JPH0734988A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料を供給する
ときにおいて失火状態の発生を防止することのできるエ
ンジンの制御装置を提案する。 【構成】 λ＝１に対して比較的リーンな空燃比で運転
する希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料の供給を制御する
エンジンの制御装置において、蒸発燃料を供給する手段
と、エンジンの失火を抑制する抑制手段と、蒸発燃料を
供給するときは前記抑制手段を作動させる制御手段とを
具備する。

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制御装置に関
し、特に希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料を供給する場
合における失火の防止に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンクにおいて蒸発した燃料を一旦
トラップさせ、そのトラップした燃料を再度気化（パー
ジ）させてエンジンに供給することにより、燃費の向上
と排ガス浄化の両立を狙った所謂蒸発燃料供給装置を具
備したエンジンが実用化されている。

【０００３】このような蒸発燃料供給を行うエンジンに
おいては、パージしたガスを供給するタイミングは、エ
ンジン水温により暖機状態を確認してから行なっている
（例えば、実公昭６０−３３３１６号）。一方、燃費向
上を目的として、混合気の空燃比をリーン燃焼の限界に
設定してエンジンを運転させる技術も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、希薄燃焼エ
ンジンは、前述したように、通常、λ＝１に対して空燃
比が希薄燃焼の限界に設定されているために、パージし
たガスをたとえエンジンが暖機された後に供給するよう
にしても、失火状態が発生する場合がある。この失火
は、特に、空燃比の変動が顕著なパージガスの導入開始
時点で起こりやすい。パージガスの導入開始時点ではま
だ空燃比フィードバック制御がパージガスの導入に対応
しきれないからである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
欠点を解消するために提案されたもので、その目的は、
希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料を供給するときにおい
て失火状態の発生を防止することのできるエンジンの制
御装置を提案するものである。かかる目的の本発明の構
成は、図１に示すように、λ＝１に対して比較的リーン
な空燃比で運転する希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料の
供給を制御するエンジンの制御装置において、蒸発燃料
を供給する手段と、エンジンの失火を抑制する抑制手段
と、蒸発燃料を供給するときは前記抑制手段を作動させ
る制御手段とを具備することを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図２〜図６を
参照しながら詳細に説明する。本実施例は、例えば自動
車用の直列４気筒エンジンに本発明を適用した場合の一
例である。先ず図２は、同本発明の実施例に係るエンジ
ンの蒸発燃料供給装置の全体的なシステム構成を示すも
のてある。

【０００７】最初に、図２を参照して本発明実施例の燃
料供給制御システムの概略を説明し、その後に要部の制
御の説明に入ることにする。 〈燃料供給制御システム〉図２において、先ず符号１は
エンジン本体であり、吸入空気はエアクリーナ３０を介
して外部より吸入され、その後エアフロメータ２、スロ
ットルチャンバ３を経て各シリンダに供給される。また
燃料は燃料ポンプ１３により燃料タンク１２からエンジ
ン側に供給されて、フューエルインジェクタ５により噴
射されるようになっている。そして、車両走行時等のア
クセルペダル（不図示）の操作時における上記シリンダ
への吸入空気の量は、上記スロットルチャンバ３内に設
けられているスロットル弁６によって制御される。スロ
ットル弁６は、上記アクセスペダルに連動して操作さ
れ、減速走行状態及びアイドル運転領域では、最小開度
状態に維持される。そして、該最小（全閉）開度状態で
は、アイドルスイッチＩＤ・ＳＷ（不図示）が付勢され
て、アイドル状態を示す信号がＯＮになり、この信号に
より後述のＥＣＵ９はアイドル状態を検知することがで
きる。

【０００８】上記スロットルチャンバ３には、上記スロ
ットル弁６をバイパスしてバイパス吸気通路７が設けら
れており、該バイパス吸気通路７にはアイドル時および
ダッシュポットエア供給時のエンジン回転数制御のため
の電流制御型電磁弁（ＩＳＣバルブ）８が設けられてい
る。従って、アイドル運転領域およびダッシュポットエ
ア供給状態では、エアフロメータ２を経た吸入空気は、
上記バイパス吸気通路７を介して各シリンダに供給され
ることになり、その供給量は上記電磁弁８によって調節
される。この電磁弁８は、エンジンコントロールユニッ
ト（以下、ＥＣＵと略称する）９より供給される制御信
号のデューティ比Ｄによってその開閉状態が制御され
る。

