JP4010655B2 - リーンバーンエンジンの空燃比制御および蒸発燃料パージ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーンバーンエンジンの空燃比制御技術に関し、特に、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をエンジンの吸気系にパージする際の空燃比の制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、低負荷および中負荷運転域での燃焼を改善し、理論空燃比よりも薄い空燃比での安定燃焼を可能としたリーンバンエンジンが知られている。そして、このリーンバンエンジンにより、理論熱効率の向上やポンピングロスの低減を図り、燃費向上と低公害化の双方を実現している。このリーンバーンエンジンにおいては、リーンバーン運転時の目標空燃比はリーン限界（サージ限界、燃焼限界）付近に設定される。このため、実際の空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれるとノッキングが発生し易くなり、また、リーン側にずれるとサージや失火が発生し易くなる。従って、より細かな空燃比制御が求められ、その燃料外乱の要因をより詳細に考慮した制御方法が必要とされる。
【０００３】
一方、自動車等の車両においては、燃料タンク内で発生する燃料の蒸発ガスが大気中に排出されることを防止するため、蒸発燃料パージシステム（エバポパージシステム）を備えている。この蒸発燃料パージシステムは、蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着し、所定のパージ条件成立時に吸気系に対し蒸発燃料混合気（以下、エバポと略す）としてパージし燃焼させるものであり、空燃比に対してはこのエバポは燃料外乱として作用する。特に、リーンバーン運転時においては、理論空燃比による運転時に比して同一空気量での燃料比率が低いためエバポの影響を受け易い。
【０００４】
そのため、空燃比の制御に際し、このエバポパージを考慮した方式が従来より種々提案されている。例えば、キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通させるパージ通路に介装されたキャニスタパージコントロールバルブ（以下、ＣＰＣバルブと略す）の弁開度を切り換えてその影響を抑制する方式などが従来より知られている。この場合には、理論空燃比による運転時とリーンバーン運転時とでＣＰＣバルブの弁開度を異ならせ、運転形態を切り換える際に弁開度を切り換えてリーンバーン運転移行直後の空燃比変動を抑制している。
【０００５】
ところが、前述のようにリーンバーン運転は、低負荷から中負荷運転領域までの広範囲に亘って行われ、しかも目標空燃比をリーン限界付近で制御するため、目標空燃比が運転状態や運転領域毎に時々刻々変化することになる。また、運転領域によっては理論空燃比による運転とリーンバーン運転との中間の空燃比を目標値とする場合や、理論空燃比による運転とリーンバーン運転との切り換えタイミングをエンジンの運転状態毎に変化させる場合等がある。この場合、目標空燃比の変化により、エバポパージ量も相対的に変化させる必要が生じる。
【０００６】
これに対し、前述のような弁開度の切り換えによってパージ量を制御する方式では、パージ量を目標空燃比の変化に応じて変化させることができずリーンバーン運転時の空燃比変動を招来するという問題がある。エンジンの空燃比は、排気系に設けたＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）からの出力に基づいて制御させた場合、このフィードバック制御によって空燃比変動をある程度抑制することは可能である。しかしながら、リーンバーン運転時のように目標空燃比が時々刻々変化するような場合には、フィードバック制御によっても十分に対応できずその追従性に限界がある。
【０００７】
そこで、本出願人は特願平９−２６０６１９号において、リーンバーン運転時の空燃比制御の精度を向上すべく、エバポをパージさせてもこれが燃料外乱として空燃比制御に与える影響を常時定率状態とするようにした制御方法を提案している。ここでは、エバポの流量と吸入空気量との比率（以下、パージ流量比と称す）を目標空燃比に応じて可変にし、パージされたエバポがインジェクタからの噴射燃料量に及ぼす外乱比率を目標空燃比にかかわらず一定とするようにしている。そしてこれにより、空燃比センサによって空燃比フィードバック制御を行う際や、燃焼限界検出制御を実施する際の制御追従性の向上を図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、先のようなパージ流量比を可変とした制御方式では、リーンバーン運転時にはパージ流量比を下げた状態となる。ところが、エバポパージ量を減少させるとキャニスタ内が蒸発燃料にて充満してしまうため、蒸発燃料の総パージ量をある程度以上確保することが必要となる。このため、パージ流量比を下げた状態（リーンバーン運転状態）が存在する場合であっても大量のエバポをパージ可能にするためには、基本となる平均的なパージ流量比をかなり高めに設定しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、高負荷領域、特にリーンバーン運転時には吸入管負圧が浅くなるため、吸入空気量は大きいにもかかわらずエバポパージ量は小さくなる。従って、いかに大容量のＣＰＣバルブを用いても全運転領域で目標とするパージ流量比を確保することは困難である。また、運転領域によってはパージが不可能な領域も存在する。このため、運転領域によって目標とするパージ流量比が確保されたり、確保されなかったりする現象が生じ、エバポによる燃料外乱比率が急変する。従って、空燃比フィードバックや燃焼限界検出制御が実施されている場合であっても、その制御追従性が悪化するという問題があった。
【００１０】
一方、パージ流量比を変化させる場合、目標とするパージ流量比は、エアーフローメータ等により検出された吸入空気量に基づいて求められる。そして、この値から目標パージ流量を算出し、それを実現するＣＰＣバルブの開度を算出してエバポパージ量が制御される。しかしながら、エアーフローメータ等のセンサの検出値をパージ量の制御に用いる限り、検出遅れや、センシング後のノイズ除去処理を含む計算遅れが避けられない。また、ＣＰＣバルブを作動させる際には、そこには応答遅れも発生する。従って、かかる制御方式を採用する場合、最適なパージ流量をリアルタイムで実現して行くことは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、リーンバーンエンジンにおいて、エバポによる燃料外乱の影響を考慮してインジェクタからの燃料噴射量を補正し、目標空燃比への制御追従性を向上させ得るリーンバーンエンジンの空燃比制御方法および空燃比制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタとキャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、このリーンバーンエンジンの排気系に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、エンジン吸気量とエンジン回転数により決定される基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比と吸入空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
そしてこれにより、目標パージ流量の状態にかかわらず燃料噴射量をフィードフォワード補正し、エバポが空燃比に与える影響を排除する。従って、エバポパージの制御に加えて、エバポパージ量を考慮した燃料噴射量制御を行い、高い空燃比制御性を維持しながら蒸発燃料を大量にパージできる。
【００１４】
また、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比とスロットルバルブの開度とから、前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、スロットルバルブの開度からスロットルバルブの有効開口面積を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、目標パージ流量比と前記スロットルバルブの有効開口面積とから、キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
加えて、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
この場合、前記キャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段が、吸入管圧力と、大気圧と、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量とからキャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、この有効開口面積に基づきキャニスタパージコントロールバルブの開度を算出するようにしても良い。
【００１８】
また、前記実パージ流量比算出手段が、キャニスタパージコントロールバルブの弁開度から求めたキャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積とスロットルバルブ開度から求めたスロットルバルブの有効開口面積とから、実パージ流量比を算出するようにしても良い。さらに、前記エバポ補正係数算出手段が、空燃比フィードバック補正係数に基づいて蒸発燃料濃度を推定するようにしても良い。
【００１９】
一方、本発明のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、エンジンの吸入空気量を運転状態に応じて電気的に制御する電子制御スロットルを有してなり、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置であって、運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、前記吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、前記目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、前記目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とする。
また、本発明のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置において、エンジンの運転条件に基づき目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、吸入管圧力、大気圧、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量から前記キャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、前記有効開口面積に基づき前記キャニスタパージコントロールバルブの開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１はエンジン制御系の概略構成図、図２は本発明の実施の形態１である空燃比制御装置における電子制御系の回路構成図である。本発明の空燃比制御装置は、リーンバーンエンジンにおいて、目標空燃比の変化に応じて蒸発燃料のパージ流量が吸入空気量に対してほぼ定率となるように制御すると共に、実際のパージ流量比と蒸発燃料混合気の濃度に基づいてインジェクタからの燃料噴射量を補正して目標空燃比への制御追従性を向上させたものである。
【００２２】
図１において符号１はエンジンであり、図１ではこのエンジン１の１気筒分を代表して記載している。このエンジン１は、運転状態に応じて通常の理論空燃比による燃焼とリーンバーン（希薄燃焼）との双方が選択可能となっている。エンジン１のシリンダヘッド１ｃには、吸気ポート２および排気ポート３が形成されている。また、これらのポート２，３とエンジン１の燃焼室１ａとの間には、吸気バルブ４および排気バルブ５が設けられており、排気バルブ５はカム６およびロッカアーム７により、また、吸気バルブ４は図示しない同様の機構により所定のタイミングにて開閉される。この場合、カム６の回転角度はカム角センサ３１により検出され、そのデータは後述する電子制御装置（ＥＣＵ）４０に送られる。
【００２３】
吸気ポート２には吸気通路８が連通されている。吸気通路８には、スロットルバルブ９が設けられ、吸気ポート２とスロットルバルブ９の間にはエアチャンバ７０が形成されている。エアチャンバ７０には、圧力センサ７１が設けられており、吸気通路８内の圧力を検出できるようになっている。また、吸気通路８のスロットルバルブ９の下流には吸気温度センサ７２が設けられており、吸気通路８内の温度を検出できるようになっている。なお、エアチャンバ７０から各気筒に対し吸気通路が分岐している。
【００２４】
スロットルバルブ９には、さらにスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３２が取り付けられている。また、スロットルバルブ９の上流側には、エアフローメータ３３が取り付けられており、エアクリーナ１０を介して流入する空気の流量を検出している。なお、スロットルバルブ９の前後を連通させる形でアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２４が設けられており、スロットルバルブ９全閉時におけるエンジンアイドリング回転数を調整できるようになっている。
【００２５】
シリンダヘッド１ｃには、その先端を燃焼室１ａに露呈させた点火プラグ１１が設けられている。また、各気筒の燃焼室１ａにはそれぞれ、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ７４が燃焼室１ａに臨んで設けられている。さらに、吸気ポート２の直上流側には、インジェクタ１２が臨まされている。このインジェクタ１２は、燃料フィルタ２７を取り付けた燃料配管１３を介して燃料タンク１４に連通されており、規定の圧力に調圧された燃料を吸気ポート２に噴射するようになっている。なお、燃料配管１３には、燃圧レギュレータ２５を介して燃料タンク１４に連通したリターン通路２６が設けられており、余分な燃料は適宜燃料タンク１４に戻されるようになっている。
【００２６】
燃料タンク１４の上部からは、燃料タンク１４内にて発生した蒸発燃料を放出するための放出通路１５が延出されている。そして、放出通路１５は、活性炭等からなる吸着部１６ａを備えたキャニスタ１６の上部に連通されている。このキャニスタ１６には、その下部に大気に連通する新気導入口１６ｂが設けられており、この新気導入口１６ｂからの新気と吸着部１６ａに貯留された蒸発燃料ガスとの混合気（蒸発燃料混合気、エバポ）を導くパージ通路１７がその上部からさらに延出されている。
【００２７】
パージ通路１７は、スロットルバルブ９の下流側にて吸気通路８に連通されており、その途中に、エバポの流量を制御するＣＰＣバルブ１８が設けられている。このＣＰＣバルブ１８は、後述するＥＣＵ４０から出力される駆動パルス信号のデューティ比に応じて弁開度が比例的に制御されるデューティソレノイドバルブが用いられている。そして、当該実施の形態では、デューティ比０％すなわち駆動パルス信号ＯＦＦで全閉、デューティ比１００％すなわち連続通電で全開となる。また、パージ通路１７のＣＰＣバルブ１８と吸気通路８の間には、エバポ濃度センサ７３が取り付けられており、エバポの濃度（蒸発燃料濃度）χevを検出できるようになっている。
【００２８】
エンジン１のシリンダブロック１ｂには、冷却水通路１９が形成されており、そこには水温センサ３７が取り付けられている。また、エンジン１のクランクシャフト２０には、それと対向してクランク角センサ３８が設けられている。クランク角センサ３８は、クランクシャフト２０に設けた突起２０ａの通過によりクランクシャフト２０の回転数を検出している。
【００２９】
排気ポート３には排気通路２１が連通して設けられており、そこにはＯ2 センサ（空燃比センサ）３９が取り付けられている。また、Ｏ2 センサ３９の下流側には触媒２２、マフラー２３が設けられている。なお、水温センサ３７やクランク角センサ３８、Ｏ2 センサ３９の検出データはＥＣＵ４０に送られる。
【００３０】
一方、ＥＣＵ４０は、図２に示したように、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３およびバックアップ用のＲＡＭ４４、タイマ４５とＩ／Ｏインターフェース４６がバスライン４７を介して互いに接続されたマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成される。そして、Ｏ2 センサ３９やクランク角センサ３８等のセンサ類からの信号を処理し、インジェクタ１２やＣＰＣバルブ１８等のアクチュエータ類に制御信号を送出する。
【００３１】
Ｉ／Ｏインターフェース４６には、Ｏ2 センサ３９とクランク角センサ３８がそれぞれ波形整形回路４８を介して接続されている。また、エアフローメータ３３と、水温センサ３７、燃温センサ３６、タンク内圧センサ３４、燃料残量センサ３５、圧力センサ７１、吸気温度センサ７２、エバポ濃度センサ７３は、それぞれＡ／Ｄ変換器４９を介してＩ／Ｏインターフェース４６に接続されている。さらに、Ｉ／Ｏインターフェース４６には、インジェクタ１２およびＣＰＣバルブ１８が、駆動回路５０を介して接続されている。
【００３２】
