JPH0972253A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関の蒸発燃料処理能力を向上する。 【解決手段】排気温度ＴがＴ₀ より小の低温状態で、空
燃比センサの低温特性による制御空燃比のずれ量Δαを
推定し、上限値ＫＥＶＳＬ以下の範囲で補正係数ＫＥＶ
でαを補正した値でパージ混合気の空燃比を推定し、パ
ージ混合気流量を制御すると共に、下限値ＫＦＩＳＬ以
上の範囲で補正係数ＫＦＩでαを補正した値で燃料噴射
量の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料系からの蒸発
燃料を処理する装置を備え、該蒸発燃料処理を空燃比フ
ィードバック制御と併用して行う内燃機関の制御装置に
関し、特に、蒸発燃料の処理能力を向上させた技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置で
は、燃料タンク等で発生する蒸発燃料をキャニスタに一
時的に吸着し、該吸着した蒸発燃料を所定の機関運転条
件で離脱させてパージ用空気と混合したパージ混合気
を、パージ制御弁で流量制御しつつ機関の吸気系へ吸引
処理することによって、蒸発燃料の外気への蒸散を防止
するようにしている。

【０００３】一方、電子制御燃料噴射装置を備えた内燃
機関では、所定の運転条件で空燃比を目標空燃比 (理論
空燃比) に近づけるように増減補正されるフィードバッ
ク補正量によってフィードバック制御することが行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の大気
浄化対策の強化に伴い、前記蒸発燃料の処理を広範囲な
運転領域、究極的には全運転領域にわたって実行するこ
とが要求されてきている。ここで、前記空燃比フィード
バック制御中に蒸発燃料の処理を行えば、定常的には空
燃比を目標空燃比に維持しつつ、十分な量の蒸発燃料の
処理を行うことが可能であるが、過渡状態での空燃比の
変動を抑制するためには、燃料供給装置から供給される
燃料とパージ混合気中の蒸発燃料との供給比率を一定と
することが望ましい。

【０００５】そのため、パージ混合気の基本流量を吸入
空気流量と比例的に設定する一方、空燃比フィードバッ
ク制御におけるフィードバック補正量 (の平均値) に基
づいてパージ混合気の空燃比を推定し、該パージ混合気
の空燃比に基づいて基本流量を補正することにより、燃
料供給手段からの燃料と蒸発燃料との供給比率を一定に
することが考えられた。

【０００６】しかしながら、空燃比フィードバック制御
を行う運転領域であっても、機関の低温時には空燃比セ
ンサが十分活性化していないため、制御点 (制御される
空燃比) がリーン側にずれることがある。その場合、フ
ィードバック補正量が同一、つまり燃料噴射弁から噴射
された燃料と空気との混合気 (以下主混合気という)の
空燃比が同一であっても、パージ混合気の空燃比は制御
空燃比のずれ分だけリーン側にずれていることになるか
ら、前記フィードバック補正量に基づくパージ混合気の
空燃比の推定にずれを生じ、実際の空燃比より濃いと推
定してしまう。

【０００７】したがって、実際より濃いと推定されたパ
ージ混合気の空燃比に基づいて、パージ混合気流量が要
求量より減少制御されることとなり、十分の量の蒸発燃
料を処理することができないことがあった。蒸発燃料の
処理量を確保すべくパージ混合気流量を、むやみに増量
することは空燃比のリッチ化により排気浄化性能の悪化
を招く。

【０００８】本発明は、このような実状に鑑みなされた
もので、空燃比センサの制御点のずれによる蒸発燃料の
処理量の制約を回避して蒸発燃料の外気への蒸散防止能
力を確保しつつ、空燃比フィードバック制御を良好に維
持して排気浄化性能を良好に維持できるようにすること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に実線で示すように、燃料系から発生す
る蒸発燃料と空気とを混合させたパージ混合気を流量制
御しつつ機関吸気系に導き処理するようにした蒸発燃料
処理手段を備える一方、機関に供給される混合気の空燃
比を空燃比検出手段によって検出し、該空燃比を目標空
燃比に近づけるように、燃料供給手段からの燃料供給量
をフィードバック補正量によりフィードバック制御する
空燃比フィードバック制御手段を備えた内燃機関の制御
装置において、空燃比フィードバック制御時のフィード
バック補正量に基づいて、パージ混合気中の蒸発燃料と
燃料供給手段からの燃料との供給比率が一定となるよう
にパージ混合気の流量を制御するパージ混合気流量制御
手段と、機関の低温状態を検出する低温状態検出手段
と、前記低温状態が検出されたときに、前記空燃比のフ
ィードバック制御時の制御空燃比のずれ量を推定する制
御空燃比ずれ量推定手段と、前記推定された制御空燃比
のずれ量に基づいて空燃比フィードバック制御時のパー
ジ混合気中の蒸発燃料と燃料供給手段からの燃料との供
給比率を補正する燃料供給比率補正手段と、を含んで構
成したことを特徴とする。

