JP3765416B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスの空燃比をほぼリニアに検出する空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に合わせるようにフィードバック制御する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】
一般に、空燃比フィードバック制御に用いられる空燃比センサは、大気側と排出ガス側との酸素分圧（酸素濃度）の差に応じた起電力を発生し、この起電力によって空燃比が検出される。高地走行中は、空燃比センサに作用する大気側の酸素分圧が低下し、排出ガス側の酸素分圧との差が少なくなるため、空燃比センサにより検出される空燃比が実際よりもリッチに検出されてしまい、フィードバック特性が悪化する欠点がある。
【０００３】
この欠点を解消するため、例えば特許文献１（特公平５−８５７４２号公報）に示すように、目標空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定して運転するリーンバーンシステムでは、大気圧を大気圧検出手段により検出し、大気圧の低下に応じて目標空燃比をリッチ側に補正するようにしたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特公平５−８５７４２号公報（第１頁等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１は、目標空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーンバーンシステムに対する高地補正であり、空燃比を理論空燃比付近で制御する通常のエンジンに対しては、目標空燃比を変動させると、却ってフィードバック特性が悪化してしまう。
【０００６】
また、限界電流式の空燃比センサは、リッチ状態の排出ガスに長時間さらされると、センサ部の酸素濃度が極端に少なくなって酸欠状態に陥ってしまい、センサ出力が実際の空燃比よりリーンになって、フィードバック特性が悪化する欠点がある。
【０００７】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、空燃比の制御特性を改善できて、エミッションやドライバビリティを向上することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排出ガスの空燃比をほぼリニアに検出する空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に合わせるようにフィードバック制御するものにおいて、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記大気圧検出手段により検出した大気圧の変化に応じて前記空燃比センサの出力信号が変化するのに対応して空燃比制御のフィードバックゲインを可変設定するゲイン設定手段とを備えた構成としたものである（請求項１）。
【０００９】
前記ゲイン設定手段は、前記大気圧が低下するほど前記空燃比制御のフィードバックゲインを増大させるようにしても良い（請求項２）。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、大気圧を大気圧検出手段により検出し、その大気圧の変化に応じて前記空燃比センサの出力信号が変化するのに対応して空燃比制御のフィードバックゲインをゲイン設定手段により可変設定する。これにより、空燃比を理論空燃比近傍で制御する通常のエンジンでも、大気圧変動時のフィードバック特性を改善できる（請求項１）。
【００１１】
