JP7743151B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の運転を制御する制御装置に関する。

従来より、内燃機関には、燃料タンク内で蒸発した燃料蒸気を捕捉する燃料蒸発ガス排出抑制装置が付設されている（例えば、下記特許文献を参照）。普遍的な燃料蒸発ガス排出抑制装置は、チャコールキャニスタと呼称され、発生した燃料蒸気を、活性炭を充填したキャニスタに吸着させて捕捉し、適時その燃料蒸気を内燃機関の吸気通路に送出して吸気に混交し、気筒にて燃焼処理するものである。

キャニスタには、燃料タンク内の燃料蒸気を回収するための回収路の他、大気に開放した大気導入路、及び当該キャニスタを内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流に連通するパージガス流路が接続している。キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージする処理では、パージガス流路上に設けた制御バルブを開弁し、スロットルバルブの下流で発生する吸気負圧を利用して、キャニスタに外気を取り入れながら燃料蒸気を吸気通路に引き込む。

特開２０１９－０４４６６９号公報

内燃機関の冷間始動後等、キャニスタに多量の燃料蒸気を貯留している状況下では、可及的速やかに制御バルブを拡開し、より多くのパージガスを吸気通路に送出することが望ましい。

だが、キャニスタ内の燃料蒸気をパージ処理することは、予め燃料成分を含んでいる空気を気筒に送り込むということでもある。その帰結として、気筒に充填される混合気の空燃比がリッチ化する乱れが発生する。

一般に、内燃機関の運転中は、気筒から排出されるガスの空燃比をセンシングし、その実測の空燃比を目標値に追従させるように燃料噴射量を増減させるフィードバック制御を実施している。燃料蒸気のパージ処理は、空燃比フィードバック制御に対する外乱となる。外乱が大きいと、フィードバック制御によっても空燃比を速やかに目標値に収束させることのできない懸念が生じる。空燃比の目標値からの逸脱は、内燃機関から排出される有害物質の量の増加に繋がり、好ましくない。

この問題は、特に、流量サイズ（最大流量）が大きい制御バルブを採用する場合に顕在化しやすい。流量サイズの大きい制御バルブは、流量制御の際の分解能が粗くなる、即ち流量を精確に調整可能な最小の変化量が大きくなる傾向にある。そのような制御バルブでは、開度操作を通じて吸気に混交される燃料蒸気の量を微細に制御することが難しく、燃料蒸気のパージ処理を行うことで、混合気の空燃比が過剰にリッチ化する可能性がある。

以上の点に着目してなされた本発明は、混合気の空燃比の乱れを抑制しつつ、キャニスタに滞留する燃料蒸気を早期にパージできるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、燃料タンクに接続する接続路と、燃料タンクで発生し接続路を流れる燃料蒸気を捕捉するキャニスタと、キャニスタに接続しており空気を導入することのできる導入路と、キャニスタと内燃機関の気筒に連なる吸気通路とを連通せしめキャニスタに捕捉した燃料蒸気を含むパージガスを吸気通路に放出させるパージガス流路と、パージガス流路を開閉する制御バルブとを備える燃料蒸発ガス排出抑制装置が付帯した内燃機関を制御する制御装置であって、閉じていた制御バルブを開き始めてからある期間における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を、当該期間が経過した後の時期における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量に比して小さく設定する内燃機関の制御装置を構成した。

要するに、本発明では、燃料蒸気のパージ処理の開始当初は制御バルブをゆっくりと開き、その後、可能ならば制御バルブを速く開くようにしたのである。

内燃機関の排気通路を流れるガスの空燃比を空燃比センサを介して検出し、その実測空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック制御を実施するものにあっては、閉じていた前記制御バルブを開く操作を行うにあたり、前記期間の経過後、実測空燃比が目標空燃比よりもリーンである状態から目標空燃比よりもリッチである状態に切り替わった、及び／または、実測空燃比が目標空燃比よりもリッチである状態から目標空燃比よりもリーンである状態に切り替わった回数若しくは頻度が、閾値を上回ったことを必要条件として、制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を前記期間におけるそれよりも大きくすることが考えられる。

