JPH10238338A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JPH10238338A
JPH10238338A JP9045418A JP4541897A JPH10238338A JP H10238338 A JPH10238338 A JP H10238338A JP 9045418 A JP9045418 A JP 9045418A JP 4541897 A JP4541897 A JP 4541897A JP H10238338 A JPH10238338 A JP H10238338A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
perturbation
engine
correction coefficient
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Application number
JP9045418A
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English (en)
Inventor
Yoichi Saito
陽一 斎藤
Takamitsu Kashima
隆光 鹿島
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気加熱式触媒が活性化してから空燃比センサ
が活性化するまでの間における排気エミッションを改善
する。 【解決手段】始動後増量係数KASを参照し(S41)、KA
S=0の始動後増量補正の終了後において、電気加熱式
触媒が活性したか否かを判断すると共に、O2センサが
活性したか否かを判断する(S42,S43)。そして、上記
電気加熱式触媒が活性、且つO2センサが非活性の時、
空燃比をリッチとリーンとに交互に強制変動させるため
のパータベーション補正係数KPTを設定し(S47〜S5
8)、このパータベーション補正係数KPTにより、基本
燃料噴射パルス幅Tpを空燃比補正してエンジンへ供給
する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ti
を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気系
に電気加熱式触媒を介装したエンジンの空燃比制御装置
に関し、詳しくは、空燃比センサが非活性の空燃比オー
プンループ制御時において空燃比をリッチとリーンとに
交互に強制変動させて、上記触媒の酸化還元作用を促進
し、電気加熱式触媒の活性状態をより向上して排気エミ
ッションを改善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、触媒コンバータの上流に配設した空燃比センサ(O
2センサ)の出力によって空燃比状態を検出し、空燃比
を触媒による浄化作用が最も発揮されるストイキオ(理
論空燃比)中心にフィードバック制御するようにしてい
る。
【0003】しかし、触媒が触媒作用を発揮するには、
触媒が所定温度以上に昇温して活性化することが必要で
あり、エンジン始動直後等においては、触媒温度が低く
触媒による排気浄化作用を得ることができない。
【0004】このため、近年では、触媒にヒータ等を付
設して該触媒を直ちに昇温させることが可能な電気加熱
式触媒が種々提案されている。
【0005】また、空燃比センサも所定の作動温度に昇
温して活性化してからでないと、空燃比状態を検出する
ことができないため、空燃比センサが活性するまでの期
間は空燃比オープンループ制御を行っている。従って、
このオープンループ制御中は、触媒の酸化還元反応が有
効に行われず、触媒による浄化性能を十分発揮すること
ができない。これに対処するに、通常、空燃比センサに
はヒータが内蔵されており、空燃比センサが活性化する
までの時間を短縮するようにしている。
【0006】また、特開平4−314911号公報に
は、電気加熱式触媒の主モノリス触媒加熱用のヒータに
空燃比センサを組み込むことで、空燃比センサの温度立
ち上がりを早くして、触媒の活性後、空燃比センサが活
性化するまでの期間を短縮し、空燃比センサによる空燃
比フィードバック制御を迅速に行うことを可能とした技
術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行例のように、空燃比センサをヒータ等により加熱する
ようにしても依然として空燃比センサの活性化は触媒の
活性化よりも遅れてしまう。例えば、電気加熱式触媒が
活性化するまでの時間は、エンジン型式、触媒容量等に
よって異なるが、通常、10〜15secであり、これに
対し、ヒータ内蔵式空燃比センサが活性化するまでの時
間は、35sec程度を要し、電気加熱式触媒が活性化す
るまでの時間よりも長い。
【0008】従って、上述のように、空燃比センサが活
性化するまでの空燃比オープンループ制御中において、
触媒の浄化性能が十分発揮されず、排気エミッションが
悪化するという課題が解消され得ない。
【0009】本発明は、上記事情に鑑み、電気加熱式触
媒が活性化してから空燃比センサが活性化するまでの間
における排気エミッションを改善することが可能なエン
ジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【0010】
【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、エンジンの排気系に電気加
熱式触媒を介装したエンジンの空燃比制御装置におい
て、図1の基本構成図に示すように、上記電気加熱式触
媒が活性したか否かを判断する触媒活性判別手段と、空
燃比センサが活性したか否かを判断する空燃比センサ活
性判別手段と、エンジン始動直後において燃料増量する
始動後増量補正の終了後であって、上記電気加熱式触媒
が活性、且つ上記空燃比センサが非活性の時、空燃比を
リッチとリーンとに交互に強制変動させるためのパータ
ベーション補正係数を設定するパータベーション補正係
数設定手段と、エンジン運転状態に基づいて設定した燃
料噴射量を上記パータベーション補正係数により空燃比
補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定
する燃料噴射量設定手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記触媒活性判別手段は、エンジン始動後
の時間或いは上記電気加熱式触媒に対する通電時間が所
定時間以上経過したとき、電気加熱式触媒が活性したと
判断することを特徴とする。
【0012】請求項3記載の発明は、上記触媒活性判別
手段は、上記電気加熱式触媒に流れる電流値を設定値と
比較し、該電流値が設定値以下となったとき、電気加熱
式触媒が活性したと判断することを特徴とする。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記触媒活性判別手段は、上記電気加熱式
触媒の温度或いは電気加熱式触媒出口の排気ガス温度が
所定温度以上のとき、電気加熱式触媒が活性したと判断
することを特徴とする。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記パータベーション補正係数設定手段
は、上記パータベーション補正係数の増減周期をエンジ
ン負荷及びエンジン回転数の少なくとも一方に応じて設
定することを特徴とする。
【0015】請求項6記載の発明は、請求項1或いは請
求項5記載の発明において、上記パータベーション補正
係数設定手段は、上記パータベーション補正係数の振幅
をエンジン負荷及びエンジン回転数の少なくとも一方に
応じて設定することを特徴とする。
【0016】請求項7記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記パータベーション補正係数設定手段
は、上記パータベーション補正係数の増減周期と振幅と
の少なくとも一方を電気加熱式触媒の温度に応じて設定
することを特徴とする。
【0017】請求項8記載の発明は、請求項1、請求項
5ないし請求項7記載の発明において、上記パータベー
ション補正係数設定手段は、上記パータベーション補正
係数の増減周期がエンジン回転変動周期と略等しいと
き、エンジン回転変動量に応じて上記パータベーション
補正係数の振幅を減少することを特徴とする。
【0018】すなわち、請求項1記載の発明では、電気
加熱式触媒が活性したか否かを判断すると共に、空燃比
センサが活性したか否かを判断する。そして、エンジン
始動直後において燃料増量する始動後増量補正の終了後
であり、上記電気加熱式触媒が活性、且つ上記空燃比セ
ンサが非活性の時、空燃比をリッチとリーンとに交互に
強制変動させるためのパータベーション補正係数を設定
し、このパータベーション補正係数により、エンジン運
転状態に基づいて設定した燃料噴射量を空燃比補正して
エンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する。そ
の結果、エンジン始動後において電気加熱式触媒が活
性、且つ上記空燃比センサが非活性の時、空燃比を強制
的にリッチとリーンとに交互に変動する、いわゆるパー
タベーションが行われ、この空燃比のリッチとリーンと
の交互変動によって触媒の酸化還元作用が促進され、触
媒の活性状態がより促進されて電気加熱式触媒を有効作
用させる事が可能となり、排気エミッションが改善され
る。
【0019】また、上記電気加熱式触媒の活性を判断す
るに際し、請求項2記載の発明では、エンジン始動後の
時間或いは電気加熱式触媒に対する通電時間が所定時間
以上経過したとき、電気加熱式触媒が活性したと判断
し、請求項3記載の発明では、上記電気加熱式触媒に流
れる電流値を設定値と比較して、該電流値が設定値以下
となったとき、電気加熱式触媒が活性したと判断する。
さらに、請求項4記載の発明では、上記電気加熱式触媒
の温度或いは電気加熱式触媒出口の排気ガス温度が所定
温度以上のとき、電気加熱式触媒が活性したと判断す
る。
【0020】また、上記パータベーション補正係数を設
定するに際し、請求項5記載では、空燃比をリッチとリ
ーンとに交互に強制変動させるための上記パータベーシ
ョン補正係数の増減周期をエンジン負荷及びエンジン回
転数の少なくとも一方に応じて設定する。また、請求項
6記載の発明では、上記パータベーション補正係数の振
幅をエンジン負荷及びエンジン回転数の少なくとも一方
に応じて設定する。
【0021】さらに、請求項7記載の発明では、上記パ
ータベーション補正係数の増減周期と振幅との少なくと
も一方を電気加熱式触媒の温度に応じて設定する。
【0022】請求項8記載の発明では、上記パータベー
ション補正係数を設定するに際し、更に、上記パータベ
ーション補正係数の増減周期がエンジン回転変動周期と
略等しいとき、エンジン回転変動量に応じてパータベー
ション補正係数の振幅を減少補正する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図2〜図11は本発明の実施の第
1形態を示す。
【0024】先ず、図10に基づいてエンジンの概略構
成について説明する。符号1はエンジンの一例としての
自動車等の車輌用のエンジンであり、図においては水平
対向型4気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン1
のシリンダブロック1aの左右両バンクには、シリンダ
ヘッド2がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド2に吸
気ポート2aと排気ポート2bが形成されている。
【0025】このエンジン1の吸気系は、各吸気ポート
2aにインテークマニホルド3が連通され、このインテ
ークマニホルド3に各気筒の吸気通路が集合するエアチ
ャンバ4を介してスロットルチャンバ5が連通され、更
に、このスロットルチャンバ5の上流側に吸気管6を介
してエアクリーナ7が取り付けられ、このエアクリーナ
