JP2002122035A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発燃料パージ操作実行中に正確に学習補正
係数を算出する。 【解決手段】 内燃機関１の排気通路２１ａ、２１ｂに
排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ２９ａ、２９
ｂを配置するとともに、パージ装置４０から吸気通路１
０に供給される燃料ベーパー濃度を検出する吸気酸素濃
度センサ３１を配置する。ＥＣＵ３０は、機関運転中に
吸気酸素濃度センサ出力と、予め記憶したパージ非実行
時の吸気酸素濃度センサ出力との比であるセンサ出力比
αを算出するとともに、排気空燃比センサで検出した実
際の排気空燃比ＲＡと目標空燃比ＲＴとを用いて、仮の
学習補正係数ｅｆｋｇをｅｆｋｇ＝ＲＡ／ＲＴとして算
出する。更にＥＣＵは、αとｅｆｋｇとを用いて、真の
学習補正係数ＥＦＫＧを、ＥＥＦＫＧ＝ｅｆｋｇ×（１
−（１−α）×（１−（ｅｆｋｇ×α／（１−（１−
α）×ｅｆｋｇ））として算出する。

Description

【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空燃比制
御装置に関し、詳細には吸気通路への蒸発燃料パージ実
行中にも正確に空燃比制御の誤差を補正することが可能
な空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関の排気通路に排気空燃比を検出する
空燃比センサを配置し、検出した排気空燃比が予め定め
た目標空燃比になるように機関に供給する燃料量をフィ
ードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置が知られ
ている。このような空燃比制御装置では、例えば機関吸
入空気量に関連するパラメータを計測し、これらのパラ
メータを用いて予め記憶した関係に基いて排気空燃比が
目標空燃比に一致するように、機関への基本燃料供給量
（基本燃料噴射量）を算出するとともに、更に排気空燃
比センサで検出した排気空燃比が上記目標空燃比に一致
するように基本燃料供給量を補正した量の燃料を実際に
機関に供給する。

【０００３】空燃比センサで検出した実際の排気空燃比
に基いて、基本燃料噴射量をフィードバック補正してい
るのは以下の理由による。すなわち、機関吸入空気量に
関連するパラメータに基いて基本燃料供給量を算出した
場合、算出された基本燃料供給量には機関吸入空気量に
関連するパラメータを検出するセンサ（例えば、エアフ
ローメータ、吸入空気量圧力センサ等）の検出誤差が含
まれる。また、燃料噴射弁の実際の燃料噴射量は製品毎
のばらつきや経年変化などにより設定した燃料噴射量か
らの誤差が生じる。このため、実際に検出した排気空燃
比に基いて燃料噴射量を補正することにより、センサの
計測誤差や燃料噴射弁の噴射量誤差を補正して、正確な
空燃比制御を行うことが可能となる。

【０００４】このように、排気空燃比センサに基くフィ
ードバック制御実行中には、空燃比制御系の誤差にかか
わらず、常に機関空燃比が正確に目標空燃比に制御され
るようになるため、センサや燃料噴射弁にばらつきや経
年変化による誤差が生じていても問題はない。ところ
が、機関運転条件によっては排気空燃比センサに基く空
燃比フィードバック制御を行うことができない場合があ
る。このような場合には、原則として機関燃料噴射量は
基本燃料噴射量に設定されるため、上記センサ計測誤差
や燃料噴射弁の噴射量誤差が直接機関空燃比に影響する
問題がある。また、空燃比センサによる燃料噴射量のフ
ィードバック制御はハンチング防止のために制御ゲイン
をあまり大きく設定することはできないため、空燃比セ
ンサ出力に基く補正の範囲が大きくなると空燃比が目標
空燃比に収束するまでの時間が長くなり制御の応答性が
悪化する問題がある。

【０００５】一方、センサ計測誤差や燃料噴射弁の噴射
量誤差などは、経年変化などにより変化するものの、急
激には変化しない。このため、機関運転中に定期的にセ
ンサ計測誤差や燃料噴射量誤差等を学習し、これらの誤
差を打ち消すように基本燃料噴射量を補正する学習補正
が行われている。このような学習補正を行うことによ
り、空燃比センサ出力に基くフィードバック制御の補正
範囲はセンサ計測誤差等を除いた比較的狭い範囲になる
ため、空燃比制御の応答性が向上する。また、空燃比セ
ンサによるフィードバック制御を行わない場合にも、基
本燃料噴射量を学習補正により補正することにより、正
確に機関空燃比を目標空燃比に維持することが可能とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】センサ計測誤差や燃料
噴射弁の噴射量誤差の学習は、例えば空燃比フィードバ
ック制御を実施していない状態で、すなわち燃料噴射量
が吸入空気量に応じた基本燃料噴射量に設定されている
運転状態で排気空燃比センサで検出した排気空燃比と目
標空燃比とを比較することにより行われる。例えば、機
関の目標空燃比がＲＴであったときに、機関のフィード
バック制御を実施していない状態（すなわち、機関の燃
料噴射量が基本燃料噴射量に設定されている状態）での
運転中に排気空燃比センサで検出した実際の排気空燃比
がＲＡであったとする。本来基本燃料噴射量は機関吸入
空気量に応じて機関空燃比が目標空燃比ＲＴになるよう
に設定されているのであるから、目標空燃比ＲＴと実際
の空燃比ＲＡとの相違は、センサ計測誤差や燃料噴射弁
の噴射量誤差を表すことになる。そこで、例えば、ＲＡ
とＲＴとの比を誤差の学習値ＥＦＫＧとおけば（ＥＦＫ
Ｇ＝ＲＡ／ＲＴ）、基本燃料噴射量に学習値ＥＦＫＧを
乗じる補正を行うことにより、誤差にかかわらず目標空
燃比を得ることができる。従って、排気空燃比センサ出
力に基く空燃比フィードバック制御を正確に行うために
は、定期的に（例えば機関始動毎に）学習値ＥＦＫＧを
求める必要がある。

