JP3876625B2 - 内燃機関空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気中の有害成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを三元触媒（以下単に「触媒」という）により同時に浄化するには、触媒の雰囲気を理論空燃比にしなければならない。このため触媒の雰囲気が理論空燃比の酸素濃度状態となるように、不足する酸素を吸収したり過剰な酸素を脱離する、いわゆる酸素ストレージ能力を触媒に持たせている。この結果、例えば酸素を貯蔵（吸収）していない状態の触媒に対して、理論空燃比よりも燃料濃度が希薄な空燃比（以下「リーン」と称する）による排気を与えると、過剰分の酸素が迅速に触媒内に吸収されるため、触媒の酸素貯蔵量が飽和するまでは触媒雰囲気を理論空燃比に維持できる。この逆に、酸素を貯蔵した状態の触媒に対して、理論空燃比よりも燃料濃度が濃厚な空燃比（以下「リッチ」と称する）による排気を与えると、触媒内の酸素が迅速に脱離して、雰囲気中に不足していた酸素が補われる。そのため触媒に貯蔵されていた酸素が全て脱離するまでは触媒雰囲気を理論空燃比に維持できる。
【０００３】
このように触媒が酸素ストレージ能力を持っているため、一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を触媒が補って触媒雰囲気を理論空燃比に保つことができる。このため触媒の酸素貯蔵量が飽和量に達したり、逆に触媒が酸素を貯蔵していない状態となったりしてしまうと、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを十分に浄化できなくなり、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０００４】
そこで酸素ストレージ能力を十分に利用して排気エミッションの悪化を防止するため、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御すると共に、触媒へ流入する過不足酸素量を計算し、この値を積算することで触媒酸素貯蔵量を求め、この触媒酸素貯蔵量が、酸素貯蔵量目標値と一致するように空燃比を制御する技術が提案されている（特開平８−１６５９４５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室内にて燃焼されて排気として空燃比センサに到達したことにより初めて空燃比が判明する。上述した従来技術では、触媒酸素貯蔵量を酸素貯蔵量目標値と一致するように空燃比を制御する際に、このような燃料噴射から空燃比検出までの検出遅れを考慮していない。このため加減速時等において空燃比が急激に変動した場合には、実際の触媒酸素貯蔵量と計算上の触媒酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなる傾向にある。
【０００６】
このような比較的大きい誤差が計算上の触媒酸素貯蔵量に生じると、実際の触媒酸素貯蔵量が酸素貯蔵量目標値から次第に離れて、触媒の酸素貯蔵量が飽和量に達したり、逆に触媒が酸素を貯蔵していない状態となるおそれが生じる。
【０００７】
このような検出遅れを解決するものとして、現代制御理論を適用した制御も提案されている（特開平６−２８０６４８号公報）。しかし、このような現代制御を用いたものは、モデルの設計や制御時の計算が複雑化し、一般的な適用が容易ではない。
【０００８】
本発明は、複雑なモデル設計や計算を行うことなく、上述したごとくの実際の触媒酸素貯蔵量と計算上の触媒酸素貯蔵量との間の誤差を抑制して、触媒酸素貯蔵量を目標値に正確に制御できる内燃機関空燃比制御装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関空燃比制御装置は、内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、空燃比検出手段の検出値と、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量を用いて計算で求められる見込み空燃比との違いに基づいて、空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段とを備え、前記見込み空燃比は、前記目標空燃比を、前記空燃比調整用補正値のみで補正された燃料供給量と実際の燃料供給量との比率にて補正して求められていることを特徴とする。
【００１０】
酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を算出している。従来のごとく、空燃比検出手段による空燃比検出時の燃料供給量を用いて酸素貯蔵量調整用補正値を算出するのではない。本発明では、空燃比の検出の対象となった燃料供給量、すなわち検出された空燃比の混合気を形成するために用いられた燃料供給量を用いて酸素貯蔵量調整用補正値を算出している。このため検出内容と該当する燃料供給量との対応がとれることにより、検出遅れを考慮した高精度な酸素貯蔵量調整用補正値を得ることができる。そして、空燃比調整用補正値算出手段についても、空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて、空燃比調整用補正値を算出している。したがって空燃比調整用補正値についても同様に検出遅れを考慮した高精度な値を得ることができる。
【００１１】
このため、加減速時等において空燃比が急激に変動した場合に、排気浄化触媒における実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなることを防止できる。このようなことは、燃料供給量を記憶しておき、空燃比検出の対象となった場合に、予め記憶しておいた燃料供給量を読み出すことで可能となる。このことから、複雑なモデル設計や計算を行うことなく実行できる。
【００１２】
又、酸素貯蔵量調整用補正値は、空燃比調整に用いられる空燃比調整用補正値とは別個の値として算出されているため、目標空燃比への調整と目標酸素貯蔵量への調整とが相互に大きな制約を受けることなく独立的に実行できる。
【００１３】
これらのことから、複雑なモデル設計や計算を行うことなく、実際の触媒酸素貯蔵量と計算上の触媒酸素貯蔵量との間の誤差を抑制して、触媒酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００１５】
また、空燃比調整用補正値算出手段は、空燃比検出手段の検出値と前記見込み空燃比との違いに基づいて空燃比調整用補正値を算出することができる。検出された実際の空燃比と前記見込み空燃比との違いに基づいて得られる空燃比調整用補正値は、吸入空気検出装置の検出誤差や燃料供給装置の供給量誤差等を反映していることから、目標空燃比に調整するために適切な空燃比調整用補正値を算出することができる。このことにより正確に空燃比制御ができる。そしてこのように空燃比制御が正確にできることから、排気浄化触媒の酸素貯蔵量についても目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
また、目標空燃比を、空燃比調整用補正値のみで補正された燃料供給量と実際の燃料供給量との比率にて補正することで、見込み空燃比を求めることができる。
【００１６】
請求項２記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、空燃比検出手段の検出値と前記見込み空燃比との間の差と、前記見込み空燃比との比率に基づいて前記空燃比調整用補正値を算出することを特徴とする。
【００１７】
より具体的には、空燃比調整用補正値は、空燃比検出手段の検出値と見込み空燃比との間の差と、見込み空燃比との比率に基づいて算出することができる。このことにより、目標空燃比に調整するために適切な空燃比調整用補正値を算出することができる。そしてこのことから排気浄化触媒の酸素貯蔵量についても目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００１８】
請求項３記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項２記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、前記比率を積算処理することにより前記空燃比調整用補正値を算出し、前記燃料供給量調整手段は、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値を用いて、乗算により燃料供給量を補正することを特徴とする。
