(57)【要約】【課題】パージ停止後において、吸気通路内に残留しているパージガスの影響による空燃比の荒れを抑制すること。【解決手段】この空燃比制御装置では、排気通路に配設された空燃比センサの出力に基づいて算出されるフィードバック補正値DFiに基づいて空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichに一致するようにフィードバック制御される。パージ停止（ｔ１）から「吸気通路残留パージガス」が消費される時間Ｌが経過した時点（ｔ２）にてフィードバック補正値DFiがステップ的に基準値「０」に変更される。即ち、空燃比が「吸気通路残留パージガス」の影響を受けなくなった状態でフィードバック補正値DFiが基準値「０」に戻される。従って、パージ停止と同時にフィードバック補正値DFiが「０」に変更される場合よりも、パージ停止後における「吸気通路残留パージガス」の影響による空燃比の荒れが抑制される。【選択図】  図１０
2008014280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設されて同排気通路内のガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサと、
燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁と、
燃料を噴射する燃料噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記空燃比センサの出力値に基づいて前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、
前記フィードバック補正値に基づいて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の量を調整して前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記パージ制御弁を介した前記燃料ガスの導入が停止された時点から所定期間だけ経過した特定時点で、前記フィードバック補正値を、同フィードバック補正値による前記燃料噴射量の調整がなされない場合に対応する基準値に設定するリセット手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配設されて同排気通路内のガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサと、
燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁と、
燃料を噴射する燃料噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記空燃比センサの出力値に基づいて前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、
前記フィードバック補正値に基づいて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の量を調整して前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記パージ制御弁を介した前記燃料ガスの導入が停止された時点から所定期間だけ経過した特定時点から、前記フィードバック補正値を、同フィードバック補正値による前記燃料噴射量の調整がなされない場合に対応する基準値に向けて所定の特性をもって徐々に近づける漸近手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記漸近手段は、
前記特定時点から前記フィードバック補正値が前記基準値にステップ的に変更・維持される場合の同フィードバック補正値の変化に対して１次遅れ処理が施された特性をもって、前記特定時点から、前記フィードバック補正値を前記基準値に向けて徐々に近づけるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記漸近手段は、
前記１次遅れ処理の時定数を、前記吸気通路に吸入される新気の流量に基づいて決定するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記燃焼室に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を取得する輸送遅れ時間取得手段を備え、前記特定時点として、前記パージ制御弁を介した前記燃料ガスの導入が停止された時点から前記輸送遅れ時間が経過した時点を使用するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記輸送遅れ時間取得手段は、
前記内燃機関の運転速度と、前記吸気通路に吸入される新気の流量とに基づいて前記輸送遅れ時間を取得するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置であって、
吸気行程にて前記燃焼室に吸入された新気の量を前記目標空燃比で除した値である基本燃料噴射量を取得する基本燃料噴射量取得手段と、
前記吸気通路に吸入される新気の流量と前記パージ制御弁を介して導入される前記燃料ガスの流量の和に対する前記パージ制御弁を介して導入される前記燃料ガスの流量の割合を表すパージ率の目標値に基づいて、吸気行程にて前記パージ制御弁を介して前記燃焼室に吸入された前記燃料ガスに含まれる燃料の分だけ前記燃料噴射量を減量するためのパージ減量補正値を算出するパージ減量補正値算出手段と、
を備え、
前記空燃比制御手段は、
前記燃料噴射量を、前記基本燃料噴射量を前記フィードバック補正値と前記パージ減量補正値とで補正した値に決定して前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を前記目標空燃比に一致するようにフィードバック制御するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記パージ減量補正値算出手段は、
前記パージ減量補正値を、前記パージ率目標値に基づいて得られる値に遅延処理を施した値に決定するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記パージ減量補正値算出手段は、
前記パージ減量補正値を、前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記燃焼室に到達するまでの時間だけ前の時点で算出されていた前記パージ率目標値に基づいて得られる値に１次遅れ処理を施した値に決定するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク中の液体燃料の蒸発により発生する燃料ガスを吸気通路へ導入する蒸発燃料処理機構が備えられた内燃機関に適用され、排気通路に配設された空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。以下、燃料タンク中の液体燃料の蒸発により発生する燃料ガスを「エバポガス」と称呼し、エバポガスを吸気通路へ導入することを「パージ」と称呼することもある。また、燃焼室に供給される混合気の空燃比を単に「空燃比」と称呼する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の空燃比制御装置が広く知られている。例えば、下記特許文献１に記載の装置では、排気通路に配設された触媒の上流側に配設された空燃比センサの出力値に基づいてフィードバック補正値（Ａ／Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦ）が算出され、このフィードバック補正値に基づいてインジェクタから噴射される燃料の量（燃料噴射量）が調整される。これにより、空燃比が目標空燃比に一致するようにフィードバック制御されるようになっている。
【特許文献１】特開平５−２０２８１７号公報
【０００３】
パージ中では、パージにより燃焼室に吸入されたエバポガス中の燃料量の正確な推定が困難であること等に起因して、フィードバック補正値（特に、積分項の値）が、フィードバック補正値による燃料噴射量の調整がなされない場合に対応する基準値（例えば、上記Ａ／Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦの場合、「１」）から大きく偏移する場合が発生し得る。
【０００４】
このように、フィードバック補正値が基準値から大きく偏移している状態にてパージが停止されると、パージ停止後、フィードバック補正値（特に、積分項の値）が基準値近傍に戻るまでの間において、フィードバック補正値の基準値からの偏移に起因して空燃比が目標空燃比から大きく偏移する事態が発生し得る。この問題に対処するため、上記文献に記載の装置では、パージ停止と同時、或いはパージ停止の直後にてフィードバック補正値（特に、積分項の値）が強制的に基準値に戻される（即ち、基準値にステップ的に変更・維持される）ようになっている。
【発明の開示】
【０００５】
ところで、エバポガスが吸気通路に導入されてから燃焼室に到達するまでには或る時間が必要である。換言すれば、パージ停止時点ではなお吸気通路内にエバポガスが残留している。以下、係るエバポガスを「吸気通路残留パージガス」とも称呼する。この結果、パージ停止時点から、「吸気通路残留パージガス」の全てが燃焼室に吸入されるまでの短期間に亘って、空燃比が「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響をなお受け続ける。
【０００６】
