(57)【要約】【課題】本発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系へ導入する内燃機関の蒸発燃料処理システムにおいて、蒸発燃料の導入時に各気筒の空燃比が目標空燃比から逸脱することを抑制することを課題とする。【解決手段】本発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料が内燃機関の吸気系へパージされた時に、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と一致するクランク位置と目標位置との差を気筒毎に求め、その差に基づいて各気筒の燃料噴射量を補正するようにした。かかる発明によれば、全気筒の空燃比が均等になるとともに目標空燃比に収束する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系へ導入する導入手段と、
前記導入手段により蒸発燃料が吸気系へ導入された時に、各気筒内における燃料の燃焼速度と相関する速度相関値を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された速度相関値が目標値と一致するように各気筒の燃料噴射量を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理システム。
【請求項２】
請求項１において、前記速度相関値は、燃料質量割合が予め定められた基準値と一致する時のクランク位置であることを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理システム。
【請求項３】
請求項２において、前記補正手段は、燃焼質量割合が基準値と一致する時のクランク位置が前記目標値より前になる場合は燃料噴射量を減量補正し、燃焼質量割合が基準値と一致する時のクランク位置が前記目標値より後になる場合は燃料噴射量を増量補正することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の蒸発燃料処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へ導入する技術が知られている。このような技術では、蒸発燃料が複数の気筒に分配されるが、その際の分配率は気筒毎に相違する場合がある。
【０００３】
そこで、各気筒の図示トルクを比較することにより分配率の差を特定するとともに、その差に基づいて各気筒の燃料噴射量を補正することにより気筒間のトルク差を緩和する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４８７８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０１３９号公報
【特許文献３】特開２００３−１２０４０９号公報
【特許文献４】特開２００３−９７３１７号公報
【特許文献５】特開平０７−１７４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系へ導入する内燃機関の蒸発燃料処理システムにおいて、蒸発燃料の導入時に各気筒の空燃比が目標空燃比から逸脱することを抑制可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、蒸発燃料が吸気系に導入された時の各気筒の燃焼速度が所望の速度と一致するように、各気筒の燃料噴射量を補正するようにした。
【０００６】
詳細には、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理システムは、燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系へ導入する導入手段と、前記導入手段により蒸発燃料が吸気系へ導入された時に、各気筒内における燃料の燃焼速度と相関する速度相関値を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された速度相関値が目標値と一致するように各気筒の燃料噴射量を補正する補正手段と、を備えるようにした。
【０００７】
この発明は、混合気の空燃比と混合気の燃焼速度との相関に着目した発明である。すなわち、混合気の燃焼速度は、混合気の空燃比が低い（リッチになる）ほど速くなり、混合気の空燃比が高い（リーンになる）ほど遅くなる傾向がある。
【０００８】
よって、蒸発燃料が導入された時の各気筒の燃焼速度相関値が目標値と一致するように各気筒の燃料噴射量が補正されると、蒸発燃料の分配率に起因した空燃比の気筒間差を解消することができるとともに、各気筒の空燃比が目標空燃比から逸脱することを防止することもできる。
【０００９】
気筒内における燃料の燃焼速度と相関する値（速度相関値）としては、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が予め定められた基準値と一致する時のクランク位置を例示することができる。
【００１０】
特定のクランク位置における燃焼質量割合（ＭＦＢ）は、燃焼速度が速くなるほど大きくなるとともに、燃焼速度が遅くなるほど小さくなる。このため、燃焼質量割合（ＭＦＢ
）が基準値と一致するクランク位置は、混合気の空燃比が低く（リッチ）なるほど進角するとともに、混合気の空燃比が高く（リーン）なるほど遅角する。
【００１１】
よって、燃焼質量割合が基準値と一致する時のクランク位置が目標値より前（進角側）となる場合は燃料噴射量を減量補正し、燃焼質量割合が基準値と一致する時のクランク位置が目標値より後（遅角側）となる場合は燃料噴射量を増量補正することにより、全気筒の空燃比が均等になるとともに目標空燃比に収束する。
【００１２】
