(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、加速要求に応じてスロットルを開くときに、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止できるようにする。【解決手段】パージ補正係数FPGの値がマイナス側にあるほど、つまり、燃料噴射量のパージ補正が大きいときほど、スロットルの全開開度KTAを小さい値に制限する。全開開度KTAを制限することで、吸入空気流量の増加は抑えられ、また、相対的にパージガスと吸入空気との流量比の低下も抑えられる。これにより、燃料噴射量の増大を抑制することができ、ひいては、壁面付着燃料の不足を抑えることができる。【選択図】図３
2007332834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
前記吸気通路に配置されて吸入空気の流量を調整するスロットルと、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために前記燃料噴射弁の燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
前記パージ補正係数の値に応じて、前記スロットルの全開開度に制限を加えるスロットル制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記全開開度の制限値を小さく設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
前記吸気通路に配置されて吸入空気の流量を調整するスロットルと、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために前記燃料噴射弁の燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
前記パージ補正係数の値に応じて、前記スロットルの開き速度に制限を加えるスロットル制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記開き速度の制限値を小さく設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記スロットル制御手段は、前記スロットルの開度が所定の基準開度よりも小さい場合に、前記開き速度に制限を加えることを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記基準開度を大きく設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記スロットル制御手段は、内燃機関の回転が遅いほど前記基準開度を大きく設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、燃料噴射弁から吸気通路に噴射される燃料とともにキャニスタからパージされたパージガスも内燃機関の燃料として使用可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は、吸気通路の壁面に付着し、その直後の燃焼には使用されない。内燃機関の定常運転時には、新たな付着量と脱離量とが平衡するために壁面付着燃料量は略一定となり、燃焼に使用される燃料量が結果的に燃料噴射量と一致する。これに対して、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気の流量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されて空燃比のリッチ化を招く。このため、内燃機関の過渡運転時には、壁面付着燃料量の変化が相殺されるように、機関回転速度、負荷、及び冷却水温度に基づいて補正燃料量が算出され、燃料噴射量の増量補正または減量補正が施されている。
【０００３】
ところで、車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着して貯えるキャニスタが備えられている。キャニスタに貯えられた蒸発燃料は内燃機関の運転中、吸気通路の負圧を利用してキャニスタからパージされる。キャニスタからパージされた蒸発燃料はキャニスタの大気孔から導入される空気によって希釈されてパージガスとなり、吸気通路に供給されて燃焼室内で燃焼処理される。このような内燃機関では、空燃比の制御精度を常に良好に維持するため、キャニスタからの蒸発燃料のパージ中、パージガスに含まれる蒸発燃料の分だけ燃料噴射量の減量が行われている。
【特許文献１】特許２９３６９１０号公報
【特許文献２】特開平６−９３８９８号公報
【特許文献３】特開平６−１０１５２２号公報
【特許文献４】特開平８−７４６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャニスタからの蒸発燃料のパージの多少は、壁面への燃料の付着に大きく影響する。蒸発燃料は燃料噴射弁から噴射される液体燃料に比較して壁面に付着し難いため、燃焼室内に供給される総燃料量中の蒸発燃料の割合が高くなるほど、壁面に付着する燃料量は減少することになる。その結果、吸気通路の壁面に付着している燃料量の安定量、すなわち、安定壁面付着燃料量もパージの影響を受けて変化することになる。具体的には、パージガスと吸入空気との流量比であるパージ率が高いときには、燃料噴射弁からの燃料噴射量が相対的に少なくなる分、パージ率が低いときよりも安定壁面付着燃料量は減少する。
