JPH10280984A - 希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両が現在走行している地域におけるＮＯ_x
濃度に応じてリーン運転を禁止することができるように
して、背反関係にある低燃費（低ＣＯ₂ 排出量）と低Ｎ
Ｏ_x 排出量との調和を環境保護の観点から達成する。 【解決手段】 電子ビーコン８７側の装置は、サンプリ
ングした大気中のＮＯ_x濃度を測定し、ＮＯ_x 濃度が判
定基準値より大きいときにはリーン運転禁止信号を送信
する一方、ＮＯ_x 濃度が判定基準値以下のときにはリー
ン運転許可信号を送信する。希薄燃焼エンジン１の電子
制御装置９０は、電子ビーコン８７よりリーン運転禁止
信号を受信したときには、たとえリーン運転可能な運転
状態にあっても、リーン運転を禁止し、ストイキ運転を
実行することにより、ＮＯ_x 排出量を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃費の向上を目的
として、通常、希薄空燃比の混合気を燃焼せしめる希薄
燃焼内燃機関（リーンバーンエンジン）において空燃比
（空気と燃料との混合比：Ａ／Ｆ）を制御する空燃比制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用エンジンにおいて
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
（Ｃ_n Ｈ_m ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還
元とを同時に促進する三元触媒が利用されている。その
ような三元触媒による酸化・還元能力を高めるために
は、エンジンの燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論
空燃比近傍に制御する必要がある。そのため、燃料噴射
制御においては、排気ガス中の残留酸素濃度により空燃
比を検出するＯ₂ センサを設け、そのセンサ出力に基づ
いて燃料供給量を補正する空燃比フィードバック制御が
行われる。

【０００３】このようなＯ₂ センサによるフィードバッ
ク制御により理論空燃比の混合気を燃焼せしめること
は、燃費という観点からみると必ずしも最良であるとは
言えない。そこで、近年においては、燃費向上への更な
る要求に応えるべく、最良燃費となる希薄空燃比で通常
運転する希薄燃焼エンジンの採用が増えつつある。一般
に、希薄燃焼エンジンでは、大部分の運転領域におい
て、リーン混合気を燃焼せしめるリーン制御が実行され
る。すなわち、加速運転時等、エンジン出力トルクを増
加させる必要のある高負荷運転領域においては、理論空
燃比の混合気を燃焼せしめるストイキ制御が実行される
が、その他の運転領域では、リーン制御が実行される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガソリンの
燃焼においては、炭化水素Ｃ_n Ｈ_m と酸素Ｏ₂ とが反応
し、その大部分が二酸化炭素ＣＯ₂ と水蒸気Ｈ₂ Ｏとに
なる。そして、燃焼条件によっては、不完全燃焼成分で
ある炭化水素Ｃ_n Ｈ_m 及び一酸化炭素ＣＯが発生し、ま
た、高温燃焼に起因して、空気中の窒素Ｎ₂ と燃え残り
の酸素Ｏ₂ とが反応し窒素酸化物ＮＯ_x が発生する。

【０００５】希薄燃焼させた場合、燃料消費率の低下
（燃費の向上）に伴ってＣＯ₂ の排出量が減少する。こ
のことは、ＣＯ₂ による地球温暖化現象が社会問題化し
ている現代においては、非常に有効である。また、希薄
燃焼の場合、大きな空気過剰率の下で燃料が燃焼せしめ
られるため、不完全燃焼成分であるＣ_n Ｈ_m 及びＣＯの
排出量が少ない反面、空気中の窒素と燃え残りの酸素と
が反応して生成されるＮＯ_x の排出量が多くなる。

【０００６】希薄燃焼制御は、燃料消費率を最良にし
（すなわちＣＯ₂ 排出量を最小にし）、ＮＯ_x の排出量
（空燃比１６付近で最大になる）を許容限界以下に低減
し、かつ、トルク変動（空燃比がリーンになるほど大き
くなる）を許容限界以下に抑制する、という３つの観点
に立って実現される。また、リーン空燃比で燃焼させた
場合には、理論空燃比で燃焼させた場合に比較して、通
常の三元触媒による窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還元が不十
分となるため、通常の三元触媒の機能に加え、ＮＯ_x の
吸蔵・還元機能を備えたＮＯ_x 吸蔵還元型三元触媒も開
発されている。

