JP2932154B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に供給され
る空気と燃料との空燃比を内燃機関の運転状態に応じて
所定の目標空燃比に合致させるために、燃料供給手段を
フィードバック制御するようにした空燃比制御装置に係
る。更に詳しくは、理論空燃比（ストイキ）による空燃
比制御と希薄側（リーン）空燃比による空燃比制御とを
切り換えるようにした内燃機関の空燃比制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の技術分野では、内燃機
関の出力性能や排気性能、或いは燃費やドライバビリテ
ィ等の各種性能を内燃機関の運転状態に応じて適正化さ
せることが課題である。この課題を解決する一つの手法
として、内燃機関に供給される空気と燃料との空燃比を
フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御することがある。この制
御では、内燃機関の回転速度、負荷及び暖機等の状態に
応じた目標空燃比を算出する。そして、この制御では、
排気通路に設けられたセンサにより検出される実際の空
燃比と算出された目標空燃比とが合致するように、内燃
機関に対する燃料供給量を制御する。

【０００３】この種の制御の一つとして、「理論空燃比
（ストイキ）フィードバック制御」がある。この制御
は、酸素センサを使用して空燃比がストイキとなるよう
に制御する。この制御は排気系に設けられ三元触媒と組
み合わせることにより排気浄化率を最適化する。

【０００４】一方、別の制御として、「希薄側（リー
ン）フィードバック制御」がある。この制御は、特に内
燃機関の燃費向上を目的として、希薄燃焼（リーンバー
ン）下において空燃比を制御する。この制御は、リーン
バーン下で空燃比がリーン側になるほど排気ガス中の窒
素酸化物（ＮＯｘ）が減少することに着目して、酸化触
媒と組み合わせて行われる。

【０００５】リーンミクスチャセンサ（以下単に「リー
ンセンサ」と書きあらわす）は、ストイキフィードバッ
ク制御で用いられる酸素センサに代わってリーンフィー
ドバック制御で用いられるセンサである。このセンサは
電圧の印加に基づいてリーンな空燃比を検出することが
できる。このセンサはジルコニア固体電解質を用いた酸
素濃度センサであり、ストイキに相当する「１４．４〜
１５．０」程度からリーンに相当する「２５」程度まで
空燃比を出力に対して曲線的な特性をもって検出する。
このセンサは酸素濃度の大きさにほぼ比例して増大する
電流を出力する。このことは、酸素センサが理論空燃比
のみに感応して電圧を出力するデジタル的な出力特性を
有することと原理的に異なる。

【０００６】ところで、近年の空燃比制御として、スト
イキ及びリーンのフィードバック制御を一つの内燃機関
で切り換えて行うものがある。ここで、酸素センサとリ
ーンセンサとを別々に設けて各々のセンサの使用を切り
換える場合と、酸素センサ及びリーンセンサの機能を兼
ね備えた一つのセンサを設けて各機能の使用を切り換え
る場合とがある。何れの場合にも、制御を切り換えると
きに、内燃機関に対する燃料供給量（燃料噴射量）を切
り換えると共にセンサの使用を切り換え、フィードバッ
ク制御を連続的に行う。又、制御がリーンフィードバッ
ク制御に切り換わった場合には、リーンセンサに対する
電圧印加を同時に行う。

【０００７】しかしながら、上記のように制御の切り換
えと同時に燃料噴射量を切り換えても、切り換え後の排
気ガスがセンサに当たるまでには時間がかかる。又、セ
ンサ自体にも応答遅れがある。更に、リーンセンサに
は、電圧が印加された直後に一瞬大きな電流が流れる傾
向があることから、そのときのセンサ出力は信頼性に欠
ける。

【０００８】或いは、一つのセンサを設けてセンサ機能
の使用を切り換える場合には、ストイキフィードバック
制御への移行時にセンサに対する電圧の印加を停止す
る。このとき、センサでは切り換え直前に印加されてい
た電圧が零に収束するまでに時間がかかる。そのため、
酸素センサとして機能し始めるセンサの出力に対して印
加電圧が重なることになる。その結果、制御切り換え時
の空燃比が誤って補正され、その空燃比が目標空燃比か
らずれてしまい、内燃機関のドライバビリティやエミッ
ションが悪化するそれがある。

【０００９】そこで、上記の問題を解決するために、ト
ヨタ技術公開集（昭和６１年５月２９日発行，発行番
号：０９６６）における「内燃機関の空燃比制御方法」
は一つの手法を開示する。この制御方法は酸素センサを
用いたストイキフィードバック制御と、リーンセンサを
用いたリーンフィードバック制御との間で制御を切り換
える。そして、制御の切り換え時にはセンサ出力が不安
定となることから、切り換え直後のフィードバック制御
を一旦中断してオープンループ制御とする。その後、所
定期間経過したところでフィードバック制御を再開す
る。この制御により、燃料噴射量の切り換え直後、又は
リーンセンサへの電圧印加直後にセンサ出力が不安定と
なる期間にフィードバック制御が行われず、空燃比の誤
補正を防止することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記技術公
開集の空燃比制御方法では、制御の切り換え直後の所定
期間をオープンループ制御としている。このオープンル
ープ制御の期間には、空燃比が予測を外れて変動するこ
ともあり得る。その結果、フィードバック制御の開始が
遅れることになり、その遅れに起因してエミッションが
悪化するおそれがある。特に、フィードバック制御の開
始が遅れて空燃比がストイキよりも若干リーンになる
と、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が増大するおそ
れがある。

【００１１】一方、上記の空燃比制御方法において、一
つのセンサをリーンセンサ及び酸素センサとして兼用す
ることも考えられる。ここで、リーンフィードバック制
御からストイキフィードバック制御へ切り換わったと
き、その直前にセンサに印加されていた電圧が運転状態
によって異なる場合も考えられる。この場合、リーンセ
ンサから酸素センサへの切り換え直後にセンサに残留す
る電圧の大きさも異なる。その結果、センサが酸素セン
サとして信頼できる電圧値を出力するまでの期間が異な
ることから、その期間を一律に定めることは安定したフ
ィードバック制御を実行するために適切ではない。

【００１２】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、リーンセンサ及び酸
素センサの機能を兼ね備えた一個のセンサを用いると共
に、そのセンサに対する電圧の印加の有無を切り換える
ことによりセンサの機能を切り換えて空燃比を所定のリ
ーン空燃比又はストイキにフィードバック制御するよう
にした空燃比制御装置を前提とする。そして、リーン空
燃比からストイキへの制御切り換え時に、センサ機能の
切り換え遅れに起因して空燃比が誤補正されることを防
止する内燃機関の空燃比制御装置を提供することにあ
る。

【００１３】更に、この発明の第２の目的は、センサ機
能の切り換え遅れ時間が変動するような場合でも第１の
目的の達成を適切に行うことを可能にした内燃機関の空
燃比制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の第１の発明では、図１に示すよ
うに、内燃機関Ｍ１から排出される排気ガス中に残存す
る酸素濃度を検出すると共に、所定の電圧が印加された
ときには希薄側空燃比に対応する酸素濃度に比例した電
流を出力するリーンミクスチャセンサとして機能し、且
つその電圧の印加が停止したときには空燃比が理論空燃
比よりも大きいか否かを示す電圧を出力する酸素センサ
として機能するように構成した酸素濃度検出手段Ｍ３
と、内燃機関Ｍ１の運転状態に応じて空燃比を希薄側空
燃比に制御すべきか理論空燃比に制御すべきかを判断す
るための制御判断手段Ｍ４と、少なくとも制御判断手段
Ｍ４の判断結果に基づいて酸素濃度検出手段Ｍ３の機能
を切り換えるために同検出手段Ｍ３に対する電圧の印加
を制御するための第１の制御手段Ｍ５と、制御判断手段
Ｍ４の判断結果が空燃比を希薄側空燃比に制御すべきと
きに酸素濃度検出手段Ｍ３から出力される電流値に基づ
いて空燃比の補正値を算出するための第１の補正値算出
手段Ｍ６と、制御判断手段Ｍ４の判断結果が空燃比を理
論空燃比に制御すべきときに酸素濃度検出手段Ｍ３から
出力される電圧値に基づいて空燃比の大きさを判断し、
空燃比が理論空燃比よりも濃密側空燃比であると判断し
たときには空燃比の補正値が経時的に減少するように同
補正値を算出し、空燃比が理論空燃比よりも希薄側空燃
比であると判断したときには補正値が経時的に増大する
ように同補正値を算出するための第２の補正値算出手段
Ｍ７と、第１又は第２の補正値算出手段Ｍ６，Ｍ７の算
出結果に基づいて内燃機関Ｍ１に供給すべき最終的な燃
料量を算出するための燃料量算出手段Ｍ８と、その燃料
量算出手段Ｍ８の算出結果に基づいて燃料供給手段Ｍ２
を制御するための第２の制御手段Ｍ９とを備えた内燃機
関の空燃比制御装置において、制御判断手段Ｍ４による
判断が希薄側空燃比の制御から理論空燃比の制御へ移行
したときに、空燃比が理論空燃比よりも希薄側空燃比で
あることを第２の補正値算出手段Ｍ７に所定期間だけ強
制的に判断させるための第１の判断強制手段Ｍ１０とを
備えたことを趣旨とする。

【００１５】第２の目的を達成するために、請求項２に
記載の第２の発明では、図２に示すように、第１の発明
の構成において、制御判断手段Ｍ４の判断結果が空燃比
を希薄側空燃比に制御すべきときに第１の制御手段Ｍ５
により酸素濃度検出手段Ｍ３に印加される電圧値を内燃
機関Ｍ１の運転状態に応じて変更するための電圧変更手
段Ｍ１１と、第１の判断強制手段Ｍ１０により強制され
る所定期間を電圧変更手段Ｍ１１により酸素濃度検出手
段Ｍ３に印加される電圧値に応じて変更するための期間
変更手段Ｍ１２とを備えたことを趣旨とする。

【００１６】第１の目的を達成するために、請求項３に
記載の第３の発明では、図３に示すように、第１の発明
における第１の判断強制手段Ｍ１０に代わり、第２の補
正値算出手段Ｍ７において空燃比に関する大小の判断が
反転したときに、同算出手段Ｍ７により算出される補正
値について増減を反転させる時期を所定期間だけ遅延さ
せるために計数を開始する遅延手段Ｍ１３とを備え、制
御判断手段Ｍ４による判断が希薄側空燃比の制御から理
論空燃比の制御へ移行したときに、空燃比が理論空燃比
よりも希薄側空燃比であることを第２の補正値算出手段
Ｍ７に強制的に判断させると共に、その後に遅延手段Ｍ
１３に計数を開始させるための第２の判断強制手段Ｍ１
４とを備えたことを趣旨とする。

【００１７】

【作用】図１に示す第１の発明の作用を説明する。制御
判断手段Ｍ４が空燃比を希薄側空燃比に制御すべきと判
断したとする。その判断を受け、第１の制御手段Ｍ５が
酸素濃度検出手段Ｍ３をリーンミクスチャセンサの機能
に切り換えるために同検出手段Ｍ３に電圧を印加したと
する。このとき、第１の補正値算出手段Ｍ６は、排気ガ
ス中に残存する酸素濃度に比例して酸素濃度検出手段Ｍ
３から出力される電流値に基づいて空燃比の補正値を算
出する。その補正値に基づき、燃料量算出手段Ｍ８は最
終的な燃料量を算出する。更に、その燃料量に基づき、
第２の制御手段Ｍ９は燃料供給手段Ｍ２を制御する。つ
まり、空燃比を所定の希薄側空燃比に合致させるため
に、燃料供給手段Ｍ２がフィードバック制御される。

