内燃機関の空燃比制御装置
【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、空燃比の変動を抑制しつつ、キャニスタに吸着された蒸発燃料を十分にパージすることを可能にする。
【解決手段】吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータとして、基本付着割合WPBSに対するその平滑値WPの偏差ΔWPを取得する（ステップＳ１００乃至Ｓ１１０）。この偏差ΔWPの値に応じて、吸入空気に対する蒸発燃料の限界供給割合という意味を有する限界補正量LMTWP1を決定する（ステップＳ１１２）。この限界補正量LMTWP1から制限値MX1を算出し（ステップＳ１１４）、この制限値MX1を超えないように限界パージ率PGRLMTを設定する（ステップＳ１２２）。
【解決手段】吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータとして、基本付着割合WPBSに対するその平滑値WPの偏差ΔWPを取得する（ステップＳ１００乃至Ｓ１１０）。この偏差ΔWPの値に応じて、吸入空気に対する蒸発燃料の限界供給割合という意味を有する限界補正量LMTWP1を決定する（ステップＳ１１２）。この限界補正量LMTWP1から制限値MX1を算出し（ステップＳ１１４）、この制限値MX1を超えないように限界パージ率PGRLMTを設定する（ステップＳ１２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、燃料噴射弁から吸気通路に噴射される燃料とともにキャニスタからパージされたパージガスも内燃機関の燃料として使用可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は、吸気通路の壁面に付着し、その直後の燃焼には使用されない。内燃機関の定常運転時には、新たな付着量と脱離量とが平衡するために壁面付着燃料量は略一定となり、燃焼に使用される燃料量が結果的に燃料噴射量と一致する。これに対して、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されて空燃比のリッチ化を招く。このため、内燃機関の過渡運転時には、壁面付着燃料量の変化が相殺されるように、機関回転速度、負荷、及び冷却水温度に基づいて補正燃料量が算出され、燃料噴射量の増量補正または減量補正が施されている。
【０００３】
ところで、車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着して貯えるキャニスタが備えられている。キャニスタに貯えられた蒸発燃料は内燃機関の運転中、吸気通路の負圧を利用してキャニスタからパージされる。キャニスタからパージされた蒸発燃料はキャニスタの大気孔から導入される空気によって希釈されてパージガスとなり、吸気通路に供給されて燃焼室内で燃焼処理される。このような内燃機関では、空燃比の制御精度を常に良好に維持するため、キャニスタからの蒸発燃料のパージ中、パージガスに含まれる蒸発燃料の分だけ燃料噴射量の減量が行われている。
【特許文献１】特開平６−１４６９６５号公報
【特許文献２】特開平５−１１３１４０号公報
【特許文献３】特開平８−７４６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャニスタからの蒸発燃料のパージの有無は、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。さらに、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、蒸発燃料のパージが行われているときには、燃料噴射弁からの燃料噴射量が少なくなる分、パージがカットされているときよりも安定壁面付着燃料量は少量になる。このため、パージが実行されたときには、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。
【０００５】
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に変動が残ることになる。空燃比の変動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。
【０００６】
上記のような蒸発燃料のパージに起因する空燃比の変動に関する問題は、燃料の壁面付着が多くなる冷間始動時や、燃料カットや燃料増量からの復帰時のように壁面付着燃料の付着状態が不安定となる状況において特に顕著になる。
【０００７】
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、空燃比の変動を抑制しつつ、キャニスタに吸着された蒸発燃料を十分にパージ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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
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補正係数（以下、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、
パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及びパージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記パージ機構の作動量に制限を加えるパージ制限手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記パージ制限手段は、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１４】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、内燃機関の冷却水温を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１５】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、燃料カットからの復帰後の経過時間を燃料カットが実行されていた時間で補正した値を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１６】
第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数と前記増量係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１７】
第１０の発明は、第１乃至第９の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、内燃機関の始動後の燃料噴射回数を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１８】
第１１の発明は、第１乃至第１０の何れか１つの発明において、
空燃比の安定度に関係する第２のパラメータを取得し、前記第２のパラメータの値に応じてパージガスのパージ率を補正するパージ補正手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、
前記パージ補正手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数を前記フィードバック補正係数に加算したものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴としている。
【００２０】
第１３の発明は、第１１又は第１２の発明において、
前記パージ補正手段は、前記パラメータの値を前記フィードバック補正係数に反映させたものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
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係数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、パージの開始に伴って燃料噴射弁の燃料噴射量が減少すると、吸気通路の壁面に付着すべき燃料量、すなわち、安定壁面付着燃料量も減少する。このため、パージの開始時には、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からの燃料の脱離が起こり、それに起因して空燃比に変動が生じることになる。この点に関し、第１の発明によれば、吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてパージ機構の作動量に制限が加えられるので、キャニスタに吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、パージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。また、パージガスの燃料濃度が濃いときにはパージ率は低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときにはパージ率は高くされるので、燃料濃度の濃淡に係わらずパージに伴う空燃比の変動を抑制しながら、キャニスタに吸着された蒸発燃料を十分にパージすることができる。
【００２３】
第３の発明によれば、パージガスのパージ率が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２４】
第４の発明によれば、パージガスの流量を変化させる際の変化速度が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２５】
第５の発明によれば、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２６】
第６の発明によれば、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数とパージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に増量係数のみを反映させたものとの比率は、壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとなり、それを時間方向に平滑化して得られる平滑値は、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとなる。したがって、それらの偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２７】
第７の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料付着状態は不安定になるので、冷却水温を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２８】
壁面の燃料付着状態は、燃料カットからの復帰後の経過時間が短いときには不安定になりやすい。その一方、燃料カットが実行されていた時間が短ければ、燃料付着状態の不安定さは減少する。第８の発明によれば、復帰後の経過時間を燃料カット時間で補正した値を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２９】
第９の発明によれば、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数とその時間方向の平滑値との偏差は、過渡的な燃料増量からの復帰後、燃料増量の影響がどれだけ残っているかを示すパラメータとなる。燃料増量の影響が残っているほど燃料付着状態は不安定になるので、前記偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３０】
第１０の発明によれば、内燃機関の始動後の燃料噴射回数が少ないほど燃料付着状態は不安定になるので、燃料噴射回数を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、内燃機関の始動後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３１】
さらに、第１１の発明によれば、空燃比の安定度に応じてパージガスのパージ率を補正することで、空燃比の変動の抑制と蒸発燃料の十分なパージとをより高次元で両立させることが可能になる。具体的には、空燃比の安定度が低い場合には、パージ率を減少側に補正することで空燃比の変動を抑制することができ、空燃比の安定度が高い場合には、パージ率を増大側に補正することで蒸発燃料を十分にパージすることができる。
【００３２】
第１２の発明によれば、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数をフィードバック補正係数に加算したものは実質的な空燃比に対応しており、これを空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、空燃比の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３３】
第１３の発明によれば、燃料付着状態の安定度を反映されたフィードバック補正係数を空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、過渡的な空燃比の変動をも正確に検出することができ、空燃比の安定度をより正確に推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００３５】
［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。
【００３６】
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。
【００３７】
内燃機関２はその制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は複数のセンサによって検出される内燃機関２の作動データに基づき内燃機関２の作動に係わる各種機器を総合的に制御する。ＥＣＵ４０の出力側には燃料噴射弁１２とパージ制御弁１６が接続されている。
【００３８】
ＥＣＵ４０の入力側には水温センサ３０、回転速度センサ３２、排気ガスセンサ３４、エアフローメータ３６、アクセルポジションセンサ３８が接続されている。水温センサ３０は内燃機関２のウォータジャケットに取り付けられ、冷却水温に応じた信号を出力する。冷却水温は内燃機関２の機関温度を代表している。回転速度センサ３２はクランク軸の近傍に取り付けられ、機関回転速度に応じた信号を出力する。排気ガスセンサ３４は排気通路８に設けられ、排気ガスの空燃比（排気空燃比）に対応する信号を出力する。エアフローメータ３６はスロットル１４の上流に配置され、吸入空気流量に応じた信号を出力する。また、アクセルポジションセンサ３８は図示しないアクセルペダルに取り付けられ、アクセルポジションに応じた信号を出力する。
【００３９】
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。
【００４０】
［空燃比制御の説明］
ＥＣＵ４０は、内燃機関２の制御の一つとして、燃焼室４内の混合気の空燃比を所望の目標空燃比にするための空燃比制御を実施している。空燃比制御は、内燃機関２の運転中、排気ガスセンサ３４により測定される排気空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を制御するものである。本実施形態のシステムでは、パージ制御弁１６の作動時は、燃料噴射弁１２からの燃料に加えてパージガスに含まれる蒸発燃料も燃焼室４内に供給されるので、パージガスの供給に伴う空燃比の変動も考慮して燃料噴射量を制御する必要がある。
【００４１】
燃料噴射弁１２からの燃料噴射量は、燃料噴射弁１２の開弁時間である燃料噴射時間TAUにより決まる。下記の（１）式は、燃料噴射時間TAUの算出式である。（１）式中、TPは基本噴射時間であり、機関回転速度NEと吸入空気流量GAとの比（GA／NE）に所定の噴射係数を乗算することで算出される。KRICHは冷間時の増量補正、ＷＯＴ時の増量補正、燃料カット後の触媒保護のための増量補正等、燃料の増量要求に応じて設定される増量係数である。
TAU＝TP×(KRICH＋FAF＋FPG)＋FMW ・・・（１）
【００４２】
上記（１）式において、FAFはフィードバック補正係数である。フィードバック補正係数FAFは、排気ガスセンサ３４の出力から排気空燃比が目標空燃比よりもリッチであると判定されている間は、小さなステップで減少方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ減少し、排気ガスセンサ３４の出力から測定される排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく増加方向にスキップされる。そして、排気空燃比が目標空燃比よりもリッチに反転するまで、フィードバック補正係数FAFは小さなステップで増加方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ増加し、排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンからリッチに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく減少方向にスキップされる。以後、上述した更新処理が繰り返し実行されることにより、排気空燃比は目標空燃比の近傍に維持される。
【００４３】
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。
【００４４】
そこで、上記（１）式においては、パージガスの影響を相殺するために燃料噴射時間TAUに施すべき補正係数としてパージ補正係数FPGが設定されている。パージ補正係数FPGは、次の（２）式に示すように、ベーパ濃度補正係数FGPGとパージ率PGRとの積として算出される。
FPG＝FGPG×PGR ・・・（２）
【００４５】
パージ率とは吸入空気流量に対するパージガス流量の比であり、パージ率PGRはその制御上の目標値である。ベーパ濃度補正係数FGPGは、パージガスの燃料濃度（パージガス中の蒸発燃料の濃度）に対応する補正係数であり、１％のパージ率PGRに対して燃料噴射時間TAUに施すべき補正量としての意味を有している。この補正量は、パージガスの燃料濃度が高いほど（リッチであるほど）負の大きな値とする必要があり、また、パージガスの燃料濃度が低いほど（リーンであるほど）正の大きな値とする必要がある。
【００４６】
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。
【００４７】
また、上記（１）式におけるFMWは壁面付着補正量であり、これは内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化を相殺するために設定された補正量である。内燃機関２の過渡運転時には、吸入空気流量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されるため空燃比のリッチ化を招く。そこで、空燃比制御では、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比の変動を防止するようにしている。壁面付着補正量FMWは、機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に関連付けてマップに記憶されている。空燃比制御時には、このマップから現在の機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に応じた壁面付着補正量FMWが読み出され、燃料噴射時間TAUの計算に供せられる。
【００４８】
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。
【００４９】
［パージ制御の説明］
ＥＣＵ４０が実施する内燃機関２の制御の一つとして、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パージ制御がある。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。
【００５０】
パージ制御弁１６に出力するデューティDPGは、パージ率PGRに従って制御される。図２のフローチャートは、本実施の形態において実施されるパージ制御の基本ルーチンを示している。パージ率PGRは、この基本ルーチンに従って設定される。以下では、図２のフローチャートに従って、本実施の形態にかかるパージ制御の基本的な手順について説明する。なお、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンは、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０によってパージ制御弁１６のデューティ周期毎に実行される。
【００５１】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ２では、パージの実行条件が成立しているか否か判定される。パージの実行条件とは、冷却水温THWが所定温度以上になっていること、空燃比フィードバック制御の実行中であること等である。パージの実行条件が不成立の場合には、ステップＳ３８の処理が実行されることで、パージカットが実行或いは継続される。ステップＳ３８では、後述するパージ率スキップ値PGRSKP、デューティDPG、パージ率PGR及びパージカウンタCPGSTのそれぞれがゼロに設定される。
【００５２】
パージの実行条件が成立する場合には、ステップＳ４の判定が実行される。ステップＳ４では、現時点のパージ率PGRがゼロか否か判定される。そして、その判定結果に応じて、ステップＳ６或いはＳ８において再開パージ率TPGRが設定される。再開パージ率TPGRは、パージカットからの復帰時、つまり、パージの再開時におけるパージ率の初期値を意味している。
【００５３】
ステップＳ４の判定の結果、パージ率PGRがゼロの場合、つまり、パージカットからの復帰時には、ステップＳ６において、後述するパージ率記憶値PGR0に所定の係数KSを掛けたものが再開パージ率TPGRとして設定される。ここで用いられるパージ率記憶値PGR0は、パージカットの直前に設定されていたパージ率PGRである。係数KSは１よりも小さい正の値に設定されている。
【００５４】
これに対し、パージ率PGRがゼロでない場合、つまり、パージの実行中の場合には、ステップＳ８において、パージ率記憶値PGR0が再開パージ率TPGRとして用いられる。ここで用いられるパージ率記憶値PGR0は、前回サイクルにおいて設定されたパージ率PGRである。つまり、本ルーチンで設定されるパージ率PGRの前回値である。
【００５５】
ステップＳ１０及びステップＳ１２の処理は、フィードバック補正係数FAFの基準値からのずれがどの程度であるか判定するための処理である。パージガスの供給は空燃比に影響するため、フィードバック補正係数FAFのずれが大きいときにパージガスの供給量を増やすと、そのずれをさらに増長させてしまう可能性がある。そこで、このルーチンでは、フィードバック補正係数FAFのずれの程度に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを決定するようになっている。パージ率スキップ値PGRSKPは、パージ率PGRを増大させていくときの１サイクル当たりの増加量に相当する。
【００５６】
ステップＳ１０及びステップＳ１２の判定によれば、フィードバック補正係数FAFのずれが大のとき、中のとき、そして小のときの３つのケースに分けられる。ステップＳ１０の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが大の場合には、ステップＳ１８の処理が選択される。ステップＳ１８では、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値-KS1に設定される。-KS1は負の値であることから、フィードバック補正係数FAFのずれが大であれば、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値-KS1だけ減少させられることになる。