【０００９】さらに、符号１０は、例えば排気通路途中
に３元触媒コンバータ（キャタリストコンバータ）１１
を備えた排気ガス浄化機能を持った排気管を示してい
る。そして、該排気管１０の上記３元触媒コンバータ１
１の上流部には、排気ガス中の酸素濃度（空燃比Ａ／
Ｆ）を検出するためのＯ2 センサーＳ1 が設けられてい
る。また、エンジン本体１には、ノッキング状態の発生
を検出するための図示しないノックセンサが設けられて
いる。

【００１０】そして、エンジン運転時の空燃比（Ａ／
Ｆ）は上記ＥＣＵ９における電子燃料噴射制御装置側の
空燃比制御システムにおいて、例えば上記エアフロメー
タ２等の出力値Ｑとエンジン回転数Ｎeとに基づいて先
ず基本燃料噴射量ＴPを決定する一方、さらに上記Ｏ2
センサーＳ1 を用いて実際の排ガス中の空燃比（Ａ／
Ｆ）を検出し、該検出値と設定された目標空燃比との偏
差に応じて上記基本燃料噴射量ＴP をフィードバック補
正することによって、常に設定空燃比（一般には理論空
燃比Ａ／Ｆ＝１４．７近傍の値）に維持するようなシス
テムが採用されている。

【００１１】従って、該空燃比のコントロールシステム
における最終燃料噴射量ＴOの一般的な算出システム
は、図３のようになる（後述）。一方、符号１４は、上
記エンジン本体１のシリンダヘッド部に設けられた点火
プラグであり、該点火プラグ１４にはディストリビュー
タ１７、イグナイタ１８を介して所定の点火電圧が印加
されるようになっており、その印加タイミング、すなわ
ち点火時期は上記ＥＣＵ９より上記イグナイタ１８に供
給される点火時期制御信号θIgtによってコントロール
される。さらに、符号Ｓ2 はブースト圧センサであり、
エンジン負荷に対応したエンジンブースト圧Ｂを検出し
て上記ＥＣＵ９に入力する。

【００１２】ＥＣＵ９は、例えば演算部であるマイクロ
コンピュータ（ＣＰＵ）を中心とし、吸入空気量Ｑを検
出する回路、燃料噴射量や点火時時期等を演算する回
路、燃料のオクタン価を判定する回路、メモリ（ＲＯＭ
及びＲＡＭ）、インタフェース（Ｉ／Ｏ）回路などを備
えて構成されている。そして、このＥＣＵ９の上記イン
タフェース回路には上述の各検出信号の他に例えば図示
しないスタータスイッチからのエンジン始動信号（ＥＣ
Ｕトリガー）、エンジン回転数センサ１５からのエンジ
ン回転数検出信号Ｎe、水温サーミスタ１６により検出
されたエンジンの冷却水温度の検出信号Ｔw 、例えばス
ロットル開度センサ４により検出されたスロットル開度
検出信号ＴＶＯ、エアフロメータ２によって検出された
吸入空気量検出信号Ｑ等のエンジンコントロールに必要
な各種の検出信号が各々入力されるようになっている。

【００１３】そして、ＥＣＵ９は、例えば図４に示すよ
うな運転領域に応じた燃料噴射量の制御を行うようにな
っている。一方、符号３１は上記エンジンの吸気通路の
スロットル弁６の下流側と燃料タンク１２の上方部との
間に設けられた燃料タンク１２内の蒸発燃料を捕集する
ためのキャニスタである。このキャニスタ３１は、例え
ばそのボディ内部にチャコールフィルタを備えていて、
上記燃料タンク１２内の蒸発燃料を蒸発燃料導入口より
当該フィルタ部に導入し吸着させることによって捕集す
る。

【００１４】そして、上記キャニスタ３１内の蒸発燃料
は、パージバルブ３３が開かれた時に蒸発燃料供給通路
３２を介して上記エンジンの吸気通路内にパージされ
る。パージバルブ３３の開閉状態も上記ＥＣＵ９からの
パージコントロール信号ＰＧによって制御される。本発
明は、前述したように、失火の発生を抑制する手段を具
備することを前提とし、失火の発生し易い蒸発燃料を供
給するときは、この抑制手段を作動させて失火を防止す
るものである。以下、本発明の具体的な実施例を４つ挙
げて説明する。 ：第１実施例は、パージガスを導入し始めるときは、
燃料噴射タイミングを遅らせることにより、点火プラグ
周辺の空燃比をリッチにし、その結果、失火を未然に防
ぐというものである。 ：第２実施例は、パージガスの導入の開始はλ＝１の
運転領域に限ることにより、空燃比の過度のリーン状態
の発生を防止して失火を防ぐものである。 ：第３実施例は、希薄燃焼運転中は、パージガスの導
入を所定値以上の負荷領域に限ることにより、失火を防
ぐものである。 ：第４実施例は、パージガスの導入開始時に、一次的
に燃料供給を増量することにより失火を抑制するもので
ある。 〈第１実施例〉図３は第１実施例にかかる制御手順のフ
ローチャートを示す。

