JP2005325762A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響による吸入空気量のずれの発生をなくすこと。
【解決手段】 内燃機関１の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響を受けることによって、熱線式エアフローメータ２１により検出される吸入空気量ＧＡと要求吸入空気量とのずれが発生し、内燃機関１からの排出ガスに対する酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１に基づき空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量に基づく空燃比ずれ量が所定値より大きくなり、このときリッチ側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘ（上限）ガード値が減少され、リーン側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値が増大される。これにより、吸入空気量ＧＡのずれの発生をなくすことができ、空燃比制御における精度を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸入空気量の検出値に基づき内燃機関に噴射供給される燃料量を空燃比フィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

従来、内燃機関に導入される吸入空気量を熱線式エアフローメータにて検出し、その検出値を用いて内燃機関に噴射供給する燃料量を空燃比フィードバック制御する際、例えば、スロットルバルブの全開付近で吸気脈動の影響を受けると吸気逆流が発生し、このときの吸入空気量が実際より増大して検出され、それに見合う燃料量の加算によって空燃比がリッチ側にずれてしまうという現象が知られている。

これに対処する先行技術文献として、特開昭６２−９６７５１号公報、特開平５−２４８９０８号公報、特許第２８５８２８９号公報にて開示されたものが知られている。

このうち、特開昭６２−９６７５１号公報には、大気圧がシーレベルと異なる場合や大気温度が常温と異なる場合においても空燃比を正確に制御する技術が示されている。熱線式エアフローメータ（エアフローセンサ）の出力が吸気脈動による吹き返し等により実際より大きくなった場合にこれを所定の上限値に制限すると共に、空気密度が基準と異なる場合にはこれを補正するものである。

また、特開平５−２４８９０８号公報には、推定した真の吸入空気量の上限値を制限することにより、加速時の真の吸入空気量を誤ることなく逆流リッチを防止する技術が示されている。つまり、加速時に熱線式エアフローメータを通過する吸入空気は一時的にサージタンクの容積を満たす空気も含まれるために、スロットル全開定常時の真の吸入空気量を上回る空気量が流れる。この場合は、低回転スロットル全開時の吸気脈動による吹き返し等とは異なり、熱線式エアフローメータで検出した空気量が全て内燃機関へ流れているため、検出される吸入空気量を上限値で制限してしまうと推定した真の吸入空気量に誤りが生じることに対処するとしている。

そして、特許第２８５８２８９号公報には、内燃機関の運転状態が吸気脈動による吸気逆流が発生する運転領域であると判別されたときに、対応する運転領域の吸入空気量相当量を、吸気逆流が発生しない運転領域のときに吸入空気量に基づいて設定される補正量により補正した値を吸入空気量の検出値として、吸気逆流の影響を排除して、内燃機関の吸入空気量検出精度を向上する技術が示されている。
特開昭６２−９６７５１号公報（第１頁〜第３頁） 特開平５−２４８９０８号公報（第２頁） 特許第２８５８２８９号公報（第１頁〜第２頁）

前述のものでは、内燃機関に噴射供給する燃料量を空燃比フィードバック制御によって補正する際、機関回転速度毎に吸入空気量に対する上限値を設けて、吸気脈動による吸入空気量の過度の増大を防止するとしている。

しかしながら、内燃機関の個体間のばらつきによって、要求吸入空気量のずれが発生することが考えられる。ここで、例えば、要求吸入空気量が設定された上限値より少ないものではリッチ側へのずれが生じ、要求吸入空気量が設定された上限値より多いものではリーン側へのずれが生じることとなる。

そして、空燃比フィードバック制御時では、空燃比フィードバック補正量のずれが大きくなり他モード移行時等における制御性が悪化し、高負荷燃料増量領域（パワー燃料増量領域）にあってはリッチ側へのずれで燃費を悪化させたり、リーン側へのずれで排気温上昇等によって触媒の損傷を招いたりするという問題があった。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の個体間のばらつきや、吸気脈動による吸入空気量のずれの発生をなくし、空燃比制御における精度を向上可能な内燃機関の空燃比制御装置の提供を課題としている。

