(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路途中に触媒を設け、この触媒の上流側にフロント空燃比センサを設けるとともに、触媒の下流側にリヤ空燃比センサを設けた内燃機関の空燃比制御装置において、この内燃機関の空燃比制御装置に、前記フロント空燃比センサとリヤ空燃比センサとの検出信号に基づき実際の空燃比が目標空燃比になるよう制御する制御手段を備え、前記内燃機関の吸気通路にキャニスタを連通して吸気通路にパージガスを導入するパージ通路を設け、このパージ通路途中にパージ制御弁を設けるとともにパージ制御弁の開閉状態を検出する開閉検知手段を設け、前記パージ制御弁が開放され且つ前記リヤ空燃比センサの出力電圧が設定電圧以下のときには、パージ制御弁が開放されてから一定時間経過した後、空燃比補正係数をパージガスが導入されない状態の空燃比補正係数よりも増加させるべく制御する機能を前記制御手段に設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に内燃機関の空燃比制御を行う際に、フロント空燃比センサとリヤ空燃比センサとの検出信号を利用し、排気ガスの浄化性能を向上し得る内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される内燃機関には、排気通路に排気センサとしてＯ２センサを設け、このＯ２センサの出力する検出信号に基づき空燃比が目標値になるようフィードバック制御する制御手段を備えた空燃比制御装置を設けたものがある。
【０００３】
内燃機関の空燃比制御装置としては、特開平８−１７７５７２号公報及び特開平８−２９１７３９号公報に開示されるものがある。
【０００４】
特開平８−１７７５７２号公報に開示される内燃機関の空燃比制御装置は、機関の排気通路内の触媒コンバータの上流と下流に配設された上流側と下流側との空燃比センサと、空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、キャニスタから制御弁を介してパージガスを導入する空燃比制御装置において、パージガスが機関の吸気系へ導入されているか否かを検出するパージ導入検出手段と、下流側空燃比センサの出力信号に応じて空燃比フィードバック制御定数を演算する制御定数演算手段と、パージ導入検出手段によりパージガスが導入されていると判別されたとき、制御定数演算手段により演算された空燃比フィードバック制御定数を所定値以下に補正する第一制御定数補正手段と、を備え、パージガスの導入による影響をサブフィードバックが受けないようにし、空燃比の一時的な変動の影響を受けず、エミッションが発生しないようにしている。
【０００５】
特開平８−２９１７３９号公報に開示される空燃比制御装置は、排気ガス中のＮＯｘ濃度が濃いと推定される運転領域において、サブ空燃比フィードバック制御を禁止することにより、触媒下流でのＯ２とＮ２との反応によるＮＯｘの生成、すなわちＯ２の消費に伴う、サブＯ２センサの酸素濃度誤判定を防止し、また、サブＯ２センサの基準電圧を補正することにより、Ｏ２消費に伴う酸素濃度の低下を吸収し、サブ空燃比フィードバック補正精度の悪化を防止し、空燃比制御精度を更に向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の内燃機関の空燃比制御装置において、現行の北米ＯＲＶＲ（「オンボード・リフューエル・ベーパ・リカバリー」の略）システム（北米仕様で、法規上必要なシステム）では、パージ制御中にベース空燃比が薄くなる傾向があり、現在の空燃比制御では、排気ガスに悪影響を与える場合がある。
【０００７】
また、Ｏ２センサである空燃比センサのばらつき等を考慮し、空燃比制御を行っているが、パージ制御とセンサ特性とにより空燃比がかなり薄くなる傾向になる場合もある。
【０００８】
更に、現行の空燃比制御は、排気マニホルドに取り付けられている空燃比センサ付近を流れる排気ガスによって行っていることにより、排気マニホルドに取り付けられている空燃比センサであるフロント空燃比センサよりも下流側の排気ガスの空燃比が薄くなっていたとしても、制御することができず、排出される排気ガスが悪化する惧れがあるという不都合がある。
【０００９】
ここで、現行の空燃比制御を、図４の制御用フローチャートに沿って説明する。
【００１０】
エンジン２がスタート（４００）すると、制御用プログラムがスタートし、エンジン２が完爆したか否かの判断（４０２）を行う。