本発明に係る内燃機関の制御方法は、燃料タンクに接続する接続路と、燃料タンクで発生し接続路を流れる燃料蒸気を捕捉するキャニスタと、キャニスタに接続しており空気を導入することのできる導入路と、キャニスタと内燃機関の気筒に連なる吸気通路とを連通せしめキャニスタに捕捉した燃料蒸気を含むパージガスを吸気通路に放出させるパージガス流路と、パージガス流路を開閉する制御バルブとを備える燃料蒸発ガス排出抑制装置が付帯した内燃機関を制御する方法であって、閉じていた制御バルブを開き始めてからある期間における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を、当該期間が経過した後の時期における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量に比して小さく設定することとし、内燃機関の排気通路を流れるガスの空燃比を空燃比センサを介して検出し、その実測空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック制御を実施するものであり、閉じていた前記制御バルブを開く操作を行うにあたり、前記期間の経過後、実測空燃比が目標空燃比よりもリーンである状態から目標空燃比よりもリッチである状態に切り替わった、または実測空燃比が目標空燃比よりもリッチである状態から目標空燃比よりもリーンである状態に切り替わった回数若しくは頻度が、閾値を上回ったことを必要条件として、制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を前記期間におけるそれよりも大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、混合気の空燃比の乱れを抑制しつつ、キャニスタに滞留する燃料蒸気を早期にパージできる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。 排気通路の触媒の上流の空燃比センサの出力信号を参照した空燃比フィードバック制御の内容、特に補正量ＦＡＦを示すタイミング図。 空燃比フィードバック制御の補正量ＦＡＣＦと遅延時間ＴＤＲ、ＴＤＬとの関係を例示する図。 排気通路の触媒の下流の空燃比センサの出力信号を参照した空燃比フィードバック制御の内容を示すタイミング図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。 同実施形態の制御装置による制御の内容を示すタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気通路３は、各気筒１の吸気ポートに至り、外部から取り入れた空気を各気筒１に向けて流通させ、気筒１に供給する。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

内燃機関には、燃料蒸発ガス排出抑制装置６が付帯している。燃料蒸発ガス排出抑制装置６は、燃料タンク７において蒸発した燃料の蒸気を活性炭を充填したチャコールキャニスタ６１に吸着させて捕捉するとともに、適時その燃料蒸気を吸気通路３に送出して吸気に混交し、気筒１にて燃焼処理するものである。

燃料タンク７とキャニスタ６１との間は、接続路６２を介して接続している。燃料タンク７内で発生した燃料蒸気は、接続路６２を通じてキャニスタ６１に流入する。キャニスタ６１と吸気通路３（特に、サージタンク３３、吸気マニホルド３４若しくは吸気ポート）との間は、パージガス流路６３を介して接続している。キャニスタ６１が捕捉した燃料蒸気は、パージガス流路６３を通じて吸気通路３に流入する。加えて、キャニスタ６１には、大気に開放した空気導入路６４を付設している。

パージガス流路６３上には、当該流路６３を開閉する制御バルブであるパージＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）６５が存在する。ＶＳＶ６５は、弁体を駆動するソレノイドに印加する電流または電圧の大きさを調節（特に、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御）してその開度を拡縮操作できる流量制御弁である。ＶＳＶ６５を開弁している間は、パージガス流路６３を介してキャニスタ６１と吸気通路３とが連通する。そして、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流に発生する吸気負圧により、キャニスタ６１内の燃料蒸気が吸気通路３に引き込まれる。このとき、導入路６４を通じてキャニスタ６１内に空気即ち外気が取り入れられる。

排気通路４は、各気筒１の排気ポートを始端とし、各気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生する燃焼ガスを流通させて外部へと導く。排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。触媒４１は、有害物質であるＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_xの酸化／還元反応を惹起してこれらを無害化する。