【００１８】一方、制御判断手段Ｍ４が空燃比を理論空
燃比に制御すべきと判断したとする。その判断を受け、
第１の制御手段Ｍ５が酸素濃度検出手段Ｍ３を酸素セン
サの機能に切り換えるために同検出手段Ｍ３に対する電
圧の印加を停止したとする。このとき、第２の補正値算
出手段Ｍ７は、酸素濃度検出手段Ｍ３から出力される電
圧値に基づいて空燃比の大きさを判断する。この補正値
算出手段Ｍ７は空燃比が理論空燃比よりも濃密側空燃比
であると判断したときに、値が経時的に減少するように
補正値を算出する。又、この補正値算出手段Ｍ７は空燃
比が理論空燃比よりも希薄側空燃比であると判断したと
きに、値が経時的に増大するように補正値を算出する。
そして、その補正値に基づき、燃料量算出手段Ｍ８は最
終的な燃料量を算出する。更に、その燃料量に基づき、
第２の制御手段Ｍ９は燃料供給手段Ｍ２を制御する。つ
まり、空燃比を所定の理論空燃比に合致させるために、
燃料供給手段Ｍ２がフィードバック制御される。

【００１９】ここで、制御判断手段Ｍ４による判断が希
薄側空燃比の制御から理論空燃比の制御へ移行したとす
る。そして、直前に印加された電圧が酸素濃度検出手段
Ｍ３に残留し、その電圧値が酸素センサとして機能する
同検出手段Ｍ３から誤って出力されたとする。このと
き、第１の判断強制手段Ｍ１０は、空燃比が理論空燃比
よりも希薄側空燃比であることを第２の補正値算出手段
Ｍ７に所定期間だけ強制的に判断させる。尚、酸素濃度
検出手段Ｍ３に残留した電圧は時間の経過に伴って無く
なり、所定期間経過後には同検出手段Ｍ３の出力は正常
に戻る。

【００２０】従って、この発明では、理論空燃比よりも
濃密側空燃比であることを示す電圧値を酸素濃度検出手
段Ｍ３が誤って出力しても、第２の補正値算出手段Ｍ７
がその電圧値に基づき、値が減少するように補正値を算
出することはない。その代わりに、第２の補正値算出手
段Ｍ７は値が増大するように補正値を算出する。そし
て、燃料量算出手段Ｍ８は値が増大するように燃料量を
算出し、その算出結果に基づき燃料供給手段Ｍ２が制御
される。このため、希薄側空燃比の制御から理論空燃比
の制御への移行後に、空燃比が過剰に希薄側空燃比とな
ることはない。そして、酸素濃度検出手段Ｍ３の出力が
正常に戻る頃に、第２の補正値算出手段Ｍ７は検出手段
Ｍ３の電圧値に基づく補正値の算出を再開する。

【００２１】図２に示す第２の発明の作用を説明する。
この発明で、空燃比を希薄側空燃比に制御すべきとき
に、電圧変更手段Ｍ１１は、第１の制御手段Ｍ５により
酸素濃度検出手段Ｍ３に印加される電圧値を内燃機関Ｍ
１の運転状態に応じて変更する。更に、期間変更手段Ｍ
１２は、第１の判断強制手段Ｍ１０により強制される所
定期間を酸素濃度検出手段Ｍ３に印加される電圧値に応
じて変更する。

【００２２】従って、第１の発明の作用に加え、酸素濃
度検出手段Ｍ３の出力が正常に戻るまでの期間が同検出
手段Ｍ３における残留電圧の大きさにより変動する。し
かし、この発明では、第２の補正値算出手段Ｍ７におけ
る電圧値に基づく補正値の算出が、上記の期間の長短に
合わせて再開される。

【００２３】図３に示す第３の発明の作用を説明する。
この発明では、第１の発明と異なり、遅延手段Ｍ１３
は、第２の補正値算出手段Ｍ７で空燃比の大小の判断が
反転したときに、補正値について増減を反転させる時期
を所定期間だけ遅延させるために計数を開始する。第２
の判断強制手段Ｍ１４は、希薄側空燃比の制御から理論
空燃比の制御へと移行したときに、空燃比が理論空燃比
よりも希薄側空燃比であることを第２の補正値算出手段
Ｍ７に強制的に判断させ、その後に遅延手段Ｍ１３に計
数を開始させる。

【００２４】従って、この発明でも第１の発明と同様の
作用が得られる。更に、第２の補正値算出手段Ｍ７にお
いて補正値の増減を反転させる時期が遅延することか
ら、酸素濃度検出手段Ｍ３の出力が短時間の間に不規則
に変動しても、算出される補正値が不必要な変動を示す
ことはない。

【００２５】

【実施例】以下、上記第１〜第３の発明に係る内燃機関
の空燃比制御装置を自動車に具体化した一実施例を図４
〜図２４を参照して詳細に説明する。

【００２６】図４はガソリンエンジンシステムを示す概
略構成図である。内燃機関としてのエンジン１は燃焼室
１ａを含む気筒を複数備える。各気筒に対応する吸気ポ
ート２には、エアクリーナ３から吸気通路４に吸入され
る外気が流れる。本発明における燃料供給手段として各
気筒毎に設けられたインジェクタ５は、各吸気ポート２
へ燃料を噴射する。そして、それら外気と燃料との混合
気は、各気筒毎に設けられた吸気バルブ６により吸気ポ
ート２が開かれるときに、燃焼室１ａに導入される。更
に、各気筒毎に設けられた点火プラグ７が作動すること
により、燃焼室１ａにて混合気が爆発・燃焼してピスト
ン８が作動し、エンジン１の駆動力が得られる。その
後、各気筒毎に設けられた排気バルブ９により排気ポー
ト１０が開かれるときに、既燃焼ガスが排気ガスとして
燃焼室１ａから排気通路１１に導出され、更に触媒１２
により浄化されて外部へ排出される。

【００２７】吸気通路４の途中に設けられたスロットル
バルブ１３は、アクセルペダル（図示しない）の操作に
連動して作動し、吸気通路４を開閉する。このスロット
ルバルブ１３の作動により、吸気通路４に対する吸入空
気量Ｑが調節される。

【００２８】エアクリーナ３の近傍に設けられた吸気温
センサ３１は、吸気通路４に吸入される空気の温度（吸
入空気温度）ＴＨＡを検出し、その温度に応じた信号を
出力する。エアクリーナ３の近傍に設けられたエアフロ
ーメータ３２は、吸気通路４における吸入空気量Ｑを検
出し、その量に応じた信号を出力する。スロットルバル
ブ１３の近傍に設けられたスロットルセンサ３３は、同
バルブ１３の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、そ
の開度に応じた信号を出力する。このセンサ３３は、ス
ロットルバルブ１３が全閉となったことも検出する。

【００２９】一方、排気通路１１の途中に設けられた本
発明における酸素濃度検出手段としての酸素濃度センサ
３４は、排気ガス中に残存する酸素濃度Ｏｘを検出す
る。図５に示すように、このセンサ３４は金属製のハウ
ジング２１を備え、ハウジング２１は酸素濃度Ｏｘを感
知するための素子２２を支持する。素子２２はカップ状
をなし、加熱用の強力なヒータ２３を内蔵する。ハウジ
ング２１に支持された保護カバー２４は素子２２の周囲
を覆う。素子２２の材料は焼結されたジルコニアやチタ
ン等の固体電解質である。素子２２の外周面を覆うセラ
ミック２５は多孔質をなす。このセラミック２５に排気
ガスが当たる。素子２２の内外両面は各々白金薄膜によ
り覆われた陽極２６及び陰極２７をなす。

【００３０】ここで、両極２６，２７に電圧を印加す
る。このとき、排気ガス中の酸素分子はセラミック２５
内を拡散により通過して陰極２７に達する。その後、酸
素分子が素子２２を通過して陽極２６に達することによ
り、両極２６，２７の間に電流が発生する。図６は排気
ガス中の酸素濃度Ｏｘ（重量パーセント）と両極２６，
２７の間で発生する電流値ＩＬ（ｍＡ）との関係を示す
グラフである。同図に実線Ｋで示すように電流値ＩＬは
酸素濃度Ｏｘに対してほぼ比例することが分かる。そし
て、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが分かることにより、各
燃焼室１ａに供給される空燃比Ａ／Ｆが分かる。この空
燃比Ａ／Ｆと電流値ＩＬとの関係を同図に示す。図６か
らも明らかなように、電流値ＩＬに基づき算出可能な空
燃比Ａ／Ｆは、希薄側空燃比（リーン）の範囲に対応す
ることが分かる。つまり、この酸素濃度センサ３４は、
所定の電圧が印加されたときに、リーンに対応する酸素
濃度Ｏｘに比例した電流値ＩＬを出力するリーンミクス
チャセンサ（以下単に「リーンセンサ」と書きあらわ
す）として機能する。

【００３１】一方、両極２６，２７に対する電圧の印加
を停止する。このとき、酸素濃度センサ３４は濃淡電池
として機能する。そして、排気通路１１内の酸素濃度と
大気中の酸素濃度、即ち素子２２の両側面に接触する気
体間の酸素濃度差に基づき同素子２２の両側面間に電圧
値ＥＳが発生する。図７はその電圧値ＥＳと空燃比Ａ／
Ｆとの関係を示すグラフである。同図に示すように、空
燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（ストイキ）の値Ｐ（この実施
例では「１４．５」）よりも小さいとき、即ち空燃比が
濃密側（リッチ）であるときには、電圧値ＥＳは「約
０．９Ｖ」となる。空燃比Ａ／Ｆがストイキの値Ｐより
も大きいとき、即ちリーンであるときには、発生電圧値
ＥＳは「約０．１Ｖ」となる。つまり、このセンサ３４
は、電圧の印加を停止したときに、空燃比Ａ／Ｆがスト
イキの値Ｐよりも大きいか否かを示す電圧値ＥＳを出力
する酸素センサとして機能する。

【００３２】この酸素濃度センサ３４を有効に作動させ
るために、素子２２を所定温度に昇温させて活性化させ
る必要がある。そのために、ヒータ２３は同センサ３４
の作動中に通電される。

【００３３】エンジン１のブロックに設けられた水温セ
ンサ３５は、ブロックを冷却するために流れる冷却水の
温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その温度に応じた
信号を出力する。

【００３４】ディストリビュータ１４は各点火プラグ７
に印加されるべき点火信号を分配する。イグナイタ１５
はエンジン１のクランク角度の変化に同期してディスト
リビュータ１４へ高電圧を出力する。各点火プラグ７の
点火タイミングはイグナイタ１５における高電圧の出力
タイミングにより決定される。

【００３５】ディストリビュータ１４に設けられた回転
速度センサ３６は、ディストリビュータ１４に内蔵され
るロータ（図示しない）の回転に基づいてエンジン１の
回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その速度
に応じた信号を出力する。同じくディストリビュータ１
４に設けられた気筒判別センサ３７は、ロータの回転に
基づきエンジン１のクランク角度の変化を所定の割合で
検出し、その変化に応じた信号出力する。

【００３６】そして、この実施例では、各種センサ等３
１〜３７がエンジン１の運転状態を検出するための運転
状態検出手段を構成する。ここで、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）４１は本発明における制御判断手段、第１及び第２
の制御手段、第１及び第２の補正値算出手段、第１及び
第２の判断強制手段、燃料量算出手段、電圧変更手段、
期間変更手段、並びに遅延手段を構成する。このＥＣＵ
４１は前述した各種センサ等３１〜３７から出力される
信号を入力する。ＥＣＵ４１はこれらの入力信号に基づ
き、各インジェクタ５、イグナイタ１５を制御すると共
に、素子２２に対する電圧の印加、並びにヒータ２３に
対する通電をそれぞれを制御する。

