JP4349438B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を内燃機関（エンジン）の吸気側に放出し燃焼させパージ（ｐｕｒｇｅ）する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の空燃比制御装置に関連する先行技術文献としては、特許文献１にて開示されたものが知られている。このものでは、パージ実行時の空燃比フィードバック値（係数）に基づきパージ中の燃料濃度を検出し、燃料噴射量を補正する技術が示されている。
特開平７−８３０９６号公報

ところで、空燃比を変更することができる内燃機関の空燃比制御装置において、パージ実行時に空燃比が変更されると、パージによる空燃比への影響度も変化するため、要求される燃料量（燃料噴射量）に対する補正値が変化し空燃比変動が生じることでドライバビリティ（Ｄｒｉｖａｂｉｌｉｔｙ）やエミッションの悪化を招くという不具合があった。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、パージ実行時に空燃比が変更されても安定した空燃比制御性が確保できる内燃機関の空燃比制御装置の提供を課題としている。

請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、空燃比変更手段にて空燃比が変更されても、パージ実行時の空燃比フィードバック補正係数と空燃比とに基づき、所定の空燃比に対するパージ濃度が算出され、空燃比変更手段による空燃比に応じて、前記パージ濃度を用いて演算される、前記パージ制御手段に関わる制御パラメータが補正される。このように、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比が変更されてもパージ制御におけるパラメータが補正されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

請求項２の内燃機関の空燃比制御装置では、パラメータ補正手段にてパージによる燃料補正量がパージ制御におけるパラメータとして補正される。このように、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比が変更された際の空燃比のずれ分がパージによる燃料補正にて補償されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

請求項３の内燃機関の空燃比制御装置では、パラメータ補正手段にてパージバルブの開度がパージ制御におけるパラメータとして補正される。このように、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比が変更された際の空燃比のずれ分がパージバルブの開度補正にて補償されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

請求項４の内燃機関の空燃比制御装置によれば、パージ濃度演算手段にて所定の空燃比に対するパージの影響度合が、パージ実行時の空燃比フィードバック補正係数と空燃比とに基づいて求められ、燃料量補正手段にて、パージ濃度と空燃比とに基づきパージによる燃料補正量としてのパージ補正係数が算出され、内燃機関に供給される燃料噴射量がパージ補正係数により補正される。このように、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比が変更されてもパージ制御における影響度合が考慮され燃料噴射量が補正されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置を適用した内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。

図１において、内燃機関１は４気筒４サイクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過して、インテークマニホルド６内でインジェクタ（燃料噴射弁）７から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給され、各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排気通路１２を通過し、排気通路１２に設けられ、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物を担持した三元触媒１３にて有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等が浄化されて大気中に排出される。

吸気通路３には吸気温センサ２１と吸気圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１はエアクリーナ２の下流側の吸気温ＴＨＡ、吸気圧センサ２２はスロットルバルブ４の下流側の吸気圧ＰＭをそれぞれ検出する。また、スロットルバルブ４にはスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ２３が設けられ、このスロットル開度センサ２３はスロットル開度ＴＡに応じたアナログ信号と共に、スロットルバルブ４がほぼ全閉であることを検出する図示しないアイドルスイッチからのオン／オフ信号を出力する。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が設けられ、この水温センサ２４は内燃機関１内の冷却水温ＴＨＷを検出する。ディストリビュータ１０には内燃機関１の機関回転数ＮＥを検出する回転角センサ２５が設けられ、この回転角センサ２５は内燃機関１のクランクシャフトの２回転、即ち、７２０°ＣＡ（クランクアングル）毎にパルス信号を２４回出力する。更に、排気通路１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比λに応じたリニアな空燃比信号ＶＯＸ１を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられ、三元触媒１３の下流側には、排気ガスの空燃比λが理論空燃比λ＝１に対してリッチかリーンかに応じた電圧信号ＶＯＸ２を出力する酸素（Ｏ_２）センサ２７が設けられている。

内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）３０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４等を中心に論理演算回路として構成され、各センサの検出信号を入力する入力ポート３５及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力ポート３６等に対しバス３７を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３０は入力ポート３５を介して各センサから吸気温ＴＨＡ、吸気圧ＰＭ、スロットル開度ＴＡ、冷却水温ＴＨＷ、機関回転数ＮＥ、空燃比信号ＶＯＸ１、電圧信号ＶＯＸ２等を入力し、それらの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ、制御ＤｕｔｙＰＤを算出し、出力ポート３６を介してインジェクタ７、点火回路９及び後述のパージソレノイドバルブ４５にそれぞれ制御信号を出力する。

