(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
理論空燃比より希薄側空燃比での運転と該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転とを運転状態に応じ切り換えて行ないうる内燃機関において、
該希薄側空燃比での運転への切り換え時に、該内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大させる吸入空気量制御手段と、
該内燃機関の運転状態に応じて空燃比を制御すべく、該内燃機関の運転状態に応じて希薄側目標空燃比と該希薄側目標空燃比よりも過濃側の過濃側目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
該目標空燃比設定手段により設定された該希薄側目標空燃比及び該過濃側目標空燃比を実現すべく燃料量を設定する燃料量設定手段とを有する空燃比制御手段と、
該空燃比制御手段における該燃料量設定手段で設定された燃料量に応じて、該内燃機関へ燃料を供給する燃料供給手段とをそなえ、
該空燃比制御手段における該目標空燃比設定手段が、
該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り換えに際し、実吸入空気量の変化に追従して該過濃側目標空燃比から該希薄側目標空燃比へ目標空燃比を連続的に変化させる追従変化手段をそなえ、
上記追従変化手段が、
上記運転状態の切り換え開始直前における該過濃側目標空燃比から切り換え後の該希薄側目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段と、
上記運転状態の切り換え直後において該内燃機関の回転数に基づき設定された所定期間内は上記過渡時目標空燃比の変化を禁止又は抑制する変化禁止・抑制手段と
をそなえて構成されることを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
上記過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が速い変化速度から遅い変化速度へ変化するように構成される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
上記過渡時目標空燃比設定手段は、該過渡時目標空燃比が所定空燃比になったら、該過渡時目標空燃比の変化速度を速い変化速度から遅い変化速度へ切り換えるように構成されることを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
上記変化禁止・抑制手段は、上記運転状態の切り換え直前の内燃機関の回転数が大きい程、上記所定期間を小さくすることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
上記所定期間は、実吸入空気量の変化に伴うむだ時間に対応して設定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
上記過渡時目標空燃比の変化速度は、実吸入空気量の変化に伴う一次遅れに対応して設定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
上記所定空燃比は、ＮＯx発生の可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定されることを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関に用いて好適な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバーンエンジン）が提供されている。
このようなリーンバーンエンジンでは、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）時は、空燃比を極力大きく（つまり、混合気が極力希薄になるように）設定しており、その空燃比の値は、混合気が安定した燃焼を行ないうる限界（リーン限界）近くに設定されている。
【０００３】
そして、このようなリーンバーン運転を行なうことにより、燃費を大幅に向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、リーンバーン運転を行なうためには、制御装置により空燃比を制御することが行なわれるが、この制御において、リーン化のための空気を導入することが行なわれる。
そして、空気の導入に際しては、同一アクセル操作量（スロットル開度）で同一出力となるように制御し、減速ショックを生じさせないようにする装置が提供されている。
【０００５】
しかしながら従来の装置では、エンジン回転数が高くなると減速ショックを生じさせる可能性が考えられる。
すなわち、リーンバーン運転への切り換えは、図１５（ａ）に示すようにストイキオモードからリーンモードへの切り換え制御により行なわれ、図１５（ｂ）に示すように、ストイキオモードにおける目標空燃比からリーンバーンモードにおける目標空燃比へ空燃比が変更される。
【０００６】
そして、空燃比をリーン側へ変更するためリーン化空気が供給されるが、この空気供給は、吸気通路においてスロットル弁をバイパスするように設けられたエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）を所要量開くことにより行なわれる（例えば特開平４−２６５４３７５号公報参照）。
ここで、エアバイパスバルブは負圧駆動ダイヤフラムで構成されており、バイパス通路への負圧供給によりその駆動が行なわれる。
【０００７】
ところで、エアバイパスバルブの応答（開度変化）は、むだ時間と一次遅れとを加えたものであり、切り換え判定の間隔としての行程数に依存していない。さらに、吸入空気量はこの開度に対し一次遅れで変化する（図１６参照）。
このため、切り換え判定の間隔としての行程数を一定に保ったまま、エンジン回転数を高めると、切り換え時における空気量増加が切り換え動作に対し遅れるようになって、燃料噴射量の補正が先行して行なわれるようになり、所望状態よりリーン化された状態を招来する可能性が考えられる。
【０００８】
このような状態が発生すると、減速感が生じ、場合によっては、リーン限界を越えて失火し、運転フィーリングを損なう可能性がある。
この状態は、図１７の過渡特性図により観察される。
すなわち、ストイキオからリーンバーン運転への切り換えにより、設定空燃比Ａ／Ｆ（ＫＡ／Ｆ）が変化すると、体積効率Ｅｖが十分に上昇しない状況で燃料噴射量が変更されるため、出力トルクを示すロードセル出力に減速ショックに対応する谷部分が出現する。
【０００９】
また、この状態は、エンジン回転数Ｎｅに依存して変化する。すなわち、図１６の線図は、エンジン回転数Ｎｅをパラメータとした複数の吸入空気量特性を示しており、エンジン回転数Ｎｅが大きいほど左側寄りの特性となる。
したがって、エンジン回転数Ｎｅが３０００ｒｐｍのときには０．５秒で８５％の吸入空気量が達成されるのに比べ、１０００ｒｐｍのときには、８５％の吸入空気量を達成するのに０．８５秒を要する。
【００１０】
したがって、一定のパターンでリーンバーン運転への切り換え制御を行なう場合には、エンジン回転数Ｎｅに依存して、吸気遅れによる課題が発生する。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、リーンバーン運転への切り換え時において、減速感等の運転フィーリングの悪化を確実に防止できるようにした、内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項１）は、理論空燃比より希薄側空燃比での運転と該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転とを運転状態に応じ切り換えて行ないうる内燃機関において、該希薄側空燃比での運転への切り換え時に、該内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大させる吸入空気量制御手段と、該内燃機関の運転状態に応じて空燃比を制御すべく、該内燃機関の運転状態に応じて希薄側目標空燃比と該希薄側目標空燃比よりも過濃側の過濃側目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、該目標空燃比設定手段により設定された該希薄側目標空燃比及び該過濃側目標空燃比を実現すべく燃料量を設定する燃料量設定手段とを有する空燃比制御手段と、該空燃比制御手段における該燃料量設定手段で設定された燃料量に応じて、該内燃機関へ燃料を供給する燃料供給手段とをそなえ、該空燃比制御手段における該目標空燃比設定手段が、該希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り換えに際し、実吸入空気量の変化に追従して該過濃側目標空燃比から該希薄側目標空燃比へ目標空燃比を連続的に変化させる追従変化手段をそなえ、上記追従変化手段が、上記運転状態の切り換え開始直前における該過濃側目標空燃比から切り換え後の該希薄側目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段と、上記運転状態の切り換え直後において該内燃機関の回転数に基づき設定された所定期間内は上記過渡時目標空燃比の変化を禁止又は抑制する変化禁止・抑制手段とをそなえて構成されることを特徴としている。
【００１２】
これにより、空燃比制御手段にて、内燃機関の運転状態に応じて空燃比を制御することが行なわれるが、このとき、目標空燃比設定手段で、内燃機関の運転状態に応じて希薄側目標空燃比と希薄側目標空燃比よりも過濃側の過濃側目標空燃比を設定し、更に目標空燃比設定手段により設定された希薄側目標空燃比及び過濃側目標空燃比を実現すべく燃料量設定手段にて燃料量を設定する。そして、この燃料量設定手段で設定された燃料量に応じて、燃料供給手段から内燃機関へ燃料を供給することが行なわれる。なお、希薄側空燃比での運転への切り換え時に、吸入空気量制御手段によって、内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大させる。
【００１３】
ところで、希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り換えに際しては、追従変化手段によって、実吸入空気量の変化に追従して過濃側目標空燃比から希薄側目標空燃比へ目標空燃比を連続的に変化させることが行なわれる。また、追従変化手段において、過渡時目標空燃比設定手段により、運転状態の切り換え開始直前における過濃側目標空燃比から切り換え後の希薄側目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比が設定され、変化禁止・抑制手段により運転状態の切り換え直後において内燃機関の回転数に基づき設定された所定期間内は過渡時目標空燃比の変化が禁止又は抑制される。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項２）は、過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が速い変化速度から遅い変化速度へ変化するように構成されることを特徴としている。
【００１５】
これにより、空燃比制御手段にて、内燃機関の運転状態に応じて空燃比を制御することが行なわれるが、このとき、目標空燃比設定手段で、内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定し、更に目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比を実現すべく燃料量設定手段にて燃料量を設定する。そして、この燃料量設定手段で設定された燃料量に応じて、燃料供給手段から内燃機関へ燃料を供給することが行なわれる。なお、希薄側空燃比での運転への切り換え時に、吸入空気量制御手段によって、内燃機関の燃焼室への供給吸入空気量を増大させる。
【００１６】
ところで、希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転から該希薄側空燃比での運転への切り換えに際しては、追従変化手段によって、実吸入空気量の変化に追従して空燃比を連続的に変化させることが行なわれる。
また、追従変化手段において、過渡時目標空燃比設定手段により、運転状態の切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比が設定され、過渡時目標空燃比設定手段において過渡時目標空燃比の変化速度が速い変化速度から遅い変化速度へ変化するように設定される。
【００１７】
