JP3667520B2 - 内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管内に２次空気を２次空気通路を介して供給する排気２次空気供給装置を備えた内燃エンジンにおいて供給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンにおいては、排気ガス中のＣＯ，ＨＣ等の未燃焼成分を低減させるために排気系に設けられた酸素濃度センサによって排気中の酸素濃度を検出し、その検出酸素濃度に応じてエンジンへの供給混合気の空燃比を理論空燃比等の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御装置が設けられている。この空燃比制御装置はエンジン冷却水温の上昇等の空燃比フィードバック制御条件を充足した運転状態であるならば、空燃比フィードバック制御を開始する。燃料をインジェクタによって噴射供給する内燃エンジンにおいては、通常、酸素濃度センサの出力に応じて比例及び積分制御により空燃比補正係数を得て、その空燃比補正係数によってインジェクタによる燃料噴射量を補正することにより空燃比フィードバック制御が行なわれる。
【０００３】
また、内燃エンジンの排気ガス中の未燃焼成分を低減させるために排気管に触媒が設けられている。触媒はその温度が約３５０℃以上に上昇しないと十分に活性化されないので、エンジン作動中においては常に触媒が排気ガスに対して有効に浄化作用をなすように触媒を加熱するヒータが触媒コンバータ内の上流に配設されている。
【０００４】
更に、排気管内に２次空気を導入して触媒による未燃焼成分の燃焼を促進させるために排気２次空気供給装置が備えられている。この排気２次空気供給装置には、ファンを回転させるモータからなる電動空気ポンプが備えられている。電動空気ポンプは通常、エンジン始動から所定期間だけ駆動され、ファンの回転によって２次空気を２次空気通路に送風することにより排気管内に供給する（例えば、特開平９−２１３１３号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空燃比制御装置と排気２次空気供給装置との間には制御上の関連がないので、排気２次空気供給装置による２次空気の供給中に空燃比制御装置において空燃比フィードバック制御条件が充足した運転状態と判断した場合には空燃比フィードバック制御が開始される。このように排気２次空気供給中に空燃比フィードバック制御が開始されると、排気管の２次空気供給位置より下流に配置されている酸素濃度センサの出力信号から空燃比はリーンと判断される故、空燃比制御装置はエンジンへ供給される混合気の空燃比をリッチ化するように作動し続けるので、供給混合気の空燃比がオーバリッチとなり、排気浄化性能が悪化するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に、エンジンへ供給される混合気の空燃比のオーバリッチを防止して排気浄化を図ることができる空燃比制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気２次空気供給装置は、排気管内に２次空気を２次空気通路を介して供給する排気２次空気供給装置を備えた内燃エンジンの空燃比制御装置であって、排気管の２次空気通路との連通位置より下流に配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信号を発生する酸素濃度センサと、酸素濃度センサの出力信号に応じて内燃エンジンの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する制御手段と、を備え、制御手段は、排気２次空気供給装置による２次空気供給中には空燃比のフィードバック制御を停止し、内燃エンジンの供給混合気の空燃比をオープンループ制御する手段と、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間が経過したか否かを判別する第１判別手段と、空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であるか否かを判別する第２判別手段と、を含み、第１判別手段によって２次空気供給終了から所定時間が経過したと判別されかつ第２判別手段によって空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であると判別された場合に、空燃比のフィードバック制御を開始し、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知することを特徴としている。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に酸素濃度センサの出力信号に応じて判断される空燃比がリーンであり続けても、空燃比フィードバック制御を停止し、酸素濃度センサの出力信号を無視して空燃比をオープンループ制御するので、排気２次空気供給装置による２次空気供給中における供給混合気の空燃比のオーバリッチが防止され、排気浄化を図ることができる。また、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了時点で空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態にあっても直ちに空燃比フィードバック制御を開始せず、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間経過した時点において空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態ならば、空燃比フィードバック制御が開始されるので、開始された空燃比フィードバック制御においては２次空気供給の影響がなくなった排気ガス中の酸素濃度が酸素濃度センサによって検出され、その検出結果に応じて供給混合気の空燃比が制御される。よって、空燃比をオーバリッチにすることなく目標空燃比に急速に制御することができ、排気浄化を図ることができる。
【００１１】
更に、本発明の空燃比制御装置は、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知することを特徴としている。所定時間の経過中には空燃比はリーンからリッチに変化するので酸素濃度センサの出力信号は、例えば、レベル反転するような変化を生じる。そのような変化を生じないときには酸素濃度センサを異常と判定することができるので、空燃比フィードバック制御を開始する前の所定時間を利用して酸素濃度センサの異常を検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による空燃比制御装置が適用された内燃エンジンの吸気及び排気系を示している。エンジン本体１の吸気ポートに至る吸気管２内にはスロットル弁３が設けられている。吸気ポート近傍の吸気管２には燃料を吸気ポートに向けて噴射するインジェクタ４が配設されている。また、スロットル弁３下流の吸気管２には吸気管２内の圧力ＰBを検出する吸気管内圧センサ５が設けられている。
【００１３】