従って、上述のように、パージ停止と同時、或いはパージ停止の直後にてフィードバック補正値が強制的に基準値に戻されると、それ以降において「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響により空燃比に荒れが発生し、この結果、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化を招くという新たな問題が発生し得る。
【０００７】
以上より、本発明の目的は、パージ停止後における「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響による空燃比の荒れを抑制して、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化を抑制し得る内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【０００８】
本発明に係る空燃比制御装置は、内燃機関の排気通路に配設されて同排気通路内のガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサと、燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁と、燃料を噴射する燃料噴射手段とを備えた内燃機関に適用される。前記空燃比センサは、排気通路に配設された触媒の上流側に配設されたものであっても、触媒の下流側に配設されたものであってもよい。
【０００９】
本発明に係る空燃比制御装置は、前記空燃比センサの出力値に基づいて前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、前記フィードバック補正値に基づいて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の量を調整して前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段とを備える。
【００１０】
ここで、前記フィードバック補正値は、前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比に相当する目標値との偏差に相当する値を逐次積算して更新されていく偏差積分値に少なくとも基づいて得られる値であることが好ましい。前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比に相当する目標値との偏差に相当する値」とは、例えば、空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差そのもの、空燃比センサによる検出空燃比と目標空燃比との偏差等を含んでいる。また、前記フィードバック補正値は、前記偏差積分値を使用して算出される積分項のみに基づいて（積分処理（Ｉ処理）して）算出されてもよいし、前記積分項と、前記偏差に相当する値そのものを使用して算出される比例項とに基づいて（比例・積分処理（ＰＩ処理）して）算出されてもよいし、前記積分項と、前記比例項と、前記偏差に相当する値の時間微分値を使用して算出される微分項とに基づいて（比例・積分・微分処理（ＰＩＤ処理）して）算出されてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る空燃比制御装置が、吸気行程にて前記燃焼室に吸入された新気の量を前記目標空燃比で除した値である基本燃料噴射量を取得する基本燃料噴射量取得手段と、前記吸気通路に吸入される新気の流量と前記パージ制御弁を介して導入される前記燃料ガスの流量の和に対する前記パージ制御弁を介して導入される前記燃料ガスの流量の割合を表すパージ率の目標値に基づいて、吸気行程にて前記パージ制御弁を介して前記燃焼室に吸入された前記燃料ガスに含まれる燃料の分だけ前記燃料噴射量を減量するためのパージ減量補正値を算出するパージ減量補正値算出手段とを備える場合、前記空燃比制御手段は、前記燃料噴射量を、前記基本燃料噴射量を前記フィードバック補正値と前記パージ減量補正値とで補正した値に決定して前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を前記目標空燃比に一致するようにフィードバック制御するように構成されることが好ましい。
【００１２】
ここにおいて、前記パージ減量補正値算出手段は、前記パージ減量補正値を、前記パージ率目標値に基づいて得られる値に遅延処理を施した値に決定するように構成されることが好適であり、更には、前記パージ減量補正値を、前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記燃焼室に到達するまでの時間だけ前の時点で算出されていた前記パージ率目標値に基づいて得られる値に１次遅れ処理を施した値に決定するように構成されることが好ましい。即ち、前記パージ減量補正値は、前記パージ率目標値に基づいて得られる値に対して、前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記燃焼室に到達するまでの時間に相当するむだ時間処理と、１次遅れ処理とが施された値に決定されると好ましい。
【００１３】
本発明に係る第１の空燃比制御装置の特徴は、前記フィードバック補正値算出手段が、パージ停止から所定期間だけ経過した特定時点で、前記フィードバック補正値を、同フィードバック補正値による前記燃料噴射量の調整がなされない場合に対応する基準値に設定するリセット手段を備えたことにある。ここにおいて、前記フィードバック補正値が前記基本燃料噴射量に加算される値である場合、前記基準値は「０」であり、前記フィードバック補正値が前記基本燃料噴射量に乗算される値である場合、前記基準値は「１」である。
【００１４】
この場合、前記フィードバック補正値算出手段は、前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記燃焼室に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を取得する輸送遅れ時間取得手段を備え、前記特定時点として、パージ停止から前記輸送遅れ時間が経過した時点を使用するように構成されることが好適である。なお、前記輸送遅れ時間は、前記内燃機関の運転速度と、前記吸気通路に吸入される新気の流量とに基づいて取得され得る。これは、前記輸送遅れ時間は、前記内燃機関の運転速度が大きくなるほど、或いは、前記吸気通路に吸入される新気の流量が大きくなるほど、短くなる傾向があることに基づく。
【００１５】
上記第１の空燃比制御装置の構成によれば、パージ停止と同時、或いはパージ停止の直後ではなく、パージ停止から所定期間が経過した時点（好ましくは、パージ停止から前記輸送遅れ時間が経過した時点）にて、フィードバック補正値（特に、積分項の値）が強制的に基準値に戻される。即ち、空燃比が「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響を受け難くなった状態でフィードバック補正値（特に、積分項の値）が強制的にステップ的に基準値に戻され得る。
【００１６】
従って、フィードバック補正値が基準値に戻された時点以降において、「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響による空燃比の荒れが抑制され得、この結果、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化が抑制され得る。
【００１７】
本発明に係る第２の空燃比制御装置の特徴は、前記フィードバック補正値算出手段が、パージ停止から所定期間（好ましくは、前記輸送遅れ時間）だけ経過した特定時点から、前記フィードバック補正値を前記基準値に向けて所定の特性をもって徐々に近づける漸近手段を備えたことにある。
【００１８】
この場合、前記漸近手段は、前記特定時点から前記フィードバック補正値が前記基準値にステップ的に変更・維持される場合の同フィードバック補正値の変化に対して１次遅れ処理が施された特性をもって、前記特定時点から、前記フィードバック補正値を前記基準値に向けて徐々に近づけるように構成されることが好適である。
【００１９】
パージされたエバポガスが吸気通路中において燃焼室まで流動する過程では、エバポガスは次第に分散していく。パージ停止により（目標）パージ率がステップ的にゼロに変更された場合、この「吸気通路でのエバポガスの分散」に起因して、燃焼室に吸入される「吸気通路残留パージガス」についての実際のパージ率は、パージ停止から前記輸送遅れ時間だけ経過した時点から徐々にゼロに近づいていく傾向がある。この場合、前記実際のパージ率の減少特性は、ステップ応答に対して１次遅れ処理が施された特性に類似した特性となる。
【００２０】
即ち、空燃比に対する「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響の程度も、パージ停止から前記輸送遅れ時間だけ経過した時点から徐々にゼロに近づいていくことになり、この場合における空燃比に対する「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響の減少特性は、ステップ応答に対して１次遅れ処理が施された特性に類似した特性となる。
【００２１】
従って、上記第１の空燃比制御装置のように、パージ停止から前記輸送遅れ時間だけ経過した時点でフィードバック補正値をステップ的に基準値に変更すると、空燃比に対する「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響が若干残っている状態でフィードバック補正値がステップ的に基準値に変更されることになり、「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響による空燃比の荒れが若干残ることが考えられる。
