JP2009281256A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を抑えること。
【解決手段】電子制御装置１には、吸気通路２１の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路２１に導入させるパージ装置６０に係るパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、目標空燃比となるよう当該目標空燃比とパージ流量と吸入空気量に基づいて燃料噴射弁５４の燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備える。そして、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、燃料カット復帰時リッチ制御を禁止して通常空燃比フィードバック制御を実行させるよう構成すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料蒸発ガスの吸気通路への導入を行うパージ装置を備え、且つ、燃料カットからの復帰時に空燃比をリッチ空燃比とする内燃機関の制御装置に関する。

従来、所定の要件が満たされた際に、例えば燃費を向上させるべく内燃機関の全ての燃焼室内への燃料の供給を遮断する燃料カット制御という技術が知られている。この種の燃料カット制御中には、排気浄化装置の触媒担体に空気しか流れないので、その空気が触媒担体に溜まり、更に触媒担体温度が活性温度よりも低下してしまう虞もある。これが為、燃料の供給を再開させたとき（つまり燃料カット復帰時）には、排気浄化装置における排気ガスの浄化性能が低下してしまっている可能性がある。そこで、従来においては、その触媒担体内の空気を早く消費させ、また、触媒担体温度が活性温度よりも低下しているならば再び活性温度にまで早期に上昇させるべく、燃料カット復帰時に実際の空燃比（以下、「実空燃比」という。）が一時的にリッチ空燃比となるよう空燃比の制御（以下、「燃料カット復帰時リッチ制御」という。）を行うという技術が存在している。例えば、かかる燃料カット復帰時リッチ制御については、下記の特許文献１に開示されている。

特開２００５−１０５８３４号公報

ところで、燃料タンク内においては、貯留されている燃料の蒸発によって燃料蒸発ガス（エバポレーションガス）が生成されるので、その燃料蒸発ガスの増加に伴って内圧が上昇する。これが為、内燃機関においては、一般に、その上昇した内圧を開放すべく、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを吸気通路に導入（パージ）させる燃料蒸発ガスのパージ装置が用意されている。このパージ装置は、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力を圧力センサで監視し、その圧力が所定の要件を満たしたとき（例えば吸気通路の圧力が所定の内燃機関の吸気負圧に係る圧力となったとき）に燃料蒸発ガスを吸気通路に導入するパージ制御を行うものである。

ここで、一般的な内燃機関の空燃比制御においては、燃料噴射装置からの燃料供給量を吸入空気量に応じて調節することによって目標空燃比を実現させている。これが為、パージ制御が実行された際には、燃料蒸発ガスの導入量（つまりパージ流量）の分だけ実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれてしまう。また、燃料蒸発ガスの供給経路上に燃料蒸発ガスが無いときにパージ制御が行われると、吸気通路には空気のみが供給されるので、その際の実空燃比は、目標空燃比よりもリーン側にずれてしまう。従って、従来においては、実空燃比と目標空燃比の大きなずれを抑えつつパージ制御が行われるようにパージ流量を制御している。例えば、そのパージ流量は、吸気通路の圧力に応じて変化させる。

しかしながら、上記の圧力センサの検出値が異常を示す場合には、その検出値が正しいときの目標パージ流量に対して実際のパージ流量が増加又は減少してしまうので、実空燃比が目標空燃比に対してリッチ側又はリーン側に大きくずれてしまう。そして、特に燃料カット復帰時リッチ制御中の実空燃比がリーン空燃比になってしまった場合には、燃焼室内での窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量が増加してしまい、更に燃料カット復帰時リッチ制御の主たる目的である排気浄化装置の早期活性化が図れないので、排気ガス中のＮＯｘの浄化不良によるエミッション性能の悪化を招いてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、その目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備えている。そして、この請求項１記載の発明では、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、燃料カット復帰時リッチ制御を禁止して通常空燃比フィードバック制御を実行させるよう燃料カット復帰時リッチ制御手段を構成している。

この請求項１記載の内燃機関の制御装置は、通常空燃比フィードバック制御に切り替わることによって上記の許容上限値を増量側に拡大させることができるので、燃料供給量の増量を図ることができる。これが為、この制御装置は、ＮＯｘを多量に発生させてしまうリーン空燃比を避けて、エミッション性能に優れる適切な目標空燃比へと実際の空燃比を制御することができる。

また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、その目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備えている。そして、この請求項２記載の発明では、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、前記許容上限値を増量側に拡大するよう燃料増量上限値設定手段を構成している。

この請求項２記載の内燃機関の制御装置は、許容上限値の拡大によって燃料供給量を増量させることができる。これが為、この制御装置は、実際の空燃比を目標空燃比（リッチ空燃比）に制御することができるので、燃料カット復帰時リッチ制御手段による燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能になる。

また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、その目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備えている。そして、この請求項３記載の発明では、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、パージ制御を禁止させるようパージ制御手段を構成している。

燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合、つまり燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際には、キャニスタに燃料蒸発ガスが殆ど吸着されていなければ、パージ制御によって空気が吸気通路に導入されることがある。この場合、この請求項３記載の内燃機関の制御装置は、パージ制御を禁止するので、吸気通路へのパージ制御に伴う空気の導入が行われないようになる。これが為、この制御装置は、実際の空燃比を目標空燃比（リッチ空燃比）に制御することができるので、燃料カット復帰時リッチ制御手段による燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能になる。

また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、その目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備えている。そして、この請求項４記載の発明では、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、実際の空燃比が薄いほど又はスロットル開度が大きいほど前記パージ流量が少なくなるようパージ制御手段を構成している。

この請求項４記載の内燃機関の制御装置は、実際の空燃比が薄いほど又はスロットル開度が大きいほどパージ流量を少なくしているので、パージ制御に伴い吸気通路に導入される空気量が減ることになる。これが為、この制御装置は、実際の空燃比の目標空燃比（リッチ空燃比）への制御が図れるので、燃料カット復帰時リッチ制御手段による燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能になる。

また、上記目的を達成する為、請求項５記載の発明では、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、その目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備えている。そして、この請求項５記載の発明では、燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、吸気通路の圧力に替えてスロットル開度に応じたパージ制御を実行させるようパージ制御手段を構成している。

燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合、つまり燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際とは、吸気通路の圧力を検出する圧力センサの検出値に異常が見受けられ、その検出値から推定し得る吸入空気量の情報が信用できないときのことである。これが為、この請求項５記載の内燃機関の制御装置は、その吸気通路の圧力に替えて、正確な吸入空気量の情報を推定可能なスロットル開度に応じたパージ制御を実行させる。これにより、この制御装置は、実際の吸入空気量に適応したパージ流量でのパージ制御を可能にし、実際の空燃比を目標空燃比（リッチ空燃比）に制御することができるので、燃料カット復帰時リッチ制御手段による燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能になる。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際に、次のように制御を行っている。例えば、この制御装置は、その際に燃料カット復帰時リッチ制御から通常空燃比フィードバック制御に切り替えるので、エミッション性能に優れる適切な目標空燃比へと実際の空燃比を制御することができ、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化の抑制が可能になる。また、この制御装置は、その際に、許容上限値の拡大による燃料供給量の増量、パージ制御の禁止、実際の空燃比が希薄化若しくはスロットル開度の拡大に伴うパージ流量の減量、又は吸気通路の圧力に替えてスロットル開度に応じたパージ制御の実行を図り、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させる。これが為、このときには、燃料カット復帰時に排気浄化装置の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置の早期活性化を図ることができるので、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化の抑制が可能になる。