図示しない燃料タンクの上部から延びるパージ管４１は吸気通路３のサージタンク５と連通され、このパージ管４１の途中には、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着する吸着材としての活性炭を収納したキャニスタ４０が配設されている。また、キャニスタ４０には外気を導入するための大気開放孔４２が配設されている。パージ管４１はキャニスタ４０よりもサージタンク５側を放出通路４３，４４とし、これら放出通路４３，４４の途中に可変流量電磁弁としてのパージソレノイドバルブ４５が配設されている。このパージソレノイドバルブ４５は、スプリング（図示略）により常に弁体４６がシート部４７を閉じる方向に付勢されているが、コイル４８が励磁されることにより弁体４６がシート部４７を開くようになっている。したがって、パージソレノイドバルブ４５のコイル４８の消磁により放出通路４３，４４の間が閉じ、コイル４８の励磁により放出通路４３，４４の間が開くようになっている。このパージソレノイドバルブ４５はパルス幅変調に基づくデューティ比制御により後述するＥＣＵ３０によって開度調節される。

したがって、パージソレノイドバルブ４５にＥＣＵ３０から制御信号を供給し、キャニスタ４０が内燃機関１のサージタンク５（吸気通路３）に連通されるようにしてやれば、大気中から新しい空気が導入され、これがキャニスタ４０内を換気してサージタンク５から内燃機関１のシリンダ内に送込まれ、キャニスタパージが行われ、キャニスタ４０の吸着機能の回復が得られることとなる。そして、このときパージソレノイドバルブ４５を介して導入される新しい空気であるパージ空気量Ｑｐ〔ｌ／ｍｉｎ〕は、ＥＣＵ３０からパージソレノイドバルブ４５に供給されるパルス信号のデューティ比〔％〕を変えることにより調節される。図２は、このときのデューティ比〔％〕に対するパージ空気量Ｑｐ〔ｌ／ｍｉｎ〕を示す特性図であり、吸気通路３内の負圧が一定のときのパージソレノイドバルブ４５のデューティ比〔％〕とパージ空気量Ｑｐ〔ｌ／ｍｉｎ〕との関係を示している。図２に示すように、パージソレノイドバルブ４５はデューティ比を０％から増加させるに連れて、ほぼ直線的にパージ空気量、即ち、キャニスタ４０を介して内燃機関１に吸込まれる空気量が増加することが判る。

ＥＣＵ３０には吸気温を検出する吸気温センサ２１からの吸気温ＴＨＡ信号、吸気圧センサ２２からの吸気圧ＰＭ信号（吸入空気量センサからの吸入空気量信号でもよい）、スロットル開度センサ２３からのスロットル開度ＴＡ信号、回転角センサ２５からの機関回転数ＮＥ信号、水温センサ２４からの冷却水温ＴＨＷ信号とが入力されている。

また、ＥＣＵ３０には酸素センサ２７からの電圧信号ＶＯＸ２が入力され、混合気のリッチ／リーン判定が行われる。そして、ＥＣＵ３０はリッチからリーンに反転したとき及びリーンからリッチに反転したときには燃料噴射量を増減すべく、後述の空燃比フィードバック補正係数としてのＦＡＦ値を階段状に大きく変化（スキップ）させると共に、リッチまたはリーンが連続するときにはＦＡＦ値を徐々に増減させるようになっている。なお、この空燃比フィードバック制御は冷却水温が低いときや機関高負荷・高回転走行時には実施されない。また、ＥＣＵ３０は機関回転数と吸気圧により基本噴射時間を求め、基本噴射時間に対しＦＡＦ値等による補正を行って最終噴射時間を求め、インジェクタ７に所定の噴射タイミングでの燃料噴射を行わせる。

本実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置では、燃料噴射量設定、目標空燃比設定、パージ率制御、エバポ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：エバポエミッション；蒸発燃料）濃度検出、パージ率徐変制御、燃料噴射量制御、パージソレノイドバルブ制御の各プログラムが実行される。

以下、実施例の動作について制御毎に説明する。

＜燃料噴射量設定：図３及び図４参照＞
燃料噴射量設定ルーチンを図３に基づき、図４を参照して説明する。図４は冷却水温ＴＨＷ〔℃〕に対する目標空燃比λＴＧを示すマップである。なお、この燃料噴射量設定ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３６０°ＣＡ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図３において、まず、ステップＳ１０１で、各種センサ信号として吸気圧ＰＭ、機関回転数ＮＥ等が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた各種センサ信号に基づいて基本燃料噴射量ＴＰが算出される。次にステップＳ１０３に移行して、空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御条件が成立しているかが判定される。ここで、周知のように空燃比Ｆ／Ｂ制御条件は、始動後燃料増量が０％であり、かつ燃料カット中でなく、かつ高回転・高負荷運転中でなく、かつ空燃比センサが活性状態であるときに成立する。ステップＳ１０３で空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立するときにはステップＳ１０４に移行し、三元触媒１３が活性状態にあるかが判定される。ステップＳ１０４の判定条件が成立するときにはステップＳ１０５に移行し、冷却水温ＴＨＷが６０℃以上であるかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立するときにはステップＳ１０６に移行し、後述するように目標空燃比λＴＧが設定される。

