JP5494998B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に配設された三元触媒と、燃料タンク内に発生した蒸発燃料を吸気通路に導入する蒸発燃料パージ手段と、燃料を供給する燃料噴射弁と、を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒が配設されている。三元触媒は、周知のように、酸素吸蔵機能を有する。即ち、三元触媒は、その三元触媒に流入するガス（触媒流入ガス）に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにＮＯｘを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。

従来の空燃比制御装置（従来装置）は、機関の排気通路であって触媒の上流及び下流にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサを備える。従来装置は、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比（検出上流側空燃比）を目標空燃比（上流側目標空燃比、触媒流入ガスの目標空燃比）に一致させるように「機関に供給される混合気の空燃比（機関の空燃比）」を制御する。この制御は「メインフィードバック制御」とも称呼される。

更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値が「理論空燃比に対応する目標値」に一致するようにサブフィードバック量を算出し、そのサブフィードバック量により上流側目標空燃比を実質的に変更することにより、機関の空燃比を制御する（例えば、特許文献１を参照。）。サブフィードバック量を用いた空燃比制御は「サブフィードバック制御」とも称呼される。

特開２００９−１６２１３９号公報

ところで、出願人は、特に、「触媒の酸素吸蔵能力が低い場合（例えば、触媒が劣化した場合、或いは、触媒の容量が小さい場合等であって、最大酸素吸蔵量が小さい場合）」であっても、エミッションを良好に維持することができる空燃比制御装置を検討している。例えば、そのような検討中の空燃比制御装置の一つは、触媒の状態（酸素吸蔵状態）を下流側空燃比センサの出力値に基づいて遅滞なく判定し、その判定結果に基づいて触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比以外の空燃比に一致するように機関の空燃比を制御する。

より具体的に述べると、そのような制御装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsに基づいて触媒の状態が酸素過剰状態（リーン状態）になったと判定したとき、目標空燃比を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」に設定する。更に、この制御装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsに基づいて触媒の状態が酸素不足状態（リッチ状態）となったと判定したとき、目標空燃比を「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」に設定する。

一方、機関には、蒸発燃料パージ手段が採用される。蒸発燃料パージ手段は、燃料タンク内に発生した蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、所定のパージ実行要求条件が成立するとキャニスタに吸着された蒸発燃料を機関の吸気通路に導入する。これにより、蒸発燃料は機関の燃焼室にて燃焼させられてから大気中に排出される。蒸発燃料を機関の吸気通路に導入することは蒸発燃料パージと称呼される。

蒸発燃料パージは、機関の空燃比を変化させる要因の一つである。通常、蒸発燃料パージが開始された直後においては、燃料噴射弁からの燃料に加えて蒸発燃料パージによる燃料が機関に供給されるので、機関の空燃比が一時的に小さくなる。このため、触媒の未燃物の浄化能力が高くない場合に蒸発燃料パージが開始されると、触媒が浄化できる量以上の未燃物が触媒に流入する。その場合、未燃物の排出量が増大してエミッションが悪化する。

本発明は、上述した課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、目標空燃比に応じて蒸発燃料パージの開始を許容したり禁止したりする制御（蒸発燃料パージ開始制御）を行うことにより、蒸発燃料パージの開始に伴うエミッションの悪化の程度を小さくすることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明による内燃機関の制御装置（本発明装置）は、
内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
「前記触媒に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比」を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比」とのうちの何れに設定すべきかを「前記下流側空燃比センサの出力値」に基づいて決定する目標空燃比決定手段と、
前記機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
「前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量である燃料噴射量」を前記目標空燃比に応じて決定するとともに同決定した燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御手段と、
「前記燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク」内に発生した蒸発燃料を前記機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを所定のパージ実行要求条件が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段と、
を備える。

更に、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化した時点（以下、「パージ実行要求条件成立時点」とも称呼する。）において、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、その後、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成されている。

前述したように、蒸発燃料パージを開始すると、その蒸発燃料パージによって機関の空燃比が一時的に過小となる（一時的に過度にリッチ側の空燃比になる。）。そのため、触媒に多量の未燃物が流入する。このとき、触媒の状態が酸素不足状態（リッチ状態）であって触媒の未燃物の浄化能力が低いと、未燃物が触媒にて浄化されることなく触媒下流に排出される。

これに対し、本発明装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比は目標リッチ空燃比であって目標リーン空燃比ではないので、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒の状態は「酸素過剰状態（リーン状態）」である。換言すると、触媒が多量の未燃物を浄化できる状態にあるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、触媒に蒸発燃料パージによって多量の未燃物が流入したとしても、触媒はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。

この場合、前記蒸発燃料パージ手段は、パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第１運転状態であるか第２運転状態にあるかに応じて蒸発燃料パージを開始する時点を変更することが望ましい。

例えば、第１運転状態はエミッションを優先した運転を行うべき運転状態であり、第２運転状態はドライバビリティを優先した運転を行うべき運転状態である。より具体的には、第１運転状態は低負荷運転状態であってもよく、第２運転状態は高負荷運転状態であってもよい。更に、例えば、第１運転状態は低速運転状態であってもよく、第２運転状態は高速運転状態であってもよい。加えて、例えば、第１運転状態は「負荷と機関回転速度」とにより表される機関の運転状態が「低負荷側且つ低回転速度側の運転領域」内に存在している状態であってもよく、第２運転状態は「負荷と機関回転速度」とにより表される機関の運転状態が「高負荷側且つ高回転速度側の運転領域」内に存在している状態であってもよい。

より具体的に述べると、前記蒸発燃料パージ手段は、次のように構成されることが望ましい。
（１）パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第１運転状態である場合：
（１Ａ）前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
（１Ｂ）前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。

これによれば、上述したように、触媒の状態が「酸素過剰状態（リーン状態）」であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、蒸発燃料パージの開始に伴って多量の未燃物が触媒に流入したとしても、触媒はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、機関の運転状態が第１運転状態にある場合、蒸発燃料パージ開始時にエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。

ところで、前述したように、蒸発燃料パージの開始直後においては機関の空燃比が一時的に小さくになる。よって、目標空燃比が目標リッチ空燃比であるときに蒸発燃料パージを開始すると、機関の空燃比は非常に小さくなる。このため、混合気の燃焼状態が不安定になること等に起因して機関に振動が発生し、ドライバビリティが悪化する場合がある。そこで、前記蒸発燃料パージ手段は、更に、次のように構成されることが望ましい。

（２）パージ実行要求条件成立時点の機関の運転状態が第２運転状態である場合：
（２Ａ）前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始する。
（２Ｂ）前記蒸発燃料パージ手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始する。

これによれば、目標空燃比が目標リーン空燃比であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、機関の空燃比は蒸発燃料パージの開始により理論空燃比に近づけられる。その結果、混合気の燃焼が安定する等の理由により、機関に振動が発生し難い。よって、機関及び機関を搭載した車両のドライバビリティ（運転性）を向上することができる。

なお、この場合、触媒の状態が「酸素不足状態（リッチ状態）」であるときに蒸発燃料パージが開始される。よって、エミッションが悪化する可能性がある。しかしながら、第２運転状態は一般に負荷及び／又は機関回転速度が大きい運転状態であるので、蒸発燃料パージが開始される時点において、触媒の温度は高く、それ故、触媒の浄化能力は高い。よって、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は小さい。更に、多くの機関は、この触媒の下流に下流側触媒を備えている。機関の運転状態が第２運転状態にあれば、下流側触媒の温度もある程度の温度に到達している。よって、この下流側触媒によっても未燃物は浄化される。従って、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性はより一層小さい。

