(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、パージの開始時やパージカット時に壁面付着燃料量の変化に伴って生じる空燃比のずれを効果的に抑制する。【解決手段】パージ機構の作動状態の変化後の安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとしてパージ補正量TPGを取得し（ステップＳ１００）、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとしパージ補正量TPGのそれまでの平滑値TPGMを算出する（ステップＳ１０２及びＳ１０４）。そして、パージ補正量TPGとパージ補正量平滑値TPGMとの偏差に応じてパージ壁面付着補正量FMWPGを決定する（ステップＳ１０６）。このパージ壁面付着補正量FMWPGにより燃料噴射時間TAUを補正することで、パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺する。【選択図】図２
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【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、
内燃機関の排気通路に配置されて排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する排気ガスセンサと、
目標空燃比と前記排気ガスセンサの信号に対応する空燃比とのずれに応じて、目標空燃比を実現するために燃料噴射量に施すべきフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段と、
前記パージ機構の作動状態に基づいて、パージガスの空燃比への影響を相殺するためのパージ補正燃料量を算出するパージ補正燃料量算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及び前記パージ補正燃料量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、
前記パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃料噴射弁或いは前記パージ機構の制御量によって燃焼室内に供給される燃料量を補正する燃料供給量補正手段と、
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】
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構の作動停止に伴う壁面付着燃料量の増加、及び／又は、前記パージ機構の作動開始に伴う壁面付着燃料量の減少が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃焼室内に供給される燃料量を補正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】
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と前記パージ機構の作動状態の変化後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じて前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記燃料供給量補正手段は、前記燃料噴射弁の燃料噴射量によって前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正燃料量と前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記燃料噴射量の補正量を決定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記燃料供給量補正手段は、内燃機関の運転状態を示すパラメータのうち燃料付着率或いは燃料脱離率に影響するパラメータに基づいて前記偏差と前記補正量との対応関係を変更することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記基本燃料量に前記パージ補正燃料量を反映させたものを算出するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記燃料噴射量のそれまでの平滑値を算出し、前記燃料噴射量のそれまでの平滑値と前記基本燃料量に前記パージ補正燃料量を反映させたものとの偏差に応じて前記パージ機構の作動開始時における前記燃料噴射量の補正量を決定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記パージ補正燃料量は前記基本燃料量に前記パージ機構の作動状態から決まるパージ補正係数を乗算することで得られる値であり、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正係数を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正係数のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正係数と前記パージ補正係数のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージ補正係数の補正値を算出することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構のパージガス供給量によって前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとしてパージガスの目標パージ率を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記目標パージ率のそれまでの平滑値を算出し、前記目標パージ率と前記目標パージ率のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージガス供給量の補正量を決定することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１１】
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときと上回るときとでは、前記偏差に対する前記パージガス供給量の補正の方向を逆に設定することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１２】
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正燃料量と前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージガス供給量の補正量を決定することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１３】
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときと上回るときとでは、前記偏差に対する前記パージガス供給量の補正の方向を逆に設定することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１４】
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときには前記パージガス供給量の補正を中止することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１５】
前記内燃機関の始動時、前記燃焼室内への燃料供給方法として最初に前記パージ機構によるパージガス供給を行い、その後、パージガス供給から前記燃料噴射弁による燃料噴射に切り替える始動制御手段をさらに備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記始動制御手段による燃料供給方法の切り替え時、壁面付着燃料量の増加が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃焼室内に供給される燃料量を増量補正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１６】
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構によるパージガス供給の停止を前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始よりも遅延させることで前記燃焼室内に供給される燃料量を増量補正することを特徴とする請求項１５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１７】
前記燃料供給量補正手段は、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始後のパージガス供給量をパージガスの燃料濃度に基づいて決定することを特徴とする請求項１６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１８】
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度に基づいて決まるパージガス供給量が前記パージ機構のパージガス供給可能量を超えるときには、前記燃料噴射弁の燃料噴射量によってパージガス供給量の不足分を補償することを特徴とする請求項１７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。
【０００４】
蒸発燃料のパージの有無は、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、同一の運転条件（機関回転速度、負荷、冷却水温度）において壁面に付着する燃料量は減少することになる。そこで、特許文献１に記載された技術では、壁面付着燃料量の変化を考慮した燃料噴射量の増量補正または減量補正を行うにあたり、パージの実行中とパージカット中とで壁面への燃料の付着量、及び、壁面からの燃料の脱離量の各計算方法を切り替えるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０１５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、キャニスタからの蒸発燃料のパージの有無は、壁面への燃料の付着量や壁面からの燃料の脱離量に影響するのみならず、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にも影響する。具体的には、蒸発燃料のパージ中は、燃料噴射弁からの燃料噴射量が少なくなる分、パージカット中よりも安定壁面付着燃料量は少量になる。
【０００７】
このため、パージカットが行われたときには、安定壁面付着燃料量の増大に伴って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。一方、パージが開始されたときには、安定壁面付着燃料量の減少に伴って壁面からの燃料の脱離が進み、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が過剰になって空燃比がリッチ化してしまう。
【０００８】
内燃機関では、排気ガスセンサの信号に基づく空燃比フィードバック制御が行われているため、空燃比に一時的なずれが生じたとしても、燃料噴射量の補正によってやがては目標空燃比に収束する。しかし、壁面付着燃料量の変化に起因する空燃比のずれを空燃比フィードバック制御で吸収する場合、フィードバック補正係数の定常成分やその学習値に壁面付着燃料量の変化が反映されてしまうため、壁面付着燃料量の安定後も暫くの間は空燃比制御の精度に影響を残すことになる。また、空燃比のずれが吸収されるまでにはある程度の時間を要し、その間は良好なエミッション特性を得ることができない。
【０００９】
上記ようなパージ開始或いはパージカットに伴う空燃比のずれに関する問題は、燃料の壁面付着が多くなる冷間始動時において特に顕著になる。また、この問題はパージ開始時或いはパージカット時のみならず、パージガスの供給量に変化が生じ、それに伴って燃料噴射量が変化したときには常に起こりうる問題でもある。
【００１０】
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、パージの開始時やパージカット時に生じる空燃比のずれを効果的に抑制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】
【００１１】
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、
前記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、
内燃機関の排気通路に配置されて排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する排気ガスセンサと、
目標空燃比と前記排気ガスセンサの信号に対応する空燃比とのずれに応じて、目標空燃比を実現するために燃料噴射量に施すべきフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段と、
前記パージ機構の作動状態に基づいて、パージガスの空燃比への影響を相殺するためのパージ補正燃料量を算出するパージ補正燃料量算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及び前記パージ補正燃料量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、
前記パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃料噴射弁或いは前記パージ機構の制御量によって燃焼室内に供給される燃料量を補正する燃料供給量補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構の作動停止に伴う壁面付着燃料量の増加、及び／又は、前記パージ機構の作動開始に伴う壁面付着燃料量の減少が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と前記パージ機構の作動状態の変化後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じて前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴としている。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記燃料噴射弁の燃料噴射量によって前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴としている。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正燃料量と前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記燃料噴射量の補正量を決定することを特徴としている。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、内燃機関の運転状態を示すパラメータのうち燃料付着率或いは燃料脱離率に影響するパラメータに基づいて前記偏差と前記補正量との対応関係を変更することを特徴としている。
【００１７】
第７の発明は、第４の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記基本燃料量に前記パージ補正燃料量を反映させたものを算出するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記燃料噴射量のそれまでの平滑値を算出し、前記燃料噴射量のそれまでの平滑値と前記基本燃料量に前記パージ補正燃料量を反映させたものとの偏差に応じて前記パージ機構の作動開始時における前記燃料噴射量の補正量を決定することを特徴としている。
【００１８】
第８の発明は、第４の発明において、
前記パージ補正燃料量は前記基本燃料量に前記パージ機構の作動状態から決まるパージ補正係数を乗算することで得られる値であり、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正係数を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正係数のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正係数と前記パージ補正係数のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージ補正係数の補正値を算出することを特徴としている。
【００１９】
第９の発明は、第４の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構のパージガス供給量によって前記燃焼室内に供給される燃料量を補正することを特徴としている。
【００２０】
第１０の発明は、第９の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとしてパージガスの目標パージ率を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記目標パージ率のそれまでの平滑値を算出し、前記目標パージ率と前記目標パージ率のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージガス供給量の補正量を決定することを特徴としている。
【００２１】
第１１の発明は、第１０の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときと上回るときとでは、前記偏差に対する前記パージガス供給量の補正の方向を逆に設定することを特徴としている。
【００２２】
第１２の発明は、第９の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量を取得するとともに、現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値を算出し、前記パージ補正燃料量と前記パージ補正燃料量のそれまでの平滑値との偏差に応じて前記パージガス供給量の補正量を決定することを特徴としている。
【００２３】
第１３の発明は、第１２の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときと上回るときとでは、前記偏差に対する前記パージガス供給量の補正の方向を逆に設定することを特徴としている。
【００２４】
第１４の発明は、第９の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度が所定の基準値を下回るときには前記パージガス供給量の補正を中止することを特徴としている。