【０００５】
このため、ドライバからの加速要求に応じてスロットルが開かれたときには、吸入空気流量の増大に伴って相対的にパージ率が低下することで、安定壁面付着燃料量の増大により壁面への燃料の付着が進むことになる。その結果、壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達するまでの間は、燃焼室内に供給される燃料量の不足によって空燃比がリーン化してしまう。この傾向は、加速開始時におけるパージ率が高いときほど、また、パージガスの燃料濃度が高いときほど顕著になる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加速要求に応じてスロットルを開くとき、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止することのできる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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
前記吸気通路に配置されて吸入空気の流量を調整するスロットルと、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために前記燃料噴射弁の燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
前記パージ補正係数の値に応じて、前記スロットルの全開開度に制限を加えるスロットル制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記全開開度の制限値を小さく設定することを特徴としている。
【０００９】
第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
前記吸気通路に配置されて吸入空気の流量を調整するスロットルと、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために前記燃料噴射弁の燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
前記パージ補正係数の値に応じて、前記スロットルの開き速度に制限を加えるスロットル制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記開き速度の制限値を小さく設定することを特徴としている。
【００１１】
第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記スロットル制御手段は、前記スロットルの開度が所定の基準開度よりも小さい場合に、前記開き速度に制限を加えることを特徴としている。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、
前記スロットル制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記基準開度を大きく設定することを特徴としている。
【００１３】
第７の発明は、第５の発明において、
前記スロットル制御手段は、内燃機関の回転が遅いほど前記基準開度を大きく設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、スロットルの全開開度に制限が加えられることで、吸入空気流量の増加を抑えることができ、相対的にパージガスと吸入空気との流量比の低下を抑えることができる。パージ補正係数による燃料噴射量の減量方向への補正は、前記流量比が大きいほど大きくなるので、前記流量比の低下を抑えることで燃料噴射量の増大を抑制することができ、ひいては、安定壁面付着燃料量の増大に伴う壁面への燃料の付着を抑制することができる。また、壁面付着燃料量とパージ補正係数とは密接に関係しているので、パージ補正係数の値に応じてスロットルの全開開度を制限することで、吸入空気流量を過度に制限することなく壁面への燃料の付着を抑制することができ、加速性能と空燃比性能との両立を図ることができる。
【００１５】
