JP3161212B2

JP3161212B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3161212B2
Application number: JP05338694A
Authority: JP
Inventors: 一英栂井; 公二郎岡田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH07259605A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所要の運転条件下では
理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行な
う希薄燃焼式内燃機関に用いて好適な内燃機関の空燃比
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、所要の運転条件下では理論空燃比
（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄
燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバー
ンエンジン）が提供されている。このようなリーンバー
ンエンジンでは、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）時
は、空燃比を極力大きく（つまり、混合気が極力希薄に
なるように）設定しており、その空燃比の値は、混合気
が安定した燃焼を行ないうる限界（リーン限界）近くに
設定されている。

【０００３】そして、このようなリーンバーン運転を行
なうことにより、燃費を大幅に向上させることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、リーンバーン
運転を行なうためには、制御装置により空燃比を制御す
ることが行なわれるが、この制御において、リーン化の
ための空気を導入することが行なわれる。そして、空気
の導入に際しては、同一アクセル操作量（スロットル開
度）で同一出力となるように制御し、減速ショックを生
じさせないようにする装置が提供されている。

【０００５】しかしながら従来の装置では、エンジン回
転数が高くなると減速ショックを生じさせる可能性が考
えられる。すなわち、リーンバーン運転への切り換え
は、図１５（ａ）に示すようにストイキオモードからリ
ーンモードへの切り換え制御により行なわれ、図１５
（ｂ）に示すように、ストイキオモードにおける目標空
燃比からリーンバーンモードにおける目標空燃比へ空燃
比が変更される。

【０００６】そして、空燃比をリーン側へ変更するため
リーン化空気が供給されるが、この空気供給は、吸気通
路においてスロットル弁をバイパスするように設けられ
たエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）を所要量開くことによ
り行なわれる（例えば特開平４−２６５４３７５号公報
参照）。ここで、エアバイパスバルブは負圧駆動ダイヤ
フラムで構成されており、バイパス通路への負圧供給に
よりその駆動が行なわれる。

【０００７】ところで、エアバイパスバルブの応答（開
度変化）は、むだ時間と一次遅れとを加えたものであ
り、切り換え判定の間隔としての行程数に依存していな
い。さらに、吸入空気量はこの開度に対し一次遅れで変
化する（図１６参照）。このため、切り換え判定の間隔
としての行程数を一定に保ったまま、エンジン回転数を
高めると、切り換え時における空気量増加が切り換え動
作に対し遅れるようになって、燃料噴射量の補正が先行
して行なわれるようになり、所望状態よりリーン化され
た状態を招来する可能性が考えられる。

【０００８】このような状態が発生すると、減速感が生
じ、場合によっては、リーン限界を越えて失火し、運転
フィーリングを損なう可能性がある。この状態は、図１
７の過渡特性図により観察される。すなわち、ストイキ
オからリーンバーン運転への切り換えにより、設定空燃
比Ａ／Ｆ（ＫＡ／Ｆ）が変化すると、体積効率Ｅｖが十
分に上昇しない状況で燃料噴射量が変更されるため、出
力トルクを示すロードセル出力に減速ショックに対応す
る谷部分が出現する。

【０００９】また、この状態は、エンジン回転数Ｎｅに
依存して変化する。すなわち、図１６の線図は、エンジ
ン回転数Ｎｅをパラメータとした複数の吸入空気量特性
を示しており、エンジン回転数Ｎｅが大きいほど左側寄
りの特性となる。したがって、エンジン回転数Ｎｅが３
０００ｒｐｍのときには０．５秒で８５％の吸入空気量
が達成されるのに比べ、１０００ｒｐｍのときには、８
５％の吸入空気量を達成するのに０．８５秒を要する。

【００１０】したがって、一定のパターンでリーンバー
ン運転への切り換え制御を行なう場合には、エンジン回
転数Ｎｅに依存して、吸気遅れによる課題が発生する。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、リ
ーンバーン運転への切り換え時において、減速感等の運
転フィーリングの悪化を確実に防止できるようにした、
内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関の空燃比制御装置（請求項１）は、理論空燃比より
希薄側空燃比での運転と該希薄側空燃比より過濃側空燃
比での運転とを運転状態に応じ切り換えて行ないうる内
燃機関において、該希薄側空燃比での運転への切り換え
時に、該内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大さ
せる吸入空気量制御手段と、該内燃機関の運転状態に応
じて空燃比を制御すべく、該内燃機関の運転状態に応じ
て目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、該目標
空燃比設定手段により設定された目標空燃比を実現すべ
く燃料量を設定する燃料量設定手段とを有する空燃比制
御手段と、該空燃比制御手段における該燃料量設定手段
で設定された燃料量に応じて、該内燃機関へ燃料を供給
する燃料供給手段とをそなえ、該空燃比制御手段におけ
る該目標空燃比設定手段が、該希薄側空燃比より過濃側
空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り換
えに際し、実吸入空気量の変化に追従して空燃比を連続
的に変化させる追従変化手段をそなえ、該追従変化手段
が、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気
量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較
手段と、該比較手段における比較結果に基づき過渡時目
標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそな
えて構成されたことを特徴としている。

【００１２】また、本発明の請求項２記載の内燃機関の
空燃比制御装置は、上記追従変化手段が、上記運転状態
の切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最
終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ
空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段をそなえ
て構成され、上記燃料量設定手段が、上記過渡時目標空
燃比と上記バックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃
比に従って燃料量を設定するように構成されたことを特
徴としている。

【００１３】

【００１４】

【００１５】さらに、請求項２記載の構成において、上
記バックアップ空燃比設定手段において設定されるバッ
クアップ空燃比の変化速度を上記内燃機関の回転数が大
きくなるほど速くなるように構成することもできる（態
様１）。

【００１６】

【００１７】また、請求項１記載の構成において、上記
比較手段で比較される切り換え過渡運転中の吸入空気量
を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正す
る補正手段を設けることもできる（態様２）。さらに、
上記態様２記載の構成において、上記補正手段を、その
補正量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に基づき設
定するように構成することもできる（態様３）。

【００１８】また、請求項１記載の構成において、上記
過渡時目標空燃比設定手段を、上記比較手段での比較結
果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間につい
て行なうように構成されるとともに、この所定期間経過
後において同所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最
終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変
化させるように構成することもできる（態様４）。

【００１９】さらに、上記態様２記載の構成において、
上記補正手段を、設定された過渡時目標空燃比を人為操
作によるスロットル開度変化に対応して補正すべく、該
希薄側空燃比での運転への切り換えに係わらない吸入空
気量をスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータ
として記憶した記憶手段をそなえて構成することもでき
る（態様５）。

【００２０】

【作用】上述の本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請
求項１）では、空燃比制御手段にて、内燃機関の運転状
態に応じて空燃比を制御することが行なわれるが、この
とき、目標空燃比設定手段で、内燃機関の運転状態に応
じて目標空燃比を設定し、更に目標空燃比設定手段によ
り設定された目標空燃比を実現すべく燃料量設定手段に
て燃料量を設定する。そして、この燃料量設定手段で設
定された燃料量に応じて、燃料供給手段から内燃機関へ
燃料を供給することが行なわれる。なお、希薄側空燃比
での運転への切り換え時に、吸入空気量制御手段によっ
て、内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大させ
る。ところで、希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転
から該希薄側空燃比での運転への切り換えに際しては、
追従変化手段によって、実吸入空気量の変化に追従して
空燃比を連続的に変化させることが行なわれる。また、
追従変化手段において、比較手段で、運転状態の切り換
え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の
吸入空気量とを比較して、この比較手段における比較結
果に基づき、過渡時目標空燃比設定手段が過渡時目標空
燃比を設定する。

【００２１】また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置
（請求項２）によれば、請求項１の作動に加え、追従変
化手段において、バックアップ空燃比設定手段により、
運転状態の切り換え開始直前における空燃比から切り換
え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバッ
クアップ空燃比が設定され、燃料量設定手段が、過渡時
目標空燃比とバックアップ空燃比とのうち大きい方の空
燃比に従って燃料量を設定する。

【００２２】

【００２３】

【００２４】さらに、上記態様１のように構成すれば、
請求項２の作動に加え、バックアップ空燃比設定手段に
おいてバックアップ空燃比の変化速度が内燃機関の回転
数が大きくなるほど速めるように設定される。

【００２５】

【００２６】また、上記態様２のように構成すれば、請
求項１の作動に加え、比較手段における切り換え過渡運
転中の吸入空気量について、補正手段により、人為操作
によるスロットル開度変化に対応した補正が行なわれ
る。さらに、上記態様３のように構成すれば、上記態様
２の作動に加え、補正手段における補正量が、内燃機関
の吸入空気量変化情報に基づき設定される。

【００２７】また、上記態様４のように構成すれば、請
求項１の作動に加え、目標空燃比設定手段において、比
較手段での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定
が所定期間について行なわれ、所定期間経過後において
は、所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空
燃比に至るように徐々に変化させる過渡時目標空燃比が
設定される。

