JPH0626409A - エンジンの蒸発燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空燃比の目標空燃比へのフィードバック制御に
支障を来すことなく、蒸発燃料のパージ量の増大を図れ
るようにする。 【構成】空燃比制御手段３４によって目標空燃比が得ら
れるよう燃料供給手段７による燃料供給量をフィードバ
ック制御する。また、蒸発燃料のパージが行なわれてい
るときの空燃比のずれを学習し該学習値に基づいて燃料
の基本供給量を補正するとともに、該学習補正値をその
後の学習値に基づいて順次更新していくようにする。該
学習補正値の更新回数に基づき、この更新回数が多いと
きに当該更新回数が少ないときよりも上記吸気系への蒸
発燃料のパージ量が多くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの蒸発燃料供給
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃料タンクで発生した蒸発燃
料をキャニスタに捕集しこれを吸気系に供給（パージ）
するようにした蒸発燃料供給装置は一般に知られてい
る。例えば、実公昭６０−３３３１６号公報には、エン
ジンの空燃比のフィードバック制御を行なっているとき
にのみ、蒸発燃料のパージを実行するようにして、この
パージによる空燃比の変動、ないしはそれに伴うエンジ
ンの運転性や排気エミッションの悪化を防止する技術に
ついて記載されている。

【０００３】また、エアフローメータやインジェクタな
ど燃料供給系を構成する部品の作動誤差を吸収する目的
で空燃比のずれを学習し、エンジンの吸入空気量に応じ
て設定される燃料の基本供給量を当該学習値に基づいて
補正する、という提案も知られている。これによれば、
上述の如き蒸発燃料のパージ等に伴う空燃比のずれも学
習されて燃料の基本供給量が補正されるため、パージに
伴うフィードバック補正量を少なくすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年はエン
ジンの高出力化が進み、燃料噴射式エンジンの場合、イ
ンジェクタからのリターン燃料がエンジンによって加温
されて燃料タンクに戻ってくるため、該タンクでの燃料
の蒸発が増える傾向にあり、これは上記キャニスタから
の燃料のオーバフローという問題を招く。もちろん、キ
ャニスタ容量を大きくすればよいが、種々の問題からそ
の容量を増大させることができないことがある。

【０００５】これに対して、上述の如き学習補正を行な
えば、フィードバック制御の負担が軽くなるため、蒸発
燃料のパージが多量にあっても、フィードバック制御に
よって当該パージに対応することが可能になる、と考え
られるが、必ずしもそうではない。

【０００６】すなわち、学習の対象たる空燃比のずれに
は、蒸発燃料のパージだけでなく、エンジンの失火やフ
ィードバック制御用Ｏ₂ センサのノイズのような一時的
な外乱も影響を与えるから、誤学習防止の観点から得ら
れた学習値をそのまま燃料の基本供給量の補正に使用す
ることは好ましくなく、これをその一部が上記基本供給
量に反映されるようにする必要がある。従って、かかる
状態においては、蒸発燃料のパージに対応する学習が十
分にできていないことから、蒸発燃料を多量にパージす
ると、空燃比が大きく変動し、これにフィードバック制
御が対応できないことがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題に対して、上記学習の進行度に応じて蒸発燃料のパー
ジ量を増量補正するようにして、空燃比の大きな変動を
招くことなく、蒸発燃料の多量のパージを行なうことが
できるようにするものである。

