(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
この運転状態検出手段の検出出力に基づき燃料蒸気を機関吸気系に導入する量を制御するパージ量制御手段と、
このパージ量制御手段により前記機関吸気系に導入されるパージ量を算出するパージ量算出手段と、
このパージ量算出手段により算出されたパージ量と前記運転状態検出手段により検出された運転状態よりパージ率を算出するパージ率算出手段と、
前記内燃機関に供給された混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、
この空燃比センサの検出出力に基づき前記内燃機関に供給する混合気の空燃比が目標値となるよう補正する空燃比フィードバック補正係数を制御する空燃比制御手段と、
前記パージ率と前記空燃比フィードバック補正係数によりパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段と、
前記パージ率と前記パージエア濃度とに基づきパージエア濃度補正係数を算出するパージエア濃度補正手段と、
前記空燃比フィードバック補正係数より空燃比フィードバック補正学習値を演算する空燃比フィードバック補正学習値演算手段と、
前記空燃比フィードバック補正係数、前記空燃比フィードバック補正学習値及び前記パージエア濃度補正係数とに基づき、前記内燃機関に供給する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習とを交互に切り替える空燃比フィードバック補正学習／パージエア濃度学習切替判定手段とを備え、
前記空燃比フィードバック補正学習／パージエア濃度学習切替判定手段は、パージ制御の開始時点からの所定点火回数に基づいて、前記空燃比フィードバック補正学習と前記パージエア濃度学習とを切り替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】
通常空燃比フィードバック学習時にはパージエア導入を禁止するが、低パージエア濃度時には、パージエアを導入しながら空燃比フィードバック制御を実施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】
低パージエア濃度時には、空燃比フィードバック学習を優先させ、学習比率を増やす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４】
エンジン運転領域毎の空燃比フィードバック学習回数に基づき、空燃比の学習比率を変え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５】
パージエア濃度未学習時の場合のみにおいて、パージエア未導入から導入に切り替わったときに、パージエア流量を漸増させ、パージエア濃度学習時には、パージエア未導入から導入に切り替わったときに、前記パージエア流量を漸増させない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６】
測定された燃料タンク内の燃料レベル又は蒸散ガスの圧力に基づき、高温アイドル時等における蒸散ガスの多量発生を検出して、学習したパージエア濃度をリセット又は補正するパージエア濃度学習値リセット判定手段を備え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。
【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関し、特に、空燃比フィードバック制御機能とパージ制御機能とを備えた空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関では、燃料タンク等から発生する蒸発燃料を活性炭に吸着させ、これを吸気系へパージして処理することが行われている。
また、燃料噴射装置で混合気の空燃比を論理空燃比となるよう空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関がある。
このような内燃機関において、蒸発燃料をパージ処理していない場合は、空燃比フィードバック補正係数は基準値、例えば１．０を中心として変動しているが、パージが開始されると、パージされた蒸発燃料分だけ燃料噴射量を減少させなければならないので、空燃比フィードバック補正係数は小さな値をとる。
【０００３】
このパージ処理時の空燃比フィードバック補正係数の基準値からの偏差は、内燃機関の運転状態、すなわち吸入空気量とパージ量の比（以後パージ率と称す）により様々な値をとる。また、空燃比フィードバック補正係数は空燃比の急変を避けるために、一定の積分定数で比較的ゆっくりと変化するように定められているので、パージ処理中に過渡運転などでパージ率が変化した場合、空燃比フィードバック補正係数は、パージ率の変化前の値から変化後の値に落ち着くまでに時間を要するため、その間空燃比が理論空燃比に維持できなくなる。
【０００４】
そこで、特開平５−５２１３９号公報では、以下のような装置が提案されている。すなわち、燃料噴射量を空燃比フィードバック補正係数により補正する第１の噴射量補正手段と、パージを行ったときに生ずる空燃比フィードバック補正係数のずれに基づいて単位目標パージ率当たりのパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段と、パージを行ったときにパージエア濃度とパージ率との積に基づいて燃料量を減量する第２の噴射量補正手段とを具備した内燃機関において、パージ制御弁全開時におけるパージ量と吸入空気量との比である、最大パージ率を予め記憶しておき、パージ制御弁のデューティ比を目標パージ率／最大パージ率とし、パージが開始されたときに目標デューティ比を徐々に増大させる。空燃比フィードバック補正係数が所定値以下でリッチのとき、パージエア濃度係数を一定値ずつ増大させ、またパージ開始から１５秒毎に空燃比フィードバック補正係数のずれを一定の割合でパージエア濃度係数に反映させることで、空燃比フィードバック補正係数を強制的に１．０に近づけるようにしている。このように機関の運転状態にかかわらずパージ率を一定となるようにパージ制御弁のデューティ比を制御し、またパージ率が変化したとしてもパージ率とパージエア濃度との積で噴射量を補正することにより過渡時の空燃比のずれを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにパージ率を一定となるようにパージ制御弁のデューティ比を制御し、またパージ率とパージエア濃度との積で噴射量を補正しても、パージエア濃度を完全に算出するまで、すなわち空燃比フィードバック補正係数が１．