JP4258733B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置された排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

近年、内燃機関を搭載した車両では、排出ガス浄化用の触媒の上流側に排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）を設置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比をＦ／Ｂ（フィードバック）制御して触媒の排出ガス浄化効率を高めるようにしたものがある。

一般的な空燃比Ｆ／Ｂ制御は、例えば、酸素センサの出力を判定値と比較して排出ガスの空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリッチかリーンかを判定し、排出ガスの空燃比がリッチのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量を所定積分量ずつリーン方向に補正して空燃比がリッチからリーンに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量を所定スキップ量だけリッチ方向に補正し、その後、排出ガスの空燃比がリーンのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量を所定積分量ずつリッチ方向に補正して空燃比がリーンからリッチに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量を所定スキップ量だけリーン方向に補正する処理を繰り返すＰＩ制御を行うことで、排出ガスの空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）付近に制御するようにしている。

このようなＰＩ制御を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御においては、特許文献１（特開平２−９５７４４号公報）に記載されているように、内燃機関の運転状態の変化に伴って実空燃比が変化する過渡時に、積分量を大きくして空燃比Ｆ／Ｂ補正量の変化量を大きくすることで、過渡時の空燃比制御の応答性を高めるようにしたものがある。
特開平２−９５７４４号公報（第７頁、第１１図等）

ところで、上述したＰＩ制御を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御では、定常時と過渡時とで積分量を同じ値に設定した場合、例えば、図８に示すように、暖機運転中の減速時に吸入空気量ＰＭの減少に伴って実空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向に大きく変動すると、それに追従して空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが積分量ずつリーン方向に変化して、実空燃比Ａ／Ｆがリーン方向に戻されるが、実空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比（例えば理論空燃比）を越えるまで、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが積分量ずつリーン方向に補正され続けるため、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦがリーン方向に過補正されてしまうことがある（図８では空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦがリーン方向に過補正されてリーン側ガード値でガード処理された状態を示している）。この空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦのリーン方向への過補正によって実空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりもリーン側へ大きくオーバーシュートしてしまうことがある。

このように、定常時と過渡時とで積分量を同じ値に設定した場合でも、過渡時に空燃比Ｆ／Ｂ補正量が過補正されて空燃比制御性が悪化してしまうことがあるため、上記特許文献１の技術をそのまま利用して、過渡時に定常時よりも積分量を大きくしたのでは、過渡時の空燃比Ｆ／Ｂ補正量の過補正が助長されて、空燃比制御性が益々悪化するという悪循環に陥ってしまう可能性がある。また、過渡時の空燃比Ｆ／Ｂ補正量の過補正を抑えるために、単に過渡時に積分量を小さくするだけでは、過渡時の空燃比制御の応答性が低下してしまうという不具合が発生する。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、過渡時に空燃比制御の応答性を確保しながら空燃比補正量の過補正を防止することができて、過渡時の空燃比制御性を向上させ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。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気通路に配置された排出ガスセンサの出力が目標値に向かう方向に空燃比補正量を所定の積分量ずつ補正して排出ガスセンサの出力が目標値を越えたときに空燃比補正量をそれまでとは反対方向に所定のスキップ量だけ補正する処理を繰り返すシステムにおいて、所定の過渡状態であるか否かを過渡状態判定手段により判定し、過渡状態であると判定されたときに、過渡補正手段により過渡状態以外のときよりも積分量を小さくしてスキップ量を大きくすることを第１の特徴とし、更に、過渡判定値を機関温度の情報に応じて設定し、吸気管圧力又は吸入空気量とそのなまし値との偏差を前記過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定することを第２の特徴とするものである。

この構成では、過渡状態であると判定されたときに、積分量を小さくするため、過渡時に空燃比補正量が過補正されてしまうことを防止することができる。しかも、スキップ量を大きくするため、積分量を小さくしても、空燃比制御の応答性を確保することができる。これにより、過渡時に空燃比制御の応答性を確保しながら、空燃比補正量の過補正を防止して空燃比の収束性を高めることができ、過渡時の空燃比制御性を向上させることができる。