以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例１］
本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例１を図１から図５に基づいて説明する。以下においては、適用対象たる内燃機関の一例を説明しつつその制御装置について詳述する。

ここで例示する内燃機関とは、例えばガソリンを燃料とする車両の駆動源であって、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行されるものである。つまり、内燃機関の制御装置は、その電子制御装置１によって構成されている。尚、その電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。

最初に、ここで例示する内燃機関の構成について図１に基づき説明を行う。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例１においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。

この内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。

この内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件に従って空気と燃料を燃焼室ＣＣに送り込み、その運転条件に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて供給される。

先ず、空気の供給経路について説明する。

この内燃機関の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段２３と、が設けられている。その吸入空気量検出手段２３としては、吸入空気量を直接検出するエアフロメータ等の空気量検出センサ、吸気通路２１内の圧力（即ち、吸気圧）を検出する吸気管圧センサなどが考えられる。後者の吸気管圧センサを利用する場合、吸入空気量は、その吸気圧と機関回転数から間接的に求める。この内燃機関においては、その吸入空気量検出手段２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量や機関負荷等を算出する。尚、機関回転数については、クランクシャフト１５の回転角度の検出を行うクランク角センサ１６の検出信号から把握させることができる。

また、その吸気通路２１上における吸入空気量検出手段２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内へ流入させる空気の流量調節が可能なスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例１の電子制御装置１には、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を運転条件に従って駆動制御し、その運転条件に応じた弁開度となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させるスロットルバルブ制御手段が用意されている。ここでは、そのスロットルバルブアクチュエータ２５とスロットルバルブ制御手段とでスロットルバルブ開度制御手段を構成する。更に、この内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。尚、そのスロットルバルブ２４は、必ずしもスロットルバルブアクチュエータ２５によって作動させるものでなくてもよく、運転者のアクセル操作に伴うアクセル開度に追従して作動するものであってもよい。

一方、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。

ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。ここで例示する内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用することができる。

但し、この内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を運転条件に応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。

続いて、燃料供給装置５０について説明する。

この燃料供給装置５０としては、燃料タンク４１内の燃料Ｆを吸気ポート１１ｂ内に噴射するもの，その燃料Ｆを燃焼室ＣＣ内に直接噴射するもの又はその燃料Ｆを吸気ポート１１ｂ内及び燃焼室ＣＣ内に噴射するもの等が考えられる。本実施例１においては、燃料タンク４１に貯留されている燃料Ｆを吸気ポート１１ｂに噴射し、吸入空気と共に燃焼室ＣＣへと導くポート噴射式のものを代表して例示する。

具体的に、この燃料供給装置５０は、その燃料Ｆを燃料タンク４１から吸い上げて燃料通路５１に送出する燃料ポンプとしてのフィードポンプ５２と、その燃料通路５１の燃料Ｆを夫々の気筒に分配する燃料デリバリパイプ５３と、この燃料デリバリパイプ５３から供給された燃料Ｆを夫々の吸気ポート１１ｂに噴射する各気筒の燃料噴射弁（燃料噴射手段）５４と、を備える。

この燃料供給装置５０は、そのフィードポンプ５２及び燃料噴射弁５４を運転条件に従って電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、その運転条件に対応させた目標燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料Ｆが噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、その燃料Ｆをフィードポンプ５２で燃料タンク４１から吸い上げさせ、運転条件に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁５４に噴射を実行させる。

このようにして吸気ポート１１ｂに供給された燃料Ｆは、その吸気ポート１１ｂ内で上述した空気と混ざり合いながら、吸気バルブ３１の開弁と共に燃焼室ＣＣ内へと供給される。その燃焼室ＣＣ内に送り込む燃料Ｆの目標燃料噴射量と空気の吸入空気量は、運転条件に応じた目標空燃比に従って電子制御装置１の空燃比制御手段に決めさせる。ここではアクセル開度に応じたスロットルバルブ２４の弁開度によって吸入空気量が決まるものとするので、その空燃比制御手段は、目標燃料噴射量を調節することによって空燃比制御を行い、目標空燃比を実現させる。

ここで、燃料タンク４１内においては、貯留されている燃料Ｆの蒸発によって燃料蒸発ガス（エバポレーションガス）が生成される。この燃料タンク４１は、一般に密閉されており、その燃料蒸発ガスの増加に伴って内圧が上昇するので、その圧力を外部に逃がす必要がある。しかしながら、その燃料蒸発ガスは、例えばガソリン燃料が蒸発したものの場合であれば有害な炭化水素（ＨＣ）成分を含んでいるので、環境性能の観点からすれば大気に開放させるべきではない。そこで、この内燃機関においては、その燃料蒸発ガスを吸気通路２１に導入（パージ）して燃焼室ＣＣで燃焼させるパージ装置６０が用意されている。

このパージ装置６０は、図１に示す如く、燃料タンク４１内と吸気通路２１内とを連通させる燃料蒸発ガス通路６１と、燃料タンク４１内から燃料蒸発ガス通路６１に流入した燃料蒸発ガスの逆流を防ぐ逆止弁６２と、この逆止弁６２を経た燃料蒸発ガスを吸着させるキャニスタ６３と、このキャニスタ６３の中の活性炭に吸着された燃料蒸発ガスの吸気通路２１への導入量（パージ流量）を調節するパージ流量調節手段６４と、を備えて構成する。

その逆止弁６２としては、燃料タンク４１内の圧力が所定圧力以上になったときに開弁状態となる一方、その圧力が所定圧力よりも低いときに閉弁状態となるように構成されたものを利用する。従って、燃料タンク４１内の圧力が所定圧力以上になったときには逆止弁６２が開弁するので、燃料タンク４１内の燃料蒸発ガスは、燃料蒸発ガス通路６１を経てキャニスタ６３の中の活性炭に吸着される。また、その後に燃料タンク４１内の圧力が所定圧力よりも低くなったときには、逆止弁６２が閉弁して、燃料タンク４１から燃料蒸発ガス通路６１への燃料蒸発ガスの流動が止められる。

また、パージ流量調節手段６４としては、燃料蒸発ガス通路６１と吸気通路２１とを連通又は遮断させる開閉弁（所謂パージＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ））であって、その開閉動作が電子制御装置１のパージ制御手段の指示に従って行われるものを利用する。このパージ流量調節手段６４は、弁体の開弁角度を無段階又は段階的に変化させ、これによりパージ流量を変化させるように構成したものである。

