JPH1077876A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空燃比センサの経時変化を推測し、その出力
を補正する。 【解決手段】 機関への燃料供給が停止されているとき
に、空燃比センサの出力信号が計測開始しきい値を越え
てから計測停止しきい値に達するまでの立ち上がり時間
を計測して、空燃比センサの初期使用時には第１記憶領
域のリングバッファに計測した立ち上がり時間を記憶す
ると共に、ｎ個の立ち上がり時間の平均値又は標準偏差
を算出・記憶する一方（Ｓ18、19）、空燃比センサの経
時変化推測時には第２記憶領域のリングバッファに計測
した立ち上がり時間を記憶すると共に、ｎ個の立ち上が
り時間の平均値又は標準偏差を算出・記憶する（Ｓ25、
26）。そして、経時変化推測時に、第１記憶領域及び第
２記憶領域に記憶されている平均値又は標準偏差の偏差
DTsigmに基づき設定される補正係数Ksにより、空燃比λ
の補正を行い、補正された空燃比λに基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行う（Ｓ21〜24）。

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
制御装置に関し、特に、広域空燃比センサの経時変化の
補正を行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では、エンジン制御システムの故障
や経時劣化等による排気性状の低下を防止することを目
的として、制御システムに故障はないか、或いは、経時
劣化していないかを自己診断し、運転者や整備者にこの
情報を報知するシステムの必要性が増している。このた
め、センサやアクチュエータの診断機能を充実させ、経
時劣化を補う補正機能や劣化判定を確実に行う必要があ
り、例えば、特開平４−１１２９３９号公報及び特開平
４−１１２９４１号公報等に開示されるように、三元触
媒を使用したガソリンエンジンでは、触媒の前後に酸素
センサ（空燃比センサ）を配置し、夫々のセンシング結
果に基づき空燃比制御の精度を向上させる技術が案出さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、三元触
媒を使用せずに空燃比を希薄化することで排気性状の向
上を図るリーンバーンエンジン等のシステムでは、広範
な空燃比の検出が可能な広域空燃比センサを使用して機
関運転状態に適合した空燃比に制御するため、空燃比を
理論空燃比（１４．７）に制御する従来技術のような判
断処理を行うことができない。

【０００４】また、排気通路に複数の広域空燃比センサ
を配設し、冗長性を持たせて多数決等により処理するこ
とも考えられるが、広域空燃比センサが高価であるため
あまり実用的な手法ではない。そこで、本発明は以上の
ような従来の問題点に鑑み、広域空燃比センサの出力特
性の変化から経時変化を推測し、この経時変化の補正を
行う内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように、機関の排気通路に介装さ
れ排気中の酸素濃度に基づき広範な空燃比を検出する空
燃比センサＡと、機関における燃焼の有無を判定する燃
焼状態判定手段Ｂと、該燃焼状態判定手段Ｂにより非燃
焼状態であると判定されたときに前記空燃比センサＡの
出力値をモニタして出力信号の立ち上がり時間を計測す
る立ち上がり時間計測手段Ｃと、前記空燃比センサＡの
使用開始時からの立ち上がり時間計測回数を計数する計
測回数計数手段Ｄと、前記立ち上がり時間計測回数が所
定値未満のときに計測された立ち上がり時間を記憶する
第１記憶手段Ｅと、該立ち上がり時間計測回数が所定値
以上のときに計測された立ち上がり時間を記憶する第２
記憶手段Ｆと、前記第１記憶手段Ｅ及び第２記憶手段Ｆ
に記憶されている立ち上がり時間の偏差に基づき前記空
燃比センサＡの出力値を補正する補正係数を設定する補
正係数設定手段Ｇと、該空燃比センサＡの出力値を前記
補正係数によって補正する出力値補正手段Ｈと、補正さ
れた空燃比センサの出力値に基づき空燃比をフィードバ
ック制御する空燃比フィードバック制御手段Ｉと、を含
んで構成した。

