JP2002013432A - 希薄燃焼機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】希薄燃焼機関において、空燃比を最大限にリー
ン化できるようにして、燃費・排気性能を改善する。 【解決手段】定常運転状態において、回転変動が限界値
を超えない範囲で空燃比をリーン化させ、そのときに空
燃比センサで検出された空燃比をリーン限界空燃比とし
て記憶する（Ｓ９）。次いで、前記リーン限界空燃比
と、そのときの運転条件に対応する基本目標空燃比との
比又は差に基づいて、各運転条件毎の基本目標空燃比を
補正してリーン限界空燃比を推定する（Ｓ１０）。そし
て、非定常運転状態において、前記推定されたリーン限
界空燃比に、空燃比センサで検出される空燃比が一致す
るように、空燃比をフィードバック制御する（Ｓ１
３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、理論空燃比よりも
薄い空燃比で燃焼させる希薄燃焼機関の空燃比制御装置
に関し、詳しくは、トルク変動の限界内で極力空燃比を
リーン化させて燃焼させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、希薄燃焼機関において、回転
変動や燃焼圧変動からリーン限界を判定して、燃焼混合
気の空燃比を極力リーン化させることが行われていた
（特開平０７−３１０５７０号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回転変動や燃
焼圧変動に基づきリーン限界（トルク変動限界）を判定
する構成の場合、定常運転時にはリーン限界を精度良く
判定できるが、緩加速等の非定常時に、緩加速によるト
ルク変動とリーン限界を超えたことによるトルク変動と
を区別することが困難になる。

【０００４】このため、非定常時には、リーン限界の検
出精度が得られず、リーン限界の判定に余裕を持たせる
か、リーン限界の判定結果に基づく空燃比制御をキャン
セルして環境条件の変化があってもトルク変動を生じる
ことのない余裕をもった空燃比を目標に空燃比を制御さ
せる必要があった。

【０００５】従って、従来では、定常運転状態でしかリ
ーン限界ぎりぎりでの運転ができないことになり、リー
ン限界判定に基づく空燃比制御を行える機会が少なく、
リーン限界制御による燃費・排気性能の改善効果を充分
に発揮させることができないという問題があった。

【０００６】また、空燃比センサを用いた空燃比フィー
ドバック制御においては、空燃比センサのリーン領域で
の出力ばらつきが大きく、目標空燃比をリーン限界ぎり
ぎりに設定することができず、余裕をもった目標空燃比
を設定する必要があるという問題もあった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、理論空燃比よりも薄い空燃比で燃焼させる希薄燃
焼機関において、緩加速等の定常以外の運転状態でも、
空燃比センサのばらつき影響を回避しつつリーン限界ぎ
りぎりでの運転が行えるようにして、リーン限界制御に
よる燃費・排気性能の改善効果を充分に発揮させること
ができるようにすることを目的とする。

【０００８】また、リーン限界制御の精度を確保しつ
つ、リーン限界付近での燃焼を緩加速等の定常以外の運
転状態で早期に行わせることができるようにすることを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明では、定常運転時に、機関トルク変動の検出値を
所定の限界値に一致させるように、燃焼混合気の空燃比
をフィードバック制御すると共に、該フィードバック制
御を行ったときに前記空燃比センサで検出された空燃比
に基づいて目標空燃比を設定し、前記定常運転時以外に
おいて、前記目標空燃比に前記空燃比センサで検出され
る空燃比を一致させるように、燃焼混合気の空燃比をフ
ィードバック制御するよう構成した。

【００１０】かかる構成によると、トルク変動を精度良
く判定できる定常運転時に、トルク変動が許容レベルを
超えない範囲で空燃比を最大限にリーン化し、該リーン
化によって得られたトルク変動限界相当の空燃比を空燃
比センサで検出し、該検出結果に基づいて目標空燃比を
設定する。そして、トルク変動を精度良く判定すること
ができない定常運転状態でないときには（例えばリーン
燃焼を行わせる緩加速時等）、定常運転時に設定した目
標空燃比に空燃比センサで検出される実際の空燃比が一
致するようにフィードバック制御を行う。

【００１１】請求項２記載の発明では、前記機関トルク
変動の検出値が前記所定の限界値付近になった状態で、
前記空燃比センサによる検出空燃比の平均値を求め、該
平均値から前記目標空燃比を設定する構成とした。

【００１２】かかる構成によると、機関トルク変動の検
出値を所定の限界値に一致させるように空燃比をフィー
ドバック制御することで、トルク変動限界相当の空燃比
付近で実際の空燃比が変動するときに、空燃比センサに
よる検出値を平均化して目標空燃比を設定する。

