JP2001234779A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖機運転中に回転低下を引き起こすことなく
空燃比フィードバック制御を行い、排気エミッションを
改善する。 【解決手段】 運転状態に応じて定めた目標空燃比TFBY
Aに一致するようにオープンループ制御により、または
排気酸素濃度に基づくフィードバック制御により実空燃
比を制御する空燃比制御手段を備え、機関始動以後の検
出温度TWKが、暖機完了温度TWFBHよりも低く設定された
基準温度TWFBL以下で排気酸素センサが不活性のときは
オープンループ制御を、前記基準温度を超えて排気酸素
センサが活性化したときはフィードバック制御を実行
し、かつフィードバック制御時に回転速度ＮＥが低下し
たときにはフィードバック制御のリーン方向への制御速
度を減少させて回転を安定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に関し、詳しくは暖機運転時のフィードバック制御によ
る排気エミッション性能の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術と解決すべき課題】一般にフィードバック
制御を行う内燃機関においても、その冷間始動時には燃
焼を安定させるために燃料噴射量を増量し、暖機完了後
に目標の空燃比となるように燃料噴射量をフィードバッ
ク制御するようにしている。排気エミッション性能を改
善するためには暖機完了前のより低い温度からフィード
バック制御を開始することが望ましいのであるが、そう
するとそれまで燃料噴射量の増量によりリッチとなって
いた空燃比が、フィードバック制御への移行に伴いスト
イキに補正されることになるためエンジン回転が大きく
低下するという問題が生じる。

【０００３】このような問題に対して、フィードバック
制御を開始する際に吸入空気量を増量させて回転低下を
防止するようにしたものが提案されている（特開平７−
１１９５１９号参照）。しかしながら、吸入空気量の増
量には吸気系容積による時間的遅れが避けられないの
で、これでは上述した空燃比変化に伴う急激な回転低下
には対応しきれない。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたもので、暖機運転時のフィードバック制御開
始による回転低下を防止し、かつ排気エミッション性能
を改善することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内燃
機関の負荷、回転速度、温度、排気酸素濃度を含む運転
状態を検出する検出手段と、運転状態に応じて定めた目
標空燃比に一致するようにオープンループ制御により、
または排気酸素濃度に基づくフィードバック制御により
実空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関
において、前記空燃比制御手段を、機関始動以後の検出
温度が、暖機完了温度よりも低く設定された基準温度以
下のときはオープンループ制御を、前記基準温度を超え
るときはフィードバック制御を実行し、かつフィードバ
ック制御時に回転速度が低下したときにはフィードバッ
ク制御のリーン方向への制御速度を減少させるように構
成した。

【０００６】請求項２の発明は、空燃比制御手段を、フ
ィードバック制御時の回転低下量が基準値よりも大とな
ったときに空燃比のリーン方向への制御速度を減少さ
せ、その後回転低下量が基準値よりも小となったときに
は前記制御速度を増大させるように構成した。

【０００７】請求項３の発明は、上記空燃比制御手段
を、フィードバック制御時の回転速度低下量が、前記基
準値よりも大に設定された第２の基準値よりも大となっ
たときにはオープンループ制御に戻すように構成した。

【０００８】請求項４の発明は、上記空燃比制御手段
を、ＰＩ制御におけるリーン化比例制御定数またはリー
ン化積分制御定数の少なくとも何れか一方の補正により
リーン方向への制御速度を変化させるように構成した。

【０００９】請求項５の発明は、上記空燃比制御手段
を、回転速度低下をアイドル運転時にのみ判定するよう
に構成した。

【００１０】請求項６の発明は、上記空燃比制御手段
を、機関始動後に排気酸素濃度を検出するセンサの活性
が完了したことを条件としてオープンループ制御からフ
ィードバック制御への移行を許可するように構成した。

【００１１】請求項７の発明は、上記空燃比制御手段
を、フィードバック制御において酸素濃度を反映する空
燃比フィードバック補正係数のクランプを行うことによ
りオープンループ制御を行うように構成した。

【００１２】請求項８の発明は、上記空燃比制御手段
を、フィードバック制御は理論空燃比を目標空燃比とし
て実行し、オープンループ制御は理論空燃比よりもリッ
チ側に設定した空燃比を目標空燃比として実行するよう
に構成した。

