JP4185114B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、パージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、燃料タンク等の内燃機関の燃料供給系内にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料吸着装置（以下キャニスタ）に吸着して貯蔵した後、前記蒸発燃料を空気と共に吸気系に導入することで、前記キャニスタを浄化（以下パージ）する蒸発燃料処理装置が知られている。

このような蒸発燃料処理装置としては、運転状態に応じて設定された目標パージエア量を実現するようにパージバルブを駆動し、キャニスタに吸着した蒸発燃料が空気と共に吸気系に導入されると、パージエア中の蒸発燃料の濃度に応じて、制御目標の空燃比と、実際の空燃比との間にずれが生じるため、空燃比フィードバック制御により燃料噴射量を補正し、実際の空燃比を制御目標の空燃比に近づけ、この時、実パージ率と空燃比フィードバック制御の補正量とからパージエア濃度を算出し、このパージエア濃度をフィルタ処理することによりパージエア濃度学習値を算出し、さらに実パージ率とパージエア濃度学習値に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものが知られている。

また、特開平８−２６１０３８公報にように、パージ率と空燃比フィードバック補正係数により算出されたパージエア濃度をフィルタ処理してパージエア濃度学習値を算出するとともに、内燃機関の始動後初めてパージエア濃度を算出した場合には、この算出結果にフィルタ処理を施すことなく、そのままパージエア濃度学習値とすることにより、パージエア濃度を正確にかつ速やかに算出しているものもある。

特開平８−２６１０３８公報（図１及びその説明）

しかしながら、このような従来のエンジンの蒸発燃料処理装置にあっては次のような問題点があった。まず、パージエア濃度の実際の挙動としては、始動後はキャ二スタには多くの蒸発燃料が吸着されているため、パージエア濃度が濃い状態でパージ導入されるので、運転状態に応じてパージ導入が進むにともない、パージエア濃度はパージ流量に応じて変動しながら濃い状態から薄くなる方向に変化する。（図９中(a)）パージ導入がある程度進み、キャ二スタに吸着されている蒸発燃料が少なくなると、パージエア濃度が薄い状態となるので、パージ流量の変化は顕著にはパージエア濃度変化に現れず、パージエア濃度は緩やかに変化する。また、パージエア濃度が薄い場合は、パージ以外の外乱（加減速による空燃比変動等）による影響をうけやすくなり、パージエア濃度演算誤差が大きくなる。（図９中(b)）

ところが、特開平８−２６１０３８公報の従来技術では、このパージエア濃度の変化状況を考慮せずに内燃機関の始動後初めてパージエア濃度を算出した場合に、この算出結果にフィルタ処理を施すことなく、そのままパージエア濃度学習値とし、その後は所定の固定されたフィルタ定数においてパージエア濃度をフィルタ処理し、パージエア濃度学習値を算出する。

ゆえにパージエア濃度演算結果にフィルタ処理を行い、パージエア濃度学習値を算出するにあたり、例えば、パージエア濃度が薄く緩やかに変化する場合に発生したパージエア濃度演算誤差（図９中(C)）を吸収することができるフィルタ定数を設定すると、パージ流量変化によるパージエア濃度変動（図９中(ｄ)）も吸収してしまう結果、正確なパージエア濃度学習値の算出ができなくなる（図９中(e)）ために空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に維持できなくなり、その結果排ガスが悪化するという問題が生じる。

この発明は前述のような実情に鑑みてなされたもので、内燃機関に導入される空燃比を精度良く目標空燃比に制御し、排ガス浄化の向上を図ることを目的とするものである。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、運転状態とパージエア量と空燃比フィードバック補正係数により算出されるパージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数として排ガス浄化を向上するものである。

この発明は、燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、運転状態とパージエア量と空燃比フィードバック補正係数により算出されるパージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数とするので、燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、パージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、運転状態によってパージエア濃度が変化しても適正な空燃比となり排ガス浄化が向上する効果がある。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図８により説明する。

図１には蒸発燃料処理装置を備えた内燃機関の制御装置の事例が概略的に示されている。図１において、内燃機関１３の吸気通路１１には、エアクリーナ１０を介して吸入される吸入空気量を検出するエアフロセンサ９及び吸入空気量を制御するスロットルバルブ８が設けられており、サージタンク７へ接続されている。

サージタンク７下流の吸気マニホールド部にはインジェクタ１２が設けられており、燃料タンク１内の燃料ポンプ２により圧送された燃料がインジェクタ１２により噴射されて、内燃機関に燃料を供給することになる。なお、図示しない筒内噴射式の内燃機関であれば、インジェクタは内燃機関の燃焼室内に向かって設けられる。

内燃機関１３の排気通路１４には、排気マニホールド部の集合部付近に排気中の空燃比を検出する空燃比センサ１５が設けられ、その下流には所定空燃比（例えば理論空燃比）において排気中のＣＯ、ＨＣの酸化とＮＯｘの還元を行って排気を浄化する排気浄化触媒としての三元触媒１６が設けられている。

さらに、内燃機関１３には燃料タンク１内において蒸発した燃料が大気中に逃げるのを防止する蒸発燃料処理装置が設けられている。
この蒸発燃料処理装置は燃料タンク１から蒸発した燃料を吸着する活性炭層を有するキャニスタ３を備え、このキャニスタ内の活性炭層の一方には大気開放口が設けられており、もう一方には燃料タンク１とキャニスタ３を繋ぐ蒸発燃料通路４及びキャニスタ３とサージタンク７を繋ぐパージ通路５が接続されている。
さらにパージ通路５にはパージエアの流量を制御するパージエア量制御手段であるパージ制御電磁弁（以下「パージバルブ」と記す）６が備えられている。

