JP2712086B2 - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関し、特に
エンジンの高負荷運転時の空燃比制御方法に関する。

（従来の技術） エンジンの負荷が比較的低い状態においては、エンジ
ンに供給する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に制御す
るとともに、エンジンの負荷が高負荷になったときに
は、混合気の空燃比をリッチ化し、いわゆる燃料冷却に
よりエンジンの温度が過度に上昇することを防止するこ
とが従来より行われているが、燃料消費量の増大あるい
は排ガス特性の悪化といった不具合があった。

このような不具合を改善するために、エンジンの負荷
が高負荷になったとき、所定時間内は所定時間経過後よ
りも混合気をリーン化する手法（特開昭59−128941号公
報）あるいは高負荷状態が所定時間以上継続したとき、
混合気をリッチ化する手法（特開昭57−24435号公報）
が従来知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の制御方法によれば、例えば第13図（ａ）
（１）（高負荷状態を判別する運転パラメータが高負荷
判別臨界値以上のときを高負荷状態として示す）に示す
ように、前記所定時間より短い時間の高負荷運転が断続
的に行われる場合には、燃料冷却の効果が表われる空燃
比まで混合気がリッチ化されることがないので、排気温
度が上昇し続けるような事態が発生する（第13図（ａ）
（２））。その結果、排気温度が連続排気許容温度を超
え、エンジンの耐熱許容時間内に連続排気許容温度以下
となることなく更に上昇して温度限界も超えてしまう可
能性があり、特に排気系に設けられる排気浄化装置の触
媒温度の過上昇を引起こすという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、エン
ジンの高負荷運転状態において、エンジンに供給する混
合気の空燃比を適切に制御し、CO、HC成分の排出量の低
減及び燃費の向上を図るとともに、排気温度及び排気浄
化装置の触媒温度の過度の上昇を防止することができる
内燃エンジンの空燃比制御方法を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、内燃エンジンの排
気系に設けられた排気濃度センサの出力に基づいて前記
エンジンに供給する混合気の空燃比をフィードバック制
御すると共に、前記エンジンが所定の高負荷状態で運転
される時は、高負荷状態が所定時間継続した後にフィー
ドバック制御を停止して、混合気の空燃比をリッチ化す
る内燃エンジンの空燃比制御方法において、前記所定時
間は、前記エンジンが高負荷状態になる直前のフィード
バック制御を継続した時間と当該フィードバック制御直
前の高負荷状態を継続した時間とに応じて設定されるこ
とを特徴とするものである。

更に、本発明は、前記所定の高負荷状態は、第１の高
負荷状態と、該第１の高負荷状態より高負荷である第２
の高負荷状態に設定され、前記エンジンが前記第２の高
負荷状態になったときは直ちに前記混合気の空燃比をリ
ッチ化して第１の所定空燃比とすると共に、前記エンジ
ンが前記第１の高負荷状態になってから前記所定時間経
過後は前記混合気の空燃比を前記第１の所定空燃比より
さらにリッチ化することを特徴とする。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明の制御方法が適用される燃料供給制御
装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途
中にはスロットルボディ３が設けられ、その内部にはス
ロットル弁３′が配されている。スロットル弁３′には
スロットル弁開度（θ_TH）センサ４が連結されており、
当該スロットル弁３′の開度に応じた電気信号を出力し
て電子コントロールユニット（以下「ECU」という）５
に供給する。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３′との間
且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒
毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプ
に接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該
ECU5からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御され
る。

一方、スロットル弁３′の直ぐ下流には管７を介して
吸気管内絶対圧（P_BA）センサ８が設けられており、こ
の絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信
号は前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気温
（T_A）センサ９が取付けられており、吸気温T_Aを検出し
て対応する電気信号を出力してECU5に供給する。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（Tw）セ
ンサ10はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水
温）Twを検出して対応する温度信号を出力してECU5に供
給する。エンジン回転数（Ne）センサ11及び気筒判別
（CYL）センサ12はエンジン１の図示しないカム軸周囲
又はクランク軸周囲に取付けられている。エンジン回転
数センサ11はエンジン１のクランク軸の180度回転毎に
所定のクランク角度位置で信号パルス（以下「TDC信号
パルス」という）を出力し、気筒判別センサ12は特定の
気筒の所定のクランク角度位置で信号パルスを出力する
ものであり、これらの各信号パルスはECU5に供給され
る。

三元触媒14はエンジン１の排気管13に配置されてお
り、排気ガス中のHC、CO、NO_x等の成分の浄化を行う。
排気ガス濃度検出器としてのO₂センサ15は排気管13の三
元触媒14の上流側に装着されており、排気ガス中の酸素
濃度を検出してその検出値に応じた信号を出力しECU5に
供給する。ECU5には大気圧を検出する大気圧センサ16が
接続されており、大気圧を示す信号が供給される。

ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧
レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタ
ル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、中央
演算処理回路（以下「CPU」という）5b、CPU5bで実行さ
れる各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶
手段5c、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回
路5d等から構成される。