【０００７】ところが、機関吸気通路に蒸発燃料をパー
ジする蒸発燃料パージ装置を有する機関では、蒸発燃料
のパージが実施されていると学習値ＥＦＫＧを正確に求
めることができない問題がある。すなわち、蒸発燃料の
パージが実施されると、機関には燃料噴射により供給さ
れる燃料の他に、吸気とともに燃料ベーパーが流入する
ことになる。このため、機関の燃料噴射量が基本燃料噴
射に設定されていても、実際にはベーパー量に相当する
過剰な燃料が供給されていることになり、実際に計測し
た空燃比ＲＡと目標空燃比ＲＴとの相違にはセンサ誤差
等のみならず燃料ベーパーの影響が含まれてしまうため
である。

【０００８】このため、従来、学習値を正確に算出する
ためには、機関始動後学習値ＥＦＫＧの算出が完了する
までは蒸発燃料のパージを開始することができない問題
があった。上記のような、パージにより供給された燃料
ベーパの機関空燃比に対する影響を防止するために、例
えば、特開平１１−２１５３号公報に記載された空燃比
制御装置では、機関吸気通路に酸素濃度センサを設け、
このセンサの出力に基いて吸入空気中の燃料ベーパー濃
度を算出し、ベーパー濃度に応じた量だけ機関の燃料噴
射量を減量補正するようにしている。しかし、この場合
にも、機関の吸入空気量が変動すると機関に供給される
燃料ベーパー量も吸入空気量に応じて変化するため、機
関吸入空気量が正確検出できないと、機関供給される燃
料ベーパー量が正確に算出できないため、やはり蒸発燃
料パージ実施中には正確に学習値ＥＦＫＧを算出するこ
とができない問題がある。

【０００９】本発明は上記問題に鑑み、センサー誤差等
の補正のための学習値をパージの有無にかかわらず正確
に算出することが可能な手段を備えた内燃機関の空燃比
制御装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、機関排気通路に配置された、排気空燃比を検出
する空燃比センサと、機関吸入空気量に関連する機関運
転パラメータを検出する吸入空気量検出手段と、燃料タ
ンク内の蒸発燃料を機関吸気通路に供給する蒸発燃料パ
ージ装置と、機関吸入空気中の前記蒸発燃料濃度を検出
するベーパー検出手段とを備え、前記吸入空気量検出手
段により検出された機関運転パラメータに基いて機関吸
入空気量を推定し、推定した機関吸入空気量に基いて機
関の基本燃料供給量を設定するとともに、前記ベーパー
検出手段により検出された前記蒸発燃料濃度に基いて、
機関吸気中に含まれる燃料ベーパー量に相当する量だけ
前記基本燃料供給量を減量補正し、更に、前記空燃比セ
ンサの出力に基いて機関運転空燃比が目標値になるよう
に前記減量補正後の基本燃料供給量を補正する空燃比制
御装置であって、更に、前記蒸発燃料パージ装置により
蒸発燃料が供給されているときに、前記空燃比センサ出
力と、目標空燃比とに基いて、空燃比制御実施中の実際
の機関運転空燃比と前記目標空燃比との誤差に対応する
学習補正係数を算出するとともに、更に、前記ベーパー
検出手段により検出された蒸発燃料濃度に基いて、前記
算出した学習補正係数を補正することにより、実際の機
関吸入空気量に応じた真の学習補正係数を算出する学習
補正手段を備えた、内燃機関の空燃比制御装置が提供さ
れる。

【００１１】すなわち、請求項１の発明では、機関吸気
中に含まれる燃料ペーパー濃度を検出するベーパー検出
手段が設けられており、吸気中の燃料ベーパー濃度に基
いて吸気中に含まれる燃料ベーパー量が算出される。ま
た、機関の吸入空気量に基いて設定される基本燃料供給
量は、吸気中に含まれる燃料ベーパー量だけ減量補正さ
れる。このため、本発明では機関に燃料噴射などにより
供給される燃料とベーパーとして吸気とともに供給され
る燃料量との合計が常に基本燃料供給量に等しくなるよ
うに調節されるため、蒸発燃料のパージの有無にかかわ
らず機関への燃料供給量が正確に調節される。

【００１２】このように、吸気中の燃料ベーパー量を算
出して機関への燃料供給量の補正を行っていれば、本来
蒸発燃料パージ実施中であっても学習補正係数の算出を
正確に行うことができるはずである。ところが、実際に
は、吸気中の燃料ベーパー濃度に基いて機関吸気中の燃
料ベーパー量を正確に算出するためには機関の真の吸入
空気量を正確に検出する必要がある。ところが、実際の
機関吸入空気量検出においてはセンサの計測誤差等があ
るため、真の吸入空気量を正確に検出することはできな
い。このため、算出した機関吸入空気量と真の吸入空気
量との相違を考慮しないと真の学習補正係数（機関吸入
空気量の計測誤差をも補正可能な学習補正係数）を算出
することはできない。

