(57)【要約】【課題】パージに対応する燃料噴射量の補正量を、燃料タンクからの蒸発燃料の影響を考慮して適切に制御する。【解決手段】キャニスタ１１からのパージの影響を考慮したパージ補正量に従って基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置２０において、キャニスタ１１の脱離特性に従ってキャニスタからのパージ流量に対応した空気流量及び燃料流量をそれぞれ特定し、その特定結果に基づいてパージ補正量をフィードフォワード制御する第１の補正手段２１，２３と、排気空燃比の変化に基づいてパージ補正量をフィードバック制御する第２の補正手段２１，２４と、燃料タンク９の圧力が所定の許容範囲よりも高いときには第１の補正手段によるフィードフォワード制御の実行を禁止し、前記圧力が許容範囲内のときは第１の補正手段によるフィードフォワード制御を実行させる実行制御手段２１とを設ける。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の条件に従って基本燃料噴射量を算出し、その基本燃料噴射量を、キャニスタからのパージの影響を考慮したパージ補正量に従って補正する燃料噴射量制御装置において、
前記内燃機関と接続されたキャニスタの脱離特性に従って、当該キャニスタからのパージ流量に対応した空気流量及び燃料流量をそれぞれ特定し、その特定結果に基づいて前記パージ補正量をフィードフォワード制御する第１の補正手段と、
排気空燃比の変化に基づいて、前記パージ補正量をフィードバック制御する第２の補正手段と、
燃料タンクの圧力に基づいて、前記圧力が所定の許容範囲よりも高いときには前記第１の補正手段によるフィードフォワード制御の実行を禁止し、前記圧力が前記許容範囲内のときは前記第１の補正手段によるフィードフォワード制御を実行させる実行制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
前記第１の補正手段は、パージ開始時からのパージガス流量の積算値とキャニスタから供給されるパージガス濃度とを対応付けるデータを記憶する記憶手段と、その記憶手段が記憶するデータを参照して前記積算値に対応するパージガス濃度を特定し、その特定したパージガス濃度から前記空気流量及び燃料流量をそれぞれ別々に演算する空気流量算出手段及び燃料流量算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
前記排気空燃比の変化に基づいて、前記空燃比を所定の目標値に維持するために必要な前記基本燃料噴射量の補正量を算出する空燃比フィードバック補正量算出手段と、前記キャニスタからのパージを開始した際の前記空燃比フィードバック補正量の変化を利用してパージ開始時に前記キャニスタから放出されるパージガスにおけるベーパ濃度の初期値を特定する初期ベーパ濃度特定手段とを具備し、
前記記憶手段にはパージ開始時におけるベーパ濃度の初期値に対応付けて前記積算値と前記パージガス濃度とを対応付けるデータが複数種類記憶され、
前記第１の補正手段は、前記初期ベーパ濃度特定手段が特定したベーパ濃度の初期値に基づいて、前記積算値に対応するパージガス濃度の特定に使用すべきデータを前記記憶手段が記憶するデータから選択し、その選択されたデータに基づいて前記積算値に対応するパージガス濃度を特定する、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
前記前記第１の補正手段が特定した空気流量を吸入空気量に加算して基本燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
前記燃料タンクの圧力が前記許容範囲よりも高いときは前記第１の補正手段が特定した空気流量を考慮せずに前記基本燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャニスタから吸気系への燃料及び空気の導入を考慮して燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射装置を備えた内燃機関では、機関回転数と機関負荷とに基づいて決定された基本燃料噴射量を、空燃比の実測値に基づいて算出した空燃比補正係数にて補正することにより、空燃比を所定の目標範囲に制御している。ところが、自動車には燃料タンクからの蒸発燃料（ベーパ）を吸着保持するキャニスタが搭載されており、そのキャニスタから吸気系に取り込まれる燃料及び空気を考慮せずに燃料噴射量を決定すると空燃比が目標範囲から外れることがある。
【０００３】
そこで、キャニスタからの燃料及び空気の導入を考慮して燃料噴射量を補正する制御装置が種々提案されている。その典型例は、パージ（キャニスタから吸気系へ燃料及び空気を導入する処理を意味する。）を実行すると空燃比がリッチ側に変化し、それを解消すべく空燃比補正係数が変化することに着目し、空燃比補正係数に基づいて吸入空気中のパージガス濃度を推定し、その推定結果に応じて燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御装置が開示されている（例えば特開平２−１９６３１号公報、特開平８−１２１２６４号公報参照）。しかしながら、空燃比の変化に対応した燃料噴射量の補正はフィードバック制御であり、パージによる空燃比の変動を避けることが基本的に不可能であり、制御系の応答遅れにより空燃比が不安定になるおそれもある。
