(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも機関水温を含む機関運転条件を検出する運転条件検出手段と、
機関の燃焼状態に基づいて機関に回転変動で示される機関の安定度合いを検出する安定度検出手段と、
機関運転条件に応じて少なくとも機関水温が所定水温以上であって、安定度検出手段により検出される機関の安定度合いが所定の安定度合いより高いときに、機関吸入混合気の目標空燃比を理論空燃比より希薄側のリーン空燃比に切換える空燃比切換制御手段と、
前記空燃比切換制御手段による目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関運転条件に基づいて、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の補正量を算出する制御因子補正量算出手段と、
前記制御因子補正量算出手段で算出された制御因子補正量に基づいて前記機関制御因子の制御量を算出する制御量算出手段と、
該制御量算出手段で算出された制御量に基づいて前記制御因子を制御する制御因子制御手段と、
前記制御因子制御手段により制御された制御因子に基づく安定度合いが所定の安定度合いより高くなるようにしつつ、安定度合いが高ければ前記空燃比切換制御手段に係る前記所定水温が低くなるように補正する水温補正量を算出する水温補正量算出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空燃比切換制御手段による目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関運転条件に基づいて、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の学習値を算出する制御因子学習値算出手段と、
前記制御因子学習値を記憶する書換え可能な制御因子学習値記憶手段と、
該制御因子学習値記憶手段に記憶された制御因子学習値を前記制御因子学習値算出手段で算出された制御因子学習値に書き換える制御因子学習値更新手段と、
を含んで構成され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】
機関燃焼状態を制御する制御因子として機関の点火時期を含み、
前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が高温時ほど、より遅角側の点火時期になるように該点火時期に係る補正量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関燃焼状態を制御する制御因子が機関吸入混合気の目標空燃比及び機関の点火時期であり、
前記制御因子補正量算出手段は、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が低温時ほど、より濃厚側の空燃比に補正するように目標空燃比に係る補正量を算出すると共に、遅角側の点火時期になるように該点火時期に係る補正量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記安定度検出手段が、
機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
機関回転数検出手段の検出値に基づいて機関の回転変動値を算出する回転変動値算出手段と、
を含んで構成され、回転変動値算出手段の算出値に基づいて機関の安定度合いを検出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、機関運転条件に応じて少なくとも機関水温が所定水温以上のときに、機関吸入混合気の目標空燃比を理論空燃比より希薄側のリーン空燃比に切換える内燃機関における制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の制御装置である空燃比制御装置としては、例えば特開昭６０−２３０５３２号公報等に示されるようなものがある。
これは、排気ガス中の特定成分濃度を検出する手段と、機関暖機中も検出した特定成分濃度に応じて機関の空燃比状態を理論空燃比よりリーン側の目標空燃比に閉ループ制御する手段と、機関温度を検出する手段と、前記閉ループ制御手段による制御目標空燃比を検出した機関温度に応じて可変制御する手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置であり、機関暖機中もリーン側目標空燃比に閉ループ制御すると共にその目標空燃比を機関温度に応じて可変制御可能とし、もって暖機中における空燃比をそのときの燃料の霧化状態の程度に応じた値に制御することを可能とし、もって運転特性の悪影響を与えることなく暖機時の燃料消費率向上を図ろうとしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような、機関暖機中に空燃比をリーン側目標空燃比に閉ループ制御するものにあっては、以下に述べるような問題点がある。
