JPH0949448A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 理論空燃比以外の運転域であっても、温度セ
ンサを用いることなく酸素センサ或いは広域空燃比セン
サの温度を予測し、これらセンサの自身の出力特性の変
動を補償して空燃比制御を正確に行う。 【解決手段】 吸入空気流量Ｑａ及び目標空燃比Ａ／Ｆ
から排気ガス温度の予測値を求め、これを一次遅れ処理
してＯ2 センサの温度を予測し、同予測値ＴＯ2 に基づ
く補正値ＶHSで空燃比判定用スライスレベルＳＬを補正
し、補正後のスライスレベルＳＬ′とＯ2 センサ出力値
ＶＯ2とを比較して燃料供給量を補正する空燃比フィー
ドバック補正係数λを設定する。これにより、Ｏ2 セン
サの温度を的確に予測することができ、正確に空燃比を
判断することができ、更に、温度補償した補正後のＳ
Ｌ′とＶＯ2 とを比較して補正係数λが設定され、この
補正係数により空燃比が調整されるため、正確な空燃比
フィードバック補正が可能となり、正確な空燃比制御を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素センサ或いは
広域空燃比センサ自体の温度の影響による出力特性の変
動を温度センサを用いずに適正に補償するエンジンの空
燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンの空燃比制御において
は、排気ガスを触媒により浄化するため、触媒の排気ガ
ス浄化効率の最も良い領域に空燃比が収まるように燃料
噴射量等を制御している。この空燃比を検出する酸素
（Ｏ2 ）センサ、或いは広域空燃比センサの出力特性は
センサ自身の温度によって変動し易く、正しい空燃比制
御を行うには、センサ自身の温度を常に把握する必要が
ある。

【０００３】このセンサ自身の温度を温度センサを用い
ずにエンジンの運転状況から予測しようとする技術が従
来から種々提案されている。例えば、特開昭６１−８５
５４８号公報には、排気ガス温度と吸入空気流量との間
に強い相関があることに着目し、排気ガス温度の一次遅
れとして現れるＯ2 センサの温度を、上記吸入空気流量
を一次遅れ処理することで予測しようとする技術が開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近のエン
ジンでは燃焼過程の解析が進み、希薄な空燃比であって
も失火せずに燃焼可能な領域においては、吸気流、噴射
タイミング等を工夫して少ない燃料量で効率的に燃焼さ
せる希薄燃焼（リーンバーン）を採用するエンジンがあ
る。このような、いわゆるリーンバーンエンジンでは、
排気ガス温度が、吸入空気流量のみならず目標空燃比に
よっても強い影響を受ける。

【０００５】上記先行技術では、全域（但し、一部のフ
ル増量域は除く）で、理論空燃比により運転することが
前提であるため、吸入空気流量だけのパラメータでＯ2
センサの温度を予測することは可能であるが、上述した
リーンバーンエンジンのように運転領域に応じて空燃比
が可変するものでは、吸入空気流量だけでＯ2 センサ、
或いは広域空燃比センサの温度変化による出力値変動を
補償することはできない。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、温度センサを用いることなく酸素センサ、或いは広
域空燃比センサ自身の温度を予測し、理論空燃比以外の
運転域であっても、適正に温度補償することで空燃比制
御を正確に行うことのできるエンジンの空燃比制御装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、図１（ａ）の基本構成図に
示すように、吸入空気流量を目標空燃比に基づいて設定
した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予測し排気
ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段と、上記
排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系に介装さ
れた酸素センサの温度を予測し酸素センサ温度予測値を
算出する酸素センサ温度予測手段と、空燃比判定用スラ
イスレベルを上記酸素センサ温度予測値に基づいて設定
した補正値で補正するスライスレベル補正手段と、この
補正後のスライスレベルと上記酸素センサの出力値との
比較結果に応じてエンジンの空燃比を調整する空燃比調
整手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】すなわち、排気ガス温度と相関の強い吸入
空気流量及び目標空燃比をパラメータとして排気ガス温
度の予測値を求め、これを一次遅れ処理して排気ガス温
度の一次遅れとして現れる酸素センサの温度を予測し、
この酸素センサ温度予測値に基づいて設定した温度補償
のための補正値で空燃比判定用スライスレベルを補正し
て、排気系に介装された酸素センサの出力値と比較し、
この比較結果に応じてエンジンの空燃比を調整する。そ
の結果、酸素センサ自身の温度の影響によって生じる出
力変動が空燃比を調整する際の基準となるスライスレベ
ル側で補償されて、適正な空燃比制御が行われる。