パージ制御手段は、パージ流量調節手段６４の駆動デューティ比（以下、「ＶＳＶ駆動デューティ比」という。）を制御することによってパージ流量を変化させる。そのＶＳＶ駆動デューティ比は、目標パージ率とＶＳＶ全開パージ率とを用いて下記の式１で表すことができる。

ＶＳＶ駆動デューティ比＝目標パージ率／ＶＳＶ全開パージ率 … （１）

その目標パージ率については、原則として、燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路２１内の圧力（つまり所定の内燃機関の吸気負圧に係る圧力）が高くなるほど低く設定する。以下においては、かかる原則に沿って目標パージ率が設定されたパージ制御のことを「通常パージ制御」という。従って、この通常パージ制御においては、吸気通路２１内の圧力が高くなるにつれてパージ流量が少なくなる。その吸気通路２１内の圧力は、図１に示す圧力センサ６５に検出させる。

また、ＶＳＶ全開パージ率については、ＶＳＶ全開流量比率とＶＳＶ単体流量と吸入空気量を用いた下記の式２から求める。

ＶＳＶ全開パージ率＝（ＶＳＶ全開流量比率×ＶＳＶ単体流量）／吸入空気量
… （２）

ＶＳＶ全開流量比率とは、パージ流量調節手段６４の弁体を全開にした際の吸入空気量に対するパージ流量の比率を表したものであり、吸気通路２１内の圧力に応じて図２に示す如く変化する。その図２は、通常パージ制御時のＶＳＶ全開流量比率を求めるマップデータであり、吸気通路２１内の圧力が高くなるほどＶＳＶ全開流量比率が小さくなっていく。また、ＶＳＶ単体流量とは、パージ流量調節手段６４の弁体を全開にした際のパージ流量のことである。

上記の如くして空燃比制御やパージ制御をされて出来た燃焼室ＣＣ内の混合気は、運転条件に応じた点火時期となった際に点火プラグ７１の着火動作によって燃焼させられる。そして、その燃焼された後の筒内ガス（燃焼ガス）は、燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出され、排気通路９１を介して大気へと放出される。

その排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ８１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ８１が配備される。従って、この内燃機関においては、その排気バルブ８１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ８１を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。

ここで、その排気バルブ８１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。

更に、排気通路９１上には排気浄化装置９２が配設されており、排気ガス中の有害成分の浄化が行われる。また、この排気通路９１上には、排気浄化装置９２の上流側（燃焼室ＣＣ側）に排気センサ９３が配設されている。その排気センサ９３とは、排気ガスから実空燃比を検出するＡ／Ｆセンサであり、その検出信号を電子制御装置１に送信する。本実施例１においては、その排気センサ９３の検出値に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。このフィードバック制御においては、吸入空気量と目標パージ率に応じたパージ流量と燃料噴射弁５４の燃料供給量とによって実空燃比が決まる。つまり、このフィードバック制御の実行時には、例えば、目標空燃比とパージ流量と吸入空気量に基づいて燃料噴射弁５４の燃料供給量が設定される。

ここで、本実施例１においては、燃料の増量側の許容上限値（以下、「燃料増量上限ガード値」という。）を設定し、その燃料増量上限ガード値を超えて燃料噴射弁５４の燃料供給量が増えないように制限している。また、ここでは、その燃料増量上限ガード値とは逆に、燃料の減量側の許容上限値（以下、「燃料減量上限ガード値」という。）も設定されており、その燃料減量上限ガード値を超えて燃料噴射弁５４の燃料供給量の減量が行われないように制限する。

ところで、本実施例１の電子制御装置１には、所定の要件が満たされた際に前述した燃料カット制御を内燃機関に対して実行させる燃料カット制御手段と、その復帰時には燃料カット復帰時リッチ制御（燃料カット復帰時に空燃比が一時的にリッチ空燃比となるよう行う空燃比の制御）を実行させる燃料カット復帰時リッチ制御手段と、が設けられている。従って、本実施例１の内燃機関は、燃料カット制御に伴い全ての燃焼室ＣＣ内への燃料の供給が遮断されるので、例えば燃費が向上する。更に、この内燃機関においては、燃料カット復帰時リッチ制御によって排気ガスもリッチ空燃比になるので、燃料カット制御に伴い溜まっている排気浄化装置９２の触媒担体内の空気が早く消費され、また、触媒担体温度が活性温度より低下していても、高温の排気ガスによって触媒担体温度を活性温度まで素早く上昇させることができる。

この燃料カット復帰時リッチ制御の実行時においても上述したパージ制御が行われる場合があり、この場合、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、設定したリッチ空燃比となるように燃料噴射弁５４の燃料供給量を制御し、更に、上述したパージ制御手段は、上述した圧力センサ６５の検出値（つまり吸気通路２１内の圧力）に応じて設定した目標パージ率（つまりＶＳＶ駆動デューティ比）となるようにパージ流量調節手段６４の開弁角度を制御する。

この燃料カット復帰時リッチ制御においては、その目的を達成させる為に、実空燃比を所望のリッチ空燃比に保たせる必要がある。その際、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、排気センサ９３の検出値を利用して所望のリッチ空燃比へのフィードバック制御を行う。その排気センサ９３は、排気ガス中の酸素濃度や未燃燃料濃度を測定して実空燃比の推定を行わせるものである。これが為、リッチ空燃比であることが必須である燃料カット復帰時リッチ制御においては、その排気センサ９３による推定精度を考慮して、燃料増量上限ガード値と燃料減量上限ガード値を通常の空燃比フィードバック制御（以下、「通常空燃比フィードバック制御」という。）の実行時よりも小さくしている。つまり、燃料カット復帰時リッチ制御においては、通常空燃比フィードバック制御時よりも燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量又は減量の変化が小さくなるように設定している。その通常空燃比フィードバック制御とは、例えば、機関回転数等の運転条件に応じて設定された目標空燃比となるように空燃比制御手段が行う空燃比のフィードバック制御のことであり、ここでは燃料カット復帰時リッチ制御以外の空燃比制御を指すものとする。

ここで、燃料カット復帰時リッチ制御中においては、実空燃比がリーン空燃比になると、燃焼室ＣＣ内の燃焼動作に伴ってＮＯｘの生成量が増加し、また、燃料カット復帰時リッチ制御そのものが実行できなくなるので、排気浄化装置９２の早期活性化を図れなくなる。従って、燃料カット復帰時には、排気浄化装置９２における排気ガス中のＮＯｘの浄化不良が起こり、エミッション性能の悪化を招いてしまう可能性がある。

