JP2006097514A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 始動後にリッチ空燃比で運転し、その後に空燃比フィードバック制御を行う場合に、空燃比を速やかにストイキ点に収束させる。
【解決手段】 空燃比センサの活性を検出した後に、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ中の安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくし、その間、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを基準値１に保持する。その後、空燃比がストイキに達して、空燃比フィードバック制御を開始する時点、又は、リッチ空燃比で運転する高回転高負荷領域（ＴＦＢＹＡ０＞１）に移行した時点のうち、いずれか早い方の時点で、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加すると同時に、安定性増量値ＫＳＴＢを０にする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関し、特に、始動直後にリッチ空燃比で運転し、その後に空燃比フィードバック制御を開始する場合に、空燃比を速やかにストイキ点に収束させることができる空燃比制御装置に関する。

エンジンの空燃比制御装置では、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡと、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡとを用いて、燃料噴射量を演算・制御している（特許文献１、２参照）。目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは、高回転高負荷領域にて空燃比をリッチ化するための基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０、及び、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定される安定性増量値ＫＳＴＢを含んでいる。空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは、空燃比フィードバック制御条件にて空燃比センサからの信号に基づいて空燃比をストイキに収束させるように設定される。

ここで、空燃比センサの活性検出後、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ中の安定性増量値ＫＳＴＢを０にすると共に、その減量分（ＫＳＴＢ）を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに増量分として上乗せしてから、空燃比フィードバック制御を開始し、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡには新たに未燃分補正値（未燃分平衡値）ＫＵＢを付加している。この未燃分補正値ＫＵＢは重質燃料が使用された場合に安定性を確保するためのもので、重質燃料でλ＝１となるように適合されている。
特開平９−１７７５８０号公報 特開平１０−１１０６４５号公報

しかしながら、空燃比センサ活性前は、空燃比保証のため、安定性増量値ＫＳＴＢによりリッチに適合されており、空燃比フィードバック制御を開始すると、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡにてλ＝１とするが、空燃比フィードバック制御のゲインによる制約を受けるため、安定性増量値ＫＳＴＢが大きかった場合には、空燃比フィードバック制御を開始してから収束するまで空燃比がリッチとなる。

また、空燃比フィードバック制御開始後に付加される未燃分補正値ＫＵＢは、安定性確保の観点から重質燃料で適合されているため、軽質燃料を使用している場合はリッチとなり、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡでλ＝１となるまで排気が悪化する。
本発明は、このような実状に鑑み、始動後、空燃比を速やかにストイキ点に収束させることができる一方、高回転高負荷領域に移行した場合には確実にリッチ空燃比で運転することができるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では、空燃比センサの活性を検出した後に、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくし、その後、空燃比がストイキに達して、空燃比フィードバック制御を開始する時点、又は、高回転高負荷領域に移行した時点のうち、いずれか早い方の時点で、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加すると同時に、安定性増量値ＫＳＴＢを０にする。

本発明によれば、空燃比センサの活性を検出した後に、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくすることで、通常領域での空燃比フィードバック制御のゲインによらず、運転性要求上限のスピードでλ＝１とすることができる。
また、空燃比がストイキに達したときに空燃比フィードバック制御を開始するが、燃料性状に応じて、空燃比がストイキに達したときの安定性増量値ＫＳＴＢが変化するので、これを学習して未燃分補正値ＫＵＢを設定することにより、燃料性状に応じた最適な未燃分補正値ＫＵＢを設定でき、軽質燃料の使用時でも排気を悪化させることがない。

その一方、安定性増量値ＫＳＴＢの減少中に、高回転高負荷領域に移行した場合には、空燃比がストイキに達しないため、安定性増量値ＫＳＴＢが０まで減少し、未燃分補正値ＫＵＢが設定されずに、要求空燃比に対しリーン化する恐れがあるが、高回転高負荷領域に移行した時点で、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加することにより、確実にリッチ空燃比で運転することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジン（内燃機関）のシステム図である。
エンジン１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から吸気ダクト３、スロットル弁４、吸気マニホールド５を経て空気が吸入される。吸気マニホールド５の各ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。但し、燃料噴射弁６は燃焼室内に直接臨ませる配置としてもよい。

燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）であって、後述するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）１２からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。従って、駆動パルス信号のパルス幅により燃料噴射量が制御される。

エンジン１の各燃焼室には点火プラグ７が設けられており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。
エンジン１の各燃焼室からの排気は、排気マニホールド８を介して排出される。また、排気マニホールド８からＥＧＲ通路９が導出され、これによりＥＧＲ弁１０を介して排気の一部を吸気マニホールド５に還流している。

一方、排気通路には、排気マニホールド８の直下などに位置させて、排気浄化触媒１１が設けられている。
ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、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クロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、後述のごとく演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御する。

前記各種センサとしては、エンジン１のクランク軸又はカム軸回転よりクランク角度と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１３、吸気ダクト３内で吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１４、スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１５（スロットル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する水温センサ１６、排気マニホールド８の集合部にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサ（Ｏ２センサ）１７などが設けられている。尚、空燃比センサ１７としては、通常のＯ２センサの他、空燃比の変化に対し比例的な信号を出力可能な広域型Ａ／Ｆセンサを用いてもよい。また、空燃比センサ１７はヒータを内蔵しており、始動時からヒータに通電して素子温度を上昇させることで早期活性化を図ることができる。ＥＣＵ１２には更にスタートスイッチ１８などからも信号が入力されている。

次にＥＣＵ１２による燃料噴射量Ｔｉの演算について説明する。
エアフローメータ１４により検出される吸入空気量Ｑａと、クランク角センサ１３により検出されるエンジン回転数Ｎｅとを読込み、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから、次式により、ストイキ相当の基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔｐを演算する。
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ 但し、Ｋは定数。

そして、別途設定される目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを読込み、次式により、最終的な燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＡＬＰＨＡ
目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは、共に、基準値（ストイキ相当値）を１とする。

尚、燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉの演算には、この他、スロットル開度ＴＶＯの変化に基づく過渡補正や、バッテリ電圧に基づく無効噴射パルス幅の加算等がなされるが、ここでは省略した。
燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相当するパルス幅の駆動パルス信号がエンジン回転に同期して各気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射弁６に出力されて、燃料噴射が行われる。

次に目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡの設定について説明する。
目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは、次式のように、基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０に、補正係数ＴＨＯＳを乗じて、算出される。
ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡ０×ＴＨＯＳ
基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０は、高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）にてリッチ空燃比で運転するため、エンジン回転数と負荷（例えば目標トルク）とをパラメータとするマップにより、エンジン回転数と負荷とから定まる運転領域毎に目標空燃比を定めたもので、高回転高負荷以外の通常領域では、ストイキ運転のため、ＴＦＢＹＡ０＝１、高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）では、リッチ運転のため、ＴＦＢＹＡ０＞１に設定される。

補正係数ＴＨＯＳは、次式のように、基準値１に、安定性増量値ＫＳＴＢ、未燃分補正値ＫＵＢなどを加算して算出される。
ＴＨＯＳ＝１＋ＫＳＴＢ＋ＫＵＢ＋…
安定性増量値ＫＳＴＢは、始動直後に低水温時ほど空燃比をリッチ化し、その後時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、アイドル以外のときにエンジン回転数及び負荷（例えば目標トルク）により補正されるものである。

未燃分補正値ＫＵＢは、安定性増量値ＫＳＴＢを０にした後に、重質燃料が使用されている場合でも安定性を確保できるように設定されるものである。
次に空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの設定について説明する。
空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは、次のように増減設定される。空燃比フィードバック制御条件（少なくとも空燃比センサが活性状態であることを前提とする）において、空燃比センサ出力に基づいてリーン／リッチを判定し、リッチ→リーンへの反転時（前回リッチで今回リーンの時）に、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを比較的大きく設定した比例分（比例ゲイン）Ｐ増加させて更新し（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋Ｐ）、リーン状態継続中の時は、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小の積分分（積分ゲイン）Ｉ増加させて更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋Ｉ）。

逆に、リーン→リッチへの反転時（前回リーンで今回リッチの時）は、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを比較的大きく設定した比例分Ｐ減少させて更新し（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−Ｐ）、リッチ状態継続中の時は、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小の積分分Ｉ減少させて更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−Ｉ）。
空燃比フィードバック制御条件でない場合、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは基準値１（又は空燃比フィードバック制御終了時の最後の値）に保持される。

図２は、エンジン始動後（スタートスイッチＯＮ→ＯＦＦ後）、空燃比フィードバック制御が開始されるまでの空燃比制御の流れを示すフローチャートである。また、図５に本制御のタイムチャートを示す。
Ｓ１では、安定性増量値ＫＳＴＢの算出のため、その基本値（始動直後に低水温時ほど空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、アイドル以外のときにエンジン回転数及び負荷により補正される値）ｋｓｔｂを、次式により、算出する。

ｋｓｔｂ＝（ＫＳＴＢＣ＋ＫＡＳ）×ＫＮＥ
ＫＳＴＢＣは、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定される。
ＫＡＳは、始動直後において、ＫＳＴＢの値を始動時の増量値からＫＳＴＢＣへ収束させるように漸減設定される。

ＫＮＥは、エンジン回転数及び負荷に応じて補正するための回転負荷補正係数であり、アイドル状態でＫＮＥ＝１に設定され、アイドル以外のときに、エンジン回転数及び負荷が高いほど、ＫＮＥ＞１に設定される。尚、実際は、回転負荷補正分（ＫＮＥ）はＫＳＴＢＣ、ＫＡＳのそれぞれ一部として算出されるが、ここでは解りやすくするため、回転負荷補正係数ＫＮＥとして、ＫＳＴＢＣ、ＫＡＳから独立させて示した。

Ｓ２では、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを１に設定する（ＤＲＴＫＳＴＢ＝１）。
Ｓ３では、次式のように、安定性増量値の基本値（始動直後に低水温時ほど空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、アイドル以外のときにエンジン回転数及び負荷により補正される値）ｋｓｔｂに対し、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢ（ここでは、ＤＲＴＫＳＴＢ＝１）を乗じて、安定性増量値ＫＳＴＢを算出する。

ＫＳＴＢ＝ｋｓｔｂ×ＤＲＴＫＳＴＢ
ここでは、ＤＲＴＫＳＴＢ＝１であるので、ＫＳＴＢ＝ｋｓｔｂとなる。
Ｓ４では、空燃比センサの活性判定を行う。
活性判定は、図３のフローチャートに従って行われる。Ｓ１０１では、空燃比センサの出力ＶＯ２が予め定めたリッチ側活性判定レベルＳＲ＃以上になったか否かを判定する。Ｓ１０１での判定でＹＥＳの場合は、Ｓ１０２へ進み、上記Ｓ１０１のＶＯ２≧ＳＲ＃の条件で、所定時間Ｔ１＃経過したか否かを判定する。Ｓ１０２での判定でＹＥＳの場合は、Ｓ１０３へ進み、スタートスイッチ（ＳＴ／ＳＷ）のＯＦＦ後、所定時間Ｔ２＃経過したか否かを判定する。Ｓ１０３での判定でＹＥＳの場合、すなわち、Ｓ１０１〜Ｓ１０３での判定で全てＹＥＳの場合は、Ｓ１０４へ進み、空燃比センサが活性したものとみなして、活性検出フラグＦ１を１にセットする。