第２の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料は壁面に付着しやすくなるので、冷却水温が低いほど全開開度の制限値を小さく設定して燃料噴射量の増大を抑制することで、壁面への燃料の付着をより確実に抑制することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、スロットルの開き速度に制限が加えられることで、吸入空気流量の増加速度を抑えることができ、相対的にパージガスと吸入空気との流量比の低下速度を抑えることができる。パージ補正係数による燃料噴射量の減量方向への補正は、前記流量比が大きいほど大きくなるので、前記流量比の低下速度を抑えることで燃料噴射量の増加速度を抑制することができ、ひいては、安定壁面付着燃料量の増大に伴う壁面への燃料の付着を抑制することができる。また、壁面付着燃料量とパージ補正係数とは密接に関係しているので、パージ補正係数の値に応じてスロットルの開き速度を制限することで、吸入空気流量の増加速度を過度に制限することなく壁面への燃料の付着を抑制することができ、加速性能と空燃比性能との両立を図ることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料は壁面に付着しやすくなるので、冷却水温が低いほど開き速度の制限値を小さく設定して燃料噴射量の増加速度を抑制することで、壁面への燃料の付着をより確実に抑制することができる。
【００１８】
なお、スロットルが開いて吸入空気流量が大きくなるほど、吸気通路内の負圧は小さくなり、壁面への燃料の付着は自然と抑えられる。したがって、スロットルの開度がある程度（基準開度）まで大きくなったら、壁面への燃料の付着が空燃比に与える影響は無視することができる。第５の発明によれば、スロットルの開度が基準開度よりも小さい場合に開き速度に制限を加えることで、加速性能を無駄に犠牲にすることなく、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料は壁面に付着しやすくなるので、冷却水温が低いほど開き速度に制限を加える開度を大きく設定することで、壁面への燃料の付着をより確実に抑制することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、内燃機関の回転が遅いほど燃料噴射の回数が少なくなって燃料付着状態の安定化が遅れるので、内燃機関の回転が遅いほど開き速度に制限を加える開度を大きく設定することで、壁面への燃料の付着をより確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２２】
［エンジンシステムの構成の説明］
図１は本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。本実施形態にかかる内燃機関２の燃焼室４には、吸気通路６と排気通路８が接続されている。吸気通路６には燃焼室４内へ流入する空気の流量を調整するスロットル１４が配置されている。また、吸気通路６における燃焼室４の近傍には、燃焼室４に燃料を供給するための燃料噴射弁１２が取り付けられている。
【００２３】
燃料噴射弁１２から噴射される燃料は図示しない燃料通路を通って燃料タンク２０から供給される。燃料タンク２０には内部で発生した蒸発燃料を抜き出すためのベーパ通路２４が接続されている。ベーパ通路２４の一端は、内部に蒸発燃料を吸着するための活性炭が充填されたキャニスタ１８に接続されている。このため、燃料タンク２０の内部で発生した蒸発燃料はベーパ通路２４を通ってキャニスタ１８に到達し、キャニスタ１８の内部に吸着される。キャニスタ１８には一端が大気に開放された大気供給通路２６と、スロットル弁１４の下流において吸気通路６に連通するパージ通路２２とが接続されている。パージ通路２２にはその内部を流れるガスの流量を制御するためのパージ制御弁１６が設けられている。パージ制御弁１６はデューティ制御されることにより任意の開度を実現する電磁弁である。パージ制御弁１６は本発明にかかるパージ機構に相当している。
【００２４】
内燃機関２はその制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は複数のセンサによって検出される内燃機関２の作動データに基づき内燃機関２の作動に係わる各種機器を総合的に制御する。ＥＣＵ４０の出力側には燃料噴射弁１２、スロットル１４及びパージ制御弁１６が接続されている。
【００２５】
ＥＣＵ４０の入力側には水温センサ３０、回転速度センサ３２、排気ガスセンサ３４、エアフローメータ３６、アクセルポジションセンサ３８が接続されている。水温センサ３０は内燃機関２のウォータジャケットに取り付けられ、冷却水温に応じた信号を出力する。冷却水温は内燃機関２の機関温度を代表している。回転速度センサ３２はクランク軸の近傍に取り付けられ、機関回転速度に応じた信号を出力する。排気ガスセンサ３４は排気通路８に設けられ、排気ガスの空燃比（排気空燃比）に対応する信号を出力する。エアフローメータ３６はスロットル１４の上流に配置され、吸入空気流量に応じた信号を出力する。また、アクセルポジションセンサ３８は図示しないアクセルペダルに取り付けられ、アクセルポジションに応じた信号を出力する。
【００２６】
ＥＣＵ４０は各センサ３０，３２，３４，３６，３８から作動データの供給を受けていると共に、各機器１２，１４，１６に対して駆動信号を供給している。なお、ＥＣＵ４０にはこれらのセンサ３２，３４，３６，３８や機器１２，１４，１６以外にも複数のセンサや機器が接続されているが、ここではその説明は省略する。
【００２７】
［空燃比制御の説明］