例えば、燃料カット復帰時リッチ制御中に圧力センサ６５の検出値が異常を示した場合には、その検出値が正しいときよりもパージ流量が多くなってしまうことがある。ここで、その際にキャニスタ６３に燃料蒸発ガスが殆ど吸着されていなければ、ここでは、多量の空気が吸気通路２１に導入されて、燃料カット復帰時リッチ制御中であるにも拘わらず実空燃比がリーン空燃比になってしまう可能性がある。そして、このときには、燃料カット復帰時リッチ制御中の燃料増量上限ガード値が小さいので、その燃料増量上限ガード値に引っ掛かって燃料噴射弁５４の燃料供給量を十分に増量させることができず、実空燃比がリーン空燃比のまま目標空燃比（リッチ空燃比）にフィードバック制御されない可能性がある。また、燃料カット復帰時リッチ制御中に圧力センサ６５の検出値が異常を示した場合には、その検出値が正しいときよりもパージ流量が少なくなってしまうこともある。その際には、目標空燃比（リッチ空燃比）にする上で必要な燃料蒸発ガスを吸気通路２１に導入できないので、実空燃比がリーン空燃比になってしまうことを否めない。これが為、このときには、実空燃比を目標空燃比（リッチ空燃比）するべく燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量が考えられるが、その燃料供給量が燃料増量上限ガード値に引っ掛かって適切に増量できず、実空燃比がリーン空燃比のままになっている可能性もある。

そこで、本実施例１の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中に実空燃比がリーン空燃比になってしまったときのエミッション性能の悪化を抑制することができるように構成する。

具体的に、本実施例１においては、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件が成立した場合、燃料カット復帰時リッチ制御を中止して通常空燃比フィードバック制御へと切り替えさせる。

以下に、燃料カット復帰時リッチ制御中であるのか否かの場合分けによる本実施例１の内燃機関の制御装置の動作を図３のフローチャートに基づき説明する。

先ず、電子制御装置１は、燃料カット復帰時リッチ制御中であるのか否かについて判断する（ステップＳＴ５）。この判断は、電子制御装置１の燃料カット復帰時リッチ制御手段が燃料カット復帰時リッチ制御を実行しているのか否かを観ることによって行うことができる。

このステップＳＴ５で燃料カット復帰時リッチ制御中と判断された場合、電子制御装置１は、燃料噴射弁５４の燃料供給量が燃料増量上限ガード値にはりついているのか否か（即ち、燃料噴射弁５４の燃料供給量が燃料増量上限ガード値に達しているのか否か）について判断する（ステップＳＴ１０）。

このステップＳＴ１０において燃料増量上限ガード値にはりついていないと判断された場合、この電子制御装置１は、リッチ空燃比を維持して燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能であると判断する。これが為、この場合の電子制御装置１は、上記ステップＳＴ５に戻り、燃料カット復帰時リッチ制御手段によって燃料カット復帰時リッチ制御が継続されるのであれば、再びステップＳＴ１０の判断を行うことになる。

また、上記ステップＳＴ１０で燃料増量上限ガード値にはりついていると判断された場合、電子制御装置１は、圧力センサ６５の検出値に異常がある可能性ありと判断し、その燃料増量上限ガード値へのはりつき継続時間（以下、「上限ガード値はりつき継続時間」という。）が所定時間以上になっているのか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。

ここで、例えば圧力センサ６５の検出値に誤差が生じたときやその検出値にノイズが乗ったときには、パージ流量が一瞬だけ増加又は減少してしまい、上記の如く燃料噴射弁５４の燃料供給量がその増量に伴って燃料増量上限ガード値にはりつく可能性がある。従って、この場合に即座に圧力センサ６５の検出値が異常を示していると判断することは好ましくないので、このステップＳＴ１５の判断を行うことにしている。その所定時間は、例えば、検出誤差やノイズの影響を受けていないことが明らかになる程度の時間を設定しておけばよい。

そのステップＳＴ１５で上限ガード値はりつき継続時間が所定時間よりも短いと判断された場合、電子制御装置１は、そのはりつきの状態が例えば上記の検出誤差等の影響によるものである可能性が高いと判断して、上記ステップＳＴ５に戻る。

また、上記ステップＳＴ１５で図４に示す如く上限ガード値はりつき継続時間が所定時間以上と判断された場合、電子制御装置１は、圧力センサ６５の検出値の異常によってパージ流量が大幅に本来の目標値に対してずれているとの仮の判断を行い、次に、排気センサ９３の検出値に基づいて実空燃比を求め、その実空燃比がリーン空燃比になっているのか否かについて判断する（ステップＳＴ２０）。

このステップＳＴ２０でリーン空燃比ではないと判断された場合、電子制御装置１は、圧力センサ６５の検出値に異常が無かったと判断し、又は異常があってもリッチ空燃比であるので燃料カット復帰時リッチ制御の継続が可能であると判断して、燃料カット復帰時リッチ制御手段に燃料カット復帰時リッチ制御を継続させたまま上記ステップＳＴ５の判断に戻る。この場合には実空燃比がストイキ空燃比であると判断されることもあるが、ストイキ空燃比での運転はエミッション性能の極端な悪化を招かず、また、パージ流量如何で再びリッチ空燃比に戻る可能性もあるので、ここでは、ストイキ空燃比であっても燃料カット復帰時リッチ制御を継続させるものとする。尚、これに替えて、ストイキ空燃比と判断された際には、燃料カット復帰時リッチ制御を禁止して通常空燃比フィードバック制御に切り替えさせてもよい。

一方、そのステップＳＴ２０でリーン空燃比と判断された場合でも、かかるリーン空燃比の状態が上述した圧力センサ６５の検出誤差等の影響によるものであるとも考えられるので、ここでは、そのリーン空燃比の状態が所定時間継続しているときに、真に実空燃比がリーン空燃比になっており、圧力センサ６５の検出値に異常があったと判断させる。従って、この場合の電子制御装置１は、実空燃比がリーン空燃比であり続けている時間（以下、「リーン空燃比継続時間」という。）が所定時間以上になっているのか否かを判断する（ステップＳＴ２５）。その所定時間は、例えば、その検出誤差等の影響を受けていないことが明らかになる程度の時間を設定しておけばよい。

例えば、ここでは、初めて実空燃比がリーン空燃比であると判断されたと仮定する。この場合には、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間よりも短いと判断されるので、上記ステップＳＴ５に戻る。

これに対して、そのステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断された場合、電子制御装置１の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、燃料カット復帰時リッチ制御の禁止指令を行い、燃料カット復帰時リッチ制御を中止させる（ステップＳＴ３０）。

ここで、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件とは、そのステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断された場合のことであって、具体的には、燃料カット復帰時リッチ制御中に上限ガード値はりつき継続時間が所定時間以上経っており、更にリーン空燃比継続時間も所定時間以上経過した状態になっていることである。そして、かかる条件が成立したときには、圧力センサ６５の検出値に異常があったとの判断が為される。

