JPH05163980A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蒸発燃料のパージの有無による空燃比への影響
を少なくして、空燃比の極端なリーン化に基づく失火を
防止しつつ、空燃比のリッチ化を確実に防止して燃費向
上を図る。 【構成】ＣＰＵ３２はエンジン１の運転状態が予め定め
た所定状態のとき、Ｏ₂ センサ２３よる空燃比が理論空
燃比となるように、燃料噴射弁１５からの燃料噴射量を
フィードバック制御する。また、ＣＰＵ３２は運転状態
が前記所定状態以外のとき、前記Ｏ₂ センサ２３による
空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように、リーン
補正係数を用いて燃料噴射弁１５からの燃料噴射量をリ
ーン制御する。そして、このリーン制御中に、燃料タン
ク２４からの蒸発燃料が吸気通路５に放出されてＯ₂ セ
ンサ２３にてリッチ状態が検出されたとき、ＣＰＵ３２
はリーン制御を中止し、前記リーン補正係数を用いてフ
ィードバック制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御方
法に係り、詳しくは、内燃機関の運転状態が予め定めた
所定状態のとき、空燃比が理論空燃比となるように燃料
噴射弁からの燃料噴射量を閉ループ制御するとともに、
運転状態が前記所定状態以外のとき、空燃比が理論空燃
比よりもリーンとなるように燃料噴射弁からの燃料噴射
量を開ループ制御するようにした内燃機関の空燃比制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば車両用内燃機関において
は、排気ガス規制及び燃費低減を両立させる方法とし
て、三元触媒とＯ₂ センサを用いて排気ガス中のＣＯ、
ＨＣ、ＮＯx を同時に酸化還元反応させ、この反応によ
り排気ガスを浄化する方法が採用されている。この際、
排気ガス中の３成分を同時に効率よく浄化するために
は、常に理論空燃比の近傍で内燃機関を運転する必要が
ある。そこで、一般的には、Ｏ ₂ センサからの検出信号
に基づき、機関に供給する混合気の空燃比Ａ／Ｆが理論
空燃比に近づくように閉ループ制御（以下、フィードバ
ック制御という）している。

【０００３】一方、例えば軽負荷運転状態においては、
排気ガス中の有害成分であるＮＯxの排出量がもともと
少ないため、排気ガス浄化性能を若干犠牲にしても空燃
比が理論空燃比よりリーン側となるように制御した方が
内燃機関の燃費性能は向上する。そこで、軽負荷運転状
態においては、前記フィードバック制御を中止し、空燃
比Ａ／Ｆが理論空燃比よりリーン側となるように開ルー
プ制御（以下、リーン制御という）するようにしてい
る。

【０００４】このようなフィードバック制御及びリーン
制御を行う技術としては、例えば特開昭６０−４７８３
７号公報に開示された「内燃機関の希薄燃焼制御方式」
がある。この技術では、フィードバック制御の実行に際
し、フィードバック補正係数ＦＡＦを用いて燃料噴射弁
の実燃料噴射時間を算出している。また、リーン制御の
実行に際し、リーン補正係数ＫＴＰを用いて燃料噴射弁
の実燃料噴射時間を算出している。さらに、前記公報技
術では、リーン制御前に空燃比の学習を行い、その学習
値をリーン補正係数ＫＴＰに反映させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術をパージ装置を備えた内燃機関に適用すると、次のよ
うな問題がある。ここで、パージ装置とは、燃料タンク
等から発生する蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に吸着
させ、これを吸気系へ放出（パージ）するための装置で
ある。より詳しくは、キャニスタと吸気通路とを接続す
るパージ通路にパージ制御弁を配設し、予め定められた
機関運転状態において、パージ制御弁を開弁させてキャ
ニスタ内に貯溜された蒸発燃料を吸気通路にパージさせ
るものである。

【０００６】そして、この蒸発燃料のパージのない場合
を想定して前記リーン補正係数ＫＴＰを設定すると、そ
のパージによって空燃比Ａ／Ｆがリッチとなった場合、
フィードバック制御時よりも燃費が悪化する。この現象
を、図８（ａ）と図８（ｂ）を用いて説明する。

【０００７】図８（ａ）は、パージによる空燃比Ａ／Ｆ
への影響がない場合を示している。図８（ａ）における
フィードバック制御時には、「１」を中心として変動す
るフィードバック補正係数ＦＡＦを用いて実燃料噴射時
間が算出され、リーン制御時には、パージのない場合を
基準として設定されたリーン補正係数ＫＴＰを用いて実
燃料噴射時間が算出される。そして、これらの実燃料噴
射時間に基づき燃料噴射弁から燃料が噴射されると、フ
ィードバック制御時には空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に近
づけられ、リーン制御時には図８（ａ）の斜線部分で示
すように、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりリーンとな
り、その結果、目的とする燃費向上が図られる。

【０００８】これに対し、図８（ｂ）は、パージによっ
て空燃比Ａ／Ｆがリッチになった場合を示している。こ
の場合におけるフィードバック制御時には、空燃比Ａ／
Ｆを理論空燃比にするためにフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦが図８（ａ）よりも小さくなる。従って、このフィ
ードバック制御時にはパージによる空燃比Ａ／Ｆへの影
響がフィードバック補正係数ＦＡＦの変動によって相殺
される。ところが、前述したようにリーン制御時の実燃
料噴射時間の算出に用いられるリーン補正係数ＫＴＰ
は、パージのない場合を基準として設定されている。こ
のため、リーン制御時には、パージによる空燃比のリッ
チ化を相殺できず、リーン制御の目的とする燃費向上が
図れないばかりか、場合によっては、図８（ｂ）におい
て斜線で示すように、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも
リッチとなってフィードバック制御時よりも燃費が悪化
するおそれもある。

