JP3003488B2 - エンジンの蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの蒸発燃料処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアフローメーターやインジェクターな
どの構成部品の経時劣化やバラツキ、インジェクターの
パルス幅−流量特性の非直線性などによるベース空燃比
の理論空燃比からのズレをなくすため、ストイキ運転時
（理論空燃比を目標空燃比とする運転時のこと）に空燃
比の学習制御が行われている。

【０００３】一方、燃料タンク内に発生した燃料蒸気は
キャニスターの活性炭に吸着され、一般にエンジン始
動後で所定時間の経過後であること、冷却水温が所定
水温以上あること、車速が設定値以上であること、
スロットルバルブが開かれていることのすべてを満足す
る場合に、パージバルブが開かれ、新気により活性炭か
ら離脱された燃料蒸気が新気とともにパージガスとなっ
て吸気管に導入される。

【０００４】ストイキ運転時の空燃比のフィードバック
条件成立時にこのパージガスの導入で空燃比フィードバ
ック補正係数αがリーン側に動き（α＜１．０）、一定
の学習条件が成立するとこのαにもとづいて空燃比学習
補正係数（以下学習値という）αｍが排気空燃比を理論
空燃比に戻すようにリーン側に更新される（αｍ＜１．
０）わけであるが、多量の燃料蒸気が発生する炎天下で
気化しやすいガソリンを使用したときや高地走行時にな
ると、高濃度のパージガスが導入され、これに伴って学
習値の更新を続けたときは学習値αｍがオーバーリーン
側の値になる。この状態からパージをカットした直後に
このオーバーリーン側の値になった学習値αｍが用いら
れると、空燃比がオーバーリーンとなり、エンジンが不
安定となって走行性や排気性能が悪くなる。

【０００５】そこで、濃いパージガスの導入によって学
習値がオーバーリーンの値になってしまわないように、
特開平２−６７４４１号公報の装置では、パージ中は学
習値αｍの更新を禁止している。パージ中の学習値の禁
止でパージ中も学習値αｍはパージ直前の値に維持さ
れ、この値がパージカットに移行した直後から用いられ
ることになり、パージカット直後に空燃比がオーバーリ
ーンとなることがないのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置のように、パージ中は学習値の更新を禁止する構成
だと、運転条件によっては学習値の更新の機会が著しく
減少する（あるいはまったくなくなる）ことがある。た
とえば、炎天下における渋滞のように気温が高い条件下
で発進と停止を繰り返すときは、停車中にキャニスター
への燃料蒸気のチャージが繰り返されるので、走行中に
可能な限りパージを行おうとすれば、学習値の更新の機
会がなくなるというわけである。一方、学習値の更新の
機会を増やそうとして、パージを行う機会を制限したの
では、上記のような炎天下における渋滞走行時にパージ
が不十分になる。

【０００７】このため、炎天下の渋滞運転の前に学習値
が収束しておらず、学習値がかりにオーバーリーン側の
値にあったとすれば、オーバーリーンに伴う排気性能と
運転性の悪化が続いてしまう。なお、空燃比のフィード
バック補正が行われるにしても、その補正係数αの平均
値が収束するまでのあいだは空燃比の制御精度が悪くな
る。

【０００８】そこで、ストイキ運転時にパージを行う前
に学習値の更新を禁止した状態でパージバルブを開いて
パージを開始し、パージ前空燃比とパージ開始直後の空
燃比とにもとづいてパージガス濃度を求め、このパージ
ガス濃度に応じたバルブ開度でパージバルブを制御する
とともに、パージガス濃度が所定値以下である場合には
学習値の更新禁止を解除し、所定値を越えたときは学習
値の更新禁止を継続することで、ストイキ運転時のパー
ジ中に大きく誤学習しない範囲で学習の頻度を高めるこ
とができるようになった。

【０００９】また、パージ前空燃比とリーン運転時の空
燃比変動許容幅とからリッチ化誤学習許容限界空燃比を
算出し、このリッチ化誤学習許容限界空燃比とパージガ
ス濃度とにもとづいてリッチ化誤学習許容限界空燃比を
与えるパージ率を目標パージ率として算出し、ストイキ
運転時にこの目標パージ率に応じたバルブ開度でパージ
バルブを開かせることで、ストイキ運転時のパージによ
って誤学習したその学習値をリーン運転時にもそのまま
用いた場合に、そのときの目標空燃比よりリーン化した
場合でも、そのリーン化幅がリーン運転時の空燃比変動
許容幅内に収まることになり、リーン運転時にオーバー
リーンで運転状態が不安定となることがないのである。

【００１０】しかしながら、サージ限界曲線とＮＯｘ排
出量限界線とから定まるリーン運転時の空燃比変動許容
幅は、運転条件により大きく変化するので、この空燃比
変動許容幅がすべての運転域で一定だと、リーン運転時
の運転条件によってはサージ限界やＮＯｘ排出量の限界
を越えることがある。たとえば、リーン運転時の空燃比
変動許容幅を低負荷高回転域にあわせて大きく設定した
のでは、高負荷低回転域でサージを生じてしまったり、
ＮＯｘ排出量が限界を越えてしまう。この逆にリーン運
転時の空燃比変動許容幅を低負荷高回転域にあわせて小
さく設定したのでは、高負荷低回転域で十分なパージを
行うことができない。

【００１１】そこでこの発明は、リーン運転時の空燃比
変動許容幅を運転条件信号に応じた可変値で与えること
により、リーン運転時にはすべての運転域でサージ限界
やＮＯｘ排出量の限界を越えさせることのないようにす
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１に示
したように、リーン運転条件であるかどうかを判定する
手段３１と、この判定結果よりリーン運転条件になると
理論空燃比よりリーン側の値を目標空燃比として、また
リーン運転条件でないストイキ運転時のときは理論空燃
比を目標空燃比として算出する手段３２と、学習値αｍ
を格納するメモリー３３と、この学習値αｍを運転条件
信号に応じて読み出す手段３４と、この読み出した学習
値αｍと前記目標空燃比とで運転条件信号に応じた基本
噴射量ＴＰを補正して燃料噴射量を算出する手段３５
と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する装置３６と、
排気中の酸素濃度を検出するセンサー（たとえばＯ₂セ
ンサーや広域空燃比センサー）３７と、このセンサー検
出値にもとづいて前記ストイキ運転時でだけ排気空燃比
が理論空燃比付近に収まるように空燃比フィードバック
補正量αを算出する手段３８と、この空燃比フィードバ
ック補正量αにもとづいて前記学習値αｍを更新する手
段３９と、キャニスターに吸着させた燃料を新気ととも
にパージガスとして吸気管に導入する通路を駆動信号に
応じて開閉するパージバルブ４０と、パージ前の空燃比
λａを算出する手段４１と、前記ストイキ運転時にパー
ジを行う前に前記学習値更新手段３９による学習値の更
新を禁止する手段４２と、この学習値の更新が禁止され
た状態で前記パージバルブ４０を開いてパージを開始す
る手段４３と、このパージ開始直後の空燃比（たとえば
パージ開始のタイミングから所定時間Ｔ１内の空燃比最
小値λ′ａ）を算出する手段４４と、このパージ開始直
後の空燃比λ′ａと前記パージ前空燃比λａとにもとづ
いてパージガス濃度λｐを算出する手段４５と、運転条
件信号に応じ、高負荷低回転域で小さく、低負荷高回転
域で大きくなる値をリーン運転時の空燃比変動許容幅Ｄ
₁として算出する手段４６と、このリーン運転時の空燃
比変動許容幅Ｄ₁と前記パージ前空燃比λａとからリッ
チ化誤学習許容限界空燃比λ″ａを算出する手段４７
と、このリッチ化誤学習許容限界空燃比λ″ａと前記パ
ージガス濃度λｐとにもとづいてリッチ化誤学習許容限
界空燃比λ″ａを与えるパージ率を目標パージ率Ｒｐと
して算出する手段４８と、この目標パージ率Ｒｐに応じ
たバルブ開度ＰＶＯ_Tで前記ストイキ運転時に前記パー
ジバルブ４０を開かせる手段４９と、前記パージガス濃
度λｐが所定値λｐ１以下であるかどうかを判定する手
段５０と、この判定結果よりパージガス濃度λｐが所定
値λｐ１以下である場合に前記学習値更新禁止手段４２
による更新禁止を解除し、またパージガス濃度λｐが所
定値λｐ１を越えるときは更新禁止を継続する手段５１
とを設けた。

【００１３】第２の発明は、前記リーン運転時の空燃比
変動許容幅を前記リーン運転時の目標空燃比に応じ、こ
れが大きくなるほど小さくなる側に補正する。

【００１４】

【作用】ストイキ運転時にパージ処理を行う前に学習値
の更新を禁止した状態でパージバルブが開かれてパージ
が開始され、パージ前空燃比λａとパージ開始直後の空
燃比とにもとづいてパージガス濃度λｐが求められる。
このパージガス濃度λｐに応じたパージバルブ開度でパ
ージバルブ２７が制御される一方、パージガス濃度λｐ
が所定値λｐ１以下である場合に学習値の更新禁止が解
除され、λｐ＞λｐ１であるときは学習値の更新禁止が
継続されることから、ストイキ運転時のパージ中に学習
値の更新が行われても、大きく誤学習することがなく、
パージ中に学習値が更新される機会が生じて、パージ中
はまったく学習値の更新を禁止する場合より学習の頻度
が高まる。