本実施例１においては、燃料カット復帰時リッチ制御を中止させた後、その燃料カット復帰時リッチ制御手段が空燃比制御手段に制御を渡し、通常空燃比フィードバック制御に切り替えさせる（ステップＳＴ３５）。

これにより、燃料増量上限値設定手段は、図５に示す如く、燃料増量上限ガード値を通常空燃比フィードバック制御における値（つまり燃料カット復帰時リッチ制御中よりも増量側に大きな値）に設定する。従って、燃料カット復帰時リッチ制御中よりも燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量幅が広がるので、その際には、例えば図５に示す如く燃料噴射弁５４の燃料供給量を増やすことができる。これが為、実空燃比は、通常空燃比フィードバック制御によって適切に目標空燃比へと制御されるようになる。

ここで、上記ステップＳＴ５において燃料カット復帰時リッチ制御中ではないと判断された場合、電子制御装置１は、空燃比制御手段に通常空燃比フィードバック制御を実行させる（ステップＳＴ４０）。その際、パージ制御手段には、上述した通常パージ制御を実行させる。

このように、本実施例１の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際に、その燃料カット復帰時リッチ制御を中止して通常空燃比フィードバック制御に切り替える。これが為、燃料増量上限ガード値の増量側への拡大に伴う燃料供給量の増量を図ることができるので、空燃比制御手段は、ＮＯｘを多量に発生させてしまうリーン空燃比を避けて、エミッション性能に優れる適切な目標空燃比（例えばストイキ空燃比）へと実空燃比を制御することができるようになる。従って、本実施例１の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を抑えることができるようになる。

［実施例２］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例２について図６を用いて説明する。

前述した実施例１の内燃機関の制御装置においては、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際に、その燃料カット復帰時リッチ制御を中止させ、通常空燃比フィードバック制御への切り替えを行わせた。しかしながら、燃料カット復帰時リッチ制御の中止は、燃料カット復帰時のＮＯｘの大量生成によるエミッション性能の悪化を抑えるという有用な効果を得ることができる反面、排気浄化装置９２の活性化を遅らせるという不都合を生じさせてしまう。

そこで、本実施例２の内燃機関の制御装置は、その実施例１の内燃機関の制御装置において、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際の制御形態を変えて、より効果的に燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を抑えることができるように構成する。本実施例２においても、図１に示す内燃機関を適用対象にして例示する。

具体的には、燃料増量上限ガード値を増量側に拡大して（つまり燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量幅を広げて）、リーン空燃比となった実空燃比を再びリッチ空燃比に制御し、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させるように電子制御装置１の燃料増量上限値設定手段を構成する。

本実施例２においては、必要最小限の拡大幅で燃料増量上限ガード値を大きくする。ここでは、現状の実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比に基づいて燃料増量補正量を求め、その燃料増量補正量の分だけ燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量幅の拡大を図るものとする。その燃料増量補正量は、下記の式３に基づいて求める。

燃料増量補正量＝（実空燃比／目標空燃比）−１ … （３）

以下に、本実施例２の内燃機関の制御装置の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、電子制御装置１は、実施例１のときと同様に、燃料カット復帰時リッチ制御中であるのか否かについて判断する（ステップＳＴ５）。

そして、このステップＳＴ５で燃料カット復帰時リッチ制御中と判断された場合、本実施例２の電子制御装置１は、空燃比異常フラグが立っていないのか否か（空燃比異常フラグＯＦＦか否か）を判断する（ステップＳＴ７）。その空燃比異常フラグとは、圧力センサ６５の検出値の異常が原因で実空燃比と目標空燃比との間にずれが生じたときに立てられるフラグのことであって、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能を悪化させるほど実空燃比がリーン空燃比になっている状態のときに立てられるものである。

このステップＳＴ７で空燃比異常フラグＯＦＦと判断された場合、電子制御装置１は、実施例１のときと同様に、燃料噴射弁５４の燃料供給量が燃料増量上限ガード値にはりついているのか否かについて判断する（ステップＳＴ１０）。これ以降のステップＳＴ１５〜ＳＴ２５までの判断は、実施例１のステップＳＴ１５〜ＳＴ２５までの判断と同じなので、ここでの説明を省略する。

本実施例２の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断された場合、排気センサ９３の検出値から求めた実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御における目標空燃比（リッチ空燃比）を上記式３に代入して、燃料増量補正量を演算する（ステップＳＴ５０）。

そして、本実施例２の電子制御装置１の燃料増量上限値設定手段は、現状の燃料増量上限ガード値と上記ステップＳＴ５０の燃料増量補正量に基づいて燃料増量上限ガード値の補正を行う（ステップＳＴ５５）。ここでは、現状の燃料増量上限ガード値に対して、燃料増量補正量の分だけ燃料増量上限ガード値を増量側に拡大する。

電子制御装置１は、この燃料増量上限ガード値の補正を終えた後、空燃比異常フラグを立てて（空燃比異常フラグＯＮ）（ステップＳＴ６０）、上記ステップＳＴ５に戻る。

その後、ステップＳＴ５に戻った電子制御装置１は、上記ステップＳＴ７で空燃比異常フラグが立っている（空燃比異常フラグＯＮ）と判断し、上記ステップＳＴ５５における補正後の燃料増量上限ガード値を用いた燃料カット復帰時リッチ制御を実行する（ステップＳＴ６５）。つまり、ここでは、燃料噴射弁５４の燃料供給量の増量幅が拡大されて、その燃料供給量を増やすことができるので、実空燃比をリーン空燃比からリッチ側に変化させることができる。従って、本実施例２の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、目標空燃比（リッチ空燃比）への制御が実現可能なので、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させることができる。ステップＳＴ５→ＳＴ７→ＳＴ６５の繰り返し動作は、ステップＳＴ５で燃料カット復帰時リッチ制御中でないと判断されるまで行われる。

ここで、そのステップＳＴ５で燃料カット復帰時リッチ制御中でないと判断された場合、本実施例２の電子制御装置１は、空燃比異常フラグを降ろして（空燃比異常フラグＯＦＦ）（ステップＳＴ３９）、空燃比制御手段に通常空燃比フィードバック制御を実行させる（ステップＳＴ４０）。その際、パージ制御手段には、上述した通常パージ制御を実行させる。

このように、本実施例２の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際、燃料増量上限ガード値を燃料の増量側に拡大して燃料の増量幅が広がるようにし、燃料供給量を増量できるようにする。これが為、上述したように、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比が一旦リーン空燃比になったとしても、再び目標空燃比（リッチ空燃比）への制御が可能になるので、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させることができる。従って、本実施例２の内燃機関の制御装置は、実施例１のものに対して、燃料カット復帰時に排気浄化装置９２の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置９２を早期活性化して、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化をより適切に抑えることができる。