従って、Ｓ４では、この活性検出フラグＦ１が１になっているか否かを判定する。
Ｓ４での判定でＮＯの場合、すなわち、活性検出フラグＦ１＝０の場合は、Ｓ１へ戻り、Ｓ１〜Ｓ３での安定性増量値ＫＳＴＢの演算を繰り返す。
従って、始動後、空燃比センサの活性が検出されるまでの間、安定性増量値ＫＳＴＢは、始動直後に低水温時ほど空燃比をリッチ化し、その後時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共にエンジン回転数及び負荷により補正される。そして、ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡ０×（１＋ＫＳＴＢ＋ＫＵＢ＋…）であり、通常領域ではＴＦＢＹＡ０＝１、最初はＫＵＢ＝０であることから、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは安定性増量値ＫＳＴＢによって定まる（ＴＦＢＹＡ≒１＋ＫＳＴＢ）ので、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡも安定性増量値ＫＳＴＢと同様に設定される。この間、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは基準値１に保持される。

Ｓ４での判定でＹＥＳとなった場合、すなわち、活性検出フラグＦ１＝１になった場合（空燃比センサの活性を検出した場合）は、Ｓ５へ進む。
Ｓ５では、Ｓ１と同様に、安定性増量値ＫＳＴＢの算出のため、その基本値ｋｓｔｂを、次式により、算出する。
ｋｓｔｂ＝（ＫＳＴＢＣ＋ＫＡＳ）×ＫＮＥ
Ｓ６では、単位時間毎に、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢの前回値から所定値ＤＫＳＴＢ＃を減算して、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを減少側に更新することにより（次式参照）、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを１から０へ漸減する。

ＤＲＴＫＳＴＢ＝ＤＲＴＫＳＴＢ−ＤＫＳＴＢ＃
Ｓ７では、Ｓ３と同様に、次式のように、安定性増量値の基本値ｋｓｔｂに対し、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢ（ここでは、１から０へ漸減する値）を乗じて、安定性増量値ＫＳＴＢを算出する。
ＫＳＴＢ＝ｋｓｔｂ×ＤＲＴＫＳＴＢ
ここで、活性検出後は、活性検出前（ＤＲＴＫＳＴＢ＝１）に対し、ＤＲＴＫＳＴＢが１から０へ漸減するので、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度は、活性検出前に比べて大きくなる。

Ｓ８では、ＫＭＲ要求有りか否かを判定する。ＫＭＲ要求とは、基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０＞１となる高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）に移行して、リッチ空燃比での運転要求があることを意味する。この判定でＮＯの場合、すなわち、ＫＭＲ要求無しの場合は、Ｓ９へ進む。
Ｓ９では、空燃比フィードバック制御（λコン）開始条件か否かを判定する。

空燃比フィードバック制御（λコン）開始条件か否かの判定は、図４のフローチャートに従って行われる。Ｓ２０１では、空燃比センサの活性検出フラグＦ１＝１を否かを判定する。Ｓ２０１での判定でＹＥＳの場合は、Ｓ２０２へ進み、空燃比センサの出力ＶＯ２がストイキ相当値ＳＳＴ＃に到達した（ＶＯ２≦ＳＳＴ＃）か否かを判定する。
Ｓ２０２での判定でＹＥＳの場合は、空燃比フィードバック制御（λコン）の開始条件であると判定して、Ｓ２０４へ進み、λコン開始フラグＦ２を１にセットする。

一方、Ｓ２０２での判定でＮＯの場合は、Ｓ２０３へ進み、活性検出（Ｆ１＝１）後、所定時間Ｔ３＃経過したか否かを判定する。ここで、ＹＥＳの場合も、空燃比フィードバック制御（λコン）の開始条件であると判定して、Ｓ２０４へ進み、λコン開始フラグＦ２を１にセットする。
従って、Ｓ９では、このλコン開始フラグＦ２が１になっているか否かを判定する。