【０００９】また、前記とは逆に、蒸発燃料がパージさ
れる場合を想定してリーン補正係数ＫＴＰを設定する
と、パージのない場合に失火を引き起こす。この現象
を、図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて説明する。

【００１０】図９（ａ）は、パージにより空燃比Ａ／Ｆ
が影響を受け、しかもフィードバック制御中はリーン補
正係数ＫＴＰを用いていない場合を示している。図９
（ａ）におけるフィードバック制御時には、パージによ
る空燃比リッチ分を補償するべく、フィードバック補正
係数ＦＡＦは１．０より小さい値で変動する。また、リ
ーン制御時には、パージによるリッチ分を見越した（パ
ージがある場合を基準として設定された）リーン補正係
数ＫＴＰを用いて実燃料噴射時間が算出される。そし
て、これらの実燃料噴射時間に応じて燃料噴射弁から燃
料が噴射されると、フィードバック制御時には空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比に近づけられ、リーン制御時には空燃
比Ａ／Ｆが理論空燃比よりリーンとなり、その結果、燃
費が向上する。

【００１１】これに対し、図９（ｂ）は、パージによる
空燃比Ａ／Ｆへの影響がなくなった場合を示している。
この場合におけるフィードバック制御時には、空燃比Ａ
／Ｆを理論空燃比にするためにフィードバック補正係数
ＦＡＦが図９（ａ）よりも大きくなる。つまり、１．０
を中心に変化することになる。ところが、リーン補正係
数ＫＴＰは、パージを想定して設定されているので、リ
ーン制御時には、空燃比Ａ／Ｆが極端にリーンとなり、
失火を引き起こしてしまう。

【００１２】このような相反した制約により、リーン制
御のねらいである燃費の向上が制約を受ける。本発明は
前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的
は、蒸発燃料のパージの有無による空燃比への影響を少
なくして、空燃比の極端なリーン化に基づく失火を防止
しつつ、空燃比のリッチ化を確実に防止して燃費向上を
図ることが可能な内燃機関の空燃比制御方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関の運転状態を検出し、その運転状
態に応じて燃料噴射弁から吸気通路へ燃料を噴射させ、
前記吸気通路を介して内燃機関に導入される空気と、前
記燃料噴射弁から噴射される燃料とからなる混合気の空
燃比を空燃比センサで検出し、前記内燃機関の運転状態
が予め定めた所定状態のとき、前記空燃比センサよる空
燃比が理論空燃比となるように、フィードバック補正係
数を用いて燃料噴射弁からの燃料噴射量を閉ループ制御
するとともに、前記運転状態が前記所定状態以外のと
き、前記空燃比センサによる空燃比が理論空燃比よりも
リーンとなるように、リーン補正係数を用いて前記燃料
噴射弁からの燃料噴射量を開ループ制御するようにした
内燃機関の空燃比制御方法において、前記開ループ制御
中に、燃料タンクからの蒸発燃料が吸気通路に放出され
て空燃比が理論空燃比よりもリッチになることが検出又
は推定されたとき、開ループ制御を中止し、その開ルー
プ制御中でのリーン補正係数と前記フィードバック補正
係数とを用いた閉ループ制御を行うようにしている。

【００１４】

【作用】空燃比制御に際し、まず内燃機関の運転状態が
検出され、その運転状態に応じて燃料噴射弁から吸気通
路へ燃料が噴射される。そして、吸気通路を介して内燃
機関に導入される空気と、前記燃料噴射弁から噴射され
る燃料とからなる混合気の空燃比が空燃比センサによっ
て検出される。

【００１５】前記内燃機関の運転状態が予め定めた所定
状態のときには、前記空燃比センサよる空燃比が理論空
燃比となるように、フィードバック補正係数を用いて燃
料噴射弁からの燃料噴射量が閉ループ制御される。ま
た、前記運転状態が前記所定状態以外のときには、前記
空燃比センサによる空燃比が理論空燃比よりもリーンと
なるように、リーン補正係数を用いて前記燃料噴射弁か
らの燃料噴射量が開ループ制御される。

【００１６】このような開ループ制御中に、燃料タンク
からの蒸発燃料が吸気通路に放出されて、空燃比が理論
空燃比よりもリッチになることが検出又は推定される
と、同開ループ制御が中止され、前記リーン補正係数と
前記フィードバック補正係数とを用いた閉ループ制御が
行われる。

【００１７】そのため、リッチ状態となってもリーン補
正係数を用いたリーン制御を続けると、リーン補正係数
がパージを考慮せずに設定されている場合には、蒸発燃
料のパージによって空燃比がリッチとなって燃費が悪化
し、逆にリーン補正係数がパージを考慮して設定されて
いる場合には、パージがなくなると空燃比が理論空燃比
よりも大幅にリーンとなって失火を引き起こすのに対
し、本発明では閉ループ制御への移行により蒸発燃料に
基づく空燃比への影響が相殺される。従って、蒸発燃料
の放出にかかわらず空燃比を理論空燃比とすることが可
能となる。

【００１８】さらに、単に開ループ制御を中止して閉ル
ープ制御へ移行するだけでは、空燃比を理論空燃比にで
きない場合がある。すなわち、図４（ａ）で示すよう
に、閉ループ制御に用いられるフィードバック補正係数
には一般にガード値が設定されており、通常はこのガー
ド値以上の領域でフィードバック補正係数が変化するこ
とによって、空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射
量が制御される。ところが、蒸発燃料のパージ量が極端
に多くなり、前記領域内でのフィードバック補正係数の
変化では理論空燃比を得ることができなくなると、つま
りフィードバック補正係数がガード値と同一になると、
空燃比が理論空燃比よりもリッチとなってしまう。