【００５７】
また、ステップＳ１０の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが大ではなく、ステップＳ１２の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが小でもないときには、ステップＳ１４の処理が選択される。ステップＳ１４では、パージ率スキップ値PGRSKPはゼロに設定される。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが中の場合には、パージ率PGRは一定値に保持されることになる。
【００５８】
また、ステップＳ１２の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが小の場合には、ステップＳ１６の処理が選択される。ステップＳ１６では、パージカウンタCPGSTの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが設定される。パージカウンタCPGSTは、パージ開始後のサイクル数を意味している。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2に設定され、パージカウンタCPGSTが大きくなると、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2よりも大きい所定値KS3に設定される。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが小のときは、パージ開始後のしばらくは、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値KS2だけ増大させられ、パージ開始から時間が経過すると、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値KS3だけ増大させられることになる。なお、図中に破線で示すように、アイドル時の所定値KS3は、通常運転時とは別に通常運転時のそれよりも低い値に設定されている。
【００５９】
次のステップＳ２０では、パージカウンタCPGSTの値に応じて最大パージ率PGRMXが設定される。最大パージ率PGRMXはパージ率PGRの最終的な目標値でもある。後述する制限値にかからない限りはパージ率PGRは最大パージ率PGRMXに設定される。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、最大パージ率PGRMXは低い値に設定され、パージカウンタCPGSTがある程度まで大きくなると、最大パージ率PGRMXはパージカウンタCPGSTの値に応じて次第に大きくされる。そして、パージカウンタCPGSTが所定値に達したら、最大パージ率PGRMXは一定値に保持される。
【００６０】
ステップＳ２２では、負荷PMに基づいてパージガスの全開流量QPGが求められる。図中に示すように、全開流量QPGは負荷PMが大きくなるにつれて低下していく。次のステップＳ２４では、ステップＳ２２で求められたパージガスの全開流量QPGと吸入空気流量GAとから、次の（３）式によって全開パージ率PGR100が算出される。
PGR100＝QPG/GA ・・・（３）
【００６１】
ステップＳ２６では、限界補正量LMTとパージ濃度補正係数FGPGとから、次の（４）式によって限界パージ率PGRLMTが算出される。限界補正量LMTはパージ補正係数FPGのマイナス側の制限値に相当し、吸入空気に対する蒸発燃料の限界供給割合という意味を有している。
PGRLMT＝LMT/FGPG ・・・（４）
【００６２】
次のステップＳ２８では、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８の何れかで設定されたパージ率スキップ値PGRSKPとパージ率PGRの前回値であるパージ率記憶値PGR0とから、次の（５）式によって暫定パージ率tPGRが算出される。なお、パージ再開後の最初のサイクルでは、パージ率記憶値PGR0の代わりにステップＳ６で算出される再開パージ率TPGRを用いて暫定パージ率tPGRが算出される。
tPGR＝PGR0＋PGRSKP ・・・（５）
【００６３】
ただし、暫定パージ率tPGRの値は、ステップＳ２０で求められた最大パージ率PGRMX、ステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100、及び、ステップＳ２６で求められた限界パージ率PGRLMTによってガードされている。つまり、PGR0＋PGRSKP、PGRMX、PGR100、PGRLMTのうち、最も小さい値が暫定パージ率tPGRとして設定される。
【００６４】
次のステップＳ３０では、ステップＳ２８で設定された暫定パージ率tPGRとステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100とから、次の（６）式によってパージ制御弁１６のデューティDPGが算出される。
DPG＝tPGR/PGR100 ・・・（６）
【００６５】
ただし、デューティDPGの値は、最大デューティDPGMXと、前回サイクルのデューティDPG0にデューティ増分ΔDPGを加算した値とによってガードされている。デューティ増分ΔDPGは、デューティDPGを増大させていくときの１サイクル当たりの増加可能量に相当する。最終的にステップＳ３０では、tPGR/PGR100、DPGMX、DPG0＋ΔDPGのうち、最も小さい値がデューティDPGとして設定される。設定されたデューティDPGはパージ制御弁１６に出力される。
【００６６】
次のステップＳ３２では、ステップＳ３０で設定されたデューティDPGとステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100とから、次の（７）式によって最終的なパージ率PGRが算出される。算出されたパージ率PGRは、前記の（２）式に示すように、パージ補正係数FPGの算出に用いられる。
PGR＝DPG×PGR100 ・・・（７）
【００６７】
ステップＳ３４では、パージカウンタCPGSTの値に一定値が加算される。ステップＳ３６では、パージ率記憶値PGR0の値がステップＳ３２で算出されたパージ率PGRの値に置き換えられる。
【００６８】
［壁面付着燃料量の変化に伴う課題］
前述のように、内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化は、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで相殺されるようになっている。しかしながら、壁面付着燃料の付着状態が不安定になるのは過渡運転時に限ったものではなく、パージの実行時にも壁面付着燃料の付着状態は不安定になりやすい。蒸発燃料の供給は空燃比に影響を与えるため、前述のように燃料噴射時間TAUの算出にあたっては基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGが反映されている。ところが、蒸発燃料の分を相殺するように燃料噴射弁１２の燃料噴射量が減少すると、吸気通路６の壁面に付着すべき燃料量、すなわち、安定壁面付着燃料量も減少することになる。このため、パージの実行時には、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からの燃料の脱離が起こる。そして、壁面から脱離した燃料の分だけ実際に燃焼に用いられる燃料量と燃料噴射量との間に差が生じ、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。
【００６９】
前述の空燃比制御によれば、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比のずれはフィードバック補正係数FAFによって吸収される。ところが、フィードバック補正係数FAFからはベーパ濃度補正係数FGPGが学習されている。このため、壁面付着燃料量の変化に起因するフィードバック補正係数FAFのずれまでもがベーパ濃度補正係数FGPGに反映されることになる。つまり、壁面付着燃料量の変化に起因して空燃比にずれが生じたにもかかわらず、パージガスの燃料濃度の変化に起因したものとしてベーパ濃度補正係数FGPGが誤学習されてしまう。学習値であるベーパ濃度補正係数FGPGは現時点のみならず将来的にも影響するため、誤った学習を行ってしまうと壁面付着燃料の付着状態の安定後も暫くの間は空燃比制御の精度を低下させてしまうことになる。
【００７０】
上記の課題に関し、図２に示すパージ制御ルーチンでは、ステップＳ１０、Ｓ１８の処理によって対応している。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが大きくなったときには、パージ率スキップ値PGRSKPをマイナスの値に設定してパージ率PGRを減少させるようにしている。しかし、ステップＳ１０、Ｓ１８の処理は実際に空燃比にずれが生じてからの事後的な対応であるため、この処理のみではパージに伴う空燃比の変動に速やかに対応することは困難である。
【００７１】
［実施の形態１にかかる空燃比制御の特徴］
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御では、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。パージ制限制御では、壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、取得したパラメータの値に応じてパージ制御弁１６の作動量に制限を加える。パージ制御弁１６の作動量を壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じて制限することとすれば、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、パージに伴う空燃比の変動を抑制することが可能になる。
【００７２】
本実施の形態では、パージ制御弁１６の作動量を制限する具体的な手法として、パージ制御ルーチンにおいて限界パージ率PGRLMTの算出に使用される限界補正量LMTを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じて限界補正量LMTを制限することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。また、限界補正量LMTを制限することとすれば、パージガスの燃料濃度が薄いときにはパージ率PGRを高く設定することもできる。
【００７３】
なお、安定時の壁面付着燃料の付着状態（安定付着状態）を示すパラメータとしては、燃焼に使用される総燃料量（燃料噴射量と蒸発燃料量との和）に対する燃料噴射量の比率を使用することができる。この比率は蒸発燃料の供給が無いとき最大値１となり、総燃料量に対する燃料噴射量の割合が小さくなるほど小さい値となる。これは、蒸発燃料の供給に伴って燃料噴射量が少なくなると壁面付着燃料量が減少することに対応している。以下、前記比率を基本付着割合と称する。
【００７４】
また、実際の壁面付着燃料の付着状態は、安定時の壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、基本付着割合を時間方向に平滑化することによって壁面付着燃料の付着状態の変化を精度良く推定することができる。ここでは、基本付着割合の平滑値を壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとして使用する。そして、基本付着割合と基本付着割合の平滑値との偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得し、前記偏差の値に応じて限界補正量LMTを制限する。
【００７５】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じて限界補正量LMTを制限する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であり、内燃機関の暖機が進むにつれて安定してくる。したがって、冷却水温の低さに応じて限界補正量LMTを予め制限することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【００７６】
［実施の形態１における具体的処理］
本実施の形態では、図３のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図３のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンのステップＳ２６を図３に示すルーチンのように変更して実施する。なお、図３に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００７７】
図３に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、次の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。（８）式において、TP×KRICHは燃焼に使用される総燃料量に相当している。TP×(KRICH＋FPG)は燃料噴射弁１２による燃料噴射量に相当している。（８）式によれば、パージによる蒸発燃料の供給量が多くなるほどパージ補正係数FPGは負の大きな値となり、基本付着割合WPBSは小さい値となる。前述のように、基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WPBS＝TP×(KRICH＋FPG)/(TP×KRICH) ・・・（８）
【００７８】
次のステップＳ１０２では、燃料カット（F/C）の実行中か否か判定される。燃料カットの実行中は基本噴射時間TPがゼロに設定されるため、（８）式では基本付着割合WPBSの値が定まらない。一方、燃料カットの実行中は壁面からの燃料の脱離が進み、壁面付着燃料はほとんど無くなってしまう。そこで、燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１０４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【００７９】
次のステップＳ１０６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態の安定も速くなるためである。
【００８０】
次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で決定された平滑化係数nを用い、以下の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。（９）式において、WPは基本付着割合WPBSの平滑値であり、左辺のWPは更新後の平滑値、右辺のWPは更新前の平滑値である。前述のように、基本付着割合平滑値WPは壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WP＝WP＋(WPBS−WP)／n ・・・（９）
【００８１】
次のステップＳ１１０では、以下の（１０）式に示すように、ステップＳ１０８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１００或いはステップＳ１０４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。前述のように、偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。偏差ΔWPが正の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっている、つまり、壁面からの燃料の脱離が進んでいることになる。逆に、偏差ΔWPが負の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足している、つまり、壁面への燃料の付着が進んでいることになる。
ΔWP＝WP−WPBS ・・・（１０）
【００８２】
次のステップＳ１１２では、ステップＳ１１０で算出された偏差ΔWPに応じて限界補正量LMTWP1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合には限界補正量LMTWP1は一定値（マイナスの値）に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じて限界補正量LMTWP1はゼロに近付けられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じて限界補正量LMTWP1はゼロに近付けられていく。
【００８３】
ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２で得られた限界補正量LMTWP1とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１１）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX1が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいとき、すなわち、燃料濃度が濃いときには、制限値MX1は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいとき、すなわち、燃料濃度が薄いときには、制限値MX1は大きな値となる。
MX1＝LMTWP1/FGPG ・・・（１１）
【００８４】
次のステップＳ１１６では、冷却水温THWに応じて限界補正量LMTWが決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWは冷却水温THWが高くなるに従ってマイナス側に大きい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態が安定してくるからである。
【００８５】
ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で得られた限界補正量LMTWとベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１２）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX2が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX2は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX2は大きな値となる。
MX2＝LMTW/FGPG ・・・（１２）
【００８６】
次のステップＳ１２０では、限界パージ率PGRLMTの制限値MX3が冷却水温THWから直接決定される。つまり、ベーパ濃度補正係数FGPGに関係なく制限値MX3が決定される。冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料の付着状態が安定してくることから、図中に示すように、制限値MX3は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。
【００８７】
ステップＳ１２２では、ステップＳ１１４で得られた制限値MX1、ステップＳ１１８で得られた制限値MX2、そして、ステップＳ１２０で得られた制限値MX3のうち、最も小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１２２で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【００８８】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１１２の処理によって限界補正量LMTWP1が壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じて決定され、この限界補正量LMTWP1を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX1が算出される。この制限値MX1は、パージガスの燃料濃度が濃いときには低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときには拡大される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX1で制限することで、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いながら、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動（荒れ）を抑制することができる。
【００８９】
また、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１１６の処理によって限界補正量LMTWが冷却水温THWに応じて決定され、この限界補正量LMTWを用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX2が算出される。この制限値MX2は、パージガスの燃料濃度が濃いときには低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときには拡大される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX2で制限することで、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【００９０】
さらに、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１２０の処理によって限界パージ率PGRLMTの制限値MX3が冷却水温THWから直接決定される。限界パージ率PGRLMTを制限値MX3で制限することで、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間においてパージ率が過大になることを防止することができ、パージガスの供給による空燃比の変動をより確実に抑制することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が前述の空燃比制御において（１）式に従って燃料噴射時間TAUを計算することで、第１の発明にかかる「燃料噴射量算出手段」が実現されている。（１）式で計算される燃料噴射時間TAUは、「燃料噴射量算出手段」で算出される燃料噴射量に対応している。そして、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０がフィードバック補正係数FAFを計算することで、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。また、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０が図２に示すルーチンによりパージ率PGRを算出し、このパージ率PGRを用いてパージ補正係数FPGを計算することで、第１の発明にかかる「パージ補正係数算出手段」が実現されている。
【００９２】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第３、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【００９３】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００９４】