【００１３】請求項９の発明は、上記オープンループ制
御時のリッチ空燃比を、機関始動後の温度上昇または時
間経過の少なくとも何れか一方の条件にしたがって理論
空燃比方向に補正するように構成した。

【００１４】

【作用・効果】上記請求項１以下の各発明において、機
関始動以後の検出温度が暖機完了温度よりも低く設定さ
れた基準温度以下のときはオープンループ制御が実行さ
れる。前記基準温度としては、例えば排気酸素濃度を検
出するセンサがある程度活性化して酸素濃度によるフィ
ードバック制御が可能となる温度である。このときのオ
ープンループ制御は、前記酸素濃度を用いた空燃比フィ
ードバック制御を前提とするならば、酸素濃度を反映す
る空燃比フィードバック補正係数のクランプを行うこと
により実現することができる。これにより、空燃比フィ
ードバック制御が困難な冷間始動直後や極低温時には例
えばリッチ空燃比を目標空燃比とするオープンループ制
御により安定した暖機運転を継続させることができる。

【００１５】上記オープンループ制御時のリッチ空燃比
を、機関始動後の温度上昇または時間経過の少なくとも
何れか一方の条件にしたがって理論空燃比方向に補正す
るものとすれば、始動後温度上昇または時間経過に応じ
た回転安定性の向上に対して空燃比を最適化して、燃費
をより改善することができる。

【００１６】一方、暖機が進行して機関温度が基準温度
を超えたときには空燃比フィードバック制御が開始され
る。ただし、このフィードバック制御時に回転速度が低
下したときにはフィードバック制御のリーン方向への制
御速度を減少させる。これは、例えばＰＩ制御における
リーン化比例制御定数またはリーン化積分制御定数の少
なくとも何れか一方の補正によりリーン方向への制御速
度を補正することで実現する。これにより、回転低下に
対して空燃比リーン方向への制御動作が抑制されるため
燃焼が安定方向となり、暖機運転を安定して継続させる
ことが可能となる。このようにして暖機完了前の温度条
件下で空燃比フィードバック制御を行わせることによ
り、排気エミッションおよび燃費を改善することができ
る。また、回転低下に対して空燃比制御により対応する
ので燃焼状態を安定させるまでの時間的遅れが少なく、
それだけ良好な回転安定性が得られる。

【００１７】上記フィードバック制御において、回転低
下量がある基準値よりも大となったときに空燃比のリー
ン方向への制御速度を減少させ、その後回転低下量が基
準値よりも小となったときには前記制御速度を増大させ
る構成とすることにより、フィードバック制御への移行
時の回転安定性を確保しつつ、その後回転低下が回復し
つつあるときの制御応答性を改善できる。また、フィー
ドバック制御時の回転速度低下量が、前記基準値よりも
大に設定された第２の基準値よりも大となったときには
オープンループ制御に戻すように構成することにより、
フィードバック制御では対応できないほどの急激な回転
低下によるストールを防止することができる。

【００１８】暖機運転中であっても運転者によるアクセ
ルペダルの踏み込み操作等により要求負荷および回転速
度が増大したときには、回転低下やストールのおそれは
ないので、回転速度低下はアイドル運転時にのみ判定す
ればよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。図１は本発明による実施形態の機械的
構成を概略的に表したものである。図において１はマイ
クロコンピュータおよびその周辺装置から構成されたコ
ントロールユニットであり、各種運転状態信号に基づい
て火花点火式内燃機関２の燃料噴射量および点火時期等
を制御する。機関制御のための基本的な検出量はエアフ
ロメータ３からの吸気量信号とクランク角センサ４から
の機関回転速度信号であり、詳しくは後述するが、例え
ば燃料噴射量はこれらの信号から定まる基本値を水温セ
ンサ５からの冷却水温信号、排気酸素センサ（以下「Ｏ
２センサ」と表す）６からの酸素濃度信号等に応じて補
正することによりその信号値を決定する。燃料噴射量信
号はインジェクタ７に付与され、これにより所要量の燃
料が内燃機関２に供給される。また、点火時期について
は、図示しないアクセルセンサからのアクセル操作量と
機関回転速度とから定まる基本値を水温等により補正す
ることでその信号値が決定され、クランク角センサ４か
らのクランク位置信号を参照しながら前記信号値に応じ
たタイミングで点火プラグ８に点火電流が供給される。
なお９はスロットルバルブ、１０は触媒コンバータであ
る。