さらに、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項３）は、上記過渡時目標空燃比設定手段は、該過渡時目標空燃比が所定空燃比になったら、該過渡時目標空燃比の変化速度を速い変化速度から遅い変化速度へ切り換えるように構成されることを特徴としている。
これにより、請求項２の作動に加え、追従変化手段において、過渡時目標空燃比設定手段により、過渡時目標空燃比が所定空燃比になったら、過渡時目標空燃比の変化速度を速い変化速度から遅い変化速度へ切り換える。
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項４）は、変化禁止・抑制手段が運転状態の切り換え直前の内燃機関の回転数が大きい程、所定期間を小さくするように構成されることを特徴としている。
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項５）は、所定期間が実吸入空気量の変化に伴うむだ時間に対応して設定されるように構成されることを特徴としている。
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項６）は、過渡時目標空燃比の変化速度が実吸入空気量の変化に伴う一次遅れに対応して設定されるように構成されることを特徴としている。
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項７）は、上記所定空燃比がＮＯx発生の可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定されることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の請求項２記載の構成において、上記過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が上記内燃機関の回転数が大きくなるほど速くなるように構成することもできる（態様１）。
これにより、請求項２の作動に加え、過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が内燃機関の回転数が大きくなるほど速めるように設定される。
【００１９】
また、請求項１又は２記載の構成において、上記追従変化手段を、上記運転状態の切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段をそなえるものとして構成し、上記燃料量設定手段を、上記過渡時目標空燃比と上記バックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定するように構成するとともに、上記バックアップ空燃比設定手段において設定されるバックアップ空燃比の変化速度が上記内燃機関の回転数が大きくなるほど速くなるように構成することもできる（態様２）。
【００２０】
また、請求項１又は２記載の構成において、上記追従変化手段を、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段と、同比較手段における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそなえるものとして構成し、上記比較手段で比較される切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正する補正手段を設けることもできる（態様３）。
【００２１】
さらに、上記態様３記載の構成において、上記補正手段を、その補正量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に基づき設定するように構成することもできる（態様４）。
また、請求項１又は２記載の構成において、上記追従変化手段を、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段と、同比較手段における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそなえるものとして構成し、上記過渡時目標空燃比設定手段を、上記比較手段での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行なうように構成されるとともに、この所定期間経過後において同所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させるように構成することもできる（態様５）。
【００２２】
さらに、上記態様３記載の構成において、上記補正手段を、設定された過渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正すべく、該希薄側空燃比での運転への切り換えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータとして記憶した記憶手段をそなえて構成することもできる（態様６）。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について説明すると、図１は本装置の制御ブロック図、図２は本装置を有するエンジンシステムの全体構成図、図３は本装置を有するエンジンシステムの制御系を示すハードブロック図、図４は本装置の第１の制御態様を説明するためのフローチャート、図５は本装置の第１の制御態様を説明するための線図、図６は第２の制御態様を説明するためのフローチャート、図７は第２の制御態様を説明するための線図、図８は第３の制御態様を説明するためのフローチャート、図９は第３の制御態様を説明するための線図、図１０は第４の制御態様を説明するためのフローチャート、図１１，１２は第４の制御態様を説明するための線図、図１３は第５の制御態様を説明するためのフローチャートである。
さて、本装置を装備する自動車用のエンジン（内燃機関）は、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転（リーンバーン運転）を行なうリーンバーンエンジンとして構成されているが、このエンジンシステムは、図２に示すようになる。すなわち、この図２において、エンジン（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる吸気通路３および排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２とは吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるようになっている。
また、吸気通路３には、その上流側から順に、エアクリーナ７，スロットル弁８および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９が設けられており、排気通路４には、その上流側から順に、三元触媒１０および図示しないマフラ（消音器）が設けられている。なお、インジェクタ９は、エンジン１の各気筒毎に設けられている。また、吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられている。
なお、三元触媒１０は、ストイキオ運転状態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のものである。
【００２４】
さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブルを介してアクセルペダル（図示せず）に連結されており、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整されるようになっている。
また、吸気通路３には、スロットル弁８をバイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能するステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタイプのファーストアイドルエアバルブ１３も設けられており、ＳＴＭ弁１２に併設されている。
ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａと、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢するバネ１２ｃとから構成されている。
【００２５】
そして、ステッパモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうことで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２の開度が調整されるようになっている。
従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述するコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５にて制御することにより、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係なく、第１バイパス通路１１Ａを通して吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を変えることでスロットルバイパス吸入空気量を調整することができるようになっている。
なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いてもよい。
【００２６】
さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバイパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装されている。
ここで、このエアバイパス弁１４は、第２バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダイアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室には、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロット通路１４１が設けられており、このパイロット通路１４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装されている。
従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁１４２の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を変えることでスロットルバイパス吸入空気量を調整することができるようになっている。なお、このエアバイパス弁制御用電磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にされ、それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。
また、排気通路４と吸気通路３との間には、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧＲ弁８１が介装されている。
【００２７】
ここで、このＥＧＲ弁８１は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダイアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室には、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロット通路８２が設けられており、このパイロット通路８２に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。
従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、ＥＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができるようになっている。
【００２８】
なお、図２において、１５は燃料圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、インジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっている。
また、このエンジンシステムを制御するために、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報から検出するエアフローセンサ（吸入空気量センサ）１７や吸気温センサ１８，大気圧センサ１９がそなえられている。
