JP3972901B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

この種の従来技術として、「内燃機関の空燃比制御方法」では、制御モードがオープンループ制御からフィードバック制御に切り換わり、且つリーン制御と理論空燃比制御との間で制御が切り換わった時、燃料噴射量を変化させてから所定時間経過後にフィードバック制御を開始するようにしている（特許文献１参照）。この場合、フィードバック制御用の燃料による排ガスが排気系に到達した時点以降にフィードバック制御が開始され、オープンループ制御用の燃料による排ガスを検出することが原因で空燃比が過補正されるといった不具合が解消される。

また、制御モードが理論空燃比制御のフィードバック制御とリーン制御のフィードバック制御との間で切り換わった時、燃料噴射量を変化させてから所定時間経過後に制御の切り換えを行うようにしている。この場合、例えばリーン制御用の燃料による排ガスが排気系に到達した時点以降にリーン制御が開始され、或いは理論空燃比制御用の燃料による排ガスが排気系に到達した時点以降に理論空燃比制御が開始され、フィードバック制御中におけるリーン制御と理論空燃比制御との切り換え時に空燃比が過補正されるといった不具合が解消される。

しかしながら、上記公報によると、制御モードの切り換え後において、フィードバック制御の開始以前に実空燃比が目標とする空燃比から大きく外れた場合、例えば理論空燃比制御からリーン制御への切り換え時において実空燃比が目標空燃比よりもリーン側に変化した場合に、ドライバビリティの悪化を招く。また、リーン制御から理論空燃比制御への切り換え時において実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側に変化した場合に、エミッション不良を起こす。更に、上述の通り実空燃比と目標空燃比とのズレが生じ、その大きなズレがフィードバック開始時にも残る場合に、フィードバック開始時における空燃比の補正量が大きくなり、空燃比の急変を招いてトルクショックが発生する。

またその他に、例えば機関始動時など、空燃比制御がオープンループ制御からフィードバック制御に移行する場合には、フィードバック制御の開始により空燃比が急激に変化することになるため、トルクショックが発生する。従って、その改善が要望されている。

図１４のタイムチャートを用いてより具体的に説明する。なおここで、空燃比のフィードバック制御が実施される時、その時々の実空燃比と目標空燃比との偏差に応じて設定されるフィードバック補正値ＦＡＦや、目標空燃比のリーン度合に応じて設定されるリーン補正値ＦＬＥＡＮに基づき、燃料噴射量ＴＡＵが求められるようになっている（ＴＡＵ＝基本噴射量・ＦＡＦ・ＦＬＥＡＮ）。

図１４の時刻ｔ１１では、制御モードがそれまでの理論空燃比のフィードバック制御からリーン空燃比のフィードバック制御に切り換えられ、その時の目標空燃比に応じてリーン補正値ＦＬＥＡＮ（＜１．０）が設定される。この時刻ｔ１１では、目標空燃比をリーン制御値とするリーンフィードバック制御はまだ開始されず、時刻ｔ１での噴射燃料による排ガスが排気系に到達する時刻ｔ１２（例えば時刻ｔ１から７２０°ＣＡ経過の時点）になると、リーンフィードバック制御が開始される。

ところが、図１４においては仮に、リーン補正値ＦＬＥＡＮにより燃料噴射量が過補正されると、図示の通り実空燃比が目標空燃比から大きく外れ、ドライバビリティが悪化する等の不具合が生ずる。また、時刻ｔ１２でリーンフィードバック制御が開始される時、フィードバック補正値ＦＡＦが大きいためにトルクショックを招く。

一方、「リーンバーンエンジンの空燃比制御装置」では、リーン空燃比センサを含む空燃比フィードバック系の応答遅れに近似した一次遅れ時定数を設定し、目標空燃比が変化した時、目標値を前記一次遅れ時定数で加重平均化処理した値を補正目標値として新たに設定するようにしている（特許文献２参照）。しかしながら、上記公報の装置では、一次遅れ処理を行う上でその演算負荷が増大するという不都合が生じる。また、その開示内容はフィードバック制御中に目標空燃比が変化した時の補正目標値の設定方法のみであり、オープンループ制御からフィードバック制御に移行する時の制御手法は開示されていない。そのため、当該フィードバック制御への移行時において、空燃比の急変に起因してトルクショックが発生する。
特公平６−５８０８０号公報 特許第２６４５５５０号公報

本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的は、目標空燃比が大幅に変化した時、或いはオープンループ制御からフィードバック制御に移行した直後においてドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショック等の諸問題を招くことなく空燃比制御を継続す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である。

請求項１に記載の発明では、目標空燃比が大きく変化したことを判定し（判定手段）、目標空燃比が大きく変化したことを判定した時、一時的にフィードバック制御を中断し、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となった時にフィードバック制御を再開する（制御変更手段）。

請求項１の発明によれば、目標空燃比が大幅に変化した時、目標空燃比のリーン又はリッチの度合に応じた補正が行われ、その補正量に応じて実空燃比が動くが、その際、一時的にフィードバック制御が中断され、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となった時にフィードバック制御が再開される。フィードバック制御が中断されることで、過渡期における制御のハンチングが防止される。また、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となることを条件にフィードバック制御が再開されることで、目標空燃比の変化時に空燃比が過補正されるといった不具合が解消される。その結果、目標空燃比が大幅に変化した時にもドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックを招くことなく空燃比制御を継続することができる。

更に、請求項１に記載の発明では、前記制御変更手段は、一時的にフィードバック制御を中断した後、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となった時点、或いはフィードバック制御の中断から所定時間が経過した時点のうち、早いタイミングでフィードバック制御を再開する。

この場合、仮に実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となるタイミングが予想外に長引いても、フィードバック制御の中断から所定時間が経過した時点でフィードバック制御が再開される。従って、当該フィードバック制御の再開が意図に反して遅れるといった不都合が未然に回避できる。

ここで、目標空燃比の変化量はその時々で異なり、同変化量が大きいほど、実空燃比が目標空燃比近くに到達するまでの所要時間が長くなる。そこで、請求項２に記載したように、目標空燃比の変化量に応じて前記制御変更手段の所定時間を設定するのが望ましい。

本発明は、理論空燃比を目標空燃比とする理論空燃比フィードバック制御と、所定のリーン値を目標空燃比とするリーンフィードバック制御とを選択的に実施する空燃比制御装置や、所定のリーン値を目標空燃比とするリーンフィードバック制御と、機関排気系に設けられたリーンＮＯｘ触媒の吸蔵ＮＯｘを放出するためのリッチパージ制御とを選択的に実施する空燃比制御装置に適用されるとよく、
・請求項３に記載の発明では、前記判定手段は、前記２つのフィードバック制御のうち、同制御を一方から他方へ切り換える際に、目標空燃比が大きく変化したと判定する。