ＲＯＭ４２には制御プログラムおよび各種制御用固定データが記憶されており、ＲＡＭ４３にはデータ処理した後の各センサ類やスイッチ類への出力信号や、ＣＰＵ４１にて演算処理したデータが格納される。そして、ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従い、燃料噴射制御やエバポのパージ制御、これらを含めた空燃比制御、点火時期制御等を実行する。この際、リーンバーン運転時においてはエンジン回転数およびエンジン負荷に基づきリーン限界を検出し、リーン限界に達したときは目標空燃比をリッチ側に補正する。一方、リーン限界に達していないときには目標空燃比をリーン側に補正する空燃比制御を行う。その際、当該空燃比制御装置では、ＣＰＣバルブ１８の弁開度を制御して、パージされた蒸発燃料が空燃比に与える影響が常時定率になるように制御すると共に、実際のパージ流量比を求め、これと蒸発燃料濃度によりインジェクタからの燃料噴射量を補正して空燃比が目標空燃比となるように制御している。
【００３３】
一方、図３はＥＣＵ４０の主要構成を示すブロック図である。図３に示したように、エンジン運転領域判定手段５１を始めとして、各種の機能手段を有しており、以下各手段についてその機能を述べつつ順を追って説明する。
【００３４】
ＥＣＵ４０はまず、エンジン運転状態を示すエンジン回転数Ｎｅ等の各種パラメータに基づいてリーンバーン運転条件およびエバポパージ条件が成立したか否かを判断するエンジン運転領域判定手段５１を有する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ４０は、理論空燃比運転時におけるエバポパージ流量の目標値と吸入空気量との比を示す基本パージ流量比ＰＲＴＯを算出する基本パージ流量比算出手段５２と、運転状態に応じて目標とする空燃比を算出する目標当量比算出手段５３を有する。また、基本パージ流量と目標空燃比とから最終的な目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを求める目標パージ流量比算出手段５４を有する。さらに、この目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとエアフローメータ３３にて検出した吸入空気量とにより目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求める目標パージ流量算出手段５５と、この目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥに基づいてＣＰＣバルブ１８の開度を決定するＣＰＣバルブ開度算出手段５６を有する。
【００３６】
加えて、ＥＣＵ４０は、スロットル開度センサ３２によって検出したデータによりスロットルバルブ９の開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段５７と、求めたスロットルバルブ９の開度とＣＰＣバルブ１８の開度から実際のパージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出する実パージ流量比算出手段５８を有する。そして、エバポ濃度センサ７３における検出値より蒸発燃料濃度χevを算出するエバポ濃度算出手段６１と、実際のパージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯと蒸発燃料濃度χevとからエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを求めるエバポ補正係数算出手段５９および、求めたエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯに基づいてインジェクタ１２から最終的に噴射される燃料量である最終燃料噴射量Ｔｉを決定する燃料噴射量算出手段６０とを有する構成となっている。
【００３７】
そこで、前記の各手段についてその内容を説明すると、まずエンジン運転領域判定手段５１では、各センサ類やスイッチ類からの出力信号に基づき算出したエンジン回転数Ｎｅや、吸入空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ、吸気管圧力Ｐｍ、各気筒の燃焼圧力Ｐ＃ｉ、蒸発燃料濃度χev等のパラメータに基づいてリーンバーン運転条件や蒸発燃料パージ条件が判定される。
【００３８】
次に、基本パージ流量比算出手段５２では、理論空燃比運転時におけるパージ流量の目標値と吸入空気量との比を示す基本パージ流量比ＰＲＴＯを算出する。この場合、基本パージ流量比ＰＲＴＯは次式のように表される。
【００３９】
【数１】
【００４０】
上式においてＰＲＴＳＴはパージ開始時補正係数であり、図４のような値を示し、所定パージ流量比に至るまで徐々にエバポ量を増加させる働きをする。すなわち、基本パージ流量比ＰＲＴＯの割合を、リーン条件成立直後の０から演算周期毎に設定値Ｋ0 分だけ１（１００％）に達するまで増加させる補正係数である。そしてこれにより、パージ条件成立後のパージ開始時に空燃比の急激な変動を招くことなく空燃比をスムーズに移行させることができるようになっている。
【００４１】
また、ＰＲＴＣＯＮは蒸発燃料濃度補正流量比（％）であり、吸入空気量Ｑａに対する蒸発燃料の供給割合を蒸発燃料濃度χevの変化に対応して設定するものであり、図５のような値を示す。本実施の形態では２〜０％の範囲で、蒸発燃料濃度χevが高い（濃い）ほど低く、蒸発燃料濃度χevが低い（薄い）ほど高くなっている。そしてこれにより、エバポによる燃料外乱を所定比率以下に抑えるようにしている。
【００４２】
基本パージ流量比ＰＲＴＯは、これらのパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴおよび蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮに基づき次のような手順で算出される。図６は、基本パージ流量比ＰＲＴＯの算出手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図６に示した基本パージ流量比設定ルーチンは、蒸発燃料の濃度変化に対応した吸入空気量Ｑａに対する蒸発燃料の基本パージ流量比ＰＲＴＯを設定するもので、設定周期毎に実行される。
【００４４】
ここではまず、ステップＳ１で、蒸発燃料のパージ条件が成立しているか否かを、図示しないパージ条件判定ルーチンでの判定値を参照して判別する。このパージ条件判定ルーチンでは、例えば、始動後経過時間と冷却水温度Ｔｗとに基づき、エンジン始動後所定時間（例えば、２０〜４０ｓｅｃ）経過しており、かつ冷却水が設定温度以上の暖機完了状態にあるとき、パージ条件成立と判定し、それ以外の時はパージ条件不成立と判定する。
【００４５】
パージ条件不成立状態のときはステップＳ２へ分岐し、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴをクリアし、ステップＳ７へ進む。一方、パージ条件成立状態のときはステップＳ３へ進む。そして、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴの値を参照し、ＰＲＴＳＴ＝１のときはステップＳ５へジャンプし、ＰＲＴＳＴ＝１以外ではステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴを設定値Ｔ0 分増加した値で更新する（ＰＲＴＳＴ←ＰＲＴＳＴ＋Ｔ0 ）。
【００４６】
ステップＳ３、あるいはステップＳ４からステップＳ５へ進むと、エバポ濃度センサ７３の出力信号に基づいて算出した蒸発燃料濃度χevを読み込む。そして、ステップＳ６で、蒸発燃料濃度χevに基づき図５のデータを有するテーブルを補間計算付で参照して、蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮを設定する。なお、蒸発燃料濃度χevは、エバポ濃度センサ７３により実際にパージされる蒸発燃料の濃度から直接検出する以外に、Ｏ2 センサ３９で検出した排気空燃比に基づいて設定した空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡに基づいて推定するようにしても良い。
【００４７】
その後、ステップＳ７へ進むと、蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮをパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴで補正して基本パージ流量比ＰＲＴＯを設定し（ＰＲＴＯ←ＰＲＴＣＯＮ・ＰＲＴＳＴ）、ルーチンを抜ける。なお、パージ条件不成立時のパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴは０であるため、このときの基本パージ流量比ＰＲＴＯは０に設定される。
【００４８】
次に、目標当量比算出手段５３では、リーンバーン運転時の目標空燃比を理論空燃比との比較において設定する目標当量比（理論A/F ／目標A/F ）ＫＴＧＴを設定する。この場合、目標当量比ＫＴＧＴは次のような手順で算出される。図７は、目標当量比ＫＴＧＴの算出手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ここではまず、ステップＳ２１にて、スロットル弁開度、基本燃料噴射量（基本燃料噴射パルス幅）Ｔｐ、あるいはエンジン回転数Ｎｅに基づいて全開増量係数ＫＦＵＬＬを設定する。この全開増量係数ＫＦＵＬＬは、スロットル弁開度が全開のとき、基本燃料噴射量Ｔｐにより高負荷状態を検出したとき、あるいはエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてテーブルを補間計算付で参照して設定される。これにより、スロットル弁全開時、高負荷運転時等、高出力が要求される運転状態のときは燃料が増量されて出力性能が向上する。なお、スロットル弁開度が全開以外で、かつ高負荷運転以外の時はＫＦＵＬＬ＝０に設定される。従って、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＦＵＬＬは０である。
【００５０】
続いて、ステップＳ２２で、始動後増量係数ＫＡＳが設定される。この始動後増量係数ＫＡＳは、エンジン始動直後のエンジン回転数の安定性を確保するために、始動時の冷却水温度等に基づいて設定され、完爆後は０になるまで設定時間毎に減衰される。従って、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＡＳは０となる。
【００５１】
その後、ステップＳ２３で、水温増量係数ＫＴＷが設定される。この水温増量係数ＫＴＷは、エンジン冷態時の運転性を確保するための増量係数で、冷却水温度Ｔｗに基づいて該冷却水温度Ｔｗが低いほど燃料増量率を増すように設定される。リーンバーン運転は暖機完了後に実行されるため、この水温増量係数ＫＴＷは０となる。
【００５２】
そして、ステップＳ２４に進むと、目標リーン減量係数設定サブルーチンが実行される。図８は、この目標リーン減量係数設定サブルーチンを示すフローチャートである。ここでは、まずステップＳ３１でリーンバーン運転条件が成立しているか否を、図示しないリーンバーン運転条件判定ルーチンにて判別する。なお、このリーンバーン運転条件判定ルーチンでは、例えば以下の条件のときリーンバーン運転条件成立と判定する。すなわち、エンジン始動後の経過時間が設定時間（例えば、２０〜４０ｓｅｃ）以上経過しており、エンジン運転領域が低負荷〜中負荷のリーンバーン運転領域にあり、暖機完了後であり、しかも車速が所定速（例えば、１２０ｋｍ／ｈ）以下のとき、リーンバーン運転条件成立と判定し、それ以外の時はリーンバーン運転条件不成立と判定する。
【００５３】
ステップＳ３１にて、リーンバーン条件不成立のとき、すなわち通常の理論空燃比による運転状態のときには、ステップＳ３２へ分岐し、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴをクリアしてステップＳ３５へ進む。なお、このリーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴは、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ急激なトルク変動を生じさせることなくスムーズに移行させるために、図９に示すように、リーン条件成立時の０から演算周期（本実施の形態では角度周期）毎に設定値Ｋ0 分だけ１（１００％）に達するまで増加する補正係数である。
【００５４】
一方、ステップＳ３１でリーンバーン条件成立と判定されたときは、ステップＳ３３へ進み、前記リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴが１に達したか否かを判定する。ＫＬＮＳＴ＝１のときはステップＳ３５にジャンプし、ＫＬＮＳＴ＝１以外ではステップＳ３４へ進む。
【００５５】
ステップＳ３４へ進むと、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴに設定値Ｋ0 を加算した値で更新し、ステップＳ３５へ進む。そして、ステップＳ３２，Ｓ３３あるいはステップＳ３４からステップＳ３５へ進むと、エンジン負荷の代表である基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、マップを補間計算付で参照して基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰを設定する。この基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰは、リーンバーン運転時の目標空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比に対してどの程度リーン補正するかを示す基本値である。そして、この値は図１０に示したようなマップに、エンジン回転数Ｎｅと基本燃料噴射量Ｔｐとで特定される運転領域毎に予め実験などから求めた最適な数値（１＞ＫＬＮＭＡＰ≧０）が格納されている。なお、この基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰは、低回転低負荷運転領域から中負荷運転領域にかけての一定速状態において、リーンバーン運転を行うために設定する値であるため、図１０に示したように、当該マップの極低回転低負荷運転領域、および高負荷運転領域ではＫＬＮＭＡＰ＝０に設定される。
【００５６】
次いで、ステップＳ３６に進み、リーン限界補正値設定ルーチンにて設定したリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥを読み込む。図１１および図１２は、リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００５７】
図１１に示したように、まずステップＳ４１で、リーンバーン運転条件が成立しているか否かを、図示しないリーンバーン運転条件判定ルーチンでの判定値を参照して判別する。
【００５８】
リーンバーン運転条件不成立のとき、すなわち理論空燃比による運転状態のときにはステップＳ４２に進む。そして、バックアップＲＡＭ４４に格納した燃焼圧力データＰ１，Ｐ２・・・Ｐｎ−１，Ｐｎを全てクリアする（Ｐｎ←０，Ｐｎ−１←０・・・Ｐ２←０，Ｐ１←０）。次いでステップＳ４３で、燃焼圧力データカウント値Ｎをクリアして（Ｎ←０）、ルーチンを抜ける。
【００５９】
一方、ステップＳ４１でリーンバーン運転条件成立と判定したときは、ステップＳ４４へ進み、カムパルスの割り込み入力から現在の燃焼行程気筒＃ｉを判別し、ステップＳ４５で、この燃焼行程気筒＃ｉの燃焼圧力Ｐ＃ｉを検出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ４６で、バックアップＲＡＭ４４に格納されている１番目〜ｎ−１番目までの燃焼圧力データＰｎ〜Ｐｎ−１を順次繰り上げて更新する共に、現在の燃焼圧力Ｐ＃ｉで１番目の燃焼圧力データＰ１を更新する（Ｐｎ←Ｐｎ−１，Ｐｎ−１←Ｐｎ−２，・・・Ｐ３←Ｐ２，Ｐ１←Ｐ＃ｉ）。
【００６１】
そして、ステップＳ４７で燃焼圧力データカウント値が設定個数に達したか否かを判定し、達したときにはステップＳ５０へジャンプし、達していないときにはステップＳ４８へ進む。
【００６２】
ステップＳ４８では、前記燃焼圧力データカウント値Ｎをカウントアップする。そして、続くステップＳ４９にて、燃焼データカウント値Ｎ（Ｎ≦ｎ）が計算に必要な最小個数ｍ（例えば、２）以上かを判定し、Ｎ＜ｍのときはそのままルーチンを抜け、また、Ｎ≧ｍのときはステップＳ５０へ進む。
【００６３】
ステップＳ５０では、バックアップＲＡＭ４４に格納されている１番目〜Ｎ番目までの燃焼圧力データ（なお、ステップＳ４７でＮ＝ｎと判定されたときのＮ番目の燃焼圧力データはＰｎとなる）の平均値（燃焼圧力平均値）Ｐａｖｅを次式から算出する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
続いて、ステップＳ５１で、１番目〜Ｎ番目までの各燃焼圧力データの前記燃焼圧力平均値Ｐａｖｅに対する平均偏差である分散値（燃焼圧力分散値）Ｐｓｉｇを次式から算出する。
【００６６】
【数３】
【００６７】
そして、ステップＳ５２で、前記燃焼圧力平均値Ｐａｖｅに対する燃焼圧力分散値Ｐｓｉｇの割合から燃焼圧力変動率Ｐｘを算出する（Ｐｘ←Ｐｓｉｇ／Ｐａｖｅ）。
【００６８】
その後、ステップＳ５３で、エンジン運転状態に基づいて燃焼状態比較基準値Ｐｘｓを設定する。この燃焼状態比較基準値Ｐｘｓは、例えば、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷の代表である基本燃料噴射量Ｔｐとをパラメータとしてマップを補間計算付で参照して設定されるものである。このマップ特性は、例えば図１３に示すように、低回転低負荷運転領域には低い値の燃焼状態比較基準値Ｐｘｓが格納され、そこから高回転、高負荷運転領域へ移行するに従い次第に高い値の燃焼状態比較基準値Ｐｘｓが格納されている。
【００６９】
次に、ステップＳ５４で、前記燃焼圧力変動率Ｐｘと燃焼状態比較基準値Ｐｘｓとを比較し、Ｐｘ≦Ｐｘｓのリーン限界に達していないときはステップＳ５５に進む。そして、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥをリッチ補正量ＳＵＲＧ１分増加した値で更新し（ＫＳＵＲＧＥ←ＫＳＵＲＧＥ＋ＳＵＲＧ１）、ルーチンを抜ける。
