JPS6385249A - 燃料蒸発ガスのパ−ジ量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は燃料蒸発ガスのパージ量制御装置に関する。

（従来の技術） 燃料蒸発ガスの外気放散を防止するため、キャニスタ内
の吸着材に吸着させた蒸発燃料を、吸気絞り弁下流の吸
気通路に導く連通路（パージ通路）を介して吸い出し、
燃焼させることが一般的に行なわれている。しかしなが
ら、吸気通路に導入される燃料混じりの空気量（パージ
量）が空燃比フィードバック制御系に外乱として作用し
、系の空燃比を乱す要因となるので、パージ通路にデユ
ーティ値（電磁弁の０Ｎ−ＯＦＦ周期のうち開弁時間割
合をいう。）に比例して弁開度が増大する電磁弁（パー
ジ弁）を介装し、排気ガス姐成を検出するセンサ（空燃
比センサ）の信号値に基づき、吸入空′；Ａ量に応じて
設定したデユーティ値を増減補正することによＱ系に対
する外乱の影響を制御範囲内に収めるようにしたものが
ある（特開昭５７−８６５５５号、同５７−１２９２４
７号公報参照、）。

たとえば、艮期間停車した後で運転を再開した初期は、
キャニスタに吸着された燃料量も多く、この多くの燃料
量を含むパージ量が加わると吸気系での混合気が目標空
燃比（たとえば理論空燃比）から外れて濃化する。この
ような場合、空燃比センサでは、濃い混合気が供給され
た分目様空燃比の混合気よりも濃い側（リッチ側）にず
れたことを示す信号を出力するので、混合気を薄くする
ようにデユーティ値が減量され、これによりパージ量が
減少して目標空燃比に復帰されるというわけである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、空燃比フィードバック制御は、目標空燃比を
基準値にして所定の制御範囲（制御幅）を定め、この制
御範囲内に実空燃比を収めることができる運転域（フィ
ードバック制御域）に限って行われるのが通常である。

これは、空燃比が大きく変動する場合にも対処する面か
らは制御範囲の広いほうが良く、−力制御の安定性の面
からは制御範囲の狭いことが望まれるので、両者がバラ
ンスする位置として制御範囲が定まるからである。

ここに、パージ量について考えると、これに含まれる燃
料量の割合が機関停止期間や環境温度条件に応じて大き
く相違するので、頻繁に生じ得る機関停止期間や使用温
度での燃料割合に対して制御範囲をマツチングせざるを
得ない、このため、長期の機関停止後に機関を運転し空
燃比のフィードバック制御域に入った場合には、同じパ
ージ量でも極めて多くの燃料量を含むので、吸気系での
混合気が一気に濃くなってフィードバック補正量が制御
範囲の限界値を越える現象を生じ得ることを否定できな
い。

たとえば、フィードバック補正量をａとすると、＠８図
は比例積分制御におけるａの変化波形を示し、通常の場
合制御範囲の上限値α、＾Ｘと下限値αＭＩＮの間でａ
が推移し、限界値’ＭＡＸ、αＭＩＮを越えることはな
い。しかしながら、長期間機関停止した場合の後の空燃
比フィードバック制御時など頻度の肴な条件下にあって
は、空燃比が大きく変動するためにαが制御範囲を越え
る。

このような場合、ａには演算値に替わって限界値が採用
されるので、第９図、第１０図に示すように限界値α２
＾Ｘ＊’ＭＩＮにａが張り付き、もはやフィードバック
制御が不可能となり、排気組成の悪化を招いてしまうの
である。

したがって、頻度の肴な条件下においても空燃比フィー
ドバック制御を有効に什わせるにはこのような場合を予
定し、これに対処する方策（７エイルセー７対策）を講
じておくことが望ましいといえる。