【０００９】請求項２記載の発明は、図１（ｂ）の基本
構成図に示すように、吸入空気流量を目標空燃比に基づ
いて設定した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予
測し排気ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段
と、上記排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系
に介装された酸素センサの温度を予測し酸素センサ温度
予測値を算出する酸素センサ温度予測手段と、空燃比判
定用スライスレベルと上記酸素センサの出力値とを比較
して空燃比フィードバック補正係数を設定する空燃比フ
ィードバック補正係数設定手段と、上記空燃比フィード
バック補正係数を上記酸素センサ温度予測値に基づいて
設定した補正値で補正する補正手段と、この補正後の空
燃比フィードバック補正係数に応じエンジンの空燃比を
調整する空燃比調整手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】これによって、排気ガス温度と相関の強い
吸入空気流量及び目標空燃比をパラメータとして排気ガ
ス温度の予測値を求め、これを一次遅れ処理して排気ガ
ス温度の一次遅れとして現れる酸素センサの温度を予測
し、空燃比判定用スライスレベルと酸素センサの出力値
とを比較して設定した空燃比フィードバック補正係数を
酸素センサ温度予測値に基づいて設定した補正値で補正
して温度補償し、温度補償後の空燃比フィードバック補
正係数に応じてエンジンの空燃比を調整する。従って、
酸素センサ自身の温度の影響によって生じる出力変動が
空燃比を修正する空燃比フィードバック補正係数を設定
する際に補償されて、請求項１記載の発明と同様に、適
正な空燃比制御が行われる。

【００１１】請求項３記載の発明は、図１（ｃ）の基本
構成図に示すように、吸入空気流量を目標空燃比に基づ
いて設定した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予
測し排気ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段
と、上記排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系
に介装された広域空燃比センサの温度を予測し広域空燃
比センサ温度予測値を算出する広域空燃比センサ温度予
測手段と、上記広域空燃比センサの出力値を上記広域空
燃比センサ温度予測値に基づいて設定した補正値で補正
する補正手段と、この補正後の出力値に基づいて設定し
た実空燃比と目標空燃比との比較結果に応じてエンジン
の空燃比を調整する空燃比調整手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１２】すなわち、排気ガス温度と相関の強い吸入
空気流量及び目標空燃比をパラメータとして排気ガス温
度の予測値を求め、これを一次遅れ処理して排気ガス温
度の一次遅れとして現れる広域空燃比センサの温度を予
測し、広域空燃比センサの出力値を広域空燃比センサ温
度予測値に基づいて設定した補正値で補正して実空燃比
を求め、この実空燃比と目標空燃比とを比較し、この比
較結果に応じてエンジンの空燃比を調整する。その結
果、広域空燃比センサ自身の温度の影響によって生じる
出力変動が広域空燃比センサの出力値を補正することで
補償されて、適正な空燃比制御が行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図２〜図６に本発明による第１の
実施の形態を示す。

【００１４】図６に示すエンジン１は、いわゆるリーン
バーンエンジンで、エンジン運転域によって、通常の理
論空燃比による燃焼と希薄燃焼（リーンバーン）とが選
択される。このエンジン１は多気筒エンジンであり、シ
リンダヘッド２に形成された各吸気ポート２ａにインテ
ークマニホールド３が連通され、このインテークマニホ
ールド３に各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４
を介して吸気管５が連通され、この吸気管５の吸入空気
取り入れ口側にエアクリーナ６が取り付けられている。

【００１５】また、上記吸気管５のエアクリーナ６の直
下流に、例えばホットワイヤ式等の吸入空気量センサ７
が介装され、さらに、上記吸気管５の中途に設けられた
スロットル弁８に、スロットル開度に応じた電圧値を出
力するスロットル開度センサ９ａとスロットル弁全閉で
ＯＮするアイドル接点を有するアイドルスイッチ９ｂと
が組み込まれたスロットルセンサ９が連設されている。

【００１６】また、上記インテークマニホールド３の各
気筒の各吸気ポート２ａの直上流側にインジェクタ１０
が臨まされ、上記シリンダヘッド２には、先端を燃焼室
に露呈する点火プラグ１１が各気筒毎に取り付けられて
いる。

【００１７】また、エンジン１のシリンダブロック１ａ
にノックセンサ１２が取り付けられると共に、シリンダ
ヘッド２における冷却水通路１３に水温センサ１４が臨
まされている。さらに、排気系としては、上記シリンダ
ヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエグゾーストマ
ニホールド１５により各気筒からの排気通路が合流して
合流部に介装された触媒コンバータ１６を介して排気管
１７に連通され、排気管１７の終端に配設されたマフラ
１８に連通されており、上記触媒コンバータ１６の上流
に酸素センサ（Ｏ2 センサ）１９が介装されている。

【００１８】一方、エンジン１のカムシャフトにディス
トリビュータ２０とシグナルロータ２１とが連設され、
このシグナルロータ２１にクランク角検出及び気筒判別
用のクランク角センサ２２が対設されている。さらに、
上記ディストリビュータ２０には、各気筒の上記点火プ
ラグ１１が接続されており、制御装置３１により演算さ
れた点火時期に対応して該制御装置３１から出力される
点火信号によりイグナイタ３２が作動し、点火コイル３
３により昇圧された高電圧が上記ディストリビュータ２
０を介し点火対象気筒の点火プラグ１１に配電されて該
当気筒の点火プラグ１１が点火される。