ＥＣＵ４０は、内燃機関２の制御の一つとして、燃焼室４内の混合気の空燃比を所望の目標空燃比にするための空燃比制御を実施している。空燃比制御は、内燃機関２の運転中、排気ガスセンサ３４により測定される排気空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を制御するものである。本実施形態のシステムでは、パージ制御弁１６の作動時は、燃料噴射弁１２からの燃料に加えてパージガスに含まれる蒸発燃料も燃焼室４内に供給されるので、パージガスの供給に伴う空燃比の変動も考慮して燃料噴射量を制御する必要がある。
【００２８】
燃料噴射弁１２からの燃料噴射量は、燃料噴射弁１２の開弁時間である燃料噴射時間TAUにより決まる。下記の（１）式は、燃料噴射時間TAUの算出式である。（１）式中、TPは基本噴射時間であり、機関回転速度NEと吸入空気流量GAとの比（GA／NE）に所定の噴射係数を乗算することで算出される。KRICHは冷間時の増量補正、ＷＯＴ時の増量補正、燃料カット後の触媒保護のための増量補正等、燃料の増量要求に応じて設定される増量係数である。
TAU＝TP×(KRICH＋FAF＋FPG)＋FMW  ・・・（１）
【００２９】
上記（１）式において、FAFはフィードバック補正係数である。フィードバック補正係数FAFは、排気ガスセンサ３４の出力から排気空燃比が目標空燃比よりもリッチであると判定されている間は、小さなステップで減少方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ減少し、排気ガスセンサ３４の出力から測定される排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく増加方向にスキップされる。そして、排気空燃比が目標空燃比よりもリッチに反転するまで、フィードバック補正係数FAFは小さなステップで増加方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ増加し、排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンからリッチに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく減少方向にスキップされる。以後、上述した更新処理が繰り返し実行されることにより、排気空燃比は目標空燃比の近傍に維持される。
【００３０】
ところが、キャニスタ１８から吸気通路６にパージガスがパージされる場合は、その影響で燃焼室４内の混合気の空燃比に変化が生ずる。パージガスの空燃比が目標空燃比に等しければ、吸入空気流量に対する燃料噴射量の比率を目標空燃比に設定することで混合気の空燃比を目標空燃比とすることができる。しかし、パージガスがリッチである場合には、その影響が相殺できる程度に燃料噴射量を減量しなければ混合気の空燃比を目標空燃比とすることはできない。同様に、パージガスがリーンであれば、燃料噴射量を適当に増量しなければ混合気を目標空燃比にすることはできない。
【００３１】
そこで、上記（１）式においては、パージガスの影響を相殺するために燃料噴射時間TAUに施すべき補正係数としてパージ補正係数FPGが設定されている。パージ補正係数FPGは、次の（２）式に示すように、ベーパ濃度補正係数FGPGとパージ率PGRとの積として算出される。
FPG＝FGPG×PGR  ・・・（２）
【００３２】
パージ率とは吸入空気流量に対するパージガス流量の比であり、パージ率PGRはその制御上の目標値である。ベーパ濃度補正係数FGPGは、パージガスの燃料濃度（パージガス中の蒸発燃料の濃度）に対応する補正係数であり、１％のパージ率PGRに対して燃料噴射時間TAUに施すべき補正量としての意味を有している。この補正量は、パージガスの燃料濃度が高いほど（リッチであるほど）負の大きな値とする必要があり、また、パージガスの燃料濃度が低いほど（リーンであるほど）正の大きな値とする必要がある。
【００３３】
パージガスの供給が空燃比に与える影響はパージガスの燃料濃度によって変化するため、空燃比を精度良く目標空燃比の近傍に維持する上では、パージガスの燃料濃度を把握することは重要である。ＥＣＵ４０は、パージ制御の実行中におけるフィードバック補正係数FAFのその基準値からの定常的なずれから、パージガスの燃料濃度に対応するベーパ濃度補正係数FGPGを学習する。
【００３４】
また、上記（１）式におけるFMWは壁面付着補正量であり、これは内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化を相殺するために設定された補正量である。内燃機関２の過渡運転時には、吸入空気流量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されるため空燃比のリッチ化を招く。そこで、空燃比制御では、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比の変動を防止するようにしている。壁面付着補正量FMWは、機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に関連付けてマップに記憶されている。空燃比制御時には、このマップから現在の機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に応じた壁面付着補正量FMWが読み出され、燃料噴射時間TAUの計算に供せられる。