一方、エンジン本体１の排気ポートから延出した排気管１２には、触媒コンバータ１３が配設されている。触媒コンバータ１３はその筒ケース１４内に上流から順に通電ヒータ１５、ライトオフ(light-off)触媒１６及びメイン触媒１７を備えている。通電ヒータ１５は例えば、触媒材料が塗布されたハニカム構造体からなり、自身も触媒作用をなして排気ガス未燃焼成分の酸化熱によっても加熱されるようになっており、ライトオフ触媒１６の上流の排気ガスを加熱する。なお、通電ヒータを有する触媒コンバータの構造については、例えば、特開平８−２１８８５７号公報及び特開平８−３１６６６０号公報に示されている。
【００１４】
触媒コンバータ１３より上流の排気管１２には外気である２次空気を排気管１２内に導くために２次空気通路１８が連通している。２次空気通路１８には電動空気ポンプ１９が配設されている。電動空気ポンプ１９は直流モータ１９ａと、その直流モータ１９ａによって回転されるファン１９ｂとを有し、ファン１９ｂが回転することにより２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に送風して供給する。
【００１５】
また、排気管１２の２次空気通路１８との連通位置より下流であって触媒コンバータ１３より上流には酸素濃度センサ６が配設されている。酸素濃度センサ６は配設周囲の排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生する公知のものである。酸素濃度センサ６の出力レベルは空燃比との関係では空燃比が理論空燃比よりリッチにあるときに高レベルとなり、理論空燃比よりリーンであるときには低レベルとなる。
【００１６】
吸気管内圧センサ５、電動空気ポンプ１９のモータ１９ａ及び酸素濃度センサ６は、ＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)２０に接続されている。ＥＣＵ２０は、図２に示すようにＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ａ／Ｄ変換器２４、カウンタ２５、入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２６、出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２７及びタイマ２８を少なくとも備えており、それらは共通バスで互いに接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４には、内燃エンジンの冷却水温ＴWを検出する冷却水温センサ７、エンジンの吸気温ＴAを検出する吸気温センサ８、上記の吸気管内圧センサ５，酸素濃度センサ６等のセンサが接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４はそれらセンサの出力値をディジタル値に変換する。カウンタ２５はクランク角センサ９から出力されるパルスの発生間隔を、図示しないクロック発生器から出力されたクロックパルスの発生数の計数により測定してエンジン回転数Ｎｅを示す信号を生成する。クランク角センサ９はクランク軸の回転角度が所定角度位置にある時点を示す基準位置信号と共に各気筒のピストンの上死点時点を示すＴＤＣ信号も発生し、それらはＣＰＵ２１に供給される。入力インターフェース回路２６にはイグニッションスイッチ１０の一端が接続され、イグニッションスイッチ１０のオンオフが検出されるようになっている。出力インターフェース回路２７には電動空気ポンプ１９のモータ１９ａが接続される他、上記の通電ヒータ１５への通電をオンオフ制御するヒータ通電回路３０が接続されている。また、出力インターフェース回路２７には上記のインジェクタ４が接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ２０のＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に予め記憶されたプログラムに従って以下に示す各種動作を行なう。ＣＰＵ２１はイグニッションスイッチ１０のオンを入力インターフェース回路２６を介して検出すると、排気２次空気供給動作、空燃比フィードバック制御動作及び燃料噴射動作を行なう。排気２次空気供給動作は例えば、イグニッションスイッチ１０のオンから所定時間（少なくともステップＳ４で設定される作動時間Ｔ以上の時間）だけ経過するまで繰り返し実行されるものである。
【００１８】
排気２次空気供給動作においてＣＰＵ２１は、図３に示すように、先ず、排気２次空気供給中であるか否かを判別する（ステップＳ１）。これは後述のステップＳ７又はＳ１０で設定される排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡの内容から判別される。排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡの初期値は排気２次空気供給中でないことを示す０である。ＦＥＸＡ＝０のため排気２次空気供給中ではないと判別したならば、エンジンが始動したか否かを判別する（ステップＳ２）。エンジン始動は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定の低回転数（クランキング回転数）Ｎ１（例えば、５００ｒｐｍ）以上であるか否かを判別することにより判別される。エンジンの始動前ならば、内燃エンジンの冷却水温ＴW及び吸気温ＴAをＡ／Ｄ変換器２４から読み取り（ステップＳ３）、その冷却水温ＴW及び吸気温ＴAに対応する作動時間Ｔを設定する（ステップＳ４）。作動時間Ｔは冷却水温ＴW及び吸気温ＴA各々が低いほど長く設定される。
【００１９】
ＣＰＵ２１は、ステップＳ２においてエンジンが始動したと判別した場合には、ポンプ駆動指令を発生し（ステップＳ５）、タイマ２８に作動時間Ｔの時間計測を開始させ（ステップＳ６）、更に、排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡをセットして１に等しくさせる（ステップＳ７）。
ステップＳ５の実行によりポンプ駆動指令は出力インターフェース回路２７に供給され、出力インターフェース回路２７はポンプ駆動指令が供給されると、モータ１９ａに電力を供給して駆動を開始する。よって、モータ１９ａによって回転駆動されるファン１９ｂが２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に供給する。また、ステップＳ６の実行によりタイマ２８はステップＳ４で設定された作動時間Ｔの時間計測を開始する。
【００２０】
ＣＰＵ２１はステップＳ１においてＦＥＸＡ＝１のため排気２次空気供給中であると判別した場合には、タイマ２８による作動時間Ｔの時間計測が終了したか否かを判別する（ステップＳ８）。タイマ２８が作動時間Ｔの時間計測中ならば、本排気２次空気供給動作を一旦終了する。タイマ２８による作動時間Ｔの時間計測が終了していると判別した場合にはＣＰＵ２１は出力インターフェース回路２７に対してポンプ駆動停止指令を発生し（ステップＳ９）、排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡをリセットして０に等しくさせる（ステップＳ１０）。本排気２次空気供給動作を終了する。出力インターフェース回路２７はポンプ駆動停止指令が供給されると、モータ１９ａの駆動を停止する。
