JP3335462B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの空燃比制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用の燃料噴射式エンジン
においては、基本的には空燃比(Ａ／Ｆ)が所定の目標空
燃比(例えば、理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７すなわちλ＝
１)に保持されるように、吸入空気量とエンジン回転数
とに応じて、すなわち吸気充填量に応じて燃料噴射弁の
燃料噴射量(噴射パルス幅)が設定されるようになってい
る。なお、かかる燃料噴射式エンジンにおいては、普
通、空燃比をより正確に目標空燃比に保持するために、
空燃比の目標空燃比に対する偏差に応じて該偏差をなく
すように燃料噴射弁の燃料噴射量を補正するといった空
燃比のフィードバック制御が行われるようになってい
る。

【０００３】そして、かかる燃料噴射式エンジンにおい
ては、近年燃費性能を高めるとともにＮＯx排出量を低
減するために、さほど高出力が要求されない所定の運転
領域(リーンバーン領域)では空燃比を理論空燃比よりも
リーンな空燃比(例えば、Ａ／Ｆ＝２４)に保持するよう
にしたもの、いわゆるリーンバーンエンジンが広く用い
られている。なお、このようなリーンバーンエンジンで
は、普通、高出力が要求される運転領域ではエンジン出
力を高めるために目標空燃比が理論空燃比又はこれより
もリッチな空燃比とされ、またアイドル領域では燃焼安
定性を高めるために目標空燃比が理論空燃比とされる。

【０００４】ところで、一般に自動車においてはエンジ
ン冷却水を熱源として車室内の暖房を行うようになって
いるが、リーンバーンエンジンが搭載された自動車にお
いて外気温が低いときにリーンバーンを行うと、エンジ
ンの発熱量が低下するのでエンジン冷却水の温度(以
下、これをエンジン水温という)が低下して、あるいは
エンジン水温の上昇が遅れて車室内を十分に暖房するこ
とができないことがあるといった問題がある。

【０００５】また、一般に、エンジン水温が低いときす
なわち冷機時には混合気の燃焼安定性が悪くなるので、
リーンバーンエンジンではエンジン水温が所定の基準エ
ンジン水温より低いときには、目標空燃比をリーンにし
てリーンバーンを行うのを禁止するようにしている。し
かしながら、このようにすると外気温が低いときには目
標空燃比の切り替えが頻繁に起こることがあり、このよ
うな場合には目標空燃比の切り替えに伴ってトルクショ
ックが発生するといった問題がある。

【０００６】すなわち、外気温が低い場合において、エ
ンジン水温が基準エンジン水温より低いときには無条件
に目標空燃比が理論空燃比とされるので、エンジン水温
は比較的すみやかに上昇して基準エンジン水温以上とな
る。そして、このようにエンジン水温が基準エンジン水
温以上となるとリーンバーン領域では目標空燃比がリー
ンな空燃比とされてリーンバーンが行われることになる
が、この場合エンジンの発熱量が低下するのでエンジン
水温が低下して再び基準エンジン水温より低くなる。こ
のようなエンジン水温の上昇・下降が繰り返され、すな
わちエンジン水温のハンチングが発生し、目標空燃比が
リーンな空燃比とされる状態と目標空燃比が理論空燃比
とされる状態とが頻繁に切替わり、これに伴ってエンジ
ン出力が急変してトルクショックが生じることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、外気温が低い
ときには目標空燃比をリッチ化して、すなわちリーンバ
ーンを禁止して、暖房性能を高めるとともにエンジン水
温のハンチングに起因するトルクショックの発生を防止
するようにしたリーンバーンエンジンが提案されている
(例えば、特公平５−３１６４８号公報参照)。しかしな
がら、このように外気温が低いときにリーンバーンを禁
止するようにした従来のリーンバーンエンジンでは、外
気温が低いときにはエンジン水温が十分に高い場合でも
全面的にリーンバーンが禁止されるため、燃費性能が非
常に悪くなるといった問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、外気温が低いときに暖房性
能を低下させることなく燃費性能を十分に高めることが
できるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とする。また、外気温が低いときに目標空燃比の頻繁な
切り替えに起因するトルクショックを発生させることな
く燃費性能を十分に高めることができるエンジンの空燃
比制御装置を提供することを目的とする。さらには、外
気温が低いときに暖房性能を低下させることなく燃費性
能を十分に高めることができ、かつ目標空燃比の頻繁な
切り替えに起因するトルクショックを発生させることな
く燃費性能を十分に高めることができるエンジンの空燃
比制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、図１にその構成を示すように、本願発明は、所定の
運転領域では理論空燃比よりもリーンな目標空燃比を設
定する目標空燃比設定手段ａと、空燃比が目標空燃比設
定手段ａによって設定された目標空燃比となるように燃
料供給量を制御する燃料供給量制御手段ｂと、エンジン
水温を検出するエンジン水温検出手段ｃと、該エンジン
水温検出手段ｃによって検出されたエンジン水温が所定
の基準エンジン水温よりも低いときには目標空燃比設定
手段ａがリーンな目標空燃比を設定するのを規制するリ
ーンバーン規制手段ｄとが設けられているエンジンの空
燃比制御装置において、外気温を検出する外気温検出手
段ｅと、該外気温検出手段ｅによって検出された外気温
が所定の基準外気温よりも低いときには上記基準エンジ
ン水温を高温側に変更する基準エンジン水温変更手段ｆ
とが設けられていることを特徴とするエンジンの空燃比
制御装置を提供する。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図２に示すように、ガソリンを燃料とする燃料噴射式の
自動車用エンジンＣＥにおいては、吸気弁１が開かれた
ときに吸気ポート２から燃焼室３内に混合気が吸入さ
れ、この混合気がピストン４で圧縮された後点火プラグ
５によって着火・燃焼させられ、排気弁６が開かれたと
きに燃焼ガス(排気ガス)が排気ポート７を介して排気通
路８に排出されるようになっている。ここで、排気通路
８には、上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度(空燃
比)を検出するリニアＯ₂センサ９と、排気ガスを浄化す
る三元触媒を用いた触媒コンバータ１０とが設けられて
いる。なお、エンジンＣＥは所定の運転領域すなわちリ
ーンバーン領域では、燃費性能とエミッション性能(Ｎ
Ｏxの低減)とを高めるために目標空燃比を理論空燃比
(空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７すなわち空気過剰率λ＝１)よ
りもリーンな空燃比(例えば、Ａ／Ｆ＝２３〜２４であ
り、以下これをリーン空燃比という)とするエンジンす
なわちリーンバーンエンジンである。