この発明は空燃比フィードバック制御域でかつフィード
バック補正量が制御範囲を越える場合にパージ弁制御量
を減量補正するようにした装置を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） この発明では、ｔＩＳｉ図に示すように、フィードバッ
ク制御域に実空燃比と目標空燃比の偏差に基づくフィー
ドバック補正量にて機関への供給燃料量を制御する手段
４と、燃料の蒸発ガスを吸着する吸着材を収容させたキ
ャニスタ５と、このキャニスタ５を吸気通路７に連通す
るパージ通路８と、このパージ通路８に介装され制御量
に応じて弁開度を増大させるパージ弁９と、フィードバ
ック制御域で前記パージ弁制御量を運転状態に応じて制
御する手段１０と、前記フィードバック補正量が予め定
めた制御範囲を越えたかどうかを判別する手段１１と、
フィードバック制御域でかつフィードバック補正量が制
御範囲を越えた場合に前記パージ弁制御量を減量補正す
る手段１２を設けた。

なお、同図においてはフィードバック制御域判別手段３
を別個に設けでいるが、この機能を空燃比フィードバッ
ク制御手段４に併有させ、この手段４からの信号をパー
ジ弁制御量制御手段１０に入力させても纏わない、また
、１は運転状態を検出する手段、２は実空燃比を検出す
る手段である。

（作用） 長期間の機関停止により吸着された燃料量が多くなって
いる場合に空燃比フィードバック制御域になりパージ量
が導入されると、同じパージ量であっても短期の期間停
止後と相違して多（の燃料量が供給されるので、フィー
ドバック補正量がリッチ制限界値に張り付き、フィード
バック制御を行うことができなくなる。

このような場合、この発明によればフィードバック補正
量がリッチ側限界値に張り付いていることから制御範囲
を越えた場合であると判別され、フィードバック補正量
が制御範囲内に収まるまでパージ量が減少される。これ
により、パージ量の導入をフィードバック制御系に対す
る制御しきれない外乱とした場合に、外乱に予め備える
対策を施したこととなり、機関の停止期間に拘わらず、
空燃比フィードバック制御における良好な制御精度を保
持させることができる。

以下実施例を用いて説明する。

（実施例） ｔｊＳ２図はパージ弁２７をデユーティ値に応じて弁開
度を増大させる電磁弁にて構成したものに１、この発明
を適用した第１実施例で、同図に示す機械的な構成は従
来例と同様である。すなわち、運転状態を検出するセン
サ（空気量センサ２１やクランク角センサ２２）と、実
空燃比を検出するセンサ２４と、燃料供給装置としての
燃料噴射弁２５と、前記センサ類からの信号に基づきフ
ィードバック制御域であるかどうかを判別し、この制御
域であることが判別されたときに実空燃比が目標空燃比
と一致するように噴射弁２５からの供給燃料量ｔ　制御
　ｔ　ルコントロール二二ツ）（フィードバック制御手
段）３０がら空燃比フィードバック制御系が構成される
。たとえば、Ｌ−ジェトロニック方式においては、基本
的な運転変数（吸入吸気量Ｑａと機関回覧数Ｎ）に応じ
た基本パルス幅’「ｐ（＝に−Ｑａ／Ｎ、ただし、Ｋは
定数である。）を他の運啄変敗に基づく補正量（この補
正量の総和をＣ０ＥＦとする。）と実空燃比と目標空燃
比の偏差からｆＪＷされるフィードバック補正量ａとで
補正することにより燃料噴射パルス幅Ｔｉが求められる
。なお、Ｔｓは無効パルス幅である。

Ｔｉ＝ＴｐＸ（ＣＯＥＦ”）Ｘｆｆ＋１’ｓ　　　　　
　　・−・　（ｉ　　）一方、このフィードバック制御
Ｉ系に対し、蒸発燃料ガスを吸着する吸着材（たとえば
活性炭）を収納するキャニスタ５と、このキャニスタ５
と吸気絞り弁６下流の吸気通路７を連通するパージ通路
８と、このパージ通路８に介装されるパージ弁２７と、
このパージ弁２７に付与するデユーティ値の基本値（基
本デユーティ値）Ｄ　ｐｏを運転状態に応じて演算し、
この基本デユーティ値ＤｐＯを実空燃比信号に応じて補
正制御するコントロールユニット３０から燃料蒸発ガス
抑止装置が構成されている。

