JPH07269419A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料カット解除後にパージを再開しても空燃
比に与える擾乱を小にすることの可能な蒸発燃料処理装
置を提供する。 【構成】 通常走行時は空燃比センサ１２１で検出され
る空燃比を所定の目標空燃比に制御するべく、制御部１
５で空燃比補正係数ＦＡＦおよび燃料噴射弁１１１の開
弁時間が決定される。さらにＦＡＦに応じてパージ弁１
４２の開度が決定される。燃料カット時には圧力センサ
１３４で検出される燃料タンク１３内圧力と燃料カット
時間に基づいてキャニスタ１４に吸着される蒸発燃料量
を推定し、この推定量に応じて燃料カット解除後のパー
ジ再開時のパージ弁の初期開度が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の蒸発燃料処理装
置に係わり、特に燃料カット状態から復帰してパージを
再開したときの空燃比の擾乱を抑制することの可能な蒸
発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の燃料タンクから蒸発する燃料は
燃費向上および大気汚染防止のためにいったんキャニス
タに吸着され、適当なタイミングで吸気管内にパージさ
れ燃料として使用される。しかしながら内燃機関が例え
ば降坂時におけるようにいわゆる燃料カット状態となる
とパージを中断することが必要であり、燃料カット状態
が解除された後にパージを再開することとなる。

【０００３】従ってパージ再開時に内燃機関の空燃比に
大きな擾乱を与えることを防止することが課題となる。
この課題を解決するために、特開平４−３７０３５９号
公報には燃料カット直前のパージ弁制御信号を記憶して
おき、パージ再開時には記憶されたパージ弁制御信号を
初期値とする装置が提案されている。

【０００４】さらに特開平５−７９４１０号公報には、
パージ弁が開弁している間はパージ流量積算値を増加し
パージ弁が閉弁している間はパージ流量積算値を減少
し、パージ流量積算値が小であるときはキャニスタに燃
料が蓄積されているものとしてパージ弁開度を小に制御
する装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平４
−３７０３５９号公報に開示される装置にあっては、パ
ージ弁閉弁中にキャニスタに蓄積される蒸発燃料量につ
いては考慮されていないために、パージ弁閉弁中に多量
の蒸発燃料が蓄積された場合にはパージ再開によって空
燃比が大きく変動することを避けることはできない。

【０００６】また特開平５−７９４１０号公報にあって
も、パージ流量積算値はパージ弁の開閉時間に応じて定
まるものであり実際の燃料蒸発量を反映したものでない
ため、空燃比に擾乱を与える場合がある。本発明は上記
課題に鑑みなされたものであって、燃料カット解除後に
パージを再開しても空燃比に与える擾乱を小にすること
の可能な蒸発燃料処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明にかかる蒸発
燃料処理装置は、内燃機関の燃料タンクから蒸発する蒸
発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタと吸気管と
を接続するパージ管に設置され吸気管内にパージされる
蒸発燃料量を制御するパージ弁と、内燃機関の排気管に
設置される空燃比検出手段と、空燃比検出手段によって
検出される空燃比を所定の目標空燃比に制御するために
空燃比補正係数を演算する空燃比フィードバック制御手
段と、空燃比フィードバック制御手段で演算された空燃
比補正係数に基づいてパージ率を制御するパージ率制御
手段と、空燃比フィードバック制御手段で演算された空
燃比補正係数に基づいて燃料噴射弁の開弁時間を制御す
る燃料噴射弁制御手段と、燃料タンク内での燃料蒸気発
生量を代表する状態量を検出する燃料蒸気発生量検出手
段と、パージが禁止されている時間を積算するパージ禁
止時間積算手段と、燃料蒸気発生量検出手段によって検
出された燃料タンク内での燃料蒸気発生量を代表する状
態量およびパージ禁止時間積算手段において積算された
パージ禁止時間とに基づいてパージ再開時のパージ率初
期値を設定する再開パージ率設定手段と、を具備する。

【０００８】第２の発明にかかる蒸発燃料処理装置は、
燃料蒸気発生量検出手段が燃料タンク内圧力を検出する
圧力検出手段である。

【０００９】

【作用】第１の発明にかかる蒸発燃料処理装置にあって
は、燃料カット時間と燃温、燃料タンク内圧等の燃料タ
ンク内での単位時間当りの燃料蒸気発生量を代表する状
態量とに基づいて燃料カット中にキャニスタへ吸着され
た蒸発燃料量を推定し、この蒸発燃料量の推定値に基づ
いてパージ再開時のパージ弁開度を定める。