これらを制御する図示しないコントロールユニットは、デジタルコンピュータとＩ／Ｆ回路からなり、デジタルコンピュータは双方向性バスを介して相互に接続されたＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ、入力ポート、出力ポート等を備えており、ＲＯＭ内に記憶された内燃機関の制御プログラムをＣＰＵがＲＡＭを用いて実行することで、入力ポートから得られる情報を基に、出力ポートを操作する機能を有しており、さらに入力ポート、出力ポートはＩ／Ｆ回路を介して、コントロールユニット外部に設置された内燃機関の運転状態を検出するセンサ類や、内燃機関の運転状態を制御するアクチュエータ類へ接続されている。

具体的な内燃機関の制御方法としては、図示しない内燃機関の回転を検知するセンサ、大気圧センサ、吸気温センサ、水温センサ、スロットル開度センサ、ノックセンサや、前記エアフロセンサ９、前記空燃比センサ１５等の運転状態検出手段が入力ポートに接続されており、ここで得られる内燃機関周囲の環境状態や、内燃機関の運転状態、特に内燃機関の回転数と吸入空気量を基に、インジェクタ１２で噴射される燃料量を演算し、さらに点火コイル１７及び点火プラグにより燃焼室内の混合気に点火するタイミングを演算し、その演算結果を基に、出力ポートに接続されたインジェクタ１２及び点火コイル１７を制御する。
前記燃料量の演算は、一行程間に吸入する吸入空気量相当値（例えば充填効率）に対して理論空燃比を達成する基本燃料量を算出し、この基本燃料量に対して、空燃比補正、暖気補正、始動時及び始動後補正等の補正を加えて、最終的な燃料量を算出する。さらに、空燃比センサ１５で検出した空燃比に応じて目標空燃比を達成するよう前記基本燃料量を補正する空燃比フィードバック制御も実施される。

蒸発燃料処理装置の制御方法は以下のようになっている。
内燃機関の運転中及び停止中に関わらず燃料タンク１内で発生した蒸発燃料は、キャニスタ３内の活性炭層に一旦吸着貯蔵される。この活性炭層の吸着能力は有限であるため、活性炭層に吸着貯蔵された蒸発燃料を浄化（以下「パージ」と記す）する必要がある。
キャニスタ３のパージ方法としては、内燃機関１３の運転中にサージタンク７内に発生する負圧を利用することが一般的で、内燃機関１３の運転中にパージバルブ６を開くとサージタンク７内の負圧によりパージ通路５内にはキャニスタ３の大気開放口からサージタンク７に向かう流れが発生し、その結果、キャニスタ３の大気開放口から導入される空気が活性炭層を通過する際に活性炭から離脱した蒸発燃料を含む空気（以下「パージエア」と記す）としてサージタンク７に導入されることになる。
なお、この時のパージエアの流量はパージバルブ６により制御されることになる。
その後、パージエアはサージタンク７内で吸入空気と混合し、内燃機関１３の燃焼室へ導入され、インジェクタ１２から噴射される燃料と共に燃焼させることで燃料タンク１内に発生した蒸発燃料は最終的に処理されることとなり、その結果、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料が大気中へ放出されないようにしている。

図２には本発明の実施の形態１の概要を制御ブロック図を用いて示している。
ここで、図２を参照してより詳細に説明する。
目標パージ流量算出手段２０１では、センサ類により得た情報に基づきエンジンの運転状態を検出し、この運転状態により定まる目標パージ流量を設定し、前記目標パージ流量を実現するようにパージバルブが駆動される。
目標パージ率算出手段２０２では、前記目標パージ流量から目標パージ率が算出される。
Exパージ率・実パージ率・Ex燃料補正係数演算手段２０３では、パージエア・吸入空気・燃料の輸送遅れを考慮して、燃焼室内でのパージ率である実パージ率と、空燃比センサ近傍相当のパージ率であるExパージ率とEx燃料補正係数が演算される。
なお、前記Exパージ率および前記Ex燃料補正係数におけるExは通常は排気系とか排気側を意味し、本実施の形態においてもExは同様な意味や空燃比センサ近傍相当の意味で使用したり、パージが導入されて空燃比検出手段が空燃比を検出するまでの排気系(Ex)遅れを考慮（補正）した値であることを意味したりする。
空燃比制御手段でもある空燃比フィードバック補正手段２０４では、目標空燃比となるように空燃比センサの検出出力に基づいて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック補正係数を算出する。
パージエア濃度算出手段２０５では、前記Exパージ率と前記空燃比フィードバック補正係数と前記Ex燃料補正係数に基づいて、パージエア濃度を演算する。

パージエア濃度学習値算出手段であるパージエア濃度フィルタ処理手段２０６では、前記パージエア濃度に対して、パージエア濃度フィルタ処理を実施し、パージエア濃度学習値を算出する。
このパージエア濃度フィルタ処理で用いるフィルタ定数は、パージエア濃度学習完了前と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値より小さい場合と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値より大きい場合において、それぞれ個別の値が設定されている。
このパージエア濃度フィルタ処理方法は後述する。

パージエア濃度燃料補正係数算出手段２０７では、前記パージエア濃度学習値演算が完了している場合は、前記実パージ率と前記パージエア濃度学習値に基づいてパージエア濃度燃料補正係数を算出し、前記パージエア濃度学習演算が未完了の場合は、パージエア濃度燃料補正係数は初期値のままで燃料の補正は行われない。燃料噴射量算出手段２０８では、前記空燃比フィードバック補正係数と前記パージエア濃度燃料補正係数に基づき燃料噴射量を算出する。

