JP2024040775A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比センサの出力信号のオフセットずれが吸収されるまでの時間を短縮する。【解決手段】電子制御装置２７０は、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれを吸収する補正量を逐次積み上げてオフセット量を求めつつ、これを考慮して排気中の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射弁１８０をフィードバック制御する。また、電子制御装置２７０は、オフセット量が第１の許容上限値を上回り、かつ酸素センサ２６０の出力信号が第２の許容上限値を上回った状態が所定時間持続したとき、又はオフセット量が第１の許容下限値を下回り、かつ酸素センサ２６０の出力信号が第２の許容下限値を下回った状態が所定時間持続したとき、補正量又はオフセット量の単位時間当たりの変化量からオフセットずれを推定し、このオフセットずれまでオフセット量を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンを電子制御するエンジン制御装置に関する。

排気中の有害物質を浄化する触媒コンバータを備えたエンジンシステムでは、排気の空燃比を目標空燃比に近づけるべく、触媒コンバータの排気上流に配置された空燃比センサの出力信号（実空燃比）に応じて、燃料噴射弁がフィードバック制御されている。空燃比センサの出力信号には、真値からのオフセットずれが含まれているため、特開２０１８－１５９２８６号公報（特許文献１）に記載されるように、空燃比センサの出力信号を補正する補正量を逐次積み上げて、この補正値によってオフセットずれを吸収していた。

特開２０１８－１５９２８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、空燃比センサの出力信号のオフセットずれの大きさが分からない状態で補正量を逐次積み上げていたため、この補正量によってオフセットずれが吸収されるまでにある程度の時間がかかっていた。このため、オフセットずれが吸収されるまで触媒コンバータによる排気の浄化が不十分となり、排気性状（エミッション）が低下してしまう可能性があった。

そこで、本発明は、空燃比センサの出力信号のオフセットずれが吸収されるまでの時間を短縮することができる、エンジン制御装置を提供することを目的とする。

エンジン制御装置は、触媒コンバータの排気上流に配置された空燃比センサの出力信号、及び触媒コンバータの排気下流に配置された酸素センサの出力信号を夫々読み込み、空燃比センサの出力信号のオフセットずれを吸収する補正量を逐次積み上げてオフセット量を求めつつ、このオフセット量を考慮して排気中の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射弁をフィードバック制御する。そして、エンジン制御装置は、オフセット量が第１の許容上限値を上回り、かつ酸素センサの出力信号が第２の許容上限値を上回った状態が所定時間持続したとき、又はオフセット量が第１の許容下限値を下回り、かつ酸素センサの出力信号が第２の許容下限値を下回った状態が所定時間持続したとき、補正量又はこれから求められるオフセット補正量の単位時間当たりの変化量から空燃比センサの出力信号のオフセットずれを推定し、このオフセットずれまでオフセット量を変化させる。

本発明によれば、排気中の有害物質を浄化する触媒コンバータを備えたエンジンシステムにおいて、空燃比センサの出力信号のオフセットずれが吸収されるまでの時間を短縮することができる。

車両に搭載されたエンジンシステムの一例を示す概要図である。 空燃比センサの出力特性の一例を示す説明図である。 酸素センサの出力特性の一例を示す説明図である。 電子制御装置の内部構造の一例を示す説明図である。 燃料噴射弁のフィードバック制御の一例を示すフローチャートである。 空燃比センサのオフセットずれ吸収処理のメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 空燃比センサのオフセットずれ吸収処理のメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 空燃比センサのオフセットずれ吸収処理のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 空燃比センサの出力信号のオフセット量と酸素センサの出力信号とが矛盾する領域の説明図面である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置が適用され得る、車両に搭載されたエンジンシステムの一例を示している。ここで、車両としては、例えば、乗用車、バス、トラック、自動二輪車、建設機械などが含まれる。