一般に、吸気ポート噴射式の内燃機関では、燃料噴射弁から噴射した燃料は、その一部が、直接、気筒内に吸入されるが、残りは、吸気ポートの内壁面や吸気バルブの表面に付着した後、徐々に蒸発して気筒内に吸入される。加速時や減速時等の過渡時には、目標空燃比を維持するように吸気管圧力や吸入空気量の変化に応じて燃料噴射量を変化させても、この燃料噴射量の変化に対して、吸気ポートの内壁面等に付着した燃料（いわゆるウエット）の蒸発量が遅れて変化するため、過渡時には、吸気管圧力や吸入空気量の変化（燃料噴射量の変化）に対して、筒内に吸入される燃料量がウエット蒸発量の遅れ分だけ遅れて変化することになる。その結果、過渡時には、筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近に維持されずに変動してしまう。

このような事情を考慮して、請求項１のように、吸気管圧力又は吸入空気量とそのなまし値との偏差を所定の過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定するようにすると良い。吸気管圧力や吸入空気量のなまし値は、吸気管圧力や吸入空気量の変化に対して遅れて変化するウエット蒸発量を反映した情報となるため、吸気管圧力又は吸入空気量とそのなまし値との偏差は、ウエット蒸発量の遅れの情報となる。上述したように、加速時や減速時等の過渡時には、ウエット蒸発量の遅れによって筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近に維持されずに変動するため、吸気管圧力又は吸入空気量とそのなまし値との偏差（ウエット蒸発量の遅れの情報）を過渡判定値と比較することで、筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近からずれて変動する過渡状態であるか否かを精度良く判定することができる。

また、加速時や減速時等の過渡時にウエット蒸発量の遅れを考慮して燃料噴射量を補正するシステムでは、燃料噴射量の過渡補正量がウエット蒸発量の遅れの情報となるため、請求項２のように、燃料噴射量の過渡補正量を所定の過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにしても、筒内に吸入される混合気の空燃比が変動する過渡状態であるか否かを精度良く判定することができる。

この場合、機関温度に応じて吸気ポート内や噴射燃料の温度が変化してウエット蒸発量が変化するため、請求項１，２のように、過渡判定値を機関温度の情報に応じて設定するようにすると良い。このようにすれば、機関温度に応じてウエット蒸発量が変化するのに対応して過渡判定値を適正な値に設定することができる。

更に、請求項３のように、機関温度の情報として、内燃機関の油温、冷却水温、吸気温、変速装置の油温のうちの少なくとも１つを用いるようにしても良い。内燃機関の油温、冷却水温、吸気温、変速装置の油温は、いずれも機関温度を精度良く反映したパラメータとなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を２つの実施例１，２を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図６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、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等のモータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、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２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３（排気通路）には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスのリッチ／リーンを検出する酸素センサ２５，２６（排出ガスセンサ）が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられている。このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ２９は、図２乃至図５に示す空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御用の各プログラムを実行することで、上流側の酸素センサ２５の出力電圧をリッチ／リーン判定電圧（目標値）と比較して排出ガスの空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリッチかリーンかを判定し、排出ガスの空燃比がリッチのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩずつリーン方向に補正して空燃比がリッチからリーンに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップ量ＫＰだけリッチ方向に補正し、その後、排出ガスの空燃比がリーンのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩずつリッチ方向に補正して空燃比がリーンからリッチに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップＫＰ量だけリーン方向に補正する処理を繰り返すＰＩ制御を行うことで、排出ガスの空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）付近に制御する。

その際、吸気管圧力センサ１９で検出した吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭを所定の過渡判定値と比較して、筒内に吸入される混合気の空燃比が変動する過渡状態であるか否かを判定し、過渡状態であると判定されたときに、過渡状態以外のとき（つまり定常状態）よりも積分量ＫＩを小さくしてスキップ量ＫＰを大きくすることで、過渡時に空燃比制御の応答性を確保しながら、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの過補正を防止して空燃比の収束性を高めるようにしている。

