JP3446606B2

JP3446606B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3446606B2
Application number: JP12107598A
Authority: JP
Inventors: 佳範前川; 飯田　　寿; 森永　　修二郎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JPH11315743A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスの空燃比を
目標空燃比に一致させるようにフィードバック制御する
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】近年の電子制御化されたエンジン制御で
は、排ガスの空燃比のリッチ／リーンを検出する酸素セ
ンサ、又は空燃比をリニアに検出する空燃比センサの出
力に基づいて、排ガスの空燃比を目標空燃比（理論空燃
比）に一致させるように燃料噴射量をフィードバック補
正することで、排ガス浄化用の三元触媒の浄化率を高め
て、排気エミッションを低減するようにしている。

【０００３】このシステムでは、失火発生時には失火気
筒から排出される多量の空気によって、図９に示すよう
に、センサ出力がリーン側に大きく振れるため、失火発
生時に通常時と同じ空燃比フィードバック補正を続ける
と、センサのリーン出力によって空燃比が大きくリッチ
側に補正されてしまい、正常燃焼復帰時には過リッチ状
態となってしまう。しかも、一旦、過リッチ状態となっ
た空燃比は、フィードバック補正によりリーン側とリッ
チ側に交互に大きく振られながらその振幅を徐々に小さ
くして目標空燃比に収束するという経過をたどるため、
正常燃焼復帰後の空燃比が大きく乱れて、目標空燃比に
収束するまでに暫く時間がかかり、その間、排気エミッ
ションの増加やドライバビリティ低下を招くことにな
る。

【０００４】そこで、特許第２６７２８７７号公報に示
すように、失火検出時に、フィードバック補正量を所定
値に固定してフィードバック補正を停止することで、失
火による空燃比の過補正を回避することが提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、失火検出時に
フィードバック補正量を所定値に固定すると、失火から
正常燃焼に復帰してフィードバック補正を再開したとき
に、運転状態によってはフィードバック補正量が失火時
の固定値から大きくずれることがあり、これが正常燃焼
復帰直後の空燃比制御を不安定にする原因となる。

【０００６】この場合、酸素センサの出力により、排ガ
スの空燃比のリッチ／リーンに応じて燃料噴射量をステ
ップ的に補正するフィードバックシステムでは、フィー
ドバック補正の応答性が遅いため、失火検出時にフィー
ドバック補正量を所定値に固定しても、正常燃焼復帰後
のフィードバック補正への影響は比較的少ない。

【０００７】しかし、空燃比センサの出力により、排ガ
スの空燃比に応じて燃料噴射量をリニアにフィードバッ
ク補正するフィードバックシステムでは、フィードバッ
ク補正の応答性が速いため、正常燃焼復帰後のフィード
バック補正再開時の補正量が失火時の固定値から大きく
ずれると、フィードバック補正再開後の空燃比の乱れが
増幅されて空燃比制御が不安定となってしまう。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、失火発生後の空燃比
のずれを小さくできて、空燃比を速やかに目標空燃比に
収束させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、正常燃焼時には、排ガスの空燃比を空燃比検出手
段で検出して、これを目標空燃比に一致させるように燃
料噴射量を空燃比フィードバック制御手段によりフィー
ドバック補正する。その後、失火検出手段により失火を
検出した時には、空燃比フィードバック制御手段による
フィードバック補正量をフィードバック補正量制限手段
によって制限する。このようにすれば、失火時にも、フ
ィードバック補正を実施して、排ガスの空燃比に応じて
所定の制限範囲内でフィードバック補正量を設定するこ
とができる。これにより、失火による空燃比の過補正を
回避できると共に、従来のように、失火検出時にフィー
ドバック補正量を所定値に固定する場合とは異なり、排
ガスの空燃比に応じて所定の制限範囲内でフィードバッ
ク補正量を適正化することができる。これにより、失火
発生後のフィードバック補正量の変動振幅を小さくでき
て、空燃比を目標空燃比に速やかに収束させることがで
きる。

【００１０】更に、請求項１に係る発明は、フィードバ
ック補正量を制限するガード値を、失火検出直前のフィ
ードバック補正量を基準にしてリッチ側とリーン側の少
なくとも一方に設定するところに特徴がある。このよう
にすれば、失火直前のフィードバック補正量、つまり、
失火の影響を受けていないフィードバック補正量に応じ
た適切なガード値を設定することができ、失火発生後の
空燃比制御の安定性を更に高めることができる。

【００１１】また、失火から正常燃焼に復帰した直後
は、空燃比が乱れるため、フィードバック補正の応答性
が速いシステムでは、正常燃焼復帰直後にフィードバッ
ク補正を再開すると、正常燃焼復帰直後の空燃比の乱れ
に敏感に応答して正常燃焼復帰後の空燃比制御が不安定
になるおそれがある。

【００１２】この対策として、請求項２のように、失火
検出から所定期間経過するまでフィードバック補正量の
制限を継続することが好ましい。このようにすれば、正
常燃焼復帰後も、空燃比がある程度安定するまでの間
は、フィードバック補正量の制限を継続して空燃比の過
補正を回避することができ、正常燃焼復帰後の空燃比制
御の安定性を更に高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】《実施形態（１）》以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図１０に基づいて説明す
る。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の
概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸
気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けら
れ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸気温度ＴＨ
Ａを検出する吸気温度センサ１４と、吸入空気量Ｇａを
検出するエアフローメータ１０とが設けられている。こ
のエアフローメータ１０の下流側には、スロットルバル
ブ１５とスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度
センサ１６とが設けられている。

