(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射弁を備え、該燃焼室に接続された排気通路に排気ガスの空燃比が予め定められた空燃比であることを検出するための空燃比検出手段を配置した内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比検出手段が排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比であることを検出したときに基準となる量に対して予め定められた量だけ異なる量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射し、その後、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量を予め定められた分ずつ変更するようにし、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまでの期間を算出し、該期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくするようにした空燃比制御装置。
【請求項２】
排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまえに前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が一時的に停止されたときには、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから前記燃料の噴射が停止されるまでの期間と、前記燃料の噴射が再開されてから排気ガスの空燃比が再び前記予め定められた空燃比となるまでの期間との総和の期間を算出し、該算出された期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくする請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまえに前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が一時的に停止されたときには、前記燃料の噴射が再開されてから排気ガスの空燃比が再び前記予め定められた空燃比となるまでの期間を算出し、該算出された期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくする請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記空燃比検出手段上流の排気通路に酸素吸収能を有する触媒を配置した請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記触媒上流の排気通路に前記空燃比検出手段とは別個に排気ガスの空燃比を検出するための第二の空燃比検出手段を配置した請求項４に記載の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記空燃比検出手段下流の排気通路に酸素吸収能を有する触媒を配置した請求項１に記載の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される炭化水素（以下、ＨＣ）、一酸化炭素（以下、ＣＯ）および窒素酸化物（以下、ＮＯｘ  ）を浄化するための三元触媒が公知である。この三元触媒におけるＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘ  の浄化率はその三元触媒に流入する排気ガスの空燃比（以下、排気空燃比）に応じて異なり、ＨＣおよびＣＯの浄化率は排気空燃比がリーンのときほど高く、ＮＯｘ  の浄化率は排気空燃比がリッチのときほど高い。しかしながら一般的には排気空燃比が理論空燃比であるときにＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘ  の浄化率が同時に高いため三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように内燃機関に噴射される燃料の量を制御している。尚、本明細書において排気空燃比とは内燃機関の燃焼室および三元触媒上流の排気通路に供給された空気の量と燃料の量との比を意味する。
【０００３】
