JPH1182098A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高トルクが要求される際においてそのトルク要
求を満たしつつ燃費改善をも図る。 【解決手段】エンジン１の排気管３には、排ガス中の酸
素濃度に比例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力
するＡ／Ｆセンサ１６が設けられ、そのセンサ出力はＥ
ＣＵ３０に取り込まれる。ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１
は、エンジン１に供給する混合気の目標空燃比を理論空
燃比よりもリーン側に設定し、その目標空燃比に基づい
てリーン燃焼を行わせる。また、ＣＰＵ３１は、例えば
エンジン回転数や吸気圧によりエンジン１への要求トル
クの程度を判定する。そして、要求トルクが比較的低レ
ベルの場合、制御空燃比をリーン空燃比とし、要求トル
クが比較的高レベルの場合、制御空燃比をリーン空燃比
とそれよりもリッチ側の空燃比とで所定周期で振幅させ
る。空燃比を振幅させるための時間間隔は、要求トルク
の程度に応じて設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に係り、より詳しくは空燃比リーン領域で空燃
比を制御する、いわゆるリーンバーン制御を実施する空
燃比制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、特開昭５９−
２０８１４１号公報の「電子制御エンジンの空燃比リー
ン制御方法」が提案されており、同公報では、リーンセ
ンサを用いて空燃比リーンでのフィードバック制御が実
施される。また特に、エンジンの低・中負荷領域では、
目標空燃比をリーン側に設定して燃費性能の向上を図る
一方、スロットル全開時などの高負荷領域では、目標空
燃比をリッチ側に設定して運転性能を改善（要求トルク
を確保）するようにしている。こうしてリーン以外のリ
ッチ領域でも目標空燃比を設定し、その目標空燃比に応
じてフィードバック制御を実施することで、高負荷領域
の燃料増量時にも空燃比の変動やバラツキが抑制できる
ものとしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが近年では、低
燃費化への要望がより一層強まる傾向に有り、車両の加
速時や高負荷運転時にも燃費性能を改善することが望ま
れている。かかる実状下において、上記従来の技術で
は、加速時や高負荷運転時などの高トルクが要求される
際に燃費性能を改善することができるものではなかっ
た。

【０００４】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、高トルクが要求
される際においてそのトルク要求を満たしつつ燃費改善
をも図ることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明ではその特徴として、要求ト
ルクが比較的低レベルの場合、制御空燃比をリーン空燃
比とし（第１の空燃比指令手段）、要求トルクが比較的
高レベルの場合、制御空燃比をリーン空燃比とそれより
もリッチ側の空燃比とで所定周期で振幅させる（第２の
空燃比指令手段）。

【０００６】上記構成によれば、車両加速時や高負荷運
転時など、高トルク要求が入った時にも内燃機関の低燃
費運転が継続できる。また同時に、高トルク要求にも応
えることができる。その結果、高トルクが要求される際
においてそのトルク要求を満たしつつ燃費改善をも図る
ことができることとなる。かかる場合、空燃比を所定周
期で振幅させることにより、不用意なトルク変動を招く
こともない。

【０００７】また、上記請求項１の発明において、トル
ク変動を抑制し、良好なるドライバビリティを確保する
には、次の請求項２又は請求項３のように構成するとよ
い。つまり、 ・請求項２に記載の発明では、要求トルクの程度に応じ
て空燃比を振幅させる時間間隔を設定する。 ・請求項３に記載の発明では、高トルク要求の継続時間
に応じて空燃比の振幅周期を徐変させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態について説明する。本実施の形態における空
燃比制御システムは、内燃機関に供給する混合気の目標
空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目標
空燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆるリー
ンバーン制御を実施する。同システムの主たる構成とし
て、内燃機関の排気系通路の途中には触媒（本実施の形
態では、リーンＮＯx 触媒）が設けられ、その触媒の上
流側には限界電流式空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が配
設されている。そして、マイクロコンピュータを主体と
する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、前記空燃
比センサによる検出結果を取り込み、そのセンサ検出結
果に基づいて空燃比のフィードバック制御を実施する。
以下、図面を用いてその詳細な構成を説明する。

【０００９】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概略構成図である。図１において、内燃機関
は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン（以下、単に
エンジン１という）として構成されており、エンジン１
には吸気管２と排気管３とが接続されている。吸気管２
には、アクセルペダル４に連動するスロットル弁５が設
けられ、同スロットル弁５の開度は、スロットル開度セ
ンサ６により検出されるようになっている。また、吸気
管２のサージタンク７には、吸気圧センサ８が配設され
ている。