【００２２】また、点火プラグ５へは、ディストリビュ
ータ１１と点火制御装置１２とによって、コントロール
ユニット１３によって設定される所定のタイミング(点
火時期)で高電圧の点火用電力が供給されるようになっ
ている。ここで、コントロールユニット１３は、エンジ
ンＣＥの運転状態に応じて点火時期(進角量)を設定する
ようになっている。なお、ディストリビュータ１１では
クランク角(エンジン回転数)が検出されるようになって
いる。

【００２３】エンジンＣＥの燃焼室３に燃料燃焼用の空
気を供給するために、上流端が大気に開放された吸気通
路１４が設けられ、この吸気通路１４には上流側から順
に、吸入空気量(吸気量)を検出するホットワイヤ式のエ
アフローセンサ１５と、アクセルペダル(図示せず)の踏
み込み量に対応して開閉されるスロットル弁１６と、吸
気通路１４内の脈動(サージング)を低減して空気の流れ
を安定させるサージタンク１７とが設けられている。そ
して、吸気通路１４の下流端は前記の吸気ポート２に接
続されている。また、吸気ポート２近傍において吸気通
路１４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８が、噴射口が
吸気ポート２方向に向くようにして配設されている。こ
こで、燃料噴射弁１８の燃料噴射量(噴射パルス幅)及び
噴射タイミングは、後で説明するように、コントロール
ユニット１３によって制御されるようになっている。

【００２４】そして、スロットル弁１６より上流側の吸
気通路１４内の空気を、スロットル弁１６をバイパスし
てサージタンク１７に案内するバイパス吸気通路１９が
設けられ、このバイパス吸気通路１９にはアイドル時の
吸入空気量を制御するＩＳＣバルブ２０が介設されてい
る。このＩＳＣバルブ２０は、コントロールユニット１
３から印加される信号に従って、負荷特性、例えばエア
コン用コンプレッサ(図示せず)のオン・オフ等に応じて
開閉されるようになっている。

【００２５】エンジンＣＥ内には、該エンジンＣＥを冷
却するための冷却水(以下、これをエンジン冷却水とい
う)を流すウォータジャケット２１が設けられ、このウ
ォータジャケット２１内を流通したエンジン冷却水はラ
ジエータ(図示せず)によって冷却されるようになってい
る。このように、エンジン冷却水はエンジンＣＥによっ
て加熱される一方ラジエータによって冷却され、該エン
ジン冷却水の温度(以下、これをエンジン水温という)は
普通の運転状態においては適度な高温(例えば、９０℃
前後)に保持される。また、このエンジン冷却水の一部
は車室内のエアコン(図示せず)にも供給されてエアコン
の暖房用の熱源となる。