エンジン１００の各気筒に吸気（吸入空気）を導入する吸気管１１０には、吸気流通方向に沿って、空気中の埃などを濾過するエアクリーナ１２０、電子制御スロットル１３０、及びエンジン１００の負荷の一例として挙げられる吸気流量Ｑを検出する吸気流量センサ１４０がこの順番で取り付けられている。電子制御スロットル１３０は、吸気管１１０の開度を変化させるスロットルバルブ１３２と、スロットルバルブ１３２を開閉駆動するアクチュエータ１３４と、スロットルバルブ１３２の開度（スロットル開度）θｔを検出するスロットル開度センサ１３６と、を内蔵している。ここで、吸気流量センサ１４０としては、例えば、エアフローメータなどの熱線式流量計を使用することができる。なお、エンジン１００の負荷としては、吸気流量Ｑに限らず、例えば、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度など、エンジン１００のトルクと密接に関連する状態量を併せて使用することができる。

各気筒の燃焼室１５０に連通する吸気ポート１６０には、その端部の開口を開閉する吸気弁１７０が取り付けられている。吸気弁１７０の吸気上流に位置する吸気管１１０には、吸気ポート１６０に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１８０が取り付けられている。燃料噴射弁１８０は、電磁コイルへの通電によって磁気吸引力が発生すると、スプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体がリフトして開弁することで、噴孔から燃料噴霧を噴射する。燃料噴射弁１８０には、その開弁時間に略比例した燃料が噴射されるように、所定圧力に調圧された燃料が供給されている。なお、燃料噴射弁１８０は、吸気ポート１６０に向けて燃料を噴射する構成に限らず、燃焼室１５０に燃料を直接噴射する構成、又はこれらの両方を備えた構成であってもよい。

燃料噴射弁１８０から吸気ポート１６０に向けて噴射された燃料は、吸気ポート１６０と吸気弁１７０との間の隙間を通って、吸気と共に燃焼室１５０へと導入される。そして、エンジン１００の運転状態に応じた所定タイミングになると、燃焼室１５０の上部に配置された点火プラグ１９０の火花点火によって燃料と吸気との混合気が着火燃焼する。その結果、ピストン２００がクランクシャフト（図示せず）に向けて押し下げられ、クランクシャフトが回転駆動される。

また、燃焼室１５０から排気を導出する排気ポート２１０には、その端部の開口を開閉する排気弁２２０が取り付けられている。そして、排気弁２２０が開弁すると、排気ポート２１０と排気弁２２０との間の隙間を通って、燃焼室１５０から排気管２３０へと排気が排出される。排気管２３０には、排気中の有害物質を無害成分に浄化する触媒コンバータ２４０が配置されている。触媒コンバータ２４０により排気中の有害物質が無害物質へと浄化された排気は、排気管２３０の終端開口から大気中に放出される。ここで、触媒コンバータ２４０としては、例えば、排気中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化する三元触媒を使用することができる。

触媒コンバータ２４０の排気上流に位置する排気管２３０には、触媒コンバータ２４０による浄化前の排気中の実空燃比ＲＡＢＦを検出する空燃比センサ２５０が取り付けられている。空燃比センサ２５０は、図２に示すように、理論空燃比を含む所定の空燃比範囲について、空燃比と１対１に対応する電流Ｉ［μＡ］を出力するセンサであって、例えば、空燃比の増加に伴って線形で増加する電流を出力する。ここで、空燃比センサ２５０の出力信号には、図２に示すように、例えば、個体ばらつき、経時的な劣化や変化などによって発生する、真値からのオフセットずれが含まれている。ここで、オフセットずれは、許容範囲を逸脱していれば故障と判断することができる。なお、空燃比センサ２５０は、空燃比と１対１に対応する電流Ｉに限らず、空燃比と１対１に対応する電圧Ｖ［ｍＶ］などを出力するものであってもよい。

また、触媒コンバータ２４０の排気下流に位置する排気管２３０には、触媒コンバータ２４０による浄化後の排気中の酸素濃度の有無を検出するＯ２センサなどの酸素センサ２６０が取り付けられている。酸素センサ２６０は、図３に示すように、理論空燃比付近で急変する酸素濃度に応じた酸素電圧Ｖ_Ｏ２[ｍＶ］を出力するセンサであって、例えば、空燃比が理論空燃比付近より小さければ約１０００［ｍＶ］の電圧を出力し、空燃比が理論空燃比より大きければ約０［ｍＶ］の電圧を出力する。なお、酸素センサ２６０は、酸素濃度に応じた酸素電圧Ｖ_Ｏ２に限らず、酸素濃度に応じた酸素電流［μＩ］などを出力するものであってもよい。