【００１９】これに対し、本発明では開ループ制御から
閉ループ制御への移行に際し、その開ループ制御中での
リーン補正係数と前記フィードバック補正係数とを用い
た閉ループ制御が行われる。このため、図４（ｂ）で示
すように、リーン補正係数を用いた補正分だけフィード
バック補正係数が二点鎖線の状態から実線の状態へ移行
し、ガード値から離れる。従って、この変動分だけ閉ル
ープ制御によって制御可能な幅が実質的に広くなり、そ
の結果、過剰なパージが行われても理論空燃比にするこ
とが可能となる。

【００２０】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明を具体化した第１実施例を
図１〜図４に従って説明する。

【００２１】図１で示すように、車両に搭載された内燃
機関としてのエンジン１のシリンダ２には、クランクシ
ャフト（図示しない）の回転にともない上下動するピス
トン３が収容されている。ピストン３の上方には燃焼室
４が形成され、この燃焼室４に吸気通路５及び排気通路
６が連通している。燃焼室４と吸気通路５との連通部分
は吸気ポート７となっており、この吸気ポート７はシリ
ンダヘッド８に上下動可能に取付けられた吸気バルブ９
によって開閉される。また、燃焼室４と排気通路６との
連通部分は排気ポート１１となっており、この排気ポー
ト１１はシリンダヘッド８に上下動可能に取付けられた
排気バルブ１２によって開閉される。

【００２２】前記吸気通路５には、吸気ポート７から上
流側へ向けてサージタンク１３及びエアクリーナ１４が
順に配設されており、エアクリーナ１４で濾過された空
気が吸気通路５、サージタンク１３を通過して前記燃焼
室４に吸入される。サージタンク１３は、吸入空気の脈
動を平滑化させるためのものである。

【００２３】前記吸気ポート７近傍の吸気通路５には、
その吸気ポート７へ向けて燃料を噴射するための燃料噴
射弁１５が取付けられている。また、サージタンク１３
よりも上流の吸気通路５内にはスロットル弁１６が設け
られている。このスロットル弁１６は、アクセルペダル
の踏み込み操作に連動して吸気通路５を開閉する。そし
て、このスロットル弁１６の開閉動作により、燃焼室４
へ導入される吸入空気の量が調節される。スロットル弁
１６の近傍には、そのスロットル弁１６が全閉状態のと
きオンとなり、全閉以外の状態のときオフとなるアイド
ルスイッチ１７が取付けられている。さらに、前記スロ
ットル弁１６よりも上流の吸気通路５には、吸入空気量
を検出するエアフローメータ１８が取付けられている。

【００２４】前記燃料噴射弁１５から噴射される燃料と
吸気通路５内へ導入された外気とからなる混合気は、吸
気バルブ９の開かれる際に、吸気ポート７を通じて燃焼
室４内へ導入される。この燃焼室４に導入された混合気
を着火するために、シリンダヘッド８には点火プラグ
（図示しない）が取付けられている。この点火プラグは
ディストリビュータ１９にて分配された点火信号に基づ
いて駆動される。そして、この点火プラグの点火によっ
て燃焼室４内へ導入された混合気が爆発・燃焼され、ピ
ストン３、クランクシャフト等を介してエンジン１の駆
動力が得られる。なお、前記ディストリビュータ１９に
は、そのロータの回転を検出してエンジン回転信号を出
力する回転数センサ２１が設けられている。

【００２５】燃焼室４で生じた排気ガスは、排気バルブ
１２が開かれる際に排気ポート１１から排気通路６を通
じて外部へ排出される。排気通路６の途中には、排気ガ
ス中の３つの有害成分ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に浄化
する三元触媒２２が設けられている。前記排気ポート１
１と三元触媒２２との間の排気通路６には、排気ガス中
の酸素濃度を検出する空燃比センサとしてのＯ₂ センサ
２３が設けられている。このＯ₂ センサ２３は、理論空
燃比近傍で出力電圧が急変する特性を有している。

【００２６】加えて、車両に搭載された燃料タンク２４
にはベーパ通路２５を介してキャニスタ２６が接続され
ており、同燃料タンク２４で発生した蒸発燃料がベーパ
通路２５を通ってキャニスタ２６に導かれるようになっ
ている。キャニスタ２６は、活性炭が収納された蒸発燃
料の吸着容器であり、前記蒸発燃料がこの活性炭に一旦
吸着されるようになっている。

【００２７】前記キャニスタ２６はパージ通路２７を介
してスロットル弁１６下流のサージタンク１３に接続さ
れ、同キャニスタ２６内の蒸発燃料が燃焼室４に吸入さ
れるようになっている。パージ通路２７の途中にはパー
ジ制御弁２８が設けられている。このパージ制御弁２８
は、前記パージ通路２７を開閉することにより、前記キ
ャニスタ２６から吸気通路５へ導かれる蒸発燃料のパー
ジ量を調節するためのものである。

【００２８】前記アイドルスイッチ１７、エアフローメ
ータ１８、回転数センサ２１及びＯ ₂ センサ２３は電子
制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）３１の入力側に電
気的に接続されている。また、前記燃料噴射弁１５及び
パージ制御弁２８は、ＥＣＵ３１の出力側に電気的に接
続されている。そして、ＥＣＵ３１は前記アイドルスイ
ッチ１７、エアフローメータ１８及び各種センサ２１，
２３からの検出信号に基づいて燃料噴射弁１５及びパー
ジ制御弁２８を制御する。