ところで、パージバルブの閉時には、目標空燃比を実現するように空燃比フィードバック制御が実行されている場合、空燃比センサの出力は目標空燃比とほぼ一致しているはずである。
この時の空燃比フィードバック補正係数の積分項は、エアフロセンサやインジェクタのばらつきにより、中央値からずれている場合がある。
このずれ量を空燃比学習値として記憶することが一般的に行われており、この空燃比学習が実施されると、空燃比フィードバック制御は空燃比フィードバック補正係数の積分項が中央値になるように制御されることになる。

次に、パージが導入されることを考える。
エアフロセンサの検出結果と空燃比センサに基づきインジェクタが制御されている所に、空燃比が不明のパージエアが導入されると、目標空燃比とパージエアの空燃比が一致している場合を除き、空燃比センサの出力はリーン側かリッチ側に振れることになる。
ここで起こる物理現象を整理すると、空燃比センサの振れ量は空燃比センサ近傍の吸入空気流量、パージエア量及び燃料量と、パージエア中の空燃比（以下「パージエア濃度」と記す）に依存していることは明白である。
よって、これまで演算した空燃比センサ近傍の吸入空気流量、パージエア量及び燃料量と、空燃比センサの検出値又は空燃比フィードバック補正係数の積分項の中央値からのずれ量から、未知の値であったパージエア濃度が算出可能であることがわかる。
このようにして算出されたパージエア濃度に上述したパージエア濃度フィルタ処理を行い、パージエア濃度学習値を算出する。

このようにしてパージエア濃度が算出された場合、エアフロセンサやインジェクタや空燃比センサのばらつきや空燃比フィードバック制御周期による誤差およびパージエア以外の外乱（加減速による空燃比変動等）によるパージエア濃度演算誤差が発生し、これを吸収するために、各行程毎に演算されるパージエア濃度にフィルタ処理を行い、平滑化することでパージエア濃度学習値を算出する。

次に、パージエア濃度学習値が演算されており、パージバルブから供給されたパージエアが燃焼室内に流入していた場合、パージエアにより空燃比センサで検出する空燃比にずれが起こらないように燃料量を補正することが可能である。
つまり、パージエア濃度学習値と後述する吸気遅れモデル処理後の吸入空気量とパージエア量とからパージエア濃度燃料補正係数を算出し、空燃比フィードバック係数とパージエア濃度燃料補正係数によりインジェクタから供給する燃料量を燃料噴射量算出手段により算出することで、空燃比フィードバック補正係数は中央値に制御されたまま、パージエアの導入量や吸入空気量が変化した場合でも、パージエア濃度燃料補正係数が適切に算出され、空燃比も目標値に制御される。

以下図３乃至図７に示すフローチャートを参考にして、より詳細な制御方法について説明する。
図３は、図２における目標パージ率量算出手段２０２および目標パージ流量算出手段２０１において目標パージ率および目標パージ流量を算出する動作のサブルーチンである。

図３において、ステップＳＴ３０１では、目標パージ率の基本値として、基本目標パージ率 Rprgb が算出される。
より具体的な算出方法としては、運転状態検出手段により検出される運転状態、例えば、アイドリング時、非アイドリング時、加減速時、高負荷運転時などの条件毎の基本目標パージ率 Rprgb をデジタルコンピュータのＲＯＭに記憶しておき、運転状態に応じて読み出す方法がある。
また、運転状態を示すパラメータ、例えば、内燃機関の回転数と、充填効率又はサージタンク内圧力を軸とする表（以下制御マップ）を用意しておき、この制御マップに基本目標パージ率 Rprgb を記憶させておき、運転状態に応じて読み出す方法などがある。

ステップＳＴ３０２は内燃機関の運転状態を検出するサブルーチンで検出された吸入空気量 Qa をステップＳＴ３０３で用いていることを示している。
ステップＳＴ３０３では基本目標パージ流量 Qprgb を基本目標パージ率 Rprgb と吸入空気量 Qa により算出することを示している。
ところで、一般的なパージバルブの例として、キャニスタ３の大気開放口の圧力すなわち大気圧とサージタンク７内に発生する負圧の圧力差により発生する流れを、パージバルブの電磁弁部をＯＮ−ＯＦＦしてその比率を制御する所謂ＤＵＴＹ制御により流量を変化させることができるものがある。このタイプのパージバルブを使用した時、流量の最大値はパージバルブのＯＮ状態が継続する場合、即ちＤＵＴＹが１００％である場合であるが、この流量最大値は大気圧とサージタンク負圧の圧力差により変化することが知られており、これ以上の流量を達成することは理論的に不可能である。
そこで、ステップＳＴ３０４においてパージ流量最大値 Qprgmax を算出するが、この方法としては、大気圧とサージタンク負圧の圧力差を軸とする制御マップに対象となるパージバルブのパージ流量最大値を記憶させておき、環境条件と運転状態に応じて読み出せばよい。

ステップＳＴ３０５では、パージ流量係数 Ktl を算出する。
パージ流量係数 Ktl とは、パージ流量の急変によりドライブフィーリングが悪化することを防止するための係数である。
また、パージエア濃度学習が完了するまでの間は、パージエア濃度が不明なため大量のパージエアを導入することによる排気ガスの悪化が考えられるため、比較的少量のパージエアに留めておく必要があり、このためのパージ流量を制限するための係数でもある。
以下に、パージ流量係数 Ktl の算出方法の事例を示す。
例えば、パージ流量係数 Ktl は、０の時はパージ制御が停止され、１の時は基本目標パージ流量 Qprgb で制御するものとし、０から１間を動く係数として定義する。
パージ流量係数 Ktl はパージエアの導入が許可されると所定時間毎に所定値が加算され、パージエアの導入が禁止されると所定時間毎に所定値が減算されるという動きをすることになる。
また、パージエア濃度学習が完了するまでの間は、パージ流量係数 Ktl に上限値を設定し、その上限値にクリップすることで、パージ流量の制限を行うことができる。