【００１５】また、パージガス濃度λｐとリーン運転時
の空燃比変動許容幅Ｄ₁とからリッチ化誤学習許容限界
空燃比λ″ａが、さらにこのリッチ化誤学習許容限界空
燃比λ″ａを与えるパージ率が目標パージ率Ｒｐとして
求められ、この目標パージ率Ｒｐに応じたバルブ開度Ｐ
ＶＯ_Tでパージバルブが開かれると、学習値の更新禁止
が解除されているときは、誤学習が開始され、学習値が
１−Ｄ₁に収束していく。

【００１６】このため、この誤学習した学習値をリーン
運転時にそのまま用いたときの空燃比誤差はＤ₁以内に
収まることになり、ストイキ運転時に得られた学習値を
リーン運転中にそのまま用いる場合に、空燃比のオーバ
ーリーンで運転状態が不安定となることがない。

【００１７】さらに、リーン運転時の空燃比変動許容幅
Ｄ₁が運転条件信号に応じ、低負荷高回転域では大き
く、高負荷低回転域では小さくなる可変値で求められる
と、ストイキ運転時に誤学習した学習値をリーン運転時
にそのまま用いたときの空燃比誤差が運転条件が相違し
てもＤ₁以内に収まることになり、これによって、リー
ン運転時のすべての運転域でサージ限界とＮＯｘ排出量
の限界を越えさせることがない。

【００１８】第２の発明でリーン運転時の空燃比変動許
容幅がリーン運転時の目標空燃比に応じ、この目標空燃
比が大きくなるほど小さくなる側に補正されると、リー
ン運転時の目標空燃比が相違しても、リーン運転時のす
べての運転域でサージ限界とＮＯｘ排出量の限界を越え
させることがない。

【００１９】

【実施例】図２において、エアクリーナー３から吸入さ
れた空気は、一定の容積を有するコレクター部２ａにい
ったん蓄えられ、ここから分岐管をへて各気筒に流入す
る。各気筒の吸気ポート２ｂにはインジェクター４が設
けられ、このインジェクター４からエンジン回転に同期
して間欠的に燃料が噴射される。この噴射燃料と空気と
から形成される混合気は、燃焼室内でピストンにより圧
縮され、点火プラグから発する火花の助けをかりて燃焼
する。

【００２０】インジェクター４からの噴射時間が長くな
れば噴射量が多くなり、噴射時間が短くなれば噴射量が
少なくなる。混合気の濃さつまり空燃比は、一定量の吸
入空気に対する燃料噴射量が多くなればリッチ側にず
れ、燃料噴射量が少なくなればリーン側にずれる。した
がって、マイクロコンピューターからなるコントロール
ユニット１１で吸入空気流量との比が一定値となるよう
に燃料の基本噴射流量を決定してやれば運転条件が違っ
ても同じ空燃比が得られる。燃料の噴射がエンジンの１
回転について１回行われるときは、１回転で吸い込んだ
空気量に対して基本噴射パルス幅ＴＰをそのときの吸入
空気流量とエンジン回転数とから求めるのである。通常
このＴｐにより決定される空燃比（ベース空燃比といわ
れる）は理論空燃比付近になっている。

【００２１】排気管５には燃焼室から排出されるＣＯ，
ＨＣ，ＮＯｘといった３つの有害成分を処理する触媒
（三元触媒）６が設けられる。触媒６が有害三成分を同
時に効率よく処理できるのは、排気空燃比が理論空燃比
を中心とする狭い範囲にあるときだけである。この範囲
に空燃比を収めるため、コントロールユニット１１で
は、触媒６の上流に設けたＯ₂センサー７の出力にもと
づいてインジェクター４からの燃料噴射量をフィードバ
ック補正する。

【００２２】さて、バラツキや経時変化によりエアフロ
ーメーターやインジェクターの流量特性が規定値から大
きく外れるなどしてストイキ運転時に空燃比の狂う原因
が発生したときも、フィードバック補正が働くのである
が、空燃比が理論空燃比付近の空燃比に復帰するまでに
多少の時間がかかり、その間は不安定な状態が継続す
る。その後、エンジンを停止するまで正常な状態が維持
されるものの、再始動後の空燃比フィードバック補正条
件になると再びＯ₂センサー７が異常を検出→マイクロ
コンピューターが噴射量を調整する…という、補正のフ
ィードバックサイクルを繰り返す。つまり、エンジンを
再始動するたびに不安定な状態がしばらく発生する。ま
た、始動時、冷却水温の低いときや高負荷時など、空燃
比フィードバック補正が停止される運転条件下では、最
適な空燃比が得られないこともある。

【００２３】そこで、ストイキ運転時の空燃比補正の応
答性を向上させるため、コントロールユニット１１では
学習制御を行う。この学習機能では、フィードバック補
正の観察により学習制御に必要な補正量（つまり学習値
αｍ）を得ると、学習値αｍは、エンジンが停止されて
も、マイクロコンピューターのバックアップ電源が停止
されない限り覚え続けられるため、再始動時もこの学習
値αｍにより最初から適切な増量（減量）補正が行われ
る。

【００２４】一方、リーン運転が可能な条件になると、
燃費向上のためコントロールユニット１１では、空燃比
目標値を理論空燃比から理論空燃比よりもリーン側の値
に切換えて運転する。

【００２５】ここまでのコントロールユニット１１での
空燃比制御を流れ図でみてみると、図３はインジェクタ
ー４に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出を示す流れ図
で、一定周期（たとえば１０ｍｓｅｃ）で実行する。

【００２６】ステップ１では目標燃空比相当量ＴＦＢＹ
Ａを ＴＦＢＹＡ＝ＫＭＲ＋ＫＡＳ＋ＫＴＷ …（１） ただし、ＫＭＲ；燃空比補正係数 ＫＡＳ；始動後増量補正係数 ＫＴＷ；水温増量補正係数 の式で、またステップ２で基本噴射パルス幅ＴＰを ＴＰ＝（Ｑａ／ＮＥ）×Ｋ …（２） ただし、Ｑａ；吸入空気流量 ＮＥ；エンジン回転数 Ｋ；ベース空燃比を定める定数 の式で計算する。

【００２７】エンジンの始動からその直後にかけては空
燃比フィードバック補正を行わず、（１）式の水温増量
補正係数ＫＴＷと始動後増量補正係数ＫＡＳにより燃料
増量して燃焼状態をよくするとともに、排気温度を高め
て触媒６の暖機を促進し、ＫＡＳ＝ＫＴＷ＝０となるエ
ンジンの暖機後には、（１）式の燃空比補正係数ＫＭＲ
で空燃比を制御するわけである。

【００２８】ステップ３では、エンジン回転数ＮＥと基
本噴射パルス幅（エンジン負荷相当量）ＴＰから図４の
マップを参照して、ＮＥとＴＰが属する学習エリアの学
習値αｍを求める。学習値αｍのマップには図４に示し
たように多数のエリアが設けられ、区分けされた各エリ
アごとに別々の学習値が入っている。この学習値αｍ
は、ストイキ運転時およびリーン運転時とも読み出して
使用する。

【００２９】ステップ４ではインジェクターに与える燃
料噴射パルス幅Ｔｉを Ｔｉ＝ＴＰ×ＴＦＢＹＡ×（α＋αｍ）＋ＴＳ …（３） ただし、ＴＰ；基本噴射パルス幅 ＴＦＢＹＡ；目標燃空比相当量 α；空燃比フィードバック補正係数 αｍ；学習値 ＴＳ；無効パルス幅 の式で求め、これをステップ５で出力レジスターに転送
する。

【００３０】図５はバックグランドジョブで、これも一
定周期で実行する。

【００３１】ステップ１１ではリーン運転条件であるか
どうかを判定する。これは、後述する図６のサブルーチ
ンで説明する。

【００３２】ステップ１２でフラグＦＬＥＡＮの値をみ
て、ＦＬＥＡＮ＝１であればリーン運転条件にあると判
断してステップ１３に進み、図７のリーン運転用マップ
ＭＫＭＲＬを、またＦＬＥＡＮ＝０であると、ステップ
１４で図８のストイキ運転用マップＭＫＭＲＳを選択す
る。ストイキ運転用とリーン運転用の２つのマップを運
転条件により切換えるわけである。