【００２５】
第１５の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の始動時、前記燃焼室内への燃料供給方法として最初に前記パージ機構によるパージガス供給を行い、その後、パージガス供給から前記燃料噴射弁による燃料噴射に切り替える始動制御手段をさらに備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記始動制御手段による燃料供給方法の切り替え時、壁面付着燃料量の増加が空燃比に与える影響を相殺するように、前記燃焼室内に供給される燃料量を増量補正することを特徴としている。
【００２６】
第１６の発明は、第１５の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記パージ機構によるパージガス供給の停止を前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始よりも遅延させることで前記燃焼室内に供給される燃料量を増量補正することを特徴としている。
【００２７】
第１７の発明は、第１６の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始後のパージガス供給量をパージガスの燃料濃度に基づいて決定することを特徴としている。
【００２８】
第１８の発明は、第１７の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、パージガスの燃料濃度に基づいて決まるパージガス供給量が前記パージ機構のパージガス供給可能量を超えるときには、前記燃料噴射弁の燃料噴射量によってパージガス供給量の不足分を補償することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
吸気通路へのパージガスの供給量はパージ機構の作動状態に応じて変化し、パージガス供給量の変化は空燃比に影響を与える。第１の発明によれば、燃料噴射弁の燃料噴射量の算出にあたり基本燃料量にフィードバック補正係数とは別にパージ補正燃料量も反映されることで、パージガスの空燃比への影響が排除される。ところが、パージ機構の作動状態が変化し、それに伴って燃料噴射弁の燃料噴射量が変化すると、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変化する。このため、パージ機構の作動状態が変化したときには、その前後における安定壁面付着燃料量の差を補償するように壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が起こり、その分、目標空燃比と実際の空燃比との間にずれが生じることになる。この点に関し、第１の発明によれば、燃焼室内に供給される燃料量の補正によって、パージ機構の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響が相殺されるので、パージ機構の作動状態が変化した場合であっても、フィードバック補正係数を用いた空燃比フィードバック制御に頼ることなく、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止することができる。
【００３０】
壁面付着燃料量の変化はパージ機構の作動停止時及び作動開始時において特に大きい。パージ機構の作動停止時には、パージガスの供給がカットされる分、燃料噴射弁の燃料噴射量を増やすようにパージ補正燃料量が増量される。燃料噴射量が増えると安定壁面付着燃料量が増大するために、壁面付着燃料量は増加していき、その分、燃焼室内に供給される燃料量が減少して空燃比はリーン化する。逆に、パージ機構の作動開始時には、パージガスが供給される分、燃料噴射弁の燃料噴射量を減らすようにパージ補正燃料量が減量される。燃料噴射量が減ると安定壁面付着燃料量も減少するために、壁面付着燃料量は減少していき、その分、燃焼室内に供給される燃料量が増大して空燃比はリッチ化する。第２の発明によれば、パージ機構の作動停止時や作動開始時に燃焼室内に供給される燃料量の補正が行われるので、作動停止時の空燃比のリーン化や作動開始時の空燃比のリッチ化を効果的に防止することができる。
【００３１】
特に、第３の発明によれば、壁面への燃料付着や壁面からの燃料脱離の原因となる安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差に応じて燃料供給量が補正されるので、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を確実に相殺することができる。
【００３２】
燃料供給量の補正方法としては、燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する方法と、パージ機構のパージガス供給量を補正する方法とがある。第４の発明によれば、燃料噴射量の補正によって壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止することができる。
【００３３】
パージ補正燃料量の増減と安定壁面付着燃料量の増減とは対応している。したがって、パージ補正燃料量から安定壁面付着燃料量を精度良く推定することができ、また、パージ補正燃料量を平滑化することによって、壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。第５の発明によれば、パージ補正燃料量とその平滑値との偏差と、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差の相関に着目して燃料噴射量を補正することで、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。
【００３４】
特に、第６の発明によれば、内燃機関の運転状態によって変化する燃料付着率或いは燃料脱離率を考慮して燃料噴射量の補正量を調整することができ、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響をより確実に相殺することが可能になる。
【００３５】
また、基本燃料量にパージ補正燃料量を反映させたものの増減はパージ機構の作動中における安定壁面付着燃料量の増減に対応している。したがって、基本燃料量にパージ補正燃料量を反映させたものからはパージ機構の作動中の安定壁面付着燃料量を精度良く推定することができる。また、燃料噴射量を平滑化することによって、壁面付着燃料量の変化、特に、燃料噴射の開始或いは再開後であってパージ機構の作動開始前の壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。第７の発明によれば、燃料噴射量のそれまでの平滑値と基本燃料量にパージ補正燃料量を反映させたものとの偏差と、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差の相関に着目して燃料噴射量を補正することで、パージ機構の作動開始時における壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。
【００３６】
また、パージ補正係数の増減と安定壁面付着燃料量の増減とは対応している。したがって、パージ補正係数から安定壁面付着燃料量を精度良く推定することができ、また、パージ補正係数を平滑化することによって、壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。第８の発明によれば、パージ補正係数とその平滑値との偏差と、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差の相関に着目してパージ補正係数の補正値を算出することで、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。
【００３７】
第９の発明によれば、パージガス供給量の補正によって壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止することができる。また、パージガスに含まれる蒸発燃料は壁面に付着することなくそのまま速やかに燃焼室に供給される。したがって、補正量の決定において壁面への付着分を考慮する必要はなく、また、パージガス供給量の補正が空燃比に反映されるまでの時間遅れを考慮する必要もない。
【００３８】
パージガスの目標パージ率の増減と安定壁面付着燃料量の増減とは対応している。したがって、目標パージ率から安定壁面付着燃料量を精度良く推定することができ、また、目標パージ率を平滑化することによって、壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。第１０の発明によれば、目標パージ率とその平滑値との偏差と、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差の相関に着目してパージガス供給量を補正することで、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。
【００３９】
なお、パージガスの燃料濃度が高いときと低いときとでは、パージガスの供給量の増減が空燃比に与える影響は逆になる。第１１の発明によれば、パージガスの燃料濃度の高低によって偏差に対するパージガス供給量の補正の方向を逆に切り替えることで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響をより確実に相殺することが可能になる。
【００４０】
また、パージ補正燃料量の増減と安定壁面付着燃料量の増減とは対応している。したがって、パージ補正燃料量から安定壁面付着燃料量を精度良く推定することができ、また、パージ補正燃料量を平滑化することによって、壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。第１２の発明によれば、パージ補正燃料量とその平滑値との偏差と、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との偏差の相関に着目してパージガス供給量を補正することで、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。
【００４１】
特に、第１３の発明によれば、パージガスの燃料濃度の高低によって偏差に対するパージガス供給量の補正の方向を逆に切り替えることで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響をより確実に相殺することが可能になる。
【００４２】
なお、パージガスの燃料濃度が低いほど、パージガス供給量の増減が壁面付着燃料量に与える影響は小さくなる。第１４の発明によれば、パージガス供給量の増減が壁面付着燃料量に影響しない状況においてパージガス供給量を無駄に補正することを防止できる。
【００４３】
ところで、パージ機構を備えた内燃機関では、燃焼性に優れたパージガスを始動時の燃料として供給することができる。この場合、最初はパージ機構によるパージガス供給を行い、その後、適宜のタイミングでパージガス供給から燃料噴射弁による燃料噴射に切り替えることになる。ところが、燃料供給方法を燃料噴射弁による燃料噴射に切り替えると、壁面への燃料付着が発生するため、その分、燃焼室内に供給される燃料量が減少して空燃比はリーン化する。この点に関し、第１５の発明によれば、燃焼室内に供給される燃料量の増量補正によって、燃料供給方法の切り替えに伴う壁面付着燃料量の増加が空燃比に与える影響が相殺されるので、空燃比のリーン化を防止することができる。
【００４４】
第１６の発明によれば、燃料噴射弁による燃料噴射の開始後も暫くはパージ機構によるパージガス供給を継続することで、壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化を防止することができる。また、燃料供給量を増量する手段として燃焼性に優れたパージガスを用いることで、始動時の燃焼安定性を確保することができる。
【００４５】
パージガスの供給量の増減が空燃比に与える影響はパージガスの燃料濃度の濃淡によって変化する。第１７の発明によれば、パージガスの燃料濃度に基づいてパージガス供給量が決定されるので、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を確実に相殺することができる。
【００４６】
また、第１８の発明によれば、パージ機構の能力の限界によりパージガス供給量が必要供給量に対して不足する場合であっても、その不足分を燃料噴射量によって補うことができるので、空燃比のリーン化を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
実施の形態１．
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００４８】
［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。
【００４９】
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。
【００５０】
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の入力側には水温センサ３０、回転速度センサ３２、Ａ／Ｆ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。Ａ／Ｆセンサ３４は排気通路８に設けられた排気ガスセンサであり、排気ガスの空燃比（排気空燃比）にリニア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。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。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。
【００５１】
［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。
【００５２】
パージ制御弁１６に出力するデューティは、目標パージ率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、目標パージ率はその制御上の目標値である。目標パージ率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値が読み出されて目標パージ率として設定される。
【００５３】
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。
【００５４】
［基本空燃比制御の説明］
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、Ａ／Ｆ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。
【００５５】
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の基本算出式である。
TAU＝TP×(KRICHX＋FAF＋FPG)＋FMW  ・・・（１）
【００５６】
上記（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。また、上記（１）式中、KRICHX、FAF、及びFPGはそれぞれ補正係数である。FAFはフィードバック補正係数、FPGはパージ補正係数、KRICHXはFAF及びFPG以外の各種の増量補正係数の和である。KRICHXには内燃機関２の冷却水温に応じた補正係数も含まれている。
【００５７】
フィードバック補正係数FAFは、Ａ／Ｆ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、Ａ／Ｆセンサ３４により検出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。
【００５８】
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。
【００５９】
上記（１）式におけるパージ補正係数FPGは、パージガスの影響を相殺するために燃料噴射時間TAUに施すべき補正量としての意味を有している。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と目標パージ率PGRとの積として算出される。
FPG＝FGPG×PGR  ・・・（２）
【００６０】
（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％の目標パージ率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。
【００６１】
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。ベーパ濃度補正係数FGPGは、下記の（３）式によって表される。
FGPG＝FGPG＋{(FAFSM−１)／PGR}／２  ・・・（３）
【００６２】
（３）式において、左辺のFGPGは更新後のベーパ濃度補正係数であり、右辺のFGPGは更新前のベーパ濃度補正係数である。また、右辺のFAFSMはフィードバック補正係数FAFの平滑値、つまり、振幅中心である。振幅中心FAFSMの基準値は１に設定されている。（３）式によれば、ベーパ濃度補正係数FGPGの学習が進むにつれて、フィードバック補正係数FAFの振幅中心FAFSMとその基準値との定常的なずれはベーパ濃度補正係数FGPGによって吸収され、フィードバック補正係数FAFをその基準値を中心にして増減させることができるようになる。
【００６３】
また、上記（１）式におけるFMWは壁面付着補正量であり、これは燃料の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。
【００６４】
なお、壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離は、パージの有無の影響も受けている。蒸発燃料は燃料噴射弁１２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、パージの実行中はパージの停止中に比較して同一の運転条件（機関回転速度、吸入空気流量、冷却水温）での壁面付着燃料量が減少するためである。このため、壁面付着補正量FMWはパージの有無に応じて、或いは目標パージ率の大きさに応じて補正されるようになっている。
【００６５】
［パージ制御弁の作動状態の変化に伴う課題］
吸気通路６へのパージガスの供給量はパージ制御弁１６の作動状態に応じて変化する。パージガス供給量の変化は空燃比に影響を与えるが、前述のように燃料噴射時間TAUの算出にあたり基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGが反映されることで、パージガスの空燃比への影響が排除される。ところが、パージ制御弁１６の作動状態が変化し、それに伴って燃料噴射弁１２の燃料噴射量が変化すると、吸気通路の壁面に付着している燃料量の安定量（安定壁面付着燃料量）も変化する。このため、パージ制御弁１６の作動状態が変化したときには、その前後における安定壁面付着燃料量の差を補償するように壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が起こり、その分、目標空燃比と実際の空燃比との間にずれが生じることになる。