【００２６】さらに、エンジンＣＥには、前記のリニア
Ｏ_２センサ９及びエアフローセンサ１５のほかにも、ウ
ォータジャケット２１内のエンジン冷却水の温度すなわ
ちエンジン水温を検出する水温センサ２４、スロットル
弁１６の開度(以下、これをスロットル開度という)を検
出するスロットル開度センサ２５、吸入空気の温度(以
下、これを吸気温という)を検出する吸気温センサ２６
等の各種センサが設けられている。なお、図示していな
いが、ディストリビュータ１１にはクランク角を検出す
るクランク角検出部が設けられており、コントロールユ
ニット１３はクランク角検出部によって検出されるクラ
ンク角に基づいてエンジン回転数を演算するようになっ
ている。ここで、水温センサ２４は特許請求の範囲に記
載された「エンジン水温検出手段」に相当し、吸気温セン
サ２６は特許請求の範囲に記載された「外気温検出手段」
に相当する。また、エンジン水温は実質的にはエンジン
温度をあらわし、吸気温は実質的には外気温をあらわし
ている。

【００２７】コントロールユニット１３は、特許請求の
範囲に記載された「目標空燃比設定手段」、「燃料供給量
制御手段」、「リーンバーン規制手段」及び「基準エンジン
水温変更手段」を含む、マイクロコンピュータで構成さ
れた、エンジンＣＥの総合的な制御装置であって、リニ
アＯ_２センサ９によって検出される排気ガス中のＯ_２濃
度(空燃比)、ディストリビュータ１１(クランク角検出
部)から出力されるクランク角信号(エンジン回転数)、
エアフローセンサ１５によって検出される吸入空気量、
水温センサ２４によって検出されるエンジン水温、スロ
ットル開度センサ２５によって検出されるスロットル開
度、吸気温センサ２６によって検出される吸気温等を制
御情報としてエンジンＣＥの各種制御を行うようになっ
ている。

【００２８】しかしながら、エンジンＣＥの一般的な制
御の制御手法はよく知られており、またかかる一般的な
制御は本願発明の要旨とするところでもないのでその説
明を省略し、以下では本願発明の要旨にかかる、エンジ
ンＣＥの空燃比制御(燃料噴射制御)についてのみその制
御手法を説明する。

【００２９】本願発明にかかるこの空燃比制御において
は、基本的には、エンジン負荷(スロットル開度)とエン
ジン回転数とをパラメータとして定義される運転領域の
うちで、さほど高出力が要求されない所定の運転領域で
は、目標空燃比をリーン空燃比とした上で、空燃比が該
目標空燃比に保持されるように燃料噴射弁１８の燃料噴
射量(噴射パルス幅)を制御してリーンバーンを行い、燃
費性能とエミッション性能とを高めるようにしている。

【００３０】そして、エンジン水温(実質的にはエンジ
ン温度)が所定の基準エンジン水温(基準エンジン温度)
よりも低いときには、目標空燃比をリーン空燃比とする
のを規制して、混合気の燃焼安定性ないしは着火性を高
めるようにしている。なお、上記規制は緩いものから厳
しいものまで種々設定することが可能であり、最も厳し
く規制する場合は、目標空燃比をリーン空燃比とするの
を完全に禁止することになる。

【００３１】また、吸気温(実質的には外気温)が所定の
第１の基準吸気温(基準外気温)よりも低いときには基準
エンジン水温を高温側に変更し、エンジン水温を高めあ
るいはエンジン水温の上昇を促進してエアコンの暖房性
能を高めるとともに、エンジン水温のハンチングに起因
する目標空燃比の頻繁な切り替えを防止してトルクショ
ックの発生を防止するようにしている。つまり、暖房性
能を高めつつかつ目標空燃比の切り替えに起因するトル
クショックの発生を防止しつつ、燃費性能及びエミッシ
ョン性能を高めることができるわけである。

【００３２】さらに、目標空燃比を切り替える際には、
吸気温が所定の第２の基準吸気温よりも低いときには高
いときよりも、目標空燃比の移行速度を低下させ、目標
空燃比の切り替えに起因するトルクショックの発生を一
層確実に防止するようにしている。より詳しくは、エン
ジン出力(エンジン負荷あるいはエンジン回転数)が所定
の基準出力よりも高出力側にあるときには目標空燃比の
移行速度を比較的小さい値とする一方、上記基準出力よ
りも低出力側にあるときには目標空燃比の移行速度を比
較的大きい値とするようにした上で、吸気温(外気温)が
上記第２の基準吸気温よりも低いときには、上記基準出
力を低出力側に変更することにより実質的に目標空燃比
の移行速度を低下させて、目標空燃比の切り替えに起因
するトルクショックの発生を防止するようにしている。