【００１４】更に、スロットルバルブ１５の下流側に
は、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１７が
設けられ、この吸気管圧力センサ１７の下流側にサージ
タンク１８が設けられている。このサージタンク１８に
は、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホ
ールド１９が接続され、この吸気マニホールド１９の各
気筒の分岐管部にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２
０が取り付けられている。各気筒の燃料噴射弁２０に
は、図示はしないが、燃料タンクから燃料ポンプで汲み
上げた燃料が供給される。

【００１５】また、エンジン１１には各気筒毎に点火プ
ラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１には、点火
回路２２で発生した高圧電流がディストリビュータ２３
を介して供給される。このディストリビュータ２３に
は、７２０℃Ａ（クランク軸２回転）毎に例えば２４個
のパルス信号を出力するクランク角センサ２４が設けら
れ、このクランク角センサ２４の出力パルス周波数によ
ってエンジン回転数Ｎｅを検出するようになっている。
また、エンジン１１には、エンジン冷却水温ＴＨＷを検
出する水温センサ３８が取り付けられている。

【００１６】一方、エンジン１１の排気ポート（図示せ
ず）には、排気マニホールド２５を介して排気管２６が
接続され、この排気管２６の途中に排ガス中のＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２７が設けら
れている。この触媒２７の上流側には、排ガスの空燃比
に応じたリニアな空燃比信号λを出力する空燃比センサ
２８（空燃比検出手段）が設けられている。また、触媒
２７の下流側には、排ガスの空燃比が理論空燃比に対し
てリッチかリーンかによって出力電圧Ｒ／Ｌが反転する
酸素センサ２９が設けられている。

【００１７】上述した各種のセンサの出力はエンジン制
御回路３０内に入力ポート３１を介して読み込まれる。
このエンジン制御回路３０は、マイクロコンピュータを
主体として構成され、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３（記憶媒
体）、ＲＡＭ３４、バッテリ（図示せず）でバックアッ
プされたバックアップＲＡＭ３５等を備え、ＲＯＭ３３
に記憶された後述する図２、図４、図７及び図８に示す
燃料噴射制御用のプログラムや点火制御プログラム（図
示せず）を実行することで、各種センサで検出されたエ
ンジン運転パラメータを用いて燃料噴射量ＴＡＵや点火
時期Ｉｇ等を演算し、その演算結果に応じた信号を出力
ポート３６から燃料噴射弁２０や点火回路２２に出力し
てエンジン１１の運転を制御する。

【００１８】以下、このエンジン制御回路３０が実行す
る各種プログラムの処理の流れを説明する。

【００１９】［空燃比制御］図２に示す空燃比制御プロ
グラムは、空燃比のフィードバック制御を通じて燃料噴
射量ＴＡＵを設定するプログラムであり、例えば燃料噴
射タイミング毎（例えば４気筒エンジンの場合１８０℃
Ａ毎）に起動され、特許請求の範囲でいう空燃比フィー
ドバック制御手段としての役割を果たす。本プログラム
が起動されると、まず、ステップ１０１で、前記各種セ
ンサからの検出信号（例えばエンジン回転数Ｎｅ、吸気
管圧力ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ、排ガスの空燃比λ、排ガ
スの酸素濃度Ｒ／Ｌ等）を読み込む。この後、ステップ
１０２で、エンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅと吸
気管圧力ＰＭ等）に応じてマップ等から基本燃料噴射量
Ｔｐを演算する。

【００２０】そして、次のステップ１０３で、空燃比フ
ィードバック条件が成立しているか否かを判定する。こ
こで、空燃比フィードバック条件は、次の（Ａ１）〜
（Ａ４）の条件を全て満たした時に成立し、１つでも満
たさない条件があれば、不成立となる。（Ａ１）各種の燃料増量補正が行われていないこと（Ａ２）燃料カット中でないこと（Ａ３）高負荷運転中でないこと（Ａ４）空燃比センサ２８が活性化していること

【００２１】尚、上記（Ａ４）の空燃比センサ２８の活
性化の有無は、例えば、冷却水温ＴＨＷが所定温度
（例えば３０℃）以上となっているか否かで判定した
り、始動後の経過時間が所定時間以上となっているか
否かで判定したり、実際に空燃比センサ２８から出力
λが出たか否かで判定したり、或は、空燃比センサ２
８の素子インピーダンス（素子温相当）を検出してその
素子インピーダンスから判定しても良い。

【００２２】上記ステップ１０３で、空燃比フィードバ
ック条件が不成立と判定された場合には、ステップ１０
４に進み、空燃比補正係数ＦＡＦ（フィードバック補正
量に相当）を「１．０」に設定して、ステップ１０９に
進む。この場合は、空燃比の補正は行われない。

