(57)【要約】【課題】車両の全開走行状態での過熱によるエンジンの破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立できるエンジンの燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１が高回転高負荷域で運転され、燃料噴射量のＯ2フィードバック中止及び燃料増量による筒内空燃比のリッチ側への制御が実行されているときに、車両が全開走行状態に至ったと判定すると、燃料増量のための増加補正係数Ｋを1.0まで次第に減少させてストイキ相当の燃料噴射量を維持する。これによりストイキ保持期間Ｔstに亘ってエンジン１の空燃比をストイキ近傍に保ち、これと並行してＯ2フィードバックを実行する。空燃比のリーン化をストイキ保持期間Ｔst中に限定することでエンジン１の過熱を防止し、このときのリーン化により三元触媒１８の浄化機能を高める。【選択図】図４
2015229930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両がスロットル全開で且つエンジンの回転速度が平衡した全開走行状態にあるか否かを判定する全開判定手段と、
上記エンジンの燃料噴射を制御すると共に、上記全開判定手段により全開走行状態と判定されているときには、上記エンジンの燃料噴射量を増加補正して空燃比をリッチ化する噴射量制御手段と、
上記全開判定手段により全開走行状態と判定されたときに、上記噴射量制御手段による増加補正量を予め設定された保持値まで次第に減少させ、該減少後に予め設定された保持期間が経過するまでは上記増加補正量を上記保持値に保ち、該保持期間が経過すると上記保持値から増加補正量を次第に増加させて減少前の値に復帰させる全開時リーン化手段と
を具備したことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記エンジンの排気通路に設けられた触媒装置と、
上記排気通路の触媒装置の上流側に設けられたＯ2センサと、
上記Ｏ2センサが活性化しているか否かを判定する活性化判定手段と、
上記活性化判定手段により上記Ｏ2センサの活性化が判定されているときに、該Ｏ2センサの出力に基づき上記エンジンの燃料噴射量をフィードバック制御して該エンジンの排気空燃比を理論空燃比近傍に保つＯ2フィードバック手段と
を備え、
上記全開時リーン化手段は、上記保持期間中において上記エンジンの燃料噴射量を理論空燃比相当の値に制御し、
上記Ｏ2フィードバック手段は、上記保持期間中に上記Ｏ2センサの出力に基づくフィードバック制御を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
上記Ｏ2フィードバック手段は、上記保持期間中に上記活性化判定手段により上記Ｏ2センサの活性化が判定されたときには、その時点から上記Ｏ2センサの出力に基づくフィードバック制御を開始する
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
上記全開時リーン化手段は、上記増加補正量を上記保持値まで減少させる過程で上記Ｏ2センサの出力が予め理論空燃比近傍に設定されたリーン判定値に到達したときに、その時点の上記増加補正量を上記保持値と見なして該増加補正量の減少を中止して保ち、
上記Ｏ2フィードバック手段は、上記Ｏ2センサの出力に基づき上記全開時リーン化手段が増加補正量の減少を中止した時点から上記Ｏ2センサの出力に基づくフィードバック制御を開始する
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
上記全開時リーン化手段は、上記保持期間の経過により上記増加補正量を上記保持値から減少前の値に復帰させるときに、上記保持期間が経過した時点で上記Ｏ2センサの出力に基づき設定されているフィードバック補正量に相当する値を上記増加補正量の初回の変化分とする
ことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】
上記全開時リーン化手段は、上記保持期間が経過した時点での上記フィードバック補正量がリーン側に設定されているときには、該フィードバック補正量に相当する値を上記増加補正量の初回の減少分とし、該初回以降は上記増加補正量を次第に増加させる
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項７】
上記全開判定手段による全開走行状態の判定に基づき上記全開時リーン化手段により上記増加補正量の減少及び増加が行われた後には、上記全開走行状態の判定が継続されていても再度の増加補正量の減少及び増加を上記全開時リーン化手段に対して禁止する増減禁止手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項８】
上記全開走行状態以外での上記エンジンの運転中において上記Ｏ2センサの出力に基づく上記Ｏ2フィードバック手段によるフィードバック制御を学習する学習手段と、
