JP3232902B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関に供給される
空気と燃料の空燃比を機関の運転状態に応じて制御する
ようにした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】従来、内燃機関では、あらゆる運転条件
に対して出力性能や排気特性、或いはドライバビリティ
等の各種性能を適正化させるために、供給される混合気
の空気と燃料の比、即ち空燃比を制御することが行われ
ている。この制御は、実際の空燃比が機関の回転速度、
負荷状態及び暖機状態等に応じて変化する目標空燃比に
合致するように、燃料供給量を制御することにより行わ
れる。

【０００３】その一例として、例えば特開昭５８−２７
８４８号公報に開示された空燃比制御方法では、機関か
ら排出される排気ガス中の酸素濃度を酸素センサにより
検出する。そして、その検出値に基づきコンピュータに
より比例補正及び積分補正を行うことにより空燃比補正
値を算出し、その補正値に基づき機関に対する燃料供給
量を補正することにより、実際の空燃比を目標空燃比に
合致させている。ここでは、酸素センサの検出値を比例
補正及び積分補正する際の比例定数及び積分定数を固定
値とすることなく、それらの少なくとも一方を機関の暖
機状態に応じて可変制御するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
制御方法では、比例定数及び積分定数を設定するのに関
して、実際の空燃比と目標空燃比とのズレ量を特に考慮
していなかった。このため、空燃比のズレに対して空燃
比補正値の追従性が良くなく、実際の空燃比が目標空燃
比に合致するまでに遅れが生じてしまい、排気特性の悪
化を招く傾向にあった。

【０００５】例えば、一般に行われる比例補正（ＰＣ）
及び積分補正（ＩＣ）の動作を図７にタイムチャートに
示す。即ち、機関が一定の回転速度及び一定の負荷をも
って運転される定常運転状態では、酸素センサの検出値
（Ｏｘ）が燃料高濃度を示すリッチであるか、或いは燃
料低濃度を示すリーンであるかが判断されたとき、空燃
比補正値（ＦＡＦ）は所定の比例定数の値（スキップ
値）に基づいて比例補正（ＰＣ）が行われる。その後、
検出値（Ｏｘ）の判断が反転するまでの間で、空燃比補
正値（ＦＡＦ）は所定の積分定数の値（傾き）に基づい
て積分補正（ＩＣ）が行われる。

【０００６】ここで、同図に示すように、時刻ｔ１にお
いて、スロットルバルブの開度（ＴＡ）がある開度状態
から「０％」の開度へ変わり機関が定常運転から減速運
転へ移行すると、実際の空燃比と目標空燃比とのズレ量
が一旦大きくなる。従って、その後に、比例補正（Ｐ
Ｃ）が行われた後の積分補正（ＩＣ）における積分定数
の値（傾き）が単に一定なだけでは、空燃比のズレを解
消するまでに比較的長い時間を要し、空燃比補正値（Ｆ
ＡＦ）を適正化させるまでに遅れが生じる。その結果、
機関に対する燃料供給量が適正値となるまでに遅れが生
じ、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）の量が一旦増えると
いった問題があった。

【０００７】このような問題に対処するために、積分定
数や比例定数を予め大きな値に設定することが考えられ
る。しかし、各定数を単に大きくしただけでは、空燃比
のズレ量が小さいときに、空燃比補正値が必要以上に大
きく補正されて、ハンチング等の現象に至るおそれがあ
る。

【０００８】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、空燃比補正値の変化量（積
分時定数）を最新の比例補正実施後の経過時間に応じて
変化させることで、空燃比を目標空燃比に適正にかつ迅
速に一致させ、機関の排気特性の悪化を防止することを
可能にした内燃機関の空燃比制御装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、図１に示すように、内燃機
関Ｍ１に供給される空気と燃料の空燃比をその内燃機関
Ｍ１の運転状態に応じた目標空燃比に合致させるため
に、燃料供給手段Ｍ２をもって内燃機関Ｍ１に供給すべ
き燃料量を制御するようにした空燃比制御装置であっ
て、内燃機関Ｍ１から排出される排気ガス中の特定成分
の濃度を検出するための濃度検出手段Ｍ３と、その濃度
検出手段Ｍ３の検出値に基づき、比例定数をもって比例
補正を行うと共にその後に積分定数をもって積分補正を
行うことにより、空燃比に係る空燃比補正値を算出する
ための補正値算出手段Ｍ４と、その補正値算出手段Ｍ４
の算出値に応じて内燃機関Ｍ１に供給すべき燃料量を補
正するための燃料量補正手段Ｍ５とを備えた内燃機関の
空燃比制御装置において、積分定数を時間経過に応じて
変化する積分時定数とし、その積分時定数を最新の比例
補正が行われた後の時間経過に応じて増大させるための
積分時定数可変手段Ｍ６を設けたことを趣旨としてい
る。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、図１に示すように、補正
値算出手段Ｍ４では、濃度検出手段Ｍ３の検出値に基づ
き比例定数をもって比例補正が行われ、その後に積分時
定数をもって積分補正が行われることにより、空燃比補
正値が算出される。ここで、積分時定数は比例補正が行
われた後の時間経過に応じて積分時定数可変手段Ｍ６に
より増大される。そして、燃料量補正手段Ｍ５では、算
出された空燃比補正値に応じ、燃料供給手段Ｍ２により
内燃機関Ｍ１に供給すべき燃料量が補正される。