【００２８】また、上記態様５のように構成すれば、上
記態様２の作動に加え、補正手段において設定された過
渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に
対応して補正するに際し、希薄側空燃比での運転への切
り換えに係わらない吸入空気量がスロットル開度とエン
ジン回転数とをパラメータとして記憶した記憶手段によ
り設定される。

【００２９】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の内燃機関の空燃比制御装置について説明すると、図１
は本装置の制御ブロック図、図２は本装置を有するエン
ジンシステムの全体構成図、図３は本装置を有するエン
ジンシステムの制御系を示すハードブロック図、図４は
本装置の第１の制御態様を説明するためのフローチャー
ト、図５は本装置の第１の制御態様を説明するための線
図、図６は第２の制御態様を説明するためのフローチャ
ート、図７は第２の制御態様を説明するための線図、図
８は第３の制御態様を説明するためのフローチャート、
図９は第３の制御態様を説明するための線図、図１０は
第４の制御態様を説明するためのフローチャート、図１
１，１２は第４の制御態様を説明するための線図、図１
３は第５の制御態様を説明するためのフローチャートで
ある。

【００３０】さて、本装置を装備する自動車用のエンジ
ン（内燃機関）は、所要の運転条件下では理論空燃比
（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄
燃焼運転（リーンバーン運転）を行なうリーンバーンエ
ンジンとして構成されているが、このエンジンシステム
は、図２に示すようになる。すなわち、この図２におい
て、エンジン（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる
吸気通路３および排気通路４を有しており、吸気通路３
と燃焼室２とは吸気弁５によって連通制御されるととも
に、排気通路４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制
御されるようになっている。

【００３１】また、吸気通路３には、その上流側から順
に、エアクリーナ７，スロットル弁８および電磁式燃料
噴射弁（インジェクタ）９が設けられており、排気通路
４には、その上流側から順に、三元触媒１０および図示
しないマフラ（消音器）が設けられている。なお、イン
ジェクタ９は、エンジン１の各気筒毎に設けられてい
る。また、吸気通路３には、サージタンク３ａが設けら
れている。

【００３２】なお、三元触媒１０は、ストイキオ運転状
態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のも
のである。さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブル
を介してアクセルペダル（図示せず）に連結されてお
り、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整
されるようになっている。

【００３３】また、吸気通路３には、スロットル弁８を
バイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この
第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能する
ステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装
されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、
エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタ
イプのファーストアイドルエアバルブ１３も設けられて
おり、ＳＴＭ弁１２に併設されている。

【００３４】ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通
路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａ
と、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（Ｉ
ＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧
する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢
するバネ１２ｃとから構成されている。そして、ステッ
パモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位
置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうこ
とで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２
の開度が調整されるようになっている。

【００３５】従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述す
るコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２
５にて制御することにより、運転者によるアクセルペダ
ルの操作とは関係なく、第１バイパス通路１１Ａを通し
て吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を
変えることでスロットルバイパス吸入空気量を調整する
ことができるようになっている。

【００３６】なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、
ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いて
もよい。さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバ
イパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第
２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装
されている。

【００３７】ここで、このエアバイパス弁１４は、第２
バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる
弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路１４１が設けられており、このパイロット通路１
４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装され
ている。

【００３８】従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁
１４２の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することに
より、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作
とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気を
エンジン１に供給することができ、その開度を変えるこ
とでスロットルバイパス吸入空気量を調整することがで
きるようになっている。なお、このエアバイパス弁制御
用電磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にさ
れ、それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。

【００３９】また、排気通路４と吸気通路３との間に
は、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧ
Ｒ弁８１が介装されている。ここで、このＥＧＲ弁８１
は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる
弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路８２が設けられており、このパイロット通路８２
に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。

【００４０】従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の
開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、Ｅ
ＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができ
るようになっている。なお、図２において、１５は燃料
圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の
負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフ
ュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、イン
ジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっ
ている。

【００４１】また、このエンジンシステムを制御するた
めに、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示
すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３
内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報か
ら検出するエアフローセンサ（吸入空気量センサ）１７
や吸気温センサ１８，大気圧センサ１９がそなえられて
いる。

【００４２】また、吸気通路３におけるスロットル弁８
の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０のほ
かに、アイドルスイッチ２１がそなえられている。さら
に、排気通路４側には、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ₂濃
度）を空燃比リーン側において線形に検出するリニア酸
素濃度センサ（以下、単に「リニアＯ₂センサ」とい
う）２２がそなえられるほか、その他のセンサとして、
エンジン１用の冷却水の温度を検出する水温センサ２３
や、図３に示すクランク角度を検出するクランク角セン
サ２４（このクランク角センサ２４はエンジン回転数Ｎ
ｅを検出する回転数センサとしての機能も兼ねている）
や車速センサ３０などがそなえられている。

【００４３】そして、これらのセンサやスイッチからの
検出信号は、図３に示すようなＥＣＵ２５へ入力される
ようになっている。ここで、このＥＣＵ２５のハードウ
ェア構成は、図３に示すようになるが、このＥＣＵ２５
は、その主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえ
たコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６に
は、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットル
ポジションセンサ２０，リニアＯ₂センサ２２，水温セ
ンサ２３等からの検出信号が、入力インタフェース２８
およびアナログ／ディジタルコンバータ２９を介して入
力されるようになっている。

【００４４】また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ
１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，
車速センサ３０等からの検出信号が、入力インタフェー
ス３５を介して直接入力されるようになっている。さら
に、ＣＰＵ２６は、バスラインを介して、プログラムデ
ータや固定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ
（記憶手段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ
３７との間でデータの授受を行なうようになっている。

【００４５】また、ＣＰＵ２６による演算の結果、ＥＣ
Ｕ２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための
信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，
ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信
号等の各種制御信号が出力されるようになっている。こ
こで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６
から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動
させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはイ
ンジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力さ
れるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２
６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ
４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火
コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火
プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。

【００４６】また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６から
ＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ
出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバ
イパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制
御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるよ
うになっている。さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２
６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＲＧ弁制御用電
磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになって
いる。

【００４７】ところで、今、空燃比制御に着目すると、
この空燃比制御のために、ＥＣＵ２５は、図１に示すよ
うに、吸入空気量制御手段２０１，空燃比制御手段２１
０，燃料供給手段２１１をそなえている。ここで、吸入
空気量制御手段２０１は、希薄側空燃比での運転（リー
ンバーン運転）への切り換え時に、エアバイパス弁１４
を開状態にして、エンジン１の燃焼室２への供給吸入空
気量を増大させるものである。

【００４８】また、空燃比制御手段２１０は、エンジン
１の運転状態に応じて空燃比を制御すべく、エンジン１
の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設
定手段２０４と、目標空燃比設定手段２０４により設定
された目標空燃比を実現すべく燃料量を設定する燃料量
設定手段２０５とをそなえている。なお、燃料供給手段
２１１は空燃比制御手段２１０における燃料量設定手段
２０５で設定された燃料量に応じて、エンジン１へ燃料
を供給するもので、インジェクタ９がこれに相当する。

【００４９】さらに、空燃比制御手段２１０における目
標空燃比設定手段２０４は、希薄側空燃比より過濃側空
燃比での運転（ストイキオ状態での運転を含む）から希
薄側空燃比での運転への切り換え（この切り換えを「Ｓ
→Ｌ切り換え」という）に際し、実吸入空気量の変化に
追従して空燃比を連続的に変化させる追従変化手段２０
２の機能を有している。

【００５０】また、この追従変化手段２０２は、比較手
段２０３，過渡時目標空燃比設定手段２０７，バックア
ップ空燃比設定手段２０６，変化禁止・抑制手段２０
８，補正手段２０９の各機能をそなえている。ここで、
比較手段２０３は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における吸
入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較す
るものである。

【００５１】過渡時目標空燃比設定手段２０７は、比較
手段２０３における比較結果に基づき過渡時目標空燃比
を設定するように構成されている。また、過渡時目標空
燃比設定手段２０７は、比較手段２０１での比較結果に
基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行
なうように構成されるとともに、この所定期間経過後に
おいて、所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目
標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化さ
せるように構成してもよい。

【００５２】さらに、過渡時目標空燃比設定手段２０７
は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換
え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡
時目標空燃比を設定するように構成されてもよい。この
とき、この過渡時目標空燃比設定手段２０７において設
定される過渡時目標空燃比の変化速度がエンジン１の回
転数が大きくなるほど速くなるように設定されるが、更
に過渡時目標空燃比設定手段２０１において設定される
過渡時目標空燃比の変化速度がエンジン１の高回転運転
状態に対応した変化速度から低回転運転状態に対応した
変化速度へ変化するように設定してもよい。

【００５３】バックアップ空燃比設定手段２０６は、Ｓ
→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の
最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアッ
プ空燃比を設定するものである。変化禁止・抑制手段２
０８は、Ｓ→Ｌ切り換え直後において過渡時目標空燃比
の変化を禁止又は抑制するものである。

