JP3324634B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関し、特に内燃機関に供給する混合気の空燃
比を強制的に変動させることにより、排気ガス特性を向
上させる空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空燃比を強制的に変動させること（空燃
比のパータベーション）により、触媒を用いて排気ガス
の浄化を行う排気ガス浄化装置の浄化効率を改善する手
法は従来より知られている。またこの強制変動の態様、
例えば強制変動の中心値やリッチ側への制御時間とリー
ン側への制御時間の比率などを、排気ガス浄化装置の下
流側に装着された酸素濃度センサの出力に基づいて制御
する手法が、特開平２−１１８４１号公報に示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法は、排気ガス浄化装置内の触媒の劣化、より具
体的には触媒の酸素蓄積能力の変化を考慮していないた
め、例えば触媒の酸素蓄積能力を越えて空燃比を強制変
動させ、排気ガス特性をかえって悪化させる場合があっ
た。

【０００４】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、排気ガス浄化装置の浄化能力に適合した空燃比の
強制変動を行い、排気ガス浄化装置の性能を最大限に発
揮させて排気ガス特性を向上させることができる空燃比
制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ
た排気ガス浄化手段と、該排気ガス浄化手段の下流側又
は内部に設けられた酸素濃度センサと、前記機関に供給
する混合気の空燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリ
ーン側とに周期的に変動させる空燃比変動手段を備えた
内燃機関の空燃比制御装置において、前記酸素濃度セン
サの出力に基づいて設定された前記変動におけるリッチ
側とリーン側の継続時間補正係数に基づいて、前記排気
ガス浄化手段の浄化性能を判定する浄化性能判定手段
と、該判定した浄化性能が低下するほど前記変動の周期
を短くする周期変更手段とを有することを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の空燃比制御装置において、前記排気ガス浄化手段の上
流側に設けられた空燃比センサと、該空燃比センサの出
力に基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比が目標
空燃比と一致するようにフィードバック制御するフィー
ドバック制御手段とを備え、前記空燃比変動手段は、前
記目標空燃比を周期的に変動させることを特徴とする。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の空燃比制御装置において、前記浄化性能判定手段は、
前記空燃比をリッチ側からリーン側に又はその逆に変動
させた後、前記酸素濃度センサの出力が変動するまでの
時間に応じて前記浄化性能を判定することを特徴とす
る。

【０００８】請求項１に記載の空燃比制御装置によれ
ば、酸素濃度センサの出力に基づいて設定された混合気
の空燃比の周期的変動におけるリッチ側とリーン側の継
続時間補正係数に基づいて、排気ガス浄化手段の浄化性
能が判定され、該判定された浄化性能が低下するほど空
燃比の強制変動の周期が短縮される。

【０００９】請求項２に記載の空燃比制御装置によれ
ば、目標空燃比が周期的に変動し、機関に供給する混合
気の空燃比が目標空燃比に一致するようにフィードバッ
ク制御が行われる。

【００１０】請求項３に記載の空燃比制御装置によれ
ば、空燃比をリッチ側からリーン側に又はその逆に変動
させた後、酸素濃度センサの出力が変動するまでの時間
に応じて浄化性能が判定される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機
関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全体
構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の
途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁
３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結され
ており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を
出力してエンジン制御用電子コントロールユニット（以
下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１３】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。

【００１４】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１５】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）セ
ンサ１０及びＣＲＫセンサ１１はエンジン１の図示しな
いカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付けられている。
エンジン回転数センサ１０はエンジン１のクランク軸の
１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（以
下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、ＣＲＫセン
サ１１は所定のクランク角毎、例えば４５度のクランク
角度位置で信号パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」とい
う）を出力するものであり、これらの各信号パルスはＥ
ＣＵ５に供給される。

【００１６】排気管１２には排気ガスを浄化する排気ガ
ス浄化装置１３が設けられ、この排気ガス浄化装置１３
は、それぞれ排気ガス浄化用の触媒が格納された上流側
格納部１３ａ及び下流側格納部１３ｂを１つの容器（コ
ンテナ）に格納して構成されている。排気ガス浄化装置
１３の上流位置には、排気ガス中の酸素濃度又は酸素の
不足度合に基づいて空燃比を検出する広域空燃比センサ
（以下「ＬＡＦセンサ」という）１４が装着されている
とともに、上流側格納部１３ａと下流側格納部１３ｂと
の間には排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサ１
５が装着されている。ＬＡＦセンサ１４は、空燃比にほ
ぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。Ｏ
２センサ１５は、排気ガス中の酸素濃度に応じた電気信
号（ＳＶＯ２）をＥＣＵ５に供給する。また排気ガス浄
化装置１３にはその温度を検出する触媒温度（ＴＣＡ
Ｔ）センサ１６が装着され、検出された触媒温度ＴＣＡ
Ｔに対応する電気信号がＥＣＵに供給される。なお、Ｏ
２センサ１５は、下流側格納部１３ｂの下流側に装着し
てもよい。

【００１７】ＥＣＵ５にはさらに、エンジン１が搭載さ
れた車両の速度を検出する車速センサ（ＶＨ）１７、大
気圧（ＰＡ）センサ１８が接続されており、これらのセ
ンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

【００１８】吸気管２には、通路１９を介して燃料タン
クで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ（図示せ
ず）が接続されており、通路１９の途中にパージ制御弁
２０が配設されている。パージ制御弁２０は、ＥＣＵ５
に接続されており、ＥＣＵ５によりその開閉が制御され
る。パージ制御弁２０は、エンジン１の所定運転状態に
おいて開弁され、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料を吸
気管２に供給する。

【００１９】ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２０】ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、空燃比フィードバック制御領域や
空燃比フィードバック制御を行わない複数の特定運転領
域（以下「オープンループ制御領域」という）の種々の
エンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエ
ンジン運転状態に応じて、下記数式１に基づき、前記Ｔ
ＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間
ＴＯＵＴを演算する。

【００２１】

【数１】 ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＡＦ×ＫＣＭＤ×Ｋ１＋Ｋ２ ここに、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁５
の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検
索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ
及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態におい
て、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃
比になるように設定されている。

【００２２】ＫＡＦは空燃比補正係数であり、空燃比フ
ィードバック制御時は、ＬＡＦセンサ１４の出力に応じ
て算出され、さらにオープンループ制御領域では各運転
領域に応じた値に設定される。

【００２３】ＫＣＭＤは後述するようにエンジン運転状
態に応じて算出される目標空燃比係数である。目標空燃
比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空
比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるの
で、目標当量比ともいう。本実施形態では、空燃比のパ
ータベーション（強制変動）は、この目標空燃比係数Ｋ
ＣＭＤを変化させることにより行う。

【００２４】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。

【００２５】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料
噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる
駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給す
るとともに、エンジン運転状態に応じたパージ制御弁２
０の開閉制御を行う。

【００２６】図２は、空燃比フィードバック制御の実行
条件が成立したとき実行されるＬＡＦフィードバック処
理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣ信号パル
スの発生毎にＣＰＵ５ｂで実行される。

【００２７】ステップＳ１では、目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄを算出するＫＣＭＤ算出処理（図３）を実行し、ステ
ップＳ２では、空燃比補正係数ＫＡＦを算出するＫＡＦ
算出処理（図１８）を実行する。以下、これらの処理の
内容を詳細に説明する。

【００２８】図３は、ＫＣＭＤ算出処理のフローチャー
トであり、ステップＳ１１では、目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄの算出に用いる補正係数の１つであるＳＶＯ２補正係
数ＫＣＭＤＳＯ２を、Ｏ２センサ１５の出力ＳＶＯ２に
基づいて算出するＳＶＯ２フィードバック処理（図４）
を実行する。次いで、エンジン水温ＴＷに応じてＴＷ補
正係数ＫＣＭＤＴＷを算出し（ステップＳ１２）、下記
数式２により、目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出して（ス
テップＳ１３）、本処理を終了する。

【００２９】

【数２】 ＫＣＭＤ＝ＫＢＳ×ＫＣＭＤＴＷ×ＫＣＭＤＳＯ２ ここで、ＫＢＳは、目標空燃比係数ＫＣＭＤの基本値で
あり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに
応じて設定される。