【００２１】
よって、電動空気ポンプ１９はエンジン始動時から作動時間Ｔが経過するまで作動し、その作動時間Ｔが経過するまでの間においてモータ１９ａが駆動されて回転し、モータ１９ａによって回転駆動されるファン１９ｂが２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に供給する。
なお、作動時間Ｔを冷却水温ＴW及び吸気温ＴAに応じて設定しているが、作動時間Ｔは予め定められた一定時間でも良い。
【００２２】
次に、空燃比フィードバック制御動作は所定の周期（例えば、ＴＤＣ信号に同期した周期）で繰り返し実行される。この空燃比フィードバック制御動作において、ＣＰＵ２１は、排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤが１であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤは１に設定されると排気２次空気供給終了時から所定時間ｔAが経過していることを示し、初期値は０である。ＦＥＮＤ＝０ならば、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転したか否かを判別する（ステップＳ２２）。すなわち、排気２次空気供給が終了したか否かを判別するのである。ステップＳ７でＦＥＸＡ＝１とセットされた後、ステップＳ１０でＦＥＸＡ＝０とリセットされた場合には、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転したので、ステップＳ１０の実行後、所定時間ｔA（例えば、約１秒）が経過したか否かを判別する（ステップＳ２３）。所定時間ｔAは少なくとも排気２次空気供給の停止時点から酸素濃度センサ６の設置位置において排気２次空気供給による排気ガスへの影響がなくなるまでの時間である。一方、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転していないと判別した場合、すなわち排気２次空気供給を開始していない場合、排気２次空気供給中の場合、或いは排気２次空気供給は終了したけれどもその後、所定時間ｔAだけの時間経過がない場合には、空燃比フィードバック制御を停止してオープンループ制御をなすために空燃比補正係数ＫO2を１とする（ステップＳ２４）。
【００２３】
ＣＰＵ２１は、ステップＳ２３において所定時間ｔAの時間経過を判別した場合には、排気２次空気供給終了時から所定時間ｔAが経過したので、排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤをセットして１に等しくさせる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の実行後、他の空燃比フィードバック制御条件を充足したか否かを判別する（ステップＳ２６）。他の空燃比フィードバック制御条件とは、例えば、冷却水温ＴWがフィードバック開始温度以上にあること、及び酸素濃度センサ６の活性化が完了していることである。他の空燃比フィードバック制御条件を充足していない場合には空燃比フィードバック制御を停止させるためにステップＳ２４に進んて空燃比補正係数ＫO2を１とする。
【００２４】
他の空燃比フィードバック制御条件を充足した場合には酸素濃度センサ６の出力レベルを読み取り（ステップＳ２７）、酸素濃度センサ６の出力レベルから現在の空燃比がリッチか否かを判別する（ステップＳ２８）。空燃比がリッチであるならば、空燃比補正係数ＫO2から所定値を減算し（ステップＳ２９）、空燃比リーンであるならば、空燃比補正係数ＫO2に所定値を加算する（ステップＳ３０）。所定値は、酸素濃度センサ６の出力レベルから判別された空燃比がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに反転した直後には比例値Ｐとなり、空燃比がリッチ又はリーンを継続しているときには比例値Ｐより小さい積分値Ｉとなる。
【００２５】
空燃比フィードバック制御動作のステップＳ２９又はＳ３０にて空燃比補正係数ＫO2が算出設定されると、その空燃比補正係数ＫO2が燃料噴射時間Ｔoutの算出の際に用いられる。
燃料噴射時間ＴoutはＣＰＵ２１による燃料噴射動作において算出される。燃料噴射動作においては、ＴＤＣ信号に同期して図５に示すように、先ず、空燃比補正係数ＫO2を含む各種補正係数及び補正値を得て（ステップＳ４１）、そして、燃料噴射時間Ｔoutを算出する（ステップＳ４２）。燃料噴射時間Ｔoutは例えば、次の算出式を用いて算出される。
【００２６】
【数１】
Ｔout＝Ｔｉ×ＫO2×ＫWOT×ＫTW×ＫTA＋ＴACC＋ＴDEC
ここで、Ｔｉはエンジン回転数Ｎｅと吸気管内圧力ＰBとに応じてＲＯＭ２２からのデータマップ検索により決定される空燃比基準制御値である基本燃料噴射時間である。ＫO2は上記のステップＳ２９又はＳ３０で算出された空燃比補正係数である。ＫWOTはスロットル弁全開時のような高負荷時の燃料増量補正係数、ＫTWは冷却水温ＴWに応じて設定される冷却水温補正係数、ＫTAは吸気温ＴAに応じて設定される吸気温補正係数、ＴACCはエンジン回転数Ｎｅの加速の程度に応じて設定される加速増量値、ＴDECはエンジン回転数Ｎｅの減速の程度に応じて設定される減速減量値である。補正係数ＫWOT、ＫTW、ＫTA、加速増量値ＴACC、減速減量値ＴDECは、補正係数ＫO2と共にステップＳ４１で得られるものであり、ＲＯＭ２２からのデータマップ検索により決定される。このように決定された燃料噴射時間Ｔoutは供給混合気の空燃比を示しており、その燃料噴射時間Ｔoutの時間だけＣＰＵ２１から噴射指令が発生され（ステップＳ４３）、この噴射指令に応じてＴＤＣ信号によって定まるタイミングでインジェクタ４によって燃料噴射が行なわれる。
【００２７】
空燃比フィードバック制御が実行されるときには、先ず、酸素濃度センサ６の出力レベルに応じて空燃比補正係数ＫO2がステップＳ２９又はＳ３０にて設定され、空燃比補正係数ＫO2を用いて燃料噴射時間ＴoutがステップＳ４２で新たに算出され、その燃料噴射時間Ｔoutだけエンジン本体１に燃料が噴射され、それがエンジン本体１内で燃焼し、燃焼結果としての排気ガスが排気管１２に排出され、酸素濃度センサ６によって排気ガス中の酸素濃度が検出される。この動作が繰り返されることにより、供給混合気の空燃比は目標空燃比に制御されるのである。
【００２８】
排気２次空気供給を開始していない場合、排気２次空気供給中の場合、或いは排気２次空気供給は終了したけれどもその後、所定時間ｔAだけの時間経過がない場合にはステップＳ２４で空燃比補正係数ＫO2が１に強制設定されるので、燃料噴射時間Ｔoutは酸素濃度センサ６の出力レベルに無関係に算出されるので、空燃比フィードバック制御は停止され、供給混合気の空燃比はオープンループ制御されることになる。
【００２９】