請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関に吸気通路を通過して供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブの全開または全開付近を、スロットル開度検出手段により検出したときには、内燃機関に噴射供給される燃料量に対して、酸素濃度検出手段による内燃機関からの排出ガスの酸素濃度に基づき空燃比フィードバック制御手段により空燃比フィードバック補正量に基づく空燃比ずれ量に応じて、空気量上限値変更手段で空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値が変更される。これにより、吸入空気量の検出値に基づき内燃機関に噴射供給する燃料量を空燃比フィードバック制御によって補正する際、内燃機関の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響が考慮され、空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値の最適化が図られることで、その吸入空気量と要求吸入空気量とのずれの発生をなくすことができ、空燃比制御における精度が向上される。

請求項２の内燃機関の空燃比制御装置では、酸素濃度検出手段が内燃機関からの排出ガスの理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサとされることで、空燃比フィードバック制御領域または燃料増量のない領域における内燃機関からの排出ガスの酸素濃度が良好に検出される。

請求項３の内燃機関の空燃比制御装置では、酸素濃度検出手段が内燃機関からの排出ガスの空燃比をリニアに検出する空燃比センサとされることで、空燃比フィードバック制御領域のみならず、高負荷燃料増量領域にあっても内燃機関からの排出ガスの酸素濃度が良好に検出される。

請求項４の内燃機関の空燃比制御装置における空気量上限値変更手段では、空燃比フィードバック制御領域または燃料噴射制御手段による高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前における空燃比フィードバック補正量を用いて空燃比ずれ量を算出するものである。つまり、酸素濃度検出手段により喩え、理論空燃比近傍しか分からないときでも、空燃比フィードバック制御領域または高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前における空燃比フィードバック補正量を用いることで空燃比ずれ量が算出される。これにより、酸素濃度検出手段を用いたときの空燃比ずれ量が適切に算出される。

請求項５の内燃機関の空燃比制御装置における空気量上限値変更手段では、前記高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前が、前記空燃比フィードバック制御領域から前記高負荷燃料増量領域への移行に伴うディレイ期間中とされるため、酸素濃度検出手段による検出値が有効であり、このときの空燃比ずれ量が適切に算出される。

請求項６の内燃機関の空燃比制御装置における空気量上限値変更手段では、高負荷燃料増量領域に対応する空気量検出手段による吸入空気量の上限値が、燃料増量のない領域の空燃比ずれ量に応じて変更される。これにより、喩え、酸素濃度検出手段で変更ができない高負荷燃料増量領域における空気量検出手段による吸入空気量に対する上限値が、燃料増量のない領域の空燃比ずれ量に応じて適宜、変更されることで最適化される。

請求項７の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関に吸気通路を通過して供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブの全開または全開付近が、スロットル開度検出手段により検出され、かつ燃料噴射制御手段により高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量が実行されているときには、そのときの燃料増量値から推定される空燃比と、空燃比センサからの出力値との比較による空燃比ずれ量に応じて、空気量上限値変更手段で空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値が変更される。つまり、スロットル開度検出手段によりスロットルバルブの全開または全開付近が検出され、かつ燃料噴射制御手段により高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量が実行されているときであっても、空燃比センサによれば実際の空燃比が分かるため、その出力値に基づく空燃比と、そのときの燃料増量値から推定される空燃比との比較による空燃比ずれ量に応じて、高負荷燃料増量領域に対応する空気量検出手段による吸入空気量の上限値が変更される。これにより、高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行中における内燃機関の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響が考慮され、空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値の最適化が図られることで、その吸入空気量と要求吸入空気量とのずれの発生をなくすことができ、空燃比制御における精度が向上される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
(実施例１)

図１は本発明の実施例１にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。

図１において、内燃機関１は例えば、４サイクル４気筒の火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過し、インテークマニホルド６内でインジェクタ（燃料噴射弁）７から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラグ８に直接、接続されたイグナイタ９には、後述のＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）３０からの点火信号が入力され、各気筒の混合気が点火プラグ８の火花点火によって所定タイミングにて燃焼される。

そして、燃焼後の排出ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排気通路１２を通過し、排気通路１２に設けられ、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物を担持した三元触媒１３にて有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx （窒素酸化物）等が浄化され大気中に排出される。