【０００６】このようにすれば、立ち上がり時間計測回
数が所定値未満の初期使用時における立ち上がり時間
と、立ち上がり時間計測回数が所定値以上の経時変化推
測時における立ち上がり時間と、の偏差に基づいて設定
される補正係数によって、空燃比センサの出力値の補正
が行われる。即ち、空燃比センサの出力値の立ち上がり
時間変化に基づく空燃比センサの出力値の補正が行われ
る。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記第１記憶手段
及び第２記憶手段を、前記立ち上がり時間計測手段によ
り計測された立ち上がり時間が所定値以上のときのみ、
計測された立ち上がり時間を記憶するようにした。この
ようにすれば、例えば、ノイズ等により立ち上がり時間
が正規時間より短く計測されても、この計測値は第１記
憶手段或いは第２記憶手段に記憶されないので、計測エ
ラーによる経時変化の推測精度低下が防止される。

【０００８】請求項３記載の発明は、機関の吸気通路に
介装されたスロットル弁の開度を検出する開度検出手段
と、機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段
と、検出されたスロットル開度及び機関回転速度に基づ
いて燃料カット条件が成立したか否かを判定する条件判
定手段と、を含んで構成され、前記燃焼状態判定手段
は、前記条件判定手段により燃料カット条件が成立した
ときに、機関は非燃焼状態であると判定するようにし
た。

【０００９】このようにすれば、減速時或いは機関保護
のために行われる、機関への燃料供給が停止される燃料
カット条件、即ち、機関の非燃焼状態が判定される。請
求項４記載の発明は、前記機関への燃料供給を遮断する
燃料供給遮断手段を備える場合には、前記燃焼状態判定
手段を、前記非燃焼状態判定条件に加え、前記燃料供給
遮断手段により燃料供給が遮断されているときに、機関
は非燃焼状態であると判定するようにした。

【００１０】このようにすれば、空燃比センサの使用開
始時及び経時変化推測時の推測条件がより厳密になる。
請求項５記載の発明は、前記立ち上がり時間計測手段
を、前記空燃比センサからの出力値が所定の計測開始し
きい値を越えてから、該空燃比センサからの出力値が所
定の計測停止しきい値に達するまでの時間を計測するよ
うにした。

【００１１】このようにすれば、空燃比センサの出力信
号の立ち上がり前と立ち上がり後の出力値が毎回異なっ
ていても、空燃比センサの出力信号の立ち上がり時間の
計測が略同一条件で行われる。請求項６記載の発明は、
前記計測回数計数手段による立ち上がり時間計測回数
を、前記空燃比センサを交換したときにリセットするリ
セット手段を含んで構成した。

【００１２】このようにすれば、空燃比センサを交換し
た場合に、空燃比センサの初期使用時における出力信号
の立ち上がり時間が新たに記憶される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図２は、本発明に係る空燃比制御装
置を備えた圧縮天然ガス（以下「ＣＮＧ」という）エン
ジンの一実施形態を示している。ＣＮＧエンジン（以下
「エンジン」という）１には、図示しないエアクリー
ナ、ミキサ２及びスロットル弁３が介装された吸気通路
４を通って空気が流入する。このミキサ２には、吸気通
路面積を絞ることで負圧を発生させるベンチュリ２ａ
と、デューティ制御されるフィードバックソレノイドに
より駆動制御される燃料噴射ソレノイド弁２ｂとが設け
られている。そして、ボンベ５に気体で貯蔵されている
ＣＮＧが、ボンベ５から押し出され、燃料パイプ６ａ及
び燃料遮断弁７を経てレギュレータ８に供給される。レ
ギュレータ８に供給されたＣＮＧは、エンジン冷却水で
加熱され略大気圧のガスとなり、燃料パイプ６ｂ及び燃
料遮断弁９（燃料供給遮断手段）を経て、ミキサ２を通
過する吸入空気流量に応じたベンチュリ負圧により吸引
され、吸入空気と混合してエンジン１に供給される。

