JP2000352345A

JP2000352345A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2000352345A
Application number: JP11163266A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Kato; 辰則加藤; Hideaki Shimizu; 秀明清水
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】排気系に二次空気を導入するシステムにおい
て、排ガスの空燃比を目標空燃比に制御し且つエンジン
の供給空燃比を目標供給空燃比に制御する。【解決手段】排気管に酸素センサ又は空燃比センサを
配置し、フィードバック制御条件成立時に、二次空気を
導入した排ガスの空燃比検出値に基づいて二次空気導入
量フィードバック補正係数ＳＡＩＲを算出して、二次空
気導入量をフィードバック制御することで、排ガスの空
燃比を目標空燃比ＴＧＩＮＡＦに制御する。更に、目標
空燃比ＴＧＩＮＡＦと二次空気導入による空燃比変化量
（斜線部分）とからエンジンの実際の供給空燃比ＳＡＩ
ＲＡＦを算出し、目標供給空燃比ＴＧＡＦと供給空燃比
ＳＡＩＲＡＦとの差ＤＥＬＡＦに基づいて燃料噴射量の
学習補正係数ＫＧijを更新する。この学習補正係数ＫＧ
ijで燃料噴射量を補正することで、供給空燃比ＳＡＩＲ
ＡＦを目標供給空燃比ＴＧＡＦに制御する。

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（エンジ
ン）の排気通路に排ガス浄化のための二次空気を導入す
るシステムを備えた内燃機関の空燃比制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、二輪自動車のエンジンでは、バ
ルブオーバーラップを大きく設定することで、二輪車独
特の高回転型のエンジン性能が得られるようにしてい
る。このため、低負荷、低回転域では、ストイキ状態で
エンジンを制御することが困難であり、燃料を少し多め
に噴射してリッチ状態で混合気を燃焼させるようにして
いる。このような燃焼状態では、排ガスのリッチ成分
（ＨＣ，ＣＯ等）の排出量が多くなるため、最近の厳し
い排ガス規制に対応するために、エアクリーナからの新
気を排気マニホールドのうちの燃焼室の近傍に二次空気
として導入し、排気熱を利用して排ガスのリッチ成分を
二次空気中の酸素と反応させて浄化するようにしたもの
がある。このものは、通常は、二次空気導入弁を開弁状
態に維持して、二次空気を導入し続け、減速時に、バッ
クファイヤー等を防止するために、二次空気導入弁を閉
弁して二次空気の導入を停止するようにしている。この
ような二次空気導入システムを搭載した二輪車でも、排
ガス浄化効率を高めるために、排気管に触媒を設置し、
二次空気の導入と触媒の両方の効果によって排ガスを効
率良く浄化するようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排ガス浄化
用の触媒は、一般に、排ガスのリッチ成分とリーン成分
を同時に浄化できる三元触媒が用いられる。この三元触
媒は、理論空燃比付近の狭い範囲内でのみ、高い浄化効
率が得られるため、排ガスの空燃比を理論空燃比近傍に
制御することが好ましい。

【０００４】二次空気導入システムを搭載した二輪車で
は、二次空気の導入量により排ガスの空燃比が変化する
ため、排ガスの空燃比を理論空燃比付近に制御するに
は、二次空気の導入量を制御する必要がある。しかし、
従来の二輪車の二次空気導入システムでは、二次空気の
導入量を制御する技術が確立されておらず、二次空気の
導入による排ガスの空燃比のずれを補正することができ
ない。このため、三元触媒による排ガス浄化効率が低く
なってしまい、将来、益々厳しくなると予想される排ガ
ス規制値をクリアできないおそれがある。

【０００５】また、従来の二輪自動車では、エンジン運
転状態に応じてエンジンの目標供給空燃比を設定して燃
料噴射量を制御するようになっているが、二次空気導入
システムを搭載すると、供給空燃比がずれていても二次
空気の影響で分からなくなってしまう。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、二次空気導入量を制
御しながら、その二次空気導入量を考慮した燃料噴射制
御を行うことができ、排ガス浄化効率を向上しながら、
安定したエンジン性能を得ることができる内燃機関の空
燃比制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置は、
内燃機関の運転状態に応じて二次空気導入量制御手段に
より二次空気導入手段を制御して二次空気導入量を制御
することで排ガスの空燃比を目標空燃比に制御すると共
に、内燃機関の運転状態と二次空気導入量とに基づいて
燃料噴射量制御手段により燃料噴射量を制御する。この
ようにすれば、二次空気導入量を制御して排ガスの空燃
比を目標空燃比に制御しながら、二次空気導入の影響に
よる内燃機関の供給空燃比のずれを補正することができ
る。これにより、排ガス浄化効率を向上しながら、安定
したエンジン性能を得ることができる。

【０００８】この場合、請求項２のように、目標供給空
燃比設定手段により内燃機関の運転状態に応じて内燃機
関の目標供給空燃比を設定すると共に、実供給空燃比判
定手段によって内燃機関の実際の供給空燃比を判定し、
目標供給空燃比と実際の供給空燃比とのずれを二次空気
導入による燃料噴射量の補正量として学習手段により学
習し、この学習値で燃料噴射量を補正するようにしても
良い。

