JP2004100623A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャニスタパージ実行中に空燃比振幅が小さくなることを回避し、触媒の排気浄化性能の低下を防止する。
【解決手段】基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを求め（Ｓ１０１）、Ｏ２センサの出力に基づくフィードバック補正値ｋαを読出すと（Ｓ１０２）、このフィードバック補正値ｋαをパージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）によって除算し、最終的なフィードバック補正値Ｋαを算出する（Ｓ１０３）。そして、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを空燃比フィードバック補正係数（１＋Ｋα）及びパージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）により補正し、他の補正を付加して最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する（Ｓ１０５）。これにより、キャニスタパージ実行時のパージ量の増加に伴って空燃比フィードバック補正量の振幅が大きくなる方向に調整され、エンジンに供給される燃料の振幅量がキャニスタパージ実行前と同じ程度に維持され、触媒の排気ガス浄化性能を確保することができる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャニスタパージ実行中における触媒の排気浄化性能の低下を防止するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンの燃料噴射制御においては、排気系の触媒上流にＯ２センサ等の空燃比センサを配設し、この空燃比センサの出力に基づいてインジェクタから噴射する燃料噴射量をフィードバック補正することで、実際の空燃比を目標空燃比に収束させ、排気エミッションの低減を図る技術が採用されている。
【０００３】
この場合、燃料タンク内で発生する燃料の蒸発ガスが大気へ排出されることを防止するため、蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭などに吸着させて一旦貯溜し、所定の運転領域でキャニスタ内の蒸発燃料を吸気通路からエンジンの燃焼室へ吸入させて再燃焼させる、いわゆるキャニスタパージが実行されると、エンジンに供給されるトータルの燃料量が増加して空燃比がリッチとなることから、インジェクタからの燃料噴射量を減量補正するパージ補正が行われている。
【０００４】
通常、このキャニスタパージの実行に伴うパージ補正はインジェクタの基本噴射量からパージ燃料流量の分だけ差し引くことによって実施され、例えば、特開平６−１０１５３９号公報には、基本噴射量からパージ燃料流量の分を差し引くときには、空燃比フィードバック補正量の基本更新量を増量補正することにより、空燃比フィードバック補正量の基本更新量がパージＯＮ時に実質的に減少するのを防止する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１０１５３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術は、空燃比フィードバック補正量の制御周期が要求値より長くなって三元触媒の転化率が低下したり、空燃比が触媒ウィンドウから外れやすくなることを防止するものであり、インジェクタからの燃料噴射量が減少することによってフィードバック補正による空燃比振幅が小さくなることは避けられない。
【０００７】
すなわち、空燃比フィードバック補正はインジェクタからの燃料噴射量を増減補正するものであり、インジェクタ以外からエンジンに供給される燃料には関与しないため、キャニスタパージの実行によってインジェクタからの燃料噴射量が減少してもエンジンに供給される燃料の総量が変化しない限り空燃比フィードバック補正値は同じ値を維持し、結果的にエンジンに供給される燃料量の振幅が小さくなって空燃比振幅が小さくなる。
【０００８】
この空燃比振幅は、触媒の浄化性能を有効に発揮させる役割を果たしており、リッチ雰囲気下で触媒上を覆っていた還元性物質が、次のリーン雰囲気で触媒から離脱するため、再度リッチ雰囲気となったときの未反応物をより多く処理することができる反面、キャニスタパージの実行に伴って空燃比振幅が小さくなると、触媒の浄化性能が低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、キャニスタパージ実行中に空燃比振幅が小さくなることを回避し、触媒の排気浄化性能の低下を防止することのできるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、排気系の触媒上流側に配設した空燃比センサの出力に基づくフィードバック補正値により、インジェクタからの燃料噴射量をフィードバック補正するエンジンの燃料噴射制御装置において、燃料タンクで蒸発した燃料分の吸気系へのパージ量に基づくパージ補正値により上記インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する手段と、上記フィードバック補正値を上記フィードバック補正値の振幅が大きくなる方向に上記パージ補正値で調整して最終的なフィードバック補正値を算出する手段と、上記最終的なフィードバック補正値により上記インジェクタの燃料噴射量をフィードバック補正する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明は、燃料タンクで蒸発した燃料分の吸気系へのパージ量に基づくパージ補正値によりインジェクタからの燃料噴射量を減量補正すると共に、排気系の触媒上流側に配設した空燃比センサの出力に基づくフィードバック補正値を、このフィードバック補正値の振幅が大きくなる方向にパージ補正値で調整して最終的なフィードバック補正値を算出する。