【００３０】図４及び５は、図３のステップＳ１１で実
行されるＳＶＯ２フィードバック処理のフローチャート
である。

【００３１】ステップＳ２１では、エンジン水温ＴＷに
応じて図６に示すＫＫＰＲＴＴＷテーブルを検索し、水
温補正係数ＫＫＰＲＴＴＷを算出する。この水温補正係
数ＫＫＰＲＴＴＷは、後述するパータベーションのリッ
チ側継続時間ＴＰＲＴＲの補正係数ＫＰＲＴＲ及びリー
ン側継続時間ＴＰＲＴＬの補正係数ＫＰＲＴＬ（以下両
補正係数をまとめて表すときは、「継続時間補正係数Ｋ
ＰＲＴｉ（ｉ＝Ｒ，Ｌ）」という）の算出に使用される
（ステップＳ２７、図１４のステップＳ２２１）。

【００３２】ステップＳ２２では、図７に示すＳＶＯ２
Ｆ／Ｂ実施条件判断処理を実行する。この処理は、Ｏ２
センサ１５の出力ＳＶＯ２に応じたＳＶＯ２補正係数Ｋ
ＣＭＤＳＶＯ２の算出の実行条件を判断するものであ
る。

【００３３】図７のステップＳ８１では、所定のフェー
ルセーフ処理実行中であるか否かを判別し、フェールセ
ーフ処理実行中のときは、後述する継続時間補正係数Ｋ
ＰＲＴｉの学習値ＫＰＲＴＲＥＦを「１．０」に設定し
（ステップＳ８２）、ＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実行条件不成立で
あると判断して、ＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実行フラグＦＳＯ２Ｆ
Ｂを「０」に設定する（ステップＳ８６）。ステップＳ
８１の答が否定（ＮＯ）のときは、ＰＩＤ制御実行中で
あることを「１」で示すＰＩＤ制御フラグＦＰＩＤＦＢ
が「１」か否かを判別する（ステップＳ８４）。

【００３４】ＦＰＩＤＦＢ＝０であって、空燃比フィー
ドバック制御を実行していないときは前記ステップＳ８
６に進み、ＦＰＩＤＦＢ＝１であるときは、エンジン回
転数ＮＥが所定上下限値ＮＥＳＯ２Ｈ，ＮＥＳＯ２Ｌ
（例えばそれぞれ５０００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ）の
範囲内にあり、且つ吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定上下限
値ＰＢＳＯ２Ｈ，ＰＢＳＯ２Ｌ（例えばそれぞれ６６０
ｍｍＨｇ，２１０ｍｍＨｇ）の範囲内にあり、且つエン
ジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＳＯ２Ｌ（例えば５℃）よ
り高いか否かを判別する（ステップＳ８５）。そして、
この答が否定（ＮＯ）のときは前記ステップＳ８６に進
み、肯定（ＹＥＳ）のときは実行条件成立と判断して、
ＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実行フラグＦＳＯ２ＦＢを「１」に設定
して（ステップＳ８７）、本処理を終了する。

【００３５】図４に戻り、ステップＳ２３ではＳＶＯ２
Ｆ／Ｂ実行フラグＦＳＯ２ＦＢが「１」か否かを判別
し、ＦＳＯ２ＦＢ＝０であってＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実行条件
不成立ときは、空燃比リッチ化処理の終了を「１」で示
すリッチ化処理終了フラグＦＯ２ＬＥＡＮ（ステップＳ
４５参照）を「０」に設定し（ステップＳ２４）、ＳＶ
Ｏ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２の中心値ＫＳＯ２ＣＥＮＴ
及びＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２をいずれも「１．
０」に設定する（ステップＳ２５、Ｓ２６）。次いで、
ステップＳ２１で算出した補正係数ＫＫＰＲＴＴＷを下
記数式３に適用して継続時間補正係数ＫＰＲＴｉを算出
する。

【００３６】

【数３】ＫＰＲＴｉ＝ＫＰＲＴＲＥＦ×ＫＫＰＲＴＴＷ ここでＫＰＲＴＲＥＦは、後述する図１７の処理により
算出される継続時間補正係数ＫＰＲＴｉの学習値であ
る。

【００３７】続くステップＳ２８〜Ｓ３１では、ステッ
プＳ２７で算出したＫＰＲＴｉ値のリミット処理を行
う。すなわち、継続時間補正係数ＫＰＲＴｉが所定上限
値ＫＰＲＴＬＭＴＨ（例えば、１．７）を越えるとき
は、ＫＰＲＴｉ＝ＫＰＲＴＬＭＴＨとし（ステップＳ２
８、Ｓ２９）、所定下限値ＫＰＲＴＬＭＴＬ（例えば、
０．３）を下回るときは、ＫＰＲＴｉ＝ＫＰＲＴＬＭＴ
Ｌとし（ステップＳ３０、Ｓ３１）、ＫＰＲＴＬＭＴＬ
≦ＫＰＲＴｉ≦ＫＰＲＴＬＭＴＨであるときは、直ちに
ステップＳ６６に進む。ステップＳ６６では、後述する
ステップＳ６７で参照するダウンカウントタイマｔＫＰ
ＲＴＲＮに所定時間ＴＭＫＰＲＴＲＮ（例えば１０秒）
を設定してスタートさせ、本処理を終了する。

【００３８】ステップＳ２３でＦＳＯ２ＦＢ＝１であっ
て、ＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実施条件が成立するときは、Ｏ２セ
ンサ１５が活性化していることを「１」で示す活性フラ
グＦｎＳＯ２が「１」か否かを判別し（ステップＳ４
１）、ＦｎＳＯ２＝０であって活性化していないとき
は、前記タイマｔＫＰＲＴＲＮに前記所定時間ＴＭＫＰ
ＲＴＲＮを設定してスタートさせ（ステップＳ４２）、
ステップＳ４５に進む。

【００３９】ステップＳ４１でＦｎＳＯ２＝１であって
Ｏ２センサ１５が活性化しているときは、リッチ化終了
フラグＦＳＯ２ＬＥＡＮが「１」か否かを判別し（ステ
ップＳ４３）、ＦＳＯ２ＬＥＡＮ＝１であってリッチ化
処理が終了しているときは、直ちにステップＳ４５に進
む。またＦＳＯ２ＬＥＡＮ＝０であるときは、Ｏ２セン
サ出力ＳＶＯ２が、所定下限値ＳＶＯ２ＬＭＴＬ以上か
否かを判別し（ステップＳ４４）、ＳＶＯ２＜ＳＶＯ２
ＬＭＴＬであって排気ガス浄化装置１３内の酸素蓄積量
が大きいときは、ステップＳ４８からＳ５０の空燃比リ
ッチ化処理を行う。すなわち、パータベーションの中心
値ＫＳＯ２ＣＥＮＴを、所定加算項ＤＫＳＯ２Ｐだけ増
加させ（ステップＳ４８）、中心値ＫＳＯ２ＣＥＮＴが
リッチ側所定値ＫＳＯ２ＲＩＣＨより大きいか否かを判
別し（ステップＳ４９）、ＫＳＯ２ＣＥＮＴ≦ＫＳＯ２
ＲＩＣＨであるときは直ちに、またＫＳＯ２ＣＥＮＴ＞
ＫＳＯ２ＲＩＣＨであるときは、ＫＳＯ２ＣＥＮＴ＝Ｋ
ＳＯ２ＲＩＣＨとして（ステップＳ５０）、ステップＳ
５１に進む。これにより、中心値ＫＳＯ２ＣＥＮＴは、
リッチ側所定値ＫＳＯ２ＲＩＣＨまで、漸増される。

【００４０】ステップＳ５１では、ステップＳ４２と同
様にタイマｔＫＰＲＴＲＮに所定時間ＴＭＫＰＲＴＲＮ
を設定してスタートさせ、ステップＳ６１に進む。

【００４１】ステップＳ４８〜Ｓ５０のリッチ化処理
は、フュエルカット直後においては排気ガス浄化装置１
３内の酸素蓄積量が大きくなるので、空燃比をリッチ化
させて排気ガス特性の悪化を防止するために行う。

【００４２】リッチ化処理によりＳＶＯ２≧ＳＶＯ２Ｌ
ＭＴＬとなるとステップＳ４５に進み、リッチ化終了フ
ラグＦＳＯ２ＬＥＡＮを「１」に設定し、次いで中心値
ＫＳＯ２ＣＥＮＴを所定値ＤＫＳＯ２Ｍだけ減少させる
（ステップＳ４６）。そして中心値ＫＳＯ２ＣＥＮＴが
「１．０」より小さいか否かを判別し、ＫＳＯ２ＣＥＮ
Ｔ≧１．０であるときは前記ステップＳ５１に進み、Ｋ
ＳＯ２ＣＥＮＴ＜１．０であるときは、ＫＳＯ２ＣＥＮ
Ｔ＝１．０として（ステップＳ５２）、ステップＳ６１
に進む。