【００５４】補正手段２０９は、比較手段２０３で比較
される切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作によ
るスロットル開度変化に対応して補正するもので、この
補正手段２０９は、その補正量をエンジン１の吸入空気
量変化情報に基づき設定するようになっている。また、
この補正手段２０９は、設定された過渡時目標空燃比を
人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正すべ
く、Ｓ→Ｌ切り換えに係わらない吸入空気量をスロット
ル開度とエンジン回転数とをパラメータとして記憶した
記憶手段としてのマップをそなえている。

【００５５】また、必要に応じ、過渡時目標空燃比とバ
ックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃
料量を設定するように、燃料量設定手段２０５を構成し
てもよい。そして、上記の各機能を用いて決定された空
燃比を達成すべく、燃料量設定手段２０５からの制御信
号により燃料噴射パルス幅Ｔｉｎｊを所望の状態に調整
して、実現すべき空燃比のリーンバーン運転を行なわれ
るように構成されている。

【００５６】ここで、燃料噴射パルス幅Ｔｉｎｊは次式
（１）で表される。Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・Ｋ・ＫＡＦＬ＋Ｔｄまたは、Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・Ｋ＋Ｔｄ・・（１）この式におけるＴＢは、インジェクタ９の基本駆動時間
であり、エアフローセンサ１７からの吸入空気量Ａ情報
とクランク角センサ（エンジン回転数センサ）２４から
のエンジン回転数Ｎ情報とからエンジン１回転あたりの
吸入空気量Ａ／Ｎ情報を求め、この情報に基づき基本駆
動時間ＴＢを決定するようになっている。

【００５７】そして、ＫＡＦＬはリーン化補正係数であ
り、後述の制御態様のそれぞれにより決定された空燃比
を達成すべく決定され、所望の空燃比状態での運転が行
なわれる。さらに、エンジン冷却水温，吸気温，大気圧
等に応じた補正係数Ｋが設定され、デッドタイム（無効
時間）Ｔｄがバッテリ電圧に応じて駆動時間が補正され
るように構成されている。

【００５８】また、リーンバーン運転は、所定の条件が
成立したものとリーン運転条件判定手段（図示せず）に
おいて判定された場合に行なわれるように構成されてい
る。ところで、本実施例における各制御態様は、次の通
りである。（ａ）まず、第１の制御態様について説明する。この第
１の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前
における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量
とを比較する比較手段２０３と、この比較手段２０３に
おける比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過
渡時目標空燃比設定手段２０１と、Ｓ→Ｌ切り換え開始
直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に
至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定す
るバックアップ空燃比設定手段２０６とが使用され、こ
の場合、燃料量設定手段２０５では、過渡時目標空燃比
とバックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従っ
て燃料量を設定する。

【００５９】そして、この第１の制御態様においては、
上記の各手段を使用しながら、図４のフローチャートに
沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが
設定される。まず、ステップＡ１において、リーンバー
ン運転への切り換え状態であるかどうかが判断され、切
り換え状態でない場合は、リーンバーン運転でない状態
（例えばストイキオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ル
ートを通じリターン動作が行なわれる。

【００６０】一方、リーンバーン運転への切り換え状態
である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＡ２
が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。こ
のリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリー
ンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同
様にして設定される。そして、ステップＡ３において、
エンジン１への実吸入空気量Ｑ（０）を計測したかどう
か判断され、計測していない場合は、「ＮＯ」ルートを
通じステップＡ４が実行される。

【００６１】ステップＡ４では、エアフローセンサ１７
の検出信号を用いて、リーンバーン運転への切り換え直
後における、エンジン１への初期実吸入空気量Ｑ（０）
が算出される。ついで、ステップＡ５において、バック
アップ空燃比ＡＦＬが、初期値としての理論空燃比１
４．７に設定される。

【００６２】一方、初期実吸入空気量Ｑ（０）がすでに
算出され、リーンバーン運転への切り換えに関し過渡状
態に入っている場合には、ステップＡ３から「ＹＥＳ」
ルートを通じステップＡ６が実行される。ステップＡ６
では、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）
が、エアフローセンサ１７の検出信号により算出され
る。

【００６３】ついで、ステップＡ７において、実吸入空
気量Ｑ（ｎ）を考慮した目標空燃比ＡＦＱが次式（２）
により設定される。ＡＦＱ＝（Ｑ（ｎ）／Ｑ（０））×１４．７・・（２）この値は、図５に示す特性ＡＦＱに対応するもので、実
際に吸入された空気量に対応して、目標空燃比ＡＦＱを
設定される。

【００６４】すなわち、追従変化手段２０２において、
運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量Ｑ
（０）と切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑ（ｎ）とを
比較手段２０３により比較され、目標空燃比設定手段２
０４により、比較手段２０３の比較結果Ｑ（ｎ）／Ｑ
（０）に基づき、目標空燃比ＡＦＱが設定される。そし
て、ステップＡ８において、バックアップ空燃比ＡＦＬ
が次式（３−１）により設定される。

【００６５】ＡＦＬ＝ＡＦＬ＋ΔＡＦＬ・・・・（３−１）ここで、ΔＡＦＬは理論空燃比１４．７からリーンバー
ン運転の空燃比へ向けバックアップ空燃比ＡＦＬを増加
させる増分であり、所定の固定値が用いられる。バック
アップ空燃比ＡＦＬは、図５において示される特性ＡＦ
Ｌに対応している。

【００６６】すなわち、追従変化手段２０２において、
運転状態の切り換え開始直前における初期バックアップ
空燃比ＡＦＬ（＝１４．７）から切り換え完了時の最終
目標空燃比ＡＦＳに至るように徐々に変化するバックア
ップ空燃比ＡＦＬが、バックアップ空燃比設定手段２０
６により設定される。次に、ステップＡ９，Ａ１０によ
る上限値チェックが行なわれるとともに、ステップＡ１
１において、実際に採用される過渡時目標空燃比ＡＦＮ
が設定される。

【００６７】すなわち、ステップＡ１１では、ステップ
Ａ７で求められている目標空燃比ＡＦＱと、ステップＡ
８で求められたバックアップ空燃比ＡＦＬとを比較さ
れ、大きい方の値が過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用
される。ＡＦＮ＝ＭＡＸ（ＡＦＱ，ＡＦＬ）これにより、目標空燃比設定手段２０４において過渡時
目標空燃比ＡＦＮが設定され、燃料量設定手段２０５に
おいて、過渡時目標空燃比ＡＦＮを実現すべき燃料量が
設定される。

【００６８】その結果、燃料量設定手段２０５において
は、実際の吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した目標空燃比Ａ
ＦＱと、初期の空燃比からリーンバーン運転時の最終目
標空燃比ＡＦＳに向け時間を追い増加させて設定される
バックアップ空燃比ＡＦＬとのうち大きい方の空燃比に
従って燃料量が設定される。ところで、ステップＡ９，
Ａ１０における上限値チェックは、バックアップ空燃比
ＡＦＬが最終目標空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップ
Ａ９）に、バックアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比
ＡＦＳに設定し（ステップＡ１０）、このあと、バック
アップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付け
る動作を行なう。

【００６９】第１の制御態様では、上述のようになって
いるので、Ｓ→Ｌ切り換えに際しては、図５に示すよう
に、まず、バックアップ空燃比ＡＦＬより大きい目標空
燃比ＡＦＱを過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用する運
転が行なわれる。この状態においては、過渡状態におけ
る当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御が行な
われることとなる。

【００７０】そして、過渡状態における実吸入空気量Ｑ
（ｎ）は、図５に示すように、徐々にその増加量が減じ
られ、ある時期以降はその変化が横這い状態になり、目
標空燃比ＡＦＱも同様の傾向になる。この状態について
も、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして目標空燃比ＡＦＱを
採用すると、過渡時目標空燃比ＡＦＮは最終目標空燃比
ＡＦＳになかなか達しない状態となる。

【００７１】すなわち、過渡状態が進み、図５に示す目
標空燃比ＡＦＱの特性とバックアップ空燃比ＡＦＬの特
性とが交差する状態を超えると、過渡時目標空燃比ＡＦ
Ｎとしてはバックアップ空燃比ＡＦＬが採用され、過渡
時目標空燃比ＡＦＮが最終目標空燃比ＡＦＳへ向け円滑
に移行していくこととなる。この部分については、リー
ンバーン運転への切り換え開始から十分な時間が経過
し、十分な空気量増加を達成しているため、この時の実
吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御ではなく、最終目標
空燃比ＡＦＳへ推移させる制御を行なっても、減速感を
生じることはない。

【００７２】なお、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして最終
目標空燃比ＡＦＳが採用される状態に至ると、切り換え
過渡状態が終了し、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＳ
によるフィードバック制御が行なわれる。このような制
御態様により、リーンバーン運転への切り換え時におい
て、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれる
ようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れ
る状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実
に防止される。

【００７３】すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比
をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力が
ほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生さ
せることがない。また、人為的なアクセル操作があって
も、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。