０となるまでに或る時間を要しており、パージエア濃度を完全に算出するまでの状態では、パージカット状態からパージ状態へ移行時、または中負荷時のパージ率が数％確保できる状態から高負荷時のようにパージ率がほぼ零の状態への移行時、またはその状態からの復帰時に、空燃比が理論空燃比に維持できなくなるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、本出願人の先願である特開平８−２６１０３８号において、内燃機関に導入される空燃比を常に精度良く目標値に制御することができる内燃機関の空燃比制御装置が提案されている。すなわち、この空燃比制御装置は、パージ量算出手段により算出されたパージ量と運転状態検出手段により検出された運転状態よりパージ率を算出するパージ率算出手段と、パージ率と空燃比フィードバック補正係数によりパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段と、パージ率とパージエア濃度とに基づきパージエア濃度補正係数を算出するパージエア濃度補正手段と、空燃比フィードバック補正係数とパージエア濃度補正係数とに基づき内燃機関に供給する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、パージ導入時の空燃比フィードバック補正係数のずれとパージ率とによりパージエア濃度を算出し、このパージエア濃度とパージ率とに基づきパージエア濃度補正係数を算出し、空燃比フィードバック補正係数とパージエア濃度補正係数とに基づいて内燃機関に供給する燃料噴射量を算出する。
【０００７】
また、パージ率とパージエア濃度に応じて燃料噴射量を補正することにより、空燃比フィードバック補正係数が目標値となるように制御する。さらに、パージエア濃度算出手段により算出されたパージエア濃度をフィルタ処理して学習値を算出するとともに、内燃機関の始動後初めてパージエア濃度を算出した場合には、この算出結果にフィルタ処理を施すことなくそのままパージエア濃度学習値とする。さらにまた、パージ率が所定値以下の場合は、パージエア濃度の更新を禁止する。また、パージエア濃度の算出後は、内燃機関の始動後漸増されるパージ量の増加割合を算出前に比し大きくする。
しかしながら、この従来の空燃比制御装置では、次のような不具合があった。
１）  パージエア濃度学習は充分であるが、空燃比フィードバック学習機会は充分に確保されておらず、パージエア濃度学習機会よりも少なく均等化されていない。
２）  空燃比フィードバック学習時に、充分なパージエア流量を確保できない。
３）  パージエア濃度未学習時のパージ導入による空燃比の変動抑制とパージエア濃度既学習時のパージエア流量の確保ができない。
４）  パージエア非導入継続時のパージエアの濃度学習値と実濃度値のずれによって生ずる空燃比の変動を防止することができない。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した従来の内燃機関の空燃非制御装置の諸問題を解消しようとするもので、空燃比フィードバック学習機会を充分に確保してパージエア濃度との学習機会を均等化することが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ものである。
本発明の他の目的は、空燃比フィードバック学習時に充分なパージエア流量を確保することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、パージエア濃度未学習時のパージ導入による空燃比の変動を抑制でき、且つパージ既学習時のパージ流量をも確保することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
本発明の外の目的は、パージエア非導入継続時のパージエアの濃度学習値と実濃度値のずれによって生ずる空燃比の変動を効果的に防止することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出出力に基づき燃料蒸気を機関吸気系に導入する量を制御するパージ量制御手段と、このパージ量制御手段により前記機関吸気系に導入されるパージ量を算出するパージ量算出手段と、このパージ量算出手段により算出されたパージ量と前記運転状態検出手段により検出された運転状態よりパージ率を算出するパージ率算出手段と、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出出力に基づき前記内燃機関に供給する混合気の空燃比が目標値となるよう補正する空燃比フィードバック補正係数を制御する空燃比制御手段と、前記パージ率と前記空燃比フィードバック補正係数によりパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段と、前記パージ率と前記パージエア濃度とに基づきパージエア濃度補正係数を算出するパージエア濃度補正手段と、前記空燃比フィードバック補正係数より空燃比フィードバック補正学習値を演算する空燃比フィードバック補正学習値演算手段と、前記空燃比フィードバック補正係数、前記空燃比フィードバック補正学習値及び前記パージエア濃度補正係数とに基づき、前記内燃機関に供給する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習とを交互に切り替える空燃比フィードバック補正学習／パージエア濃度学習切替判定手段とを備え、空燃比フィードバック補正学習／パージエア濃度学習切替判定手段は、パージ制御の開始時点からの所定点火回数に基づいて、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習とを切り替える内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
また、通常空燃比フィードバック学習時にはパージエア導入を禁止するが、低パージエア濃度時には、パージエアを導入しながら空燃比フィードバック制御を実施するものである。
さらに、低パージエア濃度時には、空燃比フィードバック学習を優先させ、学習比率を増やすものである。
さらにまた、エンジン運転領域毎の空燃比フィードバック学習回数に基づき、空燃比の学習比率を変えるものである。
また、パージエア濃度未学習時の場合のみにおいて、パージエア未導入から導入に切り替わったときに、パージエア流量を漸増させるものである。