【０００８】すなわち、上記課題を解決する手段は、エ
ンジンの吸入空気量に基づいて吸気系への燃料の基本供
給量を設定する基本供給量設定手段と、上記基本供給量
設定手段によって設定された基本供給量の燃料を燃料供
給源から上記吸気系に供給する燃料供給手段と、上記エ
ンジンの排気ガスの成分濃度を検出するガスセンサと、
上記ガスセンサによって検出された排気ガスの成分濃度
に基づいて当該エンジンの空燃比が目標空燃比になるよ
う上記燃料供給手段による燃料供給量をフィードバック
制御する空燃比制御手段と、上記燃料の供給源で発生し
た蒸発燃料を上記エンジンの吸気系に供給するパージ手
段と、上記パージ手段による蒸発燃料の供給が行なわれ
ているときの空燃比の上記目標空燃比からのずれを学習
し該学習値に基づいて上記燃料の基本供給量を補正する
とともに、該学習補正値をその後の学習値に基づいて順
次更新していく学習補正手段と、上記学習補正手段によ
る上記学習補正値の更新回数に基づき、この更新回数が
多いときに当該更新回数が少ないときよりも上記吸気系
への蒸発燃料の供給量が多くなるように上記パージ手段
の作動を制御するパージ制御手段とを備えていることを
特徴とするエンジンの蒸発燃料供給装置である。

【０００９】

【作用】上記蒸発燃料供給装置においては、蒸発燃料の
吸気系への供給等によって空燃比が目標空燃比からずれ
ると、この空燃比がフィードバック制御によって修正さ
れるとともに、当該ずれが学習されて燃料の基本供給量
が補正される。この学習補正は上記蒸発燃料のみに対応
する補正ではなく他の外乱に対する補正を含むが、その
後の学習に基づいて上記学習補正値が更新されていく
と、この学習補正値に対する一時的な外乱の影響が少な
くなって、上記基本供給量は上記蒸発燃料のパージ及び
他の恒常的な外乱に対応する補正がなされたものになっ
ていく。

【００１０】しかして、本手段の場合、上記学習補正値
の更新回数が少ないときには、蒸発燃料のパージ量が低
い値に抑えられているが、これは、この時点では学習補
正に対する蒸発燃料のパージの反映度が低く、上記燃料
の基本供給量の補正が十分でないためである。そして、
上述の如くパージ量が低い値に抑えられているから、当
該パージによる空燃比のずれは小さく、上記フィードバ
ック制御によって空燃比の修正ができる。一方、上記学
習補正値の更新回数が多くなったときには蒸発燃料のパ
ージ量が多くなるが、この時点では、上記燃料の基本供
給量の補正に先の低い値での蒸発燃料のパージが十分に
反映されていて、空燃比のフィードバック制御に余裕が
生じているためである。つまり、この時点で蒸発燃料の
パージ量が増えても、その増量に対してはフィードバッ
ク制御で対応することができることになる。

【００１１】

【発明の効果】従って、本発明によれば、空燃比をフィ
ードバック制御する空燃比制御手段を設けるとともに、
蒸発燃料の供給が行なわれているときの空燃比のずれを
学習し該学習値に基づいて燃料の基本供給量を補正する
とともに、該学習補正値を順次更新していく学習補正手
段を設け、学習補正値の更新回数が多くなったときに蒸
発燃料のパージ量を多くするようにしたから、空燃比を
目標空燃比に制御しながら、蒸発燃料を多量にパージさ
せることが可能になり、キャニスタ容量を大きくせずと
も、例えばエンジンの高出力化に伴う蒸発燃料の増大に
対応することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】−全体構成− 図１において、１はエンジン、２は吸気通路、３は排気
通路である。吸気通路２には上流側から順に、吸入空気
量を検出するエアフローメータ４、吸入空気量を制御す
るスロットル弁５、吸気脈動の吸収等を行うためのサー
ジタンク６及び燃料を噴射供給するインジェクタ７が配
設されている。吸気通路２の上流端はエアクリーナ８に
接続されていて、そのフィルタ８ａの下流側に吸気温セ
ンサ９が設けられている。

【００１４】また、１１は上記インジェクタ７に燃料供
給通路１２を介して接続された本発明でいう燃料の供給
源としてのフューエルタンクであり、インジェクタ７か
ら燃料戻し通路１３がフューエルタンク１１に延設され
ている。フューエルタンク１１内にはフューエルポンプ
１４が設けられ、燃料供給通路１２にはフューエルフィ
ルタ１５が設けられている。また、燃料戻し通路１３に
はインジェクタ７の燃料噴射圧力を調整するプレッシャ
レギュレータ１６が設けられている。この圧力調整には
吸気負圧が利用されており、そのため、上記サージタン
ク６から負圧取出通路１７がプレッシャレギュレータ１
６に延設されている。