電子制御スロットル１３０、燃料噴射弁１８０及び点火プラグ１９０を電子制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２７０には、電子制御スロットル１３０のスロットル開度センサ１３６、吸気流量センサ１４０、空燃比センサ２５０及び酸素センサ２６０の各出力信号が入力されている。また、電子制御装置２７０には、上記の各出力信号に加えて、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２８０、エンジン１００の冷却水温度（水温）Ｔｗを検出する水温センサ２９０、及びアクセルペダルの踏み込み角度θａを検出するアクセル開度センサ３００の各出力信号が入力されている。ここで、電子制御装置２７０が、エンジン制御装置の一例として挙げられる。

電子制御装置２７０は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ２７０Ａと、不揮発性メモリ２７０Ｂと、揮発性メモリ２７０Ｃと、入出力回路２７０Ｄと、通信回路２７０Ｅと、これらを相互通信可能に接続する内部バス２７０Ｆと、を内蔵している。

プロセッサ２７０Ａは、アプリケーションプログラムに記述された命令セット（データの転送、演算、加工、制御、管理など）を実行するハードウエアであって、演算装置、命令やデータを格納するレジスタ、周辺回路などから構成されている。不揮発性メモリ２７０Ｂは、例えば、電源供給を遮断してもデータを保持可能なフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などからなり、本実施形態を実装するためのアプリケーションプログラム（コンピュータプログラム）を保持する。揮発性メモリ２７０Ｃは、電源供給を遮断するとデータが消失するダイナミックＲＡＭ（Random Access Memory）などからなり、プロセッサ２７０Ａの演算過程においてデータを一時的に格納する記憶領域を提供する。

入出力回路２７０Ｄは、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、Ｄ／Ｄコンバータなどからなり、外部機器に対するアナログ信号及びデジタル信号の入出力機能を提供する。通信回路２７０Ｅは、例えば、ＣＡＮトランシーバなどからなり、図示しない車載ネットワークに接続する機能を提供する。内部バス２７０Ｆは、各デバイス間でデータを交換するための経路であって、アドレスを転送するためのアドレスバス、データを転送するためのデータバス、アドレスバスやデータバスで実際に入出力を行うタイミングや制御情報を遣り取りするコントロールバスを含んでいる。

そして、電子制御装置２７０は、不揮発性メモリ２７０Ｂに格納されたアプリケーションプログラムに従って、電子制御スロットル１３０のスロットル開度センサ１３６、吸気流量センサ１４０、空燃比センサ２５０、酸素センサ２６０、回転速度センサ２８０、水温センサ２９０及びアクセル開度センサ３００などの各出力信号に応じて、電子制御スロットル１３０、燃料噴射弁１８０及び点火プラグ１９０を夫々電子制御する。

具体的には、電子制御装置２７０は、アクセル開度センサ３００からアクセルペダルの踏み込み角度θａを読み込み、例えば、踏み込み角度θａ及びその変化率（変化速度）に応じた電子制御スロットル１３０の目標角度を求める。そして、電子制御装置２７０は、電子制御スロットル１３０のアクチュエータ１３４に目標角度に応じた制御信号を出力し、スロットル開度センサ１３６によって検出されたスロットル開度θｔが目標角度に近づくようにアクチュエータ１３４をフィードバック制御する。