【００３３】ステップ１５ではエンジン回転数ＮＥと基
本噴射パルス幅ＴＰを読み込み、ステップ１６でふたた
びフラグＦＬＥＡＮの値をみて、ＦＬＥＡＮ＝１であれ
ば、ステップ１７で図７を内容とするリーン運転用マッ
プＭＫＭＲＬを参照し、またＦＬＥＡＮ＝０であると、
ステップ１９で図８のストイキ運転用マップＭＫＭＲＳ
を参照し、その参照した結果を目標燃空比相当量のマッ
プ値を表す変数ＴＫＭＲに入れる。図７と図８に示した
ように、マップの値は１．０が理論空燃比相当量で、
１．０より値が小さいとリーン側の空燃比となるのであ
る。

【００３４】また、ステップ１８では、ＫＭＲの前回値
から燃空比移行ステップ量ΔＫＭＲを差し引いた値（つ
まりＫＭＲ−ΔＫＭＲ）と変数ＴＫＭＲの値とを比較し
て大きいほうを、またステップ２０ではＫＭＲ＋ΔＫＭ
Ｒと変数ＴＫＭＲの値とを比較して小さいほうをＫＭＲ
の今回値とする。これは、ストイキ運転からリーン運転
への移行期間とリーン運転からストイキ運転への移行期
間とは、図９に示したように、移行前のマップ値からス
テップ量ΔＫＭＲずつ移行後のマップ値へと移行させる
ことで、空燃比切換時の空燃比変化を滑らかにするため
である。

【００３５】図６は図５のステップ１１のサブルーチン
で、図５の制御周期とは独立に一定周期で実行する。

【００３６】アイドルスイッチ、冷却水温ＴＷ、基本噴
射パルス幅ＴＰ、エンジン回転数ＮＥについて、次の条
件 〈１〉アイドルスイッチがＯＮでないこと（ステップ２
２）、〈２〉ＴＷ≧所定値ＴＷＬＬであること（ステッ
プ２４）、〈３〉所定値ＴＰＬＬ≦ＴＰ＜所定値ＴＰＬ
Ｈであること（ステップ２６）、〈４〉所定値ＮＥＬＬ
≦ＮＥ＜所定値ＮＥＬＨであること（ステップ２８）、
を満足するかどうかみて、すべての条件を満足するとき
は、ステップ２９に進んで、リーン運転許可フラグＦＬ
ＥＡＮを“１”にセットし、１つでも条件を満足しない
ときは、ステップ３０でフラグＦＬＥＡＮを“０”にセ
ットする。

【００３７】図１０は学習値αｍの更新を示す流れ図
で、クランク角度の基準信号Ｒｅｆに同期して実行す
る。

【００３８】ステップ４１では、フラグＦＬＥＡＮの値
をみて、ＦＬＥＡＮ＝１よりリーン運転時であれば、学
習値αｍの更新を行わない。これは、Ｏ₂センサー７で
はリーン運転時の空燃比を検出できないので、リーン運
転時に空燃比フィードバック補正を行うことができない
ためである。

【００３９】ＦＬＥＡＮ＝０よりストイキ運転時である
ときは、ステップ６１に進み、更新許可フラグＦＫＹＯ
ＫＡをみる。このフラグについては後述するとして、い
まはＦＫＹＯＫＡ＝１であるとしてステップ４２に進
む。

【００４０】ステップ４２ではエンジン回転数ＮＥと基
本噴射パルス幅ＴＰを読み込み、これらからステップ４
３で学習領域ポインターＰＬを算出する。学習領域ポイ
ンターは、図１１に示したように、学習値のマップと対
応させて各エリアに異なる値を入れたものを考えればよ
い。いまかりに、エンジン回転数ＮＥと基本噴射パルス
幅ＴＰとがそれぞれＮＥ１≦ＮＥ＜ＮＥ２、ＴＰ１≦Ｔ
Ｐ＜ＴＰ２にあれば（ただしＮＥ１とＮＥ２はエリアを
分ける回転数、ＴＰ１とＴＰ２はエリアを分ける基本噴
射パルス幅）、学習領域ポインターＰＬはＰＬ＝５とな
るわけである。この学習領域ポインターＰＬは、運転条
件が同一の学習エリアにあるかどうかをみるために使う
ものである。

【００４１】ステップ４４，４５，４６，４７，４９で
は次の条件を満足するかどうかをみる。

【００４２】〈１１〉ＰＬ＝ＰＬ ＯＬＤであること。
ＰＬ ＯＬＤは前回の学習領域ポインターで、ＰＬ＝Ｐ
Ｌ ＯＬＤであれば、運転条件が今回も同じ学習エリア
にあることになる。

【００４３】〈１２〉ＴＷ≧学習開始水温ＴＷＬＲＣで
あること。 〈１３〉空燃比フィードバック補正中であること。

【００４４】〈１４〉（ＶＯ ₂ ＯＬＤ−ＳＬＯ２）・
（ＳＬＯ２−ＶＯ₂）＞０であること。ここで、ＶＯ₂は
今回のＯ₂センサー出力（排気空燃比がリッチ側にある
ときはほぼ１．０Ｖ、リーン側にあるときはほぼ０
Ｖ）、ＶＯ ₂ ＯＬＤは前回のＯ₂センサー出力、ＳＬＯ
２はスライスレベル（ほぼ０．５Ｖに設定）のことで、
〈１４〉の条件成立時とはＶＯ ₂ ＯＬＤ−ＳＬＯ２
＜０かつＳＬＯ２−ＶＯ₂＜０のとき（前回はリーンで
今回はリッチのとき）か、またはＶＯ ₂ ＯＬＤ−Ｓ
ＬＯ２＞０かつＳＬＯ２−ＶＯ₂＞０のとき（前回はリ
ッチで今回はリーンのとき）である。つまり、〈１４〉
の条件成立時とは、リーン側からリッチ側への、またこ
の逆にリッチ側からリーン側への反転時のことである。

【００４５】〈１５〉ＣＪＲＣ≧ＮＪＲＣであること。
ＣＪＲＣは、〈１２〉，〈１３〉，〈１４〉の３つの条
件成立時から１づつ大きくなるカウント値、ＮＪＲＣは
所定値（たとえば２以上の値）である。〈１５〉の条件
は〈１１〉から〈１４〉の条件がすべて成立してからさ
らに一定時間経過したかどうかをみているわけである。

【００４６】上記の〈１１〉〜〈１３〉の条件のいずれ
かを満たさないときは、ステップ５３でカウント値ＣＪ
ＲＣに初期値の０を入れる。

【００４７】〈１１〉〜〈１５〉のすべての条件を満足
する場合に学習条件が成立したと判断し、空燃比フィー
ドバック補正係数αの半周期最小値とαの半周期最大値
とを過去の所定回数ＮＬＲＣにわたって記憶しておいた
データを用いて、ステップ５０でそれらの最小値ａと最
大値ｂとを ａ＝Ｍｉｎ（α₁，α₂，…，α_NLRC） …（４） ｂ＝Ｍａｘ（α₁，α₂，…，α_NLRC） …（５） の式で求める。たとえば、図１２に示したように、半周
期最小値と半周期最大値に交互に順番を振ったとき、最
小値ａはα₁，α₃，…，α_i，α_NLRCのうちの最も小さ
な値、最大値ｂはα₂，α₄，…，α_i+1のうちの最も大
きな値である。なお、図１２ではノイズ対策のためヒス
テリシスを設けたスライスレベルＳＬＯ２を誇張して書
いてあり、実際には図１２ほどの段差はない。Ｏ₂セン
サー出力も斜めに変化するように書いてあるが、実際に
はもっと急変する波形になる。

【００４８】上記の所定回数ＮＬＲＣは上記の所定値Ｎ
ＪＲＣ以下に設定しなければならない。

【００４９】ステップ５０ではさらに上記（４）と
（５）式の最小値ａと最大値ｂを用いて、空燃比フィー
ドバック補正係数αの平均値ＡＬＰ_AVEを ＡＬＰ_AVE＝（ａ＋ｂ）／２ …（６） の式で計算し、ステップ５１でこの平均値ＡＬＰ_AVEと
学習の中心値１．０の偏差にもとづいて学習値αｍを、 αｍ＝αｍ＋Ｇ１・（ＡＬＰ_AVE−１．０） …（７） ただし、Ｇ１；正の比例定数 の式で更新する。（７）式右辺のαｍは学習領域ポイン
ターＰＬが指し示す学習エリアに入っている学習値で、
（７）式左辺のαｍの値を同じ学習エリアに格納するわ
けである。

【００５０】たとえば平均値ＡＬＰ_AVEが１．０より小
さい（空燃比平均値がリッチ側にある）とき、学習値α
ｍが現在より小さい値に修正されると、（３）式により
燃料噴射量が少なくなる方向へ修正され、その結果空燃
比がリッチ側へと戻される。学習が進行するのに伴って
空燃比は理論空燃比に近づき、平均値ＡＬＰ_AVEと学習
の中心値１．０の偏差も小さくなり、学習値αｍはある
値に収束する。学習値は、エンジンの停止後もその値が
消失しないように、バッテリーバックアップしておく。

