JPH07151001A

JPH07151001A - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH07151001A
Application number: JP5300367A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sato; 立男佐藤; Masayoshi Nishizawa; 公良西沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】暖機必要温度域で空燃比の変動を抑えつつ触
媒の活性化を早めるための最適空燃比であるリーン空燃
比を得る。【構成】酸素濃度センサ３１のセンサ検出値にもとづ
いて排気空燃比が一方の側から反対側へと反転したのか
それとも同じ側を継続しているのかを判定手段３２が、
ま暖機必要温度域であるかどうかを判定手段３３がそれ
ぞれ判定する。これらの判定結果より暖機必要温度域で
リーン側への反転時にだけ所定期間遅らせた、またそれ
以外の温度域で反対側への反転時に即座に付加する比例
分Ｐ_LとＰ_Rを算出手段３４がそれぞれ算出する。これら
の比例分Ｉ_L，Ｉ_Rと積分分Ｐ_L，Ｐ_Rとを用いて更新手段
３６が空燃比フィードバック補正係数αを更新し、この
空燃比フィードバック補正係数αで運転条件に応じた基
本噴射量Ｔｐを補正して算出手段３７が燃料噴射量を算
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの空燃比制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる三元触媒方式では、排気三成分
（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）の転換効率をいずれも高めるた
め、触媒を通過する排気中の空燃比が、理論空燃比を中
心としたある狭い範囲内に収まるように空燃比のフィー
ドバック制御を行っている（株式会社鉄道日本社発行
の自動車工学・１９９１年６月号第４５頁〜第４８頁参
照）。

【０００３】この場合のフィードバック制御は、図１８
に示したように、比例分と積分分とを空燃比フィードバ
ック補正係数αの更新量として空燃比をある幅で変化さ
せるもので、排気空燃比が反対側に反転した直後は比例
分を付加する（リーン側からリッチ側に反転した直後は
比例分Ｐ_Rを差し引き、リッチ側からリーン側に反転し
た直後は比例分Ｐ_Lを加える）ことで反転したと逆の方
向に空燃比が応答よく戻るようにし、その後は空燃比が
再び反転するまで小さな値の積分分を付加する（比例分
Ｐ_Rの後は積分分Ｉ_Rを差し引き、比例分Ｐ_Lの後は積分
分Ｉ_Lを加える）ことで制御を安定させるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、始動後は空
燃比フィードバック制御に早く入ったほうが排気性能が
よくなるため、エンジンの暖機が完了したタイミングで
空燃比フィードバック制御に入るようにしている。

【０００５】一方、エンジンの暖機完了直後で触媒が暖
機完了前のまだ低い温度域では、図１９に示したように
触媒の活性化を早めるための最適空燃比が理論空燃比よ
りもリーン側にずれている。この触媒特性より、触媒の
暖機完了前の低温域に触媒を早期に活性化するために
は、空燃比をたとえば８％程度リーン側にする必要があ
り、これを実現するにはリーン側への反転時に付加する
比例分Ｐ_Lを１％、リッチ側への反転時に付加する比例
分Ｐ_Rを２０％程度にセットしなければならない。

【０００６】しかしながら、一方の比例分Ｐ_Rを他方の
比例分Ｐ_Lより大きくすることによって平均の空燃比を
リーン側にずらせる構成では、瞬間瞬間での空燃比の変
動がきわめて大きくなり、エンジンの安定性が損なわれ
てしまう。

【０００７】そこでこの発明は、リーン側への反転時に
比例分Ｐ_Lを付加するタイミングを遅らせることによ
り、触媒の暖機を必要とする温度域（以下暖機必要温度
域という）で空燃比の変動を抑えつつ触媒の活性化を早
めるたの最適空燃比であるリーン空燃比を得ることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１に示
すように、触媒を流れる排気中の酸素濃度を検出するセ
ンサ３１と、このセンサ検出値にもとづいて排気空燃比
が一方の側から反対側へと反転したのかそれとも同じ側
を継続しているのかを判定する手段３２と、暖機必要温
度域であるかどうかを判定する手段３３と、これらの判
定結果より暖機必要温度域でリーン側への反転時にだけ
所定期間遅らせた、またそれ以外の温度域で反対側への
反転時に即座に付加する比例分（暖機必要温度域で所定
時間遅らせる比例分についてはＰ_L、それ以外の温度域
で即座に付加する比例分はＰ_LとＰ_R）を算出する手段３
４と、前記反転・継続判定手段３２の判定結果より同じ
側の継続時に付加する積分分Ｉ_LとＩ_Rを算出する手段３
５と、これらの積分分Ｐ_L，Ｐ_Rと比例分Ｉ_L，Ｉ_Rとを用
いて空燃比フィードバック補正係数αを更新する手段３
６と、この空燃比フィードバック補正係数αで運転条件
に応じた基本噴射量Ｔｐを補正して燃料噴射量を算出す
る手段３７と、この燃料を吸気管に供給する装置３８と
を設けた。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、図２
０に示すように、前記暖機必要温度域でリーン側への反
転直前の前記空燃比フィードバック補正係数αの加重平
均値を算出する手段４１と、この加重平均値の前回値α
０と前記空燃比フィードバック補正係数αとのあいだの
面積相当量ＳＡＬＰＨを、前記比例分Ｐ_Lを遅らせて加
算するタイミングでの値を初期値として更新する手段４
２と、前記リーン継続時にこの面積相当量ＳＡＬＰＨが
所定値ＳＡに達するまでのあいだを前記所定期間として
設定する手段４３とを設けた。