【００１５】また、上記フューエルタンク１１内上部に
は、フューエルタンク１１内の蒸発燃料（燃料蒸発ガ
ス）をエンジン１に供給するためのパージ通路１８の上
流端が開口し、このパージ通路１８の下流端は前記サー
ジタンク６において吸気通路２に開口している。上記パ
ージ通路１８の途中には上流側（フューエルタンク１１
側）から順に、蒸発燃料から液体燃料を分離するセパレ
ータ１９、２ウェイバルブ２０、蒸発燃料を吸着するキ
ャニスタ２１、パージ通路１８を開閉して蒸発燃料の吸
気通路２への供給（パージ）を調節するソレノイド式の
パージバルブ２２が配設されている。そして、これらパ
ージ通路１８、セパレータ１９、２ウェイバルブ２０、
キャニスタ２１及びパージバルブ２２により本発明でい
うパージ手段が構成されている。

【００１６】上記インジェクタ７及びパージバルブ２２
はＣＰＵを内蔵したコントロールユニット３０により作
動制御される。このコントロールユニット３０には、上
記エアフローメータ４の検出信号、吸気温センサ９の検
出信号、スロットル弁１４の開度を検出するスロットル
センサ１０の検出信号、ディストリビュータ２５に内臓
されたクランク角センサ２６の検出信号、上記排気通路
３に配置したＯ₂ センサ２７の検出信号、エンジン冷却
水温度を検出する水温センサ２８の検出信号等が入力さ
れている。上記スロットルセンサ１０には図示しないが
スロットル弁１４が全閉状態でスロットル開度が零とな
ったときにＯＮ信号を出力するアイドルスイッチが付設
されている。

【００１７】−燃料噴射量制御及び蒸発燃料パージ量制
御− 上記コントロールユニット３０は、図２に示すように、
インジェクタ７の作動制御のために燃料供給制御手段３
１を備えているとともに、上記パージ手段のパージバル
ブ２２の作動制御のためにパージ制御手段３２を備えて
いる。

【００１８】上記燃料供給制御手段３１は、インジエク
タ７による燃料の基本供給量を決定する基本供給量設定
手段３３と、空燃比が目標空燃比になるようインジェク
タ７による燃料供給量をフィードバック制御する空燃比
制御手段３４と、上記空燃比の上記目標空燃比からのず
れを学習し該学習値に基づいて上記燃料の基本供給量を
補正する学習補正手段３５と、インジェクタ７の噴射パ
ルス演算手段３６とを備えている。

【００１９】上記基本供給量設定手段３３は、エアフロ
ーメータ４によって得られるエンジンの吸入空気量に基
づいて燃料の基本供給量を設定するものであり、該基本
供給量は吸気温センサ９によって得られる吸入空気の温
度に基づいて補正される。

【００２０】上記空燃比制御手段３４は、Ｏ₂ センサ２
７によって得られる排気ガス中のＯ₂ 濃度に基づいて空
燃比の目標空燃比からのずれを演算し、それに基づいて
上記インジェクタ７による燃料供給量を補正するための
フィードバック制御係数ＣＦＢを演算する。この空燃比
制御手段３４によるフィードバック制御の条件は、エン
ジン冷却水温度が所定値以上であり、且つエンジン回転
数及びエンジン負荷によって判断されるエンジンの運転
領域が所定のフィードバックゾーン（例えばアイドル運
転状態を含む低回転低負荷の運転領域）にあるときであ
る。

