JPWO2012117520A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の一態様に係る内燃機関の制御装置(本制御装置)は、触媒(43)に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」とのうちの何れに設定すべきかを下流側空燃比センサ(67)の出力値に基づいて決定し、その目標空燃比に基づいて燃料噴射量を決定する。本制御装置は燃料タンク(51)内に発生した蒸発燃料を機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージ手段を備える。その蒸発燃料パージ手段は、パージ実行要求条件が不成立である状態からパージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始しない。
Description
本発明は、排気通路に配設された三元触媒と、燃料タンク内に発生した蒸発燃料を吸気通路に導入する蒸発燃料パージ手段と、燃料を供給する燃料噴射弁と、を備える内燃機関の制御装置に関する。
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒が配設されている。三元触媒は、周知のように、酸素吸蔵機能を有する。即ち、三元触媒は、その三元触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。
従来の空燃比制御装置(従来装置)は、機関の排気通路であって触媒の上流及び下流にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサを備える。従来装置は、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比(検出上流側空燃比)を目標空燃比(上流側目標空燃比、触媒流入ガスの目標空燃比)に一致させるように「機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)」を制御する。この制御は「メインフィードバック制御」とも称呼される。
更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値が「理論空燃比に対応する目標値」に一致するようにサブフィードバック量を算出し、そのサブフィードバック量により上流側目標空燃比を実質的に変更することにより、機関の空燃比を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。サブフィードバック量を用いた空燃比制御は「サブフィードバック制御」とも称呼される。
ところで、出願人は、特に、「触媒の酸素吸蔵能力が低い場合(例えば、触媒が劣化した場合、或いは、触媒の容量が小さい場合等であって、最大酸素吸蔵量が小さい場合)」であっても、エミッションを良好に維持することができる空燃比制御装置を検討している。例えば、そのような検討中の空燃比制御装置の一つは、触媒の状態(酸素吸蔵状態)を下流側空燃比センサの出力値に基づいて遅滞なく判定し、その判定結果に基づいて触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比以外の空燃比に一致するように機関の空燃比を制御する。
より具体的に述べると、そのような制御装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsに基づいて触媒の状態が酸素過剰状態(リーン状態)になったと判定したとき、目標空燃比を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」に設定する。更に、この制御装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsに基づいて触媒の状態が酸素不足状態(リッチ状態)となったと判定したとき、目標空燃比を「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」に設定する。
一方、機関には、蒸発燃料パージ手段が採用される。蒸発燃料パージ手段は、燃料タンク内に発生した蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、所定のパージ実行要求条件が成立するとキャニスタに吸着された蒸発燃料を機関の吸気通路に導入する。これにより、蒸発燃料は機関の燃焼室にて燃焼させられてから大気中に排出される。蒸発燃料を機関の吸気通路に導入することは蒸発燃料パージと称呼される。
蒸発燃料パージは、機関の空燃比を変化させる要因の一つである。通常、蒸発燃料パージが開始された直後においては、燃料噴射弁からの燃料に加えて蒸発燃料パージによる燃料が機関に供給されるので、機関の空燃比が一時的に小さくなる。このため、触媒の未燃物の浄化能力が高くない場合に蒸発燃料パージが開始されると、触媒が浄化できる量以上の未燃物が触媒に流入する。その場合、未燃物の排出量が増大してエミッションが悪化する。
本発明は、上述した課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、目標空燃比に応じて蒸発燃料パージの開始を許容したり禁止したりする制御(蒸発燃料パージ開始制御)を行うことにより、蒸発燃料パージの開始に伴うエミッションの悪化の程度を小さくすることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
本発明による内燃機関の制御装置(本発明装置)は、
内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
「前記触媒に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比」を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」とのうちの何れに設定すべきかを「前記下流側空燃比センサの出力値」に基づいて決定する目標空燃比決定手段と、
前記機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
「前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量である燃料噴射量」を前記目標空燃比に応じて決定するとともに同決定した燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御手段と、
「前記燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク」内に発生した蒸発燃料を前記機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを所定のパージ実行要求条件が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段と、
を備える。
内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
「前記触媒に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比」を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」とのうちの何れに設定すべきかを「前記下流側空燃比センサの出力値」に基づいて決定する目標空燃比決定手段と、
前記機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
「前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量である燃料噴射量」を前記目標空燃比に応じて決定するとともに同決定した燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御手段と、
「前記燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク」内に発生した蒸発燃料を前記機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを所定のパージ実行要求条件が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段と、
を備える。
更に、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化した時点(以下、「パージ実行要求条件成立時点」とも称呼する。)において、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、その後、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成されている。
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化した時点(以下、「パージ実行要求条件成立時点」とも称呼する。)において、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、その後、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成されている。
前述したように、蒸発燃料パージを開始すると、その蒸発燃料パージによって機関の空燃比が一時的に過小となる(一時的に過度にリッチ側の空燃比になる。)。そのため、触媒に多量の未燃物が流入する。このとき、触媒の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であって触媒の未燃物の浄化能力が低いと、未燃物が触媒にて浄化されることなく触媒下流に排出される。
これに対し、本発明装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比は目標リッチ空燃比であって目標リーン空燃比ではないので、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒の状態は「酸素過剰状態(リーン状態)」である。換言すると、触媒が多量の未燃物を浄化できる状態にあるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、触媒に蒸発燃料パージによって多量の未燃物が流入したとしても、触媒はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。
この場合、前記蒸発燃料パージ手段は、パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第1運転状態であるか第2運転状態にあるかに応じて蒸発燃料パージを開始する時点を変更することが望ましい。
例えば、第1運転状態はエミッションを優先した運転を行うべき運転状態であり、第2運転状態はドライバビリティを優先した運転を行うべき運転状態である。より具体的には、第1運転状態は低負荷運転状態であってもよく、第2運転状態は高負荷運転状態であってもよい。更に、例えば、第1運転状態は低速運転状態であってもよく、第2運転状態は高速運転状態であってもよい。加えて、例えば、第1運転状態は「負荷と機関回転速度」とにより表される機関の運転状態が「低負荷側且つ低回転速度側の運転領域」内に存在している状態であってもよく、第2運転状態は「負荷と機関回転速度」とにより表される機関の運転状態が「高負荷側且つ高回転速度側の運転領域」内に存在している状態であってもよい。
より具体的に述べると、前記蒸発燃料パージ手段は、次のように構成されることが望ましい。
(1)パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第1運転状態である場合:
(1A)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
(1B)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。
(1)パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第1運転状態である場合:
(1A)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
(1B)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。
これによれば、上述したように、触媒の状態が「酸素過剰状態(リーン状態)」であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、蒸発燃料パージの開始に伴って多量の未燃物が触媒に流入したとしても、触媒はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、機関の運転状態が第1運転状態にある場合、蒸発燃料パージ開始時にエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。
ところで、前述したように、蒸発燃料パージの開始直後においては機関の空燃比が一時的に小さくになる。よって、目標空燃比が目標リッチ空燃比であるときに蒸発燃料パージを開始すると、機関の空燃比は非常に小さくなる。このため、混合気の燃焼状態が不安定になること等に起因して機関に振動が発生し、ドライバビリティが悪化する場合がある。そこで、前記蒸発燃料パージ手段は、更に、次のように構成されることが望ましい。
(2)パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第2運転状態である場合:
(2A)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
(2B)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。
(2A)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
(2B)前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。