【０００９】つまり、内燃機関の運転状態に応じて設定
した目標供給空燃比と実際の供給空燃比とのずれは、二
次空気導入の影響で生じたものであるから、目標供給空
燃比と実際の供給空燃比とのずれを学習することで、二
次空気導入による燃料噴射量の補正量を精度良く学習す
ることができる。これにより、学習値を用いて、二次空
気導入の影響による内燃機関の供給空燃比のずれを精度
良く補正することができる。

【００１０】或は、請求項３のように、目標供給空燃比
と実際の供給空燃比とのずれに基づいて燃料噴射量を燃
料噴射量補正値設定手段により補正し、この補正値に基
づいて燃料噴射量を補正するようにしても良い。この場
合でも、二次空気導入の影響による内燃機関の供給空燃
比のずれを精度良く補正することができる。

【００１１】更に、請求項４のように、二次空気を導入
した排ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する空燃
比検出手段を設け、この空燃比検出手段の出力信号に基
づいて排ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように
二次空気導入手段をフィードバック制御するようにして
も良い。このようにすれば、フィードバック制御により
排ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に制御することが
できる。

【００１２】この場合、請求項５のように、排ガスの空
燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを備えたシス
テムでは、所定の条件が成立した時に二次空気導入手段
の制御量を強制的に変化させ、その制御量の変化量に対
する空燃比センサの出力変化量によって二次空気導入手
段の制御量又は燃料噴射量補正値を補正するようにする
と良い。このようにすれば、運転中に所定の条件が成立
する毎に、現在の二次空気導入手段の制御量と排ガスの
空燃比の変化量（空燃比センサの出力変化量）との関係
を確認できるため、システムの経年変化や製造ばらつき
等によって二次空気導入手段の制御量と排ガスの空燃比
の変化量（空燃比センサの出力変化量）との関係がずれ
たとしても、そのずれを修正して二次空気導入手段の制
御量又は燃料噴射量補正値を適正に設定することがで
き、制御の信頼性を向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】《実施形態（１）》以下、本発明
を二輪自動車の空燃比制御装置に適用した実施形態
（１）を図１乃至図９に基づいて説明する。

【００１４】まず、図１に基づいてエンジン制御システ
ム全体の構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１
の各気筒の吸気ポート１０には、それぞれ吸気マニホー
ルド１２が接続され、各気筒の吸気マニホールド１２の
上流側にはエアボックス１３が接続され、このエアボッ
クス１３内に吸入された空気がエアクリーナ（図示せ
ず）を通して各気筒の吸気マニホールド１２に吸い込ま
れる。このエアボックス１３には、吸気温を検出する吸
気温センサ１４が取り付けられている。

【００１５】各気筒の吸気マニホールド１２の途中に
は、スロットルバルブ１５が取り付けられ、このスロッ
トルバルブ１５の開度（スロットル開度）がスロットル
開度センサ１６によって検出される。更に、吸気マニホ
ールド１２のうちのスロットルバルブ１５の下流側に
は、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられ、各
気筒の吸気ポート１０の近傍には燃料噴射弁１８が取り
付けられている。

【００１６】一方、燃料タンク１９内から燃料ポンプ２
０で汲み上げられた燃料は、燃料配管２１→燃料フィル
タ２２→燃料配管２３→デリバリパイプ２４に送られ、
各気筒の燃料噴射弁１８に分配される。デリバリパイプ
２４内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ２５→リ
ターン配管２６の経路で燃料タンク１９内に戻される。
プレッシャレギュレータ２５は、デリバリパイプ２４内
の燃料圧力と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバ
リパイプ２４内の燃料圧力を調整する。

【００１７】エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒
毎に点火プラグ２７が取り付けられ、点火タイミング毎
に点火コイル２８の二次側に発生する高電圧が各気筒の
点火プラグ２７に印加され、点火される。このエンジン
１１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数セ
ンサ２９と、特定気筒を判別する気筒判別センサ３０
と、冷却水温を検出する水温センサ３１とが取り付けら
れている。

【００１８】エンジン１１の排気ポート３２に接続され
た排気管３３（例えば排気マニホールド下流の集合排気
管）には、三元触媒等の触媒３４が設置され、この触媒
３４の上流側に、酸素センサ３５（空燃比検出手段）が
設置されている。この酸素センサ３５は、排ガスの空燃
比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力
電圧Ｒ／Ｌが反転する。

【００１９】また、エアボックス１３には、吸入空気の
一部を二次空気として排気管３３のうちの燃焼室の近傍
に導入する二次空気導入通路３６が接続され、この二次
空気導入通路３６の途中に、二次空気導入量を制御する
二次空気導入制御弁３７（二次空気導入手段）が設けら
れている。この二次空気導入制御弁３７は、ソレノイド
式又はステップモータ式を採用したり、或は、オン／オ
フ式制御弁の背圧室の圧力を大気圧と負圧で制御する背
圧方式を採用しても良く、要は、二次空気導入制御弁３
７の開度又はオン／オフのデューティ比を制御して二次
空気導入量を制御できるものであれば良い。