排気通路４における触媒４１の上流及び下流には、排気通路４を流通するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４３、４４を設置する。空燃比センサ４３、４４はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するＯ₂センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアＡ／Ｆセンサであってもよい。Ｏ₂センサの出力電圧は、触媒４１から流出するガスの空燃比がリーンであるほど低くなる。特に、理論空燃比近傍の一定範囲では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比がリーンである領域では低位飽和値に漸近し、それよりも空燃比がリッチである領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるＺ特性曲線を描く。リニアＡ／Ｆセンサの出力電圧は、触媒４１に流入するガスの空燃比がリーンであるほど高くなる。本実施形態では、触媒４１の上流の空燃比センサ４３及び下流の空燃比センサ４４として、それぞれＯ₂センサを想定している。

余談ながら、排気通路４における触媒４１及び空燃比センサ４４の下流に、さらなる排気浄化用の触媒やフィルタ等（図示せず）を付設することがある。

排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３とを接続する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の箇所（特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４）に接続している。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラがＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、内燃機関に要求されるエンジントルクまたはエンジン負荷率）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流（特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内）の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、排気通路４の触媒４１の上流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３から出力される空燃比信号（電圧信号）ｆ、触媒４１の下流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４４から出力される空燃比信号（電圧信号）ｇ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｈ、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｏ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＶＳＶ６５に対して開度操作信号ｎ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｏを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に吸入される空気（新気）量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸入空気量等に基づき、要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、点火タイミング（一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

インジェクタ１１からの燃料噴射量を決定するに際して、ＥＣＵ０は、まず、気筒１に吸入される空気の量を求め、その吸入空気量に比例する（吸入空気量に応じて理論空燃比またはその近傍の空燃比を実現できような）燃料噴射量の基本量ＴＰを決定する。吸気量は、現在のエンジン回転数及び（サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内の）吸気圧等を基に推算する。吸気量の推算値に、現在の吸気温や大気圧等に応じた補正を加えてもよい。この吸気量の推算の手法は、公知のものである。

次いで、この基本噴射量ＴＰを、触媒４１に流入するガスの空燃比とその目標値との偏差に応じたフィードバック補正係数ＦＡＦや、環境条件その他に応じて定まる各種補正係数Ｋにより補正する。フィードバック補正係数ＦＡＦ、Ｋはそれぞれ、１を中心に増減する正数である。さらに、インジェクタ１１を開弁しても燃料が噴出しない無効噴射時間ＴＡＵＶを加味して、最終的な燃料噴射時間Ｔ、即ちインジェクタ１１を開弁する時間を算定する。燃料噴射時間Ｔは、
Ｔ＝ＴＰ×ＦＡＦ×Ｋ＋ＴＡＵＶ
となる。ＥＣＵ０は、燃料噴射時間Ｔだけインジェクタ１１に対して信号ｊを入力し、インジェクタ１１を開弁して燃料を噴射させる。

空燃比フィードバック制御は、気筒１に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒１から排出され触媒４１へと導かれる排気ガスの空燃比を所望の目標空燃比に収束させ、以て触媒４１における有害物質の浄化能率を最大化するものである。空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、触媒４１の上流の空燃比センサ４３の出力信号ｆに基づいて定める。図２に示すように、ＥＣＵ０は、触媒４１の上流のガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３の出力電圧ｆを、目標空燃比に相当する判定電圧値と比較して、その判定電圧値よりも高ければリーン、判定電圧値よりも低ければリッチと判定する。そして、ＥＣＵ０は、触媒４１の上流のガスの空燃比の判定結果に基づき、フィードバック補正係数ＦＡＦを増減調整する。

