(57)【要約】【課題】  この発明はフューエルカットの機能を有する内燃機関に搭載される蒸発燃料処理装置に関し、フューエルカットの終了後に、高い精度で触媒の酸素吸蔵余力を回復させることを目的とする。【解決手段】  フューエルカット条件が成立したら（時刻t1）フューエルカットを開始する。機関回転数NEが復帰回転数NEFCに低下したらフューエルカットを終了する（時刻t2）。フューエルカットの終了後、触媒の酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量CMAXから基準吸蔵量KLに低下するまで（時刻t3）、空燃比A/Fを所定のリッチ状態とする。空燃比リッチ化は、パージガスを流通させつつ（PGR≠０としつつ）、パージ補正係数FGPを０に維持することで実現する。【選択図】      図３
2005042659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に触媒を備える内燃機関に搭載される蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路に供給するためのパージ機構と、
内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
フューエルカット条件の成立時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止するフューエルカット手段と、
前記燃料噴射の禁止解除を判定するフューエルカット復帰判定手段と、
前記燃料噴射の禁止解除が判定された後、所定期間は、内燃機関の空燃比を所定のリッチ状態とする空燃比リッチ手段とを備え、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間中に前記パージガスを流通させるパージガス流通手段を含むことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記触媒における酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得手段を備えると共に、
前記所定期間は、前記触媒における酸素吸蔵量が基準吸蔵量より多い期間であることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記パージガスの燃料濃度を学習するパージガス濃度学習手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記パージガスの燃料濃度が判定濃度より濃いと学習されている場合に限り、前記所定期間中における前記パージガスの流通を許可するパージ可否判定手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、
前記所定のリッチ状態を実現するための増量補正を前記基本の燃料噴射量に施す増量補正手段と、
前記パージガスが流通した場合に、前記増量補正を減量する増量補正減量手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記空燃比リッチ手段は、前記所定のリッチ状態を実現するために必要なパージ制御量を目標パージ制御量として算出する目標パージ制御量算出手段を備え、
前記パージガス流通手段は、前記所定期間中に、前記目標パージ制御量が達成されるように前記パージガスを流通させ、
前記増量補正減量手段は、前記目標パージ制御量と実現されたパージ制御量との差分に対応する増量補正が前記基本燃料噴射量に施されるように前記減量補正を行うことを特徴とする請求項４記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記パージ機構は、前記吸気通路に連通するパージ通路と、前記パージ通路の導通状態を制御するパージ制御弁とを備え、
前記パージガス流通手段は、デューティ周期毎に前記パージ制御弁に対して動作指令を発するパージ制御弁駆動手段を備え、
前記燃料噴射の禁止解除が判定された際に、その判定の時点と前記動作指令の発生時期とが同期するように、前記デューティ周期の開始時点を調整するディーティ周期調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記フューエルカット復帰判定手段は、燃料噴射が再開される時点よりガス到達遅延時間だけ早い時点において表れる復帰現象を検知する復帰現象検知手段を備え、当該復帰現象が検知された時点で前記燃料噴射の禁止解除を判定し、
前記ガス到達遅延時間は、前記パージガスの流通が開始された後、そのガスが前記触媒に到達するまでに要する時間であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
前記復帰現象は、機関回転数に関する現象であることを特徴とする請求項７記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
前記復帰現象は、判定速度を超える速度で、機関回転数が判定回転数を下回る現象であり、
前記復帰現象検知手段は、前記判定回転数が高いほど前記判定速度を高速とする検知条件設定手段を備えることを特徴とする請求項８記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１０】
前記空燃比リッチ手段は、
前記パージガスの流通中に、前記触媒における酸素吸蔵量が仮基準吸蔵量に低下したか否かを判定する脱離判定手段と、
前記酸素吸蔵量が前記仮基準吸蔵量に低下したと判定された時点で、前記リッチ状態の要求を解除するリッチ化制御解除手段と、
前記触媒の上流に存在するガス中の酸素不足量の総和に相当するパージ停止後脱離量を前記基準吸蔵量に加えることにより前記仮基準吸蔵量を算出する仮基準吸蔵量算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２乃至９の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１１】
前記触媒における酸素吸蔵量の減少速度を検出する減少速度検出手段を備えると共に、
前記仮基準吸蔵量算出手段は、前記酸素吸蔵量の減少速度が速いほど前記パージ停止後脱離量を大きな値に設定するパージ停止後脱離量設定手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１２】
前記仮基準吸蔵量算出手段は、機関回転数が低いほど前記パージ停止後脱離量を大きな値に設定するパージ停止後脱離量設定手段を備えることを特徴とする請求項１１または１２記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１３】
基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間の開始直後に、前記基本の燃料噴射量に増量補正を施すパージ開始遅れ補正手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１４】
基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間の終了直後に、前記基本の燃料噴射量に減量補正を施すパージ終了遅れ補正手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１５】
前記パージガス流通手段は、
前記所定のリッチ状態を実現するために必要なパージガス流量を流通させるための基準パージ制御量を設定する基準パージ制御量設定手段と、
前記所定期間の開始直後に、前記基準のパージ制御量に増量補正を施すパージ開始遅れ補正手段と、
前記増量補正後のパージ制御量が実現されるように前記パージ機構を制御するパージ機構制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１６】
前記パージガスの流通中に、当該パージガスの燃料濃度を学習するパージガス濃度学習手段と、
前記パージガスの停止中に、蒸発燃料の発生状況を推定する蒸発燃料発生状況推定手段とを備え、
前記パージガス流通手段は、
前記パージガスの燃料濃度が前記パージガス濃度学習手段により学習された値であることを前提として、前記パージガスの流量を決めるパージ制御量を設定するパージ制御量設定手段と、
前記燃料噴射の禁止期間中に所定程度以上に蒸発燃料が発生したと推定される場合には、その発生が推定されない場合に比して、前記パージ制御量の値を制限するパージ制御量制限手段と、
前記パージ制御量が実現されるように前記パージ機構を制御するパージ機構制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１７】
前記パージ制御量制限手段は、前記燃料噴射の禁止期間中における蒸発燃料の発生推定量が多量であるほど、前記パージ制御量を小さな値に設定することを特徴とする請求項１６記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１８】
前記蒸発燃料発生状況推定手段は、前記吸気通路を流れる吸入空気の温度、前記内燃機関の冷却水温、燃料噴射の禁止時間、およびタンク内圧の少なくとも１つを検出する手段を含み、
前記パージ制御量設定手段は、前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記パージ制御量を設定することを特徴とする請求項１６または１７記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は蒸発燃料処理装置に係り、特に、所定の運転状況下でフューエルカットを行う機能を有する内燃機関に搭載される蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平１１−２８０４５７号公報に開示されているように、排気通路に三元触媒を備える内燃機関において、フューエルカットを実行するものが知られている。三元触媒（以下、単に「触媒」と称す）に良好な浄化特性を維持させるためには、その内部に適当に酸素吸蔵余力を残しておくことが必要である。ところが、フューエルカットの実行中は、酸素を多量に含むガスが内燃機関の下流に吹き抜けるため、フューエルカットの実行後は、触媒が能力一杯に酸素を吸蔵した状態となるのが通常である。そこで、上記従来の装置は、フューエルカットからの復帰後、所定期間は、内燃機関に供給される混合気の空燃比がリッチとなるように、燃料噴射量に増量補正を施すこととしている。
【０００３】
空燃比がリッチである場合は、未燃成分を含む排気ガスが触媒に流入し、その結果、触媒から酸素が放出される。このため、適当な期間だけ所定のリッチ空燃比が維持されれば、触媒に吸蔵されている酸素を適度に脱離させることができ、触媒の酸素吸蔵余力を速やかに回復することができる。従って、上記従来の内燃機関によれば、フューエルカットの終了後に触媒の浄化特性が悪化することがなく、常に優れたエミッション特性を実現することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８０４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フューエルカットの実行中は、空気の流通に伴い、吸気ポートや吸気弁の周辺が冷却される。吸気ポートや吸気弁の温度が低下すると、噴射された燃料は壁面等に付着し易くなり、筒内に吸入される燃料の割合が低下する。このような状況下では、燃料噴射量に増量補正を施しても、混合気を所望の割合でリッチ化させることが困難である。このため、上記従来の内燃機関は、フューエルカットの終了後に、必ずしも高い精度で触媒の酸素吸蔵余力を回復させることができないという特性を有していた。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、フューエルカットの終了後に、既にガス化されている蒸発燃料を吸気通路に供給することにより、精度良く所望のリッチ空燃比を実現し、高い精度で触媒の酸素吸蔵余力を回復させることのできる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気通路に触媒を備える内燃機関に搭載される蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料を含むパージガスを内燃機関の吸気通路に供給するためのパージ機構と、
内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
フューエルカット条件の成立時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止するフューエルカット手段と、
前記燃料噴射の禁止解除を判定するフューエルカット復帰判定手段と、
前記燃料噴射の禁止解除が判定された後、所定期間は、内燃機関の空燃比を所定のリッチ状態とする空燃比リッチ手段とを備え、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間中に前記パージガスを流通させるパージガス流通手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記触媒における酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得手段を備えると共に、
前記所定期間は、前記触媒における酸素吸蔵量が基準吸蔵量より多い期間であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記パージガスの燃料濃度を学習するパージガス濃度学習手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記パージガスの燃料濃度が判定濃度より濃いと学習されている場合に限り、前記所定期間中における前記パージガスの流通を許可するパージ可否判定手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、
前記所定のリッチ状態を実現するための増量補正を前記基本の燃料噴射量に施す増量補正手段と、
前記パージガスが流通した場合に、前記増量補正を減量する増量補正減量手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記空燃比リッチ手段は、前記所定のリッチ状態を実現するために必要なパージ制御量を目標パージ制御量として算出する目標パージ制御量算出手段を備え、
前記パージガス流通手段は、前記所定期間中に、前記目標パージ制御量が達成されるように前記パージガスを流通させ、
前記増量補正減量手段は、前記目標パージ制御量と実現されたパージ制御量との差分に対応する増量補正が前記基本燃料噴射量に施されるように前記減量補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、前記パージ機構は、前記吸気通路に連通するパージ通路と、前記パージ通路の導通状態を制御するパージ制御弁とを備え、
前記パージガス流通手段は、デューティ周期毎に前記パージ制御弁に対して動作指令を発するパージ制御弁駆動手段を備え、