【００３５】
［パージ実行時の加速に伴う課題］
前述のように、蒸発燃料の供給は空燃比に影響を与えるため、燃料噴射時間TAUの算出にあたっては基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGが反映されている。ところが、加速時にスロットル１４が開かれ吸入空気流量が増大すると、パージガスと吸入空気との流量比の減少によってパージ補正係数FPGがプラス側に変化し、それに伴って燃料噴射弁１２の燃料噴射量が増大する。燃料噴射量の増大は、吸気通路の壁面に付着しているべき燃料量（安定壁面付着燃料量）を増大させる。そして、現時点の壁面付着燃料量と安定壁面付着燃料量との差を補償するように壁面への燃料の付着が進み、その分、実際に燃焼に用いられる燃料量が不足して空燃比がリーン化してしまう。
【００３６】
前述の空燃比制御によれば、過渡運転時の壁面付着燃料量の変化に起因する空燃比のずれを補償するため、燃料噴射時間TAUには壁面付着補正量FMWが含まれている。しかし、加速時に生じる壁面付着燃料の不足の程度は、パージガスと吸入空気との流量比やパージガスの燃料濃度の影響を受けるため、必ずしも壁面付着補正量FMWのみでは空燃比のずれを補償することはできない。具体的には、パージガスと吸入空気との流量比が高いほど、また、パージガスの燃料濃度が濃いほど、吸入空気流量が増大したときのパージ補正係数FPGのプラス側への変化量が大きくなる。その分、燃料噴射弁１２の燃料噴射量が大きく増大することになるから、安定壁面付着燃料量も増大することとなって壁面付着燃料の不足が拡大する。
【００３７】
なお、空燃比のずれはフィードバック補正係数FAFによって吸収される。ところが、前述のようにフィードバック補正係数FAFからはベーパ濃度補正係数FGPGが学習されている。このため、壁面付着燃料量の変化に起因するフィードバック補正係数FAFのずれまでもがベーパ濃度補正係数FGPGに反映されることになる。学習値であるベーパ濃度補正係数FGPGは現時点のみならず将来的にも影響するため、誤った学習を行ってしまうと、燃料付着状態の安定後も暫くの間は空燃比の揺り返しが生じてしまうおそれがある。
【００３８】
［実施の形態１にかかる空燃比制御の特徴］
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御では、前述の方法で燃料噴射時間TAUを決定するとともに、以下に説明するスロットル開度の制御（スロットル制御）を併せて実施することとしている。このスロットル制御では、パージの実行時にはスロットル１４の全開開度に制限を加えるようにする。スロットル１４の全開開度に制限が加えられることで、吸入空気流量の増加を抑えることができ、相対的にパージガスと吸入空気との流量比の低下を抑えることができる。この流量比の低下を抑えることで、燃料噴射量の増大を抑制することができ、ひいては、安定壁面付着燃料量の増大に伴う壁面への燃料の付着を抑制することができる。
【００３９】
スロットル１４の全開開度はパージ補正係数FPGの値に応じて制限する。前記の（２）式に示すように、パージ補正係数FPGは、パージガスと吸入空気との流量比（パージ率PGR）と、パージガスの燃料濃度（ベーパ濃度補正係数FGPG）との積であるから、加速時に生じうる壁面付着燃料の不足の程度をパージ補正係数FPGから判断することができる。したがって、パージ補正係数FPGの値に応じてスロットル１４の全開開度を制限することで、吸入空気流量を過度に制限することなく壁面への燃料の付着を抑制することができ、加速性能と空燃比性能との両立を図ることができると考えられる。
【００４０】
［実施の形態１における具体的処理］
本実施の形態では、図２及び図３のフローチャートに従ってスロットル１４の開度が決定される。図２及び図３のフローチャートは本実施の形態においてスロットル開度の算出に用いられるルーチンを示している。図２に示すルーチンではスロットル１４の暫定開度（暫定スロットル開度）tTAが算出され、図３に示すルーチンではスロットル１４の目標開度（目標スロットル開度）TAOが算出される。なお、図２及び図３に示すルーチンは、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００４１】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、運転時の暫定スロットル開度tTAbがアクセル開度から決定される。次のステップＳ１０２では、アイドル時の暫定スロットル開度tTAiがＩＳＣの目標値に応じて決定される。ステップＳ１０４では、運転時の暫定スロットル開度tTAbとアイドル時の暫定スロットル開度tTAiとの和が、暫定スロットル開度tTAとして決定される。
【００４２】
図３に示すルーチンの最初のステップＳ１１０では、スロットル１４の全開開度KTAがパージ補正係数FPGから決定される。図中に示すように、パージ補正係数FPGが所定値（マイナス値）よりもプラス側にあるときには、全開開度KTAは１００％に設定される。しかし、パージ補正係数FPGが前記の所定値よりもマイナス側では、パージ補正係数FPGがマイナス側に大きくなるほど、全開開度KTAは小さい値に制限される。