【００１０】第３の発明は、第１の発明において、図２
１に示すように、前記暖機必要温度域判定手段３３は、
始動時であるかどうかを判定する手段５１と、この判定
結果より始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくな
る値を所定値Ｔ１として算出する手段５２と、前記判定
結果より始動後の経過時間ＴＩＭＥＲ１を計測する手段
５３と、この始動後の経過時間ＴＩＭＥＲ１と前記所定
値Ｔ１との比較により前記暖機必要温度域であるかどう
かを判定する手段５４とからなる。

【００１１】第４の発明は、第１の発明において、図２
２に示すように、前記暖機必要温度域判定手段３３は、
始動時であるかどうかを判定する手段５１と、この判定
結果より始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくな
る値を所定値ＳＴＰ１として算出する手段６１と、前記
判定結果より始動後に前記基本噴射量Ｔｐを積算する手
段６２と、この基本噴射量の積算値ＳＴＰと前記所定値
ＳＴＰ１との比較により前記暖機必要温度域であるかど
うかを判定する手段６３とからなる。

【００１２】

【作用】第１の発明では、暖機必要温度域で排気空燃比
がリッチ側からリーン側に反転したとき、すぐに比例分
Ｐ_Lが加算されるのでなく、所定期間待って比例分Ｐ_Lが
加算されることから、平均空燃比がリーン空燃比へとず
れ、これによって暖機必要温度域で触媒の活性化が早め
られる。

【００１３】また、比例分Ｐ_Lを加算するタイミングを
遅らせているだけで、比例分Ｐ_LとＰ_Rの値はそのままで
あるため、比例分Ｐ_Rの値を比例分Ｐ_Lの値より多くする
ことによって平均空燃比をリーン側にずらせる構成と比
べて、瞬間瞬間の大きな空燃比変動が生じることがな
い。

【００１４】第２の発明で、面積相当量ＳＡＬＰＨには
実際の空燃比を介して特性バラツキが織り込まれること
から、面積相当量ＳＡＬＰＨが所定値ＳＡに達するまで
のあいだが所定期間として設定されると、第１の発明の
作用に加えて、燃料供給装置や基本噴射量を算出するの
に必要となるセンサに特性バラツキがあっても、触媒の
活性化を早めるための最適空燃比であるリーン空燃比が
得られる。

【００１５】第３の発明で始動時水温ＴＷＩＮＴに応じ
た所定値Ｔ１と始動後時間ＴＩＭＥＲ１との比較によ
り、暖機必要温度域であるかどうかを判定することで、
第１の発明の作用に加えて、始動時水温が相違しても、
精度良く暖機必要温度域であるかどうかが判定される。

【００１６】第４の発明で始動後の基本噴射量の積算値
と始動時水温に応じた所定値とを比較することで、燃料
供給装置や基本噴射量を算出するのに必要となるセンサ
に特性バラツキがあるときでも触媒温度の予測が正確と
なり、第１の発明と第３の発明の作用に加えて、触媒の
暖機促進を触媒の暖機完了後にまで行うことがない。

【００１７】

【実施例】図２において、燃料の噴射は、量が多いとき
も少ないときも吸気ポートに設けた一か所の燃料インジ
ェクター４から供給するので、量の調整はコントロール
ユニット２１によりその噴射時間で行う。噴射時間が長
くなれば噴射量が多くなり、噴射時間が短くなれば噴射
量が少なくなる。混合気の濃さつまり空燃比は、一定量
の吸入空気に対する燃料噴射量が多くなればリッチ側に
ずれ、燃料噴射量が少なくなればリーン側にずれる。

【００１８】したがって、吸入空気量との比が一定とな
るように燃料の基本噴射量を決定してやれば運転条件が
相違しても同じ空燃比の混合気が得られる。燃料の噴射
がエンジンの１回転について１回行われるときは、１回
転で吸い込んだ空気量に対して基本噴射パルス幅Ｔｐ
（＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ、ただしＫは定数）をそのときの吸
入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから求めるのであ
る。通常このＴｐにより決定される空燃比（ベース空燃
比）は、空燃比フィードバック補正域で理論空燃比付近
になっている。

【００１９】排気管５にはエンジン１から排出されてく
るＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘといった三つの有害成分を処理す
る触媒（三元触媒）６が設けられる。この触媒６が三成
分の転換効率をすべて良好に保つのは、触媒の雰囲気が
理論空燃比を中心とする狭い範囲（触媒ウインドウ）に
あるときだけである。この範囲より空燃比が少しでもリ
ッチ側にずれるとＣＯ，ＨＣの転換効率が落ち、逆にリ
ーン側にずれるとＮＯｘの転換効率が落ちる。

【００２０】この触媒６がその能力を十分に発揮できる
理論空燃比付近に空燃比平均値が維持されるよう、コン
トロールユニット２１は、Ｏ₂センサ１２からの出力信
号にもとづいて燃料噴射量をフィードバック補正する。