本発明装置の一態様において、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第１運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間である第１時間を推定し、前記推定された第１時間が所定の第１閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。

機関の運転状態が第１運転状態にある場合、パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されていれば、その時点の触媒の状態は酸素過剰状態であるから、蒸発燃料パージを開始することが好ましい。しかし、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達するまでには所定の時間を要する。従って、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間（第１時間）が所定の第１閾値時間未満である場合に蒸発燃料パージを実行すると、その蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達した時点において触媒の状態は既に酸素不足状態となっている（目標空燃比が既に目標リーン空燃比に変更されている）。この結果、エミッションが悪化する可能性がある。

これに対し、上記一態様によれば、前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第１運転状態であって、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合であっても、前記推定された第１時間が所定の第１閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒に到達した時点において触媒の状態が酸素不足状態となっていることがないので、エミッションが悪化することを回避することができる。

本発明装置の一態様において、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第２運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているとき、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間である第２時間を推定し、前記推定された第２時間が所定の第２閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成され得る。

機関の運転状態が第２運転状態にある場合、パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されていれば、蒸発燃料パージを開始することが好ましい。しかし、蒸発燃料パージの実行を開始してから蒸発燃料が燃焼室に実際に吸入されるまでには所定の時間を要する。従って、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間（第２時間）が所定の第２閾値時間未満である場合に蒸発燃料パージを実行すると、その蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室に到達した時点において目標空燃比は既に目標リッチ空燃比に変更されている。この結果、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

これに対し、上記一態様によれば、前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第２運転状態であって、且つ、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合であっても、前記推定された第２時間が所定の第２閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室に到達する時点までに目標空燃比が目標リッチ空燃比に変更されていることがないので、機関の空燃比が過小となってドライバビリティが悪化することを回避することができる。

本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の各実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略平面図である。 図２は、図１に示した触媒に流入するガスの空燃比と図１に示した上流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。 図３は、図１に示した触媒から流出するガスの空燃比と図１に示した下流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。 図４は、本発明の第１実施形態に係る制御装置（第１制御装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図５は、第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図６は、第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図７は、第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図８は、本発明の第２実施形態に係る制御装置（第２制御装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図９は、第２制御装置のＣＰＵが参照する運転領域を定めたマップである。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る制御装置（第３制御装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１１は、第１時間及び第２時間の推定方法を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」とも称呼する。）について図面を参照しながら説明する。この制御装置は、内燃機関に供給される混合気の空燃比（機関の空燃比）を制御する空燃比制御装置の一部であり、更に、燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置及び蒸発燃料のパージ量を制御する蒸発燃料パージ量制御装置の一部でもある。

＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、第１実施形態に係る制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼する。）を、４サイクル・火花点火式・多気筒（直列４気筒）・内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。

内燃機関１０は、機関本体部２０と、吸気系統３０と、排気系統４０と、蒸発燃料供給系統５０と、を含む。

機関本体部２０は、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を含む。機関本体部２０は、複数の気筒（燃焼室）２１を備えている。各気筒は、図示しない「吸気ポート及び排気ポート」と連通している。吸気ポートと燃焼室２１との連通部は図示しない吸気弁により開閉される。排気ポートと燃焼室２１との連通部は図示しない排気弁により開閉される。各燃焼室２１には図示しない点火プラグが配設されている。

吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２、複数の燃料噴射弁３３、及び、スロットル弁３４を備えている。

インテークマニホールド３１は、複数の枝部３１ａとサージタンク３１ｂとを備えている。複数の枝部３１ａのそれぞれの一端は、複数の吸気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部３１ａの他端はサージタンク３１ｂに接続されている。

吸気管３２の一端はサージタンク３１ｂに接続されている。吸気管３２の他端には図示しないエアフィルタが配設されている。

燃料噴射弁３３は、一つの気筒（燃焼室）２１に対して一つずつ配設されている。燃料噴射弁３３は吸気ポートに設けられている。即ち、複数の気筒のそれぞれは、他の気筒とは独立して燃料供給を行う燃料噴射弁３３を備えている。燃料噴射弁３３は、噴射指示信号に応答し、正常である場合に「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量の燃料」を吸気ポート（従って、燃料噴射弁３３に対応する気筒２１）内に噴射するようになっている。

より具体的に述べると、燃料噴射弁３３には、後述する燃料タンク５１に接続された燃料供給管５７を介して燃料が供給されている。燃料噴射弁３３に供給されている燃料の圧力は、その燃料の圧力と吸気ポート内の圧力との差圧が一定になるように図示しないプレッシャレギュレータにより制御されている。燃料噴射弁３３は、指示燃料噴射量に応じた時間だけ開弁させられる。従って、燃料噴射弁３３が正常であれば、燃料噴射弁３３は指示燃料噴射量と等量の燃料を噴射する。

スロットル弁３４は、吸気管３２内に回動可能に配設されている。スロットル弁３４は、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。スロットル弁３４は、図示しないスロットル弁アクチュエータにより吸気管３２内で回転駆動されるようになっている。

排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２、エキゾーストパイプ４２に配設された上流側触媒４３、及び、上流側触媒４３よりも下流においてエキゾーストパイプ４２に配設された「図示しない下流側触媒」を備えている。

エキゾーストマニホールド４１は、複数の枝部４１ａと集合部４１ｂとを備えている。複数の枝部４１ａのそれぞれの一端は、複数の排気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部４１ａのそれぞれの他端は集合部４１ｂに集合している。この集合部４１ｂは、複数（２以上であり、本例では４つ）の気筒から排出された排ガスが集合する部分であるから、排気集合部ＨＫとも称呼される。

エキゾーストパイプ４２は集合部４１ｂに接続されている。排気ポート、エキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２は、排気通路を構成している。

上流側触媒４３及び下流側触媒のそれぞれは、所謂、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属（触媒物質）からなる活性成分を担持する三元触媒装置（排気浄化用の触媒）である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が「三元触媒のウインドウ内の空燃比（例えば、理論空燃比）」であるとき、ＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２などの未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。

更に、各触媒は、酸素を吸蔵（貯蔵）する酸素吸蔵機能を有する。即ち、各触媒は、その触媒に流入するガス（触媒流入ガス）に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにＮＯｘを浄化する。各触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。この酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア（ＣｅＯ_２）等の酸素吸蔵材によってもたらされる。各触媒は、酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。つまり、酸素吸蔵機能により、ウインドウの幅が拡大する。

蒸発燃料供給系統５０は、燃料タンク５１、キャニスタ５２、ベーパ捕集管５３、パージ流路管５４、パージ制御弁５５、及び、燃料ポンプ５６を備えている。

燃料タンク５１は、燃料噴射弁３３から機関１０に対して噴射・供給される燃料を貯留する。

キャニスタ５２は、燃料タンク５１内にて発生した蒸発燃料（蒸発燃料ガス）を吸蔵する「周知のチャコールキャニスタ」である。キャニスタ５２は、タンクポート５２ａと、パージポート５２ｂと、大気に曝されている大気ポート５２ｃと、が形成された筐体を備える。キャニスタ５２は、その筐体内に、蒸発燃料を吸着するための吸着剤（活性炭等）５２ｄを収納（保持）している。

