JP4148122B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、フューエルカット制御を行う内燃機関において排気空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

内燃機関においては、燃費向上等を目的として、該内燃機関が所定の運転状態にあるときに該内燃機関への燃料供給を停止する所謂フューエルカット制御を行うものがある。しかしながら、フューエルカット制御を実行すると、燃焼ガスを含まない排気が排気通路へ流出するため、該排気通路に設けられた排気浄化触媒での酸素貯蔵量が増加する。そのため、フューエルカット制御を停止し内燃機関への燃料供給を再開したときの該排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。

そこで、フューエルカット制御を行う内燃機関では、フューエルカット制御の停止後、一時的に排気空燃比を理論空燃比より過濃なリッチ空燃比とすべく制御する（以下、この制御を空燃比リッチ制御と称する）技術が知られている。このような内燃機関としては、フューエルカット制御を停止し空燃比リッチ制御に移行するときは、内燃機関の運転状態に応じて算出される混合気の燃料濃度補正量に基づいて、混合気の空燃比を補正する空燃比フィードバック補正係数を設定するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

フューエルカット制御の停止後、空燃比リッチ制御を実行すると、排気浄化触媒からの酸素の放出を促進させることが出来、以て排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力をより早期に回復させることが出来る。

一方、内燃機関が通常の運転状態にあるときに、排気浄化触媒において排気中のＮＯｘのみならずＨＣ，ＣＯ等の浄化をもより好適に行うために、排気空燃比を理論空燃比近傍とすべく制御する（以下、この制御を空燃比ストイキ制御と称する）技術も知られている。
特開２００１−２３４７８６号公報 特開平８−１３５５２３号公報 特開平８−１４１２０号公報

上記のような空燃比リッチ制御および空燃比ストイキ制御を実行する内燃機関においては、排気浄化触媒の上流側の排気通路に排気空燃比センサを設け、該排気空燃比センサの検出値に基づいて、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を学習する。そして、空燃比リッチ制御実行時および空燃比ストイキ制御実行時には、学習された内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、排気空燃比をそれぞれの制御において目標とする空燃比とすべく内燃機関への燃料供給量を調整する。

しかしながら、排気空燃比センサは、一般に、排気空燃比が理論空燃比近傍の領域からはずれると検出精度が低下する。そのため、空燃比リッチ制御実行中は、排気空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側もしくはリッチ側の値となる場合がある。従って、空燃比リッチ制御実行中に、排気空燃比センサの検出値に基づき、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を学習し、学習したこれらの関係に基づいて、排気空燃比を、目標とするリッチ空燃比（以下、目標リッチ空燃比と称す
る）とすべく内燃機関への燃料供給量を調整すると、実際の排気空燃比は目標リッチ空燃比からずれる虞がある。その結果、排気特性や燃費の悪化を招く場合がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御実行時に排気空燃比をより精度良く制御することが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明では、排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を排気空燃比センサの検出値に基づいて学習する。そして、この学習が完了しているときにのみ空燃比リッチ制御を実行するものである。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、
排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、
内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を前記排気空燃比センサの検出値に基づいて学習する排気空燃比学習手段と、
前記内燃機関が所定の運転状態にあるときは該内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御手段と、
該フューエルカット制御手段によるフューエルカット制御が停止された後に所定条件が成立した場合、前記内燃機関への燃料供給量を調整することで一時的に排気空燃比を理論空燃比より過濃な目標リッチ空燃比とすべく制御する空燃比リッチ制御を実行する空燃比リッチ制御手段と、を備え、
前記排気空燃比学習手段による、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比の学習は、排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに行われ、
前記空燃比リッチ制御手段は、前記排気空燃比学習手段による、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比の学習が完了している場合にのみ空燃比リッチ制御を実行し、
且つ、前記空燃比リッチ制御手段は、前記排気空燃比学習手段によって学習された前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、排気空燃比を前記目標リッチ空燃比とすべく前記内燃機関への燃料供給量を調整することを特徴とする。

ここで、「内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を前記排気空燃比センサの検出値に基づいて学習する」とは、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量とがある量のときの排気空燃比を排気空燃比センサによって検出して、それらの値から、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量との変化に応じた排気空燃比を推定し、それを記憶することである。換言すると、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係を推定し記憶することである。以下、この学習を排気空燃比学習と称する。