【００１３】請求項３記載の発明では、前記機関トルク
変動の検出値を所定の限界値に一致させるように燃焼混
合気の空燃比をフィードバック制御したときに前記空燃
比センサで検出された空燃比に基づいて、そのときの運
転条件に対応する目標空燃比を設定すると共に、そのと
きの運転条件を含む所定領域の目標空燃比を同時に設定
する構成とした。

【００１４】かかる構成によると、機関トルク変動の検
出値に基づくフィードバック制御の結果空燃比センサで
検出された空燃比を、そのときの運転条件におけるトル
ク変動限界相当の空燃比とすると同時に、当該運転条件
を含む運転領域におけるトルク変動限界相当の空燃比
を、検出されたリーン限界空燃比に基づいて推定する。

【００１５】請求項４記載の発明では、前記同時に目標
空燃比を設定する領域を、更新毎に段階的に狭くして、
目標空燃比を更新する構成とした。かかる構成による
と、更新が進行していない状態では、該当運転条件を含
む広い範囲で同時更新を行わせることで、実際のリーン
限界に近いと推定される目標空燃比への更新を促進させ
る一方、更新毎に同時更新を行わせる領域を狭くして、
運転条件の違いによるリーン限界の違いを目標空燃比に
反映させる。

【００１６】請求項５記載の発明では、前記同時に目標
空燃比を設定する領域を、全運転領域について更新が完
了する毎に段階的に狭くして、目標空燃比を更新する構
成とした。

【００１７】かかる構成によると、例えば全運転領域を
同時に更新させると、次は全運転領域を４分割した領域
を１単位として同時更新を行わせ、４分割した領域それ
ぞれで同時更新が行われてから更なる同時更新領域の細
分を行わせる。

【００１８】請求項６記載の発明では、前記設定された
目標空燃比を、機関の始動毎にリセットする構成とし
た。かかる構成によると、前回の運転時にリーン限界に
基づいて設定した目標空燃比を初期値にリセットし、今
回の運転時における条件に対応するリーン限界空燃比を
新たに学習させる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、定常運転
時には、精度良く検出できるトルク変動に基づいて最大
限に空燃比をリーン化できる一方、トルク変動の検出精
度が得られない定常運転時以外においては、定常運転時
においてリーン限界として空燃比センサで検出された空
燃比に基づいて空燃比をフィードバック制御するので、
定常運転時以外においても空燃比センサの検出ばらつき
の影響を受けずにリーン限界付近の空燃比で運転させる
ことができ、燃費・排気性能を改善できるという効果が
ある。

【００２０】請求項２記載の発明によると、リーン限界
付近の空燃比を、フィードバック制御による変動の影響
を避けて精度良く検出できるという効果がある。請求項
３記載の発明によると、定常運転時以外におけるリーン
限界付近での運転を、定常運転におけるトルク変動フィ
ードバック制御の経験を待たずに先行して行わせること
ができるという効果がある。

【００２１】請求項４記載の発明によると、定常運転時
以外におけるリーン限界付近での運転を早期に行わせつ
つ、定常運転時以外におけるリーン限界空燃比の精度を
確保することができるという効果がある。

【００２２】請求項５記載の発明によると、定常運転時
以外におけるリーン限界付近での運転を早期に行わせつ
つ、定常運転時以外におけるリーン限界空燃比の精度を
運転領域毎に大きくばらつくことなく確保することがで
きるという効果がある。

【００２３】請求項６記載の発明によると、異なる環境
条件で学習された目標空燃比に基づき空燃比が不適切に
制御されてしまうことを回避できるという効果がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は実施の形態における内燃機関のシステム構
成図である。

【００２５】この図１において、車両に搭載される内燃
機関１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２，吸気通
路３，モータで開閉駆動される電子制御式スロットル弁
４を介して空気が吸入される。

【００２６】各気筒の燃焼室内に燃料（ガソリン）を直
接噴射する電磁式の燃料噴射弁５が設けられており、該
燃料噴射弁５から噴射される燃料と前記吸入される空気
とによって燃焼室内に混合気が形成される。

【００２７】燃料噴射弁５は、コントロールユニット２
０から出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通
電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射す
る。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は
燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行
程噴射の場合は点火栓６回りに集中的に層状の混合気を
形成する。燃焼室内に形成される混合気は、点火栓６に
より着火燃焼する。

【００２８】ここで、運転条件によって目標空燃比とし
て理論空燃比よりもリーンな空燃比が設定され、均質リ
ーン燃焼又は成層リーン燃焼が行われるようになってお
り、機関１は所謂希薄燃焼機関である。尚、理論空燃比
又は理論空燃比よりもリッチな空燃比を目標空燃比とす
る場合には、吸気行程噴射によって均質な混合気を形成
させるようになっている。