また、吸気通路３におけるスロットル弁８の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０のほかに、アイドルスイッチ２１がそなえられている。
【００２９】
さらに、排気通路４側には、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ２濃度）を空燃比リーン側において線形に検出するリニア酸素濃度センサ（以下、単に「リニアＯ２センサ」という）２２がそなえられるほか、その他のセンサとして、エンジン１用の冷却水の温度を検出する水温センサ２３や、図３に示すクランク角度を検出するクランク角センサ２４（このクランク角センサ２４はエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサとしての機能も兼ねている）や車速センサ３０などがそなえられている。
そして、これらのセンサやスイッチからの検出信号は、図３に示すようなＥＣＵ２５へ入力されるようになっている。
【００３０】
ここで、このＥＣＵ２５のハードウェア構成は、図３に示すようになるが、このＥＣＵ２５は、その主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６には、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットルポジションセンサ２０，リニアＯ２センサ２２，水温センサ２３等からの検出信号が、入力インタフェース２８およびアナログ／ディジタルコンバータ２９を介して入力されるようになっている。
また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，車速センサ３０等からの検出信号が、入力インタフェース３５を介して直接入力されるようになっている。
【００３１】
さらに、ＣＰＵ２６は、バスラインを介して、プログラムデータや固定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ（記憶手段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ３７との間でデータの授受を行なうようになっている。
また、ＣＰＵ２６による演算の結果、ＥＣＵ２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信号等の各種制御信号が出力されるようになっている。
【００３２】
ここで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはインジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力されるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。
また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６からＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバイパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるようになっている。
【００３３】
さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになっている。
ところで、今、空燃比制御に着目すると、この空燃比制御のために、ＥＣＵ２５は、図１に示すように、吸入空気量制御手段２０１，空燃比制御手段２１０，燃料供給手段２１１をそなえている。
【００３４】
ここで、吸入空気量制御手段２０１は、希薄側空燃比での運転（リーンバーン運転）への切り換え時に、エアバイパス弁１４を開状態にして、エンジン１の燃焼室２への供給吸入空気量を増大させるものである。
また、空燃比制御手段２１０は、エンジン１の運転状態に応じて空燃比を制御すべく、エンジン１の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段２０４と、目標空燃比設定手段２０４により設定された目標空燃比を実現すべく燃料量を設定する燃料量設定手段２０５とをそなえている。
【００３５】
なお、燃料供給手段２１１は空燃比制御手段２１０における燃料量設定手段２０５で設定された燃料量に応じて、エンジン１へ燃料を供給するもので、インジェクタ９がこれに相当する。
さらに、空燃比制御手段２１０における目標空燃比設定手段２０４は、希薄側空燃比より過濃側空燃比での運転（ストイキオ状態での運転を含む）から希薄側空燃比での運転への切り換え（この切り換えを「Ｓ→Ｌ切り換え」という）に際し、実吸入空気量の変化に追従して空燃比を連続的に変化させる追従変化手段２０２の機能を有している。
また、この追従変化手段２０２は、比較手段２０３，過渡時目標空燃比設定手段２０７，バックアップ空燃比設定手段２０６，変化禁止・抑制手段２０８，補正手段２０９の各機能をそなえている。
【００３６】
ここで、比較手段２０３は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較するものである。
過渡時目標空燃比設定手段２０７は、比較手段２０３における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定するように構成されている。
【００３７】
また、過渡時目標空燃比設定手段２０７は、比較手段２０１での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行なうように構成されるとともに、この所定期間経過後において、所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させるように構成してもよい。
さらに、過渡時目標空燃比設定手段２０７は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定するように構成されてもよい。このとき、この過渡時目標空燃比設定手段２０７において設定される過渡時目標空燃比の変化速度がエンジン１の回転数が大きくなるほど速くなるように設定されるが、更に過渡時目標空燃比設定手段２０１において設定される過渡時目標空燃比の変化速度がエンジン１の高回転運転状態に対応した変化速度から低回転運転状態に対応した変化速度へ変化するように設定してもよい。
バックアップ空燃比設定手段２０６は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するものである。
【００３８】
変化禁止・抑制手段２０８は、Ｓ→Ｌ切り換え直後において過渡時目標空燃比の変化を禁止又は抑制するものである。
補正手段２０９は、比較手段２０３で比較される切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正するもので、この補正手段２０９は、その補正量をエンジン１の吸入空気量変化情報に基づき設定するようになっている。また、この補正手段２０９は、設定された過渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正すべく、Ｓ→Ｌ切り換えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータとして記憶した記憶手段としてのマップをそなえている。
また、必要に応じ、過渡時目標空燃比とバックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定するように、燃料量設定手段２０５を構成してもよい。
【００３９】
そして、上記の各機能を用いて決定された空燃比を達成すべく、燃料量設定手段２０５からの制御信号により燃料噴射パルス幅Ｔｉｎｊを所望の状態に調整して、実現すべき空燃比のリーンバーン運転を行なわれるように構成されている。
ここで、燃料噴射パルス幅Ｔｉｎｊは次式（１）で表される。
【００４０】
Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・Ｋ・ＫＡＦＬ＋Ｔｄ
または、
Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・Ｋ＋Ｔｄ・・（１）
この式におけるＴＢは、インジェクタ９の基本駆動時間であり、エアフローセンサ１７からの吸入空気量Ａ情報とクランク角センサ（エンジン回転数センサ）２４からのエンジン回転数Ｎ情報とからエンジン１回転あたりの吸入空気量Ａ／Ｎ情報を求め、この情報に基づき基本駆動時間ＴＢを決定するようになっている。
そして、ＫＡＦＬはリーン化補正係数であり、後述の制御態様のそれぞれにより決定された空燃比を達成すべく決定され、所望の空燃比状態での運転が行なわれる。
【００４１】
さらに、エンジン冷却水温，吸気温，大気圧等に応じた補正係数Ｋが設定され、デッドタイム（無効時間）Ｔｄがバッテリ電圧に応じて駆動時間が補正されるように構成されている。
また、リーンバーン運転は、所定の条件が成立したものとリーン運転条件判定手段（図示せず）において判定された場合に行なわれるように構成されている。
【００４２】
ところで、本実施例における各制御態様は、次の通りである。
（ａ）まず、第１の制御態様について説明する。
この第１の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段２０３と、この比較手段２０３における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段２０１と、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段２０６とが使用され、この場合、燃料量設定手段２０５では、過渡時目標空燃比とバックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定する。
そして、この第１の制御態様においては、上記の各手段を使用しながら、図４のフローチャートに沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００４３】
まず、ステップＡ１において、リーンバーン運転への切り換え状態であるかどうかが判断され、切り換え状態でない場合は、リーンバーン運転でない状態（例えばストイキオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ルートを通じリターン動作が行なわれる。
一方、リーンバーン運転への切り換え状態である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＡ２が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。
【００４４】
このリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリーンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同様にして設定される。
そして、ステップＡ３において、エンジン１への実吸入空気量Ｑ（０）を計測したかどうか判断され、計測していない場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＡ４が実行される。
ステップＡ４では、エアフローセンサ１７の検出信号を用いて、リーンバーン運転への切り換え直後における、エンジン１への初期実吸入空気量Ｑ（０）が算出される。
【００４５】
ついで、ステップＡ５において、バックアップ空燃比ＡＦＬが、初期値としての理論空燃比１４．７に設定される。
一方、初期実吸入空気量Ｑ（０）がすでに算出され、リーンバーン運転への切り換えに関し過渡状態に入っている場合には、ステップＡ３から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＡ６が実行される。
【００４６】
ステップＡ６では、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）が、エアフローセンサ１７の検出信号により算出される。
ついで、ステップＡ７において、実吸入空気量Ｑ（ｎ）を考慮した目標空燃比ＡＦＱが次式（２）により設定される。
【００４７】
ＡＦＱ＝（Ｑ（ｎ）／Ｑ（０））×１４．７    ・・・（２）
この値は、図５に示す特性ＡＦＱに対応するもので、実際に吸入された空気量に対応して、目標空燃比ＡＦＱを設定される。
すなわち、追従変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量Ｑ（０）と切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑ（ｎ）とを比較手段２０３により比較され、目標空燃比設定手段２０４により、比較手段２０３の比較結果Ｑ（ｎ）／Ｑ（０）に基づき、目標空燃比ＡＦＱが設定される。