よって、図６に示すように、排気２次空気供給が終了してからタイマによる所定時間ｔAの時間計測が開始され、その所定時間ｔAの時間計測が終了した時点において空燃比フィードバック制御条件を全て充足している場合には空燃比フィードバック制御が開始される。
図７は所定時間ｔAの時間計測中に酸素濃度センサ６の正常／異常を判別する機能を有する空燃比フィードバック制御動作を示している。この空燃比フィードバック制御動作においては、ステップＳ２３において所定時間ｔAの時間経過をしていないと判別した場合には、酸素濃度センサ６の出力レベルを読み取り（ステップＳ３１）、所定時間ｔAの時間計測中に酸素濃度センサ６の出力レベルから空燃比がリーンからリッチに反転したか否かを判別する（ステップＳ３２）。すなわち、排気２次空気の供給が停止した時点から所定時間ｔAの時間計測が開始され、しかもその所定時間ｔAの時間計測中には供給混合気の空燃比はオープンループ制御されるので、酸素濃度センサ６の配置位置付近の排気ガスはリッチ化傾向となる。よって、酸素濃度センサ６が正常であるならば、酸素濃度センサ６の出力レベルから得られる空燃比は所定時間ｔAの時間計測中にリーンからリッチに反転する。例えば、図６に示すように空燃比は排気２次空気供給中の１６から所定時間ｔAの時間計測中には徐々に低下し、理論空燃比（１４．７）を横切り、その時間計測終了時点では１３程度となる。
【００３０】
空燃比がリーンからリッチに反転しない場合には酸素濃度センサ異常フラグＦＯ２をリセットして０に等しくさせ（ステップＳ３３）、空燃比がリーンからリッチに反転した場合には酸素濃度センサ異常フラグＦＯ２をセットして１に等しくさせる（ステップＳ３４）。ＦＯ２＝１ならば、酸素濃度センサ６の正常が確認されたことになる。よって、所定時間ｔAの時間計測終了後、ＦＯ２＝１ならば、ステップＳ２６に進んで他の空燃比フィードバック制御条件を充足する場合には空燃比フィードバック制御が実行される。しかしながら、ＦＯ２＝０ならば、所定時間ｔAの時間計測中に空燃比がリーンからリッチに反転したことを酸素濃度センサ６の出力信号から確認できなかったので、酸素濃度センサ６は異常であるとみなしてステップＳ２４に進んでオープンループ制御が継続される。このように、排気２次空気供給終了から空燃比フィードバック制御を開始するまでの所定時間ｔAを利用して酸素濃度センサ６の正常／異常を判断することができる。
【００３１】
なお、かかる空燃比フィードバック制御動作においては、排気２次空気供給装置が正常であること（例えば、電動空気ポンプに流れる電流値が正常であること）が確認されているときに酸素濃度センサ６の異常検知を行なうことが好ましい。また、図７のその他のステップの動作については図４に示したステップの動作と同一である。
【００３２】
上記した各実施例においては、空燃比が理論空燃比を閾値としてリッチ及びリーンで異なるレベルを発生する２値出力型の酸素濃度センサ６が用いられているが、空燃比に比例した出力レベルを発生する比例出力型の酸素濃度センサを用いても良い。
また、上記した実施例においては、供給混合気の燃料供給量を制御することにより空燃比を制御しているが、供給混合気の空気量を制御しても良いことは勿論である。
【００３３】
更に、上記した実施例において、インジェクタ４，酸素濃度センサ６及びＥＣＵ２０並びにＣＰＵ２１がステップＳ２７〜Ｓ３０及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することにより制御手段を構成し、ステップＳ２２及びＳ２３の実行が第１判別手段を構成し、ステップＳ２６が第２判別手段を構成する。また、ステップＳ２４及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することが空燃比のオープンループ制御となり、ステップＳ２７〜Ｓ３０及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することが空燃比のフィードバック制御となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に酸素濃度センサの出力信号から判断される空燃比がリーンであり続けても、空燃比フィードバック制御を停止し、酸素濃度センサの出力信号を無視して空燃比をオープンループ制御するので、排気２次空気供給装置による２次空気供給中における供給混合気の空燃比のオーバリッチが防止され、排気浄化を図ることができる。
【００３５】
また、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了時点で空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態にあっても直ちに空燃比フィードバック制御を開始せず、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間経過した時点において空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態ならば、空燃比フィードバック制御が開始されるので、その開始された空燃比フィードバック制御においては２次空気供給の影響がなくなった排気ガス中の酸素濃度が酸素濃度センサによって検出され、その検出結果に応じて供給混合気の空燃比が制御される。よって、空燃比をオーバリッチにすることなく目標空燃比に急速に制御することができる。
【００３６】
更に、本発明の空燃比制御装置においては、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知するので、排気２次空気供給の終了から空燃比フィードバック制御を開始する前の所定時間を利用して酸素濃度センサの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】排気２次空気供給動作を示すフローチャートである。
【図４】空燃比フィードバック制御動作を示すフローチャートである。
【図５】燃料噴射動作を示すフローチャートである。
【図６】排気２次空気供給、タイマの時間計測及び空燃比制御の各タイミングを示す図である。
【図７】別の空燃比フィードバック制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 吸気管
３ スロットル弁
４ インジェクタ
５ 吸気管内圧センサ
６ 酸素濃度センサ
７ 冷却水温センサ
８ 吸気温センサ
９ クランク角センサ
１０ イグニッションスイッチ
１２ 排気管
１３ 触媒コンバータ
１４ 筒ケース
１５ 通電ヒータ
１６ ライトオフ触媒
１７ メイン触媒
１８ ２次空気通路
１９ 電動空気ポンプ
１９ａ 直流モータ
１９ｂ ファン
２０ ＥＣＵ