即ち、空燃比の補正が暖機中のみに行われるため、暖機後は機関温度が変化しても目標空燃比は一定として該目標空燃比を変化させることはないので、暖機後に機関温度が変化した場合には、ＮＯｘ 排出量が増大したり、エンジン安定度が悪化したりするという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、機関運転条件に応じて少なくとも機関水温が所定水温以上のときに、機関吸入混合気の目標空燃比を理論空燃比より希薄側のリーン空燃比に切換える内燃機関であって、希薄燃焼状態運転中の制御因子の目標値を機関水温によって変化させることにより、暖機後のＮＯｘ 排出量の増大を防止したり、エンジン安定度を向上させることが可能となる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、少なくとも機関水温を含む機関運転条件を検出する運転条件検出手段と、機関の燃焼状態に基づいて機関に回転変動で示される機関の安定度合いを検出する安定度検出手段と、機関運転条件に応じて少なくとも機関水温が所定水温以上であって、安定度検出手段により検出される機関の安定度合いが所定の安定度合いより高いときに、機関吸入混合気の目標空燃比を理論空燃比より希薄側のリーン空燃比に切換える空燃比切換制御手段と、前記空燃比切換制御手段による目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関運転条件に基づいて、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の補正量を算出する制御因子補正量算出手段と、前記制御因子補正量算出手段で算出された制御因子補正量に基づいて前記機関制御因子の制御量を算出する制御量算出手段と、該制御量算出手段で算出された制御量に基づいて前記制御因子を制御する制御因子制御手段と、前記制御因子制御手段により制御された制御因子に基づく安定度合いが所定の安定度合いより高くなるようにしつつ、安定度合いが高ければ前記空燃比切換制御手段に係る前記所定水温が低くなるように補正する水温補正量を算出する水温補正量算出手段と、を備えて構成した。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、前記空燃比切換制御手段による目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関運転条件に基づいて、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の学習値を算出する制御因子学習値算出手段と、前記制御因子学習値を記憶する書換え可能な制御因子学習値記憶手段と、該制御因子学習値記憶手段に記憶された制御因子学習値を前記制御因子学習値算出手段で算出された制御因子学習値に書き換える制御因子学習値更新手段と、を含んで構成した。
【０００７】
また請求項３記載の発明として、機関燃焼状態を制御する制御因子として機関の点火時期を含み、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が高温時ほど、より遅角側の点火時期になるように該点火時期に係る補正量を算出するようにしてもよい。
また請求項４記載の発明として、機関燃焼状態を制御する制御因子を機関吸入混合気の目標空燃比及び機関の点火時期として、前記制御因子補正量算出手段が、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が低温時ほど、より濃厚側の空燃比に補正するように目標空燃比に係る補正量を算出すると共に、遅角側の点火時期になるように該点火時期に係る補正量を算出するようにしてもよい。
【０００８】
また請求項５記載の発明として、前記安定度検出手段を、機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、機関回転数検出手段の検出値に基づいて機関の回転変動値を算出する回転変動値算出手段と、を含んで構成し、回転変動値算出手段の算出値に基づいて機関の安定度合いを検出するようにしてもよい。
【０００９】
【作用・効果】
請求項１記載の発明によれば、目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときには、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の制御量が補正演算され、算出された制御量に基づいて前記制御因子が制御されることとなるが、少なくとも機関水温が所定水温以上であって、安定度検出手段により検出される機関の安定度合いが所定の安定度合いより高いときに、リーン空燃比への切換え制御が行われ、また該制御因子に基づく安定度合いが所定の安定度合いより高くなるようにしつつ、安定度合いが高ければ前記空燃比切換制御手段に係る前記所定水温が低くなるように補正されるので、燃焼状態に起因する安定度をより高めつつ、リーン運転許可域を拡大して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、前記制御因子補正量を算出する際に、所謂学習によって書換え可能な制御因子学習値を更新した新たな学習値を補正量として用いることが可能となり、制御因子を制御する際の制御性が良好となる。
また、請求項３記載の発明によれば、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が高温時ほど、より遅角側の点火時期になるように補正される。