一方、ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、三元触媒１３が不活性状態であるとき、またはステップＳ１０５の判定条件が成立せず、冷却水温ＴＨＷが６０℃未満であるときにはステップＳ１０７に移行し、図４に示すマップに基づき冷却水温ＴＨＷに対する目標空燃比λＴＧが設定される。ステップＳ１０６またはステップＳ１０７で目標空燃比λＴＧが設定されたのちステップＳ１０８に移行し、空燃比λを目標空燃比λＴＧとすべく空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが設定される。即ち、ステップＳ１０８では目標空燃比λＴＧとＡ／Ｆセンサ２６で検出された空燃比信号ＶＯＸ１に応じて空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが設定される。一方、ステップＳ１０３で、空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立しないときには、ステップＳ１０９に移行し、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に設定される。ステップＳ１０８またはステップＳ１０９で空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが設定されたのちステップＳ１１０に移行し、燃料噴射量ＴＡＵが基本燃料噴射量ＴＰ、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ及び他の補正係数ＦＡＬＬに基づき次式（１）にて設定され、本ルーチンを終了する。

［数１］
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ・・・（１）
このようにして設定された燃料噴射量ＴＡＵに基づく制御信号がインジェクタ７に出力されて開弁時間、即ち、実際の燃料噴射量が制御され、その結果、混合気が目標空燃比λＴＧに調整される。

＜目標空燃比設定：図５及び図６参照＞
目標空燃比設定ルーチンを図５に基づき、図６を参照して説明する。図６は酸素センサ２７の出力である電圧信号ＶＯＸ２に対応した目標空燃比λＴＧの遷移状態を示すタイムチャートである。なお、この目標空燃比設定ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３６０°ＣＡ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図５において、ステップＳ２０１で、酸素センサ２７からの電圧信号ＶＯＸ２がリッチ側（Ｒ）であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立し、空燃比がリッチ側（Ｒ）にあるときにはステップＳ２０２に移行し、前回の目標空燃比λＴＧｉ−１に所定値λＭが加算され、即ち、今回の目標空燃比λＴＧｉが前回よりもリーン側（Ｌ）に設定され、本ルーチンを終了する（図６参照）。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、空燃比がリーン側（Ｌ）にあるときにはステップＳ２０３に移行し、前回の目標空燃比λＴＧｉ−１から所定値λＭが減算され、即ち、今回の目標空燃比λＴＧｉが前回よりもリッチ側（Ｒ）に設定され、本ルーチンを終了する（図６参照）。

＜目標空燃比設定の変形例：図７参照＞
目標空燃比設定ルーチンの変形例を図７に基づいて説明する。なお、この目標空燃比設定ルーチンの変形例は内燃機関１の回転に同期して３６０°ＣＡ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図７において、ステップＳ３０１で、アイドル運転中であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立しないときには、ステップＳ３０２に移行し、定常運転中であるかが判定される。この判定条件としては、例えば、機関回転数変化量ΔＮＥが２００ｒｐｍ以下であり、かつ吸気圧変化量ΔＰＭが１００ｍｍＨｇ以下である場合とされる。ステップＳ３０２の判定条件が成立し、定常運転中であるときにはステップＳ３０３に移行し、機関回転数ＮＥ〔ｒｐｍ〕と吸気圧ＰＭ〔ｍｍＨｇ〕とをパラメータとするマップに基づき目標空燃比λＴＧが設定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０１でアイドル運転中であるとき、またはステップＳ３０２で定常運転中でないときには、ステップＳ３０４に移行し、目標空燃比λＴＧが１．０とされ、本ルーチンを終了する。