【００１０】エンジン１の気筒を構成するシリンダ９内
には図の上下方向に往復動するピストン１０が配設され
ており、同ピストン１０はコンロッド１１を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン１０の上
方にはシリンダ９及びシリンダヘッド１２にて区画され
た燃焼室１３が形成されており、燃焼室１３は、吸気バ
ルブ１４及び排気バルブ１５を介して前記吸気管２及び
排気管３に連通している。

【００１１】排気管３には、排ガス中の酸素濃度（或い
は、未燃ガスである一酸化炭素などの濃度）に比例して
広域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式
空燃比センサからなるＡ／Ｆセンサ１６が設けられてい
る。また、排気管３においてＡ／Ｆセンサ１６の下流側
には、ＮＯx 浄化機能を有するＮＯx 触媒１９が配設さ
れている。シリンダ９（ウォータジャケット）には、冷
却水温を検出する水温センサ２３が配設されている。

【００１２】エンジン１の吸気ポート１７には電磁駆動
式のインジェクタ１８が設けられており、このインジェ
クタ１８には図示しない燃料タンクから燃料（ガソリ
ン）が供給される。本実施の形態では、吸気マニホール
ドの各分岐管毎に１つずつインジェクタ１８を有するマ
ルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システムが構
成されている。この場合、吸気管上流から供給される新
気とインジェクタ１８による噴射燃料とが吸気ポート１
７にて混合され、その混合気が吸気バルブ１４の開弁動
作に伴い燃焼室１３内（シリンダ９内）に流入する。

【００１３】シリンダヘッド１２に配設された点火プラ
グ２７は、イグナイタ２８からの点火電圧により発火す
る。イグナイタ２８には、点火電圧を各気筒の点火プラ
グ２７に分配するためのディストリビュータ２０が接続
され、同ディストリビュータ２０にはクランク軸の回転
状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出力する基
準位置センサ２１と、より細かなクランク角毎（例え
ば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転角セン
サ２２が配設されている。

【００１４】ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４、Ａ／Ｄ変換
器３５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３６等を備
える。前記吸気圧センサ８の検出信号、Ａ／Ｆセンサ１
６の検出信号及び水温センサ２３の検出信号は、Ａ／Ｄ
変換器３５に入力され、Ａ／Ｄ変換された後にバス３７
を介してＣＰＵ３１に入力される。また、前記スロット
ル開度センサ６の検出信号、基準位置センサ２１及び回
転角センサ２２のパルス信号は、入出力インターフェー
ス３６及びバス３７を介してＣＰＵ３１に入力される。

【００１５】ＣＰＵ３１は、各センサの検出信号に基づ
いて吸気圧ＰＭ、空燃比（Ａ／Ｆ）、冷却水温Ｔｗ、ス
ロットル開度ＴＨ、基準クランク位置（Ｇ信号）及びエ
ンジン回転数Ｎｅなどのエンジン運転状態を検知する。
また、ＣＰＵ３１は、エンジン運転状態に基づいて燃料
噴射量や点火時期等の制御信号を演算し、その制御信号
をインジェクタ１８やイグナイタ２８に出力する。

【００１６】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図２は、ＣＰＵ３１により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態
では１８０°ＣＡ毎）に実行される。

【００１７】さて、図２のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ３１は、先ずステップ１０１でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐ
Ｍ、冷却水温Ｔｗ等）を読み込み、続くステップ１０２
でＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに
応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３１
は、ステップ１０３で周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件と
は、冷却水温Ｔｗが所定温度以上であること、高回転・
高負荷状態でないこと、Ａ／Ｆセンサ１６が活性状態に
あることなどを含む。

【００１８】この場合、ステップ１０３が否定判別され
れば（Ｆ／Ｂ条件不成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステ
ップ１０４に進んで空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」
とする。ＦＡＦ＝１．０とすることは、空燃比がオープ
ン制御されることを意味する。また、ステップ１０３が
肯定判別されれば（Ｆ／Ｂ条件成立の場合）、ＣＰＵ３
１は、ステップ２００に進んで目標空燃比λＴＧの設定
処理を実施する。ここで、目標空燃比λＴＧの設定処理
は後述する図３のルーチンに従い行われる。

