(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する負圧化制御手段と、前記内燃機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段とを有する内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサを含み、前記燃料供給制御手段は前記負圧化制御手段による前記燃料タンクの負圧化が終了した後に前記圧力センサにより検出された前記燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど前記内燃機関への燃料供給量を増加させることを特徴とする内燃機関の燃料供給量制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給制御手段は前記内燃機関への燃料供給量の増加を前記内燃機関の始動後暖機完了前に行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給量制御装置に関し、特に燃料タンクの内圧が負圧になるように制御する蒸発燃料放出防止装置を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載された燃料タンク内の蒸発燃料が外気中に放出するのを防止するために、内燃機関の作動時に燃料タンク内を負圧化して、内燃機関の作動時はもとより内燃機関の停止後も燃料タンクの内圧を負圧に保持することにより、給油のためにフィラーキャップを開けても、燃料タンク内の蒸発燃料が外気に放出されることを防止するようにした内燃機関の蒸発燃料放出防止装置が既に提案されている（例えば、特願平９−１１６２５７号）。
【０００３】
この装置では、燃料タンクと内燃機関の吸気管とを接続する蒸発燃料通路に該通路を開閉可能に配された制御弁と、燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度センサと、燃料タンクの内圧を検出するタンク内圧センサとを設け、燃料タンク内の燃料の温度に応じて予測される燃料タンクの内圧の上昇分を見込んだ過度に負圧化された目標圧力値を決定する。そして、内燃機関の作動中の吸気管内の負圧を利用して、燃料タンクの内圧が上記目標圧力値となるように、上記タンク内圧センサの検出値によりフィードバックしつつ上記制御弁の開度を制御する。これにより、通常は燃料タンクの内圧を上記目標圧力値に維持することができる。
【０００４】
上記負圧化された燃料タンクにおいては、該燃料タンクの負圧化が終了した直後から燃料タンク内の燃料のその温度における保有熱量により、燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発し、当該蒸発成分の蒸発量に比例して燃料タンクの内圧が上昇する。この際の燃料タンクの内圧の増加の様子を図７に示す。
【０００５】
図７において、燃料が低沸点成分を多く含むときは、燃料タンクの負圧化終了後のタンク内圧はＡに示すように大きい度合で上昇し、燃料に含有される低沸点成分が少ないときは、Ｂに示すように小さい度合で上昇する。
【０００６】
従って、燃料タンクの負圧化終了後の燃料タンクの内圧の上昇量を検出することによって、燃料タンク内の燃料の蒸発成分がどの程度蒸発したか、すなわち、燃料の枯れの程度を推定することができる。ここに、燃料の枯れの程度とは、燃料内の蒸発し易い成分が抜け燃料としての特性保持が困難である程度をいう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、燃料タンクを常時負圧化するため、時間の経過と共に燃料タンク内の燃料は枯れた状態になり易く、この枯れた燃料では燃料の気化性が悪くなり、特に内燃機関の始動後暖気完了前での運転性が悪化するという問題がある。また、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合にも同様の問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料タンク内の燃料が枯れた状態又は低沸点成分が少ない燃料であっても運転性を確保することができる内燃機関の燃料供給量制御装置を提供することにある。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の内燃機関の燃料供給量制御装置において、燃料タンクと内燃機関の吸気系とを接続する蒸発燃料通路と、該蒸発燃料通路の途中に設けられ、該蒸発燃料通路を開閉する制御弁と、前記燃料タンクの内圧が負圧になるように前記制御弁の開度を制御する負圧化制御手段と、前記内燃機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段とを有する内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料タンクの内圧を検出する圧力センサを含み、前記燃料供給制御手段は前記負圧化制御手段による前記燃料タンクの負圧化が終了した後に前記圧力センサにより検出された前記燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど前記内燃機関への燃料供給量を増加させることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、燃料タンクの負圧化終了後に検出された燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど内燃機関の燃料供給量を増加させるので、燃料タンク内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【００１３】
請求項２記載の内燃機関の燃料供給量制御装置は、請求項１記載の内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記燃料供給制御手段は前記内燃機関への燃料供給量の増加を前記内燃機関の始動後暖機完了前に行うことを特徴とする。
