JPH08177570A

JPH08177570A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH08177570A
Application number: JP6326340A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yoshino; 太容吉野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の排気浄化性能，燃費を向上する。【構成】リーン運転中に蒸発燃料パージガスの濃度ＣＰ
と、該運転状態での最大可能なパージガス流量Ｑｐmax
を求め、それらから求められる蒸発燃料量の最大値を制
限値の範囲内で設定し (Ｓ２０１〜Ｓ２０９) 、基本燃
料噴射量ＴＰ及び機関回転速度ＮＥとから求めた目標燃
空比を、最大蒸発燃料量によって補正してＮＯｘ排出効
率に最も適切なＨＣ／ＮＯｘ比が得られる目標燃空比に
補正して制御する (Ｓ２１０，Ｓ２１１) 。

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
装置に関し、特に稀薄 (リーン) 空燃比においてＮＯｘ
を浄化することが可能ないわゆるリーンＮＯｘ触媒を備
えたリーンバーン機関の燃費を向上させる技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の空燃比制御装置として
は、例えば特開平４−７６２３９号に開示された技術が
ある。このものは、燃料タンク等で発生する蒸発燃料を
キャニスタに一時的に吸着し、該吸着した蒸発燃料を機
関運転時に機関へ吸引させることによって、蒸発燃料の
外気への蒸散を防止する蒸発燃料蒸散防止装置を備えた
ものにおいて、パージガス流量を検出し、検出されたパ
ージガス流量に基づいて燃料噴射量を制御し、パージガ
スの有無に関わらず所定の空燃比となるようにすること
を狙いとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、パー
ジを行わない通常運転時の目標空燃比をパージガスの有
無に関わらず保持するように燃料噴射量を制御していた
ため、以下の理由により、リーン運転中には排気中のＨ
Ｃ／ＮＯｘ比が減少し、触媒においてＨＣを還元材とし
て浄化されるＮＯｘの浄化性能が悪化してしまうという
問題点があった。

【０００４】即ち、パージガスの組成は、主としてガソ
リン中の軽質成分であり、完全に気化した状態で吸気中
に導入される。混合気中のパージガスの割合が高く、気
化燃料の割合が高くなるほど点火からの着火遅れが短く
なり、燃焼状態が良くなってＨＣの排出量が減少し、Ｎ
Ｏｘ排出量は反対に増加する。リーン空燃比におけるＮ
Ｏｘ浄化性能はＨＣ／ＮＯｘ比に依存し、この値が小さ
くなるとＮＯｘ浄化性能が悪化するのである。

【０００５】これに対し、本願出願人により特願平６−
４３９０１号に提案したものでは、始動時の燃料噴射量
を、パージガス濃度に応じて可変とし、パージガス濃度
が高いほど始動時の燃料噴射量を少なくすることを狙い
としており、前記と同様の理由により、高濃度のパージ
ガスを導入すると燃焼状態が良くなり、始動性が向上す
るため、始動時の燃料噴射量を大幅に低減することがで
きる。該発明では、パージガスに含まれる燃料量と噴射
燃料量との総和がパージガス無しの場合の要求燃料量よ
りも少なくなるように燃料噴射量を制御することにより
始動時のＨＣ排出量を低減することができる。

【０００６】一方、リーン運転時の触媒におけるＮＯｘ
浄化性能は排気中のＨＣ／ＮＯｘ比に依存しており、運
転状態に応じて適切なＨＣ／ＮＯｘ比が得られなければ
(大きすぎても小さすぎても) ＮＯｘ浄化性能は悪化し
まう。また、一般的に、ＨＣ／ＮＯｘ比は同一の運転状
態であっても点火時期と空燃比により変化する。触媒に
おけるＮＯｘ浄化性能のみを重視するのであれば、全て
の運転状態においてほぼ理想に近いＨＣ／ＮＯｘ比とす
ることが可能かもしれないが、運転状態によって要求さ
れる出力や機関安定度を確保するために、全ての走行条
件にわたって、適切なＨＣ／ＮＯｘ比を得ることは不可
能である。