本発明では、内燃機関の排気通路に、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒が設けられている。フューエルカット制御を実行すると、この排気浄化触媒での酸素貯蔵量が増加するため、フューエルカット制御を停止し内燃機関への燃料供給を再開したときの該排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。そこで、フューエルカット制御を停止した後に所定条件が成立した場合
、排気浄化触媒からの酸素の放出を促進させるために、空燃比リッチ制御を実行する。ここで、所定条件とは、該所定条件が成立した場合、フューエルカット制御によって排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下したと判断できる条件である。この所定条件が成立した場合としては、フューエルカット制御の実行時間が所定時間以上の場合を例示できる。また、空燃比リッチ制御を実行するときに目標とする目標リッチ空燃比は、理論空燃比より過濃な空燃比であって予め定められた空燃比である。

空燃比リッチ制御実行中は排気空燃比がリッチ空燃比となっているため、排気空燃比センサの検出精度が低下する。そこで、排気空燃比学習は、空燃比リッチ制御実行中は行われず、排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに行われる。

そして、排気空燃比学習が完了している場合にのみ空燃比リッチ制御を実行する。換言すれば、排気空燃比学習が完了するまでは空燃比リッチ制御を禁止する。また、この空燃比リッチ制御においては、排気空燃比学習によって学習された内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく内燃機関への燃料供給量を調整する。

ここで、排気空燃比学習が完了している場合とは、今回の内燃機関の運転時における排気空燃比学習が完了している場合でも良く、また、前回以前の内燃機関の運転時における排気空燃比学習が完了している場合でも良い。

本発明によれば、排気空燃比センサの検出精度が高いときに学習された内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、内燃機関への燃料供給量を調整することによって空燃比リッチ制御が実行される。そのため、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが出来る。

本発明において、フューエルカット制御が実行されていないときに、内燃機関において生じる蒸発燃料を含むガスを吸気通路にパージするパージ手段をさらに備えた場合、排気空燃比学習手段によって学習された内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係と、排気空燃比が理論空燃比近傍にある状態でパージ手段によって吸気通路に前記ガスがパージされたときの、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比センサの検出値とに基づいて、前記ガスの蒸発燃料濃度を学習するベーパ濃度学習を行う。

ここで、「蒸発燃料濃度を学習する」とは、蒸発燃料を含んだガス（以下、蒸発燃料ガスと称する）の蒸発燃料の濃度を推定し記憶することである。つまり、蒸発燃料ガスのパージが行われていないときの、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係とがわかっていれば、蒸発燃料ガスがパージされたときの内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比センサの検出値とから、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を推定することが出来る。そして、ベーパ濃度学習においては、この推定された蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を記憶する。上述したように、排気空燃比がリッチ空燃比であるときは排気空燃比センサの検出精度が低下する。そのため、ベーパ濃度学習は、排気空燃比が理論空燃比近傍にある状態で蒸発燃料ガスがパージされたときに行われる。また、蒸発燃料ガスがパージされているときにフューエルカット制御が開始された場合、蒸発燃料ガスのパージは停止されるため、ベーパ濃度学習の実行中にフューエルカット制御が開始された場合、該ベーパ濃度学習も必然的に停止される。

そして、本発明においては、蒸発燃料ガスがパージされており、且つ、ベーパ濃度学習が実行されているときに、フューエルカット制御が開始された場合、該フューエルカット制御の停止後に、蒸発燃料ガスのパージを再開すると共にベーパ濃度の学習を再開し、且
つ、ベーパ濃度学習が完了するまでは空燃比リッチ制御の実行を禁止する。換言すれば、ベーパ濃度学習が完了した後に空燃比リッチ制御を実行する。

本発明によれば、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習が実行されているときにフューエルカット制御が開始された場合であっても、フューエルカット制御の停止後にこの学習は再開されるため、より早期に蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習を完了することが出来る。

また、空燃比リッチ制御が実行されるときは、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習は完了している。そのため、蒸発燃料ガスの吸気通路へのパージを行いつつ、空燃比リッチ制御を実行しても、排気空燃比学習手段によって学習された内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に加え、パージされる蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度をも考慮して、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく内燃機関への燃料供給量を調整することが可能となる。