前記燃料噴射の禁止解除が判定された際に、その判定の時点と前記動作指令の発生時期とが同期するように、前記デューティ周期の開始時点を調整するディーティ周期調整手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明において、前記フューエルカット復帰判定手段は、燃料噴射が再開される時点よりガス到達遅延時間だけ早い時点において表れる復帰現象を検知する復帰現象検知手段を備え、当該復帰現象が検知された時点で前記燃料噴射の禁止解除を判定し、
前記ガス到達遅延時間は、前記パージガスの流通が開始された後、そのガスが前記触媒に到達するまでに要する時間であることを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記復帰現象は、機関回転数に関する現象であることを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明は、第８の発明において、前記復帰現象は、判定速度を超える速度で、機関回転数が判定回転数を下回る現象であり、
前記復帰現象検知手段は、前記判定回転数が高いほど前記判定速度を高速とする検知条件設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第１０の発明は、第２乃至第１０の発明の何れかにおいて、前記空燃比リッチ手段は、
前記パージガスの流通中に、前記触媒における酸素吸蔵量が仮基準吸蔵量に低下したか否かを判定する脱離判定手段と、
前記酸素吸蔵量が前記仮基準吸蔵量に低下したと判定された時点で、前記リッチ状態の要求を解除するリッチ化制御解除手段と、
前記触媒の上流に存在するガス中の酸素不足量の総和に相当するパージ停止後脱離量を前記基準吸蔵量に加えることにより前記仮基準吸蔵量を算出する仮基準吸蔵量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第１１の発明は、第１０の発明において、前記触媒における酸素吸蔵量の減少速度を検出する減少速度検出手段を備えると共に、
前記仮基準吸蔵量算出手段は、前記酸素吸蔵量の減少速度が速いほど前記パージ停止後脱離量を大きな値に設定するパージ停止後脱離量設定手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第１２の発明は、第１１または第１２の発明において、前記仮基準吸蔵量算出手段は、機関回転数が低いほど前記パージ停止後脱離量を大きな値に設定するパージ停止後脱離量設定手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第１３の発明は、第１乃至第１２の発明の何れかにおいて、基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間の開始直後に、前記基本の燃料噴射量に増量補正を施すパージ開始遅れ補正手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第１４の発明は、第１乃至第１３の発明の何れかにおいて、基本の燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段を備えると共に、
前記空燃比リッチ手段は、前記所定期間の終了直後に、前記基本の燃料噴射量に減量補正を施すパージ終了遅れ補正手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、第１５の発明は、第１乃至第１４の発明の何れかにおいて、前記パージガス流通手段は、
前記所定のリッチ状態を実現するために必要なパージガス流量を流通させるための基準パージ制御量を設定する基準パージ制御量設定手段と、
前記所定期間の開始直後に、前記基準のパージ制御量に増量補正を施すパージ開始遅れ補正手段と、
前記増量補正後のパージ制御量が実現されるように前記パージ機構を制御するパージ機構制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、第１６の発明は、第１乃至第１５の発明において、前記パージガスの流通中に、当該パージガスの燃料濃度を学習するパージガス濃度学習手段と、
前記パージガスの停止中に、蒸発燃料の発生状況を推定する蒸発燃料発生状況推定手段とを備え、
前記パージガス流通手段は、
前記パージガスの燃料濃度が前記パージガス濃度学習手段により学習された値であることを前提として、前記パージガスの流量を決めるパージ制御量を設定するパージ制御量設定手段と、
前記燃料噴射の禁止期間中に所定程度以上に蒸発燃料が発生したと推定される場合には、その発生が推定されない場合に比して、前記パージ制御量の値を制限するパージ制御量制限手段と、
前記パージ制御量が実現されるように前記パージ機構を制御するパージ機構制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、第１７の発明は、第１６の発明において、前記パージ制御量制限手段は、前記燃料噴射の禁止期間中における蒸発燃料の発生推定量が多量であるほど、前記パージ制御量を小さな値に設定することを特徴とする。
【００２４】
また、第１８の発明は、第１６または第１７の発明において、前記蒸発燃料発生状況推定手段は、前記吸気通路を流れる吸入空気の温度、前記内燃機関の冷却水温、燃料噴射の禁止時間、およびタンク内圧の少なくとも１つを検出する手段を含み、
前記パージ制御量設定手段は、前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記パージ制御量を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第１の発明によれば、フューエルカットからの復帰が判定された後に、蒸発燃料を含むパージガスを吸気通路に流入させることにより、混合気のリッチ化を図ることができる。蒸発燃料は既にガス化されているため壁面温度の変化に影響されることなく内燃機関の筒内に吸入される。このため、本発明によれば、フューエルカットの終了後に精度良く所望のリッチ空燃比を実現し、触媒の酸素吸蔵余力を高い精度で回復させることができる。
【００２６】
第２の発明によれば、触媒の酸素吸蔵量が基準吸蔵量より多い期間だけ空燃比をリッチ化することができる。このため、本発明によれば、フューエルカットの終了後に、触媒の酸素吸蔵量を速やかに基準吸蔵量まで低下させることができる。
【００２７】
第３の発明によれば、パージガスの燃料濃度が判定濃度より濃いと学習されている場合に限り、パージガスの流通を許可することができる。このため、本発明によれば、パージガスを流通させることにより、混合気の空燃比を確実にリッチ化させることができる。
【００２８】
第４の発明によれば、空燃比をリッチ化させる手段として、パージガスを流通させる手段に加えて、燃料噴射量を増量補正する手段を備えている。このため、パージガスを流通させることができない場合には、燃料噴射量を増量することで空燃比のリッチ化を図ることができる。また、パージガスを流通させることができる場合は、燃料噴射量の増量補正分を減量することで、空燃比が過度にリッチ化するのを防ぐことができる。
【００２９】
第５の発明によれば、目標パージ制御量を設定して、その目標パージ制御量が実現されるようにパージガスを流通させることにより、パージガスの流通により空燃比のリッチ化を図る際の空燃比制御精度を高めることができる。また、パージガスの流通のみでは十分なリッチ化が実現できない状況下では、その不足分を燃料噴射量の増量で補うことにより、精度良く所望のリッチ状態を実現することができる。
【００３０】
第６の発明によれば、フューエルカットからの復帰が判定された時点でデューティ周期の開始時点を調整することにより、その復帰の直後に、遅滞なくパージ制御弁に対して動作指令を供給することができる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰判定の後に速やかに触媒を適正状態に復帰させることができる。
【００３１】
第７の発明によれば、フューエルカットからの復帰を、燃料噴射が現実に再開される時点よりガス到達遅延時間だけ早く判定することができる。そして、現実に燃料噴射が開始されるより早くパージガスを流通させ始めることができる。この場合、燃料噴射の再開と共に、リッチ化された排気ガスを触媒に流入させることができ、パージガスの流通に伴う遅延を生じさせることなく、触媒の吸蔵酸素を脱離させ始めることができる。
【００３２】
第８の発明によれば、フューエルカットからの復帰を判定するための復帰現象を、機関回転数に基づいて精度良く検知することができる。
【００３３】
第９の発明によれば、機関回転数と、その低下速度とに基づいて、復帰現象の発生を正確に検知することができる。
【００３４】
第１０の発明によれば、触媒の酸素吸蔵量が、基準吸蔵量にパージ停止後脱離量を加えた量となった時点でリッチ状態の要求を解除することができる。リッチ状態の要求が解除された後、その時点で触媒の上流に残存していたリッチなガスは引き続き触媒に流入する。その結果、触媒の酸素吸蔵量は、最終的に基準吸蔵量となる。このように、本発明によれば、フューエルカットからの復帰後に、触媒の酸素吸蔵量を精度良く基準吸蔵量とすることができる。
【００３５】
第１１の発明によれば、パージガスの流通に伴う酸素吸蔵量の減少速度が速いほど、パージ停止後脱離量を大きな値に設定し、空燃比のリッチ化の要求を早期に解除することができる。酸素吸蔵量の減少速度は、触媒の上流に存在するガス中の酸素が不足しているほど高速となる。従って、その減少速度が早いほど、リッチ化の要求が解除された後に減少する酸素吸蔵量が多量であると推定できる。本発明によれば、リッチ化の要求が解除された後に生ずる酸素吸蔵量の多少に合わせて、その要求の解除タイミングを適切に判定することができ、その結果、常に適切に触媒の酸素吸蔵量を基準吸蔵量に回復させることができる。
【００３６】
第１２の発明によれば、機関回転数が低く、ガスの遅延時間が長いと予測されるほどパージ停止後脱離量を大きな値に設定し、空燃比のリッチ化の要求を早期に解除することができる。このため、本発明によっても、リッチ化の要求が解除された後に生ずる酸素吸蔵量の多少に合わせて、その要求の解除タイミングを適切に判定することができ、その結果、常に適切に触媒の酸素吸蔵量を基準吸蔵量に回復させることができる。
【００３７】
第１３の発明によれば、フューエルカットからの復帰が判定された後、初期の段階において、基本の燃料噴射量に増量補正を施すことができる。パージが開始された後、しばらくの間は、ガスの流通に伴う遅延の影響で触媒に流入する排気ガスの空燃比が、そのパージにより得られる本来のリッチ空燃比には達しない。本発明によれば、そのような状況下で燃料噴射量を増量することにより、パージガスの流通遅れの影響を抑制することができる。
【００３８】
第１４の発明によれば、所定期間が経過してリッチ化の要求が解除された直後に、基本の燃料噴射量に減量補正を施すことができる。パージが終了された後、しばらくの間は、ガスの流通に伴う遅延の影響で、触媒に流入する排気ガスの空燃比がパージの影響を受けたものとなる。本発明によれば、そのような状況下で燃料噴射量を減量することにより、パージガスの流通遅れの影響を抑制することができる。
【００３９】
第１５の発明によれば、フューエルカットからの復帰が判定された後、初期の段階において、パージ制御量に増量補正を施すことができる。このため、本発明によれば、パージが開始された後、初期の段階から、触媒に流入する排気ガスの空燃比を十分にリッチ化することができ、パージガスの流通遅れの影響を抑制することができる。
【００４０】
第１６の発明によれば、パージガスの燃料濃度が学習値と一致していることを前提としてパージ機構を制御することができる。そして、フューエルカット中に蒸発燃料が多量に発生したと推定される場合には、上記の前提が成立しないことを想定して、パージ制御量を通常時に比して制限することができる。このため、本発明によれば、フューエルカット中に蒸発燃料が多量に発生したような場合に、パージの開始に伴って空燃比が過度にリッチ化されるのを確実に防ぐことができる。
【００４１】
第１７の発明によれば、フューエルカット中の蒸発燃料の発生推定量が多量であるほどパージ制御量が小さな値に設定され易くなるため、パージの実行に伴う空燃比の不当なリッチ化を有効に防ぐことができる。
【００４２】
第１８の発明によれば、吸入空気の温度、内燃機関の冷却水温、およびタンク内圧の少なくとも１つに基づいて、蒸発燃料の発生状況に応じた適正なパージ制御量を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。本実施形態の蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０には、タンク内圧PTNKを測定するためのタンク内圧センサ１２が設けられている。また、燃料タンク１０の給油孔を塞ぐキャップには、燃料タンク１０の外部から内部へ向かうガスの流れのみを許容するチェック弁１３が設けられている。更に、燃料タンク１０には、ROV(Roll Over Valve)１４，１６を介してベーパ通路１８の一端が接続されている。
【００４４】
ベーパ通路１８の他端はキャニスタ２０に接続されている。キャニスタ２０は、その内部に活性炭を備えており、ベーパ通路１８から流入してくる蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ２０には大気孔が設けられており、その大気孔にはCCV(Canister Closed Valve)２２とチェック弁２４が配置されている。CCV２２は、駆動信号の供給を受けることにより開状態となる常時閉タイプの電磁弁である。また、チェック弁２４は、大気側からキャニスタ２０内部へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁である。
【００４５】
チェック弁２４の開弁圧は、燃料タンク１０のキャップに配されているチェック弁１３の開弁圧より大きな値に設定されている。このため、本実施形態のシステムでは、キャニスタ２０および燃料タンク１０を含む系に負圧が供給された場合、チェック弁２４より先にチェック弁１３が開弁し、その系内には、原則として燃料タンク１０側から大気が流入することとなる。
【００４６】
キャニスタ２０には、パージ通路２６の一端が接続されている。パージ通路２６の途中には、その内部を流れるガスの流量を制御するためのパージVSV(Vacuum Switching Valve)２８が設けられている。パージVSV２８は、デューティ駆動されることにより、実質的にそのデューティ比に応じた開度を実現する制御弁である。
【００４７】
パージ通路２６の他端は、内燃機関の吸気通路３０に接続されている。吸気通路３０の端部にはエアクリーナ３２が設けられている。エアクリーナ３２の下流側には吸入空気量GAに応じた出力を発するエアフロメータ３４が配置されている。更に、エアフロメータ３４の下流には、吸入空気量GAを制御するための電子スロットル弁３６が配置されている。電子スロットル弁３６の近傍には、スロットル開度TAに応じた出力を発するスロットルセンサ３８が配置されている。上述したパージ通路２６は、スロットル弁３６の下流において吸気通路３０に連通している。
【００４８】