【００４３】ステップＳ６１では、図８、９に示すＳＶ
Ｏ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２算出処理を実行し、ステッ
プＳ６２では図１３、１４に示すＫＰＲＴｉ算出処理を
実行する。次いで、スロットル弁開度θＴＨの変化量Ｄ
ＴＨ（＝θＴＨ（ｋ）−θＴＨ（ｋ−１））の絶対値が
所定変化量ＤＴＨＫＰＲＴＬ（例えば３．５ｄｅｇ）よ
り小さいか否かを判別し（ステップＳ６３）、｜ＤＴＨ
｜＜ＤＴＨＫＰＲＴＬであるときは、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡの変化量ＤＰＢＡ（＝ＰＢＡ（ｋ）−ＰＢＡ（ｋ−
１））の絶対値が、所定変化量ＤＰＢＫＰＲＴＬ（例え
ば５０ｍｍＨｇ）より小さいか否かを判別し（ステップ
Ｓ６４）、｜ＤＰＢＡ｜＜ＤＰＢＫＰＲＴＬであるとき
は、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥ（＝ＮＥ（ｋ）
−ＮＥ（ｋ−１））が、所定変化量ＤＮＥＫＰＲＴＬ
（例えば３００ｒｐｍ）より小さいか否かを判別する
（ステップＳ６５）。なお、（ｋ）及び（ｋ−１）は、
それぞれ今回値及び前回値を表すために付している。特
に（ｋ）、（ｋ−１）等を付していないパラメータは、
今回値を表す。

【００４４】ステップＳ６３からＳ６５のいずれかの答
が否定（ＮＯ）のときは、前記ステップＳ６６に進み、
すべての答が肯定（ＹＥＳ）であってエンジン運転状態
が安定しているときは、ステップＳ６６等でスタートし
たタイマｔＫＰＲＴＲＮの値が「０」であるか否かを判
別する（ステップＳ６７）。ｔＫＰＲＴＲＮ＞０である
間は直ちに本処理を終了し、ｔＫＰＲＴＲＮ＝０となる
と学習値ＫＰＲＴＲＥＦ算出処理（図１７）を実行して
（ステップＳ６８）、本処理を終了する。

【００４５】図８及び９は、図５のステップＳ６１で実
行されるＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２算出処理のフ
ローチャートである。

【００４６】ステップＳ１０１では活性フラグＦｎＳＯ
２が「１」か否かを判別し、ＦｎＳＯ２＝０であってＯ
２センサ１５が活性化していないときは、エンジンがア
イドル状態にあることを「１」で示すアイドルフラグＦ
ＩＤＬＥが「１」か否かを判別する（ステップＳ１０
５）。そしてＦＩＤＬＥ＝１であるときは、パータベー
ションの中心値ＫＳＯ２ＣＥＮＴからの変動幅ＫＣＭＤ
ＰＲＴ及びパータベーションのリッチ側継続時間ＴＰＲ
ＴＲ及びリーン側継続時間ＴＰＲＴＬの基本値（以下
「継続時間基本値」という）ＴＭＰＲＴを、それぞれ活
性前アイドル用の所定値ＫＣＭＤＰＳＴＩ及びＴＭＰＲ
ＴＳＴＩ（例えば５００ｍｓｅｃ）に設定して（ステッ
プＳ１０７）、ステップＳ１０８に進む。また、ＦＩＤ
ＬＥ＝０であってアイドル状態でないとき（オフアイド
ル状態のとき）は、変動幅ＫＣＭＤＰＲＴ及び継続時間
基本値ＴＭＰＲＴをそれぞれ活性前オフアイドル用の所
定値ＫＣＭＤＰＳＴ及びＴＭＰＲＴＳＴ（例えば３００
ｍｓｅｃ）に設定して（ステップＳ１０６）、ステップ
Ｓ１０８に進む。

【００４７】ステップＳ１０１でＦｎＳＯ２＝１であっ
てＯ２センサ１５が活性化しているときは、アイドルフ
ラグＦＩＤＬＥが「１」か否かを判別し（ステップＳ１
０２）、ＦＩＤＬＥ＝１であるときは、変動幅ＫＣＭＤ
ＰＲＴ及び継続時間基本値ＴＭＰＲＴをそれぞれアイド
ル用の所定値ＫＣＭＤＰＩＤＬ及びＴＭＰＲＴＩＤＬ
（例えば１ｓｅｃ）に設定して（ステップＳ１０３）、
ステップＳ１０８に進む。また、ＦＩＬＤＥ＝０であっ
てオフアイドル状態のときは、エンジン回転数ＮＥ及び
吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたマップ（図示
せず）を検索することにより、変動幅ＫＣＭＤＰＲＴ及
び継続時間基本値ＴＭＰＲＴを決定する（ステップＳ１
０４）。

【００４８】ステップＳ１０８では、エンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて図１０に示すよう
に設定されたＳＶＲＥＦテーブルを検索し、基準値ＳＶ
ＲＥＦを算出する。ＳＶＲＥＦテーブルには、吸気管内
絶対圧ＰＢＡが第１所定圧ＰＢＳＶＲＥＦ１（例えば１
１０ｍｍＨｇ）以下の場合に適用するラインＬ１と、第
２所定圧ＰＢＳＶＲＥＦ２（例えば６６０ｍｍＨｇ）以
上の場合に適用するラインＬ２とが設定されており、Ｐ
ＢＳＶＲＥＦ１＜ＰＢＡ＜ＰＢＳＶＲＥＦ２であるとき
は補間演算により、基準値ＳＶＲＥＦを算出する。

【００４９】続くステップＳ１０９では、前回ＳＶＯ２
Ｆ／Ｂ実行フラグＦＳＯ２ＦＢが「０」であったか否か
を判別し、前回もＦＳＯ２ＦＢ＝１であったときは直ち
にステップＳ１２１に進み、前回ＦＳＯ２ＦＢ＝０で今
回「１」となったときは、以下の初期設定処理（ステッ
プＳ１１０〜Ｓ１１５）を行う。すなわち空燃比の偏倚
方向の反転（リーン側からリッチ側への、又はその逆の
移行）を要求することを「１」で示す反転要求フラグＦ
ＰＲＴＣＮＧを「０」に設定し（ステップＳ１１０）、
Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準値ＳＶＲＥＦ以下か否か
を判別する（ステップＳ１１１）。

【００５０】ＳＶＯ２≦ＳＶＲＥＦであるときは、空燃
比のリッチ側偏倚からパータベーションを開始すべく、
リッチ側偏倚制御実行中であることを「１」で示すパー
タベーションフラグＦＰＲＴを「１」に設定するととも
に（ステップＳ１１２）、下記数式５によりリッチ側継
続時間ＴＰＲＴＲを算出して、その算出値をダウンカウ
ントタイマｔＰＲＴにセットしてスタートさせ（ステッ
プＳ１１３）、ステップＳ１２１に進む。

【００５１】

【数５】ＴＰＲＴＲ＝ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴＲ ここで、ＴＭＰＲＴはステップＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ
１０６又はＳ１０７で設定された継続時間基本値、ＫＰ
ＲＴＲは後述する図１３及び１４の処理で算出されるリ
ッチ側継続時間補正係数である。

【００５２】一方ステップＳ１１１でＳＶＯ２＞ＳＶＲ
ＥＦであるときは、空燃比のリーン側偏倚からパータベ
ーションを開始すべく、前記パータベーションフラグＦ
ＰＲＴを「０」に設定するとともに（ステップＳ１１
４）、下記数式６によりリーン側継続時間ＴＰＲＴＬを
算出して、その算出値をタイマｔＰＲＴにセットしてス
タートさせ（ステップＳ１１５）、ステップＳ１２１に
進む。

【００５３】

【数６】ＴＰＲＴＬ＝ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴＬ ここで、ＴＭＰＲＴはステップＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ
１０６又はＳ１０７で設定された継続時間基本値、ＫＰ
ＲＴＬは後述する図１３及び１４の処理で算出されるリ
ーン側継続時間補正係数である。

【００５４】ステップＳ１２１では、ＫＣＭＤＳＯ２反
転判断処理（図１１）を実行する。この処理では後述す
るように空燃比の偏倚方向を反転させるべきか否か判断
を行い、反転すべきときに反転要求フラグＦＰＲＴＣＮ
Ｇを「１」に設定する。