【００６６】
例えば、パージ制御弁１６の作動停止時には、目標パージ率PGRがゼロに設定されることでパージ補正係数FPGは負の値からゼロに変化し、その分、燃料噴射弁１２の燃料噴射時間TAUは延長される。別の表現を用いれば、パージガスの供給がカットされる分、燃料噴射弁１２の燃料噴射量を増やすようにパージ補正燃料量が増量される。パージ補正燃料量はTP×FPGで定まる噴射時間に対応する燃料量である。燃料噴射量が増えると安定壁面付着燃料量が増大するために壁面付着燃料量は増加していき、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が減少して空燃比はリーン化し、目標空燃比との間にずれが生じてしまう。
【００６７】
逆に、パージ制御弁１６の作動開始時には、目標パージ率PGRが負の値に設定されることでパージ補正係数FPGはゼロから負の値に変化し、その分、燃料噴射弁１２の燃料噴射時間TAUが短縮される。別の表現を用いれば、パージガスが供給される分、燃料噴射弁１２の燃料噴射量を減らすようにパージ補正燃料量は減量される。燃料噴射量が減ると安定壁面付着燃料量も減少するために壁面付着燃料量は減少していき、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が増大して空燃比はリッチ化し、やはり目標空燃比との間にずれが生じてしまう。
【００６８】
安定壁面付着燃料量の変化はパージ制御弁１６の作動停止時及び作動開始時において特に大きい。ただし、パージ制御弁１６の作動開始時や作動停止時のみならず、パージの実行中に目標パージ率が大きく変化した場合にも安定壁面付着燃料量の変化に起因する空燃比のずれが生じる可能性はある。安定壁面付着燃料量と実際の壁面付着燃料量との乖離に伴う空燃比のずれは、燃料の壁面付着が多くなる冷間始動時において特に顕著になる。
【００６９】
しかしながら、上述の基本空燃比制御のみでは、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う空燃比のずれをフィードバック補正係数FAFによって吸収することになる。このため、フィードバック補正係数FAFの振幅中心FAFSMにずれが生じてしまい、壁面付着燃料量の安定後も暫くの間は空燃比制御の精度に影響を残すことになる。また、上述の基本空燃比制御にかかるフィードバック制御では、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う空燃比のずれに速やかに対応することはできない。
【００７０】
［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、上述の基本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、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するように、燃料噴射弁１２の燃料噴射量を補正するようになっている。その具体的な手法は、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と、パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じて燃料噴射弁１２の燃料噴射量を補正するというものである。壁面への燃料付着や壁面からの燃料脱離は、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との間にずれが生じていることに起因する。したがって、その偏差に応じて燃料供給量を補正することで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を確実に相殺することが可能になる。
【００７１】
パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量は、前述のパージ補正燃料量（TP×FPGで定まる噴射時間に対応する燃料量）と相関を有している。ここでは、TP×FPGで定まる噴射時間をパージ補正量TPGとして定義し、このパージ補正量TPGを安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。また、実際の壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、パージ補正燃料量を平滑化することによって壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。ここでは、パージ補正量TPGの平滑値を現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。そして、パージ補正量TPGとパージ補正量TPGの平滑値との偏差に応じて燃料噴射時間TAUの補正量FMWPGを決定する。この補正量FMWPGは壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止するための補正量であり、以下ではパージ壁面付着補正量と表現する。
【００７２】
［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のフローチャート及び図３のフローチャートに従って最終的な燃料噴射時間TAUが算出される。図２のフローチャートはパージ壁面付着補正量FMWPGの算出ルーチンを示し、図３のフローチャートはパージ壁面付着補正量FMWPGを考慮した燃料噴射時間TAUの算出ルーチンを示している。なお、図２に示すルーチン及び図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。
【００７３】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、次の（４）式により、基本噴射時間TPとパージ補正係数FPGとからパージ補正量TPGが算出される。前述のように、パージ補正量TPGは安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
TPG＝TP×FPG  ・・・（４）
【００７４】
次のステップＳ１０２では、パージ補正量TPGの平滑化に用いる平滑化係数TNが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数TN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、壁面付着燃料量の安定も速くなるためである。
【００７５】
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TNを用い、以下の（５）式に従ってパージ補正量TPGの平滑化が行われる。（５）式において、TPGMはパージ補正量TPGの平滑値であり、左辺のTPGMは更新後の平滑値、右辺のTPGMは更新前の平滑値である。前述のように、パージ補正量平滑値TPGMは現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
TPGM＝TPGM＋(TPG−TPGM)／TN  ・・・（５）
【００７６】
次のステップＳ１０６では、ステップＳ１００で算出されたパージ補正量TPGと、ステップＳ１０４で算出されたパージ補正量平滑値TPGMとの偏差（TPG−TPGM）に応じてパージ壁面付着補正量FMWPGが決定される。図中に示すように、パージ壁面付着補正量FMWPGは、パージ補正量TPGがパージ補正量平滑値TPGMよりも大きいほど正の大きい値に設定される。これは、安定壁面付着燃料量が現在の壁面付着燃料量を上回っているほど、壁面への燃料の付着が進み、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が減少するためである。燃料噴射量を増量補正して空燃比のリーン化を防止するべく、パージ壁面付着補正量FMWPGは正の値に設定される。
【００７７】
逆に、パージ補正量平滑値TPGMがパージ補正量TPGよりも大きいほど、パージ壁面付着補正量FMWPGは負の大きい値に設定される。これは、現在の壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量を上回っているほど、壁面からの燃料の脱離が進み、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が増大するためである。燃料噴射量を減量補正して空燃比のリッチ化を防止するべく、パージ壁面付着補正量FMWPGは負の値に設定される。
【００７８】
図２に示すルーチンで決定されたパージ壁面付着補正量FMWPGは、図３に示すルーチンに取り込まれて燃料噴射時間TAUの算出に用いられる。このルーチンのステップＳ１１０では、以下の（６）式によって燃料噴射時間TAUが算出される。（６）式は本実施の形態にかかる燃料噴射時間TAUの最終算出式である。
TAU＝TP×(KRICHX＋FAF＋FPG)＋FMWPG＋FMW  ・・・（６）
【００７９】
図４は、本実施の形態にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４（Ａ）は吸入空気流量GAの変化を示す。図４（Ｂ）は目標パージ率PGRの変化を示す。図４（Ｃ）はパージ補正係数FPGの変化を示す。図４（Ｄ）は（６）式に従って燃料噴射時間TAUを算出した場合の空燃比A/Fの変化（実線）と、（１）式に従って燃料噴射時間TAUを算出した場合の空燃比A/Fの変化（破線）とを示す。図４（Ｅ）は（６）式に従って算出される燃料噴射時間TAUの変化（実線）と、（１）式に従って算出される燃料噴射時間TAUの変化（破線）とを示す。さらに、図４（Ｆ）は壁面付着燃料量の変化（実線）と、安定壁面付着燃料量の変化（破線）とを示す。なお、時間軸は各タイミングチャートで共通している。
【００８０】
図４には、内燃機関２の定常運転時におけるパージ中にパージカットが行われ、その後、再びパージが実行されたときの各パラメータの変化が示されている。図４（Ｆ）に示すように、パージカット時には、安定壁面付着燃料量に対して実際の壁面付着燃料量に不足が生じるため、これを補うように壁面への燃料の付着が進む。その結果、（１）式に従って算出される燃料噴射時間TAUでは、燃焼室４内に供給される燃料量に不足が生じ、図４（Ｄ）に破線で示すように空燃比のリーン化が起きてしまう。また、パージ再開時には、安定壁面付着燃料量に対して実際の壁面付着燃料量が過剰になるため、これを解消するように燃料の脱離が進む。その結果、（１）式に従って算出される燃料噴射時間TAUでは、燃焼室４内に供給される燃料量が過剰になり、図４（Ｄ）に破線で示すように空燃比のリッチ化が起きてしまう。
【００８１】
これに対して（６）式に従って算出される燃料噴射時間TAUによれば、図４（Ｅ）に実線で示すように、パージカット時には燃料噴射時間TAUは延長補正され、逆にパージ開始時には燃料噴射時間TAUは短縮補正される。これにより、パージカット時の壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消され、空燃比のリーン化は防止される。また、パージ開始時の壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることも解消され、空燃比のリッチ化は防止される。つまり、（６）式で定まる燃料噴射時間TAUに従って燃料噴射弁１２が制御されることで、パージ制御弁１６の作動状態が変化した場合であっても、壁面付着燃料量の増減に起因して空燃比がずれることは防止される。さらに、（６）式に従って算出される燃料噴射時間TAUによれば、壁面付着燃料量の変化をパージ壁面付着補正量FMWPGで吸収することによってフィードバック補正係数FAFへの影響は抑えられるので、壁面付着燃料量が安定した後の空燃比のずれを防止することもできる。
【００８２】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時にフィードバック補正係数FAFを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」が実現されている。
【００８３】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時に基本噴射時間TPとパージ補正係数FPGとを計算することにより、第１の発明にかかる「パージ補正燃料量算出手段」が実現されている。基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGを乗じて得られる噴射時間（パージ補正量TPG）は、「パージ補正燃料量算出手段」で算出されるパージ補正燃料量に対応している。
【００８４】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時に（１）式、つまり、基本算出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。
【００８５】
さらに、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図２に示すルーチン及び図３に示すルーチンに従い最終的な燃料噴射時間TAUを計算することで、第１乃至第５の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図２に示すルーチンで決定されるパージ壁面付着補正量FMWPGは、第５の発明において「燃料供給量補正手段」で決定される燃料噴射量の補正量に対応している。
【００８６】
実施の形態２．
次に、図５及び図６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５に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００８７】
［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も、実施の形態１にかかる空燃比制御と同様、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う課題、つまり、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを解決するという目的においては共通している。ただし、実施の形態１にかかる空燃比制御がパージ制御弁１６の作動状態の変化全般に対応する制御方法であるのに対し、本実施の形態にかかる空燃比制御はより特殊な状況に特化した制御方法となっている。具体的には、内燃機関２の始動後或いはフューエルカットからの復帰後の最初のパージ開始時に特化した制御方法となっている。
【００８８】
内燃機関２の始動前やフューエルカット中における壁面付着燃料量は略ゼロであり、内燃機関２の始動後或いはフューエルカットからの復帰後、燃料噴射の開始或いは再開に伴って壁面付着燃料量は次第に増大していく。このような状況下でパージを実行した場合、壁面付着燃料量がパージ実行中に推定される安定壁面付着燃料量に達していなければ、壁面からの燃料の脱離は生じない。しかし、パージ開始時点において壁面付着燃料量がパージ実行中に推定される安定壁面付着燃料量を超えている場合には、過剰に付着した燃料の壁面からの脱離が進み、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が増大することになる。以下に詳述する空燃比制御によれば、このような状況下での空燃比のずれを防止することができる。
【００８９】
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、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と、パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じて燃料噴射弁１２の燃料噴射時間TAUを補正するものである。ただし、本実施の形態では、以下に説明するように実施の形態１とは異なる方法で安定壁面付着燃料量を推定し、また、実施の形態１と異なる方法で壁面付着燃料量の変化を推定する。
【００９０】
燃料噴射の開始からパージ開始時点までの間に壁面に付着した燃料量は、燃料噴射が開始されてからの燃料噴射量の平滑値と相関を有している。ここでは燃料噴射量TAUの平滑値を現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。また、パージ実行中の安定壁面付着燃料量は、TP×(KRICHX＋FAF)で定まる噴射時間に対応する燃料量にパージ補正燃料量（TP×FPGで定まる噴射時間に対応する燃料量）を反映させたものと相関を有している。ここでは、TP×(KRICHX＋FAF)で定まる噴射時間を燃料噴射時間ベース値TAUBとして定義し、TP×FPGで定まる噴射時間を基本パージ補正量TPGbとして定義する。そして、燃料噴射時間ベース値TAUBに基本パージ補正量TPGbを加えた値を安定壁面付着燃料量に関するパラメータとして使用する。そして、燃料噴射量TAUの平滑値と、燃料噴射時間ベース値TAUBに基本パージ補正量TPGbを加えた値との偏差に応じて壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するための補正量を決定する。
【００９１】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態では、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するための補正量は、パージガスの空燃比への影響を相殺するための補正量とともにパージ補正量TPGに含まれる。燃料噴射時間TAUは前述の燃料噴射時間ベース値TAUBとパージ補正量TPGを用いて下記の（７）式で算出される。
TAU＝TAUB＋TPG＋FMW  ・・・（７）
【００９２】
図５のフローチャートはパージ補正量TPGの算出ルーチンを示している。なお、図５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。
【００９３】
図５に示すルーチンの最初のステップＳ１２０では、次の（８）式により、基本噴射時間TPと目標パージ率PGRとから基本パージ補正量TPGbが算出される。この基本パージ補正量TPGbはパージガスの空燃比への影響を相殺するための補正量であり、実施の形態１ではそのままパージ補正量TPGとして使用されている。しかし、本実施の形態では、以下の処理で明らかになるように、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するための補正量を基本パージ補正量TPGbに加えた値がパージ補正量TPGとして設定される。