これによれば、目標空燃比が目標リーン空燃比であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、機関の空燃比は蒸発燃料パージの開始により理論空燃比に近づけられる。その結果、混合気の燃焼が安定する等の理由により、機関に振動が発生し難い。よって、機関及び機関を搭載した車両のドライバビリティ(運転性)を向上することができる。
なお、この場合、触媒の状態が「酸素不足状態(リッチ状態)」であるときに蒸発燃料パージが開始される。よって、エミッションが悪化する可能性がある。しかしながら、第2運転状態は一般に負荷及び/又は機関回転速度が大きい運転状態であるので、蒸発燃料パージが開始される時点において、触媒の温度は高く、それ故、触媒の浄化能力は高い。よって、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は小さい。更に、多くの機関は、この触媒の下流に下流側触媒を備えている。機関の運転状態が第2運転状態にあれば、下流側触媒の温度もある程度の温度に到達している。よって、この下流側触媒によっても未燃物は浄化される。従って、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性はより一層小さい。
本発明装置の一態様において、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第1運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間である第1時間を推定し、前記推定された第1時間が所定の第1閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第1運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間である第1時間を推定し、前記推定された第1時間が所定の第1閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。
機関の運転状態が第1運転状態にある場合、パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されていれば、その時点の触媒の状態は酸素過剰状態であるから、蒸発燃料パージを開始することが好ましい。しかし、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達するまでには所定の時間を要する。従って、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間(第1時間)が所定の第1閾値時間未満である場合に蒸発燃料パージを実行すると、その蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達した時点において触媒の状態は既に酸素不足状態となっている(目標空燃比が既に目標リーン空燃比に変更されている)。この結果、エミッションが悪化する可能性がある。
これに対し、上記一態様によれば、前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第1運転状態であって、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合であっても、前記推定された第1時間が所定の第1閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達した時点において触媒の状態が酸素不足状態となっていることがないので、エミッションが悪化することを回避することができる。
本発明装置の一態様において、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第2運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間である第2時間を推定し、前記推定された第2時間が所定の第2閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第2運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間である第2時間を推定し、前記推定された第2時間が所定の第2閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。
機関の運転状態が第2運転状態にある場合、パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されていれば、蒸発燃料パージを開始することが好ましい。しかし、蒸発燃料パージの実行を開始してから蒸発燃料が燃焼室に実際に吸入されるまでには所定の時間を要する。従って、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間(第2時間)が所定の第2閾値時間未満である場合に蒸発燃料パージを実行すると、その蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室に到達した時点において目標空燃比は既に目標リッチ空燃比に変更されている。この結果、ドライバビリティが悪化する可能性がある。
これに対し、上記一態様によれば、前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第2運転状態であって、且つ、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合であっても、前記推定された第2時間が所定の第2閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室に到達する時点までに目標空燃比が目標リッチ空燃比に変更されていることがないので、機関の空燃比が過小となってドライバビリティが悪化することを回避することができる。
本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、単に「制御装置」とも称呼する。)について図面を参照しながら説明する。この制御装置は、内燃機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)を制御する空燃比制御装置の一部であり、更に、燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置及び蒸発燃料のパージ量を制御する蒸発燃料パージ量制御装置の一部でもある。
<第1実施形態>
(構成)
図1は、第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)を、4サイクル・火花点火式・多気筒(直列4気筒)・内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。
(構成)
図1は、第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)を、4サイクル・火花点火式・多気筒(直列4気筒)・内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。
内燃機関10は、機関本体部20と、吸気系統30と、排気系統40と、蒸発燃料供給系統50と、を含む。
機関本体部20は、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を含む。機関本体部20は、複数の気筒(燃焼室)21を備えている。各気筒は、図示しない「吸気ポート及び排気ポート」と連通している。吸気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない吸気弁により開閉される。排気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない排気弁により開閉される。各燃焼室21には図示しない点火プラグが配設されている。
吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、複数の燃料噴射弁33、及び、スロットル弁34を備えている。
インテークマニホールド31は、複数の枝部31aとサージタンク31bとを備えている。複数の枝部31aのそれぞれの一端は、複数の吸気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部31aの他端はサージタンク31bに接続されている。
吸気管32の一端はサージタンク31bに接続されている。吸気管32の他端には図示しないエアフィルタが配設されている。
燃料噴射弁33は、一つの気筒(燃焼室)21に対して一つずつ配設されている。燃料噴射弁33は吸気ポートに設けられている。即ち、複数の気筒のそれぞれは、他の気筒とは独立して燃料供給を行う燃料噴射弁33を備えている。燃料噴射弁33は、噴射指示信号に応答し、正常である場合に「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量の燃料」を吸気ポート(従って、燃料噴射弁33に対応する気筒21)内に噴射するようになっている。
より具体的に述べると、燃料噴射弁33には、後述する燃料タンク51に接続された燃料供給管57を介して燃料が供給されている。燃料噴射弁33に供給されている燃料の圧力は、その燃料の圧力と吸気ポート内の圧力との差圧が一定になるように図示しないプレッシャレギュレータにより制御されている。燃料噴射弁33は、指示燃料噴射量に応じた時間だけ開弁させられる。従って、燃料噴射弁33が正常であれば、燃料噴射弁33は指示燃料噴射量と等量の燃料を噴射する。
スロットル弁34は、吸気管32内に回動可能に配設されている。スロットル弁34は、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。スロットル弁34は、図示しないスロットル弁アクチュエータにより吸気管32内で回転駆動されるようになっている。
排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42、エキゾーストパイプ42に配設された上流側触媒43、及び、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設された「図示しない下流側触媒」を備えている。
エキゾーストマニホールド41は、複数の枝部41aと集合部41bとを備えている。複数の枝部41aのそれぞれの一端は、複数の排気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部41aのそれぞれの他端は集合部41bに集合している。この集合部41bは、複数(2以上であり、本例では4つ)の気筒から排出された排ガスが集合する部分であるから、排気集合部HKとも称呼される。
エキゾーストパイプ42は集合部41bに接続されている。排気ポート、エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42は、排気通路を構成している。
上流側触媒43及び下流側触媒のそれぞれは、所謂、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属(触媒物質)からなる活性成分を担持する三元触媒装置(排気浄化用の触媒)である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が「三元触媒のウインドウ内の空燃比(例えば、理論空燃比)」であるとき、HC,CO,H2などの未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。
更に、各触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有する。即ち、各触媒は、その触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。各触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。この酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア(CeO2)等の酸素吸蔵材によってもたらされる。各触媒は、酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。つまり、酸素吸蔵機能により、ウインドウの幅が拡大する。
蒸発燃料供給系統50は、燃料タンク51、キャニスタ52、ベーパ捕集管53、パージ流路管54、パージ制御弁55、及び、燃料ポンプ56を備えている。
燃料タンク51は、燃料噴射弁33から機関10に対して噴射・供給される燃料を貯留する。
キャニスタ52は、燃料タンク51内にて発生した蒸発燃料(蒸発燃料ガス)を吸蔵する「周知のチャコールキャニスタ」である。キャニスタ52は、タンクポート52aと、パージポート52bと、大気に曝されている大気ポート52cと、が形成された筐体を備える。キャニスタ52は、その筐体内に、蒸発燃料を吸着するための吸着剤(活性炭等)52dを収納(保持)している。
ベーパ捕集管53の一端は燃料タンク51の上部に接続され、ベーパ捕集管53の他端はタンクポート52aに接続されている。ベーパ捕集管53は、燃料タンク51内に発生した蒸発燃料を燃料タンク51からキャニスタ52へと導入するための管である。
パージ流路管54の一端はパージポート52bに接続され、パージ流路管54の他端はサージタンク31b(即ち、スロットル弁34よりも下流の吸気通路)に接続されている。パージ流路管54は、キャニスタ52の吸着剤52dから脱離した蒸発燃料をサージタンク31bへと導入するための管である。ベーパ捕集管53及びパージ流路管54はパージ通路(パージ通路部)を構成している。
パージ制御弁55はパージ流路管54に介装されている。パージ制御弁55は、指示信号であるデューティ比DPGを表す駆動信号により開度(開弁期間)が調節されることにより、パージ流路管54の通路断面積を変更するようになっている。パージ制御弁55は、デューティ比DPGが「0」であるときにパージ流路管54を完全に閉じるようになっている。
燃料ポンプ56は、燃料タンク51に貯留されている燃料を燃料供給管57を通して燃料噴射弁33に供給するようになっている。