２１ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管内に２次空気を２次空気通路を介して供給する排気２次空気供給装置を備えた内燃エンジンにおいて供給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンにおいては、排気ガス中のＣＯ，ＨＣ等の未燃焼成分を低減させるために排気系に設けられた酸素濃度センサによって排気中の酸素濃度を検出し、その検出酸素濃度に応じてエンジンへの供給混合気の空燃比を理論空燃比等の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御装置が設けられている。この空燃比制御装置はエンジン冷却水温の上昇等の空燃比フィードバック制御条件を充足した運転状態であるならば、空燃比フィードバック制御を開始する。燃料をインジェクタによって噴射供給する内燃エンジンにおいては、通常、酸素濃度センサの出力に応じて比例及び積分制御により空燃比補正係数を得て、その空燃比補正係数によってインジェクタによる燃料噴射量を補正することにより空燃比フィードバック制御が行なわれる。
【０００３】
また、内燃エンジンの排気ガス中の未燃焼成分を低減させるために排気管に触媒が設けられている。触媒はその温度が約３５０℃以上に上昇しないと十分に活性化されないので、エンジン作動中においては常に触媒が排気ガスに対して有効に浄化作用をなすように触媒を加熱するヒータが触媒コンバータ内の上流に配設されている。
【０００４】
更に、排気管内に２次空気を導入して触媒による未燃焼成分の燃焼を促進させるために排気２次空気供給装置が備えられている。この排気２次空気供給装置には、ファンを回転させるモータからなる電動空気ポンプが備えられている。電動空気ポンプは通常、エンジン始動から所定期間だけ駆動され、ファンの回転によって２次空気を２次空気通路に送風することにより排気管内に供給する（例えば、特開平９−２１３１３号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空燃比制御装置と排気２次空気供給装置との間には制御上の関連がないので、排気２次空気供給装置による２次空気の供給中に空燃比制御装置において空燃比フィードバック制御条件が充足した運転状態と判断した場合には空燃比フィードバック制御が開始される。このように排気２次空気供給中に空燃比フィードバック制御が開始されると、排気管の２次空気供給位置より下流に配置されている酸素濃度センサの出力信号から空燃比はリーンと判断される故、空燃比制御装置はエンジンへ供給される混合気の空燃比をリッチ化するように作動し続けるので、供給混合気の空燃比がオーバリッチとなり、排気浄化性能が悪化するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に、エンジンへ供給される混合気の空燃比のオーバリッチを防止して排気浄化を図ることができる空燃比制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気２次空気供給装置は、排気管内に２次空気を２次空気通路を介して供給する排気２次空気供給装置を備えた内燃エンジンの空燃比制御装置であって、排気管の２次空気通路との連通位置より下流に配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信号を発生する酸素濃度センサと、酸素濃度センサの出力信号に応じて内燃エンジンの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する制御手段と、を備え、制御手段は、排気２次空気供給装置による２次空気供給中には空燃比のフィードバック制御を停止し、内燃エンジンの供給混合気の空燃比をオープンループ制御する手段と、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間が経過したか否かを判別する第１判別手段と、空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であるか否かを判別する第２判別手段と、を含み、第１判別手段によって２次空気供給終了から所定時間が経過したと判別されかつ第２判別手段によって空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であると判別された場合に、空燃比のフィードバック制御を開始し、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知することを特徴としている。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に酸素濃度センサの出力信号に応じて判断される空燃比がリーンであり続けても、空燃比フィードバック制御を停止し、酸素濃度センサの出力信号を無視して空燃比をオープンループ制御するので、排気２次空気供給装置による２次空気供給中における供給混合気の空燃比のオーバリッチが防止され、排気浄化を図ることができる。また、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了時点で空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態にあっても直ちに空燃比フィードバック制御を開始せず、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間経過した時点において空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態ならば、空燃比フィードバック制御が開始されるので、開始された空燃比フィードバック制御においては２次空気供給の影響がなくなった排気ガス中の酸素濃度が酸素濃度センサによって検出され、その検出結果に応じて供給混合気の空燃比が制御される。よって、空燃比をオーバリッチにすることなく目標空燃比に急速に制御することができ、排気浄化を図ることができる。
【００１１】
更に、本発明の空燃比制御装置は、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知することを特徴としている。所定時間の経過中には空燃比はリーンからリッチに変化するので酸素濃度センサの出力信号は、例えば、レベル反転するような変化を生じる。そのような変化を生じないときには酸素濃度センサを異常と判定することができるので、空燃比フィードバック制御を開始する前の所定時間を利用して酸素濃度センサの異常を検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による空燃比制御装置が適用された内燃エンジンの吸気及び排気系を示している。エンジン本体１の吸気ポートに至る吸気管２内にはスロットル弁３が設けられている。吸気ポート近傍の吸気管２には燃料を吸気ポートに向けて噴射するインジェクタ４が配設されている。また、スロットル弁３下流の吸気管２には吸気管２内の圧力ＰBを検出する吸気管内圧センサ５が設けられている。
【００１３】
一方、エンジン本体１の排気ポートから延出した排気管１２には、触媒コンバータ１３が配設されている。触媒コンバータ１３はその筒ケース１４内に上流から順に通電ヒータ１５、ライトオフ(light-off)触媒１６及びメイン触媒１７を備えている。通電ヒータ１５は例えば、触媒材料が塗布されたハニカム構造体からなり、自身も触媒作用をなして排気ガス未燃焼成分の酸化熱によっても加熱されるようになっており、ライトオフ触媒１６の上流の排気ガスを加熱する。なお、通電ヒータを有する触媒コンバータの構造については、例えば、特開平８−２１８８５７号公報及び特開平８−３１６６６０号公報に示されている。