上記保持期間中における上記Ｏ2フィードバック手段によるフィードバック制御中に、上記学習手段に対して学習処理の実行を禁止する学習禁止手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制御装置に係り、詳しくは車両が全開走行状態にあるときのエンジンの過熱を防止して排ガス特性を改善するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から排ガス特性の改善や燃費向上等を目的として、エンジンへの燃料供給を電子制御化した燃料噴射制御装置が普及しており、その対象は四輪車のみならず、各種二輪車や三輪車等（本発明の車両に相当し、以下の説明でもこれらを車両と総称する）にも及んでいる。このような車両、特に小排気量エンジンを搭載した原動機付き自転車等ではエンジン出力に余裕がないことから、走行中にエンジンを高回転高負荷域で運転させる機会が多く、より詳しくはスロットル全開で且つエンジン回転速度が平衡した走行状態（以下、このような車両の走行状態を全開走行状態と称する）となる機会が多い。
【０００３】
全開走行状態ではエンジンの発生熱量が増加することから、過熱によるエンジン破損を防止する必要が生じる。そこで、通常の走行状態で実行しているＯ2センサの出力に基づく燃料噴射量のフィードバック制御を中止した上で、燃料噴射量を増量してエンジンの筒内空燃比をリッチ化（気化潜熱の増大）させる所謂燃料冷却を行っており、必然的に全開走行状態では通常走行状態に比較して排ガス特性等の面（燃費面でも）で不利になることが避けられなかった。
【０００４】
このような問題点への対策として、例えば特許文献１の技術では、エンジンの高負荷運転時に燃料増量の実行（リッチ）と非実行（リーン）とを燃料噴射タイミングの周期で繰り返している。これによりエンジンの排気空燃比は極めて短い周期でリッチとリーンとの間で変動し、それらが平均化された空燃比の排ガスが排気系の三元触媒に供給される。結果として燃料増量を継続する従来からの燃料冷却に比較して、よりリーン側の排ガス中で三元触媒の浄化が行われて排ガス特性が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、高負荷運転での過熱によるエンジンの破損防止と排ガス特性の改善との間にトレードオフの関係が成立し、双方の要件を両立させることが困難であった。
即ち、特許文献１の技術によれば、燃料増量の実行による筒内空燃比のリッチ化がエンジン破損の防止に貢献し、燃料増量の非実行による排気空燃比のリーン化が排ガス特性に改善に貢献する。そして、車両の全開走行状態が継続するほどエンジンが温度上昇して破損する可能性が高まり、一方で、車両の全開走行状態は、道路状況や運転者の運転操作等の種々の要因に応じてごく短時間で終了する場合も極めて長時間継続する場合もある。
【０００７】
よって、全開走行状態が長時間継続した場合であってもエンジンの過熱を防止可能なように、特許文献１の技術では大幅な燃料増量により筒内空燃比を十分にリッチ化する必要が生じる。ところが、このような燃料増量は排気空燃比（リッチとリーンとの平均化後の空燃比）のリーン化の妨げ、ひいては排ガス特性の改善を妨害する結果となる。当然であるが、排ガス特性の改善を優先して燃料増量を抑制すれば、筒内空燃比のリッチ化が妨げられて気化潜熱の減少によりエンジンの過熱が促進されてしまう問題が生じる。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両の全開走行状態での過熱によるエンジンの破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立させることができるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、車両がスロットル全開で且つエンジンの回転速度が平衡した全開走行状態にあるか否かを判定する全開判定手段と、エンジンの燃料噴射を制御すると共に、全開判定手段により全開走行状態と判定されているときには、エンジンの燃料噴射量を増加補正して空燃比をリッチ化する噴射量制御手段と、全開判定手段により全開走行状態と判定されたときに、噴射量制御手段による増加補正量を予め設定された保持値まで次第に減少させ、減少後に予め設定された保持期間が経過するまでは増加補正量を保持値に保ち、保持期間が経過すると保持値から増加補正量を次第に増加させて減少前の値に復帰させる全開時リーン化手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成したエンジンの燃料噴射制御装置によれば、車両が全開走行状態に至ると、その初期に全開走行状態の判定に基づき増加補正量が減少されてエンジンの空燃比が保持期間に亘ってリーン化される。保持期間中は空燃比をリーン化してもエンジン破損の恐れはなく、リーン化により排ガス特性が改善される。そして、全開走行状態が開始された初期のエンジンは比較的熱的な余裕度を有していることから、この熱的な余裕度を空燃比のリーン化のために有効活用でき、しかも、全開走行状態は何時まで継続されるか予測不能であるが、たとえ短時間で終了した場合であっても既に保持期間に亘るリーン化が完了していることから、リーン化による効果は何ら変わりなく得られる。
【００１１】
加えて、保持期間中には空燃比のリーン化によりエンジン出力が若干低下するが、増加補正量の減少及び増加を徐々に実行していることから、全開走行状態にある運転者が気付く可能性はほとんどなく、走行フィーリングの悪化が未然に防止される。
