JP2005054661A - 内燃機関のキャニスタパージ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
エバポガス放出時の機関の空燃比変動を抑制する内燃機関のキャニスタパージ制御装置を提供することにある。
【解決手段】
内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサ２２ａ，２２ｂと、燃料タンクで蒸発した燃料を燃焼室に放出するパージバルブ４１を有する。パージ制御装置３０ａは、空燃比センサによって検出された空燃比を用いて、空燃比フィードバック制御および空燃比学習制御およびパージ空燃比を推定し、燃料噴射量の補正を行う。パージ空燃比推定手段３０Ｃａ，３０Ｃｂは、パージ空燃比後進条件が成立した時にパージ空燃比を推定し、吸入空気量に対するパージ流量の割合が変化した時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関のキャニスタパージ制御装置に係り、特に、パージ空燃比を推定し、この推定値に応じて燃料噴射量を補正することによって空燃比の変動を抑制させる内燃機関のキャニスタパージ制御装置に関する。

一般に内燃機関には、燃料噴射弁による燃料供給のほか、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（エバポガス）を吸気系に放出して供給するエバポパージ処理を行うものがある。このエバポパージ処理は、エバポガスをキャニスタに回収・吸着させた後、キャニスタに外気を導入することによって吸気系に放出するものである。

そして、このように、エバポパージ処理を行った場合には、エバポパージ処理による燃料と、燃料噴射弁による燃料とを合わせた空燃比制御が必要であることから、エバポガスを考慮したパージ制御装置に関する技術が提案されている。

本発明者は、回収燃料をエンジンへパージする場合の空燃比の学習制御方法として、特開２００２−７０６５９号公報に記載されているように、空燃比学習値の更進処理中もエバポパージ処理を中断させずに、空燃比学習期間はパージ制御量を空燃比学習へ影響を与えない程度の小さい値（固定値）に設定し、空燃比学習による学習値の更新とエバポパージ処理を交互に行なう方法を提案している。また、空燃比変動を抑制するため、エバポパージ中の空燃比フィードバック値よりエバポ空燃比を推定し、該濃度値に応じてパージバルブを制御し、燃料噴射弁出力値を補正することで、空燃比学習期間およびパージ期間においても安定した空燃比制御を実現している。
特開２００２−７０６５９号公報

しかしながら、特開２００２−７０６５９号公報に記載されている方法では、エバポガスを考慮したパージ制御装置におけるエバポ空燃比の推定は、吸入空気量に対するエバポガスの量の割合が一定でないと正しく行われず、エバポガス放出時の燃料噴射量の補正が正しく行われないという問題があった。また、パージ流量が不安定となるパージバルブの開度が小さい時においても、エバポ空燃比の推定は正しく行われないという問題があった。すなわち、特開２００２−７０６５９号公報に記載されている方法では、エバポ空燃比の推定誤差を発生させる要因について格別の配慮がされていないものであった。

本発明の目的は、エバポガス放出時の機関の空燃比変動を抑制する内燃機関のキャニスタパージ制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサと、燃料タンクで蒸発した燃料を燃焼室に放出するパージバルブを有し、前記空燃比センサによって検出された空燃比を用いて、空燃比フィードバック制御および空燃比学習制御およびパージ空燃比を推定し、燃料噴射量の補正を行う内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、パージ空燃比後進条件が成立した時にパージ空燃比を推定し、吸入空気量に対するパージ流量の割合が変化した時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止するパージ空燃比推定手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、エバポ空燃比の推定誤差を発生させる運転状態にある時は、エバポガスの推定を停止して、エバポガス放出時の機関の空燃比変動を抑制し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記パージ空燃比推定手段は、前記パージバルブの開度が所定値以下の時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記パージ空燃比推定手段は、パージバルブの開度が所定値以上となってから一定期間は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止するようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記パージ空燃比推定手段は、燃料噴射量の補正量が所定値以上の時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止するようにしたものである。

本発明によれば、エバポガス放出時の機関の空燃比変動を抑制することができる。

以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示すシステム構成図である。

内燃機関１は、Ｖ型６気筒エンジンであり、各バンク３づつの気筒２７ａ，２７ｂを備えている。気筒２７ａ，２７ｂには、吸気マニホールド１１ａ，１１ｂ及び排気マニホルド２１ａ，２１ｂが設置されている。吸気マニホルド１１ａ，１１ｂは、分岐した吸気管として構成されている。

