JP3580164B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において、吸入空気量に応じて適量の燃料を供給することにより、空気と燃料との混合比（空燃比（Ａ／Ｆ））を所望の値に制御する装置である空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用内燃機関においては、排気ガス浄化対策として、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯｘ （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三元触媒が利用されている。そのような三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知するＯ２ センサ（酸素センサ）を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。
【０００３】
かかる空燃比フィードバック制御では、酸素濃度を検出するＯ２ センサをできるだけ燃焼室に近い箇所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けているが、そのＯ２ センサの出力特性のばらつきを補償するために、触媒コンバータより下流側に第２のＯ２ センサを更に設けたダブルＯ２ センサシステムも実現されている。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ平衡状態にあることにより、下流側Ｏ２ センサの出力は、上流側Ｏ２ センサの出力よりも緩やかに変化し、従って混合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ２ センサシステムは、触媒上流側Ｏ２ センサによるメイン空燃比フィードバック制御に加え、触媒下流側Ｏ２ センサによるサブ空燃比フィードバック制御を実施するものであり、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正することにより、又は下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入することにより、上流側Ｏ２ センサの出力特性のばらつきを吸収し、空燃比制御精度の向上を図っている。
【０００４】
ところで、三元触媒は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する、というＯ２ ストレージ効果を奏するものであるが、そのＯ２ ストレージ量は有限である。サブ空燃比フィードバック制御は、基本的に、触媒のＯ２ ストレージ量を零と飽和との間で制御するものである。そして、Ｏ２ ストレージ量の増減は、基本的に、空燃比の理論空燃比からの偏移量と吸入空気質量流量との積の積算値によって決まる。
【０００５】
そのため、サブ空燃比フィードバック制御がリッチ又はリーンの一方の方向へ向けて継続する時間（反転周期）は、機関負荷についてみると、高負荷状態に比較して低負荷状態において長くなる。そして、サブ空燃比フィードバック制御によりメイン空燃比フィードバック制御に関与する定数を更新していく場合、その定数の変動幅すなわち振幅は、低負荷状態において大きくなる。結果として、低負荷状態の場合、メイン空燃比フィードバック制御に関与する定数は、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときには、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっている一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときには、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値になっている。すなわち、低負荷状態の場合、触媒に流入する排気ガスの空燃比は、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときには、リーンになっている度合いが強く、一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときには、リッチになっている度合いが強いのが一般的である。
【０００６】
特開昭６３−２９５８３１号公報は、下流側Ｏ２ センサの出力のリッチ／リーン反転周期が長くなったときには、空燃比フィードバック制御に関与する定数を一時的に逆方向に補正することにより、空燃比の過補正状態を防止する技術を開示している。しかし、下流側Ｏ２ センサのリーン（リッチ）出力に応じて空燃比がリッチ（リーン）側に向かう方向に定数が更新されていく状態が一定時間継続している状態において定数をリーン（リッチ）側に逆補正しても、この時点において、空燃比が十分にリッチ（リーン）であり且つ触媒のＯ２ ストレージ量が十分に少ない（多い）状態にあることは必ずしも保証されておらず、却って排気を悪化させる場合がある。特に、外乱等によりサブフィードバックの制御値がリッチ又はリーンにずれてしまったときには、最適制御値に戻るのが阻害してしまう。
【０００７】
ところで、三元触媒の排気浄化率について検討すると、空燃比がウィンドウからリーン側にずれたときのＮＯｘ 浄化率の低下は、空燃比がウィンドウからリッチ側にずれたときのＨＣ，ＣＯ浄化率の低下よりも著しい。したがって、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリッチ状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっており、空燃比が十分にリーンになっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、ＮＯｘ の排出量が大きくなる。
【０００８】
なお、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリーン状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、前述のＮＯｘ の排出量の問題よりは小さいが、ＣＯ及びＨＣの排出量が増大するおそれがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒流入ガスの空燃比がリーン側になっている場合（そのときの下流側Ｏ２ センサ出力が必ずしもリーンである必要はない）において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、ＮＯｘ の排出を抑制することができる空燃比制御装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明は、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒流入ガスの空燃比がリッチ側になっている場合（そのときの下流側Ｏ２ センサ出力が必ずしもリッチである必要はない）において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、ＣＯ及びＨＣの排出を抑制することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリッチ状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっており、空燃比が十分にリーンになっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリーン状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。内燃機関１は、車両搭載用の直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関である。機関１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる複数個のシリンダ４が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ４内には、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。
【００１６】
シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となっている。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。また、シリンダヘッド３において、各バルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１３及び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設けられている。カムシャフト１３及び１４には、吸気バルブ１１及び排気バルブ１２を駆動するためのカム１５及び１６が取り付けられている。カムシャフト１３及び１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結されている。
【００１７】
吸気ポート９には、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。機関１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過する。また、スロットルバルブ３２をバイパスするアイドルアジャスト通路３５には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）３６が設けられている。吸気マニホルド３４には、各吸気ポート９へ向けて燃料を噴射するインジェクタ４０が取付けられている。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そこから燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４３を経てインジェクタ４０に供給される。そして、インジェクタ４０から噴射される燃料と吸気通路３０内を流れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ１１を介して燃焼室８へ導入される。
【００１８】
この混合気に着火するために、シリンダヘッド３には点火プラグ５０が取付けられている。点火時には、点火信号を受けたイグナイタ５１が、点火コイル５２の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流が、点火ディストリビュータ５３を介して点火プラグ５０に供給される。
【００１９】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バルブ１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されている。触媒コンバータ６２には、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯｘ （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒コンバータ６２において浄化された排気ガスが大気中に排出される。
【００２０】
機関１には各種のセンサが取付けられている。シリンダブロック２には、機関１の冷却水の温度を検出するための水温センサ７４が取付けられている。吸気通路３０には、吸入空気質量流量を検出するためのエアフローメータ７０が取り付けられている。吸気通路３０においてエアクリーナ３１の近傍には、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ７３が取付けられている。吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の近傍には、その軸の回動角度を検出するためのスロットル開度センサ７２が設けられている。また、スロットルバルブ３２が全閉状態のときには、アイドルスイッチ８２がオンとなり、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブとなる。排気通路６０の触媒コンバータ６２より上流側の部分には、空燃比センサとして排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出する上流側Ｏ２ センサ（メインＯ２ センサ）７５が取付けられている。また、この機関は、Ｏ２ センサ７５の出力特性のばらつきを補償するサブ空燃比フィードバック制御を実施する機関であり、触媒コンバータ６２より下流の排気通路には、空燃比センサとして下流側Ｏ２ センサ（サブＯ２ センサ）７６が設けられている。
【００２１】