【００４３】
また、全開開度KTAの設定には内燃機関２の冷却水温THWも考慮されている。冷却水温THWが低いほど壁面付着燃料量は多くなることから、その分、加速時には壁面付着燃料の不足は生じやすい。したがって、パージ補正係数FPGの値が同じでも冷却水温THWが低ければ全開開度KTAはより小さい値に制限される。
【００４４】
次のステップＳ１１２では、図２に示すルーチンで算出された暫定スロットル開度tTAと、ステップＳ１１０で求められた全開開度KTAとが比較される。そして、暫定スロットル開度tTAと全開開度KTAのうち、より小さい値が最終的なスロットル開度TAとして決定される。ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２で決定された最終的なスロットル開度TAが目標スロットル開度TAOとして設定される。ＥＣＵ４０は、目標スロットル開度TAOを実現するようにスロットル１４を駆動する。
【００４５】
上記のルーチンによれば、加速時のスロットル１４の開度はパージ補正係数FPGから決まる全開開度KTA以下に設定される。これにより、加速開始時における吸入空気流量の増加は燃料噴射量のパージ補正の大きさに応じて適宜に抑制されることとなり、壁面付着燃料の不足に起因する空燃比のリーン化は防止される。
【００４６】
また、加速開始後、燃料噴射量のパージ補正は吸入空気流量の増加に伴って相対的に減少していくことから、パージ補正係数FPGから決まる全開開度KTAは次第に大きくなっていく。そして、最終的には全開開度KTAは１００％になり、アクセル開度に応じた加速性能が自然と得られるようになる。つまり、上記のルーチンにしたがってスロットル制御を実施することで、加速性能を犠牲にすることなく加速時の空燃比性能の低下を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０が（２）式に従ってパージ補正係数FPGを計算することで、第１の発明にかかる「パージ補正係数算出手段」が実現されている。また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図２及び図３に示すルーチンを実行することで、第１及び第２の発明にかかる「スロットル制御手段」が実現されている。
【００４８】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００４９】
［実施の形態２にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御は、加速時に生じる壁面付着燃料の不足を抑えるためのスロットル制御に関し、実施の形態１とは異なる方法で目標スロットル開度を算出することに特徴がある。なお、暫定スロットル開度の算出に関しては、実施の形態１と同じく、図２のフローチャートに示すルーチンが用いられる。
【００５０】
実施の形態１にかかるスロットル制御では、パージの実行時にはスロットル１４の開き速度に制限を加えるようにする。スロットル１４の開き速度に制限が加えられることで、吸入空気流量の増加速度を抑えることができ、相対的にパージガスと吸入空気との流量比の低下速度を抑えることができる。この流量比の低下速度を抑えることで、燃料噴射量の増加速度を抑制することができ、ひいては、安定壁面付着燃料量の増大に伴う壁面への燃料の付着を抑制することができる。
【００５１】
スロットル１４の開き速度はパージ補正係数FPGの値に応じて制限する。実施の形態１でも述べたように、加速時に生じうる壁面付着燃料の不足の程度は、パージ補正係数FPGから判断できるからである。パージ補正係数FPGの値に応じてスロットル１４の開き速度を制限することで、吸入空気流量の増加速度を過度に制限することなく壁面への燃料の付着を抑制することができ、加速性能と空燃比性能との両立を図ることができると考えられる。
【００５２】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態では、図４のフローチャートに従って目標スロットル開度TAOが算出される。本実施の形態にかかるスロットル制御のルーチンは、図２に示すルーチンと図４に示すルーチンとからなる。図２に示すルーチンで算出された暫定スロットル開度tTAは、図４に示すルーチンに取り込まれて目標スロットル開度TAOの算出に使用される。図４に示すルーチンは図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００５３】
図４に示すルーチンの最初のステップＳ１２０では、冷却水温THWと機関回転速度NEとに基づき、スロットル１４の開き速度に制限を加える基準開度TAGDが設定される。図中に示すように、冷却水温THWが低いほど、また、機関回転速度NEが低いほど、基準開度TAGDは大きい開度に設定されている。
【００５４】
次のステップＳ１２２では、ステップＳ１２０で設定された基準開度TAGDと、図２に示すルーチンで算出された暫定スロットル開度tTAとが比較される。比較の結果は、スロットル１４の一周期当たりの開度変化量ΔTA、すなわち、スロットル１４の開き速度の設定に反映される。
【００５５】