吸気通路３０は、吸気マニホールド４０を介して内燃機関（図示せず）に導通している。吸気マニホールド４０には、内燃機関に対して燃料を噴射するための燃料噴射弁４２が配置されている。燃料噴射弁４２には、燃料タンク１０の内部に配置されている燃料フィードポンプ４４から、所定の圧力で燃料が供給されている。燃料噴射弁４２は、開弁信号を受けることにより開弁し、その開弁時間に応じた量だけ燃料を噴射する。従って、内燃機関に対する燃料噴射量は、燃料噴射弁４２の開弁時間、つまり、燃料噴射時間TAUを変化させることにより制御することができる。
【００４９】
内燃機関には、回転数センサ４６、水温センサ４８、吸気温センサ５０、および酸素センサ５２等のセンサが組み込まれている。回転数センサ４６は、機関回転数NEに応じた出力を発するセンサである。水温センサ４８は、内燃機関の冷却水温THWに応じた出力を発するセンサである。吸気温センサ５０は、吸気通路３０の内部を流れる吸入空気の温度に応じた出力を発するセンサである。また、酸素センサ５２は、内燃機関の排気通路に配置され、触媒（図示せず）に流入する排気ガスがリーンであるか（酸素を含んでいるか）、或いはリッチであるか（酸素を含んでいないか）に応じた出力を発するセンサである。
【００５０】
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)６０を備えている。ECU６０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ECU６０は、それらのセンサの出力に基づいて種々の演算処理を行い、CCV２２やパージVSV２８、或いは、燃料噴射弁４２などの制御を実行することができる。
【００５１】
［システムの動作説明］
（基本動作）
本実施形態のシステムは、内燃機関の停止中や給油中は、CCV２２を開弁状態とし、パージVSV２８を閉弁状態とする。この状態によれば、燃料タンク１０から流出する蒸発燃料をキャニスタ２０に吸着することができる。また、このシステムは、内燃機関の運転中に、CCV２２を開いた状態でパージVSV２８を適宜デューティ駆動する。このような制御によれば、CCV２２から空気を取り込んでキャニスタ２０をパージし、パージVSV２８の駆動デューティ比に応じた流量のパージガスを内燃機関の吸気通路３０に吸入させることができる。このように、本実施形態のシステムは、燃料タンク１０から流出する蒸発燃料を大気に放出させることなく、燃料として燃焼させることにより処理することができる。
【００５２】
（燃料噴射時間TAUの演算）
次に、図２を参照してECU６０が燃料噴射時間TAUを演算する手法について説明する。図２は、ECU６０がTAUを演算するために実行する処理ステップの内容を説明するための図である。この図に示すように、ECU６０は、個々のサイクルにおける燃料噴射時間TAUを、次式に従って算出する。
TAU＝TP×（FW＋FAF＋KGX＋FPG＋AFR）      ・・・（１）
【００５３】
上記（１）式において、「TP」は、吸入空気量GAに対して目標空燃比（ここでは理論空燃比とする）を実現するための基本の燃料噴射時間である。「FW」は、冷間時の増量補正を実現するための水温増量係数である。「FAF」は、酸素センサ５２の出力に基づいて、排気空燃比が目標空燃比に近づくように増減される空燃比フィードバック係数である。また、「KGX」は、内燃機関の経時変化の影響等を吸収するための学習値である。学習値KGXは、吸入空気量GAの大きさにより区分される複数の運転領域のそれぞれに対応して学習される係数であり、KGに付された「X」はその運転領域を意味している。
【００５４】
上記（１）式において、「FPG」は、吸気通路３０に流入するパージガスの影響を排除するためのパージ補正係数である。パージ補正係数FPGは、ベーパ濃度学習値tFGPGとパージ率PGRとを掛け合わせることにより、次式のように算出される。
FPG＝tFGPG×PGR                        ・・・（２）
ここで、パージ率PGRは、パージガス流量QPGと吸入空気量GAとの比「（QPG／GA）×１００」を百分率で表した変数である。また、ベーパ濃度学習値tFGPGは、パージ率１％当たりのTAU補正割合を意味する変数であり、物理的にはパージガスの燃料濃度と対応している。
【００５５】
すなわち、パージガスが目標空燃比（理論空燃比）よりリッチである場合は、その影響を排除するために燃料噴射量を減量補正する必要が生ずる。ベーパ濃度学習値tFGPGは、このような場合にパージガスのリッチ程度に応じた負の値に学習される。その結果、パージ補正係数FPGが、パージ率PGRおよびパージガス濃度に応じた負の適当な値となり、燃料噴射時間TAUの適正な減量補正が実現される。パージガスが目標空燃比（理論空燃比）よりリーンである場合は、その影響を排除するために燃料噴射量を増量補正する必要が生ずる。ベーパ濃度学習値tFGPGは、このような場合にパージガスのリーン程度に応じた正の値に学習される。その結果、パージ補正係数FPGが、パージ率PGRおよびパージガス濃度に応じた正の適当な値となり、燃料噴射時間TAUの適正な増量補正が実現される。以上説明した通り、ECU６０は、吸気通路３０にパージガスが流入する場合に、そのガスの影響が排除されるように燃料噴射時間TAUを補正することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、空燃比荒れを生じさせることなくパージガスを流通させることができる。
【００５６】
上記（１）式において、「AFR」は、フューエルカット後の増量補正を実現するためのリッチ化補正係数である。内燃機関においては、機関回転数NEが十分に高い状況下でアクセルペダルが開放されたような場合に、燃料が無駄に噴射されるのを避けるべくフューエルカットが実行される。フューエルカットの実行中は、内燃機関の排気通路に燃料成分を含まない空気、つまり、酸素を多量に含むガスが吹き抜ける。排気通路に配置されている触媒（三元触媒）は、既定の最大酸素吸蔵量CMAXを有しており、フューエルカットの実行に伴って継続的に空気の供給を受けると、CMAX一杯に酸素を吸蔵した状態となる。
【００５７】
触媒の浄化能力を安定的に確保するためには、その内部に蓄えられている酸素吸蔵量OSAが、最大酸素吸蔵量CMAXの半分程度であることが望ましい。フューエルカットの後に迅速にその状態を回復するためには、燃料噴射の復帰後しばらくの間は、空燃比を意図的にリッチとし、CMAXの半分程度の酸素を触媒から脱離させることが有効である。上記のリッチ化補正係数AFRは、このようなリッチ化を可能とするための補正係数であり、フューエルカットからの復帰が判定された後、適当な期間だけ、所望のリッチ状態を実現するための値（≠０）とされる。このようなリッチ化補正が行われると、フューエルカットの終了後に触媒に吸蔵されている酸素を適当に脱離させることができ、安定的に良好な浄化能力が確保できる状態を早期に回復することが可能である。
【００５８】
ところで、フューエルカットの実行中は、混合気の燃焼が生じないことから、吸気ポート付近の冷却が促進される。そして、フューエルカットの終了時には、吸入ポートの壁面温度が、吸気温THAやフューエルカットの実行期間などに応じたものとなる。燃料噴射弁４２から噴射された燃料は、その全てが筒内に吸入されるのではない。つまり、噴射された燃料の一部は吸気ポートの壁面等に付着してポートウェットとなる。噴射燃料がポートウェットとなる比率は吸気ポートの壁面温度に応じて変化する。ポートウェットの発生状況に変化がなければ、既述したリッチ化補正係数AFRを用いることにより、所望のリッチ状態を精度良く作り出すことが可能である。しかしながら、ポートウェットの発生状況が変化する環境下では、リッチ化補正係数AFRを用いた増量補正により、所望のリッチ状態を実現することが必ずしも容易ではない。
【００５９】
これに対して、本実施形態のシステムは、上述した通り蒸発燃料を含むパージガスを吸気通路３０に流入させる機能を有している。パージガス中の燃料は、既にガス化されているため、吸気ポートの壁面温度に影響されることなく一定の割合（実質的には１００％）で筒内に到達する。このため、フューエルカットの終了時に適量のパージガスを流通させて適量の蒸発燃料を供給することができれば、排気空燃比を精度良く所望のリッチ状態とすることができ、ひいては、触媒を精度良く所望の酸素吸蔵状態に回復させることが可能である。そこで、本実施形態のシステムでは、フューエルカットからの復帰が判断された時点で、パージによる空燃比のリッチ化が可能であると判断できる場合には、リッチ化補正係数AFRを用いた燃料噴射量の増量に代えて、パージによる燃料供給を行うことで、空燃比のリッチ化を図ることとした。
【００６０】
図３は、上記の機能を実現するための動作を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、時刻t1から時刻t2までがフューエルカットの実行期間を示しており、時刻t2から時刻t3までが触媒の状態を回復させるためのリッチ化制御の実行期間を示している。尚、図３（Ｃ）に示す「増量」はリッチ化補正係数AFRによる燃料の増量分を意味している。その他、「OSA」、「FAF」、「NE」、「PGR」および「FGP」は、それぞれ既述した通り、触媒の酸素吸蔵量、内燃機関の排気空燃比、フィードバック補正係数、機関回転数、パージ率、およびパージ補正係数である。
【００６１】
本実施形態のシステムにおいて、フューエルカットが開始されると（時刻t1）、その後、触媒の酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量CMAXまで増加する。フューエルカットの実行中は、燃料噴射が行われないことから、排気空燃比A/Fはリーン側に振り切れる。また、この間は、AFRを用いた増量やFAFの算出並びにFPGの算出は行われず、更に、パージ率PGRはゼロとされる。フューエルカットの実行に伴い、機関回転数NEが復帰回転数NEFCまで低下すると（時刻t2）、フューエルカットの終了が判定され、燃料噴射の再開と共にリッチ化制御が開始される。
【００６２】
リッチ化制御は、排気空燃比A/Fを意図的に理論空燃比からリッチ側にシフトさせる制御であるため、その制御の実行中は（時刻t2〜時刻t3）、A/Fを理論空燃比とするための空燃比フィードバック制御（FAFの演算）は停止されたままとなる。また、本実施形態では、時刻t2の時点でパージによる空燃比のリッチ化が可能であれば、AFRによる増量はゼロとされたまま（図３（Ｃ）参照）、パージ率PGRにゼロでない値が与えられる。通常のパージ制御では、PGRにゼロでない値が与えられると、パージガスの影響を排除するためにFPGがtFGPG×PGRとされるところ（図３（Ｇ）中の破線部分参照）、リッチ化制御の実行中はパージ補正係数FPGが引き続きゼロに維持される（図３（Ｇ）参照）。このため、図３（Ｂ）に示すように、排気空燃比A/Fは所定のリッチ空燃比に制御される。
【００６３】
時刻t2の後、排気空燃比A/Fがリッチに維持されると、酸素吸蔵量OSAが減少し始める。そして、その値OSAが基準吸蔵量KLにまで低下すると（時刻t3）、リッチ化制御の終了が判断され、その後通常の制御、つまり、FAFを用いた空燃比フィードバック制御や、FPGを用いた噴射量補正を伴うパージ制御等が開始される。その結果、排気空燃比A/Fは目標空燃比（理論空燃比）の近傍に制御される。以上の動作によれば、フューエルカットの終了後に、リッチ化補正係数AFRを用いた噴射増量によらずに、蒸発燃料のパージによりリッチ化制御を実現することができる。
【００６４】
図４は、上述した一連の制御のうちリッチ化制御を実現するためにECU６０が実行するルーチンのフローチャートを示す。図４に示すルーチンでは、先ず、フューエルカット中か否かが判別される（ステップ１００）。フューエルカット中であると判別された場合は、次に、以下に示す演算式に従って酸素吸蔵量OSAが更新される（ステップ１０２）。
OSA＝(KO2×GA）＋OSA                  ・・・（３）
但し、上記（３）式において、右辺のOSAは前回の処理サイクル時に算出された酸素吸蔵量である。また、「KO2」は、空気中に含まれる酸素の割合である（例えば０．２２）。上記（３）式によれば、触媒に流入してくる酸素量を処理サイクル毎に加算することにより最新のOSAを算出することができる。
【００６５】
図４に示すルーチンでは、次に、酸素吸蔵量OSAが基準吸蔵量KLを越えているかが判別される（ステップ１０４）。ここで、基準吸蔵量KLは、触媒の最大酸素吸蔵量CMAXのほぼ半分に相当する値である。上記の判別の結果、OSA＞KLの成立が認められる場合は、フューエルカットの終了後にリッチ化制御を実行する必要があると判断され、その旨を表すべくリッチ化制御実行フラグXLに１がセットされる（ステップ１０６）。一方、OSA＞KLの成立が認められない場合は、ステップ１０６の処理がジャンプされる。フューエルカットの実行中は、以後、リッチ化パージ率RPGRに０がセットされ（ステップ１０８）、更に、リッチ化補正係数AFRに０がセットされた後（ステップ１１０）、今回の処理サイクルが終了される。尚、リッチ化パージ率RPGRは、リッチ化制御をパージにより実現する場合に目標とされるパージ率PGRである。
【００６６】
フューエルカットが終了すると、上記ステップ１００の処理により条件不成立の判定がなされる。図４に示すルーチンでは、この場合、次に、以下に示す演算式により酸素吸蔵量OSAが更新される（ステップ１１２）。
OSA＝(KO2×mfr×Δabyfb）＋OSA                  ・・・（４）
但し、上記（４）式において、「mfr」は筒内に供給される燃料量であり、「Δabyfb」は現在の空燃比A/Fの理論空燃比A/F０に対するずれ量（A/F−A/F０）である。上記（４）式によれば、触媒に流入してくるガス中の酸素不足量を処理サイクル毎に減ずることにより最新のOSAを算出することができる。
【００６７】
図４に示すルーチンでは、次に、リッチ化制御実行フラグXLに１がセットされているか否かが判別される（ステップ１１４）。ここで、XL＝１が成立しないと判別された場合は、リッチ化制御を実行する必要が生じていないと判断できる。この場合は、以後、リッチ化制御実行フラグKLに０がセットされ（ステップ１１６）、リッチ化パージ率RPGRが０とされ（ステップ１１８）、更に、リッチ化補正係数AFRが０とされた後（ステップ１２０）、今回の処理サイクルが終了される。
【００６８】
上記ステップ１１４の処理により、XL＝１の成立が認められた場合は、次に、現在の酸素吸蔵量OSAが、未だ基準判定値KLより大きいか否かが判別される（ステップ１２２）。その結果、既にOSA＞KLの成立が認められないと判別された場合は、触媒の酸素吸蔵状態が所望の状態に回復していると判断され、以後、上記ステップ１１６〜１２０の処理が実行される。これに対して、未だOSA＞KLの成立が認められると判別された場合は、次に、燃料噴射量が何らかの補正により増量されているか否かが判別される（ステップ１２４）。その結果、暖機増量や全開時増量など、何らかの増量補正が実行されていると判別された場合は、その制御により既に空燃比がリッチ化されているため、リッチ化制御を実行する必要がないと判断される。そして、この場合は、以後、上記ステップ１１６〜１２０の処理を経て今回の処理サイクルが終了される。
【００６９】
