JP2009138654A

JP2009138654A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2009138654A
Application number: JP2007316839A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawai; 孝史川合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】噴射燃料の増量時であっても給油後の燃料の燃料性状に対応させた空燃比制御を実現させること。
【解決手段】燃料給油後の燃料タンク４１内における燃料Ｆの燃料性状が変化した際に、その新たな燃料性状に応じた空燃比制御を行うべく通常の空燃比フィードバック制御条件下で通常の空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段を備えた内燃機関の制御装置（電子制御装置１）において、その空燃比制御手段は、燃料給油後の新たな燃料性状に応じた空燃比制御への切り替えが未完了で且つ通常の空燃比フィードバック制御条件以外の場合、排気通路８１上の広帯域λセンサ８４により検知した実λ値と目標λ値とを比較し、その実λ値と目標λ値のずれ量に応じて空燃比の補正制御を実行するよう構成すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料性状の異なる燃料で運転可能な内燃機関の制御装置に関する。

近年、自動車業界においては、自動車を取り巻く環境の変化に対応させる為に様々な取り組みが行われている。例えば、内燃機関の分野では、異なる燃料性状の燃料を用いても運転を行うことのできる所謂多種燃料内燃機関についての取り組みが為されている。この種の多種燃料内燃機関が搭載された車輌は、一般にフレキシブル燃料車（ＦＦＶ：ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｕｅｌＶｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれており、その一例としては、ガソリン燃料，アルコール燃料又はこれらの混合燃料の何れを利用しても運転を可能にし、埋蔵量の限界が謳われ続けているガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図らんとするものが知られている。例えば、下記の特許文献１には、ガソリン燃料とアルコール燃料からなるアルコール混合燃料を使用して運転させる多種燃料内燃機関について開示されている。

ここで、この種の多種燃料内燃機関においては、上述したように燃料性状の異なる燃料を用いても運転することができるので、燃料給油後に燃料タンク内の燃料の燃料性状が燃料給油前とは異なるものになる場合がある。これが為、この場合には、その給油後の新たな燃料性状に対応させた空燃比制御を実行しなければ、適切な内燃機関の出力性能やエミッション性能を得ることができない。例えば、下記の特許文献２には、燃料性状の異なる燃料に変更したときのノッキングの発生や出力不足を最小限に抑えるべく構成した内燃機関の学習制御装置について開示されている。この特許文献２の学習制御装置においては、燃料性状の異なる燃料へと変更した際に、制御パラメータ（空燃比）の学習値を第１の反映度合いよりも大きな第２の反映度合いで最適値に向けて補正している。

特開平２−３０５３３５号公報特開２００３−１８４６１５号公報

ところで、従来、給油後に燃料タンク内の燃料の燃料性状が別のものへと切り替わった場合には、Ｏ_２センサで検知した排気ガス中の酸素量に基づいて空燃比のフィードバック制御を行っている。しかしながら、かかる空燃比のフィードバック制御は、排気ガス中に酸素が残存しなくなる過濃空燃比で運転しているときに実行不可能になる。これが為、この従来の空燃比のフィードバック制御は、過濃空燃比運転となり得る噴射燃料の増量時に停止させている。

このようなことから、噴射燃料の増量時が給油後の新たな燃料性状の燃料への切り替わり時と重なった際には、給油後の燃料の燃料性状に対応させた目標空燃比への設定が行われなくなる。つまり、その際には、給油前の燃料の燃料性状に対応させた目標空燃比が設定されている。これが為、目標空燃比に対して実空燃比がずれてしまう場合があり、この場合には、排気ガスのエミッション性能の悪化、目標値よりも内燃機関の出力トルクが増加又は減少してしまうことによるドライバビリティの悪化を招く虞がある。また、この場合には、排気ガスの温度を急上昇させて排気浄化装置の触媒を溶損させてしまう虞もある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、噴射燃料の増量時であっても給油後の燃料の燃料性状に対応させた空燃比制御を実現可能にする内燃機関の制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、燃料給油後の燃料タンク内における燃料の燃料性状が変化した際に、その新たな燃料性状に応じた空燃比制御を行うべく通常の空燃比フィードバック制御条件下で通常の空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、燃料給油後の新たな燃料性状に応じた空燃比制御への切り替えが未完了で且つ通常の空燃比フィードバック制御条件以外の場合、排気通路上の広帯域λセンサにより検知した実λ値と目標λ値とを比較し、その実λ値と目標λ値のずれ量に応じて空燃比の補正制御を実行するよう空燃比制御手段を構成している。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、通常の空燃比フィードバック制御の実行が不可能な噴射燃料の増量時（通常の空燃比フィードバック制御条件以外の場合）であっても、広帯域λセンサにより検知した実λ値、つまり排気ガスの空気過剰率の情報を利用することで、給油後の燃料の燃料性状に対応させて空燃比を補正することができる。つまり、この内燃機関の制御装置は、噴射燃料の増減変化があるとないとに拘わらず、給油後の燃料の燃料性状に対応させた空燃比制御を実行することができるようになる。