ベーパ捕集管５３の一端は燃料タンク５１の上部に接続され、ベーパ捕集管５３の他端はタンクポート５２ａに接続されている。ベーパ捕集管５３は、燃料タンク５１内に発生した蒸発燃料を燃料タンク５１からキャニスタ５２へと導入するための管である。

パージ流路管５４の一端はパージポート５２ｂに接続され、パージ流路管５４の他端はサージタンク３１ｂ（即ち、スロットル弁３４よりも下流の吸気通路）に接続されている。パージ流路管５４は、キャニスタ５２の吸着剤５２ｄから脱離した蒸発燃料をサージタンク３１ｂへと導入するための管である。ベーパ捕集管５３及びパージ流路管５４はパージ通路（パージ通路部）を構成している。

パージ制御弁５５はパージ流路管５４に介装されている。パージ制御弁５５は、指示信号であるデューティ比ＤＰＧを表す駆動信号により開度（開弁期間）が調節されることにより、パージ流路管５４の通路断面積を変更するようになっている。パージ制御弁５５は、デューティ比ＤＰＧが「０」であるときにパージ流路管５４を完全に閉じるようになっている。

燃料ポンプ５６は、燃料タンク５１に貯留されている燃料を燃料供給管５７を通して燃料噴射弁３３に供給するようになっている。

このように構成された蒸発燃料供給系統５０において、パージ制御弁５５が完全に閉じられている場合、燃料タンク５１内で発生した蒸発燃料はキャニスタ５２に吸蔵される。パージ制御弁５５が開かれている場合、キャニスタ５２に吸蔵された蒸発燃料はパージ流路管５４を通してサージタンク３１ｂ（スロットル弁３４よりも下流の吸気通路）に放出され、燃焼室２１（機関１０）へ供給される。即ち、パージ制御弁５５が開かれているとき、蒸発燃料のパージ（「蒸発燃料ガスのパージ」又は「パージ」とも称呼される。）が行われる。

このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、水温センサ６３、クランクポジションセンサ６４、インテークカムポジションセンサ６５、上流側空燃比センサ６６、下流側空燃比センサ６７、及び、アクセル開度センサ６８を備えている。

エアフローメータ６１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量（吸入空気流量）Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。即ち、吸入空気量Ｇａは、単位時間あたりに機関１０に吸入される吸入空気量を表す。

スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁３４の開度（スロットル弁開度）を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。

水温センサ６３は、機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。冷却水温ＴＨＷは、機関１０の暖機状態（機関１０の温度）を表す運転状態指標量である。

クランクポジションセンサ６４は、クランク軸が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置７０によって機関回転速度ＮＥに変換される。

インテークカムポジションセンサ６５は、インテークカムシャフトが所定角度から９０度、次いで９０度、更に１８０度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。後述する電気制御装置７０は、クランクポジションセンサ６４及びインテークカムポジションセンサ６５からの信号に基づいて、基準気筒（例えば第１気筒）の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度ＣＡを取得するようになっている。この絶対クランク角度ＣＡは、基準気筒の圧縮上死点において「０°クランク角度」に設定され、クランク軸の回転角度に応じて７２０°クランク角度まで増大し、その時点にて再び０°クランク角度に設定される。

上流側空燃比センサ６６は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂ（排気集合部ＨＫ）と上流側触媒４３との間の位置において「エキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２の何れか」に配設されている。

上流側空燃比センサ６６は、例えば、特開平１１−７２４７３号公報、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。

上流側空燃比センサ６６は、上流側空燃比センサ６６の配設位置を流れる排ガスの空燃比（触媒４３に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs）に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは、図２に示したように、触媒流入ガスの空燃比（上流側空燃比abyfs）が大きくなるほど（リーン側の空燃比になるほど）増大する。

電気制御装置７０は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの図２に示した関係を規定した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを記憶している。電気制御装置７０は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する（検出上流側空燃比abyfsを取得する）ようになっている。

再び、図１を参照すると、下流側空燃比センサ６７は、エキゾーストパイプ４２内に配設されている。下流側空燃比センサ６７の配設位置は、上流側触媒４３よりも下流側であり、且つ、下流側触媒よりも上流側（即ち、上流側触媒４３と下流側触媒との間の排気通路）である。下流側空燃比センサ６７は、周知の起電力式の酸素濃度センサ（安定化ジルコニア等の固体電解質を用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ）である。下流側空燃比センサ６７は、排気通路であって下流側空燃比センサ６７が配設されている部位を通過するガスである被検出ガスの空燃比に応じた出力値Voxsを発生するようになっている。換言すると、出力値Voxsは、上流側触媒４３から流出し且つ下流側触媒に流入するガスの空燃比に応じた値である。

この出力値Voxsは、図３に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max（例えば、約０．９Ｖ〜１．０Ｖ）となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min（例えば、約０．１Ｖ〜０Ｖ）となる。更に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Ｖst（中央値Vmid、中間電圧Ｖst、例えば、約０．５Ｖ）となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変する。同様に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。

図１に示したアクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量Accp（アクセルペダル操作量、アクセルペダルＡＰの開度）を表す信号を出力するようになっている。アクセルペダル操作量Accpは、アクセルペダルＡＰの操作量が大きくなるとともに大きくなる。

電気制御装置７０は、「ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム、テーブル（マップ、関数）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ、ＣＰＵが必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ、バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」からなる周知のマイクロコンピュータである。

バックアップＲＡＭは、機関１０を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置（オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか）に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップＲＡＭは、バッテリから電力の供給を受けている場合、ＣＰＵの指示に応じてデータを格納する（データが書き込まれる）とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持（記憶）する。従って、バックアップＲＡＭは、機関１０の運転停止中においてもデータを保持することができる。

バックアップＲＡＭは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。そこで、ＣＰＵは、バックアップＲＡＭへの電力供給が再開されたとき、バックアップＲＡＭに保持されるべきデータを初期化（デフォルト値に設定）するようになっている。なお、バックアップＲＡＭは、ＥＥＰＲＯＭ等の読み書き可能な不揮発性メモリであってもよい。

電気制御装置７０は、上述したセンサ等と接続され、ＣＰＵにそれらのセンサからの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置７０は、ＣＰＵの指示に応じて、各気筒に対応して設けられた点火プラグ（実際にはイグナイタ）、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁３３、パージ制御弁５５、及び、スロットル弁アクチュエータ等に駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。

なお、電気制御装置７０は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度ＴＡが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータに指示信号を送出するようになっている。即ち、電気制御装置７０は、運転者により変更される機関１０の加速操作量（アクセルペダル操作量Accp）に応じて「機関１０の吸気通路に配設されたスロットル弁３４」の開度を変更するスロットル弁駆動手段を備えている。

（第１制御装置の作動の概要）
第１制御装置は、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて、触媒４３の状態（酸素吸蔵状態）が、酸素過剰状態（リーン状態、触媒４３の酸素吸蔵量がその最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い値となっている状態、即ち、触媒４３の酸素吸蔵量が高側閾値以上である状態）であるか、酸素不足状態（リッチ状態、触媒４３に酸素が殆ど吸蔵されていない状態、即ち、触媒４３の酸素吸蔵量が「高側閾値以下である低側閾値」未満である状態）であるかを判定する。