上記ステップ１２４において、何らの増量補正も行われていないと判別された場合は、リッチ化制御を実行する必要があると判断される。この場合は、先ず、パージの実行条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１２６）。具体的には、冷却水温THWが十分に高温であるか、酸素センサ５２が活性温度に達しているかなど、パージを実行するための前提条件が整っているか否かが判別される。その結果、パージの実行条件が成立していないと判別された場合は、空燃比A/Fをパージによりリッチ化させることができず、リッチ化制御はリッチ化補正係数AFRを用いた増量補正により実現せざるを得ないと判断できる。この場合は、以後、リッチ化パージ率RPGRが０とされ（ステップ１２８）、次いで、リッチ化補正係数AFRに所定値KAFRが代入された後（ステップ１３０）、今回の処理サイクルが終了される。上記の処理が実行された場合は、ECU６０において、燃料噴射時間TAUが、所定値KAFRに対応する比率だけ（例えば７％）増量補正され、その結果、空燃比A/Fがその比率に応じた値だけ（例えば１程度）目標空燃比からリッチ側にシフトした状態が実現される。
【００７０】
上記ステップ１２６において、パージの実行条件が成立していると判別された場合は、次に、ベーパ濃度学習値FGPGが、リッチ判定値KRより小さいか否かが判別される（ステップ１３１）。ベーパ濃度学習値FGPGは、パージガスがリッチであるほど小さな値に学習される。そして、リッチ判定値KRは、リッチ化制御で要求されるリッチ空燃比A/Fを作り出せる程度にパージガスがリッチであるかを判定するための判定値である。従って、上記の条件FGPG＜KRが成立しないと判別された場合は、パージガスを吸気通路３０に流入させることでは、所望のリッチ状態が得られないと判断できる。この場合は、以後、AFRを用いた増量補正でリッチ化制御を実現すべく、上記ステップ１２８および１３０の処理が実行される。
【００７１】
これに対して、FGPG＜KRの成立が認められる場合は、パージガスが十分に高濃度であると判断できる。この場合は、パージの実行によりリッチ化制御を実現すべく、リッチ化パージ率RPGRに所定値KRPGRが代入され（ステップ１３２）、一方、リッチ化補正係数AFRには０が代入された後（ステップ１３４）、今回の処理サイクルが終了される。
【００７２】
図５は、リッチ化パージ率RPGRに対応する開度をパージVSV２８に与えるべくECU６０が実行するルーチンのフローチャートを示す。このルーチンでは、先ず、全開流量QPGMXが算出される（ステップ１４０）。全開流量QPGMXは、パージ制御弁２８が全開とされることにより発生するパージ流量QPGである。ECU６０は、ステップ１４０の枠内に示すように、吸気負圧PMとの関係で定めた全開流量QPGMXのマップを記憶している。本ステップ１４０では、そのマップを参照することでQPGMXが算出される。尚、吸気負圧PMは、例えば、吸入空気量GAとスロットル開度TAとに基づいて、公知の手法で推定することができる。
【００７３】
次いで、全開時パージ率PGR100＝QPGMX／GAが算出される（ステップ１４２）。全開時パージ率PGR100は、全開流量QPGMXと吸入空気量GAとの比である。次に、リッチ化パージ率RPGRを実現するために必要なリッチ化駆動デューティRDPGが算出される。リッチ化駆動デューティRDPGは、基本的にはリッチ化パージ率RPGRを全開パージ率PGR100で除することにより、RDPG＝RPGR／PGR100として算出される。但し、RDPGの上限は１００にガードされる（ステップ１４４）。ECU６０は、リッチ化制御の実行中は、このようにして設定したリッチ化駆動デューティRDPGを出力DutyとしてパージVSV２８を駆動する（ステップ１４６）。
【００７４】
図４に示すルーチン中で上記ステップ１３２および１３４の処理が実行された場合は、図５に示すルーチンが実行されることにより、所定値KRPGRに対応するリッチ化パージ率RPGRでパージが実行される。この際、ECU６０は、変数PGR自体は０であるとしてパージ補正係数FPGを演算するため、FPGによる燃料の減量補正は行われない。その結果、空燃比は所定のリッチ空燃比となり、パージによるリッチ化制御が実現される。このようなリッチ化制御によれば、リッチ化補正係数AFRを用いた噴射増量が行われる場合と異なり、吸気ポートの冷却程度に影響されずに、意図した通りの増量分を筒内に吸入させることが可能である。このため、本実施形態の装置によれば、リッチ化制御が常にAFRを用いた燃料増量により実現される場合に比して、より高い精度で触媒の状態回復を図ることが可能である。
【００７５】
また、上記図４に示す処理によれば、リッチ化制御の要求は、フューエルカットの実行中に酸素吸蔵量OSAが基準吸蔵量KLを越えた場合に限り発生する。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後に、無駄にリッチ化制御が行われるのを防ぐことができる。更に、上記図４に示す処理によれば、ベーパ濃度学習値FGPGが十分にリッチな値に学習されている場合に限り、パージによるリッチ化制御の実現が図られる。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後に、濃度の薄いパージガスが供給されることにより、空燃比が却ってリーン化されるような事態が生ずるのを確実に回避することができる。
【００７６】
尚、上述した実施の形態１においては、パージ通路２６およびパージVSV２８が前記第１の発明における「パージ機構」に、上記ステップ１２２の条件が成立している期間が前記第１の発明における「所定期間」に、それぞれ相当していると共に、ECU６０が、フューエルカットを実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット手段」が、フューエルカットからの復帰を判定することにより前記第１の発明における「フューエルカット復帰判定手段」が、上記ステップ１２６〜１３４の処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比リッチ手段」が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第１の発明における「パージガス流通手段」が、それぞれ実現されている。
【００７７】
また、上述した実施の形態１においては、ECU６０が、上記ステップ１０２および１１２の処理を実行することにより前記第２の発明における「酸素吸蔵量取得手段」が実現されている。また、ここでは、ECU６０が、ベーパ濃度学習値FGPGを学習することにより前記第３の発明における「パージガス濃度学習手段」が、上記ステップ１３１の処理を実行することにより前記第３の発明における「パージ可否判定手段」が、それぞれ実現されている。更に、実施の形態１では、ECU６０が、上記の演算式（１）を用いて燃料噴射時間TAUを算出することにより前記第４の発明における「増量補正手段」が、上記ステップ１３４においてAFRに０をセットすることにより前記第４の発明における「増量補正減量手段」が、それぞれ実現されている。
【００７８】
実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、パージによりリッチ化制御が実現できる場合には、フューエルカットの終了後に、リッチ化パージ率RPGRに所定値KRPGRを代入し、かつ、リッチ化補正係数AFRに０を代入することとしている（ステップ１３２および１３４参照）。本実施形態の装置は、ECU６０に、それらの処理に代えて、図７に示す一連の処理を実行させることにより実現することができる。
【００７９】
実施の形態１において用いられる上記の手法によれば、パージによるリッチ化制御の実行中は、原則として、吸入空気量GAとパージガス流量QPGとの比率が、リッチ化パージ率RPGRとされる。この際、パージにより実現される燃料の増量割合は、RPGR×FGPGで表される値となる。換言すると、実施の形態１の手法による場合、パージにより実現される燃料の増量割合は、ベーパ濃度学習値FGPGに応じて変化することとなる。このため、実施の形態１の装置では、AFRを用いた増量補正によれば常に一定の増量割合（例えば７％）でのリッチ化が可能であるものの、パージによる増量補正によっては増量割合を一定に制御することが困難である。加えて、実施の形態１の装置では、パージVSV２８を全開としても（RDPGを上限値１００としても）リッチ化パージ率RPGRが達成できない場合には、十分に燃料を増量することができず、その結果、リッチ化制御の実行中に所望のリッチ状態が作り出せないという事態も生じ得る。そこで、本実施形態では、パージによるリッチ化制御の際に一定の割合で燃料が増量できるように、ベーパ濃度学習値FGPGに応じてリッチ化パージ率RPGRを適宜設定することとし、加えて、リッチ化パージ率RPGRが達成できない場合には、その結果生ずる不足部を燃料の増量補正で補うこととした。
【００８０】
図６は、本実施形態の装置が上記の機能を実現する際の動作を説明するためのタイミングチャートである。ここで、時刻t1、t2およびt3は、図３に示す場合と同様に、それぞれ、フューエルカットの開始時刻、フューエルカットの終了時刻、およびリッチ化制御の開始時刻である。本実施形態の装置では、フューエルカットの終了時（時刻t2）に、パージにより実現される燃料の増量割合（RPGR×FGPG）が所望の値（例えば７％）となるように、FGPGから逆算してリッチ化パージ率RPGRが設定される。このため、そのリッチ化パージ率RPGRが実現できれば、パージによるリッチ化制御によっても一定の割合で燃料を増量することができ、精度良く所望のリッチ状態を作り出すことができる。
【００８１】
図６（Ｃ）の時刻t2とt3の間に示す破線は、上記の手法で設定されたリッチ化パージ率RPGRを意味している。一方、図６（Ｃ）の時刻t2以降に示す実線は、そのような状況下で現実に確保できたパージ率PGRを意味している。すなわち、パージ率PGRは、吸入空気量GAに対するパージガス流量QPGの比率QPG／GAであるから、加速運転時にように吸入空気量GAが多量に発生し、かつ、吸気負圧PMが小さくなる（従ってQPGMXが少量となる）ような状況下では、パージVSV２８を全開にしても、リッチ化パージ率RPGRが確保できない事態が生じ得る。
【００８２】
この際、本実施形態の装置では、図６（Ｃ）に示すように、パージ率PGRの不足に起因する燃料増量割合の不足（（RPGR−PGR）×FGPG）を補うべく、その不足の割合分だけ、リッチ化補正係数AFRによる噴射量の増量補正が行われる。つまり、本実施形態の装置では、フューエルカットの終了と共に加速運転が開始されたような場合には、パージによる燃料増量とAFRを用いた噴射燃料の増量とを併用したリッチ化制御が実行される。その結果、本実施形態の装置によれば、このような状況下でも、空燃比A/Fを所望のリッチ空燃比とすることができ（図６（Ｂ）参照）、フューエルカットの後に触媒の酸素吸蔵状態を速やかに適正な状態に回復させることができる。
【００８３】
図７は、図６に示す動作を実現するために、本実施形態においてECU６０が実行する一連の処理のフローチャートを示す。既述した通り、図７に示す処理は、図４におけるルーチンにおいて、ステップ１３２および１３４の処理に代えて実行される。すなわち、本実施形態の装置では、フューエルカットの終了後に、パージによるリッチ化制御の実行が許可されると（ステップ１１４，１２２〜１２６および１３１参照）、先ず、次式に従ってリッチ化パージ率RPGRが算出される（ステップ１５０）。
RPGR＝KAFR／FGPG                      ・・・（５）
噴射燃料の増量によりリッチ化制御を実現する場合にリッチ化補正係数AFRにセットされる所定値KAFRは（上記ステップ１３０参照）、リッチ化制御の実行中に達成すべき燃料の増量割合である（例えば７％）。上記の演算式（５）によれば、現在のベーパ濃度学習値FGPGにより、その増量割合KAFRを達成するためのパージ率を、リッチ化パージ率RPGRとして算出することができる。
【００８４】
次に、上記ステップ１４４の場合と同様の手法により、リッチ化パージ率RPGRに対応するリッチ化駆動デューティRDPGが算出される（ステップ１５２）。次いで、算出されたRDPGが上限値１００以上であるか否かが判別される（ステップ１５４）。その結果、RDPG≧１００の成立が認められない場合は、上記ステップ１５０の処理により算出されたRPGRが実現可能な値であると判断できる。この場合は、以後、リッチ化補正係数AFRが０とされ（ステップ１５６）、パージのみによるリッチ化制御が実行される。
【００８５】
一方、上記ステップ１５４において、RDPG≧１００が成立すると判別された場合は、パージVSV２８を全開としても、リッチパージ率RPGRが実現できない可能性があると判断できる。この場合は、先ず、リッチ化パージ率RPGRが、実現可能な最大のパージ率である全開時パージ率PGR100に置き換えられる（ステップ１５８）。次いで、上記ステップ１５０において算出されたRPGR（＝KAFR／FGPG）がPGR100に置き換えられたことにより生ずる燃料増量割合の不足分{(KAFR／FGPG)−PGR100}×FGPGを補うべく、その不足分がリッチ化補正係数AFRに代入される（ステップ１６０）。この場合、以後、パージによる燃料増量と噴射燃料の増量とが併用されることにより、結果的には、上記ステップ１５０の処理で算出されたリッチ化パージ率RPGRが達成されたのと同様の燃料増量（例えば７％の増量）が実現される。
【００８６】
以上説明した通り、図７に示す一連の処理によれば、一定の燃料増量割合を実現し得るリッチ化補正係数RPGRを算出したうえで、常にそのRPGRが達成された場合と同様の燃料増量を実現することができる。このため、本実施形態の装置によれば、パージによるリッチ化制御が実行される場合に、パージガスの濃度や、吸入空気量GAの多少によらず、常に安定的に所望のリッチ状態を作り出すことができ、触媒の酸素吸蔵状態を精度良く所望の状態に回復させることができる。
【００８７】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU６０が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第５の発明における「目標パージ制御量算出手段」が、上記ステップ１５２の処理により設定されたリッチ化駆動デューティRDPGに従ってパージVSV２８を駆動することにより前記第５の発明における「パージガス流通手段」が、上記ステップ１５４〜１６０の処理によりリッチ化補正係数AFRを算出することにより前記第５の発明における「増量補正減量手段」が、それぞれ実現されている。
【００８８】
実施の形態３．
次に、図８乃至図１１を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態１または２の装置において、ECU６０に、後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８９】