【００２０】例えば、ソレノイド式の二次空気導入制御
弁３７を用いる場合には、図２に示すように、ソレノイ
ド通電時のデューティ比ＤＵＴＹによって二次空気導入
制御弁３７の開度（二次空気導入量）を制御すれば良
い。また、二次空気の導入は、排気負圧によって発生す
るため、排気負圧が変化すれば、二次空気導入量も変化
する。排気負圧は、スロットル開度やエンジン回転数に
よって変化するため、排気量（吸気量）に対する二次空
気導入制御弁３７の全開時の二次空気導入量の割合（以
下「全開導入率」という）ＳＡＩＲＯのマップを、予め
図３に示すようにスロットル開度とエンジン回転数をパ
ラメータとする二次元マップとして作成してエンジン制
御回路３８のＲＯＭ３９（記憶媒体）に記憶しておき、
二次空気導入制御弁３７のデューティ比ＤＵＴＹ（二次
空気導入量）を制御する際に、この全開導入率マップの
データを利用するようにしている。この詳細について
は、後述する。尚、図３の全開導入率マップは、全開導
入率ＳＡＩＲＯが％の単位で表され、スロットル開度が
大きくなるほど、全開導入率ＳＡＩＲＯが減少し、ま
た、エンジン回転数が高くなるほど、全開導入率ＳＡＩ
ＲＯが減少する。

【００２１】一方、酸素センサ３５やエンジン回転数セ
ンサ２９等の各種センサの出力信号はエンジン制御回路
３８に入力される。このエンジン制御回路３８は、マイ
クロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭ３９
（記憶媒体）に記憶された図４に示す二次空気導入量フ
ィードバック制御プログラムと図５に示す二次空気導入
制御弁制御プログラムによって二次空気導入制御弁３７
を制御して二次空気導入量を制御し、更に、図６に示す
学習補正係数算出プログラムと図８の燃料噴射量算出プ
ログラムによって燃料噴射弁１８の燃料噴射量を算出す
る。

【００２２】以下、エンジン制御回路３８が実行する各
プログラムの処理内容を説明する。［二次空気導入量フィードバック制御］図４の二次空気
導入量フィードバック制御プログラムは、図示しないメ
インプログラムの実行毎（例えば５ｍｓｅｃ毎）に実行
される。本プログラムの処理が開始されると、まず、ス
テップ１０１で、フィードバック制御条件が成立してい
るか否かを判定する。ここで、フィードバック制御条件
は、例えば、始動時ではないこと、燃料カット中でない
こと、冷却水温が所定温度以上（例えば４０℃以上）で
あること、酸素センサ３５が活性状態であること等であ
る。これらの条件を全て満たせば、フィードバック制御
条件が成立するが、いずれか１つでも満たさない条件が
あれば、フィードバック制御条件が不成立となる。も
し、フィードバック制御条件が不成立であれば、ステッ
プ１０２に進み、二次空気導入量フィードバック補正係
数ＳＡＩＲを０にセットして本プログラムを終了する。

【００２３】一方、フィードバック制御条件が成立して
いれば、ステップ１０３に進み、酸素センサ３５の出力
を所定の判定レベルと比較し、それぞれ所定時間Ｈ，Ｉ
（ｍｓｅｃ）だけ遅らせて空燃比フラグＸＯＸＲを操作
する。具体的には、酸素センサ３５の出力がリッチから
リーンに反転してからＨ（ｍｓｅｃ）後にＸＯＸＲ＝０
（リーンを意味）にセットし、酸素センサ３５の出力が
リーンからリッチに反転してからＩ（ｍｓｅｃ）後にＸ
ＯＸＲ＝１（リッチを意味）にセットする。

【００２４】次のステップ１０４で、上記空燃比フラグ
ＸＯＸＲに基づいて二次空気導入量フィードバック補正
係数ＳＡＩＲの値を次のように操作する。即ち、空燃比
フラグＸＯＸＲが「０」→「１」または「１」→「０」
に変化したときに、二次空気導入量フィードバック補正
係数ＳＡＩＲの値を所定量スキップさせ、空燃比フラグ
ＸＯＸＲが「１」又は「０」を継続しているときに、二
次空気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲの積分制
御を行う。

【００２５】この後、ステップ１０５で、二次空気導入
量フィードバック補正係数ＳＡＩＲの値の上下限チェッ
ク（ガード処理）を行う。この際、冷却水温や始動後経
過時間等に応じて上下限値を変えるようにしても良い。
そして、次のステップ１０６で、二次空気導入量フィー
ドバック補正係数ＳＡＩＲを基に、スキップ毎又は所定
時間毎になまし（平均化）処理を行って二次空気導入量
フィードバック補正係数のなまし値ＳＡＩＲＡＶを算出
し、本プログラムを終了する。

【００２６】尚、本実施形態（１）では、二次空気導入
量フィードバック補正係数ＳＡＩＲは、後述する基本二
次空気導入率を補正する値として算出される。

【００２７】［二次空気導入制御弁の制御］図５に示す
二次空気導入制御弁制御プログラムは、例えば１００ｍ
ｓｅｃ毎に実行される。本プログラムの処理が開始され
ると、まずステップ２０１で、フィードバック制御条件
が成立しているか否かを判定する。このフィードバック
制御条件は、前記ステップ１０１で説明した二次空気導
入量のフィードバック制御条件と同じである。

【００２８】もし、フィードバック制御条件が不成立で
あれば、ステップ２０２に進み、二次空気導入制御弁３
７のデューティ比ＤＵＴＹを０に設定し、二次空気導入
制御弁３７を閉弁して二次空気の導入を停止する。