【００２２】
これに対し、パージ停止から前記輸送遅れ時間だけ経過した時点からフィードバック補正値を基準値に向けて徐々に近づけていけば、空燃比に対する「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響の減少特性（具体的には、上述した１次遅れ処理が施された特性）に合わせてフィードバック補正値を基準値に戻していくことができる。このことは、フィードバック補正値を基準値に向けて徐々に近づけていく間に亘って空燃比が目標空燃比近傍に維持され得ることを意味する。
【００２３】
上記第２の空燃比制御装置の構成は係る知見に基づく。これによれば、上記第１の空燃比制御装置よりも、「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響による空燃比の荒れが更に抑制され得、この結果、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化が更に抑制され得る。
【００２４】
上記第２の空燃比制御装置においては、前記漸近手段は、前記１次遅れ処理の時定数を、前記吸気通路に吸入される新気の流量に基づいて決定するように構成されることが好適である。これは、上述した「空燃比に対する「吸気通路残留パージガス」（内の燃料量）の影響の減少特性」に対応する１次遅れ処理の時定数が、前記吸気通路に吸入される新気の流量が大きくなるほど、小さくなる傾向があることに基づく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による空燃比制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２７】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。このシリンダブロック部２０においては、ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより当該クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２８】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに当該インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２９】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し当該吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、スロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）４４、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａ、液体燃料を貯蔵する燃料タンク４５、所定量の燃料ガスを吸蔵可能なキャニスタ４６、燃料タンク４５内で蒸発した燃料ガスをキャニスタ４６へ導入するためのベーパー捕集管４７、キャニスタ４６から脱離した燃料ガスを吸気管４１に導入するためのパージ流路４８、及びパージ流路４８（燃料ガス導入路）に介装された常閉開閉弁であるパージ制御弁４９を備えている。ここで、吸気ポート３１、及び吸気管４１は、吸気通路を構成している。
【００３０】
キャニスタ４６は、周知のチャコールキャニスタであって、ベーパー捕集管４７に接続されたタンクポート４６ａと、パージ流路４８に接続されたパージポート４６ｂと、大気ポート４６ｃとが形成された筐体内に、燃料ガスを吸着するための吸着剤４６ｄを収納することにより構成されている。
【００３１】
機関停止中における日光等による加熱によって燃料タンク４５中で発生した燃料ガスは、燃料タンク４５、ベーパー捕集管４７、キャニスタ４６、及びパージ流路４８におけるパージ制御弁４９よりもキャニスタ４６側の部分によって形成される閉空間内に充満する。そして、この閉空間内に充満した燃料ガスは、吸着剤４６ｄに吸着されることでキャニスタ４６内に吸蔵されるようになっている。
【００３２】
大気ポート４６ｃは、外部の空気をキャニスタ４６内に導入するための大気連通孔である。この大気ポート４６ｃを設けることで、パージ制御弁４９が開放された場合、吸気管４１にて生じる負圧により、パージ流路４８にて吸気管４１に向かうガスの流れが生じるようになっている。
【００３３】
加えて、キャニスタ４６は、タンクポート４６ａからパージポート４６ｂへの直接のガス流路を有している。そして、このガス流路により、内燃機関１０の運転中であってパージ制御弁４９が開放された場合に、燃料タンク４５にて発生した燃料ガスがタンクポート４６ａから当該キャニスタ４６の内部に流入した後に吸着剤４６ｄに吸着されることなくそのままパージポート４６ｂからパージ流路４８へ排出され得るようになっている。
【００３４】
即ち、このシステムにおいては、パージ制御弁４９が開放された場合にタンクベーパー流路とキャニスタパージ流路とが同時に形成されるようになっている。「タンクベーパー流路」とは、燃料タンク４５からベーパー捕集管４７を経てタンクポート４６ａに至るガス流路、タンクポート４６ａから吸着剤４６ｄの内部を通らずにキャニスタ４６の筐体内部を通って直接パージポート４６ｂに至るガス流路、及びパージポート４６ｂからパージ流路４８を経て吸気管４１に至るガス流路を接続した、燃料タンク４５から吸気管４１に至るガス流路をいう。また、「キャニスタパージ流路」とは、大気ポート４６ｃから吸着剤４６ｄの内部を通ってパージポート４６ｂに至り、パージポート４６ｂからパージ流路４８を経て吸気管４１に至るガス流路をいう。
【００３５】
パージ制御弁４９は、周知のＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）により構成されている。以下、パージ制御弁４９を「ＶＳＶ４９」と略称する。ＶＳＶ４９は、後述するパージ実行条件が成立したとき開放されるようになっている。このＶＳＶ４９が開放された場合、吸気管４１にて生じる負圧により、前記タンクベーパー流路を通る第１のガス流（タンクベーパー）と、前記キャニスタパージ流路を通る第２のガス流（キャニスタパージガス）とが混合したエバポガスが、パージ制御弁４９を通って吸気管４１に吸入され得るようになっている。
【００３６】
また、上述したパージ率（＝エバポガス流量／（エバポガス流量＋エアフローメータ検出空気流量）：単位は質量％）の目標値である目標パージ率ＰＧＲは、後述するエアフローメータ６１により計測される吸入空気量（流量）Gaと、吸入空気流量Gaと目標パージ率ＰＧＲとの関係を規定するテーブルMapＰＧＲ(Ga)とに基づいて、吸入空気流量Gaが大きいほどより大きい値に決定されるようになっている。そして、後述する電気制御装置７０の指示によりＶＳＶ４９がデューティ制御されることにより、実際のパージ率が目標パージ率ＰＧＲに一致するように制御されるようになっている。
【００３７】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１（実際には、各排気ポート３４に連通した各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上流側触媒装置５３（以下、「第１触媒５３」と称呼する。）、及びこの第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）された下流側触媒装置５４（以下、「第２触媒５４」と称呼する。）を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００３８】
一方、このシステムは、エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、第１触媒５３の上流の排気通路（本例では、前記各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ６６」と称呼する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼する。）、アクセル開度センサ６８、及び燃料タンク４５内の燃料温度を検知するための温度センサである燃料温センサ６９を備えている。
【００３９】
エアフローメータ６１は、周知の熱線式エアフローメータにより構成されており、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに当該クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
【００４０】
上流側空燃比センサ６６は、限界電流式の酸素濃度センサであり、図２に示したように、空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧である出力値Vabyfsを出力するようになっていて、特に、空燃比が理論空燃比であるときには出力値Vabyfsは上流側目標値Vstoichになる。図２から明らかなように、上流側空燃比センサ６６によれば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出することができる。
【００４１】