【００７０】
一方、ステップＳ５４で、Ｐｘ＞Ｐｘｓのリーン限界に達していると判定したときはＳ５６へ分岐する。そして、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値をリーン補正量ＳＵＲＧ２分減少した値で更新し（ＫＳＵＲＧＥ←ＫＳＵＲＧＥ−ＳＵＲＧ２）、ルーチンを抜ける。
【００７１】
その結果、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥは、リーン限界に達する値まで増加され、やがてリーン限界に達したときはリーン限界が回避される値まで減少される。
【００７２】
このようにしてリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥを求め、図８に戻りＳ３６にてその値を読み込んだ後、ステップＳ３７にてリーンバーン運転時の目標空燃比を決定する目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮを設定する。すなわち、Ｓ３５にて設定した基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰを、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴおよびリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥによって補正して目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮを設定し（ＫＬＥＡＮ←ＫＬＮＭＡＰ・ＫＬＮＳＴ・ＫＳＵＲＧＥ）、ルーチンを抜ける。
【００７３】
この目標リーン減量係数設定サブルーチンが終了すると、図７に戻り次の目標当量比設定ルーチンのステップＳ２５に進む。そして、このステップＳ２５において、全開増量係数ＫＦＵＬＬ、始動後増量係数ＫＡＳ、水温増量係数ＫＴＷ、目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮに基づき目標当量比ＫＴＧＴを次式から設定し、ルーチンを抜ける。
【００７４】
【数４】
【００７５】
この場合、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＦＵＬＬ、始動後増量係数ＫＡＳ、水温増量係数ＫＴＷは前述のように全て０であるため、目標当量比ＫＴＧＴは、ＫＴＧＴ←１−ＫＬＥＡＮとなる。従って、目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮがリーンバーン運転時の目標空燃比Ａ／Ｆを設定する際の実質的なパラメータとなる。
【００７６】
目標パージ流量比算出手段５４は、前述のようにして算出された基本パージ流量比ＰＲＴＯと目標当量比ＫＴＧＴから、目標空燃比に対応する目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを求める。図１４は、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを算出する目標パージ流量比設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】
この目標パージ流量比設定ルーチンは設定周期毎に実行され、まずステップＳ６１で基本パージ流量比ＰＲＴＯを読み込み、続くステップＳ６２で目標当量比ＫＴＧＴを読み込む。そして、ステップＳ６３で、基本パージ流量比ＰＲＴＯを目標当量比ＫＴＧＴで補正して目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを設定し（ＰＲＡＴＩＯ←ＰＲＴＯ・ＫＴＧＴ）、ルーチンを抜ける。なお、蒸発燃料パージ条件不成立時には、基本パージ流量比ＰＲＴＯに設定されているため、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯは０に設定される。
【００７８】
目標パージ流量算出手段５５は、図１４のようにして求めた目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯから、目標空燃比に対応する目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求める。そして、その値に基づきＣＰＣバルブ開度算出手段５６がＣＰＣバルブ１８の開度を設定し、ＣＰＣバルブ１８を作動させる。図１５は、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求めてＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの設定を行う手順を示したフローチャートである。
【００７９】
図１５に示したＣＰＣバルブ開度設定ルーチンは設定周期毎に実行され、目標パージ流量算出手段５５は、まず、ステップＳ７１で、エアフローメータ３３の出力信号に基づいて算出した吸入空気量Ｑａを読み込む。次いで、ステップＳ７２にて、吸入空気量Ｑａに目標パージ流量比算出手段５４にて求めた目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを乗算して、吸入空気量Ｑａに対応した蒸発燃料の目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを設定する（ＴＰＵＲＧＲ←Ｑａ・ＰＲＡＴＩＯ）。
【００８０】
次に、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６は、ステップＳ７３で、圧力センサ７１の出力信号に基づいて算出した吸気管圧力Ｐｍを読み込む。そして、ステップＳ７４で、吸気管圧力Ｐｍと目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥとに基づきマップを補間計算付で参照してＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯを設定する。
【００８１】
図１６に示したように、上記マップには、絶対値で検出した吸気管圧力Ｐｍが低く（負圧が深く）、かつ目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが少ない程、小さな値のバルブ開度ＰＶＯが格納されている。また、吸気管圧力Ｐｍが高く（負圧が浅く）、かつ目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが多い程、大きな値のバルブ開度ＰＶＯが格納されている。
【００８２】
そして、ステップＳ７５で、算出したＣＰＣバルブ開度ＰＶＯに対応する駆動信号をＣＰＣバルブ１８へ出力してルーチンを抜ける。その結果、キャニスタ１６内に貯えられている蒸発燃料のパージ流量がＣＰＣバルブ１８の弁開度によって調整される。なお、蒸発燃料パージ条件不成立時は、前記目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯが０に設定されているため、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが０に設定され、従って、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯは０に設定される。
【００８３】
一方、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯは、ＣＰＣバルブ１８前後の圧力とエバポ温度および目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥから、オリフィスの式を用いて求めることもできる。すなわち、ＣＰＣバルブ１８をオリフィスと見なし、圧縮性流体の流量計算式を適用して、次式により算出することができる。
【００８４】
【数５】
【００８５】
上式において、ＱａはＣＰＣバルブ通過空気質量流量、Ｃは流量補正係数、Ａは空気通過面積、κは比熱比＝１．４、Ｒは空気の気体定数、Ｐａは大気圧、Ｔａは吸気温度としての大気温度、ＫＰは補正係数である。なお、流量補正係数Ｃは、エンジン回転数Ｎｅと圧力比ＰＲ＝Ｐｍ／Ｐａ（Ｐｍ：吸気管圧力）のマップにより算出される。なお、ＫＰは次のような値をとり、この結果は予め圧力比ＰＲの一次元テーブルとして保管される。
【００８６】
【数６】
【００８７】
これをＣＰＣバルブ１８に当てはめて考えると、スロットルバルブ９の下流に設けた圧力センサ７１によって吸気管圧力Ｐｍを検出し、これをまずＣＰＣバルブ１８の下流圧力とする。次に、始動時またはスロットルバルブ９全開時の圧力センサ７１の値から大気圧Ｐａを推定し、これをＣＰＣバルブ１８の上流圧力とする。さらに、吸気温度センサ７２にて検出した吸気温度Ｔａをパージエバポの温度として代用し、これをエバポ温度と見なす。また、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥをＣＰＣバルブ通過空気質量流量Ｑａとする。そしてこれらの値から、前記のオリフィスの式を用いてＣＰＣバルブ１８の開度を決定することが可能である。図１７はオリフィスの式を用いてＣＰＣバルブ１８の開度を決定する場合のＣＰＣバルブ開度算出手段５６の機能ブロック図である。
【００８８】
図１７に示したように、この場合ＣＰＣバルブ開度算出手段５６は、吸気管圧力Ｐｍと大気圧Ｐａから圧力比ＰＲを算出する圧力比算出手段８１と、圧力比ＰＲ＝Ｐｍ／Ｐａからマップを用いて補正係数ＫＰを算出する補正係数算出手段８２と、エンジン回転数Ｎｅと圧力比ＰＲからマップを用いて流量補正係数Ｃを算出する流量補正係数算出手段８３をまず有する。また、吸気温度Ｔａと大気圧ＰａからＫ１を求め、これと補正係数ＫＰからＫＦを求めるＫＦ算出手段８４を有する。さらに、求めたＫＦと目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥおよび流量補正係数Ｃから空気通過面積Ａを求めＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出する有効開口面積算出部８５を有する。加えて、この有効開口面積から、図１８に示したようなマップを用いてＣＰＣバルブ１８の開度を算出し、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯを設定する開度設定手段８６を有する構成となっている。
【００８９】
そして、この構成により、現在の条件下において目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを供給するためのＣＰＣバルブ１８の開度が設定される。なお、有効開口面積算出部８５において、ＣＰＣバルブ１８全開時の有効開口面積以上の有効開口面積が算出されているときには、ＣＰＣバルブ１８は全開開度に維持される。
【００９０】
一方、実パージ流量比算出手段５８は、ＣＰＣバルブ１８の実際の流量とスロットルバルブ９を実際に通過する空気量とから実際のパージ流量比である実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯ（ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ流量／実際のスロットルバルブ通過空気量）を算出する。
【００９１】
この場合、実パージ流量比算出手段５８は、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６からＣＰＣバルブ１８の実際の開度を読み込み、これを図１８に示したマップに当てはめＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を求める。そして、前述のオリフィスの式を用いて今度はＣＰＣバルブ１８の実際の流量を求める。すなわち、ＣＰＣバルブ１８前後の圧力とエバポ温度から実エバポ流量を求める。なお、そのための機能構成は図１７とほぼ同様であるため詳細は省略する。
【００９２】
一方、スロットルバルブ９を実際に通過する空気量も同様にして算出される。すなわち、まず、スロットル開度センサ３２によって検出した実際のスロットル開度から、図１９のようなマップを用いて実際のスロットル有効開口面積を算出する。次に、スロットルバルブ９の前後の圧力とスロットルバルブ通過空気温度から前述のオリフィスの式を用いて実際のスロットルバルブ通過空気量を求める。この際、スロットルバルブ９の前後の圧力としてＣＰＣバルブ１８の前後の圧力を、また、スロットルバルブ通過空気温度としてエバポ温度と等しい値を適用しても良い。
【００９３】
なお、実際のスロットルバルブ通過空気量とは、図１のシステムにおいては、エアフローメータ３３で検出した吸入空気量を意味している。従って、スロットル有効開口面積を算出することなく、これに代えてエアフローメータ３３の検出値Ｑａを用いて、実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ流量／Ｑａとして算出することもできる。
【００９４】
次に、エバポ補正係数算出手段５９では、このようにして求めた実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯに基づいて、インジェクタ１２からの燃料噴射量を補正するためのエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出する。ここで、インジェクタ１２からの最終燃料噴射量（最終燃料噴射有効パルス幅）Ｔｉは次の式で表される。
【００９５】
【数７】
【００９６】
ここで、Ｔｐは基本噴射パルス幅、ＬＡＭＢＤＡは空燃比フィードバック係数、ＫＢＬＲＣは空燃比学習補正係数である。この場合、エバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯは、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを用いて次のように表され、エバポ補正係数算出手段５９では、実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯとエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮからエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出する。
【００９７】
【数８】
【００９８】
ところで、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、エバポ当量比から目標当量比を減算して算出するのが正しい。しかしながら、エバポ当量比≫目標当量比となることが多いため、これをエバポ当量比にて代表しても差し支えない。従って、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、エバポ濃度センサ７３によって検出された蒸発燃料濃度χevから算出することができ、これに基づきエバポ補正係数算出手段５９ではエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出している。
【００９９】
なお、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、前述のようにエバポ濃度センサ７３から蒸発燃料濃度χevを検出して算出することが可能であるが、Ｏ2 センサ３９の検出値に基づく空燃比フィードバック制御による補正制御量が小さくなるような蒸発燃料濃度を推定算出して、そこからエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを推定することも可能である。
【０１００】
すなわち、前記の燃料噴射量算出式によってエンジンを運転、かつエバポパージを実施中の状態において、空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡの一次遅れ値ｎ−ＬＡＭＢＤＡを算出すると共に、それと予め設定された閾値との比較を行い、所定制御値によりエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを推定できる。
【０１０１】
ここで、前記閾値をＬＡＭＢＤＡ Ｌ１，ＬＡＭＢＤＡ Ｌ２，ＬＡＭＢＤＡ Ｈ１，ＬＡＭＢＤＡ Ｈ２とし、前記制御値をＫＣＯＮ Ｌ１，ＫＣＯＮ Ｌ２，ＫＣＯＮ Ｈ１，ＫＣＯＮ Ｈ２とすると、次のようにしてエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮの算出が可能である。
【０１０２】
【数９】
【０１０３】
燃料噴射量算出手段６０は、このようにして算出したエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯに基づき、先の燃料噴射量算出式に基づいて最終燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。そして、算出した最終燃料噴射パルス幅Ｔｉに対応する駆動信号をインジェクタ１２に対し出力する。これにより、所定タイミングでタイマ４５がスタートされ、最終燃料噴射パルス幅Ｔｉの駆動パルス信号が燃焼行程気筒のインジェクタ１２へ出力され、該インジェクタ１２から所定に計量された燃料が噴射される。
【０１０４】
このとき、エバポパージ条件が成立しているときは、ＣＰＣバルブ１８が開弁し、キャニスタ１６に貯えられている蒸発燃料が混合気としてエアチャンバ７０内にパージされる。本発明による空燃比制御装置では、ＣＰＣバルブ１８からの蒸発燃料のパージ流量が、蒸発燃料濃度χevおよびリーンバーン運転時の目標空燃比を決定する目標当量比ＫＴＧＴに基づき吸入空気量に対し定率となるように制御されている。従って、リーンバーン運転時において、運転領域あるいは運転状態毎に目標空燃比が変化しても蒸発燃料が燃料外乱として空燃比制御に与える度合いが常に定率となり、良好な空燃比制御性を得ることができる。