【００１９】
より具体的には、空燃比調整用補正値は、前記比率を積算処理することにより算出する。そして、この積算処理により得られた空燃比調整用補正値を用いて、燃料供給量調整手段は乗算により燃料供給量を補正することができる。このことにより吸入空気検出装置の検出誤差や燃料供給装置の供給量誤差等を高精度に補償できる燃料供給量を算出することができる。そしてこのことにより排気浄化触媒の酸素貯蔵量についても目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００２０】
しかも燃料供給量への乗算により補正がなされているので、燃料供給量の急変があっても適切な補正がなされることから、良好なドライバビリティを維持できる。
【００２１】
請求項４記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項３記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、前記比率を縮小補正した後に積算処理することにより前記空燃比調整用補正値を算出することを特徴とする。
【００２２】
前記比率をそのまま積算するのではなく、縮小補正した後に積算処理して空燃比調整用補正値を算出している。このため、空燃比の変動を一層効果的に抑制することができるようになる。このことにより、排気浄化触媒の酸素貯蔵量についても目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００２３】
請求項５記載の内燃機関空燃比制御装置は、内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、空燃比検出手段の検出値と燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量を用いて計算で求められる見込み空燃比との間の差と、前記見込み空燃比との比率を縮小補正した後に積算処理することにより空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値が乗算された補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１〜５のいずれか記載の構成において、前記目標空燃比は理論空燃比であることを特徴とする。
例えば、目標空燃比としては理論空燃比が挙げられ、空燃比を理論空燃比に高精度に制御できるようになるとともに、排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００２６】
請求項７記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１〜６のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、理論空燃比と空燃比検出手段の検出値との比較から、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量の理論空燃比に対する過不足量を求め、該過不足量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする。
【００２７】
排気浄化触媒の酸素貯蔵量の変化の程度は、排気浄化触媒に到達する排気における理論空燃比からのずれにより決定される。したがって、理論空燃比と空燃比検出手段の検出値との比較から、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量において、理論空燃比に対する過不足量を求める。そしてこの過不足量に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を正確に算出することができる。このことにより排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００２８】
請求項８記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項７記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする。
【００２９】
このような積算処理により酸素貯蔵量調整用補正値を正確に算出することができ、排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００３０】
請求項９記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項８記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値を、内燃機関の運転状態に基づく反映率にて補正して酸素貯蔵量調整用補正値を算出し、前記燃料供給量調整手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値を用いて、加減算により燃料供給量を補正することを特徴とする。
【００３１】
このように理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値を、内燃機関の運転状態に基づく反映率にて補正して酸素貯蔵量調整用補正値を算出することにより、排気浄化触媒の反応速度を考慮した適切な酸素貯蔵量調整用補正値を得ることができる。このようにして算出された酸素貯蔵量調整用補正値を用いて、燃料供給量調整手段は、加減算により燃料供給量を正確に補正することができる。このことにより排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００３２】
請求項１０記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１〜９のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値を、上下限値内に入るようにガード処理することを特徴とする。
【００３３】
酸素貯蔵量調整用補正値は、空燃比調整に用いられる空燃比調整用補正値とは別個の値として算出されている。このため、酸素貯蔵量調整用補正値算出手段が、酸素貯蔵量調整用補正値を上下限値内に入るようにガード処理することにより、酸素貯蔵量調整用補正値の変化が制約されても、目標空燃比への空燃比フィードバック制御自体の精度が低下するおそれがない。
【００３４】
このため、酸素貯蔵量調整用補正値に対するガード処理が適切に実行できるようになる。そしてこのガード処理の実行により目標空燃比からの空燃比の大きなずれを防止してドライバビリティを維持できるようになる。そしてこのことにより、排気浄化触媒における実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなることを防止でき、排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できる。
【００３５】
請求項１１記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１０記載の構成において、前記ガード処理は、補正対象の燃料供給量に対して上限係数を乗算して得られた上限値と、補正対象の燃料供給量に対して下限係数を乗算して得られた下限値とを用いてなされていることを特徴とする。
【００３６】
このように補正対象の燃料供給量への上限係数及び下限係数の乗算により上下限値が得られているため、燃料供給量の急変があっても、適切にガード処理することが可能となるので、より適切にドライバビリティを維持できる。
【００３７】
請求項１２記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１０又は１１記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した上下限値を用いてガード処理することを特徴とする。
【００３８】
このようにガード処理を、内燃機関の運転状態に応じて設定した上下限値内に入るようにすることにより、一層正確なガード処理が可能となり、より適切にドライバビリティを維持できる。
