(57)【要約】【課題】内燃機関の始動直後であっても精度よく空燃比のフィードバック制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＥＣＵ４は、第１酸素センサ６４によって検出されたエンジン２の排気ガスの検出空燃比が目標空燃比に収束するように実空燃比をフィードバック制御する空燃比制御部と、エンジン２の始動直後であって、実空燃比よりも検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記継続期間に基づいてフィードバックゲインを変更する変更部と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサによって検出された内燃機関の排気ガスの検出空燃比が目標空燃比に収束するように実空燃比をフィードバック制御する空燃比制御部と、
内燃機関の始動直後であって、前記実空燃比よりも前記検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間を推定する推定部と、
前記推定部によって推定された前記継続期間に基づいてフィードバックゲインを変更する変更部と、を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記内燃機関が前回停止されてから今回始動されるまでのソーク期間に基づいて前記継続期間を推定する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ガスセンサは、センサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータとを含み、
前記センサ素子が被水によって破損する破損温度未満に前記ヒータを制御するヒータ制御部を備え、
前記推定部は、前記センサ素子が破損温度未満に制御される期間に基づいて前記継続期間を推定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記推定部は、吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて空燃比を推定し、推定された空燃比に基づいて前記継続期間を推定する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記推定部は、前記検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時の前記検出空燃比に基づいて前記継続期間を推定する、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記推定部は、前記検出空燃比の変動が所定値以上となってから前記検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時までの間の、単位時間当たりの前記検出空燃比の変化割合の最大値に基づいて前記継続期間を推定する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記変更部は、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリーン側であるか又はリッチ側であるかによってフィードバックゲインを変更する、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記変更部は、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリーン側の場合には、通常時のフィードバックゲインよりも大きな値にフィードバックゲインを変更し、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリッチ側の場合には、通常時のフィードバックゲインよりも小さい値にフィードバックゲインを変更する、ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記変更部は、前記継続期間が長いほど通常時のフィードバックゲインとの差が大きくなるようにフィードバックゲインを変更する、ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記変更部は、前記継続期間中でのフィードバックゲインを前記継続期間の終了時期に近づくにつれて通常時のフィードバックゲインに収束するように変更する、ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の停止中で排気ガスの空燃比がリッチであるときに、ガスセンサへの印加電圧を高くしてガスセンサの活性化を図る技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８０６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで内燃機関の停止中において、リッチガスがガスセンサに付着し、内燃機関の始動直後においてはガスセンサによって検出された検出空燃比が実空燃比よりもリッチ側にずれる場合がある。リッチ側にずれたまま、ガスセンサによって検出された検出空燃比が目標空燃比に収束するように実空燃比をフィードバック制御すると、精度よくフィードバック制御を行うことができない恐れがある。