【００７４】さらに、上記のような制御態様は、センサ
の追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、
確実な制御が行なわれる。（ｂ）次に、第２の制御態様について説明する。この第
２の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前
における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量
とを比較する比較手段２０３と、この比較手段２０３に
おける比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過
渡時目標空燃比設定手段２０１と、Ｓ→Ｌ切り換え開始
直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に
至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定す
るバックアップ空燃比設定手段２０６とが使用され、こ
の場合、Ｓ→Ｌ切り換え開始開始直前における空燃比か
ら切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化
するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比
設定手段２０６と、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空
燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々
に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃
比設定手段２０７とが使用され、この場合、バックアッ
プ空燃比設定手段２０６において設定されるバックアッ
プ空燃比の変化速度がエンジン１の回転数が大きくなる
ほど速くなるように構成され、燃料量設定手段２０５で
は、過渡時目標空燃比とバックアップ空燃比とのうち大
きい方の空燃比に従って燃料量を設定する。

【００７５】そして、この第２の制御態様においては、
上記の各手段を使用しながら、図６のフローチャートに
沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが
設定される。まず、ステップＢ１において、リーンバー
ン運転への切り換え状態であるかどうかが判断され、切
り換え状態でない場合は、リーンバーン運転でない状態
（例えばストイキオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ル
ートを通じリターン動作が行なわれる。

【００７６】一方、リーンバーン運転への切り換え状態
である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ２
が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。こ
のリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリー
ンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同
様にして設定される。そして、ステップＢ３において、
エンジン１への実吸入空気量Ｑ（０）を計測したかどう
か判断され、計測していない場合は、「ＮＯ」ルートを
通じステップＢ４が実行される。

【００７７】ステップＢ４では、エアフローセンサ１７
の検出信号を用いて、リーンバーン運転への切り換え直
後における、エンジン１への初期実吸入空気量Ｑ（０）
が算出される。ついで、ステップＢ５において、バック
アップ空燃比ＡＦＬが、初期値としての理論空燃比１
４．７に設定される。

【００７８】一方、初期実吸入空気量Ｑ（０）がすでに
算出され、リーンバーン運転への切り換えに関し過渡状
態に入っている場合には、ステップＢ３から「ＹＥＳ」
ルートを通じステップＢ６が実行される。ステップＢ６
では、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）
が、エアフローセンサ１７の検出信号により算出され
る。

【００７９】ついで、ステップＢ７において、実吸入空
気量Ｑ（ｎ）を考慮した目標空燃比ＡＦＱが次式（２）
により設定される。ＡＦＱ＝（Ｑ（ｎ）／Ｑ（０））×１４．７・・（２）この値は、図７に示す特性ＡＦＱに対応するもので、実
際に吸入された空気量に対応して、目標空燃比ＡＦＱを
設定される。

【００８０】すなわち、追従変化手段２０２において、
運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量Ｑ
（０）と切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑ（ｎ）とを
比較手段２０３により比較され、目標空燃比設定手段２
０４により、比較手段２０３の比較結果Ｑ（ｎ）／Ｑ
（０）に基づき、目標空燃比ＡＦＱが設定される。そし
て、ステップＢ１２においてエンジン回転数Ｎｅが読み
込まれ、ステップＢ８において、バックアップ空燃比Ａ
ＦＬが次式（３−２）により、読み込まれたエンジン回
転数Ｎｅに対応して設定される。

【００８１】ＡＦＬ＝ＡＦＬ＋ΔＡＦＬ（Ｎｅ）・・・・（３−２）ここで、ΔＡＦＬ（Ｎｅ）は、理論空燃比１４．７から
リーンバーン運転の空燃比（最終目標空燃比ＡＦＳ）へ
向けバックアップ空燃比ＡＦＬを増加させる増分であ
り、エンジン回転数Ｎｅに対応して設定され、所定のマ
ップからエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして読み込
まれるか、もしくは所定の式によりエンジン回転数Ｎｅ
を変数として算出される。

【００８２】これにより設定されるバックアップ空燃比
ＡＦＬは、図７において示される特性ＡＦＬ１，ＡＦＬ
２に対応しており、エンジン回転数Ｎｅが大きい場合に
は傾きの大きい特性ＡＦＬ１、エンジン回転数Ｎｅが小
さい場合には傾きの小さい特性ＡＦＬ２に沿うようにバ
ックアップ空燃比ＡＦＬが設定される。すなわち、追従
変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前
における初期バックアップ空燃比ＡＦＬ（＝１４．７）
から切り換え完了時の最終目標空燃比ＡＦＳに至るよう
に徐々に変化するバックアップ空燃比ＡＦＬが、バック
アップ空燃比設定手段２０６により設定される。

【００８３】次に、ステップＢ９，Ｂ１０による上限値
チェックが行なわれるとともに、ステップＢ１１におい
て、実際に採用される過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定さ
れる。すなわち、ステップＢ１１では、ステップＢ７で
求められている目標空燃比ＡＦＱと、ステップＢ８で求
められたバックアップ空燃比ＡＦＬとを比較され、大き
い方の値が過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用される。

【００８４】ＡＦＮ＝ＭＡＸ（ＡＦＱ，ＡＦＬ）これにより、目標空燃比設定手段２０４において過渡時
目標空燃比ＡＦＮが設定され、燃料量設定手段２０５に
おいて、過渡時目標空燃比ＡＦＮを実現すべき燃料量が
設定される。そして、燃料量設定手段２０５において
は、実際の吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した目標空燃比Ａ
ＦＱと、初期の空燃比からリーンバーン運転時の最終目
標空燃比ＡＦＳに向け時間を追い増加させて設定される
バックアップ空燃比ＡＦＬとのうち大きい方の空燃比に
従って燃料量が設定される。

【００８５】ところで、ステップＢ９，Ｂ１０における
上限値チェックは、バックアップ空燃比ＡＦＬが最終目
標空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップＢ９）に、バッ
クアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに設定し
（ステップＢ１０）、このあと、バックアップ空燃比Ａ
ＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付ける動作を行な
う。

【００８６】第２の制御態様は上述のように構成されて
いるので、ストイキオ運転からリーンバーン運転への切
り換え（Ｓ→Ｌ切り換え）に際しては、図７に示すよう
に、まず、バックアップ空燃比ＡＦＬより大きい目標空
燃比ＡＦＱを過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用する運
転が行なわれる。この状態においては、過渡状態におけ
る当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御が行な
われることとなる。

【００８７】そして、過渡状態における実吸入空気量Ｑ
（ｎ）は、図７に示すように、徐々にその増加量が減じ
られ、ある時期以降はその変化が横這い状態になり、目
標空燃比ＡＦＱも同様の傾向になる。この状態について
も、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして目標空燃比ＡＦＱを
採用すると、過渡時目標空燃比ＡＦＮは最終目標空燃比
ＡＦＳになかなか達しない状態となる。

【００８８】すなわち、過渡状態が進み、図７に示す目
標空燃比ＡＦＱの特性とバックアップ空燃比ＡＦＬの特
性とが交差する状態を超えると、過渡時目標空燃比ＡＦ
Ｎとしてはバックアップ空燃比ＡＦＬが採用され、過渡
時目標空燃比ＡＦＮが最終目標空燃比ＡＦＳへ向け円滑
に移行していくこととなる。この部分については、リー
ンバーン運転への切り換え開始から十分な時間が経過
し、十分な空気量増加を達成しているため、当該時の実
吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御ではなく、最終目標
空燃比ＡＦＳへ推移させる制御を行なっても、減速感を
生じることはない。

【００８９】そして、バックアップ空燃比ＡＦＬがエン
ジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御
が行なわれる。なお、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして最
終目標空燃比ＡＦＳが採用される状態に至ると、切り換
え過渡状態が終了し、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦ
Ｓによるフィードバック制御が行なわれる。

【００９０】ところで、このような制御態様により、リ
ーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空
気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料
噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止でき
るようになって、減速感の発生が確実に防止される。す
なわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移
行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定とな
り、運転モード切り換えショックを発生させることがな
い。

【００９１】また、人為的なアクセル操作があっても、
最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。さらに、
上記の様な制御態様は、センサの追加装備を要せず、ま
たアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれ
る。（ｃ）次に、第３の制御態様について説明する。

【００９２】前述の第２の制御態様では、ステップＢ７
およびステップＢ１１におけるように、実吸入空気量を
考慮した目標空燃比ＡＦＱと、エンジン回転数Ｎｅに対
応したバックアップ空燃比ＡＦＬとの大きいほうを採用
して制御を行なっているが、この第３の制御態様は、過
渡時目標空燃比ＡＦＮの増分ΔＡＦＮ（Ｎｅ）を実吸入
空気量を考慮して設定することにより、バックアップ空
燃比ＡＦＬなしで過渡時目標空燃比ＡＦＮを設定したも
のである。