【００２９】一方、フィードバック制御条件が成立して
いれば、ステップ２０３に進み、二次空気導入制御弁３
７のデューティ比ＤＵＴＹを次式により算出する。ＤＵＴＹ＝｛（ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢ）／ＳＡＩＲＯ｝
・（Ｔ−ＰＶ）・ＰＡ＋ＰＶここで、ＳＡＩＲは、図４のステップ１０５で算出され
た二次空気導入量フィードバック補正係数であり、ＳＡ
ＩＲＢは、エンジン回転数と負荷に応じてマップ又は数
式により算出された基本二次空気導入率（排ガス量に対
する基本二次空気導入量の割合）であり、ＳＡＩＲＯ
は、図３の全開導入率マップにより算出された全開導入
率である。尚、ＳＡＩＲＢは、ギヤ別にマップを設定し
ても良い。また、Ｔは二次空気導入制御弁３７の駆動周
期であり、ＰＶはバッテリ電圧の変動に対する補正係数
であり、ＰＡは大気圧変動に対する補正係数である。

【００３０】フィードバック制御条件成立中は、上記ス
テップ２０３で算出したデューティ比ＤＵＴＹで二次空
気導入制御弁３７を駆動し、二次空気導入量をフィード
バック制御する。これにより、排ガスの空燃比を目標空
燃比付近に制御して、二次空気の導入と触媒３４の両方
の効果によって排ガスを効率良く浄化する。

【００３１】以上説明した図５の二次空気導入制御弁制
御プログラムと図４の二次空気導入量フィードバック制
御プログラムは、特許請求の範囲でいう二次空気導入量
制御手段としての役割を果たす。

【００３２】［学習補正係数算出］図６に示す学習補正
係数算出プログラムは、図示しないメインプログラムの
実行毎（例えば５ｍｓｅｃ毎）に実行される。本プログ
ラムの処理が開始されると、まず、ステップ３０１で、
エンジン１１の実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦを次式に
より算出する。ＳＡＩＲＡＦ＝ＴＧＩＮＡＦ−｛（ＳＡＩＲＡＶ＋ＳＡ
ＩＲＢ）・ＫＡＩＲ｝

【００３３】ここで、ＴＧＩＮＡＦは、エンジン回転数
と負荷に応じてマップ又は数式により算出された排ガス
の目標空燃比である。また、ＫＡＩＲは、二次空気導入
率１％当りの空燃比変化量である。従って、現在の二次
空気導入率（ＳＡＩＲＡＶ＋ＳＡＩＲＢ）にＫＡＩＲを
掛け算した値は、現在の二次空気導入量による空燃比変
化量を示す値となる。従って、上式は、目標空燃比ＴＧ
ＩＮＡＦから二次空気導入による空燃比変化量を差し引
くことで、実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦを算出するも
のである。このステップ３０１の処理が特許請求の範囲
でいう実供給空燃比判定手段としての役割を果たす。

【００３４】その後、ステップ３０２に進み、エンジン
回転数センサ２９で検出したエンジン回転数ＮＥを読み
込み、続くステップ３０３で、スロットル開度センサ１
６で検出したスロットル開度ＶＴＴＰを読み込む。この
後、ステップ３０４に進み、エンジン回転数ＮＥとスロ
ットル開度ＶＴＴＰとをパラメータとする目標供給空燃
比マップを検索して、現在のエンジン回転数ＮＥとスロ
ットル開度ＶＴＴＰに応じた目標供給空燃比ＴＧＡＦを
算出する。このステップ３０４の処理が特許請求の範囲
でいう目標供給空燃比設定手段としての役割を果たす。

【００３５】この後、ステップ３０５に進み、目標供給
空燃比ＴＧＡＦと実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦの差
（供給空燃比のずれ量）ＤＥＬＡＦを算出した後、ステ
ップ３０６に進み、運転状態が安定しているか否かを、
二次空気導入量のフィードバック制御を開始してから同
一の運転領域（図７参照）で二次空気導入量フィードバ
ック補正係数ＳＡＩＲの値が所定回数スキップしたか否
かにより判定する。もし、運転状態が安定していなけれ
ば、以降の学習処理（ステップ３０７〜３１１）を行わ
ずに本プログラムを終了する。

【００３６】その後、ステップ３０６で、運転状態が安
定していると判定されたときに、ステップ３０７以降の
燃料噴射量の学習補正係数ＫＧijを次のようにして算出
する。学習補正係数ＫＧijは、図７に示すように、エン
ジン回転数ＮＥとスロットル開度ＶＴＴＰに応じて分割
された運転領域毎に算出され、エンジン制御回路３８の
ＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶媒体に記憶される。
尚、運転領域は、エンジン回転数ＮＥと吸気圧ＰＭ、又
は、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量に応じて分割する
ようにしても良い。また、アイドル時のみ、別の領域を
設定するようにしても良い。

【００３７】学習処理は、まず、ステップ３０７で、供
給空燃比のずれ量ＤＥＬＡＦを判定し、このＤＥＬＡＦ
が所定値Ｃよりも小さければ、該当する運転領域の学習
補正係数ＫＧijを所定値Ａだけ増量する（ステップ３０
８）。また、供給空燃比のずれ量ＤＥＬＡＦが所定値Ｄ
よりも大きければ、該当する運転領域の学習補正係数Ｋ
Ｇijを所定値Ｂだけ減量する（ステップ３１０）。尚、
Ｃ≦ＤＥＬＡＦ≦Ｄの場合には、該当する運転領域の補
正量ＫＧijを維持する（ステップ３０９）。