【０００７】上記のとおりパージガス無しでも運転状態
によってＨＣ／ＮＯｘ比は変化するが、後者の発明にあ
ってはパージガスの濃度と導入量のみによって燃料噴射
量を制御し、また、パージガス導入量は運転状態に基づ
いての制御はしない構成となっていたため、リーン運転
条件の全般にわたって適切なＨＣ／ＮＯｘ比が得られる
ものではなく、リーン運転時には発明の狙いとしている
パージガス導入を利用した排気浄化性能の向上は期待で
きないという問題点があった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、リーン運転条件の全般にわたって適切
なＨＣ／ＮＯｘ比が得られるようにして、パージガスを
利用した排気浄化性能の向上を図れるようにした内燃機
関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため請求項１に係る
発明は、図１に実線で示すように、燃料タンクにて発生
する蒸発燃料を吸着手段により一時的に吸着し、該吸着
手段を機関吸気系と連通させ、該吸着手段に吸着された
蒸発燃料を離脱してパージガスとして機関吸気系に導き
処理するようにした蒸発燃料蒸散防止装置を備える一
方、前記パージガスの吸気系への導入流量を制御するパ
ージガス流量制御手段と、機関運転状態を検出する運転
状態検出手段と、実際の機関吸入混合気の空燃比を理論
空燃比より稀薄な目標空燃比となるように制御する希薄
空燃比制御手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置
において、前記パージガス濃度検出手段によって検出さ
れたパージガス濃度と、前記運転状態検出手段によって
検出された機関運転状態とに基づいて前記稀薄空燃比制
御手段により稀薄空燃比制御を行う際の目標空燃比を設
定する稀薄空燃比制御用目標空燃比設定手段と、を含ん
で構成したことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、前記パージ
ガス流量制御手段は、稀薄空燃比制御時にパージガス流
量を最大となるように制御し、前記稀薄空燃比制御用目
標空燃比設定手段は、機関運転状態に基づいて前記パー
ジガスの最大流量を求め、前記パージガスの濃度と最大
流量とに基づいて推定される蒸発燃料の吸気系への供給
量と別途機関へ供給される燃料量との総量によって所定
の空燃比が得られるように前記目標空燃比を設定するこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、図１に鎖線
で示すように、機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃
比検出手段と、該空燃比検出手段が検出する実際の機関
吸入混合気の空燃比を理論空燃比に近づけるように空燃
比の基本制御値を空燃比フィードバック補正値により増
減補正して空燃比をフィードバック制御する空燃比フィ
ードバック制御手段と、前記空燃比フィードバック補正
値の基準値からの偏差を縮小するように更新修正される
学習値を用いて前記基本制御値を修正する空燃比学習手
段と、を備え、前記パージガス濃度検出手段は、稀薄空
燃比制御時におけるパージガス濃度の検出を、該稀薄空
燃比制御開始直前の前記空燃比フィードバック制御終了
時における学習値と、稀薄空燃比制御開始後のパージガ
ス流量の累積値と、に基づいて行うようにしたことを特
徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に係る発明によると、パージガス濃度
の検出値と機関運転状態から推定されるパージガス流量
とに基づいて吸気系に供給される蒸発燃料量を推定し、
該蒸発燃料量と別途機関に供給される燃料量とを加算し
た総燃料供給量に対して所定の空燃比が得られるように
目標空燃比を設定し、該目標空燃比となるように機関へ
の燃料供給量等を制御して稀薄空燃比制御を行うことに
より、常に適切なＨＣ／ＮＯｘ比が得られパージガスを
利用した排気浄化性能を可及的に向上できる。

【００１３】また、請求項２に係る発明によると、稀薄
空燃比制御時はパージガス流量を最大とした上で前記の
ようにして目標空燃比を設定するため、蒸発燃料の離脱
処理を最大限促進しつつ別途機関に供給する燃料量は最
小限に留めることができるため、排気浄化性能と燃費と
を同時に向上することができる。また、請求項３に係る
発明によると、稀薄空燃比制御開始直前の空燃比フィー
ドバック制御終了時の学習値によって該稀薄空燃比制御
開始時のパージガス濃度を推定でき、その後は学習は行
われないがパージガス流量の累積値によってパージガス
濃度の推移を推定することができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図２において、機関１の吸気通路２にはエアクリー
ナ４を介して吸入される吸入空気流量Ｑを検出するエア
フローメータ５及びアクセルペダルと連動して吸入空気
流量Ｑを制御する絞り弁６が設けられている。前記絞り
弁６下流のマニホールド部分には気筒毎に燃料を噴射供
給する電磁式の燃料噴射弁７が設けられる。

【００１５】また、機関１の排気通路３にはマニホール
ド集合部に排気中酸素濃度を検出することによって吸入
混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段としての酸素
センサ８が設けられ、その下流側に理論空燃比近傍で最
大に排気中のＣＯ，ＨＣの酸化・ＮＯ_X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９が設け
られる。