【００４８】
そして、ステップＡ８において、バックアップ空燃比ＡＦＬが次式（３−１）により設定される。
ＡＦＬ＝ＡＦＬ＋ΔＡＦＬ                ・・・（３−１）
ここで、ΔＡＦＬは理論空燃比１４．７からリーンバーン運転の空燃比へ向けバックアップ空燃比ＡＦＬを増加させる増分であり、所定の固定値が用いられる。
【００４９】
バックアップ空燃比ＡＦＬは、図５において示される特性ＡＦＬに対応している。
すなわち、追従変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前における初期バックアップ空燃比ＡＦＬ（＝１４．７）から切り換え完了時の最終目標空燃比ＡＦＳに至るように徐々に変化するバックアップ空燃比ＡＦＬが、バックアップ空燃比設定手段２０６により設定される。
【００５０】
次に、ステップＡ９，Ａ１０による上限値チェックが行なわれるとともに、ステップＡ１１において、実際に採用される過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定される。
すなわち、ステップＡ１１では、ステップＡ７で求められている目標空燃比ＡＦＱと、ステップＡ８で求められたバックアップ空燃比ＡＦＬとを比較され、大きい方の値が過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用される。
【００５１】
ＡＦＮ＝ＭＡＸ（ＡＦＱ，ＡＦＬ）
これにより、目標空燃比設定手段２０４において過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定され、燃料量設定手段２０５において、過渡時目標空燃比ＡＦＮを実現すべき燃料量が設定される。
その結果、燃料量設定手段２０５においては、実際の吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した目標空燃比ＡＦＱと、初期の空燃比からリーンバーン運転時の最終目標空燃比ＡＦＳに向け時間を追い増加させて設定されるバックアップ空燃比ＡＦＬとのうち大きい方の空燃比に従って燃料量が設定される。
【００５２】
ところで、ステップＡ９，Ａ１０における上限値チェックは、バックアップ空燃比ＡＦＬが最終目標空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップＡ９）に、バックアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに設定し（ステップＡ１０）、このあと、バックアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付ける動作を行なう。
第１の制御態様では、上述のようになっているので、Ｓ→Ｌ切り換えに際しては、図５に示すように、まず、バックアップ空燃比ＡＦＬより大きい目標空燃比ＡＦＱを過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用する運転が行なわれる。
【００５３】
この状態においては、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御が行なわれることとなる。
そして、過渡状態における実吸入空気量Ｑ（ｎ）は、図５に示すように、徐々にその増加量が減じられ、ある時期以降はその変化が横這い状態になり、目標空燃比ＡＦＱも同様の傾向になる。
【００５４】
この状態についても、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして目標空燃比ＡＦＱを採用すると、過渡時目標空燃比ＡＦＮは最終目標空燃比ＡＦＳになかなか達しない状態となる。
すなわち、過渡状態が進み、図５に示す目標空燃比ＡＦＱの特性とバックアップ空燃比ＡＦＬの特性とが交差する状態を超えると、過渡時目標空燃比ＡＦＮとしてはバックアップ空燃比ＡＦＬが採用され、過渡時目標空燃比ＡＦＮが最終目標空燃比ＡＦＳへ向け円滑に移行していくこととなる。
【００５５】
この部分については、リーンバーン運転への切り換え開始から十分な時間が経過し、十分な空気量増加を達成しているため、この時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御ではなく、最終目標空燃比ＡＦＳへ推移させる制御を行なっても、減速感を生じることはない。
なお、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして最終目標空燃比ＡＦＳが採用される状態に至ると、切り換え過渡状態が終了し、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＳによるフィードバック制御が行なわれる。
【００５６】
このような制御態様により、リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
【００５７】
また、人為的なアクセル操作があっても、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。
さらに、上記のような制御態様は、センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
【００５８】
（ｂ）次に、第２の制御態様について説明する。
この第２の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段２０３と、この比較手段２０３における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段２０１と、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段２０６とが使用され、この場合、Ｓ→Ｌ切り換え開始開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段２０６と、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段２０７とが使用され、この場合、バックアップ空燃比設定手段２０６において設定されるバックアップ空燃比の変化速度がエンジン１の回転数が大きくなるほど速くなるように構成され、燃料量設定手段２０５では、過渡時目標空燃比とバックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定する。
そして、この第２の制御態様においては、上記の各手段を使用しながら、図６のフローチャートに沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００５９】
まず、ステップＢ１において、リーンバーン運転への切り換え状態であるかどうかが判断され、切り換え状態でない場合は、リーンバーン運転でない状態（例えばストイキオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ルートを通じリターン動作が行なわれる。
一方、リーンバーン運転への切り換え状態である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ２が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。
【００６０】
このリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリーンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同様にして設定される。
そして、ステップＢ３において、エンジン１への実吸入空気量Ｑ（０）を計測したかどうか判断され、計測していない場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＢ４が実行される。
ステップＢ４では、エアフローセンサ１７の検出信号を用いて、リーンバーン運転への切り換え直後における、エンジン１への初期実吸入空気量Ｑ（０）が算出される。
【００６１】
ついで、ステップＢ５において、バックアップ空燃比ＡＦＬが、初期値としての理論空燃比１４．７に設定される。
一方、初期実吸入空気量Ｑ（０）がすでに算出され、リーンバーン運転への切り換えに関し過渡状態に入っている場合には、ステップＢ３から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ６が実行される。
【００６２】
ステップＢ６では、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）が、エアフローセンサ１７の検出信号により算出される。
ついで、ステップＢ７において、実吸入空気量Ｑ（ｎ）を考慮した目標空燃比ＡＦＱが次式（２）により設定される。
【００６３】
ＡＦＱ＝（Ｑ（ｎ）／Ｑ（０））×１４．７                  ・・・（２）
この値は、図７に示す特性ＡＦＱに対応するもので、実際に吸入された空気量に対応して、目標空燃比ＡＦＱを設定される。
すなわち、追従変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量Ｑ（０）と切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑ（ｎ）とを比較手段２０３により比較され、目標空燃比設定手段２０４により、比較手段２０３の比較結果Ｑ（ｎ）／Ｑ（０）に基づき、目標空燃比ＡＦＱが設定される。
【００６４】
そして、ステップＢ１２においてエンジン回転数Ｎｅが読み込まれ、ステップＢ８において、バックアップ空燃比ＡＦＬが次式（３−２）により、読み込まれたエンジン回転数Ｎｅに対応して設定される。
ＡＦＬ＝ＡＦＬ＋ΔＡＦＬ（Ｎｅ）            ・・・（３−２）
ここで、ΔＡＦＬ（Ｎｅ）は、理論空燃比１４．７からリーンバーン運転の空燃比（最終目標空燃比ＡＦＳ）へ向けバックアップ空燃比ＡＦＬを増加させる増分であり、エンジン回転数Ｎｅに対応して設定され、所定のマップからエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして読み込まれるか、もしくは所定の式によりエンジン回転数Ｎｅを変数として算出される。
これにより設定されるバックアップ空燃比ＡＦＬは、図７において示される特性ＡＦＬ１，ＡＦＬ２に対応しており、エンジン回転数Ｎｅが大きい場合には傾きの大きい特性ＡＦＬ１、エンジン回転数Ｎｅが小さい場合には傾きの小さい特性ＡＦＬ２に沿うようにバックアップ空燃比ＡＦＬが設定される。
【００６５】
すなわち、追従変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前における初期バックアップ空燃比ＡＦＬ（＝１４．７）から切り換え完了時の最終目標空燃比ＡＦＳに至るように徐々に変化するバックアップ空燃比ＡＦＬが、バックアップ空燃比設定手段２０６により設定される。
次に、ステップＢ９，Ｂ１０による上限値チェックが行なわれるとともに、ステップＢ１１において、実際に採用される過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００６６】
すなわち、ステップＢ１１では、ステップＢ７で求められている目標空燃比ＡＦＱと、ステップＢ８で求められたバックアップ空燃比ＡＦＬとを比較され、大きい方の値が過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用される。
ＡＦＮ＝ＭＡＸ（ＡＦＱ，ＡＦＬ）
これにより、目標空燃比設定手段２０４において過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定され、燃料量設定手段２０５において、過渡時目標空燃比ＡＦＮを実現すべき燃料量が設定される。
【００６７】
そして、燃料量設定手段２０５においては、実際の吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した目標空燃比ＡＦＱと、初期の空燃比からリーンバーン運転時の最終目標空燃比ＡＦＳに向け時間を追い増加させて設定されるバックアップ空燃比ＡＦＬとのうち大きい方の空燃比に従って燃料量が設定される。
ところで、ステップＢ９，Ｂ１０における上限値チェックは、バックアップ空燃比ＡＦＬが最終目標空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップＢ９）に、バックアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに設定し（ステップＢ１０）、このあと、バックアップ空燃比ＡＦＬを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付ける動作を行なう。