更に、請求項２では、大気圧が低下するほど空燃比制御のフィードバックゲインを増大させる。これにより、高地走行時のエミッションやドライバビリティが改善される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に吸気温度Ｔａｍを検出する吸気温センサ１４が設けられ、この吸気温センサ１４の下流側にスロットルバルブ１５とスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。更に、スロットルバルブ１５の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１７が設けられ、この吸気管圧力センサ１７の下流側にサージタンク１８が設けられている。このサージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が接続され、この吸気マニホールド１９の各気筒の分岐管部にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ２０が取り付けられている。
【００１３】
また、エンジン１１には各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１には、点火回路２２で発生した高圧電流がディストリビュータ２３を介して供給される。このディストリビュータ２３には、７２０℃Ａ（クランク軸２回転）毎に例えば２４個のパルス信号を出力するクランク角センサ２４が設けられ、このクランク角センサ２４の出力パルス間隔によってエンジン回転数Ｎｅを検出するようになっている。また、エンジン１１には、エンジン冷却水温Ｔｈｗを検出する水温センサ３８が取り付けられている。
【００１４】
一方、エンジン１１の排気ポート（図示せず）には、排気マニホールド２５を介して排気管２６（排気通路）が接続され、この排気管２６の途中に、排出ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を低減させる三元触媒等の触媒２７が設けられている。この触媒２７の上流側には、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ２８が設けられ、また、触媒２７の下流側には、排出ガス中の空燃比がリッチかリーンかによって出力が反転する酸素センサ２９が設けられている。
【００１５】
上述した各種のセンサの出力は電子制御回路３０内に入力ポート３１を介して読み込まれる。電子制御回路３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３５を備え、各種センサ出力から得られたエンジン運転状態パラメータを用いて燃料噴射量ＴＡＵや点火時期Ｉｇ等を演算し、その演算結果に応じた信号を出力ポート３６からインジェクタ２０や点火回路２２に出力する。
【００１６】
更に、この電子制御回路３０は、触媒２７上流側の空燃比センサ２８に基づいて目標空燃比と実空燃比との偏差を小さくするように空燃比を制御する。以下、この電子制御回路３０による空燃比制御の内容を具体的に説明する。
【００１７】
まず、図２に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを演算するＦＡＦ演算ルーチンの処理の流れを説明する。このＦＡＦ演算ルーチンは、燃料噴射タイミングで繰り返し実行される。処理が開始されると、まず、ステップ１０１で、フィードバック実行条件が成立したか否かを判定する。ここで、フィードバック実行条件としては、▲１▼エンジン冷却水温Ｔｈｗが所定温度以上であること、▲２▼空燃比センサ２８及び酸素センサ２９が十分に活性化されていること等があり、これらの条件が全て満たされたときにフィードバック実行条件が成立して、ステップ１０２に進み、見込み補正フラグＸＯＴＰが０（見込み補正せず）であるか否かを判定し、ＸＯＴＰ＝０の場合に、ステップ１０３以降の処理に進む。
【００１８】
上述したフィードバック実行条件が不成立の場合、又は見込み補正フラグＸＯＴＰ＝１（見込み補正実行）の場合には、ステップ１１２に進んで、空燃比補正係数ＦＡＦを１．０に設定し、続くステップ１１３で、制御モードフラグＦ１を見込み制御（オープンループ制御）を示す“１”にセットし、本ルーチンを終了する。
【００１９】
一方、フィードバック実行条件が成立し、且つ、見込み補正フラグＸＯＴＰ＝０（見込み補正せず）の場合には、目標空気過剰率λＴＧを後述する図３のλＴＧ設定ルーチンによって設定する。
【００２０】
ここで、目標空気過剰率λＴＧ＝目標空燃比／理論空燃比であり、目標空気過剰率λＴＧを設定することで、目標空燃比を設定することになる。次のステップ１０４では、吸気管圧力センサ１７の出力信号に基づいて大気圧を後述する図４の大気圧演算ルーチンによって演算する。そして、この大気圧に基づいて、次のステップ１０５で、フィードバックゲインＫ１〜Ｋ４，ＫＡを後述する図５のフィードバックゲイン設定ルーチンによって設定する。
