JP4389867B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、複数の気筒を２つの気筒群に分割し、各気筒群に対応して排気管を接続し、これら排気管を下流側で共通の排気管に合流させた内燃機関が記載されている。また、同文献１に記載の内燃機関では、各気筒群に対応して接続された排気管に、それぞれ、三元触媒が配置されており、また、これら排気管に共通の排気管にも、三元触媒が配置されている。また、同文献１に記載の内燃機関では、上流側の三元触媒上流にそれぞれ配置されている空燃比センサ（同文献１の図１において、参照符号１３Ｌ、１３Ｒで示されているものであり、以下これらを「上流側センサ」という）によって検出される空燃比に基づいて、空燃比が目標空燃比に維持されるように燃料噴射弁から噴射される燃料の量（以下「燃料噴射量」という）を補正する制御を行っている。また、同文献１に記載の内燃機関では、所定の条件が成立したとき、燃料タンクで発生した蒸発燃料（以下「ベーパ」という）を保持しておくキャニスタから吸気管にベーパを排出するようにしている。

ところで、キャニスタから吸気管に排出されたベーパは、最終的には、気筒内に吸入されて燃焼せしめられることから、空燃比に影響を与える。そこで、特許文献１に記載の内燃機関では、上流側センサによって検出される空燃比に基づいて空燃比が目標空燃比に維持されるように燃料噴射量を補正する補正係数に基づいて、キャニスタから吸気管に排出されるガスに含まれるベーパの割合（以下「ベーパ濃度」という）を求め、この求めたベーパ濃度を、空燃比を目標空燃比に維持するための燃料噴射量の制御に反映している。

特開２０００−２３０４４５号公報 特開平１１−３６９９８号公報 特開平８−１７７５７２号公報

ところで、特許文献１に記載の内燃機関と同様な構成を備えた内燃機関において、例えば、下流側の三元触媒の温度を上昇させるために、該三元触媒に比較的多量の燃料と空気とを供給すると共に該三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるようにすることが要求されることがある。そして、この要求を満たすための手段として、下流側の三元触媒に流入するときの排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、一方の気筒群において理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせ、他方の気筒群において理論空燃比よりもリーンな空燃比でもって燃焼を行わせるというものが知られている。

ところで、一方の気筒群において理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせると共に、他方の気筒群において理論空燃比よりもリーンな空燃比でもって燃焼を行わせる運転（以下「リッチ・リーン運転」という）を行っているときには、上流側の三元触媒に流入する排気ガスの空燃比は、それぞれ、リッチであったりリーンであったりする。したがって、上流側センサによって検出される空燃比に基づいて各気筒群における空燃比を目標空燃比に維持しようとしても、空燃比を正確に目標空燃比に維持することができない。そこで、一方の気筒群から排出された排気ガスと他方の気筒群から排出された排気ガスとが合流する地点よりも下流であって、下流側の三元触媒上流に配置されている空燃比センサ（特許文献１の図１において、参照符号１６で示されているものであり、以下これを「下流側センサ」という）によって検出される空燃比に基づいて各気筒群における空燃比を目標空燃比に維持することが知られている。

ところで、特許文献１に記載の内燃機関によれば、上述したように、空燃比が目標空燃比に維持されるように燃料噴射量を補正する補正係数に基づいてベーパ濃度が求められることから、リッチ・リーン運転以外の運転（以下「通常運転」という）が行われているときには、上流側センサによって検出される空燃比に基づいて求められる燃料噴射量に対する補正係数に基づいてベーパ濃度が求められ、リッチ・リーン運転が行われているときには、下流側センサによって検出される空燃比に基づいて求められる燃料噴射量に対する補正係数に基づいてベーパ濃度が求められることになる。

ところで、内燃機関の運転中にベーパ濃度を求める場合、一定の時間間隔ごとにベーパ濃度を求めるのであるが、このとき、一般的には、求めたベーパ濃度を学習値として記憶しておき、直前に求めて記憶しておいたベーパ濃度の学習値を利用して各時刻におけるベーパ濃度を求めている。ここで、内燃機関の運転が上記通常運転から上記リッチ・リーン運転に切り換えられたときには、内燃機関の運転がリッチ・リーン運転に切り換えられた直後は、通常運転が行われているときに求められたベーパ濃度の学習値を利用してベーパ濃度を求めることになる。ところが、これによると、通常運転が行われているときには、上述したように、上流側センサの出力に基づいてベーパ濃度を求めているのであるから、内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたときには、上流側センサの出力に基づいて求められたベーパ濃度の学習値と下流側センサの出力とに基づいてベーパ濃度を求めることになる。

ここで、上流側センサと下流側センサとが異なるタイプであればなおさら、これらセンサが同じタイプのセンサであったとしても、その出力特性には自ずと差異がある。したがって、内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたときに、通常運転時に求めたベーパ濃度の学習値を利用してリッチ・リーン運転時のベーパ濃度を求めたのでは、正確なベーパ濃度を求められない可能性が高い。

そこで、本発明の目的は、内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたときにも、吸気通路内に導入されているベーパ量を正確に求めることにある。

上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続し、該共通の１つの排気管内に排気浄化触媒を配置した内燃機関であって、通常は各気筒群において所定の空燃比でもって燃焼を行わせる通常運転を行い、排気浄化触媒に還元剤と空気とを供給すべきことが要求されたときには排気浄化触媒に所定空燃比の排気ガスが流入するように一方の気筒群において理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせると共に他方の気筒群において理論空燃比よりもリーンな空燃比でもって燃焼を行わせるリッチ・リーン運転を行い、所定の条件が成立したときには気筒全てに通じる吸気通路内にベーパを含んだガスを導入するパージ制御を行い、該パージ制御中に吸気通路内に導入されているベーパの量を求めて学習値として記憶する内燃機関において、各排気枝管にそれぞれ第１の空燃比センサを配置すると共に排気浄化触媒上流の上記共通の１つの排気管に第２の空燃比センサを配置し、パージ制御中に吸気通路内に導入されているベーパの量を求めるとき、通常運転が行われているときは、第１の空燃比センサの出力値と通常運転中に求められて記憶されたベーパ量の学習値とを利用してベーパ量を求め、リッチ・リーン運転が行われているときは、第２の空燃比センサの出力値とリッチ・リーン運転中に求められて記憶されたベーパ量の学習値とを利用してベーパ量を求める。

２番目の発明では、１番目の発明において、パージ制御中に内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたとき或いはリッチ・リーン運転から通常運転に切り換えられたときにパージ制御を停止し、所定の時間が経過したときにパージ制御を再開する。

３番目の発明では、１または２番目の発明において、通常運転が行われているときには第１の空燃比センサの出力値を利用して各気筒群における空燃比が目標空燃比に制御され、リッチ・リーン運転が行われているときには第２の空燃比センサの出力値を利用して各気筒群における空燃比が目標空燃比に制御される。

４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記第１の空燃比センサ下流の各排気枝管内にそれぞれ排気浄化触媒が配置されている。

