JP4263258B2

JP4263258B2 - Fuel injection control device for lean burn engine

Info

Publication number: JP4263258B2
Application number: JP14166597A
Authority: JP
Inventors: 陽一斎藤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10331684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン運転状態に応じ空気過剰率の逆数で表される目標当量比を設定し、該目標当量比により燃料噴射量を補正してリーンバーンに適合する燃料噴射量を設定するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、リーン限界に応じ上記目標当量比を補正して空燃比制御性を向上するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、低，中負荷領域においてリーン空燃比での運転を実施し、ポンピングロスの低減や理論熱効率の向上により燃費を向上するリーンバーンエンジンが知られている。
【０００３】
また、通常、エンジンの排気系に介装される三元触媒は、空燃比リーン運転時において排気ガス中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と記する）を浄化できず、このため、リーンバーンエンジンにおいては、図１９に示すように、ＮＯｘ排出量の低下するリーン限界（空燃比リーンによる失火限界）付近に空燃比を制御する必要がある。このリーン限界はエンジン運転領域毎に異なり、また、エンジンの経時変化やエンジン個々のばらつきにより影響を受ける。従って、空燃比リーン運転時においてリーン限界を検出し、このリーン限界に応じて空燃比を制御する必要がある。
【０００４】
これに対処するに、特開平５−２４８２８１号公報に開示の技術がある。すなわち、この開示技術は、エンジン回転変動量或いはトルク変動量の絶対値の所定期間における平均値を算出して、この平均値を基準レベルと比較し、燃焼不安定度（トルク変動）を示す上記変動量平均値が基準レベルを上回るとき、リーン限界に達したことによって燃焼が不安定化し出力変動が生じたと判断して、目標空燃比補正係数を所定値だけ減算補正し、そして、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいてマップ検索により設定されるその時の運転状態に対応して最大限に空燃比をリーン化し得る基本目標空燃比を、上記目標空燃比補正係数により補正して最終的な目標空燃比を算出し、この目標空燃比の逆数を、基本燃料噴射量に乗算して基本燃料噴射量を補正することで、空燃比をリッチ側に修正して燃焼を安定化させる。一方、上記変動量平均値が基準レベル以下のときには、燃焼が安定しており、更にリーン側への空燃比修正に余裕があると判断して、目標空燃比補正係数を所定値だけ加算補正することで、空燃比をリーン側に修正する。これによって、上記先行例においては、リーン限界での運転を可能としつつ、エンジン運転性の悪化及び排気エミッションの悪化を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行例では、最大限にリーン設定されている基本空燃比を目標空燃比補正係数によって補正して目標空燃比を算出し、この目標空燃比の逆数を基本燃料噴射量に乗算して目標空燃比に相当する基本燃料噴射量に換算し、更に、この値に各種補正係数を乗算して燃料噴射量を算出しており、ダイナミックレンジすなわち領域間における変化量の大きい目標空燃比を直接的に燃料噴射量の補正項として採用し、この目標空燃比をリーン限界に応じて設定される目標空燃比補正係数によって直接補正している。
【０００６】
このため、目標空燃比を修正設定するための上記目標空燃比補正係数では、運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく異なる場合に、対応することができない。
【０００７】
すなわち、例えば空燃比Ａ／Ｆ＝２４の目標空燃比（基本空燃比）領域において設定された目標空燃比補正係数は、空燃比Ａ／Ｆ＝１８の目標空燃比領域での補正量としては大き過ぎ、また、これに対応して該目標空燃比補正係数は変動量平均値と基準レベルとの比較結果に応じて修正されるものの、修正量を多く必要とし、リーン限界に対応して収束するまでに時間がかかり、エンジン運転状態の変化すなわちエンジン運転領域の移行に対応して要求される目標空燃比が大きく変化した場合には対応することができず、制御性が悪化する不都合がある。
【０００８】
これに対処するに上記目標空燃比補正係数に対する１回当たりの修正量を大きくすると、制御が粗くなり、制御精度が悪化する不都合がある。また、各基本空燃比領域毎に対応して目標空燃比補正係数を複数設定することも考えられるが、この場合には、リーン限界に応じて目標空燃比を補正するための目標空燃比補正係数を複数設定するために、制御系が複雑化し、且つ、エンジン運転状態の変化に応じ目標空燃比が大きく相違する領域に移行した場合に、各目標空燃比補正係数間の移行に際し、該目標空燃比補正係数間に段差が生じ、従って、速い制御収束性が得られず適正なリーン空燃比での運転を行うことができない。
【０００９】
また、空燃比センサによる空燃比フィードバック制御について考慮すると、空燃比センサの一例としてのリニア空燃比センサの出力特性は、空気過剰率λの逆数として表される当量比１／λを横軸とした図２０に実線で示すセンサ新品時の初期特性或いは中心値特性に対し、経時変化やセンサの個々のばらつきにより、同図に破線で示すように、当量比１／λ＝１．０のストイキオ（理論空燃比）対応の出力値（出力電圧）ＶＯ2は殆ど変化しないが、リーン及びリッチ方向への出力変化率（傾き）がずれる。
【００１０】
しかし、上記先行例においては、エンジン運転状態に応じて設定される基本空燃比を一義的な目標空燃比補正係数によって一律に補正して目標空燃比を設定し、この目標空燃比により燃料噴射量を補正しているため、図２１に示すように、実線の空燃比センサ新品時の初期特性或いは中央値特性に対し、経時変化が生じたりばらつきが有る場合には、同図に破線で示すように一義的にシフトして補正することとなり、実際の空燃比センサの出力特性変化に一致せず、従って、空燃比フィードバック制御に対応できない不都合がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違してもリーン限界に対する空燃比補正を的確に行うことができ、空燃比制御性を向上することが可能なリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを第１の目的とする。また、上記第１の目的に加え、空燃比センサの出力特性が経時変化やばらつきにより変化した場合においても、これに対応して適正に空燃比フィードバック制御を行うことが可能なリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を補正し、リーンバーンに適合する燃料噴射量を設定するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置において、図１（ａ）の基本構成図に示すように、燃焼圧力変動率に基づきリーン限界か否かを判別するリーン限界判別手段と、上記リーン限界の判別結果に応じてリーン限界補正値を設定するリーン限界補正値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定する目標リーン減量係数設定手段と、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え、空気過剰率の逆数で表される目標当量比を算出する目標当量比算出手段と、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記第２の目的を達成するため、請求項２記載の発明は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を補正し、リーンバーンに適合する燃料噴射量を設定するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置において、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、燃焼圧力変動率に基づきリーン限界か否かを判別するリーン限界判別手段と、上記リーン限界の判別結果に応じてリーン限界補正値を修正設定するリーン限界補正値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定する目標リーン減量係数設定手段と、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え、空気過剰率の逆数で表される目標当量比を算出する目標当量比算出手段と、空燃比センサの出力値に基づき排気当量比を検出する排気当量比検出手段と、上記目標当量比と排気当量比との比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数設定手段と、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比及び上記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１或いは請求項２記載の発明において、上記リーン限界補正値設定手段は、リーン限界と判別されたとき、上記リーン限界補正値を減少修正し、非リーン限界のとき、リーン限界補正値を増加修正することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の発明において、上記リーン限界判別手段および上記リーン限界補正値設定手段は、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車の場合には変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、リーン限界の判別を中止し、リーン限界補正値の修正を中止することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４の何れか一に記載の発明において、上記リーン限界判別手段は、最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎に燃焼行程気筒の燃焼圧力をサンプリングし、この燃焼圧力を平均処理して燃焼圧力平均値を算出すると共に該燃焼圧力平均値に対する燃焼圧力分散値を算出し、この燃焼圧力平均値及び燃焼圧力分散値に基づき算出した燃焼圧力変動率がリーン限界を判定するための判定値を上回るとき、リーン限界と判別することを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項１記載の発明では、燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じてリーン限界補正値を設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え空気過剰率の逆数として表される目標当量比を算出する。そして、この目標当量比によりエンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を補正して、エンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する。
【００１８】
ここで、空気過剰率の逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比は、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正する目標リーン減量係数を、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対しマイナス項で与えて算出される。更に、この目標リーン減量係数は、エンジン運転状態に応じて設定された基本減量値に、燃焼圧力変動率に基づくリーン限界判別結果に応じて設定されるリーン限界補正値を乗算して設定される。従って、ダイナミックレンジすなわち領域間における変化量の大きい目標空燃比を直接採用することなく実現でき、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正するための目標リーン減量係数を目標当量比の一つの補正項として目標当量比の演算式に組み込み、このリーン減量係数の設定に際して、基本減量値にリーン限界に応じて設定されるリーン限界補正値を乗算して補正するため、目標空燃比全体をリーン限界に応じて補正するのと異なり、目標当量比の演算式中の一つの補正項によるダイナミックレンジの小さい部分的な補正で対応することが可能となり、運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違してもリーン限界に対する空燃比補正を的確に行うことができ、制御収束性及び空燃比制御性を向上することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明では、燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じてリーン限界補正値を修正設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え空気過剰率の逆数として表される目標当量比を算出する。また、空燃比センサの出力値に基づき排気当量比を検出し、上記目標当量比と排気当量比との比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数を設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比及び上記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する。
【００２０】
すなわち、空気過剰率の逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比は、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正する目標リーン減量係数を、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対しマイナス項で与えて算出される。更に、この目標リーン減量係数は、エンジン運転状態に応じて設定された基本減量値を、燃焼圧力変動率に基づくリーン限界判別結果に応じて設定されるリーン限界補正値により補正して設定される。そして、この目標当量比と空燃比センサの出力値に基づいて検出した排気当量比との比較結果に応じ、燃料噴射量をフィードバック補正するための空燃比フィードバック補正係数を設定することで、空燃比センサの出力特性が経時変化やばらつき等によって変化し、空燃比フィードバックの初期目標値に対し目標値が変化しても、リーン限界補正により目標空燃比を得るための目標当量比が修正され、これに対応して空燃比フィードバック補正係数が修正される。従って、リーン限界検出制御による目標当量比の補正にて的確に対応されて、高い空燃比フィードバック制御精度を維持することが可能となり、経時変化やばらつき等による空燃比センサの出力特性の変化に対応して適正に空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。
【００２１】
また、リーン限界補正値の設定に際し、請求項３記載の発明では、リーン限界と判別されたとき、上記リーン限界補正値を減少修正し、非リーン限界のとき、リーン限界補正値を増加修正する。
【００２２】
さらに、請求項４記載の発明では、リーン限界検出条件を判断し、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車の場合は変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、リーン限界の判別を中止し、上記リーン限界補正値の修正を中止する。
【００２３】
また、請求項５記載の発明では、リーン限界の判別に際し、最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎に燃焼行程気筒の燃焼圧力をサンプリングし、この燃焼圧力を平均処理して燃焼圧力平均値を算出すると共に該燃焼圧力平均値に対する燃焼圧力分散値を算出する。そして、この燃焼圧力平均値及び燃焼圧力分散値に基づき算出した燃焼圧力変動率がリーン限界を判定するための判定値を上回るとき、リーン限界と判別する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の一形態を説明する。
【００２５】
先ず、図１４に基づいてエンジンの全体構成について説明する。同図において、符号１は自動車等の車輌用のリーンバーンエンジン（以下、単に「エンジン」と略記する）であり、図においては水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に吸気ポート２ａと排気ポート２ｂが形成されている。
【００２６】
このエンジン１の吸気系は、各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介してスロットルチャンバ５が連通されている。そして、このスロットルチャンバ５の上流側に吸気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられ、このエアクリーナ７がエアインテークチャンバ８に連通されている。
【００２７】
また、上記スロットルチャンバ５には、アクセルペダルに連動するスロットル弁５ａが設けられている。上記吸気管６には、スロットル弁５ａをバイパスするバイパス通路９が接続され、このバイパス通路９に、アイドル時にその弁開度によって該バイパス通路９を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御弁（ＩＳＣ弁）１０が介装されている。
【００２８】
更に、上記インテークマニホールド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流に、吸気流方向に指向してインジェクタ１１が配設されている。
【００２９】
図１５に示すように、上記吸気ポート２ａはストレートポート形状に形成されており、吸入空気量の少ない低，中負荷時には、吸気ポート２ａのストレート形状による吸気流によって、燃焼室１２に流入する混合気に該燃焼室１２に対して同図に矢印で示すように縦方向の渦流いわゆるタンブル流が生じ、リーン空燃比制御時には、このタンブル流により層状燃焼が可能となり、リーンバーンが行われる。また、吸入空気量の多い高負荷時には、燃焼室１２に流入する混合気がタンブル流によって流動強化されて、燃焼性が向上し、これとストイキオ（理論空燃比）制御（リッチ空燃比制御を含む）によりエンジン出力が確保される。尚、図１５において、符号１３は吸気弁、１４は排気弁である。
【００３０】
上記インジェクタ１１は燃料供給路１５を介して燃料タンク１６に連通されており、この燃料タンク１６にはインタンク式の燃料ポンプ１７が設けられている。この燃料ポンプ１７からの燃料が、上記燃料供給路１５に介装された燃料フィルタ１８を経て上記インジェクタ１１及びプレッシャレギュレータ１９に圧送され、このプレッシャレギュレータ１９から上記燃料タンク１６にリターンされて上記インジェクタ１１への燃料圧力が所定の圧力に調圧される。
【００３１】
一方、上記シリンダヘッド２の各気筒毎に、先端の放電電極２０ａを上記燃焼室１２に露呈する点火プラグ２０が取り付けられ、この点火プラグ２０に、各気筒毎に配設された点火コイル２１を介してイグナイタ２２が接続されている。
【００３２】
また、エンジン１の排気系としては、上記シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド２３の集合部に排気管２４が連通され、この排気管２４に触媒コンバータ２５が介装されてマフラ２６に連通されている。
【００３３】
次に、エンジン運転状態を検出するためのセンサ類について説明する。上記吸気管６のエアクリーナ７の直下流に、ホットワイヤ或いはホットフィルム等を用いた熱式の吸入空気量センサ２７が介装され、更に、上記スロットルチャンバ５に設けられたスロットル弁５ａに、スロットル開度センサ２８ａとスロットル弁５ａの全閉でＯＮするアイドルスイッチ２８ｂとを内蔵したスロットルセンサ２８が連設されている。
【００３４】
また、エンジン１のシリンダブロック１ａにノックセンサ２９が取り付けられていると共に、シリンダブロック１ａの左右バンクを連通する冷却水通路３０に冷却水温センサ３１が臨まされ、また、上記触媒コンバータ２５の上流に空燃比センサの一例として、空燃比に応じてリニアな出力特性を有するリニアＯ2センサ（リニア空燃比センサ）３２が配設されている。
【００３５】
さらに、シリンダヘッド２の点火プラグ２０の周囲に燃焼室１２に対向して、該燃焼室１２内の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ３３が各気筒毎に配設されている。
【００３６】
また、エンジン１のクランクシャフト３４に軸着するクランクロータ３５の外周に、クランク角センサ３６が対設され、更に、クランクシャフト３４に対して１／２回転するカムシャフト３７に連設するカムロータ３８に、気筒判別用のカム角センサ３９が対設されている。
【００３７】
上記クランクロータ３５は、図１６に示すように、その外周に突起３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが形成され、これらの各突起３５ａ，３５ｂ，３５ｃが、各気筒（＃１，＃２気筒と＃３，＃４気筒）の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）θ1，θ2，θ3の位置に形成されており、更に、突起３５ｄが各気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）θ4の位置に形成されている。本形態においては、θ1＝９７°ＣＡ，θ2＝６５°ＣＡ，θ3＝１０°ＣＡ，θ4＝１０°ＣＡである。
【００３８】
また、図１７に示すように、上記カムロータ３８の外周には、気筒判別用の突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成され、突起３８ａが＃３，＃４気筒のＡＴＤＣθ5の位置に形成され、突起３８ｂが３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒のＡＴＤＣθ6の位置に形成されている。更に、突起３８ｃが２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒のＡＴＤＣθ7の位置に形成されている。本形態においては、θ5＝２０°ＣＡ，θ6＝１５°ＣＡ，θ7＝２０°ＣＡである。
【００３９】
そして、図９のタイムチャートに示すように、エンジン運転に伴いクランクシャフト３４及びカムシャフト３７の回転により上記クランクロータ３５及びカムロータ３８が回転して、クランクロータ３５の各突起が上記クランク角センサ３６によって検出され、クランク角センサ４１からθ1，θ2，θ3，θ4（ＢＴＤＣ９７°，６５°，１０°ＣＡ，ＡＴＤＣ１０°）の各クランクパルスがエンジン１／２回転（１８０°ＣＡ）毎に出力される。一方、θ4クランクパルスとθ1クランクパルスとの間で上記カムロータ３８の各突起が上記カム角センサ３９によって検出され、カム角センサ３９から所定数のカムパルスが出力される。
【００４０】
そして、後述する電子制御装置５０（図１８参照）において、上記クランク角センサ３６から出力されるクランクパルスの入力間隔時間Ｔθに基づいてエンジン回転数ＮEを算出し、また、各気筒の燃焼行程順（例えば、＃１気筒→＃３気筒→＃２気筒→＃４気筒）と、上記カム角センサ３９からのカムパルスをカウンタによって計数した値とのパターンに基づいて、燃焼行程気筒、燃料噴射対象気筒や点火対象気筒の気筒判別を行う。
【００４１】
尚、クランクロータ３５の突起３５ｄによるＡＴＤＣθ4（ＡＴＤＣ１０°ＣＡ）のクランクパルスは、図９に示すように、各気筒において最大燃焼圧力が得られる時点で燃焼圧力の検出タイミングを与えるためのもので、換言すれば、上記突起３５は、各気筒において最大燃焼圧力が得られるタイミング位置に形成される。そして、電子制御装置５０において、ＡＴＤＣθ4クランクパルスが入力したとき、その時の燃焼行程気筒の筒内圧力センサ３３からの出力信号を入力し、燃焼圧力をサンプリングする。
【００４２】
上記インジェクタ１１、点火プラグ２０、ＩＳＣ弁１０等のアクチュエータ類に対する制御量の演算、制御信号の出力、すなわち空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御は、図１８に示す電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって行われる。
【００４３】
上記ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、バックアップＲＡＭ５４、カウンタ・タイマ群５５、及びＩ／Ｏインターフェイス５６がバスラインを介して互いに接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路５７、上記Ｉ／Ｏインターフェイス５６に接続される駆動回路５８及びＡ／Ｄ変換器５９等の周辺回路が内蔵されている。
【００４４】
なお、上記カウンタ・タイマ群５５は、フリーランカウンタ、カム角センサ信号（カムパルス）の入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイマ、点火用タイマ、定期割り込みを発生させるための定期割り込み用タイマ、クランク角センサ信号（クランクパルス）の入力間隔計時用タイマ、エンジン始動後の経過時間を計時する始動後時間計時用タイマ、及びシステム異常監視用のウオッチドッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称するものであり、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイマが用いられる。
【００４５】
上記定電圧回路５７は、２回路のリレー接点を有する電源リレー６０の第１のリレー接点を介してバッテリ６１に接続され、バッテリ６１に、上記電源リレー６０のリレーコイルがイグニッションスイッチ６２を介して接続されている。また、上記定電圧回路５７は、直接、上記バッテリ６１に接続されており、イグニッションスイッチ６２がＯＮされて電源リレー６０の接点が閉となるとＥＣＵ５０内の各部へ電源を供給する一方、上記イグニッションスイッチ６２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、上記バックアップＲＡＭ５４にバックアップ用の電源を供給する。更に、上記バッテリ６１には、燃料ポンプリレー６３のリレー接点を介して燃料ポンプ１７が接続されている。なお、上記電源リレー６０の第２のリレー接点には、上記バッテリ６１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。
【００４６】
上記Ｉ／Ｏインターフェイス５６の入力ポートには、アイドルスイッチ２８ｂ、ノックセンサ２９、クランク角センサ３６、カム角センサ３９、車速を検出するための車速センサ４０、エンジン始動状態を検出するためスタータスイッチ４１が接続されており、また、自動変速機搭載車（ＡＴ車）において自動変速機を電子制御する変速機制御装置４５からの変速信号ラインが接続されており（手動変速機搭載車、いわゆるＭＴ車の場合は、ニュートラル状態を検出するニュートラルスイッチ、及びクラッチペダルの操作状態を検出するクラッチスイッチを用いる）、更に、上記Ａ／Ｄ変換器５９を介して、吸入空気量センサ２７、スロットル開度センサ２８ａ、冷却水温センサ３１、リニアＯ2センサ３２、及び筒内圧力センサ３３が接続されると共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。
【００４７】
一方、上記Ｉ／Ｏインターフェイス５６の出力ポートには、ＩＳＣ弁１０、インジェクタ１１、及び、燃料ポンプリレー６３のリレーコイルが上記駆動回路５８を介して接続されると共に、イグナイタ２２が接続されている。
【００４８】
上記ＣＰＵ５１では、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／Ｏインターフェイス５６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ５３に格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭ５４に格納されている各種学習値データ，ＲＯＭ５２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時期、ＩＳＣ弁１０に対する駆動信号のデューティ比等を演算し、空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御を行う。
【００４９】