【００１１】
判断（４０２）がＮＯの場合には、この判断（４０２）がＹＥＳとなるまで判断（４０２）を繰り返し行い、判断（４０２）がＹＥＳとなった場合には、フロント空燃比センサの活性状態の判定（４０４）を行い、このフロント空燃比センサが活性状態となっているか否かの判断（４０６）を行う。
【００１２】
そして、この判断（４０６）がＮＯの場合には、判断（４０６）がＹＥＳとなるまで判断（４０６）を繰り返し行い、判断（４０６）がＹＥＳとなった場合には、フロント空燃比センサのリッチ（Ｒｉｃｈ）・リーン（Ｌｅａｎ）レベル検出（４０８）を行う。
【００１３】
このフロント空燃比センサのリッチ・リーンレベル検出（４０８）は、フロント空燃比センサの出力電圧ａ０ｘＦＬを検出するものである。
【００１４】
フロント空燃比センサの出力電圧ａ０ｘＦＬを検出した後には、フロント空燃比センサのリッチ・リーン判定（４１０）を行う。
【００１５】
このフロント空燃比センサのリッチ・リーン判定（４１０）は、フロント空燃比センサの出力電圧ａ０ｘＦＬが５００ｍＶ以上の場合にリッチと判定し、出力電圧ａ０ｘＦＬが４６０ｍＶ未満の場合にリーンと判定する。
【００１６】
また、前記フロント空燃比センサのリッチ・リーン判定（４１０）の後には、アイドルスイッチがＯＮ状態且つ車速ＶＳＰが１０ｋｍ／ｈ以下であるか否かの判断（４１２）を行う。
【００１７】
この判断（４１２）において、判断（４１２）がＹＥＳの場合には、アイドル空燃比補正係数にて補正制御を実施（４１４）し、この実施後にフロント空燃比センサの活性状態の判定（４０４）に戻り、判断（４１２）がＮＯの場合には、パーシャル空燃比補正係数にて補正制御を実施（４１６）し、この実施後にフロント空燃比センサの活性状態の判定（４０４）に戻る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、内燃機関の排気通路途中に触媒を設け、この触媒の上流側にフロント空燃比センサを設けるとともに、触媒の下流側にリヤ空燃比センサを設けた内燃機関の空燃比制御装置において、この内燃機関の空燃比制御装置に、前記フロント空燃比センサとリヤ空燃比センサとの検出信号に基づき実際の空燃比が目標空燃比になるよう制御する制御手段を備え、前記内燃機関の吸気通路にキャニスタを連通して吸気通路にパージガスを導入するパージ通路を設け、このパージ通路途中にパージ制御弁を設けるとともにパージ制御弁の開閉状態を検出する開閉検知手段を設け、前記パージ制御弁が開放され且つ前記リヤ空燃比センサの出力電圧が設定電圧以下のときには、パージ制御弁が開放されてから一定時間経過した後、空燃比補正係数をパージガスが導入されない状態の空燃比補正係数よりも増加させるべく制御する機能を前記制御手段に設けたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、パージ制御弁が開放され且つリヤ空燃比センサの出力電圧が設定電圧以下のときには、制御手段によって空燃比補正係数をパージガスが導入されない状態の空燃比補正係数よりも増加させるべく制御し、パージガス導入による一時的なリッチ状態を、一般的なリッチ状態として判定し、通常の空燃比制御時を行うことによって生ずるリーン状態を防止し、排気ガスの浄化性能を向上している。
【００２０】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００２１】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は図示しない車両に搭載されたエンジン、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はヘッドカバー、１０はピストン、１２は燃焼室、１４は吸気ポート、１６は排気ポート、１８は吸気弁、２０は排気弁、２２は点火プラグである。
【００２２】
エンジン２は、吸気系としてエアクリーナ２４と吸気管２６とスロットルボディ２８とサージタンク３０と吸気マニホルド３２とを順次に接続し、吸気ポート１４に連通する吸気通路３４を設けている。スロットルボディ２８の吸気通路３４には、スロットル弁３６を設けている。
【００２３】
また、エンジン２は、排気系として排気マニホルド３８と排気管４０と触媒コンバータ４２とを順次に接続し、排気ポート１６に連通する排気通路４４を設けている。触媒コンバータ４２内には、触媒４６を設けている。エンジン２は、排気通路４４と吸気通路３４とを連通するＥＧＲ通路４８を設け、ＥＧＲ通路４８にＥＧＲ制御弁５０を設けている。