請求項１３記載の内燃機関空燃比制御装置は、内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、理論空燃比と空燃比検出手段の検出値との比較から、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量の理論空燃比に対する過不足量を求め、該過不足量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段とを備えたことを特徴とする。
請求項１４記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１３記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする。
請求項１５記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１４記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値を、内燃機関の運転状態に基づく反映率にて補正して酸素貯蔵量調整用補正値を算出し、前記燃料供給量調整手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値を用いて、加減算により燃料供給量を補正することを特徴とする。
請求項１６記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１３〜１５のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値を、上下限値内に入るようにガード処理することを特徴とする。
請求項１７記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１６記載の構成において、前記ガード処理は、補正対象の燃料供給量に対して上限係数を乗算して得られた上限値と、補正対象の燃料供給量に対して下限係数を乗算して得られた下限値とを用いてなされていることを特徴とする。
請求項１８記載の内燃機関空燃比制御装置では、請求項１６又は１７記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した上下限値を用いてガード処理することを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用されたガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）４およびその制御系統の概略を表す構成説明図である。
【００４０】
エンジン４のシリンダブロック６には燃焼室を含む第１気筒８、第２気筒１０、第３気筒１２および第４気筒１４が形成されている。各気筒８〜１４にはインテークマニホールド１６、サージタンク１８を介して吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０の上流側にはエアクリーナ２２が設けられており、このエアクリーナ２２を介して吸気通路２０内に外気が導入される。
【００４１】
インテークマニホールド１６には、各気筒８〜１４に対応して燃料噴射弁２４，２６，２８，３０がそれぞれ設けられている。この燃料噴射弁２４〜３０は通電制御により開閉駆動されて燃料を噴射する電磁弁であって、燃料タンク（図示略）内の燃料が燃料ポンプ（図示略）から圧送されてくる。燃料噴射弁２４〜３０から噴射された燃料はインテークマニホールド１６内の吸入空気と混合されて混合気となる。そしてこの混合気は、各気筒８〜１４毎に設けられた吸気バルブ（図示略）が開弁することによって開かれた吸気ポート（図示略）から各気筒８〜１４の燃焼室内へ導入される。空燃比フィードバック制御においては、この燃料噴射弁２４〜３０による燃料噴射時間の長さが、後述するごとく補正されることで空燃比が調整される。
【００４２】
吸気通路２０には吸入空気量を調節するスロットルバルブ３２がサージタンク１８の上流側に位置して設けられている。このスロットルバルブ３２は、吸気通路２０に設けられたスロットルモータ３４により開閉駆動されることにより、その開度、即ちスロットル開度ＴＡが調節される。スロットルバルブ３２の近傍にはスロットルセンサ３６が設けられている。このスロットルセンサ３６はスロットル開度ＴＡを検出し、そのスロットル開度ＴＡに応じた信号を出力する。
【００４３】
また、自動車の運転室内にはアクセルペダル３８が設けられており、このアクセルペダル３８の踏込量、即ちアクセル開度ＰＤＬＡがアクセルセンサ４０によって検出される。そして電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略す）５０はこのアクセル開度ＰＤＬＡ等に基づいてスロットルモータ３４を制御することによりスロットル開度ＴＡを運転状態に応じた開度に調節する。
【００４４】
吸気通路２０においてエアクリーナ２２とスロットルバルブ３２との間にはエアフローメータ４２が設けられている。このエアフローメータ４２は各気筒８〜１４の燃焼室に導入される吸入空気量ＧＡを検出し、この吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力する。
【００４５】
各気筒８〜１４にはエグゾーストマニホールド６０を介して排気通路６２が接続されている。この排気通路６２には触媒コンバータ６４およびマフラ６６がそれぞれ設けられている。触媒コンバータ６４内には排気浄化用三元触媒が配置されている。排気通路６２を流れる排気はこれら触媒コンバータ６４およびマフラ６６を通過して外部に排出される。
【００４６】
触媒コンバータ６４より上流における排気通路６２には、空燃比センサ７０が設けられている。この空燃比センサ７０は、排気の成分に現れる混合気の空燃比に応じた信号Ｖｏｘをリニアに出力するリニア空燃比センサである。この信号Ｖｏｘに基づいて空燃比フィードバック制御がなされ、燃料噴射量の増減処理により、空燃比が理論空燃比に調整されるとともに、触媒コンバータ６４内の三元触媒の酸素貯蔵量が目標酸素貯蔵量に調整される。
【００４７】
回転数センサ７２は、エンジン４のクランク軸（図示略）の回転に基づいてエンジン４の回転数ＮＥに応じた数のパルス信号を出力し、気筒判別センサ７４は気筒８〜１４を判別するためにカム軸の回転に基づいて特定回転位相にて基準信号となるパルス信号を出力する。ＥＣＵ５０はこれら回転数センサ７２および気筒判別センサ７４からの出力信号に基づいて回転数ＮＥおよびクランク角の算出を行う。
【００４８】
シリンダブロック６にはエンジン冷却水温を検出するための水温センサ７６が設けられて、冷却水温ＴＨＷに応じた信号を出力する。また図示していない変速機にはシフトポジションセンサ７８が設けられて、シフト位置ＳＨＦＴＰに応じた信号を出力する。
【００４９】
尚、エンジン４のシリンダヘッド６ａには各気筒８〜１４に対応してそれぞれ点火プラグ８０，８２，８４，８６が設けられている。各点火プラグ８０〜８６は、イグニッションコイル８０ａ，８２ａ，８４ａ，８６ａが付属することにより、ディストリビュータを用いないダイレクトイグニッションシステムとして構成されている。各イグニッションコイル８０ａ〜８６ａは、点火時期にＥＣＵ５０内の点火駆動回路から供給される一次側電流の遮断に基づいて発生する高電圧を、直接点火プラグ８０〜８６に与えている。
【００５０】
本実施の形態１における空燃比制御装置の機能を果たしているＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、およびバックアップＲＡＭ等を備え、これら各部と、入力回路および出力回路等とを双方向バスにより接続してなる論理演算回路として構成されている。ＥＣＵ５０のＲＯＭ内には後述する各種制御プログラムや各種データが予め記憶されている。ＲＡＭ内には各種制御処理におけるＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶される。
【００５１】
また、ＥＣＵ５０の入力回路はバッファ、波形整形回路およびＡ／Ｄ変換器等を含んだ入力インターフェースとして構成されており、前記スロットルセンサ３６、アクセルセンサ４０、エアフローメータ４２、空燃比センサ７０、回転数センサ７２、気筒判別センサ７４、水温センサ７６、シフトポジションセンサ７８、各イグニッションコイル８０ａ〜８６ａの点火確認信号のライン等がそれぞれ接続されている。各種センサ３６，４０，４２，７０，７２，７４，７６，７８等の出力信号はデジタル信号に変換されて入力回路から双方向バスを介してＣＰＵに読み込まれる。
