JPH09126015A

JPH09126015A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH09126015A
Application number: JP8139076A
Authority: JP
Inventors: Jun Hasegawa; 純長谷川; Hisashi Iida; 飯田　　寿
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-05-13
Anticipated expiration: 2016-05-31
Also published as: US5771688A; JP3692618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高負荷時における排気温の上昇を抑制しつつエ
ミッションの悪化を最小限に抑える。【解決手段】内燃機関１の排気管１２において、三元触
媒１３の上流側にはＡ／Ｆセンサ２６が配設され、下流
側には下流側Ｏ2 センサ２７が配設されている。ＣＰＵ
３２は、排気温に基づいて機関運転状態が高負荷域であ
るか否かを判定する。そして、ＣＰＵ３２は、高負荷域
への突入当初、下流側Ｏ2 センサ２７による空燃比のリ
ニア検出域にてリッチ側の目標空燃比を設定し、同目標
空燃比を用いて空燃比フィードバック制御を実施する。
また、負荷レベルが上昇した場合、ＣＰＵ３２は、排気
温に応じてリッチ側の目標空燃比を設定し、同目標空燃
比を用いて空燃比フィードバック制御を実施する。さら
に、リッチ幅がＡ／Ｆセンサ２６の検出域から外れる
と、ＣＰＵ３２は燃料増量をオープン制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の空燃
比制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の運転状態が高負荷域（例え
ば、機関回転数＝大、且つ吸気圧＝大の領域）にある場
合、排気温が上昇し、これにより排気経路に設けられた
触媒やセンサ類の損傷や機能低下を招くおそれがある。
そこで、上記のような高負荷時には燃料噴射弁による燃
料噴射量を増量し、その時の気化熱により排気温を低下
させる技術が開示されている。例えば特開昭６３−６５
１４６号公報に開示されている「内燃機関の空燃比制御
装置」では、排気温が予め設定された所定値よりも高く
なった際に燃料増量を行い、この際、初期には大きな燃
料増量値を与え、その後、初期値よりも小さな増量値に
変更するようにしている。つまり、同公報によれば、中
負荷継続状態から高負荷加速のような最も厳しい運転条
件下での排気温低下が図られていた。

【０００３】また、特開平３−２１００３３号公報に開
示されている「内燃エンジンの高負荷時の燃料供給制御
方法」では、機関運転状態が高負荷域に突入した際にそ
の高負荷状態に応じた燃料増量値を設定し、その燃料増
量値から最終の目標増量値まで増量値を漸増させるよう
にしている。つまり、同公報によれば、燃料増量による
機関冷却が機関温度に応じて適宜行われ、燃費特性の向
上が図られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記いずれ
の公報においても、燃料増量により排気温低下や燃費特
性の向上が実現できるものの、燃料増量に伴いエミッッ
ションが著しく悪化するおそれがあった。つまり、上記
各公報では、高負荷時における燃料噴射制御（増量補
正）がオープン制御されるため、触媒の浄化性能が低下
し、ＨＣやＣＯ等の排出量が増大するおそれがあった。

【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、高負荷時におけ
る排気温の上昇を抑制しつつエミッションの悪化を最小
限に抑えることができる内燃機関の空燃比制御装置を提
案するものである。

【０００６】

【発明が解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図２３に示すように、内燃機関Ｍ１の排気経路に設
けられた触媒Ｍ２と、前記内燃機関Ｍ１に供給される混
合気の空燃比を検出する空燃比検出手段Ｍ３と、前記内
燃機関Ｍ１に燃料を供給する燃料噴射弁Ｍ４と、目標空
燃比を設定する目標空燃比設定手段Ｍ５と、前記内燃機
関Ｍ１の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定する運
転状態判定手段Ｍ６と、前記運転状態判定手段Ｍ６によ
り機関運転状態が高負荷域でない旨が判定された場合、
前記空燃比検出手段Ｍ３により検出された空燃比と前記
目標空燃比との偏差をなくすべく前記燃料噴射弁Ｍ４に
よる燃料噴射量を制御する第１の空燃比フィードバック
制御手段Ｍ７と、前記運転状態判定手段Ｍ６により機関
運転状態が高負荷域にある旨が判定された場合、前記目
標空燃比を所定幅だけリッチ側に設定し、前記空燃比検
出手段Ｍ３により検出された空燃比と前記リッチ側に設
定された目標空燃比との偏差をなくすべく前記燃料噴射
弁Ｍ４による燃料噴射量を制御する第２の空燃比フィー
ドバック制御手段Ｍ８と、を備えたことを要旨としてい
る。

【０００７】上記請求項１に記載した発明の作用を以下
に説明する。要するに、運転状態判定手段Ｍ６は、内燃
機関Ｍ１の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定す
る。第１の空燃比フィードバック制御手段Ｍ７は、機関
運転状態が高負荷域でない場合に、空燃比検出手段Ｍ３
により検出された空燃比と目標空燃比との偏差をなくす
べく燃料噴射量を制御する。また、第２の空燃比フィー
ドバック制御手段Ｍ８は、機関運転状態が高負荷域にあ
る場合に、目標空燃比を所定幅だけリッチ側に設定し、
空燃比検出手段Ｍ３により検出された空燃比と前記リッ
チ側に設定された目標空燃比との偏差をなくすべく燃料
噴射量を制御する。

【０００８】つまり、機関運転状態が高負荷域にある場
合には排気温が上昇し、これにより排気経路に設けられ
た触媒Ｍ２やその他のセンサ類が損傷したり、その機能
が低したりするおそれがあった。そのため、従来より上
記の如く高負荷域では燃料噴射量を増量補正し、排気温
を降下させる技術が提案されていたが、燃料量を増量す
る際には、エミッションの悪化を招き易いという問題が
あった。これに対して、上記構成によれば、機関運転状
態が高負荷域にある場合において、目標空燃比をリッチ
側に設定し、当該目標空燃比にてフィードバック制御を
行うようにしたため、高負荷時における排気温の上昇を
抑制しつつ、エミッションの悪化を最小限に抑えること
ができるという優れた効果が得られる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、図２４に示すよ
うに、内燃機関Ｍ１１の排気経路に設けられた触媒Ｍ１
２と、前記触媒Ｍ１２の上流側に設けられ、前記内燃機
関Ｍ１１から排出される排気から空燃比を検出する上流
側空燃比センサＭ１３と、前記触媒Ｍ１２の下流側に設
けられ、同触媒Ｍ１２を通過した排気から空燃比を検出
する下流側空燃比センサＭ１４と、前記内燃機関Ｍ１１
に燃料を供給する燃料噴射弁Ｍ１５と、前記下流側空燃
比センサＭ１４の空燃比検出結果に基づいて目標空燃比
を設定する目標空燃比設定手段Ｍ１６と、前記内燃機関
Ｍ１１の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定する運
転状態判定手段Ｍ１７と、前記運転状態判定手段Ｍ１７
により機関運転状態が高負荷域でない旨が判定された場
合、前記上流側空燃比センサＭ１３により検出された空
燃比と前記目標空燃比との偏差をなくすべく前記燃料噴
射弁Ｍ１５による燃料噴射量を制御する第１の空燃比フ
ィードバック制御手段Ｍ１８と、前記運転状態判定手段
Ｍ１７により機関運転状態が高負荷域にある旨が判定さ
れた場合、前記目標空燃比を負荷レベルに応じてリッチ
側に設定するリッチ側目標空燃比設定手段Ｍ１９と、前
記運転状態判定手段Ｍ１７により機関運転状態が高負荷
域にある旨が判定された場合、前記上流側空燃比センサ
Ｍ１３により検出された空燃比と前記リッチ側目標空燃
比設定手段Ｍ１９により設定されたリッチ側目標空燃比
との偏差をなくすべく前記燃料噴射弁Ｍ１５による燃料
噴射量を制御する第２の空燃比フィードバック制御手段
Ｍ２０と、を備えたことを要旨としている。

