(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の運転条件にて、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて、成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関であって、
燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えるものにおいて、
成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、
推定された空燃比に基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断するパージ判断手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側の第２の所定空燃比よりもリーン側のとき、成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、パージ弁の開度を制限した上で成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記パージ空燃比推定手段により推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼を禁止し、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせる手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記パージ判断手段は、機関の排気通路に介装された排気浄化用触媒の温度が所定値以上のときは、推定された空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記パージ空燃比推定手段は、
機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の平均空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、
パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
前記直噴火花点火式内燃機関は、前記所定の運転条件以外にて、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせるものであり、
前記パージ空燃比推定手段は、
均質燃焼時に、機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、
均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせる手段を備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項１０】
前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設されたＨＣセンサの検出値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特に直噴火花点火式内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えている。
一方、近年、直噴火花点火式内燃機関が注目されており、このものでは、機関運転条件に応じて、燃焼方式を切換制御、すなわち、吸気行程にて燃料を噴射することにより、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射することにより、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて行う成層燃焼とに切換制御するのが一般的である。
【０００３】
ここで、成層燃焼時に、キャニスタパージを行うと、燃焼室中心部へ供給されれば燃焼し、ＣＯ２  ，Ｈ２  Ｏとなって排出されるものの、燃焼室周辺部に供給された不可燃空燃比のパージガスは燃焼に寄与せずに排出され、多量のＨＣとなって大気に放出されることから、例えば特開平５−２２３０１７号公報に記載の装置では、成層燃焼時はキャニスタパージを禁止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、成層燃焼時にキャニスタパージを一律に禁止すると、キャニスタパージの機会が減り、キャニスタが満タンになり易く、蒸発燃料を大気に放出する機会が増え、大気汚染、ガソリン臭などの問題が発生する。
上記の問題を解決する手段として、キャニスタの大容量化等が考えられるが、コストアップにつながる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み、成層燃焼時にキャニスタパージを一律に禁止するのではなく、できるだけパージを可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、所定の運転条件にて、燃焼室内の特定範囲に可燃混合気を偏在化させて、成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関であって、燃料タンクにて発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタから機関吸気通路への蒸発燃料のパージ通路に介装されて蒸発燃料のパージを制御するパージ弁とを備えるものにおいて、図１に示すように、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定するパージ空燃比推定手段と、推定された空燃比に基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断するパージ判断手段と、を設けて、内燃機関の蒸発燃料処理装置を構成する。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼時のパージを許可する。
請求項３に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側の第２の所定空燃比よりもリーン側のとき、成層燃焼時のパージを許可する。
【０００８】