TPGb＝TP×FPG  ・・・（８）
【００９４】
次のステップＳ１２２では、以下の（９）式に従って燃料噴射時間TAUの平滑化が行われる。（９）式において、右辺の燃料噴射時間TAUは前回噴射時の噴射時間が代入される。TNは平滑化係数であり、ここでは固定値でもよい。TAUMは燃料噴射時間TAUの平滑値であり、左辺のTAUMは更新後の平滑値、右辺のTAUMは更新前の平滑値である。前述のように、燃料噴射時間平滑値TAUMは現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
TAUM＝TAUM＋(TAU−TAUM)／TN  ・・・（９）
【００９５】
次のステップＳ１２４では、次の式（10）に示すように、燃料噴射時間ベース値TAUBとステップＳ１２０で算出された基本パージ補正量TPGbとの合算値TAUPGが算出される。前述のように、この合算値TAUPGは安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。なお、パージ開始時点より以前では基本パージ補正量TPGbはゼロであり、合算値TAUPGは燃料噴射時間ベース値TAUBに等しい。パージ開始後は、供給されるパージガスの空燃比がリッチであれば基本パージ補正量TPGbは負の値となり、合算値TAUPGは燃料噴射時間ベース値TAUBよりも小さい値となる。
TAUPG＝TAUB＋TPGb  ・・・（10）
【００９６】
次のステップＳ１２６では、ステップＳ１２２で算出された燃料噴射時間平滑値TAUMと、ステップＳ１２４で算出された合算値TAUPGとが比較される。比較の結果、燃料噴射時間平滑値TAUMが合算値TAUPGよりも小さければ、壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量を超えていないと推定される。一方、燃料噴射時間平滑値TAUMが合算値TAUPGよりも大きければ、壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量を超えていると推定される。
【００９７】
壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達するまでは壁面への燃料の付着が進むため、壁面からの燃料の脱離を考慮した燃料噴射量の補正は不要となる。そこで、ステップＳ１２６の判定の結果、燃料噴射時間平滑値TAUMが合算値TAUPGよりも小さい場合にはステップＳ１３０に進み、パージ補正量TPGはゼロに設定される。つまり、パージ補正量TPGによる燃料噴射量の減量補正は行われない。
【００９８】
これに対し、壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量を超えているときは壁面からの燃料の脱離が進むため、脱離分を考慮した燃料噴射量の補正が必要となる。そこで、ステップＳ１２６の判定の結果、燃料噴射時間平滑値TAUMが合算値TAUPG以上の場合にはステップＳ１２８に進み、次の（11）式に示すように燃料噴射時間平滑値TAUMと合算値TAUPGとの偏差がパージ補正量TPGとして設定される。
TPG＝TAUM−TAUPG  ・・・（11）
【００９９】
図６は、本実施の形態にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図６（Ａ）は目標パージ率PGRの変化を示す。図６（Ｂ）は燃料噴射時間ベース値TAUB、燃料噴射時間平滑値TAUM、及び合算値TAUPGの各変化を示す。なお、時間軸は各タイミングチャートで共通している。
【０１００】
図６には、内燃機関２の始動或いはフューエルカットからの復帰により燃料噴射が開始された後、暫くしてパージが実行されたときの各パラメータの変化が示されている。図６（Ｂ）に示すように、燃料噴射の開始時点では燃料噴射時間平滑値TAUMはゼロであり、燃料噴射の開始後に次第に増加していく。パージが開始されるまでの間は、合算値TAUPGは燃料噴射時間TAUBに等しく、燃料噴射時間平滑値TAUMよりも大きい値になっている。しかし、パージが開始されると合算値TAUPGは基本パージ補正量TPGbの分だけ燃料噴射時間ベース値TAUBよりも小さい値となる。このため、基本パージ補正量TPGbの大きさによっては、パージ開始時点において合算値TAUPGのほうが燃料噴射時間平滑値TAUMよりも小さくなるケースがある。図６（Ｂ）はまさにこのケースについて示している。
【０１０１】
前述のように合算値TAUPGは安定壁面付着燃料量を示し、燃料噴射時間平滑値TAUMは現在の壁面付着燃料量を示している。したがって、図６（Ｂ）に示すように、合算値TAUPGのほうが燃料噴射時間平滑値TAUMよりも小さいケースでは、壁面からの燃料の脱離が進むこととなって、燃焼室４内に供給される燃料量が過剰になってしまう。この点に関し、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、燃料噴射時間平滑値TAUMと合算値TAUPGとの偏差がパージ補正量TPGとして設定され、パージ補正量TPGの分だけ燃料噴射時間TAUが短縮補正される。具体的には、図６（Ｂ）中に斜線で示す分がパージ補正量TPGとして燃料噴射時間TAUに反映されることになる。これにより、パージ開始時の壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることは解消され、空燃比のリッチ化は防止される。
【０１０２】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が燃料噴射時間ベース値TAUBの算出時にパージ補正係数FAFを計算することにより、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。
【０１０３】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が基本パージ補正量TPGbを計算することにより、第１の発明にかかる「パージ補正燃料量算出手段」が実現されている。基本パージ補正量TPGbは、「パージ補正燃料量算出手段」で算出されるパージ補正燃料量に対応している。
【０１０４】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が（７）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。（７）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。
【０１０５】
さらに、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図５に示すルーチンに従い燃料噴射時間TAUを構成するパージ補正量TPGを決定することで、第１乃至第４の発明及び第７の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図５に示すルーチンで決定されるパージ補正量TPGと基本パージ補正量TPGbとの差は、第７の発明において「燃料供給量補正手段」で決定される燃料噴射量の補正量に対応している。
【０１０６】
実施の形態３．
次に、図７乃至図９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２に示すルーチンに代えて、後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１０７】
［実施の形態３にかかる空燃比制御の特徴］
実施の形態１にかかる空燃比制御では、パージ壁面付着補正量FMWPGをパージ補正量TPGとパージ補正量平滑値TPGMとの偏差（TPG−TPGM）に応じて決定するようになっている。勿論、この方法で決定されたパージ壁面付着補正量FMWPGによれば、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するように燃料噴射量を正確に補正することができる。しかし、パージ壁面付着補正量FMWPGを決定する上で冷却水温、燃料噴射回数、機関負荷、バルブタイミング、ＥＧＲ率等、少なからず燃料の付着や脱離に影響するパラメータについても考慮すれば、燃料噴射量の補正による空燃比の制御精度をより向上させることが可能と考えられる。
【０１０８】
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御は、以下に説明するように実施の形態１にかかる空燃比制御を基本としながらも、パージ壁面付着補正量FMWPGの決定にかかる処理を変更することで、燃料噴射量の補正精度のさらなる向上を図っている。
【０１０９】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施の形態では、図７に示すルーチンによりパージ壁面付着補正量FMWPGが算出される。そして、図７に示すルーチンで算出されたパージ壁面付着補正量FMWPGを用い、実施の形態１と同じく図３に示すルーチンにより最終的な燃料噴射時間TAUが算出される。なお、燃料噴射時間TAUの基本算出式は、実施の形態１と同様に（１）式で表される。図７に示すルーチンは図３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。
【０１１０】
図７に示すルーチンの各処理のうち、図２に示すルーチンに含まれる処理と同一の処理については同一のステップ番号を付している。具体的には、図７に示すルーチンのうちステップＳ１００からステップＳ１０４までの処理は実施の形態１と共通であり、まず、ステップＳ１００でパージ補正量TPGが算出され、次にステップＳ１０２で平滑化係数TNが決定され、さらにステップＳ１０４でパージ補正量平滑値TPGMが算出される。
【０１１１】
図７に示すルーチンでは、ステップＳ１０４の処理の後はステップＳ１４０の処理が行われる。ステップＳ１４０以降の処理は実施の形態３に特有の処理であり、ステップＳ１４０ではパージ補正量TPGとパージ補正量平滑値TPGMとが比較される。前述のように、パージ補正量TPGは安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータであり、パージ補正量平滑値TPGMは現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。したがって、ステップＳ１４０で行われる比較により、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量の大小関係が推定される。具体的には、比較の結果、パージ補正量TPGがパージ補正量平滑値TPGM以上であれば、壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量に達していないと推定される。パージ補正量TPGがパージ補正量平滑値TPGMよりも小さければ、壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量を超えていると推定される。
【０１１２】
壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達するまでは壁面への燃料の付着が進むため、付着分を考慮した燃料噴射量の補正が必要となる。そこで、ステップＳ１４０の比較の結果、パージ補正量TPGがパージ補正量平滑値TPGM以上であればステップＳ１４２に進み、以下の式（12）によって付着量が算出される。付着量は燃料の付着を考慮した燃料噴射時間の補正量である。
付着量＝(TPG−TPGM)×KWA×KW0×KW1×KW2×KW3  ・・・（12）
【０１１３】
(12)式において、KWA，KW0，KW1，KW2，KW3は補正係数である。このうち、KWAは燃料の付着率を示す係数であり、図８（Ａ）に示すように冷却水温THWに応じて設定されている。KW0は燃料噴射回数CTUAUが付着率に与える影響を示す係数であり、図８（Ｂ）に示すようにKW0とCTUAUとの関係が設定されている。KW1は負荷率MVが付着率に与える影響を示す係数であり、図８（Ｃ）に示すようにKW1とMVとの関係が設定されている。KW2はバルブタイミングVVTが付着率に与える影響を示す係数であり、図８（Ｄ）に示すようにKW2とVVTとの関係が設定されている。KW3はＥＧＲ率REGRが付着率に与える影響を示す係数であり、図８（Ｅ）に示すようにKW3とREGRとの関係が設定されている。
【０１１４】
次のステップＳ１４４では、脱離量がゼロに設定される。脱離量は壁面からの燃料の脱離を考慮した燃料噴射時間の補正量である。
【０１１５】
ステップＳ１４２及びＳ１４４の処理の後は、ステップＳ１５０の処理が実行される。ステップＳ１５０では、ステップＳ１４２で算出された付着量と、ステップＳ１４４で算出された脱離量との差分がパージ壁面付着補正量FMWPGとして設定される。脱離量はゼロであることから、ステップＳ１４２で算出された付着量がパージ壁面付着補正量FMWPGとして設定されることになる。
【０１１６】
一方、壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量を超えているときは壁面からの燃料の脱離が進むため、脱離分を考慮した燃料噴射量の補正が必要となる。そこで、ステップＳ１４０の比較の結果、パージ補正量TPGがパージ補正量平滑値TPGMよりも小さければステップＳ１４６に進み、以下の式（13）によって脱離量が算出される。前述のように、脱離量は壁面からの燃料の脱離を考慮した燃料噴射時間の補正量を意味する。
脱離量＝(TPGM−TPG)×KWD×KW0×KW1×KW2×KW3  ・・・（13）
【０１１７】
(13)式において、KWD，KW0，KW1，KW2，KW3は補正係数である。このうち、KWDは燃料の脱離率を示す係数であり、図９（Ａ）に示すように冷却水温THWに応じて設定されている。KW0は燃料噴射回数CTUAUが脱離率に与える影響を示す係数であり、図９（Ｂ）に示すようにKW0とCTUAUとの関係が設定されている。KW1は負荷率MVが脱離率に与える影響を示す係数であり、図９（Ｃ）に示すようにKW1とMVとの関係が設定されている。KW2はバルブタイミングVVTが脱離率に与える影響を示す係数であり、図９（Ｄ）に示すようにKW2とVVTとの関係が設定されている。KW3はＥＧＲ率REGRが脱離率に与える影響を示す係数であり、図９（Ｅ）に示すようにKW3とREGRとの関係が設定されている。図８と図９とを比較して分かるように、補正係数KW0，KW1，KW2，KW3の設定は、付着量と脱離量とで異なった設定になっている。
【０１１８】
次のステップＳ１４８では、付着量がゼロに設定される。前述のように、付着量は燃料の付着を考慮した燃料噴射時間の補正量を意味している。
【０１１９】
ステップＳ１４６及びＳ１４８の処理の後は、ステップＳ１５０の処理が実行される。ステップＳ１５０では、ステップＳ１４６で算出された脱離量と、ステップＳ１４８で算出された付着量との差分がパージ壁面付着補正量FMWPGとして設定される。付着量はゼロであることから、ステップＳ１４６で算出された脱離量がパージ壁面付着補正量FMWPGとして設定されることになる。
【０１２０】
図７に示すルーチンで決定されたパージ壁面付着補正量FMWPGは、図３に示すルーチンに取り込まれて燃料噴射時間TAUの算出に用いられる。このルーチンのステップＳ１１０では、前述の（６）式によって燃料噴射時間TAUが算出される。
【０１２１】
上記のルーチンが実行されることで、パージカット時には燃料噴射時間TAUは延長補正され、逆にパージ開始時には燃料噴射時間TAUは短縮補正される。これにより、パージカット時の壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消され、空燃比のリーン化は防止される。また、パージ開始時の壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることも解消され、空燃比のリッチ化は防止される。さらに、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、パージ壁面付着補正量FMWPGの設定に燃料の付着や脱離に影響するパラメータも考慮されるので、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響をより確実に相殺することが可能になる。
【０１２２】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時にフィードバック補正係数FAFを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」が実現されている。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時に基本噴射時間TPとパージ補正係数FPGとを計算することにより、第１の発明にかかる「パージ補正燃料量算出手段」が実現されている。基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGを乗じて得られる噴射時間（パージ補正量TPG）は、「パージ補正燃料量算出手段」で算出されるパージ補正燃料量に対応している。
【０１２４】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンの実行時に（１）式、つまり、基本算出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。
【０１２５】
さらに、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図７に示すルーチン及び図３に示すルーチンに従い最終的な燃料噴射時間TAUを計算することで、第１乃至第６の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図７に示すルーチンで決定されるパージ壁面付着補正量FMWPGは、第５及び第６の発明において「燃料供給量補正手段」で決定される燃料噴射量の補正量に対応している。
【０１２６】
実施の形態４．
次に、図１０乃至図１２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１０に示すルーチン及び図１１に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１２７】
［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、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と、パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じて燃料噴射弁１２の燃料噴射時間TAUを補正するものである。ただし、実施の形態１にかかる空燃比制御が燃料噴射時間TAUを直接補正しているのに対し、本実施の形態にかかる空燃比制御は、以下に説明するように、パージ補正係数FPGを補正することで間接的に燃料噴射時間TAUを補正する点において相違がある。
【０１２８】