より具体的に述べると、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsの所定時間あたりの変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素不足状態となったと判定する。このとき、第１制御装置は、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「０」に設定する。

更に、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素過剰状態となったと判定する。このとき、第１制御装置は、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「１」に設定する。

なお、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素不足状態となったと判定してもよい。更に、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒４３の状態が酸素過剰状態となったと判定してもよい。

触媒４３の状態が酸素不足状態であるとき、触媒４３には過剰な酸素を流入させるべきであるので、触媒流入ガスの目標値である目標空燃比abyfr（要求空燃比、上流側目標空燃比abyfr）は「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」である。そこで、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素不足状態であると判定している場合、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。

触媒４３の状態が酸素過剰状態であるとき、触媒４３には過剰な未燃物を流入させるべきであるので、触媒流入ガスの目標空燃比abyfrは「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」である。そこで、第１制御装置は、触媒４３の状態が酸素過剰状態であると判定している場合、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。

一方、第１制御装置は、所定のパージ実行要求条件が成立したとき（パージ実行要求条件が不成立である状態からパージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において）、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときにはパージ制御弁５５を直ちに開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する（即ち、蒸発燃料パージを開始する。）。

これに対し、第１制御装置は、パージ実行要求条件成立時点において、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときにはパージ制御弁５５を閉弁した状態に維持する。即ち、この場合、第１制御装置は蒸発燃料パージを開始しない。第１制御装置は、その後、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されたとき（或いは、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点以降であって、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているとき）、パージ制御弁５５を開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する（即ち、蒸発燃料パージを開始する。）。

蒸発燃料パージを開始すると、その蒸発燃料パージによって機関の空燃比が一時的に過小となる（一時的に過度にリッチ側の空燃比になる。）。そのため、触媒４３に多量の未燃物が流入する。このとき、触媒４３の状態が酸素不足状態（リッチ状態）であって触媒４３の未燃物の浄化能力が低いと、未燃物が触媒４３にて浄化されることなく触媒下流に排出される。

これに対し、第１制御装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichであって目標リーン空燃比afLeanではない。即ち、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒４３の状態は「酸素過剰状態（リーン状態）」である。従って、蒸発燃料パージを開始することによって多量の未燃物が触媒４３に流入したとしても、触媒４３はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。

（実際の作動）
次に、第１制御装置の実際の作動について説明する。
＜燃料噴射制御＞
第１制御装置のＣＰＵは、図４に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ（吸気上死点前９０°クランク角度）である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。ＣＰＵは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量（最終燃料噴射量）Ｆｉの計算及び燃料噴射の指示を行う。

任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、ＣＰＵはステップ４００から処理を開始し、ステップ４０５にてフューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグＸＦＣの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「１」に設定され、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「０」に設定される。フューエルカットフラグＸＦＣの値は更にイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関１０が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにＣＰＵにより実行されるルーチンである。

いま、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵは、ステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、「吸入空気量Ｇａ、機関回転速度ＮＥ、及び、ルックアップテーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量（即ち、筒内吸入空気量）Ｍｃ）」を取得する。筒内吸入空気量Ｍｃは、周知の空気モデル（吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル）により算出されてもよい。

次に、ＣＰＵはステップ４１５に進み、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグＸＦＢの値は、空燃比のフィードバック制御条件が成立しているときに「１」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「０」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
（Ａ１）上流側空燃比センサ６６が活性化している。
（Ａ２）下流側空燃比センサ６７が活性化している。
（Ａ３）機関の負荷ＫＬが閾値負荷ＫＬfbｔｈ以下である。
（Ａ４）フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」である。

なお、負荷ＫＬは、本例において負荷率（充填率）ＫＬであり、下記の（１）式に基いて算出される。この（１）式において、ρは空気密度（単位は（ｇ／ｌ））、Ｌは機関１０の排気量（単位は（ｌ））、４は機関１０の気筒数である。但し、負荷ＫＬは、筒内吸入空気量Ｍｃ、スロットル弁開度ＴＡ及びアクセルペダル操作量Accp等であってもよい。

ＫＬ＝｛Ｍｃ（ｋ）／（ρ・Ｌ／４）｝・100（％）…（１）

フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２０に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoich（例えば、１４．６）に設定する。

次に、ＣＰＵは以下に述べるステップ４２５乃至ステップ４４０の処理を順に行い、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ４２５：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを算出する。基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。

ステップ４３０：ＣＰＵは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量ＫＦmainを読み込む。メインフィードバック量ＫＦmainは、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のＰＩＤ制御に基づいて算出される。なお、メインフィードバック量ＫＦmainは、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「０」であるとき「１」に設定される。更に、メインフィードバック量ＫＦmainは常に「１」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量ＫＦmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。

ステップ４３５：ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＫＦmainにより補正することによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅにメインフィードバック量ＫＦmainを乗じることによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。

ステップ４４０：ＣＰＵは、「指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁３３」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁３３に送出する。

この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁３３から噴射させられる。即ち、ステップ４２５乃至ステップ４４０は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Ｆｉを制御する」指示燃料噴射量制御手段を構成している。

一方、ＣＰＵがステップ４１５の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４４５に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であるか否かを判定する。触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値は後述するルーチンにより設定される。

触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ４４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４５０に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich（理論空燃比よりも小さい一定の空燃比、例えば、１４．２）」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ４２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。

これに対し、ＣＰＵがステップ４４５の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ４４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４５５に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean（理論空燃比よりも大きい一定の空燃比、例えば、１５．０）」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ４２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。

一方、ＣＰＵがステップ４０５の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ４４０の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御が実行される。即ち、機関１０の運転状態はフューエルカット運転状態となる。

＜触媒リッチ状態判定＞
ＣＰＵは図５にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン（要求空燃比決定ルーチン）」を所定時間ｔｓの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ５００から処理を開始してステップ５１０に進み、「現時点の下流側空燃比センサ６７の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ｔｓ（単位時間）あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxsを算出する。前回の出力値Voxsoldは、次のステップ５２０にて更新される値であり、現時点から所定時間ｔｓだけ前の時点の出力値Voxs（本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs）である。変化量ΔVoxsは変化速度ΔVoxsとも称呼される。次に、ＣＰＵはステップ５２０に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。

次に、ＣＰＵはステップ５３０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であるか否かを判定する。触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「１」に設定されるようになっている。更に、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値は、後述するように、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて触媒４３の状態が酸素不足状態（リッチ状態）であると判定されたときに「０」に設定され、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて触媒４３の状態が酸素過剰状態（リーン状態）であると判定されたときに「１」に設定される。

いま、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５４０に進み、変化速度ΔVoxsが正であるか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが正でなければ、ＣＰＵはステップ５４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、変化速度ΔVoxsが正であると、ＣＰＵはステップ５４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５５０に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値dRichth以下であると、ＣＰＵはステップ５５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵがステップ５５０の処理を実行する時点において、変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいと、ＣＰＵはそのステップ５５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５６０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「０」に設定する。即ち、出力値Voxsが増大していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値dRichthよりも大きい場合、ＣＰＵは「触媒４３の状態は酸素不足状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「０」に設定する。

この状態（即ち、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」に設定された状態）において、ＣＰＵがステップ５００から処理を再び開始すると、ＣＰＵはステップ５１０及びステップ５２０を経由してステップ５３０に進み、そのステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５７０に進む。