【０００４】
そこで、特開平５−２４８３１２号公報には、キャニスタの燃料吸着量とパージガス濃度との関係を予め求めてマップとして記憶し、パージ開始時における空燃比の変動を利用して初期の燃料吸着量を求め、以降は所定の演算周期毎に燃料離脱量を演算してキャニスタの燃料吸着量を初期吸着量から離脱量ずつ段階的に減少させ、各演算周期における吸着量に対応するパージガス濃度を前記マップから特定し、特定されたパージガス濃度からパージによる燃料導入量を求め、その燃料量だけ燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御装置が提案されている。この燃料噴射量制御装置は、パージの影響を考慮した燃料噴射量の補正量をフィードフォワード制御しているため、空燃比の乱れを抑えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予め調べたキャニスタの脱離特性に基づいてパージガス濃度を特定する場合、キャニスタの吸着剤に吸着されることなく燃料タンクから吸気系に導入される蒸発燃料が考慮されないので、その影響でパージガス濃度の誤差が拡大し、空燃比の制御の精度が却って劣化するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、パージに対応する燃料噴射量の補正量を、燃料タンクからの蒸発燃料の影響を考慮して適切に制御することが可能な燃料噴射量制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の条件に従って基本燃料噴射量を算出し、その基本燃料噴射量を、キャニスタからのパージの影響を考慮したパージ補正量に従って補正する燃料噴射量制御装置において、前記内燃機関と接続されたキャニスタの脱離特性に従って、当該キャニスタからのパージ流量に対応した空気流量及び燃料流量をそれぞれ特定し、その特定結果に基づいて前記パージ補正量をフィードフォワード制御する第１の補正手段と、排気空燃比の変化に基づいて、前記パージ補正量をフィードバック制御する第２の補正手段と、燃料タンクの圧力に基づいて、前記圧力が所定の許容範囲よりも高いときには前記第１の補正手段によるフィードフォワード制御の実行を禁止し、前記圧力が前記許容範囲内のときは前記第１の補正手段によるフィードフォワード制御を実行させる実行制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この発明によれば、燃料タンクの圧力が低いときはパージ補正量がフィードフォワード制御されるので、パージによる影響が空燃比に出現してから補正が開始されるのではなく、パージが空燃比に与える影響を見込んでパージ補正量が増減される。このため、空燃比の乱れが抑制される。フィードフォワード制御による誤差が生じて空燃比がずれたとしても、そのずれはパージ補正量のフォードバック補正によって解消を図ることができる。この場合、パージ補正量のフィードバック制御はフィードフォワード制御の誤差に起因する空燃比の乱れを解消するように行なわれるだけでよいので、フォードバック制御のみでパージ補正量を制御する場合と比較すればフィードバックによる制御量は小さく、従って、フィードバック制御の応答遅れ等の弊害が顕在化するおそれもない。一方、燃料タンクの圧力が高いときはパージ補正量がフィードフォワード制御されないので、燃料タンクからのベーパの影響による誤差の拡大を防止して空燃比の乱れも未然に防止することができる。
【０００９】
本発明において、前記第１の補正手段は、パージ開始時からのパージガス流量の積算値とキャニスタから供給されるパージガス濃度とを対応付けるデータを記憶する記憶手段と、その記憶手段が記憶するデータを参照して前記積算値に対応するパージガス濃度を特定し、その特定したパージガス濃度から前記空気流量及び燃料流量をそれぞれ別々に演算する空気流量算出手段及び燃料流量算出手段とを備えてもよい（請求項２）。この場合には、パージガス流量の積算値を取得することにより記憶手段のデータに従ってパージガス濃度を特定し、そのパージガス濃度から空気流量及び燃料流量をそれぞれ特定することができる。なお、パージガス流量は例えばキャニスタから吸気系へパージガスを導く流路に設けられたパージ制御弁の開度（デューティー比）に基づいて特定することができる。
【００１０】
さらに、前記排気空燃比の変化に基づいて、前記空燃比を所定の目標値に維持するために必要な前記基本燃料噴射量の補正量を算出する空燃比フィードバック補正量算出手段と、前記キャニスタからのパージを開始した際の前記空燃比フィードバック補正量の変化を利用してパージ開始時に前記キャニスタから放出されるパージガスにおけるベーパ濃度の初期値を特定する初期ベーパ濃度特定手段とを具備し、前記記憶手段にはパージ開始時におけるベーパ濃度の初期値に対応付けて前記積算値と前記パージガス濃度とを対応付けるデータが複数種類記憶され、前記第１の補正手段は、前記初期ベーパ濃度特定手段が特定したベーパ濃度の初期値に基づいて、前記積算値に対応するパージガス濃度の特定に使用すべきデータを前記記憶手段が記憶するデータから選択し、その選択されたデータに基づいて前記積算値に対応するパージガス濃度を特定してもよい（請求項３）。この場合には、ベーパ濃度の初期値に応じた適切なデータを利用してパージガス濃度を特定することができるので、ベーパ濃度の初期値によってキャニスタの脱離特性が異なっている場合でも空気流量及び燃料流量を正確に特定できる。