【００１９】上記制御装置３１は、マイクロコンピュー
タを中心として構成されており、イグニッションスイッ
チＩＧのＯＮにより電源リレー３４がＯＮすることで起
動され、予めメモリに記憶されている制御プログラムに
従い、空燃比制御（燃料噴射制御）、点火時期制御等の
エンジン制御を所定周期毎に実行する。このエンジン制
御においては、上記各センサ、スイッチからの出力信号
を読込みエンジン運転状態を検出し、該エンジン運転状
態に基づき燃料噴射量、点火時期等を演算して上記イン
ジェクタ１０に対する燃料噴射パルス幅、上記点火プラ
グ１１に対する点火時期等を設定する。

【００２０】ここで、上記制御装置３１は、排気ガス温
度予測手段、酸素センサ温度予測手段、スライスレベル
補正手段、及び空燃比調整手段としての機能を有し、具
体的には、空燃比制御においては図２〜図４のフローチ
ャートに示す各ルーチンが所定周期毎に実行され、燃料
噴射パルス幅の設定に先立ち、図２に示す補正値設定ル
ーチンにより、排気ガス温度と相関の強い吸入空気流量
及び目標空燃比をパラメータとして排気ガス温度を予測
し、この排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系
に介装されたＯ2 センサ１９の温度を予測し、該Ｏ2 セ
ンサ温度予測値に基づき、空燃比を調整するための空燃
比フィードバック補正係数を設定する際の基準となる空
燃比判定用スライスレベルを補正する補正値を設定し、
この補正値が、図３の空燃比フィードバック補正係数設
定ルーチンで参照され、この補正値により補正した空燃
比判定用スライスレベルとＯ2 センサ１９の出力値とを
比較してエンジンへの燃料供給量を補正する空燃比フィ
ードバック補正係数を設定し、Ｏ2 センサ１９の温度の
影響によって生じるＯ2 センサ１９の出力変動をスライ
スレベル側で補償する。そして、補正後のスライスレベ
ルとＯ2 センサの出力値との比較結果に応じて設定され
る空燃比フィードバック補正係数を用いて、図４に示す
燃料噴射量設定ルーチンによりエンジンヘの燃料供給量
を定める燃料噴射パルス幅を設定することで、適正な空
燃比制御を行う。

【００２１】以下、この燃料噴射量設定ルーチンの説明
に先立ち、図２に示す補正値設定ルーチン、及び図３に
示す空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンについ
て説明する。

【００２２】図２の補正値設定ルーチンは設定時間毎に
実行され、先ず、ステップＳ１で吸入空気量センサ７か
らの出力信号に基づく吸入空気流量Ｑａを読込み、ステ
ップＳ２で、エンジン回転数及びエンジン負荷等によっ
て特定されるエンジン運転域に応じて設定される目標空
燃比Ａ／Ｆをパラメータとしてマップを補間計算付きで
参照し、上記吸入空気流量Ｑａに応じ排気ガス温度を予
測するための温度補正係数ＫA/F を設定する。

【００２３】排気ガス温度は吸入空気流量Ｑａと目標空
燃比Ａ／Ｆとに強い相関があり、上記マップは、制御装
置３１のメモリの一部を構成するＲＯＭに予め固定デー
タとしてストアされており、このマップには、排気ガス
温度を吸入空気流量Ｑａ及び目標空燃比Ａ／Ｆ毎に実験
等から求め、吸入空気流量Ｑａ及び目標空燃比に応じて
排気ガス温度を予測するための温度補正係数ＫA/F が目
標空燃比Ａ／Ｆをパラメータとして格納されている。

【００２４】そして、ステップＳ３へ進み、上記吸入空
気流量Ｑａに上記温度補正係数ＫA/F を乗算して排気ガ
ス温度を予測し、この排気ガス温度予測値（ＫA/F ×Ｑ
ａ）に一次遅れ処理を施すことによりＯ2 センサ１９の
温度を予測する。すなわち、上記メモリの一部を構成す
るＲＡＭにストアされている酸素センサ温度予測値ＴＯ
2 を読み出し（ここで読み出される酸素センサ温度予測
値ＴＯ2 は前回のルーチン実行時に算出された値であ
り、初回ルーチン実行時にはＴＯ2 ＝０である）、上記
排気ガス温度予測値を次式に基づき加重平均処理して新
たに酸素センサ温度予測値ＴＯ2 を算出し、ＲＡＭにス
トアされている酸素センサ温度予測値ＴＯ2 を更新す
る。

【００２５】 ＴＯ2 ←（１／ａ）×｛（ａ−１）×ＴＯ2 ＋ＫA/F ×Ｑａ｝ Ｏ2 センサ１９の温度は、排気ガス温度の一次遅れとし
て現れ、この排気ガス温度は前述のように吸入空気流量
Ｑａと目標空燃比Ａ／Ｆとに強い相関がある。この一次
遅れは、ａ（加重平均の重み）×演算周期（本ルーチン
の実行間隔時間）による時定数で設定され、加重平均の
重みａは採用するエンジン型式毎に実験等から求め上記
ＲＯＭに固定データとして格納しておく。