このように構成された蒸発燃料供給系統50において、パージ制御弁55が完全に閉じられている場合、燃料タンク51内で発生した蒸発燃料はキャニスタ52に吸蔵される。パージ制御弁55が開かれている場合、キャニスタ52に吸蔵された蒸発燃料はパージ流路管54を通してサージタンク31b(スロットル弁34よりも下流の吸気通路)に放出され、燃焼室21(機関10)へ供給される。即ち、パージ制御弁55が開かれているとき、蒸発燃料のパージ(「蒸発燃料ガスのパージ」又は「パージ」とも称呼される。)が行われる。
このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、水温センサ63、クランクポジションセンサ64、インテークカムポジションセンサ65、上流側空燃比センサ66、下流側空燃比センサ67、及び、アクセル開度センサ68を備えている。
エアフローメータ61は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた信号を出力するようになっている。即ち、吸入空気量Gaは、単位時間あたりに機関10に吸入される吸入空気量を表す。
スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁34の開度(スロットル弁開度)を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
水温センサ63は、機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。冷却水温THWは、機関10の暖機状態(機関10の温度)を表す運転状態指標量である。
クランクポジションセンサ64は、クランク軸が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。
インテークカムポジションセンサ65は、インテークカムシャフトが所定角度から90度、次いで90度、更に180度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。後述する電気制御装置70は、クランクポジションセンサ64及びインテークカムポジションセンサ65からの信号に基づいて、基準気筒(例えば第1気筒)の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度CAを取得するようになっている。この絶対クランク角度CAは、基準気筒の圧縮上死点において「0°クランク角度」に設定され、クランク軸の回転角度に応じて720°クランク角度まで増大し、その時点にて再び0°クランク角度に設定される。
上流側空燃比センサ66は、エキゾーストマニホールド41の集合部41b(排気集合部HK)と上流側触媒43との間の位置において「エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか」に配設されている。
上流側空燃比センサ66は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
上流側空燃比センサ66は、上流側空燃比センサ66の配設位置を流れる排ガスの空燃比(触媒43に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは、図2に示したように、触媒流入ガスの空燃比(上流側空燃比abyfs)が大きくなるほど(リーン側の空燃比になるほど)増大する。
電気制御装置70は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの図2に示した関係を規定した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置70は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(検出上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。
再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ67は、エキゾーストパイプ42内に配設されている。下流側空燃比センサ67の配設位置は、上流側触媒43よりも下流側であり、且つ、下流側触媒よりも上流側(即ち、上流側触媒43と下流側触媒との間の排気通路)である。下流側空燃比センサ67は、周知の起電力式の酸素濃度センサ(安定化ジルコニア等の固体電解質を用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ)である。下流側空燃比センサ67は、排気通路であって下流側空燃比センサ67が配設されている部位を通過するガスである被検出ガスの空燃比に応じた出力値Voxsを発生するようになっている。換言すると、出力値Voxsは、上流側触媒43から流出し且つ下流側触媒に流入するガスの空燃比に応じた値である。
この出力値Voxsは、図3に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max(例えば、約0.9V〜1.0V)となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min(例えば、約0.1V〜0V)となる。更に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst(中央値Vmid、中間電圧Vst、例えば、約0.5V)となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変する。同様に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。
図1に示したアクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量Accp(アクセルペダル操作量、アクセルペダルAPの開度)を表す信号を出力するようになっている。アクセルペダル操作量Accpは、アクセルペダルAPの操作量が大きくなるとともに大きくなる。
電気制御装置70は、「CPU、CPUが実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM、CPUが必要に応じてデータを一時的に格納するRAM、バックアップRAM(B−RAM)、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる周知のマイクロコンピュータである。
バックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。従って、バックアップRAMは、機関10の運転停止中においてもデータを保持することができる。
バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。そこで、CPUは、バックアップRAMへの電力供給が再開されたとき、バックアップRAMに保持されるべきデータを初期化(デフォルト値に設定)するようになっている。なお、バックアップRAMは、EEPROM等の読み書き可能な不揮発性メモリであってもよい。
電気制御装置70は、上述したセンサ等と接続され、CPUにそれらのセンサからの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置70は、CPUの指示に応じて、各気筒に対応して設けられた点火プラグ(実際にはイグナイタ)、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁33、パージ制御弁55、及び、スロットル弁アクチュエータ等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。
なお、電気制御装置70は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータに指示信号を送出するようになっている。即ち、電気制御装置70は、運転者により変更される機関10の加速操作量(アクセルペダル操作量Accp)に応じて「機関10の吸気通路に配設されたスロットル弁34」の開度を変更するスロットル弁駆動手段を備えている。
(第1制御装置の作動の概要)
第1制御装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて、触媒43の状態(酸素吸蔵状態)が、酸素過剰状態(リーン状態、触媒43の酸素吸蔵量がその最大酸素吸蔵量Cmaxに近い値となっている状態、即ち、触媒43の酸素吸蔵量が高側閾値以上である状態)であるか、酸素不足状態(リッチ状態、触媒43に酸素が殆ど吸蔵されていない状態、即ち、触媒43の酸素吸蔵量が「高側閾値以下である低側閾値」未満である状態)であるかを判定する。
第1制御装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて、触媒43の状態(酸素吸蔵状態)が、酸素過剰状態(リーン状態、触媒43の酸素吸蔵量がその最大酸素吸蔵量Cmaxに近い値となっている状態、即ち、触媒43の酸素吸蔵量が高側閾値以上である状態)であるか、酸素不足状態(リッチ状態、触媒43に酸素が殆ど吸蔵されていない状態、即ち、触媒43の酸素吸蔵量が「高側閾値以下である低側閾値」未満である状態)であるかを判定する。
より具体的に述べると、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsの所定時間あたりの変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態となったと判定する。このとき、第1制御装置は、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。
更に、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素過剰状態となったと判定する。このとき、第1制御装置は、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定する。
なお、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態となったと判定してもよい。更に、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒43の状態が酸素過剰状態となったと判定してもよい。
触媒43の状態が酸素不足状態であるとき、触媒43には過剰な酸素を流入させるべきであるので、触媒流入ガスの目標値である目標空燃比abyfr(要求空燃比、上流側目標空燃比abyfr)は「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」である。そこで、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定している場合、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。
触媒43の状態が酸素過剰状態であるとき、触媒43には過剰な未燃物を流入させるべきであるので、触媒流入ガスの目標空燃比abyfrは「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」である。そこで、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定している場合、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。
一方、第1制御装置は、所定のパージ実行要求条件が成立したとき(パージ実行要求条件が不成立である状態からパージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において)、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときにはパージ制御弁55を直ちに開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する(即ち、蒸発燃料パージを開始する。)。
これに対し、第1制御装置は、パージ実行要求条件成立時点において、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときにはパージ制御弁55を閉弁した状態に維持する。即ち、この場合、第1制御装置は蒸発燃料パージを開始しない。第1制御装置は、その後、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されたとき(或いは、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点以降であって、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているとき)、パージ制御弁55を開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する(即ち、蒸発燃料パージを開始する。)。
蒸発燃料パージを開始すると、その蒸発燃料パージによって機関の空燃比が一時的に過小となる(一時的に過度にリッチ側の空燃比になる。)。そのため、触媒43に多量の未燃物が流入する。このとき、触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であって触媒43の未燃物の浄化能力が低いと、未燃物が触媒43にて浄化されることなく触媒下流に排出される。
これに対し、第1制御装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichであって目標リーン空燃比afLeanではない。即ち、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒43の状態は「酸素過剰状態(リーン状態)」である。従って、蒸発燃料パージを開始することによって多量の未燃物が触媒43に流入したとしても、触媒43はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。
(実際の作動)
次に、第1制御装置の実際の作動について説明する。
<燃料噴射制御>
第1制御装置のCPUは、図4に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。