さて上記三元触媒を備えた内燃機関において三元触媒上流の排気通路に空気や燃料が供給されない場合には燃焼室内における空燃比（以下、燃焼空燃比）を理論空燃比とすれば排気空燃比も理論空燃比となる。しかしながら実際には燃焼空燃比を正確に理論空燃比とすることは困難である。そこで特開昭６１−１９７７３８号公報に開示されている内燃機関では三元触媒上流の排気通路に配置された空燃比センサを用いて実際の排気空燃比を検出し、排気空燃比を正確に理論空燃比とするようにしている。即ち排気空燃比が理論空燃比であるときに空燃比センサが出力する電圧値を基準値とし、空燃比センサの出力がこの基準値より大きいとき、即ち排気空燃比がリッチであるときには燃焼室内へ噴射する燃料量（以下、噴射燃料量）を少なくし、空燃比センサの出力が基準値より小さいとき、即ち排気空燃比がリーンであるときには噴射燃料量を多くする。即ち空燃比センサの出力を基準値と比較して出力が基準値より大きければ小さくなるように、出力が基準値より小さければ大きくなるように燃焼空燃比を制御し、全体として排気空燃比を理論空燃比としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、内燃機関から排出されるＮＯｘ  の量をさらに低減することが求められており、上記三元触媒を備えた内燃機関においてもＮＯｘ  の浄化率を向上する必要がある。ＮＯｘ  の浄化率を向上するには三元触媒に流入する排気空燃比を僅かばかりリッチとすればよい。即ちＮＯｘ  は還元作用により浄化されるので三元触媒内を還元雰囲気とすればＮＯｘ  は浄化されやすく、ＮＯｘ  の浄化率が向上することになる。従って上記内燃機関において三元触媒におけるＮＯｘ  の浄化率を向上するには排気ガスの空燃比が僅かばかりリッチであるときの出力を基準値として排気空燃比を制御すればよい。
【０００５】
ところが上記内燃機関において空燃比センサが劣化し、最大出力値が基準値より低くなったり、基準値が所望のリッチ度合に対応した値ではなくなったりしたとき、排気空燃比が所望のリッチとはならないことがある。
そこで本発明の目的は排気空燃比を所望の空燃比に正確に維持することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射弁を備え、該燃焼室に接続された排気通路に排気ガスの空燃比が予め定められた空燃比であることを検出するための空燃比検出手段を配置した内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比検出手段が排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比であることを検出したときに基準となる量に対して予め定められた量だけ異なる量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射し、その後、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量を予め定められた分ずつ変更するようにし、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまでの期間を算出し、該期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくする。これによれば常に空燃比検出手段により検出される排気ガスの予め定められた空燃比に基づいて燃料噴射弁から噴射すべき燃料の量が制御される。
２番目の発明では、１番目の発明において、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまえに前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が一時的に停止されたときには、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから前記燃料の噴射が停止されるまでの期間と、前記燃料の噴射が再開されてから排気ガスの空燃比が再び前記予め定められた空燃比となるまでの期間との総和の期間を算出し、該算出された期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくする。
３番目の発明では、１番目の発明において、排気ガスの空燃比が前記予め定められた空燃比となってから再び該予め定められた空燃比となるまえに前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が一時的に停止されたときには、前記燃料の噴射が再開されてから排気ガスの空燃比が再び前記予め定められた空燃比となるまでの期間を算出し、該算出された期間が予め定められた期間より長いときには前記予め定められた量を小さくする。
４番目の発明では、１番目の発明において、前記空燃比検出手段上流の排気通路に酸素吸収能を有する触媒を配置した。
５番目の発明では、４番目の発明において、前記触媒上流の排気通路に前記空燃比検出手段とは別個に排気ガスの空燃比を検出するための第二の空燃比検出手段を配置した。