ここで、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭを過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定する理由を説明する。
吸気管圧力ＰＭのなまし値ＰＭＳＭは、吸気管圧力ＰＭの変化（燃料噴射量の変化）に対して遅れて変化するウエット蒸発量（吸気ポートの内壁面等に付着した燃料の蒸発量）を反映した情報となるため、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭは、ウエット蒸発量の遅れの情報となる。前述したように、加速時や減速時等の過渡時には、ウエット蒸発量の遅れによって筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近に維持されずに変動するため、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭ（ウエット蒸発量の遅れの情報）を過渡判定値と比較することで、筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近からずれて変動する過渡状態であるか否かを精度良く判定することができる。

以下、ＥＣＵ２８が実行する図２乃至図５に示す空燃比Ｆ／Ｂ制御用の各プログラムの処理内容を説明する。

［空燃比メイン制御］
図２に示す空燃比メイン制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、後述する図３の過渡状態判定プログラムを実行することで、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭを過渡判定値と比較して、筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近からずれて変動する過渡状態であるか否かを判定する。

この後、ステップ１０２に進み、後述する図４のスキップ量・積分量算出プログラムを実行することで、過渡状態のときには、定常状態のときよりも積分量ＫＩを小さくしてスキップ量ＫＰを大きくする。

この後、ステップ１０３に進み、後述する図５の空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムを実行することで、上流側の酸素センサ２５の出力電圧をリッチ／リーン判定電圧と比較して排出ガスの空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリッチかリーンかを判定し、排出ガスの空燃比がリッチのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩずつリーン方向に補正して空燃比がリッチからリーンに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップ量ＫＰだけリッチ方向に補正し、その後、排出ガスの空燃比がリーンのときには空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩずつリッチ方向に補正して空燃比がリーンからリッチに反転した時点で空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップＫＰ量だけリーン方向に補正する処理を繰り返すＰＩ制御を行う。

［過渡状態判定］
図３に示す過渡状態判定プログラムは、図２の空燃比メイン制御プログラムのステップ１０１で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう過渡状態判定手段としての役割を果たす。

本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、吸気管圧力センサ１９で検出した現在の吸気管圧力ＰＭをなまし処理して、吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭを求める。
ＰＭＳＭ(n) ＝ＰＭＳＭ(n-1) ×（１−Ｋ）＋ＰＭ×Ｋ
ここで、ＰＭＳＭ(n) は今回の吸気管圧力なまし値、ＰＭＳＭ(n-1) は前回の吸気管圧力なまし値、Ｋはなまし係数である。

この後、ステップ２０２に進み、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭを算出する。
ＤＰＭ＝ＰＭ−ＰＭＳＭ

この後、ステップ２０３に進み、加速時過渡判定値ＤＰＭＡのテーブルを用いて、冷却水温センサ２７で検出した現在の冷却水温に応じた加速時過渡判定値ＤＰＭＡを求めた後、ステップ２０４に進み、減速時過渡判定値ＤＰＭＤのテーブル用いて、現在の冷却水温に応じた減速時過渡判定値ＤＰＭＤを求める。

この後、ステップ２０５に進み、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが加速時過渡判定値ＤＰＭＡよりも大きいか否かを判定する。その結果、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが加速時過渡判定値ＤＰＭＡよりも大きいと判定された場合には、ステップ２０７に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを加速時の過渡状態であることを意味する「１」にセットする。

一方、上記ステップ２０５で、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが加速時過渡判定値ＤＰＭＡ以下であると判定された場合には、ステップ２０６に進み、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが減速時過渡判定値ＤＰＭＤよりも小さいか否かを判定する。その結果、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが減速時過渡判定値ＤＰＭＤよりも小さいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを減速時の過渡状態であることを意味する「３」にセットする。

また、上記ステップ２０５で吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが加速時過渡判定値ＤＰＭＡ以下であると判定され、且つ、上記ステップ２０６で吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭが減速時過渡判定値ＤＰＭＤ以上である（ＤＰＭＤ≦ＤＰＭ≦ＤＰＭＡ）と判定された場合には、ステップ２０９に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを定常状態であることを意味する「２」にセットする。