【００２０】次に上記コントロールユニット１による空
燃比制御の制御動作例につき図２以下の流れ図に沿って
説明する。図２は空燃比制御の基本となる燃料噴射量演
算ルーチンを示しており、これは例えば１０ｍｓ毎に周
期的に実行される。以下、制御ルーチンのステップを順
を追って説明する。 Ｓ１０１：エアフローメータ３の出力信号から吸入空気
量ＱＡを、クランク角センサ４の出力信号から機関回転
速度ＮＥをそれぞれ読み込む。 Ｓ１０２：吸入空気量ＱＡ、機関回転速度ＮＥに基づ
き、Ｔｐ＝Ｋ・ＱＡ／ＮＡの演算により基本燃料噴射量
Ｔｐを算出する。Ｋは係数、Ｔｐは混合気の空然比を理
論空然比とする燃料噴射量である。なお、インジェクタ
７は圧力調整された燃料供給下でその開弁時間に応じて
燃料噴射量を制御する構成となっており、この場合燃料
噴射量Ｔｐはインジェクタ７の開弁時間または開閉時間
比を与える。 Ｓ１０３：基本燃料墳射量Ｔｐ、目標当量比ＴＦＢＹ
Ａ、フィードバック補正係数αに基づき、最終的な燃料
噴射量Ｔｉを算出する。ＴＦＢＹＡは制御しようとする
混合気の燃空比と理論空燃比との比率であり、本発明の
目標空燃比に相当する。ＴＦＢＹＡ＝１のときは理論空
燃比、ＴＦＢＹＡ＞１のときはリッチ空燃比、ＴＦＢＹ
Ａ＜１のときはリーン空燃比を表す。フィードバック補
正係数αはＯ２センサ６の出力に応じて実空燃比を目標
空燃比に収束させるための補正係数であり、α＞１のと
きはリッチ側に、α＜１のときはリーン側にそれぞれ空
燃比を補正する。α＝１に固定（クランプ）したときは
フィードバック制御は行われず、ＴＦＢＹＡで与えられ
る目標空燃比によるオープンループ制御となる。

【００２１】次に、図３により上記目標当量比ＴＦＢＹ
Ａを算出するルーチンにつき説明する。このルーチンも
図２と同様の周期で繰り返し実行される。ここでＴＦＢ
ＹＡは、理論空燃比を表す基本値＝１に始動後増量補正
係数ＫＡＳまたは水温増量補正係数ＫＴＷを加算するこ
とでリッチ方向に補正される。