【０１０５】
また、蒸発燃料をパージしても空燃比が大きく変動しないため、Ｏ2 センサ３９からの出力信号に基づいて設定する空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡの目標空燃比に対する収束性およびリーン限界を制御する際の追従性を向上させることができる。さらに、蒸発燃料が定率でパージされるため、蒸発燃料が最大量パージされる状況下であってもノッキングやサージ、失火の発生を未然に防止することができる。
【０１０６】
さらに、これに加え当該空燃比制御装置では、実パージ流量比に基づいてエバポ補正係数を算出して最終燃料噴射量を決定しているため、目標パージ流量が確保できるできないにかかわらず、全運転領域にて燃料噴射量をフィードフォワード補正することができる。従って、蒸発燃料が空燃比に与える影響を排除できるので、高い空燃比制御性を維持しながら大量のエバポパージが可能となる。
【０１０７】
なお、図２０，２１に、エンジン回転数Ｎｅと、１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標空燃比Ａ／Ｆと、基本パージ流量比ＰＲＴＯを２％に設定した場合の目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯ（％）とを示す。図２０，２１に示すように、リーンバーン運転領域においては、目標空燃比Ａ／Ｆにほぼ比例する目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯが設定されることになる。
【０１０８】
（実施の形態２）
図２２は、本発明の実施の形態２である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分については同一の符号を付しその詳細は省略する。
【０１０９】
当該空燃比制御装置は、実施の形態１の空燃比制御装置の構成をより簡略化したものである。すなわち、ここでは図３に示したように、ＣＰＣバルブ１８の開度を目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとスロットルバルブ９の開度から求めるようにして、図３における目標パージ流量算出手段５５を省いている。
【０１１０】
この場合、スロットルバルブ開度算出手段５７では、スロットルバルブ９の開度からその実際の有効開口面積を算出する。この有効開口面積の算出には、前述の図１９のようなテーブルが使用される。次に、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６では、スロットルバルブ９の有効開口面積と目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとからＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出する（ＣＰＣバルブ有効開口面積＝実際のスロットル有効開口面積×ＰＲＡＴＩＯ）。そして、ＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出した後、前述の図１８のテーブルを用いてＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯを算出する。
【０１１１】
一方、実施の形態２の空燃比制御装置では、実パージ流量比算出手段５８では、先の場合と異なり、ＣＰＣバルブ１８とスロットルバルブ９の実際の有効開口面積から実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出している。ここでは、実パージ流量比算出手段５８はまず、ＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯから図１９のテーブルを用いてその有効開口面積を求める。次に、スロットルバルブ開度算出手段５７にて求めたスロットルバルブ９の実際の有効開口面積を読み込み、両者の比を求め実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出する（ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ有効開口面積／実際のスロットル有効開口面積）。なお、その他の構成および作用は、実施の形態１と同様である。
【０１１２】
そして、これにより、実施の形態１のようにＣＰＣバルブ１８やスロットルバルブ９の前後の圧力や、パージエバポ温度（スロットル通過空気温度）の検出が不要となり、制御装置の構成を簡略化できそのコストを低減することが可能となる。
【０１１３】
（実施の形態３）
図２３は、本発明の実施の形態３である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分については同一の符号を付しその詳細は省略する。
【０１１４】
当該空燃比制御装置は、図１のスロットルバルブ９を電子制御スロットルに変更したものである。すなわち、図２３の制御装置では、図３のスロットルバルブ開度算出手段５７の代わりに、目標トルク算出手段６２と、目標空気量算出手段６３およびスロットルバルブ開度算出手段６４が加わっており、その他の構成は図３と同様である。
【０１１５】
ここで、目標トルク算出手段６２は、各種センサの検出値から現在の運転状況に必要とされるトルクを算出するものである。当該制御装置では、運転者によって操作されるアクセル開度とエンジン回転数からマップを参照するなどして基本目標トルクをまず算出し、これに、アクセルＯＦＦのアイドル時に目標とするアイドル回転数を維持するために必要なトルクや、補機駆動に必要なトルクなどを加算して目標トルク値を算出している。
【０１１６】
また、目標空気量算出手段６３は、目標トルクを実現するために必要とされるスロットル吸入目標空気量（以下、目標空気量と略す）を求めるものである。当該制御装置では、これを、目標トルク実現のため必要となるシリンダ吸入空気量をマップを参照するなどして求め、この値から逆チャンバーモデル（シリンダ吸入空気量とスロットル通過吸入空気量の関係式）を利用して目標空気量を求めている。
【０１１７】
そして、スロットルバルブ開度算出手段６４は、目標空気量の値から、オリフィスの式を用いたりマップを参照するなどしてスロットルバルブ９の必要開度を算出し、スロットルバルブ９を駆動する信号を送出する。
【０１１８】
一方、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥは、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯと目標空気量算出手段６３にて求めた目標空気量とから算出される（ＴＰＵＲＧＥ＝目標空気量×ＰＲＡＴＩＯ）。この場合、当該制御装置では、目標とするスロットルバルブ通過吸入空気量が最初に算出され、これに基づいて電子制御スロットルやＣＰＣバルブ１８を駆動するため、各アクチュエータをほぼ同時に駆動させることができる。従って、アクチュエータ間には並列状態で応答遅れが生じるため、相互の遅れを相殺することが可能である。また、エアフローメータ３３で吸入空気量を検出する際などに生じるセンサ検出遅れや計算遅れによる影響を排除することが可能となり、精度の高いエバポパージ制御が可能となる。
【０１１９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２０】
例えば、前述の実施形態では目標当量比ＫＴＧＴを、目標当量比算出手段５３にて求める構成としたが、目標当量比ＫＴＧＴは、燃料噴射制御において燃料噴射量を算出する際にも設定されるものであり、これを直接算出することなく燃料噴射制御系にて算出された値を読み込むようにしても良い。
【０１２１】
なお、前述の実施の形態では、エンジンに吸入される空気としては、スロットルバルブ９を通過するものとＣＰＣバルブ１８を通過するものの２つを想定して説明したが、アイドルスピードコントロールバルブ２４等、前記以外の吸入空気通路についてはスロットルバルブ９に含まれるものと考えて前記の処理を行うものとする。
【０１２２】
【発明の効果】
ＣＰＣコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度や吸入空気量とから、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出し、この実パージ流量比に基づいてエバポ補正係数を算出して最終燃料噴射量を決定しているため、目標パージ流量が確保できるできないにかかわらず、全運転領域にて燃料噴射量をフィードフォワード補正することができる。従って、蒸発燃料が空燃比に与える影響を排除できるので、高い空燃比制御性を維持しながら大量のエバポパージが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１である空燃比制御装置における電子制御系の回路構成図である。
【図３】ＥＣＵの主要構成を示すブロック図である。
【図４】パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴの状態を示す説明図である。
【図５】蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮの状態を示す説明図である。
【図６】基本パージ流量比ＰＲＴＯの算出手順を示すフローチャートである。
【図７】目標当量比ＫＴＧＴの算出手順を示すフローチャートである。
【図８】目標リーン減量係数設定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴの状態を示す説明図である。
【図１０】基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１１】リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示す図１１に続くフローチャートである。
【図１３】燃焼状態比較基準値Ｐｘｓの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１４】目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを算出する目標パージ流量比設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求めてＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの設定を行う手順を示したフローチャートである。
【図１６】ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１７】オリフィスの式を用いてＣＰＣバルブの開度を決定する場合のＣＰＣバルブ開度算出手段の機能ブロック図である。
【図１８】ＣＰＣバルブの有効開口面積とＣＰＣバルブ開度との関係を示すマップである。
【図１９】スロットルバルブの有効開口面積とスロットルバルブ開度との関係を示すマップである。
【図２０】エンジン回転数Ｎｅと１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標空燃比Ａ／Ｆを示すマップである。
【図２１】基本パージ流量比ＰＲＴＯを２％に設定した場合における、エンジン回転数Ｎｅと１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯ（％）を示すマップである。
【図２２】本発明の実施の形態２である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の実施の形態３である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ エンジン
８ 吸気通路
９ スロットルバルブ
１２ インジェクタ
１６ キャニスタ
１７ パージ通路
１８ ＣＰＣバルブ
３２ スロットル開度センサ
３３ エアフローメータ
３９ Ｏ2 センサ
５２ 基本パージ流量比算出手段
５３ 目標当量比算出手段
５４ 目標パージ流量比算出手段
５５ 目標パージ流量算出手段
５６ ＣＰＣバルブ開度算出手段
５７ スロットルバルブ開度算出手段
５８ 実パージ流量比算出手段
５９ エバポ補正係数算出手段
６０ 燃料噴射量算出手段
６１ エバポ濃度算出手段
６２ 目標トルク算出手段
６３ 目標空気量算出手段
６４ スロットルバルブ開度算出手段
７１ 圧力センサ
７２ 吸気温度センサ
７３ エバポ濃度センサ
７４ 筒内圧力センサ
ＫＬＮＭＡＰ 基本リーン減量値
ＫＳＵＲＧＥ リーン限界補正値
ＫＴＧＴ 目標当量比
ＰＲ 圧力比
ＰＲＡＴＩＯ 目標パージ流量比
ＰＲＴＣＯＮ 蒸発燃料濃度補正流量比
ＰＲＴＯ 基本パージ流量比
ＰＲＴＳＴ パージ開始時補正係数
ＰＶＯ ＣＰＣバルブ開度
Ｐａ 大気圧
Ｐａｖｅ 燃焼圧力平均値
Ｐｍ 吸気管圧力
Ｐｓｉｇ 燃焼圧力分散値
Ｐｘ 燃焼圧力変動率
Ｐｘｓ 燃焼状態比較基準値
Ｑａ 吸入空気量、ＣＰＣバルブ通過空気質量流量
ＳＰＲＡＴＩＯ 実パージ流量比
ＳＵＲＧ１ リッチ補正量
ＳＵＲＧ２ リーン補正量
ＴＰＵＲＧＥ 目標パージ流量
Ｔａ 吸気温度（大気温度）
Ｔｉ 最終燃料パルス幅（最終燃料噴射量）
Ｔｐ 基本噴射パルス幅（基本燃料噴射量）
Ｔｗ 冷却水温度
κ 比熱比
χev 蒸発燃料濃度
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーンバーンエンジンの空燃比制御技術に関し、特に、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をエンジンの吸気系にパージする際の空燃比の制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、低負荷および中負荷運転域での燃焼を改善し、理論空燃比よりも薄い空燃比での安定燃焼を可能としたリーンバンエンジンが知られている。そして、このリーンバンエンジンにより、理論熱効率の向上やポンピングロスの低減を図り、燃費向上と低公害化の双方を実現している。このリーンバーンエンジンにおいては、リーンバーン運転時の目標空燃比はリーン限界（サージ限界、燃焼限界）付近に設定される。このため、実際の空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれるとノッキングが発生し易くなり、また、リーン側にずれるとサージや失火が発生し易くなる。従って、より細かな空燃比制御が求められ、その燃料外乱の要因をより詳細に考慮した制御方法が必要とされる。
【０００３】
一方、自動車等の車両においては、燃料タンク内で発生する燃料の蒸発ガスが大気中に排出されることを防止するため、蒸発燃料パージシステム（エバポパージシステム）を備えている。この蒸発燃料パージシステムは、蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着し、所定のパージ条件成立時に吸気系に対し蒸発燃料混合気（以下、エバポと略す）としてパージし燃焼させるものであり、空燃比に対してはこのエバポは燃料外乱として作用する。特に、リーンバーン運転時においては、理論空燃比による運転時に比して同一空気量での燃料比率が低いためエバポの影響を受け易い。
【０００４】
そのため、空燃比の制御に際し、このエバポパージを考慮した方式が従来より種々提案されている。例えば、キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通させるパージ通路に介装されたキャニスタパージコントロールバルブ（以下、ＣＰＣバルブと略す）の弁開度を切り換えてその影響を抑制する方式などが従来より知られている。この場合には、理論空燃比による運転時とリーンバーン運転時とでＣＰＣバルブの弁開度を異ならせ、運転形態を切り換える際に弁開度を切り換えてリーンバーン運転移行直後の空燃比変動を抑制している。
【０００５】
ところが、前述のようにリーンバーン運転は、低負荷から中負荷運転領域までの広範囲に亘って行われ、しかも目標空燃比をリーン限界付近で制御するため、目標空燃比が運転状態や運転領域毎に時々刻々変化することになる。また、運転領域によっては理論空燃比による運転とリーンバーン運転との中間の空燃比を目標値とする場合や、理論空燃比による運転とリーンバーン運転との切り換えタイミングをエンジンの運転状態毎に変化させる場合等がある。この場合、目標空燃比の変化により、エバポパージ量も相対的に変化させる必要が生じる。
【０００６】
これに対し、前述のような弁開度の切り換えによってパージ量を制御する方式では、パージ量を目標空燃比の変化に応じて変化させることができずリーンバーン運転時の空燃比変動を招来するという問題がある。エンジンの空燃比は、排気系に設けたＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）からの出力に基づいて制御させた場合、このフィードバック制御によって空燃比変動をある程度抑制することは可能である。しかしながら、リーンバーン運転時のように目標空燃比が時々刻々変化するような場合には、フィードバック制御によっても十分に対応できずその追従性に限界がある。
【０００７】