具体的には、触媒４１の上流のガスの空燃比の判定結果がリーンからリッチに反転した（下記の遅延時間ＴＤＲが経過した）時点で、フィードバック補正係数ＦＡＦをスキップ値ＲＳＭだけ減少させる。加えて、空燃比がリッチであると判定している間、フィードバック補正係数ＦＡＦを演算サイクル（制御サイクル）あたりリーン積分値ＫＩＭだけ逓減させる。演算サイクルの周期は、内燃機関が備える個々の気筒１が新たなサイクル（吸気行程－圧縮行程－膨脹行程－排気行程の一連）を迎える周期に等しい。なお、リーン積分値ＫＩＭの絶対値を、判定電圧値と空燃比センサ４３の出力電圧値ｆとの差分または比の絶対値が大きいほど大きくすることも考えられる。

他方、触媒４１の上流のガスの空燃比の判定結果がリッチからリーンに反転した（下記の遅延時間ＴＤＬが経過した）時点で、フィードバック補正係数ＦＡＦをスキップ値ＲＳＰだけ増加させる。加えて、空燃比がリーンであると判定している間、フィードバック補正係数ＦＡＦを演算サイクルあたりリッチ積分値ＫＩＰだけ逓増させる。なお、リッチ積分値ＫＩＰの絶対値を、空燃比センサ４３の出力電圧値ｆと判定電圧値との差分または比の絶対値が大きいほど大きくすることも考えられる。

基本噴射量ＴＰに乗ずるフィードバック補正係数ＦＡＦが減少すると、インジェクタ１１による燃料噴射量が絞られて、混合気の空燃比がリーンへと向かう。フィードバック補正係数ＦＡＦが増加すると、インジェクタ１１による燃料噴射量が上積みされて、混合気の空燃比がリッチへと向かう。

但し、空燃比センサ４３の出力電圧ｆが判定電圧値を跨ぐように変動したときには、即時に触媒４１の上流のガスの空燃比の判定結果を反転させるのではなく、遅延時間ＴＤＬ、ＴＤＲの経過を待ってから判定結果を反転させる。即ち、空燃比センサ４３の出力電圧ｆがリッチからリーンに切り替わった（判定電圧値を下回った）ときには、リーン判定遅延時間ＴＤＬの経過の後、空燃比がリッチからリーンに反転したと判断する。並びに、空燃比センサ４３の出力電圧ｆがリーンからリッチに切り替わった（判定電圧値を上回った）ときには、リッチ判定遅延時間ＴＤＲの経過の後、空燃比がリーンからリッチに反転したと判断する。

リーン判定遅延時間ＴＤＬ及びリッチ判定遅延時間ＴＤＲを設けているのは、空燃比センサ４３の出力信号ｆにノイズが混入した場合に、空燃比のリーン／リッチの判定結果が短期間に複数回反転して燃料噴射量が振動するように増減するチャタリングを起こすことを予防する意図である。

遅延時間ＴＤＬ、ＴＤＲは、補正量ＦＡＣＦに応じて増減する。図３に、補正量ＦＡＣＦと遅延時間ＴＤＬ、ＴＤＲとの関係を例示する。図３中、リーン判定遅延時間ＴＤＬを破線で表し、リッチ判定遅延時間ＴＤＲを実線で表している。補正量ＦＡＣＦが大きくなるほど、リーン判定遅延時間ＴＤＬは短縮され、リッチ判定遅延時間ＴＤＲは延長される。さすれば、フィードバック補正係数ＦＡＦが増加から減少に転じる時期が遅れ、減少から増加に転じる時期が早まる。結果、燃料噴射量が平均的に増すこととなり、空燃比フィードバック制御により収束させるべき触媒４１に流入するガスの空燃比の目標がリッチ側に変位する。

逆に、補正量ＦＡＣＦが小さくなるほど、リーン判定遅延時間ＴＤＬは延長され、リッチ判定遅延時間ＴＤＲは短縮される。さすれば、フィードバック補正係数ＦＡＦが増加から減少に転じる時期が早まり、減少から増加に転じる時期が遅れる。結果、燃料噴射量が平均的に減ることとなり、触媒４１に流入するガスの空燃比の目標がリーン側に変位する。

