JP3161248B2 - Ｅｇｒ装置付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、エンジンのＮＯ_X 排
出量を低減するＥＧＲ装置付内燃機関の空燃比制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのＮＯ_X 排出量を低減する手段
として排気ガスの一部をエンジンの吸気系に再循環する
排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が公知
である。ＥＧＲ装置のなかで、気化器のベンチュリ負圧
あるいはスロットル弁近傍のスロットル負圧（吸気負
圧）により、吸気管と排気管とを連結する再循環管路に
設けられた排気制御弁のダイヤフラムを直接作動する背
圧比例型のＥＧＲ装置がある。前記排気制御弁のダイヤ
フラムは吸気負圧が作動圧に達しない場合、排気制御弁
が閉じることにより、ＥＧＲが切れるため、この状態で
はＮＯ_X が大量に排出される。

【０００３】この対策のために、空燃比制御装置によ
り、空燃比制御が行われている。ここで空燃比制御につ
いて説明すると、空燃比制御では、機関から排出される
排気ガス中の酸素濃度を酸素センサにより検出する。そ
して、その検出値に基づきコンピュータにより比例補正
及び積分補正を行うことにより空燃比補正値を算出し、
その補正値に基づいて機関に対する燃料供給を補正する
ことにより実際の空燃比を目標空燃比に合致させてい
る。例えば、一般に行われる比例補正（ＰＣ）及び積分
補正（ＩＣ）の動作を図１０にタイムチャートに示す。
すなわち、機関が一定の回転速度及び一定の負荷をもっ
て運転される定常運転状態では、酸素センサの検出値
（ＯＸ）が燃料高濃度を示すリッチであるか、或いは燃
料低濃度を示すリーンであるかが判断されたとき、空燃
比補正値（ＦＡＦ）は所定の比例定数の値（リッチスキ
ップ値ＲＳＲ及びリーンスキップ値ＲＳＬ）に基づいて
比例補正（ＰＣ）が行われる。その後、検出値（ＯＸ）
の判断が反転するまでの間で、空燃比補正値（ＦＡＦ）
は所定の積分定数の値（傾き）に基づいて積分補正が行
われる。

【０００４】そして、前述の背圧比例型のＥＧＲ装置付
の内燃機関の場合、ＥＧＲが切れた場合、ＮＯ_X が大量
に排出されるため、リッチスキップＲＳＲをリッチ側に
偏らせるようにリッチスキップかさ上げ制御し、ＮＯ_X
を低減することが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来はリッ
チスキップＲＳＲのかさ上げ量を一律としており、ＮＯ
_X は抑制されるものの、ＨＣ，ＣＯの排出量が増加する
走行条件がある。例えば、高地走行でスロットル踏み込
み量が大きくなる場合、登り坂走行時、或いは急加速時
の場合である。従って、このような走行条件の場合にも
ＣＯ，ＨＣの増加をさせることなく、ＮＯ_X 対策ができ
る技術が要望されている。

【０００６】この発明の目的は上記の問題点を解消する
ためになされたものであって、吸気負圧に応じて内燃機
関の排気通路から吸気通路への再循環排気ガスを制御す
るＥＧＲ装置付の内燃機関において、ＮＯXが増加する
条件下では、ＮＯXを抑制し、ＮＯXが増加しない条件下
ではリッチ側への空燃比制御を抑制して、ＣＯ，ＨＣの
増加を最小限に抑えることができるＥＧＲ装置付内燃機
関の空燃比制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１の発明は、吸気負圧に応じて内燃機関の排
気通路から吸気通路への再循環排気ガスを制御するＥＧ
Ｒ装置を備え、内燃機関に供給される空気と燃料の空燃
比をその内燃機関の運転状態に応じた目標空燃比に合致
させるために、燃料供給手段をもって前記内燃機関に供
給すべき燃料量を制御するようにした空燃比制御装置で
あって、外気圧を検出する外気圧検出手段と、前記ＥＧ
Ｒ装置による排気ガスの還流が行われていないときの空
燃比を前記検出される外気圧が低くなるに従い理論空燃
比よりもリッチ側に制御する空燃比制御手段とを設けた
ことを要旨としている。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のＥＧＲ
装置付内燃機関の空燃比制御装置において、内燃機関の
吸気量を検出する吸気量検出手段を設け、前記空燃比制
御手段は、前記空燃比のリッチ側制御を前記検出される
吸気量の増大によっても行うことを要旨としている。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
ＥＧＲ装置付内燃機関の空燃比制御装置において、機関
温度を検出する機関温度検出手段と、内燃機関に吸気さ
れる空気の温度を検出する吸気温検出手段とを設け、前
記空燃比制御手段は、前記空燃比のリッチ側制御を機関
温度又は吸気温の増大により行うことを要旨としてい
る。

【００１０】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明は、外気圧
が低くなるとＥＧＲ装置により、再循環排気ガスの切れ
回数が多くなる。一方、外気圧検出手段の検出に基づき
外気圧が低くなるに従って、空燃比制御手段は前記ＥＧ
Ｒ装置による排気ガスの還流が行われていないときの空
燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御する。この結
果、ＥＧＲ切れに伴うＮＯ_X増大を抑制する。

【００１１】請求項２の発明では、外気圧が低くなった
場合、空燃比制御手段は、吸気量検出手段の検出に基づ
き空燃比のリッチ側制御を、吸気量の増大に応じて行
う。請求項３の発明は、外気圧が低くなった場合、空燃
比制御手段は、機関温度検出手段と、吸気温検出手段の
検出に基づき空燃比のリッチ側制御を機関温度又は吸気
温の増大に応じて行う。