【００２９】ＥＣＵ３１は、中央処理装置（以下ＣＰＵ
という）３２と、読み出し専用メモリ（以下ＲＯＭとい
う) ３３と、ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭとい
う）３４と、入力ポート３５と、出力ポート３６とを備
え、これらは互いにバス３７によって接続されている。
ＣＰＵ３２は、予め設定された制御プログラムに従って
各種演算処理を実行し、ＲＯＭ３３はＣＰＵ３２で演算
処理を実行するために必要な制御プログラムや初期デー
タを予め記憶している。また、ＲＡＭ３４はＣＰＵ３２
の演算結果を一時記憶する。

【００３０】前記エアフローメータ１８からの吸入空気
量信号及びＯ₂ センサ２３からの酸素濃度信号は、Ａ／
Ｄ変換器３８，３９を介して入力ポート３５に入力され
る。また、アイドルスイッチ１７からのオン・オフ信号
及び回転数センサ２１からのエンジン回転信号は入力ポ
ート３５に入力される。ＣＰＵ３２はこれらの信号に基
づき、吸入空気量Ｑ、リッチ・リーン信号、アイドルス
イッチ１７のオン・オフ、エンジン回転数ＮＥを検知す
る。

【００３１】一方、ＣＰＵ３２はデューティ制御にてパ
ージ制御弁２８の開度を制御する。すなわち、ＣＰＵ３
２は所定のデューティ比を有するパルス信号を、出力ポ
ート３６及び駆動回路４１を介してパージ制御弁２８に
出力し、同パルス信号のハイレベルにてパージ制御弁２
８を開弁させる。この開度調整によってパージ量が調整
される。前記パージ制御弁２８を開弁させる条件として
は、例えば、エンジン１の始動後３０秒経過しているこ
と、アイドルスイッチ１７がオンされてから５秒経過し
ていること、車速が２Km／ｈ以上であること、吸気温が
４５℃以上であること等が挙げられる。また、ＣＰＵ３
２は出力ポート３６及び駆動回路４２を介して燃料噴射
弁１５に駆動信号を出力することにより、燃料噴射弁１
５の開弁時間を制御して燃料噴射量を調整する。

【００３２】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。図２のフローチャート
はＣＰＵ３２によって実行される各処理のうち、実燃料
噴射時間ＴＡＵを算出するためのＴＡＵ算出ルーチンを
示しており、このルーチンは一定クランク角毎の割り込
みによって実行される。

【００３３】ＣＰＵ３２は、このルーチンに移行する
と、まずステップ１０１でそのときのエンジン１の運転
状態がリーン制御領域にあるか否かを判定する。この判
定は、例えばＲＯＭ３３に予め記憶されているマップ
（図示しない）を用いて行われる。このマップには、エ
ンジン回転数ＮＥと基本燃料噴射時間との関係におい
て、フィードバック制御を行う領域とリーン制御を行う
領域とが規定されている。そして、ＣＰＵ３２はそのと
きのエンジン回転数ＮＥと基本噴射時間とに基づき、フ
ィードバック制御領域とリーン制御領域のうちのどちら
の領域にあるかを判定する。

【００３４】ＣＰＵ３２はステップ１０１においてリー
ン制御領域でないと判定すると、フィードバック制御を
行うためにステップ１０２へ移行し、次の（１）式に基
づき燃料噴射弁１５の実燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、
このルーチンを一旦終了する。

【００３５】 ＴＡＵ＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ）×ＦＡＦ ……（１） ここで、Ｋは定数、Ｑは吸入空気量、ＮＥはエンジン回
転数であり、Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）は理論空燃比を得るよう
に設定された基本燃料噴射時間である。また、ＦＡＦは
Ｏ₂ センサ２３の出力信号の変化にともない変化するフ
ィードバック補正係数であり、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比となるように前記基本燃料噴射時間Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）
を補正する。このフィードバック補正係数ＦＡＦは、図
３で示すように空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンに転じ
たとき、急激に所定のスキップ値だけ増加した後徐々に
増加し、リーンからリッチに転じたとき、急激に所定の
スキップ値だけ減少した後に徐々に減少する。空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比に制御されているとき、フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦは１．０を中心に変動する。

【００３６】なお、フィードバック補正係数ＦＡＦに
は、１．０を挟む所定の上限値（ＭＡＸ）、下限値（Ｍ
ＩＮ）が設けられており、フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆはこれらのガード値でガードされる。また、フィード
バック制御中以外はフィードバック補正係数ＦＡＦが
１．０に設定される。

【００３７】ＣＰＵ３２は前記ステップ１０１でリーン
制御領域であると判定すると、図２のステップ１０３
で、Ｏ₂ センサ２３からの出力がリッチであるか否かを
判定する。すなわち、ＣＰＵ３２は図３に示すように、
Ｏ₂センサ２３からの出力電圧Ｖと理論空燃比に対応す
る基準電圧Ｖｒとを比較し、出力電圧Ｖが基準電圧Ｖｒ
よりも高ければリッチと判定し、基準電圧Ｖｒよりも低
ければリーンと判定する。このように、ステップ１０３
での判定がリーンであると、ＣＰＵ３２はリーン制御を
行うために図２のステップ１０４へ移行し、次の（２）
式に基づき燃料噴射弁１５の実燃料噴射時間ＴＡＵを算
出し、このルーチンを一旦終了する。

【００３８】 ＴＡＵ＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ）×ＫＴＰ ……（２） ここで、Ｋ、Ｑ、ＮＥは前記（１）式と同様である。ま
た、ＫＴＰはリーン補正係数であり、空燃比Ａ／Ｆを理
論空燃比よりもリーンとするための係数であって、この
場合、１．０より小さい値である。なお、このリーン補
正係数ＫＴＰは、パージがない場合を基準に設定してあ
るので、リーン制御中にパージがなくても空燃比がリー
ンになりすぎ、失火を引き起こすようなことはない。