・請求項４に記載の発明では、前記判定手段は、前記リッチパージの実行／非実行が切り換えられる際に、目標空燃比が大きく変化したと判定する。

請求項３，４の如く制御モードが切り換えられる場合にも、既述した発明の構成によれば、目標空燃比の変化時におけるドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックが抑制できる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態における空燃比制御システムでは、フィードバック制御の目標空燃比を理論空燃比又はそれよりもリーン側に設定し、その目標空燃比に基づいて車両用内燃機関の燃焼を制御する。同システムの主たる構成として、内燃機関の排気系通路には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ又はＯ２センサ）が配設され、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は空燃比センサによる検出結果を取り込み、その検出結果に基づいて空燃比フィードバック制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構成を説明する。

図１は、本実施の形態における空燃比制御システムの概略構成図である。図１に示されるように、内燃機関は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン（以下、エンジンという）１として構成されている。その吸入空気は上流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロットル弁４、サージタンク５及びインテークマニホールド６を通過して、インテークマニホールド６内で各気筒毎の燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合される。そして、所定空燃比の混合気として各気筒に供給される。

エンジン１の各気筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給される高電圧がディストリビュータ１０を介して分配供給され、点火プラグ８は前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。燃焼後に各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニホールド１１及び排気管１２を経て、排気管１２に設けられた、いわゆるＮＯｘ吸蔵還元型触媒からなるリーンＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒という）１３を通過した後、大気に排出される。このＮＯｘ触媒１３は、リーン空燃比での燃焼時に排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での燃焼時に前記吸蔵したＮＯｘをリッチ成分（ＣＯ，ＨＣなど）で還元し放出する。

吸気管３には吸気温センサ２１及び吸気圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空気の温度（吸気温Ｔａｍ）を、吸気圧センサ２２はスロットル弁４の下流側の吸気管内負圧（吸気圧ＰＭ）をそれぞれ検出する。スロットル弁４には同弁４の開度（スロットル開度ＴＨ）を検出するためのスロットルセンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロットル開度ＴＨに応じたアナログ信号を出力する。またこのスロットルセンサ２３はアイドルスイッチをも内蔵しており、スロットル弁４が略全閉である旨の検出信号を出力する。

エンジン１のシリンダブロックには水温センサ２４が設けられ、この水温センサ２４はエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温Ｔｈｗ）を検出する。ディストリビュータ１０にはエンジン１の回転数（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するための回転数センサ２５が設けられ、この回転数センサ２５はエンジン１の２回転、すなわち７２０°ＣＡ毎に等間隔で２４個のパルス信号を出力する。

さらに、排気管１２においてＮＯｘ触媒１３の上流側には、限界電流式のＡ／Ｆセンサ２６が配設されており、同センサ２６はエンジン１から排出される排ガスの酸素濃度（或いは、未燃ガス中のＣＯ濃度）に比例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力する。また、ＮＯｘ触媒１３の下流側にはＯ２センサ２７が配設されており、同センサ２７は排ガスが空燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号を出力する。

一方、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４等を中心に論理演算回路として構成され、前記各センサの検出信号を入力する入力ポート３５及び各アクチュエータ等に制御信号を出力する出力ポート３６に対しバス３７を介して接続されている。ＥＣＵ３０は、前記した各種センサの検出信号（吸気温Ｔａｍ、吸気圧ＰＭ、スロットル開度ＴＨ、冷却水温Ｔｈｗ、エンジン回転数Ｎｅ、空燃比信号等）を入力ポート３５を介して入力する。そして、それらの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ等の制御信号を算出し、さらにそれら制御信号を出力ポート３６を介して燃料噴射弁７及び点火回路９等にそれぞれ出力する。

次に、上記の如く構成される空燃比制御システムの作用を説明する。図２は、燃料噴射制御処理を示すフローチャートであり、同処理は各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態では１８０°ＣＡ毎）にＣＰＵ３１により実行される。本実施の形態では基本的に、
・Ａ／Ｆセンサ２６により検出される実空燃比λｒに関係なく、空燃比を理論空燃比に制御するオープンループ制御、
・理論空燃比を目標空燃比λＴＧとし、実空燃比λｒを目標空燃比λＴＧに制御する理論空燃比フィードバック制御（以下、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御という）、
・リーン空燃比域で目標空燃比λＴＧを設定し、実空燃比λｒを目標空燃比λＴＧに制御するリーンフィードバック制御（以下、リーンＦ／Ｂ制御という）、といった各制御モードをエンジン運転状態に応じて選択的に実施するようにしている。

また、上記リーンＦ／Ｂ制御に際し、リーン燃焼の途中に一時的にリッチ燃焼を行わせ、ＮＯｘ触媒１３に吸蔵されたＮＯｘを放出する、いわゆるリッチパージを実施する。例えばＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸着量が所定レベルを越えた時、或いは前回のリッチパージ時から所定時間（所定のリーン燃焼回数）が経過した時に、所定のリッチパージ条件が成立し、極短時間だけリッチ燃焼が行われる。これにより、リーン燃焼とリッチ燃焼とが所定周期で交互に実施されるようになる。

図２において、先ずステップ１０１では、エンジン運転状態を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＭ、冷却水温Ｔｈｗ等）を読み込み、続くステップ１０２では、ＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射量マップを用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。

また、ステップ１０３では、周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立しているか否かを判別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件とは、冷却水温Ｔｈｗが所定温度以上であること、高回転・高負荷状態でないこと、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態にあることなどを含む。ステップ１０３がＮＯであれば（Ｆ／Ｂ条件不成立の場合）、オープンループ制御を実施することとし、ステップ１０４に進んでリーン補正値ＦＬＥＡＮ、リッチ補正値ＦＲＩＣＨ及びフィードバック補正値ＦＡＦを何れも「１．０」とする。

また、ステップ１０３がＹＥＳであれば（Ｆ／Ｂ条件成立の場合）、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御又はリーンＦ／Ｂ制御を実施することとし、ステップ２００に進んで目標空燃比λＴＧの設定処理を実施する。また、ステップ３００では、リーン補正値ＦＬＥＡＮ及びリッチ補正値ＦＲＩＣＨを設定する。続くステップ４００では、フィードバック補正値ＦＡＦを設定する。

