(57)【要約】【課題】  常にＬＡＦフィードバック制御運転に円滑に入ることができ、ドライバビリティを良好に保つことができる内燃機関の空燃比制御装置を供する。【解決手段】  内燃機関の排気系に触媒装置とともに比例型空燃比センサ15が設けられ、同比例型空燃比センサ15の検出空燃比がフィードバックされて燃料噴射量の制御に供されて空燃比制御が行われる内燃機関の空燃比制御装置において、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段10，12，13と、運転状態検出手段10，12，13の検出結果に基づいてフィードバック制御条件が成立するか否かを判定する判定手段20とを備え、判定手段20がフィードバック制御条件が成立すると判定した時点から所定時間を経過した後に比例型空燃比センサ15の検出空燃比に従って燃料噴射手段５を制御するフィードバック制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に触媒装置とともに比例型空燃比センサが設けられ、同比例型空燃比センサの検出空燃比がフィードバックされて燃料噴射量の制御に供されて空燃比制御が行われる内燃機関の空燃比制御装置において、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づいてフィードバック制御条件が成立するか否かを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段がフィードバック制御条件が成立すると判定した時点から所定時間を経過した後に前記比例型空燃比センサの検出空燃比に従って燃料噴射手段を制御するフィードバック制御を実行す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】
前記運転状態検出手段は、少なくとも機関回転数およびスロットル開度を検出する手段であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に排気系に比例型空燃比センサが設けられた空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気系に三元触媒とともに比例型空燃比センサが設けられて空燃比のフィードバック制御が実行される例は、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１５７４２号公報
【０００３】
同特許文献１には、内燃機関の排気系に三元触媒とともにその下流側にＮＯｘ吸収剤が設けられ、両者間にＯ２センサが配置され、該三元触媒の上流側にＬＡＦセンサ（比例型空燃比センサ）が配置された構成が開示されている。
【０００４】
ＬＡＦセンサの出力に応じたフィードバック制御が実行されるのは、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立するときであるとして、ＬＡＦセンサが活性化しており、燃料供給遮断運転あるいはスロットル全開運転を実行していないこと等を成立条件としている。
【０００５】
このＬＡＦフィードバック制御条件が成立すると、ＬＡＦセンサの出力に基づいて空燃比補正係数を演算して、基本燃料噴射時間に乗算して燃料噴射時間を算出し、同燃料噴射時間に従って燃料噴射弁を駆動することで、ＬＡＦフィードバック制御が実行されるようになっている。
すなわち、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立すると、即時にＬＡＦフィードバック制御が実行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、Ｏ２センサが、理論空燃比の前後において急激に変化して低レベル（リーン）と高レベル（リッチ）の２値のみを出力するのに対して、ＬＡＦセンサは、排気ガス中の酸素濃度に略比例した検出信号をリニアに出力するので、スロットルを開いて加速しているときに、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した場合、燃料としてはリッチ傾向にあり、ＬＡＦセンサはこれに反応して大きく出力を変化させる。
【０００７】
図３は、その状況を示した例であり、上側のグラフはＬＡＦセンサの検出空燃比（細い実線で示す）と目標空燃比（太い実線で示す）の変化を示し、下側のグラフは空燃比補正係数ＫＬＡＦの変化を示している。
【０００８】
スロットルを開けて加速していたため、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した時点Ｔ０からＬＡＦセンサの検出空燃比は、大きくリッチ側に変化している。
したがって、このＬＡＦセンサの検出空燃比の変化に対して空燃比補正係数ＫＬＡＦは、1.0より大きく減少して（破線で示す）燃料噴射量を抑制しＬＡＦセンサの検出空燃比を目標空燃比に近づけるように変化する。
【０００９】