【００１２】

【実施例】以下、本発明における内燃機関の空燃比制御
装置を具体化した一実施例を図１〜図９に従って説明す
る。

【００１３】図１はこの実施例の自動車に搭載された内
燃機関の空燃比制御装置を含むガソリンエンジンシステ
ム（１気筒分のみ図示した）を示す概略構成図である。
内燃機関としてのエンジン１のシリンダブロック２に
は、複数のシリンダボア３が形成されている。シリンダ
ブロック２の上側には各シリンダボア３を閉塞するよう
にシリンダヘッド４が組付けられている。各シリンタボ
ア３にはピストン５が上下動可能に設けられている。ピ
ストン５はコンロッド６を介してクランクシャフト１ａ
に連結されている。そして、ピストン５、シリンダボア
３及びそのボア３の上方を覆うシリンダヘッド４によっ
て囲まれる空間が燃焼室７となっている。

【００１４】シリンダヘッド４には、各燃焼室７のそれ
ぞれに対応して点火プラグ８が設けられている。同ヘッ
ド４には、各燃焼室７に連通する吸気ポート９及び排気
ポート１０がそれぞれ設けられている。各ポート９，１
０には、吸気通路１１及び排気通路１２がそれぞれ接続
されている。各ポート９，１０には、開閉用の吸気バル
ブ１３及び排気バルブ１４がそれぞれ設けられている。
各バルブ１３，１４はカムシャフトを含む動弁装置（図
示しない）によりクランクシャフト１ａの回転に連動し
て駆動される。各バルブ１３，１４の開閉に関するタイ
ミングはクランクシャフト１ａの回転に同期する。すな
わち、各バルブ１３，１４はエンジン１の吸気行程、圧
縮行程、爆発・膨張行程及び排気工程の一連の行程に同
期して、所定のタイミングで開閉される。

【００１５】吸気通路１１の入口側にはエアクリーナ１
５が設けられている。吸気通路１１の途中には、同通路
１１を通過する空気の脈動を平滑化するためのサージタ
ンクが設けられている。このサージタンク１６の下流側
において、各シリンダボア３に対応する吸気ポート９の
近傍には、燃料供給手段としての燃料噴射用のインジェ
クタ１７がそれぞれ設けられ、吸気通路７に燃料が取り
込まれるようになっている。周知のように、このインジ
ェクタ１７には、図示しないフューエルタンクから燃料
ポンプの動作により所定圧力の燃料が供給されるように
なっている。そして、そのインジェクタ１７から噴射さ
れて吸気通路１１に取込まれた燃料と外気との混合気
が、吸気バルブ１３の開かれる際に、吸気ポート９を通
じて燃焼室７へ導入される。又、燃焼室７に導入された
混合気が爆発・燃焼されることにより、ピストン５及び
クランクシャフト１ａ等を介してエンジン１の駆動力が
得られる。さらに、燃焼室７にて燃焼された既燃焼ガス
は、排気バルブ１４が開かれる際に、排気ポート１０か
ら排気通路１２を通じて外部へと排出される。排気通路
１２の出口側には、排気を浄化するための三元触媒を内
蔵してなる触媒コンバータ１８が設けられている。従っ
て、排気通路１２へ排出された燃焼後の排気ガスは触媒
コンバータ１８で浄化された後に外部へ排出される。

【００１６】サージタンク１６の上流側には、アクセル
ペダル（図示しない）の操作に連動して開閉されるスロ
ットルバルブ１９が設けられている。そして、このスロ
ットルバルブ１９の開度（スロットル開度）が調節され
ることにより、吸気通路１１に対する外気の取込み量、
すなわち、吸気量Ｑが調節される。

【００１７】スロットルバルブ１９の近傍には、スロッ
トルポジションセンサ３１が設けられている。このセン
サ３１はスロットル開度ＴＡを検出し、その検出結果に
応じた信号を出力する。このセンサ３１には、周知のア
イドルスイッチ（図示しない）が内蔵されている。この
アイドルスイッチはスロットルバルブ１９が全閉となっ
たときに「オン」され、それを示すアイドル信号ＩＤＬ
を出力する。

【００１８】エアクリーナ１５の近傍には、吸気御検出
手段としての吸気温センサ３２が設けられている。この
センサ３２は吸気通路１１に取り込まれる吸気の温度
（吸気温）ＴＨＡを検出し、その検出結果に応じた信号
を出力する。さらに、スロットルバルブ１９よりも上流
側には、外部からの吸気通路１１に取込まれる吸気量Ｑ
を検出する吸気量検出手段としての周知のエアフローメ
ータ３３が設けられている。又、サージタンク１６に
は、同タンク１６に連通して吸入圧力（吸気圧）ＰＭを
検出する吸気圧センサ３９が設けられている。

【００１９】排気通路１１の途中には酸素センサ３４が
設けられている。このセンサ３４はエンジン１から排出
される排気ガス中の特定成分の濃度としての酸素濃度Ｏ
Ｘを検出し、その検出結果に応じた信号を出力する。こ
の酸素センサ３４は、理論空燃比近傍で、出力電圧が急
変する特性を有し、空燃比制御のために使用される。す
なわち、エンジン１に供給される空気と燃料の空燃比を
そのエンジン１の運転状態に応じた目標空燃比に合致さ
せるために、インジェクタ１７をもってエンジン１に供
給すべき燃料量が上記センサ３４の検出結果に基づいて
制御される。シリンダブロック２には機関温度検出手段
としての水温センサ３５が設けられている。このセンサ
３５はエンジン１の冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを
検出し、その検出結果に応じた信号を出力する。又，こ
の車両には外気圧検出手段としての大気圧センサ３６が
設けられている。このセンサ３６は外部の大気圧ＰＡを
検出し、その検出結果に応じた信号を出力する。