【００３３】以下、図３及び図４に示すフローチャート
に従って、適宜図２を参照しつつ、コントロールユニッ
ト１３による空燃比制御の具体的な制御手法を説明す
る。この空燃比制御は、メインルーチンと空燃比設定ル
ーチンとで構成されている。まず、図３に示すフローチ
ャートに従って、空燃比制御のメインルーチンを説明す
る。このメインルーチンでは、空燃比が後で説明する空
燃比設定ルーチン(図４参照)で設定される目標空燃比に
保持されるように、燃料噴射弁１８の噴射パルス幅(燃
料噴射量)が、運転状態に応じてフィードバック制御又
はオープンループ制御される。図３に示すように、メイ
ンルーチンの制御が開始されるとまずステップ＃１で吸
入空気量、スロットル開度(エンジン負荷)、吸気温、ク
ランク角、エンジン水温、排気ガス中のＯ₂濃度等の各
種情報が制御情報として読み込まれる。なお、コントロ
ールユニット１３内では、クランク角に基づいてエンジ
ン回転数が演算され、排気ガス中のＯ₂濃度に基づいて
実際の空燃比(Ａ／Ｆ)が演算される。

【００３４】続いて、ステップ＃２で燃料噴射弁１８の
基本パルス幅ＴＰ₁(基本燃料噴射量)が演算される。こ
こで、基本パルス幅ＴＰ₁は、燃料噴射弁１８の基本開
弁時間すなわち基本燃料噴射量に対応する信号値であっ
て、吸入空気量とエンジン回転数とをパラメータとする
基本パルス幅マップ(図示せず)を検索することによっ
て、吸入空気量とエンジン回転数とに応じてすなわち吸
気充填量に応じて設定される。なお、基本パルス幅マッ
プはコントロールユニット１３のメモリ内に記憶されて
いる。

【００３５】次に、ステップ＃３でエンジンＣＥの運転
状態が、空燃比のフィードバック制御を行うべき所定の
運転領域(以下、これをフィードバック領域という)に入
っているか否かが判定される。このフィードバック領域
は、スロットル開度(エンジン負荷)とエンジン回転数と
をパラメータとして定義される運転領域において、混合
気の燃焼性が比較的安定しておりかつさほど高出力が要
求されない運転領域、例えば高負荷領域と高回転領域と
アイドル領域とを除いた運転領域に設定される。

【００３６】ステップ＃３で、エンジンＣＥの運転状態
がフィードバック領域に入っていると判定された場合は
(ＹＥＳ)ステップ＃４でフィードバック補正値ＣＦＢが
演算され、この後ステップ＃６が実行される。フィード
バック補正値ＣＦＢは基本的には、実際の空燃比の目標
空燃比に対する偏差(以下、これを空燃比偏差という)に
基づいて、例えば空燃比偏差に所定のゲインを乗算する
などして演算される。そして、このフィードバック補正
値ＣＦＢを基本パルス幅ＴＰ₁に乗算することによっ
て、燃料噴射量を上記空燃比偏差を減らす方向に補正
し、空燃比を目標空燃比に追従させるようにしている。

【００３７】例えば、空燃比が目標空燃比よりもリーン
な場合は、フィードバック補正値ＣＦＢが空燃比偏差に
応じて１よりも大きい値とされ、これによって燃料噴射
量が基本燃料噴射量よりも増やされ、空燃比がリッチ側
(リッチ化する方向)に補正されて空燃比偏差が低減ない
しは解消される。逆に、空燃比が目標空燃比よりもリッ
チな場合は、フィードバック補正値ＣＦＢが空燃比偏差
に応じて１よりも小さい値とされ、これによって燃料噴
射量が基本燃料噴射量よりも減らされ、空燃比がリーン
側(リーン化する方向)に補正されて空燃比偏差が低減な
いしは解消される。このように、空燃比偏差に応じて該
空燃比偏差をなくすように空燃比ないしは燃料噴射量が
フィードバック制御される。なお、フィードバック補正
値ＣＦＢを１に固定した場合は、空燃比偏差に応じた燃
料噴射量の補正は行われず、したがって空燃比のフィー
ドバック制御が停止され、オープンループ制御が行われ
ることになる。