＜パージ率制御：図８、図９及び図１０参照＞
パージ率制御ルーチンを図８に基づき、図９及び図１０を参照して説明する。図９は全開パージ率ＰＧＲＭＸ〔％〕を示すマップであり、機関回転数ＮＥ〔ｒｐｍ〕と吸気圧ＰＭ〔ｍｍＨｇ〕（本実施例では負荷を吸気圧としているが、その他、吸入空気量やスロットル開度でもよい）により決定される。このマップは、吸気通路３を通って内燃機関１に流入する全空気量に対するパージソレノイドバルブ４５のデューティ比が１００％のときに放出通路４３，４４を通って流れる空気量の比を示しており、ＲＯＭ３２内に格納されている。また、図１０は目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧ〔％〕を示すマップであり、機関回転数ＮＥ〔ｒｐｍ〕と吸気圧ＰＭ〔ｍｍＨｇ〕（本実施例では負荷を吸気圧としているが、その他、吸入空気量やスロットル開度でもよい）により決定される。なお、このパージ率制御ルーチンは約４ｍｓ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。
図８において、まず、ステップＳ４０１で空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）中であるか、ステップＳ４０２で冷却水温ＴＨＷが４０℃以上であるか、ステップＳ４０３でＦ／Ｃ（燃料カット）中であるかがそれぞれ判定される。なお、ステップＳ４０１の判定条件は始動時制御等の状態を排除するためであり、ステップＳ４０２の判定条件は水温補正によってパージ以外の燃料増量補正されている状態を排除するためであり、ステップＳ４０３の判定条件はＦ／Ｃ中にパージを実施しないようにするためである。ステップＳ４０１及びステップＳ４０２の判定条件が成立し、かつステップＳ４０３の判定条件が成立しないときには、ステップＳ４０４に移行し、パージ実施フラグＸＰＲＧが１とされる。

次にステップＳ４０５に移行して、吸気圧ＰＭと機関回転数ＮＥとに基づき図９に示すマップから全開パージ率ＰＧＲＭＸが読込まれる。次にステップＳ４０６に移行して、目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧとエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶとから目標パージ率ＰＧＲＯが算出される。ここで、目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧは、パージを実施することによって燃料ガスを補充する場合、最大どれだけの燃料噴射量の減量補正ができるかを表している。この目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧは、インジェクタ７の最小噴射パルスに対する余裕度に基づき予め設定されており、内燃機関１の運転状態を示す吸気圧ＰＭと機関回転数ＮＥとをパラメータとして図１０に示すように２次元マップ化され、ＲＯＭ３２内に予め格納されている。このマップは、基本燃料噴射量ＴＰが少ないような運転状態のときには目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧが小さくなる傾向に設定されている。

また、エバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶは、キャニスタ４０への燃料ガス吸着量に対応しており、後述の処理によって推定され、随時更新されつつＲＡＭ３３内に格納される。目標パージ率ＰＧＲＯは、目標ＴＡＵ補正量ＫＴＰＲＧまで目一杯に燃料噴射量を減量することが想定されたとき、どれだけの燃料ガスをパージによって補充したらよいかに対応しており、同じ運転状態のときなら、エバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶが大きいほど小さな値となり、小さいほど大きな値となる。

このようにして、目標パージ率ＰＧＲＯが算出されたのち、ステップＳ４０７に移行し、パージ率徐変値ＰＧＲＤが読込まれる。パージ率徐変値ＰＧＲＤとは、パージ率をいきなり大きく変更すると補正が追いつかず最適な空燃比を保持できなくなるため、これを避けるために設けられた制御値である。パージ率徐変値ＰＧＲＤがどのようにして設定されるかは後述のパージ率徐変制御で詳細に説明する。

次にステップＳ４０８に移行して、ステップＳ４０５の全開パージ率ＰＧＲＭＸ、ステップＳ４０６の目標パージ率ＰＧＲＯ、ステップＳ４０７のパージ率徐変値ＰＧＲＤのうちの最小値がパージ制御実行のための最終パージ率ＰＧＲとして決定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０１またはステップＳ４０２の判定条件が成立しないとき、またはステップＳ４０３の判定条件が成立するときには、ステップＳ４０９に移行し、パージ実施フラグＸＰＲＧが０とされる。次にステップＳ４１０に移行して、最終パージ率ＰＧＲが０とされ、本ルーチンを終了する。ここで、最終パージ率ＰＧＲが０であるということは、パージ制御が実施されないことを意味している。