【００２１】さて、始動後は空燃比フィードバック補正
に早く入ったほうが排気性能がよくなるため、エンジン
の暖機が完了したタイミングで空燃比フィードバック補
正に入る。

【００２２】この場合に、エンジンの暖機完了直後で触
媒が暖機完了前のまだ低い温度域では、図１９に示した
ように触媒の活性化を早めるための最適空燃比が理論空
燃比よりもリーン側にずれていることから、触媒の暖機
完了前の低温域に触媒を早期に活性化するためには、空
燃比をリーン側にする必要がある。

【００２３】これを実現するのに、一方の比例分Ｐ_Rを
他方の比例分Ｐ_Lより大きくすることによって平均空燃
比をリーン側にずらせる構成では、瞬間瞬間での空燃比
の変動がきわめて大きくなり、エンジンの安定性が損な
われる。

【００２４】これに対処するため、コントロールユニッ
ト２１では、リーン側への反転時に比例分Ｐ_Lを付加す
るタイミングを遅らせる。

【００２５】この制御に必要となるセンサは、スタータ
スイッチ（図示しない）、エアクリーナから吸入される
空気流量Ｑａを検出するエアフローメーター７、単位ク
ランク角度ごとの信号とクランク角度の基準位置ごとの
信号（Ｒｅｆ信号）とを出力するクランク角度センサ１
０、水温センサ１１、その出力が排気の酸素濃度に反応
し理論空燃比を境に値の急変する特性のＯ₂センサ１２
であり、これらの信号が、アイドルスイッチ９、ノック
センサ１３、車速センサ１４からの信号とともに、マイ
コンからなるコントロールユニット２１に入力されてい
る。

【００２６】図３はベースフローで、一定周期（たとえ
ば１０ｍｓ）で実行する。ステップ１でスタータースイ
ッチ（図ではスターターＳＷで略記）からの信号がＯＮ
からＯＦＦに切換わったかどうかをみて、切換われば始
動時であると判断し、ステップ２と３で始動からの経過
時間を表すタイマー値ＴＩＭＥＲ１に初期値の０を入
れ、また始動時水温ＴＷＩＮＴから図４のテーブルを参
照して所定値Ｔ１を求める。

【００２７】所定値Ｔ１は、暖機必要温度域（たとえば
触媒温度で１００〜３００℃）にあるかどうかを判断す
るための基準値である。図４に示したように、始動時水
温ＴＷＩＮＴが高いほど所定値Ｔ１の値を小さくしてい
る。始動時水温が高いほどＴ１の値を小さくするのは、
始動時水温が高ければ触媒の暖機完了も早いはずである
からである。

【００２８】ステップ４ではサブルーチンＡ１に進ん
で、暖機必要温度域であるかどうかを判定する。図５で
後述するように、このサブルーチンＡ１では、暖機必要
温度域でフラグＦ２がＦ２＝０に、また触媒の暖機が不
要な温度域でＦ２＝１になる。ステップ５では、フラグ
Ｆ２の値をみて、Ｆ２＝０のときは暖機必要温度域であ
るからステップ７のサブルーチンＢ１に進み、またＦ２
＝１のときはステップ６のサブルーチンＣでそれぞれ空
燃比フィードバック補正係数αを算出する。

【００２９】ステップ８では、空燃比フィードバック補
正係数αを用いて、インジェクター４に与える燃料噴射
パルス幅ＴｉをＴｉ＝Ｔｐ×ＣＯ×α＋Ｔｓ …（１）ただし、Ｔｐ；基本噴射パルス幅ＣＯ；１と各種補正係数との和Ｔｓ；無効パルス幅の式で計算し、計算した値をステップ９で出力レジスタ
に転送する。

【００３０】（１）式は一般式である。エンジンの暖機
中は空燃比フィードバック補正係数αをクランプし（α
＝１００％）、Ｔｉ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｔｗ＋Ｋａｓ）＋Ｔｓただし、Ｋｔｗ；水温増量補正係数Ｋａｓ；始動後増量補正係数の式によってＴｉを与えることでリッチ側の空燃比と
し、エンジンの暖機完了のタイミングで空燃比フィード
バック条件に入ったときは、Ｔｉ＝Ｔｐ×α＋Ｔｓの式となるわけである。

【００３１】図５のサブルーチンＡ１は、図３のステッ
プ４に対するもので、図３のベースフローとは独立に一
定周期で実行する。

【００３２】ステップ１１と１２で次の条件、〈１〉ＴＩＭＥＲ１＜Ｔ１であること、〈２〉ＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１かつＴＷ＜所定値ＴＷ１であ
ることを満たすかどうかみて、いずれかの条件を満たすときは
暖機必要温度域であると判断してステップ１３に進み、
フラグＦ２を“０”にセットして、またいずれの条件も
満たさないときは暖機の不要な温度域であると判断しス
テップ１５でＦ２を“１”にセットして図３に戻る。フ
ラグＦ２の値で暖機必要温度域であるかどうかを表すわ
けである。