ステップＳＴ３０６では、最終的な目標パージ流量 Qprgt が、基本目標パージ流量 Qprgb とパージ流量最大値 Qprgmax とパージ流量係数 Ktl とにより算出されることが示されている。
ステップＳＴ３０７では、他のサブルーチンでパージバルブが駆動されることを示している。この時、パージバルブは目標パージ流量 Qprgt を達成するよう制御されるが、この方法としては、例えばパージバルブが前述のＤＵＴＹ制御により流量を制御するタイプのものであれば、大気圧とサージタンク負圧の圧力差とパージバルブの流量を軸とする制御マップにそれが達成されるＤＵＴＹ比を記憶させておき、環境条件と運転状態と目標パージ流量Qprgt に応じて読み出せばよい。
そして、ステップＳＴ３０８では、最終的に達成されるパージ率を目標パージ率 Rprgt として算出されることが示されている。
このようにして、目標パージ率と目標パージ流量が算出される。

図４は、図２におけるExパージ率・実パージ率・Ex燃料補正係数算出手段２０３においてパージエア・吸入空気・燃料の輸送遅れを算出する動作のサブルーチンである。
図４において、ステップＳＴ４０１は、前述の目標パージ率と目標パージ流量を算出するサブルーチンにおいて演算された目標パージ流量 Qprgt を実際のパージ流量として読みかえたものと、内燃機関の運転状態を検出するサブルーチンにおいて検出された吸入空気量 Qa をステップＳＴ４０２で用いることを示している。
ステップＳＴ４０２では、吸気系遅れモデルとして１次遅れ要素として取り扱い、具体的には１次フィルタを用いることで、内燃機関の吸気系の応答遅れを模擬している。
１次フィルタをデジタルコンピュータに適用する場合、一般的には、次式によるデジタル１次フィルタを用いることで実現できる。
Qain(n)=K*Qain(n-1)+(1-K)*Qa(n)
Qprgin(n)=K*Qprgin(n-1)+(1-K)*Qprgt(n)
ここで、
Qa(n) は第 n 行程の間にエアフロセンサが検出した吸入空気量、
Qain(n) は第 n 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入される吸入空気量、
Qain(n-1) は第 n-1 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入された吸入空気量、
K はフィルタ定数で、通常 0.9 程度の値である。
Qprgt(n) は第 n 行程の間にパージバルブから導入したパージエア量、
Qprgin(n) は第 n 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入されるパージエア量、
Qprgin(n-1) は第 n-1 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入されたパージエア量である。
さらに、この演算は内燃機関の行程毎に行われる。
ステップＳＴ４０２の演算結果として、ステップＳＴ４０３において、内燃機関の燃焼室内での実パージ流量 Qprgin と吸入空気量 Qain が算出される。
ステップＳＴ４０４では、前記実パージ流量Qprginを始動時の初期値を０として行程毎に積算し、パージ流量積算値Σqprginが算出される。
ステップＳＴ４０５では、前記実パージ流量 Qprgin と前記吸入空気量 Qainを用いて燃焼室内でのパージ率である実パージ率 Rprgr が算出される。

次に、ステップＳＴ４０６では、他のサブルーチンにより演算された燃料量 Qf がステップＳＴ４０６で用いられることを示している。
燃料量 Qf は、一般的に燃焼室内の吸入空気量 Qain と目標空燃比（理論空燃比であれば１４．７）とその他前述のような補正係数により演算される。
ステップＳＴ４０６で示した算出式中の Kprg は後述するパージエア濃度燃料補正係数であり、本式中には他の補正値、例えば、空燃比補正、暖気補正、始動時及び始動後補正、空燃比フィードバック補正等は記載していない。
ステップＳＴ４０７では、燃焼室内でのパージ流量 Qprgin と吸入空気量 Qain と燃料量 Qf に対し、燃焼行程遅れモデルによるディレー処理が行われることを示している。ディレー時間は、通常４ストローク機関の場合は４行程相当時間である。
続いて、ステップＳＴ４０８では、吸気系遅れモデル同様、排気系遅れモデルとして１次遅れ要素として取り扱い、具体的には１次フィルタを用いることで、内燃機関の排気系の応答遅れを模擬している。
１次フィルタをデジタルコンピュータに適用する場合、一般的には次式によるデジタル１次フィルタを用いることで実現できる。
Qaex(n)=K*Qaex(n-1)+(1-K)*Qain(n-4)
Qprgex(n)=K*Qprgex(n-1)+(1-K)*Qprgin(n-4)
Qfex(n)=K*Qfex(n-1)+(1-K)*Qfin(n-4)
ここで、
Qaex(n) は第 n 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出される吸入空気流量、
Qaex(n-1) は第 n-1 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出された吸入空気流量、
Qain(n-4) は第 n-4 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入された吸入空気量、
K はフィルタ定数で、通常 0.9 程度の値である。
さらに、この演算を内燃機関の行程毎に行えば、Qain(n-4) を用いていることからステップＳＴ４０７の燃焼行程遅れをも本算出式で演算できる。
さらに、
Qprgex(n) は第 n 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出されるパージエア量、
Qprgex(n-1) は第 n-1 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出されたパージエア量、
Qprgin(n-4) は第 n-4 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入されたパージエア量、
Qfex(n) は第 n 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出される燃料量、
Qfex(n-1) は第 n-1 行程の間に空燃比センサ近傍に到達し空燃比センサで検出された燃料量、
Qfin(n-4) は第 n-4 行程の間に内燃機関の燃焼室に導入された燃料量である。
ステップＳＴ４０７、ＳＴ４０８の演算結果として、ステップＳＴ４０９において空燃比センサ近傍相当のパージ流量 Qprgex と吸入空気量 Qaex と燃料量 Qfex が算出され、これらを用いて、ステップＳＴ４１０において、空燃比センサ近傍相当のパージ率であるExパージ率Rprgex が算出され、さらにステップＳＴ４１１において、Ex燃料補正係数 Kprgex が演算されるが、これはステップＳＴ４０６で示した算出式中のパージエア濃度燃料補正係数Kprg の空燃比センサ近傍相当値である。