【００２９】但し、内燃機関１を上記の直接噴射式ガソ
リン機関に限定するものではなく、吸気ポートに燃料を
噴射する構成の希薄燃焼機関であっても良い。機関１か
らの排気は排気通路７より排出され、該排気通路７には
排気浄化用の触媒８が介装されている。

【００３０】また、燃料タンク９にて発生した蒸発燃料
を燃焼処理する蒸発燃料処理装置が設けられている。キ
ャニスタ１０は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤１１
を充填したもので、燃料タンク９から延設される蒸発燃
料導入管１２が接続されている。従って、燃料タンク９
にて発生した蒸発燃料は、前記蒸発燃料導入管１２を通
って、キャニスタ１０に導かれ吸着捕集される。

【００３１】また、キャニスタ１０には、新気導入口１
３が形成されると共に、パージ配管１４が導出され、前
記パージ配管１４には、コントロールユニット２０から
の制御信号によって開閉が制御されるパージ制御弁１５
が介装される。

【００３２】上記構成において、パージ制御弁１５が開
制御されると、機関１の吸入負圧がキャニスタ１０に作
用する結果、新気導入口１３から導入される空気によっ
てキャニスタ１０の吸着剤１１に吸着されていた蒸発燃
料がパージされ、パージエアがパージ配管１４を通って
吸気通路３のスロットル弁４下流に吸入され、その後、
機関１の燃焼室内で燃焼処理される。

【００３３】コントロールユニット２０は、ＣＰＵ，Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイ
ス等を含んで構成されるマイコンを備え、各種センサか
らの入力信号を受け、これらに基づいて演算処理して、
燃料噴射弁５，点火栓６及びパージ制御弁１５などの作
動を制御する。

【００３４】前記各種センサとして、機関１のクランク
角を検出するクランク角センサ２１、カム軸から気筒判
別信号を取り出すカムセンサ２２が設けられており、前
記クランク角センサ２１からの信号に基づき機関の回転
速度Ｎｅが算出される。

【００３５】この他、吸気通路３のスロットル弁４上流
側で吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ２
３、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＳ
を検出するアクセルセンサ２４、スロットル弁４の開度
ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２５、機関１の冷却
水温Ｔｗを検出する水温センサ２６、排気中の酸素濃度
に応じて燃焼混合気の空燃比をリニアに検出する広域型
の空燃比センサ２７、車速ＶＳＰを検出する車速センサ
２８などが設けられている。

【００３６】ここで、前記広域型の空燃比センサ２７の
構造を、図２に基づいて説明する。ジルコニア（ＺｒＯ
2）等の固体電解質部材からなる基板３１上に、酸素濃
度測定用の＋電極３２が設けられている。また、前記基
板３１内には、大気が導入される中空部３３が開設さ
れ、この中空部３３の天井部には、−電極３４が基板３
１を挟んで＋電極３２に対向するように取り付けられて
おり、前記基板３１と＋電極３２と−電極３４とにより
酸素濃度検出部３５が形成される。

【００３７】また、ジルコニア等からなる固体電解質部
材３６の両面に一対の白金からなるポンプ電極３７，３
８を設けて形成される酸素ポンプ部３９を有している。
そして、該酸素ポンプ部３９を、例えばアルミナで枠状
に形成したスペーサ４０を介して酸素濃度検出部３５の
上方に積層して、酸素濃度検出部３５と酸素ポンプ部３
９との間に中空室４１が設けられ、かつ、この中空室４
１に機関の排気を導入するための導入孔４２が酸素ポン
プ部３９の固体電解質部材３６に形成されている。

【００３８】尚、前記スペーサ４０の外周にはガラス製
の接着剤４３が充填され、中空室４１の密閉性を確保す
ると共に、基板３１及びスペーサ４０と固体電解質３６
とを接着固定するようにしてある。ここで、スペーサ４
０と基板３１とは同時焼成して結合されるため、中空室
４１の密閉性はスペーサ４０と固体電解質部材３６とを
接着することによって確保されるものである。また、酸
素濃度検出部３９には、加熱用のヒーター４４が内蔵さ
れている。

【００３９】そして、導入孔４２を介して中空室４１に
導入された排気の酸素濃度を前記＋電極３２の電圧から
検出する。具体的には、中空部３３内の大気中の酸素と
中空室４１内の排気中の酸素との濃度差に応じて基板３
１内を酸素イオンが流れ、これに伴って、＋電極３２に
排気中の酸素濃度に対応する起電力が発生する。