【００１１】
また、本発明の燃料噴射量制御装置においては、前記前記第１の補正手段が特定した空気流量を吸入空気量に加算して基本燃料噴射量を算出してもよい（請求項４）。この場合には、パージによって吸気系に導入される燃料量のみならず、空気量が空燃比の制御に反映されるので、空燃比をより正確に制御できるようになる。
【００１２】
さらに、前記燃料タンクの圧力が前記許容範囲よりも高いときは前記第１の補正手段が特定した空気流量を考慮せずに前記基本燃料噴射量を算出してもよい（請求項５）。このようにすれば、燃料タンクの圧力が高くてキャニスタの脱離特性から特定した空気流量の信頼性が低下したときに、これを基本燃料噴射量の算出に考慮しないこととして、基本燃料噴射量そのものの誤差の拡大を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、自動車に搭載される内燃機関１に本発明を適用した一実施形態を示している。内燃機関１には吸気通路２及び排気通路３が接続される。吸気通路２にはスロットルバルブ４の開度に応じた流量の空気が吸入され、その空気はエアフィルタ５で濾過された後、サージタンク６及び吸気ブランチ７を介してシリンダに導かれる。吸気ブランチ７には燃料噴霧を供給する燃料噴射弁８が設けられる。燃料タンク９には蒸発燃料通路１０を介してキャニスタ１１が接続され、そのキャニスタ１１はさらにパージ通路１２を介してサージタンク６に接続される。パージ通路１２はパージ制御弁１３にて開閉される。
【００１４】
吸気通路２には吸入空気流量に対応した信号を出力するエアフローメータ１４、スロットルバルブ４の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ１５が設けられている。一方、排気通路３には排気ガスの空燃比に対応した信号を出力する空燃比センサ１６が設けられている。内燃機関１には機関冷却水の温度に対応した信号を出力する水温センサ１７が設けられている。燃料タンク９にはタンク内の圧力に対応した信号を出力する圧力センサ１８が設けられている。これらのセンサ類の出力信号はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に導かれる。ＥＣＵ２０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要な主記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等を含んだコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は特定のソフトウエアと組み合わされることにより、内燃機関１の運転制御に必要な各種の機能実現手段として機能するが、本実施形態では特に空燃比制御部２１、パージ制御部２２、フィードフォワード補正部（ＦＦ補正部）２３及びフィードバック補正部（ＦＢ補正部）２４としてＥＣＵ２０が機能する。その他の機能実現手段については図示を省略した。また、ＥＣＵ２０に対する入力手段としてのセンサについても、図示されたもの以外に例えばクランク角センサ等が設けられるが図示を省略した。
【００１５】
空燃比制御部２１は、空燃比を所定の目標値（例えば理論空燃比）に維持するために必要な燃料の基本噴射時間をエアフローメータ１４が検出した吸入空気量及び機関回転数とに基づいて特定し、その基本噴射時間に各種の補正係数を乗算して燃料噴射時間を算出し、その算出結果に従って燃料噴射弁８の開度（デューティー比）を制御する。なお、基本噴射時間は、機関回転数（回転速度）をＮ、吸入空気量をＱとすれば、機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｑ／Ｎから一義的に定められるものであり、燃料噴射量を燃料噴射弁８からの燃料噴射時間に換算した値に相当する。
【００１６】
パージ制御部２２は所定の制御則に従ってパージ制御弁１３の開度を調整する。ＦＦ補正部２３及びＦＢ補正部２４は、パージが空燃比に与える影響を排除するために必要な燃料噴射時間のフィードフォワード補正量（ＦＦ補正量）及びフードバック補正量（ＦＢ補正量）をそれぞれ演算する。これらの補正部２３、２４にて演算される補正量は、空燃比制御部２１にて基本噴射時間を修正するための補正係数のうち、特にパージによる影響を補正するためのパージ補正係数として使用される。すなわち、空燃比制御部２１では次式により燃料噴射時間を演算する。
【００１７】
【数１】
燃料噴射時間＝ＴＰ×ＦＡＦ×ＦＰＧ×Ｋ　　　……（１）
【００１８】