次に、第1制御装置の実際の作動について説明する。
<燃料噴射制御>
第1制御装置のCPUは、図4に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。
任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、CPUはステップ400から処理を開始し、ステップ405にてフューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグXFCの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「1」に設定され、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「0」に設定される。フューエルカットフラグXFCの値は更にイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関10が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにCPUにより実行されるルーチンである。
いま、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUは、ステップ405にて「Yes」と判定してステップ410に進み、「吸入空気量Ga、機関回転速度NE、及び、ルックアップテーブルMapMc(Ga,NE)」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量(即ち、筒内吸入空気量)Mc)」を取得する。筒内吸入空気量Mcは、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。
次に、CPUはステップ415に進み、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグXFBの値は、空燃比のフィードバック制御条件が成立しているときに「1」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「0」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ66が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ67が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値負荷KLfbth以下である。
(A4)フューエルカットフラグXFCの値が「0」である。
(A1)上流側空燃比センサ66が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ67が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値負荷KLfbth以下である。
(A4)フューエルカットフラグXFCの値が「0」である。
なお、負荷KLは、本例において負荷率(充填率)KLであり、下記の(1)式に基いて算出される。この(1)式において、ρは空気密度(単位は(g/l))、Lは機関10の排気量(単位は(l))、4は機関10の気筒数である。但し、負荷KLは、筒内吸入空気量Mc、スロットル弁開度TA及びアクセルペダル操作量Accp等であってもよい。
KL={Mc(k)/(ρ・L/4)}・100(%)…(1)
KL={Mc(k)/(ρ・L/4)}・100(%)…(1)
フィードバック制御フラグXFBの値が「1」でなければ、CPUはステップ415にて「No」と判定してステップ420に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoich(例えば、14.6)に設定する。
次に、CPUは以下に述べるステップ425乃至ステップ440の処理を順に行い、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ425:CPUは、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Fbaseを算出する。基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。
ステップ430:CPUは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量KFmainを読み込む。メインフィードバック量KFmainは、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のPID制御に基づいて算出される。なお、メインフィードバック量KFmainは、フィードバック制御フラグXFBの値が「0」であるとき「1」に設定される。更に、メインフィードバック量KFmainは常に「1」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量KFmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。
ステップ435:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainにより補正することによって指示燃料噴射量Fiを算出する。より具体的に述べると、CPUは、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量KFmainを乗じることによって指示燃料噴射量Fiを算出する。
ステップ440:CPUは、「指示燃料噴射量Fiの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁33」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁33に送出する。
この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁33から噴射させられる。即ち、ステップ425乃至ステップ440は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Fiを制御する」指示燃料噴射量制御手段を構成している。
一方、CPUがステップ415の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であると、CPUはそのステップ415にて「Yes」と判定してステップ445に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は後述するルーチンにより設定される。
触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であると、CPUはステップ445にて「Yes」と判定してステップ450に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich(理論空燃比よりも小さい一定の空燃比、例えば、14.2)」に設定する。その後、CPUはステップ425以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。
これに対し、CPUがステップ445の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であると、CPUはステップ445にて「No」と判定してステップ455に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean(理論空燃比よりも大きい一定の空燃比、例えば、15.0)」に設定する。その後、CPUはステップ425以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。
一方、CPUがステップ405の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であると、CPUはそのステップ405にて「No」と判定してステップ495に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ440の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御が実行される。即ち、機関10の運転状態はフューエルカット運転状態となる。
<触媒リッチ状態判定>
CPUは図5にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン(要求空燃比決定ルーチン)」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ500から処理を開始してステップ510に進み、「現時点の下流側空燃比センサ67の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ67の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxsを算出する。前回の出力値Voxsoldは、次のステップ520にて更新される値であり、現時点から所定時間tsだけ前の時点の出力値Voxs(本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs)である。変化量ΔVoxsは変化速度ΔVoxsとも称呼される。次に、CPUはステップ520に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。
CPUは図5にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン(要求空燃比決定ルーチン)」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ500から処理を開始してステップ510に進み、「現時点の下流側空燃比センサ67の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ67の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxsを算出する。前回の出力値Voxsoldは、次のステップ520にて更新される値であり、現時点から所定時間tsだけ前の時点の出力値Voxs(本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs)である。変化量ΔVoxsは変化速度ΔVoxsとも称呼される。次に、CPUはステップ520に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。
次に、CPUはステップ530に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「1」に設定されるようになっている。更に、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、後述するように、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であると判定されたときに「0」に設定され、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて触媒43の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であると判定されたときに「1」に設定される。
いま、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であると仮定する。この場合、CPUはステップ530にて「Yes」と判定してステップ540に進み、変化速度ΔVoxsが正であるか否かを判定する。即ち、CPUは、出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが正でなければ、CPUはステップ540にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、変化速度ΔVoxsが正であると、CPUはステップ540にて「Yes」と判定してステップ550に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichth以下であると、CPUはステップ550にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
CPUがステップ550の処理を実行する時点において、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいと、CPUはそのステップ550にて「Yes」と判定してステップ560に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。即ち、出力値Voxsが増大していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きい場合、CPUは「触媒43の状態は酸素不足状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。
この状態(即ち、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」に設定された状態)において、CPUがステップ500から処理を再び開始すると、CPUはステップ510及びステップ520を経由してステップ530に進み、そのステップ530にて「No」と判定してステップ570に進む。
CPUは、ステップ570にて変化速度ΔVoxsが負であるか否かを判定する。即ち、CPUは、出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが負でなければ、CPUはステップ570にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、変化速度ΔVoxsが負であると、CPUはステップ570にて「Yes」と判定してステップ580に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanth以下であると、CPUはステップ580にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいと、CPUはステップ580にて「Yes」と判定してステップ590に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定する。即ち、出力値Voxsが減少していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きい場合、CPUは「触媒43の状態が酸素過剰状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanを「1」に設定する。