【００１９】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ１０５で
その時々の実際の空燃比λ（センサ計測値）と目標空燃
比λＴＧとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを設
定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃
比Ｆ／Ｂ制御を実施することとしており、そのＦ／Ｂ制
御に際し、Ａ／Ｆセンサ１６の検出結果を目標空燃比に
一致させるための空燃比補正係数ＦＡＦを次の（１），
（２）式を用いて算出する。なお、このＦＡＦ値の設定
手順については特開平１−１１０８５３号公報に詳細に
開示されている。

【００２０】 ＦＡＦ＝Ｋ1 ・λ＋Ｋ2 ・ＦＡＦ1 ＋ ・・・＋Ｋn+1 ・ＦＡＦn ＋ＺＩ …（１） ＺＩ＝ＺＩ1 ＋Ｋａ・（λＴＧ−λ） …（２） 上記（１），（２）式において、λはＡ／Ｆセンサ１６
による限界電流の空燃比変換値を、Ｋ1 〜Ｋn+1 はＦ／
Ｂ定数を、ＺＩは積分項を、Ｋａは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字１〜ｎ＋１はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。

【００２１】ＦＡＦ値の設定後、ＣＰＵ３１は、ステッ
プ１０６で次の（３）式を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃
比補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水
温、エアコン負荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴
射量ＴＡＵを算出する。

【００２２】 ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ …（３） 燃料噴射量ＴＡＵの算出後、ＣＰＵ３１は、そのＴＡＵ
値に相当する制御信号をインジェクタ１８に出力して本
ルーチンを一旦終了する。

【００２３】次に、上記ステップ２００の処理に相当す
るλＴＧ設定ルーチンについて、図３を用いて説明す
る。図３において、ＣＰＵ３１は、先ずステップ２０１
でその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに基づ
き、リーンバーン制御が実施される通常時の目標空燃比
（以下便宜上、通常目標空燃比λＬという）を設定す
る。このλＬ値は、例えば図４に示す目標空燃比マップ
を検索して求められる。定常運転時など、リーンバーン
制御の実施条件が成立する際には、通常目標空燃比λＬ
として、例えばＡ／Ｆ＝２０〜２３に相当する値が設定
される（但し、リーンバーン条件が不成立の場合にはス
トイキ近傍でλＬ値が設定される）。

【００２４】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０２で
エンジン１への高トルク要求の有無を判定する。具体的
には、その時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに
基づき、高回転又は高負荷域にあると判断されれば、エ
ンジン１に要求されるトルクが比較的高レベルであると
みなし、「高トルク要求有り」と判定する。また、低中
回転で且つ低中負荷域にあると判断されれば、エンジン
１に要求されるトルクが比較的高レベルであるとみな
し、「高トルク要求無し」と判定する。

【００２５】高トルク要求無しと判定された場合、ＣＰ
Ｕ３１はステップ２０３に進み、リッチ・リーン振幅時
における燃料の噴射回数を数えるための周期カウンタを
「０」にクリアする。また続くステップ２０４では、Ｃ
ＰＵ３１は、前記マップ検索したλＬ値を目標空燃比λ
ＴＧとして設定し、その後元の図２のルーチンに戻る。
ステップ２０４でのλＴＧ値が目標空燃比の最終値とな
り、前記図２のステップ１０５でＦＡＦ値の演算に用い
られる。

【００２６】一方、高トルク要求有りと判定された場
合、ＣＰＵ３１はステップ２０５以降の処理にて、前記
の通常目標空燃比λＬと、それよりもリッチ側に設定さ
れる目標空燃比（以下便宜上、リッチ側目標空燃比λ
Ｒ）とで目標空燃比λＴＧを振幅させる。以下、その詳
細を説明する。

【００２７】つまり、ＣＰＵ３１は、ステップ２０５で
エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに基づき、例えばマ
ップ検索によりリッチ側目標空燃比λＲを設定する。リ
ッチ側目標空燃比λＲは、エンジン回転数Ｎｅが高いほ
ど又は吸気圧ＰＭが高いほど、そのリッチ度合が強くな
るよう設定される。因みに、このλＲ値は必ずしもリッ
チ領域で設定されるものではなく、前記λＬ値に対して
リッチ側に設定されるものであればよい。