【００４０】そして、この検出結果に応じて中空室４１
内の雰囲気を一定（例えば理論空燃比) に保つように酸
素ポンプ部３９に流す電流値を制御し、その時の電流値
から排気中の酸素濃度（排気空燃比）を検出する。

【００４１】具体的には、前記＋電極３２の電圧を、制
御回路４５によって増幅処理した後、電圧検出抵抗４６
を介して電極３７，３８間に印加し、中空室４１内の酸
素濃度を一定に保つようにする。

【００４２】例えば、排気中の酸素濃度の高いリーン領
域での空燃比を検出する場合には、外側のポンプ電極３
７を陽極、中空室４１側のポンプ電極３８を陰極にして
電圧を印加する。すると、電流に比例した酸素（酸素イ
オンＯ^2- )が中空室４１から外側に汲み出される。そし
て、印加電圧が所定値以上になると、流れる電流は限界
値に達し、この限界電流値を前記制御回路４５で測定す
ることにより排気中の酸素濃度、換言すれば、排気空燃
比を検出できる。

【００４３】逆に、ポンプ電極３７を陰極、ポンプ電極
３８を陽極にして中空室４１内に酸素を汲み入れるよう
にすれば、排気中の酸素濃度の低い空燃比リッチ領域で
の空燃比検出が行える。

【００４４】上記限界電流は、前記電圧検出抵抗４６の
端子間電圧を検出する差動増幅器４７の出力電圧から検
出される。ここで、前記コントロールユニット２０によ
る空燃比制御の様子を、図３のフローチャートに従って
説明する。

【００４５】図３のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ１では、イグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）のＯ
ＦＦ→ＯＮ時であるか否かを判別する。そして、ＯＦＦ
→ＯＮ時（始動時）であれば、ステップＳ２へ進み、前
回運転時に書き換えられたリーン限界空燃比マップに記
憶されている目標リーン空燃比の値をクリアする。

【００４６】前記リーン限界空燃比マップは、機関負荷
と機関回転速度とをパラメータとして複数に区分される
運転領域毎に目標空燃比を書き換え可能に記憶するもの
である。

【００４７】また、本実施形態においては、前記リーン
限界空燃比マップの他に、基本目標空燃比を書き換え不
能に記憶する基本空燃比マップが備えられており、前記
基本目標空燃比としては、運転環境の変化があっても許
容レベルを超えるトルク変動が発生しないように、トル
ク変動限界の空燃比よりも余裕を持たせてリッチ側に設
定されるリーン空燃比が記憶される。

【００４８】ステップＳ３では、リーン運転条件である
か否かを判別する。前記リーン運転条件としては、水温
が所定温度以上であること、所定の負荷・回転領域であ
ること、急加速時でないことなどの条件が全て成立して
いることを条件とする。

【００４９】リーン運転条件が成立していないときに
は、ステップＳ４へ進み、目標空燃比を理論空燃比又は
リッチ空燃比として、燃料噴射弁５による燃料噴射量を
制御する。

【００５０】一方、リーン運転条件が成立しているとき
には、ステップＳ５へ進み、前記リーン限界空燃比マッ
プが始動後に１度も更新されていないか否かを判別す
る。リーン限界空燃比マップが１度も更新されておら
ず、リーン限界空燃比マップに目標とすべき目標空燃比
が記憶されていないときには、ステップＳ６へ進み、基
本空燃比マップから検索される目標空燃比に基づいてベ
ース空燃比を制御させるようにする。

【００５１】前記ベース空燃比の制御は、目標空燃比相
当の燃料噴射量を算出する制御であり、例えば、目標空
燃比を目標当量比（空気過剰率の逆数）に変換し、該目
標当量比を理論空燃比相当値として算出された基本燃料
噴射量に乗算して行われる。

【００５２】一方、１度でもリーン限界空燃比マップが
更新されていて運転条件毎の目標空燃比が記憶されてい
るときには、ステップＳ７へ進み、リーン限界空燃比マ
ップから検索した目標空燃比に基づいてベース空燃比を
制御させるようにする。

【００５３】ステップＳ８では、定常運転状態であるか
否かを判別する。スロット弁の開度，機関吸入空気量な
どの機関負荷を代表するパラメータが所定時間以上継続
して一定であるときに、定常運転状態であると判別する
ようにすると良い。

【００５４】定常運転状態であると判別されると、ステ
ップＳ９へ進み、トルク変動に基づく空燃比フィードバ
ック制御を行う。前記トルク変動に基づく空燃比フィー
ドバック制御の詳細は、図４のフローチャートに示して
ある。