６番目の発明では、１番目の発明において、前記空燃比検出手段下流の排気通路に酸素吸収能を有する触媒を配置した請求項１に記載の空燃比制御装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の空燃比制御装置を４ストローク内燃機関に適用した場合を示している。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は点火プラグ、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９は一対の排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は吸気通路１１に連結され、この吸気通路１１を介してエアクリーナ１２に連結される。また吸気通路１１内にはステップモータ２０により駆動されるスロットル弁２１が配置される。またスロットル弁２１上流の吸気通路１１内には吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２２が配置される。またスロットル弁２１上流の吸気通路１１とスロットル弁２１下流の吸気通路１１とはバイパス通路２７を介して連結される。このバイパス通路２７内には当該バイパス通路２７を遮断するための開閉弁２８が配置される。この開閉弁２８はスロットル弁２１が完全に閉弁せしめられたときに開弁せしめられ、スロットル弁２１が僅かながらでも開弁せしめられたときに閉弁せしめられる。これによりスロットル弁２１が完全に閉弁せしめられたとき、即ちアイドリング運転時にはバイパス通路２７を介して空気が機関本体１へと供給される。さらにスロットル弁２１上流の吸気通路１１には吸気音を低減するためのリゾネータ６３が配置される。一方、排気ポート１０は排気通路１３に連結される。排気通路１３には排気ガスを浄化するための三元触媒１４が配置される。
【００１２】
三元触媒１４は排気ガス中に含まれるＣＯ，ＨＣおよびＮＯｘ  の三つの成分を同時に浄化できる。また三元触媒１４は、排気空燃比が理論空燃比より大きい時（リーン空燃比の時）に排気ガス中の酸素を吸着し、排気空燃比が理論空燃比より小さい時（リッチ空燃比の時）に吸着した酸素を放出するいわゆる酸素吸収能（Ｏ２  ストレージ作用）を有している。この酸素吸収能により三元触媒１４に流入する排気空燃比が短時間理論空燃比から外れた場合でも三元触媒１４の雰囲気の空燃比を理論空燃比近傍に保持することができ、三元触媒１４の排気浄化性能を良好に維持することが可能になる。
【００１３】
図１に示したように三元触媒１４上流の排気通路１３内には空燃比センサ１５が配置される。また三元触媒１４下流の排気通路１３内には酸素センサ２９が配置される。さらに三元触媒１４上流の排気通路１３とスロットル弁２１上流の吸気通路１１とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路１６を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１６内にはステップモータ２３により駆動されるＥＧＲ制御弁１７と、吸気通路１１に導入されるＥＧＲガスの圧力を調節する圧力調節装置１８とが配置される。またＥＧＲ通路１６周りにはＥＧＲ通路１６内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ１９が配置される。図１に示した実施例ではシリンダブロック２内には冷却水通路２４が形成され、この冷却水通路２４内を機関冷却水が流され、またこの機関冷却水がインタークーラ１９内に導かれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。尚、シリンダブロック２には機関冷却水の温度を検出するための水温センサ２５と、機関本体１の振動を検出するためのノックセンサ２６とが取り付けられる。
【００１４】
また第一実施例では吸気ポート８の直ぐ上流の吸気通路１１には燃料噴射弁３０が配置される。
電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５および出力ポート５６を具備する。空燃比センサ１５の出力信号は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力され、吸気温センサ２２、水温センサ２５、ノックセンサ２６、および酸素センサ２９の出力信号も夫々対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。アクセルペダル６０には当該アクセルペダル６０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ６１が接続され、負荷センサ６１の出力電圧は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。また入力ポート５５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ６２が接続される。一方、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して点火プラグ６、ＥＧＲ制御弁１７、スロットル弁制御用ステップモータ２０、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ２３、開閉弁２８、および燃料噴射弁３０に接続される。