【００９３】この場合は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前にお
ける空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るよう
に徐々に変化する過渡時目標空燃比ＡＦＮを設定する過
渡時目標空燃比設定手段２０７を使用する。そして、こ
のときの処理フローは図８のようになる。すなわち、ま
ず、ステップＢ１において、リーンバーン運転への切り
換え状態であるかどうかが判断され、切り換え状態でな
い場合は、リーンバーン運転でない状態（例えばストイ
キオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ルートを通じリタ
ーン動作が行なわれる。

【００９４】一方、リーンバーン運転への切り換え状態
である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ２
が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。こ
のリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリー
ンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同
様にして設定される。そして、ステップＢ３′におい
て、初期値設定済かどうかが判断され、設定していない
場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＢ５′が実行さ
れる。

【００９５】ステップＢ５′では、過渡時目標空燃比Ａ
ＦＮが、初期値としての理論空燃比１４．７に設定され
る。一方、初期値がすでに設定され、リーンバーン運転
への切り換えに関し過渡状態に入っている場合には、ス
テップＢ３′から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ１
２が実行される。

【００９６】ステップＢ１２では、エンジン回転数Ｎｅ
が読み込まれ、ステップＢ８′において、過渡時目標空
燃比ＡＦＮが次式（３−３）により、読み込まれたエン
ジン回転数Ｎｅに対応して設定される。ＡＦＮ＝ＡＦＮ＋ΔＡＦＮ（Ｎｅ）・・・・（３−３）ここで、ΔＡＦＮ（Ｎｅ）は、理論空燃比１４．７から
リーンバーン運転の空燃比（最終目標空燃比ＡＦＳ）へ
向け過渡時目標空燃比ＡＦＮを増加させる増分であり、
エンジン回転数Ｎｅに対応して設定され、所定のマップ
からエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして読み込まれ
るか、もしくは所定の式によりエンジン回転数Ｎｅを変
数として算出される。

【００９７】これにより設定される過渡時目標空燃比Ａ
ＦＮは、図７において示される特性ＡＦＬ１，ＡＦＬ２
に対応しており、エンジン回転数Ｎｅが大きい場合には
傾きの大きい特性ＡＦＬ１、エンジン回転数Ｎｅが小さ
い場合には傾きの小さい特性ＡＦＬ２に沿うように過渡
時目標空燃比ＡＦＮが設定される。すなわち、追従変化
手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前にお
ける初期目標空燃比空燃比ＡＦＮ（＝１４．７）から切
り換え完了時の最終目標空燃比ＡＦＳに至るように徐々
に変化する過渡時目標空燃比ＡＦＮが、過渡時目標空燃
比設定手段２０７により設定される。

【００９８】次に、ステップＢ９′，Ｂ１０′による上
限値チェックが行なわれる。これにより、目標空燃比設
定手段２０４において過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定さ
れ、燃料量設定手段２０５において、過渡時目標空燃比
ＡＦＮを実現すべき燃料量が設定される。そして、燃料
量設定手段２０５においては、設定した過渡時目標空燃
比ＡＦＮに従って燃料量が設定される。

【００９９】なお、ステップＢ９′，Ｂ１０′における
上限値チェックは、過渡時目標空燃比ＡＦＮが最終目標
空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップＢ９′）に、過渡
時目標空燃比ＡＦＮを最終目標空燃比ＡＦＳに設定し
（ステップＢ１０′）、このあと、過渡時目標空燃比Ａ
ＦＮを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付ける動作を行な
う。

【０１００】この第３の制御態様によれば、上記の第２
制御態様の利点に加えて、目標空燃比ＡＦＱを算出する
必要がなくなり、より簡素な制御によりほぼ同様の動作
が実現される。（ｄ）次に、第４の制御態様について説明する。この第
４の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前
における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至る
ように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡
時目標空燃比設定手段２０７と、Ｓ→Ｌ切り換え直後に
おいて過渡時目標空燃比の変化を禁止又は抑制する変化
禁止・抑制手段２０８とが使用される。この場合、過渡
時目標空燃比設定手段２０７において設定される過渡時
目標空燃比の変化速度がエンジン１の高回転運転状態に
対応した変化速度から低回転運転状態に対応した変化速
度へ変化するように構成される。

【０１０１】そして、この第４の制御態様においては、
上記の各手段を使用しながら、図９のフローチャートに
沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが
設定される。まず、ステップＣ１において、リーンバー
ン運転領域であるかどうかが判断され、切り換え状態で
ない場合はストイキオ運転の状態であるため、「ＮＯ」
ルートを通じリターン動作が行なわれる。

【０１０２】一方、リーンバーン運転領域である場合に
は、リーン運転状態への切り換えが開始され、「ＹＥ
Ｓ」ルートを通じステップＣ２が実行される。すなわ
ち、ステップＣ２において切り換え開始からの行程数の
カウントダウンが開始され、この行程数に対応する時間
ｔがステップＣ３において所定値ｔ０と比較される。

【０１０３】所定値ｔ０は切り換え直前のエンジン回転
数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数のそれ
ぞれに対応する所定値ｔ０が予めマップに記憶されて、
同マップから読み込まれ設定される。Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,2000,2500,3000,
3500 なお、所定値ｔ０はエンジン回転数Ｎｅが大きい程、小
さく設定される。

【０１０４】そして、行程数に対応する時間ｔが、設定
された所定値ｔ０に達するまでは、ステップＣ３から
「ＹＥＳ」ルートを通じステップＣ４が実行され、過渡
時目標空燃比ＡＦＴとして、切り換え直前の目標空燃比
ＡＦＴＩが採用される。行程数に対応する時間ｔが、設
定された所定値ｔ０に達すると、ステップＣ３から「Ｎ
Ｏ」ルートを通じステップＣ５が実行される。

【０１０５】この動作は、変化禁止・抑制手段２０８に
よるものであり、リーンバーン運転への切り換え直後に
おいて、過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化が、所定の時間
ｔ０の間、抑制される。すなわち、リーンバーン運転へ
の切り換え直後において実吸入空気量はむだ時間を持っ
た状態で増加を開始するが、このむだ時間に対応する時
間の目標空燃比の増加を抑制することにより、減速感の
発生が防止される。

【０１０６】この状態は、図１０に示す時間「０」から
「ｔ０〕までの横軸上の部分に対応し、過渡時目標空燃
比ＡＦＴは切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩに保たれ
る。次に、ステップＣ５において、過渡時目標空燃比Ａ
ＦＴが所定値ＡＦＴ１（ＡＦＴＩ＜ＡＦＴ１＜ＡＦＴ
Ｆ）と比較され、初期には「ＹＥＳ」ルートを通じてス
テップＣ６が実行される。

【０１０７】ステップＣ６では、次式（４−１）により
過渡時目標空燃比ＡＦＴが算出される。ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴＩ＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴ１・・（４−１）ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．
０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算した運転状態切
り換えからの経過時間に対応するものであり、図１０に
示すように、時間ｔ０においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過
渡時目標空燃比ＡＦＴがＡＦＴ１に達する時間において
ＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。

【０１０８】すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切
り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比
ＡＦＴ１に至る部分について、直線補間により当該時点
における過渡時目標空燃比ＡＦＴが求められる。また、
中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯ_x発生の可能性が高
い領域のリーン側上限に対応するように設定されてお
り、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定
空燃比ＡＦＴ１に至る部分における過渡時目標空燃比Ａ
ＦＴの変化速度を大きくとることにより、ＮＯ_x発生の
可能性が高い領域を迅速に通過させることができる。

【０１０９】このように上式（４−１）による過渡時目
標空燃比ＡＦＴの算出が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に
至るまで継続され、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超える
と、ステップＣ５において「ＮＯ」ルートをとり、ステ
ップＣ７が実行される。ステップＣ７では、次式（４−
２）により過渡時目標空燃比ＡＦＴが算出される。

【０１１０】ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ・・（４−２）ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．
０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ２を加算したもので、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達
した時間からの経過時間に対応している。

【０１１１】すなわち、図１０に示すように、過渡時目
標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間
においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴ
が切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時
間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。したがって、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１で
ある時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了
時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分に
ついて、直線補間により当該時点における過渡時目標空
燃比ＡＦＴが求められる。

【０１１２】なお、係数ＡＦＴＴＬ１，ＡＦＴＴＬ２
は、リーンバーン運転への切り換え直前における体積効
率Ｅｖと、エンジン回転数Ｎｅとにより設定されるもの
で、例えば、次のような各値に対応する所定値が予めマ
ップとして記憶され、同マップから読み込まれ設定され
る。Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,2000,2500,3000,
3500 Ｅｖ（％）＝20,30,40,50,60,70 そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リーンバーン運転
への切り換え終了時における最終目標空燃比ＡＦＴＦに
至ると、ステップＣ８において「ＹＥＳ」ルートをと
り、切り換え動作が終了して、従来と同様の最終目標空
燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行なわれる。

【０１１３】ところで、切り換え動作中の過渡時目標空
燃比ＡＦＴの変化は、図１０に示す特性のようになり、
全体として、実際の吸入空気量変化（図１８参照）に相
似した変化を行なうことになる。したがって、吸入空気
量変化がむだ時間と一次遅れを伴うことに起因した減速
感の発生を回避できるとともに、切り換え直前の目標空
燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分
では、過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化速度を大きく設定
されているので、ＮＯ_x発生の可能性が高い領域を迅速
に通過させることができる。