7がエアインテークチャンバ8に連通されている。
【0026】また、上記スロットルチャンバ5には、ア
クセルペダルに連動するスロットル弁5aが設けられて
いる。上記吸気管6には、スロットル弁5aをバイパス
するバイパス通路9が接続され、このバイパス通路9
に、アイドル時にその弁開度によって該バイパス通路9
を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転
数を制御するアイドル回転数制御弁(ISC弁)10が
介装されている。
【0027】さらに、上記インテークマニホルド3の各
気筒の吸気ポート2aの直上流側にインジェクタ11が
配設されている。上記インジェクタ11は燃料供給路1
2を介して燃料タンク13に連通されており、この燃料
タンク13にはインタンク式の燃料ポンプ14が設けら
れている。この燃料ポンプ14からの燃料は、上記燃料
供給路12に介装された燃料フィルタ15を経て上記イ
ンジェクタ11及びプレッシャレギュレータ16に圧送
され、このプレッシャレギュレータ16から上記燃料タ
ンク13にリターンされて上記インジェクタ11への燃
料圧力が所定の圧力に調圧される。
【0028】一方、上記シリンダヘッド2の各気筒毎
に、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ17
が取り付けられ、この点火プラグ17に、各気筒毎に配
設された点火コイル18を介してイグナイタ19が接続
されている。
【0029】また、エンジン1の排気系としては、上記
シリンダヘッド2の各排気ポート2bに連通するエキゾ
ーストマニホルド20の集合部に排気管21が連通さ
れ、この排気管21に、電気加熱式触媒の一例として電
気ヒータ22aを備えた電気加熱式触媒コンバータ(以
下、「EHC」と略称する)22が介装され、更にその
下流にヒータ無しのメイン触媒コンバータ23が介装さ
れてマフラ24に連通されている。
【0030】次にエンジン運転状態を検出するためのセ
ンサ類について説明する。上記吸気管6のエアクリーナ
7の直下流に、ホットワイヤ或いはホットフィルム等を
用いた熱式の吸入空気量センサ25が介装され、更に、
上記スロットルチャンバ5に設けられたスロットル弁5
aに、スロットル開度センサ26aとスロットル弁5a
の全閉でONするアイドルスイッチ26bとを内蔵した
スロットルセンサ26が連設されている。
【0031】また、エンジン1のシリンダブロック1a
にノックセンサ27が取り付けられていると共に、シリ
ンダブロック1aの左右バンクを連通する冷却水通路2
8に冷却水温センサ29が臨まされ、更に上記EHC2
2の上流に空燃比センサの一例として空燃比状態を検出
するためのO2センサ30が配設されている。尚、この
O2センサ30は、ヒータ内蔵式のO2センサであり、通
常のヒータ容量のものが用いられる。
【0032】また、エンジン1のクランクシャフト31
に軸着するクランクロータ32の外周に、クランク角セ
ンサ33が対設され、更に、クランクシャフト31に対
して1/2回転するカムシャフト34に連設するカムロ
ータ35に、気筒判別用のカム角センサ36が対設され
ている。
【0033】上記クランクロータ32は、その外周に所
定クランク角毎に突起が形成されており、また、上記カ
ムロータ35の外周には、気筒判別用の突起が形成され
ている。そして、エンジン運転に伴いクランクシャフト
31及びカムシャフト34が回転し、これに伴い上記ク
ランクロータ32、カムロータ35が回転してクランク
ロータ32の各突起が上記クランク角センサ33によっ
て検出され、クランク角センサ33から所定クランク角
に対応するクランクパルスが電子制御装置50(図11
参照)に出力され、また、上記カムロータ35の気筒判
別用突起が上記カム角センサ36によって検出され、カ
ム角センサ36から電子制御装置50にカムパルスが出
力される。
【0034】後述するように、電子制御装置50では、
上記クランク角センサ33から出力されるクランクパル
スの入力間隔時間に基づいてエンジン回転数NEを算出
し、また、上記カム角センサ36からのカムパルスと、
各気筒の燃焼行程順(例えば、#1気筒→#3気筒→#
2気筒→#4気筒)とのパターンに基づいて、燃料噴射
対象気筒や点火対象気筒の気筒判別を行う。
【0035】上記インジェクタ11、点火プラグ17、
ISC弁10等のアクチュエータ類に対する制御量の演
算、制御信号の出力、すなわち空燃比制御を含む燃料噴
射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジ
ン制御は、図11に示す電子制御装置(ECU)50に
よって行われる。
【0036】上記ECU50は、CPU51、ROM5
2、RAM53、バックアップRAM54、カウンタ・
タイマ群55、及びI/Oインターフェイス56がバス
ラインを介して互いに接続されるマイクロコンピュータ
を中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定
電圧回路57、上記I/Oインターフェイス56に接続
される駆動回路58及びA/D変換器59等の周辺回路
が内蔵されている。
【0037】なお、上記カウンタ・タイマ群55は、フ
リーランカウンタ、カム角センサ信号(カムパルス)の
入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイ
マ、点火用タイマ、定期割り込みを発生させるための定
期割り込み用タイマ、クランク角センサ信号(クランク
パルス)の入力間隔計時用タイマ、エンジン始動後の経
過時間を計時する始動後時間計時用タイマ、及びシステ
ム異常監視用のウオッチドッグタイマ等の各種タイマを
便宜上総称するものであり、その他、各種のソフトウエ
アカウンタ・タイマが用いられる。
【0038】上記定電圧回路57は、2回路のリレー接
点を有する電源リレー60の第1のリレー接点を介して
バッテリ61に接続され、バッテリ61に、上記電源リ
レー60のリレーコイルがイグニッションスイッチ62
を介して接続されている。また、上記定電圧回路57
は、直接、上記バッテリ61に接続されており、イグニ
ッションスイッチ62がONされて電源リレー60の接
点が閉となるとECU50内の各部へ電源を供給する一
方、上記イグニッションスイッチ62のON,OFFに
拘らず、常時、上記バックアップRAM54にバックア
ップ用の電源を供給する。更に、上記バッテリ61に
は、燃料ポンプリレー63,EHCリレー64の各リレ
ー接点を介して、それぞれ燃料ポンプ14,EHC22
における電気ヒータ22aが接続されている。尚、上記
電源リレー60の第2のリレー接点には、上記バッテリ
61から各アクチュエータに電源を供給するための電源
線が接続されている。
【0039】上記I/Oインターフェイス56の入力ポ
ートには、アイドルスイッチ26b、ノックセンサ2
7、クランク角センサ33、カム角センサ36、車速を
検出するための車速センサ37、及び、エンジン始動状
態を検出するためスタータスイッチ38が接続されてお
り、更に、上記A/D変換器59を介して、吸入空気量
センサ25、スロットル開度センサ26a、冷却水温セ
ンサ29、及びO2センサ30が接続されると共に、バ
ッテリ電圧VBが入力されてモニタされる。
【0040】一方、上記I/Oインターフェイス56の
出力ポートには、ISC弁10、インジェクタ11、及
び、燃料ポンプリレー63,EHCリレー64の各リレ
ーコイルが上記駆動回路58を介して接続されると共
に、イグナイタ19が接続されている。
【0041】上記CPU51では、ROM52に記憶さ
れている制御プログラムに従って、I/Oインターフェ
イス56を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの
検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、RAM53に
格納される各種データ、及びバックアップRAM54に
格納されている各種学習値データ,ROM52に記憶さ
れている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時
期、ISC弁10に対する駆動信号のデューティ比等を
演算し、空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制
御、アイドル回転数制御等のエンジン制御を行う。
【0042】このようなエンジン制御系において、EC
U50では、EHC22が活性したか否かを判断すると
共に、O2センサ30が活性したか否かを判断する。そ
して、エンジン始動直後において燃料増量する始動後増
量補正の終了後であり、上記EHC22が活性、且つ上
記O2センサ30が非活性の時、空燃比をリッチとリー
ンとに交互に強制変動させるためのパータベーション補
正係数を設定し、このパータベーション補正係数によ
り、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を
空燃比補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量
を設定する。
【0043】すなわち、前述のように、EHC22が活
性するまでの時間は、エンジン型式、触媒容量等によっ
て異なるが、通常、10〜15secであり、これに対
し、O2センサ30が活性化するまでの時間は、35sec
程度を要し、EHC22が活性化するまでの時間よりも
長く、この間、空燃比オープンループ制御が行われる。
【0044】従って、エンジン始動後においてEHC2
2が活性、且つ上記O2センサ30が非活性の時、空燃
比をリッチとリーンとに交互に強制変動させる、いわゆ
るパータベーションを行ない、この空燃比のリッチとリ
ーンとの交互変動によってEHC22の酸化還元作用を
促進し、O2センサ30の非活性による空燃比オープン
ループ制御下であっても、EHC22の活性状態をより
促進してEHC22の触媒作用を有効に発揮させること
を可能とし、排気エミッションの改善を図る。
【0045】これにより、EHC22及びO2センサ3
0共に通常のものを用いることができ、EHC22が活
性化してからO2センサ30が活性化するまでの間にお
ける排気エミッションを改善することが可能となる。
【0046】すなわち、ECU50によって本発明に係
る触媒活性判別手段、空燃比センサ活性判別手段、パー
タベーション補正係数設定手段、燃料噴射量設定手段の
各機能が実現される。
【0047】以下、上記ECU50による本発明に係る
空燃比制御処理について、図2〜図5に示すフローチャ
ートに従って説明する。
【0048】先ず、イグニッションスイッチ62がON
され、ECU50に電源が投入されると、システムがイ
ニシャライズされ、バックアップRAM54に格納され
ている各種学習値等のデータを除く、各フラグ、各カウ
ンタ類が初期化され、EHCリレー64をONとしてE
HC22のヒータ22aを通電してEHC22に対する
加熱を開始する。そして、スタータスイッチ38がON
されてエンジンが起動すると、上記エンジン始動後タイ
マの計時が開始され、クランク角センサ33からのクラ
ンクパルス入力毎に、クランクパルスの入力間隔時間に
基づきエンジン回転数NEを算出し、また、カム角セン
サ36からのカムパルス入力により気筒判別を行う。
【0049】そして、所定周期毎に、図2〜図5のフロ
ーチャートに示す各ルーチンが実行される。
【0050】先ず、図2の燃料噴射量設定ルーチンにつ
いて説明する。この燃料噴射量設定ルーチンは、システ
ムイニシャライズ後、所定周期毎(例えば、所定クラン
クパルス入力による180°CA毎)に実行され、ステ
ップS1で、エンジン回転数NEと吸入空気量センサ25
からの出力信号に基づく吸入空気量Qとから、基本燃料
噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅Tpを算出し(T
p←K×Q/NE;Kはインジェクタ特性補正定数)、