CPU5bは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づい
て、排ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御運
転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジ
ン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応
じ、次式（１）に基づき、前記TDC信号パルスに同期す
る燃料噴射弁６の燃料噴射時間T_OUTを演算する。

T_OUT＝Ti×K₁×K_WOT×K_TW×K_O2＋K₂ …（１） ここに、Tiは燃料噴射弁６の噴射時間T_OUTの基準値で
あり、エンジン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BAに応じて
設定されたTiマップから読み出される。K_WOTはスロット
ル弁３′が略全開の状態で混合気をリッチ化するための
高負荷量係数であり、後述する第２図に示す手法により
設定される。K_TWはエンジン水温T_Wが所定値以下のとき
混合気をリッチ化する燃料増量係数である。K_O2は空燃
比フィードバック補正係数であってフィードバック制御
時、排気ガス中の酸素濃度に応じて設定され、更にフィ
ードバック制御を行なわない複数の特定運転領域（オー
プンループ制御運転領域）では各運転領域に応じて設定
される係数である。

K₁及びK₂は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて
演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン
運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速性等の諸特性
の最適化が図られるような所定値に決定される。

CPU5bは上述のようにして求めた燃料噴射時間T_OUTに
基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路
5dを介して燃料噴射弁６に供給する。

第２図は、高負荷増量係数K_WOTを算出するサブルーチ
ンのフローチャートを示す。本プログラムはTDC信号パ
ルスの発生毎にこれと同期して実行される。

ステップ201では、エンジン回転数Ne及び吸気管内圧
絶対圧P_BAに応じて前記Tiマップに燃料噴射時間の基準
値Tiとともに格納された補間係数C_WOTを次式（２）に適
用して高負荷増量係数K_WOTを算出する。

K_WOT＝１＋C_WOT/32 …（２） ステップ202では、第３図に示すT_WOTサブルーチンを
実行する。このT_WOTサブルーチンは、高負荷増量すべき
エンジン運転領域（以下「WOT領域」という）を判別す
るための判別値T_WOTを算出するものである。

先ずステップ301では、エンジン回転数Neに応じてT
_WOT1テーブルから第１の判別値T_WOT1を検索する。このT
_WOT1テーブルは、例えば第５図に示すように、所定エン
ジン回転数N_WOT0〜N_WOT5に対して、第１の判別値T_WOT10
〜T_WOT15がそれぞれ設定されている。エンジン回転数Ne
がNe＜N_WOT0又はNe＞N_WOT5の範囲にあるときは、T_WOT1
＝T_WOT110又はT_WOT15とし、N_WOT0＜Ne＜N_WOT5の範囲に
あるときは、前記所定回転数N_WOT1〜N_WOT4以外の回転数
に対しては補間計算によって第１の判別値T_WOT1を算出
する。

ステップ302でエンジン回転数Neが第１の所定回転数N
_WOT0（例えば600rpm）より高いか否かを判別し、その答
が否定（No）、即ちNe≦N_WOT0のときには、第１の判別
値T_WOT1を前記ステップ301で算出した値に設定する（ス
テップ303）とともに、第２の判別値T_WOT2を第１の判別
値T_WOT1と同じ値とし（ステップ304）、本プログラムを
終了する。

前記ステップ302の答が肯定（Yes）、即ちNe＞N_WOT0
のときにはエンジン水温T_Wが第１の所定水温T_WWOTE（例
えば114℃）より低いか否かを判別する（ステップ30
5）。その答が否定（No）、即ちT_W≧T_WWOTEのときには
前記ステップ301で算出した第１の判別値T_WOT1を第１の
所定量ΔT_WOTEで減算補正し（ステップ306）、前記ステ
ップ304に進む。後述する前記式（１）によって算出さ
れる燃料噴射時間T_OUTが判別値T_WOT1，T_WOT2を超えると
きにWOT領域と判別するので、第１の判別値T_WOT1を第１
の所定量ΔT_WOTEによって減算補正することにより、WOT
領域が拡大される。WOT領域では混合気をリッチ化する
ことによりエンジンの冷却効果を得るようにしているの
で、前記WOT領域拡大によりエンジン温度の過剰な上昇
を防止することができる。

前記ステップ302,305の答がともに肯定（Yes）、即ち
Ne＞N_WOT0且つT_W＜T_WWOTEのときには、大気圧P_Aに応じ
てΔT_WOTPAテーブルから、大気圧補正量ΔT_WOTPAを算出
する。このΔT_WOTPAテーブルは例えば第７図に示すよう
に、P_A＜P_ATWOT1（高地に対応する所定圧）の範囲では
ΔT_WOTPA＝ΔT_WOTPA1に、またP_A＞P_ATWOT0（低地に対応
する所定圧）の範囲ではΔT_WOTPA＝ΔT_WOTPA0にそれぞ
れ設定され、P_ATWOT1＜P_A＜P_ATWOT0の範囲では、大気圧
P_Aの上昇に伴ってΔT_WOTPAが減少するように設定されて
いる。