フィードバック制御を精度よく行えないとエミッションが悪化する恐れがある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動直後であっても精度よく空燃比のフィードバック制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、ガスセンサによって検出された内燃機関の排気ガスの検出空燃比が目標空燃比に収束するように実空燃比をフィードバック制御する空燃比制御部と、内燃機関の始動直後であって、前記実空燃比よりも前記検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記継続期間に基づいてフィードバックゲインを変更する変更部と、を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
実空燃比よりも検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間に基づいてフィードバックゲインを変更することにより、継続期間を考慮したフィードバック制御を行うことができる。これにより内燃機関の始動直後であっても精度よく空燃比のフィードバック制御を行うことができる。
【０００８】
上記構成において、前記推定部は、前記内燃機関が前回停止されてから今回始動されるまでのソーク期間に基づいて前記継続期間を推定する、構成を採用できる。ソーク期間が長いほど継続期間が長くなる傾向があるからである。
【０００９】
上記構成において、前記ガスセンサは、センサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータとを含み、前記センサ素子が被水によって破損する破損温度未満に前記ヒータを制御するヒータ制御部を備え、前記推定部は、前記センサ素子が破損温度未満に制御される期間に基づいて前記継続期間を推定する、構成を採用できる。センサ素子が破損温度未満に制御される期間が長いほど継続期間が短くなる傾向があるからである。
【００１０】
前記推定部は、吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて空燃比を推定し、推定された空燃比に基づいて前記継続期間を推定する、構成を採用できる。推定空燃比がリーン側であればあるほど継続期間が短くなる傾向があるからである。
【００１１】
前記推定部は、前記検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時の前記検出空燃比に基づいて前記継続期間を推定する、構成を採用できる。リッチ側からリーン側へと変位する時の検出空燃比がリッチ側であればあるほど、継続期間が長くなる傾向があるからである。
【００１２】
前記推定部は、前記検出空燃比の変動が所定値以上となってから前記検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時までの間の、単位時間当たりの前記検出空燃比の変化割合の最大値に基づいて前記継続期間を推定する、構成を採用できる。単位時間当たりの前記検出空燃比の変動の最大値が大きいほど継続期間が長くなる傾向があるからである。
【００１３】
前記変更部は、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリーン側であるか又はリッチ側であるかによってフィードバックゲインを変更する、構成を採用できる。目標空燃比よりも検出空燃比がリーン側にある場合とリッチ側にある場合とでは、目標空燃比と実空燃比との差が違うからである。
【００１４】
前記変更部は、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリーン側の場合には、通常時のフィードバックゲインよりも大きな値にフィードバックゲインを変更し、目標空燃比よりも前記検出空燃比がリッチ側の場合には、通常時のフィードバックゲインよりも小さい値にフィードバックゲインを変更する、構成を採用できる。
【００１５】
前記変更部は、前記継続期間が長いほど通常時のフィードバックゲインとの差が大きくなるようにフィードバックゲインを変更する、構成を採用できる。これにより、継続期間を考慮して、精度よく空燃比のフィードバック制御をすることができる。
【００１６】
前記変更部は、前記継続期間中でのフィードバックゲインを前記継続期間の終了時期に近づくにつれて通常時のフィードバックゲインに収束するように変更する、構成を採用できる。継続期間の終了時期に近づくにつれて、検出空燃比は実空燃比に収束するからである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の始動直後であっても精度よく空燃比のフィードバック制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、エンジンシステムの構成を示した模式図であり、
【図２】図２は、第１酸素センサの模式図である。
【図３】図３は、エンジンの始動直後での、実空燃比、検出空燃比、フィードバック制御フラグ、などを示したグラフである。
【図４】図４は、ＥＣＵが実行するフィードバック制御の一例を示したフローチャートである。
【図５】図５は、ソーク期間と継続期間との関係を示したグラフである。
【図６】図６Ａは、エンジンの始動直後での空燃比とリッチずれが収束する時間との関係を示したグラフであり、図６Ｂは、推定された空燃比と継続期間との関係を示したマップである。