尚、本発明において上記した基準値としては、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が５０％となるクランク位置（ＭＦＤ５０クランク位置）を例示することができる。これは、混合気の空燃比が理論空燃比に設定され且つ点火時期がＭＢＴに設定された内燃機関では、ＭＦＤ５０クランク位置が特定のクランク位置（例えば、ＡＴＤＣ８°ＣＡ）になるからである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料タンクで発生した蒸発燃料が内燃機関の吸気系へ導入された時に、各気筒の空燃比が目標空燃比から逸脱することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００１６】
内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００１７】
吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ７が設けられている。
【００１８】
また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁８と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁９が設けられている。これら吸気弁８と排気弁９は、吸気側カムシャフト１０と排気側カムシャフト１１によりそれぞれ開閉駆動される。
【００１９】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１２が配置されている。また、気筒２内にはピストン１３が摺動自在に挿入されている。ピストン１３はコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５と接続されている。
【００２０】
クランクシャフト１５の近傍の内燃機関１には、該クランクシャフト１５の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１６が配置されている。また、内燃機関１には、気筒２内の圧力を測定する筒内圧センサ１７が取り付けられている。
【００２１】
一方、内燃機関１の燃料タンク１８は、前記スロットル弁６より下流の吸気通路３０とベーパ通路１９を介して接続されている。ベーパ通路１９の途中には、キャニスタ２０が設けられている。キャニスタ２０と吸気通路３０との間のベーパ通路１９には、流量制御弁２１が配置されている。
【００２２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２２が併設されている。ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。
【００２３】
ＥＣＵ２２には、前述したエアフローメータ７、クランクポジションセンサ１６、及び筒内圧センサ１７等の各種センサが電気的に接続され、それら各センサの測定値が入力されるようになっている。
【００２４】
また、ＥＣＵ２２は、前記したセンサの測定値に基づいて、燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１２、及び流量制御弁２１を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ２２は、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料を吸気通路３０へ導入（パージ）するためのパージ制御を行う。
【００２５】
パージ制御では、ＥＣＵ２２は、流量制御弁２１を適当な開度まで開弁させる。流量制御弁２１が開弁されると、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料が吸気管負圧によって吸気通路３０へ引き込まれる。吸気通路３０へ引き込まれた蒸発燃料は、吸気及び燃料噴射弁５から噴射された燃料とともに気筒２内へ流入して燃焼される。このようにＥＣＵ２２がパージ制御を行うことにより、本発明に係る導入手段が実現される。
【００２６】
ところで、上記したようなパージ制御が実行されると、気筒２内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比から逸脱する。このため、パージ制御の実行時には燃料噴射量が減量補正される。
【００２７】
しかしながら、蒸発燃料が全気筒２へ分配される割合（分配率）は均等にならない場合がある。よって、分配率が相対的に高い気筒２の空燃比が目標空燃比より低く（リッチ）なったり、分配率が相対的に低い気筒２の空燃比が目標空燃比より高く（リーン）なったりする可能性もある。
【００２８】
このように気筒２毎に混合気の空燃比がばらつくと、トルク変動や排気エミッションの悪化を招くことも懸念される。
【００２９】
これに対し、ＥＣＵ２２は、上記したパージ制御と併行して以下に述べる燃料噴射量の補正制御を行う。
【００３０】
燃料噴射量補正制御では、ＥＣＵ２２は、各気筒２における混合気の燃焼速度が所望の目標値と一致するように、各気筒２の燃料噴射量を補正する。
【００３１】
パージ制御の実行により各気筒２の空燃比が目標空燃比から逸脱すると、混合気の燃焼速度が変化する。その際、空燃比が目標空燃比に対して低くなる（リッチになる）ほど燃焼速度が速くなるとともに、空燃比が目標空燃比に対して高くなる（リーンになる）ほど燃焼速度が遅くなる傾向がある。
【００３２】
このため、混合気の燃焼速度が目標値と一致するように各気筒２の燃料噴射量が補正されると、全気筒２の空燃比を均等にすることができるとともに目標空燃比に収束させることが可能となる。
【００３３】