【００２８】また、その時の周期カウンタが「０」であ
ることを条件に（ステップ２０６がＹＥＳ）、ＣＰＵ３
１はステップ２０７に進み、エンジン回転数Ｎｅ及び吸
気圧ＰＭに基づき、リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲ
を設定する。ステップ２０６がＮＯであれば（周期カウ
ンタ≠０の場合）、ステップ２０７の処理を読み飛ば
す。

【００２９】リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲは、エ
ンジン回転数Ｎｅが高いほど又は吸気圧ＰＭが高いほ
ど、その時間幅が短くなるよう設定される。なおこのと
き、リッチ時間ＴＲはマップ検索により求められるのに
対し、リーン時間ＴＬは、リッチ時間ＴＲと係数αとか
ら、 ＴＬ＝ＴＲ・α として求められる。

【００３０】係数αは例えば図５の特性図を用いて求め
られ、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧ＰＭとからマップ検
索される吸入吸気量Ｑａが小さければα＞１となり、吸
入空気量Ｑａが大きければα＜１となる。すなわち、 ・α＞１の場合にはＴＬ＞ＴＲとなり、出力トルクより
も燃費が優先され、 ・α＜１の場合にはＴＬ＜ＴＲとなり、燃費よりも出力
トルクが優先される。 因みに、ＴＬ，ＴＲは、最大で１０噴射程度の相当時間
とするのが望ましい。

【００３１】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０８で
周期カウンタを「１」インクリメントする。さらにその
後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０９で周期カウンタの値
が前記設定したリッチ時間ＴＲに相当する値に達したか
否かを判別する。周期カウンタ＜ＴＲであってステップ
２０９が否定判別された場合、ＣＰＵ３１はステップ２
１０に進み、前記求めたλＲ値を最終の目標空燃比λＴ
Ｇとして設定し、その後元の図２のルーチンに戻る。つ
まり、リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲの設定（ステ
ップ２０７）からの経過時間が「０〜ＴＲ」の期間で
は、リッチ側目標空燃比λＲにてＦＡＦ値が設定される
こととなり（前記図２のステップ１０５）、このＦＡＦ
値により空燃比が制御される。

【００３２】また、周期カウンタ≧ＴＲであってステッ
プ２０９が肯定判別された場合、ＣＰＵ３１はステップ
２１１に進み、前記求めたλＬ値を最終の目標空燃比λ
ＴＧとして設定する。その後、ＣＰＵ３１は、ステップ
２１２で周期カウンタの値が前記設定したリーン時間Ｔ
Ｌとリッチ時間ＴＲとの合計時間「ＴＬ＋ＴＲ」に相当
する値に達したか否かを判別し、周期カウンタ＜ＴＬ＋
ＴＲであってステップ２１２が否定判別されればそのま
ま元の図２のルーチンに戻る。つまり、リーン時間ＴＬ
及びリッチ時間ＴＲの設定（ステップ２０７）からの経
過時間が「ＴＲ〜ＴＬ＋ＴＲ」の期間では、通常目標空
燃比λＬにてＦＡＦ値が設定されることとなり（前記図
２のステップ１０５）、このＦＡＦ値により空燃比が制
御される。

【００３３】一方、周期カウンタ≧ＴＬ＋ＴＲであって
ステップ２１２が肯定判別された場合、ＣＰＵ３１は、
ステップ２１３で周期カウンタを「０」にクリアしてそ
の後元の図２のルーチンに戻る。周期カウンタのクリア
に伴い次回の処理時にはステップ２０６が肯定判別さ
れ、リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲが新たに設定さ
れる。そして、そのＴＬ，ＴＲに基づき再度、空燃比が
通常目標空燃比λＬとリッチ側目標空燃比λＲとの間で
振幅制御される。

【００３４】上記一連の処理によれば、車両の加速時や
高負荷運転時において空燃比が図６のタイムチャートに
示す如く推移する。すなわち、車両の加速指令や高負荷
運転により図のＴ１，Ｔ２の期間で高トルク要求が入る
と、各期間Ｔ１，Ｔ２では、それまでリーン領域で制御
されていた空燃比が所定の時間間隔（リッチ時間ＴＲ，
リーン時間ＴＬ）に応じて、リーン領域とそれよりもリ
ッチ側の領域との間で切り換えられ、空燃比が振幅す
る。この場合、リーンバーン制御が継続されたまま、各
期間Ｔ１，Ｔ２での高トルク要求に対処できる。