下流側空燃比センサ６７は、起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサであり、図３に示したように、理論空燃比近傍において急変する電圧である出力値Voxsを出力するようになっている。より具体的に述べると、下流側空燃比センサ６７は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略０．９（Ｖ）、及び空燃比が理論空燃比のときは０．５（Ｖ）の電圧を出力するようになっている。アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、当該アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００４２】
更にこのシステムは、電気制御装置７０を備えている。電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及びパラメータ等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに当該格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、ＳＣＶアクチュエータ４４ａ、及びＶＳＶ４９に駆動信号を送出するようになっている。
【００４３】
（空燃比制御の概要）
次に、上述のように構成された第１実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「本装置」と称呼することもある。）が行う空燃比フィードバック制御の概要について説明する。本装置は、第１触媒５３から流出するガスの空燃比が目標空燃比（＝理論空燃比）となるように燃焼室２５に供給される混合気の空燃比（以下、単に「空燃比」とも称呼する。）を制御する。
【００４４】
具体的には、第１触媒５３の下流に配設された下流側空燃比センサ６７の出力値Voxs(V)と理論空燃比に相当する目標空燃比相当目標値Voxsref(V)（一定）との偏差についてＰＩＤ処理してサブフィードバック補正値Vafsfb(V)が求められ、このサブフィードバック補正値Vafsfbで上流側空燃比センサ６６の出力値Vabyfs(V)が補正される。この補正された値に対応する空燃比と目標空燃比との偏差に相当する値についてＰＩ処理してフィードバック補正値DFiが求められる。このフィードバック補正値DFiに基づいて空燃比がフィードバック制御される。なお、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づく空燃比フィードバック制御を、特に「サブフィードバック制御」と呼ぶ。
【００４５】
加えて、本装置は、パージ停止から所定期間が経過した時点（カウンタZ＝M1となる時点）で、フィードバック補正値DFiを強制的に「０」に設定（リセット）する。以上が、本装置による空燃比フィードバック制御の概要である。
【００４６】
（実際の作動）
次に、前記空燃比制御装置の実際の作動について説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを求めるためのテーブルを表すものとする。また、引数の値がセンサの検出値である場合、現在値が使用される。
【００４７】
ＣＰＵ７１は、図４にフローチャートにより示した燃料噴射量Fiの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１はステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、テーブルMapMc(NE,Ga)に基づいて吸気行程を迎える気筒（以下、「燃料噴射気筒」と云うこともある。）に吸入された新気の量である筒内吸入空気量Mcを推定・決定する。
【００４８】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４１０に進んで、上記筒内吸入空気量Mcを現時点での目標空燃比abyfrで除することにより、基本燃料噴射量Fbaseを決定する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ４１５に進み、目標筒内燃料供給量Fcrを上記基本燃料噴射量Fbaseと等しい値に決定する。
【００４９】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４２０を経由して図５にフローチャートにより示したパージ補正係数KP(k)の計算を行うルーチンの処理をステップ５００から開始する。後述するように（図４のステップ４５０を参照）、パージ補正係数KP（前記パージ減量補正値に相当）は、吸気行程にてＶＳＶ４９を介して燃焼室２５に吸入されたエバポガスに含まれる燃料の分だけ燃料噴射量を減量するために上記基本燃料噴射量Fbaseに乗算される係数に相当する。なお、添え字の(k)は、今回の吸気行程に対する値であることを示している（以下、他の物理量についても同様）。
【００５０】
ＣＰＵ７１はステップ５００からステップ５０５に進むと、周知のパージ実行条件の一つが成立しているか否かを判定する。以下、先ず、パージ実行条件が成立している場合について説明する。
【００５１】
この場合、ＣＰＵ７１はステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、フラグＸＰＧの値を「１」に設定し、続くステップ５１５にて目標パージ率ＰＧＲ（０＜ＰＧＲ＜１）を上述したテーブルMapＰＧＲ(Ga)に基づいて決定する。これにより、ＶＳＶ４９は、実際のパージ率が現時点での吸入空気流量Gaに応じた目標パージ率ＰＧＲ（≠０）に一致するようにデューティ制御され、この結果、パージが実行される。
【００５２】
次に、ＣＰＵ７１はステップ５２０に進み、パージ補正係数KP(k) （０＜KP(k)＜１）をテーブルMapKP(ＰＧＲ,Ceva,abyfr)に基づいて決定する。ＰＧＲとしては、先のステップ５１５にて決定されている値が使用される。Cevaは、周知の手法の一つにより算出されている現時点でのエバポガス中の燃料濃度（エバポガス濃度）である。
【００５３】
これにより、パージ補正係数KP(k)は、目標パージ率ＰＧＲが大きいほど、或いは、エバポガス濃度Cevaが大きいほど、より小さい値に決定される。このパージ補正係数KP(k)の値は、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。そして、ＣＰＵ７１はステップ５９５を経由して図４のステップ４２５に進む。
【００５４】
次に、パージ実行条件が成立していない場合について説明する。この場合、ＣＰＵ７１はステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５２５に進み、フラグＸＰＧの値を「０」に設定し、続くステップ５３０にて目標パージ率ＰＧＲを「０」に設定する。これにより、ＶＳＶ４９は閉状態に維持される。即ち、パージが実行されない。そして、ＣＰＵ７１はステップ５３５に進み、パージ補正係数KP(k)を「１」に設定した後、ステップ５９５を経由して図４のステップ４２５に進む。このパージ補正係数KP(k)の値（＝１）も、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。
【００５５】
このように、図５に示したルーチンにより、パージ実行条件が成立している場合（即ち、パージ実行中）、フラグＸＰＧが「１」に維持されるとともに、パージ補正係数KP(k)が目標パージ率ＰＧＲに応じた値（０＜KP(k)＜１）に設定される。一方、パージ実行条件が成立していない場合（即ち、パージ非実行中）、フラグＸＰＧが「０」に、目標パージ率ＰＧＲが「０」に、パージ補正係数KP(k)が「１」にそれぞれ維持される。
【００５６】
ＣＰＵ５１はステップ５９５を経由して図４のステップ４２５に進むと、図８に示したテーブルMapＭ(Mc,NE)に基づいてストローク数Ｍを決定する。ストローク数Ｍは、エバポガスがＶＳＶ４９から燃焼室２５に到達するまでの時間（輸送遅れ時間Ｌ）に相当するストローク回数である。これにより、ストローク数Ｍは、筒内吸入空気量Mcが大きいほど、或いは、運転速度NEが大きいほど、より小さい値に決定される。これは、輸送遅れ時間Ｌが、筒内吸入空気量Mcの増加、或いは、運転速度NEの増加に応じて短くなる傾向があることに基づく。
【００５７】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４３０に進み、値KP1を、上述した図５のルーチンにて算出され吸気行程毎にＲＡＭ７３に記憶されているパージ補正係数KPのうち、現時点からＭストローク前のパージ補正係数KP(k−Ｍ)の値に設定する。即ち、値KP1は、現時点から輸送遅れ時間Ｌだけ前の時点でのパージ補正係数KPの値に設定される。換言すれば、値KP1は、目標パージ率ＰＧＲに基づいて得られるパージ補正係数KP(k)に対して、輸送遅れ時間Ｌに相当するむだ時間処理が施された値に決定される。
【００５８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４３５に進んで、図９に示したテーブルMapτkp(Ga)に基づいて時定数τkpを決定する。以下、時定数τkpについて説明する。パージ停止により目標パージ率ＰＧＲがステップ的にゼロに変更されると、上述した「吸気通路でのエバポガスの分散」に起因して、燃焼室２５に吸入される前記「吸気通路残留パージガス」（発明の開示の欄を参照）についての実際のパージ率ＰＧＲactは、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌだけ経過した時点から徐々にゼロに向けて減少していく傾向がある。この「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」は、ステップ応答に対して１次遅れ処理が施された特性に類似した特性となる。前記時定数τkpは、この「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」に対応する１次遅れ処理の時定数である。