ＥＣＵ０は、空燃比フィードバック制御中、上記の補正量ＦＡＣＦをも算出する。図４に示すように、ＥＣＵ０は、補正量ＦＡＣＦを算定するにあたり、触媒４１の下流のガスの空燃比を検出する空燃比センサ４４の出力電圧ｇを、理論空燃比またはその近傍の目標空燃比に相当する判定電圧値と比較して、その判定電圧値よりも高ければリッチ、判定電圧値よりも低ければリーンと判定する。この判定電圧値は、空燃比センサ４３の出力信号ｆと比較される判定電圧値とは必ずしも一致しない。その上で、触媒４１の下流のガスの空燃比の判定結果に基づき、補正量ＦＡＣＦを増減調整する。

具体的には、触媒４１の下流のガスの空燃比がリッチであると判定している間、補正量ＦＡＣＦを演算サイクルあたりリーン積分値ＦＡＣＦＫＩＭだけ逓減させる一方、空燃比がリーンであると判定している間は、補正量ＦＡＣＦを演算サイクルあたりリッチ積分値ＦＡＣＦＫＩＰだけ逓増させる。なお、リーン積分値ＦＡＣＦＫＩＭの絶対値を、判定電圧値と空燃比センサ４４の出力電圧値ｇとの差分または比の絶対値が大きいほど大きくしてもよく、リッチ積分値ＦＡＣＦＫＩＰの絶対値を、空燃比センサ４４の出力電圧ｇと判定電圧値との差分または比の絶対値が大きいほど大きくしてもよい。既に述べた通り、補正量ＦＡＣＦが減少すると、触媒４１に流入するガスの目標空燃比がリーンへと向かい、補正量ＦＡＣＦが増加すると、触媒４１に流入するガスの目標空燃比がリッチへと向かう。

内燃機関の運転を停止している間に燃料タンク７内で蒸発した燃料の蒸気は、燃料蒸発ガス排出抑制装置６のキャニスタ６１に捕集される。ＥＣＵ０は、停止していた内燃機関を始動（特に、冷間始動）した後、適時にＶＳＶ６５を開弁操作し、キャニスタ６１に溜まった燃料蒸気をパージ処理する。即ち、燃料蒸気をパージガス流路６３を介して吸気通路３に放出し、気筒１において燃焼させる。

だが、燃料蒸気のパージ処理により吸気通路３に流入するパージガスに含まれる燃料の濃度によっては、気筒１に充填される混合気の空燃比に大きな乱れを生じさせる可能性がある。ＥＣＵ０が基本噴射量ＴＰを演算するとき、基本的には、燃料蒸気のパージ処理を念頭に置いておらず、気筒１に向かって吸気通路３を流れる吸気には未燃の燃料成分が含まれていないとして、インジェクタ１１からの噴射量ＴＰを決定している。ところが、パージガスには未燃の燃料成分が含まれていることから、一時的であるにせよ気筒１に充填される混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチ化することが起こる。

混合気の空燃比の乱れは、通常、空燃比フィードバック制御により鎮圧される。しかし、パージガスに含まれる未燃の燃料成分の濃度が非常に濃い場合には、フィードバック制御によっても空燃比を速やかに目標値に収束させることができず、内燃機関から排出される有害物質の量が増加するおそれがある。それ故、無制約に燃料蒸気のパージ処理を実行することは決して好ましくない。

図５に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、ＶＳＶ６５を開弁してキャニスタ６１に捕集した燃料蒸気をパージする処理の実行が許可される場合に（ステップＳ１）、閉弁していたＶＳＶ６５を開弁し（ステップＳ２、Ｓ５）、パージガス流路６３を開通する。