本発明によれば、通常運転が行われているときと、リッチ・リーン運転が行われているときとで、それぞれ、別個にベーパ量を求めているので、内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたときにも、ベーパ量が正確に求められると共に、内燃機関の運転がリッチ・リーン運転から通常運転に切り換えられたときにも、ベーパ量が正確に求められる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１において、１は内燃機関の本体を示し、♯１〜♯４はそれぞれ第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒を示している。各気筒には、それぞれ対応して、燃料噴射弁２１，２２，２３，２４が設けられている。また、各気筒には、それぞれ対応する吸気枝管３を介して吸気管４が接続されている。また、第１気筒および第４気筒には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒および第３気筒には、第２の排気枝管６が接続されている。すなわち、第１気筒と第４気筒とをまとめて第１気筒群と称し、第２気筒と第３気筒とをまとめて第２気筒群と称したとき、第１気筒群には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒群には、第２の排気枝管６が接続されている。そして、これら排気枝管５，６は、下流側において合流し、共通の１つの排気管７に接続されている。

なお、第１の排気枝管５は、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第１気筒および第４気筒に接続されている。同様に、第２の排気枝管６も、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第２気筒および第３気筒に接続されている。以下の説明では、排気枝管５，６の上流側の２つに分かれている部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の分岐部分」と表現し、排気枝管５，６の下流側の１つの部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の集合部分」と表現する。

各排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、三元触媒８，９が配置されており、排気管７には、ＮＯｘ触媒１０が配置されている。また、各三元触媒５，６上流の排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、空燃比センサ１１，１２が配置されている。また、ＮＯｘ触媒１０上流および下流の排気管７にも、それぞれ、空燃比センサ１３，１４が配置されている。

三元触媒８，９は、図２に示されているように、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍（図２の領域Ｘ内）にあるときに、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、炭化水素（ＨＣ）を同時に高い浄化率にて浄化する。一方、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気ガス中の酸素を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力を有する。この酸素吸放出能力が正常に機能する限り流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであってもリッチであっても、三元触媒内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維持されるので、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣが同時に高い浄化率で浄化される。

ＮＯｘ触媒１０は、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき（大きいとき）に排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸蔵することによって保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなると保持しているＮＯｘを還元浄化する。

ところで、ＮＯｘ触媒１０にＮＯｘが保持される条件において、排気ガス中にＳＯｘが含まれていると、このＳＯｘもＮＯｘ触媒に保持されてしまう。上述したように、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが保持されると、その分、ＮＯｘ触媒が保持することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する必要がある。ここで、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にした状態で、ＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ（好ましくは、理論空燃比に極めて近いリッチ）の排気ガスを供給すれば、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去することができる。云い換えれば、本実施形態のＮＯｘ触媒は、その温度を或る温度にした状態でそこに理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが供給されると、ＳＯｘを放出するものであると言える。

そこで、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することが要求されたときには、本実施形態では、以下の硫黄被毒回復制御を実行することによって、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にすると共にＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスを供給する。すなわち、本実施形態の硫黄被毒回復制御では、第１気筒および第４気筒（すなわち、第１気筒群）からリッチ空燃比の排気ガス（以下「リッチ排気ガス」という）が排出されると共に第２気筒および第３気筒（すなわち、第２気筒群）からリーン空燃比の排気ガス（以下「リーン排気ガス」という）が排出されるように、各気筒に充填される混合気の空燃比を制御する。

ここで、各気筒から排出させるリッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合は、これらリッチ排気ガスとリーン排気ガスとがＮＯｘ触媒１０上流で混ざり合ってＮＯｘ触媒に流入するときに、トータルの排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように調整される。

一般的に、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去可能な温度（以下「ＳＯｘ除去可能温度」という）は、ＮＯｘ触媒にＮＯｘを保持させたり還元浄化させたりする温度よりも高いので、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる必要がある。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが混ざり合ってリッチ排気ガス中のＨＣとリーン排気ガス中の酸素とが反応することで、反応熱が発生し、この反応熱により、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘ除去可能温度まで上昇させることができる。

そして、上述したように、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比とすることが必要である。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比またはリッチ空燃比となっている。こうして、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することができる。

なお、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリッチ排気ガスの空燃比は、理論空燃比に近いリッチ空燃比であることが好ましく、したがって、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリーン排気ガスの空燃比も、理論空燃比に近いリーン空燃比であることが好ましい。

ところで、空燃比センサとしては、例えば、図３に示されている特性でもって電流を出力するいわゆるリニア空燃比センサがある。このリニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、０Ａの電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるほど大きな０Ａ以下の電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど大きな０Ａ以上の電流を出力する。すなわち、リニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比に応じてリニアに変化する電流を出力する。

また、別の空燃比センサとしては、例えば、図４に示されている特性でもって電圧を出力するいわゆるＯ_２センサがある。このＯ_２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、略０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりもリッチであるとき、略１Ｖの電圧を出力する。そして、出力電圧は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にある領域で急激に変化して、０．５Ｖを横切る。すなわち、Ｏ_２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異なる一定の電圧を出力する。

本発明の実施形態では、三元触媒８，９上流の空燃比センサ１１，１２および三元触媒とＮＯｘ触媒１０との間の空燃比センサ１３として、リニア空燃比センサを採用し、ＮＯｘ触媒下流の空燃比センサ１４として、Ｏ_２センサを採用している。

また、図１に示されているように、本実施形態の内燃機関は、燃料タンク３０内で発生したベーパ（蒸発燃料）を吸着保持するための活性炭３１を収容したチャコールキャニスタ３２を具備する。活性炭３１の一方の側にあるキャニスタ３２の内部空間３３は、ベーパ通路３４を介して燃料タンク３０の内部に連通されていると共にパージ通路３５を介してスロットル弁３６下流の吸気管４に連通可能とされている。パージ通路３５には、該パージ通路３５の流路面積を調整するパージ制御弁３７が配置されている。パージ制御弁３７が開弁されると、キャニスタ３２の内部空間３３がパージ通路を介して吸気管４に連通せしめられる。また、活性炭３１の他方の側にあるキャニスタ３２の内部空間３８は、大気管３９を介して大気に連通されている。

上述したように、キャニスタ３２の活性炭３１には、燃料タンク３０内で発生したベーパが吸着保持されるのであるが、活性炭３１が吸着保持可能なベーパ量には限界があることから、活性炭３１がベーパで飽和する前に、活性炭３１からベーパを取り除かなければならない。そこで、本実施形態では、機関運転中（内燃機関が運転されているとき）に或る所定の条件が成立しているときにパージ制御弁３７を開いて活性炭３１のベーパをパージ通路３５を介して吸気管４に排出する（このように、ベーパをパージ通路を介して吸気管に排出することを本明細書では「パージ」という）。

すなわち、機関運転中は、スロットル弁３６下流の吸気管４内には負圧（以下「吸気管負圧」という）が発生する。したがって、パージ制御弁３７が開かれると、吸気管負圧がパージ通路３５を介してキャニスタ３２に導入される。そして、この導入された吸気管負圧によって、大気中の空気が大気管３９を介してキャニスタ３２内に吸引され、この吸引された空気がパージ通路３５を介して吸気管４に吸引される。このとき、活性炭３１に吸着保持されているベーパがキャニスタ３２内を通る空気に乗って吸気管４に導入されることになる。