［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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、ステップＳ２０で求められる最大パージ率PGRMX、ステップＳ２６で求められる限界パージ率PGRLMTのそれぞれを燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正する方法を採る。最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを縮小方向に補正することで、必然的に最終的なパージ率PGRも抑えられることとなり、パージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００９５】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の始動後の燃料噴射回数を取得する。さらに、実施の形態１と同じく、内燃機関２の冷却水温も燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得する。そして、燃料噴射回数と冷却水温に応じて最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを縮小方向に補正する。壁面付着燃料の付着状態は始動から間もないほど不安定であり、燃料噴射を積み重ねることで安定してくる。また、壁面付着燃料の付着状態は内燃機関の暖機が進むにつれて安定してくる。したがって、燃料噴射回数と冷却水温に応じて最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを予め縮小方向に補正することとすれば、始動から間もない状況において、特に冷間始動時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【００９６】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態では、図４のフローチャートに従って最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTが算出される。図４のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ２６の処理の実行後、ステップＳ２８の処理に先立って図４に示すルーチンが実行される。なお、図４に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００９７】
図４に示すルーチンの最初のステップＳ１３０では、内燃機関２の始動後に実施された燃料噴射の回数CSUMIが取得される。次のステップＳ１３２では、基準噴射回数aが冷却水温THWに基づいて決定される。最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正は、燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えるまで実施される。内燃機関２の暖機が進むに従って壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、基準噴射回数aは冷却水温THWが高くなるに従って小さい値に設定され、冷却水温THWがある温度以上では一定値に設定される。
【００９８】
次のステップＳ１３４では、燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数a内か否か判定される。燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えるまでは、ステップＳ１３６、Ｓ１３８の処理が実施される。
【００９９】
ステップＳ１３６では、燃料噴射回数CSUMIと基準噴射回数aとを用い、以下の（１３）式によって、最大パージ率PGRMXの補正が行われる。右辺のPGRMXは補正前の最大パージ率、すなわち、ステップＳ２０で求められる最大パージ率である。左辺のPGRMXは補正後の最大パージ率である。
PGRMX＝PGRMX×CSUMI/a ・・・（１３）
【０１００】
ステップＳ１３８では、燃料噴射回数CSUMIと基準噴射回数aとを用い、以下の（１４）式によって、限界パージ率PGRLMTの補正が行われる。右辺のPGRLMTは補正前の限界パージ率、すなわち、ステップＳ２６で求められる限界パージ率である。左辺のPGRLMTは補正後の限界パージ率である。
PGRLMT＝PGRLMT×CSUMI/a ・・・（１４）
【０１０１】
ステップＳ１３６で縮小方向に補正された最大パージ率PGRMX、ステップＳ１３８で縮小方向に補正された限界パージ率PGRLMTは、それぞれ図２に示すルーチンに取りこまれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えた以降は、ステップＳ１３６、Ｓ１３８による補正は行われず、ステップＳ２０で求められる最大パージ率とステップＳ２６で求められる限界パージ率が最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１０２】
図４に示すルーチンによれば、燃料噴射回数CSUMIが少ないほど、また、冷却水温THWが低いほど、最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正が大きくなる。また、冷却水温THWが低いほど、最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正を行う期間が長くなる。始動から間もない状況では壁面付着燃料の付着状態が不安定であり、特に冷間ではそれが顕著になるが、上記のように最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTが低く抑えられることで、パージガスの供給によるパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図４に示すルーチンを実行することで、第１、第３、第７及び第１０の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１０４】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１０５】
［実施の形態３にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御と同じく、限界パージ率PGRLMTの算出に使用される限界補正量LMTを燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。
【０１０６】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして燃料カットの影響の残留度を取得し、この残留度に基づいて限界補正量LMTを決定する。壁面への燃料の付着は、燃料カットから復帰したときの付着燃料量が少ないほど、すなわち、燃料カットの影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて限界補正量LMTを制限することで、燃料カットからの復帰時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１０７】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして燃料増量の影響の残留度も取得し、この残留度に基づいた限界補正量LMTも決定する。壁面からの燃料の脱離は、壁面付着燃料量が過剰なほど、すなわち、燃料増量の影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて限界補正量LMTを制限することで、燃料増量からの復帰時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１０８】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施の形態では、図５のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図５のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンのステップＳ２６を図５に示すルーチンのように変更して実施する。なお、図５に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１０９】
図５に示すルーチンの最初のステップＳ１４０では、燃料カット（F/C）の実行中か否か判定される。判定の結果、燃料カットが実行されていない場合には、ステップＳ１４４において燃料噴射カウンタCINJの値が一定値だけ増加させられる。一方、燃料カットの実行中の場合には、ステップＳ１４２において燃料噴射カウンタCINJの値は一定値だけ減少させられる。燃料噴射カウンタCINJには増加方向、減少方向のそれぞれに制限値が設けられている。増加方向の制限値は最大値Ｍであり、減少方向の制限値は最小値ゼロである。
【０１１０】
燃料カットからの復帰後の壁面付着燃料量は、燃料カットが実行されていた時間が長いいほど減少し、復帰後の経過時間に応じて増大する。ステップＳ１４２の処理は燃料カットの実行時間をカウントしていることに等しく、ステップＳ１４４の処理は復帰後の経過時間をカウントしていることに等しい。したがって、前記の燃料噴射カウンタCINJの値は、燃料カットからの復帰後の壁面付着燃料量に関係するパラメータとしての意味を有している。また、復帰後の壁面付着燃料が少ないほど壁面への燃料付着が進むことから、燃料噴射カウンタCINJの値は、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味も有している。
【０１１１】
次のステップＳ１４６では、ステップＳ１４２或いはＳ１４４で増減された燃料噴射カウンタCINJの値に応じて限界補正量LMTWP2が決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWP2は燃料噴射カウンタCINJの値が大きくなるに従ってマイナス側に大きい値に設定され、燃料噴射カウンタCINJが所定値以上では一定値に設定される。これは、燃料噴射カウンタCINJの値が大きいほど、壁面付着燃料の付着状態が安定することによる。また、限界補正量LMTWP2の設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が低いほど壁面付着燃料の付着状態は不安定になるので、燃料噴射カウンタCINJの値が同じでも内燃機関２の温度が低ければ限界補正量LMTWP2は小さい値に設定される。
【０１１２】
ステップＳ１４８では、ステップＳ１４６で得られた限界補正量LMTWP2とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１５）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX4が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX4は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX4は大きな値となる。
MX4＝LMTWP2/FGPG ・・・（１５）
【０１１３】
次のステップＳ１５０では、まず、次の（１６）式によって増量係数KRICHXの時間方向への平滑化が行われる。増量係数KRICHXは、（１）式で燃料噴射時間TAUの算出に用いられる増量係数KRICHから、冷間時の増量補正分を除いたものである。つまり、増量係数KRICHXは、ＷＯＴ時の増量補正と燃料カット後の触媒保護のための増量補正とに対応している。（１６）式において、RICHSMは基本増量係数KRICHXの平滑値であり、左辺のRICHSMは更新後の平滑値、右辺のRICHSMは更新前の平滑値である。nは平滑化係数である。
RICHSM＝RICHSM＋(KRICHX−RICHSM)／n ・・・（１６）
【０１１４】
続いて、以下の（１７）式に示すように、増量係数平滑値RICHSMと現在の増量係数KRICHXとの偏差ΔRICHが算出される。増量係数平滑値RICHSMは現在の壁面付着燃料量を示すパラメータであり、現在の増量係数KRICHXは壁面付着燃料量の安定量を示すパラメータである。したがって、偏差ΔRICHが大きいほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっている、つまり、燃料増量の影響が多く残っていると言える。したがって、偏差ΔRICHは、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
ΔRICH＝RICHSM−KRICHX ・・・（１７）
【０１１５】
次のステップＳ１５２では、ステップＳ１５０で算出された偏差ΔRICHに応じて限界補正量LMTWP3が決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWP3は偏差ΔRICHの値が大きくなるに従ってゼロに近付けられ、偏差ΔRICHが所定値以上では一定値に設定される。これは、偏差ΔRICHが大きいほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっており、壁面からの燃料の脱離が進むことによる。また、限界補正量LMTWP3の設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が高いほど壁面付着燃料の付着状態は安定するので、偏差ΔRICHが同じでも内燃機関２の温度が低ければ限界補正量LMTWP3は小さい値に設定される。
【０１１６】
ステップＳ１５４では、ステップＳ１５２で得られた限界補正量LMTWP3とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１８）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX5が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX5は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX5は大きな値となる。
MX5＝LMTWP3/FGPG ・・・（１８）
【０１１７】
ステップＳ１５６では、ステップＳ１４８で得られた制限値MX4、ステップＳ１５４で得られた制限値MX5のうち、より小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１５６で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１１８】
壁面付着燃料量の変化に起因する空燃比のずれは、燃料カットからの復帰後や燃料増量からの復帰後において特に顕著になる。図５に示すルーチンによれば、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP2が決定され、この限界補正量LMTWP2を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX4が算出される。また、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP3が決定され、この限界補正量LMTWP3を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX5が算出される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX4及びMX5で制限することで、燃料カットからの復帰後や燃料増量からの復帰後のように、壁面付着燃料の付着状態が特に不安定となる状況においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図５に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第７、第８及び第９の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１２０】
実施の形態４．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態３のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図５に示すルーチンの一部を後述する図６に示すルーチンのように変更して実行させることにより実現される。
【０１２１】
［実施の形態４にかかる空燃比制御の特徴］
図５に示すルーチンでは、燃料カットや燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP2、LMTWP3を求め、それらから決まる制限値MX4、MX5によって限界パージ率PGRLMTを制限している。これに対し、本実施の形態では、限界補正量LMTWP2、LMTWP3による制限に加え、限界パージ率PGRLMTそれ自体を燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正するようにしている。
【０１２２】
［実施の形態４における具体的処理］
本実施の形態では、図６のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図６のフローチャートはパージ制限制御ルーチンの一部であり、図５に示すルーチンのステップＳ１５６を図６に示すルーチンのように変更して実施する。
【０１２３】
図６に示すルーチンの最初のステップＳ１６０では、基準噴射回数bが冷却水温THWに基づいて決定される。図中に示すように、基準噴射回数bは冷却水温THWが高くなるに従って小さい値に設定され、冷却水温THWがある温度以上では一定値に設定される。
【０１２４】
次のステップＳ１６２では、燃料噴射カウンタCINJと基準噴射回数bとを用い、以下の（１９）式によって、限界パージ率PGRLMTの補正が行われる。右辺のPGRLMTは補正前の限界パージ率、すなわち、ステップＳ２６で求められる限界パージ率である。左辺のPGRLMTは補正後の限界パージ率である。
PGRLMT＝PGRLMT×CINJ/b ・・・（１９）
【０１２５】
ただし、限界パージ率PGRLMTの値は、図５に示すルーチンのステップＳ１４８で求められた制限値MX4、及び、ステップＳ１５４で求められた制限値MX5によってガードされている。つまり、PGRLMT×CINJ/b、MX4、MX5のうち、最も小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１６２で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１２６】
実施の形態５．
次に、図７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３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。
【０１２７】
［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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御とは異なり、パージ制御ルーチンにおいてデューティDPGの算出に使用されるデューティ増分ΔDPGを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。
【０１２８】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、実施の形態１と同様、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、この偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPGを制限する。偏差ΔWPを前記パラメータとしてパージ制限制御を行うことで、壁面への燃料の付着状況、或いは、壁面からの燃料の脱離状況に応じてデューティ増分ΔDPGを適宜に調整することができる。
【０１２９】
また、実施の形態１と同様、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であることから、冷却水温の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１３０】
［実施の形態５における具体的処理］
本実施の形態では、図７のフローチャートに従ってデューティ増分ΔDPGが算出される。図７のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。なお、図７に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１３１】
図７に示すルーチンの最初のステップＳ１７０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１３２】
次のステップＳ１７２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１７４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１３３】
次のステップＳ１７６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１３４】
次のステップＳ１７８では、ステップＳ１７６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１３５】
次のステップＳ１８０では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ１７８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１７０或いはステップＳ１７４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
【０１３６】
次のステップＳ１８２では、ステップＳ１８０で算出された偏差ΔWPに応じてデューティ増分ΔDPG1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合にはデューティ増分ΔDPG1は一定値に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPG1は減少させられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPG1は減少させられていく。
【０１３７】
ステップＳ１８４では、冷却水温THWに応じてデューティ増分ΔDPG2が決定される。冷却水温THWが高くなるに従い壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、デューティ増分ΔDPG2は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。
【０１３８】
ステップＳ１８６では、ステップＳ１８２で得られたデューティ増分ΔDPG1と、ステップＳ１８４で得られたデューティ増分ΔDPG2のうち、より小さい値が最終的なデューティ増分ΔDPGとして決定される。ステップＳ１８６で決定されたデューティ増分ΔDPGは、図２に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ２８においてデューティDPGの決定に用いられる。
【０１３９】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図７に示すルーチンによれば、ステップＳ１８２の処理によって壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてデューティ増分ΔDPG1が制限される。これにより、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を付着状態の安定度に応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。また、パージガスの流量の変化が抑えられることで、加速に伴って吸入空気流量が増大したときには、相対的にパージ率PGRが低下することになる。したがって、加速時のような過渡時における空燃比の変動も効果的に抑制することができる。
【０１４０】
また、図７に示すルーチンによれば、ステップＳ１８４の処理によって冷却水温THWに応じてデューティ増分ΔDPG2が制限される。これにより、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を冷却水温THWに応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図７に示すルーチンを実行することで、第１、第４、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１４２】