【００３５】因みに本実施の形態における空燃比制御シ
ステムでは、前記図３のステップ２０２が請求項記載の
要求トルク判定手段に相当する。また、図３のステップ
２０４が第１の空燃比指令手段に相当し、ステップ２１
０，２１１が第２の空燃比指令手段に相当する。

【００３６】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、要求トルクが比較的低レベル
の場合、制御空燃比をリーン空燃比とし、要求トルクが
比較的高レベルの場合、制御空燃比をリーン空燃比とそ
れよりもリッチ側の空燃比とで所定周期で振幅させるよ
うにした。上記構成によれば、高トルクが要求される際
においてそのトルク要求を満たしつつ燃費改善をも図る
ことができる。かかる場合、空燃比を所定周期で振幅さ
せることにより、不用意なトルク変動を招くこともな
い。

【００３７】（ｂ）また、要求トルクの程度、すなわち
エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じて、空燃比を
振幅させる時間間隔（リーン時間ＴＬ，リッチ時間Ｔ
Ｒ）を設定するようにした。具体的には、エンジン回転
数Ｎｅが高いほど又は吸気圧ＰＭが高いほど、その時間
幅が短くなるようリーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲを
設定した。この場合、トルク変動を抑制し、良好なるド
ライバビリティを確保することが可能となる。

【００３８】図７は、前記空燃比の振幅制御に際し、リ
ーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲの合計時間とその時の
トルク変動との関係を示す実験データである。同図によ
れば、「リーン時間＋リッチ時間」が小さいほど、すな
わち短い周期で空燃比を振幅させるほど、トルク変動が
抑制されることが分かる。

【００３９】（ｃ）上記の如くリーン・リッチ間で空燃
比を振幅させることにより、ＮＯx触媒１９のＮＯx 浄
化能力がその都度回復でき、エミッション改善にも寄与
できる。

【００４０】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態を図８及び図９を用いて説明する。
但し、第２の実施の形態の構成において、上述した第１
の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の
記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下
には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００４１】つまり、上記第１の実施の形態では、エン
ジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭをパラメータとして空燃
比制御の目標空燃比λＴＧを設定すると共に、高トルク
要求時のλＴＧ値の設定に際し、Ｎｅ，ＰＭに応じてλ
ＴＧ値をリーン・リッチ間で振幅させるようにした。こ
れに対し、本実施の形態では、スロットル開度ＴＨとス
ロットル開度ＴＨの単位時間変化量（以下、スロットル
開度差分ΔＴＨという）とをパラメータとして目標空燃
比λＴＧの設定や、高トルク要求時のλＴＧ値の振幅制
御を実施する。

【００４２】ここで、図８は、本実施の形態におけるλ
ＴＧ設定ルーチンを示すフローチャートであり、かかる
ルーチンは上記第１の実施の形態における図３のルーチ
ンに取って代わるものである。その詳細を以下に説明す
る。

【００４３】図８において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ３０１でその時々のスロットル開度ＴＨに基づき、例
えば図９に示す目標空燃比マップを検索して通常目標空
燃比λＬを求める。また、ステップ３０２では、スロッ
トル開度ＴＨに基づきエンジン１が高負荷運転されてい
るか否かを判別し、ステップ３０３では、スロットル開
度差分ΔＴＨに基づき加速途中であるか否かを判別す
る。ステップ３０２，３０３が共に否定判別された場
合、ＣＰＵ３１はステップ３０４に進み、周期カウンタ
を「０」にクリアする。また続くステップ３０５では、
ＣＰＵ３１は、前記マップ検索したλＬ値を目標空燃比
λＴＧとして設定し、その後元の前記図２のルーチンに
戻る。

【００４４】一方、前記ステップ３０２が肯定判別され
た場合（高負荷運転時の場合）、或いは前記ステップ３
０３が肯定判別された場合（加速途中の場合）、ＣＰＵ
３１はステップ３０６以降の処理にて、通常目標空燃比
λＬとリッチ側目標空燃比λＲとで目標空燃比λＴＧを
振幅させる。