また、吸気マニホルド１１ａ，１１ｂは、サージタンク９及びスロットルボディ５を介してエアクリーナ２に接続されている。エアクリーナ２の入り口部３から吸入された空気は、吸気ダクト４を通ってスロットルボディ５に入る。吸気ダクト４には、吸気空気量を検出する空気流量計（ＡＦＭ）７が設置され、スロットルスロットルボディ５には、空気流量を制御する絞り弁６及び絞り弁６の開度を計測するスロットルセンサ８が設置されている。また、スロットルボディ５には、絞り弁６をバイパスする補助空気バルブ（ＩＳＣバルブ）１０が設けられており、アイドル回転数が一定に保たれるように空気量が制御されている。スロットルボディ５を通った空気はサージタンク９に入り、吸気マニホルド１１ａ，１１ｂによって分配されて、気筒２７ａ，２７ｂ内に入る。

一方、燃料タンク１３内の燃料は、燃料ポンプｓ２６で吸引・加圧され、燃料フィルタ１５を通り、吸気マニホルド１１に設置された燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）１２ａ，１２ｂに供給されて噴射される。ここで、燃料タンク１３内で発生した蒸発燃料（エバポガス）は、配管４６を通って蒸発燃料を回収する手段であるキャニスタ４０に吸着され、一時回収される。キャニスタ４０には、外気を導入する空気導入口４５が設けられている。回収燃料は、内燃機関１の運転中において、空気導入口４５からの空気とともに、配管４７および燃料を燃焼室に放出する手段であるキャニスタパージバルブ４１を経由して、サージタンク９に導かれた後に、気筒２７ａ、２７ｂに供給され、エバポガスの外部への排出が抑制される。キャニスタパージバルブ４１の通電により負圧が
導入され、パージ流量が調整・制御される。なお、パージ流量は、内燃機関１への吸入空気量に比例したパージ率として制御され、後記するようにＯ２フィードバックに対する悪影響の防止が図られている。

気筒２７ａ，２７ｂ内の混合気は、点火プラグ１８ａ，１８ｂによって点火・燃焼された後、排気マニホールド２１ａ，２１ｂに送られ、前触媒２３ａ，２３ｂおよび主触媒２４で浄化された後に、マフラー２５を経由して排出される。排気マニホールド２１ａ，２１ｂには、２値を出力して機関空燃比を検出する手段であるＯ２センサ２２ａ，２２ｂが配置されている。

エンジン回転数の検出燃料噴射時期及び点火時期を制御するための基礎信号であるカム角センサ１７、空気流量計７、スロットルセンサ８、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ、内燃機関１の温度を検出する水温センサ２０等のエンジン状態を表す信号は、パージ制御装置を備えたエンジン制御装置（コントロールユニット：ＣＵ）３０に入力される。コントロールユニット３０は、これらの信号に基づいて、所定の演算処理を行って空燃比制御等の各種制御を行い、インジェクタ１２ａ，１２ｂ、ＩＳＣバルブ１０、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力する。

次に、図２を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を構成するコントロールユニット３０の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を構成するコントロールユニットムの構成を示すブロック図である。

コントロールユニット３０は、ＭＰＵ３１と、読み書き自由なＲＡＭ３２と、読み出し専用ＲＯＭ３３と、入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ３４とから構成されている。これらは、それぞれバス３５，３６，３７で連絡されており、各データのやりとりが行われる。具体的には、ＭＰＵ６０は、空気流量計７、カム角センサ１７、Ｏ２センサ２２ａ，２２ｂ、スロットルセンサ８、水温センサ２０等の前記エンジン状態を表す信号を、Ｉ／ＯＬＳＩ３４からバス３７を通して受け取り、ＲＯＭ３３に記憶された処理内容を順次呼び出した所定の処理を行い、ＲＡＭ３２に記憶させた後、再びＩ／ＯＬＳＩ３４からインジェクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ、ＩＳＣバルブ１０、燃料ポンプｓ２６、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力している。

次に、図３を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の構成を示す制御ブロック図である。

パージ制御装置３０ａは、内燃機関自身のばらつきによるベースの空燃比学習処理を各バンク別に行い、またキャニスタ４０からのエバポガスの放出によるパージ処理とを切り換えて各処理を行っている。

具体的には、パージ制御装置３０ａは、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段０Ａと、Ａバンクの空燃比フィードバック手段３０Ｂａと、Ｂバンクの空燃比フィードバック手段３０Ｂｂと、Ａバンクのパージ空燃比算出手段３０Ｃａと、Ｂバンクのパージ空燃比算出手段３０Ｃｂと、Ａバンクの空燃比学習手段３０Ｄａと、Ｂバンクの空燃比学習手段３０Ｄｂと、パージ空燃比比較手段３０Ｅと、制御パージ率算出手段３０Ｆと、Ａバンクの燃料噴射補正手段３０Ｇａと、Ｂバンクの燃料噴射補正手段３０Ｇｂとを備えている。
パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａは、図４及び図５を用いて後述するように、Ｏ２センサ２２ａ，２２ｂ等の出力信号に基づいて、空燃比学習条件，パージ条件等の所定条件が成立するか否かを判定し、空燃比を学習制御する手段３０Ｄａ，３０Ｄｂによる空燃比学習処理の期間と、パージ流量を制御する手段パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂによるパージ処理による期間とを切り換えている。