【００１４】
この構成により、燃料が枯れている場合又は低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合における内燃機関の運転性の悪化の度合が特に大きい内燃機関の始動後暖機完了前に内燃機関への燃料供給量を増加させるので、上記本発明の効果を確実に得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置の構成を示す全体構成図である。同図において、１は例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１７】
燃料噴射弁６が、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。また、各燃料噴射弁６は燃料供給管７を介して燃料タンク９に接続されており、燃料供給管７の途中には燃料ポンプ８が設けられている。燃料タンク９は給油のための給油口１０を有しており、給油口１０にはフィラーキャップ１１が取付けられている。
【００１８】
燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００１９】
吸気管２の前記スロットル弁３の下流側には吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１３、及び外気温としての吸気温ＴＡを検出する吸気温（ＴＡ）センサ１４が装着されている。エンジン１のシリンダブロックには、サーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出するエンジン水温（ＴＷ）センサ１８が装着されている。
【００２０】
また、燃料タンク９には、燃料タンク９のタンク内圧（絶対圧：ｍｍＨｇ）Ｐｔを検出するタンク内圧（Ｐｔ）センサ１５と、燃料タンク９内の燃料の温度Ｔｇ（℃）を検出する燃料温度（Ｔｇ）センサ１６とがそれぞれ設けられている。
【００２１】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲にはエンジン回転数を検出する回転数（ＮＥ）センサ１７が取付けられている。ＮＥセンサ１７はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（ＴＤＣ信号パルス）を出力する。上記センサ１３〜１８の検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００２２】
次に燃料タンク９、蒸発燃料通路２０等から構成される蒸発燃料放出抑止系３１について説明する。
【００２３】
燃料タンク９は蒸発燃料通路２０を介して吸気管２のスロットル弁３の下流側に接続されており、蒸発燃料通路２０の途中には燃料タンク９の内圧を制御すべく蒸発燃料通路２０を開閉する制御弁３０が設けられている。制御弁３０は、その制御信号のデューティ比を変更することにより燃料タンク９内で発生する蒸発燃料の流量を制御するように構成されたデューティ制御タイプの電磁弁であり、制御弁３０の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、制御弁３０はその開度をリニアに変更可能なリニア制御タイプの電磁弁を使用してもよい。制御弁３０がデューティ制御タイプの場合は上記デューティ比が、リニア制御タイプの場合はその駆動電流が特許請求の範囲の「制御弁の開度」に対応する。
【００２４】
ＥＣＵ５は各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、燃料噴射弁６や制御弁３０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２５】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、θＴＨセンサ４、ＰＢＡセンサ１３、ＴＷセンサ１８等の各種センサの出力信号に応じ、制御弁３０の開度及び燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
【００２６】
ＥＣＵ５のＣＰＵは上述のようにして算出した結果に基づいて制御弁３０及び燃料噴射弁６を駆動する信号を出力回路を介して出力する。
【００２７】
以下、図２を参照しながら、制御弁３０の開度を決定する蒸発燃料放出防止制御処理を説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における蒸発燃料放出防止制御処理を行うプログラムを示す。本処理は、ＴＤＣ信号パルスの発生毎に実行される。
【００２８】
まず、ステップＳ１で、エンジン１のクランキングを検知する等によりエンジン１が作動中であるか否かを判別すると共に、ステップＳ２で、エンジン１が燃料カット中か否かを判別する。ステップＳ１及びＳ２の各判別で、エンジン１が停止中であるか、又は燃料カット中であるときは、ＥＣＵ５のＣＰＵは後述する目標圧力値Ｐｏに制御された燃料タンク９内の負圧を保持するために制御弁３０を閉弁し（ステップＳ３）、本処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ１及びＳ２の各判別で、エンジン１が作動中であり、且つ燃料カット中でなければ、Ｔｇセンサ１６により検出された燃料タンク９内の燃料温度Ｔｇを取り込み（ステップＳ４）、次いでＰｔセンサ１５により検出された燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを取り込む（ステップＳ５）。
【００３０】
さらに、ステップＳ６で、上記燃料タンク９内の燃料温度Ｔｇ及びタンク内圧Ｐｔに基づいて燃料タンク９内の目標圧力値Ｐｏ（絶対圧：ｍｍＨｇ）を算出する。目標圧力値Ｐｏの設定方法に関しては、本発明の主題ではないのでその詳細な説明は省略する。なお、目標圧力値Ｐｏは、例えば、特願平９−１１６２５７号に詳細に記載されているように、エンジン１の停止後も燃料タンク９内の負圧が保持できるように、予測される燃料タンク９のタンク内圧上昇分を見込んだ過度に負圧化された値である。上記予測され得る燃料タンク９内のタンク内圧上昇の要因としては、燃料タンク９内の燃料のその温度における保有熱量により燃料に含まれる成分のうち燃料温度よりも低い温度で蒸発する成分が蒸発することと、外気温の上昇による燃料タンク９内の燃料の温度上昇により上記と同様に燃料の一部が蒸発することが挙げられる。