【００３７】図８のブロック図に示すように、ＥＣＵ４
１は中央処理装置（ＣＰＵ）４２、読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）４３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４
４及びバックアップＲＡＭ４５及びタイマカウンタ４６
等を備える。ＥＣＵ４１はこれら各部４２〜４６と、外
部入力回路４７と、外部出力回路４８等とをバス４９に
より接続してなる論理演算回路を構成する。ここで、Ｒ
ＯＭ４３は所定の制御プログラム等を予め記憶する。Ｒ
ＡＭ４４はＣＰＵ４２の演算結果等を一時記憶する。バ
ックアップＲＡＭ４５は予め記憶したデータを保存す
る。タイマカウンタ４６は、同時に複数のカウント動作
を行うことができる。このカウンタ４６は、例えば１バ
イトの２進カウンタを備える。そして、このカウンタ４
６はある周期毎に「１」だけインクリメントを繰り返
し、その値が「２５６」に達すると一旦「０」に戻る。
又、このカンウタ４６は、ある周期毎に「１」だけデク
リメントを繰り返し、その値が「０」に達すると所定の
値へ移行する。外部入力回路４７はバッファ、波形整形
回路及びＡ／Ｄ変換器等を含む。外部出力回路４８は駆
動回路等を含む。各種センサ等３１〜３７は外部入力回
路４７につながる。各部材５，１５，２２，２３は外部
出力回路４８につながる。

【００３８】ＣＰＵ４２は外部入力回路４７を介して入
力する各種センサ等３１〜３７からの信号を入力値とし
て読み込む。ＣＰＵ４２はそれら入力値に基づき、空燃
比制御を含む燃料噴射量制御、点火時期制御及び燃料カ
ット制御等を実行するために、各部材５，１５，２２，
２３等を制御する。ここで、ＥＣＵ４１には、車両に搭
載されたバッテリ（図示しない）が接続されている。Ｃ
ＰＵ４２が行う各部材５，１５，２２，２３等の制御
は、バッテリからこれらの部材５，１５，２２，２３等
に対する通電及び電圧の印加を制御することを含む。
尚、この実施例で、酸素濃度センサ３４はバッファ及び
Ａ／Ｄ変換器を介してバス４９につながる。ＣＰＵ４２
は、Ａ／Ｄ変換器により変換された酸素濃度センサ３４
からの信号を所定時間毎に読み込む。

【００３９】ここで、燃料噴射量制御とは、エンジン１
の運転状態に応じて各インジェクタ５から噴射される燃
料量を制御することである。空燃比制御とは、少なくと
も酸素濃度センサ３４の検出値に基づき、エンジン１に
おける空燃比Ａ／Ｆを制御することである。この実施例
では、空燃比制御として、ストイキに基づくストイキフ
ィードバック制御と、希薄燃焼（リーンバーン）下にお
けるリーン空燃比に基づくリーンフィードバック制御と
を行う。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応
じてイグナイタ１５を制御することにより、各点火プラ
グ７を作動させて各燃焼室１ａにおける点火時期を制御
することである。更に、燃料カット制御とは、各インジ
ェクタ５からの燃料噴射を強制的に停止する制御であ
る。

【００４０】次に、前述したＥＣＵ４１により実行され
る各種制御のうち、燃料噴射量制御を含む空燃比制御の
処理内容について図９〜図２４の各種フローチャート等
を参照して説明する。後述する各種ルーチンに関する制
御プログラム及び関数データ等はＲＯＭ４３が予め記憶
する。

【００４１】図９は「燃料噴射量算出ルーチン」を示
し、ＥＣＵ４１はこのルーチンの処理を所定時間毎に周
期的に実行する。処理がこのルーチンへ移行するとステ
ップ１００において、ＥＣＵ４１は各センサ等３１，３
２，３５，３６からの信号に基づき吸入空気温度ＴＨ
Ａ、吸入空気量Ｑ、冷却水温度ＴＨＷ及びエンジン回転
速度ＮＥの値をそれぞれ読込む。

【００４２】続いて、ステップ１１０において、ＥＣＵ
４１は両パラメータＱ，ＮＥの値に基づき、基本となる
基本噴射量ＴＡＵｂを算出する。ＥＣＵ４１はこの基本
噴射量ＴＡＵｂを算出するために、ＲＯＭ４３に予め記
憶された両パラメータＱ，ＮＥ及び基本噴射量ＴＡＵｂ
の関数データを用いる。この実施例では、このステップ
１１０の処理を実行するＥＣＵ４１は、エンジン１の運
転状態に応じた基本噴射量ＴＡＵｂを算出するための基
本噴射量算出手段に相当する。

【００４３】次に、ステップ１２０において、ＥＣＵ４
１は両パラメータＴＨＡ，ＴＨＷの値に基づき温度補正
値ＫＴＨを算出する。この温度補正値ＫＴＨは両パラメ
ータＴＨＡ，ＴＨＷの程度に応じて基本噴射量ＴＡＵｂ
を補正するためのものである。ＥＣＵ４１はこの補正値
ＫＴＨを算出するために、ＲＯＭ４３に予め記憶された
両パラメータＴＨＡ，ＴＨＷ及び温度補正値ＫＴＨの関
数データを用いる。この実施例では、ステップ１２０の
処理を実行するＥＣＵ４１は、温度条件に応じた温度補
正値ＫＴＨを算出するための温度補正値算出手段に相当
する。

【００４４】次いで、ステップ１３０において、ＥＣＵ
４１は空燃比Ａ／Ｆをフィードバック制御するために使
用される空燃比補正値ＦＡＦ、リーン補正値ＦＬＮ、リ
ッチ補正値（燃料増量補正値）ＦＯＴＰを読み込む。空
燃比補正値ＦＡＦは、実際の空燃比Ａ／Ｆを所定の目標
空燃比に合致させるためのものである。ＥＣＵ４１はこ
の補正値ＦＡＦを、後述する図１５，１６に示す「空燃
比補正値算出ルーチン」に従って算出する。ＥＣＵ４１
は空燃比Ａ／Ｆをオープンループ制御する場合に、この
補正値ＦＡＦを「１．０」に設定する。リーン補正値Ｆ
ＬＮは目標空燃比をストイキよりもリーン側の値に制御
するためのものであり、リッチ補正値ＦＯＴＰはストイ
キよりもリッチ側に制御するためのものである。ＥＣＵ
４１はこれら補正値ＦＬＮ，ＦＯＴＰを図１０に示す
「目標空燃比算出ルーチン」に従って算出する。

【００４５】即ち、図１０のステップ２１０において、
ＥＣＵ４１は各種センサ等３２，３６の検出信号に基づ
き、吸入空気量Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥの値をそれ
ぞれ読込む。次に、ステップ２２０において、ＥＣＵ４
１は各種パラメータＱ，ＮＥの値に基づき、エンジン１
の運転状態に応じた目標空燃比を算出する。この実施例
で、エンジン回転速度ＮＥが比較的高い場合や、吸入空
気量Ｑが比較的多い場合には、排気系を保護するため
に、ＥＣＵ４１は目標空燃比をストイキ「１４．５」よ
りリッチ側の「１１〜１３」に設定する。この場合、Ｅ
ＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御を行わ
ず、空燃比補正値ＦＡＦを「１．０」に設定し、リッチ
補正値ＦＯＴＰに基づき燃料の増量制御を行う。又、外
気温度が所定値以上で、エンジン１が暖機完了状態であ
り、両パラメータＱ，ＮＥに基づいて燃焼が安定状態に
達したと判断したときは、ＥＣＵ４１は目標空燃比を
「２０〜２３」に設定する。この場合、ＥＣＵ４１は空
燃比Ａ／Ｆのリーンフィードバック制御を行う。更に、
上記条件以外の場合には、両パラメータＱ，ＮＥの関係
が所定の条件を満足したとき、ＥＣＵ４１は目標空燃比
をストイキである「１４．５」とする。この場合、ＥＣ
Ｕ４１はストイキフィードバック制御を行う。ＲＯＭ４
３はエンジン回転速度ＮＥに応じた第１のリーン補正値
ＦＬＮ１の関数データ、負荷Ｇ（＝Ｑ／ＮＥ）に応じた
第２のリーン補正値ＦＬＮ２及びリッチ補正値ＦＯＴＰ
の関数データを予め記憶する。これらの関数データを図
１２，１３（ａ），（ｂ）に示す。ＥＣＵ４１はこれら
の関数データを用いることにより、ステップ２３０にお
いて、各リーン補正値ＦＬＮ１，ＦＬＮ２及びリッチ補
正値ＦＯＴＰを算出し、更に両者ＦＬＮ１，ＦＬ２を乗
算することによりリーン補正値ＦＬＮを算出する。ここ
で、リッチ補正値ＦＯＴＰとリーン補正値ＦＬＮを同時
に目標噴射量ＴＡＵ（後述する）に反映させないように
するために、リッチ補正値ＦＯＴＰが「１．０」よりも
大きい場合にはリーン補正値ＦＬＮを「１．０」とす
る。一方、リーン補正値ＦＬＮが「１．０」よりも小さ
い場合にはリッチ補正値ＦＯＴＰを「１．０」とする。
続いて、ステップ２４０において、ＥＣＵ４１は今回算
出したリーン補正値ＦＬＮ及びリッチ補正値ＦＯＴＰを
それぞれＲＡＭ４４に一旦記憶し、その後の処理を一旦
終了する。ところで、ステップ２３０では、エンジン回
転速度ＮＥと負荷Ｇとで異なる二つの関数データに基づ
いてリーン補正値ＦＬＮを算出した。これに対し、エン
ジン回転速度ＮＥと負荷Ｇとの二次元関数データに基づ
きリーン補正値ＦＬＮを算出するようにしてもよい。

【００４６】ＥＣＵ４１は上記のルーチンに従うことに
より、目標空燃比をストイキとする場合にリーン補正値
ＦＬＮ及びリッチ補正値ＦＯＴＰをそれぞれ「１．０」
に設定する。図１１は設定すべき目標空燃比とリーン補
正値ＦＬＮ及びリッチ補正値ＦＯＴＰとの関係を示す。
この実施例で、ステップ２２０の処理を実行するＥＣＵ
４１は、エンジン１の運転状態に応じた目標空燃比を算
出するための目標空燃比算出手段に相当する。併せて、
ステップ２２０の処理を実行するＥＣＵ４１は、本発明
における制御判断手段に相当する。

【００４７】図９に説明を戻し、ステップ１４０におい
て、ＥＣＵ４１は各種パラメータＴＡＵｂ，ＫＴＨ，Ｆ
ＡＦ，ＦＬＮ，ＦＯＴＰを乗算することにより、目標噴
射量ＴＡＵを算出する。即ち、このステップ１４０で
は、基本噴射量ＴＡＵｂの値を温度補正値ＫＴＨ、空燃
比補正値ＦＡＦ、リーン補正値ＦＬＮ及びリッチ補正値
ＦＯＴＰに基づいて補正することにより、最終的な目標
噴射量ＴＡＵを算出する。この実施例では、ステップ１
４０の処理を実行するＥＣＵ４１が、本発明における燃
料量算出手段に相当する。

【００４８】そして、ステップ１５０において、ＥＣＵ
４１は目標噴射量ＴＡＵをＲＡＭ４４に一旦記憶し、そ
の後の処理を一旦終了する。その後、ＥＣＵ４１は別途
の処理ルーチン（図示しない）に従い、ＲＡＭ４４から
読み出す目標噴射量ＴＡＵの値に基づき各インジェクタ
５を制御する。これにより、各インジェクタ５から吸気
ポート２へ噴射される燃料量が制御される。この燃料噴
射の実行に関する処理の手法は一般に周知であることか
ら、ここではその説明を省略する。このように各インジ
ェクタ５を制御するＥＣＵ４１は、本発明における第２
の制御手段に相当する。