【図７】図７は、継続期間とフィードバック制御開始時でのリッチずれ量との関係を示したグラフである。
【図８】図８は、フィードバックゲイン初期値と推定された継続期間との関係を示したマップである。
【図９】図９は、検出空燃比が目標空燃比よりもリッチ側とリーン側である場合とで、検出空燃比と実空燃比との差を示した図である。
【図１０】図１０は、継続期間中でのフィードバックゲインの変更のマップである。
【図１１】図１１は、継続期間の推定方法の変形例の説明図である。
【図１２】図１２は、継続期間の推定方法の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施形態を図面と共に詳細に説明する。
【００２０】
図１は、エンジンシステムの構成を示した模式図である。図１には、自動車に搭載された多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成が示されている。図１では１つの気筒の構成を中心として示している。
【００２１】
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成され、エンジンシステム全体の作動を制御する。ＥＣＵ４は、内燃機関の制御装置に相当する。ＥＣＵ４は、フィードバック制御部、空燃比制御部、推定部、変更部に相当する。詳しくは後述する。エンジン２には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。
【００２２】
燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。
【００２３】
このスロットルバルブ２６の開度により吸気量が調整される。スロットル開度はスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内の吸気圧は、吸気圧センサ３０により検出される。また、吸気通路２０にはエアフロメータ２１が配置されて、吸入空気量に応じた検出値をＥＣＵ４に出力する。
【００２４】
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６には、排気ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを行い、酸素吸蔵、放出機能を有する三元触媒であるスタートキャタリスト３８が設けられている。また、排気通路３６には、スタートキャタリスト（以下、単に「触媒」という。）３８の下流に三元触媒４０が設けられている。
【００２５】
また、排気通路３６には、触媒３８の上流側に、第１酸素センサ６４が、触媒３８と三元触媒４０との間に第２酸素センサ７０が配置されている。
【００２６】
スロットル開度センサ２８及び吸気圧センサ３０以外に、エンジン２の冷却水の温度を検出する水温センサ４１、アクセルペダル４４の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ５６、クランク軸５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５８、第１酸素センサ６４、第２酸素センサ７０は、それぞれの検出値をＥＣＵ４へ出力する。
【００２７】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、及びスロットル開度ＴＡを適宜制御する。
【００２８】
ＥＣＵ４は、触媒３８の酸化・還元能力を高めるために、触媒３８に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように、燃料噴射量を、第１酸素センサ６４の出力、或いはその出力と第２酸素センサ７０の出力とに基づいて空燃比フィードバック制御する。空燃比フィードバック制御とは、排気ガスの空燃比が目標空燃比になるように、第１酸素センサ６４により検出された検出空燃比と目標空燃比との偏差をなくするように、燃料噴射量等を調整する制御である。この空燃比フィードバック制御としてＰＩ（またはＰＩＤ）制御が用いられる。Ｐ成分（比例項、比例ゲイン）は、応答性に影響を与え、Ｄ成分（積分項、積分ゲイン）は、定常偏差に影響を与える。比例ゲイン、積分ゲインは、フィードバックゲインに相当する。
【００２９】
次に、第１酸素センサ６４の構成について簡単に説明する。図２は、第１酸素センサ６４の模式図である。尚、第２酸素センサ７０も基本的な構造は第１酸素センサ６４と同様である。
【００３０】
図２に示すように、ハウジング６９と、積層型のセンサ素子６５と、ハウジング６９の先端側に設けた２重構造となるアウタカバー６６ａ及びインナカバー６６ｂとを有する。また、図２においては図示されていないが、センサ素子６５には、センサ素子６５を活性化温度まで昇温させるためのヒータが内蔵されている。このヒータの作動は、ＥＣＵ４によって制御されている。尚、第１酸素センサ６４は、積層型以外のものであってもよい。第１酸素センサ６４の代わりに、空燃比センサを採用してもよい。
【００３１】