【００１０】第２の発明にかかる蒸発燃料処理装置にあ
っては、燃料タンク内では燃料蒸発量に比例して内圧が
上昇することから、燃料温度を燃料タンク内圧の検出に
よってその時の燃料蒸気発生量を検出する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明にかかる蒸発燃料処理装置の実
施例の構成図であって、内燃機関の１つの気筒１０には
吸気弁１０１を介して吸気流路１１、および排気弁１０
２を介して排気流路１２が接続されている。吸気流路１
１の吸気弁１０１近傍には燃料噴射弁１１１が配置され
る。

【００１２】燃料噴射弁１１１には燃料タンク１３に貯
蔵され、燃料ポンプ１３１で加圧された燃料が燃料配管
１３２を介して供給される。燃料タンク１３内で発生す
る蒸発燃料は、ベーパ配管１３３を介してキャニスタ１
４に導かれる。キャニスタ１４と吸気流路１１とはパー
ジ配管１４１によって接続され、パージ配管１４１には
パージ制御弁１４２が設置される。

【００１３】また排気流路１２には排気ガスの空燃比を
検出する空燃比センサ１２１が設置される。蒸発燃料処
理装置は制御部１５によって制御されるが、制御部１５
は例えばマイクロコンピュータシステムとして構成され
る。即ち制御部１５はバス１５１を中心として、ＣＰＵ
１５２、メモリ１５３、入力インターフェイス１５４お
よび出力インターフェイス１５５から構成される。

【００１４】空燃比センサ１２１は入力インターフェイ
ス１５４に接続され、排気ガスの空燃比を制御部１５に
取り込む。制御部１５は出力インターフェイス１５５を
介して燃料噴射弁１１１およびパージ制御弁１４２と接
続される。図２は本発明にかかる蒸発燃料処理装置で実
行される空燃比制御ルーチンのフローチャートであって
一定カム角度毎に実行される。

【００１５】ステップ２０１で空燃比フィードバック制
御が許容されるか否かを判定する。即ち、 （１）始動時でない （２）燃料カット中でない （３）冷却水温度（ＴＨＷ）≧４０°Ｃ （４）空燃比センサ活性完了のすべての条件が満足され
たときに空燃比フィードバック制御が許容され、いずれ
か１つの条件が満足されないときは空燃比フィードバッ
ク制御は許容されない。

【００１６】ステップ２０１で肯定判定されたときはス
テップ２０２に進み空燃比センサ１２１の出力電圧Ｖ_OX
を読み込み、ステップ２０３において所定の基準電圧Ｖ
_R （例えば０．４５Ｖ）以下であるか否かを判定する。
ステップ２０３で肯定判定された場合は、排気ガスの空
燃比はリーンであるとしてステップ２０４に進み、空燃
比フラグＸＯＸを“０”にセットする。

【００１７】ステップ２０５で空燃比フラグＸＯＸと状
態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断す
る。ステップ２０５で肯定判定されたときは、リーン状
態が継続しているものとして、ステップ２０６で空燃比
補正係数ＦＡＦをリーン積分量“ａ”増加してこのルー
チンを終了する。

【００１８】ステップ２０５で否定判定されたときは、
リッチ状態からリーン状態に反転したものとして、ステ
ップ２０７に進み空燃比補正係数ＦＡＦをリーンスキッ
プ量“Ａ”増加する。なおリーンスキップ量“Ａ”はリ
ーン積分量“ａ”に比較して十分大に設定する。

【００１９】次にステップ２０８で状態維持フラグＸＯ
ＸＯをリセットしてこのルーチンを終了する。ステップ
２０３で否定判定された場合は、排気ガスの空燃比はリ
ッチであるとしてステップ２０９に進み、空燃比フラグ
ＸＯＸを“１”にセットする。ステップ２１０で空燃比
フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致してい
るか否かを判断する。

【００２０】ステップ２１０で肯定判定されたときは、
リッチ状態が継続しているものとして、ステップ２１１
で空燃比補正係数ＦＡＦをリッチ積分量“ｂ”減少して
このルーチンを終了する。ステップ２１０で否定判定さ
れたときは、リーン状態からリッチ状態に反転したもの
としてステップ２１２に進み空燃比補正係数ＦＡＦをリ
ッチスキップ量“Ｂ”減少する。

【００２１】なおリッチスキップ量“Ｂ”はリッチ積分
量“ｂ”に比較して十分大に設定する。次にステップ２
１３で状態維持フラグＸＯＸＯを“ｂ”にセットしてこ
のルーチンを終了する。なおステップ２０１で否定判定
されたときは、ステップ２１４に進み空燃比補正係数Ｆ
ＡＦを“１．０”にセットしてこのルーチンを終了す
る。