ここに、ＴＰは上記のように機関回転数Ｎと機関負荷Ｑ／Ｎとによって定まる基本噴射時間である。ＦＡＦは空燃比センサ１６によって検出される空燃比の実測値に応じて制御される空燃比補正係数であり、空燃比が目標値のとき１．０に設定される。図２に示すように、空燃比が目標値よりもリーン側にずれたとき空燃比補正係数ＦＡＦは１．０よりも大きく設定され、空燃比Ａ／Ｆが目標値よりもリッチ側にずれたとき空燃比補正係数ＦＡＦは１．０よりも小さい値に設定される。いずれにせよ、空燃比補正係数ＦＡＦは１．０を中心として空燃比の変動を打ち消すように制御される。但し、空燃比補正係数ＦＡＦは所定範囲、例えば０．８〜１．２の範囲に制限される。空燃比補正係数ＦＡＦは、空燃比が目標値に対してリーン側からリッチ側に変化したときにＦＡＦＬから所定のステップ量Ｓだけ低下し、その後リーン状態が続くと所定の定数Ｋずつ減らされる。リーン側からリッチ側に変化するとその時点の補正係数ＦＡＦＲからステップ量Ｓだけ増加し、その後、リッチ態が続くと所定の定数Ｋずつ増やされる。このような空燃比補正係数の制御の具体的手順は周知の燃料噴射量制御装置と同様でよく、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
ＦＰＧはキャニスタ１１からのパージによる燃料量に応じて燃料噴射時間を補正するためのパージ補正係数であり、ＦＦ補正量＋ＦＢ補正量の和として与えられる。増量係数Ｋはその他の要因に応じて燃料噴射時間を増減するために適宜設定される係数である。例えばアイドル補正係数等がここに含まれる。
【００２０】
ＦＦ補正部２３はパージ制御部２２から与えられるパージ制御弁１３の開度（デューティー比）を参照して燃料噴射時間に関するＦＦ補正量を演算し、ＦＢ補正部２４は空燃比センサ１６が検出する空燃比を参照して、燃料噴射時間に関するＦＢ補正量を演算する。
【００２１】
図３はＦＦ補正部２３の機能ブロック図である。ＦＦ補正部２３は、パージ制御部２２から与えられるパージ制御弁１３の開度に基づいてパージガス、すなわちキャニスタ１１からサージタンク６に導かれる蒸発燃料と外気との混合気の瞬時流量（単位Ｌ（リットル）／秒）を算出する瞬時流量算出部３１を備えている。瞬時流量算出部３１は下式により瞬時流量を算出する。
【００２２】
【数２】
瞬時流量＝パージ制御弁のサイズ×パージ制御弁のデューティー比×流量補正係数
【００２３】
ここで、パージ制御弁のサイズは毎秒何リットルのガスが通過できるかによって表現され、その単位はリットル／秒である。０〜１．０までのいずれかの値で与えられる無次元数であり、流量補正係数も無次元数である。従って、瞬時流量は単位秒当たりの流量（リットル）として与えられる。
【００２４】
瞬時流量算出部３１にて算出された瞬時流量は輸送遅れ補正部３２及び一次応答遅れ補正部３３にて補正されてパージ量積算部３４に提供される。輸送遅れ補正部３２は、パージ制御弁１３と吸気ポートとが離れていることに起因するパージ制御弁１３の開度調整時と実際のパージ流量変化の出現時とのずれ量である輸送遅れに対応して瞬時流量を補正し、一次応答遅れ補正部３３はパージ制御弁１３の開度の変化に応答してパージ制御弁１３を通過するパージガスの流量が変化するまでの応答遅れに対応して瞬時流量を補正する（図４参照）。
【００２５】
パージ量積算部３４は瞬時流量を積算し、その積算値を積算パージ量としてキャニスタ脱離特性値特定部３５に提供する。積算パージ量の単位はリットルである。キャニスタ脱離特性値特定部３５は脱離特性記憶部３６が予め記憶しているキャニスタ１１の脱離特性に関するマップとパージ量積算部３４から提供される積算パージ量とを利用して、パージガスに含まれている空気流量及び蒸発燃料流量をそれぞれ特定する。すなわち、脱離特性記憶部３６には、図５（ｂ）に示すように積算パージ量とパージガス濃度との対応関係を記述した脱離特性マップが記憶されており、キャニスタ脱離特性値特定部３５はこの脱離特性マップを利用して積算パージ量に対応したパージガス濃度を脱離特性値として取得する。脱離特性記憶部３６は例えばＥＣＵ２０のＲＯＭによって構成される。
【００２６】
なお、脱離特性マップは、図５（ａ）に示すように、予め積算パージ量（単位はリットル）とキャニスタ１１からの蒸発燃料の脱離量（単位：ｇ）との関係を実験的に調べておき、積算パージ量を脱離量に変換する関数（図５（ａ）の曲線）を近似微分変換することにより得られるものである。図５（ｂ）の縦軸のパージガス濃度は無次元数（リットル／リットル）である。つまり、脱離特性値は積算パージ量から求まる無次元のパージガス濃度である。
【００２７】
脱離特性値はパージ開始時のパージガスに含まれるベーパ濃度の初期値（初期ベーパ濃度）に応じて異なる値を示す。従って、脱離特性マップにおいては、初期ベーパ濃度毎に積算パージ量とパージガス濃度との関係を示す線図が用意されている。そして、図３から明らかなように、キャニスタ脱離特性値特定部３５にはＦＢ補正部２４から初期ベーパ濃度が提供され、その与えられた初期ベーパ濃度と積算パージ流量とから脱離特性値（パージガス濃度）が特定される。なお、ここでいうベーパ濃度とは単位パージ率当たりのベーパ濃度である。パージ率は、吸入空気量に対するパージガス量の割合を示す無次元数であり、ベーパ濃度は、パージガス流量に対する蒸発燃料の流量の割合を示す無次元数である。初期ベーパ濃度の取得方法は後述する。