【００１４】また、吸気通路４には、スロットル弁３を
バイパスするバイパス通路１０が形成されており、ここ
に介装されるアイドル制御弁１１によりアイドル時の吸
入空気流量が調整される。なお、以上説明しなかった符
号１２は、空気とＣＮＧの混合気に火花点火を行う点火
栓、符号１３は、スロットル弁３の開閉を行う負圧を駆
動源とするダイアフラム弁、符号１４は、ダイアフラム
弁１３に駆動源としてのスロットル弁３下流の吸入負圧
を供給する負圧導入路、符号１５は、負圧導入路１４に
介装されダイアフラム弁１３への供給負圧の調整を行う
ソレノイド弁である。

【００１５】空燃比制御を行うためのセンサとしては、
エンジン１の排気通路１６に介装される広域空燃比セン
サ１７（以下「空燃比センサ」という。詳細は後述す
る）、エンジン１の図示しないクランクシャフトに取り
付けられ機関回転と同期してクランク単位角信号を出力
するクランク角センサ１８（機関回転速度検出手段）、
シリンダブロック１９のウォータジャケット部１９ａに
設けられ冷却水温度を検出する冷却水温度センサ２０、
スロットル弁３に付設されスロットル弁３の開度を検出
する開度センサ２１（開度検出手段）、等が設けられて
おり、これらの出力がＣＰＵ２２ａ、ＲＯＭ２２ｂ、Ｒ
ＡＭ２２ｃ、入力インターフェース２２ｄ、出力インタ
ーフェース２２ｅ及び内部バス２２ｆを含んで構成され
るコントロールユニット２２に入力される。なお、コン
トロールユニット２２は、クランク角センサ１８から出
力されるクランク単位角信号をカウントして、機関回転
速度を算出すると共に、燃焼状態判定手段、立ち上がり
時間計測手段、計測回数計数手段、リセット手段、第１
記憶手段、第２記憶手段、補正係数設定手段、出力値補
正手段、空燃比フィードバック制御手段及び条件判定手
段としての機能を有している。

【００１６】さらに、コントロールユニット２２には、
イグニッションスイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ信号が入力
されると共に、バッテリ２４から電源電圧が印加され
る。次に、本実施形態で使用される空燃比センサ１７の
詳細について図３及び図４に基づいて説明する。空燃比
センサ１７のセンサ素子部の詳細を示す図３において、
空燃比センサ１７には、酸素イオン伝導体の固体電解質
としてのジルコニア１７ａの対向する両端面に、白金か
らなる多孔質の電極１７ｂ，１７ｃが夫々設けられてい
る。そして、ジルコニア１７ａの表裏に酸素濃度差があ
ると、酸素はジルコニア１７ａの中を拡散して、酸素濃
度の濃い方から薄い方へ移行し平衡状態になろうとする
性質がある。そこで、この性質を利用し、基準気体と被
検出気体（機関排気）との間の酸素分圧差に応じて両電
極間に生じる起電力（出力電圧）を固定抵抗１７ｄの両
端部間の電圧Ｖｐとして検出する。

