(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止できるようにする。【解決手段】壁面付着燃料の不足の程度を示すパラメータとして、パージ補正係数FPGとパージ補正係数FPGを時間方向に平滑化して得られる平滑値FPGSMとの偏差ΔFPGを取得する（ステップＳ１００乃至Ｓ１０４）。この偏差ΔFPGの値に応じて非同期噴射時間ASYFPGを決定する（ステップＳ１１０）。そして、決定した非同期噴射時間ASYFPGに基づいて通常の燃料噴射とは別に非同期噴射による燃料噴射を実行することで、壁面付着燃料の不足を解消する。【選択図】図２
2007327474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
目標空燃比に応じた基本燃料量に前記パージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射量に基づき、内燃機関の運転状態に応じたタイミングで前記燃料噴射弁を作動させる通常噴射制御手段と、
パージガスと吸入空気との流量比及び／又はパージガスの燃料濃度の変化に伴って生じる壁面付着燃料の不足の程度を、前記パージ補正係数を用いて予測する付着不足度予測手段と、
前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行し、前記付着不足度に応じた量の燃料を前記吸気通路に供給する非同期噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記非同期噴射制御手段は、パージガスの空燃比に与える影響度を示すパラメータを取得し、前記パラメータの値が所定の基準値まで低下してから前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記非同期噴射制御手段は、前記パラメータの値が前記基準値まで低下してから前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行するまでの待ち時間を、内燃機関の回転が遅いほど長く設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記付着不足度予測手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記付着不足度を多く見積もることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記付着不足度予測手段は、燃料噴射量の基本燃料量に対する増量要求が大きいほど前記付着不足度を多く見積もることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記付着不足度予測手段は、前記パージ補正係数と前記パージ補正係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差に基づいて前記付着不足度を予測することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記付着不足度予測手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差に基づいて前記付着不足度を予測することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記非同期噴射制御手段は、前記燃料噴射弁による前回の非同期噴射の実行後、壁面付着燃料の不足が一旦解消されていることを条件として、前記燃料噴射弁による今回の非同期噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の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、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、燃料噴射弁から吸気通路に噴射される燃料とともにキャニスタからパージされたパージガスも内燃機関の燃料として使用可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は、吸気通路の壁面に付着し、その直後の燃焼には使用されない。内燃機関の定常運転時には、新たな付着量と脱離量とが平衡するために壁面付着燃料量は略一定となり、燃焼に使用される燃料量が結果的に燃料噴射量と一致する。これに対して、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されて空燃比のリッチ化を招く。このため、内燃機関の過渡運転時には、壁面付着燃料量の変化が相殺されるように、機関回転速度、負荷、及び冷却水温度に基づいて補正燃料量が算出され、燃料噴射量の増量補正または減量補正が施されている。
【０００３】
ところで、車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着して貯えるキャニスタが備えられている。キャニスタに貯えられた蒸発燃料は内燃機関の運転中、吸気通路の負圧を利用してキャニスタからパージされる。キャニスタからパージされた蒸発燃料はキャニスタの大気孔から導入される空気によって希釈されてパージガスとなり、吸気通路に供給されて燃焼室内で燃焼処理される。このような内燃機関では、空燃比の制御精度を常に良好に維持するため、キャニスタからの蒸発燃料のパージ中、パージガスに含まれる蒸発燃料の分だけ燃料噴射量の減量が行われている。
【特許文献１】特開平５−１１３１４０号公報
【特許文献２】特開平６−１０１５２２号公報
【特許文献３】特開平６−９３８９８号公報
【特許文献４】特開２００３−３４３３６５号公報
【特許文献５】特許３１８５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャニスタからの蒸発燃料のパージの多少は、壁面への燃料の付着に大きく影響する。蒸発燃料は燃料噴射弁から噴射される液体燃料に比較して壁面に付着し難いため、燃焼室内に供給される総燃料量中の蒸発燃料の割合が高くなるほど、壁面に付着する燃料量は減少することになる。その結果、吸気通路の壁面に付着している燃料量の安定量、すなわち、安定壁面付着燃料量もパージの影響を受けて変化することになる。具体的には、パージガスと吸入空気との流量比であるパージ率が低いときには、燃料噴射弁からの燃料噴射量が相対的に多くなる分、パージ率が高いときよりも安定壁面付着燃料量は増大する。
【０００５】
このため、例えば加速に伴って吸入空気量が増大し、相対的にパージ率が低下したときには、安定壁面付着燃料量の増大により壁面への燃料の付着が進み、壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達するまでの間は、燃焼室内に供給される燃料量の不足によって空燃比がリーン化してしまう。この傾向は、燃料の壁面付着が多くなる冷間時において特に顕著になる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、壁面への燃料の付着に起因する空燃比のリーン化を防止することのできる内燃機関の空燃比制御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、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
パージガスと吸入空気との流量比及びパージガスの燃料濃度に基づき、パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
目標空燃比に応じた基本燃料量に前記パージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射量に基づき、内燃機関の運転状態に応じたタイミングで前記燃料噴射弁を作動させる通常噴射制御手段と、
パージガスと吸入空気との流量比及び／又はパージガスの燃料濃度の変化に伴って生じる壁面付着燃料の不足の程度を、前記パージ補正係数を用いて予測する付着不足度予測手段と、