因みに、ＦＬＥＡＮ，ＦＲＩＣＨは各々、理論空燃比からの目標空燃比λＴＧのズレ量（リーン又はリッチの度合）に応じて設定され、基本的にズレ量が大きいほど大きな値となる。また、ＦＡＦは、その時々の実空燃比λｒ（Ａ／Ｆセンサ２６の計測値）と目標空燃比λＴＧとの偏差に応じて設定される。但し、上記ステップ２００，３００，４００の各処理の詳細は後述する。

ＦＬＥＡＮ，ＦＲＩＣＨ，ＦＡＦの各値の設定後、ステップ１０５では、基本噴射量Ｔｐ、各種補正係数ＦＡＬＬ（水温、エアコン負荷等の各種補正係数）及び補正値ＦＡＦ，ＦＬＥＡＮ，ＦＲＩＣＨに基づき最終の燃料噴射量ＴＡＵを算出する。

ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＬＬ・ＦＡＦ・ＦＬＥＡＮ・ＦＲＩＣＨ
燃料噴射量ＴＡＵの算出後、そのＴＡＵ値に相当する制御信号を燃料噴射弁７に出力して本処理を一旦終了する。

次に、上記ステップ２００の処理を詳細に示す図３及び図４のフローチャートを用い、空燃比Ｆ／Ｂ制御時における目標空燃比の設定手順を説明する。この図３，４の処理では、「目標空燃比λＴＧ」の設定を行うのは勿論のこと、その他に、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ
１及び目標空燃比変更カウンタＣ２の操作や、Ｆ／Ｂ制御の開始直後にのみ使用される「目標空燃比λＴＧＳＴ」の設定を行う。ここで、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１は、オープンループ制御から空燃比Ｆ／Ｂ制御に切り換えられた直後にのみ操作され、そのカウンタ値に基づきＦ／Ｂ開始直後である旨が判別される。また、目標空燃比変更カウンタＣ２は、例えば理論空燃比Ｆ／Ｂ制御からリーンＦ／Ｂ制御への切り換え時など、目標空燃比λＴＧが大きく変更された時にのみ操作され、そのカウント値に基づきλＴＧ変更時である旨が判別される。但し、カウンタＣ１，Ｃ２共、初期値は「０」である。

先ず図３のステップ２０１では、図示しない設定マップを用い、その時のエンジン運転状態（例えばエンジン回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＭ）に応じて目標空燃比λＴＧを設定する。ここで、目標空燃比λＴＧはその時々の制御モードに見合うよう設定され、例えばエンジン運転状態が理論空燃比Ｆ／Ｂ制御の実施領域にあればλＴＧ値としてＡ／Ｆ＝１４．７に相当する値が、エンジン運転状態がリーンＦ／Ｂ制御の実施領域にあればλＴＧ値としてＡ／Ｆ＝２０〜２３に相当する値が、それぞれ設定される。

その後、ステップ２０２では、前回の処理時にも空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立していたか否かを判別する。仮にオープンループ制御から空燃比Ｆ／Ｂ制御に切り換えられた直後（Ｆ／Ｂ開始直後）であれば、ステップ２０２がＮＯとなり、ステップ２４０に進む。ステップ２４０では、Ｆ／Ｂ開始直後における目標空燃比λＴＧＳＴを設定する。なお、ステップ２０２がＹＥＳとなる場合にも、続くステップ２０３でＦ／Ｂ開始カウンタＣ１が「０」でなければ、ステップ２４０に進む。Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１は、後述するステップ２４０の処理にて操作され、Ｃ１＞０であることは同ステップ２４０の処理が優先的に実施されていることを表す。

ここで、ステップ２４０の処理を図５を用いて説明する。図５では、ステップ２４１においてＦ／Ｂ開始カウンタＣ１が「０」であるか否かを判別する。当初はＣ１＝０（初期値）であるため、ステップ２４２に進んで当該カウンタＣ１に所定値ＫＣ１をセットする。所定値ＫＣ１は、例えば図８の関係に従い設定される。図８では、Ａ／Ｆセンサ２６にて検出した今現在の実空燃比λｒと、前記ステップ２０１で設定した目標空燃比λＴＧとの偏差に応じて所定値ＫＣ１が設定され、空燃比の偏差（｜λｒ−λＴＧ｜）が大きいほどＫＣ１に大きい値が設定される。但し、所定値ＫＣ１を予め決められた固定値としてもよい。

その後、ステップ２４３では、Ｆ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴとして、今現在の実空燃比λｒを設定し、その後本処理を終了する。すなわち、実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧＳＴの初期値となる。

Ｃ１＝ＫＣ１がセットされるとそれ以降、ステップ２４１がＮＯとなり、ステップ２４４に進んでＦ／Ｂ開始カウンタＣ１を「１」デクリメントする。また、ステップ２４５では、その時点でのλＴＧＳＴ，λＴＧを比較し、λＴＧＳＴ＜λＴＧであるか否か、すなわちλＴＧよりもλＴＧＳＴの方がリッチであるか否かを判別する。

ステップ２４５がＹＥＳの場合（λＴＧＳＴ＜λＴＧの場合）、ステップ２４６に進み、現時点の目標空燃比λＴＧＳＴに所定値Δλ１を加算する。また、ステップ２４５がＮＯの場合（λＴＧＳＴ≧λＴＧの場合）、ステップ２４７に進み、現時点の目標空燃比λＴＧＳＴから所定値Δλ２を減算する。ステップ２４６，２４７の処理によれば、目標空燃比λＴＧに近づくようＦ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴが徐々に増減される。

ここで、目標空燃比λＴＧＳＴを変化させるための所定値Δλ１，Δλ２は、Δλ１＜Δλ２とするのが望ましい。これにより、λＴＧＳＴがリーン側からλＴＧに近づく場合（例えば燃料カットからのＦ／Ｂ開始時）には、リッチ側から近づく場合（例えば始動増量からのＦ／Ｂ開始時）よりもその変化速度が大きくなる。

その後、ステップ２４８では、λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差の絶対値が所定値ＫＡＦ１（例えば０．３）以下であるか否かを判別する。すなわち、
｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１
が満たされるか否かを判別する。

そして、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜＞ＫＡＦ１であれば、そのまま本処理を終了し、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１であれば、ステップ２４９に進んでＦ／Ｂ開始カウンタＣ１を「０」にクリアし、その後本処理を終了する。Ｃ１＝０の処理に伴い、本図５の一連の処理が終結される。すなわち、次回の処理では図３のステップ２０３がＹＥＳとなる。