【００１７】かかる空燃比センサ１７の出力特性は、図
４に示すように、空燃比によってその出力電流Ｉｐが１
対１に対応する。即ち、空燃比と出力電流Ｉｐとが１対
１に対応することで、混合気を所望の空燃比に制御する
空燃比制御が行えるようになる。ここで、空燃比センサ
の経時変化を推測する原理を説明する。空燃比センサの
素子部の電極間の抵抗値は、経時的な変化を起こし徐々
に増加する特性があり、機関排気中の酸素濃度が少ない
状態から酸素濃度が多い状態へと酸素濃度が急激に変化
すると、経時変化によるセンサ素子部間の抵抗値変化の
影響で、内部電流Ｉｐの立ち上がり変化率が徐々に遅く
なる傾向がある（図５(a) 参照）。そこで、機関排気中
の酸素濃度が急激に変化する場合に、内部電流Ｉｐを空
燃比センサの出力電圧Ｖｐとして検出し（内部電流Ｉｐ
と出力電圧Ｖｐは密接な関係がある）、この出力電圧Ｖ
ｐが所定の範囲間を通過する立ち上がり時間ＤＴ（図５
(b)参照）を介して空燃比センサの経時変化を推測する
ことができる。具体的には、略同一条件下における空燃
比センサの初期使用時の立ち上がり時間ＤＴ₀ と経時変
化推測時の立ち上がり時間ＤＴ₁ との偏差ＤＴ₁ −ＤＴ
₀ を算出し、偏差ＤＴ ₁ −ＤＴ₀ に基づいて補正係数マ
ップを参照して補正係数Ｋｓを設定し、この補正係数Ｋ
ｓにより空燃比の補正を行う。なお、実際の制御におい
ては、経時変化の推測精度を向上するために、前記同一
条件として、空燃比フィードバック制御が行われていな
い燃料供給が停止している状態（この場合には、燃焼が
行われていないので機関排気は大気と同じ状態となる）
を採用し、また、立ち上がり時間ＤＴは複数データの平
均値又は標準偏差を使用する。

【００１８】以上説明した空燃比制御は、コントロール
ユニット２２を構成するＲＯＭ２２ｂに記憶されている
プログラムによってソフトウエア的に実行される。図６
及び図７は、このプログラムによる制御内容を示し、所
定時間毎に実行されるサブルーチン形式をなしている。
ステップ１（図では、Ｓ１と略記する。以下同様）で
は、空燃比センサ１７からの出力電圧Ｖｐ（図３参照）
を読み込む。

【００１９】ステップ２では、空燃比センサ１７からの
出力電圧Ｖｐが計測開始しきい値Ｓｌｏｗ未満であるか
否かを判断し、Ｓｌｏｗ未満（Ｙｅｓ）であればステッ
プ３へと進み、Ｓｌｏｗ以上（Ｎｏ）であればステップ
２１へと進む。この処理は、出力電圧ＶｐがＳｌｏｗ以
上であれば、前述した立ち上がり時間ＤＴの算出を行う
ことができないので、この場合には、空燃比センサ１７
の経時変化の推測を行わないようにしている。

【００２０】ステップ３では、開度センサ２１からスロ
ットル開度θを読み込むと共に、クランク角センサ１８
からのクランク単位角信号に基づき機関回転速度Ｎｅを
算出する。ステップ４では、スロットル開度θ及び機関
回転速度Ｎｅに基づきエンジン１への燃料供給を停止す
る条件（以下「燃料カット条件」という）が成立してい
るか否かを判断し、燃料カット条件が成立（Ｙｅｓ）し
ていればステップ５へと進み、燃料カット条件が不成立
（Ｎｏ）であればステップ２１へと進む。ここで、ステ
ップ３及びステップ４の処理が条件判定手段に相当し、
燃料カット条件が成立する場合としては、例えば、以下
の場合がある。

【００２１】(1) スロットル開度θが所定値未満、か
つ、機関回転速度Ｎｅが第１の所定値以上となった減速
時。即ち、減速時に燃料供給を停止し、ＨＣの抑制と燃
費向上を図っているとき。 (2) 機関回転速度Ｎｅが第２の所定値（第１の所定値＜
第２の所定値）以上となった高回転時。即ち、機関回転
速度Ｎｅの上昇を抑制し、機関の保護を行っていると
き。