【００３３】また、暖機必要温度域では次回の判定のた
め、タイマー値ＴＩＭＥＲ１をＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴ …（２）ただし、ＤＴ；図５の制御周期の式でインクリメントする（図５のステップ１４）。

【００３４】図６は図３のステップ６のサブルーチンＣ
で、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。これは、燃料噴射
がＲｅｆ信号同期であり、系の乱れもＲｅｆ信号同期で
あるため、これに合わせたものである。

【００３５】ステップ２１では空燃比フィードバック条
件（図ではＦ／Ｂ条件で記載）するかどうかみて、フィ
ードバック条件でなければ、ステップ２２でαを１００
％に固定する。空燃比フィードバック停止条件は、始動
時、低水温時、アイドル時、Ｏ₂センサの異常時、Ｏ₂セ
ンサのリッチとリーンの反転周期が所定値以上になった
ときなどであり、これらの条件以外がフィードバック条
件である。

【００３６】フィードバック条件のときは、ステップ２
３でＯ₂センサ出力ＯＳＲ１をＡＤ変換して取り込む。

【００３７】ステップ２４，２５，２６，２７，２８，
２９はＯ₂センサ出力から得られる排気空燃比がリッチ
側からリーン側へあるいはその逆へと反転したときか、
継続して同じ側にいるときかを判断する部分である。

【００３８】ステップ２４でセンサ出力ＯＳＲ１とスラ
イスレベルＳＬを比較し、ＯＳＲ１＜ＳＬであれば排気
空燃比が理論空燃比よりリーン側にあると判断しステッ
プ２５でフラグＦ１を“０”に、ＯＳＲ１≧ＳＬであれ
ばリッチ側にあると判断しステップ２６でフラグＦ１を
“１”にセットする。ステップ２７ではフラグＦ１の値
が前回と今回で反転したかどうかみて、反転したときは
ステップ２８に進んでフラグＦ１の値をみる。

【００３９】Ｆ１＝０であれば今回リーン側に反転した
と判断してステップ３０に進み、比例分Ｐ_Lを用いて空
燃比フィードバック補正係数αを、 α＝α＋Ｐ_L …（３）の式で更新する。Ｆ１＝１のときは、今回リッチ側に反
転したと判断し、ステップ３１で比例分Ｐ_Rを用いてα
を、 α＝α−Ｐ_R …（４）の式で更新する。

【００４０】比例分Ｐ_LとＰ_Rは、エンジン回転数Ｎｅと
基本噴射パルス幅（エンジン負荷相当量）Ｔｐからマッ
プを参照して求めることができる。比例分Ｐ_LとＰ_Rは、
基本的に同じ値でよい。たとえば、図７に示したように
運転領域をほぼ２つに分け、高負荷域では１〜２％の値
を、それ以外の運転域では３〜６％の値を入れている。
なお、高負荷以外の運転域の一部には、サージ要求から
Ｐ_LとＰ_Rの値を１〜２％の値としている領域（サージ領
域）がある。

【００４１】一方、ステップ２７で反転時でないとき
は、ステップ２９でフラグＦ１の値をみてＦ１＝０であ
れば続けてリーン側にあると判断しステップ３２に進
み、空燃比フィードバック補正係数αを、今度は積分分
（一定値）Ｉ_Lを用いて α＝α＋Ｉ_L …（５）の式で更新し、またＦ１＝１であれば続けてリッチ側に
あると判断し、ステップ４２で積分分（一定値）Ｉ_Rを
用いてαを α＝α−Ｉ_R …（６）の式で更新する。

【００４２】このようにして、排気空燃比が理論空燃比
よりリーン側にあれば、理論空燃比になるようにインジ
ェクター４からの燃料噴射量を増量し、逆にリッチ側に
あればインジェクター４からの燃料噴射量を減量すると
いうことを繰り返す。

【００４３】図８は図３のステップ７のサブルーチンＢ
１で、図６と同じにＲｅｆ信号に同期して実行する。

【００４４】図６と相違して、図８では時間的経過の
順、つまり〈Ａ〉リッチ側からリーン側への反転時、
〈Ｂ〉リーン継続時、〈Ｃ〉リーン側からリッチ側への
反転時、〈Ｄ〉リッチ継続時の順に説明する。なお、図
６と同一部分には同一のステップ番号をつけている。

【００４５】〈Ａ〉リッチ側からリーン側への反転時ステップ２７，２８からステップ４１に進む場合で、リ
ーン側への反転時からの経過時間を表すタイマー値ＴＩ
ＭＥＲ２に初期値の０に入れるだけで比例分Ｐ_Lを付加
しない。

【００４６】〈Ｂ〉リーン継続時ステップ２７，２９からステップ４３へと進む場合で、
タイマー値ＴＩＭＥＲ２と所定値Ｔ２（たとえば１．５
ｓｅｃ程度）を比較して、ＴＩＭＥＲ２＜Ｔ２であれ
ば、ステップ４５に進んでタイマー値ＴＩＭＥＲ２をＴＩＭＥＲ２＝ＴＩＭＥＲ２＋ＤＴ２ …（７）ただし、ＤＴ２；Ｒｅｆ信号周期の式でインクリメントし、ＴＩＭＥＲ２≧Ｔ２になった
ときは、ステップ４４でフラグＮ１の値をみる。