【００５９】
これにより、時定数τkpは、吸入空気流量Gaが大きいほど、より短い時間に決定される。これは、吸入空気流量Gaが大きいほど、上述した「吸気通路でのエバポガスの分散」の程度が小さくなって、上記「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」がより急激になることに基づく。
【００６０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４４０に進み、前記値KP1を前記時定数τkpをもって１次遅れ処理して値KPlowを求める。これにより、値KPlowは、パージ補正係数KP(k)に対して、輸送遅れ時間Ｌに相当するむだ時間処理と、時定数τkpの１次遅れ処理とが施された値に決定される。
【００６１】
即ち、パージが停止された場合、値KPlowは、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌだけ経過した時点から時定数τkpの１次遅れ特性に従って徐々に「１」に向けて増加していく。換言すれば、パージが停止された場合、値KPlowは、目標パージ率ＰＧＲに代えて上記実際のパージ率ＰＧＲactに基づいて得られる（図５のステップ５２０のテーブルMapKP(ＰＧＲact,Ceva,abyfr)に基づいて得られる）パージ補正係数（以下、「真のパージ補正係数KPact」と称呼する。）の変化特性と類似した変化特性をもって変化し得る。
【００６２】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４４５を経由して図６にフローチャートにより示したフィードバック補正値DFiの計算を行うルーチンの処理をステップ６００から開始する。後述するように（図４のステップ４５０を参照）、フィードバック補正値DFi（前記フィードバック補正値に相当）は、空燃比を目標空燃比と一致させるために、上記基本燃料噴射量Fbase（に前記値KPlowを乗じた値）に加算される値である。
【００６３】
ＣＰＵ７１はステップ６００からステップ６０５に進むと、フラグＸＰＧの値が「１」から「０」に変更されたか否か、即ち、パージが停止されたか否かを判定する。「Ｙｅｓ」と判定される場合、ＣＰＵ７１はステップ６１０に進んで値Ｍ１を先のステップ４２５にて更新されている現時点でのストローク数Ｍの値に設定し、続くステップ６１５にてカウンタＺ＝０とする。このように、値Ｍ１は、パージ停止時点での運転状態における輸送遅れ時間Ｌに相当するストローク回数に設定される。
【００６４】
一方、ステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定される場合、ＣＰＵ７１はステップ６２０に進んでカウンタＺを「１」だけインクリメントする。即ち、カウンタＺは、パージ停止からの経過時間を表す。
【００６５】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６３０を経由して図７にフローチャートにより示したサブフィードバック補正値Vafsfbの計算を行うルーチンの処理をステップ７００から開始する。即ち、ＣＰＵ７１はステップ７００からステップ７０５に進むと、ステップ７０５内に記載の式に従って、目標空燃比相当目標値Voxsrefから現時点での下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
【００６６】
次に、ＣＰＵ７１はステップ７１０に進んで、ステップ７１０内に記載の式に基づき出力偏差量DVoxsの微分値DDVoxsを求める。ここで、DVoxs1は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ７２５にて更新された出力偏差量DVoxsの前回値である。また、Δtは本ルーチンが前回実行された時点から今回実行された時点までの時間である。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ７１５に進み、ステップ７１５内に記載の式に基づいてサブフィードバック補正値Vafsfbを求める。ここで、Kp,Ki,Kdはそれぞれ、比例定数、積分定数、微分定数である。SDVoxsは、出力偏差量DVoxsの積分値であり、次のステップ７２０にて更新されている。
【００６８】
ＣＰＵ７１はステップ７２０に進むと、その時点における出力偏差量の積分値SDVoxsに上記ステップ７０５にて求めた出力偏差量DVoxsを加えて、新たな出力偏差量の積分値SDVoxsを求める。そして、ＣＰＵ７１はステップ７２５に進み、出力偏差量DVoxsの前回値DVoxs1を上記ステップ７０５にて求めた出力偏差量DVoxsと等しい値に設定した後、ステップ７９５を経由して図６のステップ６３５に進む。
【００６９】
このように、図７に示したルーチンにより、出力偏差量DVoxsについてＰＩＤ処理してサブフィードバック補正値Vafsfbが求められる。このサブフィードバック補正値Vafsfbは、図６のステップ６３５にて使用される。即ち、ＣＰＵ７１はステップ６３５に進むと、現時点の上流側空燃比センサ６６の出力値Vabyfsと前記サブフィードバック補正値Vafsfbとの和である合成空燃比相当出力値(Vabyfs+Vafsfb)をテーブルMapabyfs(Vabyfs+Vafsfb)に基づいて変換することにより、現時点における制御用空燃比abyfsを求める（図２を参照）。
【００７０】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６４０に進み、先のステップ４０５にて求めた筒内吸入空気量Mcを上記制御用空燃比abyfsで除することにより、実際の筒内燃料供給量Fcを求める。続いて、ＣＰＵ７１はステップ６４５に進んで、前記筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することにより、目標筒内燃料供給量Fcrを求める。
【００７１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６５０に進んで、前記目標筒内燃料供給量Fcrから前記実際の筒内燃料供給量Fcを減じることにより筒内燃料供給量偏差DFcを求める。つまり、筒内燃料供給量偏差DFcは、筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。
【００７２】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６５５に進み、ステップ６５５内に記載の式に基づいてフィードバック補正値DFiを求める。ここで、Gp,Giはそれぞれ、比例定数、積分定数である。KFBは、所定の係数である。SDFcは、筒内燃料供給量偏差DFcの積分値であり、次のステップ６６０にて更新されている。
【００７３】
ＣＰＵ７１はステップ６６０に進むと、その時点における筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcに上記ステップ６５０にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えて、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを求める。
【００７４】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ６６５に進み、カウンタＺが値Ｍ１と等しいか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ６９５に直ちに進む。一方、「Ｙｅｓ」と判定する場合、即ち、現時点がパージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点と一致している場合、ＣＰＵ７１はステップ６７０に進んでフィードバック補正値DFiを「０」に設定し、続くステップ６７５にて筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcも「０」にリセットする。
【００７５】
このように、図６に示したルーチンにより、筒内燃料供給量偏差DFcについてＰＩ処理してフィードバック補正値DFiが原則的に求められる。ただし、現時点がパージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点と一致している場合のみ、フィードバック補正値DFi（その積分項を含む）が強制的に「０」にリセットされる。
【００７６】
ＣＰＵ７１はステップ６９５を経由して図４のステップ４５０に進むと、ステップ４５０内に記載の式に従って指令燃料噴射量Fiを決定する。ここで、Fbaseとしては、ステップ４１０にて決定された値が使用され、KPlowとしては、ステップ４４０にて取得された値が使用され、DFiとしては、ステップ４４５（即ち、図６、図７のルーチン）にて計算された値が使用される。
【００７７】
そして、ＣＰＵ７１はステップ４５５に進んで、上記指令燃料噴射量Fiの燃料の噴射指示を行った後、ＣＰＵ７１はステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、基本燃料噴射量Fbaseを値KPlow（即ち、パージ減量補正値）とフィードバック補正値DFiとで補正して得られる指令燃料噴射量Fiの燃料の噴射指示が燃料噴射気筒に対してなされる。