そして、この最終的なフィードバック補正値によりインジェクタの燃料噴射量をフィードバック補正することで、パージ実行中の空燃比振幅が小さくなることを回避し、空燃比振幅の減少によって触媒の排気浄化性能が低下することを防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジン制御系の全体図、図２は燃料噴射制御ルーチンのフローチャート、図３は燃料振幅とエバポパージ量と空燃比フィードバック補正量との関係を示すタイムチャートである。
【００１３】
図１において、符号１はエンジン（図１においては、直列４気筒型自然吸気式エンジン）であり、このエンジン１のシリンダヘッド２に形成された各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通されている。インテークマニホルド３には、各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介して吸気管５が連通され、吸気管５の吸入空気取入れ口側に、エアクリーナ６が取付けられている。
【００１４】
また、吸気管５にはスロットルボディ７が取付けられ、このスロットルボディ７の吸気通路にスロットル弁８が介装されている。スロットルボディ７には、スロットル弁８の上流側と下流側とを連通するバイパス通路が形成されており、このバイパス通路に、アイドル時に該バイパス通路を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）９が介装されている。
【００１５】
また、インテークマニホルド３の各気筒の各吸気ポート２ａ直上流側にインジェクタ１０が臨まされ、デリバリパイプ１１から燃料供給ライン１２を経て燃料タンク１３内に配設される燃料ポンプ１４に連通されている。この燃料ポンプ１４には、プレッシャレギュレータ１５が一体的に設けられており、このプレッシャレギュレータ１５で所定の圧力に調圧された燃料が燃料供給ライン１２からデリバリパイプ１１内に圧送され、パルセーションダンパ１６により圧力脈動が吸収される。
【００１６】
燃料タンク１３の上部からは、燃料タンク１３内で発生した蒸発燃料ガス（エバポガス）を吸気系にパージするためのパージ通路１７が延出され、２ウェイバルブ１８を経て活性炭等からなる吸着部を備えたキャニスタ１９に連通されている。パージ通路１７のキャニスタ１９下流側は、エバポガスのパージ流量を制御するためのキャニスタパージコントロールバルブ（ＣＰＣバルブ）２０を介してスロットル弁８下流側の吸気通路に連通されている。
【００１７】
また、エンジン１のクランク室に連通するブローバイガス通路２１がシリンダヘッド２から延出され、エアクリーナ６の直上流側に連通されている。シリンダヘッド２には、各気筒毎に、その放電電極部を燃焼室に露呈する点火プラグ２２が配設され、更に、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエグゾーストマニホルド２３が合流する排気管２４に、２段構成の触媒２５が介装され、マフラー２６に連通されている。
【００１８】
一方、符号５０は、マイクロコンピュータ等からなる電子制御装置（ＥＣＵ）であり、エンジン１に備えられる各種センサ類で検出した運転状態に基づいて、エンジン１の制御を行う。エンジン１に備えられるセンサ類としては、スロットル弁８に連設されてスロットル開度を検出するスロットルセンサ３０、エアチャンバ４に取付られてスロットル弁８下流の吸気管圧力を検出する圧力センサ３１、同じくエアチャンバ４に取付られて吸気温度を検出する吸気温センサ３２、シリンダヘッド２に設けられた冷却水通路２ｃに臨まされた冷却水温センサ３３、触媒２５の上流側に配設されたＯ２センサ３４、クランク軸に連設されるシグナルロータ２７の外周に対設されたクランク角検出用のクランク角センサ３５、カム軸に連設されるシグナルロータ２８の外周に対設された気筒判別用のカム角センサ３６等がある。
【００１９】
ＥＣＵ５０によるエンジン制御では、主とする空燃比フィードバック制御において、排気系に介装したＯ２センサ３４の出力を所定のスライスレベルと比較して空燃比リッチ／リーンを判定する。そして、空燃比リッチ／リーンに応じて比例積分制御により空燃比フィードバック補正値を設定し、この空燃比フィードバック補正値によりインジェクタ１０からの燃料噴射量を増減補正して空燃比をストイキオに収束させる。
【００２０】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン運転領域がキャニスタパージの実行条件を満足する領域か否かを調べ、キャニスタパージ実行条件を満足する場合、例えば、エンジン１の暖機が完了してアイドルや減速時を除く運転領域にある場合には、ＣＰＣバルブ２０を開制御し、エバポガスを吸気系にパージする。このＣＰＣバルブ２０の開制御は、例えば、エンジン負荷（後述する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ、吸入空気量Ｑ、吸気管圧力Ｐｍ等）とエンジン回転数Ｎｅとを格子としてキャニスタパージ実行領域での目標パージ率を与える制御指令値を格納したマップを参照して行われ、エバポパージ量を運転状態に応じた量に制御する。一方、キャニスタパージ実行条件を満足しない場合には、ＣＰＣバルブ２０を全閉状態としてキャニスタパージを停止させる。