また、エアクリーナ２の下流側の吸気通路３には熱線式エアフローメータ２１が設けられ、この熱線式エアフローメータ２１にてエアクリーナ２を通過する単位時間当たりの吸入空気量ＧＡ〔ｇ／ｓｅｃ：グラム毎秒〕が検出される。この熱線式エアフローメータ２１にあっては、周知のように、吸気通路３に吸気脈動の影響によって吸気逆流が発生すると、エアクリーナ２を通過する吸入空気の流れ方向だけでなく、その逆の流れ方向における空気量も検出値として加算され、結果として、吸入空気量が実際より増大して検出されるという特性を有する。そして、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２２が設けられ、このスロットル開度センサ２２にてスロットル開度ＴＡ〔°〕に応じたアナログ信号が検出される。

また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２３が設けられ、この水温センサ２３にて内燃機関１の冷却水温ＴＨＷ〔℃〕が検出される。加えて、内燃機関１のクランクシャフト（図示略）にはクランク角センサ２４が設けられ、このクランク角センサ２４からのクランク角信号に基づき内燃機関１の機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が検出される。更に、排気通路１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１からの排出ガスの酸素濃度に応じた電圧ＶＯＸ１〔Ｖ：ボルト〕を出力する酸素センサ２５が設けられている。

内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ３２、各種データ等を格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。

このＥＣＵ３０には、入出力回路３５を介して熱線式エアフローメータ２１からの吸入空気量ＧＡ、スロットル開度センサ２２からのスロットル開度ＴＡ、水温センサ２３からの冷却水温ＴＨＷ、クランク角センサ２４からの機関回転速度ＮＥ、酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１等の各種センサ信号が入力され、それらに基づいてインジェクタ７に対する燃料噴射量ＴＡＵ、イグナイタ９に対する点火時期Ｉｇ等が算出され、入出力回路３５を介してインジェクタ７、イグナイタ９等にそれぞれ制御信号が出力される。

また、ＥＣＵ３０によって空燃比フィードバック制御が実行され、酸素センサ２５で検出される内燃機関１からの排出ガスの酸素濃度に対応する電圧ＶＯＸ１によって、排出ガスのリーン状態やリッチ状態、また、リーンからリッチまたはリッチからリーンへの反転時点が判定され、内燃機関１に供給される混合気が理論空燃比となるよう燃料噴射量ＴＡＵが調整される。

次に、本発明の実施例１にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１の空燃比制御における吸入空気量のＭａｘガード値（上限値）演算の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３を参照して説明する。ここで、図３は図２の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。なお、このＭａｘガード値演算ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。

図２において、まず、ステップＳ１０１では、スロットルバルブ４の開度が全開または全開付近であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットル開度ＴＡによりスロットルバルブ４が全開または全開付近で、図３に示す吸気脈動発生領域にあるときにはステップＳ１０２に移行し、空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御領域にあるかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、内燃機関１に対して機関回転速度ＮＥと負荷（スロットル開度ＴＡ等）とに基づきストイキ（理論空燃比）となるよう制御する空燃比Ｆ／Ｂ制御領域であるときには後述のステップＳ１０４に移行する。

一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域でないときには、内燃機関１の機関回転速度ＮＥと負荷（スロットル開度ＴＡ等）とに基づく高負荷燃料増量領域であるとしてステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３では、ディレイ期間中であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域から高負荷燃料増量領域への移行に伴うディレイ期間中であるときにはステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、周知のように、空燃比Ｆ／Ｂ制御における空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦの１．０（ストイキ：理論空燃比）からのずれに基づく空燃比ずれ量が算出される。次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４で算出された空燃比ずれ量が所定値以上であるかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きいときにはステップＳ１０６に移行し、空燃比ずれ量がリッチ側にずれているかが判定される。