［実施例３］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例３について図７を用いて説明する。

本実施例３の内燃機関の制御装置は、前述した実施例１又は実施例２の内燃機関の制御装置において、実施例１，２と同様の効果を得る為に、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際の制御形態を変えたものである。具体的に、そのような条件となった際には実施例１で説明したようにパージ制御に伴い吸気通路２１に主として空気が導入されている可能性があるので、本実施例３においては、そのときのパージ制御を止めさせることによって空燃比の希薄化を抑えるように構成する。尚、本実施例３においても、図１に示す内燃機関を適用対象にして例示する。

以下に、本実施例３の内燃機関の制御装置の動作を図７のフローチャートに基づいて説明する。尚、ステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断は、実施例２で説明したステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断と同じなので、ここでの説明を省略する。また、そのステップＳＴ５で否定判断された場合の動作についても実施例２で説明したものと同じなので、ここでの説明を省略する。

本実施例３の電子制御装置１は、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断した場合、パージ制御手段にパージ制御の禁止指令を実行させる（ステップＳＴ５１）。

ここで、その判断を行った場合、電子制御装置１には、キャニスタ６３に燃料蒸発ガスが吸着されているのか否か判断させ、その結果、パージ制御によって吸気通路２１に空気が又は主として空気が導入されていると判断された際に、パージ制御の禁止指令を行わせることが好ましい。これにより、ここでは、パージ制御に伴う吸気通路２１への空気の導入を止めることができる。そのキャニスタ６３の状態については、例えば、逆止弁６２の開弁時間、キャニスタ６３の容量、パージ制御の実行時間を総合的に勘案して判断することができる。

そして、この電子制御装置１は、空燃比異常フラグを立てて（空燃比異常フラグＯＮ）（ステップＳＴ６０）、上記ステップＳＴ５に戻る。その後、ステップＳＴ５に戻った電子制御装置１は、燃料カット復帰時リッチ制御中であれば、上記ステップＳＴ７で空燃比異常フラグが立っている（空燃比異常フラグＯＮ）と判断し、パージ制御手段にパージ制御を禁止させる（ステップＳＴ６６）。

このように、本実施例３においては、パージ制御を中止させて、そのパージ制御に伴う吸気通路２１への空気の導入を止めさせるので、実空燃比がパージ制御禁止前よりもリッチ側に変化する。その際、本実施例３の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比が目標空燃比にまで濃くならなければ、少なくともパージ流量の減少分は燃料噴射弁５４の燃料供給量を増やすことができる。これが為、ここでは、リーン空燃比になっていた実空燃比をリッチ空燃比に変化させることができ、且つ、その実空燃比を目標空燃比に近づけることができる。

以上示した如く、本実施例３の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際、パージ制御を禁止して、吸気通路２１にパージ制御に伴う空気が導入されないようにする。これが為、上述したように、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比が一旦リーン空燃比になったとしても、再び目標空燃比（リッチ空燃比）へと近づける制御が可能になるので、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させることができる。従って、本実施例３の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時に排気浄化装置９２の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置９２を早期活性化して、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を適切に抑えることができる。

［実施例４］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例４について図８及び図９を用いて説明する。

前述した実施例３の内燃機関の制御装置においては、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際、パージ制御を禁止させることによって実空燃比をリーン空燃比から再びリッチ空燃比に戻し、燃料カット復帰時リッチ制御が継続されるようにしている。しかしながら、例えばストイキ空燃比に対するリーン側への振れ幅が小さいときには、パージ制御の禁止によって実空燃比が燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比（リッチ空燃比）よりも濃くなってしまう可能性がある。また、パージ制御禁止後の実空燃比が燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比よりも薄くなっているときには、燃料噴射弁５４の燃料供給量を増やす必要があるのだが、その燃料供給量の増量を図っても、燃料増量上限ガード値に引っ掛かって実空燃比が目標空燃比に達することができない可能性もある。

そこで、本実施例４の内燃機関の制御装置は、その実施例３の内燃機関の制御装置において、燃料カット復帰時リッチ制御中の実空燃比が目標空燃比となるようにして、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化が適切に抑えられるように構成する。本実施例４においても、図１に示す内燃機関を適用対象にして例示する。

具体的には、実空燃比に応じてパージ流量の上限が制限されるようにパージ制御手段を構成する。かかる制限は、実空燃比に応じたパージ流量の上限値（以下、「パージ流量上限ガード値」という。）を設定し、そのパージ流量上限ガード値を超えないように実際のパージ流量を制御することで実現させる。そのパージ流量上限ガード値については、図８に示す如く、実空燃比がリーン側となり薄くなるほど小さくなるように設定する。つまり、本実施例４においては、実空燃比が薄くなるほどパージ流量を少なくする。そのパージ流量上限ガード値と実空燃比との対応関係については、実空燃比を燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比に制御する又は近づけることを条件として行った実験やシミュレーションの結果に基づいて設定する。

以下に、本実施例４の内燃機関の制御装置の動作を図９のフローチャートに基づいて説明する。尚、ステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断は、実施例３で説明したステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断と同じなので、ここでの説明を省略する。また、そのステップＳＴ５で否定判断された場合の動作についても実施例３で説明したものと同じなので、ここでの説明を省略する。

本実施例４の電子制御装置１は、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断した場合、パージ制御手段に実空燃比に応じたパージ流量上限ガード値を設定させる（ステップＳＴ５２）。ここでは、上述したように実空燃比が薄いほど小さなパージ流量上限ガード値が設定され、実空燃比が薄くなるにつれてパージ流量が少なくなるようにする。

本実施例４においても、その判断が行われた後、電子制御装置１には、キャニスタ６３に燃料蒸発ガスが吸着されているのか否か判断させ、その結果、パージ制御によって吸気通路２１に空気が又は主として空気が導入されていると判断された際に、ステップＳＴ５２が実行されるように構成しておくことが望ましい。

この電子制御装置１は、次に空燃比異常フラグを立てて（空燃比異常フラグＯＮ）（ステップＳＴ６０）、上記ステップＳＴ５に戻る。その後、ステップＳＴ５に戻った電子制御装置１は、燃料カット復帰時リッチ制御中であれば、上記ステップＳＴ７で空燃比異常フラグが立っている（空燃比異常フラグＯＮ）と判断し、パージ制御手段に上記ステップＳＴ５２のパージ流量上限ガード値をパージ流量の上限としたパージ制御を実行させる（ステップＳＴ６７）。

ここでは、ステップＳＴ２５で肯定判断された際に実空燃比がリーン空燃比になっているので、小さめのパージ流量上限ガード値でパージ制御が行われる。これが為、ここでは、実際のパージ流量がパージ流量上限ガード値設定前のパージ流量（目標パージ率に応じたパージ流量）よりも少なくなり、吸気通路２１への空気の導入量が減る。従って、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、リーン空燃比になってしまった実空燃比をリッチ空燃比に戻すことができる。

また、そのステップＳＴ６７においては、実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比のずれ量を考慮に入れて、パージ流量上限ガード値が上限となるパージ流量の設定を行わせることが望ましい。これにより、その際には、実空燃比が燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比へと的確に制御されるようになる。