【００１１】従って、積分時定数は実際の空燃比と目標
空燃比とのズレ量に応じて増大されることになり、空燃
比のズレ量が大きい場合には、空燃比補正値が時間経過
に応じて徐々に大きく補正され適正値に至る。そのた
め、実際の空燃比が目標空燃比に合致するまでの補正遅
れが短くなる。一方、空燃比のズレ量が小さい場合に
は、空燃比補正値が最初は比較的小さく補正され適正値
に至る。そのため、実際の空燃比が目標空燃比に対して
過剰に補正されることがない。

【００１２】

【実施例】以下、この発明における内燃機関の空燃比制
御装置を具体化した一実施例を図２〜図６に基づいて詳
細に説明する。

【００１３】図２はこの実施例で自動車に搭載された内
燃機関の空燃比制御装置を含むガソリンエンジンシステ
ムを示す概略構成図である。内燃機関としてのエンジン
１を構成するシリンダブロック２には、複数のシリンダ
ボア３が形成されている。シリンダブロック２の上側に
は各シリンダボア３を閉塞するようにシリンダヘッド４
が組み付けられている。各シリンダボア３にはピストン
５が上下動可能に組み付けられ、そのピストン５がコン
ロッド６を介してクランクシャフト１ａに連結されてい
る。シリンダボア３の内部において、ピストン５とシリ
ンダヘッド４により囲まれた空間が燃焼室７となってい
る。

【００１４】シリンダヘッド４には、各燃焼室７のそれ
ぞれに対応して点火プラグ８が設けられている。同ヘッ
ド４には、各燃焼室７に連通する吸気ポート９及び排気
ポート１０がそれぞれ設けられている。各ポート９，１
０には吸気通路１１及び排気通路１２がそれぞれ接続さ
れている。各ポート９，１０には、開閉用の吸気バルブ
１３及び排気バルブ１４がそれぞれ設けられている。各
バルブ１３，１４は、カムシャフトを含む動弁装置（図
示しない）によりクランクシャフト１ａの回転に連動し
て駆動される。各バルブ１３，１４の開閉に関するタイ
ミングはクランクシャフト１ａの回転に同期する。即
ち、各バルブ１３，１４はエンジン１の吸気行程、圧縮
行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の行程に同期
して、所定のタイミングで開閉される。

【００１５】吸気通路１１の入口側にはエアクリーナ１
５が設けられている。吸気通路１１の途中には、同通路
１１を通過する空気の脈動を平滑化させるためのサージ
タンク１６が設けられている。このサージタンク１６の
下流側において、各シリンダボア３に対応する吸気ポー
ト９の近傍には、本発明における燃料供給手段としての
燃料噴射用のインジェクタ１７がそれぞれ設けられてい
る。これらのインジェクタ１７には、燃料タンク（図示
しない）の中の燃料が燃料ポンプ（図示しない）により
圧送される。そして、インジェクタ１７を所定の指令信
号に基づいて制御することにより、吸気ポート９に対す
る燃料の噴射量及び噴射時期が制御される。即ち、燃料
噴射量制御が行われる。排気通路１２の出口側には、排
気を浄化するための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバ
ータ１８が設けられている。

【００１６】そして、エアクリーナ１５から取り込まれ
る外気は吸気通路１１に導入される。各インジェクタ１
７から噴射される燃料は外気と共に混合気を形成する。
この混合気はエンジン１の吸入行程で吸気バルブ１３が
開かれる際に、燃焼室７に取り込まれる。その後、燃焼
室７で点火プラグ８が作動することにより、混合気が燃
焼してピストン５が作動し、エンジン１に駆動力が得ら
れる。燃焼後の排気ガスはエンジン１の排気行程で排気
バルブ１４が開かれる際に、排気通路１２へ導かれ、触
媒コンバータ１８で浄化された後に外部へ排出される。

【００１７】サージタンク１６の上流側には、アクセル
ペダル（図示しない）の操作に連動して作動するスロッ
トルバルブ１９が設けられている。このバルブ１９の開
度（スロットル開度）ＴＡが調節されることにより、吸
気通路１１に対する外気の取り込み量、即ち吸気量Ｑが
調節される。