請求項４に係る発明では、前記パージ判断手段は、推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき（すなわち、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のとき）、パージ弁の開度を通常の開度よりも制限した上で、成層燃焼時のパージを許可する。
請求項５に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段により推定された空燃比が、第１の所定空燃比よりもリーン側で、第２の所定空燃比よりもリッチ側のとき、成層燃焼を禁止し、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせる手段を備える。
【０００９】
請求項６に係る発明では、前記パージ判断手段は、機関の排気通路に介装された排気浄化用触媒の温度が所定値以上のときは、推定された空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可する。
請求項７に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設された空燃比センサ（一般にＯ2 センサ）の検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値（一般に空燃比フィードバック補正係数）を設定して、燃焼室内の平均空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１０】
請求項８に係る発明では、前記直噴火花点火式内燃機関は、前記所定の運転条件以外にて、燃焼室内に均質な可燃混合気を形成して均質燃焼を行わせるものであり、前記パージ空燃比推定手段は、均質燃焼時に、機関排気通路に配設された空燃比センサの検出値に基づいて、燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正値を設定して、燃焼室内の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を用い、均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１１】
請求項９に係る発明では、成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせる手段を備える。
請求項１０に係る発明では、前記パージ空燃比推定手段は、機関排気通路に配設されたＨＣセンサの検出値に基づいて、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって前記特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比を推定する。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、成層燃焼時にキャニスタからパージされる蒸発燃料によって特定範囲以外の領域に形成される混合気の空燃比（パージ空燃比）を推定し、これに基づいて、成層燃焼時にパージ弁による蒸発燃料のパージを行うか否かを判断することで、成層燃焼時であってもパージ可能な場合にパージすることで、大気汚染、ガソリン臭などの問題を解決できる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比よりもリッチ側のときは、火炎が燃焼室周辺まで到達し、ＨＣの悪化が少ないため、成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
請求項３に係る発明によれば、パージ空燃比が、第２の所定空燃比よりもリーン側のときは、ＨＣ増加量も少なく排気性能上問題とならないため、成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のときは、パージ弁の開度を通常の開度よりも制限した上で成層燃焼時のパージを許可することで、パージを禁止する場合に比べ、ＨＣ排出量を抑えつつ、パージの機会を増やすことができる。
請求項５に係る発明によれば、パージ空燃比が、第１の所定空燃比と第２の所定空燃比との間のときは、成層燃焼を禁止して、均質燃焼を行わせることで、燃費よりパージを優先させることができる。
【００１５】
請求項６に係る発明によれば、触媒温度が所定値以上のときは、ＨＣの悪化は少ないと判断できるため、パージ空燃比にかかわらず成層燃焼時のパージを許可することで、パージの機会を増やすことができる。
請求項７に係る発明によれば、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいてパージ空燃比を推定することで、特別なセンサの追加なしに、パージ空燃比の推定が可能になる。
【００１６】
請求項８に係る発明によれば、均質燃焼と成層燃焼との切換えを前提として、均質燃焼時のパージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて成層燃焼時のパージ空燃比を推定することで、特別なセンサの追加なしに、精度の良い推定が可能になる。特に、均質燃焼時は、燃料噴射弁から供給される燃料とキャニスタからパージされる蒸発燃料とが同質の混合気を形成して、混合気の空燃比が正確に排気空燃比に反映されるので、パージ実行時と非実行時の空燃比フィードバック補正値に基づいて、極めて精度良くパージ空燃比を推定することができる。また、均質燃焼時の空燃比をストイキに制御する場合は、空燃比フィードバック補正値を用いたパージ空燃比の推定を広域型の空燃比センサに比べ安価なＯ２  センサで実施できる。
【００１７】
請求項９に係る発明によれば、成層燃焼時に、所定のタイミングで強制的に均質燃焼を行わせることで、パージ空燃比の推定の機会を増やすことができる。
請求項１０に係る発明によれば、パージ空燃比の推定にＨＣセンサを用いることで、空燃比フィードバック制御中でなくてもパージ空燃比を推定でき、良好な制御が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図である。先ず、これについて説明する。
車両に搭載される内燃機関１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から吸気通路３により、スロットル弁４の制御を受けて、空気が吸入される。
【００１９】