ステップS2〜S4で、それぞれ後述の各ルーチンにおいて
設定された各種増量補正係数COEF、パータベーショ
ン補正係数KPT、空燃比フィードバック補正係数αを読
み出す。
【0051】続くステップS5では、エンジン回転数NE
とエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Tpとに基
づいてバックアップRAM54の一連のアドレスからな
る空燃比学習値テーブルを参照して空燃比学習値KLRを
検索し、補間計算により空燃比学習補正係数KBLRCを設
定して、ステップS6へ進む。この空燃比学習補正係数K
BLRCの基となる空燃比学習値KLRは、周知のように、エ
ンジン回転数NEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パ
ルス幅Tpとによるエンジン運転領域毎に、上記空燃比
フィードバック補正係数αの所定周期における平均値の
基準値に対するずれに応じて学習され、吸入空気量セン
サ25等の吸入空気量計測系、及びインジェクタ11等
の燃料供給系の生産時のばらつきや経時劣化等を補正す
るためのものである。
【0052】次いで、ステップS6で、バッテリ電圧VB
に基づきテーブル参照によりインジェクタ11の無効噴
射時間を補償する電圧補正パルス幅TSを設定する。そ
して、ステップS7で、上記基本燃料噴射パルス幅Tp
に、上記各種増量補正係数COEF、パータベーション
補正係数KPT、及び空燃比フィードバック補正係数αを
乗算して空燃比補正すると共に、上記空燃比学習補正係
数KBLRCを乗算して学習補正し、更に上記電圧補正パル
ス幅TSを加算して電圧補正し、エンジンへ供給する最
終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Tiを算出
する(Ti←Tp×COEF×KPT×α×KBLRC+T
S)。
【0053】そして、ステップS8で、上記燃料噴射パル
ス幅Tiを燃料噴射対象気筒の噴射タイマにセットし
て、ルーチンを抜ける。
【0054】その結果、所定タイミングで上記噴射タイ
マがスタートされ、上記燃料噴射パルス幅Tiの駆動パ
ルス信号が燃料噴射対象気筒のインジェクタ11へ出力
され、該インジェクタ11から所定に計量された燃料が
噴射される。
【0055】ここで、上記各種増量補正係数COEF
は、燃料噴射量をエンジン運転状態に応じて補正するた
めのものであり、図3に示す各種増量係数設定ルーチン
により設定される。尚、この各種増量係数COEFに
は、エンジン始動直後のエンジン回転の安定化を図るた
めの始動後増量係数KASが含まれており、後述のパータ
ベーション補正係数設定ルーチンにおいて始動後増量係
数KASが参照され、KAS=0の始動後増量補正の終了後
か否かが判断される。
【0056】次に、この各種増量係数設定ルーチンにつ
いて説明する。
【0057】図3に示す各種増量係数設定ルーチンは、
システムイニシャライズ後、所定周期毎に実行され、先
ずステップS11で、スタータスイッチ38の作動状態を
判断し、スタータスイッチ38がONのとき、ステップ
S12へ進んで、始動増量係数KSTを設定値CKST(但
し、CKST>1.0)により設定してステップS14へ
進み、また、スタータスイッチ38がOFFのときに
は、ステップS13で、始動増量係数KSTを1.0(補正
無し)に設定してステップS14へ進む。上記始動増量係
数KSTは、始動性確保のためスタータモータ作動中のク
ランキング時のみ燃料増量を行うためのものである。
【0058】そして、ステップS14では、スロットル開
度センサ26aによるスロットル開度THV、上記燃料
噴射量設定ルーチンにおいて算出されたエンジン負荷を
表す基本燃料噴射パルス幅Tp、及び、エンジン回転数
NEとに基づいてフル増量係数KFULLを設定する。この
フル増量係数KFULLは、スロットル開度THVが全開状
態のとき、或いは基本燃料噴射パルス幅Tpにより判断
されるエンジン負荷が高負荷状態のとき、エンジン回転
数NEをパラメータとするテーブルにより設定されるも
ので、エンジン出力が要求される領域での出力性能を確
保する。尚、スロットル全開領域及び高負荷域を除く領
域においては、KFULL=0である。
【0059】次いでステップS15では、冷却水温センサ
29による冷却水温度TWに基づいてテーブル参照によ
り水温増量係数KTWを設定する。この水温増量係数KTW
は、エンジン冷態時の運転性を確保するための燃料増量
率を定めるものであり、ステップS15中に示すように、
冷却水温度TWが低い程、大きい値の水温増量係数KTW
がテーブルにストアされている。
【0060】続くステップS16では、始動後増量係数KA
Sを設定する。この始動後増量係数KASは、エンジン始
動直後におけるエンジン回転の安定性を確保するための
もので、ステップS16中に示すように、スタータスイッ
チ38がONのとき、冷却水温度TWに基づき初期値を
設定し、スタータスイッチ38のOFFによるエンジン
始動後、KAS=0になるまで漸次的に減少される。
【0061】次いで、ステップS17で、アイドル後増量
係数KAIを設定する。このアイドル後増量係数KAIは、
アイドル解除時のもたつきを防止するためのものであ
り、同ステップ中に示すように、車速が設定値(例え
ば、15km/h)以下で且つアイドルスイッチ26bがO
N(スロットル弁全閉)からOFF(スロットル弁開)
に移行したとき冷却水温度TWに基づき初期値に設定さ
れ、その後、KAI=0になるまで漸次的に減少される。
【0062】その後、ステップS18へ進み、加速増量係
数KACCを設定する。この加速増量係数KACCは、スロッ
トル弁5aが急開される加速時において吸入空気量セン
サ25の吸入空気量検出遅れに起因する空燃比のリーン
スパイクを防止するためのもので、ステップS18中に示
すように、スロットル開度変化速度に基づきスロットル
弁急開の加速を検出したとき、初期値設定され、その
後、KACC=0になるまで漸次的に減少される。
【0063】そして、ステップS19で、上記始動増量係
数KST、フル増量係数KFULL、水温増量係数KTW、始動
後増量係数KAS、アイドル後増量係数KAI、及び加速増
量係数KACCによって、エンジン運転状態に応じて燃料
噴射量を補正するための各種増量係数COEFを次式に
より算出し、ルーチンを抜ける。
【0064】COEF←KST×(1+KFULL+KTW+K
AS+KAI+KACC) そして、この各種増量係数COEFが燃料噴射量を定め
る上述の燃料噴射パルス幅Tiの演算式に組み込まれる
ことで(図2のステップS7参照)、燃料噴射量がエンジ
ン運転状態に応じて補正される。
【0065】次に、図4の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。この空燃比フィード
バック補正係数設定ルーチンにより、上記空燃比フィー
ドバック補正係数αが設定される。そして、O2センサ
の出力電圧に基づき該O2センサ30が活性か否かを判
断し、O2センサ22の非活性時には、空燃比フィード
バック補正係数αを、α=1.0に固定することで、空
燃比がオープンループ制御される。また、この空燃比フ
ィードバック補正係数設定ルーチンによってO2センサ
30が活性のときにセットされるO2センサ活性フラグ
FO2が後述のパータベーション補正係数設定ルーチンに
おいて参照され、このO2センサ活性フラグFO2によっ
てO2センサが活性したか否かが判断される。
【0066】この空燃比フィードバック補正係数設定ル
ーチンは、システムイニシャライズ後、所定周期毎(例
えば、10msec毎)に実行され、ステップS21,S22,S2
4,S25で、空燃比フィードバック条件が成立しているか
否かを判断する。
【0067】ステップS21では、エンジン回転数NE及び
スタータスイッチ38の作動状態に応じて初期条件を判
断し、エンジンが回転中(NE≠0)且つスタータスイ
ッチ38がOFFであり、スタータスイッチ38をON
からOFFした後の時間が設定時間(例えば、4sec)
以上経過しているとき、ステップS22へ進み、O2センサ
30の出力電圧に基づいて該O2センサ30が活性か非
活性かを判断する。そして、O2センサ30の出力電圧
が設定値以上或いは所定範囲の状態が設定時間以上継続
しておりO2センサ30が活性状態と判断されるとき、
ステップS23で、O2センサ活性フラグFO2をセットして
(FO2←1)、ステップS24へ進む。
【0068】ステップS24では、エンジン回転数NE及び
上記基本燃料噴射パルス幅Tpとに基づいてエンジン運
転状態がフル増量域にあるか否かを判断し、エンジン回
転数NEが設定回転数NEH以下且つ基本燃料噴射パルス
幅Tpがフル増量判定値TpH以下でエンジン運転状態
がフル増量域外にあるとき、ステップS25で、更にクラ
ンプ条件を判断する。
【0069】すなわち、スタータスイッチ38の操作に
よるエンジン始動後、設定時間(4sec)を経過してお
り、且つ、O2センサ30が活性、且つ、エンジン運転
状態がフル増量域外にあり、且つ、クランプ条件非成立
のエンジン定常運転状態のとき、空燃比フィードバック
条件成立と判断する。
【0070】また、上記ステップS21で、エンジンが停
止中(NE=0)、スタータスイッチ38がON、スタ
ータスイッチ38をONからOFFした後の時間が設定
時間内の何れかの条件が成立する初期条件のとき、或い
は上記ステップS22で、O2センサ30が非活性状態のと
きには、ステップS26へ進み、O2センサ30の活性を示
すO2センサ活性フラグFO2をクリアし(FO2←0)、
ステップS27で、空燃比フィードバック補正係数αを、
α=1.0に固定してルーチンを抜ける。また、上記ス
テップS24で、エンジン運転状態がフル増量域のときに
も、上記ステップS27を経て、空燃比フィードバック補
正係数αをα=1.0に固定してルーチンを抜ける。さ
らに、上記ステップS25で、加速増量中、燃料カット中
など、加減速等のエンジン過渡運転状態のクランプ条件
成立時には、ステップS28で、空燃比フィードバック補
正係数αを所定値(通常、1.0)にクランプしてルー
チンを抜ける。
【0071】その結果、O2センサ30が非活性のとき
を含む空燃比フィードバック条件の非成立時には、空燃
比フィードバック補正係数αが固定されて、空燃比オー
プンループ制御となる。
【0072】一方、上記ステップS21,S22,S24,S25の
判断により空燃比フィードバック条件の成立時には、ス
テップS29へ進み、ステップS29以降の処理によりO2セ
ンサ30の出力電圧とスライスレベルSLICEとの比較結
果に応じ比例積分制御(PI制御)によって空燃比フィ
ードバック補正係数αを設定する。
【0073】ステップS29では、O2センサ30の出力電
圧VO2を読み込み、続くステップS30で、O2センサ出
力電圧VO2と空燃比状態を判断するためのスライスレ
ベルSLICEとを比較し、現在の空燃比がリッチかリーン
かを判断する。
【0074】そして、VO2>SLICEで空燃比リッチのと
きには、ステップS31へ進み、反転初回判別フラグFRを
参照する。この反転初回判別フラグFRは、空燃比がリ
ーンからリッチに反転した初回、或いは空燃比がリッチ
からリーンに反転した初回を判断するためのフラグであ
り、空燃比がリーンからリッチに反転した後に0→1と
され、リッチからリーンに反転した後に1→0とされ
る。
【0075】従って、空燃比リッチで、且つFR=0の
ときには、空燃比がリーンからリッチに反転した初回で
あるため、上記ステップS31からステップS32へ進み、空
燃比フィードバック補正係数αをPI制御の比例定数P
によりマイナス方向へスキップさせ(α←α−P)、ス
テップS33で、反転初回判別フラグFRをセットして(F
R←1)、ルーチンを抜ける。また、空燃比リッチで、
且つFR=1のときには、既に空燃比フィードバック補
正係数αに対し比例定数Pによるマイナス方向へのスキ
ップが実行されているため、上記ステップS31からステ
ップS34へ進み、空燃比フィードバック補正係数αをP