【００３８】この後、ステップ３１１で、上記ステップ
３０８〜３１０で設定した学習補正係数ＫＧijの上下限
チェック（ガード処理）を実行する。このようにして設
定された学習補正係数ＫＧijで、該当する運転領域の学
習補正係数ＫＧijの記憶値が更新される。以上説明した
ステップ３０７〜３１１の処理が特許請求の範囲でいう
学習手段としての役割を果たす。

【００３９】［燃料噴射量算出］図８の燃料噴射量算出
プログラムは、図示しないメインプログラムの実行毎
（例えば５ｍｓｅｃ毎）に実行される。本プログラムの
処理が開始されると、まず、ステップ４０１で、エンジ
ン回転数センサ２９で検出したエンジン回転数ＮＥを読
み込み、次のステップ４０２で、スロットル開度センサ
１６で検出したスロットル開度ＶＴＴＰを読み込む。更
に、ステップ４０３で、吸気圧センサ１７で検出した吸
気圧ＰＭを読み込む。

【００４０】この後、ステップ４０４で、エンジン回転
数ＮＥと吸気圧ＰＭとをパラメータとする基本噴射時間
マップを検索して、現在のエンジン回転数ＮＥと吸気圧
ＰＭに応じたスピードデンシティ基本噴射時間ＦＤＰを
算出する。

【００４１】そして、次のステップ４０５で、エンジン
回転数ＮＥとスロットル開度ＶＴＴＰとをパラメータと
する基本噴射時間マップを検索して、現在のエンジン回
転数ＮＥとスロットル開度ＶＴＴＰに応じたスロットル
スピード基本噴射時間ＦＴＡを算出する。

【００４２】この後、ステップ４０６で、スロットル開
度ＶＴＴＰをパラメータとする重み付け係数ＫＴＰのマ
ップを検索し、スロットル開度ＶＴＴＰに応じた重み付
け係数ＫＴＰを求める。この重み付け係数ＫＴＰのマッ
プ特性は、スロットル開度ＶＴＴＰが判定値αより小さ
い領域では、スロットル開度ＶＴＴＰが大きくなるほど
重み付け係数ＫＴＰが大きくなるように設定され、スロ
ットル開度ＶＴＴＰが判定値α以上の領域では、重み付
け係数ＫＴＰが１に設定される。

【００４３】そして、次のステップ４０７に進み、最終
的な基本噴射時間ＴＰを、スピードデンシティ基本噴射
時間ＦＤＰとスロットルスピード基本噴射時間ＦＴＡと
重み付け係数ＫＴＰを用いて次式により算出する。ＴＰ＝ＦＤＰ・（１−ＫＴＰ）＋ＦＴＡ・ＫＴＰ

【００４４】この後、ステップ４０８で、吸気温、大気
圧、冷却水温等に応じた補正係数Ｋ１を算出し、続くス
テップ４０９で、電源電圧に基づいて燃料噴射弁１８の
応答遅れ時間、つまり無効噴射時間ＴＶを算出する。そ
の後、ステップ４１０で、燃料噴射弁１８に出力する噴
射パルスのパルス幅である最終噴射時間ＴＡＵＩＮＪ
を、基本噴射時間ＴＰと補正係数Ｋ１と学習補正係数Ｋ
Ｇijと無効噴射時間ＴＶを用いて次式により算出する。ＴＡＵＩＮＪ＝ＴＰ・Ｋ１・ＫＧij＋ＴＶこれにより、最終噴射時間ＴＡＵＩＮＪ（燃料噴射量）
は、二次空気導入の影響が学習補正係数ＫＧijによって
補正される。

【００４５】以上説明した実施形態（１）の空燃比制御
の実行例を図９のタイムチャートを用いて説明する。排
ガスの空燃比が目標空燃比ＴＧＩＮＡＦよりもリッチな
状態になっている時に、フィードバック制御条件が成立
すると、二次空気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩ
Ｒが増加して、二次空気導入制御弁３７のデューティ比
ＤＵＴＹが増加し、二次空気導入量が増加する。これに
より、排ガスの空燃比が目標空燃比ＴＧＩＮＡＦ付近に
フィードバック制御される。

【００４６】この際、運転状態が安定した後（二次空気
導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲが所定回数スキ
ップした後）、目標空燃比ＴＧＩＮＡＦと二次空気導入
による空燃比変化量（斜線部分）とから実際の供給空燃
比ＳＡＩＲＡＦを算出し、目標供給空燃比ＴＧＡＦと実
際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦとの差（供給空燃比のずれ
量）ＤＥＬＡＦに基づいて燃料噴射量の学習補正係数Ｋ
Ｇijを更新する。この学習補正係数ＫＧijを用いて設定
した最終噴射時間ＴＡＵＩＮＪで燃料噴射弁１８を制御
することで、供給空燃比ＳＡＩＲＡＦが目標供給空燃比
ＴＧＡＦ付近に制御される。

【００４７】以上説明した実施形態（１）によれば、排
ガスの空燃比を目標空燃比ＴＧＡＦに一致させるよう
に、二次空気導入量をフィードバック制御して排ガスの
空燃比を目標空燃比ＴＧＡＦに制御しながら、二次空気
導入による供給空燃比ＳＡＩＲＡＦのずれを学習補正係
数ＫＧijで補正して燃料噴射量を制御する。これによ
り、二次空気導入と触媒３４の両方の効果によって排ガ
ス浄化効率を効果的に向上しながら、安定したエンジン
性能を得ることができる。