【００１３】本発明では、まず空燃比フィードバック制
御を実施していないときの排気空燃比センサ出力と目標
空燃比とから仮の学習補正係数を算出し、算出した仮の
学習補正係数と、ベーパー検出手段で検出した燃料ベー
パー濃度とのみに基いて、真の学習補正係数を算出する
ようにしている。これにより、蒸発燃料のパージを実施
中にも正確に学習補正係数を算出することが可能とな
る。このため、本発明では蒸発燃料のパージを実施した
まま学習補正係数の算出することが可能となるため、学
習補正係数算出完了までパージを停止する必要がなくな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用内
燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。図１において、１は自動車用内燃機関を示す。本
実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気筒を備
えた４気筒ガソリン機関とされ、各気筒には気筒内に直
接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１１から１１４が設
けられている。

【００１５】また、本実施形態では＃１から＃４の気筒
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃３気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には、公知の三元触媒からなるスタートキ
ャタリスト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞ
れ配置されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳ
Ｃ下流側で共通の排気通路２に合流している。

【００１６】図１に２９ａ、２９ｂで示すのは、個別排
気通路２ａ、２ｂのスタートキャタリスト５ａ、５ｂ上
流側に配置された空燃比センサである。空燃比センサ２
９ａ、２９ｂは、広い空燃比範囲で排気空燃比に対応す
る電圧信号を出力するセンサで、その出力は機関１の空
燃比制御に使用される。図１に１０ｂで示すのは機関各
気筒の吸気ポートを吸気通路１０に接続する吸気マニホ
ルド、１０ａは吸気通路１０に設けられたサージタンク
である。

【００１７】更に、本実施形態では吸気通路１０上には
スロットル弁１５が設けられている。本実施形態のスロ
ットル弁１５はいわゆる電子制御スロットル弁とされて
おり、ステッパモータ等の適宜な形式のアクチュエータ
１５ａにより駆動され後述するＥＣＵ３０からの制御信
号に応じた開度をとる。吸気通路１０のスロットル弁１
５下流側には、パージ制御弁４１を介して公知の蒸発燃
料パージ装置４０が接続されている。パージ装置４０
は、例えば活性炭などの吸着剤を収納したキャニスタを
備えており、機関１の図示しない燃料タンク中の蒸発燃
料をキャニスタ内の吸着剤に吸着させる。これにより、
燃料タンクから大気への蒸発燃料の放散が防止される。
パージ制御弁４１は、例えばステッパモータなどの適宜
な形式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０の制御信号
に応じた開度をとる。機関運転中にパージ制御弁４１が
開弁されると、パージ装置４０のキャニスタ内に吸着さ
れた燃料ベーパは、パージ制御弁４１から吸気通路１０
に流入し、スロットル弁１５を通過した機関吸気と混合
して均一な混合気となり機関１の各気筒に吸入される。

【００１８】さらに、本実施形態では、吸気通路１０の
サージタンク１０ａには吸気中の酸素濃度を検出する酸
素濃度センサ３１が配置されている。酸素濃度センサ３
１は、広い濃度範囲で吸気中の酸素濃度に対応した信号
を出力するものであり、空燃比センサ２９ａ、２９ｂと
同様なタイプのものが使用される。図１に３０で示すの
は機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ
３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備え
た公知の構成のマイクロコンピュータとされ、機関１の
点火時期制御や空燃比制御等の基本制御を行なってい
る。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は上記の基本制
御を行う他に、パージ制御弁４１の開閉を制御して蒸発
燃料のパージを行う。また、ＥＣＵ３０は、パージ実行
時に吸気酸素濃度センサ３１出力に基いて、吸気中の燃
料ベーパー量を算出し、この燃料ベーパー量に基づいて
各気筒の燃料噴射弁１１１から１１４の燃料噴射量を補
正する燃料ベーパー補正を行うとともに、燃料噴射弁１
１１から１１４の燃料噴射量誤差や吸気圧センサ３５の
計測誤差等を補正するための学習補正係数を算出する学
習補正を行う。

【００１９】上記各制御を行うため、ＥＣＵ３０の入力
ポートには、空燃比センサ２９ａ、２９ｂからスタート
キャタリスト５ａ、５ｂ入口における排気空燃比を表す
信号と、吸気酸素濃度センサ３１から吸気中の酸素濃度
を表す信号が、また、機関吸気マニホルドに設けられた
吸気圧センサ３３から機関の吸気管圧力に対応する信号
が、それぞれ入力されている。また、ＥＣＵ３０の入力
ポートには、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置さ
れたクランク角センサ３３から機関クランク軸一定回転
角（例えば１５度毎）にクランク回転角度を表す回転角
パルス信号と、機関回転７２０度毎（例えば＃１気筒の
圧縮上死点毎）に基準クランク位置パルス信号とが入力
されている。

【００２０】更に、本実施形態では、ＥＣＵ３０の入力
ポートには機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に
配置したアクセル開度センサ３７から運転者のアクセル
ペダル踏込み量（アクセル開度）を表す信号が入力され
ている。ＥＣＵ３０は、所定間隔毎に吸気圧センサ３３
出力とアクセル開度センサ３７出力とをＡＤ変換して吸
気管圧力ＰＭとアクセル開度ＡＣＣＰとしてＥＣＵ３０
のＲＡＭの所定領域に格納している。また、ＥＣＵ３０
は、一定時間毎にクランク角センサ３３から入力する回
転角パルス信号の間隔に基づいて機関回転数ＮＥと、基
準クランク位置パルス信号を入力してからの回転角パル
ス信号の数に基づいてクランク角度（移送）とを算出
し、各種制御に使用する。