【００１５】
ところで上述したように三元触媒１４は排気ガス中のＣＯ，ＨＣおよびＮＯｘ  を同時に浄化する。そして近年のさらなるＮＯｘ  低減要求に対応するために本実施例では大部分の機関運転領域において三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比を僅かにリッチ（以下、弱リッチ）とする。こうすることにより三元触媒１４内に還元雰囲気が形成されるためＮＯｘ  の還元反応が生じやすく、ＮＯｘ  の浄化率が向上する。
【００１６】
次に図２のタイムチャートを参照して本実施例の空燃比制御を説明する。尚、図２は上から順に噴射燃料量Ａ、空燃比センサの出力電圧Ｖ１、酸素センサの出力電圧Ｖ２、リッチカウンタＲＣ、排気空燃比Ａ／Ｆを示している。本実施例では空燃比センサ１５の出力が予め定められた値、即ち排気理論空燃比に対応する出力値となる毎に噴射燃料量を予め定められた噴射燃料量とすることにより排気空燃比をリッチとし、その後、徐々に噴射燃料量を減少することにより全体として排気空燃比を弱リッチとする。即ち図２に示したように時刻ｔ１  において噴射燃料量が予め定められた噴射燃料量Ａとされた後にこの噴射燃料量Ａが予め定められた減分ａずつ減少せしめられる。予め定められた噴射燃料量Ａおよび予め定められた減分ａは機関回転数Ｎと吸気量Ｑとの関数であり、図３および図４に示したように予めＲＯＭ５２内に記憶されている。
【００１７】
本実施例では予め定められた燃料噴射量Ａは排気空燃比がリッチとなる量に設定されている。従って図２に示したように時刻ｔ１  において噴射燃料量が予め定められた噴射燃料量Ａとされたときには空燃比センサ１５の出力電圧Ｖ１は排気空燃比がリッチであることを示している。その後、徐々に噴射燃料量が減少せしめられるにつれて空燃比センサ１５の出力電圧Ｖ１も低下し、やがて時刻ｔ２  において排気理論空燃比に対応する出力値（以下、基準値）Ｖ１Ｒに到達する。そしてこの時に再び噴射燃料量が予め定められた噴射燃料量Ａとされる。こうして排気空燃比Ａ／Ｆが全体として弱リッチＲ１に維持される。
【００１８】
このように本実施例では空燃比センサ１５の出力の大きさを用いずに噴射燃料量を制御する。即ち噴射燃料量は空燃比センサ１５の出力の大きさとは関係のない予め定められた噴射燃料量Ａとされた後に、これも空燃比センサ１５の出力の大きさとは関係のない予め定められた減分ａずつ減少される。そして噴射燃料量を予め定められた噴射燃料量Ａとするときのみ空燃比センサ１５の出力を用いている。こうすることにより空燃比センサ１５が劣化してその最大出力電圧が低下したときにも空燃比センサ１５の劣化に影響されずに排気空燃比を正確に全体として所望の弱リッチとすることができる。例えば図２の時刻ｔ３  から時刻ｔ５  は空燃比センサ１５が劣化してその最大出力電圧が低下した場合を示しているが、空燃比センサ１５が劣化してもその基準値Ｖ１Ｒは略正確に排気理論空燃比を示すので、噴射燃料量を予め定められた噴射燃料量Ａとすべき時刻ｔ５  は空燃比センサ１５が正常である場合と同じ時刻である。
【００１９】
ところで上述したように噴射燃料量を制御することにより排気空燃比を正確に全体として弱リッチに維持することができるが、場合によっては排気空燃比を所望の弱リッチに維持することができない。即ち燃焼室５内に実際に導入される吸気量が所望の量ではない場合や、実際に燃料噴射弁３０から噴射される噴射燃料量が所望の量ではない場合には排気空燃比を所望の弱リッチに維持することができない。そこで本実施例では三元触媒１４の下流に配置された酸素センサ２９を用いて予め定められた噴射燃料量Ａを補正することにより排気空燃比が所望の弱リッチとなるようにする。次にこのことについて詳細に説明する。
【００２０】
上述したように本実施例では排気空燃比は全体として弱リッチに維持される。このため三元触媒１４から流出する排気ガスの空燃比も少なからずリッチである。このとき酸素センサ２９は空燃比センサ１５よりも長い間、排気空燃比がリッチであることを出力する。ところが三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比が弱リッチであっても排気ガス中には酸素が含まれている。また空燃比センサ１５の出力電圧Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなったときに噴射燃料量を予め定められた噴射燃料量Ａとしても制御遅れのために実際には燃焼空燃比がリーンとなり、従って三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなる期間がある。このように排気空燃比を全体として弱リッチとしても三元触媒１４には酸素が流入する。そして三元触媒１４は酸素吸収能を有するので三元触媒１４に流入した酸素は三元触媒１４に吸収されることとなる。