【００１０】上記請求項２に記載した発明の作用を以下
に説明する。要するに、目標空燃比設定手段Ｍ１６は、
下流側空燃比センサＭ１４の空燃比検出結果に基づいて
目標空燃比を設定する。運転状態判定手段Ｍ１７は、内
燃機関Ｍ１１の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定
する。第１の空燃比フィードバック制御手段Ｍ１８は、
機関運転状態が高負荷域でない場合に、上流側空燃比セ
ンサＭ１３により検出された空燃比と前記目標空燃比と
の偏差をなくすべく燃料噴射量を制御する。リッチ側目
標空燃比設定手段Ｍ１９は、機関運転状態が高負荷域に
ある場合に、前記目標空燃比を負荷レベルに応じてリッ
チ側に設定する。第２の空燃比フィードバック制御手段
Ｍ２０は、機関運転状態が高負荷域にある場合に、上流
側空燃比センサＭ１３により検出された空燃比と前記リ
ッチ側目標空燃比との偏差をなくすべく燃料噴射量を制
御する。

【００１１】かかる場合、高負荷時には、その負荷レベ
ルに応じて目標空燃比がリッチ側に設定され、その目標
空燃比を用いた空燃比フィードバック制御が行われるた
め、上記請求項１に記載の発明と同様に、高負荷時にお
ける排気温の上昇を抑制しつつ、エミッションの悪化を
最小限に抑えることができる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記リッチ側目標空燃比設定手段Ｍ
１９は、前記内燃機関Ｍ１１から排出される排気の温度
上昇を所定の許容範囲内に抑えつつ、その時の燃料増量
幅が最小となるように目標空燃比を設定する。

【００１３】つまり、高負荷時における燃料増量幅が大
きいと排気温は確実に低下するが、エミッション悪化の
程度が大きくなる。一方、燃料増量幅が小さいと排気温
の低下が緩慢になるが、エミッション悪化が抑制され
る。そこで上記の如く、排気の温度上昇を所定の許容範
囲内に抑えつつ、その時の燃料増量幅が最小となるよう
に目標空燃比を設定することにより、排気温が確実に低
下すると共にエミッション悪化が最小限に抑制される。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
３に記載の発明において、前記リッチ側目標空燃比設定
手段Ｍ１９は、前記下流側空燃比センサＭ１４により検
出された空燃比とその時のリッチ側目標空燃比とのズレ
に応じて、当該リッチ側目標空燃比を修正する。この場
合、高負荷時においてより精密な空燃比フィードバック
制御が実現され、エミッション低減に貢献できる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、請求項２又は
３に記載の発明において、前記下流側空燃比センサＭ１
４は、大気側と排気側との酸素濃度差に応じて理論空燃
比を境にリッチ側とリーン側とで異なる起電力を発生す
ると共に理論空燃比付近の微小範囲で空燃比をリニアに
検出するＯ2 センサであり、前記第１の空燃比フィード
バック制御手段Ｍ１８は、空燃比を理論空燃比付近でフ
ィードバック制御するようにした空燃比制御装置であっ
て、前記リッチ側目標空燃比設定手段Ｍ１９は、前記運
転状態判定手段Ｍ１７により機関運転状態が高負荷域に
突入した旨が判定された場合、その突入当初において、
理論空燃比付近での前記Ｏ2 センサのリニア検出域内で
リッチ側目標空燃比を設定すると共に、当該リッチ側目
標空燃比に対してＯ2 センサの検出結果とのズレに応じ
た修正を行う第１の目標値設定手段と、機関運転状態が
高負荷域に突入した後にその負荷レベルが上昇した場
合、前記第１の目標値設定手段による目標空燃比の設定
を停止し、その時の負荷レベルに応じたリッチ側目標空
燃比を設定する第２の目標値設定手段と、を備えてい
る。

【００１６】つまり、前記Ｏ2 センサとは例えばジルコ
ニア素子を用いたセンサであり、同センサは、上述の通
り大気側と排気側との酸素濃度差に応じて理論空燃比を
境にリッチ側とリーン側とで異なる起電力を発生すると
共に、理論空燃比付近の微小範囲で空燃比をリニアに且
つ精度良く検出する。この場合、機関運転状態が高負荷
域に突入した当初には、前記Ｏ2 センサによる空燃比の
リニア検出域でリッチ側目標空燃比が設定されると共
に、当該Ｏ2 センサの検出結果とその時の目標空燃比
（リッチ側目標空燃比）とのズレに応じて目標空燃比が
修正されることにより、高負荷域への突入当初における
精密な空燃比制御が実現できる。また、負荷レベル（排
気温）が上昇し、Ｏ2 センサによる空燃比のリニア検出
域から外れた場合には、負荷レベルに応じてリッチ側目
標空燃比が設定されることにより、高負荷域突入後にも
適切な空燃比制御が実現できる。

【００１７】請求項６に記載の発明では、請求項２〜５
のいずれかに記載の発明において、前記上流側空燃比セ
ンサＭ１３は、所定の印加電圧下で空燃比に応じたリニ
アな電流値を出力するリニア空燃比センサであり、前記
目標空燃比のリッチ化が前記リニア空燃比センサの空燃
比検出域を越えた場合、前記第２の空燃比フィードバッ
ク制御手段Ｍ２０による空燃比フィードバック制御を停
止し、燃料噴射量の見込み増量を行うようにしている。

【００１８】つまり、前記リニア空燃比センサは、一般
に理論空燃比を中心に所定範囲内での空燃比を検出す
る。そのため、リッチ側目標空燃比が当該検出域を越え
る場合にはフィードバック制御が困難になるが、その時
点でオープン制御に移行させることにより、排気温低下
を継続して行わせることができる。

【００１９】請求項７に記載の発明では、請求項１〜６
のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判定手
段Ｍ６，Ｍ１７は、前記内燃機関Ｍ１，Ｍ１１から排出
される排気の温度に応じて機関運転状態が高負荷域であ
るか否かを判定する。この場合、高負荷域か否かを排気
温にて直接的に判定することにより、排気経路に設けら
れた触媒やセンサ類の損傷や機能低下を確実に防止でき
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を内燃機関の空燃比
制御装置において具体化した第１の実施の形態を説明す
る。