ディストリビュータ５３には、クランクシャフト７の回転に同期して回転する２個のロータが内蔵されており、クランクシャフト７の基準位置を検出するために一方のロータの回転に基づいてクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させるクランク基準位置センサ８０が設けられ、また、クランクシャフト７の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するために他方のロータの回転に基づいて３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８１が設けられている。なお、車両には、トランスミッション出力軸の回転速度すなわち車速ＳＰＤに比例した数の出力パルスを単位時間当たりに発生する車速センサ８３が取り付けられている。
【００２２】
機関電子制御装置（エンジンＥＣＵ）９０は、空燃比制御（燃料噴射制御）、点火時期制御、アイドル回転速度制御等を実行するマイクロコンピュータシステムであり、そのハードウェア構成は、図２のブロック図に示される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）９３に格納されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）９１は、各種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９５又は入力インタフェース回路９６を介して入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動回路９７ａ〜９７ｃを介して各種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４は、その演算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場所として使用される。また、バックアップＲＡＭ９９は、バッテリ（図示せず）に直接接続されることにより電力の供給を受け、イグニションスイッチがオフの状態においても保持されるべきデータ（例えば、各種の学習値）を格納するために使用される。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アドレスバス、データバス及びコントロールバスからなるシステムバス９２を介して接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ９０においては、各種制御のために、吸入空気流量信号、スロットル開度信号、吸気温信号及び冷却水温信号が、一定クランク角ごとに実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取り込まれ、ＲＡＭ９４の所定領域にそれぞれ吸入空気流量データＧＡ、スロットル開度データＴＡ、吸気温データＴＨＡ及び冷却水温データＴＨＷとして格納される。また、クランク角センサ８１のパルス信号が入力するごとに、そのパルス間隔から図示しないルーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ９４の所定領域に機関回転速度データＮＥとして格納される。
【００２４】
点火時期制御は、クランク角センサ８１から得られる機関回転速度及びその他のセンサからの信号により、機関の状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動回路９７ｂを介してイグナイタ５１に点火信号を送るものである。また、アイドル回転速度制御は、アイドルスイッチ８２からのスロットル全閉信号及び車速センサ８３からの車速信号によってアイドル状態を検出するとともに、水温センサ７４からの機関冷却水温度等によって決められる目標回転速度と実際の機関回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるように制御量を決定し、駆動回路９７ｃを介してＩＳＣＶ３６を制御して空気量を調節することにより、最適なアイドル回転速度を維持するものである。以下、本発明に係る空燃比制御について詳細に説明する。
【００２５】
図３は、ＣＰＵ９１によって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、一定クランク角ごと（例えば３６０°ごと）に実行される。このルーチンでは、燃料噴射量、すなわちインジェクタ４０による燃料噴射時間ＴＡＵが、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮと、後述する空燃比補正係数ＦＡＦとに基づいて算出される。
【００２６】
具体的には、まず、ステップ１０２において、吸入空気流量データＧＡ及び回転速度データＮＥをＲＡＭ９４の所定領域から読み込み、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮを、
ＧＮ←ＧＡ／ＮＥ
なる演算により求める。次いで、ステップ１０４では、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを、
ＴＡＵＰ＝Ｋ＊ＧＮ
として算出する。ここで、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰは、燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするために必要とされる燃料噴射時間であり、Ｋは定数である。
【００２７】
また、実際の燃料噴射時間ＴＡＵは、ステップ１０６において、上記ＴＡＵＰを空燃比補正係数ＦＡＦで補正した値、すなわち、
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ＊ＦＡＦ＊α＋β
として算出される。ここで、α及びβは、それぞれ機関運転状態に応じて決定される補正係数及び補正量である。また、上記により燃料噴射時間ＴＡＵが算出されると、ステップ１０８では、時間ＴＡＵが駆動回路９７ａにセットされ、時間ＴＡＵに応じた量の燃料がインジェクタ４０から噴射される。
【００２８】
上記空燃比補正係数ＦＡＦを求める制御が空燃比フィードバック制御であり、本実施形態に係る空燃比フィードバック制御においては、上流側Ｏ２ センサ７５の出力に基づいて空燃比がフィードバック制御されるとともに、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づいて上流側Ｏ２ センサ７５の出力特性のずれ等を補正する制御も行われる。
【００２９】
図４及び図５は、上流側Ｏ２ センサ７５の出力に基づくメイン空燃比フィードバック制御の処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１により一定時間毎（例えば４ｍｓ毎）に実行される。本ルーチンでは、上流側Ｏ２ センサ７５の出力ＶＯＭを基準電圧ＶＲ１（理論空燃比相当電圧）と比較し、触媒コンバータ上流側での排気空燃比が理論空燃比よりリッチ（ＶＯＭ＞ＶＲ１）のときには空燃比補正係数ＦＡＦを減少させ、リーン（ＶＯＭ≦ＶＲ１）のときにはＦＡＦを増大させる制御を行う。Ｏ２ センサは、排気空燃比が理論空燃比よりリッチのときに例えば０．９Ｖの信号電圧を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに例えば０．１Ｖ程度の信号電圧を出力する。本実施形態では、上記基準電圧ＶＲ１は０．４５Ｖ程度に設定される。上記のように空燃比補正係数ＦＡＦを排気空燃比に応じて増減することにより、エアフローメータ７０、インジェクタ４０等の燃料供給系の機器に多少の誤差が生じている場合でも、機関空燃比は正確に理論空燃比近傍に修正される。
【００３０】
具体的には、まず、ステップ２０２において、上流側Ｏ２ センサ７５によるメイン空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。例えば、冷却水温が所定値以下のとき、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、出力増量中、上流側Ｏ２ センサ７５の出力信号が一度も反転していないとき、燃料カット中、等においては、いずれもフィードバック制御実行条件が不成立となり、その他の場合においてはフィードバック制御実行条件が成立する。条件が不成立のときには、ステップ２３８において空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とした後、本ルーチンを終了する。他方、条件が成立するときにはステップ２０４に進む。
【００３１】
ステップ２０４では、上流側Ｏ２ センサ７５の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取り込む。次のステップ２０６では、ＶＯＭが基準電圧ＶＲ１（例えば０．４５Ｖ）以下か否か、すなわち空燃比がリーンかリッチかを判別し、空燃比がリーン（ＶＯＭ≦ＶＲ１）であれば、ステップ２０８に進む。ステップ２０８では、ディレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０であれば、ステップ２１０にてＣＤＬＹを０としてからステップ２１２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦０であれば、直接ステップ２１２に進む。ステップ２１２では、ディレイカウンタＣＤＬＹから１を減算する。次いで、ステップ２１４では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最小値ＴＤＬと比較し、ＣＤＬＹ＜ＴＤＬのときには、ステップ２１６にてディレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードし、ステップ２１８にて空燃比フラグＦ１を０（リーン）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≧ＴＤＬのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最小値ＴＤＬは上流側Ｏ２ センサ７５の出力においてリッチからリーンへの変化があってもリッチ状態であるとの判断を保持するためのリーン判定遅延時間であって、負の値で定義される。
【００３２】
また、ステップ２０６においてリッチ（ＶＯＭ＞ＶＲ１）と判定されるときには、ステップ２２０に進む。ステップ２２０では、ディレイカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜０であれば、ステップ２２２にてＣＤＬＹを０としてからステップ２２４に進み、一方、ＣＤＬＹ≧０であれば、直接ステップ２２４に進む。ステップ２２４では、ディレイカウンタＣＤＬＹに１を加算する。次いで、ステップ２２６では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最大値ＴＤＲと比較し、ＣＤＬＹ＞ＴＤＲのときには、ステップ２２８にてディレイカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードし、ステップ２３０にて空燃比フラグＦ１を１（リッチ）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦ＴＤＲのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ２ センサ７５の出力においてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態であるとの判断を保持するためのリッチ判定遅延時間であって、正の値で定義される。
【００３３】
ステップ２３２では、空燃比フラグＦ１の値（０又は１）が変化したか否か、すなわち遅延処理後の空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転していれば、ステップ２３４にて、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへの反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれば、ステップ２４０において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲ
として空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれば、ステップ２４２において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳＬ
として空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【００３４】
ステップ２３２にて空燃比フラグＦ１の値が変化していなければ、ステップ２３６、２４４及び２４６にて積分処理を行う。つまり、ステップ２３６にて“Ｆ１＝０”か否かを判別し、“Ｆ１＝０”（リーン）であればステップ２４４において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲ
とし、一方、“Ｆ１＝１”（リッチ）であればステップ２４６において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬ
とする。ここで、積分定数ＫＩＲ及びＫＩＬは、スキップ定数ＲＳＲ及びＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ＜ＲＳＲ、かつ、ＫＩＬ＜ＲＳＬ、である。したがって、ステップ２４４は、リーン状態（Ｆ１＝０）で燃料噴射量を徐々に増大させる一方、ステップ２４６は、リッチ状態（Ｆ１＝１）で燃料噴射量を徐々に減少させる。
【００３５】
ステップ２４８、２５０、２５２及び２５４では、演算された空燃比補正係数ＦＡＦが、所定の最小値（例えば０．８）以上で、かつ、所定の最大値（例えば１．２）以下となるように、ガード処理が施される。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦの演算結果が過度に大きく又は小さくなる場合においても、そのガード値で機関の空燃比が制御され、オーバリッチ又はオーバリーンになるのが防止される。
【００３６】
図６は、図４及び図５のメイン空燃比フィードバック制御を行った場合に、上流側Ｏ２ センサ７５で検出された空燃比（Ａ／Ｆ）変化（図６（Ａ） ）に対してカウンタＣＤＬＹ（同（Ｂ） ）、フラグＦ１（同（Ｃ） ）、空燃比補正係数ＦＡＦ（同（Ｄ） ）がどのように変化するかを例示している。図６（Ａ） に示すように、Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化した場合でも、空燃比フラグＦ１（図６（Ｃ） ）の値は直ちに０から１には変化せず、カウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＲに増大するまでの時間（図６（Ｃ） のＴ１ ）の間は０のまま保持され、Ｔ１ 経過後に０から１に変化する。また、Ａ／Ｆがリッチからリーンに変化した場合も、Ｆ１の値はカウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＬ（ＴＤＬは負の値）に減少するまでの時間（図６（Ｃ） のＴ２ ）の間は１のまま保持され、Ｔ２ 経過後に１から０に変化する。このため、図６（Ａ） にＮで示したように、外乱等により上流側Ｏ２ センサ７５の出力が短い周期で変化したような場合でも、フラグＦ１の値は追従して変化しないため、空燃比制御が安定する。
【００３７】
メイン空燃比フィードバック制御の結果、空燃比補正係数ＦＡＦの値は図６（Ｄ） に示すように周期的に増減を繰り返し、機関空燃比はリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に変動する。また、図３で説明したように、ＦＡＦの値が増大すると燃料噴射時間ＴＡＵは増大し、ＦＡＦの値が減少すると燃料噴射時間ＴＡＵも減少する。
【００３８】
次に、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御について説明する。前述のように、サブ空燃比フィードバック制御としては、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正するものと、下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入するものとがある。前者は、上述のＦＡＦ演算の際に使用される、スキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬ、積分量ＫＩＲ及びＫＩＬ、判定遅延時間ＴＤＲ及びＴＤＬ、上流側Ｏ２ センサ出力判定用基準電圧ＶＲ１、等を可変にするものである。
【００３９】
その中で、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御は、図６（Ｄ） から判るように、ＲＳＲが増大しＲＳＬが減少すると、機関空燃比のリッチ空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリッチ空燃比側に移行する一方、逆に、ＲＳＲが減少しＲＳＬが増大すると、機関空燃比のリーン空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリーン空燃比側に移行する、という知見に基づき、ＲＳＲ及びＲＳＬの値を増減せしめることにより、機関空燃比をリッチ側又はリーン側に変化させるものである。具体的には、下流側Ｏ２ センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチであるときには一定割合でＲＳＲを増大又は減少せしめるとともに、リッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには所定のスキップ量だけ階段状にＲＳＲを増大又は減少せしめる。そして、空燃比補正係数ＦＡＦのリーンスキップ量ＲＳＬは、そのＲＳＬの値とＲＳＲの値との和が一定に維持されるように設定される。
【００４０】
図７は、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及びＯ２ ストレージ量ＯＳＣの挙動を例示するタイムチャートであって、（Ａ）は軽負荷の場合を示し、（Ｂ）は高負荷の場合を示す。前述のように、サブ空燃比フィードバック制御は、基本的に、触媒のＯ２ ストレージ量を零と飽和との間で制御するものであり、Ｏ２ ストレージ量の増減は、空燃比の理論空燃比からの偏移量と吸入空気質量流量との積の積算値によって決まるため、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチ又はリーンの状態に留まる時間すなわちサブフィードバック制御の反転周期は、高負荷の場合に比較して低負荷の場合に長くなる。
【００４１】
したがって、ＲＳＲの変動幅すなわち振幅は、低負荷の場合に大きくなる。結果として、低負荷の場合には、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときのＲＳＲの値は、高負荷の場合に比較して小さな値となっている。また、低負荷の場合には、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときのＲＳＲの値は、高負荷の場合に比較して大きな値になっている。
【００４２】
図８は、空気過剰率λ（＝空燃比／理論空燃比）と三元触媒のガス浄化率との関係を示す特性図である。この図に示されるように、空燃比がウィンドウからリーン側にずれたときのＮＯｘ 浄化率の低下の程度は、空燃比がウィンドウからリッチ側にずれたときのＨＣ，ＣＯ浄化率の低下の程度よりも大きい。したがって、図９に示されるように、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力ＶＯＳのリッチ状態が継続し、ＲＳＲが小さな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態すなわち吸入空気流量ＧＡが大きな状態に移行したときには、ＮＯｘ の排出量が大きくなってしまう。
【００４３】
そこで、本実施形態では、サブ空燃比フィードバック制御が一定時間以上継続していてＲＳＲが過度に小さな値となっているおそれがある場合において、機関運転状態が高負荷状態に切り替わったとき、すなわちＧＡが増大したときに、図１０に示されるように、ＲＳＲの値が「嵩上げ」されることにより、空燃比がリッチ側に向かうようにされる。
【００４４】
図１１及び図１２は、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートであって、上述の「嵩上げ」を具体化するものである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１によって一定時間周期（例えば１６ｍｓ）で実行される。また、図１３及び図１４は、本ルーチンで使用されるマップであって、図１３は下流側Ｏ２ センサのリッチ出力が継続するときのＲＳＲ更新量（減量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示し、図１４は下流側Ｏ２ センサのリーン出力が継続するときのＲＳＲ更新量（増量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す。
【００４５】
まず、ステップ３０２では、サブ空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するか否かを判定する。具体的には、この条件は、下流側Ｏ２ センサが活性化していること、冷却水温が一定値以上であること、アイドル状態でないこと、上流側Ｏ２ センサによるフィードバック制御の実行中であること、吸入空気流量ＧＡが一定値以上であること、燃料カットからの復帰後所定時間が経過していること、等が共に成立することである。このサブ空燃比フィードバック制御実行条件が不成立のときには、本ルーチンを終了し、一方、成立するときには、ステップ３０４に進む。
【００４６】
ステップ３０４では、下流側Ｏ２ センサ７６の出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込む。次いで、ステップ３０６では、ＶＯＳが基準電圧ＶＲ２（例えば０．４５Ｖ）以上か否かを判定し、ＶＯＳ≧ＶＲ２のときには、ステップ３０８に進む一方、ＶＯＳ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１０に進む。ステップ３０８では、前回の本ルーチンの走行時に検出され記憶されている下流側Ｏ２ センサ出力ＶＯＳＯが基準電圧ＶＲ２以上か否かを判定し、ＶＯＳＯ≧ＶＲ２のときには、ステップ３１４に進む一方、ＶＯＳＯ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１２に進む。同様に、ステップ３１０では、ＶＯＳＯが基準電圧ＶＲ２以上か否かを判定し、ＶＯＳＯ≧ＶＲ２のときには、ステップ３１６に進む一方、ＶＯＳＯ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１８に進む。
【００４７】
かくして、ステップ３１２は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回はリーンで今回はリッチを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的大きく減少させるべくＲＳＲの更新量ΔＲＳＲとして−０．３％を設定する。また、ステップ３１６は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回はリッチで今回はリーンを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的大きく増大させるべくＲＳＲの更新量ΔＲＳＲとして＋０．３％を設定する。
【００４８】
また、ステップ３１４は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回も今回もリッチを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的小さく減少させる。この場合、従来は、ΔＲＳＲとして一定の減少値が採用されていたが、本実施形態においては、図１３のマップと現在の吸入空気流量ＧＡとに応じて補間計算より求められる−ｆ１ （ＧＡ）をΔＲＳＲとして採用する。このマップによれば、高負荷であるほどＲＳＲの減少量が小さくなり、リーンへの反転時においてもＲＳＲが過度に小さくならず、結果としてＮＯｘ の排出が抑制されることとなる。
【００４９】
一方、ステップ３１８は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回も今回もリーンを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的小さく増大させる。この場合、従来は、ΔＲＳＲとして一定の増大値が採用されていたが、本実施形態においては、図１４のマップと現在の吸入空気流量ＧＡとに応じて補間計算より求められる＋ｆ２ （ＧＡ）をΔＲＳＲとして採用する。このマップによれば、中・高負荷であるときＲＳＲの増大量が大きくなり、ＮＯｘ の排出が抑制される。また、図１３のマップと図１４のマップとを比較すると、全般的に、図１４のマップにおける値の方が図１３のマップにおける値よりも大きくなっている。これも、ＮＯｘ の排出を抑制する効果を奏する。なお、図１３及び図１４の如きマップを作成する上で、吸入空気流量ＧＡに代えて、機関回転速度ＮＥ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）量等を採用してもよいし、それらの組合せでもよい。また、図１３及び図１４のマップは、排出を特に抑えたいもの（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ 等）により、そのＧＡに対するΔＲＳＲの増大・減少量を変えてもよい（例えば、図１４は、必ずしも中高負荷で大きくしなくてもよく、小さくしてもよい）。
【００５０】