［スキップ量・積分量算出］
図４に示すスキップ量・積分量算出プログラムは、図２の空燃比メイン制御プログラムのステップ１０２で実行されるサブルーチンである。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、上流側の酸素センサ２５の出力電圧がリッチ／リーン判定電圧よりも高いか否かによって排出ガスの空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリッチであるか否かを判定する。

その結果、排出ガスの空燃比がリッチであると判定された場合には、ステップ３０２に進み、リッチ時のスキップ量ＫＰＲのテーブルを用いて、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳに応じたスキップ量ＫＰＲを求める。このリッチ時のスキップ量ＫＰＲのテーブルは、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳ＝２（定常状態）のときよりもＴＲＡＮＳ＝１（加速時の過渡状態）やＴＲＡＮＳ＝３（減速時の過渡状態）のときの方が、スキップ量ＫＰＲが大きくなるように設定されている。

この後、ステップ３０３に進み、リッチ時の積分量ＫＩＲのテーブルを用いて、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳに応じた積分量ＫＩＲを求める。このリッチ時の積分量ＫＩＲのテーブルは、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳ＝２（定常状態）のときよりもＴＲＡＮＳ＝１（加速時の過渡状態）やＴＲＡＮＳ＝３（減速時の過渡状態）のときの方が、積分量ＫＩＲが小さくなるように設定されている。

一方、上記ステップ３０１で、排出ガスの空燃比がリーンであると判定された場合には、ステップ３０４に進み、リーン時のスキップ量ＫＰＬのテーブルを用いて、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳに応じたスキップ量ＫＰＬを求める。このリーン時のスキップ量ＫＰＬのテーブルは、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳ＝２（定常状態）のときよりもＴＲＡＮＳ＝１（加速時の過渡状態）やＴＲＡＮＳ＝３（減速時の過渡状態）のときの方が、スキップ量ＫＰＬが大きくなるように設定されている。

この後、ステップ３０５に進み、リーン時の積分量ＫＩＬのテーブルを用いて、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳに応じた積分量ＫＩＬを求める。このリーン時の積分量ＫＩＬのテーブルは、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳ＝２（定常状態）のときよりもＴＲＡＮＳ＝１（加速時の過渡状態）やＴＲＡＮＳ＝３（減速時の過渡状態）のときの方が、積分量ＫＩＬが小さくなるように設定されている。
これらのステップ３０２〜３０５の処理が特許請求の範囲でいう過渡時補正手段としての役割を果たす。

［空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出］
図５に示す空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムは、図２の空燃比メイン制御プログラムのステップ１０３で実行されるサブルーチンである。本プログラムが起動されると、まず、ステップ４０１で、前回の上流側の酸素センサ２５の出力電圧がリッチ／リーン判定電圧よりも高いか否かによって前回の排出ガスの空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリッチであるか否かを判定し、前回の排出ガスの空燃比がリッチであると判定された場合には、ステップ４０２に進み、今回の上流側の酸素センサ２５の出力電圧がリッチ／リーン判定電圧よりも高いか否かによって今回の排出ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチであるか否かを判定する。

その結果、上記ステップ４０１で前回の排出ガスの空燃比がリッチであると判定され、且つ、上記ステップ４０２で今回の排出ガスの空燃比がリッチであると判定された場合には、ステップ４０３に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩＲだけリーン方向に補正する。
ＦＡＦ(n) ＝ＦＡＦ(n-1) −ＫＩＲ

その後、上記ステップ４０２で、今回の排出ガスの空燃比がリーンであると判定された時点、つまり、排出ガスの空燃比がリッチからリーンに反転した時点で、ステップ４０４に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップ量ＫＰＬだけリッチ方向に補正する。
ＦＡＦ(n) ＝ＦＡＦ(n-1) ＋ＫＰＬ

一方、上記ステップ４０１で、前回の排出ガスの空燃比がリーンであると判定された場合には、ステップ４０５に進み、今回の上流側の酸素センサ２５の出力電圧がリッチ／リーン判定電圧よりも高いか否かによって今回の排出ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチであるか否かを判定する。