【００２１】上記学習補正手段３５は、上記空燃比の目
標空燃比からのずれとしての上記空燃比制御手段３４に
よるＣＦＢをその演算の度に記憶していき、所定数（３
２）のサンプルが得られたときにその平均値を学習値Δ
ＣＦＢとして求め、該学習値に基づいてその所定割合
（１／２）が上記燃料の基本供給量に反映されるよう該
基本供給量に対する学習補正値をＣLRN を演算する。こ
の学習補正値はその後の学習値に基づいて当該学習値が
上記所定割合で反映されるよう順次更新される。また、
当該学習の実行条件は、エンジンの運転状態が安定なと
き、具体的には、エンジン冷却水温度が所定値以上（上
記フィードバック制御条件での所定値よりも高い温度）
で且つアイドル運転領域ないしはエンジン負荷が所定値
以下のときである。

【００２２】また、上記学習補正値の更新回数の上限は
５回である。但し、学習補正手段３５は、蒸発燃料のパ
ージがなくなったことを検出する手段を備え、その検出
があったときには上記上限に達していても更新回数のカ
ウントをリセットするようになっている。また、上記学
習補正値の更新を行なわないときには、学習補正値の最
終更新時からの経過時間が長くなるほど当該学習補正値
の基本供給量に対する反映度を小さくしていく学習補正
値低減手段が別途設けられている。これらの意味につい
ては後述する。

【００２３】上記パージ制御手段３２は、基本パージ量
設定手段３７とパージ量補正手段３８とを備えている。
上記基本パージ量設定手段３７は、エンジンの各運転領
域（エンジン回転数とエンジン負荷とによって区画され
ている）毎に蒸発燃料パージ量を設定してなるマップを
備え、エンジンの運転状態に基づいて当該マップから蒸
発燃料の基本パージ量を設定する。上記パージ量補正手
段３８は、上記学習補正手段３５による学習補正値の更
新回数が上限に達したときに、上記基本パージ量設定手
段３７によって設定された蒸発燃料のパージ量を増大補
正するものである。

【００２４】パージの条件は、エンジンの運転状態が所
定のパージゾーン（高負荷高回転運転領域を除く運転領
域）にあることである。また、当該パージ量はパージバ
ルブ２２のオン・オフ時間率を変えることによって制御
するようになっている。

【００２５】−制御の具体的な内容− 上記燃料供給制御の具体的な内容は図３にフローで示さ
れている。すなわち、該フローはイグニッションスイッ
チのＯＮ作動を受けてスタートし、各種信号の初期化が
行われる。まず、エンジン回転数，吸入空気量等の各種
信号の読込みが行なわれ、基本供給量設定手段３３によ
ってインジェクタ７の基本噴射パルス（基本供給量）が
演算される（ステップＳ１，Ｓ２）。上述のフィードバ
ック（Ｆ／Ｂ）制御条件が成立すると、空燃比制御手段
３４によってＯ₂ センサ２７の出力に基づいてフィード
バック制御係数ＣＦＢが演算される（ステップＳ３，Ｓ
４）。上記条件が成立しないときにはＣＦＢ＝１であ
り、燃料供給量のフィードバック補正は行なわれない
（ステップＳ５）。フィードバック制御に所定の条件の
成立が要求されるのは、エンジン高負荷高回転のような
運転状態にあるときには、燃費低減等よりもエンジン出
力の増大を優先させるためである。

【００２６】次に学習補正値の更新回数の上限について
のフラグＦ＝０のとき（上限に達していないとき）は、
上述の学習条件が成立すれば上記ＣＦＢの累積（前回値
への加算）を行ない、累積数が所定値に達したときにＣ
ＦＢの平均値を学習値ΔＣＦＢとして求める（ステップ
Ｓ６〜Ｓ１１）。学習補正に所定の条件の成立が要求さ
れるのは、外乱による誤学習をできるだけ少なくするた
めである。

【００２７】そして、当該学習値ΔＣＦＢの１／２が燃
料供給量に反映されるよう前回の学習補正値ＣLRN(i-1)
に加算されて、学習補正値ＣLRN の更新が行なわれると
ともに、更新回数ｍの計上が行なわれる（ステップＳ１
２，Ｓ１３）。上記学習値ΔＣＦＢがそのまま学習補正
値として採用されないのは、一時的な外乱による誤学習
の影響を少なくするためである。上記更新の結果、更新
回数ｍが上限値に達すれば上限フラグＦ＝１とされ、そ
うでなければＦ＝０のままで次のステップに進み最終パ
ルスの演算が行なわれ、当該演算パルスに基づいてイン
ジェクタ７の作動が行なわれる（ステップＳ１４〜Ｓ１
８）。更新回数に上限があるのは、更新回数があまり多
くなると、逆に外乱の影響が出て誤学習になる懸念があ
るためである。