【００２２】ステップ５では、燃料遮断弁９が作動して
いるか否か、即ち、エンジン１への燃料供給が停止され
ているか否かを判断し、燃料供給が停止されていれば
（Ｙｅｓ）ステップ６へと進み、燃料供給が行われてい
れば（Ｎｏ）ステップ２１へと進む。ここで、ステップ
４における燃料カット条件の判断に加え、燃料遮断弁９
の作動状態を介して燃料供給が停止されているか否かを
判断しているのは、空燃比センサ１７の経時変化を高精
度に推測するためには、空燃比センサ１７の使用開始時
及び経時変化推測時の推測条件を極力同一にする必要が
あり、推測条件をより厳密にすべくエンジン１への燃料
供給停止を高精度に判断する必要があるからである。な
お、ステップ３〜ステップ５の処理が燃焼状態判定手段
に相当する。

【００２３】ステップ６では、タイマーを始動させ、燃
料カットが開始されてからの経過時間の計測を開始す
る。ステップ７では、空燃比センサ１７の出力電圧Ｖｐ
が計測開始しきい値Ｓｌｏｗ（図５(b) 参照）になった
か否かを判断し、出力電圧Ｖｐが計測開始しきい値Ｓｌ
ｏｗ未満（Ｎｏ）であれば、ステップ８で空燃比センサ
１７の出力電圧Ｖｐを読み込み、再びステップ７の判断
処理を繰り返す。即ち、ステップ７及びステップ８の処
理は、空燃比センサ１７の出力電圧Ｖｐが計測開始しき
い値Ｓｌｏｗ以上になるまで待機し、この条件が成立し
たときに続くステップ９へと進むものである。

【００２４】ステップ９では、ステップ６において始動
させたタイマー出力値を、空燃比センサ１７の出力電圧
Ｖｐが計測開始しきい値Ｓｌｏｗ以上になった時刻Ｔｓ
ｌｏｗとして記録する。ステップ１０では、空燃比セン
サ１７の出力電圧Ｖｐが計測停止しきい値Ｓｈｉｇｈ
（図５(b) 参照）になったか否かを判断し、出力電圧Ｖ
ｐが計測停止しきい値Ｓｈｉｇｈ未満（Ｎｏ）であれ
ば、ステップ１１で空燃比センサ１７の出力電圧Ｖｐを
読み込み、再びステップ１０の判断処理を繰り返す。即
ち、ステップ１０及びステップ１１の処理は、空燃比セ
ンサ１７の出力電圧Ｖｐが計測停止しきい値Ｓｈｉｇｈ
以上になるまで待機し、この条件が成立したときに続く
ステップ１２へと進むものである。

【００２５】ステップ１２では、ステップ６において始
動させたタイマー出力値を、空燃比センサ１７の出力電
圧Ｖｐが計測停止しきい値Ｓｈｉｇｈ以上になった時刻
Ｔｓｈｉｇｈとして記録する。ステップ１３では、ステ
ップ６において起動したタイマーにより燃料カットが開
始されてから所定時間Ｔｏｋ〔秒〕経過したか否かを判
断し、経過していれば（Ｙｅｓ）ステップ１４へと進
み、経過していなければ（Ｎｏ）ステップ２１へと進
む。この処理は、空燃比センサ１７の出力電圧Ｖｐが短
時間で計測開始しきい値Ｓｌｏｗから計測停止しきい値
Ｓｈｉｇｈとなった場合には、ノイズ等による計測エラ
ーが発生したとみなし、空燃比センサ１７の経時変化の
推測を行わないようにして、推測精度の低下を防止する
ものである。

【００２６】ステップ１４では、ステップ９及びステッ
プ１２で記憶した時刻Ｔｓｌｏｗ，Ｔｓｈｉｇｈに基づ
き立ち上がり時間ＤＴを次式によって算出する。 ＤＴ＝Ｔｓｈｉｇｈ−Ｔｓｌｏｗ なお、ステップ６〜ステップ１４の処理によって、空燃
比センサ１７の出力信号の立ち上がり時間ＤＴの計測が
行われ、これらの処理が立ち上がり時間計測手段に相当
する。