【００３１】
次に、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔと上記目標圧力値Ｐｏとの差ΔＰを算出し（ステップＳ７）、前記差ΔＰが０となるように制御弁３０の開度を制御して（ステップＳ８）、本処理を終了する。
【００３２】
図２の処理によれば、エンジン１の作動中において、制御弁３０の開度を制御することにより吸気管２内の負圧を燃料タンク９内に作用させて、燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔを前記所定の目標圧力値Ｐｏに保持する。その結果、エンジン１の作動中はもとより停止後も燃料タンク９内は負圧に保持され、給油のためフィラーキャップ１１を開けても燃料タンク９内の蒸発燃料が外気に放出するのを防止することができる。
【００３３】
特許請求の範囲の負圧化制御手段としての機能は、図２のフローチャートに示すように本実施の形態ではＥＣＵ５がソフトウェアとして備えている。
【００３４】
以下、図３を参照しながら、燃料噴射弁６による燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する燃料噴射時間算出処理を説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における燃料噴射時間算出処理を行うプログラムを示す。本処理は、図２の処理と同期して実行される。
【００３５】
まず、ステップＳ１０で、エンジン１のクランキングを検知する等によりエンジン１が作動中であるか否かを判別すると共に、ステップＳ１１で、エンジン１が燃料カット中か否かを判別する。ステップＳ１０及びＳ１１の各判別で、エンジン１が停止中であるか、又は燃料カット中であるときは直ちに本処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ１０及びＳ１１の各判別で、エンジン１が作動中であり、且つ燃料カット中でなければ、ＰＢＡセンサ１３により検出された吸気管内絶対圧ＰＢＡを取り込むと共に（ステップＳ１２）、ＮＥセンサ１７により検出されたエンジン回転数ＮＥを取り込む（ステップＳ１３）。
【００３７】
次いで、ステップＳ１４で、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて基本燃料量ＴＩを算出する。基本燃料量ＴＩは、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて設定された図示しないＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００３８】
さらに、ステップＳ１５で、ＴＷセンサ１８により検出されたエンジン水温ＴＷを取り込み、ステップＳ１６で、エンジン水温ＴＷが５０℃より小さいか否かを判別し、ＴＷ＜５０℃であるときは、エンジン１が始動後暖機完了前であり、このようなエンジン温度が低い状態で枯れている燃料又は低沸点成分の少ない夏期用燃料をした場合には特にエンジン１の運転性が悪くなるので、ステップＳ１７〜Ｓ１８で、燃料タンク９内の燃料の枯れの程度又は低沸点成分量に応じて燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴの増量補正を行う。
【００３９】
ステップＳ１７では、後述する図４のＫｆ値設定処理によりＥＣＵ５のＣＰＵの記憶手段に記憶された燃料補正係数Ｋｆを読み出し、ステップＳ１８では、ステップＳ１３で算出された基本燃料量ＴＩにステップＳ１７で読み出された燃料補正係数Ｋｆを乗算して燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出し、本処理を終了する。
【００４０】
ステップＳ１６で、ＴＷ≧５０℃であるときはステップＳ１９に進み、Ｋｆ値を１．０にセットした後、ステップＳ１８で燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出して、本処理を終了する。
【００４１】
以下、図４を参照しながら、図３のステップＳ１７におけるＫｆ値算出処理を説明する。図４は、図３のステップＳ１７におけるＫｆ値算出処理のプログラムを示す。本処理は所定周期毎に実行される。
【００４２】
まず、ステップＳ２０では、制御弁３０が閉弁されているか否かを判別する。制御弁３０が開弁すれば、吸気管２内の負圧により燃料タンク９の負圧化が実行され、制御弁３０が閉弁すれば、燃料タンク９は閉鎖されて同負圧化が終了する。
【００４３】
ステップＳ２０で、制御弁３０が開弁されており燃料タンク９の負圧化実行中であるときは、ダウンカウントタイマｔｍＤＰＵＣＨＫに所定時間ＴＤＰＵＣＨＫ（例えば、５分）をセットしてスタートさせ（ステップＳ２１）、次いで、制御弁３０が閉弁してから所定時間ＴＤＰＵＣＨＫが経過したことを「１」で示す所定時間経過フラグＦＴＭを「０」にセットして（ステップＳ２２）、本処理を終了する。上記所定時間ＴＤＰＵＣＨＫは、燃料タンク９の負圧化終了後の経過時間であって、燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐを検出するタイミングを示す。
【００４４】
ステップＳ２０で、制御弁３０が閉弁されて燃料タンク９の負圧化が終了したときは、ステップＳ２３に進み、フラグＦＴＭが「１」であるか否かを判別する。最初はＦＴＭ＝０であるので、ステップＳ２４に進み前記ステップＳ２１でスタートしたタイマｔｍＤＰＵＣＨＫの値が「０」であるか否かを判別する。最初はｔｍＤＰＵＣＨＫ＞０であるので、直ちに本処理を終了する一方、燃料タンク９の負圧化終了後に所定時間ＴＤＰＵＣＨＫが経過した後ｔｍＤＰＵＣＨＫ＝０となると、上記フラグＦＴＭを「１」にセットして（ステップＳ２５）、Ｐｔセンサ１５により検出された燃料タンク９の負圧化終了後の燃料タンク９のタンク内圧Ｐｔの上昇量ΔＰｕｐを取り込み（ステップＳ２６）、Ｔｇセンサ１６により検出された燃料タンク９内の燃料温度Ｔｇを取り込む（ステップＳ２７）。