【００２８】また、ステップＳ６において、Ｆ≠０で学
習補正値の更新回数が上限に達しているとき、ステップ
Ｓ４で演算されたＣＦＢがそれまでのリーン（ＣＦＢ＜
１であり、蒸発燃料のパージ有の状態）からリッチ（Ｃ
ＦＢ＞１であり、同パージ無若しくは減少の状態）に変
わった場合には、Ｆ＝０として、学習補正が可能な状態
になる（ステップＳ１９，Ｓ２０）。これは、蒸発燃料
のパージの影響がなくなった場合には、燃料供給系（イ
ンジェクタやエアフローメータ等）に起因する空燃比の
ずれを学習する方が空燃比制御の精度の向上が図れるた
めである。

【００２９】上記ステップＳ１９においてＮｏの判断の
ときその他の学習補正がなされないときは、ＣＦＢリー
ンで且つ蒸発燃料のパージ中であれば、時間のパラメー
タｆ(t) によって前回の学習補正値ＣLRN(i-1)の減少
（基本供給量に対する反映度の減少）が行なわれる（ス
テップＳ２１〜Ｓ２３）。これは、キャニスタ２１から
エンジンに供給される蒸発燃料のパージ量は時間の経過
と共に減少していくからであり、そのままにしておく
と、逆に空燃比のずれが大きくなっていくために事前に
処理するものである。なお、ＣＦＢリーン及び蒸発燃料
のパージ中のいずれかの条件が成立しないときには前回
の学習補正値ＣLRN(i-1)がそのまま使用される（ステッ
プＳ２４）。パージ中でないときには空燃比へのパージ
量の影響がないため、前回の学習補正値ＣLRN(i-1)をそ
のまま反映させないと空燃比がずれるためである。

【００３０】また、パージ制御制御の具体的な内容は図
４にフローで示されている。すなわち、該フローはイグ
ニッションスイッチのＯＮ作動を受けてスタートし、各
種信号の初期化が行われる。まず、エンジン回転数，エ
ンジン負荷など各種信号の読込みが行なわれ、パージ条
件（エンジンの運転状態が所定のパージゾーンに入って
いる）が成立しなければ、パージ量は零に設定される
（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。

【００３１】上記パージ条件が成立し且つ先の学習が完
了していない場合、つまり、学習補正値の更新回数が上
限（ｍ＝５）に達していない場合（Ｆ＝０）には、基本
パージ量設定手段３７がそのときのエンジンの運転状態
に基づいてマップから蒸発燃料の基本パージ量を設定し
（ステップＳ３２→Ｓ３４→Ｓ３５）、上記学習が完了
している場合（Ｆ＝１）には、パージ量補正手段３８が
上記基本パージ量に所定の増量係数を乗じてパージ量を
補正設定し、パージバルブ２２が目標パージ量となるよ
うに制御される（ステップＳ３４→Ｓ３６，Ｓ３７）従
って、蒸発燃料のパージ量は、燃料の基本供給量につい
ての学習補正があまり進んでいないときはマップに基づ
いて比較的少ない値に設定されるから、当該パージによ
る空燃比のずれは小さく、上記フィードバック制御によ
って空燃比の修正ができる。一方、上記学習補正値の更
新回数が上限に達しているときは、蒸発燃料のパージ量
が多くなるが、この時点では、上記燃料の基本供給量に
ついての学習補正が十分に進んでいるから、空燃比のフ
ィードバック制御に余裕が生じており、蒸発燃料のパー
ジ量が増えても、その増量に対してはフィードバック制
御で対応することができ、フューエルタンクでの蒸発燃
料の発生量が多くなってもキャニスタ２１からのオーバ
フローの問題はない。