図５は、図２におけるパージエア濃度算出手段２０５においてパージエア濃度を算出する動作のサブルーチンである。
図５において、ステップＳＴ５０１では、パージエア濃度学習値 Nprgf の更新が所定期間内に行われたか否かを判断する。ここで、パージエア濃度学習値 Nprgf の更新が所定期間内に行われた場合にはステップＳＴ５０４へ進み、行われなかった場合にはステップＳＴ５０２へ進みパージエア濃度学習関連値のクリア処理が行われる。
ステップＳＴ５０３は、他のサブルーチンにより演算された空燃比フィードバック補正係数積分項 Ki とExパージ率 RprgexとEx燃料補正係数Kprgex がステップＳＴ５０４、ステップＳＴ５０５で用いられることを示している。
ステップＳＴ５０４では、Exパージ率 Rprgex が所定値より大きいか否かを判断する。ここで、Exパージ率 Rprgex が所定値より大きい場合はステップＳＴ５０５に進み、小さい場合は本サブルーチンを終了する。
ステップＳＴ５０５ではパージエア濃度 Nprg が算出される。ここで算出されたパージエア濃度 Nprg は瞬時値ともいうべき値で、エアフロセンサやインジェクタや空燃比センサのばらつきや空燃比フィードバック制御周期による誤差およびパージエア以外の外乱（加減速による空燃比変動等）によるパージエア濃度演算誤差を吸収するために、ステップＳＴ５０６では各行程毎に演算されるパージエア濃度に後述するフィルタ処理を行い、最終的にステップＳＴ５０７に示されるパージエア濃度学習値Nprgf が算出される。

図６は、図２におけるパージエア濃度フィルタ処理手段２０６においてパージエア濃度をフィルタ処理する動作のサブルーチンである。
図６において、ステップＳＴ６０１では、パージ制御開始後における空燃比フィードバック補正係数の積分項の値が中央値となるとパージエア濃度学習が完了したと判断し、パージエア濃度学習が完了していると判断した場合にはステップＳＴ６０３へ進み、完了していないと判断した場合にはステップＳＴ６０６へ進む。
ステップＳＴ６０６では、後述するパージエア濃度フィルタ処理演算式のフィルタ定数をパージエア濃度学習完了前フィルタ定数（K１）に設定する。
ステップＳＴS６０２では、他のサブルーチンにより演算されたパージ流量積算値をステップＳＴ６０３で用いていることを示している。
ステップＳＴ６０３では、パージ流量積算値が所定値より小さいか否かを判断する。
このステップＳＴ６０３での判断の結果、パージ流量積算値が所定値より小さい場合は、ステップＳＴ６０５へ進み、後述するパージエア濃度フィルタ処理演算式のフィルタ定数をパージエア高濃度時フィルタ定数（K2）に設定する。
前記ステップＳＴ６０３での判断の結果、パージ流量積算値が所定値より大きい場合は、ステップＳＴ６０４へ進み、後述するパージエア濃度フィルタ処理演算式のフィルタ定数をパージエア低濃度時フィルタ定数（K3）に設定する。
ステップＳＴ６０７では、１次フィルタを用いることでフィルタ処理演算を実行する。
１次フィルタをデジタルコンピュータに適用する場合、一般的には次式によるデジタル１次フィルタを用いることで実現できる。
Nprgf(n)=K*Nprgf(n-1)+(1-K)*Nprg(n)
ここで、
Nprg(n)は第n行程の間に演算されたフィルタ処理前のパージエア濃度、
Nprgf(n)は第n行程の間に演算されたフィルタ処理後のパージエア濃度、
Nprgf(n-1)は第n-1行程の間に演算されたフィルタ処理後のパージエア濃度、
Kは前記ステップＳＴ６０４、ステップＳＴ６０５およびステップＳＴ６０６で設定されたフィルタ定数である。

また、上記パージエア濃度学習完了前フィルタ定数とパージエア高濃度時フィルタ定数とパージエア低濃度時フィルタ定数の関係は次にようになっている。
パージエア濃度学習完了前フィルタ定数＜パージエア高濃度時フィルタ定数＜パージ エア低濃度時フィルタ定数
エンジン始動後は、キャ二スタ内の活性炭に吸着貯蔵された蒸発燃料が多く残っており、またパージエア濃度も濃い状態で不明であるため、通常量のパージエアを導入することによる排気ガスの悪化が考えられることから、パージエア濃度学習が完了するまでは、パージエアを比較的少量に留めておく必要がある。この場合、パージエア濃度が濃い状態で緩やかに変化するので、パージエア以外の外乱（加減速による空燃比変動等）による影響を受けにくくなる結果、パージエア濃度演算誤差が小さくなる。よって、フィルタ定数を後述するパージエア高濃度時フィルタ定数およびパージエア低濃度時フィルタ定数よりも小さい値（パージエア濃度学習完了前フィルタ定数）に設定し、フィルタ効果を小さくすることにより、エアフロセンサやインジェクタや空燃比センサのばらつきや空燃比フィードバック制御周期による誤差を吸収できるとともにパージエア濃度を正確に算出できるので、パージエア濃度学習を正確に完了することができる。