図８は、パージVSV２８をデューティ制御するための一般的な処理手順を説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンは、内燃機関の始動中に、常に一定の時間間隔（例えば４msec間隔）で起動される定時割り込みルーチンである。このルーチンでは、先ず、エバポカウンタCEVPのインクリメント処理が行われる（ステップ１７０）。次いで、CEVPの計数値が、デューティ周期の対応値に達したか否かが判別される（ステップ１７２）。その結果、未だCEVP≧周期の成立が認められない場合は、その後速やかに今回の処理サイクルが終了される。一方、CEVP≧周期の成立が認められる場合は、CEVPがクリアされた後（ステップ１７４）、パージが実行される（ステップ１７６）。本ステップ１７６では、具体的には、図４および図５に示すような一連の処理により設定された出力DutyでパージVSV２８が駆動される。その結果、デューティ周期毎に出力Dutyに応じたVSV開度が実現される。
【００９０】
図９は、図８に示す処理手順が用いられることにより生ずる動作遅れを説明するためのタイミングチャートである。図９において、時刻t1は、フューエルカットの実行に伴い、機関回転数NEが復帰回転数NEFCまで低下した時刻である。エバポカウンタCEVPは、内燃機関の始動後、一定の周期でその値を変化させている。このため、フューエルカットの終了時刻t1は、図９に示すように、エバポカウンタCEVPがクリアされた直後に表れることがある。パージの実行はCEVPに「周期」が計数されるまで指令されないことから、この場合は、時刻t1から、その後にCEVP≧周期が初めて成立する時刻t2までは、パージVSV２８が作動しないことになる。このように、図８に示す処理手順による場合は、フューエルカットの終了後、パージが開始されるまでに、最大でデューティ周期とほぼ等しい時間（例えば１００msec）の遅延が生ずることがある。触媒の酸素吸蔵状態を早期に回復し、また、キャニスタ２０のパージを促進するためには、このような遅延は存在しないことが望ましい。そこで、本実施形態では、フューエルカットの終了が判定された際に、デューティ周期の開始タイミングを適宜修正して、このような遅延の発生を防止することとした。
【００９１】
図１０は、本実施形態の装置が、フューエルカットの終了時に、デューティ周期の開始タイミングを適宜修正する動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０において、時刻t1は、フューエルカットの終了時刻である。つまり、図１０は、フューエルカットが時刻t1まで実行されていた様子を示している。本実施形態では、フューエルカットの実行中に、エバポカウンタCEVPの計数値を「周期−１」に維持し、そのインクリメントはフューエルカットが行われていない場合にのみ行うこととしている。このような処理によれば、フューエルカットの終了後初めて行われる処理サイクルにおいて、常に「CEVP≧周期」の成立が認められることとなる（図１０（Ｂ）参照）。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後に遅滞なくパージを開始させることが可能である（図１０（Ｃ）参照）。
【００９２】
図１１は、上記の機能を実現するために、本実施形態において、ECU６０が実行するパージ制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、既述した図８に示すルーチンと同様に、内燃機関の始動後所定の間隔（例えば４msec間隔）で起動される定時割り込みルーチンである。尚、図１１において、上記図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００９３】
図１１に示すルーチンでは、先ず、フューエルカット中であるか否かが判別される（ステップ１８０）。その結果、フューエルカット中であると判別された場合は、エバポカウンタCEVPに「周期−１」がセットされる。「周期」が例えば「２５」であるとすれば、ここでは「２４」がCEVPにセットされる（ステップ１８２）。フューエルカット中は、その後、パージ率PGRが０とされ（ステップ１８４）、更に、パージVSV２８に対する駆動デューティDPGが０とされた後（ステップ１８６）、今回の処理サイクルが終了される。
【００９４】
フューエルカットの終了後に図１１に示すルーチンが起動されると、今度は、上記ステップ１８０において、フューエルカット中ではないとの判別がなされる。この場合、以後、図８に示す一連の処理と同じ処理、すなわち、ステップ１７０〜１７６の処理が実行される。但し、図１１に示すルーチンでは、フューエルカットの実行中にCEVPに「周期−１」がセットされているため、フューエルカットの終了後、初回の処理サイクルにおいて、CEVP≧周期の成立が必ず判定される。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後、遅くとも割り込み間隔（例えば４msec）の経過以前にパージVSV２８を作動させることができ、パージによるリッチ化制御を遅滞なく開始させることができる。
【００９５】
尚、上述した実施の形態３においては、パージVSV２８が前記第６の発明における「パージ制御弁」に相当していると共に、ECU６０が、上記ステップ１７４の処理を実行することにより前記第６の発明における「パージ制御弁駆動手段」が、上記ステップ１８０および１８２の処理を実行することにより前記第６の発明における「デューティ周期調整手段」が、それぞれ実現されている。
【００９６】
実施の形態４．
次に、図１２乃至図１９を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態１の装置と同様のハードウェア構成を用いて、ECU６０に、後述する図１５および図１６、並びに図１９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９７】
図１２は、実施の形態１の装置において発生する空燃比A/Fの応答遅れを説明するためのタイミングチャートである。図１２において、時刻t1はフューエルカットの終了時刻であり、かつ、リッチ化制御の開始時刻である。一方、時刻t2は酸素吸蔵量CMAXが基準吸蔵量KLに低下した時刻であり、かつ、リッチ化制御の終了時刻である。実施の形態１の装置では、図１２に示すように、フューエルカットの終了時刻とリッチ化制御の開始時刻が一致している（時刻t1）。パージが開始された後、パージガスが触媒上流に到達するまでにはある程度の流通時間を要するため、上記の制御手法によれば、排気空燃比A/Fが所望のリッチ空燃比となるのは、時刻t1の後、少なくとも上記の流通時間が経過した後となる（図１２（Ｂ）参照）。このため、実施の形態１乃至３の装置では、パージによるリッチ化制御が実行される場合に、フューエルカットの終了後、所望のリッチ状態が実現されるまでにある程度の遅延が発生する。触媒の酸素吸蔵状態を早期に回復させ、また、キャニスタ２０のパージを促進するためには、このような応答遅れは発生しないことが望ましい。
【００９８】
また、実施の形態１の装置では、図１２に示すように、酸素吸蔵量CMAXが基準吸蔵量KLにまで低下した時点で、初めてリッチ化制御の終了が指令される（時刻t2）。リッチ化制御の終了が指令されても、その時点で既に吸気管３０に流入しているパージガスは、引き続き触媒に向かって流通する。このため、上記の制御手法によれば、排気空燃比A/Fは、時刻t2の後、しばらくの間はリッチのまま維持される（図１２（Ｂ）参照）。その結果、実施の形態１乃至３の装置では、リッチ化制御の終了後に、触媒の酸素吸蔵量OSAが基準吸蔵量KLを下回る事態が生じやすい。触媒の酸素吸蔵状態を理想の状態とするためには、このような酸素の過剰な脱離を防ぐことが必要である。そこで、本実施形態では、パージガスの流通遅れを考慮して、リッチ化制御の開始タイミングおよび終了タイミングを、その遅れ分だけ、フューエルカットの終了時期、或いはCMAXがKLまで低下する時期からそれぞれ早めることとした。
【００９９】
図１３は、本実施形態の装置の動作をより具体的に説明するためのタイミングチャートである。図１３において、時刻t1はフューエルカットの終了時刻であり、t2はCMAXがKLに低下した時刻である。また、時刻t3は、フューエルカットの終了を予測してECU６０がリッチ化制御を開始した時刻である。更に、時刻t4は、既に実行されたパージの影響でCMAXがKLまで低下するとの判定がなされ、リッチ化制御の終了が指令された時刻である。本実施形態の装置では、このように、時刻t1に先立つ時刻t3においてリッチ化制御を開始し、また、時刻t2に先立つ時刻t4においてリッチ化制御を終了することができる。このため、本実施形態の装置によれば、ガスの流通遅れに影響されることなく、迅速かつ正確に、触媒の酸素吸蔵状態を理想の状態に回復させることができる。
【０１００】
図１４は、リッチ化制御の開始時期を早めるための動作を詳細に説明するためのタイミングチャートである。図１４に示すように、本実施形態では、フューエルカットからの復帰回転数NEFCとは別に、パージ再開回転数KNPGが設定されている。パージ再開回転数KNPGは、フューエルカットの実行に伴って機関回転数NEが低下する過程において、時刻t3での実現が予想されるNEである。ここで時刻t3とは、機関回転数NEが復帰回転数NEFCまで低下する時刻t1から、パージガスが触媒に達するまでの流通時間分だけ遡った時刻である。本実施形態の装置は、時刻t3においてフューエルカットの終了を予測し、その直後の処理サイクルで「CEVP≧周期」を成立させること、つまり、パージを開始することができる。このため、この装置によれば、NEがNEFCに達する時刻t1の時点で触媒にパージガスを到達させることができ、その時点から触媒の回復処理を開始させることができる。
【０１０１】
図１５は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU６０が実行するパージ制御ルーチンのフローチャートを示す。図１５に示すルーチンは、ステップ１８２の処理に次いでステップ１９０が挿入されている点を除き、図１１に示すルーチンと同様である。尚、図１５において、上記図１１に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１０２】
すなわち、図１５に示すルーチンでは、ステップ１８０の処理によりフューエルカット中であることが認められた場合、ステップ１８２においてCEVPに「周期−１」がセットされた後、パージ仮フラグtXPGが１であるか否かが判別される（ステップ１９０）。パージ仮フラグtXPGは、機関回転数NEが既述したパージ再開回転数KNPGまで低下した時点で１とされるフラグである（詳細は、後に図１６を参照して説明する）。本ステップ１９０でtXPG＝１の成立が認められない場合は、フューエルカットの終了が予測されないとして、以後、ステップ１８４および１８６の処理を経て今回の処理サイクルが終了される。一方、tXPG＝１の成立が認められた場合は、パージガスの流通時間の後にフューエルカットが終了すると予測され、以後、ステップ１７０以降の処理が実行される。この場合、ステップ１７２において即座にCEVP≧周期の成立が判定され、ステップ１７６の処理により速やかにパージが実行される。このように、図１５に示すルーチンによれば、フューエルカットが終了する以前に、機関回転数NEがパージ再開回転数KNPGにまで低下した時点で、パージVSV２８の作動を開始させることができる。
【０１０３】
図１６は、ECU６０が上述したパージ仮フラグtXPGを処理するために実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンでは、先ず、前回の処理サイクル時から今回の処理サイクル時にかけて生じた機関回転数の変化ΔNE（減少時に負とする）が、所定の判定値KΔNを下回っているか否かが判別される。つまり、機関回転数NEに急激な減少が生じているか否かが判別される（ステップ１９２）。その結果、ΔNE＜KΔNの成立が認められないと判別された場合は、フューエルカットの終了が予測されないとして、パージ仮フラグtXPGに０がセットされる（ステップ１９４）。
【０１０４】
上記ステップ１９２の処理によりΔNE＜KΔNの成立が認められた場合は、次に、機関回転数NEがパージ再開回転数KNPGを下回っているかが判別される（ステップ１９６）。そして、NE＜KNPGの成立が認められない場合はステップ１９４の処理が実行され、一方、その成立が認められる場合は、フューエルカットの終了が予測されると判断され、パージ仮フラグtXPGに１がセットされる（ステップ１９８）。以上説明した通り、図１６に示すルーチンによれば、フューエルカットの実行中に、機関回転数NEが予定の速度以上でパージ再開回転数KNPGまで低下した場合に、その時点でパージ仮フラグtXPGに１をセットすることができる。このため、図１５および図１６に示すルーチンによれば、リッチ化制御の開始時期をフューエルカットの終了時期からパージガスの流通時間分だけ早める機能を確実に実現することができる。
【０１０５】
ところで、フューエルカット中の機関回転数NEの低下速度は、内燃機関の置かれた状態により大きく変化する。図１７は、内燃機関のレーシング（空ぶかし）時に機関回転数NEが低下する様子と、内燃機関の出力軸が変速機の５速ギヤに連結されている状況下でのNEの低下傾向とを対比して表した図である。本実施形態の装置において、リッチ化制御の開始は、機関回転数NEが復帰回転数NEFCに低下する時刻より、パージガスの流通時間分だけ遡った時刻において判定することが必要である。このため、機関回転数NEが高速で低下している場合は、その低下がゆっくりである場合に比して、より高い回転数NEでフューエルカットの終了を予測することが好ましい。
【０１０６】
図１８は、上記の要求を満たすべく、機関回転数NEとその低下速度の双方に基づいてパージ仮フラグtXPGを処理するためのフローチャートを示す。本実施形態において、ECU６０には、パージ仮フラグtXPGを処理するために、上記図１６に示すルーチンに代えて、図１８に示すルーチンを実行させることとしてもよい。
【０１０７】
図１８に示すルーチンでは、先ず、現在の機関回転数NEに基づいて、判定変化量ΔNEPが設定される（ステップ２００）。判定変化量ΔNEPは、機関回転数NEの変化量ΔNEと比較される判定値である。ステップ２００の枠中に示すマップは、機関回転数NEと判定変化量ΔNEPとの関係を定めたマップの一例である。判定変化量ΔNEPは、このようなマップを参照して設定することができる。
【０１０８】
図１８に示すルーチンでは、次に、ΔNE＜ΔNEPの成立性が判定される（ステップ２０２）。この条件は、機関回転数NEが、判定変化量ΔNEPに対応する速度より早い速度で低下している場合に成立する。本ステップ２０２において、上記の条件が成立しないと判別された場合は、フューエルカットの終了が予測されないとして、パージ仮フラグtXPGに０がセットされる（ステップ２０４）。一方、ΔNE＜ΔNEPが成立すると判別された場合は、フューエルカットの終了が予測されるとしてパージ仮フラグtXPGに１がセットされる（ステップ２０６）。
【０１０９】