【００５５】続くステップＳ１２２では、パータベーシ
ョンフラグＦＰＲＴが「１」か否かを判別し、ＦＰＲＴ
＝１であるとき、すなわちリッチ側偏倚制御実行中は、
反転要求フラグＦＰＲＴＣＮＧが「１」か否かを判別し
（ステップＳ１２３）、ＦＰＲＴＣＮＧ＝０であるとき
は、下記数式７により、ＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ
２を算出して（ステップＳ１２４）（図１２、ｔ２〜ｔ
４参照）、本処理を終了する。

【００５６】

【数７】 ＫＣＭＤＳＯ２＝ＫＳＯ２ＣＥＮＴ＋ＫＣＭＤＰＲＴ ここで、ＫＳＯ２ＣＥＮＴはパータベーションの中心値
（図４、ステップＳ４６〜Ｓ５２参照）、ＫＣＭＤＰＲ
ＴはステップＳ１０３、Ｓ１０４等で設定される変動幅
である。

【００５７】またステップＳ１２３でＦＰＲＴＣＮＧ＝
１であって反転要求がなされたときは、ＳＶＯ２補正係
数ＫＣＭＤＳＯ２を所定値ＤＫＣＭＤＳＯ２だけ減少さ
せ（ステップＳ１２５）、ＫＣＭＤＳＯ２値が中心値Ｋ
ＳＯ２ＣＥＮＴ以上か否かを判別する（ステップＳ１２
６）。そして、ＫＣＭＤＳＯ２≧ＫＳＯ２ＣＥＮＴであ
る間は直ちに本処理を終了し（図１２、ｔ４〜ｔ５参
照）、ＫＣＭＤＳＯ２＜ＫＳＯ２ＣＥＮＴとなると、リ
ーン側偏倚制御に移行すべくパータベーションフラグＦ
ＰＲＴを「０」に設定し（ステップＳ１２７）、下記数
式８により、ＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を算出す
る（ステップＳ１２８）。

【００５８】

【数８】 ＫＣＭＤＳＯ２＝ＫＳＯ２ＣＥＮＴ−ＫＣＭＤＰＲＴ 次いでリーン側継続時間ＴＰＲＴＬを前記数式６により
算出して、タイマｔＰＲＴにセットしてスタートさせ
（ステップＳ１２９）、反転要求フラグＦＰＲＴＣＮＧ
を「０」の戻して（ステップＳ１３０）（図１２、ｔ５
参照）、本処理を終了する。

【００５９】一方ステップＳ１２２でＦＰＲＴ＝０であ
ってリーン側偏倚制御実行中は、反転要求フラグＦＰＲ
ＴＣＮＧが「１」か否かを判別し（ステップＳ１３
１）、ＦＰＲＴＣＮＧ＝０であるときは、前記数式８に
より、ＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を算出して（ス
テップＳ１３２）（図１２、ｔ５〜ｔ７参照）、本処理
を終了する。

【００６０】またステップＳ１３１でＦＰＲＴＣＮＧ＝
１であって反転要求がなされたときは、ＳＶＯ２補正係
数ＫＣＭＤＳＯ２を所定値ＤＫＣＭＤＳＯ２だけ増加さ
せ（ステップＳ１３３）、ＫＣＭＤＳＯ２値が中心値Ｋ
ＳＯ２ＣＥＮＴ以下か否かを判別する（ステップＳ１３
４）。そして、ＫＣＭＤＳＯ２≦ＫＳＯ２ＣＥＮＴであ
る間は直ちに本処理を終了し（図１２、ｔ７〜ｔ８参
照）、ＫＣＭＤＳＯ２＞ＫＳＯ２ＣＥＮＴとなると、リ
ッチ側偏倚制御に移行すべくパータベーションフラグＦ
ＰＲＴを「１」に設定し（ステップＳ１３５）、前記数
式７により、ＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を算出す
る（ステップＳ１３６）。

【００６１】次いでリッチ側継続時間ＴＰＲＴＲを前記
数式５により算出して、タイマｔＰＲＴにセットしてス
タートさせ（ステップＳ１３７）、反転要求フラグＦＰ
ＲＴＣＮＧを「０」の戻して（ステップＳ１３８）（図
１２、ｔ８参照）、本処理を終了する。

【００６２】このように本処理によれば、反転要求がな
されるとＳＶＯ２補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が中心値ＫＣ
ＭＤＣＥＮＴに向かって徐々に変化し、中心値ＫＣＭＤ
ＣＥＮＴに達すると、それまでと反対側の偏倚制御が開
始される。この繰り返しにより、図１２（ａ）に示すよ
うにＫＣＭＤＳＯ２値が変化し、空燃比のパータベーシ
ョンが実行される。

【００６３】図１１は、図９のステップＳ１２１におけ
るＫＣＭＤＳＯ２反転判断処理のフローチャートであ
る。

【００６４】ステップＳ１５１では、前回ＳＶＯ２Ｆ／
Ｂ実行フラグＦＳＯ２ＦＢが「０」であったか否かを判
別し、ＦＳＯ２ＦＢ＝０であったときは、ディレイカウ
ンタｃＰＲＴＤＬＹを「０」に設定し（ステップＳ１５
８）、パータベーションフラグＦＰＲＴより少し遅れて
同様に設定されるディレイフラグＦＰＲＴＤＬＹ（図１
２（ｄ）参照）を、パータベーションフラグＦＰＲＴと
同一とし（ステップＳ１５９）、後述するブレーク判断
時（ステップＳ１６４、Ｓ１６７）に「１」に設定され
るブレークフラグＦＳＯ２ＢＲＥＡＫを「０」に設定し
て（ステップＳ１６０）、ステップＳ１６１に進む。

【００６５】ステップＳ１５１で前回もＦＳＯ２ＦＢ＝
１であったときは、前回パータベーションフラグＦＰＲ
Ｔが反転したか否かを判別し（ステップＳ１５２）、反
転しなかったときは直ちに、また反転したときは前記デ
ィレイカウンタｃＰＲＴＤＬＹを所定数ＮＰＲＴＤＬＹ
（例えば８）に設定して（ステップＳ１５３）、ステッ
プＳ１５４に進む。

【００６６】ステップＳ１５４では、ディレイカウンタ
ｃＰＲＴＤＬＹの値が「０」か否かを判別し、ｃＰＲＴ
ＤＬＹ＞０である間（図１２、ｔ２〜ｔ３、ｔ５〜ｔ
６、ｔ８〜ｔ９）は、そのカウント値を「１」だけデク
リメントして（ステップＳ１５７）、ステップＳ１６１
に進む。そしてｃＰＲＴＤＬＹ＝０となったとき（図１
２、ｔ３、ｔ６、ｔ９）は、ディレイフラグＦＰＲＴＤ
ＬＹをパータベーションフラグＦＰＲＴと同一とし（ス
テップＳ１５５）、ブレークフラグＦＳＯ２ＢＲＥＡＫ
を「０」に設定して（ステップＳ１５６）、ステップＳ
１６１に進む。

【００６７】ステップＳ１６１では、ディレイフラグＦ
ＰＲＴＤＬＹが「１」か否かを判別し、ＦＰＲＴＤＬＹ
＝１であるときは、Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が、基準値
ＳＶＲＥＦに所定電圧ＤＳＶＲＥＦ（例えば０．０６
Ｖ）を加算した値以下か否かを判別する（ステップＳ１
６２）。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、タイマｔＰ
ＲＴの値が「０」か否かを判別し（ステップＳ１６
９）、ｔＰＲＴ＞０である間（図１２、ｔ１より前、ｔ
２〜ｔ４、ｔ５〜ｔ７）は、直ちに本処理を終了する。
その後ｔＰＲＴ＝０となると（図１２、ｔ１、ｔ７）、
ステップＳ１７０に進んで反転要求フラグＦＰＲＴＣＮ
Ｇを「１」に設定して反転要求を行う（空燃比偏倚方向
の反転を指示する）。