【００２３】一方、上記ステップ１０３で、空燃比フィ
ードバック条件成立と判定された場合には、ステップ１
０５に進み、触媒２８が活性化しているか否かを判定す
る。この触媒２８の活性の有無は、例えば、冷却水温Ｔ
ＨＷが所定温度（例えば４０℃）以上となっているか否
かで判定する。このステップ１０５で、触媒２８が活性
化していると判定された時には、ステップ１０６に進
み、後述する図４の目標空燃比設定プログラムを実行
し、触媒２８下流の酸素センサ２９の出力Ｒ／Ｌに基づ
いて目標空燃比λＴＧを設定してから、ステップ１０８
に進む。

【００２４】これに対し、上記ステップ１０５におい
て、触媒２８が活性化していないと判定された時には、
ステップ１０７に進み、図３に示す冷却水温ＴＨＷをパ
ラメータとする目標空燃比マップを検索して、その時点
の冷却水温ＴＨＷに応じた目標空燃比λＴＧを設定して
ステップ１０８に進む。

【００２５】以上のようにして、ステップ１０６又は１
０７で目標空燃比λＴＧを設定した後、ステップ１０８
に進み、目標空燃比λＴＧと空燃比センサ２８の出力λ
（空燃比）とに基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを後述す
る図７のＦＡＦ設定プログラムにより算出する。

【００２６】そして、次のステップ１０９で、基本燃料
噴射量Ｔｐ、空燃比補正係数ＦＡＦ及びバックアップＲ
ＡＭ３５に格納されている空燃比の学習補正量ＫＧｊの
うちの現在の運転領域に属する学習補正量ＫＧｊを用い
て、次式の演算を実行し、燃料噴射量ＴＡＵを算出し
て、本プログラムを終了する。ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＫＧｊ・ＦＡＬＬここで、ＦＡＬＬは、空燃比補正係数ＦＡＦと学習補正
量ＫＧｊによらない他の補正係数（例えばエンジン温度
による補正係数、加減速時の補正係数等）である。

【００２７】［目標空燃比設定］図４に示す目標空燃比
設定プログラムは、図２の空燃比制御プログラムのステ
ップ１０６で実行されるサブルーチンである。本プログ
ラムが起動されると、まずステップ１１１〜１１３で、
酸素センサ２９の出力Ｒ／Ｌに基づいて、実際の空燃比
と空燃比センサ２８の出力λ（検出した空燃比）とのず
れを補正するように、目標空燃比の中央値λＴＧＣを設
定する。具体的には、まずステップ１１１で、酸素セン
サ２９の出力Ｒ／Ｌがリッチ（Ｒ）かリーン（Ｌ）かを
判別し、リッチ（Ｒ）の場合は、ステップ１１２に進
み、中央値λＴＧＣを所定値λＭだけ大きく、すなわち
λＭだけリーンに設定する（λＴＧＣ←λＴＧＣ＋λ
Ｍ）。

【００２８】一方、酸素センサ２９の出力Ｒ／Ｌがリー
ン（Ｌ）の場合は、ステップ１１３に進み、中央値λＴ
ＧＣを所定値λＭだけ小さく、すなわちλＭだけリッチ
に設定する（λＴＧＣ←λＴＧＣ一λＭ）。図５は、こ
のような酸素センサ２９の出力Ｒ／Ｌに基づいて目標空
燃比の中央値λＴＧＣを設定する場合の一例を示してい
る。

【００２９】以上のようにして、目標空燃比の中央値λ
ＴＧＣを設定した後、ステップ１１４〜１２３で、いわ
ゆるディザ制御により目標空燃比λＴＧを次のようにし
て設定する。まず、ステップ１１４で、ディザ周期カウ
ンタのカウント値ＣＤＺＡがディザ周期ＴＤＺＡ以上と
なっているか否かを判定する。このディザ周期ＴＤＺＡ
は、当該ディザ制御の分解能を決定する因子であり、後
述するステップ１１８の処理により、エンジン１１の運
転状態に対応した望ましい値がその都度設定される。

【００３０】もし、ディザ周期カウンタのカウント値Ｃ
ＤＺＡがディザ周期ＴＤＺＡよりも小さければ、ステッ
プ１１５に進み、ディザ周期カウンタのカウント値ＣＤ
ＺＡを１インクリメントして、ステップ１２３の処理を
実行する。この場合は、目標空燃比λＴＧの値を更新す
ることなく、その時点で設定されている目標空燃比λＴ
Ｇの値を維持する。

【００３１】一方、ディザ周期カウンタのカウント値Ｃ
ＤＺＡがディザ周期ＴＤＺＡ以上であれば、ステップ１
１６に進み、ディザ周期カウンタのカウント値ＣＤＺＡ
を「０」にリセットした後、ディザ制御により目標空燃
比λＴＧが前記中央値λＴＧＣを中心にしてリッチ／リ
ーン側に交互に階段状に変化するように、以下の処理を
実行する。

【００３２】まず、ステップ１１７，１１８で、ディザ
振幅λＤＺＡとディザ周期ＴＤＺＡを設定する。ここ
で、ディザ振幅λＤＺＡは、ディザ制御の制御量を決定
する因子であり、ディザ周期ＴＤＺＡと同じく、エンジ
ン１１の運転状態に対応した望ましい値がその都度設定
される。これらディザ振幅λＤＺＡとディザ周期ＴＤＺ
Ａは、エンジン回転数Ｎｅと吸気管圧力ＰＭとをパラメ
ータとする２次元マップ（図示せず）を検索して、その
時点のエンジン回転数Ｎｅと吸気管圧力ＰＭに対応する
ディザ振幅λＤＺＡとディザ周期ＴＤＺＡを求める。