【００１６】また、ディストリビュータ10には、クラン
ク角センサ11が内蔵されており、前記コントロールユニ
ット50は、該クランク角センサ11から機関回転と同期し
て出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントし
て、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回
転速度Ｎｅを検出する。コントロールユニット50は、後
述する方法で、前記各種センサ類により検出された値に
基づいて前記燃料噴射弁７から目標空燃比に見合った燃
料量を演算し、該燃料量に対応するパルス幅を持つ噴射
パルス信号を燃料噴射弁７に出力する。燃料噴射弁７
は、該噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない
燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータによ
り所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。この噴射
量の制御により空燃比が制御される。

【００１７】ところで、燃料タンク12の液面上方空間と
機関１の吸気通路２の絞り弁６の下流部とを連通するパ
ージ通路13が配設されており、該パージ通路13には、燃
料タンク12等で発生する蒸発燃料を一時的に吸着可能な
吸着手段としてのキャニスタ14が介装されている。ま
た、該パージ通路13のキャニスタ14下流側にはパージ制
御弁15が介装され、該パージ制御弁15は機関１の所定運
転状態のときにコントロールユニット50からの信号に基
づいて開弁され、これにより前記キャニスタ14に機関１
の吸気負圧が導入され、吸着されている蒸発燃料がキャ
ニスタ14から離脱し、以って機関１に蒸発燃料（以下、
パージガスと言う。）が吸引されるようになっている。
かかる構成が、蒸発燃料蒸散防止装置である。

【００１８】尚、前記絞り弁６には絞り弁６の開度を検
出するスロットルセンサ60と絞り弁６の全閉時にオンと
なるアイドルスイッチ61が設けられ、機関１には冷却水
温度を検出する水温センサ62が設けられ、その他車速を
検出する車速センサ63が設けられている。希薄空燃比制
御手段、希薄空燃比制御用目標値設定手段としての機能
を備えたコントロールユニット50は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含
んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種セン
サからの入力信号を受け、各フローチャートに示すＲＯ
Ｍ上のプログラムに従って演算処理を行なう。

【００１９】まず、本実施例では、パージの許否，リー
ン運転の許否その他パージガス濃度検出等で空燃比学習
値が使用されるので、該空燃比学習制御について説明す
る。該空燃比学習は周知のように前記酸素センサ８の検
出値に基づいて空燃比を理論空燃比にフィードバック制
御している間に、燃料噴射量を増減補正するために周期
的に増減変化する空燃比フィードバック補正係数αの中
心値を基準値 (1.0)に近づけるように空燃比学習値を設
定するものであり、それによって空燃比フィードバック
補正係数αを基準値としたときに設定される燃料噴射量
に対応するベース空燃比が理論空燃比に収束するので、
過渡運転時でも空燃比を速やかに理論空燃比に近づける
ことができるものである。尚、本実施例では、非パージ
時に行う学習をベース学習、パージ時に行う学習をマッ
プ学習ということとする。また、ベース学習時はパージ
を禁止するため、学習がなかなか収束しないことにより
パージ禁止時間が長くなるようなことを防ぐために、ベ
ース学習値は全運転領域で同一の学習値を更新・参照す
ることとしたため、学習条件さえ成立すれば、運転状態
に関わらずベース学習が進行する。一方、マップ学習値
は運転状態に応じて複数の学習値がマップ状に割り付け
てある。

【００２０】前記２種類の空燃比制御のフロー内容を図
３，図４に従って説明する。まず、現在の運転状態にお
ける基本燃料噴射量ＴＰ，機関回転速度ＮＥを入力し
て、マップ学習値の更新を行う学習領域ＡＰＬＣを求
め、該学習領域ＡＰＬＣからマップ学習値ＴＬＡＬＰｉ
を検索する (Ｓ31〜Ｓ33) 。次いで、冷却水温度ＴＷＮ
が学習許可下限水温ＴＷＬＣＬ以上で学習許可上限水温
ＴＷＬＣＨ未満であり、かつ、空燃比フィードバック制
御中と判定されたときにフィードバック補正係数αと、
前記酸素センサ８の出力値ＶＯ₂とを入力して出力値Ｖ
Ｏ₂の基準値ＳＬＯ₂に対する大小関係が前回値に対し
て反転したか否かを判定する (Ｓ34〜Ｓ38）。