また、電子制御装置２７０は、吸気流量センサ１４０及び回転速度センサ２８０から吸気流量Ｑ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込み、これらに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を求める。また、電子制御装置２７０は、水温センサ２９０から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗなどで補正した燃料噴射量を求める。そして、電子制御装置２７０は、エンジン運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁１８０に出力して燃料を噴射させるとともに、点火プラグ１９０を適宜作動させて燃料と空気との混合気を着火燃焼させる。このとき、電子制御装置２７０は、空燃比センサ２５０及び酸素センサ２６０から実空燃比ＲＡＢＦ及び酸素電圧Ｖ_Ｏ２を夫々読み込み、排気中の空燃比が目標空燃比に近づくように、燃料噴射弁１８０をフィードバック制御する。なお、電子制御スロットル１３０、燃料噴射弁１８０及び点火プラグ１９０の制御は、少なくとも２台の電子制御装置で行うようにしてもよい。

ところで、空燃比センサ２５０の出力信号には、例えば、個体ばらつき、経年劣化、軽度の故障などに起因する、真値からのオフセットずれが含まれている。従来技術では、上述したように、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれの大きさが分からない状態で補正量を逐次積み上げて補正していたため、特に、オフセットずれが大きい場合、補正量によってはオフセットずれが吸収されるまである程度の時間がかかっていた。このため、オフセットずれが吸収されるまで触媒コンバータ２４０による排気の浄化が不十分となり、排気性情が低下してしまう可能性があった。

そこで、電子制御装置２７０に以下のような処理を組み込むことで、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれが吸収されるまでの時間を短縮し、これによって触媒コンバータ２４０による排気浄化が不十分となることを抑制する。

図５は、エンジン１００が始動されたことを契機として、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、不揮発性メモリ２７０Ｂに格納されたアプリケーションプログラムに従って所定時間ごとに繰り返し実行する、燃料噴射弁１８０のフィードバック処理の一例を示している。ここで、燃料噴射弁１８０のフィードバック制御、及び空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれ吸収処理で使用するパラメータとして、詳細については後述する、補正量を逐次積み上げたオフセット量（ＯＳ量）を使用する。

ステップ１０（図５では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、空燃比センサ２５０から実空燃比ＲＡＢＦを読み込む。具体的には、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、空燃比センサ２５０から空燃比に応じた電流Ｉを読み込み、例えば、電流と空燃比との相関関係が定義されたマップ（図２参照）を利用して、電流Ｉに応じた実空燃比ＲＡＢＦを求める。

ステップ１１では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、実空燃比ＲＡＢＦに対してオフセット量を加算することで、実空燃比ＲＡＢＦをオフセット量で補正した、補正空燃比ＲＡＢＦ’を求める（ＲＡＢＦ’＝ＲＡＢＦ＋オフセット量）。即ち、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、空燃比センサ２５０の出力信号にオフセットずれが含まれていることに鑑み、空燃比センサ２５０の出力信号から求めた実空燃比ＲＡＢＦに対して、補正量を逐次積算したオフセット量を加算して補正する。

ステップ１２では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、補正空燃比ＲＡＢＦ’が目標空燃比ＣＮＴＡＢＦに近づくように、燃料噴射弁１８０をフィードバック制御する。なお、目標空燃比ＣＮＴＡＢＦについては後述する。

かかる燃料噴射弁１８０のフィードバック処理によれば、空燃比センサ２５０の出力信号から求められた実空燃比ＲＡＢＦは、補正量を逐次積み上げたオフセット量によって補正されて補正空燃比ＲＡＢＦ’となる。このため、補正空燃比ＲＡＢＦ’は、時間経過に伴って、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれを吸収した値に近づき、誤差が徐々に小さくなる空燃比に応じて燃料噴射弁１８０がフィードバック制御されるようになる。このようなことから、触媒コンバータ２４０に供給される排気中の空燃比が目標空燃比に近づき、触媒コンバータ２４０による排気浄化の実効を図ることができる。

図６～図８は、エンジン１００が始動されたことを契機として、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、不揮発性メモリ２７０Ｂに格納されたアプリケーションプログラムに従って実行する、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれ吸収処理の一例を示している。具体的には、図６及び図７は、オフセットずれ吸収処理のメインルーチンの一例を示し、図８は、オフセットずれ吸収処理のメインルーチンからコールされる、オフセット量及びオフセット補正量（ΔＯＳ）を算出するサブルーチンの一例を示している。なお、オフセット補正量ΔＯＳが、補正量の一例として挙げられる。