【００５１】ステップ５２では後処理として、学習領域
ポインターＰＬとＯ₂センサー出力ＶＯ₂とをそれぞれ前
回値を表す変数ＰＬ ＯＬＤ、ＶＯ ₂ ＯＬＤに移す。

【００５２】一方、図２に戻り、燃料タンク２１内で蒸
発した燃料は、エンジンの停止中に通路２２を介してキ
ャニスター２３に導かれ、キャニスター２３内の活性炭
に吸着される。２４はキャニスター２３から燃料タンク
２１への逆流を阻止するチェックバルブである。

【００５３】キャニスター２３は、スロットルバルブ２
５の下流の吸気管２とも通路２６で連通され、この通路
２６にステップモーターで駆動される常閉のパージバル
ブ２７が設けられる。なお、リニヤソレノイド式のパー
ジバルブでもかまわない。

【００５４】一定の条件でコントロールユニット１１か
らの信号を受けてパージバルブ２７が開かれると、スロ
ットルバルブ２５の下流に発達する吸入負圧によりキャ
ニスター２３の下部に設けられた新気導入路２３ａから
新気がキャニスター２３内に導かれる。この新気で活性
炭から離脱された蒸発燃料が新気とともに吸気管２にパ
ージされ、燃焼室で燃やされる。

【００５５】パージバルブ２７と直列に常閉のダイヤフ
ラムアクチュエーター２８を設けているのは、パージバ
ルブ２７が故障した場合のフェイルセーフのためであ
る。故障によりパージバルブ２７が開かれると、エンジ
ンの暖機中などにもパージガスが導入されることになっ
て、混合気がリッチになる。したがって、パージを行わ
ないときは、常閉のダイヤフラムアクチュエーター２８
で通路２６を遮断しておくことで、パージを行う条件以
外でパージガスが吸気管２に導入されることのないよう
にするのである。

【００５６】なお、パージを行う条件でパージカットバ
ルブ２９を同時に開き、スロットルバルブ２５下流の吸
入負圧を通路３０を介してダイヤフラムアクチュエータ
ー２８（の負圧作動室）に導くと、この負圧でリターン
スプリングに抗してダイヤフラムが引かれ、通路２６が
開かれる。

【００５７】さて、パージ中も上記学習値の更新を続け
ると、多量の燃料蒸気が発生する炎天下で気化しやすい
ガソリンを使用したときなどに学習値がオーバーリーン
側の値に更新され、この学習値がパージカット直後にそ
のまま用いられると、空燃比がオーバーリーンとなり、
エンジンの不安定から走行性や排気性能が悪くなる。

【００５８】かといって、パージ中は学習値の更新を一
切禁止するのでは、炎天下における渋滞運転などの停車
中にキャニスターにチャージされた大量の燃料蒸気を、
走行中に可能な限りパージを行おうとしたとき、学習値
の更新の機会がほとんどなくなり、渋滞運転の前に学習
値が収束していないとすれば、排気性能と運転性が悪く
なる。

【００５９】そこでコントロールユニット１１では、ス
トイキ運転時にパージを行うに際してまず学習値の更新
を禁止した状態でパージバルブ２７を開いてパージを開
始し、パージ前空燃比λａとパージ開始直後の空燃比と
にもとづいてパージガス濃度λｐを求め、このパージガ
ス濃度λｐに応じたバルブ開度でパージバルブ２７を制
御するとともに、パージガス濃度λｐが所定値λｐ１以
下である場合に学習値の更新禁止を解除し、λｐ＞λｐ
１であるときは学習値の更新禁止を継続する。これによ
って、大きく誤学習することなく、パージ中はまったく
学習値の更新を禁止する場合より学習の頻度を高めるこ
とができるのである。

【００６０】なお、こうした制御に必要となるセンサー
は、通常の空燃比制御に必要となるセンサーと同じで、
Ｏ₂センサー７、クランク角度センサー１２、吸入空気
流量に応じた出力をするエアフローメーター１３、冷却
水温Ｔｗを検出するセンサー１４からの信号が、スロッ
トルバルブ開度を検出するセンサ１５からの信号ととも
に、マイクロコンピューターからなるコントロールユニ
ット１１に入力されている。

【００６１】コントロールユニット１１ではまた、パー
ジ前空燃比λａとリーン運転時の空燃比変動許容幅とか
らリッチ化誤学習許容限界空燃比λ″ａを算出し、この
リッチ化誤学習許容限界空燃比λ″ａとパージガス濃度
λｐとにもとづいてリッチ化誤学習許容限界空燃比λ″
ａを与えるパージ率を目標パージ率Ｒｐとして算出し、
ストイキ運転時にこの目標パージ率Ｒｐに応じたバルブ
開度ＰＶＯ_Tでパージバルブを開かせることで、ストイ
キ運転時のパージによって誤学習したその学習値をリー
ン運転時にそのまま用いたためにそのときの目標空燃比
よりリーン化した場合でも、そのリーン化幅がリーン運
転時の空燃比変動許容幅内に収まることになり、リーン
運転時にオーバーリーンで運転状態が不安定となること
がない。

【００６２】しかしながら、サージ限界曲線とＮＯｘ排
出量限界線とから定まるリーン運転時の空燃比変動許容
幅は、運転条件により大きく変化するので、すべての運
転域で空燃比変動許容幅が一定だと、サージ限界やＮＯ
ｘ排出量の限界を越えることがある。

【００６３】これに対処するため、コントロールユニッ
ト１１では、リーン運転時の空燃比変動許容幅を運転条
件に応じ、低負荷高回転域では大きく、高負荷低回転域
では小さくなる可変値で求める。

【００６４】図１３は、パージ処理を示す流れ図で、一
定周期で実行する。なお、パージ処理に入る前提として
ストイキ運転時の空燃比フィードバック補正中でなけれ
ばならない。

【００６５】ステップ７１では、学習値の更新を禁止す
る処理を行う。たとえば学習許可フラグＦＫＹＯＫＡを
“０”にセットし、その一方で図１０の学習値更新フロ
ーにステップ６１を加えることによって、ＦＫＹＯＫＡ
＝０のときは、ステップ４２以降の学習値の更新に進ま
せないようにするのである。なお、燃料噴射パルス幅Ｔ
ｉを求める際には学習値の更新禁止に関係なく学習値を
用いる。

【００６６】ステップ７２では、パージバルブを所定開
度で開いてパージを開始し、パージ前の空燃比とパージ
開始直後の所定時間Ｔ１内の空燃比最小値λ′ａとにも
とづいてパージガス濃度λｐ、パージガス流量Ｑｐおよ
び目標パージ率Ｒｐを求め、このうちのパージガス濃度
λｐとパージガス濃度のリッチ側限界値λｐ１とをステ
ップ７３で比較する。比較の結果、λｐ≦λｐ１の場合
にだけステップ７４に進んで学習値αｍの更新禁止を解
除する（フラグＦＫＹＯＫＡ＝１とする）。なお、ステ
ップ７２の詳細は図１６のサブルーチンで後述する。

【００６７】これに対して、λｐ＞λｐ１であるときは
ステップ７４を飛ばすことで学習値の更新禁止を解除し
ない。これにより、パージガス濃度λｐが高くてパージ
バルブ開度を小さくしても空燃比が大きくリッチ化して
しまう場合の誤学習を防止することができる。

【００６８】ステップ７５では目標パージ率Ｒｐに応じ
たバルブ開度となるようにパージバルブ２７を制御す
る。このステップ７５の詳細は図２２のサブルーチンで
後述する。

【００６９】ステップ７６ではこのパージバルブ開度の
制御中に空燃比フィードバック補正係数の平均値α_AVE
を α_AVE＝（α_j-1＋α_j）／２ …（８） ただし、α_j；ステップ分付加直前のα α_j-1；前回のステップ分付加直前のα の式で求める。たとえば空燃比がリッチ側に反転したタ
イミングで平均値α_AVEを求めるときは、図１４に示し
たように（８）式のα_jとα_j-1はそのタイミングから過
去に逆上った半周期最大値と半周期最小値になるわけ
で、平均値α_AVEはαの振れの中心値である。

【００７０】ステップ７７では、平均値α_AVEの所定時
間（たとえば図１３の制御周期）当たりの変化量δα
_AVEを δα_AVE＝α _AVE ＯＬＤ−α_AVE …（９） ただし、α _AVE ＯＬＤ；α_AVEの前回値 の式で求める。次回のδα_AVEの算出のためステップ７
８では平均値α_AVEの値を前回値を表す変数α _AVE ＯＬ
Ｄに移す。

【００７１】ステップ７９と８０では次の条件を満たす
かどうかをみる。

【００７２】〈２１〉ＰＬ＝ＰＬ ＯＬＤであること。
つまり運転条件が同一の学習エリアにあることである。
これを条件とするのは、運転条件が変化しているとき
は、次に述べる〈２２〉の条件においてパージガス濃度
が所定値以下に下がったかどうかの判断に誤りが生じて
くるからである。