さらに、本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、測定された燃料タンク内の燃料レベル又は蒸散ガスの圧力に基づき、高温アイドル時等における蒸散ガスの多量発生を検出して、学習したパージエア濃度をリセット又は補正するパージエア濃度学習値リセット判定手段を更に備えるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面によりこの発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の構成を示す概略構成図である。図１において、エアクリーナ１からの清浄化された吸気は、エアフローセンサ２により吸入空気量Ｑａを測定され、スロットルバルブ３で吸気量を負荷に応じて制御され、サージタンク４及び吸気管５を介してエンジン６の各気筒に吸入される。一方、燃料タンク８からの燃料はインジェクタ７を介して吸気管５に噴射される。また、燃料タンク８内で発生する蒸発燃料は、活性炭を内蔵したキャニスタ９に吸着される。この吸着された蒸発燃料は、エンジン６の運転状態によって決定されるパージ弁制御量に応じてパージ制御弁１０が開弁されると、サージタンク４内の負圧によりキャニスタ大気口１１より導入された空気がキャニスタ９内の活性炭内を通過する際に、活性炭から脱離された蒸発燃料を含んだ空気として、即ちパージエアとしてサージタンク４内にパージされる。
【００１１】
また、空燃比制御、点火時期制御などの各種制御を行うエンジン制御ユニット２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３等からなるマイクロコンピュータで構成され、入出力インターフェイス２４を介してエアフローセンサ２によって測定される吸入空気量Ｑａ、スロットルセンサ１２によって検出されるスロットル開度θ、スロットルバルブ３がアイドリング開度のときにオンとなるアイドルスイッチ１３の信号、水温センサ１４によって検出されるエンジン冷却水温ＷＴ、排気管１５に設けられた空燃比センサ１６からの空燃比フィードバック信号Ｏ２、クランク角センサ１７によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ、燃料タンク８とキャニスタ９を接続するパージ路に設けられた燃料タンク圧センサ８ａにより検出される燃料タンク８内の蒸散ガスの圧力、燃料タンク８に設けられた燃料レベルゲージ８ｂにより検出される燃料タンク８内の燃料の油面レベル等を取り込む。なお、ここでエアフローセンサ２、スロットルセンサ１２、アイドルスイッチ１３、水温センサ１４、空燃比センサ１６及びクランク角センサ１７等のセンサ類は、運転状態検出手段を構成している。
【００１２】
そして、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されている制御プログラム及び各種マップに基づいて空燃比フィードバック制御演算を行い、駆動回路２５を介してインジェクタ７を駆動する。
【００１３】
また、エンジン制御ユニット２０は、燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ制御、アイドル回転数制御などの各種制御を行う外に、機関の運転状態に応じて、例えば暖機完了後であってエンジン冷却水温ＷＴが所定値以上であり、エンジン回転数Ｎｅが所定値以上の時、キャニスタパージ信号を出力してパージ制御弁１０を駆動し、前述したようなキャニスタパージを行うと共に、アイドル運転状態に入ると、これをアイドルスイッチ１３の信号によって検出し、パージ制御弁１０をオフしてキャニスタパージをカットする。
【００１４】
図２は本発明の制御ブロックの構成を示すブロック図である。図２において、３０はセンサ類により得た情報に基づきエンジン６の運転状態を検出し、この運転状態により定まるパージ量を設定するパージ弁制御量設定手段、３１はパージ量設定手段３０で設定したパージ量に応じてパージ制御弁１０の開弁割合を制御するパージ弁制御量制御手段で、パージ弁制御量設定手段３０及びパージ弁制御量制御手段３１はパージ量制御手段を構成している。３２はパージ弁制御量設定手段３１によって設定されたパージ弁制御量に基づき吸気管５に導入されるパージ量を算出するパージ量算出手段、３３はエアフローセンサ２により検出される吸入空気量とパージ量算出手段３２によって算出されるパージ量とに基づきパージ率を算出するパージ率算出手段、３４は空燃比が目標空燃比となるように空燃比センサ１６の検出出力に基づいて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック補正係数を算出する空燃比制御手段としての空燃比フィードバック補正手段、３５はパージを行ったときに生じる空燃比フィードバック補正係数のずれとパージ率とに基づいてパージエア濃度を算出するパージエア濃度算出手段、３６はパージを行っているときにパージエア濃度とパージ率に基づいて燃料噴射量を補正するパージエア濃度補正係数を算出するパージエア濃度補正手段、３７は空燃比フィードバック補正係数とパージエア濃度補正係数とに基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段、３８はエンジン回転数、エンジン冷却水温等を入力されて、それらに基づいて空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習との間の切り替えを行うべきか否かを判定する学習切替判定手段、３９は、空燃比フィードバック補正手段３４及び学習切替手段３８の出力を受けて空燃比フィードバック補正学習値を算出する空燃比フィードバック補正学習値算出手段、４０は高温アイドル時等における蒸散ガスの多量発生を検出して、学習したパージエア濃度をリセット又は補正するパージエア濃度学習値リセット判定手段である。
【００１５】
図２に示す内燃機関では、基本的には次式に基づいて燃料噴射量Ｑｆが算出される。
Ｑｆ＝｛（Ｑａ／Ｎｅ）／目標空燃比｝×ＣFB×ＣRPG×Ｋ＋α    （１）
ここで各定数は次のものを表している。
Ｑａ：吸入空気量
Ｎｅ：エンジン回転数
ＣFB：空燃比フィードバック補正係数
ＣPRG：パージエア濃度補正係数
Ｋ：補正係数１
α：補正係数２
【００１６】