そこで、本出願人は特願平９−２６０６１９号において、リーンバーン運転時の空燃比制御の精度を向上すべく、エバポをパージさせてもこれが燃料外乱として空燃比制御に与える影響を常時定率状態とするようにした制御方法を提案している。ここでは、エバポの流量と吸入空気量との比率（以下、パージ流量比と称す）を目標空燃比に応じて可変にし、パージされたエバポがインジェクタからの噴射燃料量に及ぼす外乱比率を目標空燃比にかかわらず一定とするようにしている。そしてこれにより、空燃比センサによって空燃比フィードバック制御を行う際や、燃焼限界検出制御を実施する際の制御追従性の向上を図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、先のようなパージ流量比を可変とした制御方式では、リーンバーン運転時にはパージ流量比を下げた状態となる。ところが、エバポパージ量を減少させるとキャニスタ内が蒸発燃料にて充満してしまうため、蒸発燃料の総パージ量をある程度以上確保することが必要となる。このため、パージ流量比を下げた状態（リーンバーン運転状態）が存在する場合であっても大量のエバポをパージ可能にするためには、基本となる平均的なパージ流量比をかなり高めに設定しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、高負荷領域、特にリーンバーン運転時には吸入管負圧が浅くなるため、吸入空気量は大きいにもかかわらずエバポパージ量は小さくなる。従って、いかに大容量のＣＰＣバルブを用いても全運転領域で目標とするパージ流量比を確保することは困難である。また、運転領域によってはパージが不可能な領域も存在する。このため、運転領域によって目標とするパージ流量比が確保されたり、確保されなかったりする現象が生じ、エバポによる燃料外乱比率が急変する。従って、空燃比フィードバックや燃焼限界検出制御が実施されている場合であっても、その制御追従性が悪化するという問題があった。
【００１０】
一方、パージ流量比を変化させる場合、目標とするパージ流量比は、エアーフローメータ等により検出された吸入空気量に基づいて求められる。そして、この値から目標パージ流量を算出し、それを実現するＣＰＣバルブの開度を算出してエバポパージ量が制御される。しかしながら、エアーフローメータ等のセンサの検出値をパージ量の制御に用いる限り、検出遅れや、センシング後のノイズ除去処理を含む計算遅れが避けられない。また、ＣＰＣバルブを作動させる際には、そこには応答遅れも発生する。従って、かかる制御方式を採用する場合、最適なパージ流量をリアルタイムで実現して行くことは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、リーンバーンエンジンにおいて、エバポによる燃料外乱の影響を考慮してインジェクタからの燃料噴射量を補正し、目標空燃比への制御追従性を向上させ得るリーンバーンエンジンの空燃比制御方法および空燃比制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタとキャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、このリーンバーンエンジンの排気系に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、エンジン吸気量とエンジン回転数により決定される基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比と吸入空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
そしてこれにより、目標パージ流量の状態にかかわらず燃料噴射量をフィードフォワード補正し、エバポが空燃比に与える影響を排除する。従って、エバポパージの制御に加えて、エバポパージ量を考慮した燃料噴射量制御を行い、高い空燃比制御性を維持しながら蒸発燃料を大量にパージできる。
【００１４】
また、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比とスロットルバルブの開度とから、前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、スロットルバルブの開度からスロットルバルブの有効開口面積を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、目標パージ流量比と前記スロットルバルブの有効開口面積とから、キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
加えて、本発明のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置は、前記と同様のリーンバーンエンジンにおける空燃比制御装置であって、運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、エバポ補正係数と空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
この場合、前記キャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段が、吸入管圧力と、大気圧と、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量とからキャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、この有効開口面積に基づきキャニスタパージコントロールバルブの開度を算出するようにしても良い。
【００１８】
また、前記実パージ流量比算出手段が、キャニスタパージコントロールバルブの弁開度から求めたキャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積とスロットルバルブ開度から求めたスロットルバルブの有効開口面積とから、実パージ流量比を算出するようにしても良い。さらに、前記エバポ補正係数算出手段が、空燃比フィードバック補正係数に基づいて蒸発燃料濃度を推定するようにしても良い。
【００１９】
一方、本発明のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、エンジンの吸入空気量を運転状態に応じて電気的に制御する電子制御スロットルを有してなり、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置であって、運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、前記吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、前記目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、前記目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とする。
また、本発明のリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置は、燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置において、エンジンの運転条件に基づき目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、吸入管圧力、大気圧、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量から前記キャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、前記有効開口面積に基づき前記キャニスタパージコントロールバルブの開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１はエンジン制御系の概略構成図、図２は本発明の実施の形態１である空燃比制御装置における電子制御系の回路構成図である。本発明の空燃比制御装置は、リーンバーンエンジンにおいて、目標空燃比の変化に応じて蒸発燃料のパージ流量が吸入空気量に対してほぼ定率となるように制御すると共に、実際のパージ流量比と蒸発燃料混合気の濃度に基づいてインジェクタからの燃料噴射量を補正して目標空燃比への制御追従性を向上させたものである。
【００２２】
図１において符号１はエンジンであり、図１ではこのエンジン１の１気筒分を代表して記載している。このエンジン１は、運転状態に応じて通常の理論空燃比による燃焼とリーンバーン（希薄燃焼）との双方が選択可能となっている。エンジン１のシリンダヘッド１ｃには、吸気ポート２および排気ポート３が形成されている。また、これらのポート２，３とエンジン１の燃焼室１ａとの間には、吸気バルブ４および排気バルブ５が設けられており、排気バルブ５はカム６およびロッカアーム７により、また、吸気バルブ４は図示しない同様の機構により所定のタイミングにて開閉される。この場合、カム６の回転角度はカム角センサ３１により検出され、そのデータは後述する電子制御装置（ＥＣＵ）４０に送られる。
【００２３】
吸気ポート２には吸気通路８が連通されている。吸気通路８には、スロットルバルブ９が設けられ、吸気ポート２とスロットルバルブ９の間にはエアチャンバ７０が形成されている。エアチャンバ７０には、圧力センサ７１が設けられており、吸気通路８内の圧力を検出できるようになっている。また、吸気通路８のスロットルバルブ９の下流には吸気温度センサ７２が設けられており、吸気通路８内の温度を検出できるようになっている。なお、エアチャンバ７０から各気筒に対し吸気通路が分岐している。
【００２４】
スロットルバルブ９には、さらにスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３２が取り付けられている。また、スロットルバルブ９の上流側には、エアフローメータ３３が取り付けられており、エアクリーナ１０を介して流入する空気の流量を検出している。なお、スロットルバルブ９の前後を連通させる形でアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２４が設けられており、スロットルバルブ９全閉時におけるエンジンアイドリング回転数を調整できるようになっている。
【００２５】
シリンダヘッド１ｃには、その先端を燃焼室１ａに露呈させた点火プラグ１１が設けられている。また、各気筒の燃焼室１ａにはそれぞれ、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ７４が燃焼室１ａに臨んで設けられている。さらに、吸気ポート２の直上流側には、インジェクタ１２が臨まされている。このインジェクタ１２は、燃料フィルタ２７を取り付けた燃料配管１３を介して燃料タンク１４に連通されており、規定の圧力に調圧された燃料を吸気ポート２に噴射するようになっている。なお、燃料配管１３には、燃圧レギュレータ２５を介して燃料タンク１４に連通したリターン通路２６が設けられており、余分な燃料は適宜燃料タンク１４に戻されるようになっている。
【００２６】
燃料タンク１４の上部からは、燃料タンク１４内にて発生した蒸発燃料を放出するための放出通路１５が延出されている。そして、放出通路１５は、活性炭等からなる吸着部１６ａを備えたキャニスタ１６の上部に連通されている。このキャニスタ１６には、その下部に大気に連通する新気導入口１６ｂが設けられており、この新気導入口１６ｂからの新気と吸着部１６ａに貯留された蒸発燃料ガスとの混合気（蒸発燃料混合気、エバポ）を導くパージ通路１７がその上部からさらに延出されている。
【００２７】
パージ通路１７は、スロットルバルブ９の下流側にて吸気通路８に連通されており、その途中に、エバポの流量を制御するＣＰＣバルブ１８が設けられている。このＣＰＣバルブ１８は、後述するＥＣＵ４０から出力される駆動パルス信号のデューティ比に応じて弁開度が比例的に制御されるデューティソレノイドバルブが用いられている。そして、当該実施の形態では、デューティ比０％すなわち駆動パルス信号ＯＦＦで全閉、デューティ比１００％すなわち連続通電で全開となる。また、パージ通路１７のＣＰＣバルブ１８と吸気通路８の間には、エバポ濃度センサ７３が取り付けられており、エバポの濃度（蒸発燃料濃度）χevを検出できるようになっている。
【００２８】
エンジン１のシリンダブロック１ｂには、冷却水通路１９が形成されており、そこには水温センサ３７が取り付けられている。また、エンジン１のクランクシャフト２０には、それと対向してクランク角センサ３８が設けられている。クランク角センサ３８は、クランクシャフト２０に設けた突起２０ａの通過によりクランクシャフト２０の回転数を検出している。
【００２９】
排気ポート３には排気通路２１が連通して設けられており、そこにはＯ2 センサ（空燃比センサ）３９が取り付けられている。また、Ｏ2 センサ３９の下流側には触媒２２、マフラー２３が設けられている。なお、水温センサ３７やクランク角センサ３８、Ｏ2 センサ３９の検出データはＥＣＵ４０に送られる。
【００３０】
一方、ＥＣＵ４０は、図２に示したように、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３およびバックアップ用のＲＡＭ４４、タイマ４５とＩ／Ｏインターフェース４６がバスライン４７を介して互いに接続されたマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成される。そして、Ｏ2 センサ３９やクランク角センサ３８等のセンサ類からの信号を処理し、インジェクタ１２やＣＰＣバルブ１８等のアクチュエータ類に制御信号を送出する。
【００３１】
Ｉ／Ｏインターフェース４６には、Ｏ2 センサ３９とクランク角センサ３８がそれぞれ波形整形回路４８を介して接続されている。また、エアフローメータ３３と、水温センサ３７、燃温センサ３６、タンク内圧センサ３４、燃料残量センサ３５、圧力センサ７１、吸気温度センサ７２、エバポ濃度センサ７３は、それぞれＡ／Ｄ変換器４９を介してＩ／Ｏインターフェース４６に接続されている。さらに、Ｉ／Ｏインターフェース４６には、インジェクタ１２およびＣＰＣバルブ１８が、駆動回路５０を介して接続されている。
【００３２】
ＲＯＭ４２には制御プログラムおよび各種制御用固定データが記憶されており、ＲＡＭ４３にはデータ処理した後の各センサ類やスイッチ類への出力信号や、ＣＰＵ４１にて演算処理したデータが格納される。そして、ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従い、燃料噴射制御やエバポのパージ制御、これらを含めた空燃比制御、点火時期制御等を実行する。この際、リーンバーン運転時においてはエンジン回転数およびエンジン負荷に基づきリーン限界を検出し、リーン限界に達したときは目標空燃比をリッチ側に補正する。一方、リーン限界に達していないときには目標空燃比をリーン側に補正する空燃比制御を行う。その際、当該空燃比制御装置では、ＣＰＣバルブ１８の弁開度を制御して、パージされた蒸発燃料が空燃比に与える影響が常時定率になるように制御すると共に、実際のパージ流量比を求め、これと蒸発燃料濃度によりインジェクタからの燃料噴射量を補正して空燃比が目標空燃比となるように制御している。
【００３３】
一方、図３はＥＣＵ４０の主要構成を示すブロック図である。図３に示したように、エンジン運転領域判定手段５１を始めとして、各種の機能手段を有しており、以下各手段についてその機能を述べつつ順を追って説明する。
【００３４】
ＥＣＵ４０はまず、エンジン運転状態を示すエンジン回転数Ｎｅ等の各種パラメータに基づいてリーンバーン運転条件およびエバポパージ条件が成立したか否かを判断するエンジン運転領域判定手段５１を有する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ４０は、理論空燃比運転時におけるエバポパージ流量の目標値と吸入空気量との比を示す基本パージ流量比ＰＲＴＯを算出する基本パージ流量比算出手段５２と、運転状態に応じて目標とする空燃比を算出する目標当量比算出手段５３を有する。また、基本パージ流量と目標空燃比とから最終的な目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを求める目標パージ流量比算出手段５４を有する。さらに、この目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとエアフローメータ３３にて検出した吸入空気量とにより目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求める目標パージ流量算出手段５５と、この目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥに基づいてＣＰＣバルブ１８の開度を決定するＣＰＣバルブ開度算出手段５６を有する。
【００３６】
加えて、ＥＣＵ４０は、スロットル開度センサ３２によって検出したデータによりスロットルバルブ９の開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段５７と、求めたスロットルバルブ９の開度とＣＰＣバルブ１８の開度から実際のパージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出する実パージ流量比算出手段５８を有する。そして、エバポ濃度センサ７３における検出値より蒸発燃料濃度χevを算出するエバポ濃度算出手段６１と、実際のパージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯと蒸発燃料濃度χevとからエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを求めるエバポ補正係数算出手段５９および、求めたエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯに基づいてインジェクタ１２から最終的に噴射される燃料量である最終燃料噴射量Ｔｉを決定する燃料噴射量算出手段６０とを有する構成となっている。
【００３７】
そこで、前記の各手段についてその内容を説明すると、まずエンジン運転領域判定手段５１では、各センサ類やスイッチ類からの出力信号に基づき算出したエンジン回転数Ｎｅや、吸入空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ、吸気管圧力Ｐｍ、各気筒の燃焼圧力Ｐ＃ｉ、蒸発燃料濃度χev等のパラメータに基づいてリーンバーン運転条件や蒸発燃料パージ条件が判定される。
【００３８】
次に、基本パージ流量比算出手段５２では、理論空燃比運転時におけるパージ流量の目標値と吸入空気量との比を示す基本パージ流量比ＰＲＴＯを算出する。この場合、基本パージ流量比ＰＲＴＯは次式のように表される。