また、本実施の形態では、燃料噴射時間TAUを直接補正するのではなくパージ補正係数FPGを補正することから、安定壁面付着燃料量の推定や壁面付着燃料量の変化の推定に使用するパラメータにも実施の形態１とは相違がある。具体的には、実施の形態１で使用しているパージ補正量TPGに代えて、本実施の形態ではFGPG×PGRで定義する基本パージ補正係数FPG1を安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。さらに、実施の形態１で使用しているパージ補正量TPGの平滑値に代えて、本実施の形態では基本パージ補正係数FPG1の平滑値を現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。基本パージ補正係数FPG1はパージガスの空燃比への影響を相殺するための補正係数であり、実施の形態１ではそのままパージ補正係数FPGとして使用されている。しかし、本実施の形態では、基本パージ補正係数FPG1と基本パージ補正係数FPG1の平滑値との偏差に応じて補正値FMWFPGが決定され、この補正値FMWFPGを基本パージ補正係数FPG1に反映させたものがパージ補正係数FPGとして設定される。補正値FMWFPGは壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止するための補正係数であり、以下ではパージ壁面付着補正係数と表現する。
【０１２９】
［実施の形態４における具体的処理］
本実施の形態では、図１０のフローチャート及び図１１のフローチャートに従って最終的な燃料噴射時間TAUが算出される。図１０のフローチャートはパージ壁面付着補正係数FMWFPGの算出ルーチンを示し、図１１のフローチャートはパージ壁面付着補正係数FMWFPGを考慮した燃料噴射時間TAUの算出ルーチンを示している。なお、図１０に示すルーチン及び図１１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。
【０１３０】
ＥＣＵ４０は、パージ壁面付着補正係数FMWFPGの前々回値FMWFPG2と前回値FMWFPG1とを格納する記憶部を有している。図１０に示すルーチンの最初のステップＳ１６０では、前回値FMWFPG1が前々回値FMWFPG2に移し替えられ、空いた前回値FMWFPG1には現時点におけるパージ壁面付着補正係数FMWFPGが移し替えられる。空いた今回値FMWFPGは、次のステップＳ１６２以降の処理によって新たに算出される。
【０１３１】
ステップＳ１６２では、次の（14）式により、ベーパ濃度補正係数FGPGと目標パージ率PGRとから基本パージ補正係数FPG1が算出される。前述のように、基本パージ補正係数FPG1は安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
FPG1＝PGR×FGPG  ・・・（14）
【０１３２】
次のステップＳ１６４では、基本パージ補正係数FPG1の平滑化に用いる平滑化係数TNが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数TN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、壁面付着燃料量の安定も速くなるためである。
【０１３３】
次のステップＳ１６６では、ステップＳ１６４で決定された平滑化係数TNを用い、以下の（15）式に従って基本パージ補正係数FPG1の平滑化が行われる。（15）式において、FPGMは基本パージ補正係数FPG1の平滑値であり、左辺のFPGMは更新後の平滑値、右辺のFPGMは更新前の平滑値である。前述のように、基本パージ補正係数平滑値FPGMは現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
FPGM＝FPGM＋(FPG1−FPGM)／TN  ・・・（15）
【０１３４】
次のステップＳ１６８では、ステップＳ１６２で算出された基本パージ補正係数FPG1と、ステップＳ１６６で算出された基本パージ補正係数平滑値FPGMとの偏差（FPG1−FPGM）に応じてパージ壁面付着補正係数FMWFPGが決定される。図中に示すように、パージ壁面付着補正係数FMWFPGは、基本パージ補正係数FPG1が基本パージ補正係数平滑値FPGMよりも大きいほど正の大きい値に設定される。これは、安定壁面付着燃料量が現在の壁面付着燃料量を上回っているほど、壁面への燃料の付着が進み、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が減少するためである。燃料噴射量を増量補正して空燃比のリーン化を防止するべく、パージ壁面付着補正係数FMWFPGは正の値に設定される。
【０１３５】
逆に、基本パージ補正係数平滑値FPGMが基本パージ補正係数FPG1よりも大きいほど、パージ壁面付着補正係数FMWFPGは負の大きい値に設定される。これは、現在の壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量を上回っているほど、壁面からの燃料の脱離が進み、その分、燃焼室４内に供給される燃料量が増大するためである。燃料噴射量を減量補正して空燃比のリッチ化を防止するべく、パージ壁面付着補正係数FMWFPGは負の値に設定される。
【０１３６】
なお、パージ壁面付着補正係数FMWFPGの設定には内燃機関２の温度状態が考慮される。図中に示すように、内燃機関２が冷間状態のときと温間状態のときとで、偏差（FPG1−FPGM）に対するパージ壁面付着補正係数FMWFPGの変化率に差が設けられている。具体的には、燃料の付着率及び脱離率が大きい冷間状態のときのほうが、温間状態のときよりもパージ壁面付着補正係数FMWFPGが大きくなるように設定されている。内燃機関２が冷間状態か温間状態かは冷却水温によって判断することができる。
【０１３７】
図１０に示すルーチンで決定されたパージ壁面付着補正係数FMWFPGは、図１１に示すルーチンに取り込まれて燃料噴射時間TAUの算出に用いられる。ただし、取り込まれるのは最新のパージ壁面付着補正係数FMWFPGではなく、その前々回値FMWFPG2である。本実施の形態では、目標パージ率が変化してから空燃比に変化が表れるまでの時間遅れを考慮して燃料噴射時間TAUを設定するようにしている。
【０１３８】
図１０に示すルーチンの最初のステップＳ１７０では、以下の（16）式によってパージ補正係数FPGが算出される。（16）式においてPGRSMは目標パージ率PGRの平滑値である。
FPG＝PGRSM×FGPG＋FMWFPG2  ・・・（16）
【０１３９】
次のステップＳ１７２では、ステップＳ１７０で算出されたパージ補正係数FPGを用い、前述の（１）式によって燃料噴射時間TAUが算出される。
【０１４０】
図１２は、本実施の形態にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図１２（Ａ）は目標パージ率PGRの変化を示す。図１２（Ｂ）はパージ補正係数FPGの変化（実線）と、基本パージ補正係数FPG1の変化（破線）と、基本パージ補正係数平滑値FPGMの変化（一点鎖線）とを示す。さらに、図１２（Ｃ）はパージ壁面付着補正係数FMWFPGの変化を示す。なお、時間軸は各タイミングチャートで共通している。
【０１４１】
図１２には、パージ中にパージカットが行われ、その後、再びパージが実行されたときの各パラメータの変化が示されている。この図に示すように、パージカット時には、正の値のパージ壁面付着補正係数FMWFPGが加算されることでパージ補正係数FPGは正側に補正される。これにより、パージカット時の壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消され、空燃比のリーン化は防止される。また、パージ開始時には、負の値のパージ壁面付着補正係数FMWFPGが加算されることでパージ補正係数FPGは負側に補正される。これにより、パージ開始時の壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることも解消され、空燃比のリッチ化は防止される。
【０１４２】
以上のように、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、実施の形態１にかかる空燃比制御と同様に、パージ制御弁１６の作動状態が変化した場合であっても、壁面付着燃料量の増減に起因して空燃比がずれることを防止することができる。
【０１４３】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図１１に示すルーチンの実行時にフィードバック補正係数FAFを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」が実現されている。
【０１４４】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図１１に示すルーチンの実行時に基本噴射時間TP、パージ率平滑値PGRSM、及びベーパ濃度補正係数FGPGを計算することにより、第１の発明にかかる「パージ補正燃料量算出手段」が実現されている。基本噴射時間TPにパージ率平滑値PGRSM及びベーパ濃度補正係数FGPGを乗じて得られる噴射時間は、「パージ補正燃料量算出手段」で算出されるパージ補正燃料量に対応している。
【０１４５】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図１１に示すルーチンの実行時に（１）式、つまり、基本算出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。
【０１４６】
さらに、本実施の形態においては、図１０に示すルーチン及び図１１に示すルーチンに従いパージ補正係数FPGを計算することで、第１乃至第４の発明及び第８の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図１０に示すルーチンで決定されるパージ壁面付着補正係数FMWFPGは、第８の発明において「燃料供給量補正手段」で決定されるパージ補正係数の補正値に対応している。
【０１４７】
実施の形態５．
次に、図１３及び図１４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１３に示すルーチン及び図１４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１４８】
［実施の形態５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も、実施の形態１にかかる空燃比制御と同様、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う課題、つまり、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを解決するという目的においては共通している。ただし、実施の形態１にかかる空燃比制御では燃料噴射弁１２の燃料噴射量を補正しているのに対し、本実施の形態では燃料噴射量の補正は行わない。本実施の形態では、前述の基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUが計算される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明したとおりであるので、ここではその説明は省略する。
【０１４９】
本実施の形態では、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するように、燃料噴射量ではなくパージ量（内燃機関２へのパージガスの供給量）を補正するようになっている。その具体的な手法は、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と、パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じてパージ制御弁１６のパージ量を補正するというものである。壁面への燃料付着や壁面からの燃料脱離は、安定壁面付着燃料量と現在の壁面付着燃料量との間にずれが生じていることに起因する。したがって、その偏差に応じてパージ量を補正することで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を確実に相殺することが可能になる。パージ量はパージ制御弁１６への出力デューティDPGに補正デューティHDPGを加えることで補正することができる。
【０１５０】
パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量は、目標パージ率PGRと相関を有している。ここでは、目標パージ率PGRを安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。また、実際の壁面付着燃料量は安定壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、目標パージ率PGRを平滑化することによって壁面付着燃料量の変化を精度良く推定することができる。ここでは、目標パージ率PGRの平滑値を現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。そして、目標パージ率PGRと目標パージ率PGRの平滑値との偏差に応じて補正デューティHDPGを決定する。この補正デューティHDPGは壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを防止するために必要な出力デューティの補正量である。
【０１５１】
［実施の形態５における具体的処理］
本実施の形態では、図１３のフローチャート及び図１４のフローチャートに従ってパージ制御弁１６に出力する最終的なデューティTDPGが算出される。図１３のフローチャートは補正デューティHDPGの算出ルーチンを示し、図１４のフローチャートは補正デューティHDPGを反映した出力デューティTDPGの算出ルーチンを示している。なお、図１３に示すルーチン及び図１４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。
【０１５２】
図１３に示すルーチンの最初のステップＳ１８０では、水温補正率KHが冷却水温THWに基づいて決定される。水温補正率KHは後述する補正パージ率HPGRの算出に使用される補正係数であり、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。
【０１５３】
次のステップＳ１８２では、以下の（17）式に従って目標パージPGRの平滑化が行われる。（17）式において、nは平滑化係数であって１以上の固定値である。PGRSMは目標パージ率PGRの平滑値であり、左辺のPGRSMは更新後の平滑値、右辺のPGRSMは更新前の平滑値である。
PGRSM＝PGRSM＋(PGR−PGRSM)／n  ・・・（17）
【０１５４】
次のステップＳ１８４では、以下の（18）式に示すように、ステップＳ１８２で算出されたパージ率平滑値PGRSMと現在の目標パージ率PGRとの偏差ΔPGRが算出される。
ΔPGR＝PGRSM−PGR  ・・・（18）
【０１５５】
前述のように、目標パージ率PGRは安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有し、その平滑値であるパージ率平滑値PGRSMは、現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。したがって、上記の偏差ΔPGRが正の値の場合は、現在の目標パージ率PGRに従いパージ制御弁１６を駆動したのでは壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量を上回ってしまい、壁面からの燃料の脱離によって空燃比のリッチ化が起きてしまうと予想される。逆に、偏差ΔPGRが負の値の場合は、現在の目標パージ率PGRに従いパージ制御弁１６を駆動したのでは壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達せず、壁面への燃料の付着によって空燃比のリーン化が起きてしまうと予想される。
【０１５６】
そこで、次のステップＳ１８６では、以下の（19）式に示すように、偏差ΔPGRに水温補正率KHを乗じた値がパージ率の補正値、すなわち、補正パージ率HPGRとして算出される。水温補正率KHによって冷却水温THWに応じた補正を行っているのは、冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料量の安定が速くなり、その分、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するのに必要なパージ量の補正は小さくて済むからである。
HPGR＝ΔPGR×KH  ・・・（19）
【０１５７】
次のステップＳ１８８では、ステップＳ１８６で算出された補正パージ率HPGRが以下の（20）式によって補正デューティHDPGに置き換えられる。（20）式におけるPGR100は全開パージ率である。
HDPG＝HPGR／PGR100  ・・・（20）
【０１５８】
図１３に示すルーチンで決定された補正デューティHDPGは、図１４に示すルーチンに取り込まれて最終的な出力デューティTDPGの算出に用いられる。図１４に示すルーチンの最初のステップＳ１９０では、以下の（21）式によって目標パージ率PGRに応じた基本デューティDPGが算出される。
DPG＝PGR／PGR100  ・・・（21）
【０１５９】
そして、次のステップＳ１９２において、ステップＳ１９０で算出された基本デューティDPGと、図１３に示すルーチンで決定された補正デューティHDPGとから出力デューティTDPGが算出される。（22）式は出力デューティTDPGの算出式であり、（22）式中のSKはデューティ周期である。出力デューティTDPGは、周期SK内でのパージ制御弁１６のオン時間を意味している。つまり、パージ制御弁１６は周期SK毎にオンされ、オン時点から出力デューティTDPGの経過後にオフされる。
TDPG＝(DPG＋HPGR)×SK  ・・・（22）
【０１６０】
（22）式により算出される出力デューティTDPGによれば、パージカット時には、正の値の補正デューティHDPGが加算されることで出力デューティTDPGは増大側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも増量される。これにより、パージカット時の壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消され、空燃比のリーン化は防止される。一方、パージ開始時には、負の値の補正デューティHDPGが加算されることで出力デューティTDPGは減少側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも減量される。これにより、パージ開始時の壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることも解消され、空燃比のリッチ化は防止される。