次に、ステップ３２０、３２２及び３２４では、前述のＲＳＲ嵩上げのための各条件が成立するか否かを判定し、これらの条件が全て満たされるときにのみステップ３２６にてＲＳＲの嵩上げを実行する。具体的には、まず、ステップ３２０において、サブ空燃比フィードバック制御が所定時間以上継続しているか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２２に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。この判定のために、別途、サブ空燃比フィードバック制御の継続時間が計測されている。
【００５１】
ステップ３２２では、前回の本ルーチン走行時に低い値にあった吸入空気流量ＧＡが今回の本ルーチン走行時には高い値に変わっているという運転状態変化があったか否かを判定する。なお、この判定のために一定のしきい値が予め定められている。ステップ３２２の判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２４に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。
【００５２】
ステップ３２４では、前回のＲＳＲ嵩上げ時から所定時間が経過しているか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２６に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。かかる条件を設けたのは、前回のＲＳＲ嵩上げの効果が一応消失しているときに次の嵩上げを実行するためである。
【００５３】
ステップ３２０、３２２及び３２４の嵩上げ条件が成立するときに実行されるステップ３２６では、
ΔＲＳＲ←ΔＲＳＲ＋０．３％
なる演算により、ΔＲＳＲを０．３％だけ嵩上げする。そして、次のステップ３２８では、以上のステップから決定された更新量ΔＲＳＲに基づいて、
ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳＲ
なる演算を実行し、メイン空燃比フィードバック制御で使用されるべきＦＡＦリッチスキップ量ＲＳＲを更新する。
【００５４】
ステップ３３０では、ＲＳＲと２％とを比較し、ＲＳＲ＜２％のときには、ステップ３３４にてＲＳＲに２％を代入する下限ガード処理を行ってステップ３３８に進む一方、２％≦ＲＳＲのときには、ステップ３３２に進む。ステップ３３２では、ＲＳＲと８％とを比較し、ＲＳＲ≦８％のときには、直接ステップ３３８に進む一方、８％＜ＲＳＲのときには、ステップ３３６にてＲＳＲに８％を代入する上限ガード処理を行ってからステップ３３８に進む。ステップ３３８では、
ＲＳＬ←１０％−ＲＳＲ
なる演算を行うことにより、メイン空燃比フィードバック制御で使用されるべきＦＡＦリーンスキップ量ＲＳＬを決定する。最後のステップ３４０では、次回の本ルーチンの走行に備え、ＶＯＳをＶＯＳＯとして記憶する。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態を採用することが可能である。上述の実施形態においては、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサとしてＯ２ センサが採用され、触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサとしてやはりＯ２ センサが採用され、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数としてのＲＳＲ及びＲＳＬが、空燃比がリーン側に向かうような値に更新される一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンを示すときにはＲＳＲ及びＲＳＬが、空燃比がリッチ側に向かうような値に更新されることにより、ＲＳＲ及びＲＳＬが演算されている。そして、機関の負荷としての吸入空気流量ＧＡが軽負荷から高負荷に切り替わったときに、ＲＳＲ及びＲＳＬが補正される。そして、上流側Ｏ２ センサの出力とＲＳＲ及びＲＳＬとに応じて空燃比フィードバック補正量としてのＦＡＦが演算され、ＦＡＦに応じて機関の空燃比が調整される。そして、上記補正は、ＲＳＲ及びＲＳＬを空燃比がリッチ側に向かうように補正するものである。また、機関運転状態としての吸入空気流量ＧＡに応じてＲＳＲの更新量ΔＲＳＲが変化せしめられている。
【００５６】
しかし、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際に使用される積分量ＫＩＲ及びＫＩＬ、判定遅延時間ＴＤＲ及びＴＤＬ、又は上流側Ｏ２ センサ出力判定用基準電圧ＶＲ１を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正する機関では、ＫＩＲ及びＫＩＬ、ＴＤＲ及びＴＤＬ、又はＶＲ１が上述の空燃比フィードバック制御に関与する定数となる。また、下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入する機関では、その第２の空燃比補正係数が上述の空燃比フィードバック制御に関与する定数となる。
【００５７】
また、近年においては、三元触媒が常に一定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御する機関も開発されている。かかる機関では、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されている酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）に維持することにより、常に一定のＯ２ 吸着・放出作用を可能として触媒による一定の酸化・還元能力を常に得られるようにしている。そして、Ｏ２ ストレージ量を一定に制御するために、空燃比をリニアに検出する全域空燃比センサが用いられ、比例及び積分動作（ＰＩ動作）等によるフィードバック制御が行われる。そして、全域空燃比センサの出力特性のばらつきを補償するために、下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて全域空燃比センサの出力電圧を補正することにより、メイン空燃比フィードバック制御の制御中心が変動せしめられる。このような内燃機関においては、全域空燃比センサを第１の空燃比センサ、Ｏ２ センサを第２の空燃比センサ、全域空燃比センサ出力電圧補正量を空燃比フィードバック制御に関与する定数として、本発明は適用可能である。
【００５８】
なお、以上の説明では、ＮＯｘ の排出量を問題としてきたが、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリーン状態が継続し、ＲＳＲが非常に大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、ＣＯ及びＨＣの排出量が増大するおそれがある。その場合には、前述の実施形態のＲＳＲの「嵩上げ」とは逆のＲＳＲの「嵩下げ」を実行し、空燃比がリーン側に向かうようにすればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒上流側空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときでも、ＮＯｘ の排出が抑制される。また、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒上流側空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときでも、ＣＯ及びＨＣの排出が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。
【図２】機関電子制御装置（エンジンＥＣＵ）のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＰＵによって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ＣＰＵによって実行されるメイン空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図５】ＣＰＵによって実行されるメイン空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図６】メイン空燃比フィードバック制御により、上流側Ｏ２ センサで検出される空燃比（Ａ／Ｆ）の変化に対してカウンタＣＤＬＹ、フラグＦ１及び空燃比補正係数ＦＡＦがどのように変化するかを例示するタイムチャートである。
【図７】空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及びＯ２ ストレージ量ＯＳＣの挙動を例示するタイムチャートであって、（Ａ）は軽負荷の場合を示し、（Ｂ）は高負荷の場合を示す。
【図８】空気過剰率λと三元触媒のガス浄化率との関係を示す特性図である。
【図９】従来技術においてＮＯｘ の排出量が増大するときの下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び吸入空気流量ＧＡの挙動を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び吸入空気流量ＧＡの挙動を示すタイムチャートである。
【図１１】ＣＰＵによって実行されるサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図１２】ＣＰＵによって実行されるサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図１３】下流側Ｏ２ センサのリッチ出力が継続するときのＲＳＲ更新量（減量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す図である。
【図１４】下流側Ｏ２ センサのリーン出力が継続するときのＲＳＲ更新量（増量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す図である。
【符号の説明】
１…直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…シリンダ
５…ピストン
６…コネクティングロッド
７…クランクシャフト
８…燃焼室
９…吸気ポート
１０…排気ポート
１１…吸気バルブ
１２…排気バルブ
１３…吸気側カムシャフト
１４…排気側カムシャフト
１５…吸気側カム
１６…排気側カム
１７，１８，１９…タイミングプーリ
２０…タイミングベルト
３０…吸気通路
３１…エアクリーナ
３２…スロットルバルブ
３３…サージタンク
３４…吸気マニホルド
３５…アイドルアジャスト通路
３６…アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）
４０…インジェクタ
４１…燃料タンク
４２…燃料ポンプ
４３…燃料配管
５０…点火プラグ
５１…イグナイタ
５２…点火コイル
５３…点火ディストリビュータ
６０…排気通路
６１…排気マニホルド
６２…触媒コンバータ
７０…エアフローメータ
７２…スロットル開度センサ
７３…吸気温センサ
７４…水温センサ
７５…上流側Ｏ２ センサ（メインＯ２ センサ）
７６…下流側Ｏ２ センサ（サブＯ２ センサ）
８０…クランク基準位置センサ
８１…クランク角センサ
８２…アイドルスイッチ
８３…車速センサ
９０…機関ＥＣＵ
９１…ＣＰＵ
９２…システムバス
９３…ＲＯＭ
９４…ＲＡＭ
９５…Ａ／Ｄ変換回路
９６…入力インタフェース回路
９７ａ，９７ｂ，９７ｃ…駆動回路
９９…バックアップＲＡＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において、吸入空気量に応じて適量の燃料を供給することにより、空気と燃料との混合比（空燃比（Ａ／Ｆ））を所望の値に制御する装置である空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用内燃機関においては、排気ガス浄化対策として、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯｘ （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三元触媒が利用されている。そのような三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知するＯ２ センサ（酸素センサ）を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。
【０００３】