【０００７】このように、希薄燃焼エンジンでは、低燃
費（低ＣＯ₂ 排出量）の達成が図られるとともにＮＯ_x
排出量の抑制が図られている。しかし、車両からのＮＯ
_x 排出量が低減されていても、車両周辺のＮＯ_x 濃度が
そもそも高い都市部などの特定の地域にあっては、光化
学スモッグが発生するなどの影響が出るおそれがある。
換言すると、ＮＯ_x は、大気中に一定濃度以下で存在す
るのであれば、比較的無害であり、郊外などでは、都市
部と異なり、ＮＯ_x の排出を比較的許容することができ
る。

【０００８】一方、ＣＯ₂ は、全世界的問題であり、排
出される場所に関係しない。そこで、都市部などＮＯ_x
の排出が抑制されるべき地域を予め特定し、その特定地
域を車両が走行する場合には、希薄燃焼エンジンのスト
イキ運転により低ＮＯ_x 排出量を達成し、一方、その特
定地域以外の地域を走行する場合には、希薄燃焼エンジ
ンのリーン運転により低燃費（低ＣＯ₂ 排出量）を達成
することができれば、環境保護の観点から望ましい。

【０００９】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、車両
が現在走行している地域におけるＮＯ_x 濃度に応じてリ
ーン運転を禁止することができるようにすることによ
り、背反関係にある低燃費（低ＣＯ₂ 排出量）と低ＮＯ
_x 排出量との調和を環境保護の観点から図ることが可能
な、希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様によれば、機関運転状態を検出
する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段によっ
て検出される機関運転状態に応じて目標空燃比をリーン
空燃比又は理論空燃比に設定する目標空燃比設定手段
と、実際の機関空燃比を検出する機関空燃比検出手段
と、前記機関空燃比検出手段によって検出される機関空
燃比が前記目標空燃比設定手段によって設定される目標
空燃比となるように燃料供給量をフィードバック制御す
るフィードバック制御手段と、所定の地域に対して信号
を送信する信号送信手段からの信号を受信する信号受信
手段と、前記信号受信手段によって受信される信号に応
じて、前記目標空燃比設定手段によって目標空燃比がリ
ーン空燃比に設定されるのを禁止し、目標空燃比を理論
空燃比に強制的に設定するリーン運転禁止手段と、を具
備する、希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置が提供され
る。

【００１１】また、本発明の第２の態様によれば、前記
した本発明の第１の態様に係る空燃比制御装置におい
て、前記信号は、前記所定の地域内の大気中のＮＯ_x 濃
度に応じた値を表示するものであり、前記リーン運転禁
止手段は、前記ＮＯ_x 濃度が高いことを前記信号が表示
する場合に目標空燃比を理論空燃比に設定するものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施形態に係る空燃比
制御装置を備えた電子制御式希薄燃焼内燃機関（リーン
バーンエンジン）の全体概要図である。希薄燃焼エンジ
ン１は、車両に内燃機関として搭載される直列４気筒Ｄ
ＯＨＣ１６バルブ４サイクルレシプロガソリンエンジン
である。エンジン１は、シリンダブロック２及びシリン
ダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上
下方向へ延びるシリンダ４が紙面の厚み方向へ４本並設
され、各シリンダ４内には、ピストン５が往復動可能に
収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッ
ド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されてい
る。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド
６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換され
る。

【００１４】シリンダブロック２とシリンダヘッド３と
の間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となって
いる。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室
８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそ
れぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開
閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及
び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド３において、
各バルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１
３及び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設
けられている。カムシャフト１３及び１４には、吸気バ
ルブ１１及び排気バルブ１２を駆動するためのカム１５
及び１６が取り付けられている。カムシャフト１３及び
１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７
及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタ
イミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結
されている。