図１８中、ステップ２００の枠中に示すマップは、機関回転数NEが高いほど、判定変化量ΔNEPが大きな負の値となるように設定されている。このため、図１８に示すルーチンにおいてパージ仮フラグtXPGに１がセットされるためには、機関回転数NEが高いほど、急激なNE低下が要求されることとなる。つまり、図１８に示すルーチンによれば、機関回転数NEが急激に減少している状況下では、NEが高い段階でフューエルカットの終了を予測することができ、一方、機関回転数NEが緩やかに減少している状況下では、NEが十分に低下した段階でフューエルカットの終了を予測することができる。そして、ここでは、判定回転数ΔNEPと機関回転数NEとの関係は、機関回転数NEの高低によらず、ステップ２０２の条件が判定した後、パージガスの流通時間（一定値）が経過した時点で、NEが復帰回転数NEFCに低下するように定められている。このため、図１８に示すルーチンによれば、フューエルカット中に内燃機関がどのような状態に置かれているかに関わりなく、フューエルカットの終了時刻とパージガスが触媒に到達する時刻とが合致するように、リッチ化制御の開始タイミング（tXPG＝１のセットタイミング）を常に最適時に適合させることができる。
【０１１０】
次に、本実施形態において、ECU６０が、リッチ化制御を実現するために実行する処理の内容を説明する。図１９は、その処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示すルーチンは、実施の形態１において実行される図４に示すルーチンに対応するものである。以下、図１９において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付して、その説明を省略または簡略する。
【０１１１】
図１９に示すルーチンは、ステップ１０６の後にステップ２１０が挿入されている点、ステップ１１４の後にステップ２１１〜２１６が挿入されている点、およびステップ１２２がステップ２１８に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。図１９に示すルーチンでは、フューエルカット中に酸素吸蔵量OSAが基準吸蔵量KLを越えていると判別されると、その時点でパージの実行が指令されているか否かが判別される（ステップ２１０）。本実施形態の装置では、フューエルカットが終了する以前に、その終了が予測された時点でパージの実行が指令される（図１５参照）。ここでは、より具体的には、フューエルカットの終了が予測されたか否か、つまり、パージ仮フラグtXPGに１がセットされているか否かが判別される。
【０１１２】
上記ステップ２１０において、パージの実行が指令されていない（フューエルカットの終了が予測されていない）と判別された場合は、リッチ化制御を開始することなく、フューエルカットの状態を維持すればよいと判断できる。この場合は、以後、実施の形態１の場合と同様にステップ１０８および１１０の処理が実行される。一方、パージが実行が指令されていると判別された場合は、以後、リッチ化制御を実現すべく、ステップ１２６以降の処理が実行される。この場合、リッチ化パージ率RPGRおよびリッチ化補正係数AFRの何れかに０でない値がセットされ、燃料の増量補正が実現される。
【０１１３】
また、図１９に示すルーチンによれば、フューエルカットの終了後に、リッチ化制御実行フラグXLに１がセットされている場合には、先ず、リッチ化制御の早期終了を実現するための処理が実行される。ここでは、先ず、前回の処理サイクル時における酸素吸蔵量OSAOと今回の処理サイクル時における酸素吸蔵量OSAとの差ΔOSA＝OSAO−OSAが算出される（ステップ２１０）。次に、次回の処理サイクルに備えて、今回得られたOSAが旧酸素吸蔵量OSAOに置き換える処理が実行される（ステップ２１２）。
【０１１４】
図１９に示すルーチンでは、次に、遅延補正係数KDLYが設定される（ステップ２１４）。遅延補正係数KDLYは、機関回転数NEの違いがパージガスの流通時間に与える影響を補正するための係数である。ECU６０は、ステップ２１４の枠内に示すように、機関回転数NEと遅延補正係数KDLYとの関係を定めたマップを記憶しており、ここでは、そのマップを参照することでKDLYを設定する。本ステップ２１４の処理によれば、機関回転数NEが低く、パージガスの流れの遅延が生じ易いほど、遅延補正係数KDLYは大きな値に設定される。
【０１１５】
次いで、以下に示す演算式により仮基準吸蔵量tKLが算出される（ステップ２１６）。
tKL＝KL＋（ΔOSA×KDLY）        ・・・（６）
最終的なOSAを基準吸蔵量KLに合致させるためには、酸素吸蔵量OSAが急激な減少を示しているほど、OSA＝KLの成立時刻に対して、リッチ化制御の終了指令を早期に発する必要がある。また、上記の合致を得るためには、リッチ化制御の終了後、パージの影響が消滅するまでの時間がながいほど、つまり、パージの流れが遅延し易い場合ほど、OSA＝KLの成立時刻に対して、リッチ化制御の終了指令を早期に発する必要がある。上記（６）式の右辺第２項（ΔOSA×KDLY）は、酸素吸蔵量OSAの減少が急激であるほど、また、パージの流れが遅延し易いほど大きな値となる項である。このため、仮基準吸蔵量tKLは、リッチ化制御の早期終了の要請が強いほど、基準吸蔵量KLに対する上乗せ量が大きくなる判定値である。
【０１１６】
仮基準吸蔵量tKLが算出されると、次に、現在の酸素吸蔵量OSAが、仮基準吸蔵量tKLより大きいか否かが判別される（ステップ２１８）。その結果、OSA＞tKLの成立が認められる場合は、未だ酸素吸蔵量OSAが過剰であるとして、リッチ化制御を継続すべく、以後ステップ１２４の処理が実行される。一方、OSA＞tKLが成立しないと判別された場合は、酸素吸蔵量OSAが適正なレベルに減少していると判断され、リッチ化制御を終了すべく、以後ステップ１１６の処理が実行される。
【０１１７】
上述した通り、仮基準吸蔵量tKLは、リッチ化制御の早期終了の要請が強いほど大きな値に設定される。これに対して、上記ステップ２１８の処理によれば、tKLが大きいほど、リッチ化制御は早期に終了される。このため、図１９に示すルーチンによれば、リッチ化制御の早期終了の要請が強いほど、その要請に応えて、リッチ化制御を早期に終了させることができる。その結果、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後に、パージガスの遅延の影響を抑えて、最終的な酸素吸蔵量OSAが基準吸蔵量KLと合致するように、迅速かつ高精度に触媒の回復を図ることができる。
【０１１８】
尚、上述した実施の形態４においては、ECU６０が図１６または図１８に示すルーチンを実行することにより前記第７の発明における「復帰現象検知手段」が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第９の発明における「検知条件設定手段」が、それぞれ実現されている。また、ここでは、ECU６０が、上記ステップ２１８の処理を実行することにより前記第１０の発明における「脱離判定手段」が、上記ステップ２１８の処理に次いで上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第１０の発明における「リッチ化制御解除手段」が、上記ステップ２１６の処理を実行することにより前記第１０の発明における「仮基準吸蔵量算出手段」が、それぞれ実現されている。更に、上述した実施の形態４においては、ECU６０が、上記ステップ２１１の処理を実行することにより前記第１１の発明における「減少速度検出手段」が、上記ステップ２１６において、ΔOSAをtKLに反映させることにより前記第１１の発明における「パージ停止後脱離量設定手段」が、上記ステップ２１６において、KDLYをtKLに反映させることにより前記第１２の発明における「パージ停止後脱離量設定手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１９】
実施の形態５．
次に、図２０乃至図２１を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態１乃至４の装置の何れかにおいて、ECU６０に、後述する図２１に示すルーチンを更に実行させることにより実現することができる。
【０１２０】
図２０は、実施の形態１の装置において発生する空燃比A/Fの応答遅れを説明するためのタイミングチャートである。実施の形態１の装置では、図２０に示すように、フューエルカットの終了時刻とリッチ化制御の開始時刻が一致しており（時刻t1）、酸素吸蔵量CMAXが基準吸蔵量KLに低下する時点とリッチ化制御の終了が指令される時刻とが一致している（時刻t2）。この場合、パージガスの流通時間分だけ空燃比A/Fの変化に遅延が伴うことは図１２を参照して説明した通りである（実施の形態４参照）。
【０１２１】
ところで、触媒の上流における空燃比A/Fは、パージが開始された後、パージガスの流通時間が経過した時点でステップ的に所望のリッチ空燃比となるものではなく、その時点からガス濃度の安定に要する時間を経て所望のリッチ空燃比に到達する。同様に、パージの終了時における空燃比A/Fは、パージ制御の終了後パージガスの流通時間が経過した時点でステップ的に理論空燃比となるものではなく、やはりその時点からガス濃度の安定に要する時間を経て理論空燃比に達する。このため、実施の形態１の装置において、パージの実行前後における空燃比A/Fには、ガスの流通時間に起因する遅延とガス濃度の安定化に要する時間に起因する遅延とが重畳して表れる。
【０１２２】
図２０（Ｃ）において、「遅れ」として示したA/F波形は、上述した２つの遅延のうち、ガス濃度の安定時間に起因する遅延の影響を表したものである。この遅延の影響は、例えば、パージの開始時および終了時に、所望の空燃比変化が助長されるように燃料噴射量を補正することで消滅させることができる。そこで、本実施形態では、図２０（Ｃ）中に示すように、リッチ化制御が開始される時刻t1の後所定期間は燃料噴射量に「増量」の補正を施し、また、リッチ化制御が終了される時刻t2の後所定期間は燃料噴射量に「減量」の補正を施すこととした。
【０１２３】
図２１は、上記の機能を実現すべく本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートを示す。本実施形態では、上述した燃料噴射量の補正をリッチ化補正係数AFRを利用して実現することとしており、このルーチンは、その補正を実現すべくAFRに適当な値をセットするためのものである。また、ここで算出されるリッチ化補正係数AFRは、上記ステップ１２０または１３４（図４、図１９参照）で設定されるリッチ化補正係数AFRと置き換えられるものとする。
【０１２４】
図２１に示すルーチンでは、先ず、リッチ化パージ率RPGRに０でない値がセットされているか否か、つまり、パージによるリッチ化制御が実行されているか否かが判別される（ステップ２２０）。その結果、RPGR＞０が成立すると判別された場合は、CMX1を上限値として、復帰時間カウンタCRPG1がインクリメントされる（ステップ２２２）。復帰時間カウンタCRPG1は、空燃比A/Fを所望のリッチ空燃比に安定させるための時間がどの程度確保されたかを計数するためのカウンタである。
【０１２５】
次に、０を下限値として、中止時間カウンタCRPG2がデクリメントされる（ステップ２２４）。中止時間カウンタCRPG2は、リッチ化制御が実行されることによりリッチ化された空燃比A/Fを、理論空燃比に安定させるためにどの程度の時間が確保されたかを計数するためのカウンタである。RPGRに０でない値がセットされている間は、空燃比A/Fを理論空燃比に収束させるのに反する事態が生ずるため、ここでは、その計数値CRPG2がデクリメントされる。
【０１２６】
パージによるリッチ化制御の実行中は、次に、復帰時間カウンタCRPG1の計数値に基づいて、反映係数KP1が設定される（ステップ２２６）。反映係数KP1は、空燃比A/Fがどの程度所望のリッチ空燃比に安定しているかを、リッチ化補正係数AFRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２２６の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してCRPG1に対応する反映係数KP1が設定される。KP1のマップは、復帰時間カウンタCRPG1の計数値が大きくなるほど、反映係数KP1が上限値「１」に近づくように、また、機関回転数NEが低いほどCRPG1の変化に対するKP1の変化が緩やかになるように定められている。復帰時間カウンタCRPG1は、空燃比A/Fのリッチ化に時間が費やされているほど大きな値となるカウンタである。また、空燃比A/Fは、機関回転数NEが高くガスの流通が激しいほど短時間で所望のリッチ空燃比に安定し易い。このため、上記のマップによれば、反映係数KP1は、空燃比A/Fが所望のリッチ空燃比に安定し易い状況が生じているほど、上限値「１」に近づけられることになる。
【０１２７】
図２１に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式によりリッチ化補正係数AFRが算出される（ステップ２２８）。
AFR＝{RPGR×(−FGPG)}×(1−KP1)              ・・・（７）
上記（７）式において、右辺に含まれる{RPGR×(−FGPG)}は、パージによるリッチ化制御によって達成すべき燃料の増量割合である。 (1−KP1)は空燃比A/Fが所望のリッチ空燃比に安定するに連れて０に近づくことから、上記（７）式によれば、リッチ化制御の初期段階では、達成すべき増量割合に近い値をAFRとし、また、空燃比A/Fの安定化が進むに連れて、そのAFRを０に近づけることができる。
【０１２８】
本実施形態では、パージによるリッチ化制御が実行されている場合は、ここで設定されたリッチ化補正係数AFRを用いて燃料噴射時間TAUが算出される。このため、本実施形態の装置によれば、パージが開始された後、ガス濃度が安定化する過程で生ずる遅延を、リッチ化補正係数AFRを用いた噴射量増量により補償することができ、パージによるリッチ化制御の開始と同時に空燃比A/Fをステップ的に所望のリッチ空燃比に変化させることができる。
【０１２９】
図２１に示すルーチン中、上記ステップ２２０の処理において、RPGR＞０が成立しないと判別された場合は、パージによるリッチ化制御が実行されていないと判断できる。この場合は、先ず、CMX2を上限値として、中止時間カウンタCRPG2がインクリメントされる（ステップ２３０）。中止時間カウンタCRPG2は、既述した通り、リッチ化された空燃比A/Fを理論空燃比に安定させるためにどの程度の時間が確保されたかを計数するカウンタである。
【０１３０】
次に、０を下限値として、復帰時間カウンタCRPG1がデクリメントされる（ステップ２３２）。復帰時間カウンタCRPG1は、既述した通り、空燃比A/Fを所望のリッチ空燃比に安定させるためにどの程度の時間が確保されたかを計数するためのカウンタである。パージによるリッチ化制御の停止中は、空燃比A/Fをリッチ空燃比に収束させるのに反する事態が生ずるため、ここでは、その計数値CRPG1がデクリメントされる。
【０１３１】
パージによるリッチ化制御の停止中は、次に、中止時間カウンタCRPG2の計数値に基づいて、反映係数KP2が設定される（ステップ２３４）。反映係数KP2は、空燃比A/Fがどの程度理論空燃比に回復しているかを、リッチ化補正係数AFRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２３４の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してCRPG2に対応する反映係数KP2が設定される。KP2のマップは、中止時間カウンタCRPG2の計数値が大きくなるほど、反映係数KP2が下限値「０」に近づくように、また、機関回転数NEが低いほどCRPG2の変化に対するKP2の変化が緩やかになるように定められている。中止時間カウンタCRPG2は、理論空燃比の回復に時間が費やされているほど大きな値となるカウンタである。また、空燃比A/Fは、機関回転数NEが高くガスの流通が激しいほど短時間で理論空燃比に復帰し易い。このため、上記のマップによれば、反映係数KP2は、空燃比A/Fが理論空燃比に復帰し易い状況が生じているほど、下限値「０」に近づけられることになる。