空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂは、それぞれ、Ｏ２センサ２２ａ，２２ｂによる前記燃焼室から排出された排気ガスの実空燃比が目標空燃比になるように、各バンク毎に空燃比フィードバック制御を行っており、パージ期間及び空燃比学習期間等を入力し、テンポラリ分である空燃比フィードバック値αを算出して、パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂや、空燃比学習手段３０Ｄａ，３０Ｄｂ並びに燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂに出力する。

パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂは、それぞれ、空燃比フィードバック値αと前記パージ率Ｋｅｖｐに基づいて、パージ空燃比ＡＦｅｖｐ及びパージ空燃比補正ＫＬＭＮＴＣを推定して、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂに出力する。

空燃比学習制御手段３０Ｄａ，３０Ｄｂは、空燃比フィードバック制御を行うべく、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂによる補正量が所定値になるように学習を行っており、空燃比フィードバック値αに基づいて学習補正値αｍを算出し、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂに出力する。

パージ空燃比比較手段３０Ｅは、パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂにて算出された各バンクのパージ空燃比を比較し、結果を制御パージ率算出手段３０Ｆに出力する。

制御パージ率算出手段３０Ｆは、絞り弁３の通過空気量Ｑｔｖｏとキャニスタ４０のパージ流量Ｑｅｖｐに基づいてパージ期間中の制御パージ率Ｋｅｖｐを算出し、この制御パージ率Ｋｅｖｐに基づいてキャニスタパージ４１に駆動信号を出力して、エバポガスを気筒２７に放出させる。

燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂは、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに基づく基本噴射量を補正するものであり、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂによる空燃比フィードバック値αａ，αｂと、空燃比学習手段３０Ｄａ，３０Ｄｂによる学習補正値αｍａ，αｍｂと、パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂによるパージ空燃比補正ＫＬＭＮＴＣＡ，ＫＬＭＮＴＣＢとの３つの補正値等に基づいて基本噴射量を補正し、インジェクタ１２ａ，１２ｂに出力する。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａの動作について説明する。
図４及び図５は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段の動作を示すフローチャートである。なお、図４は、空燃比学習期間の動作を示しており、図５は、パージ期間の動作を示している。

最初に、図４を用いて、空燃比学習期間の動作について説明する。

図４のステップｓ１００において、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａは、エンジン始動後、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判定する。空燃比フィードバック条件が成立している場合とは、燃料カット状態ではない、負荷が安定している等、空燃比フィードバック状態にある場合であり、このときは、ステップｓ１０１に進む。一方、空燃比フィードバック条件が成立していないときにはこの動作を繰り返す
次に、ステップｓ１０１において、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、負荷がより安定している等、空燃比学習状態にある場合は、ステップｓ１０２に進む。一方、空燃比学習条件が成立していないときにはこの動作を繰り返す。

次に、ステップｓ１０２において、初回のベース空燃比学習が未終了か否かを判定し、未終了の場合は、ベース空燃比学習期間としてステップｓ１０３に進む。一方、ベース空燃比学習が終了している場合は、ステップｓ１０８に進む。

初回のベース空燃比学習が未終了の場合、ステップｓ１０３において、バンクＡのベース空燃比学習を行う。空燃比学習が行われると、ステップｓ１０４において、該当エリアの学習回数カウンタＫＬＣＯＮＴを１つカウントアップしてステップｓ１０５に進む。

次に、ステップｓ１０５において、学習回数カウンタが所定回数ＫＬＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＫＬＣＮＴになった場合には、初回ベース空燃比学習が終了したとしてステップｓ１０６に進む。一方、ステップｓ１０５で空燃比学習の積算回数ＫＬＣＮＴよりも小さいときは、空燃比学習期間が未だ終了していないことからステップｓ１０３に進み、前記各動作を繰り返す。すなわち、前記空燃比学習期間は、リッチ及びリーン周期に比例した期間に設定されている。

ステップｓ１０５において、学習回数カウンタが所定回数ＫＬＣＮＴになったと判定されると、ステップｓ１０６において、初回ベース空燃比学習を終了し、ステップｓ１０７において、バンクＡのベース空燃比学習期間を終了する。

ステップｓ１０２でＮＯと判定されると、ステップｓ１０８において、パージ期間が終了したかを判定する。パージ期間が終了している場合はベース空燃比学習期間としてステップｓ１０９へ進む。一方パージ期間が終了していない場合はパージ期間として、ステップｓ１１１へ進む。