【００２１】
この後、ステップ１０６で、制御モードフラグＦ１が“１”であるか否か、つまり前回が見込み制御で今回がフィードバック制御に切り替えられたか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合、つまり前回も今回もフィードバック制御である場合には、ステップ１０７に進んで、フィードバックゲインが前回と同じか否かを判定する。これらステップ１０６，１０７の判定処理は、次のステップ１０８の積分項ＺＩの初期値演算を行うか否かを判断するためのものであり、積分項ＺＩの初期値演算を行うタイミングは、前回が見込み制御で今回がフィードバック制御に切り替えられたとき、又はフィードバック制御実行中にフィードバックゲインが切り替えられたときである。積分項ＺＩの初期値演算は、次式により行われる。
【００２２】

ここで、（ｉ）は今回値を示し、（ｉ−１）は前回値、（ｉ−２）は前々回値、（ｉ−３）は前々々値を示している。また、Ｋ１〜Ｋ４はフィードバックゲインであり、λは空燃比センサ２８により検出した空気過剰率である。このようにして、見込み制御からフィードバック制御に切り替えられる毎に、或は、フィードバック制御実行中にフィードバックゲインが切り替えられる毎に、上式により積分項ＺＩの初期値を演算することで、制御切替時やフィードバックゲイン切替時の制御特性を向上させる。
【００２３】
そして、次のステップ１０９で、実空気過剰率λ（ｉ）と目標空気過剰率λＴＧとの偏差とフィードバックゲインＫＡを用いて積分項ＺＩを次式により演算する。
ＺＩ＝ＺＩ（ｉ−１）＋ＫＡ｛λ（ｉ）−λＴＧ｝
この積分項ＺＩを用いて、次のステップ１１０で、空燃比補正係数ＦＡＦを次式により演算する。

【００２４】
この式により、実空気過剰率λ（ｉ）と目標空気過剰率λＴＧとの偏差を小さくするようにＦＡＦ（ｉ）が設定される。この後、ステップ１１１で、制御モードフラグＦ１をフィードバック制御を示す“０”にセットし、本ルーチンを終了する。
【００２５】
次に、前述した図２のステップ１０３で実行される目標空気過剰率λＴＧ設定ルーチンの処理内容を図３に基づいて説明する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ１２１で、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管圧力ＰＭ等の運転状態パラメータに応じて図７に示す目標空気過剰率λＴＧ設定マップから目標空気過剰率λＴＧを検索して求める。この後、ステップ１２２で、目標空気過剰率λＴＧを次式によりなまし処理する。
λＴＧ＝λＴＧ（ｉ−１）＋１／ｎ・λＴＧ
ここで、λＴＧ（ｉ−１）は、前回のλＴＧであり、１／ｎはなまし定数である。
【００２６】
次のステップ１２３で、後述する見込み制御カウンタＣＯＴＰが所定値ＫＯＴＰＢに達したか否かを判定し、達していなければ、ステップ１２４に進んで、目標空気過剰率補正量λＴＧＤを０に設定して本ルーチンを終了するが、見込み制御カウンタＣＯＴＰが所定値ＫＯＴＰＢに達していれば、ステップ１２５に進んで、目標空気過剰率補正量λＴＧＤを次式により算出する。
λＴＧＤ＝λＴＧＤ（ｉ−１）＋ＫλＴＧＤ
ここで、λＴＧＤ（ｉ−１）は前回のλＴＧＤであり、ＫλＴＧＤは１回当たりの補正量（定数）である。
【００２７】
そして、次のステップ１２６で、目標空気過剰率λＴＧを次式により算出し、リッチ側に補正する。
λＴＧ＝λＴＧ−λＴＧＤ
【００２８】
この後、目標空気過剰率λＴＧをガード処理するために、目標空気過剰率λＴＧがガード値ＫλＴＧＬ以上であるか否かを判定し、λＴＧ≧ＫλＴＧＬであれば、そのλＴＧをそのまま用いるが、λＴＧ＜ＫλＴＧＬであれば、ステップ１２８に進んで、目標空気過剰率λＴＧをガード値ＫλＴＧＬに設定し、次のステップ１２９で、次式により目標空気過剰率補正量λＴＧＤを算出する。
λＴＧＤ＝λＴＧ−ＫλＴＧ
【００２９】
以上の処理により、見込み制御中は、見込み制御カウンタＣＯＴＰが所定値ＫＯＴＰＢに達する毎に、λＴＧ≧ＫλＴＧＬの範囲内で、目標空気過剰率λＴＧが順次リッチ側に更新される。