【００３３】この後、ステップ１１９で、ディザ処理フ
ラグＸＤＺＲが「０」であるか否かを判定する。このデ
ィザ処理フラグＸＤＺＲは、目標空燃比中央値λＴＧＣ
に対して目標空燃比λＴＧをリッチに設定する場合にＸ
ＤＺＲ＝１にセットし、リーンに設定する場合にＸＤＺ
Ｒ＝０にリセットする。

【００３４】上記ステップ１１９で、ＸＤＺＲ＝０と判
定された場合、つまり前回のディザ制御で目標空燃比中
央値λＴＧＣに対して目標空燃比λＴＧがリーンに設定
されている場合には、ステップ１２０に進み、今回のデ
ィザ制御で目標空燃比λＴＧがリッチに設定されるよう
に、ディザ処理フラグＸＤＺＲを「１」にセットする。
これに対し、上記ステップ１１９で、ＸＤＺＲ＝１と判
定された場合、つまり前回のディザ制御で目標空燃比中
央値λＴＧＣに対して目標空燃比λＴＧがリッチに設定
されている場合には、ステップ１２１に進み、今回のデ
ィザ制御で目標空燃比λＴＧがリーンに設定されるよう
に、ディザ処理フラグＸＤＺＲを「０」にリセットす
る。

【００３５】このようにして、ステップ１２０又は１２
１で、ディザ処理フラグＸＤＺＲを反転させ、更に、Ｘ
ＤＺＲ＝１の場合には、ステップ１２２で、ディザ振幅
λＤＺＡを−値に反転させる（ＸＤＺＲ＝０の場合はス
テップ１１２又は１１３で設定したディザ振幅λＤＺＡ
をそのまま用いる）。この後、ステップ１２３で、目標
空燃比中央値λＴＧＣとディザ振幅λＤＺＡとから目標
空燃比λＴＧを設定する。例えば、前回のディザ制御で
目標空燃比中央値λＴＧＣに対して目標空燃比λＴＧが
リーンに設定された場合には、今回のディザ制御で、目
標空燃比λＴＧを中央値λＴＧＣに対してディザ振幅λ
ＤＺＡだけリッチに設定するように、次式により目標空
燃比λＴＧを算出する。 λＴＧ＝λＴＧＣ−λＤＺＡ

【００３６】逆に、前回のディザ制御で目標空燃比中央
値λＴＧＣに対して目標空燃比λＴＧがリッチに設定さ
れた場合には、今回のディザ制御で、目標空燃比λＴＧ
を中央値λＴＧＣに対してディザ振幅λＤＺＡだけリー
ンに設定するように、次式により目標空燃比λＴＧを算
出する。 λＴＧ＝λＴＧＣ＋λＤＺＡ

【００３７】このようなディザ制御により、図６に示す
ように、目標空燃比λＴＧが中央値λＴＧＣを中心にし
てリッチ／リーン側に交互にディザ振幅λＤＺＡだけ階
段状に変化するように設定される。

【００３８】［ＦＡＦ設定］図７に示す空燃比補正係数
ＦＡＦ設定プログラムは、図２の空燃比制御プログラム
のステップ１０８で実行されるサブルーチンであり、例
えば燃料噴射タイミング毎に起動され、特許請求の範囲
でいうフィードバック補正量制限手段としての役割を果
たす。本プログラムが起動されると、まずステップ２０
１で、今回失火が発生したか否かを判定する。この失火
判定方法は、例えば、所定クランク角毎（例えば４気筒
の場合１８０℃Ａ毎）の回転変化量から判定する方法、
各気筒の燃焼状態又は筒内圧力から判定する方法等、従
来より一般的に知られている方法を用いれば良い。この
ステップ２０１の処理は、特許請求の範囲でいう失火検
出手段としての役割を果たす。

【００３９】このステップ２０１で、もし、今回失火あ
りと判定された場合には、ステップ２０２に進み、カウ
ンタｃｆａｆｇのカウント値が「０」よりも大きいか否
かを判定する。このカウンタｃｆａｆｇは、失火発生後
に空燃比補正係数ＦＡＦを制限する期間（以下「ＦＡＦ
制限期間」という）を定めるものであり、後述するよう
に、ＦＡＦ制限期間中に、正常燃焼する毎に１ずつダウ
ンカウントされ、ｃｆａｆｇ＝０になった時にＦＡＦ制
限期間が終了する。

【００４０】失火検出時に、ステップ２０２で、カウン
タｃｆａｆｇ＝０（ＦＡＦ制限期間中でない）と判定さ
れた場合には、ステップ２０３に進み、カウンタｃｆａ
ｆｇのカウント値を初期値（例えば２０）にセットして
ＦＡＦ制限期間を開始する。ここで、初期値は、失火発
生により乱れた空燃比がある程度安定するまでの正常燃
焼回数（噴射回数）である。これにより、ＦＡＦ制限期
間は、失火発生から正常燃焼回数がカウンタｃｆａｆｇ
の初期値（例えば２０）に達するまでの期間に設定され
る。