なお、上記ステップ２４８では、Ｆ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴがリーン側から目標空燃比λＴＧに近づくのか、或いはリッチ側から近づくのかに応じて所定値ＫＡＦ１を変更するとよい。例えば目標空燃比λＴＧＳＴがリーン側から近づく場合には、リッチ側から近づく場合に比べて所定値ＫＡＦ１を大きくする。所定値ＫＡＦ１が大きいことは、λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差が比較的大きくても早々にステップ２４８が肯定判別されることを意味する。

一方図３において、ステップ２０２，２０３が共にＹＥＳの場合、すなわちＦ／Ｂ制御の開始直後にステップ２４０（図５の処理）が実施され、それ以降空燃比Ｆ／Ｂ制御が継続されている場合、ステップ２０４に進み、目標空燃比変更カウンタＣ２を「１」デクリメントする。但し、目標空燃比変更カウンタＣ２は初期値（０）で下限がガードされ、後述する所定値ＫＣ２の設定前には「０」で保持される。

その後、ステップ２０５ではリーンＦ／Ｂ条件が成立するか否かを判別する。そして、ステップ２０５がＹＥＳの場合には、前回もリーンＦ／Ｂ条件が成立したか否かを判別し（ステップ２０６）、ステップ２０５がＮＯの場合には、前回もリーンＦ／Ｂ条件が不成立であったか否かを判別する（ステップ２０７）。なお、リーンＦ／Ｂ条件とは、前記ステップ２０２における空燃比Ｆ／Ｂ条件よりも限定された条件を言う。基本的には、リーンＦ／Ｂ条件が成立すればリーンＦ／Ｂ制御が実施され、リーンＦ／Ｂ条件が不成立であれば理論空燃比Ｆ／Ｂ制御が実施される。

そして、前回及び今回でリーンＦ／Ｂ条件が「不成立→成立」と変化した場合（ステップ２０５がＹＥＳ，ステップ２０６がＮＯ）、或いは前回及び今回でリーンＦ／Ｂ条件が「成立→不成立」と変化した場合（ステップ２０５，２０７が共にＮＯ）、ステップ２０８に進み、目標空燃比変更カウンタＣ２に所定値ＫＣ２を設定する。所定値ＫＣ２は、例えば図９の関係に従い設定される。図９では、今現在の実空燃比λｒと目標空燃比λＴＧとの偏差に応じて所定値ＫＣ２が設定され、空燃比の偏差（｜λｒ−λＴＧ｜）が大きいほどＫＣ２に大きい値が設定される。但し、所定値ＫＣ２を予め決められた固定値としてもよい。

また、前回及び今回でリーンＦ／Ｂ条件が成立する場合（ステップ２０５，２０６が共にＹＥＳ）、或いは前回及び今回でリーンＦ／Ｂ条件が成立しない場合（ステップ２０５がＮＯ，ステップ２０７がＹＥＳ）、ステップ２０８を読み飛ばし、そのまま後続のステップ２０９に進む。

その後、図４のステップ２０９では、リッチパージ条件が成立するか否かを判別する。ここで、例えばＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ吸着量が所定レベルを越えた時、或いは前回のリッチパージ時から所定時間（所定の燃焼回数）が経過した時に、リッチパージ条件が成立し、リッチ空燃比でのＦ／Ｂ制御が実施される。

リッチパージ条件の成立時に限り、ステップ２１０では、目標空燃比λＴＧとしてリッチ制御値（例えば、Ａ／Ｆ＝１３に相当する値）を設定する。その後、ステップ２１１では、前回もリッチパージ条件が成立したか否かを判別する。また、ステップ２０９がＮＯの場合においてステップ２１２では、前回もリッチパージ条件が不成立であったか否かを判別する。

そして、前回及び今回でリッチパージ条件が「不成立→成立」と変化した場合（ステップ２０９がＹＥＳ，ステップ２１１がＮＯ）、或いは前回及び今回でリッチパージ条件が「成立→不成立」と変化した場合（ステップ２０９，２１２が共にＮＯ）、ステップ２１３に進み、目標空燃比変更カウンタＣ２に所定値ＫＣ２を設定する。所定値ＫＣ２は、前記ステップ２０８と同様、例えば図９の関係に従い設定される。

また、前回及び今回でリッチパージ条件が成立する場合（ステップ２０９，２１１が共にＹＥＳ）、或いは前回及び今回でリッチパージ条件が成立しない場合（ステップ２０９がＮＯ，ステップ２１２がＹＥＳ）、ステップ２１３を読み飛ばし、そのまま後続のステップ２１４に進む。

ステップ２１４では、目標空燃比変更カウンタＣ２が「０」よりも大きいか否かを判別し、Ｃ２≦０であればそのまま本処理を終了する。目標空燃比変更カウンタＣ２が初期値（＝０）のまま保持される場合や、前記ステップ２０４でＣ２＝０まで減算される場合、ステップ２１４を否定判別してそのまま本処理を終了する。

また、Ｃ２＞０の場合にはステップ２１５に進み、今現在の実空燃比λｒと目標空燃比λＴＧとの偏差の絶対値が所定値ＫＡＦ２（例えば０．３）未満であるか否かを判別する。すなわち、
｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２
が満たされるか否かを判別する。そして、｜λｒ−λＴＧ｜＞ＫＡＦ２であれば、そのまま本処理を終了する。また、｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２であれば、ステップ２１６で目標空燃比変更カウンタＣ２を「０」にクリアし、その後本処理を終了する。

次に、前記図２のステップ３００の処理を詳細に示す図６のフローチャートを用い、リーン補正値ＦＬＥＡＮ及びリッチ補正値ＦＲＩＣＨの設定手順を説明する。

図６において、ステップ３０１では、リーンＦ／Ｂ条件が成立するか否かを判別し、ステップ３０２では、リッチパージ条件が成立するか否かを判別する。リーンＦ／Ｂ条件が不成立となる場合（ステップ３０１がＮＯの場合）、ステップ３０３，３０４に進み、リーン補正値ＦＬＥＡＮ及びリッチ補正値ＦＲＩＣＨを何れも「１．０」とする。

また、リーンＦ／Ｂ条件が成立し、且つリッチパージ条件が不成立となる場合（ステップ３０１がＹＥＳ、ステップ３０２がＮＯの場合）、ステップ３０５に進んでその時の目標空燃比λＴＧに応じてリーン補正値ＦＬＥＡＮ（＜１．０）を設定し、続くステップ３０６では、リッチ補正値ＦＲＩＣＨを「１．０」とする。