【００１２】
その他の態様として、エンジンの排気通路に設けられた触媒装置と、排気通路の触媒装置の上流側に設けられたＯ2センサと、Ｏ2センサが活性化しているか否かを判定する活性化判定手段と、活性化判定手段によりＯ2センサの活性化が判定されているときに、Ｏ2センサの出力に基づきエンジンの燃料噴射量をフィードバック制御してエンジンの排気空燃比を理論空燃比近傍に保つＯ2フィードバック手段とを備え、全開時リーン化手段が、保持期間中においてエンジンの燃料噴射量を理論空燃比相当の値に制御し、Ｏ2フィードバック手段が、保持期間中にＯ2センサの出力に基づくフィードバック制御を実行するように構成することが望ましい。
【００１３】
このように構成した場合には、保持期間中のＯ2センサの出力に基づくフィードバック制御により、理論空燃比を中心とした触媒装置のウィンドウ内にエンジンの排気空燃比を確実に制御でき、その浄化機能が一層向上する。
【００１４】
その他の態様として、Ｏ2フィードバック手段が、保持期間中に活性化判定手段によりＯ2センサの活性化が判定されたときには、その時点からＯ2センサの出力に基づくフィードバック制御を開始するように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、保持期間が開始された当初にＯ2センサが活性化していなくても、その後に活性化すると直ちにＯ2センサの出力に基づくフィードバック制御が開始されるため、高精度の空燃比制御が実現され、ひいては触媒装置の浄化機能を最大限に発揮可能となる。
【００１５】
その他の態様として、全開時リーン化手段が、増加補正量を保持値まで減少させる過程でＯ2センサの出力が予め理論空燃比近傍に設定されたリーン判定値に到達したときに、その時点の増加補正量を保持値と見なして増加補正量の減少を中止して保ち、Ｏ2フィードバック手段が、Ｏ2センサの出力に基づき全開時リーン化手段が増加補正量の減少を中止した時点からＯ2センサの出力に基づくフィードバック制御を開始するように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、Ｏ2センサの出力がリーン判定値に到達したときには、エンジンの排気空燃比が理論空燃比を超えてリーン側に反転したものと推測でき、この時点の増加補正量を保つことにより、エンジンの排気空燃比を理論空燃比近傍に制御した上でＯ2フィードバックが開始される。このため、より高精度の空燃比制御が実現され、ひいては触媒装置の浄化機能を最大限に発揮可能となる。
【００１６】
その他の態様として、全開時リーン化手段が、保持期間の経過により増加補正量を保持値から減少前の値に復帰させるときに、保持期間が経過した時点でＯ2センサの出力に基づき設定されているフィードバック補正量に相当する値を増加補正量の初回の変化分とするように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、増加補正量を減少前の値に復帰させるときのエンジンのトルク変化が抑制され、トルクショックに起因する走行フィーリングの悪化が防止される。
【００１７】
その他の態様として、全開時リーン化手段が、保持期間が経過した時点でのフィードバック補正量がリーン側に設定されているときには、フィードバック補正量に相当する値を増加補正量の初回の減少分とし、初回以降は増加補正量を次第に増加させるように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、増加補正量を減少前の値に復帰させるときに、リーン側のフィードバック補正量に対応して増加補正量の初回の変化分を減少側に設定することにより、エンジンのトルク変化が抑制される。
【００１８】
その他の態様として、全開判定手段による全開走行状態の判定に基づき全開時リーン化手段により増加補正量の減少及び増加が行われた後には、全開走行状態の判定が継続されていても再度の増加補正量の減少及び増加を全開時リーン化手段に対して禁止する増減禁止手段をさらに備えることが望ましい。
このように構成した場合には、エンジンに熱的な余裕度がない状態での増加補正量の減少及び増加の再実行が防止される。
【００１９】
その他の態様として、全開走行状態以外でのエンジンの運転中においてＯ2センサの出力に基づくＯ2フィードバック手段によるフィードバック制御を学習する学習手段と、保持期間中におけるＯ2フィードバック手段によるフィードバック制御中に、学習手段に対して学習処理の実行を禁止する学習禁止手段とをさらに備えることが望ましい。