【００１８】スロットルバルブ１９の近傍には、スロッ
トルセンサ３１が設けられている。このセンサ３１はス
ロットル開度ＴＡを検出し、その検出結果に応じた信号
を出力する。このセンサ３１には、周知のアイドルスイ
ッチ（図示しない）が内蔵されている。このアイドルス
イッチはスロットルバルブ１９が全閉となったときに
「オン」され、それを示すアイドル信号ＩＤＬを出力す
る。エアクリーナ１５の下流側にはエアフローメータ３
２が設けられている。このメータ３２は吸気通路１１に
取り込まれる吸気量Ｑを検出し、その検出結果に応じた
信号を出力する。エアクリーナ１５の近傍には、吸気温
センサ３３が設けられている。このセンサ３３は吸気通
路１１に取り込まれる吸気の温度（吸気温）ＴＨＡを検
出し、その検出結果に応じた信号を出力する。

【００１９】排気通路１２の途中には、本発明における
濃度検出手段としての酸素センサ３４が設けられてい
る。このセンサ３４はエンジン１から排出される排気ガ
ス中の特定成分の濃度としての酸素濃度Ｏｘを検出し、
その検出結果に応じた信号を出力する。このセンサ３４
は、本発明における空燃比制御のために使用される。即
ち、エンジン１に供給される空気と燃料の空燃比をその
エンジン１の運転状態に応じた目標空燃比に合致させる
ために、インジェクタ１７をもってエンジン１に供給す
べき燃料量が上記センサ３４の検出結果に基づいて制御
される。

【００２０】シリンダブロック２には、水温センサ３５
が設けられている。このセンサ３５はエンジン１の冷却
水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出結果に
応じた信号を出力する。

【００２１】各シリンダボア３に対応する点火プラグ８
には、ディストリビュータ２０により分配された点火信
号が印加される。ディストリビュータ２０はイグナイタ
２１から出力される高電圧をクランクシャフト１ａの回
転角度、即ちクランク角度（ＣＡ）に同期して各点火プ
ラグ８に分配する。各点火プラグ８における点火時期
は、イグナイタ２１から出力される高電圧の出力タイミ
ングによって決定される。そして、イグナイタ２１を所
定の指令信号に基づいて制御することにより、点火プラ
グ８における点火時期が制御される。即ち、点火時期制
御が行われる。

【００２２】ディストリビュータ２０にはクランクシャ
フト１ａの回転に連動して回転されるロータ（図示しな
い）が内蔵されている。ディストリビュータ２０には回
転速度センサ３６と、気筒判別センサ３７が設けられて
いる。回転速度センサ３６はロータの回転からエンジン
１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その
検出結果に応じた信号を出力する。気筒判別センサ３７
は、同じくロータの回転からクランク角度における基準
位置を所定の割合で検出し、その検出結果を示す基準信
号ＧＰを出力する。この実施例では、エンジン１の一連
の行程に対してクランクシャフト１ａが２回転するもの
とし、回転速度センサ３６では１パルス当たり３０°の
割合でクランク角度が検出される。又、気筒判別センサ
３７では１パルス当たり３６０°の割合でクランク角度
が検出される。

【００２３】この実施例において、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）５１は前述した各センサ等３１〜３７において検出
される信号を入力する。そして、ＥＣＵ５１はこれらの
検出信号に基づき、エンジン１の点火時期制御、燃料噴
射量制御及び空燃比制御等をそれぞれ実行するために、
各インジェクタ１７及びイグナイタ２１等をそれぞれ制
御する。この実施例では、ＥＣＵ５１により本発明にお
ける補正値算出手段、燃料量補正手段及び積分時定数可
変手段が構成されている。

【００２４】図３にブロック図で示すように、ＥＣＵ５
１は中央処理装置（ＣＰＵ）５２、読出専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）５３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４、
バックアップＲＡＭ５５及びタイマカウンタ５６等を備
えている。ＥＣＵ５１はこれら各部５２〜５６と外部入
力回路５７及び外部出力回路５８等とがバス５９により
接続されて理論演算回路を構成している。

【００２５】ＲＯＭ５３には、前述した点火時期制御、
燃料噴射量制御、空燃比制御及びアイドル回転速度制御
等に係る所定のプログラム等が予め記憶されている。Ｒ
ＡＭ５４には、ＣＰＵ５２の演算結果等が一時記憶され
る。バックアップＲＡＭ５５には、予め記憶されたデー
タが保存される。タイマカウンタ５６では、同時に複数
のカウント動作を行うことができる。

【００２６】外部入力回路５７には、前述した各センサ
等３１〜３７等がそれぞれ接続されている。外部出力回
路５８には、各インジェクタ１７及びイグナイタ２１等
がそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ５２は外部
入力回路５７を介して入力される各センサ等３１〜３７
に係る検出信号を入力値として読み込む。ＣＰＵ５１は
それらの入力値に基づいて各部材１７，２１等を制御す
る。