そして、燃焼室内に燃料（ガソリン）を直接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）５が設けられている。
燃料噴射弁５は、コントロールユニット２０から機関回転に同期して吸気行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓６回りに集中的に層状の混合気を形成し、コントロールユニット２０からの点火信号に基づき、点火栓６により点火されて、燃焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。尚、ここでは均質燃焼の場合に空燃比をストイキ（理論空燃比）に制御し、成層燃焼の場合に空燃比をリーンに制御する例を示すが、均質燃焼時の空燃比を運転条件に応じてストイキとリーンとに分けて制御してもよい。
【００２０】
機関１からの排気は排気通路７より排出され、排気通路７には排気浄化用触媒８が介装されている。
また、燃料タンク９から発生する蒸発燃料を処理すべく、蒸発燃料処理装置としてのキャニスタ１０が設けられている。キャニスタ１０は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤を充填したもので、燃料タンク９からの蒸発燃料導入管１１が逆止弁１２を介して接続されている。従って、機関１の停止中などに燃料タンク９にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入管１１を通って、キャニスタ１０に導かれ、ここに吸着される。
【００２１】
キャニスタ１０にはまた、新気導入口１３が形成されると共に、パージ通路１４が導出されている。パージ通路１４はパージ弁１５を介して吸気通路３のスロットル弁４下流（吸気マニホールド）に接続されている。パージ弁１５は、コントロールユニット２０から機関１の運転中に所定の条件で出力される信号により開弁するようになっている。従って、機関１が始動されて、パージ許可条件が成立すると、パージ弁１５が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ１０に作用する結果、新気導入口１３から導入される空気によってキャニスタ１０の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１４を通って吸気通路３のスロットル弁４下流に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２２】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイコンを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、燃料噴射弁５、点火栓６及びパージ弁１５などの作動を制御する。
前記各種センサとしては、機関１のクランク軸回転を検出するクランク角センサ２１が設けられており、その信号から機関回転数Ｎｅを検出可能である。
【００２３】
この他、吸気通路３のスロットル弁４上流で吸入空気量（流量）Ｑａを検出するエアフローメータ２２、スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２３（スロットル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、機関１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２４、排気通路７にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力するＯ２  センサ２５、触媒８の温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ２６などが設けられている。尚、後述する第３実施形態の場合、排気通路７にて排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ２７が設けられて、使用される。
【００２４】
次に、コントロールユニット２０内のマイコンにより行われる制御について、図３の制御ブロックと、図４〜図１１のフローチャートとにより説明する（第１実施形態）。
図３の制御ブロック図に示すように、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００、蒸発燃料導入許可手段４００、学習値更新手段５００、蒸発燃料導入量測定手段６００、蒸発燃料導入量変更手段７００、均質燃焼時パージ弁開度算出手段８００を含んで構成される。
【００２５】
図４は成層燃焼許可手段１００の制御内容を示している。
Ｓ１０１では、機関回転数Ｎｅ、負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ）、水温Ｔｗ等に基づいて、予め定めた成層燃焼条件か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０２へ進む。
Ｓ１０２では、ベース学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０３へ進む。すなわち、後述する図８のフロー（学習値更新手段５００）による蒸発燃料導入無し時の空燃比学習値が収束しなければ、蒸発燃料導入量がわからないため、成層燃焼を不許可とするためである。
【００２６】
Ｓ１０３では、エバポ濃度判定実行中でないか否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ１０５へ進む。すなわち、蒸発燃料導入量の測定のために所定間隔で均質燃焼を実施するため、エバポ濃度判定中も成層燃焼を不許可とするためである。
Ｓ１０５では、成層燃焼を許可する。
Ｓ１０１〜Ｓ１０３での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ１０６へ進んで成層燃焼を不許可とする。
【００２７】
図５は均質燃焼手段２００の制御内容を示しており、成層燃焼不許可時に実行される。
Ｓ２０１では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅを検出する。
Ｓ２０２では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅから、次式に従って、ストイキ（理論空燃比）に対応する基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００２８】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ    （但し、Ｋは定数）