【００２０】次に排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）３
０について説明する。吸気通路１１と排気通路１２との
間には還流管２２ａ，２２ｂが設けられ、当該還流管２
２ａ，２２ｂにより排気ガス還流路が構成されている。
還流管２２ａと還流管２２ｂとの間にはＥＧＲ弁２３が
設けられている。このＥＧＲ弁２３には図示しないダイ
ヤフラムにて区画されたダイヤフラム室が形成されてい
る。又、ＥＧＲ弁２３の前記ダイヤフラム室はＥＧＲモ
ジュレータ２６のダイヤフラム室（図示しない）に対し
て第二の制御管路２４ｂを介して連通されるとともに、
第三の制御管路２４ｃを介してＥＧＲ用バキュームスイ
ッチングバルブ（ＶＳＶ）２７に接続されている。前記
ＥＧＲモジュレータ２６のダイヤフラム室（図示しな
い）は第一の制御管路２４ａを介して吸気通路１１にお
けるスロットルバルブ１９の上流近傍に連通されてい
る。さらに、還流管２２ａはＥＧＲモジュレータ２６の
ダイヤフラム室を区画するダイヤフラムに対して還流管
２２ａ内の排気圧が印加されるように接続されている。

【００２１】そして、ＥＧＲ用ＶＳＶ２７は後記ＥＣＵ
５１からの制御信号に基づいて基づいて駆動され、例え
ば、冷間時、アイドル時、高負荷時には弁が開放され
て、大気圧が通ずるように動作するようになっている。
この弁の開放によりＥＧＲ弁２３のダイヤフラム室が大
気圧となり、ＥＧＲ弁２３の図示しないバネによりＥＧ
Ｒ弁２３が閉じ、排気ガスの還流が行われない。又、排
気ガスの還流時にはＥＧＲ用ＶＳＶ２７は後記ＥＣＵ５
１からの制御信号に基づいて基づいて駆動されて弁が閉
じ、吸気通路１１のスロットルバルブ１９の付近の負圧
をＥＧＲ弁２３のダイヤフラム室に印加するように作動
する。この結果、ＥＧＲ弁２３の弁が開き、排気ガスの
還流が行われる。

【００２２】各シリンダボア３に対応する点火プラグ８
には、ディストリビュータ２０により、分配された点火
信号が印加される。ディストリビュータ２０はイグナイ
タ２１から出力される高電圧をクランクシャフト１ａの
回転角度、即ちクランク角度に同期して各点火プラグ８
に分配する。各点火プラグ８における点火時期は、イグ
ナイタ２１から出力される高電圧の出力タイミングによ
って決定される。そして、イグナイタ２１を所定の指令
信号に基づいて制御することにより、点火プラグ８にお
ける点火時期が制御される。即ち、点火時期制御が行わ
れる。

【００２３】ディストリビュータ２０にはクランクシャ
フト１ａの回転に連動して回転されるロータ（図示しな
い）が内蔵されている。デイストリビュータ２０には回
転数センサ３７と、気筒判別センサ３８が設けられてい
る。回転数センサ３７はロータの回転からエンジン１の
回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出し、その検出結果
に応じた信号を出力する。気筒判別センサ３８は同じく
ロータの回転からクランク角度における基準位置を所定
の割合で検出し、その検出結果を示す基準信号を出力す
る。この実施例では、エンジン１の一連の行程な対して
クランクシャフト１ａが２回転するものとし、回転数セ
ンサ３７では１パルス当たり３０°の割合でクランク角
度が検出される。又、気筒判別センサ３８では１パルス
当たり３６０°の割合でクランク角度が検出される。

【００２４】この実施例では、電子制御装置（ＥＣＵ）
５１は前記各センサ３１〜３８において検出される信号
を入力する。このＥＣＵ５１は本発明の空燃比制御手段
を構成している。そしてＥＣＵ５１はこれらの検出信号
に基づき、エンジン１の点火時期制御、燃料噴射量制御
及び空燃比制御等をそれぞれ実行するために、各インジ
ェクタ１７及びイグナイタ２１等をそれぞれ制御する。

【００２５】図２にブロック図で示すようにＥＣＵ５１
は中央処理装置（ＣＰＵ）５２、所定の制御プログラム
等を予め記憶した読出し専用メモリ（ＲＯＭ）５３、Ｃ
ＰＵ４２の演算結果を一時記憶するランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）５４、予め記憶されたデータを保存する
バックアップＲＡＭ５５及びタイマカウンタ５６等を備
えている。ＥＣＵ５１はこれら各部と外部入力回路５７
及び外部出力回路５８等とをバス５９によって接続した
理論演算回路として構成されている。

【００２６】ＲＯＭ５３には、前述した点火時期制御、
燃料噴射量制御、空燃比制御及びアイドル回転数制御等
に係る所定のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡ
Ｍ５４には、ＣＰＵ５２の演算結果等が一時記憶され
る。バックアップＲＡＭ５５には、予め記憶されたデー
タが保持される。

【００２７】外部入力回路５６には、前記スロットルセ
ンサ３１、吸気温センサ３２、エアフローメータ３３、
酸素センサ３４、水温センサ３５、大気圧センサ３６、
回転数センサ３７、及び気筒判別センサ３８がそれぞれ
接続されている。一方、外部出力回路４７には、インジ
ェクタ１７、イグナイタ２１及びＥＧＲ用ＶＳＶ２７が
それぞれ接続されている。