なお、CPUは、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるとき、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定してもよい。同様に、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であるとき、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定してもよい。この場合、リッチ判定閾値VRichthは中央値Vmid以下の値であってもよい。リーン判定閾値VLeanthは中央値Vmid以上の値であってもよい。
このように触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて、「1」と「0」との何れかの値に交互に設定される。そして、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanに応じて目標空燃比abyfrが決定され(図4のルーチンのステップ445乃至ステップ455を参照。)、その目標空燃比abyfrに基づいて指示燃料噴射量Fiが決定される(図4のルーチンのステップ425乃至ステップ435を参照。)。
<蒸発燃料パージ開始制御>
CPUは図6に示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ600から処理を開始してステップ610に進み、パージ実行フラグXPGの値が「0」であるか否かを判定する。このパージ実行フラグXPGの値は、パージ制御弁55が開弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されているとき(蒸発燃料パージが実行されているとき)「1」に設定され、パージ制御弁55が閉弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されていないとき(蒸発燃料パージが実行されていないとき)「0」に設定される。更に、パージ実行フラグXPGの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
CPUは図6に示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ600から処理を開始してステップ610に進み、パージ実行フラグXPGの値が「0」であるか否かを判定する。このパージ実行フラグXPGの値は、パージ制御弁55が開弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されているとき(蒸発燃料パージが実行されているとき)「1」に設定され、パージ制御弁55が閉弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されていないとき(蒸発燃料パージが実行されていないとき)「0」に設定される。更に、パージ実行フラグXPGの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
いま、蒸発燃料パージは実行されておらず、従って、パージ実行フラグXPGの値は「0」であると仮定する。この場合、CPUはステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進み、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「1」であるか否かを判定する。
パージ実行要求フラグXPGreqの値は、パージ実行要求条件が成立している場合に「1」に設定され、パージ実行要求条件が成立していない場合に「0」に設定される。更に、パージ実行要求フラグXPGreqの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
このパージ実行要求条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。勿論、パージ実行要求条件には、他の条件が加えられてもよい。
(B1)フィードバック制御フラグXFBの値が「1」である(メインフィードバック制御が実行中である。)。
(B2)機関10が定常運転されている(例えば、機関の負荷を表すスロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量が所定値以下である。)。
(B3)冷却水温THWが閾値冷却水温THWth以上である。
(B1)フィードバック制御フラグXFBの値が「1」である(メインフィードバック制御が実行中である。)。
(B2)機関10が定常運転されている(例えば、機関の負荷を表すスロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量が所定値以下である。)。
(B3)冷却水温THWが閾値冷却水温THWth以上である。
いま、パージ実行要求条件が不成立であり、従って、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUはステップ620にて「No」と判定してステップ630に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。なお、パージ許可フラグXKPGの値は上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
次に、CPUはステップ640に進み、パージ許可フラグXKPGの値が「1」であるか否かを判定する。この場合、パージ許可フラグXKPGの値は「0」に設定されている。よって、CPUはステップ640にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、蒸発燃料パージは開始されない。
この状態において、パージ実行要求条件が成立すると、パージ実行要求フラグXPGreqの値は図示しないルーチンにおいて「1」に設定される。この場合、CPUはステップ610に続くステップ620にて「Yes」と判定してステップ670に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。換言すると、CPUは、現時点の目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるか否かを判定する。
ここで、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であると仮定する。この場合、CPUはステップ670にて「Yes」と判定してステップ680に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「1」に設定する。次いで、CPUはステップ640に進み、パージ許可フラグXKPGの値が「1」であるか否かを判定する。
この場合、CPUはステップ640にて「Yes」と判定してステップ650に進み、パージ制御弁55を開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する。即ち、CPUは、蒸発燃料パージを開始させる。なお、実際には、CPUはデューティ比DPGの信号をパージ制御弁55に送信する。デューティ比DPGは、例えば、吸入空気量Ga及び機関回転速度NEに基づいて定められる。次いで、CPUはステップ660に進み、パージ実行フラグXPGの値を「1」に設定し、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、CPUが次に図6に示したルーチンをステップ600から開始すると、CPUはステップ610にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了するようになる。
このように、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「0」から「1」へと変更されたパージ実行要求条件成立時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であれば(即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであれば)、蒸発燃料パージは直ちに開始される。
これに対し、CPUがステップ670の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であると、CPUはそのステップ670にて「No」と判定してステップ690に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。この場合、CPUはステップ640にて「No」と判定してステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、パージ実行要求条件成立時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」でなければ(即ち、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであれば)、蒸発燃料パージは開始されない。そして、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」に変更されると、CPUはステップ670にて「Yes」と判定してステップ680に進むので、蒸発燃料パージが開始される。
<蒸発燃料パージ終了制御>
CPUは図7に示した蒸発燃料パージ終了制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ700から処理を開始してステップ710に進み、パージ実行フラグXPGの値が「1」であるか否かを判定する。
CPUは図7に示した蒸発燃料パージ終了制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ700から処理を開始してステップ710に進み、パージ実行フラグXPGの値が「1」であるか否かを判定する。
いま、蒸発燃料パージが開始されたと仮定すると、図6のステップ660にてパージ実行フラグXPGの値は「1」に設定されている。従って、CPUはステップ710にて「Yes」と判定してステップ720に進み、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「0」であるか否かを判定する。このとき、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「1」であれば、CPUはステップ720にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、蒸発燃料パージは続行される。
これに対し、CPUがステップ720の処理を実行する時点において、パージ実行要求条件が不成立となっていてパージ実行要求フラグXPGreqの値が「0」に設定されていると、CPUはそのステップ720にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ730乃至ステップ750の処理を順に行い、その後、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ730:CPUは、パージ制御弁55を閉弁する(デューティ比DPGを「0」に設定する)。即ち、CPUは蒸発燃料パージを終了(停止)する。
ステップ740:CPUは、パージ実行フラグXPGの値を「0」に設定する。
ステップ750:CPUは、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。
ステップ740:CPUは、パージ実行フラグXPGの値を「0」に設定する。
ステップ750:CPUは、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。
この結果、次にCPUがステップ710の処理を実行するとき、CPUはそのステップ710にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように、第1制御装置は、
触媒43に流入するガスの空燃比の目標値(目標空燃比abyfr)を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」とのうちの何れに設定すべきかを下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて決定する目標空燃比決定手段(図5のルーチンと、図4のステップ445乃至ステップ455を参照。)と、
燃料噴射弁33から噴射される燃料の量(燃料噴射量)を目標空燃比abyfrに応じて決定するとともに、その決定した燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁33から噴射させる燃料噴射制御手段(図4のステップ425乃至ステップ440を参照。)と、
燃料噴射弁33に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク51内に発生した蒸発燃料を機関10の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを「所定のパージ実行要求条件」が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段(蒸発燃料供給系統50、図6のルーチン、及び、図7のルーチンを参照。)と、
を備えた内燃機関の制御装置である。
