JP2633618B2

JP2633618B2 - エンジンの蒸発燃料供給装置

Info

Publication number: JP2633618B2
Application number: JP10237188A
Authority: JP
Inventors: 実川本
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH01273864A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンへ蒸発燃料を供給する装置に関し、
より詳しくは、この蒸発燃料の供給による空燃比変動を
適正に抑制するような蒸発燃料供給装置に関するもので
ある。

（従来の技術）大気汚染防止のために、例えば燃料タンク等の中で蒸
発した燃料をキヤニスタにトラツプし、このトラツプし
た燃料を混合気に戻すエンジンシステムは周知である。
このタイプの蒸発燃料供給装置では、吸気路（一般に
は、サージタンク）とキヤニスタとがオリフイスを介し
て連通されており、サージタンク内の負圧によりキヤニ
スタにトラツプされた蒸発燃料がタンク内に吸われる構
造となつている。従つて、パージ流量そのものは、上記
サージタンクの負圧とオリフイス径との関係で必然的に
決まると言えるであろう。

一方、排気ガスエミツシヨンを改善するために、排気
系に設けられた空燃比センサの出力に基づいて、排気ガ
スの空燃比が理論空燃比になるように、エンジン燃焼室
に供給される混合気の空燃比をフイードバツク制御する
ものも一般的である。

さて、蒸発燃料の量自体は温度等の要因によつて変動
するものであり、量の正確な値を予測することは困難で
ある。何故なら、パージ流量は、蒸発燃料そのものと、
それをパージするのに要した空気量が含まれるからであ
る。従つて、このような蒸発燃料をエンジンに供給する
ようなシステムに空燃比フイードバツク制御を結合する
と、次のような理由により、空燃比フイードバツク制御
がうまくいかなくなつて、エミツシヨン悪化，走行性の
悪化等の問題が引き起こされる。即ち、パージ流量中の
蒸発燃料濃度が高い場合には、濃いパージガスが無制御
に吸い込まれて空燃比フイードバツク制御が追従でき
ず、排気ガス空燃比がリツチとなつて、CO,HCの排出量
の増加等に至る。逆に、パージ流量中の蒸発燃料濃度が
低い場合には、パージ流量中の空気量が無制御に増加し
て、NOX成分の増加に至るわけである。

かかる問題点を解決しようとして、パージ流量を制御
しようと提案されたのが、特開昭57−129247号等の、所
謂リニアパージシステムと呼ばれる技術である。このリ
ニアパージシステムは、キヤニスタとサージタンク間に
デユーテイーソレノイドバルブを介設してパージ流量を
積極的に制御しようというものである。

そのパージ流量制御を第６図，第７図に示して、その
問題点を説明する。第６図に示すように、アイドルスイ
ツチがオフするなどして、リニアパージが行なわれる条
件が満足すると、アイドルスイツチがオフしてから、一
定時間（第６図では、t₁）経過するのを待つ。この時間
が経過してからは、パージ流量が所定の初期値を保つよ
うに上記ソレノイドバルブを開口して、この状態を一定
時間（t₂）継続する。その後、第６図等に示すような一
定の傾きでもつて、段階状に変化するパージ流量となる
ように、ソレノイドバルブを調整して、徐々にパージ流
量を更新増加する。即ち、空燃比フイードバツク制御が
乱されないように、徐々にパージ流量を増加させようと
いうものである。

（発明が解決しようとする課題）従つて、上述の従来のリニアパージシステムでは、パ
ージ流量がフイードバツク制御を乱さないよう、上記階
段状の漸増特性の傾きを設定すべきであるが、パージ流
量中の蒸発燃料濃度が前述したように常に変化するため
に、上記傾きの最適化は困難である。従つて、このよう
なリニアパージシステムであつても、蒸発燃料濃度が異
常に高い場合には、第７図に示すように、フイードバツ
ク制御は追従できないという場合が起こり得る。何故な
ら、リニアパージシステムはフイードバツク制御が乱さ
れないようなパージ流量の漸増率を前もつて決めてお
き、この値に基づいてパージ流量をオープン制御すると
いう発想に基づいているからである。オープン制御であ
るから、実際に空燃比フイードバツク制御が追従できて
いるか否かは考慮されていないからである。

そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために
提案されたものでその目的は、空燃比フイードバツク制
御がパージガス供給に対して追従できているかを確認し
つつ、パージ流量を漸増若しくは漸減することにより、
排気ガスエミツシヨン悪化，走行性悪化を防止するよう
なエンジンの蒸発燃料供給装置を提案するものである。