【００３０】
次に、前述した図２のステップ１０４で実行される大気圧演算ルーチンの処理内容を図４に基づいて説明する。本ルーチンは、特許請求の範囲でいう大気圧検出手段として機能し、所定時間毎又は所定クランク角毎に繰り返し処理される。処理が開始されると、まずステップ１３１にて、スロットル開度センサ１６から出力されるスロットル開度信号ＬＳを読み込む。続くステップ１３２で、エンジン１１の運転状態が定常状態であるか否かを判定する。この定常状態の判定は、例えば、ＲＡＭ３３に格納した吸気管圧力ＰＭの変化量｜ΔＰＭ｜が所定値以下であるか否か、或は｜ＰＭ−ＰＭＡＶ｜（但しＰＭＡＶは吸気管圧力のなまし処理値）が所定値以下であるか否かによって判断する。
【００３１】
このステップ１３２で定常状態であると判断された場合には、ステップ１３３に進んで、ＲＡＭ３３に格納したエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ０より小さいか否かを判断し、Ｎｅ＜Ｎ０と判断された場合には、ステップ１３４に移る。一方、上記ステップ１３２で定常状態でないと判断された場合や、ステップ１３３でＮｅ≧Ｎ０と判断された場合には、後述するステップ１３９に移行する。
【００３２】
上述したように、定常状態で且つＮｅ＜Ｎ０の場合には、ステップ１３４に進んで、第８図に示すマップを用いてエンジン回転数Ｎｅに応じた吸気管圧力補正値ＰＭＡＤＤを求める。そして、次のステップ１３５で、前記ステップ１３１で読み込んだスロットル開度信号ＬＳがハイレベルであるか否か、つまり、スロットル開度θが所定開度θ０以上であるか否かを判断する。このステップ１３５でＬＳがハイレベルであると判断された場合には、ステップ１３６に進み、前回の処理で算出された検出大気圧ＰＭＯが吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力補正値ＰＭＡＤＤとの和より大きいか否かを判断し、ＰＭＯ＞ＰＭ＋ＰＭＡＤＤと判断された場合には、続くステップ１３８で、上記吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力補正値ＰＭＡＤＤとの和を検出大気圧ＰＭＯに代入する。
【００３３】
尚、ステップ１３８で、ＰＭＯ≦ＰＭ＋ＰＭＡＤＤと判断された場合には、後述するステップ１８０に移行する。以上説明したステップ１３５，１３６，１３８の処理により、運転車両が高地に移動して大気圧が低下するに従って、検出大気圧ＰＭＯが小さくなるように更新される。
【００３４】
一方、前述したステップ１３５で、スロットル開度信号ＬＳがハイレベルでないと判断された場合には、ステップ１３７に進み、ＰＭＯ≦ＰＭ＋ＰＭＡＤＤであるか否かを判断し、ＰＭＯ≦ＰＭ＋ＰＭＡＤＤと判断された場合には、ステップ１３８で、上記吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力補正値ＰＭＡＤＤとの和を検出大気圧ＰＭＯに代入する。尚、ステップ１３７でＰＭＯ≦ＰＭ＋ＰＭＡＤＤと判定された場合には、後述するステップ１３９に移行する。以上説明したステップ１３５，１３７，１３８の処理により、運転車両が高地から低地に移動して大気圧が上昇するに従って、検出大気圧ＰＭＯが大きくなるように更新される。
【００３５】
以上のようにして検出大気圧ＰＭＯを更新した後、検出大気圧ＰＭＯをガード処理するために、ステップ１３９に進み、検出大気圧ＰＭＯが７６０ｍｍＨｇより高いか否かを判断し、ＰＭＯ＞７６０の場合には、ステップ１４０に進んで、検出大気圧ＰＭＯに７６０ｍｍＨｇを代入し、本ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、ステップ１３９でＰＭＯ≦７６０と判断された場合には、ステップ１４１に進み、検出大気圧ＰＭＯが５５０ｍｍＨｇより小さいか否かを判断し、ＰＭＯ＜５５０の場合には、ステップ１４２に進み、検出大気圧ＰＭＯに５５０ｍｍＨｇを代入して、本ルーチンを終了する。一方、ステップ１４１でＰＭ≧５５０と判断された場合には、検出大気圧ＰＭＯをガード処理することなく、本ルーチンを終了する。
【００３７】