【００４９】上記のように、この実施例における酸素濃
度センサ３４に対する電圧の印加の有無は、リーンフィ
ードバック制御を行うか否かにより異なる。更に、その
印加電圧の大きさはリーンフィードバック制御で設定さ
れるべき目標空燃比により異なる。

【００５０】図１４は酸素濃度センサ３４に対する電圧
の印加を制御するための「電圧印加制御ルーチン」を示
す。ＥＣＵ４１はこのルーチンの処理を所定時間毎に周
期的に実行する。

【００５１】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ３１０において、ＥＣＵ４１は前述した「目標空燃比
算出ルーチン」において算出されたリーン補正値ＦＬＮ
をＲＡＭ４４から読み込む。

【００５２】続いて、ステップ３２０において，ＥＣＵ
４１は今回読み込まれたリーン補正値ＦＬＮに応じて印
加すべき電圧値ＥＲを算出し、その算出結果をＲＡＭ４
４に一旦記憶させる。ＥＣＵ４１はこの電圧値ＥＲを算
出するために、ＲＯＭ４３に予め記憶されたリーン補正
値ＦＬＮに対する電圧値ＥＲの関数データを用いる。こ
こでの設定は、「ＦＬＮ＝１．０」であるのに対して電
圧値ＥＲが「０Ｖ」に、「１．０＞ＦＬＮ＞０．９」で
あるのに対して電圧値ＥＲが「０．４５Ｖ」に、「ＦＬ
Ｎ≦０．９」であるのに対して電圧値ＥＲが「０．７５
Ｖ」となっている。この実施例で、このステップ３３０
の処理を実行するＥＣＵ４１は、本発明における電圧変
更手段に相当する。

【００５３】続いて、ステップ３４０において、ＥＣＵ
４１は算出された電圧値ＥＲに基づいて酸素濃度センサ
３４の素子２２対する電圧の印加を制御する。この実施
例で、このステップ３４０の処理を実行するＥＣＵ４
１、本発明における第１の制御手段に相当する。ＥＣＵ
４１が上記ルーチンを実行することにより、ストイキフ
ィードバック制御を行うべきとき、或いはリッチ補正値
ＦＯＴＰによるリッチ空燃比制御を行うべきときには、
酸素濃度センサ３４の素子２２に対する電圧の印加が停
止される。リーンフィードバック制御を行うべきときに
は、素子２２に対する印加が行われ、その電圧値ＥＲが
リーン補正値ＦＬＮに応じて段階的に変更される。

【００５４】ところで、上記のルーチンでは、素子２２
に印加すべき電圧ＥＲをリーン補正値ＦＬＮに基づいて
算出した。これに対し、その電圧ＥＲを、エンジン１の
運転状態を示す各種パラメータＱ，ＮＥ等に基づいて算
出してもよい。

【００５５】次に、前述した「燃料噴射量算出ルーチ
ン」で使用される空燃比補正値ＦＡＦの算出について説
明する。図１５，１６は「空燃比補正値算出ルーチン」
を示す。ＥＣＵ４１はこのルーチンの処理を所定時間毎
に周期的に実行する。

【００５６】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ４００において、ＥＣＵ４１は各種センサ等３２，３
５，３６の検出信号に基づき、吸入空気量Ｑ、冷却水温
度ＴＨＷ及びエンジン回転速度ＮＥ等の値をそれぞれ読
込む。併せて、ＲＡＭ４４に記憶されているリーン補正
値ＦＬＮ及びリッチ補正値ＦＯＴＰをそれぞれ読み込
む。

【００５７】続いて、ステップ４１０において、ＥＣＵ
４１は空燃比Ａ／Ｆのフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を
実行すべき条件が成立しているか否かを判断する。この
実施例では、例えば、エンジン１が始動中、冷却水温度
ＴＨＷが「５０℃以下」のとき、或いはエンジン１の始
動後「４秒」が経過していないとき及び燃料の増量制御
の実行条件が成立しているときには、ＥＣＵ４１はフィ
ードバック制御の実行条件が成立していないと判断す
る。その他の場合には、ＥＣＵ４１はフィードバック制
御の実行条件が成立していると判断する。ここで、上記
実行条件が成立していない場合には、ステップ４１５に
おいて、ＥＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆをオープンループ制
御するために空燃比補正値ＦＡＦを「１．０」に設定
し、その後の処理を一旦終了する。上記の実行条件が成
立している場合に、ＥＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆをフィー
ドバック制御するために処理をステップ４２０へ移行す
る。

【００５８】ステップ４２０において、ＥＣＵ４１はリ
ーン補正値ＦＬＮが「１．０」であるか否かを判断す
る。前述したようにこの実施例では、目標空燃比をスト
イキとする場合に、リーン補正値ＦＬＮを「１．０」に
設定する。そのため、このステップ４２０で、ＥＣＵ４
１は目標空燃比がストイキであるか、リーン空燃比であ
るかを判断することになる。この実施例では、このステ
ップ４２０の処理を実行するＥＣＵ４１が、本発明にお
ける制御判断手段に相当する。リーン補正値ＦＬＮが
「１．０」でない場合、即ち目標空燃比がリーン空燃比
である場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ４３６へ
移行する。この場合、ＥＣＵ４１は酸素濃度センサ３４
をリーンセンサとして機能させるために、その素子２２
に対する電圧の印加を開始する。そのとき印加されるべ
き電圧値ＥＲについては前述した。一方、リーン補正値
ＦＬＮが「１．０」である場合、即ち目標空燃比がスト
イキである場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ４６
０へ移行する。この場合、ＥＣＵ４１は酸素濃度センサ
３４を酸素センサとして機能させるために素子２２に対
する電圧の印加を停止する。

【００５９】続いて、ステップ４３６において、ＥＣＵ
４１は判定フラグＸＯＲをＲＡＭ４４から読み込む。こ
のフラグＸＯＲはフィードバック制御において、空燃比
補正値ＦＡＦの変更を許容するために、空燃比Ａ／Ｆが
目標空燃比よりもリッチであるかリーンであるかを示
す。

【００６０】ＥＣＵ４１はこの判定フラグＸＯＲを図１
７に示す「判定フラグ設定ルーチン」に従って設定す
る。ＥＣＵ４１はこのルーチンを所定時間（例えば「１
６ｍｓ」）毎に周期的に実行する。即ち、ステップ５１
０において、ＥＣＵ４１はカウント値ＣＤＹを読み込
む。ＥＣＵ４１はこのカウント値ＣＤＹを後述する図２
０，２１に示す「カウント値設定ルーチン」に従って設
定する。このカウント値ＣＤＹは、空燃比Ａ／Ｆが目標
空燃比よりもリッチであるかリーンであるかの判断を、
酸素濃度センサ３４の出力変化に対して所定期間だけ遅
延させるためにタイマカウンタ４６によりカウントされ
る。続いて、ステップ５２０において、ＥＣＵ４１はそ
のカウント値ＣＤＹが所定の基準値Ｔ１（例えば「１２
８」）以上であるか否かを判断する。ここで、カウント
値ＣＤＹが基準値Ｔ１以上である場合には、空燃比Ａ／
Ｆがリッチ側であることから、ステップ５３０におい
て、ＥＣＵ４１は判定フラグＸＯＲを「１」に設定し、
その後の処理を一旦終了する。カウント値ＣＤＹが基準
値Ｔ１未満である場合には、空燃比Ａ／Ｆがリーン側で
あることから、ステップ５４０において、ＥＣＵ４１は
判定フラグＸＯＲを「０」に設定し、その後の処理を一
旦終了する。

【００６１】図１５に説明を戻し、ステップ４３７にお
いて、ＥＣＵ４１は判定フラグＸＯＲが「０」であるか
否か、即ち空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりもリーン側で
あるかリッチ側であるかを判断する。ここで、判定フラ
グＸＯＲが「１」である場合には、空燃比補正値ＦＡＦ
の減少変更を許容するために、ＥＣＵ４１は処理をステ
ップ４４６へ移行する。判定フラグＸＯＲが「０」であ
る場合には、空燃比補正値ＦＡＦの増加変更を許容する
ために、ＥＣＵ４１は処理をステップ４３８へ移行す
る。

【００６２】ステップ４３８において、ＥＣＵ４１はス
キップフラグＸＳＰをＲＡＭ４４から読み込む。このフ
ラグＸＳＰは空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンへ、或い
はリーンからリッチへスキップするタイミングであるこ
とを示すものであり、後述する図２０，２１に示す「カ
ウント値設定ルーチン」において設定される。

【００６３】続いて、ステップ４４０において、ＥＣＵ
４１はスキップフラグＸＳＰが「１」であるか否か、即
ち空燃比Ａ／Ｆのスキップタイミングであるか否かを判
断する。スキップフラグＸＳＰが「１」である場合に
は、ステップ４４１において、ＥＣＵ４１は現在の空燃
比補正値ＦＡＦに今回算出した比例値ＲＳ１を加算し、
その加算結果を新たな空燃比補正値ＦＡＦとして設定す
る。そして、ステップ４４２において、スキップフラグ
ＸＳＰを「０」に設定してスキップ処理を終了し、その
後の処理を一旦終了する。スキップフラグＸＳＰが
「０」である場合には、ステップ４４３において、ＥＣ
Ｕ４１は現在の空燃比補正値ＦＡＦに今回算出した積分
値Ｋ１を加算し、その加算結果を新たな空燃比補正値Ｆ
ＡＦとして設定する。そして、その後の処理を一旦終了
する。つまり、ステップ４４０〜４４３のルーチンで、
ＥＣＵ４１は空燃比補正値ＦＡＦを増大させる。

【００６４】ここで、比例値ＲＳ１は空燃比Ａ／Ｆが目
標空燃比に対してリッチからリーンへ、或いはその逆に
リーンからリッチへ移行したときに、空燃比補正値ＦＡ
Ｆを大きく増減（スキップ）させて制御性を向上させる
比例補正用のものである。積分値Ｋ１は空燃比補正値Ｆ
ＡＦを徐々に増減させる積分補正用のものである。両値
ＲＳ１，Ｋ１とも適宜な値に定めることができる。更
に、比例値ＲＳ１及び積分値Ｋ１のそれぞれについて、
空燃比補正値ＦＡＦを増大させる場合と減少させる場合
とで、同じ値に設定したり、異なった値に設定したりし
てもよい。

【００６５】一方、ステップ４３７において、判定フラ
グＸＯＲが「０」である場合、即ち空燃比Ａ／Ｆが目標
空燃比よりもリッチ側である場合には、ＥＣＵ４１は処
理をステップ４４５へ移行する。このステップ４４５に
おいて、ＥＣＵ４１はスキップフラグＸＳＰをＲＡＭ４
４から読み込む。

【００６６】続いて、ステップ４４６において、ＥＣＵ
４１は今回読み込まれたスキップフラグＸＳＰが「１」
であるか否か、即ち空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比に対して
リーンからリッチになって最初にこのステップ４４５を
経たか否かを判断する。即ち、ＥＣＵ４１は、空燃比Ａ
／Ｆがスキップタイミングであるか否かを判断する。ス
キップフラグＸＳＰが「１」である場合、即ちスキップ
タイミングである場合には、ステップ４４７において、
ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値ＦＡＦから比例値ＲＳ
１を減算し、その減算結果を新たな空燃比補正値ＦＡＦ
として設定する。そして、ステップ４４８において、ス
キップフラグＸＳＰを「０」に設定し、その後の処理を
一旦終了する。スキップフラグＸＳＰが「０」、即ちス
キップタイミングでない場合には、ステップ４４９にお
いて、ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値ＦＡＦから積分
値Ｋ１を減算し、その減算結果を新たな空燃比補正値Ｆ
ＡＦとして設定する。そして、その後の処理を一旦終了
する。つまり、ステップ４４６〜４４９のルーチンで、
ＥＣＵ４１は空燃比補正値ＦＡＦを減少させる。