第２の制御態様は上述のように構成されているので、ストイキオ運転からリーンバーン運転への切り換え（Ｓ→Ｌ切り換え）に際しては、図７に示すように、まず、バックアップ空燃比ＡＦＬより大きい目標空燃比ＡＦＱを過渡時目標空燃比ＡＦＮとして採用する運転が行なわれる。
【００６８】
この状態においては、過渡状態における当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御が行なわれることとなる。
そして、過渡状態における実吸入空気量Ｑ（ｎ）は、図７に示すように、徐々にその増加量が減じられ、ある時期以降はその変化が横這い状態になり、目標空燃比ＡＦＱも同様の傾向になる。
【００６９】
この状態についても、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして目標空燃比ＡＦＱを採用すると、過渡時目標空燃比ＡＦＮは最終目標空燃比ＡＦＳになかなか達しない状態となる。
すなわち、過渡状態が進み、図７に示す目標空燃比ＡＦＱの特性とバックアップ空燃比ＡＦＬの特性とが交差する状態を超えると、過渡時目標空燃比ＡＦＮとしてはバックアップ空燃比ＡＦＬが採用され、過渡時目標空燃比ＡＦＮが最終目標空燃比ＡＦＳへ向け円滑に移行していくこととなる。
【００７０】
この部分については、リーンバーン運転への切り換え開始から十分な時間が経過し、十分な空気量増加を達成しているため、当該時の実吸入空気量Ｑ（ｎ）に対応した制御ではなく、最終目標空燃比ＡＦＳへ推移させる制御を行なっても、減速感を生じることはない。
そして、バックアップ空燃比ＡＦＬがエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
【００７１】
なお、過渡時目標空燃比ＡＦＮとして最終目標空燃比ＡＦＳが採用される状態に至ると、切り換え過渡状態が終了し、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＳによるフィードバック制御が行なわれる。
ところで、このような制御態様により、リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
【００７２】
すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
また、人為的なアクセル操作があっても、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。
【００７３】
さらに、上記の様な制御態様は、センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
（ｃ）次に、第３の制御態様について説明する。
前述の第２の制御態様では、ステップＢ７およびステップＢ１１におけるように、実吸入空気量を考慮した目標空燃比ＡＦＱと、エンジン回転数Ｎｅに対応したバックアップ空燃比ＡＦＬとの大きいほうを採用して制御を行なっているが、この第３の制御態様は、過渡時目標空燃比ＡＦＮの増分ΔＡＦＮ（Ｎｅ）を実吸入空気量を考慮して設定することにより、バックアップ空燃比ＡＦＬなしで過渡時目標空燃比ＡＦＮを設定したものである。
この場合は、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比ＡＦＮを設定する過渡時目標空燃比設定手段２０７を使用する。
【００７４】
そして、このときの処理フローは図８のようになる。すなわち、まず、ステップＢ１において、リーンバーン運転への切り換え状態であるかどうかが判断され、切り換え状態でない場合は、リーンバーン運転でない状態（例えばストイキオ運転状態）であるため、「ＮＯ」ルートを通じリターン動作が行なわれる。
一方、リーンバーン運転への切り換え状態である場合には、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ２が実行され、リーン目標空燃比ＡＦＳが設定される。
【００７５】
このリーン目標空燃比ＡＦＳは、最終的に達成すべきリーンバーン運転状態の空燃比であり、従来のシステムと同様にして設定される。
そして、ステップＢ３′において、初期値設定済かどうかが判断され、設定していない場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＢ５′が実行される。
ステップＢ５′では、過渡時目標空燃比ＡＦＮが、初期値としての理論空燃比１４．７に設定される。
【００７６】
一方、初期値がすでに設定され、リーンバーン運転への切り換えに関し過渡状態に入っている場合には、ステップＢ３′から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＢ１２が実行される。
ステップＢ１２では、エンジン回転数Ｎｅが読み込まれ、ステップＢ８′において、過渡時目標空燃比ＡＦＮが次式（３−３）により、読み込まれたエンジン回転数Ｎｅに対応して設定される。
【００７７】
ＡＦＮ＝ＡＦＮ＋ΔＡＦＮ（Ｎｅ）          ・・・（３−３）
ここで、ΔＡＦＮ（Ｎｅ）は、理論空燃比１４．７からリーンバーン運転の空燃比（最終目標空燃比ＡＦＳ）へ向け過渡時目標空燃比ＡＦＮを増加させる増分であり、エンジン回転数Ｎｅに対応して設定され、所定のマップからエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして読み込まれるか、もしくは所定の式によりエンジン回転数Ｎｅを変数として算出される。
これにより設定される過渡時目標空燃比ＡＦＮは、図７において示される特性ＡＦＬ１，ＡＦＬ２に対応しており、エンジン回転数Ｎｅが大きい場合には傾きの大きい特性ＡＦＬ１、エンジン回転数Ｎｅが小さい場合には傾きの小さい特性ＡＦＬ２に沿うように過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００７８】
すなわち、追従変化手段２０２において、運転状態の切り換え開始直前における初期目標空燃比空燃比ＡＦＮ（＝１４．７）から切り換え完了時の最終目標空燃比ＡＦＳに至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比ＡＦＮが、過渡時目標空燃比設定手段２０７により設定される。
次に、ステップＢ９′，Ｂ１０′による上限値チェックが行なわれる。
【００７９】
これにより、目標空燃比設定手段２０４において過渡時目標空燃比ＡＦＮが設定され、燃料量設定手段２０５において、過渡時目標空燃比ＡＦＮを実現すべき燃料量が設定される。
そして、燃料量設定手段２０５においては、設定した過渡時目標空燃比ＡＦＮに従って燃料量が設定される。
なお、ステップＢ９′，Ｂ１０′における上限値チェックは、過渡時目標空燃比ＡＦＮが最終目標空燃比ＡＦＳを超える場合（ステップＢ９′）に、過渡時目標空燃比ＡＦＮを最終目標空燃比ＡＦＳに設定し（ステップＢ１０′）、このあと、過渡時目標空燃比ＡＦＮを最終目標空燃比ＡＦＳに張り付ける動作を行なう。
この第３の制御態様によれば、上記の第２制御態様の利点に加えて、目標空燃比ＡＦＱを算出する必要がなくなり、より簡素な制御によりほぼ同様の動作が実現される。
【００８０】
（ｄ）次に、第４の制御態様について説明する。
この第４の制御態様には、主として、Ｓ→Ｌ切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化する過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段２０７と、Ｓ→Ｌ切り換え直後において過渡時目標空燃比の変化を禁止又は抑制する変化禁止・抑制手段２０８とが使用される。この場合、過渡時目標空燃比設定手段２０７において設定される過渡時目標空燃比の変化速度がエンジン１の高回転運転状態に対応した変化速度から低回転運転状態に対応した変化速度へ変化するように構成される。
そして、この第４の制御態様においては、上記の各手段を使用しながら、図９のフローチャートに沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００８１】
まず、ステップＣ１において、リーンバーン運転領域であるかどうかが判断され、切り換え状態でない場合はストイキオ運転の状態であるため、「ＮＯ」ルートを通じリターン動作が行なわれる。
一方、リーンバーン運転領域である場合には、リーン運転状態への切り換えが開始され、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＣ２が実行される。
【００８２】
すなわち、ステップＣ２において切り換え開始からの行程数のカウントダウンが開始され、この行程数に対応する時間ｔがステップＣ３において所定値ｔ０と比較される。
所定値ｔ０は切り換え直前のエンジン回転数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数のそれぞれに対応する所定値ｔ０が予めマップに記憶されて、同マップから読み込まれ設定される。
【００８３】
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
なお、所定値ｔ０はエンジン回転数Ｎｅが大きい程、小さく設定される。
そして、行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値ｔ０に達するまでは、ステップＣ３から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＣ４が実行され、過渡時目標空燃比ＡＦＴとして、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩが採用される。
【００８４】
行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値ｔ０に達すると、ステップＣ３から「ＮＯ」ルートを通じステップＣ５が実行される。
この動作は、変化禁止・抑制手段２０８によるものであり、リーンバーン運転への切り換え直後において、過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化が、所定の時間ｔ０の間、抑制される。
【００８５】
すなわち、リーンバーン運転への切り換え直後において実吸入空気量はむだ時間を持った状態で増加を開始するが、このむだ時間に対応する時間の目標空燃比の増加を抑制することにより、減速感の発生が防止される。
この状態は、図１０に示す時間「０」から「ｔ０〕までの横軸上の部分に対応し、過渡時目標空燃比ＡＦＴは切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩに保たれる。
【００８６】
次に、ステップＣ５において、過渡時目標空燃比ＡＦＴが所定値ＡＦＴ１（ＡＦＴＩ＜ＡＦＴ１＜ＡＦＴＦ）と比較され、初期には「ＹＥＳ」ルートを通じてステップＣ６が実行される。
ステップＣ６では、次式（４−１）により過渡時目標空燃比ＡＦＴが算出される。
【００８７】
ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴＩ＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴ１・・（４−１）
ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算した運転状態切り換えからの経過時間に対応するものであり、図１０に示すように、時間ｔ０においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴがＡＦＴ１に達する時間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。
すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分について、直線補間により当該時点における過渡時目標空燃比ＡＦＴが求められる。
【００８８】
また、中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定されており、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分における過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化速度を大きくとることにより、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域を迅速に通過させることができる。