次いで前記ステップ301で算出した第１の判別値T_WOT1
を前記大気圧補正量ΔT_WOTPAで現在補正する（ステップ
309）。これにより、大気圧が低いほどWOT領域が拡大す
る。

ステップ309では、エンジン回転数Neが判別回路N_HSFE
（例えば2,500rpm）より高いか否かを判別し、その答が
否定（No）、即ちNe≦N_HSFEのときには前記ステップ304
に進む一方、その答が肯定（Yes）、即ちNe＞N_HSFEのと
きにはエンジン水温T_Wが前記第１の所定水温T_WWOTEより
低い第２の所定水温T_WHSFE（例えば100℃）より低いか
否かを判別する（ステップ310）。この答が否定（N
o）、即ちT_W≧T_WHSFEのときには、第１の判別値T_WOT1を
第２の所定値ΔT_WOTHSによって更に減算補正し（ステッ
プ311）、前記ステップ304に進む。この減算補正も前記
ステップ306と同様にエンジン温度の過剰な上昇防止を
意図したものである。

前記ステップ309,310の答がともに肯定（Yes）、即ちNe
＞N_HSFE且つT_W＜T_WHSFEのときには、エンジン回転数Ne
に応じてT_WOT2テーブルから第２の判別値T_WOT2を検索す
る。このT_WOT2テーブルは、エンジン回転数Neが前記判
別回転数N_HSFEより高い範囲に対し、例えば第６図の破
線で示すように設定されている。ここで第２の判別値T
_WOT2は、エンジン回転数NeがN_HSFE＜Ne≦N_WOT3の範囲に
あるとき、T_WOT2＝T_WOT23,Ne＝N_WOT4ではT_WOT2＝
T_WOT24,Ne≧N_WOT5の範囲にあるときは、N_WOT2＝T_WOT25
となるように設定されており、N_WOT3＜Ne＜N_WOT4又はN
_WOT4＜Ne＜N_WOT5の範囲にあるときには補間計算により
算出される。また第６図から明らかなように、第２の判
別値T_WOT2のテーブル設定値は、同じエンジン回転数に
対応する第１の判別値T_WOT1のテーブル設定値より小さ
い。

次いでステップ312で算出した第２の判別値T_WOT2を前
記大気圧補正量ΔT_WOTPAで減算補正して（ステップ31
3）、本プログラムを終了する。

上述したT_WOTサブルーチンによれば、エンジン水温T_W
が第２の所定水温T_WHSFEより低いときには、エンジン回
転数NeがNe＞N_HSFEの範囲では第１と第２の判別値
T_WOT1，T_WOT2は異なる値（T_WOT1＞T_WOT2）に設定され、
Ne≦N_HSFEの範囲ではT_WOT1とT_WOT2とは同じ値に設定さ
れる。また、エンジン水温が第２の所定水温T_WHSFE以上
であればエンジン回転数Neによらず常にT_WOT2＝T_WOT1と
される。

第２図にもどり、ステップ203では第４図に示すF_HSFE
サブルービンを実行する。このF_HSFEサブルーチンは、
後述のステップ217,220においてWOT領域における燃料増
量の度合を切換えるために使用される第１のフラッグF
_HSFEの設定を行うものである。

第４図のステップ401では、前記式（１）により算出
された燃料噴射時間T_OUTが前記第２の判別値T_WOT2より
大きいか否かを判別し、その答が肯定（Yes）、即ちT
_OUT＞T_WOT2が成立したエンジンがWOT領域にあるときに
は、t_WOT2タイマのカウント値が基準時間T_BASE（例えば
30秒）より小さいか否かを判別する（ステップ402）。
ステップ402の答が肯定（Yes）、即ちt_WOT2＜T_BASEのと
きには、t_WOT2タイマをカウントアップした（ステップ4
03）後、ステップ402の答が否定（No）、即ちt_WOT2≧T
_BASEのときには直ちにステップ404に進む。ステップ401
〜403によりT_OUT＞T_WOT2が成立するWOT領域において
は、基準時間T_BASEに達するまでt_WOT2タイマがカウント
アップされる。

ステップ404では、第２のフラッグF_PTが値０に等しい
か否かを判別し、その答が否定（No）、即ちF_PT＝１の
ときには直ちにステップ409に進む一方、その答が肯定
（Yes）、即ちF_PT＝０のときにはステップ405に進む。
ここで第２のフラッグF_PTは前記ステップ401の答が否定
（No）、即ちT_OUT≦T_WOT2が成立し、エンジンがWOT領域
以外の領域にあるとき値０に設定されるフラッグであ
り、ステップ401及び404の答がともに肯定（Yes）のと
きには、WOT領域以外の領域からWOT領域への移行直後で
あることを意味する。