【００２７】次に、上記のガソリンエンジンシステムに
おいて、ＥＣＵ５１により実行される各種制御のうち、
燃料噴射量制御を含む空燃比制御の処理内容について図
４〜図６を参照して説明する。

【００２８】図４はＥＣＵ５１により実行される「燃料
噴射量算出ルーチン」を示すフローチャートであり、所
定の間隔をもって周期的に実行される。処理がこのルー
チンへ移行すると、先ずステップ１００において、各セ
ンサ等３２，３３，３５，３６の検出信号に基づき、吸
気量Ｑ、吸気温ＴＨＡ、冷却水温ＴＨＷ及びエンジン回
転速度ＮＥの値をそれぞれ読込む。

【００２９】続いて、ステップ１１０において、吸気量
Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥの値に基づき、基本となる
基本噴射量ＴＡＵｂを算出する。この基本噴射量ＴＡＵ
ｂは所定のマップ（図示しない）を参照して周知の手法
により算出される。この実施例では、このステップ１１
０の処理を実行するＥＣＵ５１が、エンジン１の運転状
態に応じた基本噴射量ＴＡＵｂを算出するための基本噴
射量算出手段に相当する。

【００３０】次に、ステップ１２０において、吸気温Ｔ
ＨＡ及び冷却水温ＴＨＷの値に基づき、基本噴射量ＴＡ
Ｕｂを吸気温ＴＨＡ及び冷却水温ＴＨＷの程度に応じて
補正するための温度補正値ＫＴＨを算出する。この温度
補正値ＫＴＨは所定のマップ（図示しない）を参照して
周知の手法により算出される。この実施例では、ステッ
プ１２０の処理を実行するＥＣＵ５１が、温度条件に応
じた温度補正値ＫＴＨを算出するための温度補正値算出
手段に相当する。

【００３１】次いで、ステップ１３０において、エンジ
ン１に供給される空燃比Ａ／Ｆに係る空燃比補正値ＦＡ
Ｆを読み込む。この補正値ＦＡＦは後述する別途の「空
燃比補正値算出ルーチン」により算出されるものであ
る。この補正値ＦＡＦは、実際の空燃比Ａ／Ｆを目標空
燃比に合致させるべく、基本噴射量ＴＡＵｂを補正する
ためのものである。

【００３２】その後、ステップ１４０において、上記の
各ステップ１１０〜１３０で得られた各パラメータＴＡ
Ｕｂ，ＫＴＨ，ＦＡＦを乗算することにより、目標噴射
量ＴＡＵを算出する。即ち、このステップ１４０では、
基本噴射量ＴＡＵｂの値を温度補正値ＫＴＨ及び空燃比
補正値ＦＡＦに基づいて補正することにより、エンジン
１に供給されるべき最終的な目標噴射量ＴＡＵを算出す
るのである。この実施例では、ステップ１４０の処理を
実行するＥＣＵ５１が、本発明における燃料量補正手段
に相当すると共に、エンジン１に供給すべき目標噴射量
ＴＡＵを算出するための目標噴射量算出手段に相当す
る。

【００３３】そして、ステップ１５０において、今回求
められた目標噴射量ＴＡＵをＲＡＭ５４に一旦記憶し、
その後の処理を一旦終了する。その後、ＥＣＵ５１は別
途の処理ルーチン（図示しない）に従って、ＲＡＭ５４
より読み出される上記の目標噴射量ＴＡＵの値に基づき
各インジェクタ１７を駆動することにより、各インジェ
クタ１７から吸気ポート９に対する燃料の噴射を実行す
る。この燃料噴射の実行に係る処理内容は一般に周知の
技術であることから、ここでは説明を省略する。

【００３４】次に、前述した「燃料噴射量算出ルーチ
ン」において使用される空燃比補正値ＦＡＦの算出につ
いて説明する。図５はＥＣＵ５１により実行される「空
燃比補正値算出ルーチン」を示すフローチャートであ
り、所定の間隔をもって周期的に実行される。

【００３５】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ２００において、酸素センサ３４の検出信号に基
づき酸素濃度Ｏｘの値を読み込む。続いて、ステップ２
１０において、酸素濃度Ｏｘの値に基づき実際の空燃比
Ａ／Ｆの値が燃料高濃度を示すリッチであるか否かを判
断する。この実施例では、同ステップ２１０の判断が所
定の遅延時間ＴＤＬだけ遅れて行われるようになってい
る。ここで、空燃比Ａ／Ｆの値がリッチである場合に
は、処理をステップ２２０へ移行する。一方、空燃比Ａ
／Ｆの値がリッチでなく燃料低濃度を示すリーンである
場合には、処理をステップ２３０へ移行する。