【０１３２】
図２１に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式によりリッチ化補正係数AFRが算出される（ステップ２３６）。
AFR＝−{RPGR×(−FGPG)}×KP2)              ・・・（８）
上記（８）式において、右辺に含まれる{RPGR×(−FGPG)}は、パージによるリッチ化制御の実行中に実現されていた燃料の増量割合である。KP2は空燃比A/Fが理論空燃比に収束するに連れて０に近づけられることから、上記（８）式によれば、リッチ化制御の終了後初期の段階では、リッチ化制御中に達成されていた増量割合を相殺し得る値をAFRとし、また、空燃比A/Fの安定化が進むに連れて、そのAFRを０に近づけることができる。
【０１３３】
本実施形態では、リッチ化制御の終了後は、ここで設定されたリッチ化補正係数AFRを用いて燃料噴射時間TAUが算出される。このため、本実施形態の装置によれば、パージによるリッチ化制御が終了した後、ガス濃度が安定化する過程で生ずる遅延の影響を、リッチ化補正係数AFRを用いた噴射量減量により相殺することができ、パージによるリッチ化制御の終了と同時に空燃比A/Fをステップ的に理論空燃比に復帰させることができる。
【０１３４】
以上説明した通り、図２１に示すルーチンによれば、パージによるリッチ化制御の開始直後および終了直後に生ずるガス濃度の安定時間に起因する遅延の影響を排除して、それらの時点において空燃比A/Fをステップ的に急変させることができる。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの終了後に、最終的な酸素吸蔵量OSAが精度良く基準吸蔵量KLと合致するように、迅速かつ高精度に触媒の回復を図ることができる。
【０１３５】
尚、上述した実施の形態５においては、ECU６０が、図２に示す手法で燃料噴射時間TAUを算出することにより前記第１３の発明における「基本噴射量算出手段」が、上記ステップ２２８の処理を実行することにより前記第１３の発明における「パージ開始遅れ補正手段」が、それぞれ実現されている。また、ここでは、ECU６０が、上記ステップ２３６の処理を実行することにより前記第１４の発明における「パージ終了遅れ補正手段」が実現されている。
【０１３６】
実施の形態６．
次に、図２２を参照して本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態５の装置において、ECU６０に、上記図２１に示すルーチンに代えて、後述する図２２に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。上述した実施の形態５の装置は、ガス濃度の安定時間に起因する遅延を相殺するためのリッチ化補正係数AFRを算出するにあたり、空燃比A/Fの安定化に費やされた時間（CRPG1またはCRPG2）と、機関回転数NEとを考慮している。しかしながら、ガス濃度の安定時間は、これらの因子の他、吸入空気量GAにも大きな影響を受ける。そこで、本実施形態では、上記の遅延を相殺するためのAFRは、安定化に費やされた時間および機関回転数NEに加えて、吸入空気量GAをも考慮して算出することとした。
【０１３７】
図２２は、上記の機能を実現すべく本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは、ステップ２２８がステップ２４０および２４２に置き換えられている点、および、ステップ２３６がステップ２４４および２４６に置き換えられている点を除き、図２１に示すルーチンと同様である。以下、図２２において、図２１に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１３８】
図２２に示すルーチンでは、ステップ２２６の処理に次いで、反映係数KP3の設定処理が行われる（ステップ２４０）。反映係数KP3は、パージによるリッチ化制御の開始直後において、吸入空気量GAの影響をリッチ化補正係数AFRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２４０の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してGAに対応する反映係数KP3が設定される。KP3のマップは、吸入空気量GAが大きく、空燃比A/Fが早期に収束し易いほど、反映係数KP3が下限値（例えば０．５）に近づくように定められている。このため、本ステップ２４０の処理によれば、GAから判断して空燃比A/Fの早期安定が期待できるほど、KP3は小さな値に設定される。
【０１３９】
図２２に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式によりリッチ化補正係数AFRが算出される（ステップ２４２）。
AFR＝{RPGR×(−FGPG)}×(1−KP1)×KP3              ・・・（９）
上記（９）式の右辺は、実施の形態５において用いられる上記（７）式の右辺に積算項としてKP3を加えたものである。この（９）式によれば、リッチ化補正係数AFRは、GAから判断して空燃比の早期安定が期待できない場合には大きな値に算出され、一方、その期待ができる場合には、小さな値に算出されることになる。
【０１４０】
パージによるリッチ化制御の実行中は、ここで設定されたリッチ化補正係数AFRを用いて燃料噴射時間TAUが算出される。この場合、吸入空気量GAが少なく、空燃比の早期安定が期待できない状況下では、大きなAFRを用いてその安定化が促進され、一方、吸入空気量GAが多く、空燃比の早期安定が期待できる状況下では、小さなAFRが用いられ、燃料の過剰な増量が阻止される。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態５の装置に比して、パージによるリッチ化制御の開始直後に、更に精度良く所望のリッチ空燃比を実現することができる。
【０１４１】
パージによるリッチ化制御が実行されていない状況下では、ステップ２３４の処理に次いで、反映係数KP4の設定処理が行われる（ステップ２４４）。反映係数KP4は、パージによるリッチ化制御の終了直後において、吸入空気量GAの影響をリッチ化補正係数AFRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２４４の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してGAに対応する反映係数KP4が設定される。KP4のマップは、吸入空気量GAが大きく、理論空燃比の回復が早期に達成され易いほど、反映係数KP4が下限値（例えば０．５）に近づくように定められている。このため、本ステップ２４４の処理によれば、GAから判断して空燃比A/Fの早期安定が期待できるほど、KP4は小さな値に設定される。
【０１４２】
図２２に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式によりリッチ化補正係数AFRが算出される（ステップ２４６）。
AFR＝−{RPGR×(−FGPG)}×KP2×KP4              ・・・（１０）
上記（１０）式の右辺は、実施の形態５において用いられる上記（９）式の右辺に積算項としてKP4を加えたものである。この（１０）式によれば、リッチ化補正係数AFRは、GAから判断して空燃比の早期安定が期待できないほど、負の大きな値とされ、その期待ができるほど０に近い値となる。
【０１４３】
リッチ化制御の終了後は、ここで設定されたリッチ化補正係数AFRを用いて燃料噴射時間TAUが算出される。本実施形態では、吸入空気量GAが少なく、理論空燃比の早期回復が期待できない状況下では、負の大きなAFRを用いて噴射量を大きく減量することでその回復を促進することができる。一方、吸入空気量GAが多く、理論空燃比の早期回復が期待できる状況下では、AFRを０に近い値として、燃料が過剰に減量されるのを防ぐことができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態５の装置に比して、パージによるリッチ化制御の終了直後に、更に精度良く理論空燃比の早期回復を実現することができる。
【０１４４】
実施の形態７．
次に、図２３を参照して本発明の実施の形態７について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態５の装置において、ECU６０に、上記図２１に示すルーチンに代えて、後述する図２３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。上述した実施の形態５の装置は、ガス濃度の安定時間に起因する遅延を、リッチ化補正係数AFRを用いた噴射量補正により相殺することとしている。パージ開始直後に生ずる上記の遅延は、噴射量を増量する他、パージ量を増量することでも相殺することができる。そこで、本実施形態では、パージ開始直後のリッチ化パージ率RPGRを大きな値とすることで、ガス濃度の安定時間に起因する遅延に対処することとした。
【０１４５】
図２３は、上記の機能を実現すべく本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートを示す。尚、図２３において、図２１に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図２３に示すルーチンでは、RPGR＞０が成立する状況下では、CRPG1およびCRPG2の処理に次いで、反映係数KPADの設定処理が行われる（ステップ２５０）。反映係数KPADは、空燃比A/Fがどの程度所望のリッチ空燃比に安定しているかを、リッチ化パージ率RPGRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２５０の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してCRPG1に対応する反映係数KPADが設定される。KPADのマップは、復帰時間カウンタCRPG1の計数値が大きくなるに連れて、KPADの値が上限値（例えば２）から下限値「１」に向けて減少するように、また、機関回転数NEが低いほどCRPG1の変化に対するKP1の変化が緩やかになるように定められている。復帰時間カウンタCRPG1は、空燃比A/Fのリッチ化に時間が費やされているほど大きな値となるカウンタである。また、空燃比A/Fは、機関回転数NEが高くガスの流通が激しいほど短時間で所望のリッチ空燃比に安定し易い。このため、上記のマップによれば、反映係数KPADは、空燃比A/Fが所望のリッチ空燃比に安定し易い状況が生じているほど、下限値「１」に近づけられることになる。
【０１４６】
図２３に示すルーチンでは、ステップ２５０の処理に次いで、反映係数KP5の設定処理が行われる（ステップ２５２）。反映係数KP5は、吸入空気量GAの影響をリッチ化パージ率RPGRに反映させるための係数である。ECU６０には、ステップ２５２の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してGAに対応する反映係数KP5が設定される。KP5のマップは、吸入空気量GAが大きく、空燃比A/Fが早期に収束し易いほど、反映係数KP5が下限値（例えば０．５）に近づくように定められている。このため、本ステップ２５２の処理によれば、GAから判断して空燃比A/Fの早期安定が期待できるほど、KP5は小さな値に設定される。
【０１４７】
図２３に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式によりリッチ化パージ率RPGRが算出される（ステップ２５４）。
RPGR＝RPGR×KPAD×KP5              ・・・（１１）
上記（１１）式中、右辺に含まれるRPGRは、パージによるリッチ化制御の実行中に算出される基本のリッチ化パージ率である。より具体的には、図４或いは図１９におけるステップ１３２の処理により、または、図７におけるステップ１５０の処理により算出されるリッチ化パージ率RPGRである。この（１１）式によれば、リッチ化パージ率RPGRは、空燃比の安定が期待できない状況下ほど、リッチ化制御において達成すべき増量割合（基本のRPGR）に比して大きな値に補正することができる。この場合、空燃比の早期安定が期待できない状況下では、大きなRPGRを用いてその安定化を促進することができ、一方、空燃比の早期安定が期待できる状況下では、小さなRPGRを用いて燃料の過剰増量を防ぐことができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態５または６の装置と同様に、パージによるリッチ化制御の開始直後に、精度良く所望のリッチ空燃比を実現することができる。
【０１４８】
パージ率RPGRは負の値にはできないため、リッチ化制御の終了直後における減量補正をRPGRの補正で実現することはできない。このため、図２３に示すルーチンでは、RPGR＞０の不成立時には、CRPG1およびCRPG2の処理のみを行うこととしている。しかしながら、リッチ化制御の終了直後に理論空燃比の早期回復を促進する手法は、噴射量の減量補正に限られるものではない。例えば、理論空燃比の早期回復は、リッチ化制御の終了直後に、スロットル開度TAを増やして吸入空気量GAを増やすことにより促進してもよい。
【０１４９】
尚、上述した実施の形態７においては、ECU６０が、図４或いは図１９におけるステップ１３２の処理により、または、図７におけるステップ１５０の処理によりリッチ化パージ率RPGRを算出することにより前記第１５の発明における「基準パージ制御量設定手段」が、上記ステップ２５０〜２５４の処理を実行することにより前記第１５の発明における「パージ開始遅れ補正手段」が、上記ステップ２５４において設定されたRPGRを用いて図５に示すルーチンを実行することにより前記第１５の発明における「パージ機構制御手段」が、それぞれ実現されている。
【０１５０】
実施の形態８．
次に、図２４を参照して本発明の実施の形態８について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態１乃至７の装置の何れかにおいて、ECU６０に、後述する図２４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。図２４に示すルーチンは、パージによるリッチ化制御の際に用いるリッチ化パージ率RPGRと、その際に用いるリッチ化補正係数AFRの補正項AFRRを算出するためのルーチンであり、図４または図１９におけるステップ１３２、或いは図７におけるステップ１５０の処理に代えて実行されるものである。また、本実施形態では、パージによるリッチ制御の実行中は、図４または図１９におけるステップ１３４、或いは図７におけるステップ１６０において算出されるAFRに、図２４に示すルーチンで算出される補正項AFRRを加えたものが、最終的なリッチ化補正係数AFRとして用いられるものとする。