その結果、空燃比リッチ制御実行中において蒸発燃料ガスのパージを促進することが出来、以てエバポエミッションを向上させることが出来る。また、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが出来る。

尚、本発明に係るベーパ濃度学習においては、内燃機関への燃料供給量と内燃機関の吸入空気量と排気空燃比センサの検出値とに基づく該蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習が規定回数以上更新されたときに、該ベーパ濃度学習が完了したとしても良い。

蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習を複数回更新することによって、該蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度をより精度良く推定することが可能となる。ここでの規定回数は、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を許容範囲内の精度で推定することが可能となると判断できる回数である。

また、空燃比リッチ制御実行開始時に、前回の蒸発燃料ガスのパージ終了後から経過時間が長い場合、空燃比リッチ制御の実行開始と共に蒸発燃料ガスのパージを再開すると、今回パージするときの蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度が前回パージされた蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度とは異なっている虞がある。従って、このときの空燃比リッチ制御において、前回の蒸発燃料ガスのパージ実行時に学習された蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度に基づいて、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく制御すると、その制御精度が低下する。

そこで、本発明においては、空燃比リッチ制御実行開始時に、前回の蒸発燃料ガスのパージ終了時からの経過時間が規定時間以上のときは、空燃比リッチ制御実行中の蒸発燃料ガスのパージを禁止するのが好ましい。

ここで、規定時間とは、空燃比リッチ制御実行開始時にパージを再開した場合の蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度と前回パージされたときの蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度との差が許容範囲より大きくなる虞があると判断できる時間のことである。

本発明によれば、空燃比リッチ制御実行開始時にパージを再開した場合の蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度と前回パージされた蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度との差が大きい場合、空燃比リッチ制御実行中の蒸発燃料ガスのパージは禁止されるため、空燃比リッチ制御における空燃比制御の精度悪化を抑制することが出来る。即ち、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが可能となる。

また、蒸発燃料ガスを吸気通路へパージすると、パージする前と比べて排気空燃比は必
然的にリッチ側に変化する。そのため、本発明では、パージする前の排気空燃比が、蒸発燃料ガスのパージによる排気空燃比のリッチ側への変化を許容出来る範囲内にある場合に蒸発燃料ガスのパージを実行する。

しかしながら、空燃比リッチ制御実行中は、蒸発燃料ガスのパージを実行していなくとも排気空燃比は理論空燃比よりもリッチとなっている。

そこで、蒸発燃料ガスの吸気通路へのパージを許可する排気空燃比の範囲を、空燃比リッチ制御実行中の場合は、排気空燃比が理論空燃比近傍にある場合と比べてリッチ側に拡大しても良い。

このことにより、空燃比リッチ制御実行中における蒸発燃料ガスの吸気通路へのパージを促進することが出来、以てエバポエミッションを向上させることが出来る。

本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置によれば、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御実行時に排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが出来る。以て、排気特性や燃費の悪化を抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成１＞
先ず、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施例１について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。

内燃機関１には、吸気通路４と排気通路２が接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ５とスロットル弁６とが設けられている。一方、排気通路２には、排気浄化触媒として三元触媒３が設けられている。尚、この排気浄化触媒は、排気中のＮＯｘを還元する特性を有すると共に排気中の酸素を貯蔵する特性をも有していれば良く、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や選択還元型ＮＯｘ触媒等であっても良い。

三元触媒３の上流側の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気空燃比に対応した電気信号を出力する排気空燃比センサ７が設けられている。この排気空燃比センサ７としては、雰囲気中の酸素濃度を検出するジルコニア素子を用いたものが例示出来る。また、三元触媒３の下流側の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ１４と、該排気通路２を流通する排気の温度（排気温度）に対応した電気信号を出力する排気温度センサ８と、が設けられている。さらに、内燃機関１には、該内燃機関１のウォータージャケット内の冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ９が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ５や、排気空燃比センサ７、酸素濃度センサ１４、排気温度センサ８、水温センサ９等の各種センサと電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。そして、ＥＣＵ１０は、排気温度センサ８の検出値から三元触媒３の温
度を推定する。また、ＥＣＵ１０は、スロットル弁６や、内燃機関１の燃料噴射弁と電気的に接続されており、これらを制御することが可能となっている。