【００５２】
一方、ＥＣＵ５０の出力回路は各種駆動回路等を有しており、前記燃料噴射弁２４〜３０、イグニッションコイル８０ａ〜８６ａ、スロットルモータ３４等がそれぞれ接続されている。ＥＣＵ５０は各種センサ３６，４０，４２，７０，７２，７４，７６，７８等からの出力信号に基づいて演算処理を行い、燃料噴射弁２４〜３０、イグニッションコイル８０ａ〜８６ａ、スロットルモータ３４等を制御する。
【００５３】
例えば、ＥＣＵ５０はエアフローメータ４２により検出される吸入空気量ＧＡ、回転数センサ７２により検出される回転数ＮＥ等に基づいてエンジン４の運転状態を算出するとともに、その運転状態の程度に応じて、燃料噴射弁２４〜３０による燃料噴射量や燃料噴射時期、あるいはイグニッションコイル８０ａ〜８６ａによる点火時期を制御している。そして空燃比センサ７０により検出される空燃比ＡＦＭに基づいて、後述するごとく、燃料噴射弁２４〜３０による燃料噴射量の増減補正を実行して、混合気の空燃比を必要とする空燃比に精密に制御している。
【００５４】
次に、本実施の形態１においてＥＣＵ５０により実行される制御について図２以下のフローチャートに基づいて説明する。なお各処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００５５】
図２に空燃比フィードバック制御処理のフローチャートを示す。本処理は、噴射周期毎に繰り返し実行される処理である。
本処理が開始されると、まず、既に各センサ４２，７２，７０等の検出信号から得られている吸入空気量ＧＡｎ、エンジン回転数ＮＥｎ及び空燃比ＡＦＭｎ等をＥＣＵ５０のＲＡＭ内に設けられた作業領域に読み込む（Ｓ１１０）。尚、小文字で示した添え字「ｎ」は、今回の制御周期時での検出値を表している。
【００５６】
次に、吸入空気量ＧＡｎ及びエンジン回転数ＮＥｎの値に基づいて、関数ｆａ（ＧＡｎ，ＮＥｎ）により、今回の制御周期のベース噴射時間ＴＡＵＢｎを算出する（Ｓ１２０）。この関数ｆａ（ＧＡｎ，ＮＥｎ）は、例えば次式１のごとくである。
【００５７】
【数１】
ＴＡＵＢｎ ← Ｋ × ＧＡｎ／ＮＥｎ … ［式１］
ここで、換算係数Ｋは予め実験等にて定められた固定値である。
【００５８】
次に、ディレイマップから、吸入空気量ＧＡｎ及びエンジン回転数ＮＥｎの値に基づいて、ディレイ周期回数ｄが求められる（Ｓ１３０）。ディレイ周期回数ｄは、燃料噴射弁２４〜３０から吸気ポートに噴射された燃料が気筒８〜１４内にて燃焼された後、エグゾーストマニホールド６０に排出されて排気通路６２に設けられた空燃比センサ７０にて空燃比が検出されるまでに経過する空燃比フィードバック制御処理の実行回数を表している。すなわち、噴射された燃料による空燃比が実際に検出されるまでの遅延時間を表している。尚、ディレイマップは予め実験等により設定されているものである。
【００５９】
このようにして、ディレイ周期回数ｄが求められると、次式２に示すごとく、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄを算出する（Ｓ１４０）。尚、添え字「ｎ−ｄ」は、今回の制御周期時よりディレイ周期回数ｄ前における燃料噴射に起因する値であることを表している。
【００６０】
【数２】

ここで、ディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄは、後述する式８により、既にディレイ周期回数ｄ前に計算にて得られている値であり、噴射した燃料量に基づいて見込まれる空燃比（見込み空燃比）を表している。したがって、前記式２は、今回実際に検出された空燃比ＡＦＭｎと見込み空燃比（ディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄ）との差と、見込み空燃比（ディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄ）との比率を、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄとして算出していることになる。
【００６１】
次に、次式３に示すごとく、今回のベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを算出する（Ｓ１５０）。
【００６２】
【数３】

尚、添え字「ｎ−１」は、前回の制御周期における値であることを表している。又、縮小率を表す補正係数ＫＴＮ（０＜ＫＴＮ＜１）は、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄの値を縮小して、前回のベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎ−１に積算するための係数である。すなわち、ベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎには、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄの値が縮小して積算されることになる。このようにして、今回のベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎが決定される。このベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎは、見込み空燃比を表しているディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄと実際の空燃比ＡＦＭｎとの違いに基づいて得られている。このことから、ベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを、後述の式７に示すごとくベース噴射時間ＴＡＵＢｎに乗算することによりなされる補正は、空燃比を目標空燃比（ここでは理論空燃比）にフィードバックする制御部分に相当する。
【００６３】
次に、次式４に示すごとく、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄが算出される（Ｓ１６０）。
【００６４】
【数４】

ここで、ストイキ空燃比ＡＦＳＴは、理論空燃比を表す値（例えば、１４．８）である。
【００６５】
前記式４は、ディレイ周期回数ｄ前の燃料噴射弁２４〜３０から噴射された燃料による実際の空燃比ＡＦＭｎがストイキ空燃比ＡＦＳＴと等しければ、ＡＦＭｎ／ＡＦＳＴ＝１となる。このため、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄ＝０となる。すなわち、過剰な燃料や酸素が触媒コンバータ６４内の三元触媒に到達していないことを示し、三元触媒の酸素貯蔵量は変化していないことを表している。
【００６６】
又、ディレイ周期回数ｄ前の燃料噴射弁２４〜３０から噴射された燃料による実際の空燃比ＡＦＭｎがストイキ空燃比ＡＦＳＴより大きければ、ＡＦＭｎ／ＡＦＳＴ＞１となる。このため、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄ＜０となる。すなわち、過剰な酸素が触媒コンバータ６４内の三元触媒に到達して酸素を貯蔵させていることを示し、三元触媒の酸素貯蔵量は増加することを表している。
【００６７】
又、ディレイ周期回数ｄ前の燃料噴射弁２４〜３０から噴射された燃料による実際の空燃比ＡＦＭｎがストイキ空燃比ＡＦＳＴより小さければ、ＡＦＭｎ／ＡＦＳＴ＜１となる。このため、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄ＞０となる。すなわち、過剰な燃料が触媒コンバータ６４内の三元触媒に到達して貯蔵酸素を消費していることを示し、三元触媒の酸素貯蔵量は減少することを表している。
【００６８】
次に、次式５に示すごとく、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄが積算されることにより、ディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄが算出される（Ｓ１７０）。
【００６９】
【数５】

尚、ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄ−１の添え字「ｎ−ｄ−１」は、前回の制御周期において求められたディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄであることを示している。