【００３８】他方、ステップ＃３で、エンジンＣＥの運
転状態がフィードバック領域に入っていないと判定され
た場合は(ＮＯ)、ステップ＃５でフィードバック補正値
ＣＦＢが１に固定され、すなわち空燃比のフィードバッ
ク制御が停止されてオープンループ制御が行われること
になる。この後、ステップ＃６が実行される。

【００３９】ステップ＃６では燃料噴射弁１８の最終パ
ルス幅ＴＰ₂、すなわち実際の燃料噴射量に対応するパ
ルス幅が演算される。この最終パルス幅ＴＰ₂は、例え
ば次の式１により演算される。

【数１】 ＴＰ₂＝ＣＦＢ・ＴＰ₁＋β………………………………………………式１ ＴＰ₂:燃料噴射弁の最終パルス幅 ＣＦＢ:フィードバック補正値 ＴＰ₁:燃料噴射弁の基本パルス幅 β:バッテリ電圧補正値 式１においてバッテリ電圧補正値βは、バッテリ電圧に
よる燃料噴射量の変化を補正するための補正値である。
なお、最終パルス幅ＴＰ₂を吸気温で補正するようにし
てもよい。

【００４０】ステップ＃６で最終パルス幅ＴＰ₂が演算
された後は、ステップ＃７で最終パルス幅ＴＰ₂でもっ
て燃料噴射弁１３から所定のタイミングで燃料が噴射さ
れる。この後、ステップ＃１に復帰して空燃比制御が続
行される。このようにして、運転状態に応じて、空燃比
ないしは燃料噴射量のフィードバック制御又はオープン
ループ制御が行われ、空燃比が目標空燃比に保持され
る。

【００４１】以下、図４に示すフローチャートに従っ
て、目標空燃比設定ルーチンを説明する。この目標空燃
比設定ルーチンでは、エンジンＣＥの運転状態に応じて
適切な目標空燃比が設定される。すなわち、基本的に
は、アイドル領域では混合気の燃焼安定性を高めるため
に目標空燃比が理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.７)とされ、
高出力領域すなわち高負荷領域及び高回転領域ではエン
ジン出力を可及的に高めるために目標空燃比が理論空燃
比又はこれよりややリッチな空燃比(例えば、Ａ／Ｆ＝
１２〜１３)とされ、アイドル領域でなくかつ高出力領
域でない運転領域では燃費性能を高めるために目標空燃
比がリーン空燃比とされる。そして、目標空燃比は、エ
アコンの暖房性能を高めるためにエンジン水温及び吸気
温に応じて好ましく変更される。さらに、目標空燃比が
切り替えられる際には、目標空燃比の頻繁な切り替えに
起因するトルクショックの発生を防止するため目標空燃
比の移行速度が好ましく変更される。

【００４２】具体的には図４に示すように、目標空燃比
設定ルーチンの制御が開始されるとまずステップ＃１１
で吸入空気量、スロットル開度(エンジン負荷)、吸気
温、クランク角、エンジン水温、排気ガス中のＯ₂濃度
等の各種情報が制御情報として読み込まれる。なお、コ
ントロールユニット１３内で、クランク角に基づいてエ
ンジン回転数が演算され、排気ガス中のＯ₂濃度に基づ
いて実際の空燃比(Ａ／Ｆ)が演算されるのは、メインル
ーチンの場合と同様である。

【００４３】続いて、ステップ＃１２で吸気温thaが、
所定の基準吸気温α以上であるか否かが判定される。な
お、基準吸気温αは、特許請求の範囲に記載された「第
２の基準外気温(第２の基準吸気温)」に相当する。本実
施例では、基本的にはエンジン出力(エンジン負荷ある
いはエンジン回転数)が所定の基準出力よりも高出力側
にあるときには目標空燃比の移行速度Ｖを比較的小さい
値とする一方、エンジン出力が上記基準出力よりも低出
力側にあるときには移行速度Ｖを比較的大きい値とする
ようにしている。このようにするのは、およそ次のよう
な理由による。

【００４４】すなわち、高出力側(高負荷・高回転領域)
では目標空燃比を切り替える際にその移行速度Ｖが大き
いと、すなわち急激に目標空燃比を変化させるとエンジ
ン出力が急変してトルクショックが発生する。そこで、
高出力側では目標空燃比の移行速度Ｖを比較的小さくし
てトルクショックの発生を防止ないしは抑制するように
している。他方、低出力側(低負荷・低回転領域)では目
標空燃比が変化してもエンジン出力がさほど大きくは変
化しないのでトルクショックは生じにくい。そこで、低
出力側では目標空燃比の移行速度Ｖを比較的大きくして
運転状態の変化に対する空燃比の変化の追従性(応答
性)、ひいては走行性能を高めるようにしている。