本実施例では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１が所定の運転状態にあるときは該内燃機関１での燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行する。ここで、内燃機関１が所定の運転状態にあるときとしては、該内燃機関１が減速運転状態にあるときを例示出来る。しかしながら、フューエルカット制御を実行すると三元触媒３での酸素貯蔵量が増加するため、フューエルカット制御を停止し内燃機関１での燃料噴射を再開したときの該三元触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。

そこで、ＥＣＵ１０は、フューエルカット制御を停止したときに、酸素が貯蔵されることで三元触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下したと判断できる場合、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく空燃比リッチ制御を実行する。ここでの目標リッチ空燃比は、理論空燃比より過濃な空燃比であって予め定められた空燃比である。空燃比リッチ制御を実行することによって、三元触媒３からの酸素の放出を促進することが出来、以て三元触媒３のＮＯｘ還元能力をより早期に回復させることが出来る。

また、本実施例では、ＥＣＵ１０は、フューエルカット制御および空燃比リッチ制御が実行されていないときであって、且つ、三元触媒３の温度が活性温度範囲内にあるときには、排気空燃比を理論空燃比近傍とすべく空燃比ストイキ制御を実行する。空燃比ストイキ制御を実行することによって、三元触媒３において排気中のＮＯｘのみならずＨＣ，ＣＯ等の浄化をもより好適に行うことが可能となる。

＜排気空燃比学習＞
本実施例では、上述した空燃比リッチ制御および空燃比ストイキ制御を実行するにあたり、内燃機関１での燃料噴射量（以下、単に燃料噴射量と称する）とエアフローメータ５によって検出された内燃機関１の吸入空気量（以下、単に吸入空気量と称する）とに応じた排気空燃比を排気空燃比センサ７の検出値に基づいて学習する排気空燃比学習が行われる。この排気空燃比学習では、燃料供給量と吸入空気量とがある量のときの排気空燃比を排気空燃比センサ７によって検出し、それらの値から、燃料供給量と吸入空気量との変化に応じた排気空燃比を推定する。そして、この推定された燃料供給量と吸入空気量と排気空燃比との関係をＥＣＵ１０はマップとして記憶する。以下、このマップを排気空燃比制御マップと称する。排気空燃比学習は、内燃機関１の運転時であって所定の条件が成立する毎に繰り返されるため、排気空燃比制御マップは、排気空燃比学習の完了毎に更新される。そして、空燃比リッチ制御および空燃比ストイキ制御では、排気空燃比をそれぞれ目標とする空燃比とすべく、排気空燃比制御マップに基づいて燃料噴射量を調整する。尚、これら空燃比リッチ制御および空燃比ストイキ制御においては、排気空燃比制御マップに基づく燃料噴射量の調整に加え、該燃料噴射量を酸素濃度センサ１４の検出値に基づいて補正しても良い。

しかしながら、空燃比リッチ制御実行中は排気空燃比がリッチ空燃比となっているため、排気空燃比センサ７の検出精度が低下する。そこで、排気空燃比学習は、空燃比ストイキ制御が実行されているときであって、且つ、吸入空気量が所定量以上で、水温センサ８によって検出される冷却水温が所定水温以上であるとき、即ち、内燃機関１の運転状態が安定しており、排気空燃比が安定して理論空燃比近傍にあると判断出来るときに行われる。

＜空燃比リッチ制御ルーチン１＞
ここで、本実施例に係る空燃比リッチ制御ルーチンについて図２に示すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、このＥＣＵ１
０の起動後、所定時間毎に繰り返されるルーチンである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ず、空燃比リッチ制御実行要求があるか否かを判別する。ここで、空燃比リッチ制御実行要求がある場合とは、フューエルカット制御が停止した後であって、且つ、該フューエルカット制御の実行時間が所定時間以上であった場合のことである。また、この所定時間とは、フューエルカット制御によって三元触媒３に貯蔵される酸素貯蔵量が、該三元触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する量となる虞がある時間である。このＳ１０１において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御を実行する必要はないと判断し、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進む。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、排気空燃比学習の完了履歴があるか否かを判別する。ここで、排気空燃比学習の完了履歴がある場合とは、今回の内燃機関１の運転時における排気空燃比学習が完了している場合でも良く、また、前回以前の内燃機関１の運転時における排気空燃比学習が完了している場合でも良い。