【００７０】
このようにして求められたディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄは、三元触媒の酸素貯蔵量を反映する値となる。尚、このディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄは、三元触媒の酸素貯蔵量が最大酸素貯蔵量ＭＡＸＳＴＲＧの半分の値となった時に、「０」となるように予め設定されている。すなわち、最大酸素貯蔵量ＭＡＸＳＴＲＧの半分の値が目標酸素貯蔵量とされている。
【００７１】
次に、反映率マップから、吸入空気量ＧＡｎ及びエンジン回転数ＮＥｎの値に基づいて、反映率ＫＩＮＴｎが求められる（Ｓ１８０）。この反映率ＫＩＮＴｎは、三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量にフィードバックするために、ディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄを燃料噴射量に反映させる際に用いられる係数である。この反映率マップは予め実験等により設定されているものである。
【００７２】
そして、このように計算された反映率ＫＩＮＴｎを用いて、次式６に示すごとく過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを算出する（Ｓ１９０）。
【００７３】
【数６】
ＤＴＡＵＩＮＴｎ ← ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄ × ＫＩＮＴｎ … ［式６］
次に次式７に示すごとく、実行噴射時間ＴＡＵｎを算出する（Ｓ２００）。
【００７４】
【数７】

この式７の「ＴＡＵＢｎ × ＫＴＡＵＳＭｎ」により空燃比は目標空燃比である理論空燃比になるようにフィードバック制御され、「− ＤＴＡＵＩＮＴｎ」により三元触媒の酸素貯蔵量は、最大酸素貯蔵量ＭＡＸＳＴＲＧの半分に設定されている目標酸素貯蔵量となるように制御される。
【００７５】
次に、次式８に示すごとく、今回の燃料噴射に基づくディレイ計算空燃比ＡＦＣｎが算出される（Ｓ２１０）。
【００７６】
【数８】

この計算は、目標空燃比であるストイキ空燃比ＡＦＳＴを、ベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎのみでベース噴射時間ＴＡＵＢｎを補正した値と実行噴射時間ＴＡＵｎとの比率にて補正するものである。この計算により求めたディレイ計算空燃比ＡＦＣｎは、実行噴射時間ＴＡＵｎに基づく見込み空燃比を表し、ディレイ周期回数ｄ経過後にディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄとして前記式２においてディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄを算出するために用いられる。
【００７７】
こうして、一旦、本処理を終了する。
本実施の形態１における処理の一例を図３のタイミングチャートに示す。比較として空燃比偏差の比例項と積分項とを用いた従来技術による空燃比フィードバック制御の例を図４に示す。図３に示すごとく、本実施の形態１の場合は目標空燃比を達成するためのベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎと、三元触媒の酸素貯蔵量を反映する値（実際には酸素貯蔵量の減少程度を示している）であるディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄ及び過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎとは、独立した値であり連動していないことが判る。一方、図４に示す従来例では、酸素貯蔵量と目標空燃比に補正するための積分項とは連動していることが判る。
【００７８】
そして、図３の場合は、時刻ｔ１にてベース噴射時間ＴＡＵＢｎの変動が有り、この変動が時刻ｔ２にて空燃比ＡＦＭｎに遅れて現れた場合においても、空燃比の検出遅れを考慮したベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎによる補正により変動が早期に収束することが判る。そしてディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄ及び過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎは、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎの変動が有っても最終的に「０」に収束することが判る。すなわち三元触媒の酸素貯蔵量が目標酸素貯蔵量に収束することが判る。
【００７９】
図４に示した従来の手法では、空燃比検出の遅れを考慮していないので、時刻ｔ１１にてベース噴射時間ＴＡＵＢｎの変動が有り、この変動が時刻ｔ１２にて空燃比ＡＦＭｎに遅れて現れた場合において、空燃比偏差の比例項と積分項とは振動を生じて収束が遅れることが判る。又、三元触媒の酸素貯蔵量を表す空燃比偏差の積分項は「０」に収束せず、三元触媒の酸素貯蔵量は目標酸素貯蔵量に戻らないことが判る。
【００８０】
上述した実施の形態１の構成において、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２１０が空燃比調整用補正値算出手段としての処理に、ステップＳ１３０，Ｓ１６０〜Ｓ１９０が酸素貯蔵量調整用補正値算出手段としての処理に、ステップＳ２００が燃料供給量調整手段としての処理に相当する。
【００８１】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．空燃比フィードバック制御処理では、現在の実際の空燃比ＡＦＭｎと、この空燃比ＡＦＭｎを形成したディレイ周期回数ｄ前の実行噴射時間ＴＡＵｎ−ｄとに基づいてディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄを求めている。そしてこのディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄを積算して、ディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄを求め、このディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄから酸素貯蔵量調整用補正値に相当する過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを算出している（Ｓ１３０，Ｓ１６０〜Ｓ１９０）。
【００８２】
このように空燃比ＡＦＭｎと、この検出対象となった実行噴射時間ＴＡＵｎ−ｄとに基づいて得られたディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄを用いているので、検出遅れを考慮した高精度な過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを求めることができ、三元触媒の酸素貯蔵量を高精度に目標酸素貯蔵量に制御することができる。
【００８３】
又、実際の空燃比ＡＦＭｎと、この検出対象となった実行噴射時間ＴＡＵｎ−ｄに基づいて得られたディレイ計算空燃比ＡＦＣｎ−ｄとを用いて、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄを求めている。そしてこのディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄに基づいて、空燃比調整用補正値に相当するベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを算出している（Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２１０）。
【００８４】
このように実際の空燃比ＡＦＭｎに対応するディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄを用いているので、検出遅れを考慮した高精度なベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを求めることができ、空燃比を高精度に目標空燃比に制御することができる。