さて、この発明の特徴部分は、フィードバック補正ｉａ
が予め定めた制御範囲を越えたかどうかを判別し、空燃
比フィードパ７り制御域でかつａが制御範囲を越えた場
合にパージ弁制御ｊｉ（デユーティ値）を減量補正する
点にある。このようなり！　能ハ、コントロールユニッ
ト３０をマイクロコンピュータで構成する場合、第３図
の制御ルーチンを付与することで達成することができる
。

そこで、機関１回転毎に実行される同図の制御ルーチン
を説明すると、この発明にかかるデユーティ値制御は空
燃比フィードバック制御が行なわれていることが前提と
なる。パージ量に含まれる燃料量は機関停止期間に応じ
て変化するので、目標空燃比が得られるようにこのパー
ジ量を含めて供給燃料量を制御するには制御結果を制御
に反映させるフィードバック制御でしか適わず、したが
ってオープンループ制御の行なわれる運転域にまでデユ
ーティ値制御を行い蒸発燃料を導入すると、空燃比の値
がどうなるか全く判らなくなるからである。

そこで、空燃比フィードバック制御中であるがどうかを
各種運転変数のデータ（基本パルス幅ＴＬ＋回転数Ｎ、
空燃比センサ出力、フィードバック補正’ｌ　ａ　を冷
却水温等）を読み込み所定値と比較することにより判別
する（ステップ４１．４２）。たとえば、空燃比フィー
ドバック制御が停止される（クランプ）条件には空燃比
センサ２４が冷えているとき、低水温時（約６０℃以下
）、始動時１機関高負荷時または減速時などがあり、こ
れらクランプ条件以外の運転！１．？がフィードバック
制御域となる。

したがって、オープンループ制御時（クランプ時）はデ
ユーティ値ｏｐを零としてパージ弁２７を全閉にしてお
く（ステップ４２．４９）。なお、フィードバック制御
中かどうかの判別は、このルーチンとは別に噴射パルス
幅演算ルーチンにても行なわれているところであるので
、その結果のみを利用するようにしてもよい。

次に、基本デユーティ値Ｄ９Ｇについては、運転状態に
応じたパージ量が吸気通路７に供給されるように定める
必要がある。たとえば、吸入空気量Ｑａに応じてデユー
ティ値を定める点は従来例と同様である。これは、吸入
空気量の多少に拘わらす空燃比の変動する割合を同じ程
度に収めるためである。なぜなら、同じ燃料割合のパー
ジ量が加わることによる空燃比の変動は、低負荷域のほ
うが高負荷域よりも吸入空気量に対する割合が大きくな
るからである。そこで、吸入中′ｊｃｉに比例してパー
ジ量を増やすことにより吸入空気量に対するパージ量の
割合を同じ程度にするのである。

ただし、この例では吸入空気量を直接採用することとは
せず、基本パルス幅Ｔｐ（＝に−Ｑａ／Ｎ）とｔ茂関回
軒数Ｎに応じて第４図に示すように基本デユーティ値Ｄ
ｐｏ（単位は％）を設定している。

これは、Ｔｐを採用した場合のほうが同図に示すように
マツプ上の値に偏りが生ずることなく滑らかな特性が得
られ検索上都合が良いからである。

なお、同図においては、基本パルス幅Ｔｐが太き（なる
ほど、また機関回転数Ｎが高くなるほど基本デユーティ
値が大きくなるように付与されている。このように付与
された基本デユーティ値ＤｐＯはそのときの１゛ｐと回
転数Ｎとから第４図の特性を内容とするマツプ検索にて
読み出される（ステップ４３）。

さて、運転状態に応じてパージ量を同程度の寄与割合に
設定する根拠はパージ量に含まれる燃料量がほぼ同じ程
度の割合で存在するとする点にある。しかしながら正確
にはパージ量に含まれる燃料割合はは閃の停止期間や環
境温度条件に応じて大きく相違するので、空燃比への変
動割合も一様では有り得ない。したがって、長期間機関
停止後に空燃比のフィードバック制御が実行される場合
など肴な条件下になると、同じパージ量に含まれる燃料
量が多く、補正、ＩＱがリッチ側限界値に張り付くこと
が有り得る。そして、限界値に張り付く状態は正常であ
るとはいえずフィードバック制御が不能となる。そこで
、こうした場合の７エイルセー７対策を施すのがこの発
明にかかる部分である。

