JP2000097083A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の空燃比制御に際し、三元触媒内の
酸素ストレージ量を最適領域に収束させ、機関排気特性
の更なる向上を図る。 【解決手段】 電子制御装置３０は、三元触媒２０上流
に設けられたフロント酸素センサ１１ａのセンサ電圧Ｖ
ＯＦが基準電圧に収束するように、スキップ制御と積分
制御とを繰り返す空燃比フィードバック補正係数を算出
し、この補正係数を用いて燃料噴射量を補正する。さら
に、同触媒２０下流に設けられたリア酸素センサ１１ｂ
のセンサ電圧ＶＯＲが基準電圧に収束するように、空燃
比フィードバック補正係数のスキップ制御量をさらにス
キップ制御と積分制御とを繰り返させる空燃比サブフィ
ードバック制御を行う。空燃比サブフィードバック制御
では、スキップ制御に係る更新量を大きく見込み、積分
制御に移行後も所定時間はスキップ制御量を一定に保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に供給さ
れる可燃混合気の空燃比を最適化すべくフィードバック
制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車載用内燃機関（エンジン）の運転状態
を制御する装置の一つとして、エンジンの燃焼室に供給
される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置があ
る。一般に、エンジンに要求される空燃比はエンジンの
回転速度、負荷状態及び暖機状態等に応じて変化する。
そこでこの空燃比制御装置では、電子制御装置を通じて
燃料噴射装置（燃料噴射弁）を制御することにより、燃
焼室に供給される燃料量を補正して、混合気の空燃比を
調整する。この調整により、エンジンの各種の運転条件
に対応してエンジンの出力安定性やドライバビリティ等
の向上が図られるとともに、排気特性が最適化される。

【０００３】ここで、この空燃比制御装置による空燃比
のフィードバック制御は、具体的には以下のようなメカ
ニズムに基づいて実行される。すなわち、空燃比フィー
ドバック制御に際しては先ず、エンジン回転数や吸気量
等の運転状態パラメータに基づいて基本となる燃料噴射
量（時間）が算出され、その基本燃料噴射量に、空燃比
フィードバック補正係数、空燃比学習値、及びその他の
各種運転状態に基づく補正係数を加味した目標燃料噴射
量（時間）が決定される。空燃比フィードバック補正係
数は、前回の燃料噴射に係る空燃比の理論空燃比（若し
くは目標とする空燃比）に対するずれ量に対応するもの
であり、今回の燃料噴射に係る空燃比を理論空燃比によ
り近づけるための補正係数である。

【０００４】そして、エンジンの排気系に設けられた空
燃比センサ（酸素センサ）からの検出信号に基づいて算
出される空燃比が理論空燃比より薄ければ、燃料噴射量
を増大し、濃ければ減少させるという態様で燃料噴射量
の補正を周期的に繰り返す。

【０００５】こうしたメカニズムに基づき空燃比を制御
する装置にあっては、フィードバック制御によって補正
量の増減を行うにあたり、燃焼室から酸素センサまでの
ガス輸送時間や酸素センサの応答時間に起因する応答遅
れが生じる。そこで通常、燃料噴射量の補正態様を増大
から減少、若しくは減少から増大に反転させる際には、
この応答遅れを見込んで所定量スキップさせるスキップ
制御、及びこのスキップさせた補正量を徐変させる積分
制御を行うことにより、制御の応答性を高めるようにし
ている。ただし、積分制御時の補正量徐変に係る変化率
は、大きすぎれば制御波形の振幅を大きくしてしまい、
小さすぎればリッチ側へのスキップとリーン側へのスキ
ップとのインターバルを遅延させ制御波形の周波数を低
下させてしまう。そしていずれの場合も、トルク変動の
増大やドライバビリティの低下を促し、排気特性を悪化
させてしまうこととなる。このため、前記スキップ制御
に係るスキップ量や積分制御時の補正量徐変に係る変化
率を常に最適な数値に設定することが緻密な空燃比フィ
ードバック制御には不可欠となっている。

【０００６】一方、多くの場合、エンジンの排気系に
は、排気中に含まれる有害物質である一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）、及び酸化窒素（ＮＯｘ）を浄
化するために三元触媒が設けられている。この三元触媒
は、同触媒内の酸素量が所定範囲内にある場合にのみ、
上記三種の有害物質すべてを高い効率で浄化することが
できる特性をもつ。三元触媒上流の酸素センサ（フロン
ト酸素センサ）からの検出信号は、三元触媒を通過する
排気中の酸素濃度を十分に反映する。しかし、同三元触
媒は、所定量を限度として酸素を保持する、いわゆる触
媒ストレージ効果をもっているため、フロント酸素セン
サによって三元触媒内の酸素濃度について、信頼性の高
い検出値を得ることは難しい。そこで、三元触媒下流に
も酸素センサ（リア酸素センサ）を設け、三元触媒の浄
化効率に係る触媒内酸素濃度についての正確な情報を得
るようにした制御装置も提案されている。

【０００７】このような制御装置にあっては、例えば特
開昭６３−２１２７４３号公報にみられるように、基本
的にはフロント酸素センサから得た検出信号に基づいて
実行する空燃比フィードバック制御において、スキップ
制御に係る空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦのスキ
ップ量を、リア酸素センサの検出信号から求まる三元触
媒下流の排気中酸素濃度（空気過剰率λ）の増減に応じ
て調節（フィードバック制御）して、排気特性の更なる
向上を目指している。

【０００８】このような制御装置においては、フロント
酸素センサからの検出信号及び同信号に基づいて算出さ
れる空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ、並びにリア
酸素センサからの検出信号及び同信号に基づいて算出さ
れるスキップ量（リッチスキップ量ＲＳＲ）が、それぞ
れ図１７（ａ）〜（ｄ）に示すような変化態様を示すこ
ととなる。ただし、図１７（ａ）及び（ｂ）は、相互に
同一時間軸（横軸）上の変化態様を示しており、図１７
（ｃ）及び（ｄ）は、これも相互に同一時間軸（横軸）
上の変化態様を示している。

【０００９】先ず、図１７（ａ）には、酸素センサ１１
からの検出信号であるセンサ電圧ＶＯＦの信号波形を示
す。酸素センサ１１は、エンジン１の空燃比Ａ／Ｆが理
論空燃比に合致する際にはそのセンサ電圧ＶＯＦが基準
電圧ＫＯＸＲ（例えば０．４５ボルト（Ｖ））となるよ
う設定されている。そして、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
より濃いとき（リッチ側）にはセンサ電圧ＶＯＦが同基
準電圧ＫＯＸＲを上回り、理論空燃比より薄いとき（リ
ーン側）にはセンサ電圧ＶＯＦが同基準電圧ＫＯＸＲ以
下となる。そこで制御装置は、当該電圧ＶＯＦが基準電
圧ＫＯＸＲを上回った場合には空燃比Ａ／Ｆがリッチ側
にあると判断し、基準電圧ＫＯＸＲ以下である場合には
空燃比Ａ／Ｆがリーン側にあると判断することとなる。
空燃比フィードバック制御中においては、空燃比Ａ／Ｆ
を理論空燃比に収束させるべく、後述する空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを変更して目標燃料噴射量（時
間）ＴＡＵｆの増量補正と減量補正とを繰り返す。この
ため、同図１７（ａ）に示すように、センサ電圧ＶＯＦ
もまた基準電圧ＫＯＸＲの上下に変動を繰り返すことと
なる。

【００１０】次に、図１７（ｂ）には、空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦの波形を示す。この空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦは、燃料噴射量（時間）ＴＡＵ
ｂｓを補正すべく、前記センサ電圧ＶＯＦに基づく制御
装置の判断（リッチ側又はリーン側）を逐次フィードバ
ックするとともに、吸気量Ｇａ等の運転状態を合わせ参
照して算出される補正量である。基本的には、空燃比Ａ
／Ｆがリッチ側にあると制御装置が判断している期間中
は、目標燃料噴射量（時間）ＴＡＵｆを減量補正すべく
基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓを１より
小さくし（以下、減量という）、空燃比Ａ／Ｆがリーン
側にあると判断している期間中は、燃料噴射量（時間）
ＴＡＵｆを増量補正すべく当該補正係数ＦＡＦｂｓを１
より大きくする（以下、増量という）。

【００１１】ここで、例えば、前記制御装置の判断がリ
ーン側からリッチ側に反転した場合、基本空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦは増量から減量に所定の比例定
数(リーンスキップ量）ＲＳＬをもってスキップ（リー
ンスキップ）し、その後、制御装置の判断がリッチ側か
らリーン側に反転するまでは、更に減量側に向かい徐変
される。すなわち積分制御が実行される。一方、制御装
置の判断がリッチ側からリーン側に反転した場合には、
同補正係数ＦＡＦは減量から増量に比例定数（リッチス
キップ量）ＲＳＲをもってスキップ（リッチスキップ）
した後、制御装置の判断が反転するまでは、更に増量側
に向かって徐変されることとなる。

【００１２】一方、図１７（ｃ）に示すように、リア酸
素センサのセンサ電圧ＶＯＲもフロント酸素センサのセ
ンサ電圧ＶＯＦと同様、基準電圧ＫＯＸＲＳ（例えば
０．４５Ｖ）の上下に変動を繰り返すこととなる。ただ
し、図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）の時間軸は先の図１
７（ａ）及び図１７（ｂ）の時間軸よりもスケールを大
きく設定したものであり、実際にはセンサ電圧ＶＯＲ
（図１７（ｃ））の変動周期は、センサ電圧ＶＯＦ（図
１７（ａ））の変動周期に比して図示以上に長くなる。
そこでここでは、図１７（ｄ）に示すように、リア酸素
センサのセンサ電圧ＶＯＲが基準電圧ＫＯＸＲＳより高
い（リッチ）場合にはリッチスキップ量ＲＳＲ（図１７
（ｂ）参照）を減量し、同センサ電圧ＶＯＲが基準電圧
ＫＯＸＲＳ以下である（リーン）場合にはリッチスキッ
プ量ＲＳＲを増量することで、上記空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦのスキップ量の調節を図り、ひいては
排気特性の更なる向上に努めている。図１７（ｂ）から
も明らかなように、リッチスキップ量ＲＳＲを増量すれ
ば空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが増量される傾
向が強まり、リッチスキップ量ＲＳＲを減量すれば空燃
比補正係数ＦＡＦが減量される傾向が強まる。このよう
にリア酸素センサのセンサ電圧に基づいて空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを更にフィードバック制御（サ
ブフィードバック制御）する結果として、三元触媒を通
過する排気中の酸素濃度を調節させることができ、同三
元触媒内酸素濃度（いわゆる酸素ストレージ量）を最適
化させることができるようになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なサブフィードバック制御（空燃比サブフィードバック
制御）を行う場合、図１８（ａ）（先の図１７（ｄ）と
基本的に同一）に示すような態様でリッチスキップ量Ｒ
ＳＲを変更すると、この変更に対応して三元触媒内の酸
素ストレージ量は図１８（ｂ）に示すように変動するこ
ととなる。