【００１１】
即ち、高温時ほど燃焼最終の排気温度を下げてＮＯｘを減少させ、また、適切な燃焼温度を持続させてＨＣを燃焼させ、その発生量を減少させることが可能となるという作用がある。
また、請求項４記載の発明によれば、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が低温時ほど、より濃厚側の空燃比になるように補正されると共に、遅角側の点火時期になるように補正される。
【００１２】
また、請求項５記載の発明によれば、回転変動値算出手段の算出値に基づいて機関の安定度合いが検出されるが、回転変動値は機関の安定度合いを確実に反映しているので、所定の運転状態において回転変動値を算出することで、機関自体の安定度合いを検出することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例に係るシステム構成を示す図である。
図１において、機関本体１には、吸気通路２及び排気通路３が接続される。吸気通路２には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ４、スロットルバルブ５及び燃料噴射弁６が設けられている。また、排気通路３には、排気中の酸素濃度を検出するＯ2 センサ７が設けられている。８はスロットルバルブ５の開度を検出するスロットルセンサ、９は機関回転数を検出する機関回転数検出手段であるクランク角センサ、１０は水温センサ、１１はトランスミッションのギヤ位置を検出するギヤ位置センサである。
【００１４】
コントロールユニット２０は、マイクロコンピュータを内蔵しており、クランク角センサ９からの機関回転検出信号に基づいて検出した機関の回転変動が目標の安定度となるよう後述する安定度制御を実行する。このコントロールユニット２０は、安定度制御時に演算される制御データを書き換え自由に記憶する記憶手段としてのメモリを備えており、このメモリが制御因子学習値記憶手段及び水温学習値記憶手段に相当する。そして、コントロールユニット２０は、後述する各フローチャートで示すように、空燃比切換制御手段、目標空燃比補正量算出手段、目標空燃比算出手段、空燃比制御手段、制御因子補正量算出手段、制御量算出手段、制御因子制御手段、安定度検出手段、水温補正量算出手段、空燃比切換判定手段、空燃比切換禁止手段、制御因子学習値算出手段、制御因子学習値更新手段、水温学習値算出手段、水温学習値更新手段及び回転変動値算出手段の各機能をソフトウエア的に備えているものである。
【００１５】
次に、図２〜図１９に基づいて本実施例の制御動作を説明する。
まず、図２、図３は、以下に述べる第１実施例〜第４実施例に係る基本制御ルーチンである。
図２は、本実施例の安定度制御における機関制御因子（例えば第１実施例では燃料噴射量、第２実施例では点火進角）の燃焼安定化に関連する制御量、即ち、燃空比補正係数Ｄmlを算出するルーチンであり、制御量算出手段の機能である。このルーチンは、本実施例ではクランク角センサから出力される気筒毎の基準信号（ＲＥＦ信号）に基づいて機関回転数を検出しており、前記基準信号周期で実行される。尚、クランク角センサからの角度信号に基づいて機関回転数を検出する場合には、時間同期で実行される。
【００１６】
まずステップ１（図中Ｓ１で示し以下同様とする）では、後述する目標燃空比補正係数設定ルーチンにより、目標燃空比補正係数Ｔdml をマップ燃空比Ｍdmlから設定する。
次のステップ２からは燃空比の切替えのダンパ操作を行う。これは空燃比の緩やかな切替えにより、トルクの急激な変化を防止し運転性能を適切にすることを目的としている。
【００１７】
まず、ステップ２では、現在記憶保持されている最新の燃空比補正係数Ｄmlとステップ１で設定された目標燃空比補正係数Ｔdml との比較を行い、もし、Ｄml≧Ｔdml であれば（ＹＥＳ）、目標よりリッチと判断し、ステップ３へ進み、記憶保持されているＤmlを前回値Ｄmln-1 に置き換えて予め設定したリーン方向への空燃比変化速度値Ｄdmllを減算することで新しいＤmlを求め（図３参照）、更に、ステップ４で、ＤmlがＴｄml未満とならないようにＤmlに制限を与えながら、燃空比補正係数Ｄmlを更新し、フローを終了する。
【００１８】
また、Ｄml≧Ｔdml でなければ（ＮＯ）、目標よりリーンと判断し、ステップ５へ進み、記憶保持されているＤmlを前回値Ｄmln-1 に置き換えて予め設定したリッチ方向への空燃比変化速度値Ｄdmlrを加算することで新しいＤmlを求め（図３参照）、更に、ステップ６で、ＤmlがＴｄmlを越えないようにＤmlに制限を与えながら、燃空比補正係数Ｄmlを更新し、フローを終了する。
【００１９】
このようにして求められた燃空比補正係数Ｄmlが燃料噴射量算出に用いられる。
次に、以上のようにして算出された燃空比補正係数Ｄmlを使って燃料噴射量を算出し出力するルーチンを図４のフローチャートに示し説明する。このルーチンが制御手段の機能である。また、このルーチンは、１０ms毎に実行される。尚、制御因子が点火時期の場合は当該ルーチンが用いられないことは勿論である。
【００２０】
まず、ステップ１１で、燃空比補正係数Ｄmlを用いて、目標燃空比Ｔfbyaを下記の式により算出する。
Ｔfbya＝Ｄml＋Ｋtw＋Ｋas
ここで、Ｋtwは水温増量補正係数、Ｋasは始動後増量補正係数である。