【００５５】ステップＳ９０１では、機関回転速度の変
動を、トルク変動を示すものとして検出する。尚、機関
回転速度の変動に代えて、燃焼圧の変動などを検出する
構成としても良い。

【００５６】ステップＳ９０２では、前記検出した機関
回転速度の変動（トルク変動）が所定の限界値以下であ
るか否かを判別する。尚、前記限界値を、機関の運転条
件に応じて異なる値に設定する構成としても良い。

【００５７】ステップＳ９０２で機関回転速度の変動が
所定の限界値以下であると判別されたときには、更に空
燃比をリーン化できる可能性があると判断し、ステップ
Ｓ９０３へ進んで、そのときの空燃比を所定値だけリー
ン補正する（そのときの燃料噴射量を所定量だけ減量補
正する）。

【００５８】一方、ステップＳ９０２で機関回転速度の
変動が所定の限界値を超えていると判別されたときに
は、空燃比をリッチ化することで燃焼安定性を向上さ
せ、以って、機関回転速度の変動を所定の限界値内に回
復させる必要があると判断し、ステップＳ９０４へ進ん
で、そのときの空燃比を所定値だけリッチ補正する（そ
のときの燃料噴射量を所定量だけ増量補正する）。

【００５９】ステップＳ９０５では、空燃比のリーン補
正とリッチ補正とを交互に所定回数以上繰り返したか否
かを判別し、所定以上繰り返されたときには、リーン限
界空燃比付近に収束し、トルク変動が所定限界値付近に
なっているものと判断してステップＳ９０６へ進む。

【００６０】ステップＳ９０６では、空燃比のリーン補
正とリッチ補正とを交互に繰り返す状態のときに空燃比
センサ２７で検出された空燃比の平均値を、そのときの
運転条件におけるリーン限界空燃比として記憶する。

【００６１】コントロールユニット２０には、予め空燃
比センサ２７の出力値と空燃比との相関を示すテーブル
が記憶されており、空燃比センサ２７の出力値を前記テ
ーブルに基づいて空燃比の検出データに変換し、これを
移動平均した結果をリーン限界空燃比として記憶する。

【００６２】ステップＳ９で上記のようなトルク変動に
基づく空燃比フィードバック制御を行うと、ステップＳ
１０では、前記リーン限界空燃比マップの書き換えを行
う。前記マップ書き換えの詳細は、図５のフローチャー
トに示してある。

【００６３】ステップＳ１００１では、前記ステップＳ
９０６で記憶したリーン限界空燃比を読み出す。ステッ
プＳ１００２では、前記リーン限界空燃比と、該リーン
限界空燃比を求めたときの運転条件に対応して基本空燃
比マップに記憶されている基本目標空燃比との比を、空
燃比修正係数（空燃比修正係数＝リーン限界空燃比／基
本目標空燃比）とする。

【００６４】ステップＳ１００３では、基本マップに記
憶されている各運転条件毎の基本目標空燃比に前記空燃
比修正係数を乗算した結果を修正後の目標空燃比とし、
該修正後の目標空燃比に、リーン限界空燃比マップの各
運転条件の目標空燃比を書き換える。

【００６５】前記ステップＳ１０におけるマップ書き換
えは、図６のフローチャートに示すようにして行わせる
構成としても良い。図６のフローチャートにおいて、ス
テップＳ１０１１では、前記ステップＳ９０６で記憶し
たリーン限界空燃比を読み出す。

【００６６】ステップＳ１０１２では、前記リーン限界
空燃比と、該リーン限界空燃比を求めたときの運転条件
に対応して基本マップに記憶されている基本目標空燃比
との差を、空燃比修正値（空燃比修正係数＝リーン限界
空燃比−基本目標空燃比）とする。

【００６７】ステップＳ１０１３では、基本マップに記
憶されている各運転条件毎の基本目標空燃比に前記空燃
比修正値を加算した結果を修正後の目標空燃比とし、該
修正後の目標空燃比に、リーン限界空燃比マップの各運
転条件の空燃比を書き換える。

【００６８】図３のフローチャートのステップＳ８で、
機関が定常運転状態でないと判別されたときには、ステ
ップＳ１１へ進み、前記リーン限界空燃比マップが始動
後に１度も更新されていないか否かを判別する。

【００６９】そして、前記リーン限界空燃比マップが始
動後に１度も更新されていない場合には、ステップＳ１
２へ進み、基本空燃比マップに記憶されている該当運転
条件の基本目標空燃比に、空燃比センサ２７で検出され
る実際の空燃比を一致させるように、燃料噴射量をフィ
ードバック補正する。