また、リーンＦ／Ｂ条件、リッチパージ条件が共に成立する場合（ステップ３０１，３０２が共にＹＥＳの場合）、ステップ３０７に進んでリーン補正値ＦＬＥＡＮを「１．０」とし、続くステップ３０８では、その時の目標空燃比λＴＧに応じてリッチ補正値ＦＲＩＣＨ（＞１．０）を設定する。

次に、前記図２のステップ４００の処理を詳細に示す図７のフローチャートを用い、フィードバック補正値ＦＡＦの設定手順を説明する。ステップ４０１では、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１が「０」よりも大きいか否かを判別し、ステップ４０２では、目標空燃比変更カウンタＣ１２が「０」よりも大きいか否かを判別する。

そして、Ｃ１＞０であればステップ４０３に進み、Ｆ／Ｂ開始直後における目標空燃比λＴＧＳＴ（前記図５の設定値）に基づいてフィードバック補正値ＦＡＦを設定する。また、Ｃ１＝０，Ｃ２＞０であればステップ４０４に進み、フィードバック補正値ＦＡＦを「１．０」とする。また、Ｃ２＝０，Ｃ１＝０であればステップ４０５に進み、目標空燃比λＴＧＳＴに基づいてフィードバック補正値ＦＡＦを設定する。

ステップ４０３，４０５では、その時々の実空燃比λｒと目標空燃比λＴＧとの偏差に基づいてフィードバック補正値ＦＡＦを設定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施することとしており、そのＦ／Ｂ制御に際し、実空燃比λｒ（Ａ／Ｆセンサ２６の出力）を目標空燃比λＴＧに一致させるためのフィードバック補正値ＦＡＦを次式を用いて算出する。なお、このＦＡＦ値の設定手順については特開平１−１１０８５３号公報に詳細に開示されている。

ＦＡＦ＝Ｋ１・λｒ＋Ｋ２・ＦＡＦ１＋・・・＋Ｋｎ＋１・ＦＡＦｎ＋ＺＩ
ＺＩ＝ＺＩ１＋Ｋａ・（λＴＧ−λｒ）
上記数式において、Ｋ１〜Ｋｎ＋１はＦ／Ｂ定数を、ＺＩは積分項を、Ｋａは積分定数をそれぞれ表す。また、添字１〜ｎ＋１はサンプリング開始からの制御回数を示す変数である。

次に、図１０及び図１１のタイムチャートを用い、ＣＰＵ３１による前記各処理をより具体的に説明する。なお、図１０はＦ／Ｂ開始直後における動作を示し、図１１はリーンＦ／Ｂ制御の途中にリッチパージ（リッチＦ／Ｂ制御）が実施される時の動作を示す。

図１０において、時刻ｔ１は空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立するタイミングを示し、そのｔ１以前はオープンループ制御が実施され、ｔ１以降、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御が実施される。因みに、エンジンの始動当初であれば、時刻ｔ１以前には始動時増量のため、実空燃比λｒがリッチ値となっている。

時刻ｔ１では、空燃比Ｆ／Ｂ条件が前回＝不成立、今回＝成立となるため（図３のステップ２０２がＮＯ）、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１に所定値ＫＣ１が設定されると共に、その時の実空燃比λｒがＦ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴとして設定される（図５のステップ２４２，２４３）。時刻ｔ１以降、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御が実施されるため、目標空燃比λＴＧとしては理論空燃比が設定される。

また、時刻ｔ１以降、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１が徐々に減算されると共に、目標空燃比λＴＧに近づくようＦ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴが徐々に増加される（図５のステップ２４４，２４６）。そして、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１となる時刻ｔ２では、Ｆ／Ｂ開始カウンタＣ１が「０」にクリアされる（図５のステップ２４９）。

フィードバック補正値ＦＡＦは、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においてＦ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴに応じて設定され（図７のステップ４０３）、時刻ｔ２以降、通常制御での目標空燃比λＴＧ（理論空燃比）に応じて設定される（図７のステップ４０５）。なお、リーン補正値ＦＬＥＡＮ及びリッチ補正値ＦＲＩＣＨは図１０を通して「１．０」に保持される。

図１０によれば、Ｆ／Ｂ制御の開始当初において、λｒ，λＴＧの偏差に関係なく直ちにλＴＧによる制御が開始されるのではなく、Ｆ／Ｂ開始直後に使われるλＴＧＳＴがλｒからλＴＧ側に徐々に変更されるので、Ｆ／Ｂ制御への移行時に空燃比の急変が原因でトルクショックが発生するといった従来の問題が解消される。

図１０では、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１となる時刻ｔ２で、Ｆ／Ｂ制御の目標空燃比をλＴＧＳＴからλＴＧに切り換えたが、仮に、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１となる前にＫＣ１時間が経過しＣ１＝０になると、その時点で、Ｆ／Ｂ制御の目標空燃比がλＴＧＳＴからλＴＧに切り換えられることとなる。

因みに、燃料カットが実施されて空燃比Ｆ／Ｂ制御が中断されたり、エンジンが高負荷域で運転されて空燃比Ｆ／Ｂ制御が中断されたりする場合にも、上記図１０の時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、中断後のＦ／Ｂ制御の再開に際し、Ｆ／Ｂ開始直後における目標空燃比λＴＧＳＴが設定され、そのλＴＧＳＴに基づいてＦ／Ｂ制御が実施される。そして、λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差が十分に小さくなると、目標空燃比がλＴＧＳＴからλＴＧに切り換えられる。

一方、図１１において、時刻ｔ３〜ｔ５は、リーンＦ／Ｂ制御の途中に一時的にリッチパージが実施される期間を示す。時刻ｔ３以前、その時々の目標空燃比λＴＧに応じてフィードバック補正値ＦＡＦとリーン補正値ＦＬＥＡＮとが各自設定される（但し、リッチ補正値ＦＲＩＣＨは１．０）。

時刻ｔ３では、リッチパージ条件が前回＝不成立、今回＝成立となるため、目標空燃比λＴＧとしてリッチ制御値が設定されると共に、目標空燃比変更カウンタＣ２に所定値ＫＣ２が設定される（図４のステップ２１０，２１３）。

また、時刻ｔ３では、リッチパージの開始に伴い、リーン補正値ＬＥＡＮがそれまでの１．０未満の値から「１．０」に変更されると共に、リッチ補正値ＦＲＩＣＨがそれまでの「１．０」から１．０を超える値に変更される。

時刻ｔ３以降、目標空燃比変更カウンタＣ２が徐々に減算されると共に、実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧ（リッチ制御値）に近づく。そして、｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２となる時刻ｔ４では、目標空燃比変更カウンタＣ２が「０」にクリアされる（図４のステップ２１６）。