かかる空燃比フィードバック制御では、酸素濃度を検出するＯ２ センサをできるだけ燃焼室に近い箇所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けているが、そのＯ２ センサの出力特性のばらつきを補償するために、触媒コンバータより下流側に第２のＯ２ センサを更に設けたダブルＯ２ センサシステムも実現されている。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ平衡状態にあることにより、下流側Ｏ２ センサの出力は、上流側Ｏ２ センサの出力よりも緩やかに変化し、従って混合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ２ センサシステムは、触媒上流側Ｏ２ センサによるメイン空燃比フィードバック制御に加え、触媒下流側Ｏ２ センサによるサブ空燃比フィードバック制御を実施するものであり、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正することにより、又は下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入することにより、上流側Ｏ２ センサの出力特性のばらつきを吸収し、空燃比制御精度の向上を図っている。
【０００４】
ところで、三元触媒は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する、というＯ２ ストレージ効果を奏するものであるが、そのＯ２ ストレージ量は有限である。サブ空燃比フィードバック制御は、基本的に、触媒のＯ２ ストレージ量を零と飽和との間で制御するものである。そして、Ｏ２ ストレージ量の増減は、基本的に、空燃比の理論空燃比からの偏移量と吸入空気質量流量との積の積算値によって決まる。
【０００５】
そのため、サブ空燃比フィードバック制御がリッチ又はリーンの一方の方向へ向けて継続する時間（反転周期）は、機関負荷についてみると、高負荷状態に比較して低負荷状態において長くなる。そして、サブ空燃比フィードバック制御によりメイン空燃比フィードバック制御に関与する定数を更新していく場合、その定数の変動幅すなわち振幅は、低負荷状態において大きくなる。結果として、低負荷状態の場合、メイン空燃比フィードバック制御に関与する定数は、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときには、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっている一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときには、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値になっている。すなわち、低負荷状態の場合、触媒に流入する排気ガスの空燃比は、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときには、リーンになっている度合いが強く、一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときには、リッチになっている度合いが強いのが一般的である。
【０００６】
特開昭６３−２９５８３１号公報は、下流側Ｏ２ センサの出力のリッチ／リーン反転周期が長くなったときには、空燃比フィードバック制御に関与する定数を一時的に逆方向に補正することにより、空燃比の過補正状態を防止する技術を開示している。しかし、下流側Ｏ２ センサのリーン（リッチ）出力に応じて空燃比がリッチ（リーン）側に向かう方向に定数が更新されていく状態が一定時間継続している状態において定数をリーン（リッチ）側に逆補正しても、この時点において、空燃比が十分にリッチ（リーン）であり且つ触媒のＯ２ ストレージ量が十分に少ない（多い）状態にあることは必ずしも保証されておらず、却って排気を悪化させる場合がある。特に、外乱等によりサブフィードバックの制御値がリッチ又はリーンにずれてしまったときには、最適制御値に戻るのが阻害してしまう。
【０００７】
ところで、三元触媒の排気浄化率について検討すると、空燃比がウィンドウからリーン側にずれたときのＮＯｘ 浄化率の低下は、空燃比がウィンドウからリッチ側にずれたときのＨＣ，ＣＯ浄化率の低下よりも著しい。したがって、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリッチ状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっており、空燃比が十分にリーンになっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、ＮＯｘ の排出量が大きくなる。
【０００８】
なお、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリーン状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、前述のＮＯｘ の排出量の問題よりは小さいが、ＣＯ及びＨＣの排出量が増大するおそれがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒流入ガスの空燃比がリーン側になっている場合（そのときの下流側Ｏ２ センサ出力が必ずしもリーンである必要はない）において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、ＮＯｘ の排出を抑制することができる空燃比制御装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明は、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒流入ガスの空燃比がリッチ側になっている場合（そのときの下流側Ｏ２ センサ出力が必ずしもリッチである必要はない）において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、ＣＯ及びＨＣの排出を抑制することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリッチ状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっており、空燃比が十分にリーンになっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリーン状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。内燃機関１は、車両搭載用の直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関である。機関１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる複数個のシリンダ４が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ４内には、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。
【００１６】
シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となっている。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。また、シリンダヘッド３において、各バルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１３及び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設けられている。カムシャフト１３及び１４には、吸気バルブ１１及び排気バルブ１２を駆動するためのカム１５及び１６が取り付けられている。カムシャフト１３及び１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結されている。
【００１７】
吸気ポート９には、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。機関１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過する。また、スロットルバルブ３２をバイパスするアイドルアジャスト通路３５には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）３６が設けられている。吸気マニホルド３４には、各吸気ポート９へ向けて燃料を噴射するインジェクタ４０が取付けられている。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そこから燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４３を経てインジェクタ４０に供給される。そして、インジェクタ４０から噴射される燃料と吸気通路３０内を流れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ１１を介して燃焼室８へ導入される。
【００１８】
この混合気に着火するために、シリンダヘッド３には点火プラグ５０が取付けられている。点火時には、点火信号を受けたイグナイタ５１が、点火コイル５２の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流が、点火ディストリビュータ５３を介して点火プラグ５０に供給される。
【００１９】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バルブ１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されている。触媒コンバータ６２には、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯｘ （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒コンバータ６２において浄化された排気ガスが大気中に排出される。
【００２０】
機関１には各種のセンサが取付けられている。シリンダブロック２には、機関１の冷却水の温度を検出するための水温センサ７４が取付けられている。吸気通路３０には、吸入空気質量流量を検出するためのエアフローメータ７０が取り付けられている。吸気通路３０においてエアクリーナ３１の近傍には、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ７３が取付けられている。吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の近傍には、その軸の回動角度を検出するためのスロットル開度センサ７２が設けられている。また、スロットルバルブ３２が全閉状態のときには、アイドルスイッチ８２がオンとなり、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブとなる。排気通路６０の触媒コンバータ６２より上流側の部分には、空燃比センサとして排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出する上流側Ｏ２ センサ（メインＯ２ センサ）７５が取付けられている。また、この機関は、Ｏ２ センサ７５の出力特性のばらつきを補償するサブ空燃比フィードバック制御を実施する機関であり、触媒コンバータ６２より下流の排気通路には、空燃比センサとして下流側Ｏ２ センサ（サブＯ２ センサ）７６が設けられている。
【００２１】
ディストリビュータ５３には、クランクシャフト７の回転に同期して回転する２個のロータが内蔵されており、クランクシャフト７の基準位置を検出するために一方のロータの回転に基づいてクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させるクランク基準位置センサ８０が設けられ、また、クランクシャフト７の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するために他方のロータの回転に基づいて３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８１が設けられている。なお、車両には、トランスミッション出力軸の回転速度すなわち車速ＳＰＤに比例した数の出力パルスを単位時間当たりに発生する車速センサ８３が取り付けられている。
【００２２】