アウタカバー６６ａには、通気孔６７ａ、６８ａが形成され、インナカバー６６ｂには、通気孔６７ｂ、６８ｂが形成されている。通気孔６７ａ、６７ｂは、それぞれアウタカバー６６ａ、インナカバー６６ｂの外周側面に形成され、通気孔６８ａ、６８ｂは、それぞれアウタカバー６６ａ、インナカバー６６ｂの下面に形成されている。排気ガスは、通気孔６７ａ、通気孔６７ｂを介して、インナカバー６６ｂ内に流れ込んでセンサ素子６５と接触し、通気孔６８ｂ、６８ａを介して、排出されるように流動する。アウタカバー６６ａ、インナカバー６６ｂにより２重管構造とすることにより、センサ素子６５への凝縮水の被水を防止している。
【００３２】
次に、エンジン２の始動直後に空燃比をフィードバック制御する際の問題点について説明する。図３は、エンジン２の始動直後での、実空燃比、検出空燃比、フィードバック制御フラグ、などを示したグラフである。
実空燃比は、実際の排気ガスの空燃比である。検出空燃比は、第１酸素センサ６４により検出された空燃比である。尚、図３の横軸は、エンジン２の始動からの経過時間を示しており、縦軸は、空燃比、フィードバック制御フラグを示している。
図３に示すように、エンジン２の始動から約８秒間までは、第１酸素センサ６４によって検出される検出空燃比は一定値を示している。この理由は、センサ素子６５がヒータによってある程度活性化するまでの間は、第１酸素センサ６４の出力値が一定だからである。センサ素子６５が３００度程度になると活性化して出力を開始する。
【００３３】
第１酸素センサ６４が出力を開始した直後、エンジン２の始動時からは約１０秒後に、検出空燃比は、実空燃比とは大幅にリッチ側にずれる。この理由は以下のように考えられる。エンジン２の停止中に未燃ガス成分がセンサ素子６５に付着し、エンジン２の始動後にセンサ素子６５がヒータにより加熱される過程で、未燃ガス成分が脱離、酸化する。これにより、センサ素子６５周囲の酸素濃度が、実際の排気ガスの雰囲気での酸素濃度よりも減少する。これにより、第１酸素センサ６４によって検出された検出空燃比は、実空燃比よりもリッチ側にずれる。
【００３４】
従って、実空燃比よりも検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間は、センサ素子６５に付着している未燃ガス成分の量や、実空燃比、センサ素子６５の温度の制御方法等によって変化する。ＥＣＵ４は、実空燃比よりも検出空燃比がリッチ側にずれる継続期間を推定し、継続期間に基づいてフィードバックゲインを変更する。以下に詳細に説明する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ４が実行するフィードバック制御の一例について説明する。図４は、ＥＣＵ４が実行するフィードバック制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ４は、エンジン２が始動されたか否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、イグニッションスイッチ（不図示）のオン、オフ信号に基づいてエンジン２の始動を判定する。エンジン２が始動していない場合には、ＥＣＵ４はこの一連のフィードバック制御を終了する。
【００３６】
次に、ＥＣＵ４は、水温センサ４１からの出力に基づいて冷却水の温度が所定温度Ｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。所定温度Ｔｈとは、例えば８０度である。冷却水の温度が所定温度Ｔｈ以上の場合、即ち、冷却水の温度が比較的高温の場合には、ＥＣＵ４は、継続期間Ｔｆをゼロとして推定する（ステップＳ３）。
【００３７】
冷却水の温度が所定温度Ｔｈ未満の場合、即ち、冷却水の温度が比較的低温の場合には、ＥＣＵ４は、ソーク期間が所定期間Ｔｓ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ソーク期間とは、エンジン２が前回停止されてから今回始動されるまでの期間である。ＥＣＵ４には、ソーク期間を測定するソークタイマが内蔵されている。図５は、ソーク期間と継続期間Ｔｆとの関係を示したグラフである。ソーク期間が短いほど、継続期間Ｔｆも短くなる。この理由は、ソーク期間が比較的短い場合には、センサ素子６５への未燃ガス成分の付着量が少ないので、継続期間Ｔｆも短くなるからである。ソーク期間が所定期間Ｔｓ未満の場合には、ＥＣＵ４は、継続期間Ｔｆをゼロとして推定する（ステップＳ３）。尚、継続期間Ｔｆがゼロとして推定された場合には、通常のフィードバック制御が実行される。詳しくは後述する。
【００３８】
ソーク期間が所定期間Ｔｓ以上の場合には、ＥＣＵ４は、センサ素子６５を破損温度未満に保持している期間が所定期間Ｔｃ未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、破損温度未満とは、センサ素子６５が被水した場合にセンサ素子６５が破損しない温度を意味している。ＥＣＵ４は、エンジン２の始動時から所定期間は、ヒータを制御することによりセンサ素子６５を破損温度未満に制御する。破損温度未満とは、およそ３００度未満である。センサ素子６５を所定期間、破損温度未満に制御する理由は、センサ素子６５周辺に付着した水が蒸発するまでの期間、センサ素子６５を低温に制御することにより、この間にセンサ素子６５が被水したとしてもセンサ素子６５が破損することを防ぐためである。尚、ＥＣＵ４は、所定期間経過後、即ちセンサ素子６５が被水する恐れが無くなった後は、ヒータを制御してセンサ素子６５を５００〜６００度程度まで加熱する。
【００３９】