【００４５】つまり、ステップ３０２が肯定判別された
場合、ＣＰＵ３１は、ステップ３０６でスロットル開度
ＴＨに基づき例えばマップ検索によりリッチ側目標空燃
比λＲを求める。リッチ側目標空燃比λＲは、スロット
ル開度ＴＨが大きいほど、そのリッチ度合が強くなるよ
う設定される。また、その時の周期カウンタが「０」で
あることを条件に（ステップ３０７がＹＥＳ）、ＣＰＵ
３１はステップ３０８に進み、スロットル開度ＴＨに基
づきリーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲを設定する。ス
テップ３０７がＮＯであれば（周期カウンタ≠０の場
合）、ステップ３０８の処理を読み飛ばす。リーン時間
ＴＬ及びリッチ時間ＴＲは、スロットル開度ＴＨが大き
いほど、その時間幅が短くなるよう設定される。

【００４６】また、前記ステップ３０３が肯定判別され
た場合、ＣＰＵ３１は、ステップ３０９でスロットル開
度差分ΔＴＨに基づき例えばマップ検索によりリッチ側
目標空燃比λＲを求める。リッチ側目標空燃比λＲは、
スロットル開度差分ΔＴＨが大きいほど、そのリッチ度
合が強くなるよう設定される。また、その時の周期カウ
ンタが「０」であることを条件に（ステップ３１０がＹ
ＥＳ）、ＣＰＵ３１はステップ３１１に進み、スロット
ル開度差分ΔＴＨに基づきリーン時間ＴＬ及びリッチ時
間ＴＲを設定する。ステップ３１０がＮＯであれば（周
期カウンタ≠０の場合）、ステップ３１１の処理を読み
飛ばす。リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲは、スロッ
トル開度差分ΔＴＨが大きいほど、その時間幅が短くな
るよう設定される。

【００４７】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ３１２で
周期カウンタを「１」インクリメントする。さらにその
後、ＣＰＵ３１は、ステップ３１３で周期カウンタの値
が前記設定したリッチ時間ＴＲに相当する値に達したか
否かを判別する。周期カウンタ＜ＴＲであってステップ
３１３が否定判別された場合、ＣＰＵ３１はステップ３
１４に進み、前記求めたλＲ値を最終の目標空燃比λＴ
Ｇとして設定し、その後元の前記図２のルーチンに戻
る。つまり、リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲの設定
（ステップ３０８又は３１１からの経過時間が「０〜Ｔ
Ｒ」の期間では、リッチ側目標空燃比λＲにて空燃比が
制御される。

【００４８】また、周期カウンタ≧ＴＲであってステッ
プ３１３が肯定判別された場合、ＣＰＵ３１はステップ
３１５に進み、前記求めたλＬ値を最終の目標空燃比λ
ＴＧとして設定する。その後、ＣＰＵ３１は、ステップ
３１６で周期カウンタの値が前記設定したリーン時間Ｔ
Ｌとリッチ時間ＴＲとの合計時間「ＴＬ＋ＴＲ」に相当
する値に達したか否かを判別し、周期カウンタ＜ＴＬ＋
ＴＲであってステップ３１６が否定判別されればそのま
ま元の前記図２のルーチンに戻る。つまり、リーン時間
ＴＬ及びリッチ時間ＴＲの設定（ステップ３０８又は３
１１）からの経過時間が「ＴＲ〜ＴＬ＋ＴＲ」の期間で
は、通常目標空燃比λＬにて空燃比が制御される。

【００４９】一方、周期カウンタ≧ＴＬ＋ＴＲであって
ステップ３１６が肯定判別された場合、ＣＰＵ３１は、
ステップ３１７で周期カウンタを「０」にクリアしてそ
の後元の前記図２のルーチンに戻る。周期カウンタのク
リアに伴い次回の処理時にはステップ３０７又はステッ
プ３１０が肯定判別され、リーン時間ＴＬ及びリッチ時
間ＴＲが新たに設定される。そして、そのＴＬ，ＴＲに
基づき再度、空燃比が通常目標空燃比λＬとリッチ側目
標空燃比λＲとの間で振幅制御される。

【００５０】因みに上記第２の実施の形態では、前記図
８のステップ３０２，３０３が請求項記載の要求トルク
判定手段に相当する。また、図８のステップ３０５が第
１の空燃比指令手段に相当し、ステップ３１４，３１５
が第２の空燃比指令手段に相当する。

【００５１】以上第２の実施の形態によれば、上述した
第１の実施の形態と同様に、高トルクが要求される際に
おいてそのトルク要求を満たしつつ燃費改善をも図るこ
とができる。