ステップＳ１０６の判定条件が成立、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きくリッチ側にずれているときにはステップＳ１０７に移行し、要求吸入空気量に対する実際の吸入空気量が熱線式エアフローメータ２１にて検出値として過多に検出されており、これは吸気脈動の影響であるとして吸入空気量に対するＭａｘガード値が減少され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０６の判定条件が成立せず、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きくリーン側にずれているときにはステップＳ１０８に移行し、要求吸入空気量に対する実際の吸入空気量が熱線式エアフローメータ２１にて検出値として過少に検出されており、このときには吸気脈動の影響はなく余裕があるとして、吸入空気量に対するＭａｘガード値が増大され、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットル開度ＴＡに基づくスロットルバルブ４の開度が全開または全開付近でないとき、またはステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、パワー増量領域にあるとき、またはステップＳ１０５の判定条件が成立せず、即ち、空燃比ずれ量が所定値未満と小さいときには、熱線式エアフローメータ２１にて検出される吸入空気量が適正であり、この吸入空気量に対するＭａｘガード値を変更する必要がないため何もすることなく本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関１の吸気通路３に配設され、吸気通路３に導入される吸入空気量ＧＡを検出する空気量検出手段としての熱線式エアフローメータ２１と、吸気通路３に配設され、その吸気通路３を通過して内燃機関１に供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブ４と、スロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度検出手段としてのスロットル開度センサ２２と、スロットルバルブ４の下流側の吸気通路３内に配設され、内燃機関１に燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）７と、内燃機関１の排気通路１２に配設され、内燃機関１からの排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、内燃機関１の運転状態に応じてインジェクタ７から噴射供給される燃料量を制御するＥＣＵ３０にて達成される燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射制御手段により噴射供給される燃料量に対して前記酸素濃度検出手段からの出力値に基づき空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御を実行するＥＣＵ３０にて達成される空燃比Ｆ／Ｂ制御手段と、スロットル開度センサ２２によりスロットルバルブ４の全開または全開付近を検出したときには、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦに基づく空燃比ずれ量に応じて、熱線式エアフローメータ２１により検出される吸入空気量ＧＡの上限値としてのＭａｘガード値を変更するＥＣＵ３０にて達成される空気量上限値変更手段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置の酸素濃度検出手段は、内燃機関１からの排出ガスの理論空燃比近傍で出力が急変する出力値として電圧ＶＯＸ１を検出する酸素センサ２５とするものである。

つまり、内燃機関１の吸気通路３を通過して内燃機関１に供給される吸入空気量ＧＡを制御するスロットルバルブ４の全開または全開付近を、スロットル開度センサ２２によるスロットル開度ＴＡにて検出したときには、内燃機関１に噴射供給される燃料量に対して、内燃機関１からの排出ガスの理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１に基づく空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦの空燃比ずれ量に応じて、熱線式エアフローメータ２１により検出される吸入空気量ＧＡのＭａｘガード値が変更される。

即ち、内燃機関１の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響を受けることによって、熱線式エアフローメータ２１により検出される吸入空気量ＧＡと要求吸入空気量とのずれが発生し、内燃機関１からの排出ガスに対する酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１に基づく空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦの空燃比ずれ量が所定値より大きくなり、このときリッチ側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値が減少され、リーン側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値が増大される。これにより、内燃機関の個体間のばらつきによる吸入空気量ＧＡのずれの発生をなくすことができ、空燃比制御における精度を向上することができる。

また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０にて達成される空気量上限値変更手段は、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域または前記燃料噴射制御手段による高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前における空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを用いて空燃比ずれ量を算出するものである。そして、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０にて達成される空気量上限値変更手段は、高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前を、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域から高負荷燃料増量領域への移行に伴うディレイ期間中とするものである。つまり、酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１では、理論空燃比近傍しか分からないため、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域または高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前における空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを用いることで空燃比ずれ量が算出される。なお、この高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前とは、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域から高負荷燃料増量領域への移行に伴うディレイ期間中である。これにより、酸素センサ２５を用いたときの空燃比ずれ量を適切に算出することができる。

そして、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０にて達成される空気量上限値変更手段は、高負荷燃料増量領域に対応する熱線式エアフローメータ２１による吸入空気量ＧＡのＭａｘガード値を、燃料増量のない領域の空燃比ずれ量に応じて変更するものである。これにより、本来、酸素センサ２５からの電圧ＶＯＸ１では変更ができない高負荷燃料増量領域における熱線式エアフローメータ２１による吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値を、燃料増量のない領域の空燃比ずれ量に応じて適宜、変更して最適化することができる。

ところで、上記実施例では、酸素濃度検出手段として内燃機関１からの排出ガスの理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサ２５を用いているが、内燃機関１からの排出ガスの空燃比をリニアに検出する空燃比センサを用いても、熱線式エアフローメータ２１による吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値を変更することができ、同様の作用・効果が期待できる。
(実施例２)

図４は本発明の実施例２にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１の空燃比制御における吸入空気量のＭａｘガード値演算の処理手順を示す図４のフローチャートに基づき、上述の図３を参照して説明する。なお、このＭａｘガード値演算ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。