パージ期間が終了している場合は、ステップｓ１０９において、バンクＡのベース空燃比学習を行う。そして、ステップｓ１１０において、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂにて、Ｏ２センサ２２のリッチ及びリーンの周期が所定回数ＬＲＮＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＬＲＮＣＮＴになった場合は、ベース空燃比学習期間終了としてステップｓ１０７へ進む。一方、所定回数ＬＲＮＣＮＴに達していない場合は、ベース空燃比期間とする。

ステップｓ１０８において、パージ期間が終了していないと判定されると、ステップｓ１１１において、パージ期間とする。

次に、図５を用いて、空燃比学習期間パージ期間切り換え手段３０Ａのパージ期間の動作について説明する。

ステップｓ２００において、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａは、バンクＡの空燃比学習が終了したかを判定する。終了している場合はステップｓ２０１へ進む。終了していない場合は空燃比学習期間を継続する。

次に、ステップｓ２０１において、バンクＢの空燃比学習が終了したかを判定する。終了している場合はステップｓ２０２へ進む。終了していない場合は空燃比学習期間を継続する。

次に、ステップｓ２０２において、機関始動後経過時間、機関冷却水温、負荷等のパージ条件が成立したかを判定する。条件が成立した場合は、パージ期間としてステップｓ２０３へ進む。終了していない場合はパージ条件が成立するまで待機する。

パージ条件が成立すると、ステップｓ２０３において、パージ期間とし、ステップｓ２０４において、ベース空燃比学習を禁止する。

次に、ステップｓ２０５において、パージ空燃比推定の基になるエバポ濃度の算出前における初回のパージ期間であるかを判定し、初回のパージ期間である場合は、ステップｓ２０６に進み、パージ率ＣＴＲＴＣＴＬを徐々に上げ、さらに、ステップｓ２０７において、パージ率ＣＴＲＴＣＴＬを目標パージ率ＣＰＢＡＳＥとする。ステップｓ２０５で、初回のパージ期間でないと判定された場合は、ステップｓ２０７に進み、パージ率ＣＴＲＴＣＴＬをＣＰＢＡＳＥとする。なお、目標パージ率については、後述する。

次に、ステップｓ２０８において、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ，３０Ｃｂは、パージ空燃比の更新条件を判定し、更新条件が成立している時のみステップｓ２０９に進む。なお、パージ空燃比の更新条件については、図６を用いて後述するが、エバポ空燃比の推定するにあたって、誤差を発生させる運転状態にある時は、エバポガスの推定を停止し、前回の推定値を保持する。エバポガスの推定に誤差を発生させる要因として、吸入空気量に対するエバポガスの放出量の割合が一定でない場合や、エバポガスの放出が安定的に行われないパージバルブの開度が小さい時および燃料噴射の補正量は所定値以上となって、機関の空燃比が安定していない場合などがあり、これらの状態を判定した場合、エバポ空燃比の推定を停止する。さらにエバポ空燃比推定値よる燃料噴射補正量に制限を設けることで、異常推定時における機関の保護を行うようにする。

次に、ステップｓ２０９において、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ，３０Ｃｂは、各バンクのパージ空燃比ＰＤＥＮＡ，ＰＤＥＮＢを推定する。パージ空燃比の推定方法については後述する。

次に、ステップｓ２１０において、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ，３０Ｃｂは、ステップｓ２０９にて推定したパージ空燃比ＰＤＥＮＡ，ＰＤＥＮＢより、各バンクのパージ空燃比燃料補正値ＫＬＭＮＴＡＣ，ＫＬＭＮＴＣＢを算出する。

次に、ステップｓ２１１において、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂは、ステップｓ２１０にて算出したパージ空燃比燃料補正値ＫＬＭＮＴＡＣ，ＫＬＭＮＴＣＢより各バンクの燃料パルスＴｉＡ，ＴｉＢを補正する。

次に、ステップｓ２１２において、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂは、ＡバンクのＯ２センサ２２のリッチ及びリーンの周期が所定回数ＬＲＮＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＬＲＮＣＮＴになった場合は、ステップｓ２１３へ進む。一方、所定回数ＬＲＮＣＮＴに達していない場合は、ステップｓ２１２の判定を繰り返す。

次に、ステップｓ２１３において、ＢバンクのＯ２センサ２２のリッチ及びリーンの周期が所定回数ＬＲＮＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＬＲＮＣＮＴになった場合は、ステップｓ２１４に進み、パージ期間終了とする。一方、所定回数ＬＲＮＣＮＴに達していない場合は、ステップｓ２１２まで戻り、ステップｓ２１２，ステップｓ２１３の動作を繰り返す。

次に、図６を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａにおけるパージ空燃比更新条件について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段におけるパージ空燃比更新条件を示すフローチャートである。