【００２６】次いで、ステップＳ４で、上記酸素センサ
温度予測値ＴＯ2 をパラメータとしてマップを補間計算
付きで参照してＯ2 センサ１９の温度の影響による出力
変動を補償するための補正値ＶHSを設定し、ルーチンを
抜ける。

【００２７】上記補正値ＶHSは、Ｏ2 センサ１９の温度
に応じ、このＯ2 センサ１９の出力値ＶＯ2 を温度補償
するためのものである。上記マップはＲＯＭにストアさ
れており、このマップには、Ｏ2 センサ温度に対するＯ
2 センサ出力値の変動特性を実験等から求め、その特性
に対応したＯ2 センサの出力値変動を補償するための補
正値ＶHSが、Ｏ2 センサ（酸素センサ）温度をパラメー
タとして格納されている。

【００２８】図５に示すように、Ｏ2 センサ１９は自身
の温度の影響で、例えばエンジン運転状態に応じて例え
ば空燃比のリーンにより排気ガス温度が上昇してＯ2 セ
ンサ１９の温度が上昇すると、図の実線で示す正規の出
力特性に対し、例えば一点鎖線で示すようにＯ2 センサ
１９の出力特性が変動する。

【００２９】このため、本実施の形態では、Ｏ2 センサ
１９の温度の影響による該Ｏ2 センサ１９の出力変動に
対応させて、図３に示す設定時間毎に実行される空燃比
フィードバック補正係数設定ルーチンにおいて、空燃比
判定用スライスレベルＳＬを上記補正値ＶHSにより補正
して相対的に温度補償する。

【００３０】この空燃比フィードバック補正係数設定ル
ーチンでは、ステップＳ１１で、Ｏ2 センサ１９の出力
値ＶＯ2 に対する空燃比判定用スライスレベルＳＬを次
式から算出する。

【００３１】ＳＬ←ＶPP×ＫSL＋ＶPL ここで、ＶPPはＯ2 センサ１９の出力値ＶＯ2 の所定周
期における最大値ＶPHと最小値ＶPLとの差、ＫSLはスラ
イスレベル演算係数である。

【００３２】そして、ステップＳ１２で上述の補正値設
定ルーチンで設定した補正値ＶHSを読込み、ステップＳ
１３で、この補正値ＶHSを上記空燃比判定用スライスレ
ベルＳＬに加算して、該空燃比判定用スライスレベルＳ
Ｌを補正する（ＳＬ′←ＳＬ＋ＶHS）。すなわち、図５
に示すように、Ｏ2 センサ１９の温度による出力特性の
変動に対し、空燃比を判断する際の基準となる空燃比判
定用スライスレベルＳＬを、上記補正値ＶHSにより補正
することで補償する。

【００３３】そして、ステップＳ１４で、Ｏ2 センサ１
９の出力値ＶＯ2 を読込み、ステップＳ１５で、出力値
ＶＯ2 と補正後のスライスレベルＳＬ′とを比較し、Ｖ
Ｏ2≧ＳＬ′の空燃比がリッチのときは、ステップＳ１
６へ進み、空燃比リッチフラグＦR をセットし、ステッ
プＳ１８で、この空燃比リッチフラグＦR の値に基づ
き、比例積分（ＰＩ）制御等により、空燃比をリーン補
正する空燃比フィードバック補正係数λを設定してルー
チンを抜ける。

【００３４】また、上記ステップＳ１５で、ＶＯ2 ＜Ｓ
Ｌ′の空燃比がリーンのときは、ステップＳ１７へ進
み、空燃比リッチフラグＦR をクリアし、ステップＳ１
８で、この空燃比リッチフラグＦR の値に基づき、上述
と同様に、比例積分（ＰＩ）制御等により空燃比をリッ
チ補正する空燃比フィードバック補正係数λを設定して
ルーチンを抜ける。

【００３５】このように、本実施の形態では、Ｏ2 セン
サ１９自身の温度による出力特性の変動を空燃比判定用
スライスレベルＳＬを補正することで相対的に温度補償
したので、Ｏ2 センサ１９の出力値ＶＯ2 を直接温度補
償する場合に比べて演算が容易であり、制御装置３１の
演算負担が軽減される。また、排気ガス温度予測値を目
標空燃比Ａ／Ｆに対応する温度補正係数ＫA/F と吸入空
気流量Ｑａとの関数で設定しているため、空燃比が可変
制御される、いわゆるリーンバーンエンジンであって
も、Ｏ2 センサ１９の温度を正確に予測することが可能
であり、Ｏ2 センサ１９の出力特性の変動に対する補償
に的確に反映させることができる。

【００３６】なお、本実施の形態において、スライスレ
ベル演算係数ＫSLを、上記酸素センサ温度予測値ＴＯ2
に基づいてマップを補間計算付きで参照して設定するよ
うにすれば、このスライスレベル演算係数ＫSLが上記補
正値ＶHSを含む関数となるため、演算プログラムを一層
簡略化することができる。