すなわち、フィードバック補正量αがリッチ側限界値に
張り付いてしまわないようにするには、パージ量に含ま
れる燃料量が多過ぎて混合気が濃くなった点に張り付き
の原因があるのだから、パージ量自体を少なくして混合
気が濃くならないようにすればよい。そこで、αが制御
＠囲を越えた（αがリッチ側限界値に張り付いている。

）ことを判別した場合に基本デユーティ値ＤＩＪｏを所
定量ΔＤｐだけ減量補正し、パージ量を減量するのであ
る（ステップ４４．４８）。

次に、この実施例の作用を第５図を参照しながら説明す
ると、同図は長期の機関停止後にフィードバック制御域
に入った場合のフィードバック補正量α、デユーティ値
ｏｐ、空燃比の変化波形を示している。

すなわち、暖機終了後の低負荷域当たりで空燃比フィー
ドバック制御に入るが、比例積分制御では、ステップ的
に変化する比例分と徐々に変化する積分分との和で与え
られるａが制御幅内で変化し、このａによる供給燃料基
の補正制御により、実空燃比は所定の制御幅内で基準値
（理論空燃比）を中心にして緩やかに変動している。

一方、フィードバック制御中であることが判別されると
、パージ弁が開かれその−ときの低負荷状態に応じた基
本デユーティ値Ｉ）ｐｏがマツプ検索により読み出され
（ステップ４２．４３）、このデユーティ値に応じたパ
ージ量が吸気通路に導入されると、長期の機関停止のた
め同じパージ量でも含まれる燃料量が極度に高くなって
いるので、混合気が目標空燃比を外れて一気に過濃とな
る。ここに、フィードバック制御は天空燃比が所定の制
御幅内に収まることを前提として行なわれるので、実空
燃比がこの制御幅を越えることまでは予定しておらず、
したがって、αが制御幅のリッチ側限界に張り付きく時
点Ａ）、フィードバック制御が不可能となる。従来例で
は、このような場合についてまで対策が施されていない
ので、制御不能の状態が′閂刑されることはなく、有害
ガスの排出量が増加する。

これに対してこの実施例によれば、αが限界値に張り付
いたことが制御不能の状態であるとして判別され、ΔＤ
ｐだけ時点Ｂより減少される（ステップ４４．４５）。

このため、パージ量に含まれる燃料割合が極度に高くと
も、デユーティ値の減量された分だけ混合気が薄くなり
、実空燃比並びにａが再び制御幅内へと復帰する（時点
Ｃ）。なお、１回のΔＤｐにて制御１範囲内に［よらな
い場合はさらにΔＤｐだけ減少させる（第５図参照）。

ここに、ａが制御幅内に収まることはフィードバック制
御が可能となったことを意味し、目標空燃比への制御が
可能となる。

すなわち、この発明はパージ量に含まれる燃料割合を頻
度の商い機関停止期間や環境温度条件に合わせて所定値
として仮定することにより、この割合に近い値なら空燃
比フィードバック制御を行うことができるよう１こその
制御範囲を設定し、かつ仮定した所定割合を大きく外れ
る場合はフィードバック制御が不可能となるので、この
場合は７エイルセー７対策としてパージ量をｉＩｉ量さ
せることにより、制御ｌＩ範囲内に引き戻すようにした
のである・この結果、フィードバック補正量が限界値に
張り付いて制御不能に陥っているのにそのままフィード
バック制御が継続され、このため空燃比制御精度を低下
させたり、その結果として排気組成を悪化させたりとい
った不都合を解ンＩＶすることできる。

なお、デユーティ値の減量補正は７エイルセー７対策で
あるから、フィードバック補正量αが制御範囲内に落ち
着いた後までもデユーティ値を減量させておく必要はな
く、減量した分ΔＤｐを逆に加算することにより基本デ
ユーティ値ＤＩＩＯへと復帰させている（ステップ４５
．４６）、。