このＬＡＦフィードバック制御条件の成立直後の空燃比補正係数ＫＬＡＦの大きな変化は、燃料噴射量を抑制し過ぎて、結果フィードバック制御開始時に運転者に違和感を与えドライバビリティを悪化させる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、常にＬＡＦフィードバック制御運転に円滑に入ることができ、ドライバビリティを良好に保つことができる内燃機関の空燃比制御装置を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関の排気系に触媒装置とともに比例型空燃比センサが設けられ、同比例型空燃比センサの検出空燃比がフィードバックされて燃料噴射量の制御に供されて空燃比制御が行われる内燃機関の空燃比制御装置において、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいてフィードバック制御条件が成立するか否かを判定する判定手段とを備え、前記判定手段がフィードバック制御条件が成立すると判定した時点から所定時間を経過した後に前記比例型空燃比センサの検出空燃比に従って燃料噴射手段を制御するフィードバック制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置とした。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記運転状態検出手段は、少なくとも機関回転数およびスロットル開度を検出する手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、判定手段がフィードバック制御条件が成立すると判定した時点から所定時間を経過した後に比例型空燃比センサの検出空燃比に従って燃料噴射手段を制御するフィードバック制御を実行するので、フィードバック制御条件の成立直後の比例型空燃比センサの検出空燃比の大きな変化などは無視され、円滑にフィードバック制御に入ることができ、ドライバビリティを良好に保つことができる。
【００１４】
請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、少なくとも機関回転数およびスロットル開度を検出するので、少なくとも機関回転数とスロットル開度をもとにフィードバック制御条件を判定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一実施の形態について図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係る空燃比制御装置の全体構成図である。
同図において、内燃機関１は、吸気管２より燃料と空気の混合気を吸入し燃焼により動力を得て運転されるもので、燃焼後の排気ガスは排気管３により外部に排出される。
【００１６】
吸気管２の途中にはスロットルボディ４が介装され、その内部にはスロットル弁４ａが配設され、スロットル弁４ａにはスロットル弁開度センサ10が連結されており、該スロットル弁４ａの開度θTHに応じた検出信号を出力する。
【００１７】
同スロットル弁４ａより下流側で内燃機関１の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に燃料噴射弁５が設けられている。
各燃料噴射弁５は、図示しない燃料ポンプに接続され、ＥＣＵ20からの指示信号により燃料噴射弁５の開弁時間（燃料噴射時間）が制御され、燃料噴射量が制御される。
【００１８】
かかる内燃機関１の運転状態は、各負荷検出手段により検出されるようになっており、スロットルボディ４のすぐ下流の枝管に吸気管２内の絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧センサ11が設けられ、内燃機関１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲に取り付けられた機関回転数センサ12により機関回転数ＮＥが検出され、同機関回転数センサ11は内燃機関１のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度基地で信号パルス（ＴＤＣ信号パルス）を出力するものである。
【００１９】
また、内燃機関１のシリンダブロックの冷却水を満たしたシリンダの周壁には冷却水温ＴＷを検出する機関水温センサ13が設けられている。
【００２０】
排気管３には、三元触媒６が配設されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。
この三元触媒６の上流側に比例型空燃比センサであるＬＡＦセンサ15が配置されている。
ＬＡＦセンサ15は、排気ガス中の酸素濃度に略比例したレベルの検出信号を出力する。
【００２１】
以上の各種センサの検出信号は全て電子コントロールユニットＥＣＵ20に入力され、ＥＣＵ20は、ＣＰＵ，記憶手段，入出力インタフェースを備え、ＣＰＵにより上記情報に基づき演算処理を行い、各種制御信号を各駆動装置に出力して最適制御を行う。
【００２２】
空燃比を制御することになる燃料噴射弁５の制御については、ＣＰＵは、上記各種センサの検出信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々の機関運転状態を判別するとともに、機関運転状態に応じ、次の演算式に基づき、燃料噴射時間Ｔoutを演算する。
Ｔout＝Ｔi×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２
【００２３】
ここに、Ｔiは燃料噴射弁５の噴射時間の基準値であり、機関回転数Ｎｅと吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴiマップから検索される。
ＫＬＡＦは、ＬＡＦフィードバック補正係数であって、ＬＡＦセンサ15により検出される排気ガス中の酸素濃度に応じて設定されるものである。
【００２４】
Ｋ１，Ｋ２はそれぞれ各種機関パラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、機関運転状態に応じた燃費特性、機関加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２５】
ＥＣＵ20によるＬＡＦフィードバック制御の手順を図２のフローチャートに示し、説明する。