【００２８】
キャニスタ脱離特性値特定部３５にて特定された脱離特性値はエア量算出部３８及びベーパ量算出部３９にそれぞれ提供される。エア量算出部３８はパージガスに含まれている空気量を次式により特定する。
【００２９】
【数３】
空気量（ｇ／秒）＝パージガス瞬時流量（Ｌ／秒）×（１−脱離特性値）×空気密度（ｇ／Ｌ）　　　……（２）
ここでパージガス瞬時流量は一次応答遅れ補正部３３から与えられる流量であり、従って、空気量はパージガスに含まれる一秒当たりの空気の質量を表している。
【００３０】
一方、ベーパ量算出部３９はパージガスに含まれているベーパ量（蒸発燃料量）を次式により特定する。
【００３１】
【数４】
燃料量（ｇ／秒）＝パージガス瞬時流量（Ｌ／秒）×脱離特性値×ノルマルブタン密度（ｇ／Ｌ）　　　……（３）
ここでもパージガス瞬時流量は一次応答遅れ補正部３３から与えられる流量であり、従って、ベーパ量はパージガスに含まれる一秒当たりの燃料の質量を表している。また、ノルマルブタンの密度を利用しているのは、ノルマルブタンによりガソリン燃料の密度を十分に代表できるからである。
【００３２】
ベーパ量算出部３９にて算出されたベーパ量はＦＦ補正量算出部４０に与えられる。ＦＦ補正量算出部４０は、燃料噴射弁８から噴射される燃料をベーパ量に相当するだけ減少させるために必要なＦＦ補正量（補正係数）ＦＰＧＦＦを次式に従って算出する。
【００３３】
【数５】
ＦＰＧＦＦ＝燃料量×１／燃料密度×１／燃料噴射弁サイズ×１／６０　　……（４）
但し、燃料量は上式（３）で求められる値である。燃料噴射弁サイズは一分当たりの燃料噴射量で表現される。式（４）は、ＦＦ補正量に相当する量だけ燃料噴射時間を減少させるために必要な補正係数ＦＰＧＦＦをＦＦ補正量として求めるものである。
【００３４】
以上のようにして求められたＦＦ補正量は空燃比制御部２１に提供される。そして、空燃比制御部２１ではＦＦ補正量を利用して基本噴射時間ＴＰを補正し、燃料噴射時間を算出する。また、エア量算出部３８で算出された空気量も空燃比制御部２１に提供される。空燃比制御部２１は、ＦＦ補正部２３から提供された空気量を、エアフローメータ１４の出力に基づいて特定した吸入空気量に加算した上で基本噴射時間ＴＰを算出する。従って、ＦＦ補正部２３で求められた空気量及びベーパ量はそれぞれ空燃比制御部２１における燃料噴射時間の演算に使用されることとなり、これにより、キャニスタ１１からのパージによる空気及び燃料の導入量が燃料噴射時間の演算において正しく考慮される。
【００３５】
次にＦＢ補正部２４におけるＦＢ補正量の算出について説明する。ＦＢ補正部２４は、パージによる蒸発燃料の導入の影響で空燃比補正係数ＦＡＦが変化することを利用して単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧを学習し、そのベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することにより、ＦＢ補正量を特定する。
【００３６】
図６はパージ率ＰＧＲと、空燃比補正係数ＦＡＦと、単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧと、ＦＢ補正量ＦＰＧＦＢとの関係を示している。ＦＢ補正量ＦＰＧＦＢはＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによって得られる。単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧは空燃比補正係数ＦＡＦが図２に示した所定量Ｓだけスキップされる毎に次式に基づいて算出される。
【００３７】
【数６】
ｔＦＧ←（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ）　　　……（５）
ＦＧＰＧ←ＦＧＰＧ＋ｔＦＧ　　　　　　　　　　　……（６）
ここで、ｔＦＧはＦＡＦのスキップ毎に行なわれるＦＧＰＧの更新量を示しており、ＦＡＦＡＶは空燃比補正係数ＦＡＦの平均値（＝（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２）を示している。定数ａは例えば２に設定される。
【００３８】
パージが開始されると空燃比がリッチになり、これを目標値に補正すべく空燃比補正係数ＦＡＦは減少する。パージ開始後、所定時間経過した時刻ｔ１において空燃比センサ１６の出力信号から空燃比が目標値に対してリッチ側からリーン側へ切り替わったと判断されると空燃比補正係数ＦＡＦは図２に示すように所定量Ｓだけ増やされる。この場合、パージが開始されてから時刻ｔ１に至るまでの空燃比補正係数ＦＡＦの変化量ΔＦＡＦ（＝１．０−ＦＡＦ）はパージ作用による空燃比の変動量を表しており、この変化量ΔＦＡＦは時刻ｔ１における燃料ベーパ濃度を表している。
【００３９】