次に、ステップ１２では、エアフローメータ４の検出信号をＡ／Ｄ変換し、リニアライズして吸入空気流量Ｑを求める。
【００２１】
ステップ１３では、機関回転数Ｎｅと吸入空気流量Ｑとに基づいて算出する基本噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ、Ｋは比例定数）から所定時間の平均値Ａvtp を求める。
ステップ１４では、下記の式により実際の燃料噴射量Ｔｉを求める。
Ｔｉ＝Ａvtp ×Ｔfbya×Ｋtr×（α＋αm ）＋Ｔｓ
ここで、Ｋtrは過渡補正係数、αは空燃比フィードバック補正係数、αm は空燃比学習補正係数、Ｔｓは無効パルス幅である。
【００２２】
次に、ステップ１５では、燃料カット判定を行い、ステップ１６で燃料カット条件か否かの判定を行い、ＮＯの時はステップ１７で、燃料噴射量Ｔｉを出力レジスタにストアすることで、噴射タイミングでの噴射に備える。また、ＹＥＳの時はステップ１８でＴｓを出力レジスタにストアする。尚、Ｔfbyaの計算以外は従来の燃料噴射量の演算処理と同様である。
【００２３】
次に、基本制御動作に係る第１実施例を、図５〜図８を参照しつつ説明する。本第１実施例では、前記制御因子が機関吸入混合気の目標空燃比としての図２のフローで使用する目標燃空比補正係数Ｔdml であり、該目標燃空比補正係数Ｔdml をマップ燃空比Ｍdml から算出するルーチンを図５のフローチャートに示し説明する。なお、当該目標燃空比補正係数Ｔdml は機関水温により変化する。また、このルーチンは、バックグランドジョブ（ＢＧＪ）で実行される。
【００２４】
まず、ステップ２１では、水温センサ１０により検出される機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯以上であるか否かを判断し、Ｔｗ≧Ｔｗｌ♯であると判断された場合には、ステップ２２に進む。
ステップ２２で、リーン条件を判定するが、これは燃費，排気，運転性の要求から希薄燃焼させたい領域を設定しておき、現運転条件がその範囲にあるかを判定するものであるが、ここでは詳細な説明を省略し、該説明については後述する。また、ステップ２２では後述するリーンフラグＦｌｅａｎの判定も行う。
【００２５】
次に、ステップ２２で、リーン条件あるいはＦｌｅａｎ＝１であれば、ステップ２３に進み図６に示すリーン燃空比マップＭＤＭＬＬを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
ステップ２４では、機関水温Ｔｗから水温補正燃空比Ｔｗdml を演算する。これは、例えば図７に示すように、テーブルより演算されるものであり、基準水温（基準燃空比ＭＤＭＬＬ設定水温）に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、気化性能が上がるため感度も大きくなり補正量が増大するものである。ここで、該水温補正燃空比Ｔｗdml はマップ燃空比Ｍdml から減算される量であるので、もって基準水温に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、目標燃空比補正係数Ｔdml をリーン側に補正するような量となっている。
【００２６】
なお、当該基準水温は前記所定水温Ｔｗｌ♯より高い水温である（Ｔｗｌ♯≦基準水温）。
ステップ２５では、マップ燃空比Ｍdml から水温補正燃空比Ｔｗdml を減算して目標燃空比補正係数Ｔdml を算出する。
一方、ステップ２１で機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯未満である場合、即ちＴｗ＜Ｔｗｌ♯であると判断された場合、およびステップ２２で、リーン条件でないあるいはＦｌｅａｎ＝０と判断された場合には、ステップ２６に進み図８に示すリーン領域を含まない理論空燃比マップＭＤＭＬＳを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
【００２７】
ステップ２７では、マップ燃空比Ｍdml を目標燃空比補正係数Ｔdml として、当該ルーチンを終了する。
即ち、当該ルーチンにおいては、制御因子としての燃空比の学習も行われている。
従って、本第１実施例では、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が高温時ほど、より希薄側の空燃比に補正され、ＮＯｘ排出限界が高水温時ほどリーン空燃比側にシフトするので、上記稀薄側への空燃比補正によりＮＯｘ排出量を限界内に留めることが可能となり、かつ、燃費の向上を図ることが可能となるという効果がある。
【００２８】
次に、第２実施例の制御動作を、図９及び図１０を参照しつつ説明する。第２実施例では、前記制御因子が機関吸入混合気の点火時期としての目標点火時期Ｔadv であり、該目標点火時期Ｔadv をマップ燃空比に相当する点火時期Ｍadv から算出するルーチンを図９のフローチャートに示し説明する。なお、当該目標点火時期Ｔadv は機関水温により変化する。また、このルーチンは、バックグランドジョブ（ＢＧＪ）で実行される。
【００２９】
まず、ステップ３１では、水温センサ１０により検出される機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯以上であるか否かを判断し、Ｔｗ≧Ｔｗｌ♯であると判断された場合には、ステップ３２に進む。