【００３９】ＣＰＵ３２は前記ステップ１０３でＯ₂ セ
ンサ２３からの出力に基づき空燃比Ａ／Ｆがリッチであ
ると判定すると、ステップ１０５でそのリッチ状態が予
め定めた所定期間続いているか否かを判定する。リッチ
状態が所定期間続いていない場合、ＣＰＵ３２は前記ス
テップ１０４の処理を行い、このルーチンを一旦終了す
る。

【００４０】一方、ＣＰＵ３２はステップ１０５の判定
で、Ｏ₂ センサ２３による空燃比Ａ／Ｆのリッチ状態が
所定期間続いていると判定すると、パージ制御弁２８が
開かれてキャニスタ２６内の蒸発燃料が多量に吸気通路
５へ放出され、その結果、Ｏ ₂ センサ２３からの出力が
リッチ状態になっていると判断し、前記ステップ１０４
の処理を中止してステップ１０６へ移行する。ＣＰＵ３
２はステップ１０６で次の（３）式に基づき燃料噴射弁
１５の実燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、このルーチンを
一旦終了する。

【００４１】 ＴＡＵ＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ）×ＫＴＰ×ＦＡＦ……（３） ここで、Ｋ、Ｑ、ＮＥ、ＫＴＰ、ＦＡＦは前記（１）式
及び（２）式と同様である。

【００４２】前記のようにして、（１）〜（３）のうち
のいずれかの式に基づいて、そのときの運転状態に応じ
た実燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。なお、詳しい説
明は省略するが、ＣＰＵ３２は前述した（１）〜（３）
の各演算式に基づき実燃料噴射時間ＴＡＵを算出する
と、出力ポート３６及び駆動回路４２を介して燃料噴射
弁１５に駆動信号を出力する。この信号の出力により、
燃料噴射弁１５の開弁時間が制御されて所定量の燃料が
燃料噴射弁１５から噴射される。そして、ステップ１０
２又はステップ１０６の処理が繰り返されることで、空
燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるように閉ループ制御（フ
ィードバック制御）が行われる。また、ステップ１０４
の処理が繰り返されることで、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比よりもリーン側となるように開ループ制御（リーン制
御）が行われる。

【００４３】このように、本実施例では、エンジン１の
運転状態が予め定めた所定状態のとき、前記Ｏ₂ センサ
２３よる空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるように、燃料
噴射弁１５からの燃料噴射量をフィードバック制御する
（ステップ１０２）。また、運転状態が前記所定状態以
外のとき、前記Ｏ₂ センサ２３による空燃比Ａ／Ｆが理
論空燃比よりもリーンとなるように、リーン補正係数Ｋ
ＴＰを用いて前記燃料噴射弁１５からの燃料噴射量をリ
ーン制御する（ステップ１０４）。そして、このリーン
制御中に、燃料タンク２４からの蒸発燃料が吸気系に放
出されて空燃比が理論空燃比よりもリッチになることが
Ｏ₂ センサ２３にて検出されたとき、リーン制御を中止
し、前記リーン補正係数ＫＴＰと前記フィードバック補
正係数ＦＡＦとを用いてフィードバック制御を行う（ス
テップ１０６）ようにした。

【００４４】そのため、リッチ状態となってもリーン補
正係数ＫＴＰを用いた開ループのリーン制御を続ける従
来技術では、リーン補正係数ＫＴＰがパージを考慮せず
に設定されている場合には、蒸発燃料のパージによって
空燃比Ａ／Ｆがリッチとなって燃費が悪化し、逆にリー
ン補正係数ＫＴＰがパージを考慮して設定されている場
合には、パージがなくなると空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
よりも大幅にリーンとなって失火を引き起こすのに対
し、本実施例ではフィードバック制御への移行によりパ
ージの空燃比Ａ／Ｆへの影響を相殺して理論空燃比とす
ることができる。

【００４５】ここで、単にリーン制御を中止してフィー
ドバック制御へ移行するだけでは、このフィードバック
制御によって空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比にできない場合
がある。すなわち、図４（ａ）で示すように、一般に、
フィードバック補正係数ＦＡＦにはガード値が設定され
ており、通常はこのガード値以上の領域でフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが変化することによって、空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比となるように実燃料噴射時間ＴＡＵを制
御している。ところが、蒸発燃料のパージ量が極端に多
くなり、前記領域内でのフィードバック補正係数ＦＡＦ
の変化によって理論空燃比を得ることができなくなる
と、つまりフィードバック補正係数ＦＡＦがガード値と
同一になると、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりもリッチ
となってしまう。

【００４６】これに対し、本実施例ではリーン制御から
フィードバック制御への移行に際し、そのリーン制御で
のリーン補正係数ＫＴＰとフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆとを用いてフィードバック制御を行うようにした。こ
のため、図４（ｂ）で示すように、リーン補正係数ＫＴ
Ｐを用いた補正分だけフィードバック補正係数ＦＡＦが
二点鎖線の状態から実線の状態へ上昇する。つまり、フ
ィードバック補正係数ＦＡＦの全体が前記ガード値より
も高くなる。従って、この上昇分だけフィードバック制
御によって制御可能な幅が実質的に広くなり、その結
果、過剰なパージが行われても理論空燃比にすることが
可能となる。

【００４７】このように本実施例によると、蒸発燃料の
パージの有無による空燃比Ａ／Ｆへの影響を少なくし
て、空燃比Ａ／Ｆの極端なリーン化に基づく失火を防止
しつつ、空燃比Ａ／Ｆのリッチ化を確実に防止して燃費
向上を図ることができる。 （第２実施例）次に、本発明の第２実施例を図５〜図７
に従って説明する。