【００３６】ステップ２１０から移行してステップ２２
０においては、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リッチであった
か否かを判断する。ここで、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リ
ッチでない場合には、空燃比Ａ／Ｆが今回にリーンから
リッチへ変わったものとして、ステップ２２１におい
て、リーン比例定数ＲＳＬをもって空燃比補正値ＦＡＦ
に対する比例補正ＰＣを行う。即ち、前回の空燃比補正
値ＦＡＦからリーン比例定数ＲＳＬを減算し、その減算
結果を新たなリーン比例定数ＲＳＬとして設定する。そ
して、その値をＲＡＭ５４に一旦記憶する。ここで、リ
ーン比例定数ＲＳＬは予め固定値として設定されたもの
である。このリーン比例定数ＲＳＬは空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチである場合に、その空燃比Ａ／Ｆがリーンとなるよ
うに補正するための、いわゆる「スキップ量」に相当す
るものであり、図６の時刻ｔ４，ｔ８において、空燃比
補正値ＦＡＦの波形に示されている。

【００３７】その後、ステップ２２２において、タイマ
カウンタ５６のカウント値ＣＦＳを「０」にリセット
し、その後の処理を一旦終了する。一方、ステップ２２
０において、空燃比Ａ／Ｆが前回リッチである場合に
は、空燃比Ａ／Ｆがリッチの状態を維持しているものと
して、ステップ２２３において、リーン積分定数ＫＬＩ
をもって空燃比補正値ＦＡＦに対する積分補正ＩＣを行
う。即ち、前回までのカウント値ＣＦＳと所定の定数β
との乗算値に「１」を加算し、その加算結果にリーン積
分定数ＫＬＩを乗算する。この乗算結果「ＫＬＢ＊（１
＋β＊ＣＦＳ）」はリーン積分定数ＫＬＩが時間経過に
応じて変化することを示すものであり、リーン積分時定
数に相当する。そして、前回の空燃比補正値ＦＡＦの値
から上記の乗算結果「ＫＬＢ＊（１＋β＊ＣＦＳ）」を
減算し、その減算結果を新たな空燃比補正値ＦＡＦとし
て設定する。又、その値をＲＡＭ５４に一旦記憶する。
ここで、リーン積分定数ＫＬＩは予め固定値として設定
されたものである。このリーン積分定数ＫＬＩに基づい
て得られるリーン積分時定数は、空燃比Ａ／Ｆがリッチ
である場合に、その空燃比Ａ／Ｆがリーンとなるように
補正するためのものであり、図６の時刻ｔ４〜時刻ｔ
６、時刻ｔ８〜時刻ｔ１０の間において空燃比補正値Ｆ
ＡＦの波形に示される。即ち、この実施例において、リ
ーン積分時定数は比例補正ＰＣが行われた後の時間経過
に応じて、つまりはカウント値ＣＦＳの増大に応じて相
乗的に増大して変化する。詳しくは、リーン積分時定数
は、最初は少なく増大し、ある時間経過すると急激に増
大する特徴を有する。

【００３８】その後、ステップ２２４において、タイマ
カウンタ５６のカウント値ＣＦＳを「１」だけインクリ
メントし、その後の処理を一旦終了する。これに対し、
ステップ２１０から移行してステップ２３０において
は、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リーンであったか否かを判
断する。ここで、空燃比Ａ／Ｆの値が前回リーンでない
場合には、空燃比Ａ／Ｆが今回にリッチからリーンへ変
わったものとして、ステップ２３１において、リッチ比
例定数ＲＳＲをもって空燃比補正値ＦＡＦに対する比例
補正ＰＣを行う。即ち、前回の空燃比補正値ＦＡＦにリ
ッチ比例定数ＲＳＲを加算し、その加算結果を新たなリ
ッチ比例定数ＲＳＲとして設定する。そして、その値を
ＲＡＭ５４に一旦記憶する。ここで、リッチ比例定数Ｒ
ＳＲは予め固定値として設定されたものである。このリ
ッチ比例定数ＲＳＲは空燃比Ａ／Ｆがリーンである場合
に、その空燃比Ａ／Ｆがリッチとなるように補正するた
めの、いわゆる「スキップ量」に相当するものであり、
図６の時刻ｔ２，ｔ６，ｔ１０において空燃比補正値Ｆ
ＡＦの波形に示される。