前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行し、前記付着不足度に応じた量の燃料を前記吸気通路に供給する非同期噴射制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記非同期噴射制御手段は、パージガスの空燃比に与える影響度を示すパラメータを取得し、前記パラメータの値が所定の基準値まで低下してから前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行することを特徴としている。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、
前記非同期噴射制御手段は、前記パラメータの値が前記基準値まで低下してから前記燃料噴射弁による非同期噴射を実行するまでの待ち時間を、内燃機関の回転が遅いほど長く設定することを特徴としている。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記付着不足度予測手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど前記付着不足度を多く見積もることを特徴としている。
【００１１】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記付着不足度予測手段は、燃料噴射量の基本燃料量に対する増量要求が大きいほど前記付着不足度を多く見積もることを特徴としている。
【００１２】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記付着不足度予測手段は、前記パージ補正係数と前記パージ補正係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差に基づいて前記付着不足度を予測することを特徴としている。
【００１３】
第７の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記付着不足度予測手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差に基づいて前記付着不足度を予測することを特徴としている。
【００１４】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記非同期噴射制御手段は、前記燃料噴射弁による前回の非同期噴射の実行後、壁面付着燃料の不足が一旦解消されていることを条件として、前記燃料噴射弁による今回の非同期噴射を実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、通常の燃料噴射とは別に非同期噴射を利用して壁面に燃料を積極的に付着させることで、パージガスと吸入空気との流量比や、パージガスの燃料濃度の変化に伴って生じる壁面付着燃料の不足を解消することができ、通常の燃料噴射によって噴射される燃料の壁面への付着を抑制することができる。また、壁面付着燃料量の変化とパージ補正係数の変化とは密接に関係しているので、付着不足度の予測にパージ補正係数を用いることで正確な予測が可能となり、壁面付着燃料の不足を解消するのに過不足ない量の燃料を非同期噴射によって供給することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、非同期噴射の実行タイミングをパージガスの空燃比に与える影響度が低下してからとすることで、非同期噴射による燃料の影響で空燃比が過大にリッチ化することは防止される。
【００１７】
なお、内燃機関の回転が遅いほどガスの輸送遅れは大きくなり、パラメータの値が基準値まで低下した後もパージガスの空燃比への影響が残っている可能性は高い。第３の発明によれば、パラメータの値が基準値まで低下してから非同期噴射の実行までに待ち時間を設け、この待ち時間を内燃機関の回転が遅いほど長くすることで、パージガスの影響が残っているときに非同期噴射が実行されることを確実に防止することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料は壁面に付着しやすくなるので、冷却水温が低いほど付着不足度を多く見積もり、それに応じた量の燃料を非同期噴射により供給することで、壁面付着燃料の不足をより確実に解消することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、燃料噴射量の基本燃料量に対する増量要求が大きいほど壁面付着燃料量も多くなるので、増量要求が大きいほど付着不足度を多く見積もり、それに応じた量の燃料を非同期噴射により供給することで、壁面付着燃料の不足をより確実に解消することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、パージ補正係数は壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとなり、それを時間方向に平滑化して得られる平滑値は、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとなる。したがって、それらの偏差に基づけば付着不足度を正確に予測することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数とパージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に増量係数のみを反映させたものとの比率は、壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとなり、それを時間方向に平滑化して得られる平滑値は、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとなる。したがって、それらの偏差に基づけば付着不足度を正確に予測することができる。
【００２２】
第８の発明によれば、燃料噴射弁による非同期噴射の実行タイミングを、前回の非同期噴射の実行後、壁面付着燃料の不足が一旦解消されてからとすることで、非同期噴射の頻繁な実行によって空燃比が過大にリッチ化することは防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２４】
［エンジンシステムの構成の説明］
図１は本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。本実施形態にかかる内燃機関２の燃焼室４には、吸気通路６と排気通路８が接続されている。吸気通路６には燃焼室４内へ流入する空気の流量を調整するスロットル１４が配置されている。また、吸気通路６における燃焼室４の近傍には、燃焼室４に燃料を供給するための燃料噴射弁１２が取り付けられている。
【００２５】
燃料噴射弁１２から噴射される燃料は図示しない燃料通路を通って燃料タンク２０から供給される。燃料タンク２０には内部で発生した蒸発燃料を抜き出すためのベーパ通路２４が接続されている。ベーパ通路２４の一端は、内部に蒸発燃料を吸着するための活性炭が充填されたキャニスタ１８に接続されている。このため、燃料タンク２０の内部で発生した蒸発燃料はベーパ通路２４を通ってキャニスタ１８に到達し、キャニスタ１８の内部に吸着される。キャニスタ１８には一端が大気に開放された大気供給通路２６と、スロットル弁１４の下流において吸気通路６に連通するパージ通路２２とが接続されている。パージ通路２２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制御弁１６が設けられている。パージ制御弁１６はデューティ制御されることにより任意の開度を実現する電磁弁である。パージ制御弁１６は本発明にかかるパージ機構に相当している。
【００２６】
内燃機関２はその制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は複数のセンサによって検出される内燃機関２の作動データに基づき内燃機関２の作動に係わる各種機器を総合的に制御する。ＥＣＵ４０の出力側には燃料噴射弁１２とパージ制御弁１６が接続されている。
【００２７】