【００４８】尚、上記実施形態（１）では、目標空燃比
ＴＧＡＦと実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦの差（供給空
燃比のずれ量）ＤＥＬＡＦを学習して、その学習補正係
数ＫＧijを用いて燃料噴射量を補正するようにしたが、
このような学習処理を行わず、毎回、目標空燃比ＴＧＡ
Ｆと実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦの差ＤＥＬＡＦに基
づいて燃料噴射量補正値を算出し、この燃料噴射量補正
値で燃料噴射量を補正するようにしても良い。

【００４９】《実施形態（２）》上記実施形態（１）で
は、排気管３３に酸素センサ３５を設置したが、図１０
乃至図１２に示す本発明の実施形態（２）では、酸素セ
ンサ３５に代えて、排ガスの空燃比に応じたリニアな信
号を出力する空燃比センサ（図示せず）を設置し、図１
０の二次空気導入量フィードバック制御プログラムと図
１１の二次空気導入制御弁制御プログラムによって二次
空気導入制御弁３７を制御して二次空気導入量を制御す
る。

【００５０】図１０の二次空気導入量フィードバック制
御プログラムも、図示しないメインプログラムの実行毎
（例えば５ｍｓｅｃ毎）に実行され、まず、ステップ５
０１で、フィードバック制御条件が成立しているか否か
を判定し、フィードバック制御条件が成立していれば、
ステップ５０３に進み、強制変動条件が成立したか否か
を判定する。ここで、強制変動条件は、所定時間が経過
する毎に成立する。尚、強制変動条件は、走行時又はア
イドル時のみに限定しても良く、或は、他の条件を追加
しても良い。

【００５１】もし、強制変動条件が不成立であれば、ス
テップ５０４に進み、エンジン回転数ＮＥを読み込み、
次のステップ５０５で、スロットル開度ＶＴＴＰを読み
込む。この後、ステップ５０６に進み、エンジン回転数
ＮＥとスロットル開度ＶＴＴＰとをパラメータとする目
標空燃比マップを検索して、現在のエンジン回転数ＮＥ
とスロットル開度ＶＴＴＰに応じた目標空燃比ＴＧＩＮ
ＡＦを算出する。

【００５２】この後、ステップ５０７に進み、目標空燃
比ＴＧＩＮＡＦと空燃比センサで検出した実際の空燃比
ＳＧＬＭＤの差（排ガス空燃比のずれ量）ＤＥＬＬＭＤ
を算出し、次のステップ５０８で、排ガス空燃比のずれ
量ＤＥＬＬＭＤをパラメータとする補正量ＫＡのマップ
を検索し、現在の排ガス空燃比のずれ量ＤＥＬＬＭＤに
応じた補正量ＫＡを求める。

【００５３】この後、ステップ５０９に進み、二次空気
導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲに補正量ＫＡを
加算して更新する。ＳＡＩＲ＝ＳＡＩＲ＋ＫＡこの後、ステップ５１０で、更新した二次空気導入量フ
ィードバック補正係数ＳＡＩＲの値の上下限チェック
（ガード処理）を行い、続くステップ５１１で、二次空
気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲを基に、なま
し（平均化）処理を行って二次空気導入量フィードバッ
ク補正係数のなまし値ＳＡＩＲＡＶを算出する。

【００５４】フィードバック制御中は、ステップ５０３
で、強制変動条件が成立する毎（所定時間が経過する
毎）に「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ５１２に進
み、二次空気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲの
値を、強制的に所定値ＫＳＡＩＲＣに変化させて（図１
２参照）、二次空気導入率（ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢ）を
変化させる。尚、二次空気導入量フィードバック補正係
数ＳＡＩＲの値を現在のＳＡＩＲの値に対して所定量増
加又は減少させるようにしても良い。

【００５５】この後、ステップ５１３に進み、図１２に
示すように、二次空気導入量フィードバック補正係数Ｓ
ＡＩＲの値を強制的に所定量ＫＳＡＩＲＣに変化させた
時の二次空気導入率の変化量ΔＳＡＩＲＦに対する空燃
比変化量ΔＳＧＬＭＤの比率から較正係数ＫＳＡを求め
る。ＫＳＡ＝ΔＳＧＬＭＤ／ΔＳＡＩＲＦ

【００５６】この較正係数ＫＳＡは、二次空気導入率１
％当たりの空燃比変化量に相当する値となる。尚、二次
空気導入率の変化量ΔＳＡＩＲＦを算出する際には、二
次空気導入率ＳＡＩＲＦは、二次空気導入量フィードバ
ック補正係数ＳＡＩＲと基本二次空気導入率ＳＡＩＲＢ
とを加算した値を用いる。ＳＡＩＲＦ＝ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢここで、基本二次空気導入率ＳＡＩＲＢは、エンジン回
転数と負荷に応じてマップ又は数式により算出する。

【００５７】図１１の二次空気導入制御弁制御プログラ
ムでは、フィードバック制御条件が成立すると、ステッ
プ２０１からステップ２０３ａに進み、二次空気導入制
御弁３７のデューティ比ＤＵＴＹを次式により算出す
る。ＤＵＴＹ＝｛（ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢ）／ＳＡＩＲＯ｝
・ＫＳＡ・（Ｔ−ＰＶ）・ＰＡ＋ＰＶＳＡＩＲ：二次空気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲＢ：基本二次空気導入率ＳＡＩＲＯ：図３の全開導入率マップにより算出した全
開導入率ＫＳＡ：図１０のステップ５１３で算出した較正係数Ｔ：二次空気導入制御弁３７の駆動周期ＰＶ：バッテリ電圧の変動に対する補正係数ＰＡ：大気圧変動に対する補正係数