以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図１及び図２に基づいて説明する。以下においては、適用対象たる内燃機関の一例を説明しつつその制御装置について詳述する。

ここで例示する内燃機関とは、ガソリン燃料等の炭化水素系燃料，アルコール燃料（エタノール、メタノール、ブタノール等）又はアルコール混合燃料などのように異なる燃料性状の燃料を用いても運転を行うことのできる所謂フレキシブル燃料車に搭載される多種燃料内燃機関である。そのアルコール混合燃料とは、アルコール燃料とこれとは燃料性状の異なる少なくとも１種類の燃料との混合燃料であり、ここでは炭化水素系燃料（例えばガソリン燃料）と混合されているものとする。このアルコール混合燃料においては、その基準となる燃料の燃料混合比率に応じて燃料性状が変化する。

また、この内燃機関とは、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行されるものである。つまり、この内燃機関の制御装置は、その電子制御装置１によって構成されている。尚、その電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。

最初に、ここで例示する内燃機関の構成について図１に基づき説明を行う。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。

この内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。

この内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件に従って空気と燃料を燃焼室ＣＣに送り込み、その運転条件に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて供給される。

先ず、空気の供給経路について説明する。

この内燃機関の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量検出手段２３と、が設けられている。その吸入空気量検出手段２３としては、吸入空気量ＧＡを直接検出するエアフロメータ等の空気量検出センサ、吸気通路２１内の圧力（即ち、吸気圧）を検出する吸気管圧センサなどが考えられる。後者の吸気管圧センサを利用する場合、吸入空気量ＧＡは、その吸気圧と機関回転数ＮＥから間接的に求める。この内燃機関においては、その吸入空気量検出手段２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量ＧＡや機関負荷等を算出する。尚、機関回転数ＮＥについては、クランクシャフト１５の回転角度の検出を行うクランク角センサ１６の検出信号から把握させることができる。

また、その吸気通路２１上における吸入空気量検出手段２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内へ流入させる空気の流量調節が可能なスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例の電子制御装置１には、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を運転条件に従って駆動制御し、その運転条件に応じた弁開度となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させるスロットルバルブ制御手段が用意されている。ここでは、そのスロットルバルブアクチュエータ２５とスロットルバルブ制御手段とでスロットルバルブ開度制御手段を構成する。更に、この内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。

一方、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。

ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。ここで例示する内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用することができる。

但し、この内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を運転条件に応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。

続いて、燃料供給装置５０について説明する。

この燃料供給装置５０は、１つの燃料タンク４１内の燃料Ｆを吸気ポート１１ｂ内又は／及び燃焼室ＣＣ内に噴射するものである。本実施例においては、その燃料タンク４１に貯留されている燃料Ｆを吸気ポート１１ｂに噴射し、吸入空気と共に燃焼室ＣＣへと導くポート噴射式のものを代表して例示する。

具体的に、この燃料供給装置５０は、その燃料Ｆを燃料タンク４１から吸い上げて燃料通路５１に送出する燃料ポンプとしてのフィードポンプ５２と、その燃料通路５１の燃料Ｆの圧力を所定の範囲内に調節して燃料通路５３に送出するプレッシャレギュレータ５４と、その燃料通路５３の燃料Ｆを夫々の気筒に分配する燃料デリバリパイプ５５と、この燃料デリバリパイプ５５から供給された燃料Ｆを夫々の吸気ポート１１ｂに噴射する各気筒の燃料噴射弁（燃料噴射手段）５６と、を備える。