ＣＰＵは、ステップ５７０にて変化速度ΔVoxsが負であるか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが負でなければ、ＣＰＵはステップ５７０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、変化速度ΔVoxsが負であると、ＣＰＵはステップ５７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５８０に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値dLeanth以下であると、ＣＰＵはステップ５８０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいと、ＣＰＵはステップ５８０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５９０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「１」に設定する。即ち、出力値Voxsが減少していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値dLeanthよりも大きい場合、ＣＰＵは「触媒４３の状態が酸素過剰状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanを「１」に設定する。

なお、ＣＰＵは、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であるとき、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「０」に設定してもよい。同様に、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であるとき、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値を「１」に設定してもよい。この場合、リッチ判定閾値VRichthは中央値Vmid以下の値であってもよい。リーン判定閾値VLeanthは中央値Vmid以上の値であってもよい。

このように触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値は、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて、「１」と「０」との何れかの値に交互に設定される。そして、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanに応じて目標空燃比abyfrが決定され（図４のルーチンのステップ４４５乃至ステップ４５５を参照。）、その目標空燃比abyfrに基づいて指示燃料噴射量Ｆｉが決定される（図４のルーチンのステップ４２５乃至ステップ４３５を参照。）。

＜蒸発燃料パージ開始制御＞
ＣＰＵは図６に示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとＣＰＵはステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進み、パージ実行フラグＸＰＧの値が「０」であるか否かを判定する。このパージ実行フラグＸＰＧの値は、パージ制御弁５５が開弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されているとき（蒸発燃料パージが実行されているとき）「１」に設定され、パージ制御弁５５が閉弁させられて吸気通路に蒸発燃料が導入されていないとき（蒸発燃料パージが実行されていないとき）「０」に設定される。更に、パージ実行フラグＸＰＧの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

いま、蒸発燃料パージは実行されておらず、従って、パージ実行フラグＸＰＧの値は「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「１」であるか否かを判定する。

パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値は、パージ実行要求条件が成立している場合に「１」に設定され、パージ実行要求条件が成立していない場合に「０」に設定される。更に、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

このパージ実行要求条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。勿論、パージ実行要求条件には、他の条件が加えられてもよい。
（Ｂ１）フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」である（メインフィードバック制御が実行中である。）。
（Ｂ２）機関１０が定常運転されている（例えば、機関の負荷を表すスロットル弁開度ＴＡの単位時間あたりの変化量が所定値以下である。）。
（Ｂ３）冷却水温ＴＨＷが閾値冷却水温ＴＨＷｔｈ以上である。

いま、パージ実行要求条件が不成立であり、従って、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。なお、パージ許可フラグＸＫＰＧの値は上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

次に、ＣＰＵはステップ６４０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値が「１」であるか否かを判定する。この場合、パージ許可フラグＸＫＰＧの値は「０」に設定されている。よって、ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、蒸発燃料パージは開始されない。

この状態において、パージ実行要求条件が成立すると、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値は図示しないルーチンにおいて「１」に設定される。この場合、ＣＰＵはステップ６１０に続くステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であるか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵは、現時点の目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるか否かを判定する。

ここで、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ６７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６８０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値が「１」であるか否かを判定する。

この場合、ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、パージ制御弁５５を開弁し、蒸発燃料を吸気通路に導入する。即ち、ＣＰＵは、蒸発燃料パージを開始させる。なお、実際には、ＣＰＵはデューティ比ＤＰＧの信号をパージ制御弁５５に送信する。デューティ比ＤＰＧは、例えば、吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥに基づいて定められる。次いで、ＣＰＵはステップ６６０に進み、パージ実行フラグＸＰＧの値を「１」に設定し、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、ＣＰＵが次に図６に示したルーチンをステップ６００から開始すると、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了するようになる。

このように、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「０」から「１」へと変更されたパージ実行要求条件成立時点において、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であれば（即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであれば）、蒸発燃料パージは直ちに開始される。

これに対し、ＣＰＵがステップ６７０の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であると、ＣＰＵはそのステップ６７０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。この場合、ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、パージ実行要求条件成立時点において、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」でなければ（即ち、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであれば）、蒸発燃料パージは開始されない。そして、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」に変更されると、ＣＰＵはステップ６７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６８０に進むので、蒸発燃料パージが開始される。

＜蒸発燃料パージ終了制御＞
ＣＰＵは図７に示した蒸発燃料パージ終了制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとＣＰＵはステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進み、パージ実行フラグＸＰＧの値が「１」であるか否かを判定する。

いま、蒸発燃料パージが開始されたと仮定すると、図６のステップ６６０にてパージ実行フラグＸＰＧの値は「１」に設定されている。従って、ＣＰＵはステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「０」であるか否かを判定する。このとき、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「１」であれば、ＣＰＵはステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、蒸発燃料パージは続行される。

これに対し、ＣＰＵがステップ７２０の処理を実行する時点において、パージ実行要求条件が不成立となっていてパージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「０」に設定されていると、ＣＰＵはそのステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ７３０乃至ステップ７５０の処理を順に行い、その後、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ７３０：ＣＰＵは、パージ制御弁５５を閉弁する（デューティ比ＤＰＧを「０」に設定する）。即ち、ＣＰＵは蒸発燃料パージを終了（停止）する。
ステップ７４０：ＣＰＵは、パージ実行フラグＸＰＧの値を「０」に設定する。
ステップ７５０：ＣＰＵは、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。

この結果、次にＣＰＵがステップ７１０の処理を実行するとき、ＣＰＵはそのステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、第１制御装置は、
触媒４３に流入するガスの空燃比の目標値（目標空燃比abyfr）を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」と「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」とのうちの何れに設定すべきかを下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに基づいて決定する目標空燃比決定手段（図５のルーチンと、図４のステップ４４５乃至ステップ４５５を参照。）と、
燃料噴射弁３３から噴射される燃料の量（燃料噴射量）を目標空燃比abyfrに応じて決定するとともに、その決定した燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁３３から噴射させる燃料噴射制御手段（図４のステップ４２５乃至ステップ４４０を参照。）と、
燃料噴射弁３３に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク５１内に発生した蒸発燃料を機関１０の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを「所定のパージ実行要求条件」が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段（蒸発燃料供給系統５０、図６のルーチン、及び、図７のルーチンを参照。）と、
を備えた内燃機関の制御装置である。

更に、前記蒸発燃料パージ手段は、
前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し（図６のステップ６２０、ステップ６７０、ステップ６８０、ステップ６４０及びステップ６５０を参照。）、且つ、
前記パージ実行要求条件成立時点において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始せず（図６のステップ６７０、ステップ６９０及びステップ６４０を参照。）、その後、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始するように構成されている（図６のステップ６２０、ステップ６７０、ステップ６８０、ステップ６４０及びステップ６５０を参照。）。

この第１制御装置によれば、蒸発燃料パージが開始されるときの目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichであって目標リーン空燃比afLeanではないので、蒸発燃料パージが開始されるときの触媒４３の状態は「酸素過剰状態（リーン状態）」である。換言すると、触媒４３が多量の未燃物を浄化できる状態にあるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、蒸発燃料パージの開始によって多量の未燃物が触媒４３に流入したとしても、触媒４３はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、蒸発燃料パージ開始時においてエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼する。）について説明する。