ステップＳ１にいうパージ処理の実行許可条件としては、吸気通路３を気筒１に向かって流れる吸入空気（パージガス、つまりは未燃の燃料成分を含まない吸気）の流量（現在のエンジン回転数及び（サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内の）吸気圧等を基に推算できる。吸気通路３にエアフローメータを設置しているシステムでは、当該エアフローメータを介して吸入空気の流量を実測することも可能）が所定量以上に多いことや、内燃機関の冷却水温が所定値以上に高い（既にある程度以上暖機が完了している）こと、パージガス濃度の推定値（既知の手法により推定が可能）が所定値以上に高い（燃料蒸気のパージ処理が必要である）こと、
パージ処理の実行が許可され、閉じていたＶＳＶ６５を開き始める当初は、ＶＳＶ６５を開く速さを緩やかにする（ステップＳ２）、即ちＶＳＶ６５の開度の単位時間あたりの拡大量を小さく設定する。これは、未燃燃料を含んだパージガスが吸入空気に混交されて気筒１に吸入されることにより、混合気の空燃比が急激にリッチ化することを避けるための措置である。

しかして、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ６５を開き始めてから所定期間が経過し（ステップＳ３）、かつ空燃比フィードバック制御により気筒１に充填される混合気の空燃比を安定的に制御できている（ステップＳ４）ことを必要条件として、ＶＳＶ６５をより速く拡開する（ステップＳ５）、即ちＶＳＶ６５の開度の単位時間あたりの拡大量をそれまでよりも大きく設定する。

ステップＳ５では、例えば、排気通路４における触媒４１の上流のＯ₂センサ４３の出力信号ｆを参照する空燃比の判定結果がリーンからリッチに反転した回数、及び／または、空燃比の判定結果がリッチからリーンに反転した回数を計数する。そして、その計数した回数が閾値を上回り、または直近の一定時間内に計数した回数（即ち、反転の頻度）が閾値を上回ったときに、混合気の空燃比を安定的に制御できていると判断する。その回数または頻度が閾値以上に多いことは、空燃比フィードバック制御により混合気の空燃比が目標空燃比からある範囲内に収まっている状態が一定時間以上継続していることを示唆している。

触媒４１の上流にリニア空燃比センサ４３を実装しているシステムでは、当該空燃比センサ４３を介して実測される空燃比と目標空燃比との偏差の絶対値が所定値以下である状態が一定時間以上継続していることを以て、ステップＳ４の条件が成立したと判断してもよい。

図６に、本実施形態のＥＣＵ０によるパージ処理の制御の模様を示している。図６中、ｔ₀がステップＳ１にいう許可条件が成立した時点、ｔ₁がステップＳ３にいう所定期間が経過した時点、ｔ₂がステップＳ４にいう空燃比制御の安定性が確認された時点である。時点ｔ₂以降のＶＳＶ６５の開速度は、時点ｔ₂以前のそれよりも速い。即ち、ＶＳＶ６５の開度の単位時間あたりの拡大量が、時点ｔ₂以降により大きくなる。

因みに、ＥＣＵ０が、吸気通路３に流入するパージガスの推定濃度や流量（または、ＶＳＶ６５の開度、大気圧と（サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内の）吸気圧との差圧等）に応じて、インジェクタ１１から噴射する燃料の量を増減調整することもできる。パージガス中の燃料成分の濃度が高い、またはパージガスの流入量が多ければ、その分補正係数Ｋを減少させ、燃料噴射量Ｔを減量補正する。パージガス中の燃料成分の濃度が低い、またはパージガスの流入量が少なければ、その分補正係数Ｋを増加させ、燃料噴射量Ｔを増量補正する。