【００６８】ステップＳ１６２でＳＶＯ２＞（ＳＶＲＥ
Ｆ＋ＤＳＶＲＥＦ）となったとき（これを本明細書では
「ブレーク」という。後述するように、Ｏ２センサ出力
ＳＶＯ２が減少してＳＶＯ２＜（ＳＶＲＥＦ−ＤＳＶＲ
ＥＦ）となったときも同様である）は、ブレークフラグ
ＦＳＯ２ＢＲＥＡＫを「１」に設定する（ステップＳ１
６３）。すなわち、ＦＰＲＴＤＬＹ＝１であってリッチ
側偏倚制御実行中にＯ２センサ出力ＳＶＯ２がリッチ方
向に所定電圧ＤＳＶＲＥＦを越えて変化したときは、排
気ガス浄化装置内に蓄積された酸素がなくなったと判断
し、以下に述べるようにステップＳ１６４、Ｓ１６８の
条件を満たせば反転要求を行う。

【００６９】ステップＳ１６４ではタイマｔＰＲＴの値
が（ＴＭＰＲＴ×（ＫＰＲＴＲ−ＫＰＲＴＬＭＴＬ））
以下か否かを判別する。ここで、ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴ
Ｒは、リッチ側継続時間ＴＰＲＴＲ（前記数式５）であ
り、ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴＬＭＴＬは、リッチ側継続時
間ＴＰＲＴＲの下限値ＴＰＲＴＭＩＮに対応する。した
がって、ステップＳ１６４でｔＰＲＴ＞（ＴＭＰＲＴ×
（ＫＰＲＴＲ−ＫＰＲＴＬＭＴＬ））であるときは、リ
ッチ側偏倚制御の実行時間が、前記下限値ＴＰＲＴＭＩ
Ｎに達していないことを意味するので、反転要求をする
ことなく本処理を終了する。これは、パータベーション
の周期が短すぎると、排気ガス浄化装置内での反応時間
が不足し、浄化性能が低下する点を考慮したものであ
る。

【００７０】ステップＳ１６４の答が肯定（ＹＥＳ）の
ときは、さらにパータベーションフラグＦＰＲＴの値
と、ディレイフラグＦＰＲＴＤＬＹの値が等しくないか
否かを判別し（ステップＳ１６８）、ＦＰＲＴ≠ＦＰＲ
ＴＤＬＹであるとき（図１２、ｔ２〜ｔ３、ｔ５〜ｔ
６、ｔ８〜ｔ９）は、反転要求が行われた直後なので反
転要求をすることなく本処理を終了する。一方ＦＰＲＴ
＝ＦＰＲＴＤＬＹであるときは、前記ステップＳ１７０
に進み、反転要求フラグＦＰＲＴＣＮＧを「１」に設定
して（図１２、ｔ４）本処理を終了する。

【００７１】ステップＳ１６１でＦＰＲＴＤＬＹ＝０で
あるときは、ステップＳ１６２〜Ｓ１６４と同様の処理
を行う。すなわちＯ２センサ出力ＳＶＯ２が、基準値Ｓ
ＶＲＥＦから所定電圧ＤＳＶＲＥＦを減算した値以上か
否かを判別し（ステップＳ１６５）、この答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときは、前記ステップＳ１６９に進む。ステッ
プＳ１６５でＳＶＯ２＜（ＳＶＲＥＦ−ＤＳＶＲＥＦ）
となり、ブレークが発生したときは、ブレークフラグＦ
ＳＯ２ＢＲＥＡＫを「１」に設定する（ステップＳ１６
６）。すなわち、ＦＰＲＴＤＬＹ＝０であってリーン側
偏倚制御実行中にＯ２センサ出力ＳＶＯ２がリーン方向
に所定電圧ＤＳＶＲＥＦを越えて変化したときは、排気
ガス浄化装置の酸素蓄積能力を越えて酸素が排出されて
いると判断し、以下に述べるようにステップＳ１６７及
び前記ステップＳ１６８の条件を満たせば反転要求を行
う。

【００７２】ステップＳ１６７ではタイマｔＰＲＴの値
が（ＴＭＰＲＴ×（ＫＰＲＴＬ−ＫＰＲＴＬＭＴＬ））
以下か否かを判別する。ここで、ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴ
Ｌは、リーン側継続時間ＴＰＲＴＬ（前記数式６）であ
り、ＴＭＰＲＴ×ＫＰＲＴＬＭＴＬは、リーン側継続時
間ＴＰＲＴＬの下限値ＴＰＲＴＭＩＮに対応する。した
がって、ステップＳ１６７でｔＰＲＴ＞（ＴＭＰＲＴ×
（ＫＰＲＴＬ−ＫＰＲＴＬＭＴＬ））であるときは、リ
ーン側偏倚制御の実行時間が、前記下限値ＴＰＲＴＭＩ
Ｎに達していないことを意味するので、反転要求をする
ことなく本処理を終了する。一方ステップＳ１６７の答
が肯定（ＹＥＳ）のときは、前記ステップＳ１６８に進
む。

【００７３】以上のように図１１の処理によれば、空燃
比偏倚制御の反転の実行から継続時間ＴＰＲＴＲ又はＴ
ＰＲＴＬ経過したとき（図１２、ｔ１、ｔ７）、または
継続時間ＴＰＲＴＲ又はＴＰＲＴＬ経過前であってもブ
レークが発生したとき（図１２、ｔ４）は、反転要求フ
ラグＦＰＲＴＣＮＧが「１」に設定され、反転要求がな
される。

【００７４】このようにブレークの発生時は、継続時間
ＴＰＲＴＲ又はＴＰＲＴＬ経過前であっても反転要求が
なされるので、、排気ガス浄化装置１３内の触媒の酸素
蓄積状態の偏りが迅速に是正され、良好な排気ガス特性
を維持することできる。

【００７５】図１３及び１４は、図５のステップＳ６２
におけるＫＰＲＴｉ算出処理のフローチャートである。

【００７６】ステップＳ２０１では、ディレイフラグＦ
ＰＲＴＤＬＹが反転したか否かを判別し、反転していな
いときは直ちに本処理を終了する。すなわち、ステップ
Ｓ２０２以下の処理は、ディレイフラグＦＰＲＴＤＬＹ
が反転した直後のみ実行される。

【００７７】ディレイフラグＦＰＲＴＤＬＹが反転した
ときは、活性フラグＦｎＳＯ２が「１」か否かを判別し
（ステップＳ２０２）、ＦｎＳＯ２＝０であってＯ２セ
ンサ１５がまだ活性化していないときは、ステップＳ２
２１で継続時間補正係数ＫＰＲＴｉを、学習値ＫＰＲＴ
ＲＥＦ×水温補正係数ＫＫＰＲＴＴＷに設定し（前記数
式３）、継続時間補正係数ＫＰＲＴｉの初期化を行って
ステップＳ２２５に進む。

【００７８】ステップＳ２０２でＦｎＳＯ２＝１であっ
てＯ２センサ１５が活性化しているときは、Ｏ２センサ
出力ＳＶＯ２に応じたゾーン判別を行う（ステップＳ２
０３〜Ｓ２０５）。すなわち、Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２
と、図１５に示すような関係を有する所定上限値ＳＶＯ
２ＬＭＴＨ（例えば０．８５Ｖ），（基準値ＳＶＲＥＦ
＋所定電圧ＤＳＶＲＥＦ），基準値ＳＶＲＥＦ，（基準
値ＳＶＲＥＦ−所定電圧ＤＳＶＲＥＦ），所定下限値Ｓ
ＶＯ２ＬＭＴＬ（例えば０．２Ｖ）とを比較し、ＳＶＯ
２＞ＳＶＯ２ＬＭＴＨであるとき、ゾーンパラメータＳ
ＦＢＺＯＮＥ＝５とし（ステップＳ２０３、Ｓ２０
７）、（ＳＶＲＥＦ＋ＤＳＶＲＥＦ）＜ＳＶＯ２≦ＳＶ
Ｏ２ＬＭＴＨであるとき、ゾーンパラメータＳＦＢＺＯ
ＮＥ＝４とし（ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０
９）、（ＳＶＲＥＦ−ＤＳＶＲＥＦ）≦ＳＶＯ２≦（Ｓ
ＶＲＥＦ＋ＤＳＶＲＥＦ）であるとき、ゾーンパラメー
タＳＦＢＺＯＮＥ＝３とし（ステップＳ２０３、Ｓ２０
４、Ｓ２０５、Ｓ２１７）、ＳＶＯ２ＬＭＴＬ≦ＳＶＯ
２＜（ＳＶＲＥＦ−ＤＳＶＲＥＦ）であるとき、ゾーン
パラメータＳＦＢＺＯＮＥ＝２とし（ステップＳ２０３
〜Ｓ２０６、Ｓ２１２）、ＳＶＯ２＜ＳＶＯ２ＬＭＴＬ
であるとき、ゾーンパラメータＳＦＢＺＯＮＥ＝１とす
る（ステップＳ２０３〜Ｓ２０６、Ｓ２１５）。