このようなエンジン制御系において、ＥＣＵ５０では、燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じてリーン限界補正値ＫSURGEを設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値ＫLNMAPを上記リーン限界補正値ＫSURGEにより補正して目標リーン減量係数ＫLEANを設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対し上記目標リーン減量係数ＫLEANを減算項として与え空気過剰率λの逆数として表される目標当量比ＫTGTを算出する。そして、この目標当量比ＫTGTによりエンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を補正して、エンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する。
【００５０】
すなわち、空気過剰率の逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比ＫTGTを算出するに際し、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正する目標リーン減量係数ＫLEANをエンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対しマイナス項で与える。更に、この目標リーン減量係数ＫLEANは、エンジン運転領域に応じ適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定める基本減量値ＫLNMAPをエンジン運転状態に基づいて設定し、この基本減量値ＫLNMAPを、燃焼圧力変動率に基づくリーン限界判別結果に応じて設定されるリーン限界補正値ＫSURGEにより補正して設定される。
【００５１】
従って、ダイナミックレンジすなわち領域間における変化量の大きい目標空燃比を直接採用することなく実現でき、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正するための目標リーン減量係数ＫLEANを、空気過剰率の逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比ＫTGTの一つの補正項として該目標当量比ＫTGTの演算式に組み込み、このリーン減量係数ＫLEANの設定に際して、基本減量値ＫLNMAPにリーン限界に応じて設定されるリーン限界補正値ＫSURGEを乗算して補正するため、目標空燃比全体をリーン限界に応じて補正するのと異なり、目標当量比ＫTGTの演算式中の一つの補正項によるダイナミックレンジの小さい部分的な補正で対応することが可能となり、運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違してもリーン限界に対する空燃比補正を的確に行うことができ、制御収束性及び空燃比制御性を向上することが可能となる。
【００５２】
また、この燃料噴射制御に空燃比フィードバック制御を組み込み、リニアＯ2センサ３２の出力電圧（出力値）ＶＯ2に基づいて排気当量比ＥＸＲを検出する。そして、上記目標当量比ＫTGTと排気当量比ＥＸＲとの比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定し、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比ＫTGT及び上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡによって補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する。
【００５３】
すなわち、空気過剰率λの逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比ＫTGTは、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正する目標リーン減量係数ＫLEANを、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対しマイナス項で与えて算出される。更に、この目標リーン減量係数ＫLEANは、エンジン運転状態に応じて設定された基本減量値ＫLNMAPを、燃焼圧力変動率に基づくリーン限界判別結果に応じて設定されるリーン限界補正値ＫSURGEにより補正して設定される。そして、この目標当量比ＫTGTとリニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2に基づいて検出した排気当量比ＥＸＲとの比較結果に応じ、燃料噴射量をフィードバック補正するための空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定することで、リニアＯ2センサ３２の出力特性が経時変化やばらつき等によって変化し、空燃比フィードバックの初期目標値に対し目標値が変化しても、リーン限界補正により目標空燃比を得るための目標当量比ＫTGTが修正され、この目標当量比ＫTGTとの比較結果に応じて設定される空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが修正されて、その結果、目標とするリーン運転時空燃比を適切に得ることが可能となる。
【００５４】
従って、リーン限界検出制御による目標当量比ＫTGTの補正にて的確に対応されて、高い空燃比フィードバック制御精度を維持することが可能となり、経時変化やばらつき等によるリニアＯ2センサ３２の出力特性の変化に対応して適正に空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。
【００５５】
すなわち、ＥＣＵ５０は、本発明に係るリーン限界判別手段、リーン限界補正値設定手段、目標リーン減量係数設定手段、目標当量比算出手段、燃料噴射量設定手段の機能を有し、更に、排気当量比検出手段、空燃比フィードバック補正係数設定手段としての機能をも実現する。
【００５６】
より詳細には、本実施の形態においては、最大燃焼圧力を得る所定クランク角すなわちＡＴＤＣθ4クランクパルス入力毎に燃焼行程気筒＃ｎの燃焼圧力Ｐをサンプリングし、この燃焼圧力Ｐを平均処理して燃焼圧力平均値Ｐaveを算出すると共に該燃焼圧力平均値Ｐaveに対する燃焼圧力分散値Ｐsigを算出する。そして、この燃焼圧力平均値Ｐave及び燃焼圧力分散値Ｐsigに基づいて燃焼圧力変動率Ｐｘを算出し、この燃焼圧力変動率Ｐｘをリーン限界を判断するための判定値Ｐｘｓと比較することでリーン限界か否かを判別する。そして、燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓを上回るとき、リーン限界と判断して上記リーン限界補正値ＫSURGEを減少修正し、一方、燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓ以下のとき、非リーン限界と判断してリーン限界補正値ＫSURGEを増加修正する。
【００５７】
そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値ＫLNMAPを上記リーン限界補正値ＫSURGEにより補正して目標リーン減量係数ＫLEANを設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対し上記目標リーン減量係数ＫLEANを減算項として与え空気過剰率λの逆数として表される目標当量比ＫTGTを算出する。また、リニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2に基づいて排気当量比ＥＸＲを検出し、上記目標当量比ＫTGTと排気当量比ＥＸＲとの比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本燃料噴射量を定める基本燃料パルス幅Ｔｐを、上記目標当量比ＫTGT及び上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡによって補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する。
【００５８】
さらに、本実施の形態においては、リーン限界検出に際して条件判断を行い、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車（ＡＴ車）の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車（ＭＴ車）の場合は変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、燃焼圧力の検出、及びリーン限界の判別を中止して、リーン限界補正値ＫSURGEの修正を中止する。
【００５９】
以下、上記ＥＣＵ５０によって実行される本発明に係る燃料噴射制御処理について、図２〜図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００６０】
先ず、イグニッションスイッチ６２がＯＮされ、ＥＣＵ５０に電源が投入されると、システムがイニシャライズされ、バックアップＲＡＭ５４に格納されている各種学習値等のデータを除く、各フラグ、各カウンタ類が初期化される。そして、スタータスイッチ４１がＯＮされてエンジン１が起動すると、クランク角センサ３６からのクランクパルス入力毎に、図２に示す気筒判別／エンジン回転数算出ルーチンが実行される。
【００６１】
この気筒判別／エンジン回転数算出ルーチンでは、エンジン運転に伴いクランクロータ３５が回転してクランク角センサ３６からのクランクパルスが入力されると、先ず、ステップS1で、今回入力されたクランクパルスがθ1，θ2，θ3，θ4の何れのクランク角に対応する信号かをカム角センサ３９からのカムパルスの入力パターンに基づいて識別し、ステップS2で、クランクパルスとカムパルスとの入力パターンから燃焼行程気筒、点火対象気筒、及び燃料噴射対象気筒等の気筒判別を行う。
【００６２】
すなわち、図９のタイムチャートに示すように、例えば、前回クランクパルスが入力してから今回クランクパルスが入力されるまでの間にカムパルス入力があれば、今回のクランクパルスはθ1クランクパルスであると識別でき、更に次回入力されるクランクパルスはθ2クランクパルスと識別できる。
【００６３】
また、前回と今回とのクランクパルス入力間にカムパルス入力がなく、前々回と前回のクランクパルス入力間にカムパルス入力が有ったときには、今回のクランクパルスはθ2クランクパルスと識別でき、次回入力されるクランクパルスはθ3クランクパルスと識別できる。また、前回と今回との間、及び前々回と前回とのクランクパルス入力間に、何れもカムパルス入力が無いときには、今回入力されたクランクパルスはθ3クランクパルスと識別でき、次回入力されるクランクパルスはθ4クランクパルスと判別できる。
【００６４】
また、クランクパルス入力間に３回連続してカムパルス入力が無いときには、今回入力されたクランクパルスはθ4クランクパルスと識別でき、次回入力されるクランクパルスはθ1クランクパルスと識別できる。
【００６５】
さらに、前回と今回とのクランクパルス入力間にカムパルスが３個入力（突起３８ｂに対応するθ6カムパルス）したときには、次の圧縮上死点は＃３気筒であり、現在の燃焼行程気筒は＃１気筒であって、次のθ4クランクパルス入力時点での燃焼行程気筒＃ｎは＃３気筒と判別することができ、また、点火対象気筒は＃３気筒、燃料噴射対象気筒は、その２つ後の＃４気筒と判別することができる。また、前回と今回のクランクパルス入力間にカムパルスが２個入力（突起３８ｃに対応するθ7カムパルス）したときには、次の圧縮上死点は＃４気筒であり、現在の燃焼行程気筒は＃２気筒であって、次のθ4クランクパルス入力時点での燃焼行程気筒＃ｎは＃４気筒と判別でき、また、点火対象気筒は＃４気筒、燃料噴射対象気筒は＃３気筒と判別できる。
【００６６】
また、前回と今回のクランクパルス入力間にカムパルスが１個入力（突起３８ａに対応するθ5カムパルス）し、前の圧縮上死点判別が＃４気筒であったときには、次の圧縮上死点は＃１気筒であり、現在の燃焼行程気筒は＃４気筒であって、次のθ4クランクパルス入力時点での燃焼行程気筒＃ｎは＃１気筒と判別でき、また、点火対象気筒は＃１気筒、燃料噴射対象気筒は＃２気筒と判別できる。同様に、前回と今回のクランクパルス入力間にカムパルスが１個入力し、前の圧縮上死点判別が＃３気筒であったときには、次の圧縮上死点は＃２気筒であり、現在の燃焼行程気筒は＃３気筒であって、次のθ4クランクパルス入力時点での燃焼行程気筒＃ｎは＃２気筒と判別でき、また、点火対象気筒は＃２気筒、燃料噴射対象気筒は＃１気筒と判別できる。
【００６７】
その後、ステップS2からステップS3へ進み、前記クランクパルス入力間隔計時用タイマによって計時された前回のクランクパルス入力から今回のクランクパルス入力までの時間、すなわちクランクパルス入力間隔時間（θ1クランクパルスとθ2クランクパルスの入力間隔時間Ｔθ12、θ2クランクパルスとθ3クランクパルスの入力間隔時間Ｔθ23、θ3クランクパルスとθ4クランクパルスの入力間隔時間Ｔθ34、或いはθ4クランクパルスとθ1クランクパルスの入力間隔時間Ｔθ41）を読み出し、クランクパルス入力間隔時間Ｔθを検出する。
【００６８】
次いで、ステップS4へ進み、今回識別したクランクパルスに対応するクランクパルス間角度を読み出し、このクランクパルス間角度と上記クランクパルス入力間隔時間Ｔθとに基づいて現在のエンジン回転数ＮEを算出し、ＲＡＭ５３の所定アドレスにストアしてルーチンを抜ける。なお、上記クランクパルス間角度は既知であり、予めＲＯＭ５２に固定データとして記憶されているものであり、本実施の形態においては、θ1クランクパルスとθ2クランクパルス間の角度は３２°ＣＡであり、θ2クランクパルスとθ3クランクパルス間の角度は５５°ＣＡ、θ3クランクパルスとθ4クランクパルス間の角度は２０°ＣＡ、θ4クランクパルスとθ1クランクパルス間の角度は７３°ＣＡである。
【００６９】
一方、システムイニシャライズ後、図３に示すリーン限界検出条件判別ルーチンが所定時間毎に実行される。
【００７０】
このリーン限界検出条件判別ルーチンは、リーン限界検出に際して条件判断を行い、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車（ＡＴ車）の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車（ＭＴ車）の場合は変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、リーン限界検出の中止、すなわち燃焼圧力Ｐの検出及び燃焼圧力変動率によるリーン限界の判別を中止して、リーン限界補正値ＫSURGEの修正を中止するためのものである。
【００７１】
次に、このリーン限界検出条件判別ルーチンについて説明すると、先ずステップS11で、後述する図５の目標当量比算出ルーチンにおいて設定される基本減量値ＫLNMAPを参照し、現在の運転領域がリーンバーンを実行する領域にあるか否かを判断する。
【００７２】
上記基本減量値ＫLNMAPは、エンジン運転領域に応じ適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定めるためのもので、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／ＮE；Ｑは吸入空気量、Ｋはインジェクタ特性補正定数）とに基づいて基本減量値テーブルを検索することにより設定される。この基本減量値テーブルは、図１１に示すように、極低負荷低回転域及び高負荷領域においては、空燃比をストイキオ（或いはリッチ）に制御する領域であり、基本減量値ＫLNMAPがＫLNMAP＝０に設定され、基本減量値ＫLNMAPによる燃料減量補正無しの状態に設定される。また、極低負荷低回転域及び高負荷域を除く低負荷域及び中負荷域がリーン空燃比によりリーンバーンを行うリーンバーン領域であり、この領域において上記基本減量値ＫLNMAPがＫLNMAP＞０に設定され、燃料減量補正が行われる。
【００７３】
従って、上記ステップS11においてＫLNMAP＝０で、基本減量値ＫLNMAPによる燃料減量補正無しのときは、リーンバーン領域外のストイキオ制御時（リッチ制御を含む）であって、リーン限界（空燃比リーンによる失火限界）を検出する必要が無く、従って、この時にはリーン限界検出条件の不成立と判断し、ステップS15へジャンプする。
【００７４】
尚、後述の図５の目標当量比算出ルーチンにおいて未だ基本減量値ＫLNMAPが設定されていないときは、システムイニシャライズにより基本減量値ＫLNMAPを含む各データがクリアされており、従って、この時にはＫLNMAP＝０によりステップS11からステップS15へジャンプする。
【００７５】
また、ステップS11においてＫLNMAP≠０で、現在のエンジン運転状態がリーンバーン領域にあるときには、ステップS12へ進み、目標当量比算出ルーチンにおいて設定されるフル増量係数ＫFULLを参照する。
【００７６】
上記フル増量係数ＫFULLは、加速或いは高速運転等によりエンジン運転状態が高回転及び高負荷との少なくとも一方の状態のときに、燃料増量補正により触媒温度の異常上昇を防止して触媒を保護すると共にエンジン出力を確保するためのものである。
【００７７】
従って、上記ステップS12においてＫFULL≠０で、フル増量係数ＫFULLによる燃料増量補正中の時には、少なくとも空燃比リーン制御が行われていないため、同様に、リーン限界を検出する必要が無く、従って、この時にもリーン限界検出条件の不成立と判断し、ステップS15へジャンプする。
【００７８】
また、上記ステップS12で、ＫFULL＝０のフル増量係数ＫFULLによる燃料増量補正が行われていないときには、ステップS13へ進み、更に、燃料カット中か否かを判断する。すなわち、燃料カット中の時には燃料が噴射されておらず、換言すれば、燃料カットによる失火状態にあり、このときリーン限界を検出すると誤検出を生じる。従って、この時にもリーン限界検出条件の不成立と判断し、ステップS15へジャンプする。
【００７９】
さらに、上記ステップS13において燃料カットが行われていないときには、ステップS14へ進み、自動変速機を電子制御する変速機制御装置４５からの変速信号ラインを介しての変速制御信号に基づいて変速制御中か否かを判断する。すなわち、変速制御中で変速機が変速される時には、エンジン回転数ＮEが急変し、これに対応して燃焼圧力Ｐも急変するため、このとき燃焼圧力に基づいてリーン限界を検出すると、リーン限界の誤検出を生じる。従って、変速制御中の時にもリーン限界検出条件の不成立と判断し、ステップS15へジャンプする。
【００８０】
尚、上記ステップS14は自動変速機搭載車（ＡＴ車）に対応しているが、手動変速機搭載車（ＭＴ車）の場合には、ニュートラル状態を検出するニュートラルスイッチ、及びクラッチペダルの操作状態を検出するクラッチスイッチを用い、これらスイッチの作動状態から変速操作中か否かを判断し、変速中のとき、リーン限界検出条件の不成立と判断し、ステップS15へジャンプする。
【００８１】
そして、ステップS14において変速制御中でないとき（ＭＴ車の場合は変速操作中でないとき）、すなわち、エンジン運転領域がリーンバーン領域にあり、且つ、フル増量係数ＫFULLが設定される加速或いは燃料カット中の減速或いは変速機の変速時等の過渡運転状態を除くエンジン運転状態にあり、確実にリーンバーンに対応して空燃比リーン制御が行われているときのみリーン限界検出条件の成立と判断して、ステップS16へ進み、更に、ステップS16以降の処理によってリーン限界検出条件成立の継続時間を判断する。
【００８２】
一方、上記ステップS11〜S14の何れかでリーン限界検出条件の不成立時には、該当するステップからステップS15へ進み、リーン限界検出許可フラグＦPERMをクリアしてリーン限界の検出を禁止し（ＦPERM←０）、ステップS20で、リーン限界検出条件成立の継続時間を計時する継続時間カウント値ＣTMをクリアして（ＣTM←０）、ルーチンを抜ける。
【００８３】
また、リーン限界検出条件の成立により上記ステップS14からステップS16へ進むと、リーン限界検出許可フラグＦPERMを参照する。このリーン限界検出許可フラグＦPERMは、上記ステップS11〜S14による全ての条件が成立しリーン限界検出条件成立状態が設定時間以上継続したとき、セットされる。
【００８４】
従って、ＦPERM＝１のときには、既にリーン限界検出条件の成立状態が設定時間以上継続しリーン限界検出が許可されているため、そのままルーチンを抜ける。
【００８５】
また、上記ステップS16においてＦPERM＝０のときには、ステップS17へ進み、ステップS17，S18で、リーン限界検出条件の成立状態が設定時間以上継続したか否かを判断する。すなわち、ステップS17では、上記継続時間カウント値ＣTMをカウントアップし（ＣTM←ＣTM＋１）、続くステップS18で、この継続時間カウント値ＣTMをエンジン定常運転状態と見なし得る設定時間に対応する設定値ＴＭＳと比較する。
【００８６】
そして、ＣTM＜ＴＭＳのときには、そのままルーチンを抜け、ＣTM≧ＴＭＳでリーン限界検出条件成立の継続時間が上記設定値ＴＭＳにより定まる設定時間に達したとき、ステップS18からステップS19へ進み、リーン限界検出許可フラグＦPERMをセットしてリーン限界の検出を許可し（ＦPERM←１）、上記ステップS20を経て上記継続時間カウント値ＣTMをクリアして、ルーチンを抜ける。
【００８７】
そして、θ4クランクパルス入力毎に実行される図４に示すリーン限界補正値算出ルーチンにおいて、上記リーン限界検出許可フラグＦPERMが参照され、リーン限界検出が許可されているときのみ、燃焼圧力変動率Ｐｘに基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じて、エンジン運転領域に対応して適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定める基本減量値ＫLNMAPを補正するためのリーン限界補正値ＫSURGEを設定する。
【００８８】
次に、図４のリーン限界補正値算出ルーチンについて説明する。
【００８９】
このリーン限界補正値算出ルーチンは、最大燃焼圧力を得るθ4クランクパルス入力毎に実行され、先ずステップS31で、上記リーン限界検出条件判別ルーチンによって設定されたリーン限界検出許可フラグＦPERMを参照し、ＦPERM＝０で、リーン限界検出が禁止されているときには、ステップS32へ進み、燃焼圧力Ｐのサンプリング数ＣNがシフトレジスタによって可能なデータ取扱数に対応する設定数に達したときセットされる燃焼圧力変動率算出許可フラグＦDATAをクリアし（ＦDATA←０）、続くステップS33で、上記サンプリング数ＣNをクリアして（ＣN←０）、ルーチンを抜ける。
【００９０】
一方、上記ステップS31においてＦPERM＝１で、リーン限界検出が許可されているときには、ステップS34へ進み、本ルーチンが実行されるθ4クランクパルス入力時点における現在の燃焼行程気筒＃ｎを、上記気筒判別／エンジン回転数算出ルーチンにおける燃焼行程気筒データから特定し、続くステップS35で、該当燃焼行程気筒＃ｎの筒内圧力センサ３３による筒内圧力すなわち燃焼圧力Ｐ#nを読み込む。
【００９１】
次いでステップS36で、シフトレジスタに格納されている各燃焼圧力データを下位ビットから上位ビットにかけて、１データづつ順次シフトさせ、最下位ビットに今回読み込んだ上記燃焼圧力Ｐ#nを格納して（ＰN←ＰN-1，ＰN-1←ＰN-2，…，Ｐ3←Ｐ2，Ｐ2←Ｐ1，Ｐ1←Ｐ#n）、ステップS37へ進む。
【００９２】
ステップS37では、上記燃焼圧力変動率算出許可フラグＦDATAを参照し、燃焼圧力Ｐのサンプリング数ＣNがシフトレジスタによって可能なデータ取扱数に対応する設定数に達したか否か、すなわち順次サンプリングした燃焼圧力データによってシフトレジスタの全ての領域に燃焼圧力が格納されたか否かを判断する。
【００９３】
すなわち、上述のように上記燃焼圧力変動率算出許可フラグＦDATAは、燃焼圧力Ｐのサンプリング数ＣNがシフトレジスタによって可能なデータ取扱数に対応する設定数に達したとき、セットされる。
【００９４】
従って、ＦDATA＝１のときには、既に順次サンプリングした燃焼圧力データによってシフトレジスタの全ての領域に燃焼圧力が格納されているため、ステップS42へジャンプして、ステップS42以降の処理により、シフトレジスタに格納されている各燃焼圧力Ｐを平均処理して燃焼圧力平均値Ｐaveを算出すると共に該燃焼圧力平均値Ｐaveに対する燃焼圧力分散値Ｐsigを算出する。そして、この燃焼圧力平均値Ｐave及び燃焼圧力分散値Ｐsigに基づいて燃焼圧力変動率Ｐｘを算出し、この燃焼圧力変動率Ｐｘをリーン限界を判断するための判定値Ｐｘｓと比較することでリーン限界か否かを判別する。そして、燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓを上回るとき、リーン限界と判断して上記リーン限界補正値ＫSURGEを減少修正し、また、燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓ以下のとき、非リーン限界と判断してリーン限界補正値ＫSURGEを増加修正する。
【００９５】
一方、上記ステップS37においてＦDATA＝０のときには、ステップS38へ進み、ステップS38，S39で、燃焼圧力Ｐのサンプリング数ＣNが、シフトレジスタによって可能なデータ取扱数に対応する設定数Ｎに達したか否かを判断する。すなわち、ステップS38では、上記サンプリング数ＣNをカウントアップし（ＣN←ＣN＋１）、続くステップS39で、このサンプリング数ＣNを上記設定数Ｎと比較する。
【００９６】
そして、ＣN＜Ｎのときには、そのままルーチンを抜け、ＣN≧Ｎで燃焼圧力Ｐのサンプリング数ＣNが設定数Ｎに達し、順次サンプリングした燃焼圧力データによってシフトレジスタの全ての領域に燃焼圧力Ｐが格納されたとき、ステップS39からステップS40へ進み、燃焼圧力変動率算出許可フラグＦDATAをセットし（ＦDATA←１）、続くステップS41で、上記サンプリング数ＣNをクリアして、ステップS42へ進む。
【００９７】
そして、ステップS42で、シフトレジスタに格納されている全ての燃焼圧力Ｐを単純平均して燃焼圧力平均値Ｐaveを算出し（Ｐave←（Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋…＋ＰN-1＋ＰN）／Ｎ）、ステップS43で、上記各燃焼圧力Ｐを用い、この燃焼圧力平均値Ｐaveに対する燃焼圧力の分散度合いを表す燃焼圧力分散値Ｐsigを、次式により算出する。
【００９８】
【数１】

次いでステップS44で、この燃焼圧力分散値Ｐsigを上記燃焼圧力平均値Ｐaveにより除算して燃焼圧力変動値Ｐｘを算出して（Ｐｘ←Ｐsig／Ｐave）、ステップS45へ進む。
【００９９】
ステップS45では、エンジン運転状態としてエンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す前記基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいて判定値テーブルを検索し補間計算によりリーン限界を判定するための判定値Ｐｘｓを設定する。
【０１００】
上記判定値テーブルは、エンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮEとによる領域毎に、空燃比リーンによる失火限界すなわちリーン限界での燃焼圧力変動率を予めシミュレーション或いは実験等により求め、このリーン限界での燃焼圧力変動率を判定値Ｐｘｓとして、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮEとをパラメータとするテーブルとして設定し、ＲＯＭ５２の一連のアドレスにストアされているものである。
【０１０１】
上記判定値テーブルの一例を、図１０に示す。この判定値テーブルには、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが大きくエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値の判定値Ｐｘｓがメモリされている。
【０１０２】
すなわち、リーン限界はエンジン運転領域毎に異なり、また、燃焼圧力変動率Ｐｘには、失火による燃焼圧力変動の他に、各気筒毎の燃焼圧力のばらつきが含まれている。この各気筒毎の燃焼圧力のばらつきは、吸入管形状の複雑化や気筒間の吸気干渉等による各気筒毎の吸気分配率の相違、冷却水による冷却順路によって生じる各気筒毎の燃焼圧力の相違、各気筒の燃焼室容積やピストン形状の製造上のばらつき、インジェクタの製造誤差等による燃料噴射量の違いから生じる各気筒の空燃比の僅かなばらつき、これらに起因して生じ、また、エンジン運転状態が高負荷高回転であるほど、これらによる影響が大きくなり、燃焼圧力のばらつきが大きくなる。
【０１０３】
従って、これに対応してエンジン運転状態が高負荷高回転であるほど、判定値Ｐｘｓを大きく設定することでリーン限界の誤判定を防止することが可能となる。
【０１０４】
次いでステップS46へ進み、上記ステップS44で算出した燃焼圧力変動率Ｐｘを、エンジン運転状態に基づいて設定した上記判定値Ｐｘｓと比較する。
【０１０５】