【００３９】
【数１】
上式においてＰＲＴＳＴはパージ開始時補正係数であり、図４のような値を示し、所定パージ流量比に至るまで徐々にエバポ量を増加させる働きをする。すなわち、基本パージ流量比ＰＲＴＯの割合を、リーン条件成立直後の０から演算周期毎に設定値Ｋ0 分だけ１（１００％）に達するまで増加させる補正係数である。そしてこれにより、パージ条件成立後のパージ開始時に空燃比の急激な変動を招くことなく空燃比をスムーズに移行させることができるようになっている。
【００４１】
また、ＰＲＴＣＯＮは蒸発燃料濃度補正流量比（％）であり、吸入空気量Ｑａに対する蒸発燃料の供給割合を蒸発燃料濃度χevの変化に対応して設定するものであり、図５のような値を示す。本実施の形態では２〜０％の範囲で、蒸発燃料濃度χevが高い（濃い）ほど低く、蒸発燃料濃度χevが低い（薄い）ほど高くなっている。そしてこれにより、エバポによる燃料外乱を所定比率以下に抑えるようにしている。
【００４２】
基本パージ流量比ＰＲＴＯは、これらのパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴおよび蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮに基づき次のような手順で算出される。図６は、基本パージ流量比ＰＲＴＯの算出手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図６に示した基本パージ流量比設定ルーチンは、蒸発燃料の濃度変化に対応した吸入空気量Ｑａに対する蒸発燃料の基本パージ流量比ＰＲＴＯを設定するもので、設定周期毎に実行される。
【００４４】
ここではまず、ステップＳ１で、蒸発燃料のパージ条件が成立しているか否かを、図示しないパージ条件判定ルーチンでの判定値を参照して判別する。このパージ条件判定ルーチンでは、例えば、始動後経過時間と冷却水温度Ｔｗとに基づき、エンジン始動後所定時間（例えば、２０〜４０ｓｅｃ）経過しており、かつ冷却水が設定温度以上の暖機完了状態にあるとき、パージ条件成立と判定し、それ以外の時はパージ条件不成立と判定する。
【００４５】
パージ条件不成立状態のときはステップＳ２へ分岐し、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴをクリアし、ステップＳ７へ進む。一方、パージ条件成立状態のときはステップＳ３へ進む。そして、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴの値を参照し、ＰＲＴＳＴ＝１のときはステップＳ５へジャンプし、ＰＲＴＳＴ＝１以外ではステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴを設定値Ｔ0 分増加した値で更新する（ＰＲＴＳＴ←ＰＲＴＳＴ＋Ｔ0 ）。
【００４６】
ステップＳ３、あるいはステップＳ４からステップＳ５へ進むと、エバポ濃度センサ７３の出力信号に基づいて算出した蒸発燃料濃度χevを読み込む。そして、ステップＳ６で、蒸発燃料濃度χevに基づき図５のデータを有するテーブルを補間計算付で参照して、蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮを設定する。なお、蒸発燃料濃度χevは、エバポ濃度センサ７３により実際にパージされる蒸発燃料の濃度から直接検出する以外に、Ｏ2 センサ３９で検出した排気空燃比に基づいて設定した空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡに基づいて推定するようにしても良い。
【００４７】
その後、ステップＳ７へ進むと、蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮをパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴで補正して基本パージ流量比ＰＲＴＯを設定し（ＰＲＴＯ←ＰＲＴＣＯＮ・ＰＲＴＳＴ）、ルーチンを抜ける。なお、パージ条件不成立時のパージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴは０であるため、このときの基本パージ流量比ＰＲＴＯは０に設定される。
【００４８】
次に、目標当量比算出手段５３では、リーンバーン運転時の目標空燃比を理論空燃比との比較において設定する目標当量比（理論A/F ／目標A/F ）ＫＴＧＴを設定する。この場合、目標当量比ＫＴＧＴは次のような手順で算出される。図７は、目標当量比ＫＴＧＴの算出手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ここではまず、ステップＳ２１にて、スロットル弁開度、基本燃料噴射量（基本燃料噴射パルス幅）Ｔｐ、あるいはエンジン回転数Ｎｅに基づいて全開増量係数ＫＦＵＬＬを設定する。この全開増量係数ＫＦＵＬＬは、スロットル弁開度が全開のとき、基本燃料噴射量Ｔｐにより高負荷状態を検出したとき、あるいはエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてテーブルを補間計算付で参照して設定される。これにより、スロットル弁全開時、高負荷運転時等、高出力が要求される運転状態のときは燃料が増量されて出力性能が向上する。なお、スロットル弁開度が全開以外で、かつ高負荷運転以外の時はＫＦＵＬＬ＝０に設定される。従って、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＦＵＬＬは０である。
【００５０】
続いて、ステップＳ２２で、始動後増量係数ＫＡＳが設定される。この始動後増量係数ＫＡＳは、エンジン始動直後のエンジン回転数の安定性を確保するために、始動時の冷却水温度等に基づいて設定され、完爆後は０になるまで設定時間毎に減衰される。従って、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＡＳは０となる。
【００５１】
その後、ステップＳ２３で、水温増量係数ＫＴＷが設定される。この水温増量係数ＫＴＷは、エンジン冷態時の運転性を確保するための増量係数で、冷却水温度Ｔｗに基づいて該冷却水温度Ｔｗが低いほど燃料増量率を増すように設定される。リーンバーン運転は暖機完了後に実行されるため、この水温増量係数ＫＴＷは０となる。
【００５２】
そして、ステップＳ２４に進むと、目標リーン減量係数設定サブルーチンが実行される。図８は、この目標リーン減量係数設定サブルーチンを示すフローチャートである。ここでは、まずステップＳ３１でリーンバーン運転条件が成立しているか否を、図示しないリーンバーン運転条件判定ルーチンにて判別する。なお、このリーンバーン運転条件判定ルーチンでは、例えば以下の条件のときリーンバーン運転条件成立と判定する。すなわち、エンジン始動後の経過時間が設定時間（例えば、２０〜４０ｓｅｃ）以上経過しており、エンジン運転領域が低負荷〜中負荷のリーンバーン運転領域にあり、暖機完了後であり、しかも車速が所定速（例えば、１２０ｋｍ／ｈ）以下のとき、リーンバーン運転条件成立と判定し、それ以外の時はリーンバーン運転条件不成立と判定する。
【００５３】
ステップＳ３１にて、リーンバーン条件不成立のとき、すなわち通常の理論空燃比による運転状態のときには、ステップＳ３２へ分岐し、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴをクリアしてステップＳ３５へ進む。なお、このリーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴは、理論空燃比による運転からリーンバーン運転へ急激なトルク変動を生じさせることなくスムーズに移行させるために、図９に示すように、リーン条件成立時の０から演算周期（本実施の形態では角度周期）毎に設定値Ｋ0 分だけ１（１００％）に達するまで増加する補正係数である。
【００５４】
一方、ステップＳ３１でリーンバーン条件成立と判定されたときは、ステップＳ３３へ進み、前記リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴが１に達したか否かを判定する。ＫＬＮＳＴ＝１のときはステップＳ３５にジャンプし、ＫＬＮＳＴ＝１以外ではステップＳ３４へ進む。
【００５５】
ステップＳ３４へ進むと、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴに設定値Ｋ0 を加算した値で更新し、ステップＳ３５へ進む。そして、ステップＳ３２，Ｓ３３あるいはステップＳ３４からステップＳ３５へ進むと、エンジン負荷の代表である基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、マップを補間計算付で参照して基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰを設定する。この基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰは、リーンバーン運転時の目標空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比に対してどの程度リーン補正するかを示す基本値である。そして、この値は図１０に示したようなマップに、エンジン回転数Ｎｅと基本燃料噴射量Ｔｐとで特定される運転領域毎に予め実験などから求めた最適な数値（１＞ＫＬＮＭＡＰ≧０）が格納されている。なお、この基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰは、低回転低負荷運転領域から中負荷運転領域にかけての一定速状態において、リーンバーン運転を行うために設定する値であるため、図１０に示したように、当該マップの極低回転低負荷運転領域、および高負荷運転領域ではＫＬＮＭＡＰ＝０に設定される。
【００５６】
次いで、ステップＳ３６に進み、リーン限界補正値設定ルーチンにて設定したリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥを読み込む。図１１および図１２は、リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００５７】
図１１に示したように、まずステップＳ４１で、リーンバーン運転条件が成立しているか否かを、図示しないリーンバーン運転条件判定ルーチンでの判定値を参照して判別する。
【００５８】
リーンバーン運転条件不成立のとき、すなわち理論空燃比による運転状態のときにはステップＳ４２に進む。そして、バックアップＲＡＭ４４に格納した燃焼圧力データＰ１，Ｐ２・・・Ｐｎ−１，Ｐｎを全てクリアする（Ｐｎ←０，Ｐｎ−１←０・・・Ｐ２←０，Ｐ１←０）。次いでステップＳ４３で、燃焼圧力データカウント値Ｎをクリアして（Ｎ←０）、ルーチンを抜ける。
【００５９】
一方、ステップＳ４１でリーンバーン運転条件成立と判定したときは、ステップＳ４４へ進み、カムパルスの割り込み入力から現在の燃焼行程気筒＃ｉを判別し、ステップＳ４５で、この燃焼行程気筒＃ｉの燃焼圧力Ｐ＃ｉを検出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ４６で、バックアップＲＡＭ４４に格納されている１番目〜ｎ−１番目までの燃焼圧力データＰｎ〜Ｐｎ−１を順次繰り上げて更新する共に、現在の燃焼圧力Ｐ＃ｉで１番目の燃焼圧力データＰ１を更新する（Ｐｎ←Ｐｎ−１，Ｐｎ−１←Ｐｎ−２，・・・Ｐ３←Ｐ２，Ｐ１←Ｐ＃ｉ）。
【００６１】
そして、ステップＳ４７で燃焼圧力データカウント値が設定個数に達したか否かを判定し、達したときにはステップＳ５０へジャンプし、達していないときにはステップＳ４８へ進む。
【００６２】
ステップＳ４８では、前記燃焼圧力データカウント値Ｎをカウントアップする。そして、続くステップＳ４９にて、燃焼データカウント値Ｎ（Ｎ≦ｎ）が計算に必要な最小個数ｍ（例えば、２）以上かを判定し、Ｎ＜ｍのときはそのままルーチンを抜け、また、Ｎ≧ｍのときはステップＳ５０へ進む。
【００６３】
ステップＳ５０では、バックアップＲＡＭ４４に格納されている１番目〜Ｎ番目までの燃焼圧力データ（なお、ステップＳ４７でＮ＝ｎと判定されたときのＮ番目の燃焼圧力データはＰｎとなる）の平均値（燃焼圧力平均値）Ｐａｖｅを次式から算出する。
【００６４】
【数２】
続いて、ステップＳ５１で、１番目〜Ｎ番目までの各燃焼圧力データの前記燃焼圧力平均値Ｐａｖｅに対する平均偏差である分散値（燃焼圧力分散値）Ｐｓｉｇを次式から算出する。
【００６６】
【数３】
そして、ステップＳ５２で、前記燃焼圧力平均値Ｐａｖｅに対する燃焼圧力分散値Ｐｓｉｇの割合から燃焼圧力変動率Ｐｘを算出する（Ｐｘ←Ｐｓｉｇ／Ｐａｖｅ）。
【００６８】
その後、ステップＳ５３で、エンジン運転状態に基づいて燃焼状態比較基準値Ｐｘｓを設定する。この燃焼状態比較基準値Ｐｘｓは、例えば、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷の代表である基本燃料噴射量Ｔｐとをパラメータとしてマップを補間計算付で参照して設定されるものである。このマップ特性は、例えば図１３に示すように、低回転低負荷運転領域には低い値の燃焼状態比較基準値Ｐｘｓが格納され、そこから高回転、高負荷運転領域へ移行するに従い次第に高い値の燃焼状態比較基準値Ｐｘｓが格納されている。
【００６９】
次に、ステップＳ５４で、前記燃焼圧力変動率Ｐｘと燃焼状態比較基準値Ｐｘｓとを比較し、Ｐｘ≦Ｐｘｓのリーン限界に達していないときはステップＳ５５に進む。そして、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥをリッチ補正量ＳＵＲＧ１分増加した値で更新し（ＫＳＵＲＧＥ←ＫＳＵＲＧＥ＋ＳＵＲＧ１）、ルーチンを抜ける。
【００７０】
一方、ステップＳ５４で、Ｐｘ＞Ｐｘｓのリーン限界に達していると判定したときはＳ５６へ分岐する。そして、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値をリーン補正量ＳＵＲＧ２分減少した値で更新し（ＫＳＵＲＧＥ←ＫＳＵＲＧＥ−ＳＵＲＧ２）、ルーチンを抜ける。
【００７１】
その結果、ＲＡＭ４３に格納されているリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥは、リーン限界に達する値まで増加され、やがてリーン限界に達したときはリーン限界が回避される値まで減少される。
【００７２】
このようにしてリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥを求め、図８に戻りＳ３６にてその値を読み込んだ後、ステップＳ３７にてリーンバーン運転時の目標空燃比を決定する目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮを設定する。すなわち、Ｓ３５にて設定した基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰを、リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴおよびリーン限界補正値ＫＳＵＲＧＥによって補正して目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮを設定し（ＫＬＥＡＮ←ＫＬＮＭＡＰ・ＫＬＮＳＴ・ＫＳＵＲＧＥ）、ルーチンを抜ける。
【００７３】
この目標リーン減量係数設定サブルーチンが終了すると、図７に戻り次の目標当量比設定ルーチンのステップＳ２５に進む。そして、このステップＳ２５において、全開増量係数ＫＦＵＬＬ、始動後増量係数ＫＡＳ、水温増量係数ＫＴＷ、目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮに基づき目標当量比ＫＴＧＴを次式から設定し、ルーチンを抜ける。
【００７４】
【数４】
この場合、リーンバーン運転時の全開増量係数ＫＦＵＬＬ、始動後増量係数ＫＡＳ、水温増量係数ＫＴＷは前述のように全て０であるため、目標当量比ＫＴＧＴは、ＫＴＧＴ←１−ＫＬＥＡＮとなる。従って、目標リーン減量係数ＫＬＥＡＮがリーンバーン運転時の目標空燃比Ａ／Ｆを設定する際の実質的なパラメータとなる。
【００７６】
目標パージ流量比算出手段５４は、前述のようにして算出された基本パージ流量比ＰＲＴＯと目標当量比ＫＴＧＴから、目標空燃比に対応する目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを求める。図１４は、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを算出する目標パージ流量比設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】
この目標パージ流量比設定ルーチンは設定周期毎に実行され、まずステップＳ６１で基本パージ流量比ＰＲＴＯを読み込み、続くステップＳ６２で目標当量比ＫＴＧＴを読み込む。そして、ステップＳ６３で、基本パージ流量比ＰＲＴＯを目標当量比ＫＴＧＴで補正して目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを設定し（ＰＲＡＴＩＯ←ＰＲＴＯ・ＫＴＧＴ）、ルーチンを抜ける。なお、蒸発燃料パージ条件不成立時には、基本パージ流量比ＰＲＴＯに設定されているため、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯは０に設定される。
【００７８】
目標パージ流量算出手段５５は、図１４のようにして求めた目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯから、目標空燃比に対応する目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求める。そして、その値に基づきＣＰＣバルブ開度算出手段５６がＣＰＣバルブ１８の開度を設定し、ＣＰＣバルブ１８を作動させる。図１５は、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求めてＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの設定を行う手順を示したフローチャートである。