【００１４】ここで、同図１８（ｂ）中に示す２本の破
線で挟まれた帯領域は、三元触媒がＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ
すべての有害物質について好適な浄化作用を発揮できる
領域を示すものであり、酸素ストレージ量が上側の破線
で示される上限値（酸素飽和状態）を上回るとＮＯｘの
排出量が急増し、酸素ストレージ量が下側の破線で示さ
れる下限値（酸素ストレージ量が「０」）を下回るとＣ
Ｏ及びＨＣの排出量が急増することとなる。

【００１５】そこで、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、リッチスキップ量ＲＳＲの変更に応じ、酸素スト
レージ量が最適値（目標酸素ストレージ量：例えば上限
値／２）に収束・維持されるような制御を行うこととな
る。上記のようにリッチスキップ量ＲＳＲのスキップと
徐変とを交互に繰り返す制御態様では、酸素ストレージ
量が最大若しくは最小となった後、上限値若しくは下限
値近傍から最適値に向かって速やかに移行することが困
難であり、その収束性が十分ではなかった。

【００１６】またそうかといって、上記リッチスキップ
量ＲＳＲを大きくとりすぎると、制御幅が大きくなっ
て、排気特性の向上が望めなくなるばかりか、フィード
バック制御としての収束性も悪化する。

【００１７】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、三元触媒内の酸
素ストレージ量を触媒効率の最適領域に収束させ、機関
排気特性の更なる向上を図る内燃機関の空燃比制御装置
を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、内燃機関の排気系に備え
られる排気浄化用触媒下流に設けられて当該内燃機関の
排気空燃比を検出する空燃比センサを有し、その検出さ
れる排気空燃比がリッチとリーンとの間で反転したとき
にスキップ制御されるとともに、その後積分制御されて
更新される制御量に基づいて内燃機関に供給される混合
気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比
制御装置において、前記スキップ制御に際し、そのスキ
ップ量を所定量増大させるとともに、前記積分制御によ
り算出される制御量が該増大したスキップ量をもって更
新された制御量になるまでは、同増大したスキップ量を
もって更新された制御量に基づき前記空燃比を補正する
補正手段を備えることを要旨とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記排気浄化用触媒
の上流に設けられて当該内燃機関の排気空燃比を検出す
るフロント空燃比センサと、該フロント空燃比センサに
より検出される排気空燃比がリッチとリーンとの間で反
転したときにスキップ制御されるとともにその後積分制
御されて更新される空燃比補正量に基づき前記空燃比を
フィードバック制御するフィードバック制御手段とを更
に備え、前記補正手段は、前記フィードバック制御手段
の前記空燃比補正量を前記制御量に基づき補正すること
を要旨とする。

【００２０】上記請求項１又は２に記載した発明の構成
によれば、触媒下流での排気空燃比におけるリッチとリ
ーンとの間の反転時に、排気空燃比を触媒ウインド上下
限からその中心近傍に向かって速やかに移行させること
ができるとともに、中心近傍での滞留時間も増す。これ
により、機関の排気特性が向上するばかりでなく、フィ
ードバック制御に係る制御周波数も増大し、ドライバビ
リティの向上も図られる。さらに、空燃比補正量、すな
わち制御量の制御中心への収束性が高まり制御振幅も縮
小されるため、機関の運転状態が過渡状態にある場合で
も外乱によって制御性が悪化することを好適に抑制する
ことができるようになる。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記所定量
増大させるスキップ量を、前記更新される制御量が同制
御量の制御中心となるように変更する変更手段を更に備
えることを要旨とする。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記変更手段は、前
記排気浄化用触媒の劣化度合いに応じて前記所定量増大
させるスキップ量を可変とすることを要旨とする。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項３記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記変更手段は、前
記制御量の制御中心を学習しつつその学習値を目標値と
して前記所定量増大させるスキップ量を変更するもので
あることを要旨とする。

【００２４】上記請求項３〜５何れかに記載した発明の
構成によれば、触媒の劣化、機関の運転状態、機関の経
年変化等により空燃比補正量の制御振幅が変わってしま
った場合であれ、上記所定値を変更することで、空燃比
補正量をスキップ制御によって確実に制御中心に移行さ
せることができる。よって、触媒の劣化等による、空燃
比の補正量の制御中心への収束性低下を好適に抑制する
ことができるようになる。

【００２５】請求項６記載の発明は、内燃機関の排気系
に備えられる排気浄化用触媒上流に設けられて当該内燃
機関の排気空燃比を検出するフロント空燃比センサと、
同排気浄化用触媒下流に設けられて同内燃機関の排気空
燃比を検出するリア空燃比センサと、前記フロント空燃
比センサにより検出される排気空燃比がリッチとリーン
との間で反転したときにスキップ制御されるとともにそ
の後積分制御されて更新される空燃比補正量に基づき内
燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制
御するフィードバック制御手段と、前記リア空燃比セン
サにより検出される排気空燃比のリッチからリーンへの
反転若しくはリーンからリッチへの反転に基づき前記触
媒中の酸素ストレージ量がその上限値及び下限値の中心
に近づくように前記フロント空燃比センサにより検出さ
れる排気空燃比に基づく積分制御中の前記空燃比補正量
の時間積分量を変更させるべく同空燃比補正量をさらに
フィードバック制御するサブフィードバック制御手段と
を備えることを要旨とする。

【００２６】同構成によれば、排気空燃比におけるリッ
チとリーンとの間の反転時には、触媒内の酸素ストレー
ジ量が、排気浄化用触煤による浄化能力を保持すること
のできる上下限付近に滞留している。そこでこのとき、
積分制御に係る空燃比補正量の時間積分量を増減するこ
とにより、酸素ストレージ量を当該上下限値からその中
心近傍に向かって速やかに移行させることができるよう
になり、触媒内の酸素ストレージ量が触媒ウインド内に
好適に保持されるようになる。

【００２７】請求項７記載の発明は、請求項６記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記サブフィードバ
ック制御手段は、前記リア空燃比センサにより検出され
る排気空燃比のリッチからリーンへの反転に基づき、前
記フロント空燃比センサにより検出される排気空燃比の
リッチからリーンへの反転時にスキップ制御される前記
空燃比補正量を、同フロント空燃比センサにより検出さ
れる排気空燃比の次のリーンからリッチへの反転時期ま
で一定に保持する処理、及び前記リア空燃比センサによ
り検出される排気空燃比のリーンからリッチへの反転に
基づき前記フロント空燃比センサにより検出される排気
空燃比のリーンからリッチへの反転時にスキップ制御さ
れる前記空燃比補正量を同フロント空燃比センサにより
検出される排気空燃比の次のリッチからリーンへの反転
時期まで一定に保持する処理、の少なくとも一方を実行
して同空燃比補正量をフィードバック制御することを要
旨とする。

【００２８】請求項８記載の発明は、請求項７記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記サブフィードバ
ック制御手段は、前記スキップ制御に伴って一定に保持
する前記空燃比補正量のスキップ量を増量若しくは減量
補正することを要旨とする。

【００２９】上記請求項７又は８に記載した発明の構成
によれば、排気空燃比を触媒ウインド上下限からその中
心近傍に向かって移行させる上記請求項６記載の発明に
よる効果が一層強化されるようになる。

【００３０】請求項９記載の発明は、請求項６記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記サブフィードバ
ック制御手段は、前記リア空燃比センサにより検出され
る排気空燃比のリッチからリーンへの反転に基づき、前
記フロント空燃比センサにより検出される排気空燃比の
リーンからリッチへの反転に基づき実行される前記空燃
比補正量のスキップ制御時期を遅延させる処理、及び前
記リア空燃比センサにより検出される排気空燃比のリー
ンからリッチへの反転に基づき前記フロント空燃比セン
サにより検出される排気空燃比のリッチからリーンへの
反転に基づき実行される前記空燃比補正量のスキップ制
御時期を遅延させる処理、の少なくとも一方を実行して
同空燃比補正量をフィードバック制御することを要旨と
する。

【００３１】同構成によっても、排気空燃比を触媒ウイ
ンド上下限からその中心近傍に向かって移行させる上記
請求項６記載の発明による効果が一層強化されるように
なる。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
に係る内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第１の実
施の形態について、図面を参照して説明する。

【００３３】図１は、本実施の形態に係る空燃比制御装
置を備えた自動車のエンジンシステムを示す概略構成図
である。このシステムにあって、エンジン１は、吸気系
２と、燃焼室３と、排気系４とに大別される。

【００３４】このうち吸気系２は、その上流より、エア
クリーナ（図示せず）、スロットルバルブ５、及びサー
ジタンク６を有して構成され、その内部通路には吸気量
センサ７、スロットルポジションセンサ８、及び吸気温
センサ９等を備える。

【００３５】これらセンサのうち、吸気量センサ７は、
スロットルバルブ５の上流側に配されて吸入空気の流量
（吸気量）Ｇａを検出するセンサであり、スロットルポ
ジションセンサ８は、図示しないアクセルペダルの踏み
込み操作に基づき開閉されるスロットルバルブ５の開度
情報を出力する開度センサ８ａと、スロットルバルブ５
の全閉時にオン状態となるアイドルスイッチ８ｂとを内
蔵する。また、吸気温センサ９は、エンジン１に吸入さ
れる空気の温度（吸気温）ＴＨＡを検出するセンサであ
る。

【００３６】また、この吸気系２には、燃料噴射弁１０
が設けられている。図示しない燃料タンクから圧送され
る燃料は、該燃料噴射弁１０の操作に応じてエンジン１
内に噴射供給され、同吸気系２を通じて吸入される空気
と混合される。

【００３７】他方、排気系４は、三元触煤２０、同三元
触媒２０の上流に設けられたフロント酸素センサ１１
ａ、及び三元触媒２０の下流に設けられたリア酸素セン
サ１１ｂを備えて構成される。三元触媒２０は、燃焼室
３から排出される排気中に含まれる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）、及び酸化窒素（ＮＯｘ）を浄
化するために設けられる。フロント酸素センサ１１ａ及
びリア酸素センサ１１ｂは、それぞれこの三元触媒２０
の上流及び下流に設けられ、同三元触媒２０通過前後に
おける排気中の酸素濃度を検出する。

【００３８】その他、同エンジン１には、点火装置であ
るイグナイタ１２、分配器であるディストリビュータ１
３が設けられ、その分配された点火電圧が、各気筒の燃
焼室３に設けられた点火プラグ１４に印加されるように
なっている。

【００３９】また、上記ディストリビュータ１３には回
転数センサ１５及び気筒判別センサ１６が設けられ、こ
れらセンサ１５及び１６を通じて、当該エンジン１のエ
ンジン回転数ＮＥが検出され、また燃焼気筒が判別され
る。

【００４０】また、同エンジン１は、そのシリンダブロ
ック１ａ内を循環する冷却水によって冷却されるように
なっており、その冷却水の水温が、同シリンダブロック
１ａに設けられた水温センサ１７によって検出されるよ
うになる。

【００４１】こうしたエンジンシステムにおいて、上述
した各センサの出力は、エンジン１の制御系としての役
割を司どる電子制御装置（以下、ＥＣＵという）３０に
対し入力される。

【００４２】図２は、このＥＣＵ３０のハードウエア構
成についてその概要を示したものであり、次に、この図
２を併せ参照して、同ＥＣＵ３０の内部構成を説明す
る。同図２に示すように、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１
ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃ、及びバックアップＲ
ＡＭ３１ｄ等を内蔵したマイクロコンピュータ３１を中
心に構成される。