ＥＣＵ４０の入力側には水温センサ３０、回転速度センサ３２、排気ガスセンサ３４、エアフローメータ３６、アクセルポジションセンサ３８が接続されている。水温センサ３０は内燃機関２のウォータジャケットに取り付けられ、冷却水温に応じた信号を出力する。冷却水温は内燃機関２の機関温度を代表している。回転速度センサ３２はクランク軸の近傍に取り付けられ、機関回転速度に応じた信号を出力する。排気ガスセンサ３４は排気通路８に設けられ、排気ガスの空燃比（排気空燃比）に対応する信号を出力する。エアフローメータ３６はスロットル１４の上流に配置され、吸入空気流量に応じた信号を出力する。また、アクセルポジションセンサ３８は図示しないアクセルペダルに取り付けられ、アクセルポジションに応じた信号を出力する。
【００２８】
ＥＣＵ４０は各センサ３０，３２，３４，３６，３８から作動データの供給を受けていると共に、各機器１２，１６に対して駆動信号を供給している。なお、ＥＣＵ４０にはこれらのセンサ３２，３４，３６，３８や機器１２，１６以外にも複数のセンサや機器が接続されているが、ここではその説明は省略する。
【００２９】
［パージ制御の概略説明］
ＥＣＵ４０が実施する内燃機関２の制御の一つとして、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料をパージするパージ制御がある。このパージ制御は、内燃機関２の運転中、所定のパージ実行条件が成立する場合にパージ制御弁１６を適宜にデューティ駆動することで実行される。パージ実行条件は、機関回転速度や吸入空気流量から定まる内燃機関２の運転状態が所定のパージ実行域に入っていることを条件とする。
【００３０】
パージ制御弁１６に出力するデューティは、パージ率の目標値に従って制御される。パージ率とは吸入空気流量に対するパージガス流量の比であり、パージ制御弁１６のデューティによって制御することができる。パージ率の目標値は機関回転速度や吸入空気流量に関連付けてマップに記憶されている。パージ制御時には、このマップから現在の機関回転速度や吸入空気流量に応じたパージ率の目標値が読み出され、その値に応じてパージ制御弁１６がデューティ駆動される。
【００３１】
パージ制御弁１６がデューティ駆動されることで、内燃機関２の吸気通路６の負圧がキャニスタ１８に導かれる。その結果、キャニスタ１８内の蒸発燃料は大気供給通路２６から吸入された空気とともにパージガスとしてパージ通路２２に放出される。放出されたパージガスはパージ通路２２を通って吸気通路６に供給され、燃焼室４において燃焼処理される。
【００３２】
［空燃比制御の説明］
また、ＥＣＵ４０は、内燃機関２の制御の一つとして、燃焼室４内の混合気の空燃比を所望の目標空燃比にするための空燃比制御を実施している。空燃比制御は、内燃機関２の運転中、排気ガスセンサ３４により測定される排気空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を制御するものである。本実施形態のシステムでは、パージ制御弁１６の作動時は、燃料噴射弁１２からの燃料に加えてパージガスに含まれる蒸発燃料も燃焼室４内に供給されるので、パージガスの供給に伴う空燃比の変動も考慮して燃料噴射量を制御する必要がある。
【００３３】
燃料噴射弁１２からの燃料噴射量は、燃料噴射弁１２の開弁時間である燃料噴射時間TAUにより決まる。下記の（１）式は、燃料噴射時間TAUの算出式である。（１）式中、TPは基本噴射時間であり、機関回転速度NEと吸入空気流量GAとの比（GA／NE）に所定の噴射係数を乗算することで算出される。KRICHは冷間時の増量補正、ＷＯＴ時の増量補正、燃料カット後の触媒保護のための増量補正等、燃料の増量要求に応じて設定される増量係数である。
TAU＝TP×(KRICH＋FAF＋FPG)＋FMW  ・・・（１）
【００３４】
上記（１）式において、FAFはフィードバック補正係数である。フィードバック補正係数FAFは、排気ガスセンサ３４の出力から排気空燃比が目標空燃比よりもリッチであると判定されている間は、小さなステップで減少方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ減少し、排気ガスセンサ３４の出力から測定される排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく増加方向にスキップされる。そして、排気空燃比が目標空燃比よりもリッチに反転するまで、フィードバック補正係数FAFは小さなステップで増加方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ増加し、排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンからリッチに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく減少方向にスキップされる。以後、上述した更新処理が繰り返し実行されることにより、排気空燃比は目標空燃比の近傍に維持される。
【００３５】
ところが、キャニスタ１８から吸気通路６にパージガスがパージされる場合は、その影響で燃焼室４内の混合気の空燃比に変化が生ずる。パージガスの空燃比が目標空燃比に等しければ、吸入空気流量に対する燃料噴射量の比率を目標空燃比に設定することで混合気の空燃比を目標空燃比とすることができる。しかし、パージガスがリッチである場合には、その影響が相殺できる程度に燃料噴射量を減量しなければ混合気の空燃比を目標空燃比とすることはできない。同様に、パージガスがリーンであれば、燃料噴射量を適当に増量しなければ混合気を目標空燃比にすることはできない。
【００３６】
そこで、上記（１）式においては、パージガスの影響を相殺するために燃料噴射時間TAUに施すべき補正係数としてパージ補正係数FPGが設定されている。パージ補正係数FPGは、次の（２）式に示すように、ベーパ濃度補正係数FGPGとパージ率PGRとの積として算出される。
FPG＝FGPG×PGR  ・・・（２）
【００３７】
（２）式におけるベーパ濃度補正係数FGPGは、パージガスの燃料濃度（パージガス中の蒸発燃料の濃度）に対応する補正係数であり、１％のパージ率PGRに対して燃料噴射時間TAUに施すべき補正量としての意味を有している。この補正量は、パージガスの燃料濃度が高いほど（リッチであるほど）負の大きな値とする必要があり、また、パージガスの燃料濃度が低いほど（リーンであるほど）正の大きな値とする必要がある。
【００３８】
パージガスの供給が空燃比に与える影響はパージガスの燃料濃度によって変化するため、空燃比を精度良く目標空燃比の近傍に維持する上では、パージガスの燃料濃度を把握することは重要である。ＥＣＵ４０は、パージ制御の実行中におけるフィードバック補正係数FAFのその基準値からの定常的なずれから、パージガスの燃料濃度に対応するベーパ濃度補正係数FGPGを学習する。
【００３９】
また、上記（１）式におけるFMWは壁面付着補正量であり、これは内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化を相殺するために設定された補正量である。内燃機関２の過渡運転時には、吸入空気流量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されるため空燃比のリッチ化を招く。そこで、空燃比制御では、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比の変動を防止するようにしている。壁面付着補正量FMWは、機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に関連付けてマップに記憶されている。空燃比制御時には、このマップから現在の機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に応じた壁面付着補正量FMWが読み出され、燃料噴射時間TAUの計算に供せられる。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、（１）式で算出される燃料噴射時間TAUに基づいて、内燃機関２の運転状態に応じたタイミングで燃料噴射弁１２を作動させる。これにより、空燃比を目標空燃比に維持するのに必要十分な量の燃料が吸気通路６に供給される。
【００４１】
［燃料噴射量のパージ補正に関する課題］