【００１０】該請求項１の発明に係る内燃機関の空燃比
制御装置によれば、低温状態では空燃比検出手段が十分
活性化していないため、空燃比フィードバック制御にお
いて制御される空燃比がリーン側にずれてくるが、該低
温状態を検出して制御空燃比のずれ量が推定される。そ
して、該制御空燃比のずれ量を発生した場合には、その
ままではフィードバック補正量に基づいてパージ混合気
中の蒸発燃料と燃料供給手段からの燃料との供給比率が
一定となるように制御されるパージ混合気の流量は制御
空燃比のずれ量分だけ減少することになる。

【００１１】そこで、前記推定された制御空燃比のずれ
量に基づいて、パージ混合気中の蒸発燃料と燃料供給手
段からの燃料との供給比率を補正することにより、制御
空燃比のずれを発生しないときと同量のパージ混合気流
量を確保することができる。これにより、蒸発燃料の外
気への蒸散防止能力を確保することができる。一方、空
燃比フィードバック制御を行っているので、燃料供給手
段からの燃料供給量は、前記パージ混合気流量の補正に
より制御空燃比のずれ量相当分だけ自動的に減少される
こととなる。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、図１に一点
鎖線で示すように、前記空燃比フィードバック制御時と
蒸発燃料処理が同時に行われるときに、フィードバック
補正量に基づいて、パージ混合気の空燃比を推定するパ
ージ混合気空燃比推定手段を備え、前記パージ混合気流
量制御手段は、前記推定されたパージ混合気の空燃比に
基づいてパージ混合気流量を補正する一方、前記燃料供
給比率補正手段は、前記空燃比のフィードバック制御時
に推定される制御空燃比のずれ量に基づいてフィードバ
ック補正量を補正することにより、前記パージ混合気の
空燃比の推定値を補正し、以てパージ混合気流量を補正
する一方、前記パージ混合気流量の補正による空燃比の
フィードバック補正量の変化を抑制するように燃料供給
手段からの燃料供給量を補正するための補正係数を設定
することにより、燃料供給比率を補正することを特徴と
する。

【００１３】該請求項２に係る発明によれば、パージ混
合気の空燃比が濃い (薄い) ときは、その分燃料供給手
段からの燃料供給量が減量 (増量) されるようにフィー
ドバック補正量が減少 (増大) されるので、該フィード
バック補正量に基づいてパージ混合気の空燃比を推定す
ることができる。

【００１４】そして、低温状態で制御空燃比にずれを生
じると、推定されるパージ混合気の空燃比の推定値にも
ずれを生じるが、推定された制御空燃比のずれ量に基づ
いてフィードバック補正量を補正することにより、該空
燃比の推定値のずれも防止される。その結果、正しいパ
ージ混合気の空燃比の推定値に基づいて、制御空燃比に
ずれを生じないときと同量のパージ混合気流量が得られ
るように補正が行われる。

【００１５】一方、前記のように制御空燃比のずれ量に
基づいてパージ混合気流量を補正すると、空燃比フィー
ドバック制御によって、その分燃料供給手段からの燃料
供給量は減少補正されるが、フィードバック補正量は、
機関の運転状態に基づいて設定された基本燃料供給量に
対して設定されるので、そのままでは一定の基本燃料供
給量に対してフィードバック補正量が減少して設定され
ることとなる。

【００１６】その場合、減少されたフィードバック補正
量に基づいてパージ混合気の基本流量が減少して設定さ
れ、それに対して制御空燃比のずれ量分の補正がなされ
ることとなるので、一度増量補正されたパージ混合気流
量が元に戻されてしまい、それによって再度フィードバ
ック補正量が増大するというようにハンチングを生じる
ことがある。