【００２８】そして、ＣＰＵ５２は外部入力回路５６を
介して入力されるエアフローメータ３３、各センサ３
１，３２，３４〜３８等からの信号を入力値として読み
込む。この入力値の読み込みの際、外部入力回路５６で
は、スロットルセンサ３１、エアフローメータ３３、水
温センサ３５、大気圧センサ３６及び酸素センサ３４か
らの入力値がアナログ・デジタル変換処理されるように
なっている。又、外部入力回路５６では、回転数センサ
３７、気筒判別センサ３８等からの入力値が波形成形処
理されるようになっている。そして、ＣＰＵ５２はエア
フローメータ３３、各センサ１４，３１，３２，３４〜
３８等から読み込んだ入力値に基づきインジェクタ１
７、イグナイタ２１及びＥＧＲ用ＶＳＶ２７等を好適に
制御する。

【００２９】次に、上記のガソリンエンジンシステムに
おいて、ＥＣＵ５１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
３〜図９を参照して説明する。

【００３０】図３はＥＣＵ５１により実行される「燃料
噴射量算出ルーチン」を示すフローチャートであり、所
定の間隔をもって周期的に実行される。処理がこのルー
チンへ移行すると、先ずステップ１００において、各セ
ンサ等３２，３３，３５，３６の検出信号に基づき、吸
気量Ｑ、吸気温ＴＨＡ、水温ＴＨＷ及びエンジン回転数
ＮＥの値をそれぞれ読込む。

【００３１】続いて、ステップ１１０において、吸気量
Ｑ及びエンジン回転数ＮＥの値に基づき、基本となる基
本噴射量ＴＡＵｂを算出する。この基本噴射量ＴＡＵｂ
は所定のマップ（図示しない）を参照して周知の手法に
より算出される。

【００３２】次に、ステップ１２０において、吸気温Ｔ
ＨＡ及び水温ＴＨＷの値に基づいて基本噴射量ＴＡＵｂ
を吸気温ＴＨＡ及び水温ＴＨＷの程度に応じて補正する
ための温度補正値ＫＴＨを算出する。この温度補正値Ｋ
ＴＨは所定のマップ（図示しない）を参照して周知の手
法により算出される。

【００３３】次いで、ステップ１３０において、エンジ
ン１に供給される空燃比Ａ／Ｆに係る空燃比補正値ＦＡ
Ｆを読み込む。この補正値ＦＡＦは後述する「空燃比補
正値算出ルーチン」、又は「第二の空燃比補正値算出ル
ーチン」により算出される。この補正値ＦＡＦは、実際
のＡ／Ｆを目標空燃比に合致させるべく、基本噴射量Ｔ
ＡＵｂを補正するためのものである。

【００３４】その後、ステップ１４０において、上記の
各ステップ１１０〜１３０で得られた各パラメータＴＡ
Ｕｂ，ＫＴＨ，ＦＡＦを乗算することにより、目標噴射
量ＴＡＵを算出する。このステップ１４０では、基本噴
射量ＴＡＵｂの値を温度補正値ＫＴＨ及び空燃比補正値
ＦＡＦに基づいて補正することにより、エンジン１に供
給されるべき最終的な目標噴射量ＴＡＵを算出するので
ある。

【００３５】そして、ステップ１５０において、今回求
められた目標噴射量ＴＡＵをＲＡＭ５４に一旦記憶し、
その後、ＥＣＵ５１は別途の処理ルーチン（図示しな
い）に従って、ＲＡＭ５４より読み出される上記の目標
噴射量ＴＡＵの値に基づいて各インジェクタ１７を駆動
することにより、各インジェクタ１７から吸気ポート９
に対する燃料の噴射を実行する。この燃料噴射の実行に
係る処理内容は一般に周知の技術であり、ここでは説明
を省略する。

【００３６】次に後述する「空燃比補正値ＦＡＦの算出
ルーチン」において使用されるリッチスキップかさ上げ
量の算出ルーチンについて説明する。図４はＥＣＵ５１
により実行される「リッチスキップ量のかさ上げ算出
（ｔＲＳＲＴＨＷＧ算出）ルーチン」を示すフローチャ
ートである。

【００３７】本実施例において、この算出ルーチンは下
記の条件が全て備わったときに実行され、ＥＣＵ５１は
ＸＥＧＲＯＦＦフラグを１にセットする。 始動後、所定時間経過所定時間Ｔ（例えば、数秒）以
上経過していること。 水温ＴＨＷが所定温度（例えば５３℃）以上であるこ
と。 エンジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば、４０００
ｒｐｍ）以下であること アイドル状態でないこと。 （大気圧ＰＡ−吸気圧ＰＭ）が所定圧力（例えば、数
十ｍｍＨｇ）以下であること。

【００３８】なお、上記の全ての条件は、例えば、高地
走行でアクセル踏み込み量が大きくなる場合、登り坂走
行時、或いは急加速時において満足するものである。す
なわち、上記の場合、スロットル開度が大きくなるた
め、吸気圧ＰＭと大気圧ＰＡとの差圧がなくなり、排気
ガスを還流するために開放していたＥＧＲ弁２３は、図
示しないバネによりＥＧＲ弁２３が閉じ、排気ガスの還
流が行われなくなる。このＥＧＲ切れを、ＥＣＵ５１は
上記の条件により検出している。