【００１５】すなわち、クランクシャフト７の回転に伴
いタイミングプーリ１９が回転すると、その回転がタイ
ミングベルト２０を介してタイミングプーリ１７及び１
８に伝達される。その際、タイミングプーリ１９の回転
は、その回転速度が１／２に減速されてタイミングプー
リ１７及び１８に伝達される。タイミングプーリ１７の
回転にともない吸気側カムシャフト１３が回転すると、
カム１５の作用により吸気バルブ１１が往復動し、吸気
ポート９が開閉される。また、タイミングプーリ１８の
回転に伴い排気側カムシャフト１４が回転すると、カム
１６の作用により排気バルブ１２が往復動し、排気ポー
ト１０が開閉される。こうして、クランクシャフト７に
よってカムシャフト１３及び１４が回転駆動せしめら
れ、吸気バルブ１１及び排気バルブ１２が７２０°周期
の一定クランク角において開閉せしめられる。

【００１６】吸気ポート９には、エアクリーナ３１、ス
ロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホル
ド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。エン
ジン１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通
路３０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過す
る。スロットルバルブ３２は、軸３２ａにより吸気通路
３０に回動可能に設けられている。軸３２ａは、ワイヤ
等を介して運転席のアクセルペダル（図示しない）に連
結されており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み
操作に連動してスロットルバルブ３２と一体で回動され
る。この際のスロットルバルブ３２の傾斜角度に応じ
て、吸気通路３０を流れる空気の量（吸入空気量）が決
定される。サージタンク３３は、吸入空気の脈動（圧力
振動）を平滑化するためのものである。また、スロット
ルバルブ３２をバイパスするアイドルアジャスト通路３
５には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイド
ル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）３６が設けられている。

【００１７】吸気マニホルド３４には、各吸気ポート９
へ向けて燃料を噴射するインジェクタ４０が取付けられ
ている。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そ
こから燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４
３を経てインジェクタ４０に供給される。そして、イン
ジェクタ４０から噴射される燃料と吸気通路３０内を流
れる空気とからなる混合気は、吸気行程において吸気バ
ルブ１１を介して燃焼室８へ導入され、圧縮行程におい
てピストン５により圧縮される。

【００１８】この混合気に着火するために、シリンダヘ
ッド３には点火プラグ５０が取付けられている。点火時
には、点火信号を受けたイグナイタ５１が、点火コイル
５２の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流
が、点火ディストリビュータ５３を介して点火プラグ５
０に供給される。点火ディストリビュータ５３は、クラ
ンクシャフト７の回転に同期して２次電流を各気筒の点
火プラグ５０に分配するものである。そして、燃焼室８
へ導入された混合気は、点火プラグ５０による点火によ
って爆発・燃焼せしめられる（膨張行程）。この際に生
じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン５が往復動し、
クランクシャフト７が回転せしめられ、エンジン１の駆
動力が得られる。

【００１９】燃焼した混合気は、排気行程において排気
ガスとして排気バルブ１２を介して排気ポート１０に導
かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触
媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されて
いる。触媒コンバータ６２には、不完全燃焼成分である
Ｃ_n Ｈ_m （炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化
と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成さ
れるＮＯ_x （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三
元触媒が収容されている。こうして触媒コンバータ６２
において浄化された排気ガスが大気中に排出される。

【００２０】なお、触媒コンバータ６２に収容された三
元触媒は、通常の三元触媒の機能に加えＮＯ_x の吸蔵・
還元機能をも備えたＮＯ_x 吸蔵還元型三元触媒と呼ばれ
るものである。すなわち、希薄燃焼エンジンでは、リー
ン混合気が燃焼せしめられるため、排気ガスにおける未
反応Ｏ₂ の量が多く、通常の三元触媒の作用ではＮＯ _x
の還元が不充分となる。そこで、リーン状態すなわちＯ
₂ が過剰に存在する状態にある排気ガス中のＮＯ_x を還
元・浄化することが可能な触媒が必要となる。ＮＯ_x 吸
蔵還元型三元触媒は、流入排気ガスの空燃比（吸気通路
内及び触媒より上流の排気通路内に供給された空気と燃
料との比）がリーンのときにはＮＯ_x を吸蔵し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下したときには吸蔵していたＮ
Ｏ_x を放出するとともにその放出されたＮＯ_x の還元反
応を促進する、という作用を奏するものである。このよ
うなＮＯ_x 吸蔵還元型三元触媒のＮＯ_x 吸蔵能力は有限
なものであるため、ＮＯ_x 吸蔵量が飽和する前に、その
ＮＯ_x を放出・還元する必要がある。そのため、ＮＯ_x
吸蔵還元型三元触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を一
時的に低下させ、ＮＯ_x を放出・還元させる処理が実行
される。