【００１７】そこで、制御空燃比のずれ量に相当する減
少補正を行うための補正係数を設定し、該補正係数で燃
料供給量を減少補正しておけば、パージ混合気流量の補
正によるフィードバック補正量の変化が抑制されるの
で、前記ハンチングを防止でき安定した制御を行える。
また、請求項３に係る発明は、前記補正されるパージ混
合気流量に対して上限値を設けたことを特徴とする。

【００１８】これにより、何らかのエラー要因でパージ
混合気流量が過剰となることを防止でき、空燃比の悪化
を防止できる。また、請求項４に係る発明は、前記空燃
比のフィードバック補正量補正用の補正係数により補正
される燃料供給手段から供給された燃料と空気との混合
気の空燃比に対して、リーン側の限界値を設けたことを
特徴とする。

【００１９】これにより、燃料供給手段からの燃料供給
量が減少しすぎて安定した燃料供給が行えなくなること
を防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。一実施形態を示す図２において、内燃機関１に
は、図示しないアクセルペダルと連動するスロットル弁
２を介装した吸気通路３を介して空気が吸入される。前
記吸気通路３の上流部には、前記スロットル弁２によっ
て流量制御される吸入空気流量を検出するエアフローメ
ータ４が装着され、吸気通路３の下流部 (マニホールド
部) には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁５が設けられ
ていて、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャ
レギュレータにより所定の圧力に制御される燃料を吸気
通路３内に噴射供給する。前記燃料噴射弁５による燃料
噴射量の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロ
ールユニット６ (一点鎖線で図示) で行われるようにな
っている。

【００２１】また、前記機関１には、蒸発燃料処理装置
が備えられている。前記蒸発燃料処理装置は、吸着手段
としてのキャニスタ21内に充填された活性炭などの吸着
剤に、図示しない燃料タンク内で発生した燃料の蒸発燃
料を吸着捕集させ、該吸着剤に吸着された燃料を、パー
ジ通路22を介してスロットル弁２下流側の吸気通路３に
供給するものである。

【００２２】前記パージ通路22には、前記コントロール
ユニット６からの制御信号に基づいてデューティ制御さ
れる電磁駆動式のパージ制御弁23が介装されている。ま
た、機関回転速度Ｎを検出する回転速度センサ31，水温
Ｔｗを検出する水温センサ32，排気中の酸素濃度等に基
づいて空燃比を検出する空燃比センサ33，排気温度Ｔを
検出する排温センサ34が設けられ、それらの検出信号は
コントロールユニット６に出力される。

【００２３】コントロールユニット６は、前記各種セン
サからの信号に基づいて、所定の運転条件で前記パージ
制御弁23を制御することにより蒸発燃料を吸気系にパー
ジする処理と、燃料噴射弁５による燃料噴射量を制御す
ることによる空燃比フィードバック制御とを同時に行
う。以下に、前記コントロールユニット６によるパージ
処理制御と空燃比フィードバック制御のルーチンを、図
３のフローチャートに従って説明する。

【００２４】ステップ (図ではＳと記す。以下同様) １
では、前記排温センサ34で検出された機関の排気温度Ｔ
が所定温度Ｔ₀ より小の低温状態であるか否かを判定す
る。低温状態と判定されたときは、ステップ２へ進み、
排気温度Ｔの所定温度Ｔ₀に対する偏差ΔＴ｛＝ (Ｔ₀
−Ｔ) ｝を算出し、該偏差ΔＴに基づいて、制御空燃比
のずれ量をフィードバック補正係数αのずれ量Δαとし
て推定する。

【００２５】ステップ３では、前記ずれ量Δαに基づい
てパージ混合気流量の補正係数ＫＥＶと、燃料噴射弁５
からの燃料噴射量の補正係数ＫＦＩを、夫々次式のよう
にして算出する。 ＫＥＶ＝ (α＋Δα) ／α ＫＦＩ＝ (α−Δα) ／α ステップ４では、前記パージ混合気流量の補正係数ＫＥ
Ｖにフィードバック補正量αを乗じた値ＫＥＶ・αが上
限値ＫＥＶＳＬを超えたか否かを判定する。