I制御の積分定数Iによりルーチン実行毎に漸次減少さ
せ(α←α−I)、上記ステップS33を経てルーチンを
抜ける。
【0076】一方、上記ステップS30において、VO2≦
SLICEで空燃比リーンのときには、ステップS35へ分岐
し、同様に反転初回判別フラグFRを参照する。そし
て、空燃比リーンで、且つFR=1のときには、空燃比
がリッチからリーンに反転した初回であるため、ステッ
プS36へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを比例
定数Pによってプラス方向にスキップさせ(α←α+
P)、ステップS37で、反転初回判別フラグFRをクリア
して(FR←0)、ルーチンを抜ける。また、空燃比リ
ーンで、且つFR=0のときには、既に空燃比フィード
バック補正係数αに対し比例定数Pによるプラス方向へ
のスキップが実行されている場合には、上記ステップS3
5からステップS38へ進み、空燃比フィードバック補正係
数αをPI制御の積分定数Iによりルーチン実行毎に漸
次増加させ(α←α+I)、上記ステップS37を経てル
ーチンを抜ける。
【0077】以上のO2センサ30の活性時を含む空燃
比フィードバック条件成立時における空燃比状態に対す
る空燃比フィードバック補正係数αの設定関係を、図9
のタイムチャートに従い説明する。
【0078】空燃比フィードバック条件の成立時(図9
においてt3の時点以降)、比例積分制御によって、空
燃比がリッチのときには空燃比フードバック補正係数α
が減少され、空燃比がリーンのときには空燃比フィード
バック補正係数αが増加される。そして、この空燃比フ
ィードバック補正係数αが、燃料噴射量を定める燃料噴
射パルス幅Tiの演算式に組み込まれることで(図2の
ステップS7)、空燃比がリッチのときには燃料噴射量が
空燃比フードバック補正係数αによって減量補正され、
また、空燃比リーンのときには燃料噴射量が増量補正さ
れ、これによって空燃比がストイキオ(理論空燃比)に
収束するよう制御される。
【0079】従って、O2センサ30の活性により空燃
比フィードバック条件が成立したときには、空燃比が直
ちにストイキオに制御され、各触媒コンバータ22,2
3の触媒作用を最大限に発揮させる理論空燃比近辺での
運転が可能となり、排気エミッションが改善される。
【0080】これに対し、EHC22が活性化した後で
あっても、O2センサ30が活性化するまでの間は、空
燃比オープンループ制御となり、従って、この間、EH
C22による浄化性能を十分発揮することができない。
【0081】このため、図5に示すパータベーション補
正係数設定ルーチンによって、上記EHC22が活性、
且つ上記O2センサ30が非活性の時、空燃比をリッチ
とリーンとに交互に強制変動させるためのパータベーシ
ョン補正係数KPTを設定し、このパータベーション補正
係数KTPを上述の燃料噴射パルス幅Tiの演算式に組み
込むことで(図5のステップS7参照)、この間、空燃比
を強制的にリッチとリーンとに交互に変動させる、いわ
ゆるパータベーションを行い、この空燃比のリッチとリ
ーンとの交互変動によってEHC22の酸化還元反応を
促進して、O2センサ30の非活性による空燃比オープ
ンループ制御下であっても、EHC22の活性状態をよ
り促進してEHC22の触媒作用を有効に発揮させるこ
とを可能とし、排気エミッションの改善を図る。
【0082】次に、図5のパータベーション補正係数設
定ルーチンについて説明する。
【0083】このパータベーション補正係数設定ルーチ
ンは、システムイニシャライズ後、所定周期毎(例え
ば、10msec毎)に実行され、先ずステップS41〜S43
で、空燃比をリッチとリーンとに交互に強制変動させる
パータベーション条件が成立しているか否かを判断す
る。
【0084】ステップS41では、上記各種増量係数設定
ルーチンにおいて設定される始動後増量係数KASを読み
出し、始動後増量補正が終了しているか否かを判断す
る。そして、KAS=0でエンジン始動直後において燃料
増量する始動後増量補正が終了しているとき、ステップ
S42へ進み、上記始動後時間計時用タイマにより計時さ
れているエンジン始動後の時間を読み出し、このエンジ
ン始動後時間を、EHC22の触媒温度が所定温度以上
に上昇して該EHC22が活性化したと見なし得る設定
時間KTSTP(例えば、10〜15sec)と比較す
る。EHC22の触媒温度が所定温度以上に上昇し該E
HC22が活性するまでの時間はエンジン型式、EHC
の容量等によって異なるため、上記設定時間KTSTP
は、エンジン始動後、EHC22が活性化するまでの時
間を予めシミュレーション或いは実験等により求め、こ
の時間値を設定時間KTSTPとして設定し、ROM5
2に固定データとしてメモリされているものである。
【0085】そして、エンジン始動後時間が設定時間K
TSTPを経過し、EHC22が活性化していると判断
されるとき、ステップS43へ進み、上記O2センサ活性フ
ラグFO2を参照して、O2センサ30が活性化している
か否かを判断する。
【0086】すなわち、本実施の形態においては、KAS
=0で始動後増量補正の終了後であり、且つ、エンジン
始動後時間が設定時間KTSTPを経過しEHC22が
活性していると判断され、且つ、FO2=0でO2センサ
30が非活性のとき、パータベーション条件成立と判断
する。
【0087】また、上記ステップS41で、KAS≠0の始
動後増量補正中、或いは上記ステップS42で、エンジン
始動後の時間が設定時間KTSTPに達しておらず、E
HC22が未だ非活性と判断されるとき、或いは上記ス
テップS43においてFO2=1でO2センサ30が活性のと
きには、該当するステップからステップS44へ進み、空
燃比をリッチとリーンとに交互に強制変動させるための
パータベーション補正係数KPTを、KPT=1.0として
補正無しの状態とし、続くステップS45で、パータベー
ションの周期を計時するための周期カウント値CPERを
クリアし、ステップS46で、初期設定フラグFINIをクリ
アして、ルーチンを抜ける。
【0088】すなわち、上述のように、始動後増量係数
KASはエンジン始動直後におけるエンジン回転の安定性
を確保するためのものであり、スタータスイッチ38が
ONのとき冷却水温度TWに基づき初期値設定され、ス
タータスイッチ38のOFFによるエンジン始動後、K
AS=0になるまで漸次的に減少される。従って、始動後
増量係数KAS≠0の始動後増量補正中は、空燃比をリッ
チとリーンとに強制変動させるパータベーションを行う
と、エンジン回転が不安定化する虞があるため、パータ
ベーション補正係数KPTを、KPT=1.0とすること
で、パータベーションを行わないようにする。
【0089】また、EHC22の触媒温度が低い非活性
のときには、パータベーションを行っても、EHC22
の活性を促進させることができず、却ってエンジン制御
性が悪化するため、パータベーション補正係数KPTをK
PT=1.0としてパータベーション補正係数KPTによる
燃料噴射量補正無しの状態とし、パータベーションを行
わない。
【0090】更に、O2センサ30の活性後は、空燃比
フィードバック制御への移行により空燃比が直ちにスト
イキオに制御され、各触媒コンバータ22,23の触媒
作用を最大限に発揮させる理論空燃比近辺での運転へ移
行するため、このとき、パータベーションを行うと、空
燃比制御性が悪化してしまう。従って、FO2=1でO2
センサ30が活性したときには、パータベーション補正
係数KPTを、KPT=1.0として、パータベーションを
中止する。
【0091】尚、本実施の形態においては、ステップS4
2で、エンジン始動後の時間を、設定時間KTSTPと
比較することで、EHC22が活性化したか否かを判断
するようにしているが、これに代えて、EHC22に対
する通電時間、すなわち、EHCリレー64をONしE
HC22の電気ヒータ22aに対して通電を開始してか
らの時間を計時し、この通電開始後の時間を、EHC2
2の触媒温度が所定温度以上に上昇し該EHC22が活
性化したと見なし得る予め設定された所定時間と比較す
ることで、EHC22が活性化したか否かを判断するよ
うにしてもよい。この場合、通電開始後の時間が上記所
定時間に達しておらず、EHC22が未だ非活性と判断
されるとき、ステップS44へ進み、また、所定時間を経
過し、EHC22が活性化していると判断されるとき、
ステップS43へ進む。
【0092】すなわち、EHC22の電気ヒータ22a
に対する通電開始後の時間が所定時間以上経過したと
き、EHC22が活性したと判断するので、ヒータ22
aによる加熱時間によって、より正確にEHC22の活
性を判断することが可能となる。
【0093】また、図11に1点鎖線で示すように、上
記EHCリレー64とEHC22における電気ヒータ2
2aとの接続ラインに電流センサ40を介装して、EC
U50のI/Oインターフェイス56の入力ポートに、
A/D変換器59を介して上記電流センサ40を接続
し、上記ステップS42において、この電流センサ40に
よるEHC22に流れるEHC電流値すなわち上記ヒー
タ22aによる消費電流IEHCを、EHC22が活性化
したことを示す予め設定された設定値IEHCSETと比較す
ることで、EHC22が活性化したか否かを判断するよ
うにしてもよい。図6にEHC22の触媒温度と上記ヒ
ータ消費電流IEHCとの関係を示す。上記電気ヒータ2
2aへの通電開始直後においては、EHC22の触媒温
度が低くヒータ抵抗値が低いため、同図に示すように、
ヒータ消費電流IEHCが大きい。そして、ヒータ22a
の発熱及び排気ガスによる加熱によりEHC22の触媒
温度が上昇し、ヒータ22aの温度が上昇するに従って
ヒータ抵抗値が上昇してヒータ消費電流IEHCが低下す
る。従って、このヒータ消費電流IEHCを、EHC22
の触媒温度が所定温度以上に上昇し該EHC22が活性
化したことを示す予め設定された上記設定値IEHCSETと
比較し、ヒータ消費電流IEHCが設定値IEHCSET以下と
なったとき、EHC22が活性化したと判断することが
できる。
【0094】この場合、上記ヒータ消費電流IEHCが設
定値IEHCSETよりも高い間は、EHC22が未だ非活性
と判断して、ステップS44へ進み、また、ヒータ消費電
流IEHCが設定値IEHCSET以下のとき、EHC22の触
媒温度が上昇して該EHC22が活性したと判断し、ス
テップS43へ進む。
【0095】すなわち、ヒータ消費電流IEHCとEHC
22の触媒温度とは密接な関係にあり、このヒータ消費
電流IEHCを設定値IEHCSETと比較して、EHC22の
活性を判断することで、エンジン運転状態によるEHC
22の触媒温度の変化に対応することができ、更に正確
にEHC22の活性を判断することが可能となる。
【0096】また、図10及び図11に1点鎖線で示す
ように、EHC22に該EHC22の触媒温度TEHCを
検出するEHC温度センサ41を配設して、ECU50
のI/Oインターフェイス56の入力ポートに、上記A
/D変換器59を介してEHC温度センサ41を接続
し、上記ステップS42において、このEHC温度センサ
41によるEHC22の触媒温度TEHCを、EHC22
の活性に対応する予め設定された所定温度と比較するこ
とで、EHC22が活性化したか否かを判断してもよ
い。
【0097】この場合、上記EHC22の触媒温度TEH
Cが上記所定温度未満で、EHC22が非活性のときに
は、ステップS44へ進み、また、触媒温度TEHCが所定温
度以上で、EHC22が活性のときには、ステップS43
へ進む。
【0098】すなわち、EHC22の触媒温度TEHCを
直接用い、この触媒温度によってEHC22の活性を判
断することで、エンジン運転状態によるEHC22の触
媒温度の変化に的確に対応することができ、更に正確に
EHC22の活性を判断することが可能となる。
【0099】さらに、図10及び図11に1点鎖線で示
すように、EHC22の出口に排気ガス温度センサ42
を配設して、ECU50のI/Oインターフェイス56
