(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に点火栓を配置し、圧縮行程末期に燃焼室内に燃料を噴射して点火栓周りの限定された領域内に混合気を形成し、次いでこの混合気を点火栓により着火せしめる強成層運転と、機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射して均質混合気を形成し、次いで圧縮行程末期に燃焼室内に燃料を噴射して点火栓周りの限定された領域内に混合気を形成し、次いで点火栓周りの限定された領域内に形成された混合気を点火栓により着火せしめる弱成層運転と、機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射して均質混合気を形成し、次いでこの均質混合気を点火栓により着火せしめる均質混合気運転のうちの一つの運転が選択的に行われ、燃料タンク内で発生した燃料ベーパを機関吸気通路内にパージするようにした内燃機関において、強成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージすると点火栓周りの混合気の濃度が点火時に予め定められた濃度以上になる可能性があるときには点火時における点火栓周りの混合気の濃度が低下するように燃料噴射時期を早めるか又は点火時期を遅くし、弱成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージするときには機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を減少させる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
強成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージすると点火栓周りの混合気の濃度が点火時に予め定められた限界濃度以上になるか否かを判断する判断手段を具備しており、点火栓周りの混合気の濃度が点火時に限界濃度以上になると判断されたときには点火時における点火栓周りの混合気の濃度が限界濃度以下となるように燃焼室内への燃料噴射時期を早めるか又は点火時期を遅くする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
均質混合気運転が行われているときに燃料ベーパをパージするときには機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を減少させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を機関排気通路内に配置し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには均質混合気運転を行い、燃料噴射量を予め定められた燃料噴射量から燃料ベーパ量分を差引いた量とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク内で発生した燃料ベーパを機関吸気通路内にパージし、このとき空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を制御するようにした内燃機関が公知である（特開平５−５２１３９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで点火栓により混合気を着火するようにした内燃機関では点火栓周りに形成される混合気が濃すぎると失火を生ずるようになる。従って点火栓を備えた内燃機関では点火栓周りに形成される混合気の濃度が失火を生じさせる濃度よりも高くならないようにする必要がある。
【０００４】
ところが機関吸気通路内に燃料ベーパがパージされるとこの燃料ベーパによって点火栓周りに形成される混合気の濃度が高くなり、その結果点火栓周りに形成される混合気の濃度が失火を生じさせる濃度よりも高くなる場合がある。このような場合には失火を生じることになり、従って何らかの対策を講ずることが必要となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで１番目の発明では、燃焼室内に点火栓を配置し、圧縮行程末期に燃焼室内に燃料を噴射して点火栓周りの限定された領域内に混合気を形成し、次いでこの混合気を点火栓により着火せしめる強成層運転と、機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射して均質混合気を形成し、次いで圧縮行程末期に燃焼室内に燃料を噴射して点火栓周りの限定された領域内に混合気を形成し、次いで点火栓周りの限定された領域内に形成された混合気を点火栓により着火せしめる弱成層運転と、機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射して均質混合気を形成し、次いでこの均質混合気を点火栓により着火せしめる均質混合気運転のうちの一つの運転が選択的に行われ、燃料タンク内で発生した燃料ベーパを機関吸気通路内にパージするようにした内燃機関において、強成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージすると点火栓周りの混合気の濃度が点火時に予め定められた濃度以上になる可能性があるときには点火時における点火栓周りの混合気の濃度が低下するように燃料噴射時期を早めるか又は点火時期を遅くし、弱成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージするときには機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を減少させる。
【０００６】
２番目の発明では１番目の発明において、強成層運転が行われているときに燃料ベーパをパージすると点火栓周りの混合気の濃度が点火時に予め定められた限界濃度以上になるか否かを判断する判断手段を具備しており、点火栓周りの混合気の濃度が点火時に限界濃度以上になると判断されたときには点火時における点火栓周りの混合気の濃度が限界濃度以下となるように燃焼室内への燃料噴射時期を早めるか又は点火時期を遅くする。
【０００７】
３番目の発明では１番目の発明において、均質混合気運転が行われているときに燃料ベーパをパージするときには機関吸気通路内又は吸気行程中に燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を減少させる。
【０００８】
４番目の発明では１番目の発明において、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を機関排気通路内に配置し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには均質混合気運転を行い、燃料噴射量を予め定められた燃料噴射量から燃料ベーパ量分を差引いた量とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６はシリンダヘッド３の内壁面周縁部に配置された燃料噴射弁、７はシリンダヘッド３の内壁面中央部に配置された点火栓、８は吸気弁、９は吸気ポート、１０は排気弁、１１は排気ポートを夫々示す。吸気ポート９は対応する吸気枝管１２を介してサージタンク１３に連結され、サージタンク１３は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結される。吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。一方、排気ポート１１は排気マニホルド１８に連結される。排気マニホルド１８とサージタンク１３とは排気ガス再循環（以下ＥＧＲと称す）通路１９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１９内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２０が配置される。