【００４５】基本的にはこのように移行速度Ｖの切り替
えを行うことを前提とした上で、さらに吸気温thaが基
準吸気温αよりも低いときには、上記基準出力を低出力
側(低負荷・低回転側)に切り替えるようにしているが、
このようにするのはおよそ次の理由による。すなわち、
吸気温thaが低いときには、前記の「従来の技術」で説明
したとおり、エンジン水温のハンチングが発生すること
があり、このようなハンチングが発生すると目標空燃比
が頻繁に切り替えられてトルクショックが生じることに
なる。そこで、吸気温thaが基準吸気温αよりも低いと
きには、基準出力を低出力側に切り替えることにより目
標空燃比の移行速度Ｖを小さくする領域を拡大してトル
クショックの発生を防止ないしは抑制するようにしてい
る。

【００４６】具体的には、例えば図５に示すように、ス
ロットル開度(エンジン負荷)とエンジン回転数とをパラ
メータとして定義される運転領域において、吸気温tha
が基準吸気温α以上のとき(通常時)には基準出力を曲線
Ｇ₁のように比較的高出力側に設定し、吸気温thaが基準
吸気温αより低いとき(低温時)には基準出力を曲線Ｇ₂
のように低出力側に設定する(切り替える)ようにしてい
る。

【００４７】ステップ＃１２でtha≧αであると判定さ
れた場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃１３で通常時用移行速
度設定テーブルtable１を検索することにより、運転状
態が通常時において移行速度Ｖを小さくすべき領域に入
っているか否かが判定される。なお、ここでsipol(tabl
e１,ne)は、neを独立変数としtvoを従属変数とする所定
の関数関係をあらわすtable１において、あるneに対応
するtvoを意味している。ここで、table１は、図５中の
曲線Ｇ₁に対応するテーブルである。したがって、ステ
ップ＃１３では、スロットル開度tvoが、曲線Ｇ₁よりも
高負荷側にあるか否か、つまり運転状態が通常時におい
て移行速度Ｖを小さくすべき領域に入っているか否かが
判定されることになる。

【００４８】他方、ステップ＃１２でtha＜αであると
判定された場合は(ＮＯ)、ステップ＃１４で低温時用移
行速度設定テーブルtable２を検索することにより、運
転状態が低温時において移行速度Ｖを小さくすべき領域
に入っているか否かが判定される。なお、ここでsipol
(table２,ne)は、neを独立変数としtvoを従属変数とす
る所定の関数関係をあらわすtable２において、あるne
に対応するtvoを意味している。ここで、table２は、図
５中の曲線Ｇ₂に対応するテーブルである。したがっ
て、ステップ＃１４では、スロットル開度tvoが、曲線
Ｇ₂よりも高負荷側にあるか否か、つまり運転状態が低
温時において移行速度Ｖを小さくすべき領域に入ってい
るか否かが判定されることになる。

【００４９】かくして、ステップ＃１３でtvo≧sipol(t
able１,ne)であると判定された場合(ＹＥＳ)、又はステ
ップ＃１４でtvo≧sipol(table２,ne)であると判定され
た場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃１５で目標空燃比を切り
替える際の移行速度Ｖが所定の比較的小さい値とされた
後、ステップ＃１７が実行される。すなわち、移行速度
Ｖが遅くなりトルクショックの発生が防止ないしは抑制
されることになる。他方、ステップ＃１３でtvo＜sipol
(table１,ne)であると判定された場合(ＮＯ)、又はステ
ップ＃１４でtvo＜sipol(table２,ne)であると判定され
た場合は(ＮＯ)、ステップ＃１６で目標空燃比を切り替
える際の移行速度Ｖが所定の比較的大きい値とされた
後、ステップ＃１７が実行される。すなわち、移行速度
Ｖが速くなり、運転状態の変化に対する空燃比の変化の
追従性ないしは応答性、ひいては走行性能が高められ
る。