【００２１】ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒への燃
料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図示しな
い燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１１から
１１４に接続されている他、スロットル弁１５のアクチ
ュエータ１５ｂに図示しない駆動回路を介して接続され
スロットル弁１５の開度を制御している。また、ＥＣＵ
３０はパージ制御弁４１のアクチュエータに図示しない
駆動回路を介して接続されパージ制御弁４１開度を制御
して、蒸発燃料のパージを行う。

【００２２】次に、機関１の燃料噴射量制御について説
明する。本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１をリッチ
空燃比からリーン空燃比までの広い空燃比範囲で運転す
る。機関１がリーン空燃比で運転される場合には、機関
１の燃料噴射量は、アクセル開度センサ３７で検出した
アクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）Ａ
ＣＣＰ、吸気圧センサ３５で検出した吸気圧力ＰＭ、及
びクランク角センサ３３のパルス信号から算出した機関
回転数ＮＥとに基いて、ＡＣＣＰ、ＰＭ、ＮＥの予め定
めた関数として算出される。

【００２３】また、機関１がリッチ空燃比または理論空
燃比で運転される場合には、機関燃料噴射量は、吸気圧
力ＰＭと回転数ＮＥとから算出される機関吸入空気量と
機関の目標空燃比とに基いて算出されるとともに、更に
排気空燃比センサ２９ａ、２９ｂ出力に基くフィードバ
ック制御により補正される。機関の吸入空気量ＧＡは、
機関の吸気圧力と機関回転数とにより定まり、吸気圧力
ＰＭと機関回転数ＮＥとを計測することにより吸入空気
量ＧＡを算出することができる。また、吸入空気量ＧＡ
が定まれば、機関の運転空燃比を目標空燃比に一致させ
るために必要な燃料噴射量(基本燃料噴射量)ＧＦＢは、
ＧＦＢ＝ＧＡ／ＲＴとして算出することができる。本実
施形態では、機関が理論空燃比以外の空燃比で運転され
る場合の基本燃料噴射量ＧＦＢの値は、目標空燃比ＲＴ
と吸気圧力ＰＭ、機関回転数ＮＥとを用いた数値マップ
の形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。

【００２４】また、実際の機関燃料噴射量ＧＦは、上記
基本燃料噴射量ＧＦＢを用いて以下のように算出され
る。 ＧＦ＝ＧＦＢ×ＥＦＫＧ×ＦＡＦ ……（１） ここで、ＦＡＦは排気空燃比センサ２９ａ、２９ｂで検
出された排気空燃比に基いて算出される、機関空燃比を
目標空燃比に正確に一致させるための補正係数であり、
空燃比フィードバック補正係数と称する。空燃比フィー
ドバック補正係数は、例えば、目標空燃比と排気空燃比
センサ２９ａ、２９ｂで検出した排気空燃比との偏差に
基く比例、積分、微分（ＰＩＤ）制御により算出され
る。なお、本実施形態では、空燃比フィードバック補正
係数ＦＡＦの算出方法は、公知のいかなる方法をも使用
することが可能であるため、ここではＦＡＦの算出方法
についての詳細な説明は省略する。

【００２５】また、ＥＦＫＧは空燃比制御系統のセンサ
検出誤差や燃料噴射弁１１１から１１４の燃料噴射誤差
を補正するための学習補正係数である。吸気圧力センサ
３５の計測精度や、燃料噴射弁１１１から１１４の燃料
噴射精度は製品毎のばらつき（個体差）や使用時間に応
じた経年変化などによりある程度の誤差を含んでいる。
本実施形態では、これらの比較的安定した誤差を機関運
転中に定期的に学習して学習補正係数ＥＦＫＧとして算
出しておき、基本燃料噴射量ＧＦＢに学習補正係数を乗
じた値を実際の燃料噴射量として設定する。そして、学
習補正後の燃料噴射量の値をフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦを用いて補正することにより、正確かつ応答性の良
い空燃比制御を行っている。すなわち、排気空燃比セン
サ出力に基くフィードバックのゲインはハンチングを防
止するために比較的低い値に設定される。このため、フ
ィードバック補正係数ＦＡＦの変化速度は比較的小さく
なっており、ＦＡＦのみで燃料噴射弁の噴射量誤差やセ
ンサ計測誤差まで含めた補正を行うと、空燃比制御の応
答性が悪化する場合がある。

【００２６】そこで、本実施形態では、センサ計測誤差
や燃料噴射弁の噴射量誤差などのようにあまり急激には
変化しない誤差を定期的に計測して、これらの誤差を補
正する学習補正係数ＥＦＫＧを設定しておき、空燃比フ
ィードバック制御による補正では、これらの誤差を含ま
ない外乱などによる比較的小さい範囲の補正を行わせる
ようにしている。

【００２７】次に、蒸発燃料パージ実施中の燃料噴射量
補正について説明する。蒸発燃料のパージが実施された
場合には、燃料噴射により機関に供給される燃料に加え
て、パージされた燃料が燃料ベーパーの形で機関に供給
されるようになる。このため、前述の(１)式で算出され
た燃料量ＧＦを機関に供給したのでは燃料ベーパー分だ
け燃料が過剰となり、目標空燃比を維持することができ
なくなる。そこで、本実施形態では、吸気通路に配置し
た吸気酸素濃度センサ３１の出力に基いて、燃料ベーパ
ー分だけ燃料噴射量ＧＦを減量補正することにより、蒸
発燃料パージにより空燃比制御が影響を受けることを防
止している。