このように上式（４−１）による過渡時目標空燃比ＡＦＴの算出が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至るまで継続され、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えると、ステップＣ５において「ＮＯ」ルートをとり、ステップＣ７が実行される。
【００８９】
ステップＣ７では、次式（４−２）により過渡時目標空燃比ＡＦＴが算出される。
ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ・・（４−２）
ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ２を加算したもので、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達した時間からの経過時間に対応している。
すなわち、図１０に示すように、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。
【００９０】
したがって、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分について、直線補間により当該時点における過渡時目標空燃比ＡＦＴが求められる。
なお、係数ＡＦＴＴＬ１，ＡＦＴＴＬ２は、リーンバーン運転への切り換え直前における体積効率Ｅｖと、エンジン回転数Ｎｅとにより設定されるもので、例えば、次のような各値に対応する所定値が予めマップとして記憶され、同マップから読み込まれ設定される。
【００９１】
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
Ｅｖ（％）＝２０，３０，４０，５０，６０，７０
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リーンバーン運転への切り換え終了時における最終目標空燃比ＡＦＴＦに至ると、ステップＣ８において「ＹＥＳ」ルートをとり、切り換え動作が終了して、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行なわれる。
ところで、切り換え動作中の過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化は、図１０に示す特性のようになり、全体として、実際の吸入空気量変化（図１８参照）に相似した変化を行なうことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避できるとともに、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分では、過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化速度を大きく設定されているので、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域を迅速に通過させることができる。
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
【００９２】
また、リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
【００９３】
また、人為的なアクセル操作があっても、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。
さらに、上記の様な制御態様は、センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
【００９４】
（ｅ）次に、第５の制御態様について説明する。
この第５の制御態様には、主として、比較手段２０３での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行なうとともに、この所定期間経過後において、所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させる過渡時目標空燃比設定手段２０７と、比較手段２０３で比較される切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正する補正手段２０９とを使用する。この場合、補正手段２０９は、その補正量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に基づき設定するように構成されている。
そして、この第５の制御態様においては、上記の各手段を使用しながら、図１１のフローチャートに沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【００９５】
まず、ステップＤ０において、吸入空気量変化率ｄＱＩｎ  が次式（５）により算出される。
ｄＱＩｎ＝ＡＬＰＨ×ｄＱＩｎ−１＋（１−ＡＬＰＨ）×（Ｑｎ−Ｑｎ−１）・・（５）
ここで、ｄＱＩｎ−１は前回算出された吸入空気量変化率、Ｑｎは今回計測された吸入空気量、Ｑｎ−１は前回計測された吸入空気量であり、前回の吸入空気量変化率ｄＱＩｎ−１と今回の吸入空気量変化率ｄＱＩｎとについて、重み係数ＡＬＰＨによる一次平滑化処理が行なわれる。
これにより、瞬間的な雑音成分による影響を排除した吸入空気量変化率ｄＱＩｎが安定して算出される。
【００９６】
吸入空気量変化率ｄＱＩｎの算出は、演算サイクルごとに毎回行なわれ、エンジン１の運転状態がリーンバーン運転領域に突入するまで続行される。
エンジン１の運転状態がリーンバーン運転領域に突入すると、ステップＤ１において、リーン運転状態への切り換えが開始され、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＤ２が実行される。
すなわち、ステップＤ２において切り換え開始からの行程数のカウントダウンが開始され、この行程数に対応する時間ｔがステップＤ３において所定値ｔ１と比較される。
【００９７】
所定値ｔ１は切り換え直前のエンジン回転数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数のそれぞれに対応する所定値ｔ１が予めマップに記憶されて、同マップから読み込まれ設定される。
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
そして、行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値ｔ１に達するまでは、ステップＤ３から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＤ４が実行され、過渡時目標空燃比ＡＦＴが次式（６）により算出される。
【００９８】
ＡＦＴ＝ＡＦＴＩ×Ｑｒ／ＱＩ                ・・・・（６）
ここで、ＡＦＴＩは切り換え直前の目標空燃比、ＱＩは切り換え直前の吸入空気量であり、Ｑｒは次式（７）で算出される。
Ｑｒ＝Ｑｎ−Ｑａｃｃ                      ・・・・（７）
ここで、Ｑｎは当該時点で計測された吸入空気量、Ｑａｃｃは補正値であり、補正値Ｑａｃｃは、初期値「０」で、行程ごとに、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱＩｎを加算した値がとられる。
【００９９】
したがって、補正値Ｑａｃｃは、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱＩｎが切り換え後も保たれているとした場合の、切り換え後の吸入空気増加量であり、図１２においてＱａｃｃで示す量に対応している。
すなわち、リーンバーン運転への切り換え直前における吸入空気量変化率ｄＱＩｎは、当該時において行なわれていた人為操作によるスロットル開度変化に対応しており、その変化が図１２中の点線で示す変化（傾き）に対応している。
【０１００】
この変化（傾き）はリーンバーン運転への切り換えに係わらず続行されるものであり、リーンバーン運転への切り換え動作開始後も保たれるため、この補正値Ｑａｃｃを人為操作によるものとして、実吸入空気量Ｑｎから差し引かれる。
実吸入空気量Ｑｎから補正値Ｑａｃｃを差し引かれた値Ｑｒは、人為操作によるスロットル開度変化に起因した吸入空気量を除いたものであり、リーンバーン運転への切り換えに際してのエアバイパス弁１４の開放に起因するものとなる。
【０１０１】
これにより、リーンバーン運転への切り換えに係わる実吸入空気量Ｑｒが算出され、その過渡特性は図１３に示すような特性で示される。
このような特性によるリーンバーン運転への切り換え過渡制御が行なわれて、比較手段２０３における切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑｎが、補正手段２０９により、人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正される。
【０１０２】
また、補正手段２０９による補正量Ｑａｃｃは、エンジン１の吸入空気量変化情報ｄＱＩｎに基づき設定される。
そして、上述のような補正の結果算出された実吸入空気量Ｑｒを用いて、過渡時目標空燃比ＡＦＴが上述の式（６）により算出される。
【０１０３】
これにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが実吸入空気量Ｑｒに対応して設定されることとなる。
このような手段による過渡時目標空燃比ＡＦＴの設定が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至るまで行なわれる。
すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分について、実吸入空気量に対応して求められ、当該空燃比を目標とする制御が行なわれる。
【０１０４】
ところで、中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定されており、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超える部分の実吸入空気量Ｑｒ  は、図１３に示すように、ゆるやかな変化を行なう特性となる。
この部分について、ステップＤ６による制御が行なわれる。
【０１０５】
すなわち、リーンバーン運転への切り換え開始から時間ｔ１を経過した後は、ステップＤ３から「ＮＯ」ルートを通じてステップＤ６が実行される。
ステップＤ６では、次式（７）により過渡時目標空燃比ＡＦＴの算出が行なわれる。
ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ    ・・（７）
ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算したもので、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達した時間からの経過時間に対応している。
すなわち、図１３に示すように、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。
【０１０６】
したがって、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分について、直線補間により当該時点における過渡時目標空燃比ＡＦＴが求められる。
なお、係数ＡＦＴＴＬ１は、リーンバーン運転への切り換え直前における体積効率Ｅｖと、エンジン回転数Ｎｅとにより設定されるもので、例えば、次のような各値に対応して所定値が予めマップとして記憶され、同マップから読み込まれ設定される。
【０１０７】
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
Ｅｖ（％）＝２０，３０，４０，５０，６０，７０
このように、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の制御に対する過渡時目標空燃比ＡＦＴが、直線補間により設定されることにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが最終目標空燃比ＡＦＴＦに向け的確に増加し、最終目標空燃比ＡＦＴＦが適時に達成される。
すなわち、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の実吸入空気量Ｑｒは、ゆるやかな変化特性となり、この実吸入空気量Ｑｒに対応して過渡時目標空燃比ＡＦＴを設定すると、最終目標空燃比ＡＦＴＦの達成が遅れる状態を招来するが、上述のように、この部分について直線補間を行なうことにより、最終目標空燃比ＡＦＴＦ達成の遅れが防止されて、的確な制御が行なわれる。
