(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、
前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、同パージ濃度が所定の遅れをもって変化するように修正し、該修正に際して前期パージ流量の変化後の流量が小さいほど前期応答遅れを大きく設定する濃度修正手段と、
前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、
前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、前記パージ流量が増大したときにのみ前記パージ濃度が所定の応答遅れをもって変化するように修正する濃度修正手段と、
前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、
前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、前記パージ流量が増大したときにのみ前記パージ濃度が所定の応答遅れをもって変化するように修正し、該修正に際して前記パージ流量の変化後の流量が小さいときほど前記応答遅れを大きく設定する濃度修正手段と、
前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記濃度修正手段は、さらにパージ濃度の修正量を時間の経過とともに零に近づくように変化させる濃度復帰手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記濃度復帰手段は、前記パージ濃度の修正量の変化量を前記パージ流量に基づいて設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を大気中に放出することなくキャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路へ適宜にパージして処理するようにした燃料蒸気処理装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料タンクで発生する燃料蒸気（以下、燃料ベーパという）を一時的に蓄えるキャニスタと内燃機関の吸気通路とを連通するパージ通路内に設けられたパージ制御弁とからなる燃料蒸気処理装置を備えた内燃機関の制御装置が知られている。この内燃機関の制御装置には、内燃機関の運転状態に応じてパージ制御弁の開弁量を制御するパージ制御手段と、空燃比を検出するための酸素センサと、吸気通路内に燃料ベーパが導入されることにより変化する空燃比を目標空燃比に調整する手段とが備えられる。
【０００３】
このような燃料蒸気処理装置を備えた内燃機関において、空燃比制御を好適に行うためには、燃焼室に供給される本来の燃料に対しパージされた燃料ベーパが付加されることを加味して空燃比を制御することが必要になる。
【０００４】
一般に、燃料ベーパの影響を加味した燃料噴射量の空燃比制御は、以下のようなロジックに基づいて実施される。すなわち、エンジン回転速度や吸気量等の運転状態パラメータに基づいて先ず基本となる燃料噴射量（時間）が算出され、その基本燃料噴射量に、空燃比フィードバック補正係数、空燃比学習値、パージ空燃比補正係数、及びその他の各種運転状態に基づく補正係数を加味した最終燃料噴射量（時間）が決定される。空燃比フィードバック補正係数は、前回の燃料噴射に係る空燃比の理論空燃比に対するずれ量に対応するものであり、今回の燃料噴射に係る空燃比を理論空燃比により近似させるための補正係数である。空燃比学習値は、異なる運転領域における空燃比フィードバック制御の制御結果に基づき各運転領域ごとに学習記憶された補正係数であり、この学習値を採用することにより空燃比フィードバック制御の精度が一層高められることになる。一方、パージ空燃比補正係数は、燃料ベーパの吸気通路への導入による空燃比への影響を加味した補正係数であり、パージ率とパージ濃度学習値とに基づいて算出される。ここで、パージ率とは、吸気通路内を流れる吸入空気の流量に対する同吸気通路内に導入される燃料ベーパの流量をいう。また、パージ濃度学習値とは前記燃料ベーパの濃度を反映する係数である。これら両係数を乗算したものをパージ空燃比補正係数として、空燃比の補正に用いることとなる。
【０００５】
このような内燃機関の制御装置において、パージ流量の急変時にはパージ制御弁から燃焼室までの距離によるパージ流量の応答遅れが生じることとなる。このようにパージ流量の応答遅れがあるために、パージ流量は遅れて増加しパージ制御弁の実際の開度に対応するパージ流量理論値に達することとなる。そのため、パージ流量の急変時の過渡状態においては実際のパージ率はパージ流量理論値に対応する理論パージ率からずれた値となる。従って、パージ流量理論値に対応する理論パージ率に基づいて燃料噴射量を算出すると、噴射量不足や噴射量過多を招き、内燃機関の空燃比が理論空燃比からずれてしまう。
【０００６】
このような問題点を解決するため、例えば特開平１１−２６４３５１号公報に記載されるような内燃機関の制御装置が提案されている。この制御装置は、燃料ベーパを含む気体を吸気通路にパージするパージ制御弁から燃焼室までの距離によるパージ流量の応答遅れを考慮して燃焼室に供給されるパージ流量を算出する手段と、パージ流量の急変時に、直前のパージ流量と今回のパージ流量との比に基づいてパージ濃度の変化を推定する手段とを備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記内燃機関の制御装置ではパージ流量の急増に伴うキャニスタでの燃料ベーパの離脱遅れが考慮されておらず、パージガス中に含まれる燃料ベーパの濃度は一時的に低下することとなる。従って、パージ流量の変化時においてパージ濃度を正確に求められず、燃料噴射量の算出が不正確となり、空燃比のみだれを招き、空燃比制御の精度が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パージ流量の急変時であって、パージ流量の変化に伴う燃料ベーパの離脱遅れを考慮したパージ濃度の修正を行うことにより空燃比制御の精度を向上することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、同パージ濃度が所定の遅れをもって変化するように修正し、該修正に際して前期パージ流量の変化後の流量が小さいほど前期応答遅れを大きく設定する濃度修正手段と、前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、前記パージ流量が増大したときにのみ前記パージ濃度が所定の応答遅れをもって変化するように修正する濃度修正手段と、前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段とを備えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を一旦キャニスタに捕集し、その捕集した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路にパージするパージ手段と、前記パージ手段によってパージされるパージガスのパージ流量を検出する流量検出手段と、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度をパージ濃度として検出する濃度検出手段と、前記パージ濃度と前記パージ流量とに基づいて燃焼室に供給される燃料蒸気量を算出し、その燃料蒸気量を考慮して空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、を備える内燃機関の制御装置において、前記噴射量設定手段は、前記パージ流量が変化したとき、前記パージ濃度を前記キャニスタから離脱する燃料蒸気の離脱遅れを反映した濃度とすべく、前記パージ流量が増大したときにのみ前記パージ濃度が所定の応答遅れをもって変化するように修正し、該修正に際して前記パージ流量の変化後の流量が小さいときほど前記応答遅れを大きく設定する濃度修正手段と、前記パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に前記燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して前記濃度修正手段により修正されたパージ濃度の反映タイミングを決定するタイミング設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
内燃機関の運転状態においてパージ処理の実行中にパージ流量が急増すると、キャニスタでの燃料蒸気の離脱遅れが生じ、そのときのパージガス中に含まれる燃料蒸気の濃度はパージ流量がほぼ定常状態での濃度よりも低下することとなる。従って、濃度検出手段にて検出されたパージ濃度に基づいて燃料噴射量を設定すると、噴射量不足となり、内燃機関の空燃比は目標空燃比からずれてしまう。