【００１３】
図１に示されるように内燃機関は活性炭２１を内蔵したキャニスタ２２を具備する。このキャニスタ２２は活性炭２１の両側に夫々燃料蒸気室２３と大気室２４とを有する。燃料蒸気室２３は一方では導管２５を介して燃料タンク２６に連結され、他方では導管２７を介してサージタンク１３内に連結される。導管２７内には電子制御ユニット４０の出力信号により制御されるパージ制御弁２８が配置される。燃料タンク２６内で発生した燃料ベーパは導管２５を介しキャニスタ２２内に送り込まれて活性炭２１に吸着される。パージ制御弁２８が開弁すると空気が大気室２４から活性炭２１内を通って導管２７内に送り込まれる。空気が活性炭２１内を通過する際に活性炭２１に吸着されている燃料ベーパが活性炭２１から脱離され、斯くして燃料ベーパを含んだ空気、即ちパージガスが導管２７を介してサージタンク１３内にパージされる。
【００１４】
排気マニホルド１８は触媒コンバータ２９ａに連結され、この触媒コンバータ２９ａ内にはＮＯx 吸収剤２９が配置される。
電子制御ユニット４０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。サージタンク１３内にはパージされた燃料ベーパの濃度を検出するための濃度センサ３０が配置され、この濃度センサ３０の出力電圧が対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には大気圧を検出するための大気圧センサ３１の出力信号が対応するＡＤ変換器４７を介して入力される。アクセルペダル３２にはアクセルペダル３２の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３３が接続され、負荷センサ３３の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３４が接続される。また、排気マニホルド１８内には空燃比センサ３５が配置され、この空燃比センサ３５の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火栓７、ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２０およびパージ制御弁２８に接続される。
【００１５】
図２は燃料噴射量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ（＝Ｑ1 ＋Ｑ2 ）、噴射開始時期θＳ１，θＳ２、噴射完了時期θＥ１，θＥ２および燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆを示している。なお、図２において横軸Ｌはアクセルペダル３２の踏込み量、即ち要求負荷を示している。
図２からわかるように要求負荷ＬがＬ1 よりも低いときには圧縮行程末期のθＳ２からθＥ２の間において燃料噴射Ｑ２が行われる。このときには平均空燃比Ａ／Ｆはかなりリーンとなっている。要求負荷ＬがＬ1 とＬ2 の間のときには吸気行程初期のθＳ１からθＥ１の間において第１回目の燃料噴射Ｑ１が行われ、次いで圧縮行程末期のθＳ２からθＥ２の間において第２回目の燃料噴射Ｑ２が行われる。このときにも空燃比Ａ／Ｆはリーンとなっている。要求負荷ＬがＬ2 よりも大きいときには吸気行程初期のθＳ１からθＥ１の間において燃料噴射Ｑ１が行われる。このときには要求負荷Ｌが低い領域では平均空燃比Ａ／Ｆがリーンとされており、要求負荷Ｌが高くなると平均空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比とされ、要求負荷Ｌが更に高くなると平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。なお、圧縮行程末期にのみ燃料噴射Ｑ２が行われる運転領域、二回に亘って燃料噴射Ｑ１およびＱ２が行われる運転領域および吸気行程初期にのみ燃料噴射Ｑ１が行われる運転領域は要求負荷Ｌのみにより定まるのではなく、実際には要求負荷Ｌおよび機関回転数により定まる。
【００１６】
図３は要求負荷ＬがＬ1 （図２）よりも小さいとき、即ち圧縮行程末期においてのみ燃料噴射Ｑ２が行われる場合を示している。この場合には燃料噴射弁６から燃料がピストン４の頂面上に形成されたキャビティ５ａの底壁面に向けて噴射される。この燃料はキャビティ５ａの周壁面により案内されて点火栓７に向かい、それにより図３に示されるように点火栓７の周りに混合気Ｇが形成される。本発明による実施例では混合気Ｇ周りの燃焼室５内の空間は空気、又は空気とＥＧＲガスとの混合ガスにより満たされており、従って要求負荷ＬがＬ1 （図２）よりも小さいときには燃焼室５内の限定された領域内に混合気Ｇが形成されることになる。以下、このような状態を強成層運転状態と称する。
【００１７】
図３に示される強成層運転状態では点火栓７周りに形成された混合気Ｇが点火栓７により着火せしめられる。この場合、混合気Ｇが濃すぎると失火を生ずることになる。
一方、前述したように要求負荷ＬがＬ1 とＬ2 との間にあるときには二回に分けて燃料噴射が行われる。この場合、吸気行程初期に行われる第１回目の燃料噴射Ｑ１によって燃焼室５内に均質な稀薄混合気が形成される。次いで圧縮行程末期に行われる第２回目の燃料噴射Ｑ２によって点火栓７周りに最適な濃度の混合気が形成される。この混合気が点火栓７により着火せしめられ、この着火火炎によって稀薄混合気が燃焼せしめられる。以下このような状態を弱成層運転状態と称する。この場合にも点火栓７周りに形成される混合気が濃すぎると失火を生じることになる。
【００１８】
一方、要求負荷ＬがＬ2 よりも大きいときには図２に示されるように燃焼室５内にはリーン又は理論空燃比又はリッチ空燃比の均質混合気が形成され、この均質混合気が点火栓７により着火せしめられる。以下、このような状態を均質混合気運転状態と称する。この場合にも点火栓７周りに形成される混合気が濃すぎると失火を生じることになる。
【００１９】
ところで強成層運転時におけるスロットル弁１７の目標開度ＴＡ、ＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧ、点火時期θＩ、パージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比ＤＵ、噴射量Ｑ２および噴射開始時期θＳ２は夫々図４（Ａ）から（Ｆ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、この場合噴射完了時期θＥ２は噴射開始時期θＳ２、噴射量Ｑ２および機関回転数Ｎに基づいて算出される。
【００２０】
また、弱成層運転時におけるスロットル弁１７の目標開度ＴＡ、ＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧ、点火時期θＩ、パージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比ＤＵ、噴射開始時期θＳ２および噴射量Ｑ１は夫々図５（Ａ）から（Ｆ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、噴射量Ｑ２は一定であり、噴射完了時期θＥ２は噴射開始時期θＳ２、噴射量Ｑ２および機関回転数Ｎに基づいて算出される。また、噴射開始時期θＳ１は固定であり、噴射完了時期θＥ１は噴射開始時期θＳ１、噴射量Ｑ１および機関回転数Ｎに基づいて算出される。