【００５８】一方、フィードバック制御条件が不成立で
あれば、ステップ２０２に進み、二次空気導入制御弁３
７のデューティ比ＤＵＴＹを０に設定し、二次空気導入
制御弁３７を閉弁して二次空気の導入を停止する。

【００５９】尚、本実施形態（２）においても、前記実
施形態（１）と同じく、図６に示す学習補正係数算出プ
ログラムによって学習補正係数ＫＧijを算出すると共
に、図８の燃料噴射量算出プログラムによって、二次空
気導入による供給空燃比ＳＡＩＲＡＦのずれを学習補正
係数ＫＧijで補正して燃料噴射弁１８の燃料噴射量（最
終噴射時間ＴＡＵＩＮＪ）を算出する。

【００６０】以上説明した実施形態（２）では、前記実
施形態（１）と同じく、二次空気導入量をフィードバッ
ク制御しながら、その二次空気導入量を考慮して燃料噴
射量を制御するため、排ガス浄化効率を向上しながら、
安定したエンジン性能を得ることができる。

【００６１】しかも、本実施形態（２）では、図１２に
示すように、フィードバック制御中に、強制変動条件が
成立する毎に、二次空気導入量フィードバック補正係数
ＳＡＩＲの値を強制的に所定値ＫＳＡＩＲＣに変化させ
て二次空気導入率（ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢ）を強制的に
変化させ、この時の二次空気導入率の変化量に対する空
燃比変化量の比率から較正係数ＫＳＡを算出し、この較
正係数ＫＳＡによって二次空気導入制御弁３７のデュー
ティ比ＤＵＴＹを補正するようにしたので、システムの
経年変化や製造ばらつき等によってデューティ比ＤＵＴ
Ｙと排ガスの空燃比の変化量との関係がずれたとして
も、それに応じてデューティ比ＤＵＴＹを補正すること
ができ、排ガスの空燃比をより精度良く制御できる。

【００６２】《実施形態（３）》本発明の実施形態
（３）では、図４又は図１０の二次空気導入量フィード
バック制御プログラムを実行して二次空気導入量フィー
ドバック補正係数ＳＡＩＲを算出する。この際、二次空
気導入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲは、後述する
基本二次空気導入量に対する補正量として算出する。ち
なみに、前記実施形態（１），（２）では、二次空気導
入量フィードバック補正係数ＳＡＩＲを基本二次空気導
入率に対する補正量として算出する。

【００６３】更に、本実施形態（３）では、図１３の二
次空気導入制御弁制御プログラムを実行して二次空気導
入制御弁３７のデューティ比ＤＵＴＹを制御すると共
に、図１４の学習補正係数算出プログラムを実行して学
習補正係数Ｇijを算出し、図８の燃料噴射量算出プログ
ラムによって、二次空気導入による供給空燃比ＳＡＩＲ
ＡＦのずれを学習補正係数Ｇijで補正して燃料噴射弁１
８の燃料噴射量（最終噴射時間ＴＡＵＩＮＪ）を算出す
る。

【００６４】図１３の二次空気導入制御弁制御プログラ
ムでは、フィードバック制御条件が成立していれば、ス
テップ２０１からステップ２０３ｂに進み、二次空気導
入制御弁３７のデューティ比ＤＵＴＹを次式により算出
する。ＤＵＴＹ＝（ＳＡＩＲ＋ＳＡＩＲＢ）・（Ｔ−ＰＶ）・
ＰＡ＋ＰＶここで、ＳＡＩＲＢは、エンジン回転数と負荷に応じて
マップ又は数式により算出された基本二次空気導入量で
あり、ＳＡＩＲは基本二次空気導入量に対するフィード
バック補正量である。Ｔは二次空気導入制御弁３７の駆
動周期、ＰＶはバッテリ電圧の変動に対する補正係数、
ＰＡは大気圧変動に対する補正係数である。

【００６５】一方、フィードバック制御条件が不成立で
あれば、ステップ２０２に進み、二次空気導入制御弁３
７のデューティ比ＤＵＴＹを０に設定し、二次空気導入
制御弁３７を閉弁して二次空気の導入を停止する。

【００６６】また、図１４の燃料噴射量補正量算出プロ
グラムでは、ステップ３０１ｂで、実際の供給空燃比Ｓ
ＡＩＲＡＦを次式により算出する。ＳＡＩＲＡＦ＝ＴＧＩＮＡＦ−｛（ＳＡＩＲＡＶ＋ＳＡ
ＩＲＢ）・ＫＡＩＲＡＦ｝ここで、ＴＧＩＮＡＦは、エンジン回転数と負荷に応じ
てマップ又は数式により算出された排ガスの目標空燃比
である。また、ＫＡＩＲＡＦは、二次空気の単位導入量
当たりの空燃比変化量である。従って、現在の二次空気
導入量（ＳＡＩＲＡＶ＋ＳＡＩＲＢ）にＫＡＩＲＡＦを
掛け算した値は、現在の二次空気導入量による空燃比変
化量を示す値となる。従って、上式は、目標空燃比ＴＧ
ＩＮＡＦから二次空気導入による空燃比変化量を差し引
くことで、実際の供給空燃比ＳＡＩＲＡＦを算出するも
のである。また、ＫＡＩＲＡＦは、前記ＫＳＡにより補
正しても良い。図１４のステップ３０２以降の処理は、
図６のステップ３０２以降の処理と同じである。