次に、第６図はデユーティ値Ｄｐを機関温度（たと光ば
冷却水温）に応じて補正するようにしだものにこの発明
を適用した第２実施例である。これは、フィードバック
制御中であっても、低水温時には濃い混合気を供給する
ために、また高水温時には空燃比の変動が特に運転性に
悪影響を及ぼすので、それぞれデユーティ値を減量して
パージ量を減少させておく必要があり、第７圀に示す係
数ＫＣＴＷを導入したものである（ステップ５０）。

したがって、この実施例でもｔｔＳ１実施例と同様の作
用効果を奏する。

これら２つの実施例ではデユーティ値に応じて弁開度を
増大する電磁弁にてパージ弁を構成する場合について説
明したが、電圧値に応じて開口面積を変える比例制ａＩ
Ｉ電磁弁に′ζζバージを構成した場合であっても同様
に適用することができることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明ではフィードバック制御
域に実空燃比と目標空燃比の偏差に基づくフィードバッ
ク補正量にて機関への供給燃料量を制御する手段と、燃
料の蒸発ガスを吸着する吸着材を収容させたキャニスタ
と、このキャニスタを吸気通路に連通するパージ通路と
、このパージ通路に介装され制御量に応じて弁開度を増
大させるパージ弁と、フィードバック制御域で前記パー
ジ弁制御ｌｌ１Ｉｔを運転状態に応じて制御する手段と
、前記フィードバック補正量が予め定めた制御範囲を越
えたかどうかを判別する手段と、フィードバック制御域
でかつフィードバック補正量が制御範囲を越えた場合に
前記パージ弁制御、！ｉｔを減量補正する手段を設けた
ので、長期の機関停止により吸着された燃料量が多くフ
ィードバック制御開始直後に過濃なパージ量が導入され
る場合においても、フィードバック補正量が制御範囲内
に収まるまでの間パージ量が減量され、これにより機関
停止期間など吸着燃料量を変動させる条件の相違に拘わ
らず、制御不能を回避して空燃比制御精度を高く保持さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概念描成図、第２図はこの発明の第
１実施例の機械的な構成を表す概略図、第３図は第２図
中のコントロールユニット内で実行される動作内容を説
明する流れ図、第４図はこの実施例におけるデユーティ
値の特性を示す線図、ｆｊＳ５図はこの実施例の作用を
説明する波形図である。 第６図はこの発明の第２実施例の流れ図、第７図はこの
実施例の水温補正係数の特性線図である。 第８図ないし第１０図は従来例の作用を説明するフィー
ドバック補正Ｘａの波形図である。 １・・・連帳状態検出手段、２・・・実空燃比検出手段
、３・・・フィードバック制御域判別手段、４・・・空
燃比フィードバック制御手段、５・・・キャニスタ、６
・・・吸気絞り弁、７・・・吸気通路、８・・・パージ
通路、９・・・パージ弁、１０・・・パージ弁制御量制
御手段、１１・・・判別手段、１２・・・パージ弁制御
量減量補正手段、２１・・・空気量センサ、２２・・・
クランク角センサ、２３・・・水温センサ、２４・・・
空燃比センサ、２５・・・燃料噴射弁、２７・・・パー
ジ弁、３０・・・コントロールユニット。 特許出願人　日産自ｆＩＪ１１１株式会社第４図 機関回転体、：　Ｎ　（ｒｐｍ）−入 第５図 第７図 十 第８図 第９図 第１０図 手続補正書 昭和６２年　５月１１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィードバック制御域に実空燃比と目標空燃比の偏差に
   基づくフィードバック補正量にて機関への供給燃料量を
   制御する手段と、燃料の蒸発ガスを吸着する吸着材を収
   容させたキャニスタと、このキャニスタを吸気通路に連
   通するパージ通路と、このパージ通路に介装され制御量
   に応じて弁開度を増大させるパージ弁と、フィードバッ
   ク制御域で前記パージ弁制御量を運転状態に応じて制御
   する手段と、前記フィードバック補正量が予め定めた制
   御範囲を越えたかどうかを判別する手段と、フィードバ
   ック制御域でかつフィードバック補正量が制御範囲を越
   えた場合に前記パージ弁制御量を減量補正する手段を設
   けたことを特徴とする燃料蒸発ガスのパージ量制御装置
   。