【００４７】フラグＮ１は、後述するようにリッチ側へ
の反転時にＮ１＝０とされるので、ステップ４４に初め
て進んだときは、Ｎ１＝０となっている。このため、Ｎ
１＝０であればＴＩＭＥＲ２≧Ｔ２になったのが初めて
であると判断し、ステップ４６，４７でフラグＮ１を
“１”にセットするとともに、空燃比フィードバック補
正係数αに比例分Ｐ_Lを加算することによってαを更新
する。つまり、暖機必要温度域では、リーン側への反転
時にすぐに比例分Ｐ_Lを加えるのでなく、Ｔ２の時間が
過ぎるまで待って比例分Ｐ_Lを加えている。所定値Ｔ２
はディレイ時間を定める値なわけである。

【００４８】これは、比例分Ｐ_Lを加えるのを遅らせる
ことによって、暖機必要温度域で平均空燃比をリーン側
にシフトするためである。空燃比をリーン側にシフトす
るのは、図１９で示したように、触媒の活性化を早める
ための最適空燃比が、１００〜３００℃といった暖機必
要温度域でリーン側にずれるからである。

【００４９】ステップ４６でのフラグＮ１の“１”への
セットで、次回はＮ１＝１よりステップ４４からステッ
プ３２に進むことになり、空燃比フィードバック補正係
数αに積分分Ｉ_Lを加算する。比例分Ｐ_Lを加えた後に積
分分Ｉ_Lを加算するのは従来通りである。

【００５０】〈Ｃ〉リーン側からリッチ側への反転時ステップ２７，２８からステップ４２，３１に進む場合
で、空燃比フィードバック補正係数αから比例分Ｐ_Rを
差し引く（図６と同じ）とともに、フラグＮ１を“０”
に戻しておく。

【００５１】〈Ｄ〉リッチ継続時ステップ２７，２９からステップ３３に進む場合で、図
６と変わるところはない。

【００５２】ここで、暖機必要温度域でのこの例の作用
を説明すると、この例ではＯ₂センサ出力がリッチ側か
らリーン側に反転したとき、すぐに比例分Ｐ_Lが加算さ
れるのでなく、図９で示したように、この反転時からの
経過時間を表すタイマー値ＴＩＭＥＲ２が所定値Ｔ２に
達するのを待って比例分Ｐ_Lが加算されることから、平
均空燃比がリーン空燃比へとずれ、これによって暖機必
要温度域で触媒の活性化が早められる。言い換えると、
図９に示した空燃比フィードバック補正係数αの波形か
ら計算される平均空燃比（机上計算が可能である）が、
図１９において、暖機必要温度域に対する空燃比と一致
するように、所定値Ｔ２を定めているわけである。

【００５３】一方、リーン側への反転時からタイマー値
ＴＩＭＥＲ２が所定値Ｔ２に達するまでのあいだ空燃比
フィードバック補正係数αを同じ値に保持することにな
るが、図１０に示したようにこの保持の途中で排気空燃
比がリッチ側に反転したとき（図でＡのタイミング）
は、即座に比例分Ｐ_Rが差し引かれるのであり、これに
よって空燃比がリーン側に維持されると、たとえばコー
ルドスタート時のベース空燃比が燃料壁流の影響でず
れ、平均空燃比が実際には目標のリーン側にならないと
いった事態を防止することができる。

【００５４】また、比例分Ｐ_Lを加えるタイミングを遅
らせているだけで、比例分Ｐ_LとＰ_Rの値はそのままであ
るため、比例分Ｐ_Rの値を比例分Ｐ_Lの値より多くするこ
とによって平均空燃比をリーン側にずらせる構成と比べ
て、瞬間瞬間の大きな空燃比変動が生じることがない。

【００５５】このようにして、この例では暖機必要温度
域で空燃比の変動を抑えつつ触媒を早期に活性化するこ
とができる。

【００５６】また、始動時水温ＴＷＩＮＴに応じた所定
値Ｔ１と始動後時間を表すタイマー値ＴＩＭＥＲ１との
比較により、暖機必要温度域であるかどうかを判定して
いるので、始動時水温が相違しても、精度良く暖機必要
温度域であるかどうかを判定することができる。

【００５７】図１１と図１２のサブルーチンＢ２は第２
実施例で、図８のサブルーチンＢ１に対応する。この例
でも、図８と同じに時間的経過の順で説明する。また、
図６、図８と同一部分には同一のステップ番号をつけ
る。

【００５８】〈Ａ〉リッチ側からリーン側への反転時ステップ２７，２８からステップ５１，５２に進む場合
で、先の実施例と同じに比例分Ｐ_Lを加算することはな
い。

【００５９】ステップ５１ではタイマー値ＴＩＭＥＲ３
をＴＩＭＥＲ３＝ＴＩＭＥＲ３＋ＤＴ２ …（８）の式でインクリメントする。後述するようにタイマー値
ＴＩＭＥＲ３はリッチ側への反転時にセットするため
（ステップ２７，２８，６３）、先の実施例と相違し
て、リーン側への反転時もインクリメントするわけであ
る。