【０１１４】そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジ
ン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が
行なわれる。また、リーンバーン運転への切り換え時に
おいて、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわ
れるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が
遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が
確実に防止される。

【０１１５】すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比
をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力が
ほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生さ
せることがない。また、人為的なアクセル操作があって
も、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。

【０１１６】さらに、上記の様な制御態様は、センサの
追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確
実な制御が行なわれる。（ｅ）次に、第５の制御態様について説明する。この第
５の制御態様には、主として、比較手段２０３での比較
結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間につ
いて行なうとともに、この所定期間経過後において、所
定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に
至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させる過渡時
目標空燃比設定手段２０７と、比較手段２０３で比較さ
れる切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作による
スロットル開度変化に対応して補正する補正手段２０９
とを使用する。この場合、補正手段２０９は、その補正
量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に基づき設定す
るように構成されている。

【０１１７】そして、この第５の制御態様においては、
上記の各手段を使用しながら、図１１のフローチャート
に沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮ
が設定される。まず、ステップＤ０において、吸入空気
量変化率ｄＱＩ_nが次式（５）により算出される。

【０１１８】ｄＱＩ_n＝ALPH×ｄＱＩ_n-1＋（１−ALPH）×（Ｑ_n−Ｑ_n-1）・・（５）ここで、ｄＱＩ_n-1は前回算出された吸入空気量変化
率、Ｑ_nは今回計測された吸入空気量、Ｑ_n-1は前回計
測された吸入空気量であり、前回の吸入空気量変化率ｄ
ＱＩ_n-1と今回の吸入空気量変化率ｄＱＩ_nとについ
て、重み係数ALPHによる一次平滑化処理が行なわれる。

【０１１９】これにより、瞬間的な雑音成分による影響
を排除した吸入空気量変化率ｄＱＩ _nが安定して算出さ
れる。吸入空気量変化率ｄＱＩ_nの算出は、演算サイク
ルごとに毎回行なわれ、エンジン１の運転状態がリーン
バーン運転領域に突入するまで続行される。エンジン１
の運転状態がリーンバーン運転領域に突入すると、ステ
ップＤ１において、リーン運転状態への切り換えが開始
され、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＤ２が実行され
る。

【０１２０】すなわち、ステップＤ２において切り換え
開始からの行程数のカウントダウンが開始され、この行
程数に対応する時間ｔがステップＤ３において所定値ｔ
１と比較される。所定値ｔ１は切り換え直前のエンジン
回転数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数の
それぞれに対応する所定値ｔ１が予めマップに記憶され
て、同マップから読み込まれ設定される。

【０１２１】Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,200
0,2500,3000,3500 そして、行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値
ｔ１に達するまでは、ステップＤ３から「ＹＥＳ」ルー
トを通じステップＤ４が実行され、過渡時目標空燃比Ａ
ＦＴが次式（６）により算出される。ＡＦＴ＝ＡＦＴＩ×Ｑｒ／ＱＩ・・・・（６）ここで、ＡＦＴＩは切り換え直前の目標空燃比、ＱＩは
切り換え直前の吸入空気量であり、Ｑｒは次式（７）で
算出される。

【０１２２】Ｑｒ＝Ｑｎ−Ｑａｃｃ・・・・（７）ここで、Ｑｎは当該時点で計測された吸入空気量、Ｑａ
ｃｃは補正値であり、補正値Ｑａｃｃは、初期値「０」
で、行程ごとに、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱ
Ｉ_nを加算した値がとられる。したがって、補正値Ｑａ
ｃｃは、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱＩ_nが切
り換え後も保たれているとした場合の、切り換え後の吸
入空気増加量であり、図１２においてＱａｃｃで示す量
に対応している。

【０１２３】すなわち、リーンバーン運転への切り換え
直前における吸入空気量変化率ｄＱＩ_nは、当該時にお
いて行なわれていた人為操作によるスロットル開度変化
に対応しており、その変化が図１２中の点線で示す変化
（傾き）に対応している。この変化（傾き）はリーンバ
ーン運転への切り換えに係わらず続行されるものであ
り、リーンバーン運転への切り換え動作開始後も保たれ
るため、この補正値Ｑａｃｃを人為操作によるものとし
て、実吸入空気量Ｑｎから差し引かれる。

【０１２４】実吸入空気量Ｑｎから補正値Ｑａｃｃを差
し引かれた値Ｑｒは、人為操作によるスロットル開度変
化に起因した吸入空気量を除いたものであり、リーンバ
ーン運転への切り換えに際してのエアバイパス弁１４の
開放に起因するものとなる。これにより、リーンバーン
運転への切り換えに係わる実吸入空気量Ｑ_rが算出さ
れ、その過渡特性は図１３に示すような特性で示され
る。

【０１２５】このような特性によるリーンバーン運転へ
の切り換え過渡制御が行なわれて、比較手段２０３にお
ける切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑ_nが、補正手段
２０９により、人為操作によるスロットル開度変化に対
応して補正される。また、補正手段２０９による補正量
Ｑａｃｃは、エンジン１の吸入空気量変化情報ｄＱＩ_n
に基づき設定される。

【０１２６】そして、上述のような補正の結果算出され
た実吸入空気量Ｑ_rを用いて、過渡時目標空燃比ＡＦＴ
が上述の式（６）により算出される。これにより、過渡
時目標空燃比ＡＦＴが実吸入空気量Ｑ_rに対応して設定
されることとなる。このような手段による過渡時目標空
燃比ＡＦＴの設定が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る
まで行なわれる。

【０１２７】すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切
り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比
ＡＦＴ１に至る部分について、実吸入空気量に対応して
求められ、当該空燃比を目標とする制御が行なわれる。
ところで、中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯ_x発生の
可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定
されており、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超える部分の
実吸入空気量Ｑ_rは、図１３に示すように、ゆるやかな
変化を行なう特性となる。

【０１２８】この部分について、ステップＤ６による制
御が行なわれる。すなわち、リーンバーン運転への切り
換え開始から時間ｔ１を経過した後は、ステップＤ３か
ら「ＮＯ」ルートを通じてステップＤ６が実行される。
ステップＤ６では、次式（７）により過渡時目標空燃比
ＡＦＴの算出が行なわれる。ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ・・（７）ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．
０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算したもので、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達
した時間からの経過時間に対応している。

【０１２９】すなわち、図１３に示すように、過渡時目
標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間
においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴ
が切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時
間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。したがって、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１で
ある時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了
時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分に
ついて、直線補間により当該時点における過渡時目標空
燃比ＡＦＴが求められる。

【０１３０】なお、係数ＡＦＴＴＬ１は、リーンバーン
運転への切り換え直前における体積効率Ｅｖと、エンジ
ン回転数Ｎｅとにより設定されるもので、例えば、次の
ような各値に対応して所定値が予めマップとして記憶さ
れ、同マップから読み込まれ設定される。Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,2000,2500,3000,
3500 Ｅｖ（％）＝20,30,40,50,60,70 このように、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の制
御に対する過渡時目標空燃比ＡＦＴが、直線補間により
設定されることにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが最終
目標空燃比ＡＦＴＦに向け的確に増加し、最終目標空燃
比ＡＦＴＦが適時に達成される。

【０１３１】すなわち、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超
えた後の実吸入空気量Ｑ_rは、ゆるやかな変化特性とな
り、この実吸入空気量Ｑ_rに対応して過渡時目標空燃比
ＡＦＴを設定すると、最終目標空燃比ＡＦＴＦの達成が
遅れる状態を招来するが、上述のように、この部分につ
いて直線補間を行なうことにより、最終目標空燃比ＡＦ
ＴＦ達成の遅れが防止されて、的確な制御が行なわれ
る。

【０１３２】そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リー
ンバーン運転への切り換え終了時における最終目標空燃
比ＡＦＴＦに至ると、ステップＤ８において「ＹＥＳ」
ルートをとり、切り換え動作が終了して、従来と同様の
最終目標空燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行
なわれる。ところで、切り換え動作中の過渡時目標空燃
比ＡＦＴの変化は、図１３に示す特性のようになり、全
体として、実際の吸入空気量変化に相似した変化を行な
うことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間
と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避で
きるとともに、吸入空気量変化がゆるやかになる部分で
は直線的に過渡時目標空燃比ＡＦＴを増加させるため、
適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が行なわれ
る。

【０１３３】そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジ
ン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が
行なわれる。また、リーンバーン運転への切り換え時に
おいて、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわ
れるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が
遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が
確実に防止される。

【０１３４】すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比
をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力が
ほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生さ
せることがない。また、人為的なアクセル操作があって
も、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行な
うため、減速感の発生が防止される。