【００２１】図１は本実施の形態における内燃機関の空
燃比制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器の概
略構成図である。図１に示すように、内燃機関１は直列
４気筒４サイクルの火花点火式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
ロットルバルブ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
各燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合され、所定空
燃比の混合気として各気筒に供給される。

【００２２】また、内燃機関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にて分配供給され、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。そ
して、燃焼後の排気はエキゾーストマニホールド１１及
び排気管１２を通過し、排気管１２に設けられた三元触
媒１３にて有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯX 等) が浄化さ
れて大気に排出される。

【００２３】前記吸気管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
ットルバルブ４の下流側の吸入空気の圧力（吸気圧Ｐ
Ｍ）をそれぞれ検出する。また、前記スロットルバルブ
４には同バルブ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
グ信号を出力すると共に、スロットルバルブ４が略全閉
である旨の検出信号を出力する。また、内燃機関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は内燃機関１内の冷却水の温度（冷却水温
Ｔｈｗ）を検出する。前記ディストリビュータ１０には
内燃機関１の回転数（機関回転数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
は内燃機関１の２回転、即ち７２０°ＣＡ毎に等間隔で
２４個のパルス信号を出力する。

【００２４】さらに、前記三元触媒１３の上流側となる
排気管１２には、内燃機関１から排出される排気の酸素
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、限界電流式酸素センサからなるＡ／Ｆセンサ２６
（上流側空燃比センサ）が設けられている。Ａ／Ｆセン
サ２６には、同センサ２６を活性化温度に保持するため
のヒータ２６ａが付設されている（図では、離して示
す）。このＡ／Ｆセンサ２６は、ジルジニア素子（Ｚｒ
Ｏ2 ）等の固体電解質層の外部に拡散抵抗層を有し、所
定の印加電圧下で空燃比に対応した限界電流を出力す
る。

【００２５】また、三元触媒１３の下流側となる排気管
１２には、空燃比が理論空燃比（λ＝１）に対してリッ
チかリーンかに応じた電圧ＶＯＸ２を出力する下流側Ｏ
2 センサ２７（下流側空燃比センサ）が設けられてい
る。この下流側Ｏ2 センサ２７は、ジルジニア素子（Ｚ
ｒＯ2 ）の内外面での酸素濃度差に応じた起電力を発生
する。なお、空燃比は通常、空気とガソリンとの混合比
（質量比）を指すが、本実施の形態では、便宜上、空気
過剰率λ（＝実際の空燃比／理論空燃比）を空燃比とし
て称し、空燃比λ＝１が理論空燃比を示すものとする。

【００２６】ここで、Ａ／Ｆセンサ２６及び下流側Ｏ2
センサ２７の出力特性を説明する。図２はＡ／Ｆセンサ
２６の出力特性を示し、図３は下流側Ｏ2 センサ２７の
出力特性を示す。つまり、図２に示すように、Ａ／Ｆセ
ンサ２６は、所定の印加電圧下で空燃比λに対応してリ
ニアに変化する限界電流Ｉｐ〔ｍＡ〕を出力する。な
お、同Ａ／Ｆセンサ２６のλ検出域は約０．８〜１．２
となっている。

【００２７】また、図３に示すように、下流側Ｏ2 セン
サ２７は、理論空燃比λ＝１を境にして大きく変化する
出力電圧ＶＯＸ２〔Ｖ〕を出力する。このとき、出力電
圧ＶＯＸ２は、大気中の酸素濃度と排気中の酸素濃度と
の差に応じた起電力であり、その値はリッチ側で約１Ｖ
の電圧値となり、リーン側で約０Ｖの電圧値となる。な
お、下流側Ｏ2 センサ２７では、理論空燃比λ＝１近傍
の微小範囲（０．９９６〜１．００４）において空燃比
λをリニアに検出することができる（出力電圧ＶＯＸ２
が約０．３〜０．７〔Ｖ〕の範囲）。

【００２８】一方、図１において、内燃機関１の運転を
制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）３１は、
ＣＰＵ（中央処理装置）３２、ＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）３３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３４、
バックアップＲＡＭ３５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３６及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力
ポート３７等に対しバス３８を介して接続されている。
そして、ＥＣＵ３１は、入力ポート３６を介して前記各
センサから吸気温Ｔａｍ、吸気圧ＰＭ、スロットル開度
ＴＨ、冷却水温Ｔｈｗ、機関回転数Ｎｅ、空燃比信号等
を入力して、それらの各値に基づいて燃料噴射時間ＴＡ
Ｕ、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３７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。なお、本実施の形態
では、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２により目標空燃比設定
手段、運転状態判定手段、第１の空燃比フィードバック
制御手段、第２の空燃比フィードバック制御手段及びリ
ッチ側目標空燃比設定手段（第１の目標値設定手段，第
２の目標値設定手段）が構成されている。

【００２９】次に、上記の如く構成される空燃比制御装
置の作用を説明する。図４，図５は、本実施の形態にお
ける燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートであ
り、本ルーチンは燃料噴射毎（本実施の形態では１８０
°ＣＡ毎）にＣＰＵ３２により実行される。

【００３０】さて、上記ルーチンがスタートすると、Ｃ
ＰＵ３２は、先ずステップ１０１でＲＯＭ３３内に予め
格納されている基本噴射マップを用い、その時の機関回
転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じた基本噴射時間Ｔｐを算
出する。また、ＣＰＵ３２は、ステップ１０２で図示し
ない他の排気温推定ルーチンにて求められた排気温Ｔｅ
ｘｈを読み込む。ここで、排気温Ｔｅｘｈは、例えば図
８の関係を用いて推定される。図８では、Ａ／Ｆセンサ
２６の素子温が高くなるほど排気温Ｔｅｘｈが高い値に
推定される。このとき、素子温は図９の関係を用いて求
められるものであって、図９中の素子抵抗はＡ／Ｆセン
サ２６への印加電圧とその時のセンサ出力電流とから算
出されるようになっている（素子抵抗＝印加電圧／セン
サ出力電流）。

【００３１】排気温Ｔｅｘｈの読み込み後、ＣＰＵ３２
は、ステップ１０３で上記排気温Ｔｅｘｈが第１の判定
値ＴＫ１未満か否かを判別する。この第１の判定値ＴＫ
１は、機関運転状態が高負荷域に達したか否かを判定す
る値であり、本実施の形態では、ＴＫ１＝８００℃とし
ている。

【００３２】排気温Ｔｅｘｈが第１の判定値ＴＫ１未満
の場合（排気温＜８００℃の場合）、ＣＰＵ３２はステ
ップ１０４に進み、空燃比フィードバック条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、周知のように空燃比
フィードバック条件は、冷却水温Ｔｈｗが所定値以上
で、且つ高回転・高負荷でないときに成立する。フィー
ドバック条件が成立している場合、ＣＰＵ３２はステッ
プ１１０に進み、目標空燃比λTGを設定する。ここで、
目標空燃比λTGの設定処理は図６のルーチンに従い行わ
れる。