実施の形態６．
次に、図８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３に示すルーチンに代えて、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１４３】
［実施の形態６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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御とは異なり、パージ制御ルーチンにおいて暫定パージ率tPGRの算出に使用されるパージ率スキップ値PGRSKPを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。
【０１４４】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、実施の形態１と同様、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、この偏差ΔWPの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正する。偏差ΔWPを前記パラメータとしてパージ制限制御を行うことで、壁面への燃料の付着状況、或いは、壁面からの燃料の脱離状況に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを適宜に調整することができる。
【０１４５】
また、実施の形態１と同様、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であることから、冷却水温の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１４６】
［実施の形態６における具体的処理］
本実施の形態では、図８のフローチャートに従ってパージ率スキップ値PGRSKPが算出される。図８のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ１６の処理に続けて図８に示すルーチンが実行される。なお、図８に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１４７】
図８に示すルーチンの最初のステップＳ１９０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１４８】
次のステップＳ１９２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１９４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１４９】
次のステップＳ１９６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１５０】
次のステップＳ１９８では、ステップＳ１９６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１５１】
次のステップＳ２００では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ１９８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１９０或いはステップＳ１９４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
【０１５２】
次のステップＳ２０２では、ステップＳ２００で算出された偏差ΔWPに応じてパージ率スキップ値PGRSKPの縮小係数KSKP1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合には縮小係数KSKP1は１に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じて縮小係数KSKP1は減少させられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じて縮小係数KSKP1は減少させられていく。
【０１５３】
ステップＳ２０４では、冷却水温THWに応じてパージ率スキップ値PGRSKPの縮小係数KSKP2が決定される。冷却水温THWが高くなるに従い壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、縮小係数KSKP2は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。冷却水温THWがある程度高くなったときの縮小係数KSKP2の収束値は１に設定されている。
【０１５４】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０２で得られた縮小係数KSKP1を用い、以下の（２０）式によって、パージ率スキップ値PGRSKPの補正が行われる。また、ステップＳ２０４で得られた縮小係数KSKP2を用い、以下の（２１）式によっても、パージ率スキップ値PGRSKPの補正が行われる。各式において、右辺のPGRSKPは補正前のパージ率スキップ値、すなわち、ステップＳ１６で求められるパージ率スキップ値である。左辺のPGRSKPは補正後のパージ率スキップ値である。
PGRSKP＝PGRSKP×KSKP1 ・・・（２０）
PGRSKP＝PGRSKP×KSKP2 ・・・（２１）
【０１５５】
（２０）式で得られるパージ率スキップ値PGRSKPと、（２１）式で得られるパージ率スキップ値PGRSKPのうち、より小さい値が最終的なパージ率スキップ値PGRSKPとして決定される。ステップＳ２０６で決定されたパージ率スキップ値PGRSKPは、図２に示すルーチンに取り込まれて暫定パージ率tPGRの算出に用いられる。
【０１５６】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図８に示すルーチンによれば、ステップＳ２０２の処理によって壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが制限される。これにより、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を付着状態の安定度に応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【０１５７】
また、図８に示すルーチンによれば、ステップＳ２０４の処理によって冷却水温THWに応じてパージ率スキップ値PGRSKPが制限される。これにより、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を冷却水温THWに応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図８に示すルーチンを実行することで、第１、第５、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１５９】
実施の形態７．
次に、図９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３に示すルーチンに加えて、後述する図９に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【０１６０】
［実施の形態７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、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンにおいて、パージ率スキップ値PGRSKPの設定方法を以下に説明するように変更したことに特徴がある。なお、実施の形態１と同様、パージ制御ルーチンを基本としつつ、図３に示すパージ制限制御ルーチンも併せて実施される。
【０１６１】
本実施の形態では、パージ率スキップ値PGRSKPを空燃比の安定度に応じて設定する。具体的には、空燃比の安定度が低いときには、パージ率スキップ値PGRSKPをマイナス値にしてパージ率PGRを減少側に補正することで空燃比の変動を抑制する。逆に空燃比の安定度が高いときには、パージ率スキップ値PGRSKPをプラス値にしてパージ率PGRを増大側に補正することで蒸発燃料を十分にパージする。これによれば、パージ制限制御による効果と相まって、空燃比の変動の抑制と蒸発燃料の十分なパージとをより高次元で両立させることが可能になると考えられる。
【０１６２】
［実施の形態７における具体的処理］
本実施の形態では、図９のフローチャートに従ってパージ率スキップ値PGRSKPが算出される。図９のフローチャートは本実施の形態においてパージ率スキップ値PGRSKPの算出に用いられるルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ１０乃至Ｓ１８の処理に替えて図９に示すルーチンが実行される。
【０１６３】
図９に示すルーチンの最初のステップＳ２１０では、まず、次の（２２）式によって空燃比ずれ指標値AFFが算出される。増量係数KRICHをフィードバック補正係数FAFに加算したものは実質的な空燃比に対応しており、これを空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、空燃比の安定度を正確に推定することができる。
AFF＝FAF＋KRICH ・・・（２２）
【０１６４】
次に、空燃比ずれ指標値AFFに基づいて、現在の空燃比のずれがどの状態にあるか判断される。ステップＳ２１０では、空燃比のずれの状態がSTATE1からSTATE5までの５つの状態に区分される。STATE1は空燃比がリッチ側に大きくずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは大きなマイナス値となる。STATE2は空燃比がリッチ側に中くらいにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは中くらいのマイナス値となる。STATE3は空燃比のずれが無いか、若しくは、リッチ或いはリーン側に僅かにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFはゼロを中心とする所定範囲内の値となる。STATE4は空燃比がリーン側に中くらいにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは中くらいのプラス値となる。STATE5は空燃比がリーン側に大きくずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは大きなプラス値となる。
【０１６５】
ステップＳ２１２及びステップＳ２１４の処理は、空燃比のずれの状態に応じたパージ率スキップ値PGRSKPの算出方法を選択するための処理である。ステップＳ２１２及びステップＳ２１４の判定によれば、空燃比のずれが大のとき（STATE1或いはSTATE5）、中のとき（STATE2或いはSTATE4）、そして小のとき（STATE3）の３つのケースに分けられる。ステップＳ２１２の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE1或いはSTATE5にある場合には、ステップＳ２２０の処理が選択される。ステップＳ２２０では、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値-KS1に設定される。
【０１６６】
また、ステップＳ２１２、Ｓ２１４の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE2或いはSTATE4にある場合には、ステップＳ２１６の処理が選択される。ステップＳ２１６では、パージ率スキップ値PGRSKPはゼロに設定される。
【０１６７】
また、ステップＳ２１２、Ｓ２１４の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE3にある場合には、ステップＳ２１８の処理が選択される。ステップＳ２１８では、パージカウンタCPGSTの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが設定される。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2に設定され、パージカウンタCPGSTが大きくなると、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2よりも大きい所定値KS3に設定される。なお、図中に破線で示すように、アイドル時の所定値KS3は、通常運転時とは別に通常運転時のそれよりも低い値に設定されている。
【０１６８】
図９に示すルーチンで算出されたパージ率スキップ値PGRSKPは、図２に示すルーチンに取り込まれて暫定パージ率tPGRの算出に用いられる。
【０１６９】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図９に示すルーチンを実行することで、第１１及び第１２の発明にかかる「パージ補正手段」が実現されている。
【０１７０】
実施の形態８．
次に、図１０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７のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図９に示すルーチンに加えて、後述する図１０に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【０１７１】
［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、パージ率スキップ値PGRSKPの算出に関し、図９のフローチャートに示すルーチンにおいて、空燃比ずれ指標値AFFの算出方法を以下に説明するように変更したことに特徴がある。
【０１７２】
実施の形態７では、フィードバック補正係数FAFに増量係数KRICHを加算したものを空燃比ずれ指標値AFFとして算出している。本実施の形態では、さらに、壁面付着燃料量の変化がフィードバック補正係数FAFに与える影響を相殺するための補正値を算出し、この補正値も空燃比ずれ指標値AFFに反映させる。そうすることで、空燃比のずれの程度をより高い精度で判断することができると考えられる。
【０１７３】
本実施の形態にかかる空燃比ずれ指標値AFFの算出においては、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、壁面付着燃料量の変化がフィードバック補正係数FAFに与える影響を相殺するための補正値として、この偏差ΔWPを使用する。偏差ΔWPは、その値が正のときは、壁面からの燃料の脱離に伴う空燃比のリッチ側へのずれの程度を示すパラメータとなり、その値が負のときは、壁面への燃料の付着に伴う空燃比のリーン側へのずれの程度を示すパラメータとなる。したがって、偏差ΔWPを補正値として使用し、空燃比ずれ指標値AFFに加算することで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を空燃比ずれ指標値AFFから排除することができる。
【０１７４】
また、燃料増量の影響の残留度も取得し、この残留度にも基づいて前記補正値を決定する。壁面からの燃料の脱離は、壁面付着燃料量が過剰なほど、すなわち、燃料増量の影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて大きくなる補正値を空燃比ずれ指標値AFFに加算することで、燃料増量からの復帰時における壁面からの燃料の脱離が空燃比に与える影響を空燃比ずれ指標値AFFから排除することができる。
【０１７５】
［実施の形態８における具体的処理］
本実施の形態では、図１０のフローチャートに従って空燃比ずれ指標値AFFが算出される。図１０のフローチャートは本実施の形態において空燃比ずれ指標値AFFの算出に用いられるルーチンを示している。図１０に示すルーチンは、図９に示すルーチンのステップＳ２１０の処理において実行される。
【０１７６】
図１０に示すルーチンの最初のステップＳ２３０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１７７】
次のステップＳ２３２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ２３４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１７８】
次のステップＳ２３６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１７９】
次のステップＳ２３８では、ステップＳ２３６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８０】
次のステップＳ２４０では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ２３８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ２３０或いはステップＳ２３４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは、壁面付着燃料の付着状態が不安定となる状況での空燃比のずれの方向及び程度を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８１】
次のステップＳ２４２では、まず、前記の（１６）式によって増量係数KRICHXの時間方向への平滑化が行われる。また、前記の（１７）式によって増量係数平滑値RICHSMと現在の増量係数KRICHXとの偏差ΔRICHが算出される。この偏差ΔRICHは、燃料増量からの復帰後における空燃比のリッチ方向へのずれの程度を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８２】
ステップＳ２４４では、ステップＳ２４０で得られた偏差ΔWP、及びステップＳ２４２で得られた偏差ΔRICHを用い、以下の（２３）式によって空燃比ずれ指標値AFFが算出される。なお、（２３）式において、ABYFはリニア空燃比センサによって測定される排気空燃比、ABYF0は理論空燃比である。本実施の形態では、排気ガスセンサ３４としてリニア空燃比センサが備えられているものとする。実際の排気空燃比ABYFと理論空燃比ABYF0との比を加算することで、空燃比ずれ指標値AFFの精度をより高めることができる。
AFF＝FAF＋(ABYF/ABYF0)＋ΔWP＋KRICH＋ΔRICH ・・・（２３）
【０１８３】
図１０に示すルーチンで算出された空燃比ずれ指標値AFFは、図９に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ２１０において空燃比のずれの状態（STATE1〜STATE5）の判定に用いられる。
【０１８４】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図１０に示すルーチンを実行することで、第１３の発明にかかる「パージ補正手段」が実現されている。
【０１８５】
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。例えば、上記の各実施の形態にかかる修正制御を適宜に組み合わせて実施してもよい。具体例としては、実施の形態７にかかるパージ率スキップ値PGRSKPの算出方法は、実施の形態１にかかるパージ制限制御のみならず、実施の形態２乃至６の何れのパージ制限制御にも組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１において実施されるパージ制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態４において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態５において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態６において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施の形態７においてパージ率スキップ値PGRSKPの算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態８において空燃比ずれ指標値AFFの算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８７】
２ 内燃機関
４ 燃焼室
６ 吸気通路
８ 排気通路
１２ 燃料噴射弁
１６ パージ制御弁
１８ キャニスタ
２０ 燃料タンク
３０ 水温センサ
３２ 回転速度センサ
３４ 排気ガスセンサ
３６ エアフローメータ
３８ アクセルポジションセンサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタを備え、燃料噴射弁から吸気通路に噴射される燃料とともにキャニスタからパージされたパージガスも内燃機関の燃料として使用可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は、吸気通路の壁面に付着し、その直後の燃焼には使用されない。内燃機関の定常運転時には、新たな付着量と脱離量とが平衡するために壁面付着燃料量は略一定となり、燃焼に使用される燃料量が結果的に燃料噴射量と一致する。これに対して、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されて空燃比のリッチ化を招く。このため、内燃機関の過渡運転時には、壁面付着燃料量の変化が相殺されるように、機関回転速度、負荷、及び冷却水温度に基づいて補正燃料量が算出され、燃料噴射量の増量補正または減量補正が施されている。
【０００３】
ところで、車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着して貯えるキャニスタが備えられている。キャニスタに貯えられた蒸発燃料は内燃機関の運転中、吸気通路の負圧を利用してキャニスタからパージされる。キャニスタからパージされた蒸発燃料はキャニスタの大気孔から導入される空気によって希釈されてパージガスとなり、吸気通路に供給されて燃焼室内で燃焼処理される。このような内燃機関では、空燃比の制御精度を常に良好に維持するため、キャニスタからの蒸発燃料のパージ中、パージガスに含まれる蒸発燃料の分だけ燃料噴射量の減量が行われている。
【特許文献１】特開平６−１４６９６５号公報
【特許文献２】特開平５−１１３１４０号公報
【特許文献３】特開平８−７４６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャニスタからの蒸発燃料のパージの有無は、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。さらに、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、蒸発燃料のパージが行われているときには、燃料噴射弁からの燃料噴射量が少なくなる分、パージがカットされているときよりも安定壁面付着燃料量は少量になる。このため、パージが実行されたときには、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。
【０００５】
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に変動が残ることになる。空燃比の変動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。
【０００６】
上記のような蒸発燃料のパージに起因する空燃比の変動に関する問題は、燃料の壁面付着が多くなる冷間始動時や、燃料カットや燃料増量からの復帰時のように壁面付着燃料の付着状態が不安定となる状況において特に顕著になる。
【０００７】
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、空燃比の変動を抑制しつつ、キャニスタに吸着された蒸発燃料を十分にパージ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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