【００２２】図３は本発明にかかる蒸発燃料処理装置の
制御部１５において実行されるパージ率制御ルーチンの
フローチャートであって、ステップ３０１で空燃比フィ
ードバック制御中であるか否かを判定する。ステップ３
０１で肯定判定されたときはステップ３０２に進み、燃
料カット中であるか否かを判定する。

【００２３】ステップ３０２で否定判定されたときはス
テップ３０３に進み、通常パージ率制御を行い、ステッ
プ３０４に進む。ステップ３０４でパージ停止フラグＸ
ＩＰＧＲをリセットし、ステップ３０５で燃料カットカ
ウンタＣ_cut をリセットしてこのルーチンを終了する。
ステップ３０２で肯定判定されたときはステップ３０６
に進み、再開時補正パージ率演算を行い、ステップ３０
７でパージ停止フラグＸＩＰＧＲを“１”に設定してこ
のルーチンを終了する。

【００２４】またステップ３０１で否定判定されたとき
はステップ３０８に進み、パージ率ＰＧＲをリセット
し、ステップ３０９でパージ停止フラグＸＩＰＧＲを
“１”に設定してこのルーチンを終了する。図４は図３
に示すパージ率制御ルーチンのステップ３０３で実行さ
れる通常パージ率制御処理のフローチャートである。

【００２５】即ちステップ３０３１において空燃比補正
係数ＦＡＦがどの領域にあるかを判定する。図５は空燃
比補正係数ＦＡＦの領域を示すグラフであって、１±Ｆ
内にあるときは領域Ｉに、１±Ｆと１±Ｇの間にあると
きは領域IIに、１±Ｇの外側にあるときは領域III に属
すると判定する。なお０＜Ｆ＜Ｇとする。

【００２６】ステップ３０３１で領域Ｉに属すると判定
されたときはステップ３０３２に進み、パージ率ＰＧＲ
を予め定められたパージ率アップ量Ｄだけ増加してステ
ップ３０３４に進む。ステップ３０３１で領域III に属
すると判定されたときはステップ３０３３に進み、パー
ジ率ＰＧＲを予め定められたパージ率ダウン量Ｅだけ減
少してステップ３０３４に進む。

【００２７】ステップ３０３１で領域IIに属すると判定
されたときは、直接ステップ３０３４に進む。ステップ
３０３４において、パージ率ＰＧＲから後述する再開時
補正パージ率ＰＧＲ_compを減算して、ステップ３０３５
に進む。ステップ３０３５において再開時補正パージ率
ＰＧＲ_compを予め定められた一定値Ｆ減算し、ステップ
３０３６で再開時補正パージ率ＰＧＲ_compが正であるか
否かを判定する。

【００２８】ステップ３０３６で否定判定されたとき
は、ステップ３０３７で再開時補正パージ率ＰＧＲ_comp
を下限値“０”に設定してステップ３０３８に進む。な
おステップ３０３６で肯定判定されたときは直接ステッ
プ３０３８に進み、パージ率ＰＧＲの上下限をチェック
してこのルーチンを終了する。図６は図３に示すパージ
率制御ルーチンのステップ３０６で実行される再開時補
正パージ率演算のフローチャートである。

【００２９】即ちステップ３０６１において、燃料タン
ク１３内の圧力を検出する圧力センサ１３４で検出され
る燃料タンク内圧力Ｐ_T を読み込む。燃料タンク内圧は
燃料タンク内の蒸発燃料の量の関数であり、燃料タンク
内の蒸発燃料量は燃料の蒸発とキャニスタへの放出と蒸
発燃料の液化等の平衡状態の表れであるので、燃料タン
ク内圧力Ｐ_T は燃料タンク内での燃料の蒸発度合いを代
表していると考えることができる。なお燃料蒸発の度合
いは、燃料温度と燃料表面に作用する圧力によってほぼ
決まるものであり、燃料タンク内圧力Ｐ_T に代えて燃料
温度を検出することで代表してもよい。ただし、本実施
例のように燃料タンク内圧力をパラメータとして用いる
場合には大気圧変化等の影響が相殺されるので、より正
確な検出が簡単に行える。

【００３０】ステップ３０６２において燃料カットカウ
ンタＣ_cut をインクリメントして、ステップ３０６３に
進む。なお燃料カットカウンタＣ_cut は燃料カット状態
の継続時間を表している。ステップ３０６３において、
燃料タンク内圧力Ｐ_T および燃料カットカウンタＣ_cut
の関数として燃料カット中にキャニスタ１４に吸着され
た蒸発燃料量ＶＡＰＯＲを求める。