【００７３】〈２２〉δα_AVE≦所定値δα_AVE１である
こと。δα_AVE≦δα_AVE１である場合とは、パージガス
濃度が所定値以下に低くなったときである。パージガス
濃度は、図１５に示したようにパージ開始からほぼ１次
遅れで小さくなる（このパージガス濃度に対応して平均
値α_AVEも１次遅れで小さくなる）ので、変化量δα_{A VE}
は図１５に示した曲線の勾配（Δｙ／Δｘ）と等価であ
る。つまり、変化量δα_AVEでパージガス濃度の変化量
をとらえているわけである。

【００７４】上記の〈２１〉と〈２２〉の条件のいずれ
かを満たさないときは、ステップ７５に戻ってパージを
継続する。

【００７５】一方、両方の条件を満足すると、パージガ
ス濃度が所定値以下に下がったと判断し、ステップ８１
に進んで、パージバルブ開度を表す変数ＰＶＯと制御可
能なパージバルブ開度の最大値ＰＶＯ ＭＡＸとを比較
し、ＰＶＯ＜ＰＶＯ ＭＡＸであるときは、ステップ８
２でパージバルブ２７を所定時間Ｔ２だけ全閉として空
燃比を安定させた後、図１３のステップ７１に戻り、前
回よりも増量したバルブ開度でパージバルブを開いてふ
たたびパージガス濃度λｐ、パージガス流量Ｑｐ、目標
パージ率Ｒｐを求め、あらたな目標パージ率Ｒｐに対応
するパージバルブ開度へとパージバルブを制御する。パ
ージガス濃度が所定値以下に下がったときは、パージバ
ルブをいったん閉じ、再びパージバルブを前回よりも増
量したバルブ開度で開くことで、パージガス濃度の算出
精度を高めつつ、パージガス流量を大きくできるわけで
ある。なお、ステップ８２の詳細は図２３のサブルーチ
ンにより後述する。

【００７６】これに対して、ＰＶＯ≧ＰＶＯ ＭＡＸの
場合は、いったんパージバルブを閉じても制御可能な範
囲で次回にパージバルブ開度を増量できないので、図１
３のフローを終了する。

【００７７】なお、ステップ８１でＰＶＯ≧ＰＶＯ Ｍ
ＡＸより図１３のフローを終了するといっても、パージ
バルブが開きっぱなしになるわけではない。図１３はあ
くまでパージバルブの目標開度を決定する流れ図であ
り、パージバルブの実際の開度制御は図示しない別のフ
ローにしたがって実行される。たとえば、図１３のフロ
ー終了後にアイドル中や燃料カット中になると、パージ
バルブが全閉位置に戻される。

【００７８】図１６は図１３のステップ７２のサブルー
チンで、図１３の制御周期とは独立に一定周期で実行す
る。

【００７９】ステップ９１でスロットルバルブ開度ＴＶ
Ｏ、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気流量Ｑａ、パージ前
の空燃比λａを読み込む。

【００８０】ここで、パージ前空燃比λａは、 λａ＝〔目標空燃比〕・αｍ・α_AVE０ …（１０） ただし、α_AVE０；パージ前の空燃比フィードバック補
正係数の平均値 の式で求めている。このように計算式を用いてパージ前
空燃比λａを求めるのは、パージ前がリーン運転時のと
きは、Ｏ₂センサー出力からではリーン運転時の空燃比
を求めることができないからである。

【００８１】（１０）式の〔目標空燃比〕は 〔目標空燃比〕＝〔理論空燃比（≒１４．７）〕／ＴＦＢＹＡ …（１１） ただし、ＴＦＢＹＡ；目標燃空比相当量 である。目標燃空比相当量ＴＦＢＹＡは、理論空燃比の
逆数を１とする相対値であるため、目標空燃比に換算す
るには、ＴＦＢＹＡの逆数に理論空燃比である１４．７
をかけてやる必要があるのである。

【００８２】ステップ９２でパージバルブを所定開度Ｐ
ＶＯ１で開いてパージを開始し、ステップ９３ではパー
ジ開始のタイミングから所定時間Ｔ１のあいだ連続的に
空燃比を算出し、そのデータの中から空燃比最小値（パ
ージ直後の空燃比）λ′ａを拾い出す。

【００８３】所定開度ＰＶＯ１にはあらかじめ確認実験
などにより適切な値を定める。キャニスターへの燃料チ
ャージが想定最大値としたとき、パージによって運転性
に影響をおよぼすほど空燃比がオーバーリッチとなら
ず、かつパージ前後での空燃比段差が検出できる程度に
はリーン化するパージバルブ開度をＰＶＯ１とするので
ある。

【００８４】なお、ステップ９３の詳細は図１８のサブ
ルーチンで後述する。また、所定開度ＰＶＯ１でパージ
バルブを開くには、変数ＰＶＯ１に入っている初期値か
ら図１７を内容とするテーブルを参照して、ステップモ
ーターに与えるステップ数ＳＴＥＰに変換し、これを出
力レジスターに転送してやればよい。

【００８５】ステップ９４ではスロットルバルブ開度Ｔ
ＶＯとエンジン回転数ＮＥからマップを参照して吸入負
圧（スロットルバルブ２５の下流の吸気管負圧のこと）
ΔＰ［Ｐａ］を求める。吸入負圧ΔＰの値はすべて正の
値で与え、したがってΔＰの値が大きくなるほど大気圧
に近づく値としている。マップの参照で吸入負圧ΔＰを
求めるのは、スロットルバルブ下流に吸入負圧センサを
設けていないためである。吸入負圧センサの削減でコス
トを低減できる。

【００８６】ステップ９５で吸入負圧ΔＰと理論式とを
用いてパージガス濃度λｐとパージガス流量Ｑｐを求め
る。ステップ９５の詳細は図１９で後述する。

【００８７】ステップ９６ではエンジン回転数ＮＥと基
本噴射パルス幅（エンジン負荷相当量）ＴＰとからマッ
プを参照してリーン運転時の空燃比変動許容係数Ｄ（０
＜Ｄ＜１）を求める。

【００８８】空燃比変動許容係数Ｄは Ｄ＝Ｄ₁／〔リーン運転時の目標空燃比〕 …（３１） ただし、Ｄ₁；リーン運転時の空燃比変動許容幅 の式で表される値であり、Ｄの値は図２１に示したよう
に高回転低負荷ほど大きく、この逆に低回転高負荷ほど
小さくなる。

【００８９】このような特性としたのは次の理由によ
る。（３１）式の分母の〔リーン運転時の目標空燃比〕
は、 〔リーン運転時の目標空燃比〕＝〔理論空燃比〕／ＴＦＢＹＡ…（３２） ただし、ＴＦＢＹＡ；リーン運転時の目標燃空比相当量 であり、リーン運転時の目標燃空比相当量は図７に示し
たように、それほど大きく変化しない値であるから、簡
単にはＤの特性はＤ₁そのものの特性にほぼ等しい。

【００９０】さてリーン運転時の空燃比変動許容幅Ｄ₁
は、図２０に示したように、制御目標点（制御目標点で
の空燃比が目標空燃比）とサージ限界曲線とのあいだの
幅のことである。リーン運転時の目標空燃比が一定の状
態において、回転数の上昇で吸入空気の流速が上がるほ
ど燃焼室内の空気流動が大きくなり、燃焼が安定化する
ことによってサージ限界空燃比が大きくなるので、サー
ジ限界線が図２０においてリーン側にシフトするので、
空燃比変動許容幅Ｄ₁が大きくなる。一方、負荷が大き
くなるとＮＯｘ排出量が多くなり、ＮＯｘ排出量限界線
が図２０においてリーン側にシフトするので、今度はよ
りリーンな空燃比にしなければならなくなり、空燃比変
動許容幅Ｄ₁が小さくなる。

【００９１】この結果、Ｄ₁の特性は、図２１のように
エンジン回転数ＮＥが高く負荷が小さいほど大きく、こ
の逆に回転数ＮＥが低く負荷が大きいほど小さくなるわ
けである。

【００９２】一方、（３１）式において、〔リーン運転
時の目標空燃比〕が大きくなるほど空燃比変動許容係数
Ｄを小さくするのは、図２０より目標空燃比が大きくな
ると、空燃比変動許容幅が小さくなるからである。リー
ン運転時の目標空燃比は一定でなく、運転条件に応じて
変化するので、これを考慮しているわけである。

【００９３】ステップ９７ではこの空燃比変動許容係数
Ｄとパージ前空燃比λａとからリッチ化誤学習許容限界
空燃比λ″ａを λ″ａ＝（１−Ｄ）・λａ …（１２） の式で、またこのリッチ化誤学習許容限界空燃比λ″ａ
を与えるパージ率を目標パージ率Ｒｐとして、 Ｒｐ＝（λｐｐ・（λａ−λ″ａ））／（λａ・（λ″ａ−λｐｐ）） ただし、λｐｐ；パージガス空燃比 …（１３） の式で求める。