【００１１】
この点に関して、請求項１〜３の構成によれば、パージ流量の変化を考慮してパージ濃度が修正されるとともに、この修正されたパージ濃度は、パージ流量を検出した検出タイミングと、その検出されたパージガスが実際に燃焼室内に吸入されるタイミングとの時間差を考慮して燃料噴射量の設定に反映される。従って、パージ流量の急増時においても燃料噴射量の過不足を抑制することができ、空燃比制御の精度を向上することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記濃度修正手段は、さらにパージ濃度の修正量を時間の経過とともに零に近づくように変化させる濃度復帰手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項４の構成によれば、パージ流量の急増時においてキャニスタでの燃料蒸気の離脱状態が時間の経過に伴って収束するまでの間のパージガス中の燃料蒸気の濃度変化を考慮することができ、燃料噴射量の過不足を抑制して空燃比制御の精度を向上することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記濃度復帰手段は、前記パージ濃度の修正量の変化量を前記パージ流量に基づいて設定することを特徴とする。
【００１５】
パージ流量の急増時においてキャニスタでの燃料蒸気の離脱遅れが生じるが、パージ流量が大きければ燃料蒸気の離脱遅れは小さくなり、パージ濃度は早期に収束する。また、パージ流量が小さければ燃料蒸気の離脱遅れは大きくなり、パージ濃度が収束するには時間を要する。請求項５の構成によれば、パージ濃度の修正量の変化量をパージ流量に基づいて設定するので、パージ濃度の変化を的確に考慮することができ、空燃比制御の精度を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る燃料蒸気処理装置を備えた自動車のエンジンシステムを示す概略構成図である。同システムは燃料を収容するための燃料タンク１を備える。
【００１８】
燃料タンク１に内蔵されるポンプ４から延びるメインライン５はデリバリパイプ６に接続される。このデリバリパイプ６に設けられた複数のインジェクタ７はエンジン８に設けられた複数の気筒（図示略）に対応して配置される。デリバリパイプ６から延びるリターンライン９は燃料タンク１に接続される。ポンプ４から吐出された燃料はメインライン５を通ってデリバリパイプ６に至り、各インジェクタ７へと分配される。各インジェクタ７は電子制御装置（ＥＣＵ）３１による制御のもとにエンジン８の各気筒へ燃料を噴射供給する。
【００１９】
吸気通路１０はエアクリーナ１１及びサージタンク１０ａを含む。エアクリーナ１１を通って浄化された空気は吸気通路１０に導入される。各インジェクタ７から噴射された燃料とこの導入される空気との混合気はエンジン８の各気筒に供給され、燃焼に供される。デリバリパイプ６において各インジェクタ７へ分配されることなく余った燃料は、上記リターンライン９を通って燃料タンク１に戻される。燃焼後の排気ガスはエンジン８の各気筒から排気通路１２を通って外部へ排出される。
【００２０】
本実施形態の燃料蒸気処理装置は燃料タンク１で発生する燃料蒸気（以下、燃料ベーパという）を大気中に放出させることなく捕集して処理する。この処理装置は燃料タンク１で発生する燃料ベーパをベーパライン１３を通じて捕集するキャニスタ１４を有する。キャニスタ１４の中は活性炭等の吸着剤１５により占められる部分と、その吸着剤１５の上下に位置する空間１４ａ，１４ｂとを含む。
【００２１】
キャニスタ１４に設けられた第１大気弁１６は逆止弁よりなる。この大気弁１６は、キャニスタ１４の内圧が大気圧よりも小さいときに開いてキャニスタ１４に対する外気（大気圧）の導入を許容し、その逆方向の気体の流れを阻止する。この大気弁１６から延びるエアパイプ１７はエアクリーナ１１に接続される。従って、キャニスタ１４にはエアクリーナ１１により浄化された外気が導入される。キャニスタ１４の内部に設けられた第２大気弁１８も逆止弁よりなる。この大気弁１８はキャニスタ１４の内圧が大気圧よりも大きくなったときに開いてキャニスタ１４からアウトレットパイプ１９に対する気体（内圧）の導出を許容し、その逆方向の気体の流れを阻止する。
【００２２】
キャニスタ１４に設けられたベーパ制御弁２０は燃料タンク１からキャニスタ１４へ流れる燃料ベーパを制御する。この制御弁２０は前記ベーパライン１３を含む燃料タンク１の側の内圧（以下タンク側内圧という）と、キャニスタ１４の側の内圧（以下キャニスタ側内圧という）との差に基づいて開かれることにより、キャニスタ１４に対する燃料ベーパの流入を許容する。
【００２３】
キャニスタ１４から延びるパージライン２１はサージタンク１０ａに連通している。キャニスタ１４はベーパライン１３を通じて導入される気体中の燃料成分だけを吸着剤１５に吸着させて捕集し、燃料成分を含まない気体だけを大気弁１８が開いたときにアウトレットパイプ１９を通じて外部へ排出する。エンジン８の運転時には、吸気通路１０で発生する吸気負圧がパージライン２１に作用する。この状態で、パージライン２１に設けられたパージ制御弁２２が開弁されることにより、キャニスタ１４に捕集された燃料ベーパ、或いは燃料タンク１からキャニスタ１４に導入されて吸着剤１５に吸着されることのない燃料が、そのパージライン２１を通じて吸気通路１０へパージされる。パージ制御弁２２は電気信号の供給を受けて弁体を移動させる電磁弁であり、その開度がＥＣＵ３１によってデューティ制御されることにより、パージライン２１を通過する燃料ベーパを含むパージガスの流量をエンジン８の運転状態に応じて調整する。
【００２４】
各種センサ２５〜３０は、エンジン８の運転状態を検出する。吸気通路１０内のスロットル２５ａ近傍に設けられたスロットルセンサ２５は、アクセルペダルの踏込み量に対応したスロットル開度ＴＡを検出し、その開度ＴＡに応じた信号を出力する。エアクリーナ１１の近傍に設けられた吸気温センサ２６は吸気通路１０に吸入される空気の温度（吸気温度）ＴＨＡを検出し、その温度ＴＨＡに応じた信号を出力する。同エアクリーナ１１の近傍に設けられた吸気量センサ２７は吸気通路１０に吸入される空気量（吸気量）Ｑを検出し、その吸気量に応じた信号を出力する。エンジン８に設けられた水温センサ２８はエンジンブロック８ａの内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その温度ＴＨＷに応じた信号を出力する。エンジン８に設けられたクランク角センサ（回転速度センサ）２９はエンジン８のクランクシャフト８ｂの回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。排気通路１２に設けられた酸素センサ３０は排気通路１２を通過する排気ガス中の酸素濃度を検出し、その濃度の高さに応じた信号を出力する。
【００２５】
ＥＣＵ３１は、これら各種センサ２５〜３０から出力される信号を入力する。また、同ＥＣＵ３１は、エンジン８における混合気の空燃比がエンジン８の運転状態に適した目標空燃比となるように、各インジェクタ７から噴射される燃料量を制御するための空燃比制御を実行する。
【００２６】
さらに、ＥＣＵ３１はエンジン８の運転状態に適したパージ流量に制御すべく、パージ制御弁２２の開閉制御を行う。すなわち、上記各種センサの信号からエンジン８の運転状態を判断し、更にその判断に基づいて、パージ制御弁２２の開閉をデューティ制御する。ここで、キャニスタ１４から吸気通路１０へパージされる燃料ベーパはエンジン８における混合気の空燃比に影響をおよぼす。そのため、ＥＣＵ３１はエンジン８の運転状態に応じてパージ制御弁２２の開度を決定する。
【００２７】
加えて、ＥＣＵ３１はパージ処理が実行されているときに、空燃比制御の制御結果と、酸素センサ３０により検出される酸素濃度値に基づき、混合気に付加されるパージガス中の燃料ベーパの濃度（以下、パージ濃度）を学習する。前述のように、空燃比が小さくなった場合（リッチ）、エンジン８の排気ガス中に含まれるＣＯ等の濃度が増加し、酸素濃度が減少する。そこで、ＥＣＵ３１は、酸素センサ３０により検出される排気ガス中の酸素濃度の値に基づき、パージ濃度値ＦＧＰＧを学習する。言い換えれば、ＥＣＵ３１は、目標空燃比に対する検出空燃比のずれに基づきパージ濃度値ＦＧＰＧを算出する。ＥＣＵ３１は、このパージ濃度値ＦＧＰＧに基づきパージ制御弁２２の開度に相当するデューティ比ＤＰＧの値を決定し、その値に応じたデューティ信号を制御弁２２に出力する。
【００２８】
またＥＣＵ３１は、基本的にはエンジン８の運転状態に応じて予め設定されている基本燃料噴射量（時間）ＴＰを、学習したパージ濃度値ＦＧＰＧや、空燃比フィードバック制御により算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ等を加味して補正を行い、最終的な目標燃料噴射量（時間）ＴＡＵを決定する。