また、パージ濃度学習完了後、運転状態に応じて通常量のパージエアを導入すると、パージエア濃度が濃い状態でパージ導入されるので、運転状態に応じてパージ導入が進むにともない、パージエア濃度はパージ流量に応じて変動しながら濃い状態から薄くなる方向に変化する。よって、フィルタ定数を前記パージエア濃度学習完了前定数よりも大きい値（パージエア高濃度時フィルタ定数）に設定し、フィルタ効果をパージエア濃度学習完了前よりも大きくすることにより、エアフロセンサやインジェクタや空燃比センサのばらつきや空燃比フィードバック制御周期による誤差を適切に吸収しながら、パージエア濃度の変動を正確に反映したパージエア濃度学習値を算出することができる。

また、パージ導入がある程度進行し、パージエア積算量が所定値に達するころには、パージエア濃度が薄くなるため、パージエア濃度は緩やかに変化し、パージエア以外の外乱（加減速による空燃比変動等）の影響を受けやすくなる結果、パージエア濃度演算に誤差が発生しやすくなる。よって、フィルタ定数を前記パージエア高濃度時定数よりも大きい値（パージエア低濃度時フィルタ定数）に設定し、フィルタ効果を上記パージエア高濃度時よりも大きくすることにより、エアフロセンサやインジェクタや空燃比センサのばらつきや空燃比フィードバック制御周期による誤差とパージエア以外の外乱によるパージエア濃度演算の誤差を適切に吸収したパージエア濃度学習値を算出することができる。

このように、パージエア濃度学習完了前と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値より小さい場合と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値より大きい場合において、パージエア濃度フィルタ定数を切り替えることにより、パージエア濃度学習を正確に完了させることができると同時にパージエア濃度学習完了後のパージ導入中には、パージエア濃度の変化状況に応じて正確なパージエア濃度学習を行うことができるようになる結果、内燃機関に導入される空燃比を精度良く目標空燃比に制御することができる。

また、上記実施例では、パージ導入がある程度進行し、パージエア積算量が所定値により大きい場合は、パージエア濃度フィルタ値をパージエア高濃度時フィルタ定数からパージエア低濃度時フィルタ定数に切り替えているが、パージエア積算量の変化量が所定値よりも小さくなった場合にパージエア濃度フィルタ値をパージエア高濃度時フィルタ定数からパージエア低濃度時フィルタ定数に切り替えてもよい。

図７は、図２におけるパージエア濃度燃料補正係数算出手段２０７においてパージエア濃度燃料補正係数を算出する動作のサブルーチンである。
図７において、ステップＳＴ７０１は、他のサブルーチンにより演算された実パージ率 Rprgin とパージエア濃度学習値 Nprgf がステップＳＴ７０２で用いられることを示している。
ステップＳＴ７０２では、実パージ率 Rprgin が所定値より大きいか否かを判断する。
ここで、実パージ率 Rprgin が所定値より大きい場合はステップＳＴ７０３に進み、小さい場合は本サブルーチンを終了する。ステップＳＴ７０３ではパージエア濃度燃料補正係数Kprg が算出される。

このように制御される蒸発燃料処理装置の動作を、図８に示すタイミングチャートを用いて説明する。
図８は或る運転条件でパージエアの導入が行われ、パージ流量が運転条件の変化に従って変化した場合の挙動を模式的に表したタイミングチャートである。
図中、パージ制御モード部はパージエアの導入又はカットの条件を示しており、導入条件成立中のみパージエアが導入される。
パージ流量部ではパージエア導入中の目標パージ流量と実パージ流量の挙動を模式的に表している。
パージ流量積算値部ではパージ流量の積算値がパージ流量に変化に応じて積算値が増加することを模式的に表している。
パージエア濃度部ではパージエア濃度学習が完了すると目標パージ流量が増大するため、目標パージ流量の変動に応じてパージエア濃度が変動しながら減少することを模式的に表している。また、パージ導入がある程度進行するとパージエア濃度は薄くなり、パージエア濃度変化は小さくなるが、パージ導入以外の外乱の影響を受けやすくなり、パージエア濃度演算の誤差が増大することを模式的に表している。
パージエア濃度学習値部では、パージエア濃度学習完了後は、パージエア濃度に応じてパージエア濃度学習値が変化することを模式的に表している。
空燃比Ｆ／Ｂ積分項部ではパージエアの導入が許可され、パージ濃度学習が完了するまでの間、空燃比Ｆ／Ｂ積分項にずれが発生することを模式的に表している。
パージエア濃度補正係数部ではパージエア濃度補正係数の挙動を模式的に表している。

具体的に時間を追って説明する。
(1)で示されるタイミングにおいてパージ制御が開始されると、パージエア量が漸増していくが、パージエア濃度学習が未完了であれば、所定値で制限されるので、パージ濃度は緩やかに減少する。その間に、空燃比フィードバック補正係数の積分項にずれ量が発生し、そのずれ量とExパージ率とからパージエア濃度が算出され、算出されたパージエア濃度に対してパージエア濃度学習完了前フィルタ定数を用いたフィルタ処理が実行され、パージエア濃度学習値が算出され、空燃比フィードバック補正係数の積分項のずれ量がなくなると、パージエア濃度学習が完了することを示している。