蒸発燃料を含むパージガスを前記キャニスタから前記吸気通路に流入させるパージ機構と、
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補正係数（以下、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、
パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及びパージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記パージ機構の作動量に制限を加えるパージ制限手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記パージ制限手段は、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴としている。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１４】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、内燃機関の冷却水温を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１５】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、燃料カットからの復帰後の経過時間を燃料カットが実行されていた時間で補正した値を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１６】
第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数と前記増量係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１７】
第１０の発明は、第１乃至第９の何れか１つの発明において、
前記パージ制限手段は、内燃機関の始動後の燃料噴射回数を前記パラメータとして取得することを特徴としている。
【００１８】
第１１の発明は、第１乃至第１０の何れか１つの発明において、
空燃比の安定度に関係する第２のパラメータを取得し、前記第２のパラメータの値に応じてパージガスのパージ率を補正するパージ補正手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、
前記パージ補正手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数を前記フィードバック補正係数に加算したものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴としている。
【００２０】
第１３の発明は、第１１又は第１２の発明において、
前記パージ補正手段は、前記パラメータの値を前記フィードバック補正係数に反映させたものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
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係数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、パージの開始に伴って燃料噴射弁の燃料噴射量が減少すると、吸気通路の壁面に付着すべき燃料量、すなわち、安定壁面付着燃料量も減少する。このため、パージの開始時には、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からの燃料の脱離が起こり、それに起因して空燃比に変動が生じることになる。この点に関し、第１の発明によれば、吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてパージ機構の作動量に制限が加えられるので、キャニスタに吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、パージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。また、パージガスの燃料濃度が濃いときにはパージ率は低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときにはパージ率は高くされるので、燃料濃度の濃淡に係わらずパージに伴う空燃比の変動を抑制しながら、キャニスタに吸着された蒸発燃料を十分にパージすることができる。
【００２３】
第３の発明によれば、パージガスのパージ率が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２４】
第４の発明によれば、パージガスの流量を変化させる際の変化速度が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２５】
第５の発明によれば、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度が燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限され、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度が低減されることで、パージに起因する壁面付着燃料量の変化は抑制される。
【００２６】
第６の発明によれば、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数とパージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に増量係数のみを反映させたものとの比率は、壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとなり、それを時間方向に平滑化して得られる平滑値は、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとなる。したがって、それらの偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２７】
第７の発明によれば、内燃機関の冷却水温が低いほど燃料付着状態は不安定になるので、冷却水温を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２８】
壁面の燃料付着状態は、燃料カットからの復帰後の経過時間が短いときには不安定になりやすい。その一方、燃料カットが実行されていた時間が短ければ、燃料付着状態の不安定さは減少する。第８の発明によれば、復帰後の経過時間を燃料カット時間で補正した値を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００２９】
第９の発明によれば、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数とその時間方向の平滑値との偏差は、過渡的な燃料増量からの復帰後、燃料増量の影響がどれだけ残っているかを示すパラメータとなる。燃料増量の影響が残っているほど燃料付着状態は不安定になるので、前記偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３０】
第１０の発明によれば、内燃機関の始動後の燃料噴射回数が少ないほど燃料付着状態は不安定になるので、燃料噴射回数を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得することで、内燃機関の始動後における燃料付着状態の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３１】
さらに、第１１の発明によれば、空燃比の安定度に応じてパージガスのパージ率を補正することで、空燃比の変動の抑制と蒸発燃料の十分なパージとをより高次元で両立させることが可能になる。具体的には、空燃比の安定度が低い場合には、パージ率を減少側に補正することで空燃比の変動を抑制することができ、空燃比の安定度が高い場合には、パージ率を増大側に補正することで蒸発燃料を十分にパージすることができる。
【００３２】
第１２の発明によれば、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数をフィードバック補正係数に加算したものは実質的な空燃比に対応しており、これを空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、空燃比の安定度を正確に推定することが可能になる。
【００３３】
第１３の発明によれば、燃料付着状態の安定度を反映されたフィードバック補正係数を空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、過渡的な空燃比の変動をも正確に検出することができ、空燃比の安定度をより正確に推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００３５】
［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。
【００３６】
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。
【００３７】
内燃機関２はその制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は複数のセンサによって検出される内燃機関２の作動データに基づき内燃機関２の作動に係わる各種機器を総合的に制御する。ＥＣＵ４０の出力側には燃料噴射弁１２とパージ制御弁１６が接続されている。
【００３８】
ＥＣＵ４０の入力側には水温センサ３０、回転速度センサ３２、排気ガスセンサ３４、エアフローメータ３６、アクセルポジションセンサ３８が接続されている。水温センサ３０は内燃機関２のウォータジャケットに取り付けられ、冷却水温に応じた信号を出力する。冷却水温は内燃機関２の機関温度を代表している。回転速度センサ３２はクランク軸の近傍に取り付けられ、機関回転速度に応じた信号を出力する。排気ガスセンサ３４は排気通路８に設けられ、排気ガスの空燃比（排気空燃比）に対応する信号を出力する。エアフローメータ３６はスロットル１４の上流に配置され、吸入空気流量に応じた信号を出力する。また、アクセルポジションセンサ３８は図示しないアクセルペダルに取り付けられ、アクセルポジションに応じた信号を出力する。
【００３９】
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。
【００４０】
［空燃比制御の説明］
ＥＣＵ４０は、内燃機関２の制御の一つとして、燃焼室４内の混合気の空燃比を所望の目標空燃比にするための空燃比制御を実施している。空燃比制御は、内燃機関２の運転中、排気ガスセンサ３４により測定される排気空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁１２からの燃料噴射量を制御するものである。本実施形態のシステムでは、パージ制御弁１６の作動時は、燃料噴射弁１２からの燃料に加えてパージガスに含まれる蒸発燃料も燃焼室４内に供給されるので、パージガスの供給に伴う空燃比の変動も考慮して燃料噴射量を制御する必要がある。
【００４１】
燃料噴射弁１２からの燃料噴射量は、燃料噴射弁１２の開弁時間である燃料噴射時間TAUにより決まる。下記の（１）式は、燃料噴射時間TAUの算出式である。（１）式中、TPは基本噴射時間であり、機関回転速度NEと吸入空気流量GAとの比（GA／NE）に所定の噴射係数を乗算することで算出される。KRICHは冷間時の増量補正、ＷＯＴ時の増量補正、燃料カット後の触媒保護のための増量補正等、燃料の増量要求に応じて設定される増量係数である。
TAU＝TP×(KRICH＋FAF＋FPG)＋FMW ・・・（１）
【００４２】
上記（１）式において、FAFはフィードバック補正係数である。フィードバック補正係数FAFは、排気ガスセンサ３４の出力から排気空燃比が目標空燃比よりもリッチであると判定されている間は、小さなステップで減少方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ減少し、排気ガスセンサ３４の出力から測定される排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく増加方向にスキップされる。そして、排気空燃比が目標空燃比よりもリッチに反転するまで、フィードバック補正係数FAFは小さなステップで増加方向に更新される。その結果、燃料噴射時間TAUは僅かずつ増加し、排気空燃比はやがて目標空燃比よりもリーンからリッチに反転する。排気空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに反転すると、フィードバック補正係数FAFはその時点で大きく減少方向にスキップされる。以後、上述した更新処理が繰り返し実行されることにより、排気空燃比は目標空燃比の近傍に維持される。
【００４３】
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。
【００４４】
そこで、上記（１）式においては、パージガスの影響を相殺するために燃料噴射時間TAUに施すべき補正係数としてパージ補正係数FPGが設定されている。パージ補正係数FPGは、次の（２）式に示すように、ベーパ濃度補正係数FGPGとパージ率PGRとの積として算出される。
FPG＝FGPG×PGR ・・・（２）
【００４５】
パージ率とは吸入空気流量に対するパージガス流量の比であり、パージ率PGRはその制御上の目標値である。ベーパ濃度補正係数FGPGは、パージガスの燃料濃度（パージガス中の蒸発燃料の濃度）に対応する補正係数であり、１％のパージ率PGRに対して燃料噴射時間TAUに施すべき補正量としての意味を有している。この補正量は、パージガスの燃料濃度が高いほど（リッチであるほど）負の大きな値とする必要があり、また、パージガスの燃料濃度が低いほど（リーンであるほど）正の大きな値とする必要がある。
【００４６】
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。
【００４７】
また、上記（１）式におけるFMWは壁面付着補正量であり、これは内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化を相殺するために設定された補正量である。内燃機関２の過渡運転時には、吸入空気流量や燃料噴射量の増減に伴い、壁面付着燃料量に変化が生ずる。壁面付着燃料量が増加する場合は、燃焼に用いられる燃料量が燃料噴射量に比して少量となり空燃比のリーン化を招く。一方、壁面付着燃料量が減少する過程では、燃料噴射量より多くの燃料が燃焼に使用されるため空燃比のリッチ化を招く。そこで、空燃比制御では、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比の変動を防止するようにしている。壁面付着補正量FMWは、機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に関連付けてマップに記憶されている。空燃比制御時には、このマップから現在の機関回転速度、吸入空気流量、及び冷却水温に応じた壁面付着補正量FMWが読み出され、燃料噴射時間TAUの計算に供せられる。
【００４８】
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。
【００４９】
［パージ制御の説明］
ＥＣＵ４０が実施する内燃機関２の制御の一つとして、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パージ制御がある。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。
【００５０】
パージ制御弁１６に出力するデューティDPGは、パージ率PGRに従って制御される。図２のフローチャートは、本実施の形態において実施されるパージ制御の基本ルーチンを示している。パージ率PGRは、この基本ルーチンに従って設定される。以下では、図２のフローチャートに従って、本実施の形態にかかるパージ制御の基本的な手順について説明する。なお、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンは、内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０によってパージ制御弁１６のデューティ周期毎に実行される。
【００５１】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ２では、パージの実行条件が成立しているか否か判定される。パージの実行条件とは、冷却水温THWが所定温度以上になっていること、空燃比フィードバック制御の実行中であること等である。パージの実行条件が不成立の場合には、ステップＳ３８の処理が実行されることで、パージカットが実行或いは継続される。ステップＳ３８では、後述するパージ率スキップ値PGRSKP、デューティDPG、パージ率PGR及びパージカウンタCPGSTのそれぞれがゼロに設定される。
【００５２】
パージの実行条件が成立する場合には、ステップＳ４の判定が実行される。ステップＳ４では、現時点のパージ率PGRがゼロか否か判定される。そして、その判定結果に応じて、ステップＳ６或いはＳ８において再開パージ率TPGRが設定される。再開パージ率TPGRは、パージカットからの復帰時、つまり、パージの再開時におけるパージ率の初期値を意味している。
【００５３】
ステップＳ４の判定の結果、パージ率PGRがゼロの場合、つまり、パージカットからの復帰時には、ステップＳ６において、後述するパージ率記憶値PGR0に所定の係数KSを掛けたものが再開パージ率TPGRとして設定される。ここで用いられるパージ率記憶値PGR0は、パージカットの直前に設定されていたパージ率PGRである。係数KSは１よりも小さい正の値に設定されている。
【００５４】
これに対し、パージ率PGRがゼロでない場合、つまり、パージの実行中の場合には、ステップＳ８において、パージ率記憶値PGR0が再開パージ率TPGRとして用いられる。ここで用いられるパージ率記憶値PGR0は、前回サイクルにおいて設定されたパージ率PGRである。つまり、本ルーチンで設定されるパージ率PGRの前回値である。
【００５５】
ステップＳ１０及びステップＳ１２の処理は、フィードバック補正係数FAFの基準値からのずれがどの程度であるか判定するための処理である。パージガスの供給は空燃比に影響するため、フィードバック補正係数FAFのずれが大きいときにパージガスの供給量を増やすと、そのずれをさらに増長させてしまう可能性がある。そこで、このルーチンでは、フィードバック補正係数FAFのずれの程度に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを決定するようになっている。パージ率スキップ値PGRSKPは、パージ率PGRを増大させていくときの１サイクル当たりの増加量に相当する。
【００５６】
ステップＳ１０及びステップＳ１２の判定によれば、フィードバック補正係数FAFのずれが大のとき、中のとき、そして小のときの３つのケースに分けられる。ステップＳ１０の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが大の場合には、ステップＳ１８の処理が選択される。ステップＳ１８では、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値-KS1に設定される。-KS1は負の値であることから、フィードバック補正係数FAFのずれが大であれば、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値-KS1だけ減少させられることになる。
【００５７】
また、ステップＳ１０の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが大ではなく、ステップＳ１２の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが小でもないときには、ステップＳ１４の処理が選択される。ステップＳ１４では、パージ率スキップ値PGRSKPはゼロに設定される。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが中の場合には、パージ率PGRは一定値に保持されることになる。
【００５８】
また、ステップＳ１２の判定の結果、フィードバック補正係数FAFのずれが小の場合には、ステップＳ１６の処理が選択される。ステップＳ１６では、パージカウンタCPGSTの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが設定される。パージカウンタCPGSTは、パージ開始後のサイクル数を意味している。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2に設定され、パージカウンタCPGSTが大きくなると、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2よりも大きい所定値KS3に設定される。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが小のときは、パージ開始後のしばらくは、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値KS2だけ増大させられ、パージ開始から時間が経過すると、パージ率PGRは１サイクル毎に所定値KS3だけ増大させられることになる。なお、図中に破線で示すように、アイドル時の所定値KS3は、通常運転時とは別に通常運転時のそれよりも低い値に設定されている。
【００５９】
次のステップＳ２０では、パージカウンタCPGSTの値に応じて最大パージ率PGRMXが設定される。最大パージ率PGRMXはパージ率PGRの最終的な目標値でもある。後述する制限値にかからない限りはパージ率PGRは最大パージ率PGRMXに設定される。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、最大パージ率PGRMXは低い値に設定され、パージカウンタCPGSTがある程度まで大きくなると、最大パージ率PGRMXはパージカウンタCPGSTの値に応じて次第に大きくされる。そして、パージカウンタCPGSTが所定値に達したら、最大パージ率PGRMXは一定値に保持される。
【００６０】
ステップＳ２２では、負荷PMに基づいてパージガスの全開流量QPGが求められる。図中に示すように、全開流量QPGは負荷PMが大きくなるにつれて低下していく。次のステップＳ２４では、ステップＳ２２で求められたパージガスの全開流量QPGと吸入空気流量GAとから、次の（３）式によって全開パージ率PGR100が算出される。
PGR100＝QPG/GA ・・・（３）
【００６１】
ステップＳ２６では、限界補正量LMTとパージ濃度補正係数FGPGとから、次の（４）式によって限界パージ率PGRLMTが算出される。限界補正量LMTはパージ補正係数FPGのマイナス側の制限値に相当し、吸入空気に対する蒸発燃料の限界供給割合という意味を有している。
PGRLMT＝LMT/FGPG ・・・（４）
【００６２】
次のステップＳ２８では、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８の何れかで設定されたパージ率スキップ値PGRSKPとパージ率PGRの前回値であるパージ率記憶値PGR0とから、次の（５）式によって暫定パージ率tPGRが算出される。なお、パージ再開後の最初のサイクルでは、パージ率記憶値PGR0の代わりにステップＳ６で算出される再開パージ率TPGRを用いて暫定パージ率tPGRが算出される。
tPGR＝PGR0＋PGRSKP ・・・（５）
【００６３】
ただし、暫定パージ率tPGRの値は、ステップＳ２０で求められた最大パージ率PGRMX、ステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100、及び、ステップＳ２６で求められた限界パージ率PGRLMTによってガードされている。つまり、PGR0＋PGRSKP、PGRMX、PGR100、PGRLMTのうち、最も小さい値が暫定パージ率tPGRとして設定される。