【００７９】
図１５に示したＣＰＣバルブ開度設定ルーチンは設定周期毎に実行され、目標パージ流量算出手段５５は、まず、ステップＳ７１で、エアフローメータ３３の出力信号に基づいて算出した吸入空気量Ｑａを読み込む。次いで、ステップＳ７２にて、吸入空気量Ｑａに目標パージ流量比算出手段５４にて求めた目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを乗算して、吸入空気量Ｑａに対応した蒸発燃料の目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを設定する（ＴＰＵＲＧＲ←Ｑａ・ＰＲＡＴＩＯ）。
【００８０】
次に、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６は、ステップＳ７３で、圧力センサ７１の出力信号に基づいて算出した吸気管圧力Ｐｍを読み込む。そして、ステップＳ７４で、吸気管圧力Ｐｍと目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥとに基づきマップを補間計算付で参照してＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯを設定する。
【００８１】
図１６に示したように、上記マップには、絶対値で検出した吸気管圧力Ｐｍが低く（負圧が深く）、かつ目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが少ない程、小さな値のバルブ開度ＰＶＯが格納されている。また、吸気管圧力Ｐｍが高く（負圧が浅く）、かつ目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが多い程、大きな値のバルブ開度ＰＶＯが格納されている。
【００８２】
そして、ステップＳ７５で、算出したＣＰＣバルブ開度ＰＶＯに対応する駆動信号をＣＰＣバルブ１８へ出力してルーチンを抜ける。その結果、キャニスタ１６内に貯えられている蒸発燃料のパージ流量がＣＰＣバルブ１８の弁開度によって調整される。なお、蒸発燃料パージ条件不成立時は、前記目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯが０に設定されているため、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥが０に設定され、従って、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯは０に設定される。
【００８３】
一方、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯは、ＣＰＣバルブ１８前後の圧力とエバポ温度および目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥから、オリフィスの式を用いて求めることもできる。すなわち、ＣＰＣバルブ１８をオリフィスと見なし、圧縮性流体の流量計算式を適用して、次式により算出することができる。
【００８４】
【数５】
上式において、ＱａはＣＰＣバルブ通過空気質量流量、Ｃは流量補正係数、Ａは空気通過面積、κは比熱比＝１．４、Ｒは空気の気体定数、Ｐａは大気圧、Ｔａは吸気温度としての大気温度、ＫＰは補正係数である。なお、流量補正係数Ｃは、エンジン回転数Ｎｅと圧力比ＰＲ＝Ｐｍ／Ｐａ（Ｐｍ：吸気管圧力）のマップにより算出される。なお、ＫＰは次のような値をとり、この結果は予め圧力比ＰＲの一次元テーブルとして保管される。
【００８６】
【数６】
これをＣＰＣバルブ１８に当てはめて考えると、スロットルバルブ９の下流に設けた圧力センサ７１によって吸気管圧力Ｐｍを検出し、これをまずＣＰＣバルブ１８の下流圧力とする。次に、始動時またはスロットルバルブ９全開時の圧力センサ７１の値から大気圧Ｐａを推定し、これをＣＰＣバルブ１８の上流圧力とする。さらに、吸気温度センサ７２にて検出した吸気温度Ｔａをパージエバポの温度として代用し、これをエバポ温度と見なす。また、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥをＣＰＣバルブ通過空気質量流量Ｑａとする。そしてこれらの値から、前記のオリフィスの式を用いてＣＰＣバルブ１８の開度を決定することが可能である。図１７はオリフィスの式を用いてＣＰＣバルブ１８の開度を決定する場合のＣＰＣバルブ開度算出手段５６の機能ブロック図である。
【００８８】
図１７に示したように、この場合ＣＰＣバルブ開度算出手段５６は、吸気管圧力Ｐｍと大気圧Ｐａから圧力比ＰＲを算出する圧力比算出手段８１と、圧力比ＰＲ＝Ｐｍ／Ｐａからマップを用いて補正係数ＫＰを算出する補正係数算出手段８２と、エンジン回転数Ｎｅと圧力比ＰＲからマップを用いて流量補正係数Ｃを算出する流量補正係数算出手段８３をまず有する。また、吸気温度Ｔａと大気圧ＰａからＫ１を求め、これと補正係数ＫＰからＫＦを求めるＫＦ算出手段８４を有する。さらに、求めたＫＦと目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥおよび流量補正係数Ｃから空気通過面積Ａを求めＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出する有効開口面積算出部８５を有する。加えて、この有効開口面積から、図１８に示したようなマップを用いてＣＰＣバルブ１８の開度を算出し、ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯを設定する開度設定手段８６を有する構成となっている。
【００８９】
そして、この構成により、現在の条件下において目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを供給するためのＣＰＣバルブ１８の開度が設定される。なお、有効開口面積算出部８５において、ＣＰＣバルブ１８全開時の有効開口面積以上の有効開口面積が算出されているときには、ＣＰＣバルブ１８は全開開度に維持される。
【００９０】
一方、実パージ流量比算出手段５８は、ＣＰＣバルブ１８の実際の流量とスロットルバルブ９を実際に通過する空気量とから実際のパージ流量比である実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯ（ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ流量／実際のスロットルバルブ通過空気量）を算出する。
【００９１】
この場合、実パージ流量比算出手段５８は、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６からＣＰＣバルブ１８の実際の開度を読み込み、これを図１８に示したマップに当てはめＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を求める。そして、前述のオリフィスの式を用いて今度はＣＰＣバルブ１８の実際の流量を求める。すなわち、ＣＰＣバルブ１８前後の圧力とエバポ温度から実エバポ流量を求める。なお、そのための機能構成は図１７とほぼ同様であるため詳細は省略する。
【００９２】
一方、スロットルバルブ９を実際に通過する空気量も同様にして算出される。すなわち、まず、スロットル開度センサ３２によって検出した実際のスロットル開度から、図１９のようなマップを用いて実際のスロットル有効開口面積を算出する。次に、スロットルバルブ９の前後の圧力とスロットルバルブ通過空気温度から前述のオリフィスの式を用いて実際のスロットルバルブ通過空気量を求める。この際、スロットルバルブ９の前後の圧力としてＣＰＣバルブ１８の前後の圧力を、また、スロットルバルブ通過空気温度としてエバポ温度と等しい値を適用しても良い。
【００９３】
なお、実際のスロットルバルブ通過空気量とは、図１のシステムにおいては、エアフローメータ３３で検出した吸入空気量を意味している。従って、スロットル有効開口面積を算出することなく、これに代えてエアフローメータ３３の検出値Ｑａを用いて、実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ流量／Ｑａとして算出することもできる。
【００９４】
次に、エバポ補正係数算出手段５９では、このようにして求めた実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯに基づいて、インジェクタ１２からの燃料噴射量を補正するためのエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出する。ここで、インジェクタ１２からの最終燃料噴射量（最終燃料噴射有効パルス幅）Ｔｉは次の式で表される。
【００９５】
【数７】
ここで、Ｔｐは基本噴射パルス幅、ＬＡＭＢＤＡは空燃比フィードバック係数、ＫＢＬＲＣは空燃比学習補正係数である。この場合、エバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯは、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを用いて次のように表され、エバポ補正係数算出手段５９では、実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯとエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮからエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出する。
【００９７】
【数８】
ところで、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、エバポ当量比から目標当量比を減算して算出するのが正しい。しかしながら、エバポ当量比≫目標当量比となることが多いため、これをエバポ当量比にて代表しても差し支えない。従って、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、エバポ濃度センサ７３によって検出された蒸発燃料濃度χevから算出することができ、これに基づきエバポ補正係数算出手段５９ではエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯを算出している。
【００９９】
なお、エバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮは、前述のようにエバポ濃度センサ７３から蒸発燃料濃度χevを検出して算出することが可能であるが、Ｏ2 センサ３９の検出値に基づく空燃比フィードバック制御による補正制御量が小さくなるような蒸発燃料濃度を推定算出して、そこからエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを推定することも可能である。
【０１００】
すなわち、前記の燃料噴射量算出式によってエンジンを運転、かつエバポパージを実施中の状態において、空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡの一次遅れ値ｎ−ＬＡＭＢＤＡを算出すると共に、それと予め設定された閾値との比較を行い、所定制御値によりエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮを推定できる。
【０１０１】
ここで、前記閾値をＬＡＭＢＤＡ Ｌ１，ＬＡＭＢＤＡ Ｌ２，ＬＡＭＢＤＡ Ｈ１，ＬＡＭＢＤＡ Ｈ２とし、前記制御値をＫＣＯＮ Ｌ１，ＫＣＯＮ Ｌ２，ＫＣＯＮ Ｈ１，ＫＣＯＮ Ｈ２とすると、次のようにしてエバポ濃度係数ＫＥＶＰＣＯＮの算出が可能である。
【０１０２】
【数９】
燃料噴射量算出手段６０は、このようにして算出したエバポ補正係数ＫＥＶＡＰＯに基づき、先の燃料噴射量算出式に基づいて最終燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。そして、算出した最終燃料噴射パルス幅Ｔｉに対応する駆動信号をインジェクタ１２に対し出力する。これにより、所定タイミングでタイマ４５がスタートされ、最終燃料噴射パルス幅Ｔｉの駆動パルス信号が燃焼行程気筒のインジェクタ１２へ出力され、該インジェクタ１２から所定に計量された燃料が噴射される。
【０１０４】
このとき、エバポパージ条件が成立しているときは、ＣＰＣバルブ１８が開弁し、キャニスタ１６に貯えられている蒸発燃料が混合気としてエアチャンバ７０内にパージされる。本発明による空燃比制御装置では、ＣＰＣバルブ１８からの蒸発燃料のパージ流量が、蒸発燃料濃度χevおよびリーンバーン運転時の目標空燃比を決定する目標当量比ＫＴＧＴに基づき吸入空気量に対し定率となるように制御されている。従って、リーンバーン運転時において、運転領域あるいは運転状態毎に目標空燃比が変化しても蒸発燃料が燃料外乱として空燃比制御に与える度合いが常に定率となり、良好な空燃比制御性を得ることができる。
【０１０５】
また、蒸発燃料をパージしても空燃比が大きく変動しないため、Ｏ2 センサ３９からの出力信号に基づいて設定する空燃比フィードバック係数ＬＡＭＢＤＡの目標空燃比に対する収束性およびリーン限界を制御する際の追従性を向上させることができる。さらに、蒸発燃料が定率でパージされるため、蒸発燃料が最大量パージされる状況下であってもノッキングやサージ、失火の発生を未然に防止することができる。
【０１０６】
さらに、これに加え当該空燃比制御装置では、実パージ流量比に基づいてエバポ補正係数を算出して最終燃料噴射量を決定しているため、目標パージ流量が確保できるできないにかかわらず、全運転領域にて燃料噴射量をフィードフォワード補正することができる。従って、蒸発燃料が空燃比に与える影響を排除できるので、高い空燃比制御性を維持しながら大量のエバポパージが可能となる。
【０１０７】
なお、図２０，２１に、エンジン回転数Ｎｅと、１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標空燃比Ａ／Ｆと、基本パージ流量比ＰＲＴＯを２％に設定した場合の目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯ（％）とを示す。図２０，２１に示すように、リーンバーン運転領域においては、目標空燃比Ａ／Ｆにほぼ比例する目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯが設定されることになる。
【０１０８】
（実施の形態２）
図２２は、本発明の実施の形態２である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分については同一の符号を付しその詳細は省略する。
【０１０９】
当該空燃比制御装置は、実施の形態１の空燃比制御装置の構成をより簡略化したものである。すなわち、ここでは図３に示したように、ＣＰＣバルブ１８の開度を目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとスロットルバルブ９の開度から求めるようにして、図３における目標パージ流量算出手段５５を省いている。
【０１１０】
この場合、スロットルバルブ開度算出手段５７では、スロットルバルブ９の開度からその実際の有効開口面積を算出する。この有効開口面積の算出には、前述の図１９のようなテーブルが使用される。次に、ＣＰＣバルブ開度算出手段５６では、スロットルバルブ９の有効開口面積と目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯとからＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出する（ＣＰＣバルブ有効開口面積＝実際のスロットル有効開口面積×ＰＲＡＴＩＯ）。そして、ＣＰＣバルブ１８の有効開口面積を算出した後、前述の図１８のテーブルを用いてＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯを算出する。
【０１１１】
一方、実施の形態２の空燃比制御装置では、実パージ流量比算出手段５８では、先の場合と異なり、ＣＰＣバルブ１８とスロットルバルブ９の実際の有効開口面積から実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出している。ここでは、実パージ流量比算出手段５８はまず、ＣＰＣバルブ１８の開度ＰＶＯから図１９のテーブルを用いてその有効開口面積を求める。次に、スロットルバルブ開度算出手段５７にて求めたスロットルバルブ９の実際の有効開口面積を読み込み、両者の比を求め実パージ流量比ＳＰＲＡＴＩＯを算出する（ＳＰＲＡＴＩＯ＝実際のＣＰＣバルブ有効開口面積／実際のスロットル有効開口面積）。なお、その他の構成および作用は、実施の形態１と同様である。
【０１１２】
そして、これにより、実施の形態１のようにＣＰＣバルブ１８やスロットルバルブ９の前後の圧力や、パージエバポ温度（スロットル通過空気温度）の検出が不要となり、制御装置の構成を簡略化できそのコストを低減することが可能となる。
【０１１３】
（実施の形態３）
図２３は、本発明の実施の形態３である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分については同一の符号を付しその詳細は省略する。
【０１１４】
当該空燃比制御装置は、図１のスロットルバルブ９を電子制御スロットルに変更したものである。すなわち、図２３の制御装置では、図３のスロットルバルブ開度算出手段５７の代わりに、目標トルク算出手段６２と、目標空気量算出手段６３およびスロットルバルブ開度算出手段６４が加わっており、その他の構成は図３と同様である。
【０１１５】