(2)〜(3)で示されるタイミングでは、パージエア濃度の学習が完了し、上記フィルタ定数がパージエア濃度学習完了前フィルタ定数からパージエア高濃度時フィルタ定数に変更される。
また、パージエア量の制限が解除され、運転状態に応じて通常量のパージエアが導入されることにより目標パージ流量の変動に応じてパージエア濃度が濃い状態から薄い状態に変動しながら減少するが、パージエア濃度の変動に対応した正確なパージエア濃度学習ができていることを示している。
また、パージエア濃度学習完了後は、空燃比フィードバック補正係数の積分項は中央値に戻り、パージエア濃度補正係数が実パージ率とパージエア濃度学習値とから算出される。

(4)で示されるタイミングでは、パージ流量積算値が所定量に達するので、上記フィルタ定数はパージエア高濃度時フィルタ定数からパージエア低濃度時フィルタ定数に変更される。また、パージ導入が進行するにつれて、パージエア濃度は薄くなり、パージエア濃度変化は小さくなることを示している。

次に(5)で示されるタイミングでは、パージエアがカットされていることが示されており、パージエアのカット中においてもパージエア濃度学習値は記憶され続けていることを示している。

(6)(7)で示されるタイミングでは、再度パージエアが導入されている。上述したようにパージ濃度が薄くなっているため、パージ導入以外の外乱（加減速時の空燃比変動等）によるパージ濃度演算誤差が大きくなるが、このパージエア濃度演算誤差が最大限に吸収されたパージエア濃度学習ができていることを示している。
また、ここでは(1)とは異なり、パージ流量は所定値で制限されることなく導入開始時から目標のパージ流量で制御が行われている。これは、パージエア濃度学習が既に完了しており、その学習値を用いて制御を行うことが可能であるからである。

(8)で示されるタイミングでは、パージエアのカット後、所定時間が経過した時点で、パージエア濃度学習値をクリアすることでパージカット中にキャニスタ内の蒸発燃料濃度が変化して実際のパージエア濃度と、記憶しているパージエア濃度学習値の間に誤差が生じ、パージエアの再導入時にパージエア濃度補正係数に誤差が発生することを防いでいることを示している。

この発明の実施の形態１において、その第１の特徴点は、前述のように、燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、運転状態とパージエア量と空燃比フィードバック補正係数により算出されるパージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数とする点にあり、従って、燃料噴射量算出手段２０８で算出された燃料噴射量を、パージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、運転状態によってパージエア濃度が変化しても適正な空燃比となり排ガス浄化が向上する。

この発明の実施の形態１におけるその第２の特徴点は、前述のように、前述の特徴点１を有する内燃機関の制御装置おいて、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア濃度学習完了前のフィルタ定数＜パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数とする点であり、従って、パージエア濃度学習完了前の場合、パージエア濃度が薄く緩やかに変化する場合においてもパージエア以外の外乱を受け難く、従ってパージエア濃度学習完了前の場合、パージエア濃度が薄く緩やかに変化する場合においても適正な空燃比となり排ガス浄化が向上する。

この発明の実施の形態１におけるその第３の特徴点は、前述のように、前述の特徴点１を有する内燃機関の制御装置おいて、前記パージエアの量の積算値が大きい場合の前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数を、前記積算値が小さい場合の前記フィルタ定数より大きくする点であり、従って、パージ開始から所定時間経過して、パージエア濃度が、パージ開始直後に比べて、薄く緩やかに変化する状態となっても、パージエア以外の外乱を受け難く、従ってパージエア濃度が薄く緩やかに変化する場合においても適正な空燃比となり排ガス浄化が向上する。

この発明の実施の形態１におけるその第４の特徴点は、前述のように、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段１５と、この運転状態検出手段の検出出力に基づき燃料タンクからの燃料蒸気を前記内燃機関の吸気系に導入する量を制御するパージエア量制御手段６と、このパージエア量制御手段により前記内燃機関の吸気系に導入されるパージエア量を算出するパージエア量算出手段と、このパージエア量算出手段により算出されたパージエア量を積算することによりパージエア積算量を算出するパージエア積算量算出手段ＳＴ４０４と、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１５と、この空燃比センサの検出出力に基づき前記内燃機関に供給する混合気の空燃比が目標値となるように補正する空燃比フィードバック補正係数を制御する空燃比制御手段と、前記運転状態検出手段によって検出された運転状態と前記パージエア量と前記空燃比フィードバック補正係数によりパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段２０５と、前記パージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行ってパージエア濃度学習値を算出するパージエア濃度学習値算出手段２０６とを備え、前記パージエア濃度学習値算出手段によって算出されたパージエア濃度学習値に基づいて前記空燃比制御手段によって制御される前記空燃比が補正される内燃機関の制御装置において、前記パージエア積算量が所定値よりも小さい場合は、前記パージエア濃度フィルタ処理で用いるフィルタ定数をパージエア高濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア積算量が所定値よりも大きい場合は、前記フィルタ定数をパージエア低濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア高濃度時フィルタ定数＜前記パージエア低濃度時フィルタ定数とする点であり、パージエア濃度学習完了後において、パージエア積算量が所定値よりも小さい場合と、パージエア積算量が所定値よりも大きい場合とで、パージエア濃度フィルタ定数を切り替えるようにしたので、パージエア濃度学習完了後はパージエア濃度の変化状況に応じて正確にパージエア濃度学習を更新することができる。