【００２９】
図２のブロック図に示すように、ＥＣＵ３１は中央処理装置（ＣＰＵ）３２、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３４、バックアップＲＡＭ３５及びタイマカウンタ３６等を備える。ＥＣＵ３１はこれら各部３２〜３６と、外部入力回路３７と、外部出力回路３８等とをバス３９により接続してなる論理演算回路を構成する。ここで、ＲＯＭ３３は空燃比制御及びパージ制御等に関する所定の制御プログラム等を予め記憶する。ＲＡＭ３４はＣＰＵ３２の演算結果等を一時記憶する。バックアップＲＡＭ３５はバッテリバックアップされた不揮発性のＲＡＭであり、書き込まれたデータをＥＣＵ３１の非能動時（電源オフ時）においても保存する。タイマカウンタ３６は同時に複数の計時動作を行うことができる。外部入力回路３７はバッファ、波形成形回路、ハードフィルタ（電気抵抗及びコンデンサよりなる回路）及びＡ／Ｄ変換器等を含む。外部出力回路３８は駆動回路等を含む。各種センサ２５〜３０は外部入力回路３７につながる。上記インジェクタ７やパージ制御弁２２等は外部出力回路３８につながる。
【００３０】
ＣＰＵ３２は外部入力回路３７を介して入力される各種センサ２５〜３０の検出信号を入力値として読み込む。ＣＰＵ３２はそれら入力値に基づき空燃比フィードバック制御、空燃比学習、パージ制御、パージ濃度学習、及び燃料噴射制御等を実行する。
【００３１】
図３は前記ＥＣＵ３１にて実行される内燃機関の空燃比制御手順のメインルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵ３１は、予め決定された周期毎にメインルーチンを実行する。メインルーチンの実行を開始すると、まずステップ１００にて、空燃比制御の基礎となる補正係数であるフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。
【００３２】
図４は図３の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンを示すフローチャートである。図４に示すように、まず初めにステップ１１０において空燃比のフィードバック制御条件が成立しているかどうかが判別される。フィードバック制御条件が成立していないときにはステップ１３６に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固定され、次いでステップ１３８においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０に固定される。次いでステップ１３４に進む。これに対してステップ１１０においてフィードバック制御条件が成立しているときにはステップ１１２に進む。
【００３３】
ステップ１１２では酸素センサ３０の出力電圧Ｖが０．４５（Ｖ）よりも高いかどうか、即ちリッチであるかどうかが判別される。出力電圧Ｖ≧０．４５（Ｖ）のとき、即ちリッチのときにはステップ１１４に進んで前回の処理サイクル時にリーンであったかどうかが判別される。前回の処理サイクル時にリーンのとき、即ちリーンからリッチに変化したときにはステップ１１６に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦがＦＡＦＬとされ、ステップ１１８に進む。ステップ１１８ではフィードバック補正係数ＦＡＦからスキップ値Ｓが減算され、従って、フィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に減少する。次いでステップ１２０ではＦＡＦＬとＦＡＦＲの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。つまり、平均値ＦＡＦＡＶとは、フィードバック補正係数ＦＡＦの変動平均値であり、ＦＡＦＬとＦＡＦＲとの平均値である。次いでステップ１２２ではスキップフラグがセットされる。次いでステップ１３４に進む。一方、ステップ１１４において前回の処理サイクル時にはリッチであったと判別されたときはステップ１２４に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦから積分値Ｋ（Ｋ≪Ｓ）が減算され、次いでステップ１３４に進む。従って、フィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に減少する。
【００３４】
一方、ステップ１１２において出力電圧Ｖ＜０．４５（Ｖ）であると判断されたとき、即ちリーンのときにはステップ１２６に進んで前回の処理サイクル時にリッチであったかどうかが判別される。前回の処理サイクル時にリッチのとき、即ちリッチからリーンに変化したときにはステップ１２８に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦがＦＡＦＲとされ、ステップ１３０に進む。ステップ１３０ではフィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ値Ｓが加算され、従って、フィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に増大する。次いでステップ１２０ではＦＡＦＬとＦＡＦＲの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。一方、ステップ１２６において前回の処理サイクル時にはリーンであったと判別されたときはステップ１３２に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦに積分値Ｋ（Ｋ≪Ｓ）が加算される。従って、フィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に増大する。
【００３５】
ステップ１３４ではフィードバック補正係数ＦＡＦが変動許容範囲の上限１．２と下限０．８との間の値に制御される。即ち、フィードバック補正係数ＦＡＦが１．２とによりガードされる。即ち、フィードバック補正係数ＦＡＦが１．２よりも大きくならず、０．８よりも小さくならないようにフィードバック補正係数ＦＡＦの値がガードされる。後述するように空燃比がリッチとなってフィードバック補正係数ＦＡＦが小さくなると燃料噴射時間ＴＡＵが短かくなり、空燃比がリーンとなってフィードバック補正係数ＦＡＦが大きくなると燃料噴射時間ＴＡＵが長くなるので空燃比が理論空燃比に維持されることになる。ステップ１３４が終了すると、フィードバック補正係数ＦＡＦ算出ルーチンを終了する。
【００３６】
なお、図５は空燃比が目標空燃比に維持されているときの酸素センサ３０の出力電圧Ｖとフィードバック補正係数ＦＡＦとの関係を示すグラフである。図５に示されるように酸素センサ３０の出力電圧Ｖが基準電圧、例えば０．４５（Ｖ）よりも高くなると、即ち空燃比がリッチになるとフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に低下され、次いで積分値Ｋでもって徐々に減少される。これに対して酸素センサ３０の出力電圧Ｖが基準電圧よりも低くなると、即ち空燃比がリーンになるとフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に増大され、次いで積分値Ｋでもって徐々に増大される。
【００３７】
即ち、空燃比がリッチになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが減少されるので燃料噴射量が減少され、空燃比がリーンになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが増大されるために燃料噴射量が増大される。このようにして空燃比は目標空燃比（理論空燃比）に制御されることになる。図５に示されるように、このときフィードバック補正係数ＦＡＦは基準値、即ち１．０を中心として上下動する。
【００３８】
また、図５においてＦＡＦＬは空燃比がリーンからリッチになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示しており、ＦＡＦＲは空燃比がリッチからリーンになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示している。
【００３９】