【００４３】このマイクロコンピュータ３１の入力ポー
トには、アイドルスイッチ８ｂ、回転数センサ１５、気
筒判別センサ１６をはじめ、Ａ／Ｄ変換回路３４を介し
て、吸気量センサ７、吸気温センサ９、水温センサ１
７、開度センサ８ａ、及びフロント酸素センサ１１ａ及
びリア酸素センサ１１ｂ等のアナログ信号を出力するセ
ンサが接続されている。また、同マイクロコンピュータ
３１の出力ポートには、イグナイタ１２や燃料噴射弁１
０を駆動する駆動回路３５等が接続されている。ＥＣＵ
３０は、こうしてマイクロコンピュータ３１に取り込ま
れる各センサの出力に基づいて、エンジン１の燃料噴射
や点火にかかる各種制御を実行する。

【００４４】次に、上記ＥＣＵ３０が実行する各種制御
のうち、空燃比制御についてその概要を説明する。ＥＣ
Ｕ３０は、エンジン１の燃焼に関わる混合気中の空燃比
（以下、単に空燃比という）Ａ／Ｆが同エンジン１の運
転状態に適した目標空燃比となるように、燃料噴射弁１
０から噴射される燃料量を制御制御するための空燃比制
御を実行する。この空燃比制御において、ＥＣＵ３０
は、吸気量Ｇａとエンジン回転数ＮＥとに基づき求まる
基本燃料噴射量（時間）ＴＡＵｂｓに対し、空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦ及びその他各種制御（例え
ば、暖機運転時の増量制御や加減速時の増量又は減量制
御）によって得られた各種補正係数を加味することによ
り、最終的な目標燃料噴射量（時間）ＴＡＵｆを決定す
る。

【００４５】そこで先ず、ＥＣＵ３０が実行する本実施
形態の「燃料噴射制御ルーチン」の処理内容について説
明する。ＥＣＵ３０のＲＯＭ３１ｂは以下のルーチンに
関するプログラムを予め記憶する。

【００４６】図３は、本実施形態における燃料噴射時
間、すなわち各燃料噴射弁１０による一回毎の燃料噴射
量（時間）を決定するための「燃料噴射制御ルーチン」
を示すフローチャートであり、このルーチン処理は、エ
ンジン１内の各気筒における吸気行程に対応して所定の
クランク角毎の割り込みでＥＣＵ３０により実行され
る。

【００４７】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０は先ずステップ１０１において、上記各センサの検
出信号のうち吸気量Ｇａ、エンジン回転数ＮＥ及び冷却
水温ＴＨＷ等を読み込む。

【００４８】続くステップ１０２においては、上記ステ
ップ１０１で読み込んだ吸気量Ｇａ、エンジン回転数Ｎ
Ｅ及び冷却水温ＴＨＷ等に基づき図示しない周知の基本
燃料噴射時間マップから基本燃料噴射時間ＴＡＵｂｓを
算出する。

【００４９】続くステップ１０３においては、空燃比フ
ィードバック補正係数ＦＡＦ及び各種補正量Ｋ1〜Ｋnの
読み込みを行う。空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ
の算出手順に関しては、後述する「空燃比フィードバッ
ク制御ルーチン」において詳しく説明する。また、補正
量Ｋ1〜Ｋnは、暖機増量、加減速、出力増量等の各種運
転状態を考慮した補正量であり、時々の運転状態に従い
別途の処理ルーチンにおいて算出することとする。

【００５０】さらに続くステップ１０４においては、上
記ステップ１０３において読み込まれた空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦや各種補正量Ｋ1〜Ｋnを用い、例
えば次式（１）に従って、基本燃料噴射時間ＴＡＵｂｓ
の補正を行い最終的な目標燃料噴射時間ＴＡＵｆを算出
する。 ＴＡＵｆ＝ＴＡＵｂｓ×ＦＡＦ×Ｋ1×Ｋ2×…×Ｋn …（１） 最後に、ステップ１０５においてＥＣＵ３０は、上記ス
テップ１０６の演算結果に従い燃料噴射時間ＴＡＵｆの
燃料噴射を実行し、その後の処理を一旦終了する。

【００５１】ＥＣＵ３０は、以上説明した「燃料噴射制
御ルーチン」に基づき空燃比Ａ／Ｆの最適化を図ること
のできる目標燃料噴射時間ＴＡＵｆをもって、各燃料噴
射弁１０に燃料噴射を実行させる。

【００５２】次に、上記「燃料噴射制御ルーチン」にお
いてステップ１０３で読む込むこととした空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦの算出手順について詳述する。
図４及び図５は、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ
を算出すべくＥＣＵ３０により所定時間毎に周期的に実
行される「空燃比フィードバック制御ルーチン」の処理
内容を示すフローチャートである。ＥＣＵ３０のＲＯＭ
３１ｂは以下のルーチンに関するプログラムを予め記憶
する。

【００５３】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０は先ずステップ２０１（図４）において、空燃比フ
ィードバック制御を実行するための諸条件（ａ１）〜
（ａ５）が満たされているか否かを判断する。 （ａ１）始動時でないこと。 （ａ２）燃料カット中ではないこと。 （ａ３）冷却水温ＴＨＷが所定温度以上であること。 （ａ４）酸素センサ１１が活性化状態であること。 （ａ５）エンジンが高負荷又は高回転状態でないこと。 そして、上記諸条件（ａ１）〜（ａ５）が全て満たされ
ているときには、現在の運転状態が空燃比フィードバッ
ク制御を行うための条件に適合していると判断して、処
理をステップ２０２に移行する。一方、上記条件のうち
何れか一つでも満たされていなければ、現在の運転状態
は空燃比フィードバック制御を行うための条件に適合し
ていないと判断し、本ルーチンを一旦抜ける。

【００５４】ステップ２０２においては、今回読み込ま
れた酸素センサ１１からのセンサ電圧ＶＯiが、基準電
圧ＫＯＸＲ（例えば０．４５Ｖ）を上回っているか否か
を判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をス
テップ２０３に移行し、その判断が否定であれば処理を
ステップ２１３に移行する。

【００５５】一連のステップ２０３〜２０７において
は、センサ電圧ＶＯが基準電圧ＫＯＸＲを上回っている
との判断が先のステップ２０２にて連続してなされるこ
とを条件に、その連続回数を計測して、その回数が所定
回数以上に達したときにリッチ判定フラグＸＯＸＲを
「ＯＮ」に設定する処理、すなわちセンサ電圧ＶＯのノ
イズによる誤検出を減らして空燃比フィードバック補正
係数ＦＡＦの制御波形の安定化を図るための遅延処理を
行う。ここでリッチ判定フラグＸＯＸＲとは、空燃比フ
ィードバック補正係数ＦＡＦを更新する際、同補正係数
ＦＡＦを増量するのか、或いは減量するのかを選択する
ための基準として用いるフラグであって、空燃比Ａ／Ｆ
は現在リッチ側にあると判断されたときには「ＯＮ」に
設定され、リーン側にあると判断されたときには「ＯＦ
Ｆ」に設定解除されるものである。

【００５６】すなわちＥＣＵ３０は、先ずステップ２０
３において、回数計測用ディレイカウンタのカウント値
（以下、単にディレイカウンタという）ＣＤＬＹをディ
クリメントする。

【００５７】続くステップ２０４においては、ディレイ
カウンタが基準値「０」以下であるか否かを判断する。
そしてその判断が肯定であれば、処理をステップ２０５
に移行し、その判断が否定であれば処理をステップ２２
０（図５）に移行する。

【００５８】ステップ２０５においては、ディレイカウ
ンタＣＤＬＹが基準値「０」であるか否かを判断する。
そしてその判断が肯定であれば処理をステップ２０６に
移行し、同ステップ２０５においては、スキップ制御を
実行すべきタイミングであることを認識するためのスキ
ップタイミングフラグＸＯＩＮＶを「ＯＮ」に設定し、
処理をステップ２０７に移行する。また、先のステップ
２０５での判断が否定であれば処理をステップ２０７に
ジャンプする。

【００５９】ステップ２０７においては、ディレイカウ
ンタＣＤＬＹに所定のリーン側遅延処理値ＴＤＬに負の
符号を付した値「−ＴＤＬ」を設定し、処理をステップ
２２０（図５）に移行する。

【００６０】一方、先のステップ２０２を経た後、処理
をステップ２１３に移行した場合には、続く一連のステ
ップ２１３〜２１７を実行する。これらステップ２１３
〜２１７においては、センサ電圧ＶＯが基準電圧ＫＯＸ
Ｒ以下であるという判断が先のステップ２０２にて連続
してなされることを条件に、その連続回数を計測して、
その回数が所定回数以上に達したときにリッチ判定フラ
グＸＯＸＲを「ＯＮ」に設定する処理、すなわちセンサ
電圧ＶＯのノイズによる誤検出を減らして空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦの制御波形の安定化を図るため
の遅延処理を行う。

【００６１】すなわちＥＣＵ３０は、先ずステップ２１
３において、回数計測用ディレイカウンタのカウント値
（以下、単にディレイカウンタという）ＣＤＬＹをイン
クリメントする。

【００６２】続くステップ２１４においては、ディレイ
カウンタが基準値「０」以上であるか否かを判断する。
そしてその判断が肯定であれば、処理をステップ２１５
に移行し、その判断が否定であれば処理をステップ２２
０（図５）に移行する。

【００６３】ステップ２１５においては、ディレイカウ
ンタＣＤＬＹが基準値「０」であるか否かを判断する。
そしてその判断が肯定であれば処理をステップ１１７に
移行し、同ステップ２１６においては、スキップ制御を
実行すべきタイミングであることを認識するためのスキ
ッップタイミングフラグＸＯＩＮＶを「ＯＮ」に設定
し、処理をステップ２１７に移行する。また、先のステ
ップ２１５での判断が否定であれば処理をステップ２１
７にジャンプする。

【００６４】ステップ２１７においては、ディレイカウ
ンタＣＤＬＹに所定のリッチ側遅延処理値ＴＤＲを設定
し、処理をステップ２２０（図５）に移行する。ステッ
プ２２０においては、スキップタイミングフラグＸＯＸ
ＩＮＶが現在「ＯＮ」に設定されている否かを判断す
る。そして、その判断が肯定であれば処理をステップ２
２１に移行し、その判断が否定であれば処理をステップ
２２２に移行する。

【００６５】ステップ２２１においては、リッチ判定フ
ラグＸＯＸＲが現在「ＯＮ」に設定されているか否かを
判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をステ
ップ２２３に移行し、その判断が否定であれば処理をス
テップ２２４に移行する。

【００６６】一方、ステップ２２２においても上記ステ
ップ２２１と同様に、空燃比フラグＸＦＡＦが現在「Ｏ
Ｎ」に設定されているか否かを判断する。そして、その
判断が肯定であれば処理をステップ２２５に移行し、そ
の判断が否定であれば処理をステップ２２６に移行す
る。

【００６７】ステップ２２３においては、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを所定のリーンスキップ量ＲＳ
Ｌ分減量させるスキップ制御を実行する。ステップ２２
４においては、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを
所定のリッチスキップ量ＲＳＲ分増量させるスキップ制
御を実行する。