最初に、ステップｓ３００において、制御パージ率が一定であるか否かを判定し、パージ率一定である場合は、ステップｓ３０１に進む。制御パージ率が変化した場合は、パージ空燃比更新条件を最初からやり直す。

次に、ステップｓ３０１において、パージバルブの開度ＣＰＣＶＯＮが所定値（ＩＮＨＣＰ）以上となってから、一定期間（ＩＮＧＣＰＴＭ）経過したか否かを判定し、この条件を満たす場合にはステップｓ３０２に進む。この時のパージバルブの開度の判定の閾値（ＩＮＨＣＰ）は、バルブの無効パルス分を含めて５〜２０％とすることが実験的に検証されている。また期間の判定の閾値（ＩＮＧＣＰＴＭ）は、２〜５秒とすることが実験的に検証されている。

次に、ステップｓ３０２において、バンクＡの燃料噴射の補正量ＣＯＥＦＡが所定値（ＩＮＨＣＰＣＥＦ）以下であるか否かを判定し、補正量が所定値以下のときは、ステップｓ３０３へ進む。補正量が所定値以上のときは、パージ空燃比更新条件判定を最初からやり直す。

次に、ステップｓ３０３において、バンクＢの燃料噴射の補正量ＣＯＥＦＢが所定値（ＩＮＨＣＰＣＥＦ）以下であるか否かを判定し、補正量が所定値以下のときは、ステップｓ３０４へ進む。補正量が所定値以上のときは、パージ空燃比更新条件判定を最初からやり直す。なお、ステップｓ３０２および３０３の判定の補正量の閾値（ＩＮＨＣＰＣＥＦ）は、実験に燃料噴射量の５〜１０％程度するとが実験的に検証されている。

ステップｓ３００〜ステップｓ３０３の条件を満たすとき、ステップｓ３０４において、パージ空燃比更新成立とし、判定処理を終了する。

次に、図７及び図８を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の制御パージ率算出手段３０Ｆの動作について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の制御パージ率算出手段において求める目標パージ率の説明図である。図８は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の制御パージ率算出手段において求める制御パージ率の説明図である。

制御パージ率算出手段３０Ｆは、最初に目標パージ率を決定し、次に制御パージ率を算出する。

図７に示すように、目標パージ率は、パージ空燃比が大きい、すなわちエバポ濃度の推定値ＰＤＥＮが小さい場合、若しくは、パージ空燃比が小さい、すなわちエバポ濃度の推定値ＰＤＥＮが大きい場合には、目標パージ率を絞って低く設定される。前者は、空パージによるＡ／Ｆリーンと燃料タンク１３への余分な負圧の導入を防止するためであり、後者は、熱害走行時のようにエバポ濃度が高いときの運転性の悪化を防止するためである。そして、パージ空燃比の中間値において目標パージ率を高く設定し、パージ流量を稼いでいる。

次に、制御パージ率は、内燃機関１の吸入空気量Ｑａに対するパージ流量Ｑｅｖｐの比（Ｑｅｖｐ／Ｑａ）によって算出され、これによりパージ制御量が求められる。ここで、吸入空気量Ｑａは、走行状態によって大きく変化する一方で、パージ流量Ｑｅｖｐはキャニスターパージバルブ４１の最大流量に制限されているので、吸入空気量Ｑａの増加に伴って制御パージ率は減少し、一定に保持され、さらに吸入管負圧が大気圧に近づくと、パージ流量Ｑｅｖｐが減少することから、この場合にも制御パージ率は、一定に保持されなくなるものである。

そこで、図８に示すような、エンジン回転数とエンジン負荷から求められる最大パージ率マップを参照して、キャニスターパージバルブ４１の全開時（バルブＤＵＴＹ１００％）における制御パージ率を予め設定し、パージ率の一定保持を図っている。
これにより、パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率を最大パージ率で除することで、キャニスターパージバルブ４１に対する制御Ｄｕｔｙを求めることができる。なお、最大パージ率以上のパージ流量を流すことは困難であることから、パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率は、最大パージ率によって制限されている。

次に、図９を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂによる空燃比フィードバック値αの算出方法について説明する。なお、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０ＢｂはＡ，Ｂバンクそれぞれ同様の動作を行うため、一方の動作のみ説明する。

図９は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比フィードバック手段による空燃比フィードバック値算出方法を示すフローチャートである。

最初に、ステップｓ４００において、Ｏ２センサ２２の出力を読み込み、ステップｓ４０１において、Ｒｉｃｈ(機関空燃比が小さい）かＬｅａｎ（機関空燃比が大きい）かを判定する。Ｒｉｃｈの場合にはステップｓ４０２に進み、Ｌｅａｎの場合にはステップｓ４０５に進む。なお、Ｒｉｃｈ，すなわち、機関空燃比が小さいときには、Ｏ２センサ２２の出力が約０．８ｖ程度になり、一方、Ｌｅａｎ，すなわち、機関空燃比が大きいときには、Ｏ２センサ２２の出力が０．２ｖ程度になるため、この出力値と所定値（０．５ｖ）を比較することによりＲｉｃｈ判定若しくはＬｅａｎ判定がなされている。