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リーンバーン運転への切り換え終了時における最終目標空燃比ＡＦＴＦに至ると、ステップＤ８において「ＹＥＳ」ルートをとり、切り換え動作が終了して、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行なわれる。
【０１０８】
ところで、切り換え動作中の過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化は、図１３に示す特性のようになり、全体として、実際の吸入空気量変化に相似した変化を行なうことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避できるとともに、吸入空気量変化がゆるやかになる部分では直線的に過渡時目標空燃比ＡＦＴを増加させるため、適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が行なわれる。
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
【０１０９】
また、リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
【０１１０】
また、人為的なアクセル操作があっても、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうため、減速感の発生が防止される。
さらに、上記の様な制御態様は、センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
【０１１１】
（ｆ）次に、第６の制御態様について説明する。
この第６の制御態様には、主として、比較手段２０３での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行なうとともに、この所定期間経過後において、所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させる過渡時目標空燃比設定手段２０７と、比較手段２０３で比較される切り換え過渡運転中の吸入空気量を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正する補正手段２０９とを使用する。この場合、補正手段２０９は、設定された過渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正すべく、リーンバーン運転への切り換えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータとして記憶したマップ（記憶手段）をそなえている。
そして、この第６の制御態様においては、上記の各手段を使用しながら、図１４のフローチャートに沿う動作が行なわれることにより、目標空燃比ＡＦＮが設定される。
【０１１２】
まず、エンジン１の運転状態がリーンバーン運転領域に突入すると、ステップＥ１において、リーン運転状態への切り換えが開始され、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＥ２が実行される。
すなわち、ステップＥ２において切り換え開始からの行程数のカウントダウンが開始され、この行程数に対応する時間ｔがステップＥ３において所定値ｔ１と比較される。
【０１１３】
所定値ｔ１は切り換え直前のエンジン回転数Ｎｅにより設定され、例えば次のような回転数のそれぞれに対応する所定値ｔ１が予めマップに記憶されて、同マップから読み込まれ設定される。
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
そして、行程数に対応する時間ｔが、設定された所定値ｔ１に達するまでは、ステップＥ３から「ＹＥＳ」ルートを通じステップＥ４が実行され、過渡時目標空燃比ＡＦＴが次式（８）により算出される。
【０１１４】
ＡＦＴ＝ＡＦＴＩ×Ｑｒ／ＱＩ                    ・・・（８）
ここで、ＡＦＴＩは切り換え直前の目標空燃比、ＱＩは切り換え直前の吸入空気量であり、Ｑｒは次式（９）で算出される。
0003614090.tif 000002
ここで、Ｑｎは当該時点で計測された吸入空気量、Ｑａｃｃは補正値であり、補正値Ｑａｃｃは、初期値「０」で、行程ごとに、予めマップに記憶された所定値Ｑｔｈｎｅと、リーンバーン運転への切り換え開始時における吸入空気量ＱＩとから求められる。
すなわち、所定値Ｑｔｈｎｅはストイキオ運転時における吸入空気量であり、スロットル開度ＴＨ（Ｖ）とエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）とをパラメータとして、予め記憶されている。
【０１１５】
これらの値は、例えば次のような特性値に対応して記憶が行なわれる。
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
ＴＨ（Ｖ）＝０．６３５，１．２６，１．８８５，２．５１０，３．１３５，３．７６，４．３８５
ここで、補正値Ｑａｃｃは、第４の制御態様における場合と同様に、切り換え直前の吸入空気量変化率ｄＱＩｎが切り換え後も保たれているとした場合の、切り換え後の吸入空気増加量であり、図１２においてＱａｃｃで示す量に対応している。
すなわち、リーンバーン運転への切り換え直前における吸入空気量変化率ｄＱＩｎは、当該時において行なわれていた人為操作によるスロットル開度変化に対応しており、その変化が図１２中の点線で示す変化（傾き）に対応している。
【０１１６】
この変化はリーンバーン運転への切り換えに係わらず続行されるものであり、リーンバーン運転への切り換え動作開始後も続行されるため、この補正値Ｑａｃｃを人為操作によるものとして、実吸入空気量Ｑｎから差し引かれる。
ところで、補正値Ｑａｃｃはマップ値である吸入空気量Ｑｔｈｎｅを介して求められるが、この吸入空気量Ｑｔｈｎｅは図１１中の表示に対応した量であり、吸入空気量Ｑｔｈｎｅから、リーンバーン運転への切り換え開始時における吸入空気量ＱＩを差し引くことにより求められる。
【０１１７】
そして、実吸入空気量Ｑｎから補正値Ｑａｃｃを差し引かれた値Ｑｒは、人為操作によるスロットル開度変化に起因した吸入空気量を除いたものであり、リーンバーン運転への切り換えに際してのエアバイパス弁１４の開放に起因するものとなる。
これにより、リーンバーン運転への切り換えに係わる実吸入空気量Ｑｒが算出され、その過渡特性は図１３に示すような特性で示される。
【０１１８】
このような特性によるリーンバーン運転への切り換え過渡制御が行なわれて、比較手段２０３における切り換え過渡運転中の吸入空気量Ｑｎが、補正手段２０９により、人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正される。
そして、上述のような補正の結果算出された実吸入空気量Ｑｒを用いて、過渡時目標空燃比ＡＦＴが上述の式（８）により算出される。
【０１１９】
これにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが実吸入空気量Ｑｒに対応して設定されることとなる。
このような手段による過渡時目標空燃比ＡＦＴの設定が、中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至るまで行なわれる。
すなわち、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、切り換え直前の目標空燃比ＡＦＴＩから中間の所定空燃比ＡＦＴ１に至る部分について、実吸入空気量に対応して求められ、当該空燃比を目標とする制御が行なわれる。
【０１２０】
ところで、中間の所定空燃比ＡＦＴ１は、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域のリーン側上限に対応するように設定されており、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超える部分の実吸入空気量Ｑｒは、図１３に示すように、ゆるやかな変化を行なう特性となる。
この部分について、ステップＥ６による制御が行なわれる。
【０１２１】
すなわち、リーンバーン運転への切り換え開始から時間ｔ１を経過した後は、ステップＥ３から「ＮＯ」ルートを通じてステップＥ６が実行される。
ステップＥ６では、次式（１０）により過渡時目標空燃比ＡＦＴの算出が行なわれる。
ＡＦＴ＝（１−ＡＦＴＴＬ）×ＡＦＴ１＋ＡＦＴＴＬ×ＡＦＴＦ    ・・（７）
ここで、ＡＦＴＴＬは、初期値「０」、終期値「１．０」で、行程ごとにＡＦＴＴＬ１を加算したもので、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１に達した時間からの経過時間に対応している。
すなわち、図１３に示すように、過渡時目標空燃比ＡＦＴが中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間においてＡＦＴＴＬ＝「０」、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間においてＡＦＴＴＬ＝「１」をとる。
【０１２２】
したがって、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、中間の所定空燃比ＡＦＴ１である時間から、過渡時目標空燃比ＡＦＴが切り換え終了時の最終目標空燃比ＡＦＴＦに達する時間に至る部分について、直線補間により当該時点における過渡時目標空燃比ＡＦＴが求められる。
なお、係数ＡＦＴＴＬ１は、リーンバーン運転への切り換え直前における体積効率Ｅｖと、エンジン回転数Ｎｅとにより設定されるもので、例えば、次のような各値に対応して所定値が予めマップとして記憶され、同マップから読み込まれ設定される。
【０１２３】
Ｎｅ（ｒｐｍ）＝７５０，１０００，１２５０，１５００，２０００，２５００，３０００，３５００
Ｅｖ（％）＝２０，３０，４０，５０，６０，７０
このように、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の制御に対する過渡時目標空燃比ＡＦＴが、直線補間により設定されることにより、過渡時目標空燃比ＡＦＴが最終目標空燃比ＡＦＴＦに向け的確に増加し、最終目標空燃比ＡＦＴＦが適時に達成される。
すなわち、中間の所定空燃比ＡＦＴ１を超えた後の実吸入空気量Ｑｒは、ゆるやかな変化特性となり、この実吸入空気量Ｑｒに対応して過渡時目標空燃比ＡＦＴを設定すると、最終目標空燃比ＡＦＴＦの達成が遅れる状態を招来するが、上述のように、この部分について直線補間を行なうことにより、最終目標空燃比ＡＦＴＦ達成の遅れが防止されて、的確な制御が行なわれる。
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴが、リーンバーン運転への切り換え終了時における最終目標空燃比ＡＦＴＦに至ると、ステップＥ８において「ＹＥＳ」ルートをとり、切り換え動作が終了して、従来と同様の最終目標空燃比ＡＦＴＦによるフィードバック制御が行なわれる。
【０１２４】
ところで、切り換え動作中の過渡時目標空燃比ＡＦＴの変化は、図１３に示す特性のようになり、全体として、実際の吸入空気量変化に相似した変化を行なうことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避できるとともに、吸入空気量変化がゆるやかになる部分では直線的に過渡時目標空燃比ＡＦＴを増加させるため、適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が行なわれる。
そして、過渡時目標空燃比ＡＦＴがエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
【０１２５】
また、リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
すなわち、実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジン１の出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
【０１２６】
また、人為的なアクセル操作があっても、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうため、減速感の発生が防止される。
さらに、上記の様な制御態様は、センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