【００２６】前記上限値を超えていなければステップ５
へ進んで、前記補正されたフィードバック補正量ＫＥＶ
・αに基づいてパージ混合気の空燃比を推定する。即
ち、パージ混合気の空燃比が目標空燃比 (理論空燃比)
に比較して濃い (薄い) ときは、その分燃料噴射弁から
の燃料噴射量を減量 (増量) させるべく、フィードバッ
ク補正量αは減少 (増大) するので、運転領域毎に学習
されたフィードバック補正量αに基づいてパージ混合気
の空燃比を推定することが可能である。しかし、空燃比
センサの低温特性により機関に供給される混合気全体の
制御空燃比が目標空燃比よりリーン側にずれている場合
には、同一のフィードバック補正量つまり燃料噴射弁か
ら噴射された燃料と空気との混合気の空燃比が同一であ
る場合は、パージ混合気の濃度は制御空燃比のずれ分だ
けリーン側にずれていることになるから、前記フィード
バック補正量に基づくパージ混合気の空燃比の推定にず
れを生じ、実際の空燃比より濃いと推定してしまう。

【００２７】そこで、前記制御空燃比のずれによるフィ
ードバック補正量αのずれを前記補正係数ＫＥＶを乗じ
て補正し、該増大補正されたフィードバック補正量ＫＥ
Ｖ・αに基づいてパージ混合気の空燃比を薄い側に補正
することによって正しい値に近い値に推定することがで
きる。また、ステップ４で補正されたフィードバック補
正量ＫＥＶ・αが上限値ＫＥＶＳＬを超えたと判定され
た場合は、ステップ６へ進んで該上限値ＫＥＶＳＬに基
づいてパージ混合気の空燃比を推定する。何らかのエラ
ー要因によってＫＥＶ・αが大きくなりすぎる結果、パ
ージ混合気濃度を過剰に薄く推定してパージ混合気流量
が過大に制御されて空燃比が悪化することがありうる
が、上限値で制限することにより、かかる事態を防止で
きる。

【００２８】ステップ７では、前記推定されたパージ混
合気の空燃比に基づいてパージ率を算出し、別途エアフ
ローメータで検出された吸入空気流量と比例的に設定さ
れたパージ混合気の基本流量に、前記パージ率を乗算し
てパージ混合気流量を設定し、該パージ混合気流量に見
合った開度となるように前記パージ制御弁を制御する。

【００２９】このように、低温状態で制御空燃比にずれ
を生じても、パージ混合気の空燃比を正しい値に推定で
きることにより、誤推定によるパージ率の減少を防止で
き、処理能力に見合ったパージ混合気流量を確保するこ
とができる。次に、ステップ８へ進み前記ステップ４で
算出された補正係数ＫＦＩにフィードバック補正量αを
乗じた値が下限値ＫＦＩＳＬを下回るかか否かを判定す
る。

【００３０】そして、ＫＦＩ・αの値が下限値ＫＦＩＳ
Ｌ以上あれば、ステップ９へ進んでＫＦＩ・αをフィー
ドバック補正量として燃料噴射弁５からの燃料噴射量Ｔ
_i を次式のように設定する。 Ｔ_i ＝Ｔ_P ・ＣＯＥＦ・ＫＦＩ・α＋Ｔ_S 但し、Ｔ_P ：基本燃料噴射量 ＣＯＥＦ：各種補正係数 Ｔ_S ：無効噴射分 また、ＫＦＩ・αの値が下限値ＫＦＩＳＬを下回るとき
は、ステップ10へ進んで下限値ＫＦＩＳＬをフィードバ
ック補正量として、燃料噴射量Ｔ_i を次式のように設定
する。

【００３１】Ｔ_i ＝Ｔ_P ・ＣＯＥＦ・ＫＦＩＳＬ＋Ｔ_S 即ち、パージ混合気流量を制御空燃比のずれに応じて増
量補正した結果、空燃比フィードバック制御により燃料
噴射弁５からの燃料噴射量は減少補正されるのである
が、そのままでは、該減少補正をフィードバック補正量
αの減少により行うことになり、該フィードバック補正
量の減少により再度パージ混合気の空燃比を濃い側に誤
推定することになり、ハンチングを生じてしまう。