【００３９】前記の条件を満足しているか否かはＥＣ
Ｕ５１により、図示しないイグニッションスイッチから
のスタータ信号が入力されたときから前記タイマカウン
タ５６によりカウントされたカウント値に基づいて判定
する。又、前記及びの条件を満足している否かは、
ＥＣＵ５１により、入力された水温ＴＨＷ及びエンジン
回転数ＮＥに係る信号と、ＲＡＭ５４に記憶された各所
定値とのそれぞれの比較により決定される。前記の条
件は、ＥＣＵ５１にて、アイドル信号ＩＤＬが入力され
たか否かにより判定される。又、前記はＥＣＵ５１に
より、入力された大気圧ＰＡ及び吸気圧ＰＭに係る信号
に基づいて両者の差が演算され、その差が所定圧力以下
か否かにより判定される。

【００４０】さて、この算出ルーチンでは、まず、ステ
ップ２０１においてそのときに入力されている水温ＴＨ
Ｗから図５に示すマップよりｔＲＳＲＴＨＷを算出す
る。なお、水温ＴＨＷとリッチスキップかさ上げ量
（率）のマップは水温が４０℃未満のときは、リッチス
キップかさ上げ率を０％とし、水温が４０℃以上になる
と、リッチスキップかさ上げ率が徐々に大きくなり、６
０℃以上のときは１．５％のかさ上げ率となるように設
定されている。すなわち、水温ＴＨＷが低いときは、燃
焼温度が下がるため、ＮＯ_X 発生が少ないことから、水
温ＴＨＷが低いときはリッチスキップＲＳＲのかさ上げ
率は少なくてよいのである。従って、ここでは水温ＴＨ
ＷによるリッチスキップＲＳＲのかさ上げ量（率）を決
定するのである。

【００４１】次にステップ２０２においてそのときに入
力されている吸気温ＴＨＡから図６に示すマップよりｔ
ＲＳＲＴＨＡＧを算出する。なお、吸気温ＴＨＡとリッ
チスキップかさ上げ率のマップは吸気温ＴＨＡが０℃未
満のときはリッチスキップかさ上げ率を０％とし、吸気
温ＴＨＡが０℃以上になると、リッチスキップかさ上げ
率が徐々に大きくなり、３０℃以上のときは１．５％の
かさ上げ率となるように設定されている。すなわち、吸
気温ＴＨＡが低いときは、燃焼温度が下がるため、ＮＯ
_X 発生が少ないことから、吸気温ＴＨＡが低いときはリ
ッチスキップＲＳＲのかさ上げ率は少なくてよいのであ
る。従って、ここでは吸気温ＴＨＡによるリッチスキッ
プＲＳＲのかさ上げ量（率）を決定するのである。

【００４２】さらに、ステップ２０３においてそのとき
に入力されている大気圧ＰＡから図７に示すマップより
ｔＲＳＲＰＡＧを算出する。なお、大気圧ＰＡとリッチ
スキップかさ上げ率のマップは大気圧ＰＡが８００ｍｍ
Ｈｇ以上であると、リッチスキップＲＳＲのかさ上げ率
は０％ととし、大気圧ＰＡが８００ｍｍＨｇ未満になる
と、徐々にリッチスキップかさ上げ率が大きくなり、６
５０ｍｍＨｇ以下のときは１．５％のかさ上げ率となる
ように設定されている。すなわち、高地（例えば通常に
おいて大気圧ＰＡが６２５ｍｍＨｇとなるような場所）
では、空気が薄いため、スロットル開度が平地（通常に
おいて大気圧ＰＡが７６０ｍｍＨｇとなるような場所）
に比較して大きくなり、見掛け上高負荷で走行すること
になる。そのため、ＥＧＲ切れの回数が多くなり、排気
ガス再循環がなくなって、ＮＯ_Xも増加することになる
が、ＨＣ，ＣＯはそれ以上に悪化する走行条件となる。
このことから、ＮＯ_X の悪化代とＨＣ，ＣＯの悪化代の
バランスを取るため、大気圧ＰＡでリッチスキップＲＳ
Ｒのかさ上げ率を可変としているのである。従って、こ
こでは大気圧ＰＡによるリッチスキップＲＳＲのかさ上
げ量（率）を決定するのである。

【００４３】さらに、ステップ２０４において、算出し
た各リッチスキップＲＳＲのかさ上げ率ｔＲＳＲＴＨ
Ｗ、ｔＲＳＲＴＨＡＧ、ｔＲＳＲＰＡＧを比較し、その
うちの最小の値をリッチスキップかさ上げ量ｔＲＳＲＴ
ＨＷＧとして、ＲＡＭ５４に記憶し、この処理ルーチン
を終了する。

【００４４】次に、前述した「燃料噴射量算出ルーチ
ン」において使用される空燃比補正値ＦＡＦの算出につ
いて説明する。図８はＥＣＵ５１により実行される「空
燃比補正値算出ルーチン」を示すフローチャートであ
り、所定の間隔をもって周期的に実行される。

【００４５】処理がこのルーチンへ移行すると、まず、
ステップ３００において、酸素センサ３４の検出信号に
基づいて酸素濃度ＯＸの値を読み込む。続いて、ステッ
プ３１０において、酸素濃度ＯＸの値に基づいて実際の
空燃比Ａ／Ｆの値が燃料高濃度を示すリッチであるか否
かを判断する。この実施例では、同ステップ３１０の判
断が所定の遅延時間ＴＤＬだけ行われるようになってい
る。ここで、空燃比Ａ／Ｆの値がリッチでない場合に
は、処理をステップ３２０に移行する。ステップ３２０
では、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リーンであったか否かを
判断する。ここで、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リーンでな
い場合には、空燃比Ａ／Ｆが今回にリッチからリーンに
変わったものとして、ステップ３３０に移行する。ステ
ップ３３０においては、ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセ
ットされていか否かを判断する。