触媒43に流入するガスの空燃比の目標値(目標空燃比abyfr)を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」とのうちの何れに設定すべきかを下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて決定する目標空燃比決定手段(図5のルーチンと、図4のステップ445乃至ステップ455を参照。)と、
燃料噴射弁33から噴射される燃料の量(燃料噴射量)を目標空燃比abyfrに応じて決定するとともに、その決定した燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁33から噴射させる燃料噴射制御手段(図4のステップ425乃至ステップ440を参照。)と、
燃料噴射弁33に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク51内に発生した蒸発燃料を機関10の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを「所定のパージ実行要求条件」が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段(蒸発燃料供給系統50、図6のルーチン、及び、図7のルーチンを参照。)と、
を備えた内燃機関の制御装置である。
更に、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図6のステップ620、ステップ670、ステップ680、ステップ640及びステップ650を参照。)、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始せず(図6のステップ670、ステップ690及びステップ640を参照。)、その後、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始するように構成されている(図6のステップ620、ステップ670、ステップ680、ステップ640及びステップ650を参照。)。
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図6のステップ620、ステップ670、ステップ680、ステップ640及びステップ650を参照。)、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始せず(図6のステップ670、ステップ690及びステップ640を参照。)、その後、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始するように構成されている(図6のステップ620、ステップ670、ステップ680、ステップ640及びステップ650を参照。)。
この第1制御装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichであって目標リーン空燃比afLeanではないので、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒43の状態は「酸素過剰状態(リーン状態)」である。換言すると、触媒43が多量の未燃物を浄化できる状態にあるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、蒸発燃料パージの開始によって多量の未燃物が触媒43に流入したとしても、触媒43はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
第2制御装置は、パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が、エミッションを優先すべき第1運転状態であるか、ドライバビリティを優先すべき第2運転状態であるか、に応じて、蒸発燃料パージの開始をする条件を異ならせている点においてのみ、第1制御装置と相違する。
(実際の作動)
第2制御装置のCPUは、図6に示したルーチンを除き、第1制御装置のCPUが実行するルーチンを実行する。更に、第2制御装置のCPUは、所定時間が経過する毎に「図6に代わる図8にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図8を参照しながら第2制御装置の作動について説明する。
第2制御装置のCPUは、図6に示したルーチンを除き、第1制御装置のCPUが実行するルーチンを実行する。更に、第2制御装置のCPUは、所定時間が経過する毎に「図6に代わる図8にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図8を参照しながら第2制御装置の作動について説明する。
図8に示したルーチンは図6に示したルーチンと類似している。図8に示されたステップであって図6にも示されたステップには、図6に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。図8に示したルーチンは、図6に示したルーチンに対し、ステップ810乃至ステップ830が追加されている点のみにおいて、図6に示したルーチンと相違している。以下、この相違点について説明する。
パージ実行フラグXPGの値が「0」であり(蒸発燃料パージが実行中でなく)、且つ、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「1」に設定されたとき(パージ実行要求条件成立時点)、CPUはステップ610及びステップ620の両ステップにて「Yes」と判定してステップ810に進み、機関10の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にあるか否かを判定する。機関10の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にある場合、機関10の運転状態は第1運転状態にあるとも表現される。
より具体的に述べると、CPUはステップ810に進んだとき、負荷KLと機関回転速度NEとにより表される機関10の運転状態が、図9の運転領域マップに示された「エミッション優先運転領域及びドライバビリティ優先運転領域」の何れの領域にあるかを判定する。エミッション優先運転領域は、全運転領域を「負荷と機関回転速度との関係を規定する境界線L」により二つの領域に区分けした場合における、低負荷側且つ低回転速度側の領域である。ドライバビリティ優先運転領域は、前記区分けされた二つの領域のうちの高負荷側且つ高回転速度側の領域である。
いま、機関10の運転状態がエミッション優先運転領域にあると仮定する。この場合、CPUはステップ810にて「Yes」と判定してステップ670以降に進む。従って、CPUは、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であれば蒸発燃料パージを直ちに開始し(ステップ680、ステップ640及びステップ650を参照。)、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であれば蒸発燃料パージを開始しない(ステップ690及びステップ640を参照。)。
これに対し、CPUがステップ810の処理を実行する時点において、機関10の運転状態がエミッション優先運転領域にない場合(即ち、機関10の運転状態がドライバビリティ優先運転領域である場合、換言すると、機関10の運転状態が第2運転状態である場合)、CPUはそのステップ810にて「No」と判定してステップ820に進む。
そして、CPUはステップ820にて触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であるか否かを判定する。このとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であると、CPUはステップ820にて「Yes」と判定してステップ830に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「1」に設定する。その後、CPUはステップ640以降に進む。この結果、機関10の運転状態がドライバビリティ優先運転領域にある場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるとき、蒸発燃料パージが開始される。
これに対し、CPUがステップ820の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であって目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであると、CPUはステップ820にて「No」と判定してステップ630に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ640に進む。この結果、蒸発燃料パージは開始されない。
以上、説明したように、第2制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第1運転状態である場合(図8のステップ810での「Yes」との判定を参照。)、
目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図8のステップ670及びステップ680を参照。)、且つ、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない(図8のステップ670及びステップ690を参照。)。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する(図8のステップ670及びステップ680を参照。)。
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第1運転状態である場合(図8のステップ810での「Yes」との判定を参照。)、
目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図8のステップ670及びステップ680を参照。)、且つ、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない(図8のステップ670及びステップ690を参照。)。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する(図8のステップ670及びステップ680を参照。)。
これによれば、触媒43の状態が酸素過剰状態であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、触媒43に蒸発燃料パージの開始に伴って多量の未燃物が流入したとしても、触媒43はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、機関10の運転状態が「エミッションを優先すべき第1運転状態」にある場合、蒸発燃料パージ開始時にエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。
更に、第2制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が「前記第1運転状態と異なる第2運転状態」である場合(図8のステップ810での「No」との判定を参照。)、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図8のステップ820及びステップ830を参照。)、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない(図8のステップ820及びステップ630を参照。)。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する(図8のステップ820及びステップ830を参照。)。
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が「前記第1運転状態と異なる第2運転状態」である場合(図8のステップ810での「No」との判定を参照。)、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し(図8のステップ820及びステップ830を参照。)、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない(図8のステップ820及びステップ630を参照。)。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する(図8のステップ820及びステップ830を参照。)。
蒸発燃料パージの開始直後においては蒸発燃料が追加的に機関10に供給されるので、一般に機関の空燃比は一時的に小さくになる。よって、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるときに蒸発燃料パージを開始すると、機関の空燃比は過度に小さくなる。このため、混合気の燃焼状態が不安定になること等に起因して機関10に振動が発生し、機関10及び機関10を搭載した車両のドライバビリティ(運転性)が悪化する場合がある。
これに対し、第2制御装置によれば、機関10の運転状態が「機関10及び機関10を搭載した車両のドライバビリティを優先すべき第2運転状態」にある場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、機関の空燃比は蒸発燃料パージの開始により理論空燃比に近づけられる。よって、混合気の燃焼状態が安定するので、その機関10及び機関10を搭載した車両のドライバビリティ(運転性)を向上することができる。
ところで、機関10の運転状態が第2運転状態にある場合、触媒43の状態が「酸素不足状態(リッチ状態)」であるときに蒸発燃料パージが開始されるので、エミッションが悪化する可能性がある。しかしながら、第2運転状態は第1運転状態に比較して負荷及び/又は機関回転速度が大きい運転状態であるので、蒸発燃料パージが開始される時点における触媒43の温度は高く、それ故、触媒43の浄化能力は高い。よって、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は小さい。更に、機関10は、触媒43の下流に下流側触媒を備えている。そして、機関10の運転状態が第2運転状態にあれば、その下流側触媒の温度もある程度の温度に到達している。よって、この下流側触媒によっても未燃物は浄化される。従って、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は極めて小さい。