【００２７】ステップ１５では、空燃比センサ１７を新
たに交換したか否かを判断し、交換した場合には（Ｙｅ
ｓ）、ステップ１６へと進み後述するカウンタｋ（計測
回数計数手段）をリセットする。この判断は、例えば、
コントロールユニット２２を構成するＲＡＭ２２ｃにバ
ックアップされているフラグ等に基づいて行うようにす
ればよい。なお、ステップ１６の処理がリセット手段に
相当する。

【００２８】ステップ１７では、カウンタｋの値が所定
値ＭＡＸｋ以上か否かを判断し、ＭＡＸｋ以上（Ｙｅ
ｓ）であればステップ１８へと進み、ＭＡＸｋ未満（Ｎ
ｏ）であればステップ２５へと進む。このカウンタｋ
は、空燃比センサ１７の初期設定時及び交換時（ステッ
プ１６参照）に０に設定され、空燃比センサ１７の立ち
上がり時間の計測回数を保持している。

【００２９】ステップ１８では、ステップ１４において
算出した立ち上がり時間ＤＴを、ｎ個のデータを記憶す
る第２記憶領域のリングバッファ（第２記憶手段）のｍ
番目に記憶する。このｍは、例えば、カウンタｋをｎで
除算した余りを使用し、最新のｎ個の立ち上がり時間Ｄ
Ｔが記憶されているようにする。ステップ１９では、第
２記憶領域のリングバッファに記憶したｎ個の立ち上が
り時間ＤＴから、平均値又は標準偏差を算出する。

【００３０】ステップ２０では、カウンタｋをインクイ
メントする。ステップ２１では、後述する第１記憶領域
と第２記憶領域の平均値又は標準偏差の偏差ＤＴｓｉｇ
ｍを算出する。具体的には、図８に示すように、第１記
憶領域及び第２記憶領域に記憶されている平均値を夫々
Ｘｔｎ０，Ｘｔｎ１、標準偏差を夫々σｔｎ０，σｔｎ
１とすると、 ＤＴｓｉｇｍ＝Ｘｔｎ１−Ｘｔｎ０ 或いは、 ＤＴｓｉｇｍ＝（Ｘｔｎ１−σｔｎ１）−（Ｘｔｎ０−
σｔｎ０） として算出することができる。

【００３１】ステップ２２では、算出したＤＴｓｉｇｍ
に基づいて図９に示す補正係数マップを参照し、補正係
数Ｋｓを設定する。なお、ステップ２１及びステップ２
２の処理が補正係数設定手段に相当する。ステップ２３
では、補正係数Ｋｓに基づいて空燃比センサ１７から検
出される空燃比λをλ＝λ×Ｋｓとして補正する。な
お、この処理が出力値補正手段に相当する。

【００３２】ステップ２４では、補正された空燃比λに
基づいて空燃比フィードバック制御を行い（空燃比フィ
ードバック制御手段）、処理を終了する。ステップ２５
では、ステップ１４において算出した立ち上がり時間Ｄ
Ｔを、ｎ個のデータを記憶する第１記憶領域のリングバ
ッファ（第１記憶手段）のｍ番目に記憶する。このｍ
は、例えば、カウンタｋをｎで除算した余りを使用し、
最新のｎ個の立ち上がり時間ＤＴが記憶されているよう
にする。

【００３３】ステップ２６では、第１記憶領域のリング
バッファに記憶したｎ個の立ち上がり時間ＤＴから、平
均値又は標準偏差を算出する。ステップ２７では、カウ
ンタｋをインクイメントし、ステップ２４へと進み、空
燃比センサ１７から検出される空燃比λに基づいて空燃
比フィードバック制御を行う。