【００２１】エンジン１には以下の各種センサが取付け
られている。シリンダブロック２には、エンジン１の冷
却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するための水温セ
ンサ７４が取付けられている。吸気通路３０には、吸入
空気量（流量ＱＡ）を検出するためのエアフローメータ
７０が取り付けられている。吸気通路３０においてエア
クリーナ３１の近傍には、吸入空気の温度（吸気温ＴＨ
Ａ）を検出するための吸気温センサ７３が取付けられて
いる。吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の
近傍には、その軸３２ａの回動角度（スロットル開度Ｔ
Ａ）を検出するためのスロットル開度センサ７２が設け
られている。また、スロットルバルブ３２が全閉状態の
ときには、アイドルスイッチ８２がオンとなり、その出
力であるスロットル全閉信号がアクティブとなる。サー
ジタンク３３には、その内部の圧力（吸気圧ＰＭ）を検
出するための吸気圧センサ７１が取付けられている。排
気通路６０の途中には、排気ガス中の残存酸素濃度を検
出するためのＯ₂ センサ７５が取付けられている。さら
に、触媒コンバータ６２の下流には、理論空燃比よりも
リーン側の空燃比を連続的に感知するリーンミクスチャ
センサ７６が設けられている。

【００２２】ディストリビュータ５３には、クランクシ
ャフト７の回転に同期して回転するロータが内蔵されて
おり、クランクシャフト７の基準位置を検出するために
ロータの回転に基づいてクランク角（ＣＡ）に換算して
７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる
クランク基準位置センサ８０が設けられ、また、クラン
クシャフト７の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を検
出するためにロータの回転に基づいて３０°ＣＡごとに
回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８
１が設けられている。なお、車両には、実際の車速を検
出するための出力パルスを発生させる車速センサ８３が
取り付けられている。

【００２３】エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）
９０は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転速
度制御等を実行するマイクロコンピュータシステムであ
り、そのハードウェア構成は、図２のブロック図に示さ
れる。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）９３に格納された
プログラム及び各種のマップに従って、中央処理装置
（ＣＰＵ）９１は、各種センサ及びスイッチからの信号
をＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９５又は入力インタフェー
ス回路９６を介して入力し、その入力信号に基づいて演
算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動制御回路９
７ａ〜９７ｃを介して各種アクチュエータ用制御信号を
出力する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４は、
その演算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場
所として使用される。また、バックアップＲＡＭ９９
は、バッテリ（図示せず）に直接接続されることにより
電力の供給を受け、イグニションスイッチがオフの状態
においても保持されるべきデータ（例えば、各種の学習
値）を格納するために使用される。また、これらのＥＣ
Ｕ内の各構成要素は、アドレスバス、データバス及びコ
ントロールバスからなるシステムバス９２を介して接続
されている。

【００２４】点火時期制御は、クランク角センサ８１か
ら得られるエンジン回転速度及びその他のセンサからの
信号により、エンジンの状態を総合的に判定し、最適な
点火時期を決定し、駆動制御回路９７ｂを介してイグナ
イタ５１に点火信号を送るものである。

【００２５】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ８２からのスロットル全閉信号及び車速センサ
８３からの車速信号によってアイドル状態を検出すると
ともに、水温センサ７４からのエンジン冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際のエンジン回転速
度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるよう
に制御量を決定し、駆動制御回路９７ｃを介してＩＳＣ
Ｖ３６を制御して空気量を調節することにより、最適な
アイドル回転速度を維持するものである。