【００６７】図１８はリーンフィードバック制御下にお
ける酸素濃度センサ３４の出力電流値ＩＬ、判定フラグ
ＸＯＲ及び空燃比補正値ＦＡＦの変化を示す。このタイ
ミングチャートからも分かるように、空燃比Ａ／Ｆが目
標空燃比よりもリーン側となって電流値ＩＬが基準値Ｉ
Ｒを上回ると、所定の遅延値ＴＤＬ（例えば「１６ｍ
ｓ」）だけ遅れて判定フラグＸＯＲが「１」から「０」
へ変わる。これと同時に、空燃比補正値ＦＡＦが増加方
向へ反転する。このとき、空燃比補正値ＦＡＦは比例値
ＲＳ１の分だけスキップした後、積分値Ｋ１だけ徐々に
増加する。一方、空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりもリッ
チ側となって電流値ＩＬが基準値ＩＲを下回ると、所定
の遅延値ＴＤＲ（例えば「１６ｍｓ」）だけ遅れて判定
フラグＸＯＲが「０」から「１」へ変わる。これと同時
に、空燃比補正値ＦＡＦが減少方向へ反転する。このと
き、空燃比補正値ＦＡＦは比例値ＲＳ１の分だけスキッ
プした後、積分値Ｋ１だけ徐々に減少する。このよう
に、電流値ＩＬの変化に対して空燃比補正値ＦＡＦの増
減の反転を遅延させるのは、酸素濃度センサ３４の出力
が短時間に不規則に変動した場合に対処するためであ
る。この実施例では、上記ステップ４３６〜４４９のル
ーチンを実行するＥＣＵ４１が、本発明における第１の
補正値算出手段に相当する。

【００６８】ステップ４２０から移行してステップ４６
０において、ＥＣＵ４１は判定フラグＸＯＲをＲＡＭ４
４から読み込む。そして、ステップ４６５において、Ｅ
ＣＵ４１は判定フラグＸＯＲが「０」であるか否か、即
ち空燃比Ａ／Ｆがストイキに対してリーンであるか否か
を判断する。ここで、判定フラグＸＯＲが「０」である
場合には、空燃比補正値ＦＡＦの増加変更を許容するた
めに、ＥＣＵ４１は処理をステップ４８５へ移行する。
判定フラグＸＯＲが「１」である場合には、空燃比補正
値ＦＡＦの減少変更を許容するために、ＥＣＵ４１は処
理をステップ４６６へ移行する。

【００６９】ステップ４６６において、ＥＣＵ４１はス
キップフラグＸＳＰをＲＡＭ４４から読み込む。更に、
ステップ４７０において、ＥＣＵ４１はスキップフラグ
ＸＳＰが「１」であるか否か、即ち判定フラグＸＯＲが
「１」となって最初にこのステップ４６６を経たか否か
を判断する。最初の場合、即ちスキップフラグＸＳＰが
「１」となるスキップタイミングである場合には、ステ
ップ４７１において、ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値
ＦＡＦから所定の比例値ＲＳ２を減算し、その減算結果
を新たな空燃比補正値ＦＡＦとして設定する。そして、
ステップ４７２において、スキップフラグＸＳＰを
「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。最初で
ない場合、即ちスキップフラグＸＳＰが「０」となるス
キップタイミングでない場合には、 ステップ４７３に
おいて、ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値ＦＡＦから所
定の積分値Ｋ２を減算し、その減算結果を新たな空燃比
補正値ＦＡＦとして設定する。そして、その後の処理を
一旦終了する。

【００７０】ここで、比例値ＲＳ２及び積分値Ｋ２は前
述した比例値ＲＳ１及び積分値Ｋ１に準じ、両値ＲＳ
２，Ｋ２とも任意に設定することができる。この実施例
では、比例値ＲＳ２が比例値ＲＳ１よりも相対的に大き
く、積分値Ｋ２が積分値Ｋ１よりも相対的に大きく設定
されている。

【００７１】一方、ステップ４６５から移行してステッ
プ４８５において、ＥＣＵ４１はスキップフラグＸＳＰ
をＲＡＭ４４から読み込む。そして、ステップ４９０に
おいて、ＥＣＵ４１はスキップフラグＸＳＰが「１」で
あるか否か、即ち判定フラグＸＯＲが「０」となって最
初にこのステップ４９０を経たか否かを判断する。即
ち、ＥＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリーン
となって最初であるか否かを判断する。最初の場合、即
ちスキップフラグＸＳＰが「１」である場合には、ステ
ップ４９１において、ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値
ＦＡＦに比例値ＲＳ２を加算し、その加算結果を新たな
空燃比補正値ＦＡＦとして設定する。そして、ステップ
４９３において、スキップフラグＸＳＰに「０」を設定
し、その後の処理を一旦終了する。最初でない場合、即
ちスキップフラグＸＳＰが「０」である場合には、ステ
ップ４９２において、ＥＣＵ４１は現在の空燃比補正値
ＦＡＦに積分値Ｋ２を加算し、その加算結果を新たな空
燃比補正値ＦＡＦとして設定する。そして、その後の処
理を一旦終了する。

【００７２】図１９はストイキフィードバック制御下に
おける酸素濃度センサ３４の出力電圧値ＥＳ、判定フラ
グＸＯＲ及び空燃比補正値ＦＡＦの変化を示す。このタ
イミングチャートからも分かるように、空燃比Ａ／Ｆが
ストイキよりもリッチとなって電圧値ＥＳが基準値ＥＤ
以上となると、所定の遅延値ＴＤＲ（例えば「７２ｍ
ｓ」）だけ遅れて判定フラグＸＯＲが「０」から「１」
へ変わる。これと同時に、空燃比補正値ＦＡＦが減少方
向へ反転する。このとき、空燃比補正値ＦＡＦは比例値
ＲＳ２の分だけスキップした後、積分値Ｋ２だけ徐々に
減少する。一方、空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリーン
となって電圧値ＥＳが基準値ＥＤを下回ると、所定の遅
延値ＴＤＬ（例えば「１６ｍｓ」）だけ遅れて判定フラ
グＸＯＲが「１」から「０」へ変わる。これと同時に、
空燃比補正値ＦＡＦが増加方向へ反転する。このとき、
空燃比補正値ＦＡＦは比例値ＲＳ２の分だけスキップし
た後、積分値Ｋ２だけ徐々に増加する。このように、電
圧値ＥＳの変化に対して空燃比補正値ＦＡＦの増減の反
転を遅延させる。この実施例では、上記ステップ４６０
〜４９２のルーチンを実行するＥＣＵ４１が、本発明に
おける第２の補正値算出手段に相当する。

【００７３】次に、前述した「判定フラグ設定ルーチ
ン」で使用されるカウント値ＣＤＹの処理について説明
する。図２０，２１は「カウント値処理ルーチン」を示
す。ＥＣＵ４１はこのルーチンの処理を所定時間（例え
ば「４ｍｓ」）毎に周期的に実行する。

【００７４】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ６００において、ＥＣＵ４１は各種センサ等３２，３
３，３５，３６の検出信号に基づき、運転状態に関する
各種パラメータＱ，ＴＡ，ＴＨＷ，ＮＥの値をそれぞれ
読み込む。併せて、ＲＡＭ４４に記憶されているリーン
補正値ＦＬＮを読み込む。更に、ステップ６０１におい
て、ＥＣＵ４１は現在のカウント値ＣＤＹを前回のカウ
ント値ＣＤＹ１としてＲＡＭ４４に記憶する。

【００７５】続いて、ステップ６０２において、ＥＣＵ
４１はリーンフィードバック（リーンＦ／Ｂ）制御を実
行すべき条件が成立しているか否かを判断する。この判
断の内容は、前述した「空燃比補正値算出ルーチン」の
ステップ４１０及びステップ４２０のそれに準ずる。こ
の条件が成立している場合には、ＥＣＵ４１は処理をス
テップ６３０へ移行する。この条件が成立していない場
合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６０３へ移行す
る。

【００７６】ステップ６０３において、ＥＣＵ４１は燃
料カット（Ｆ／Ｃ）を実行すべき条件が成立しているか
否かを判断する。この実施例で、ＥＣＵ４１はスロット
ル開度ＴＡ及びエンジン回転速度ＮＥの値に基づき燃料
カット実行の条件成立を判断する。そして、この条件が
成立している場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６
３０へ移行する。この条件が成立していない場合には、
ＥＣＵ４１は処理をステップ６０４へ移行する。

【００７７】ステップ６０４において、ＥＣＵ４１は前
回に燃料カットが実行されたか否かを判断する。前回に
燃料カットが行われた場合には、現在が空燃比Ａ／Ｆの
オープンループ制御であることから、ＥＣＵ４１は処理
をステップ６１０へ移行する。前回に燃料カットが実行
されていない場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６
０５へ移行する。

【００７８】ステップ６１０において、ＥＣＵ４１は酸
素濃度センサ３４に印加された電圧値ＥＲをＲＡＭ４４
より読み込む。続いて、ステップ６１１において、ＥＣ
Ｕ４１は電圧値ＥＲの大きさに応じた設定値ＫＤＩを算
出する。この設定値ＫＤＩはカウント値ＣＤＹを強制的
にある値に置き換えるためのものである。例えば「１
９」から「１２７」の範囲で設定することができる。こ
の実施例では、電圧値ＥＲが「０Ｖ」、「０．４５Ｖ」
及び「０．７５Ｖ」に段階的に設定されることから、こ
れに応じて設定値ＫＤＩが段階的に設定される。その
後、ステップ６１２において、ＥＣＵ４１はその設定値
ＫＤＩを前回のカウント値ＣＤＹ１として設定する。更
に、ステップ６６０において、ＥＣＵ４１は前回のカウ
ント値ＣＤＹ１を今回のカウント値ＣＤＹとして設定
し、その後の処理を一旦終了する。つまり、ステップ６
１０〜６１２，６６０の一連のルーチンで、ＥＣＵ４１
は酸素濃度センサ３４に印加されていた電圧値ＥＲに応
じた設定値ＫＤＩをカウント値ＣＤＹとして強制的に設
定する。この実施例では、上記ステップ６１０，６１１
の処理を実行するＥＣＵ４１が、本発明における期間変
更手段に相当する。更に、上記ステップ６１２，６６０
の処理を実行するＥＣＵ４１が、本発明における第１及
び第２の判断強制手段に相当する。

【００７９】一方、ステップ６０４から移行してステッ
プ６０５において、ＥＣＵ４１は前回にストイキフィー
ドバック（ストイキＦ／Ｂ）制御が実行されたか否かを
判断する。そして、前回にこの制御が実行されていない
場合には、ステップ６０６において、ＥＣＵ４１は前回
に燃料増量制御が行われたか否かを判断する。この制御
は目標噴射量ＴＡＵを強制的に増量補正するためのもの
である。この制御は前述した「目標空燃比算出ルーチ
ン」において算出されるリッチ補正値ＦＯＴＰに基づい
て行われるものである。ここで、前回に燃料増量制御が
あった場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６２０へ
移行する。前回に燃料増量制御がなかった場合には、Ｅ
ＣＵ４１は処理をステップ６０７へ移行する。

【００８０】ステップ６０７において、ＥＣＵ４１は今
回にストイキフィードバック制御を実行すべき条件が成
立しているか否かを判断する。今回この条件が成立して
いる場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６１０へ移
行し、前述したようなステップ６１０〜６１２，６６０
のルーチンを実行する。今回この条件が成立していない
場合には、ＥＣＵ４１は処理をステップ６２０へ移行す
る。