【００９４】パージのような一時的な空燃比に対する外
乱に対しても、学習値αｍを更新することによってその
時点で空燃比が理論空燃比になるように基本噴射パルス
幅ＴＰを補正すると、パージガスの空燃比が非常にリッ
チな場合は学習値αｍが小さくなり、燃料噴射量が少な
くなる側に修正される。一方、学習値αｍはもともと、
オープン制御時の空燃比精度向上および空燃比フィード
バック補正係数αの収束を速くするためにベース空燃比
を補正することが目的であるから、空燃比フィードバッ
ク補正中かどうかにかかわらず燃料噴射パルス幅Ｔｉの
計算に用いている。このため、Ｏ₂センサーを使用する
リーンバーンシステムでは、リーン運転中は空燃比はオ
ープン制御となるので、ストイキ運転時に得られた学習
値をリーン運転中に用いることで空燃比の制御精度を必
要程度まで確保することができる。

【００９５】しかしながら、その一方でストイキ運転時
にパージを継続したままリーン運転に移行し、空燃比が
オープン制御のままキャニスターの燃料チャージ量がほ
ぼ空になった（パージによるリッチ化分がなくなった）
ときは、学習値を用いているためにかえって空燃比がリ
ーン化することになり、このリーン化の程度が大きい
と、リーン運転時であることもあってエンジンが不安定
になりやすい。

【００９６】この場合に、エンジン安定度が許容限界ま
で空燃比がリーン化したとすると（このときの空燃比変
動許容幅がＤ₁）、そのときの学習値αｍは１−Ｄ₁であ
り、学習値αｍが１−Ｄ₁となるときの空燃比（つまり
リッチ化誤学習許容限界空燃比λ″ａ）は、（１２）式
で与えられる。

【００９７】リーン運転時にエンジン安定度が許容限界
まで空燃比がリーン化したときの学習値αｍが１−Ｄ₁
になる理由は次の通りである。ストイキ運転時において
パージ前の目標空燃比をΛａ、パージガスを導入し、か
つ空燃比学習制御を行わないときの空燃比をΛ″ａと
し、両者の関係を Λ″ａ＝ｋ・Λａ＝（１−Ｄ₀）・Λａ … ただし、ｋ；定数 Ｄ₀；定数（０＜Ｄ₀＜１） とすると、パージガスの導入で空燃比が（１−Ｄ₀）倍
に濃くなる。空燃比をΛ″ａからパージガス導入前の値
であるΛａに戻すためには、基本噴射パルス幅ＴＰを
（１−Ｄ₀）倍にして供給燃料量を少なくする必要があ
る。したがって、空燃比学習制御により燃料噴射量を補
正することを考えると、学習が十分に進んだときの学習
値αｍは αｍ＝１−Ｄ₀ … となっているはずである。

【００９８】ここで、上記の空燃比Λ″ａは Λ″ａ＝（Ｑａ＋Ｑｐ）／（Ｑａ／Λａ＋Ｑｐ／λｐｐ） … ただし、Ｑａ；パージガスを含まない吸入空気流量 Ｑｐ；パージガス流量 λｐｐ；パージガス空燃比 の式によっても表すことができる。なお、式右辺の分
母中、Ｑａ／Λａはインジェクターから供給される燃料
流量、Ｑｐ／λｐｐはパージガス中の燃料流量である。

【００９９】また、学習値が収束したときの空燃比はパ
ージガスの導入前の空燃比Λａになっているので、 Λａ＝（Ｑａ＋Ｑｐ）／（αｍ・Ｑａ／Λａ＋Ｑｐ／λｐｐ） … の式が成立する。

【０１００】では、学習値が上記の１−Ｄ₀のままで変
化せずパージだけが進行し（リーン運転時は空燃比フィ
ードバック補正できないことにより学習値が更新され
ず、パージだけが進行する）、パージガス空燃比が無限
大になった（つまりＱｐ／λｐｐ≒０）とすると、その
ときの空燃比Λａｔは、式より Λａｔ≒（Ｑａ＋Ｑｐ）／（αｍ・Ｑａ／Λａ） ＝（Λａ／αｍ）・（１＋Ｑｐ／Ｑａ） ＝（Λａ／（１−Ｄ₀））・（１＋Ｑｐ／Ｑａ） … の式で与えられる。

【０１０１】この式において、通常はＤ₀≪１，Ｑｐ
≪Ｑａであるので、 Λａｔ≒Λａ／（１−Ｄ₀） ≒（１＋Ｄ₀）・Λａ … となり、目標空燃比ΛａよりＤ₀だけリーン化すること
がわかる。

【０１０２】したがって、Ｄ₀としてリーン運転時の空
燃比変動許容幅Ｄ₁を与えれば、リーン運転時に空燃比
変動幅がＤ₁になるときの学習値αｍは式より１−Ｄ₁
となるのである。

【０１０３】また、上記の（１３）式は次のようにして
導いたものである。いま、含まれる燃料量を考えれば、 （Ｑａ＋Ｑｐ）／λ＝Ｑａ／λａ＋Ｑｐ／λｐｐ …（１４） ただし、Ｑａ；吸入空気流量（パージガスは含まない） Ｑｐ；パージガス流量 λ；パージガスを含んだ吸入空気の総空燃比 λａ；パージ前空燃比 λｐｐ；パージガス空燃比 の式が成立する。

【０１０４】（１４）式を総空燃比λについて整理す
る。 λ＝λａ・λｐｐ（Ｑａ＋Ｑｐ）／（λａ・Ｑｐ＋λｐｐ・Ｑａ） ＝λａ・λｐｐ（１＋Ｑｐ／Ｑａ）／（λａ・Ｑｐ／Ｑａ＋λｐｐ） …（１５）

【０１０５】ここで、パージガスを導入した結果、リッ
チ化誤学習許容限界空燃比λ″ａを与えるパージ率を目
標パージ率Ｒｐとしたいので、総空燃比λがリッチ化誤
学習許容限界空燃比λ″ａに等しいときのパージ率（つ
まりＱｐ／Ｑａ）が目標パージ率Ｒｐになる。

【０１０６】そこで、（１５）式において、λ＝λ″
ａ、Ｑｐ／Ｑａ＝Ｒｐとおくと、 λ″ａ＝λａ・λｐｐ（１＋Ｒｐ）／（λａ・Ｒｐ＋λｐｐ）…（１６） であり、（１６）式を目標パージ率Ｒｐについて整理す
ると、上記の（１３）式を得ることができる。

【０１０７】ステップ９８では、変数ＰＶＯ１の値に一
定値ΔＰＶＯ１を加えた値をあらためて変数ＰＶＯ１に
入れる。これによって、パージガス濃度の低下でいった
んパージバルブを閉じた後にステップ９２に進んでパー
ジを再開するときは、パージ再開時のバルブ開度が前回
のパージ開始時より大きくなる。このようにパージを再
開するときのパージバルブ開度を増加させるのは、パー
ジが進んでパージガス濃度λｐが低くなってくると、パ
ージガス濃度λｐの算出精度が落ちてしまうので、パー
ジ再開時のパージガス濃度λｐの算出精度を高めるため
とパージ率をあげるためである。

【０１０８】図１８は図１６のステップ９３のサブルー
チンで、一定周期で実行する。

【０１０９】ここでは、空燃比フィードバック補正係数
の平均値α_AVEの所定時間Ｔ１当たりの最小値を求め、
この最小値に対する空燃比を空燃比最小値λ′ａとして
求める。

【０１１０】ステップ１０１でタイマ値ＴＭＴ１に所定
時間（固定値）Ｔ１をセットする。

【０１１１】ステップ１０２で（ＶＯ ₂ ＯＬＤ−ＳＬ
Ｏ２）・（ＳＬＯ２−ＶＯ₂）の値をみて、（ＶＯ ₂ Ｏ
ＬＤ−ＳＬＯ２）・（ＳＬＯ２−ＶＯ₂）＞０であれ
ば、反転時と判断してステップ１０３に進み、空燃比フ
ィードバック補正係数の平均値α_AVEを、上記の（８）
式と同じに α_AVE＝（α_j-1＋α_j）／２ …（１７） の式で求め、ステップ１０４でこの平均値α_AVEと変数
α_AVEｍｉｎの値を比較して、両者の小さいほうを変数
α_AVEｍｉｎに入れなおす。

【０１１２】（ＶＯ ₂ ＯＬＤ−ＳＬＯ２）・（ＳＬＯ
２−ＶＯ₂）≦０であるときは、反転時でないためステ
ップ１０３，１０４を飛ばし、ステップ１０５では、反
転時と反転時でないときとにかかわらず、タイマ値ＴＭ
Ｔ１を ＴＭＴ１＝ＴＭＴ１−Δｔ …（１８） ただし、Δｔ；図１８の制御周期 の式でデクリメントする。

【０１１３】ステップ１０６でデクリメントしたタイマ
値ＴＭＴ１と０を比較し、ＴＭＴ１＞０であるあいだス
テップ１０２〜１０５を繰り返すと、ＴＭＴ１≦０とな
ったタイミングで変数α_AVEｍｉｎに入っている値が平
均値α_AVEの所定時間Ｔ１当たりの最小値になるので、
ＴＭＴ１≦０となったタイミングでステップ１０７に進
み、空燃比最小値λ′ａを λ′ａ＝λａ・α_AVEｍｉｎ／α_AVE０ …（１９） ただし、λａ；パージ前の空燃比 α_AVE０；パージ前の空燃比フィードバック補正係数の
平均値 の式で求める。