なお、エミッションを優先した運転を行うべき第1運転状態は低負荷運転状態であってもよく(即ち、負荷KLが閾値負荷KLth以下の状態)、ドライバビリティを優先した運転を行うべき第2運転状態は高負荷運転状態(即ち、負荷KLが閾値負荷KLthよりも大きい状態)であってもよい。更に、第1運転状態は低速運転状態(即ち、機関回転速度NEが閾値回転速度NEth以下の状態)であってもよく、第2運転状態は高速運転状態(即ち、機関回転速度NEが閾値回転速度NEthよりも大きい状態)であってもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。第3制御装置は、以下に述べる「相違点1及び相違点2」のみにおいて、第2制御装置と相違している。
次に、本発明の第3実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。第3制御装置は、以下に述べる「相違点1及び相違点2」のみにおいて、第2制御装置と相違している。
(相違点1)第3制御装置は、第2制御装置と同様、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第1運転状態(エミッションを優先すべき運転状態)である場合、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるときに蒸発燃料パージを開始する。但し、第3制御装置は、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第1運転状態であり且つその時点の目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであっても、その時点から「目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに変更される時点」までの時間(第1時間)を推定するとともに、その推定された第1時間が第1閾値時間以下であれば蒸発燃料パージを開始しない。換言すると、第3制御装置は、推定された第1時間が第1閾値時間よりも長いとき、蒸発燃料パージを開始する。
(相違点2)第3制御装置は、第2制御装置と同様、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第2運転状態(ドライバビリティを優先すべき運転状態)である場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるときに蒸発燃料パージを開始する。但し、第3制御装置は、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第2運転状態であり且つその時点の目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであっても、その時点から「目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更される時点」までの時間(第2時間)を推定するとともに、その推定された第2時間が第2閾値時間以下であれば蒸発燃料パージを開始しない。換言すると、第3制御装置は、推定された第2時間が第2閾値時間よりも長いとき、蒸発燃料パージを開始する。
(実際の作動)
第3制御装置のCPUは、図8に示したルーチンを除き、第2制御装置のCPUが実行するルーチンを実行する。更に、第3制御装置のCPUは、所定時間が経過する毎に「図8に代わる図10にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図10を参照しながら第3制御装置の作動について説明する。
第3制御装置のCPUは、図8に示したルーチンを除き、第2制御装置のCPUが実行するルーチンを実行する。更に、第3制御装置のCPUは、所定時間が経過する毎に「図8に代わる図10にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図10を参照しながら第3制御装置の作動について説明する。
図10に示したルーチンは図8に示したルーチンと類似している。図10に示されたステップであって図8にも示されたステップには、図8に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。図10に示したルーチンは、図8に示したルーチンに対し、ステップ1010及びステップ1020が追加されている点のみにおいて、図8に示したルーチンと相違している。以下、この相違点について説明する。
パージ実行フラグXPGの値が「0」であり(蒸発燃料パージが実行中でなく)、且つ、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「1」に設定されたとき(パージ実行要求条件成立時点)、CPUはステップ610及びステップ620の両ステップにて「Yes」と判定してステップ810に進む。このとき、機関10の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にあれば、CPUはステップ810にて「Yes」と判定してステップ670に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。
このとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であれば、CPUはステップ670にて「Yes」と判定してステップ1010に進み、次の処理を行う。
・CPUは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに変更される時点」までの時間(第1時間T1)を推定する。第1時間T1の推定方法については後述する。第1時間T1は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」に変更される時点」までの時間でもある。
・CPUは、第1時間T1が第1閾値時間T1th以内であるか否かを判定する。
・CPUは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに変更される時点」までの時間(第1時間T1)を推定する。第1時間T1の推定方法については後述する。第1時間T1は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」に変更される時点」までの時間でもある。
・CPUは、第1時間T1が第1閾値時間T1th以内であるか否かを判定する。
そして、第1時間T1が第1閾値時間T1th以内である場合、CPUはステップ1010にて「Yes」と判定してステップ690に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。従って、この場合、蒸発燃料パージは開始されない。
これに対し、CPUがステップ1010の処理を実行する時点において、第1時間T1が第1閾値時間T1th以内でない場合、CPUはそのステップ1010にて「No」と判定してステップ680に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「1」に設定する。この結果、蒸発燃料パージが開始される。即ち、CPUは、第1時間T1が第1閾値時間T1thよりも長い場合(目標空燃比abyfrの目標リーン空燃比afLeanへの変更が第1閾値時間T1th以内に発生しない場合)、蒸発燃料パージが開始される。
一方、パージ実行フラグXPGの値が「0」であり(蒸発燃料パージが実行中でなく)、且つ、パージ実行要求フラグXPGreqの値が「1」に設定されたとき(パージ実行要求条件成立時点)、機関10の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域になければ(ドライバビリティを優先すべき運転領域ににあると)、CPUはステップ810にて「No」と判定してステップ820に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であるか否かを判定する。
このとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であれば、CPUはステップ820にて「Yes」と判定してステップ1020に進み、次の処理を行う。
・CPUは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更される時点」までの時間(第2時間T2)を推定する。第2時間T2の推定方法については後述する。第1時間T2は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」に変更される時点」までの時間でもある。
・CPUは、第2時間T2が第2閾値時間T2th以内であるか否かを判定する。
・CPUは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更される時点」までの時間(第2時間T2)を推定する。第2時間T2の推定方法については後述する。第1時間T2は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」に変更される時点」までの時間でもある。
・CPUは、第2時間T2が第2閾値時間T2th以内であるか否かを判定する。
そして、第2時間T2が第2閾値時間T2th以内である場合、CPUはステップ1020にて「Yes」と判定してステップ630に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「0」に設定する。従って、この場合、蒸発燃料パージは開始されない。
これに対し、CPUがステップ1020の処理を実行する時点において、第2時間T2が第2閾値時間T2th以内でない場合、CPUはそのステップ1020にて「No」と判定してステップ830に進み、パージ許可フラグXKPGの値を「1」に設定する。この結果、蒸発燃料パージが開始される。即ち、CPUは、第2時間T2が第2閾値時間T2thよりも長い場合(目標空燃比abyfrの目標リッチ空燃比afRichへの変更が第2閾値時間T2th以内に発生しない場合)、蒸発燃料パージが開始される。
次に、第1時間及び第2時間の推定方法について図11を参照しながら説明する。
CPUは、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更された時点(時刻t0を参照。)から目標リッチ空燃比afRichが目標空燃比abyfrとして設定され続けている経過時間(目標リッチ空燃比経過時間)TRpassを計測する。
CPUは、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更された時点(時刻t0を参照。)から目標リッチ空燃比afRichが目標空燃比abyfrとして設定され続けている経過時間(目標リッチ空燃比経過時間)TRpassを計測する。
更に、CPUは時刻t0において、今回の目標リッチ空燃比afRichの継続時間TRichを予測する。具体的には、第3制御装置は、「吸入空気量Ga及び機関回転速度NE」と目標リッチ空燃比継続時間TRichとの関係を規定したルックアップテーブルMapTRich(Ga,NE)をROM内に記憶している。このテーブルMapTRich(Ga,NE)は予め実験により取得されたデータに基づいて作成されている。そして、CPUは、時刻t0にて、その時刻t0における「吸入空気量Ga及び機関回転速度NE」をテーブルMapTRich(Ga,NE)に適用することにより、目標リッチ空燃比継続時間TRichを推定する。
更に、時刻t1において、図10のステップ1010に進んだと仮定する。このとき、CPUは目標リッチ空燃比継続時間TRichから目標リッチ空燃比経過時間TRpassを減じることにより、上記第1時間T1(目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに切り換わるまでの時間)を推定(取得)する。
同様に、CPUは、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanに変更された時点(時刻t2を参照。)から目標リーン空燃比afLeanが目標空燃比abyfrとして設定され続けている経過時間(目標リーン空燃比経過時間)TLpassを計測する。
更に、CPUは時刻t2において、今回の目標リーン空燃比afLeanの継続時間TLeanを予測する。具体的には、第3制御装置は、「吸入空気量Ga及び機関回転速度NE」と目標リーン空燃比継続時間TLeanとの関係を規定したルックアップテーブルMapTLean(Ga,NE)をROM内に記憶している。このテーブルMapTLean(Ga,NE)は予め実験により取得されたデータに基づいて作成されている。そして、CPUは、時刻t2にて、その時刻t2における「吸入空気量Ga及び機関回転速度NE」をテーブルMapTLean(Ga,NE)に適用することにより、目標リーン空燃比継続時間TLeanを推定する。
更に、時刻t3において、図10のステップ1020に進んだと仮定する。このとき、CPUは目標リーン空燃比継続時間TLeanから目標リーン空燃比経過時間TLpassを減じることにより、上記第2時間T2(目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに切り換わるまでの時間)を推定(取得)する。
以上、説明したように、第3制御装置は、第2制御装置と同様の蒸発燃料パージ手段を備える。
但し、第3制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が前記第1運転状態である場合(図10のステップ620及びステップ810の両ステップにおける「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているとき(図10のステップ670での「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanへと切り換わるまでの時間である第1時間T1を推定し、その推定された第1時間T1が所定の第1閾値時間T1th未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている(図10のステップ1010での「Yes」との判定及びステップ690を参照。)。