【００４１】この後、ステップ２０４に進み、空燃比補
正係数ＦＡＦのＦＡＦ制限期間中のリッチ側のガード値
ＦＡＦＧＨを次式により算出する。ＦＡＦＧＨ＝ＦＡＦ(i-1) ＋ＫＦＡＦＧ

【００４２】ここで、ＦＡＦ(i-1) は前回の空燃比補正
係数、すなわち、失火直前の空燃比補正係数、ＫＦＡＦ
Ｇは予め設定された制限量である。これにより、ＦＡＦ
制限期間中のリッチ側のガード値ＦＡＦＧＨは失火直前
の空燃比補正係数ＦＡＦ(i-1) に応じた適切なガード値
が設定される。このＦＡＦ制限期間中のガード値ＦＡＦ
ＧＨは、通常時に後述するステップ２１１で設定される
リッチ側ガード値（例えば１．２５）より小さく且つ
１．０より大きい値に設定される。

【００４３】この後、ステップ２０５に進み、図２のス
テップ１０６又は１０７で設定した目標空燃比λＴＧと
空燃比センサ２８の出力λ（排ガスの空燃比）とに基づ
いて今回の空燃比補正係数ＦＡＦ(i) を次式により算出
する。

【００４４】ＦＡＦ(i) ＝Ｋ１・λ(i) ＋Ｋ２・ＦＡＦ
(i-3) ＋Ｋ３・ＦＡＦ(i-2)＋Ｋ４・ＦＡＦ(i-1) ＋Ｚ
Ｉ(i) 但し、ＺＩ(i) ＝ＺＩ(i-1) ＋Ｋａ・｛λＴＧ−λ(i)
｝ここで、添字の(i) 〜(i-3) はサンプリング時期を示
し、Ｋ１〜Ｋ４は最適フィードバック定数、Ｋａは積分
定数である。

【００４５】ＦＡＦ(i) 算出後、ステップ２０６に進
み、今回の空燃比補正係数ＦＡＦ(i)がＦＡＦ制限期間
中のガード値ＦＡＦＧＨよりも大きいか否かを判定す
る。もし、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) がガード値ＦＡＦ
ＧＨより大きければ、ステップ２０７に進み、空燃比補
正係数ＦＡＦ(i) をガード値ＦＡＦＧＨでガード処理し
て［ＦＡＦ(i) ＝ＦＡＦＧＨ］、本プログラムを終了す
る。

【００４６】一方、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) がガード
値ＦＡＦＧＨ以下であれば、ステップ２０５で算出した
空燃比補正係数ＦＡＦ(i) をそのまま採用して、本プロ
グラムを終了する。

【００４７】その後、ステップ２０１で、失火なしと判
定される毎に、ステップ２０８に進み、ＦＡＦ制限期間
設定用のカウンタｃｆａｆｇのカウント値が「０」より
も大きいか否か、つまりＦＡＦ制限期間中であるか否か
を判定し、ＦＡＦ制限期間中であれば、ステップ２０９
に進み、カウンタｃｆａｆｇのカウント値を「１」だけ
カウントダウンする。これにより、ＦＡＦ制限期間中
は、正常燃焼する毎にカウンタｃｆａｆｇのカウント値
を１ずつダウンカウントする。この後、ステップ２１０
で、ガード値ＦＡＦＧＨを前回のガード値ＦＡＦＧＨ(i
-1) で保持する。これにより、ＦＡＦ制限期間中は、ガ
ード値ＦＡＦＧＨが失火検出時に設定したガード値に保
持される。ＦＡＦ制限期間中も、前述した失火検出時と
同じく、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) の算出とガード処理
が行われる（ステップ２０５〜２０７）。

【００４８】尚、正常燃焼復帰後、ＦＡＦ制限期間中に
再び失火が発生した場合には、ステップ２０１→ステッ
プ２０２→ステップ２１０と進み、ガード値ＦＡＦＧＨ
を前回のガード値ＦＡＦＧＨ(i-1) で保持した後、前述
した失火検出時と同じく、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) の
算出とガード処理を行う（ステップ２０５〜２０７）。
尚、ＦＡＦ制限期間中に再び失火が発生した場合、カウ
ンタｃｆａｆｇを初期値「２０」にリセットしてＦＡＦ
制限期間を再設定するようにしても良い。

【００４９】その後、カウンタｃｆａｆｇのカウント値
が「０」になると、ＦＡＦ制限期間が終了する。この後
は、燃焼が正常であれば、ステップ２０１→ステップ２
０８→ステップ２１１と進み、ガード値ＦＡＦＧＨを通
常のリッチ側ガード値（例えば１．２５）にセットし、
空燃比補正係数ＦＡＦ(i) の算出とガード処理を行う
（ステップ２０５〜２０７）。

【００５０】以上のようにして、失火が発生してからＦ
ＡＦ制限期間が終了するまでは、空燃比補正係数ＦＡＦ
の上限を、失火直前の空燃比補正係数を基準にして設定
したリッチ側のガード値ＦＡＦＧＨでガード処理する。
通常時は、空燃比補正係数ＦＡＦの上限を通常のリッチ
側ガード値（１．２５）でガード処理する。