【００６０】ステップ５２では、空燃比フィードバック
補正係数αとαの加重平均値とのあいだの面積相当量Ｓ
ＡＬＰＨをＳＡＬＰＨ＝ＳＡＬＰＨ＋（α０−α）×ＤＴ２ …（９）ただし、α０；αの加重平均値の前回値の式で更新する。この更新は、後述する〈Ｂ〉，
〈Ｃ〉，〈Ｄ〉の３つの場合も実行する。

【００６１】面積相当量ＳＡＬＰＨは、平均空燃比と強
い相関をもち、面積相当量ＳＡＬＰＨが大きくなると平
均空燃比はリッチ側に、ＳＡＬＰＨが小さくなると、平
均空燃比はリーン側にずれる。

【００６２】〈Ｂ〉リーン継続時ステップ２７，２９から図１２のステップ５３へと進む
場合である。ステップ５３，５４で次の条件、〈１〉Ｔ
ＩＭＥＲ３＜所定値Ｔ３であること、〈２〉ＳＡＬＰＨ
＜所定値ＳＡのことを満たすかどうかみて、２つの条件
とも満たす場合は、ステップ５１に進んで、タイマー値
ＴＩＭＥＲ３のインクリメントを続けるが、ＴＩＭＥＲ
３＜Ｔ３であってもＳＡＬＰＨ≧ＳＡになると、ステッ
プ５５〜６０に進む。

【００６３】ステップ５５でフラグＮ１の値をみる。Ｎ
１の扱いは先の実施例とほぼ同じであり、初めてステッ
プ５３に進むときは、Ｎ１＝０になっているので、ステ
ップ５６，５９でフラグＮ１を“１”にセットするとと
もに、空燃比フィードバック補正係数αに比例分Ｐ_Lを
加算し、次回もリーン継続が続くときはＮ１＝１よりス
テップ６０で空燃比フィードバック補正係数αに積分分
Ｉ_Lを加える。リーン側への反転時にＳＡＬＰＨ≧ＳＡ
となるまで比例分Ｐ_Lの加算を遅らせているわけであ
る。

【００６４】また、比例分Ｐ_Lを加えるタイミングで面
積相当量ＳＡＬＰＨの値を初期値の０にセットし、変数
α１の値を変数α０に移す（ステップ５７，５８）。後
述するように、α１はαの加重平均値の最新値を、また
α０はαの加重平均値の前回値を表している。

【００６５】一方、ＴＩＭＥＲ３≧Ｔ３になると、ステ
ップ５３からステップ４４へと進む。この場合は先の実
施例と同様であり、ステップ４４に進んだのが初めてで
あるときはＮ１＝０であることより、ステップ４６，４
７でフラグＮ１を“１”にセットするとともに、空燃比
フィードバック補正係数αに比例分Ｐ_Lを加え、次回も
リーン継続が続くときはＮ１＝１よりステップ３２で空
燃比フィードバック補正係数αに積分分Ｉ_Lを加える。

【００６６】また、比例分Ｐ_Lを加えるタイミングで
は、ステップ５７，５８と同じに面積相当量ＳＡＬＰＨ
の値を０にセットし、変数α１の値を変数α０に移す
（ステップ６１，６２）。

【００６７】〈Ｃ〉リーン側からリッチ側への反転時ステップ２７，２８からステップ３１に進み、空燃比フ
ィードバック補正係数αから比例分Ｐ_Rを差し引く場合
である。ステップ６３ではタイマー値ＴＩＭＥＲ３を初
期値の０にセットし、ステップ６４でフラグＮ１の値を
みる。この場合も初めてステップ６３に進む場合はＮ１
＝１であることよりステップ６５，４２でαの加重平均
値を α１＝（１−Ｋ１）×α０＋Ｋ１×α …（１０）ただし、α１；αの加重平均値の最新値 α０；αの加重平均値の前回値Ｋ１；加重平均係数の式で更新し、フラグＮ１の値を“０”にセットする。

【００６８】なお、（１０）式の加重平均値の最新値α
１はリーン側からリッチ側への反転ごとに変化するのに
対し、αの加重平均値の前回値α０は、比例分Ｐ_Lを加
えるタイミングで変化する（図１３参照）。

【００６９】（１０）式の加重平均係数Ｋ１は、Ｋ１＝１／ｎ …（１１）ただし、ｎ；２〜１６の整数とおくことができる。

【００７０】〈Ｄ〉リーン側からリッチ継続時ステップ２７，２９からステップ３３に進んで空燃比フ
ィードバック補正係数αから積分分Ｉ_Rを差し引く場合
である。このときは、さらにステップ５１でタイマー値
ＴＩＭＥＲ３をインクリメントする。

【００７１】さて、先の実施例と同様に、タイマー値Ｔ
ＩＭＥＲ３が所定値Ｔ３に達したタイミングでそれまで
のαの保持を解除する構成だと、インジェクターやエア
フローメーター特性のバラツキの影響を受ける。