の入力ポートに、A/D変換器59を介して上記排気ガ
ス温度センサ42を接続し、上記ステップS42におい
て、この排気ガス温度センサ42によるEHC22の出
口の排気ガス温度を、EHC22の触媒温度が上昇し該
EHC22が活性化したと見なし得る予め設定された所
定温度と比較することで、EHC22が活性化したか否
かを判断するようにしてもよい。この場合、EHC22
の出口の排気ガス温度が上記所定温度未満のとき、EH
C22が未だ非活性と判断して、ステップS44へ進み、
また、所定温度以上のとき、EHC22が活性したと判
断して、ステップS43へ進む。
【0100】すなわち、EHC22の出口の排気ガス温
度は、EHC22の触媒温度と略比例関係にあり、この
EHC22の出口の排気ガス温度を所定温度と比較し
て、EHC22の活性を判断することで、エンジン運転
状態によるEHC22の触媒温度の変化に対応すること
ができ、この場合においても、正確にEHC22の活性
を判断することが可能となる。
【0101】一方、上記ステップS41〜S43の判断により
パータベーション条件の成立時には、ステップS47へ進
み、ステップS47以降の処理により燃料噴射量を所定の
周期及び振幅で増減補正して、空燃比をリッチとリーン
に交互に強制変動させるべくパータベーション補正係数
KPTを設定する。
【0102】ステップS47では、初期設定フラグFINIを
参照し、FINI=0でパータベーション条件成立の初回
ルーチン実行時には、ステップS51へジャンプして、エ
ンジン回転数NEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パ
ルス幅Tpとに基づいてROM52に格納されているパ
ータベーション振幅テーブルを補間計算付きで参照し、
燃料噴射量の増減振幅すなわち空燃比のリッチとリーン
との振幅を定めるパータベーション振幅値PPTを設定す
る。
【0103】上記パータベーション振幅テーブルは、エ
ンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Tpとエンジン
回転数NEとによる領域毎に、パータベーションによる
サージの影響を回避しつつ、且つEHC22の触媒作用
を十分に発揮し得るに適正な空燃比のリッチとリーンと
の振幅を得ることが可能な燃料噴射量の増減振幅値PPT
を、予めシミュレーション或いは実験等により求め、R
OM52の一連のアドレスにストアされているものであ
る。
【0104】上記パータベーション振幅テーブルの一例
をステップS41中に示す。このパータベーション振幅テ
ーブルには、基本燃料噴射パルス幅Tpが大きいほど、
または/およびエンジン回転数NEが高いほど、すなわ
ちエンジン高負荷高回転であるほど、大きい値のパータ
ベーション振幅値PPTがメモリされている。逆に、基本
燃料噴射パルス幅Tpが小さいほど、または/およびエ
ンジン回転数NEが低いほど、小さい値のパータベーシ
ョン振幅値PPTがメモリされている。
【0105】ここで、空燃比をリッチとリーンとに交互
に強制変動させるパータベーションの大きさは、その振
幅と周期とにより定まる。また、パータベーションを行
った場合、エンジン運転領域毎に、パータベーションに
よる燃焼状態の悪化に起因して発生するサージの度合い
が相違する。
【0106】すなわち、例えば、エンジン低負荷低回転
のアイドル領域においては、パータベーションによるサ
ージの影響が大きく、エンジン高負荷高回転に移行する
ほど、パータベーションによるサージの影響が小さくな
る。
【0107】従って、高負荷高回転であるほど、パータ
ベーション振幅値PPTを大きくすることで、パータベー
ション補正係数KPTによる燃料増量補正量および燃料減
量補正量を増加して空燃比のリッチとリーンとの交互変
動量を増加する。また、エンジン低負荷低回転であるほ
ど、パータベーション振幅値PPTを小さくし、パータベ
ーション補正係数KPTによる燃料増量補正量および燃料
減量補正量を減少して空燃比のリッチとリーンとの交互
変動量を減少する。
【0108】これにより、エンジン運転領域毎に相違す
るサージの影響を回避しつつ、パータベーションによっ
て空燃比を強制変動し、この空燃比のリッチとリーンと
の強制交互変動によって、EHC22の酸化還元作用を
促進して、EHC22の触媒作用を有効に発揮させるこ
とが可能となり、排気エミッションが改善される。その
結果、エンジン運転領域が相違しても、EHC22の活
性促進による排気エミッションの改善と空燃比制御性の
向上とを両立することが可能となる。
【0109】尚、簡易的には、上記パータベーション振
幅テーブルを、エンジン負荷を表す上記基本燃料噴射パ
ルス幅Tpのみをパラメータとする一次元テーブルとし
て構成し、基本燃料噴射パルス幅Tpに基づいてパータ
ベーション振幅値PPTを設定するようにしてもよく、こ
の場合は、図7に破線で示すように、基本燃料噴射パル
ス幅Tpが大きく高負荷であるほど、パータベーション
振幅値PPTを大きく設定する。
【0110】更に簡易的には、パータベーション振幅値
PPTを固定値(例えば、PPT=0.2〜0.5程度)と
してもよい。
【0111】また、上述のように、EHC温度センサ4
1によってEHC22の触媒温度TEHCを検出し、この
EHC22の触媒温度TEHCに基づいてテーブル参照に
より上記パータベーション振幅値PPTを設定するように
してもよい。この場合、上記パータベーション振幅テー
ブルは、EHC22の触媒温度TEHCをパラメータとす
る一次元テーブルとして構成され、図8に破線で示すよ
うに、EHC22の触媒温度TEHCが高いほど、パータ
ベーション振幅値PPTを大きく設定する。
【0112】すなわち、EHC22の触媒温度TEHCが
低い非活性時には、パータベーション振幅値PPTを増加
して空燃比のリッチとリーンとの交互変動量を増加して
も、EHC22の活性を十分促進させることができず、
却ってエンジン制御性が悪化する。従って、EHC22
の昇温に応じてパータベーション振幅値PPTを増加する
ことで、制御性の悪化を防止しつつ、適正にEHC22
の活性を促進する。
【0113】そして、上記ステップS51によるパータベ
ーション振幅値PPTの設定後、ステップS52へ進み、再
び上記初期設定フラグFINIを参照し、FINI=0でパー
タベーション条件成立の初回ルーチン実行時には、ステ
ップS53で、初期設定フラグFINIをセットし(FINI←
1)、続くステップS54で、上記ステップS51において設
定したパータベーション振幅値PPTに基づいて、次式に
よりパータベーション補正係数KPTを設定する。
【0114】KPT←1.0+PPT/2 設定されたパータベーション補正係数KPTは、上述の燃
料噴射量設定ルーチンのステップS7において、燃料噴射
量を定める燃料噴射パルス幅Tiの演算式に組み込まれ
る。図9のタイムチャートに示すように、エンジン始動
後時間がt0の時点からt1の時点にかけて、始動後増
量係数KASが冷却水温度TWに基づいて初期設定された
状態から漸次的に減少され、これに応じて燃料噴射パル
ス幅Tiが漸次的に減少される。そして、このときは、
KAS≠0の始動後増量補正中のため、上記パータベーシ
ョン補正係数KPTが、上記ステップS44において、KPT
=1.0にクランプされ、パータベーション補正係数K
PTによる補正無しの状態となって、空燃比をリッチとリ
ーンとに交互に強制変動させるパータベーションは行わ
れない。
【0115】そして、t1の時点において上記始動後増
量係数KASが、KAS=0となって、始動後増量補正が終
了し、時間t2の時点においてパータベーション条件が
成立したとき、上式によって、ストイキオ(1.0)を
中心として上記パータベーション振幅値PPTで空燃比が
変化するように、パータベーション補正係数KPTが設定
される(KPT←1.0+PPT/2)。そして、このパー
タベーション補正係数KPTにより燃料噴射量を定める燃
料噴射パルス幅Tiが増量補正され、その結果、空燃比
A/Fがストイキオを中心として上記パータベーション
振幅値PPTの半分に相当する分だけリッチ側に強制変動
されて、パータベーションが開始されることになる。
【0116】そして、上記ステップS54でのパータベー
ション係数KPTの設定後、ステップS55で、パータベー
ションによる空燃比リッチへの補正中であることを示す
リッチ補正フラグFPTRをセットして(FPTR←1)、ル
ーチンを抜ける。
【0117】上述のように、パータベーション条件成立
の初回ルーチン実行時において、上記ステップS53で初
期設定フラグFINIがセット(FINI←1)されることか
ら、パータベーション条件の成立下における2回目以降
のルーチン実行時には、上記ステップS47からステップS
48へ進み、パータベーションの周期を計時するための上
記周期カウント値CPERをカウントアップし(CPER←C
PER+1)、ステップS49へ進む。
【0118】ステップS49では、エンジン回転数NEとエ
ンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Tpとに基づい
てROM52に格納されているパータベーション周期テ
ーブルを補間計算付きで参照し、パータベーション補正
係数KPTによる燃料噴射量に対する増量補正時間及び減
量補正時間、すなわち空燃比のリッチ補正とリーン補正
とを交互に切換える際の切換周期を定めるパータベーシ
ョン補正係数KPTの増減周期CSを設定する。
【0119】上記パータベーション周期テーブルは、前
記パータベーション振幅テーブルと同様に、エンジン負
荷を表す基本燃料噴射パルス幅Tpとエンジン回転数N
Eとによる領域毎に、パータベーションによるサージの
影響を回避しつつ、且つパータベーションによりEHC
22の触媒作用を十分に発揮し得るに適正な空燃比のリ
ッチとリーンとの切換周期を、予めシミュレーション或
いは実験等により求め、ROM52の一連のアドレスに
ストアされているものである。
【0120】上記パータベーション周期テーブルの一例
をステップS49中に示す。このパータベーション周期テ
ーブルには、基本燃料噴射パルス幅Tpが大きいほど、
または/およびエンジン回転数NEが高いほど、短いパ
ータベーション周期CSがメモリされている。逆に、基
本燃料噴射パルス幅Tpが小さいほど、または/および
エンジン回転数NEが低いほど、長い周期CSがメモリさ
れている。
【0121】すなわち、上述のように、エンジン低負荷
低回転領域においては、パータベーションによるサージ
の影響が大きく、エンジン高負荷高回転に移行するほ
ど、パータベーションによるサージの影響が小さい。
【0122】従って、高負荷高回転であるほど、パータ
ベーション周期CSを短く設定することで、パータベー
ション補正係数KPTによる燃料増量補正と燃料減量補正
とによる空燃比のリッチとリーンとの交互切換時間を短
くする。そして、このときには、上述のように、パータ
ベーション振幅値PPTが大きく設定され、パータベーシ
ョン補正係数KPTによる燃料増量補正量および燃料減量
補正量を大きくして空燃比のリッチとリーンとの交互変
動量を増加するため、この空燃比の変動量の増加と空燃
比のリッチとリーンとの交互切換時間の短縮との相乗に
よって、EHC22の酸化還元作用をより促進してEH
C22の触媒温度を早期に昇温し、EHC22の活性を
より促進して、EHC22の触媒作用を有効に発揮さ
せ、排気エミッションの改善を図る。
【0123】また、エンジン低負荷低回転であるほど、
パータベーション周期CSを長くして空燃比のリッチと
リーンとの交互切換周期を長くする。このときには、上
述のように、パータベーション振幅値PPTが小さく設定
され、パータベーション補正係数KPTによる燃料増量補
正量および燃料減量補正量を小さくして空燃比のリッチ
とリーンとの交互変動量を減少するため、この空燃比変
動量の減少との相乗作用によって、過補正を適正に防止
してサージの影響を防ぎ、EHC22の活性促進による
排気エミッションの改善と空燃比制御性の向上とを確実
に両立する。