【００４６】ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセットされて
いる場合には、ＥＧＲがオフされているものとして、前
回かさ上げしていなければ（ステップ３３１）次のステ
ップ３３２に移行してリッチ比例定数（リッチスキップ
量）ＲＳＲの補正の算出を行う。すなわち、前回のリッ
チスキップ量ＲＳＲに対して前記リッチスキップかさ上
げ量ｔＲＳＲＴＨＷＧ算出で求めたリッチスキップかさ
上げ量ｔＲＳＲＴＨＷＧを加算し、その加算結果を新た
なリッチスキップ量ＲＳＲとしてＲＡＭ５４に記憶す
る。続いて、ステップ３３３においてリッチスキップ量
をもって空燃比ＦＡＦに対する比例補正ＰＣを行う。す
なわち、前回の空燃比補正値ＦＡＦにリッチスキップＲ
ＳＲを加算し、その加算結果を新たな空燃比補正値ＦＡ
Ｆとして設定する。又、ステップ３３１で前回かさ上げ
していると判定すると、ステップ３３３で前回算出のリ
ッチスキップ量ＲＳＲを使用する。そして、その値をＲ
ＡＭ５４に一旦記憶する。このリッチスキップ量ＲＳＲ
は空燃比Ａ／Ｆがリーンである場合に、その空燃比Ａ／
Ｆがリッチとなるように補正するための、いわゆる「ス
キップ量」に相当するものであり、図９の時刻ｔ２，ｔ
６，ｔ１０において空燃比補正値ＦＡＦの波形に示され
ている。その後、処理を一旦終了する。

【００４７】一方、ステップ３３０において、ＸＥＧＲ
ＯＦＦフラグが１にセットされていない場合には、ＥＧ
Ｒがオンされているものとして、前回かさ上げしていれ
ば（ステップ３３４）次のステップ３３５に移行してリ
ッチ比例定数（リッチスキップ量）ＲＳＲの補正の算出
を行う。すなわち、前回のリッチスキップ量ＲＳＲに対
して前記リッチスキップかさ上げ量ｔＲＳＲＴＨＷＧ算
出で求めたリッチスキップかさ上げ量ｔＲＳＲＴＨＷＧ
を減算し、その減算結果を新たなリッチスキップ量ＲＳ
ＲとしてＲＡＭ５４に記憶する。そして、次のステップ
３３３に移行する。一方、ステップ３３４で前回かさ上
げしていないと判定すると、ステップ３３４で前回算出
のリッチスキップ量ＲＳＲを使用すべくステップ３３４
に移行する。

【００４８】又、ステップ３２０において、空燃比Ａ／
Ｆが前回リーンある場合には、空燃比Ａ／Ｆがリーンの
状態を維持しているものとして、ステップ３２１におい
て、リッチ積分定数ＫＲＩをもって空燃比補正値ＦＡＦ
に対する積分補正値ＩＣを行う。そして、その値をＲＡ
Ｍ５４に一旦記憶する。ここで、リッチ積分定数ＫＲＩ
は予め固定値として設定されたものである。このリッチ
積分定数ＫＲＩは空燃比Ａ／Ｆがリーンである場合に、
その空燃比Ａ／Ｆがリッチとなるように補正するための
ものである。図９の時刻ｔ２〜時刻ｔ４、時刻ｔ６〜時
刻ｔ８の間において空燃比補正値ＦＡＦの波形に示され
る。その後、この処理ルーチンを一旦終了する。

【００４９】一方、ステップ３１０において、空燃比Ａ
／Ｆの値がリッチである場合には、処理をステップ３１
１に移行する。ステップ３１１では、空燃比Ａ／Ｆの値
が前回リッチであったか否かを判断する。ここで、空燃
比Ａ／Ｆの値が前回リッチでない場合には、空燃比Ａ／
Ｆが今回にリーンからリッチへ変わったものとして、ス
テップ３４０に移行する。ステップ３４０においては、
ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセットされているか否かを
判断する。

【００５０】ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセットされて
いる場合には、ＥＧＲがオフされているものとして、次
のステップ３４１に移行してリーン比例定数（リーンス
キップ量）ＲＳＬの補正の算出を行う。この実施例では
リーンスキップ量はＲＳＬ＝（１０−ＲＳＲ）％で算出
されることにより求められる。そして、ここでのリッチ
スキップ量ＲＳＲはＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセット
されている場合に求められたリッチスキップ量（すなわ
ち、ステップ３３２にて求められたリッチスキップ量）
である。続いて、ステップ３４２において、リーン比例
定数ＲＳＬをもって空燃比補正値ＦＡＦに対する比例補
正を行う。すなわち、前回の空燃比補正値ＦＡＦからリ
ーン比例定数ＲＳＬ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、その値をＲ
ＡＭ５４に一旦記憶する、ここで、リーン比例定数は予
め固定値として設定されたものである。このリーン比例
定数ＲＳＬは空燃比Ａ／Ｆがリッチである場合に、その
空燃比Ａ／Ｆがリーンとなるように補正するための、い
わゆる「スキップ量」に相当するものであり、図９の時
刻ｔ４，ｔ８において、空燃比補正値ＦＡＦの波形に示
されている。