暫定スロットル開度tTAが基準開度TAGDよりも大きいときには、ステップＳ１２６の処理が実行される。ステップＳ１２６では、開度変化量ΔTAは所定値MXに設定される。この所定値MXは、モータの最大回転速度から決まるスロットル１４の最大開度変化量である。
【００５６】
一方、暫定スロットル開度tTAが基準開度TAGD以下のときには、ステップＳ１２４の処理が実行される。ステップＳ１２４では、パージ補正係数FPGからスロットル１４の開度変化量ΔTAが決定される。図中に示すように、パージ補正係数FPGがマイナス側に大きくなるほど、開度変化量ΔTAは小さい値に設定される。このステップＳ１２４で設定される開度変化量ΔTAは、前述の最大開度変化量MXよりも小さい値に制限されている。
【００５７】
また、開度変化量ΔTAの設定には内燃機関２の冷却水温THWも考慮されている。冷却水温THWが低いほど壁面付着燃料量は多くなることから、その分、加速時には壁面付着燃料の不足は生じやすい。したがって、パージ補正係数FPGの値が同じでも冷却水温THWが低ければ開度変化量ΔTAはより小さい値に制限される。
【００５８】
ステップＳ１２８では、前回サイクルで設定された目標スロットル開度TAOに、ステップＳ１２４或いはＳ１２６で設定された開度変化量ΔTAが加算される。そして、その計算値が今回サイクルにおけるスロットル１４の制限開度KTA1として設定される。
【００５９】
次のステップＳ１３０では、図２に示すルーチンで算出された暫定スロットル開度tTAと、ステップＳ１２８で設定された制限開度KTA1とが比較される。そして、暫定スロットル開度tTAと制限開度KTA1のうち、より小さい値が今回サイクルにおけるスロットル開度TAとして決定される。ステップＳ１３２では、ステップＳ１３０で決定されたスロットル開度TAが目標スロットル開度TAOとして設定される。ＥＣＵ４０は、目標スロットル開度TAOを実現するようにスロットル１４を駆動する。
【００６０】
上記のルーチンによれば、加速時のスロットル１４の開き速度はパージ補正係数FPGから決まる開度変化量ΔTAで制限される。これにより、加速開始時における吸入空気流量の増加速度は燃料噴射量のパージ補正の大きさに応じて適宜に抑制されることとなり、壁面付着燃料の不足に起因する空燃比のリーン化は防止される。
【００６１】
また、スロットル１４が開いて吸入空気流量が大きくなるほど、吸気通路６内の負圧は小さくなって壁面への燃料の付着は自然と抑えられるので、スロットル１４の開度が基準開度TAGDよりも小さい場合に限って開き速度に制限を加えることで、加速性能を無駄に犠牲にすることなく、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止することができる。
【００６２】
なお、ステップＳ１２０において、冷却水温THWが低いほど基準開度TAGDを大きくしているのは、冷却水温THWが低いほど燃料は壁面に付着しやすくなるからである。回転速度NEが低いほど基準開度TAGDを大きくしているのは、回転速度NEが低いほど燃料噴射の回数が少なくなって燃料付着状態の安定化が遅れるからである。冷却水温THWが低いほど、また、回転速度NEが低いほど、開き速度に制限を加える開度を大きく設定することで、壁面への燃料の付着をより確実に抑制することができる。
【００６３】
本実施の形態においては、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０が（２）式に従ってパージ補正係数FPGを計算することで、第３の発明にかかる「パージ補正係数算出手段」が実現されている。また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図２及び図４に示すルーチンを実行することで、第３、第４、第５、第６及び第７の発明にかかる「スロットル制御手段」が実現されている。
【００６４】
その他．
以上、本発明の代表的な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１おいて暫定スロットル開度の算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１において目標スロットル開度の算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２において目標スロットル開度の算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
２  内燃機関
４  燃焼室
６  吸気通路
８  排気通路
１２  燃料噴射弁
１４  スロットル
１６  パージ制御弁
１８  キャニスタ
２０  燃料タンク
３０  水温センサ
３２  回転速度センサ
３４  排気ガスセンサ
３６  エアフローメータ
３８  アクセルポジションセンサ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
【図１】
2007332834.tif 000003
【図２】
2007332834.tif 000004
【図３】
2007332834.tif 000005
【図４】
2007332834.tif 000006