【００７０】一方、前記リーン限界空燃比マップが始動
後に少なくとも１度は更新されている場合には、ステッ
プＳ１３へ進み、リーン限界空燃比マップにおいて該当
運転条件に対応して記憶されている目標空燃比に、空燃
比センサ２７で検出される実際の空燃比を一致させるよ
うに、燃料噴射量をフィードバック補正する。

【００７１】このように、リーン限界を超えることによ
る回転変動（トルク変動）の発生を精度良く判定できる
定常運転時には、回転変動（トルク変動）が限界値を超
えない範囲で空燃比を極力リーン化させ、燃費・排気性
能の向上を図る一方、このときのリーン限界空燃比を、
空燃比センサ２７の検出値として学習する。そして、回
転変動（トルク変動）の発生を精度良く判定できない非
定常運転時（緩加速時など）には、前記定常運転時に学
習したリーン限界空燃比を目標空燃比として空燃比セン
サ２７を用いた空燃比フィードバック制御を行わせるの
で、非定常運転時（緩加速時など）にも、リーン限界空
燃比で運転させることができる。

【００７２】また、リーン限界空燃比を空燃比センサ２
７の検出値として学習するので、空燃比センサ２７に検
出ばらつきがあっても、使用している空燃比センサ２７
の検出特性上のリーン限界空燃比を目標空燃比とするこ
とができ、前記ばらつき影響を受けずにリーン限界空燃
比に制御できる。

【００７３】更に、ある運転条件において、トルク変動
に基づくリーン限界制御でどれだけリーン化できたかに
よって、全運転条件のリーン限界空燃比を基本目標空燃
比をベースに推定して空燃比フィードバック制御に用い
るようにするので、定常運転を経験していない運転条件
についても略リーン限界空燃比付近にフィードバック制
御させることができる。

【００７４】例えば、定常運転を経験してリーン限界空
燃比に制御した運転条件についてのみ、リーン限界空燃
比マップの更新を行わせるようにしても良いが、係る構
成とすると、定常運転を経験していない運転条件につい
ては、定常運転を経験するまで基本目標空燃比での空燃
比フィードバック制御を継続する必要が生じ、非定常運
転時にリーン限界空燃比での運転がなかなか行われない
ことになってしまう。そこで、定常運転を経験した運転
条件におけるリーン限界空燃比と基本目標空燃比との相
関を他の運転条件にも適用して、定常運転を経験してい
ない運転条件におけるリーン限界空燃比を推定し、非定
常運転時に前記リーン限界空燃比を目標空燃比として空
燃比フィードバック制御を行わせるようにしてある。

【００７５】但し、上記実施形態のように、リーン限界
空燃比と基本目標空燃比との比又は差が全運転領域で略
同じであると見なして、リーン限界空燃比マップの更新
を常に全運転領域で同時に行わせる構成とすると、リー
ン限界空燃比と基本目標空燃比との比又は差の運転条件
毎のばらつきに対応できない。

【００７６】リーン限界空燃比と基本目標空燃比との比
又は差の運転条件毎のばらつきに対応しつつ、定常運転
を経験していない運転条件でのリーン限界空燃比での運
転を可能にするには、以下のようにしてリーン限界空燃
比マップの更新を行わせるようにすると良い。

【００７７】図７のフローチャートに示される処理内容
は、図５，６のフローチャートのステップＳ１００３又
はステップＳ１０１３の処理に置換えられるものであ
り、図５，６のフローチャートのステップＳ１００３又
はステップＳ１０１３では、常に全運転領域を同時に更
新する構成としたが、図７のフローチャートに示される
処理では、更新毎に同時更新させる領域を段階的に狭く
するようにしてある。

【００７８】図７のフローチャートにおいて、まず、ス
テップＳ５１では、イグニッションスイッチＯＦＦ→Ｏ
Ｎ後初回のリーン限界空燃比マップ更新時であるか否か
を判別する。

【００７９】初回であれば、ステップＳ５２へ進み、ト
ルク変動に基づいてフィードバック制御した結果得られ
たリーン限界空燃比と基本目標空燃比との比又は差に基
づき、基本空燃比マップの全ての基本目標空燃比を補正
し、該補正によって得られた目標空燃比で、リーン限界
空燃比マップの対応する運転条件の目標空燃比を全て更
新する。

【００８０】一方、ステップＳ５１で初回でないと判別
されると、ステップＳ５３へ進み、イグニッションスイ
ッチＯＦＦ→ＯＮ後２回目の更新時であるか否かを判別
する。