補正係数１のＫは暖機補正係数等の乗算でかかる補正係数であり、補正係数２のαは加速増量等の加算でかかる補正係数であり、通常補正する必要のないときは、Ｋ＝１．０，α＝０となる。パージエア濃度補正係数ＣPRGはパージが行われたときに、パージエア濃度とパージ率に基づいて燃料噴射量を補正するものであり、パージが行われていないときは、ＣPRG＝１．０となる。空燃比フィードバック補正係数ＣFBは、空燃比センサ１６の出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するためのものである。目標空燃比としては、どのような空燃比を用いても構わないが、本実施の形態では理論空燃比を目標空燃比とした場合について説明する。
【００１７】
ここで、上述では、パージ制御等により空燃比が目標空燃比からずれた場合に空燃比フィードバック補正係数ＣFBによりこれを補正しようとしても、空燃比フィードバック補正係数ＣFBは一定の積分定数で比較的ゆっくりと変化するように定められているため、目標空燃比に補正するまでに時間を要することを述べた。
そこで、本発明では、上記（１）式に着目し、パージ制御時においては、パージエア濃度補正係数ＣPRGを更新することにより空燃比を目標空燃比に制御するようにし、このとき比較的ゆっくりと変化し目標空燃比に補正するまでに時間を要する空燃比フィードバック補正係数ＣFBは所定値を維持するようにしている。
従って、空燃比フィードバック補正係数ＣFBがゆっくりと変化し目標空燃比に補正するまでの間の空燃比のずれが抑制され、速やかに空燃比を目標空燃比に制御することができる。
【００１８】
さて、空燃比センサ１６は空燃比が過濃側（以下リッチと称す）のとき、０．９（ｖ）程度の出力電圧を発生し、空燃比が希簿側（以下リーンと称す）のとき、０．１（ｖ）程度の出力電圧を発生する。まず初めに、空燃比センサ１６の出力信号に基づいて行われる空燃比フィードバック補正係数ＣFBの制御について説明する。
【００１９】
図３は空燃比フィードバック補正係数ＣFBの算出ルーチンを示しており、まず始めに、ステップS１００において、空燃比センサ１６が活性化しているかを判断する。空燃比センサ１６がまだ活性化していなければ、ステップS１０３に進み、ＣFB＝１．０として処理を終了し、活性化していればステップS１０１に進む。ステップS１０１では、クランク角センサ１７、エアフローセンサ２、スロットルセンサ１２、水温センサ１４等の信号を取り込み、エンジンの運転状態を検出する。次にステップS１０２では、ステップS１０１で検出した運転状態からフィードバックモードであるか否かを判別し、エンリッチモード、フューエルカットモード等、即ちフィードバックモードでない場合はステップS１０３に進み、ＣFB＝１．０として処理を終了する。一方、フィードバックモードであれば、ステップS１０４において空燃比センサ１６の出力電圧Ｖ０２が０．４５（ｖ）よりも高いか否か、すなわちリッチであるか否かが判別される。Ｖ０２≧０．４５（ｖ）のとき、即ちリッチのときにはステップS１０５に進んで後述するフィードバック積分補正係数積算値ΣＩから比較的小さな積分値ＫＩが減算される。次のステップS１０６では、空燃比フィードバック補正係数ＣFBの基準値である１．０にステップS１０５で演算されたフィードバック積分補正係数積算値ΣＩを加算したものから比較的大きなスキップ値ＫＰを減算することにより空燃比フィードバック補正係数ＣFBが算出される。
【００２０】
一方、ステップS１０４において、Ｖ０２＜０．４５（ｖ）であると判断されたとき、即ちリーンのときには、ステップS１０７に進んでフィードバック積分補正係数積算値ΣＩに比較的小さな積分値ＫＩが加算される。次のステップS１０８では、空燃比フィードバック補正係数ＣFBの基準値である１．０に、ステップS１０７で演算されたフィードバック積分補正係数積算値ΣＩを加算したものに、比較的大きなスキップ値ＫＰを加算することにより空燃比フィードバック補正係数ＣFBが算出される。
なお、詳しくは後述するがフィードバック積分補正係数積算値ΣＩは、パージの状態によって変化する値である。
従って、ステップS１０５乃至S１０７では、パージの状態によって空燃比フィードバック補正係数ＣFBが補正される。
【００２１】
以上のように、リッチの場合に空燃比フィードバック補正係数ＣFBが小さくなって燃料噴射量が小さくなり、リーンの場合に空燃比フィードバック補正係数ＣFBが大きくなって燃料噴射量が多くなるので、空燃比が理論空燃比に維持されることになる。なお、パージが行われていない状態では空燃比フィードバック補正係数ＣFBは、ほぼ１．０を中心として変動している。
【００２２】
次にパージ制御について説明する。図１に示す内燃機関においてパージ制御弁１０はエンジン制御ユニット２０により駆動回路２５を介して駆動周期１００［ms］でデューティ制御されている。パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRGは、次式に基づいて算出される。
ＴPRG＝PRGBSE×ＫPRG×Ｋｘ                              （２）
ここで各定数は次のものを表している。
PRGBSE：基本パージ制御弁ＯＮ時間
ＫPRG：初期パージ流量低減係数
Ｋｘ：補正係数
【００２３】
補正係数Ｋｘはエンジン冷却水温補正、吸気温補正をまとめて表したもので通常エンジン暖機後には１．０である。基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEは、クランク角センサ１７から算出されるエンジン回転数Ｎｅと、このエンジン回転数Ｎｅとエアフローセンサ２で測定される吸入空気量Ｑａから算出される充填効率Ｅｃとの２次元のマップになっており、一定のパージ率になるようなパージ制御弁ＯＮ時間が設定してある。初期パージ流量低減係数ＫPRGは、始動後のキャニスタ９への蒸発燃料吸着状態が不明である場合などに多量のパージが行われないように低減補正をする係数であり、次式に基づいて算出される。
ＫPRG＝min｛ＫKPRG×ΣＱPRG，１．０｝              （３）
上式は、（ＫKPRG×ΣＱPRG）と１．０を比較して小さい値をとることを意味する。ここで、各定数は次のものを表している。
ＫKPRG：パージ流量初期低減係数ゲイン
ΣＱPRG：パージ量積算値
【００２４】
パージ量積算値ΣＱPRGは始動後のパージ量の積算値で、始動後の初期値は０である。パージ流量初期低減係数ゲインＫKPRGは初期パージ流量低減係数ＫPRGの増加割合である。従って、初期パージ流量低減係数ＫPRGの動作としては、始動後、パージが進むに応じてパージ流量低減係数ゲインＫKPRGの増加割合で値が大きくなり、１．０で制限される。