ここで、目標トルク算出手段６２は、各種センサの検出値から現在の運転状況に必要とされるトルクを算出するものである。当該制御装置では、運転者によって操作されるアクセル開度とエンジン回転数からマップを参照するなどして基本目標トルクをまず算出し、これに、アクセルＯＦＦのアイドル時に目標とするアイドル回転数を維持するために必要なトルクや、補機駆動に必要なトルクなどを加算して目標トルク値を算出している。
【０１１６】
また、目標空気量算出手段６３は、目標トルクを実現するために必要とされるスロットル吸入目標空気量（以下、目標空気量と略す）を求めるものである。当該制御装置では、これを、目標トルク実現のため必要となるシリンダ吸入空気量をマップを参照するなどして求め、この値から逆チャンバーモデル（シリンダ吸入空気量とスロットル通過吸入空気量の関係式）を利用して目標空気量を求めている。
【０１１７】
そして、スロットルバルブ開度算出手段６４は、目標空気量の値から、オリフィスの式を用いたりマップを参照するなどしてスロットルバルブ９の必要開度を算出し、スロットルバルブ９を駆動する信号を送出する。
【０１１８】
一方、目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥは、目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯと目標空気量算出手段６３にて求めた目標空気量とから算出される（ＴＰＵＲＧＥ＝目標空気量×ＰＲＡＴＩＯ）。この場合、当該制御装置では、目標とするスロットルバルブ通過吸入空気量が最初に算出され、これに基づいて電子制御スロットルやＣＰＣバルブ１８を駆動するため、各アクチュエータをほぼ同時に駆動させることができる。従って、アクチュエータ間には並列状態で応答遅れが生じるため、相互の遅れを相殺することが可能である。また、エアフローメータ３３で吸入空気量を検出する際などに生じるセンサ検出遅れや計算遅れによる影響を排除することが可能となり、精度の高いエバポパージ制御が可能となる。
【０１１９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２０】
例えば、前述の実施形態では目標当量比ＫＴＧＴを、目標当量比算出手段５３にて求める構成としたが、目標当量比ＫＴＧＴは、燃料噴射制御において燃料噴射量を算出する際にも設定されるものであり、これを直接算出することなく燃料噴射制御系にて算出された値を読み込むようにしても良い。
【０１２１】
なお、前述の実施の形態では、エンジンに吸入される空気としては、スロットルバルブ９を通過するものとＣＰＣバルブ１８を通過するものの２つを想定して説明したが、アイドルスピードコントロールバルブ２４等、前記以外の吸入空気通路についてはスロットルバルブ９に含まれるものと考えて前記の処理を行うものとする。
【０１２２】
【発明の効果】
ＣＰＣコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度や吸入空気量とから、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出し、この実パージ流量比に基づいてエバポ補正係数を算出して最終燃料噴射量を決定しているため、目標パージ流量が確保できるできないにかかわらず、全運転領域にて燃料噴射量をフィードフォワード補正することができる。従って、蒸発燃料が空燃比に与える影響を排除できるので、高い空燃比制御性を維持しながら大量のエバポパージが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１である空燃比制御装置における電子制御系の回路構成図である。
【図３】ＥＣＵの主要構成を示すブロック図である。
【図４】パージ開始時補正係数ＰＲＴＳＴの状態を示す説明図である。
【図５】蒸発燃料濃度補正流量比ＰＲＴＣＯＮの状態を示す説明図である。
【図６】基本パージ流量比ＰＲＴＯの算出手順を示すフローチャートである。
【図７】目標当量比ＫＴＧＴの算出手順を示すフローチャートである。
【図８】目標リーン減量係数設定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】リーン移行時補正係数ＫＬＮＳＴの状態を示す説明図である。
【図１０】基本リーン減量値ＫＬＮＭＡＰの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１１】リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】リーンバーン運転時におけるリーン限界補正値設定ルーチンを示す図１１に続くフローチャートである。
【図１３】燃焼状態比較基準値Ｐｘｓの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１４】目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯを算出する目標パージ流量比設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】目標パージ流量ＴＰＵＲＧＥを求めてＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの設定を行う手順を示したフローチャートである。
【図１６】ＣＰＣバルブ開度ＰＶＯの状態を示す説明図（マップ）である。
【図１７】オリフィスの式を用いてＣＰＣバルブの開度を決定する場合のＣＰＣバルブ開度算出手段の機能ブロック図である。
【図１８】ＣＰＣバルブの有効開口面積とＣＰＣバルブ開度との関係を示すマップである。
【図１９】スロットルバルブの有効開口面積とスロットルバルブ開度との関係を示すマップである。
【図２０】エンジン回転数Ｎｅと１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標空燃比Ａ／Ｆを示すマップである。
【図２１】基本パージ流量比ＰＲＴＯを２％に設定した場合における、エンジン回転数Ｎｅと１行程当たりの吸入空気量またはスロットル開度とで特定される運転領域毎に設定される目標パージ流量比ＰＲＡＴＩＯ（％）を示すマップである。
【図２２】本発明の実施の形態２である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の実施の形態３である空燃比制御装置における空燃比制御に係る機能の主要構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ エンジン
８ 吸気通路
９ スロットルバルブ
１２ インジェクタ
１６ キャニスタ
１７ パージ通路
１８ ＣＰＣバルブ
３２ スロットル開度センサ
３３ エアフローメータ
３９ Ｏ2 センサ
５２ 基本パージ流量比算出手段
５３ 目標当量比算出手段
５４ 目標パージ流量比算出手段
５５ 目標パージ流量算出手段
５６ ＣＰＣバルブ開度算出手段
５７ スロットルバルブ開度算出手段
５８ 実パージ流量比算出手段
５９ エバポ補正係数算出手段
６０ 燃料噴射量算出手段
６１ エバポ濃度算出手段
６２ 目標トルク算出手段
６３ 目標空気量算出手段
６４ スロットルバルブ開度算出手段
７１ 圧力センサ
７２ 吸気温度センサ
７３ エバポ濃度センサ
７４ 筒内圧力センサ
ＫＬＮＭＡＰ 基本リーン減量値
ＫＳＵＲＧＥ リーン限界補正値
ＫＴＧＴ 目標当量比
ＰＲ 圧力比
ＰＲＡＴＩＯ 目標パージ流量比
ＰＲＴＣＯＮ 蒸発燃料濃度補正流量比
ＰＲＴＯ 基本パージ流量比
ＰＲＴＳＴ パージ開始時補正係数
ＰＶＯ ＣＰＣバルブ開度
Ｐａ 大気圧
Ｐａｖｅ 燃焼圧力平均値
Ｐｍ 吸気管圧力
Ｐｓｉｇ 燃焼圧力分散値
Ｐｘ 燃焼圧力変動率
Ｐｘｓ 燃焼状態比較基準値
Ｑａ 吸入空気量、ＣＰＣバルブ通過空気質量流量
ＳＰＲＡＴＩＯ 実パージ流量比
ＳＵＲＧ１ リッチ補正量
ＳＵＲＧ２ リーン補正量
ＴＰＵＲＧＥ 目標パージ流量
Ｔａ 吸気温度（大気温度）
Ｔｉ 最終燃料パルス幅（最終燃料噴射量）
Ｔｐ 基本噴射パルス幅（基本燃料噴射量）
Ｔｗ 冷却水温度
κ 比熱比
χev 蒸発燃料濃度
Claims (9)
- 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、
理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、
前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、
前記目標パージ流量比と吸入空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、
前記目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、
前記キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、
前記実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、
前記エバポ補正係数と前記空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、前記基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。 - 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、
理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、
前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、
前記目標パージ流量比とスロットルバルブの開度とから、前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、
前記キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、
前記実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、
前記エバポ補正係数と前記空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、前記基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。 - 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、
理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、
前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、
スロットルバルブの開度からスロットルバルブの有効開口面積を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、
前記目標パージ流量比と前記スロットルバルブの有効開口面積とから、前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、
前記キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度とスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、
前記実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、
前記エバポ補正係数と前記空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、前記基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。 - 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンにおいて、エンジンの吸入空気量を運転状態に応じて電気的に制御する電子制御スロットルを有し、空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック補正係数を決定し、基本燃料噴射量を前記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンに対する燃料供給量を制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、
運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、
前記吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、
理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、
前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、
前記目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、
前記目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段と、
前記キャニスタパージコントロールバルブの実際の弁開度と吸入空気量またはスロットルバルブ開度から、実際の蒸発燃料の流量と実際の吸入空気量との比である実パージ流量比を算出する実パージ流量比算出手段と、
前記実パージ流量比と蒸発燃料濃度とから、蒸発燃料のパージ量に応じてインジェクタからの燃料噴射量を補正するエバポ補正係数を算出するエバポ補正係数算出手段と、
前記エバポ補正係数と前記空燃比フィードバック補正係数とに基づいて、前記基本燃料噴射量を補正してインジェクタからの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。 - 請求項１または４記載のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、前記キャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段は、吸入管圧力と、大気圧と、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量とから前記キャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、前記有効開口面積に基づき前記キャニスタパージコントロールバルブの開度を算出することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、前記実パージ流量比算出手段は、前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度から求めたキャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積とスロットルバルブ開度から求めたスロットルバルブの有効開口面積とから、実パージ流量比を算出することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のリーンバーンエンジンの空燃比制御装置であって、前記エバポ補正係数算出手段は、前記空燃比フィードバック補正係数に基づいて前記蒸発燃料濃度を推定することを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。
- 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、エンジンの吸入空気量を運転状態に応じて電気的に制御する電子制御スロットルを有してなる、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置であって、
運転者の要求するトルクを実現するために必要とされるスロットルバルブの吸入目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、
前記吸入目標空気量に基づいてスロットルバルブの開度を算出するスロットルバルブ開度算出手段と、
理論空燃比運転時の蒸発燃料パージ流量と吸入空気量との比である基本パージ流量比を算出する基本パージ流量比算出手段と、
前記基本パージ流量比とリーンバーン運転時の目標空燃比とに基づき、吸入空気量に対する蒸発燃料の目標パージ流量比を算出する目標パージ流量比算出手段と、
前記目標パージ流量比と前記吸入目標空気量とから、蒸発燃料の目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、
前記目標パージ流量に基づいて前記キャニスタパージコントロールバルブの弁開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置。 - 燃料タンクと吸気系とを連通する蒸発燃料パージ通路に、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと前記キャニスタに貯えられている蒸発燃料のパージ量を制御するキャニスタパージコントロールバルブとを配設し、所定運転領域において理論空燃比よりも薄い空燃比で運転されるリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置において、
エンジンの運転条件に基づき目標パージ流量を算出する目標パージ流量算出手段と、
吸入管圧力、大気圧、蒸発燃料混合気の温度および前記目標パージ流量から前記キャニスタパージコントロールバルブの有効開口面積を算出し、前記有効開口面積に基づき前記キャニスタパージコントロールバルブの開度を算出するキャニスタパージコントロールバルブ開度算出手段とを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの蒸発燃料パージ制御装置。
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