【０１６１】
以上のように、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、図１３に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い算出される出力デューティTDPGを用いてパージ制御弁１６が駆動されることで、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の増減に起因して空燃比がずれることを防止することができる。また、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、空燃比のずれを精度良く防止する上で補正量の算出に壁面への付着分を考慮する必要はなく、また、パージ量の補正が空燃比に反映されるまでの時間遅れを考慮する必要もない。パージガスに含まれる蒸発燃料は壁面に付着することなくそのまま速やかに燃焼室４に供給されるからである。
【０１６２】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」、「パージ補正燃料量算出手段」、及び「燃料噴射量算出手段」が実現される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明した通りである。
【０１６３】
本実施の形態においては、図１３に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い出力デューティTDPGを計算することで、第１乃至第３、第９及び第１０の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図１３に示すルーチンで決定される補正デューティHDPGは、第１０の発明において「燃料供給量補正手段」で決定されるパージガス供給量の補正量に対応している。
【０１６４】
実施の形態６．
次に、図１５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１５に示すルーチン及び前述の図１４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１６５】
［実施の形態６にかかる空燃比制御の特徴］
実施の形態５にかかる空燃比制御では、パージ率平滑値PGRSMと目標パージ率PGRとの偏差ΔPGRに応じて補正パージ率HPGRを決定するようになっている。勿論、この方法で決定された補正パージ率HPGRによれば、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するようにパージ量を補正することができる。しかし、キャニスタ１８における蒸発燃料の吸着状態によっては、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度が低く、結果、混合気の目標空燃比よりもパージガスの空燃比の方がリーンになることも起こりうる。このようなケースでは、パージ量を増やすと混合気の空燃比はリーン化することになり、逆にパージ量を減らすと混合気の空燃比はリッチ化することになる。つまり、パージガスの空燃比と混合気の目標空燃比との大小関係により、パージ量の増減による空燃比の調整効果は逆になってしまう。
【０１６６】
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御は、以下に説明するように実施の形態５にかかる空燃比制御を基本としながらも、補正デューティHDPGの決定にかかる処理を変更することで、パージ量の補正による空燃比の制御精度のさらなる向上を図っている。
【０１６７】
［実施の形態６における具体的処理］
本実施の形態では、図１５に示すルーチンにより補正デューティHDPGが算出される。そして、図１５に示すルーチンで算出された補正デューティHDPGを用い、実施の形態５と同じく図１４に示すルーチンによりパージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGが算出される。図１５に示すルーチンは図１４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。
【０１６８】
図１５に示すルーチンの各処理のうち、図１３に示すルーチンに含まれる処理と同一の処理については同一のステップ番号を付している。具体的には、図１５に示すルーチンは図１３に示すルーチンにステップＳ２００及びＳ２０２の処理を追加した構成になっている。まず、ステップＳ１８０で水温補正率KHが決定され、次にステップＳ１８２でパージ率平滑値PGRSMが算出される。
【０１６９】
図１５に示すルーチンでは、ステップＳ１８２の処理の後、偏差ΔPGRの計算に先立ってステップＳ２００の判定が行われる。ステップＳ２００では、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度が所定の基準濃度よりも高いか否か判定される。基準濃度は目標空燃比に対応する濃度であり、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高いか否かはベーパ濃度補正係数FGPGの値によって判定することができる。つまり、ベーパ濃度補正係数FGPGが負の値のときには、パージガスの燃料濃度は基準濃度よりも高い（リッチ）と判断することができ、ベーパ濃度補正係数FGPGが正の値のときには、パージガスの燃料濃度は基準濃度よりも低い（リーン）と判断することができる。
【０１７０】
ステップＳ２００の判定の結果、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高い場合には、実施の形態５と同様にステップＳ１８４の処理が実行され、その後、ステップＳ１８６、Ｓ１８８の処理が実行される。つまり、（18）式によって偏差ΔPGRが算出され、この偏差ΔPGRに基づいて補正デューティHDPGが決定される。
【０１７１】
一方、ステップＳ２００でパージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低いと判定された場合には、ステップＳ１８４の代わりにステップＳ２０２の処理が実行される。ステップＳ２０２では、以下の（23）式によって目標パージ率PGRとパージ率平滑値PGRSMとの偏差ΔPGRが算出される。
ΔPGR＝PGR−PGRSM  ・・・（23）
【０１７２】
ステップＳ２０２の処理の後は、ステップＳ１８６、Ｓ１８８の処理が実行される。これにより、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低い場合には、（23）式によって算出される偏差ΔPGRに基づいて補正パージ率HPGRが算出され、この補正パージ率HPGRから補正デューティHDPGが決定される。
【０１７３】
図１５に示すルーチンで決定された補正デューティHDPGは、図１４に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ１９０、Ｓ１９２の処理によって最終的な出力デューティTDPGが算出される。パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高いときと低いときとで、補正デューティHDPGの算出における偏差ΔPGRの減算方向が逆になることから、壁面付着燃料量の増減に対する出力デューティTDPGの補正の方向は逆になる。
【０１７４】
まず、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高い場合、パージカット時に加算される補正デューティHDPGは正の値になる。これにより、出力デューティTDPGは増大側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも増量される。高濃度のパージガスの供給量が増加する結果、壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消されて空燃比のリーン化は防止される。一方、パージ開始時に加算される補正デューティHDPGは負の値になる。これにより、出力デューティTDPGは減少側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも減量される。高濃度のパージガスの供給量が減少する結果、壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることは解消されて空燃比のリッチ化は防止される。
【０１７５】
これに対し、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低い場合は、パージカット時に加算される補正デューティHDPGは負の値になる。これにより、出力デューティTDPGは減少側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも減量される。低濃度のパージガスの供給量が減少する結果、混合気の空燃比は相対的にリッチ化し、壁面への燃料付着に伴う空燃比のリーン化は防止される。一方、パージ開始時に加算される補正デューティHDPGは正の値になる。これにより、出力デューティTDPGは増大側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも増量される。低濃度のパージガスの供給量が増加する結果、混合気の空燃比は相対的にリーン化し、壁面からの燃料脱離に伴う空燃比のリッチ化は防止される。
【０１７６】
以上のように、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、図１５に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い算出される出力デューティTDPGを用いてパージ制御弁１６が駆動されることで、パージガスの燃料濃度の高低に応じたパージ量の補正が可能になる。これにより、パージガスの燃料濃度が空燃比制御の精度に与える影響を排除することができ、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれをより確実に防止することができる。
【０１７７】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」、「パージ補正燃料量算出手段」、及び「燃料噴射量算出手段」が実現される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明した通りである。
【０１７８】
本実施の形態においては、図１５に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い出力デューティTDPGを計算することで、第１乃至第３、第９乃至第１１の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図１５に示すルーチンで決定される補正デューティHDPGは、第１０及び第１１の発明において「燃料供給量補正手段」で決定されるパージガス供給量の補正量に対応している。
【０１７９】
実施の形態７．
次に、図１６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１６に示すルーチン及び前述の図１４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１８０】
［実施の形態７にかかる空燃比制御の特徴］
実施の形態６にかかる空燃比制御では、パージガスの燃料濃度が高いときと低いときとでパージ量の補正の方向を逆に切り替えるようになっている。この方法によれば、パージガスの燃料濃度の影響を受けることなく、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれをより確実に防止することができる。しかし、パージガスの燃料濃度が低いときは、燃料濃度が高いときに比較して、パージ量の増減が壁面付着燃料量に与える影響は小さい。したがって、パージ制御弁１６の作動状態の変化に起因する壁面付着燃料量の増減は少なく、燃料濃度が高いときに比較して空燃比のずれは小さいと考えられる。
【０１８１】
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御は、以下に説明するように実施の形態５にかかる空燃比制御を基本としながらも、補正デューティHDPGの決定にかかる処理を変更することで、パージ量の増減が壁面付着燃料量に影響しない状況でパージ量を無駄に補正することの防止を図っている。
【０１８２】
［実施の形態７における具体的処理］
本実施の形態では、図１６に示すルーチンにより補正デューティHDPGが算出される。そして、図１６に示すルーチンで算出された補正デューティHDPGを用い、実施の形態５と同じく図１４に示すルーチンによりパージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGが算出される。図１６に示すルーチンは図１４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。
【０１８３】
図１６に示すルーチンの各処理のうち、図１３に示すルーチン或いは図１５に示すルーチンに含まれる処理と同一の処理については同一のステップ番号を付している。具体的には、図１６に示すルーチンは図１３に示すルーチンにステップＳ２００及びＳ２１０の処理を追加した構成になっている。まず、ステップＳ１８０で水温補正率KHが決定され、次にステップＳ１８２でパージ率平滑値PGRSMが算出される。
【０１８４】
図１６に示すルーチンでは、ステップＳ１８２の処理の後、偏差ΔPGRの計算に先立ってステップＳ２００の判定が行われる。ステップＳ２００では、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度が所定の基準濃度よりも高いか否か判定される。ここでは、基準濃度は目標空燃比に対応する濃度でもよく、それよりも高い濃度であってもよい。前述のようにパージガスの燃料濃度の高低はベーパ濃度補正係数FGPGによって判断することができる。
【０１８５】
ステップＳ２００の判定の結果、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高い場合には、実施の形態５と同様にステップＳ１８４の処理が実行され、その後、ステップＳ１８６、Ｓ１８８の処理が実行される。つまり、（18）式によって偏差ΔPGRが算出され、この偏差ΔPGRに基づいて補正デューティHDPGが決定される。
【０１８６】
一方、ステップＳ２００でパージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低いと判定された場合には、ステップＳ１８４、Ｓ１８６、Ｓ１８８の代わりにステップＳ２１０の処理が実行される。ステップＳ２１０では、補正パージ率HPGRがゼロに設定される。
【０１８７】
図１６に示すルーチンで決定された補正デューティHDPGは、図１４に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ１９０、Ｓ１９２の処理によって最終的な出力デューティTDPGが算出される。図１６に示すルーチンによれば、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低い場合、補正パージ率HPGRがゼロに設定されることから、出力デューティTDPGは目標パージ率PGRから決まる値となってパージ量の補正は行われない。
【０１８８】
以上のように、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、パージ量の増減が壁面付着燃料量に影響する状況では、安定壁面付着燃料量と壁面付着燃料量との偏差に応じて補正パージ率HPGRが設定されることで、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを精度良く防止することができる。一方、パージ量の増減が壁面付着燃料量に影響しない状況では、補正パージ率HPGRがゼロに設定されることで、パージ量の無駄な補正を防止することができる。
【０１８９】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」、「パージ補正燃料量算出手段」、及び「燃料噴射量算出手段」が実現される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明した通りである。
【０１９０】
また、本実施の形態においては、図１６に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い出力デューティTDPGを計算することで、第１乃至第３、第９及び第１４の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。
【０１９１】
なお、本実施の形態では、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低ければ補正パージ率HPGをゼロに設定しているが、上記の基準濃度よりもさらに低濃度側に第２の基準濃度を設け、燃料濃度が第２の基準濃度よりも低くなったら補正パージ率HPGRをゼロに設定するようにしてもよい。燃料濃度が基準濃度よりも低く第２の基準濃度よりも高いときには、実施の形態６にかかる空燃比制御と同じく、パージ量の補正の方向を逆に切り替えるようにすればよい。
【０１９２】
実施の形態８．
次に、図１７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１７に示すルーチン及び前述の図１４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１９３】
［実施の形態８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５と同様、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の変化を推定し、推定される現在の壁面付着燃料量と、パージ制御弁１６の作動状態が変化した後の安定壁面付着燃料量との偏差に応じてパージ制御弁１６の出力デューティDPGを補正するものである。ただし、本実施の形態にかかる空燃比制御は、以下に説明するように、安定壁面付着燃料量の推定や壁面付着燃料量の変化の推定に使用するパラメータにおいて実施の形態５との相違がある。
【０１９４】
本実施の形態では、実施の形態５で使用している目標パージ率PGRに代えて、TP×FPGで定義する噴射影響度TAUFGを安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。この噴射影響度TAUFGは、パージガスの供給が燃料噴射時間に与える影響の度合いを示す指標値であり、実施の形態１において安定壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用されるパージ補正量TPGと同義である。さらに、実施の形態５で使用している目標パージ率PGRの平滑値に代えて、本実施の形態では噴射影響度TAUFGの平滑値を現在の壁面付着燃料量に関係するパラメータとして使用する。そして、噴射影響度TAUFGと噴射影響度TAUFGの平滑値との偏差に応じて補正デューティHDPGを決定する。