【００１４】
触媒コンバータ１３より上流の排気管１２には外気である２次空気を排気管１２内に導くために２次空気通路１８が連通している。２次空気通路１８には電動空気ポンプ１９が配設されている。電動空気ポンプ１９は直流モータ１９ａと、その直流モータ１９ａによって回転されるファン１９ｂとを有し、ファン１９ｂが回転することにより２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に送風して供給する。
【００１５】
また、排気管１２の２次空気通路１８との連通位置より下流であって触媒コンバータ１３より上流には酸素濃度センサ６が配設されている。酸素濃度センサ６は配設周囲の排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生する公知のものである。酸素濃度センサ６の出力レベルは空燃比との関係では空燃比が理論空燃比よりリッチにあるときに高レベルとなり、理論空燃比よりリーンであるときには低レベルとなる。
【００１６】
吸気管内圧センサ５、電動空気ポンプ１９のモータ１９ａ及び酸素濃度センサ６は、ＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)２０に接続されている。ＥＣＵ２０は、図２に示すようにＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ａ／Ｄ変換器２４、カウンタ２５、入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２６、出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２７及びタイマ２８を少なくとも備えており、それらは共通バスで互いに接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４には、内燃エンジンの冷却水温ＴWを検出する冷却水温センサ７、エンジンの吸気温ＴAを検出する吸気温センサ８、上記の吸気管内圧センサ５，酸素濃度センサ６等のセンサが接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４はそれらセンサの出力値をディジタル値に変換する。カウンタ２５はクランク角センサ９から出力されるパルスの発生間隔を、図示しないクロック発生器から出力されたクロックパルスの発生数の計数により測定してエンジン回転数Ｎｅを示す信号を生成する。クランク角センサ９はクランク軸の回転角度が所定角度位置にある時点を示す基準位置信号と共に各気筒のピストンの上死点時点を示すＴＤＣ信号も発生し、それらはＣＰＵ２１に供給される。入力インターフェース回路２６にはイグニッションスイッチ１０の一端が接続され、イグニッションスイッチ１０のオンオフが検出されるようになっている。出力インターフェース回路２７には電動空気ポンプ１９のモータ１９ａが接続される他、上記の通電ヒータ１５への通電をオンオフ制御するヒータ通電回路３０が接続されている。また、出力インターフェース回路２７には上記のインジェクタ４が接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ２０のＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に予め記憶されたプログラムに従って以下に示す各種動作を行なう。ＣＰＵ２１はイグニッションスイッチ１０のオンを入力インターフェース回路２６を介して検出すると、排気２次空気供給動作、空燃比フィードバック制御動作及び燃料噴射動作を行なう。排気２次空気供給動作は例えば、イグニッションスイッチ１０のオンから所定時間（少なくともステップＳ４で設定される作動時間Ｔ以上の時間）だけ経過するまで繰り返し実行されるものである。
【００１８】
排気２次空気供給動作においてＣＰＵ２１は、図３に示すように、先ず、排気２次空気供給中であるか否かを判別する（ステップＳ１）。これは後述のステップＳ７又はＳ１０で設定される排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡの内容から判別される。排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡの初期値は排気２次空気供給中でないことを示す０である。ＦＥＸＡ＝０のため排気２次空気供給中ではないと判別したならば、エンジンが始動したか否かを判別する（ステップＳ２）。エンジン始動は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定の低回転数（クランキング回転数）Ｎ１（例えば、５００ｒｐｍ）以上であるか否かを判別することにより判別される。エンジンの始動前ならば、内燃エンジンの冷却水温ＴW及び吸気温ＴAをＡ／Ｄ変換器２４から読み取り（ステップＳ３）、その冷却水温ＴW及び吸気温ＴAに対応する作動時間Ｔを設定する（ステップＳ４）。作動時間Ｔは冷却水温ＴW及び吸気温ＴA各々が低いほど長く設定される。
【００１９】
ＣＰＵ２１は、ステップＳ２においてエンジンが始動したと判別した場合には、ポンプ駆動指令を発生し（ステップＳ５）、タイマ２８に作動時間Ｔの時間計測を開始させ（ステップＳ６）、更に、排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡをセットして１に等しくさせる（ステップＳ７）。
ステップＳ５の実行によりポンプ駆動指令は出力インターフェース回路２７に供給され、出力インターフェース回路２７はポンプ駆動指令が供給されると、モータ１９ａに電力を供給して駆動を開始する。よって、モータ１９ａによって回転駆動されるファン１９ｂが２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に供給する。また、ステップＳ６の実行によりタイマ２８はステップＳ４で設定された作動時間Ｔの時間計測を開始する。
【００２０】
ＣＰＵ２１はステップＳ１においてＦＥＸＡ＝１のため排気２次空気供給中であると判別した場合には、タイマ２８による作動時間Ｔの時間計測が終了したか否かを判別する（ステップＳ８）。タイマ２８が作動時間Ｔの時間計測中ならば、本排気２次空気供給動作を一旦終了する。タイマ２８による作動時間Ｔの時間計測が終了していると判別した場合にはＣＰＵ２１は出力インターフェース回路２７に対してポンプ駆動停止指令を発生し（ステップＳ９）、排気２次空気供給中フラグＦＥＸＡをリセットして０に等しくさせる（ステップＳ１０）。本排気２次空気供給動作を終了する。出力インターフェース回路２７はポンプ駆動停止指令が供給されると、モータ１９ａの駆動を停止する。
【００２１】
よって、電動空気ポンプ１９はエンジン始動時から作動時間Ｔが経過するまで作動し、その作動時間Ｔが経過するまでの間においてモータ１９ａが駆動されて回転し、モータ１９ａによって回転駆動されるファン１９ｂが２次空気を２次空気通路１８を介して排気管１２内に供給する。
なお、作動時間Ｔを冷却水温ＴW及び吸気温ＴAに応じて設定しているが、作動時間Ｔは予め定められた一定時間でも良い。
【００２２】