【００４５】
次いで、ステップＳ２８では、燃料タンク９の負圧化終了後の燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐと燃料温度Ｔｇに応じて、図５のＲＶＰ（Reid Vapour Pressure）テーブルを検索してＲＶＰ値を算出する。ここで、図５は、燃料タンク９の負圧化終了後の燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐと燃料温度Ｔｇに応じたＲＶＰ値のテーブル値を示すグラフである。前記ＲＶＰ値は、一定条件の下で計測した１００°Ｆ（３７．７℃）の下における飽和蒸気圧を ｐｓｉ で示した値であり、この値が高いほど気化し易く、例えばレギュラーガソリンで９〜１３未満である。図５では、ＲＰＶ値は、燃料温度Ｔｇが低くなるほど、又は燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐが大きくなるほど大きく設定されている。
【００４６】
さらに、ステップＳ２９では上記ＲＶＰ値に応じて、図６のＫｆ値テーブルを検索することにより燃料補正係数Ｋｆを算出してＥＣＵ５のＣＰＵの記憶手段に記憶し、本処理を終了する。ここで、図６は、ＲＶＰ値に応じたＫｆ値のテーブル値を示すグラフである。図６では、Ｋｆ値はＰＲＶ値が０に近づくほど急激に増大し、ＲＰＶ値が大きくなるほど１．０に近づく。
【００４７】
図４の処理によれば、制御弁３０の閉弁後所定時間ＴＤＰＵＣＨＫが経過した時に、燃料噴射係数Ｋｆを算出してＥＣＵ５のＣＰＵ内の記憶手段に記憶する。
【００４８】
特許請求の範囲の燃料供給制御手段としての機能は、図３及び図４のフローチャートに示すように本実施の形態ではＥＣＵ５がソフトウェアとして備えている。
【００４９】
本実施の形態によれば、エンジン１が始動後暖機完了前には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、燃料の枯れの程度を取得するために燃料タンク９の負圧化終了後の燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐと燃料温度Ｔｇに応じたＲＶＰ値を算出して（ステップＳ２８）、次いでこのＲＶＰ値に応じた燃料補正係数Ｋｆを算出し（ステップＳ２９）、このＫｆ値を吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じた基本燃料量ＴＩに乗算して燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する（ステップＳ１５）。この結果、燃料タンク９内の燃料の枯れの程度に応じて燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴの増量補正を行うことができ、燃料タンク９内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【００５０】
なお、本発明をエンジン１の始動後暖機完了前の運転状態の時に適用してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１の内燃機関の燃料供給量制御装置によれば、燃料タンクの負圧化終了後に検出された燃料タンクの内圧の上昇量が少ないほど内燃機関の燃料供給量を増加させるので、燃料タンク内の燃料が枯れている場合や、低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合に、内燃機関への燃料供給量を燃料の枯れの程度に応じた値とすることができ、内燃機関の運転性が悪くなるのを防止でき、所要の運転性を確保することができる。
【００５３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給量制御装置によれば、燃料が枯れている場合又は低沸点成分の少ない夏期用燃料を冬期に使用した場合における内燃機関の運転性の悪化の度合が特に大きい内燃機関の始動後暖機完了前に内燃機関への燃料供給量を増加させるので、上記本発明の効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置の構成を示す全体構成図である
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における蒸発燃料放出防止制御処理のプログラムのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給量制御装置における燃料噴射時間算出処理のプログラムのフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１７におけるＫｆ値算出処理のプログラムのフローチャートである。
【図５】燃料タンク９の負圧化終了後の燃料タンク９の内圧の上昇量ΔＰｕｐと燃料温度Ｔｇに応じたＲＶＰ値のテーブル値を示すグラフである。
【図６】ＲＶＰ値に応じたＫｆ値のテーブル値を示すグラフである。
【図７】時間の経過に伴う燃料タンクの内の増加の様子示すグラフである。
【符号の説明】
１  内燃エンジン
２  吸気管
３  スロットル
５  ＥＣＵ（負圧化制御手段、燃料供給制御手段）
９  燃料タンク
１０  給油口
１１  フィラーキャップ
１３  吸気管内絶対圧センサ
１５  タンク内圧センサ（圧力センサ）
１６  燃料温度センサ
１７  回転数センサ
２０  蒸発燃料通路
３０  制御弁
３１  蒸発燃料放出抑止系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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