【０１２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項１〜７）によれば、次のような効果ないし利点がある。
（１）リーンバーン運転への切り換え時において、実際の吸入空気量変化に追従した制御が行なわれるようになり、燃料噴射量制御に対し空気量の制御が遅れる状態を防止できるようになって、減速感の発生が確実に防止される。
【０１２８】
（２）実空気量の増加に応じて空燃比をリーン側へ移行させていくため、エンジンの出力がほぼ一定となり、運転モード切り換えショックを発生させることがない。
（３）人為的なアクセル操作があっても、最終的に目標空燃比の運転状態が達成される。
【０１２９】
（４）センサの追加装備を要せず、またアルゴリズムも簡素であり、確実な制御が行なわれる。
（５）リーンバーン運転への切り換え直後において実吸入空気量はむだ時間を持った状態で増加を開始するが、このむだ時間に対応する時間の目標空燃比の増加を禁止又は抑制することにより、減速感の発生が防止できると共に、このむだ時間に対応する時間をエンジン回転数に基づき設定するので実際の吸入空気量変化に相似した変化を行なうこととなり的確な制御が行なえる。
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項２）によれば、上記過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が速い変化速度から遅い変化速度へ変化するように構成されるという簡素な構成で、上記（１）〜（４）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。
（６）切り換え動作中の過渡時目標空燃比の変化は、全体として、実際の吸入空気量変化に相似した変化を行なうことになる。したがって、吸入空気量変化がむだ時間と一次遅れを伴うことに起因した減速感の発生を回避できる。
【０１３０】
また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項３）によれば、請求項２記載における上記過渡時目標空燃比設定手段は、該過渡時目標空燃比が所定空燃比になったら、該過渡時目標空燃比の変化速度を速い変化速度から遅い変化速度へ切り換えるように構成されるという簡素な構成で、上記（１）〜（４）及び（６）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。
【０１３１】
（７）切り換え直前の目標空燃比から中間の所定空燃比に至る部分では、過渡時目標空燃比の変化速度を大きく設定されているので、ＮＯｘ発生の可能性が高い領域を迅速に通過させることができる。
さらに、上記態様１のような構成によれば、請求項２における上記過渡時目標空燃比設定手段において設定される過渡時目標空燃比の変化速度が上記内燃機関の回転数が大きくなるほど速くなるように構成されるという簡素な構成で、上記（１）〜（４）及び（６）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。（８）過渡時目標空燃比がエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
【０１３２】
また、上記態様２のような構成によれば、請求項１又は２記載の構成において、上記追従変化手段を、上記運転状態の切り換え開始直前における空燃比から切り換え後の最終目標空燃比に至るように徐々に変化するバックアップ空燃比を設定するバックアップ空燃比設定手段をそなえるものとして構成し、上記燃料量設定手段を、上記過渡時目標空燃比と上記バックアップ空燃比とのうち大きい方の空燃比に従って燃料量を設定するように構成するとともに、上記バックアップ空燃比設定手段において設定されるバックアップ空燃比の変化速度が上記内燃機関の回転数が大きくなるほど速くなるように構成するという簡素な構成で、上記（１）〜（４），（５）又は（１）〜（４），（６）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。
【０１３３】
（９）バックアップ空燃比がエンジン回転数Ｎｅに対応して設定されるため、的確な制御が行なわれる。
また、上記態様３のような構成によれば、請求項１又は２において、上記追従変化手段を、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段と、同比較手段における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそなえるものとして構成し、上記比較手段での切り換え過渡運転中の吸入空気量につき、同吸入空気量を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正する補正手段が設けられるという簡素な構成で、上記（１）〜（４），（５）又は（１）〜（４），（６）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。
【０１３４】
（１０）人為的なアクセル操作があっても、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうため、減速感の発生が防止される。
そして、上記態様４のような構成によれば、上記態様３における上記補正手段が、その補正量を上記内燃機関の吸入空気量変化情報に基づき設定するという簡素な構成で、上記態様３記載の装置とほぼ同様の効果ないし利点が得られる。
【０１３５】
また、上記態様５のような構成によれば、請求項１又は２における上記追従変化手段が、上記運転状態の切り換え開始直前における吸入空気量と切り換え過渡運転中の吸入空気量とを比較する比較手段と、同比較手段における比較結果に基づき過渡時目標空燃比を設定する過渡時目標空燃比設定手段とをそなえて構成され、上記過渡時目標空燃比設定手段が、上記比較手段での比較結果に基づいた過渡時目標空燃比の設定を所定期間について行なうように構成されるとともに、この所定期間経過後において同所定期間経過時の過渡時目標空燃比から最終目標空燃比に至るように過渡時目標空燃比を徐々に変化させるように構成されるという簡素な構成で、上記（１）〜（４），（５）又は（１）〜（４），（６）の効果に加えて、次のような効果ないし利点がある。
【０１３６】
（１１）人為的なアクセル操作があっても、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうため、減速感の発生が防止される。
（１２）中間の所定空燃比を超えた後の実吸入空気量は、ゆるやかな変化特性となり、この実吸入空気量に対応して過渡時目標空燃比を設定すると、最終目標空燃比の達成が遅れる状態を招来するが、この部分について直線補間を行なうことにより、最終目標空燃比達成の遅れが防止されて、適時に切り換え制御が完了し、的確な制御が行なわれる。
【０１３７】
さらに、上記態様６のような構成によれば、上記態様３における上記補正手段が、設定された過渡時目標空燃比を人為操作によるスロットル開度変化に対応して補正すべく、該希薄側空燃比での運転への切り換えに係わらない吸入空気量をスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータとして記憶した記憶手段をそなえて構成されているので、上記（１）〜（４），（５），（１０）又は（１）〜（４），（６），（１０）の効果に加えて、次のような効果ないし利点が得られる。
【０１３８】
（１３）人為的なアクセル操作があっても、アクセル操作に対応した補正を行なって制御を行なうため、減速感の発生が防止される。
（１４）アクセル操作に対応した補正を、実吸入空気量を検出することなしに行なえるようになり、低コストで制御装置を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例としての空燃比制御装置を有するエンジンシステムの全体構成図である。
【図３】本発明の一実施例としての空燃比制御装置を有するエンジンシステムの制御系を示すハードブロック図である。
【図４】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第１の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第１の制御態様を説明するための線図である。
【図６】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第２の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第２の制御態様を説明するための線図である。
【図８】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第３の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第４の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第４の制御態様を説明するための線図である。
【図１１】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第５の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第５の制御態様を説明するための線図である。
【図１３】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第５の制御態様を説明するための線図である。
【図１４】本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置について第６の制御態様を説明するためのフローチャートである。
【図１５】（ａ），（ｂ）は空燃比制御特性を説明するための線図である。
【図１６】空燃比制御特性を説明するための線図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は空燃比制御特性を説明するための線図である。
【図１８】空燃比制御特性を説明するための線図である。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）
２  燃焼室
３  吸気通路
３ａ  サージタンク
４  排気通路
５  吸気弁
６  排気弁
７  エアクリーナ
８  スロットル弁
９  電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）
９ａ  インジェクタソレノイド
１０  三元触媒
１１Ａ  第１バイパス通路
１１Ｂ  第２バイパス通路
１２  ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁）
１２ａ  弁体
１２ｂ  ステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）
１２ｃ  バネ
１３  ファーストアイドルエアバルブ
１４  エアバイパス弁
１４ａ  弁体
１４ｂ  ダイアフラム式アクチュエータ
１５  燃料圧調節器
１６  点火プラグ
１７  エアフローセンサ（吸入空気量センサ）
１８  吸気温センサ
１９  大気圧センサ
２０  スロットルポジションセンサ
２１  アイドルスイッチ
２２  リニアＯ２センサ
２３  水温センサ
２４  クランク角センサ（エンジン回転数センサ）
２５  空燃比制御手段としてのＥＣＵ
２６  ＣＰＵ（演算装置）
２８  入力インタフェース
２９  アナログ／ディジタルコンバータ
３０  車速センサ
３５  入力インタフェース
３６  ＲＯＭ（記憶手段）
３７  ＲＡＭ
３９  噴射ドライバ
４０  点火ドライバ
４１  パワートランジスタ
４２  点火コイル
４３  ディストリビュータ
４４  ＩＳＣドライバ
４５  バイパスエア用ドライバ
４６  ＥＧＲドライバ
８０  排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８１  ＥＧＲ弁
８１ａ  弁体
８１ｂ  ダイアフラム式アクチュエータ
８２  パイロット通路
８３  ＥＲＧ弁制御用電磁弁
８３ａ  ソレノイド
２０１  吸入空気量制御手段
２０２  追従変化手段
２０３  比較手段
２０４  目標空燃比設定手段
２０５  燃料量設定手段
２０６  バックアップ空燃比設定手段
２０７  過渡時目標空燃比設定手段
２０８  変化禁止・抑制手段
２０９  補正手段
２１０  空燃比制御手段
２１１  燃料供給手段
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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