ステップ405では下記式（３）により、積算時間t_WOTX
を算出する。

t_WOTX＝t_WOTX−（t_WOT2RAM−t_PT）＝t_WOTX＋（t_PT−t
_WOT2RAM) …（３） この積算時間t_WOTXは前回WOT領域以外の領域にあった
（T_OUT≦T_WOT2が成立した）時間t_PTから前回WOT領域に
あった（T_OUT＞T_WOT2が成立した）時間t_WOT2RAMを減算
した時間を積算したものである。

次いで、ステップ405で算出した積算時間t_WOTXが前記
基準時間T_BASEより大きいか否かを判別し（ステップ40
6）、その答が否定（No）、即ちt_WOTX≦T_BASEのときに
は直ちにステップ408に進み、その答が肯定（Yes）、即
ちt_WOTX＞T_BASEのときには積算時間t_WOTXを基準時間T
_BASEに設定した（ステップ407）後、ステップ408に進
む。ステップ406,407により積算時間t_WOTXの最大値を基
準時間T_BASEのあるようにしている。次に前記第２のフ
ラッグF_PTを値１に設定する（ステップ408）とともに、
t_PTタイマのカウント値を値０として（ステップ409）、
t_WOT2タイマの値が前記積算時間t_WOTX以上か否かを判別
する（ステップ410）。その答が肯定（Yes）、即ちt
_WOT2≧t_WOTXのときには第１のフラッグF_HSFEを値１に設
定する（ステップ411）、一方、その答が肯定（No）、
即ちt_WOT2＜t_WOTXのときには第１のフラッグF_HSFEを値
０に設定して（ステップ418）、本プログラムを終了す
る。

一方、前記ステップ401の答が否定（No）、即ちT_OUT
≦T_WOT2が成立し、エンジンがWOT領域以外の領域にある
ときには、t_PTタイマのカウント値が前記基準時間T_BASE
より小さいか否かを判別する（ステップ412）。ステッ
プ412の答が肯定（Yes）、即ちt_PT＜T_BASEのときにはt
_PTタイマをカウントアップした（ステップ413）後、ス
テップ412の答が否定（No）、即ちt_PT≧T_BASEのときに
はステップ414に進む。ステップ401,412,413により、WO
T領域以外の領域においては、t_PTタイマが基準時間T
_BASEに達するまでカウントアップされる。

ステップ414では第２のフラッグF_PTが値０に等しいか
否かを判別し、その答が肯定（Yes）、即ちF_PT＝０のと
きには直ちにステップ417に進む一方、その答が否定（N
o）、即ちF_PT＝１であってエンジンが前回WOT領域にあ
ったときには、t_WOT2タイマのカウント値をt_WOT2RAMと
して記憶手段5cのRAMに格納する（ステップ415）ととも
に、第２のフラッグF_PTを値０に設定して（ステップ41
6）、ステップ417に進む。ステップ417で、t_WOT2タイマ
のカウント値を値０に設定し、第１のフラッグF_HSFEを
値０に設定して（ステップ418）、本プログラムを終了
する。

第８図は第４図のプログラムの作動を説明するための
図であり、第８図（ａ）の実線は燃料噴射時間T_OUTが時
間経過に伴って前記第２の判別値T_WOT2近傍で上下する
ような運転状態を示している。ここで、前記積算時間t
_WOTXは燃料噴射時間T_OUTがT_OUT≦T_WOT2の状態からT_OUT
＞T_WOT2の状態への移行（WOT領域への移行）直後、即ち
同図（ａ）の時刻t₁，t₃，t₆，t₈，t₁₀において算出さ
れる。これらの時刻における積算時間t_WOTX1〜t_WOTX5は
同図（ｃ）に示すようになる。同図（ｃ）のT₁〜T₉は同
図（ａ）に示す時間であり、例えばT₁は時刻t₁〜T₂まで
の時間で、この例では15秒としている。

時刻t₁においては、t₁以前にT_OUT≦T_WOT2であった時
間が前記基準時間T_BASE（例えば30秒）以上であるの
で、時刻t₁における積算時間t_WOTX1＝T_BASEとなる。

時刻t₃においては、前回値t_WOTX1と、前回WOT領域に
あった時間T₁（＝t_WOT2RAM）と、前回WOT領域以外の領
域にあった時間T₂（t_PT）とを前記式（３）に適用し
て、積算時間t_WOTX2を算出する。このときt_WOTX2＝25秒
であるから、時刻t₃から25秒（＝T₃）経過後の時刻t₄に
おいて１のフラッグF_HSFEは値０から１に変更される
（第４図ステップ410,411,418参照）。その後時刻t₅に
おいてT_OUT＜T_WOT2となると、第１のフラッグF_HSFEは値
１から０に変更される。

時刻t₆においては、前回WOT領域にあった時間はT₃＋T
₄＝45秒であるが、t_WOT2タイマの最大カウント値は基準
時間T_BASEであるから、時刻t₆における積算時間は、前
記実際にWOT領域にあった時間（T₃＋T₄）に替えて基準
時間T_BASEを用いて算出される。