【０１９５】
［実施の形態８における具体的処理］
本実施の形態では、図１７に示すルーチンにより補正デューティHDPGが算出される。そして、図１７に示すルーチンで算出された補正デューティHDPGを用い、実施の形態５と同じく図１４に示すルーチンによりパージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGが算出される。図１７に示すルーチンは図１４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。
【０１９６】
図１７に示すルーチンの最初のステップＳ２２０では、次の（24）式により、基本噴射時間TPとパージ補正係数FPGとから噴射影響度TAUPGが算出される。前述のように、噴射影響度TAUPGは安定壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
TAUPG＝TP×FPG  ・・・（24）
【０１９７】
次のステップＳ２２２では、以下の（25）式に従って噴射影響度TAUPGの平滑化が行われる。（25）式において、nは平滑化係数であって１以上の固定値である。TAUPGSMは噴射影響度TAUPGの平滑値であり、左辺のTAUPGSMは更新後の平滑値、右辺のTAUPGSMは更新前の平滑値である。前述のように、噴射影響度TAUPGの平滑値である噴射影響度平滑値TAUPGSMは、現在の壁面付着燃料量と相関を有するパラメータとしての意味を有している。
TAUPGSM＝TAUPGSM＋(TAUPG−TAUPGSM)／n  ・・・（25）
【０１９８】
次のステップＳ２２４では、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度が所定の基準濃度よりも高いか否か判定される。基準濃度は目標空燃比に対応する濃度であり、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高いか否かはベーパ濃度補正係数FGPGの値によって判定することができる。つまり、ベーパ濃度補正係数FGPGが負の値のときには、パージガスの燃料濃度は基準濃度よりも高い（リッチ）と判断することができ、ベーパ濃度補正係数FGPGが正の値のときには、パージガスの燃料濃度は基準濃度よりも低い（リーン）と判断することができる。
【０１９９】
ステップＳ２２４でパージガスの燃料濃度を判定しているのは、パージガスの燃料濃度と基準濃度との大小関係により、パージ量の増減による空燃比の調整効果は逆になるからである。つまり、パージ量を増量する場合、蒸発燃料の濃度が基準濃度よりも高ければ混合気の空燃比はリッチ化するが、蒸発燃料の濃度が基準濃度よりも低ければ混合気の空燃比は逆にリーン化する。パージ量を減量する場合は、蒸発燃料の濃度が基準濃度よりも高ければ混合気の空燃比はリーン化するが、蒸発燃料の濃度が基準濃度よりも低ければ混合気の空燃比は逆にリッチ化する。したがって、燃料濃度が高いときと低いときとでは、壁面付着燃料量の増減に対するパージ量の補正の方向を逆にする必要がある、
【０２００】
そこで、ステップＳ２２４の判定の結果、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高い場合にはステップＳ２２６の処理が行われ、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低い場合にはステップＳ２２８の処理が行われる。まず、ステップＳ２２６では、ステップＳ２２０で算出された噴射影響度TAUPGと、ステップＳ２２２で算出された噴射影響度平滑値TAUPGSMとを用い、以下の（26）式によって噴射影響度変化量ΔTAUPGが算出される。この噴射影響度変化量ΔTAUPGは、壁面付着燃料量の変化量に対応している。
ΔTAUPG＝TAUPGSM−TAUPG  ・・・（26）
【０２０１】
一方、ステップＳ２２８では、ステップＳ２２０で算出された噴射影響度TAUPGと、ステップＳ２２２で算出された噴射影響度平滑値TAUPGSMとを用い、以下の（27）式によって噴射影響度変化量ΔTAUPGが算出される。（26）式と（27）式とでは２つのパラメータ間の減算方向が逆に設定されている。
ΔTAUPG＝TAUPG−TAUPGSM  ・・・（27）
【０２０２】
ステップＳ２２６或いはＳ２２８の次のステップＳ２３０では、水温補正率KTが冷却水温THWに基づいて決定される。水温補正率KTは後述するパージ率補正率HTAUPの算出に使用される補正係数であり、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。
【０２０３】
次のステップＳ２３２では、以下の（28）式に示すように、噴射影響度変化量ΔTAUPGと噴射影響度TAUPGとの比に水温補正率KTを乗じた値が目標パージ率PGRの補正率、すなわち、パージ率補正率HTAUPとして算出される。水温補正率KTによって冷却水温THWに応じた補正を行っているのは、冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料量の安定が速くなり、その分、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するのに必要なパージ量の補正は小さくて済むからである。
HTAUP＝ΔTAUPG×KT／TAUPG  ・・・（28）
【０２０４】
ステップＳ２３２で算出されたパージ率補正率HTAUPは、次のステップＳ２３４で目標パージ率PGRに乗じられる。これにより、補正パージ率HPGRが算出される。以下の（29）式は補正パージ率HPGRの算出式である。
HPGR＝PGR×HTAUP  ・・・（29）
【０２０５】
ステップＳ２３４で算出された補正パージ率HPGRは、次のステップＳ２３６で、以下の（30）式によって補正デューティHDPGに置き換えられる。（30）式におけるPGR100は全開パージ率である。
HDPG＝HPGR／PGR100  ・・・（30）
【０２０６】
図１７に示すルーチンで決定された補正デューティHDPGは、図１４に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ１９０、Ｓ１９２の処理によって最終的な出力デューティTDPGが算出される。パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高いときと低いときとで、補正デューティHDPGの算出における噴射影響度変化量ΔTAUPGの減算方向が逆になることから、壁面付着燃料量の増減に対する出力デューティTDPGの補正の方向は逆になる。
【０２０７】
まず、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも高い場合、パージカット時には噴射影響度変化量ΔTAUPGの値が正になることから補正デューティHDPGも正の値になる。これにより、出力デューティTDPGは増大側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも増量される。高濃度のパージガスの供給量が増加する結果、壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は解消されて空燃比のリーン化は防止される。一方、パージ開始時には噴射影響度変化量ΔTAUPGの値が負になることから補正デューティHDPGも負の値になる。これにより、出力デューティTDPGは減少側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも減量される。高濃度のパージガスの供給量が減少する結果、壁面からの燃料脱離に伴って燃料量が過剰になることは解消されて空燃比のリッチ化は防止される。
【０２０８】
これに対し、パージガスの燃料濃度が基準濃度よりも低い場合は、パージカット時には噴射影響度変化量ΔTAUPGの値が負になることから補正デューティHDPGも負の値になる。これにより、出力デューティTDPGは減少側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも減量される。低濃度のパージガスの供給量が減少する結果、混合気の空燃比は相対的にリッチ化し、壁面への燃料付着に伴う空燃比のリーン化は防止される。一方、パージ開始時には噴射影響度変化量ΔTAUPGの値が正になることから補正デューティHDPGも正の値になる。これにより、出力デューティTDPGは増大側に補正され、パージ量は目標パージ率PGRから決まる量よりも増量される。低濃度のパージガスの供給量が増加する結果、混合気の空燃比は相対的にリーン化し、壁面からの燃料脱離に伴う空燃比のリッチ化は防止される。
【０２０９】
以上のように、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、図１７に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い算出される出力デューティTDPGを用いてパージ制御弁１６が駆動されることで、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う壁面付着燃料量の増減に起因して空燃比がずれることを防止することができる。また、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、空燃比のずれを精度良く防止する上で補正量の算出に壁面への付着分を考慮する必要はなく、また、パージ量の補正が空燃比に反映されるまでの時間遅れを考慮する必要もない。パージガスに含まれる蒸発燃料は壁面に付着することなくそのまま速やかに燃焼室４に供給されるからである。
【０２１０】
また、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、実施の形態６と同じく、パージガスの燃料濃度の高低に応じたパージ量の補正が可能になる。これにより、パージガスの燃料濃度が空燃比制御の精度に与える影響を排除することができ、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれをより確実に防止することができる。
【０２１１】
さらに、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、パージに伴う燃料噴射時間TAUの変化量、すなわち、噴射影響度TAUPGに基づいてパージ量の補正量を決定しているので、加減速によって燃料噴射時間TAUが変化する場合でも過不足なくパージ量を補正することができ、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを確実に防止することができるという利点もある。
【０２１２】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」、「パージ補正燃料量算出手段」、及び「燃料噴射量算出手段」が実現される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明した通りである。
【０２１３】
本実施の形態においては、図１７に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに従い出力デューティTDPGを計算することで、第１乃至第３、第９、第１２及び第１３の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。図１７に示すルーチンで決定される補正デューティHDPGは、第１２の発明において「燃料供給量補正手段」で決定されるパージガス供給量の補正量に対応している。
【０２１４】
実施の形態９．
次に、図１８及び図１９を参照して、本発明の実施の形態９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１８に示すルーチン及び前述の図１４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０２１５】
［実施の形態９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も、実施の形態１にかかる空燃比制御と同様、パージ制御弁１６の作動状態の変化に伴う課題、つまり、壁面付着燃料量の増減に起因する空燃比のずれを解決するという目的においては共通している。ただし、実施の形態１にかかる空燃比制御がパージ制御弁１６の作動状態の変化全般に対応する制御方法であるのに対し、本実施の形態にかかる空燃比制御はより特殊な状況に特化した制御方法となっている。具体的には、内燃機関２の始動時に特化した制御方法となっている。
【０２１６】
内燃機関２の始動は、通常、内燃機関２が暖機されていない状況下で行われる。このような状況下において燃料噴射弁１２から燃料を噴射した場合は、一部の燃料が液体のまま残存して燃焼に寄与しない事態が生ずる。一方、キャニスタ１８に吸着されている燃料をパージして内燃機関２に供給することとすれば、既に気化した蒸発燃料を供給することができ、低温環境下でも良好な燃焼性を得ることができる。そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御では、内燃機関２の始動時、燃料噴射弁１２による燃料供給の代わりにパージ制御弁１６を作動させ、燃料としてパージガスに含まれる蒸発燃料を供給することとする。以下、内燃機関２の始動時にパージガスを燃料として用いる燃料供給制御を始動パージ制御と称す。
【０２１７】
上記の始動パージ制御は内燃機関２の始動とともに即座に実行され、その後、適宜のタイミングで燃料噴射弁１２による通常の燃料噴射制御に切り替えられる。ところが、パージガスに含まれる蒸発燃料は壁面への付着が僅かであるのに対し、燃料噴射弁１２から噴射される燃料は壁面に付着しやすい。このため、目標空燃比に従って燃料供給量を決定しているにもかかわらず、燃料供給方法を燃料噴射弁１２による燃料噴射に切り替えたとき、壁面への燃料付着の発生によって空燃比がリーン化してしまう可能性がある。
【０２１８】
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御では、始動パージ制御から通常の燃料噴射制御への切り替え時、壁面付着燃料量の増加が空燃比に与える影響を相殺するように、燃焼室２内に供給される燃料量を増量補正するようになっている。その具体的な手法は、パージ制御弁１６によるパージガス供給の停止を燃料噴射弁１２による燃料噴射の開始よりも遅延させるというものである。燃料噴射弁１２による燃料噴射の開始後も暫くは蒸発燃料を含むパージガスの供給を継続することで、壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化を防止することができ、同時に、燃焼性に優れたパージガスの供給によって始動時の燃焼安定性を確保することもできる。
【０２１９】
［実施の形態９における具体的処理］
本実施の形態では、図１８のフローチャートに示すルーチンにより燃料供給制御が行われる。そして、図１８に示すルーチン内で算出された補正デューティHDPGを用い、図１４に示すルーチンによりパージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGが算出される。図１８に示すルーチンは図１４に示すルーチンとともに、システムに対して起動要求を発するスタートスイッチのオンが検出された後、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０２２０】
図１８に示すルーチンの最初のステップＳ２４０では、始動パージ制御の実行条件が成立しているか否か判定される。この実行条件は、キャニスタ１８から供給する蒸発燃料だけで始動に必要な燃料を賄うことができ、かつ、その始動パージ制御を続行する必要が認められる場合にのみ成立するように設定されている。具体的には、以下に列挙する第１乃至第７の条件の全てが成立していれば、始動パージ制御の実行条件が成立していることになる。
【０２２１】
第１の実行条件は、キャニスタ１８の内部に蒸発燃料が十分に吸着されていることである。内燃機関２の運転中、キャニスタ１８からパージされるパージガスの燃料濃度を学習する際、その燃料濃度に基づいてキャニスタ１８内に吸着されている蒸発燃料の量を推定することができる。
【０２２２】
第２の実行条件は、内燃機関２がアイドル運転中であることである。アイドル運転中でない場合は、パージガスに含まれる蒸発燃料のみで適正な空燃比を得ることが難しいが、アイドル運転中であれば、吸入空気量が少ないため、蒸発燃料のみで所望の空燃比を得ることができる。
【０２２３】
第３の実行条件は、内燃機関２の始動後に生じた吸入空気量の積算量が判定値を超えていないことである。また、第４の実行条件は、機関回転数の積算値が判定値を超えてないことである。そして、第５の実行条件は、始動後の運転時間が判定時間を超えてないことである。蒸発燃料の積算パージ量と、吸入空気量の積算量、機関回転数の積算値、或いは始動後の運転時間との間にはある程度の相関があり、これらのパラメータの何れも判定値に満たない場合には、蒸発燃料のパージがさほど進んでおらず、キャニスタ１８内には十分な吸着量が確保されていると判断できる。
【０２２４】
第６の実行条件は、内燃機関２の排気通路に配置される排気浄化触媒の暖機が完了していないことである。触媒の暖機が未だ完了していない間は、良好なエミッション特性を得るうえで始動時パージ制御を継続することが有効である。一方、暖機が完了して触媒が浄化作用を発揮し始めた後は、多少の空燃比ずれが生じても排気エミッションが悪化することはない。このため、触媒の活性化後は、必ずしも、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止しておく必要はない。
【０２２５】
そして、第７の実行条件は、現在の吸入空気流量が判定値を超えていないことである。前述のように、第１乃至第７の条件の全てが成立している場合にのみ始動パージ制御が実行され、何れか１つの条件でも不成立になった場合には始動パージ制御から通常の燃料噴射制御への切り替えが行われる。
【０２２６】
ステップＳ２４０の判定の結果、実行条件が成立していると判断される場合には、ステップＳ２６０、Ｓ２６２及びＳ２６４の処理が実行される。まず、ステップＳ２６０では、フラグXSTPGが１にセットされる。このフラグXSTPGは始動パージ制御の実行中であることを表している。
【０２２７】
次のステップＳ２６２では始動パージ制御が実行される。始動パージ制御では、Ａ／Ｆ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パージ制御弁１６のパージ率がフィードバック制御される。このフィードバック制御では、フィードバック制御にかかる補正係数として、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が学習される。始動パージ制御で学習されたベーパ濃度補正係数FGPGは、通常燃料噴射制御に切り替えられた後の空燃比フィードバック制御でも、通常燃料噴射制御にかかるベーパ濃度補正係数FGPGの初期値として使用される。