そして、Ｐｘ＞Ｐｘｓで燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓを上回るとき、燃焼が不安定化して燃焼圧力変動が増大しリーン限界に達したと判断して、ステップS47へ進み、エンジン運転領域に応じ適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定める上記基本減量値ＫLNMAPをリーン限界に応じ補正するリーン限界補正値ＫSURGEから所定値ＳＵＲＧ２を減算し、該リーン限界補正値ＫSURGEを減少修正して（ＫSURGE←ＫSURGE−ＳＵＲＧ２）、ルーチンを抜ける。
【０１０６】
ここで、上記リーン限界補正値ＫSURGEは、後述の目標当量比算出ルーチンにおいて目標リーン減量係数ＫLEANの演算式に組み込まれ（図５のステップS55）、エンジン運転状態に応じて設定された基本減量値ＫLNMAPに該リーン限界補正値ＫSURGEを乗算して目標リーン減量係数ＫLEANが算出される。さらに、この目標リーン減量係数ＫLEANが目標当量比算出ルーチンで目標当量比ＫTGTの演算式においてマイナス項で与えられ（図５のステップS56）、この目標当量比ＫTGTが、燃料噴射量設定ルーチンにおいて燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算式に組み込まれることで（図８のステップS87）、燃料噴射量が上記所定値ＳＵＲＧ２に対応する分、増量補正されて、空燃比が所定値ＳＵＲＧ２による所定割合でリッチ側に修正され、空燃比リーンの度合いが減少される。これにより、リーン限界を超えたことによる燃焼状態の悪化や失火等が抑制され、リーンバーン時の燃焼状態の安定化が図られる。
【０１０７】
尚、ここで上記当量比は、空気過剰率λの逆数１／λであり、空気過剰率λは、λ＝実空燃比／理論空燃比である。従って、上記目標当量比ＫTGTは、理論空燃比／目標空燃比として表される。
【０１０８】
一方、上記ステップS46においてＰｘ≦Ｐｘｓで燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓ以下の時には、非リーン限界でありリーン限界まで余裕があると判断して、ステップS48へ進み、上記リーン限界補正値ＫSURGEに所定値ＳＵＲＧ１を加算し、該リーン限界補正値ＫSURGEを増加修正して（ＫSURGE←ＫSURGE＋ＳＵＲＧ１）、ルーチンを抜ける。
【０１０９】
その結果、非リーン限界時には、燃料噴射量が上記所定値ＳＵＲＧ１に対応する分、更に減量補正されて、空燃比が所定値ＳＵＲＧ１による所定割合でよりリーン側に修正され、空燃比リーンの度合いが増加される。これにより、リーン限界に余裕のあるときには、リーン限界に達するまで燃料減量補正され、リーンバーン時の燃焼状態の安定を維持しつつ、燃費の向上及び排気エミッションの改善（特に、ＮＯｘの低減）が図られる。
【０１１０】
従って、リーン限界に応じて上記リーン限界補正値ＫSURGEを修正することで、リーン限界に対応する適正なリーン空燃比での運転を行うことが可能となる。
【０１１１】
また、空気過剰率の逆数で表され燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比ＫTGTを算出するに際し、リーンバーンに対応して燃料噴射量を減量補正し空燃比をリーン補正するための目標リーン減量係数ＫLEANを、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対しマイナス項で与える。更に、この目標リーン減量係数ＫLEANは、エンジン運転領域に応じ適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定める基本減量値ＫLNMAPをエンジン運転状態に基づいて設定し、この基本減量値ＫLNMAPを、燃焼圧力変動率Ｐｘに基づくリーン限界判別結果に応じて増減修正して設定されるリーン限界補正値ＫSURGEにより補正して設定される。
【０１１２】
従って、ダイナミックレンジすなわちエンジン領域間における変化量の大きい目標空燃比を直接採用することなく実現でき、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正するための目標リーン減量係数ＫLEANを、燃料噴射量を空燃比補正するための目標当量比ＫTGTの一つの補正項として該目標当量比ＫTGTの演算式に組み込み、この目標リーン減量係数ＫLEANの設定に際して、上記基本減量値ＫLNMAPにリーン限界に応じて修正設定されるリーン限界補正値ＫSURGEを乗算して補正するため、目標当量比ＫTGTの演算式中の一つの補正項によるダイナミックレンジの小さい部分的な補正で対応することが可能となり、エンジン運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違してもリーン限界に対する空燃比補正を的確に行うことができ、制御収束性及び空燃比制御性を向上することが可能となる。
【０１１３】
また、燃焼状態を表す直接的なパラメータである最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎の燃焼圧力Ｐを採用し、且つ、上記設定数Ｎによる所定期間における各気筒の燃焼圧力Ｐを平均処理した燃焼圧力平均値Ｐaveと、該燃焼圧力平均値Ｐaveに対する燃焼圧力分散値Ｐsigとにより燃焼圧力変動率Ｐｘを算出し、この燃焼圧力変動率Ｐｘに基づいてリーン限界を判断するので、的確に燃焼状態を判断することができ、且つ、一時的な燃焼圧力変動の影響を排除して適正にリーン限界を判断することが可能となる。更に、この判別結果に基づいて上記リーン限界補正値ＫSURGEを修正するため、リーンバーンに対応する空燃比リーン制御時には、常にリーン限界に相当する適正なリーン空燃比を得ることが可能となる。
【０１１４】
そして、以上のリーン限界補正値算出ルーチンにおいてリーン限界の判別結果に応じて増減修正されたリーン限界補正値ＫSURGEが、図５に示す目標当量比算出ルーチンにおいて読み出され、燃料減量により空燃比をリーンにするためのリーン減量係数ＫLEANの算出に用いられる。そして、このリーン減量係数ＫLEANが、目標当量比ＫTGTの演算式においてマイナス項で与えられ（図５のステップS56）、この目標当量比ＫTGTが、燃料噴射量設定ルーチンにおいて燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算式に組み込まれることで（図８のステップS87）、燃料噴射量が減量補正され、空燃比がリーンに制御される。
【０１１５】
次に、図５の目標当量比算出ルーチンについて説明する。
【０１１６】
この目標当量比算出ルーチンは、システムイニシャライズ後、所定周期毎に実行され、ステップS51で、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてＲＯＭ５２に格納されているフル増量係数テーブルを参照してフル増量係数ＫFULLを設定する。
【０１１７】
上記フル増量係数ＫFULLは、エンジン運転状態が高回転及び高負荷との少なくとも一方の状態のときに、燃料増量補正により触媒温度の異常上昇を防止して触媒を保護すると共にエンジン出力を確保するためのものである。
【０１１８】
上記フル増量係数テーブルの一例を、ステップS51中に示す。このフル増量係数テーブルにおいては、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが大きいエンジン高負荷領域及びエンジン高回転領域との少なくとも一方の領域にあるとき、フル増量係数ＫFULLが、ＫFULL＞０に設定される。そして、この領域がフル増量係数ＫFULLにより燃料増量補正が行われる、いわゆるフル増量領域となる。このフル増量領域外においては、フル増量係数ＫFULLが、ＫFULL＝０に設定され、フル増量係数ＫFULLによる燃料増量補正は行われない。また、フル増量係数テーブルには、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが大きくエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値のフル増量係数ＫFULLがメモリされている。
【０１１９】
続くステップS52では、始動後増量係数ＫASを設定する。この始動後増量係数ＫASは、エンジン始動直後のエンジン回転数の安定性を確保するためエンジン始動直後から所定期間燃料増量補正を行うためのもので、冷却水温センサ３１による冷却水温度ＴWに基づいて初期値を設定し、ステップS52中に示すように、スタータスイッチ４１のＯＦＦによるエンジン始動後、ＫAS＝０になるまで漸次的に減少される。
【０１２０】
次いでステップS53で、冷却水温度ＴWに基づいてテーブル参照により水温増量係数ＫTWを設定する。この水温増量係数ＫTWは、エンジン冷態時の運転性を確保するための燃料増量率を定めるものであり、ステップS53中に示すように、冷却水温度ＴWが低いほど、大きい値の水温増量係数ＫTWがテーブルにストアされている。
【０１２１】
そして、ステップS54で、エンジン運転状態としてエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮEとに基づいて基本減量値テーブルを検索し、エンジン運転領域に応じ適正リーン空燃比を得るための燃料減量率を定める基本減量値ＫLNMAPを設定する。
【０１２２】
上記基本減量値テーブルは、エンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮEとによる領域毎に、適正空燃比を得るに的確な燃料減量率を予めシミュレーション或いは実験等により求め、この燃料減量率に対応し当量比に対する減算値を基本減量値ＫLNMAPとして、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮEとをパラメータとするテーブルとして設定し、ＲＯＭ５２の一連のアドレスにストアされているものである。
【０１２３】
上記基本減量値テーブルの一例を、図１１に示す。同図に示すように、極低負荷低回転領域及び高負荷領域においては、空燃比をストイキオ（或いはリッチ）に制御する領域であり、基本減量値ＫLNMAPが、ＫLNMAP＝０に設定され、基本減量値ＫLNMAPによる燃料減量補正無しの状態に設定される。また、極低負荷低回転領域及び高負荷領域を除く低負荷及び中負荷領域がリーン空燃比によりリーンバーンを行うリーンバーン領域であり、この領域において上記基本減量値ＫLNMAPが、ＫLNMAP＞０に設定されて、燃料減量補正が行われ空燃比がリーンに制御される。
【０１２４】
すなわち、リーンバーンを行うリーンバーン領域においては、上記リーン限界補正値ＫSURGEの補正対象となる基本減量値ＫLNMAPが、ＫLNMAP＝０．３１〜０．４０の範囲で設定され、目標空燃比よりもダイナミックレンジが著しく狭い。
【０１２５】
従って、エンジン運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違しても、このリーン限界補正値ＫSURGEによるリーン限界に対する空燃比補正が迅速且つ的確に行われ、エンジン運転領域の移行により目標空燃比が変化しても早期に追従し制御収束性及び空燃比制御性の向上を図ることが可能となる。
【０１２６】
次いでステップS55へ進み、上記リーン限界補正値算出ルーチンによりリーン限界に応じて修正設定されたリーン限界補正値ＫSURGEを読み出し、上記ステップS54においてエンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値ＫLNMAPに上記リーン限界補正値ＫSURGEを乗算して、該基本減量値ＫLNMAPを上記リーン限界補正値ＫSURGEにより補正し目標リーン減量係数ＫLEANを設定する（ＫLEAN←ＫLNMAP×ＫSURGE）。
【０１２７】
そして、ステップS56で、エンジン運転状態に応じて設定された各種補正項に対し上記目標リーン減量係数ＫLEANを減算項として与え空気過剰率λの逆数として表される目標当量比ＫTGTを算出する。すなわち、上記フル増量係数ＫFULL、始動後増量係数ＫAS、水温増量係数ＫTW、及び上記目標リーン減量係数ＫLEANによって、目標空燃比を得るための補正係数として空気過剰率の逆数として表される目標当量比ＫTGTを次式により算出し、ルーチンを抜ける。
【０１２８】
ＫTGT←１＋ＫFULL＋ＫAS＋ＫTW−ＫLEAN
また、図６及び図７に示す空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンにおいて、リニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2に基づいて実空気過剰率の逆数としての排気当量比ＥＸＲを検出し、この排気当量比ＥＸＲと上記目標当量比ＫTGTとの比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本燃料噴射量を定める基本燃料パルス幅Ｔｐを、上記目標当量比ＫTGT及び上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡによって補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する。
【０１２９】
次に、図６及び図７の空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンについて説明する。
【０１３０】
この空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンは、システムイニシャライズ後、所定周期毎に実行され、先ず、ステップS61〜S63で、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判断する。この空燃比フィードバック条件は、ステップS61で初期条件を判断し、ＮE≠０のエンジン回転状態で、且つスタータスイッチ４１がＯＦＦ、且つ前記始動後時間計時用タイマにより計時されるスタータスイッチ４１のＯＦＦによるエンジン始動後の時間が設定時間（例えば、４sec）以上経過しており、初期条件が非成立のとき、且つ、ステップS62でリニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ２が設定値以上或いは所定範囲の状態が設定時間以上継続しておりリニアＯ2センサ３２が活性状態と判断され、且つ、ステップS63でクランプ条件非成立のエンジン定常運転状態のとき、空燃比フィードバック条件成立と判断する。
【０１３１】
上記ステップS61で、ＮE＝０のエンジン非回転状態、或いはスタータスイッチ４１がＯＮのエンジンクランキング時、或いはエンジン始動後の時間が設定時間に達しておらず、初期条件の成立時、或いはステップS62でリニアＯ2センサ３２が不活性状態のときには、ステップS64へ進み、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを、ＬＡＭＢＤＡ＝１．０に固定してルーチンを抜ける。また、上記ステップS63で、加減速中、燃料カット中等、エンジン過渡運転状態のクランプ条件の成立時には、ステップS65へ進み、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを所定値（通常、１．０）にクランプしてルーチンを抜ける。その結果、空燃比フィードバック条件の非成立時には、空燃比オープンループ制御となる。
【０１３２】
一方、上記ステップS61〜S63の判断により空燃比フィードバック条件の成立時には、ステップS66へ進み、ステップS66以下の処理によりリニアＯ2センサ３２の出力電圧に基づき検出した排気当量比ＥＸＲと上記目標当量比算出ルーチンにおいて算出された目標当量比ＫTGTとの比較結果に応じ比例積分制御（ＰＩ制御）によって空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定する。
【０１３３】
ステップS66では、リニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2を読み込み、リニアＯ2センサ出力電圧ＶＯ2に基づいてテーブル参照等によって排気当量比ＥＸＲを検出する。
【０１３４】
すなわち、リニアＯ2センサ３２の出力特性は、図１２に示すように、排気当量比ＥＸＲ＝１／λ（＝理論空燃比／実空燃比）に対しリニアな出力電圧ＶＯ2を出力する。従って、同図の実線で示すリニアＯ2センサ３２の初期特性、中央値特性におけるリニアＯ2センサ出力電圧ＶＯ2に対応する排気当量比ＥＸＲを、予め実験等により求め、ステップS66中に示すように、リニアＯ2センサ出力電圧ＶＯ2をパラメータとするテーブルとして設定し、ＲＯＭ５２の一連のアドレスにメモリしておくことで、リニアＯ2センサ出力電圧ＶＯ2に基づいてテーブル参照により容易に排気当量比ＥＸＲを検出することが可能となる。
【０１３５】
尚、このリニアＯ2センサ３２の出力特性は経時変化やばらつき等によって変化するが、このリニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2に基づく排気当量比ＥＸＲと上記目標当量比ＫTGTとの比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定することで補償される。
【０１３６】
すなわち、上記目標当量比ＫTGTにおいて、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正する目標リーン減量係数ＫLEANがエンジン運転状態に応じて設定される各種補正項に対してマイナス項で与えられる（図５のステップS56）。更に、この目標リーン減量係数ＫLEANは、エンジン運転状態に応じて設定される基本減量値ＫLNMAPを、燃焼圧力変動率Ｐｘに基づくリーン限界判別結果に応じて設定されるリーン限界補正値ＫSURGEによって補正して設定される。そして、この目標当量比ＫTGTとリニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2に基づいて検出した排気当量比ＥＸＲとの比較結果に応じ、燃料噴射量をフィードバック補正するための空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定することで、リニアＯ2センサ３２の出力特性が、図１２に実線で示す初期特性、中央値特性に対し、同図に破線で示すように、経時変化やばらつき等によって変化し、空燃比フィードバックの初期目標値に対し目標値が変化しても、リーン限界補正により目標空燃比を得るための目標当量比ＫTGTが修正され、この目標当量比ＫTGTとの比較結果に応じて設定される空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが修正される。その結果、図１２に示すように、空燃比フィードバックの初期目標値とこのリーン限界補正後の目標値とにおいて、目標とするリーン運転時空燃比が一致し、目標とするリーン運転時空燃比を適切に得ることが可能となる。
【０１３７】
従って、リーン限界検出制御による目標当量比ＫTGTの補正にて的確に対応されて、この目標当量比ＫTGTとリニアＯ2センサ３２の出力電圧ＶＯ2による排気当量比ＥＸＲとの比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを設定することで、高い空燃比フィードバック制御精度を維持することが可能となり、経時変化やばらつき等によるリニアＯ2センサ３２の出力特性の変化に対応して適正に空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。
【０１３８】
そして、ステップS67で、上記目標当量比算出ルーチンにおいて設定された目標当量比ＫTGTを読み出し、上記ステップS66で検出した排気当量比ＥＸＲを、該目標当量比ＫTGTと比較する。
【０１３９】
そして、ＥＸＲ＞ＫTGTで、目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対して排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリッチのときには、ステップS68へ進み、反転初回判別フラグＦRを参照する。
【０１４０】
この反転初回判別フラグＦRは、目標当量比ＫTGTと排気当量比ＥＸＲとの比較により排気当量比ＥＸＲが目標当量比ＫTGTを横切った初回、すなわち目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対し排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリーンからリッチに反転した初回、或いはリッチからリーンに反転した初回を判断するためのフラグであり、ＥＸＲ≦ＫTGTからＥＸＲ＞ＫTGTとなった後、すなわち目標空燃比に対し実空燃比がリーンからリッチに反転した後に０→１とされ、ＥＸＲ＞ＫTGTからＥＸＲ≦ＫTGTとなり目標空燃比に対し実空燃比がリッチからリーンに反転した後に１→０とされる。
【０１４１】
従って、ＥＸＲ＞ＫTGTで、且つＦR＝０のときには、目標空燃比に対し実空燃比がリーンからリッチに反転した初回であるため、上記ステップS68からステップS69へ進み、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてテーブル参照により空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡをマイナス方向にスキップさせるためのＰＩ制御の比例定数ＰDを設定する。
【０１４２】
ステップS69中に示すように、上記テーブルには、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが増加しエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値の比例定数ＰDがメモリされている。
【０１４３】
すなわち、エンジン運転状態が高負荷高回転であるほど、比例定数ＰDを大きくすることで、排気当量比ＥＸＲの目標当量比ＫTGTに対する収束性を向上し、逆に、低負荷低回転であるほど、比例定数ＰDを小さくすることで、低負荷低回転域での空燃比フィードバック制御による過補正を防止すると共に空燃比の安定性を向上する。
【０１４４】
そして、ステップS70で、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを上記比例定数ＰDによりマイナス方向へスキップさせ（ＬＡＭＢＤＡ←ＬＡＭＢＤＡ−ＰD）、ステップS71で、反転初回判別フラグＦRをセットして（ＦR←１）、ルーチンを抜ける。
【０１４５】
また、上記ステップS67，S68において、ＥＸＲ＞ＫTGTで目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対して排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリッチで、且つＦR＝１のときには、既に空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡに対し比例定数ＰDによるマイナス方向へのスキップが実行されているため上記ステップS68からステップS72へ進み、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてテーブル参照により空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを漸次的に減少させるためのＰＩ制御の積分定数ＩDを設定する。
【０１４６】
ステップS72中に示すように、このテーブルには、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが増加しエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値の積分定数ＩDがメモリされている。
【０１４７】
すなわち、上記比例定数ＰDと同様に、エンジン運転状態が高負荷高回転であるほど、積分定数ＩDを大きくすることで、排気当量比ＥＸＲの目標当量比ＫTGTに対する収束性を向上し、逆に、低負荷低回転であるほど、積分定数ＩDを小さくすることで、低負荷低回転域での空燃比フィードバック制御による過補正を防止すると共に空燃比の安定性を確保する。
【０１４８】
そして、ステップS73で、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを上記積分定数ＩDによりルーチン実行毎に漸次減少させ（ＬＡＭＢＤＡ←ＬＡＭＢＤＡ−ＩD）、上記ステップS71を経てルーチンを抜ける。
【０１４９】
一方、上記ステップS67において、ＥＸＲ≦ＫTGTで目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対して排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリーンのときには、ステップS74へ分岐し、同様に反転初回判別フラグFRを参照する。そして、目標空燃比に対し実空燃比がリーンで、且つＦR＝１のときには、目標空燃比に対し実空燃比がリッチからリーンに反転した初回であるため、上記ステップS74からステップS75へ進み、エンジン回転数ＮEと基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてテーブル参照により空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡをプラス方向にスキップさせるためのＰＩ制御の比例定数ＰUを設定する。
【０１５０】
ステップS75中に示すように、上記テーブルには、上述のマイナス方向へのスキップを行わせるための比例定数ＰDと同様に、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが増加しエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値の比例定数ＰUがメモリされている。
【０１５１】
そして、ステップS76で、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを上記比例定数ＰUによりプラス方向へスキップさせ（ＬＡＭＢＤＡ←ＬＡＭＢＤＡ＋ＰU）、ステップS77で、反転初回判別フラグＦRをクリアして（ＦR←０）、ルーチンを抜ける。
【０１５２】
また、上記ステップS67，S74において、ＥＸＲ≦ＫTGTで目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対して排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリーンで、且つＦR＝０のときには、既に空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡに対し比例定数ＰUによるプラス方向へのスキップが実行されているため上記ステップS74からステップS78へ進み、エンジン回転数ＮEと基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてテーブル参照により空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを漸次的に増加させるためのＰＩ制御の積分定数ＩUを設定する。
【０１５３】
ステップS78中に示すように、上記テーブルには、上述のマイナス方向への積分定数ＩDと同様に、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが増加しエンジン回転数ＮEが高いほど、すなわち高負荷高回転であるほど、大きい値の積分定数ＩUがメモリされている。
【０１５４】
そして、ステップS79で、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを上記積分定数ＩUによりルーチン実行毎に漸次増加させ（ＬＡＭＢＤＡ←ＬＡＭＢＤＡ＋ＩU）、上記ステップS77を経てルーチンを抜ける。
【０１５５】
以上の排気当量比ＥＸＲと目標当量比ＫTGTとの比較結果に対する空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの設定関係を、図１３のタイムチャートに示す。
【０１５６】
すなわち、比例積分制御によって、ＥＸＲ＞ＫTGTで目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に対して排気当量比ＥＸＲによる実空燃比がリッチのときには、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが減少され、ＥＸＲ≦ＫTGTで目標空燃比に対し実空燃比がリーンのときには空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが増加される。そして、この空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡが、燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算式に組み込まれることで（図８のステップS87）、ＥＸＲ＞ＫTGTで目標空燃比に対し実空燃比がリッチのときには燃料噴射量が空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡによって減量補正され、また、ＥＸＲ≦ＫTGTで目標空燃比に対して実空燃比がリーンのときには燃料噴射量が増量補正され、これによって排気当量比ＥＸＲが目標当量比ＫTGTに収束するよう、すなわち、排気当量比ＥＸＲによる実空燃比が、目標当量比ＫTGTにより定まる目標空燃比に収束するよう制御される。