【００３３】つまり、図６のλTG設定ルーチンにおい
て、ＣＰＵ３２は、ステップ１１１で下流側Ｏ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいて、現在の空燃比λが
目標空燃比λTG（本実施の形態では、λTG＝１）に対し
てリッチ・リーンのいずれにズレているかを判定する。
かかる場合、現在の空燃比λがリッチ寄りであれば、Ｃ
ＰＵ３２はステップ１１２に進み、目標空燃比λTGに所
定幅λM を加算する。即ち、目標空燃比λTGをリーン側
に移行させる。また、空燃比λがリーン寄りであれば、
ＣＰＵ３２はステップ１１３に進み、目標空燃比λTGか
ら所定幅λM を減算する。即ち、目標空燃比λTGをリッ
チ側に移行させる。目標空燃比λTGの設定後、図４のル
ーチンに戻る。

【００３４】なお、ステップ１１０のλTG設定処理で
は、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づい
て、目標空燃比λTGとその時の空燃比λとのズレを修正
しており、上記処理のことを「サブフィードバック制
御」と称する。

【００３５】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１２０で
Ａ／Ｆセンサ２６の検出結果（空燃比λ）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係数ＦＡＦ
を設定する。ここで、フィードバック補正係数ＦＡＦは
次の（１），（２）式を用いて算出される。なお、この
フィードバック補正係数ＦＡＦの設定手順については特
開平１−１１０８５３号公報に開示されている。

【００３６】

【数１】

【００３７】但し、上記（１），（２）式において、ｉ
はサンプリング開始からの制御回数を示す変数、Ｋ１〜
Ｋ４は最適フィードバックゲイン、ＺＩ（ｉ）は積分
項、Ｋａは積分定数である。

【００３８】また、上記ステップ１０４でフィードバッ
ク条件が不成立の場合、ＣＰＵ３２はステップ１２１に
進み、フィードバック補正係数ＦＡＦを「１．０」に設
定する。

【００３９】フィードバック補正係数ＦＡＦの設定後
（ステップ１２０又は１２１の処理後）、ＣＰＵ３２
は、ステップ１２２で次の（３）式を用い、基本噴射時
間、フィードバック補正係数ＦＡＦ、その他の補正係数
（水温、エアコン負荷等の各種補正係数）ＦＡＬＬ及び
無効噴射時間Ｔｖから燃料噴射時間ＴＡＵを設定し、そ
の後本ルーチンを終了する。

【００４０】ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ＋Ｔｖ・・・（３）一方、前記ステップ１０３で排気温Ｔｅｘｈが第１の判
定値ＴＫ１以上となる場合（排気温≧８００℃の場
合）、ＣＰＵ３２はステップ１２３に進み、排気温Ｔｅ
ｘｈが第２の判定値ＴＫ２未満であるか否かを判別す
る。この第２の判定値ＴＫ２は、前記第１の判定値ＴＫ
１（８００℃）よりも高い負荷域を判定する値であり、
本実施の形態では、ＴＫ２＝８５０℃としている。な
お、前記第１，第２の判定値ＴＫ１，ＴＫ２は、三元触
媒１３の耐熱温度（９００℃）を基準に設定されるもの
であり、その耐熱温度よりも低い値に設定されている。

【００４１】ステップ１２３が肯定判別されれば、ＣＰ
Ｕ３２は図５のステップ１２４に進み、ステップ１２３
が否定判別されれば、ＣＰＵ３２は図５のステップ１４
４に進む。つまり、ＴＫ１≦Ｔｅｘｈ＜ＴＫ１の場合
（８００℃≦排気温＜８５０℃の場合）、ＣＰＵ３２は
ステップ１２４で高負荷時フィードバック条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、高負荷時フィードバ
ック条件とは、始動時やエアコン負荷等による過大な増
量補正が行われていないことや、Ａ／Ｆセンサ２６及び
下流側Ｏ2 センサ２７の活性化状態であることを含む。

【００４２】そして、高負荷時フィードバック条件が成
立していれば、ＣＰＵ３２は、ステップ１２５で下流側
Ｏ2 センサ２７の目標出力電圧ＴＧＶＯＸ２を以下の如
く設定する。即ち、このステップ１２５では、図１０に
示すマップを用いその時の機関回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐ
Ｍに応じた基本電圧ＴＧＢＳＥを求めると共に、同基本
電圧ＴＧＢＳＥに所定の電圧変更値ΔＴＧＶＯＸ２を加
算してその加算値を目標出力電圧ＴＧＶＯＸ２とする
（ＴＧＶＯＸ２＝ＴＧＢＳＥ＋ΔＴＧＶＯＸ２）。この
とき、基本電圧ＴＧＢＳＥは、理論空燃比に対応する電
圧値（０．４５Ｖ）付近に設定される。また、電圧変更
値ΔＴＧＶＯＸ２は、排気温Ｔｅｘｈの上昇に伴い空燃
比λをリッチ化するための変更値であり、本実施の形態
では、ΔＴＧＶＯＸ２＝０．２〔Ｖ〕としている。

【００４３】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１３０で
前記下流側Ｏ2 センサ２７の目標出力電圧ＴＧＶＯＸ２
に対応した目標空燃比λTGを設定する。目標空燃比λTG
の設定処理は図７のルーチンに従い行われる。

【００４４】つまり、図７のλTG設定ルーチンにおい
て、ＣＰＵ３２は、ステップ１３１で前記目標出力電圧
ＴＧＶＯＸ２を下流側Ｏ2 センサ２７の出力特性に基づ
いて目標空燃比λTGに変換する。また、ＣＰＵ３２は、
続くステップ１３２〜１３４で下流側Ｏ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２に基づいてサブフィードバック制御を
実施する。詳しくは、ＣＰＵ３２は、ステップ１３２で
下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいて、
現在の空燃比λが前記目標空燃比λTGに対してリッチ・
リーンのいずれにズレているかを判定する。かかる場
合、現在の空燃比λがリッチ寄りであれば、ＣＰＵ３２
はステップ１３３に進み、目標空燃比λTGに所定幅Δλ
を加算する。即ち、目標空燃比λTGをリーン側に移行さ
せる。なお、前記所定幅Δλとは、出力電圧ＶＯＸ２を
リニア領域内で変動させるための微小値である。また、
空燃比λがリーン寄りであれば、ＣＰＵ３２はステップ
１３４に進み、目標空燃比λTGから所定幅Δλを減算す
る。即ち、目標空燃比λTGをリッチ側に移行させる。目
標空燃比λTGの設定後、図５のルーチンに戻る。