【０１１４】図１９は図１６のステップ９５のサブルー
チンで、一定周期で実行する。

【０１１５】パージガス流量Ｑｐはパージガス濃度λｐ
の関数であり、またパージガス濃度λｐを求めるにはパ
ージガス流量Ｑｐが必要である。そこで、仮のパージガ
ス濃度を表す変数λｐ₀に初期値（固定値）λｐ₀１を代
入し、これからパージガス流量Ｑｐを求め、このパージ
ガス流量Ｑｐよりパージガス濃度λｐを求める。このパ
ージガス濃度λｐと変数λｐ₀との差が所定値以内に収
まるまで、パージガス濃度λｐを変数λｐ₀に代入し、
再びパージガス濃度λｐ₀からパージガス流量Ｑｐを求
め、…という計算をサイクリックに繰り返すことで、パ
ージガス濃度λｐとパージガス流量Ｑｐを求めることが
できる。

【０１１６】まず、ステップ１１１で仮のパージガス濃
度を表す変数λｐ₀に初期値λｐ₀１を入れ、ステップ１
１２で変数λｐ₀の値を用いてパージガス密度ρ［ｇ／
ｌｉｔｒｅ］を ρ＝（２８．９５×λｐ₀＋６８．０） ×｛２７３．１５／（２７３．１５＋ｔ）｝ ／｛２２．４×（λｐ₀＋１）｝ …（２０） ただし、２８．９５；空気の分子量 ６８．０；ガソリン気体の平均分子量 ２２．４；気体１ｍｏｌの標準状態での体積［ｌｉｔｒ
ｅ］ ２７３．１５；絶対零度［Ｋ］ ｔ；ガソリン気体の温度（≒４０）［℃］ の式で求め、このパージガス密度ρからステップ１１３
でパージガス流量Ｑｐ［ｌｉｔｒｅ／ｍｉｎ］を Ｑｐ＝Ａ・Ｃｑ・ε・（２ΔＰ／ρ）^1/2・６０×１０^-3 …（２１） ただし、Ａ；パージバルブ開口面積［ｍｍ²］ Ｃｑ；オリフィス流量係数（≒０．７） ΔＰ；吸入負圧［Ｐａ］ ６０×１０^-3；ｌｉｔｒｅへの換算値 の式で求める。

【０１１７】（２１）式のεは ε＝１−（３／（４×κ））・（ΔＰ／Ｐ₀） …（２２） ただし、κ；比熱比（＝１．４） Ｐ₀；大気圧［Ｐａ］ である。（２１）式のパージバルブ開口面積Ａは、後述
する図２０のステップ１２３と同様に、変数ＰＶＯ１か
らテーブルを参照して求める。

【０１１８】ステップ１１４ではパージガス流量Ｑｐか
らパージガス濃度λｐを λｐ＝λａ・λ′ａ・Ｑｐ／（λａ・（Ｑａ＋Ｑｐ）−λ′ａ・Ｑａ） …（２３） の式で求める。（２３）式は、前述の（１４）式の総空
燃比λにパージ前空燃比λ′ａを代入した式を変形して
得ることができる。

【０１１９】ステップ１１５では（２３）式で得たパー
ジガス濃度λｐと変数λｐ₀の差の絶対値｜λｐ−λｐ₀
｜と所定値Δλｐ１とを比較し、｜λｐ−λｐ₀｜＞Δ
λｐ１であれば、今回得たパージガス濃度λｐはまだ真
の値に近くないと判断し、ステップ１１６に進んで変数
λｐ₀に（２３）式のパージガス濃度λｐを入れてステ
ップ１１２〜１１４を繰り返し、｜λｐ−λｐ₀｜≦Δ
λｐ１となったタイミングで今回得たパージガス濃度λ
ｐは真の値から許容できるレベルになったと判断し、パ
ージガス濃度λｐとパージガス流量Ｑｐの算出を終了す
る。

【０１２０】図２２は、図１３のステップ７５のサブル
ーチンで、一定周期で実行する。

【０１２１】ステップ１２１で目標パージ率Ｒｐから目
標パージガス流量Ｑｐ_Tを Ｑｐ_T＝Ｑａ×Ｒｐ …（２４） の式で、この目標パージガス流量Ｑｐ_Tからステップ１
２２で目標パージバルブ開口面積Ａ_T［ｍｍ²］を Ａ_T＝Ｑｐ_T ／（Ｃｑ・ε・（２ΔＰ／ρ）^1/2・６０×１０^-3） …（２５） の式で、この目標パージバルブ開口面積Ａ_Tからステッ
プ１２３でテーブルを参照して目標パージバルブ開度Ｐ
ＶＯ_Tを求める。

【０１２２】ステップ１２４ではパージバルブ開度を目
標パージバルブ開度ＰＶＯ_Tに調整する。たとえば、目
標パージバルブ開度ＰＶＯ_Tから図１７を内容とするテ
ーブルを参照してステップ数ＳＴＥＰに変換し、これを
出力レジスターに転送すればよい。

【０１２３】図２３は図１３のステップ８２のサブルー
チンである。

【０１２４】ステップ１３１でタイマ値ＴＭＴ２に所定
時間Ｔ２をセットする。ステップ１３２でパージバルブ
を全閉にした後、ステップ１３３でタイマ値ＴＭＴ２を ＴＭＴ２＝ＴＭＴ２−Δｔ …（２６） ただし、Δｔ；図２１の制御周期 の式でデクリメントする。このデクリメントしたタイマ
値ＴＭＴ２と０をステップ１３３で比較し、ＴＭＴ１＞
０であるあいだステップ１３３のデクリメントを繰り返
し、ＴＭＴ２≦０となったタイミングで終了する。

【０１２５】上記の所定時間Ｔ２は、想定される最大の
パージ率でかつキャニスターのチャージ量が最大のとき
にパージしている状態からパージをカットした場合に空
燃比が安定するまでの時間で、あらかじめ確認実験など
により適切な値（固定値）を定める。

【０１２６】ここで、この例の作用を図２４を参照しな
がら説明すると、図２４の時間軸（横軸）ｔのスケール
は図１４の時間軸ｔのスケールを１０倍程度大きくした
もので、上段はパージバルブ開度を、下段は空燃比フィ
ードバック補正係数の平均値α_AVEの各変化を示してい
る。

【０１２７】ストイキ運転時に初めてパージ処理を行う
に際しては、学習値の更新を禁止した状態でパージバル
ブが所定開度ＰＶＯ１で開かれてパージが開始され（時
刻ｔ₁のタイミング）、パージ前空燃比λａとパージ開
始のタイミングから所定時間Ｔ１内の空燃比最小値λ′
ａとにもとづいてパージガス濃度λｐが求められる。こ
のパージガス濃度λｐに応じたパージバルブ開度でパー
ジバルブ２７が制御される一方、パージガス濃度λｐが
所定値λｐ１以下である場合に学習値の更新禁止が解除
され、λｐ＞λｐ１であるときは学習値の更新禁止が継
続されることから、ストイキ運転時のパージ中に学習値
の更新が行われても、大きく誤学習することがなく、パ
ージ中に学習値が更新される機会が生じて、パージ中は
まったく学習値の更新を禁止する場合より学習の頻度が
高まる。

【０１２８】また、パージガス濃度λｐとリーン運転時
の空燃比変動許容幅Ｄ₁とからリッチ化誤学習許容限界
空燃比λ″ａが、さらにこのリッチ化誤学習許容限界空
燃比λ″ａを与えるパージ率が目標パージ率Ｒｐとして
求められ、この目標パージ率Ｒｐに応じたバルブ開度Ｐ
ＶＯ_Tでパージバルブが開かれると（時刻ｔ₂のタイミン
グ）、学習値の更新禁止が解除されているときは、誤学
習が開始され、学習値が１−Ｄ₁に収束していく。

【０１２９】このため、この誤学習した学習値をリーン
運転時にそのまま用いたときの空燃比誤差はＤ₁以内に
収まることになり、ストイキ運転時に得られた学習値を
リーン運転中にそのまま用いる場合に、空燃比のオーバ
ーリーンで運転状態が不安定となることがない。

【０１３０】さらに、リーン運転時の空燃比変動許容幅
Ｄ₁が回転数ＮＥと負荷（基本噴射パルス幅ＴＰ）に応
じ、低負荷高回転域では大きく、高負荷低回転域では小
さくなる可変値で求められると、ストイキ運転時に誤学
習した学習値をリーン運転時にそのまま用いたときの空
燃比誤差が運転条件が相違しても許容幅Ｄ₁以内に収ま
ることになり、これによって、リーン運転時のすべての
運転域でサージ限界とＮＯｘ排出量の限界を越えさせる
ことがない。