【００２８】本実施形態では、吸気酸素濃度センサ３１
の出力に基いて算出するセンサ出力比αに基づいて燃料
ベーパー量の補正を行う。センサ出力比αは、パージを
実行していないときの吸気酸素濃度センサ３１出力、す
なわちパージを実行していないときの吸気酸素濃度Ｒ０
とパージ実行中の酸素濃度センサ３１出力（パージ実行
中の吸気酸素濃度）ＲＰとの比、すなわち、α＝ＲＰ／
Ｒ０として与えられる。

【００２９】吸気中に燃料ベーパがあると、吸気中の酸
素はセンサ３１上で燃料ベーパと反応して消費される。
このため、センサ３１上では燃料ベーパーとの反応に消
費されただけ酸素濃度が低下してセンサ出力はＲＰとな
る。すなわち、吸気中の酸素のうちＲ０×（１−α）に
相当する量の酸素が燃料ベーパーとの反応により消費さ
れる。ところが、センサ３１上での燃料と酸素との反応
は当量反応であるため、空気過剰率λ＝１（理論空燃
比）の混合気の燃焼に相当する。このため、例えば機関
が空気過剰率λで運転されている場合には、実際の気筒
内の燃焼では、吸気中の燃料ベーパーは（１−α）×λ
の量の酸素を消費することになる。すなわち、機関での
燃焼室の空気過剰率λを維持するためには、燃料噴射に
より供給される燃料に割り当てることのできる酸素量は
Ｒ０×（１−（１−α）×λ）に低下する。つまり、燃
料ベーパーがある場合に燃焼室内のλを同一に維持する
と、燃料噴射により噴射された燃料の燃焼に使用可能な
酸素量は、吸気中に燃料ベーパーが無い場合の酸素濃度
（Ｒ０）に対して（１−（１−α）×λ）倍に低下する
ことになる。

【００３０】この場合、燃料噴射により噴射した燃料を
燃焼させるために利用可能な酸素量が（１−（１−α）
×λ）倍に低下するのであるから、吸気中に燃料ペーパ
が存在しても燃焼空燃比を同一に維持するためには、燃
料噴射量も酸素の低下割合と同じだけ低下させる必要が
ある。従って、パージ中の吸気酸素濃度センサ出力比が
αであった場合には、燃料噴射量を（１−（１−α）×
λ）倍に減量すればベーパーのない場合と同一の空燃比
を維持することができる。

【００３１】本実施形態では、αとλ（λ＝目標空気過
剰率＝目標空燃比／理論空燃比）とを用いて算出される
（１−（１−α）×λ）をセンサー修正出力比Ａとおき
（Ａ＝（１−（１−α）×λ））、前述の（１）式で算
出した燃料噴射量ＧＦにセンサー修正出力比Ａを乗じる
ことによりパージ実行時の燃料噴射量を補正している。

【００３２】すなわち、本実施形態では、燃料噴射弁か
らの実際の燃料噴射量ＧＦＴＡは、（１）式で算出した
ＧＦに修正センサ出力比Ａを乗じた値として算出され
る。 すなわち、ＧＦＴＡ＝ＧＦ×Ａ＝ＧＦＢ×Ａ×ＥＦＫＧ×ＦＡＦ……（２） これにより、蒸発燃料パージ実行時にも燃料噴射量は正
確に目標空燃比を得ることができる値に制御されるよう
になる。

【００３３】ところが、上記（２）式のように蒸発燃料
パージ実行時の燃料ベーパー量を補正している場合で
も、学習補正係数ＥＦＫＧ算出時には問題が生じる。本
実施形態では、学習補正係数ＥＦＫＧは、フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦの値を１に固定したとき、すなわち排
気空燃比センサ２９ａ、２９ｂ出力に基く空燃比フィー
ドバック制御を停止しているときの、実際の排気空燃比
（例えば、空燃比センサ２９ａと２９ｂ出力の算術平
均）ＲＡと目標空燃比ＲＴとの比として表される。

【００３４】 すなわち、ＥＦＫＧ＝ＲＡ／ＲＴ ……（３） この場合、吸気圧センサ３１の検出誤差や燃料噴射弁１
１１から１１４の燃料噴射誤差が全くない場合には、
（１）式により算出された基本燃料噴射量は正確に機関
空燃比を目標空燃比に一致させる量となるため、（３）
式においてＲＡと，ＲＴとは一致し、ＥＦＫＧの値は１
となる。

【００３５】一方、例えば吸気圧センサ３１の検出誤差
により、吸入空気量ＧＡと真の吸入空気量ＧＡＣとの間
に相違が生じた場合や、燃料噴射弁の燃料噴射誤差によ
り実際の燃料噴射量ＧＦＡと設定した基本燃料噴射量Ｇ
ＦＢとの間に相違が生じた場合などには、（３）式にお
いて、実際の空燃比ＲＡはＲＴに一致せず、ＥＦＫＧ≠
１となる。この場合、実際の吸入空気量はＧＡＣ／ＧＡ
倍になっているのであるから、目標空燃比を維持するた
めには、燃料噴射量もＧＡＣ／ＧＡ倍にする必要があ
る。すなわち、吸気圧センサ３１の計測誤差を補正する
ためには、基本燃料噴射量ＧＦＢの値をＧＡＣ／ＧＡ倍
にしなければ目標空燃比を維持することはできない。ま
た、同様に燃料噴射弁の燃料噴射誤差を補正するために
は、基本燃料噴射量ＧＦＢの値をＧＦＢ／ＧＦＡ倍にす
る必要がある。このため、これらの誤差を補正するため
には、吸気圧センサ３１出力と回転数ＮＥとに基いて設
定される基本燃料噴射量の値に（ＧＡＣ／ＧＡ）×（Ｇ
ＦＢ／ＧＦＡ）を乗じる必要がある。ここで、ＲＴ＝Ｇ
Ａ／ＧＦＢ、ＲＡ＝ＧＡＣ／ＧＦＡであるため、（ＧＡ
Ｃ／ＧＡ）×（ＧＦＡ／ＧＦＢ）＝ＲＡ／ＲＴ＝ＥＦＫ
Ｇとなる。