【００６８】ちなみに、本実施の形態において、リッチ
スキップ量ＲＳＲ及び上記リーンスキップ量ＲＳＬは、
その総和が常に所定値αとなるように設定してある。そ
して、後述する「空燃比サブフィードバック制御ルーチ
ン」（図６）による処理で、リア酸素センサ１１ｂから
のセンサ電圧ＶＯＲに応じてリッチスキップ量ＲＳＲを
所定周期毎に変更するとともに、このリッチスキップ量
ＲＳＲの変更に対応させてリーンスキップ量ＲＳＬも変
更させるよう処理する（ＲＳＬ＝α−ＲＳＲ）。上記ス
テップ２２３又はステップ２２４の何れかの処理を経た
後は、ステップ２２７において、スキップタイミングフ
ラグＸＯＩＮＶを「ＯＦＦ」に設定解除する。

【００６９】他方、先のスキップ２２２における判断を
経てステップ２２５に移行した場合、同ステップ２２５
においては、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを所
定の積分定数ＫｉＬ分減量させる積分制御を実行する。

【００７０】また、ステップ２２６においては、空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦを所定の積分定数ＫｉＲ
分増量させる積分制御を実行する。そして、上記ステッ
プ２２５、２２６、２２７のうち何れかの処理を経た
後、ＥＣＵ３０は本ルーチンにおける処理を一旦終了す
る。

【００７１】ＥＣＵ３０は、以上説明した「空燃比フィ
ードバック制御ルーチン」に基づき空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦを算出する。この空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦは、基本的にはフロント酸素センサ１
１ａからのセンサ電圧ＶＯＦが基準電圧ＫＯＸＲを横切
るタイミングに対応して刻々変化する値となる。ただし
正確には、センサ電圧ＶＯＦのノイズを除去すべくステ
ップ２０３〜２０７、又はステップ２１３〜２１７に示
すような遅延処理が施されるため、同空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦのリーン側及びリッチ側間で反転す
るタイミングは、センサ電圧ＶＯＦがＫＯＸＲを横切る
タイミングから遅延処理値（カウント値）ＴＤＲ又はＴ
ＤＬ分遅れることとなる。この遅延処理により、空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦの制御波形の安定性が増
す。そして、この遅延処理後の空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦは、前記「燃料噴射制御ルーチン」におい
て、基本燃料噴射時間ＴＡＵｂｓの一補正係数として用
いられることとなる。

【００７２】次に、上記「空燃比フィードバック制御ル
ーチン」において、ステップ２２４で用いることとした
リッチスキップ量ＲＳＲを、三元触媒２０下流のリア酸
素センサ１１ｂからの検出信号に基づいて適宜変更する
ために行う「空燃比サブフィードバック制御ルーチン」
について説明する。

【００７３】図６には、ＥＣＵ３０により所定時間毎に
周期的に実行される「空燃比サブフィードバック制御ル
ーチン」の処理手順の概略を示す。ＥＣＵ３０のＲＯＭ
３１ｂは以下のルーチンに関するプログラムを予め記憶
する。

【００７４】同図６に示すように、本ルーチンは、大ま
かにはステップ３００、４００、及び５００の一連の処
理ステップから構成されている。すなわち、処理が本ル
ーチンに移行すると、ＥＣＵ３０は先ずステップ３００
において、現在の運転状態が空燃比サブフィードバック
制御を実行するための諸条件を全て満たしているか否か
を判断する。当該諸条件は、先の「空燃比フィードバッ
ク制御ルーチン」で説明した空燃比フィードバック制御
の適合条件（ａ１）〜（ａ５）と基本的には同様のもの
である。ただし、（ａ４）に相当する条件として、リア
酸素センサ１１ｂが活性化状態であることが必要とされ
る。そしてＥＣＵ３０は、当該空燃比サブフィードバッ
ク制御の実行条件を満たしている場合には処理をステッ
プ４００に移行し、同条件を満たしていなければ本ルー
チンを一旦抜ける。

【００７５】ステップ４００においては、基本リッチス
キップ量ＲＳＲｂｓ及び見込みリッチスキップ量ＲＳＲ
ｍｋの算出を行う。そして、続くステップ５００におい
ては、先のステップ４００において算出した基本リッチ
スキップ量ＲＳＲｂｓ及び見込みリッチスキップ量ＲＳ
Ｒｍｋのうち、何れか一方を選択してそれを今回のリッ
チスキップ量ＲＳＲとする処理を行う。その後ＥＣＵ３
０は、本ルーチンにおける処理を一旦終了する。

【００７６】ここで、上記ステップ４００における処理
内容の詳細を説明する。図７には、本実施形態の「空燃
比サブフィードバック制御ルーチン」を構成する各ステ
ップのうち、ステップ４００（図６）の処理内容を、一
連のサブルーチンとして詳細に示す。

【００７７】さて、ステップ（サブルーチン）４００に
処理が移行すると、ＥＣＵ３０は先ずステップ４０１に
おいて、リア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲiが
基準電圧ＫＯＸＲＳ（例えば０．４５Ｖ）を上回ってい
るか否かを判断する。そしてその判断が肯定であれば処
理をステップ４０２に移行し、その判断が否定であれば
処理をステップ４０３に移行する。

【００７８】ステップ４０２においては、前回読み込ま
れたリア酸素センサ１１ｂからのセンサ電圧ＶＯＲi-1
が基準電圧ＫＯＸＲＳを上回っていたか否かを判断す
る。そして、その判断が肯定であれば処理をステップ４
０４に移行し、その判断が否定であれば処理をステップ
４０５に移行する。

【００７９】一方、ステップ４０３においても、上記ス
テップ４０２と同様に前回読み込まれたリア酸素センサ
１１ｂからのセンサ電圧ＶＯＲi-1が基準電圧ＫＯＸＲ
Ｓを上回っていたか否かを判断する。そして、その判断
が肯定であれば処理をステップ４０６に移行し、その判
断が否定であれば処理をステップ４０７に移行する。

【００８０】ステップ４０４においては、ステップ４０
１及びステップ４０２における判断から、今回の空燃比
Ａ／Ｆは前回と変わらずリッチ側にあると認識して、基
本リッチスキップ量ＲＳＲｂｓiの今回の更新量（加算
量）ＤＬｓｆｂiを所定値（−ｃ％）に設定する（但
し、０＜ｃ）。

【００８１】また、ステップ４０５においては、これも
同様にステップ４０１及びステップ４０２における判断
から、前回から今回にかけて空燃比Ａ／Ｆがリーン側か
らリッチ側へ移行したものと認識して、基本リッチスキ
ップ量ＲＳＲｂｓi及び見込みリッチスキップ量ＲＳＲ
ｍｋiの今回の更新量（加算量）ＤＬｓｆｂiを所定値
（−ａ％）に、見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋiの
今回の更新量（加算量）ＤＬｍｋを所定値（−ｂ％）に
それぞれ設定する（但し、ｃ≪ａ，ｃ≪ｂ）。

【００８２】一方、ステップ４０６においては、ステッ
プ４０１及びステップ４０３における判断から、今回の
空燃比Ａ／Ｆは前回と変わらずリーン側にあると認識し
て、基本リッチスキップ量ＲＳＲｂｓiの今回の更新量
（加算量）ＤＬｓｆｂiを所定値ｃ’％に設定する。

【００８３】また、ステップ４０７においては、これも
同様にステップ４０１及びステップ４０３における判断
から、前回から今回にかけて空燃比Ａ／Ｆがリッチ側か
らリーン側へ移行したものと認識して、基本リッチスキ
ップ量ＲＳＲｂｓi及び見込みリッチスキップ量ＲＳＲ
ｍｋiの今回の更新量（加算量）ＤＬｓｆｂiを所定値
ａ’％に、見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋiの今回
の更新量（加算量）ＤＬｍｋを所定値ｂ’％にそれぞれ
設定する（但し、ｃ’≪ａ’，ｃ’≪ｂ’）。

【００８４】上記のようにＥＣＵ３０は、ステップ４０
４〜４０７のうち何れかのステップにおいて、基本リッ
チスキップ量ＲＳＲｂｓi及び見込みリッチスキップ量
ＲＳＲｍｋiの今回の更新量ＤＬｓｆｂi及びＤＬｍｋ或
いは更新量ＤＬｓｆｂのみをそれぞれ更新設定する。

【００８５】そして、ステップ４０５又はステップ４０
７における処理を経た場合には処理をステップ４０８に
移行し、以下の演算式（２）に従って今回の見込みリッ
チスキップ量ＲＳＲｓｆｂiを算出し、その後は処理を
続くステップ４０９に移行する。 ＲＳＲｍｋi ＝ ＲＳＲｂｓi-1 ＋ ＤＬｓｆｂ ＋ ＤＬｍｋ …（２） ステップ４０９においては、先のステップ４０４〜４０
８のうち、何れかで求めた更新量ＤＬｓｆｂと前回の基
本リッチスキップ量ＲＳＲｂｓi-1を用い、以下の演算
式（３）に従って今回の基本リッチスキップ量ＲＳＲｂ
ｓiの算出を行う。 ＲＳＲｂｓi ＝ ＲＳＲｂｓi-1 ＋ ＤＬｓｆｂ …（３） そしてＥＣＵ３０は、その後の処理を一旦終了する。

【００８６】次に、これも「空燃比サブフィードバック
制御ルーチン」（図６）を構成する各ステップのうち、
ステップ５００における処理内容の詳細を説明する。図
８は、上記ステップ５００（図６）の処理内容を、一連
のサブルーチンとして詳細に示すものである。

【００８７】ステップ（サブルーチン）５００に処理が
移行すると、ＥＣＵ３０は先ずステップ５０１におい
て、リア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲiが基準
電圧ＫＯＸＲＳ以下であるか否かを判断する。そしてそ
の判断が肯定であれば処理をステップ５０２に移行し、
その判断が否定であれば処理をステップ５０３に移行す
る。

【００８８】ステップ５０２においては、前記サブルー
チン４００のステップ４０９（図７）で求めた基本リッ
チスキップ量ＲＳＲｂｓｉが、これも同サブルーチン４
００で求めた見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋｉ以下
であるか否かを判断する。そしてその判断が肯定であれ
ば処理をステップ５０５に移行し、その判断が否定であ
れば処理をステップ５０４に移行する。

【００８９】一方、ステップ５０３においては、基本リ
ッチスキップ量ＲＳＲｂｓｉが見込みリッチスキップ量
ＲＳＲｍｋｉを上回っているか否かを判断する。そして
その判断が肯定であれば処理をステップ５０５に移行
し、その判断が否定であれば処理をステップ５０４に移
行する。

【００９０】ステップ５０４においては、基本リッチス
キップ量ＲＳＲｂｓｉをリッチスキップ量ＲＳＲの最新
値として記憶する。一方、ステップ５０５においては、
見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋｉをリッチスキップ
量ＲＳＲの最新値として記憶する。

【００９１】そしてＥＣＵ３０は、両ステップ５０４、
５０５のうち何れかのステップを経た後は、その処理を
一旦終了する。ＥＣＵ３０は、以上説明した「空燃比サ
ブフィードバック制御ルーチン」に基づきリッチスキッ
プ量ＲＳＲを算出する。このリッチスキップ量ＲＳＲは
リア酸素センサ１１ｂからのセンサ電圧ＶＯＲ応じて刻
々変化する値となり、前記「空燃比フィードバック制御
ルーチン」（図４、図５）においても説明したように、
スキップ制御時において空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦの更新に用いられることとなる。