時刻T₈，t₁₀においても上述と同様にして積算時間t
_WOtX4，t_WOtX5が算出される。時刻t₁₀における積算時間
t_WOtX5は15秒なので、時刻t₁₀から15秒（＝T₁₀）後の時
刻t₁₁において、第１のフラッグF_HSFEは値０から１に変
更される。

尚、WOT領域にある時間が積算時間t_WOtXより短い場合
（第８図（ａ）のT₁，T₆，T₈）には、第１のフラッグF
_HSFEは値０に維持される。

このように、第４図のプログラムによれば、エンジン
がWOT領域にないとき及びWOT領域への移行時点からその
とき算出された積算時間t_WOtX経過するまでの間は、第
１のフラッグF_HSFEは値０に設定される一方、t_WOtX経過
後でエンジンがWOT領域にある間は値１に設定される。

第２図にもどり、上記F_HSFEサブルーチン実行後は、
エンジン回転数Neが第１の所定回転数N_WOT0（前記T_WOT1
テーブルのN_WOT0と同じもの）より高いか否かを判別し
（ステップ204）、その答が肯定（Yes）、即ちNe＞N
_WOT0のときには、エンジン水温T_Wが前記第１の所定水温
T_WWOTEより低いか否かを判別する（ステップ205）。こ
の答が肯定（Yes）、即ちT_W＜T_WWOTEのときには、エン
ジン回転数Neが前記判別回転数N_HSFEより高いか否かを
判別する（ステップ206）。ステップ206の答が否定（N
o）、即ちNe≦N_HSFEのときには、スロットル弁開度θ_TH
が所定開度θ_WOT1（例えば50°）より小さいか否かを判
別する（ステップ207）。この答が肯定（Yes）、即ちθ
_TH＜θ_WOT1のときには燃料噴射時間T_OUTが前記第１の判
別値T_WOT1より大きいか否かを判別する（ステップ20
8）。ステップ208の答が否定（No）、即ちT_OUT≦T_WOT1
のとき（第10図の領域IIb）には後述するt_WOT1タイマに
所定時間t_WOT1（例えば10秒）をセットしてこれをスタ
ートさせる（ステップ209）。次いで高負荷増量係数K
_WOTを値1.0（無補正値）に設定する（ステップ211）と
ともに、K_WOT＝1.0としたことを示すために第３のフラ
グF_WOTを値０に設定し（ステップ212）、後述するt_EXM
タイマに所定時間t_EXM（例えば５分）をセットしてこれ
をスタートさせて（ステップ213）、本プログラムを終
了する。このように第10図の領域IIbにおいては、高負
荷増量係数K_WOTを値1.0に設定し、高負荷増量補正を行
わない。

前記ステップ208の答が肯定（Yes）、即ちT_OUT＞T
_WOT1のとき（第10図の領域Ib）には、前記ステップ209
でスタートしたt_WOT1タイマのカウント値が値０に等し
いか否かを判別する（ステップ210）。その答が否定（N
o）、即ちt_WOT1＞０であって、第10図の領域IIbから領
域Ibに移行後、所定時間t_WOT1経過していないときには
前記ステップ211に進む。

前記ステップ207の答が否定（No）、即ちθ_TH≧θ
_WOT1が成立しスロットル弁が略全開のとき、又は前記ス
テップ210の答が肯定（Yes）、即ちt_WOT1＝０であって
第10図の領域IIbから領域Ibに移行後所定時間経過した
ときには、後述するステップ216に進む。

前記ステップ206の答が肯定（Yes）、即ちNe＞N_HSFE
のときには、エンジン水温T_Wが前記第２の所定水温T
_WHSFEより低いか否かを判別する（ステップ214）。この
答が肯定（Yes）、即ちT_W＜T_WHSFEのときには、燃料噴
射時間T_OUTが前記第２の判別値T_WOT2より大きいか否か
を判別する（ステップ215）。ステップ215の答が否定
（No）、即ちT_OUT≦T_WOT2のとき（第10図の領域IIc）に
は、前記ステップ211に進み、高負荷増量係数K_WOTを値
1.0に設定する一方、ステップ215の答が肯定（Yes）、
即ちT_OUT＞T_WOT2のときには、更に燃料噴射時間T_OUTが
前記第１の判別値T_WOT1より大きいか否かを判別する
（ステップ216）。

ステップ215の答が肯定（Yes）で且つステップ216の答
が否定（No）、即ちT_WOT2＜T_OUT≦T_WOT1のとき（第10図
の領域I_C2）には、前記第１のフラッグF_HSFEが値１に等
しいか否かを判別する（ステップ217）。ステップ217の
答が否定（No）、即ちF_HSFE＝０のときには前記ステッ
プ211に進み、高負荷増量係数K_WOTを値1.0に設定する一
方、ステップ217の答が肯定（Yes）のときには、前記エ
ンジン水温増量係数K_TWの値がステップ201で算出した高
負荷増量係数K_WOTの値より大きいか否かを判別する（ス
テップ218）。この答が肯定（Yes）、即ちK_TW＞K_WOTの
ときには、前記t_WOT1タイマのカウント値を値０に設定
して（ステップ219）、前記ステップ211に進む。これに
より、エンジン温度が低く、K_TW値がK_WOT値より大きい
ときには、K_WOT＝1.0として高負荷増量係数K_WOTによる
燃料の増量は行わないようにしている。