前述のように、蒸発燃料の供給は空燃比に影響を与えるため、燃料噴射時間TAUの算出にあたっては基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGが反映されている。ところが、パージガスと吸入空気との流量比の減少や、パージガスの燃料濃度の低下によってパージ補正係数FPGがプラス側に大きくなると、それに伴って燃料噴射弁１２の燃料噴射量が増大する。燃料噴射量の増大は、吸気通路の壁面に付着しているべき燃料量（安定壁面付着燃料量）を増大させる。そして、現時点の壁面付着燃料量と安定壁面付着燃料量との差を補償するように壁面への燃料の付着が進み、その分、実際に燃焼に用いられる燃料量が不足して空燃比がリーン化してしまう。
【００４２】
前述の空燃比制御によれば、空燃比のずれはフィードバック補正係数FAFによって吸収される。ところが、前述のようにフィードバック補正係数FAFからはベーパ濃度補正係数FGPGが学習されている。このため、壁面付着燃料量の変化に起因するフィードバック補正係数FAFのずれまでもがベーパ濃度補正係数FGPGに反映されることになる。学習値であるベーパ濃度補正係数FGPGは現時点のみならず将来的にも影響するため、誤った学習を行ってしまうと、燃料付着状態の安定後も暫くの間は空燃比の揺り返しが生じてしまうおそれがある。
【００４３】
［実施の形態１にかかる空燃比制御の特徴］
そこで、本実施の形態では、前述の空燃比制御に加えて、以下に説明する追加の空燃比制御も実施することとしている。この追加の空燃比制御では、パージ補正係数FPGの変化に起因して壁面付着燃料に不足が生じる状況では、燃料噴射時間TAUに基づく通常の燃料噴射とは別に、非同期噴射による燃料噴射を実行する。通常の燃料噴射とは別に非同期噴射を利用して壁面に燃料を積極的に付着させることで、壁面付着燃料の不足を解消することができ、通常の燃料噴射によって噴射される燃料が壁面に付着するのを抑制することができる。
【００４４】
非同期噴射によって噴射する燃料量（非同期噴射量）は、壁面付着燃料の不足の程度に応じた量とするのが好ましい。不足量を超える量の燃料は、一旦、壁面に付着したとしてもその後に壁面から脱離し、空燃比のリッチ側へのずれを招くからである。本実施の形態では、壁面付着燃料量の変化とパージ補正係数FPGの変化とは密接に関係していることに着目し、パージガスと吸入空気との流量比や、パージガスの燃料濃度の変化に伴って生じるであろう付着不足の程度を、パージ補正係数FPGを用いて予測する。
【００４５】
パージ補正係数FPGは、安定時の壁面付着燃料の付着状態（安定付着状態）を示すパラメータとして使用することができる。パージ補正係数FPGの値がマイナス側に大きいほど、燃料噴射量は減量されることになるため、安定時の壁面付着燃料量は少なくなる。また、実際の壁面付着燃料の付着状態は、安定時の壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、パージ補正係数FPGを時間方向に平滑化することによって壁面付着燃料の付着状態の変化を精度良く推定することができる。したがって、パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差に基づけば付着不足の程度を正確に予測することができると考えられる。本実施の形態では、パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差を付着不足度に関係するパラメータとして取得し、前記偏差の値に応じて非同期噴射量を決定する。
【００４６】
非同期噴射による燃料が空燃比に与える影響を考慮すると、非同期噴射を実行するタイミングも重要となる。パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差によって壁面付着燃料の不足が予測されてから、壁面への燃料の付着が進んで実際に空燃比にずれが生じ始めるまでには幾らかの時間遅れがある。また、吸気通路６中に未だパージガスが多く残っている状況で非同期噴射を実施すると、空燃比が過大にリッチ化してしまう。したがって、非同期噴射を実施するタイミングとしては、吸気通路６内からパージガスが抜けた後、壁面への燃料の付着が進んで空燃比がリーン側にずれ始める直前が好ましい。本実施の形態では、パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差から吸気通路６内のパージガスの残留度、言い換えれば、パージガスの空燃比に与える影響度を判断し、パージガスの影響度が少なくなってから非同期噴射を実行することとしている。
【００４７】
また、非同期噴射の頻繁な実行は空燃比のリッチ化を招く可能性があることから、一度非同期噴射を実行した場合に次の非同期噴射を許可するタイミングも重要である。本実施の形態では、壁面付着燃料の不足が一旦解消されてから次回の非同期噴射を許可することとしている。壁面付着燃料の不足が解消されたか否かは、パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差から判断することができる。
【００４８】
［実施の形態１における具体的処理］
本実施の形態では、図２及び３のフローチャートに従って燃料噴射弁１２による非同期噴射が実行される。図２及び図３のフローチャートは本実施の形態にかかる非同期噴射制御のルーチンを示している。図２に示すルーチンに続いて図３に示すルーチンが実行される。なお、図２及び図３に示すルーチンは、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００４９】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、次の（３）式により、前回サイクルにおいて計算されたパージ補正係数FPGの平滑値FPGSMと、今回サイクルで得られたパージ補正係数FPGとの偏差ΔFPGが算出される。前述のように、この偏差ΔFPGは燃料の付着不足度に関係するパラメータとしての意味を有している。偏差ΔFPGが負の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足する、つまり、壁面への燃料の付着が進むことになる。
ΔFPG＝FPGSM−FPG  ・・・（３）
【００５０】
パージ補正係数平滑値FPGSMは、次の２つのステップＳ１０２、１０４の処理によって算出される。まず、ステップＳ１０２では、パージ補正係数FPGの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態の安定も速くなるためである。
【００５１】
次のステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で決定された平滑化係数nを用い、以下の（４）式に従ってパージ補正係数FPGの時間方向への平滑化が行われる。（４）式において、FPGSMはパージ補正係数FPGの平滑値であり、左辺のFPGSMは更新後の平滑値、右辺のFPGSMは更新前の平滑値である。前述のように、基本付着割合平滑値WPは壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
FPGSM＝FPGSM＋(FPG−FPGSM)／n  ・・・（４）
【００５２】
次のステップＳ１０６では、ステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGと所定の基準値KΔFとが比較される。基準値KΔFは負の値である。前述のように、偏差ΔFPGが負の値のときには、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足することが予想される。基準値KΔFは、燃料の付着不足度が空燃比のリーン化を招く程度に大きくなるか否か判断するための基準値である。
【００５３】
ステップＳ１０６の判定の結果、偏差ΔFPGが基準値KΔF以下のとき、つまり、燃料の付着不足による空燃比のリーン化が予想されるときには、次にステップＳ１０８の判定が行われる。ステップＳ１０８では、フラグXASYが“０”になっているか否か判定される。このフラグXASYは、非同期噴射が実行されるまでは“０”であり、非同期噴射が完了することで“１”にセットされる。そして、後述する所定の条件が成立したら再び“０”にリセットされる。