【００９２】例えば図９（ａ）〜（ｃ）には、リア酸素
センサ１１ｂからのセンサ電圧ＶＯＲ（図９（ａ））、
このセンサ電圧ＶＯＲに対応するリッチスキップ量ＲＳ
Ｒ（図９（ｂ））、及びリッチスキップ量ＲＳＲの変更
に応じて変動する空燃比Ａ／Ｆ（図９（ｃ））の一変化
態様例を同一時間軸上に示す。

【００９３】例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すよ
うに、時刻ｔ１においてセンサ電圧ＶＯＲが基準電圧Ｋ
ＯＸＲＳ以下にある状態から上昇して同基準電圧ＫＯＸ
ＲＳを上回ると、リッチスキップ量ＲＳＲは従来の空燃
比サブフィードバック制御であればスキップ量（リッチ
スキップ量ＲＳＲのスキップ量としての更新量）ＤＬｓ
ｆｂをもって点Ａまで減量（スキップ制御）されるとこ
ろ、本実施形態ではスキップ量ＤＬｓｆｂに対し、所定
量（見込みスキップ量）ＤＬｍｋを更に加えた更新量を
もって点Ｂまで減量（スキップ）される。スキップ後、
リッチスキップ量ＲＳＲは所定期間一定を保ち、点Ｃ移
以降は徐変減量（積分制御）される。この積分制御に移
行する点Ｃは、同図９（ｂ）中に破線にて示すように、
点Ａから徐変減量を行ったと仮想した場合に、その仮想
線と現実のリッチスキップ量ＲＳＲと一致する点に相当
する。

【００９４】また、センサ電圧ＶＯＲが基準電圧ＫＯＸ
ＲＳより高い状態から下降して基準電圧ＫＯＸＲＳ以下
になった場合も同様の制御を行う。すなわち、例えば時
刻ｔ２において、点Ｄにおいてスキップ量ＤＬｓｆｂに
所定量（見込みスキップ量）ＤＬｍｋを加えた更新量を
もって点Ｅまで増量（スキップ）され、スキップ後のリ
ッチスキップ量ＲＳＲは所定期間一定を保つとともに、
点Ｆ以降、徐変増量（積分制御）される。

【００９５】図９（ｃ）は、上記態様で変更が行われる
リッチスキップ量ＲＳＲに対応する三元触媒内の酸素ス
トレージ量の変動の態様（実線）を、従来の制御に係る
もの（二点鎖線）と比較したものである。

【００９６】同図に示すように、上記のような態様で、
リア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに基づくサブ
フィードバック制御を行うことにより、本実施形態によ
れば、三元触媒内の酸素ストレージ量が上限値β或いは
下限値γ近傍に滞留する時間が短縮されるとともに、最
適量（領域）の中心近傍に収束する傾向が強まり、ＮＯ
ｘ、ＣＯ及びＨＣ等に対する三元触媒の浄化効率が一層
向上することとなる。

【００９７】ここで、従来の制御装置にあっては、リア
酸素センサからのセンサ電圧に基づき例えば空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦのリッチスキップ量ＲＳＲに
ついて、スキップと徐変とを交互に繰り返させる制御を
行っていた。そのような制御態様では、酸素ストレージ
量が上限値若しくは下限値となった際、それらの値を中
心に向かって速やかに移行させることが困難であった。

【００９８】この点本実施形態によれば、酸素ストレー
ジ量が上限値β若しくは下限値γに達すると、リッチス
キップ量ＲＳＲをその制御波形の中心近傍まで大きくス
キップさせることとなるため、これに従い酸素ストレー
ジ量も最適量（領域）の中心近傍まで速やかに移行し、
最適量における滞留時間も増す。

【００９９】この結果、空燃比フィードバック制御によ
る空燃比の最適空燃比への収束性・安定性も増し、外乱
等による制御性の悪化も好適に抑制されることとなり、
ドライバビリティ及び排気特性の一層の向上が図られる
こととなる。

【０１００】以上説明したように、本実施形態の空燃比
制御装置によれば、以下のような効果が奏せられること
となる。 （１）リア酸素センサからのセンサ電圧に基づく空燃比
サブフィードバック制御による三元触媒内の酸素ストレ
ージ量の最適量（領域）の中心への収束性が一層増す。 （２）酸素ストレージ量の最適量（領域）の中心への収
束に係るフィードバック制御に関して、外乱による影響
も受けにくくなる。 （３）ドライバビリティや排気特性の一層の向上が図ら
れる。

【０１０１】なお、本実施形態では、リッチスキップ量
ＲＳＲの更新量ＤＬｍｋを所定量としており、この所定
量は、運転状態から一義的に算出されるようにマップ等
に予め記憶しておくか、定数として予め設定しておくこ
ととなる。

【０１０２】これに対し、図６に示した空燃比サブフィ
ードバック制御手順のうち、ステップ３００とステップ
４００との中間に、図１０に示すステップＰＲＥ４００
Ａ及びステップＰＲＥ４００Ｂを実行するように構成し
てもよい。

【０１０３】すなわち、図６に示す「空燃比サブフィー
ドバック制御ルーチン」のステップ３００において空燃
比サブフィードバック制御の実行条件が成立したものと
判断すると、ＥＣＵ３０はその処理をステップＰＲＥ４
００Ａ（図１０）に移行する。

【０１０４】ステップＰＲＥ４００Ａにおいては、リッ
チスキップ量ＲＳＲの振幅を前回までの処理の履歴から
算出する。すなわち、空燃比サブフィードバック制御に
係るリッチスキップ量ＲＳＲの制御波形において、増量
のスキップ制御を行う直前のリッチスキップ量ＲＳＲ
（最小値（例えば図９（ｂ）における点Ｈ）と、減量の
スキップ制御を行う直前のリッチスキップ量ＲＳＲ（最
大値（例えば図９（ｂ）における点Ｇ）との偏差を所定
回数（例えば３回）分平均することにより、リッチスキ
ップ量ＲＳＲの制御波形の振幅とする。

【０１０５】続くステップＰＲＥ４００Ｂにおいては、
見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋの更新量ＤＬｍｋ
を、先のステップＰＲＥ４００Ａで求めたリッチスキッ
プ量ＲＳＲの振幅に基づき予め設定した一次元マップを
参照して算出する。

【０１０６】図１１（ａ）は、同一次元マップ上におけ
るリッチスキップ量ＲＳＲと更新量ＤＬｍｋとの関係
を、三元触媒の劣化傾向及び酸素ストレージ能力の低下
傾向と併せて示すものである。

【０１０７】同図１１（ａ）に示すように、三元触媒２
０がその使用により劣化してくると、同触媒内に収容し
うる酸素量（飽和量）も低下していく傾向にある。この
結果として、空燃比サブフィードバック制御によるリッ
チスキップ量ＲＳＲの制御波形の振幅が小さくなってい
くことが発明者により確認されている（図１１（ｂ）を
あわせ参照）。

【０１０８】ここで、前述したように、上記実施形態に
おける空燃比サブフィードバック制御では、リッチスキ
ップ量ＲＳＲがスキップによって速やかに制御波形の中
心まで移行し、その値を維持することが好ましい。その
ためここでは、三元触媒２０が劣化するにつれてリッチ
スキップ量ＲＳＲの振幅が小さくなっても、スキップ制
御後のリッチスキップ量ＲＳＲは常にその制御波形の中
心に位置するように、すなわち三元触媒２０の劣化に伴
って更新量ＤＬｍｋも徐々に小さくなるように上記一次
元マップを通じて予め設定しておく。

【０１０９】続くステップ４００以降は、図６（詳しく
は図７及び図８）に示した「空燃比サブフィードバック
制御ルーチン」の各処理を行えばよい。上記のような構
成とすることにより、三元触媒２０内の酸素ストレージ
量を最適量の中心に収束させる上記実施形態での制御に
係る信頼性が一層増すこととなる。とくに、三元触媒２
０の劣化等により空燃比サブフィードバック制御に係る
リッチスキップ量ＲＳＲの制御振幅がずれてしまうこと
があっても、リッチスキップ量ＲＳＲを確実に制御中心
に収束させることができるようになる。

【０１１０】また一方、これも図６に示した空燃比サブ
フィードバック制御手順のうち、ステップ３００とステ
ップ４００との中間に、図１２に示す一連の処理手順、
ステップＰＲＥ４００Ｃ、ステップＰＲＥ４００Ｄ及び
ステップＰＲＥ４００Ｅを実行するように構成してもよ
い。

【０１１１】すなわち、処理が「空燃比サブフィードバ
ック制御ルーチン」（図６）に移行し、ステップ３００
において空燃比サブフィードバック制御の実行条件が成
立したものと判断すると、ＥＣＵ３０はその処理をステ
ップＰＲＥ４００Ｃに移行する。

【０１１２】ステップＰＲＥ４００Ｃにおいては、定常
度合い係数ＴＥＩＪＲの算出を行う。この定常度合い係
数ＴＥＩＪＲとは、吸気量Ｇａ、スロットル開度ＴＡ、
エンジン回転数ＮＥやフューエルカット実行の有無、燃
料噴射量の強制増量等各種運転状態パラメータに基づき
図示しない多次元マップ上で、運転状態がどの程度定常
状態に近いかを評価して数量化したものである。

【０１１３】ここでの例においてはこの定常度合い係数
ＴＥＩＪＲを０〜１の範囲で設定することとし、最も定
常な状態を「ＴＥＩＪＲ＝１」、もっとも過渡な状態を
「ＴＥＩＪＲ＝０」として評価する。

【０１１４】続くステップ４００Ｄにおいては、リッチ
スキップ量ＲＳＲの更新なまし（徐変）係数ＮＲＳＲ
（但し、ＮＲＳＲ≧１）を先のステップＰＲＥ４００Ｃ
で求めた定常度合い係数ＴＥＩＪＲに基づき図示しない
マップを参照して算出する。ちなみに同マップ上におい
て、定常度合い係数が大きいほどリッチスキップ量ＲＳ
Ｒの更新なまし係数ＮＲＳＲは小さく設定される。

【０１１５】続くステップＰＲＥ４００Ｅにおいては、
今回までのリッチスキップ量ＲＳＲの履歴から求めた平
均リッチスキップ量ＲＳＲＡＶと、リッチスキップ量Ｒ
ＳＲの更新なまし係数とを用いて、以下の演算式（４）
に従ってリッチスキップ量ＲＳＲの中心（制御目標とす
る学習値）ＴＲＳＲiを算出する。 ＴＲＳＲi＝｛ＲＳＲＡＶ＋（ＮＲＳＲi-1−１）×ＴＲＳＲi-1｝／ＮＲＳＲ …（４） 但し、平均リッチスキップ量ＲＳＲＡＶは、リッチスキ
ップ量ＲＳＲの最大値と最小値とを所定回数分加算し、
これらを平均したものである。