【００２１】そして、反転したと判定されたときは、空
燃比フィードバック補正係数αの増減方向が反転したと
きであるので、α反転回数カウンタＣＪＲＣをインクリ
メントした後、前回反転時に記憶されていたαの値ＡＬ
Ｐ２，基本燃料噴射量ＴＰ２，機関回転速度ＮＥ２を夫
々前回値ＡＬＰ１，ＴＰ１，ＮＥ１として置き換え、前
記最新の反転時のα，基本燃料噴射量ＴＰ，機関回転速
度ＮＥを夫々最新値ＡＬＰ２，ＴＰ２，ＮＥ２として置
き換える (Ｓ39〜Ｓ41) 。

【００２２】更に、前記α反転回数カウンタＣＪＲＣが
２以上となり、前記反転時における各値の前回値と最新
値との差の絶対値｜ＡＬＰ２−ＡＬＰ１｜，｜ＴＰ２−
ＴＰ１｜，｜ＮＥ２−ＮＥ１｜が夫々設定値ＡＬ２１，
ＴＰ２１，ＮＥ２１以下であり、かつ、ベース学習収束
判定フラグＦＢＳＬＴＤの値がベース学習値の収束状態
を示す値 (１) になっているときは、前記検索された学
習領域のマップ学習値ＴＬＡＬＰｉを次式によって修正
更新する (Ｓ42〜Ｓ47) 。

【００２３】ＴＬＡＬＰｉ (更新値) ＝ＴＬＡＬＰｉ
(前回値) ＋Ｇ２・｛ＡＬＰ１＋ＡＬＰ２) ／−１｝ここで｛ＡＬＰ１＋ＡＬＰ２) ／−１｝なる値は、空燃
比フィードバック補正係数αの前回反転時の値と今回反
転時の値との平均値と基準値１との偏差であり、その値
に重み付けＧ２を乗じた値を前回の学習値に加算して修
正更新するものである。

【００２４】このようにしてマップ学習値ＴＬＡＬＰｉ
の学習が終了した後、対応する領域ｉのマップ学習カウ
ンタＣＬＲＮＴＤｉをインクリメントする (Ｓ48) 。ま
た、前記Ｓ46でフラグＦＢＳＬＴＤの値がベース学習値
の非収束状態を示す値 (０) になっているときは、前記
検索されたベース学習値ＬＢＳＢＵを次式によって修正
更新する (Ｓ49) 。

【００２５】ＬＢＳＢＵ＝ＬＢＳＢＵ＋Ｇ３・｛ (ＡＬ
Ｐ１＋ＡＬＰ２) ／２−１｝該学習方式も前記マップ学習値の学習方式と同様であ
る。次いで、ベース学習カウンタＣＢＳＬＴＤをインク
リメントする (Ｓ50) 。かかる学習後、αの反転間の機
関の累積回転回数カウンタＣＯ２１ＮＶを０にリセット
し、酸素センサ８の今回反転時の出力値ＶＯ２を次回の
演算のため前回値ＶＯ２ＯＬＤに置き換える (Ｓ51，
Ｓ52) 。尚、ステップ35で冷却水温度ＴＷＮが所定範囲
内に無いと判定されたとき、Ｓ36で空燃比フィードバッ
ク制御中でないと判定されたとき、及びＳ38で酸素セン
サ８が非反転時と判定されたときは、α反転回数カウン
タＣＪＲＣをリセットすると共に、前記カウンタＣＯ２
１ＮＶを積算した後 (Ｓ59，Ｓ60) 、Ｓ52へ進む。

【００２６】そして、ベース学習カウンタＣＢＳＬＴＤ
の値が、ベース学習収束判定回数ＮＢＳＬＴＤに達した
か否かを判定し、達したつまりベース学習が収束したと
判定されたときは、ベース学習収束判定フラグＦＢＳＬ
ＴＤを１にセットし、ＮＢＳＬＴＤに達せずベース学習
が収束していないと判定されたときは、ベース学習収束
判定フラグＦＢＳＬＴＤを０にセットする (Ｓ53〜Ｓ5
5) 。この値がベース学習，マップ学習を選択するとき
にＳ46で使用される。

【００２７】更に、マップ学習の指定された領域の全て
において前記マップ学習カウンタＣＬＲＮＴＤｉの値
が、マップ学習収束判定回数ＮＬＲＮＴＤに達したか否
かを判定し、達したつまり全領域のマップ学習が収束し
たと判定されたときは、マップ学習収束判定フラグＦＬ
ＲＮＴＤを１にセットし、そうでないとき全領域でのマ
ップ学習の収束が完了していないと判定されたときは、
マップ学習収束判定フラグＦＬＲＮＴＤを０にセットす
る (Ｓ56〜Ｓ58) 。