【００５４】
フラグXASYが“０”のとき、つまり、非同期噴射が実行されるまでは、ステップＳ１１０及びＳ１１２の処理の繰り返しによって非同期噴射時の燃料噴射弁１２の作動時間（非同期噴射時間）が算出される。まず、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGに応じて暫定非同期噴射時間tASYFPGが決定される。図中に示すように、暫定非同期噴射時間tASYFPGは、偏差ΔFPGがマイナス側にある程度大きくなってから設定される。そして、偏差ΔFPGがマイナス側に大きくなるほど、暫定非同期噴射時間tASYFPGは長い時間に設定される。つまり、非同期噴射量は増量される。
【００５５】
また、暫定非同期噴射時間tASYFPGの設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が低いほど壁面付着燃料量は多くなることから、その分、壁面付着燃料の不足度も大きくなると見積もることができる。したがって、偏差ΔFPGの値が同じでも内燃機関２の温度が低ければ暫定非同期噴射時間tASYFPGは長い時間に設定される。
【００５６】
次のステップＳ１１２では、ステップＳ１１０で求められた暫定非同期噴射時間tASYFPGと、前回サイクルで決定された非同期噴射時間ASYFPG0とが比較される。そして、暫定非同期噴射時間tASYFPGと非同期噴射時間ASYFPG0のうち、より大きい値が今回サイクルの非同期噴射時間ASYFPGとして再設定される。次回サイクルでは、今回再設定された非同期噴射時間ASYFPGが前回値ASYFPG0として用いられる。ステップＳ１００、Ｓ１１０及びＳ１１２の処理が繰り返し実施されることで、ステップＳ１０６、Ｓ１０８の判定の成立期間中にステップＳ１１０で決定された暫定非同期噴射時間tASYFPGのうち、最も長時間のものが、最終的な非同期噴射時間ASYFPGとして設定されることになる。
【００５７】
次のステップＳ１１４では、ステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGと、前回サイクルで決定された最大偏差ΔFPGMX0とが比較される。そして、偏差ΔFPGと最大偏差ΔFPGMX0のうち、よりマイナス側に大きい値が今回サイクルの最大偏差ΔFPGMXとして再設定される。次回サイクルでは、今回再設定された最大偏差ΔFPGMXが前回値ΔFPGMX0として用いられる。ステップＳ１００及びＳ１１４の処理が繰り返し実施されることで、ステップＳ１０６、Ｓ１０８の判定の成立期間中にステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGのうち、マイナス側に最も大きいものが、最終的な最大偏差ΔFPGMXとして設定されることになる。
【００５８】
ステップＳ１１４の処理の後は、続けて図３に示すルーチンが実行される。また、ステップＳ１０６の判定で偏差ΔFPGが基準値KΔFよりも大きいときや、ステップＳ１０８の判定でフラグXASYが“１”のときには、ステップＳ１１０乃至Ｓ１１４の処理はスキップされて図３に示すルーチンが実行される。
【００５９】
図３に示すルーチンの最初のステップＳ１１６では、ステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGと、ステップＳ１１４で設定された最大偏差ΔFPGMXを１よりも大きい固定値zで除した値ΔFPGMX/zとが比較される。前述のように、偏差ΔFPGは吸気通路６内のパージガスの残留度、言い換えれば、パージガスの空燃比に与える影響度を示すパラメータとしての意味も有している。前記の値ΔFPGMX/zは、パージガスの空燃比に与える影響度が十分に小さくなったか否か判断するための基準値である。
【００６０】
ステップＳ１１６の判定の結果、偏差ΔFPGが基準値ΔFPGMX/zよりも未だマイナス側に大きいときには、パージガスの影響度が未だ大きく、ここで非同期噴射を実行すると空燃比の過大なリッチ化を招く可能性が高い。この場合は、以降の処理はスキップされて本ルーチンは終了する。そして、再び図２に示すルーチンが実行される。
【００６１】
一方、偏差ΔFPGが基準値ΔFPGMX/z以上のときには、パージガスの空燃比に与える影響度が十分に小さくなっていると判断することができる。この場合は、ステップＳ１１８の判定が行われる。ステップＳ１１８では、フラグXASYが“０”になっているか否か判定される。フラグXASYが“０”のときには非同期噴射は未だ実行されていない。
【００６２】
ステップＳ１１６、Ｓ１１８の判定がともに成立することが、非同期噴射を実行する条件となる。ステップＳ１２０では、ステップＳ１１２で設定された非同期噴射時間ASYFPGに基づいて非同期噴射が実行される。次のステップＳ１２２では、非同期噴射の完了によりフラグXASYが“１”にセットされる。また、次のステップＳ１２４では、非同期噴射時間ASYFPGがゼロにリセットされる。
【００６３】
非同期噴射が完了してフラグXASYが“１”にセットされることで、次回のステップＳ１１８の判定は不成立となる。その場合、ステップＳ１２６の判定が実行される。ステップＳ１２６では、ステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGと、所定の基準値KΔFPGMとが比較される。この基準値KΔFPGMは、ステップＳ１１６の判定で用いられる基準値ΔFPGMX/zとの間で、KΔFPGM≧ΔFPGMX/z、という関係を満たすように設定されている。偏差ΔFPGがゼロに近付くほど、壁面付着燃料の付着状態は安定することになる。基準値KΔFPGMは、壁面付着燃料の不足が解消されたか否かを判断するための基準値としての意味を有している。
【００６４】
ステップＳ１２６の判定の結果、偏差ΔFPGが基準値KΔFPGM以上のときには、壁面付着燃料の不足が解消されたものと判断することができる。壁面付着燃料の不足が一旦解消されることが、次回の非同期噴射を許可する条件となる。ステップＳ１２８では、最大偏差ΔFPGMXの値にステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGの値が読込まれる。そして、次のステップＳ１３０では、フラグXASYが“０”にリセットされる。これにより、次回の非同期噴射の実行が可能となる。ステップＳ１３０の処理の後はステップＳ１２４の処理が実行される。
【００６５】
なお、ステップＳ１２６の判定の結果、偏差ΔFPGが基準値KΔFPGMよりも未だマイナス側に大きいときには、壁面付着燃料の付着状態が未だ安定していないものと判断することができる。その場合は、ステップＳ１２８及びＳ１３０の処理はスキップされてステップＳ１２４の処理が実行される。
【００６６】
以上説明した非同期噴射制御によれば、壁面付着燃料の不足を非同期噴射によって解消することができ、通常の燃料噴射によって噴射される燃料の壁面への付着を抑制することができる。また、予測される付着不足度に応じた量の燃料を非同期噴射によって噴射することから、内燃機関２の始動時のように１００％蒸発燃料による運転から燃料噴射による運転に切り替わった場合、例えばアイドル運転からＷＯＴに切り替わった場合でも、壁面付着燃料の不足を確実に補うことができ、燃料の壁面への付着による空燃比のリーン化を防止することができる。
【００６７】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が前述の空燃比制御において（１）式に従って燃料噴射時間TAUを計算することで、第１の発明にかかる「燃料噴射量算出手段」が実現されている。（１）式で計算される燃料噴射時間TAUは、「燃料噴射量算出手段」で算出される燃料噴射量に対応している。そして、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０が（２）式に従ってパージ補正係数FPGを計算することで、第１の発明にかかる「パージ補正係数算出手段」が実現されている。