以上の初期パージ流量低減係数ＫPRGの動作により、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRGは始動後には基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEより低減された値をとり、パージが進むにつれて基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEまで徐々に増加していく。
なお、パージ流量低減係数ゲインＫKPRGは図９のイニシャライズ処理ルーチンのステップS６０６及びS６０７でセットされ、始動時のエンジン冷却水温に応じて異なる値をとる。
【００２５】
図９はエンジン制御ユニット２０に電源が供給されたときに行われるイニシャライズ処理を示したものであって、ステップS６００からS６０３では、各変数に初期値が与えられ、ステップS６０４では、パージエア濃度学習済フラグのクリアが行われると共に、ステップS６０５からS６０７では、エンジンの温度に応じて各変数に初期値が与えられる。
ステップS６０５では、エンジンが暖機終了しているか否かが判定され、暖機終了していなければ、ステップS６０６でパージエア流量初期低減係数ゲインＫKPRGには予め定められた低温始動時の値が与えられる。
また、ステップS６０５にて、エンジンが暖機終了していると判定された場合は、ステップS６０７に進み、パージエア流量初期低減係数ゲインＫKPRGの値を高温始動時パージエア流量初期低減係数ゲインKPRGCSに設定する。
【００２６】
なお、上述の低温始動時および高温始動時のゲインは次のようになっている。
ゲイン：  KPRG＜KPRGCS
エンジンの暖機に伴いキャニスタ９の温度が上昇し燃料蒸散ガスが離脱しやすくなること、キャニスタ９への燃料蒸散ガスが未知であることより、パージエア流量低減係数の増加速度を決めるゲインとしては小さな値を設定するようにしている。
【００２７】
図４はパージ制御を示すフローチャートである。ここで、図４を参照してより詳細に説明する。まず始めに、ステップS２００で、クランク角センサ１７、エアフローセンサ２、スロットルセンサ１２、水温センサ１４等の信号を取り込み、エンジンの運転状態を検出する。次にステップS２０１では、ステップS２００で検出した運転状態からパージ制御範囲か否かを判断し、パージ制御範囲でなければステップS２０２に進みＴPRG＝０［ms］、即ちパージ制御弁閉として処理を終了し、パージ制御範囲であればステップS２０３に進む。ステップS２０３では、予め記憶されている図５の基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEのマップより、エンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｅｃに基づいてパージ制御弁ＯＮ時間を算出する。ここで、図５のパージ流量基準値QPRGBSEは、前記パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSE制御量でパージ制御弁１０を制御したときのパージ流量を実験的に求めた値をマップにしたものである。
【００２８】
次のステップS２０４では、パージエア濃度学習済フラグがセットされているか否かを判別しセットされていなければ、即ちパージエア濃度学習が未学習であればステップS２０６に進み、セットされていれば、即ちパージエア濃度学習が完了していればステップS２０５に進み、イニシャライズ処理時にセットされているパージ流量低減係数ゲインＫKPRGをKPRGHにセットし直す。KPRGHはイニシャライズ処理時にセットされるＫKPRGの値に比べ大きな値をとっており、パージエア濃度学習完了後は、パージエア濃度未学習時より速くパージ制御量を増加させるようにしている。これは、パージエア濃度学習完了後は空燃比がパージ率の変化に影響を受けないため、パージ量をより多く導入できるようにするために行っている。
【００２９】
次にステップS２０６では、初期パージ流量低減係数ＫPRGが算出され、次のステップS２０７では、ステップS２０３で算出した基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEとステップS２０６で算出した初期パージ流量低減係数ＫPRGに基づき、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRGが算出される。次のステップS２０８では、初期パージ流量低減係数ＫPRG＜１．０か否かを判断してＫPRG≧１．０であれば処理を終了し、ＫPRG≧１．０であればステップS２０９に進む。ステップS２０９では、パージ量積算値ΣＱPRGにステップS２０７で算出されたパージ制御弁ＯＮ時間に応じたパージ量ＱPRGを加算して処理を終了する。なお、パージ量ＱPRGの算出方法は次のパージ率Ｐｒの算出の部分で説明する。
【００３０】
次に、パージ率Ｐｒの算出について説明する。図６はパージ率Ｐｒの算出を示すフローチャートである。まず始めのステップS３００では、吸入空気量Ｑａ＞０であるか否かを判断し、吸入空気量Ｑａ≦０あれば、ステップS３０２でパージ率Ｐｒ＝０として処理を終了する。ステップＳ３００で、吸入空気量Ｑａ＞０であれば、ステップS３０１に進む。ステップS３０１では、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRG＞０であるか否かを判断し、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRG≦０であれば、ステップS３０２でパージ率Ｐｒ＝０として処理を終了し、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRG＞０であれば、ステップS３０３に進む。ステップS３０３では、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRGと、図５の基本パージ制御弁ＯＮ時間PRGBSEと、パージ流量基準値QPRGBSEとに基づき、パージ量ＱPRGを算出する。最後のステップS３０４では、前のステップS３０３で算出されたパージ量ＱPRGと吸入空気量Ｑａとに基づきパージ率Ｐｒを算出し処理を終了する。なお、パージ率Ｐｒの算出ルーチンは、クランク角センサ１７の信号立ち上がり毎に処理を行っている。
【００３１】