【００３９】その後、ステップ２３２において、タイマ
カウンタ５６のカウント値ＣＦＳを「０」にリセット
し、その後の処理を一旦終了する。一方、ステップ２３
０において、空燃比Ａ／Ｆが前回リーンである場合に
は、空燃比Ａ／Ｆがリーンの状態を維持しているものと
して、ステップ２３３において、リッチ積分定数ＫＲＩ
をもって空燃比補正値ＦＡＦに対する積分補正ＩＣを行
う。即ち、前回までのカウント値ＣＦＳと定数αとの乗
算値に「１」を加算し、その加算結果にリッチ積分定数
ＫＲＩを乗算する。この乗算結果「ＫＲＢ＊（１＋α＊
ＣＦＳ）」はリッチ積分定数ＫＲＩが時間経過に応じて
変化することを示すものであり、リーン積分時定数に相
当する。そして、前回の空燃比補正値ＦＡＦの値に上記
の乗算結果「ＫＲＢ＊（１＋α＊ＣＦＳ）」を加算し、
その加算結果を新たな空燃比補正値ＦＡＦとして設定す
る。又、その値をＲＡＭ５４に一旦記憶する。ここで、
リッチ積分定数ＫＲＩは予め固定値として設定されたも
のである。このリッチ積分定数ＫＲＩに基づいて得られ
るリッチ積分時定数は空燃比Ａ／Ｆがリーンである場合
に、その空燃比Ａ／Ｆがリッチとなるように補正するた
めのものであり、図６の時刻ｔ２〜時刻ｔ４、時刻ｔ６
〜時刻ｔ８の間において空燃比補正値ＦＡＦの波形に示
される。即ち、この実施例において、リッチ積分時定数
は比例補正ＰＣが行われた後の時間経過に応じて、つま
りはカウント値ＣＦＳの増大に応じて、相乗的に増大し
て変化する。リッチ積分時定数もリーン積分時定数と同
様に、最初は少なく増大し、ある時間経過すると急激に
増大するような特徴を有する。

【００４０】その後、ステップ２３４において、タイマ
カウンタ５６のカウント値ＣＦＳを「１」だけインクリ
メントし、その後の処理を一旦終了する。上記のように
空燃比補正値ＦＡＦの算出が行われる。この実施例で
は、上記のように「空燃比補正値算出ルーチン」を実行
するＥＣＵ５１が、本発明における補正値算出手段及び
積分時定数可変手段に相当する。

【００４１】ここで、上記の処理ルーチンに係る各種パ
ラメータＯｘ，Ａ／Ｆ，ＦＡＦ，ＣＦＳの変化の関係を
図６のタイムチャートに従って説明する。時刻ｔ１にお
いて、酸素濃度Ｏｘの値が目標空燃比の値に相当する基
準値ａを上回ると、遅延時間ＴＤＬだけ遅れた時刻ｔ２
において、空燃比Ａ／Ｆの判断がリーンとなる。このと
き、カウント値ＣＦＳはリセットされ、そのインクリメ
ントが開始される。又、空燃比補正値ＦＡＦはリッチ比
例定数ＲＳＲの分だけ比例補正ＰＣされ、その後はリッ
チ積分時定数に基づく積分補正ＩＣが行われる。このリ
ッチ積分時定数はカウント値ＣＦＳの増大に応じて相乗
的に増大することから、時刻ｔ２以降では、空燃比補正
値ＦＡＦが二次曲線的に増大する。

【００４２】その後、時刻ｔ３において、酸素濃度Ｏｘ
の値が基準値ａを下回ると、遅延時間ＴＤＬだけ遅れた
時刻ｔ４において、空燃比Ａ／Ｆの判断がリッチとな
る。このとき、カウント値ＣＦＳは再びリセットされ、
そのインクリメントが開始される。又、空燃比補正値Ｆ
ＡＦはリーン比例定数ＲＳＬの分だけ比例補正ＰＣさ
れ、その後はリーン積分時定数に基づく積分補正ＩＣが
行われる。このリーン積分時定数はカウント値ＣＦＳの
増大に応じて相乗的に増大することから、時刻ｔ４以降
では、空燃比補正値ＦＡＦが二次曲線的に減少する。

【００４３】その後は、時刻ｔ６，ｔ８，ｔ１０におい
て、酸素濃度Ｏｘの変化に基づき空燃比Ａ／Ｆの判断が
反転する毎に、リッチ比例定数ＲＳＲ又はリーン比例定
数ＲＳＬをもって比例補正ＰＣが行われると共に、その
後にリッチ積分時定数又はリーン積分時定数をもって積
分補正ＩＣが行われて空燃比補正値ＦＡＦが変化する。

【００４４】以上説明したように、この実施例では、Ｅ
ＣＵ５１により「空燃比補正値算出ルーチン」の処理が
実行されることにより、酸素センサ３４による酸素濃度
Ｏｘの検出値に基づき空燃比Ａ／Ｆがリッチであるかリ
ーンであるか判断される。そして、その判断結果に基づ
きリーン比例定数ＲＳＬをもって比例補正ＰＣが行わ
れ、その後にリーン積分定数ＫＬＩに係るリーン積分時
定数をもって積分補正ＩＣが行われることにより、空燃
比補正値ＦＡＦが算出される。或いは、リッチ比例定数
ＲＳＲをもって比例補正ＰＣが行われ、その後にリッチ
積分定数ＫＲＩに係るリッチ積分時定数をもって積分補
正ＩＣが行われることにより、空燃比補正値ＦＡＦが算
出される。ここでは、比例補正ＰＣが行われた後の時間
経過、即ちカウント値ＣＦＳに応じて、リッチ積分時定
数及びリーン積分時定数が最初は小さく、後に急激に大
きくなるように相乗的に増大される。そして、ＥＣＵ５
１により「燃料噴射量算出ルーチン」の処理が実行され
ることにより、各インジェクタ１７によりエンジン１に
供給すべき目標噴射量ＴＡＵが、上記のように算出され
た空燃比補正値ＦＡＦに応じて補正されて求められる。