【００８１】そして、２回目であるときには、ステップ
Ｓ５４へ進み、マップ領域（リーン領域）を４分割した
４領域のうち、リーン限界空燃比が検出された運転条件
が含まれる１つの領域についてのみ、リーン限界空燃比
と基本目標空燃比との比又は差に基づき基本目標空燃比
を補正して得た目標空燃比で、リーン限界空燃比マップ
の対応する運転領域の目標空燃比を更新する。

【００８２】ステップＳ５３で２回目でもないと判別さ
れると、ステップＳ５５へ進み、３回目の更新時である
か否かを判別する。３回目の更新時であるときには、ス
テップＳ５６へ進み、マップ領域を１６分割した１６領
域のうち、リーン限界空燃比が検出された運転条件が含
まれる１つの領域についてのみ、リーン限界空燃比と基
本目標空燃比との比又は差に基づき基本目標空燃比を補
正して得た目標空燃比で、リーン限界空燃比マップの対
応する運転領域の目標空燃比を更新する。

【００８３】また、３回目の更新時でもなく、４回目以
降の更新時であるときには、ステップＳ５７へ進み、マ
ップの６４格子毎に、リーン限界空燃比と基本目標空燃
比との比又は差に基づき基本目標空燃比を補正して得た
目標空燃比で目標空燃比を更新する。

【００８４】本実施の形態においては、リーン限界空燃
比マップ及び基本空燃比マップが、全運転領域を８×８
の６４格子に分割し、各格子毎に空燃比を記憶する構成
である。

【００８５】上記のように更新毎に同時更新させる領域
を段階的に狭くすれば、初回の更新時に、リーン限界空
燃比付近の目標空燃比をリーン限界空燃比マップの全領
域に設定できると共に、更新毎に同時更新される領域が
狭くなって運転条件毎のリーン限界空燃比の特性変化
が、リーン限界空燃比マップに反映されるようになる。

【００８６】但し、上記構成の場合、定常運転の機会が
少ない運転条件では、目標空燃比の更新機会が得られ
ず、全領域同時更新で得られた大まかな目標空燃比のま
まで空燃比を制御する必要が生じてしまう。

【００８７】そこで、図８のフローチャートに示される
ようにして、更新領域を制御することがより好ましい。
図８のフローチャートに示される処理内容は、図７のフ
ローチャートと同様に、図５，６のフローチャートのス
テップＳ１００３又はステップＳ１０１３の処理に置換
えられるものである。

【００８８】図８のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ７１では、イグニッションスイッチＯＦＦ→ＯＮ後初
回のリーン限界空燃比マップ更新時であるか否かを判別
する。

【００８９】そして、初回であれば、ステップＳ７２へ
進み、トルク変動に基づいてフィードバック制御した結
果得られたリーン限界空燃比と基本目標空燃比との比又
は差に基づき、基本空燃比マップの全ての基本目標空燃
比を補正し、該補正によって得られた目標空燃比で、リ
ーン限界空燃比マップの対応する運転条件の目標空燃比
を全て更新する。

【００９０】一方、初回でないときには、ステップＳ７
３へ進み、マップの６４の格子毎に更新を行わせる設定
がなされているか否かを判別し、ＮＯであれば、ステッ
プＳ７４へ進んで、マップ領域を１６分割した１６領域
毎に同時更新を行わせる設定がなされているか否かを判
別する。

【００９１】ステップＳ７４でＮＯと判別されると、ス
テップＳ７５へ進み、マップ領域を４分割した４領域毎
に同時更新を行わせる設定がなされているか否かを判別
する。

【００９２】４領域毎に同時更新を行わせる設定がなさ
れていない場合には、ステップＳ７６へ進んで、４領域
毎に同時更新を行わせる設定を行い、４領域のうちのリ
ーン限界空燃比を検出した運転条件が含まれる１つの領
域についてのみ、リーン限界空燃比と基本目標空燃比と
の比又は差に基づき基本目標空燃比を補正して得た目標
空燃比で、リーン限界空燃比マップの対応する運転領域
の目標空燃比を更新する。

【００９３】ステップＳ７７では、前記４領域の各領域
を単位とする同時更新が、４領域の全てで行われたか否
かを判別する。４領域の全てで更新が行われるまでは、
４領域毎に同時更新を行わせる設定を継続させ、４領域
の全てで更新が行われると、ステップＳ７７からステッ
プＳ７８へ進んで、マップ領域を１６分割した１６領域
毎に同時更新を行わせる設定に切り換える。