＜エバポ濃度検出：図１１参照＞
エバポ濃度検出ルーチンを図１１に基づいて説明する。なお、このエバポ濃度検出ルーチンは約４ｍｓ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図１１において、まず、ステップＳ５０１でイグニッションスイッチＯＮ直後であるかが判定される。これは、内燃機関停止中にキャニスタ４０には更に蒸発燃料が吸着されてしまうため、前回検出した値を用いると誤差が生じてしまうことを避けるためである。ステップＳ５０１の判定条件が成立せず、イグニッションスイッチＯＮ直後でなければステップＳ５０２に移行し、パージ実施フラグＸＰＲＧが１でありパージ制御が開始されているかが判定される。ステップＳ５０２の判定条件が成立せず、パージ実施フラグＸＰＲＧが０でありパージ制御が開始前であるときにはエバポ濃度が検出できないため、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５０２の判定条件が成立するときには、ステップＳ５０３に移行し、加減速中であるかが判定される。ここで、加減速中の判定は、アイドルスイッチ、スロットバルブ開度変化、吸気圧変化、車速等を検出することにより一般的によく知られている方法で行えばよい。ステップＳ５０３の判定条件が成立し、加減速中であるときには運転状態が過渡状態にあり正しいエバポ濃度が検出できないため、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ５０３の判定条件が成立しないときには、ステップＳ５０４に移行し、初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１であるかが判定される。最初は濃度検出が終了していないのでステップＳ５０４の判定条件が成立せず、ステップＳ５０５をスキップしてステップＳ５０６に移行し、図３のステップＳ１０８で設定された空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに対して所定時間毎になまし（平均化）処理されたなまし値ＦＡＦＡＶと基準値１との偏差の絶対値が所定値としてのω〔％〕を越えているかが判定される。これは、パージ制御によって空燃比に明らかなずれが現れていないとエバポ濃度を正しく検出できないからであり、ω〔％〕はばらつきの範囲を意味している。

ステップＳ５０６の判定条件が成立しないときには、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５０６の判定条件が成立するときには、ステップＳ５０７に移行し、偏差（ＦＡＦＡＶ−１）を最終パージ率ＰＧＲに空燃比λを乗算したもので除算したものが、前回のエバポ濃度ＦＧＰＧに加算され今回のエバポ濃度ＦＧＰＧが算出される。したがって、本実施例におけるエバポ濃度ＦＧＰＧの値は、放出通路４３，４４中のエバポ濃度が０（空気が１００％）のとき１となり放出通路４３，４４中のエバポ濃度が濃くなる程、１より小さな値に設定されるものである。ここで、ステップＳ５０７において、なまし値ＦＡＦＡＶと基準値１とを置換えて、エバポ濃度が濃くなる程、エバポ濃度ＦＧＰＧの値が１より大きな値に設定されるようにしてエバポ濃度を算出するようにしてもよい。

なお、ステップＳ５０７のエバポ濃度ＦＧＰＧの算出に際して、最終パージ率ＰＧＲが所定の比率でパージ実行中に空燃比λが変更されても最終パージ率ＰＧＲに空燃比λが乗算されているため、パージ制御時における空燃比λの変更によるエバポ濃度ＦＧＰＧへの影響度合をなくすことができる。

次にステップＳ５０８に移行して、初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１であるかが判定される。最初は濃度検出が終了していないのでステップＳ５０８の判定条件が成立せず、ステップＳ５０９に移行し、エバポ濃度ＦＧＰＧの前回検出値と今回検出値との変化が所定値（θ％）以下の状態が３回以上継続したかによりエバポ濃度が安定したかが判定される。ステップＳ５０９の判定条件が成立し、エバポ濃度が安定しているときにはステップＳ５１０に移行し、初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１とされる。ステップＳ５１０の処理ののち、またはステップＳ５０８の判定条件が成立し初回濃度検出終了フラグＸＮＦＧＰＧが１であるときにはステップＳ５０９及びステップＳ５１０がスキップされ、またはステップＳ５０９の判定条件が成立せずエバポ濃度が安定していないときにはステップＳ５１０がスキップされ、ステップＳ５１１に移行する。ステップＳ５１１では今回エバポ濃度ＦＧＰＧが平均化されたエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶを算出するため、所定のなまし演算（例えば、１／６４なまし演算）が実行され、本ルーチンを終了する。

そして、初回濃度検出が終了したのちでは、ステップＳ５０４の判定条件が常に成立するためステップＳ５０５に移行し、パージ率ＰＧＲが所定値としてのβ〔％〕を越えているかが判定される。ステップＳ５０５の判定条件が成立せず、パージ率ＰＧＲがβ〔％〕以下であるときには、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５０５の判定条件が成立するときには、ステップＳ５０６以降の処理が実行される。これはパージ率ＰＧＲが小さいとき、即ち、パージソレノイドバルブ４５が低流量側にあるときには、精度良く開度を制御できないため精度良くエバポ濃度を検出することができないことから、初回は致し方ないとして、それ以外においては精度良く検出できる条件のときだけエバポ濃度検出が実行され、できるだけ誤差のない値を与えるようにするためである。