このようにして、ステップ１３１〜１３８にて、検出大気圧ＰＭＯが吸気管圧力ＰＭを基に演算され、続くステップ１３９〜１４２の処理により、上記演算された検出大気圧ＰＭＯが、日本国内の走行可能な海抜２７００ｍにおける大気圧５５０ｍｍＨｇから海抜０ｍにおける大気圧７６０ｍｍＨｇまでの範囲に納まるよう、ガード処理され、検出大気圧ＰＭＯが７６０ｍｍＨｇを上回った場合には７６０ｍｍＨｇに設定され、５５０ｍｍＨｇを下回った場合には５５０ｍｍＨｇに設定される。
【００３８】
次に、前述した図２のステップ１０５で実行されるゲイン設定ルーチンの処理内容を図５に基づいて説明する。本ルーチンは、特許請求の範囲でいうゲイン設定手段として機能し、上記図４の大気圧演算ルーチンで算出した大気圧ＰＭＯに応じてフィードバックゲインＫ１〜Ｋ４，ＫＡを可変設定する処理を行う。このゲイン設定ルーチンでは、ステップ１５１〜１５３の処理により、大気圧が次の４つのグループのいずれに該当するか否かを判定する。
▲１▼大気圧＞７００ｍｍＨｇ
▲２▼７００ｍｍＨｇ≧大気圧＞６５０ｍｍＨｇ
▲３▼６５０ｍｍＨｇ≧大気圧＞６００ｍｍＨｇ
▲４▼６００ｍｍＨｇ≧大気圧
【００３９】
大気圧が▲１▼〜▲４▼のいずれに該当するか判定されると、それぞれ該当するステップ１５４〜１５７に進み、フィードバックゲインＩＫを予め設定されたマップから求める。この際、大気圧が低下するほど、フィードバックゲインＩＫが増大するように設定される。尚、ステップ１５４において、ＩＫ７００（１，２，３，４，Ａ）は大気圧＞７００ｍｍＨｇの場合のフィードバックゲインＫ１〜Ｋ４，ＫＡを示す（ステップ１５５〜１５７においても同様である）。
【００４０】
次に、図６に基づいて見込み制御ルーチンの処理の流れを説明する。まず、ステップ２０１で、空燃比センサ２８から出力される空燃比信号を読み込み、続くステップ２０２で、空燃比を空気過剰率λに次式により変換する。
空気過剰率λ＝空燃比／理論空燃比
【００４１】
次のステップ２０３では、空気過剰率λが１．０以下（リッチ）であるか否かを判定し、λ＞１．０（リーン）であれば、ステップ２０４に進み、見込み制御カウンタＣＯＴＰを０にクリアし、続くステップ２０７で、見込み補正フラグＸＯＴＰを０（見込み補正せず）に設定した後、ステップ２０８で、見込み補正係数ＦＯＴＰを１．０に設定し、本ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、前述したステップ２０３で、λ≦１．０（リッチ）の場合には、ステップ２０５に進んで、見込み制御カウンタＣＯＴＰを次式によりカウントアップする。
ＣＯＴＰ＝ＣＯＴＰ＋ＫＣＯＴＰ×（１．０−λ）×ＱＡ
【００４３】
ここで、ＫＣＯＴＰは定数、（１．０−λ）はリッチ度合、ＱＡは吸入空気量である。従って、見込み制御カウンタＣＯＴＰのカウントアップ量は、リッチ度合が強いほど、また吸入空気量が多いほど、大きくなる。そして、次のステップ２０６で、見込み制御カウンタＣＯＴＰが所定値ＫＯＴＰＡに達したか否かを判定し、ＣＯＴＰ＜ＫＯＴＰＡであれば、ステップ２０７に進み、見込み補正フラグＸＯＴＰを０（見込み補正せず）に設定した後、ステップ２０８で、見込み補正係数ＦＯＴＰを１．０に設定し、本ルーチンを終了する。
【００４４】
これに対し、上述したステップ２０６で、ＣＯＴＰ≧ＫＯＴＰＡの場合には、ステップ２０９に進み、見込み補正フラグＸＯＴＰが０（見込み補正せず）であるか否か、つまり前回見込み補正を行わなかったか否かを判定し、ＸＯＴＰ＝０であれば、ステップ２１０に進み、ＸＯＴＰ＝１（見込み補正実行）に設定し、空燃比制御モードを見込み制御に切り替える。つまり、λ≦１．０（リッチ）の状態が見込み制御カウンタＣＯＴＰ≧ＫＯＴＰＡとなるまで続いた時に、空燃比制御モードが見込み制御に切り替えられる。そして、次のステップ２１１で、見込み補正係数ＦＯＴＰの初期値を次式により算出する。
ＦＯＴＰ＝１．０−（ＦＡＦＡＶ−１．０）
ここで、ＦＡＦＡＶは、所定時間内のフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値である。そして、次のステップ２１２で、そのときの目標空気過剰率λＴＧをλＴＧＡとして記憶し、本ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、上述したステップ２０９でＸＯＴＰ＝１（見込み補正実行）であれば、ステップ２１３に進み、目標空気過剰率λＴＧが変化したか否かを判定し、変化していなければ、本ルーチンを終了するが、変化していれば、ステップ２１４に進み、見込み補正係数ＦＯＴＰを次式にて算出する。