【０１５７】
そして、上記目標当量比ＫTGT、及び上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡに応じて、図８に示す燃料噴射量設定ルーチンにおいて、気筒毎にエンジンに供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉが設定される。
【０１５８】
この燃料噴射量算出ルーチンは、所定周期（例えば、１８０°ＣＡ）毎に実行され、ステップS81で、エンジン回転数ＮEと吸入空気量センサ２７からの出力信号に基づく吸入空気量Ｑとから、基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを算出し（Ｔｐ←Ｋ×Ｑ／ＮE；Ｋはインジェクタ特性補正定数）、ステップS82，S83で、それぞれ上記目標当量比ＫTGT、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを読み出す。
【０１５９】
続くステップS84では、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいてバックアップＲＡＭ５４の一連のアドレスからなる空燃比学習値テーブルを参照して空燃比学習値ＫLRを検索し、補間計算により空燃比学習補正係数ＫBLRCを設定して、ステップS85へ進む。この空燃比学習補正係数ＫBLRCの基となる空燃比学習値ＫLRは、周知のように、エンジン回転数ＮEとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとによるエンジン運転領域毎に、上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの所定周期における平均値の基準値に対するずれに応じて学習され、吸入空気量センサ２７等の吸入空気量計測系、及びインジェクタ１１等の燃料供給系の生産時のバラツキや経時劣化等を補正するためのものである。
【０１６０】
そして、ステップS85へ進み、吸入空気量Ｑ、冷却水温度ＴW、及びエンジン回転数ＮEに基づいて、燃料付着補正係数Ｋｘを設定する。この燃料付着補正係数Ｋｘは、周知のように、インジェクタ１１からの噴射燃料の一部が吸気ポート壁面に付着することによる付着燃料量分を補償するためのもので、冷却水温度TWにより基本燃料付着率をテーブル参照等により設定し、この基本燃料付着率をエンジン回転数ＮEに基づき補正して燃料付着率を求め、更に、この燃料付着率と吸入空気量の加重平均値とによって該燃料付着補正係数Ｋｘが設定される。
【０１６１】
次いでステップS86で、バッテリ電圧ＶBに基づきテーブル参照によりインジェクタ１１の無効噴射時間を補償する電圧補正パルス幅ＴSを設定する。そして、ステップS87で、上記基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに、上記目標当量比ＫTGT及び空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを乗算して空燃比補正すると共に、空燃比学習補正係数ＫBLRCを乗算して学習補正し、また、上記燃料付着補正係数Ｋｘを乗算して燃料付着補正を行い、更に上記電圧補正パルス幅ＴSを加算して電圧補正し、エンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する（Ｔｉ←Ｔｐ×ＫTGT×ＬＡＭＢＤＡ×ＫBLRC×Ｋｘ＋ＴS）。
【０１６２】
そして、ステップS88で、上記燃料噴射パルス幅Ｔｉを燃料噴射対象気筒の噴射タイマにセットしてルーチンを抜ける。
【０１６３】
その結果、所定タイミングで上記噴射タイマがスタートされ、上記燃料噴射パルス幅Ｔｉの駆動パルス信号が燃料噴射対象気筒のインジェクタ１１へ出力され、該インジェクタ１１から所定に計量された燃料が噴射される。
【０１６４】
ここで、エンジン運転状態が低負荷及び中負荷のリーンバーン領域にあるときには、燃料減量率を定める基本減量値ＫLNMAPが、ＫLNMAP＞０に設定される。また、このリーンバーン領域においてリーン限界を検出し、このリーン限界に応じてリーン限界補正値ＫSURGEが増減修正される。
【０１６５】
そして、上記基本減量値ＫLNMAPに該リーン限界補正値ＫSURGEを乗算して目標リーン減量係数ＫLEANが算出される。さらに、この目標リーン減量係数ＫLEANが、目標当量比算出ルーチンにおいてエンジン運転状態に応じて設定されるフル増量係数ＫFULL、始動後増量係数ＫAS、及び水温増量係数ＫTW等の各種補正項に対し、目標当量比ＫTGTの演算式においてマイナス項で与えられる（図５のステップS56）。そして、この目標当量比ＫTGTが、燃料噴射量設定ルーチンにおいて燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算式に組み込まれることで（図８のステップS87）、エンジン運転状態がリーンバーン領域にあるときには、燃料噴射量が減量補正され、空燃比がリーンに制御される。
【０１６６】
また、この空燃比リーン運転時において、燃焼圧力変動率Ｐｘを算出し、該燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓを上回り、リーン限界に達したときには、上記リーン限界補正値ＫSURGEが所定値ＳＵＲＧ２により減少修正される。その結果、燃料噴射量が上記所定値ＳＵＲＧ２に対応する分、増量側に補正されて、空燃比が所定値ＳＵＲＧ２による所定割合でリッチ側に修正され、空燃比リーンの度合いが減少される。これにより、リーン限界を超えたことによる燃焼状態の悪化や失火等が抑制され、リーンバーン時の燃焼状態の安定化が図られる。
【０１６７】
また、燃焼圧力変動率Ｐｘが判定値Ｐｘｓ以下で、リーン限界まで余裕があるときには、上記リーン限界補正値ＫSURGEが所定値ＳＵＲＧ１により増加修正される。その結果、このときには、燃料噴射量が上記所定値ＳＵＲＧ１に対応する分、更に減量補正されて、空燃比が所定値ＳＵＲＧ１による所定割合でよりリーン側に修正され、空燃比リーンの度合いが増加される。これにより、リーン限界に余裕のあるときには、リーン限界に達するまで燃料減量補正され、リーンバーン時の燃焼状態の安定を維持しつつ、燃費の向上及び排気エミッションの改善が図られ、ＮＯｘの低減が可能となる。
【０１６８】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されず、例えば、上記形態においてはエンジン負荷として基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを採用しているが、エンジン負荷を表すものであればよく、これに限定されない。
【０１６９】
【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、燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じてリーン限界補正値を設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え空気過剰率の逆数として表される目標当量比を算出する。そして、この目標当量比によりエンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を補正して、エンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定するので、リーンバーンに対応して空燃比をリーン補正するための目標リーン減量係数を目標当量比の一つの補正項として目標当量比の演算式に組み込み、このリーン減量係数の設定に際して、基本減量値にリーン限界に応じて設定されるリーン限界補正値を乗算して補正するため、目標空燃比を直接採用することなく実現でき、この目標空燃比全体をリーン限界に応じて補正するのと異なり、目標当量比の演算式中の一つの補正項によるダイナミックレンジの小さい部分的な補正で対応することが可能となり、運転領域毎に要求される目標空燃比が大きく相違してもリーン限界に対する空燃比補正を的確に行うことができ、制御収束性及び空燃比制御性を向上することができる。
【０１７０】
また、１つのリーン限界補正値を全運転領域に反映することができ、制御系を簡素にして実現することが可能となり、エンジン運転状態の変化に伴い運転領域が移行し要求される目標空燃比が大きく変化した場合であっても、１つのリーン限界補正値によってリーン限界に応じて適切に空燃比補正を行うことができる。
【０１７１】
請求項２記載の発明によれば、燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界を判別し、この判別結果に応じてリーン限界補正値を修正設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定し、エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え空気過剰率の逆数として表される目標当量比を算出する。また、空燃比センサの出力値に基づき排気当量比を検出し、上記目標当量比と排気当量比との比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数を設定する。そして、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比及び上記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定するので、空燃比センサの出力特性が経時変化やばらつき等によって変化し、空燃比フィードバックの初期目標値に対し目標値が変化しても、上記リーン限界補正値によるリーン限界補正によって目標空燃比を得るための目標当量比が修正され、この目標当量比との比較結果に応じて設定される空燃比フィードバック補正係数が修正される。その結果、空燃比フィードバックの初期目標値とこのリーン限界補正後の目標値とにおいて、目標とするリーン運転時空燃比が一致し、目標とするリーン運転時空燃比を適切に得ることができる。
【０１７２】
従って、上記請求項１記載の発明の効果に加え、リーン限界検出制御による目標当量比の補正にて的確に対応されて、この目標当量比と空燃比センサの出力値に基づき検出した排気当量比との比較結果に応じ空燃比フィードバック補正係数を設定することで、高い空燃比フィードバック制御精度を維持することが可能となり、経時変化やばらつき等による空燃比センサの出力特性の変化に対応して適正に空燃比フィードバック制御を行うことができる効果を有する。
【０１７３】
その際、請求項３記載の発明では、リーン限界補正値の設定に際し、リーン限界と判別されたとき、上記リーン限界補正値を減少修正し、非リーン限界のとき、リーン限界補正値を増加修正するので、上記請求項１或いは請求項２記載の発明の効果に加え、リーン限界のときには、リーン限界補正値の減少修正によって燃料噴射量がリッチ側に修正され空燃比リーンの度合いが減少されて、リーン限界を超えたことによる燃焼状態の悪化や失火等が抑制され、リーンバーン時の燃焼状態の安定化を図ることができる。また、非リーン限界のときには、リーン限界補正値の増加修正によって燃料噴射量が更に減量補正されリーン側に修正されて、空燃比リーンの度合いが増加され、従って、リーン限界に余裕のあるときには、リーン限界に達するまで燃料減量補正され、リーンバーン時の燃焼状態の安定を維持しつつ、燃費の向上及び排気エミッションの改善を図ることができる。
【０１７４】
請求項４記載の発明によれば、リーン限界検出条件を判断し、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車の場合は変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、リーン限界の判別を中止し、リーン限界補正値の修正を中止するので、上記請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の発明の効果に加え、エンジン運転領域がリーンバーン領域外、或いは過渡運転状態時におけるリーン限界補正値の誤修正を防止することができ、また、変速制御中或いは変速操作中においてエンジン回転数が急変し燃焼圧力変動率が急変することに起因するリーン限界の誤検出を防止して未然にリーン限界補正値の誤修正を防止することができる効果を有する。
【０１７５】
また、請求項５記載の発明では、リーン限界の判別に際し、最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎に燃焼行程気筒の燃焼圧力をサンプリングし、この燃焼圧力を平均処理して燃焼圧力平均値を算出すると共に該燃焼圧力平均値に対する燃焼圧力分散値を算出する。そして、この燃焼圧力平均値及び燃焼圧力分散値に基づき算出した燃焼圧力変動率がリーン限界を判定するための判定値を上回るとき、リーン限界と判別するので、上記請求項１ないし請求項４の何れか一に記載の発明の効果に加え、燃焼状態を表す直接的なパラメータである最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎の燃焼圧力を採用し、この燃焼圧力の平均値と該燃焼圧力平均値に対する燃焼圧力分散値とにより燃焼圧力変動率を算出し、この燃焼圧力変動率に基づいてリーン限界が判断されるため、的確にエンジン燃焼状態を判断することができ、且つ、一時的な燃焼圧力変動の影響を排除して適正にリーン限界を判断することができる。また、この判別結果に基づいて上記リーン限界補正値が修正されるため、リーンバーンに対応する空燃比リーン制御時には、常にリーン限界に相当する適正なリーン空燃比を得ることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成図
【図２】気筒判別／エンジン回転数算出ルーチンのフローチャート
【図３】リーン限界検出条件判別ルーチンのフローチャート
【図４】リーン限界補正値算出ルーチンのフローチャート
【図５】目標当量比算出ルーチンのフローチャート
【図６】空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンのフローチャート
【図７】空燃比フィードバック補正係数設定ルーチンのフローチャート（続き）
【図８】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート
【図９】クランクパルス、カムパルス、燃焼行程気筒、各気筒の筒内圧力、点火信号、及びインジェクタ駆動信号の関係を示すタイムチャート
【図１０】判定値テーブルの説明図
【図１１】基本減量値テーブルの説明図
【図１２】リニアＯ2センサの出力特性を示す説明図
【図１３】目標当量比と排気当量比との比較結果による空燃比フィードバック補正係数の設定状態を示すタイムチャート
【図１４】エンジンの全体概略図
【図１５】吸気系の要部詳細を示す説明図
【図１６】クランクロータとクランク角センサの正面図
【図１７】カムロータとカム角センサの正面図
【図１８】電子制御系の回路構成図
【図１９】従来例に係り、空燃比によるＮＯｘ排出量、燃費、及び燃焼圧力変動率の関係を示す説明図
【図２０】同上、リニア空燃比センサの出力特性を示す説明図
【図２１】同上、空燃比フィードバック制御を行った場合の補正状態を示す説明図
【符号の説明】
１リーンバーンエンジン
１１インジェクタ
３３筒内圧力センサ
３６クランク角センサ
５０電子制御装置（リーン限界判別手段、リーン限界補正値設定手段、目標リーン減量係数設定手段、目標当量比算出手段、燃料噴射量設定手段、排気当量比検出手段、空燃比フィードバック補正係数設定手段）
Ｐｘ燃焼圧力変動率
ＫSURGE リーン限界補正値
ＫLNMAP 基本減量値
ＫLEAN 目標リーン減量係数
ＫFULL フル増量係数（各種補正項）
ＫAS 始動後増量係数（各種補正項）
ＫTW 水温増量係数（各種補正項）
λ 空気過剰率
ＫTGT 目標当量比
Ｔｐ基本燃料噴射パルス幅（基本燃料噴射量）
Ｔｉ燃料噴射パルス幅（最終的な燃料噴射量）
ＶＯ2 リニアＯ2センサ出力電圧（空燃比センサの出力値）
ＥＸＲ排気当量比
ＬＡＭＢＤＡ空燃比フィードバック補正係数
＃ｎ燃焼行程気筒
Ｐ燃焼圧力
Ｐave 燃焼圧力平均値
Ｐsig 燃焼圧力分散値
Ｐｘｓ判定値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention sets a target equivalent ratio represented by the reciprocal of the excess air ratio according to the engine operating condition, corrects the fuel injection amount based on the target equivalent ratio, and sets a fuel injection amount suitable for lean burn. More specifically, the present invention relates to a fuel injection control device for a lean burn engine that improves the air-fuel ratio controllability by correcting the target equivalence ratio according to the lean limit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a lean burn engine is known that operates at a lean air-fuel ratio in low and medium load regions and improves fuel efficiency by reducing pumping loss and improving theoretical thermal efficiency.
[0003]
Further, the three-way catalyst interposed in the exhaust system of the engine normally cannot purify nitrogen oxides in the exhaust gas (hereinafter referred to as “NOx”) during the air-fuel ratio lean operation. In the burn engine, as shown in FIG. 19, it is necessary to control the air-fuel ratio in the vicinity of the lean limit (the misfire limit due to the air-fuel ratio lean) where the NOx emission amount decreases. This lean limit differs for each engine operating region, and is also affected by engine aging and engine variations. Accordingly, it is necessary to detect the lean limit during the air-fuel ratio lean operation and to control the air-fuel ratio according to the lean limit.
[0004]
In order to cope with this, there is a technique disclosed in JP-A-5-248281. That is, the disclosed technique calculates an average value of the absolute value of the engine rotation fluctuation amount or the torque fluctuation amount in a predetermined period, compares the average value with the reference level, and indicates the combustion instability (torque fluctuation). When the fluctuation average value exceeds the reference level, it is determined that combustion has become unstable due to reaching the lean limit and output fluctuation has occurred, and the target air-fuel ratio correction coefficient is subtracted and corrected by a predetermined value, and the engine load and The basic target air-fuel ratio that can be made the leanest air-fuel ratio corresponding to the operating state at that time set by map search based on the engine speed is corrected by the target air-fuel ratio correction coefficient to obtain the final target air-fuel ratio. The fuel ratio is calculated, and the basic fuel injection amount is corrected by multiplying the reciprocal of the target air fuel ratio by the basic fuel injection amount, thereby correcting the air fuel ratio to the rich side and stabilizing the combustion. On the other hand, when the fluctuation amount average value is equal to or lower than the reference level, it is determined that combustion is stable and there is a margin for the correction of the air-fuel ratio to the lean side, and the target air-fuel ratio correction coefficient is added and corrected by a predetermined value. Thus, the air-fuel ratio is corrected to the lean side. As a result, in the preceding example, it is possible to operate at the lean limit while preventing deterioration of engine operability and exhaust emission.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the preceding example, the target air-fuel ratio is calculated by correcting the basic air-fuel ratio that is set to the maximum lean by the target air-fuel ratio correction coefficient, and the basic fuel injection amount is multiplied by the reciprocal of the target air-fuel ratio. The fuel injection amount is calculated by converting this value to the basic fuel injection amount corresponding to the target air-fuel ratio, and further multiplying this value by various correction factors. The target air-fuel ratio is directly corrected by a target air-fuel ratio correction coefficient set according to the lean limit.
[0006]
For this reason, the target air-fuel ratio correction coefficient for correcting and setting the target air-fuel ratio cannot cope with a case where the target air-fuel ratio required for each operation region is greatly different.
[0007]
That is, for example, the target air-fuel ratio correction coefficient set in the target air-fuel ratio (basic air-fuel ratio) region where the air-fuel ratio A / F = 24 is large as the correction amount in the target air-fuel ratio region where the air-fuel ratio A / F = 18. Correspondingly, the target air-fuel ratio correction coefficient is corrected according to the comparison result between the fluctuation amount average value and the reference level, but requires a large correction amount and converges corresponding to the lean limit. It takes time until the target air-fuel ratio required in response to a change in the engine operating state, that is, a shift in the engine operating region, cannot be dealt with, and there is a disadvantage that the controllability deteriorates.
[0008]
In order to cope with this, if the correction amount per one time with respect to the target air-fuel ratio correction coefficient is increased, the control becomes rough and the control accuracy is deteriorated. It is also conceivable to set a plurality of target air-fuel ratio correction coefficients corresponding to each basic air-fuel ratio region, but in this case, the target air-fuel ratio correction coefficient for correcting the target air-fuel ratio according to the lean limit is considered. When the control system becomes complicated and the target air-fuel ratio shifts to a region where the target air-fuel ratio greatly differs according to changes in the engine operating state, There is a step between the fuel ratio correction coefficients, and therefore, rapid control convergence cannot be obtained, and operation with an appropriate lean air-fuel ratio cannot be performed.