【００３２】そこで、前記補正係数ＫＦＩでフィードバ
ック補正量αを補正しておくことにより、パージ混合気
流量の増量によるフィードバック補正量αの変化を抑制
することができ、制御を安定状態に維持することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように請求項１に係る
発明によれば、低温状態では空燃比検出手段が十分活性
化していないために発生する空燃比フィードバック制御
における制御空燃比のずれ量を推定し、該ずれ量に基づ
いてパージ混合気中の蒸発燃料と燃料供給手段からの燃
料との供給比率を補正するようにしたため、制御空燃比
のずれを発生しないときと同量のパージ混合気流量を確
保することができ、以て、蒸発燃料の外気への蒸散防止
能力を確保することができる。

【００３４】また、請求項２に係る発明によれば、推定
された制御空燃比のずれ量に基づいてフィードバック補
正量を補正することにより、該空燃比の推定値のずれを
防止し、正しいパージ混合気の空燃比の推定値に基づい
て、制御空燃比にずれを生じないときと同量のパージ混
合気流量が得られるように補正が行われる。

【００３５】一方、制御空燃比のずれ量に相当する減少
補正を行うための補正係数で燃料供給量を減少補正し
て、パージ混合気流量の補正によるフィードバック補正
量の変化が抑制されるので、ハンチングを防止でき安定
した制御を行える。また、請求項３に係る発明によれ
ば、パージ混合気流量の上限値の設定により、パージ混
合気流量が過剰となることを防止でき、空燃比の悪化を
防止できる。

【００３６】また、請求項４に係る発明によれば、燃料
供給手段から供給された燃料と空気との混合気の空燃比
に対して、リーン側の限界値を設けたことにより、燃料
供給手段からの燃料供給量が減少しすぎて安定した燃料
供給が行えなくなることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。

【図３】同上実施形態の蒸発燃料処理及び空燃比フィー
ドバック制御ルーチンを示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ 吸気通路 ４ エアフローメータ ５ 燃料噴射弁 ６ コントロールユニット 21 キャニスタ 22 パージ通路 23 パージ制御弁 31 回転速度センサ 33 空燃比センサ 34 排温センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料系から発生する蒸発燃料と空気とを混
   合させたパージ混合気を流量制御しつつ機関吸気系に導
   き処理するようにした蒸発燃料処理手段を備える一方、 機関に供給される混合気の空燃比を空燃比検出手段によ
   って検出し、該空燃比を目標空燃比に近づけるように、
   燃料供給手段からの燃料供給量をフィードバック補正量
   によりフィードバック制御する空燃比フィードバック制
   御手段を備えた内燃機関の制御装置において、 空燃比フィードバック制御時のフィードバック補正量に
   基づいて、パージ混合気中の蒸発燃料と燃料供給手段か
   らの燃料との供給比率が一定となるようにパージ混合気
   の流量を制御するパージ混合気流量制御手段と、 機関の低温状態を検出する低温状態検出手段と、 前記低温状態が検出されたときに、前記空燃比のフィー
   ドバック制御時の制御空燃比のずれ量を推定する制御空
   燃比ずれ量推定手段と、 前記推定された制御空燃比のずれ量に基づいて、前記空
   燃比フィードバック制御時のパージ混合気中の蒸発燃料
   と燃料供給手段からの燃料との供給比率を補正する燃料
   供給比率補正手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
   置。
2. 【請求項２】前記空燃比フィードバック制御時と蒸発燃
   料処理が同時に行われるときに、フィードバック補正量
   に基づいて、パージ混合気の空燃比を推定するパージ混
   合気空燃比推定手段を備え、 前記パージ混合気流量制御手段は、前記推定されたパー
   ジ混合気の空燃比に基づいてパージ混合気流量を補正す
   る一方、 前記燃料供給比率補正手段は、 前記空燃比のフィードバック制御時に推定される制御空
   燃比のずれ量に基づいてフィードバック補正量を補正す
   ることにより、前記パージ混合気の空燃比の推定値を補
   正し、以てパージ混合気流量を補正する一方、前記パー
   ジ混合気流量の補正による空燃比のフィードバック補正
   量の変化を抑制するように燃料供給手段からの燃料供給
   量を補正するための補正係数を設定することにより、燃
   料供給比率を補正することを特徴とする請求項１に記載
   の内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】前記補正されるパージ混合気流量に対して
   上限値を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】前記空燃比のフィードバック補正量補正用
   の補正係数により補正される燃料供給手段から供給され
   た燃料と空気との混合気の空燃比に対して、リーン側の
   限界値を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の空燃比制御装置。