【００６４】
次のステップＳ３０では、ステップＳ２８で設定された暫定パージ率tPGRとステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100とから、次の（６）式によってパージ制御弁１６のデューティDPGが算出される。
DPG＝tPGR/PGR100 ・・・（６）
【００６５】
ただし、デューティDPGの値は、最大デューティDPGMXと、前回サイクルのデューティDPG0にデューティ増分ΔDPGを加算した値とによってガードされている。デューティ増分ΔDPGは、デューティDPGを増大させていくときの１サイクル当たりの増加可能量に相当する。最終的にステップＳ３０では、tPGR/PGR100、DPGMX、DPG0＋ΔDPGのうち、最も小さい値がデューティDPGとして設定される。設定されたデューティDPGはパージ制御弁１６に出力される。
【００６６】
次のステップＳ３２では、ステップＳ３０で設定されたデューティDPGとステップＳ２４で求められた全開パージ率PGR100とから、次の（７）式によって最終的なパージ率PGRが算出される。算出されたパージ率PGRは、前記の（２）式に示すように、パージ補正係数FPGの算出に用いられる。
PGR＝DPG×PGR100 ・・・（７）
【００６７】
ステップＳ３４では、パージカウンタCPGSTの値に一定値が加算される。ステップＳ３６では、パージ率記憶値PGR0の値がステップＳ３２で算出されたパージ率PGRの値に置き換えられる。
【００６８】
［壁面付着燃料量の変化に伴う課題］
前述のように、内燃機関２の過渡運転時における壁面付着燃料量の変化は、燃料噴射時間TAUに壁面付着補正量FMWを含ませることで相殺されるようになっている。しかしながら、壁面付着燃料の付着状態が不安定になるのは過渡運転時に限ったものではなく、パージの実行時にも壁面付着燃料の付着状態は不安定になりやすい。蒸発燃料の供給は空燃比に影響を与えるため、前述のように燃料噴射時間TAUの算出にあたっては基本噴射時間TPにパージ補正係数FPGが反映されている。ところが、蒸発燃料の分を相殺するように燃料噴射弁１２の燃料噴射量が減少すると、吸気通路６の壁面に付着すべき燃料量、すなわち、安定壁面付着燃料量も減少することになる。このため、パージの実行時には、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からの燃料の脱離が起こる。そして、壁面から脱離した燃料の分だけ実際に燃焼に用いられる燃料量と燃料噴射量との間に差が生じ、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。
【００６９】
前述の空燃比制御によれば、壁面付着燃料量の変化に伴う空燃比のずれはフィードバック補正係数FAFによって吸収される。ところが、フィードバック補正係数FAFからはベーパ濃度補正係数FGPGが学習されている。このため、壁面付着燃料量の変化に起因するフィードバック補正係数FAFのずれまでもがベーパ濃度補正係数FGPGに反映されることになる。つまり、壁面付着燃料量の変化に起因して空燃比にずれが生じたにもかかわらず、パージガスの燃料濃度の変化に起因したものとしてベーパ濃度補正係数FGPGが誤学習されてしまう。学習値であるベーパ濃度補正係数FGPGは現時点のみならず将来的にも影響するため、誤った学習を行ってしまうと壁面付着燃料の付着状態の安定後も暫くの間は空燃比制御の精度を低下させてしまうことになる。
【００７０】
上記の課題に関し、図２に示すパージ制御ルーチンでは、ステップＳ１０、Ｓ１８の処理によって対応している。つまり、フィードバック補正係数FAFのずれが大きくなったときには、パージ率スキップ値PGRSKPをマイナスの値に設定してパージ率PGRを減少させるようにしている。しかし、ステップＳ１０、Ｓ１８の処理は実際に空燃比にずれが生じてからの事後的な対応であるため、この処理のみではパージに伴う空燃比の変動に速やかに対応することは困難である。
【００７１】
［実施の形態１にかかる空燃比制御の特徴］
そこで、本実施の形態にかかる空燃比制御では、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。パージ制限制御では、壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、取得したパラメータの値に応じてパージ制御弁１６の作動量に制限を加える。パージ制御弁１６の作動量を壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じて制限することとすれば、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、パージに伴う空燃比の変動を抑制することが可能になる。
【００７２】
本実施の形態では、パージ制御弁１６の作動量を制限する具体的な手法として、パージ制御ルーチンにおいて限界パージ率PGRLMTの算出に使用される限界補正量LMTを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じて限界補正量LMTを制限することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正量を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。また、限界補正量LMTを制限することとすれば、パージガスの燃料濃度が薄いときにはパージ率PGRを高く設定することもできる。
【００７３】
なお、安定時の壁面付着燃料の付着状態（安定付着状態）を示すパラメータとしては、燃焼に使用される総燃料量（燃料噴射量と蒸発燃料量との和）に対する燃料噴射量の比率を使用することができる。この比率は蒸発燃料の供給が無いとき最大値１となり、総燃料量に対する燃料噴射量の割合が小さくなるほど小さい値となる。これは、蒸発燃料の供給に伴って燃料噴射量が少なくなると壁面付着燃料量が減少することに対応している。以下、前記比率を基本付着割合と称する。
【００７４】
また、実際の壁面付着燃料の付着状態は、安定時の壁面付着燃料量の変化に遅れて連続的に変化するため、基本付着割合を時間方向に平滑化することによって壁面付着燃料の付着状態の変化を精度良く推定することができる。ここでは、基本付着割合の平滑値を壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとして使用する。そして、基本付着割合と基本付着割合の平滑値との偏差を燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得し、前記偏差の値に応じて限界補正量LMTを制限する。
【００７５】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じて限界補正量LMTを制限する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であり、内燃機関の暖機が進むにつれて安定してくる。したがって、冷却水温の低さに応じて限界補正量LMTを予め制限することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【００７６】
［実施の形態１における具体的処理］
本実施の形態では、図３のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図３のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンのステップＳ２６を図３に示すルーチンのように変更して実施する。なお、図３に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００７７】
図３に示すルーチンの最初のステップＳ１００では、次の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。（８）式において、TP×KRICHは燃焼に使用される総燃料量に相当している。TP×(KRICH＋FPG)は燃料噴射弁１２による燃料噴射量に相当している。（８）式によれば、パージによる蒸発燃料の供給量が多くなるほどパージ補正係数FPGは負の大きな値となり、基本付着割合WPBSは小さい値となる。前述のように、基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WPBS＝TP×(KRICH＋FPG)/(TP×KRICH) ・・・（８）
【００７８】
次のステップＳ１０２では、燃料カット（F/C）の実行中か否か判定される。燃料カットの実行中は基本噴射時間TPがゼロに設定されるため、（８）式では基本付着割合WPBSの値が定まらない。一方、燃料カットの実行中は壁面からの燃料の脱離が進み、壁面付着燃料はほとんど無くなってしまう。そこで、燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１０４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【００７９】
次のステップＳ１０６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態の安定も速くなるためである。
【００８０】
次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で決定された平滑化係数nを用い、以下の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。（９）式において、WPは基本付着割合WPBSの平滑値であり、左辺のWPは更新後の平滑値、右辺のWPは更新前の平滑値である。前述のように、基本付着割合平滑値WPは壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
WP＝WP＋(WPBS−WP)／n ・・・（９）
【００８１】
次のステップＳ１１０では、以下の（１０）式に示すように、ステップＳ１０８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１００或いはステップＳ１０４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。前述のように、偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。偏差ΔWPが正の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっている、つまり、壁面からの燃料の脱離が進んでいることになる。逆に、偏差ΔWPが負の大きい値であるほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して不足している、つまり、壁面への燃料の付着が進んでいることになる。
ΔWP＝WP−WPBS ・・・（１０）
【００８２】
次のステップＳ１１２では、ステップＳ１１０で算出された偏差ΔWPに応じて限界補正量LMTWP1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合には限界補正量LMTWP1は一定値（マイナスの値）に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じて限界補正量LMTWP1はゼロに近付けられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じて限界補正量LMTWP1はゼロに近付けられていく。
【００８３】
ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２で得られた限界補正量LMTWP1とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１１）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX1が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいとき、すなわち、燃料濃度が濃いときには、制限値MX1は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいとき、すなわち、燃料濃度が薄いときには、制限値MX1は大きな値となる。
MX1＝LMTWP1/FGPG ・・・（１１）
【００８４】
次のステップＳ１１６では、冷却水温THWに応じて限界補正量LMTWが決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWは冷却水温THWが高くなるに従ってマイナス側に大きい値に設定される。これは、冷却水温THWが高くなるに従い、つまり、内燃機関２の暖機が進むに従って吸気通路６の壁面温度も高くなり、壁面付着燃料の付着状態が安定してくるからである。
【００８５】
ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で得られた限界補正量LMTWとベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１２）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX2が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX2は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX2は大きな値となる。
MX2＝LMTW/FGPG ・・・（１２）
【００８６】
次のステップＳ１２０では、限界パージ率PGRLMTの制限値MX3が冷却水温THWから直接決定される。つまり、ベーパ濃度補正係数FGPGに関係なく制限値MX3が決定される。冷却水温THWが高くなるに従って壁面付着燃料の付着状態が安定してくることから、図中に示すように、制限値MX3は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。
【００８７】
ステップＳ１２２では、ステップＳ１１４で得られた制限値MX1、ステップＳ１１８で得られた制限値MX2、そして、ステップＳ１２０で得られた制限値MX3のうち、最も小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１２２で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【００８８】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１１２の処理によって限界補正量LMTWP1が壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じて決定され、この限界補正量LMTWP1を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX1が算出される。この制限値MX1は、パージガスの燃料濃度が濃いときには低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときには拡大される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX1で制限することで、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いながら、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動（荒れ）を抑制することができる。
【００８９】
また、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１１６の処理によって限界補正量LMTWが冷却水温THWに応じて決定され、この限界補正量LMTWを用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX2が算出される。この制限値MX2は、パージガスの燃料濃度が濃いときには低く抑えられ、パージガスの燃料濃度が薄いときには拡大される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX2で制限することで、キャニスタ１８に吸着された蒸発燃料のパージは十分に行いつつ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【００９０】
さらに、図３に示すルーチンによれば、ステップＳ１２０の処理によって限界パージ率PGRLMTの制限値MX3が冷却水温THWから直接決定される。限界パージ率PGRLMTを制限値MX3で制限することで、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間においてパージ率が過大になることを防止することができ、パージガスの供給による空燃比の変動をより確実に抑制することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が前述の空燃比制御において（１）式に従って燃料噴射時間TAUを計算することで、第１の発明にかかる「燃料噴射量算出手段」が実現されている。（１）式で計算される燃料噴射時間TAUは、「燃料噴射量算出手段」で算出される燃料噴射量に対応している。そして、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０がフィードバック補正係数FAFを計算することで、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。また、燃料噴射時間TAUの計算過程において、ＥＣＵ４０が図２に示すルーチンによりパージ率PGRを算出し、このパージ率PGRを用いてパージ補正係数FPGを計算することで、第１の発明にかかる「パージ補正係数算出手段」が実現されている。
【００９２】
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図３に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第３、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【００９３】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【００９４】
［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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、ステップＳ２０で求められる最大パージ率PGRMX、ステップＳ２６で求められる限界パージ率PGRLMTのそれぞれを燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正する方法を採る。最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを縮小方向に補正することで、必然的に最終的なパージ率PGRも抑えられることとなり、パージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００９５】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の始動後の燃料噴射回数を取得する。さらに、実施の形態１と同じく、内燃機関２の冷却水温も燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして取得する。そして、燃料噴射回数と冷却水温に応じて最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを縮小方向に補正する。壁面付着燃料の付着状態は始動から間もないほど不安定であり、燃料噴射を積み重ねることで安定してくる。また、壁面付着燃料の付着状態は内燃機関の暖機が進むにつれて安定してくる。したがって、燃料噴射回数と冷却水温に応じて最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTを予め縮小方向に補正することとすれば、始動から間もない状況において、特に冷間始動時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【００９６】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態では、図４のフローチャートに従って最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTが算出される。図４のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ２６の処理の実行後、ステップＳ２８の処理に先立って図４に示すルーチンが実行される。なお、図４に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【００９７】
図４に示すルーチンの最初のステップＳ１３０では、内燃機関２の始動後に実施された燃料噴射の回数CSUMIが取得される。次のステップＳ１３２では、基準噴射回数aが冷却水温THWに基づいて決定される。最大パージ率PGRMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正は、燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えるまで実施される。内燃機関２の暖機が進むに従って壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、基準噴射回数aは冷却水温THWが高くなるに従って小さい値に設定され、冷却水温THWがある温度以上では一定値に設定される。
【００９８】
次のステップＳ１３４では、燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数a内か否か判定される。燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えるまでは、ステップＳ１３６、Ｓ１３８の処理が実施される。
【００９９】
ステップＳ１３６では、燃料噴射回数CSUMIと基準噴射回数aとを用い、以下の（１３）式によって、最大パージ率PGRMXの補正が行われる。右辺のPGRMXは補正前の最大パージ率、すなわち、ステップＳ２０で求められる最大パージ率である。左辺のPGRMXは補正後の最大パージ率である。
PGRMX＝PGRMX×CSUMI/a ・・・（１３）
【０１００】
ステップＳ１３８では、燃料噴射回数CSUMIと基準噴射回数aとを用い、以下の（１４）式によって、限界パージ率PGRLMTの補正が行われる。右辺のPGRLMTは補正前の限界パージ率、すなわち、ステップＳ２６で求められる限界パージ率である。左辺のPGRLMTは補正後の限界パージ率である。
PGRLMT＝PGRLMT×CSUMI/a ・・・（１４）
【０１０１】
ステップＳ１３６で縮小方向に補正された最大パージ率PGRMX、ステップＳ１３８で縮小方向に補正された限界パージ率PGRLMTは、それぞれ図２に示すルーチンに取りこまれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。燃料噴射回数CSUMIが基準噴射回数aを超えた以降は、ステップＳ１３６、Ｓ１３８による補正は行われず、ステップＳ２０で求められる最大パージ率とステップＳ２６で求められる限界パージ率が最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１０２】