[0009]
Further, when considering the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio sensor, the output characteristic of the linear air-fuel ratio sensor as an example of the air-fuel ratio sensor has an equivalent ratio 1 / λ expressed as the reciprocal of the excess air ratio λ on the horizontal axis. The initial characteristic or center value characteristic of the sensor when it is new as shown by the solid line in FIG. 20 due to changes with time and individual variations of the sensor, as shown by the broken line in FIG. The output value (output voltage) VO2 corresponding to the theoretical air / fuel ratio hardly changes, but the output change rate (slope) in the lean and rich directions is shifted.
[0010]
However, in the preceding example, the basic air-fuel ratio set according to the engine operating condition is uniformly corrected by a unique target air-fuel ratio correction coefficient to set the target air-fuel ratio, and the fuel injection amount is determined by this target air-fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 21, in the case where the initial characteristic or median characteristic when the air-fuel ratio sensor of the solid line is new is changed or there is a variation with time, as shown by the broken line in FIG. Therefore, there is a disadvantage that it does not correspond to the actual change in the output characteristic of the air-fuel ratio sensor, and therefore cannot cope with the air-fuel ratio feedback control.
[0011]
In view of the above circumstances, the present invention can accurately perform air-fuel ratio correction with respect to the lean limit and improve air-fuel ratio controllability even if the target air-fuel ratio required for each operation region is greatly different. A first object is to provide a fuel injection control device for a lean burn engine. Further, in addition to the first object described above, the fuel of the lean burn engine capable of appropriately performing the air-fuel ratio feedback control in response to the change in the output characteristics of the air-fuel ratio sensor due to changes over time or variations. A second object is to provide an injection control device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a fuel injection control device for a lean burn engine that corrects a fuel injection amount according to an engine operating state and sets a fuel injection amount suitable for lean burn. As shown in the basic configuration diagram of FIG. 1 (a), the lean limit determining means for determining whether or not the lean limit is based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value according to the lean limit determination result. Lean limit correction value setting means to be set, and basic weight loss value set based on engine operating conditions In Above lean limit correction value Multiply by Target lean weight loss coefficient setting means for setting the target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to the engine operating state Addition term with added The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term, the target equivalent ratio calculating means for calculating the target equivalent ratio represented by the reciprocal of the excess air ratio, and the fuel injection amount set based on the engine operating state is the target equivalent And a fuel injection amount setting means for setting a final fuel injection amount to be corrected and supplied to the engine.
[0013]
In order to achieve the second object, a fuel injection control device for a lean burn engine that corrects the fuel injection amount in accordance with the engine operating state and sets a fuel injection amount suitable for lean burn. In FIG. 1B, the lean limit determining means for determining whether or not the lean limit is based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value according to the lean limit determination result, as shown in FIG. Lean limit correction value setting means to be corrected and basic weight loss value set based on engine operating conditions In Above lean limit correction value Multiply by Target lean weight loss coefficient setting means for setting the target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to the engine operating state Addition term with The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term, the target equivalent ratio calculating means for calculating the target equivalent ratio expressed by the reciprocal of the excess air ratio, and the exhaust for detecting the exhaust equivalent ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor An equivalence ratio detecting means, an air / fuel ratio feedback correction coefficient setting means for setting an air / fuel ratio feedback correction coefficient in accordance with a comparison result between the target equivalent ratio and the exhaust equivalent ratio, and a fuel injection amount set based on an engine operating state. And a fuel injection amount setting means for setting a final fuel injection amount to be supplied to the engine after being corrected by the target equivalent ratio and the air-fuel ratio feedback correction coefficient.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, when the lean limit correction value setting means is determined to be a lean limit, the lean limit correction value is reduced and corrected to determine a non-lean limit. In this case, the lean limit correction value is increased and corrected.
[0015]
The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to 3. Either In the described invention, the lean limit determining means and the lean limit correction value setting means are performing shift control when the engine operating region is outside the lean burn region, during transient operation, and in the case of a vehicle equipped with an automatic transmission. In the case of a vehicle equipped with a manual transmission, when at least one condition during shifting operation is satisfied, the lean limit determination is stopped and the correction of the lean limit correction value is stopped.
[0016]
The invention according to claim 5 provides the first to fourth aspects. Either In the described invention, the lean limit determining means samples the combustion pressure of the combustion stroke cylinder at every predetermined crank angle at which the maximum combustion pressure is obtained, calculates the combustion pressure average value by averaging the combustion pressure, and calculates the combustion pressure. Calculate the combustion pressure dispersion value for the pressure average value, and when the combustion pressure fluctuation rate calculated based on the combustion pressure average value and the combustion pressure dispersion value exceeds the judgment value for judging the lean limit, determine the lean limit It is characterized by.
[0017]
That is, in the first aspect of the invention, the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value is set according to the determination result. And the basic weight loss value set based on the engine operating condition In Above lean limit correction value Multiply by Set a target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to engine operating conditions Addition term with added The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term to calculate a target equivalent ratio expressed as the reciprocal of the excess air ratio. Then, the final fuel injection amount to be supplied to the engine is set by correcting the fuel injection amount set based on the engine operating state by this target equivalent ratio.
[0018]
Here, the target equivalent ratio for correcting the fuel injection amount to the air-fuel ratio expressed by the reciprocal of the excess air ratio is a target lean reduction coefficient for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn, depending on the engine operating state. It is calculated by giving a minus term to various correction terms to be set. Furthermore, this target lean weight loss coefficient is the basic weight loss value set according to the engine operating condition. In Lean limit correction value set according to the lean limit determination result based on the combustion pressure fluctuation rate Multiply Is set. Therefore, the target air-fuel ratio can be realized without directly adopting a dynamic range, that is, a large amount of change between regions, and the target lean reduction coefficient for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn is the target equivalent ratio. One Incorporated as a correction term in the target equivalent ratio calculation formula, when setting this lean weight loss coefficient, the basic weight loss value In Lean limit correction value set according to the lean limit Multiply by Unlike the correction of the entire target air-fuel ratio according to the lean limit to correct, One It is possible to cope with partial correction with a small dynamic range by the correction term, and even if the target air-fuel ratio required for each operation region is greatly different, air-fuel ratio correction with respect to the lean limit can be accurately performed, and control Convergence and air / fuel ratio controllability can be improved.
[0019]
According to the second aspect of the invention, the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value is corrected and set according to the determination result. And the basic weight loss value set based on the engine operating condition In Above lean limit correction value Multiply by Set a target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to engine operating conditions Addition term with The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term to calculate a target equivalent ratio expressed as the reciprocal of the excess air ratio. Further, the exhaust equivalence ratio is detected based on the output value of the air / fuel ratio sensor, and the air / fuel ratio feedback correction coefficient is set according to the comparison result between the target equivalence ratio and the exhaust equivalence ratio. Then, the final fuel injection amount to be supplied to the engine is set by correcting the fuel injection amount set based on the engine operating state by the target equivalent ratio and the air-fuel ratio feedback correction coefficient.
[0020]
In other words, the target equivalence ratio, which is expressed by the reciprocal of the excess air ratio, for correcting the fuel injection amount to the air-fuel ratio is set according to the engine operating state, and the target lean reduction coefficient for lean-correcting the air-fuel ratio corresponding to lean burn is set. It is calculated by giving a negative term to various correction terms. Further, the target lean weight loss coefficient is set by correcting the basic weight loss value set according to the engine operating state with the lean limit correction value set according to the lean limit determination result based on the combustion pressure fluctuation rate. . Then, an air-fuel ratio feedback correction coefficient for feedback-correcting the fuel injection amount is set according to the comparison result between the target equivalent ratio and the exhaust equivalent ratio detected based on the output value of the air-fuel ratio sensor. Even if the output characteristics of the sensor change due to changes over time or variations and the target value changes with respect to the initial target value of the air-fuel ratio feedback, the target equivalent ratio for obtaining the target air-fuel ratio is corrected by the lean limit correction. The air-fuel ratio feedback correction coefficient is corrected correspondingly. Therefore, it is possible to maintain high air-fuel ratio feedback control accuracy accurately by correcting the target equivalence ratio by lean limit detection control, and to respond to changes in the output characteristics of the air-fuel ratio sensor due to changes over time, variations, etc. Thus, it becomes possible to appropriately perform the air-fuel ratio feedback control.
[0021]
In setting the lean limit correction value, the invention according to claim 3 reduces and corrects the lean limit correction value when the lean limit is determined, and increases and corrects the lean limit correction value when the lean limit is not reached. .
[0022]
Further, in the invention according to claim 4, when the lean limit detection condition is determined, the engine operating region is outside the lean burn region, in the transient operation state, and in the case of the automatic transmission mounted vehicle, during the shift control. In the case of a vehicle equipped with a manual transmission, when at least one condition during shifting operation is satisfied, the lean limit determination is stopped and the correction of the lean limit correction value is stopped.
[0023]
In the invention of claim 5, when determining the lean limit, the combustion pressure of the combustion stroke cylinder is sampled at every predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, and the combustion pressure is averaged to calculate the average value of the combustion pressure. At the same time, a combustion pressure dispersion value for the combustion pressure average value is calculated. Then, when the combustion pressure fluctuation rate calculated based on the combustion pressure average value and the combustion pressure dispersion value exceeds the determination value for determining the lean limit, it is determined as the lean limit.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
First, the overall configuration of the engine will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a lean burn engine (hereinafter simply abbreviated as “engine”) for a vehicle such as an automobile. In the figure, a horizontally opposed four-cylinder gasoline engine is shown. Cylinder heads 2 are provided on both the left and right banks of the cylinder block 1a of the engine 1, and an intake port 2a and an exhaust port 2b are formed in each cylinder head 2.
[0026]
In the intake system of the engine 1, an intake manifold 3 is communicated with each intake port 2a, and a throttle chamber 5 is communicated with the intake manifold 3 via an air chamber 4 in which intake passages of the respective cylinders are gathered. An air cleaner 7 is attached to the upstream side of the throttle chamber 5 via an intake pipe 6, and the air cleaner 7 is communicated with an air intake chamber 8.
[0027]
The throttle chamber 5 is provided with a throttle valve 5a that is linked to an accelerator pedal. A bypass passage 9 that bypasses the throttle valve 5a is connected to the intake pipe 6. The idle speed is adjusted by adjusting the amount of bypass air flowing through the bypass passage 9 according to the valve opening degree during idle. An idle speed control valve (ISC valve) 10 for controlling the engine is interposed.
[0028]
Further, an injector 11 is arranged in the intake manifold 3 so as to be directed in the intake flow direction immediately upstream of the intake port 2a of each cylinder.
[0029]
As shown in FIG. 15, the intake port 2a is formed in a straight port shape. When the intake air amount is small and the load is low, the intake port 2a is mixed into the combustion chamber 12 by the intake air flow due to the straight shape of the intake port 2a. Of course, a vertical vortex flow, so-called tumble flow, is generated in the combustion chamber 12 as indicated by an arrow in the figure, and during the lean air-fuel ratio control, stratified combustion is possible by this tumble flow, and lean burn is performed. In addition, when the intake air amount is high and the load is high, the air-fuel mixture flowing into the combustion chamber 12 is strengthened by the tumble flow to improve the combustibility, and stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) control (including rich air-fuel ratio control). ) Ensures engine output. In FIG. 15, reference numeral 13 is an intake valve, and 14 is an exhaust valve.
[0030]
The injector 11 communicates with a fuel tank 16 through a fuel supply path 15, and an in-tank type fuel pump 17 is provided in the fuel tank 16. The fuel from the fuel pump 17 is pumped to the injector 11 and the pressure regulator 19 through the fuel filter 18 interposed in the fuel supply passage 15, and is returned from the pressure regulator 19 to the fuel tank 16 to be returned to the injector. 11 is adjusted to a predetermined pressure.
[0031]
On the other hand, a spark plug 20 that exposes the discharge electrode 20a at the tip to the combustion chamber 12 is attached to each cylinder of the cylinder head 2, and an ignition coil 21 disposed for each cylinder is attached to the spark plug 20. An igniter 22 is connected via
[0032]
Further, as an exhaust system of the engine 1, an exhaust pipe 24 is communicated with a collection portion of an exhaust manifold 23 communicating with each exhaust port 2 b of the cylinder head 2, and a catalytic converter 25 is interposed in the exhaust pipe 24 so that a muffler is provided. 26 is communicated.
[0033]
Next, sensors for detecting the engine operating state will be described. A thermal intake air amount sensor 27 using a hot wire or a hot film is interposed immediately downstream of the air cleaner 7 of the intake pipe 6. Further, a throttle valve 5 a provided in the throttle chamber 5 is connected to a throttle valve 5 a. A throttle sensor 28 having a built-in opening sensor 28a and an idle switch 28b that is turned on when the throttle valve 5a is fully closed is connected.
[0034]
A knock sensor 29 is attached to the cylinder block 1 a of the engine 1, and a cooling water temperature sensor 31 is exposed to the cooling water passage 30 communicating with the left and right banks of the cylinder block 1 a, and upstream of the catalytic converter 25. As an example of the air-fuel ratio sensor, a linear O2 sensor (linear air-fuel ratio sensor) 32 having a linear output characteristic according to the air-fuel ratio is provided.
[0035]
Further, an in-cylinder pressure sensor 33 for detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber 12 is disposed for each cylinder around the ignition plug 20 of the cylinder head 2 so as to face the combustion chamber 12.
[0036]
A crank angle sensor 36 is provided on the outer periphery of a crank rotor 35 that is axially attached to the crankshaft 34 of the engine 1, and a cam rotor 38 that is connected to a camshaft 37 that rotates 1/2 with respect to the crankshaft 34. In addition, a cam angle sensor 39 for cylinder discrimination is provided.
[0037]
As shown in FIG. 16, the crank rotor 35 has projections 35a, 35b, 35c, and 35d formed on the outer periphery thereof, and the projections 35a, 35b, and 35c are formed by cylinders (# 1, # 2 and ##). 3, # 4 cylinder) before compression top dead center (BTDC) θ1, θ2, θ3, and projection 35d is formed at the position after compression top dead center (ATDC) θ4 of each cylinder. ing. In this embodiment, θ1 = 97 ° CA, θ2 = 65 ° CA, θ3 = 10 ° CA, and θ4 = 10 ° CA.
[0038]
Also, as shown in FIG. 17, cylinder discriminating projections 38a, 38b and 38c are formed on the outer periphery of the cam rotor 38, and the projection 38a is formed at the position of ATDCθ5 of the # 3 and # 4 cylinders. Is composed of three protrusions, and the first protrusion is formed at the position of ATDCθ6 of the # 1 cylinder. Further, the protrusion 38c is formed by two protrusions, and the first protrusion is formed at the position of ATDCθ7 of the # 2 cylinder. In this embodiment, θ5 = 20 ° CA, θ6 = 15 ° CA, and θ7 = 20 ° CA.
[0039]
As shown in the time chart of FIG. 9, the crank rotor 35 and the cam rotor 38 are rotated by the rotation of the crankshaft 34 and the camshaft 37 as the engine is operated, and each protrusion of the crank rotor 35 is connected to the crank angle sensor 36. And crank pulses of θ1, θ2, θ3, θ4 (BTDC 97 °, 65 °, 10 ° CA, ATDC 10 °) are output every 1/2 engine rotation (180 ° CA). . On the other hand, each projection of the cam rotor 38 is detected by the cam angle sensor 39 between the θ4 crank pulse and the θ1 crank pulse, and a predetermined number of cam pulses are output from the cam angle sensor 39.
[0040]
Then, in an electronic control unit 50 (see FIG. 18), which will be described later, the engine speed NE is calculated based on the input interval time Tθ of the crank pulse output from the crank angle sensor 36, and the order of the combustion stroke of each cylinder is calculated. (For example, # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 2 cylinder → # 4 cylinder) and a combustion stroke cylinder and a fuel injection target cylinder based on a pattern of the cam pulse from the cam angle sensor 39 counted by a counter And cylinder discrimination of the ignition target cylinder.
[0041]
The crank pulse of ATDCθ4 (ATDC 10 ° CA) by the projection 35d of the crank rotor 35 is for giving the detection timing of the combustion pressure when the maximum combustion pressure is obtained in each cylinder, as shown in FIG. In other words, the protrusion 35 is formed at a timing position where the maximum combustion pressure is obtained in each cylinder. In the electronic control unit 50, when an ATDCθ4 crank pulse is input, an output signal from the in-cylinder pressure sensor 33 of the combustion stroke cylinder at that time is input, and the combustion pressure is sampled.
[0042]
Engine control such as calculation of control amounts for actuators such as the injector 11, spark plug 20, and ISC valve 10 and output of control signals, that is, fuel injection control including air-fuel ratio control, ignition timing control, idle speed control, etc. This is performed by an electronic control unit (ECU) 50 shown in FIG.
[0043]
The ECU 50 is composed mainly of a microcomputer in which a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, a backup RAM 54, a counter / timer group 55, and an I / O interface 56 are connected to each other via a bus line, and supplies stabilized power to each part. A peripheral circuit such as a constant voltage circuit 57, a drive circuit 58 connected to the I / O interface 56, and an A / D converter 59 is incorporated.
[0044]
The counter / timer group 55 includes various counters such as a free-run counter, a cam angle sensor signal (cam pulse) counting counter, a fuel injection timer, an ignition timer, and a periodic interrupt for generating a periodic interrupt. Various timers such as a timer, a crank angle sensor signal (crank pulse) input interval timing timer, a post-start timing timer that measures the elapsed time after engine startup, and a watchdog timer for system abnormality monitoring are collectively referred to for convenience. In addition, various software counters and timers are used.
[0045]
The constant voltage circuit 57 is connected to the battery 61 via a first relay contact of a power relay 60 having two relay contacts. The relay coil of the power relay 60 is connected to the battery 61 via an ignition switch 62. It is connected. The constant voltage circuit 57 is directly connected to the battery 61. When the ignition switch 62 is turned on and the contact of the power supply relay 60 is closed, power is supplied to each part in the ECU 50. On the other hand, the ignition switch Regardless of whether the switch 62 is ON or OFF, the backup RAM 54 is always supplied with backup power. Further, a fuel pump 17 is connected to the battery 61 via a relay contact of a fuel pump relay 63. A power line for supplying power from the battery 61 to each actuator is connected to the second relay contact of the power relay 60.
[0046]
The input port of the I / O interface 56 includes an idle switch 28b, a knock sensor 29, a crank angle sensor 36, a cam angle sensor 39, a vehicle speed sensor 40 for detecting the vehicle speed, and a starter switch 41 for detecting the engine start state. Is connected to a shift signal line from a transmission control device 45 that electronically controls the automatic transmission in a vehicle equipped with an automatic transmission (AT vehicle) (a vehicle equipped with a manual transmission, a so-called MT vehicle). In this case, a neutral switch for detecting the neutral state and a clutch switch for detecting the operation state of the clutch pedal are used.) Further, the intake air amount sensor 27 and the throttle opening sensor are connected via the A / D converter 59. 28a, cooling water temperature sensor 31, linear O2 sensor 32, and in-cylinder pressure sensor 33 are connected. At the same time, the battery voltage VB is input and monitored.
[0047]
On the other hand, the ISC valve 10, the injector 11, and the relay coil of the fuel pump relay 63 are connected to the output port of the I / O interface 56 through the drive circuit 58 and the igniter 22 is connected. .
[0048]
In the CPU 51, in accordance with a control program stored in the ROM 52, the detection signals from the sensors / switches input via the I / O interface 56, the battery voltage, etc. are processed, and various data stored in the RAM 53, Based on various learning value data stored in the backup RAM 54 and fixed data stored in the ROM 52, the fuel injection amount, the ignition timing, the duty ratio of the drive signal for the ISC valve 10 and the like are calculated, and the air-fuel ratio control is performed. In addition, engine control such as fuel injection control, ignition timing control, and idle speed control is performed.
[0049]
In such an engine control system, the ECU 50 determines a lean limit based on the combustion pressure fluctuation rate, and sets a lean limit correction value KSURGE according to the determination result. Then, the basic reduction value KLNMAP set based on the engine operating condition is corrected by the lean limit correction value KSURGE to set the target lean reduction coefficient KLEAN, and the target for various correction terms set according to the engine operating condition. A target equivalent ratio KTGT expressed as a reciprocal of the excess air ratio λ is calculated by giving the lean weight loss coefficient KLEAN as a subtraction term. Then, the fuel injection amount set based on the engine operating state is corrected by the target equivalent ratio KTGT, and the fuel injection pulse width Ti that determines the final fuel injection amount to be supplied to the engine is set.
[0050]
That is, when calculating the target equivalence ratio KTGT, which is expressed by the reciprocal of the excess air ratio, for correcting the fuel injection amount to the air-fuel ratio, the target lean reduction coefficient KLEAN for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn is set to the engine operating state. It is given as a minus term for various correction terms set according to. Further, the target lean reduction coefficient KLEAN sets a basic reduction value KLNMAP that determines a fuel reduction rate for obtaining an appropriate lean air-fuel ratio according to the engine operating region based on the engine operating state, and this basic reduction value KLNMAP is It is set by correcting with the lean limit correction value KSURGE set according to the lean limit determination result based on the pressure fluctuation rate.
[0051]
Therefore, it can be realized without directly adopting a target air-fuel ratio having a large dynamic range, that is, a large change amount between regions, and the target lean reduction coefficient KLEAN for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn is obtained by reciprocal of the excess air ratio. Of the target equivalent ratio KTGT for correcting the fuel injection amount by air-fuel ratio One As a correction term, it is incorporated into the calculation formula of the target equivalent ratio KTGT, and when setting the lean weight loss coefficient KLEAN, the basic weight loss value KLNMAP In Lean limit correction value KSURGE set according to the lean limit Multiply by Unlike the correction of the entire target air-fuel ratio according to the lean limit, the target equivalent ratio KTGT One It is possible to cope with partial correction with a small dynamic range by the correction term, and even if the target air-fuel ratio required for each operation region is greatly different, air-fuel ratio correction with respect to the lean limit can be accurately performed, and control Convergence and air / fuel ratio controllability can be improved.