ここで、パージ流量の調節は、実施例１で説明したように、パージ流量調節手段（パージＶＳＶ）６４のＶＳＶ駆動デューティ比を調節することによって行われる。従って、本実施例４においては、そのＶＳＶ駆動デューティ比の上限を実空燃比に応じて制限し、これにより実空燃比に応じた適切なパージ流量が実現されるようパージ制御手段を構成してもよい。この場合には、実空燃比に応じたＶＳＶ駆動デューティ比の上限値（以下、「ＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値」という。）を設定し、そのＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値を超えないようにパージ流量調節手段６４のＶＳＶ駆動デューティ比を制御させる。そのＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値とは、上記パージ流量上限ガード値と同様に、実空燃比が薄くなるほど小さくなるように設定したものである。

この場合について上記図９のフローチャートに当て嵌めて説明すると、上記ステップＳＴ５２においては、実空燃比が薄いほど小さなＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値が設定される。そして、上記ステップＳＴ６７においては、そのＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値を上限にしたＶＳＶ駆動デューティ比でパージ流量調節手段６４が制御される。これにより、その際には、実際のパージ流量が目標パージ率に応じたパージ流量よりも少なくなり、吸気通路２１への空気の導入量が減るので、燃料カット復帰時リッチ制御手段が実空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に戻すことができる。

更に、そのステップＳＴ６７においては、実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比のずれ量を考慮に入れて、ＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値が上限となるＶＳＶ駆動デューティ比を設定することが望ましい。これにより、その際には、実空燃比が燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比へと的確に制御されるようになる。

以上示した如く、本実施例４の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際、実空燃比が希薄であればあるほどパージ流量を少なくして、パージ制御に伴い吸気通路２１に導入される空気量を減らしている。これが為、上述したように、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比が一旦リーン空燃比になったとしても、再び目標空燃比（リッチ空燃比）へと近づける制御が可能になるので、燃料カット復帰時リッチ制御を継続させることができる。また、パージ流量を実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比のずれ量に応じて設定させることによって、燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比を目標空燃比に制御することができる。従って、本実施例４の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時に排気浄化装置９２の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置９２を早期活性化して、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を実施例３よりも適切に抑えることができるようになる。

［実施例５］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例５について図１０及び図１１を用いて説明する。

本実施例５の内燃機関の制御装置は、前述した実施例４の内燃機関の制御装置において、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際のパージ流量上限ガード値の設定条件を変えたものである。具体的に、実施例４では実空燃比に応じて設定させるように構成したが、本実施例５においては、図１０に示す如く、目標パージ率とスロットル開度センサ２６で検出したスロットル開度に応じてパージ流量上限ガード値の設定を行うように構成する。これらの対応関係については、実空燃比を燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比に制御する又は近づけることを条件として行った実験やシミュレーションの結果に基づいて設定する。尚、そのパージ流量上限ガード値は、原則としてスロットル開度が大きくなるほど吸入空気量が多くなるので小さく設定するが、目標パージ率との関係によっては大きくなることもある。本実施例５においても、図１に示す内燃機関を適用対象にして例示する。

以下に、本実施例５の内燃機関の制御装置の動作を図１１のフローチャートに基づいて説明する。尚、ステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断は、実施例３，４で説明したステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断と同じなので、ここでの説明を省略する。また、そのステップＳＴ５で否定判断された場合の動作についても実施例３，４で説明したものと同じなので、ここでの説明を省略する。

本実施例５の電子制御装置１は、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断した場合、パージ制御手段に目標パージ率とスロットル開度に応じたパージ流量上限ガード値を設定させる（ステップＳＴ５３）。

本実施例５においても、その判断が行われた後、電子制御装置１には、キャニスタ６３に燃料蒸発ガスが吸着されているのか否か判断させ、その結果、パージ制御によって吸気通路２１に空気が又は主として空気が導入されていると判断された際に、ステップＳＴ５３が実行されるように構成しておくことが望ましい。

この電子制御装置１は、次に空燃比異常フラグを立てて（空燃比異常フラグＯＮ）（ステップＳＴ６０）、上記ステップＳＴ５に戻る。その後、ステップＳＴ５に戻った電子制御装置１は、燃料カット復帰時リッチ制御中であれば、上記ステップＳＴ７で空燃比異常フラグが立っている（空燃比異常フラグＯＮ）と判断し、パージ制御手段に上記ステップＳＴ５３で設定したパージ流量上限ガード値をパージ流量の上限としたパージ制御を実行させる（ステップＳＴ６７）。

ここでは、ステップＳＴ２５で肯定判断された際に実空燃比がリーン空燃比になっているので、スロットル開度が大きいほど小さなパージ流量上限ガード値でパージ制御が行われる。これが為、ここでは、スロットル開度が大きく吸入空気量が多いほど、実際のパージ流量をパージ流量上限ガード値設定前のパージ流量（目標パージ率に応じたパージ流量）よりも大幅に減らすことができる。これが為、この場合には、吸気通路２１への空気の導入量を大幅に減少させることができるので、燃料カット復帰時リッチ制御手段がリーン空燃比になってしまった実空燃比をリッチ空燃比に戻すことができる。また、スロットル開度が小さく吸入空気量が少ない場合には、実際のパージ流量がパージ流量上限ガード値設定前のパージ流量に対して僅かに減る。これが為、この場合には、吸気通路２１への空気の導入量を大幅に減少させることはできないが、スロットル開度に応じた吸入空気量自体が少ないので、リーン空燃比になってしまった実空燃比がリッチ空燃比に戻る。

そのステップＳＴ６７においては、実施例４のときと同様に、実空燃比と燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比のずれ量を考慮に入れて、パージ流量上限ガード値が上限となるパージ流量の設定を行わせることが望ましい。これにより、その際には、実空燃比が燃料カット復帰時リッチ制御の目標空燃比へと的確に制御されるようになる。

また、実施例４のときと同様に、そのパージ流量上限ガード値をＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値に置き換えてもよい。そのＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値は、目標パージ率とスロットル開度に応じて設定されたものであり、図１０のパージ流量上限ガード値と同様に、原則としてスロットル開度が大きくなるほど小さく設定するが、目標パージ率との関係によっては大きくなることもある。そして、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際には、設定されたＶＳＶ駆動デューティ比上限ガード値を上限にしたＶＳＶ駆動デューティ比でパージ流量調節手段６４を制御する。これにより、その際には、上記のパージ流量上限ガード値のときと同様に、パージ流量が目標パージ率とスロットル開度に応じて制御された形となり、吸気通路２１への空気の導入量が減るので、燃料カット復帰時リッチ制御手段は実空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に戻すことができる。