【００７２】たとえば、特性のバラツキで燃料噴射量が
多くなっている場合でも、暖機必要温度域で触媒の活性
化を早めるための最適空燃比であるリーン空燃比が得ら
れるように所定値Ｔ３を余裕をもって大きめの値に設定
したときは、特性のバラツキで燃料噴射量が少なくなっ
ている場合に、空燃比が過度にリーン側になってエンジ
ンの安定性が悪くなる。この場合には、触媒の活性化を
早めるための最適空燃比であるリーン空燃比がＴ３より
も短い時間で得られることになるので、Ｔ３まで待った
のではかえって空燃比を過度にリーン側にしてしまうの
である。

【００７３】これに対して第２実施例では、図１３に示
したようにリッチ側への反転時からの経過時間を計測す
るタイマー値ＴＩＭＥＲ３が所定値Ｔ３に達する前に、
面積相当量ＳＡＬＰＨが所定値ＳＡに達したとき（図で
Ｂのタイミング）にも、αの保持が解除される。面積相
当量ＳＡＬＰＨには実際の空燃比を介して特性バラツキ
が織り込まれることから、触媒の活性化を早めるための
最適空燃比であるリーン空燃比に相当する値を所定値Ｓ
Ａとしてあらかじめ設定しておくことにより、インジェ
クターやエアフローメーターに特性バラツキがあって
も、触媒の活性化を早めるための最適空燃比であるリー
ン空燃比が得られるのである。

【００７４】また、図１４には図１０に対応して、αを
保持している途中で空燃比がリッチ側に反転したとき
（図でＣのタイミング）の波形を示す。

【００７５】図１５と図１７は第３実施例で、それぞれ
図３と図５に対応する。

【００７６】この例は、暖機必要温度域かどうかを判断
するのに、始動後の基本噴射パルス幅Ｔｐの積算値を用
いるものである。

【００７７】図１５においてステップ１でスタータース
イッチのＯＮからＯＦＦへの切換わりにより始動時であ
ると判断したときは、ステップ７１と７２で基本噴射パ
ルス幅Ｔｐの積算値を表す変数ＳＴＰに初期値の０をセ
ットするとともに、始動時水温ＴＷＩＮＴからは図１６
を内容とするテーブルを参照して所定値ＳＴＰ１を求め
る。

【００７８】ステップ７３では図１７のサブルーチンＡ
２に進み、ステップ８１と１２で次の条件、〈１〉ＳＴ
Ｐ＜ＳＴＰ１であること、〈２〉ＳＴＰ≧ＳＴＰ１かつ
ＴＷ＜ＴＷ１であることを満たすかどうかみる。

【００７９】いずれかの条件を満たすときは、暖機必要
温度域であると判断し、ステップ１３と８２に進んでフ
ラグＦ２を“０”にセットするとともに、変数ＳＴＰの
値に今回の基本噴射パルス幅Ｔｐを積算する。暖機必要
温度域であるかどうかを判断するのに始動後の燃料供給
量の積算値（つまりＳＴＰのこと）を用いているわけで
ある。この積算値に加えて、エンジン回転数と冷却水温
を考慮することもできる。

【００８０】燃料供給量の積算値は触媒に与える熱量に
相当することから触媒温度を正確に予測できるので、こ
の例では触媒の暖機促進を触媒の暖機完了後にまで行う
ことを防止することができる。

【００８１】

【発明の効果】第１の発明は、触媒を流れる排気中の酸
素濃度を検出するセンサと、このセンサ検出値にもとづ
いて排気空燃比が一方の側から反対側へと反転したのか
それとも同じ側を継続しているのかを判定する手段と、
暖機必要温度域であるかどうかを判定する手段と、これ
らの判定結果より暖機必要温度域でリーン側への反転時
にだけ所定期間遅らせた、またそれ以外の温度域で反対
側への反転時に即座に付加する比例分を算出する手段
と、前記反転・継続判定手段の判定結果より同じ側の継
続時に付加する積分分を算出する手段と、これらの積分
分と比例分とを用いて空燃比フィードバック補正係数を
更新する手段と、この空燃比フィードバック補正係数で
運転条件に応じた基本噴射量を補正して燃料噴射量を算
出する手段と、この燃料を吸気管に供給する装置とを設
けたので、暖機必要温度域で空燃比の変動を抑えつつ触
媒を早期に活性化することができる。

【００８２】第２の発明は、前記暖機必要温度域でリッ
チ側への反転直前の前記空燃比フィードバック補正係数
の加重平均値を算出する手段と、この加重平均値の前回
値と前記空燃比フィードバック補正係数とのあいだの面
積相当量を、前記比例分を遅らせて加算するタイミング
での値を初期値として更新する手段と、前記リーン継続
時にこの面積相当量が所定値に達するまでのあいだを前
記所定期間として設定する手段とを設けたので、第１の
発明の効果に加えて、燃料供給装置や基本噴射量を算出
するのに必要となるセンサに特性バラツキがあっても、
触媒の活性化を早めるための最適空燃比であるリーン空
燃比を得ることができる。

【００８３】第３の発明は、前記暖機必要温度域判定手
段は、始動時であるかどうかを判定する手段と、この判
定結果より始動時水温が低くなるほど大きくなる値を所
定値として算出する手段と、前記判定結果より始動後の
経過時間を計測する手段と、この始動後の経過時間と前
記所定値との比較により前記暖機必要温度域であるかど
うかを判定する手段とからなるので、第１の発明の効果
に加えて、始動時水温が相違しても、精度良く暖機必要
温度域であるかどうかを判定することができる。