Ｓ２０３では、空燃比フィードバック制御を行うため、Ｏ２  センサからの信号に基づき周知の比例積分制御により空燃比フィードバック補正係数αを設定する（図１２参照）。すなわち、Ｏ２  センサからの信号に基づいてリッチ・リーンを判定し、リッチ→リーンの反転時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の比例分Ｐ増大させ、引き続くリーン時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の積分分Ｉずつ増大させる（但しＩ＜＜Ｐ）。そして、リーン→リッチの反転時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の比例分Ｐ減少させ、引き続くリッチ時には空燃比フィードバック補正係数αを所定の積分分Ｉずつ減少させる。尚、均質燃焼時に空燃比をリーンにし、この空燃比をフィードバック制御する場合は、前述のＯ２  センサを広域型の空燃比センサにすればよい。
【００２９】
次のＳ２０４では、基本燃料噴射量Ｔｐと空燃比フィードバック補正係数αから、次式に従って、均質燃焼のための燃料噴射量Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝Ｔｐ×α
燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相応するパルス幅の噴射パルス信号が吸気行程における所定のタイミングで燃料噴射弁に出力され、燃料噴射が行われる。
【００３０】
図６は成層燃焼手段３００の制御内容を示しており、成層燃焼許可時に実行される。
Ｓ３０１では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅを検出する。
Ｓ３０２では、吸入空気量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅから、次式に従って、ストイキ（理論空燃比）に対応する基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００３１】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ    （但し、Ｋは定数）
Ｓ３０３では、基本燃料噴射量Ｔｐと空燃比フィードバック補正係数αとから、次式に従って、成層燃焼の目標空燃比を得るための燃料噴射量Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝（１４．７／目標空燃比）×Ｔｐ×α
この場合、空燃比フィードバック補正係数αは、前回値又は基準値（１．０  ）にクランプされている。すなわち、この例では、成層燃焼時に空燃比フィードバック制御を行っておらず、空燃比はオープン制御で例えば４０前後のリーン空燃比に制御される。
【００３２】
燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相応するパルス幅の噴射パルス信号が圧縮行程における所定のタイミングで燃料噴射弁に出力され、燃料噴射が行われる。
図７は蒸発燃料導入許可手段４００の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
【００３３】
Ｓ４０１では、水温Ｔｗ、アイドルスイッチのＯＮ／ＯＦＦ等に基づいて、予め定めたキャニスタパージ許可条件か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ４０２へ進む。
Ｓ４０２では、ベース学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１か否かを判定し、ＹＥＳの場合にＳ４０３へ進む。すなわち、後述する図８のフロー（学習値更新手段５００）による蒸発燃料導入無し時の空燃比学習値が収束しなければ、蒸発燃料導入量がわからないため、キャニスタパージを不許可とするためである。
【００３４】
Ｓ４０３では、キャニスタパージを許可する。
Ｓ４０１，Ｓ４０２での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ４０４へ進んでキャニスタパージを不許可とする。
図８は学習値更新手段の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
Ｓ５０１では、学習値更新条件（すなわち、空燃比フィードバック制御中で、水温Ｔｗが所定値以上など）が成立しているか否かを判定し、ＹＥＳの場合のみＳ５０２以降へ進む。
【００３５】
Ｓ５０２では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαを次式により算出する。
Ｍα＝（ａ１＋ａ２）／２
尚、ａ１は最新にリーンからリッチに反転したときの直前の空燃比フィードバック補正係数αの値、ａ２は最新にリッチからリーンに反転したときの直前の空燃比フィードバック補正係数αの値である（図１２参照）。
【００３６】
Ｓ５０３では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαの基準値（１．０  ）からの偏差に基づき、次式に従って、学習値ＬＡＬＰＨＡを更新する。
ＬＡＬＰＨＡ＝ＬＡＬＰＨＡ＋（Ｍα−１．０  ）×ＧＡＩＮ
ＧＡＩＮは所定値で、０＜ＧＡＩＮ＜１であり、学習値が急に変化するのを抑えるために用いられる。
【００３７】
Ｓ５０４では、更新後のＬＡＬＰＨＡを機関回転数Ｎｅと負荷（基本燃料噴射量）Ｔｐとをパラメータとする運転領域別の学習マップの現運転領域位置に格納する。
Ｓ５０５では、更新した運転領域に対応する学習収束カウンタＣＢＳＬＴＤをカウントアップする。
【００３８】
Ｓ５０６では、過去に１回でも全領域で収束したことがあるか否かを判定し、ＹＥＳの場合はＳ５０７で所定値＝所定値１（比較的小さな値）とし、ＮＯの場合はＳ５０８で所定値＝所定値２（比較的大きな値）とする。
Ｓ５０９では、予め指定された領域の全てにおいて、学習収束カウンタＣＢＳＬＴＤがＳ５０７又はＳ５０８で設定した所定値以上か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、学習が収束したと判断し、Ｓ５１０で学習収束フラグＦＢＳＬＴＤ＝１にセットする。