【０１１６】続くステップＰＲＥ４００Ｆにおいては、
見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋiの今回の更新量Ｄ
Ｌｍｋを以下の演算式（５）に従って算出する。 ｜ＤＬｍｋ｜＝｜ＲＳＲi-1−ＴＲＳＲi｜−｜ＤＬｓｆｂ｜…（５） ただし、リッチスキップ量ＲＳＲが減量スキップを行う
際には更新量ＤＬｍｋは負の値に、リッチスキップ量Ｒ
ＳＲが増量スキップを行う際には更新量ＤＬｍｋは正の
値に設定する。

【０１１７】続くステップ４００以降は、図６（詳しく
は図７及び図８）に示した「空燃比サブフィードバック
制御ルーチン」における処理を行えばよい。上記のよう
な構成とすることによっても、三元触媒２０内の酸素ス
トレージ量を最適量の中心に収束させる上記実施形態に
よる制御に係る信頼性が一層増すこととなる。そしてこ
の場合も、三元触媒２０の劣化等により空燃比サブフィ
ードバック制御に係るリッチスキップ量ＲＳＲの制御振
幅がずれてしまうことがあっても、リッチスキップ量Ｒ
ＳＲを確実に制御中心に収束させることができるように
なる。 （第２の実施形態）次に、本発明に係る空燃比制御装置
を具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の
形態と異なる点を中心に説明する。

【０１１８】該第２の実施の形態の装置も、同じく自動
車のエンジンシステムに適用され、空燃比フィードバッ
ク制御により燃料噴射量（時間）の補正を行うものであ
る。また、同第２の実施の形態の装置にあっても、適用
対象とする自動車のエンジンシステムの構成（図１）、
ＥＣＵ（電子制御装置）３０及びその周辺の電気的構成
（図２）は先の第１の実施形態の装置と同様であり、そ
れら構成に関するここでの重複する説明は割愛する。

【０１１９】さて、本実施形態の空燃比制御装置にあっ
ても、先の第１の実施の形態と同様、三元触媒内の酸素
ストレージ量を好適な範囲に保持べく、リア酸素センサ
１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに応じて空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦの変更に係るフィードバック制御を実
行する。

【０１２０】図１３（ａ）〜（ｅ）には、本実施形態に
係るリア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲ（図１３
（ａ））、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの更新
に係るリッチスキップ量ＲＳＲ（図１３（ｂ））、セン
サ電圧ＶＯＲの変動に応じて変更される空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦの制御波形（図１３（ｃ）及び
（ｄ））、及び三元触媒２０内の酸素ストレージ量（図
１３（ｅ））の一変化態様例を示す。なお、図１３
（ａ）、（ｂ）及び（ｅ）は、同一時間軸上に示すタイ
ムチャートである。

【０１２１】図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、リ
ア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに応じて空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦの更新に係るリッチスキ
ップ量ＲＳＲが空燃比サブフィードバック制御され、ス
キップ制御と積分制御とが繰り返されることは、先の図
１７（ｃ）及び（ｄ）において説明した通りである。た
だし、本実施形態においては、図１３（ａ）における点
Ｇ及び点Ｉのように、センサ電圧ＶＯＲがリーン（ＶＯ
Ｒ≦基準電圧ＫＯＸＲＳ）からリッチ（ＶＯＲ＞基準電
圧ＫＯＸＲＳ）に移行する際にはリーンホールド条件フ
ラグＸＨＬＤＬが「ＯＮ」に設定され、同図における点
Ｈに示すように、センサ電圧ＶＯＲがリッチからリーン
に移行する際にはリッチホールド条件フラグＸＨＬＤＲ
が「ＯＮ」に設定される。

【０１２２】そして、図１３（ｃ）に示すように、例え
ばリーンホールド条件フラグＸＨＬＤＬが「ＯＮ」に設
定されると、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦがリ
ーンスキップを行う際、通常のリーンスキップ量ＲＳＬ
に加え見込みリーンスキップ量ＲＳＬｍｋを加算した更
新量をもってスキップ制御を実行するとともに、次回の
スキップタイミングまでは、一定の値を保持する。一
方、図１３（ｄ）に示すように、リッチホールド条件フ
ラグＸＨＬＤＲが「ＯＮ」に設定されると、空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦがリッチスキップを行う際、
通常のリッチスキップ量ＲＳＲに加え見込みリッチスキ
ップ量ＲＳＲｍｋを加算した更新量をもってスキップ制
御を実行するとともに、次回のスキップタイミングまで
は、一定の値を保持する。

【０１２３】図１３（ｅ）は、本実施形態における空燃
比フィードバック制御及び空燃比サブフィードバック制
御を行った場合の酸素ストレージ量（実線）と、リア酸
素センサからの信号に基づく従来の制御を行った場合の
酸素ストレージ量（破線）の変化態様を比較して示すも
のである。

【０１２４】同図に示すように、本実施形態における空
燃比フィードバック制御及び空燃比サブフィードバック
制御によると、三元触媒が有効に排気を浄化しうる酸素
ストレージ量の許容範囲の上限βや下限γに達すると、
酸素ストレージ量を速やかに最適量の中心に向かって移
行させる作用がさらに向上するようになる。

【０１２５】以下、本実施形態の空燃比制御装置が実行
する空燃比フィードバック制御及び空燃比サブフィード
バック制御の詳細について説明する。本実施形態に係る
空燃比フィードバック制御の処理内容は、先の第１の実
施形態における「空燃比フィードバック制御ルーチン」
（図４及び図５）のうち、ステップ２２０〜ステップ２
２７に係る一連の処理手順を、図１４及び図１５に示す
サブルーチン６００で置き換えたものである。

【０１２６】すなわち、「空燃比フィードバック制御ル
ーチン」（図４及び図５）において、ステップ２０７又
はステップ２１７でのに処理を経た後、ＥＣＵ３０はそ
の処理をサブルーチン６００（図１４）に移行する。

【０１２７】本サブルーチン６００において、先ずステ
ップ６０１では、空燃比フィードバック制御を実行する
ための上記諸条件（ａ１）〜（ａ５）が満たされている
か否かを判断する。

【０１２８】そして、同諸条件（ａ１）〜（ａ５）が全
て満たされているときには、現在の運転状態が空燃比フ
ィードバック制御を行うための条件に適合していると判
断して、処理をステップ６０２に移行する。一方上記諸
条件（ａ１）〜（ａ５）のうち１つでも満たされていな
いものがあれば、本サブルーチンを一旦抜ける。

【０１２９】ステップ６０２においては、スキップタイ
ミングフラグＸＯＸＩＮＶが現在「ＯＮ」に設定されて
いるか否かを判断する。そして、その判断が否定であれ
ば処理をステップ６０４に移行し、その判断が肯定であ
れば処理をステップ６０５に移行する。

【０１３０】ステップ６０５においては、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを所定の積分定数ＫｉＲ分増量
させる積分制御を実行する。また、ステップ６０６にお
いては、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを所定の
積分定数ＫｉＬ分減量させる積分制御を実行する。

【０１３１】そして、上記ステップ６０５又はステップ
６０６のうち何れかの処理を経た後は、処理をステップ
６３１（図１５）に移行する。一方、上記ステップ６０
２での判断が肯定であり、その処理をステップ６０３に
移行した場合、同ステップ６０３においては、リッチ判
定フラグＸＯＸＲが現在「ＯＦＦ」に設定解除されてい
るか否かを判断する。そしてその判断が否定であれば現
在の空燃比Ａ／Ｆはリッチであるとみなして処理をステ
ップ６１０に移行し、その判断が肯定であれば現在の空
燃比Ａ／Ｆはリーンであるとみなして処理をステップ６
２０に移行する。

【０１３２】ステップ６１０においては、後述する「空
燃比サブフィードバック制御ルーチン」（図１６）で適
宜更新されるリーンスキップ量ＲＳＬを前回算出した基
本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓi-1から減
算することにより、今回の基本空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦｂｓiとする。

【０１３３】続くステップ６１１においては、リッチホ
ールド条件フラグＸＨＤＲを「ＯＦＦ」に解除する。さ
らに続くステップ６１２においては、リーンホールド条
件フラグＸＨＤＬが現在「ＯＮ」に設定されているか否
かを判断する。そしてその判断が肯定であれば処理をス
テップ６１３に移行し、その判断が否定であれば処理を
ステップ６３０に移行する。

【０１３４】ステップ６１３においては、今回算出した
基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓから所定
値ｄを減算し、今回の見込み空燃比フィードバック補正
係数ＦＡＦｍｋとする。ちなみに、この所定値ｄを大き
く設定するほど先の図１３（ｅ）で説明した上限値β側
から下限値γ側に向かって触媒中の酸素ストレージ量を
速やかに移行させる効果が高まる。

【０１３５】一方ステップ６３０においては、今回算出
した基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓiを
今回の見込み空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｍｋ
とする。

【０１３６】他方、先のステップ６０３における判断が
肯定で、処理をステップ６２０に移行した場合、同ステ
ップ６２０においては、「空燃比サブフィードバック制
御ルーチン」（図１６）で適宜更新されるリッチスキッ
プ量ＲＳＲを前回算出した基本空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦｂｓi-1に加算することにより、今回の基
本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓiとする。

【０１３７】続くステップ６２１においては、リーンホ
ールド条件フラグＸＨＤＬを「ＯＦＦ」に解除する。さ
らに続くステップ６２２においては、リッチホールド条
件フラグＸＨＤＲが現在「ＯＮ」に設定されているか否
かを判断する。そしてその判断が肯定であれば処理をス
テップ６２３に移行し、その判断が否定であれば処理を
ステップ６３０に移行する。

【０１３８】ステップ６２３においては、今回算出した
基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓから所定
値ｄ’を減算し、今回の見込み空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦｍｋとする。ちなみに、この所定値ｄ’を
大きく設定するほど先の図１３（ｅ）で説明した下限値
γ側から上限値βに向かって触媒中の酸素ストレージ量
を速やかに移行させる効果が高まる。

【０１３９】前述したように、ステップ６３０において
は今回算出した基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆｂｓiを今回の見込み空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦｍｋとする。

【０１４０】上記ステップ６１３、６２３、６３０のう
ち何れかを経た後は、処理をステップ６３１（図１５）
に移行する。ステップ６３１においては、リッチ判定フ
ラグＸＯＸＲが「ＯＮ」に設定されているか否かを判断
する。そしてその判断が肯定であれば処理をステップ６
３２に移行し、その判断が否定であれば処理をステップ
６３３に移行する。

【０１４１】ステップ６３２においては今回算出した基
本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓiが見込み
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｍｋを上回ってい
るか否かを判断する。そしてその判断が肯定であれば処
理をステップ６３４に移行し、その判断が否定であれば
処理をステップ６３５に移行する。

【０１４２】一方ステップ６３３においては、今回算出
した基本空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｂｓiが
見込み空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦｍｋを下回
っているか否かを判断する。そしてその判断が肯定であ
れば処理をステップ６３４に移行し、その判断が否定で
あれば処理をステップ６３５に移行する。

【０１４３】ステップ６３４においては見込み空燃比フ
ィードバック補正係数ＦＡＦｍｋを今回の空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦとして採用する。一方、ステッ
プ６３５においては、基本空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦｂｓiを今回の空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦとして採用する。そしてステップ６３４及びステ
ップ６３５のうち何れかを経た後は、処理をステップ６
３６に移行する。同ステップ６３６においては、スキッ
プタイミングフラグＸＯＸＩＮＶを「ＯＦＦ」に解除す
る。