[0052]
Further, air-fuel ratio feedback control is incorporated into this fuel injection control, and the exhaust equivalence ratio EXR is detected based on the output voltage (output value) VO2 of the linear O2 sensor 32. Then, an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set according to the comparison result between the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR, and the fuel injection amount set based on the engine operating state is set as the target equivalent ratio KTGT and the air-fuel ratio. A fuel injection pulse width Ti that determines the final fuel injection amount to be supplied to the engine after being corrected by the feedback correction coefficient LAMBDA is set.
[0053]
In other words, the target equivalent ratio KTGT, which is expressed by the reciprocal of the excess air ratio λ, for correcting the fuel injection amount to the air-fuel ratio, sets the target lean reduction coefficient KLEAN for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn to the engine operating state. It is calculated by giving a negative term to various correction terms set accordingly. Further, the target lean weight loss coefficient KLEAN is obtained by correcting the basic weight loss value KLNMAP set according to the engine operating condition by the lean limit correction value KSURGE set according to the lean limit judgment result based on the combustion pressure fluctuation rate. Is set. Then, an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA for feedback correction of the fuel injection amount is set according to the comparison result between the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR detected based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32. As a result, even if the output characteristics of the linear O2 sensor 32 change due to aging or variation and the target value changes with respect to the initial target value of the air-fuel ratio feedback, the target equivalent for obtaining the target air-fuel ratio by the lean limit correction The ratio KTGT is corrected, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA set according to the comparison result with the target equivalent ratio KTGT is corrected. As a result, the target lean operation air-fuel ratio can be appropriately obtained. Become.
[0054]
Therefore, it is possible to maintain the high air-fuel ratio feedback control accuracy accurately by correcting the target equivalence ratio KTGT by the lean limit detection control, and the change in the output characteristic of the linear O2 sensor 32 due to the change with time or the variation. Accordingly, it becomes possible to appropriately perform the air-fuel ratio feedback control.
[0055]
That is, the ECU 50 has functions of a lean limit determination means, a lean limit correction value setting means, a target lean reduction coefficient setting means, a target equivalent ratio calculation means, and a fuel injection amount setting means according to the present invention, and further an exhaust equivalent ratio. It also realizes functions as detection means and air-fuel ratio feedback correction coefficient setting means.
[0056]
More specifically, in the present embodiment, the combustion pressure P of the combustion stroke cylinder #n is sampled at every predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, that is, ATDCθ4 crank pulse input, and this combustion pressure P is averaged for combustion. A pressure average value Pave is calculated, and a combustion pressure dispersion value Psig with respect to the combustion pressure average value Pave is calculated. Then, the combustion pressure fluctuation rate Px is calculated based on the combustion pressure average value Pave and the combustion pressure dispersion value Psig, and the combustion pressure fluctuation rate Px is compared with the determination value Pxs for judging the lean limit. It is determined whether or not. When the combustion pressure fluctuation rate Px exceeds the determination value Pxs, the lean limit is determined and the lean limit correction value KSURGE is decreased and corrected. On the other hand, when the combustion pressure fluctuation rate Px is equal to or less than the determination value Pxs, the non-lean limit is reached. The lean limit correction value KSURGE is increased and corrected.
[0057]
Then, the basic reduction value KLNMAP set based on the engine operating condition is corrected by the lean limit correction value KSURGE to set the target lean reduction coefficient KLEAN, and the target for various correction terms set according to the engine operating condition. A target equivalent ratio KTGT expressed as a reciprocal of the excess air ratio λ is calculated by giving the lean weight loss coefficient KLEAN as a subtraction term. Further, the exhaust equivalent ratio EXR is detected based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set according to the comparison result between the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR. Then, the final fuel injection amount supplied to the engine after correcting the basic fuel pulse width Tp that determines the basic fuel injection amount set based on the engine operating state by the target equivalent ratio KTGT and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA. Is set.
[0058]
Further, in the present embodiment, the condition is determined when the lean limit is detected, and the shift is performed when the engine operation region is outside the lean burn region, in a transient operation state, and when the vehicle is equipped with an automatic transmission (AT vehicle). In the case of a vehicle with a manual transmission (MT vehicle) during control, if at least one of the conditions during shifting operation is satisfied, detection of the combustion pressure and determination of the lean limit are stopped, and lean limit correction is performed. Cancel correction of value KSURGE.
[0059]
Hereinafter, the fuel injection control process according to the present invention executed by the ECU 50 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
[0060]
First, when the ignition switch 62 is turned on and the ECU 50 is powered on, the system is initialized, and the flags and counters are initialized except for data such as various learning values stored in the backup RAM 54. . When the starter switch 41 is turned on and the engine 1 is started, a cylinder discrimination / engine speed calculation routine shown in FIG. 2 is executed for each crank pulse input from the crank angle sensor 36.
[0061]
In this cylinder discrimination / engine speed calculation routine, when the crank rotor 35 rotates and a crank pulse is input from the crank angle sensor 36 as the engine is operated, first, in step S1, the crank pulse input this time is θ1. , Θ2, θ3, and θ4, the signal corresponding to the crank angle is identified based on the input pattern of the cam pulse from the cam angle sensor 39, and in step S2, the combustion stroke cylinder is determined from the input pattern of the crank pulse and the cam pulse. Cylinder discrimination such as ignition target cylinder and fuel injection target cylinder is performed.
[0062]
That is, as shown in the time chart of FIG. 9, for example, if there is a cam pulse input between the previous crank pulse input and the current crank pulse input, the current crank pulse is a θ1 crank pulse. Further, the crank pulse to be input next time can be identified as the θ2 crank pulse.
[0063]
Also, if there is no cam pulse input between the previous and current crank pulse inputs, and there is a cam pulse input between the previous and previous crank pulse inputs, the current crank pulse can be identified as the θ2 crank pulse and will be input next time. The crank pulse can be distinguished from the θ3 crank pulse. Also, if there is no cam pulse input between the previous time and this time, and between the previous and the previous crank pulse input, the crank pulse input this time can be identified as the θ3 crank pulse, and the crank pulse input next time is It can be determined as a θ4 crank pulse.
[0064]
When there is no cam pulse input three times between crank pulse inputs, the crank pulse input this time can be identified as the θ4 crank pulse, and the crank pulse input next time can be identified as the θ1 crank pulse.
[0065]
Further, when three cam pulses are input between the previous and current crank pulse inputs (θ6 cam pulse corresponding to the protrusion 38b), the next compression top dead center is the # 3 cylinder, and the current combustion stroke cylinder is # 1. The combustion stroke cylinder #n at the time when the next θ4 crank pulse is input can be determined as the # 3 cylinder, the ignition target cylinder is the # 3 cylinder, and the fuel injection target cylinder is the next two cylinders # 4 cylinder. When two cam pulses are input between the previous and current crank pulse inputs (θ7 cam pulse corresponding to the protrusion 38c), the next compression top dead center is the # 4 cylinder, and the current combustion stroke cylinder is the # 2 cylinder. Thus, the combustion stroke cylinder #n at the time of the next θ4 crank pulse input can be determined as # 4 cylinder, the ignition target cylinder can be determined as # 4 cylinder, and the fuel injection target cylinder can be determined as # 3 cylinder.
[0066]
When one cam pulse is input between the previous and current crank pulse inputs (θ5 cam pulse corresponding to the protrusion 38a) and the previous compression top dead center determination is # 4 cylinder, the next compression top dead center is It is the # 1 cylinder, the current combustion stroke cylinder is the # 4 cylinder, the combustion stroke cylinder #n at the time of the next θ4 crank pulse input can be determined as the # 1 cylinder, and the ignition target cylinder is the # 1 cylinder The fuel injection target cylinder can be identified as the # 2 cylinder. Similarly, when one cam pulse is input between the previous crank pulse input and the previous compression top dead center determination is # 3 cylinder, the next compression top dead center is # 2 cylinder, The combustion stroke cylinder is the # 3 cylinder, and the combustion stroke cylinder #n at the time of the next θ4 crank pulse input can be determined as the # 2 cylinder, the ignition target cylinder is the # 2 cylinder, and the fuel injection target cylinder is # 1. Can be identified as a cylinder.
[0067]
Thereafter, the process proceeds from step S2 to step S3, and the time from the previous crank pulse input to the current crank pulse input measured by the crank pulse input interval timing timer, that is, the crank pulse input interval time (θ1 crank pulse and θ2 crank Pulse input interval time Tθ12, θ2 crank pulse and θ3 crank pulse input interval time Tθ23, θ3 crank pulse and θ4 crank pulse input interval time Tθ34, or θ4 crank pulse and θ1 crank pulse input interval time Tθ41), The crank pulse input interval time Tθ is detected.
[0068]
Next, the process proceeds to step S4, the crank pulse angle corresponding to the crank pulse identified this time is read, the current engine speed NE is calculated based on the crank pulse angle and the crank pulse input interval time Tθ, and the RAM 53 Store at a predetermined address and exit the routine. The angle between the crank pulses is known and stored in advance as fixed data in the ROM 52. In the present embodiment, the angle between the θ1 crank pulse and the θ2 crank pulse is 32 ° CA, The angle between the θ2 crank pulse and the θ3 crank pulse is 55 ° CA, the angle between the θ3 crank pulse and the θ4 crank pulse is 20 ° CA, and the angle between the θ4 crank pulse and the θ1 crank pulse is 73 ° CA.
[0069]
On the other hand, after system initialization, a lean limit detection condition determination routine shown in FIG. 3 is executed at predetermined time intervals.
[0070]
This lean limit detection condition determination routine performs a condition determination when detecting the lean limit, and shifts when the engine operating region is outside the lean burn region, in a transient operation state, and when the vehicle is equipped with an automatic transmission (AT vehicle). During control, in the case of a manual transmission vehicle (MT vehicle), when at least one of the conditions during shifting operation is satisfied, the lean limit detection is stopped, that is, the detection of the combustion pressure P and the combustion pressure fluctuation rate This is for canceling lean limit discrimination and canceling correction of the lean limit correction value KSURGE.
[0071]
Next, the lean limit detection condition determination routine will be described. First, in step S11, the basic reduction value KLNMAP set in the target equivalent ratio calculation routine of FIG. It is determined whether or not it is in the area to be used.
[0072]
The basic reduction value KLNMAP is used to determine the fuel reduction rate for obtaining an appropriate lean air-fuel ratio in accordance with the engine operating region. The basic fuel injection pulse width Tp (= K × Q) representing the engine speed NE and the engine load. / NE; Q is set by searching the basic reduction value table based on the intake air amount and K is the injector characteristic correction constant. As shown in FIG. 11, this basic reduction value table is an area where the air-fuel ratio is controlled stoichiometrically (or rich) in the extremely low load low rotation range and high load range, and the basic reduction value KLNMAP is KLNMAP = 0. And is set to a state without fuel reduction correction by the basic reduction value KLNMAP. In addition, the low load range and the medium load range excluding the extremely low load low rotation range and the high load range are lean burn regions in which lean burn is performed by the lean air-fuel ratio, and in this region, the basic weight loss value KLNMAP is set to KLNMAP> 0. The fuel loss correction is performed.
[0073]
Therefore, when KLNMAP = 0 in the above step S11 and no fuel reduction correction is performed by the basic reduction value KLNMAP, the stoichiometric control outside the lean burn region (including rich control) is in effect and the lean limit (misfire due to air-fuel ratio lean) Therefore, at this time, it is determined that the lean limit detection condition is not satisfied, and the process jumps to step S15.
[0074]
When the basic weight reduction value KLNMAP is not yet set in the target equivalence ratio calculation routine of FIG. 5 described later, each data including the basic weight reduction value KLNMAP is cleared by system initialization. Therefore, at this time, KLNMAP = 0. To jump from step S11 to step S15.
[0075]
If KLNMAP ≠ 0 in step S11 and the current engine operating state is in the lean burn region, the process proceeds to step S12, and the full increase coefficient KFULL set in the target equivalent ratio calculation routine is referred to.
[0076]
The full increase coefficient KFULL protects the catalyst by preventing an abnormal increase in the catalyst temperature by correcting the fuel increase when the engine operating state is at least one of high rotation and high load due to acceleration or high speed operation. This is to ensure engine output.
[0077]
Therefore, when KFULL ≠ 0 in step S12 and the fuel increase correction is being performed by the full increase coefficient KFULL, at least the air-fuel ratio lean control is not performed, and therefore it is not necessary to detect the lean limit. Even if it is determined that the lean limit detection condition is not satisfied, the routine jumps to step S15.
[0078]
If the fuel increase correction by the full increase coefficient KFULL with KFULL = 0 is not performed in step S12, the process proceeds to step S13, and it is further determined whether or not the fuel is being cut. That is, when the fuel is being cut, no fuel is injected. In other words, there is a misfire state due to the fuel cut, and if a lean limit is detected at this time, erroneous detection occurs. Accordingly, at this time also, it is determined that the lean limit detection condition is not satisfied, and the routine jumps to step S15.
[0079]
Further, when the fuel cut is not performed in step S13, the process proceeds to step S14, and the shift control is being performed based on the shift control signal from the transmission control line 45 from the transmission control device 45 that electronically controls the automatic transmission. Determine whether or not. That is, when the transmission is shifted during shift control, the engine speed NE changes suddenly, and the combustion pressure P also changes correspondingly. Therefore, if the lean limit is detected based on the combustion pressure at this time, the lean limit Cause false detection. Accordingly, it is determined that the lean limit detection condition is not satisfied even during the shift control, and the process jumps to step S15.
[0080]
Step S14 corresponds to a vehicle equipped with an automatic transmission (AT vehicle), but in the case of a vehicle equipped with a manual transmission (MT vehicle), the neutral switch for detecting the neutral state and the operation state of the clutch pedal. It is determined whether or not a shift operation is being performed from the operating state of these switches. When the shift is being performed, it is determined that the lean limit detection condition is not satisfied, and the process jumps to step S15.
[0081]
In step S14, when the shift control is not being performed (in the case of an MT vehicle, the shift operation is not being performed), that is, the engine operating region is in the lean burn region and the full increase coefficient KFULL is set during acceleration or fuel cut It is determined that the lean limit detection condition is satisfied only when the engine is in an engine operation state excluding a transient operation state such as during deceleration of the gearbox or when the transmission is shifting, and the air-fuel ratio lean control is performed in response to the lean burn. Then, the process proceeds to step S16, and further, the duration of the lean limit detection condition establishment is determined by the processing after step S16.
[0082]
On the other hand, when the lean limit detection condition is not satisfied in any of the above steps S11 to S14, the process proceeds from the corresponding step to step S15, and the lean limit detection permission flag FPERM is cleared and the detection of the lean limit is prohibited (FPERM ← 0). In step S20, the continuation time count value CTM for measuring the continuation time when the lean limit detection condition is satisfied is cleared (CTM ← 0), and the routine is exited.
[0083]
If the lean limit detection condition is satisfied and the process proceeds from step S14 to step S16, the lean limit detection permission flag FPERM is referred to. The lean limit detection permission flag FPERM is set when all the conditions in steps S11 to S14 are satisfied and the lean limit detection condition is satisfied for a set time or longer.
[0084]
Accordingly, when FPERM = 1, since the lean limit detection condition has already been established for the set time and the lean limit detection is permitted, the routine is exited.
[0085]
If FPERM = 0 in step S16, the process proceeds to step S17, and in steps S17 and S18, it is determined whether or not the lean limit detection condition has been satisfied for a set time or more. That is, in step S17, the duration count value CTM is counted up (CTM ← CTM + 1), and in subsequent step S18, the duration count value CTM is set to a set value TMS corresponding to a set time that can be regarded as an engine steady operation state. Compare.
[0086]
When CTM <TMS, the routine is exited as it is, and when CTM ≧ TMS and the continuation time of the lean limit detection condition reaches the set time determined by the set value TMS, the process proceeds from step S18 to step S19 to detect the lean limit. The permission flag FPERM is set to permit the detection of the lean limit (FPERM ← 1), the duration count value CTM is cleared through the step S20, and the routine is exited.
[0087]
Then, in the lean limit correction value calculation routine shown in FIG. 4 executed every θ4 crank pulse input, the lean pressure detection permission flag FPERM is referred to, and only when the lean limit detection is permitted, the combustion pressure fluctuation rate Px The lean limit correction value KSURGE for correcting the basic weight reduction value KLNMAP for determining the fuel reduction rate for obtaining an appropriate lean air-fuel ratio corresponding to the engine operating region is determined based on the determination result. Set.
[0088]
Next, the lean limit correction value calculation routine of FIG. 4 will be described.
[0089]
This lean limit correction value calculation routine is executed every θ4 crank pulse input for obtaining the maximum combustion pressure. First, in step S31, the lean limit detection permission flag FPERM set by the lean limit detection condition determination routine is referred to, and FPERM When = 0 and lean limit detection is prohibited, the process proceeds to step S32, and the combustion pressure fluctuation set when the sampling number CN of the combustion pressure P reaches a set number corresponding to the number of data handling possible by the shift register. The rate calculation permission flag FDATA is cleared (FDATA ← 0), and in the subsequent step S33, the sampling number CN is cleared (CN ← 0), and the routine is exited.
[0090]
On the other hand, if FPERM = 1 in step S31 and lean limit detection is permitted, the process proceeds to step S34, and the current combustion stroke cylinder #n at the time of the θ4 crank pulse input at which this routine is executed is determined as the cylinder discrimination. / Identified from the combustion stroke cylinder data in the engine speed calculation routine, and in the subsequent step S35, the in-cylinder pressure, that is, the combustion pressure P # n, by the in-cylinder pressure sensor 33 of the corresponding combustion stroke cylinder #n is read.
[0091]
Next, in step S36, each combustion pressure data stored in the shift register is sequentially shifted one by one from the lower bit to the upper bit, and the combustion pressure P # n read this time is stored in the least significant bit (PN). ← PN-1, PN-1 ← PN-2,..., P3 ← P2, P2 ← P1, P1 ← P # n), and proceeds to step S37.
[0092]
In step S37, referring to the combustion pressure fluctuation rate calculation permission flag FDATA, whether or not the sampling number CN of the combustion pressure P has reached a set number corresponding to the number of data handling possible by the shift register, that is, the combustion sampled sequentially. It is determined whether the combustion pressure is stored in all areas of the shift register based on the pressure data.
[0093]
That is, as described above, the combustion pressure fluctuation rate calculation permission flag FDATA is set when the sampling number CN of the combustion pressure P reaches a set number corresponding to the number of data handling possible by the shift register.
[0094]
Therefore, when FDATA = 1, the combustion pressure is stored in all regions of the shift register based on the combustion pressure data that has been sampled in sequence. Therefore, the process jumps to step S42 and is stored in the shift register by the processing after step S42. A combustion pressure average value Pave is calculated by averaging each combustion pressure P that has been set, and a combustion pressure dispersion value Psig with respect to the combustion pressure average value Pave is calculated. Then, the combustion pressure fluctuation rate Px is calculated based on the combustion pressure average value Pave and the combustion pressure dispersion value Psig, and the combustion pressure fluctuation rate Px is compared with the determination value Pxs for judging the lean limit. It is determined whether or not. When the combustion pressure fluctuation rate Px exceeds the determination value Pxs, the lean limit is determined and the lean limit correction value KSURGE is decreased, and when the combustion pressure fluctuation rate Px is equal to or less than the determination value Pxs, the non-lean limit is reached. The lean limit correction value KSURGE is increased and corrected.
[0095]
On the other hand, when FDATA = 0 in step S37, the process proceeds to step S38. In steps S38 and S39, whether the sampling number CN of the combustion pressure P has reached the set number N corresponding to the number of data handled by the shift register. Judge whether or not. That is, in step S38, the sampling number CN is counted up (CN ← CN + 1), and in step S39, the sampling number CN is compared with the set number N.
[0096]
When CN <N, the routine is exited as it is, and when CN ≧ N, the sampling number CN of the combustion pressure P reaches the set number N, and the combustion pressure P is stored in all regions of the shift register by sequentially sampled combustion pressure data. When this is done, the process proceeds from step S39 to step S40, the combustion pressure fluctuation rate calculation permission flag FDATA is set (FDATA ← 1), and in step S41, the sampling number CN is cleared, and the process proceeds to step S42.
[0097]
In step S42, all combustion pressures P stored in the shift register are simply averaged to calculate a combustion pressure average value Pave (Pave ← (P1 + P2 + P3 +... + PN-1 + PN) / N). Using each combustion pressure P, a combustion pressure dispersion value Psig representing the degree of dispersion of the combustion pressure with respect to this combustion pressure average value Pave is calculated by the following equation.
[0098]
[Expression 1]

Next, in step S44, the combustion pressure variation value Px is calculated by dividing the combustion pressure dispersion value Psig by the combustion pressure average value Pave (Px ← Psig / Pave), and the process proceeds to step S45.
[0099]
In step S45, a determination value table is searched based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load as the engine operating state, and a determination value Pxs for determining the lean limit by interpolation calculation is set. .
[0100]
The determination value table previously obtains the misfire limit due to the air-fuel ratio lean, that is, the combustion pressure fluctuation rate at the lean limit for each region based on the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load and the engine speed NE by simulation or experiment. The combustion pressure fluctuation rate at the lean limit is set as a determination value Pxs as a table using the basic fuel injection pulse width Tp and the engine speed NE as parameters, and stored in a series of addresses in the ROM 52. .
[0101]
An example of the determination value table is shown in FIG. In this determination value table, a larger determination value Pxs is stored as the basic fuel injection pulse width Tp is larger and the engine speed NE is higher, that is, the higher the load and the higher the rotation speed.