【００３４】このようにすれば、空燃比センサ１７の初
期使用時における立ち上がり時間ＤＴのばらつき分布か
ら求めた平均値又は標準偏差と、空燃比センサ１７の経
時変化推測時における立ち上がり時間ＤＴのばらつき分
布から求めた平均値又は標準偏差との偏差を求め、この
偏差に基づいて予め設定された補正係数マップから空燃
比センサ１７の補正係数Ｋｓを求めることができる。そ
して、空燃比フィードバック制御をするに際し、補正係
数Ｋｓによって空燃比センサ１７の出力値を補正するこ
とで、例えば、リーンバーンエンジン等で機関運転状態
によって変わる目標空燃比制御に使用される広域空燃比
センサの出力の経時変化による出力補正を行うことがで
きる。

【００３５】また、ＣＮＧエンジンを搭載する車両のよ
うに機関への燃料供給を停止する手段を備えるものにあ
っては、空燃比センサ１７の立ち上がり時間ＤＴを計測
する条件を、スロットル開度θ及び機関回転速度Ｎｅに
基づいて判断される燃料カット時であり、かつ、燃料遮
断弁９の作動状態に基づいて判断しているので、空燃比
センサ１７の初期使用時及び経時変化推測時の計測条件
を極力同一とすることができ、この観点から、空燃比セ
ンサ１７の経時変化の推測精度を向上することができ
る。

【００３６】さらに、空燃比センサ１７を途中で交換し
た場合には、カウンタｋをリセットするようにしたの
で、この場合には、空燃比センサ１７の初期使用時にお
ける立ち上がり時間ＤＴのばらつき分布から平均値又は
標準偏差が再び算出され、空燃比センサ１７の個体差に
よる経時変化の推測精度の低下を防止することができ
る。

【００３７】なお、本実施形態では、空燃比センサ１７
の初期使用時及び経時変化推測時における立ち上がり時
間ＤＴの計測条件を極力同一とするため、機関への燃料
供給を停止した燃料カット時に制限したが、この条件は
他の条件、例えば、機関始動後であって燃焼が行われて
いない時であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、立ち上がり時間計測回数が所定値未満の初
期使用時における立ち上がり時間と、立ち上がり時間計
測回数が所定値以上の経時変化推測時における立ち上が
り時間との偏差、即ち、経時変化による出力信号の立ち
上がり時間の変化に基づき空燃比センサの出力値の補正
係数が設定される。そして、空燃比フィードバック制御
を行う際に、設定された補正係数によって空燃比センサ
の出力値を補正することで、例えば、リーンバーンエン
ジン等で機関運転状態によって変わる目標空燃比制御に
使用される広域空燃比センサの出力信号の経時変化によ
る出力補正を行うことができ、空燃比制御の精度向上、
及び、排気性状の向上を図ることができる。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、例えば、ノ
イズ等により立ち上がり時間が正規時間より短く計測さ
れても、この計測値は第１記憶手段或いは第２記憶手段
に記憶されないので、計測エラーによる経時変化の推測
精度の低下を防止することができる。請求項３記載の発
明によれば、機関への燃料状態が停止される燃料カット
状態、即ち、機関の非燃焼状態が判定されるので、空燃
比センサの初期使用時及び経時変化推測時の判定条件を
略同一とすることができ、経時変化の推定精度を向上す
るすることができる。

【００４０】請求項４記載の発明によれば、燃焼状態判
定手段による機関の非燃焼状態の判定は、非燃焼状態判
定条件に加え、燃料供給遮断手段により燃料供給が遮断
されているときに行われるので、空燃比センサの初期使
用時及び経時変化推測時の判定条件を極力同一とするこ
とができ、経時変化の推定精度をさらに向上することが
できる。