ところで、本実施形態では、各気筒に充填される混合気の空燃比が理論空燃比となるように、各燃料噴射弁から噴射させる燃料の量（以下「燃料噴射量」という）を制御する。次に、各気筒に充填される混合気の空燃比を理論空燃比に制御する本実施形態の方法について説明する。なお、本明細書において、機関空燃比とは、各気筒に充填される混合気の空燃比であって、各気筒に供給された燃料の量に対する各気筒に供給された空気の量の比を意味し、排気空燃比とは、排気ガスの空燃比を意味し、排気ガスの空燃比とは、各気筒に吸入された空気（機関排気通路に空気を供給することができるようにしたシステムでは機関排気通路に供給された空気を含む。）の量に対する各気筒に供給された燃料（機関排気通路に燃料を供給することができるようにしたシステムでは機関排気通路に供給された燃料を含む。）の比を意味する。

図１に示した内燃機関では、基本的には、次式１に従って燃料噴射弁を開弁する時間（以下「燃料噴射時間」という）ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（１）
上式１において、ＴＰは、基本燃料噴射時間であり、ＦＷは、補正係数であり、ＦＡＦは、フィードバック補正係数であり、ＫＧｊは、機関空燃比の学習係数であり、ＦＰＧは、パージ空燃比補正係数（以下「パージＡ／Ｆ補正係数」という）である。

基本燃料噴射時間ＴＰは、機関空燃比を理論空燃比とするのに必要な実験により求められた噴射時間であって、機関負荷Ｇａ／Ｎ（吸入空気量Ｇａ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎとの関数として予めＥＣＵ（電子制御装置）などに記憶されている。

また、補正係数ＦＷは、暖機増量係数や加速増量係数を一まとめにして表わしたもので、増量補正する必要がないときには、ＦＷ＝１．０となる。また、フィードバック補正係数ＦＡＦは、リニア空燃比センサ１１，１２の出力信号に基づいて機関空燃比を理論空燃比に制御するための係数である。また、パージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧは、内燃機関の運転が開始されてからパージが開始されるまでの間は、零とされ、パージが開始された後は、パージガス中のベーパ濃度が高くなるほど大きくされ、機関運転中にパージが一時的に停止されたときは、パージの停止中、零とされる。

ところで、上述したように、フィードバック補正係数ＦＡＦは、リニア空燃比センサ１１，１２の出力信号に基づいて空燃比を理論空燃比に制御するためのものである。

図５は、機関空燃比が理論空燃比に維持されているときのリニア空燃比センサ１１，１２の出力電流Ｉとフィードバック補正係数ＦＡＦとの関係を示している。図５に示されるように、リニア空燃比センサ１１，１２の出力電流Ｉが基準電圧、例えば、０（Ａ）よりも低くなると、すなわち、機関空燃比がリッチになると、フィードバック補正係数ＦＡＦは、スキップ量Ｓだけ急激に低下せしめられ、次いで、積分定数Ｋでもって徐々に減少せしめられる。一方、リニア空燃比センサ１１，１２の出力電流Ｉが基準電圧よりも高くなると、すなわち、機関空燃比がリーンになると、フィードバック補正係数ＦＡＦは、スキップ量Ｓだけ急激に増大せしめられ、次いで、積分定数Ｋでもって徐々に増大せしめられる。

すなわち、機関空燃比がリッチになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが減少せしめられて燃料噴射量が減少せしめられ、一方、機関空燃比がリーンになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが増大せしめられて燃料噴射量が増大せしめられ、斯くして、機関空燃比が理論空燃比に制御される。このとき、フィードバック補正係数ＦＡＦは、図５に示されるように、基準値、すなわち、１．０を中心として上下動する。

また、図５において、ＦＡＦＬは、機関空燃比がリーンからリッチになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示し、ＦＡＦＲは、機関空燃比がリッチからリーンになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示している。本実施形態では、フィードバック補正係数ＦＡＦの変動平均値（以下単に「平均値」という）として、これらＦＡＦＬとＦＡＦＲとの平均値が用いられる。

なお、このように燃料噴射量を制御することにより、基本的には、機関空燃比は理論空燃比に制御されるはずである。ところが、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があると、機関空燃比は理論空燃比に制御されない。例えば、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリッチ側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、排気空燃比が理論空燃比になっていたとしても、排気空燃比は理論空燃比よりもリッチであることになってしまう。このため、燃料噴射量が少なくされ、結果的に、機関空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまう。逆に、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリーン側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、機関空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまう。

そこで、本実施形態では、こうしたリニア空燃比センサ１１，１２の出力誤差をＮＯｘ触媒１０下流のＯ_２センサ１４の出力値を利用して補償する。すなわち、リニア空燃比センサに出力誤差がなく、機関空燃比が理論空燃比に制御されていれば、ＮＯｘ触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比になっているはずであり、このとき、Ｏ_２センサは理論空燃比に対応する０．５Ｖ（以下「基準電圧値」という）を出力する。

しかしながら、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、例えば、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチに制御されていると、ＮＯｘ触媒１０から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっている。このとき、Ｏ_２センサ１４は理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する電圧値を出力する。ここで、このときにＯ_２センサから出力される電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサの出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このＯ_２センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。

逆に、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、機関空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されているときにも、Ｏ_２センサ１４から出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リーン空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。

図６は、パージ率ＰＧＲ（これは、図１に示した例では、スロットル弁３６上流から筒内に吸入される空気の量（以下「吸入空気量」という）に対するパージ通路３５から吸気管４にパージされる空気とベーパとの混合ガス（以下「パージガス」という）の量の割合である）を示している。図６に示したように、本実施形態では、機関運転開始後、初めてパージが開始されると、パージ率ＰＧＲは零から徐々に増大せしめられ、パージ率ＰＧＲが目標値（例えば、６パーセント）に達すると、その後は、パージ率ＰＧＲは目標値に維持される。

そして、例えば、減速運転時に燃料噴射弁からの燃料の供給が停止されたような場合、Ｘで示したように、パージ率ＰＧＲが一時的に零にされる。そして、次にパージが再開されたときのパージ率ＰＧＲは、パージが停止される直前のパージ率とされる。

次に、図７を参照しつつパージガス中のベーパ濃度（以下「ベーパ濃度」ともいう）の学習方法について説明する。ベーパ濃度の学習は、単位パージ率当りのベーパ濃度（以下単に「単位ベーパ濃度」ともいう）を正確に求めることから始まる。図７では、単位ベーパ濃度をＦＧＰＧで示している。また、パージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧは、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによって得られる。

単位ベーパ濃度ＦＧＰＧは、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ（図６のＳ）する毎に次式２に従って算出される。
ＦＧＰＧ＝ＦＧＰＧ＋ｔＦＧ …（２）
ここで、ｔＦＧは、フィードバック補正係数ＦＡＦのスキップ毎に行われる単位ベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量であり、次式３に従って算出される。
ｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ） …（３）
ここで、ＦＡＦＡＶは、フィードバック補正係数の平均値（＝（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２）であり、ａは、本実施形態では、２に設定されている。