機関電子制御装置（エンジンＥＣＵ）９０は、空燃比制御（燃料噴射制御）、点火時期制御、アイドル回転速度制御等を実行するマイクロコンピュータシステムであり、そのハードウェア構成は、図２のブロック図に示される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）９３に格納されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）９１は、各種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９５又は入力インタフェース回路９６を介して入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動回路９７ａ〜９７ｃを介して各種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４は、その演算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場所として使用される。また、バックアップＲＡＭ９９は、バッテリ（図示せず）に直接接続されることにより電力の供給を受け、イグニションスイッチがオフの状態においても保持されるべきデータ（例えば、各種の学習値）を格納するために使用される。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アドレスバス、データバス及びコントロールバスからなるシステムバス９２を介して接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ９０においては、各種制御のために、吸入空気流量信号、スロットル開度信号、吸気温信号及び冷却水温信号が、一定クランク角ごとに実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取り込まれ、ＲＡＭ９４の所定領域にそれぞれ吸入空気流量データＧＡ、スロットル開度データＴＡ、吸気温データＴＨＡ及び冷却水温データＴＨＷとして格納される。また、クランク角センサ８１のパルス信号が入力するごとに、そのパルス間隔から図示しないルーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ９４の所定領域に機関回転速度データＮＥとして格納される。
【００２４】
点火時期制御は、クランク角センサ８１から得られる機関回転速度及びその他のセンサからの信号により、機関の状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動回路９７ｂを介してイグナイタ５１に点火信号を送るものである。また、アイドル回転速度制御は、アイドルスイッチ８２からのスロットル全閉信号及び車速センサ８３からの車速信号によってアイドル状態を検出するとともに、水温センサ７４からの機関冷却水温度等によって決められる目標回転速度と実際の機関回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるように制御量を決定し、駆動回路９７ｃを介してＩＳＣＶ３６を制御して空気量を調節することにより、最適なアイドル回転速度を維持するものである。以下、本発明に係る空燃比制御について詳細に説明する。
【００２５】
図３は、ＣＰＵ９１によって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、一定クランク角ごと（例えば３６０°ごと）に実行される。このルーチンでは、燃料噴射量、すなわちインジェクタ４０による燃料噴射時間ＴＡＵが、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮと、後述する空燃比補正係数ＦＡＦとに基づいて算出される。
【００２６】
具体的には、まず、ステップ１０２において、吸入空気流量データＧＡ及び回転速度データＮＥをＲＡＭ９４の所定領域から読み込み、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮを、
ＧＮ←ＧＡ／ＮＥ
なる演算により求める。次いで、ステップ１０４では、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを、
ＴＡＵＰ＝Ｋ＊ＧＮ
として算出する。ここで、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰは、燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするために必要とされる燃料噴射時間であり、Ｋは定数である。
【００２７】
また、実際の燃料噴射時間ＴＡＵは、ステップ１０６において、上記ＴＡＵＰを空燃比補正係数ＦＡＦで補正した値、すなわち、
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ＊ＦＡＦ＊α＋β
として算出される。ここで、α及びβは、それぞれ機関運転状態に応じて決定される補正係数及び補正量である。また、上記により燃料噴射時間ＴＡＵが算出されると、ステップ１０８では、時間ＴＡＵが駆動回路９７ａにセットされ、時間ＴＡＵに応じた量の燃料がインジェクタ４０から噴射される。
【００２８】
上記空燃比補正係数ＦＡＦを求める制御が空燃比フィードバック制御であり、本実施形態に係る空燃比フィードバック制御においては、上流側Ｏ２ センサ７５の出力に基づいて空燃比がフィードバック制御されるとともに、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づいて上流側Ｏ２ センサ７５の出力特性のずれ等を補正する制御も行われる。
【００２９】
図４及び図５は、上流側Ｏ２ センサ７５の出力に基づくメイン空燃比フィードバック制御の処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１により一定時間毎（例えば４ｍｓ毎）に実行される。本ルーチンでは、上流側Ｏ２ センサ７５の出力ＶＯＭを基準電圧ＶＲ１（理論空燃比相当電圧）と比較し、触媒コンバータ上流側での排気空燃比が理論空燃比よりリッチ（ＶＯＭ＞ＶＲ１）のときには空燃比補正係数ＦＡＦを減少させ、リーン（ＶＯＭ≦ＶＲ１）のときにはＦＡＦを増大させる制御を行う。Ｏ２ センサは、排気空燃比が理論空燃比よりリッチのときに例えば０．９Ｖの信号電圧を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに例えば０．１Ｖ程度の信号電圧を出力する。本実施形態では、上記基準電圧ＶＲ１は０．４５Ｖ程度に設定される。上記のように空燃比補正係数ＦＡＦを排気空燃比に応じて増減することにより、エアフローメータ７０、インジェクタ４０等の燃料供給系の機器に多少の誤差が生じている場合でも、機関空燃比は正確に理論空燃比近傍に修正される。
【００３０】
具体的には、まず、ステップ２０２において、上流側Ｏ２ センサ７５によるメイン空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。例えば、冷却水温が所定値以下のとき、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、出力増量中、上流側Ｏ２ センサ７５の出力信号が一度も反転していないとき、燃料カット中、等においては、いずれもフィードバック制御実行条件が不成立となり、その他の場合においてはフィードバック制御実行条件が成立する。条件が不成立のときには、ステップ２３８において空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とした後、本ルーチンを終了する。他方、条件が成立するときにはステップ２０４に進む。
【００３１】
ステップ２０４では、上流側Ｏ２ センサ７５の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取り込む。次のステップ２０６では、ＶＯＭが基準電圧ＶＲ１（例えば０．４５Ｖ）以下か否か、すなわち空燃比がリーンかリッチかを判別し、空燃比がリーン（ＶＯＭ≦ＶＲ１）であれば、ステップ２０８に進む。ステップ２０８では、ディレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０であれば、ステップ２１０にてＣＤＬＹを０としてからステップ２１２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦０であれば、直接ステップ２１２に進む。ステップ２１２では、ディレイカウンタＣＤＬＹから１を減算する。次いで、ステップ２１４では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最小値ＴＤＬと比較し、ＣＤＬＹ＜ＴＤＬのときには、ステップ２１６にてディレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードし、ステップ２１８にて空燃比フラグＦ１を０（リーン）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≧ＴＤＬのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最小値ＴＤＬは上流側Ｏ２ センサ７５の出力においてリッチからリーンへの変化があってもリッチ状態であるとの判断を保持するためのリーン判定遅延時間であって、負の値で定義される。
【００３２】
また、ステップ２０６においてリッチ（ＶＯＭ＞ＶＲ１）と判定されるときには、ステップ２２０に進む。ステップ２２０では、ディレイカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜０であれば、ステップ２２２にてＣＤＬＹを０としてからステップ２２４に進み、一方、ＣＤＬＹ≧０であれば、直接ステップ２２４に進む。ステップ２２４では、ディレイカウンタＣＤＬＹに１を加算する。次いで、ステップ２２６では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最大値ＴＤＲと比較し、ＣＤＬＹ＞ＴＤＲのときには、ステップ２２８にてディレイカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードし、ステップ２３０にて空燃比フラグＦ１を１（リッチ）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦ＴＤＲのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ２ センサ７５の出力においてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態であるとの判断を保持するためのリッチ判定遅延時間であって、正の値で定義される。
【００３３】
ステップ２３２では、空燃比フラグＦ１の値（０又は１）が変化したか否か、すなわち遅延処理後の空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転していれば、ステップ２３４にて、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへの反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれば、ステップ２４０において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲ
として空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれば、ステップ２４２において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳＬ
として空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【００３４】
ステップ２３２にて空燃比フラグＦ１の値が変化していなければ、ステップ２３６、２４４及び２４６にて積分処理を行う。つまり、ステップ２３６にて“Ｆ１＝０”か否かを判別し、“Ｆ１＝０”（リーン）であればステップ２４４において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲ
とし、一方、“Ｆ１＝１”（リッチ）であればステップ２４６において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬ
とする。ここで、積分定数ＫＩＲ及びＫＩＬは、スキップ定数ＲＳＲ及びＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ＜ＲＳＲ、かつ、ＫＩＬ＜ＲＳＬ、である。したがって、ステップ２４４は、リーン状態（Ｆ１＝０）で燃料噴射量を徐々に増大させる一方、ステップ２４６は、リッチ状態（Ｆ１＝１）で燃料噴射量を徐々に減少させる。
【００３５】
ステップ２４８、２５０、２５２及び２５４では、演算された空燃比補正係数ＦＡＦが、所定の最小値（例えば０．８）以上で、かつ、所定の最大値（例えば１．２）以下となるように、ガード処理が施される。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦの演算結果が過度に大きく又は小さくなる場合においても、そのガード値で機関の空燃比が制御され、オーバリッチ又はオーバリーンになるのが防止される。
【００３６】