ここで、本実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図は、上述の実施例１の図１において、排気通路１２の三元触媒１３の上流側に設けられた酸素センサ２５に替え、内燃機関１からの排出ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に応じたリニアな電圧ＶＯＸ２〔Ｖ〕を検出する空燃比センサ２５′が設けられている点が相違するのみであるため、その図と共に、詳細な説明を省略する。

図４において、まず、ステップＳ２０１では、スロットルバルブ４の開度が全開または全開付近であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットル開度ＴＡに基づくスロットルバルブ４が全開または全開付近で、図３に示す吸気脈動発生領域にあるときにはステップＳ２０２に移行し、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域にあるかが判定される。ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、内燃機関１に対して機関回転速度ＮＥと負荷（スロットル開度ＴＡ等）とに基づきストイキとなるよう制御する空燃比Ｆ／Ｂ制御領域であるときにはステップＳ２０３に移行する。ステップＳ２０３では、空燃比Ｆ／Ｂ制御において周知のように算出される空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦに基づく空燃比ずれ量が算出される。

一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ制御領域でないときには、内燃機関１の機関回転速度ＮＥと負荷（スロットル開度ＴＡ等）とに基づく高負荷燃料増量領域であるとしてステップＳ２０４に移行する。ステップＳ２０４では、高負荷燃料増量領域における燃料増量値がマップ（図示略）等に基づき算出され、その燃料増量値から推定される推定空燃比が算出される。次にステップＳ２０５に移行して、空燃比センサ２５′からの電圧ＶＯＸ２に基づく空燃比が算出される。次にステップＳ２０６に移行して、ステップＳ２０４で算出された推定空燃比とステップＳ２０５で算出された高負荷燃料増量領域における空燃比との比較に基づき空燃比ずれ量が算出される。

ステップＳ２０３またはステップＳ２０６の処理ののちステップＳ２０７に移行し、算出された空燃比ずれ量が所定値以上であるかが判定される。ステップＳ２０７の判定条件が成立、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きいときにはステップＳ２０８に移行し、空燃比ずれ量がリッチ側にずれているかが判定される。ステップＳ２０８の判定条件が成立、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きくリッチ側にずれているときにはステップＳ２０９に移行し、要求吸入空気量に対する実際の吸入空気量が熱線式エアフローメータ２１にて検出値として過多に検出されており、これは吸気脈動の影響であるとして吸入空気量に対するＭａｘガード値が減少され、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２０８の判定条件が成立せず、即ち、空燃比ずれ量が所定値以上と大きくリーン側にずれているときにはステップＳ２１０に移行し、要求吸入空気量に対する実際の吸入空気量が熱線式エアフローメータ２１にて検出値として過少に検出されており、このときには吸気脈動の影響はなく余裕があるとして、吸入空気量に対するＭａｘガード値が増大され、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットル開度ＴＡに基づくスロットルバルブ４の開度が全開または全開付近でないとき、またはステップＳ２０７の判定条件が成立せず、即ち、空燃比ずれ量が所定値未満と小さいときには、熱線式エアフローメータ２１にて検出される吸入空気量が適正であり、この吸入空気量に対するＭａｘガード値を変更する必要がないため何もすることなく本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関１の吸気通路３に配設され、吸気通路３に導入される吸入空気量ＧＡを検出する空気量検出手段としての熱線式エアフローメータ２１と、吸気通路３に配設され、その吸気通路３を通過して内燃機関１に供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブ４と、スロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度検出手段としてのスロットル開度センサ２２と、スロットルバルブ４の下流側の吸気通路３内に配設され、内燃機関１に燃料を噴射供給するインジェクタ７と、内燃機関１の排気通路１２に配設され、内燃機関１からの排出ガスの空燃比をリニアな出力値として電圧ＶＯＸ２を検出する空燃比センサ２５′と、内燃機関１の運転状態に応じてインジェクタ７から噴射供給される燃料量を制御するＥＣＵ３０にて達成される燃料噴射制御手段と、スロットル開度センサ２２によりスロットルバルブ４の全開または全開付近を検出し、かつ前記燃料噴射制御手段により高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量を実行しているときには、そのときの燃料増量値から推定される空燃比と、空燃比センサ２５′からの電圧ＶＯＸ２に基づく空燃比との比較による空燃比ずれ量に応じて、熱線式エアフローメータ２１による吸入空気量ＧＡの上限値としてのＭａｘガード値を変更するＥＣＵ３０にて達成される空気量上限値変更手段とを具備するものである。