ステップ２０では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量及びオフセット補正量を算出するサブルーチンをコールする。なお、このサブルーチンの詳細については、図８に関連して以下で詳細に説明する。

ステップ２１では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量が許容上限値（第１の許容上限値）を上回っているか否かを判定する。ここで、許容上限値は、空燃比センサ２５０が正常であるときに出力するであろうと考えられる正常範囲の上限値を規定する閾値であって、オフセット量が許容上限値を超えると、例えば、空燃比センサ２５０が故障している可能性があると判定することができる。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量が許容上限値を上回っていると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２２へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量が許容上限値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２３へと進める。

ステップ２２では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値（第２の許容上限値）を上回っているか否かを判定する。ここで、許容上限値は、オフセット量が許容上限値を上回っている状態において酸素電圧Ｖ_Ｏ２が通常状態であれば取り得ない値であって、例えば、図３の出力特性を有する酸素センサ２６０であれば０［ｍＶ］に設定される。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値を上回っていると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２５へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２３へと進める。

ステップ２３では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量が許容下限値（第１の許容下限値）を下回っているか否かを判定する。ここで、許容下限値は、空燃比センサ２５０が正常であるときに出力するであろうと考えられる正常範囲の下限値を規定する閾値であって、オフセット量が許容下限値を超えると、例えば、空燃比センサ２５０が故障している可能性があると判定することができる。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量が許容下限値を下回っていると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２４へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量が許容下限値以上であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２０へと戻す。

ステップ２４では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容下限値（第２の許容下限値）を下回っているか否かを判定する。ここで、許容下限値は、オフセット量が許容下限値を下回っている状態において酸素電圧Ｖ_Ｏ２が通常状態であれば取り得ない値であって、例えば、図３の出力特性を有する酸素センサ２６０であれば１０００［ｍＶ］に設定される。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容下限値を下回っていると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２５へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、酸素センサ２６０の酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値以上であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２０へと戻す。

ステップ２５では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量が許容上限値を上回りかつ酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値を上回った状態、又はオフセット量が許容下限値を下回りかつ酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容下限値を下回った状態が所定時間持続しているか否かを判定する。ここで、所定時間は、例えば、ノイズ重畳、測定誤差などを起因として誤判定がなされないようにするための閾値であって、例えば、空燃比センサ２５０及び酸素センサ２６０の出力特性などを考慮して適宜設定することができる。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、上記の条件が所定時間持続していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２６へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、上記の条件が所定時間持続していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２０へと戻す。

ステップ２６では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、制御サイクルの時間間隔を考慮して、時間的に連続する２つのオフセット量又はオフセット補正量から、単位時間当たりのオフセット量又はオフセット補正量の変化量（傾き）を求める。

ステップ２７では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、吸気流量センサ１４０から吸気流量Ｑを読み込む。ここで、吸気流量センサ１４０が瞬間的な吸気量を出力する場合、吸気量に対して制御サイクルの時間間隔に応じた定数を乗算することで、吸気流量Ｑを求めるようにすればよい。

ステップ２８では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量又はオフセット補正量の単位時間当たりの変化量が吸気流量と相関関係があるため、吸気流量Ｑに応じてその変化量を補正する。具体的には、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、例えば、吸気流量と補正係数との相関関係を定義したマップ（図示せず）を使用して、吸気流量Ｑに応じた補正係数を求め、これをオフセット量又はオフセット補正量の変化量に乗算することで、その単位時間当たりの変化量を補正する。

ステップ２９では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、補正したオフセット量又はオフセット補正量の単位時間当たりの変化量から、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれを推定する。即ち、オフセット量又はオフセット補正量の単位時間当たりの変化量は、制御実行時点におけるオフセット量とオフセットずれとの差分が大きいほど、オフセット量をオフセットずれまで迅速に変化させようとして大きくなる特性がある。このため、このような特性を考慮して、オフセット量又はオフセット補正量の単位時間当たりの変化量とオフセットずれとの相関関係を定義したマップ（図示せず）を事前に作成し、これを不揮発性メモリ２７０Ｂに予め格納しておく。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、このようなマップを利用して、オフセット量又はオフセット補正量の単位時間当たりの変化量に応じたオフセットずれを推定する。