ステップ３２で、リーン条件を判定するが、これは燃費，排気，運転性の要求から希薄燃焼させたい領域を設定しておき、現運転条件がその範囲にあるかを判定するものであるが、ここでは詳細な説明を省略し、該説明については後述する。また、ステップ３２では後述するリーンフラグＦｌｅａｎの判定も行う。
【００３０】
次に、ステップ３２で、リーン条件件あるいはＦｌｅａｎ＝１であれば、ステップ３３に進みリーン燃空比時点火進角マップＭＡＤＶＬ（図示せず）を、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭadv とする。
ステップ３４では、機関水温Ｔｗから水温補正点火進角Ｔｗadv を演算する。これは、例えば図１０に示すように、テーブルより演算されるものであり、基準水温（基準点火進角ＭＡＤＶＬ設定水温）に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、燃焼最終の排気温度を下げてＮＯｘ を減少させ、また、適切な燃焼温度を持続させてＨＣを燃焼させ、その発生量を減少させるようにするため、水温補正点火進角をより大きく設定するものである。ここで該水温補正点火進角Ｔｗadv はマップ点火進角Ｍadv から減算される量であるので、もって基準水温に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、点火進角を遅角するような量となっている。
【００３１】
なお、当該基準水温は前記所定水温Ｔｗｌ♯より高い水温である（Ｔｗｌ♯≦基準水温）。
ステップ３５では、マップ点火進角Ｍadv から水温補正点火進角Ｔｗadv を減算して目標点火進角Ｔadv を算出する。
一方、ステップ３１で機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯未満である場合、即ちＴｗ＜Ｔｗｌ♯であると判断された場合、およびステップ３２で、リーン条件でないあるいはＦｌｅａｎ＝０と判断された場合には、ステップ３６に進み図示しない理論空燃比時点火進角マップＭＡＤＶＳを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭadv とする。
【００３２】
ステップ３７では、マップ点火進角Ｍadv を目標点火進角Ｔadv として、当該ルーチンを終了する。即ち、当該ルーチンにおいては、制御因子としての点火時期の学習も行われており、もって第２実施例は請求項３記載の発明に係る構成も有している。
従って、本第２実施例では、前記空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が高温時ほど、より遅角側の点火時期になるように補正されので、ＮＯX のの発生量を減少させることが可能となるという効果がある。
【００３３】
次に、請求項１記載の発明に係る第３実施例の制御動作を、図１１〜図１４を参照しつつ説明する。第３実施例では、機関吸入混合気の目標空燃比を理論空燃比より希薄側のリーン空燃比に切換えるか否かを判断するリーン許可水温Ｔｗｐを更新する。まず、該リーン許可水温Ｔｗｐをマップ燃空比Ｍdml に基づいて算出する状態になっているか否かを判断するリーン許可水温Ｔｗｐ算出許可判定ルーチンを図１１のフローチャートに示し説明する。また、このルーチンは、バックグランドジョブ（ＢＧＪ）で実行される。
【００３４】
まず、ステップ４１では、水温センサ１０により検出される機関水温Ｔｗが、当該リーン許可水温Ｔｗｐ算出ルーチンにより前回算出されたリーン許可水温前回値Ｔｗｐ-1以上であるか否かを判断し、Ｔｗ≧Ｔｗｐ-1であると判断された場合には、ステップ４２に進む。
ステップ４２で、リーン条件を判定するが、これは燃費，排気，運転性の要求から希薄燃焼させたい領域を設定しておき、現運転条件がその範囲にあるかを判定するものであるが、ここでは詳細な説明を省略し、該説明については後述する。また、ステップ４２では後述するリーンフラグＦｌｅａｎの判定も行う。
【００３５】
次に、ステップ４２で、リーン条件あるいはＦｌｅａｎ＝１であれば、ステップ４３に進み図６に示すリーン燃空比マップＭＤＭＬＬを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
ステップ４４では、機関水温Ｔｗから水温補正燃空比Ｔｗdml を演算する。これは、例えば図７に示すように、テーブルより演算されるものであり、基準水温（基準燃空比ＭＤＭＬＬ設定水温）に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、気化性能が上がるため感度も大きくなり補正量が増大するものである。ここで、該水温補正燃空比Ｔｗdml はマップ燃空比Ｍdml から減算される量であるので、もって基準水温に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、目標燃空比補正係数Ｔdml をリーン側に補正するような量となっている。
【００３６】
ステップ４５では、マップ燃空比Ｍdml から水温補正燃空比Ｔｗdml を減算して目標燃空比補正係数Ｔdml を算出する。