【0124】尚、簡易的には、上記パータベーション周
期テーブルを、エンジン負荷を表す上記基本燃料噴射パ
ルス幅Tpのみをパラメータとする一次元テーブルとし
て構成し、基本燃料噴射パルス幅Tpに基づいてパータ
ベーション周期CSを設定するようにしてもよく、この
場合は、図7に実線で示すように、基本燃料噴射パルス
幅Tpが大きく高負荷であるほど、パータベーション周
期CSを短く設定する。
【0125】更に簡易的には、制御性が劣るが、パータ
ベーション周期CSを固定値としてもよい。
【0126】また、上述のように、EHC温度センサ4
1によってEHC22の触媒温度TEHCを検出し、この
EHC22の触媒温度TEHCに基づいてテーブル参照に
よりパータベーション周期CSを設定するようにしても
よい。この場合、上記パータベーション周期テーブル
は、EHC22の触媒温度TEHCをパラメータとする一
次元テーブルとして構成され、図8に実線で示すよう
に、EHC22の触媒温度TEHCが高いほど、パータベ
ーション周期CSを短く設定する。
【0127】すなわち、EHC22の触媒温度TEHCが
低い非活性に近いときには、パータベーション補正係数
KPTの増減周期CSを短くして空燃比のリッチとリーン
との交互変動を急峻に行っても、EHC22の活性を十
分促進させることができず、却ってエンジン制御性が悪
化する。従って、EHC22の昇温に応じてパータベー
ション周期CSを短くすることで、制御性の悪化を防止
しつつ、適正にEHC22の活性を促進する。
【0128】そして、上記ステップS49においてパータ
ベーション周期CSを設定した後、ステップS50へ進み、
上記ステップS48でカウントアップされたパータベーシ
ョンの周期を計時する周期カウント値CPERを、設定さ
れたパータベーション周期CSと比較する。
【0129】そして、CPER<CSで、パータベーション
周期CSに達していないときには、そのままルーチンを
抜けて、現在のパータベーション補正係数KPTによるリ
ッチ補正或いはリーン補正を継続する。
【0130】一方、CPER≧CSとなりパータベーション
周期CSに達したとき、上記ステップS51を経て、新しい
パータベーション振幅値PPTを設定した後、ステップS5
2へ進み、上記初期設定フラグFINIを参照する。
【0131】ここで、上述のように、パータベーション
条件の成立下における2回目以降のルーチン実行時に
は、初期設定フラグFINIがセット(FINI=1)される
ことから、ステップS52からステップS56へ進む。
【0132】ステップS56では、上記リッチ補正フラグ
FPTRを参照し、現在、パータベーションによる空燃比
リッチへの燃料増量補正中か空燃比リーンへの燃料減量
補正中かを判断する。
【0133】そして、FPTR=1で、現在、パータベー
ションによる空燃比リッチへの燃料増量補正中のときに
は、ステップS57へ進み、上記ステップS51において設定
したパータベーション振幅値PPTに基づいて、次式によ
りパータベーション補正係数KPTを設定する。
【0134】KPT←1.0−PPT/2 すなわち、ストイキオ(1.0)を中心として上記パー
タベーション振幅値PPTで空燃比が変化するようにパー
タベーション補正係数KPTが設定され、これにより、パ
ータベーションによる空燃比リッチへの燃料増量補正か
ら空燃比リーンへの燃料減量補正へ切換わる。
【0135】そして、ステップS58へ進み、パータベー
ションによる空燃比リーンへの燃料減量補正への移行に
より、リッチ補正フラグFPTRをクリアして(FPTR←
0)、ルーチンを抜ける。
【0136】また、その後、上記ステップS48〜S50にお
いて、空燃比リーン側への補正の継続時間がパータベー
ション周期CSに達したとき、ステップS51,S52を介し
てステップS56へ進む。そして、この時はリッチ補正フ
ラグFPTRがクリアされているため(FPTR=0)、上記
ステップS54へ進み、ストイキオ(1.0)に対して燃
料増量方向へのパータベーション補正係数KPTを設定す
る(KPT←1.0+PPT/2)。これにより、パータベ
ーションによる空燃比リーンへの燃料減量補正から空燃
比リッチへの燃料増量補正へ切換わり、上記ステップS4
5で、パータベーションによる空燃比リッチへの燃料増
量補正の移行によりリッチ補正フラグFPTRをセットし
て(FPTR←1)、ルーチンを抜ける。
【0137】その結果、始動後増量補正の終了後であっ
てEHC22が活性且つO2センサ30が非活性のパー
タベーション条件成立時には、空燃比が所定のパータベ
ーション振幅値PPTをもって所定のパータベーション周
期CSで変化するように、パータベーション補正係数KP
Tが、ストイキオ(1.0)を中心として燃料増量方向
或いは燃料減量方向に設定される。そして、このパータ
ベーション補正係数KPTが上述の燃料噴射パルス幅Ti
の演算式に組み込まれることで、燃料噴射量が増量補正
或いは減量補正される。
【0138】これによって、空燃比A/Fがストイキオ
を中心として上記パータベーション振幅値PPTで、上記
パータベーション周期CS毎に、リッチとリーンとに交
互に強制変動されて、パータベーションが行われること
になる。
【0139】図9のタイムチャートに示すように、KAS
=0の始動後増量補正の終了後で、EHC22が活性且
つO2センサ30が非活性のパータベーション条件が成
立したt2の時点以降、上述の如くパータベーション補
正係数KPTが設定され、このパータベーション補正係数
KPTにより燃料噴射パルス幅Tiが増量或いは減量補正
される。このとき、O2センサ30の非活性により空燃
比フィードバック補正係数αが、α=1.0にクランプ
された空燃比オープンループ制御であり、上記パータベ
ーション補正係数KPTによる補正によって、空燃比A/
Fがストイキオを中心として、所定のパータベーション
振幅値PPTで所定のパータベーション周期CS毎に強制
変動され、パータベーションが行われる。
【0140】従って、EHC22が活性化した後、O2
センサ30が活性化して空燃比オープンループ制御から
空燃比フィードバック制御に移行するまでの間、空燃比
をリッチとリーンとに交互に強制変動させるパータベー
ションによって、EHC22の酸化還元作用が促進さ
れ、O2センサ30の非活性による空燃比オープンルー
プ制御下であっても、EHC22の活性状態をより促進
してEHC22の触媒作用を有効に発揮させることが可
能となって、排気エミッションの改善が図れる。
【0141】また、これにより、EHC22及びO2セ
ンサ30共に通常のものを用いることができ、EHC2
2が活性化してからO2センサ30が活性化するまでの
間における排気エミッションを改善することが可能とな
る。
【0142】そして、図9のt3においてO2センサ3
0が活性化した時点で、パータベーション条件が非成立
となり、パータベーション補正係数KPTが、KPT=1.
0にクランプされ、パータベーション補正係数KPTによ
る補正無しの状態となってパータベーションが中止され
る。そして、このとき空燃比フィードバック条件が成立
していれば、上記空燃比フィードバック補正係数αが、
O2センサ30の出力電圧VO2とストイキオに対応する
スライスレベルSLICEとの比較結果に応じて比例積分制
御(PI制御)によって設定される。
【0143】すなわち、比例積分制御によって、空燃比
がリッチのときには空燃比フードバック補正係数αが減
少され、空燃比がリーンのときには空燃比フィードバッ
ク補正係数αが増加される。そして、この空燃比フィー
ドバック補正係数αが燃料噴射パルス幅Tiの演算式に
組み込まれることで、空燃比がリッチのときには燃料噴
射量が減量補正され、また、空燃比リーンのときには燃
料噴射量が増量補正され、これによって空燃比がストイ
キオ(理論空燃比)に収束するよう制御される。
【0144】従って、O2センサ30の活性により空燃
比フィードバック条件が成立したときには、空燃比が直
ちにストイキオに制御され、各触媒コンバータ22,2
3の触媒作用を最大限に発揮させる理論空燃比近辺での
運転が可能となり、排気エミッションが改善される。
【0145】そして、このときには、パータベーション
補正係数KPTが、KPT=1.0にクランプされ、パータ
ベーションが中止されることから、空燃比フィードバッ
ク制御が阻害されることはなく、空燃比制御性が悪化す
ることなく実現される。
【0146】次に、図12及び図13に基づいて、本発
明の実施の第2形態を説明する。
【0147】本実施の形態においては、上記パータベー
ション補正係数KPTを設定するに際し、パータベーショ
ン補正係数KPTの増減周期として該パータベーション補
正係数KPTによる燃料増量補正及び減量補正が各1回行
われる燃料増減周期CYCL(=2×CS)を算出す
る。そして、この燃料増減周期CYCLがエンジン回転
変動周期と略等しいとき、パータベーションによる空燃
比のリッチとリーンとの交互強制変動に起因してエンジ
ン回転変動が生じていると判断する。そして、このとき
エンジン回転変動量が大きいほど、パータベーション補
正係数KPTの振幅すなわちパータベーション振幅値PPT
を小さく補正することで、パータベーションによるエン
ジン回転変動を抑制する。
【0148】すなわち、上記実施の第1形態の図4のパ
ータベーション補正係数設定ルーチンに代え、図12に
示すパータベーション補正係数設定ルーチンを採用す
る。
【0149】尚、第1形態と同一ステップについては、
同一の符号を付して、その詳細説明は省略する。
【0150】このパータベーション補正係数設定ルーチ
ンは、上記実施の第1形態と同様、システムイニシャラ
イズ後、所定周期毎(例えば、10msec毎)に実行さ
れ、先ずステップS41〜S43で、パータベーション条件が
成立しているか否かを判断し、パータベーション条件の
非成立時、すなわち、KAS≠0の始動後増量補正中、或
いは、エンジン始動後の時間が設定時間KTSTPに達
しておらず、EHC22が未だ非活性と判断されると
き、或いは、FO2=1でO2センサ30が活性のときに
は、該当するステップからステップS44へ進み、パータ
ベーション補正係数KPTをKPT=1.0としてパータベ
ーション補正係数KPTによる燃料噴射量補正無しの状態
とする。そして、ステップS45,S46で、それぞれ周期カ
ウント値CPER、初期設定フラグFINIをクリアして、ル
ーチンを抜ける。
【0151】尚、本実施の形態においても、EHC22
の活性を判断するに際し、EHC22に対する通電時
間、すなわち、EHCリレー64をONしEHC22の
電気ヒータ22aに対して通電を開始してからの時間が
所定時間以上経過したとき、EHC22が活性したと判
断するようにしてもよい。また、電流センサ40により
EHC22に流れるEHC電流値すなわち上記ヒータ2
2aによる消費電流IEHCを検出し、この消費電流IEHC
が設定値IEHCSET以下となったとき、EHC22が活性
したと判断するようにしてもよい。さらに、EHC温度
センサ41によってEHC22の触媒温度TEHCを検出
し、この触媒温度TEHCが所定温度以上のとき、EHC
22が活性したと判断するようにしてもよく、また、排
気ガス温度センサ42によってEHC22の出口の排気
ガス温度を検出し、EHC22の出口の排気ガス温度が
上記所定温度以上のとき、EHC22が活性したと判断
するようにしてもよい。
【0152】一方、上記ステップS41〜S43において、K
AS=0で始動後増量補正の終了後であり、且つ、エンジ
ン始動後時間が設定時間KTSTPを経過しEHC22
が活性していると判断され、且つ、FO2=0でO2セン
サ30が非活性のとき、パータベーション条件成立と判
断して、ステップS47へ進む。
【0153】そして、ステップS47で、初期設定フラグ
FINIを参照し、FINI=0でパータベーション条件成立
の初回ルーチン実行時には、ステップS51へジャンプし
て、エンジン回転数NEとエンジン負荷を表す基本燃料
噴射パルス幅Tpとに基づいてパータベーション振幅テ
ーブルを補間計算付きで参照し、燃料噴射量の増減振幅