【００２４】
前記エンジン２は、ヘッドカバー８にＰＣＶバルブ５２を取り付けて設け、このＰＣＶバルブ５２を介してヘッドカバー８内とサージタンク３０の吸気通路３４とを連通する第１ブローバイガス通路５４を設け、ヘッドカバー８内とスロットルボディ２８の吸気通路３４とを連通する第２ブローバイガス通路５６を設けている。
【００２５】
前記エンジン２は、シリンダヘッド６に燃焼室１２に指向させて燃料噴射弁５８を設けている。燃料噴射弁５８は、燃料供給通路６０により燃料タンク６２に連絡されている。燃料タンク６２内には、燃料供給通路６０に燃料を送給する燃料ポンプ６４と、燃料レベルセンサ６６と、燃料カットバルブ６８と、燃料タンクインレットバルブ７０と、タンク圧力センサ７２を設けている。
【００２６】
前記燃料供給通路６０の途中には、燃料圧力を調整するプレッシャレギュレータ６８を設けている。プレッシャレギュレータ７４は、サージタンク３０の吸気通路３４の圧力を調整圧力用通路７６により調整圧力として導入し、燃料圧力を所定圧に調整して余剰の燃料を燃料戻し通路７８により燃料タンク６２に戻す。
【００２７】
前記燃料タンク６２には、コントロールバルブ８０を介してエバポ通路８２の一端側を連通している。エバポ通路８２の他端側は、キャニスタ８４に連通されている。また、前記燃料カットバルブ６８は、タンク圧コントロールソレノイドバルブ８６を介して、第１連絡通路８８によって前記キャニスタ８４に連絡して設けている。
【００２８】
そして、連絡通路８８途中にタンク圧コントロールソレノイドバルブ８６をバイパスする第２連絡通路であるバイパス通路９０を設け、このバイパス通路９０途中に第１タンク圧コントロールバルブ９２を設けている。
【００２９】
更に、連絡通路８８には、燃料タンクインレットバルブ７０の開口側とコントロールバルブ８０とに夫々連絡する第３連絡通路９４を設け、この第３連絡通路９４途中に第２タンク圧コントロールバルブ９６を設けている。
【００３０】
前記キャニスタ８４には、パージ通路９８の一端側を連通している。パージ通路９８の他端側は、サージタンク３０の吸気通路３４に連通している。パージ通路９８の途中には、パージ量を調整するパージ制御弁１００を設けている。
【００３１】
前記エンジン２は、スロットル弁３６を迂回してスロットルボディ２８の吸気通路３４とサージタンク３０の吸気通路３４とを連通するバイパス通路１０２を設けている。バイパス通路１０２の途中には、バイパス空気量を調整するバイパス空気量制御弁１０４を設けている。
【００３２】
前記エンジン２には、点火プラグ２２に飛び火させるイグニションコイル１０６を設け、クランク角及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ１０８を設け、エンジン２の冷却水温度を検出する水温センサ１１０を設け、スロットル弁３６のスロットル開度を検出するスロットルセンサ１１２を設け、吸気通路３４の吸気温度を検出する吸気温センサ１１４を設け、吸気通路３４の吸気量を検出する吸気量センサ１１６を設け、前記触媒コンバータ４２の上流側に排気通路４４の排気ガス中の酸素濃度を検出するフロント空燃比センサ１１８を設け、前記触媒コンバータ４２の下流側に排気通路４４の排気ガス中の酸素濃度を検出するリヤ空燃比センサ１２０を設けている。
【００３３】
前記ＥＧＲ制御弁５０と燃料噴射弁５８と燃料ポンプ６４とパージ制御弁１００とバイパス空気量制御弁１０４とイグニションコイル１０６とクランク角センサ１０８と水温センサ１１０とスロットルセンサ１１２と吸気温センサ１１４と吸気量センサ１１６とフロント空燃比センサ１１８とリヤ空燃比センサ１２０とは、空燃比制御装置１２２を構成する制御手段１２４に接続されている。なお、符号１２６は前記キャニスタ８４の大気開放通路、１２８は、大気開放通路１２６途中に介設され、且つ前記制御手段１２４に接続される大気開閉弁、１３０は大気開放通路１２６途中に介設されるエアフィルタである。
【００３４】
前記空燃比制御装置１２２は、パージ制御弁１００の開閉状態を検出する開閉検知手段、例えば制御手段１２４のパージ制御信号からパージ制御弁１００の開閉状態を検出する機能を前記制御手段１２４に付加して設け、前記パージ制御弁１００が開放され且つ前記リヤ空燃比センサ１２０の出力電圧が設定電圧以下のときには、空燃比補正係数をパージガスが導入されない状態の空燃比補正係数よりも増加させるべく制御する機能をも前記制御手段１２４に付加して設ける。