つまり、今回の内燃機関１の運転時において、フューエルカット制御が実行される以前に排気空燃比学習が完了している場合は、このときに排気空燃比制御マップは更新されている。しかしながら、今回の内燃機関１の始動後、まだ排気空燃比学習が完了していない場合、排気空燃比制御マップは、前回の内燃機関１の運転時（または、前回の内燃機関１の運転時に排気空燃比学習が完了しなかった場合は、それより前の内燃機関１の運転時）のままとなっている。この前回以前の内燃機関１の運転時の排気空燃比制御マップは、今回の内燃機関１の運転以前に、例えば、バッテリを交換した場合等のように、クリアされる場合がある。Ｓ１０２においては、排気空燃比制御マップが、今回の運転時において更新されていなくても、クリアされていなければ排気空燃比学習完了履歴ありと判別する。

Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに基づき空燃比リッチ制御を実行する。そして、空燃比リッチ制御を実行した後、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進む。

Ｓ１０４において、ＥＣＵ１０は、排気空燃比学習実行条件が成立したか否かを判別する。ここで、排気空燃比学習実行条件とは、上述したように、排気空燃比が安定して理論空燃比近傍にあると判断できる条件のことである。このＳ１０４において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御を実行せずに、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。

Ｓ１０５に進んだＥＣＵ１０は、排気空燃比学習を実行し、次に、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６において、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０５において実行した排気空燃比学習が完了したか否かを判別する。ここでは、排気空燃比学習の開始後、排空燃比学習を所定回数以上繰り返した場合、排気空燃比学習が完了したとしても良い。また、この所定回数とは、排気空燃比を該所定回数以上繰り返した場合、一旦学習された燃料噴射量と吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて調整した燃料噴射量を噴射した後に排気空燃比センサ７によって検出された排気空燃比と、学習された排気空燃比との差が所定値以下となる回数であっても良い。

Ｓ１０６において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御を実行せずに、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、Ｓ１０５〜Ｓ１０６において学習された排気空燃比制御マ
ップに基づき空燃比リッチ制御を実行して本ルーチンの実行を終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、排気空燃比学習は排気空燃比センサの検出精度が高いときに行われ、また、この排気空燃比学習が完了しているときにのみ、該排気空燃比学習によって学習された燃料噴射量と吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、空燃比リッチ制御が実行される。そのため、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが出来る。

＜内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成２＞
次に、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施例２について説明する。図３は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。尚、ここでは、上記説明した図１に示す内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成と同様の構成には同様の参照番号を付し、異なる構成についてのみ説明する。

本実施例では、スロットル弁６の下流側の吸気通路４にパージ通路１２の一端が接続されている。パージ通路１２の他端はキャニスタ１１に接続されている。キャニスタ２４は、燃料タンクに導通しており燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着保持する。

また、パージ通路１２の途中にはパージバルブ１３が設けられており、該パージバルブ１３が開弁されると蒸発燃料ガスが吸気通路４にパージされる。パージバルブ１３は、ＥＣＵ１０と電気的に接続されており、該ＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０は、フューエルカット制御の実行中はパージバルブ１３を閉弁する。

＜ベーパ濃度学習＞
本実施例において、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を学習するベーパ濃度学習は、空燃比ストイキ制御の実行中であって前記排気空燃比学習が完了した後に、パージバルブ１３を開弁し蒸発燃料ガスのパージを実行することによって行われる。即ち、蒸発燃料ガスのパージ実行の前後で燃料噴射量と吸入空気量とを同様のものとし、パージ実行後に排気空燃比センサ７によって検出された排気空燃比と、パージ実行前に排気空燃比学習によって学習された排気空燃比との差から蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を推定する。そして、この推定された蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度をＥＣＵ１０に記憶する。

尚、本実施例に係るベーパ濃度学習においては、上記蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習が規定回数以上更新されたときに、このベーパ濃度学習を完了する。

このように、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習を複数回更新することによって、該蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度をより精度良く推定することが可能となる。ここでの規定回数は、蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度を許容範囲内の精度で推定することが可能となると判断できる回数である。