（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を達成するための本発明の構成は、第１図に
示すように、エンジンの排気系に配設された空燃比セン
サと、吸入された空気と調量された燃料とを混合して、
所定の空燃比の混合気をエンジンに供給する調量手段
と、前記センサの出力及び目標空燃比に従つて所定の負
帰還信号を生成し、上記エンジンに供給される混合気の
空燃比を前記目標値にフイードバツク制御するフイード
バツク制御手段と、前記エンジンの吸気系に蒸発燃料を
供給する供給手段と、上記供給手段による蒸発燃料のパ
ージ流量を、階段状に漸増若しくは漸減するように更新
する更新手段と、上記更新手段によるパージ流量の更新
タイミングを前記負帰還信号の反転に同期化させる同期
化手段とを備えたことを特徴とする。

（実施例）以下添付図面を参照して、本発明を燃料噴射式エンジ
ンに適用した場合の実施例を説明する。

第２図はこのエンジンの全体図である。図中、１はエ
アクリーナ、２は熱線式エアフローメータである。ま
た、11はエンジン本体で、20はエンジンの制御をつかさ
どるエンジンコントロールユニツト（ECU）である。

エアフローメータ２により、吸気量Q_aが計測される。
３はスロツトル弁であり、その開度はECU20からの信号T
Vにより、アクチユエータ４を介して調整される。ま
た、スロツトル弁３の開度TVOは開度センサ７によつて
モニタされる。また、アイドル時は、スロツトル弁３は
全閉状態であり、その全閉状態により、センサ７内の不
図示のスイツチにより信号IDLEが生成される。

スロツトル弁３の上流と下流とは、バイパス通路５に
よりバイパスされている。そして、通路５を通る空気量
は、ECU20からの信号ISCにより、デユーテイーソレノイ
ド弁６の開口率によつて制御される。アイドル時等は、
このバイパス通路を通るソレノイド弁６により制御され
た量の空気により、アイドルのエンジン回転数が制御さ
れる。

８はサージタンクであり、９は燃料を噴射するインジ
エクタであり、燃料噴射量はECU20からのパルス信号τ
によつて制御される。11はエンジン本体であり、15はピ
ストン、16はシリンダである。10は、シリンダ16内を流
れる冷却水温度T_wを計測する温度センサである。

13は空燃比センサであり、その出力Ｅは排気ガス浄化
のためのフイードバツク制御に使われる。21は点火コイ
ル、22はデイストリビユータ、24はエンジン回転数セン
サ、23は点火プラグである。

また、27は燃料タンク、26は蒸発燃料をトラツプする
キヤニスタ、25はキヤニスタ26にトラツプされた蒸発燃
料をサージタンク８に供給する量を制御するためのデユ
ーテイー比制御のソレノイドバルブである。このソレノ
イド25はECU20からの信号PCによつて制御される。

この第２図に示したエンジンにおける空燃比制御は、
エンジン11の燃焼室へ供給される混合気の空燃比を、空
燃比センサ13の出力信号Ｅに基づいて行なわれるネガテ
イブフイードバツク制御と、蒸発燃料を含むパージガス
をサージタンク８中に供給するパージ流量制御とによつ
てなされている。前者のフイードバツク制御による空燃
比制御は、空燃比センサ13の出力Ｅに基づいて、排気ガ
スが現在リツチにあるか、リーンにあるかを判断し、混
合気の空燃比を、エアフローメータ２によつて計測され
た吸気量Q_aに対する、インジエクタ９から噴射される燃
料の噴射量τを調量することによつてなされる。即ち、
基本燃料噴射量をτ_０、空燃比フイードバツク制御の補
正係数をC_FBとすると、 τ＝τ_０（１＋C_FB）である。一方、後者のパージ流量はバルブ25の開口率を
制御することによつてなされる。この開口率は、ソレノ
イドへ出力されるパージ流量制御信号PCのデイーテイー
比によつて決定される。従来は、フイードバツク制御と
パージ流量制御が全く関連付けられて行なわれなかつた
ために、フイードバツク制御がパージガス供給によつて
乱されていたわけであるが、この実施例では、パージ流
量制御が空燃比センサの出力の反転に同期してなされる
ために、より適切に空燃比制御がなされる。

第３図に従つて、先ずフイードバツク制御について説
明する。第３図のプログラムは、所定の時間間隔で起動
される割り込みルーチンである。ステツプS2では、エン
ジン回転数Ｎ及び吸入空気量Q_aを読み込む。そして、ス
テツプS4で、エンジン回転数Ｎ及び吸入空気量Q_aに基づ
いて基本燃料噴射量τ_０を演算する。