時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、フィードバック補正値ＦＡＦが「１．０」となり（図７のステップ４０４）、一時的に空燃比Ｆ／Ｂ制御が中断される。そして、時刻ｔ４でＣ２＝０になると、それ以降、目標空燃比λＴＧ（リッチ制御値）に応じてフィードバック補正値ＦＡＦが設定され（図７のステップ４０５）、リッチＦ／Ｂ制御が開始される。

その後、時刻ｔ５では、リッチパージ条件が前回＝成立、今回＝不成立となるため、目標空燃比変更カウンタＣ２に所定値ＫＣ２が再び設定される（図４のステップ２１３）。時刻ｔ５以降、制御モードがリーンＦ／Ｂ制御に切り換えられるため、目標空燃比λＴＧがリーン制御値に戻る。また、時刻ｔ５では、リーン補正値ＬＥＡＮがそれまでの「１．０」から１．０未満の値に変更されると共に、リッチ補正値ＦＲＩＣＨがそれまでの１．０を超える値から「１．０」に変更される。

時刻ｔ５以降、目標空燃比変更カウンタＣ２が徐々に減算されると共に、実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧに近づく。そして、｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２となる時刻ｔ６では、目標空燃比変更カウンタＣ２が「０」にクリアされる（図４のステップ２１６）。

時刻ｔ５〜ｔ６の期間では、時刻ｔ３〜ｔ４の期間と同様、フィードバック補正値ＦＡＦが「１．０」となり（図７のステップ４０４）、一時的に空燃比Ｆ／Ｂ制御が中断される。そして、時刻ｔ６でＣ２＝０になると、それ以降、目標空燃比λＴＧに応じてフィードバック補正値ＦＡＦが設定され（図７のステップ４０５）、リーンＦ／Ｂ制御が開始される。

上記の通り、Ｆ／Ｂ制御が一時的に中断されることで、過渡期における制御のハンチングが防止される。また、λｒ，λＴＧの偏差が所定値以下となった時にＦ／Ｂ制御が再開されることで、目標空燃比λＴＧの変化時に空燃比が過補正されるといった不具合が解消される。

図１１では、｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２となる時刻ｔ４，ｔ６で、Ｆ／Ｂ制御を再開したが、仮に、｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２となる前にＫＣ２時間が経過しＣ２＝０になると、その時点で、Ｆ／Ｂ制御が再開されることとなる。

また図示は省略するが、空燃比Ｆ／Ｂ制御の実施中に、その実施条件がリーンＦ／Ｂ条件とそれ以外の条件とで変更された場合（図３のステップ２０６又は２０７がＮＯの場合）、すなわち理論空燃比Ｆ／Ｂ制御とリーンＦ／Ｂ制御とで制御モードが切り換えられた場合にも、前記図１１の時刻ｔ３〜ｔ４又はｔ５〜ｔ６と同様に、制御切り換えの直後においてＦ／Ｂ制御が一時的に中断される。そして、λｒ，λＴＧの偏差が所定値以下になると、Ｆ／Ｂ制御が再開されるようになっている。

なお本実施の形態では、図３，４のステップ２０５〜２０７，２０９，２１１，２１２により本発明の判定手段が構成され、図４のステップ２１４〜２１６及び図７により制御変更手段が構成される。また、図３のステップ２０１により第１の目標設定手段が構成され、図５のステップ２４３，２４５〜２４７により第２の目標設定手段が構成され、図５及び図７の処理により制御切換手段が構成される。またこのとき、通常時の目標空燃比λＴＧが「第１の目標値」に相当し、Ｆ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴが「第２の目標値」に相当する。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。

（ａ）理論空燃比Ｆ／Ｂ制御⇔リーンＦ／Ｂ制御の切り換え時や、リッチパージの実行／非実行の切り換え時など、目標空燃比λＴＧが大幅に変化する場合、一時的にＦ／Ｂ制御を中断し、実空燃比λｒと目標空燃比λＴＧとの偏差が所定値ＫＡＦ２以下となった時にＦ／Ｂ制御を再開するようにした。本構成によれば、過渡期における制御のハンチングや空燃比の過補正といった不具合が解消される。このとき、制御モードの切り換え後において、Ｆ／Ｂ制御の開始以前に実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧから大きく外れるといった問題が生じることはない。その結果、目標空燃比の変化時にも空燃比の乱れが抑制され、ドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックを招くことなく空燃比制御を継続することができる。

（ｂ）Ｆ／Ｂ制御の中断後、λｒ，λＴＧの偏差が所定値ＫＡＦ２以下となった時点、或いはＦ／Ｂ制御の中断から所定時間ＫＣ２が経過した時点のうち、早いタイミングでＦ／Ｂ制御を再開するようにした。この場合、仮に偏差の収束が予想外に長引いても、ＫＣ２時間が経過した時点でＦ／Ｂ制御が再開される。従って、当該Ｆ／Ｂ制御の再開が意図に反して遅れるといった不都合が未然に回避できる。

（ｃ）オープンループ制御からＦ／Ｂ制御に移行する場合、Ｆ／Ｂ制御の開始当初には目標空燃比λＴＧＳＴを、開始直後の実空燃比λｒからその時々の制御モードに見合う目標空燃比λＴＧに対して徐々に近づけるよう変更し、λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差が所定値ＫＡＦ１以下となった時に、それ以降、目標空燃比をλＴＧＳＴからλＴＧに切り換えるようにした。この場合、Ｆ／Ｂ制御の開始当初において空燃比の急変が原因でトルクショックが発生するといった従来の問題が解消され、Ｆ／Ｂ制御への切り換えが円滑に行われるようになる。

（ｄ）λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差が所定値ＫＡＦ１以下となった時点、或いはＦ／Ｂ制御の開始から所定時間ＫＣ１が経過した時点のうち、早いタイミングでＦ／Ｂ制御の目標空燃比をλＴＧＳＴからλＴＧに切り換えるようにした。この場合、仮に偏差の収束が予想外に長引いても、ＫＣ１時間が経過した時点で目標空燃比が変更される（λＴＧＳＴ→λＴＧ）。従って、目標空燃比λＴＧによる本来のＦ／Ｂ制御の開始が意図に反して遅れるといった不都合が未然に回避できる。

（ｅ）カウンタＣ１，Ｃ２にセットする所定値ＫＣ１，ＫＣ２を、λｒ，λＴＧの偏差に応じて設定したので、偏差が異なる場合にはその時々で異なる所定値ＫＣ１，ＫＣ２が付与され、細かな制御が実現できる。