【００４５】ここで、上記ステップ１２５及びステップ
１３０のサブフィードバック制御の内容について図１１
を用いて詳述する。なお、図１１は、下流側Ｏ2 センサ
２７の出力特性を理論空燃比（λ＝１）付近で拡大して
示す図である。即ち図１１において、下流側Ｏ2 センサ
２７の目標出力電圧ＴＧＶＯＸ２は、基本電圧ＴＧＢＳ
Ｅ（図では、０．４５Ｖ）に電圧変更値ΔＴＧＶＯＸ２
（０．２Ｖ）を加算した電圧値であり、この電圧値は下
流側Ｏ2 センサ２７による空燃比のリニア検出域にあ
る。そこで、この図１１のリニア検出域を用いて出力電
圧ＶＯＸ２のサブフィードバック制御を実施する。この
とき、目標出力電圧ＴＧＶＯＸ２が０．６５Ｖであれ
ば、目標空燃比λTGは理論空燃比よりも僅かにリッチ側
の「λTG＝０．９９８」に設定される。

【００４６】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１４０で
前記（１），（２）式を用いてフィードバック補正係数
ＦＡＦを設定する。なお、前記ステップ１２４が否定判
別された場合、ＣＰＵ３２はステップ１４１に進み、フ
ィードバック補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。

【００４７】フィードバック補正係数ＦＡＦの設定後
（ステップ１４０又は１４１の処理後）、ＣＰＵ３２
は、ステップ１４２で高温時補正係数ＦＯＴＰを「０」
とする。高温時補正係数ＦＯＴＰとは、排気温上昇時に
燃料増量を行うための補正係数であるが、ここでは目標
空燃比λTGのリッチ化により燃料増量がなされるためＦ
ＯＴＰ＝０に設定される。

【００４８】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１４３で
次の（４）式を用い、燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・（１＋ＦＯＴＰ）・ＦＡＬＬ＋Ｔｖ・・・（４）一方、排気温Ｔｅｘｈが第２の判定値ＴＫ２（８５０
℃）を越え前記図４のステップ１２３が否定判別されれ
ば、ＣＰＵ３２は図５のステップ１４４に進み、サブフ
ィードバック制御を停止する。つまり、Ｔｅｘｈ＜ＴＫ
２の場合（排気温＜８５０℃の場合）には、下流側Ｏ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいて、その時の空
燃比λと目標空燃比λTGとのズレを解消する方向にサブ
フィードバック制御が実行されていたが（図６，図７の
λTG設定ルーチン）、Ｔｅｘｈ＜ＴＫ２となった時点で
そのサブフィードバック制御が停止される。従って、以
降の処理では、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ
２を用いることなく空燃比制御が実施されることにな
る。

【００４９】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１４５で
図１２の特性図を用い、その時の排気温Ｔｅｘｈに応じ
て目標空燃比λTGを設定する。図１２の特性図では、排
気温上昇を押さえつつ理論空燃比からのリッチ化変動幅
が最小となるような目標空燃比λTGが設定されるように
なっている。

【００５０】ここで、図１２の特性図により設定された
目標空燃比λTGの特徴について図１３を用いて説明す
る。図１３では、「Ｌ１」が本実施の形態で設定した特
性線を示し、「Ｌ２（一点鎖線）」及び「Ｌ３（二点鎖
線）」が比較のための特性線を示す。

【００５１】要するに、所定の排気温Ｔｅｘｈ１で設定
される目標空燃比λTGを各特性線Ｌ１〜Ｌ３について比
較した場合、特性線Ｌ２で設定される「λ２」ではリッ
チ化幅変動幅が過少となり、排気温上昇を抑制すること
ができない（又は排気温低減が遅れる）。また、特性線
Ｌ３で設定される「λ３」ではリッチ化幅変動幅が過大
となり、排気温上昇が抑制できるもののエミッション悪
化が顕著になる。これに対して、特性線Ｌ１で設定され
る「λ１」では排気温上昇を抑制しつつエミッション悪
化が最小限に押さえられることになる。つまり、特性線
Ｌ１は、排気温上昇が抑制できる所定域（Ｌ２よりの下
側の領域）でリッチ化幅変動幅が最小となるように設定
されている。

【００５２】目標空燃比λTGの設定後、ＣＰＵ３２は、
ステップ１４６でその時の目標空燃比λTGがＡ／Ｆセン
サ２６の検出範囲（図２参照）で規定される最小空燃比
λTGMIN （＝０．８）よりも大きいか否かを判別する。
ステップ１４６が肯定判別されれば、ＣＰＵ３２は前述
のステップ１４０に進み、前記（１），（２）式を用い
てフィードバック補正係数ＦＡＦを設定する。その後、
前述の通りステップ１４２，１４３の処理を行い、前記
（４）式により燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。

【００５３】また、前記ステップ１４６が否定判別され
た場合、ＣＰＵ３２はステップ１４７に進み、フィード
バック補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。つまり、空
燃比制御をオープン制御とする。また、ＣＰＵ３２は、
続くステップ１４８で図１４のマップを用い、その時の
機関運転状態（機関回転数Ｎｅ，吸気圧ＰＭ，冷却水温
Ｔｈｗ）に応じた高温時補正係数ＦＯＴＰを求める。こ
こで、図１４のマップによれば、高回転・高負荷域にな
るほど、高温時補正係数ＦＯＴＰが大きな値に設定され
る。なお、高温時補正係数ＦＯＴＰの他の算出方法とし
ては、図１５の関係を用い、車速に応じた値を算出する
ことも可能である。

【００５４】その後、ＣＰＵ３２はステップ１４３に進
み、前述の（４）式を用いて燃料噴射時間ＴＡＵを算出
する。このとき、フィードバック補正係数ＦＡＦは
「１．０」に設定されているが、高温時補正係数ＦＯＴ
Ｐによって燃料噴射時間ＴＡＵが補正され、燃料噴射量
が増量される。

【００５５】次に、図１６のタイムチャートを用いて前
記図４，５による燃料噴射制御ルーチンをより具体的に
説明する。なお、図中、時間ｔ１，時間ｔ２は排気温Ｔ
ｅｘｈが上昇して第１の判定値ＴＫ１，第２の判定値Ｔ
Ｋ２を越えたタイミングを示す。時間ｔ４，ｔ５は排気
温Ｔｅｘｈが下降して第２の判定値ＴＫ２，第１の判定
値ＴＫ１を下回ったタイミングを示す。

【００５６】さて、図１６において、時間ｔ１以前に
は、図４のステップ１０３が肯定判別され（Ｔｅｘｈ＜
ＴＫ１）、ＣＰＵ３２は、ステップ１０３以降、ステッ
プ１０４→１１０→１２０→１２２の順に進む（但し、
空燃比フィードバック条件の成立時）。このとき、目標
空燃比λTG（図１５では、λTG＝１．０）に空燃比λを
一致させるべく、空燃比フィードバック制御が実施され
る。

【００５７】時間ｔ１〜ｔ２では、図４のステップ１０
３が否定判別されると共に、ステップ１２３が肯定判別
され（ＴＫ１≦Ｔｅｘｈ＜ＴＫ２）、ＣＰＵ３２は、ス
テップ１２３以降、図５のステップ１２４→１２５→１
３０→１４０→１４２→１４３の順に進む（但し、高負
荷時フィードバック条件の成立時）。このとき、僅かに
リッチ側に設定された目標空燃比λTG（図では、λTG＝
０．９９８）に空燃比λを一致させるべく、空燃比フィ
ードバック制御が実施される。