【００２１】
一方、均質混合気運転時におけるスロットル弁１７の目標開度ＴＡ、ＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧ、点火時期θＩ、パージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比ＤＵ、噴射量Ｑ１は夫々図６（Ａ）から（Ｅ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、噴射開始時期θＳ１は固定であり、噴射完了時期θＥ１は噴射開始時期θＳ１、噴射量Ｑ１および機関回転数Ｎに基づいて算出される。
【００２２】
本発明による実施例では基本的に図４（Ａ）〜（Ｆ）、図５（Ａ）〜（Ｆ）、図６（Ａ）〜（Ｅ）に示すマップに基づいてスロットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２０の開度、点火時期、パージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比、噴射量Ｑ１，Ｑ２、噴射開始時期θＳ１、θＳ２および噴射完了時期θＥ１、θＥ２が定められる。
【００２３】
ところでパージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比ＤＵが一定であっても、即ちパージガス量が一定であっても燃料タンク２６内に発生している燃料ベーパの量および活性炭２１に吸着されている燃料ベーパの量によってサージタンク１３内にパージされる燃料ベーパの量は変化する。従ってパージ制御弁２８の制御パルスのデューティ比ＤＵを図４（Ｄ）、図５（Ｄ）および図６（Ｄ）のマップに従って定めても燃焼室５内に供給される燃料ベーパの量は変化する。この場合、燃焼室５内に供給される燃料ベーパの量が多いときには点火栓７周りに形成される混合気が濃くなり、斯くして失火を生ずることになる。また、活性炭２１の吸着能力が飽和しないようにパージ量を増大した場合にも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなり、斯くして失火を生ずることになる。
【００２４】
本発明ではこのような失火の発生を防止するために種々の対策を講じている。なお、点火栓７周りの混合気が最も過濃になりやすいのは強成層運転時であり、次に過濃になりやすいのは弱成層運転時である。従ってこのことも考慮して対策が講じられている。
次に図７から図１０を参照しつつ最初の実施例について説明する。
【００２５】
この実施例では点火栓７周りの混合気が最も過濃になりやすい強成層運転が行われたときにはパージ作用を停止するか、又は燃焼室５内に供給される吸入空気中の燃料ベーパ濃度が基準濃度を越えたときは強成層運転時にパージ作用を停止するようにしている。
図７に運転制御ルーチンを示す。
【００２６】
図７を参照するとまず初めにステップ１００において図８又は図９に示すパージ実行判断が行われる。そこでまずこれらパージ実行制御について説明する。
図８に示す例ではまず初めにステップ１１０において燃料ベーパのパージを実行すべきパージ実行条件が成立しているか否かが判別される。パージ実行条件が成立している場合にはステップ１１１に進んでパージフラグがセットされる。これに対しパージ実行条件が成立していないときにはステップ１１２に進んで燃料ベーパのパージ作用が停止され、次いでステップ１１３においてパージフラグがリセットされる。従ってこの例ではパージ実行条件が成立したときにパージフラグがセットされる。
【００２７】
一方、図９に示す例ではまず初めにステップ１２０においてパージ実行条件が成立しているか否かが判別され、パージ実行条件が成立しているときにはステップ１２１に進む。ステップ１２１では濃度センサ３０により検出された吸入空気中の燃料ベーパの濃度が予め定められた基準濃度Ｋよりも高いか否かが判別される。吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高いときにはステップ１２２に進んでパージフラグがセットされ、吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも低いときにはステップ１２３に進んでパージフラグがリセットされる。一方、ステップ１２０においてパージ実行条件が成立していないと判断されたときにはステップ１２４に進んで燃料ベーパのパージ作用が停止され、次いでステップ１２３においてパージフラグがリセットされる。従ってこの例では吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときにパージフラグがセットされる。
【００２８】
再び図７に戻るとステップ１０１では強成層運転を行う運転領域であるか否かが判断され、強成層運転を行う運転領域であるときにはステップ２００に進んで強成層運転が行われる。これに対して強成層運転を行う運転領域でないと判断されたときにはステップ１０２に進んで弱成層運転を行う運転領域であるか否かが判別される。弱成層運転を行う運転領域であるときにはステップ３００に進んで弱成層運転が行われ、弱成層運転を行う運転領域でないときにはステップ４００に進んで均質混合気運転が行われる。
【００２９】
ステップ２００における強成層運転、ステップ３００における弱成層運転およびステップ４００における均質混合気運転ではパージフラグに基づいて噴射制御、点火制御およびパージ制御が行われる。ただし、図７は強成層運転、弱成層運転および均質混合気運転の基本動作を示しており、パージフラグに基づく各制御については図１０から図２０に示されている。
【００３０】
図７に示されるように強成層運転の基本動作ではまず初めにステップＡにおいて図４（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＴＡが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＴＡとされる。次いでステップＢでは図４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧが算出され、ＥＧＲ制御弁２０の開度がこの目標開度ＥＧとされる。次いでステップＣでは図４（Ｅ）に示すマップから噴射量Ｑ２が算出され、図４（Ｆ）に示すマップから噴射開始時期θＳ２が算出され、これらに基づいて圧縮行程末期に燃料噴射が行われる。次いでステップＤでは図４（Ｃ）に示すマップから点火時期θＩが定められ、次いでステップＥではパージ作用が停止されていない限り図４（Ｄ）に示すマップからパージ制御弁２８の制御パルスのデューティＤＵが算出される。
【００３１】
一方、図７に示されるように弱成層運転の基本動作ではまず初めにステップＡにおいて図５（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＴＡが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＴＡとされる。次いでステップＢでは図５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧが算出され、ＥＧＲ制御弁２０の開度がこの目標開度ＥＧとされる。次いでステップＣでは図５（Ｅ）に示すマップから噴射開始時期θＳ２が算出され、図５（Ｆ）に示すマップから噴射量Ｑ１が算出され、これらに基づいて吸気行程および圧縮行程末期に燃料噴射が行われる。次いでステップＤでは図５（Ｃ）に示すマップから点火時期θＩが定められ、次いでステップＥではパージ作用が停止されていない限り図５（Ｄ）に示すマップからパージ制御弁２８の制御パルスのデューティＤＵが算出される。