Ｒｉｃｈの場合には、ステップｓ４０２において、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈでなく、Ｌｅａｎ状態であった場合には、今回、ＬｅａｎからＲｉｃｈ状態に変化したことになるため、ステップｓ４０３に進み、空燃比フィードバック値αは、以下の式（１）に示すように、比例制御（減算）を行い、

α＝α−ＡＲＰ …（１）

次に、ステップｓ４０８に進む。ここで、ＡＲＰはＲｉｃｈ時の比例補正分であり、このデータはＲＯＭ３３に記憶されている。

一方、 ステップｓ４０２において、前回がＲｉｃｈ状態と判定されると、ステップｓ４０４に進み、以下の式（２）に示すように、積分制御(減算)を行い、

α＝α−ＡＲＩ …（２）

次に、ステップｓ４０８に進む。ここで、ＡＲＩはＲｉｃｈ時の積分補正分であり、このデータはＲＯＭ３３に記憶されている。

一方、ステップｓ４０１において、Ｌｅａｎと判定されると、ステップｓ４０５において、ステップｓ４０２と同様に、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈである場合には、今回、ＲｉｃｈからＬｅａｎに状態が変化したことになるため、ステップｓ４０３に進んみ、以下の式（３）に示すように、比例制御（加算）を行い、

α＝α−ＡＬＰ …（３）

次に、ステップｓ４０８に進む。ここで、ＡＬＰはＲｅａｈ時の比例補正分であり、このデータはＲＯＭ３３に記憶されている。

一方、ステップｓ４０５において、前回がＲｉｃｈ状態でないときには、ステップｓ４０７に進み、以下の式（４）に示すように、積分制御（加算）を行い、

α＝α＋ＡＬＩ …（４）

次に、ステップｓ４０８に進む。ここで、ＡＬＩはＲｅａｎ時の積分補正分であり、このデータはＲＯＭ３３に記憶されている。

次に、ステップｓ４０８において、ステップｓ４０３，ステップｓ４０４，ステップｓ４０６又はステップｓ４０７で求められた各空燃比フィードバック値αをＲＡＭ３２に格納し、次に、ステップｓ４０９において、加重平均処理で各空燃比フィードバック値αの平均化処理後の平均空燃比フィードバック値αａｖｅを求め、一連の動作を終了する。

次に、パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂの処理内容について説明する。空燃比算出についてもＡ，Ｂバンクそれぞれ、同様の動作を行うため、一方の動作のみ説明する。

最初に、エバポガスが、内燃機関１の空燃比に与える影響について、以下に説明する。気筒２７内に供給される混合気による機関空燃比ＡＦｃｙ１は、以下の式（５）により算出される。

ＡＦcy1=(Ｑtvo＋ｑＡevp)／(Ｑinj＋ｑＦevp) …（５）

ここで、Ｑtvoは絞り弁３の通過空気量、Ｑinjはインジェクタ１２による燃料噴射量、ｑＡevpはキャニスタ４０を通過する新鮮な空気、ｑＦevpはキャニスタ４０から離脱する燃料量である。

また、パージ空燃比ＡＦevpは、以下の式（６）により、

ＡＦevp＝（ｑＡevp／ｑＦevp） …（６）

と算出される。

そして、キャニスタパージバルブ４１を通過するパージ流量Ｑevpは、以下の式(７）で示される。

Ｑevp＝ｑＡevp＋ｑＦevp …（７）

ここで、システム上は、空燃比フィードバックにおいて、機関空燃比ＡＦｃｙ１が理論空燃比１４．７となるように制御されるので、空燃比フィードバック値αとすると、式（８）のようになる。

１４．７＝（Ｑtvo＋ｑＡevp）/（α×Ｑinj＋ｑＦevp）…(８）

式（８）を空燃比フィードバック値αでまとめると、式（９）のようになる。

α=(Ｑtvo+ｑＡevp)／(14.7×Ｑinj)−(ｑＦevp/Ｑinj）…(９)

そして、インジェクタ１２による燃料噴射量Ｑinjは、理論空燃比１４．７になるように調整されるので、式（９）から燃料噴射量Ｑinj（＝Ｑtvo／14.7）を消去すると、式（１０）が得られる。

α=１+(ｑＡevp／Ｑtvo)−((14.7×ｑＦevp／Ｑtvo)…(１０)