すなわち空燃比のリッチとリーンとの振幅を定めるパー
タベーション振幅値PPTを設定する。
【0154】尚、ここにおいても、上記パータベーショ
ン振幅テーブルを、エンジン負荷を表す上記基本燃料噴
射パルス幅Tpのみをパラメータとする一次元テーブル
として構成し、基本燃料噴射パルス幅Tpに基づいてパ
ータベーション振幅値PPTを設定するようにしてもよ
く、また、更に簡易的に、パータベーション振幅値PPT
を固定値(例えば、PPT=0.2〜0.5程度)として
もよい。
【0155】また、上述のように、EHC温度センサ4
1によってEHC22の触媒温度TEHCを検出し、この
EHC22の触媒温度TEHCに基づいてテーブル参照に
より上記パータベーション振幅値PPTを設定するように
してもよい。
【0156】そして、上記ステップS51からステップS52
へ進み、再び上記初期設定フラグFINIを参照し、FINI
=0でパータベーション条件成立の初回ルーチン実行時
には、ステップS53で、初期設定フラグFINIをセットす
る。続くステップS54では、ストイキオ(1.0)を中
心として上記パータベーション振幅値PPTで空燃比が変
化するようにパータベーション補正係数KPTを設定する
ことで(KPT←1.0+PPT/2)、空燃比をリッチ側
に強制変動させてパータベーションを開始し、ステップ
S55で、リッチ補正フラグFPTRをセットして、ルーチン
を抜ける。
【0157】そして、パータベーション条件成立下にお
ける2回目以降のルーチン実行時には、FINI=1によ
り上記ステップS47からステップS48へ進み、周期カウン
ト値CPERをカウントアップし、ステップS49で、エンジ
ン回転数NEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス
幅Tpとに基づいてパータベーション周期テーブルを補
間計算付きで参照して、パータベーション周期CSを設
定する。
【0158】尚、上述のように、上記パータベーション
周期テーブルを、エンジン負荷を表す上記基本燃料噴射
パルス幅Tpのみをパラメータとする一次元テーブルと
して構成し、基本燃料噴射パルス幅Tpに基づいてパー
タベーション周期CSを設定するようにしてもよい。ま
た、更に簡易的には、パータベーション周期CSを固定
値としてもよい。
【0159】また、EHC22の触媒温度TEHCに基づ
いてテーブル参照によりパータベーション補正係数KPT
の増減周期CSを設定するようにしてもよい。
【0160】そして、パータベーション周期CSの設定
後、ステップS50へ進み、上記周期カウント値CPERを、
パータベーション周期CSと比較する。
【0161】そして、CPER<CSで、パータベーション
周期CSに達していないときには、そのままルーチンを
抜けて、現在のパータベーション補正係数KPTによるリ
ッチ補正或いはリーン補正を継続する。
【0162】一方、CPER≧CSとなりパータベーション
周期CSに達したとき、上記ステップS51を経て、新しい
パータベーション振幅値PPTを設定した後、ステップS5
2へ進み、上記初期設定フラグFINIを参照する。
【0163】そして、パータベーション条件の成立下に
おける2回目以降のルーチン実行時には、FINI=1に
より、ステップS52からステップS101へ進み、ステップS
101以降の処理によって、パータベーションに起因して
エンジン回転変動が生じているか否かを判断し、エンジ
ン回転変動が生じているとき、この変動周期におけるエ
ンジン回転変動量ΔNが大きいほど、パータベーション
振幅値PPTを減少補正することで、エンジン回転変動を
抑制する。
【0164】ステップS101では、上記ステップS49で設
定したパータベーション周期CSを2倍して、該パータ
ベーション補正係数KPTによる燃料増量補正及び減量補
正が各1回行われる燃料増減周期CYCLを算出する
(CYCL←2×CS)。
【0165】次いで、ステップS102へ進み、上記燃料増
減周期CYCLを、モニタしたエンジン回転数NEによ
るエンジン回転変動周期ΔNCYC(図13参照)と比較
する。
【0166】ここで、CYCL≒ΔNCYCで、上記周期
CYCLとエンジン回転変動周期ΔNCYCとが略等しい
とき(CYCL=ΔNCYCを含む)、すなわち、図13
に示すように、パータベーション周期CSによる時間毎
に、パータベーション補正係数KPTによって燃料噴射パ
ルス幅Tiが増量補正或いは減量補正され、空燃比がリ
ッチとリーンとに強制変動され、このリッチとリーンと
の強制変動に同期してエンジン回転数NEが増減してい
るとき、パータベーションによってエンジン回転変動が
生じていると判断することができる。
【0167】そして、CYCL≒ΔNCYC(CYCL=
ΔNCYCを含む)で、パータベーションによってエンジ
ン回転変動が生じているときには、ステップS103へ進
み、このエンジン回転変動周期ΔNCYCにおけるエンジ
ン回転変動量ΔNに基づいて、ROM52に格納されて
いる減少補正係数テーブルを補間計算付きで参照し、空
燃比のリッチとリーンとの振幅を定めるパータベーショ
ン振幅値PPTに対する減少補正係数KCREを設定する。
【0168】上記減少補正係数テーブルは、パータベー
ションによりEHC22の活性を促進しつつ、エンジン
回転変動量ΔNに応じパータベーションによるエンジン
回転変動を抑制し得るパータベーション振幅値PPTに対
する最適減少率としての減少補正係数KCREを、予めシ
ミュレーション或いは実験等により求め、ROM52の
一連のアドレスにストアされているものである。
【0169】上記減少補正係数テーブルの一例をステッ
プS103中に示す。この減少補正係数テーブルには、エン
ジン回転変動量ΔNが大きいほど、パータベーション振
幅値PPTを減少させるべく、1.0(減少補正無し)よ
りも順次値が小さくなる減少補正係数KCREがメモリさ
れている。
【0170】そして、上記ステップS103において減少補
正係数KCREを設定した後、ステップS104へ進み、上記
ステップS51で設定したパータベーション振幅値PPTに
上記減少補正係数KCREを乗算して、該パータベーショ
ン振幅値PPTを減少補正し(PPT←PPT×KCRE)、ス
テップS56へ進む。
【0171】すなわち、パータベーションの実行による
空燃比のリッチとリーンとの交互強制変動に起因してエ
ンジン回転変動が生じたとき、この時のエンジン回転変
動量ΔNが大きいほど、上記減少補正係数KCREによっ
てパータベーション振幅値PPTに対する減少補正率を増
加し、パータベーション振幅値PPTをより減少補正す
る。これにより、パータベーション補正係数KPTによる
燃料増量補正率及び燃料減量補正率を減少し、空燃比の
リッチとリーンとの変動量を減少させて、パータベーシ
ョンによるエンジン回転変動を抑制する。
【0172】一方、上記ステップS102において、パータ
ベーションによる燃料増減周期CYCLとエンジン回転
変動周期ΔNCYCとが略等しくないときは、パータベー
ション振幅値PPTの減少補正を行うことなくステップS5
6へジャンプし、上記ステップS51で設定したパータベー
ション振幅値PPTをそのまま採用する。
【0173】ステップS56では、リッチ補正フラグFPTR
を参照し、現在、パータベーションによる空燃比リッチ
への燃料増量補正中か空燃比リーンへの燃料減量補正中
かを判断する。
【0174】そして、FPTR=1で、現在、パータベー
ションによる空燃比リッチへの燃料増量補正中のときに
は、ステップS57へ進み、上記ステップS51において設定
したパータベーション振幅値PPT、或いは上記ステップ
S104で減少補正したパータベーション振幅値PPTに基づ
いてパータベーション補正係数KPTを設定し(KPT←
1.0−PPT/2)、空燃比をストイキオ(1.0)を
中心として上記パータベーション振幅値PPTの半分に相
当する分だけリーン側に強制変動する。そして、ステッ
プS58で、パータベーションによる空燃比リーンへの切
換えにより、リッチ補正フラグFPTRをクリアして、ル
ーチンを抜ける。
【0175】その後、空燃比リーン側への補正の継続時
間がパータベーション周期CSに達したとき、上記ステ
ップS56において、FPTR=0で、上記ステップS54へ進
み、ステップS51において設定したパータベーション振
幅値PPT、或いは上記ステップS104で減少補正したパー
タベーション振幅値PPTに基づいて、ストイキオに対し
て燃料増量方向へのパータベーション補正係数KPTを設
定する(KPT←1.0+PPT/2)。これにより、パー
タベーションによる空燃比リーンへの燃料減量補正から
空燃比リッチへの燃料増量補正へ切換わり、上記ステッ
プS55で、パータベーションによる空燃比リッチへの燃
料増量補正の移行によりリッチ補正フラグFPTRをセッ
トして(FPTR←1)、ルーチンを抜ける。
【0176】そして、以上の処理によって設定されたパ
ータベーション補正係数KPTが、前述の図2の燃料噴射
量設定ルーチンのステップS7において、燃料噴射量を定
める燃料噴射パルス幅Tiの演算式に組み込まれる。こ
れにより、KAS=0の始動後増量補正の終了後で、EH
C22が活性且つO2センサ30が非活性のパータベー
ション条件成立下において、パータベーション補正係数
KPTが、パータベーション周期CS毎に、ストイキオ
(1.0)を中心としてパータベーション振幅値PPTで
空燃比が変化するように設定され、このパータベーショ
ン補正係数KPTによって燃料噴射パルス幅Tiが増量補
正或いは減量補正される。その結果、EHC22が活性
化した後、O2センサ30が活性化して空燃比オープン
ループ制御から空燃比フードバック制御に移行するまで
の間、空燃比がストイキオを中心として、上記パータベ
ーション振幅値PPTで、上記パータベーション周期CS
毎に、リッチとリーンとに交互に強制変動されて、パー
タベーションが行われる。
【0177】そして、このパータベーションの実行中に
おいて、パータベーション補正係数KPTによる燃料増減
周期CYCLとエンジン回転変動周期ΔNCYCとを比較
し、燃料増減周期CYCLとエンジン回転変動周期ΔN
CYCとが略等しいとき(CYCL=ΔNCYCを含む)、パ
ータベーションによる空燃比のリッチとリーンとの交互
強制変動に起因してエンジン回転変動が生じていると判
断する。そして、このエンジン回転変動周期ΔNCYCに
おけるエンジン回転変動量ΔNが大きいほど、上記減少
補正係数KCREによってパータベーション振幅値PPTに
対する減少補正率を増加し、パータベーション振幅値P
PTをより減少補正することで、パータベーション補正係
数KPTによる燃料増量補正率及び燃料減量補正率が減少
されて、空燃比のリッチとリーンとの変動量が減少し、
これにより、パータベーションによるエンジン回転変動
が抑制される。
【0178】尚、本発明は、上記実施の各形態に限定さ
れず、例えば、上記各形態においては、エンジン負荷と
して基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅Tp
を採用しているが、エンジン負荷を表すのものであれば
よく、これに限定されない。
【0179】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、電気加熱式触媒が活性したか否かを判断する
と共に、空燃比センサが活性したか否かを判断し、エン
ジン始動直後において燃料増量する始動後増量補正の終
了後であり、上記電気加熱式触媒が活性、且つ上記空燃
比センサが非活性の時、空燃比をリッチとリーンとに交
互に強制変動させるためのパータベーション補正係数を
設定する。そして、このパータベーション補正係数によ
り、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を
空燃比補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量
を設定するので、エンジン始動後において、電気加熱式