【００６８】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が燃料噴射時間TAUに基づき内燃機関２の運転状態に応じたタイミングで燃料噴射弁１２を作動させることで、第１の発明にかかる「通常噴射制御手段」が実現される。さらに、ＥＣＵ４０が図２及び図３に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第４、第６及び第８の発明にかかる「非同期噴射制限手段」が実現されている。
【００６９】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図２及び図３に示すルーチンに加えて、後述する図４に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【００７０】
［実施の形態２にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御は、図２のフローチャートに示す非同期噴射制御ルーチンにおいて、非同期噴射時間ASYFPGの設定方法を以下に説明するように変更したことに特徴がある。
【００７１】
本実施の形態では、非同期噴射時間ASYFPGの設定に増量係数KRICHを反映させることとしている。燃料噴射量の基本燃料量に対する増量要求が大きいほど壁面付着燃料量も多くなることから、その分、壁面付着燃料の不足度も大きくなることが予測される。したがって、非同期噴射時間ASYFPGに増量係数KRICHを反映させ、増量要求が大きいほど非同期噴射量も多くすることで、増量要求の大きさによらず壁面付着燃料の不足を確実に解消することができると考えられる。
【００７２】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態では、図４のフローチャートに従って非同期噴射時間ASYFPGが設定される。図４のフローチャートは本実施の形態において非同期噴射時間ASYFPGの設定に用いられるルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ１１０及びＳ１１２の処理に替えて図４に示すルーチンが実行される。
【００７３】
図４に示すルーチンの最初のステップＳ１３６では、図２に示すルーチンのステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGに応じて非同期噴射係数KFPGが決定される。非同期噴射係数KFPGは０から１までの値をとる係数である。図中に示すように、非同期噴射係数KFPGは、偏差ΔFPGがマイナス側にある程度大きくなってから設定される。そして、偏差ΔFPGがマイナス側に大きくなるほど、非同期噴射係数KFPGは大きい値に設定される。
【００７４】
また、非同期噴射係数KFPGの設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が低いほど壁面付着燃料量は多くなることから、その分、壁面付着燃料の不足度も大きくなると見積もることができる。したがって、偏差ΔFPGの値が同じでも内燃機関２の温度が低ければ非同期噴射係数KFPGは大きい値に設定される。
【００７５】
次のステップＳ１３８は、まず、ステップＳ１３６で求められた非同期噴射係数KFPG、増量係数KRICH、及び基本噴射時間TPAを用い、次の（５）式により暫定非同期噴射時間tASYFPGが算出される。基本噴射時間TPAには、燃料噴射時間TAUの算出に用いる基本噴射時間TPの値が読込まれる。
TASYFPG＝TPA×KRICH×KFPG  ・・・（５）
【００７６】
次に、上記の（５）式で算出される暫定非同期噴射時間tASYFPGと、前回サイクルで決定された非同期噴射時間ASYFPG0とが比較される。そして、暫定非同期噴射時間tASYFPGと非同期噴射時間ASYFPG0のうち、より大きい値が今回サイクルの非同期噴射時間ASYFPGとして再設定される。次回サイクルでは、今回再設定された非同期噴射時間ASYFPGが前回値ASYFPG0として用いられる。
【００７７】
ステップＳ１３８で設定された非同期噴射時間ASYFPGは、図３に示すルーチンに取り込まれる。図３に示すルーチンのステップＳ１２０では、ステップＳ１３８で設定された非同期噴射時間ASYFPGに基づいて非同期噴射が実行される。
【００７８】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図４に示すルーチンを実行することで、第５の発明にかかる「非同期噴射制限手段」が実現されている。
【００７９】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００８０】
［実施の形態３にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御は、壁面付着燃料の不足を補うための非同期噴射制御に関し、実施の形態１とは異なる方法で非同期噴射を実行するタイミングを計るようにしたことに特徴がある。なお、非同期噴射時間ASYFPGの設定に関しては、実施の形態１と同じく、図２のフローチャートに示すルーチンが用いられる。
【００８１】
実施の形態１では、パージ補正係数FPGとその平滑値FPGSMとの偏差ΔFPGの大きさが所定の基準値を下回ったとき、パージガスの空燃比に与える影響度が十分に小さくなったものとみなして非同期噴射を実行するようにしている。これに対して本実施の形態では、実施の形態１と同じく前記の偏差ΔFPGが基準値を下回ることに加え、その時点から所定時間が経過することを非同期噴射を実行する条件としている。
【００８２】
前記の偏差ΔFPGが基準値を下回ったときに直ぐには非同期噴射を実行せず、非同期噴射の実行までに待ち時間を設けたのは、内燃機関２内のガスの輸送遅れを考慮したためである。ガスの輸送遅れの影響により、偏差ΔFPGの大きさが基準値まで低下してから実際にパージガスの影響度が十分に小さくなるまでには、いくらかの遅れ時間が存在する。本実施の形態では、この遅れ時間を非同期噴射の実行までの待ち時間として設定している。ガスの輸送遅れは内燃機関２の回転速度が低いほど大きくなるので、前記の待ち時間は内燃機関２の回転速度が低いほど長い時間に設定されている。
【００８３】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施の形態では、図５のフローチャートに従って非同期噴射を実行するタイミングが計られる。また、図５のフローチャートに従って一度非同期噴射を実行した場合の次の非同期噴射を許可するタイミングが計られる。本実施の形態にかかる非同期噴射制御のルーチンは、図２に示すルーチンと図５に示すルーチンとからなり、図２に示すルーチンに続いて図５に示すルーチンが実行される。図５に示すルーチンは図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００８４】
図５に示すルーチンの最初のステップＳ１４０では、図２に示すルーチンのステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGと、ステップＳ１１４で設定された最大偏差ΔFPGMXを１よりも大きい固定値zで除した基準値ΔFPGMX/zとが比較される。偏差ΔFPGが基準値ΔFPGMX/zよりもマイナス側に大きいときには、パージガスの影響度が未だ大きいと判断することができる。この場合は、以降の処理はスキップされて本ルーチンは終了する。そして、再び図２に示すルーチンが実行される。
【００８５】
一方、偏差ΔFPGが基準値ΔFPGMX/z以上のときには、パージガスの空燃比に与える影響度が小さくなっていると判断することができる。この場合は、ステップＳ１４２の判定が行われる。ステップＳ１４２では、フラグXΔFPGが“０”になっているか否か判定される。このフラグXΔFPGは、後述する処理により、非同期噴射の実行タイミングを計るためのタイマが計時中のときは“１”にセットされ、タイマの計測時間をクリア可能なときには“０”にリセットされる。
【００８６】
フラグXΔFPGが“０”の場合、ステップＳ１４４及びＳ１４６の処理が実行される。ステップＳ１４４では、タイマの計測時間TDはクリアされる。ステップＳ１４６では、フラグXΔFPGが“１”にセットされ、タイマによる計時が開始される。ステップＳ１４２の判定でフラグXΔFPGが“１”の場合には、これらの処理はスキップされる。
【００８７】