【００３７】そして、以上の補正値設定ルーチン、及び
空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンに対し、図
４に示す燃料噴射量設定ルーチンが所定時間毎に実行さ
れ、Ｏ2 センサ１９の温度の影響による出力特性の変動
に対応して補償された補正後の空燃比判定用スライスレ
ベルＳＬ′と該Ｏ2 センサ１９の出力値ＶＯ2 との比較
結果に応じ設定された上記空燃比フィードバック補正係
数λが、エンジン１への燃料供給量を定める燃料噴射パ
ルス幅Ｔｉの演算に取り込まれる。

【００３８】この燃料噴射量設定ルーチンでは、ステッ
プＳ２１で、クランク角センサ２２からの出力信号に基
づくエンジン回転数ＮE と吸入空気量センサ７からの出
力信号に基づく吸入空気流量Ｑａとから、単位回転当た
りの吸入空気流量Ｑｃｙを算出し（Ｑｃｙ←Ｑａ／ＮE
）、ステップＳ２２で、上記単位回転当たりの吸入空
気流量Ｑｃｙ、及びエンジン運転状態に応じて設定され
る前記目標空燃比Ａ／Ｆとから基本燃料噴射パルス幅Ｔ
ｐを算出する（Ｔｐ←Ｋ×Ｑｃｙ／（Ａ／Ｆ）；Ｋ…定
数）。

【００３９】次いで、ステップＳ２３へ進み、水温セン
サ１４による水温に基づく水温増量係数、スロットル開
度センサ９ａの出力値に基づく加減速補正係数等の各種
増量係数ＣＯＥＦを設定し、ステップＳ２４で、上記空
燃比フィードバック補正係数設定ルーチンにより設定さ
れた空燃比フィードバック補正係数λを読み出し、ステ
ップＳ２５で、インジェクタ１０の無効噴射時間を補間
する電圧補正係数ＴSをバッテリ電圧に基づき設定し
て、ステップＳ２６へ進む。

【００４０】ステップＳ２６では、上記ステップＳ２２
で算出した基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに、上記ステップ
Ｓ２３で設定した各種増量係数ＣＯＥＦ及び上記ステッ
プＳ２４で読み出した空燃比フィードバック補正係数λ
を乗算して空燃比補正し、さらに上記ステップＳ２５で
設定した電圧補正係数ＴS を加算して電圧補正し、最終
的な燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する（Ｔｉ←Ｔｐ×Ｃ
ＯＥＦ×λ＋ＴS ）。そして、ステップＳ２６で、燃料
噴射パルス幅Ｔｉをセットしてルーチンを抜ける。

【００４１】その結果、燃料噴射パルス幅Ｔｉの駆動パ
ルス信号が所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ
１０に出力されて燃料噴射パルス幅Ｔｉに相応する量の
燃料がインジェクタ１０から噴射されてエンジンに供給
される。

【００４２】従って、温度センサを用いることなく、吸
入空気流量Ｑａ及び目標空燃比Ａ／Ｆに基づき排気ガス
温度を予測し、この予測値を一次遅れ処理してＯ2 セン
サ１９の温度を予測することによって、リーンバーンエ
ンジンであってもＯ2 センサ温度を的確に予測すること
ができ、また、このＯ2 センサ温度予測値ＴＯ2 に基づ
き設定される補正値ＶHSで空燃比判定用スライスレベル
ＳＬを補正することで、Ｏ2 センサ１９の温度の影響に
よる該Ｏ2 センサ１９の出力特性の変動を適正に補償す
ることが可能となり、正確に空燃比を判断することがで
き、さらに、この温度補償した補正後のスライスレベル
ＳＬ′とＯ2 センサ出力値ＶＯ2 との比較結果に応じて
設定される空燃比フィードバック補正係数λが、エンジ
ンへの燃料供給量を定める燃料噴射パルス幅の演算式に
組み込まれることで、Ｏ2 センサ１９の温度の影響によ
る該Ｏ2 センサ１９の出力特性の変動を補償した正確な
空燃比フィードバック補正が可能となり、正確な空燃比
制御を行うことが可能となる。

【００４３】次に、本発明による第２の実施の形態を図
７及び図８に基づき説明する。

【００４４】本実施の形態では、Ｏ2 センサ１９の温度
の影響による出力特性の変動を、空燃比フィードバック
補正係数λを設定する際に補償するものであり、制御装
置３１は、前述の第１の実施の形態に対し、スライスレ
ベル補正手段に代え、空燃比判定用スライスレベルＳＬ
と酸素センサ出力値ＶＯ2 とを比較して空燃比フィード
バック補正係数λを設定する空燃比フィードバック補正
係数設定手段、上記空燃比フィードバック補正係数λを
酸素センサ温度予測値ＴＯ2 に基づいて設定した補正値
ＶHSで補正する補正手段としての機能を備え、この補正
後の空燃比フィードバック補正係数λ′に応じエンジン
の空燃比を調整する。