＜空燃比リッチ制御ルーチン２＞
ここで、本実施例に係る空燃比リッチ制御ルーチンについて図４，５に示すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、このＥＣＵ１０の起動後、所定時間毎に繰り返されるルーチンである。尚、本ルーチンにおいて、上記説明した図２に示す空燃比リッチ制御ルーチンと同様のステップには同様の参照番号を付し、異なるステップについてのみ説明する。

本ルーチンでは、Ｓ１０２において肯定判定された場合、および、Ｓ１０６において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０７に進む。Ｓ２０７おいて、ＥＣＵ１０は、蒸発
燃料ガスの吸気通路４へのパージが実行された履歴があるか否かを判別する。即ち、フューエルカット制御実行前に蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージが実行されていたか否かを判別する。このＳ２０７において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに基づき空燃比リッチ制御を実行する。そして、空燃比リッチ制御の実行後、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ２０７において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０８に進む。

Ｓ２０８において、ＥＣＵ１０は、ベーパ濃度学習の完了履歴があるか否かを判別する。即ち、前回の蒸発燃料ガスのパージ実行時においてベーパ濃度学習が完了していたか否かを判別する。このＳ２０８において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２１１に進み、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０９に進む。

Ｓ２１１に進んだＥＣＵ１０は、蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージを再開すると共に、ベーパ濃度学習を再開する。

次に、ＥＣＵ１０はＳ２１２に進み、ベーパ濃度学習が完了したか否かを判別する。このＳ２１２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ２１２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージを行いつつ、空燃比リッチ制御を実行する。このとき、ＥＣＵ１０は、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに加え、学習したベーパ濃度をも考慮して、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく燃料噴射量を調整することで空燃比リッチ制御を実行する。そして、空燃比リッチ制御の実行後、本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、Ｓ２０９に進んだＥＣＵ１０は、前回の蒸発燃料ガスのパージが終了してからの現時点までの経過時間が規定時間β以上であるか否かを判別する。ここで、規定時間βは、現時点で、空燃比リッチ制御の実行開始と共にパージを再開した場合の蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度と前回パージされたときの蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度との差が許容範囲より大きくなる虞があると判断できる時間のことであり、実験等によって予め定められた時間である。

Ｓ２０９において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに基づき空燃比リッチ制御を実行する。また、この場合、空燃比リッチ制御の実行開始と共に、蒸発燃料ガスのパージを再開しても良い。ここで、蒸発燃料ガスのパージを再開するときは、ＥＣＵ１０は、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに加え、前回の蒸発燃料ガスのパージ実行時に学習したベーパ濃度をも考慮して、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく燃料噴射量を調整することで空燃比リッチ制御を実行する。そして、空燃比リッチ制御の実行後、本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、Ｓ２０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１０に進み、この時点で空燃比リッチ制御を実行したときの、空燃比リッチ制御の実行中における蒸発燃料ガスのパージ再開を禁止する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、この時点でＥＣＵ１０に記憶されている排気空燃比制御マップに基づき空燃比リッチ制御を実行する。この場合、Ｓ２１０において空燃比リッチ制御中の蒸発燃料ガスのパージ再開が禁止されているため、該パージは実行されない。そして、空燃比リッチ制御の実行後、本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、空燃比リッチ制御が実行されるときは、蒸発
燃料ガスの蒸発燃料濃度の学習は完了している。そのため、フューエルカット制御の停止後に、空燃比リッチ制御と共に蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージが実行された場合であっても、排気空燃比制御マップに加え、パージされる蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度をも考慮して、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく燃料噴射量を調整することが可能となる。従って、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが出来る。

また、空燃比リッチ制御実行中においても蒸発燃料ガスのパージを実行した場合、蒸発燃料ガスのパージを促進することが出来、以てエバポエミッションを向上させることが出来る。

さらに、空燃比リッチ制御実行開始時にパージを再開した場合の蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度と前回パージされた蒸発燃料ガスの蒸発燃料濃度との差が大きい場合は、空燃比リッチ制御実行中の蒸発燃料ガスのパージは禁止されるため、空燃比リッチ制御における空燃比制御の精度悪化を抑制することが出来る。即ち、空燃比リッチ制御において、排気空燃比をより精度良く目標リッチ空燃比に制御することが可能となる。