【００５２】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。高トルク要求時に目標空燃比
λＴＧをリーン・リッチ間で振幅させる際において、リ
ッチ時間ＴＲ及びリーン時間ＴＬを高トルク要求の継続
時間に応じて可変に設定する。例えば図１０のタイムチ
ャートに示すように、高トルク要求の発生当初は、比較
的長いリッチ時間ＴＲ及びリーン時間ＴＬを設定し、時
間の経過に伴いリッチ時間ＴＲ及びリーン時間ＴＬを徐
々に短くする。これを実現するには、図１１の特性図を
用いて係数βを求め、この係数βをリッチ時間ＴＲ及び
リーン時間ＴＬに乗算すればよい。また逆に、高トルク
要求の発生当初は、比較的短いリッチ時間ＴＲ及びリー
ン時間ＴＬを設定し、時間の経過に伴いリッチ時間ＴＲ
及びリーン時間ＴＬを徐々に長くすることも可能であ
る。

【００５３】リッチ時間ＴＲ及びリーン時間ＴＬの設定
方法を変更する。つまり、上記実施の形態では、リッチ
時間ＴＲをマップ検索すると共に、リーン時間ＴＬを
「ＴＬ＝ＴＲ・α」として演算していたが、逆にリーン
時間ＴＬの方をマップ検索するようにしてもよい。ま
た、ＴＲ，ＴＬを共にマップ検索で設定するようにした
り、ＴＲ，ＴＬをエンジン運転状態に依存しない固定値
としたりしてもよい。

【００５４】さらに、リッチ時間ＴＲ及びリーン時間Ｔ
Ｌの設定に際し、空燃比の振幅により所定の許容レベル
を越えるトルク変動が発生しないよう、ＴＲ，ＴＬを所
定値でガードするように構成してもよい。

【００５５】上記各実施の形態における空燃比制御シス
テムでは、実際の空燃比（センサ計測値）と目標空燃比
λＴＧとの偏差をなくすよう空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施し
ていたが、この構成を変更してもよい。例えば空燃比オ
ープン制御を実施するシステムに本発明を具体化するこ
とも可能であり、かかる場合にも燃費改善とトルク確保
とが両立できる。

【００５６】トルク要求を判定するためのパラメータと
して、エンジン回転数情報，吸気圧情報，スロットル開
度情報を適宜組み合わせて使用し、それにより既述の作
用効果を得るための空燃比制御システムを構築してもよ
い。

【００５７】上記実施の形態における空燃比制御システ
ムでは、エンジン排気管にリーンＮＯx 触媒を配設した
が、この構成を変更し、例えば三元触媒を併用したシス
テムを具体化してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態におけるエンジンの空燃比制
御システムの概要を示す構成図。

【図２】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。

【図３】λＴＧ設定ルーチンを示すフローチャート。

【図４】エンジン回転数及び吸気圧に応じたリーン目標
空燃比を設定するためのマップ。

【図５】吸入空気量に応じた係数αを求めるための特性
図。

【図６】実施の形態における作用を説明するためのタイ
ムチャート。

【図７】実施の形態における効果を確認するためのグラ
フ。

【図８】第２の実施の形態において、λＴＧ設定ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図９】スロットル開度に応じたリーン目標空燃比を設
定するためのマップ。

【図１０】他の実施の形態における作用を説明するため
のタイムチャート。

【図１１】高トルク要求が入ってからの経過時間に応じ
た係数βを求めるための特性図。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、１６…Ａ／Ｆセンサ（限界
電流式空燃比センサ）、１９…ＮＯx 触媒、３０…ＥＣ
Ｕ（電子制御装置）、３１…要求トルク判定手段，第１
の空燃比指令手段，第２の空燃比指令手段を構成するＣ
ＰＵ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
   理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目標空燃比に
   基づいてリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装
   置において、 前記内燃機関への要求トルクの程度を判定する要求トル
   ク判定手段と、 要求トルクが比較的低レベルの場合、制御空燃比をリー
   ン空燃比とする第１の空燃比指令手段と、 要求トルクが比較的高レベルの場合、制御空燃比をリー
   ン空燃比とそれよりもリッチ側の空燃比とで所定周期で
   振幅させる第２の空燃比指令手段とを備えることを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】前記第２の空燃比指令手段は、前記判定さ
   れる要求トルクの程度に応じて、空燃比を振幅させる時
   間間隔を設定する手段を備える請求項１に記載の内燃機
   関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】前記第２の空燃比指令手段は、高トルク要
   求の継続時間に応じて空燃比の振幅周期を徐変させる請
   求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。