【００２２】始動後増量補正係数ＫＡＳは、始動時およ
び始動直後の燃焼を安定させるための補正係数で、０以
上の値に設定される。水温増量補正係数ＫＴＷは、低水
温時の燃焼を燃焼を安定させるための補正係数で、０以
上の値に設定される。 Ｓ２０１：水温センサ５の出力信号から機関冷却水の水
温ＴＷＫを読み込む。 Ｓ２０２：スタータＳＷがＯＮであるか否か、すなわち
現在機関始動のためのクランキングが行われている最中
であるか否かを判断する。 Ｓ２０３：スタータＳＷがＯＮであるときは、水温ＴＷ
Ｋに基づき始動後増量補正係数の初期値ＴＫＡＳをテー
ブル検索等により求める。ＴＫＡＳは、水温ＴＷＫが低
いときほど大きな値とされる。 Ｓ２０４：始動後増量補正係数ＫＡＳの時間補正係数Ｔ
ＭＫＡＳを１に設定する。ＴＭＫＡＳはＫＡＳを始動後
の時間経過にしたがって減少させて行くための補正係数
である。ＫＡＳは経過時間に限らず例えば始動後の水温
上昇にしたがって減少させて行くようにしてもよい。 Ｓ２０５：初期値ＴＫＡＳをそのまま始動後増量補正係
数ＫＡＳに設定する。 Ｓ２０６：スタータＳＷがＯＦＦであるときは、時間補
正係数の前回算出値ＴＭＫＡＳzから減少分△ＴＭＫを
減算する。このステップの処理により、時間補正係数Ｔ
ＭＫＡＳの値は、スタータＳＷがＯＦＦになった後、時
間の経過とともに徐々に小さくなる。すなわち始動後増
量燃料は次第に減少する。 Ｓ２０７：時間補正係数ＴＭＫＡＳが０より大きいか否
かを判断する。 Ｓ２０８：時間補正係数ＴＭＫＡＳが０より大きいとき
は、初期値ＴＫＡＳに時間補正係数ＴＭＫＡＳを乗じて
始動後増量補正係数ＫＡＳを算出する。 Ｓ２０９：時間補正係数ＴＭＫＡＳが０以下のときは、
始動後増量補正係数ＫＡＳを０に設定する。 Ｓ２１０：水温ＴＷＫに基づき水温増補正係数ＫＴＷを
算出する。ＫＴＷは、水温ＴＷＫが低いときほど大きな
値とされ、エンジン暖機完了温度以上では０になる。 Ｓ２１１：１と始動後増量補正係数ＫＡＳと水温増量補
正係数ＫＴＷとを加算して目標当量比の仮置き値ＴＦＢ
ＹＡ１を算出する。 Ｓ２１２：空然比フィードバック補正係数αが１にクラ
ンプされているか否か、すなわち、空然比フィードバッ
ク制御が非実行状態であるか否かを判断する。αをクラ
ンプする条件については後述する。 Ｓ２１３：空然比フィードバック補正係数αが１にクラ
ンプされているときは、Ｓ２１１で算出した仮置き値Ｔ
ＦＢＹＡ１を最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡとする。こ
れにより図２に示した制御ルーチンにより、ＴＦＢＹＡ
によるオープンループ制御、この場合リッチ側に補正さ
れた目標空燃比による暖機運転が行われる。 Ｓ２１４：フィードバック補正係数αが１にクランプさ
れていないとき、すなわち、フィードバック制御実行中
であるときは、目標当量比ＴＦＢＹＡを１にクランプす
る。この場合、次の図４に示した制御ルーチンにより設
定されるフィードバック補正係数αを用いて、理論空燃
比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御が行わ
れる。