この燃料供給装置５０は、そのフィードポンプ５２及び燃料噴射弁５６を運転条件に従って電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、その運転条件に対応させた目標燃料噴射量Ｑ_tgt，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料Ｆが噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、その燃料Ｆをフィードポンプ５２で燃料タンク４１から吸い上げさせ、運転条件に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁５６に噴射を実行させる。

このようにして吸気ポート１１ｂに供給された燃料Ｆは、その吸気ポート１１ｂ内で上述した空気と混ざり合いながら、吸気バルブ３１の開弁と共に燃焼室ＣＣ内へと供給される。ここで、その燃焼室ＣＣ内に送り込む燃料Ｆの目標燃料噴射量Ｑ_tgtと空気の吸入空気量ＧＡは、運転条件に応じた目標空燃比に従って電子制御装置１の空燃比制御手段が決める。

以下に、本実施例の内燃機関の制御装置による空燃比制御について詳述する。

本実施例の空燃比制御手段は、燃料Ｆの燃料噴射量を調節することによって目標空燃比への空燃比制御を実行させる。尚、本実施例においては、内燃機関の主たる運転がストイキ運転となるように空燃比制御が行われるものとする。

この空燃比制御手段は、先ず、目標空燃比への空燃比制御を行うに当たって、吸入空気量検出手段２３により得られた吸入空気量ＧＡとクランク角センサ１６により得られた機関回転数ＮＥに基づき、下記の式１を用いて基本燃料噴射量Ｑ_bsの演算を行う。ここで、その式１の「Ｋ１」は、予め設定されている定数である。この基本燃料噴射量Ｑ_bsは、例えばストイキ運転を運転条件とするならば、燃焼室ＣＣ内の混合気の空燃比が理論空燃比となるように求められる値である。

Ｑ_bs＝Ｋ１×ＧＡ／ＮＥ … （１）

そして、この空燃比制御手段は、その基本燃料噴射量Ｑ_bsに対して、メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと空燃比学習値ＫＧｉ（ｉ＝１，２，３，…）とサブ空燃比フィードバック補正係数ＦＯ２と各種制御に必要な補正係数Ｋ２とを加味して目標燃料噴射量Ｑ_tgtの演算を行い、この目標燃料噴射量Ｑ_tgtで燃料噴射を実行させるように燃料噴射弁５６に対して指示を与える。つまり、本実施例の空燃比制御においては、そのメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ，空燃比学習値ＫＧｉ（ｉ＝１，２，３，…），サブ空燃比フィードバック補正係数ＦＯ２及び補正係数Ｋ２を用いて基本燃料噴射量Ｑ_bsの補正を行い、実空燃比を目標空燃比に制御する為の目標燃料噴射量Ｑ_tgtを求めて燃料噴射させる。その目標燃料噴射量Ｑ_tgtは、例えば下記の式２を用いて求める。

Ｑ_tgt＝Ｑ_bs×ＦＡＦ×ＫＧｉ×ＦＯ２×Ｋ２ … （２）

この式２のメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとは、燃焼室ＣＣ内の混合気の実空燃比を目標空燃比に収束させる為の制御（燃料噴射量のフィードバック補正制御）に用いられる学習値であって、メイン空燃比フィードバック学習収束値とも言える。このメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとしては、理論空燃比に相当する値として「１．０」が設定され、例えばストイキ運転を運転条件とした場合、実空燃比を理論空燃比に収束させるメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが求められる。

そのメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、Ｏ₂センサ８３からの検出値に応じて電子制御装置１の空燃比制御手段に演算させる。例えば、その空燃比制御手段は、ストイキ運転モード中であり、且つＯ₂センサ８３からの検出値が希薄空燃比を示しているならば、理論空燃比に相当する値「１．０」を中心にしてメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを増加させる。つまり、この空燃比制御手段は、Ｏ₂センサ８３で検出された酸素量に基づいて実空燃比が理論空燃比に対してリーン（希薄）側になっていれば、メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを「１．０」よりも増加させて目標燃料噴射量Ｑ_tgtの増量補正制御を行う。