【０１４４】そしてＥＣＵ３０は、その後の処理を一旦
終了する。ＥＣＵ３０は、以上説明した「空燃比フィー
ドバック制御ルーチン」に基づき空燃比フィードバック
補正係数ＦＡＦを算出する。この空燃比フィードバック
補正係数は先の第１の実施形態と同様「燃料噴射制御ル
ーチン」（図３）において、基本燃料噴射時間ＴＡＵｂ
ｓの一補正係数として用いられることとなる。

【０１４５】次に、上記「空燃比フィードバック制御ル
ーチン」において、ステップ２１７で用いることとした
リッチスキップ量ＲＳＲを、三元触媒２０下流のリア酸
素センサ１１ｂからの検出信号に基づいて適宜変更する
ために行う「空燃比サブフィードバック制御ルーチン」
について説明する。

【０１４６】図１６には、ＥＣＵ３０により所定時間毎
に周期的に実行される「サブフィードバック制御ルーチ
ン」の処理手順の概略を示す。ＥＣＵ３０のＲＯＭ３１
ｂは以下のルーチンに関するプログラムを予め記憶す
る。

【０１４７】処理が本ルーチンに移行すると、ＥＣＵ３
０は先ずステップ７０１において、現在の運転状態が空
燃比サブフィードバック制御を実行するための諸条件を
全て満たしているか否かを判断する。当該諸条件は、先
の第１の実施形態における「空燃比サブフィードバック
制御ルーチン」で説明した空燃比サブフィードバック制
御の適合条件と同一のものである。そしてＥＣＵ３０
は、当該空燃比サブフィードバック制御の実行条件を満
たしている場合には処理をステップ７０２に移行し、同
条件を満たしていなければ、ステップ７０３においてリ
ーンホールド条件フラグＸＨＬＤＬを「ＯＮ」に設定す
ると伴にリッチホールド条件フラグＸＨＬＲを「ＯＦ
Ｆ」に設定解除し、本ルーチンを一旦抜ける。

【０１４８】ステップ７０２においては、リア酸素セン
サ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲiが基準電圧ＫＯＸＲ以上
であるか否かを判断する。そしてその判断が肯定であれ
ば処理をステップ７０４に移行し、その判断が否定であ
れば処理をステップ７０５に移行する。

【０１４９】ステップ７０４においては、前回読み込ま
れたリア酸素センサ１１ｂからのセンサ電圧ＶＯＲi-1
が基準電圧ＫＯＸＲを下回っていたか否かを判断する。
そして、その判断が肯定であれば処理をステップ７０６
に移行し、その判断が否定であればステップ７０７に移
行する。

【０１５０】一方、ステップ７０５においては、前回読
み込まれたリア酸素センサ１１ｂからのセンサ電圧ＶＯ
Ｒi-1が基準電圧ＫＯＸＲを上回っていたか否かを判断
する。そして、その判断が肯定であれば処理をステップ
７０８に移行し、その判断が否定であれば処理をステッ
プ７０９に移行する。

【０１５１】ステップ７０６、７０７、７０８及び７０
９においては、上記ステップ７０２、７０４及び７０５
における判断に基づき、それぞれリッチスキップ量ＲＳ
Ｒの今回の更新量ＤＬｓｆｂを決定する。すなわち、ス
テップ７０６では、更新量ＤＬｓｆｂをリッチスキップ
量ＲＳＲの減量に係る比例定数−ｆ（但し、ｆ＞０）と
して、処理をステップ７１０に移行する。また、ステッ
プ７０７では、更新量ＤＬｓｆｂをリッチスキップ量Ｒ
ＳＲの減量に係る積分定数−ｅ（但し、ｆ≫ｅ＞０）と
して、処理をステップ７１２に移行する。また、ステッ
プ７０８では、更新量ＤＬｓｆｂをリッチスキップ量Ｒ
ＳＲの増量に係る比例定数ｆ’（但し、ｆ’＞０）とし
て、処理をステップ７１１に移行する。また、ステップ
７０９では、更新量ＤＬｓｆｂをリッチスキップ量ＲＳ
Ｒの増量に係る積分定数−ｅ’（但し、ｆ’≫ｅ’＞
０）として、処理をステップ７１２に移行する。

【０１５２】ステップ７１０においては、ステップ７０
２及びステップ７０４における判断から、前回から今回
にかけて空燃比Ａ／Ｆがリーン側からリッチ側へ移行し
たものと認識して、リーンホールド条件フラグＸＨＬＤ
Ｌを「ＯＮ」に設定すると伴にリッチホールド条件フラ
グＸＨＬＤＲを「ＯＦＦ」に設定解除した後、処理をス
テップ７１２に移行する。

【０１５３】また、ステップ７１１においては、これも
同様にステップ７０２及びステップ７０５における判断
から、前回から今回にかけて空燃比Ａ／Ｆがリッチ側か
らリーン側へ移行したものと認識して、リッチホールド
条件フラグＸＨＤＬ（図１３（ａ）〜（ｃ）参照）を
「ＯＮ」に設定すると伴にリーンホールド条件フラグＸ
ＨＬＤＬを「ＯＦＦ」に設定解除した後、処理をステッ
プ７１２に移行する。

【０１５４】ステップ７１２においては、現在設定され
ているリッチスキップ量ＲＳＲに更新量ＤＬｓｆｂを加
算し、これを最新のリッチスキップ量ＲＳＲとして再設
定する。さらに、リッチスキップ量ＲＳＲ及びリーンス
キップ量ＲＳＬの総量として予め設定しておくスキップ
総量ＲＳａｄｄ（例えば１０％）から今回再設定したリ
ッチスキップ量ＲＳＲを減算し、これを最新のリーンス
キップ量とする。

【０１５５】そしてＥＣＵ３０は、その後の処理を一旦
終了する。ここで、従来の空燃比サブフィードバック制
御では、リア酸素センサからのセンサ電圧に基づき例え
ば空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦのリッチスキッ
プ量ＲＳＲについて、スキップと徐変とを交互に繰り返
させるにすぎないため、酸素ストレージ量が触媒ウイン
ドの上限値若しくは下限値となった際、それらの値を同
触媒ウインドの中心に向かって速やかに移行させること
が困難であった。

【０１５６】この点本実施形態に係る空燃比制御装置に
あっては、酸素ストレージ量が触媒ウインドの上限値若
しくは下限値となった際には、スキップ後、通常の空燃
比フィードバック補正係数ＦＡＦに所定の増量分ｄ又は
ｄ’を加味し、これを次回のスキップタイミングまで保
持（ホールド）することにより、触媒内の酸素ストレー
ジ量を上限値β及び下限値γの中心に向かって速やかに
移行させることとしている。このため、三元触媒内の酸
素ストレージ量が触媒ウインドの上限値β或いは下限値
γ近傍に滞留する時間が短縮されるとともに、同ウイン
ドの中心近傍に収束する傾向が強まり、ＮＯｘ、ＣＯ及
びＨＣ等に対する三元触媒の浄化効率が一層向上するこ
ととなる。

【０１５７】そしてこの結果、先の第１の実施形態と同
様空燃比フィードバック制御による空燃比の最適空燃比
への収束性・安定性も増し、ドライバビリティ及び排気
特性の一層の向上が図られることとなる。

【０１５８】以上説明したように、本実施形態の空燃比
制御装置によれば、以下のような効果が奏せられること
となる。 （１）リア酸素センサからのセンサ電圧に基づく空燃比
サブフィードバック制御による三元触媒内の酸素ストレ
ージ量の触媒ウインド中心への収束性が一層増す。 （２）ドライバビリティや排気特性の一層の向上が図ら
れる。

【０１５９】なお、本実施形態では、リア酸素センサ１
１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに基づいて例えば図１３（ｂ）
に示した制御波形をもってリッチスキップ量ＲＳＲの変
更を行いつつ、センサ電圧ＶＯＲがリッチとリーンとの
間で反転したときには、リッチスキップ後、或いはリー
ンスキップ後に所定時間空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦを保持する制御を行うこととした。これに対し、
リッチスキップ量ＲＳＲの変更に係る制御波形は、上記
第１の実施形態で採用したもの（例えば図９（ｂ）参
照）を用いて行ってもよい。また、リッチスキップ量Ｒ
ＳＲの変更は行わずに、スキップ制御後、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを所定時間保持する制御のみを
行っても、本実施形態と同様の効果を奏することはでき
る。

【０１６０】さらに、本実施形態では、リッチスキップ
後、或いはリーンスキップ後に所定時間空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦを保持する場合には、スキップ制
御に係るスキップの量を増大させることとした。これに
対し、スキップの量については変更を行わないか、或い
はスキップの量は減少させることとしてもよい。

【０１６１】さらに、センサ電圧ＶＯＲがリッチからリ
ーンに反転したときのみ、或いはリーンからリッチに反
転したときのみ、スキップ後、所定時間空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦを保持する制御を行うこととして
もよい。

【０１６２】また、上記第１の実施形態において学習す
ることとしたリッチスキップ量ＲＳＲの制御波形の中
心、或いは上記第２の実施形態において用いることとし
た所定値ｄ，ｄ’の最適値は、三元触媒２０の劣化度合
いや吸気量Ｇａ等の運転状態に基づいて算出又は学習す
ることが好適であるが、その算出や学習にあたり、補足
的に他のパラメータを用いることもでき、更にその算出
に係る演算の態様も多々の関数やマップを適用すること
ができる。さらに第２の実施形態で採用したホールド制
御を用いる代わりに、遅延処理値ＴＤＲ或いはＴＤＬを
変更することによっても同第２の実施形態とほぼ同様の
効果を得ることができる。要は、触媒内の酸素ストレー
ジ量が上限値βや下限値γ近傍に達したときに、リッチ
側（増量）、或いはリーン側（減量）に係る空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦの時間積分量を一時的に増減
する制御を行えばよい。

【０１６３】また、上記第１及び第２の実施形態におい
て、リア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに基づき
空燃比サブフィードバック制御を行う際、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦの変更に係るリッチスキップ量
ＲＳＲを特定の制御波形（例えば図９（ｂ）参照）をも
って変更し、このリッチスキップ量ＲＳＲの変更に応じ
てリーンスキップ量ＲＳＬも変更することとしたが、こ
れとは逆に、リーンスキップ量を特定の制御波形をもっ
て変更し、このリーンスキップ量ＲＳＬの変更に応じて
リッチスキップ量ＲＳＲを変更することとしてもよい。

【０１６４】さらに、リッチスキップ量ＲＳＲ又はリー
ンスキップ量ＲＳＬのうち、何れか一方のみを空燃比サ
ブフィードバック制御により変更し、他方は不変として
もよい。

【０１６５】また、とくに前記第１の実施形態に関し
て、そのリア酸素センサ１１ｂのセンサ電圧ＶＯＲに基
づき求める制御量（第１の実施形態ではリッチスキップ
量ＲＳＲ）の用途は任意であり、その他の補正量、例え
ば空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの積分制御に係
る積分定数ＫｉＲ、ＫｉＬの補正量として用いることも
できる。また、例えばフロント酸素センサとして気体中
の酸素濃度の変化に対してリニアな出力電圧を出力す
る、いわゆるリニア空燃比センサを用いる場合には、そ
の出力電圧若しくは関連値を補正する値として同制御量
（リッチスキップ量ＲＳＲ）を用いることもできる。