次に、パージエア濃度学習について説明する。図７はパージエア濃度学習を示すフローチャートである。まず始めのステップS４００では、パージ率Ｐｒ≧１（％）か否かを判断し、パージ率Ｐｒ＜１（％）であればステップS４１２に進み、パージエア濃度積算値ＰｎSUM＝０として処理を終了し、パージ率Ｐｒ≧１（％）であればステップS４０１進む。ここで、パージ率Ｐｒ＜１（％）時に、パージエア濃度の算出をしないようにしているのは、パージ以外の要因、例えばエアフローセンサの経年変化、インジェクタの特性ばらつき等により空燃比のずれがあった場合に、パージ率Ｐｒが小さいほどパージエア濃度の算出結果の誤差が大きくなるためである。
ここで、ステップS４００はパージエア濃度の更新を禁止する禁止手段を構成している。
ステップS４０１では、パージ率Ｐｒと空燃比フィードバック補正係数ＣFBと後述するパージエア濃度補正係数ＣPRGとに基づき、パージエア濃度Ｐｎを算出する。
【００３２】
次のステップS４０２では、パージエア濃度積算値ＰｎSUMにステップS４０１で算出したパージエア濃度Ｐｎを加算し、次のステップS４０３で、パージエア濃度積算カウンタＰｎＣをデクリメントする。そして、ステップS４０４ではＰｎＣ＝０であるか否かを判断し、ＰｎＣ＞０であれば処理を終了し、ＰｎＣ＝０であればステップS４０５に進む。ステップS４０５では、パージエア濃度積算値ＰｎSUMよりパージエア濃度平均値Ｐｎaveを算出する。ここで、パージエア濃度積算値を１２８で除しているのは、パージエア濃度カウンタはイニシャライズ処理時に１２８にセットされており、ステップS４０５のパージエア濃度積算値ＰｎSUMは１２８回分の積算値となっているからである。また、このパージエア濃度学習のルーチンもクランク角センサ信号の立ち上がり毎に処理しているので、パージエア濃度平均値Ｐｎaveはクランク角センサ信号の立ち上がり１２８回毎に更新されることになる。
【００３３】
次のステップS４０６では、パージエア濃度学習条件が成立か否かを判断し、不成立であればステップS４１２に進みパージエア濃度積算値ＰｎSUM＝０として処理を終了し、成立であればステップS４０７に進む。ステップS４０７では、パージエア濃度学習済フラグがセットされているか否かを判別し、セットされていなければ、エンジンの始動後初めてパージエア濃度を算出した場合であるから、このときはステップS４０８に進み、ステップS４０５にて算出されたパージエア濃度平均値Ｐｎaveをパージエア濃度学習値Ｐｎｆとし、ステップS４０９にてパージエア濃度学習済フラグをセットし、ステップS４１２でパージエア濃度積算値ＰｎSUM＝０として処理を終了する。ここで、パージエア濃度平均値Ｐｎaveにフィルタ処理を施さずにパージエア濃度学習値Ｐｎｆとすることにより、時間的に早く実パージエア濃度学習値Ｐｎｆを得ることができる。一方、ステップS４０７でパージエア濃度学習済フラグがセットされている場合は、ステップS４１０進み、フィルタ定数ＫＦ（１＞ＫＦ≧０）によりフィルタ処理を施しパージエア濃度学習値Ｐｎｆを算出し、ステップS４１１にてＰｎＣ＝１２８にセットし、次のステップS４１２でＰｎSUM＝０として処理を終了する。
なお、図７のフローチャートはパージエア濃度学習値算出手段を構成している。
【００３４】
次に、パージエア濃度学習補正係数ＣPRGの算出について説明する。図８はパージエア濃度学習補正係数ＣPRGの算出を示すフローチャートである。まず始めのステップS５０１で、パージエア濃度学習済フラグがセットされているか否かを判別し、セットされていなければ、即ちパージエア濃度学習が未学習であれば、ステップS５０２でＣPRG＝１．０として処理を終了し、セットされていれば、即ちパージエア濃度学習が完了していれば、ステップS５０３に進む。ステップS５０３では、パージ率Ｐｒとパージエア濃度学習値Ｐｎｆに基づきパージエア濃度瞬時学習値ＣPRGLを算出する。次のステップS５０４では、パージ制御弁ＯＮ時間ＴPRG＞０であるか否かを判断し、ＴPRG≦０であればステップS５０６に進み、ＣPRGR＝１．０とし、ステップS５０７に進む。一方、ＴPRG＞０であれば、ステップS５０５に進み、ステップS５０３にて算出されたパージエア濃度瞬時学習値ＣPRGLをＣPRGRとしてステップS５０７に進む。ステップS５０７では、前行程にて求められたＣPRGRをフィルタ定数ＫＦ（１＞ＫＦ≧０）によりフィルタ処理を施し、パージエア濃度学習補正係数ＣPRGを演算する。
【００３５】
次のステップS５０８では、前回のパージエア濃度学習補正係数ＣPRGから今回求まったパージエア濃度学習補正係数ＣPRGを差し引いた値をΔＣPRGとしてステップS５０９に進む。ステップS５０９では、フィードバック積分補正係数積算値ΣＩからステップS５０８で求められたΔＣPRGを差し引いて新たなフィードバック積分補正係数積算値ΣＩとし処理を終了する。
このフィードバック積分補正係数積算値ΣＩは、上述で説明したように空燃比フィードバック補正係数ＣFBの算出に用いられる。
【００３６】
次に、図１０のタイムチャートを用いて動作の説明をする。エンジン始動後パージが導入されるまでは、パージ流量低減係数ＫPRGは零の値をとり、エンジン始動後運転状態が安定して定常状態になったとき、すなわちアイドルスイッチ１３がオフとなるａ点においてパージ制御が開始され、パージが導入され始めると、パージ率Ｐｒが演算されパージ流量積算値ΣＱPRGが積算される共に、パージ流量低減係数ＫPRGは所定の傾きで増加する。
パージ制御の開始時点から所定数の点火（図示例では１２８点火）後にパージエア濃度学習値Ｐｎｆが演算されると共に、パージエア濃度学習補正係数ＣPRGが算出され、空燃比フィードバック補正係数ＣFBは前回のパージエア濃度学習補正係数から今回のパージエア濃度学習補正係数を差し引いたΔＣPRGが足し込まれる。また、パージ流量低減係数ＫPRGの増加は１．０で制限されると共に、その時点でパージ流量積算値ΣＱPRGの積算が中止される。
【００３７】
また、アイドルスイッチ１３がオフとなりパージ制御が開始されると（ａ点）、パージ制御弁１０が開にされて、学習切替判定手段３８に内蔵される学習実行カウンタが所定回数の点火（図示例では２５６点火）毎に初期値（図示例では１２）から零までカウントダウンされ、零になった時点で初期値へリセットされる。そして、学習実行カウンタのカウント値が第１の所定値（図示例では８）になった時点で、パージ制御弁１０が閉じられると同時に空燃比が学習され、学習実行カウンタが第２の所定値（図示例では６）になった時点で、再びパージ制御弁１０が開放されてパージ濃度の学習が行われる。また、学習切替判定手段３８に内蔵されるパージエア濃度学習カウンタは、パージ制御開始と同時にカウントを開始し、所定の点火回数（図示例では１２８点火）毎にカウントアップされ、パージ制御弁１０が閉鎖されている間及びパージエア濃度学習条件が不成立の時（エンジンの加減速時等において空燃比が理論空燃比に制御されず空燃比のフィードバック制御が行われずパージエア濃度学習の必要がない時）には、カウントアップされないようになっている。