【００３２】
また、図７に示されるように均質混合気運転の基本動作ではまず初めにステップＡにおいて図６（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＴＡが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＴＡとされる。次いでステップＢでは図６（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧが算出され、ＥＧＲ制御弁２０の開度がこの目標開度ＥＧとされる。次いでステップＣでは図６（Ｅ）に示すマップから噴射量Ｑ１が算出され、これに基づいて吸気行程に燃料噴射が行われる。次いでステップＤでは図６（Ｃ）に示すマップから点火時期θＩが定められ、次いでステップＥではパージ作用が停止されていない限り図６（Ｄ）に示すマップからパージ制御弁２８の制御パルスのデューティＤＵが算出される。
【００３３】
図１０は図７のステップ２００において行われる強成層運転の第１の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同じであり、従って以下ステップＥのみについて説明する。ステップＥにおいてはまず初めにステップ２１０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ２１２に進んで図４（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵが最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。これに対してパージフラグがセットされていると判断されたときにはステップ２１１に進んで燃料ベーパのパージ作用が停止される。従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合には強成層運転が行われると燃料ベーパのパージ作用が停止され、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに燃料ベーパのパージ作用が停止される。
【００３４】
いずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１１は図７のステップ２００において行われる強成層運転の第２の例を示している。なお、この例においてもステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同じであり、従って以下ステップＥのみについて説明する。
【００３５】
ステップＥにおいてはまず初めにステップ２２０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ２２２に進んで図４（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵが最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。これに対してパージフラグがセットされていると判断されたときにはステップ２２１に進んで図４（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵから予め定められた値ΔＤＵを減算した減算結果が最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。即ち、パージフラグがセットされているときには燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われれば燃料ベーパのパージ量が減少せしめられ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。
【００３６】
いずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１２は図７のステップ２００において行われる強成層運転の第３の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＣのみについて説明する。
【００３７】
ステップＣにおいてはまず初めにステップ２３０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ２３２に進んで図４（Ｆ）に示すマップから算出された噴射開始時期θＳ２が最終的な噴射開始時期θＳ２０とされる。次いでステップ２３３において噴射量Ｑ２が算出される。これに対してパージフラグがセットされていると判別されたときにはステップ２３１に進んで図４（Ｆ）に示すマップから算出された噴射開始時期θＳ２に予め定められた値ΔＳを加算した加算結果が最終的な噴射開始時期θＳ２０とされる。即ち、パージフラグがセットされると噴射開始時期θＳ２が早められる。
【００３８】
従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われると噴射開始時期が早められ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに噴射開始時期が早められる。
噴射開始時期が早められると点火が行われるまでに噴射燃料が広範囲に分散し、斯くして点火時に点火栓７周りに形成される混合気は薄くなる。従っていずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
【００３９】
図１３は図７のステップ２００において行われる強成層運転の第４の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＤのみについて説明する。
ステップＤにおいてはまず初めにステップ２４０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ２４２に進んで図４（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩが最終的な点火時期θＩ０とされる。これに対してパージフラグがセットされているときにはステップ２４１に進んで図４（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩから予め定められた値ΔＩを減算した減算結果が最終的な点火時期θＩとされる。即ち、パージフラグがセットされると点火時期が遅らされる。
【００４０】
従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われると点火時期が遅らされ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに点火時期が遅らされる。
点火時期が遅らされると点火が行われるまでに噴射燃料が広範囲に分散し、斯くして点火時に点火栓７周りに形成される混合気は薄くなる。従っていずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
【００４１】
図１４は図７のステップ３００において行われる弱成層運転の第１の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同じであり、従って以下ステップＥのみについて説明する。