【０１３１】さらにまた、リーン運転時の空燃比変動許
容幅Ｄ₁がリーン運転時の目標空燃比に応じ、この目標
空燃比が大きくなるほど小さくなる側に補正され、その
補正された値（つまり空燃比変動許容係数Ｄ）が用いら
れることから、リーン運転時の目標空燃比が相違して
も、リーン運転時のすべての運転域でサージ限界とＮＯ
ｘ排出量の限界を越えさせることがない。

【０１３２】

【発明の効果】第１の発明では、リーン運転条件である
かどうかを判定する手段と、この判定結果よりリーン運
転条件になると理論空燃比よりリーン側の値を目標空燃
比として、またリーン運転条件でないストイキ運転時の
ときは理論空燃比を目標空燃比として算出する手段と、
学習値を格納するメモリーと、この学習値を運転条件信
号に応じて読み出す手段と、この読み出した学習値と前
記目標空燃比とで運転条件信号に応じた基本噴射量を補
正して燃料噴射量を算出する手段と、この噴射量の燃料
を吸気管に供給する装置と、排気中の酸素濃度を検出す
るセンサーと、このセンサー検出値にもとづいて前記ス
トイキ運転時でだけ排気空燃比が理論空燃比付近に収ま
るように空燃比フィードバック補正量を算出する手段
と、この空燃比フィードバック補正量にもとづいて前記
学習値を更新する手段と、キャニスターに吸着させた燃
料を新気とともにパージガスとして吸気管に導入する通
路を駆動信号に応じて開閉するパージバルブと、パージ
前の空燃比を算出する手段と、前記ストイキ運転時にパ
ージを行う前に前記学習値更新手段による学習値の更新
を禁止する手段と、この学習値の更新が禁止された状態
で前記パージバルブを開いてパージを開始する手段と、
このパージ開始直後の空燃比を算出する手段と、このパ
ージ開始直後の空燃比と前記パージ前空燃比とにもとづ
いてパージガス濃度を算出する手段と、運転条件信号に
応じ、高負荷低回転域で小さく、低負荷高回転域で大き
くなる値をリーン運転時の空燃比変動許容幅として算出
する手段と、このリーン運転時の空燃比変動許容幅と前
記パージ前空燃比とからリッチ化誤学習許容限界空燃比
を算出する手段と、このリッチ化誤学習許容限界空燃比
と前記パージガス濃度とにもとづいてリッチ化誤学習許
容限界空燃比を与えるパージ率を目標パージ率として算
出する手段と、この目標パージ率に応じたバルブ開度で
前記ストイキ運転時に前記パージバルブを開かせる手段
と、前記パージガス濃度が所定値以下であるかどうかを
判定する手段と、この判定結果よりパージガス濃度が所
定値以下である場合に前記学習値更新禁止手段による更
新禁止を解除し、またパージガス濃度が所定値を越える
ときは更新禁止を継続する手段とを設けたので、ストイ
キ運転時のパージ中に大きく誤学習しない範囲で学習の
頻度を高めるとともに、ストイキ運転時に得られた学習
値をリーン運転時にそのまま用いる場合に、リーン運転
時のエンジンの安定性を保ちつつ、リーン運転時のすべ
ての運転域でサージ限界とＮＯｘ排出量の限界を越えさ
せないようすることができる。

【０１３３】第２の発明は、前記リーン運転時の空燃比
変動許容幅を前記リーン運転時の目標空燃比に応じ、こ
れが大きくなるほど小さくなる側に補正するので、リー
ン運転時の目標空燃比が相違しても、リーン運転時のす
べての運転域でサージ限界とＮＯｘ排出量の限界を越え
させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例の制御システム図である。

【図３】燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出を説明するための
流れ図である。

【図４】学習エリアを説明するための領域図である。

【図５】燃空比補正係数ＫＭＲの算出を説明するための
流れ図である。

【図６】リーン運転の許可判定を説明するための流れ図
である。

【図７】リーン運転用マップの特性図である。

【図８】ストイキ運転用マップの特性図である。

【図９】目標空燃比の切換時の燃空比補正係数ＫＭＲの
変化波形図である。

【図１０】学習値αｍの更新を説明するための流れ図で
ある。

【図１１】学習領域ポインターを説明するための領域図
である。

【図１２】学習値αｍの更新を説明するための波形図で
ある。

【図１３】パージ処理を説明するための流れ図である。

【図１４】空燃比フィードバック補正係数αの平均値α
_AVEの算出を説明するための波形図である。

【図１５】パージガス濃度の変化波形図である。

【図１６】パージガス濃度λｐ、パージガス流量Ｑｐ、
目標パージ率Ｒｐの算出を説明するための流れ図であ
る。

【図１７】パージバルブ開度に対するステップ数ＳＴＥ
Ｐの特性図である。

【図１８】パージ開始タイミングから所定時間Ｔ１内の
空燃比最小値λ′ａの算出を説明するための流れ図であ
る。

【図１９】パージガス濃度λｐとパージガス流量Ｑｐの
理論的な算出を説明するための流れ図である。

【図２０】リーン運転時の空燃比変動許容幅の特性図で
ある。

【図２１】空燃比変動許容係数Ｄのマップの特性図であ
る。

【図２２】パージバルブ開度の制御を説明するための流
れ図である。

【図２３】パージバルブの一時的な全閉を説明するため
の流れ図である。

【図２４】前記実施例の作用を説明するための波形図で
ある。

【符号の説明】

４ インジェクター（燃料供給装置） ６ 触媒 ７ Ｏ₂センサー（酸素濃度センサー） １１ コントロールユニット １２ クランク角度センサー １３ エアフローメーター ２３ キャニスター ２７ パージバルブ ３１ リーン運転条件判定手段 ３２ 目標空燃比算出手段 ３３ 学習値メモリー ３４ 学習値読出手段 ３５ 燃料噴射量算出手段 ３６ 燃料供給装置 ３７ 酸素濃度センサー ３８ 空燃比フィードバック補正量算出手段 ３９ 学習値更新手段 ４０ パージバルブ ４１ パージ前空燃比算出手段 ４２ 更新禁止手段 ４３ パージ開始手段 ４４ パージ直後空燃比算出手段 ４５ パージガス濃度算出手段 ４６ 空燃比変動許容幅算出手段 ４７ リッチ化誤学習許容限界空燃比算出手段 ４８ 目標パージ率算出手段 ４９ 開弁手段 ５０ 判定手段 ５１ 禁止解除・継続手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０Ｄ ３６４ ３６４Ｋ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーン運転条件であるかどうかを判定する
   手段と、 この判定結果よりリーン運転条件になると理論空燃比よ
   りリーン側の値を目標空燃比として、またリーン運転条
   件でないストイキ運転時のときは理論空燃比を目標空燃
   比として算出する手段と、 学習値を格納するメモリーと、 この学習値を運転条件信号に応じて読み出す手段と、 この読み出した学習値と前記目標空燃比とで運転条件信
   号に応じた基本噴射量を補正して燃料噴射量を算出する
   手段と、 この噴射量の燃料を吸気管に供給する装置と、 排気中の酸素濃度を検出するセンサーと、 このセンサー検出値にもとづいて前記ストイキ運転時で
   だけ排気空燃比が理論空燃比付近に収まるように空燃比
   フィードバック補正量を算出する手段と、 この空燃比フィードバック補正量にもとづいて前記学習
   値を更新する手段と、 キャニスターに吸着させた燃料を新気とともにパージガ
   スとして吸気管に導入する通路を駆動信号に応じて開閉
   するパージバルブと、 パージ前の空燃比を算出する手段と、 前記ストイキ運転時にパージを行う前に前記学習値更新
   手段による学習値の更新を禁止する手段と、 この学習値の更新が禁止された状態で前記パージバルブ
   を開いてパージを開始する手段と、 このパージ開始直後の空燃比を算出する手段と、 このパージ開始直後の空燃比と前記パージ前空燃比とに
   もとづいてパージガス濃度を算出する手段と、 運転条件信号に応じ、高負荷低回転域で小さく、低負荷
   高回転域で大きくなる値をリーン運転時の空燃比変動許
   容幅として算出する手段と、 このリーン運転時の空燃比変動許容幅と前記パージ前空
   燃比とからリッチ化誤学習許容限界空燃比を算出する手
   段と、 このリッチ化誤学習許容限界空燃比と前記パージガス濃
   度とにもとづいてリッチ化誤学習許容限界空燃比を与え
   るパージ率を目標パージ率として算出する手段と、 この目標パージ率に応じたバルブ開度で前記ストイキ運
   転時に前記パージバルブを開かせる手段と、 前記パージガス濃度が所定値以下であるかどうかを判定
   する手段と、 この判定結果よりパージガス濃度が所定値以下である場
   合に前記学習値更新禁止手段による更新禁止を解除し、
   またパージガス濃度が所定値を越えるときは更新禁止を
   継続する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの蒸
   発燃料処理装置。
2. 【請求項２】前記リーン運転時の空燃比変動許容幅を前
   記リーン運転時の目標空燃比に応じ、これが大きくなる
   ほど小さくなる側に補正することを特徴とする請求項１
   に記載のエンジンの蒸発燃料処理装置。