【００２８】次に、前記学習の収束状態を含む条件に基
づきパージの許否判定を行ってパージ制御弁を開閉制御
するルーチンを図５のフローチャートに従って説明す
る。図に基づいて説明すると、アイドルスイッチ61がオ
ンであり (Ｓ71，Ｓ72) 、冷却水温度ＴＷがＴＷＣＰＬ
≦ＴＷ≦ＴＷＣＰＨの範囲内にあり (Ｓ73，Ｓ74)、機
関負荷である基本燃料噴射量ＴＰがＴＰＣＰＬ≦ＴＰ≦
ＴＰＣＰＨの範囲内にある (Ｓ75，Ｓ76) というパージ
運転条件が成立し、かつ、ベース学習収束フラグＦＢＳ
ＬＴＤが１にセットされていてベース学習が収束してい
ると判断されたときにパージ制御弁15を開いてパージを
行い、それ以外のときはパージ制御弁15を閉じてパージ
を禁止する (Ｓ77〜Ｓ79) 。

【００２９】次に、同じく前記学習の収束状態を含む条
件に基づくリーン運転の許否判定ルーチンを、図６のフ
ローチャートに従って説明する。アイドルスイッチ61の
状態を検出してオンでない非アイドル時 (Ｓ１，Ｓ
２)、水温センサ62で検出される冷却水温度ＴＷが下限
設定値ＴＷＬ〜上限設定値ＴＷＨの範囲にある時 (Ｓ
３，Ｓ４) 、負荷の代表値として検出される基本燃料噴
射量ＴＰが下限設定値ＴＰＬ〜上限設定値ＴＰＨの範囲
にある時 (Ｓ５，Ｓ６)、クランク角センサ11で検出さ
れる機関回転速度ＮＥが下限設定値ＮＥＬ〜上限設定値
ＮＥＨの範囲にある時 (Ｓ７，Ｓ８) 、スロットルセン
サ60で検出される絞り弁開度ＴＶＯが設定値ＴＶＨ以下
である時 (Ｓ９，Ｓ10) 、車速センサ63で検出される車
速ＶＳＰが設定値ＶＳＰＬ以上である時 (Ｓ11，Ｓ12)
、車速の変化量ΔＶＳＰが設定値ＤＶＨ以下である時
(Ｓ13，Ｓ14) 、ベース学習収束フラグＦＢＳＬＴＤが
収束状態を示す値となっている時 (Ｓ15) 、マップ学習
収束フラグＦＬＲＮＴＤが収束状態を示す値となってい
る時 (Ｓ16) 、ベース学習値ＬＢＳＢＵと複数に分割し
て設定された運転領域の中で前記したように指定された
領域ｉ (ｉ＝ｊ１，ｊ２，・・) のマップ学習値ＴＬＡ
ＬＰｉとの差 (ＬＢＳＢＵ−ＴＬＡＬＰｉ）が設定値Ｌ
ＥＮＡＬＰより小である時、の以上全ての条件が満たさ
れた時 (Ｓ17) には、リーン運転を許可するリーン運転
許可フラグＦＬＥＡＮを１にセットし (Ｓ18) 、それ以
外のときはリーン運転許可フラグＦＬＥＡＮを０にセッ
トする (Ｓ19) 。

【００３０】図７は、上記のようにして許可されたリー
ン運転時に目標空燃比を算出するルーチンのフローチャ
ートを示す。尚、演算の都合上実際には目標空燃比の代
わりに目標燃空比 (目標空燃比の逆数) を算出する。本
フローは機関運転中に一定の周期 (100 msec）で繰り返
し実行される。ステップ (図ではＳと記す) 201 では、
リーン運転中であるか否かを判定し、リーン運転中でな
い場合は、通常のストイキ運転 (理論空燃比制御) 時の
空燃比及びパージ制御を行うため、本フローでは何もせ
ずに終了する。

【００３１】リーン運転中と判定されたときは、続いて
ステップ202 で運転状態として機関負荷の代表値である
基本燃料噴射量ＴＰと機関回転速度ＮＥとを検出する。
ステップ203 では、パージガス濃度算出フローに従って
パージガス濃度ＣＰ (％) を求める。該算出方法につい
ては後述する。ステップ204 では、パージガス最大流量
ＱＰmax (mm³/100msec) を求める。ここで、パージガス
最大流量とは、パージ制御弁15の開度を最大としたとき
のパージガス流量である。この算出方法についても後述
する。