図３に戻り、ＥＣＵ３１は、続いてステップ１０２にて空燃比の学習を実行する。図６は図３の空燃比学習ルーチンを示すフローチャートである。図６に示すように、まず初めにステップ１５０において空燃比の学習条件が成立しているかどうかが判別される。空燃比の学習条件が成立していないときにはステップ１６６にジャンプし、空燃比の学習条件が成立しているときにはステップ１５２に進む。ステップ１５２ではスキップフラグがセットされているかどうかが判別され、スキップフラグがセットされていないときにはステップ１６６にジャンプする。これに対してスキップフラグがセットされているときにはステップ１５４に進んでスキップフラグがリセットされ、次いでステップ１５６に進む。即ち、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップされる毎にステップ１５６に進むことになる。
【００４０】
ステップ１５６ではパージ率ＰＧＲが零であるかどうか、即ちパージ作用が行われているかどうか（パージ制御弁２２が開いているかどうか）が判別される。パージ率ＰＧＲが零でないとき、即ちパージ作用が行われているときには、図８に示されるパージ濃度の学習ルーチンへ進む。これに対してパージ率ＰＧＲが零のとき、即ちパージ作用が行われていないときにはステップ１５８に進んで空燃比の学習が行われる。
【００４１】
即ち、まず初めにステップ１５８においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０２以上かどうかが判別される。平均値ＦＡＦＡＶ≧１．０２のときにはステップ１６４に進んで学習領域ｊに対する空燃比の学習値ＫＧｊに一定値Ｘが加算される。即ち、本実施形態ではＥＣＵ３１のＲＡＭ３４には、異なる複数の機関負荷領域にそれぞれ対応して複数個の学習領域ｊが予め定められており、各学習領域ｊに対してそれぞれ空燃比の学習値ＫＧｊが格納される。従ってステップ１６４では現在の機関負荷に対応する学習領域ｊの学習値ＫＧｊが更新される。次いでステップ１６６に進む。
【００４２】
一方、ステップ１５８においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶ＜１．０２であると判別されたときにはステップ１６０に進んで平均値ＦＡＦＡＶが０．９８以下かどうかが判別される。平均値ＦＡＦＡＶ≦０．９８のときにはステップ１６２に進んで機関負荷に応じた学習領域ｊの学習値ＫＧｊから一定値Ｘが減算される。一方、ステップ１６０においてＦＡＦＡＶ＞０．９８であると判別されたとき、即ち平均値ＦＡＦＡＶが０．９８と１．０２との間にあるときには空燃比の学習値ＫＧｊを更新することなくステップ１６６にジャンプする。
【００４３】
ステップ１６６及びステップ１６８ではパージ濃度を学習するための初期化処理が行われる。即ち、ステップ１６６では機関始動中であるかどうかが判別され、機関始動中のときにはステップ１６８に進んで単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧが零とされ、パージ実行時間カウント値ＣＰＧＲがクリアされる。次いで図９に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。一方、始動時でない場合には図９に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに直接進む。
【００４４】
図３に戻り、続いてＥＣＵ３１は、パージ濃度の学習及び／又は燃料噴射時間の算出を行う。図８は図３及び図６のパージ濃度学習ルーチンを示すフローチャート、図９は図３、図６及び図８の燃料噴射時間算出ルーチンを示すフローチャートである。
【００４５】
図８のパージ濃度学習ルーチンを説明する前に、図７を参照してパージ濃度学習の考え方について説明する。図７はパージ濃度学習の考え方を説明するグラフである。パージ濃度の学習は単位パージ率当りのパージ濃度を正確に求めることから始まる。この単位パージ率当りのパージ濃度が図７においてＦＧＰＧで示されている。パージ空燃比補正係数ＦＰＧは燃焼室に導入される燃料ベーパの量を反映する係数であり、パージ濃度値ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによって得られる。単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧはフィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ（図５のＳ）する毎に次式に基づいて算出される。
【００４６】
【数１】
ｔＦＧ←（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ）
ＦＧＰＧ←ＦＧＰＧ＋ｔＦＧ
ここで値ＦＡＦＡＶはフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値（＝（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２）を示している。値ａは予め定められた定数であり、本実施形態では２に設定されている。この平均値ＦＡＦＡＶ及びパージ率ＰＧＲに基づき、パージ濃度値ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが求められる。そして、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ値Ｓ分だけ変化する毎に、求められた更新量ｔＦＧがパージ濃度値ＦＧＰＧに加算される。
【００４７】
図７に示すように、パージが開始されると空燃比がリッチとなるために空燃比を理論空燃比とすべくフィードバック補正係数ＦＡＦが小さくなる。次いで時刻ｔ１において酸素センサ３０により空燃比がリッチからリーンに切替ったと判断されるとフィードバック補正係数ＦＡＦは増大される。この場合、パージが開始されてから時刻ｔ１に至るまでのフィードバック補正係数ＦＡＦの変化量ΔＦＡＦ（ΔＦＡＦ＝（１．０−ＦＡＦ））はパージ作用による空燃比の変動量を表しており、この変化量ΔＦＡＦは時刻ｔ１におけるパージ濃度を表わしている。
【００４８】
時刻ｔ１に達すると空燃比は理論空燃比に維持され、その後空燃比が理論空燃比からずれないようにフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを１．０まで戻すために単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧがフィードバック補正係数ＦＡＦのスキップ毎に徐々に更新される。このときのパージ濃度値ＦＧＰＧの一回当りの更新量ｔＦＧは１．０に対するフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶのずれ量の半分とされ、従ってこの更新量ｔＦＧは上述した如くｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・２）となる。
【００４９】
図７に示されるようにパージ濃度値ＦＧＰＧの更新作用が数回繰返されるとフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶは１．０に戻り、その後は単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧは一定となる。このようにパージ濃度値ＦＧＰＧが一定になるということは、このときのパージ濃度値ＦＧＰＧが単位パージ率当りのパージ濃度を正確に表わしていることを意味しており、パージ濃度の学習が完了したことを意味している。
【００５０】
一方、燃焼室に導入される実際の燃料ベーパ量は、単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧに実パージ率ＲＰＧＲを乗算した値によって反映される。従って、実際の燃料ベーパ量を反映するパージ空燃比補正係数ＦＰＧ（＝ＦＧＰＧ・ＲＰＧＲ）は、図７に示されるようにパージ濃度値ＦＧＰＧが更新される毎に更新され、実パージ率ＲＰＧＲが増大するにつれて増大する。
【００５１】
パージ開始後におけるパージ濃度の学習が一旦完了した後においてもパージ濃度が変化すればフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０からずれる。このときにも上述の値ｔＦＧ（＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ））を用いてパージ濃度値ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが算出される。
【００５２】