Ｓ９での判定でＮＯの場合、すなわち、λコン開始フラグＦ２＝０の場合は、Ｓ５へ戻り、Ｓ５〜Ｓ７での安定性増量値ＫＳＴＢの演算を繰り返す。
従って、空燃比センサの活性検出後、空燃比フィードバック制御を開始するまでの間、安定性増量値ＫＳＴＢは、活性前の減少速度に比べて、大きな減少速度で、０となるまで、減少せしめられる。そして、ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡ０×（１＋ＫＳＴＢ＋ＫＵＢ＋…）であり、通常領域（ＫＭＲ要求無し）ではＴＦＢＹＡ０＝１、最初はＫＵＢ＝０であることから、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは安定性増量値ＫＳＴＢによって定まる（ＴＦＢＹＡ≒１＋ＫＳＴＢ）ので、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡも安定性増量値ＫＳＴＢと同様に減少せしめられる。この間も、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは基準値１に保持される。

Ｓ９での判定でＹＥＳとなった場合、すなわち、λコン開始フラグＦ２＝１になった場合（空燃比フィードバック制御の開始条件となった場合）は、空燃比フィードバック制御を開始すべく、Ｓ１０〜Ｓ１４へ進む。
Ｓ１０では、現時点の安定性増量値ＫＳＴＢを回転負荷補正係数ＫＮＥで除算することで、現時点の安定性増量値ＫＳＴＢからエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値（ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）を学習し、これを学習値ＫＳＴＢＬＭＤとして記憶する（ＫＳＴＢＬＭＤ＝ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）。未燃分補正値ＫＵＢの基本値とするためである。尚、アイドル状態ではＫＮＥ＝１であるので、ＫＳＴＢＬＭＤ＝ＫＳＴＢとなる。

Ｓ１１では、現時点の水温ＴＷを検出し、これをλコン開始時水温ＴＷ０として記憶する（ＴＷ０＝ＴＷ）。
Ｓ１２では、未燃分補正値ＫＵＢを次式に従って演算する。
ＫＵＢ＝ＫＳＴＢＬＭＤ×ＫＵＢＤＴＷ×ＫＵＢＩＣＮ
すなわち、安定性増量値の学習値ＫＳＴＢＬＭＤに対し、補正係数ＫＵＢＤＴＷ、ＫＵＢＩＣＮによる補正を行って、未燃分補正値ＫＵＢを設定する。

補正係数ＫＵＢＤＴＷは、次式により算出される。
ＫＵＢＤＴＷ＝（ＫＵＢＺＴＷ＃−ＴＷ）／（ＫＵＢＺＴＷ＃−ＴＷ０）
ＫＵＢＺＴＷ＃は、未燃分補正水温上限値である。
従って、ＫＵＢＤＴＷは、λコン開始時は、ＴＷ＝ＴＷ０であるので、１となり、λコン開始後は、水温ＴＷ上昇に伴って、減少し、水温ＴＷが上限値ＫＵＢＺＴＷ＃に達すると、０となる。

補正係数ＫＵＢＩＣＮは、エンジン回転数Ｎｅとシリンダ吸気充填効率ＩＴＡＣに応じてマップＭＫＵＢＩＮを面補間した値とする。
Ｓ１３では、安定性増量値ＫＳＴＢを強制的に０にする（ＫＳＴＢ＝０）。
従って、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは、ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡ０×（１＋ＫＳＴＢ＋ＫＵＢ＋…）であるので、ＴＦＢＹＡ０＝１である限り、ＴＦＢＹＡ≒１＋ＫＵＢとなる。

Ｓ１４では、空燃比フィードバック制御（λコン）を開始する。すなわち、空燃比センサ信号に従って、比例・積分制御により、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを増減設定するようにする。
一方、Ｓ８での判定でＹＥＳとなった場合、すなわち、空燃比センサの活性検出後、空燃比フィードバック制御開始条件（Ｆ２＝１）となる前に、ＫＭＲ要求有りとなった場合（ＴＦＢＹＡ０＞１の高回転高負荷領域に移行した場合）は、Ｓ１５〜Ｓ１９へ進む。

Ｓ１５では、Ｓ１０と同様に、現時点の安定性増量値ＫＳＴＢを回転負荷補正係数ＫＮＥで除算することで、現時点の安定性増量値ＫＳＴＢからエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値（ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）を学習し、これを学習値ＫＳＴＢＬＭＤとして記憶する（ＫＳＴＢＬＭＤ＝ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）。
Ｓ１６では、Ｓ１１と同様に、現時点の水温ＴＷを検出し、これをλコン開始時水温ＴＷ０として記憶する（ＴＷ０＝ＴＷ）。