ステップＥにおいてはまず初めにステップ３１０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ３１２に進んで図４（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵが最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。これに対してパージフラグがセットされていると判断されたときにはステップ３１１に進んで燃料ベーパのパージ作用が停止される。従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合には弱成層運転が行われると燃料ベーパのパージ作用が停止され、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに燃料ベーパのパージ作用が停止される。
【００４２】
いずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１５は図７のステップ３００において行われる弱成層運転の第２の例を示している。なお、この例においてもステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同じであり、従って以下ステップＥのみについて説明する。
【００４３】
ステップＥにおいてはまず初めにステップ３２０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ３２２に進んで図５（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵが最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。これに対してパージフラグがセットされていると判断されたときにはステップ３２１に進んで図５（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵから予め定められた値ΔＤＵを減算した減算結果が最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。即ち、パージフラグがセットされているときには燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われれば燃料ベーパのパージ量が減少せしめられ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。
【００４４】
いずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１６は図７のステップ３００において行われる弱成層運転の第３の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＣのみについて説明する。
【００４５】
ステップＣにおいてはまず初めにステップ３３０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ３３２に進んで図５（Ｅ）に示すマップから算出された噴射開始時期θＳ２が最終的な噴射開始時期θＳ２０とされる。次いでステップ３３３において噴射量Ｑ１，Ｑ２が算出される。これに対してパージフラグがセットされていると判別されたときにはステップ３３１に進んで図５（Ｅ）に示すマップから算出された噴射開始時期θＳ２に予め定められた値ΔＳを加算した加算結果が最終的な噴射開始時期θＳ２０とされる。即ち、パージフラグがセットされると噴射開始時期θＳ２が早められる。
【００４６】
従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われると噴射開始時期が早められ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに噴射開始時期が早められる。
噴射開始時期が早められると点火が行われるまでに噴射燃料が広範囲に分散し、斯くして点火時に点火栓７周りに形成される混合気は薄くなる。従っていずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
【００４７】
図１７は図７のステップ３００において行われる弱成層運転の第４の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＤのみについて説明する。
ステップＤにおいてはまず初めにステップ３４０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ３４２に進んで図５（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩが最終的な点火時期θＩ０とされる。これに対してパージフラグがセットされているときにはステップ３４１に進んで図５（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩから予め定められた値ΔＩを減算した減算結果が最終的な点火時期θＩとされる。即ち、パージフラグがセットされると点火時期が遅らされる。
従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われると点火時期が遅らされ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに点火時期が遅らされる。
【００４８】
点火時期が遅らされると点火が行われるまでに噴射燃料が広範囲に分散し、斯くして点火時に点火栓７周りに形成される混合気は薄くなる。従っていずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１８は図７のステップ４００において行われる均質混合気運転の第１の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同じであり、従って以下ステップＥのみについて説明する。
【００４９】
ステップＥにおいてはまず初めにステップ４１０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ４１２に進んで図６（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵが最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。これに対してパージフラグがセットされていると判断されたときにはステップ４１１に進んで図６（Ｄ）に示すマップから算出されたデューティ比ＤＵから予め定められた値ΔＤＵを減算した減算結果が最終的なデューティ比ＤＵ０とされる。即ち、パージフラグがセットされているときには燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われれば燃料ベーパのパージ量が減少せしめられ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに燃料ベーパのパージ量が減少せしめられる。
【００５０】
いずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
図１９は図７のステップ４００において行われる均質混合気運転の第２の例を示している。なお、この例においてステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＤのみについて説明する。
【００５１】