【００５０】ステップ＃１７では、所定のリーンバーン
規制テーブルtable３を検索することにより、エンジン
ＣＥの運転状態が、リーンバーン領域に入っていればリ
ーンバーンが許容される状態にあるか否かが判定され
る。ここではエンジン水温thwが、例えば図６中の曲線
Ｇ₃で示されるような所定の基準エンジン水温(判定ライ
ン)よりも低いときすなわち冷機時には(領域Ａ₂)、混合
気の燃焼安定性ないしは着火性を高めるために目標空燃
比をリーン空燃比とするのを禁止し(リーンバーンを禁
止し)、エンジン水温thwが基準エンジン水温以上のとき
には(領域Ａ₁)、運転状態がリーンバーン領域に入って
いれば目標空燃比をリーン空燃比とするのを許容する
(リーンバーンを許容する)ようにしている。なお、エン
ジン水温thwが基準エンジン水温より低いときに、この
ようにリーンバーンを全面的に禁止するのではなく、リ
ーンバーン領域を縮小するなどしてリーンバーンを緩や
かに規制するようにしてもよいのはもちろんである。

【００５１】図６から明らかなとおり、基準エンジン水
温(曲線Ｇ₃)は、吸気温thaの関数であり、基本的には吸
気温thaの低下に伴って所定値b₁(例えば、８０℃)から
所定値b₂(例えば、８８℃)まで徐々に高められている
が、このようにするのはおよそ次の理由による。すなわ
ち、前記の「従来の技術」で説明したとおり、吸気温tha
が低いときにはエンジン水温thwが上昇しにくくなって
エアコンの暖房性能が低下するので、吸気温thaが低い
ときほど基準エンジン水温を高くしてリーンバーンが行
われる機会を減らし、エンジン水温thwの上昇を促進し
てエアコンの暖房性能を高めるようにしている。しかし
ながら、このように基準エンジン水温を吸気温thaに応
じて徐々に変化させるのではなく、吸気温thaが所定の
基準吸気温a₁以上のときには基準エンジン水温を通常値
b₁とし、吸気温thaが上記基準吸気温a₁よりも低いとき
には基準エンジン水温を高温側の値b₂にステップ状に変
更するようにしてもよい。なお、基準吸気温a₁は、特許
請求の範囲に記載された「第１の基準外気温(第１の基準
吸気温)」に相当する。

【００５２】ステップ＃１７において、sipol(table３,
tha)は、thaを独立変数としthwを従属変数とする所定の
関数関係をあらわすtable３において、あるthaに対応す
るthwを意味している。ここで、table３は、図６中の曲
線Ｇ₃に対応するテーブルである。したがって、ステッ
プ＃１７では、エンジン水温thwが曲線Ｇ₃よりも高温側
にあるか否か、つまりエンジンＣＥが、リーンバーン領
域に入っていればリーンバーンが許容される状態にある
か否かが判定されることになる。

【００５３】ステップ＃１７でthw≧sipol(table３,th
a)であると判定された場合(ＹＥＳ)、すなわちエンジン
ＣＥがリーンバーン領域に入っていればリーンバーンが
許容される状態にあると判定された場合は、基本的に
は、運転状態がリーンバーン領域に入っている限りにお
いて目標空燃比がリーン空燃比とされる(ステップ＃１
９)。しかしながら、目標空燃比が理論空燃比からリー
ン空燃比に切り替えられた直後においては、目標空燃比
がリーン空燃比に達するまで所定の移行速度Ｖで徐々に
リーン化される(ステップ＃２０)。より詳しくは、ステ
ップ＃１８で目標空燃比がリーン空燃比に達しているか
否かが判定され、目標空燃比がすでにリーン空燃比に達
していると判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃１９
で目標空燃比がリーン空燃比に保持される(運転状態が
リーンバーン領域に入っている限りにおいて)。他方、
ステップ＃１８で目標空燃比がまだリーン空燃比に達し
ていないと判定された場合は(ＮＯ)ステップ＃２０で目
標空燃比が移行速度Ｖで徐々にリーン化される。この
後、ステップ＃１１に復帰する。

【００５４】他方、ステップ＃１７でthw＜sipol(table
３,tha)であると判定された場合(ＮＯ)、すなわちエン
ジンＣＥが、混合気の燃焼安定性を高めるためにリーン
バーンが禁止される状態にあると判定された場合は、基
本的には、目標空燃比が理論空燃比とされる(ステップ
＃２２)。しかしながら、目標空燃比がリーン空燃比か
ら理論空燃比に切り替えられた直後においては、目標空
燃比が理論空燃比に達するまで所定の移行速度Ｖで徐々
にリッチ化される(ステップ＃２３)。より詳しくは、ス
テップ＃２１で目標空燃比が理論空燃比(λ＝１)に達し
ているか否かが判定され、目標空燃比がすでに理論空燃
比に達していると判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ
＃２２で目標空燃比が理論空燃比に保持される。他方、
ステップ＃２１で目標空燃比がまだ理論空燃比に達して
いないと判定された場合は(ＮＯ)ステップ＃２３で目標
空燃比が移行速度Ｖで徐々にリッチ化される。この後、
ステップ＃１１に復帰する。