ステップ218の答が否定（No）、即ちK_TW≦K_WOTのとき
には、エンジン水温T_Wに応じてX_WOTテーブルを検索して
リッチ化係数X_WOTを算出し（ステップ255）、該リッチ
化係数X_WOTによって前記ステップ201（又は後述のステ
ップ221）で算出したK_WOT値を乗算補正する（ステップ2
26）。X_WOTテーブルは、例えば第９図に示すように所定
エンジン水温T_WWOT0〜T_WWOT3（例えば90℃〜110℃）に
対して、エンジン水温T_Wが上昇するほどリッチ化係数X
_WOTが増加するようにリッチ化係数値X_WOT0〜X_WOT3（例
えば1.0〜1.25）が設定されている。エンジン水温T_WがT
_W＜T_WWOT0又はT_W＞T_WWOT3の範囲にあるときにはリッチ
化係数X_WOTはX_WOT0又はX_WOT3に設定され、T_WWOT0＜T_w＜
T_WWOT3の範囲でT_WWOT1又はT_WWOT2以外のT_Wに対しては補
間計算により算出される。

ステップ225,226によりエンジン温度が高いときにはK
_WOT値をリッチ化係数X_WOTにより更に増量補正し、燃料
によるエンジン冷却効果を高め、ラジエータの保護を図
るようにしている。

次に、ステップ227では前記ステップ226で補正した高
負荷増量係数K_WOTの値が上限値K_WOTX（例えば1.25）よ
り大きいか否かを判別し、その答が否定（No）、即ちK
_WOT≦K_WOTXのときには直ちにステップ229に進み、その
答が肯定（Yes）、即ちK_WOT＞K_WOTXのときにはK_WOT値を
上限値K_WOTXに設定して（ステップ228）、ステップ229
に進む。ステップ229ではエンジン水温増量係数K_TWを値
1.0（無補正値）に設定し、次いで前記第３のフラッグF
_WOTを値１に設定する（ステップ230）とともに、前記t
_WOT1タイマのカウント値を値０に設定した（ステップ23
1）後、エンジン回転数Neが第２の所定回転数N_EXMより
高いか否かを判別する（ステップ232）。この答が否定
（No）、即ちNe≦N_EXMのときには前記ステップ213に進
む一方、この答えが肯定（Yes）、即ちにはNe＞N_EXNの
ときには前記ステップ213でスタートしたt_EXMタイマの
カウント値が値０に等しいか否かを判別する（ステップ
233）。ステップ233の答が肯定（Yes）、即ちt_EXM＝０
であってエンジン回転数Neが第２の所定回転数N_EXMより
高くなってから所定時間t_EXM経過したときには、高負荷
増量係数K_WOTがリッチ化所定値K_WOTH（例えば1.25とし
て、空燃比A/F＝11.0程度とする）より小さいか否かを
判別する（ステップ234）。ステップ233又は234の答が
否定（No）、即ちt_EXM＞０又はK_WOT≧K_WOTHのときには
直ちに本プログラムを終了する一方、ステップ234の答
が肯定（Yes）、即ちK_WOT＜K_WOTHのときにはK_WOT値をリ
ッチ化所定値K_WOTHに設定して（ステップ235）本プログ
ラムを終了する。

ステップ232〜235により、エンジンの高回転状態（Ne
＞N_EXM）を所定時間t_EXM以上継続するときには、高負荷
増量係数K_WOTをリッチ化所定値K_WOTH以上として、燃料
によるエンジン冷却効果を高めて、排気管にクラック、
歪等が発生することを防止している。

一方、前記ステップ216の答が肯定（Yes）、即ちT_OUT
＞T_WOT1のとき（第10図の領域I_C1）には前記第１のフラ
ッグF_HSFEが値１に等しいか否かを判別する（ステップ2
20）。ステップ220の答が肯定（Yes）、即ちF_HSFE＝１
のときには前記ステップ218に進む一方、ステップ220の
答が否定（No）、即ちF_HSFE＝０のときには前記ステッ
プ201で算出した高負荷増量係数K_WOTをリーン化係数X
_WOTL（例えば0.93）により乗算補正して（ステップ22
1）、前記ステップ218に進む。