【００７９】さらにＳＦＢＺＯＮＥ＝４のときは、Ｏ２
センサ出力の今回値ＳＶＯ２（ｋ）が前回値ＳＶＯ２
（ｋ−１）以下か否かを判別し（ステップＳ２１０）、
ＳＦＢＺＯＮＥ＝２のときは、Ｏ２センサ出力の今回値
ＳＶＯ２（ｋ）が前回値ＳＶＯ２（ｋ−１）以上か否か
を判別する（ステップＳ２１３） そしてＳＦＢＺＯＮＥ＝５であるとき又はＳＦＢＺＯＮ
Ｅ＝４であってＳＶＯ２（ｋ）＞ＳＶＯ２（ｋ−１）で
ある（ＳＶＯ２値が増加中である）ときは、リッチ側補
正項ＤＫＰＲＴＲ及びリーン側補正項ＤＫＰＲＴＬをそ
れぞれ、第５の所定値ＤＫＰＲＴＲ５及びＤＫＰＲＴＬ
５に設定し（ステップＳ２０８）、ＳＦＢＺＯＮＥ＝４
であってＳＶＯ２（ｋ）≦ＳＶＯ２（ｋ−１）である
（ＳＶＯ２値が減少中である）ときは、リッチ側補正項
ＤＫＰＲＴＲ及びリーン側補正項ＤＫＰＲＴＬをそれぞ
れ、第４の所定値ＤＫＰＲＴＲ４及びＤＫＰＲＴＬ４に
設定し（ステップＳ２１１）、ＳＦＢＺＯＮＥ＝３であ
るときは、リッチ側補正項ＤＫＰＲＴＲ及びリーン側補
正項ＤＫＰＲＴＬをそれぞれ、第３の所定値ＤＫＰＲＴ
Ｒ３及びＤＫＰＲＴＬ３に設定し（ステップＳ２１
８）、ＳＦＢＺＯＮＥ＝２であってＳＶＯ２（ｋ）≧Ｓ
ＶＯ２（ｋ−１）である（ＳＶＯ２値が増加中である）
ときは、リッチ側補正項ＤＫＰＲＴＲ及びリーン側補正
項ＤＫＰＲＴＬをそれぞれ、第２の所定値ＤＫＰＲＴＲ
２及びＤＫＰＲＴＬ２に設定し（ステップＳ２１４）、
ＳＦＢＺＯＮＥ＝１であるとき又はＳＦＢＺＯＮＥ＝２
であってＳＶＯ２（ｋ）＜ＳＶＯ２（ｋ−１）である
（ＳＶＯ２値が減少中である）ときは、リッチ側補正項
ＤＫＰＲＴＲ及びリーン側補正項ＤＫＰＲＴＬをそれぞ
れ、第１の所定値ＤＫＰＲＴＲ１及びＤＫＰＲＴＬ１に
設定する（ステップＳ２１６）。ここで、第１〜第５の
各所定値は、以下のように設定される。すなわちＤＫＰ
ＲＴＲ５＜ＤＫＰＲＴＲ４＜０＜ＤＫＰＲＴＲ３＜ＤＫ
ＰＲＴＲ２＜ＤＫＰＲＴＲ１となるように、またＤＫＰ
ＲＴＬ１＜ＤＫＰＲＴＬ２＜０＜ＤＫＰＲＴＬ３＜ＤＫ
ＰＲＴＬ４＜ＤＫＰＲＴＬ５となるように設定される。

【００８０】続くステップＳ２２２では、ディレイフラ
グＦＰＲＴＤＬＹが「１」か否かを判別し、ＦＰＲＴＤ
ＬＹ＝０であってリッチ側偏倚制御からリーン側偏倚制
御に移行した直後であるときは、リッチ側継続時間補正
係数ＫＰＲＴＲにリッチ側補正項ＤＫＰＲＴＲを加算す
る（ステップＳ２２３）一方、ＦＰＲＴＤＬＹ＝１であ
ってリーン側偏倚制御からリッチ側偏倚制御に移行した
直後であるときは、リーン側継続時間補正係数ＫＰＲＴ
Ｌにリーン側補正項ＤＫＰＲＴＬを加算し（ステップＳ
２２４）、ステップＳ２２５に進む。

【００８１】ステップＳ２２５以下では算出した継続時
間補正係数ＫＰＲＴｉのリミット処理を行う。すなわ
ち、継続時間補正係数ＫＰＲＴｉが所定上限値ＫＰＲＴ
ＬＭＴＨを越えるときは、ＫＰＲＴｉ＝ＫＰＲＴＬＭＴ
Ｈとし（ステップＳ２２５、Ｓ２２６）、継続時間補正
係数ＫＰＲＴｉが所定下限値ＫＰＲＴＬＭＴＬを下回る
ときは、ＫＰＲＴｉ＝ＫＰＲＴＬＭＴＬとし（ステップ
Ｓ２２７、Ｓ２２８）、それ以外のときは直ちに本処理
を終了する。

【００８２】図１３及び１４の処理によれば、リッチ側
継続時間補正係数ＫＰＲＴＲ及びリーン側継続時間補正
係数ＫＰＲＴＬが、それぞれ独立して変更され、パータ
ベーションの周期が変更されるので、排気ガス浄化装置
の浄化能力に適したパータベーションを行い、排気ガス
浄化装置の性能を最大限に発揮させて排気ガス特性を向
上させることができるとともに、ＬＡＦセンサ１４の出
力特性のずれなどによってパータベーションの中心値が
所望値からずれた場合でも、リッチ側又はリーン側継続
時間ＴＰＲＴＲ，ＴＰＲＴＬのそれぞれの変更により、
実質的なパータベーションの中心値を常に最適に維持す
ることができる。

【００８３】また、ゾーンパラメータＳＦＢＺＯＮＥ＝
３であってＯ２センサ出力ＳＶＯ２が基準値ＳＶＲＥＦ
近傍にあるときは、補正項ＤＫＰＲＴＲ、ＤＫＰＲＴＬ
は、絶対値の小さい正の値に設定され、継続時間補正係
数ＫＰＲＴｉの１回の補正量は小さく抑えられる（図１
６、ｔ１１の前、ｔ１４の後）。

【００８４】またＳＦＢＺＯＮＥ＝２でＯ２センサ出力
ＳＶＯ２が減少しているとき（同図、ｔ１１〜ｔ１
２）、あるいはＳＦＢＺＯＮＥ＝１であって、ＳＶＯ２
値が大きくリーン側に偏倚したとき（同図、ｔ１２〜ｔ
１３）は、リッチ側補正項ＤＫＰＲＴＲは正の比較的大
きな値を有する第１の所定値ＤＫＰＲＴＲ１に設定さ
れ、リーン側補正項ＤＫＰＲＴＲは負の絶対値が比較的
大きな値を有する第１の所定値ＤＫＰＲＴＬ１に設定さ
れるので、継続時間補正係数ＫＰＲＴｉの１回の補正量
が大きくなり、リッチ側継続時間ＴＰＲＴＲ及びリーン
側継続時間ＴＰＲＴＬがともに迅速に修正される。

【００８５】そしてその修正によりＯ２センサ出力ＳＶ
Ｏ２の増加傾向を維持してＳＦＢＺＯＮＥ＝２の領域に
入ると（同図、ｔ１３〜ｔ１４）、補正項ＤＫＰＲＴＲ
及びＤＫＰＲＴＬはともに、絶対値のより小さい第２の
所定値ＤＫＰＲＴＲ２及びＤＫＰＲＴＬ２に設定される
ので、継続時間補正係数ＫＰＲＴｉの１回の補正量はよ
り小さくなり、時刻ｔ１４以後ＳＦＢＺＯＮＥ＝３の領
域に移行する。

【００８６】また図示していないが、Ｏ２センサ出力Ｓ
ＶＯ２がリッチ方向に大きく偏倚したときは、図１６の
場合とは逆の方向に継続時間補正係数ＫＰＲＴＲ及びＫ
ＰＲＴＬがそれぞれ補正され、そのときの１回の補正量
は、ＳＦＢＺＯＮＥ＝４でＳＶＯ２値が増加中のとき及
びＳＦＢＺＯＮＥ＝５のとき大きな値（ＤＫＰＲＴＲ
５，ＤＫＰＲＴＬ５）とされ、ＳＶＯ２値が減少しなが
らＳＦＢＺＯＮＥ４の領域に入るとより小さな値（ＤＫ
ＰＲＴＲ４，ＤＫＰＲＴＬ４）とされる。