【００２６】以下、本発明に係る空燃比制御すなわち燃
料噴射量計算について詳述する。本実施形態に係る車両
においては、図１に示されるように、自動車情報通信シ
ステムＶＩＣＳ(Vehicle Information and Communicati
on System)における路上側通信装置の一つである電子ビ
ーコン８７からの信号を受信するために、受信アンテナ
８６及び受信装置８５が搭載されている。そして、ＥＣ
Ｕ９０は、図２に示されるように、入力インタフェース
回路９６により、受信装置８５の出力を入力することが
できるように構成されている。

【００２７】図３は、電子ビーコン８７側の装置で実行
される信号送信処理ルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。このルーチンは、所定の時間周期で実行
される。まず、ステップ１０１では、大気をサンプリン
グする。次いで、ステップ１０２では、サンプリングし
た大気を分析し、ＮＯ_x 濃度を測定する。次に、ステッ
プ１０３では、測定されたＮＯ_x 濃度が判定基準値５pp
m より大きいか否かを判定する。ＮＯ_x 濃度＞５ppm の
ときには、ステップ１０４に進み、リーン運転禁止信号
を送信する。一方、ＮＯ_x 濃度≦５ppm のときには、ス
テップ１０５に進み、リーン運転許可信号を送信する。

【００２８】図４は、エンジンＥＣＵ９０内のＣＰＵ９
１によって実行される信号受信処理ルーチンの処理手順
を示すフローチャートである。このルーチンは、所定の
時間周期で実行される。まず、ステップ２０１では、前
記したリーン運転禁止信号を受信したか否かを判定し、
リーン運転禁止信号を受信したときには、ステップ２０
２でリーン運転禁止フラグＸＬＩＨを１にセットする。
次いで、ステップ２０３では、リーン運転許可信号を受
信したか否かを判定し、前記したリーン運転許可信号を
受信したときには、ステップ２０４でリーン運転禁止フ
ラグＸＬＩＨを０にリセットする。

【００２９】図５及び図６は、本発明の一実施形態に係
る燃料噴射量計算ルーチンの処理手順を示すフローチャ
ートである。本ルーチンは、基本的には、エンジン１回
転当たりの吸入空気量に基づいて、所定の目標空燃比を
達成する燃料噴射量すなわちインジェクタ４０による噴
射時間を演算するものである。演算された噴射時間は、
所定のクランク角に達した時点で燃料を噴射すべく駆動
制御回路９７ａを介してインジェクタ４０を制御する際
に使用される。

【００３０】まず、シリンダ内に供給される混合気の空
燃比を理論空燃比とするのに必要な基本燃料噴射時間Ｔ
ＡＵＢを算出する（ステップ３０１）。この基本燃料噴
射時間ＴＡＵＢは、予め実験により求められ、例えば、
吸気管圧力及びエンジン回転速度の関数としてマップの
形でＲＯＭ９３に格納されている。次いで、リーンフィ
ードバック制御を実行すべき条件が成立しているか否か
を判定する（ステップ３０２）。この条件は、水温、エ
ンジン回転速度、吸気管圧力、車速、スロットル開度等
の運転状態から総合的に判断して定められるものであ
る。この条件が成立したときには、前述のリーン運転禁
止フラグＸＬＩＨが１か否かを判定する（ステップ３０
３）。

【００３１】ＸＬＩＨ＝０のとき、すなわちＮＯ_x 排出
量低減の観点に基づくリーン運転禁止状態でないときに
は、まず、所定のストイキＦ／Ｂ（フィードバック）補
正係数ＦＡＦ２を１．０に設定する（ステップ３０
４）。次いで、リーン制御基本補正係数ＦＬＥＡＮを算
出する（ステップ３０５）。このリーン制御基本補正係
数ＦＬＥＡＮは、リーン混合気とするために１．０未満
の値（例えば０．７近傍）とされ、例えば、吸気管圧力
及びエンジン回転速度の関数としてマップの形でＲＯＭ
９３に格納されている。次いで、ストイキ制御からリー
ン制御への切り替え時からの経過時間を計測するカウン
タＣ１の値が所定値ａより大きいか否か、すなわちリー
ン制御による効果がリーンミクスチャセンサ７６に表れ
る程度まで時間が経過しているか否かを判定する（ステ
ップ３０６）。Ｃ１≦ａのときには、ステップ３２８に
進む。