また、前記ステップ204,205,214のいずれかの答が否
定（No）、即ちNe≦N_WOT0又はT_W≧T_WWOTE又はT_W≧T
_WHSFEが成立するときには、前記t_WOT2タイマ（第４図参
照）のカウント値を前記基準時間T_BASEに設定し（ステ
ップ222）、燃料噴射時間T_OUTが第１の判別値T_WOT1より
大きいか否かを判別する（ステップ223）。ステップ223
の答が否定（No）、即ちT_OUT≦T_WOT1のとき（第10図の
領域IIa）には前記ステップ219に進む一方、ステップ22
3の答が肯定（Yes）、即ちT_OUT＞T_WOT1のとき（第10図
の領域Ia）には、エンジン水温T_Wが前記X_WOTテーブルの
所定水温T_WWOT0より高いか否かを判別する（ステップ22
4）。ステップ224の答が否定（No）、即ちT_W≦T_WWOT0の
ときには、前記ステップ218に進む一方、ステップ224の
答が肯定（Yes）、即ちT_W＞T_WWOT0のときには、前記ス
テップ225に進む。

上述した第２図のプログラムによれば、高負荷増量係
数K_WOTはエンジン水温T_Wが非常に高い場合（前記ステッ
プ205又は214の答が否定（No）、即ちT_W≧T_WOTE又はT_W
≧T_WHSFEが成立する場合）を除き、以下のように設定さ
れる。

（１）第10図の領域IIa,IIb,IIc（WOT領域以外の領域）
においては、K_WOT＝1.0（無補正値）とされる。

（２）第10図の領域Iaにおいては、K_WOT＝K_WOT0×X_WOT
とされる。ただし、K_WOT0はステップ201で算出されるK
_WOT値である。

（３）第10図の領域Ibにおいては第11図に示すように、
ｉ）領域Ibに移行した時刻t₂₁から前記所定時間t_WOT1経
過した時刻t₂₂まではK_WOT＝1.0とされ、ii）時刻t₂₂以
後、前記第１のフラッグF_HSFEが値０から１に変化する
（時刻t₂₁から前記積算時間t_WOTX経過した）時刻t₂₃ま
での間は、K_WOT＝K_WOT1＝K_WOT0×X_WOTL×X_WOTとされ、i
ii）時刻t₂₃以後は、K_WOT＝K_WOT2＝K_WOT0×X_WOTとされ
る。

（４）第10図の領域I_C2（第１の高負荷状態）において
は、第12図（ａ）の実線及び同図（ｂ），（ｃ），
（１）に示すように、ｉ）第１のフラッグF_HSFEが値０
から１に変化する（領域I_c2へ移行した時刻t₃₁から積算
時間t_WOTX経過した）時刻t₃₃まではK_WOT＝1.0とされ、i
i）時刻t₃₃以後は、K_WOT＝K_WOT2とされる。

（５）第10図の領域I_C1（第２図の高負荷状態）におい
ては、第12図（ａ）の破線及び同図（ｂ），（ｃ），
（２）に示すように、ｉ）領域I_C1へ移行した時刻t₃₂か
ら、第１のフラッグF_HSFEが値０から１に変化する時刻t
₃₃まではK_WOT＝K_WOT1とされ、ii）時刻t₃₃以後は、K_WOT
＝K_WOT2とされる。

尚、エンジン温度に応じたリッチ化補正が行われない
とき（X_WOT＝1.0のとき）には、上記K_WOT1，K_WOT2はそ
れぞれ空燃比A/F＝13.5（第１の所定空燃比）、12.5程
度とする値に設定される。

また、K_WOT＝1.0とする場合、即ちエンジン運転状態
が第10図の領域をIIa,IIb,IIcにあるとき、及び領域I_C2
にあって第１のフラッグF_HSFE＝０のときには、排ガス
中の酸素濃度に応じて設定される空燃比フィードバック
補正係数K_O2により、空燃比のフィードバック制御が行
われ、良好な排ガス特性が維持される。また、上記以外
の場合、即ちエンジン運転状態が第10図の領域I_C1にあ
るとき、及び領域I_C2にあって第１のフラッグF_HSFE＝１
のときには、空燃比フィードバック補正係数K_O2は値1.0
（無補正値）に設定され、排ガス中の酸素濃度に応じた
フィードバック制御は行われない。

上述したように高負荷増量係数K_WOTを設定することに
より、例えば第13図（ｂ）（１）に示すように比較的短
い時間継続する高負荷運転が断続的に繰り返されるよう
な場合であっても、前述した積算時間t_WOTXは、t_WOTX算
出以前においてエンジン運転状態がWOT領域にあった（T
_OUT＞T_wot2）時間と前記フィードバック制御を行う領域
にあった時間との割合に応じた値となる（第８図参
照）、即ちWOT領域にあった時間が相対的に長ければ積
算時間t_WOTXは短くなるので、燃料冷却を目的とする空
燃比のリッチ化が適切に行われる。その結果、排気温度
は連続排気許容温度を超えることがあっても耐熱許容時
間内に該許容温度以下となり、以後その状態を継続する
（第13図（ｂ）（２））ので、排気浄化装置の触媒温度
が過度に上昇することを防止して、触媒の耐久性向上を
図ることができる。