Ｓ１７では、Ｓ１２と同様に、未燃分補正値ＫＵＢを次式に従って演算する。
ＫＵＢ＝ＫＳＴＢＬＭＤ×ＫＵＢＤＴＷ×ＫＵＢＩＣＮ
すなわち、安定性増量値の学習値ＫＳＴＢＬＭＤに対し、補正係数ＫＵＢＤＴＷ、ＫＵＢＩＣＮによる補正を行って、未燃分補正値ＫＵＢを設定する。
Ｓ１８では、Ｓ１３と同様に、安定性増量値ＫＳＴＢを強制的に０にする（ＫＳＴＢ＝０）。

従って、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡは、ＴＦＢＹＡ＝ＴＦＢＹＡ０×（１＋ＫＳＴＢ＋ＫＵＢ＋…）であり、この場合は、ＫＭＲ要求有りで、ＴＦＢＹＡ０＞１であるので、ＴＦＢＹＡ≒ＴＦＢＹＡ０×（１＋ＫＵＢ）となる。
Ｓ１９では、ＫＭＲ要求無しとなり、かつ空燃比フィードバック制御開始条件（Ｆ２＝１）となるのを待つ。この間、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは基準値１に保持される。そして、ＫＭＲ要求無し、Ｆ２＝１の条件で、空燃比フィードバック制御（λコン）を開始し、空燃比センサ信号に従って、比例・積分制御により、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを増減設定するようにする。

次に、図７に示す従来の始動後の空燃比制御のタイムチャートとの比較で、本制御（図５）について説明する。
従来の始動後の空燃比制御（図７）では、空燃比センサの活性検出後、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ中の安定性増量値ＫＳＴＢを０にすると共に、その減量分（ＫＳＴＢ）を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに増量分として上乗せしてから、空燃比フィードバック制御（λコン）を開始し、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡには新たに未燃分補正値ＫＵＢを付加している。

この場合、空燃比のストイキへの収束が空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの動きに左右され、ＡＬＰＨＡの動きは積分ゲイン（Ｉ分）に支配されるため、他領域からの要求で積分ゲインを十分に小さくできない場合は、ストイキへの収束が遅くなる。
また、未燃分補正値ＫＵＢは、運転性の観点から重質燃料で適合されているため、軽質燃料の使用時には、フィードバック制御が収束するまでの間、リッチ化してしまい、エミッション低下代が十分でない場合がある。

これに対し、本制御（図５）では、空燃比センサの活性を検出した後に、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくし、その後、空燃比がストイキに達するまで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを基準値（１）に維持し、空燃比がストイキに達した時点で、空燃比フィードバック制御（λコン）を開始し、その開始時には、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加すると同時に、安定性増量値ＫＳＴＢを０にする。

従って、空燃比センサの活性検出後、空燃比フィードバック制御を開始するまで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１にクランプしたままで、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ（実際は安定性増量値ＫＳＴＢ）の減量をλ＝１になるまで行うため、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡのゲインによらず高速に空燃比をストイキにもっていくことが可能となる。

また、燃料性状（重質・軽質）に応じて、空燃比がストイキに達したときの安定性増量値ＫＳＴＢが変化するが、これを学習して未燃分補正値ＫＵＢを設定するため、燃料性状に応じた最適な未燃分補正値ＫＵＢを設定でき、軽質燃料の使用時でも排気を悪化させることがない。
一方、図８に示す参考例のように、空燃比センサの活性検出後の、安定性増量値ＫＳＴＢの減少中に、高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）に移行した場合には、ＫＭＲ要求（基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０＞１）により、空燃比がストイキにならないため、安定性増量値ＫＳＴＢが０まで減少し、未燃分補正値ＫＵＢが設定されない（ＫＵＢ＝０のままとなる）。このため、未燃分補正値ＫＵＢの不足分、空燃比がリーン化し、ＫＭＲ領域での要求空燃比（リッチ空燃比）を達成できず、要求空燃比よりリーン側の状態となる。また、ＫＭＲ要求がなくなって、アイドルに戻ったときには、基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０が１になることで、ストイキよりもリーン化してしまい、空燃比フィードバック制御が開始されても空燃比がストイキに収束するのが遅くなってしまう。