【０１５１】
本実施形態の装置は、実施の形態１乃至７の装置と同様に、フューエルカットの終了後に、パージによるリッチ化制御を実行する機能を有している。このパージによるリッチ化制御は、フューエルカットの終了後に流通するパージガスの濃度が、フューエルカットの開始前に取得されていたベーパ濃度学習値FGPGに合致していることを前提として実行される。両者が合致している場合は、パージによるリッチ化制御が行われることにより、FGPG×RPGRの割合で燃料が増量補正され、その結果、空燃比A/Fを所望のリッチ空燃比とすることができる。
【０１５２】
しかしながら、フューエルカットの実行中に燃料タンク１０の内部で多量に蒸発燃料が発生したような場合には、フューエルカットの前後で、キャニスタ２０における蒸発燃料の吸着状態に大きな変化が生ずることがある。この場合、フューエルカットの終了後に流通するパージガスは、フューエルカットの開始以前に学習されていたベーパ濃度学習値FGPGに対して燃料濃度の高いものとなる。そして、そのような状況下でパージによるリッチ化制御が通常通りに実行されれば、燃料の増量割合が過大となり、空燃比A/Fが過剰にリッチ化する事態が生ずる。そこで、本実施形態の装置は、フューエルカットの実行前後でパージガスの濃度に大きく変化が生ずるような場合には、リッチ化パージ率RPGRの上限を通常時より制限して、パージの実行に伴う空燃比A/Fの過剰なリッチ化を阻止することとした。
【０１５３】
図２４は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU６０が実行する一連の処理のフローチャートである。図２４に示すルーチンでは、先ず、フューエルカット中か否かが判別される（ステップ２６０）。その結果、フューエルカット中であるとの判定が得られた場合は、パージによる燃料増量割合の目標値KAFRが設定される（ステップ２６２）。ECU６０には、ステップ２６２の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照して吸気温THAに対応する目標値KAFRが設定される。このマップは、吸気温THAが高いほどKAFRが小さな値となるように定められている。蒸発燃料は、THAが高いほど発生し易い。従って、本ステップ２６２の処理によれば、フューエルカットの実行中に蒸発燃料が発生し易い状況が生じているほど、パージによる増量割合の目標値KAFRが小さな値に設定されることになる。
【０１５４】
図２４に示すルーチンでは、次に、リッチ化パージ率RPGRの第１ガード値tRPGR1が設定される（ステップ２６４）。ECU６０には、ステップ２６４の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照して吸気温THAに対応する第１ガード値tRPGR1が設定される。このマップは、吸気温THAが高いほどtRPGR1が小さな値となるように定められている。従って、本ステップ２６４の処理によれば、フューエルカットの実行中に蒸発燃料が発生し易い状況が生じているほど、第１ガード値tRPGR1が小さな値に設定されることになる。
【０１５５】
図２４に示すルーチンでは、次に、リッチ化パージ率RPGRの第２ガード値tRPGR2が設定される（ステップ２６６）。ECU６０には、ステップ２６６の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してフューエルカットカウンタCFC0の計数値に対応する第２ガード値tRPGR2が設定される。CFC0は、フューエルカットの実行時間を計数するカウンタである。キャニスタ２０には、フューエルカットが長期に渡って継続されるほど蒸発燃料が多量に吸着され易い。一方、ここで用いられるマップは、CFC0が大きいほどtRPGR2が小さな値となるように定められている。従って、本ステップ２６６の処理によれば、フューエルカットの実行中にキャニスタ２０に吸着される蒸発燃料量が多量となり易いほど、第２ガード値tRPGR2が小さな値に設定されることになる。
【０１５６】
図２４に示すルーチンでは、次に、リッチ化パージ率RPGRの第３ガード値tRPGR3が設定される（ステップ２６８）。ECU６０には、ステップ２６８の枠内に示すようなマップが記憶されており、ここでは、そのマップを参照してタンク内圧PTNKに対応する第３ガード値tRPGR3が設定される。蒸発燃料は、タンク内圧PTNKが高いほど多量に発生していると推定できる。一方、ここで用いられるマップは、PTNKが高いほどtRPGR3が小さな値となるように定められている。従って、本ステップ２６８の処理によれば、フューエルカットの実行中における蒸発燃料の発生量が多量であると推定されるほど、第３ガード値tRPGR3が小さな値に設定されることになる。
【０１５７】
フューエルカットの終了後に図２４に示すルーチンが起動されると、上記ステップ２６０において、フューエルカットの実行が否定される。この場合、先ず、以下に示す演算式により仮リッチ化パージ率tRPGRが算出される（ステップ２７０）。
tRPGR＝KAFR／FGPG                      ・・・（１２）
KAFRは、上記ステップ２６２の処理により、THAが高いほど小さな値に設定される。このため、上記（１２）式によれば、THAが高く、蒸発燃料の多量発生が予測される場合ほど、小さな仮リッチ化パージ率tRPGRが算出されることになる。
【０１５８】
図２４に示すルーチンでは、次に、リッチ化パージ率RPGRの設定処理が行われる（ステップ２７２）。リッチ化パージ率RPGRは、仮リッチ化パージ率tRPGRが、第１ガード値tRPGR1、第２ガード値tRPGR2、第３ガード値tRPGR3、および最大パージ率PGRMXの何れをも越えていない場合は、その値tRPGRに設定される。そして、tRPGRが何れかのガード値を越えている場合は、第１ガード値tRPGR1、第２ガード値tRPGR2、第３ガード値tRPGR3、および最大パージ率PGRMXのうち最も小さいものがリッチ化パージ率RPGRとされる。第１ガード値tRPGR1、第２ガード値tRPGR2、および第３ガード値tRPGR3は、何れも、上記ステップ２６４，２６６または２６８の処理により、蒸発燃料の多量発生が予測されるほど小さな値に設定される。このため、本ステップ２７２の処理によれば、リッチ化パージ率RPGRは、フューエルカットの実行中に蒸発燃料が多量に発生していると予測されるほど、小さな値に設定されることになる。
【０１５９】
リッチ化パージ率RPGRの設定が終わると、次に、このようにして設定されたRPGRが、リッチ化パージ率の基準値RPGR0より小さいか否かが判別される（ステップ２７４）。ここで、リッチ化パージ率の基準値RPGR0とは、リッチ化制御により最終的に実現すべき増量割合を実現するためのパージ率であり、実施の形態１乃至７におけるKAFR（上記ステップ１３０等参照）をFGPGで除した値に相当する。本ステップ２７４において、RPGR0＞RPGRが成立しないと判別された場合は、今回の処理サイクルで設定されたリッチ化パージ率RPGRにより、所望の燃料増量が達成できると判断できる。つまり、燃料の増量補正を併用せずに、パージのみで所望のリッチ状態が作り出せると判断できる。この場合は、以後、リッチ化補正係数AFRの補正項AFRRに０がセットされた後（ステップ２７６）、今回の処理サイクルが終了される。
【０１６０】
一方、上記ステップ２７２の処理により、RPGR0＞RPGRの成立が認められた場合は、今回の処理サイクルで許容されるリッチ化パージ率RPGRでは、所望の燃料増量が達成できないと判断できる。この場合は、以下に示す演算式により、リッチ化補正係数AFRの補正項AFRRが算出される（ステップ２７８）。
AFRR＝KAFR−（RPGR0−RPGR）×FGPG        ・・・（１３）
【０１６１】
上記（１３）式によれば、今回の処理サイクルで許容されたリッチ化パージ率RPGRによっては達成することのできない燃料増量割合の不足分を、補正項AFRRとして算出することができる。このようにして算出された補正項AFRRは、図４または図９におけるステップ１３４、或いは図７に示すステップ１６０などに算出されるAFRに加算されることにより、最終的なリッチ化補正係数AFRに反映される。その結果、パージによる増量補正のみでは不足する増量分が噴射量の増量により補われ、最終的には、所望のリッチ状態が実現される。
【０１６２】
以上説明した通り、図２４に示すルーチンによれば、フューエルカットの実行中に蒸発燃料の多量発生が予測される場合に、つまり、フューエルカットの終了後に生ずるパージガスの濃度が、ベーパ濃度学習値FGPGから乖離していることが予想される場合に、リッチ化制御において用いられるリッチ化パージ率RPGRを、通常の値に対して制限することができる。実際のパージガス濃度がFGPGに対して濃い場合に、リッチ化パージ率RPGRを制限することができると、ガス濃度のずれが空燃比A/Fに与える影響を小さく抑制することができ、大きな空燃比ずれの発生を防ぐことができる。更に、図２４に示すルーチンによれば、このような状況下では、リッチ化パージ率RPGRに制限を課す一方で、その制限に起因する燃料増量割合の不足分を噴射量の増量により補償することができる。このため、本実施形態の装置によれば、フューエルカットの実行中にキャニスタ２０の燃料吸着状態が大きく変化した場合でも、フューエルカットの終了後に、精度良く所望のリッチ状態を作りだし、触媒を精度良く理想的な状態に回復させることができる。
【０１６３】
ところで、上述した実施の形態８においては、KAFRの設定を、THAのみに基づいて行っているが、その設定は、蒸発燃料の発生状況と相関を有する変数を基礎として行われればよく、例えば、CFC0の計数値やPTNKに基づいて行うこととしてもよい。また、実施の形態８では、蒸発燃料の発生状況と相関を有する変数として、THA、CFC0およびPTNKが例示されているが、このような変数はそれらに限定されるものではなく、例えば、冷却水温などをその変数として用いることとしてもよい。
【０１６４】
尚、上述した実施の形態８においては、ECU６０が、ベーパ濃度学習値FGPGを学習することにより前記第１６の発明における「パージガス濃度学習手段」が、フューエルカットの実行中に吸気温THAやタンク内圧PTNKを検出し、更にはフューエルカットカウンタCFC0の計数処理を行うことにより前記第１６の発明における「蒸発燃料発生状況推定手段」が、リッチ化パージ率RPGRの基準値RPGR0を算出することにより前記第１６の発明における「パージ制御量設定手段」が、上記ステップ２７０および２７２の処理を実行することにより前記第１６の発明における「パージ制御量制限手段」が、ステップ２７２で設定されたRPGRを用いて図５に示すルーチンを実行することにより前記第１６の発明における「パージ機構制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１の装置が燃料噴射時間TAUを算出する手法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１の装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１においてリッチ化制御を実現するために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１においてパージVSVを駆動するために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２の装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】パージVSVをデューティ制御する際の一般的な手法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示す手順が用いられることにより生ずる制御遅れを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３の装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１の装置において発生する空燃比A/Fの応答遅れを説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態４の装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４の装置がリッチ化制御の開始時期を早める際の動作を詳細に説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態４の装置がリッチ化制御の開始時期を早めるために実行するルーチンのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態４の装置がパージ仮フラグtXPGを処理するために実行するルーチンのフローチャートである。
【図１７】内燃機関のレーシング（空ぶかし）時に機関回転数NEが低下する様子と、内燃機関の出力軸が変速機の５速ギヤに連結されている状況下でのNEの低下傾向とを対比して表した図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の装置がパージ仮フラグtXPGを処理するために実行するルーチンの変形例のフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態４においてリッチ化制御を実現するために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態５の装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態７において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２４】本発明の実施の形態８において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６６】
１０  燃料タンク
２０  キャニスタ
２２  CCV(Canister Closed Valve)
２８  パージVSV(Vacuum Switching Valve)
３０  吸気通路
６０  ECU(Electronic Control Unit)
FPG  パージ補正係数
PGR  パージ率
RPGR  リッチ化パージ率
FGPG  ベーパ濃度学習値
TAU  燃料噴射時間
FAF  空燃比フィードバック係数
AFR  リッチ化補正係数
OSA  酸素吸蔵量
CMAX  最大酸素吸蔵量
GA  吸入空気量
【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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【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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