[0102]
That is, the lean limit differs for each engine operating region, and the combustion pressure fluctuation rate Px includes a variation in the combustion pressure for each cylinder in addition to the combustion pressure fluctuation due to misfire. This variation in combustion pressure for each cylinder is caused by differences in the intake pipe distribution ratio due to the complexity of the intake pipe shape, intake air interference between cylinders, etc., and differences in the combustion pressure generated by each cylinder due to the cooling route due to cooling water. , Variations in the combustion chamber volume and piston shape of each cylinder, slight variations in the air-fuel ratio of each cylinder resulting from differences in fuel injection amount due to injector manufacturing errors, etc. The higher the load and the higher the rotation speed, the greater the influence of these, and the greater the variation in combustion pressure.
[0103]
Accordingly, it is possible to prevent the lean limit from being erroneously determined by setting the determination value Pxs to be larger as the engine operating state is a higher load and higher rotation.
[0104]
Next, the process proceeds to step S46, and the combustion pressure fluctuation rate Px calculated in step S44 is compared with the determination value Pxs set based on the engine operating state.
[0105]
When Px> Pxs and the combustion pressure fluctuation rate Px exceeds the determination value Pxs, it is determined that the combustion has become unstable, the combustion pressure fluctuation has increased, and the lean limit has been reached. Accordingly, the basic reduction value KLNMAP for determining the fuel reduction rate for obtaining an appropriate lean air-fuel ratio is subtracted from the lean limit correction value KSURGE for correcting the lean reduction limit according to the lean limit, and the lean limit correction value KSURGE is reduced and corrected. (KSURGE ← KSURGE-SURG2), the routine is exited.
[0106]
Here, the lean limit correction value KSURGE is incorporated in the calculation formula of the target lean reduction coefficient KLEAN in the target equivalent ratio calculation routine described later (step S55 in FIG. 5), and the basic reduction value set according to the engine operating state. A target lean reduction coefficient KLEAN is calculated by multiplying KLNMAP by the lean limit correction value KSURGE. Further, the target lean reduction coefficient KLEAN is given as a minus term in the target equivalent ratio KTGT calculation formula in the target equivalent ratio calculation routine (step S56 in FIG. 5), and this target equivalent ratio KTGT is supplied to the fuel injection amount setting routine in the fuel injection amount setting routine. By being incorporated in the calculation formula of the fuel injection pulse width Ti that determines the injection amount (step S87 in FIG. 8), the fuel injection amount is corrected by an amount corresponding to the predetermined value SURG2, and the air-fuel ratio is determined by the predetermined value SURG2. It is corrected to the rich side at a predetermined ratio, and the degree of air-fuel ratio lean is reduced. As a result, deterioration of the combustion state and misfire due to exceeding the lean limit are suppressed, and stabilization of the combustion state during lean burn is achieved.
[0107]
Here, the equivalent ratio is the reciprocal 1 / λ of the excess air ratio λ, and the excess air ratio λ is λ = actual air / fuel ratio / theoretical air / fuel ratio. Therefore, the target equivalent ratio KTGT is expressed as theoretical air / fuel ratio / target air / fuel ratio.
[0108]
On the other hand, when Px ≦ Pxs and the combustion pressure fluctuation rate Px is equal to or less than the determination value Pxs in step S46, it is determined that there is a non-lean limit and there is room to the lean limit, and the process proceeds to step S48, where the lean limit correction value KSURGE Is added to the predetermined value SURG1, the lean limit correction value KSURGE is increased and corrected (KSURGE ← KSURGE + SURG1), and the routine is exited.
[0109]
As a result, at the non-lean limit, the fuel injection amount is further corrected by the amount corresponding to the predetermined value SURG1, the air-fuel ratio is corrected to a leaner side at a predetermined ratio by the predetermined value SURG1, and the degree of lean air-fuel ratio is increased. Will be increased. As a result, when there is a margin in the lean limit, the fuel reduction is corrected until the lean limit is reached, and while maintaining the stability of the combustion state during lean burn, the fuel consumption is improved and the exhaust emission is improved (particularly, NOx is reduced). Figured.
[0110]
Therefore, by correcting the lean limit correction value KSURGE according to the lean limit, it is possible to perform operation at an appropriate lean air-fuel ratio corresponding to the lean limit.
[0111]
Further, when calculating the target equivalence ratio KTGT, which is expressed by the reciprocal of the excess air ratio, for correcting the fuel injection amount to the air-fuel ratio, the fuel injection amount is corrected to decrease corresponding to lean burn, and the air-fuel ratio is corrected to lean. The target lean reduction coefficient KLEAN is given as a minus term with respect to various correction terms set according to the engine operating state. Further, the target lean reduction coefficient KLEAN sets a basic reduction value KLNMAP that determines a fuel reduction rate for obtaining an appropriate lean air-fuel ratio according to the engine operating region based on the engine operating state, and this basic reduction value KLNMAP is The value is corrected and set by the lean limit correction value KSURGE set by increasing / decreasing according to the lean limit determination result based on the pressure fluctuation rate Px.
[0112]
Therefore, it can be realized without directly adopting a target air-fuel ratio having a large dynamic range, that is, a large amount of change between engine regions, and a target lean reduction coefficient KLEAN for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn is obtained by changing the fuel injection amount. Target equivalence ratio KTGT for air-fuel ratio correction One As a correction term, it is incorporated into the calculation formula of the target equivalent ratio KTGT, and when setting the target lean weight loss coefficient KLEAN, the above basic weight loss value KLNMAP In Lean limit correction value KSURGE that is corrected and set according to the lean limit Multiply by To correct the target equivalent ratio KTGT, One It becomes possible to cope with partial correction with a small dynamic range by the correction term, and even if the target air-fuel ratio required for each engine operating region is greatly different, the air-fuel ratio correction for the lean limit can be accurately performed, Control convergence and air-fuel ratio controllability can be improved.
[0113]
Further, the combustion pressure P for each predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, which is a direct parameter representing the combustion state, is adopted, and the combustion pressure P of each cylinder in the predetermined period by the set number N is averaged. The combustion pressure fluctuation rate Px is calculated from the pressure average value Pave and the combustion pressure dispersion value Psig with respect to the combustion pressure average value Pave, and the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate Px. This makes it possible to determine the lean limit appropriately by eliminating the influence of temporary combustion pressure fluctuations. Further, since the lean limit correction value KSURGE is corrected based on the determination result, an appropriate lean air-fuel ratio corresponding to the lean limit can always be obtained during the air-fuel ratio lean control corresponding to the lean burn.
[0114]
Then, the lean limit correction value KSURGE, which is increased or decreased in accordance with the lean limit determination result in the above lean limit correction value calculation routine, is read out in the target equivalent ratio calculation routine shown in FIG. Used to calculate the lean weight loss coefficient KLEAN for leaning. The lean reduction coefficient KLEAN is given as a minus term in the calculation formula of the target equivalent ratio KTGT (step S56 in FIG. 5), and this target equivalent ratio KTGT determines the fuel injection amount in the fuel injection amount setting routine. By being incorporated in the calculation formula of the pulse width Ti (step S87 in FIG. 8), the fuel injection amount is corrected to decrease, and the air-fuel ratio is controlled to be lean.
[0115]
Next, the target equivalent ratio calculation routine of FIG. 5 will be described.
[0116]
This target equivalence ratio calculation routine is executed at predetermined intervals after system initialization, and in step S51, the full increase amount stored in the ROM 52 based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load. The full increase coefficient KFULL is set with reference to the coefficient table.
[0117]
The full increase coefficient KFULL is used to protect the catalyst and to secure the engine output by preventing an abnormal increase in the catalyst temperature by correcting the fuel increase when the engine operation state is at least one of high rotation and high load. belongs to.
[0118]
An example of the full increase coefficient table is shown in step S51. In this full increase coefficient table, when the basic fuel injection pulse width Tp is in at least one of the engine high load area and the engine high speed area, the full increase coefficient KFULL is set to KFULL> 0. This region is a so-called full increase region where fuel increase correction is performed by the full increase coefficient KFULL. Outside this full increase area, the full increase coefficient KFULL is set to KFULL = 0, and fuel increase correction by the full increase coefficient KFULL is not performed. The full increase coefficient table stores a larger value of the full increase coefficient KFULL as the basic fuel injection pulse width Tp is larger and the engine speed NE is higher, that is, as the engine speed is higher and the load is higher.
[0119]
In the subsequent step S52, a post-startup increase coefficient KAS is set. The post-startup increase coefficient KAS is used to correct the fuel increase for a predetermined period immediately after the engine start in order to ensure the stability of the engine speed immediately after the engine start, and is based on the coolant temperature TW from the coolant temperature sensor 31. An initial value is set and gradually decreased until KAS = 0 after the engine is started by turning off the starter switch 41, as shown in step S52.
[0120]
Next, in step S53, the water temperature increase coefficient KTW is set by referring to the table based on the cooling water temperature TW. This water temperature increase coefficient KTW determines the fuel increase rate for ensuring the drivability when the engine is cold. As shown in step S53, the lower the cooling water temperature TW, the larger the water temperature increase coefficient. KTW is stored in the table.
[0121]
In step S54, the basic weight reduction value table is searched based on the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load as the engine operating state and the engine speed NE, and an appropriate lean air-fuel ratio is obtained in accordance with the engine operating region. Set the basic weight loss value KLNMAP that determines the fuel weight loss rate.
[0122]
The basic reduction value table obtains an accurate fuel reduction rate for obtaining an appropriate air-fuel ratio in advance for each region based on the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load and the engine speed NE. Corresponding to the weight loss rate, the subtraction value for the equivalence ratio is set as a basic weight loss value KLNMAP, a table with the basic fuel injection pulse width Tp and the engine speed NE as parameters, and stored in a series of addresses in the ROM 52. is there.
[0123]
An example of the basic weight loss value table is shown in FIG. As shown in the figure, the extremely low load low rotation region and the high load region are regions where the air-fuel ratio is controlled to stoichiometric (or rich), and the basic weight loss value KLNMAP is set to KLNMAP = 0 and the basic weight loss It is set to the state without the fuel loss correction by the value KLNMAP. Further, the low load and medium load regions excluding the extremely low load low rotation region and the high load region are lean burn regions in which lean burn is performed by the lean air-fuel ratio, and in this region, the basic weight loss value KLNMAP is set to KLNMAP> 0. Thus, fuel reduction correction is performed and the air-fuel ratio is controlled to be lean.
[0124]
That is, in the lean burn region where lean burn is performed, the basic reduction value KLNMAP that is the correction target of the lean limit correction value KSURGE is set in the range of KLNMAP = 0.31 to 0.40, and is more dynamic than the target air-fuel ratio. The range is extremely narrow.
[0125]
Therefore, even if the target air-fuel ratio required for each engine operation region is greatly different, the air-fuel ratio correction with respect to the lean limit by the lean limit correction value KSURGE is performed quickly and accurately. Even if the change occurs, it is possible to follow early and to improve control convergence and air-fuel ratio controllability.
[0126]
Next, the routine proceeds to step S55, where the lean limit correction value KSURGE corrected and set according to the lean limit by the lean limit correction value calculation routine is read out, and the basic reduction value KLNMAP set based on the engine operating state at step S54 is read as the lean value. limit correction Multiplying by the value KSURGE, the basic reduction value KLNMAP is corrected by the lean limit correction value KSURGE to set the target lean reduction coefficient KLEAN (KLEAN ← KLNMAP × KSURGE).
[0127]
In step S56, the target lean ratio KTGT expressed as the reciprocal of the excess air ratio λ is calculated by giving the target lean reduction coefficient KLEAN as a subtraction term for the various correction terms set according to the engine operating state. That is, the target equivalent ratio expressed as the reciprocal of the excess air ratio as a correction coefficient for obtaining the target air-fuel ratio by the full increase coefficient KFULL, the post-startup increase coefficient KAS, the water temperature increase coefficient KTW, and the target lean decrease coefficient KLEAN. KTGT is calculated by the following formula and the routine is exited.
[0128]
KTGT ← 1 + KFULL + KAS + KTW-KLEAN
Further, in the air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine shown in FIGS. 6 and 7, the exhaust equivalent ratio EXR as the reciprocal of the actual excess air ratio is detected based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32, and this exhaust equivalent ratio EXR. And the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set in accordance with the comparison result of the target equivalent ratio KTGT. Then, the final fuel injection amount supplied to the engine after correcting the basic fuel pulse width Tp that determines the basic fuel injection amount set based on the engine operating state by the target equivalent ratio KTGT and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA. Is set.
[0129]
Next, the air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine shown in FIGS. 6 and 7 will be described.
[0130]
This air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine is executed at predetermined intervals after system initialization. First, in steps S61 to S63, it is determined whether or not an air-fuel ratio feedback condition is satisfied. This air-fuel ratio feedback condition is determined by determining the initial condition in step S61, turning off the starter switch 41 which is timed by the time timer after starting, and the starter switch 41 is OFF when NE ≠ 0. When the engine start time has exceeded a set time (for example, 4 seconds), the initial condition is not satisfied, and the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32 is not less than the set value or within a predetermined range in step S62. If the linear O2 sensor 32 is determined to be in an active state for a set time or more and it is determined that the clamp condition is not satisfied in step S63, the air-fuel ratio feedback condition is determined to be satisfied.
[0131]
In step S61, the engine is not rotating when NE = 0, or when engine start is cranking when the starter switch 41 is ON, or the time after engine start has not reached the set time, or when the initial condition is satisfied, or step S62. When the linear O2 sensor 32 is in an inactive state, the process proceeds to step S64, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is fixed at LAMBDA = 1.0, and the routine is exited. In step S63, when the clamping condition in the engine transient operation state such as acceleration / deceleration or fuel cut is satisfied, the process proceeds to step S65, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is clamped to a predetermined value (usually 1.0). Exit the routine. As a result, when the air-fuel ratio feedback condition is not satisfied, the air-fuel ratio open loop control is performed.
[0132]
On the other hand, when the air-fuel ratio feedback condition is satisfied according to the determinations in steps S61 to S63, the process proceeds to step S66, and the exhaust equivalence ratio EXR detected based on the output voltage of the linear O2 sensor 32 by the processing in step S66 and subsequent steps and the target equivalent ratio calculation. The air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set by proportional-integral control (PI control) according to the comparison result with the target equivalent ratio KTGT calculated in the routine.
[0133]
In step S66, the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32 is read, and the exhaust equivalence ratio EXR is detected by referring to a table or the like based on the linear O2 sensor output voltage VO2.
[0134]
That is, as shown in FIG. 12, the output characteristic of the linear O2 sensor 32 outputs an output voltage VO2 that is linear with respect to the exhaust equivalent ratio EXR = 1 / λ (= theoretical air / fuel ratio / actual air / fuel ratio). Accordingly, the exhaust equivalence ratio EXR corresponding to the linear O2 sensor output voltage VO2 in the initial characteristic and median characteristic of the linear O2 sensor 32 shown by the solid line in the figure is obtained in advance by experiments and the like, as shown in step S66. By setting the O2 sensor output voltage VO2 as a table and storing it in a series of addresses in the ROM 52, the exhaust equivalence ratio EXR can be easily detected by referring to the table based on the linear O2 sensor output voltage VO2. It becomes possible.
[0135]
Although the output characteristics of the linear O2 sensor 32 change due to changes with time, variations, etc., the empty O2 sensor 32 is empty according to the comparison result between the exhaust equivalent ratio EXR based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32 and the target equivalent ratio KTGT. It is compensated by setting the fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA.
[0136]
That is, in the target equivalent ratio KTGT, the target lean reduction coefficient KLEAN for lean correction of the air-fuel ratio corresponding to lean burn is given as a negative term with respect to various correction terms set according to the engine operating state (FIG. 5). Step S56). Further, the target lean reduction coefficient KLEAN corrects the basic reduction value KLNMAP set according to the engine operating state by the lean limit correction value KSURGE set according to the lean limit determination result based on the combustion pressure fluctuation rate Px. Is set. Then, an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA for feedback correction of the fuel injection amount is set according to the comparison result between the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR detected based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32. As a result, the output characteristic of the linear O2 sensor 32 changes with time, variation, etc., as shown by the broken line in FIG. 12, with respect to the initial characteristic and median characteristic indicated by the solid line in FIG. Even if the target value changes with respect to the target value, the target equivalent ratio KTGT for obtaining the target air-fuel ratio is corrected by the lean limit correction, and the air-fuel ratio feedback correction set according to the comparison result with the target equivalent ratio KTGT The coefficient LAMBDA is modified. As a result, as shown in FIG. 12, the target lean operation air-fuel ratio matches the initial target value of the air-fuel ratio feedback and the target value after the lean limit correction, and the target lean operation air-fuel ratio is appropriately set. Can be obtained.
[0137]
Accordingly, the target equivalent ratio KTGT is accurately corrected by the lean limit detection control, and the air-fuel ratio feedback is made according to the comparison result between the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR based on the output voltage VO2 of the linear O2 sensor 32. By setting the correction coefficient LAMBDA, it is possible to maintain high air-fuel ratio feedback control accuracy, and appropriately perform air-fuel ratio feedback control in response to changes in the output characteristics of the linear O2 sensor 32 due to changes over time or variations. It becomes possible.
[0138]
In step S67, the target equivalent ratio KTGT set in the target equivalent ratio calculation routine is read, and the exhaust equivalent ratio EXR detected in step S66 is compared with the target equivalent ratio KTGT.
[0139]
If EXR> KTGT and the actual air-fuel ratio based on the exhaust equivalent ratio EXR is rich with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT, the process proceeds to step S68, and the reverse initial determination flag FR is referred to.
[0140]
This reversal initial determination flag FR is the first time that the exhaust equivalent ratio EXR crosses the target equivalent ratio KTGT by comparing the target equivalent ratio KTGT and the exhaust equivalent ratio EXR, that is, the exhaust equivalent ratio with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT. This is a flag for determining the first time when the actual air-fuel ratio by EXR is reversed from lean to rich, or the first time when the actual air-fuel ratio is reversed from rich to lean. After EXR ≦ KTGT, EXR> KTGT, that is, the actual air-fuel ratio After the air-fuel ratio is inverted from lean to rich, 0 → 1 is set, and EXR> KTGT is set to EXR ≦ KTGT, and after the actual air-fuel ratio is inverted from rich to lean with respect to the target air-fuel ratio, 1 → 0 is set.
[0141]
Accordingly, when EXR> KTGT and FR = 0, since the actual air-fuel ratio is reversed from lean to rich with respect to the target air-fuel ratio, the process proceeds from step S68 to step S69, and the engine speed NE and engine load are increased. A proportional constant PD for PI control for skipping the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in the negative direction is set by referring to the table based on the basic fuel injection pulse width Tp representing
[0142]
As shown in step S69, the table stores a larger value of the proportionality constant PD as the basic fuel injection pulse width Tp increases and the engine speed NE increases, that is, the higher the load and the higher the speed. .
[0143]
That is, the higher the engine operating state is the higher the load and the higher the rotation, the larger the proportionality constant PD is, thereby improving the convergence of the exhaust equivalent ratio EXR with respect to the target equivalent ratio KTGT. By reducing the proportionality constant PD, overcorrection by air-fuel ratio feedback control in the low load and low rotation range is prevented and the stability of the air-fuel ratio is improved.
[0144]
In step S70, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is skipped in the negative direction by the proportional constant PD (LAMBDA ← LAMBDA−PD). In step S71, the inversion initial determination flag FR is set (FR ← 1). Exit the routine.
[0145]
In steps S67 and S68, when the actual air-fuel ratio based on the exhaust equivalent ratio EXR is rich with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT with EXR> KTGT, and FR = 1, the air-fuel ratio feedback correction coefficient has already been established. Since skipping in the negative direction with the proportional constant PD has been executed for LAMBDA, the process proceeds from step S68 to step S72, and is emptied by referring to the table based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load. An integration constant ID for PI control for gradually decreasing the fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set.
[0146]
As shown in step S72, this table stores a larger value of the integral constant ID as the basic fuel injection pulse width Tp increases and the engine speed NE increases, that is, the higher the load and the higher the speed. .
[0147]
That is, as in the case of the proportional constant PD, as the engine operating state is higher and the higher the engine speed is, the integral constant ID is increased to improve the convergence of the exhaust equivalent ratio EXR with respect to the target equivalent ratio KTGT. By making the integral constant ID smaller as the load is lower, the over-correction by air-fuel ratio feedback control in the low-load low-rotation region is prevented and the stability of the air-fuel ratio is ensured.
[0148]
In step S73, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is gradually decreased by the integral constant ID every time the routine is executed (LAMBDA ← LAMBDA-ID), and the routine exits through step S71.
[0149]
On the other hand, in step S67, when the actual air-fuel ratio based on the exhaust equivalent ratio EXR is lean with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT with EXR ≦ KTGT, the process branches to step S74, and the reverse initial determination flag FR is similarly set. refer. When the actual air-fuel ratio is lean with respect to the target air-fuel ratio and FR = 1, since the actual air-fuel ratio is reversed from rich to lean with respect to the target air-fuel ratio, the process proceeds from step S74 to step S75. Based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp, a PI control proportional constant PU for skipping the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in the positive direction is set by referring to a table.
[0150]
As shown in step S75, the table shows that the basic fuel injection pulse width Tp is increased and the engine speed NE is higher, like the proportional constant PD for skipping in the negative direction, that is, As the load is higher and the rotation speed is higher, a larger proportional constant PU is stored.
[0151]
In step S76, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is skipped in the positive direction by the proportional constant PU (LAMBDA ← LAMBDA + PU). In step S77, the reverse initial determination flag FR is cleared (FR ← 0), and the routine is executed. Exit.
[0152]
In steps S67 and S74, when the actual air-fuel ratio according to the exhaust equivalent ratio EXR is lean with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT with EXR ≦ KTGT, and FR = 0, the air-fuel ratio feedback correction coefficient has already been established. Since skipping in the positive direction by the proportional constant PU is executed for LAMBDA, the process proceeds from step S74 to step S78, and an air-fuel ratio feedback correction coefficient is obtained by referring to the table based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp. An integration constant IU for PI control for gradually increasing LAMBDA is set.