【００３２】ステップ205 では、これら２つの値ＣＰ及
びＱＰmax の積により、パージガス流量を最大とした場
合の、パージガス中の燃料量ＦＰmax を算出する。ステ
ップ206 では、運転状態 (ＴＰ, ＮＥ) に従って、ＦＰ
の導入可能最大値ＦＰＬＭＴをマップから求める。これ
は、運転状態毎に要求される総燃料量に対応して設定さ
れ、蒸発燃料量のみで要求燃料量を超えることがないよ
うに制限するため設定される。

【００３３】そして、ステップ207 では、前記ＦＰmax
と前記導入可能最大値ＦＰＬＭＴとを比較し、ＦＰmax
≦ＦＰＬＭＴのときはステップ208 へ進んでＱＰ, ＦＰ
の値を夫々ＱＰmax,ＦＰmax とし、ＦＰmax ＞ＦＰＬＭ
Ｔのときはステップ209 へ進んでＦＰの値をＦＰＬＭＴ
とし、ＱＰ＝ＦＰ／ＣＰとする。ステップ210 のパージ
ガス流量制御を行うサブルーチンでは、目標燃空比テー
ブルＴＤＭＬＬｉを、ＴＰ，ＮＥに従って選択する。同
一の運転条件 (ＴＰ，ＮＥ) で、同一の点火時期とした
場合、ＨＣ／ＮＯｘ比は前述したようにパージガス中に
含まれる燃料量と、全体の燃空比とによって定まる。更
に、パージガス中の燃料量と燃料噴射弁７からの燃料噴
射量の比が同一であったとしても、一般的に適切なＨＣ
／ＮＯｘ比が得られる燃空比は運転条件毎に異なる。こ
のため、リーン運転を行う全ての運転条件において、パ
ージガス流量を可能な限り多く保ちながらかつ最適なＨ
Ｃ／ＮＯｘ比となる空燃比を決めるために、その時のパ
ージガス燃料量に基づいて最適なＨＣ／ＮＯｘ比となる
目標燃空比を割り付けたテーブルを、運転条件毎に有し
ている。例えばストイキ運転まで含んだ全運転領域がＴ
ＰとＮＥに従って16×16の格子状に分割されており、そ
の中の８×８の領域がリーン運転を行う領域であるとす
ると、この８×８＝64個の全ての領域に対応して、上述
のパージガス燃料量から目標燃空比を得るためのテーブ
ル (例えば１×８) を64通り設定してある。

【００３４】ステップ211 では、前記選択された目標燃
空比テーブルＴＤＭＬＬｉから、前記ＦＰの値に従って
目標燃空比ＴＤＭＬを検索する。また、リーン運転中の
パージガス濃度を求める際に、リーン運転中の累積パー
ジ量を使用するため、ストイキ運転中はステップ212 に
て該累積パージ量計算値をクリアする。

【００３５】図８は、前記ステップ203 におけるリーン
運転中のパージガス濃度を算出するサブルーチンのフロ
ーチャートを示す。本実施例では、前記パージの有無に
対応した２種類の空燃比学習制御で得られた学習値とリ
ーン運転中の累積パージ量とに基づいて間接的にパージ
ガス濃度を算出する。このルーチンがパージガス濃度検
出手段に相当する。既述したように、パージ中に更新さ
れるマップ学習値は、パージガス濃度が高いほど小さく
なり、非パージ中のベース学習値との差が大きくなる。
この差をみればパージガス濃度を知ることができるので
あるが、リーン運転中はフィードバック制御を行わない
ため学習が中止されるので、これだけではリーン運転中
はリーン運転移行直前のパージガス濃度しかわからな
い。そこで、リーン運転に移行してからの累積パージ量
を求め、リーン運転中のパージガス濃度の推移を推定す
ることにより、パージガス濃度を求める。また、正確に
は、リーン運転前のパージガス濃度についても前記学習
値の差だけで推定するためにはパージ率 (吸入空気流量
に対するパージガス流量の比率) も関係するのである
が、本実施例では前記パージ制御弁15がデューティ制御
弁等の開度可変な制御弁を使用することにより、パージ
率が常に一定に制御されているものとする。

【００３６】ステップ301 では、前記空燃比学習制御ル
ーチンで設定されるベース学習値ＬＢＳＢＵを読み込
む。ステップ302 では、前記マップ学習値ＴＬＡＬＰｉ
の中から、最後に更新した学習値を検索してＭＡＬＰＬ
としてセットする。なお、最後に更新した値を検索する
のは、リーン運転へ移行する前の最新のパージガス濃度
を求められるようにするためである。