【００７８】
これにより、パージ中は、パージ補正係数KP(k)（従って、値KPlow）が「１」より小さい正の値に決定されるから、値KPlowにより指令燃料噴射量Fiが減量される方向の値に決定される。一方、非パージ中は、パージ補正係数KP(k)（従って、値KPlow）＝１となるから、値KPlowによっては指令燃料噴射量Fiは増減されない。
【００７９】
加えて、図７のステップ７１５にて求めたサブフィードバック補正値Vafsfbは前述した図６のステップ６３５における制御用空燃比abyfsの計算に使用される。換言すると、制御用空燃比abyfsは、上流側空燃比センサ６６が実際に検出している空燃比に対して、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて求められるサブフィードバック補正値Vafsfbに相当する分だけ異なる空燃比として求められる。
【００８０】
この結果、前述した図６のステップ６４０にて計算される筒内燃料供給量Fcが下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに応じて変化するので、ステップ６５０〜６６０によってフィードバック補正値DFiが下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに応じて変更せしめられる。これにより、第１触媒５３の下流側の空燃比が目標空燃比abyfr（＝理論空燃比）に一致するように、空燃比が制御せしめられる。
【００８１】
例えば、空燃比が平均的にリーンであるために下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref（一定）よりも小さい値（即ち、リーン側に偏移した値）となっていると、ステップ７０５にて求められる偏差DVoxsが正の値となるので、ステップ７１５にて求められるサブフィードバック補正値Vafsfbは正の値となる。従って、ステップ６３５にて求められる制御用空燃比abyfsは上流側空燃比センサ６６が実際に検出している空燃比よりもリーンな値（より大きな値）として求められる。
【００８２】
このため、ステップ６４０にて求められる筒内燃料供給量Fcは小さい値となり、ステップ６５０にて求められる筒内燃料供給量偏差DFcは大きい値となる。従って、フィードバック補正値DFiが大きい正の値となる。この結果、図４のステップ４５０にて求められる指令燃料噴射量Fiはフィードバック補正値DFiにより増量される方向の値に決定され、空燃比がリッチ側の値となるように制御される。
【００８３】
反対に、空燃比が平均的にリッチであるために下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref（一定）よりも大きい値（即ち、リッチ側に偏移した値）となっていると、偏差DVoxsが負の値となるので、サブフィードバック補正値Vafsfbは負の値となる。従って、ステップ６３５にて求められる制御用空燃比abyfsは上流側空燃比センサ６６が実際に検出している空燃比よりもリッチな値（より小さな値）として求められる。
【００８４】
従って、筒内燃料供給量Fcは大きい値となるので、筒内燃料供給量偏差DFcは負の値となる。その結果、フィードバック補正値DFiが負の値となる。これにより、指令燃料噴射量Fiは、フィードバック補正値DFiにより減量される方向の値に決定され、空燃比がリーン側の値となるように制御される。
【００８５】
次に、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点でフィードバック補正値DFi（その積分項を含む）が強制的に「０」にリセットされることによる作用・効果について図１０に示したタイムチャートを参照しながら説明する。
【００８６】
図１０は、吸入空気流量Gaが或る一定値に維持されている場合において、時刻ｔ１以前にて継続されていたパージが時刻ｔ１にて停止された場合における各種変数等の変化の一例を示している。目標パージ率ＰＧＲの値γは、吸入空気流量Gaの前記一定値に対応する値である（ステップ５１５を参照）。
【００８７】
この例では、パージ中である時刻ｔ１以前において、空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比abyfr（＝理論空燃比stoich）に維持されている。また、この例では、エバポガス濃度Cevaの推定誤差等に起因して、パージ補正係数KP(k)（従って、値KPlow）が前記真のパージ補正係数KPactより大きい方向にずれた誤差を含んでいるものとする。即ち、時刻ｔ１以前（ＰＧＲ＝γ）においてステップ５２０にて計算されるパージ補正係数KP(k)（従って、値KPlow）の値α１は、真のパージ補正係数KPactの値α２よりも大きい（０＜α２＜α１＜１）。
【００８８】
時刻ｔ１以前において、フィードバック補正値DFiは、値β（＜０）に維持されている。この値βは、上述したパージ補正係数KP(k)の誤差の大きさに相当している。即ち、時刻ｔ１以前においては、フィードバック補正値DFiの積分項の値（＝Gi・SDFc・KFB）が値βに維持されることで、上述したパージ補正係数KP(k)の誤差が補償されて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichに一致している。
【００８９】
時刻ｔ１になると、パージが停止されるから、フラグＸＰＧの値が「１」から「０」に変更される。このフラグＸＰＧの変化に連動して、時刻ｔ１にて、目標パージ率ＰＧＲが値γから「０」にステップ的に変更され、パージ補正係数KP(k)が値α１から「１」にステップ的に変更される。
【００９０】
この場合、時刻ｔ１にて吸気通路内に残留しているエバポガス（即ち、前記「吸気通路残留パージガス」）が時刻ｔ１以降においてもなお燃焼室２５内に吸入されていく。この結果、燃焼室２５に吸入される「吸気通路残留パージガス」についての実際のパージ率ＰＧＲactは、時刻ｔ１から、時刻ｔ１から輸送遅れ時間Ｌが経過した時刻ｔ２までの間、値γに維持され、時刻ｔ２以降、ステップ応答に対して１次遅れ処理が施された特性に類似した特性をもって徐々に「０」に向けて減少し、時刻ｔ３にて「０」に達する。
【００９１】
従って、実際のパージ率ＰＧＲactに基づいて得られる前記真のパージ補正係数KPactも、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、値α２に維持され、時刻ｔ２以降、ステップ応答に対して１次遅れ処理が施された特性に類似した特性をもって徐々に「１」に向けて増加し、時刻ｔ３にて「１」に達する。
【００９２】
指令燃料噴射量Fiの算出に使用される値KPlowは、上述したように、パージ補正係数KP(k)に対して、輸送遅れ時間Ｌに相当するむだ時間処理と、時定数τkpの１次遅れ処理とが施された値である。従って、値KPlowは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、値α１に維持され、時刻ｔ２以降、時定数τkpの１次遅れ特性に従って徐々に「１」に向けて増加し、時刻ｔ３（或いは、時刻ｔ３近傍）にて「１」に達する。即ち、値KPlowは、時刻ｔ１以前から時刻ｔ３までの間、真のパージ補正係数KPactの変化特性に対して、上述した「パージ補正係数KP(k)の誤差」の分だけ大きめの方向にずれた特性をもって変化する。
【００９３】
このような場合において、この第１実施形態の比較対象として、先ず、背景技術の欄にて述べたように、パージ停止と同時にフィードバック補正値DFiが「０」にリセットされる場合（SDFc＝０とされることを含む）を考える（図１０において「従来」の文字に対応する破線を参照）。
【００９４】
上述したように、時刻ｔ１以降もなお「吸気通路残留パージガス」が燃焼室２５内に吸入され続けるから、時刻ｔ１以降においてもなお、空燃比Ａ／Ｆは「吸気通路残留パージガス」の影響を受け続ける。従って、時刻ｔ１以前において上述した「パージ補正係数KP(k)の誤差」を補償するために値βに維持されてきたフィードバック補正値DFiが時刻ｔ１にて強制的に「０」に変更されると、時刻ｔ１の直後にて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichよりもリッチ方向にステップ的に大きく偏移する。
【００９５】
これにより、時刻ｔ１以降、フィードバック補正値DFi（特に、積分項の値（＝Gi・SDFc・KFB））が、「０」から値βに向けて次第に減少していく。これに伴い、時刻ｔ１以降、空燃比Ａ／Ｆが次第に理論空燃比stoichに近づいていく。この例では、時刻ｔ２の直前にて、フィードバック補正値DFiが値βに再び達し、この結果、時刻ｔ２の直前にて、空燃比Ａ／Ｆが再び理論空燃比stoichに復帰している。
【００９６】
時刻ｔ２になると、時刻ｔ３までの間、真のパージ補正係数KPactも値KPlowも共に「１」に向かって徐々に増加していくことにより、上述した「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響が次第に小さくなっていく（図１０において斜線で囲んだ領域を参照）。このことは、時刻ｔ２以降においてフィードバック補正値DFiが値βに維持されるものとすると、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichよりもリーン方向に偏移していくことを意味する。
【００９７】