この発明の実施の形態１におけるその第５の特徴点は、前述のように、前述の特徴点４を有する内燃機関の制御装置おいて、前記空燃比フィードバック補正係数よりパージエア濃度学習の完了を判定するパージエア濃度学習完了判定手段ＳＴ６０１を設け、前記パージエア濃度学習完了前は前記パージエア濃度フィルタ処理で用いるフィルタ定数をパージエア濃度学習完了前フィルタ定数に設定し、その後は、前記パージエア積算量が所定値よりも小さい場合は前記フィルタ定数をパージエア高濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア積算量が所定値よりも大きい場合は、前記フィルタ定数をパージエア低濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア濃度学習完了前フィルタ定数＜前記パージエア高濃度時フィルタ定数＜パージエア低濃度時フィルタ定数とする点であり、パージエア濃度学習完了前と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値よりも小さい場合と、パージエア濃度学習完了後においてパージエア積算量が所定値よりも大きい場合とで、パージエア濃度フィルタ定数を切り替えるようにしたので、パージエア濃度学習を正確に完了することができ、パージエア濃度学習完了後は、パージエア濃度の変化状況に応じて正確にパージエア濃度学習を更新することができる。

この発明の実施の形態１を示す図で、構成の事例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、制御ブロックの事例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、目標パージ率・目標パージ流量の算出事例をフローチャートで示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、パージエア・吸入空気・燃料の輸送遅れの算出事例をフローチャートで示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、パージエア濃度の算出事例をフローチャートで示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、パージエア濃度フィルタ処理方法の事例をフローチャートで示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、パージエア濃度補正係数の算出事例をフローチャートで示す図ある。 この発明の実施の形態１を示す図で、動作をタイミングチャートで示す図である。 従来の内燃機関の制御装置でのパージエア濃度学習における課題を説明する図である。

符号の説明

１ 燃料タンク、 ２ 燃料ポンプ、
３ キャニスタ、 ４ 蒸発燃料通路、
５ パージ通路、 ６ パージバルブ（パージエア量制御手段）、
７ サージタンク、 ８ スロットルバルブ、
９ エアフロセンサ、 １０ エアクリーナ、
１１ 吸気通路、 １２ インジェクタ、
１３ 内燃機関、 １４ 排気通路、
１５ 空燃比センサ（運転状態検出手段）、
１６ ３元触媒、 １７ 点火コイル、
２０４ 空燃比フィードバック補正手段（空燃比制御手段）
２０５ パージエア濃度算出手段、
２０６ パージエア濃度学習値算出手段、
２０８ 燃料噴射量算出手段、
ＳＴ４０４ パージエア積算量算出手段。

Claims (5)

1. 燃料噴射量算出手段で算出された燃料噴射量を、運転状態とパージエア量と空燃比フィードバック補正係数により算出されるパージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行って算出されたパージエア濃度学習値により補正し、当該補正された燃料噴射量分の燃料をインジェクタから噴射する内燃機関の制御装置において、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数として排ガス浄化を向上することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置おいて、前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数の大きさを、パージエア濃度学習完了前のフィルタ定数＜パージエア高濃度時のフィルタ定数＜パージエア低濃度時のフィルタ定数として排ガス浄化を向上することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置おいて、前記パージエアの量の積算値が大きい場合の前記パージエア濃度フィルタ処理でのフィルタ定数を、前記積算値が小さい場合の前記フィルタ定数より大きくすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出出力に基づき燃料タンクからの燃料蒸気を前記内燃機関の吸気系に導入する量を制御するパージエア量制御手段と、このパージエア量制御手段により前記内燃機関の吸気系に導入されるパージエア量を算出するパージエア量算出手段と、このパージエア量算出手段により算出されたパージエア量を積算することによりパージエア積算量を算出するパージエア積算量算出手段と、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出出力に基づき前記内燃機関に供給する混合気の空燃比が目標値となるように補正する空燃比フィードバック補正係数を制御する空燃比制御手段と、前記運転状態検出手段によって検出された運転状態と前記パージエア量と前記空燃比フィードバック補正係数によりパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段と、前記パージエア濃度にパージエア濃度フィルタ処理を行ってパージエア濃度学習値を算出するパージエア濃度学習値算出手段とを備え、前記パージエア濃度学習値算出手段によって算出されたパージエア濃度学習値に基づいて前記空燃比制御手段によって制御される前記空燃比が補正
   される内燃機関の制御装置において、前記パージエア積算量が所定値よりも小さい場合は、前記パージエア濃度フィルタ処理で用いるフィルタ定数をパージエア高濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア積算量が所定値よりも大きい場合は、前記フィルタ定数をパージエア低濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア高濃度時フィルタ定数＜前記パージエア低濃度時フィルタ定数とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置おいて、前記空燃比フィードバック補正係数よりパージエア濃度学習の完了を判定するパージエア濃度学習完了判定手段を設け、前記パージエア濃度学習完了前は前記パージエア濃度フィルタ処理で用いるフィルタ定数をパージエア濃度学習完了前フィルタ定数に設定し、その後は、前記パージエア積算量が所定値よりも小さい場合は前記フィルタ定数をパージエア高濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア積算量が所定値よりも大きい場合は、前記フィルタ定数をパージエア低濃度時フィルタ定数に設定し、前記パージエア濃度学習完了前フィルタ定数＜前記パージエア高濃度時フィルタ定数＜パージエア低濃度時フィルタ定数とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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