【００４８】本実施例が適用されるエンジン１では、ア
イドル運転時にパージ制御弁２８を開いてキャニスタ２
６から蒸発燃料を放出させるとともに、その放出された
蒸発燃料の濃度が予め定めた所定値以上となったとき
に、燃料噴射弁１５からの燃料噴射量を減量補正するよ
うにしている。この減量補正のために、実燃料噴射時間
ＴＡＵの算出に際し、パージによる減量補正値ＦＰＵＲ
Ｇを用いている。すなわち、前記実燃料噴射時間ＴＡＵ
から減量補正値ＦＰＵＲＧを減算し、その減算結果を最
終の実燃料噴射時間ＴＡＵとしている。この減量補正値
ＦＰＵＲＧは、 ＦＰＵＲＧ＝ＫＰＧ×（ＮＥ₀ ／ＮＥ）……（４） で求められる補正値である。ここで、ＮＥはエンジン回
転数、ＮＥ₀ は基準アイドル回転数（例えば６００ｒｐ
ｍ）である。また、ＫＰＧはエンジン回転数ＮＥが基準
アイドル回転数ＮＥ₀ のときに、パージによる燃料増量
を補正するために用いられる燃料噴射時間の補正値（パ
ージ補正値）である。

【００４９】そして、本実施例では減量補正値ＦＰＵＲ
Ｇが所定値以上となったときに、パージにより空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比よりもリッチになるものと推定してい
る。図５のフローチャートは、パージ制御弁２８に出力
されるパルス信号のデューティ比Ｄｕｔｙを算出するた
めのＤｕｔｙ算出ルーチンを示しており、所定時間毎の
定時割り込みで実行される。また、図６のフローチャー
トはパージによる減量補正値ＦＰＵＲＧを算出するため
のＦＰＵＲＧ算出ルーチンを示しており、前記図５のル
ーチンとは別に所定時間（例えば１６msec）毎の定時割
り込みで実行される。さらに、図７のフローチャート
は、前記減量補正値ＦＰＵＲＧを用いて実燃料噴射時間
ＴＡＵを算出するためのＴＡＵ算出ルーチンを示してお
り、このルーチンは一定クランク毎の割り込みによって
実行される。

【００５０】まず、図５のＤｕｔｙ算出ルーチンについ
て説明する。ＣＰＵ３２はこのルーチンに移行すると、
まずステップ２０１でアイドルスイッチ１７がオンされ
たか否かを判定し、ステップ２０２で空燃比Ａ／Ｆのフ
ィードバック制御を行うための条件（フィードバック条
件）が成立したか否かを判定する。このフィードバック
条件としては、例えばＯ₂ センサ２３の活性後、冷却水
温が６０℃以上であることが挙げられる。前記ステップ
２０１の判定でアイドルスイッチ１７がオンされていな
い場合、又はステップ２０２の判定でフィードバック条
件が成立していない場合、ＣＰＵ３２はステップ２０３
において、パージ制御弁２８に出力されるパルス信号の
デューティ比Ｄｕｔｙを「０」にし、このルーチンを終
了する。

【００５１】前記ステップ２０１でアイドルスイッチ１
７がオンされ、かつステップ２０２でフィードバック条
件が成立している場合、ＣＰＵ３２はステップ２０４
で、そのときのフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０
３よりも大きいか否かを判定する。フィードバック補正
係数ＦＡＦが１．０３よりも大きい（ＦＡＦ＞１．０）
と、ＣＰＵ３２はステップ２０５において、そのときの
デューティ比Ｄｕｔｙに予め定められた所定値αを加算
し、これを新たなデューティ比Ｄｕｔｙとし、このルー
チンを終了する。

【００５２】前記ステップ２０４においてフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが１．０３以下である（ＦＡＦ≦１．
０３）と、ＣＰＵ３２はステップ２０６で同フィードバ
ック補正係数ＦＡＦが０．９９よりも小さいか否かを判
定する。ＣＰＵ３２はフィードバック補正係数ＦＡＦが
０．９９以上である（ＦＡＦ≧０．９９）と、このルー
チンを終了する。つまり、そのときのデューティ比Ｄｕ
ｔｙを維持する。また、ＣＰＵ３２はフィードバック補
正係数ＦＡＦが０．９９よりも小さい（ＦＡＦ＜０．９
９）と、そのときのデューティ比Ｄｕｔｙから予め定め
られた所定値βを減算し、これを新たなデューティ比Ｄ
ｕｔｙとし、このルーチンを終了する。

【００５３】なお、ＣＰＵ３２は前記のようにデューテ
ィ比Ｄｕｔｙを算出すると、そのデューティ比Ｄｕｔｙ
を有するパルス信号を、出力ポート３６及び駆動回路４
１を介してパージ制御弁２８に出力する。このパルス信
号の出力によりパージ制御弁２８の開度が調整されて、
パージ量が調整される。詳しくは、エンジン１がアイド
ル状態でない場合、又は空燃比のフィードバック条件が
成立しない場合にはパージが停止される。また、アイド
ル状態であり、かつフィードバック制御条件が成立して
いる場合には、フィードバック補正係数ＦＡＦが０．９
９≦ＦＡＦ≦１．０３となるようにパージ制御弁２８の
開度が調整される。

【００５４】次に、図６のＦＰＵＲＧ算出ルーチンにつ
いて説明する。ＣＰＵ３２はこのルーチンに移行する
と、まずステップ３０１でアイドルスイッチ１７がオン
されたか否かを判定し、ステップ３０２において前記ス
テップ３０１以外の条件が成立したか否かを判定する。
この条件としては、例えば、空燃比のフィードバック条
件が成立してアイドルスイッチ１７がオンされた状態が
５秒以上継続され、かつ車速が２Km／ｈ未満であり、か
つ吸気温が４５℃よりも高いこと等が挙げられる。