【００３８】
この実施の形態１では、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習とを学習実行カウンタ値に応じて交互に切り替えることにより、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習との両方の学習機会を均等化させて、パージエアを導入した際の空燃比に対する影響を考慮して、パージ制御と空燃比制御とを両立させながらきめ細かく両者を制御することができるものである。
また、低パージエア濃度時（パージエア濃度学習値が所定値（例えば１パーセント）以下の時には、パージ制御弁１０を所定のパーセンテージで開放してパージ流量低減計数を小さな値に設定して、低いパージ率でパージエアを導入しながら空燃比フィードバック学習を実行する。これにより、空燃比フィードバック制御時にもパージ流量を確保して、燃料タンク８内の蒸散ガスの圧力上昇を抑制することができるとともに、誤差の少ない空燃比フィードバック補正学習が可能となる。
また、逆にパージエア濃度が高い場合には、パージエア内の燃料による空燃比のずれを防止するため、パージ導入を禁止して空燃比フィードバック予習を実行する。
さらに、パージエア濃度未学習時にパージエアを導入するときには、パージエア導入による空燃比の変動を抑制するため、要求パージエア量になましをかけて徐々にパージエア量を増やすようにする一方、パージエア濃度学習時には、パージエア流量を確保するため、なましをかけずにパージエアを導入する。このように、パージエア濃度未学習時にパージエア未導入から導入に切り替わったときに、パージエア流量を漸増させることにより、パージエア濃度学習値とパージエア実濃度値との間のずれによって生じるパージエア導入時の空燃比の変動を効果的に抑制することができる。
【００３９】
実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係わる内燃機関の空燃比制御装置の動作を表す、図１０と同様の波形図である。この実施の形態２では、パージエア濃度が低く充分なパージが実行できている場合には、空燃比フィードバック学習補正の比率を上げて、学習機会を確保するものである。すなわち、パージエア濃度学習値が所定値（例えば１パーセント）以下の時には、空燃比の学習回数を、所定値以上の時の回数（図示例では２）から所定回数（図示例では４）へ増やしている。このように、低パージエア濃度時、すなわちパージエアを導入する必要がないレベルに燃料タンク８内の蒸散ガスの濃度（圧力）が下がった時には、パージエアの導入を止めて空燃比学習を優先させて学習比率を増やすことにより、パージ制御に悪影響を与えることなく、空燃比の学習回数を増大させて空燃比フィードバック制御の精度を向上させることができる。
【００４０】
実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３に係わる内燃機関の空燃比制御装置の動作を表す、図１０と同様の波形図である。
この実施の形態３では、図１２に示すように、エンジンの運転域がエンジン回転数に応じて複数（図示例では２）の運転ゾーンＡ、Ｂに区分けされ、運転ゾーン毎に空燃比の学習回数を記憶しておき、空燃比の既学習回数が多い運転ゾーンＡでは空燃比学習回数を減らし、逆に、空燃比の既学習回数が少ない運転ゾーンＢでは空燃比学習回数を増やすようにしたものである。すなわち、運転ゾーンＡでは、１回目の学習で３回学習されているので、その後の２回目の学習では学習回数を２回に減らしているが、エンジン回転数が増加してエンジン運転域が運転ゾーンＡから運転ゾーンＢに変わったような場合には、運転ゾーンＡでは空燃比が学習されていないため、１回目の学習回数を多くして５回としている。
この図１２の例では、エンジン運転域をエンジン回転数に応じて複数の運転ゾーンに区分けしたが、図１３に示すように、エンジンの運転域を、エンジン回転数とエンジン負荷（充填効率）とにより複数の運転ゾーンに区分けして、各運転ゾーン毎に空燃比学習回数を記憶するようにしてもよい。
【００４１】
図１３において、エンジン運転域がエンジン回転数の閾値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、アイドルスイッチ１３のオン／オフとそのときのシフトレバーのニュートラルレンジＮかドライブレンジＲかの状態、及びエンジン負荷（充填効率）ａ，ｂとにより、複数（図示例では１１）の運転ゾーンに区分けされ、各運転ゾーン毎に空燃比の学習回数ＧＬ０〜ＧＬ１０がエンジン制御ユニット２０内のＲＡＭ２３（図１）に記憶される。この場合、運転状態によってゾーン毎の学習機会にばらつきが生じる。これに対処するため、既学習回数の少ない運転ゾーンでは低パージ濃度時に空燃比フィードバック学習回数を多くして学習機会を確保し、他方、既学習回数の多い運転ゾーンでは学習回数を少なくする。
このように、エンジン運転ゾーン毎の空燃比フィードバック学習回数を記憶しておき、この学習回数に基づいて学習比率を変えることにより、運転ゾーン毎の学習機会を均等化して、運転ゾーンの全域において効率の良い空燃比フィードバック制御を行うことができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１４は本発明の実施の形態４に係わる内燃機関の空燃比制御装置の動作を表す波形図である。この実施の形態３では、パージエア濃度学習値リセット判定手段４０により、高温アイドル時等における蒸散ガスの多量発生を検出して、学習したパージエア濃度をリセット又は補正するようにしたものである。
このパージエア濃度学習値リセット判定手段４０は、図２に示すように、図示しない吸気温センサにより検出される吸気の温度、アイドルスイッチ１３のオン／オフ状態を表す信号、燃料レベルゲージ８ｂにより検出された燃料タンク８内の燃料レベル、燃料タンク圧センサ８ａにより測定された燃料タンク８内の蒸散ガスの圧力等を入力されて、これらに基づいてパージエア濃度学習値をリセット又は補正すべきか否かを判定する。