【００３５】
詳述すれば、前記パージ制御弁１００が開放、つまりパージ制御が開始されてパージ制御中となり、且つモニタしていた前記リヤ空燃比センサ１２０の出力電圧ａ０ｘＲＬが設定電圧ＸｍＶ以下のときに、パージガスが導入されない状態の空燃比補正係数よりも増加、例えばパーシャル空燃比補正係数に補正係数ＭＧＰ（空燃比補正制御：比例分）、ＭＧＩ（空燃比補正制御：積分分）を加算し、加算後のパーシャル空燃比補正係数にて補正制御を実施するものである。
【００３６】
なお、設定電圧ＸｍＶは、例えば１５０ｍＶ程度に設定され、この値は、通常の標準的な空燃比センサが、通常の制御状態では示すことのないような値となっている。
【００３７】
前記パーシャル空燃比補正係数は、
ＰＬＡ＝ＰＬ０：リッチからリーン反転時の比例分（スキップ量）
ＰＲＡ＝ＰＲ０：リーンからリッチ反転時の比例分（スキップ量）
ＩＮＴＥＬＡ＝ＩＬ０
ＩＮＴＥＬＡ：リーン時の積分値（分）
ＩＮＴＥＲＡ＝ＩＲ０
ＩＮＴＥＲＡ：リッチ時の積分値（分）
からなる。
【００３８】
そして、パーシャル空燃比補正係数に補正係数ＭＧＰ（空燃比補正制御：比例分）、ＭＧＩ（空燃比補正制御：積分分）を加算する場合には、以下の如く処理する。
ＰＬＡ＝ＰＬ０＋ＭＧＰ
ＰＲＡ＝ＰＲ０
ＩＮＴＥＬＡ＝ＩＬ０＋ＭＧＩ
ＩＮＴＥＲＡ＝ＩＲ０
【００３９】
また、前記制御手段１２４は、パージ制御弁１００が開放、つまりパージ制御が開始されてパージ制御中となっていても、モニタしていた前記リヤ空燃比センサ１２０の出力電圧ａ０ｘＲＬが設定電圧ＸｍＶ以下となっていない場合には、上述したパーシャル空燃比補正係数によって補正制御を実施する。
【００４０】
更に、車両運転状態がアイドル運転時である場合には、アイドル空燃比補正係数にて補正制御を実施する。このアイドル空燃比補正係数は、
ＰＬＡ＝ＩＤＬＥＰＬ
ＰＲＡ＝ＩＤＬＥＰＲ
ＩＮＴＥＬＡ＝ＩＤＬＥＩＬ
ＩＮＴＥＲＡ＝ＩＤＬＥＩＲ
である。
【００４１】
次に、図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００４２】
エンジン２がスタート（２００）すると、制御用プログラムがスタートし、エンジン２が完爆したか否かの判断（２０２）を行う。
【００４３】
判断（２０２）がＮＯの場合には、この判断（２０２）がＹＥＳとなるまで判断（２０２）を繰り返し行い、判断（２０２）がＹＥＳとなった場合には、フロントのＯ２センサ（「Ｆ：Ｏ２センサ」とも記載する）であるフロント空燃比センサ１１８の活性状態の判定（２０４）を行い、このフロント空燃比センサ１１８が活性状態となっているか否かの判断（２０６）を行う。
【００４４】
そして、この判断（２０６）がＮＯの場合には、判断（２０６）がＹＥＳとなるまで判断（２０６）を繰り返し行い、判断（２０６）がＹＥＳとなった場合には、フロント空燃比センサ１１８のリッチ（Ｒｉｃｈ）・リーン（Ｌｅａｎ）レベル検出（２０８）を行う。
【００４５】
このフロント空燃比センサ１１８のリッチ・リーンレベル検出（２０８）は、フロント空燃比センサ１１８の出力電圧ａ０ｘＦＬを検出するものである。
【００４６】
フロント空燃比センサ１１８の出力電圧ａ０ｘＦＬを検出した後には、フロント空燃比センサ１１８のリッチ・リーン判定（２１０）を行う。
【００４７】
このフロント空燃比センサ１１８のリッチ・リーン判定（２１０）は、フロント空燃比センサ１１８の出力電圧ａ０ｘＦＬが５００ｍＶ以上の場合にリッチと判定し、出力電圧ａ０ｘＦＬが４６０ｍＶ未満の場合にリーンと判定する。
【００４８】
また、前記フロント空燃比センサ１１８のリッチ・リーン判定（２１０）の後には、アイドルスイッチがＯＮ状態且つ車速ＶＳＰが１０ｋｍ／ｈ以下であるか否かの判断（２１２）を行う。
【００４９】
この判断（２１２）において、判断（２１２）がＹＥＳの場合には、アイドル空燃比補正係数にて補正制御を実施（２１４）し、この実施後に上述したフロントのＯ２センサであるフロント空燃比センサ１１８の活性状態の判定（２０４）に戻り、判断（２１２）がＮＯの場合には、キャニスタパージ制御判定（２１６）を行い、パージ制御がＯＮされているか否かの判断（２１８）を行う。
【００５０】