図４に示すルーチンによれば、燃料噴射回数CSUMIが少ないほど、また、冷却水温THWが低いほど、最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正が大きくなる。また、冷却水温THWが低いほど、最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTの縮小方向への補正を行う期間が長くなる。始動から間もない状況では壁面付着燃料の付着状態が不安定であり、特に冷間ではそれが顕著になるが、上記のように最大パージ率PGMX及び限界パージ率PGRLMTが低く抑えられることで、パージガスの供給によるパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図４に示すルーチンを実行することで、第１、第３、第７及び第１０の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１０４】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図３に示すルーチンに代えて、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１０５】
［実施の形態３にかかる空燃比制御の特徴］
本実施の形態にかかる空燃比制御でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御と同じく、限界パージ率PGRLMTの算出に使用される限界補正量LMTを燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。
【０１０６】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして燃料カットの影響の残留度を取得し、この残留度に基づいて限界補正量LMTを決定する。壁面への燃料の付着は、燃料カットから復帰したときの付着燃料量が少ないほど、すなわち、燃料カットの影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて限界補正量LMTを制限することで、燃料カットからの復帰時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１０７】
また、本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして燃料増量の影響の残留度も取得し、この残留度に基づいた限界補正量LMTも決定する。壁面からの燃料の脱離は、壁面付着燃料量が過剰なほど、すなわち、燃料増量の影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて限界補正量LMTを制限することで、燃料増量からの復帰時においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１０８】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施の形態では、図５のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図５のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンのステップＳ２６を図５に示すルーチンのように変更して実施する。なお、図５に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１０９】
図５に示すルーチンの最初のステップＳ１４０では、燃料カット（F/C）の実行中か否か判定される。判定の結果、燃料カットが実行されていない場合には、ステップＳ１４４において燃料噴射カウンタCINJの値が一定値だけ増加させられる。一方、燃料カットの実行中の場合には、ステップＳ１４２において燃料噴射カウンタCINJの値は一定値だけ減少させられる。燃料噴射カウンタCINJには増加方向、減少方向のそれぞれに制限値が設けられている。増加方向の制限値は最大値Ｍであり、減少方向の制限値は最小値ゼロである。
【０１１０】
燃料カットからの復帰後の壁面付着燃料量は、燃料カットが実行されていた時間が長いいほど減少し、復帰後の経過時間に応じて増大する。ステップＳ１４２の処理は燃料カットの実行時間をカウントしていることに等しく、ステップＳ１４４の処理は復帰後の経過時間をカウントしていることに等しい。したがって、前記の燃料噴射カウンタCINJの値は、燃料カットからの復帰後の壁面付着燃料量に関係するパラメータとしての意味を有している。また、復帰後の壁面付着燃料が少ないほど壁面への燃料付着が進むことから、燃料噴射カウンタCINJの値は、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味も有している。
【０１１１】
次のステップＳ１４６では、ステップＳ１４２或いはＳ１４４で増減された燃料噴射カウンタCINJの値に応じて限界補正量LMTWP2が決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWP2は燃料噴射カウンタCINJの値が大きくなるに従ってマイナス側に大きい値に設定され、燃料噴射カウンタCINJが所定値以上では一定値に設定される。これは、燃料噴射カウンタCINJの値が大きいほど、壁面付着燃料の付着状態が安定することによる。また、限界補正量LMTWP2の設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が低いほど壁面付着燃料の付着状態は不安定になるので、燃料噴射カウンタCINJの値が同じでも内燃機関２の温度が低ければ限界補正量LMTWP2は小さい値に設定される。
【０１１２】
ステップＳ１４８では、ステップＳ１４６で得られた限界補正量LMTWP2とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１５）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX4が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX4は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX4は大きな値となる。
MX4＝LMTWP2/FGPG ・・・（１５）
【０１１３】
次のステップＳ１５０では、まず、次の（１６）式によって増量係数KRICHXの時間方向への平滑化が行われる。増量係数KRICHXは、（１）式で燃料噴射時間TAUの算出に用いられる増量係数KRICHから、冷間時の増量補正分を除いたものである。つまり、増量係数KRICHXは、ＷＯＴ時の増量補正と燃料カット後の触媒保護のための増量補正とに対応している。（１６）式において、RICHSMは基本増量係数KRICHXの平滑値であり、左辺のRICHSMは更新後の平滑値、右辺のRICHSMは更新前の平滑値である。nは平滑化係数である。
RICHSM＝RICHSM＋(KRICHX−RICHSM)／n ・・・（１６）
【０１１４】
続いて、以下の（１７）式に示すように、増量係数平滑値RICHSMと現在の増量係数KRICHXとの偏差ΔRICHが算出される。増量係数平滑値RICHSMは現在の壁面付着燃料量を示すパラメータであり、現在の増量係数KRICHXは壁面付着燃料量の安定量を示すパラメータである。したがって、偏差ΔRICHが大きいほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっている、つまり、燃料増量の影響が多く残っていると言える。したがって、偏差ΔRICHは、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
ΔRICH＝RICHSM−KRICHX ・・・（１７）
【０１１５】
次のステップＳ１５２では、ステップＳ１５０で算出された偏差ΔRICHに応じて限界補正量LMTWP3が決定される。図中に示すように、限界補正量LMTWP3は偏差ΔRICHの値が大きくなるに従ってゼロに近付けられ、偏差ΔRICHが所定値以上では一定値に設定される。これは、偏差ΔRICHが大きいほど、壁面付着燃料量がその安定量に対して過剰になっており、壁面からの燃料の脱離が進むことによる。また、限界補正量LMTWP3の設定には内燃機関２の温度（冷却水温）も考慮されている。内燃機関２の温度が高いほど壁面付着燃料の付着状態は安定するので、偏差ΔRICHが同じでも内燃機関２の温度が低ければ限界補正量LMTWP3は小さい値に設定される。
【０１１６】
ステップＳ１５４では、ステップＳ１５２で得られた限界補正量LMTWP3とベーパ濃度補正係数FGPGとを用い、以下の（１８）式によって、限界パージ率PGRLMTの制限値MX5が算出される。ベーパ濃度補正係数FGPGの値がマイナス側に大きいときには、制限値MX5は小さな値となり、逆にベーパ濃度補正係数FGPGの値が小さいときには、制限値MX5は大きな値となる。
MX5＝LMTWP3/FGPG ・・・（１８）
【０１１７】
ステップＳ１５６では、ステップＳ１４８で得られた制限値MX4、ステップＳ１５４で得られた制限値MX5のうち、より小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１５６で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１１８】
壁面付着燃料量の変化に起因する空燃比のずれは、燃料カットからの復帰後や燃料増量からの復帰後において特に顕著になる。図５に示すルーチンによれば、燃料カットからの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP2が決定され、この限界補正量LMTWP2を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX4が算出される。また、燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP3が決定され、この限界補正量LMTWP3を用いて限界パージ率PGRLMTの制限値MX5が算出される。したがって、限界パージ率PGRLMTを制限値MX4及びMX5で制限することで、燃料カットからの復帰後や燃料増量からの復帰後のように、壁面付着燃料の付着状態が特に不安定となる状況においてパージに伴う空燃比の変動を効果的に抑制することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図５に示すルーチンを実行することで、第１、第２、第７、第８及び第９の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１２０】
実施の形態４．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態３のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図５に示すルーチンの一部を後述する図６に示すルーチンのように変更して実行させることにより実現される。
【０１２１】
［実施の形態４にかかる空燃比制御の特徴］
図５に示すルーチンでは、燃料カットや燃料増量からの復帰後における燃料付着状態の安定度に応じて限界補正量LMTWP2、LMTWP3を求め、それらから決まる制限値MX4、MX5によって限界パージ率PGRLMTを制限している。これに対し、本実施の形態では、限界補正量LMTWP2、LMTWP3による制限に加え、限界パージ率PGRLMTそれ自体を燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正するようにしている。
【０１２２】
［実施の形態４における具体的処理］
本実施の形態では、図６のフローチャートに従って限界パージ率PGRLMTが算出される。図６のフローチャートはパージ制限制御ルーチンの一部であり、図５に示すルーチンのステップＳ１５６を図６に示すルーチンのように変更して実施する。
【０１２３】
図６に示すルーチンの最初のステップＳ１６０では、基準噴射回数bが冷却水温THWに基づいて決定される。図中に示すように、基準噴射回数bは冷却水温THWが高くなるに従って小さい値に設定され、冷却水温THWがある温度以上では一定値に設定される。
【０１２４】
次のステップＳ１６２では、燃料噴射カウンタCINJと基準噴射回数bとを用い、以下の（１９）式によって、限界パージ率PGRLMTの補正が行われる。右辺のPGRLMTは補正前の限界パージ率、すなわち、ステップＳ２６で求められる限界パージ率である。左辺のPGRLMTは補正後の限界パージ率である。
PGRLMT＝PGRLMT×CINJ/b ・・・（１９）
【０１２５】
ただし、限界パージ率PGRLMTの値は、図５に示すルーチンのステップＳ１４８で求められた制限値MX4、及び、ステップＳ１５４で求められた制限値MX5によってガードされている。つまり、PGRLMT×CINJ/b、MX4、MX5のうち、最も小さい値が最終的な限界パージ率PGRLMTとして決定される。ステップＳ１６２で決定された限界パージ率PGRLMTは、図２に示すルーチンに取り込まれて最終的なパージ率PGRの算出に反映される。
【０１２６】
実施の形態５．
次に、図７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３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。
【０１２７】
［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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御とは異なり、パージ制御ルーチンにおいてデューティDPGの算出に使用されるデューティ増分ΔDPGを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて制限する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。
【０１２８】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、実施の形態１と同様、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、この偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPGを制限する。偏差ΔWPを前記パラメータとしてパージ制限制御を行うことで、壁面への燃料の付着状況、或いは、壁面からの燃料の脱離状況に応じてデューティ増分ΔDPGを適宜に調整することができる。
【０１２９】
また、実施の形態１と同様、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であることから、冷却水温の低さに応じてデューティ増分ΔDPGを制限することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１３０】
［実施の形態５における具体的処理］
本実施の形態では、図７のフローチャートに従ってデューティ増分ΔDPGが算出される。図７のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。なお、図７に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１３１】
図７に示すルーチンの最初のステップＳ１７０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１３２】
次のステップＳ１７２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１７４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１３３】
次のステップＳ１７６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１３４】
次のステップＳ１７８では、ステップＳ１７６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１３５】
次のステップＳ１８０では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ１７８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１７０或いはステップＳ１７４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
【０１３６】
次のステップＳ１８２では、ステップＳ１８０で算出された偏差ΔWPに応じてデューティ増分ΔDPG1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合にはデューティ増分ΔDPG1は一定値に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPG1は減少させられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じてデューティ増分ΔDPG1は減少させられていく。
【０１３７】
ステップＳ１８４では、冷却水温THWに応じてデューティ増分ΔDPG2が決定される。冷却水温THWが高くなるに従い壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、デューティ増分ΔDPG2は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。
【０１３８】
ステップＳ１８６では、ステップＳ１８２で得られたデューティ増分ΔDPG1と、ステップＳ１８４で得られたデューティ増分ΔDPG2のうち、より小さい値が最終的なデューティ増分ΔDPGとして決定される。ステップＳ１８６で決定されたデューティ増分ΔDPGは、図２に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ２８においてデューティDPGの決定に用いられる。
【０１３９】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図７に示すルーチンによれば、ステップＳ１８２の処理によって壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてデューティ増分ΔDPG1が制限される。これにより、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を付着状態の安定度に応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。また、パージガスの流量の変化が抑えられることで、加速に伴って吸入空気流量が増大したときには、相対的にパージ率PGRが低下することになる。したがって、加速時のような過渡時における空燃比の変動も効果的に抑制することができる。
【０１４０】
また、図７に示すルーチンによれば、ステップＳ１８４の処理によって冷却水温THWに応じてデューティ増分ΔDPG2が制限される。これにより、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を冷却水温THWに応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図７に示すルーチンを実行することで、第１、第４、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１４２】
実施の形態６．
次に、図８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３に示すルーチンに代えて、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【０１４３】
［実施の形態６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でも、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンを基本として、さらに、以下に説明するパージ制限制御を実施することとしている。本実施の形態にかかるパージ制限制御は、実施の形態１にかかるパージ制限制御とは異なり、パージ制御ルーチンにおいて暫定パージ率tPGRの算出に使用されるパージ率スキップ値PGRSKPを、燃料付着状態の安定度の低さに応じて縮小方向に補正する方法を採る。燃料付着状態の安定度の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正することで、パージに対応して実施される燃料噴射量の減量方向の補正速度を低減し、パージに起因する壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。
【０１４４】
本実施の形態にかかるパージ制限制御では、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、実施の形態１と同様、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、この偏差ΔWPの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正する。偏差ΔWPを前記パラメータとしてパージ制限制御を行うことで、壁面への燃料の付着状況、或いは、壁面からの燃料の脱離状況に応じてパージ率スキップ値PGRSKPを適宜に調整することができる。
【０１４５】
また、実施の形態１と同様、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして内燃機関２の冷却水温も取得する。そして、冷却水温の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正する。壁面付着燃料の付着状態は冷間時において特に不安定であることから、冷却水温の低さに応じてパージ率スキップ値PGRSKPを縮小方向に補正することとすれば、冷間時における空燃比の変動を効果的に抑制することができると考えられる。
【０１４６】
［実施の形態６における具体的処理］
本実施の形態では、図８のフローチャートに従ってパージ率スキップ値PGRSKPが算出される。図８のフローチャートは本実施の形態にかかるパージ制限制御のルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ１６の処理に続けて図８に示すルーチンが実行される。なお、図８に示すルーチンは、図２に示すルーチンとともに内燃機関２の制御装置であるＥＣＵ４０により実行される。
【０１４７】
図８に示すルーチンの最初のステップＳ１９０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１４８】
次のステップＳ１９２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ１９４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１４９】
次のステップＳ１９６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１５０】
次のステップＳ１９８では、ステップＳ１９６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１５１】
次のステップＳ２００では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ１９８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ１９０或いはステップＳ１９４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとしての意味を有している。
【０１５２】
次のステップＳ２０２では、ステップＳ２００で算出された偏差ΔWPに応じてパージ率スキップ値PGRSKPの縮小係数KSKP1が決定される。図中に示すように、偏差ΔWPがゼロを中心とする所定範囲にある場合には縮小係数KSKP1は１に設定される。しかし、偏差ΔWPが所定範囲を超えて正の大きい値になると、つまり、壁面からの燃料の脱離が進む状況では、偏差ΔWPの値に応じて縮小係数KSKP1は減少させられていく。また、偏差ΔWPが所定範囲を超えて負の大きい値になった場合も、つまり、壁面への燃料の付着が進む状況でも、偏差ΔWPの値に応じて縮小係数KSKP1は減少させられていく。
【０１５３】