更に、前記フィードバック制御領域にあった時間が相
対的に長いほど、積算時間t_WOTXは長くなる（最大値は
前記基準時間T_BASE、例えば30秒）ので、排気温度が過
度に上昇しない範囲内で燃料冷却を目的とする空燃比の
リッチ化を行う時間割合が減少し、HC,CO成分の排出量
の低減及び燃費の向上を図ることができる。

また、一般ユーザー走行における高負荷運転の継続時
間を統計的に調査した結果によれば、該継続時間は30秒
以下の場合が約80％であるので、積算時間の最大値を30
秒としておけば大部分の高負荷運転では燃料冷却を目的
とする空燃比のリッチ化は行われず、CO,HC成分の発生
を大幅に減少させることができる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の請求項１の空燃比制御
方法によれば、内燃エンジンの排気系に設けられた排気
濃度センサの出力に基づいて前記エンジンに供給する混
合気の空燃比をフィードバック制御すると共に、前記エ
ンジンが所定の高負荷状態で運転される時は、高負荷状
態が所定時間継続した後にフィードバック制御を停止し
て、混合気の空燃比をリッチ化する内燃エンジンの空燃
比制御方法において、前記所定時間は、前記エンジンが
高負荷状態になる直前のフィードバック制御を継続した
時間と当該フィードバック制御直前の高負荷状態を継続
した時間とに応じて設定されるので、排気温度及び排気
浄化装置と触媒温度をより高精度で推定し、触媒温度の
過上昇を防止して、触媒の耐久性向上を図ることができ
るとともに、CO,HCの排出量の低減及び燃費の向上を図
ることができる。

また、請求項２の空燃比制御方法によれば、前記所定
の高負荷状態は、第１の高負荷状態と、該第１の高負荷
状態より高負荷である第２の高負荷状態に設定され、前
記エンジンが前記第２の高負荷状態になったときは直ち
に前記混合気の空燃比をリッチ化して第１の所定空燃比
にすると共に、前記エンジンが前記第１の高負荷状態に
なってから前記所定時間経過後は前記混合気の空燃比を
前記第１の所定空燃比よりさらにリッチ化するので、よ
り高負荷である第２の高負荷状態になったときには直ち
に空燃比がリッチ化されて十分なエンジン出力が確保さ
れるとともに、所定期間経過後はさらに空燃比がリッチ
化され、触媒温度の過上昇を防止して触媒の耐久性向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法を適用する燃料供給制御装置
の全体構成図、第２図は高負荷増量係数（K_WOT）を設定
するプログラムのフローチャート、第３図は第２図のプ
ログラムで使用される判別値（T_WOT）を設定するプログ
ラムのフローチャート、第４図は第２図のプログラムで
使用されるフラッグ（F_HSFE）を設定するプログラムの
フローチャート、第５図は第１の判別値（T_WOT1）を算
出するためのテーブルを示す図、第６図は第２の判別値
（T_WOT2）を算出するためのテーブルを示す図、第７図
は大気圧補正量（ΔT_WOTPA）を算出するためのテーブル
を示す図、第８図は第４図のプログラムの作動を説明す
るための図、第９図はリッチ化係数（X_WOT）を算出する
ためのテーブルを示す図、第10図はエンジン回転数（N
e）と燃料噴射時間（T_OUT）とに応じて設定される領域
を示す図、第11図は第10図の領域Ibにおける高負荷増量
係数（K_WOT）の設定例を示す図、第12図は第10図の領域
I_C1，I_C2における高負荷増量係数（K_WOT）の設定例を示
す図、第13図はエンジンの高負荷運転を断続的に継続す
る場合における排気温度変化を示す図である。 １…内燃エンジン、５…電子コントロールユニット（EC
U）、13…排気管、15…O₂センサ（排気濃度センサ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−128941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−24435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−87635（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232353（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃エンジンの排気系に設けられた排気濃
   度センサの出力に基づいて前記エンジンに供給する混合
   気の空燃比をフィードバック制御すると共に、前記エン
   ジンが所定の高負荷状態で運転される時は、高負荷状態
   が所定時間継続した後にフィードバック制御を停止し
   て、混合気の空燃比をリッチ化する内燃エンジンの空燃
   比制御方法において、前記所定時間は、前記エンジンが
   高負荷状態になる直前のフィードバック制御を継続した
   時間と当該フィードバック制御直前の高負荷状態を継続
   した時間とに応じて設定されることを特徴とする内燃エ
   ンジンの空燃比制御方法。
2. 【請求項２】前記所定の高負荷状態は、第１の高負荷状
   態と、該第１の高負荷状態より高負荷である第２の高負
   荷状態に設定され、前記エンジンが前記第２の高負荷状
   態になったときは直ちに前記混合気の空燃比をリッチ化
   して第１の所定空燃比とすると共に、前記エンジンが前
   記第１の高負荷状態になってから前記所定時間経過後は
   前記混合気の空燃比を前記第１の所定空燃比よりさらに
   リッチ化することを特徴とする請求項１記載の空燃比制
   御方法。