【００３９】
尚、過去に１回でも全領域で収束したことがある場合に、所定値＝所定値１（比較的小さな値）としているのは、極端な場合、所定値＝０として、早く成層燃焼に移行し、パージを許可するためである。
図９は蒸発燃料導入量測定手段６００の制御内容を示しており、均質燃焼時でかつ蒸発燃料導入時に実行され、パージガスを導入している際の空燃比フィードバック補正係数の平均値と学習値との差から蒸発燃料導入時のマニホールド内の空燃比を計算により求める。
【００４０】
Ｓ６０１では、空燃比フィードバック補正係数αの平均値Ｍαを次式により算出する。
Ｍα＝（ａ１＋ａ２）／２
Ｓ６０２では、機関回転数Ｎｅと負荷（基本燃料噴射量）Ｔｐとをパラメータとする運転領域別の学習マップから、現運転領域の学習値ＬＡＬＰＨＡを読み出す。
【００４１】
Ｓ６０３では、吸入空気量Ｑａ、機関回転数Ｎｅ、学習値ＬＡＬＰＨＡ、空燃比フィードバック補正係数平均値Ｍα及び燃料噴射量Ｔｉから、次式に従って、蒸発燃料導入後マニホールド内空燃比（パージ空燃比）ＡＦＲＥＶＰを算出する。
ＡＦＲＥＶＰ＝（Ｑａ×ｋ２／Ｎｅ）／（（ＬＡＬＰＨＡ−Ｍα）×Ｔｉ）
ここで、（ＬＡＬＰＨＡ−Ｍα）×Ｔｉで、１シリンダ当たりの蒸発燃料量が算出され、Ｑａ×Ｋ２／Ｎｅ（但し、ｋ２は定数）で、１シリンダ当たりの空気量が算出されるので、本式でパージ空燃比が算出される。よって、この部分がパージ空燃比推定手段に相当する。
【００４２】
図１０は蒸発燃料導入量変更手段７００の制御内容を示しており、成層燃焼時に実行される。
Ｓ７０１では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰと第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１及び第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２（ＳＬＥＶＰ１＜ＳＬＥＶＰ２）とを比較し、ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２か否かを判定する。
【００４３】
ＹＥＳ（ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２）の場合は、Ｓ７０３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。
ＮＯの場合は、Ｓ７０２で触媒温度ＴＣＡＴが所定値（ＳＬＴＣＡＴ）以上か否かを判定する。
ここで、ＹＥＳの場合は、Ｓ７０３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。触媒が十分暖まっていれば、ＨＣは浄化されるとして、大量パージを許可するからである。
【００４４】
ここでも、ＮＯの場合は、Ｓ７０４でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰを次式により算出する。
ＫＥＶＰ＝ＡＦＲＥＶＰ／ＳＬＥＶＰ２
ＫＥＶＰにより、パージ弁開度を補正し、パージ空燃比をＳＬＥＶＰ２以下に設定するためである。
【００４５】
Ｓ７０５では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹを算出する。
Ｓ７０６では、次式のごとく、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹをパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰにより補正して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、パージ弁を制御する。
【００４６】
ＥＶＰＤＴＹ＝ＢＳＤＴＹ×ＫＥＶＰ
このように、蒸発燃料導入量変更手段７００は、測定したパージ空燃比に応じてパージを許可し、パージ空燃比が第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあると判断したら、パージ弁を絞ってパージ空燃比が第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２よりも薄くなるよう制御する（図１３参照）。また、触媒温度が所定値以上であれば、ＨＣの悪化は少ないと判断し、通常のパージを許可するのである。従って、この部分がパージ判断手段に相当する。
【００４７】
図１１は均質燃焼時パージ弁開度算出手段８００の制御内容を示しており、均質燃焼時に実行される。
Ｓ８０１では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを直接算出して、パージ弁を制御する。
次に第２実施形態について説明する。
【００４８】
第２実施形態の制御ブロック図は第１実施形態（図３）と同じであり、成層燃焼許可手段１００の制御内容のみが異なる。
図１４は第２実施形態の成層燃焼許可手段の制御内容を示している。
Ｓ１０１〜Ｓ１０３については、第１実施形態（図４）と同じであるが、これらの全てでＹＥＳの場合に、Ｓ１０４へ進む。
【００４９】
Ｓ１０４では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰと第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１及び第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２（ＳＬＥＶＰ１＜ＳＬＥＶＰ２）とを比較し、ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２か否かを判定する。
ＹＥＳ（ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ１又はＡＦＲＥＶＰ＞ＳＬＥＶＰ２）の場合は、Ｓ１０５へ進む。すなわち、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰが第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあるとき（ＳＬＥＶＰ１＜ＡＦＲＥＶＰ＜ＳＬＥＶＰ２のとき）に、成層燃焼を不許可とするためである。
【００５０】
Ｓ１０５では、成層燃焼を許可する。