尚、本実施例においては、蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージを許可する排気空燃比の範囲を、空燃比リッチ制御実行中の場合は、空燃比ストイキ制御実行中の場合と比べてリッチ側に拡大する。例えば、空燃比ストイキ制御実行中において蒸発燃料ガスのパージが許可される排気空燃比の範囲をＡ／Ｆ１４〜１５とすると、空燃比リッチ制御実行中において蒸発燃料ガスのパージが許可される排気空燃比の範囲はＡ／Ｆ１３〜１５とする。

このことにより、空燃比リッチ制御実行中における蒸発燃料ガスの吸気通路４へのパージを促進することが出来、以てエバポエミッションを向上させることが出来る。

実施例１に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図。 実施例１に係る空燃比リッチ制御ルーチンを示すフローチャート図。 実施例２に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図。 実施例２に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示すフローチャート図。 実施例２に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示すフローチャート図。

符号の説明

１・・・内燃機関
３・・・三元触媒
４・・・吸気通路
５・・・エアフローメータ
６・・・スロットル弁
７・・・排気空燃比センサ
８・・・排気温度センサ
９・・・水温センサ
１０・・ＥＣＵ
１１・・キャニスタ
１２・・パージ通路
１３・・パージバルブ
１４・・酸素濃度センサ

Claims (5)

1. 排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒と、
   該排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、
   内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比を前記排気空燃比センサの検出値に基づいて学習する排気空燃比学習手段と、
   前記内燃機関が所定の運転状態にあるときは該内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御手段と、
   該フューエルカット制御手段によるフューエルカット制御が停止された後に所定条件が成立した場合、前記内燃機関への燃料供給量を調整することで一時的に排気空燃比を理論空燃比より過濃な目標リッチ空燃比とすべく制御する空燃比リッチ制御を実行する空燃比リッチ制御手段と、を備え、
   前記排気空燃比学習手段による、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比の学習は、排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに行われ、
   前記空燃比リッチ制御手段は、前記排気空燃比学習手段による、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量とに応じた排気空燃比の学習が完了している場合にのみ空燃比リッチ制御を実行し、
   且つ、前記空燃比リッチ制御手段は、前記排気空燃比学習手段によって学習された前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係に基づいて、排気空燃比を前記目標リッチ空燃比とすべく前記内燃機関への燃料供給量を調整することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. フューエルカット制御手段によるフューエルカット制御が実行されていないときに、前記内燃機関において生じる蒸発燃料を含むガスを吸気通路にパージするパージ手段と、
   前記排気空燃比学習手段によって学習された前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量と排気空燃比との関係と、排気空燃比が理論空燃比近傍にある状態で前記パージ手段によって前記吸気通路に前記ガスがパージされたときの、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量と前記排気空燃比センサの検出値と、に基づいて、前記ガスの蒸発燃料濃度を学習するベーパ濃度学習を行うベーパ濃度学習手段と、をさらに備え、
   前記パージ手段によって前記吸気通路に前記ガスがパージされており、且つ、前記ベーパ濃度学習手段によってベーパ濃度学習が実行されているときに、前記フューエルカット制御手段によってフューエルカット制御が開始された場合、該フューエルカット制御の停止後に、前記パージ手段による前記吸気通路への前記ガスのパージを再開すると共に、前記ベーパ濃度学習手段によるベーパ濃度学習を再開し、且つ、該ベーパ濃度学習が完了するまでは前記空燃比リッチ制御手段による空燃比リッチ制御の実行を禁止することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記ベーパ濃度学習手段によるベーパ濃度学習において、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関の吸入空気量と前記排気空燃比センサの検出値とに基づく前記ガスの蒸発燃料濃度の学習が規定回数以上更新されたときに、該ベーパ濃度学習が完了したとすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記空燃比リッチ制御手段による空燃比リッチ制御実行開始時に、前回のパージ手段による前記ガスのパージ終了時からの経過時間が規定時間以上のときは、空燃比リッチ制御実行中の前記ガスのパージを禁止することを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 前記パージ手段による前記ガスの前記吸気通路へのパージを許可する排気空燃比の範囲を、前記空燃比リッチ制御手段による空燃比リッチ制御実行中の場合は、排気空燃比が理論空燃比近傍にある場合と比べてリッチ側に拡大することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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