ステップＳ１４８では、内燃機関２の回転速度NEに基づいて、第１のディレイ時間DLYFPG1と第２のディレイ時間DLYFPG2とが決定される。第１のディレイ時間DLYFPG1は、ステップＳ１４０の判定が成立してから非同期噴射を実行するまでの待ち時間である。第２のディレイ時間DLYFPG2は、ステップＳ１４０の判定が成立してから次回の非同期噴射を許可するまでの待ち時間である。図中に示すように、これらのディレイ時間DLYFPG1、DLYFPG2は、回転速度NEが大きくなるほど短い時間に設定される。回転が速くなるほど、ガスの輸送遅れは小さくなるからである。
【００８８】
次のステップＳ１５０では、タイマの計測時間TDが第１のディレイ時間DLYFPG1に到達したか否か判定される。計測時間TDが第１のディレイ時間DLYFPG1に達したとき、ステップＳ１５２では、図２に示すルーチンのステップＳ１１２で設定された非同期噴射時間ASYFPGに基づいて非同期噴射が実行される。次のステップＳ１５４では、非同期噴射時間ASYFPGがゼロにリセットされる。また、次のステップＳ１５６では、非同期噴射の完了によりフラグXASYが“１”にセットされる。計測時間TDが第１のディレイ時間DLYFPG1に達するまでは、ステップＳ１５２乃至Ｓ１５６の処理はスキップされる。
【００８９】
次のステップＳ１５８では、タイマの計測時間TDが第２のディレイ時間DLYFPG2に到達したか否か判定される。計測時間TDが第２のディレイ時間DLYFPG2に達したとき、ステップＳ１６０では、フラグXΔFPGが“０”にリセットされる。これにより、次回の非同期噴射のための計測時間XDのクリアが可能になる。つまり、次回の非同期噴射が許可される。次のステップＳ１６２では、フラグXASYが“０”にリセットされて次回の非同期噴射に備えられる。ステップＳ１６４では、最大偏差ΔFPGMXの値にステップＳ１００で算出された偏差ΔFPGの値が読込まれる。また、非同期噴射時間ASYFPGの算出に前記の（５）式を用いる場合には、次のステップＳ１６６で、基本噴射時間TPAの値に基本噴射時間TPの値が読込まれる。計測時間TDが第２のディレイ時間DLYFPG2に達するまでは、ステップＳ１６０乃至Ｓ１６６の処理はスキップされる。
【００９０】
上記のルーチンによれば、内燃機関２の回転速度NEに応じて非同期噴射の実行タイミングが設定されるので、パージガスの影響が残っているときに非同期噴射が実行されるのを防止することができる。また、内燃機関２の回転速度NEに応じて次回の非同期噴射の許可タイミングが設定されるので、非同期噴射の実行回数を適度に抑えることができる。したがって、本実施の形態にかかる非同期噴射制御によれば、図２に示すルーチンで算出された非同期噴射時間ASYFPGに従い非同期噴射を実行することで、燃料の壁面への付着による空燃比のリーン化を防止でき、図５に示すルーチンで非同期噴射の実行タイミグを計ることで、非同期噴射の影響による空燃比の過大なリッチ化を防止できる。
【００９１】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図５に示すルーチンを実行することで、第３の発明にかかる「非同期噴射制限手段」が実現されている。
【００９２】
実施の形態４．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図２に示すルーチン及び図３に示すルーチンに代えて、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００９３】
［実施の形態４にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御は、実施の形態１と同様、パージ補正係数FPGの変化に起因して壁面付着燃料に不足が生じる状況では、燃料噴射時間TAUに基づく通常の燃料噴射とは別に、非同期噴射による燃料噴射を実行する。ただし、実施の形態１にかかる非同期噴射制御では、壁面付着燃料の不足の程度に関係するパラメータとして、パージ補正係数FPGとその平滑値との偏差を取得しているのに対し、本実施の形態にかかる非同期噴射制御では、以下に説明するように、実際の燃料噴射量や燃料増量の影響も加味されたパラメータを使用する。
【００９４】
本実施の形態では、安定時の壁面付着燃料の付着状態を示すパラメータとして、燃焼に使用される総燃料量（燃料噴射量と蒸発燃料量との和）に対する燃料噴射量の比率を使用する。この比率は蒸発燃料の供給が無いとき最大値１となり、総燃料量に対する燃料噴射量の割合が小さくなるほど小さい値となる。これは、蒸発燃料の供給に伴って燃料噴射量が少なくなると壁面付着燃料量が減少することに対応している。以下、前記比率を基本付着割合と称する。
【００９５】
また、実際の壁面付着燃料の付着状態は、安定時の壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、基本付着割合を時間方向に平滑化することによって壁面付着燃料の付着状態の変化を精度良く推定することができる。ここでは、基本付着割合の平滑値を壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとして使用する。そして、基本付着割合と基本付着割合の平滑値との偏差を付着不足度に関係するパラメータとして取得し、前記偏差の値に応じて非同期噴射量を決定する。このように、実際の燃料噴射量や燃料増量の影響も加味されたパラメータを使用して非同期噴射量を決定することで、壁面付着燃料の不足を過不足なく補償することが可能になる。
【００９６】
［実施の形態４における具体的処理］
本実施の形態では、図６のフローチャートに従って燃料噴射弁１２による非同期噴射が実行される。図６のフローチャートは本実施の形態にかかる非同期噴射制御のルーチンを示している。なお、図６に示すルーチンは、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００９７】
図６に示すルーチンの最初のステップＳ２００では、次の（６）式により、基本付着割合WPBSが算出される。（６）式において、TP×KRICHは燃焼に使用される総燃料量に相当している。TP×(KRICH＋FPG)は燃料噴射弁１２による燃料噴射量に相当している。（６）式によれば、パージによる蒸発燃料の供給量が多くなるほどパージ補正係数FPGは負の大きな値となり、基本付着割合WPBSは小さい値となる。前述のように、基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WPBS＝TP×(KRICH＋FPG)/(TP×KRICH)  ・・・（６）
【００９８】
次のステップＳ２０２では、燃料カット（F/C）の実行中か否か判定される。燃料カットの実行中は基本噴射時間TPがゼロに設定されるため、（６）式では基本付着割合WPBSの値が定まらない。一方、燃料カットの実行中は壁面からの燃料の脱離が進み、壁面付着燃料はほとんど無くなってしまう。そこで、燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ２０４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【００９９】
次のステップＳ２０６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態の安定も速くなるためである。
【０１００】
次のステップＳ２０８では、ステップＳ２０６で決定された平滑化係数nを用い、以下の（７）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。（７）式において、WPは基本付着割合WPBSの平滑値であり、左辺のWPは更新後の平滑値、右辺のWPは更新前の平滑値である。前述のように、基本付着割合平滑値WPは壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WP＝WP＋(WPBS−WP)／n  ・・・（７）
【０１０１】