Ｓ１０１〜Ｓ１０４での判定のいずれかでＮＯの場合は、Ｓ１０６へ進んで成層燃焼を不許可とする。
このように、本実施形態では、パージ空燃比ＡＦＲＥＶＰが第１の所定空燃比ＳＬＥＶＰ１と第２の所定空燃比ＳＬＥＶＰ２との間にあるときに、成層燃焼を禁止している。燃費よりもパージを優先させるためである。
【００５１】
次に第３実施形態について説明する。
第３実施形態の制御ブロック図は図１５に示しており、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００、蒸発燃料導入量予測手段６５０、蒸発燃料導入量変更手段（導入禁止手段）７５０を含んで構成される。
ここで、成層燃焼許可手段１００、均質燃焼手段２００、成層燃焼手段３００の制御内容は、図４（又は図１４）、図５、図６に示した通りである。
【００５２】
図１６は第３実施形態の蒸発燃料導入量予測手段の制御内容を示している。
Ｓ６５１では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、出力する。すなわち、所定パージ率でパージを行う。
Ｓ６５２では、所定時間経過したかを判定し、所定時間経過したときに次のＳ６５３へ進む。すなわち、パージの影響が出るまでディレイする。
【００５３】
Ｓ６５３では、排気通路に配設したＨＣセンサの出力ＨＣＳＥＮを読込み、パージ有り時の検出値ＨＣＳＥＮ１＝ＨＣＳＥＮとして記憶保持する。
Ｓ６５４では、パージ弁が全閉となるように、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹ＝０として、出力する。すなわち、パージをカットする。
Ｓ６５５では、所定時間経過したかを判定し、所定時間経過したときに次のＳ６５６へ進む。すなわち、パージカットの影響が出るまでディレイする。
【００５４】
Ｓ６５６では、排気通路に配設したＨＣセンサの出力ＨＣＳＥＮを読込み、パージ無し時の検出値ＨＣＳＥＮ２＝ＨＣＳＥＮとして記憶保持する。
Ｓ５６７では、パージ有り時のＨＣセンサ検出値ＨＣＳＥＮ１とパージ無し時のＨＣセンサ検出値ＨＣＳＥＮ２との差分ＤＨＣ＝ＨＣＳＥＮ１−ＨＣＳＥＮ２を算出する。
【００５５】
この差分ＤＨＣが大のときは、パージ濃度がＮＧ領域であり、小のときは、パージ濃度がＯＫ領域である。従って、この部分がパージ濃度推定手段に相当する。
図１７は第３実施形態の蒸発燃料導入量変更手段（導入禁止手段）の制御内容を示している。
【００５６】
Ｓ７５１では、前記差分ＤＨＣが所定値（ＳＬＨＣ）以下か否かを判定する。
ＹＥＳ（ＤＨＣ＜ＳＬＨＣ）の場合は、Ｓ７５３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。
ＮＯの場合は、Ｓ７５２で触媒温度ＴＣＡＴが所定値（ＳＬＴＣＡＴ）以上か否かを判定する。
【００５７】
ここで、ＹＥＳの場合は、Ｓ７５３でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝１（補正なし）に設定する。触媒が十分暖まっていれば、ＨＣは浄化されるとして、大量パージを許可するからである。
ここでも、ＮＯの場合は、パージカットのため、Ｓ７５４でパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰ＝０に設定する。
【００５８】
Ｓ７５５では、吸入空気量Ｑａから、テーブルを参照して、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹを算出する。
Ｓ７５６では、次式のごとく、基本パージ弁開度ＢＳＤＴＹをパージ弁開度補正係数ＫＥＶＰにより補正して、パージ弁開度ＥＶＰＤＴＹを算出し、パージ弁を制御する。
【００５９】
ＥＶＰＤＴＹ＝ＢＳＤＴＹ×ＫＥＶＰ
このようにして、パージ有り時と無し時のＨＣセンサ検出値の差分ＤＨＣに応じて、該差分ＤＨＣが大きいときは、パージ弁を閉じて、パージを禁止する。但し、触媒温度が所定値以上であれば、ＨＣの悪化は少ないと判断し、通常のパージを許可するのである。従って、この部分がパージ判断手段に相当する。
【００６０】
このように、ＨＣセンサの使用により、空燃比フィードバック制御中でなくてもパージ空燃比を予測でき、通常空燃比フィードバック制御を行わずに大幅なリーン空燃比へオープン制御される成層燃焼を継続させつつ、パージの可否を判断できるため、更なる燃費の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図３】第１及び第２実施形態の制御ブロック図
【図４】成層燃焼許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図５】均質燃焼手段の制御内容を示すフローチャート
【図６】成層燃焼手段の制御内容を示すフローチャート
【図７】蒸発燃料導入許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図８】学習値更新手段の制御内容を示すフローチャート
【図９】蒸発燃料導入量測定手段の制御内容を示すフローチャート
【図１０】蒸発燃料導入量変更手段の制御内容を示すフローチャート
【図１１】ストイキ時パージ弁開度算出手段の制御内容を示すフローチャート
【図１２】空燃比フィードバック制御の補足図
【図１３】本発明の作用を示す図
【図１４】第２実施形態の成層燃焼許可手段の制御内容を示すフローチャート
【図１５】第３実施形態の制御ブロック図
【図１６】第３実施形態の蒸発燃料導入量予測手段の制御内容を示すフローチャート
【図１７】第３実施形態の蒸発燃料導入量変更手段の制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
１  機関
２  エアクリーナ
３  吸気通路
４  スロットル弁
５  燃料噴射弁
６  点火栓
７  排気通路
８  触媒
９  燃料タンク
１０  キャニスタ
１１  蒸発燃料導入管
１２  逆止弁
１３  新気導入口
１４  パージ通路
１５  パージ弁
２０  コントロールユニット
２１  クランク角センサ
２２  エアフローメータ
２３  スロットルセンサ
２４  水温センサ
２５  Ｏ２  センサ
２６  触媒温度センサ
２７  ＨＣセンサ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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