【００５１】［空燃比学習］図８に示す空燃比学習プロ
グラムは、所定クランク角毎に起動される。本プログラ
ムが起動されると、まずステップ３０１で、後述する例
えば８つの運転領域０〜７についての空燃比学習が全て
終了したか否かを判定する。この判定は、各運転領域０
〜７に対応した学習フラグＸＤＯＭ０〜ＸＤＯＭ７が学
習終了を意味する「１」であるか否かによって行われ
る。８つの運転領域０〜７の空燃比学習が全て終了して
いる場合（ＸＤＯＭ０〜ＸＤＯＭ７＝１の場合）には、
ステップ３０３に進み、学習終了フラグＸＡＦＬＮを全
領域学習終了を意味する「１」にセットする。

【００５２】一方、運転領域０〜７のうちのいずれか１
つでも空燃比学習が終了していない場合には、ステップ
３０１からステップ３０２に進み、学習終了フラグＸＡ
ＦＬＮを「０」にリセットする。

【００５３】この後、ステップ３０４で、下記の（Ｂ
１）〜（Ｂ６）の学習条件が成立しているか否かを判定
する。（Ｂ１）空燃比フィードバック制御中であること（Ｂ２）冷却水温ＴＨＷが例えば８０℃以上であること（Ｂ３）始動後増量が「０」であること（Ｂ４）暖機増量が「０」であること（Ｂ５）現在の運転領域に入ってから所定クランク角だ
け経過していること（Ｂ６）バッテリ電圧が例えば１１．５Ｖ以上であるこ
とこれら（Ｂ１）〜（Ｂ６）の条件を１つでも満たさない
ものがあれば、学習条件が不成立となり、ステップ３０
５以降の学習処理を行うことなく、本プログラムを終了
する。

【００５４】一方、（Ｂ１）〜（Ｂ６）の条件を全て満
たせば、学習条件が成立し、ステップ３０５以降の学習
処理を次のようにして実行する。まず、ステップ３０５
で、ＲＡＭ３４に格納されている空燃比補正係数ＦＡＦ
の平均値ＦＡＦＡＶを読み込んだ後、ステップ３０６
で、アイドル時（ＩＤＬＯＮ）であるか否かを判定し、
アイドル時か走行時かに応じて、以下のような学習処理
を実行する。

【００５５】すなわち、走行時である場合には、ステッ
プ３０７に進み、その時点のエンジン回転数Ｎｅが１０
００〜３２００ｒｐｍの範囲内（安定した走行状態）で
あるか否かを判定し、範囲外であれば、以降の処理を行
うことなく、本プログラムを終了する。一方、エンジン
回転数Ｎｅが１０００〜３２００ｒｐｍの範囲内であれ
ば、学習処理が可能と判断して、ステップ３０８に進
み、エンジン１１の運転領域が「１」〜「７」のいずれ
の領域に該当するか判定する。この運転領域の判定は、
エンジン１１の負荷（例えば吸気管圧力ＰＭ）に基づい
て行われ、該負荷の大きさに応じて、運転領域「１」〜
「７」のいずれかの領域を当該学習処理領域として設定
する。この後、ステップ３０９で、上記ステップ３０８
で設定した領域ｉ（ｉは「１」〜「７」のいずれか）に
対応する学習フラグＸＤＯＭｉをセットする。

【００５６】一方、ステップ３０６において、アイドル
時と判定された場合には、エンジン回転数Ｎｅが例え
ば６００〜１０００ｒｐｍの範囲内（安定したアイドル
状態）であるか否か（ステップ３１０）、また、吸気
管圧力ＰＭが例えば１７３ｍｍＨｇより高いか否かを判
定する（ステップ３１１）。これら２つの条件，の
いずれか一方でも満たさなければ、以降の処理を行うこ
となく、本プログラムを終了する。

【００５７】これに対し、２つの条件，を共に満た
せば、学習処理が可能であると判断して、ステップ３１
２に進み、その運転領域を領域「０」に設定した後、ス
テップ３１３で、上記ステップ３１２で設定した領域
「０」に対応する学習フラグＸＤＯＭ０をセットする。

【００５８】以上のようにして、現在の運転状態に応じ
て学習フラグＸＤＯＭｉ又はＸＤＯＭ０をセットした
後、ステップ３１４〜３１７で、空燃比の学習補正量Ｋ
Ｇｊ（ｊ＝０〜７）の設定、又は既に設定した学習補正
量ＫＧｊの更新を実行する。この学習処理は、まずステ
ップ３１４で、前記ステップ３０５で読み込んだ空燃比
補正係数の平均値ＦＡＦＡＶの基準値（１．０）からの
ずれ量（１−ＦＡＦＡＶ）を判定し、ずれ量が所定値
（例えば２％）以上であれば、当該領域の学習補正量Ｋ
Ｇｊを所定値Ｋ％だけ補正し（ステップ３１５）、ずれ
量が所定値（例えば一２％）以下であれば、当該領域の
学習補正量ＫＧｊを所定値Ｌ％だけ補正する（ステップ
３１７）。もし、ずれ量が上記所定値内であれば、当該
領域の学習補正量ＫＧｊを維持する（ステップ３１
６）。