以上示した如く、本実施例５の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際、目標パージ率とスロットル開度に応じてパージ流量の調節を行い、パージ制御に伴い吸気通路２１に導入される空気量を減らしている。これが為、本実施例５の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実施例４のときと同様に、実空燃比が一旦リーン空燃比になったとしても、再び目標空燃比（リッチ空燃比）に制御又は近づけることができる。従って、本実施例５の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時に排気浄化装置９２の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置９２を早期活性化して、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を適切に抑えることができるようになる。

［実施例６］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例６について図１２及び図１３を用いて説明する。

これまで説明してきた各実施例１〜５において、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際には、圧力センサ６５の検出値に異常があったと判断させている。一方、通常パージ制御においては、その圧力センサ６５により検出された吸気通路２１の圧力に応じてＶＳＶ駆動デューティ比を設定し、これによりパージ流量の制御を行っている。従って、圧力センサ６５の検出値に異常があったと判断されたときには、その検出値を利用したパージ流量の制御は適切なパージ流量とならず好ましくない。

そこで、本実施例６の内燃機関の制御装置においては、その基本構成を各実施例１〜５と同様にする一方、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際に、故障の可能性を否めない圧力センサ６５の検出値（吸気通路２１の圧力）に替えて、スロットル開度に応じた通常パージ制御が行われるように構成する。本実施例６においても、図１に示す内燃機関を適用対象にして例示する。

具体的に、吸気通路２１の圧力に応じた通常パージ制御においては、図２に示す如く、その圧力が高くなるにつれてＶＳＶ全開流量比率を小さくしている。ここで、吸気通路２１の圧力が高くなるということは、吸入空気量が多くなるということであり、スロットル開度が大きくなるということでもある。従って、スロットル開度に応じた通常パージ制御においては、図１２に示す如く、スロットル開度が大きくなるにつれてＶＳＶ全開流量比率を小さくするように構成している。

以下に、本実施例６の内燃機関の制御装置の動作を図１３のフローチャートに基づいて説明する。尚、ステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断は、実施例３〜５で説明したステップＳＴ５〜ＳＴ２５までの判断と同じなので、ここでの説明を省略する。また、そのステップＳＴ５で否定判断された場合の動作についても実施例３〜５で説明したものと同じなので、ここでの説明を省略する。

本実施例６の電子制御装置１は、ステップＳＴ２５においてリーン空燃比継続時間が所定時間以上と判断した場合、パージ制御手段にスロットル開度に応じた通常パージ制御を実行させる（ステップＳＴ５４）。

パージ制御手段は、このステップＳＴ５４において、スロットル開度センサ２６の検出値に基づいたＶＳＶ全開流量比率を図１２のマップデータから読み込む。そして、このパージ制御手段は、そのＶＳＶ全開流量比率を前述した式２に代入した後、式１に基づいてＶＳＶ駆動デューティ比を求め、そのＶＳＶ駆動デューティ比となるようにパージ流量調節手段６４を制御する。

電子制御装置１は、次に空燃比異常フラグを立てて（空燃比異常フラグＯＮ）（ステップＳＴ６０）、上記ステップＳＴ５に戻る。その後、ステップＳＴ５に戻った電子制御装置１は、燃料カット復帰時リッチ制御中であれば、上記ステップＳＴ７で空燃比異常フラグが立っている（空燃比異常フラグＯＮ）と判断し、パージ制御手段に上記ステップＳＴ５４と同様のスロットル開度に応じた通常パージ制御を実行させる（ステップＳＴ６８）。

これにより、ここでは、圧力センサ６５の検出値に異常が見受けられ、その検出値から推定し得る吸入空気量の情報が信用できないときに、正確な吸入空気量の情報を推定可能なスロットル開度センサ２６の検出値に応じたパージ流量の制御が行われる。つまり、本実施例６の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時リッチ制御中にエミッション性能の悪化が懸念される条件となった際に、正確な吸入空気量の情報を推定可能なスロットル開度の大きさに応じた通常パージ制御を実行させる。これが為、実際の吸入空気量に適応したパージ流量でパージ制御されることになり、本実施例６の燃料カット復帰時リッチ制御手段は、実空燃比が一旦リーン空燃比になったとしても、再び目標空燃比（リッチ空燃比）に制御することができる。従って、本実施例６の内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時に排気浄化装置９２の触媒担体内の空気の消費を促進させることができ、また、触媒担体温度を上昇させることができるので、排気浄化装置９２を早期活性化して、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を適切に抑えることができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料カット復帰時のエミッション性能の悪化を抑制可能な技術として有用である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の適用対象となる内燃機関の一例について示す図である。 吸気通路の圧力に対するＶＳＶ全開流量比率のマップデータを示す図である。 実施例１の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 変更前の燃料増量上限ガード値と燃料供給量との関係を説明する図である。 変更後の燃料増量上限ガード値と燃料供給量との関係を説明する図である。 実施例２の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例３の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 実空燃比に対するパージ流量上限ガード値のマップデータを示す図である。 実施例４の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 スロットル開度及び目標パージ率に対するパージ流量上限ガード値のマップデータを示す図である。 実施例５の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 スロットル開度に対するＶＳＶ全開流量比率のマップデータを示す図である。 実施例６の内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 電子制御装置（内燃機関の制御装置）
２１ 吸気通路
２４ スロットルバルブ
２６ スロットル開度センサ
４１ 燃料タンク
５０ 燃料供給装置
５４ 燃料噴射弁
６０ パージ装置
６１ 燃料蒸発ガス通路
６２ 逆止弁
６３ キャニスタ
６４ パージ流量調節手段（パージＶＳＶ）
６５ 圧力センサ
９２ 排気浄化装置
９３ 排気センサ

Claims (5)

1. 燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、該目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備え、
   前記燃料カット復帰時リッチ制御手段は、前記燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、前記燃料カット復帰時リッチ制御を禁止して通常空燃比フィードバック制御を実行させるよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、該目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備え、
   前記燃料増量上限値設定手段は、前記燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、前記許容上限値を増量側に拡大するよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、該目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備え、
   前記パージ制御手段は、前記燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、パージ制御を禁止させるよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、該目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備え、
   前記パージ制御手段は、前記燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、実際の空燃比が薄いほど又はスロットル開度が大きいほど前記パージ流量が少なくなるよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 燃料蒸発ガスの供給先たる吸気通路の圧力に応じたパージ流量となるよう当該燃料蒸発ガスを吸気通路に導入させるパージ制御手段と、燃料カット復帰時に目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、該目標空燃比となるよう当該目標空燃比と前記パージ流量と吸入空気量に基づいて燃料供給量をフィードバック制御する燃料カット復帰時リッチ制御手段と、燃料カット復帰時リッチ制御における前記燃料供給量の増量側の許容上限値を設定する燃料増量上限値設定手段と、を備え、
   前記パージ制御手段は、前記燃料カット復帰時リッチ制御における燃料供給量が前記許容上限値に達しており、且つ、実際の空燃比がリーン空燃比となっている場合に、前記吸気通路の圧力に替えてスロットル開度に応じたパージ制御を実行させるよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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