【００２３】図４は空然比フィードバック補正係数αを
算出するルーチンであり、図２と同様の周期で繰り返し
実行される。この制御ルーチンでは、機関回転速度の急
激な低下を招く可能性がない条件、例えば始動から十分
に時間が経過しかつエンジンの暖機が完了していると
き、または非アイドル時には通常のフィードバック制御
を実施する他、機関回転速度の急激な低下を招く可能性
がある条件下においても、Ｏ２センサ６の活性が完了し
た後は、可能な限りフィードバック制御を実施する（以
下、Ｏ２センサ６の活性完了を条件として開始する空燃
比フィードバック制御を早期フィードバック制御と言
う）。 Ｓ３０１：Ｏ２センサ６の出力信号ＯＳＦを読み込むと
ともに、水温センサ５の出力信号から機関冷却水温ＴＷ
Ｋを読み込む。 Ｓ３０２：ＯＳＦに基づき、Ｏ２センサ６の活性が完了
しているか否か、すなわちＯ２センサ６が排気ガス中の
酸素濃度に応じた出力を発生する状態にあるか否かを判
断する。 Ｓ３０３〜Ｓ３１０：アイドルＳＷの状態、水温、始動
後増量補正の有無に基づき、機関が空然比フィードバッ
ク制御を行える状態にあるか否かを判断し、次のように
して制御の許可状態を示すフラグＦＦＢＨ、ＦＦＢＬの
設定を行う。 ・アイドルＳＷがＯＦＦであるとき、すなわちアクセル
が踏込まれている状態では、機関回転速度の急低下が問
題となることはないので、水温や始動後増量補正の有無
に関わらず通常の空然比フィードバック制御を許可（Ｆ
ＦＢＨ＝１）する（Ｓ３１０）。 ・アイドルＳＷがＯＮであり、水温ＴＷＫが暖磯完了水
温ＴＷＦＢＨ以上かつ始動後増量補正が終了している
（ＫＡＳ＝０）場合、フィードバック制御を行っても機
関回転速度が急激に低下することはないので、通常の空
然比フィードバック制御を許可（ＦＦＢＨ＝１）する
（Ｓ３１０）。 ・アイドルＳＷがＯＮであり、水温ＴＷＫが暖機完了水
温ＴＷＦＢＨより低いか始動後増量補正が終了していな
い（ＫＡＳ>０）場合、フィードバック制御を行うと機
関回転速度が急激に低下する可能性があるので、通常の
空然比フィードバック制御を不許可（ＦＦＢＨ＝０）と
するとともに、機関回転速度を監視しつつ実施する早期
フィードバック制御を許可（ＦＦＢＬ＝１）する（Ｓ３
０７、Ｓ３０９）。 ・アイドルＳＷがＯＮであり、水温ＴＷＫが所定の低温
しきい値ＴＷＦＢＬより低い場合、燃焼が不安定となっ
てアイドル運転を維持することが困難であることが明ら
かであるため、早期フィードバック制御も不許可（ＦＦ
ＢＬ＝０）とする（Ｓ３０５）。 Ｓ３１１〜Ｓ３１８：空然比フィードバック制御許可フ
ラグＦＦＢＨ、ＦＦＢＬと機関回転速度監視フラグＦＮ
Ｅとに応じて、次のようにして空然比フィードバック制
御の設定あるいは算出を行う。 ・通常の空然比フィードバック制御が許可されている場
合、Ｏ２センサ６の出力信号ＯＳＦと通常フィードバッ
ク制御用の制御定数（リッチ化比例定数PＬ、リーン化
比例定数ＰＲ、リッチ化積分定数IＬ、リーン化積分定
数ＩＲ）を用いて空然比フィードバック補正係数αを算
出する（Ｓ３１７）。 この処理の詳細については図５
を用いて後述する。 ・早期フィードバック制御のみ許可されており機関回転
速度監視フラグＦＮＥが１である場合、Ｏ２センサ６の
出力信号ＯＳＦと早期フィードバック制御用の制御定数
（リッチ化比例定数PＬｓ、リーン化比例定数ＰＲｓ、
リッチ化積分定数IＬｓ、リーン化積分定数ＩＲｓ）を
用いてフィードバック補正係数αを算出する（Ｓ３１
６）。 この処理の詳細については図６を用いて後述す
る。早期フィードバック制御用制御定数は、通常制御用
制御定数と全く同じ値に設定しても良いが、ここでは機
関回転速度を急低下させ難い制御となるように、リーン
方向への制御速度が小さくなる設定（ＩＲｓ<ＩＲ、Ｐ
Ｒｓ<ＰＲ）としている。 ・早期フィードバック制御も不許可とされている場合、
または、早期フィードバック制御は許可されているが機
関回転速度監視フラグＦＮＥが０である場合、フィード
バック制御を中止し空然比フィードバック補正係数αを
１にクランプする。（Ｓ３１３、Ｓ３１５） Ｓ３１８：Ｏ２センサ６の活性が完了していないときは
フィードバック制御を実施することができないので、フ
ィードバック補正係数αを１にクランプする。

【００２４】図５と図６に、それぞれ上記Ｓ３１７、Ｓ
３１６で実行される空燃比フィードバック補正係数αの
算出サブルーチンを示す。 Ｓ４０１・Ｓ４２１：空然比フィードバック補正係数α
が１にクランプされる状態が解除されてから初めて本ス
テップが実行されるか否かを判断する。 Ｓ４０２・Ｓ４２２：通常フィードバック制御の場合
（図５）、αクランプ解除直後であるときは、１をαの
初期値として設定する。これに対して、早期フィードバ
ック制御の場合（図６）には、αクランプ解除直後であ
るときは、直前の目標当量比算出ルーチン実行時に算出
した目標当量比の仮置き値ＴＦＢＹＡ１をαの初期値と
して設定する。 Ｓ４０３〜Ｓ４０５・Ｓ４２３〜Ｓ４２５：Ｏ２センサ
６の出力信号ＯＳＦをスライスレベルＳＬＦと比較し、
空然比がリッチかリーンかを示すフラグＦ１１の設定を
行う。空燃比がリーンのときＦ１１＝０、リッチのとき
Ｆ１１＝１に設定する。 Ｓ４０６〜Ｓ４１２・Ｓ４２６〜Ｓ４３２：フラグＦ１
１の反転の有無とフラグＦ１１の値とに応じ、通常制御
の場合（図５）にはＦ１１の反転時には通常制御用比例
定数（PＬ、ＰＲ）によってαを増減させ、非反転時に
は通常制御用積分定数（IＬ、ＩＲ）によってαを増減
させる。ただし、上述したように、早期空燃比フィード
バック時（図６）には、制御定数として早期制御用に設
定したもの（ＰＬｓ、ＰＲｓ、ＩＬｓ、ＩＲｓ）を用い
る。