【００５９】この後、ステップ３１８で、上記ステップ
３１５〜３１７で設定（更新）した学習補正量ＫＧｊの
上下限チェック（ガード処理）を実行する。この上下限
チェックでは、学習補正量ＫＧｊの上限値が例えば
「１．２」に設定され、下限値が例えば「０．８」に設
定される。これら上下限値は、上述したエンジン１１の
運転領域毎に設定しても良い。このようにして設定され
た学習補正量ＫＧｊは、バックアップＲＡＭ３５に運転
領域毎に格納される。

【００６０】以上説明した本実施形態（１）の空燃比制
御の効果を従来の空燃比制御と比較して説明する。失火
が発生すると、失火気筒から排出される多量の空気によ
って、図９、図１０に示すように、空燃比センサ２８の
出力がリーン側に大きく振れる。このため、図９に示す
比較例のように、失火発生時に、通常時と同じ空燃比フ
ィードバック補正を続けると、空燃比センサのリーン出
力によって空燃比が大きくリッチ側に補正されてしま
い、正常燃焼復帰時には過リッチ状態となってしまう。
しかも、一旦、過リッチ状態となった空燃比は、フィー
ドバック補正によりリーン側とリッチ側に交互に大きく
振られながらその振幅を徐々に小さくして目標空燃比に
収束するという経過をたどるため、正常燃焼復帰後の空
燃比が大きく乱れて、目標空燃比に収束するまでに暫く
時間がかかり、その間、排気エミッションの増加やドラ
イバビリティ低下を招くことになる。

【００６１】これに対して、本実施形態（１）の空燃比
制御では、図１０に示すように、失火発生から空燃比が
ある程度安定するまでの期間をＦＡＦ制限期間とし、こ
のＦＡＦ制限期間中は、空燃比補正係数ＦＡＦの上限を
ガード値ＦＡＦＧＨでガード処理する。このため、失火
発生時に空燃比のフィードバック補正を継続して行って
も、空燃比補正係数ＦＡＦが過大な値となる（リッチ側
の振幅が過大になる）ことを防止でき、空燃比補正係数
ＦＡＦの振幅を適正範囲に抑えることができる。これに
より、ＦＡＦ制限期間中に空燃比フィードバック補正に
より空燃比を目標空燃比に速やかに収束させることがで
きると共に、ＦＡＦ制限期間終了前後の空燃比補正係数
ＦＡＦを一致させることができる。これにより、失火発
生後の空燃比のずれを最小限に抑えることができて、失
火発生後の排気エミッション増加やドライバビリティ低
下を最小限に抑えることができる。

【００６２】《実施形態（２）》次に、本発明の実施形
態（２）を図１１及び図１２に基づいて説明する。前記
実施形態（１）では、空燃比補正係数ＦＡＦの上限を、
失火直前の空燃比補正係数を基準にしてリッチ側に設定
したガード値ＦＡＦＧＨでガードするようにしたが、本
実施形態（２）は、空燃比補正係数ＦＡＦの下限を、失
火直前の空燃比補正係数を基準にしてリーン側に設定し
たガード値ＦＡＦＧＬでガードするようしたものであ
る。

【００６３】本実施形態（２）で実行する図１１の空燃
比補正係数ＦＡＦ設定プログラムは、リーン側のガード
値ＦＡＦＧＬを設定する処理（ステップ４０３，４１
０，４１１）とガード処理（ステップ４０６，４０７）
を除いて、前記実施形態（１）の図７のプログラムと同
じである。

【００６４】本プログラムでは、失火検出時に、ＦＡＦ
制限期間設定用のカウンタｃｆａｆｇを初期値（例えば
２０）にセットして（ステップ４０１，４０２，４０
３）、ＦＡＦ制限期間中のリーン側のガード値ＦＡＦＧ
Ｌを次式により算出する（ステップ４０４）。ＦＡＦＧＬ＝ＦＡＦ(i-1) −ＫＦＡＦＧ

【００６５】ここで、ＫＦＡＦＧは予め設定された制限
量である。これにより、ＦＡＦ制限期間中のリーン側の
ガード値ＦＡＦＧＬは失火直前の空燃比補正係数ＦＡＦ
(i-1) に応じた適切なガード値が設定される。このＦＡ
Ｆ制限期間中のリーン側のガード値ＦＡＦＧＬは、通常
時に後述するステップ４１１で設定されるリーン側ガー
ド値（例えば０．７５）より大きく且つ１．０より小さ
い値に設定される。

【００６６】この後、今回の空燃比補正係数ＦＡＦ(i)
を算出した後（ステップ４０５）、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ(i) の下限をＦＡＦ制限期間中のリーン側のガード値
ＦＡＦＧＬでガード処理する（ステップ４０６，４０
７）。

【００６７】ＦＡＦ制限期間中は、リーン側のガード値
ＦＡＦＧＬが失火検出時に設定したガード値に保持され
（ステップ４１０）、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) の算出
とリーン側のガード処理が行われる（ステップ４０５〜
４０７）。