【００３７】ステップ303 では、前記ステップ301 で求
めたベース学習値ＬＢＳＢＵからステップ302 で求めた
マップ学習値ＭＡＬＰＬを差し引いた値つまりリーン運
転直前のパージガス濃度の影響によって生じた空燃比偏
差に相当する値に基づいて、予め設定されたマップテー
ブルからの検索によりリーン運転直前のパージガス濃度
ＣＰini を検索する。

【００３８】ステップ304 では、リーン運転開始後のパ
ージガス流量の目標値 (実際には後述するようにその時
の運転状態に対して得られる最大流量) Ｑｐを累積する
ことによってリーン運転中の累積パージ量ＰＲＧＱＬを
求める。ステップ305 では、前記ステップ303 で求めた
パージガス濃度ＣＰini とステップ304 で求めた累積パ
ージ量ＰＲＧＱＬとに基づいて予め設定されたマップテ
ーブルからの検索により現在のパージガス濃度を求め
る。

【００３９】このようにすれば、パージガス濃度を検出
するセンサを特別に設ける必要がなく、コスト的に有利
である。図９は、前記図７のステップ204 におけるリー
ン運転中のパージガス流量の目標値となる最大流量Ｑｐ
を算出するサブルーチンのフローチャートを示す。ここ
で、パージ制御弁15を全開として目標値を最大流量とす
ること (請求項２の発明に対応) でパージガス処理量を
最大限として排気浄化性能の向上を図る一方、それによ
って図10に示すように目標空燃比を最大限にリーン化し
て燃料噴射弁15から供給する燃料量を最小限に留めるこ
とができるので燃費向上を図れるものである。

【００４０】図９において、まずステップ401 で絞り弁
開度ＴＶＯと機関回転速度ＮＥとを入力し、ステップ40
2 でスロットル開口面積ＡＴＶＯをＡＴＶＯ＝ＡＴＨ
｛１−cos (ＴＶＯ) ｝として算出する。次いでステッ
プ403 で前記算出されたスロットル開口面積ＡＴＶＯと
機関回転速度ＮＥとから吸気負圧 (ブースト圧) をマッ
プから検索し、ステップ404 で該検索された吸気負圧
(mmHg) に対してパージ制御弁15を全開とした時に得ら
れるパージガスの最大流量Ｑｐを予め設定されたマップ
テーブルからの検索により求める。

【００４１】図11は、リーン運転中に図７で設定された
目標燃空比となるように、また、ストイキ運転中にはス
トイキ運転用の燃空比となるように燃空比補正係数を算
出するルーチンを示す。ステップ501 では、前記図６で
設定されるリーン運転許可フラグＦＬＥＡＮの値を判定
し、１であるリーン運転許可時にはステップ502 で目標
燃空比ＴＤＭＬをリーン燃空比マップから検索した後、
ステップ503 で燃空比補正係数ＤＭＬを前記目標ＴＤＭ
Ｌに達するまでΔＤＭＬずつ徐々に減少して設定し、一
方、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮの値が０であると
きはステップ504 で目標燃空比ＴＤＭＬをストイキ燃空
比マップより検索した後、ステップ505 で燃空比補正係
数ＤＭＬを前記目標ＴＤＭＬに達するまでΔＤＭＬずつ
徐々に増大して設定する。

【００４２】また、ステップ506 で前記燃空比補正係数
ＤＭＬの値が1.0 か否かの判定を行い、1.0 であるとき
は、理論空燃比にフィードバック制御であるから前記空
燃比フィードバック補正係数αを変化させてかかるフィ
ードバック制御を行い、一方燃空比補正係数ＤＭＬの値
が1.0 以外の値に設定されたときは、酸素センサ８の空
燃比検出値に基づくフィードバック制御を行わず、ステ
ップ507 で空燃比フィードバック補正係数αを１．０に
クランプして前記目標燃空比ＴＤＭＬに近づけるように
フィードフォワード制御する。

【００４３】図12に、燃空比が徐々に変化する様子を示
す。図13は、本実施例適用時のパージガス濃度，学習値
及び空燃比の時間変化を示した図である。始動 (ｔ＝
０) 後、学習値の更新条件が成立すると、まず、ベース
学習を行う。この間はパージ禁止となる。同図では、製
品ばらつきにより空燃比がリーン側にずれていたが、学
習制御によりベース学習値が大きくなるに従い空燃比が
理論空燃比に収束している状態を示している。ベース学
習値の更新が所定回数行われると、マップ学習に切り換
わり、同時にパージが許可され、この時にその他のパー
ジ許可条件が成立していればパージが開始される。マッ
プ学習値はパージガスによるリッチ化の影響で小さくな
っていき、時間の経過と共に、パージ及び学習の進行に
より、ある値まで小さくなった後には反対に大きくなっ
ていく。学習が進行し、ベース学習値とマップ学習値の
差が所定値ＬＥＡＮＡＬＰよりも小さくなった時にリー
ン運転が許可され、この時に他の許可条件がすべて成立
していればリーン運転に移行する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明してきたように請求項１に係る
発明によると、パージガス濃度の検出値と機関運転状態
とに基づいて設定された目標空燃比となるように機関へ
の燃料供給量等を制御して稀薄空燃比制御を行うことに
より、常に適切なＨＣ／ＮＯｘ比が得られパージガスを
利用した排気浄化性能を可及的に向上できる。