ステップＳ２０４では、冷却水温THWに応じてパージ率スキップ値PGRSKPの縮小係数KSKP2が決定される。冷却水温THWが高くなるに従い壁面付着燃料の付着状態は安定してくることから、図中に示すように、縮小係数KSKP2は冷却水温THWが高くなるに従って大きい値に設定される。冷却水温THWがある程度高くなったときの縮小係数KSKP2の収束値は１に設定されている。
【０１５４】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０２で得られた縮小係数KSKP1を用い、以下の（２０）式によって、パージ率スキップ値PGRSKPの補正が行われる。また、ステップＳ２０４で得られた縮小係数KSKP2を用い、以下の（２１）式によっても、パージ率スキップ値PGRSKPの補正が行われる。各式において、右辺のPGRSKPは補正前のパージ率スキップ値、すなわち、ステップＳ１６で求められるパージ率スキップ値である。左辺のPGRSKPは補正後のパージ率スキップ値である。
PGRSKP＝PGRSKP×KSKP1 ・・・（２０）
PGRSKP＝PGRSKP×KSKP2 ・・・（２１）
【０１５５】
（２０）式で得られるパージ率スキップ値PGRSKPと、（２１）式で得られるパージ率スキップ値PGRSKPのうち、より小さい値が最終的なパージ率スキップ値PGRSKPとして決定される。ステップＳ２０６で決定されたパージ率スキップ値PGRSKPは、図２に示すルーチンに取り込まれて暫定パージ率tPGRの算出に用いられる。
【０１５６】
壁面への燃料の付着や壁面からの燃料の脱離が進んでいる状況において、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を大きくすると、壁面付着燃料の付着状態がより不安定になって空燃比の変動が大きくなってしまう。しかし、図８に示すルーチンによれば、ステップＳ２０２の処理によって壁面付着燃料の付着状態の安定度に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが制限される。これにより、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を付着状態の安定度に応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になっている状況でのパージに伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【０１５７】
また、図８に示すルーチンによれば、ステップＳ２０４の処理によって冷却水温THWに応じてパージ率スキップ値PGRSKPが制限される。これにより、パージ率PGRを変化させる際の変化速度を冷却水温THWに応じて抑えることができ、壁面付着燃料の付着状態が不安定になりうる冷間での空燃比の変動を抑制することができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図８に示すルーチンを実行することで、第１、第５、第６及び第７の発明にかかる「パージ制限手段」が実現されている。
【０１５９】
実施の形態７．
次に、図９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３に示すルーチンに加えて、後述する図９に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【０１６０】
［実施の形態７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、パージ制御に関し、図２のフローチャートに示すパージ制御ルーチンにおいて、パージ率スキップ値PGRSKPの設定方法を以下に説明するように変更したことに特徴がある。なお、実施の形態１と同様、パージ制御ルーチンを基本としつつ、図３に示すパージ制限制御ルーチンも併せて実施される。
【０１６１】
本実施の形態では、パージ率スキップ値PGRSKPを空燃比の安定度に応じて設定する。具体的には、空燃比の安定度が低いときには、パージ率スキップ値PGRSKPをマイナス値にしてパージ率PGRを減少側に補正することで空燃比の変動を抑制する。逆に空燃比の安定度が高いときには、パージ率スキップ値PGRSKPをプラス値にしてパージ率PGRを増大側に補正することで蒸発燃料を十分にパージする。これによれば、パージ制限制御による効果と相まって、空燃比の変動の抑制と蒸発燃料の十分なパージとをより高次元で両立させることが可能になると考えられる。
【０１６２】
［実施の形態７における具体的処理］
本実施の形態では、図９のフローチャートに従ってパージ率スキップ値PGRSKPが算出される。図９のフローチャートは本実施の形態においてパージ率スキップ値PGRSKPの算出に用いられるルーチンを示している。本実施の形態では、図２に示すルーチンにおいてステップＳ１０乃至Ｓ１８の処理に替えて図９に示すルーチンが実行される。
【０１６３】
図９に示すルーチンの最初のステップＳ２１０では、まず、次の（２２）式によって空燃比ずれ指標値AFFが算出される。増量係数KRICHをフィードバック補正係数FAFに加算したものは実質的な空燃比に対応しており、これを空燃比の安定度に関係するパラメータとして取得することで、空燃比の安定度を正確に推定することができる。
AFF＝FAF＋KRICH ・・・（２２）
【０１６４】
次に、空燃比ずれ指標値AFFに基づいて、現在の空燃比のずれがどの状態にあるか判断される。ステップＳ２１０では、空燃比のずれの状態がSTATE1からSTATE5までの５つの状態に区分される。STATE1は空燃比がリッチ側に大きくずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは大きなマイナス値となる。STATE2は空燃比がリッチ側に中くらいにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは中くらいのマイナス値となる。STATE3は空燃比のずれが無いか、若しくは、リッチ或いはリーン側に僅かにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFはゼロを中心とする所定範囲内の値となる。STATE4は空燃比がリーン側に中くらいにずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは中くらいのプラス値となる。STATE5は空燃比がリーン側に大きくずれている状態であり、空燃比ずれ指標値AFFは大きなプラス値となる。
【０１６５】
ステップＳ２１２及びステップＳ２１４の処理は、空燃比のずれの状態に応じたパージ率スキップ値PGRSKPの算出方法を選択するための処理である。ステップＳ２１２及びステップＳ２１４の判定によれば、空燃比のずれが大のとき（STATE1或いはSTATE5）、中のとき（STATE2或いはSTATE4）、そして小のとき（STATE3）の３つのケースに分けられる。ステップＳ２１２の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE1或いはSTATE5にある場合には、ステップＳ２２０の処理が選択される。ステップＳ２２０では、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値-KS1に設定される。
【０１６６】
また、ステップＳ２１２、Ｓ２１４の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE2或いはSTATE4にある場合には、ステップＳ２１６の処理が選択される。ステップＳ２１６では、パージ率スキップ値PGRSKPはゼロに設定される。
【０１６７】
また、ステップＳ２１２、Ｓ２１４の判定の結果、空燃比のずれの状態がSTATE3にある場合には、ステップＳ２１８の処理が選択される。ステップＳ２１８では、パージカウンタCPGSTの値に応じてパージ率スキップ値PGRSKPが設定される。図中に示すように、パージカウンタCPGSTが小さい間は、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2に設定され、パージカウンタCPGSTが大きくなると、パージ率スキップ値PGRSKPは所定値KS2よりも大きい所定値KS3に設定される。なお、図中に破線で示すように、アイドル時の所定値KS3は、通常運転時とは別に通常運転時のそれよりも低い値に設定されている。
【０１６８】
図９に示すルーチンで算出されたパージ率スキップ値PGRSKPは、図２に示すルーチンに取り込まれて暫定パージ率tPGRの算出に用いられる。
【０１６９】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図９に示すルーチンを実行することで、第１１及び第１２の発明にかかる「パージ補正手段」が実現されている。
【０１７０】
実施の形態８．
次に、図１０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７のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、前述の図９に示すルーチンに加えて、後述する図１０に示すルーチンも実行させることにより実現される。
【０１７１】
［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、パージ率スキップ値PGRSKPの算出に関し、図９のフローチャートに示すルーチンにおいて、空燃比ずれ指標値AFFの算出方法を以下に説明するように変更したことに特徴がある。
【０１７２】
実施の形態７では、フィードバック補正係数FAFに増量係数KRICHを加算したものを空燃比ずれ指標値AFFとして算出している。本実施の形態では、さらに、壁面付着燃料量の変化がフィードバック補正係数FAFに与える影響を相殺するための補正値を算出し、この補正値も空燃比ずれ指標値AFFに反映させる。そうすることで、空燃比のずれの程度をより高い精度で判断することができると考えられる。
【０１７３】
本実施の形態にかかる空燃比ずれ指標値AFFの算出においては、燃料付着状態の安定度に関係するパラメータとして、基本付着割合WPBSと基本付着割合WPBSの平滑値WPとの偏差ΔWPを取得する。そして、壁面付着燃料量の変化がフィードバック補正係数FAFに与える影響を相殺するための補正値として、この偏差ΔWPを使用する。偏差ΔWPは、その値が正のときは、壁面からの燃料の脱離に伴う空燃比のリッチ側へのずれの程度を示すパラメータとなり、その値が負のときは、壁面への燃料の付着に伴う空燃比のリーン側へのずれの程度を示すパラメータとなる。したがって、偏差ΔWPを補正値として使用し、空燃比ずれ指標値AFFに加算することで、壁面付着燃料量の変化が空燃比に与える影響を空燃比ずれ指標値AFFから排除することができる。
【０１７４】
また、燃料増量の影響の残留度も取得し、この残留度にも基づいて前記補正値を決定する。壁面からの燃料の脱離は、壁面付着燃料量が過剰なほど、すなわち、燃料増量の影響が残っているほど顕著になる。したがって、影響の残留度に応じて大きくなる補正値を空燃比ずれ指標値AFFに加算することで、燃料増量からの復帰時における壁面からの燃料の脱離が空燃比に与える影響を空燃比ずれ指標値AFFから排除することができる。
【０１７５】
［実施の形態８における具体的処理］
本実施の形態では、図１０のフローチャートに従って空燃比ずれ指標値AFFが算出される。図１０のフローチャートは本実施の形態において空燃比ずれ指標値AFFの算出に用いられるルーチンを示している。図１０に示すルーチンは、図９に示すルーチンのステップＳ２１０の処理において実行される。
【０１７６】
図１０に示すルーチンの最初のステップＳ２３０では、前記の（８）式により、基本付着割合WPBSが算出される。基本付着割合WPBSは壁面付着燃料の安定付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１７７】
次のステップＳ２３２では、燃料カットの実行中か否か判定される。燃料カットの実行中と判定された場合には、ステップＳ２３４において基本付着割合WPBSはゼロに設定される。
【０１７８】
次のステップＳ２３６では、基本付着割合WPBSの平滑化に用いる平滑化係数nが冷却水温THWに基づいて決定される。平滑化係数nは１以上の値であり、図中に示すように、冷却水温THWが高いほど小さい値に設定される。
【０１７９】
次のステップＳ２３８では、ステップＳ２３６で決定された平滑化係数nを用い、前記の（９）式に従って基本付着割合WPBSの時間方向への平滑化が行われる。ここで算出される基本付着割合平滑値WPは、壁面付着燃料の現在の付着状態を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８０】
次のステップＳ２４０では、前記の（１０）式に示すように、ステップＳ２３８で算出された基本付着割合平滑値WPと、ステップＳ２３０或いはステップＳ２３４で算出された基本付着割合WPBSとの偏差ΔWPが算出される。この偏差ΔWPは、壁面付着燃料の付着状態が不安定となる状況での空燃比のずれの方向及び程度を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８１】
次のステップＳ２４２では、まず、前記の（１６）式によって増量係数KRICHXの時間方向への平滑化が行われる。また、前記の（１７）式によって増量係数平滑値RICHSMと現在の増量係数KRICHXとの偏差ΔRICHが算出される。この偏差ΔRICHは、燃料増量からの復帰後における空燃比のリッチ方向へのずれの程度を示すパラメータとしての意味を有している。
【０１８２】
ステップＳ２４４では、ステップＳ２４０で得られた偏差ΔWP、及びステップＳ２４２で得られた偏差ΔRICHを用い、以下の（２３）式によって空燃比ずれ指標値AFFが算出される。なお、（２３）式において、ABYFはリニア空燃比センサによって測定される排気空燃比、ABYF0は理論空燃比である。本実施の形態では、排気ガスセンサ３４としてリニア空燃比センサが備えられているものとする。実際の排気空燃比ABYFと理論空燃比ABYF0との比を加算することで、空燃比ずれ指標値AFFの精度をより高めることができる。
AFF＝FAF＋(ABYF/ABYF0)＋ΔWP＋KRICH＋ΔRICH ・・・（２３）
【０１８３】
図１０に示すルーチンで算出された空燃比ずれ指標値AFFは、図９に示すルーチンに取り込まれ、ステップＳ２１０において空燃比のずれの状態（STATE1〜STATE5）の判定に用いられる。
【０１８４】
本実施の形態においては、ＥＣＵ４０が図１０に示すルーチンを実行することで、第１３の発明にかかる「パージ補正手段」が実現されている。
【０１８５】
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。例えば、上記の各実施の形態にかかる修正制御を適宜に組み合わせて実施してもよい。具体例としては、実施の形態７にかかるパージ率スキップ値PGRSKPの算出方法は、実施の形態１にかかるパージ制限制御のみならず、実施の形態２乃至６の何れのパージ制限制御にも組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の空燃比制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１において実施されるパージ制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態４において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態５において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態６において実施されるパージ制限制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施の形態７においてパージ率スキップ値PGRSKPの算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態８において空燃比ずれ指標値AFFの算出に用いられるルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８７】
２ 内燃機関
４ 燃焼室
６ 吸気通路
８ 排気通路
１２ 燃料噴射弁
１６ パージ制御弁
１８ キャニスタ
２０ 燃料タンク
３０ 水温センサ
３２ 回転速度センサ
３４ 排気ガスセンサ
３６ エアフローメータ
３８ アクセルポジションセンサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
【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補正係数（以下、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、
パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及びパージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記パージ機構の作動量に制限を加えるパージ制限手段と、
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】
前記パージ制限手段は、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加え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】
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加え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】
前記パージ制限手段は、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記パージ制限手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記パージ制限手段は、内燃機関の冷却水温を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記パージ制限手段は、燃料カットからの復帰後の経過時間を燃料カットが実行されていた時間で補正した値を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記パージ制限手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数と前記増量係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記パージ制限手段は、内燃機関の始動後の燃料噴射回数を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１１】
空燃比の安定度に関係する第２のパラメータを取得し、前記第２のパラメータの値に応じてパージガスのパージ率を補正するパージ補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１２】
前記パージ補正手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数を前記フィードバック補正係数に加算したものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１３】
前記パージ補正手段は、前記パージ補正手段は、前記パラメータの値を前記フィードバック補正係数に反映させたものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴とする請求項１１又は１２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【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補正係数（以下、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、
パージガスの空燃比への影響を相殺するために燃料噴射量に施すべき補正係数（以下、パージ補正係数）を算出するパージ補正係数算出手段と、
基本燃料量に前記フィードバック補正係数及びパージ補正係数を反映させたものを前記燃料噴射弁の燃料噴射量として算出する燃料噴射量算出手段と、
前記吸気通路に付着している壁面付着燃料の付着状態の安定度に関係するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記パージ機構の作動量に制限を加えるパージ制限手段と、
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】
前記パージ制限手段は、吸入空気に対する蒸発燃料の供給割合を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加え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】
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加え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】
前記パージ制限手段は、パージガスの流量を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記パージ制限手段は、パージガスのパージ率を変化させる際の変化速度を前記パラメータの値から決まる最大値以下に抑えるように前記パージ機構の作動量に制限を加えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記パージ制限手段は、基本燃料量に増量要求に応じた増量係数と前記パージ補正係数とを反映させたものと基本燃料量に前記増量係数のみを反映させたものとの比率を算出し、前記比率と前記比率を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記パージ制限手段は、内燃機関の冷却水温を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記パージ制限手段は、燃料カットからの復帰後の経過時間を燃料カットが実行されていた時間で補正した値を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記パージ制限手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数と前記増量係数を時間方向に平滑化して得られる平滑値との偏差を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記パージ制限手段は、内燃機関の始動後の燃料噴射回数を前記パラメータとして取得することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１１】
空燃比の安定度に関係する第２のパラメータを取得し、前記第２のパラメータの値に応じてパージガスのパージ率を補正するパージ補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１２】
前記パージ補正手段は、燃料噴射量の増量のために基本燃料量に反映される増量係数を前記フィードバック補正係数に加算したものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１３】
前記パージ補正手段は、前記パージ補正手段は、前記パラメータの値を前記フィードバック補正係数に反映させたものを前記第２のパラメータとして取得することを特徴とする請求項１１又は１２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３２７４１５（Ｐ２００７−３２７４１５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５９３４０（Ｐ２００６−１５９３４０）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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