【００４５】具体的には、前述の第１の実施の形態にお
ける図２の補正値設定ルーチンにより酸素センサの温度
による出力特性の変動を空燃比フィードバック補正係数
により補正するための補正値ＶHSを設定し、図７に示す
空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンにおいて、
空燃比フィードバック補正係数λを上記補正値ＶHSによ
り補正する。

【００４６】図７に示す空燃比フィードバック補正係数
設定ルーチンでは、先ず、ステップＳ３１で、Ｏ2 セン
サ１９の出力電圧ＶＯ2 を読込み、該出力電圧ＶＯ2 を
空燃比判定用スライスレベルＳＬと比較することで、空
燃比がリーンか、リッチかを通常通りに検出し、ステッ
プＳ３２で、この空燃比の検出結果に基づいて比例量
Ｐ、積分量Ｉを各々設定し、ステップＳ３３で、前回の
ルーチン実行時に設定した空燃比フィードバック補正係
数λを読込み、該空燃比フィードバック補正係数λに上
記比例量Ｐ、積分量Ｉを加算して、空燃比フィードバッ
ク補正係数λを更する。

【００４７】そして、ステップＳ３４で、前述した第１
の実施の形態における図２に示す補正値設定ルーチンで
設定した補正値ＶHS（但し、マップ中の値は相違してい
る）を読込み、ステップＳ３５で、この補正値ＶHSを上
記空燃比フィードバック補正係数λに加算して、空燃比
フィードバック補正係数λを補正し（λ′←λ＋ＶH
S）、ルーチンを抜ける。

【００４８】その結果、図８に示すように、Ｏ2 センサ
１９の出力値ＶＯ2 に基づいて設定した空燃比フィード
バック補正係数λに対して、補正後の空燃比フィードバ
ック補正係数λ′は、結果として上記Ｏ2 センサ１９の
出力特性を温度補償した値になり、前述の図４に示す燃
料噴射量設定ルーチンにおいて、この補正後の空燃比フ
ィードバック補正係数λ′を用いて燃料噴射パルス幅Ｔ
ｉを設定することで、第１の実施の形態と同様に、正し
い空燃比制御を行うことができる。

【００４９】次に、図９及び図１０に基づき本発明によ
る第３の実施の形態を説明する。

【００５０】本実施の形態では、空燃比を検出するセン
サとして広域空燃比センサを採用し、この広域空燃比セ
ンサの出力値ＶA/F を温度補償し、その値に基づいて空
燃比フィードバック補正係数λを設定する。尚、エンジ
ンの全体構成は前述の第１の実施の形態の図６と同様で
あり、以下の説明では、広域空燃比センサに０2センサ
１９と同じ符号を付して説明する。

【００５１】制御装置３１は、前述の第１の実施の形態
に対し、酸素センサ温度予測手段に代え、排気ガス温度
予測値を一次遅れ処理して排気系に介装された広域空燃
比センサの温度を予測し広域空燃比センサ温度予測値を
算出する広域空燃比センサ温度予測手段としての機能を
有し、また、スライスレベル補正手段に代え、広域空燃
比センサの出力値ＶA/F を上記広域空燃比センサ温度予
測値に基づいて設定した補正値ＶHSで補正する補正手段
としての機能を備え、この補正後の出力値ＶA/F ′に基
づいて設定した実空燃比（Ａ／Ｆ）R と目標空燃比Ａ／
Ｆとの比較結果に応じエンジンの空燃比を調整する。

【００５２】具体的には、前述の第１の実施の形態の図
２の補正値設定ルーチンと同様の処理で、広域空燃比セ
ンサの出力値ＶA/F を温度補償する補正値ＶHSを設定
し、図９に示す空燃比フィードバック補正係数設定ルー
チンにより広域空燃比センサの出力値ＶA/F を補正値Ｖ
HSによって補正し、補正後の出力値ＶA/F ′に基づいて
実空燃比（Ａ／Ｆ）R を設定して該実空燃比（Ａ／Ｆ）
R と目標空燃比Ａ／Ｆとの比較結果により空燃比フィー
ドバック補正係数λを設定する。

【００５３】上記広域空燃比センサ１９の出力値ＶA/F
を温度補償するための補正値ＶHSの設定について、前述
の第１の実施の形態における図２の補正値設定ルーチン
を用いて説明すると、先ず、ステップＳ１で吸入空気流
量Ｑａを読込み、ステップＳ２でエンジン運転域に応じ
て設定される目標空燃比Ａ／Ｆをパラメータとしてマッ
プ参照により、吸入空気流量Ｑａに応じ排気ガス温度を
予測するための温度補正係数ＫA/F を設定する。次い
で、ステップＳ３で、上記吸入空気流量Ｑａに温度補正
係数ＫA/F を乗算して排気ガス温度を予測し、この排気
ガス温度予測値（ＫA/F ×Ｑａ）を一次遅れ処理して広
域空燃比センサ１９の温度を予測し、ステップＳ４で、
広域空燃比センサ温度予測値ＴＯ2 をパラメータとして
マップ参照により広域空燃比センサ１９の温度の影響に
よる出力特性の変動を補償するための補正値ＶHSを設定
し、ルーチンを抜ける。