時刻ｔ１に達すると空燃比は目標値に維持され、その後、空燃比が目標値からずれないように空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを１．０まで戻すために単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧが空燃比補正係数ＦＡＦの所定量Ｓのスキップ毎に徐々に更新される。このときのＦＧＰＧの一回当たりの更新量ｔＦＧは１．０に対する空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶのずれ量の半分とされ、従って、この更新量ｔＦＧは上述した如くｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・２）となる。
【００４０】
図６に示すようにＦＧＰＧの更新作用が数回繰り返されると空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶは１．０に戻り、その後は単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧは一定となる。この一定となったベーパ濃度ＦＧＰＧが単位パージ率当たりのベーパ濃度を正確に表しており、従ってベーパ濃度ＦＧＰＧが一定になったことをもってベーパ濃度の学習が完了したことになる。
【００４１】
上記のように、ベーパ濃度は単にパージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算した値となる。従って、実際のベーパ濃度に相当するＦＢ補正量ＦＰＧＦＢ（＝ＦＧＰＧ×ＰＧＲ）はパージ率ＰＧＲの増加に伴って漸次増加する。パージ開始後におけるベーパ濃度の学習が一旦完了した後でも、ベーパ濃度が変化すれば空燃比補正係数ＦＡＦは１．０からずれる。このときも上述の更新量ｔＰＧ（＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ））を用いて単位パージ率当たりのベーパ濃度が更新され、その更新された値に基づいてＦＢ補正量が更新される。
【００４２】
以上のように、ＦＢ補正部２４によるベーパ濃度ＦＧＰＧの特定は、空燃比センサ１６による空燃比の実測値に対応した空燃比補正係数ＦＡＦの変動を利用して行なわれるものであり、空燃比センサ１６の検出を入力情報とした一種のフィードバック制御に相当する。ＦＦ補正部２３にはパージ開始時に学習したベーパ濃度ＦＧＰＧが提供される。
【００４３】
図７はＦＢ補正部２４が実行するベーパ濃度ＦＧＰＧの学習ルーチンを示すフローチャートである。ベーパ濃度学習処理ルーチンは、パージ実行中でかつ空燃比補正係数ＦＡＦが所定量Ｓだけスキップされたときに実行され、まずステップＳ１で空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが所定の許容範囲（例えば０．９８〜１．０２に有るか否か判断する。許容範囲にあるときはステップＳ２でベーパ濃度更新量ｔＦＧに０をセットし、許容範囲外のときはステップＳ３でベーパ濃度更新量ｔＦＧを上記の式により演算する。更新量ｔＦＧの演算後はステップＳ４で単位パージ率当たりのベーパ濃度ＦＧＰＧに更新量ｔＰＧを加えて新たなベーパ濃度ＦＧＰＧを得る。このような処理によれば、パージの影響で空燃比補正係数ＦＡＦが許容範囲を越えて変動したとき、空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶがほぼ１．０にて安定するまでベーパ濃度ＦＧＰＧが逐次更新されて図６に示すような結果が得られる。
【００４４】
ＦＢ補正部２４にて求められた補正係数ＦＰＧＦＢはＦＢ補正量として図１の空燃比制御部２１に提供される。そして、空燃比制御部２１はＦＦ補正部２３から提供されるＦＦ補正量としての補正係数ＦＰＧＦＦと、ＦＢ補正部２４から提供されるＦＢ補正量としての補正係数ＦＰＧＦＢの和をパージ補正係数ＦＰＧとして特定し、そのパージ補正係数ＦＰＧを利用して基本噴射時間ＴＰを修正する。
【００４５】
以上のように、本実施形態の装置では、空燃比センサ１６の検出信号に基づいてフィードバック制御されるＦＢ補正部２４のＦＢ補正量（パージ補正係数ＦＰＧＦＢ）のみならず、ＦＦ補正部２３が特定したＦＦ補正量（パージ補正係数ＦＰＧＦＦ）を考慮して基本噴射時間ＴＰを補正している。ＦＦ補正部２３によるＦＦ補正量の制御は、初期ベーパ濃度が与えられた以降は空燃比センサ１６の検出値に依存せず、パージ制御弁１３のデューティー比に基づいて特定した瞬時流量の積算値に対応するパージガス濃度を図５（ｂ）のマップから取得することによって行なわれるフォードフォワード制御である。従って、パージによる空燃比の変動が予め見込まれてパージ補正係数ＦＰＧが増減されることとなり、ＦＢ補正部２４によるフィードバック制御のみでパージ補正係数ＦＰＧを特定する場合と比較して空燃比の乱れを抑えることができる。
【００４６】
ところが、ＦＦ補正部２３によって特定されるパージガス濃度は、燃料タンク９からキャニスタ１１に導かれる蒸発燃料の流量による影響を受けることがある。例えば、燃料タンク９にて大量の蒸発燃料が発生して相当量の蒸発燃料がキャニスタ１１の吸着剤に吸着されることなくサージタンク６へそのまま流出する場合には、図８に示すように、サージタンク６に導かれるパージガスの濃度は、図５（ｂ）のマップにて特定される値に対して無視し得ない程に乱れるおそれがある。このような乱れが生じている状態では、ＦＦ補正部２３にて特定されるＦＦ補正量の信頼性が低下し、かえって空燃比の乱れが大きくなるおそれがある。