【００３６】すなわち、吸気圧センサ３１で検出した吸
気圧ＰＭと機関回転数ＮＥとに基いて算出される基本燃
料噴射量に学習補正係数ＥＦＫＧを乗じることにより吸
気圧センサ３１の検出誤差と燃料噴射弁の噴射量誤差と
の両方が補正されることになるため、（３）式により実
際の機関空燃比が目標空燃比に一致するようになるので
ある。

【００３７】ところが、蒸発燃料パージ実行中に上記学
習補正係数ＥＦＫＧの算出を行うと、単に（３）式を用
いたのでは正確にＥＦＫＧを算出できない問題が生じ
る。この問題について以下に詳細に説明するが、以下の
説明では、説明を簡単にするために、目標空燃比ＲＴを
理論空燃比に設定した場合について説明する。目標空燃
比ＲＴが理論空燃比である場合、前述のセンサ修正出力
比Ａは修正前のセンサ出力比αに一致する。

【００３８】また、以下の説明では、吸気圧センサ３１
で計測した吸気圧力ＰＭと機関回転数ＮＥとに対応する
（誤差を含んだ）吸入空気量（計測吸入空気量）をＧＡ
Ｍ、真の吸入空気量をＧＡＣと呼ぶ。基本燃料噴射量Ｇ
ＦＢは上記計測吸入空気量に対して機関空燃比を目標空
燃比（理論空燃比）にする燃料量であるため、この場
合、ＧＡＭ／ＧＦＢ＝理論空燃比となる。

【００３９】蒸発燃料パージ実施中には、前述したよう
に燃料ベーパーの形でＧＦＢ×（１−α）の量の燃料が
機関に供給されるため、燃料噴射弁からの燃料噴射量は
上記基本燃料噴射量ＧＦＢにセンサ出力比αを乗じた
値、ＧＦＢ×αに設定され、機関に供給される燃料の合
計量が基本燃料噴射量ＧＦＢに等しくなるようにされ
る。

【００４０】ところが、真の吸入空気量ＧＡＣが計測吸
入空気量ＧＡＭと一致していない場合には、実際に機関
に供給される燃料の合計量はＧＦＢに一致しない場合が
生じる。すなわち、基本燃料噴射量ＧＦＢは計測吸入空
気量ＧＡＭに基いて決定されるため、センサー出力比が
αであった場合には燃料噴射により機関に供給される燃
料量は、ＧＦＢ×αに設定される。ところが、真の吸入
空気量が計測吸入空気量と異なる場合には、実際に機関
に燃料ベーパーとして供給される燃料はＧＦＧＦＢ×
（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭになってしまう。

【００４１】このため、実際に機関に供給される燃料量
は、 ＧＦＢ×α＋ＧＦＢ×（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ ＝ＧＦＢ×（α＋（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ）……（４） となる。すなわち、蒸発燃料のパージが行われている場
合には、（３）式で算出した学習補正係数は真の学習補
正係数とは異なる値になる。

【００４２】ここで、ＲＡは排気空燃比センサで検出し
た実際の排気空燃比であり、ＲＴは目標空燃比である。
前述したように、蒸発燃料パージ実行中の学習補正係数
算出中には、燃料ベーパー量を考慮して機関に供給され
る燃料の合計量が基本燃料噴射量ＧＦＢになるように燃
料噴射量がＧＦＢ×αに制御されているのであるが、実
際には上記のように計測吸入空気量と真の吸入空気量と
の相違のために、機関には合計量ＧＦＢ×（α＋（１−
α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ）の燃料が供給されている。この
ため、実際には蒸発燃料パージ時の学習補正係数算出中
には、機関の空燃比は、ＲＴにではなく、ＲＴ′＝ＲＴ
／（α＋（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ）に制御されてい
ることになる。

【００４３】今、真の学習補正係数ＥＦＫＧと区別する
ため、蒸発燃料パージ時誤差を含む学習補正係数の値
（以下、「仮の学習補正係数」と呼ぶ）をｅｆｋｇと呼
ぶことにすると、（３）式は実際には誤差を含む学習補
正係数ｅｆｋｇを算出しているため、 ｅｆｋｇ＝（ＲＡ／ＲＴ） ……（３）と表されること
になり、真の学習補正係数ＥＦＫＧは、 ＥＦＫＧ＝（ＲＡ／ＲＴ′） ……（５）、と表され
る。

【００４４】ここで、ＲＴ′＝ＲＴ／（α＋（１−α）
×ＧＡＣ／ＧＡＭ）であるので、（５）式は、 ＥＦＫＧ＝（ＲＡ／ＲＴ′）＝（ＲＡ／ＲＴ）×（α＋
（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ） すなわち、真の学習補正係数ＥＦＫＧは、仮の学習補正
係数ｅｆｋｇの値を用いて、 ＥＦＫＧ＝ｅｆｋｇ×（α＋（１−α）×ＧＡＣ／ＧＡＭ） ＝ｅｆｋｇ×（１−（１−α）×（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ）））……（６） と表される。