ステップ４６では、Ｏ2 センサ７による検出値に基づいて演算される実燃空比Ｄdmと、前記ステップ４５において算出された目標燃空比補正係数Ｔdml との差が所定値ε以下となってか否かを判断することにより、当該リーン許可水温が適切であったか否かを判断し、｜Ｄdm−Ｔdml ｜≦εである場合には、ステップ４７に進む。
【００３７】
ステップ４７では、後述するリーン許可水温Ｔｗｐ算出ルーチンを実行し、リーン許可水温Ｔｗｐを演算し、処理を終了する。
一方、ステップ４１で機関水温Ｔｗがリーン許可水温前回値Ｔｗｐn-1未満である（Ｔｗ＜Ｔｗｐn-1）と判断された場合、およびステップ４２で、リーン条件でないあるいはＦｌｅａｎ＝０と判断された場合には、ステップ４８に進み図８に示すリーン領域を含まない理論空燃比マップＭＤＭＬＳを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
【００３８】
ステップ４９では、マップ燃空比Ｍdml を目標燃空比補正係数Ｔdml として、当該ルーチンを終了する。次に、該リーン許可水温Ｔｗｐを算出するリーン許可水温Ｔｗｐ算出ルーチンを図１２のフローチャートに示し説明する。
ステップ５１では、クランク角センサ９からの基準信号（ＲＥＦ信号）の周期に基づいて機関回転数の安定度を算出する。この算出方法は後述の図１４のフローチャートで説明する。
【００３９】
ステップ５２では、安定度からリーン許可水温補正更新量Ｄｔｗｈを演算する。これは、例えば図１３に示すように、テーブルより演算されるものであるが、後述する安定度検出ルーチンにより得られる回転変動算出データＬljd より所定のスライスレベルＳＬ１♯との差を演算し、安定度が大きければ、即ちＬljd ＜ＳＬ１♯の場合には、リーン許可水温を低下させていち早くリーン運転に移行させても、運転性が悪化することがないので、リーン運転許可域を拡大して燃費の向上を図るようにしている。
【００４０】
ステップ５３では、記憶保持されているリーン許可水温Ｔｗｐにおいて、前回値Ｔｗｐn-1 に前記演算したリーン許可水温補正更新量Ｄｔｗｈを加算することにより新しいリーン許可水温Ｔｗｐを求め、更に、ステップ５４、リーン許可水温Ｔｗｐを所定範囲に限定するために、Ｔｗｐに上限ＴｗU ♯及び下限ＴｗD ♯の各制限を与えながら、リーン許可水温Ｔｗｐを更新し、フローを終了する。
【００４１】
即ち、当該ルーチンにおいては、制御因子としてのリーン許可水温に係る通常の学習が行われている。
ここで、当該ルーチンによりリーン許可水温Ｔｗｐを補正算出する作用について説明する。
エンジン単体評価では、大体の場合所定の水温（例えば８０℃）で評価を行っている。しかしながら、実際の車両においては水温は変化し、モード評価中においても２０℃近く水温が変化することもある。
【００４２】
即ち、エンジン単体評価で評価した結果が車両で得られないという問題があり、マッチングする上でかなりの困難な要因となる。
一方、所定の水温でマッチングを行った場合には、例えば１５℃水温が上昇すると、ＮＯｘ 排出量が約２倍ほど多く排出されるということがあり、モード評価で２０℃近く変化した場合、かなりＮＯｘ が排出されることになる。
即ち、排気規制値と運転性との両立を図るためには、適合領域を所定値確保することが必要となる。なお、水温によって制御因子の補正を行わなかった場合、リーン許可できる水温の幅が狭くなってしまい、リーンによる燃費の向上率を低減させることとなる。
【００４３】
以上の理由により、リーン運転時、水温による制御因子（例えば空燃比や点火時期等）の目標値を補正することにより、ＮＯｘ の排出量を抑え、それにより安定した排出量（車両エミッション評価・試験における試験毎のばらつきを少なくする）を得ることが可能となる。
また、リーンの許可水温域を拡げることが可能となるため、燃費の向上を図ることが可能となる。従って、本第３実施例によれば、目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときには、少なくとも一つの機関燃焼状態を制御する制御因子の制御量が補正演算され、算出された制御量に基づいて前記制御因子が制御されることとなるが、少なくとも機関水温が所定水温以上であって、安定度検出手段により検出される機関の安定度合いが所定の安定度合いより高いときに、リーン空燃比への切換え制御が行われ、また該制御因子に基づく安定度合いが所定の安定度合いより高くなるように空燃比切換制御手段に係る所定水温が補正されるので、燃焼状態に起因する安定度をより高めることが可能となるという効果がある。
【００４４】
次に図１４の安定度検出ルーチンを説明する。尚、図１４に示すものは、エンジンの回転変動から当該安定度を検出するものである。
まず、ステップ６１で、初期処理、例えば気筒毎の１８０°毎の気筒別基準信号の出力間隔（周期）を計測してこの計測値から機関回転数を演算する回転数変換処理等を行う。
【００４５】
ステップ６２で、回転信号の０．５次成分を除去するフィルタ処理を行う。ステップ６３では、回転信号の車速により変化する成分を除去するフィルタ処理を行う。以上まで回転同期で処理を行う。
ステップ６４で、バンドパスフィルタ処理を行う。ステップ６５では、前記フィルタ処理の結果を回転変動算出データＬljdとしてストアすることで本フローを終了する。ここで、図１４に示した安定度検出ルーチンが請求項５記載の発明の構成を有している。