【００２５】図７は、機関回転速度の低下状態を示すフ
ラグＦＮＥを設定するための機関回転速度監視ルーチン
である。この処理は、空然比フィードバック制御の実施
や中止、あるいは制御定数変更の影響が機関回転速度に
反映される最小限の周期、ただし図４のルーチンの実行
周期よりは長い周期で実行される。本ルーチンでは、機
関回転速度が急激に低下しているか、緩やかに低下して
いるかを判断し、機関回転速度監視フラグＦＮＥの設定
を行う。 Ｓ５０１：クランク角センサ４の出力信号から機関回転
速度ＮＥを読み込む。 Ｓ５０２：早期空然比フィードバック制御許可フラグＦ
ＦＢＬが１であるか否か、すなわち、機関回転速度の低
下を監視する必要があるか否かを判断する。 Ｓ５０３：フラグＦＦＢＬが１であるときは、回転数低
下量△ＮＥを算出する。△ＮＥは、前回本ルーチンを実
行したときに読み込んだ機関回転速度ＮＥzから今回読
み込んだ機関回転速度ＮＥを減じて算出するので、値が
正であるとき機関回転速度が低下していることを示し、
負であるときは機関回転速度が上昇していることを示
す。 Ｓ５０４：回転数低下量△ＮＥが急低下を判定するため
の基準値ＤＮＥＬＭＴより大きいか否かを判断する。 Ｓ５０５：回転数低下量△ＮＥが基準値ＤＮＥＬＭＴよ
り大きいときは、機関回転速度監視フラグＦＮＥ＝０
（早期空然比フィードバック制御禁止）に設定する。 Ｓ５０６：回転数低下量△ＮＥが正の値であるか否かを
判断する。 Ｓ５０７：回転数低下量△ＮＥが正の値であるときは、
機関回転速度監視フラグＦＮＥ＝１に設定する。すなわ
ち、機関回転速度が低下する状態にあるもののその低下
速度が緩慢である場合にＦＮＥ＝１とし、早期空然比フ
ィードバック制御を実施させる。 Ｓ５０８：Ｓ５０６で回転数低下量△ＮＥが負の値であ
るときは、これは上述したように回転速度が上昇しつつ
あることを意味しているので、既に設定されているＦＮ
Ｅの値をそのまま維持する。 Ｓ５０９：Ｓ５０２でフラグＦＦＢＬが０であるとき
は、フラグＦＮＥを１に初期化しておく。

【００２６】図８は、上記空燃比制御を実行した場合の
機関始動後の冷却水温ＴＷＫ、目標当量比ＴＦＢＹＡ、
空燃比フィードバック補正係数α、機関回転速度変化Δ
ＮＥ、Ｏ２センサ活性状態、および各フラグの状態の推
移を示したタイミングチャートである。これは図示した
ように冷却水温ＴＷＫが上下の判定しきい値ＴＷＦＢＨ
−ＴＷＦＢＬ間にある温度条件下で機関始動がなされ、
その後アイドル運転が継続された場合の制御の様子を示
している。

【００２７】機関始動の当初、Ｏ２センサ６が活性状態
にないため空燃比フィードバック制御は禁止状態であり
（ＦＦＢＬ＝０、ＦＦＢＨ＝０）、このため空燃比フィ
ードバック補正係数αはクランプされると共に目標当量
比ＴＦＢＹＡがそのときの水温と始動後経過時間とに応
じたリッチ空燃比を与えるように設定され、この設定当
量比ＴＦＢＹＡ１を目標空燃比とするオープンループ制
御が実行される。この状態で運転が継続され、やがてＯ
２センサ６が活性状態となると、早期フィードバック制
御の許可フラグＦＦＢＬが１に反転するため、空燃比フ
ィードバック補正係数αのクランプが解除されると共に
目標当量比ＴＦＢＹＡが１に固定され、これにより理論
空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御が開始さ
れる。