ステップＤにおいてはまず初めにステップ４２０においてパージフラグがセットされているか否かが判別される。パージフラグがセットされていないときにはステップ４２２に進んで図６（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩが最終的な点火時期θＩ０とされる。これに対してパージフラグがセットされているときにはステップ４２１に進んで図６（Ｃ）に示すマップから算出された点火時期θＩから予め定められた値ΔＩを減算した減算結果が最終的な点火時期θＩとされる。即ち、パージフラグがセットされると点火時期が遅らされる。
【００５２】
従って図８に示されるパージ実行判断を用いた場合にはパージ作用が行われると点火時期が遅らされ、図９に示されるパージ実行判断を用いた場合には吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときに点火時期が遅らされる。
点火時期が遅らされると点火が行われるまでに噴射燃料が広範囲に分散し、斯くして点火時に点火栓７周りに形成される混合気は薄くなる。従っていずれの場合でも点火栓７周りに形成される混合気が濃くなりすぎるのを阻止することができ、斯くして失火が生ずるのを阻止することができる。
【００５３】
次に別の実施例について説明する。
前述したように弱成層運転時には吸気行程時における燃料噴射Ｑ１によって燃焼室５内には稀薄な均質混合気が形成され、均質混合気運転時にも燃料噴射Ｑ１によって燃焼室５内に均質混合気が形成される。一方、パージされた燃料ベーパも燃焼室５内に均質な混合気を形成する。従って燃焼室５内に均質な混合気を形成するようにした場合において噴射量として噴射量Ｑ１から燃料ベーパ量分を差引いた量を用いると噴射量の減少により減少した均質混合気が燃料ベーパによって補われることになり、従ってパージ作用が行われようと行われまいと、即ち燃料ベーパのパージ量にかかわらずに燃焼室５内における均質混合気の濃度は変化しないことになる。燃焼室５内における均質混合気の濃度が変化しなければ点火栓７周りの混合気の濃度も変化せず、斯くして失火が生じるのを阻止できることになる。
【００５４】
そこでこの実施例では弱成層運転時および均質混合気運転時には噴射量として噴射量Ｑ１から燃料ベーパ量分を差引いた量を用いるようにしている。しかしながらこのようにするためには燃料ベーパ量を算出しなければならない。そこでこの実施例では図２０に示されるようにサージタンク１３内に圧力センサ３６を配置し、導管２７内に空燃比センサ３７を配置し、これら圧力センサ３６および空燃比センサ３７の出力信号に基づいて吸入空気中の燃料ベーパ量を算出するようにしている。次にこの燃料ベーパ量の算出方法について説明する。
【００５５】
図２１はパージ制御弁２８が全開しているときの単位時間当りのパージガス流量、即ち全開パージガス流量ＰＧ１００（１／sec)を示している。この全開パージガス流量ＰＧ１００（ｌ／sec)は図２１に示されるように大気圧ＰＡとサージタンク１３内の絶対圧ＰＭとの圧力差（ＰＡ−ＰＭ）の関数となる。一方、パージ制御弁２８は一定時間内においてパージ制御弁２８を開弁すべき時間の割合、即ちデューティ比ＤＵに基づいて制御される。図２２に示されるように単位時間当りのパージガス流量（ｌ／sec)はデューティ比ＤＵ（％）に比例する。従って図２１に示される全開パージガス流量（ｌ／sec)にＤＵ（％）／１００％を乗算すれば実際の単位時間当りのパージガス流量（ｌ／sec)が算出できる。
【００５６】
一方、実際の単位時間当りのパージガス流量（ｌ／sec)にパージガス中の燃料ベーパ濃度ＰＶ（ｇ／ｌ）を乗算すれば次式に基づき単位時間当りパージされる燃料ベーパ量（ｇ／sec)が求まる。
ＥＶＱ＝ＰＧ１００・ＰＶ・ＤＵ／１００
ここでデューティ比ＤＵは機関の運転状態に応じて定まっており、またＰＧ１００は図２１に示す関係から求まるのでパージガス中の燃料ベーパ濃度ＰＶ（ｇ／ｌ）が求まれば燃料ベーパ量ＥＶＱが求まることになる。
【００５７】
図２０に示される実施例ではこの燃料ベーパ濃度ＰＶ（ｇ／ｌ）が空燃比センサ３７により検出された空燃比Ａ／Ｆから求められる。即ち、単位時間当りパージされるパージガス流量をＰＧ（ｌ／sec)とし、単位時間当りパージされる燃料ベーパ量をＦＵＥＬ（ｇ／sec)とすると燃料ベーパ濃度ＰＶは次式で表される。
ＰＶ＝ＦＵＥＬ（ｇ／sec)／ＰＧ（ｌ／sec)
ここでパージガス流量ＰＧ（ｌ／sec)中の空気流量をＡＩＲ（ｌ／sec)とし、パージガス流量ＰＧ（ｌ／sec)中の燃料ベーパ流量をＦＵＥＬ（ｌ／sec)とすると燃料ベーパ濃度ＰＶは次式で表される。
【００５８】
ＰＶ＝ＦＵＥＬ（ｇ／sec)／（ＡＩＲ（ｌ／sec)＋ＦＵＥＬ（ｌ／sec)）
ここで空気の密度をρａ（ｇ／ｌ）とし、燃料の密度をρｆ（ｇ／ｌ）とすると上式は次のようになる。
ＰＶ＝ＦＵＥＬ（ｇ／sec)／（ＡＩＲ（ｇ／sec)／ρａ＋ＦＵＥＬ（ｇ／sec)／ρｆ）
上式の右辺の分母および分子をＦＵＥＬ（ｇ／sec)で除算すると上式は次式のようになる。
【００５９】
ＰＶ＝ｌ／（ＡＩＲ（ｇ／sec)／ＦＵＥＬ（ｇ／sec)／ρａ＋１／ρｆ）
ここでＡＩＲ（ｇ／sec)／ＦＵＥＬ（ｇ／sec)はパージガスの空燃比を表しており、この空燃比をＡ／Ｆとすると上式は次のようになる。
ＰＶ＝ｌ／（（Ａ／Ｆ）／ρａ＋１／ρｆ）
従ってパージガスの空燃比Ａ／Ｆがわかれば燃料ベーパ濃度ＰＶが求められる。図２０に示される実施例ではパージガスの空燃比Ａ／Ｆを空燃比センサ３７により検出するようにしており、従って空燃比センサ３７により検出された空燃比Ａ／Ｆから燃料ベーパ濃度ＰＶ（ｇ／ｌ）を求めることができることになる。
【００６０】
一方、機関が４気筒であるとすると燃料ベーパは１８０°クランク角毎に、即ち半回転毎に各気筒に供給されるので各気筒に供給される燃料ベーパ量ＥＶＱｔ（ｇ）は次のように表される。
ＥＶＱｔ（ｇ）＝ＥＶＱ／（Ｎ（r.p.m.）／６０）・２＝ＥＶＱ・（３０／Ｎ）
従って各気筒に噴射される燃料量は（Ｑ１−ＥＶＱｔ）とされる。
【００６１】
図２３は図７のステップ３００において行われる弱成層運転を示している。なお、図２３における各ステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＣのみについて説明する。
ステップＣにおいてはまず初めにステップ３５０において図５（Ｄ）に示すマップからデューティ比ＤＵが算出される。次いでステップ３５１では図２１に示す関係から全開パージ率ＰＧ１００が算出される。次いでステップ３５２では空燃比センサ３７の出力信号に基づいて燃料ベーパ濃度ＰＶが算出される。次いでステップ３５３では次式に基づいて燃料ベーパ量ＥＶＱ（ｇ／sec)が算出される。
【００６２】
ＥＶＱ＝ＰＧ１００・ＰＶ・ＤＵ／１００
次いでステップ３５４では各気筒に供給される燃料ベーパ量ＥＶＱｔ（＝ＥＶＱ・３０／Ｎ）が算出される。次いでステップ３５５では図５（Ｆ）に示すマップから算出された噴射量Ｑ１からＥＶＱｔを減算した減算結果が最終的な噴射量Ｑ１とされる。次いでステップ３５６では噴射開始時期θＳ２が算出される。
【００６３】
このように噴射量Ｑ１から燃料ベーパ量ＥＶＱｔが減算されるのでパージ作用が行われていても点火栓７周りの混合気が濃くなりすぎることがなく、斯くして失火が生じるのを阻止することができる。
図２４は図７のステップ４００において行われる均質混合気運転を示している。なお、図２４における各ステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅは図７に示されるステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅと同じであり、従って以下ステップＣのみについて説明する。
【００６４】