本実施形態では、燃料タンク７に接続する接続路６２と、燃料タンク７で発生し接続路６２を流れる燃料蒸気を捕捉するキャニスタ６１と、キャニスタ６１に接続しており空気を導入することのできる導入路６４と、キャニスタ６１と内燃機関の気筒１に連なる吸気通路３とを連通せしめキャニスタ６１に捕捉した燃料蒸気を含むパージガスを吸気通路３に放出させるパージガス流路６３と、パージガス流路６３を開閉する制御バルブ６５とを備える燃料蒸発ガス排出抑制装置６が付帯した内燃機関を制御するものであり、閉じていた制御バルブ６５を開き始めてからある期間における制御バルブ６５の開度の単位時間あたりの拡大量を、当該期間が経過した後の時期における制御バルブ６５の開度の単位時間あたりの拡大量に比して小さく設定する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、気筒１に充填される混合気の空燃比を大きく乱すことなく、内燃機関の停止中にキャニスタ６１に捕集された燃料成分の蒸気を可及的速やかに吸気通路３に放出させることができる。燃料蒸気を積極的にパージすることは、キャニスタ６１の劣化を抑制することにも繋がる。

キャニスタ６１から吸気通路３に放出した燃料蒸気は、気筒１において燃焼させる。その分、燃料噴射量を削減でき、実用燃費の良化を期待できる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
４…排気通路
４１…触媒
６…燃料蒸発ガス排出抑制装置
６１…キャニスタ
６２…接続路
６３…パージガス流路
６４…導入路
６５…制御バルブ（パージＶＳＶ）
７…燃料タンク
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｆ、ｇ…空燃比信号
ｈ…大気圧信号
ｏ…外気温信号
ｊ…燃料噴射信号
ｋ…スロットルバルブの開度操作信号
ｎ…制御バルブの開度操作信号

Claims (2)

1. 燃料タンクに接続する接続路と、燃料タンクで発生し接続路を流れる燃料蒸気を捕捉するキャニスタと、キャニスタに接続しており空気を導入することのできる導入路と、キャニスタと内燃機関の気筒に連なる吸気通路とを連通せしめキャニスタに捕捉した燃料蒸気を含むパージガスを吸気通路に放出させるパージガス流路と、パージガス流路を開閉する制御バルブとを備える燃料蒸発ガス排出抑制装置が付帯した内燃機関を制御する制御装置であって、
   閉じていた制御バルブを開き始めてからある期間における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を、当該期間が経過した後の時期における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量に比して小さく設定することとし、
   内燃機関の排気通路を流れるガスの空燃比を空燃比センサを介して検出し、その実測空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック制御を実施するものであり、
   閉じていた前記制御バルブを開く操作を行うにあたり、前記期間の経過後、実測空燃比が目標空燃比よりもリーンである状態から目標空燃比よりもリッチである状態に切り替わった、または実測空燃比が目標空燃比よりもリッチである状態から目標空燃比よりもリーンである状態に切り替わった回数若しくは頻度が、閾値を上回ったことを必要条件として、制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を前記期間におけるそれよりも大きくする内燃機関の制御装置。
2. 燃料タンクに接続する接続路と、燃料タンクで発生し接続路を流れる燃料蒸気を捕捉するキャニスタと、キャニスタに接続しており空気を導入することのできる導入路と、キャニスタと内燃機関の気筒に連なる吸気通路とを連通せしめキャニスタに捕捉した燃料蒸気を含むパージガスを吸気通路に放出させるパージガス流路と、パージガス流路を開閉する制御バルブとを備える燃料蒸発ガス排出抑制装置が付帯した内燃機関を制御する方法であって、
   閉じていた制御バルブを開き始めてからある期間における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を、当該期間が経過した後の時期における制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量に比して小さく設定することとし、
   内燃機関の排気通路を流れるガスの空燃比を空燃比センサを介して検出し、その実測空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック制御を実施するものであり、
   閉じていた前記制御バルブを開く操作を行うにあたり、前記期間の経過後、実測空燃比が目標空燃比よりもリーンである状態から目標空燃比よりもリッチである状態に切り替わった、または実測空燃比が目標空燃比よりもリッチである状態から目標空燃比よりもリーンである状態に切り替わった回数若しくは頻度が、閾値を上回ったことを必要条件として、制御バルブの開度の単位時間あたりの拡大量を前記期間におけるそれよりも大きくする内燃機関の制御方法。