図１４に示すように、アイドルスイッチ１３がオフからオンになった時、パージ制御が禁止（停止）となり、それと同時にパージエア濃度学習値リセット判定手段４０に内蔵されるリセットタイマが作動され、このリセットタイマのカウント値が所定値になった時、吸気温センサにより検出されたエンジン吸気温が所定の判定値を超えていれば、パージエア濃度学習値をリセットし、パージエア濃度学習状態を未学習に設定する。これは、パージエア非導入が長時間継続した場合には、高温状態でのアイドル運転等により、燃料タンク８内で燃料の蒸散ガスが大量に発生して、パージエア濃度学習値が実際の燃料タンク８内の蒸散ガス（蒸発燃料）の濃度からずれていると予想されるためである。
また、パージシステムがクローズループの状態（図１でキャニスタ大気口１１が閉じられてパージエアが大気中に放出されない状態）では、パージエア濃度学習値をリセットする代わりに、燃料レベルゲージ８ｂにより測定された燃料タンク８内の燃料レベルや燃料タンク圧センサ８ａにより測定された燃料タンク８内の蒸散ガスの圧力等に基づいて蒸散ガスの発生度合いを推定して、記憶されているパージエア濃度学習値を補正するようにしてもよい。
これにより、パージエア非導入継続時のパージエアの学習濃度値と実濃度値とのずれによって生じる空燃比の変動を効果的に防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明は次のような優れた効果を奏するものである。
本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、パージ制御の開始時点からの所定点火回数に基づいて、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習とを交互に切り替えることにより、空燃比フィードバック補正学習とパージエア濃度学習との両方の学習機会を均等化させて、パージエアを導入した際の空燃比に対する影響を考慮して、パージ制御と空燃比制御とを両立させながらきめ細かく両者を制御することができる。
また、通常空燃比フィードバック学習時にはパージエア導入を禁止するが、低パージエア濃度時には、パージエアを導入しながら空燃比フィードバック制御を実施することにより、空燃比フィードバック制御時にもパージ流量を確保して、燃料タンク内の蒸散ガスの圧力上昇を抑制することができるとともに、誤差の少ない空燃比フィードバック補正学習が可能となる。
さらに、低パージエア濃度時には、空燃比フィードバック学習を優先させ、空燃比の学習比率を増やすことにより、パージ制御に悪影響を与えることなく、空燃比の学習回数を増大させて空燃比フィードバック制御の精度を向上させることができる。
さらにまた、エンジン運転領域毎の空燃比フィードバック学習回数に基づき、空燃比の学習比率を変えることにより、運転ゾーン毎の学習機会を均等化して、運転ゾーン全域において効率の良い空燃比フィードバック制御を行うことができる。
また、パージエア濃度未学習時の場合のみにおいて、パージエア未導入から導入に切り替わったときに、パージエア流量を漸増させ、パージエア濃度学習時には、パージエア未導入から導入に切り替わったときに、前記パージエア流量を漸増させないことにより、パージエア濃度学習値とパージエア実濃度値との間のずれによって生じるパージエア導入時の空燃比の変動を効果的に抑制することができる。
さらに、測定された燃料タンク内の燃料レベル又は蒸散ガスの圧力に基づき、高温アイドル時等における蒸散ガスの多量発生を検出して、学習したパージエア濃度をリセット又は補正することにより、パージエア非導入継続時のパージエアの学習濃度値と実濃度値とのずれによって生じる空燃比の変動を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を示す構成図である。
【図２】  本発明の空燃比制御装置の制御ブロックを示す図である。
【図３】  空燃比フィードバック補正係数の算出を示すフローチャートである。
【図４】  パージ制御を示すフローチャートである。
【図５】  基本パージ制御弁オン時間およびパージ流量基準値を示すマップである。
【図６】  パージ率の算出を示すフローチャートである。
【図７】  パージエア濃度の学習を示すフローチャートである。
【図８】  パージエア濃度学習補正係数の算出を示すフローチャートである。
【図９】  イニシャライズ処理を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明に実施の形態１に係る空燃比制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
【図１１】  本発明に実施の形態２に係る空燃比制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
【図１２】  本発明に実施の形態３に係る空燃比制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
【図１３】  本発明に実施の形態３に係る空燃比制御装置において、エンジン運転域を複数の運転ゾーンに分割し、各運転ゾーン毎に空燃比フィードバック学習回数を記憶する状態を示す図である。
【図１４】  本発明に実施の形態４に係る空燃比制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  エアクリーナ、２  エアフローセンサ、３  スロットルバルブ、４  サージタンク、５  吸気管、６  エンジン、７  インジェクタ、８  燃料タンク、８ａ  燃料タンク圧センサ、８ｂ  燃料レベルゲージ、９  キャニスタ、１０  パージ制御弁、１１  キャニスタ大気口、１２  スロットルセンサ、１３  アイドルスイッチ、１４  水温センサ、１５  排気管、１６  空燃比センサ、１７  クランク角センサ、２０  エンジン制御ユニット、２１  ＣＰＵ、２２  ＲＯＭ、２３  ＲＡＭ、２４  入出力インターフェイス、２５  駆動回路、３０  パージ弁制御量設定手段、３１  パージ弁制御量制御手段、３２  パージ量算出手段、３３  パージ率算出手段、３４  空燃比フィードバック補正手段、３５  パージエア濃度算出手段、３６  パージエア濃度補正手段、３７  燃料噴射量算出手段、３８  学習切替判定手段、３９  空燃比フィードバック補正学習値算出手段、４０  パージエア濃度学習値リセット判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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