【００９４】また、ステップＳ７９では、前記１６領域
の各領域を単位とする同時更新が、１６領域の全てで行
われたか否かを判別し、１６領域全てで更新が行われる
と、ステップＳ８０へ進んで、マップの６４格子毎に更
新を行わせる設定に切り換え、ステップＳ８１でマップ
の６４格子毎に更新を行わせる。

【００９５】従って、ステップＳ７３で６４格子毎に更
新を行わせる設定がなされていると判別されると、ステ
ップＳ８１へジャンプして進んで、マップの６４格子毎
に更新を行わせる。

【００９６】また、ステップＳ７４で、マップ領域を１
６分割した１６領域毎に同時更新を行わせる設定がなさ
れていると判別されると、ステップＳ７９へジャンプし
て進み、１６領域の全てで更新されたか否かを判別させ
る。

【００９７】更に、ステップＳ７５で、マップ領域を４
分割した４領域毎に同時更新を行わせる設定がなされて
いると判別されると、ステップＳ７７へジャンプして進
み、４領域の全てで更新されたか否かを判別させる。

【００９８】上記のように、全領域を同時に更新させた
後、分割領域の全てで同時更新を行わせてから、更に同
時更新させる領域を狭くする構成であれば、定常運転が
なされる機会が少ない運転条件であっても、隣接する運
転条件で定常運転がなされることで更新される機会が確
保され、運転条件の違いによるリーン限界空燃比特性の
違いを、目標空燃比に反映させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図２】実施の形態における空燃比センサ及びその周辺
回路を示す図。

【図３】実施の形態における空燃比制御を示すフローチ
ャート。

【図４】実施の形態における回転変動に基づく空燃比フ
ィードバック制御を示すフローチャート。

【図５】リーン限界空燃比の更新制御の第１実施形態を
示すフローチャート。

【図６】リーン限界空燃比の更新制御の第２実施形態を
示すフローチャート。

【図７】更新領域切り換え制御の第１実施形態を示すフ
ローチャート。

【図８】更新領域切り換え制御の第２実施形態を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１…内燃機関 ３…吸気通路 ４…スロットル弁 ５…燃料噴射弁 ６…点火栓 ２０…コントロールユニット ２７…空燃比センサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 BA27 CA01 CA04 CA05 DA02 DA04 EA11 EB02 EB08 EB12 EC03 FA07 FA10 FA13 FA26 FA29 FA32 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA06 HA14 HA15 HA16 JA02 JA08 JA21 KA12 KA21 LA03 LB04 LC10 MA01 MA11 NA08 NB20 NC02 NC07 NC08 ND02 ND06 NE06 NE15 NE20 PA01Z PA11Z PB03Z PB08Z PB09Z PD04Z PE01Z PE05Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃
   比を広域に検出する空燃比センサを備え、理論空燃比よ
   りも薄い空燃比で燃焼させる希薄燃焼機関の空燃比制御
   装置であって、 定常運転時に、機関トルク変動の検出値を所定の限界値
   に一致させるように、燃焼混合気の空燃比をフィードバ
   ック制御すると共に、該フィードバック制御を行ったと
   きに前記空燃比センサで検出された空燃比に基づいて目
   標空燃比を設定し、 前記定常運転時以外において、前記目標空燃比に前記空
   燃比センサで検出される空燃比を一致させるように、燃
   焼混合気の空燃比をフィードバック制御するよう構成し
   たことを特徴とする希薄燃焼機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】前記機関トルク変動の検出値が前記所定の
   限界値付近になった状態で、前記空燃比センサによる検
   出空燃比の平均値を求め、該平均値から前記目標空燃比
   を設定することを特徴とする請求項１記載の希薄燃焼機
   関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】前記機関トルク変動の検出値を所定の限界
   値に一致させるように燃焼混合気の空燃比をフィードバ
   ック制御したときに前記空燃比センサで検出された空燃
   比に基づいて、そのときの運転条件に対応する目標空燃
   比を設定すると共に、そのときの運転条件を含む所定領
   域の目標空燃比を同時に設定することを特徴とする請求
   項１又は２記載の希薄燃焼機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】前記同時に目標空燃比を設定する領域を、
   更新毎に段階的に狭くして、目標空燃比を更新すること
   を特徴とする請求項３記載の希薄燃焼機関の空燃比制御
   装置。
5. 【請求項５】前記同時に目標空燃比を設定する領域を、
   全運転領域について更新が完了する毎に段階的に狭くし
   て、目標空燃比を更新することを特徴とする請求項３記
   載の希薄燃焼機関の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】前記設定された目標空燃比を、機関の始動
   毎にリセットすることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れか１つに記載の希薄燃焼機関の空燃比制御装置。