【００１５】ステップＳ２において、冷却水温度Ｔw，
吸気量Ｑ，エンジン回転数Ｎeを各センサから取り込
む。ステップＳ４では、これらのデータに基づいて、パ
ージガスを導入すべき条件が成立しているかを判断す
る。導入条件とは、エンジン水温が所定値以上であるこ
と、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立してい
ることなどである。この導入条件が成立していないとき
は、ステップＳ６で、パージガスを導入していないこと
を示すフラグＦを０にする。そして、ステップＳ８にお
いて通常の燃料噴射タイミングを設定する。

【００１６】図４は、図２のエンジンに設定されている
ところの、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射タ
イミングを示す。この実施例では、噴射タイミングは、
図４に従って混合気の空燃比に応じて設定される。す８
の通常タイミングセットは、図４の特性に従って空燃比
に応じたタイミングを設定することを言う。ステップＳ
４で導入条件が成立していることが判定されたならば、
ステップＳ１０でフラグＦの値が０であるか否かを調べ
ることにより、これからパージガスの導入が開始される
のか否かを判定する。パージガスの導入の開始タイミン
グであるのならば、ステップＳ１２でフラグＦ＝１と
し、ステップＳ１４でタイマを起動する。そしてステッ
プＳ１６でパージガスを導入するために、ＰＧ＝１とす
る。そして、ステップＳ１８では燃料噴射タイミングを
タイミングＢとする。

【００１７】図４において、噴射タイミングＡは上死点
ＴＤＣよりも遅れたタイミングであり、タイミングＢは
更に遅れている。パージガスの導入開示初期は、ステッ
プＳ１８においてタイミングＢを設定することにより、
燃料噴射タイミングを遅らせている。噴射タイミングを
遅らせれば、燃焼室内における混合気の均一化が阻止さ
れて、点火プラグのより近い周辺により濃い混合気層が
形成される。このような点火プラグ周りの成層化によ
り、混合気は着火しやすくなり、空燃比フィードバック
制御の遅れによる失火が防止される。

【００１８】一旦、ステップＳ１２でフラグＦ＝１がセ
ットされると、パージガス導入条件が成立している限り
は、ステップＳ４→ステップＳ１０→ステップＳ２０と
進む。ステップＳ２０では、ステップＳ１４でセットし
たタイマがタイムアウトしていないかを調べる。このタ
イマは、空燃比フィードバックがパージガスの導入に追
随できたであろう時間であり、予め実験などによって求
められている時間である。この時間が経過しないうち
（ステップＳ２０でＮＯ）は、ステップＳ２２で信号Ｐ
Ｇを１に維持し、さらにステップＳ２４で燃料噴射タイ
ミングをＢに設定する。これにより、パージガスの導入
を燃料噴射タイミングを遅らせた（タイミングＢ）状態
でパージガスが導入される。即ち、空燃比フィードバッ
クが追随できていないであろう期間は、噴射タイミング
が遅らされるので、パージガスが導入されても失火は発
生しにくくなる。

【００１９】上記タイマがタイムアウトすれば、ステッ
プＳ２０からステップＳ２６に進んで、タイミングＡに
従って噴射タイミングが設定される。 〈第２実施例〉この第２実施例はパージガスの導入の開
始はλ＝１の運転領域に限ることにより、空燃比の過度
のリーン状態の発生を防止して失火を防ぐものである。

【００２０】即ち、図５はこの第２実施例の制御手順を
示すフローチャートである。まずステップＳ３０におい
て、冷却水温度Ｔw，吸気量Ｑ，エンジン回転数Ｎeを各
センサから取り込む。ステップＳ３２においてはエンジ
ン水温が所定値ａよりも上がっていることを確認してエ
ンジンが暖機されているかを調べる。エンジンが暖機さ
れていないときは、メインルーチンにリターンしてパー
ジガスの導入は行なわない。暖機されているときはステ
ップＳ３４に進んで、空燃比フィードバック制御を行な
うべき運転領域にあるかをステップＳ３０で集めたデー
タに基づいて判断する。

【００２１】フィードバック運転領域にないときは、ス
テップＳ３８に進んでパージガスの導入を行なう。一
方、フィードバック制御領域にあるときは、ステップＳ
３６で空燃比がλ＝１でないときはパージガスの導入を
行なわない。即ち、この第２実施例では、暖機状態で空
燃比フィードバック制御が行なわれていても、パージガ
スの導入はλ＝１の比較的リッチな状態の混合気が供給
されるようになるまで延期される。図６は、この第２実
施例の動作を概念的に示す。 〈第３実施例〉第３実施例は、希薄燃焼運転中は、パー
ジガスの導入を所定値以上の負荷領域に限ることによ
り、失火を防ぐものである。図７はこの第３実施例の制
御手順を示す。