【００４７】
そこで、空燃比制御部２１では、燃料タンク９の圧力を圧力センサ１８にて監視し、タンク圧が所定の基準値よりも高いときはＦＦ補正部２３によるＦＦ補正量を考慮せず、ＦＢ補正部２４が特定したパージ補正係数ＦＰＧＦＢをそのままパージ補正係数ＦＰＧとして使用することとした。
【００４８】
図９は、空燃比制御部２１が燃料タンク圧力を考慮してパージ補正係数ＦＰＧを特定するために所定の周期で繰返し実行するパージ補正係数演算ルーチンを示している。この処理においては、ステップＳ１１でパージ制御実行中か否か、すなわちパージ制御弁１３を開いてパージを行なっているか否かを判別する。パージ制御中でなければ今回のルーチンを終了する。パージ制御中であればステップＳ１２でベーパ濃度の学習が確定したか否か判断する。この場合、ＦＢ補正部２４にて行なわれる図７の処理において、ステップＳ１が否定されている間、すなわち空燃比補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０に対する所定の許容範囲内から外れている間は学習が確定していないものとみなされる。
【００４９】
学習が確定していないときはステップＳ１３へ進み、ＦＦ補正量、すなわちパージ補正係数ＦＰＧＦＦを初期値０にセットしてステップＳ１６へ進む。一方、学習が確定しているときはステップＳ１４にて圧力センサ１８の信号に基づいて燃料タンク９の内圧が所定の限界値以下か否か判断し、限界値を超えていればステップＳ１３へ、そうでなければステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ＦＦ補正部２３を利用してキャニスタ１１の脱離特性に基づくＦＦ補正量を特定し、その特定した値をパージ補正係数ＦＰＧＦＦにセットする。ステップＳ１３又はＳ１５にてＦＦ補正量を特定した後は、ステップＳ１６でＦＢ補正部２４を利用して空燃比の変化に基づくＦＢ補正量を特定し、その特定した値をパージ補正係数ＦＰＧＦＢにセットする。続くステップＳ１７では、ＦＦ補正量ＦＰＧＦＦとＦＢ補正量ＦＰＧＦＢの和をパージ補正係数ＦＰＧとして特定する。
【００５０】
なお、上記はパージ補正係数に関して説明したが、ＦＦ補正部２３が特定する空気量についても、ステップＳ１３に進んだときは空気量＝０としてエアフローメータ１４が検出した吸入空気量のみに基づいて基本噴射時間ＴＰを算出し、ステップＳ１５に進んだときにはＦＦ補正部２３が特定した空気量をエアフローメータ１４が検出した吸入空気量に加算して基本噴射時間ＴＰを算出すればよい。
【００５１】
以上の処理によれば、燃料タンク９の圧力が所定の限界値以下のときは、ＦＦ補正部２３にて特定された補正係数がパージ補正係数ＦＰＧに考慮されて空燃比の乱れが抑制される。また、ＦＦ補正部２３によるパージガス濃度の推定結果に誤差があって空燃比がずれたとしても、そのずれはＦＢ補正部２４による補正量ＦＰＧＦＢに反映されて修正される。但し、ＦＢ補正部２４にて特定されるパージ補正係数ＦＰＧＦＢは、ＦＦ補正部２３のパージガス濃度の推定誤差に起因する空燃比の乱れを解消するように制御されるだけなので、ＦＢ補正部２４のみでパージ補正係数ＦＰＧを特定する場合と比較すればその制御量は小さく、従って、フィードバック制御の応答遅れ等による弊害は問題とならない。
【００５２】
一方、燃料タンク９の圧力が所定の限界値を越えるとＦＦ補正部２３にて特定されたＦＦ補正量が考慮されないので、燃料タンク９からの蒸発燃料の影響による空燃比の乱れも抑制される。
【００５３】
以上の実施形態では、ＥＣＵ２０の空燃比制御部２１及びＦＦ補正部２３が第１の補正手段に、空燃比制御部２１及びＦＢ補正部２４が第２の補正手段に、空燃比制御部２１が実行制御手段に、ＦＦ補正部２３のエア量算出部３８が空気流量算出手段に、ベーパ量算出部３９が燃料流量算出手段に、空燃比制御部２１が空燃比フィードバック補正量算出手段に、ＦＢ補正部２４が初期ベーパ濃度特定手段に、脱離特性記憶部３６が記憶手段にそれぞれ相当する。上記の実施形態では燃料タンク９の圧力を圧力センサ１８にて実測したが、燃料タンク９の圧力と相関する様々なパラメータを利用して燃料タンク９の圧力を検出し、又は推定してよい。
【００５４】
本実施形態のＦＦ補正部２３は、パージによる空気量及び燃料量をＦＦ補正部２３にて特定することができるので、内燃機関１の挙動を再現するためのシミュレータに転用することができる。図１０はそのシミュレータを示す図である。シミュレータは内燃機関１を再現したエンジンモデル５１と、空燃比に対するパージの影響を特定するための情報をエンジンモデル５１に対して提供するパージ適合用モデル５２とを含んでいる。シミュレータ５０のエンジンモデル５１では、与えられた運転条件に基づいて空燃比センサ１６（図１）の検出信号が演算され、その演算された空燃比センサ信号はＥＣＵ２０に与えられる。ＥＣＵ２０は実際の内燃機関１に組み合わされるハードウエアモデルである。
【００５５】