続いて、図８のパージ濃度学習ルーチンについて説明する。図８のパージ濃度学習ルーチンは、上述した図６のステップ１５６においてパージ作用が行われていると判断されたときに開始される。図８に示すように、まず初めにステップ１８０において、フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが一定範囲内にあるかどうか、即ち１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であるかどうかが判別される。フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが設定範囲内にあるとき、即ち１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であるときにはステップ１８４に進んで単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが零とされ、次いでステップ１８６に進む。従ってこのときにはパージ濃度値ＦＧＰＧは更新されない。
【００５３】
一方、ステップ１８０においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが一定範囲を越えていると判断されたとき、即ちＦＡＦＡＶ≧１．０２であるか又はＦＡＦＡＶ≦０．９８であるときにはステップ１８２に進んで次式に基づきパージ濃度値ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが算出される。
【００５４】
【数２】
ｔＦＧ←（１．０−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ）
ここでａは２である。即ちフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが設定範囲（０．９８と１．０２との間）を越えると１．０に対するＦＡＦＡＶのずれ量の半分が更新量ｔＦＧとされる。次いでステップ１８６に進む。ステップ１８６ではパージ濃度値ＦＧＰＧに更新量ｔＦＧが加算される。次いでステップ１８８ではパージ濃度値ＦＧＰＧの更新回数を表している更新回数カウンタＣＦＧＰＧが１だけインクリメントされる。次いで図９に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。
【００５５】
図９の燃料噴射時間算出ルーチンは、上述した図６のステップ１６６及び／又はステップ１６８が終了したとき、あるいは、図８のステップ１８８が終了したときに開始される。図９に示すように、まず初めにステップ２００において機関負荷Ｑ／Ｎおよびエンジン回転速度ＮＥに基づき基本燃料噴射時間ＴＰが算出される。次いでステップ２０２では暖機増量等のための補正係数ＦＷが算出される。
【００５６】
次いでステップ２０４では単位パージ率当りのパージ濃度値ＦＧＰＧに実パージ率ＲＰＧＲを乗算することによってパージ空燃比補正係数ＦＰＧ（←ＦＧＰＧ・ＲＰＧＲ）が算出される。
【００５７】
次いでステップ２０６では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出され、燃料噴射時間算出ルーチンを終了すると共に、図３のメインルーチンを終了する。
【００５８】
【数３】
ＴＡＵ←ＴＰ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ）
ここで各係数は次のものを表わしている。
ＴＰ：基本燃料噴射時間
ＦＷ：補正係数
ＦＡＦ：フィードバック補正係数
ＫＧｊ：空燃比の学習係数
ＦＰＧ：パージ空燃比補正係数
なお、基本燃料噴射時間ＴＰは空燃比を目標空燃比とするのに必要な実験により求められた噴射時間であってこの基本燃料噴射時間ＴＰは機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／エンジン回転速度ＮＥ）およびエンジン回転速度ＮＥの関数として予めＲＯＭ３３内に記憶されている。補正係数ＦＷは暖機増量係数や加速増量係数を一まとめにして表わしたもので増量補正する必要がないときにはＦＷ＝１．０となる。
【００５９】
フィードバック補正係数ＦＡＦは酸素センサ３０の出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するために設けられている。パージ空燃比補正係数ＦＰＧは機関の運転が開始されてからパージが開始されるまでの間はＦＰＧ＝０とされ、パージ作用が開始されると燃料パージ濃度が高くなるほど大きくなる。なお、機関運転中においてパージ作用が一時的に停止されたときはパージ作用の停止期間中、ＦＰＧ＝０とされる。
【００６０】
上述したようにフィードバック補正係数ＦＡＦは酸素センサ３０の出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するためのものである。この場合、目標空燃比としてはどのような空燃比を用いてもよいが、図１に示す実施形態では目標空燃比が理論空燃比とされており、従って以下目標空燃比を理論空燃比とした場合について説明する。なお、目標空燃比が理論空燃比であるときには排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化する酸素センサ３０が使用される。この酸素センサ３０は空燃比が過濃側のとき、即ちリッチのとき０．９（Ｖ）程度の出力電圧を発生し、空燃比が希薄側のとき、即ちリーンのとき０．１（Ｖ）程度の出力電圧を発生する。
【００６１】
ここで図１０〜図１５を参照して、図３のメインルーチンに対して、例えば後述するデューティ比計算周期に対応して割り込み実行される本実施形態の割り込みルーチンについて説明する。図１０は本実施形態の割り込みルーチンを示すフローチャートである。図１０に示すように、ＥＣＵ３１は、割り込みルーチンを開始すると、まずステップ２１０においてパージ率を算出する。
【００６２】
図１１及び図１２は図１０のパージ率算出ルーチンを示すフローチャートである。図１１及び図１２に示すように、まず初めにステップ２２０においてパージ制御弁２２の駆動パルス信号のデューティ比の計算時期かどうかが判別される。デューティ比の計算時期でないときには、このままパージ率算出ルーチンを終了する。これに対してデューティ比の計算時期であるときにはステップ２２２に進んでパージ条件１が成立しているかどうか、例えば暖機が完了したかどうかが判別される。パージ条件１が成立していないときにはステップ２４２に進んで初期化処理が行われ、次いでステップ２４４ではデューティ比ＤＰＧおよびパージ率ＰＧＲが零とされ、パージ率算出ルーチンを終了する。ステップ２２２においてパージ条件１が成立しているときにはステップ２２４に進んでパージ条件２が成立しているかどうか、例えば空燃比のフィードバック制御が行われているかどうかおよび燃料の供給が停止されていないかどうかが判別される。パージ条件２が成立していないときにはステップ２４４に進み、パージ条件２が成立しているときにはステップ２２６に進む。
【００６３】
ステップ２２６では全開パージ流量ＫＰＱと吸入空気量Ｇａとの比である全開パージ率ＰＧ１００（←（ＫＰＱ／Ｇａ）・１００）が算出される。ここで全開パージ流量ＫＰＱはパージ制御弁２２を全開にしたときのパージ流量を表わしており、吸入空気量Ｇａは吸気量センサ２７（図１）により検出される。全開パージ率ＰＧ１００は、例えば機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｇａ／エンジン回転速度ＮＥ）及びエンジン回転速度ＮＥの関数であって予め実験により求められており、マップの形で予めＲＯＭ３３内に記憶されている。
【００６４】
機関負荷Ｑ／Ｎが低くなるほど吸入空気量Ｇａに対する全開パージ流量ＫＰＱは大きくなり、全開パージ率ＰＧ１００も機関負荷Ｑ／Ｎが低くなるほど大きくなる。またエンジン回転速度ＮＥが低くなるほど吸入空気量Ｇａに対する全開パージ流量ＫＰＱは大きくなるので、全開パージ率ＰＧ１００はエンジン回転速度ＮＥが低くなるほど大きくなる。
【００６５】
次いでステップ２２８ではフィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＫＦＡＦ１５（＝１．１５）と下限値ＫＦＡＦ８５（＝０．８５）との間にあるかどうかが判別される。ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ８５のときには、即ち空燃比が理論空燃比にフィードバック制御されているときにはステップ２３０に進む。ステップ２３０ではパージ率ＰＧＲに一定値ＫＰＧＲｕを加算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（←ＰＧＲ＋ＫＰＧＲｕ）が算出される。即ち、ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ８５のときには目標パージ率ｔＰＧＲが徐々に増大される。なお、この目標パージ率ｔＰＧＲに対しては上限値Ｐ（Ｐは例えば６％）が設定されており、従って目標パージ率ｔＰＧＲは上限値Ｐまでしか上昇できない。次いで図１２のステップ２３４に進む。
【００６６】