【００２１】
同時に、このキャニスタパージ実行時には、そのときの運転状態で必要とされる燃料量に対するキャニスタパージの燃料供給割合からパージ補正値を設定し、このパージ補正値でインジェクタ１０からの燃料噴射量を減量補正すると共に、このインジェクタ１０からの燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値をパージ補正値を用いて調整する。
【００２２】
すなわち、空燃比フィードバック補正は、インジェクタ１０からの燃料噴射量を増減補正するものであり、インジェクタ１０以外からエンジンに供給される燃料には関与しないため、キャニスタパージの実行によってインジェクタ１０からの燃料噴射量が減少しても、エンジン１に供給される燃料の総量が変化しない限り、空燃比フィードバック補正値は同じ値を維持する。従って、従来の制御では、キャニスタパージ実行時には、運転状態に応じた一定のパージ量分だけインジェクタ１０からの燃料噴射量が減少するにも係わらず、空燃比フィードバック補正値は同じ値が反映されてインジェクタ１０の燃料噴射量の振幅が小さくなり、結果的にエンジンに供給される燃料量の振幅が小さくなって空燃比振幅が小さくなり、触媒の酸素吸脱作用が低下して排気ガス浄化性能が低下する。
【００２３】
このため、キャニスタパージ実行時には、運転状態に応じた一定のパージ量分だけインジェクタ１０からの燃料噴射量を減少させると共に、空燃比フィードバック補正値をパージ補正値を用いて調整することで、インジェクタ１０から噴射される燃料の減少に伴う空燃比振幅の低下を防止し、触媒２５における酸素吸脱作用の低下を防止して排気ガス浄化性能を一定に維持する。
【００２４】
以下、ＥＣＵ５０によって実行される燃料噴射制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図２のフローチャートに示す燃料噴射制御ルーチンは、エンジン回転に同期して実行されるルーチンであり、先ず、ステップＳ１０１で、１行程当たりの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量を定めるインジェクタ１０の基本噴射時間すなわち基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを求める。本形態においては、エンジン１の制御は、吸入空気量センサを用いず、エンジン回転数と吸気管圧力とから吸入空気量を推定する方式であるため、クランク角センサ３５からの信号に基づくエンジン回転数Ｎｅと圧力センサ３１からの信号に基づく吸気管圧力Ｐｍとからマップ参照等により基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを設定する。尚、吸入空気量センサを備えて吸入空気量を直接計測する方式のエンジンでは、計測空気量Ｑをエンジン回転数Ｎｅで割算した値にインジェクタ特性定数Ｋを乗算して基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを設定する（Ｔｐ←Ｋ×Ｑ／Ｎｅ）。
【００２６】
次いで、ステップＳ１０２へ進み、Ｏ２センサ３４の出力に基づいて設定されるフィードバック補正値ｋαを読出す。このフィードバック補正値ｋαは、０を中心として増減する補正値であり、１．０を制御中心として加算した補正係数（１＋Ｋα；いわゆる空燃比フィードバック補正係数）を基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに乗算することで燃料噴射時間に反映される。周知のように、空燃比フィードバック補正係数（フィードバック補正値ｋα）は、Ｏ２センサ３４の出力に基づいて判定される空燃比リッチ／リーンの反転に伴い、比例積分制御の比例成分及び積分成分によって更新される。
【００２７】
続くステップＳ１０３では、パージ流量とパージ燃料濃度とから求められるパージ燃料分の全要求燃料量に対する割合に基づいて設定されるパージ補正値Ｋｅｖを読出し、このパージ補正値Ｋｅｖでフィードバック補正値Ｋαを調整して最終的なフィードバック補正値Ｋαを算出する。パージ補正値Ｋｅｖは、０を補正無しとして、運転状態に応じた減量のみ（Ｋｅｖ＜０）を行う補正値であり、１を加算した補正係数（１＋Ｋｅｖ；パージ補正係数）を基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに乗算することで燃料噴射時間に反映される。そして、このパージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）によってフィードバック補正値Ｋαを除算し、最終的なフィードバック補正値Ｋαを算出する（Ｋα←Ｋα／（１＋Ｋｅｖ））。
【００２８】
尚、パージ流量は、ＣＰＣバルブ２０の弁開度を表す制御指令値によって把握することができ、パージ燃料濃度は、排気系に介装したＯ２センサ３４のキャニスタパージ実行時と非実行時との出力値の差から推定することができる。また、パージ通路１７に濃度センサ（例えば、酸素濃度を検出するセンサ）を介装し、この濃度センサの出力に基づいてパージ燃料濃度を検出しても良い。
【００２９】
