内燃機関のキャニスタパージ制御装置
【課題】必要なパージ流量を確保することができないという問題を解決すること。
【解決手段】燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段と、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量をパージ空燃比に基づいて補正する手段とを備えている。制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージし、燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にない状態では、パージ率を固定にすることで、パージ濃度が高いときに高パージ率を、パージ濃度が低いときには、低パージ率を維持してパージする。
【解決手段】燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段と、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量をパージ空燃比に基づいて補正する手段とを備えている。制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージし、燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にない状態では、パージ率を固定にすることで、パージ濃度が高いときに高パージ率を、パージ濃度が低いときには、低パージ率を維持してパージする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のキャニスタパージ制御装置に係り、特に燃料蒸気ガス濃度を考慮してパージするパージ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に内燃機関には、燃料噴射弁による燃料供給のほか、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（エバポガス）を吸気系に放出して供給するエバポパージ処理を行うものがある。該エバポパージ処理は、前記エバポガスをキャニスタに回収・吸着させた後、該キャニスタに外気を導入することによって前記吸気系に放出することが知られている。
【０００３】
この場合、前記燃料噴射弁による燃料と、前記エバポパージ処理による燃料とを合わせた空燃比制御が必要であることから、前記エバポガスのＨＣ濃度を考慮したキャニスタパージ制御装置に関する技術が各種提案されている。
【０００４】
前記エバポパージ処理による空燃比変動を抑制するため、パージ流量はエンジンへの吸入空気量に対するパージ率として、制御パージ率が所定値となるよう絞り弁の通過空気量の変化に追従させてキャニスタパージバルブを制御することにより、パージ流量が絞り弁の通過空気量の一定割合（パージ率）となるよう制御して、空燃比フィードバックへの悪影響を防止している。
【０００５】
また、パージ実施時の空燃比フィードバック補正係数が、パージ停止中の空燃比フィードバック補正係数とのずれ量とパージ率によりパージ濃度を推定し、該濃度値とパージ率からパージ実施中の燃料蒸気の増加分を算出し、燃料噴射弁を開弁させるための燃料噴射弁出力値を補正(エバポ補正)することでパージ停止中に通常の燃料制御で供給する燃料分から、パージ実施中の燃料蒸気の増加分を減算することにより、空燃比フィードバック補正係数が中央値となるように制御して安定した空燃比制御を実現している（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６５１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、パージ初期にキャニスタから脱離してくる濃いエバポガスが導入される場合は、エバポガスの濃度が一定であるから、一定の割合でパージするように制御した場合には、推定した燃料蒸気ガスが吸入空気量と比例関係にあるため、燃料蒸気ガス増加分の燃料を減算することで空燃比の変動は抑えられる。しかし、パージが充分に進行した後では、エアフローメーターで計量されていないパージに用いられる新気が吸気系に流れ込むのと燃料蒸気ガス増加分に対する燃料減算補正値とにずれが生じ、空燃比がリーンにずれて排気エミッションを悪化する等の悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００８】
また、エバポガスの濃度が高い状態では、パージ率を大きく設定すると高濃度のエバポガスが一気にエンジンに吸入されるため、空燃比がリッチにずれて悪影響を及ぼすため、高濃度時にはパージ率を小さく設定する必要があるが、この場合、大量にパージ処理ができないため、エバポガスを漏出してしまい、エバポガスの蒸散防止性能を向上できないという問題もあった。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、パージが充分に進行した後の新気による空燃比リーンの発生を防止するとともに、高濃度の燃料蒸気ガス発生時でも大量にパージできるようにして、エバポガスの蒸散防止性能の向上を図ることができる、内燃機関のキャニスタパージ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、前記回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段を備え、該制御装置は、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正する手段を有し、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージすることを特徴としている。
【００１１】
本発明は、パージ導入時のパージ率に対し、パージ導入時以降のパージにおけるパージ率とパージ空燃比に基づく燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にあるときはパージ率を段階的に増加するとともに、基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正するので、空燃比がリッチにずれることなくパージ率を増加することができ、空燃比を適正に維持しながらパージ量を増やすことができるので、エバポガスを漏出せず、エバポガスの蒸散防止性能を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、パージ導入時の初回のパージを所定のパージ率で行い、次回のパージ率の増加は、初回のパージ率によるパージ空燃比に基づいて決定されることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を増加してパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にない状態では、パージ率の増加を止め、その時のパージ率に固定しパージを行うことを特徴としている。本発明は、パージ率に対してパージ空燃比の燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にない状態（燃料蒸気ガスの低下）では、パージ率を変化させずに固定にすることで、燃料蒸気ガスに対する燃料減算量の誤算出を無くし、空燃比の悪化を防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料蒸気ガスの増加率の加減によりパージ率を加減するように制御することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料蒸気ガスのパージ空燃比が目標空燃比より小さくなった場合には、パージの導入を終了し、所定のパージ停止時間が経過した後、パージを再開することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、パージ率に対して燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にある状態ではパージ率を増加させるとともに、燃料蒸気ガス増加に伴う燃料噴射量を減算することにより空燃比の悪化を防止でき、パージ濃度が高いときに高パージ率でパージし、パージ濃度が低いときには低パージ率でパージすることができるので、運転性、排気ガスエミッションへの悪化を抑制するとともに、効率の良いパージを行うことで、燃料蒸気ガスの蒸散防止性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明に係る内燃機関のキャニスタパージ制御装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示したものである。内燃機関１は、Ｖ型６気筒エンジンであり、１つのバンクに対して３つの気筒を有する気筒群が備えられている。そして、各バンクＡ、Ｂの各気筒群２７ａ、２７ｂには、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂ及び排気マニホールド２１ａ、２１ｂが設置され、前記吸気マニホールド１１ａ、１１ｂは、分岐した吸気管として構成されている。
【００１８】
また、該吸気マニホールド１１ａ、１１ｂは、サージタンク９及びスロットルボディ５を介してエアクリーナ２に接続されており、エアクリーナ２の入り口部３から吸入された空気は、吸気ダクト４を通ってスロットルボディ５に入る。前記吸気ダクト４には、吸入空気量を検出する空気流量計（ＡＦＭ）７が、さらに前記スロットルボディ５には、空気流量を制御する絞り弁６、及び該絞り弁６の開度を計測するスロットルセンサ８が各々の適宣位置に設置されている。また、スロットルボディ５には、絞り弁６をバイパスする補助空気バルブ（ＩＳＣバルブ）１０が設けられており、アイドル回転数が一定に保たれるように空気量が制御されている。そして、スロットルボディ５を通った空気はサージタンク９に入り、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂによって分配されて気筒群２７ａ、２７ｂ内に入る。
【００１９】
一方、燃料タンク１３内の燃料は、燃料ポンプ２６で吸引・加圧され、燃料フィルタ１５を通り、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂに設置され、燃料を燃焼室に噴射する手段の一態様である燃料噴射弁（インジェクタ）１２ａ、１２ｂ…に供給されて噴射される。
【００２０】
ここで、燃料タンク１３内で発生した蒸発燃料（エバポガス）は、配管４６を通って蒸発燃料を回収する燃料蒸気回収手段の一態様であるキャニスタ４０に吸着され、一時回収される。キャニスタ４０には、外気を導入する空気導入口４５が設けられている。回収された燃料は、内燃機関１の運転中において、空気導入口４５からの空気とともに、配管４７、燃料を燃焼室に放出する回収燃料パージ手段の一態様であるキャニスタパージバルブ４１を経由し、サージタンク９に導かれた後に気筒２７ａ、２７ｂに供給され、エバポガスの外部への排出が抑制される。パージバルブ４１は、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂから等距離の位置に一つ配置されている。パージバルブ４１の通電により負圧が導入され、パージ流量が調整・制御される。なお、前記パージ流量は、内燃機関１への吸入空気量に比例したパージ率として制御され、後記するように空燃比フィードバックに対する悪影響の防止が図られている。
【００２１】
気筒群２７ａ、２７ｂ内の混合気は、点火プラグ１８ａ、１８ｂによって点火・燃焼された後、排気マニホールド２１ａ、２１ｂ側に送られ、前触媒２３ａ、２３ｂおよび主触媒２４で浄化された後にマフラー２５を経由して排出される。排気マニホールド２１ａ、２１ｂの適宣位置には、機関空燃比を検出する手段の一態様であるＯ２センサ２２ａ、２２ｂが配置されている。
【００２２】
エンジン回転数の検出、燃料噴射時期及び点火時期を制御するための基礎信号であるカム角センサ１７、空気流量計（AFM）７、スロットルセンサ８、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ、内燃機関１の温度を検出する水温センサ２０等のエンジン状態を表す信号は、パージ制御装置３０ａを内包するエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に入力される。該コントロールユニット３０は、これらの信号に基づいて、所定の演算処理を行って空燃比制御等の各種制御を行い、インジェクタ１２ａ、１２ｂ…、ＩＳＣバルブ１０、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力する。