ＥＣＵ２０は与えられた空燃比センサ信号に基づいて内燃機関１の動作制御に必要な各種の演算処理を行なう。その演算結果はシミュレータ５０に提供されてエンジンモデル５１の運転状態の演算に使用される。例えば、ＥＣＵ２０ではエンジンモデル５１から与えられる各種のセンサ出力を参照して吸入空気量や燃料噴射弁から供給されるべき燃料量を算出し、これらの演算結果をエンジンモデル５１に与える。ＥＣＵ２０に実装しておくべき演算機能はシミュレーション試験の目的に応じて適宜に定めてよいが、本実施形態では、パージ制御弁１３に対するデューティー比をＥＣＵ２０にて演算し、その演算結果をハードウエアとしてのパージ制御弁１３に提供してパージ制御弁１３を実際に駆動させている。パージ制御弁１３の動作結果はシミュレータ５０に回収される。回収される動作結果には、パージ制御弁１３の実際のデューティー比が含まれている。
【００５６】
パージ適合用モデル５２は図１１に示す構成を備えている。その構成は、図３に示すＦＦ補正部２３に対して、ＦＦ補正量算出部４０に代えて空燃比算出部５３が設けられている点が異なるのみである。図１１において、図３と同一の機能部には同一符号を付してある。但し、パージ適合モデル３２で参照される瞬時流量はパージ制御弁１３の動作結果から回収されたデューティー比に基づいて演算される。また、初期ベーパ濃度については適当な値が指定される。脱離特性記憶部３６に記憶されるべきマップは、エンジンモデル５１の規範となる内燃機関１と組み合わされるキャニスタ１１の実測値を使用すればよい。
【００５７】
パージ適合用モデル５２は、与えられた瞬時流量及びマップを参照して、図３の場合と同様に、つまり上式（２）及び（３）式を用いてパージガスに含まれている空気量及びベーパ量をそれぞれ算出する。そして、算出された空気量及びベーパ量は空燃比算出部４１に与えれる。空燃比算出部４１では、エンジンモデル５１で計算された空気量及び燃料量にパージ適合用モデル５２で算出された空気量及びベーパ量をそれぞれ加算することにより、パージの影響を加味した空燃比を算出する。すなわち、次式により空燃比を演算する。
【００５８】
【数７】
空燃比＝（エンジンモデル算出の空気量＋パージ空気量）／（エンジンモデル算出の燃料量＋パージ燃料量）
【００５９】
そして、エンジンモデル５１は、与えられた空燃比に対応する空燃比センサの出力信号を生成してＥＣＵ２０に出力する。このようにＥＣＵ２０に対して、パージによる空燃比の影響を考慮した空燃比センサの信号が与えられるので、実際の内燃機関を使用した試験と同様に、キャニスタからのパージが運転状態に与える影響を再現することができる。従って、内燃機関の運転条件に対するパージ制御弁の制御則についての適合作業を実際の内燃機関を使用することなくシミュレーションで行なうことができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、燃料タンクの圧力の高低に応じてパージ補正量のフォードフォワード制御の実行及びその禁止を切り替えるようにしたので、パージに対応する燃料噴射量の補正量を、燃料タンクからの蒸発燃料の影響を考慮して適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射制御装置の要部を示す図。
【図２】空燃比補正係数の制御状況を示す図。
【図３】図１のＦＦ補正部の構成を示す機能ブロック図。
【図４】図１のＦＦ補正部で考慮される輸送遅れと一次応答遅れの概念を示す図。
【図５】図３の脱離特性記憶部に記憶されるキャニスタの脱離特性を示すマップ（ｂ）と、そのマップの基礎となる計測データ（ａ）とを示す図。
【図６】図１のＦＢ補正部によるパージ補正量（パージ補正係数）の算出方法を示す図。
【図７】図１のＦＢ補正部にて行なわれるベーパ濃度学習ルーチンを示すフローチャート。
【図８】燃料タンクからの蒸発燃料の流入がキャニスタの脱離特性に与える影響を示す図。
【図９】図１の空燃比制御部にて行なわれるパージ補正係数演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】図３のＦＦ補正部を流用したシミュレータの構成を示す図。
【図１１】図１０のシミュレータに搭載されるパージ適合用モデルの構成を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１　内燃機関
２　吸気通路
３　排気通路
８　燃料噴射弁
９　燃料タンク
１０　蒸発燃料通路
１１　キャニスタ
１２　パージ通路
１３　パージ制御弁
１６　空燃比センサ
１８　圧力センサ
２０　エンジンコントロールユニット（第１の補正手段、第２の補正手段、実行制御手段）
２１　空燃比制御部
２２　パージ制御部
２３　ＦＦ補正部
２４　ＦＢ補正部
３１　瞬時流量算出部
３４　パージ量積算部
３５　キャニスタ脱離特性値特定部
３６　脱離特性記憶部
３８　エア量算出部
３９　ベーパ量算出部
４０　ＦＦ補正量算出部
４１　　空燃比制御部
５０　シミュレータ
５１　エンジンモデル
５２　パージ適合用モデル
５３　空燃比算出部
【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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