（ｆ）Ｆ／Ｂ制御の開始に際し、Ｆ／Ｂ開始直後の目標空燃比λＴＧＳＴが、目標空燃比λＴＧに対してリッチ側から近づくのか或いはリーン側から近づくのかに応じてしきい値（所定値ＫＡＦ１）を可変に設定するようにしたため、Ｆ／Ｂ制御の開始が最適時期となる。

次に、本発明における第２，第３の実施の形態を説明する。但し、以下の各実施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

（第２の実施の形態）図１２は、目標空燃比λＴＧの設定処理の一部を示すフローチャートであり、同処理は前記図３，４のステップ２０５〜２１３に置き換えて実施される。

図１２のステップ５０１では、目標空燃比の今回値λＴＧｉと前回値λＴＧｉ−１とからその変化量λＤＶを算出する（λＤＶ＝｜λＴＧｉ−λＴＧｉ−１｜）。また、続くステップ５０２では、目標空燃比の変化量λＤＶが所定値ＫＤＶよりも大きいか否かを判別し、λＤＶ＞ＫＤＶであることを条件に、ステップ５０３で目標空燃比変更カウンタＣ２に所定値ＫＣ２を設定する。ここで、所定値ＫＣ２は、前記図９の関係に従い設定してもよいし、或いは固定値としてもよい。

上記処理によれば、目標空燃比λＴＧが大きく変更された時、Ｃ２＝ＫＣ２がセットされ、それに伴い、当初はＦ／Ｂ制御が中断され（ＦＡＦ＝１．０とし）、実空燃比λｒと目標空燃比λＴＧとの偏差が所定値以下になるか、或いは目標空燃比変更カウンタＣ２が徐々に減じられてＣ２＝０になるか、の何れか早いタイミングでＦ／Ｂ制御が再開される。

このとき、第１の実施の形態で説明した通り、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御とリーンＦ／Ｂ制御とで制御モードが切り換えられた時や、リッチパージが実行／非実行で切り換えられた時にも、図１２のステップ５０２がＹＥＳとなり、Ｆ／Ｂ制御が中断されるなどの処理が実施される。なお本実施の形態では、ステップ５０２が本発明の判定手段に相当する。

以上第２の実施の形態によれば、既述の第１の実施の形態と同様に、過渡期における制御のハンチングや空燃比の過補正といった不具合が解消される。その結果、目標空燃比の変化時にも空燃比の乱れが抑制され、ドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックを招くことなく空燃比制御を継続することができる。

また本実施の形態によれば、Ａ／Ｆ＝約２０〜２３を目標空燃比λＴＧとする通常のリーンＦ／Ｂ制御からＡ／Ｆ＝約４５〜５０を目標空燃比λＴＧとする超リーンＦ／Ｂ制御に移行する際にも、その制御の切り換えを円滑に行わせることが可能となる。

（第３の実施の形態）上記各実施の形態では、
・オープンループ制御から空燃比Ｆ／Ｂ制御に切り換えられた時、
・理論空燃比Ｆ／Ｂ制御とリーンＦ／Ｂ制御とが切り換えられた時、
・リッチパージが実行／非実行で切り換えられた時、
・目標空燃比λＴＧの変化量が所定値を超える時、
の各々において、カウンタＣ１，Ｃ２に所定値ＫＣ１，ＫＣ２をセットし、そのカウンタＣ１，Ｃ２を徐々に減算したが、この構成を変更する。例えばカウンタＣ１，Ｃ２に代えてフラグＦ１，Ｆ２を用い、Ｆ／Ｂ開始直後にはＦ１＝１とすると共に、目標空燃比λＴＧが大きく変更された時にはＦ２＝１とする。

実際には、前記図３のステップ２０２がＮＯとなる時に、フラグＦ１に「１」をセットし、その後のＦ１＝１の期間においては、図５に示す通り目標空燃比λＴＧＳＴを設定すると共に、｜λＴＧＳＴ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ１となる時に同フラグＦ１をクリアする。そして、前記図７の一部を変更した図１３の処理において、Ｆ１＝１の期間では目標空燃比λＴＧＳＴに応じてＦＡＦ値を設定し（ステップ６０１→４０３）、Ｆ１＝０になるとそれ以降、目標空燃比λＴＧに応じてＦＡＦ値を設定する（ステップ６０１→６０２→４０５）。

一方、前記図３，４の２０６，２０７，２１１，２１２の何れかがＮＯの場合、又は前記図１２のステップ５０２がＹＥＳの場合、フラグＦ２に「１」をセットし、その後のＦ２＝１の期間においては、図４のステップ２１５の通り｜λｒ−λＴＧ｜≦ＫＡＦ２となるか否かを判別し、同ステップがＹＥＳになると同フラグＦ２をクリアする。そして、図１３の処理において、Ｆ２＝１の期間ではＦＡＦ＝１．０としてＦ／Ｂ制御を中断し（ステップ６０２→４０４）、Ｆ２＝０になるとそれ以降、目標空燃比λＴＧに応じてＦＡＦ値を設定する（ステップ６０２→４０５）。

以上第３の実施の形態によれば、既述の実施の形態と同様に、目標空燃比の変化時にも空燃比の乱れが抑制され、ドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックを招くことなく空燃比制御を継続することができる。また、目標空燃比の偏差でしか制御切換のタイミングが得られないものの、カウンタＣ１，Ｃ２の設定処理やカウンタ処理等が省略でき、構成の簡素化を図ることができる。

なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。上記第１の実施の形態では、オープンループ制御からＦ／Ｂ制御への移行時に限り、
（イ）実空燃比λｒを目標空燃比λＴＧＳＴ（第２の目標値）として初期設定すると共に、制御モードに見合う目標空燃比λＴＧ（第１の目標値）に近づくようλＴＧＳＴを徐々に変更する。

（ロ）λＴＧＳＴを目標空燃比として新たなフィードバック制御を開始する。

（ハ）λＴＧＳＴ，λＴＧの偏差が所定値以下になると、目標空燃比をλＴＧＳＴからλＴＧに切り換える。

といった、図５及び図７に示す一連の処理を実施したが、この処理をＦ／Ｂ制御の実施途中における目標空燃比λＴＧの変更時に実施するようにしてもよい。

すなわち、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御⇔リーンＦ／Ｂ制御の切り換え時や、リッチパージの実行／非実行の切り換え時などにおいて、
・一時的にＦ／Ｂ制御を中断し、λｒ，λＴＧの偏差が所定値ＫＡＦ２以下となった時にＦ／Ｂ制御を再開する、といった既述の処理（図３，４の処理）に代えて、上記（イ）〜（ハ）の処理を実施する。