【００４５】（６）式により蒸発燃料パージ実施中に真
の学習補正係数ＥＦＫＧを求めるためには、真の吸入空
気量ＧＡＣが必要になる。しかし、特に本実施形態のよ
う吸気圧力と機関回転数とから機関吸入空気量を算出し
ている場合には、真の吸入空気量を正確に算出すること
はできない。そこで、本実施形態では、真の吸入空気量
を、実際に計測した排気空燃比ＲＡと、目標空燃比Ｒ
Ｔ、及びこれらから算出可能な値である仮の学習補正係
数ｅｆｋｇを用いて表すことにより、以下の方法で真の
学習補正係数ＥＦＫＧを算出するようにしている。

【００４６】今、実際に機関に供給された燃料の合計量
は、上述したように、 ＧＦＢ×（１−（１−α）×（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ））……（７） で表される。（７）式で表される燃料量は燃料噴射量の
設定値（基本燃料噴射量）に相当する値であり、燃料噴
射弁の噴射量誤差は含んでいない。今、便宜的に、この
値が真に燃料噴射弁から噴射された燃料量と仮定する
と、実際の空燃比ＲＡは、 ＲＡ＝ＧＡＣ／ＧＦＢ×（１−（１−α）×（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ）） ……（８） と表される。

【００４７】また、目標空燃比ＲＴは、ＲＴ＝ＧＡＭ／
ＧＦＢで表されるため、上記（８）式とＲＴとを用い
て、仮の学習補正係数ｅｆｋｇは、 ｅｆｋｇ＝ＲＡ／ＲＴ ＝（ＧＡＣ／ＧＦＢ×（１−（１−α）×（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ）））／（Ｇ ＡＭ／ＧＦＢ） ＝（ＧＡＣ／ＧＡＭ）／（１−（１−α）×（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ））となり 、この式から、（ＧＡＣ／ＧＡＭ）はｅｆｋｇを用いて、 （ＧＡＣ／ＧＡＭ）＝ｅｆｋｇ×α／（１−（１−α）×ｅｆｋｇ）…（９） として表される。（９）式を真の学習補正係数ＥＦＫＧ
の（６）式に代入すると、ＧＡＣを含まない以下の形で
真の学習補正係数ＥＦＫＧが算出される。 ＥＦＫＧ＝ｅｆｋｇ×（１−（１−α）×（１−（ｅｆｋｇ×α／（１−（１− α）×ｅｆｋｇ））……（１０） 前述したように、（８）式で求めた真の吸入空気量ＧＡ
Ｃは燃料供給量の計算値ＧＦＢ×（１−（１−α）×
（１−（ＧＡＣ／ＧＡＭ））に基いている（すなわち、
燃料噴射弁には噴射量誤差が生じていないとの仮定に基
いている）。このため、算出されたＧＡＣは本当の吸入
空気量とは一致せず、いわば便宜的に燃料噴射弁の誤差
を吸入空気量の計測誤差に加えて扱った場合のＧＡＣの
値となっている。

【００４８】しかし、前述したように、学習補正係数Ｅ
ＦＫＧは燃料噴射弁の噴射誤差、吸入空気量の計測誤差
すべてを補正する値であり、更に（１０）式からはＧＡ
Ｃは消去されているので、ＥＦＫＧの算出過程で燃料噴
射弁の噴射誤差を便宜的にＧＡＣに加算したか否かにか
かわらず、すべての誤差が最終的なＥＦＫＧの値に含ま
れている。このため、算出過程で（８）式を用いたか否
かはＥＦＫＧの算出精度には関係しない。

【００４９】上述のように、本実施形態では真の吸入空
気量を計測することなく蒸発燃料パージ実施中にも正確
に学習補正係数ＥＦＫＧを算出することが可能となって
いる。また、上記の説明では蒸発燃料パージ実施中に学
習補正係数を算出する場合について説明しているが、パ
ージを実施していない場合にはセンサ出力比αは１にな
るため、（１０）式は、ＥＦＫＧ＝ｅｆｋｇとなる。従
って、（１０）式を用いることにより、パージの実施中
か否かを判定することなく一律に学習補正係数を算出す
ることが可能となる。

【００５０】図２は、上述した学習補正係数ＥＦＫＧの
算出を行う学習操作を説明するフローチャートである。
本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるル
ーチンとして行われる。図２の操作が開始されると、ス
テップ２０１と２０３とでは、吸気酸素濃度センサ３１
と排気空燃比センサ２９ａ、２９ｂとの暖機が完了して
いるか否かが判定される。本実施形態では、吸気酸素濃
度センサ３１により吸気中の燃料ベーパー濃度を、排気
空燃比センサ２９ａ、２９ｂにより排気空燃比を、それ
ぞれ検出している。空燃比センサは、センサ温度が所定
温度まで上昇していないと正確に空燃比に対応した出力
を発生しない。このため、ステップ２０１、２０３でい
ずれかのセンサの暖機が完了していない場合には、ＥＦ
ＫＧの算出は行わず、直ちに本操作は終了する。

【００５１】全部の空燃比センサの暖機が完了していた
場合には、次にステップ２０５では学習補正係数ＥＦＫ
Ｇの算出が既に完了しているか否かが学習完了フラグＸ
の値に基いて判定される。学習完了フラグは、機関始動
時には初期値Ｘ＝０（学習未完）にセットされ、ＥＦＫ
Ｇ算出完了後はステップ２２１でＸ＝１（学習完了）に
セットされる。ステップ２２１でＸ＝１であった場合に
は、既にＥＦＫＧの算出は完了しているため、ステップ
２０７以下の操作は実行せず、直ちに操作を終了する。