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が前記第1運転状態である場合(図10のステップ620及びステップ810の両ステップにおける「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているとき(図10のステップ670での「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanへと切り換わるまでの時間である第1時間T1を推定し、その推定された第1時間T1が所定の第1閾値時間T1th未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている(図10のステップ1010での「Yes」との判定及びステップ690を参照。)。
これにより、パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第1運転状態であって、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合であっても、推定された第1時間T1が所定の第1閾値時間T1th未満である場合には蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒43に到達した時点において触媒43の状態が酸素不足状態に変化してしまっていることがないので、エミッションが悪化することを回避することができる。
加えて、第3制御装置の前記蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第2運転状態である場合(図10のステップ620での「Yes」との判定、及び、ステップ810での「No」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているとき(図10のステップ820での「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichへと切り換わるまでの時間である第2時間T2を推定し、その推定された第2時間T2が所定の第2閾値時間T2th未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている(図10のステップ1020での「Yes」との判定及びステップ630を参照。)。
パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第2運転状態である場合(図10のステップ620での「Yes」との判定、及び、ステップ810での「No」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているとき(図10のステップ820での「Yes」との判定を参照。)、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichへと切り換わるまでの時間である第2時間T2を推定し、その推定された第2時間T2が所定の第2閾値時間T2th未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている(図10のステップ1020での「Yes」との判定及びステップ630を参照。)。
これにより、パージ実行要求条件成立時点の機関10の運転状態が第2運転状態であって、且つ、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合であっても、推定された第2時間T2が所定の第2閾値時間T2th未満である場合には蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室21に到達する時点までに目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更されていることがないので、「機関10の空燃比が過小となって燃焼状態が不安定となり、よって、ドライバビリティが悪化すること」を回避することができる。
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態によれば、蒸発燃料パージを、エミッションを悪化させることなく、更には、ドライバビリティを犠牲にすることなく、行うことができる。
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainのみでなく、メインフィードバック学習値KG及びパージ補正係数FPGにも基づいて、下記(2)式のように補正することによって指示燃料噴射量Fiを求めてもよい。
Fi=FPG・KG・FAF・Fbase …(2)
Fi=FPG・KG・FAF・Fbase …(2)
この場合、パージ実行要求条件の一つとして「メインフィードバック学習値KGの学習が完了していること」が含まれ得る。即ち、メインフィードバック学習値KGの学習が完了していない場合、蒸発燃料パージは実行されない。
メインフィードバック学習値KGの学習が完了していないために蒸発燃料パージが実行されておらず、且つ、メインフィードバック制御が実行されいるとき、メインフィードバック係数の平均値が「1+α」よりも大きいときメインフィードバック学習値KGの値が所定時間あたり値ΔKGだけ増大させられ、メインフィードバック係数の平均値が「1−α」よりも小さいメインフィードバック学習値KGの値が所定時間あたり値ΔKGだけ減少させられる。なお、値αは0よりも大きく1よりも小さい値(例えば、0.02)であり、メインフィードバック学習値KGの初期値は「1」である。
その後、メインフィードバック制御が継続していて、且つ、メインフィードバック係数の平均値が「1+α」と「1−α」との間の値である状態の継続時間が閾値時間以上となったとき、メインフィードバック学習値KGの学習が完了したと判定される。
更に、パージ補正係数FPGは下記の(3)に従って求められる。(3)式において、FGPGは蒸発燃料ガス濃度学習値である。PGTは目標パージ率である。
FPG=1+PGT(FGPG−1) …(3)
FPG=1+PGT(FGPG−1) …(3)
蒸発燃料ガス濃度学習値FGPGは、蒸発燃料のパージを実行している期間において、メインフィードバック係数の平均値FAFAVが「1+β」と「1−β」との間の値でないとき、所定時間に(FAFAV−1)/PGTだけ増大させられる。目標パージ率PGTは、負荷KL及び機関回転速度NE等に基づいて定められる。目標パージ率PGTは一定値であってもよい。なお、値βは0よりも大きく1よりも小さい値(例えば、0.02)である。
また、上記各実施形態において、目標リッチ空燃比afRichは例えば吸入空気量Gaに応じて変化する値であってもよいく、目標リーン空燃比afLeanは例えば吸入空気量Gaに応じて変化する値であってもよい。
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
前記触媒に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比と理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比とのうちの何れに設定すべきかを前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて決定する目標空燃比決定手段と、
前記機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量である燃料噴射量を前記目標空燃比に応じて決定するとともに同決定した燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク内に発生した蒸発燃料を前記機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを所定のパージ実行要求条件が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、その後、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成された制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が第1運転状態である場合、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成され、更に、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第1運転状態と異なる第2運転状態である場合、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成された、
制御装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第1運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間である第1時間を推定し、前記推定された第1時間が所定の第1閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成された、
制御装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の内燃機関の制御装置において、
前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第2運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間である第2時間を推定し、前記推定された第2時間が所定の第2閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成された、
制御装置。 - 請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第1運転状態は前記機関の負荷が閾値負荷よりも小さい運転状態であり、
前記第2運転状態は前記機関の負荷が前記閾値負荷よりも大きい運転状態である、
制御装置。 - 請求項2乃至請求項5の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第1運転状態は前記機関の回転速度が閾値回転速度よりも小さい運転状態であり、
前記第2運転状態は前記機関の回転速度が前記閾値回転速度よりも大きい運転状態である、
制御装置。
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JP3305136B2 (ja) * | 1994-10-31 | 2002-07-22 | 本田技研工業株式会社 | 内燃エンジンの燃料供給系の異常検出装置 |
WO1996018814A1 (fr) * | 1994-12-15 | 1996-06-20 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Systeme de controle de l'evaporation de carburant |
US5966930A (en) * | 1996-08-22 | 1999-10-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Catalyst deterioration-determining system for internal combustion engines |
JP3264221B2 (ja) * | 1997-07-28 | 2002-03-11 | 株式会社デンソー | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP3932642B2 (ja) * | 1998-01-23 | 2007-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置 |
JP3503479B2 (ja) * | 1998-07-15 | 2004-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 希薄燃焼内燃機関の蒸発燃料処理装置 |
US5921222A (en) * | 1998-08-05 | 1999-07-13 | Ford Global Technologies, Inc. | Vapor recovery control system for an internal combustion engine |
JP3855483B2 (ja) | 1998-08-25 | 2006-12-13 | 株式会社デンソー | 積層型空燃比センサ素子 |
JP3620568B2 (ja) * | 1998-08-27 | 2005-02-16 | 三菱自動車工業株式会社 | 希薄燃焼内燃機関 |
JP2000274295A (ja) * | 1999-03-19 | 2000-10-03 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関のアイドル回転制御装置 |
JP4088412B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2008-05-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2004069547A (ja) | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの制御装置 |
JP2004100623A (ja) | 2002-09-11 | 2004-04-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンの燃料噴射制御装置 |
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JP2007085179A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Toyota Motor Corp | 蒸発燃料処理装置 |
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