さらに三元触媒１４は流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときに吸収した酸素を放出するが、三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合は僅かであるので三元触媒１４から放出される酸素の量も僅かである。このため或る時間が経過すると三元触媒１４の酸素吸収能が飽和し、例えば排気空燃比がリーンである排気ガスが三元触媒１４に流入したときには一時的に三元触媒１４から流出する排気ガスの空燃比がリーンとなり、再びリッチとなる。そして三元触媒１４から流出する排気ガスの空燃比がリーンとなってから再びリーンとなるまでの期間は所望の弱リッチの度合に対応する。そこで酸素センサ２９が予め定められた値の電圧、即ち排気理論空燃比に対応する値を基準としてリーンの排気空燃比に対応した電圧を出力してから次にリーンの排気空燃比に対応した電圧を出力するまでの期間（以下、リッチ期間）を検出し、このリッチ時間が予め定められた期間より長いときには三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合が所望のリッチ度合より大きいと判断し、予め定められた噴射燃料量Ａを小さくする。一方、リッチ出力期間が予め定められた期間より短いときには三元触媒１４に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合が所望のリッチ度合より小さいと判断し、予め定められた噴射燃料量Ａを大きくする。
【００２１】
即ち図２に示したように酸素センサ２９の出力電圧Ｖ２が時刻ｔ６  においてその基準値Ｖ２Ｒを示したときからリッチ期間を示すリッチカウンタＲＣのカウントアップを開始する。そして酸素センサ２９の出力電圧Ｖ２が時刻ｔ７  においてその基準値Ｖ２Ｒを示したときにリッチカウンタＲＣのカウントアップを終了する。このリッチカウンタＲＣの値が予め定められた値ＲＣｍｎより大きいか否かに基づいて予め定められた噴射燃料量Ａを補正する。尚、酸素センサ２９の基準値Ｖ２Ｒは排気理論空燃比に対応する値である。また予め定められた噴射燃料量Ａに対する補正係数Ｋは予め定められたカウンタ値ＲＣｍｎとリッチカウンタＲＣとの差の関数であり図５に示したようなグラフとして予めＲＯＭ５２に記憶されており、予め定められたカウンタ値ＲＣｍｎは排気空燃比の所望のリッチ度合、即ち機関回転数Ｎと吸気量Ｑとの関数であり、図６に示したようにマップの形で予めＲＯＭ５２に記憶されている。
【００２２】
ところで本実施例では酸素センサ２９の出力の大きさを用いずに予め定められた噴射燃料量Ａを補正する。即ち予め定められた噴射燃料量Ａは酸素センサ２９の出力の大きさとは関係なく補正される。そしてリッチ出力期間の開始と終了とを決定するときのみ酸素センサ２９の出力を用いている。こうすることにより酸素センサ２９が劣化してその最大出力電圧が低下したときにも酸素センサ２９の劣化に影響されずに排気空燃比を正確に全体として所望の弱リッチとなるように予め定められた噴射燃料量Ａを補正することができる。例えば図２の時刻ｔ７  から時刻ｔ９  は酸素センサ２９が劣化してその最大出力電圧が低下した場合を示しているが、酸素センサ２９が劣化してもその基準値Ｖ２Ｒは略正確に排気理論空燃比を示すので、リッチ出力期間の開始および終了を示す時刻ｔ８  は酸素センサ２９が正常である場合と同じ時刻である。尚、本実施例の酸素センサは実質的には排気空燃比を検出するための空燃比センサである。
【００２３】
ところで減速運転時であって機関回転数が或る程度大きいときには燃焼室へ燃料を噴射する必要はない。従って本実施例では図７に示したように機関回転数Ｎが予め定められた回転数ＮＳＨより大きく且つアクセルペダル開度Ｄが予め定められた開度ＤＳＨより小さいときには機関運転状態が燃料の噴射を停止すべき運転領域（以下、ＦＣ領域）にあると判断し、燃料噴射弁３０からの燃料の噴射を停止する。
【００２４】
さてこのように燃料噴射が停止されると排気空燃比はリーンとなる。従って酸素センサ２９は三元触媒１４から流出した排気ガスの空燃比がリーンであることを出力する。そして上述した予め定められた噴射燃料量Ａの補正制御に従えばこの時、即ち燃料噴射が停止されて酸素センサ２９の出力電圧Ｖ２が基準値Ｖ２ＲとなるまでにカウントアップされたリッチカウンタＲＣの値に基づいて予め定められた噴射燃料量Ａが補正されることとなる。しかしながら酸素センサ２９の出力電圧Ｖ２が基準値Ｖ２Ｒとなったのは燃料噴射が停止されたからであって必ずしも予め定められた燃料噴射量Ａを予め定められた減分ａずつ減少せしめたからではない。従って燃料噴射が停止されるまでにカウントアップされたリッチカウンタＲＣに基づいて予め定められた噴射燃料量Ａを補正して排気空燃比を所望の弱リッチとすることができない。そこで本実施例では燃料噴射が停止された時にはリッチカウンタＲＣのカウントアップについて特別な制御を行う。次にこのことについて説明する。
【００２５】