センサ素子６５を破損温度未満に保持している期間が所定期間Ｔｃ以上の場合、即ち、比較的長期にわたってセンサ素子６５を破損温度未満に保持している場合には、ＥＣＵ４は、継続時間Ｔｆをゼロとして推定する（ステップＳ３）。比較的長期にわたってセンサ素子６５を破損温度未満に保持している場合には、その間に、センサ素子６５に付着していた未燃ガス成分が離脱していると考えられるからである。尚所定期間Ｔｃは、例えば２０秒程度である。
【００４０】
センサ素子６５を破損温度未満に保持している期間が所定期間Ｔｃ未満の場合、即ち、比較的短期間センサ素子６５を破損温度未満に保持している場合には、ＥＣＵ４は、継続期間Ｔｆを推定する（ステップＳ６）。詳細には、ＥＣＵ４は、吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて、空燃比を推定する。吸入空気量は、エアフロメータ２１により検出する。燃料噴射量は、エンジン２の運転状態に応じて予め燃料噴射量を規定したマップに基づいて検出することができる。以上により、ＥＣＵ４は、排気ガスの空燃比を推定することができる。尚、ステップＳ６での空燃比の推定は、第１酸素センサ６４が出力を開始後であってフィードバック制御開始前の間での空燃比を推定する。ここで第１酸素センサ６４の出力開始時とはセンサ素子６５の温度がおよそ３００度程度に至ってから出力を開始する。第１酸素センサ６４の出力開始時期は、ＥＣＵ４がセンサ素子６５のアドミタンス又はインピーダンスに基づいてセンサ素子６５の温度を推定してもよい。また、ＥＣＵ４は、第１酸素センサ６４からの出力の変動値が所定以上に大きくなった場合に第１酸素センサ６４から出力が開始されたと判定してもよい。
【００４１】
図６Ａは、エンジン２の始動直後での空燃比とリッチずれが収束する時間との関係を示したグラフである。リッチずれ収束期間は、フィードバック制御が開始されてから、検出空燃比が実空燃比よりもリッチ側にずれるリッチずれが収束するまでの期間を意味している。図６Ａに示すように、空燃比がリーン側であるほど、リッチずれの収束期間が短い。図６Ａは、実験により算出した。この実験結果により、空燃比がリーン側であるほど、継続期間Ｔｆは短くなると推定できる。図６Ｂは、推定された空燃比と継続期間Ｔｆとの関係を示したマップである。図６Ｂのマップは予めＥＣＵ４のＲＯＭに記憶されている。図６Ｂに示すように、推定された空燃比がリーン側であるほど、継続期間Ｔｆは短くなる。
【００４２】
従って、ステップＳ６においてＥＣＵ４は、図６Ｂに示したマップに基づいて、推定された空燃比から継続期間Ｔｆを推定する。次に、ＥＣＵ４は、フィードバック制御開始から経過期間が、ステップＳ３又はステップＳ６において推定された継続期間Ｔｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ７）。肯定判定の場合、即ち、フィードバック制御開始からの経過期間が既に継続期間Ｔｆを過ぎている場合には、ＥＣＵ４は、通常のフィードバック制御を実行する（ステップＳ８）。通常のフィードバック制御とは、予め定められた通常時でのフィードバックゲインに基づいてフィードバック制御を行うことを意味している。ステップＳ３において継続期間Ｔｆがゼロと推定された場合には、通常のフィードバック制御が実行される。
【００４３】
否定判定の場合、即ち、フィードバック制御開始からの経過期間がまだ継続期間Ｔｆを過ぎていない場合には、ＥＣＵ４は、リッチずれ発生時でのフィードバック制御を実行する（ステップＳ９）。リッチずれ発生時でのフィードバック制御とは、通常時でのフィードバックゲインを変更してフィードバック制御を実効することを意味している。ステップＳ６において継続期間Ｔｆが推定された場合には、少なくともフィードバック制御開始時においてはステップＳ９によるフィードバック制御が実行される。また、ステップＳ９によるフィードバック制御実行中は、ＥＣＵ４は、再度ステップＳ７の処理を実行し、フィードバック制御開始からの経過期間が既に継続期間Ｔｆを過ぎている場合には、通常のフィードバック制御を実行する（ステップＳ８）。以下に、フィードバックゲインの変更について説明する。
【００４４】
図７は、継続期間Ｔｆとフィードバック制御開始時でのリッチずれ量との関係を示したグラフである。継続期間Ｔｆが長いほど、フィードバック制御開始時でのリッチずれ量は大きくなる。図８は、フィードバックゲイン初期値と、推定された継続期間Ｔｆとの関係を示したマップである。このマップは、ＥＣＵ４のＲＯＭに予め記憶されている。フィードバックゲイン初期値とは、フィードバック制御開始時に採用されるフィードバックゲインの値を意味している。推定された継続期間Ｔｆが長いほど、フィードバックゲインの初期値は、通常時でのフィードバックゲインとの差が大きくなるように設定される。図７で示したように、継続期間Ｔｆが長いほどリッチずれ量も大きくなるため、これに応じてフィードバックゲインの初期値も大きく変更する必要があるからである。
【００４５】
図８に示すように、第１酸素センサ６４によって検出された検出空燃比が目標空燃比よりも大きい場合、即ち検出空燃比が目標空燃比よりもリーン側の場合には、通常時のフィードバックゲイン初期値よりも大きな値にフィードバックゲイン初期値が設定される。また、検出空燃比が目標空燃比よりも小さい場合、即ち検出空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にある場合には、通常時のフィードバックゲイン初期値よりも小さな値にフィードバックゲイン初期値が設定される。この理由について説明する。