ステップＣにおいてはまず初めにステップ４３０において図６（Ｄ）に示すマップからデューティ比ＤＵが算出される。次いでステップ４３１では図２１に示す関係から全開パージ率ＰＧ１００が算出される。次いでステップ４３２では空燃比センサ３７の出力信号に基づいて燃料ベーパ濃度ＰＶが算出される。次いでステップ４３３では次式に基づいて燃料ベーパ量ＥＶＱ（ｇ／sec)が算出される。
【００６５】
ＥＶＱ＝ＰＧ１００・ＰＶ・ＤＵ／１００
次いでステップ４３４では各気筒に供給される燃料ベーパ量ＥＶＱｔ（＝ＥＶＱ・３０／Ｎ）が算出される。次いでステップ４３５では図６（Ｅ）に示すマップから算出された噴射量Ｑ１からＥＶＱｔを減算した減算結果が最終的な噴射量Ｑ１とされる。
【００６６】
このように噴射量Ｑ１から燃料ベーパ量ＥＶＱｔが減算されるのでパージ作用が行われていても点火栓７周りの混合気が濃くなりすぎることがなく、斯くして失火が生じるのを阻止することができる。
なお、図２３および図２４に示す実施例において圧縮行程末期に行われる燃料噴射Ｑ２のみを燃料噴射弁６により行い、図２５に示すように吸気ポート９内に向けて燃料噴射を行うための燃料噴射弁３８を別個に設けてこの燃料噴射弁３８から燃料噴射Ｑ１を行うようにしてもよい。
【００６７】
次に図２６を参照しつつ更に別の実施例について説明する。前述したように燃料ベーパのパージが行われたときには強成層運転時に最も失火を生じやすくなり、次に弱成層運転時に失火を生じやすくなる。そこでこの実施例では強成層運転又は弱成層運転が行われたときにパージフラグがセットされたとき、即ちパージ作用が行われるか（図８）又は吸入空気中の燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋよりも高くなったときには（図９）、均質混合気運転に切換えるようにしている。
【００６８】
即ち、図２６を参照するとまず初めにステップ１００においてパージ実行判断が行われる。このパージ実行判断は図８又は図９に示すルーチンにより行われる。次いでステップ１３０では均質混合気運転を行う運転領域であるか否かが判断され、均質混合気運転を行う運転領域であるときにはステップ４００に進んで均質混合気運転が行われる。これに対して均質混合気運転を行う運転領域でないと判断されたときにはステップ１３１に進んでパージフラグがセットされているか否かが判別される。
【００６９】
パージフラグがセットされているときにはステップ４００に進んで均質混合気運転が行われる。これに対してパージフラグがセットされていないときにはステップ１３２に進んで強成層運転を行う運転領域であるか否かが判別される。強成層運転を行う運転領域であるときにはステップ２００に進んで強成層運転が行われ、強成層運転を行う運転領域でないときにはステップ３００に進んで弱成層運転が行われる。
【００７０】
このようにこの実施例では成層運転時にパージフラグがセットされれば均質混合気運転に切換えられ、次いでパージフラグがリセットされれば再び成層運転に復帰せしめられる。このときこの切換動作に対してヒステリシスを設けることが好ましい。即ち、例えば燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋを越えたときにパージフラグをセットさせ、燃料ベーパの濃度が基準濃度Ｋより小さな値よりも低下したときにパージフラグをリセットさせることが好ましい。
【００７１】
次に図２７を参照しつつ更に別の実施例について説明する。この実施例では失火を生じやすい成層運転時に燃料ベーパのパージ量を減少させるために強成層運転時の図４（Ｄ）に示される各デューティ比ＤＵの値、および弱成層運転時の図５（Ｄ）に示される各デューティ比ＤＵの値が図６（Ｄ）に示される均質混合気運転時の対応する各デューティ比ＤＵの値よりも小さくされている。
【００７２】
即ち、図２７については特に説明を要しないと思われるが、まず初めにステップ１４０では均質混合気運転を行う運転領域であるか否かが判断され、均質混合気運転を行う運転領域であるときにはステップ４００に進んで均質混合気運転が行われる。これに対して均質混合気運転を行う運転領域でないと判断されたときにはステップ１４１に進んで強成層運転を行う運転領域であるか否かが判別される。強成層運転を行う運転領域であるときにはステップ２００に進んで強成層運転が行われ、強成層運転を行う運転領域でないときにはステップ３００に進んで弱成層運転が行われる。
【００７３】
次に図２８から図３１を参照しつつ更に別の実施例について説明する。
図２０に示されるように触媒コンバータ２９ａ内に収容されているＮＯx 吸収剤２９は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯx 吸収剤２９上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯx 吸収剤２９への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯx 吸収剤２９は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯx を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx の吸放出作用を行う。なお、ＮＯx 吸収剤２９上流の排気通路内に燃料（炭化水素）或いは空気が供給されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼室５内における空燃比に一致し、従ってこの場合にはＮＯx 吸収剤２９は燃焼室５内における空燃比がリーンのときにはＮＯx を吸収し、燃焼室５内における空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出することになる。
【００７４】
このＮＯx 吸収剤２９を機関排気通路内に配置すればＮＯx 吸収剤２９は実際にＮＯx の吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図２８に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００７５】
図２０に示される内燃機関では通常燃焼室５内における空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図２８（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2)。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図２８（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯx がＮＯx 吸収剤２９内に吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 - が生成される。
【００７６】
一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白金Ｐｔの表面でのＮＯ2 の生成量が低下する。ＮＯ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2)に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から放出される。このときＮＯx 吸収剤２９から放出されたＮＯx は図２８（Ｂ）に示されるように流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比がリッチにされると短時間のうちにＮＯx 吸収剤２９からＮＯx が放出され、しかもこの放出されたＮＯx が還元されるために大気中にＮＯx が排出されることはない。