【００８５】
このため、加減速時等において空燃比が急激に変動した場合等において、三元触媒における実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなることを防止することができる。
【００８６】
そして、このような処理は、実行噴射時間ＴＡＵｎやこれに関連したディレイ計算空燃比ＡＦＣｎを記憶しておき、該当する排気が空燃比検出の対象となった場合に、記憶しておいたこれらの値を読み出して用いることで可能となる。このことから、複雑なモデル設計や計算を行うことなく、実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差を抑制して、三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００８７】
（ロ）．過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎと、ベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎとは、連動しない別個なものとして算出されている。このため、目標空燃比への調整と目標酸素貯蔵量への調整とが相互に大きな制約を受けることなく独立的に実行できる。このことによっても、三元触媒における実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなることを防止でき、三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できる。
【００８８】
（ハ）．ステップＳ１４０では、現在の実際の空燃比ＡＦＭｎとこの空燃比ＡＦＭｎに対応する見込み空燃比ＡＦＣｎとの差と、見込み空燃比ＡＦＣｎとの比率を、ディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄとして求めている。そして、ステップＳ１５０にて、このディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄと補正係数ＫＴＮとの積の値を積算することにより、空燃比調整用補正値としてのベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを求めている。
【００８９】
このようにベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎは、エアフローメータ４２の検出誤差や燃料噴射弁２４〜３０における噴射量誤差等を反映する空燃比誤差の積算に基づいて求められていることから、適切なベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎを算出することができ、正確に空燃比を制御できる。更にこのことにより、三元触媒の酸素貯蔵量についても目標値に正確に制御できるようになる。
【００９０】
更に、補正係数ＫＴＮ（０＜ＫＴＮ＜１）をディレイ空燃比見込み違い率ＡＦＤＲｎ−ｄに乗算していることから、空燃比の変動を一層効果的に抑制することができ、酸素貯蔵量をより正確に目標値に制御できるようになる。
【００９１】
しかも、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎへの乗算により補正がなされるので、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎの急変があっても適切な補正がなされることから、良好なドライバビリティを維持できる。
【００９２】
（ニ）．三元触媒の酸素貯蔵量の変化の程度は、三元触媒に到達する排気の空燃比における理論空燃比からのずれにより決定される。したがって、ステップＳ１６０にて、ストイキ空燃比ＡＦＳＴと現在の実際の空燃比ＡＦＭｎとの比較から、現在の実際の空燃比ＡＦＭｎに対応する実行噴射時間ＴＡＵｎ−ｄにおける理論空燃比に対する過不足量としてのディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄを求める。そしてこのディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄに基づいて、ディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄを正確に積算し、そして酸素貯蔵量調整用補正値としての過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを高精度に算出することができる。このことにより三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００９３】
（ホ）．ディレイストイキ比過剰燃料量積算値ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄを、実行噴射時間ＴＡＵｎに反映させるに際しては、ステップＳ１８０にて、エンジン４の運転状態に基づいた反映率ＫＩＮＴｎを用いている。
【００９４】
このように反映率ＫＩＮＴｎを算出することにより、三元触媒の反応速度を考慮した適切な過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを得ることができる。このことによりステップＳ２００では過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎの加算により、実行噴射時間ＴＡＵｎを適切な値に補正することができ、三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できるようになる。
【００９５】
［実施の形態２］
本実施の形態２は、前記実施の形態１の空燃比フィードバック制御処理（図２）のステップＳ１９０の代わりに、図５のフローチャートに示す処理が行われる点が異なる。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態１と同じである。
【００９６】
図５のフローチャートを説明すると、まずステップＳ１８０にて反映率ＫＩＮＴｎが算出されると、この反映率ＫＩＮＴｎを用いて、次式９に示すごとく値Ａを算出する（Ｓ１９１）。
【００９７】
【数９】
Ａ ← ＯＶＴＡＵＩｎ−ｄ × ＫＩＮＴｎ … ［式９］
この計算は、前記実施の形態１のステップＳ１９０にて行った過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを求める式６と同じ計算である。
【００９８】
次に上限係数ＫＵＰＲを、吸入空気量ＧＡｎ，エンジン回転数ＮＥｎ及び冷却水温ＴＨＷｎをパラメータとする上限係数マップから算出する（Ｓ１９２）。そして下限係数ＫＬＷＲを、吸入空気量ＧＡｎ，エンジン回転数ＮＥｎ及び冷却水温ＴＨＷｎをパラメータとする下限係数マップから算出する（Ｓ１９３）。
【００９９】
この上限係数ＫＵＰＲ及び下限係数ＫＬＷＲは、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎにより三元触媒の酸素貯蔵量が目標酸素貯蔵量に制御される際に、空燃比が目標空燃比から大きく外れることを防止するための係数であり、「ＫＵＰＲ＞１．０」及び「ＫＬＷＲ＜１．０」の範囲に設定されている。上限係数マップ及び下限係数マップは予め実験により設定されたものである。尚、低水温、低回転あるいは軽負荷（ここでは吸入空気量）であるほど、目標空燃比からのずれがドライバビリティに大きく影響する。このことから、低水温、低回転あるいは軽負荷ほど、上限係数ＫＵＰＲ及び下限係数ＫＬＷＲは「１．０」に近づくように各マップが形成されている。
【０１００】
次に値Ａが次式１０を満足するか否かが判定される（Ｓ１９４）。
【０１０１】
【数１０】
Ａ ≦ ＴＡＵＢｎ × ＫＵＰＲ … ［式１０］
式１０が満足されれば（Ｓ１９４で「ＹＥＳ」）、値Ａは上限値（ＴＡＵＢｎ×ＫＵＰＲ）以下であることから、次に値Ａが次式１１を満足するか否かが判定される（Ｓ１９５）。
【０１０２】
【数１１】
Ａ ≧ ＴＡＵＢｎ × ＫＬＷＲ … ［式１１］