【００８７】図１７は、図５のステップＳ６８で実行さ
れる学習値ＫＰＲＴＲＥＦの算出処理のフローチャート
である。

【００８８】ステップＳ２４１では、エンジン始動後所
定時間ＴＭＳＯ２ＳＴ（例えば１８０ｓｅｃ）経過した
か否かを判別し、経過していないときは直ちに本処理を
終了する。始動直後は排気ガス浄化装置１３内の触媒の
状態が安定しないことを考慮したものである。所定時間
ＴＭＳＯ２ＳＴ経過した後はディレイフラグＦＰＲＴＤ
ＬＹが反転したか否かを判別し（ステップＳ２４２）、
反転直後であるときは、ゾーンパラメータＳＦＢＺＯＮ
Ｅが「３」か否かを判別する（ステップＳ２４３）。デ
ィレイフラグＦＰＲＴＤＬＹの反転直後でないとき又は
ＳＦＢＺＯＮＥ＝３でないときは、直ちに本処理を終了
する。

【００８９】ディレイフラグＦＰＲＴＤＬＹの変転直後
で且つＳＦＢＺＯＮＥ＝３であるときは、リッチ側継続
時間補正係数ＫＰＲＴＲおよびリーン側継続時間補正係
数ＫＰＲＴＬがともに１．０以上か否かを判別し（ステ
ップＳ２４４）、両者又はいずれか一方が１．０より小
さいときは、両者がともに１．０より小さいか否かを判
別する（ステップＳ２４５）。その結果、いずれか一方
が１．０以上で他方が１．０より小さいときは、直ちに
本処理を終了し、両者とも１．０より小さいときは、ス
テップＳ２４６で学習値ＫＰＲＴＲＥＦを修正し、両者
とも１．０以上のときはステップＳ２４９で学習値ＫＰ
ＲＴＲＥＦを修正する。

【００９０】ステップＳ２４６では、前回までに算出さ
れた学習値ＫＰＲＴＲＥＦから補正項ＤＫＰＲＴを減算
して、新たな学習値ＫＰＲＴＲＥＦとする。継続時間補
正係数ＫＰＲＴＲ，ＫＰＲＴＬがともに１．０より小さ
くなるときは、リッチ側偏倚制御終了直後にゾーンパラ
メータＳＦＢＺＯＮＥ＝４又は５であってリッチ側継続
時間補正係数ＫＰＲＴＲが減少方向に修正され、リーン
側偏倚制御終了直後にゾーンパラメータＳＦＢＺＯＮＥ
＝１又は２であってリーン側継続時間補正係数ＫＰＲＴ
Ｌが減少方向に修正されたことによるので、排気ガス浄
化装置の酸素蓄積能力が低下したことを示すからであ
る。次いでその値が所定下限値ＫＰＲＴＬＭＴＬより小
さいか否かを判別する（ステップＳ２４７）。ＫＰＲＴ
ＲＥＦ≧ＫＰＲＴＬＭＴＬであるときは直ちに、またＫ
ＰＲＴＲＥＦ＜ＫＰＲＴＬＭＴＬであるときは、ＫＰＲ
ＴＲＥＦ＝ＫＰＲＴＬＭＴＬとして（ステップＳ２４
８）、本処理を終了する。

【００９１】一方ステップＳ２４９では、前回までに算
出された学習値ＫＰＲＴＲＥＦに補正項ＤＫＰＲＴを加
算して、新たな学習値ＫＰＲＴＲＥＦとする。継続時間
補正係数ＫＰＲＴＲ，ＫＰＲＴＬがともに１．０以上と
なるときは、リッチ側偏倚制御終了直後にゾーンパラメ
ータＳＦＢＺＯＮＥ＝１、２又は３であってリッチ側継
続時間補正係数ＫＰＲＴＲが増加方向に修正され、リー
ン側偏倚制御終了直後にゾーンパラメータＳＦＢＺＯＮ
Ｅ＝１、２又は３であってリーン側継続時間補正係数Ｋ
ＰＲＴＬが増加方向に修正されたことによるので、排気
ガス浄化装置の酸素蓄積能力が当初想定した能力より大
きいと考えられるからである。図８のステップＳ１０４
で検索される継続時間基本値ＴＭＰＲＴのマップは、排
気ガス浄化装置内の触媒が若干劣化した状態を想定して
設定されており、「当初想定した能力」とは、そのマッ
プ設定値に対応する酸素蓄積能力を意味する。新品の触
媒を想定して継続時間基本値ＴＭＰＲＴのマップを設定
すると、劣化した触媒が使用された場合に学習の効果が
表れるまでの間、排気ガス特性が悪化する可能性がある
からである。

【００９２】次いで学習値ＫＰＲＴＲＥＦが所定上限値
ＫＰＲＴＬＭＴＨより大きいか否かを判別する（ステッ
プＳ２５０）。ＫＰＲＴＲＥＦ≦ＫＰＲＴＬＭＴＨであ
るときは直ちに、またＫＰＲＴＲＥＦ＞ＫＰＲＴＬＭＴ
Ｈであるときは、ＫＰＲＴＲＥＦ＝ＫＰＲＴＬＭＴＨと
して（ステップＳ２５１）、本処理を終了する。

【００９３】図１７の処理よれば、リッチ側継続時間補
正係数ＫＰＲＴＲ及びリーン側継続時間補正係数ＫＰＲ
ＴＬがともに１．０より大きくなったときは、学習値Ｋ
ＰＲＴＲＥＦが増加方向に修正され、逆にリッチ側継続
時間補正係数ＫＰＲＴＲ及びリーン側継続時間補正係数
ＫＰＲＴＬがともに１．０より小さくなったときは、学
習値ＫＰＲＴＲＥＦが減少方向に修正される。これによ
り、当初想定した排気ガス浄化装置の酸素蓄積能力（浄
化能力）と、実際の酸素蓄積能力とにずれが生じた場合
には、そのずれに応じて学習値ＫＰＲＴＲＥＦが修正さ
れるので、実際の酸素蓄積能力に見合った最適な学習値
を得ることができる。その結果、排気ガス浄化装置の性
能を常に最大限に発揮させて良好な排気ガス特性を得る
ことができる。

【００９４】学習値ＫＰＲＴＲＥＦはイグニッションス
イッチがオフされたときもバッテリでバックアップされ
るＲＡＭに格納され、次回の運転時に継続時間補正係数
ＫＰＲＴｉの初期値設定に使用される（図４、ステップ
Ｓ２７、図１４、ステップＳ２２１）。バッテリが外さ
れたりした場合は、１．０とする。

【００９５】次に図２のステップＳ２のＫＡＦ算出処
理、すなわちＬＡＦセンサ１４の出力に基づく空燃比補
正係数ＫＡＦの算出処理について図１８〜２０を参照し
て説明する。

【００９６】図１８はＫＡＦ算出処理のフローチャート
であり、先ずＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤを算出するＫＰＩ
Ｄ算出処理（図１９）を実行する（ステップＳ３１
２）。次いで、空燃比補正係数ＫＡＦをステップＳ３１
２で算出したＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤに設定し（ステッ
プＳ３１３）、ＫＡＦ値を所定上下限値の範囲内に制限
するリミットチェック処理を行って（ステップＳ３１
４）、本処理を終了する。

【００９７】図１９は図１８のステップＳ３１２におけ
るＫＰＩＤ算出処理のフローチャートである。

【００９８】ステップＳ３３１では前回ＰＩＤ制御フラ
グＦＰＩＤＦＢが「１」であったか否かを判別し、ＦＰ
ＩＤＦＢ＝１であったときは直ちに、またＦＰＩＤＦＢ
＝０であったときは、ＰＩＤ制御の積分項ＫＩＦの前回
値ＫＩＦ（ｋ−１）を、空燃比補正係数ＫＡＦに設定し
て（ステップＳ３３２）、ステップＳ３３３に進む。