一方、ステップＳ５０１でイグニッションスイッチＯＮ直後であるときには、ステップＳ５１２でエバポ濃度ＦＧＰＧが１．０とされ、ステップＳ５１３でエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶが１．０とされ、ステップＳ５１４で初回濃度検出フラグＸＮＦＧＰＧが０と初期設定され、本ルーチンを終了する。ここで、エバポ濃度ＦＧＰＧ及びエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶが１．０というのは、エバポ濃度が０であること（燃料ガスが全く吸着されていないこと）を意味している。最初は吸着が０と仮定するのである。初回濃度検出フラグＸＮＦＧＰＧが０であるとは、未だエバポ濃度が検出されていないということを意味している。

＜パージ率徐変制御：図１２参照＞
パージ率徐変制御ルーチンを図１２に基づいて説明する。なお、このパージ率徐変制御ルーチンは約４ｍｓ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図１２において、まず、ステップＳ６０１でパージ実施フラグＸＰＲＧが１であるかが判定される。ステップＳ６０１の判定条件が成立するときには、ステップＳ６０２に移行し、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦずれ量としての偏差｜１−ＦＡＦＡＶ｜が５％を越えているかが判定される。ステップＳ６０２の判定条件が成立しないときには、ステップＳ６０３に移行し、前回の最終パージ率ＰＧＲｉ−１に０．１％加算された値がパージ率徐変値ＰＧＲＤとされ、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ６０２の判定条件が成立するときには、ステップＳ６０４に移行し、偏差｜１−ＦＡＦＡＶ｜が１０％以下であるかが判定される。ステップＳ６０４の判定条件が成立するときには、ステップＳ６０５に移行し、前回の最終パージ率ＰＧＲｉ−１を最終パージ率ＰＧＲｉ−１とした値がパージ率徐変値ＰＧＲＤとされ、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ６０４の判定条件が成立しないときには、ステップＳ６０６に移行し、前回の最終パージ率ＰＧＲｉ−１から０．１％減算された値がパージ率徐変値ＰＧＲＤとされ、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、パージ実施フラグＸＰＲＧが０であるときにはステップＳ６０７に移行し、パージ率徐変値ＰＧＲＤが０とされ、本ルーチンを終了する。

このようにして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが理論空燃比（ＦＡＦ＝１）に対して５％以下しかずれていない状態であるときには、更にパージ率を変更しても燃料噴射量ＴＡＵ補正は十分追いついてくるとして、パージ率がより変化されるのである。また、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが理論空燃比（ＦＡＦ＝１）に対して５〜１０％のずれに留まっているときには、パージ率の変更と燃料噴射量ＴＡＵ補正とが比較的バランスしているとして、パージ率がそのままに保持されるのである。そして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが理論空燃比（ＦＡＦ＝１）に対して１０％を越えるほど大きくずれているのはパージ率を変更し過ぎの結果、燃料噴射量ＴＡＵ補正が追いつかない状態であり、このままではずれがより増大する恐れがあるためパージ率が元に戻し気味とされるのである。

＜燃料噴射量制御：図１３参照＞
燃料噴射量制御ルーチンを図１３に基づいて説明する。なお、この燃料噴射量制御ルーチンは約４ｍｓ毎にＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図１３において、まず、ステップＳ７０１でＲＯＭ３２に格納されているマップに基づき機関回転数ＮＥと負荷（例えば、吸気圧ＰＭ）により基本燃料噴射量ＴＰが算出される。次にステップＳ７０２に移行して、各種基本補正（冷却水温補正、始動後補正、吸気温補正等）が実行される。次にステップＳ７０３に移行して、エバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶに最終パージ率ＰＧＲと空燃比λとが乗算されパージ補正係数ＦＰＧが算出される。

このパージ補正係数ＦＰＧは、パージ率制御処理によって決定された条件でパージが実行されることで補充される燃料量を意味し、また、基本燃料噴射量ＴＰから減量補正できる燃料量を表している。このように、パージ補正係数ＦＰＧの算出に際して、最終パージ率ＰＧＲが所定の比率でパージ実行中に空燃比λが変更されてもエバポ濃度平均値ＦＧＰＧＡＶに最終パージ率ＰＧＲが乗算されたものに、更に空燃比λが乗算されており、パージ制御時における空燃比λの変更による燃料補正量が考慮されたものとなる。

次にステップＳ７０４に移行して、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ、パージ補正係数ＦＰＧ及び空燃比学習値ＫＧｊから式｛１＋（ＦＡＦ−１）＋（ＫＧｊ−１）＋ＦＰＧ｝にて補正係数が算出され、これが基本燃料噴射量ＴＰに乗算され燃料噴射量ＴＡＵに反映され、本ルーチンを終了する。なお、空燃比学習値ＫＧｊは内燃機関の各運転領域毎に設定されている。