つまり、空燃比センサ２５′からの電圧ＶＯＸ２によれば、高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量を実行しているときでも空燃比が分かるため、その電圧ＶＯＸ２に基づく空燃比と、そのときの燃料増量値から推定される空燃比との比較による空燃比ずれ量に応じて、高負荷燃料増量領域に対応する熱線式エアフローメータ２１による吸入空気量ＧＡのＭａｘガード値が変更され最適化される。

即ち、内燃機関１の個体間のばらつきや、吸気脈動による吹き返し等の影響を受けることによって、熱線式エアフローメータ２１により検出される吸入空気量ＧＡと要求吸入空気量とのずれが発生し、燃料増量値から推定される空燃比と、内燃機関１からの排出ガスに対する酸素センサ２５′からの電圧ＶＯＸ２に基づく空燃比との空燃比ずれ量が所定値より大きくなり、このときリッチ側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値が減少され、リーン側へのずれであれば吸入空気量ＧＡに対するＭａｘガード値が増大される。これにより、高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行中であっても最適なＭａｘガード値が得られ、内燃機関の個体間のばらつきによる吸入空気量ＧＡのずれの発生をなくすことができ、空燃比制御における精度を向上することができる。

図１は本発明の実施例１にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。 図２は本発明の実施例１にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵの空燃比制御における吸入空気量のＭａｘガード値演算の処理手順を示すフローチャートである。 図３は図２の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。 図４は本発明の実施例２にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵの空燃比制御における吸入空気量のＭａｘガード値演算の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ スロットルバルブ
２１ 熱線式エアフローメータ
２２ スロットル開度センサ
２４ クランク角センサ
２５ 酸素（Ｏ₂ ）センサ
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (7)

1. 内燃機関の吸気通路に配設され、前記吸気通路に導入される吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
   前記吸気通路に配設され、その吸気通路を通過して前記内燃機関に供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブと、
   前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路内に配設され、前記内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、
   前記内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関からの排出ガスの酸素（Ｏ₂ ）濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射弁から噴射供給される燃料量を制御する燃料噴射制御手段と、
   前記燃料噴射制御手段により噴射供給される燃料量に対して前記酸素濃度検出手段からの出力値に基づき空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段と、
   前記スロットル開度検出手段により前記スロットルバルブの全開または全開付近を検出したときには、空燃比フィードバック補正量に基づく空燃比ずれ量に応じて、前記空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値を変更する空気量上限値変更手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記酸素濃度検出手段は、前記内燃機関からの排出ガスの理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサであ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。
3. 前記酸素濃度検出手段は、前記内燃機関からの排出ガスの空燃比をリニアに検出する空燃比センサであ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。
4. 前記空気量上限値変更手段は、空燃比フィードバック制御領域または前記燃料噴射制御手段による高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前における前記空燃比フィードバック補正量を用いて空燃比ずれ量を算出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。
5. 前記空気量上限値変更手段は、前記高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量の実行以前を、前記空燃比フィードバック制御領域から前記高負荷燃料増量領域への移行に伴うディレイ期間中と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。
6. 前記空気量上限値変更手段は、前記高負荷燃料増量領域に対応する前記空気量検出手段による吸入空気量の上限値を、燃料増量のない領域の空燃比ずれ量に応じて変更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。
7. 内燃機関の吸気通路に配設され、前記吸気通路に導入される吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
   前記吸気通路に配設され、その吸気通路を通過して前記内燃機関に供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブと、
   前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路内に配設され、前記内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、
   前記内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関からの排出ガスの空燃比をリニアに検出する空燃比センサと、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射弁から噴射供給される燃料量を制御する燃料噴射制御手段と、
   前記スロットル開度検出手段により前記スロットルバルブの全開または全開付近を検出し、かつ前記燃料噴射制御手段により高負荷燃料増量領域に対応する燃料増量を実行しているときには、そのときの燃料増量値から推定される空燃比と、前記空燃比センサからの出力値との比較による空燃比ずれ量に応じて、前記空気量検出手段により検出される吸入空気量の上限値を変更する空気量上限値変更手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。

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