第２制御装置は、パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が、エミッションを優先すべき第１運転状態であるか、ドライバビリティを優先すべき第２運転状態であるか、に応じて、蒸発燃料パージの開始をする条件を異ならせている点においてのみ、第１制御装置と相違する。

（実際の作動）
第２制御装置のＣＰＵは、図６に示したルーチンを除き、第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを実行する。更に、第２制御装置のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に「図６に代わる図８にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図８を参照しながら第２制御装置の作動について説明する。

図８に示したルーチンは図６に示したルーチンと類似している。図８に示されたステップであって図６にも示されたステップには、図６に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。図８に示したルーチンは、図６に示したルーチンに対し、ステップ８１０乃至ステップ８３０が追加されている点のみにおいて、図６に示したルーチンと相違している。以下、この相違点について説明する。

パージ実行フラグＸＰＧの値が「０」であり（蒸発燃料パージが実行中でなく）、且つ、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「１」に設定されたとき（パージ実行要求条件成立時点）、ＣＰＵはステップ６１０及びステップ６２０の両ステップにて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、機関１０の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にあるか否かを判定する。機関１０の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にある場合、機関１０の運転状態は第１運転状態にあるとも表現される。

より具体的に述べると、ＣＰＵはステップ８１０に進んだとき、負荷ＫＬと機関回転速度ＮＥとにより表される機関１０の運転状態が、図９の運転領域マップに示された「エミッション優先運転領域及びドライバビリティ優先運転領域」の何れの領域にあるかを判定する。エミッション優先運転領域は、全運転領域を「負荷と機関回転速度との関係を規定する境界線Ｌ」により二つの領域に区分けした場合における、低負荷側且つ低回転速度側の領域である。ドライバビリティ優先運転領域は、前記区分けされた二つの領域のうちの高負荷側且つ高回転速度側の領域である。

いま、機関１０の運転状態がエミッション優先運転領域にあると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０以降に進む。従って、ＣＰＵは、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であれば蒸発燃料パージを直ちに開始し（ステップ６８０、ステップ６４０及びステップ６５０を参照。）、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であれば蒸発燃料パージを開始しない（ステップ６９０及びステップ６４０を参照。）。

これに対し、ＣＰＵがステップ８１０の処理を実行する時点において、機関１０の運転状態がエミッション優先運転領域にない場合（即ち、機関１０の運転状態がドライバビリティ優先運転領域である場合、換言すると、機関１０の運転状態が第２運転状態である場合）、ＣＰＵはそのステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８２０に進む。

そして、ＣＰＵはステップ８２０にて触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であるか否かを判定する。このとき、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６４０以降に進む。この結果、機関１０の運転状態がドライバビリティ優先運転領域にある場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるとき、蒸発燃料パージが開始される。

これに対し、ＣＰＵがステップ８２０の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であって目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであると、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６４０に進む。この結果、蒸発燃料パージは開始されない。

以上、説明したように、第２制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が第１運転状態である場合（図８のステップ８１０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、
目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し（図８のステップ６７０及びステップ６８０を参照。）、且つ、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない（図８のステップ６７０及びステップ６９０を参照。）。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する（図８のステップ６７０及びステップ６８０を参照。）。

これによれば、触媒４３の状態が酸素過剰状態であるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、触媒４３に蒸発燃料パージの開始に伴って多量の未燃物が流入したとしても、触媒４３はその未燃物の多くを浄化することができる。よって、機関１０の運転状態が「エミッションを優先すべき第１運転状態」にある場合、蒸発燃料パージ開始時にエミッションが悪化する程度を小さくすることができる。

更に、第２制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が「前記第１運転状態と異なる第２運転状態」である場合（図８のステップ８１０での「Ｎｏ」との判定を参照。）、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときには蒸発燃料パージを開始し（図８のステップ８２０及びステップ８３０を参照。）、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているときには蒸発燃料パージを開始しない（図８のステップ８２０及びステップ６３０を参照。）。そして、この場合、蒸発燃料パージ手段は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定される時点以降において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているときに蒸発燃料パージを開始する（図８のステップ８２０及びステップ８３０を参照。）。

蒸発燃料パージの開始直後においては蒸発燃料が追加的に機関１０に供給されるので、一般に機関の空燃比は一時的に小さくになる。よって、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるときに蒸発燃料パージを開始すると、機関の空燃比は過度に小さくなる。このため、混合気の燃焼状態が不安定になること等に起因して機関１０に振動が発生し、機関１０及び機関１０を搭載した車両のドライバビリティ（運転性）が悪化する場合がある。

これに対し、第２制御装置によれば、機関１０の運転状態が「機関１０及び機関１０を搭載した車両のドライバビリティを優先すべき第２運転状態」にある場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるときに蒸発燃料パージが開始される。従って、機関の空燃比は蒸発燃料パージの開始により理論空燃比に近づけられる。よって、混合気の燃焼状態が安定するので、その機関１０及び機関１０を搭載した車両のドライバビリティ（運転性）を向上することができる。

ところで、機関１０の運転状態が第２運転状態にある場合、触媒４３の状態が「酸素不足状態（リッチ状態）」であるときに蒸発燃料パージが開始されるので、エミッションが悪化する可能性がある。しかしながら、第２運転状態は第１運転状態に比較して負荷及び／又は機関回転速度が大きい運転状態であるので、蒸発燃料パージが開始される時点における触媒４３の温度は高く、それ故、触媒４３の浄化能力は高い。よって、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は小さい。更に、機関１０は、触媒４３の下流に下流側触媒を備えている。そして、機関１０の運転状態が第２運転状態にあれば、その下流側触媒の温度もある程度の温度に到達している。よって、この下流側触媒によっても未燃物は浄化される。従って、蒸発燃料パージの開始によりエミッションが顕著に悪化する可能性は極めて小さい。

なお、エミッションを優先した運転を行うべき第１運転状態は低負荷運転状態であってもよく（即ち、負荷ＫＬが閾値負荷ＫＬｔｈ以下の状態）、ドライバビリティを優先した運転を行うべき第２運転状態は高負荷運転状態（即ち、負荷ＫＬが閾値負荷ＫＬｔｈよりも大きい状態）であってもよい。更に、第１運転状態は低速運転状態（即ち、機関回転速度ＮＥが閾値回転速度ＮＥｔｈ以下の状態）であってもよく、第２運転状態は高速運転状態（即ち、機関回転速度ＮＥが閾値回転速度ＮＥｔｈよりも大きい状態）であってもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第３制御装置」とも称呼する。）について説明する。第３制御装置は、以下に述べる「相違点１及び相違点２」のみにおいて、第２制御装置と相違している。

（相違点１）第３制御装置は、第２制御装置と同様、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第１運転状態（エミッションを優先すべき運転状態）である場合、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるときに蒸発燃料パージを開始する。但し、第３制御装置は、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第１運転状態であり且つその時点の目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであっても、その時点から「目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに変更される時点」までの時間（第１時間）を推定するとともに、その推定された第１時間が第１閾値時間以下であれば蒸発燃料パージを開始しない。換言すると、第３制御装置は、推定された第１時間が第１閾値時間よりも長いとき、蒸発燃料パージを開始する。