＜パージソレノイドバルブ制御：図１４参照＞
パージソレノイドバルブ制御ルーチンを図１４に基づいて説明する。なお、このパージソレノイドバルブ制御ルーチンは１００ｍｓ毎の時間割込によりＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

図１４において、まず、ステップＳ８０１でパージ実施フラグＸＰＲＧが１であるかが判定される。ステップＳ８０１の判定条件が成立するときには、ステップＳ８０２に移行し、パージソレノイドバルブ４５の制御Ｄｕｔｙ（デューティ比）ＰＤが次式（２）にて算出され、本ルーチンを終了する。
［数２］
ＰＤ＝（ＰＧＲ／ＰＧＲＭＸ）×（１００−ＰＶ）×ＰＰＡ＋ＰＶ・・・（２）
この式（２）では、パージソレノイドバルブ４５の駆動周期は１００ｍｓとされている。また、ＰＧＲは図８で算出された最終パージ率、ＰＧＲＭＸはパージソレノイドバルブ４５の各運転状態での全開パージ率（図９参照）、ＰＶはバッテリ電圧の変動に対する電圧補正値、ＰＰＡは大気圧の変動に対する大気圧補正値である。

一方、ステップＳ８０１の判定条件が成立せず、パージが実施されていないときにはステップＳ８０３に移行し、パージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤが０とされ、本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、キャニスタ４０に吸着された燃料蒸気を内燃機関１の吸気側のサージタンク５側へ放出するときのパージソレノイドバルブ４５の開度を制御し、かつ燃料噴射量を補正するＥＣＵ３０にて達成されるパージ制御手段と、内燃機関１の運転状態に応じて空燃比λを変更自在なＥＣＵ３０にて達成される空燃比変更手段と、前記空燃比変更手段による空燃比λに応じて前記パージ制御手段に関わる制御パラメータを補正するＥＣＵ３０にて達成されるパラメータ補正手段とを具備するものである。

したがって、空燃比変更手段を達成するＥＣＵ３０にて空燃比λが変更されてもパージ制御手段を達成するＥＣＵ３０にてパージソレノイドバルブ４５の開度としてのパージ率が所定の比率となるように制御され、それに連れてインジェクタ７からの燃料噴射量ＴＡＵが補正される。これにより、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比λが変更されてもパージ制御におけるパラメータが補正されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、ＥＣＵ３０にて達成されるパラメータ補正手段が、制御パラメータをパージによる燃料補正量とするものである。即ち、図１３の燃料噴射量制御ルーチンのステップＳ７０３で空燃比変更手段を達成するＥＣＵ３０にて変更された空燃比λに応じて制御パラメータとしてのパージによる燃料補正量を設定するパージ補正係数ＦＰＧが算出される。これにより、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比λが変更されても空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦのずれ分が燃料補正により補償されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

そして、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、異なる空燃比λに対応してキャニスタ４０に吸着された燃料蒸気を内燃機関１の吸気側のサージタンク５へ放出するときのパージソレノイドバルブ４５の開度を制御するＥＣＵ３０にて達成されるパージ制御手段と、所定の空燃比λに対して前記パージ制御手段によるパージの影響度合をパージ濃度即ち、エバポ濃度ＦＧＰＧとして算出するＥＣＵ３０にて達成されるパージ濃度演算手段と、前記パージ濃度演算手段で算出されたエバポ濃度ＦＧＰＧに基づきパージによる燃料補正量としてのパージ補正係数ＦＰＧが求められ、内燃機関１に供給される燃料噴射量ＴＡＵを最終的に補正するＥＣＵ３０にて達成される燃料量補正手段とを具備するものである。

つまり、パージ濃度演算手段を達成するＥＣＵ３０にて所定の空燃比λに対するパージの影響度合が求められ、燃料量補正手段を達成するＥＣＵ３０にて内燃機関１に供給される燃料噴射量ＴＡＵが最終的に補正される。これにより、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比λが変更されてもパージ制御における影響度合が考慮され燃料噴射量ＴＡＵが補正されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

＜パージソレノイドバルブ制御の変形例：図１５参照＞
パージソレノイドバルブ制御ルーチンの変形例を図１５に基づいて説明する。

なお、このパージソレノイドバルブ制御ルーチンの変形例は１００ｍｓ毎の時間割込によりＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて実行される。

この変形例では、パージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤ算出に際して空燃比λの変化が考慮されている。このパージソレノイドバルブ制御ルーチンの変形例に対応して、図１１に示すエバポ濃度検出ルーチンのステップＳ５０７のエバポ濃度ＦＧＰＧ算出における空燃比λによる補正及び図１３に示す燃料噴射量制御ルーチンのステップＳ７０３のパージ補正係数ＦＰＧ算出における空燃比λによる補正は共に考慮する必要がなくなるため、乗算されているλがそれぞれ消去された演算式となるのみであり、その他のステップにおける処理は同様であり、その詳細な説明を省略する。