【００８１】ステップ６２０において、ＥＣＵ４１は酸
素濃度センサ３４から出力される電圧値ＥＳを読み込
む。ここでは前回にストイキフィードバック制御又は燃
料増量制御の実行条件が成立していたことから、前回に
酸素濃度センサ３４に対して電圧が印加されていない状
態であることから、ＥＣＵ４１は酸素センサとして機能
する酸素濃度センサ３４からの電圧値ＥＳを読み込むこ
とができる。次に、ステップ６２１において、ＥＣＵ４
１はその電圧値ＥＳが基準値ＥＤ以上であるか否かを判
断する。電圧値ＥＳが基準値ＥＤ以上である場合には、
空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリッチであることから、
ＥＣＵ４１は処理をステップ６４０へ移行する。電圧値
ＥＳが基準値ＥＤ未満である場合には、空燃比Ａ／Ｆが
ストイキよりもリーンであることから、ＥＣＵ４１は処
理をステップ６５０へ移行する。

【００８２】一方、ステップ６０２又はステップ６０３
から移行してステップ６３０において、ＥＣＵ４１は酸
素濃度センサ３４から出力される電流値ＩＬを読み込
む。ここでは、リーンフィードバック制御又は燃料カッ
トの実行条件が成立していることから、ＥＣＵ４１はリ
ーンセンサとして機能する酸素濃度センサ３４の電流値
ＩＬを読み込むことができる。次に、ステップ６３１に
おいて、ＥＣＵ４１は電流値ＩＬが基準値ＩＲ（零では
ない値）よりも大きいか否かを判断する。電流値ＩＬが
基準値ＩＲよりも大きい場合には、空燃比Ａ／Ｆが目標
空燃比よりもリッチ側であることから、ＥＣＵ４１は処
理をステップ６４０へ移行する。電流値ＩＬが基準値Ｉ
Ｒ以上である場合には、空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比より
もリーン側であることから、ＥＣＵ４１は処理をステッ
プ６５０へ移行する。

【００８３】ステップ６４０において、ＥＣＵ４１は前
述した遅延値ＴＤＬを目標のカウント値ＣＤＹ２として
設定する。ここで、目標のカウント値ＣＤＹ２とは、カ
ウント値ＣＤＹが「０」若しくは「ＦＦ（フル）」とな
ったときに、次に移行すべき値を意味する。この実施例
において、遅延値ＴＤＬは一定値である。これに対し
て、この遅延値ＴＤＬをエンジン１の運転状態、例えば
アイドリング時であるか否かで可変とすることもでき
る。

【００８４】更に、ステップ６４１において、ＥＣＵ４
１は前回のカウント値ＣＤＹ１から「１」を減算して新
たなカウント値ＣＤＹ１として設定する。つまり、カウ
ント値ＣＤＹ１をデクリメントする。

【００８５】続いて、ステップ６４２において、ＥＣＵ
４１は前回のカウント値ＣＤＹ１が基準値Ｔ１以上であ
るか否かを判断する。前回のカウント値ＣＤＹ１が基準
値Ｔ１以上である場合には、ステップ６４５において、
ＥＣＵ４１は目標のカウント値ＣＤＹ２を前回のカウン
ト値ＣＤＹ１として設定する。その後、ステップ６６０
において、ＥＣＵ４１は前回のカンウト値ＣＤＹ１を今
回のカウント値ＣＤＹとして設定し、その後の処理を一
旦終了する。つまり、ステップ６４０〜６４２，６４
５，６６０のルーチンでは、ＥＣＵ４１は所定の遅延値
ＴＤＬを今回のカウント値ＣＤＹとして設定する。

【００８６】一方、ステップ６４２において、前回のカ
ウント値ＣＤＹ１が基準値Ｔ１未満である場合には、ス
テップ６４３において、ＥＣＵ４１は前回のカウント値
ＣＤＹ１が「０」でないか否かを判断する。前回のカウ
ント値ＣＤＹ１が「０」でない場合には、ステップ６６
０において、ＥＣＵ４１は前回のカンウト値ＣＤＹ１を
今回のカウント値ＣＤＹとして設定し、その後の処理を
一旦終了する。つまり、ステップ６４０〜６４３，６６
０のルーチンでは、ＥＣＵ４１は今回のカウント値ＣＤ
Ｙを「１」だけデクリメントする。

【００８７】更に、ステップ６４３において、前回のカ
ウント値ＣＤＹ１が「０」である場合には、ステップ６
４４において、ＥＣＵ４１はスキップフラグＸＳＰを
「１」に設定する。このスキップフラグＸＳＰは空燃比
Ａ／Ｆの変化がリーンからリッチへ、或いはリッチから
リーンへ移行したときに「１」に設定される。その後、
ＥＣＵ４１はステップ６４５，６６０のルーチンを実行
する。

【００８８】一方、ステップ６５０において、ＥＣＵ４
１は前述した所定の遅延値ＴＤＲを目標のカウント値Ｃ
ＤＹ２として設定する。この実施例において、遅延値Ｔ
ＤＲは一定値である。これに対して、この遅延値ＴＤＲ
をエンジン１の運転状態、例えばアイドリング時である
か否かで可変とすることもできる。この実施例では、遅
延値ＴＤＲが遅延値ＴＤＬよりも大きく設定されてい
る。これに対し、両者ＴＤＲ，ＴＤＬを同じに設定する
こともできる。

【００８９】更に、ステップ６５１において、ＥＣＵ４
１は前回のカウント値ＣＤＹ１に「１」を加算して新た
なカウント値ＣＤＹ１として設定する。つまり、カウン
ト値ＣＤＹ１をインクリメントする。

【００９０】続いて、ステップ６５２において、ＥＣＵ
４１は前回のカウント値ＣＤＹ１が基準値Ｔ１以上であ
るか否かを判断する。ここで、前回のカウント値ＣＤＹ
１が基準値Ｔ１以上である場合には、ＥＣＵ４１はステ
ップ６６０のルーチンを経てその後の処理を一旦終了す
る。つまり、ステップ６５０〜６４２，６６０のルーチ
ンでは、ＥＣＵ４１は今回のカウント値ＣＤＹを「１」
だけインクリメントする。

【００９１】一方、ステップ６５２において、前回のカ
ウント値ＣＤＹ１が基準値Ｔ１未満である場合には、ス
テップ６５３において、ＥＣＵ４１は前回のカウント値
ＣＤＹ１が「０」でないか否かを判断する。前回のカウ
ント値ＣＤＹ１が「０」でない場合には、ＥＣＵ４１は
ステップ６４５，６６０のルーチンを経てその後の処理
を一旦終了する。つまり、ステップ６５０〜６５３，６
４５，６６０のルーチンでは、ＥＣＵ４１は所定の遅延
値ＴＤＲを今回のカウント値ＣＤＹとして設定する。

【００９２】更に、ステップ６５３において、前回のカ
ウント値ＣＤＹ１が「０」である場合には、ＥＣＵ４１
はステップ６４４，６４５，６６０のルーチンを経てそ
の後の処理を一旦終了する。この実施例では、上記の
「カウント値処理ルーチン」を実行するＥＣＵ４１が、
本発明における遅延手段に相当する。

【００９３】ここで、上記ルーチンに関し、酸素濃度セ
ンサ３４が酸素センサとして機能するときの電圧値Ｅ
Ｓ、カウント値ＣＤＹ、目標カウント値ＣＤＹ２、判定
フラグＸＯＲ及び空燃比補正値ＦＡＦの変化を図２２に
示す。

【００９４】このタイミングチャートで、時刻ｔ１に電
圧値ＥＳがリーンを示す値からリッチを示す値へ変わる
と、ＥＣＵ４１はカウント値ＣＤＹのデクリメントを開
始し、目標カウント値ＣＤＹ２を遅延値ＴＤＬとして設
定する。

【００９５】その後、遅延値ＴＤＲだけ経過してカウン
ト値ＣＤＹが「０」に達すると（時刻ｔ２）、ＥＣＵ４
１はカウント値ＣＤＹを目標カウント値ＣＤＹ２である
遅延値ＴＤＬに設定する。このとき、カウント値ＣＤＹ
は基準値Ｔ１よりも一旦大きくなることから、ＥＣＵ４
１は判定フラグＸＯＲをリッチを示す「１」に設定し、
空燃比補正値ＦＡＦを減少方向へ反転させる。

【００９６】そして、時刻ｔ３において、電圧値ＥＳが
リッチを示す値からリーンを示す値へ変わると、ＥＣＵ
４１はカンウト値ＣＤＹのインクリメントを開始し、目
標カウント値ＣＤＹ２を遅延値ＴＤＲとして設定する。

【００９７】その後、遅延値ＴＤＬだけ経過してカウン
ト値ＣＤＹが「ＦＦ」に達すると（時刻ｔ４）、ＥＣＵ
４１はカウント値ＣＤＹを「０」に一旦戻した後、目標
カウント値ＣＤＹ２である遅延値ＴＤＲに設定する。こ
のとき、カウント値ＣＤＹは基準値Ｔ１よりも一旦小さ
くなることから、ＥＣＵ４１は判定フラグＸＯＲをリー
ンを示す「０」に設定し、空燃比補正値ＦＡＦを増加方
向へ反転させる。以後、各パラメータＥＳ，ＣＤＹ，Ｃ
ＤＹ２，ＸＯＲ，ＦＡＦは同様に推移する。一方、酸素
濃度センサ３４がリーンセンサとして機能する際には、
電流値ＩＬの変化と判定フラグＸＯＲの変化とが互いに
逆位相となる他は、各パラメータＩＬ，ＣＤＹ，ＣＤＹ
２，ＸＯＲ，ＦＡＦは上記に準ずる推移を示す。

【００９８】以上説明したようにこの実施例の空燃比制
御装置によれば、ＥＣＵ４１はエンジン１の運転状態に
基づきリーンフィードバック制御を実行すべきか、スト
イキフィードバック制御を実行すべきかを判断する。そ
して、ストイキフィードバック制御を実行すべきと判断
したとき、ＥＣＵ４１は酸素濃度センサ３４を酸素セン
サの機能に切り換えるために同センサ３４に対する電圧
の印加を停止する。このとき、酸素濃度センサ３４は空
燃比Ａ／Ｆがストイキよりも大きいか否かを示す電圧値
ＥＳを出力する。そして、ＥＣＵ４１はその電圧値ＥＳ
の変化に基づき、空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリッチ
であるかリーンであるかを判断する。ＥＣＵ４１は空燃
比Ａ／Ｆがストイキよりもリッチであると判断したと
き、値が経時的に減少するように空燃比補正値ＦＡＦを
算出する。又、空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリーンで
あると判断したとき、ＥＣＵ４１は値が経時的に増大す
るように空燃比補正値ＦＡＦを算出する。更に、ＥＣＵ
４１は、算出された空燃比補正値ＦＡＦ等に基づき目標
噴射量ＴＡＵを算出する。そして、ＥＣＵ４１はその目
標噴射量ＴＡＵに基づき各インジェクタ５を制御するこ
とにより、ストイキフィードバック制御を実行する。

【００９９】一方、ＥＣＵ４１がリーンフィードバック
制御を実行すべきと判断したとき、ＥＣＵ４１は酸素濃
度センサ３４をリーンセンサの機能に切り換えるために
同センサ３４に所定の電圧を印加する。このとき、酸素
濃度センサ３４は排気ガス中に残存する酸素濃度Ｏｘに
比例した電流値ＩＬを出力する。ＥＣＵ４１はその電流
値ＩＬに基づき空燃比補正値ＦＡＦを算出する。併せ
て、ＥＣＵ４１はエンジン１の運転状態に応じたリーン
補正値ＦＬＮを算出する。更に、ＥＣＵ４１はそれらの
補正値ＦＡＦ，ＦＬＮ等に基づき目標噴射量ＴＡＵを算
出する。そして、ＥＣＵ４１はその目標噴射量ＴＡＵに
基づき各インジェクタ５を制御することにより、リーン
フィードバック制御を実行する。