【００３２】一方、Ｃ１＞ａのときには、リーンミクス
チャセンサ７６の出力電流値Ｉ１が所定値ｂより大きい
か否か、すなわち検出される空燃比が目標リーン空燃比
よりもリーンであるかリッチであるかを判定する（ステ
ップ３０７）。このｂの値は、リーン制御時の目標リー
ン空燃比に対応するセンサ出力電流値を表すものであ
り、リーン制御基本補正係数ＦＬＥＡＮから求められる
ものである。なお、リーンミクスチャセンサ７６の空燃
比・出力電流特性は、例えば図７に示される如きもので
ある。

【００３３】Ｉ１＞ｂのとき、すなわち検出される空燃
比が目標リーン空燃比よりもリーンであるときには、所
定のリッチフラグＸＬＳＲが０か否か、すなわち前回の
判定においてもリーンであったか否かを判定する（ステ
ップ３０８）。ＸＬＳＲ＝０のとき、すなわち前回の判
定においてもリーンであったときには、燃料噴射量を徐
々に増大させるべく、リーンＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１を
所定の積分値αだけ増大せしめる（ステップ３０９）。
一方、ＸＬＳＲ＝１のとき、すなわち前回の判定におい
てはリッチであり今回リーンに変化したときには、燃料
噴射量をスキップ的に増大させるべく、リーンＦ／Ｂ補
正係数ＦＡＦ１を所定のスキップ値β（α＜β）だけ増
大せしめる（ステップ３１０）。そして、ステップ３０
９又は３１０の次には、次回の判定に備え、リッチフラ
グＸＬＳＲを０に設定し（ステップ３１１）、ステップ
３２８に進む。

【００３４】また、ステップ３０７においてＩ１≦ｂの
とき、すなわち検出される空燃比が目標リーン空燃比よ
りもリッチであるときには、リッチフラグＸＬＳＲが１
か否か、すなわち前回の判定においてもリッチであった
か否かを判定する（ステップ３１２）。ＸＬＳＲ＝１の
とき、すなわち前回の判定においてもリッチであったと
きには、燃料噴射量を徐々に減少させるべく、リーンＦ
／Ｂ補正係数ＦＡＦ１を積分値αだけ減少せしめる（ス
テップ３１３）。一方、ＸＬＳＲ＝０のとき、すなわち
前回の判定においてはリーンであり今回リッチに変化し
たときには、燃料噴射量をスキップ的に減少させるべ
く、リーンＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１をスキップ値βだけ
減少せしめる（ステップ３１４）。そして、ステップ３
１３又は３１４の次には、次回の判定に備え、リッチフ
ラグＸＬＳＲを１に設定し（ステップ３１５）、ステッ
プ３２８に進む。

【００３５】一方、ステップ３０２にてリーン制御実行
条件が成立しないとき、又はステップ３０３にてＸＬＩ
Ｈ＝１と判定されＮＯ_x 排出量低減の観点からリーン運
転禁止状態にあるときには、まず、前記したカウンタＣ
１を０に設定し、リーンＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１を１．
０に設定し、かつ、リーン制御基本補正係数ＦＬＥＡＮ
を１．０に設定する（ステップ３１６）。次いで、スト
イキフィードバック制御を実行すべき条件が成立してい
るか否かを判定する（ステップ３１７）。この条件も、
また、水温、エンジン回転速度、吸気管圧力、車速、ス
ロットル開度等から総合的に判断して定められるもので
ある。この条件が成立しないときには、ストイキＦ／Ｂ
補正係数ＦＡＦ２を１．０に設定し（ステップ３１
８）、ステップ３２８に進む。