（相違点２）第３制御装置は、第２制御装置と同様、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第２運転状態（ドライバビリティを優先すべき運転状態）である場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるときに蒸発燃料パージを開始する。但し、第３制御装置は、パージ実行要求条件成立時点における運転状態が第２運転状態であり且つその時点の目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであっても、その時点から「目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更される時点」までの時間（第２時間）を推定するとともに、その推定された第２時間が第２閾値時間以下であれば蒸発燃料パージを開始しない。換言すると、第３制御装置は、推定された第２時間が第２閾値時間よりも長いとき、蒸発燃料パージを開始する。

（実際の作動）
第３制御装置のＣＰＵは、図８に示したルーチンを除き、第２制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを実行する。更に、第３制御装置のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に「図８に代わる図１０にフローチャートにより示した蒸発燃料パージ開始制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、以下、主として図１０を参照しながら第３制御装置の作動について説明する。

図１０に示したルーチンは図８に示したルーチンと類似している。図１０に示されたステップであって図８にも示されたステップには、図８に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。図１０に示したルーチンは、図８に示したルーチンに対し、ステップ１０１０及びステップ１０２０が追加されている点のみにおいて、図８に示したルーチンと相違している。以下、この相違点について説明する。

パージ実行フラグＸＰＧの値が「０」であり（蒸発燃料パージが実行中でなく）、且つ、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「１」に設定されたとき（パージ実行要求条件成立時点）、ＣＰＵはステップ６１０及びステップ６２０の両ステップにて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進む。このとき、機関１０の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域にあれば、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であるか否かを判定する。

このとき、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」であれば、ＣＰＵはステップ６７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１０に進み、次の処理を行う。
・ＣＰＵは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに変更される時点」までの時間（第１時間Ｔ１）を推定する。第１時間Ｔ１の推定方法については後述する。第１時間Ｔ１は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」に変更される時点」までの時間でもある。
・ＣＰＵは、第１時間Ｔ１が第１閾値時間Ｔ１ｔｈ以内であるか否かを判定する。

そして、第１時間Ｔ１が第１閾値時間Ｔ１ｔｈ以内である場合、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６９０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。従って、この場合、蒸発燃料パージは開始されない。

これに対し、ＣＰＵがステップ１０１０の処理を実行する時点において、第１時間Ｔ１が第１閾値時間Ｔ１ｔｈ以内でない場合、ＣＰＵはそのステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６８０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「１」に設定する。この結果、蒸発燃料パージが開始される。即ち、ＣＰＵは、第１時間Ｔ１が第１閾値時間Ｔ１ｔｈよりも長い場合（目標空燃比abyfrの目標リーン空燃比afLeanへの変更が第１閾値時間Ｔ１ｔｈ以内に発生しない場合）、蒸発燃料パージが開始される。

一方、パージ実行フラグＸＰＧの値が「０」であり（蒸発燃料パージが実行中でなく）、且つ、パージ実行要求フラグＸＰＧreqの値が「１」に設定されたとき（パージ実行要求条件成立時点）、機関１０の運転状態がエミッションを優先すべき運転領域になければ（ドライバビリティを優先すべき運転領域ににあると）、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８２０に進み、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であるか否かを判定する。

このとき、触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「０」であれば、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、次の処理を行う。
・ＣＰＵは、「現時点」から「目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更される時点」までの時間（第２時間Ｔ２）を推定する。第２時間Ｔ２の推定方法については後述する。第１時間Ｔ２は、「現時点」から「触媒リーン状態表示フラグＸCCROLeanの値が「１」に変更される時点」までの時間でもある。
・ＣＰＵは、第２時間Ｔ２が第２閾値時間Ｔ２ｔｈ以内であるか否かを判定する。

そして、第２時間Ｔ２が第２閾値時間Ｔ２ｔｈ以内である場合、ＣＰＵはステップ１０２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「０」に設定する。従って、この場合、蒸発燃料パージは開始されない。

これに対し、ＣＰＵがステップ１０２０の処理を実行する時点において、第２時間Ｔ２が第２閾値時間Ｔ２ｔｈ以内でない場合、ＣＰＵはそのステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、パージ許可フラグＸＫＰＧの値を「１」に設定する。この結果、蒸発燃料パージが開始される。即ち、ＣＰＵは、第２時間Ｔ２が第２閾値時間Ｔ２ｔｈよりも長い場合（目標空燃比abyfrの目標リッチ空燃比afRichへの変更が第２閾値時間Ｔ２ｔｈ以内に発生しない場合）、蒸発燃料パージが開始される。

次に、第１時間及び第２時間の推定方法について図１１を参照しながら説明する。
ＣＰＵは、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更された時点（時刻ｔ０を参照。）から目標リッチ空燃比afRichが目標空燃比abyfrとして設定され続けている経過時間（目標リッチ空燃比経過時間）ＴＲpassを計測する。

更に、ＣＰＵは時刻ｔ０において、今回の目標リッチ空燃比afRichの継続時間ＴＲｉｃｈを予測する。具体的には、第３制御装置は、「吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥ」と目標リッチ空燃比継続時間ＴＲｉｃｈとの関係を規定したルックアップテーブルMapTRich(Ga,NE)をＲＯＭ内に記憶している。このテーブルMapTRich(Ga,NE)は予め実験により取得されたデータに基づいて作成されている。そして、ＣＰＵは、時刻ｔ０にて、その時刻ｔ０における「吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥ」をテーブルMapTRich(Ga,NE)に適用することにより、目標リッチ空燃比継続時間ＴＲｉｃｈを推定する。

更に、時刻ｔ１において、図１０のステップ１０１０に進んだと仮定する。このとき、ＣＰＵは目標リッチ空燃比継続時間ＴＲｉｃｈから目標リッチ空燃比経過時間ＴＲpassを減じることにより、上記第１時間Ｔ１（目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに切り換わるまでの時間）を推定（取得）する。

同様に、ＣＰＵは、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanに変更された時点（時刻ｔ２を参照。）から目標リーン空燃比afLeanが目標空燃比abyfrとして設定され続けている経過時間（目標リーン空燃比経過時間）ＴＬpassを計測する。

更に、ＣＰＵは時刻ｔ２において、今回の目標リーン空燃比afLeanの継続時間ＴＬｅａｎを予測する。具体的には、第３制御装置は、「吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥ」と目標リーン空燃比継続時間ＴＬｅａｎとの関係を規定したルックアップテーブルMapTLean(Ga,NE)をＲＯＭ内に記憶している。このテーブルMapTLean(Ga,NE)は予め実験により取得されたデータに基づいて作成されている。そして、ＣＰＵは、時刻ｔ２にて、その時刻ｔ２における「吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥ」をテーブルMapTLean(Ga,NE)に適用することにより、目標リーン空燃比継続時間ＴＬｅａｎを推定する。

更に、時刻ｔ３において、図１０のステップ１０２０に進んだと仮定する。このとき、ＣＰＵは目標リーン空燃比継続時間ＴＬｅａｎから目標リーン空燃比経過時間ＴＬpassを減じることにより、上記第２時間Ｔ２（目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに切り換わるまでの時間）を推定（取得）する。