以上によりフィードバック補正値Ｋαを調整した後、ステップＳ１０４へ進み、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを、上述の空燃比フィードバック補正係数（１＋Ｋα）及びパージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）により補正し、更に、他の補正を付加して最終的な燃料噴射量を定めるインジェクタ１０の噴射時間すなわち燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する。空燃比フィードバック及びパージ補正以外の他の補正項としては、冷却水温補正、加減速補正、全開増量補正、アイドル後増量補正等に係わる補正係数ＣＯＥＦ、バッテリ電圧ＶＢに基づいてインジェクタ１０の無効噴射時間を補間する電圧補正パルス幅Ｔｓ等であり、これらの各補正項を基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに乗算又は加算することで、最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する（Ｔｉ←Ｔｐ×（１＋Ｋα）×（１＋Ｋｅｖ）×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ）。
【００３０】
その後、ステップＳ１０５からステップＳ１０６へ進み、燃料噴射パルス幅Ｔｉを噴射タイマにセットし、ルーチンを抜ける。これにより、各気筒のインジェクタ１０が所定のタイミングで駆動され、燃料噴射パルス幅Ｔｉに相応する量の燃料が噴射される。
【００３１】
エンジンに供給される燃料量は、パージ補正値Ｋｅｖが０のキャニスタパージ非実行の運転状態では、運転状態に応じてインジェクタ１０から噴射される燃料量のみであり、Ｋｅｖ＝０のキャニスタパージ非実行状態からＫｅｖ≠０（Ｋｅｖ＜０）のキャニスタパージ実行状態に移行すると、図３に示すように、インジェクタ１０からの燃料噴射量がパージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）によりエバポパージ量の分だけ減量補正され、エンジンに供給される燃料の総量が運転状態に応じた一定の値に維持される。
【００３２】
このキャニスタパージ実行時には、エバポパージ量の分だけインジェクタ１０からの燃料噴射量が減量補正されると同時に、エバポパージ量の分だけ空燃比フィードバック補正量の振幅が調整される。この空燃比フィードバック補正量の調整は、エバポパージ量の増加に伴って空燃比フィードバック補正量の振幅が大きくなる方向に調整され、エンジンに供給される燃料の振幅量としてはキャニスタパージ実行前と同じ程度に維持される。
【００３３】
すなわち、パージ補正係数（１＋Ｋｅｖ）によるインジェクタ１０の基本噴射時間の補正（基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに対する減量補正）と、フィードバック補正値Ｋαの更新（Ｋα←Ｋα／（１＋Ｋｅｖ））による空燃比フィードバック補正係数（１＋Ｋα）の振幅調整が同時に行われ、空燃比フィードバック補正係数（１＋Ｋα）の振幅が大きくされる。従って、破線で示す従来制御のように、インジェクタ１０からの燃料噴射量の減少によって、空燃比振幅が低下し、これによってエンジンに供給される燃料の振幅量が小さくなることがない。
【００３４】
これにより、キャニスタパージ実行時に空燃比振幅の低下を回避して触媒２５における酸素吸脱作用の低下を防止し、触媒の浄化性能を有効に発揮させて排気ガス浄化性能を確保することができる。しかも、エバポパージ量に応じて空燃比フィードバック補正係数（１＋Ｋα）の振幅量を調整するため、フィードバック制御周期がエバポパージ量によって変化することがなく、フィードバック補正速度を一定にして安定した触媒作用を確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料タンクで蒸発した燃料分の吸気系へのパージ量に基づくパージ補正値によりインジェクタからの燃料噴射量を減量補正すると共に、排気系の触媒上流側に配設した空燃比センサの出力に基づくフィードバック補正値を、このフィードバック補正値の振幅が大きくなる方向にパージ補正値で調整して最終的なフィードバック補正値を算出し、この最終的なフィードバック補正値によりインジェクタの燃料噴射量をフィードバック補正するので、パージ実行中の空燃比振幅が小さくなることを回避し、空燃比振幅の減少によって触媒の排気浄化性能が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の全体図
【図２】燃料噴射制御ルーチンのフローチャート
【図３】燃料振幅とエバポパージ量と空燃比フィードバック補正量との関係を示すタイムチャート
【符号の説明】
１　エンジン
１０　インジェクタ
１３　燃料タンク
１９　キャニスタ
２０　キャニスタパージコントロールバルブ
２５　触媒
３４　Ｏ２センサ
５０　電子制御装置
Ｋｅｖ　パージ補正値
Ｋα　フィードバック補正値
Ｔｉ　燃料噴射パルス幅
Ｔｐ　基本燃料噴射パルス幅

Claims (1)

1. 排気系の触媒上流側に配設した空燃比センサの出力に基づくフィードバック補正値により、インジェクタからの燃料噴射量をフィードバック補正するエンジンの燃料噴射制御装置において、
   燃料タンクで蒸発した燃料分の吸気系へのパージ量に基づくパージ補正値により上記インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する手段と、
   上記フィードバック補正値を上記フィードバック補正値の振幅が大きくなる方向に上記パージ補正値で調整して最終的なフィードバック補正値を算出する手段と、
   上記最終的なフィードバック補正値により上記インジェクタの燃料噴射量をフィードバック補正する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。

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