式１１が満足されれば（Ｓ１９５で「ＹＥＳ」）、値Ａは下限値（ＴＡＵＢｎ×ＫＬＷＲ）以上であることから、値Ａがそのまま過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎとして設定される（Ｓ１９６）。
【０１０３】
又、ステップＳ１９４にて前記式１０が満足されなかった場合には（Ｓ１９４で「ＮＯ」）、値Ａは上限値を越えていることから、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎには上限値（ＴＡＵＢｎ×ＫＵＰＲ）が設定される（Ｓ１９７）。
【０１０４】
又、ステップＳ１９５にて前記式１１が満足されなかった場合には（Ｓ１９５で「ＮＯ」）、値Ａは下限値を下回っていることから、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎには下限値（ＴＡＵＢｎ×ＫＬＷＲ）が設定される（Ｓ１９８）。
【０１０５】
こうしてステップＳ１９６，Ｓ１９７あるいはＳ１９８にて過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎが設定されると、以後、ステップＳ２００（図２）の処理に移る。
【０１０６】
本実施の形態２における処理の一例を図６のタイミングチャートに示す。ここでは、時刻ｔ２１〜ｔ２２にかけて、「Ａ＞ＴＡＵＢｎ×ＫＵＰＲ」となったため、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎにガードがかかっている。このことにより、実際の空燃比は目標空燃比から大きく外れることが無くなる。
【０１０７】
上述した実施の形態２の構成において、ステップＳ１３０，Ｓ１６０〜Ｓ１８０，Ｓ１９１〜Ｓ１９８が酸素貯蔵量調整用補正値算出手段としての処理に相当する。
【０１０８】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ホ）の効果を得られる。
（ロ）．前記実施の形態１の（ロ）において述べたごとく、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎと、ベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎとは、連動しない別個なものとして算出され、目標空燃比への調整と目標酸素貯蔵量への調整とが相互に大きな制約を受けることなく独立的に実行できる。このため、過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎに対して、ドライバビリティ等の観点から上下限ガード処理を行っているが、このガード処理の影響がベース噴射時間補正率ＫＴＡＵＳＭｎ側には影響しない。このため空燃比フィードバック制御自体の精度が低下することがない。このことによっても、三元触媒における実際の酸素貯蔵量と計算上の酸素貯蔵量との間の誤差が大きくなることを防止でき、三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に正確に制御できる。
【０１０９】
（ハ）．過剰燃料量積算反映値ＤＴＡＵＩＮＴｎを上限値「ＴＡＵＢｎ×ＫＵＰＲ」と下限値「ＴＡＵＢｎ×ＫＬＷＲ」とにより制限している。このように、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎへの上限係数ＫＵＰＲあるいは下限係数ＫＬＷＲの乗算により上下限値が得られているため、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎの急変があっても、適切にドライバビリティの低下を防止できる。
【０１１０】
しかも、上限係数ＫＵＰＲ及び下限係数ＫＬＷＲは、エンジン４の運転状態に応じて設定されているため、適切にドライバビリティの低下を防止しつつ、迅速に三元触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御できるようになる。
【０１１１】
［その他の実施の形態］
・図２のステップＳ１２０の処理において、関数ｆａ（ＧＡｎ，ＮＥｎ）により、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎを算出したが、この代わりに予め実験にて定めたマップにより、吸入空気量ＧＡｎ及びエンジン回転数ＮＥｎの値に基づいて、ベース噴射時間ＴＡＵＢｎを算出しても良い。
【０１１２】
・図２のステップＳ１７０の処理において、ディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄはそのまま積算したが、三元触媒への酸素貯蔵速度と酸素消費速度との差が大きい場合には、積算するディレイストイキ比過剰燃料量ＯＶＴＡＵｎ−ｄに補正係数を乗算し、この補正係数を、ＯＶＴＡＵｎ−ｄ＞０とＯＶＴＡＵｎ−ｄ＜０とで切り替えても良い。
【０１１３】
・図５のステップＳ１９２，Ｓ１９３では、上限係数ＫＵＰＲ及び下限係数ＫＬＷＲを、エンジン４の運転状態から求めたが固定値としても良い。例えば上限係数ＫＵＰＲ＝１．１、下限係数ＫＬＷＲ＝０．９を用いれば、理論空燃比からの燃料噴射量のずれが１０％を越えることが無くなる。
【０１１４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
（１）．内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、
空燃比検出手段の検出値及び該検出の対象となった燃料供給量に基づいて空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、
空燃比検出手段の検出値及び該検出の対象となった燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
【０１１５】
（２）．内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、
空燃比検出手段の検出値及び燃料供給量に基づいて空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、
空燃比検出手段の検出値及び燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
【０１１６】
（３）．請求項２〜５のいずれか記載の構成において、前記見込み空燃比は、前記目標空燃比、前記空燃比調整用補正値及び補正対象の燃料供給量との積を、実際の燃料供給量にて除算して求められていることを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジンおよびその制御系統の概略を表す構成説明図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行する空燃比フィードバック制御処理のフローチャート。
【図３】実施の形態１における処理の一例を示すタイミングチャート。
【図４】従来の処理の一例を示すタイミングチャート。
【図５】実施の形態２のＥＣＵが実行する空燃比フィードバック制御処理の一部のフローチャート。
【図６】実施の形態２における処理の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
４…エンジン、６…シリンダブロック、６ａ…シリンダヘッド、８…第１気筒、１０…第２気筒、１２…第３気筒、１４…第４気筒、１６…インテークマニホールド、１８…サージタンク、２０…吸気通路、２２…エアクリーナ、２４，２６，２８，３０…燃料噴射弁、３２…スロットルバルブ、３４…スロットルモータ、３６…スロットルセンサ、３８…アクセルペダル、４０…アクセルセンサ、４２…エアフローメータ、５０…ＥＣＵ、６０…エグゾーストマニホールド、６２…排気通路、６４…触媒コンバータ、６６…マフラ、７０…空燃比センサ、７２…回転数センサ、７４…気筒判別センサ、７６…水温センサ、７８…シフトポジションセンサ、８０，８２，８４，８６…点火プラグ、８０ａ，８２ａ，８４ａ，８６ａ…イグニッションコイル。

Claims (18)

1. 内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、
   空燃比検出手段の検出値と、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量を用いて計算で求められる見込み空燃比との違いに基づいて、空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、