その結果、上記ステップ４０１で前回の排出ガスの空燃比がリーンであると判定され、且つ、上記ステップ４０５で今回の排出ガスの空燃比がリーンであると判定された場合には、ステップ４０６に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを積分量ＫＩＬだけリッチ方向に補正する。
ＦＡＦ(n) ＝ＦＡＦ(n-1) ＋ＫＩＬ

その後、上記ステップ４０５で、今回の排出ガスの空燃比がリッチであると判定された時点、つまり、排出ガスの空燃比がリーンからリッチに反転した時点で、ステップ４０７に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをスキップ量ＫＰＲだけリーン方向に補正する。
ＦＡＦ(n) ＝ＦＡＦ(n-1) −ＫＰＲ

以上説明した本実施例１の空燃比制御の実行例を図６を用いて説明する。例えば、図６に示すように、暖機運転中の減速時に吸入空気量ＰＭの減少に伴って実空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向に大きく変動すると、それに追従して空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが所定の制御周期で積分量ＫＩずつリーン方向に変化して、実空燃比Ａ／Ｆがリーン方向に戻される。

この場合、本実施例１では、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳ＝３、つまり、減速時の過渡状態であると判定されている期間中は、定常状態よりも積分量ＫＩを小さくするため、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦがリーン方向に過補正されてしまうことを防止することができる。これにより、実空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比よりもリーン側へオーバーシュートする量を低減することができ、空燃比の収束性を高めることができる。しかも、減速時の過渡状態であると判定されている期間中は、定常状態よりもスキップ量ＫＰを大きくするため、積分量ＫＩを小さくしても、空燃比制御の応答性を確保することができる。

前述したように、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭは、ウエット蒸発量の遅れの情報となり、加速時や減速時等の過渡時には、ウエット蒸発量の遅れによって筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近に維持されずに変動する。これらの点に着目して、本実施例１では、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭ（ウエット蒸発量の遅れの情報）を過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定するようにしたので、筒内に吸入される混合気の空燃比が目標空燃比付近からずれて変動する過渡状態であるか否かを精度良く判定することができる。

更に、エンジン温度に応じて吸気ポート内や噴射燃料の温度が変化してウエット蒸発量が変化することを考慮して、本実施例１では、エンジン温度の代用情報である冷却水温に応じて加速時過渡判定値ＤＰＭＡや減速時過渡判定値ＤＰＭＤを設定するようにしたので、エンジン温度に応じてウエット蒸発量が変化するのに対応して加速時過渡判定値ＤＰＭＡや減速時過渡判定値ＤＰＭＤを適正な値に設定することができる。

次に、図７を用いて本発明の実施例２を説明する。
前記実施例１では、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭ（ウエット蒸発量の遅れの情報）を過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定するようにしたが、過渡時にウエット蒸発量の遅れを考慮して燃料噴射量を補正するシステムでは、燃料噴射量の過渡補正量がウエット蒸発量の遅れの情報となることに着目して、本実施例２では、燃料噴射量の過渡補正量を過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定するようにしている。

以下、本実施例２で実行する図７の過渡状態判定プログラムの処理内容を説明する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ５０１で、吸気管圧力ＰＭをなまし処理して吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭを求めた後、ステップ５０２に進み、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭを算出する。

この後、ステップ５０３に進み、吸気管圧力ＰＭと吸気管圧力なまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭ（ウエット蒸発量の遅れの情報）に係数Ｋを乗算して燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷを求める。
ＦＡＥＷ＝ＤＰＭ×Ｋ

この後、ステップ５０４に進み、現在の冷却水温に応じた加速時過渡判定値ＤＰＭＡをテーブル等により求めた後、ステップ５０５に進み、現在の冷却水温に応じた減速時過渡判定値ＤＰＭＤをテーブル等により求める。

この後、ステップ５０６に進み、燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが加速時過渡判定値ＤＰＭＡよりも大きいか否かを判定する。その結果、燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが加速時過渡判定値ＤＰＭＡよりも大きいと判定された場合には、ステップ５０８に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを加速時の過渡状態であることを意味する「１」にセットする。