【００２８】ただし、このとき機関回転速度の低下量Δ
ＮＥが基準値ＤＮＥＬＭＴを超えたことから、いったん
フィードバック制御を中止し、オープンループ制御に戻
っている。その後回転速度が回復したのち、再びフィー
ドバック制御が開始される。これにより再び回転低下を
起こしているが、このときの低下量ΔＮＥは基準値ＤＮ
ＥＬＭＴ以下であるところから、オープンループ制御に
戻ることなく、リーン方向への制御速度を緩やかにした
フィードバック制御を継続している。これにより回転速
度の低下量が緩やかに回復する。

【００２９】上記制御の過程で冷却水温度ＴＷＫが上限
のしきい値ＴＷＦＢＨを超えた時点で暖機完了と判定
し、ＦＦＢＬ＝０とすると共にＦＦＢＨ＝１として、リ
ーン化方向の制御速度を抑制した早期フィードバック制
御を終了し、通常のフィードバック制御へと移行する。

【００３０】次に、本発明による空燃比制御に関する第
２の実施形態を説明する。上記第１の実施形態がフラグ
ＦＮＥによって早期フィードバック制御の実施と禁止と
を制御するのに対し、本実施形態では、ＦＮＥを０〜N
の範囲の整数として算出し、早期フィードバック制御の
禁止と実施する際の早期フィードバック制御用制御定数
の大きさを可変設定する。

【００３１】図９にこのための空然比フィードバック補
正係数αの算出サブルーチンを示す。図６の処理とは、
Ｓ４３０の判定でリッチ・リーンフラグＦ１１がリッチ
状態を示しているときの係数αの算出手法が異なる。図
６の処理ではＳ４３２にて早期フィードバック制御用の
リーン化積分制御定数ＩＲｓを設定していたが、この実
施形態ではＳ４５２にて、空然比フィードバック制御係
数の前回算出値αzから通常制御用リーン化積分制御定
数ＩRのＦＮＥ/Nを減算し、新たなαを算出するように
している。例えば、N＝３、ＦＮＥ＝１の場合、リーン
化積分制御定数は通常時の１/３の大きさとなり、リー
ン方向への制御速度が１/３となる。

【００３２】次に、この実施形態における機関回転速度
監視ルーチンを図１０に示す。 Ｓ５２１〜Ｓ５２４：図７のＳ５０１〜Ｓ５０４と同一
である。 Ｓ５２５：ＦＮＥの前回設定値ＦＮＥzから１を減算
し、新たなＦＮＥを算出する。すなわち、機関回転速度
の急低下が検出されている間、リーン化積分制御定数の
大きさを徐々に小さくし、リーン方向への制御速度を徐
々に小さくする。 Ｓ５２６：ＦＮＥが０以下か否かを判断する。 Ｓ５２７：ＦＮＥが０以下のときはＦＮＥの値を０に制
限する。 Ｓ５２８：回転数低下量△ＮＥが、基準値ＤＮＥＬＭＴ
より小さい側に設定した基準値ＤＮＥＴＨより大きいか
否かを判断する。 Ｓ５２９：△ＮＥが基準値ＤＮＥＴＨより大きいときは
ＦＮＥの前回設定値ＦＮＥzを今回も維持する。 Ｓ５３０：回転数低下量△ＮＥが正の値であるか否かを
判断する。 Ｓ５３１：ＦＮＥの前回設定値ＦＮＥzに１を加算し、
新たなＦＮＥを算出する。すなわち、機関回転速度がゆ
っくりと低下していることが検出されたら、リーン化積
分制御定数の大きさを徐々に大きくし、リーン方向への
制御速度を徐々に大きくする。 Ｓ５３２：ＦＮＥがNより大きいか否かを判断する。 Ｓ５３３：ＦＮＥがNより大きいときはＦＮＥの値をNに
制限する。 Ｓ５３４：Ｓ５３０で回転数低下量△ＮＥが負の値であ
るときは、ＦＮＥの前回設定値ＦＮＥzを今回も維持す
る。 Ｓ５３５：Ｓ５２２でフラグＦＦＢＬが０であるとき
は、フラグＦＮＥをNに初期化しておく。