【００３６】また、ストイキフィードバック制御実行条
件が成立したときには、Ｏ₂ センサ７５の出力電圧値Ｖ
１が所定の判定基準値ｃより大きいか否か、すなわち検
出される空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリー
ンであるかを判定する（ステップ３１９）。このｃの値
は、理論空燃比に対応するＯ₂ センサ出力電圧値を表す
ものである。なお、Ｏ₂ センサ７５の空燃比・出力電圧
特性は、例えば図８に示される如きものである。

【００３７】Ｖ１＞ｃのとき、すなわち検出される空燃
比が理論空燃比よりもリッチであるときには、所定のリ
ッチフラグＸＯＸが１か否か、すなわち前回の判定にお
いてもリッチであったか否かを判定する（ステップ３２
０）。ＸＯＸ＝１のとき、すなわち前回の判定において
もリッチであったときには、燃料噴射量を徐々に減少さ
せるべく、ストイキＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を所定の積
分値γだけ減少せしめる（ステップ３２１）。一方、Ｘ
ＯＸ＝０のとき、すなわち前回の判定においてはリーン
であり今回リッチに変化したときには、燃料噴射量をス
キップ的に減少させるべく、ストイキＦ／Ｂ補正係数Ｆ
ＡＦ２を所定のスキップ値δ（γ＜δ）だけ減少せしめ
る（ステップ３２２）。そして、ステップ３２１又は３
２２の次には、次回の判定に備え、リッチフラグＸＯＸ
を１に設定し（ステップ３２３）、ステップ３２８に進
む。

【００３８】また、ステップ３１９においてＶ１≦ｃの
とき、すなわち検出される空燃比が理論空燃比よりもリ
ーンであるときには、フラグＸＯＸが０か否か、すなわ
ち前回の判定においてもリーンであったか否かを判定す
る（ステップ３２４）。ＸＯＸ＝０のとき、すなわち前
回の判定においてもリーンであったときには、燃料噴射
量を徐々に増大させるべく、ストイキＦ／Ｂ補正係数Ｆ
ＡＦ２を積分値γだけ増大せしめる（ステップ３２
５）。一方、ＸＯＸ＝１のとき、すなわち前回の判定に
おいてはリッチであり今回リーンに変化したときには、
燃料噴射量をスキップ的に増大させるべく、ストイキＦ
／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をスキップ値δだけ増大せしめる
（ステップ３２６）。そして、ステップ３２５又は３２
６の次には、次回の判定に備え、リッチフラグＸＯＸを
０に設定し（ステップ３２７）、ステップ３２８に進
む。

【００３９】最後のステップ３２８においては、以上の
処理で求められた基本燃料噴射時間ＴＡＵＢ並びに各補
正係数ＦＬＥＡＮ、ＦＡＦ１及びＦＡＦ２を使用して、
演算式、 ＴＡＵ←ＴＡＵＢ＊ＦＬＥＡＮ＊ＦＡＦ１＊ＦＡＦ２＊
ｐ＋ｑ により、最終的な燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。な
お、上式のｐ及びｑは、他の運転状態パラメータによっ
て定まる補正量であって、例えば、スロットル開度セン
サ７２、吸気温センサ７３、水温センサ７４等の各セン
サからの信号に基づくものである。求められた噴射時間
ＴＡＵは、所定のクランク角に達した時点で駆動制御回
路９７ａを介してインジェクタ４０を制御することによ
り燃料を噴射する際に使用される。以上の処理により、
本実施形態の空燃比制御処理が実現される。

【００４０】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、希薄空燃比に制御する方式には、本実施形
態のように実際に空燃比を検出してフィードバック制御
する空燃比センサ方式と、燃焼圧力を測定しそれよりト
ルク変動を求めてトルク変動許容限界の空燃比へフィー
ドバック制御する燃焼圧センサ方式とがあるが、本発明
は、燃焼圧センサ方式の希薄燃焼エンジンに対しても適
用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
希薄燃焼内燃機関において、車両が現在走行している地
域におけるＮＯ_x 濃度に応じてリーン運転が禁止される
ことができるため、背反関係にある低燃費（低ＣＯ₂ 排
出量）と低ＮＯ_x 排出量との調和が環境保護の観点に基
づく最適な状態にて達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備
えた電子制御式希薄燃焼内燃機関の全体概要図である。