【００５８】時間ｔ２〜ｔ３では、図５のステップ１２
３が否定判別されると共に（Ｔｅｘｈ≧ＴＫ２）、ステ
ップ１４６が肯定判別される（λTG＞λTGMIN ）。その
ため、ＣＰＵ３２は、ステップ１２３以降、ステップ１
４４→１４５→１４６→１４０→１４２→１４３の順に
進む。このとき、排気温Ｔｅｘｈに応じてマップ検索さ
れた目標空燃比λTGに空燃比λを一致させるべく、空燃
比フィードバック制御が実施される。

【００５９】時間ｔ３〜ｔ４では、図５のステップ１４
６が否定判別される（λTG≦λTGMIN ）。そのため、Ｃ
ＰＵ３２は、ステップ１４６以降、ステップ１４７→１
４８→１４３の順に進む。このとき、空燃比がオープン
制御され、燃料噴射量は高温時補正係数ＦＯＴＰに相応
する分だけ増量される。

【００６０】以降、時間ｔ４〜ｔ５では、再び図５のス
テップ１２５，１３０の処理により目標空燃比λTGが微
小量だけリッチ側に設定され、高負荷時の空燃比フィー
ドバック制御が再開される。また、時間ｔ５以後は通常
のフィードバック制御に復帰する。なお、サブフィード
バック制御は、時間ｔ２以前及び時間ｔ４以降で実施さ
れる。

【００６１】次いで、上記空燃比制御装置により得られ
る効果について説明する。つまり、本実施の形態では、
機関運転状態が高負荷域にあることを排気温Ｔｅｘｈか
ら判定し、その排気温Ｔｅｘｈが第１の判定値ＴＫ１
（８００℃）を越える場合には、理論空燃比付近での下
流側Ｏ2 センサ２７のリニア検出域内で目標空燃比λTG
をリッチ側に設定するようにした（図５のステップ１２
５）。また、下流側Ｏ2センサ２７による空燃比検出結
果とその時の目標空燃比λTGとのズレに応じて目標空燃
比λTGを修正するようにした（図３のステップ１３
０）。かかる構成によれば、高負荷域への突入当初にお
いて精密な空燃比フィードバック制御が実現され、エミ
ッション悪化を抑制することができる。

【００６２】また、排気温Ｔｅｘｈが第２の判定値ＴＫ
２（８５０℃）を越える場合には、目標空燃比λTGのリ
ッチ幅が大きくなるため下流側Ｏ2 センサ２７のリニア
検出域での目標空燃比λTGの設定処理を停止し、その時
の排気温Ｔｅｘｈに応じてリッチ側の目標空燃比λTGを
設定するようにした（図５のステップ１４５）。このと
き、目標空燃比λTGの設定には、図１２に示すマップを
用い、排気温Ｔｅｘｈの上昇を所定の許容範囲内に抑え
つつ、その時の燃料増量幅が最小となるように目標空燃
比λTGを設定するようにした。かかる構成によれば、負
荷レベルの上昇時において、排気温を低下させることと
エミッションの低減とを両立させた適切な目標空燃比λ
TGを設定することができ、それにより、最適な空燃比制
御が実現できる。

【００６３】さらに、目標空燃比λTGがＡ／Ｆセンサ２
６の検出可能域よりもリッチ側に設定される場合（目標
空燃比λTG≦０．８の場合）には、空燃比フィードバッ
ク制御を停止し、燃料噴射量の見込み増量を行うように
した（図５のステップ１４８）。この場合、フィードバ
ック制御からオープン制御に移行させることにより、排
気温低下を継続して行わせることができる。

【００６４】以上のように本実施の形態では、機関運転
状態が高負荷域に突入した際には、負荷レベルに応じて
目標空燃比λTGをリッチ側に設定すると共に、そのリッ
チ側変動量に応じて空燃比制御（燃料噴射制御）を３段
階に切り換えるようにした。そのため、いかに高い負荷
状態となっても確実に排気温Ｔｅｘｈを低下させること
ができ、三元触媒１３の損傷や機能低下を確実に防止で
きる。また、同時にＡ／Ｆセンサ２６や下流側Ｏ2 セン
サ２７の保護も実現できる。

【００６５】また、リッチ側の目標空燃比λTGに対して
フィードバック制御を行うことにより、従来にはないエ
ミッション抑制効果が得られる。特に下流側Ｏ2 センサ
２７のリニア検出域を用いて精密なフィードバック制御
を行うことでエミッション排出量が確実に管理できる。

【００６６】一方、本実施の形態では三元触媒１３の
耐熱温度（９００℃）を基準にして排気温Ｔｅｘｈの判
定値ＴＫ１，ＴＫ２を設定し、それら判定値ＴＫ１，Ｔ
Ｋ２により機関運転状態の高負荷域での負荷レベルを判
定した。それにより、排気温Ｔｅｘｈの上昇及び下降が
確実に把握でき、精度良く排気温をコントロールでき
る。

【００６７】また、本実施の形態では、Ａ／Ｆセンサ２
６の素子温から排気温Ｔｅｘｈを推定したため、例えば
排気温センサを設ける等の付加的な構成を要することが
なく、容易に且つ確実に排気温Ｔｅｘｈを検出すること
ができる。

【００６８】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態について第１の実施の形態との相違点を中心に説明
する。上記第１の実施の形態では、図１の構成図に示す
ように三元触媒１３の上流側にリニア空燃比センサ（Ａ
／Ｆセンサ２６）を配設すると共に、下流側にＯ2セン
サ（下流側Ｏ2 センサ２７）を配設していたが、本実施
の形態では下流側Ｏ2 センサ２７に代えてリニア空燃比
センサを配設する。即ち三元触媒１３の上流側と下流側
との両方にリニア空燃比センサを配設する。そして、こ
のリニア空燃比センサの検出結果を用いてサブフィード
バック制御を実施する。

【００６９】図１７は、本実施の形態における燃料噴射
制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、この
ルーチンは第１の実施の形態における図４，５の一部を
変更したものであり、同一の処理については同じステッ
プ番号を付している。

【００７０】図１７のルーチンでは、排気温Ｔｅｘｈの
判定が第１の判定値ＴＫ１（８００℃）に対してのみ行
われ、Ｔｅｘｈ≧ＴＫ１、即ち高負荷域である旨が判定
されれば、ＣＰＵ３２はステップ１４５を実行する。つ
まり、前述の図１２のマップを用い、排気温Ｔｅｘｈに
応じた目標空燃比λTGを設定する。そして、その後のス
テップ１４６でλTG＞λTGMIN であれば、ＣＰＵ３２
は、ステップ１５０で下流側のリニア空燃比センサの検
出結果を用いてサブフィードバック制御を実施する（λ
TG≦λTGMIN の場合は前述と同じ処理）。具体的には、
前記目標空燃比λTGとリニア空燃比センサの検出結果と
のズレに応じて目標空燃比λTGを修正する。ステップ１
５０以降、ＣＰＵ３２は、前述の通りフィードバック補
正係数ＦＡＦの設定や燃料噴射時間ＴＡＵの演算を実施
する。