更に、パージ制御がＯＮされているか否かの判断（２１８）において、判断（２１８）がＮＯの場合には、パーシャル空燃比補正係数にて補正制御を実施（２２０）し、この実施後に上述したフロントのＯ２センサであるフロント空燃比センサ１１８の活性状態の判定（２０４）に戻り、判断（２１８）がＹＥＳの場合には、リヤのＯ２センサ（「Ｒ：Ｏ２センサ」とも記載する）であるリヤ空燃比センサ１２０の出力電圧ａ０ｘＲＬが設定電圧ＸｍＶ以下であるか否かの判断（２２２）を行う。
【００５１】
そして、この判断（２２２）がＮＯの場合には、パーシャル空燃比補正係数にて補正制御を実施（２２０）し、この実施後に上述したフロントのＯ２センサであるフロント空燃比センサ１１８の活性状態の判定（２０４）に戻り、判断（２２２）がＹＥＳの場合には、パーシャル空燃比補正係数に補正係数ＭＧＰ（空燃比補正制御：比例分）、ＭＧＩ（空燃比補正制御：積分分）を加え（２２４）、この加えた後の値にて補正制御を実施し、この実施後に上述したフロントのＯ２センサであるフロント空燃比センサ１１８の活性状態の判定（２０４）に戻る。
【００５２】
このとき、パーシャル空燃比補正係数に補正係数ＭＧＰ（空燃比補正制御：比例分）、ＭＧＩ（空燃比補正制御：積分分）を加え（２２４）た後の値にて補正制御が実施されると、図３に示す如く、所定のディレイの後に、パーシャル空燃比補正係数に補正係数ＭＧＰとＭＧＩとが加えられることとなり、パージ制御がＯＦＦとなるまで継続され、パージ制御のＯＦＦ時には、所定のディレイの後に通常（「初期」と言い換えることもできる）のパーシャル空燃比補正係数に戻る。
【００５３】
これにより、パージガスがエンジン２の燃焼室１２に導入されることによる一時的なリッチ状態を、一般的なリッチ状態として判定し、通常の空燃比制御を行うことによって生ずるリーン状態を防止することが可能となり、排気ガスの浄化性能を向上し得て、実用上有利である。
【００５４】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００５５】
例えば、キャニスタからのパージ量を予測し、見込み制御を行う特別構成とすることも可能である。
【００５６】
すなわち、パージ制御によるパージ量は、時間の経過に伴って徐々に減少するものと思料される。そして、この減少割合は、空燃比センサや車速センサ等の各種センサ類の計測数値から演算することが可能である。
【００５７】
また、前記キャニスタからの初期パージ量は、車両の運転状態や吸気温度及び外気温度等の雰囲気状況、そしてキャニスタの吸着量等から求めることができる。
【００５８】
さすれば、前記パージ制御の際のパージ量の減少割合を補うべく、補正係数の増量分を演算し、パージ制御の開始時から演算後の補正係数の増量分によって見込み制御を行い、パージガスがエンジンの燃焼室に導入された際に生ずるリーン化傾向を確実に防止し、的確な空燃比制御を実現することが可能である。
【００５９】
また、前記見込み制御を実施した際に、空燃比制御が不十分であると判断される場合には、空燃比センサの検出信号によるフィードバック制御を併用すれば、より一層的確な空燃比制御を実施することが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、パージガスがエンジンの燃焼室に導入されることによる一時的なリッチ状態を、一般的なリッチ状態として判定し、通常の空燃比制御を行うことによって生ずるリーン状態を防止することが可能となり、排気ガスの浄化性能を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】   この発明の実施例を示す内燃機関の空燃比制御装置の制御用フローチャートである。
【図２】   内燃機関の空燃比制御装置の概略構成図である。
【図３】 内燃機関の空燃比制御装置の制御用タイムチャートである。
【図４】   この発明の従来技術を示す内燃機関の空燃比制御装置の制御用フローチャートである。
【符号の説明】
２    エンジン
３８    排気マニホルド
４０    排気管
４２    触媒コンバータ
４４    排気通路
４６    触媒
５８    燃料噴射弁
８２    エバポ通路
８４    キャニスタ
９８    パージ通路
１００    パージ制御弁
１１８    フロント空燃比センサ
１２０    リヤ空燃比センサ
１２２    空燃比制御装置
１２４    制御手段
【図１】
0003919059.tif 000002
【図２】
0003919059.tif 000003
【図３】
0003919059.tif 000004
【図４】
0003919059.tif 000005