次に、空燃比フィードバック制御動作は所定の周期（例えば、ＴＤＣ信号に同期した周期）で繰り返し実行される。この空燃比フィードバック制御動作において、ＣＰＵ２１は、排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤが１であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤは１に設定されると排気２次空気供給終了時から所定時間ｔAが経過していることを示し、初期値は０である。ＦＥＮＤ＝０ならば、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転したか否かを判別する（ステップＳ２２）。すなわち、排気２次空気供給が終了したか否かを判別するのである。ステップＳ７でＦＥＸＡ＝１とセットされた後、ステップＳ１０でＦＥＸＡ＝０とリセットされた場合には、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転したので、ステップＳ１０の実行後、所定時間ｔA（例えば、約１秒）が経過したか否かを判別する（ステップＳ２３）。所定時間ｔAは少なくとも排気２次空気供給の停止時点から酸素濃度センサ６の設置位置において排気２次空気供給による排気ガスへの影響がなくなるまでの時間である。一方、排気２次空気フラグＦＥＸＡが１から０に反転していないと判別した場合、すなわち排気２次空気供給を開始していない場合、排気２次空気供給中の場合、或いは排気２次空気供給は終了したけれどもその後、所定時間ｔAだけの時間経過がない場合には、空燃比フィードバック制御を停止してオープンループ制御をなすために空燃比補正係数ＫO2を１とする（ステップＳ２４）。
【００２３】
ＣＰＵ２１は、ステップＳ２３において所定時間ｔAの時間経過を判別した場合には、排気２次空気供給終了時から所定時間ｔAが経過したので、排気２次空気供給終了フラグＦＥＮＤをセットして１に等しくさせる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の実行後、他の空燃比フィードバック制御条件を充足したか否かを判別する（ステップＳ２６）。他の空燃比フィードバック制御条件とは、例えば、冷却水温ＴWがフィードバック開始温度以上にあること、及び酸素濃度センサ６の活性化が完了していることである。他の空燃比フィードバック制御条件を充足していない場合には空燃比フィードバック制御を停止させるためにステップＳ２４に進んて空燃比補正係数ＫO2を１とする。
【００２４】
他の空燃比フィードバック制御条件を充足した場合には酸素濃度センサ６の出力レベルを読み取り（ステップＳ２７）、酸素濃度センサ６の出力レベルから現在の空燃比がリッチか否かを判別する（ステップＳ２８）。空燃比がリッチであるならば、空燃比補正係数ＫO2から所定値を減算し（ステップＳ２９）、空燃比リーンであるならば、空燃比補正係数ＫO2に所定値を加算する（ステップＳ３０）。所定値は、酸素濃度センサ６の出力レベルから判別された空燃比がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに反転した直後には比例値Ｐとなり、空燃比がリッチ又はリーンを継続しているときには比例値Ｐより小さい積分値Ｉとなる。
【００２５】
空燃比フィードバック制御動作のステップＳ２９又はＳ３０にて空燃比補正係数ＫO2が算出設定されると、その空燃比補正係数ＫO2が燃料噴射時間Ｔoutの算出の際に用いられる。
燃料噴射時間ＴoutはＣＰＵ２１による燃料噴射動作において算出される。燃料噴射動作においては、ＴＤＣ信号に同期して図５に示すように、先ず、空燃比補正係数ＫO2を含む各種補正係数及び補正値を得て（ステップＳ４１）、そして、燃料噴射時間Ｔoutを算出する（ステップＳ４２）。燃料噴射時間Ｔoutは例えば、次の算出式を用いて算出される。
【００２６】
【数１】
Ｔout＝Ｔｉ×ＫO2×ＫWOT×ＫTW×ＫTA＋ＴACC＋ＴDEC
ここで、Ｔｉはエンジン回転数Ｎｅと吸気管内圧力ＰBとに応じてＲＯＭ２２からのデータマップ検索により決定される空燃比基準制御値である基本燃料噴射時間である。ＫO2は上記のステップＳ２９又はＳ３０で算出された空燃比補正係数である。ＫWOTはスロットル弁全開時のような高負荷時の燃料増量補正係数、ＫTWは冷却水温ＴWに応じて設定される冷却水温補正係数、ＫTAは吸気温ＴAに応じて設定される吸気温補正係数、ＴACCはエンジン回転数Ｎｅの加速の程度に応じて設定される加速増量値、ＴDECはエンジン回転数Ｎｅの減速の程度に応じて設定される減速減量値である。補正係数ＫWOT、ＫTW、ＫTA、加速増量値ＴACC、減速減量値ＴDECは、補正係数ＫO2と共にステップＳ４１で得られるものであり、ＲＯＭ２２からのデータマップ検索により決定される。このように決定された燃料噴射時間Ｔoutは供給混合気の空燃比を示しており、その燃料噴射時間Ｔoutの時間だけＣＰＵ２１から噴射指令が発生され（ステップＳ４３）、この噴射指令に応じてＴＤＣ信号によって定まるタイミングでインジェクタ４によって燃料噴射が行なわれる。
【００２７】
空燃比フィードバック制御が実行されるときには、先ず、酸素濃度センサ６の出力レベルに応じて空燃比補正係数ＫO2がステップＳ２９又はＳ３０にて設定され、空燃比補正係数ＫO2を用いて燃料噴射時間ＴoutがステップＳ４２で新たに算出され、その燃料噴射時間Ｔoutだけエンジン本体１に燃料が噴射され、それがエンジン本体１内で燃焼し、燃焼結果としての排気ガスが排気管１２に排出され、酸素濃度センサ６によって排気ガス中の酸素濃度が検出される。この動作が繰り返されることにより、供給混合気の空燃比は目標空燃比に制御されるのである。
【００２８】
排気２次空気供給を開始していない場合、排気２次空気供給中の場合、或いは排気２次空気供給は終了したけれどもその後、所定時間ｔAだけの時間経過がない場合にはステップＳ２４で空燃比補正係数ＫO2が１に強制設定されるので、燃料噴射時間Ｔoutは酸素濃度センサ６の出力レベルに無関係に算出されるので、空燃比フィードバック制御は停止され、供給混合気の空燃比はオープンループ制御されることになる。
【００２９】
よって、図６に示すように、排気２次空気供給が終了してからタイマによる所定時間ｔAの時間計測が開始され、その所定時間ｔAの時間計測が終了した時点において空燃比フィードバック制御条件を全て充足している場合には空燃比フィードバック制御が開始される。
図７は所定時間ｔAの時間計測中に酸素濃度センサ６の正常／異常を判別する機能を有する空燃比フィードバック制御動作を示している。この空燃比フィードバック制御動作においては、ステップＳ２３において所定時間ｔAの時間経過をしていないと判別した場合には、酸素濃度センサ６の出力レベルを読み取り（ステップＳ３１）、所定時間ｔAの時間計測中に酸素濃度センサ６の出力レベルから空燃比がリーンからリッチに反転したか否かを判別する（ステップＳ３２）。すなわち、排気２次空気の供給が停止した時点から所定時間ｔAの時間計測が開始され、しかもその所定時間ｔAの時間計測中には供給混合気の空燃比はオープンループ制御されるので、酸素濃度センサ６の配置位置付近の排気ガスはリッチ化傾向となる。よって、酸素濃度センサ６が正常であるならば、酸素濃度センサ６の出力レベルから得られる空燃比は所定時間ｔAの時間計測中にリーンからリッチに反転する。例えば、図６に示すように空燃比は排気２次空気供給中の１６から所定時間ｔAの時間計測中には徐々に低下し、理論空燃比（１４．７）を横切り、その時間計測終了時点では１３程度となる。