以上、説明したように、第３制御装置は、第２制御装置と同様の蒸発燃料パージ手段を備える。

但し、第３制御装置の蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が前記第１運転状態である場合（図１０のステップ６２０及びステップ８１０の両ステップにおける「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているとき（図１０のステップ６７０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanへと切り換わるまでの時間である第１時間Ｔ１を推定し、その推定された第１時間Ｔ１が所定の第１閾値時間Ｔ１ｔｈ未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている（図１０のステップ１０１０での「Ｙｅｓ」との判定及びステップ６９０を参照。）。

これにより、パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が第１運転状態であって、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合であっても、推定された第１時間Ｔ１が所定の第１閾値時間Ｔ１ｔｈ未満である場合には蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼し且つ排ガスとなって触媒４３に到達した時点において触媒４３の状態が酸素不足状態に変化してしまっていることがないので、エミッションが悪化することを回避することができる。

加えて、第３制御装置の前記蒸発燃料パージ手段は、
パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が第２運転状態である場合（図１０のステップ６２０での「Ｙｅｓ」との判定、及び、ステップ８１０での「Ｎｏ」との判定を参照。）、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されているとき（図１０のステップ８２０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichへと切り換わるまでの時間である第２時間Ｔ２を推定し、その推定された第２時間Ｔ２が所定の第２閾値時間Ｔ２ｔｈ未満である場合には蒸発燃料パージを開始しないように構成されている（図１０のステップ１０２０での「Ｙｅｓ」との判定及びステップ６３０を参照。）。

これにより、パージ実行要求条件成立時点の機関１０の運転状態が第２運転状態であって、且つ、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合であっても、推定された第２時間Ｔ２が所定の第２閾値時間Ｔ２ｔｈ未満である場合には蒸発燃料パージが開始されない。この結果、蒸発燃料パージによって吸気通路に導入された燃料が燃焼室２１に到達する時点までに目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに変更されていることがないので、「機関１０の空燃比が過小となって燃焼状態が不安定となり、よって、ドライバビリティが悪化すること」を回避することができる。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態によれば、蒸発燃料パージを、エミッションを悪化させることなく、更には、ドライバビリティを犠牲にすることなく、行うことができる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＫＦmainのみでなく、メインフィードバック学習値ＫＧ及びパージ補正係数ＦＰＧにも基づいて、下記（２）式のように補正することによって指示燃料噴射量Ｆｉを求めてもよい。

Ｆｉ＝ＦＰＧ・ＫＧ・ＦＡＦ・Ｆｂａｓｅ …（２）

この場合、パージ実行要求条件の一つとして「メインフィードバック学習値ＫＧの学習が完了していること」が含まれ得る。即ち、メインフィードバック学習値ＫＧの学習が完了していない場合、蒸発燃料パージは実行されない。

メインフィードバック学習値ＫＧの学習が完了していないために蒸発燃料パージが実行されておらず、且つ、メインフィードバック制御が実行されいるとき、メインフィードバック係数の平均値が「１＋α」よりも大きいときメインフィードバック学習値ＫＧの値が所定時間あたり値ΔＫＧだけ増大させられ、メインフィードバック係数の平均値が「１−α」よりも小さいメインフィードバック学習値ＫＧの値が所定時間あたり値ΔＫＧだけ減少させられる。なお、値αは０よりも大きく１よりも小さい値（例えば、０．０２）であり、メインフィードバック学習値ＫＧの初期値は「１」である。

その後、メインフィードバック制御が継続していて、且つ、メインフィードバック係数の平均値が「１＋α」と「１−α」との間の値である状態の継続時間が閾値時間以上となったとき、メインフィードバック学習値ＫＧの学習が完了したと判定される。

更に、パージ補正係数ＦＰＧは下記の（３）に従って求められる。（３）式において、ＦＧＰＧは蒸発燃料ガス濃度学習値である。ＰＧＴは目標パージ率である。

ＦＰＧ＝１＋ＰＧＴ（ＦＧＰＧ−１） …（３）

蒸発燃料ガス濃度学習値ＦＧＰＧは、蒸発燃料のパージを実行している期間において、メインフィードバック係数の平均値ＦＡＦＡＶが「１＋β」と「１−β」との間の値でないとき、所定時間に（ＦＡＦＡＶ−１）／ＰＧＴだけ増大させられる。目標パージ率ＰＧＴは、負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥ等に基づいて定められる。目標パージ率ＰＧＴは一定値であってもよい。なお、値βは０よりも大きく１よりも小さい値（例えば、０．０２）である。

また、上記各実施形態において、目標リッチ空燃比afRichは例えば吸入空気量Ｇａに応じて変化する値であってもよいく、目標リーン空燃比afLeanは例えば吸入空気量Ｇａに応じて変化する値であってもよい。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
   前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
   前記触媒に流入するガスの空燃比の目標値である目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比と理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比とのうちの何れに設定すべきかを前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて決定するとともに、前記目標リッチ空燃比及び前記目標リーン空燃比のうちの前記決定した一方を前記目標空燃比として設定する目標空燃比決定手段と、
   前記機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量である燃料噴射量を前記目標空燃比に応じて決定するとともに同決定した燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御手段と、
   前記燃料噴射弁に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク内に発生した蒸発燃料を前記機関の吸気通路に導入する蒸発燃料パージを所定のパージ実行要求条件が成立している場合に実行する蒸発燃料パージ手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記目標空燃比決定手段は、
   前記下流側空燃比センサの出力値Ｖｏｘｓの所定時間あたりの変化量ΔＶｏｘｓが正の値であり且つその大きさ｜ΔＶｏｘｓ｜がリッチ判定閾値ｄＲｉｃｈｔｈよりも大きくなったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定すべきであると決定し、
   前記下流側空燃比センサの出力値Ｖｏｘｓの所定時間あたりの変化量ΔＶｏｘｓが負の値であり且つその大きさ｜ΔＶｏｘｓ｜がリーン判定閾値ｄＬｅａｎｔｈよりも大きくなったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定すべきであると決定するように構成され、
   前記蒸発燃料パージ手段は、
   前記パージ実行要求条件が不成立である状態から前記パージ実行要求条件が成立した状態へと変化したパージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、
   前記パージ実行要求条件成立時点において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず、その後、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成された制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記蒸発燃料パージ手段は、
   前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が第１運転状態である場合、
   前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成され、更に、
   前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第１運転状態と異なる第２運転状態である場合、
   前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているときには前記蒸発燃料パージを開始せず前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定される時点以降において前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているときに前記蒸発燃料パージを開始するように構成された、
   制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記蒸発燃料パージ手段は、
   前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第１運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されているとき、現時点から前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比へと切り換わるまでの時間である第１時間を推定し、前記推定された第１時間が所定の第１閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成された、
   制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記蒸発燃料パージ手段は、
   前記パージ実行要求条件成立時点の前記機関の運転状態が前記第２運転状態である場合、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されているとき、現時点から前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比へと切り換わるまでの時間である第２時間を推定し、前記推定された第２時間が所定の第２閾値時間未満である場合には前記蒸発燃料パージを開始しないように構成された、
   制御装置。
5. 請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第１運転状態は前記機関の負荷が閾値負荷よりも小さい運転状態であり、
   前記第２運転状態は前記機関の負荷が前記閾値負荷よりも大きい運転状態である、
   制御装置。
6. 請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第１運転状態は前記機関の回転速度が閾値回転速度よりも小さい運転状態であり、
   前記第２運転状態は前記機関の回転速度が前記閾値回転速度よりも大きい運転状態である、
   制御装置。

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