【０１３５】さらに、上記の様な制御態様は、センサの
追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確
実な制御が行なわれる。（ｆ）次に、第６の制御態様について説明する。この第
６の制御態様には、主として、比較手段２０３での比較
結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間につ
いて行なうとともに、この所定期間経過後において、所
定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に
至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させる過渡時
目標空燃比設定手段２０７と、比較手段２０３で比較さ
れる切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作による
スロットル開度変化に対応して補正する補正手段２０９
とを使用する。この場合、補正手段２０９は、設定され
た過渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変
化に対応して補正すべく、リーンバーン運転への切り換
えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジン
回転数とをパラメータとして記憶したマップ（記憶手
段）をそなえている。

【０１３６】そして、この第６の制御態様においては、
上記の各手段を使用しながら、図１４のフローチャート
に沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮ
が設定される。まず、エンジン１の運転状態がリーンバ
ーン運転領域に突入すると、ステップＥ１において、リ
ーン運転状態への切り換えが開始され、「ＹＥＳ」ルー
トを通じステップＥ２が実行される。

【０１３７】すなわち、ステップＥ２において切り換え
開始からの行程数のカウントダウンが開始され、この行
程数に対応する時間ｔがステップＥ３において所定値ｔ
１と比較される。所定値ｔ１は切り換え直前のエンジン
回転数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数の
それぞれに対応する所定値ｔ１が予めマップに記憶され
て、同マップから読み込まれ設定される。

【０１３８】Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,200
0,2500,3000,3500 そして、行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値
ｔ１に達するまでは、ステップＥ３から「ＹＥＳ」ルー
トを通じステップＥ４が実行され、過渡時目標空燃比Ａ
ＦＴが次式（８）により算出される。ＡＦＴ＝ＡＦＴＩ×Ｑｒ／ＱＩ・・・（８）ここで、ＡＦＴＩは切り換え直前の目標空燃比、ＱＩは
切り換え直前の吸入空気量であり、Ｑｒは次式（９）で
算出される。

【０１３９】Ｑｒ＝Ｑｎ−Ｑａｃｃ＝Ｑｎ−（Ｑｔｈｎｅ−ＱＩ）・・・（９）ここで、Ｑｎは当該時点で計測された吸入空気量、Ｑａ
ｃｃは補正値であり、補正値Ｑａｃｃは、初期値「０」
で、行程ごとに、予めマップに記憶された所定値Ｑｔｈ
ｎｅと、リーンバーン運転への切り換え開始時における
吸入空気量ＱＩとから求められる。

【０１４０】すなわち、所定値Ｑｔｈｎｅはストイキオ
運転時における吸入空気量であり、スロットル開度ＴＨ
（Ｖ）とエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）とをパラメータ
として、予め記憶されている。これらの値は、例えば次
のような特性値に対応して記憶が行なわれる。Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,2000,2500,3000,
3500 ＴＨ（Ｖ）＝0.635,1.26,1.885,2.510,3.135,3.76,4.38
5 ここで、補正値Ｑａｃｃは、第４の制御態様における場
合と同様に、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱＩ_n
が切り換え後も保たれているとした場合の、切り換え後
の吸入空気増加量であり、図１２においてＱａｃｃで示
す量に対応している。

【０１４１】すなわち、リーンバーン運転への切り換え
直前における吸入空気量変化率ｄＱＩ_nは、当該時にお
いて行なわれていた人為操作によるスロットル開度変化
に対応しており、その変化が図１２中の点線で示す変化
（傾き）に対応している。この変化はリーンバーン運転
への切り換えに係わらず続行されるものであり、リーン
バーン運転への切り換え動作開始後も続行されるため、
この補正値Ｑａｃｃを人為操作によるものとして、実吸
入空気量Ｑｎから差し引かれる。

【０１４２】ところで、補正値Ｑａｃｃはマップ値であ
る吸入空気量Ｑｔｈｎｅを介して求められるが、この吸
入空気量Ｑｔｈｎｅは図１１中の表示に対応した量であ
り、吸入空気量Ｑｔｈｎｅから、リーンバーン運転への
切り換え開始時における吸入空気量ＱＩを差し引くこと
により求められる。そして、実吸入空気量Ｑｎから補正
値Ｑａｃｃを差し引かれた値Ｑｒは、人為操作によるス
ロットル開度変化に起因した吸入空気量を除いたもので
あり、リーンバーン運転への切り換えに際してのエアバ
イパス弁１４の開放に起因するものとなる。

【０１４３】これにより、リーンバーン運転への切り換
えに係わる実吸入空気量Ｑ_rが算出され、その過渡特性
は図１３に示すような特性で示される。このような特性
によるリーンバーン運転への切り換え過渡制御が行なわ
れて、比較手段２０３における切り換え過渡運転中の吸
入空気量Ｑ_nが、補正手段２０９により、人為操作によ
るスロットル開度変化に対応して補正される。

【０１４４】そして、上述のような補正の結果算出され
た実吸入空気量Ｑ_rを用いて、過渡時目標空燃比ＡＦＴ
が上述の式（８）により算出される。これにより、過渡
時目標空燃比ＡＦＴが実吸入空気量Ｑ_rに対応して設定
されることとなる。このような手段による過渡時目標空
燃比ＡＦＴの設定が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る
まで行なわれる。

【０１４５】すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切
り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比
ＡＦＴ１に至る部分について、実吸入空気量に対応して
求められ、当該空燃比を目標とする制御が行なわれる。
ところで、中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯ_x発生の
可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定
されており、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超える部分の
実吸入空気量Ｑ_rは、図１３に示すように、ゆるやかな
変化を行なう特性となる。

【０１４６】この部分について、ステップＥ６による制
御が行なわれる。すなわち、リーンバーン運転への切り
換え開始から時間ｔ１を経過した後は、ステップＥ３か
ら「ＮＯ」ルートを通じてステップＥ６が実行される。
ステップＥ６では、次式（１０）により過渡時目標空燃
比ＡＦＴの算出が行なわれる。ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ・・（７）ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．
０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算したもので、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達
した時間からの経過時間に対応している。

【０１４７】すなわち、図１３に示すように、過渡時目
標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間
においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴ
が切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時
間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。したがって、過
渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１で
ある時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了
時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分に
ついて、直線補間により当該時点における過渡時目標空
燃比ＡＦＴが求められる。

【０１４８】なお、係数ＡＦＴＴＬ１は、リーンバーン
運転への切り換え直前における体積効率Ｅｖと、エンジ
ン回転数Ｎｅとにより設定されるもので、例えば、次の
ような各値に対応して所定値が予めマップとして記憶さ
れ、同マップから読み込まれ設定される。Ｎｅ（ｒｐｍ）＝750,1000,1250,1500,2000,2500,3000,
3500 Ｅｖ（％）＝20,30,40,50,60,70 このように、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の制
御に対する過渡時目標空燃比ＡＦＴが、直線補間により
設定されることにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが最終
目標空燃比ＡＦＴＦに向け的確に増加し、最終目標空燃
比ＡＦＴＦが適時に達成される。

【０１４９】すなわち、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超
えた後の実吸入空気量Ｑ_rは、ゆるやかな変化特性とな
り、この実吸入空気量Ｑ_rに対応して過渡時目標空燃比
ＡＦＴを設定すると、最終目標空燃比ＡＦＴＦの達成が
遅れる状態を招来するが、上述のように、この部分につ
いて直線補間を行なうことにより、最終目標空燃比ＡＦ
ＴＦ達成の遅れが防止されて、的確な制御が行なわれ
る。

【０１５０】そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リー
ンバーン運転への切り換え終了時における最終目標空燃
比ＡＦＴＦに至ると、ステップＥ８において「ＹＥＳ」
ルートをとり、切り換え動作が終了して、従来と同様の
最終目標空燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行
なわれる。ところで、切り換え動作中の過渡時目標空燃
比ＡＦＴの変化は、図１３に示す特性のようになり、全
体として、実際の吸入空気量変化に相似した変化を行な
うことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間
と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避で
きるとともに、吸入空気量変化がゆるやかになる部分で
は直線的に過渡時目標空燃比ＡＦＴを増加させるため、
適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が行なわれ
る。

【０１５１】そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジ
ン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が
行なわれる。また、リーンバーン運転への切り換え時に
おいて、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわ
れるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が
遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が
確実に防止される。

【０１５２】すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比
をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力が
ほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生さ
せることがない。また、人為的なアクセル操作があって
も、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行な
うため、減速感の発生が防止される。

【０１５３】さらに、上記の様な制御態様は、センサの
追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確
実な制御が行なわれる。

【０１５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の空燃比制御装置（請求項１）によれば、理論空燃比よ
り希薄側空燃比での運転と該希薄側空燃比より過濃側空
燃比での運転とを運転状態に応じ切り換えて行ないうる
内燃機関において、該希薄側空燃比での運転への切り換
え時に、該内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大
させる吸入空気量制御手段と、該内燃機関の運転状態に
応じて空燃比を制御すべく、該内燃機関の運転状態に応
じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、該目
標空燃比設定手段により設定された目標空燃比を実現す
べく燃料量を設定する燃料量設定手段とを有する空燃比
制御手段と、該空燃比制御手段における該燃料量設定手
段で設定された燃料量に応じて、該内燃機関へ燃料を供
給する燃料供給手段とをそなえ、該空燃比制御手段にお
ける該目標空燃比設定手段が、該希薄側空燃比より過濃
側空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り
換えに際し、実吸入空気量の変化に追従して空燃比を連
続的に変化させる追従変化手段をそなえ、該追従変化手
段が、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空
気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比
較手段と、該比較手段における比較結果に基づき過渡時
目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそ
なえているという簡素な構成で、次のような効果ないし
利点がある。