   空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
   前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段とを備え、
   前記見込み空燃比は、前記目標空燃比を、前記空燃比調整用補正値のみで補正された燃料供給量と実際の燃料供給量との比率にて補正して求められている
   ことを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
2. 請求項１記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、空燃比検出手段の検出値と前記見込み空燃比との間の差と、前記見込み空燃比との比率に基づいて空燃比調整用補正値を算出することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
3. 請求項２記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、前記比率を積算処理することにより前記空燃比調整用補正値を算出し、
   前記燃料供給量調整手段は、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値を用いて、乗算により燃料供給量を補正することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
4. 請求項３記載の構成において、前記空燃比調整用補正値算出手段は、前記比率を縮小補正した後に積算処理することにより前記空燃比調整用補正値を算出することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
5. 内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、
   空燃比検出手段の検出値と燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量を用いて計算で求められる見込み空燃比との間の差と、前記見込み空燃比との比率を縮小補正した後に積算処理することにより空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、
   空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
   前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値が乗算された補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の構成において、前記目標空燃比は理論空燃比であることを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、理論空燃比と空燃比検出手段の検出値との比較から、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量の理論空燃比に対する過不足量を求め、該過不足量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
8. 請求項７記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
9. 請求項８記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値を、内燃機関の運転状態に基づく反映率にて補正して酸素貯蔵量調整用補正値を算出し、
   前記燃料供給量調整手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値を用いて、加減算により燃料供給量を補正することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値を、上下限値内に入るようにガード処理することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
11. 請求項１０記載の構成において、前記ガード処理は、補正対象の燃料供給量に対して上限係数を乗算して得られた上限値と、補正対象の燃料供給量に対して下限係数を乗算して得られた下限値とを用いてなされていることを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
12. 請求項１０又は１１記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した上下限値を用いてガード処理することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
13. 内燃機関の空燃比検出手段の検出値に基づいて、内燃機関の吸入空気に対する燃料供給量を補正調整することで、空燃比を目標空燃比に制御すると共に排気浄化触媒の酸素貯蔵量を目標酸素貯蔵量に制御する内燃機関空燃比制御装置であって、
    空燃比検出手段の検出値及び燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量に基づいて空燃比調整用補正値を算出する空燃比調整用補正値算出手段と、
    理論空燃比と空燃比検出手段の検出値との比較から、燃料が供給されてから前記検出値が実際に検出されるまでの遅延時間だけ前の燃料供給量の理論空燃比に対する過不足量を求め、該過不足量に基づいて酸素貯蔵量調整用補正値を、前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出する空燃比調整用補正値とは、別個の値として算出する酸素貯蔵量調整用補正値算出手段と、
    前記空燃比調整用補正値算出手段にて算出された空燃比調整用補正値と、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値とに基づいて、燃料供給量を補正調整する燃料供給量調整手段と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
14. 請求項１３記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値に基づいて、酸素貯蔵量調整用補正値を算出することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
15. 請求項１４記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記理論空燃比に対する過不足量を積算処理した値を、内燃機関の運転状態に基づく反映率にて補正して酸素貯蔵量調整用補正値を算出し、
    前記燃料供給量調整手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段にて算出された酸素貯蔵量調整用補正値を用いて、加減算により燃料供給量を補正することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
16. 請求項１３〜１５のいずれか記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、前記酸素貯蔵量調整用補正値を、上下限値内に入るようにガード処理することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
17. 請求項１６記載の構成において、前記ガード処理は、補正対象の燃料供給量に対して上限係数を乗算して得られた上限値と、補正対象の燃料供給量に対して下限係数を乗算して得られた下限値とを用いてなされていることを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。
18. 請求項１６又は１７記載の構成において、前記酸素貯蔵量調整用補正値算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した上下限値を用いてガード処理することを特徴とする内燃機関空燃比制御装置。

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