【００５２】ステップ２０７で、学習が完了していない
場合（Ｘ≠１）には、次にステップ２０７では学習実行
条件が成立しているか否かが判定される、学習実行条件
は、例えば機関１が現在定常状態で運転されているこ
と、現在排気空燃比センサ出力に基く空燃比フィードバ
ックが実施されていないこと、等である。ステップ２０
１から２０７の条件が全て成立した場合には、ステップ
２０９から２１９の学習補正係数算出操作が実行され
る。

【００５３】すなわち、ステップ２０９では、吸気酸素
濃度センサ３１の出力が読み込まれ、ステップ２１１で
は、予め記憶したパージを行っていない場合のセンサ出
力を用いて、センサ出力比αが算出される。そして、ス
テップ２１３では、センサ出力比αを用いて、機関１の
基本燃料噴射量ＧＦＢが、ＧＦＢ×αに減量補正され
る。これにより、蒸発燃料のパージが実行されている場
合にも、吸気中の燃料ベーパーに応じた燃料噴射量の補
正が行われる。

【００５４】次いで、ステップ２１５では、排気空燃比
センサ２９ａ、２９ｂ出力の平均値から現在の実際の排
気空燃比ＲＡが算出される。また、ステップ２１７で
は、ステップ２１５で検出した排気空燃比ＲＡと予め定
めた目標空燃比（本実施形態では理論空燃比）ＲＴとを
用いて、仮の学習補正係数ｅｆｋｇが、ｅｆｋｇ＝ＲＡ
／ＲＴとして算出される。

【００５５】更に、ステップ２１９では、上記により算
出した仮の学習補正係数ｅｆｋｇと、ステップ２１１で
算出したセンサ出力比αとを用いて、真の学習補正係数
ＥＦＫＧが、前述の（１０）式を用いて算出される。ま
た、ＥＦＫＧ算出後、ステップ２２１では学習が完了し
たことを示すために学習完了フラグＸの値が１にセット
される。これにより、次回からの本操作実行時には、ス
テップ２０９から２２１の操作は実行されず、ステップ
２０５から直ちに操作が終了するようになる。

【００５６】なお、上記実施形態では、蒸発燃料のパー
ジを行う機関を例にとって説明しているが、例えば、蒸
発燃料パージ装置に代えて、あるいは蒸発燃料パージ装
置に加えてブローバイガスを吸気通路に戻すブローバイ
ガス還元装置を有する機関では、蒸発燃料パージのみな
らずブローバイガスの有無にも影響されることなく学習
補正係数を正確に算出することが可能となる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発燃料のパージ実行
中に空燃比フィードバック制御に使用する学習補正係数
を正確に算出することが可能となるため、学習補正係数
算出のためにパージ操作を停止する必要がなくなり、機
関始動後早期に蒸発燃料のパージを開始できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態
の概略構成を説明する図である。

【図２】本発明の学習操作の一例を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…内燃機関 １０…吸気通路 ３０…ＥＣＵ ３１…吸気酸素濃度センサ ４０…パージ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｎ ３７０ ３７０Ｂ Ｆ０２Ｍ 25/08 ３０１ Ｆ０２Ｍ 25/08 ３０１Ｊ Ｆターム(参考） 3G044 BA11 BA18 BA29 CA03 CA04 CA12 DA08 EA12 EA13 EA23 EA26 EA27 EA29 EA43 EA50 EA62 EA63 EA64 EA65 EA69 FA05 FA10 FA20 FA27 FA28 FA29 GA02 GA11 GA27 3G084 AA03 BA13 BA27 CA01 CA05 DA00 DA04 EA05 EA11 EB08 EB13 EB14 EB15 EB16 EB17 EC02 EC03 FA00 FA10 FA11 FA33 FA38 FA39 3G301 HA01 HA04 HA06 HA14 JA00 JA11 KA01 KA06 LA00 LA03 LB04 LC04 MA01 MA13 NA03 NA04 NA05 NA06 NA08 NA09 NB03 NB15 NC02 ND05 ND13 ND15 ND21 NE06 PA07Z PD02A PE01Z PE03Z PE04Z PF03Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関排気通路に配置された、排気空燃比
   を検出する空燃比センサと、 機関吸入空気量に関連する機関運転パラメータを検出す
   る吸入空気量検出手段と、 燃料タンク内の蒸発燃料を機関吸気通路に供給する蒸発
   燃料パージ装置と、 機関吸入空気中の前記蒸発燃料濃度を検出するベーパー
   検出手段とを備え、 前記吸入空気量検出手段により検出された機関運転パラ
   メータに基いて機関吸入空気量を推定し、推定した機関
   吸入空気量に基いて機関の基本燃料供給量を設定すると
   ともに、前記ベーパー検出手段により検出された前記蒸
   発燃料濃度に基いて、機関吸気中に含まれる燃料ベーパ
   ー量に相当する量だけ前記基本燃料供給量を減量補正
   し、更に、前記空燃比センサの出力に基いて機関運転空
   燃比が目標値になるように前記減量補正後の基本燃料供
   給量を補正する空燃比制御装置であって、 更に、前記蒸発燃料パージ装置により蒸発燃料が供給さ
   れているときに、前記空燃比センサ出力と、目標空燃比
   とに基いて、空燃比制御実施中の実際の機関運転空燃比
   と前記目標空燃比との誤差に対応する学習補正係数を算
   出するとともに、更に、前記ベーパー検出手段により検
   出された蒸発燃料濃度に基いて、前記算出した学習補正
   係数を補正することにより、実際の機関吸入空気量に応
   じた真の学習補正係数を算出する学習補正手段を備え
   た、内燃機関の空燃比制御装置。