上記式２の空燃比学習値ＫＧｉとは、上記のメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと同様に、燃料噴射量のフィードバック補正制御に用いられる学習値である。例えば、この空燃比学習値ＫＧｉは、ストイキ運転を運転条件とするときのメイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値（以下、「平均メイン空燃比フィードバック補正係数」という。）ＦＡＦ_AVがその基準値としての「１．０」を含む所定範囲内に収束するよう、その平均メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ_AVに基づき基準値たる「１．０」を中心にして増減させる値となる。空燃比制御手段は、ストイキ運転中の場合、平均メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ_AVが上記の所定範囲に対して増加側に外れているならば、空燃比学習値ＫＧｉを増加させ、その平均メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ_AVが上記の所定範囲に対して減少側に外れているならば、空燃比学習値ＫＧｉを減少させる。つまり、この空燃比制御手段は、平均メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ_AVに基づき空燃比学習値ＫＧｉを増減させることによって、その平均メイン空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ_AVを上記の所定範囲内に収束させて空燃比学習値ＫＧｉの学習を完了させる。このようにして学習された空燃比学習値ＫＧｉは、空燃比の適正値に対するずれに対応した値となる。

ここで、その空燃比学習値ＫＧｉの添え字「ｉ」は、空燃比学習領域ｉ（ｉ＝１，２，３，…）に対応させたものである。つまり、本実施例においては、例えば、運転領域、即ち所定の範囲毎の機関負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡ）や機関回転数ＮＥに対応させて複数の空燃比学習領域ｉが設定されており、この夫々の空燃比学習領域ｉ毎に空燃比学習値ＫＧｉが設定される。本実施例においては、その空燃比学習値ＫＧｉについて空燃比学習領域ｉ毎に異なる値が設定される。

以下においては、上述した空燃比のフィードバック制御のことを通常の空燃比フィードバック制御という。

このようにして空燃比制御された燃焼室ＣＣ内の混合気は、運転条件に応じた点火時期となった際に点火プラグ６１の着火動作によって燃焼させられる。そして、その燃焼された後の筒内ガス（燃焼ガス）は、燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出され、排気通路８１を介して大気へと放出される。

その排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ７１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ７１が配備される。従って、この内燃機関においては、その排気バルブ７１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ７１を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。

ここで、その排気バルブ７１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。

更に、排気通路８１上には排気浄化装置８２が配設されており、排気ガス中の有害成分の浄化が行われる。また、本実施例の排気通路８１上には、排気浄化装置８２の上流側（燃焼室ＣＣ側）に空燃比センサ８３が配設されている。その空燃比センサ８３とは、燃焼室ＣＣ内の混合気の実際の空燃比（実空燃比）を演算又は推定する為のセンサであって、排気ガス中の酸素量を検出するＯ₂センサである。尚、以下においては、その空燃比センサ８３をＯ₂センサ８３と表す。

ところで、本実施例の内燃機関は、上述したように、燃料性状の異なる種々の燃料Ｆでの運転を可能にする。これが為、運転者は、現時点の燃料タンク４１にアルコール混合燃料が貯留されているからといって、必ずしも現状と同じ燃料混合比率のアルコール混合燃料を給油するとは限らず、純度１００％のアルコール燃料やガソリン燃料を給油する可能性もある。また、そもそも、給油施設で提供されるアルコール混合燃料は、必ずしも常に同じ燃料混合比率のものが手に入るとは限らない。更に、給油施設で提供されるガソリン燃料は、国や地域によって、主たる成分はガソリン燃料であるが、そのガソリン燃料にアルコール燃料が混ぜられたアルコール混合燃料として提供されることもある。

このようなことから、燃料タンク４１内の燃料Ｆは、ガソリン燃料を主成分とするもの（即ち、ガソリン燃料の燃料混合割合の高い燃料）になっている場合もあれば、アルコール燃料を主成分とするもの（即ち、アルコール燃料の燃料混合割合の高い燃料）になっている場合もある。つまり、給油後の燃料タンク４１内には、給油前と同じ燃料性状の燃料Ｆが貯留されているとは限らない。これが為、給油直後においては、燃料タンク４１内には給油後の新たな燃料性状の燃料Ｆが貯留されているが、その燃料タンク４１よりも下流の燃料経路（燃料通路５１やフィードポンプ５２内から燃料噴射弁５６に至るまでの経路）には給油前の燃料性状の燃料Ｆが留まっている可能性がある。