まず、ＬＡＦセンサ15が検出した検出空燃比を読込み（ステップ１）、次に他の運転状態を検出するための前記スロットル弁開度センサ10によるスロットル開度θ、機関回転数センサ12による機関回転数ＮＥ等を読込む（ステップ２）。
【００２６】
そしてステップ３で、前記運転状態からフィードバック制御条件が成立するか否かを判断する。
フィードバック制御成立条件は、スロットル開度θTHが所定開度範囲にあり、機関回転数ＮＥが所定回転数範囲にあり、かつアクセルセンサが検出した範囲が加速範囲にないことである。
【００２７】
フィードバック制御条件が満足されないときは、フィードバック制御は実施されずオープンループ制御を実施することになる。
ステップ３でフィードバック制御条件が成立しないと判断したときは、ステップ４に進み、タイマーＴをリスタートさせて、ステップ５でＬＡＦフィードバック補正係数ＫＬＡＦを１とする。
【００２８】
ＫＬＡＦ＝１とすることは、前記燃料噴射時間Ｔoutの演算式における燃料噴射弁５の基準噴射時間Ｔiに乗算されるＬＡＦフィードバック補正係数ＫＬＡＦが１ということで、基準噴射時間Ｔiが修正されることがなく、すなわちＬＡＦフィードバック制御が実施されず、オープンループ制御が実施されることを意味する。
【００２９】
ステップ３でフィードバック制御条件が成立したと判断されたときは、ステップ６に飛び、タイマーＴが所定時間ｔ１を計時したか否かを判別する。
タイマーＴは、前記ステップ４でリスタートしたものであり、ステップ３でフィードバック制御条件が成立したと判定が切り替ったときからの時間を計時することができる。
【００３０】
そして、所定時間ｔ１は、フィードバック制御開始時の空燃比の変動を回避できる程度の時間（例えば１秒程度）である。
この所定時間ｔ１が計時されるまでは、ステップ６から本ルーチンを抜け、ステップ１に戻り、ステップ１，２，３，６を繰り返し、その間はＫＬＡＦ＝１のままでオープンループ制御が継続している。
【００３１】
所定時間ｔ１が計時されると、ステップ６からステップ７に進み、目標空燃比が算出される。
スロットル開度θTHと機関回転数ＮＥとから目標空燃比を検索する検索マップが予め決められて記憶手段に記憶されており、ステップ７でこの検索マップから目標空燃比が抽出算出される。
【００３２】
そして、次のステップ８でＬＡＦフィードバック補正係数ＫＬＡＦが演算される。
ＬＡＦセンサ15が検出した検出空燃比とステップ７で算出された目標空燃比との差を縮めて目標空燃比に検出空燃比を近づける適当なＬＡＦフィードバック補正係数ＫＬＡＦが演算される。
【００３３】
このＬＡＦフィードバック補正係数ＫＬＡＦが基準噴射時間Ｔiに乗算されて燃料噴射時間Ｔoutが修正され、フィードバック制御が実行される。
【００３４】
以上のように、フィードバック制御条件が成立しても即時にフィードバック制御を実施せず、所定時間ｔ１の経過を待ってフィードバック制御を実行するので、ＬＡＦフィードバック制御条件の成立直後の空燃比補正係数ＫＬＡＦの大きな変化は回避され、ドライバビリティは良好に保たれる。
【００３５】
スロットルを開いて加速しているときに、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した場合、前記した図３を参照して、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した時点Ｔ０からＬＡＦセンサの検出空燃比は、大きくリッチ側に変化している。
【００３６】
前記した従来の場合、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立すると、ＬＡＦセンサの検出空燃比の変化に即時に応じて空燃比補正係数ＫＬＡＦは、1.0より大きく減少して（破線で示す部分）、この空燃比補正係数ＫＬＡＦをもとにフィードバック制御に入っていたが、本実施の形態では、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した時点Ｔ０から所定時間ｔ１経過した時点Ｔ１まで空燃比補正係数ＫＬＡＦ＝1.0のままとしてＬＡＦフィードバック制御に入らない。
【００３７】
フィードバック制御に入るときは、スロットルを開いて加速する状態は一時的であり（加速が継続するときはオープンループ制御となる）、所定時間ｔ１はこの検出空燃比のリッチ側への変化が治まる時間であり、約１秒程度である。
【００３８】
したがって、スロットルを開いて加速しているときに、ＬＡＦフィードバック制御条件が成立した場合に、ＬＡＦセンサがＬＡＦフィードバック制御条件の成立直後反応して大きく出力を変化させても、これが無視され、空燃比補正係数ＫＬＡＦに影響を与えず、燃料噴射量を抑制し過ぎることはなく、常にフィードバック制御運転に円滑に入ることができ、ドライバビリティを良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空燃比制御装置の全体構成図である。
【図２】ＬＡＦフィードバック制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】目標空燃比、検出空燃比および空燃比補正係数ＫＬＡＦの変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…内燃機関、２…吸気管、３…排気管、４…スロットルボディ、５…燃料噴射弁、６…三元触媒、
10…スロットル弁開度センサ、11…吸気管内絶対圧センサ、12…機関回転数センサ、13…機関水温センサ、15…ＬＡＦセンサ、
20…ＥＣＵ。
【図１】
2006161682.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006161682.tif 000005