【００７１】以上のように本第２の実施の形態では、下
流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいたサブ
フィードバック制御に代えて、リニア空燃比センサの検
出結果に基づいたサブフィードバック制御が実施され
る。かかる場合、理論空燃比付近の領域においてはＯ2
センサの方が検出精度が高いため、同領域では下流側Ｏ
2 センサ２７のリニア検出域を用いる場合よりも制御精
度が若干ラフになる。しかし、その差が僅かなものであ
り、本第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同等に
本発明の目的を達成することができる。

【００７２】なお、本発明、は上記各実施の形態の他に
次のように具体化してもよい。（１）三元触媒１３の下流側の空燃比センサを排除し、
上流側の空燃比センサだけで本発明を具体化してもよい
（リニア空燃比センサ，Ｏ2 センサのいずれでも可）。
この場合、サブフィードバック制御が実施できないた
め、制御精度は若干低下するものの、本発明を簡易的に
具現化できる。

【００７３】（２）上記実施の形態では、機関運転状態
が高負荷域にあるか否かを判定するための排気温Ｔｅｘ
ｈをＡ／Ｆセンサ２６の素子温に基づいて推定したが
（図８参照）、この排気温推定方法を次のように変更し
てもよい。

【００７４】例えばＡ／Ｆセンサ２６の素子温をフィー
ドバック制御している場合には、排気温Ｔｅｘｈに応じ
て同センサ２６に付設されたヒータ２６ａに供給される
電力（ヒータ電力）が変化する。そこで、図１８に示す
マップを用い、ヒータ電力に応じて排気温Ｔｅｘｈを推
定する。この場合、ヒータ電力が大きいほど排気温Ｔｅ
ｘｈは低い値に推定される。

【００７５】また、上記同様、Ａ／Ｆセンサ２６を活性
化状態に保持するため素子温をフィードバック制御して
いる場合において、ヒータ２６ａの通電をデューティ制
御していれば、このヒータ２６ａの通電時間に相当する
デューティ比（％）に基づいて排気温Ｔｅｘｈを推定す
ることもできる。つまり、図１９のマップを用い、排気
温Ｔｅｘｈを推定する。この場合、デューティ比（％）
が大きいほど排気温Ｔｅｘｈは低い値に推定される。な
お、かかるマップにおいては、横軸を通電時間に変更し
てもよい。

【００７６】また、排気温Ｔｅｘｈは、ヒータ２６ａの
抵抗値に応じて変動する。そこで、ヒータ電流とヒータ
電圧とからヒータ抵抗を求め（ヒータ抵抗＝ヒータ電圧
／ヒータ電流）、図２０のマップを用いて排気温Ｔｅｘ
ｈを推定する。この場合、ヒータ抵抗が大きいほど排気
温Ｔｅｘｈは高い値に推定される。

【００７７】さらに、図２１に示すように、Ａ／Ｆセン
サ２６の素子内部インピーダンス（Ω）に応じて排気温
Ｔｅｘｈを推定するようにしてもよい。この素子内部イ
ンピーダンスはＡ／Ｆセンサ２６への印加電圧とその時
のセンサ出力電流とから算出される（素子内部インピー
ダンス＝印加電圧／センサ出力電流）。この場合、素子
内部インピーダンスが大きいほど排気温Ｔｅｘｈは低い
値に推定される。

【００７８】なお、上記図１８〜図２１による排気温Ｔ
ｅｘｈの推定処理は、上流側空燃比センサとしてのＡ／
Ｆセンサ２６の活性化状態やヒータ状態に基づいて実施
されるものであったが、下流側空燃比センサとしての下
流側Ｏ2 センサ２７の活性化状態や図示しない同センサ
２７のヒータ状態に基づいて実施されるようにしてもよ
い。

【００７９】さらに他の方法として、図２２（ａ），
（ｂ）に示すように、車両又は内燃機関の運転状態に応
じて排気温Ｔｅｘｈを推定するようにしてもよい。つま
り、図２２（ａ）では、機関運転状態（機関回転数Ｎ
ｅ，吸気圧ＰＭ，冷却水温Ｔｈｗ）に対応させた排気温
マップを予めＲＯＭ３３内に用意しておき、その時々の
機関運転状態に応じて排気温Ｔｅｘｈを推定する。この
とき、機関運転状態の負荷が大きいほど、排気温Ｔｅｘ
ｈは高い値に推定される。なお、上記の如く機関運転状
態から排気温Ｔｅｘｈを推定するには、機関回転数Ｎ
ｅ，吸気圧ＰＭ，冷却水温Ｔｈｗのいずれか一つ又は二
つの組み合わせをパラメータとしてもよい。また、スロ
ットル開度ＴＨ、アクセル開度等の他のパラメータを組
み合わせてもよい。

【００８０】図２２（ｂ）では、車速に応じて排気温Ｔ
ｅｘｈを推定するようにしている。この場合、車速は、
例えば車両のドライブシャフトの回転数から演算され、
車速が大きいほど、排気温Ｔｅｘｈは高い値に推定され
る。なお、前記車速は内燃機関の負荷状態を反映するも
のであって、高負荷であれば車速が大きくなるものとし
ている。

【００８１】加えて、排気温Ｔｅｘｈを直接、計測する
排気温センサを排気管１２に配設し、同センサにより計
測された排気温信号をＥＣＵ３１に入力するようにして
もよい。

【００８２】（３）機関運転状態が高負荷域にあるか否
かを判定するための方法として、排気温Ｔｅｘｈの推定
（又は検出）を行わず、機関回転数Ｎｅ，吸気圧ＰＭ，
車速等のパラメータから前記判定を行うようにしてもよ
い。

【００８３】特許請求の範囲の各請求項に記載されない
ものであって、上記実施の形態から把握できる技術的思
想について以下にその効果と共に記載する。（イ）機関回転数、吸気管圧力、冷却水温、スロットル
開度等、機関運転状態を表すパラメータのいずれか一つ
又は複数のパラメータの組み合わせに基づいて内燃機関
から排出される排気の温度を推定することを特徴とする
内燃機関の制御装置。

【００８４】（ロ）前記上流側又は下流側空燃比センサ
の活性化状態を推定する活性化状態推定手段を備え、該
推定されたセンサの活性化状態に基づいて前記内燃機関
から排出される排気の温度を推定することを特徴とする
内燃機関の制御装置。なお、上記活性化状態推定手段
は、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２により構成される。

【００８５】（ハ）前記（ロ）に記載の発明において、
前記活性化状態推定手段は、前記上流側又は下流側空燃
比センサの素子温、或いは素子抵抗（素子内部インピー
ダンス）からセンサ活性化状態を推定することを特徴と
する内燃機関の制御装置。

【００８６】（ニ）前記上流側又は下流側空燃比センサ
に当該センサを活性化させるためのヒータを付設し、前
記センサを活性化させるために要するヒータ電力、或い
はヒータ通電時間に基づいて前記内燃機関から排出され
る排気の温度を推定することを特徴とする内燃機関の制
御装置。