一方、上記ステップ５０６で、燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが加速時過渡判定値ＤＰＭＡ以下であると判定された場合には、ステップ５０７に進み、燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが減速時過渡判定値ＤＰＭＤよりも小さいか否かを判定する。その結果、燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが減速時過渡判定値ＤＰＭＤよりも小さいと判定された場合には、ステップ５０９に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを減速時の過渡状態であることを意味する「３」にセットする。

また、上記ステップ５０６で燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが加速時過渡判定値ＤＰＭＡ以下であると判定され、且つ、上記ステップ５０７で燃料噴射量の過渡補正量ＦＡＥＷが減速時過渡判定値ＤＰＭＤ以上である（ＤＰＭＤ≦ＦＡＥＷ≦ＤＰＭＡ）と判定された場合には、ステップ５１０に進み、過渡状態判定フラグＴＲＡＮＳを定常状態であることを意味する「２」にセットする。

以上説明した本実施例２においても、筒内に吸入される混合気の空燃比が変動する過渡状態であるか否かを精度良く判定することができる。
尚、上記各実施例１，２では、吸気管圧力ＰＭとそのなまし値ＰＭＳＭとの偏差ＤＰＭをウエット蒸発量の遅れの情報として用いたが、吸入空気量とそのなまし値との偏差をウエット蒸発量の遅れの情報として用いるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンジン温度の代用情報として、冷却水温を用いたが、エンジン１１の油温、吸気温度、自動変速装置の油温をエンジン温度の代用情報として用いるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、排出ガスのリッチ／リーンを検出する酸素センサ２５の出力に基づいてＰＩ制御を行う空燃比制御システムに本発明を適用した実施例を説明したが、排出ガスの空燃比をリニアに検出する空燃比センサの出力に基づいてＰＩ制御を行う空燃比制御システムに本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 空燃比メイン制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の過渡状態判定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 スキップ量・積分量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の空燃比制御の実行例を示すタイムチャートである。 実施例２の過渡状態判定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 比較例の空燃比制御の実行例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、１９…吸気管圧力センサ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管（排気通路）、２５，２６…酸素センサ（排出ガスセンサ）、２７…冷却水温センサ、２９…ＥＣＵ（過渡状態判定手段，過渡時補正手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置された排出ガスセンサの出力が目標値に向かう方向に空燃比補正量を所定の積分量ずつ補正して前記排出ガスセンサの出力が前記目標値を越えたときに前記空燃比補正量をそれまでとは反対方向に所定のスキップ量だけ補正する処理を繰り返す内燃機関の空燃比制御装置において、
   所定の過渡状態であるか否かを判定する過渡状態判定手段と、
   前記過渡状態であると判定されたときに、該過渡状態以外のときよりも前記積分量を小さくして前記スキップ量を大きくする過渡時補正手段とを備え、
   前記過渡状態判定手段は、過渡判定値を機関温度の情報に応じて設定し、吸気管圧力又は吸入空気量とそのなまし値との偏差を前記過渡判定値と比較して前記過渡状態であるか否かを判定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 内燃機関の排気通路に配置された排出ガスセンサの出力が目標値に向かう方向に空燃比補正量を所定の積分量ずつ補正して前記排出ガスセンサの出力が前記目標値を越えたときに前記空燃比補正量をそれまでとは反対方向に所定のスキップ量だけ補正する処理を繰り返す内燃機関の空燃比制御装置において、
   所定の過渡状態であるか否かを判定する過渡状態判定手段と、
   前記過渡状態であると判定されたときに、該過渡状態以外のときよりも前記積分量を小さくして前記スキップ量を大きくする過渡時補正手段とを備え、
   前記過渡状態判定手段は、過渡判定値を機関温度の情報に応じて設定し、燃料噴射量の過渡補正量を前記過渡判定値と比較して過渡状態であるか否かを判定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記過渡状態判定手段は、前記機関温度の情報として、内燃機関の油温、冷却水温、吸気温、変速装置の油温のうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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