一方、図１１のステップ２２８においてＦＡＦ≧ＫＦＡＦ１５であるか又はＦＡＦ≦ＫＦＡＦ８５であると判別されたときにはステップ２３２に進み、パージ率ＰＧＲから一定値ＫＰＧＲｄを減算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（←ＰＧＲ−ＫＰＧＲｄ）が算出される。即ち、燃料ベーパのパージ作用により空燃比を理論空燃比に維持しえないときには目標パージ率ｔＰＧＲが減少される。なお、目標パージ率ｔＰＧＲに対しては下限値Ｔ（Ｔ＝０％）が設定されている。次いで図１２のステップ２３４に進む。
【００６７】
図１２に示すように、ステップ２３４では目標パージ率ｔＰＧＲを全開パージ率ＰＧ１００により除算することによって、パージ制御弁２２に対して出力される駆動パルス信号のデューティ比ＤＰＧ（←（ｔＰＧＲ／ＰＧ１００）・１００）が算出される。従って、駆動パルス信号のデューティ比ＤＰＧ、即ちパージ制御弁２２の開弁量は全開パージ率ＰＧ１００に対する目標パージ率ｔＰＧＲの割合に応じて制御されることになる。このようにパージ制御弁２２の開弁量を全開パージ率ＰＧ１００に対する目標パージ率ｔＰＧＲの割合に応じて制御すると目標パージ率ｔＰＧＲがどのようなパージ率であったとしても機関の運転状態にかかわらず実際のパージ率が目標パージ率に維持される。
【００６８】
例えば今、目標パージ率ｔＰＧＲが２％であり、現在の運転状態における全開パージ率ＰＧ１００が１０％であったとすると駆動パルス信号のデューティ比ＤＰＧは２０％となり、このときの実際のパージ率は２％となる。次いで運転状態が変化し、変化後の運転状態における全開パージ率ＰＧ１００が５％になったとすると駆動パルス信号のデューティ比ＤＰＧは４０％となり、このときの実際のパージ率は２％となる。即ち、目標パージ率ｔＰＧＲが２％であれば機関の運転状態にかかわらずに実際のパージ率は２％となり、目標パージ率ｔＰＧＲが変化して４％になれば機関の運転状態にかかわらずに実際のパージ率は４％に維持される。
【００６９】
次いでステップ２３６では全開パージ率ＰＧ１００にデューティ比ＤＰＧを乗算することによって理論パージ率ＰＧＲ（←ＰＧ１００・（ＤＰＧ／１００））が算出される。即ち、前述したようにデューティ比ＤＰＧは（ｔＰＧＲ／ＰＧ１００）・１００で表わされるので、目標パージ率ｔＰＧＲが全開パージ率ＰＧ１００よりも大きくなると、算出されるデューティ比ＤＰＧは１００％より大きくなる。しかしながらデューティ比ＤＰＧは実際には１００％より大きくならず、デューティ比ＤＰＧは１００％とされる。そのため、理論パージ率ＰＧＲは目標パージ率ｔＰＧＲよりも小さくなる場合がある。
【００７０】
次いでステップ２３８ではデューティ比ＤＰＧがＤＰＧＯとされ、パージ率ＰＧＲがＰＧＲＯとされる。次いでステップ２４０ではパージが開始されてからの時間を表しているパージ実行時間カウント値ＣＰＧＲが１だけインクリメントされ、パージ率算出ルーチンを終了する。
【００７１】
図１０に戻り、次いでステップ２１２においてパージ制御弁の駆動処理が行われる。図１３は図１０のパージ制御弁駆動処理ルーチンを示すフローチャートである。図１３に示すように、パージ制御弁駆動処理ルーチンでは、まず初めにステップ２５０においてデューティ比の出力周期かどうか、即ちパージ制御弁２２の駆動パルス信号ＹＥＶＰの立上り周期であるかどうかが判別される。駆動パルス信号ＹＥＶＰの立上がり時期であるときにはステップ２５２に進んでデューティ比ＤＰＧが零であるかどうかが判別される。ＤＰＧ＝０のときにはステップ２６０に進んで駆動パルス信号ＹＥＶＰがオフとされる。これに対してＤＰＧ＝０でないときにはステップ２５４に進んで駆動パルス信号ＹＥＶＰがオンにされる。次いでステップ２５６では現在の時刻ＴＩＭＥＲにデューティ比ＤＰＧを加算することによって駆動パルス信号ＹＥＶＰのオフ時刻ＴＤＰＧ（←ＤＰＧ＋ＴＩＭＥＲ）が算出され、パージ制御弁駆動処理ルーチンを終了する。
【００７２】
一方、ステップ２５０において駆動パルス信号ＹＥＶＰの立上がり時期ではないと判別されたときにはステップ２５８に進んで現在の時刻ＴＩＭＥＲが駆動パルス信号ＹＥＶＰのオフ時刻ＴＤＰＧであるかどうかが判別される。ＴＤＰＧ＝ＴＩＭＥＲになるとステップ２６０に進んで駆動パルス信号ＹＥＶＰがオフとされてパージ制御弁駆動処理ルーチンを終了し、一方、ＴＤＰＧ＝ＴＩＭＥＲでないときは、そのままパージ制御弁駆動処理ルーチンを終了する。
【００７３】
図１０に戻り、ＥＣＵ３１は続いてステップ２１４にてパージ濃度修正処理及び実パージ率の算出処理を行う。図１４及び図１５はパージ濃度修正処理及び実パージ率算出ルーチンを示したフローチャートである。
【００７４】
このようにパージ濃度修正処理及び実パージ率算出ルーチンを行うのは、以下の理由による。すなわち、図１６に示すようにパージ制御弁２２のデューティ比ＤＰＧが大きく増加してパージ制御弁２２の開度が急激に大きくなると、その開度に対応するパージ流量理論値は急激に大きくなる。ところが、パージ制御弁２２から燃焼室までの距離によって実際のパージ流量は遅れて増加しパージ流量理論値に達することとなる。実際のパージ流量の応答遅れは、パージ制御弁２２の開度に対応するパージ流量理論値が大きい方へ変化するときにも小さい方へ変化するときにも生じる。パージ流量理論値が大きい方へ変化するときには、実際のパージ率はパージ流量理論値に対応する理論パージ率よりも小さな値となる。従って、理論パージ率に基づいて燃料噴射量を算出すると、噴射量不足となり、エンジン８の空燃比はリーンとなってしまう。また、パージ流量理論値が小さい方へ変化するときには、実際のパージ率はパージ流量理論値に対応する理論パージ率よりも大きな値となる。従って、理論パージ率に基づいて燃料噴射量を算出すると、噴射量過多となり、エンジン８の空燃比はリッチとなってしまう。
【００７５】
さらに、パージ流量の急増時にはキャニスタ１４での燃料ベーパの離脱遅れも生じ、パージガス中に含まれる燃料ベーパの濃度は低下することとなる。従って、従来のようにパージ濃度学習値に基づいて燃料噴射量を算出すると、噴射量不足となり、エンジン８の空燃比はリーンとなってしまう。このような空燃比制御精度の低下を抑制するために本実施形態ではパージ濃度修正処理及び実パージ率算出ルーチンを実行するのである。
【００７６】
図１４に示すように、ＥＣＵ３１は、まずステップ２７０にて、ＲＡＭ３４に時系列的に格納された複数のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［ｉ−１］の各々を１つ前のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［ｉ］として設定することにより、図２１に示すようにパージ流量理論値ＰＧＦＲ［ｉ］を時系列順に更新する。″ｉ″は１から所定値Ｎまでの自然数を示し、″ｉ″の値が大きいほどパージ流量理論値ＰＧＦＲ［ｉ］は古い。なお、現時点で最新のパージ流量理論値は、ＰＧＦＲ［１−１］、すなわちＰＧＦＲ［０］で示される。そして、ステップ２７０では、例えばこの最新のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が、１つ前のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［１］として設定される。
【００７７】
また、同じステップ２７０において、吸気圧センサ（図示せず）により検出された吸気通路１０内の圧力（負圧）に基づいて図１７に示すマップを参照して算出した全開パージ流量ＫＰＱにデューティ比ＤＰＧを乗算することによって今回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］を算出する。図１７は吸気負圧と全開パージ流量ＫＰＱとの関係を示すマップであり、このマップは予めＥＣＵ３１のＲＯＭ３３内に格納されている。図１７に示すように、全開パージ流量ＫＰＱは吸気負圧の増加に従って増加している。
【００７８】
図１４に戻り、ステップ２７２にて、ＲＡＭ３４に時系列的に格納された複数の補正値ＫＦＧＰＧ［ｉ−１］の各々を１つ前の先のパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［ｉ］として設定することにより、図２１に示すようにパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［ｉ］を時系列順に更新する。
【００７９】
次に、ステップ２７４において、パージ中であるかどうかを今回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が零であるかどうかに基づいて判定する。今回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が零の場合には、パージ中でないと判定される。パージ中であると判定された場合にはステップ２７６に進み、パージ中ではないと判定された場合にはステップ２８８に進む。ステップ２８８では、今回のパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］を０．０に設定して図１５のステップ２８２に進む。