【００８７】（ホ）前記上流側又は下流側空燃比センサ
を活性化させるべくヒータの通電をデューティ制御する
制御手段を備え、該制御手段によるデューティ比に基づ
いて前記内燃機関から排出される排気の温度を推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。なお、上記制御
手段は、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２により構成される。

【００８８】上記（イ）〜（ホ）のいずれの発明におい
ても、その構成を具体化することで内燃機関の排気温を
正確に推定することができ、この推定結果を空燃比制御
により良く反映させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における内燃機関の空燃比制
御装置の全体構成図。

【図２】Ａ／Ｆセンサの出力特性を示す線図。

【図３】下流側Ｏ2 センサの出力特性を示す線図。

【図４】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。

【図５】図４に続き、燃料噴射制御ルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図６】図４のステップ１１０でのλTG設定ルーチンを
示すフローチャート。

【図７】図５のステップ１３０でのλTG設定ルーチンを
示すフローチャート。

【図８】排気温の推定マップ。

【図９】素子温と素子抵抗との関係を示す線図。

【図１０】基本電圧ＴＧＢＳＥを算出するためのマッ
プ。

【図１１】下流側Ｏ2 センサの出力特性を理論空燃比付
近で拡大して示す線図。

【図１２】排気温に応じた目標空燃比λTGを設定するた
めのマップ。

【図１３】図１２の特徴部分を説明するためのマップ。

【図１４】高温時補正係数ＦＯＴＰを設定するためのマ
ップ。

【図１５】高温時補正係数ＦＯＴＰを設定するためのマ
ップ。

【図１６】本実施の形態の作用を説明するためのタイム
チャート。

【図１７】第２の実施の形態における燃料噴射制御ルー
チンの一部を示すフローチャート。

【図１８】他の実施の形態において、ヒータ電力から排
気温を推定するためのマップ。

【図１９】他の実施の形態において、ヒータ通電デュー
ティ比から排気温を推定するためのマップ。

【図２０】他の実施の形態において、ヒータ抵抗から排
気温を推定するためのマップ。

【図２１】他の実施の形態において、素子内部インピー
ダンスから排気温を推定するためのマップ。

【図２２】他の実施の形態において、車両又は内燃機関
の運転状態から排気温を推定するためのマップ。

【図２３】請求項１の構成に対応するブロック図。

【図２４】請求項２の構成に対応するブロック図。

【符号の説明】

１…内燃機関、７…燃料噴射弁、１２…排気管、１３…
三元触媒、２６…上流側空燃比センサとしてのＡ／Ｆセ
ンサ、２７…下流側空燃比センサとしての下流側Ｏ2 セ
ンサ、３２…目標空燃比設定手段、運転状態判定手段、
第１の空燃比フィードバック制御手段、第２の空燃比フ
ィードバック制御手段及びリッチ側目標空燃比設定手段
（第１の目標値設定手段，第２の目標値設定手段）とし
てのＣＰＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気経路に設けられた触媒と、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を検出する空
燃比検出手段と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、前記内燃機関の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定
する運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域で
ない旨が判定された場合、前記空燃比検出手段により検
出された空燃比と前記目標空燃比との偏差をなくすべく
前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する第１の空燃
比フィードバック制御手段と、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域に
ある旨が判定された場合、前記目標空燃比を所定幅だけ
リッチ側に設定し、前記空燃比検出手段により検出され
た空燃比と前記リッチ側に設定された目標空燃比との偏
差をなくすべく前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御
する第２の空燃比フィードバック制御手段と、を備えた
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】内燃機関の排気経路に設けられた触媒と、前記触媒の上流側に設けられ、前記内燃機関から排出さ
れる排気から空燃比を検出する上流側空燃比センサと、前記触媒の下流側に設けられ、同触媒を通過した排気か
ら空燃比を検出する下流側空燃比センサと、前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記下流側空燃比センサの空燃比検出結果に基づいて目
標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、前記内燃機関の運転状態が高負荷域にあるか否かを判定
する運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域で
ない旨が判定された場合、前記上流側空燃比センサによ
り検出された空燃比と前記目標空燃比との偏差をなくす
べく前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する第１の
空燃比フィードバック制御手段と、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域に
ある旨が判定された場合、前記目標空燃比を負荷レベル
に応じてリッチ側に設定するリッチ側目標空燃比設定手
段と、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域に
ある旨が判定された場合、前記上流側空燃比センサによ
り検出された空燃比と前記リッチ側目標空燃比設定手段
により設定されたリッチ側目標空燃比との偏差をなくす
べく前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する第２の
空燃比フィードバック制御手段と、を備えたことを特徴
とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】前記リッチ側目標空燃比設定手段は、前記内燃機関から排出される排気の温度上昇を所定の許
容範囲内に抑えつつ、その時の燃料増量幅が最小となる
ように目標空燃比を設定する請求項２に記載の内燃機関
の空燃比制御装置。
【請求項４】前記リッチ側目標空燃比設定手段は、前記下流側空燃比センサにより検出された空燃比とその
時のリッチ側目標空燃比とのズレに応じて、当該リッチ
側目標空燃比を修正する請求項２又は３に記載の内燃機
関の空燃比制御装置。
【請求項５】前記下流側空燃比センサは、大気側と排気
側との酸素濃度差に応じて理論空燃比を境にリッチ側と
リーン側とで異なる起電力を発生すると共に理論空燃比
付近の微小範囲で空燃比をリニアに検出するＯ2 センサ
であり、前記第１の空燃比フィードバック制御手段は、
空燃比を理論空燃比付近でフィードバック制御するよう
にした空燃比制御装置であって、前記リッチ側目標空燃比設定手段は、前記運転状態判定手段により機関運転状態が高負荷域に
突入した旨が判定された場合、その突入当初において、
理論空燃比付近での前記Ｏ2 センサのリニア検出域内で
リッチ側目標空燃比を設定すると共に、当該リッチ側目
標空燃比に対してＯ2 センサの検出結果とのズレに応じ
た修正を行う第１の目標値設定手段と、機関運転状態が高負荷域に突入した後にその負荷レベル
が上昇した場合、前記第１の目標値設定手段による目標
空燃比の設定を停止し、その時の負荷レベルに応じたリ
ッチ側目標空燃比を設定する第２の目標値設定手段と、
を備える請求項２又は３に記載の内燃機関の空燃比制御
装置。
【請求項６】前記上流側空燃比センサは、所定の印加電
圧下で空燃比に応じたリニアな電流値を出力するリニア
空燃比センサであり、前記目標空燃比のリッチ化が前記リニア空燃比センサの
空燃比検出域を越えた場合、前記第２の空燃比フィード
バック制御手段による空燃比フィードバック制御を停止
し、燃料噴射量の見込み増量を行う請求項２〜５のいず
れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】前記運転状態判定手段は、前記内燃機関か
ら排出される排気の温度に応じて機関運転状態が高負荷
域であるか否かを判定する請求項１〜６のいずれかに記
載の内燃機関の空燃比制御装置。