・噴射パルス幅T_iの算出・出
力を行って（S6〜S8）、S1に戻る処理を行う。

このように、副パージバルブ18が開弁されて10％パージ
が開始されると、S1・S2で前記同様の処理を行った後、
S3からS11に移行する。このS11でパージ条件が維持され
ていることが確認されると、タイマーＫの値をカウント
ダウンし（S12）、続いて、この値Ｋが０に達したか否
かを判別する（S13）。０に達するまでは、S13から前記
S6に移行する処理が行われ、これにより、10％パージ状
態が継続される。

そして、S13でタイマーＫが０になったことが判別され
た時、すなわち、10％パージ開始後、所定の時間が経過
した時点で、S13からS14に移行する。このS14では、仮
に、この時点で主パージバルブ16も開弁することによっ
て前記パージ管14を通してのパージに切換え、これによ
り、パージ量を10％パージ時のほぼ10倍に増加させたと
き（以下、100％パージという）に予想される予測フィ
ードバック係数N_FBを演算する。

次いで、予測フィードバック係数N_FBが記憶フィードバ
ック係数M_FB以下かどうかを判別する（S15）。ここで、
予測フィードバック係数N_FBが記憶フィードバック係数M
_FB以下と判別された場合には、予測フィードバック係数
N_FBを現在のフィードバック係数C_FBに置き換えてから
（S16）、主パージバルブ16を開弁する（S17）。これに
より、100％パージに実際に切換ることになる。その
後、前記同様に、フィードバック係数C_FBの空燃比信号
ａによる補正・噴射パルス幅T_iの算出・出力を行って
（S6〜S8）、S1に戻る処理を行う。

一方、S15において、予測フィードバック係数N_FBが記憶
フィードバック係数M_FB以下であると判別された場合に
は、タイマＫに「１」をセットし（S18）、そして、S16
およびS17の処理は行うことなく、S6に移行する。した
がって、この場合には、S6〜S8において、フィードバッ
ク係数C_FBとしては10％パージ中のものが引き続いて使
用され、また、主パージバルブ16の開弁は行われないの
で、10％パージ状態での制御が継続される。

その後、次の制御処理サイクルで、再び、S13において
タイマＫが０になるので、S14での予測フィードバック
係数N_FBの演算と、S15での記憶フィードバック係数M_FB
との比較が行われ、N_FBが記憶フィードバック係数M_FB以
下となるまでは、S18でタイマＫに再び「１」をセット
し直す処理が行われて、10％パージ状態での制御が継続
される。そして、N_FBが記憶フィードバック係数M_FB以下
となったことが判別された時点で、前記S16およびS17の
処理が実行されて、100％パージに切換えられることに
なる。

100％パージに切換えらた後は、S3からS21に移行する処
理が行われ、このS21でパージ条件の成立を確認しなが
ら、S6〜S8の処理を実行し、S1に戻る処理を繰返す。こ
れによって、100％パージ状態の空燃比制御が継続され
る。

なお、10％パージ中に、S11でパージ条件の不成立状態
となったことが判別された場合には、フィードバック係
数C_FBを、パージ開始直前に記憶された記憶フィードバ
ック係数M_FBに戻し（S19）、副パージバルブ18を閉弁す
る（S20）。

また、100％パージ中に、S21でパージ条件の不成立状態
となったことが判別された場合には、上記同様に、フィ
ードバック係数C_FBを記憶フィードバック係数M_FBに戻し
（S22）、主パージバルブ16を閉弁する（S23）。この場
合には、次の制御サイクルで、引き続いてS20での副パ
ージバルブ18の閉弁操作が行われることになる。

こうして、パージ条件の不成立状態の判別時には、主・
副パージバルブ16・18を閉弁すると共に、フィードバッ
ク係数C_FBをパージ開始直前のものに戻す制御が行われ
る。

上記の制御によれば、例えば第５図のＡ時点のように、
10％パージを所定時間行った後のフィードバック係数C
_FBから、予測フィードバック係数N_FBが記憶フィードバ
ック係数M_FBを上回ると判別される場合、このときに主
パージバルブ16を開弁すれば空燃比制御のアクティブレ
ンジを超える範囲に空燃比が変化させられるので、この
場合には、前記のように、タイマＫに「１」をセットし
て、100％パージへの移行を禁止し、10％パージを継続
する。その後、予測フィードバック係数N_FBを記憶フィ
ードバック係数M_FB以下となったことが判別されると、1
00％パージに移行する。

つまり、キャニスタ11に吸着されている蒸発燃料が過度
に少ないような場合には、10％パージの開始によってキ
ャニスタ11を通して吸気系２に吸入される空気中に含ま
れる蒸発燃料成分も過少であるので、このような場合、
空燃比はリーン側に変化する。これを補正すべく、フィ
ードバック係数C_FBは図のように＋側に変化する。この
状態で100％パージに切換えた場合には、キャニスタ11
を通して大量の空気が吸引されることとなり、空燃比制
御のアクティブレンジを超えてオーバーリーン状態とな
ってしまったり、或いは、この吸入空気の増加に対応す
べく、燃料インジェクタ４からの燃料の噴射量を不要に
増加する制御が行われてしまう結果となる。