触媒が活性化した後、空燃比センサが活性化して空燃比
オープンループ制御から空燃比フードバック制御に移行
するまでの間、空燃比をリッチとリーンとに交互に強制
変動させるパータベーションによって、電気加熱式触媒
の酸化還元作用が促進される。その結果、空燃比センサ
の非活性による空燃比オープンループ制御下であって
も、電気加熱式触媒の活性状態をより促進して該電気加
熱式触媒の触媒作用を有効に発揮させることができ、排
気エミッションを改善することができる。
【0180】また、電気加熱式触媒及び空燃比センサ共
に通常のものを採用することができ、電気加熱式触媒が
活性化してから空燃比センサが活性化するまでの間にお
ける排気エミッションを改善することが可能となる。
【0181】また、始動後増量補正の終了後に、空燃比
をリッチとリーンとに交互に強制変動させるパータベー
ションを行うので、エンジン回転の安定化を確保するた
めの始動後増量補正中においては、パータベーションが
行われることがなく、該パータベーションによるエンジ
ン回転の不安定化を防止して、制御性の安定化を図るこ
とができる。
【0182】さらに、空燃比センサの活性後は、空燃比
をリッチとリーンとに交互に強制変動させるパータベー
ションが中止されるので、空燃比フィードバック制御を
阻害することなく実現でき、空燃比センサの活性により
空燃比フィードバック条件が成立したときには、空燃比
フィードバック制御により空燃比が直ちにストイキオに
制御され、触媒作用を最大限に発揮させる理論空燃比近
辺での運転が可能となって排気エミッションが改善さ
れ、空燃比制御性が悪化することなく実現できる。
【0183】請求項2記載の発明によれば、上記請求項
1記載の発明の効果に加え、電気加熱式触媒の活性を判
断するに際し、エンジン始動後の時間或いは電気加熱式
触媒に対する通電時間が所定時間以上経過したとき、電
気加熱式触媒が活性したと判断するので、電気加熱式触
媒の活性状態を検出するためのセンサを用いることなく
構成簡素にして実現できる。そして、エンジン始動後の
時間によって、容易に電気加熱式触媒の活性を判断する
ことができる。また、電気加熱式触媒に対する通電時間
によって該電気加熱式触媒の活性を判断する場合は、電
気加熱式触媒に対する通電開始後の加熱時間によって、
正確に電気加熱式触媒の活性を判断することができ、制
御信頼性を向上することができる効果を有する。
【0184】請求項3記載の発明によれば、電気加熱式
触媒の活性を判断するに際し、電気加熱式触媒の触媒温
度と密接な関係にある該電気加熱式触媒に流れる電流値
を設定値と比較して、該電流値が設定値以下となったと
き、電気加熱式触媒が活性したと判断するので、エンジ
ン運転状態の相違による電気加熱式触媒の触媒温度の変
化に対応することができ、より正確に電気加熱式触媒の
活性を判断することができて、制御信頼性を更に向上す
ることができる。
【0185】請求項4記載の発明によれば、上記電気加
熱式触媒の温度或いは電気加熱式触媒出口の排気ガス温
度が所定温度以上のとき、電気加熱式触媒が活性したと
判断するので、直接的に電気加熱式触媒の活性を判断す
ることができて、エンジン運転状態の相違による電気加
熱式触媒の触媒温度の変化に的確に対応することがで
き、更に正確に電気加熱式触媒の活性を判断することが
可能となり、制御信頼性を更に向上することができる。
【0186】請求項5記載の発明によれば、上記パータ
ベーション補正係数を設定するに際し、上記パータベー
ション補正係数の増減周期をエンジン負荷及びエンジン
回転数の少なくとも一方に応じて設定するので、上記請
求項1記載の発明の効果に加え、エンジン運転領域毎に
相違するサージの影響を回避しつつ、パータベーション
によって空燃比を強制変動し、この空燃比のリッチとリ
ーンとの強制交互変動によって、電気加熱式触媒の酸化
還元作用を促進して、該電気加熱式触媒の触媒作用を有
効に発揮させることが可能となり、排気エミッションを
改善することができる。従って、エンジン運転領域が相
違しても、電気加熱式触媒の活性促進による排気エミッ
ションの改善と空燃比制御性の向上とを両立することが
できる。
【0187】請求項6記載の発明によれば、上記パータ
ベーション補正係数の振幅をエンジン負荷及びエンジン
回転数の少なくとも一方に応じて設定するので、エンジ
ン運転領域毎に相違するパータベーションによるサージ
の影響を回避しつつ、パータベーションにより電気加熱
式触媒の活性を促進して触媒作用を有効に発揮すること
ができ、エンジン運転領域の相違に係わらず、電気加熱
式触媒の活性促進による排気エミッションの改善と空燃
比制御性の向上とを両立することができる効果を有す
る。
【0188】請求項7記載の発明によれば、上記パータ
ベーション補正係数の増減周期と振幅との少なくとも一
方を電気加熱式触媒の温度に応じて設定するので、電気
加熱式触媒の触媒温度が低い非活性に近いときには、パ
ータベーション補正係数の増減周期を長く設定すること
によって、空燃比のリッチとリーンとの交互切換周期が
長くなり、また、パータベーション補正係数による燃料
増量補正量及び燃料減量補正量を減少して空燃比のリッ
チとリーンとの交互変動量を減少し、これによりパータ
ベーションによる過補正を防止して、制御性の悪化を防
止することができる。そして、電気加熱式触媒の触媒温
度の上昇に応じて、パータベーション補正係数の増減周
期を短く設定し、また、該パータベーション補正係数の
振幅を大きく設定することで、パータベーションによる
制御性の悪化を防止しつつ、適正に電気加熱式触媒の活
性を促進することが可能となる。
【0189】請求項8記載の発明によれば、上記請求項
1、請求項5ないし請求項7記載の発明の効果に加え、
上記パータベーション補正係数を設定するに際し、更
に、上記パータベーション補正係数の増減周期がエンジ
ン回転変動周期と略等しいとき、エンジン回転変動量に
応じて、パータベーション補正係数の振幅を減少補正す
るので、パータベーションの実行による空燃比のリッチ
とリーンとの交互強制変動に起因してエンジン回転変動
が生じているときには、このエンジン回転変動の大きさ
の度合いに応じて、パータベーション補正係数による燃
料増量補正率及び燃料減量補正率が減少されて、空燃比
のリッチとリーンとの変動量が減少し、これにより、パ
ータベーションに起因するエンジン回転変動を的確に抑
制することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成図
【図2】本発明の実施の第1形態に係り、燃料噴射量設
定ルーチンのフローチャート
【図3】同上、各種増量係数設定ルーチンのフローチャ
ート
【図4】同上、空燃比フィードバック補正係数設定ルー
チンのフローチャート
【図5】同上、パータベーション補正係数設定ルーチン
のフローチャート
【図6】同上、EHCのヒータ消費電流と触媒温度との
関係を示す説明図
【図7】同上、基本燃料噴射パルス幅に対するパータベ
ーションの周期と振幅の関係を示す説明図
【図8】同上、EHC触媒温度に対するパータベーショ
ンの周期と振幅との関係を示す説明図
【図9】同上、燃料噴射パルス幅と空燃比との関係を示
すタイムチャート
【図10】同上、エンジンの全体概略図
【図11】同上、電子制御系の回路構成図
【図12】本発明の実施の第2形態に係り、パータベー
ション補正係数設定ルーチンのフローチャート
【図13】同上、パータベーション時の燃料噴射パルス
幅とエンジン回転数との関係を示すタイムチャート
【符号の説明】
1 エンジン 22 電気加熱式触媒(EHC) 30 O2センサ(空燃比センサ) 40 電流センサ 41 EHC温度センサ 42 排気ガス温度センサ 50 電子制御装置(触媒活性判別手段、空燃比センサ
活性判別手段、パータベーション補正係数設定手段、燃
料噴射量設定手段) KAS 始動後増量係数 KPT パータベーション補正係数 Ti 燃料噴射パルス幅(燃料噴射量) KTSTP 設定時間(所定時間) IEHC ヒータ消費電流(電流値) IEHCSET 設定値 TEHC 触媒温度(電気加熱式触媒の温度) CS パータベーション周期(パータベーション補正係
数の増減周期) PPT パータベーション振幅値(パータベーション補正
係数の振幅) Tp 基本燃料噴射パルス幅(エンジン負荷) NE エンジン回転数 ΔNCYC エンジン回転変動周期 ΔN エンジン回転変動量 KCRE 減少補正係数
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/14 310 F02D 41/14 310G 310E 41/34 ZAB 41/34 ZABL

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気系に電気加熱式触媒を介装
    したエンジンの空燃比制御装置において、 上記電気加熱式触媒が活性したか否かを判断する触媒活
    性判別手段と、 空燃比センサが活性したか否かを判断する空燃比センサ
    活性判別手段と、 エンジン始動直後において燃料増量する始動後増量補正
    の終了後であって、上記電気加熱式触媒が活性、且つ上
    記空燃比センサが非活性の時、空燃比をリッチとリーン
    とに交互に強制変動させるためのパータベーション補正
    係数を設定するパータベーション補正係数設定手段と、 エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記
    パータベーション補正係数により空燃比補正してエンジ
    ンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する燃料噴射量
    設定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】上記触媒活性判別手段は、エンジン始動後
    の時間或いは上記電気加熱式触媒に対する通電時間が所
    定時間以上経過したとき、電気加熱式触媒が活性したと
    判断することを特徴とする請求項1記載のエンジンの空
    燃比制御装置。
  3. 【請求項3】上記触媒活性判別手段は、上記電気加熱式
    触媒に流れる電流値を設定値と比較し、該電流値が設定
    値以下となったとき、電気加熱式触媒が活性したと判断
    することを特徴とする請求項1記載のエンジンの空燃比
    制御装置。
  4. 【請求項4】上記触媒活性判別手段は、上記電気加熱式
    触媒の温度或いは電気加熱式触媒出口の排気ガス温度が
    所定温度以上のとき、電気加熱式触媒が活性したと判断
    することを特徴とする請求項1記載のエンジンの空燃比
    制御装置。
  5. 【請求項5】上記パータベーション補正係数設定手段
    は、上記パータベーション補正係数の増減周期をエンジ
    ン負荷及びエンジン回転数の少なくとも一方に応じて設
    定することを特徴とする請求項1記載のエンジンの空燃
    比制御装置。
  6. 【請求項6】上記パータベーション補正係数設定手段
    は、上記パータベーション補正係数の振幅をエンジン負
    荷及びエンジン回転数の少なくとも一方に応じて設定す
    ることを特徴とする請求項1或いは請求項5記載のエン
    ジンの空燃比制御装置。
  7. 【請求項7】上記パータベーション補正係数設定手段
    は、上記パータベーション補正係数の増減周期と振幅と
    の少なくとも一方を電気加熱式触媒の温度に応じて設定
    することを特徴とする請求項1記載のエンジンの空燃比
    制御装置。
  8. 【請求項8】上記パータベーション補正係数設定手段
    は、上記パータベーション補正係数の増減周期がエンジ
    ン回転変動周期と略等しいとき、エンジン回転変動量に
    応じて上記パータベーション補正係数の振幅を減少する
    ことを特徴とする請求項1、請求項5ないし請求項7記
    載のエンジンの空燃比制御装置。
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