【００６７】以上説明した実施形態（３）においても、
前記実施形態（１）と同様の効果を得ることができる。
尚、上記各実施形態（１）〜（３）では、二次空気導入
量をフィードバック制御するようにしたが、他の制御方
法を用いても良い。

【００６８】また、上記各実施形態（１）〜（３）で
は、エアボックス１３と排気管３３とを二次空気導入通
路３６で接続し、排気負圧を利用して吸入空気の一部を
二次空気として導入するようにしたが、吸気系以外から
二次空気を導入するようにしても良い。

【００６９】その他、本発明は、二輪自動車の空燃比制
御装置に限定されず、四輪自動車の空燃比制御装置にも
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御
システム全体の概略構成図

【図２】二次空気導入制御弁の開弁特性を示す図

【図３】全開導入率マップの一例を示す図

【図４】実施形態（１）の二次空気導入量フィードバッ
ク制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図５】実施形態（１）の二次空気導入制御弁制御プロ
グラムの処理の流れを示すフローチャート

【図６】実施形態（１）の学習補正係数算出プログラム
の処理の流れを示すフローチャート

【図７】学習補正係数のマップを概念的に示す図

【図８】実施形態（１）の燃料噴射量算出プログラムの
処理の流れを示すフローチャート

【図９】実施形態（１）の空燃比制御の実行例を示すタ
イムチャート

【図１０】実施形態（２）の二次空気導入量フィードバ
ック制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１１】実施形態（２）の二次空気導入制御弁制御プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１２】実施形態（２）の空燃比制御の実行例を示す
タイムチャート

【図１３】実施形態（３）の二次空気導入制御弁制御プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１４】実施形態（３）の学習補正係数算出プログラ
ムの処理の流れを示すフローチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１３…エアボックス、３
３…排気管、３４…触媒、３５…空燃比センサ（空燃比
検出手段）、３６…二次空気導入通路、３７…二次空気
導入制御弁（二次空気導入手段）、３８…エンジン制御
回路（二次空気導入量制御手段，燃料噴射量制御手段，
学習手段，目標供給空燃比設定手段，実供給空燃比判定
手段）。

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）Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ＰＦターム(参考） 3G084 BA09 BA13 BA25 CA01 CA03 DA10 EA08 EA11 EB08 EB11 EB16 EB25 EC03 FA01 FA02 FA10 FA11 FA20 FA29 FA33 FA36 FA39 3G091 AA03 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14 BA15 BA19 BA32 CA13 CA22 CA24 CB02 CB08 DA05 DA10 DB01 DB06 DB10 DB13 DC02 DC03 DC05 EA01 EA06 EA07 EA15 EA16 EA28 EA34 FA05 FB11 HA36 HB03 HB07 3G301 JA21 KA01 KA07 LA00 MA01 MA11 MA24 NA01 NA04 NA08 NB06 NC02 ND01 ND07 ND13 ND15 ND21 ND41 NE17 NE19 NE22 NE23 PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PD03A PD04A PD14Z PE01Z PE05Z PE08Z PF16Z PG01Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に排ガス浄化のため
の二次空気を導入する二次空気導入手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記二次空気導入手段を制
御して二次空気導入量を制御することで、排ガスの空燃
比を目標空燃比に制御する二次空気導入量制御手段と、内燃機関の運転状態と前記二次空気導入量とに基づいて
燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えてい
ることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の
目標供給空燃比を設定する目標供給空燃比設定手段と、内燃機関の実際の供給空燃比を判定する実供給空燃比判
定手段と、前記目標供給空燃比と実際の供給空燃比とのずれを二次
空気導入による燃料噴射量の補正量として学習する学習
手段とを備え、前記燃料噴射量制御手段は、前記学習手段の学習値で燃
料噴射量を補正することを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の
目標供給空燃比を設定する目標供給空燃比設定手段と、内燃機関の実際の供給空燃比を判定する実供給空燃比判
定手段と、前記目標供給空燃比と実際の供給空燃比とのずれに基づ
いて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正値設定手段と
を備え、前記燃料噴射量制御手段は、前記燃料噴射量補正値設定
手段で設定された補正値に基づいて燃料噴射量を補正す
ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比
制御装置。
【請求項４】二次空気を導入した排ガスの空燃比又は
リッチ／リーンを検出する空燃比検出手段を備え、前記二次空気導入量制御手段は、前記空燃比検出手段の
出力信号に基づいて排ガスの空燃比を前記目標空燃比に
一致させるように前記二次空気導入手段をフィードバッ
ク制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】前記空燃比検出手段は、前記排ガスの空
燃比に応じた信号を出力する空燃比センサであり、前記二次空気導入量制御手段は、所定の条件が成立した
時に前記二次空気導入手段の制御量を強制的に変化さ
せ、その制御量の変化量に対する前記空燃比センサの出
力変化量によって前記二次空気導入手段の制御量又は燃
料噴射量補正値を補正することを特徴とする請求項４に
記載の内燃機関の空燃比制御装置。