【００５１】一方、ステップ３４０において、ＸＥＧＲ
ＯＦＦフラグが１にセットされていない場合には、ＥＧ
Ｒがオンされているものとして、次のステップ３４３に
移行してリーン比例定数（リーンスキップ量）ＲＳＬの
補正の算出を行う。この実施例ではリーンスキップ量は
ＲＳＬ＝（１０−ＲＳＲ）％で算出されることにより求
められる。そして、ここでのリッチスキップ量ＲＳＲは
ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセットされていない場合に
求められたリッチスキップ量（すなわち、ステップ３３
５にて求められたリッチスキップ量）である。この後、
ステップ３４２に移行する。

【００５２】又、ステップ３１１において、空燃比Ａ／
Ｆが前回リッチである場合には、空燃比Ａ／Ｆがリッチ
の状態を維持しているものとして、ステップ３１２にお
いて、リーン積分定数ＫＬＩをもって空燃比補正値ＦＡ
Ｆに対する積分補正ＩＣを行う。又、その値をＲＡＭ５
４に一旦記憶する。ここで、リーン積分定数ＫＬＩは予
め固定値として設定されたものである。このリーン積分
定数ＫＬＩは、空燃比Ａ／Ｆがリッチである場合に、そ
の空燃比Ａ／Ｆがリーンとなるように補正するためのも
のであり、図９の時刻ｔ４〜時刻ｔ６、時刻ｔ８〜時刻
ｔ１０の間において空燃比補正値ＦＡＦの波形に示され
る。

【００５３】さて、上記のように構成された実施例で
は、ＸＥＧＲＯＦＦフラグが１にセットされたとき、す
なわち、ＥＧＲがオフされたときには、機関温度として
の水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ及び大気圧ＰＡのそれぞれ
のリッチスキップかさ上げ率（量）ｔＲＳＲＴＨＷ、ｔ
ＲＳＲＴＨＡＧ、ｔＲＳＲＰＡＧが算出される。そし
て、このうちの最小のリッチスキップかさ上げ率が選ば
れる。

【００５４】すなわち、水温ＴＨＷが低いときは機関燃
焼温度が下がることから、ＥＧＲ切れの時においてもＮ
Ｏ_X 発生が少ない。従って、水温が低いときは図５に示
すようにリッチスキップかさ上げ量（率）ｔＲＳＲＴＨ
Ｗを小さくし、リッチスキップ量ＲＳＲを小さくするこ
とになる。或いは吸気温ＴＨＡが低いと機関燃焼温度が
下がることから、ＥＧＲ切れの時においてもＮＯ_X 発生
が少ない。従って、図６に示すようにリッチスキップか
さ上げ量（率）ｔＲＳＲＴＨＡＧを小さくし、リッチス
キップ量ＲＳＲを小さくすることになる。この場合に
も、リッチスキップ量ＲＳＲが小さいため、ＮＯ_X 排出
量が多くなるが、ＣＯ，ＨＣの発生量が少なくなる。

【００５５】このように、高地走行状態で、ＥＧＲがオ
フ（切れ）のとき、水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡのいずれ
かが低いと、リッチスキップ量ＲＳＲを小さくするた
め、ＮＯ_X の排出量は多くなるが、ＣＯ，ＨＣの排出を
抑制できる。

【００５６】又、高地走行状態（例えば大気圧６５０ｍ
ｍＨｇとなるような場所での走行状態）において、逆に
水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡのいずれもが高く（例えば、
水温ＴＨＷが６０℃以上、吸気温ＴＨＡが３０℃以上）
なると、ＥＧＲ切れの時にはＮＯ_X 排出量が多くなる。
しかし、この実施例では、このような状態の時にはリッ
チスキップかさ上げ率が１．５％と大きくなるため、ス
テップ３３１にて前回のリッチスキップ量ＲＳＲに加算
されることにより、空燃比制御においてリッチスキップ
量が大きくなる。このため、ＥＧＲがオフされたときに
おいては、空燃比をリッチ側に制御し、ＮＯ_X の排出量
を抑制できる。

【００５７】このように、ＥＧＲがオフされたとき、従
来はリッチスキップ量を一定としていたが、この実施例
では、水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ及び大気圧ＰＡのそれ
ぞれのリッチスキップかさ上げ率（量）ｔＲＳＲＴＨ
Ｗ、ｔＲＳＲＴＨＡＧ、ｔＲＳＲＰＡＧのうちの最小の
リッチスキップかさ上げ率を選択するようにして可変と
している。従って、ＥＧＲがオフされているにもかかわ
らず、ＮＯ_x の排出量が抑制されるとともに、ＨＣ，Ｃ
Ｏの排出量が抑制することが可能となる。