また、上記第２の実施の形態の如く、目標空燃比の変化量λＤＶ（＝｜λＴＧｉ−λＴＧｉ−１｜）が所定値ＫＤＶよりも大きい場合にも同様に、上記（イ）〜（ハ）の処理を実施するようにしてもよい。これら何れの構成においても、既述した通り、目標空燃比の変化時にも空燃比の乱れが抑制され、ドライバビリティ、エミッションの悪化やトルクショックを招くことなく空燃比制御を継続することができる。

上記実施の形態では、例えばオープンループ制御からＦ／Ｂ制御への移行時において、実空燃比λｒを目標空燃比λＴＧＳＴ（第２の目標値）として初期設定したが、この際、λＴＧＳＴの初期値は必ずしも実空燃比λｒそのものでなくてもよく、その時の実空燃比λｒや目標空燃比λＴＧに応じて適宜設定される値でよい。例えば、制御モードに見合う目標空燃比λＴＧに対し、所定値αだけ実空燃比λｒから近づけた値を、目標空燃比λＴＧＳＴ（第２の目標値）として初期設定する。所定値αはλｒ，λＴＧの偏差に応じて決定される
とよい。実際には、
・実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧよりもリッチ側にあれば、「λｒ＋α」をλＴＧＳＴの初期値とし、
・実空燃比λｒが目標空燃比λＴＧよりもリーン側にあれば、「λｒ−α」をλＴＧＳＴの初期値とする。

この場合、目標空燃比λＴＧに対して実空燃比λｒがいち早く収束し、Ｆ／Ｂ制御の開始を早めることが可能となる。

上記第１の実施の形態では、リッチパージに際し、リッチＦ／Ｂ制御を実施することとしたが、これをオープンループ制御としてもよい。この場合、リッチパージからリーンＦ／Ｂ制御に切り換えられる時には、その当初において図５の手順に従い、Ｆ／Ｂ開始直後における目標空燃比λＴＧＳＴを設定してＦ／Ｂ制御を開始するとよい。

上記第２の実施の形態では、図３，４のステップ２０５〜２１３に置き換えて図１２の処理を実施する旨を記載したが、これを変更する。例えば図３，４のステップ２０５〜２１３の処理と図１２の処理とを併せて実施してもよく、この場合には、図３，４のステップ２０５〜２１３に引き続き、図１２の処理を実施すればよい。

オープンループ制御及び理論空燃比Ｆ／Ｂ制御のみを実施する装置（リーンＦ／Ｂ制御を実施しない装置）に本発明を適用してもよい。この場合、オープンループ制御→理論空燃比Ｆ／Ｂ制御の切り換え時に既述の図５の処理が実施される。但し、触媒による有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）の吸着能力を回復させるべく、理論空燃比Ｆ／Ｂ制御の途中に有害成分の触媒吸着量に応じてリッチパージを実施する場合には（例えば本願出願人による特開平６−７４０７２号公報、特開平８−２００１２８号公報を参照）、リッチパージの実行／非実行に応じてＦ／Ｂ制御の一時中断、並びに空燃比偏差に応じたＦ／Ｂ制御の復帰などの処理（図３，４，７の処理）を適宜行うとよい。これによりやはり、エミッションやドライバビリティの悪化等の問題が解消される。

また、一形態として、Ｆ／Ｂ開始直後の制御（図５の処理）を省略し、目標空燃比λＴＧの変化量が大きい時の制御（図３，４においてステップ２０２，２０３，２４０以外の処理）だけを実施する装置としてもよい。

実施の形態における内燃機関の空燃比制御装置の概要を示す構成図。 燃料噴射制御処理を示すフローチャート。 目標空燃比の設定処理を示すフローチャート。 図３に続いて、目標空燃比の設定処理を示すフローチャート。 Ｆ／Ｂ開始直後における目標空燃比の設定処理を示すフローチャート。 ＦＬＥＡＮ，ＦＲＩＣＨの設定処理を示すフローチャート。 ＦＡＦの設定処理を示すフローチャート。 所定値ＫＣ１を設定するための関係図。 所定値ＫＣ２を設定するための関係図。 Ｆ／Ｂ開始直後の作用をより具体的に示すタイムチャート。 Ｆ／Ｂ制御の切り換え時における作用をより具体的に示すタイムチャート。 第２の実施の形態において目標空燃比の設定処理の一部を示すフローチャート。 第３の実施の形態においてＦＡＦの設定処理を示すフローチャート。 従来技術の課題を説明するためのタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン（内燃機関）、１２…排気管、１３…ＮＯｘ触媒、２６…Ａ／Ｆセンサ、３０…ＥＣＵ、３１…判定手段，制御変更手段，モード切換制御手段，第１の目標設定手段，第２の目標設定手段，制御切換手段を構成するＣＰＵ。

Claims (4)

1. 目標空燃比を設定し、該設定した目標空燃比のリーン又はリッチの度合に応じた補正を行うと共に、内燃機関から排出される排ガスの実空燃比を目標空燃比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おいて、
   前記目標空燃比が大きく変化したことを判定する判定手段と、
   目標空燃比が大きく変化したことを判定した時、一時的にフィードバック制御を中断し、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となった時にフィードバック制御を再開する制御変更手段とを備え、
   前記制御変更手段は、一時的にフィードバック制御を中断した後、実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以下となった時点、或いはフィードバック制御の中断から所定時間が経過した時点のうち、早いタイミングでフィードバック制御を再開することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
   目標空燃比の変化量に応じて前記制御変更手段の所定時間を設定する内燃機関の空燃比制御装置。
3. 理論空燃比を目標空燃比とする理論空燃比フィードバック制御と、所定のリーン値を目標空燃比とするリーンフィードバック制御とを選択的に実施する空燃比制御装置において、
   前記判定手段は、前記２つのフィードバック制御のうち、同制御を一方から他方へ切り換える際に、目標空燃比が大きく変化したと判定する請求項１と請求項２の何れか一方に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 所定のリーン値を目標空燃比とするリーンフィードバック制御と、機関排気系に設けられたリーンＮＯｘ触媒の吸蔵ＮＯｘを放出するためのリッチパージ制御とを選択的に実施する空燃比制御装置において、
   前記判定手段は、前記リッチパージの実行／非実行が切り換えられる際に、目標空燃比が大きく変化したと判定する請求項１と請求項２の何れか一方に記載の内燃機関の空燃比制御装置。