すなわち、パージが開始されると機関空燃比がリッチとなるので、機関空燃比を理論空燃比とすべくフィードバック補正係数ＦＡＦが小さくなる。次いで、時刻ｔ_１において、リニア空燃比センサ１１，１２により空燃比がリッチからリーンに切替ったと判断されると、フィードバック補正係数ＦＡＦは増大せしめられる。この場合、パージが開始されてから時刻ｔ_１に至るまでのフィードバック補正係数ＦＡＦの変化量ΔＦＡＦ（＝１．０−ＦＡＦ）は、パージによる機関空燃比の変動量を表しており、この変動量ΔＦＡＦは、時刻ｔ_１における単位ベーパ濃度を表わしていることになる。

時刻ｔ_１に達すると、機関空燃比は理論空燃比に維持され、その後、機関空燃比が理論空燃比からずれないようにフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを１．０まで戻すために単位ベーパ濃度ＦＧＰＧがフィードバック補正係数ＦＡＦのスキップ毎に徐々に更新される。このときの単位ベーパ濃度ＦＧＰＧの１回当りの更新量ｔＦＧは、１．０に対するフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶのずれ量の半分とされるので、この更新量ｔＦＧは、上述したように、ｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・２）となる。

図７に示されるように、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧの更新が数回繰返されると、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶは、１．０に戻り、その後は、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧは、一定となる。このように、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧが一定になるということは、このときのＦＧＰＧが単位ベーパ濃度を正確に表わしていることを意味しており、したがって、単位ベーパ濃度の学習が完了したことを意味している。一方、実際のベーパ濃度は、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算した値となる。したがって、実際のベーパ濃度を表わすパージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧ（＝ＦＧＰＧ・ＰＧＲ）は、図７に示されるように、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧが更新される毎に更新され、パージ率ＰＧＲが増大するにつれて増大する。

パージ開始後における単位ベーパ濃度の学習が一旦完了した後においても単位ベーパ濃度が変化すれば、フィードバック補正係数ＦＡＦは１．０からずれ、このときにも、上述のｔＦＧ（＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ））を用いて単位ベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量が算出される。

次に、図８および図９を参照しつつ、パージ制御ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは、一定時間毎の割込みによって実行される。図８および図９のルーチンでは、まず初めに、ステップ２０において、パージ制御弁３７の駆動パルスのデューティ比の計算時期か否かが判別される。本実施形態では、デューティ比の計算は、１００ｍｓｅｃ毎に行われる。ここで、デューティ比の計算時期でないと判別されたときには、図１０に示されているパージ制御弁３７の駆動処理ルーチンに進む。一方、ステップ２０において、デューティ比の計算時期であると判別されたときには、ステップ２１に進んで、パージ条件１が成立しているか否か、例えば、暖機が完了したか否かが判別される。

ここで、パージ条件１が成立していないと判別されたときには、ステップ２８に進んで、初期化処理、すなわち、前回のパージの中止直前のパージ率ＰＲＧＯが零とされ、次いで、ステップ２９に進んで、デューティ比ＤＰＧおよびパージ率ＰＧＲも零とされ、次いで、図１０に示されているパージ制御弁３７の駆動処理ルーチンに進む。一方、ステップ２１において、パージ条件１が成立していると判別されたときには、ステップ２２に進んで、パージ条件２が成立しているか否か、例えば、機関空燃比のフィードバック制御が行われているか否かおよび燃料噴射弁からの燃料の供給が停止されていないか否かが判別される。

ここで、パージ条件２が成立していないと判別されたときには、ステップ２９に進んで、デューティ比ＤＰＧおよびパージ率ＰＧＲが零とされ、次いで、図１０に示されているパージ制御弁３７の駆動処理ルーチンに進む。一方、ステップ２２において、パージ条件２が成立していると判別されたときには、ステップ２３に進む。

ステップ２３では、全開パージ率ＰＧ１００が算出される。ここで、全開パージ率ＰＧ１００は、全開パージ量ＰＧＱと吸入空気量Ｇａとの比（（ＰＧＱ／Ｇａ）・１００）であって、例えば、機関負荷Ｇａ／Ｎ（＝吸入空気量Ｇａ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎとの関数であって予め実験により求められ、下表に示すようなマップの形で予めＥＣＵなどに記憶されている。なお、全開パージ量ＰＧＱは、パージ制御弁３７を全開にしたときのパージガス量を表わしている。

機関負荷Ｇａ／Ｎが低くなるほど吸入空気量Ｇａに対する全開パージ量ＰＧＱは大きくなるので、表１に示されるように、全開パージ率ＰＧ１００は、機関負荷Ｇａ／Ｎが低くなるほど大きくなり、また、機関回転数Ｎが低くなるほど吸入空気量Ｇａに対する全開パージ量ＰＧＱは大きくなるので、表１に示されるように、全開パージ率ＰＧ１００は、機関回転数Ｎが低くなるほど大きくなる。

次いで、ステップ２４では、フィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＫＦＡＦ１５（＝１．１５）と下限値ＫＦＡＦ８５（＝０．８５）との間にある（ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ８５）か否かが判別される。ここで、ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ８５であると判別されたとき（このときには、機関空燃比が理論空燃比にフィードバック制御されている）には、ステップ２５に進んで、パージ率ＰＧＲが零である（ＰＧＲ＝０）か否かが判別される。

ここで、ＰＧＲ≠０である（ここで、パージ率ＰＧＲは、常に零以上であるから、ＰＧＲ≠０であるということは、ＰＧＲ＞０であること、すなわち、パージが行われていることを意味する）と判別されたときには、ステップ２７にジャンプする。一方、ステップ２５において、ＰＧＲ＝０である（すなわち、パージが行われていない）と判別されたときには、ステップ２６に進んで、パージ率ＰＧＲが前回のパージの中止直前のパージ率（再開パージ率）ＰＧＲＯとされる。ここで、機関運転が開始されてから初めてルーチンがステップ２６に進んだとき（すなわち、機関運転が開始されてから初めてパージ条件１が成立したとき）には、ステップ２８の初期化処理によって前回のパージの中止直前のパージ率ＰＧＲＯが零とされているので、ステップ２６では、パージ率ＰＧＲは零とされている。一方、機関運転が開始されてから初めてルーチンがステップ２６に進んだのではないとき（すなわち、パージが一旦中止された後にパージが再開されたとき）には、ステップ２６では、パージ率ＰＧＲは前回のパージの中止直前のパージ率ＰＧＲＯとされる。

次いで、ステップ２７では、パージ率ＰＧＲに一定値ＫＰＧＲｕを加算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（＝ＰＧＲ＋ＫＰＧＲｕ）が算出され、次いで、ステップ３１に進む。すなわち、フィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＫＦＡＦ１５と下限値ＫＦＡＦ８５との間にあるときには、目標パージ率ｔＰＧＲが１００ｍｓｅｃ毎に徐々に増大せしめられることになる。なお、ステップ２７に示されているように、目標パージ率ｔＰＧＲに対しては、上限値Ｐ（例えば、６％）が設定されているので、目標パージ率ｔＰＧＲは、上限値Ｐまでしか増大せしめられない。