ここで、Ｋは所定の定数である。ステツプS6では空燃
比センサ13の出力Ｅを読み込む。ステツプS8では、この
出力値ＥがスライスレベルE₀以上であるか否かを調べ
る。E₀以上であれば、ステツプS10に進み、現在リツチ
状態にあることを記憶するためにリツチフラグF_Rを“1"
にセツトする。そして、空燃比補正係数C_FBをマイナス
方向に積分する。即ち、 C_FB＝C_FB−△I₀ である。ここで、△I₀は所定の積分定数である。反対に
ステツプS8で、センサ出力Ｅが閾値E₀未満である場合
は、リーン状態にあることを記憶するために、ステツプ
S14で、フラグF_Rを“0"にリセツトし、ステツプS16で
は、プラス方向の積分を行なう。即ち、 C_FB＝C_FB＋△I₀ である。

そして、ステツプS18では最終燃料噴射量τを計算し
て、ステツプS20ではインジエクタから燃料噴射する。

次に第４図に従つて、パージ流量制御について説明す
る。この第４図のプログラムは、所定の時間間隔で起動
されると共に、第３図のフイードバツク制御のプログラ
ムとは並行して起動実行される割り込みルーチンであ
る。ステツプS30では、ステツプS10,ステツプS14で決定
された現在のリツチ／リーン状態を記憶しているフラグ
F_Rと、１サイクル前のリツチ／リーン状態を記憶してい
るフラグF_RPとを比較する。これらのフラグの値が互い
に異なるときは、排気ガスの空燃比がリツチからリー
ン、またはリーンからリツチに変化（反転）したときで
ある。この反転がないときは、現在のパージ流量（PCの
値）を維持するために、PCは変更しないで、ステツプS4
6に進む。反転がない間は、フイードバツク制御がパー
ジガス供給による空燃比変動に追従しようとしている最
中であるからである。このステツプS46で、１つ前の状
態を記憶するフラグF_RPをF_Rで更新する。

もしステツプS30で、空燃比センサの出力に反転が検
出されたならば、ステツプS32以下に進む。ステツプS32
以下は、この反転に同期して、一回だけ、ソレノイドバ
ルブ25の制御信号PCを漸増する制御である。即ち、ステ
ツプS32で、信号IDLEを読取る。この信号が“1"であれ
ば、即ち、現在アイドル状態にあるならば、パージガス
の供給は必要がないから、ステツプS44で、信号PCを
“0"にする。アイドル中でなければ、ステツプS36に進
み、パージ流量制御信号PCの最大値PC_Mをメモリ（不図
示）から読取る。この最大値PC_Mはエンジンの運転状態
（例えば、吸入空気量，回転数等）から求められるパー
ジ流量の設定値である。ステツプS38では、現在のパー
ジ供給流量PCとこの上限値PC_MXとを比較し、この上限値
以下であれば、即ち、 PC_MX≧PC であれば、ステツプS42で、パージ流量PCをPC_MXでリミ
ツト制限する。また、PCがPC_MXを未満であるときは、即
ち、 PC_MX＞PC であるときは、ステツプS44で、パージ流量PCを漸増す
る。

PC＝PC＋△P₀ ここで、△P₀は所定の定数であり、漸増量である。

このようにして、この実施例では、パージ流量の漸増
は、必ず排気ガスの空燃比の反転に同期して行なわれ
る。即ち、空燃比反転はフイードバツク制御系がパージ
ガスの供給に追従してフイードバツク制御できているこ
との証拠であるから、このことを確認した上で、パージ
流量を増量してもフイードバツク制御がこの増量に対し
てフイードバツク制御で追従できる。

第５図に、第７図と対比で、この実施例によるパージ
流量制御と空燃比フイードバツク制御の結果を示す。即
ち、第５図に示され、前述のフローチヤートの制御によ
つて明らかにされたように、フイードバツク制御が追従
できていることを確認した上で、パージ流量が増量され
ている。そのために、その増量以降のフイードバツク制
御も追従できるので、エミツシヨン悪化、混合気空燃比
のオーバリツチ，オーバリーン等による運転性悪化も防
止される。

尚、上記実施例は、蒸発燃料の供給開始時のパージ流
量の増量制御について説明したが、蒸発燃料の供給停止
について適用可能である。即ち、供給停止の条件が成立
したら、空燃比センサ出力Ｅの反転に同期して、 PC＝PC−△P₁ を行なう。ここで、この△P₁は前記△P₀と同じか、また
は異なる定数値である。このようにすることにより、パ
ージガス供給停止の過渡期も、フイードバツク制御が追
従できる。