本実施例では燃料噴射が停止されて酸素センサ２９が基準値Ｖ２Ｒの電圧を出力した時には一時的にリッチカウンタＲＣのカウントアップを中断する。勿論、この時には予め定められた噴射燃料量Ａの補正も行わない。次に燃料噴射の停止期間が比較的短い時には三元触媒１４の状態が燃料噴射の停止時と略同じ状態にあるので燃料噴射が再開された時には燃料噴射の停止時に実行されていた制御を再開する。即ち噴射燃料量は燃料噴射の停止時の噴射燃料量とされ、リッチカウンタＲＣも燃料噴射の停止時のリッチカウンタＲＣの値からカウントアップされる。一方、燃料噴射の停止期間が比較的長い時には三元触媒１４の温度が低下し、不活性状態となっており、三元触媒１４内に吸収されている酸素量も飽和量となっている可能性があるので燃料噴射が再開された時には燃料噴射の停止時に実行されていた制御をリセットし、制御を再開する。即ち噴射燃料量は補正係数Ｋにより補正された予め定められた噴射燃料量Ａ（以下、初期値Ａｂａｓｅ）とされ、リッチカウンタＲＣも零からカウントアップされる。こうすることにより燃料噴射が停止された後であっても排気空燃比を所望の弱リッチとすることができる。
【００２６】
尚、図８には上記燃料噴射の停止が行われた場合のリッチカウンタＲＣのカウントアップを示すタイムチャートであり、ここに示されているように時刻ｔ１０において燃料噴射が停止されると時刻ｔ１１において酸素センサ２９が基準値Ｖ２Ｒを出力した時にリッチカウンタＲＣのカウントアップを中断する。次に時刻ｔ１２において燃料噴射が再開され、時刻ｔ１３において酸素センサ２９が排気空燃比がリッチであることを検出する。この場合では燃料噴射の停止期間、即ち時刻ｔ１１〜ｔ１３の期間Ｔ１  が比較的短いのでリッチカウンタＲＣは燃料噴射の停止時点の値からカウントアップされる。尚、噴射燃料量も時刻ｔ１０における量から続けて算出される。一方、時刻ｔ１４において燃料噴射が停止されると時刻ｔ１５において酸素センサ２９が基準値Ｖ２Ｒを出力した時にリッチカウンタＲＣのカウントアップを中断する。次に時刻ｔ１６において燃料噴射が再開され、時刻ｔ１７において酸素センサ２９が排気ガスがリッチであることを検出する。この場合では燃料噴射の停止期間、即ち時刻ｔ１５〜ｔ１７の期間Ｔ２  が比較的長いのでリッチカウンタＲＣは零からカウントアップされる。尚、噴射燃料量は初期値Ａｂａｓｅとされる。
【００２７】
次に排気ガスの空燃比の制御を図９のフローチャートを参照して詳細に説明する。初めにステップ１００において現在の機関運転状態が燃料噴射を停止すべき運転領域（ＦＣ領域）にあるか否かが図７のマップに基づいて判別される。ステップ１００において機関運転状態がＦＣ領域であると判別された時には燃料噴射を行わずに処理を終了する。即ち燃料噴射が停止される。一方、ステップ１００において機関運転状態がＦＣ領域ではないと判別された時にはステップ１０１に進んで燃料噴射停止期間を示すカウンタ（以下、停止期間カウンタ）ＦＣＣが零であるか否か、即ちＦＣＣ＝０であるか否かが判別される。ステップ１０１においてＦＣＣ＝０である時には燃料噴射の停止は行われなかったと判断し、ステップ１０２において排気空燃比がリーンであるか否かが判別される。一方、ステップ１０１においてＦＣＣ≠０である時には燃料噴射の停止が行われたと判断し、ステップ１０５において停止期間カウンタＦＣＣが予め定められたカウンタ値ＦＣＣｍｎ以下であるか否か、即ちＦＣＣ≦ＦＣＣｍｎであるか否かが判別される。尚、予め定められたカウンタ値ＦＣＣｍｎは機関回転数Ｎと吸気量Ｑとの関数であり、図１０に示したようにマップの形で予めＲＯＭ５２に記憶されている。
【００２８】
さてステップ１０２では排気空燃比がリーンであるか否かが判別されるが、ここで排気空燃比がリーンであると判別された時にはステップ１０３に進んで噴射燃料量の初期値Ａｂａｓｅが算出され、これを今回のルーチンにおける噴射燃料量Ａｎ  とする。即ち図３のマップから予め定められた噴射燃料量Ａｍｎを算出し、この算出された予め定められた噴射燃料量Ａｍｎを補正係数Ｋにより補正して今回の初期値Ａｂａｓｅが算出され、これを今回のルーチンにおける噴射燃料量Ａｎ  とする。次いでステップ１０３ａに進んで次回、排気空燃比がリーンと判断されるまで用いる予め定められた減分ａｍｎが図４のマップに基づいて算出される。次いでステップ１０４に進んで噴射制御が実行される。即ちステップ１０３で算出された量Ａｎ  の燃料が燃料噴射弁３０から噴射され、処理を終了する。一方、ステップ１０２において排気空燃比がリッチであると判別された時にはステップ１０６に進んで今回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ  が算出される。即ち前回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ−１  がステップ１０３ａで算出された予め定められた減分ａｍｎだけ減少せしめ、これを今回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ  とする。次いでステップ１０４に進んで噴射制御が実行される。即ちステップ１０６で減少せしめられた量Ａｎ  の燃料が燃料噴射弁３０から噴射され、処理を終了する。