【００２３】
図２は、コントロールユニット３０の内部構成を示したものである。該コントロールユニット３０は、ＭＰＵ３１、読み書き自由なＲＡＭ３２、読み出し専用ＲＯＭ３３、入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ３４から構成され、それぞれバス３５、３６、３７で連絡されており、各データのやりとりが行われる。具体的には、ＭＰＵ３１は、カム角センサ１７、空気流量計（エアフローメータ）７、スロットルセンサ８、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ、内燃機関１の温度を検出する水温センサ２０等の前記エンジン状態を表す信号をＩ／ＯＬＳＩ３４からバス３７を通して受け取り、ＲＯＭ３３に記憶された処理内容を順次呼び出して所定の処理を行い、ＲＡＭ３２に記憶させた後、再びＩ／ＯＬＳＩ３４から６つのインジェクタ１２ａ、…１２ｆ、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力している。
【００２４】
図３は、前記パージ制御装置３０ａの制御ブロック図である。該パージ制御装置３０ａは、各バンクＡ、Ｂ別に行われる内燃機関１自身のばらつきによるベースの空燃比学習処理と、キャニスタ４０に吸着されたエバポガスを吸気系に放出するパージ処理とを切り換えて各処理を行っている。
【００２５】
具体的には、パージ制御装置３０ａは、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａと、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂと、燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１と、バンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂと、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂと、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂとからなり、前記燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１は、バンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂと、パージ空燃比比較調整手段３０Ｅと、制御パージ率算出手段３０Ｆとからなる。
【００２６】
パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａは、後記するように、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ等の出力信号に基づいて、空燃比学習条件、パージ条件等の所定条件が成立するか否かを判定し、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる空燃比学習処理の期間と、パージ流量制御を行う手段３０ａ１のバンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂによるパージ処理による期間とを切り換えている。
【００２７】
バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂは、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂによる前記燃焼室から排出された排気ガスの実空燃比が目標空燃比になるように、各バンクＡ、Ｂ毎に空燃比フィードバック制御を行っており、空燃比フィードバック値αａ、αｂを算出して、バンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂ、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂ、並びにバンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００２８】
バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂは、空燃比フィードバック制御を行うべく、前記バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる補正量が所定値になるように学習を行っており、空燃比フィードバック値αａ、αｂに基づいて学習補正値αｍａ、αｍｂを算出し、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００２９】
燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１は、上述の構成からなるが、後記するように、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック制御が停止された場合には、パージバルブ４１の制御を停止するものである。
【００３０】
バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂは、空燃比フィードバック値αａ、αｂとパージ率Ｋｅｖｐに基づいて、パージ空燃比ＡＦｅｖｐを推定し、パージ空燃比比較調整手段３０Ｅ及びエバポ補正算出手段３０Ｉa、３０Ｉｂに出力する。なお、前記パージ空燃比ＡＦｅｖｐは、後述のように、エバポ濃度の推定値ＰＤＥＮ算出の基となるものであり、以下、ＰＤＥＮは、パージ空燃比に相当し得るものとして説明する。
【００３１】
パージ空燃比比較調整手段３０Ｅは、バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて算出された各バンクのパージ空燃比ＡＦｅｖｐを比較し、後述するように、ストイキたる目標空燃比からの偏差の最大値、より具体的には前記偏差の絶対値の最大値を制御パージ率算出手段３０Ｆに出力する。
【００３２】
制御パージ率算出手段３０Ｆは、前記パージ空燃比比較調整手段３０Ｅにて算出されたパージ空燃比ＡＦｅｖｐと、絞り弁６の通過空気量Ｑｔｖｏ及びキャニスタ４０のパージ流量Ｑｅｖｐに基づいて、パージ期間中の制御パージ率Ｋｅｖｐを算出しているとともに、キャニスタパージバルブ４１に駆動信号を出力してエバポガスを気筒群２７ａ、２７ｂに放出させる。また、算出された制御パージ率Ｋｅｖｐをエバポ補正算出手段３０Ｉa、３０Ｉｂに出力する。
【００３３】
バンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂは、バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて算出された各バンクのパージ空燃比ＡＦｅｖｐと、制御パージ率算出手段３０Ｆにて算出された制御パージ率Ｋｅｖｐに基づきエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢを算出しているとともに、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００３４】
バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂは、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに基づく基本燃料噴射量を補正するものであり、バンクＡ側及びバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック値αａ、αｂ、及び、バンクＡ側及びバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる学習補正値αｍａ、αｍｂ、並びにバンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂによるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢによる補正値等に基づいて基本燃料噴射量を補正し、インジェクタ１２ａ、１２ｂ…に出力する。
【００３５】
図４及び図５は、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａからの動作フローチャートである。図４は、空燃比学習期間の動作を示している。ステップ１００では、エンジン始動後、バンクＡ、Ｂの空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判定する。燃料カット状態ではない、負荷が安定している等、空燃比フィードバック状態にある場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０１に進む。一方、空燃比フィードバック条件が成立していないときにはこの判定動作を繰り返す。
【００３６】
ステップ１０１では、バンクＡ、Ｂの空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、負荷が安定している等、空燃比学習状態にある場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ１０２に進む。一方、空燃比学習条件が成立していないときにはこの判定動作を繰り返す。
【００３７】
ステップ１０２では、バンクＡ、Ｂの初回のベース空燃比学習が終了したか否かを判定し、未終了の場合、すなわち、ＮＯのときには、ベース空燃比学習期間としてステップ１０３に進み、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では、空燃比学習が行われると、該当エリアの学習回数カウンタＫＬＣＯＮＴＡを１つカウントアップしてステップ１０５に進む。一方、ベース空燃比学習が終了したとき、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０８に進む。
【００３８】
ステップ１０５では、学習回数カウンタが所定回数ＫＬＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＫＬＣＮＴになった場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０６にて初回ベース空燃比学習が終了したとしてステップ１０７に進み、一連の動作を終了する。一方、前記ステップ１０５で空燃比学習の積算回数がＫＬＣＮＴよりも小さいときには、空燃比学習期間が未だ終了していないことからステップ１０３に進み、前記各動作を繰り返す。そして、前記空燃比学習期間は、リッチ及びリーン周期に比例した期間に設定されている。
【００３９】
一方、ステップ１０２にてバンクＡ、Ｂの初回のベース空燃比学習が終了したときには、ステップ１０８でパージ期間が終了したか否かを判定する。パージ期間が終了している場合、すなわち、ＹＥＳであればベース空燃比学習期間としてステップ１０９へ進み、ステップ１１０へ進む。しかし、パージ期間が終了していないときには、パージ期間としてステップ１１１へ進む。
【００４０】
ステップ１１０では、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂにて、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂのリッチ及びリーンの周期が所定回数ＬＲＮＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＬＲＮＣＮＴになった場合、すなわちＹＥＳのときには、ベース空燃比学習期間終了としてステップ１０７に進む。一方、所定回数ＬＲＮＣＮＴに達していない場合、すなわちＮＯの場合は、ベース空燃比学習期間とする。
【００４１】
図５は、パージ期間の動作を示している。ステップ２００では、バンクＡの空燃比学習が終了したかを判定し、これが終了している場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ２０１へ進む。一方、終了していないときには空燃比学習期間を継続する。ステップ２０１では、バンクＢの空燃比学習が終了したかを判定し、これが終了している場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ２０２へ進む。一方、終了していないときには空燃比学習期間を継続する。
【００４２】
ステップ２０２では、機関始動後経過時間、機関冷却水温、負荷等のパージ条件が成立したかを判定し、この条件が成立した場合、すなわち、ＹＥＳのときは、パージ期間としてステップ２０３へ進む。なお、この条件が成立するまでこの動作が繰り返される。