【００８０】
図１４のステップ２７６では前回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［１］を今回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］で除することによりパージ流量変化率ｔＫＰＧＦＲ（←ＰＧＦＲ［１］／ＰＧＦＲ［０］）が算出される。なお、このパージ流量変化率ｔＫＰＧＦＲに対しては上限値（例えば１．０）が設定されており、従ってパージ流量変化率ｔＫＰＧＦＲは上限値までしか上昇できない。また、このステップ２７６において、前回のパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［１］に対してパージ流量変化率ｔＫＰＧＦＲをかけることによってパージ濃度補正ベース値ｔＫＦＧＰＧ（←ＫＦＧＰＧ［１］＊ｔＫＰＧＦＲ）が算出される。
【００８１】
次のステップ２７８では、今回のパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］に基づいて図１８に示すマップを参照して、パージ濃度補正値を算出するためのなまし値ｔＮＳＭＰＧを算出する。図１８はパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］となまし値ｔＮＳＭＰＧとの関係を示すマップであり、このマップは予めＥＣＵ３１のＲＯＭ３３内に格納されている。図１８に示すように、なまし値ｔＮＳＭＰＧはパージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が所定値より大きい値のときには「１．０」に設定され、パージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が前記所定値より小さい値のときには「１．０」よりも大きな値に設定されている。すなわち、パージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が大きい場合にはキャニスタ１４からの燃料ベーパの離脱遅れが小さくなり、パージ流量理論値ＰＧＦＲ［０］が小さい場合にはキャニスタ１４からの燃料ベーパの離脱遅れが大きくなるためである。
【００８２】
次のステップ２８０では、以下の式に基づいて今回のパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］を算出する。次いで図１５のステップ２８２に進む。
【００８３】
【数４】
ＫＦＧＰＧ［０］←ｔＫＦＧＰＧ＋（１．０−ｔＫＦＧＰＧ）／ｔＮＳＭＰＧ
ステップ２８２において、エンジン回転速度ＮＥに基づいて図１９に示すマップを参照して、ディレイ時間ｔＤＬＹを算出する。このディレイ時間ｔＤＬＹは、図２１に示す時系列における序数（０〜Ｎ）を示している。図１９はエンジン回転速度とディレイ時間ｔＤＬＹとの関係を示すマップであり、このマップは予めＥＣＵ３１のＲＯＭ３３内に格納されている。図１９に示すように、ディレイ時間ｔＤＬＹはエンジン回転速度が第１の所定値より高い値のときには「０」に設定され、エンジン回転速度が第２の所定値より低い値のときには「Ｎ」に設定され、両所定値の間においてエンジン回転速度ＮＥが上昇するほど小さくなる。このディレイ時間ｔＤＬＹは、エンジン回転速度ＮＥに起因する、パージガスの燃焼室への吸入遅れの程度を反映する。言い換えれば、ディレイ時間ｔＤＬＹは、パージ流量理論値ＰＧＦＲに対する実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭの応答遅れを反映する。次にステップ２８４に進む。
【００８４】
ステップ２８４では、以下の式に基づいてパージ流量理論値に対する応答遅れを考慮した実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭを算出する。次いでステップ２８６に進む。
【００８５】
【数５】
ＰＧＦＲＳＭ［０］←ＰＧＦＲＳＭ［１］＋（ＰＧＦＲ［ｔＤＬＹ］−ＰＧＦＲＳＭ［１］）／ｔＮＳＭＰＧ
この式において、ＰＧＦＲＳＭ［０］は今回のルーチンで新たに算出される実際のパージ流量（今回のパージ流量推定値）を示し、ＰＧＦＲＳＭ［１］は前回のルーチンで算出された実際のパージ流量（前回のパージ流量推定値）を示す。この式に示されるように、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭ［０］の算出には、図２１に時系列的に示される複数のパージ流量理論値ＰＧＦＲのうち、ディレイ時間ｔＤＬＹに対応する序数（０〜Ｎ）のものが用いられる。すなわち、エンジン回転速度が高い場合にはパージガスの燃焼室への吸入遅れが小さくなり、エンジン回転速度が低い場合にはパージガスの燃焼室への吸入遅れが大きくなる。そのため、エンジン回転速度が高い場合には、ディレイ時間ｔＤＬＹの値が小さくされて、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭ［０］の算出に際して比較的新しいパージ流量理論値ＰＧＦＲが用いられる。また、エンジン回転速度が低い場合には、ディレイ時間ｔＤＬＹの値が大きくされて、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭ［０］の算出に際して比較的古いパージ流量理論値ＰＧＦＲが用いられる。その結果、パージ流量理論値ＰＧＦＲに対する実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭの応答遅れがエンジン回転速度に応じて適正に補償され、現時点での実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭ［０］が正確に求められる。
【００８６】
そして、ステップ２８６において、図８のステップ１８６にて算出されたパージ濃度値（パージ濃度学習値）ＦＧＰＧに対してパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［ｔＤＬＹ］をかけることによって、修正されたパージ濃度値ＦＧＰＧ（←ＦＧＰＧ＊ＫＦＧＰＧ［ｔＤＬＹ］）が求められる。修正パージ濃度値ＦＧＰＧの算出には、図２１に時系列的に示される複数のパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧのうち、ディレイ時間ｔＤＬＹに対応する序数（０〜Ｎ）のものが用いられる。すなわち、エンジン回転速度が高くてパージガスの燃焼室への吸入遅れが小さくなる場合には、ディレイ時間ｔＤＬＹの値が小さくされて、修正パージ濃度値ＦＧＰＧの算出に際して比較的新しいパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧが用いられる。また、エンジン回転速度が低くてパージガスの燃焼室への吸入遅れが大きくなる場合には、ディレイ時間ｔＤＬＹの値が大きくされて、修正パージ濃度値ＦＧＰＧの算出に際して比較的古いパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧが用いられる。その結果、現時点での実際のパージ濃度値ＦＧＰＧが正確に求められる。
【００８７】
また、同じくステップ２８６において、前記ステップ２８４にて算出された実際のパージ流量（パージ流量推定値）ＰＧＦＲＳＭ［０］を吸入空気量Ｇａにて除することにより、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭ［０］に対応する実パージ率ＲＰＧＲ（←ＰＧＦＲＳＭ／Ｇａ）が算出される。このステップ２８６にて算出された修正パージ濃度値ＦＧＰＧと実パージ率ＲＰＧＲとに基づいて、図９のステップ２０４にてパージ空燃比補正係数ＦＰＧが算出され、ステップ２０６にて燃料噴射時間ＴＡＵが算出されることとなる。
【００８８】
図２０はパージ制御弁２２の開度に対するパージ流量理論値ＰＧＦＲ、燃焼室に流入する流入ベーパ量及び修正後のパージ濃度値ＦＧＰＧ（←ＦＧＰＧ＊ＫＦＧＰＧ［ｔＤＬＹ］）の変化の一例を示すタイムチャートである。流入ベーパ量は、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭに修正パージ濃度値ＦＧＰＧを乗ずることによって求められる。なお、理解を容易にするため、図２０に示される期間中において、パージ濃度値ＦＧＰＧは変化せずに一定の値（ａ％）に保持されているものとする。
【００８９】