【００３１】 ＶＡＰＯＲ ＝ ＶＡＰＯＲ（Ｐ_T ，Ｃ_cut ） 蒸発燃料量ＶＡＰＯＲを求めるための関数としては、例
えば以下のものを使用することができる。即ち燃料タン
ク内圧力Ｐ_T の関数として単位時間当たりの燃料蒸発量
αを決定することができる。

【００３２】α ＝ α（Ｐ_T ） よって単位時間当たりの燃料蒸発量αに経過時間に相当
する燃料カットカウンタＣ_cut のカウント値を乗算する
ことにより蒸発燃料量ＶＡＰＯＲを求めることができ
る。 ＶＡＰＯＲ ＝ α（Ｐ_T ）・Ｃ_cut ステップ３０６４において、蒸発燃料量ＶＡＰＯＲおよ
びエアフローメータ１１２で検出される吸気量ＧＡの関
数として再開時補正パージ率ＰＧＲ_compを決定する。

【００３３】ＰＧＲ_comp ＝ β・ＶＡＰＯＲ／ＧＡ ただしβは係数 図７はパージ制御弁駆動ルーチンのフローチャートであ
って、パージ弁１４２の開度をいわゆるデューティ比制
御によって制御する。即ちステップ７１でパージ停止フ
ラグＸＩＰＧＲが“１”であるか否かを判定し、肯定判
定されればパージ停止中であるとしてステップ７２でデ
ューティ比Ｄｕｔｙを“０”に設定してこのルーチンを
終了する。

【００３４】ステップ７１で否定判定されればパージ中
であるとして、ステップ７３に進み次式に基づきデュー
ティ比Ｄｕｔｙを演算する。 Ｄｕｔｙ ＝ γ・ＰＧＲ／ＰＧＲ₁₀₀ ＋δ ここでＰＧＲ₁₀₀ はパージ弁全開時のパージ量である全
開パージ率であって、内燃機関回転数Ｎ_e とスロットル
弁開度ＴＡとのマップとして予め設定されている。

【００３５】図８は全開パージ率を決定するためのマッ
プの設定例である。γおよびδはパッテリ電圧および大
気圧力によって定まる補正係数である。図９は燃料噴射
弁制御ルーチンのフローチャートであって、ステップ９
１において内燃機関回転数Ｎ_e および吸気量ＧＡの関数
として基本燃料噴射時間Ｔｐを求める。

【００３６】Ｔｐ＝Ｔｐ（Ｎ_e ，ＧＡ） ステップ９２において、パージ率ＰＧＲと後述する蒸発
燃料濃度インデックスＦＧＰＧとに基づいてパージ補正
係数ＦＰＧを演算する。 ＦＰＧ ＝ （ＦＧＰＧ−１）・ＰＧＲ ステップ９３において図２に示す空燃比制御ルーチンで
演算された空燃比補正係数ＦＡＦおよびパージ補正係数
ＦＰＧを用いて燃料噴射弁開弁時間ＴＡＵを次式により
決定する。

【００３７】 ＴＡＵ ＝ α・Ｔｐ・（ＦＡＦ＋ＦＰＧ）＋β ここでαおよびβは暖機増量、始動増量等を含む補正係
数である。ステップ９４において燃料噴射弁開弁時間Ｔ
ＡＵを出力してこのルーチンを終了する。図１０は蒸発
燃料濃度インデックスＦＧＰＧを演算するための蒸発燃
料濃度学習ルーチンのフローチャートである。

【００３８】ステップ１００１においてパージ停止フラ
グＸＩＰＧＲが“１”であるか否かを判定し、肯定判定
されたときはパージ停止中であるとして、直接このルー
チンを終了する。ステップ１００１で肯定判定されたと
きはステップ１００２に進み、蒸発燃料濃度学習条件が
成立しているか否かを判定する。

【００３９】即ち、 （１）空燃比フィードバック制御中 （２）冷却水温度≧８０°Ｃ （３）始動時燃料増量＝０ （４）暖機燃料増量＝０ のすべての条件が満足されたときに学習を実行するもの
とし、いずれかの条件が満足されないときは学習をおこ
なわないものとする。

【００４０】ステップ１００２で否定判定されたとき、
即ち学習を行わないときは直接このルーチンを終了す
る。ステップ１００２で肯定判定されたとき、即ち学習
を行うときはステップ１００３に進む。ステップ１００
３において図２の空燃比制御ルーチンで演算された空燃
比補正係数ＦＡＦの時間的平均値ＦＡＦＡＶを演算し、
ステップ１００４に進む。