【００５５】前記ステップ３０１の判定でアイドルスイ
ッチ１７がオンされていない場合、又はステップ３０２
での条件が成立していない場合、ＣＰＵ３２はステップ
３０３において、パージによる減量補正値ＦＰＵＲＧを
「０」にし、このルーチンを終了する。

【００５６】前記ステップ３０１でアイドルスイッチ１
７がオンされ、かつステップ３０２での条件が成立して
いる場合、ＣＰＵ３２はステップ３０４において前記
（４）式に基づき減量補正値ＦＰＵＲＧを算出し、この
ルーチンを終了する。

【００５７】次に、図７のＴＡＵ算出ルーチンについて
説明する。このルーチンではフラグＸＰＵＲＧＲが用意
されている。このフラグＸＰＵＲＧＲは、エンジン１の
アイドル運転時に多量の蒸発燃料がパージされて空燃比
Ａ／Ｆがリッチとなる事態を予測するためのものであ
り、エンジン１の始動時に「０」に初期設定され、前記
減量補正値ＦＰＵＲＧが所定値ＦＰＵＲＧＭＸ以上とな
った場合に「１」に設定される。

【００５８】ＣＰＵ３２は、このルーチンに移行する
と、まずステップ４０１で減量補正値ＦＰＵＲＧが所定
値ＦＰＵＲＧＭＸを越えたか否かを判定する。減量補正
値ＦＰＵＲＧが所定値ＦＰＵＲＧＭＸ以上であると（Ｆ
ＰＵＲＧ≧ＦＰＵＲＧＭＸ）、ＣＰＵ３２は蒸発燃料の
パージ量が多く空燃比Ａ／Ｆがリッチとなるおそれがあ
ると判断し、ステップ４０２でフラグＸＰＵＲＧＲを
「１」に設定する。また、減量補正値ＦＰＵＲＧが所定
値ＦＰＵＲＧＭＸよりも小さいと（ＦＰＵＲＧ＜ＦＰＵ
ＲＧＭＸ）、ＣＰＵ３２は蒸発燃料のパージ量が少なく
空燃比Ａ／Ｆがリッチとなるおそれがないと判断し、そ
のときのフラグＸＰＵＲＧＲの状態を維持する。

【００５９】次に、ＣＰＵ３２はステップ４０３でアイ
ドルスイッチ１７がオンされたか否かを判定する。アイ
ドルスイッチ１７がオンされていると、ステップ４０４
で、ＣＰＵ３２は前回の処理ルーチンにおいてアイドル
スイッチ１７がオフされていたか否かを判定する。前回
までの処理ルーチンでアイドルスイッチ１７がオフされ
ていて、今回の処理ルーチンで初めてアイドルスイッチ
１７がオンされた場合には、ＣＰＵ３２はステップ４０
５でフラグＸＰＵＲＧＲを「０」に設定してステップ４
０６へ移行する。また、ＣＰＵ３２は前回の処理ルーチ
ンでアイドルスイッチ１７がオンされていると、そのと
きのフラグＸＰＵＲＧＲの状態を維持してステップ４０
６へ移行する。これらのステップ４０４及びステップ４
０５は、減量補正値ＦＰＵＲＧが所定値ＦＰＵＲＧＭＸ
以上になってから、オフ状態のアイドルスイッチ１７が
オンされるまでの期間、リーン補正係数ＫＴＰを燃料噴
射量に反映して空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御を行
うための処理である。

【００６０】続いて、ＣＰＵ３２はステップ４０６でそ
のときのエンジン１の運転状態がリーン制御領域にある
か否かを判定する。この判定は第１実施例でのステップ
１０１と同じである。ＣＰＵ３２はリーン制御領域でな
いと、フィードバック制御を行うためにステップ４０７
へ移行し、前記（１）式からそのときの減量補正値ＦＰ
ＵＲＧを減算して燃料噴射弁１５の実燃料噴射時間ＴＡ
Ｕを算出し、このルーチンを終了する。

【００６１】ＣＰＵ３２はステップ４０６でリーン制御
領域であると判定すると、ステップ４０８でフラグＸＰ
ＵＲＧＲが「１」に設定されているか否かを判定する。
フラグＸＰＵＲＧＲが「０」であると、空燃比リッチの
おそれがないことから、ＣＰＵ３２はリーン制御を行う
ためにステップ４０９へ移行し、前記（２）式からその
ときの減量補正値ＦＰＵＲＧを減算して燃料噴射弁１５
の実燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、このルーチンを終了
する。

【００６２】一方、ＣＰＵ３２は前記ステップ４０８で
フラグＸＰＵＲＧＲが「１」であると、キャニスタ２６
から吸気通路５へ放出された蒸発燃料のパージ量が多
く、このパージにより空燃比リッチのおそれがあると推
定し、前記ステップ４０９の処理を中止してステップ４
１０へ移行する。ＣＰＵ３２はステップ４１０で前記
（３）式からそのときの減量補正値ＦＰＵＲＧを減算し
て燃料噴射弁１５の実燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、こ
のルーチンを終了する。このようにして、そのときの運
転状態に応じた実燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。

【００６３】なお、ＣＰＵ３２は実燃料噴射時間ＴＡＵ
を算出すると、出力ポート３６及び駆動回路４２を介し
て燃料噴射弁１５に駆動信号を出力する。この信号の出
力により、燃料噴射弁１５の開弁時間が制御されて所定
量の燃料が燃料噴射弁１５から噴射される。そして、ス
テップ４０７又はステップ４１０の処理が繰り返される
ことで、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるように閉ルー
プ制御（フィードバック制御）される。また、ステップ
４０９の処理が繰り返されることで、空燃比Ａ／Ｆが理
論空燃比よりもリーン側となるように開ループ制御（リ
ーン制御）される。