【００９９】ステップＳ３３３では、下記数式９により
比例項ＫＰＦ、積分項ＫＩＦ及び微分項ＫＤＦを算出す
る。

【０１００】

【数９】ＫＰＦ＝ＫＰＬＡＦ×ＤＫＣＭＤ ＫＩＦ（ｋ）＝ＫＩＬＡＦ×ＤＫＣＭＤ＋ＫＩＦ（ｋ−
１） ＫＤＦ＝ＫＤＬＡＦ×ＤＤＫＣＭＤ ここで、ＫＰＬＡＦ，ＫＩＬＡＦ及びＫＤＬＡＦは制御
ゲインであり、ＤＫＣＭＤは、目標空燃比と検出空燃比
の偏差であり、具体的には、目標当量比（目標空燃比係
数）ＫＣＭＤと、ＬＡＦセンサ１４の出力に基づいて算
出される検出当量比ＫＡＣＴとの差（＝ＫＣＭＤ−ＫＡ
ＣＴ）である。また、ＤＤＫＣＭＤは、偏差ＤＫＣＭＤ
の変化量（＝ＤＫＣＭＤ（ｋ）−ＤＫＣＭＤ（ｋ−
１））である。

【０１０１】続くステップＳ３３４〜Ｓ３３７では、積
分項ＫＩＦのリミット処理を行う。すなわち、ＫＩＦ値
が所定上下限値Ｏ２ＬＭＴＨ、Ｏ２ＬＭＴＬの範囲内に
あるとき（Ｏ２ＬＭＴＬ≦ＫＩＦ≦Ｏ２ＬＭＴＨ）は直
ちに、またＫＩＦ＜Ｏ２ＬＭＴＬであるときはＫＩＦ＝
Ｏ２ＬＭＴＬとして（ステップＳ３３６）、またＫＩＦ
＞Ｏ２ＬＭＴＨであるときはＫＩＦ＝Ｏ２ＬＭＴＨとし
て（ステップＳ３３７）、ステップＳ３３８に進む。

【０１０２】ステップＳ３３８では、積分項ＫＩＦ、比
例項ＫＰＦ及び微分項ＫＤＦを加算して、ＰＩＤ補正係
数ＫＰＩＤを算出する。次いでＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤ
が前記所定下限値Ｏ２ＬＭＴＬより小さいか否かを判別
し（ステップＳ３３９）、ＫＰＩＤ＜Ｏ２ＬＭＴＬであ
るときは、積分項ＫＩＦを前回値保持とし（ステップＳ
３４１）、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤを所定下限値Ｏ２Ｌ
ＭＴＬに設定して（ステップＳ３４２）、本処理を終了
する。ステップＳ３３９でＫＰＩＤ≧Ｏ２ＬＭＴＬであ
るときは、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤが所定上限値Ｏ２Ｌ
ＭＴＨより大きいか否かを判別し（ステップＳ３４
０）、ＫＰＩＤ≦Ｏ２ＬＭＴＨであるときは、直ちに本
処理を終了する。またＫＰＩＤ＞Ｏ２ＬＭＴＨであると
きは、積分項ＫＩＦを前回値保持とし（ステップＳ３４
３）、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤを所定上限値Ｏ２ＬＭＴ
Ｈに設定して（ステップＳ３４４）、本処理を終了す
る。

【０１０３】図１９の処理によれば、ＰＩＤ制御により
検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するよ
うにＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤが算出される。

【０１０４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上
述した実施形態では空燃比をＰＩＤ制御によりフィード
バック制御する場合について説明したが、適応制御を用
いて空燃比をフィードバック制御するものに適用するこ
とも可能である。

【０１０５】また上述した実施形態では空燃比補正係数
ＫＡＦを用いてＬＡＦセンサ１４出力に基づく検出当量
比ＫＡＣＴが目標空燃比係数ＫＣＭＤに一致するように
フィードバック制御を行うようにしたが、空燃比補正係
数ＫＡＦを用いずに目標空燃比係数ＫＣＭＤのみを数式
１に適用することによって空燃比のパータベーションを
行うようにしてもよい。

【０１０６】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の空
燃比制御装置によれば、酸素濃度センサの出力に基づい
て設定された混合気の空燃比の周期的変動におけるリッ
チ側とリーン側の継続時間補正係数に基づいて、排気ガ
ス浄化手段の浄化性能が判定され、該判定された浄化性
能が低下するほど空燃比の強制変動の周期が短縮される
ので、使用により変化する排気ガス浄化手段の浄化能力
に適合した空燃比の強制変動を行い、排気ガス浄化手段
の性能を最大限に発揮させて排気ガス特性を向上させる
ことができる。また、酸素濃度センサの出力に応じたリ
ッチ側とリーン側の継続時間補正係数の大きさを見るこ
とにより、排気ガス浄化手段の酸素蓄積能力が低下して
いるか否かを判定でき、当初想定した排気ガス浄化手段
の酸素蓄積能力（浄化能力）と実際の酸素蓄積能力とに
ずれが生じた場合には、そのずれに応じた補正がなされ
るので、排気ガス浄化手段の性能を常に最大限に発揮さ
せて良好な排気ガス特性を得ることができる。

【０１０７】請求項２に記載の空燃比制御装置によれ
ば、目標空燃比が周期的に変動し、機関に供給する混合
気の空燃比が目標空燃比に一致するようにフィードバッ
ク制御が行われるので、実際の空燃比を目標空燃比に的
確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関及びそ
の制御装置構成を示す図である。

【図２】ＬＡＦセンサの出力に基づくフィードバック処
理のフローチャートである。

【図３】ＫＣＭＤ算出処理のフローチャートである。

【図４】図３のＳＶＯ２フィードバック処理のフローチ
ャートである。

【図５】図３のＳＶＯ２フィードバック処理のフローチ
ャートである。

【図６】図４の処理で使用するテーブルを示す図であ
る。

【図７】図４のＳＶＯ２Ｆ／Ｂ実施条件判断処理のフロ
ーチャートである。

【図８】図５のＫＣＭＤＳＯ２算出処理のフローチャー
トである。

【図９】図５のＫＣＭＤＳＯ２算出処理のフローチャー
トである。

【図１０】図８の処理で使用するテーブルを示す図であ
る。

【図１１】図９のＫＣＭＤＳＯ２反転判断処理のフロー
チャートである。

【図１２】図８、９及び１１の処理を説明するための図
である。

【図１３】図５のＫＰＲＴｉ算出処理のフローチャート
である。

【図１４】図５のＫＰＲＴｉ算出処理のフローチャート
である。

【図１５】図１３の処理で設定されるゾーンパラメータ
（ＳＦＢＺＯＮＥ）を説明するための図である。

【図１６】図１３及び１４の処理を説明するための図で
ある。

【図１７】図５のＫＰＲＴＲＥＦ算出処理のフローチャ
ートである。

【図１８】図２のＫＡＦ算出処理のフローチャートであ
る。

【図１９】図１８のＫＰＩＤ算出処理のフローチャート
である。

【符号の説明】

１ 内燃エンジン ５ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ） ６ 燃料噴射弁 １２ 排気管 １３ 排気ガス浄化装置 １４ 広域空燃比センサ １５ 酸素濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−261041（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132849（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−166934（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177469（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53042（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11841（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−1440（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−30915（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211343（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−365950（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−259740（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−135492（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235341（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−128221（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられた排気ガス
   浄化手段と、該排気ガス浄化手段の下流側又は内部に設
   けられた酸素濃度センサと、前記機関に供給する混合気
   の空燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリーン側とに
   周期的に変動させる空燃比変動手段を備えた内燃機関の
   空燃比制御装置において、 前記酸素濃度センサの出力に基づいて設定された前記変
   動におけるリッチ側とリーン側の継続時間補正係数に基
   づいて、前記排気ガス浄化手段の浄化性能を判定する浄
   化性能判定手段と、 該判定した浄化性能が低下するほど前記変動の周期を短
   くする周期変更手段とを有する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】 前記排気ガス浄化手段の上流側に設けら
   れ、排気ガス中の酸素濃度に比例した信号を出力する空
   燃比センサと、該空燃比センサの出力信号に応じて前記
   機関に供給する混合気の空燃比が目標空燃比と一致する
   ようにフィードバック制御するフィードバック制御手段
   とを備え、前記空燃比変動手段は、前記目標空燃比を周
   期的に変動させることを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 前記浄化性能判定手段は、前記空燃比を
   リッチ側からリーン側に又はその逆に変動させた後、前
   記酸素濃度センサの出力が変動するまでの時間に応じて
   前記浄化性能を判定することを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関の空燃比制御装置。