【００４１】請求項５記載の発明によれば、空燃比セン
サの出力信号の立ち上がり前と立ち上がり後の出力値が
毎回異なっていても、立ち上がり時間の計測を略同一条
件で行うことができ、立ち上がり時間の計測精度の向
上、即ち、経時変化推定精度の向上を図ることができ
る。請求項６記載の発明によれば、空燃比センサを交換
した場合に、空燃比センサの初期使用時における出力信
号の立ち上がり時間が新たに記憶されるので、交換に伴
う空燃比センサの個体差による経時変化の推定精度の低
下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のクレーム対応図

【図２】 本発明に係る空燃比制御装置の一実施形態を
示すシステム図

【図３】 同上のシステムで使用される空燃比センサ素
子部の詳細図

【図４】 同上の空燃比センサの空燃比−出力電流特性
を示す線図

【図５】 同上の空燃比センサの経時変化推測原理を示
す図で、(a) は経過時間に対するセンサ出力特性等を示
す線図、(b) は立ち上がり時間の説明図

【図６】 同上の空燃比制御内容を示すフローチャート

【図７】 同上の空燃比制御内容を示すフローチャート

【図８】 同上の立ち上がり時間の分布状態を示す線図

【図９】 同上の補正係数マップを示す線図

【符号の説明】

１ エンジン ３ スロットル弁 ４ 吸気通路 １６ 排気通路 １７ 空燃比センサ １８ クランク角センサ ２１ 開度センサ ２２ コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の排気通路に介装され排気中の酸素濃
   度に基づき広範な空燃比を検出する空燃比センサと、機
   関における燃焼の有無を判定する燃焼状態判定手段と、
   該燃焼状態判定手段により非燃焼状態であると判定され
   たときに前記空燃比センサの出力値をモニタして出力信
   号の立ち上がり時間を計測する立ち上がり時間計測手段
   と、前記空燃比センサの使用開始時からの立ち上がり時
   間計測回数を計数する計測回数計数手段と、前記立ち上
   がり時間計測回数が所定値未満のときに計測された立ち
   上がり時間を記憶する第１記憶手段と、該立ち上がり時
   間計測回数が所定値以上のときに計測された立ち上がり
   時間を記憶する第２記憶手段と、前記第１記憶手段及び
   第２記憶手段に記憶されている立ち上がり時間の偏差に
   基づき前記空燃比センサの出力値を補正する補正係数を
   設定する補正係数設定手段と、該空燃比センサの出力値
   を前記補正係数によって補正する出力値補正手段と、補
   正された空燃比センサの出力値に基づき空燃比をフィー
   ドバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、を
   含んで構成された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１記憶手段及び第２記憶手段は、前
   記立ち上がり時間計測手段により計測された立ち上がり
   時間が所定値以上のときのみ、計測された立ち上がり時
   間を記憶することを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】機関の吸気通路に介装されたスロットル弁
   の開度を検出する開度検出手段と、機関の回転速度を検
   出する機関回転速度検出手段と、検出されたスロットル
   開度及び機関回転速度に基づいて燃料カット条件が成立
   したか否かを判定する条件判定手段と、を含んで構成さ
   れ、 前記燃焼状態判定手段は、前記条件判定手段により燃料
   カット条件が成立したときに、機関は非燃焼状態である
   と判定す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。
4. 【請求項４】前記機関への燃料供給を遮断する燃料供給
   遮断手段を備える場合には、前記燃焼状態判定手段は、
   前記非燃焼状態判定条件に加え、前記燃料供給遮断手段
   により燃料供給が遮断されているときに、機関は非燃焼
   状態であると判定することを特徴とする請求項３記載の
   内燃機関の空燃比制御装置。
5. 【請求項５】前記立ち上がり時間計測手段は、前記空燃
   比センサからの出力値が所定の計測開始しきい値を越え
   てから、該空燃比センサからの出力値が所定の計測停止
   しきい値に達するまでの時間を計測することを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。
6. 【請求項６】前記計測回数計数手段による立ち上がり時
   間計測回数を、前記空燃比センサを交換したときにリセ
   ットするリセット手段を含んで構成したことを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。