[0153]
As shown in step S78, in the table, the basic fuel injection pulse width Tp is increased and the engine speed NE is higher, that is, the higher the load and the higher the rotation, in the same manner as the integration constant ID in the negative direction. The larger the integration constant IU is stored.
[0154]
In step S79, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is gradually increased every time the routine is executed by the integral constant IU (LAMBDA ← LAMBDA + IU), and the routine is exited through step S77.
[0155]
The time chart of FIG. 13 shows the setting relationship of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA with respect to the comparison result between the exhaust equivalent ratio EXR and the target equivalent ratio KTGT.
[0156]
That is, when the actual air-fuel ratio by the exhaust equivalent ratio EXR is rich with respect to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT with EXR> KTGT by the proportional-integral control, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is decreased and EXR ≦ KTTG When the actual air-fuel ratio is lean with respect to the target air-fuel ratio, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is increased. Then, this air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is incorporated into the calculation formula of the fuel injection pulse width Ti (step S87 in FIG. 8), and when EXR> KTGT and the actual air-fuel ratio is rich with respect to the target air-fuel ratio, fuel injection is performed. When the actual air-fuel ratio is lean with respect to the target air-fuel ratio with EXR ≦ KTGT, the fuel injection amount is corrected to be increased, so that the exhaust equivalent ratio EXR becomes the target equivalent ratio. Control is performed so as to converge to KTGT, that is, the actual air-fuel ratio based on the exhaust equivalent ratio EXR is converged to the target air-fuel ratio determined by the target equivalent ratio KTGT.
[0157]
In the fuel injection amount setting routine shown in FIG. 8, the fuel injection pulse width that determines the final fuel injection amount to be supplied to the engine for each cylinder in accordance with the target equivalent ratio KTGT and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA. Ti is set.
[0158]
This fuel injection amount calculation routine is executed every predetermined cycle (for example, 180 ° CA). In step S81, the fuel injection amount calculation routine is performed based on the engine speed NE and the intake air amount Q based on the output signal from the intake air amount sensor 27. The basic fuel injection pulse width Tp for determining the fuel injection amount is calculated (Tp ← K × Q / NE; K is an injector characteristic correction constant). In steps S82 and S83, the target equivalence ratio KTGT and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA, respectively. Is read.
[0159]
In the subsequent step S84, the air-fuel ratio learning value KLR is searched by referring to the air-fuel ratio learning value table consisting of a series of addresses in the backup RAM 54 based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load. The air-fuel ratio learning correction coefficient KBLRC is set by interpolation calculation, and the process proceeds to step S85. As is well known, the air-fuel ratio learning value KLR, which is the basis of the air-fuel ratio learning correction coefficient KBLRC, is the air-fuel ratio feedback for each engine operating region based on the engine speed NE and the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load. The correction coefficient LAMBDA is learned in accordance with the deviation of the average value from the reference value in a predetermined cycle, and variations in the intake air amount measurement system such as the intake air amount sensor 27 and the fuel supply system such as the injector 11 during production, deterioration with time, etc. It is for correcting.
[0160]
In step S85, a fuel adhesion correction coefficient Kx is set based on the intake air amount Q, the coolant temperature TW, and the engine speed NE. As is well known, this fuel adhesion correction coefficient Kx is used to compensate for the amount of fuel adhering due to part of the injected fuel from the injector 11 adhering to the wall surface of the intake port. The adhesion rate is set by referring to a table, etc., and the basic fuel adhesion rate is corrected based on the engine speed NE to obtain the fuel adhesion rate. Further, the fuel adhesion rate is calculated based on the fuel adhesion rate and the weighted average value of the intake air amount. A correction coefficient Kx is set.
[0161]
Next, at step S86, a voltage correction pulse width TS for compensating for the invalid injection time of the injector 11 is set by referring to the table based on the battery voltage VB. In step S87, the basic fuel injection pulse width Tp is multiplied by the target equivalent ratio KTGT and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA to correct the air-fuel ratio, and is also multiplied by the air-fuel ratio learning correction coefficient KBLRC to perform learning correction. Further, the fuel adhesion correction is performed by multiplying the fuel adhesion correction coefficient Kx, and the voltage correction is further performed by adding the voltage correction pulse width TS to determine the final fuel injection amount to be supplied to the engine. Ti is calculated (Ti ← Tp × KTGT × LAMBDA × KBLRC × Kx + TS).
[0162]
In step S88, the fuel injection pulse width Ti is set in the injection timer of the fuel injection target cylinder, and the routine is exited.
[0163]
As a result, the injection timer is started at a predetermined timing, a drive pulse signal having the fuel injection pulse width Ti is output to the injector 11 of the fuel injection target cylinder, and a predetermined amount of fuel is injected from the injector 11.
[0164]
Here, when the engine operating state is in the low load and medium load lean burn regions, the basic weight loss value KLNMAP that defines the fuel weight loss rate is set to KLNMAP> 0. Further, the lean limit is detected in the lean burn region, and the lean limit correction value KSURGE is increased or decreased in accordance with the lean limit.
[0165]
Then, the target lean weight loss coefficient KLEAN is calculated by multiplying the basic weight loss value KLNMAP by the lean limit correction value KSURGE. Furthermore, this target lean reduction coefficient KLEAN is a target for various correction terms such as the full increase coefficient KFULL, the post-startup increase coefficient KAS, and the water temperature increase coefficient KTW set according to the engine operating state in the target equivalence ratio calculation routine. This is given as a minus term in the equation for calculating the equivalent ratio KTGT (step S56 in FIG. 5). Then, this target equivalent ratio KTGT is incorporated into the calculation formula of the fuel injection pulse width Ti that determines the fuel injection amount in the fuel injection amount setting routine (step S87 in FIG. 8), so that the engine operating state is in the lean burn region. Sometimes, the fuel injection amount is corrected to decrease, and the air-fuel ratio is controlled to be lean.
[0166]
Further, during this air-fuel ratio lean operation, the combustion pressure fluctuation rate Px is calculated, and when the combustion pressure fluctuation rate Px exceeds the determination value Pxs and reaches the lean limit, the lean limit correction value KSURGE is determined by the predetermined value SURG2. Decrease corrected. As a result, the fuel injection amount is corrected to the increase side by an amount corresponding to the predetermined value SURG2, the air-fuel ratio is corrected to the rich side at a predetermined ratio by the predetermined value SURG2, and the degree of lean air-fuel ratio is reduced. As a result, deterioration of the combustion state and misfire due to exceeding the lean limit are suppressed, and stabilization of the combustion state during lean burn is achieved.
[0167]
When the combustion pressure fluctuation rate Px is equal to or less than the determination value Pxs and there is a margin to the lean limit, the lean limit correction value KSURGE is increased and corrected by the predetermined value SURG1. As a result, at this time, the fuel injection amount is further corrected to decrease by an amount corresponding to the predetermined value SURG1, the air-fuel ratio is corrected to a leaner side at a predetermined ratio by the predetermined value SURG1, and the degree of lean air-fuel ratio is increased. The As a result, when there is a margin in the lean limit, fuel reduction is corrected until the lean limit is reached, while maintaining the stability of the combustion state during lean burn, improving fuel efficiency and improving exhaust emissions, and reducing NOx. It becomes possible.
[0168]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the basic fuel injection pulse width Tp that defines the basic fuel injection amount is adopted as the engine load. However, the present invention represents the engine load. However, the present invention is not limited to this.
[0169]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value is set according to the determination result. And the basic weight loss value set based on the engine operating condition In Above lean limit correction value Multiply by Set a target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to engine operating conditions Addition term with The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term to calculate a target equivalent ratio expressed as the reciprocal of the excess air ratio. Then, the final fuel injection amount to be supplied to the engine is set by correcting the fuel injection amount set based on the engine operating state by this target equivalence ratio, so the air-fuel ratio is lean-corrected corresponding to lean burn. The target lean weight loss factor for the target equivalence ratio One Incorporated as a correction term in the target equivalent ratio calculation formula, when setting this lean weight loss coefficient, the basic weight loss value In Lean limit correction value set according to the lean limit Multiply by This correction can be realized without directly adopting the target air-fuel ratio. Unlike the case where the entire target air-fuel ratio is corrected according to the lean limit, One It is possible to cope with partial correction with a small dynamic range by the correction term, and even if the target air-fuel ratio required for each operation region is greatly different, air-fuel ratio correction with respect to the lean limit can be accurately performed, and control Convergence and air-fuel ratio controllability can be improved.
[0170]
In addition, one lean limit correction value can be reflected in the entire operation region, which can be realized by simplifying the control system, and the target air-fuel ratio required when the operation region shifts as the engine operating state changes. Even when there is a large change, the air-fuel ratio can be appropriately corrected according to the lean limit with one lean limit correction value.
[0171]
According to the second aspect of the invention, the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value is corrected and set according to the determination result. And the basic weight loss value set based on the engine operating condition In Above lean limit correction value Multiply by Set a target lean weight loss coefficient, and various correction terms set according to engine operating conditions Addition term with The target lean reduction coefficient is given as a subtraction term to calculate a target equivalent ratio expressed as the reciprocal of the excess air ratio. Further, the exhaust equivalence ratio is detected based on the output value of the air / fuel ratio sensor, and the air / fuel ratio feedback correction coefficient is set according to the comparison result between the target equivalence ratio and the exhaust equivalence ratio. Then, the final fuel injection amount to be supplied to the engine is set by correcting the fuel injection amount set based on the engine operating state by the target equivalence ratio and the air-fuel ratio feedback correction coefficient. However, even if the target value changes with the initial target value of the air-fuel ratio feedback, the target equivalence ratio for obtaining the target air-fuel ratio is corrected by the lean limit correction using the lean limit correction value. The air-fuel ratio feedback correction coefficient set in accordance with the comparison result with the target equivalent ratio is corrected. As a result, the target lean operation air-fuel ratio matches between the initial target value of the air-fuel ratio feedback and the target value after the lean limit correction, and the target lean operation air-fuel ratio can be appropriately obtained.
[0172]
Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the exhaust equivalent ratio detected based on the target equivalent ratio and the output value of the air-fuel ratio sensor, which is accurately dealt with by correcting the target equivalent ratio by the lean limit detection control. By setting the air-fuel ratio feedback correction coefficient according to the comparison result, it is possible to maintain high air-fuel ratio feedback control accuracy, and it is appropriate to respond to changes in the output characteristics of the air-fuel ratio sensor due to changes and variations over time In addition, the air-fuel ratio feedback control can be performed.
[0173]
In this case, in the invention according to claim 3, when the lean limit correction value is set, the lean limit correction value is decreased and corrected when the lean limit is determined, and when the non-lean limit is set, the lean limit correction value is increased and corrected. Therefore, in addition to the effects of the invention described in

claim

1 or 2, when the lean limit is reached, the fuel injection amount is corrected to the rich side by reducing the lean limit correction value, and the degree of lean air-fuel ratio is reduced. Further, deterioration of the combustion state and misfire due to exceeding the lean limit can be suppressed, and stabilization of the combustion state during lean burn can be achieved. Further, at the non-lean limit, the fuel injection amount is further reduced and corrected to the lean side by the increase correction of the lean limit correction value, and the degree of air-fuel ratio lean is increased, so when the lean limit has a margin, Fuel reduction is corrected until the lean limit is reached, and fuel efficiency and exhaust emission can be improved while maintaining the stable combustion state during lean burn.
[0174]
According to the fourth aspect of the present invention, the lean limit detection condition is determined, and when the engine operation area is outside the lean burn area, in the transient operation state, and when the shift control is being performed in the case of a vehicle equipped with an automatic transmission. In the case of a vehicle equipped with a manual transmission, when at least one condition during shifting operation is satisfied, the lean limit determination is stopped and the correction of the lean limit correction value is stopped. 3 Either In addition to the effects of the described invention, it is possible to prevent erroneous correction of the lean limit correction value when the engine operating region is outside the lean burn region or in a transient operating state, and the engine speed during shift control or shift operation. Therefore, the lean limit correction value is prevented from being erroneously detected due to a sudden change in the combustion pressure fluctuation rate, and the lean limit correction value can be prevented from being erroneously corrected.
[0175]
In the invention of claim 5, when determining the lean limit, the combustion pressure of the combustion stroke cylinder is sampled at every predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, and the combustion pressure is averaged to calculate the average value of the combustion pressure. At the same time, a combustion pressure dispersion value for the combustion pressure average value is calculated. Further, when the combustion pressure fluctuation rate calculated based on the combustion pressure average value and the combustion pressure dispersion value exceeds the determination value for determining the lean limit, it is determined as the lean limit. Either In addition to the effects of the described invention, the combustion pressure at a predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, which is a direct parameter representing the combustion state, is adopted, and the average value of this combustion pressure and the combustion pressure dispersion with respect to the average combustion pressure value The combustion pressure fluctuation rate is calculated based on the value, and the lean limit is determined based on the combustion pressure fluctuation rate. Therefore, the engine combustion state can be accurately determined, and the influence of temporary combustion pressure fluctuation can be determined. The lean limit can be properly determined by eliminating the limit. In addition, since the lean limit correction value is corrected based on the determination result, an appropriate lean air-fuel ratio corresponding to the lean limit can always be obtained during the air-fuel ratio lean control corresponding to lean burn.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a cylinder discrimination / engine speed calculation routine.
FIG. 3 is a flowchart of a lean limit detection condition determination routine.
FIG. 4 is a flowchart of a lean limit correction value calculation routine.
FIG. 5 is a flowchart of a target equivalent ratio calculation routine.
FIG. 6 is a flowchart of an air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine.
FIG. 7 is a flowchart of an air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine (continued).
FIG. 8 is a flowchart of a fuel injection amount setting routine.
FIG. 9 is a time chart showing the relationship among crank pulse, cam pulse, combustion stroke cylinder, in-cylinder pressure of each cylinder, ignition signal, and injector drive signal.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a judgment value table.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a basic weight loss value table.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing output characteristics of a linear O2 sensor.
FIG. 13 is a time chart showing a setting state of an air-fuel ratio feedback correction coefficient based on a comparison result between a target equivalent ratio and an exhaust equivalent ratio.
FIG. 14 is an overall schematic view of an engine.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing details of a main part of the intake system.
FIG. 16 is a front view of a crank rotor and a crank angle sensor.
FIG. 17 is a front view of a cam rotor and a cam angle sensor.
FIG. 18 is a circuit configuration diagram of an electronic control system.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a relationship between NOx emission amount by air-fuel ratio, fuel consumption, and combustion pressure fluctuation rate according to a conventional example.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the output characteristics of the linear air-fuel ratio sensor.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a correction state when air-fuel ratio feedback control is performed
[Explanation of symbols]
1 Lean burn engine
11 Injector
33 In-cylinder pressure sensor
36 Crank angle sensor
50 Electronic control unit (lean limit determination means, lean limit correction value setting means, target lean reduction coefficient setting means, target equivalent ratio calculation means, fuel injection amount setting means, exhaust equivalent ratio detection means, air-fuel ratio feedback correction coefficient setting means)
Px Combustion pressure fluctuation rate
KSURGE Lean limit correction value
KLNMAP basic weight loss
KLEAN target lean weight loss coefficient
KFULL Full increase factor (various correction terms)
KAS increase factor after startup (various correction terms)
KTW water temperature increase coefficient (various correction terms)
λ excess air ratio
KTGT Target equivalent ratio
Tp Basic fuel injection pulse width (basic fuel injection amount)
Ti Fuel injection pulse width (final fuel injection amount)
VO2 Linear O2 sensor output voltage (Air-fuel ratio sensor output value)
EXR Exhaust equivalent ratio
LAMBDA Air-fuel ratio feedback correction factor
#N Combustion stroke cylinder
P Combustion pressure
Pave combustion pressure average value
Psig Combustion pressure dispersion value
Pxs judgment value

Claims

エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を補正し、リーンバーンに適合する燃料噴射量を設定するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置において、
燃焼圧力変動率に基づきリーン限界か否かを判別するリーン限界判別手段と、
上記リーン限界の判別結果に応じてリーン限界補正値を設定するリーン限界補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定する目標リーン減量係数設定手段と、
エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え、空気過剰率の逆数で表される目標当量比を算出する目標当量比算出手段と、
エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備えたことを特徴とするリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置。In a fuel injection control device for a lean burn engine that corrects the fuel injection amount according to the engine operating state and sets a fuel injection amount suitable for lean burn,
Lean limit determining means for determining whether or not the lean limit is based on the combustion pressure fluctuation rate;
A lean limit correction value setting means for setting a lean limit correction value according to the determination result of the lean limit;
A target lean decreasing coefficient setting means for setting a target lean reduction coefficient to the basic reduction value set based on the engine operating conditions by multiplying the lean limit correction value,
A target equivalent ratio calculation means for calculating a target equivalent ratio expressed by the reciprocal of the excess air ratio by giving the target lean reduction coefficient as a subtraction term to an addition term obtained by adding various correction terms set according to the engine operating state. When,
A lean burn engine comprising: a fuel injection amount setting means for setting a final fuel injection amount to be supplied to the engine by correcting a fuel injection amount set based on an engine operating state by the target equivalence ratio. Fuel injection control device.

エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を補正し、リーンバーンに適合する燃料噴射量を設定するリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置において、
燃焼圧力変動率に基づきリーン限界か否かを判別するリーン限界判別手段と、
上記リーン限界の判別結果に応じてリーン限界補正値を修正設定するリーン限界補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて設定した基本減量値に上記リーン限界補正値を乗算して目標リーン減量係数を設定する目標リーン減量係数設定手段と、
エンジン運転状態に応じて設定される各種補正項を加算した加算項に対し上記目標リーン減量係数を減算項として与え、空気過剰率の逆数で表される目標当量比を算出する目標当量比算出手段と、
空燃比センサの出力値に基づき排気当量比を検出する排気当量比検出手段と、
上記目標当量比と排気当量比との比較結果に応じて空燃比フィードバック補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を上記目標当量比及び上記空燃比フィードバック補正係数により補正してエンジンへ供給する最終的な燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備えたことを特徴とするリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置。In a fuel injection control device for a lean burn engine that corrects the fuel injection amount according to the engine operating state and sets a fuel injection amount suitable for lean burn,
Lean limit determining means for determining whether or not the lean limit is based on the combustion pressure fluctuation rate;
Lean limit correction value setting means for correcting and setting the lean limit correction value according to the lean limit determination result;
A target lean decreasing coefficient setting means for setting a target lean reduction coefficient to the basic reduction value set based on the engine operating conditions by multiplying the lean limit correction value,
A target equivalent ratio calculation means for calculating a target equivalent ratio expressed by the reciprocal of the excess air ratio by giving the target lean reduction coefficient as a subtraction term to an addition term obtained by adding various correction terms set according to the engine operating state. When,
An exhaust equivalence ratio detecting means for detecting an exhaust equivalent ratio based on an output value of the air-fuel ratio sensor;
An air-fuel ratio feedback correction coefficient setting means for setting an air-fuel ratio feedback correction coefficient in accordance with a comparison result between the target equivalent ratio and the exhaust equivalent ratio;
And a fuel injection amount setting means for setting a final fuel injection amount to be supplied to the engine by correcting the fuel injection amount set based on the engine operating state by the target equivalent ratio and the air-fuel ratio feedback correction coefficient. A fuel injection control device for a lean burn engine.

上記リーン限界補正値設定手段は、リーン限界と判別されたとき、上記リーン限界補正値を減少修正し、非リーン限界のとき、リーン限界補正値を増加修正することを特徴とする請求項１或いは請求項２記載のリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置。 The lean limit correction value setting means decreases and corrects the lean limit correction value when it is determined as a lean limit, and increases and corrects the lean limit correction value when the lean limit is not reached. The fuel injection control device for a lean burn engine according to claim 2.

上記リーン限界判別手段および上記リーン限界補正値設定手段は、エンジン運転領域がリーンバーン領域外の時、過渡運転状態時、及び、自動変速機搭載車の場合には変速制御中の時、手動変速機搭載車の場合には変速操作中の時の少なくとも一つの条件が成立するとき、リーン限界の判別を中止し、リーン限界補正値の修正を中止することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載のリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置。 The lean limit discriminating means and the lean limit correction value setting means are provided for manual shifting when the engine operating range is outside the lean burn range, in a transient operating state, and during shift control in the case of a vehicle equipped with an automatic transmission. In the case of a vehicle-mounted vehicle, when at least one condition during shifting operation is satisfied, the lean limit determination is stopped and the correction of the lean limit correction value is stopped. 4. The fuel injection control device for a lean burn engine according to any one of 3.

上記リーン限界判別手段は、最大燃焼圧力を得る所定クランク角毎に燃焼行程気筒の燃焼圧力をサンプリングし、この燃焼圧力を平均処理して燃焼圧力平均値を算出すると共に該燃焼圧力平均値に対する燃焼圧力分散値を算出し、この燃焼圧力平均値及び燃焼圧力分散値に基づき算出した燃焼圧力変動率がリーン限界を判定するための判定値を上回るとき、リーン限界と判別することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一に記載のリーンバーンエンジンの燃料噴射制御装置。 The lean limit discrimination means samples the combustion pressure of the combustion stroke cylinder at every predetermined crank angle for obtaining the maximum combustion pressure, calculates the combustion pressure average value by averaging the combustion pressure, and combusts the combustion pressure with respect to the combustion pressure average value. The pressure dispersion value is calculated, and when the combustion pressure fluctuation rate calculated based on the combustion pressure average value and the combustion pressure dispersion value exceeds a determination value for determining the lean limit, it is determined as a lean limit. The fuel injection control device for a lean burn engine according to any one of claims 1 to 4.