【００４３】
ステップ２０３でパージ期間となると、ステップ２０４にてベース空燃比学習を禁止し、ステップ２０５では、パージ空燃比推定の基になるエバポ濃度の算出前における初回のパージ期間であるかを判定し、初回のパージ期間である場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ２０６に進んで、所定の固定パージ率にてキャニスタパージバルブ４１を開け、ステップ２０７に進む。
【００４４】
このように、内燃機関１の始動直後には、前記空燃比の学習を開始し、前記空燃比の学習が所定回数行われた場合若しくは前記学習値が収束された場合には、初回のパージバルブの制御に移行される。なお、目標パージ率については後述にて説明する。
【００４５】
ステップ２０７では、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて、各バンクＡ、Ｂのパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢを推定しステップ２０８に進む。このパージ空燃比の推定方法については後述にて説明する。
【００４６】
ステップ２０８では、前記の制御パージ率ＣＴＲＴＣＴＬと、前記のパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢにより、各バンクＡ、Ｂのエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢを算出し、ステップ２０９に進む。ステップ２０９では、このエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢにより、各バンクＡ、Ｂの燃料噴射パルスＴｉＡ、ＴｉＢを補正する。
【００４７】
ステップ２１０では、ステップ２０７で推定したパージ空燃比と1回前のパージ空燃比を比較し、今回のパージ空燃比が前回よりリーンになっていない場合、すなわちＮＯの場合は、パージ率と燃料蒸気ガスの増加率が比例関係を維持しており、ステップ２１１に進んでパージ率を更に上げて行く。ステップ２１０で、今回のパージ空燃比が前回よりリーンになった場合、すなわちＹＥＳの場合は、燃料蒸気ガスの増加率が低くなっており、パージ率と燃料蒸気ガスの増加率が比例関係を維持しておらずステップ２１２に進む。
【００４８】
ステップ２１２では、パージ空燃比に基づく燃料蒸気ガスの発生が０以下でないＮＯの場合、すなわち、エバポガスをパージすると空燃比をリッチにでき、燃料噴射量を減量できる場合にはステップ２１３に進み、パージ率を１つ前のパージ率で固定する。ステップ２１２で今回のパージ空燃比における燃料蒸気ガスの発生が０以下になるまでこれを繰り返し、今回のパージ空燃比における燃料蒸気ガスの発生が０以下になると、ステップ２１４に進んで、一連の動作を終了する。
【００４９】
ステップ２１５では、パージ停止時間を計測し、ステップ２１６に進む。ステップ２１６ではパージ停止時間の計測し、所定のパージ停止時間を経過した場合、すなわちＹＥＳの時には、ステップ２１７に進み、パージを再開（ステップ２０３に進む）する。一方ステップ２１６でＮＯの場合には所定のパージ停止時間を経過するまでパージ停止時間の計測を繰り返す。
【００５０】
図６は、パージ空燃比ＰＤＥＮ算出の動作フローチャートである。ステップ３００では、バンクＡが空燃比フィードバック中であるか否かを判定し、フィードバック中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０１へ進み、フィードバック中でなければこの動作を繰り返す。
【００５１】
ステップ３０１では、バンクＢが空燃比フィードバック中であるかを判定し、フィードバック中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０２へ進み、フィードバック中でなければステップ３００に戻る。つまり、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂのうちいずれか一つの出力信号に基づくいずれかの空燃比フィードバック制御手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック制御が停止された場合には、パージバルブ４１の制御が停止される。
【００５２】
ステップ３０２では、パージ期間中であるかを判定し、パージ期間中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０３へ進み、パージ期間中でなければこの動作を繰り返す。
【００５３】
ステップ３０３では、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて、前述のパージ空燃比ＰＤＥＮＡ，ＰＤＥＮＢを算出し、ステップ３０４で、バンクＡ及びバンクＢのパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢの最大値、より具体的にはその絶対値の大きい方の値をパージ空燃比ＰＤＥＮとして算出する。
【００５４】
図７及び図８は、パージ流量を制御する手段３０ａ１の制御パージ率算出手段３０Ｆの説明図である。該パージ率算出手段３０Ｆは、まず目標パージ率を決定し、次に制御パージ率を算出している。前記目標パージ率は、図７に示すように、初回は、所定のパージ率にてパージを行い、２回目のパージ率は、初回のパージ率で計算されたパージ空燃比により決定される。２回目以降については、パージ空燃比の燃料蒸気ガスの増加率によりパージ率が決定される。すなわち、初回の所定のパージ率によってパージしたときの推定されたパージ空燃比がリッチであり、燃料蒸気ガスの増加率が大きい場合には初回のパージ率より大きくパージ率を増やしてパージする。
【００５５】
次に、前記制御パージ率は、内燃機関１の吸入空気量Ｑａに対するパージ流量Ｑｅｖｐの比（Ｑｅｖｐ／Ｑａ）によって算出され、これにより前記パージ制御量が求められる。ここで、吸入空気量Ｑａは、走行状態によって大きく変化する一方で、パージ流量Ｑｅｖｐはキャニスタパージバルブ４１の最大流量に制限されているので、吸入空気量Ｑａの増加に伴って制御パージ率は減少し、一定に保持されなくなり、さらに吸入管負圧が大気圧に近づくと、パージ流量Ｑｅｖｐが減少することから、この場合にも制御パージ率は、一定に保持されなくなるものである。したがって、図８に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷から求められる最大パージ率マップを参照して、キャニスタパージバルブ４１の全開時（バルブＤＵＴＹ１００％）における制御パージ率を予め設定し、該パージ率が一定に保持されるように図っている。
【００５６】
これにより、制御パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率を前記最大パージ率で除することで、キャニスタパージバルブ４１に対する制御Ｄｕｔｙを求めることができる。なお、前記最大パージ率以上のパージ流量を流すことは困難であることから、制御パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率は、最大パージ率によって制限されている。
【００５７】
図９は、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、Ｂｂによる空燃比フィードバック値αａ、αｂ算出のフローチャートである。空燃比フィードバックは、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。ステップ６００では、Ｏ２センサ２２の出力を読み込み、ステップ６０１ではこのＯ２センサ２２のリッチ・リーン判定を行い、出力がＲｉｃｈの場合には、ステップ６０２に進み、Ｌｅａｎのときにはステップ６０５に進む。なお、Ｒｉｃｈすなわち機関空燃比が小さいときには、Ｏ２センサ２２の出力が約０．８ｖ程度になり、一方、Ｌｅａｎすなわち機関空燃比が大きいときには、Ｏ２センサ２２の出力が０．２ｖ程度になるため、この出力値と所定値（０．５ｖ）を比較することによりＲｉｃｈ判定若しくはＬｅａｎ判定がなされている。
【００５８】
ステップ６０２では、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈでないＮＯの場合、すなわち前回がＬｅａｎ状態であったときには、今回、ＬｅａｎからＲｉｃｈ状態に変化したことになるため、ステップ６０３に進んで式（５）に示すように、空燃比フィードバック値αに対して比例制御（減算）を行い、ステップ６０８に進む。
【００５９】
［数１］
α＝α−ＡＲＰ…………（５）
【００６０】
ここで、ＡＲＰはＲｉｃｈ時の比例補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。一方、ステップ６０２にて前回がＲｉｃｈ状態、すなわちＹＥＳのときには、ステップ６０４に進んで式（６）に示すように、積分制御(減算)を行い、ステップ６０８に進む。
【００６１】
［数２］
α＝α−ＡＲＩ…………（６）
【００６２】
ここで、ＡＲＩはＲｉｃｈ時の積分補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。ところで、ステップ６０５では、ステップ６０２と同様に、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈである場合すなわちＹＥＳのときには、今回、ＲｉｃｈからＬｅａｎに状態が変化したことになるため、ステップ６０６に進んで式（７）に示すように、比例制御（加算）を行い、ステップ６０８に進む。
【００６３】
［数３］
α＝α＋ＡＬＰ…………………………（７）
【００６４】
ここで、ＡＬＰはＬｅａｎ時の比例補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。一方、ステップ６０５にて前回がＲｉｃｈ状態でないときには、ステップ６０７に進んで式（８）に示すように、積分制御（加算）を行いステップ６０８に進む。
【００６５】
［数４］
α＝α＋ＡＬＩ…………………………（８）
【００６６】
ここで、ＡＬＩはＬｅａｎ時の積分補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。ステップ６０８では、前記ステップ６０３、ステップ６０４、ステップ６０６又はステップ６０７で求められた各空燃比フィードバック値αをＲＡＭ３２に格納してステップ６０９に進み、該ステップ６０９にて、本実施形態では加重平均処理で各空燃比フィードバック値αの平均化処理後のαａｖｅを求め、一連の動作を終了する。
【００６７】
次に、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂについて説明する。空燃比学習についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。まず、エバポガスが、内燃機関１への空燃比に与える影響について以下説明する。気筒群２７内に供給される混合気による機関空燃比ＡＦｃｙ１は、式（９）のように算出される。
【００６８】
［数５］
ＡＦｃｙ１=(Ｑｔｖｏ＋ｑＡｅｖｐ)／(Ｑｉｎｊ＋ｑＦｅｖｐ)……（９）
【００６９】
ここで、Ｑｔｖｏは絞り弁６の通過空気量、Ｑｉｎｊはインジェクタ１２による燃料噴射量、ｑＡｅｖｐはキャニスタ４０を通過する新鮮な空気、ｑＦｅｖｐはキャニスタ４０から離脱する燃料量である。また、パージ空燃比ＡＦｅｖｐは、式（１０）のように算出される。
【００７０】
［数６］
ＡＦｅｖｐ＝（ｑＡｅｖｐ／ｑＦｅｖｐ）……………………………（１０）
【００７１】
そして、キャニスタパージバルブ４１を通過するパージ流量Ｑｅｖｐは、式(１１)で示される。
【００７２】
［数７］
Ｑｅｖｐ＝ｑＡｅｖｐ＋ｑＦｅｖｐ……………………………………（１１）
【００７３】
ここで、システム上は、空燃比フィードバックにおいて、機関空燃比ＡＦｃｙ１が理論空燃比１４．７となるように制御されるので、空燃比フィードバック値αとすると、式（１２）のようになる。
【００７４】
［数８］
１４．７＝（Ｑｔｖｏ＋ｑＡｅｖｐ）／（α×Ｑｉｎｊ＋ｑＦｅｖｐ）……(１２）
式（１２）を空燃比フィードバック値αでまとめると式（１３）のようになる。
【００７５】
［数９］
α=(Ｑｔｖｏ+ｑＡｅｖｐ)／(14.7×Ｑｉｎｊ)−(ｑＦｅｖｐ/Ｑｉｎｊ) ……(１３)
【００７６】
そして、インジェクタ１２による燃料噴射量Ｑｉｎｊは、理論空燃比１４．７になるように調整されるので、式（１３）から燃料噴射量Ｑｉｎｊ（＝Ｑｔｖｏ／１４．７）を消去すると、式（１４）が得られる。
【００７７】
［数１０］