図６は、図４及び図５のメイン空燃比フィードバック制御を行った場合に、上流側Ｏ２ センサ７５で検出された空燃比（Ａ／Ｆ）変化（図６（Ａ） ）に対してカウンタＣＤＬＹ（同（Ｂ） ）、フラグＦ１（同（Ｃ） ）、空燃比補正係数ＦＡＦ（同（Ｄ） ）がどのように変化するかを例示している。図６（Ａ） に示すように、Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化した場合でも、空燃比フラグＦ１（図６（Ｃ） ）の値は直ちに０から１には変化せず、カウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＲに増大するまでの時間（図６（Ｃ） のＴ１ ）の間は０のまま保持され、Ｔ１ 経過後に０から１に変化する。また、Ａ／Ｆがリッチからリーンに変化した場合も、Ｆ１の値はカウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＬ（ＴＤＬは負の値）に減少するまでの時間（図６（Ｃ） のＴ２ ）の間は１のまま保持され、Ｔ２ 経過後に１から０に変化する。このため、図６（Ａ） にＮで示したように、外乱等により上流側Ｏ２ センサ７５の出力が短い周期で変化したような場合でも、フラグＦ１の値は追従して変化しないため、空燃比制御が安定する。
【００３７】
メイン空燃比フィードバック制御の結果、空燃比補正係数ＦＡＦの値は図６（Ｄ） に示すように周期的に増減を繰り返し、機関空燃比はリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に変動する。また、図３で説明したように、ＦＡＦの値が増大すると燃料噴射時間ＴＡＵは増大し、ＦＡＦの値が減少すると燃料噴射時間ＴＡＵも減少する。
【００３８】
次に、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御について説明する。前述のように、サブ空燃比フィードバック制御としては、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正するものと、下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入するものとがある。前者は、上述のＦＡＦ演算の際に使用される、スキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬ、積分量ＫＩＲ及びＫＩＬ、判定遅延時間ＴＤＲ及びＴＤＬ、上流側Ｏ２ センサ出力判定用基準電圧ＶＲ１、等を可変にするものである。
【００３９】
その中で、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御は、図６（Ｄ） から判るように、ＲＳＲが増大しＲＳＬが減少すると、機関空燃比のリッチ空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリッチ空燃比側に移行する一方、逆に、ＲＳＲが減少しＲＳＬが増大すると、機関空燃比のリーン空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリーン空燃比側に移行する、という知見に基づき、ＲＳＲ及びＲＳＬの値を増減せしめることにより、機関空燃比をリッチ側又はリーン側に変化させるものである。具体的には、下流側Ｏ２ センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチであるときには一定割合でＲＳＲを増大又は減少せしめるとともに、リッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには所定のスキップ量だけ階段状にＲＳＲを増大又は減少せしめる。そして、空燃比補正係数ＦＡＦのリーンスキップ量ＲＳＬは、そのＲＳＬの値とＲＳＲの値との和が一定に維持されるように設定される。
【００４０】
図７は、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及びＯ２ ストレージ量ＯＳＣの挙動を例示するタイムチャートであって、（Ａ）は軽負荷の場合を示し、（Ｂ）は高負荷の場合を示す。前述のように、サブ空燃比フィードバック制御は、基本的に、触媒のＯ２ ストレージ量を零と飽和との間で制御するものであり、Ｏ２ ストレージ量の増減は、空燃比の理論空燃比からの偏移量と吸入空気質量流量との積の積算値によって決まるため、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチ又はリーンの状態に留まる時間すなわちサブフィードバック制御の反転周期は、高負荷の場合に比較して低負荷の場合に長くなる。
【００４１】
したがって、ＲＳＲの変動幅すなわち振幅は、低負荷の場合に大きくなる。結果として、低負荷の場合には、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチからリーンへと反転するときのＲＳＲの値は、高負荷の場合に比較して小さな値となっている。また、低負荷の場合には、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンからリッチへと反転するときのＲＳＲの値は、高負荷の場合に比較して大きな値になっている。
【００４２】
図８は、空気過剰率λ（＝空燃比／理論空燃比）と三元触媒のガス浄化率との関係を示す特性図である。この図に示されるように、空燃比がウィンドウからリーン側にずれたときのＮＯｘ 浄化率の低下の程度は、空燃比がウィンドウからリッチ側にずれたときのＨＣ，ＣＯ浄化率の低下の程度よりも大きい。したがって、図９に示されるように、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力ＶＯＳのリッチ状態が継続し、ＲＳＲが小さな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態すなわち吸入空気流量ＧＡが大きな状態に移行したときには、ＮＯｘ の排出量が大きくなってしまう。
【００４３】
そこで、本実施形態では、サブ空燃比フィードバック制御が一定時間以上継続していてＲＳＲが過度に小さな値となっているおそれがある場合において、機関運転状態が高負荷状態に切り替わったとき、すなわちＧＡが増大したときに、図１０に示されるように、ＲＳＲの値が「嵩上げ」されることにより、空燃比がリッチ側に向かうようにされる。
【００４４】
図１１及び図１２は、下流側Ｏ２ センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートであって、上述の「嵩上げ」を具体化するものである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１によって一定時間周期（例えば１６ｍｓ）で実行される。また、図１３及び図１４は、本ルーチンで使用されるマップであって、図１３は下流側Ｏ２ センサのリッチ出力が継続するときのＲＳＲ更新量（減量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示し、図１４は下流側Ｏ２ センサのリーン出力が継続するときのＲＳＲ更新量（増量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す。
【００４５】
まず、ステップ３０２では、サブ空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するか否かを判定する。具体的には、この条件は、下流側Ｏ２ センサが活性化していること、冷却水温が一定値以上であること、アイドル状態でないこと、上流側Ｏ２ センサによるフィードバック制御の実行中であること、吸入空気流量ＧＡが一定値以上であること、燃料カットからの復帰後所定時間が経過していること、等が共に成立することである。このサブ空燃比フィードバック制御実行条件が不成立のときには、本ルーチンを終了し、一方、成立するときには、ステップ３０４に進む。
【００４６】
ステップ３０４では、下流側Ｏ２ センサ７６の出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込む。次いで、ステップ３０６では、ＶＯＳが基準電圧ＶＲ２（例えば０．４５Ｖ）以上か否かを判定し、ＶＯＳ≧ＶＲ２のときには、ステップ３０８に進む一方、ＶＯＳ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１０に進む。ステップ３０８では、前回の本ルーチンの走行時に検出され記憶されている下流側Ｏ２ センサ出力ＶＯＳＯが基準電圧ＶＲ２以上か否かを判定し、ＶＯＳＯ≧ＶＲ２のときには、ステップ３１４に進む一方、ＶＯＳＯ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１２に進む。同様に、ステップ３１０では、ＶＯＳＯが基準電圧ＶＲ２以上か否かを判定し、ＶＯＳＯ≧ＶＲ２のときには、ステップ３１６に進む一方、ＶＯＳＯ＜ＶＲ２のときには、ステップ３１８に進む。
【００４７】
かくして、ステップ３１２は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回はリーンで今回はリッチを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的大きく減少させるべくＲＳＲの更新量ΔＲＳＲとして−０．３％を設定する。また、ステップ３１６は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回はリッチで今回はリーンを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的大きく増大させるべくＲＳＲの更新量ΔＲＳＲとして＋０．３％を設定する。
【００４８】
また、ステップ３１４は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回も今回もリッチを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的小さく減少させる。この場合、従来は、ΔＲＳＲとして一定の減少値が採用されていたが、本実施形態においては、図１３のマップと現在の吸入空気流量ＧＡとに応じて補間計算より求められる−ｆ１ （ＧＡ）をΔＲＳＲとして採用する。このマップによれば、高負荷であるほどＲＳＲの減少量が小さくなり、リーンへの反転時においてもＲＳＲが過度に小さくならず、結果としてＮＯｘ の排出が抑制されることとなる。
【００４９】
一方、ステップ３１８は、下流側Ｏ２ センサ出力が前回も今回もリーンを示すときに実行されることとなり、ＲＳＲを比較的小さく増大させる。この場合、従来は、ΔＲＳＲとして一定の増大値が採用されていたが、本実施形態においては、図１４のマップと現在の吸入空気流量ＧＡとに応じて補間計算より求められる＋ｆ２ （ＧＡ）をΔＲＳＲとして採用する。このマップによれば、中・高負荷であるときＲＳＲの増大量が大きくなり、ＮＯｘ の排出が抑制される。また、図１３のマップと図１４のマップとを比較すると、全般的に、図１４のマップにおける値の方が図１３のマップにおける値よりも大きくなっている。これも、ＮＯｘ の排出を抑制する効果を奏する。なお、図１３及び図１４の如きマップを作成する上で、吸入空気流量ＧＡに代えて、機関回転速度ＮＥ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）量等を採用してもよいし、それらの組合せでもよい。また、図１３及び図１４のマップは、排出を特に抑えたいもの（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ 等）により、そのＧＡに対するΔＲＳＲの増大・減少量を変えてもよい（例えば、図１４は、必ずしも中高負荷で大きくしなくてもよく、小さくしてもよい）。
【００５０】
次に、ステップ３２０、３２２及び３２４では、前述のＲＳＲ嵩上げのための各条件が成立するか否かを判定し、これらの条件が全て満たされるときにのみステップ３２６にてＲＳＲの嵩上げを実行する。具体的には、まず、ステップ３２０において、サブ空燃比フィードバック制御が所定時間以上継続しているか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２２に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。この判定のために、別途、サブ空燃比フィードバック制御の継続時間が計測されている。
【００５１】
ステップ３２２では、前回の本ルーチン走行時に低い値にあった吸入空気流量ＧＡが今回の本ルーチン走行時には高い値に変わっているという運転状態変化があったか否かを判定する。なお、この判定のために一定のしきい値が予め定められている。ステップ３２２の判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２４に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。
【００５２】
ステップ３２４では、前回のＲＳＲ嵩上げ時から所定時間が経過しているか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳのときにはステップ３２６に進む一方、その判定結果がＮＯのときにはステップ３２８に進む。かかる条件を設けたのは、前回のＲＳＲ嵩上げの効果が一応消失しているときに次の嵩上げを実行するためである。
【００５３】
ステップ３２０、３２２及び３２４の嵩上げ条件が成立するときに実行されるステップ３２６では、