ＦＯＴＰ＝１．０＋（λＴＧＡ−λＴＧ）
ここで、λＴＧＡは前回の処理で記憶した目標空気過剰率であり、λＴＧは現在の目標空気過剰率である。そして、次のステップ２１２で、そのときの目標空気過剰率λＴＧをλＴＧＡとして記憶し、本ルーチンを終了する。
【００４６】
上述した各ルーチンによって空燃比制御を行った場合の挙動を図９及び図１０のタイムチャートに示している。図９はフィードバック制御から見込み制御へ切り替える際の挙動を示すタイムチャートであり、図１０は高負荷域・リッチ域でのフィードバック特性を示すタイムチャートである。エンジン負荷（エンジン回転数Ｎｅ，吸気管圧力ＰＭ）が上昇するに従って、目標空気過剰率λＴＧがリッチ側に補正され、それに伴ってフィードバック補正係数ＦＡＦが増大する。フィードバック制御中は見込み補正係数ＦＯＴＰが１．０に維持され、見込み制御に切り替えられると、見込み補正係数ＦＯＴＰの初期値が図６のステップ２１１により算出される。見込み制御は、目標空気過剰率λＴＧが変化する毎に見込み補正係数ＦＯＴＰが図６のステップ２１４によって更新される。
【００４７】
以上説明した実施例では、図１１に示すように、大気圧に応じて空燃比センサ２８の出力電流値が変化することを考慮し、吸気管圧力センサ１７により検出した吸気管圧力ＰＭから大気圧を演算し、その大気圧に応じて空燃比制御のフィードバックゲインを可変設定するようにしたので、空燃比を理論空燃比近傍で制御する通常のエンジンでも、大気圧変動時のフィードバック特性を改善できて、エミッションやドライバビリティを向上することができる。尚、上記実施例では、吸気管圧力センサ１７の出力信号を用いて大気圧を演算するようにしたが、大気圧を検出する大気圧センサを設けるようにしても良いことは言うまでもない。
【００４８】
ところで、限界電流式の空燃比センサ２８は、リッチ状態の排出ガスに長時間さらされると、センサ部の酸素濃度が極端に少なくなって酸欠状態に陥ってしまい、センサ出力が実際の空燃比よりリーンになる。この状態では、空燃比フィードバックが益々リッチ側に働く悪循環に陥り、エミッションやドライバビリティが著しく悪化する。
【００４９】
そこで、上記実施例では、λ≦１．０（リッチ）の状態が見込み制御カウンタＣＯＴＰ≧ＫＯＴＰＡとなるまで続いた時に、空燃比制御モードをフィードバック制御から見込み制御に切り替えるようにしている。これにより、上述したように空燃比センサ２８が酸欠状態になったとしても、空燃比フィードバックがリッチ側に働く悪循環を招かずに済み、空燃比を適正な方向に補正することが可能となる。
【００５０】
ところで、排出ガス浄化用の触媒２７の温度上昇による溶損を防止するために高負荷域では空燃比をリッチ側に制御する手法が一般的である。従来は、高負荷域ではフィードバック制御せずに見込み制御のみで空燃比をリッチ側に制御していた。しかし、高負荷域でも、エミッション低減・燃費向上という観点から、リッチ域で正確なフィードバック制御を行いたいという要求が増えている。この場合に問題となるのは、触媒２７の温度上昇と目標空燃比との関係である。つまり、エミッション低減・燃費向上のためには、目標空燃比をなるべくリーン側に設定したいが、触媒２７の温度上昇抑制のためには、目標空燃比をリッチ側に設定する必要がある。
【００５１】
そこで、上記実施例では、目標空燃比（目標空気過剰率λ）を徐々にリッチ側に設定する運転領域（図１０のＡ領域）では、目標空燃比をエミッション低減・燃費向上を図る空燃比に設定し、明らかに触媒２７の温度上昇が考えられる運転領域（図１０のＢ領域）では、目標空燃比を経過時間に応じてリッチ側へ徐々に変化させることで、高負荷域・リッチ域でも正確なフィードバック制御が可能となると共に、触媒２７の温度上昇抑制とエミッション低減・燃費向上とを両立させることができる。
【００５２】