尚、混合気の燃焼速度と相関する値として、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と等しくなる時のクランク位置を用いることができる。
【００３４】
燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と等しくなる時のクランク位置は、燃焼速度が速くな
るほど進角するとともに、燃焼速度が遅くなるほど遅角する。このため、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と等しくなる時のクランク位置は、混合気の空燃比が低く（リッチ）になるほど進角するとともに、混合気の空燃比が高く（リーン）になるほど遅角する。
【００３５】
ここで、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と等しくなる時のクランク位置と、混合気の空燃比との相関を図２に示す。図２に示す例は、目標空燃比が理論空燃比に設定されるとともに点火時期がＭＢＴに設定された内燃機関１において、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が５０％になるクランク位置（ＭＦＤ５０クランク位置）と空燃比との関係を実験的に求めたものである。
【００３６】
混合気の空燃比が理論空燃比と等しくなる時のＭＦＤ５０クランク位置は、略一定の位置（以下、「基準位置」と称する）ＳＴ（例えば、ＡＴＤＣ８°ＣＡ）になることが知られている。
【００３７】
これに対し、実際の混合気の空燃比（以下、「実空燃比」と称する）が理論空燃比より低く（リッチ）なった場合は、燃焼速度の上昇によりＭＦＤ５０クランク位置が目標位置ＳＴより進角する。その際の進角量は、実空燃比と理論空燃比との差が大きくなるほど多くなる。
【００３８】
一方、実空燃比が理論空燃比より高く（リーン）なった場合は、燃焼速度の低下によりＭＦＤ５０クランク位置が目標位置ＳＴより遅角する。その際の遅角量は、実空燃比と理論空燃比との差が大きくなるほど多くなる。
【００３９】
このように、ＭＦＤ５０クランク位置と目標位置ＳＴとの差は、実空燃比と目標空燃比との差に相関する。よって、ＭＦＤ５０クランク位置と目標位置ＳＴとの差に基づいて各気筒２の燃料噴射量が補正されると、全気筒２の実空燃比が目標空燃比に収束する。
【００４０】
以下、燃料噴射量補正制御の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、燃料噴射量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。燃料噴射量補正制御ルーチンは、予めＥＣＵ２２のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２２によって周期的に実行される。
【００４１】
燃料噴射量補正制御ルーチンでは、ＥＣＵ２２は、先ずＳ１０１においてパージ制御実行中であるか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２２は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２２はＳ１０２へ進む。
【００４２】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ２２は、各気筒２のＭＦＤ５０クランク位置（ＭＦＤ５０ＣＡ）を取得する。
【００４３】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ２２は、ＭＦＤ５０クランク位置（ＭＦＤ５０ＣＡ）と目標位置ＳＴとの差△ＣＡを気筒２毎に演算する。
【００４４】
Ｓ１０４では、差△ＣＡの絶対値（＝｜△ＣＡ｜）が予め定められた閾値より大きい気筒２があるか否かを判別する。Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ２２は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２２はＳ１０５へ進む。
【００４５】
Ｓ１０５では、前記気筒２の燃料噴射量を前記差△ＣＡに基づいて補正する。具体的には、ＥＣＵ２２は、ＭＦＤ５０クランク位置（ＭＦＤ５０ＣＡ）が目標位置ＳＴより早い
（進角側）場合は燃料噴射量を減量補正する。一方、ＭＦＤ５０クランク位置（ＭＦＤ５０ＣＡ）が目標位置ＳＴより遅い（遅角側）場合は、ＥＣＵ２２は燃料噴射量を増量補正する。その際の補正量は、前記差△ＣＡの絶対値に応じて決定される。
【００４６】
このようにＥＣＵ２２が燃料噴射量補正制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る取得手段と補正手段が実現される。その結果、パージ制御実行時に全気筒２の空燃比が目標空燃比に収束するようになる。
【００４７】
従って、本実施例の内燃機関の蒸発燃料処理システムによれば、燃料タンク１８で発生した蒸発燃料が内燃機関１に導入される時に、トルク変動の発生や排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】燃焼質量割合（ＭＦＢ）が基準値と一致するクランク位置と混合気の空燃比との関係を示す図である。
【図３】燃料噴射量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
１２・・・・点火プラグ
１７・・・・筒内圧センサ
１８・・・・燃料タンク
１９・・・・ベーパ通路
２０・・・・キャニスタ
２１・・・・流量制御弁
２２・・・・ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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