ステップ３０では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、現在のオフセット量から、推定したオフセットずれまでの差分を算出する。この差分は、オフセット量がオフセットずれより小さい場合には正の値をとり、オフセット量がオフセットずれより大きい場合には負の値をとる。

ステップ３１では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、ステップ３０で算出した差分に応じて、オフセット補正量を逐次積み上げるゲインＧ（詳細については後述する）を大きくする。具体的には、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、ゲインＧを所定値だけ大きくする、ゲインＧを差分に応じた値だけ大きくする、ゲインＧに所定係数を乗算する、ゲインＧに差分に応じた係数を乗算するなどにより、ゲインＧを大きくする。

ステップ３２では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量及びオフセット補正量を算出するサブルーチンをコールする。このサブルーチンをコールすることで、大きくなったゲインＧによって、オフセット補正量が大きく変化するようになる。

ステップ３３では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット量がオフセットずれに到達したか否か、要するに、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれがオフセット量によって吸収されたか否かを判定する。そして、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量がオフセットずれに到達したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３４へと進める。一方、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量がオフセットずれに到達していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３０へと戻す。

ステップ３４では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、オフセット補正量を逐次積み上げるゲインＧを通常値に戻した後、オフセットずれ吸収処理のメインルーチンを終了させる。

オフセットずれ吸収処理のサブルーチンの一例を示す図８において、ステップ４０では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、図５のステップ１０と同様に、空燃比センサ２５０から実空燃比ＲＡＢＦを読み込む。

ステップ４１では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、図７のステップ２７と同様に、吸気流量センサ１４０から吸気流量Ｑを読み込む。

ステップ４２では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、「ΔＯＳ＝（ＲＡＢＦ－ＣＮＴＡＢＦ）×Ｑ×Ｇ」という式を利用して、前回の制御サイクルと今回の制御サイクルとの間で増減したオフセット量の増減分を表すオフセット補正量ΔＯＳを算出する。ここで、ＣＮＴＡＢＦは、触媒コンバータ２４０の入口の目標空燃比、要するに、空燃比センサ２５０の出力信号の期待値であって、その詳細については後述する。また、Ｇは、上述したように、オフセット補正量を逐次積み上げるゲインである。

ステップ４３では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、前回の制御サイクルで求めたオフセット量に対して、ステップ４２で求めたオフセット補正量ΔＯＳを加算して更新する（オフセット量＝オフセット量＋オフセット補正量ΔＯＳ）。

ステップ４４では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、酸素センサ２６０から、触媒コンバータ２４０の排気下流における排気中の酸素濃度を表す酸素電圧Ｖ_Ｏ２を読み込む。

ステップ４５では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、ステップ４３で求めたオフセット量及び酸素電圧Ｖ_Ｏ２に応じて、触媒コンバータ２４０の入口の目標空燃比ＣＮＴＡＢＦからのずれ分ＤＣＮＴＡＢＦを算出する。なお、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、例えば、全開時の増量係数、高水温時の増量係数などを考慮して、目標空燃比ＣＮＴＡＢＦからのずれ分ＤＣＮＴＡＢＦを適宜補正してもよい。

ステップ４６では、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａが、前回の制御サイクルにおける目標空燃比ＣＮＴＡＢＦに対して、ステップ４５で求めたずれ分ＤＣＮＴＡＢＦを加算して更新する（ＣＮＴＡＢＦ＝ＣＮＴＡＢＦ＋ＤＣＮＴＡＢＦ）。その後、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、オフセット量及びオフセット補正量を算出するサブルーチンを終了させて、処理をメインルーチンに戻す。