即ち、時刻ｔ２以降、空燃比Ａ／Ｆは理論空燃比stoichからリーン方向に偏移する。これに伴い、時刻ｔ２以降、フィードバック補正値DFiは、値βから「０」に向けて次第に増加していく。そして、時刻ｔ３になると、空燃比Ａ／Ｆが再び理論空燃比stoichに復帰するとともに、フィードバック補正値DFiが「０」に達する。時刻ｔ３以降は、上述した「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響が無くなり、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichに維持されるとともに、フィードバック補正値DFiが「０」に維持される。
【００９８】
このように、パージ停止と同時にフィードバック補正値DFiが「０」にリセットされる「従来」の装置の場合、時刻ｔ１〜ｔ２にて空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向に大きく偏移し、時刻ｔ２〜ｔ３にて空燃比Ａ／Ｆがリーン方向に偏移する。即ち、時刻ｔ１〜ｔ３において空燃比Ａ／Ｆに比較的大きい荒れが発生し得る。
【００９９】
これに対し、この第１実施形態のように、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点（時刻ｔ２）にてフィードバック補正値DFiが「０」にリセットされる場合（SDFc＝０とされることを含む）を考える（図１０において「第１実施形態」の文字に対応する実線を参照）。
【０１００】
この場合、時刻ｔ１〜ｔ２では、フィードバック補正値DFiが値βに維持され、この結果、上述した「パージ補正係数KP(k)の誤差」が確実に補償されて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichに維持される。
【０１０１】
時刻ｔ２以降は、上述したように、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響が次第に小さくなっていく。時刻ｔ２にてフィードバック補正値DFiが強制的に「０」に変更されると、時刻ｔ２以降にて若干残存している「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響により、時刻ｔ２の直後にて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoichよりもリッチ方向にステップ的に若干偏移する。しかしながら、「従来」の装置のように大きく偏移することはない。
【０１０２】
この結果、時刻ｔ２以降、フィードバック補正値DFiが、「０」から次第に減少していく。これに伴い、時刻ｔ２以降、リッチ空燃比である空燃比Ａ／Ｆが次第に理論空燃比stoichに近づいていき、或る時点で理論空燃比stoichを超えてリーン空燃比となる。この時点にて、フィードバック補正値DFiは減少から増加に転じる。そして、時刻ｔ３にて、フィードバック補正値DFiが「０」に再び達するとともに空燃比Ａ／Ｆが再び理論空燃比stoichに復帰する。
【０１０３】
このように、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点にてフィードバック補正値DFiが「０」にリセットされる本装置（第１実施形態）の場合、時刻ｔ１〜ｔ２では、空燃比Ａ／Ｆの荒れが発生することはなく、時刻ｔ２〜ｔ３にて空燃比Ａ／Ｆの荒れが若干発生するのみである。即ち、「従来」の装置に比して、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響に起因する空燃比Ａ／Ｆの荒れを抑制することができる。
【０１０４】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第１実施形態によれば、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点にてフィードバック補正値DFiがステップ的に「０」に変更される。即ち、空燃比が「吸気通路残留パージガス」の影響（具体的には、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響）を受け難くなった状態でフィードバック補正値DFiが基準値「０」に戻される。
【０１０５】
従って、パージ停止と同時にフィードバック補正値DFiが「０」にリセットされる「従来」の装置に比して、パージ停止後における「吸気通路残留パージガス」の影響による空燃比の荒れが抑制され得、この結果、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化が抑制され得る。
【０１０６】
本発明は上記第１実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態においては、フィードバック補正値DFiが「０」に変更される際、筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcが「０」にリセットされる一方でサブフィードバック制御における出力偏差量の積分値SDVoxsが「０」にリセットされていないが、筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcに加えて出力偏差量の積分値SDVoxsも「０」にリセットするように構成してもよい。
【０１０７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置について説明する。この第２実施形態は、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」からフィードバック補正値DFiを所定の１次遅れ特性をもって徐々に基準値「０」に近づける点においてのみ、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」にてフィードバック補正値DFiをステップ的に「０」に変更する上記第１実施形態と異なる。以下、係る相違点について主として説明する。
【０１０８】
（第２実施形態の実際の作動）
この第２実施形態のＣＰＵ７１は、第１実施形態のＣＰＵ７１が実行する図４〜図７に示したルーチンのうち、図６に示したルーチン以外のルーチンをそのまま実行するとともに、図６のルーチンに代えて図１１にフローチャートにより示したルーチンを実行する。以下、第２実施形態に特有の図１１に示したルーチンについて説明する。図１１のルーチンにおいて、図６のルーチンのステップと同じステップについては、図６のステップの符号と同じ符号を付すことでそれらの説明に代える。
【０１０９】
図１１に示したルーチンは、図６のステップ６７０をステップ１１１０、１１１５に置き換えた点、並びに、ステップ１１０５、１１２０、１１２５、１１３０、１１３５を新たに追加した点においてのみ、図６に示したルーチンと異なる。
【０１１０】
ステップ１１０５では、フラグＸＳＭが「０」であるか否かが判定される。フラグＸＳＭは、通常は「０」に設定されている。いま、フラグＸＳＭ＝０であるものとする。この場合、上述したステップ６０５以降の処理が実行され、フィードバック補正値DFiが筒内燃料供給量偏差DFcについてＰＩ処理した値に計算されていく。
【０１１１】
「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」が到来すると、ステップ６６５にて「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ１１１０にて、フラグＸＳＭが「０」から「１」に変更される。ステップ１１１５では、値DFicが、現時点、即ち、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」でのフィードバック補正値DFiと等しい値に決定される。このように、フィードバック補正値DFiは、「０」に変更されることなく、その時点での値に維持される。
【０１１２】
これ以降（即ち、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」以降）、フラグＸＳＭ＝１となっているから、ステップ１１０５で「Ｎｏ」と判定され、ステップ１１２０にて、図１２に示したテーブルMapτdfi(Ga)に基づいて時定数τdfiを決定する。この時定数τdfiは、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」からフィードバック補正値DFiを１次遅れ特性をもって徐々に「０」に戻していく過程における、その１次遅れ特性に対応する時定数である。
【０１１３】
これにより、時定数τdfiは、吸入空気流量Gaが大きいほど、より短い時間に決定される。これは、上述したように、吸入空気流量Gaが大きいほど上記「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」がより急激になることに対応している。即ち、時定数τdfiは、吸入空気流量Gaにかかわらず、上記「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」と近似する１次遅れ特性に対応する時定数と一致するように設定され得る。
【０１１４】
ステップ１１２５では、フィードバック補正値DFiが、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」にてフィードバック補正値DFiが値DFicから「０」にステップ的に変化した場合に対して前記時定数τdfiの１次遅れ処理が施された値に決定される。これにより、パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点以降、フィードバック補正値DFiが時定数τdfiの１次遅れ特性をもって、値DFicから徐々に「０」に戻されていく。