【００４１】ステップ１００４において平均値ＦＡＦＡ
Ｖが“０．９８”以下、“０．９８”を越え“１．０
２”未満、“１．０２”以上のいずれの領域にあるかを
判定する。平均値ＦＡＦＡＶが“０．９８”以下である
と判定されたときは、ステップ１００５に進み、蒸発燃
料濃度インデックスＦＧＰＧを所定量“Ｑ”（例えば
０．４％）減少して、ステップ１００７に進む。

【００４２】“１．０２”以上であると判定されたとき
は、ステップ１００６に進み蒸発燃料濃度インデックス
ＦＧＰＧを所定量“Ｐ”（例えば０．４％）増加して、
ステップ１００７に進む。“０．９８”を越え“１．０
２”未満であるときは蒸発燃料濃度インデックスＦＧＰ
Ｇを更新することなく直接ステップ１００７に進む。

【００４３】ステップ１００７では蒸発燃料濃度インデ
ックスＦＧＰＧを下限値“０．７”以上、上限値“１．
０”以下に制限してこのルーチンを終了する。なお上記
処理によれば、吸気管１１にパージされるパージ気体中
の燃料濃度が“０”であれば蒸発燃料濃度インデックス
ＦＧＰＧは“１”に設定され、燃料濃度が大になるほど
“１”より小である値となる。

【００４４】

【発明の効果】第１の発明にかかる蒸発燃料処理装置に
よれば、燃料カット時間と燃料タンク内での単位時間当
りの燃料蒸気発生量の代表値とに基づいて推定された蒸
発燃料量に基づいてパージ再開時のパージ弁開度が決定
されるため、パージ再開時に空燃比に擾乱が生じること
を抑制することが可能となる。

【００４５】第２の発明にかかる蒸発燃料処理装置によ
れば、単位時間当りの燃料蒸気発生量が燃料タンク内圧
力によって検出されるため、燃料温度や大気圧変化等の
影響が加味された正確な検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は蒸発燃料処理装置の実施例の構成図であ
る。

【図２】図２は空燃比制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図３】図３はパージ率制御ルーチンのフローチャート
である。

【図４】図４は通常パージ率制御処理のフローチャート
である。

【図５】図５は空燃比補正係数の領域を示すグラフであ
る。

【図６】図６は再開時補正パージ率演算のフローチャー
トである。

【図７】図７はパージ制御弁駆動ルーチンのフローチャ
ートである。

【図８】図８は全開パージ率を決定するためのマップの
設定例である。

【図９】図９は燃料噴射弁制御ルーチンのフローチャー
トである。

【図１０】図１０は蒸発燃料濃度学習ルーチンのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０…気筒 １０１…吸気弁 １０２…排気弁 １１…吸気管 １１１…燃料噴射弁 １１２…エアフローメータ １２…排気管 １２１…空燃比センサ １３…燃料タンク １３１…燃料ポンプ １３２…燃料配管 １３３…ベーパ配管 １３４…圧力センサ １４…キャニスタ １４１…パージ配管 １４２…パージ弁 １５…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯田 修事 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 播磨 謙司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 俊成 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料タンクから蒸発する蒸発
   燃料を吸着するキャニスタと、 前記キャニスタと吸気管とを接続するパージ管に設置さ
   れ、吸気管内にパージされる蒸発燃料量を制御するパー
   ジ弁と、 内燃機関の排気管に設置される空燃比検出手段と、 前記空燃比検出手段によって検出される空燃比を所定の
   目標空燃比に制御するために空燃比補正係数を演算する
   空燃比フィードバック制御手段と、 前記空燃比フィードバック制御手段で演算された空燃比
   補正係数に基づいてパージ率を制御するパージ率制御手
   段と、 前記空燃比フィードバック制御手段で演算された空燃比
   補正係数に基づいて燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃
   料噴射弁制御手段と、を具備する蒸発燃料処理装置にお
   いて、 燃料タンク内での燃料蒸気発生量を代表する状態量を検
   出する燃料蒸気発生量検出手段と、 パージが禁止されている時間を積算するパージ禁止時間
   積算手段と、 前記燃料蒸気発生量検出手段によって検出された燃料タ
   ンクでの燃料蒸気発生量を代表する状態量および前記パ
   ージ禁止時間積算手段において積算されたパージ禁止時
   間とを加味してパージ再開時のパージ率初期値を設定す
   る再開パージ率設定手段と、をさらに具備する蒸発燃料
   処理装置。
2. 【請求項２】 前記燃料蒸気発生量検出手段が燃料タン
   ク内圧力を検出する圧力検出手段である請求項１に記載
   の蒸発燃料処理装置。