また、第３図，第４図のフローチヤートでは、空燃比
センサ出力に基づいて判定されたリツチ状態，リーン状
態の反転時に、パージ流量の増量を行なつていたが、次
のように変更してもよい。即ち、空燃比フイードバツク
制御を積分制御のみではなく、比例制御（Ｐ−制御）を
も加味したPI制御とし、更に、リツチ状態を検出して、
補正係数C_FBを漸減方向に減少開始を行なうとき（即
ち、マイナス方向のＰ制御を行なうとき）にのみ、パー
ジ流量の更新を行なうのである。このような変更は、上
記マイナス方向（リーン化方向）のＰ制御と、パージガ
スの増量制御とが調和して、パージガス増量によるフイ
ードバツク制御の乱れは吸収される。

また、第３図，第４図の制御は積分制御（Ｉ制御）の
みであつたが、次のように変更してもよい。即ち、リー
ン状態を検出して、それまでのリーン化方向の制御から
リツチ化方向の制御にＩ制御を変更するその変更時い、
パージ流量の増量を行なつて、Ｐ制御に代行させるとい
うものである。またさらに、上記実施例では、反転の判
断はセンサ出力であつたが、空燃比補正係数であるC_FB
に基づいてもよい。

またさらに、上記実施例の漸増特性は階段状であつた
が、次のように変更してもよい。即ち、この階段状の特
性における滞留期間を比較的ゆるい勾配の漸増特性と
し、更新時の特性を比較的急な勾配の漸増特性とするよ
うにするのである。この場合のパージ流量を制御するバ
ルブにはリニアソレレノイドバルブが適している。

また、上記実施例は、燃料噴射式エンジンについてな
されたが、キヤブレータ付きのエンジンでも、空燃比フ
イードバツク制御系が設定されている限りは適用可能で
ある。

この発明は、上述した実施例及び変形例の構成に限定
されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能であることは言うまでもない。

（発明の効果）以上詳述したように、この発明に係わるエンジンの蒸
発燃料供給装置によると、空燃比のフイードバツク制御
の反転に同期して、パージ流量の増量若しくは減量が行
なわれるので、フイードバツク制御を無視した、一方的
なパージ流量の増量若しくは減量が行なわれるというこ
とはない。従つて、空燃比フイードバツク制御は、パー
ジ流量の増量若しくは減量による乱れを十分吸収でき、
エミツシヨン，運転性の悪化が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発明を適用した実施例に係るエンジンシステ
ムの図、第３図は実施例に係る空燃比フイードバツク制御のプロ
グラムに係るフローチヤート、第４図は実施例に係るパージ流量制御のプログラムに係
るフローチヤート、第５図は実施例動作を説明するタイミングチヤート、第６図は従来例におけるパージ流量制御の初期時を説明
するタイミングチヤート、第７図は従来例における問題点を説明するタイミングチ
ヤートである。図中、１……エアクリーナ、２……熱線式エアフローメータ、
３……スロツトル弁、４……スロツトル弁アクチユエー
タ、５……バイパス通路、６……ISCソレノイド弁、７
……スロツトル開度センサ、８……サージタンク、９…
…インジエクタ、10……水温センサ、11……エンジン本
体、13……空燃比センサ、14……触媒コンバータ、15…
…ピストン、16……シリンダ、20……エンジンコントロ
ールユニツト（ECU）、21……点火コイル、22……デイ
ストリビユータ、23……点火プラグ、24……回転数セン
サ、25……パージ流量用のソレノイドバルブ、26……キ
ヤニスタ、27……燃料タンクである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気系に配設された空燃比セン
サと、吸入された空気と調量された燃料とを混合して、所定の
空燃比の混合気をエンジンに供給する調量手段と、前記センサの出力及び目標空燃比に従つて所定の負帰還
信号を生成し、上記エンジンに供給される混合気の空燃
比を前記目標値にフイードバツク制御するフイードバツ
ク制御手段と、前記エンジンの吸気系に蒸発燃料を供給する供給手段
と、上記供給手段による蒸発燃料のパージ流量を、階段状に
漸増若しくは漸減するように更新する更新手段と、上記更新手段によるパージ流量の更新タイミングを前記
負帰還信号の反転に同期化させる同期化手段とを備えた
ことを特徴とするエンジンの蒸発燃料供給装置。