α=１+(ｑＡｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)−（(14.7×ｑＦｅｖｐ)／Ｑｔｖｏ)……(１４)
【００７８】
よって、式（１０）（１１）（１４）から式（１５）が得られる。
【００７９】
［数１１］
α=１+(Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)×（(ＡＦｅｖｐ−14.7)／（ＡＦｅｖｐ+１）)…(１５)
【００８０】
したがって、式（１５）から、制御パージ率（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）を一定に制御できれば、空燃比フィードバック値αに基づいてパージ空燃比ＡＦｅｖｐを算出できることが解り、また、噴射パルスの補正に用いられるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣは、式（１５）の(ＡＦｅｖｐ−１４．７)／（ＡＦｅｖｐ＋１）の部分をエバポ濃度の推定値ＰＤＥＮとし、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）を制御パージ率(Ｑｅｖｐ／Ｑａ)で除することによって算出される。次に、燃料噴射量ＴＩへの補正は、以下のように行われる。まず、エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰは、式（１６）のように算出される。
【００８１】
［数１２］
ＴＩＥＶＰ＝（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ………（１６）
【００８２】
ここで、ＴＰは基本燃料パルス幅であり、ＣＯＥＦは補正量である。
つまり、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）は現在の燃料の過不足分を示していることから、該偏差（α−１）に現在の噴射予定燃料（ＴＰ×ＣＯＥＦ）を乗ずることにより、エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰが算出されることになる。よって、キャニスタパージバルブ４１が開となり、エバポガスがサージタンク９に放出されても、燃料噴射量ＴＩからエバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰを減ずれば機関空燃比を一定に保つことができることが解る。これは、式（１７）のように表すことができ、また、ベース空燃比学習が正確に行われていれば、空燃比フィードバック値αは１．０付近に収束されることを考慮してαを１．０として整理すると式（１８）のようになる。そして、エバポ濃度の補正値であるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣを用いると式（１９）のようになる。
【００８３】
［数１３］
ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）−ＴＩＥＶ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）−（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（α−（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ）……………（１７）
ＴＩ＝(ＴＰ×ＣＯＥＦ)×(１−(Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)×ＰＤＥＮ）…………(１８）
ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（１−ＫＬＭＮＴＣ）……………………………（１９）
このＫＬＭＮＴＣは（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮである。
【００８４】
よって、この式(１９)に基づいて、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）から求まる空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣで燃料噴射量を補正すればエバポ分の影響を吸収することができ、機関空燃比の変動を防止することができる。
【００８５】
図１０は、空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる学習補正係数αｍ更新までのフローチャートである。空燃比学習についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。ステップ７００では、空燃比学習手段３０Ｄによる空燃比学習期間を確認してステップ７０１に進む。
【００８６】
ステップ７０１では、空燃比フィードバック手段３０Ｂにて、空燃比フィードバック値αを読み込んでステップ７０２に進み、ステップ７０２では空燃比学習手段３０Ｄにて、当該エリアの空燃比学習補正係数αｍを更新して一連の動作を終了する。
【００８７】
図１１は、燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂによる実噴射幅Ｔｅａ、Ｔｅｂ算出のフローチャートである。燃料噴射設定についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。
【００８８】
まず、ステップ８００では、エンジン回転数Ｎｅを読み込んでステップ８０１に進み、ステップ８０１では、吸入空気量Ｑａを読み込んでステップ８０２に進み、そして、ステップ８０２では、式（２０）のように、基本燃料噴射量Ｔｐを計算してステップ８０３に進む。
【００８９】
［数１４］
Ｔｐ＝Ｋｉｎｊ×Ｑａ／Ｎｅ……………………………………………（２０）
【００９０】
ここで、Ｋｉｎｊはインジェクタ噴射量係数である。ステップ８０３では、各種の補正係数ＣＯＥＦを読み込んだ後、式（２１）のように、燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを計算してステップ８０４に進む。
【００９１】
［数１５］
ＴＩＯＵＴ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ……………………………………………（２１）
【００９２】
次に、ステップ８０４では、空燃比フィードバック手段３０Ｂにて各々算出されたテンポラリ分の空燃比フィードバック値αを読み込んでステップ８０５に進み、ステップ８０５では、パージ空燃比推定手段３０Ｃにて算出されたパージ期間分のエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣを読み込んでステップ８０６に進み、ステップ８０６では、空燃比学習手段３０Ｄにて算出された学習期間分の空燃比学習値αｍを読み込み、燃料噴射補正手段３０Ｇにて燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを補正し、式（２２）のように、実噴射幅Ｔｅを計算して一連の動作を終了する。
【００９３】
［数１６］
Ｔｅ＝ＴＩＯＵＴ×（α＋αｍ＋ＫＬＭＮＴＣ）＋Ｔｓ……………（２２）
【００９４】
ここで、Ｔｓはインジェクタ１２の無効パルス幅である。そして、前記実噴射幅Ｔeに基づいて前記Ｉ／ＯＬＳＩ３４からインジェクタ１２に通電され、燃料が噴射される。実際には、バンクＡ、Ｂが各々前述の計算が行われるため、噴射パルスは、バンクＡに関して式（２３）、バンクＢに関して式（２４）となる。
【００９５】
［数１７］
Ｔｅａ＝ＴＩＯＵＴａ×（αａ＋αｍａ＋ＫＬＭＮＴＣＡ）＋Ｔｓ…（２３）
Ｔｅｂ＝ＴＩＯＵＴｂ×（αｂ＋αｍｂ＋ＫＬＭＮＴＣＢ）＋Ｔｓ…（２４）
【００９６】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。例えば、本実施形態では、図５のステップ２１０で今回のパージ空燃比が前回のパージ空燃比よりリーンになった場合には、ステップ２１３でパージ率を固定しているが、燃料蒸気ガスの増加率に応じてパージ率を下げるように制御してもよい。燃料蒸気ガスの増加率が減少するに伴いパージ率を徐々に減少させ、吸気系に新気が流れ込むのを確実に防止できるので、空燃比がリーンにずれて排気エミッションを悪化する等の悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態の内燃機関のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成図。
【図２】キャニスタパージ制御装置を備えたコントロールユニットの内部構成図。
【図３】本実施形態のキャニスタパージ制御装置の制御ブロック図。
【図４】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比学習期間の制御動作を示すフローチャート。
【図５】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ期間の制御動作を示すフローチャート。
【図６】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ空燃比算出の制御動作を示すフローチャート。
【図７】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ率算出手段によるパージ期間の目標パージ率算出の説明図。
【図８】パージ率算出手段によるパージ期間の最大パージ率マップ。
【図９】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比フィードバック手段による空燃比フィードバック値算出のフローチャート。
【図１０】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比学習手段による空燃比学習値算出のフローチャート。
【図１１】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における燃料噴射補正手段による燃料噴射補正値算出のフローチャート。
【符号の説明】
【００９８】
１…内燃機関、 ２…エアクリーナ、 ３…エアクリーナ入り口部、 ４…吸気ダクト、 ５…スロットルボディ、 ６…絞り弁、 ７…空気流量計（AFM）、 ８…スロットルセンサ、 ９…サージタンク、 １０…補助空気バルブ（ISCバルブ）、 １１ａ…バンクＡ側の吸気マニホールド、 １１ｂ…バンクＢ側の吸気マニホールド、 １２ａ… バンクＡ側のインジェクタ、 １２ｂ…バンクＢ側のインジェクタ、 １３…燃料タンク、 １５…燃料フィルタ、 １７…カム角センサ、 １８ａ…バンクＡ側の点火プラグ、 １８ｂ…バンクＢ側の点火プラグ、 ２０…水温センサ、 ２１ａ…バンクＡ側の排気マニホールド、 ２１ｂ…バンクＢ側の排気マニホールド、 ２２ａ…バンクＡ側の空燃比センサ、 ２２ｂ…バンクＢ側の空燃比センサ、 ２３ａ…バンクＡ側の前触媒、 ２３ｂ…バンクＢ側の前触媒、 ２４…主触媒、 ２５…マフラー、 ２６…燃料ポンプ、 ２７ａ…バンクＡ側の気筒群、 ２７ｂ…バンクＢ側の気筒群、 ３０…エンジン制御装置（コントロールユニット）、 ３０ａ…キャニスタパージ制御装置、 ３０ａ１…燃料のパージ流量制御を行う手段、 ３０Ａ…空燃比学習制御とパージ制御とを切り換える手段、 ３０Ｂａ…バンクＡ側の空燃比フィードバック制御を行う手段、 ３０Ｂｂ…バンクＢ側の空燃比フィードバック制御を行う手段、 ３０Ｃａ…バンクＡ側のパージ空燃比を推定する手段、 ３０Ｃｂ…バンクＢ側のパージ空燃比を推定する手段、 ３０Ｄａ…バンクＡ側の空燃比を学習制御する手段、 ３０Ｄｂ…バンクＢ側の空燃比を学習制御する手段、 ３０Ｅ…パージ空燃比を比較調整する手段、 ３０Ｆ…制御パージ率を算出する手段、 ３０Ｇａ…バンクＡ側の燃料噴射量を補正する手段、 ３０Ｇｂ…バンクＢ側の燃料噴射量を補正する手段、 ３０Ｉａ…バンクＡ側のエバポ補正算出手段、 ３０Ｉｂ…バンクＢ側のエバポ補正算出手段、 ３１…ＭＰＵ、 ３２…ＲＡＭ、 ３３…ＲＯＭ、 ３４…Ｉ／ＯＬＳＩ、 ３５…バス、 ４０…キャニスタ、 ４１…キャニスタパージバルブ、 ４５…空気導入口、 ４６…エバポガス配管、 ４７…エバポガス配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のキャニスタパージ制御装置に係り、特に燃料蒸気ガス濃度を考慮してパージするパージ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に内燃機関には、燃料噴射弁による燃料供給のほか、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（エバポガス）を吸気系に放出して供給するエバポパージ処理を行うものがある。該エバポパージ処理は、前記エバポガスをキャニスタに回収・吸着させた後、該キャニスタに外気を導入することによって前記吸気系に放出することが知られている。