次のステップＳ２１０では、以下の（８）式に示すように、ステップＳ２０８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ２００或いはステップＳ２０４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。前述のように、偏差ΔWPは燃料の付着不足度に関係するパラメータとしての意味を有している。偏差ΔWPが負の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足する、つまり、壁面への燃料の付着が進むことになる。
ΔWP＝WP−WPBS  ・・・（８）
【０１０２】
次のステップＳ２１２では、ステップＳ２１０で算出された偏差ΔWPに応じて暫定非同期噴射時間tASYFPGが決定される。図中に示すように、暫定非同期噴射時間tASYFPGは、偏差ΔWPがマイナス側にある程度大きくなってから設定される。そして、偏差ΔWPがマイナス側に大きくなるほど、暫定非同期噴射時間tASYFPGは長い時間に設定される。つまり、非同期噴射量は増量される。
【０１０３】
次のステップＳ２１４では、ステップＳ２１０で算出された偏差ΔWPと所定の基準値KΔFとが比較される。基準値KΔFは負の値である。前述のように、偏差ΔWPが負の値のときには、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足することが予想される。基準値KΔFは、燃料の付着不足度が空燃比のリーン化を招く程度に大きくなるか否か判断するための基準値である。
【０１０４】
ステップＳ２１４の判定の結果、偏差ΔWPが基準値KΔF以下のとき、つまり、燃料の付着不足による空燃比のリーン化が予想されるときには、次にステップＳ２１６の判定が行われる。ステップＳ２１６では、フラグXASYが“０”になっているか否か判定される。このフラグXASYは、非同期噴射が実行されるまでは“０”であり、非同期噴射が完了することで“１”にセットされる。そして、後述する所定の条件が成立したら再び“０”にリセットされる。フラグXASYが“１”のときには、以下の処理はスキップされて本ルーチンは終了する。
【０１０５】
フラグXASYが“０”のときには、ステップＳ２１８の処理が実行される。ステップＳ２１８では、ステップＳ２１２で求められた暫定非同期噴射時間tASYFPGと、前回サイクルで決定された非同期噴射時間ASYFPG0とが比較される。そして、暫定非同期噴射時間tASYFPGと非同期噴射時間ASYFPG0のうち、より大きい値が今回サイクルの非同期噴射時間ASYFPGとして再設定される。次回サイクルでは、今回再設定された非同期噴射時間ASYFPGが前回値ASYFPG0として用いられる。ステップＳ２１２及びＳ２１８の処理が繰り返し実施されることで、ステップＳ２１４、Ｓ２１６の判定の成立期間中にステップＳ２１２で決定された暫定非同期噴射時間tASYFPGのうち、最も長時間のものが、最終的な非同期噴射時間ASYFPGとして設定されることになる。
【０１０６】
ステップＳ２２０では、カウンタCASYの値が一定値だけ増加させられる。このカウンタCWPは、ステップＳ２１４の判定が成立してからの経過時間に相当する。ステップＳ２１４の判定の成立により壁面付着燃料の不足が予測されてから、壁面への燃料の付着が進んで実際に空燃比にずれが生じ始めるまでには幾らかの時間遅れがある。また、パージガスが吸気通路６中に多く残存している状況で非同期噴射を実施すると、空燃比が過大にリッチ化してしまう。そこで、本ルーチンでは、ステップＳ２１４の判定の成立後、一定の時間が経過してから非同期噴射を実行することとしている。
【０１０７】
ステップＳ２２２では、カウンタCASYの値が所定の基準値KCAに達したか否か、つまり、ステップＳ２１４の判定が成立してから所定時間が経過したか否か判定される。カウンタCASYの値が基準値KCAに達することが、非同期噴射を実行する条件となる。カウンタCASYが基準値KCAに達するまでは、以下の処理はスキップされて本ルーチンは終了する。
【０１０８】
カウンタCASYが基準値KCAに達した場合、ステップＳ２２４乃至Ｓ２２８の処理が実行される。ステップＳ２２４では、ステップＳ２１８で設定された非同期噴射時間ASYFPGに基づいて非同期噴射が実行される。次のステップＳ２２６では、非同期噴射の完了によりフラグXASYが“１”にセットされる。また、次のステップＳ２２８では、非同期噴射時間ASYFPGがゼロにリセットされる。
【０１０９】
パージ率PGRに変化があった場合でも、壁面付着燃料の付着状態は時間の経過によって次第に安定してくる。このため、非同期噴射の実行後、ステップＳ２１４の判定はやがて成立しなくなる。ステップＳ２１４の判定が不成立の場合、ステップＳ２３０の判定が行われる。
【０１１０】
ステップＳ２３０では、ステップＳ２１０で算出された偏差ΔWPと所定の基準値KΔF1とが比較される。この基準値KΔF1は、ステップＳ２１４の判定にかかる基準値KΔFよりもゼロに近い値に設定されている。偏差ΔWPがゼロに近付くほど、壁面付着燃料の付着状態は安定してくる。基準値KΔF1は、壁面付着燃料の不足が解消されたか否かを判断するための基準値としての意味を有している。
【０１１１】
ステップＳ２３０の判定の結果、偏差ΔWPが基準値KΔF1を超えてゼロに近付いたときには、壁面付着燃料の不足が解消されたものと判断することができる。壁面付着燃料の不足が一旦解消されることが、次回の非同期噴射を許可する条件となる。ステップＳ２３２
では、カウンタCASYの値がクリアされる。次のステップＳ２３４では、フラグXASYが“０”にリセットされる。これにより、次回の非同期噴射の実行が可能となる。ステップＳ２３４の処理の後はステップＳ２２８の処理が実行される。
【０１１２】
なお、ステップＳ２３０の判定の結果、偏差ΔWPが基準値KΔF1よりも未だマイナス側に大きいときには、壁面付着燃料の付着状態が未だ安定していないものと判断することができる。その場合は、ステップＳ２３２及びＳ２３４の処理はスキップされてステップＳ２２８の処理が実行される。
【０１１３】
以上説明した非同期噴射制御によれば、壁面付着燃料の不足を非同期噴射によって解消することができ、通常の燃料噴射によって噴射される燃料の壁面への付着を抑制することができる。また、付着不足度を燃料増量の影響も加味して正確に予測し、その正確な予測に基づいて非同期噴射量を決定することから、壁面付着燃料の不足を過不足なく補償することができる。したがって、本実施の形態によれば、空燃比を過大にリッチ化させることなく、燃料の壁面への付着による空燃比のリーン化を防止することができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第７及び第８の発明にかかる「非同期噴射制限手段」が実現されている。
【０１１５】
その他．
以上、本発明の代表的な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１において実施される非同期噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１において実施される非同期噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２において実施される非同期噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３において実施される非同期噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態４において実施される非同期噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
２  内燃機関
４  燃焼室
６  吸気通路
８  排気通路
１２  燃料噴射弁
１６  パージ制御弁
１８  キャニスタ
２０  燃料タンク
３０  水温センサ
３２  回転速度センサ
３４  排気ガスセンサ
３６  エアフローメータ
３８  アクセルポジションセンサ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
【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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