【図２】エンジンＥＣＵのハードウェア構成を示すブロ
ック図である。

【図３】電子ビーコン側の装置で実行される信号送信処
理ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

【図４】エンジンＥＣＵ内のＣＰＵによって実行される
信号受信処理ルーチンの処理手順を示すフローチャート
である。

【図５】本発明の一実施形態に係る燃料噴射量計算ルー
チンの処理手順を示すフローチャート（１／２）であ
る。

【図６】本発明の一実施形態に係る燃料噴射量計算ルー
チンの処理手順を示すフローチャート（２／２）であ
る。

【図７】リーンミクスチャセンサの空燃比・出力電流特
性を例示する特性図である。

【図８】Ｏ₂ センサの空燃比・出力電圧特性を例示する
特性図である。

【符号の説明】

１…直列４気筒ＤＯＨＣ１６バルブ４サイクルレシプロ
ガソリンエンジン ２…シリンダブロック ３…シリンダヘッド ４…シリンダ ５…ピストン ６…コネクティングロッド ７…クランクシャフト ８…燃焼室 ９…吸気ポート １０…排気ポート １１…吸気バルブ １２…排気バルブ １３…吸気側カムシャフト １４…排気側カムシャフト １５…吸気側カム １６…排気側カム １７，１８，１９…タイミングプーリ ２０…タイミングベルト ３０…吸気通路 ３１…エアクリーナ ３２…スロットルバルブ ３２ａ…スロットルバルブの軸 ３３…サージタンク ３４…吸気マニホルド ３５…アイドルアジャスト通路 ３６…アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ） ４０…インジェクタ ４１…燃料タンク ４２…燃料ポンプ ４３…燃料配管 ５０…点火プラグ ５１…イグナイタ ５２…点火コイル ５３…点火ディストリビュータ ６０…排気通路 ６１…排気マニホルド ６２…触媒コンバータ ７０…エアフローメータ ７１…吸気圧センサ ７２…スロットル開度センサ ７３…吸気温センサ ７４…水温センサ ７５…Ｏ₂ センサ ７６…リーンミクスチャセンサ ８０…クランク基準位置センサ ８１…クランク角センサ ８２…アイドルスイッチ ８３…車速センサ ８５…受信装置 ８６…受信アンテナ ８７…電子ビーコン ９０…エンジンＥＣＵ ９１…ＣＰＵ ９２…システムバス ９３…ＲＯＭ ９４…ＲＡＭ ９５…Ａ／Ｄ変換回路 ９６…入力インタフェース回路 ９７ａ，９７ｂ，９７ｃ…駆動制御回路 ９９…バックアップＲＡＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関運転状態を検出する運転状態検出手
   段と、 前記運転状態検出手段によって検出される機関運転状態
   に応じて目標空燃比をリーン空燃比又は理論空燃比に設
   定する目標空燃比設定手段と、 実際の機関空燃比を検出する機関空燃比検出手段と、 前記機関空燃比検出手段によって検出される機関空燃比
   が前記目標空燃比設定手段によって設定される目標空燃
   比となるように燃料供給量をフィードバック制御するフ
   ィードバック制御手段と、 所定の地域に対して信号を送信する信号送信手段からの
   信号を受信する信号受信手段と、 前記信号受信手段によって受信される信号に応じて、前
   記目標空燃比設定手段によって目標空燃比がリーン空燃
   比に設定されるのを禁止し、目標空燃比を理論空燃比に
   強制的に設定するリーン運転禁止手段と、 を具備する、希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 前記信号は、前記所定の地域内の大気中
   のＮＯ_x 濃度に応じた値を表示するものであり、前記リ
   ーン運転禁止手段は、前記ＮＯ_x 濃度が高いことを前記
   信号が表示する場合に目標空燃比を理論空燃比に設定す
   るものである、請求項１に記載の希薄燃焼内燃機関の空
   燃比制御装置。