【０００３】
この場合、前記燃料噴射弁による燃料と、前記エバポパージ処理による燃料とを合わせた空燃比制御が必要であることから、前記エバポガスのＨＣ濃度を考慮したキャニスタパージ制御装置に関する技術が各種提案されている。
【０００４】
前記エバポパージ処理による空燃比変動を抑制するため、パージ流量はエンジンへの吸入空気量に対するパージ率として、制御パージ率が所定値となるよう絞り弁の通過空気量の変化に追従させてキャニスタパージバルブを制御することにより、パージ流量が絞り弁の通過空気量の一定割合（パージ率）となるよう制御して、空燃比フィードバックへの悪影響を防止している。
【０００５】
また、パージ実施時の空燃比フィードバック補正係数が、パージ停止中の空燃比フィードバック補正係数とのずれ量とパージ率によりパージ濃度を推定し、該濃度値とパージ率からパージ実施中の燃料蒸気の増加分を算出し、燃料噴射弁を開弁させるための燃料噴射弁出力値を補正(エバポ補正)することでパージ停止中に通常の燃料制御で供給する燃料分から、パージ実施中の燃料蒸気の増加分を減算することにより、空燃比フィードバック補正係数が中央値となるように制御して安定した空燃比制御を実現している（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６５１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、パージ初期にキャニスタから脱離してくる濃いエバポガスが導入される場合は、エバポガスの濃度が一定であるから、一定の割合でパージするように制御した場合には、推定した燃料蒸気ガスが吸入空気量と比例関係にあるため、燃料蒸気ガス増加分の燃料を減算することで空燃比の変動は抑えられる。しかし、パージが充分に進行した後では、エアフローメーターで計量されていないパージに用いられる新気が吸気系に流れ込むのと燃料蒸気ガス増加分に対する燃料減算補正値とにずれが生じ、空燃比がリーンにずれて排気エミッションを悪化する等の悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００８】
また、エバポガスの濃度が高い状態では、パージ率を大きく設定すると高濃度のエバポガスが一気にエンジンに吸入されるため、空燃比がリッチにずれて悪影響を及ぼすため、高濃度時にはパージ率を小さく設定する必要があるが、この場合、大量にパージ処理ができないため、エバポガスを漏出してしまい、エバポガスの蒸散防止性能を向上できないという問題もあった。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、パージが充分に進行した後の新気による空燃比リーンの発生を防止するとともに、高濃度の燃料蒸気ガス発生時でも大量にパージできるようにして、エバポガスの蒸散防止性能の向上を図ることができる、内燃機関のキャニスタパージ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、前記回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段を備え、該制御装置は、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正する手段を有し、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージすることを特徴としている。
【００１１】
本発明は、パージ導入時のパージ率に対し、パージ導入時以降のパージにおけるパージ率とパージ空燃比に基づく燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にあるときはパージ率を段階的に増加するとともに、基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正するので、空燃比がリッチにずれることなくパージ率を増加することができ、空燃比を適正に維持しながらパージ量を増やすことができるので、エバポガスを漏出せず、エバポガスの蒸散防止性能を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、パージ導入時の初回のパージを所定のパージ率で行い、次回のパージ率の増加は、初回のパージ率によるパージ空燃比に基づいて決定されることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を増加してパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にない状態では、パージ率の増加を止め、その時のパージ率に固定しパージを行うことを特徴としている。本発明は、パージ率に対してパージ空燃比の燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にない状態（燃料蒸気ガスの低下）では、パージ率を変化させずに固定にすることで、燃料蒸気ガスに対する燃料減算量の誤算出を無くし、空燃比の悪化を防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料蒸気ガスの増加率の加減によりパージ率を加減するように制御することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関のキャニスタパージ制御装置は、燃料蒸気ガスのパージ空燃比が目標空燃比より小さくなった場合には、パージの導入を終了し、所定のパージ停止時間が経過した後、パージを再開することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、パージ率に対して燃料蒸気ガスの増加率が比例関係にある状態ではパージ率を増加させるとともに、燃料蒸気ガス増加に伴う燃料噴射量を減算することにより空燃比の悪化を防止でき、パージ濃度が高いときに高パージ率でパージし、パージ濃度が低いときには低パージ率でパージすることができるので、運転性、排気ガスエミッションへの悪化を抑制するとともに、効率の良いパージを行うことで、燃料蒸気ガスの蒸散防止性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明に係る内燃機関のキャニスタパージ制御装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示したものである。内燃機関１は、Ｖ型６気筒エンジンであり、１つのバンクに対して３つの気筒を有する気筒群が備えられている。そして、各バンクＡ、Ｂの各気筒群２７ａ、２７ｂには、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂ及び排気マニホールド２１ａ、２１ｂが設置され、前記吸気マニホールド１１ａ、１１ｂは、分岐した吸気管として構成されている。
【００１８】
また、該吸気マニホールド１１ａ、１１ｂは、サージタンク９及びスロットルボディ５を介してエアクリーナ２に接続されており、エアクリーナ２の入り口部３から吸入された空気は、吸気ダクト４を通ってスロットルボディ５に入る。前記吸気ダクト４には、吸入空気量を検出する空気流量計（ＡＦＭ）７が、さらに前記スロットルボディ５には、空気流量を制御する絞り弁６、及び該絞り弁６の開度を計測するスロットルセンサ８が各々の適宣位置に設置されている。また、スロットルボディ５には、絞り弁６をバイパスする補助空気バルブ（ＩＳＣバルブ）１０が設けられており、アイドル回転数が一定に保たれるように空気量が制御されている。そして、スロットルボディ５を通った空気はサージタンク９に入り、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂによって分配されて気筒群２７ａ、２７ｂ内に入る。
【００１９】
一方、燃料タンク１３内の燃料は、燃料ポンプ２６で吸引・加圧され、燃料フィルタ１５を通り、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂに設置され、燃料を燃焼室に噴射する手段の一態様である燃料噴射弁（インジェクタ）１２ａ、１２ｂ…に供給されて噴射される。
【００２０】
ここで、燃料タンク１３内で発生した蒸発燃料（エバポガス）は、配管４６を通って蒸発燃料を回収する燃料蒸気回収手段の一態様であるキャニスタ４０に吸着され、一時回収される。キャニスタ４０には、外気を導入する空気導入口４５が設けられている。回収された燃料は、内燃機関１の運転中において、空気導入口４５からの空気とともに、配管４７、燃料を燃焼室に放出する回収燃料パージ手段の一態様であるキャニスタパージバルブ４１を経由し、サージタンク９に導かれた後に気筒２７ａ、２７ｂに供給され、エバポガスの外部への排出が抑制される。パージバルブ４１は、吸気マニホールド１１ａ、１１ｂから等距離の位置に一つ配置されている。パージバルブ４１の通電により負圧が導入され、パージ流量が調整・制御される。なお、前記パージ流量は、内燃機関１への吸入空気量に比例したパージ率として制御され、後記するように空燃比フィードバックに対する悪影響の防止が図られている。
【００２１】
気筒群２７ａ、２７ｂ内の混合気は、点火プラグ１８ａ、１８ｂによって点火・燃焼された後、排気マニホールド２１ａ、２１ｂ側に送られ、前触媒２３ａ、２３ｂおよび主触媒２４で浄化された後にマフラー２５を経由して排出される。排気マニホールド２１ａ、２１ｂの適宣位置には、機関空燃比を検出する手段の一態様であるＯ２センサ２２ａ、２２ｂが配置されている。
【００２２】
エンジン回転数の検出、燃料噴射時期及び点火時期を制御するための基礎信号であるカム角センサ１７、空気流量計（AFM）７、スロットルセンサ８、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ、内燃機関１の温度を検出する水温センサ２０等のエンジン状態を表す信号は、パージ制御装置３０ａを内包するエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に入力される。該コントロールユニット３０は、これらの信号に基づいて、所定の演算処理を行って空燃比制御等の各種制御を行い、インジェクタ１２ａ、１２ｂ…、ＩＳＣバルブ１０、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力する。
【００２３】
図２は、コントロールユニット３０の内部構成を示したものである。該コントロールユニット３０は、ＭＰＵ３１、読み書き自由なＲＡＭ３２、読み出し専用ＲＯＭ３３、入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ３４から構成され、それぞれバス３５、３６、３７で連絡されており、各データのやりとりが行われる。具体的には、ＭＰＵ３１は、カム角センサ１７、空気流量計（エアフローメータ）７、スロットルセンサ８、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ、内燃機関１の温度を検出する水温センサ２０等の前記エンジン状態を表す信号をＩ／ＯＬＳＩ３４からバス３７を通して受け取り、ＲＯＭ３３に記憶された処理内容を順次呼び出して所定の処理を行い、ＲＡＭ３２に記憶させた後、再びＩ／ＯＬＳＩ３４から６つのインジェクタ１２ａ、…１２ｆ、キャニスタパージバルブ４１等に各駆動信号を出力している。
【００２４】
図３は、前記パージ制御装置３０ａの制御ブロック図である。該パージ制御装置３０ａは、各バンクＡ、Ｂ別に行われる内燃機関１自身のばらつきによるベースの空燃比学習処理と、キャニスタ４０に吸着されたエバポガスを吸気系に放出するパージ処理とを切り換えて各処理を行っている。
【００２５】
具体的には、パージ制御装置３０ａは、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａと、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂと、燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１と、バンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂと、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂと、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂとからなり、前記燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１は、バンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂと、パージ空燃比比較調整手段３０Ｅと、制御パージ率算出手段３０Ｆとからなる。