そこで、100％パージへの切換えを禁止し、10％パージ
状態を継続する。そして、この間に燃料タンク９からの
蒸発燃料のキャニスタ11への吸着量が増加し、キャニス
タ11を通して吸気系２に吸入される空気中の蒸発燃料が
割合が増加し、予測フィードバック係数N_FBが記憶フィ
ードバック係数M_FB以下となったことが判別された時
に、100％パージに切換える制御が行われる。

以上の説明のように、上記実施例では、エンジンの運転
状態がキャニスタ11を通してのパージが可能な運転状態
であると判別される場合でも、10％パージから100％パ
ージに切換えるときの予測フィードバック係数N_FBか
ら、例えば切換後の空燃比が空燃比制御の調整動作範囲
を超えるようなときには、100％パージに移行すること
が禁止される。これにより、パージによる空燃比変動を
空燃比制御の調整動作が及ぶ範囲内に抑えることができ
る。したがって、例えば、キャニスタ11における蒸発燃
料のトラップ量が所定量よりも少ないときには、大量パ
ージに移行せずに小量パージを続行することにより、吸
気系２に希薄な蒸発燃料ガスが大量に流入することが防
止され、空燃比の希薄化によるエンジンストールを防止
できるとともに、空燃比センサ６からのフィードバック
信号に基づく吸入空気量に対する供給燃料量の増量を防
止して燃費性能を向上させることができる。

〔発明の効果〕

本発明のエンジンの蒸発燃料制御装置は、以上のよう
に、吸気系を通してエンジンに吸入される空気に対する
供給燃料の割合を調整する空燃比調整手段と、エンジン
からの排気ガス成分を検出する空燃比センサと、空燃比
が所定の値に一致するように上記空燃比センサの検出値
に基づいてフィードバック補正値を逐次補正して空燃比
調整手段を制御する空燃比制御手段と、燃料タンクの蒸
発燃料をトラップするキャニスタと、このキャニスタを
通して吸気系に吸入されるパージ空気量を調整するエバ
ポガス調整手段とを有するエンジンの蒸発燃料制御装置
において、所定の運転条件の下で上記パージ空気量が小
さい少量パージ状態としてパージを開始させた後、パー
ジ空気量を増加させるようにエバポガス調整手段を制御
するパージ量制御手段と、上記小量パージ状態としたと
きのフィードバック補正値の変化量が所定値を上回ると
き、この小量パージ状態からパージ空気量を増加させる
上記パージ量制御手段の制御動作を禁止するパージ制限
手段とを設けた構成である。

これにより、キャニスタにトラップされている蒸発燃料
量が過少なときや過多なときでも、空燃比の大幅な変動
が抑えられ、空燃比の制御可能領域を超えるようなオー
バーリーン状態やオーバーリッチ状態の発生が防止され
る。特に、キャニスタにトラップされている蒸発燃料量
が過少なときには、蒸発燃料の割合が過度に少ないパー
ジ空気が大量に吸気系に流入することが防止されること
により、一時的な吸気の希薄状態によるエンジンストー
ルが防止され、また、このようなパージ空気に応じた空
燃比制御による不要な供給燃料の増加が抑制されるの
で、燃量が無駄に消費されることを防止できる。また、
キャニスタにトラップされている蒸発燃料量が過少でも
きや過多でもなく通常の範囲量のときには、パージ空気
量が増加されることにより、空燃比の大幅変動を生じさ
せることなく、キャニスタにトラップされている蒸発燃
料が速やかにエンジンに送られるので、キャニスタの吸
着能力を迅速に回復させることができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図はその
要部の制御系を示すブロック図、第３図はそのパージ量
制御手段と補正手段の構成を示すブロック図、第４図は
制御の具体的な手順を示すフロー図、第５図はパージ条
件の成否、パージ量および空燃比補正量の相関関係を示
すタイムチャートである。１はエンジン、２は吸気系、４は燃料インジェクタ（空
燃比調整手段）、６は空燃比センサ、８は空燃比制御回
路（空燃比制御手段）、９は燃料タンク、11はキャニス
タ、14はパージ管、15はエバポガス調整手段、19はパー
ジ量制御手段、23は補正手段、28はパージ量制限部（パ
ージ制限手段）である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気系を通してエンジンに吸入される空気
に対する供給燃料の割合を調整する空燃比調整手段と、
エンジンからの排気ガス成分を検出する空燃比センサ
と、空燃比が所定の値に一致するように上記空燃比セン
サの検出値に基づいてフィードバック補正値を逐次補正
して空燃比調整手段を制御する空燃比制御手段と、燃料
タンクの蒸発燃料をトラップするキャニスタと、このキ
ャニスタを通して吸気系に吸入されるパージ空気量を調
整するエバポガス調整手段とを有するエンジンの蒸発燃
料制御装置において、所定の運転条件の下で上記パージ空気量が小さい少量パ
ージ状態としてパージを開始させた後、パージ空気量を
増加させるようにエバポガス調整手段を制御するパージ
量制御手段と、上記小量パージ状態としたときのフィー
ドバック補正値の変化量が所定値を上回るとき、この小
量パージ状態からパージ空気量を増加させる上記パージ
量制御手段の制御動作を禁止するパージ制限手段とを設
けたことを特徴とするエンジンの蒸発燃料制御装置。