ここで、燃料性状に違いのある燃料同士の間では、その違いによって理論空燃比（換言するならば、ストイキ点）が異なる。これが為、燃料Ｆの燃料性状毎に運転条件に応じた最適な空燃比が存在しており、上述した空燃比制御手段には、その最適な空燃比となるよう燃料性状に応じた目標空燃比の設定を行わせる必要がある。その最適な空燃比とは、例えば、出力性能を重視する運転条件ならば良好な出力性能を発揮できる空燃比のことであり、エミッション性能をする運転条件ならば良好なエミッション性能を発揮できる空燃比のことである。本実施例の空燃比制御手段は、上述した通常の空燃比フィードバック制御を実行することによって、給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた目標空燃比の設定を可能にする。

その通常の空燃比フィードバック制御は、アクセル急開や暖機運転などのような噴射燃料の増量時に停止させられる。これは、噴射燃料の増量時には、実空燃比が過濃空燃比となって排気ガス中に酸素が残存しなくなるので、Ｏ₂センサ８３の検出信号から実空燃比を導き出すことができないからである。尚、噴射燃料の減量時には、実空燃比が希薄空燃比となって排気ガス中に酸素が残存するようになるので、通常の空燃比フィードバック制御によって給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた目標空燃比を設定することができる。

このように、噴射燃料の増量時には通常の空燃比フィードバック制御を停止させるが、その噴射燃料の増量時が給油後の燃料Ｆへの切り替わり時と重なった際には、給油後の燃料Ｆの燃料性状に対応させた目標空燃比への設定が行われず（換言するならば、給油前の燃料Ｆの燃料性状に対応させた目標空燃比が設定されており）、各種不都合を生じさせてしまう可能性がある。例えば、給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた正しい目標空燃比に対して実空燃比が過濃側に大きくずれてしまった場合には、燃焼に伴う炭化水素等の有害物質の生成量が多くなり、排気ガスのエミッション性能を悪化させてしまう虞がある。また、この場合には、必要とするよりも内燃機関の出力トルクが大きくなってしまい、ドライバビリティの悪化を招いてしまう虞もある。また、この場合には、燃焼温度の上昇により排気ガスの温度が急上昇して排気浄化装置８２の触媒を溶損させてしまう虞がある。更に、給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた正しい目標空燃比に対して実空燃比が希薄側に大きくずれてしまった場合には、燃焼に伴う窒素酸化物等の有害物質の生成量が多くなり、排気ガスのエミッション性能を悪化させてしまう虞がある。この場合には、必要とするよりも内燃機関の出力トルクが小さくなってしまい、ドライバビリティの悪化を招いてしまう虞もある。また、この場合には、燃焼室ＣＣ内の冷却性の低下により排気ガスの温度が急上昇して排気浄化装置８２の触媒を溶損させてしまう虞がある。

そこで、本実施例においては、噴射燃料の増量時と給油後の燃料Ｆへの切り替わり時とが重なったときでも、給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた目標空燃比を設定することができるように構成する。

具体的に、本実施例においては、排気通路８１上の排気浄化装置８２よりも上流側に排気ガス中の空気過剰率（λ値）を検知可能な広帯域λセンサ８４を配設し、噴射燃料の増量時と給油後の燃料Ｆへの切り替わり時とが重なったときに、この広帯域λセンサ８４により検知された実際の空気過剰率（以下、「実λ値」という。）と空燃比制御の際に目標とする空気過剰率（以下、「目標λ値」という。）とのずれ量に応じた空燃比の補正を行うよう空燃比制御手段を構成する。

また、本実施例においては、燃料Ｆの給油が行われたのか否かについての判定を行う給油判定手段を電子制御装置１に設ける。この給油判定手段は、給油の有無について検知可能な図１に示す給油検知手段９１から受信した検知信号を利用して、給油が行われたのか否かの判定を行う。例えば、その給油検知手段９１としては、燃料タンク４１に配置されているセンダゲージ、フューエルリッド、燃料タンク４１の上部に配置されている給油時燃料蒸発ガス回収装置（ＯＲＶＲ：ＯｎＢｏａｒｄＲｅｆｕｅｌｉｎｇＶａｐｏｒＲｅｃｏｖｅｒｙ）等を利用することができる。給油判定手段は、センダゲージを用いる場合、それから受信した燃料タンク４１内の燃料残存量の情報の変化を観ることによって給油の有無を判断する。また、フューエルリッドを用いる場合、給油判定手段は、フューエルリッドが開けられたときの開信号を受信した際に燃料Ｆの給油が行われたと判断する。また、この給油判定手段は、給油時に燃料蒸発ガスの回収を行う給油時燃料蒸発ガス回収装置を用いる場合、その作動信号を受信した際に燃料Ｆの給油が行われたと判断する。更に、この給油判定手段は、燃料Ｆの給油が行われたと判断した際に給油履歴フラグを立てさせるように構成する（給油履歴フラグＯＮ）。そして、この給油判定手段は、その給油履歴フラグＯＮ状態を少なくとも後述する燃料学習完了フラグが立てられるまで維持させるように構成する。