以上説明した実施例では、大気圧に応じて空燃比制御のフィードバックゲインを変えるようにしたが、図１２及び図１３に示す比較例では、検出した大気圧に応じて空燃比センサ２８の出力信号を補正するようにしている。即ち、図１２に示す空燃比制御ルーチンでは、まずステップ３０１で、空燃比センサ２８の電流値を検出し、次のステップ３０２で大気圧を検出する。この大気圧検出は、前記実施例のように吸気管圧力センサ１７により検出した吸気管圧力ＰＭから大気圧を演算しても良いし、大気圧センサを設けて大気圧を直接検出するようにしても良い。
【００５３】
そして、次のステップ３０３では、検出した大気圧に応じて、図１３のマップからセンサ出力補正率を算出し、続くステップ３０４で、空燃比センサ２８の出力電流値にセンサ出力補正率を乗算し、その値から空燃比（空気過剰率）を算出する。これ以降の処理は、前記実施例と同じで良い。このように、大気圧に応じて空燃比センサ２８の出力信号を補正するようにしても、前記実施例のように大気圧に応じて空燃比制御のフィードバックゲインを可変設定するのとほぼ同様の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１の構成によれば、大気圧を検出し、その大気圧の変化に応じて前記空燃比センサの出力信号が変化するのに対応して空燃比制御のフィードバックゲインを可変設定するようにしたので、空燃比を理論空燃比近傍で制御する通常のエンジンでも、大気圧変動時のフィードバック特性を改善できる。
【００５５】
更に、請求項２では、大気圧が低下するほど空燃比制御のフィードバックゲインを増大させるようにしたので、高地走行時の大気圧低下による空燃比のずれを精度良く補正することができて、高地走行時のエミッションやドライバビリティを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】ＦＡＦ演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】λＴＧ演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】大気圧演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】ゲイン設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図６】見込み制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図７】目標空気過剰率λＴＧ設定マップのデータを概念的に示す図
【図８】エンジン回転数ＮｅとＰＭＡＤＤとの関係を示す図
【図９】フィードバック制御から見込み制御へ切り替える際の挙動を示すタイムチャート
【図１０】高負荷域・リッチ域でのフィードバック特性を示すタイムチャート
【図１１】大気圧と空燃比センサの出力電流値との関係を説明する図
【図１２】比較例における空燃比制御の流れの一部を示すフローチャート
【図１３】大気圧とセンサ出力補正率との関係を示す図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ、１７…吸気管圧力センサ、２０…インジェクタ、２４…クランク角センサ、２６…排気管、２７…触媒、２８…空燃比センサ、２９…酸素センサ、３０…電子制御回路（大気圧検出手段，ゲイン設定手段）。

Claims (2)

1. 内燃機関の排出ガスの空燃比をほぼリニアに検出する空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に合わせるようにフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
   大気圧を検出する大気圧検出手段と、
   前記大気圧検出手段により検出した大気圧の変化に応じて前記空燃比センサの出力信号が変化するのに対応して空燃比制御のフィードバックゲインを可変設定するゲイン設定手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記ゲイン設定手段は、前記大気圧が低下するほど前記空燃比制御のフィードバックゲインを増大させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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