【００２２】ステップＳ４０〜ステップＳ４４は、前述
の第２実施例のステップＳ３０，ステップＳ３２，ステ
ップＳ３４と同じである。エンジンが暖機状態になっ
て、フィードバック制御が実行されているときはステッ
プＳ４６で空燃比がリーンであるか否かを調べる。リー
ン運転領域は図８のマップにしたがって、ステップＳ４
０で得たエンジン回転数Ｎeおよび負荷Ｐeによって判定
される。尚、エンジン負荷Ｐeは、所謂疑似負荷（＝Ｑ
／Ｎe）若しくは不図示の負圧センサによって検出され
る。

【００２３】フィードバック運転領域にないとき、リー
ン運転領域にないときは、パージガスの導入を行なうた
めにステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、信号
ＰＧ＝１としてパージガスの供給を行なう。フィードバ
ック運転領域で、かつリーン運転領域のときに、ステッ
プＳ４８で負荷状態を調べる。この負荷Ｐeが、 Ｐe≧Ｐa のときは、失火の危険がないので、ステップＳ５０に進
んでパージを開始する。 〈第４実施例〉この第４実施例は、パージガスの導入開
始時に、一次的に燃料供給を増量することにより失火を
抑制するものである。図９にその制御手順を示す。

【００２４】ステップＳ６０では、パージガスの導入条
件が成立しているかを調べる。成立していないときはパ
ージガスの導入は行なわない。成立していればステップ
Ｓ６２でリーン運転状態かを調べる。リーン運転状態に
ないときはパージガスを導入しても失火のおそれがない
ので、ステップＳ６４でＰＧ＝１とする。ステップＳ６
２でリーン運転状態にあると判断されたときは、ステッ
プＳ６６に進みパージガスの導入が開始されてから所定
時間継続して行なわれているかを調べる。まだその時間
が経過していないのであれば、ステップＳ６８で空燃比
を強制的にリッチにする。即ち、パージガスを導入すべ
き条件がそれまで成立していなくて、その後のある時点
で成立したならば、パージガスの導入を開始すると共に
その時点から所定の時間の間だけ空燃比を強制的にリッ
チにする。これにより、空燃比フィードバックが行なわ
れるまでの過渡期における失火が防止される。

【００２５】

【発明の効果】従って、本発明のエンジンの制御装置に
よると、蒸発燃料が供給されるような場合に適正に失火
状態が未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の実施例に係るエンジンの制御システム
の全体を示す図である。

【図３】第１実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図４】第１実施例の動作を説明する図。

【図５】第２実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図６】第２実施例の動作領域を示す図。

【図７】第３実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図８】第３実施例の動作領域を示す図。

【図９】第４実施例の制御手順を示すフローチャート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 λ＝１に対して比較的リーンな空燃比で
   運転する希薄燃焼方式エンジンに蒸発燃料の供給を制御
   するエンジンの制御装置において、 蒸発燃料を供給する手段と、 エンジンの失火を抑制する抑制手段と、 蒸発燃料を供給するときは前記抑制手段を作動させる制
   御手段とを具備することを特徴とするエンジンの制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記抑制手段は、点火プラグ周辺の混合
   気をリッチに成層させる手段を具備することを特徴とす
   る請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段はλ＝１燃焼を目標とする
   運転と希薄燃焼状態を目標とする運転とを切り替える手
   段を具備し、 前記抑制手段は、蒸発燃料の供給をλ＝１燃焼運転のと
   きに限定することにより失火を抑制することを特徴とす
   る請求項１記載のエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 更にエンジン負荷を検出する手段を具備
   し、 前記抑制手段は、希薄燃焼運転中は、蒸発燃料の供給を
   エンジン負荷が高負荷領域に限定することにより失火を
   抑制することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制
   御装置。
5. 【請求項５】 前記抑制手段は一次的に供給燃料を増量
   させる手段を含み、 前記制御手段は、蒸発燃料の供給上記供給燃料の増量化
   を同期化させることを特徴とする請求項１記載のエンジ
   ンの制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記蒸発燃料の供給開
   始時を検出し、供給開始後の短期間において前記抑制手
   段を作動させることを特徴とする請求項１記載のエンジ
   ンの制御装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、燃料噴射タイミングを
   遅らせることにより点火プラグ周辺の混合気を成層化さ
   せることを特徴とする請求項２記載のエンジンの制御装
   置。