【００５５】このように、本実施例によれば、低温時に
おいて、エアコンの暖房性能を低下させることなく、か
つ空燃比の頻繁な切り替えに起因するトルクショックを
防止ないしは抑制しつつ、燃費性能とエミッション性能
とを十分に高めることができる。

【００５６】なお、基準エンジン水温を図７に示すよう
な特性としてもよい。すなわち、図７に示す例では、吸
気温thaが基準吸気温c₁(例えば、０℃)以上の場合にお
いて(通常時)、エンジン水温thwが所定の基準エンジン
水温d₁(例えば、６０℃)より低いとき(領域Ｂ₃の一部)
にはフィードバック安定性が悪いので目標空燃比を理論
空燃比とした上で空燃比のオープンループ制御を行い、
エンジン水温が基準エンジン水温d₁以上でかつ基準エン
ジン水温d₂(例えば、８０℃)より低いとき(領域Ｂ₂)に
はフィードバック安定性が良好となるので目標空燃比を
理論空燃比とした上で空燃比のフィードバック制御を行
い、エンジン水温thwが基準エンジン水温d₂以上のとき
(領域Ｂ₁の一部)には目標空燃比をリーン空燃比とする
ようにしている(リーンバーン領域に入っている限りに
おいて)。そして、吸気温thaが基準吸気温c₁より低い場
合には(低温時)、基準エンジン水温をd₃(例えば、８８
℃)まで高めてエアコンの暖房性能を高めるようにして
いる。このようにすれば、通常時にはフィードバック制
御の安定性を高めつつ、低温時にはエアコンの暖房性能
を高めつつ、エンジンＣＥの燃費性能を高めることがで
きる。

【００５７】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、外気温が所
定の基準外気温よりも低いときには、基準エンジン水温
が高温側に変更され、リーンバーンが行われる機会が減
るので、エンジン水温の上昇が促進され、暖房性能の低
下が防止ないしは抑制される。また、エンジン水温のハ
ンチングが防止されるので、目標空燃比の頻繁な切り替
えが起こらず、トルクショックの発生が防止される。そ
して、この場合、リーンバーンが全面的に禁止されるこ
とはないので、燃費性能及びエミッション性能が良好と
なる。したがって、暖房性能を損なうことなく、かつ空
燃比の頻繁な切り替えに起因するトルクショックを防止
ないしは抑制しつつ、燃費性能及びエミッション性能を
十分に高めることができる。また、エンジン水温検出手
段は、もともとエンジンに付設されているので、該エン
ジン水温検出手段を別途に設ける必要はなく、エンジン
の構造が簡素化される。

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１に対応する本願発明の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】 本発明にかかる空燃比制御装置を備えたエン
ジンのシステム構成図である。

【図３】 コントロールユニットによる空燃比制御のメ
インルーチンを示すフローチャートである。

【図４】 コントロールユニットによる空燃比制御の目
標空燃比設定ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】 目標空燃比の移行速度の、スロットル開度及
びエンジン回転数に対する特性を示す図である。

【図６】 基準エンジン水温の吸気温に対する特性を示
す図である。

【図７】 基準エンジン水温の吸気温に対する特性のも
う１つの例を示す図である。

【符号の説明】 ＣＥ…エンジン ９…リニアＯ₂センサ １１…ディストリビュータ １３…コントロールユニット １５…エアフローセンサ １８…燃料噴射弁 ２１…ウォータジャケット ２４…水温センサ ２５…スロットル開度センサ ２６…吸気温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｑ (56)参考文献 特開 昭60−233345（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−294340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−103437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−208141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−183216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−160820（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−56527（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の運転領域では理論空燃比よりもリ
   ーンな目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、 空燃比が目標空燃比設定手段によって設定された目標空
   燃比となるように燃料供給量を制御する燃料供給量制御
   手段と、 エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、 該エンジン水温検出手段によって検出されたエンジン水
   温が所定の基準エンジン水温よりも低いときには、目標
   空燃比設定手段がリーンな目標空燃比を設定するのを規
   制するリーンバーン規制手段とが設けられているエンジ
   ンの空燃比制御装置において、 外気温を検出する外気温検出手段と、 該外気温検出手段によって検出された外気温が所定の基
   準外気温よりも低いときには、上記基準エンジン水温を
   高温側に変更する基準エンジン水温変更手段とが設けら
   れていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。