一方、ステップ２４において、ＦＡＦ≧ＫＦＡＦ１５またはＦＡＦ≦ＫＦＡＦ８５であると判別されたときには、ステップ３０に進んで、パージ率ＰＧＲから一定値ＫＰＧＲｄを減算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（＝ＰＧＲ−ＫＰＧＲｄ）が算出され、次いで、ステップ３１に進む。すなわち、フィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＫＦＡＦ１５と下限値ＫＦＡＦ８５との間に制御されていないとき、すなわち、機関空燃比が理論空燃比に制御されていないときには、パージの影響によって機関空燃比が理論空燃比に制御されていないものと判断し、目標パージ率ｔＰＧＲが減少せしめられる。なお、ステップ３０に示されているように、目標パージ率ｔＰＧＲに対しては、下限値Ｓ（例えば、０％）が設定されているので、目標パージ率ｔＰＧＲは、下限値Ｓまでしか減少せしめられない。

ステップ３１では、目標パージ率ｔＰＧＲを全開パージ率ＰＧ１００により除算することによってパージ制御弁３７の駆動パルスのデューティ比ＤＰＧ（＝（ｔＰＧＲ／ＰＧ１００）・１００）が算出される。したがって、パージ制御弁３７の駆動パルスのデューティ比ＤＰＧ、すなわち、パージ制御弁３７の開弁量は、全開パージ率ＰＧ１００に対する目標パージ率ｔＰＧＲの割合に応じて制御されることになる。

次いで、ステップ３２において、全開パージ率ＰＧ１００にデューティ比ＤＰＧを乗算することによって実際のパージ率ＰＧＲ（＝ＰＧ１００・（ＤＰＧ／１００））が算出される。次いで、ステップ３３において、デューティ比ＤＰＧがＤＰＧＯとされると共にパージ率ＰＧＲがＰＧＲＯとされる。次いで、ステップ３４において、パージが開始されてからの時間を示すパージ実行時間カウンタＣＰＧＲが１だけインクリメントされ、次いで、図１０に示されているパージ制御弁３７の駆動処理ルーチンに進む。

次に、図１０に示されているパージ制御弁３７の駆動処理ルーチンについて説明する。図１０のルーチンでは、まず初めに、ステップ４０において、機関運転中か否かが判別される。ここで、機関運転中であると判別されたときには、ステップ４１に進む。一方、機関運転中ではない、すなわち、機関運転停止中であると判別されたときには、ステップ４５に進んで、パージ制御弁３７の駆動パルスＹＥＶＰがオフとされる。

ステップ４１では、デューティ比の出力周期か否か、すなわち、パージ制御弁３７の駆動パルスの立上り周期であるか否かが判別される。このデューティ比の出力周期は、１００ｍｓｅｃである。ステップ４１において、デューティ比の出力周期であると判別されたときには、ステップ４２に進んで、デューティ比ＤＰＧが零である（ＤＰＧ＝０）か否かが判別される。ここで、ＤＰＧ＝０であると判別されたときには、ステップ４５に進んで、パージ制御弁３７の駆動パルスＹＥＶＰがオフとされる。一方、ステップ４２において、ＤＰＧ≠０であると判別されたときには、ステップ４３に進んで、パージ制御弁３７の駆動パルスＹＥＶＰがオンにされる。次いで、ステップ４４において、現在の時刻ＴＩＭＥＲにデューティ比ＤＰＧを加算することによって駆動パルスのオフ時刻ＴＤＰＧ（＝ＤＰＧ＋ＴＩＭＥＲ）が算出される。

一方、ステップ４１において、デューティ比の出力周期ではないと判別されたときには、ステップ４６に進んで、現在の時刻ＴＩＭＥＲが駆動パルスのオフ時刻ＴＤＰＧである（ＴＩＭＥＲ＝ＴＤＰＧ）か否かが判別される。ここで、ＴＩＭＥＲ＝ＴＤＰＧであると判別されたときには、ステップ４７に進んで、駆動パルスＹＥＶＰがオフとされる。

次に、図１１に示したフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンについて説明する。このルーチンは、例えば、一定時間毎の割込みによって実行される。図１１のルーチンでは、まず初めに、ステップ５０において、機関空燃比のフィードバック制御条件が成立しているか否かが判別される。ここで、フィードバック制御条件が成立していないと判別されたときには、ステップ５９に進んで、フィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固定され、次いで、ステップ６０に進んで、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０に固定され、次いで、ステップ６４に進む。一方、ステップ５０において、フィードバック制御条件が成立していると判別されたときには、ステップ５１に進む。

ステップ５１では、リニア空燃比センサ１１，１２の出力電流Ｉが０（Ｖ）よりも低い（Ｉ＜０）か否か、すなわち、リッチであるか否かが判別される。ここで、Ｉ＜０であると判別されたとき、すなわち、リッチであると判別されたときには、ステップ５２に進んで、前回の本ルーチンの実行時にリーンであったか否かが判別される。ここで、前回の本ルーチンの実行時にリーンであったと判別されたとき、すなわち、前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの間に、機関空燃比がリーンからリッチに変化したときには、ステップ５３に進んで、ＦＡＦＬがＦＡＦとされ、次いで、ステップ５４に進む。

ステップ５４では、フィードバック補正係数ＦＡＦからスキップ値Ｓが減算され、次いで、ステップ５５に進む。これにより、図５に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ値Ｓだけ急激に減少せしめられことになる。

一方、ステップ５２において、前回の本ルーチンの実行時にもリッチであったと判別されたときは、ステップ５８に進んで、フィードバック補正係数ＦＡＦから積分値Ｋ（Ｋ≪Ｓ）が減算され、次いで、ステップ５７に進む。これにより、図５に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦが徐々に減少せしめられることになる。

一方、ステップ５１において、Ｉ≧０であると判別されたとき、すなわち、リーンであると判別されたときには、ステップ６１に進んで、前回の本ルーチンの実行時にリッチであったか否かが判別される。ここで、前回の本ルーチンの実行時にリッチであったと判別されたとき、すなわち、前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの間に、空燃比がリッチからリーンに変化したときには、ステップ６２に進んで、ＦＡＦＲがＦＡＦとされ、次いで、ステップ６３に進む。

ステップ６３では、フィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ値Ｓが加算され、次いで、ステップ５５に進む。これにより、図５に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦは、スキップ値Ｓだけ急激に増大せしめられることになる。ステップ５５では、ステップ５３で算出されたＦＡＦＬとステップ６２で算出されたＦＡＦＲとの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。次いで、ステップ５６において、スキップフラグがセットされ、次いで、ステップ５７に進む。