【０１００】ここで、空燃比補正値ＦＡＦの算出に当た
り、ＥＣＵ４１は酸素濃度センサ３４の電流値ＩＬ又は
電圧値ＥＳの変化に対し、リッチ又はリーンの判定を遅
延値ＴＤＲ，ＴＤＬに対応する期間だけ遅延させる。従
って、空燃比補正値ＦＡＦの減少方向から増加方向への
反転、或いは増加方向から減少方向への反転が所定期間
だけ遅延される。このため、酸素濃度センサ３４の出力
が短時間に不規則に変動したとしても、算出されるべき
空燃比補正値ＦＡＦが不必要な変動を示すことはない。
その結果、安定した空燃比補正値ＦＡＦを算出すること
ができ、リーン及びストイキのフィードバック制御にお
いて、空燃比Ａ／Ｆの補正を安定して行うことができ
る。

【０１０１】このように、ＥＣＵ４１はエンジン１の運
転状態に応じてリーン及びストイキのフィードバック制
御等を選択的に実行する。ここで、エンジン１の運転状
態の変化に応じ、リーンフィードバック制御からストイ
キフィードバック制御へ移行したとする。このとき、リ
ーンセンサとして機能させるために酸素濃度センサ３４
に直前まで印加されていた電圧は、同センサ３４に残留
する。このため、制御移行後に、その電圧値が酸素セン
サとして機能すべき酸素濃度センサ３４から誤って出力
されるおそれがある。この出力は空燃比Ａ／Ｆがストイ
キよりもリッチであることを誤って示すことになる。

【０１０２】そこで、この実施例では、上記のような制
御移行時に、ＥＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆがストイキより
もリーンであるという判断を自己に対して所定期間にわ
たって強制的に行わせる。この実施例では、ＥＣＵ４１
は上記の強制的判断をリッチ・リーンの判定を遅延させ
るためのカウント値ＣＤＹを使って実行する。

【０１０３】例えば、図２３のタイミングチャートに示
すように、時刻ｔ１において、リーンフィードバック
（リーンＦ／Ｂ）制御からストイキフィードバック（ス
トイキＦ／Ｂ）制御へ移行したとする。このとき、酸素
濃度センサ３４に直前まで印加されていた電圧の残留分
は同図（ａ）に電圧値ＥＳで示すように徐々に減少す
る。この残留電圧は時間の経過に伴い無くなることか
ら、所定期間経過後に酸素濃度センサ３４の出力は正常
に戻る。しかし、その出力が正常に戻るまでの間で、酸
素濃度センサ３４はその残留電圧を酸素センサとして機
能する電圧値ＥＳとして誤って出力する。

【０１０４】ここで、ＥＣＵ４１はその電圧値ＥＳをＡ
／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ値）として所定時間毎に周期的
に読み込む。このＡ／Ｄ値の段階的な推移を同図（ｂ）
に示す。ＥＣＵ４１は、時刻ｔ１にストイキフィードバ
ック制御へ移行した後に、時刻ｔ２にて初めてＡ／Ｄ値
を読み込み、その後時刻ｔ３，ｔ４において順次に読み
込む。そして、ＥＣＵ４１は、時刻ｔ３にその電圧値Ｅ
Ｓをリーンを示す値として初めて読み込む。

【０１０５】この実施例では、上記の電圧値ＥＳの推移
の中で、制御が移行する時刻ｔ１に、ＥＣＵ４１は同図
（ｃ）に示すように、カウント値ＣＤＹを設定値ＫＤＩ
に一旦設定する。このとき、カウント値ＣＤＹは基準値
Ｔ１よりも一旦小さくなることから、同図（ｄ）に示す
ように、判定フラグＸＯＲは空燃比Ａ／Ｆがリッチであ
ることを示す「１」からリーンであることを示す「０」
に変わる。つまり、ＥＣＵ４１はカウント値ＣＤＹを設
定値ＫＤＩに強制的に設定することにより、判定フラグ
ＸＯＲをストイキよりもリーンであることを示す「０」
に強制的に設定する。これに伴い、ＥＣＵ４１は、同図
（ｅ）に示すように、空燃比補正値ＦＡＦを増加方向へ
強制的に反転させる。その後、ＥＣＵ４１は時刻ｔ２か
らカウント値ＣＤＹのデクリメントを開始し、時刻ｔ３
にそのカウント値ＣＤＹを遅延値ＴＤＲに一旦戻す。こ
のように、ＥＣＵ４１はカウント値ＣＤＹの操作によっ
て空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリーンであることの判
断を所定期間にわたって強制的に行い、空燃比補正値Ｆ
ＡＦを増加させる。

【０１０６】一方、本実施例のようなカウント値ＣＤＹ
の操作が行われなかったとする。このとき、各種パラメ
ータＣＤＹ，ＸＯＲ，ＦＡＦは図２３に破線で示す対比
例のように推移することになる。即ち、時刻ｔ１にスト
イキフィードバック制御へ移行すると、空燃比補正値Ｆ
ＡＦは直ちに減少方向へ反転する。このとき、カウント
値ＣＤＹは設定値ＫＤＩに強制的に設定されることはな
く、時刻ｔ３にそのインクリメントが開始される。そし
て、カウント値ＣＤＹは、時刻ｔ４に「ＦＦ」に達する
と、初めて「０」に戻される。これに伴い、判定フラグ
ＸＯＲは初めて「０」に変わり、空燃比補正値ＦＡＦが
増加方向へ反転されることになる。

【０１０７】上記の対比からも明らかなように、この実
施例では、空燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリッチ側であ
ることを示す電圧値ＥＳを酸素濃度センサ３４が誤って
出力したとしても、ＥＣＵ３４はその電圧値ＥＳを正規
の出力としては扱わず、空燃比補正値ＦＡＦを減少方向
へ反転させない。その代わりに、ＥＣＵ４１は空燃比補
正値ＦＡＦを増加方向へ強制的に反転させる。そして、
ＥＣＵ４１はその空燃比補正値ＦＡＦ等に基づき目標噴
射量ＴＡＵを増大させ、その目標噴射量ＴＡＵに基づき
各インジェクタ５を制御する。

【０１０８】従って、リーンフィードバック制御からス
トイキフィードバック制御への移行後には、空燃比Ａ／
Ｆがストイキよりも若干リーンになることはない。そし
て、酸素濃度センサ３４の出力が正常に戻る頃に、同セ
ンサ３４の電圧値ＥＳに基づき空燃比補正値ＦＡＦに関
する通常通りの算出が再開される。その結果、酸素濃度
センサ３４がリーンセンサの機能から酸素センサの機能
へ切り換えられたときに、それに起因して空燃比Ａ／Ｆ
が誤ってリーンに補正されることを防止することができ
る。このため、エンジン１のエミッションの悪化を防止
することができる。特に、空燃比Ａ／Ｆがストイキより
も若干リーンになることに起因する窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）の発生を防止することができる。

【０１０９】図２４はリーンフィードバック制御からス
トイキフィードバック制御への移行時における電圧値Ｅ
Ｓ、空燃比補正値ＦＡＦ及びＮＯｘの変化を示す。同図
において、制御移行時に本実施例のようなカウント値Ｃ
ＤＹの操作が行われなかった場合には、同図に二点鎖線
（Ａ）で示すように、空燃比補正値ＦＡＦは制御移行と
同時に一旦減少方向へ反転した後、再び増加方向へ反転
することになる。そして、空燃比Ａ／Ｆがストイキより
もリッチとなった時点で再び減少方向へ反転する。従っ
て、この場合には、制御移行時に空燃比Ａ／Ｆが一旦ス
トイキよりも若干リーンとなり、その後の空燃比Ａ／Ｆ
の適正な補正が遅れることから、ＮＯｘが一旦急増す
る。

【０１１０】一方、従来技術のように制御移行時にオー
プンループ制御が行われた場合には、同図に破線（Ｂ）
で示すように、空燃比補正値ＦＡＦは制御移行後に所定
期間だけ「１．０」に設定された後、増加方向へ反転す
ることになる。そして、空燃比Ａ／Ｆがストイキよりも
リッチとなった時点で再び減少方向へ反転する。従っ
て、この場合には、制御移行時に空燃比Ａ／Ｆが所定期
間だけオープンループに制御されることから、その分だ
け空燃比Ａ／Ｆの適正な補正が遅れることになり、ＮＯ
ｘが一旦急増する。このＮＯｘの発生は、二点鎖線
（Ａ）の場合よりもやや多くなる。

【０１１１】これに対し、本実施例の制御では、同図に
実線（Ｃ）で示すように、空燃比補正値ＦＡＦは制御移
行直後に直ちに増加方向へ反転する。そして、空燃比Ａ
／Ｆがストイキよりもリッチとなった時点で再び減少方
向へ反転する。従って、この場合には、制御移行時に空
燃比Ａ／Ｆがストイキよりもリッチ側へ直ちに補正され
る分だけ、空燃比Ａ／Ｆが最初から適正に補正され、Ｎ
Ｏｘの急増を抑えることができる。この効果は本実施例
と他の二つの場合とを比較することで明らかである。

【０１１２】加えて、この実施例の空燃比制御装置で
は、リーンフィードバック制御を行うときに、ＥＣＵ４
１は酸素濃度センサ３４に印加する電圧値ＥＲをエンジ
ン１の運転状態に応じて多段階をもって変更する。そし
て、リーンフィードバック制御からストイキフィードバ
ック制御への移行時に、ＥＣＵ４１はカウント値ＣＤＹ
に設定されるべき設定値ＫＤＩを電圧値ＥＲの大きさに
応じて設定する。これにより、ＥＣＵ４１は判定値ＸＯ
Ｒを強制的に「０」に設定する期間、即ち空燃比Ａ／Ｆ
を強制的にリーンと判定させる期間を、電圧値ＥＲに応
じて変更する。

【０１１３】ここで、制御移行後に酸素濃度センサ３４
の出力が正常に戻るまでの復帰期間は、同センサ３４に
印加された電圧値ＥＲに応じて変動する。しかし、この
実施例では、ＥＣＵ４１は空燃比Ａ／Ｆを強制的にリー
ンに判定した後に、電圧値ＥＳに基づき空燃比補正値Ｆ
ＡＦを算出し始める時期を、上記復帰期間に応じて変更
する。従って、制御移行時に空燃比Ａ／Ｆが一旦ストイ
キよりもリッチ側へ強制的に補正された後に、その補正
が通常の態様に戻される時期が最適化する。その結果、
制御移行時に、本来のストイキフィードバック制御の開
始が早すぎたり遅すぎたりすることがなく、その制御の
本来の効果を確保することができる。

【０１１４】尚、この発明は次の別の実施例に具体化す
ることもできる。以下の別の実施例でも、前記実施例と
同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）前記実施例では、酸素濃度センサ３４をリーンセ
ンサ及び酸素センサとして機能させる。このことは、本
来のリーンセンサにその機能と酸素センサとしての機能
を発揮させる場合と、本来の酸素センサにその機能とリ
ーンセンサとしての機能を発揮させる場合とを含む。

【０１１５】（２）前記実施例では、カウント値ＣＤＹ
を強制的に設定するための設定値ＫＤＩを、多段階に変
更されて酸素濃度センサ３４に印加される電圧値ＥＲに
応じて多段階に設定している。これに対し、その設定値
ＫＤＩをリニアに変更される電圧値ＥＲに応じてリニア
に設定したり、或いはその設定値ＫＤＩを一定値に設定
したりしてもよい。

【０１１６】（３）前記実施例では、リーン及びストイ
キのフィードバック制御の両方において、判定フラグＸ
ＯＲの設定をカウント値ＣＤＹを使用して所定期間だけ
遅延させるようにしている。これに対し、上記の処理を
リーンフィードバック制御のみについて行うようにして
もよい。