【００４６】
即ち、当該安定度検出ルーチンを採用することにより、機関自体の安定度合いを検出することが可能となるという効果がある。
次に、第４実施例の制御動作を、図１５〜図１７を参照しつつ説明する。第４実施例では、前記制御因子が機関吸入混合気の目標空燃比としての図２のフローで使用する目標燃空比補正係数Ｔdml と機関吸入混合気の点火時期としての目標点火時期Ｔadv との両者であり、該目標燃空比補正係数Ｔdml をマップ燃空比Ｍdml から、また該目標点火時期Ｔadv をマップ燃空比に相当する点火時期Ｍadv から算出するルーチンを図１５のフローチャートに示し説明する。なお、当該目標燃空比補正係数Ｔdml 及び目標点火時期Ｔadv は機関水温により変化する。また、このルーチンは、バックグランドジョブ（ＢＧＪ）で実行される。
【００４７】
まず、ステップ１０１では、水温センサ１０により検出される機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯以上であるか否かを判断し、Ｔｗ≧Ｔｗｌ♯であると判断された場合には、ステップ１０２に進む。
ステップ１０２で、リーン条件を判定するが、これは燃費，排気，運転性の要求から希薄燃焼させたい領域を設定しておき、現運転条件がその範囲にあるかを判定するものであるが、ここでは詳細な説明を省略し、該説明については後述する。また、ステップ１０２では前述のリーンフラグＦｌｅａｎの判定も行う。
【００４８】
次に、ステップ１０３で、リーン条件あるいはＦｌｅａｎ＝１であれば、ステップ１０３に進みリーン燃空比マップＭＤＭＬＬ（図示せず）を、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
また、ステップ１０４では、リーン燃空比時点火進角マップＭＡＤＶＬ（図示せず）を、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭadvとする。
【００４９】
ステップ１０５では、機関水温Ｔｗから水温補正燃空比Ｔｗdml を演算する。これは、例えば図１６に示すように、テーブルより演算されるものであり、基準水温（基準燃空比ＭＤＭＬＬ設定水温）に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、気化性能が上がるため感度も大きくなり補正量が増大するものである。ここで、該水温補正燃空比Ｔｗdml はマップ燃空比Ｍdml から減算される量であるので、もって基準水温に対して機関水温Ｔｗが高温になるほど、目標燃空比補正係数Ｔdml をリーン側に補正するような量となっている。
【００５０】
なお、当該基準水温は前記所定水温Ｔｗｌ♯より高い水温である（Ｔｗｌ♯≦基準水温）。
ステップ１０６では、マップ燃空比Ｍdml から水温補正燃空比Ｔｗdml を減算して目標燃空比補正係数Ｔdml を算出する。
さらに、ステップ１０７では、機関水温Ｔｗから水温補正点火進角Ｔｗadv を演算する。これは、例えば図１７に示すように、テーブルより演算されるものであり、点火時期だけを単独で補正する場合と違って、基準水温（基準点火進角ＭＡＤＶＬ設定水温）に対して機関水温Ｔｗが低温になるほど、水温補正点火進角をより大きく設定するものである。ここで該水温補正点火進角Ｔｗadv はマップ点火進角Ｍadv から減算される量であるので、もって基準水温に対して機関水温Ｔｗが低温になるほど、点火進角を遅角するような量となっている。
【００５１】
なお、当該基準水温は前記所定水温Ｔｗｌ♯より高い水温である（Ｔｗｌ♯≦基準水温）。
ステップ１０８では、マップ点火進角Ｍadv から水温補正点火進角Ｔｗadv を減算して目標点火進角Ｔadv を算出する。ここで、ステップ１０７，１０８における点火時期の補正について、図１８を参照しつつ説明する。
【００５２】
図１８に示すものは、空燃比（希薄）に対する点火時期を示したものであり、機関水温によりＮＯｘ 排出量限界及びエンジン安定限界がどのように変化するかを示したものである。機関水温が高温になるとＮＯｘ 排出量限界ライン及びエンジン安定限界ラインが希薄側へとシフトすることが明らかである（詳細には、高温になるほどＮＯｘ 排出量限界は狭い運転領域となり、エンジン安定限界は広い運転領域となる）。
【００５３】
従って、排気規制のクリアとユーザへの不快感を与えないためには、この規制値で囲まれた運転領域に空燃比と点火時期の目標値を設定する必要がある。
即ち、図１８から明らかなように、例えば８０℃と４０℃とでは、ＮＯｘ 排出量限界及びエンジン安定限界の空燃比の差を所定量確保するためには、設定空燃比と点火時期が異なる。即ち、低温の方がリッチ，遅角側に設定点がシフトすることとなる。従って、図９の点火時期のみを補正する場合と違って、空燃比と点火時期の両方を補正する場合にはその点火時期の補正の特性が異なることとなる。
【００５４】
再び、図１５のフローチャートの説明に戻る。
一方、ステップ１０１で機関水温Ｔｗが固定値である所定水温Ｔｗｌ♯未満である場合、即ちＴｗ＜Ｔｗｌ♯であると判断された場合、およびステップ１０２で、リーン条件でないあるいはＦｌｅａｎ＝０と判断された場合には、ステップ１０９に進みリーン領域を含まない理論空燃比マップＭＤＭＬＳを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭdml とする。