【０２２８】
ステップＳ２４０の判定の結果、実行条件が成立していないと判断される場合には、以下に説明するステップＳ２４２乃至Ｓ２５８の処理が実行される。まず、ステップＳ２４２では始動パージ制御が終了される。ただし、ここでいう始動パージ制御の終了とは、燃料噴射弁１２による燃料噴射の停止が解除されることを意味し、パージガスの供給が停止されることを意味するものではない。
【０２２９】
次のステップＳ２４４では、フラグXSTPGが１にセットされているか否か判定される。前述のようにフラグXSTPGは始動パージ制御の実行中であることを表しており、始動パージ制御の終了後には０にリセットされる。本ルーチンでは、フラグXSTPGのリセットはステップＳ２４４の判定でYESルートが選択された場合の次のステップＳ２４６で行われる。したがって、始動パージ制御が終了した後の最初のサイクルではステップＳ２４４の判定でYESルートが選択され、２回目以降のサイクルではステップＳ２４４の判定でNOルートが選択される。
【０２３０】
始動パージ制御の終了後、最初のサイクルでは、ステップＳ２４６、Ｓ２４８及びＳ２５０の処理が実行される。まず、ステップＳ２４６ではフラグXSTPGが０にリセットされる。次のステップＳ２４８では、水温補正率KFが冷却水温THWに基づいて決定される。水温補正率KFは後述する補正パージ率HPGRの算出に使用される補正係数であり、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。
【０２３１】
次のステップＳ２５０では、以下の（31）式に示すように、水温補正率KFをベーパ濃度補正係数FGPGで除した値がパージ率の補正値、すなわち、補正パージ率HPGRとして算出される。水温補正率KFによって冷却水温THWに応じた補正を行っているのは、冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料量の安定が速くなり、その分、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するのに必要なパージガスの量は小さくて済むからである。また、ベーパ濃度補正係数FGPGによって燃料濃度に応じた補正を行っているのは、パージ量の増減が空燃比に与える影響はパージガスの燃料濃度の濃淡によって変化するからである。なお、補正パージ率HPGRの算出に使用するベーパ濃度補正係数FGPGには、始動パージ制御の実行中に学習された値を使用する。
HPGR＝KF／FGPG  ・・・（31）
【０２３２】
ステップＳ２５０の処理の後は、ステップＳ２５２の処理が実行される。一方、始動パージ制御が終了した後の２回目以降のサイクルでは、上記のステップＳ２４６、Ｓ２４８及びＳ２５０の処理はスキップされてステップＳ２５２の処理が実行される。
【０２３３】
ステップＳ２５２では、以下の（32）式によって補正パージ率HPGRSMが算出される。（32）式において、nは平滑化係数であって１以上の固定値、左辺のHPGRSMは更新後の補正パージ率、右辺のHPGRSMは更新前の補正パージ率である。なお、ステップＳ２５０で算出された補正パージ率HPGRは、補正パージ率HPGRSMの初期値として用いられる。
HPGRSM＝HPGRSM＋(−HPGRSM)／n  ・・・（32）
【０２３４】
次のステップＳ２５４では、ステップＳ２５２で算出された補正パージ率HPGRSMが以下の（33）式によって補正デューティHDPGに置き換えられる。（33）式におけるPGR100は全開パージ率である。
HDPG＝HPGRSM／PGR100  ・・・（33）
【０２３５】
ステップＳ２５４で決定された補正デューティHDPGは、図１４に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ１９０、Ｓ１９２の処理によってパージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGが算出される。始動パージ制御の終了後、目標パージ率PGRはゼロに設定されることから、出力デューティTDPGは補正デューティHDPGのみで決まる値となる。（32）式によれば補正パージ率HPGRSMは初期値である補正パージ率HPGRから漸減していくため、始動パージ制御の終了後、出力デューティTDPGは漸減していくことになる。
【０２３６】
ステップＳ２５６では、通常燃料噴射制御に基づく燃料噴射が燃料噴射弁１２によって行われる。通常燃料噴射制御では、Ａ／Ｆセンサ３４の出力に基づく空燃比フィードバック制御が実施され、前述の（１）式によって燃料噴射時間TAUが算出される。
【０２３７】
図１９は、本実施の形態にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図１９（Ａ）は吸入空気流量GAの変化を示す。図１９（Ｂ）は目標パージ率PGRの変化を示す。図１９（Ｃ）はパージ補正係数FPGの変化を示す。図１９（Ｄ）は図１８に示す燃料供給制御ルーチンに従って始動パージ制御から通常燃料噴射制御へ切り替える場合の空燃比A/Fの変化（実線）と、始動パージ制御の終了と同時にパージガスの供給を停止する場合の空燃比A/Fの変化（破線）とを示す。図１９（Ｅ）は燃料噴射時間TAUの変化を示す。さらに、図１９（Ｆ）は壁面付着燃料量の変化（実線）と、安定壁面付着燃料量の変化（破線）とを示す。なお、時間軸は各タイミングチャートで共通している。
【０２３８】
図１９には、内燃機関２の始動後、始動パージ制御から通常燃料噴射制御に切り替わるときの各パラメータの変化が示されている。図１９（Ｆ）に示すように、蒸発燃料を使用する始動パージ制御時には、壁面への燃料付着は僅かであり、安定壁面付着燃料量（基本量）は低い値になっている。しかし、液体燃料を使用する通常燃料噴射制御時には、壁面への燃料付着が起きるため、燃料噴射時間TAUに応じて安定壁面付着燃料量は増大する。このため、始動パージ制御から通常燃料噴射制御への切り替え時には、安定壁面付着燃料量に対して実際の壁面付着燃料量に不足が生じ、これを補うように壁面への燃料の付着が進む。その結果、始動パージ制御の終了と同時にパージガスの供給を停止したのでは、燃焼室４内に供給される燃料量に不足が生じ、図１９（Ｄ）に破線で示すように空燃比のリーン化が起きてしまう。
【０２３９】
これに対して図１８に示す燃料供給制御ルーチンに従って切り替えを行うことで、図１９（Ｂ）に実線で示すように、始動パージ制御の終了後、壁面付着燃料量が安定壁面付着燃料量に達するまではパージガスが継続供給される。また、壁面付着燃料量の増加に応じてパージガスの供給量は漸減される。これにより、壁面への燃料付着に伴う燃料量不足は適度に解消され、空燃比のリーン化は防止される。
【０２４０】
なお、壁面への燃料付着に伴う燃料量不足を解消する手段として、燃料噴射量を増量補正することも考えられる。しかし、この場合は、補正燃料噴射量の一部が壁面に付着することを考慮する必要がある。これに対し、パージガスに含まれる蒸発燃料は壁面に付着することなくそのまま速やかに燃焼室４に供給されることから、本実施の形態にかかる空燃比制御によれば、壁面への付着分を考慮してパージガス供給量を決定する必要はないという利点もある。
【０２４１】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が始動パージ制御から通常燃料噴射制御への切り替え後、前述の基本空燃比制御に従い燃料噴射時間TAUを計算することにより、第１の発明にかかる「フィードバック補正係数算出手段」、「パージ補正燃料量算出手段」、及び「燃料噴射量算出手段」が実現される。基本空燃比制御による燃料噴射時間TAUの計算方法は実施の形態１で説明した通りである。
【０２４２】
本実施の形態においては、図１８に示すルーチンのステップＳ２４４乃至Ｓ２５４及び図１４に示すルーチンに従い出力デューティTDPGを計算することで、第１、第１５乃至第１７の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。算出された出力デューティTDPGは、第１７の発明において「燃料供給量補正手段」で決定されるパージガス供給量に対応している。また、図１８に示すルーチンのステップＳ２４０、Ｓ２４２、Ｓ２５６及びＳ２６２の処理を実施することで、第１５の発明にかかる「始動制御手段」が実現されている。
【０２４３】
実施の形態１０．
次に、図２０を参照して、本発明の実施の形態１０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９のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図１８に示すルーチン及び図１４に示すルーチンに加えて後述する図２０に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【０２４４】
［実施の形態１０にかかる空燃比制御の特徴］
実施の形態９にかかる空燃比制御では、始動パージ制御の終了後も暫くはパージ制御弁１６を作動させ、燃料噴射弁１２による燃料噴射と並行してパージガスの供給を継続することで、壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化を防止している。しかし、システムが供給可能なパージガスの量には限界があり、パージ制御弁１６が全開のとき、つまり、デューティ１００％で駆動されているときのパージ量を超えては供給することはできない。このため、多量のパージガスが必要となる場合、例えば、パージガスの燃料濃度が低いときや内燃機関２の温度が低いときには、供給可能なパージガスの量が必要供給量に対して不足してしまう可能性がある。
【０２４５】
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御は、実施の形態９にかかる空燃比制御に加え以下に説明する追加の空燃比制御を実施することとしている、この追加の空燃比制御では、パージガス供給量の必要供給量に対する不足分を燃料噴射量によって補うことで、壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化の確実な防止を図っている。
【０２４６】
［実施の形態１０における具体的処理］
本実施の形態では、図２０のフローチャートに示すルーチンにより燃料噴射時間TAUの補正値HTAUが算出される。算出された補正値HTAUは、前述の基本空燃比制御に従い（１）式によって算出される燃料噴射時間TAUに加算されて燃料噴射弁１２に出力される。図２０に示すルーチンは図１４に示すルーチンや図１８に示すルーチンとともに、システムに対して起動要求を発するスタートスイッチのオンが検出された後、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０２４７】
図２０示すルーチンの最初のステップＳ２８０では、補正デューティHDPGが１００％以上か否か判定される。補正デューティHDPGは、図１８に示すルーチンのステップＳ２５４で算出される。前述のように、始動パージ制御の終了後は目標パージ率PGRはゼロに設定されることから、パージ制御弁１６に出力される出力デューティTDPGは補正デューティHDPGのみで決まる。したがって、補正デューティHDPGが１００％未満であるならば、補正デューティHDPGに応じた量のパージ量を実現することは可能である。一方、補正デューティHDPGが１００％以上になっている場合には、出力デューティTDPGは１００％が最大であるため、補正デューティHDPGに応じた量のパージ量を実現することはできない。
【０２４８】
ステップＳ２８０の判定の結果、補正デューティHDPGが１００％未満である場合には、ステップＳ２８６の処理が選択される。ステップＳ２８６では、燃料噴射時間補正値HTAUはゼロに設定される。
【０２４９】
ステップＳ２８０の判定で補正デューティHDPGが１００％以上になっていると判断された場合には、ステップＳ２８２及びＳ２８４の処理が選択される。まず、ステップＳ２８２では、水温補正率KTAUが冷却水温THWに基づいて決定される。水温補正率KTAUは燃料噴射時間補正値HTAUの算出に使用される補正係数であり、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。
【０２５０】
次のステップＳ２８４では、以下の（34）式に示すように、補正デューティHDPGが１００％を超える分に水温補正率KTAUを乗じた値が燃料噴射時間補正値HTAUとして算出される。水温補正率KTAUによって冷却水温THWに応じた補正を行っているのは、冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料量の安定が速くなり、その分、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を相殺するのに必要な燃料噴射量の補正量は小さくて済むからである。
HTAU＝KTAU×(HDPG−100)／100  ・・・（34）
【０２５１】
ステップＳ２８４或いはステップＳ２８６で設定された燃料噴射時間補正値HTAUは、（１）式によって算出される燃料噴射時間TAUに加算されて燃料噴射弁１２に出力される。これにより、必要パージ量がパージ制御弁１６の供給能力の限界を超えていない限りは、燃料噴射量の補正は行われず、パージガスの継続供給のみによって壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化が防止される。そして、必要パージ量がパージ制御弁１６の供給能力の限界を超えるときには、パージ量の不足分が燃料噴射量によって補われることにより、壁面付着燃料量の増加に伴う空燃比のリーン化は確実に防止される。
【０２５２】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図２０に示すルーチンを実行することにより、第１８の発明にかかる「燃料供給量補正手段」が実現されている。
【０２５３】
なお、本実施の形態にかかる空燃比制御の技術的特徴、すなわち、必要パージガス供給量がパージ制御弁１６の供給可能量を超えるときには、燃料噴射弁１２の燃料噴射量によってパージガス供給量の不足分を補償するという技術的特徴は、実施の形態５乃至８にかかる空燃比制御にも組み合わせることができる。これらの実施の形態においても、最終的な出力デューティTDPGの要求値（計算値）が１００％を超えてしまう可能性はあるため、本実施の形態にかかる空燃比制御の技術的特徴を組み合わせることで、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比のずれをより確実に防止することが可能になる。
【０２５４】
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】
【０２５５】
【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のシステムにおいてパージ壁面付着補正量FMWPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】実施の形態１のシステムにおいてパージ壁面付着補正量FMWPGを考慮した燃料噴射時間TAUの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】実施の形態１にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】実施の形態２のシステムにおいてパージ補正量TPGの算出の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】実施の形態２にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】実施の形態３のシステムにおいてパージ壁面付着補正量FMWPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】図７に示すルーチン中で付着量の算出に使用する各補正係数の設定例を示す図である。
【図９】図７に示すルーチン中で脱離量の算出に使用する各補正係数の設定例を示す図である。
【図１０】実施の形態４のシステムにおいてパージ壁面付着補正係数FMWFPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】実施の形態４のシステムにおいてパージ壁面付着補正係数FMWFPGを考慮した燃料噴射時間TAUの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】実施の形態４にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】実施の形態５のシステムにおいて補正デューティHDPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１４】実施の形態５のシステムにおいて補正デューティHDPGを反映した出力デューティTDPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１５】実施の形態６のシステムにおいて補正デューティHDPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１６】実施の形態７のシステムにおいて補正デューティHDPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１７】実施の形態８のシステムにおいて補正デューティHDPGの算出のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１８】実施の形態９のシステムにおいて燃料供給制御のために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１９】実施の形態９にかかる空燃比制御の効果を説明するためのタイミングチャートである。
【図２０】実施の形態１０のシステムにおいて燃料噴射時間補正値HTAUの算出のために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】
【０２５６】
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  Ａ／Ｆセンサ
３６  エアフローメータ
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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【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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