よって、式（６），式（７），式（１０）から、以下の式（１１）が得られる。

α=１+(Ｑevp／Ｑtvo)×((ＡＦevp−14.7／ＡＦevp+１)…(１１)

したがって、式（１１）から、制御パージ率（Ｑevp／Ｑtvo）を一定に制御できれば、パージ空燃比算出手段３０Ｃは、空燃比フィードバック値αに基づいてパージ空燃比ＡＦevpを算出できる。また、噴射パルスの補正に用いられるパージ空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣは、式（１１）の(ＡＦevp−１４．７)／（ＡＦｅｖｐ＋１）の部分をエバポ濃度の推定値ＰＤＥＮとし、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）を制御パージ率(Ｑevp／Ｑａ）で除することによって算出される。

なお、パージ空燃比算出手段３０Ｃにおけるパージ空燃比の算出は、制御パージ率を一定に保つことが必要であり、運転状態でこれが保てない場合は、パージ空燃比の算出および更新を停止し、前回のパージ空燃比を保持する。その後再度パージ空燃比の算出を行う。

次に、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂによる燃料噴射量ＴＩの補正方法について説明する。

エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰは、以下の式（１２）により算出される。

ＴＩＥＶＰ＝（Ｑevp／Ｑtvo）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ…（１２）

ここで、ＴＰは基本燃料パルス幅であり、ＣＯＥＦは補正量である。

つまり、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）に現在の燃料の過不足分を示していることから、この偏差(α−１)に現在の噴射予定燃料（ＴＰ×ＣＯＥＦ）を乗ずることにより、エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰが算出されることになる。 したがって、キャニスターパージバルブ４１が開となり、エバポガスがサージタン９に放出されても、燃料噴射量ＴＩからエバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰを減ずれば機関空燃比を一定に保つことができることが解る。これは、以下の式（１３）のように現すことができる。

ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）−ＴＩＥＶＰ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）
−（Ｑevp／Ｑtvo）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（α−（Ｑevp／Ｑtvo）×ＰＤＥＮ）…（１３）

また、ベース空燃比学習が正確に行われていれば、空燃比フィードバック値αは１．０付近に収束されることを考慮して、α＝１．０として整理すると、式（１４）のようになる。

ＴＩ＝(ＴＰ×ＣＯＥＦ)×(１−（Ｑevp／Ｑtvo）×ＰＤＥＮ …(１４）

そして、エバポ濃度の補正値であるパージ空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣを用いると、式（１５）のようになる。

ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（１−ＫＬＭＮＴＣ） …（１５）

ここで、ＫＬＭＮＴＣは、（Ｑevp／Ｑtvo）×ＰＤＥＮである。

したがって、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂは、式(１５)に基づいて、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）から求まる空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣで燃料噴射量を補正することにより、エバポ分の影響を吸収することができ、機関空燃比の変動を防止することができる。
なお、エバポ空燃比推定において、何らかの要因で誤推定があった場合、ＫＬＭＮＴＣが異常値になり、結果機関への燃料噴射量が、異常に多いまたは以上に少なると、機関故障の原因となる可能性があるため、空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣを所定範囲内に制限する。

次に、図１０を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比学習手段３０Ｄａ，３０Ｄｂによる学習補正係数αｍの更新方法について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比学習手段による学習補正係数αｍの更新方法を示すフローチャートである。

ステップｓ５００において、空燃比学習手段３０Ｄは、空燃比学習期間を確認して、ステップｓ５０１に進む。

次に、ステップｓ５０１において、空燃比フィードバック３０Ｂａ，３０Ｂｂから、空燃比フィードバック値αａ，αｂを読み込んでステップｓ５０２に進む。

次に、ステップｓ５０２において、空燃比学習手段３０Ｄａ，３０Ｄｂは、当該エリアの空燃比学習補正係数αｍａ，αｍｂを更新して、一連の動作を終了する。

次に、図１１を用いて、本実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂによる実噴射幅Ｔｅａ，Ｔｅｂの算出方法について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の燃料噴射補正手段による実噴射幅の算出方法を示すフローチャートである。

最初に、ステップｓ６００において、燃料噴射補正手段３０Ｇは、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、次に、ステップｓ６０１において、吸入空気量Ｑａを読み込み、次に、ステップｓ６０２において、以下の式（１６）により、基本噴射量Ｔｐを計算する。

Ｔｐ＝Ｋinj×Ｑａ／Ｎｅ …（１６）

ここで、Ｋinjは、インジェクタ噴射量係数である。

次に、ステップｓ６０３において、各種の補正係数ＣＯＥＦを読み込んだ後、燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを、以下の式（１７）により、

ＴＩＯＵＴ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ …（１７）

と計算する。

次に、ステップｓ６０４において、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ，３０Ｂｂにて算出されたテンポラリ分の空燃比フィードバック値αを読み込む。