【０１５５】（１）リーンバーン運転への切り換え時に
おいて、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわ
れるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が
遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が
確実に防止される。（２）実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行
させていくため、エンジンの出力がほぼ一定となり、運
転モード切り換えショックを発生させることがない。

【０１５６】（３）人為的なアクセル操作があっても、
最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。（４）センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも
簡素であり、確実な制御が行なわれる。

【０１５７】また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置
（請求項２）によれば、請求項１における上記追従変化
手段が、上記運転状態の切り換え開始直前における空燃
比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に
変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空
燃比設定手段をそなえて構成され、上記燃料量設定手段
が、上記過渡時目標空燃比と上記バックアップ空燃比と
のうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定するよう
に構成されるという簡素な構成で、上記（１）〜（４）
の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。（５）過渡状態が進み、目標空燃比の設定特性とバック
アップ空燃比の設定特性とが交差する状態を超えると、
過渡時目標空燃比としてはバックアップ空燃比が採用さ
れ、過渡時目標空燃比が最終目標空燃比へ向け円滑に移
行していくとともに、この部分については、リーンバー
ン運転への切り換え開始から十分な時間が経過し、十分
な空気量増加を達成しているため、当該時の実吸入空気
量に対応した制御ではなく、最終目標空燃比へ推移させ
る制御を行なっても、減速感を生じることはなく、的確
な制御が行なわれる。

【０１５８】

【０１５９】

【０１６０】また、上記態様１のような構成によれば、
請求項２におけるバックアップ空燃比設定手段において
設定されるバックアップ空燃比の変化速度が上記内燃機
関の回転数が大きくなるほど速くなるように構成されて
いるので、上記（１）〜（５）の効果に加えて、次のよ
うな効果ないし利点がある。

【０１６１】（６）バックアップ空燃比がエンジン回転
数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわ
れる。

【０１６２】

【０１６３】

【０１６４】さらに、上記態様２のような構成によれ
ば、請求項１において、上記比較手段での切り換え過渡
運転中の吸入空気量につき、同吸入空気量を人為操作に
よるスロットル開度変化に対応して補正する補正手段が
設けられるという簡素な構成で、上記（１）〜（４）の
効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。

【０１６５】（７）人為的なアクセル操作があっても、
アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうた
め、減速感の発生が防止される。そして、上記態様３の
ような構成によれば、上記態様２における上記補正手段
が、その補正量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に
基づき設定するという簡素な構成で、上記態様２記載の
装置とほぼ同様の効果ないし利点が得られる。

【０１６６】また、上記態様４のような構成によれば、
請求項１における上記過渡時目標空燃比設定手段が、上
記比較手段での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の
設定を所定期間について行なうように構成されるととも
に、この所定期間経過後において同所定期間経過時の過
渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時
目標空燃比を徐々に変化させるように構成されるという
簡素な構成で、上記（１）〜（４）の効果に加えて、次
のような効果ないし利点がある。

【０１６７】（８）人為的なアクセル操作があっても、
アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうた
め、減速感の発生が防止される。（９）中間の所定空燃比を超えた後の実吸入空気量は、
ゆるやかな変化特性となり、この実吸入空気量に対応し
て過渡時目標空燃比を設定すると、最終目標空燃比の達
成が遅れる状態を招来するが、この部分について直線補
間を行なうことにより、最終目標空燃比達成の遅れが防
止されて、適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が
行なわれる。

【０１６８】さらに、上記態様５のような構成によれ
ば、上記態様２における上記補正手段が、設定された過
渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に
対応して補正すべく、該希薄側空燃比での運転への切り
換えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジ
ン回転数とをパラメータとして記憶した記憶手段をそな
えて構成されているので、上記（１）〜（４），（７）
の効果に加えて、次のような効果ないし利点が得られ
る。

【０１６９】（１０）人為的なアクセル操作があって
も、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行な
うため、減速感の発生が防止される。（１１）アクセル操作に対応した補正を、実吸入空気量
を検出することなしに行なえるようになり、低コストで
制御装置を実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置の制御ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例としての空燃比制御装置を有
するエンジンシステムの全体構成図である。

【図３】本発明の一実施例としての空燃比制御装置を有
するエンジンシステムの制御系を示すハードブロック図
である。

【図４】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第１の制御態様を説明するためのフロー
チャートである。

【図５】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第１の制御態様を説明するための線図で
ある。

【図６】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第２の制御態様を説明するためのフロー
チャートである。

【図７】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第２の制御態様を説明するための線図で
ある。

【図８】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第３の制御態様を説明するためのフロー
チャートである。

【図９】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御装置について第４の制御態様を説明するためのフロー
チャートである。

【図１０】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御装置について第４の制御態様を説明するための線図
である。

【図１１】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御装置について第５の制御態様を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図１２】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御装置について第５の制御態様を説明するための線図
である。

【図１３】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御装置について第５の制御態様を説明するための線図
である。

【図１４】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御装置について第６の制御態様を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図１５】（ａ），（ｂ）は空燃比制御特性を説明する
ための線図である。

【図１６】空燃比制御特性を説明するための線図であ
る。

【図１７】（ａ）〜（ｃ）は空燃比制御特性を説明する
ための線図である。

【図１８】空燃比制御特性を説明するための線図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）２燃焼室３吸気通路３ａサージタンク４排気通路５吸気弁６排気弁７エアクリーナ８スロットル弁９電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９ａインジェクタソレノイド１０三元触媒１１Ａ第１バイパス通路１１Ｂ第２バイパス通路１２ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁）１２ａ弁体１２ｂステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）１２ｃバネ１３ファーストアイドルエアバルブ１４エアバイパス弁１４ａ弁体１４ｂダイアフラム式アクチュエータ１５燃料圧調節器１６点火プラグ１７エアフローセンサ（吸入空気量センサ）１８吸気温センサ１９大気圧センサ２０スロットルポジションセンサ２１アイドルスイッチ２２リニアＯ₂センサ２３水温センサ２４クランク角センサ（エンジン回転数センサ）２５空燃比制御手段としてのＥＣＵ２６ＣＰＵ（演算装置）２８入力インタフェース２９アナログ／ディジタルコンバータ３０車速センサ３５入力インタフェース３６ＲＯＭ（記憶手段）３７ＲＡＭ３９噴射ドライバ４０点火ドライバ４１パワートランジスタ４２点火コイル４３ディストリビュータ４４ＩＳＣドライバ４５バイパスエア用ドライバ４６ＥＧＲドライバ８０排気再循環通路（ＥＧＲ通路）８１ＥＧＲ弁８１ａ弁体８１ｂダイアフラム式アクチュエータ８２パイロット通路８３ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３ａソレノイド２０１吸入空気量制御手段２０２追従変化手段２０３比較手段２０４目標空燃比設定手段２０５燃料量設定手段２０６バックアップ空燃比設定手段２０７過渡時目標空燃比設定手段２０８変化禁止・抑制手段２０９補正手段２１０空燃比制御手段２１１燃料供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−50641（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−138127（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−237854（ＪＰ，Ａ) 特開平６−235338（ＪＰ，Ａ) 特開平６−264785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02 310 F02D 41/04 305

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】理論空燃比より希薄側空燃比での運転と
該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転とを運転状態
に応じ切り換えて行ないうる内燃機関において、該希薄側空燃比での運転への切り換え時に、該内燃機関
の燃焼室への供給吸入空気量を増大させる吸入空気量制
御手段と、該内燃機関の運転状態に応じて空燃比を制御すべく、該
内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標
空燃比設定手段と、該目標空燃比設定手段により設定さ
れた目標空燃比を実現すべく燃料量を設定する燃料量設
定手段とを有する空燃比制御手段と、該空燃比制御手段における該燃料量設定手段で設定され
た燃料量に応じて、該内燃機関へ燃料を供給する燃料供
給手段とをそなえ、該空燃比制御手段における該目標空燃比設定手段が、該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転から該希薄側
空燃比での運転への切り換えに際し、実吸入空気量の変
化に追従して空燃比を連続的に変化させる追従変化手段
をそなえ、該追従変化手段が、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量と
切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段
と、該比較手段における比較結果に基づき過渡時目標空燃比
を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそなえて構成
されたことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】上記追従変化手段が、上記運転状態の切り換え開始直前における空燃比から切
り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する
バックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定
手段をそなえて構成され、上記燃料量設定手段が、上記過渡時目標空燃比と上記バックアップ空燃比とのう
ち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定するように構
成されたことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の
空燃比制御装置。