【００２６】
パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａは、後記するように、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂ等の出力信号に基づいて、空燃比学習条件、パージ条件等の所定条件が成立するか否かを判定し、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる空燃比学習処理の期間と、パージ流量制御を行う手段３０ａ１のバンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂによるパージ処理による期間とを切り換えている。
【００２７】
バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂは、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂによる前記燃焼室から排出された排気ガスの実空燃比が目標空燃比になるように、各バンクＡ、Ｂ毎に空燃比フィードバック制御を行っており、空燃比フィードバック値αａ、αｂを算出して、バンクＡ側又はバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂ、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂ、並びにバンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００２８】
バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂは、空燃比フィードバック制御を行うべく、前記バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる補正量が所定値になるように学習を行っており、空燃比フィードバック値αａ、αｂに基づいて学習補正値αｍａ、αｍｂを算出し、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００２９】
燃料のパージ流量制御を行う手段３０ａ１は、上述の構成からなるが、後記するように、バンクＡ側又はバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック制御が停止された場合には、パージバルブ４１の制御を停止するものである。
【００３０】
バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂは、空燃比フィードバック値αａ、αｂとパージ率Ｋｅｖｐに基づいて、パージ空燃比ＡＦｅｖｐを推定し、パージ空燃比比較調整手段３０Ｅ及びエバポ補正算出手段３０Ｉa、３０Ｉｂに出力する。なお、前記パージ空燃比ＡＦｅｖｐは、後述のように、エバポ濃度の推定値ＰＤＥＮ算出の基となるものであり、以下、ＰＤＥＮは、パージ空燃比に相当し得るものとして説明する。
【００３１】
パージ空燃比比較調整手段３０Ｅは、バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて算出された各バンクのパージ空燃比ＡＦｅｖｐを比較し、後述するように、ストイキたる目標空燃比からの偏差の最大値、より具体的には前記偏差の絶対値の最大値を制御パージ率算出手段３０Ｆに出力する。
【００３２】
制御パージ率算出手段３０Ｆは、前記パージ空燃比比較調整手段３０Ｅにて算出されたパージ空燃比ＡＦｅｖｐと、絞り弁６の通過空気量Ｑｔｖｏ及びキャニスタ４０のパージ流量Ｑｅｖｐに基づいて、パージ期間中の制御パージ率Ｋｅｖｐを算出しているとともに、キャニスタパージバルブ４１に駆動信号を出力してエバポガスを気筒群２７ａ、２７ｂに放出させる。また、算出された制御パージ率Ｋｅｖｐをエバポ補正算出手段３０Ｉa、３０Ｉｂに出力する。
【００３３】
バンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂは、バンクＡ側及びバンクＢ側のパージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて算出された各バンクのパージ空燃比ＡＦｅｖｐと、制御パージ率算出手段３０Ｆにて算出された制御パージ率Ｋｅｖｐに基づきエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢを算出しているとともに、バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂに出力する。
【００３４】
バンクＡ側又はバンクＢ側の燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂは、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに基づく基本燃料噴射量を補正するものであり、バンクＡ側及びバンクＢ側の空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック値αａ、αｂ、及び、バンクＡ側及びバンクＢ側の空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる学習補正値αｍａ、αｍｂ、並びにバンクＡ側及びバンクＢ側のエバポ補正算出手段３０Ｉａ、３０Ｉｂによるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢによる補正値等に基づいて基本燃料噴射量を補正し、インジェクタ１２ａ、１２ｂ…に出力する。
【００３５】
図４及び図５は、パージ期間・空燃比学習期間切り換え手段３０Ａからの動作フローチャートである。図４は、空燃比学習期間の動作を示している。ステップ１００では、エンジン始動後、バンクＡ、Ｂの空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判定する。燃料カット状態ではない、負荷が安定している等、空燃比フィードバック状態にある場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０１に進む。一方、空燃比フィードバック条件が成立していないときにはこの判定動作を繰り返す。
【００３６】
ステップ１０１では、バンクＡ、Ｂの空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、負荷が安定している等、空燃比学習状態にある場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ１０２に進む。一方、空燃比学習条件が成立していないときにはこの判定動作を繰り返す。
【００３７】
ステップ１０２では、バンクＡ、Ｂの初回のベース空燃比学習が終了したか否かを判定し、未終了の場合、すなわち、ＮＯのときには、ベース空燃比学習期間としてステップ１０３に進み、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では、空燃比学習が行われると、該当エリアの学習回数カウンタＫＬＣＯＮＴＡを１つカウントアップしてステップ１０５に進む。一方、ベース空燃比学習が終了したとき、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０８に進む。
【００３８】
ステップ１０５では、学習回数カウンタが所定回数ＫＬＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＫＬＣＮＴになった場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１０６にて初回ベース空燃比学習が終了したとしてステップ１０７に進み、一連の動作を終了する。一方、前記ステップ１０５で空燃比学習の積算回数がＫＬＣＮＴよりも小さいときには、空燃比学習期間が未だ終了していないことからステップ１０３に進み、前記各動作を繰り返す。そして、前記空燃比学習期間は、リッチ及びリーン周期に比例した期間に設定されている。
【００３９】
一方、ステップ１０２にてバンクＡ、Ｂの初回のベース空燃比学習が終了したときには、ステップ１０８でパージ期間が終了したか否かを判定する。パージ期間が終了している場合、すなわち、ＹＥＳであればベース空燃比学習期間としてステップ１０９へ進み、ステップ１１０へ進む。しかし、パージ期間が終了していないときには、パージ期間としてステップ１１１へ進む。
【００４０】
ステップ１１０では、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、３０Ｂｂにて、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂのリッチ及びリーンの周期が所定回数ＬＲＮＣＮＴになったか否かを判定し、所定回数ＬＲＮＣＮＴになった場合、すなわちＹＥＳのときには、ベース空燃比学習期間終了としてステップ１０７に進む。一方、所定回数ＬＲＮＣＮＴに達していない場合、すなわちＮＯの場合は、ベース空燃比学習期間とする。
【００４１】
図５は、パージ期間の動作を示している。ステップ２００では、バンクＡの空燃比学習が終了したかを判定し、これが終了している場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ２０１へ進む。一方、終了していないときには空燃比学習期間を継続する。ステップ２０１では、バンクＢの空燃比学習が終了したかを判定し、これが終了している場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ２０２へ進む。一方、終了していないときには空燃比学習期間を継続する。
【００４２】
ステップ２０２では、機関始動後経過時間、機関冷却水温、負荷等のパージ条件が成立したかを判定し、この条件が成立した場合、すなわち、ＹＥＳのときは、パージ期間としてステップ２０３へ進む。なお、この条件が成立するまでこの動作が繰り返される。
【００４３】
ステップ２０３でパージ期間となると、ステップ２０４にてベース空燃比学習を禁止し、ステップ２０５では、パージ空燃比推定の基になるエバポ濃度の算出前における初回のパージ期間であるかを判定し、初回のパージ期間である場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ２０６に進んで、所定の固定パージ率にてキャニスタパージバルブ４１を開け、ステップ２０７に進む。
【００４４】
このように、内燃機関１の始動直後には、前記空燃比の学習を開始し、前記空燃比の学習が所定回数行われた場合若しくは前記学習値が収束された場合には、初回のパージバルブの制御に移行される。なお、目標パージ率については後述にて説明する。
【００４５】
ステップ２０７では、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて、各バンクＡ、Ｂのパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢを推定しステップ２０８に進む。このパージ空燃比の推定方法については後述にて説明する。
【００４６】
ステップ２０８では、前記の制御パージ率ＣＴＲＴＣＴＬと、前記のパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢにより、各バンクＡ、Ｂのエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢを算出し、ステップ２０９に進む。ステップ２０９では、このエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣＡ、ＫＬＭＮＴＣＢにより、各バンクＡ、Ｂの燃料噴射パルスＴｉＡ、ＴｉＢを補正する。
【００４７】
ステップ２１０では、ステップ２０７で推定したパージ空燃比と1回前のパージ空燃比を比較し、今回のパージ空燃比が前回よりリーンになっていない場合、すなわちＮＯの場合は、パージ率と燃料蒸気ガスの増加率が比例関係を維持しており、ステップ２１１に進んでパージ率を更に上げて行く。ステップ２１０で、今回のパージ空燃比が前回よりリーンになった場合、すなわちＹＥＳの場合は、燃料蒸気ガスの増加率が低くなっており、パージ率と燃料蒸気ガスの増加率が比例関係を維持しておらずステップ２１２に進む。
【００４８】