かかるオフセットずれ吸収処理によれば、吸気流量センサ１４０の吸気流量Ｑ、及び空燃比センサ２５０の実空燃比ＲＡＢＦに基づいて、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセット量、及び時間的に連続する制御サイクルでのオフセット量の増減分を表すオフセット補正量ΔＯＳが求められる。そして、図９に示すように、オフセット量が許容上限値を上回り、かつ酸素センサ２６０からの酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容上限値を上回る領域（リッチ側領域）、又はオフセット量が許容下限値を下回り、かつ酸素センサ２６０からの酸素電圧Ｖ_Ｏ２が許容下限値を下回る領域（リーン側領域）にあるか否かが判定される。このようなリッチ側領域及びリーン側領域は、空燃比センサ２５０の出力信号と酸素センサ２６０の出力信号とが矛盾している領域を示している。空燃比センサ２５０及び酸素センサ２６０の各出力信号がリッチ側領域又はリーン側領域にある状態が所定時間持続していると、空燃比センサ２５０の出力信号と酸素センサ２６０の出力信号とが矛盾していることから、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれが大きすぎると判定される。この場合、時間的に連続する２つの制御サイクルのオフセット量又はオフセット補正量ΔＯＳの変化量から、単位時間当たりのオフセット量又はオフセット補正量ΔＯＳの変化量が求められる。

単位時間当たりのオフセット量又はその増減分を表すオフセット補正量ΔＯＳの変化量は、上述したように、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれと密接に関連している。そこで、このようなオフセット量又はオフセット補正量ΔＯＳの変化量から、上記の関連性を利用して、空燃比センサ２５０の出力信号の真値からのオフセットずれを推測する。そして、現在のオフセット量からオフセットずれまでの差分に応じて、オフセット補正量を逐次積み上げるゲインＧを一時的に大きく変化させて、オフセット量がオフセットずれに到達するまでの時間を短縮させる。オフセット量がオフセットずれに到達したら、過度な補正が行われないようにすべく、ゲインＧを通常値に戻す。

従って、本実施形態では、空燃比センサ２５０の出力信号のオフセットずれが吸収されるまでの時間が短縮されることから、触媒コンバータ２４０による排気の浄化が不十分となって、排気性状が低下してしまう可能性を低減することができる。

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

その一例を挙げると、電子制御装置２７０のプロセッサ２７０Ａは、図９に示すように、オフセット量及び酸素電圧Ｖ_Ｏ２がリッチ領域又はリーン領域にある状態が所定時間持続したときに、例えば、車両のコンソールに取り付けられた警告灯を点灯し、空燃比センサ２５０が故障している可能性があることを報知するようにしてもよい。

１８０…燃料噴射弁、２４０…触媒コンバータ、２５０…空燃比センサ、２６０…酸素センサ、２７０…電子制御装置（エンジン制御装置）

Claims (5)

1. 触媒コンバータの排気上流に配置された空燃比センサの出力信号、及び前記触媒コンバータの排気下流に配置された酸素センサの出力信号を夫々読み込み、前記空燃比センサの出力信号のオフセットずれを吸収する補正量を逐次積み上げてオフセット量を求めつつ、当該オフセット量を考慮して排気中の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射弁をフィードバック制御するエンジン制御装置であって、
   前記オフセット量が第１の許容上限値を上回り、かつ前記酸素センサの出力信号が第２の許容上限値を上回った状態が所定時間持続したとき、又は前記オフセット量が第１の許容下限値を下回り、かつ前記酸素センサの出力信号が第２の許容下限値を下回った状態が所定時間持続したとき、前記補正量又はこれから求められるオフセット量の単位時間当たりの変化量から前記空燃比センサの出力信号のオフセットずれを推定し、当該オフセットずれまで前記オフセット量を変化させる、
   エンジン制御装置。
2. 吸気流量に応じて前記単位時間当たりの変化量を補正する、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記オフセット量の変化は、前記補正量を逐次積み上げるゲインを一時的に変化させて実現する、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
4. 前記ゲインは、現在の前記補正量又はこれから求められるオフセット量と前記推定されたオフセットずれとの差分に応じて決定される、
   請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 前記補正量は、前記空燃比センサの出力信号から前記目標空燃比を減算した値に対して、単位時間当たりの吸気流量を乗算して求められる、
   請求項１～請求項４のいずれか１つに記載のエンジン制御装置。