更に、本実施例の電子制御装置１には、給油後の燃料学習（換言するならば、給油後の燃料タンク４１内の燃料Ｆの燃料性状に対応させた空燃比の設定条件への学習）を終えたのか否かについて判定する燃料学習判定手段を設ける。その燃料学習判定手段は、空燃比制御手段によって新たな燃料性状に対応させた空燃比の設定条件への切り替えが終えられた際に燃料学習完了と判断させるよう構成する。その際、燃料学習判定手段は、燃料学習完了フラグを立てる（燃料学習完了フラグＯＮ）。

以下、本実施例の内燃機関の制御装置の動作について図２のフローチャートに基づき説明する。

最初に、本実施例の電子制御装置１は、給油判定手段により給油履歴の有無を判断する（ステップＳＴ１）。つまり、この給油判定手段は、上述した給油履歴フラグが立っているのか否かを観て給油履歴の有無の判断を行う。

ここで、給油履歴が無ければ本演算処理を一旦終える。一方、この電子制御装置１は、給油履歴が有ると判断した場合、燃料学習判定手段により、燃料学習を終えたのか終えていないのかについて判定する（ステップＳＴ２）。

このステップＳＴ２で燃料学習未完了との判定が為された場合、次に電子制御装置１の空燃比制御手段は、通常の空燃比フィードバック制御条件になっているのか否かについて判定する（ステップＳＴ３）。

その通常の空燃比フィードバック制御条件とは、空燃比制御を行う際の運転状態として上述した通常の空燃比フィードバック制御に適した運転状態にあるときのことである。具体的に、ここでは、例えば噴射燃料が所定量よりも増量されている運転状態のときを通常の空燃比フィードバック制御に不適な条件と設定する。従って、ここでの通常の空燃比フィードバック制御条件とは、噴射燃料が所定量よりも増量されていない運転状態のときのことをいう。その所定量とは、通常の空燃比フィードバック制御の実行が不可能となる過濃空燃比へと変化させる噴射燃料の増量代であり、現在の燃料噴射量と理論空燃比をその都度比較して設定すればよい。つまり、通常の空燃比フィードバック制御条件とは、通常の空燃比フィードバック制御の実行が可能な条件であって、理論空燃比の運転状態や希薄空燃比の運転状態となっているときのことを指す。

このステップＳＴ３で通常の空燃比フィードバック制御条件になっていないとの判定が為された場合、この空燃比制御手段は、広帯域λセンサ８４から実λ値を検出し、この実λ値と現在の空燃比制御に用いている目標λ値とを比較する（ステップＳＴ４）。

その結果、実λ値と目標λ値が一致していないことが判った場合、この空燃比制御手段は、その実λ値と目標λ値のずれ量に応じた空燃比の補正制御を実行する（ステップＳＴ５）。つまり、この場合には、給油後の燃料Ｆの燃料性状が変化したにも拘わらず給油後の燃料学習を終えていないが通常の空燃比フィードバック制御で空燃比を補正することができないので、Ｏ₂センサ８３の検出値ではなく広帯域λセンサ８４の実λ値の情報を利用して空燃比の補正制御を実行する。

例えば、この空燃比の補正制御を行う際、空燃比制御手段は、そのずれ量に基づいて実λ値を目標λ値へと収束させる目標燃料噴射量Ｑ_tgtを求めて設定し、その目標燃料噴射量Ｑ_tgtで燃料Ｆを噴射させるよう燃料噴射制御手段に指示を与える。そして、その燃料噴射制御手段は、フィードポンプ５２及び燃料噴射弁５６を駆動制御して、その目標燃料噴射量Ｑ_tgtで燃料Ｆを噴射させる。