次に、ステップｓ６０５において、パージ空燃比算出手段３０Ｃａ，３０Ｃｂにて算出されたパージ期間分のパージ空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣを読み込む。

最後に、ステップｓ６０６において、空燃比学習手段３０Ｄａ，３０Ｄｂにて算出された学習期間分の空燃比学習値αｍを読み込み、燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを補正し、以下の式（１８）により、実噴射幅Ｔｅを計算して一連の動作を終了する。

Ｔｅ＝ＴＩＯＵＴ×（α＋αｍ＋ＫＬＭＮＴＣ）＋Ｔｓ …（１８）

ここで、Ｔｓはインジェクタ１２の無効パルス幅である。そして、実噴射幅Ｔｅに基づいて、Ｉ／ＯＬＳ１３４からインジェクタ１２に通電され、燃料が噴射される。なお、式（１８）の実噴射幅の演算は、燃料噴射補正手段３０Ｇａ，３０Ｇｂのそれぞれで行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の空燃比センサより推定されるパージ空燃比から、パージ空燃比の最大値を選択し、これを基に一つのパージバルブの制御を制御することで、過剰パージによる空燃比変動を抑制することにより、自動車に対する規制、例えば、北米排気ガス規制及びランロス規制にも充分に対応することができる。

また、運転状態を限定してパージ空燃比を推定し、パージ時の燃料噴射量を補正することで、機関の空燃比変動を抑えることができる。

なお、本発明には、以下の実施の形態が含まれるものである。
（５）請求項４項の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、複数のグループに分割して燃料噴射の補正を実施している場合、いずれかの補正量が所定値以上となった時に、パージ空燃比の推定値の更新を禁止する。
（６）請求項１項の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、パージ空燃比の推定値による燃料噴射量の補正量を、所定範囲に限定する。
（７）（６）記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、パージ空燃比の推定値による燃料噴射量の補正量を、所定範囲に限定されている時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止する。
（８）請求項１項の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、車両の加速および減速を行う直前と直後で、吸入空気質量とエンジン回転数および吸入空気量に対するパージ量の割合が同一であれば、パージ時の燃料噴射量を同一とする。
（９）請求項１項の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、短期間にパージの開閉を繰り返す動作を行う直前と直後で、吸入空気質量とエンジン回転数および吸入空気量に対するパージ量の割合が同一であれば、パージ時の燃料噴射量を同一とする。
（１０）請求項１項の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、前記パージ空燃比推定手段は、所定値より小さいパージバルブの開度でパージを行う直前と直後で、吸入空気質量とエンジン回転数および吸入空気量に対するパージ量の割合が同一であれば、パージ時の燃料噴射量を同一とする。

本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置を構成するコントロールユニットムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の構成を示す制御ブロック図である。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段におけるパージ空燃比更新条件を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置のパージ期間・空燃比学習期間切り換え手段におけるパージ空燃比更新条件を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の制御パージ率算出手段において求める制御パージ率の説明図である。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比フィードバック手段による空燃比フィードバック値算出方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の空燃比学習手段による学習補正係数αｍの更新方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による内燃機関のキャニスタパージ制御装置の燃料噴射補正手段による実噴射幅の算出方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１２ａ，１２ｂ…インジェクタ
４１…キャニスタパージバルブ
３０ａ…キャニスタパージ制御装置
３０Ａ…パージ期間・空燃比学習期間切り替え手段
３０Ｂａ，３０Ｂｂ…空燃比フィードバック制御手段
３０Ｃａ，３０Ｃｂ…パージ空燃比推定手段
３０Ｄａ，３０Ｄｂ…空燃比学習手段
３０Ｅ…パージ空燃比比較手段
３０Ｆ…制御パージ率算出手段
３０Ｇａ，３０Ｇｂ…燃料噴射量補正手段

Claims (4)

1. 内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサと、燃料タンクで蒸発した燃料を燃焼室に放出するパージバルブを有し、
   前記空燃比センサによって検出された空燃比を用いて、空燃比フィードバック制御および空燃比学習制御およびパージ空燃比を推定し、燃料噴射量の補正を行う内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
   パージ空燃比後進条件が成立した時にパージ空燃比を推定し、吸入空気量に対するパージ流量の割合が変化した時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止するパージ空燃比推定手段を備えたことを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
2. 請求項１項記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
   前記パージ空燃比推定手段は、前記パージバルブの開度が所定値以下の時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止することを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
3. 請求項１項記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
   前記パージ空燃比推定手段は、パージバルブの開度が所定値以上となってから一定期間は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止することを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
4. 請求項１項記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
   前記パージ空燃比推定手段は、燃料噴射量の補正量が所定値以上の時は、パージ空燃比の推定値の更新を禁止することを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
   
   

Images