【００２９】
さてステップ１０５ではＦＣＣ≦ＦＣＣｍｎであるか否かが判別されるが、ここでＦＣＣ≦ＦＣＣｍｎであると判別された時には燃料噴射停止期間が比較的短かったと判断し、ステップ１０６に進んで今回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ  が算出される。即ち前回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ−１  がステップ１０３ａで算出された予め定められた減分ａｍｎだけ減少せしめ、これを今回のルーチンの噴射燃料量Ａｎ  とする。次いでステップ１０４に進んで噴射制御が実行される。即ちステップ１０６で減少せしめられた量Ａｎ  の燃料が燃料噴射弁３０から噴射され、処理を終了する。一方、ステップ１０５においてＦＣＣ＞ＦＣＣｍｎであると判別された時には燃料噴射停止期間が比較的長かったと判断し、ステップ１０３に進んで噴射燃料量の初期値Ａｂａｓｅが算出され、これを今回のルーチンにおける噴射燃料量Ａｎ  とする。即ち図３のマップから予め定められた噴射燃料量Ａｍｎを算出し、この算出された予め定められた噴射燃料量Ａｍｎを補正係数Ｋにより補正して今回の初期値Ａｂａｓｅが算出され、これを今回のルーチンにおける噴射燃料量Ａｎ  とする。次いでステップ１０３ａに進んで次回、排気空燃比がリーンと判断されるまで用いる予め定められた減分ａｍｎが図４のマップに基づいて算出される。次いでステップ１０４に進んで噴射制御が実行される。即ちステップ１０３で算出された量Ａｎ  の燃料が燃料噴射弁３０から噴射され、処理を終了する。
【００３０】
次に本実施例の予め定められた燃料噴射量に対する補正値の制御を図１１のフローチャートを参照して詳細に説明する。初めにステップ２００において現在の機関運転状態が燃料噴射を停止すべき運転領域（ＦＣ領域）にあるか否かが図７のマップに基づいて判別される。ステップ２００において機関運転状態がＦＣ領域であると判別された時にはステップ２０６に進んでカウンタ制御が実行される。一方、ステップ２００において機関運転状態がＦＣ領域にないと判別された時にはステップ２０１に進んで排気空燃比がリッチであるか否かが判別される。ステップ２０１において排気空燃比がリッチである時にはリッチカウンタＲＣがカウントアップされ、ステップ２０３に進み、排気空燃比がリーンである時にはリッチカウンタＲＣをカウントアップせずにステップ２０３に進む。
【００３１】
ステップ２０３ではリッチカウンタＲＣが予め定められた下限値ＲＣＳ  と予め定められた上限値ＲＣＬ  との間の範囲にあるか否か、即ちＲＣＳ  ≦ＲＣ≦ＲＣＬ  であるか否かが判別される。尚、ＲＣＳ  ＝ＲＣｍｎ−αであり、ＲＣＳ  ＝ＲＣｍｎ＋αであり、ＲＣｍｎは図６のマップから算出される値である。ステップ２０３においてＲＣＳ  ≦ＲＣ≦ＲＣＬ  であると判別された時には排気空燃比がリッチである期間が予定の範囲内であり、排気空燃比が所望の弱リッチになっていると判断し、補正係数Ｋを算出せずにステップ２０４に進んでリッチカウンタＲＣをクリアし、処理を終了する。一方、ステップ２０３においてＲＣ＜ＲＣＳ  またはＲＣＬ  ＜ＲＣであると判別された時にはステップ２０５に進んで補正係数Ｋを図５のマップから算出し、次いでステップ２０４においてリッチカウンタＲＣをクリアし、処理を終了する。
【００３２】
次に図１１のステップ２０６に相当する本実施例のカウンタ制御を図１２のフローチャートを参照して詳細に説明する。初めにステップ３００において燃料噴射停止期間を示すカウンタ（停止期間カウンタ）ＦＣＣがカウントアップされ、ステップ３０１に進み、現在の機関運転状態が燃料噴射を停止すべき運転領域（ＦＣ領域）にあるか否かが図７のマップに基づいて判別される。ステップ３０１において機関運転状態がＦＣ領域にあると判別された時にはステップ３００に戻って停止期間カウンタＦＣＣがカウントアップされ、ステップ３０１において機関運転状態がＦＣ領域にないと判別されるまでこのルーチンが繰り返される。ステップ３０１において機関運転状態がＦＣ領域にないと判別されるとステップ３０２に進んで停止期間カウンタＦＣＣが予め定められた値ＦＣＣｍｎ以上であるか否か、即ちＦＣＣ≧ＦＣＣｍｎであるか否かが判別される。
【００３３】
ステップ３０２においてＦＣＣ≧ＦＣＣｍｎであると判別された時には燃料噴射停止期間が比較的長かったと判断し、ステップ３０３に進んでリッチカウンタＲＣがクリアされ、ステップ３０４に進む。この場合には燃料噴射が開始された後にはリッチカウンタＲＣは零からカウントアップされることになる。一方、ステップ３０２においてＦＣＣ＜ＦＣＣｍｎであると判別された時にはリッチカウンタＲＣをクリアせずに直接ステップ３０４に進む。この場合には燃料噴射が開始された後にはリッチカウンタＲＣは燃料噴射が停止された時における値に続いてカウントアップされる。