【００５４】そして、図９に示す設定時間毎に実行され
る空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンにおいて
上記補正値ＶHSにより広域空燃比センサ出力値ＶA/F を
補正して温度補償する。

【００５５】この空燃比フィードバック補正係数設定ル
ーチンでは、先ずステップＳ４１で、広域空燃比センサ
１９の出力値ＶA/F を読込み、さらに、ステップＳ４２
で、上記補正値設定ルーチンにより設定した補正値ＶHS
を読込んで、ステップＳ４３へ進み、上記広域空燃比セ
ンサ出力値ＶA/F に上記補正値ＶHSを加算して該広域空
燃比センサ出力値ＶA/F を補正し（ＶA/F ′←ＶA/F ＋
ＶHS）、広域空燃比センサ１９の温度の影響による出力
値ＶA/F の変動を補償する。

【００５６】次いで、ステップＳ４４へ進み、補正後の
広域空燃比センサ出力値ＶA/F ′をパラメータとして補
間計算付きでマップを参照して実空燃比を求める。この
マップは、広域空燃比センサ１９の出力値ＶA/F が正規
の状態を示すとき、この出力値ＶA/F に対応する実空燃
比（Ａ／Ｆ）R を実験等により求め、上記出力値ＶA/F
をパラメータとして予め前記ＲＯＭに固定データとして
格納されているものである。

【００５７】従って、補正後の上記広域空燃比センサ出
力値ＶA/F ′を用いて上記マップを参照することで、正
しい実空燃比を求めることができる。すなわち、図１０
に実線で示す補正前の出力値ＶA/F に基づいて設定した
実空燃比（Ａ／Ｆ）R に比し、一点鎖線で示す補正後の
出力値ＶA/F に基づいて設定した実空燃比（Ａ／Ｆ）R
は、補正値ＶHSにより温度補償された値となり、正しい
実空燃比が得られる。

【００５８】その後、ステップＳ４５で、上記目標空燃
比Ａ／Ｆと実空燃比（Ａ／Ｆ）R との偏差に基づき空燃
比フィードバック補正係数λを設定し、ルーチンを抜け
る。

【００５９】その結果、広域空燃比センサ１９の出力特
性が自身の温度の影響で変動しても、常に正しい空燃比
を検出することができ、この空燃比に基づき設定される
空燃比フィードバック補正係数λも正しい値となり、そ
して、前述の図４に示す燃料噴射量設定ルーチンにおい
て、燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算に上記空燃比フィード
バック補正係数λが組み込まれることで、本実施の形態
においても正しい空燃比制御が可能となる。

【００６０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、排気ガス
温度と相関の強い吸入空気流量及び目標空燃比をパラメ
ータとして排気ガス温度の予測値を求め、これを一次遅
れ処理して排気ガス温度の一次遅れとして現れる酸素セ
ンサの温度を予測し、この酸素センサ温度予測値に基づ
いて設定した温度補償のための補正値で空燃比判定用ス
ライスレベルを補正し、排気系に介装された酸素センサ
の出力値と比較し、この比較結果に応じてエンジンの空
燃比を調整するので、温度センサを用いることなく、理
論空燃比以外の運転域であっても酸素センサの温度を的
確に予測することができ、酸素センサの温度の影響によ
る該酸素センサの出力特性の変動を的確に補償すること
が可能となって、正確に空燃比を判断することができ、
さらに、温度補償した補正後のスライスレベルと酸素セ
ンサ出力値とを比較してこの比較結果に応じてエンジン
の空燃比が調整されるため、酸素センサの温度の影響に
よる該酸素センサの出力特性の変動を補償した正確な空
燃比フィードバック補正が可能となり、正確な空燃比制
御を行うことができる。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、排気ガス温
度と相関の強い吸入空気流量及び目標空燃比をパラメー
タとして排気ガス温度の予測値を求め、これを一次遅れ
処理して排気ガス温度の一次遅れとして現れる酸素セン
サの温度を予測し、空燃比判定用スライスレベルと酸素
センサの出力値とを比較して設定した空燃比フィードバ
ック補正係数を酸素センサ温度予測値に基づいて設定し
た補正値で補正して温度補償し、温度補償後の空燃比フ
ィードバック補正係数に応じてエンジンの空燃比を調整
するので、温度センサを用いることなく、理論空燃比以
外の運転域であっても酸素センサの温度を的確に予測す
ることができ、酸素センサの温度の影響による該酸素セ
ンサの出力特性の変動を空燃比フィードバック補正係数
を設定する際に的確に補償することが可能となって、こ
の温度補償した補正後の空燃比フィードバック補正係数
によりエンジンの空燃比が調整されるため、酸素センサ
の温度の影響による該酸素センサの出力特性の変動を補
償した正確な空燃比フィードバック補正が可能となり、
請求項１記載の発明と同様に、正確な空燃比制御を行う
ことができる。