時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４において、パージ制御弁２２の開度が変化したり吸気通路１０内の吸気負圧が変化したりすると、パージ流量理論値ＰＧＦＲは急激に変化する。しかし、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭは、パージ流量理論値ＰＧＦＲに対して遅れて変化する。また、パージ流量理論値ＰＧＦＲの急増時には、キャニスタ１４での燃料ベーパの離脱遅れが生じる。そのため、パージ流量理論値ＰＧＦＲが急増する時刻ｔ１，ｔ２及びそれに続く所定期間の間、実際のパージ流量ＰＧＦＲＳＭの変化及び燃料ベーパの離脱遅れを考慮した修正パージ濃度値ＦＧＰＧが算出される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間ではパージ流量理論値ＰＧＦＲが比較的小さい値ＰＧＦＲ１であるので、修正パージ濃度値ＦＧＰＧは時刻ｔ１から時刻ｔ２までの比較的長い期間をかけて０％からａ％にまで徐々に変化する。
【００９０】
時刻ｔ２において、パージ流量理論値ＰＧＦＲが値ＰＧＦＲ１から値ＰＧＦＲ２にまで急増すると、修正パージ濃度値ＦＧＰＧがａ％よりも小さいｂ％まで急激に低下する。その結果、時刻ｔ２において算出される流入ベーパ量は、直前に算出された値から殆ど変化することなくほぼ維持される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間ではパージ流量理論値ＰＧＦＲが比較的大きい値ＰＧＦＲ２であるので、修正パージ濃度値ＦＧＰＧは時刻ｔ２の直後から、ｂ％からａ％にまで比較的急激に変化する。
【００９１】
なお、パージ流量理論値ＰＧＦＲが減少する場合には、キャニスタ１４での燃料ベーパの離脱遅れは生じない。そのため、時刻ｔ４においてパージ流量理論値ＰＧＦＲが急減しても、修正パージ濃度値ＦＧＰＧはａ％で維持される。
【００９２】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・  本実施形態では、パージ流量理論値ＰＧＦＲの変化量に基づいて求めたパージ濃度補正ベース値ｔＫＦＧＰＧをパージ流量理論値ＰＧＦＲに基づいてなますことによりパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］を算出し、このパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］に基づいて修正パージ濃度値ＦＧＰＧを算出する。そして、パージ流量の検出タイミングにおいて検出されたパージガスが実際に燃焼室内に吸入されるタイミングをエンジン回転速度に基づいて算出し、修正されたパージ濃度値ＦＧＰＧを燃料噴射量の設定に反映させるようにした。従って、図２０に示すように、パージ流量の急増時においても流入ベーパ量を的確に算出することができるため、燃料噴射量不足を抑制してエンジン８の空燃比制御の精度を向上することができるようになる。
【００９３】
・  本実施形態では、パージ濃度補正ベース値ｔＫＦＧＰＧを前回のパージ流量と今回のパージ流量との比に基づいて算出するので、パージ流量の急変時においてパージ流量が収束してくるとパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧも収束することとなり、パージ濃度値の修正量は時間の経過とともに零に近づくように変化する。これによってパージ流量の急増時においてキャニスタ１４での燃料ベーパの離脱状態が時間の経過に伴って収束するまでの間のパージガス中の燃料ベーパの濃度変化を考慮することができ、燃料噴射量不足を抑制して空燃比制御の精度を向上することができるようになる。
【００９４】
・  本実施形態では、パージ濃度補正値ＫＦＧＰＧを求めるためのなまし値をパージ流量に基づいて算出するようにしている。パージ流量の急増時においてキャニスタ１４での燃料ベーパの離脱遅れが生じるが、パージ流量が大きければ燃料ベーパの離脱遅れは小さくなり、パージ濃度は早期に収束する。また、パージ流量が小さければ燃料ベーパの離脱遅れは大きくなり、パージ濃度が収束するには時間を要する。このようにパージ濃度補正値ＫＦＧＰＧをパージ流量に基づいて設定するので、パージ濃度の変化を的確に考慮することができ、空燃比制御の精度を向上することができるようになる。
【００９５】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・  上記実施形態では、パージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］を算出する際に使用するなまし値をパージ流量に応じたマップを参照して算出するようにしたが、パージ流量に基づいて所定の演算を行うことにより算出してもよい。
【００９６】
・  上記実施形態では、パージ濃度補正値ＫＦＧＰＧ［０］の反映タイミングであるディレイ時間ｔＤＬＹをエンジン回転速度に応じたマップを参照して算出するようにしたが、このディレイ時間をエンジン回転速度に基づいて所定の演算を行うことにより算出してもよい。
【００９７】
次に、上記各実施形態から把握できる他の技術的思想を、以下に記載する。
（イ）請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記タイミング設定手段は、内燃機関の回転速度に基づいて前記時間差を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【００９８】
（ロ）請求項１〜５及び上記（イ）のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、さらに、前記空燃比検出手段にて検出される空燃比を目標空燃比に制御するための空燃比フィードバック係数を算出する空燃比フィードバック係数算出手段を備え、前記パージ濃度検出手段は、前記空燃比フィードバック係数に基づいて前記パージガスにおける燃料蒸気の濃度を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の内燃機関システムを示す概略構成図。
【図２】電子制御装置（ＥＣＵ）の電気的構成を示すブロック図。
【図３】図２のＥＣＵによる内燃機関の空燃比制御処理のメインルーチンを示すフローチャート。
【図４】図３のフィードバック補正係数ＦＡＦ算出ルーチンを示すフローチャート。
【図５】空燃比及び空燃比フィードバック補正係数の変化態様を示すタイムチャート。
【図６】図３の空燃比学習ルーチンを示すフローチャート。
【図７】パージ濃度学習の考え方を説明するグラフ。
【図８】図３のパージ濃度学習ルーチンを示すフローチャート。
【図９】図３の燃料噴射時間算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】図２のＥＣＵによる割り込みルーチンを示すフローチャート。
【図１１】図１０のパージ率算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】図１０のパージ率算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】図１０のパージ制御弁駆動処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】図１０のパージ濃度修正処理及び実パージ率算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】図１０のパージ濃度修正処理及び実パージ率算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】実際のパージ流量の変化を説明するためのタイムチャート。
【図１７】吸気負圧と全開パージ流量との関係を示すマップ。
【図１８】パージ流量となまし値との関係を示すマップ。
【図１９】ディレイ時間を算出するためのマップ。
【図２０】実施の形態におけるパージ流量理論値、燃焼室に流入する流入ベーパ量及び修正後のパージ濃度値の変化を示すタイムチャート。
【図２１】ＥＣＵに時系列的に格納されたパージ流量理論値及びパージ濃度補正値を示す説明図。
【符号の説明】
１…燃料タンク、８…エンジン、１０…吸気通路、１４…キャニスタ、２１…パージライン、２２…パージ手段としてのパージ制御弁、３１…流量検出手段、濃度検出手段、噴射量設定手段、濃度修正手段、タイミング設定手段、及び濃度復帰手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）。
【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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