【００５５】
そして、ステップ１１０では、図示しない理論空燃比時点火進角マップＭＡＤＶＳを、機関回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて参照し、その結果をＭadv とする。
ステップ１１１で、マップ燃空比Ｍdml を目標燃空比補正係数Ｔdml とし、ステップ１１２で、マップ点火進角Ｍadv を目標点火進角Ｔadv として、当該ルーチンを終了する。
【００５６】
即ち、当該ルーチンにおいては、制御因子としての燃空比及び点火時期の学習も行われている。
従って、本第４実施例によれば、空燃比切換制御手段により目標空燃比がリーン空燃比に切換え制御されているときに、前記機関水温が低温時ほど、より濃厚側の空燃比になるように補正されると共に、遅角側の点火時期になるように補正され、図２０に示すようにＮＯｘ 排出量が所定幅に抑えられることとなり、もってＮＯｘ 排出量の増大が防止され、また図２０に示すようにエンジン安定限界も幅所定幅に抑えられることとなり、もって運転性の悪化を防止することができると共に、希薄燃焼運転許可水温が拡大され、より希薄燃焼が可能となり、燃費の向上が図れることとなる。
【００５７】
次に、前述のステップ２２、ステップ３２、ステップ４２、ステップ７２及びステップ１０２において行われたリーン条件の判定ルーチンについて、図１９を参照しつつ説明する。
ステップ２０１、２０２においてアイドルスイッチの状態を調べ、アイドルスイッチがＯＮ，即ちスロットル弁が全閉であるか否かを判断し、ＯＦＦの時には処理を継続し、ＯＮのときにはステップ２１０にてリーン運転許可フラグＦｌｅａｎ＝０として、本ルーチンを終了する。
【００５８】
ステップ２０５で、負荷を表すパラメータであるＴｐを検出し、ＴｐＬＬ≦Ｔｐ＜ＴｐＬＨであれば処理を継続し、そうでない場合にはステップ２１０へ分岐し、終了する（ステップ２０５，２０６）。
なお、ＴｐＬＬ、ＴｐＬＨは各々リーン許可下限Ｔｐ、リーン許可上限Ｔｐ（共に固定値）である。
【００５９】
さらには、エンジン回転Ｎｅを検出し、ＮｅＬＬ≦Ｎｅ＜ＮｅＬＨであれば、次にステップ２０９で図１１に示したルーチンにおける学習収束がＯＫであるか否かを判断し、ＯＫであればリーン運転許可フラグＦｌｅａｎ＝１、即ちリーン運転許可として、本ルーチンを終了する。（ステップ２０７〜２１０）。
また、学習収束がＯＫでなければリーン運転許可フラグＦｌｅａｎ＝０、即ちリーン運転不許可として、本ルーチンを終了する。
【００６０】
なお、ＮｅＬＬ、ＮｅＬＨは各々リーン許可下限Ｎｅ、リーン許可上限Ｎｅ（共に固定値）である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すシステム構成図
【図２】同上実施例に係る基本制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】図２に示した基本制御ルーチンの作用説明する特性図
【図４】同上実施例に係る燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャート
【図５】第１実施例に係る目標燃空比補正係数Ｔdml 算出ルーチンを示すフローチャート
【図６】第１実施例に係るリーン燃空比マップ示す特性図
【図７】第１実施例に係る目標水温補正燃空比補正量テーブルを示す特性図
【図８】第１実施例に係る理論空燃比マップ示す特性図
【図９】第２実施例に係る目標点火時期Ｔadv 算出ルーチンを示すフローチャート
【図１０】第２実施例に係る点火進角補正テーブルを示す特性図
【図１１】第３実施例に係るリーン許可水温Ｔｗｐ算出許可判定ルーチンを示すフローチャート
【図１２】第３実施例に係るリーン許可水温Ｔｗｐ算出ルーチンを示すフローチャート
【図１３】第３実施例に係るリーン許可水温補正更新量Ｄｔｗｈテーブルを示す特性図
【図１４】第３実施例に係る安定度検出ルーチンを示すフローチャート
【図１５】第４実施例に係る目標燃空比補正係数Ｔdml 及び目標点火時期Ｔadv 算出算出ルーチンを示すフローチャート
【図１６】第４実施例に係る目標水温補正燃空比補正量テーブルを示す特性図
【図１７】第４実施例に係る目標点火進角補正テーブルを示す特性図
【図１８】第４実施例に係る作用を説明する特性図
【図１９】リーン条件の判定ルーチンを示すフローチャート
【図２０】第４実施例に係る効果を説明する特性図
【符号の説明】
１    機関本体
４    エアフローメータ
６    燃料噴射弁
８    スロットルセンサ
９    クランク角センサ
１０  水温センサ
２０  コントロールユニット
【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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【図１９】
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【図２０】
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