【００４５】また、請求項２に係る発明によると、蒸発
燃料の離脱処理を最大限促進しつつ別途機関に供給する
燃料量は最小限に留めることにより、排気浄化性能と燃
費とを同時に向上することができる。また、請求項３に
係る発明によると、稀薄空燃比制御開始直前の空燃比フ
ィードバック制御終了時の学習値とパージガス流量の累
積値とによって稀薄空燃比制御中のパージガス濃度を推
定することができ、濃度検出用のセンサを特別に設ける
必要がなくコスト的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図

【図２】本発明にかかる一実施例の全体構成図

【図３】同上実施例における空燃比学習ルーチンの前段
を示すフローチャート

【図４】同じく空燃比学習ルーチンの後段を示すフロー
チャート

【図５】同じくパージ制御弁の制御ルーチンを示すフロ
ーチャート

【図６】同じくリーン運転許否判定ルーチンを示すフロ
ーチャート

【図７】同じくリーン運転中の目標燃空比を算出するル
ーチンを示すフローチャート

【図８】同じくパージガス濃度を算出するルーチンを示
すフローチャート

【図９】同じくパージガス目標流量を算出するルーチン
を示すフローチャート

【図10】同じく空燃比とＨＣ／ＮＯｘ比との関係を示す
図

【図11】同じく燃空比を算出するルーチンを示すフロー
チャート

【図12】同じく燃空比補正係数が徐々に変化する様子を
示すタイムチャート

【図13】同じくパージガス濃度と学習値及び空燃比の変
化を示すタイムチャート

【符号の説明】

１機関２吸気通路３排気通路５エアフローメータ７燃料噴射弁８酸素センサ１１クランク角センサ５０コントロールユニット６０スロットルセンサ６１アイドルスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着手
段により一時的に吸着し、該吸着手段を機関吸気系と連
通させ、該吸着手段に吸着された蒸発燃料を離脱してパ
ージガスとして機関吸気系に導き処理するようにした蒸
発燃料蒸散防止装置を備える一方、前記パージガスの濃度を検出するパージガス濃度検出手
段と、前記パージガスの吸気系への導入流量を制御するパージ
ガス流量制御手段と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、実際の機関吸入混合気の空燃比を理論空燃比より稀薄な
目標空燃比となるように制御する希薄空燃比制御手段
と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、蒸発燃料の離脱処理時に前記パージガス濃度検出手段に
よって検出されたパージガス濃度と、前記運転状態検出
手段によって検出された機関運転状態とに基づいて前記
稀薄空燃比制御手段により稀薄空燃比制御を行う際の目
標空燃比を設定する稀薄空燃比制御用目標空燃比設定手
段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比制
御装置。
【請求項２】前記パージガス流量制御手段は、稀薄空燃
比制御時にパージガス流量を最大となるように制御し、前記稀薄空燃比制御用目標空燃比設定手段は、機関運転
状態に基づいて前記パージガスの最大流量を求め、前記
パージガスの濃度と最大流量とに基づいて推定される蒸
発燃料の吸気系への供給量と別途機関へ供給される燃料
量との総量によって所定の空燃比が得られるように前記
目標空燃比を設定することを特徴とする請求項１に記載
の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比
検出手段と、該空燃比検出手段が検出する実際の機関吸入混合気の空
燃比を理論空燃比に近づけるように空燃比の基本制御値
を空燃比フィードバック補正値により増減補正して空燃
比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御
手段と、前記空燃比フィードバック補正値の基準値からの偏差を
縮小するように更新修正される学習値を用いて前記基本
制御値を修正する空燃比学習手段と、を備え、前記パージガス濃度検出手段は、稀薄空燃比制御時にお
けるパージガス濃度の検出を、該稀薄空燃比制御開始直
前の前記空燃比フィードバック制御終了時における学習
値と、稀薄空燃比制御開始後のパージガス流量の累積値
と、に基づいて行うようにしたことを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。