【００４５】従って、リッチ積分時定数又はリーン積分
時定数は、実際の空燃比Ａ／Ｆの値と目標空燃比に相当
する基準値ａとのズレ量に応じて増大されることにな
る。そして、空燃比Ａ／Ｆのズレ量が大きい場合には、
空燃比補正値ＦＡＦが時間経過に応じて徐々に大きく補
正されて適正値に至る。そのため、実際の空燃比Ａ／Ｆ
の値が目標空燃比の値に合致するまでの補正遅れが短く
なる。一方、空燃比Ａ／Ｆのズレ量が小さい場合には、
空燃比補正値ＦＡＦの値が最初は比較的小さく補正され
て適正値に至る。そのため、実際の空燃比Ａ／Ｆの値が
目標空燃比の値に対して過剰に補正されることがない。

【００４６】その結果、実際の空燃比Ａ／Ｆの値と目標
空燃比の値とのズレ量に応じて、常に空燃比補正値ＦＡ
Ｆを適正に、且つ大きく遅れることなく求めることがで
きる。又、空燃比補正値ＦＡＦが遅れることなく求めら
れることから、エンジン１の運転状態が急激に変化した
ような場合でも、適正な空燃比補正値ＦＡＦが速やかに
得られることになり、運転状態の変化に応じた適正な目
標噴射量ＴＡＵを速やかに求めることができる。その意
味で、目標噴射量ＴＡＵに係る補正遅れに起因してエン
ジン１の排気特性が悪化することを未然に防止すること
ができる。

【００４７】例えば、エンジン１が定常運転状態から減
速運転へ移行した場合には、実際の空燃比Ａ／Ｆの値と
目標空燃比の値とのズレ量が一旦大きくなる。しかし、
この実施例では、積分定数の値が一定な従来例と異な
り、リッチ積分時定数又はリーン積分時定数が比例補正
ＰＣの後の時間経過に応じて相乗的に増大し、空燃比Ａ
／Ｆのズレを解消するのに要する時間が短くなり、空燃
比補正値ＦＡＦが短時間で適正化される。そのため、目
標噴射量ＴＡＵが必要な期間を超えて過剰に補正される
ことがなく、その意味で、排気ガス中の炭化水素（Ｈ
Ｃ）の増大を抑えることができる。

【００４８】更に、上記のように空燃比補正値ＦＡＦの
補正遅れを防止できることから、リッチ積分定数ＫＲＩ
やリーン積分定数ＫＬＩの値を予め大きく設定したり、
リッチ比例定数ＲＳＲやリーン比例定数ＲＳＬの値を予
め大きく設定したりする必要がない。その意味で、空燃
比Ａ／Ｆのズレ量が小さい場合に、空燃比補正値ＦＡＦ
が過剰に補正されることがなく、空燃比補正値ＦＡＦが
無用なハンチング等の現象に至ることもない。

【００４９】加えて、この実施例のリッチ積分時定数及
びリーン積分時定数は、比例補正ＰＣの直後には少なく
増大することから、リッチ及びリーンの比例定数ＲＳ
Ｒ，ＲＳＬの値を、ある程度だけ予め大きく設定してお
くことも可能である。その場合、比例定数ＲＳＲ，ＲＳ
Ｌを大きくした分だけ、比例補正ＰＣの後の積分補正Ｉ
Ｃに要する時間を短くすることが可能となり、全体とし
て空燃比補正値ＦＡＦの補正に要する時間を短くするこ
とが可能となる。その意味で、比例定数ＲＳＲ，ＲＳＬ
の適合の自由度を増大させることができる。

【００５０】尚、この発明は次のような別の実施例に具
体化することもできる。以下の別の実施例においても、
前記実施例と同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）前記実施例では、排気ガス中の特定成分の濃度と
して、酸素濃度Ｏｘを酸素センサ３４により検出するよ
うに構成した。これに対し、排気ガス中の特定成分の濃
度として、二酸化炭素の濃度を特殊なセンサにより検出
するように構成してもよい。