【００３０】
空燃比がリーンからリッチに反転しない場合には酸素濃度センサ異常フラグＦＯ２をリセットして０に等しくさせ（ステップＳ３３）、空燃比がリーンからリッチに反転した場合には酸素濃度センサ異常フラグＦＯ２をセットして１に等しくさせる（ステップＳ３４）。ＦＯ２＝１ならば、酸素濃度センサ６の正常が確認されたことになる。よって、所定時間ｔAの時間計測終了後、ＦＯ２＝１ならば、ステップＳ２６に進んで他の空燃比フィードバック制御条件を充足する場合には空燃比フィードバック制御が実行される。しかしながら、ＦＯ２＝０ならば、所定時間ｔAの時間計測中に空燃比がリーンからリッチに反転したことを酸素濃度センサ６の出力信号から確認できなかったので、酸素濃度センサ６は異常であるとみなしてステップＳ２４に進んでオープンループ制御が継続される。このように、排気２次空気供給終了から空燃比フィードバック制御を開始するまでの所定時間ｔAを利用して酸素濃度センサ６の正常／異常を判断することができる。
【００３１】
なお、かかる空燃比フィードバック制御動作においては、排気２次空気供給装置が正常であること（例えば、電動空気ポンプに流れる電流値が正常であること）が確認されているときに酸素濃度センサ６の異常検知を行なうことが好ましい。また、図７のその他のステップの動作については図４に示したステップの動作と同一である。
【００３２】
上記した各実施例においては、空燃比が理論空燃比を閾値としてリッチ及びリーンで異なるレベルを発生する２値出力型の酸素濃度センサ６が用いられているが、空燃比に比例した出力レベルを発生する比例出力型の酸素濃度センサを用いても良い。
また、上記した実施例においては、供給混合気の燃料供給量を制御することにより空燃比を制御しているが、供給混合気の空気量を制御しても良いことは勿論である。
【００３３】
更に、上記した実施例において、インジェクタ４，酸素濃度センサ６及びＥＣＵ２０並びにＣＰＵ２１がステップＳ２７〜Ｓ３０及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することにより制御手段を構成し、ステップＳ２２及びＳ２３の実行が第１判別手段を構成し、ステップＳ２６が第２判別手段を構成する。また、ステップＳ２４及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することが空燃比のオープンループ制御となり、ステップＳ２７〜Ｓ３０及びＳ４１〜Ｓ４３を実行することが空燃比のフィードバック制御となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給中に酸素濃度センサの出力信号から判断される空燃比がリーンであり続けても、空燃比フィードバック制御を停止し、酸素濃度センサの出力信号を無視して空燃比をオープンループ制御するので、排気２次空気供給装置による２次空気供給中における供給混合気の空燃比のオーバリッチが防止され、排気浄化を図ることができる。
【００３５】
また、本発明によれば、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了時点で空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態にあっても直ちに空燃比フィードバック制御を開始せず、排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間経過した時点において空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態ならば、空燃比フィードバック制御が開始されるので、その開始された空燃比フィードバック制御においては２次空気供給の影響がなくなった排気ガス中の酸素濃度が酸素濃度センサによって検出され、その検出結果に応じて供給混合気の空燃比が制御される。よって、空燃比をオーバリッチにすることなく目標空燃比に急速に制御することができる。
【００３６】
更に、本発明の空燃比制御装置においては、所定時間の経過中に酸素濃度センサの出力信号に応じて酸素濃度センサの異常を検知するので、排気２次空気供給の終了から空燃比フィードバック制御を開始する前の所定時間を利用して酸素濃度センサの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】排気２次空気供給動作を示すフローチャートである。
【図４】空燃比フィードバック制御動作を示すフローチャートである。
【図５】燃料噴射動作を示すフローチャートである。
【図６】排気２次空気供給、タイマの時間計測及び空燃比制御の各タイミングを示す図である。
【図７】別の空燃比フィードバック制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 吸気管
３ スロットル弁
４ インジェクタ
５ 吸気管内圧センサ
６ 酸素濃度センサ
７ 冷却水温センサ
８ 吸気温センサ
９ クランク角センサ
１０ イグニッションスイッチ
１２ 排気管
１３ 触媒コンバータ
１４ 筒ケース
１５ 通電ヒータ
１６ ライトオフ触媒
１７ メイン触媒
１８ ２次空気通路
１９ 電動空気ポンプ
１９ａ 直流モータ
１９ｂ ファン
２０ ＥＣＵ
２１ ＣＰＵ
Claims (1)
- 排気管内に２次空気を２次空気通路を介して供給する排気２次空気供給装置を備えた内燃エンジンの空燃比制御装置であって、
前記排気管の前記２次空気通路との連通位置より下流に配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信号を発生する酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサの出力信号に応じて前記内燃エンジンの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記排気２次空気供給装置による２次空気供給中には空燃比のフィードバック制御を停止し、前記内燃エンジンの供給混合気の空燃比をオープンループ制御する手段と、
前記排気２次空気供給装置による２次空気供給終了から所定時間が経過したか否かを判別する第１判別手段と、
空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であるか否かを判別する第２判別手段と、を含み、
前記第１判別手段によって２次空気供給終了から前記所定時間が経過したと判別されかつ前記第２判別手段によって空燃比のフィードバック制御をすべき運転状態であると判別された場合に、空燃比のフィードバック制御を開始し、前記所定時間の経過中に前記酸素濃度センサの出力信号に応じて前記酸素濃度センサの異常を検知することを特徴とする空燃比制御装置。
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