【００６４】このように、本実施例では、エンジン１の
運転状態が予め定めた所定状態のとき、空燃比Ａ／Ｆが
理論空燃比となるように、燃料噴射弁１５からの燃料噴
射量をフィードバック制御する（ステップ４０７）。ま
た、前記運転状態が前記所定状態以外のとき、空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比よりもリーンとなるように、リーン補
正係数ＫＴＰを用いて前記燃料噴射弁１５からの燃料噴
射量をリーン制御する（ステップ４０９）。そして、こ
のリーン制御中に、蒸発燃料のパージによって空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比よりもリッチになることが推定された
とき、同リーン制御を中止し、前記リーン補正係数ＫＴ
Ｐと前記フィードバック補正係数ＦＡＦとを用いてフィ
ードバック制御を行う（ステップ４１０）ようにした。

【００６５】そのため、本実施例によっても前記第１実
施例と同様に、リーン制御を中止してフィードバック制
御へ移行するので、この制御により蒸発燃料のパージの
有無による空燃比Ａ／Ｆへの影響を少なくして理論空燃
比とすることができる。従って、空燃比Ａ／Ｆの極端な
リーン化に基づく失火を防止しつつ、空燃比Ａ／Ｆのリ
ッチ化を確実に防止して燃費向上を図ることができる。

【００６６】さらに、本実施例によると次の効果も奏す
る。一般に車両の加速時、特に吸入空気量の少ないアイ
ドル運転状態から加速を行う場合には、パージによる空
燃比のリッチ化が原因でもたつきが発生する。このもた
つきを解消するために、従来はパージポート（吸気通路
５におけるパージ通路２７の開口部分）を高くしたり、
パージ流量自体を少なくしたりすることが行われてい
る。ところが、このような対策では確かにもたつきは解
消できるものの、本来パージが必要なときに十分なパー
ジを行うことができず、パージ能力の低下を引き起こし
てしまう。これに対し、本実施例では前述したようにア
イドル時のパージによるリッチ化を防止するようにして
いるので、前記パージ能力の低下をきたすことなく加速
時のもたつきを防止できる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、開
ループ制御中に燃料タンクからの蒸発燃料が吸気通路に
放出されて、空燃比が理論空燃比よりもリッチになるこ
とが検出又は推定されたとき開ループ制御を中止し、そ
の開ループ制御中でのリーン補正係数とフィードバック
補正係数とを用いた閉ループ制御を行うようにしたの
で、蒸発燃料のパージの有無による空燃比への影響を少
なくして、空燃比の極端なリーン化に基づく失火を防止
しつつ、空燃比のリッチ化を確実に防止して燃費向上を
図ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施例の空燃比制御方
法が適用されるエンジンの概略構成図である。

【図２】第１実施例におけるＴＡＵ算出ルーチンを説明
するフローチャートである。

【図３】第１実施例における空燃比とＯ₂ センサの出力
電圧とフィードバック補正係数との関係を示す図であ
る。

【図４】第１実施例において、（ａ）はリーン補正係数
を用いずにフィードバック制御を行った場合のフィード
バック補正係数と空燃比との関係を示す図であり、
（ｂ）はリーン補正係数を用いてフィードバック制御を
行った場合のフィードバック補正係数と空燃比との関係
を示す図である。

【図５】本発明を具体化した第２実施例におけるＤｕｔ
ｙ算出ルーチンを説明するフローチャートである。

【図６】第２実施例におけるＦＰＵＲＧ算出ルーチンを
説明するフローチャートである。

【図７】第２実施例におけるＴＡＵ算出ルーチンを説明
するフローチャートである。

【図８】蒸発燃料のパージのない場合を想定してリーン
補正係数を設定した従来技術を示し、（ａ）はパージに
よる空燃比への影響がない場合のフィードバック補正係
数と空燃比との関係を示す図であり、（ｂ）はパージに
より空燃比がリッチになった場合のフィードバック補正
係数と空燃比との関係を示す図である。

【図９】蒸発燃料のパージのある場合を想定してリーン
補正係数を設定した従来技術を示し、（ａ）はパージに
より空燃比がリッチになった場合のフィードバック補正
係数と空燃比との関係を示す図であり、（ｂ）はパージ
による空燃比への影響がない場合のフィードバック補正
係数と空燃比との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、５…吸気通路、１５…
燃料噴射弁、２３…空燃比センサとしてのＯ₂ センサ、
２４…燃料タンク、ＦＡＦ…フィードバック補正係数、
Ａ／Ｆ…空燃比、ＫＴＰ…リーン補正係数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を検出し、その運転
   状態に応じて燃料噴射弁から吸気通路へ燃料を噴射さ
   せ、前記吸気通路を介して内燃機関に導入される空気
   と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料とからなる混合
   気の空燃比を空燃比センサで検出し、前記内燃機関の運
   転状態が予め定めた所定状態のとき、前記空燃比センサ
   よる空燃比が理論空燃比となるように、フィードバック
   補正係数を用いて燃料噴射弁からの燃料噴射量を閉ルー
   プ制御するとともに、前記運転状態が前記所定状態以外
   のとき、前記空燃比センサによる空燃比が理論空燃比よ
   りもリーンとなるように、リーン補正係数を用いて前記
   燃料噴射弁からの燃料噴射量を開ループ制御するように
   した内燃機関の空燃比制御方法において、 前記開ループ制御中に燃料タンクからの蒸発燃料が吸気
   通路に放出されて、空燃比が理論空燃比よりもリッチに
   なることが検出又は推定されたとき、開ループ制御を中
   止し、その開ループ制御中でのリーン補正係数と前記フ
   ィードバック補正係数とを用いた閉ループ制御を行うこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。