この空燃比の補正制御を実行した後、電子制御装置１は、上記ステップＳＴ１に戻る。この場合、ステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４と進み、空燃比制御手段は、そのステップＳＴ４で実λ値と目標λ値が一致していると判断することとなる。つまり、この際には、給油後の燃料Ｆの燃料性状に対応させた空燃比の設定条件への学習が終わり、その給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた空燃比制御が実行されていることになる。従って、このときの電子制御装置１は、燃料学習判定手段により燃料学習完了フラグを立てる（ステップＳＴ６）。

電子制御装置１は、その後、再び上記ステップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ２へと進んで燃料学習判定手段により燃料学習完了との判定を行う。そして、給油判定手段は、給油履歴フラグを解除（給油履歴フラグＯＦＦ）する（ステップＳＴ７）。

このように、本実施例においては、通常の空燃比フィードバック制御で適切な空燃比制御を実行できない噴射燃料の増量中のような状況下にあっても、広帯域λセンサ８４の実λ値の情報を利用することによって給油後の燃料Ｆの燃料性状に対応させた空燃比制御の実行が可能になる。

一方、上記ステップＳＴ３で通常の空燃比フィードバック制御条件であるとの判定が為された場合、空燃比制御手段は、上述した通常の空燃比フィードバック制御を実行する（ステップＳＴ８）。そして、電子制御装置１は、その通常の空燃比フィードバック制御を終えたのか否か（換言するならば、給油後の燃料Ｆの燃料性状に応じた空燃比制御への切り替えを終えたのか否か）について判定する（ステップＳＴ９）。

そのステップＳＴ９で未だ通常の空燃比フィードバック制御を終えていないと判定された場合、この空燃比制御手段は、上記ステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ９で通常の空燃比フィードバック制御を終えたと判定されるまで通常の空燃比フィードバック制御を繰り返し実行する。そして、そのステップＳＴ９で通常の空燃比フィードバック制御を終えたと判定された後、電子制御装置１は、上記ステップＳＴ６に進んで燃料学習判定手段により燃料学習完了フラグを立てる。この場合においても、電子制御装置１は、最終的に上記ステップＳＴ７へと進んで給油判定手段に給油履歴フラグを解除させる。

以上示した如く、本実施例の内燃機関の制御装置は、通常の空燃比フィードバック制御条件に合致すると否とに拘わらず、つまり噴射燃料の増減変化があるとないとに関係なく、噴射燃料が給油後の新たな燃料性状の燃料Ｆへと切り替わった際に、その新たな燃料性状の燃料Ｆに対応させた空燃比制御を実行することができる。これが為、本実施例の内燃機関の制御装置は、給油後の燃料Ｆの燃料性状と運転条件に応じた最適な空燃比での空燃比制御が可能になるので、排気ガス中の有害物質の生成量の増加を抑制してエミッション性能の悪化を抑えることができる。また、この内燃機関の制御装置は、適切な空燃比制御によって内燃機関に目標とする出力トルクを発生させることができるようにもなり、出力トルクの過不足によるドライバビリティの悪化を防ぐことができる。更に、この内燃機関の制御装置は、適切な空燃比制御によって排気ガスの温度の急上昇を抑えて排気浄化装置８２の触媒の溶損を回避することもできる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、噴射燃料の増量時であっても給油後の燃料の燃料性状に対応させた空燃比制御を実現可能な技術として有用である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の適用対象となる内燃機関の一例について示す図である。本発明に係る内燃機関の制御装置の演算処理動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１電子制御装置（内燃機関の制御装置）
４１燃料タンク
５０燃料供給装置
５１燃料通路
５２フィードポンプ
５３燃料通路
５４プレッシャレギュレータ
５５燃料デリバリパイプ
５６燃料噴射弁
８１排気通路
８３空燃比センサ（Ｏ₂センサ）
８４広帯域λセンサ
９１給油検知手段
ＣＣ燃焼室
Ｆ燃料

Claims

燃料給油後の燃料タンク内における燃料の燃料性状が変化した際に、該新たな燃料性状に応じた空燃比制御を行うべく通常の空燃比フィードバック制御条件下で通常の空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比制御手段は、燃料給油後の新たな燃料性状に応じた空燃比制御への切り替えが未完了で且つ前記通常の空燃比フィードバック制御条件以外の場合、排気通路上の広帯域λセンサにより検知した実λ値と目標λ値とを比較し、該実λ値と目標λ値のずれ量に応じて空燃比の補正制御を実行するよう構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。