【００３３】図１１に、上記第２の実施形態の制御によ
る空燃比制御動作のタイミングチャートを示す。制御実
行時の前提は図８と同様である。この制御では、図示さ
れるように早期フィードバック制御開始後の回転低下に
対して、回転低下量ΔＮＥに応じて回転速度低下監視フ
ラグＦＮＥの値が漸増減し、これにより空燃比フィード
バック補正係数αが細かく可変設定されることから、回
転低下量に応じてより適切な空燃比が設定され、滑らか
な回転制御特性が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な内燃機関の機械的構成例を
示す概略図。

【図２】本発明の第１の実施形態による制御を示す第１
の流れ図。

【図３】本発明の第１の実施形態による制御を示す第２
の流れ図。

【図４】本発明の第１の実施形態による制御を示す第３
の流れ図。

【図５】本発明の第１の実施形態による制御を示す第４
の流れ図。

【図６】本発明の第１の実施形態による制御を示す第５
の流れ図。

【図７】本発明の第１の実施形態による制御を示す第７
の流れ図。

【図８】本発明の第１の実施形態の制御による空燃比制
御動作を表すタイミングチャート。

【図９】本発明の第２の実施形態による制御を示す第１
の流れ図。

【図１０】本発明の第１の実施形態による制御を示す第
２の流れ図。

【図１１】本発明の第２の実施形態の制御による空燃比
制御動作を表すタイミングチャート。

【符号の説明】

１ コントロールユニット ２ 内燃機関 ３ エアフローメータ ４ クランク角センサ ５ 水温センサ ６ Ｏ２センサ ７ インジェクタ ８ 点火プラグ ９ スロットルバルブ １０ 触媒コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G301 HA01 JA04 JA21 KA02 KA05 KA08 KA11 LA01 LB01 MA01 MA11 NA03 NA04 NA07 NA08 NB12 NC01 ND05 ND12 ND14 ND16 NE01 NE13 NE14 NE16 PA01Z PA17Z PB03Z PD02Z PE01Z PE02Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の負荷、回転速度、温度、排気酸
   素濃度を含む運転状態を検出する検出手段と、 運転状態に応じて定めた目標空燃比に一致するようにオ
   ープンループ制御により、または排気酸素濃度に基づく
   フィードバック制御により実空燃比を制御する空燃比制
   御手段とを備えた内燃機関において、 前記空燃比制御手段を、機関始動以後の検出温度が、暖
   機完了温度よりも低く設定された基準温度以下のときは
   オープンループ制御を、前記基準温度を超えるときはフ
   ィードバック制御を実行し、かつフィードバック制御時
   に回転速度が低下したときにはフィードバック制御のリ
   ーン方向への制御速度を減少させるように構成した内燃
   機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】空燃比制御手段は、フィードバック制御時
   の回転低下量が基準値よりも大となったときに空燃比の
   リーン方向への制御速度を減少させ、その後回転低下量
   が基準値よりも小となったときには前記制御速度を増大
   させる請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】空燃比制御手段は、フィードバック制御時
   の回転速度低下量が、前記基準値よりも大に設定された
   第２の基準値よりも大となったときにはオープンループ
   制御に戻すように構成した請求項１または請求項２に記
   載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】空燃比制御手段は、ＰＩ制御におけるリー
   ン化比例制御定数またはリーン化積分制御定数の少なく
   とも何れか一方の補正によりリーン方向への制御速度を
   変化させる請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。
5. 【請求項５】空燃比制御手段は、回転速度低下をアイド
   ル運転時にのみ判定する請求項１に記載の内燃機関の空
   燃比制御装置。
6. 【請求項６】空燃比制御手段は、機関始動後に排気酸素
   濃度を検出するセンサの活性が完了したことを条件とし
   てオープンループ制御からフィードバック制御への移行
   を許可する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。
7. 【請求項７】空燃比制御手段は、フィードバック制御に
   おいて酸素濃度を反映する空燃比フィードバック補正係
   数のクランプを行うことによりオープンループ制御を行
   う請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
8. 【請求項８】空燃比制御手段は、フィードバック制御は
   理論空燃比を目標空燃比として実行し、オープンループ
   制御は理論空燃比よりもリッチ側に設定した空燃比を目
   標空燃比として実行する請求項１に記載の内燃機関の空
   燃比制御装置。
9. 【請求項９】空燃比制御手段は、オープンループ制御時
   の空燃比を、機関始動後の温度上昇または時間経過の少
   なくとも何れか一方の条件にしたがって理論空燃比方向
   に補正する請求項８に記載の空燃比制御装置。