【００８４】第４の発明は、前記暖機必要温度域判定手
段は、始動時であるかどうかを判定する手段と、この判
定結果より始動時水温が低くなるほど大きくなる値を所
定値として算出する手段と、前記判定結果より始動後に
前記基本噴射量を積算する手段と、この基本噴射量の積
算値値と前記所定値との比較により前記暖機必要温度域
であるかどうかを判定する手段とからなるので、第１の
発明と第３の発明の効果に加えて、触媒の暖機促進を触
媒の暖機完了後にまで行うことを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例のシステム図である。

【図３】ベースフローを説明するための流れ図である。

【図４】所定値Ｔ１のテーブル内容を示す特性図であ
る。

【図５】図３のステップ４のサブルーチンＡ１である。

【図６】図３のステップ６のサブルーチンＣである。

【図７】比例分ＰＬとＰＲのマップ内容の特性図であ
る。

【図８】図３のステップ７のサブルーチンＢ１である。

【図９】暖機必要温度域での空燃比フィードバック補正
係数αの変化波形図である。

【図１０】暖機必要温度域で空燃比フィードバック補正
係数αを保持している途中で空燃比がリッチ側に反転し
たときの空燃比フィードバック補正係数αの変化波形図
である。

【図１１】第２実施例のサブルーチンＢ２である。

【図１２】第２実施例のサブルーチンＢ２である。

【図１３】第２実施例の暖機必要温度域での空燃比フィ
ードバック補正係数αの変化波形図である。

【図１４】暖機必要温度域で空燃比フィードバック補正
係数αを保持している途中で空燃比がリッチ側に反転し
たときの第２実施例の空燃比フィードバック補正係数α
の変化波形図である。

【図１５】第３実施例のベースフローを説明するための
流れ図である。

【図１６】所定値ＳＴＰ１のテーブル内容を示す特性図
である。

【図１７】第３実施例のサブルーチンＡ２である。

【図１８】従来例の空燃比フィードバック補正係数αの
変化波形図である。

【図１９】触媒の活性化を早めるための最適空燃比の特
性である。

【図２０】第２の発明のクレーム対応図である。

【図２１】第３の発明のクレーム対応図である。

【図２２】第４の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

３吸気管４燃料インジェクター（燃料供給装置）６触媒７エアフローメーター１０クランク角度センサ１２Ｏ₂センサ（酸素濃度センサ）２１コントロールユニット３１酸素濃度センサ３２反転・継続判定手段３３暖機必要温度域判定手段３４比例分算出手段３５積分分算出手段３６空燃比フィードバック補正係数更新手段３７燃料噴射量算出手段３８燃料供給装置４１加重平均値算出手段４２面積相当量更新手段４３所定期間設定手段５１始動時判定手段５２所定値算出手段５３始動後時間計測手段５４比較手段６１所定値算出手段６２積算手段６３比較手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒を流れる排気中の酸素濃度を検出する
センサと、このセンサ検出値にもとづいて排気空燃比が一方の側か
ら反対側へと反転したのかそれとも同じ側を継続してい
るのかを判定する手段と、暖機必要温度域であるかどうかを判定する手段と、これらの判定結果より暖機必要温度域でリーン側への反
転時にだけ所定期間遅らせた、またそれ以外の温度域で
反対側への反転時に即座に付加する比例分を算出する手
段と、前記反転・継続判定手段の判定結果より同じ側の継続時
に付加する積分分を算出する手段と、これらの積分分と比例分とを用いて空燃比フィードバッ
ク補正係数を更新する手段と、この空燃比フィードバック補正係数で運転条件に応じた
基本噴射量を補正して燃料噴射量を算出する手段と、この燃料を吸気管に供給する装置とを設けたことを特徴
とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】前記暖機必要温度域でリーン側への反転直
前の前記空燃比フィードバック補正係数の加重平均値を
算出する手段と、この加重平均値の前回値と前記空燃比フィードバック補
正係数とのあいだの面積相当量を、前記比例分を遅らせ
て加算するタイミングでの値を初期値として更新する手
段と、前記リーン継続時にこの面積相当量が所定値に達するま
でのあいだを前記所定期間として設定する手段とを設け
たことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比
制御装置。
【請求項３】前記暖機必要温度域判定手段は、始動時で
あるかどうかを判定する手段と、この判定結果より始動
時水温が低くなるほど大きくなる値を所定値として算出
する手段と、前記判定結果より始動後の経過時間を計測
する手段と、この始動後の経過時間と前記所定値との比
較により前記暖機必要温度域であるかどうかを判定する
手段とからなることを特徴とする請求項１に記載のエン
ジンの空燃比制御装置。
【請求項４】前記暖機必要温度域判定手段は、始動時で
あるかどうかを判定する手段と、この判定結果より始動
時水温が低くなるほど大きくなる値を所定値として算出
する手段と、前記判定結果より始動後に前記基本噴射量
を積算する手段と、この基本噴射量の積算値値と前記所
定値との比較により前記暖機必要温度域であるかどうか
を判定する手段とからなることを特徴とする請求項１に
記載のエンジンの空燃比制御装置。