【０１１７】（４）前記実施例では、排気通路１１に一
つの酸素濃度センサ３４を設けた場合に具体化したが、
排気通路に複数の酸素濃度センサを設けた場合に具体化
することもできる。 （５）前記実施例では、本発明をエアフローメータ３２
により吸入空気量Ｑを検出して目標噴射量ＴＡＵを算出
するようにしたＬ−Ｊ方式のエンジンシステムに具体化
した。これに対し、本発明を吸気通路の圧力を圧力セン
サにより検出して目標噴射量を算出するようにしたＤ−
Ｊ方式のエンジンシステムに具体化することもできる。

【０１１８】（６）前記実施例では、本発明を燃料噴射
制御方式のエンジンシステムに具体化したが、本発明を
電子制御式キャブレタを有するエンジンシステムに具体
化することもできる。

【０１１９】尚、この発明の構成に関する手段及び部材
等を以下のように定義する。フィードバック制御（帰還
制御）とは、制御対象の出力（制御量）を制御装置に戻
して制御に利用する制御を意味する。この制御の多く
は、目標値から制御量を差し引いた値（偏差）を求め、
その偏差が小さくなるように制御対象に働きかけるよう
な制御を行う。

【０１２０】

【発明の効果】請求項１に記載の第１の発明によれば、
空燃比の制御がリーン空燃比の制御からストイキの制御
へ移行したときに、空燃比が理論空燃比よりも希薄側空
燃比であることを所定期間だけ強制的に判断させるよう
にしている。

【０１２１】従って、制御の移行時にストイキよりもリ
ッチであることを示す電圧値が酸素濃度検出手段から誤
って出力されてもフィードバック制御による空燃比がス
トイキよりもリーンとなることはない。その結果、リー
ン空燃比の制御からストイキの制御へ切り換わった時
に、センサ機能の切り換え遅れに起因して空燃比が誤っ
て補正されることを防止することができ、内燃機関のエ
ミッションの悪化を防止することができるという効果が
ある。

【０１２２】請求項２に記載の第２の発明によれば、第
１の発明の構成において、リーン空燃比の制御を行うべ
きときに、酸素濃度検出手段に印加される電圧値を内燃
機関の運転状態に応じて変更するようにしている。そし
て、空燃比の制御がリーン空燃比の制御からストイキの
制御へ移行したときに、判断のために強制される所定期
間を上記のように印加される電圧値に応じて変更するよ
うにしている。

【０１２３】従って、第１の発明の作用に加え、酸素濃
度検出手段の出力が正常に戻るまでの期間が同検出手段
における残留電圧の大きさによって変動しても、同検出
手段の電圧値に基づき空燃比補正値の算出が再開される
時期が最適化する。その結果、酸素濃度検出手段におい
てリーンセンサとしての機能から酸素センサとしての機
能への切り換え遅れの時間が変動しても、上記第１の発
明の効果を適切に得ることができ、ストイキフィードバ
ック制御の本来の効果を確保することができるという効
果がある。

【０１２４】請求項３に記載の第３の発明によれば、第
１の発明の構成と異なり、空燃比に関する大小の判断が
反転したときに、その空燃比の補正値の増減を反転させ
る時期を所定期間だけ遅延させるための計数を開始す
る。そして、空燃比の制御がリーン空燃比の制御からス
トイキの制御へ移行したときには、空燃比がストイキよ
りもリーンであることを強制的に判断させると共に、そ
の判断の後に上記遅延のための計数を開始させるように
している。

【０１２５】従って、この発明によっても上記第１の発
明と同様の作用及び効果を得ることができる。更に、補
正値の増減を反転させる時期が遅延することから、酸素
濃度検出手段の出力が短時間の間に不規則に変動して
も、算出される補正値が不必要な変動を示すことはな
い。その結果、安定した空燃比補正値を算出することが
でき、空燃比の補正を安定して行うことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明に係る基本概念構成図。

【図２】 第２の発明に係る基本概念構成図。

【図３】 第３の発明に係る基本概念構成図。

【図４】 ガソリンエンジンシステムの概略構成図。

【図５】 酸素濃度センサの構造を示す断面図。

【図６】 酸素濃度及び空燃比と出力電流値との関係を
示すグラフ。

【図７】 空燃比と出力電圧値との関係を示すグラフ。

【図８】 ＥＣＵのブロック構成図。

【図９】 「燃料噴射量算出ルーチン」のフローチャー
ト。

【図１０】 「目標空燃比算出ルーチン」のフローチャ
ート。

【図１１】 目標空燃比とリーン及びリッチの補正値と
の関係を示すグラフ。

【図１２】 回転速度と第１のリーン補正値との関係を
示すグラフ。

【図１３】 （ａ）は負荷と第２のリーン補正値との関
係を示すグラフ。（ｂ）は負荷とリッチ補正値との関係
を示すグラフ。

【図１４】 「電圧印加制御ルーチン」のフローチャー
ト。

【図１５】 「空燃比補正値算出ルーチン」のフローチ
ャート。

【図１６】 図１５の続きを示すフローチャート。

【図１７】 「判定フラグ設定ルーチン」のフローチャ
ート。

【図１８】 電流値、判定フラグ、空燃比補正値のタイ
ミングチャート。

【図１９】 電圧値、判定フラグ、空燃比補正値のタイ
ミングチャート。

【図２０】 「カウント値処理ルーチン」のフローチャ
ート。

【図２１】 図２０の続きを示すフローチャート。

【図２２】 電圧値、カウント値等、判定フラグ及び空
燃比補正値のタイミングチャート。

【図２３】 電圧値、そのＡ／Ｄ値、カウント値、判定
フラグ及び空燃比補正値のタイミングチャート。

【図２４】 電圧値、空燃比補正値及びＮＯｘのタイミ
ングチャート。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、５…燃料供給手段とし
てのインジェクタ、３４…酸素濃度検出手段としての酸
素濃度センサ、４１…ＥＣＵ（４１は制御判断手段、第
１及び第２の制御手段、第１及び第２の補正値算出手
段、第１及び第２の判断強制手段、燃料量算出手段、電
圧変更手段、期間変更手段、並びに遅延手段を構成す
る）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−83049（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−43239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182457（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に供給される空気と燃料との空
   燃比を所定の希薄側空燃比又は所定の理論空燃比に選択
   的に合致させるために、前記内燃機関に燃料を供給する
   ための燃料供給手段をフィードバック制御するようにし
   た空燃比制御装置であって、 前記内燃機関から排出される排気ガス中に残存する酸素
   濃度を検出すると共に、所定の電圧が印加されたときに
   は前記希薄側空燃比に対応する酸素濃度に比例した電流
   を出力するリーンミクスチャセンサとして機能し、且つ
   その電圧の印加が停止したときには空燃比が前記理論空
   燃比よりも大きいか否かを示す電圧を出力する酸素セン
   サとして機能するように構成した酸素濃度検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて空燃比を前記希薄側空
   燃比に制御すべきか前記理論空燃比に制御すべきかを判
   断するための制御判断手段と、 少なくとも前記制御判断手段の判断結果に基づいて前記
   酸素濃度検出手段の機能を切り換えるために同検出手段
   に対する電圧の印加を制御するための第１の制御手段
   と、 前記制御判断手段の判断結果が空燃比を前記希薄側空燃
   比に制御すべきときに前記酸素濃度検出手段から出力さ
   れる電流値に基づいて空燃比の補正値を算出するための
   第１の補正値算出手段と、 前記制御判断手段の判断結果が空燃比を前記理論空燃比
   に制御すべきときに前記酸素濃度検出手段から出力され
   る電圧値に基づいて空燃比の大きさを判断し、空燃比が
   前記理論空燃比よりも濃密側空燃比であると判断したと
   きには空燃比の補正値が経時的に減少するように同補正
   値を算出し、空燃比が前記理論空燃比よりも希薄側空燃
   比であると判断したときには前記補正値が経時的に増大
   するように同補正値を算出するための第２の補正値算出
   手段と、 前記第１又は第２の補正値算出手段の算出結果に基づい
   て前記内燃機関に供給すべき最終的な燃料量を算出する
   ための燃料量算出手段と、 前記燃料量算出手段の算出結果に基づいて前記燃料供給
   手段を制御するための第２の制御手段とを備えた内燃機
   関の空燃比制御装置において、 前記制御判断手段による判断が前記希薄側空燃比の制御
   から前記理論空燃比の制御へ移行したときに、空燃比が
   前記理論空燃比よりも希薄側空燃比であることを前記第
   ２の補正値算出手段に所定期間だけ強制的に判断させる
   ための第１の判断強制手段とを備えたことを特徴とする
   内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置において、 前記制御判断手段の判断結果が空燃比を前記希薄側空燃
   比に制御すべきときに前記第１の制御手段により前記酸
   素濃度検出手段に印加される電圧値を前記内燃機関の運
   転状態に応じて変更するための電圧変更手段と、 前記第１の判断強制手段により強制される前記所定期間
   を前記電圧変更手段により前記酸素濃度検出手段に印加
   される電圧値に応じて変更するための期間変更手段とを
   備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関に供給される空気と燃料との空
   燃比を所定の希薄側空燃比又は所定の理論空燃比に選択
   的に合致させるために、前記内燃機関に燃料を供給する
   ための燃料供給手段をフィードバック制御するようにし
   た空燃比制御装置であって、 前記内燃機関から排出される排気ガス中に残存する酸素
   濃度を検出すると共に、所定の電圧が印加されたときに
   は前記希薄側空燃比に対応する酸素濃度に比例した電流
   を出力するリーンミクスチャセンサとして機能し、且つ
   その電圧の印加が停止したときには空燃比が前記理論空
   燃比よりも大きいか否かを示す電圧を出力する酸素セン
   サとして機能するように構成した酸素濃度検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて空燃比を前記希薄側空
   燃比に制御すべきか前記理論空燃比に制御すべきかを判
   断するための制御判断手段と、 少なくとも前記制御判断手段の判断結果に基づいて前記
   酸素濃度検出手段の機能を切り換えるために同検出手段
   に対する電圧の印加を制御するための第１の制御手段
   と、 前記制御判断手段の判断結果が空燃比を前記希薄側空燃
   比に制御すべきときに前記酸素濃度検出手段から出力さ
   れる電流値に基づいて空燃比の補正値を算出するための
   第１の補正値算出手段と、 前記制御判断手段の判断結果が空燃比を前記理論空燃比
   に制御すべきときに前記酸素濃度検出手段から出力され
   る電圧値に基づいて空燃比の大きさを判断し、空燃比が
   前記理論空燃比よりも濃密側空燃比であると判断したと
   きには空燃比の補正値が経時的に減少するように同補正
   値を算出し、空燃比が前記理論空燃比よりも希薄側空燃
   比であると判断したときには前記補正値が経時的に増大
   するように同補正値を算出するための第２の補正値算出
   手段と、 前記第２の補正値算出手段において空燃比に関する大小
   の判断が反転したときに、同算出手段により算出される
   前記補正値について増減を反転させる時期を所定期間だ
   け遅延させるために計数を開始する遅延手段と、 前記第１又は第２の補正値算出手段の算出結果に基づい
   て前記内燃機関に供給すべき最終的な燃料量を算出する
   ための燃料量算出手段と、 前記燃料量算出手段の算出結果に基づいて前記燃料供給
   手段を制御するための第２の制御手段とを備えた内燃機
   関の空燃比制御装置において、 前記制御判断手段による判断が前記希薄側空燃比の制御
   から前記理論空燃比の制御へ移行したときに、空燃比が
   前記理論空燃比よりも希薄側空燃比であることを前記第
   ２の補正値算出手段に強制的に判断させると共に、その
   後に前記遅延手段に計数を開始させるための第２の判断
   強制手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御装置。