【００３２】−パージによる空燃比の急変防止− また、上記パージ制御手段３２は、パージ量の変動が大
となるようなエンジン運転状態の変化を検出し、目標パ
ージ量を一時的に減少させるパージ量低減手段を備えて
いる。

【００３３】すなわち、先に説明した如く、パージ量の
コントロールはパージバルブ２２のオン・オフ時間率の
設定によって行なっている。しかし、オフアイドル状態
からアイドル状態への移行のようにエンジン負荷が急変
（吸気負圧小→大）した場合、あるいは吸気負圧が非常
に大きいとき（アイドル状態）に目標パージ量の増大変
化があった場合には、実際のパージ量が目標パージ量よ
りも大となり、空燃比の変動が大きくなる。このため、
上記パージ量低減手段が設けられているものである。

【００３４】具体的に説明すると、まず、パージ量低減
制御の条件は次の通りである。 Ａ．アイドルスイッチのオフ→オンの変化が検出された
時 Ｂ．アイドル状態でパージ無→パージ有の変化が検出さ
れた時 この場合、上記Ａ及びＢのいずれかが成立したときにパ
ージ量の低減制御が実行される。

【００３５】低減制御の態様は、図５にタイムチャート
で示されており、次の通りである。 ステップ 目標パージ量の低減 ステップ 目標パージ量低減状態の保持 ステップ 目標パージ量の予定の目標値への漸増 上記目標パージ量の低減量ΔＰ、低減状態の保持時間
Ｔ、上記漸増量ΔＰo 及び漸増間隔ｔは、そのときのエ
ンジンの運転状態に基づいて設定される。

【００３６】従って、上記パージ量低減手段において
は、目標パージ量の低減によって実際のパージ量が予定
よりも大となることが防止され、また、目標パージ量が
予定の目標値に近付くよう漸増されるから、パージ量な
いしは空燃比の急変が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの蒸発燃料供給装置の全体構成図

【図２】制御系のブロック図

【図３】燃料噴射量制御のフロー図

【図４】蒸発燃料パージ量制御のフロー図

【図５】目標パージ量の低減制御のタイムチャート図

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ７ インジェクタ（燃料供給手段） １１ フューエルタンク（燃料供給源） ２１ キャニスタ ２２ パージバルブ ２７ Ｏ₂ センサ（ガスセンサ） ３０ コントロールユニット ３１ 燃料供給制御手段 ３２ パージ制御手段 ３３ 基本供給量設定手段 ３４ 空燃比制御手段 ３５ 学習補正手段 ３７ 基本パージ量設定手段 ３８ パージ量補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸入空気量に基づいて吸気系へ
   の燃料の基本供給量を設定する基本供給量設定手段と、 上記基本供給量設定手段によって設定された基本供給量
   の燃料を燃料供給源から上記吸気系に供給する燃料供給
   手段と、 上記エンジンの排気ガスの成分濃度を検出するガスセン
   サと、 上記ガスセンサによって検出された排気ガスの成分濃度
   に基づいて当該エンジンの空燃比が目標空燃比になるよ
   う上記燃料供給手段による燃料供給量をフィードバック
   制御する空燃比制御手段と、 上記燃料の供給源で発生した蒸発燃料を上記エンジンの
   吸気系に供給するパージ手段と、 上記パージ手段による蒸発燃料の供給が行なわれている
   ときの空燃比の上記目標空燃比からのずれを学習し該学
   習値に基づいて上記燃料の基本供給量を補正するととも
   に、該学習補正値をその後の学習値に基づいて順次更新
   していく学習補正手段と、 上記学習補正手段による上記学習補正値の更新回数に基
   づき、この更新回数が多いときに当該更新回数が少ない
   ときよりも上記吸気系への蒸発燃料の供給量が多くなる
   ように上記パージ手段の作動を制御するパージ制御手段
   とを備えていることを特徴とするエンジンの蒸発燃料供
   給装置。