【００６８】その後、失火検出後の正常燃焼回数が例え
ば２０回になると、ＦＡＦ制限期間が終了する。この後
は、燃焼が正常であれば、ステップ４０１→ステップ４
０８→ステップ４１１と進み、リーン側のガード値ＦＡ
ＦＧＬを通常のリーン側ガード値（例えば０．７５）に
セットし、空燃比補正係数ＦＡＦ(i) の算出とリーン側
ガード処理を行う（ステップ４０５〜４０７）。

【００６９】以上説明した本実施形態（２）の空燃比制
御では、図１２に示すように、失火発生から空燃比があ
る程度安定するまでのＦＡＦ制限期間中は、空燃比補正
係数ＦＡＦの下限を、失火直前の空燃比補正係数を基準
にして設定したリーン側のガード値ＦＡＦＧＬでガード
処理するため、失火発生時に空燃比のフィードバック補
正を継続して行っても、空燃比補正係数ＦＡＦが過小な
値となる（リーン側の振幅が過大になる）ことを防止で
き、空燃比補正係数ＦＡＦの振幅を適正範囲に抑えるこ
とができる。これにより、空燃比補正係数ＦＡＦのリッ
チ側をガード処理する前記実施形態（１）と同じく、Ｆ
ＡＦ制限期間中に空燃比フィードバック補正により空燃
比を目標空燃比に速やかに収束させることができ、失火
発生時の空燃比のずれを最小限に抑えることができる。

【００７０】尚、上記実施形態（１），（２）を組み合
わせて、空燃比補正係数ＦＡＦの上限及び下限を、それ
ぞれガード値ＦＡＦＧＨ及びＦＡＦＧＬでガードするよ
うにしても良い。

【００７１】また、各実施形態（１），（２）では、空
燃比補正係数ＦＡＦのガード値ＦＡＦＧＨ，ＦＡＦＧＬ
を、失火直前の空燃比補正係数を基準にして設定するこ
とで、失火の影響を受けていない空燃比補正係数に応じ
た適切なガード値ＦＡＦＧＨ，ＦＡＦＧＬを設定するこ
とができる利点がある。

【００７２】しかし、空燃比補正係数ＦＡＦのガード値
の設定方法は、これに限定されるものではなく、例え
ば、通常のガード値［実施形態（１）では１．２５、実
施形態（２）では０．７５］を基準にして、失火検出時
に、通常のガード値に所定の係数を掛け合わせて失火検
出時のガード値を設定するようにしても良い。或は、ガ
ード値ＦＡＦＧＨ，ＦＡＦＧＬとして、予め設定された
固定値を用いるようにしても良い。

【００７３】また、各実施形態（１），（２）では、Ｆ
ＡＦ制限期間を失火後の正常燃焼回数で定めることで、
ＦＡＦ制限期間を失火発生により乱れた空燃比を目標空
燃比に回復させるまでに要する期間を考慮した最適な期
間に設定するようにしたが、これ以外に、ＦＡＦ制限期
間を、例えばクランク角や経過時間で定めるようにして
も良い。この場合、カウンタｃｆａｆｇを所定クランク
角毎又は所定時間毎にカウントダウンするようにすれば
良い。また、カウンタｃｆａｆｇの初期値を失火検出時
の運転状態に応じて変化させるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図

【図２】空燃比制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図３】目標空燃比マップを概念的に示す図

【図４】目標空燃比設定プログラムの処理の流れを示す
フローチャート

【図５】酸素センサの出力と目標空燃比の中央値λＴＧ
Ｃとの関係を示すタイムチャート

【図６】酸素センサの出力と目標空燃比λＴＧとの関係
を示すタイムチャート

【図７】実施形態（１）における空燃比補正係数ＦＡＦ
設定プログラムの処理の流れを示すタイムチャート

【図８】空燃比学習プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図９】比較例の空燃比制御を行った場合の一例を示す
タイムチャート

【図１０】実施形態（１）の空燃比制御を行った場合の
一例を示すタイムチャート

【図１１】本発明の実施形態（２）における空燃比補正
係数ＦＡＦ設定プログラムの処理の流れを示すタイムチ
ャート

【図１２】実施形態（２）の空燃比制御を行った場合の
一例を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、２０…燃料噴射弁、２６
…排気管、２８…空燃比センサ（空燃比検出手段）、２
８…触媒、２９…酸素センサ、３０…エンジン制御回路
（空燃比フィードバック制御手段、失火検出手段、フィ
ードバック補正量制限手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−27856（ＪＰ，Ａ) 特開平９−217640（ＪＰ，Ａ) 特開平７−109942（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 F02D 45/00 345 F02D 45/00 368

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスの空燃比を検出する空燃比検出手
段と、前記排ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるよ
うに燃料噴射量をフィードバック補正する空燃比フィー
ドバック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、内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段により失火を検出した時に前記空燃比
フィードバック制御手段によるフィードバック補正量を
ガード値により制限するフィードバック補正量制限手段
とを備え、前記フィードバック補正量制限手段は、前記ガード値
を、失火検出直前のフィードバック補正量を基準にして
リッチ側とリーン側の少なくとも一方に設定することを
特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】前記フィードバック補正量制限手段は、
失火検出から所定期間経過するまで前記フィードバック
補正量の制限を継続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。