一方、ステップ６１において、前回の本ルーチンの実行時にもリーンであったと判別されたときは、ステップ６４に進んで、フィードバック補正係数ＦＡＦに積分値Ｋが加算される。これにより、図５に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦが徐々に増大せしめられることになる。

ステップ５７では、フィードバック補正係数ＦＡＦが変動許容範囲の上限１．２と下限０．８とによりガードされる。すなわち、ＦＡＦが１．２よりも大きくならず、０．８よりも小さくならないようにＦＡＦの値がガードされる。上述したように、機関空燃比がリッチとなってＦＡＦが小さくなると、燃料噴射時間ＴＡＵが短くなって機関空燃比がリーン側へと移行し、機関空燃比がリーンとなってＦＡＦが大きくなると、燃料噴射時間ＴＡＵが長くなって機関空燃比がリッチ側へと移行するので、機関空燃比が理論空燃比に維持されることになる。

図１１に示したフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンが完了すると、図１２に示した空燃比の学習ルーチンに進む。図１２のルーチンでは、まず初めに、ステップ７０において、機関空燃比の学習条件が成立しているか否かが判別される。ここで、機関空燃比の学習条件が成立していないと判別されたときには、ステップ７７にジャンプし、機関空燃比の学習条件が成立していると判別されたときには、ステップ７１に進む。ステップ７１では、スキップフラグがセットされているか否かが判別される。ここで、スキップフラグがセットされていないと判別されたときには、ステップ７７にジャンプし、スキップフラグがセットされていると判別されたときには、ステップ７２に進む。ステップ７２では、スキップフラグがリセットされ、次いで、ステップ７３に進む。すなわち、本ルーチンでは、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップせしめられる毎にステップ７３に進むことになる。

ステップ７３では、パージ率ＰＧＲが零である（ＰＧＲ＝０）か否か、すなわち、パージが行われているか否かが判別される。ここで、ＰＧＲ≠０であると判別されたとき、すなわち、パージが行われているときには、図１３に示したベーパ濃度の学習ルーチンへ進む。一方、ＰＧＲ＝０であると判別されたとき、すなわち、パージが行われていないときには、ステップ７４に進み、以降のステップにおいて、機関空燃比の学習が行われる。

すなわち、まず初めに、ステップ７４において、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０２よりも大きい（ＦＡＦＡＶ≧１．０２）か否かが判別される。ここで、ＦＡＦＡＶ≧１．０２であると判別されたときには、ステップ７８に進んで、学習領域ｊに対する機関空燃比の学習値ＫＧｊに一定値Ｘが加算される。すなわち、本実施形態では、機関負荷に応じて複数個の学習領域ｊが予め定められており、各学習領域ｊに対してそれぞれ機関空燃比の学習値ＫＧｊが設けられている。したがって、ステップ７８では、機関負荷に応じた学習領域ｊの機関空燃比の学習値ＫＧｊが更新され、ステップ７７に進む。

一方、ステップ７４において、ＦＡＦＡＶ＜１．０２であると判別されたときには、ステップ７５に進んで、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが０．９８よりも小さい（ＦＡＦＡＶ≦０．９８）か否かが判別される。ここで、ＦＡＦＡＶ≦０．９８であると判別されたときには、ステップ７６に進んで、機関負荷に応じた学習領域ｊの機関空燃比の学習値ＫＧｊから一定値Ｘが減算される。一方、ステップ７５において、ＦＡＦＡＶ＞０．９８であると判別されたとき、すなわち、ＦＡＦＡＶが０．９８と１．０２との間にあるときには、機関空燃比の学習値ＫＧｊを更新することなく、ステップ７７にジャンプする。

ステップ７７およびステップ７９では、ベーパ濃度を学習するための初期化処理が行われる。すなわち、ステップ７７では、機関始動中であるか否かが判別される。ここで、機関始動中であると判別されたときには、ステップ７９に進んで、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧが零とされると共にパージ実行時間カウント値ＣＰＧＲがクリアされ、図１４に示されている燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。一方、ステップ７７において、機関始動中ではないと判別されたときには、図１４に示されている燃料噴射時間の算出ルーチンに直接進む。

上述したように、ステップ７３において、パージが行われていると判別されたときには、図１３に示されているベーパ濃度の学習ルーチンに進む。次に、このベーパ濃度の学習ルーチンについて説明する。図１３のルーチンでは、まず初めに、ステップ８０において、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが一定の設定範囲内にあるか否か、すなわち、１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であるか否かが判別される。ここで、１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であると判別されたときには、ステップ８１に進んで、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが零とされ、次いで、ステップ８２に進む。

ステップ８２では、ベーパ濃度ＦＧＰＧに更新量ｔＦＧが加算されるのであるが、ステップ８１を経由してステップ８２に達した場合、更新量ｔＦＧは零であるので、この場合には、ベーパ濃度ＦＧＰＧは更新されないことになる。

一方、ステップ８０において、ＦＡＦＡＶ≧１．０２またはＦＡＦＡＶ≦０．９８であると判別されたときには、ステップ８４に進んで、次式３に従ってベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが算出される。
ｔＦＧ＝（１．０−ＦＡＦＡＶ）／ＰＧＲ・ａ …（３）
ここで、ａは２である。すなわち、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが設定範囲（０．９８と１．０２との間）を越えると、ステップ８４において、１．０に対するＦＡＦＡＶのずれ量の半分が更新量ｔＦＧとされ、ステップ８２に進む。

上述したように、ステップ８２では、ベーパ濃度ＦＧＰＧに更新量ｔＦＧが加算されるのであるが、ステップ８４を経由してステップ８２に達した場合、更新量ｔＦＧは、多くの場合、零ではないので、この場合には、ベーパ濃度ＦＧＰＧは更新されることになる。

ステップ８３では、ベーパ濃度ＦＧＰＧの更新回数を表している更新回数カウンタＣＦＧＰＧが１だけインクリメントされ、次いで、図１４に示されている燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。

次に、図１４に示されている燃料噴射時間の算出ルーチンについて説明する。図１４のルーチンでは、まず初めに、ステップ９０において、機関負荷Ｇａ／Ｎおよび機関回転数Ｎに基づいて基本燃料噴射時間ＴＰが算出され、次いで、ステップ９１において、暖機増量等のための補正係数ＦＷが算出される。次いで、ステップ９２において、単位ベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによってパージＡ／Ｆ補正係数ＦＧＲ（＝ＦＧＰＧ・ＰＧＲ）が算出され、次いで、ステップ９３において、次式４に従って燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（４）

ところで、上述したように、本実施形態では、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することが要求されたときには、硫黄被毒回復制御を実行する。すなわち、第１気筒群♯１、♯４からリッチ排気ガスが排出されると共に第２気筒群♯２、♯３からリーン排気ガスが排出されるように、各気筒に充填される混合気の空燃比を制御する。そして、このとき、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとがＮＯｘ触媒上流で混ざり合ってＮＯｘ触媒に流入するときにトータルの排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように、各気筒から排出させるリッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合いを調整する。