【００５８】特に、この実施例では、水温ＴＨＷ、吸気
温ＴＨＡ及び大気圧ＰＡで精密に制御しているため、Ｈ
Ｃ，ＣＯの増加を最小限に抑えることも可能である。な
お、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
下記のように実施してもよい。 （１）前記実施例ではリッチスキップかさ上げ量の算出
ルーチンにおいて、ステップ２０１乃至ステップ２０３
にてそれぞれ算出したが、水温ＴＨＷ，吸気温ＴＨＡの
うちいずれか一つのステップを省略しても良い。そし
て、残りのステップで算出したリッチスキップかさ上げ
量（率）のうち最小のリッチスキップかさ上げ量（率）
をｔＲＳＲＴＨＷＧとしても良い。 （２）前記実施例では、水温ＴＨＷ，吸気温ＴＨＡに基
づいてリッチスキップかさ上げ量（率）を算出したが、
その代わりに吸気量Ｑに基づいてリッチスキップかさ上
げ量（率）を算出してもよい。この場合、ＥＣＵ５１が
参照するマップは吸気量Ｑの増大にともなってリッチス
キップかさ上げ量（率）を増大するようにするか、ある
いは、所定値ａ＜Ｑ＜所定値ｂの間はリッチスキップか
さ上げ量（率）を増大するようにするとともに吸気量Ｑ
が所定値ｂ以上のとき一定量とする。又、この吸気量Ｑ
に基づくリッチスキップかさ上げ量（率）の算出を前記
実施例のリッチスキップかさ上げ量（率）の算出ルーチ
ンにおいてステップ２０１乃至２０３の何れかの間に挿
入してもよい。 （３）前記各実施例ではＥＧＲ切れの場合、リッチスキ
ップＲＳＲのかさ上げ制御を行ったが、空燃比補正はリ
ッチ積分定数ＫＲＩをリッチ側に制御するように補正し
てもよく、又、リッチスキップＲＳＲ及びリッチ積分定
数ＫＲＩの両方をリッチ側に補正してもよい。 （４）前記実施例では、酸素センサを使用したが、二酸
化炭素の濃度を特殊なセンサにより検出するようにして
もよい。 （５）前記実施例ではガソリンエンジンに具体化した
が、ＬＰＧエンジンやディーゼルエンジンに具体化する
こともできる。

【００５９】

【００６０】なお、この明細書において、「空燃比」と
は、空気／燃料の重量比を意味し、内燃機関に吸入され
る混合気の空気・燃料の比をいう。理論的に必要な最終
の空気量のときの空燃比を理論空燃比という。この理論
空燃比よりも燃料の薄い場合の空燃比を「リーン」とい
い、濃い場合を「リッチ」という。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、ＮＯ_X が増加する条件下では、ＮＯ_X を抑制
し、ＮＯ_X が増加しない条件下ではリッチ側への空燃比
制御を抑制して、ＣＯ，ＨＣの増加を最小限に抑えるこ
とができる。

【００６２】請求項２の発明では、外気圧が低くなった
場合、空燃比のリッチ側制御を、吸気量の増大にも応じ
て行うことができ、そのことによって、請求項１の発明
と同様な効果を奏する。

【００６３】請求項３の発明では、外気圧が低くなった
場合、空燃比のリッチ側制御を機関温度又は吸気温の増
大に応じて行うことができ、請求項１の発明と同様な効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例におけるガソリンエンジンを説明する
概略構成図。

【図２】同じくエンジンＥＣＵの電気的構成を示すブロ
ック図。

【図３】ＥＣＵにより実行される燃料噴射量算出ルーチ
ンのフローチャート。

【図４】ＥＣＵにより実行されるリッチスキップかさ上
げ量算出ルーチンのフローチャート。

【図５】水温とリッチスキップかさ上げ量のマップを説
明する説明図。

【図６】吸気温とリッチスキップかさ上げ量のマップを
説明する説明図。

【図７】大気圧とリッチスキップかさ上げ量のマップを
説明する説明図。

【図８】空燃比補正値算出ルーチンのフローチャート。

【図９】図８のルーチンに係る各種パラメータの変化を
示すタイムチャート。

【図１０】従来技術の空燃比補正値とそれに関連するパ
ラメータの変化を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、７…燃焼室、１１…吸
気通路、１２…排気通路、１７…燃料供給手段としての
インジェクタ１７、２３…ＥＧＲ弁、２６…ＥＧＲモジ
ュレータ、２７…ＥＧＲＶＳＶ、３０…ＥＧＥＲ装置、
３２…吸気温検出手段としての吸気温センサ、３３…吸
気量検出手段としてのエアフローメータ、３４…酸素セ
ンサ、３５…機関温度検出手段としての水温センサ、３
６…外気圧検出手段としての大気圧センサ、３９…吸気
圧センサ、５１…空燃比制御手段を構成するＥＣＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ (56)参考文献 特開 昭58−88430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−88429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−101235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118042（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224428（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296111（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180048（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234542（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−203628（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171232（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14 310 F02D 41/04 305 F02D 41/02 305

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気負圧に応じて内燃機関の排気通路か
   ら吸気通路への再循環排気ガスを制御するＥＧＲ装置を
   備え、内燃機関に供給される空気と燃料の空燃比をその
   内燃機関の運転状態に応じた目標空燃比に合致させるた
   めに、燃料供給手段をもって前記内燃機関に供給すべき
   燃料量を制御するようにした空燃比制御装置であって、 外気圧を検出する外気圧検出手段と、前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流が行われていない
   ときの 空燃比を前記検出される外気圧が低くなるに従い
   理論空燃比よりもリッチ側に制御する空燃比制御手段と
   を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置付内燃機関の空燃
   比制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＥＧＲ装置付内燃機関の
   空燃比制御装置において、内燃機関の吸気量を検出する
   吸気量検出手段を設け、前記空燃比制御手段は、前記空
   燃比のリッチ側制御を前記検出される吸気量の増大によ
   っても行うことを特徴とするＥＧＲ装置付内燃機関の空
   燃比制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のＥＧＲ装置付内燃
   機関の空燃比制御装置において、機関温度を検出する機
   関温度検出手段と、内燃機関に吸気される吸気の温度を
   検出する吸気温検出手段とを設け、前記空燃比制御手段
   は、前記空燃比のリッチ側制御を機関温度又は吸気温の
   増大により行うことを特徴とするＥＧＲ装置付内燃機関
   の空燃比制御装置。