【００７７】
なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもＮＯx 吸収剤２９からＮＯx が放出される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯx 吸収剤２９からＮＯx が徐々にしか放出されないためにＮＯx 吸収剤２９に吸収されている全ＮＯx を放出させるには若干長い時間を要する。
【００７８】
ところで、ＮＯx 吸収剤２９のＮＯx 吸収能力には限度があり、ＮＯx 吸収剤２９のＮＯx 吸収能力が飽和する前にＮＯx 吸収剤２９からＮＯx を放出させる必要がある。そこでこの実施例ではＮＯx 吸収剤２９に吸収されているＮＯx 量が予め定められた許容量を越えたときに噴射量を増量して均質混合気運転のもとで空燃比をリッチにするようにしている。なお、燃料ベーパのパージ作用が行われていないときに空燃比を予め定められたリッチ空燃比とするのに必要な噴射量ＱＲは図２９に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７９】
ところでパージ作用が行われているときに図２９に示すマップから算出された噴射量ＱＲでもって燃料を噴射すると空燃比が過度にリッチになってしまい、このとき空燃比を予め定められたリッチ空燃比にするためには噴射量ＱＲから燃料ベーパ量を差引く必要がある。そこで本発明による実施例ではＮＯx 吸収剤２９からＮＯx を放出させるときの噴射量として図２９に示すマップから算出された噴射量ＱＲから燃料ベーパ量を差引いた量を用いている。
【００８０】
即ち、図３０を参照するとまず初めにステップ１００においてパージ実行判断が行われる。このパージ実行判断は図８又は図９に示すルーチンにより行われる。次いでステップ１５０ではＮＯx 吸収剤２９からＮＯx を放出されるべきか否かが判断される。ＮＯx 吸収剤２９からＮＯx を放出させるべきではないと判断されたときにはステップ１５２に進んで強成層運転を行う運転領域であるか否かが判断され、強成層運転を行う運転領域であるときにはステップ２００に進んで強成層運転が行われる。これに対して強成層運転を行う運転領域でないと判断されたときにはステップ１５３に進んで弱成層運転を行う運転領域であるか否かが判別される。弱成層運転を行う運転領域であるときにはステップ３００に進んで弱成層運転が行われ、弱成層運転を行う運転領域でないときにはステップ４００に進んで均質混合気運転が行われる。
【００８１】
一方、ステップ１５０においてＮＯx 吸収剤２９からＮＯx を放出すべきであると判断されたときにはステップ５００に進んでＮＯx 放出処理が行われる。このＮＯx 放出処理ルーチンが図３１に示されている。
前述したようにＮＯx 放出処理は均質混合気運転のもとで行われる。従って図３１のステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅでは図７のステップ４００における均質混合気運転のステップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅと同じ制御が行われる。即ち、ステップＡでは図６（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＴＡが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＴＡとされる。次いでステップＢでは図６（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２０の目標開度ＥＧが算出され、ＥＧＲ制御弁２０の開度がこの目標開度ＥＧとされる。次いでステップＤでは図６（Ｃ）に示すマップから点火時期θＩが定められ、次いでステップＥではパージ作用が停止されていない限り図６（Ｄ）に示すマップからパージ制御弁２８の制御パルスのデューティＤＵが算出される。
【００８２】
次いでステップ５０１では図２９に示すマップから噴射量ＱＲが算出される。次いでステップ５０２では図２１に示す関係から全開パージ率ＰＧ１００が算出される。次いでステップ５０３では空燃比センサ３７の出力信号に基づいて燃料ベーパ濃度ＰＶが算出される。次いでステップ５０４では次式に基づいて燃料ベーパ量ＥＶＱ（ｇ／sec)が算出される。
【００８３】
ＥＶＱ＝ＰＧ１００・ＰＶ・ＤＵ／１００
次いでステップ５０５では各気筒に供給される燃料ベーパ量ＥＶＱｔ（＝ＥＶＱ・３０／Ｎ）が算出される。次いでステップ５０６では噴射量ＱＲからＥＶＱｔを減算した減算結果が最終的な噴射量ＱＲ０とされる。次いでステップ５０７ではＮＯx 吸収剤２９に吸収されているＮＯx 量が零になったか否かが判別され、零になったと判断されたときにはステップ５０８に進んでＮＯx 放出処理が完了せしめられる。
【００８４】
【発明の効果】
燃料ベーパのパージ作用に基づく失火の発生を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】噴射量等を示す図である。
【図３】内燃機関の側面断面図である。
【図４】スロットル開度等のマップを示す図である。
【図５】スロットル開度等のマップを示す図である。
【図６】スロットル開度等のマップを示す図である。
【図７】運転を制御するためのフローチャートである。
【図８】パージ実行判断を行うためのフローチャートである。
【図９】パージ実行判断を行うためのフローチャートである。
【図１０】強成層運転の第１の例を示すフローチャートである。
【図１１】強成層運転の第２の例を示すフローチャートである。
【図１２】強成層運転の第３の例を示すフローチャートである。
【図１３】強成層運転の第４の例を示すフローチャートである。
【図１４】弱成層運転の第１の例を示すフローチャートである。
【図１５】弱成層運転の第２の例を示すフローチャートである。
【図１６】弱成層運転の第３の例を示すフローチャートである。
【図１７】弱成層運転の第４の例を示すフローチャートである。
【図１８】均質混合気運転の第１の例を示すフローチャートである。
【図１９】均質混合気運転の第２の例を示すフローチャートである。
【図２０】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図２１】全開パージガス量を示す図である。
【図２２】パージガス流量とデューティ比との関係を示す図である。
【図２３】弱成層運転を示すフローチャートである。
【図２４】均質混合気運転を示すフローチャートである。
【図２５】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。
【図２６】運転を制御するためのフローチャートである。
【図２７】運転を制御するためのフローチャートである。
【図２８】ＮＯx の吸放出作用を説明するための図である。
【図２９】噴射量のマップを示す図である。
【図３０】運転を制御するためのフローチャートである。
【図３１】ＮＯx 放出処理を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
７…点火栓
２８…パージ制御弁
【図１】
0003680254.tif 000002
【図２】
0003680254.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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