次に、この硫黄被毒回復制御中の各気筒群における空燃比の制御について説明する。硫黄被毒回復制御中は、リッチ空燃比でもって燃焼を行わせる第１気筒群では、次式５に従って燃料噴射時間ＴＡＵが算出され、リーン空燃比でもって燃焼を行わせる第２気筒群では、次式６に従って燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＫＲ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（５）
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＫＬ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（６）

ここで、ＴＰ、ＦＷ、ＦＡＦ、ＫＧｊ、ＦＰＧは、上式１のＴＰ、ＦＷ、ＦＡＦ、ＫＧｊ、ＦＰＧと同様に、それぞれ、基本燃料噴射時間、補正係数、フィードバック補正係数、機関空燃比の学習係数、パージＡ／Ｆ補正係数である。そして、ＫＲは、第１気筒群における空燃比を理論空燃比よりもリッチとする１よりも大きい係数であって、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように予め実験などにより求めた係数であり、ＫＬは、第２気筒群における空燃比を理論空燃比よりもリーンとする１よりも小さい係数であって、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように予め実験などにより求めた係数である。

そして、硫黄被毒回復制御中は、上述した空燃比制御において、リニア空燃比センサ１１，１２の出力の代わりに、リニア空燃比センサ１３の出力を利用する。

これによれば、硫黄被毒回復制御中、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように、各気筒群における空燃比が制御されることになる。また、本実施形態では、硫黄被毒回復制御中に、パージが行われているときには、基本的には、上述したベーパ濃度の学習方法に従って、パージガス中のベーパ濃度が学習される。

ところで、上述したベーパ濃度の学習方法によれば、ベーパ濃度を求めるとき、直前に求められたベーパ濃度を利用してベーパ濃度を求めている。したがって、これによると、内燃機関の運転が硫黄被毒回復制御を行っていない運転（以下「通常運転」という）から硫黄被毒回復制御を行っている運転（以下「硫黄被毒回復運転」という）に切り換わった直後は、通常運転中に求められたベーパ濃度を利用してベーパ濃度を求めることになる。

ところが、上述したベーパ濃度の学習方法によれば、通常運転中、ベーパ濃度は、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップする毎に求められるフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを利用して求められる。そして、ここでのフィードバック補正係数ＦＡＦは、リニア空燃比センサ１１，１２の出力を利用して求められる。したがって、結局のところ、上述したベーパ濃度の学習方法によれば、通常運転中、ベーパ濃度は、リニア空燃比センサ１１，１２の出力を利用して求められていることになる。

一方、硫黄被毒回復運転中も、ベーパ濃度は、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップする毎に求められるフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを利用して求められるのであるが、ここでのフィードバック補正係数ＦＡＦは、リニア空燃比センサ１３の出力を利用して求められる。

すなわち、これによると、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換わった直後は、リニア空燃比センサ１１，１２の出力を利用して求められたベーパ濃度とリニア空燃比センサ１３の出力とを利用してベーパ濃度を求めることになる。

ところが、リニア空燃比センサ１１，１２とリニア空燃比センサ１３とは、同じタイプのセンサであるが、これらセンサの出力特性には、自ずと、差異がある。このため、リニア空燃比センサ１１，１２の出力を利用して求められたベーパ濃度とリニア空燃比センサ１３の出力とを利用してベーパ濃度を求めた場合、求められたベーパ濃度が真のベーパ濃度から大きくずれてしまう可能性が高い。そして、その後、硫黄被毒回復制御中に求められるベーパ濃度にも、このずれが反映されてしまうので、硫黄被毒回復制御中に求められるベーパ濃度の多くが真のベーパ濃度から大きくずれてしまうことになる。もちろん、内燃機関の運転が硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換わったときにも、同様に、求められるベーパ濃度の多くが真のベーパ濃度から大きくずれてしまうことになる。

そこで、本実施形態では、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換わったとき或いは硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換わったときには、それまで求めたベーパ濃度をリセットし、初めから、ベーパ濃度を求めるようにする。これによれば、通常運転中においても硫黄被毒回復運転中においても、ベーパ濃度を正確に求めることができ、したがって、機関空燃比を正確に目標空燃比に制御することができるので、排気エミッションを低減すると共にドライバビリティを良好なものに維持することができる。

図１５は、上述した実施形態に従ってベーパ濃度の学習値をリセットするルーチンの一例を示している。図１５のルーチンでは、まず、ステップ１０において、現在、通常運転中であるか否かが判別される。ここで、通常運転中であると判別されたときには、ステップ１１において、前回、本ルーチンが実行されたとき、硫黄被毒回復運転中であったか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復運転中であったと判別されたときには、前回、本ルーチンが実行されてから今回、本ルーチンが実行されるまでの間に、内燃機関の運転が硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換わったことになるので、ステップ１２において、これまで行われていた硫黄被毒回復運転中に求められたベーパ濃度の学習値ＦＧＰＧが零にリセットされる。一方、ステップ１１において、硫黄被毒回復運転中ではなかったと判別されたときには、前回、本ルーチンが実行されてから今回、本ルーチンが実行されるまでの間、内燃機関の運転の切換は行われなかったことになるので、そのままルーチンが終了する。

一方、ステップ１０において、現在、通常運転中ではない、すなわち、現在、硫黄被毒回復運転中であると判別されたときには、ステップ１３において、前回、本ルーチンが実行されたとき、通常運転中であったか否かが判別される。ここで、通常運転中であったと判別されたときには、前回、本ルーチンが実行されてから今回、本ルーチンが実行されるまでの間に、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換わったことになるので、ステップ１４において、これまで行われていた通常運転中に求められたベーパ濃度の学習値が零にリセットされる。一方、ステップ１３において、通常運転中ではなかったと判別されたときには、前回、本ルーチンが実行されてから今回、本ルーチンが実行されるまでの間、内燃機関の運転の切換は行われなかったことになるので、そのままルーチンが終了する。

なお、上述した例では、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換えられたとき或いは硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換えられたときに、それまでに求めたベーパ濃度の学習値をリセットしているが、例えば、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換えられたとき、それまで求めたベーパ濃度の学習値をリセットせずに記憶しておき、硫黄被毒回復運転においては、通常運転中に求めたベーパ濃度を学習値を利用せずに改めてベーパ濃度を求めるが、その後、内燃機関の運転が硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換えられたとき、通常運転中に求めて記憶しておいたベーパ濃度の学習値を利用してベーパ濃度を求めるようにしてもよい。もちろん、内燃機関の運転が硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換えられたときにも、同様にして、硫黄被毒回復運転中に求めたベーパ濃度の学習値を記憶しておき、次に、硫黄被毒回復運転が行われるときに、前回の硫黄被毒回復運転中に求めて記憶しておいたベーパ濃度の学習値を利用してベーパ濃度を求めるようにしてもよい。