そこで、本発明では、空燃比がストイキに達して、空燃比フィードバック制御を開始する時点、又は、高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）に移行した時点のうち、いずれか早い方の時点で、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加すると同時に、安定性増量値ＫＳＴＢを０にしている。

図６は本制御でのＫＭＲ要求有りの場合のタイムチャートである。
空燃比センサの活性を検出した後に、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくし、この安定性増量値ＫＳＴＢの減少中に、高回転高負荷領域（ＫＭＲ領域）に移行した場合には、直ちに、その時点（移行直前）の安定性増量値ＫＳＴＢに基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定して、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに付加すると同時に、安定性増量値ＫＳＴＢを０にする。

これにより、図６と図８とを比較すれば明らかなように、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡに、十分な大きさの未燃分補正値ＫＵＢが付加されるため、ＫＭＲ領域での要求空燃比（リッチ空燃比）を確実に達成できるようになる。また、ＫＭＲ要求がなくなって、アイドルに戻ったときには、基本目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ０が１になることで、ストイキにより早く収束させることができる。

本実施形態によれば、安定性増量値ＫＳＴＢが、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、エンジン回転数及び負荷により補正される場合に、未燃分補正値ＫＵＢは、安定性増量値ＫＳＴＢからエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値（ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）とすることにより、次のような効果が得られる。安定性増量値ＫＳＴＢの設定の際に回転負荷補正がなされている場合、空燃比フィードバック制御の開始時に、その時点の安定性増量値ＫＳＴＢをそのまま学習して、未燃分補正値ＫＵＢを設定してしまうと、未燃分補正値ＫＵＢが必要以上に大きく設定されてしまい、空燃比フィードバック制御によりストイキにするのに時間がかかり、リッチ状態が長く続いてしまう。この点、安定性増量値ＫＳＴＢからエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値（ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）に基づいて未燃分補正値ＫＵＢを設定すれば、回転負荷補正分を含んで誤学習することにより未燃分補正値ＫＵＢが過大となってリッチ化するのを防止できる。

また、本実施形態によれば、未燃分補正値ＫＵＢは、安定性増量値ＫＳＴＢからエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値（ＫＳＴＢ／ＫＮＥ）を初期値とし、これに冷却水温ＴＷの上昇に伴って減少するような補正を施して設定することにより、水温上昇と共に補正値を適正に減少させることができる。
また、本実施形態によれば、空燃比センサの活性を検出した後に、安定性増量値ＫＳＴＢの減少速度を、活性検出前に比べて大きくする際に、安定性増量値ＫＳＴＢに対し、時間経過と共に減少する減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを乗じて、安定性増量値ＫＳＴＢを補正することで、安定性増量値ＫＳＴＢの減量中に回転負荷変動があった場合にも、回転負荷補正を含む安定性増量値ＫＳＴＢを減量でき、回転負荷補正と減量とを両立させることができる。

言い換えれば、安定性増量値ＫＳＴＢを活性検出後に活性検出前よりも大きな減少速度で減少させる場合に、活性検出時点の安定性増量値ＫＳＴＢを初期値として所定値ずつ減算していく方式では、回転負荷変動があっても、回転負荷補正をかけることができないが、活性検出後も活性検出前と同様の方法で安定性増量値の基本値ｋｓｔｂを算出することで、回転負荷補正が可能となり、この基本値ｋｓｔｂに対し減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを乗じた値を安定性増量値ＫＳＴＢとすることで、的確に減量することができる。もちろん、回転負荷補正無しの場合にも対応できる。