【００６２】請求項３記載の発明によれば、排気ガス温
度と相関の強い吸入空気流量及び目標空燃比をパラメー
タとして排気ガス温度の予測値を求め、これを一次遅れ
処理して排気ガス温度の一次遅れとして現れる広域空燃
比センサの温度を予測し、広域空燃比センサの出力値を
広域空燃比センサ温度予測値に基づいて設定した補正値
で補正して実空燃比を求め、この実空燃比と目標空燃比
とを比較し、この比較結果に応じてエンジンの空燃比を
調整するので、温度センサを用いることなく、理論空燃
比以外の運転域であっても広域空燃比センサの温度を的
確に予測することができ、広域空燃比センサの温度の影
響による該広域空燃比センサの出力特性の変動を的確に
補償することが可能となって、正確に実空燃比を求める
ことができ、さらに、温度補償した補正後の広域空燃比
センサ出力値に基づいて求めた実空燃比と目標空燃比と
の比較結果に応じエンジンの空燃比が調整されるため、
広域空燃比センサの温度の影響による該広域空燃比セン
サの出力特性の変動を補償した正確な空燃比フィードバ
ック補正が可能となり、正確な空燃比制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】第１の実施の形態に係り、補正値設定ルーチン
を示すフローチャート

【図３】同上、空燃比フィードバック補正係数設定ルー
チンを示すフローチャート

【図４】同上、燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチ
ャート

【図５】同上、Ｏ2 センサの出力変動に対するスライス
レベルの補償を示す説明図

【図６】同上、エンジンの全体概略図

【図７】第２の実施の形態に係り、空燃比フィードバッ
ク補正係数設定ルーチンを示すフローチャート

【図８】同上、空燃比フィードバック補正係数の補償状
態を示す説明図

【図９】第３の実施の形態に係り、空燃比フィードバッ
ク補正係数設定ルーチンを示すフローチャート

【図１０】同上、広域空燃比センサ出力値の補償状態を
示す説明図

【符号の説明】

１ エンジン １０ インジェクタ １９ Ｏ2 センサ（酸素センサ）、広域空燃比
センサ ３１ 制御装置 Ｑａ 吸入空気流量 Ａ／Ｆ 目標空燃比 ＫA/F 温度補正係数 ＴＯ2 酸素センサ温度予測値、広域空燃比セン
サ温度予測値 ＶHS 補正値 ＳＬ 空燃比判定用スライスレベル ＳＬ′ 補正後のスライスレベル ＶＯ2 Ｏ2 センサ出力値（酸素センサの出力
値） λ 空燃比フィードバック補正係数 λ′ 補正後の空燃比フィードバック補正係数 ＶA/F 広域空燃比センサの出力値 ＶA/F ′ 補正後の出力値 （Ａ／Ｆ）R 実空燃比

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入空気流量を目標空燃比に基づいて設
   定した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予測し排
   気ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段と、 上記排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系に介
   装された酸素センサの温度を予測し酸素センサ温度予測
   値を算出する酸素センサ温度予測手段と、 空燃比判定用スライスレベルを上記酸素センサ温度予測
   値に基づいて設定した補正値で補正するスライスレベル
   補正手段と、 この補正後のスライスレベルと上記酸素センサの出力値
   との比較結果に応じてエンジンの空燃比を調整する空燃
   比調整手段とを備えたことを特徴とするエンジンの空燃
   比制御装置。
2. 【請求項２】 吸入空気流量を目標空燃比に基づいて設
   定した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予測し排
   気ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段と、 上記排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系に介
   装された酸素センサの温度を予測し酸素センサ温度予測
   値を算出する酸素センサ温度予測手段と、 空燃比判定用スライスレベルと上記酸素センサの出力値
   とを比較して空燃比フィードバック補正係数を設定する
   空燃比フィードバック補正係数設定手段と、 上記空燃比フィードバック補正係数を上記酸素センサ温
   度予測値に基づいて設定した補正値で補正する補正手段
   と、 この補正後の空燃比フィードバック補正係数に応じエン
   ジンの空燃比を調整する空燃比調整手段とを備えたこと
   を特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 吸入空気流量を目標空燃比に基づいて設
   定した温度補正係数で補正して排気ガス温度を予測し排
   気ガス温度予測値を求める排気ガス温度予測手段と、 上記排気ガス温度予測値を一次遅れ処理して排気系に介
   装された広域空燃比センサの温度を予測し広域空燃比セ
   ンサ温度予測値を算出する広域空燃比センサ温度予測手
   段と、 上記広域空燃比センサの出力値を上記広域空燃比センサ
   温度予測値に基づいて設定した補正値で補正する補正手
   段と、 この補正後の出力値に基づいて設定した実空燃比と目標
   空燃比との比較結果に応じてエンジンの空燃比を調整す
   る空燃比調整手段とを備えたことを特徴とするエンジン
   の空燃比制御装置。