ところで、上述した実施形態において、内燃機関の運転が切り換えられたときに、パージを以下のように行うようにしてもよい。すなわち、内燃機関の運転を通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換えることが要求されたとき、パージを停止すると共に内燃機関の運転を切り換える。そして、内燃機関の運転が切り換えられてから所定時間が経過したときに、パージを再開し、ベーパ濃度の学習を開始する。同様に、内燃機関の運転を硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換えることが要求されたとき、パージを停止すると共に内燃機関の運転を切り換える。そして、内燃機関の運転が切り換えられてから所定時間が経過したときに、パージを再開し、ベーパ濃度の学習を開始する。これによれば、通常運転中においても硫黄被毒回復運転中においても、ベーパ濃度を正確に求めることができ、したがって、機関空燃比を正確に目標空燃比に制御することができるので、排気エミッションを低減すると共にドライバビリティを良好なものに維持することができる。

図１６は、この実施形態に従って内燃機関の運転とパージとを制御したときの様子を示したタイムチャートである。図１６に示されているように、時刻Ｔ０以前は、硫黄被毒回復運転を行うべきことを要求するフラグ（以下「硫黄被毒回復要求フラグ」という）ＦＲがオフであり（すなわち、硫黄被毒回復運転を行うことが要求されておらず）、パージガス量ＶＰが要求量となっており、硫黄被毒回復運転を実行させるフラグ（以下「硫黄被毒回復実行フラグ」という）ＦＰがオフである（すなわち、硫黄被毒回復運転が行われていない）。

時刻Ｔ０になると、硫黄被毒回復要求フラグＦＲがオンとされる。このとき、本例では、パージが停止されると共にベーパ濃度の学習が中止される。そして、時刻Ｔ１において、パージガス量ＶＰが零となると、硫黄被毒回復実行フラグＦＰがオンとされ、このとき、内燃機関の運転が通常運転から硫黄被毒回復運転に切り換えられる。そして、時刻Ｔ１から所定時間経過した時刻Ｔ２において、パージが再開されると共にベーパ濃度の学習が改めて開始される。

さらに、時刻Ｔ３になると、硫黄被毒回復要求フラグＦＲがオフとされる。このとき、本例では、パージが停止されると共にベーパ濃度の学習が中止される。そして、時刻Ｔ４において、パージガス量ＶＰが零になると、硫黄被毒回復実行フラグＦＰがオフとされ、このとき、内燃機関の運転が硫黄被毒回復運転から通常運転に切り換えられる。そして、時刻Ｔ４から所定時間経過した時刻Ｔ５において、パージが再開されると共にベーパ濃度の学習が改めて開始される。

なお、上述では、硫黄被毒回復運転に本発明を適用した例を用いて本発明を説明したが、例えば、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるためにＮＯｘ触媒に還元剤（すなわち、燃料）と空気とを供給することが要求される場合にも本発明を適用可能であり、こうした観点では、本発明は、広くは、ＮＯｘ触媒に還元剤と空気とを供給することが要求されたときに、ＮＯｘ触媒に所定空燃比の排気ガスが流入するように、一方の気筒群において理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせると共に他方の気筒群において理論空燃比よりもリーンな空燃比でもって燃焼を行わせる場合に適用可能である。

また、上述では、各排気枝管に三元触媒が配置されていると共に共通の排気管にＮＯｘ触媒が配置されている内燃機関に本発明を適用した例を用いて本発明を説明したが、各排気枝管に配置される触媒が三元触媒ではなくて排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒である内燃機関にも本発明を適用可能であるし、共通の排気管に配置される触媒がＮＯｘ触媒ではなくて排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒である内燃機関にも本発明を適用可能である。

また、上述では、各排気枝管に三元触媒が配置されている内燃機関に本発明を適用した例を用いて本発明を説明したが、各排気枝管に何ら触媒が配置されていない内燃機関にも本発明を適用可能である。

また、上述では、ベーパ濃度を求める場合に本発明を適用した例を用いて本発明を説明したが、本発明は、広くは、パージガス中のベーパ量を求める場合にも適用可能である。

本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の一例を示した図である。 三元触媒の浄化特性を示した図である。 リニア空燃比センサの出力特性を示した図である。 Ｏ_２センサの出力特性を示した図である。 機関空燃比が理論空燃比に維持されているときのリニア空燃比センサの出力電流Ｉとフィードバック補正係数ＦＡＦとの関係を示した図である。 パージ率を示した図である。 パージガス中のベーパ濃度の学習方法を説明するための図である。 パージ制御ルーチンの一部を示したフローチャートである。 パージ制御ルーチンの一部を示したフローチャートである。 パージ制御弁の駆動処理ルーチンを示したフローチャートである。 フィードバック補正係数を算出するルーチンを示したフローチャートである。 機関空燃比を学習するルーチンを示したフローチャートである。 ベーパ濃度を学習するルーチンを示したフローチャートである。 燃料噴射時間を算出するルーチンを示したフローチャートである。 本発明の実施形態に従ってベーパ濃度の学習値をリセットするルーチンを示したフローチャートである。 本発明の実施形態に従って内燃機関の運転とパージとを制御したときの様子を示したタイムチャートである。

符号の説明

１ 機関本体
４ 吸気管
５，６ 排気枝管
７ 排気管
８，９ 三元触媒
１０ ＮＯｘ触媒
１１〜１４ 空燃比センサ
３０ 燃料タンク
３２ チャコールキャニスタ
３７ パージ制御弁

Claims (4)

1. 複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続し、該共通の１つの排気管内に排気浄化触媒を配置した内燃機関であって、通常は各気筒群において所定の空燃比でもって燃焼を行わせる通常運転を行い、排気浄化触媒に還元剤と空気とを供給すべきことが要求されたときには排気浄化触媒に所定空燃比の排気ガスが流入するように一方の気筒群において理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせると共に他方の気筒群において理論空燃比よりもリーンな空燃比でもって燃焼を行わせるリッチ・リーン運転を行い、所定の条件が成立したときには気筒全てに通じる吸気通路内にベーパを含んだガスを導入するパージ制御を行い、該パージ制御中に吸気通路内に導入されているベーパの量を求めて学習値として記憶する内燃機関において、各排気枝管にそれぞれ第１の空燃比センサを配置すると共に排気浄化触媒上流の上記共通の１つの排気管に第２の空燃比センサを配置し、パージ制御中に吸気通路内に導入されているベーパの量を求めるとき、通常運転が行われているときは、第１の空燃比センサの出力値と通常運転中に求められて記憶されたベーパ量の学習値とを利用してベーパ量を求め、リッチ・リーン運転が行われているときは、第２の空燃比センサの出力値とリッチ・リーン運転中に求められて記憶されたベーパ量の学習値とを利用してベーパ量を求めることを特徴とする内燃機関。
2. パージ制御中に内燃機関の運転が通常運転からリッチ・リーン運転に切り換えられたとき或いはリッチ・リーン運転から通常運転に切り換えられたときにパージ制御を停止し、所定の時間が経過したときにパージ制御を再開することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 通常運転が行われているときには第１の空燃比センサの出力値を利用して各気筒群における空燃比が目標空燃比に制御され、リッチ・リーン運転が行われているときには第２の空燃比センサの出力値を利用して各気筒群における空燃比が目標空燃比に制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 上記第１の空燃比センサ下流の各排気枝管内にそれぞれ排気浄化触媒が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関。

Images