【００３４】
ステップ３０４では停止期間カウンタＦＣＣがクリアされる。
尚、本実施例では排気ガスの理論空燃比に対応する空燃比センサおよび酸素センサの出力電圧を基準値として用いているが、これらセンサが劣化した時に出力可能な最大の出力電圧以下の値であればいかなる値を基準値としてもよい。
また本実施例では空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなったときに噴射燃料量を排気空燃比をリッチとするような初期値とし、その後、排気空燃比のリッチ度合が小さくなるように徐々に噴射燃料量を減少せしめているが、排気空燃比を全体として僅かばかりリーンとするためにはこれとは逆の制御とすればよい。即ち空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなったときに噴射燃料量を排気空燃比をリーンとするような初期値とし、その後、排気空燃比のリーン度合が小さくなるように徐々に噴射燃料量を増大する。
【００３５】
また本実施例では空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなると即座に噴射燃料量を排気空燃比がリッチとなるような初期値としているが、空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなってから予め定められた時間が経過した時に噴射燃料量を上記初期値とし、排気空燃比を全体として弱リッチに制御してもよい。
【００３６】
また本実施例では燃料噴射停止期間が比較的長い時にはリッチカウンタＲＣを零とし、噴射燃料量を初期値としているが、燃料噴射停止期間が比較的長い時において燃料噴射が再開された時に噴射燃料量を燃料噴射が停止された時点の量とし、その後、予め定められた時間が経過し、三元触媒１４が活性化した後にリッチカウンタＲＣを燃料噴射が停止された時点のカウント値からカウントアップすると共に噴射燃料量を減少するようにしてもよい。
【００３７】
また本実施例において空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなった時には空燃比センサ１５により検出される排気空燃比がリッチからリーンに変わった時が含まれる。勿論、噴射燃料量を排気空燃比がリーンとなる初期値とする実施例では空燃比センサ１５の出力値Ｖ１がその基準値Ｖ１Ｒとなった時には空燃比センサ１５により検出される排気空燃比がリーンからリッチに変わった時が含まれる。
【００３８】
さらに本実施例の酸素センサ２９を備えていない内燃機関に本発明の空燃比制御を適用することもできる。この場合、上記実施例の酸素センサ２９の出力値Ｖ２に基づく制御は空燃比センサ１５の出力値Ｖ１に基づいて制御される。
さらに本実施例の空燃比センサ１５を備えていない内燃機関に本発明の空燃比制御を適用することもできる。この場合、上記実施例の空燃比センサ１５の出力値Ｖ１に基づく制御は酸素センサ２９の出力値Ｖ２に基づいて制御される。
【００３９】
また上記実施例では空燃比センサ１５および酸素センサ２９は排気空燃比が理論空燃比となったことのみを検出できれば十分であるので、これらセンサは排気空燃比が理論空燃比となったときのみ電圧を出力するものでもよい。
【００４０】
【発明の効果】
１番目から６番目の発明によれば常に空燃比検出手段により検出される排気ガスの予め定められた空燃比に基づいて燃料噴射弁から噴射すべき燃料の量が制御される。即ち噴射燃料量の排気ガスの空燃比の大きさに応じては決定されない。このように実際の排気ガスの空燃比の大きさからずれやすい検出される排気ガスの空燃比の大きさを本発明では用いないので排気ガスの空燃比を正確に所望の空燃比に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空燃比制御装置を適用した内燃機関を示す図である。
【図２】本発明の空燃比制御を説明するためのタイムチャートである。
【図３】予め定められた噴射燃料量のマップである。
【図４】予め定められた減分のマップである。
【図５】補正係数のマップである。
【図６】リッチ期間を示すカウンタ値に関する予め定められたカウンタ値のマップである。
【図７】燃料噴射停止領域を示すマップである。
【図８】燃料噴射停止が実行された場合の空燃比制御を説明するためのタイムチャートである。
【図９】本発明の排気空燃比制御のフローチャートである。
【図１０】燃料噴射停止期間を示すカウンタ値に関する予め定められたカウンタ値のマップである。
【図１１】補正係数制御のフローチャートである。
【図１２】リッチカウンタ制御のフローチャートである。
【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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