【０１１５】
ステップ１１３０では、値DFicから徐々に「０」に戻されていく過程にあるフィードバック補正値DFiの絶対値が所定の微小値min（「０」に非常に近い正の値）よりも小さいか否か、即ち、フィードバック補正値DFiが「０」に達したと判断できるか否かが判定される。
【０１１６】
ここで、「Ｎｏ」と判定される場合、フラグＸＳＭ＝１に維持される。従って、それ以降も、ステップ１１０５にて「Ｎｏ」と判定されて、ステップ１１２０、１１２５、１１３０の処理が繰り返し実行される。
【０１１７】
一方、ステップ１１３０にて「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１１３５にてフラグＸＳＭの値が「１」から「０」に変更される。従って、それ以降、ステップ１１０５にて「Ｙｅｓ」と判定されてステップ６０５以降の処理が再び開始される。なお、この時点では、先のステップ６７５の処理により、筒内燃料供給量偏差の積分値SDFc＝０になっている。
【０１１８】
この場合、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」が既に経過した後であるから、カウンタＺ＞Ｍ１となる。従って、ステップ６６５では「Ｎｏ」と判定され、フィードバック補正値DFiは、筒内燃料供給量偏差DFcについてＰＩ処理した値に計算されていく。このような処理は、再びパージが開始され、その後において「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」が再び到来するまで繰り返し実行される。
【０１１９】
次に、第２実施形態による作用・効果について図１３に示したタイムチャートを参照しながら説明する。図１３は、図１０と同じ状況において、上記第１実施形態と第２実施形態とを比較した図１０に対応するタイムチャートである。
【０１２０】
図１３に示すように、第２実施形態では、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」である時刻ｔ２以降、フィードバック補正値DFiが時定数τdfiの１次遅れ特性に従って徐々に「０」に戻されていく（図１３において「第２実施形態」の文字に対応する破線を参照）。
【０１２１】
他方、上述したように、上記実際のパージ率ＰＧＲactは、時刻ｔ２以降、１次遅れ特性に類似した減少特性をもって「０」に向かって減少していく。加えて、時定数τdfiは、この「実際のパージ率ＰＧＲactの減少特性」と近似する１次遅れ特性に対応する時定数と一致するように設定される。従って、時刻ｔ２以降、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響の程度は、時定数τdfiの１次遅れ特性に近い減少特性に従って減少していくことになる。
【０１２２】
以上より、時刻ｔ２以降、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響の減少特性に合わせて、フィードバック補正値DFiが徐々に「０」に戻されていくことになる。この結果、第２実施形態では、時刻ｔ２から、フィードバック補正値DFiが「０」に達する時刻ｔ３までの間、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比stoich近傍に維持され得る。
【０１２３】
このように、第２実施形態では、時刻ｔ２〜ｔ３にて空燃比Ａ／Ｆの荒れが若干残る上記第１実施形態（図１３において「第１実施形態」の文字に対応する実線を参照）に比して、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響に起因する空燃比Ａ／Ｆの荒れをより一層抑制することができる。
【０１２４】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第２実施形態によれば、「パージ停止から輸送遅れ時間Ｌが経過した時点」にてフィードバック補正値DFiがステップ的に「０」に変更される上記第１実施形態に比して、パージ停止後における「吸気通路残留パージガス」の影響（具体的には、「パージ補正係数KP(k)の誤差」の影響）による空燃比の荒れが更に抑制され得、この結果、エミッションの悪化、並びにドライバビリティの悪化が更に抑制され得る。
【０１２５】
本発明は上記第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態においては、フィードバック補正値DFiが「０」に戻された時点で、筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcが「０」にリセットされている一方でサブフィードバック制御における出力偏差量の積分値SDVoxsが「０」にリセットされていないが、筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcに加えて出力偏差量の積分値SDVoxsも「０」にリセットするように構成してもよい。
【０１２６】
また、上記第２実施形態においては、フィードバック補正値DFiが１次遅れ特性をもって徐々に「０」に戻されていく過程におけるその１次遅れ特性の時定数τdfiが、吸入空気流量Gaに基づいて決定されているが、時定数τdfiを一定としてもよい。
【０１２７】
また、上記第１、第２実施形態においては、輸送遅れ時間Ｌが、エバポガスがＶＳＶ４９から燃焼室２５に到達するまでの時間に設定されているが、輸送遅れ時間Ｌを、エバポガスがＶＳＶ４９から燃焼室２５に到達するまでの時間に、ＶＳＶ４９（パージ制御弁）の応答遅れ時間（具体的には、開から閉へ変更される際の遅れ時間）を加えた時間に設定してもよい。
【０１２８】
加えて、上記第１、第２実施形態においては、輸送遅れ時間Ｌ（即ち、ストローク数Ｍ）が、筒内吸入空気量Mcと運転速度NEとに基づいて決定されるようになっているが、輸送遅れ時間Ｌ（即ち、ストローク数Ｍ）を一定としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空燃比制御装置を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した上流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。
【図３】図１に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。
【図４】図１に示したＣＰＵが実行する指令燃料噴射量の計算、及び噴射指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。
【図５】図１に示したＣＰＵが実行するパージ補正係数を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図１に示したＣＰＵが実行するフィードバック補正値を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行するサブフィードバック補正値を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図８】図１に示したＣＰＵが参照する、筒内吸入空気量及び運転速度と、輸送遅れ時間に相当するストローク数との関係を規定するテーブルを示したグラフである。
【図９】図１に示したＣＰＵが参照する、吸入空気流量と、指令燃料噴射量の計算に使用するパージ補正係数を１次遅れ特性をもって徐々に「０」に戻していく過程におけるその１次遅れ特性の時定数と、の関係を規定するテーブルを示したグラフである。
【図１０】図１に示した空燃比制御装置が空燃比フィードバック制御を実行する際の各種変数等の変化の一例を示したタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置のＣＰＵが実行するフィードバック補正値を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置のＣＰＵが参照する、吸入空気流量と、フィードバック補正値を１次遅れ特性をもって徐々に「０」に戻していく過程におけるその１次遅れ特性の時定数と、の関係を規定するテーブルを示したグラフである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置が空燃比フィードバック制御を実行する際の各種変数等の変化の一例を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３９…インジェクタ、４８…パージ流路、４９…パージ制御弁（ＶＳＶ）、５１…エキゾーストマニホールド、５３…三元触媒（第１触媒）、６１…エアフローメータ、６４…クランクポジションセンサ、６６…上流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ
【図１】
2008014280.tif 000003
【図２】
2008014280.tif 000004
【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】
2008014280.tif 000009
【図８】
2008014280.tif 000010
【図９】
2008014280.tif 000011
【図１０】
2008014280.tif 000012
【図１１】
2008014280.tif 000013
【図１２】
2008014280.tif 000014
【図１３】
2008014280.tif 000015