ステップ２１２では、パージ空燃比に基づく燃料蒸気ガスの発生が０以下でないＮＯの場合、すなわち、エバポガスをパージすると空燃比をリッチにでき、燃料噴射量を減量できる場合にはステップ２１３に進み、パージ率を１つ前のパージ率で固定する。ステップ２１２で今回のパージ空燃比における燃料蒸気ガスの発生が０以下になるまでこれを繰り返し、今回のパージ空燃比における燃料蒸気ガスの発生が０以下になると、ステップ２１４に進んで、一連の動作を終了する。
【００４９】
ステップ２１５では、パージ停止時間を計測し、ステップ２１６に進む。ステップ２１６ではパージ停止時間の計測し、所定のパージ停止時間を経過した場合、すなわちＹＥＳの時には、ステップ２１７に進み、パージを再開（ステップ２０３に進む）する。一方ステップ２１６でＮＯの場合には所定のパージ停止時間を経過するまでパージ停止時間の計測を繰り返す。
【００５０】
図６は、パージ空燃比ＰＤＥＮ算出の動作フローチャートである。ステップ３００では、バンクＡが空燃比フィードバック中であるか否かを判定し、フィードバック中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０１へ進み、フィードバック中でなければこの動作を繰り返す。
【００５１】
ステップ３０１では、バンクＢが空燃比フィードバック中であるかを判定し、フィードバック中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０２へ進み、フィードバック中でなければステップ３００に戻る。つまり、Ｏ２センサ２２ａ、２２ｂのうちいずれか一つの出力信号に基づくいずれかの空燃比フィードバック制御手段３０Ｂａ、３０Ｂｂによる空燃比フィードバック制御が停止された場合には、パージバルブ４１の制御が停止される。
【００５２】
ステップ３０２では、パージ期間中であるかを判定し、パージ期間中、すなわち、ＹＥＳであればステップ３０３へ進み、パージ期間中でなければこの動作を繰り返す。
【００５３】
ステップ３０３では、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂにて、前述のパージ空燃比ＰＤＥＮＡ，ＰＤＥＮＢを算出し、ステップ３０４で、バンクＡ及びバンクＢのパージ空燃比ＰＤＥＮＡ、ＰＤＥＮＢの最大値、より具体的にはその絶対値の大きい方の値をパージ空燃比ＰＤＥＮとして算出する。
【００５４】
図７及び図８は、パージ流量を制御する手段３０ａ１の制御パージ率算出手段３０Ｆの説明図である。該パージ率算出手段３０Ｆは、まず目標パージ率を決定し、次に制御パージ率を算出している。前記目標パージ率は、図７に示すように、初回は、所定のパージ率にてパージを行い、２回目のパージ率は、初回のパージ率で計算されたパージ空燃比により決定される。２回目以降については、パージ空燃比の燃料蒸気ガスの増加率によりパージ率が決定される。すなわち、初回の所定のパージ率によってパージしたときの推定されたパージ空燃比がリッチであり、燃料蒸気ガスの増加率が大きい場合には初回のパージ率より大きくパージ率を増やしてパージする。
【００５５】
次に、前記制御パージ率は、内燃機関１の吸入空気量Ｑａに対するパージ流量Ｑｅｖｐの比（Ｑｅｖｐ／Ｑａ）によって算出され、これにより前記パージ制御量が求められる。ここで、吸入空気量Ｑａは、走行状態によって大きく変化する一方で、パージ流量Ｑｅｖｐはキャニスタパージバルブ４１の最大流量に制限されているので、吸入空気量Ｑａの増加に伴って制御パージ率は減少し、一定に保持されなくなり、さらに吸入管負圧が大気圧に近づくと、パージ流量Ｑｅｖｐが減少することから、この場合にも制御パージ率は、一定に保持されなくなるものである。したがって、図８に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷から求められる最大パージ率マップを参照して、キャニスタパージバルブ４１の全開時（バルブＤＵＴＹ１００％）における制御パージ率を予め設定し、該パージ率が一定に保持されるように図っている。
【００５６】
これにより、制御パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率を前記最大パージ率で除することで、キャニスタパージバルブ４１に対する制御Ｄｕｔｙを求めることができる。なお、前記最大パージ率以上のパージ流量を流すことは困難であることから、制御パージ率算出手段３０Ｆによる制御パージ率は、最大パージ率によって制限されている。
【００５７】
図９は、空燃比フィードバック手段３０Ｂａ、Ｂｂによる空燃比フィードバック値αａ、αｂ算出のフローチャートである。空燃比フィードバックは、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。ステップ６００では、Ｏ２センサ２２の出力を読み込み、ステップ６０１ではこのＯ２センサ２２のリッチ・リーン判定を行い、出力がＲｉｃｈの場合には、ステップ６０２に進み、Ｌｅａｎのときにはステップ６０５に進む。なお、Ｒｉｃｈすなわち機関空燃比が小さいときには、Ｏ２センサ２２の出力が約０．８ｖ程度になり、一方、Ｌｅａｎすなわち機関空燃比が大きいときには、Ｏ２センサ２２の出力が０．２ｖ程度になるため、この出力値と所定値（０．５ｖ）を比較することによりＲｉｃｈ判定若しくはＬｅａｎ判定がなされている。
【００５８】
ステップ６０２では、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈでないＮＯの場合、すなわち前回がＬｅａｎ状態であったときには、今回、ＬｅａｎからＲｉｃｈ状態に変化したことになるため、ステップ６０３に進んで式（５）に示すように、空燃比フィードバック値αに対して比例制御（減算）を行い、ステップ６０８に進む。
【００５９】
［数１］
α＝α−ＡＲＰ…………（５）
【００６０】
ここで、ＡＲＰはＲｉｃｈ時の比例補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。一方、ステップ６０２にて前回がＲｉｃｈ状態、すなわちＹＥＳのときには、ステップ６０４に進んで式（６）に示すように、積分制御(減算)を行い、ステップ６０８に進む。
【００６１】
［数２］
α＝α−ＡＲＩ…………（６）
【００６２】
ここで、ＡＲＩはＲｉｃｈ時の積分補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。ところで、ステップ６０５では、ステップ６０２と同様に、前回の処理状態をチェックする。つまり、前回がＲｉｃｈであったか否か判定し、前回がＲｉｃｈである場合すなわちＹＥＳのときには、今回、ＲｉｃｈからＬｅａｎに状態が変化したことになるため、ステップ６０６に進んで式（７）に示すように、比例制御（加算）を行い、ステップ６０８に進む。
【００６３】
［数３］
α＝α＋ＡＬＰ…………………………（７）
【００６４】
ここで、ＡＬＰはＬｅａｎ時の比例補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。一方、ステップ６０５にて前回がＲｉｃｈ状態でないときには、ステップ６０７に進んで式（８）に示すように、積分制御（加算）を行いステップ６０８に進む。
【００６５】
［数４］
α＝α＋ＡＬＩ…………………………（８）
【００６６】
ここで、ＡＬＩはＬｅａｎ時の積分補正分であり、データはＲＯＭ３３に記憶されている。ステップ６０８では、前記ステップ６０３、ステップ６０４、ステップ６０６又はステップ６０７で求められた各空燃比フィードバック値αをＲＡＭ３２に格納してステップ６０９に進み、該ステップ６０９にて、本実施形態では加重平均処理で各空燃比フィードバック値αの平均化処理後のαａｖｅを求め、一連の動作を終了する。
【００６７】
次に、パージ空燃比推定手段３０Ｃａ、３０Ｃｂについて説明する。空燃比学習についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。まず、エバポガスが、内燃機関１への空燃比に与える影響について以下説明する。気筒群２７内に供給される混合気による機関空燃比ＡＦｃｙ１は、式（９）のように算出される。
【００６８】
［数５］
ＡＦｃｙ１=(Ｑｔｖｏ＋ｑＡｅｖｐ)／(Ｑｉｎｊ＋ｑＦｅｖｐ)……（９）
【００６９】
ここで、Ｑｔｖｏは絞り弁６の通過空気量、Ｑｉｎｊはインジェクタ１２による燃料噴射量、ｑＡｅｖｐはキャニスタ４０を通過する新鮮な空気、ｑＦｅｖｐはキャニスタ４０から離脱する燃料量である。また、パージ空燃比ＡＦｅｖｐは、式（１０）のように算出される。
【００７０】
［数６］
ＡＦｅｖｐ＝（ｑＡｅｖｐ／ｑＦｅｖｐ）……………………………（１０）
【００７１】
そして、キャニスタパージバルブ４１を通過するパージ流量Ｑｅｖｐは、式(１１)で示される。
【００７２】
［数７］
Ｑｅｖｐ＝ｑＡｅｖｐ＋ｑＦｅｖｐ……………………………………（１１）
【００７３】
ここで、システム上は、空燃比フィードバックにおいて、機関空燃比ＡＦｃｙ１が理論空燃比１４．７となるように制御されるので、空燃比フィードバック値αとすると、式（１２）のようになる。
【００７４】
［数８］
１４．７＝（Ｑｔｖｏ＋ｑＡｅｖｐ）／（α×Ｑｉｎｊ＋ｑＦｅｖｐ）……(１２）
式（１２）を空燃比フィードバック値αでまとめると式（１３）のようになる。
【００７５】
［数９］
α=(Ｑｔｖｏ+ｑＡｅｖｐ)／(14.7×Ｑｉｎｊ)−(ｑＦｅｖｐ/Ｑｉｎｊ) ……(１３)
【００７６】
そして、インジェクタ１２による燃料噴射量Ｑｉｎｊは、理論空燃比１４．７になるように調整されるので、式（１３）から燃料噴射量Ｑｉｎｊ（＝Ｑｔｖｏ／１４．７）を消去すると、式（１４）が得られる。
【００７７】
［数１０］
α=１+(ｑＡｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)−（(14.7×ｑＦｅｖｐ)／Ｑｔｖｏ)……(１４)
【００７８】
よって、式（１０）（１１）（１４）から式（１５）が得られる。
【００７９】
［数１１］
α=１+(Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)×（(ＡＦｅｖｐ−14.7)／（ＡＦｅｖｐ+１）)…(１５)
【００８０】
したがって、式（１５）から、制御パージ率（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）を一定に制御できれば、空燃比フィードバック値αに基づいてパージ空燃比ＡＦｅｖｐを算出できることが解り、また、噴射パルスの補正に用いられるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣは、式（１５）の(ＡＦｅｖｐ−１４．７)／（ＡＦｅｖｐ＋１）の部分をエバポ濃度の推定値ＰＤＥＮとし、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）を制御パージ率(Ｑｅｖｐ／Ｑａ)で除することによって算出される。次に、燃料噴射量ＴＩへの補正は、以下のように行われる。まず、エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰは、式（１６）のように算出される。
【００８１】
［数１２］
ＴＩＥＶＰ＝（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ………（１６）
【００８２】
ここで、ＴＰは基本燃料パルス幅であり、ＣＯＥＦは補正量である。
つまり、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）は現在の燃料の過不足分を示していることから、該偏差（α−１）に現在の噴射予定燃料（ＴＰ×ＣＯＥＦ）を乗ずることにより、エバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰが算出されることになる。よって、キャニスタパージバルブ４１が開となり、エバポガスがサージタンク９に放出されても、燃料噴射量ＴＩからエバポ分の燃料量ＴＩＥＶＰを減ずれば機関空燃比を一定に保つことができることが解る。これは、式（１７）のように表すことができ、また、ベース空燃比学習が正確に行われていれば、空燃比フィードバック値αは１．０付近に収束されることを考慮してαを１．０として整理すると式（１８）のようになる。そして、エバポ濃度の補正値であるエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣを用いると式（１９）のようになる。
【００８３】
［数１３］
ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）−ＴＩＥＶ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ×α）−（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ×ＴＰ×ＣＯＥＦ
＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（α−（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮ）……………（１７）
ＴＩ＝(ＴＰ×ＣＯＥＦ)×(１−(Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ)×ＰＤＥＮ）…………(１８）
ＴＩ＝（ＴＰ×ＣＯＥＦ）×（１−ＫＬＭＮＴＣ）……………………………（１９）
このＫＬＭＮＴＣは（Ｑｅｖｐ／Ｑｔｖｏ）×ＰＤＥＮである。
【００８４】
よって、この式(１９)に基づいて、空燃比フィードバック値αの偏差（α−１）から求まる空燃比補正値ＫＬＭＮＴＣで燃料噴射量を補正すればエバポ分の影響を吸収することができ、機関空燃比の変動を防止することができる。
【００８５】
図１０は、空燃比学習手段３０Ｄａ、３０Ｄｂによる学習補正係数αｍ更新までのフローチャートである。空燃比学習についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。ステップ７００では、空燃比学習手段３０Ｄによる空燃比学習期間を確認してステップ７０１に進む。
【００８６】
ステップ７０１では、空燃比フィードバック手段３０Ｂにて、空燃比フィードバック値αを読み込んでステップ７０２に進み、ステップ７０２では空燃比学習手段３０Ｄにて、当該エリアの空燃比学習補正係数αｍを更新して一連の動作を終了する。
【００８７】
図１１は、燃料噴射補正手段３０Ｇａ、３０Ｇｂによる実噴射幅Ｔｅａ、Ｔｅｂ算出のフローチャートである。燃料噴射設定についても、バンクＡ、Ｂについて各々同様の動作を行うことから、一方の動作のみ以下に説明する。
【００８８】
まず、ステップ８００では、エンジン回転数Ｎｅを読み込んでステップ８０１に進み、ステップ８０１では、吸入空気量Ｑａを読み込んでステップ８０２に進み、そして、ステップ８０２では、式（２０）のように、基本燃料噴射量Ｔｐを計算してステップ８０３に進む。
【００８９】
［数１４］
Ｔｐ＝Ｋｉｎｊ×Ｑａ／Ｎｅ……………………………………………（２０）
【００９０】
ここで、Ｋｉｎｊはインジェクタ噴射量係数である。ステップ８０３では、各種の補正係数ＣＯＥＦを読み込んだ後、式（２１）のように、燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを計算してステップ８０４に進む。
【００９１】
［数１５］
ＴＩＯＵＴ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ……………………………………………（２１）
【００９２】
次に、ステップ８０４では、空燃比フィードバック手段３０Ｂにて各々算出されたテンポラリ分の空燃比フィードバック値αを読み込んでステップ８０５に進み、ステップ８０５では、パージ空燃比推定手段３０Ｃにて算出されたパージ期間分のエバポ補正値ＫＬＭＮＴＣを読み込んでステップ８０６に進み、ステップ８０６では、空燃比学習手段３０Ｄにて算出された学習期間分の空燃比学習値αｍを読み込み、燃料噴射補正手段３０Ｇにて燃料噴射幅ＴＩＯＵＴを補正し、式（２２）のように、実噴射幅Ｔｅを計算して一連の動作を終了する。
【００９３】
［数１６］
Ｔｅ＝ＴＩＯＵＴ×（α＋αｍ＋ＫＬＭＮＴＣ）＋Ｔｓ……………（２２）
【００９４】
ここで、Ｔｓはインジェクタ１２の無効パルス幅である。そして、前記実噴射幅Ｔeに基づいて前記Ｉ／ＯＬＳＩ３４からインジェクタ１２に通電され、燃料が噴射される。実際には、バンクＡ、Ｂが各々前述の計算が行われるため、噴射パルスは、バンクＡに関して式（２３）、バンクＢに関して式（２４）となる。
【００９５】
［数１７］
Ｔｅａ＝ＴＩＯＵＴａ×（αａ＋αｍａ＋ＫＬＭＮＴＣＡ）＋Ｔｓ…（２３）
Ｔｅｂ＝ＴＩＯＵＴｂ×（αｂ＋αｍｂ＋ＫＬＭＮＴＣＢ）＋Ｔｓ…（２４）
【００９６】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。例えば、本実施形態では、図５のステップ２１０で今回のパージ空燃比が前回のパージ空燃比よりリーンになった場合には、ステップ２１３でパージ率を固定しているが、燃料蒸気ガスの増加率に応じてパージ率を下げるように制御してもよい。燃料蒸気ガスの増加率が減少するに伴いパージ率を徐々に減少させ、吸気系に新気が流れ込むのを確実に防止できるので、空燃比がリーンにずれて排気エミッションを悪化する等の悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態の内燃機関のキャニスタパージ制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成図。
【図２】キャニスタパージ制御装置を備えたコントロールユニットの内部構成図。
【図３】本実施形態のキャニスタパージ制御装置の制御ブロック図。
【図４】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比学習期間の制御動作を示すフローチャート。
【図５】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ期間の制御動作を示すフローチャート。
【図６】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ空燃比算出の制御動作を示すフローチャート。
【図７】本実施形態のキャニスタパージ制御装置におけるパージ率算出手段によるパージ期間の目標パージ率算出の説明図。
【図８】パージ率算出手段によるパージ期間の最大パージ率マップ。
【図９】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比フィードバック手段による空燃比フィードバック値算出のフローチャート。
【図１０】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における空燃比学習手段による空燃比学習値算出のフローチャート。
【図１１】本実施形態のキャニスタパージ制御装置における燃料噴射補正手段による燃料噴射補正値算出のフローチャート。
【符号の説明】
【００９８】
１…内燃機関、 ２…エアクリーナ、 ３…エアクリーナ入り口部、 ４…吸気ダクト、 ５…スロットルボディ、 ６…絞り弁、 ７…空気流量計（AFM）、 ８…スロットルセンサ、 ９…サージタンク、 １０…補助空気バルブ（ISCバルブ）、 １１ａ…バンクＡ側の吸気マニホールド、 １１ｂ…バンクＢ側の吸気マニホールド、 １２ａ… バンクＡ側のインジェクタ、 １２ｂ…バンクＢ側のインジェクタ、 １３…燃料タンク、 １５…燃料フィルタ、 １７…カム角センサ、 １８ａ…バンクＡ側の点火プラグ、 １８ｂ…バンクＢ側の点火プラグ、 ２０…水温センサ、 ２１ａ…バンクＡ側の排気マニホールド、 ２１ｂ…バンクＢ側の排気マニホールド、 ２２ａ…バンクＡ側の空燃比センサ、 ２２ｂ…バンクＢ側の空燃比センサ、 ２３ａ…バンクＡ側の前触媒、 ２３ｂ…バンクＢ側の前触媒、 ２４…主触媒、 ２５…マフラー、 ２６…燃料ポンプ、 ２７ａ…バンクＡ側の気筒群、 ２７ｂ…バンクＢ側の気筒群、 ３０…エンジン制御装置（コントロールユニット）、 ３０ａ…キャニスタパージ制御装置、 ３０ａ１…燃料のパージ流量制御を行う手段、 ３０Ａ…空燃比学習制御とパージ制御とを切り換える手段、 ３０Ｂａ…バンクＡ側の空燃比フィードバック制御を行う手段、 ３０Ｂｂ…バンクＢ側の空燃比フィードバック制御を行う手段、 ３０Ｃａ…バンクＡ側のパージ空燃比を推定する手段、 ３０Ｃｂ…バンクＢ側のパージ空燃比を推定する手段、 ３０Ｄａ…バンクＡ側の空燃比を学習制御する手段、 ３０Ｄｂ…バンクＢ側の空燃比を学習制御する手段、 ３０Ｅ…パージ空燃比を比較調整する手段、 ３０Ｆ…制御パージ率を算出する手段、 ３０Ｇａ…バンクＡ側の燃料噴射量を補正する手段、 ３０Ｇｂ…バンクＢ側の燃料噴射量を補正する手段、 ３０Ｉａ…バンクＡ側のエバポ補正算出手段、 ３０Ｉｂ…バンクＢ側のエバポ補正算出手段、 ３１…ＭＰＵ、 ３２…ＲＡＭ、 ３３…ＲＯＭ、 ３４…Ｉ／ＯＬＳＩ、 ３５…バス、 ４０…キャニスタ、 ４１…キャニスタパージバルブ、 ４５…空気導入口、 ４６…エバポガス配管、 ４７…エバポガス配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、前記回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段を備えた内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
該制御装置は、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正する手段を有し、
パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージすることを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、パージ導入時の初回のパージを所定のパージ率で行い、次回のパージ率の増加は、初回のパージ率によるパージ空燃比に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を増加してパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にない状態では、パージ率の増加を止め、その時のパージ率に固定しパージを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、燃料蒸気ガスの増加率の加減によりパージ率を加減するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、燃料蒸気ガスのパージ空燃比が目標空燃比より小さくなった場合には、パージの導入を終了し、所定のパージ停止時間が経過した後、パージを再開することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項１】
燃料タンクで蒸発した燃料を回収する燃料蒸気回収手段と、前記回収された燃料を燃焼室にパージする回収燃料パージ手段を備えた内燃機関のキャニスタパージ制御装置において、
該制御装置は、パージ空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、エンジン回転数と吸入空気量に基づく基本燃料噴射量を、パージ空燃比に基づいて補正する手段を有し、
パージ導入時のパージ率に対しパージ率を変えてパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にある状態では、パージ率を増加してパージすることを特徴とする内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、パージ導入時の初回のパージを所定のパージ率で行い、次回のパージ率の増加は、初回のパージ率によるパージ空燃比に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、パージ導入時のパージ率に対しパージ率を増加してパージするとき、パージ導入時に対するパージ率の増加率と燃料蒸気ガスの増加率とが比例関係にない状態では、パージ率の増加を止め、その時のパージ率に固定しパージを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、燃料蒸気ガスの増加率の加減によりパージ率を加減するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、燃料蒸気ガスのパージ空燃比が目標空燃比より小さくなった場合には、パージの導入を終了し、所定のパージ停止時間が経過した後、パージを再開することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関のキャニスタパージ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−４５５００（Ｐ２００８−４５５００Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２６３３（Ｐ２００６−２２２６３３）
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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