また、本実施形態によれば、安定性増量値ＫＳＴＢは、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、エンジン回転数及び負荷により補正される値ｋｓｔｂに対し、減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを乗じて算出するようにし、空燃比センサの活性前は、前記減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢ＝１とし、空燃比センサの活性後は、前記減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢを１から０まで時間経過と共に一定速度で減少させることにより、活性検出前と活性検出後とで、前記減量補正係数ＤＲＴＫＳＴＢの切換えのみで対応可能となる。

また、本実施形態によれば、空燃比センサの活性は、空燃比センサの出力（ＶＯ２）と始動後経過時間（Ｔ２＃）とに基づいて検出することにより、的確に検出できる。
また、本実施形態によれば、空燃比フィードバック制御は、空燃比センサの出力がストイキ相当値（ＳＳＴ＃）に達しない場合でも、空燃比センサの活性検出後、所定時間（Ｔ３＃）経過したときに開始することにより、何らかの原因でリッチ状態が続く場合であってもフィードバック制御によりストイキ相当にでき、確実にフィードバック制御を開始できる。

本発明の一実施形態を示すシステム図 始動後の空燃比制御の流れを示すフローチャート 空燃比センサ活性判定ルーチンのフローチャート λコン開始判定ルーチンのフローチャート 始動後の空燃比制御のタイムチャート ＫＭＲ要求有りの場合のタイムチャート 従来の始動後の空燃比制御のタイムチャート ＫＭＲ要求有りの場合の参考例のタイムチャート

符号の説明

１ エンジン
６ 燃料噴射弁
１２ ＥＣＵ
１７ 空燃比センサ

Claims (7)

1. 高回転高負荷領域にて空燃比をリッチ化するための基本目標空燃比補正係数、及び、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定される安定性増量値を含む目標空燃比補正係数と、
   空燃比フィードバック制御条件にて空燃比センサからの信号に基づいて空燃比をストイキに収束させるように設定される空燃比フィードバック補正係数とを用いて、燃料噴射量を演算・制御するエンジンの空燃比制御装置において、
   空燃比センサの活性を検出した後に、前記安定性増量値の減少速度を、活性検出前に比べて大きくし、
   その後、空燃比がストイキに達して、空燃比フィードバック制御を開始する時点、又は、高回転高負荷領域に移行した時点のうち、いずれか早い方の時点で、その時点の前記安定性増量値に基づいて未燃分補正値を設定して、前記目標空燃比補正係数に付加すると同時に、前記安定性増量値を０にすることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
2. 前記安定性増量値が、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、エンジン回転数及び負荷により補正される場合に、
   前記未燃分補正値は、前記安定性増量値からエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。
3. 前記未燃分補正値は、前記安定性増量値からエンジン回転数及び負荷による補正分を除去した値を初期値とし、これに冷却水温の上昇に伴って減少するような補正を施して設定することを特徴とする請求項２記載のエンジンの空燃比制御装置。
4. 空燃比センサの活性を検出した後に、前記安定性増量値に対し、時間経過と共に減少する減量補正係数を乗じて、前記安定性増量値を補正することで、前記安定性増量値の減少速度を、活性検出前に比べて大きくすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
5. 前記安定性増量値は、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後空燃比を徐々にストイキに収束させるように漸減設定されると共に、エンジン回転数及び負荷により補正される値に対し、減量補正係数を乗じて算出するようにし、
   空燃比センサの活性前は、前記減量補正係数を１とし、空燃比センサの活性後は、前記減量補正係数を１から０まで時間経過と共に一定速度で減少させることを特徴とする請求項４記載のエンジンの空燃比制御装置。
6. 空燃比センサの活性は、空燃比センサの出力と始動後経過時間とに基づいて検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
7. 空燃比フィードバック制御は、空燃比センサの出力がストイキ相当値に達しない場合でも、空燃比センサの活性検出後、所定時間経過したときに開始することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジンの空燃比制御装置。