【０１６６】また、リア酸素センサのみのセンサ電圧に
基づいて空燃比フィードバック制御を行うこととし、そ
の制御波形として上記第１の実施形態で用いたリッチス
キップ量ＲＳＲの波形を適用することとしてもよい。

【０１６７】さらに、上記第１の実施形態で用いたリッ
チスキップ量ＲＳＲの波形（図９（ｂ）参照）のうち、
例えば区間Ｂ−Ｃや区間Ｅ−Ｆのようにリッチスキップ
量ＲＳＲが所定値を保持する区間において、同リッチス
キップ量を微小な変化率をもて増加或いは減少させる構
成としてもよい。ちなみにこのような構成で制御を行う
ためには、例えば、図７において示したサブルーチン４
００で、それぞれステップ４０４及びステップ４０６の
後に、見込みリッチスキップ量ＲＳＲｍｋに対して微小
量を加算または減算する処理を設定すればよい。

【０１６８】

【発明の効果】請求項１又は２に記載した発明によれ
ば、触媒下流での排気空燃比におけるリッチとリーンと
の間の反転時に、排気空燃比を触媒ウインド上下限から
その中心近傍に向かって速やかに移行させることができ
るとともに、中心近傍での滞留時間も増す。これによ
り、機関の排気特性が向上するばかりでなく、フィード
バック制御に係る制御周波数も増大し、ドライバビリテ
ィの向上も図られる。さらに、空燃比補正量、すなわち
制御量の制御中心への収束性が高まり制御振幅も縮小さ
れるため、機関の運転状態が過渡状態にある場合でも外
乱によって制御性が悪化することを好適に抑制すること
ができるようになる。

【０１６９】請求項３〜５何れかに記載した発明によれ
ば、触媒の劣化、機関の運転状態、機関の経年変化等に
より空燃比補正量の制御振幅が変わってしまった場合で
あれ、上記所定値を変更することで、空燃比補正量をス
キップ制御によって確実に制御中心に移行させることが
できる。よって、触媒の劣化等による、空燃比の補正量
の制御中心への収束性低下を好適に抑制することができ
るようになる。

【０１７０】請求項６に記載した発明によれば、排気空
燃比におけるリッチとリーンとの間の反転時には、触媒
内の酸素ストレージ量が、排気浄化用触煤による浄化能
力を保持することのできる上下限付近に滞留している。
そこでこのとき、積分制御に係る空燃比補正量の時間積
分量を増減することにより、酸素ストレージ量を当該上
下限値からその中心近傍に向かって速やかに移行させる
ことができるようになり、触媒内の酸素ストレージ量が
触媒ウインド内に好適に保持されるようになる。

【０１７１】請求項７〜９何れか記載の発明によれば、
排気空燃比を触媒ウインド上下限からその中心近傍に向
かって移行させる上記請求項６記載の発明による効果が
一層強化されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空燃比制御装置の第１の実施形態
を示す概略構成図。

【図２】同実施形態に採用されるＥＣＵの電気的構成を
示すブロック図。

【図３】燃料噴射制御手順を示すフローチャート。

【図４】同第１の実施形態の空燃比フィードバック制御
手順を示すフローチャート。

【図５】同第１の実施形態の空燃比フィードバック制御
手順を示すフローチャート。

【図６】同第１の実施形態の空燃比サブフィードバック
制御手順を示すフローチャート。

【図７】同第１の実施形態の基本リッチスキップ量及び
見込みリッチスキップ量の算出手順を示すフローチャー
ト。

【図８】同第１の実施形態のリッチスキップ量の決定に
係る手順を示すフローチャート。

【図９】同第１の実施形態による空燃比制御態様を示す
タイムチャート。

【図１０】第１の実施形態に係る空燃比サブフィードバ
ック制御の他の制御手順を示すフローチャート。

【図１１】該他の制御手順でのリッチスキップ量の振幅
及び最適な見込みリッチスキップ量の更新量の関係を示
す表等。

【図１２】第１の実施形態に係る空燃比サブフィードバ
ック制御のさらに他の制御手順を示すフローチャート。

【図１３】本発明に係る空燃比制御装置の第２の実施形
態についてその制御態様を示すタイムチャート。

【図１４】同第２の実施形態の空燃比フィードバック制
御手順についてその一部を示すフローチャート。

【図１５】同第２の実施形態の空燃比フィードバック制
御手順についてその一部を示すフローチャート。

【図１６】同第２の実施形態の空燃比サブフィードバッ
ク制御手順を示すフローチャート。

【図１７】従来の制御装置の空燃比フィードバック及び
サブフィードバック態様を示すタイムチャート。

【図１８】従来の装置の空燃比制御態様を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１…エンジン、２…吸気系、３…燃焼室、４…排気系、
５…スロットルバルブ、６…サージタンク、７…吸気量
センサ、８…スロットルポジションセンサ（開度セン
サ）、９…吸気温センサ、１０…燃料噴射弁、１１ａ…
フロント酸素センサ、１１ｂ…リア酸素センサ、１２…
イグナイタ、１３…ディストリビュータ、１４…点火プ
ラグ、１５…回転数センサ、 １６…気筒判別センサ、
１７…水温センサ、２０…三元触媒、３０…ＥＣＵ（電
子制御装置、３１…マイクロコンピュータ、３１ａ…Ｃ
ＰＵ、３１ｂ…ＲＯＭ、３１ｃ…ＲＡＭ、３１ｄ…バッ
クアップＲＡＭ、３４…Ａ／Ｄ変換回路、３５…駆動回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｇ０５Ｂ 13/02 Ａ Ｆターム(参考） 3G301 HA01 JA03 JA11 JA15 JA20 JA21 JB09 LB02 MA01 MA11 NA01 NA03 NA04 NA05 NA06 NA08 NB02 NB06 NC02 ND01 ND02 ND05 ND13 ND25 ND42 NE01 NE03 NE06 NE08 NE13 NE15 NE16 NE17 NE19 NE21 NE23 PA01Z PD00Z PD09A PD09Z PE01Z PE03Z PE08Z 5H004 GA02 GA08 GB12 HA13 HB01 HB04 HB07 HB08 JB07 KA54 KA69 KB05 KD70 LB05 LB09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気系に備えられる排気浄化用
   触媒下流に設けられて当該内燃機関の排気空燃比を検出
   する空燃比センサを有し、その検出される排気空燃比が
   リッチとリーンとの間で反転したときにスキップ制御さ
   れるとともに、その後積分制御されて更新される制御量
   に基づいて内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィ
   ードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置におい
   て、 前記スキップ制御に際し、そのスキップ量を所定量増大
   させるとともに、前記積分制御により算出される制御量
   が該増大したスキップ量をもって更新された制御量にな
   るまでは、同増大したスキップ量をもって更新された制
   御量に基づき前記空燃比を補正する補正手段を備えるこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置
   において、 前記排気浄化用触媒の上流に設けられて当該内燃機関の
   排気空燃比を検出するフロント空燃比センサと、該フロ
   ント空燃比センサにより検出される排気空燃比がリッチ
   とリーンとの間で反転したときにスキップ制御されると
   ともにその後積分制御されて更新される空燃比補正量に
   基づき前記空燃比をフィードバック制御するフィードバ
   ック制御手段とを更に備え、 前記補正手段は、前記フィードバック制御手段の前記空
   燃比補正量を前記制御量に基づき補正することを特徴と
   する内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の内燃機関の空燃比
   制御装置において、 前記所定量増大させるスキップ量を、前記更新される制
   御量が同制御量の制御中心となるように変更する変更手
   段を更に備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御
   装置。
4. 【請求項４】前記変更手段は、前記排気浄化用触媒の劣
   化度合いに応じて前記所定量増大させるスキップ量を可
   変とするものである請求項３記載の内燃機関の空燃比制
   御装置。
5. 【請求項５】前記変更手段は、前記制御量の制御中心を
   学習しつつその学習値を目標値として前記所定量増大さ
   せるスキップ量を変更するものである請求項３記載の内
   燃機関の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】内燃機関の排気系に備えられる排気浄化用
   触媒上流に設けられて当該内燃機関の排気空燃比を検出
   するフロント空燃比センサと、 同排気浄化用触媒下流に設けられて同内燃機関の排気空
   燃比を検出するリア空燃比センサと、 前記フロント空燃比センサにより検出される排気空燃比
   がリッチとリーンとの間で反転したときにスキップ制御
   されるとともにその後積分制御されて更新される空燃比
   補正量に基づき内燃機関に供給される混合気の空燃比を
   フィードバック制御するフィードバック制御手段と、 前記リア空燃比センサにより検出される排気空燃比のリ
   ッチからリーンへの反転若しくはリーンからリッチへの
   反転に基づき前記触媒中の酸素ストレージ量がその上限
   値及び下限値の中心に近づくように前記フロント空燃比
   センサにより検出される排気空燃比に基づく積分制御中
   の前記空燃比補正量の時間積分量を変更させるべく同空
   燃比補正量をさらにフィードバック制御するサブフィー
   ドバック制御手段と、 を備える内燃機関の空燃比制御装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置
   において、 前記サブフィードバック制御手段は、前記リア空燃比セ
   ンサにより検出される排気空燃比のリッチからリーンへ
   の反転に基づき、前記フロント空燃比センサにより検出
   される排気空燃比のリッチからリーンへの反転時にスキ
   ップ制御される前記空燃比補正量を、同フロント空燃比
   センサにより検出される排気空燃比の次のリーンからリ
   ッチへの反転時期まで一定に保持する処理、及び前記リ
   ア空燃比センサにより検出される排気空燃比のリーンか
   らリッチへの反転に基づき前記フロント空燃比センサに
   より検出される排気空燃比のリーンからリッチへの反転
   時にスキップ制御される前記空燃比補正量を同フロント
   空燃比センサにより検出される排気空燃比の次のリッチ
   からリーンへの反転時期まで一定に保持する処理、の少
   なくとも一方を実行して同空燃比補正量をフィードバッ
   ク制御することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。
8. 【請求項８】請求項７記載の内燃機関の空燃比制御装置
   において、 前記サブフィードバック制御手段は、前記スキップ制御
   に伴って一定に保持する前記空燃比補正量のスキップ量
   を増量若しくは減量補正することを特徴とする内燃機関
   の空燃比制御装置。
9. 【請求項９】請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置
   において、 前記サブフィードバック制御手段は、前記リア空燃比セ
   ンサにより検出される排気空燃比のリッチからリーンへ
   の反転に基づき、前記フロント空燃比センサにより検出
   される排気空燃比のリーンからリッチへの反転に基づき
   実行される前記空燃比補正量のスキップ制御時期を遅延
   させる処理、及び前記リア空燃比センサにより検出され
   る排気空燃比のリーンからリッチへの反転に基づき前記
   フロント空燃比センサにより検出される排気空燃比のリ
   ッチからリーンへの反転に基づき実行される前記空燃比
   補正量のスキップ制御時期を遅延させる処理、の少なく
   とも一方を実行して同空燃比補正量をフィードバック制
   御することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。