ΔＲＳＲ←ΔＲＳＲ＋０．３％
なる演算により、ΔＲＳＲを０．３％だけ嵩上げする。そして、次のステップ３２８では、以上のステップから決定された更新量ΔＲＳＲに基づいて、
ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳＲ
なる演算を実行し、メイン空燃比フィードバック制御で使用されるべきＦＡＦリッチスキップ量ＲＳＲを更新する。
【００５４】
ステップ３３０では、ＲＳＲと２％とを比較し、ＲＳＲ＜２％のときには、ステップ３３４にてＲＳＲに２％を代入する下限ガード処理を行ってステップ３３８に進む一方、２％≦ＲＳＲのときには、ステップ３３２に進む。ステップ３３２では、ＲＳＲと８％とを比較し、ＲＳＲ≦８％のときには、直接ステップ３３８に進む一方、８％＜ＲＳＲのときには、ステップ３３６にてＲＳＲに８％を代入する上限ガード処理を行ってからステップ３３８に進む。ステップ３３８では、
ＲＳＬ←１０％−ＲＳＲ
なる演算を行うことにより、メイン空燃比フィードバック制御で使用されるべきＦＡＦリーンスキップ量ＲＳＬを決定する。最後のステップ３４０では、次回の本ルーチンの走行に備え、ＶＯＳをＶＯＳＯとして記憶する。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態を採用することが可能である。上述の実施形態においては、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサとしてＯ２ センサが採用され、触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサとしてやはりＯ２ センサが採用され、下流側Ｏ２ センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数としてのＲＳＲ及びＲＳＬが、空燃比がリーン側に向かうような値に更新される一方、下流側Ｏ２ センサの出力がリーンを示すときにはＲＳＲ及びＲＳＬが、空燃比がリッチ側に向かうような値に更新されることにより、ＲＳＲ及びＲＳＬが演算されている。そして、機関の負荷としての吸入空気流量ＧＡが軽負荷から高負荷に切り替わったときに、ＲＳＲ及びＲＳＬが補正される。そして、上流側Ｏ２ センサの出力とＲＳＲ及びＲＳＬとに応じて空燃比フィードバック補正量としてのＦＡＦが演算され、ＦＡＦに応じて機関の空燃比が調整される。そして、上記補正は、ＲＳＲ及びＲＳＬを空燃比がリッチ側に向かうように補正するものである。また、機関運転状態としての吸入空気流量ＧＡに応じてＲＳＲの更新量ΔＲＳＲが変化せしめられている。
【００５６】
しかし、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際に使用される積分量ＫＩＲ及びＫＩＬ、判定遅延時間ＴＤＲ及びＴＤＬ、又は上流側Ｏ２ センサ出力判定用基準電圧ＶＲ１を下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて修正する機関では、ＫＩＲ及びＫＩＬ、ＴＤＲ及びＴＤＬ、又はＶＲ１が上述の空燃比フィードバック制御に関与する定数となる。また、下流側Ｏ２ センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入する機関では、その第２の空燃比補正係数が上述の空燃比フィードバック制御に関与する定数となる。
【００５７】
また、近年においては、三元触媒が常に一定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御する機関も開発されている。かかる機関では、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されている酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）に維持することにより、常に一定のＯ２ 吸着・放出作用を可能として触媒による一定の酸化・還元能力を常に得られるようにしている。そして、Ｏ２ ストレージ量を一定に制御するために、空燃比をリニアに検出する全域空燃比センサが用いられ、比例及び積分動作（ＰＩ動作）等によるフィードバック制御が行われる。そして、全域空燃比センサの出力特性のばらつきを補償するために、下流側Ｏ２ センサの出力に基づいて全域空燃比センサの出力電圧を補正することにより、メイン空燃比フィードバック制御の制御中心が変動せしめられる。このような内燃機関においては、全域空燃比センサを第１の空燃比センサ、Ｏ２ センサを第２の空燃比センサ、全域空燃比センサ出力電圧補正量を空燃比フィードバック制御に関与する定数として、本発明は適用可能である。
【００５８】
なお、以上の説明では、ＮＯｘ の排出量を問題としてきたが、低負荷状態において下流側Ｏ２ センサ出力のリーン状態が継続し、ＲＳＲが非常に大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときには、ＣＯ及びＨＣの排出量が増大するおそれがある。その場合には、前述の実施形態のＲＳＲの「嵩上げ」とは逆のＲＳＲの「嵩下げ」を実行し、空燃比がリーン側に向かうようにすればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒上流側空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときでも、ＮＯｘ の排出が抑制される。また、軽負荷状態で触媒下流側空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御が継続し、触媒上流側空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときでも、ＣＯ及びＨＣの排出が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。
【図２】機関電子制御装置（エンジンＥＣＵ）のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＰＵによって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ＣＰＵによって実行されるメイン空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図５】ＣＰＵによって実行されるメイン空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図６】メイン空燃比フィードバック制御により、上流側Ｏ２ センサで検出される空燃比（Ａ／Ｆ）の変化に対してカウンタＣＤＬＹ、フラグＦ１及び空燃比補正係数ＦＡＦがどのように変化するかを例示するタイムチャートである。
【図７】空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及びＯ２ ストレージ量ＯＳＣの挙動を例示するタイムチャートであって、（Ａ）は軽負荷の場合を示し、（Ｂ）は高負荷の場合を示す。
【図８】空気過剰率λと三元触媒のガス浄化率との関係を示す特性図である。
【図９】従来技術においてＮＯｘ の排出量が増大するときの下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び吸入空気流量ＧＡの挙動を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明における下流側Ｏ２ センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び吸入空気流量ＧＡの挙動を示すタイムチャートである。
【図１１】ＣＰＵによって実行されるサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図１２】ＣＰＵによって実行されるサブ空燃比フィードバック制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図１３】下流側Ｏ２ センサのリッチ出力が継続するときのＲＳＲ更新量（減量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す図である。
【図１４】下流側Ｏ２ センサのリーン出力が継続するときのＲＳＲ更新量（増量値）を吸入空気流量ＧＡに応じて定めたマップを示す図である。
【符号の説明】
１…直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…シリンダ
５…ピストン
６…コネクティングロッド
７…クランクシャフト
８…燃焼室
９…吸気ポート
１０…排気ポート
１１…吸気バルブ
１２…排気バルブ
１３…吸気側カムシャフト
１４…排気側カムシャフト
１５…吸気側カム
１６…排気側カム
１７，１８，１９…タイミングプーリ
２０…タイミングベルト
３０…吸気通路
３１…エアクリーナ
３２…スロットルバルブ
３３…サージタンク
３４…吸気マニホルド
３５…アイドルアジャスト通路
３６…アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）
４０…インジェクタ
４１…燃料タンク
４２…燃料ポンプ
４３…燃料配管
５０…点火プラグ
５１…イグナイタ
５２…点火コイル
５３…点火ディストリビュータ
６０…排気通路
６１…排気マニホルド
６２…触媒コンバータ
７０…エアフローメータ
７２…スロットル開度センサ
７３…吸気温センサ
７４…水温センサ
７５…上流側Ｏ２ センサ（メインＯ２ センサ）
７６…下流側Ｏ２ センサ（サブＯ２ センサ）
８０…クランク基準位置センサ
８１…クランク角センサ
８２…アイドルスイッチ
８３…車速センサ
９０…機関ＥＣＵ
９１…ＣＰＵ
９２…システムバス
９３…ＲＯＭ
９４…ＲＡＭ
９５…Ａ／Ｄ変換回路
９６…入力インタフェース回路
９７ａ，９７ｂ，９７ｃ…駆動回路
９９…バックアップＲＡＭ
Claims (2)
- 内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、
前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、
前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、
該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、
前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、
前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、
を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリッチ状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリーン側に向かう方向での大きな値となっており、空燃比が十分にリーンになっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置。 - 内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側に配設された第１の空燃比センサと、
前記触媒コンバータの下流側に配設された第２の空燃比センサと、
前記第２の空燃比センサの出力がリッチを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうような値に更新する一方、前記第２の空燃比センサの出力がリーンを示すときには空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリッチ側に向かうような値に更新することにより、空燃比フィードバック制御に関与する定数を演算する定数演算手段と、
該機関の負荷が軽負荷から高負荷に切り替わったときに、前記定数演算手段によって演算された空燃比フィードバック制御に関与する定数を補正する定数補正手段と、
前記第１の空燃比センサの出力と前記空燃比フィードバック制御に関与する定数とに応じて空燃比フィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、
前記空燃比フィードバック補正量に応じて該機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、
を具備し、前記定数補正手段は、軽負荷状態において前記第２の空燃比センサの出力のリーン状態が継続し、空燃比フィードバック制御に関与する定数が、空燃比がリッチ側に向かう方向での大きな値となっている場合において、機関運転状態が高負荷状態に移行したときに、空燃比フィードバック制御に関与する定数を空燃比がリーン側に向かうように補正する、内燃機関の空燃比制御装置。
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Family Applications (1)
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