【００４６】
図９は、検出空燃比が目標空燃比よりもリッチ側とリーン側である場合とで、検出空燃比と実空燃比との差を示した図である。検出空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にある又はリーン側にあることに関わり無く、検出空燃比は、実空燃比よりもリッチ側にずれる。このため、目標空燃比よりも検出空燃比がリーン側にある場合、実空燃比と目標空燃比との差は、検出空燃比と目標空燃比との差よりも大きくなる。目標空燃比よりも検出空燃比がリッチ側にある場合には、実空燃比と目標空燃比との差は、検出空燃比と目標空燃比との差よりも小さくなる。このように、検出空燃比が目標空燃比に対してリーン側、リッチ側にあることにより、実空燃比と目標空燃比との差が異なる。この差を考慮して、フィードバックゲイン初期値が設定されている。
【００４７】
次に、継続期間中であってフィードバック制御実行中でのフィードバックゲインの変更について説明する。図１０は、継続期間中でのフィードバックゲインの変更のマップである。図１０に示したマップは、ＥＣＵ４のＲＯＭに予め記憶されている。図１０に示すように、ＥＣＵ４は、リッチずれが発生している期間中でのフィードバックゲインを、継続期間Ｔｆの終了時期に近づくにつれて通常時のフィードバックゲインに収束するように変更する。これにより、ＥＣＵ４は、継続期間Ｔｆ終了後はスムーズに通常のフィードバック制御を実行することができる。
【００４８】
以上のように、ＥＣＵ４はステップＳ９においてフィードバックゲインを変更する。これにより継続期間Ｔｆを考慮したフィードバック制御を行うことができる。従ってエンジン２の始動直後であっても精度よく空燃比のフィードバック制御を行うことができる。
【００４９】
特開２００５−５５２７９号公報には、空燃比センサの電極に負電圧を印加することで、電極の大気側から強制的にＯ２を排気側へポンピングし、そのＯ２を用いてリッチガスの燃焼を早める技術が開示されている。しかしながら、通常の空燃比センサは正電圧しか印加しておらず、負電圧を印加するためには特別な構成が必要になる。
【００５０】
また、ガスセンサに付着したリッチガスを早期に放出するために、センサ素子を早期に高温にすることが考えられる。しかしながら、エンジン始動後直ちにセンサ素子温度を高温にすると、被水によってセンサ素子が破損する恐れがある。
【００５１】
また、ガスセンサの出力が実空燃比からずれている場合にガスセンサの出力を補正又はマスクすることにより、ガスセンサの出力精度を向上させることが考えられる。しかしながら、補正量及びマスク時間の推定が困難であり、補正量及びマスク時間を誤った値に設定したままフィードバック制御が実行される恐れがある。しかしながら、本実施例で説明したフィードバック制御は上記のような問題は発生しない。
【００５２】
次に、図４で示したステップＳ６での継続期間Ｔｆの推定の変形例について説明する。前述したステップＳ６においては、空燃比を推定することにより継続期間Ｔｆを推定した。しかしながら、以下の方法を組み合わせて継続期間Ｔｆを推定してもよい。
【００５３】
図１１、１２は、継続期間Ｔｆの推定方法の変形例の説明図である。尚、図１１は、実空燃比が比較的リーン側の場合を示し、図１２は、実空燃比が比較的リッチ側の場合を示している。ＥＣＵ４は、検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時の検出空燃比に基づいて継続期間Ｔｆを推定してもよい。リッチ側からリーン側へと変位する時の検出空燃比は、継続期間Ｔｆ中でのリッチ側の最大出力値に相当する。検出空燃比がリッチ側であればあるほど、実空燃比もリッチ側となる。このため、検出空燃比に基づいて空燃比を推定できる。推定された空燃比に基づいて継続期間Ｔｆを推定することができる。
【００５４】
また、次のような方法により空燃比を推定することができる。ＥＣＵ４は、検出空燃比がリッチ側からリーン側へと変位する時までの間の、単位時間当たりの検出空燃比の変化割合の最大値に基づいて継続期間Ｔｆを推定してもよい。単位時間当たりの検出空燃比の変化割合の最大値とは、図１１、１２に示すように、縦軸に空燃比、横軸に時間としたグラフにおいて、検出空燃比の傾きの絶対値の最大値を意味している。このように検出空燃比の変化割合の最大値が大きいほど、実空燃比は、リッチ側となる。従って、検出空燃比の変化割合の最大値に基づいて空燃比を推定でき、これにより継続期間Ｔｆを推定できる。
【００５５】
尚、以上説明した空燃比の推定方法を複数組み合わせて、空燃比を推定し、推定された空燃比に基づいて継続期間Ｔｆを推定してもよい。これにより継続期間Ｔｆの推定精度が向上する。
【００５６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
２  エンジン（内燃機関）
４  ＥＣＵ（内燃機関の制御装置、空燃比制御部、推定部、変更部）
６４  第１酸素センサ（ガスセンサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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