【００５１】（２）前記実施例では、リッチ及びリーン
の積分時定数を比例補正が行われた後の時間経過に応じ
て相乗的に増大させるように構成した。これに対し、リ
ッチ及びリーンの積分時定数を、比例補正が行われた後
の所定時間内は一律に小さい値とし、その後は一律に大
きい値とするように、時間経過に応じて二段階に増大さ
せるように構成してもよい。

【００５２】（３）前記実施例では、本発明の空燃比制
御装置をエアフローメータ３２を使用した「エル・ジェ
トロニック」タイプのエンジン１に適用したが、バキュ
ームセンサを使用した「ディ・ジェトロニック」タイプ
のエンジンに適用することもできる。

【００５３】（４）前記実施例では、本発明の空燃比制
御装置を内燃機関としてのガソリンエンジンに具体化し
たが、ＬＰＧエンジンやディーゼルエンジンに具体化す
ることもできる。

【００５４】以上、本発明の各実施例について説明した
が、上記各実施例には、特許請求の範囲に記載した技術
的思想に係る次のような各種の実施態様が含まれること
を、以下にその効果と共に記載する。

【００５５】（イ）請求項１に記載の発明において、前
記積分時定数可変手段による積分時定数の変更を、前記
比例補正が行われた後の時間経過に応じて、最初は小さ
く、後に急激に大きくなるように相乗的に増大させるよ
うに設定した内燃機関の空燃比制御装置。

【００５６】この構成によれば、積分時定数が最初は少
なく増大することから、比例定数の値を予め大きく設定
することが可能で、その分だけ比例補正後の積分補正に
要する時間を短くして空燃比補正値の補正に要する時間
を短くすることができる。

【００５７】尚、この明細書において、発明の構成に係
る手段及び部材等は、以下のように定義されるものとす
る。 （ａ）前記空燃比とは、空気／燃料の重量比を意味し、
内燃機関に吸入される混合気の空気／燃料の比をいう。
完全燃焼することを仮定して、理論的に必要な最小の空
気量のときの空燃比を理論空燃比という。理論空燃比よ
りも燃料の薄い場合の空燃比を「リーン」といい、濃い
場合の空燃比を「リッチ」という。

【００５８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関に供給すべき燃料量を補正するための空燃比補正値を
算出する際に、排気ガス中の特定成分濃度を示す検出値
に基づき、比例定数をもって比例補正を行うと共にその
後に積分時定数をもって積分補正を行うようにしてい
る。そして、その積分時定数を比例補正が行われた後の
時間経過に応じて増大させるようにしている。

【００５９】従って、空燃比のズレ量が大きい場合に
は、空燃比補正値が時間経過に応じて徐々に大きく補正
されて適正値に至ることから、実際の空燃比が目標空燃
比に合致するまでの補正遅れが短くなる。一方、空燃比
のズレ量が小さい場合には、空燃比補正値が最初は比較
的小さく補正されて適正値に至ることから、実際の空燃
比が目標空燃比に対して過剰に補正されることがない。
その結果、実際の空燃比と目標空燃比とのズレ量に応じ
て、常に空燃比補正値を適正に且つ遅れなく求めること
ができ、機関の排気特性の悪化を防止することができる
という効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の基本的な概念構成を説明する概念
構成図である。

【図２】 この発明を具体化した一実施例において、本
発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を含むガソリンエ
ンジンシステムを示す概略構成図である。

【図３】 一実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】 一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「燃料噴射量算出ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図５】 一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「空燃比補正値算出ルーチン」を示すフローチャートで
ある。

【図６】 一実施例において、図５のルーチンに係る各
種パラメータの変化を示すタイムチャートである。

【図７】 従来技術において、空燃比補正値とそれに関
連するパラメータの変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】 １…内燃機関としてのエンジン、１７…燃料供給手段と
してのインジェクタ、３４…濃度検出手段としての酸素
センサ、５１…ＥＣＵ（５１は補正値算出手段、燃料量
補正手段及び積分時定数可変手段を構成する）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に供給される空気と燃料の空燃
   比をその内燃機関の運転状態に応じた目標空燃比に合致
   させるために、燃料供給手段をもって前記内燃機関に供
   給すべき燃料量を制御するようにした空燃比制御装置で
   あって、 前記内燃機関から排出される排気ガス中の特定成分の濃
   度を検出するための濃度検出手段と、 前記濃度検出手段の検出値に基づき、比例定数をもって
   比例補正を行うと共にその後に積分定数をもって積分補
   正を行うことにより、前記空燃比に係る空燃比補正値を
   算出するための補正値算出手段と、 前記補正値算出手段の算出値に応じて前記内燃機関に供
   給すべき燃料量を補正するための燃料量補正手段とを備
   えた内燃機関の空燃比制御装置において、 前記積分定数を時間経過に応じて変化する積分時定数と
   し、その積分時定数を最新の比例補正が行われた後の時
   間経過に応じて増大させるための積分時定数可変手段を
   設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。