図１５において、まず、ステップＳ９０１でパージ実施フラグＸＰＲＧが１であるかが判定される。ステップＳ９０１の判定条件が成立するときには、ステップＳ９０２に移行し、パージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤが次式（３）にて算出され、本ルーチンを終了する。

［数３］
ＰＤ＝｛ＰＧＲ／（ＰＧＲＭＸ×λ）｝×（１００−ＰＶ ）×ＰＰＡ＋ＰＶ ・・・（３）
この式（３）では、パージソレノイドバルブ４５の駆動周期は１００ｍｓとされている。また、ＰＧＲは図８で算出された最終パージ率、ＰＧＲＭＸはパージソレノイドバルブ４５の各運転状態での全開パージ率（図９参照）、ＰＶはバッテリ電圧の変動に対する電圧補正値、ＰＰＡは大気圧の変動に対する大気圧補正値である。

このように、パージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤの算出に際して、最終パージ率ＰＧＲが所定の比率でパージ実行中に空燃比λが変更されても全開パージ率ＰＧＲＭＸに空燃比λが乗算されており、パージ制御時における空燃比λの変更による燃料補正がパージソレノイドバルブ４５の開度補正にて補償される。

一方、ステップＳ９０１の判定条件が成立せず、パージが実施されていないときにはステップＳ９０３に移行し、パージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤが０とされ、本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、ＥＣＵ３０にて達成されるパラメータ補正手段が制御パラメータをパージソレノイドバルブ４５の開度としての制御ＤｕｔｙＰＤとするものである。即ち、図１５のパージソレノイドバルブ制御ルーチンのステップＳ９０２で空燃比変更手段を達成するＥＣＵ３０にて変更された空燃比λに応じて制御パラメータとしてのパージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤが算出される。これにより、パージ率を所定の比率としたパージ実行時に空燃比λが変更されても空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦのずれ分がパージソレノイドバルブ４５の制御ＤｕｔｙＰＤにてパージ補正され補償されることで安定した空燃比制御性を確保することができる。

図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置を示す全体構成図である。 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられるデューティ比に対するパージ空気量を示す特性図である。 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける燃料噴射量設定の処理手順を示すフローチャートである。 図４は図３における目標空燃比を冷却水温から設定するマップである。 図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける目標空燃比設定の処理手順を示すフローチャートである。 図６は酸素センサの出力に対応した目標空燃比の遷移状態を示すタイムチャートである。 図７は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける目標空燃比設定の変形例の処理手順を示すフローチャートである。 図８は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるパージ率制御の処理手順を示すフローチャートである。 図９は図８における全開パージ率を設定するマップである。 図１０は図８における目標ＴＡＵ補正量を設定するマップである。 図１１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるエバポ濃度検出の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるパージ率徐変制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける燃料噴射量制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるパージソレノイドバルブ制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるパージソレノイドバルブ制御の変形例の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
５ サージタンク
７ インジェクタ
３０ ＥＣＵ（電子制御装置）
３１ ＣＰＵ
４０ キャニスタ
４５ パージソレノイドバルブ

Claims (4)

1. キャニスタに吸着された燃料蒸気を内燃機関の吸気側へ放出するときのパージバルブの開度を制御し、かつ燃料噴射量を補正するパージ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて空燃比を変更自在な空燃比変更手段と、
   パージ実行時の空燃比フィードバック補正係数と空燃比とに基づき、所定の空燃比に対するパージ濃度を算出するパージ濃度演算手段と、
   前記空燃比変更手段による空燃比に応じて前記パージ濃度を用いて演算される、前記パージ制御手段に関わる制御パラメータを補正するパラメータ補正手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記パラメータ補正手段は、前記制御パラメータをパージによる燃料補正量とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記パラメータ補正手段は、前記制御パラメータを前記パージバルブの開度とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 異なる空燃比に対応してキャニスタに吸着された燃料蒸気を内燃機関の吸気側へ放出するときのパージバルブの開度を制御するパージ制御手段と、
   前記パージ制御手段によるパージの影響度合を、パージ実行時の空燃比フィードバック補正係数と空燃比とに基づき、所定の空燃比に対するパージ濃度として算出するパージ濃度演算手段と、
   前記パージ濃度演算手段で算出されたパージ濃度と空燃比とに基づきパージによる燃料補正量としてのパージ補正係数を算出し、前記内燃機関に供給される燃料噴射量を前記パージ補正係数により補正する燃料量補正手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。

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