このように構成した場合には、全開走行状態で実行されるフィードバック制御は、通常時のフィードバック制御とはエンジンの運転領域が大きく相違するため、学習処理の実行を禁止することにより誤学習を防止可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車両の全開走行状態での過熱によるエンジンの破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置を示すシステム構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行する全開ストイキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが実行する全開ストイキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】全開走行状態の開始前に既にＯ2センサが活性化しており、且つリッチ側でＯ2フィードバックが終了した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【図５】全開走行状態の開始前に既にＯ2センサが活性化しており、且つリーン側でＯ2フィードバックが終了した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【図６】ストイキ保持期間中にＯ2センサが活性化した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【図７】増加補正係数Ｋ＝1.0まで減少する以前にＯ2センサの出力がリーン判定値に達した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を二輪車（車両）に搭載されるエンジンの燃料噴射制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置を示すシステム構成図である。
本実施形態のエンジン１は、排気量５０ccの４サイクル単気筒ガソリンエンジンとして構成されており、走行用動力源として車両に搭載されている。但し、エンジン１の仕様については、これに限定されるものではなく任意に変更可能であり、例えば大排気量の多気筒エンジンに適用してもよい。
【００２３】
エンジン１のシリンダブロック２に形成されたシリンダ３内にはピストン４が摺動可能に配設され、ピストン４はコンロッド５を介してクランク軸６に連結されてピストン４の往復動に連動してクランク軸６が回転するようになっている。クランク軸６の後端（図示しない変速機側）にはフライホイール７が取り付けられ、フライホイール７の外周上の所定の角度領域にはクランク角を検出するための磁性体からなるリラクタ突起７ａが形成されている。
【００２４】
シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド９には吸気ポート９ａ及び排気ポート９ｂが形成されると共に、先端を筒内に臨ませた姿勢で点火プラグ１０が配設されている。吸気ポート９ａに接続された吸気通路１１には、上流側よりエアクリーナ１２、運転者のスロットル操作に応じて開閉されるスロットルバルブ１３、ＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）１４を備えたバイパス通路１５、及び吸気ポート９ａに向けて燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。また排気ポート９ｂに接続された排気通路１７には、排ガスを浄化するための三元触媒１８（触媒装置）及び図示しない消音器が設けられている。
【００２５】
吸気ポート９ａには吸気バルブ２０が配設され、排気ポート９ｂには排気バルブ２１が配設されている。これらの吸排気バルブ２０，２１はバルブスプリング２２により閉弁側に付勢されると共に、シリンダヘッド９上でクランク軸６に同期して回転駆動される吸気カム軸２３及び排気カム軸２４により開弁される。これによりピストン４の往復動に同期した所定のタイミングで吸気バルブ２０及び排気バルブ２１が開閉し、吸気、圧縮、膨張、排気の４つの行程からなるエンジン１の燃焼サイクルがクランク角で７２０°CA毎に繰り返される。
【００２６】
上記インジェクタ１６には、燃料タンク２５内に貯留された燃料（ガソリン）が燃料ポンプ２６により供給される。燃料ポンプ２６はインジェクタ１６と一体化され、供給ホース２７及びリターンホース２８を介してそれぞれ燃料タンク２５に対して接続されている。
燃料ポンプ２６が作動すると燃料タンク２５内の燃料が供給ホース２７を介して燃料ポンプ２６内に導かれて所定圧に加圧され、加圧後の燃料がインジェクタ１６に供給されると共に、余剰燃料がリターンホース２８を介して燃料タンク２５に回収される。これによりインジェクタ１６には常に所定圧の燃料が供給され、インジェクタ１６の開弁に応じて所定の噴射時期及び噴射量で吸気ポート９ａに向けて燃料が噴射される。
【００２７】
エンジン１の運転中には、吸気行程でピストン４の下降に伴って発生した負圧によりエアクリーナ１２を介して吸気通路１１内に外気が吸入され、吸入空気はスロットルバルブ１３の開度に応じて流量調整された後、インジェクタ１６からの噴射燃料と混合しながら吸気バルブ２０の開弁中にエンジン１の筒内に流入する。続く圧縮行程での圧縮を経て混合気は圧縮上死点の近傍で点火プラグ１０により点火され、膨張行程中に燃焼してピストン４を介してクランク軸６に回転力を付与する。続く排気行程では燃焼後の排ガスが排気バルブ２１の開弁中に筒内より排出され、排気通路１７を流通しながら三元触媒１８及び消音器を経て外部に排出される。
【００２８】
以上のエンジン１の燃焼サイクルは、ＥＣＵ３１（エンジン制御ユニット）の制御に基づき実行される。そのためにＥＣＵ３１の入力側には、上記フライホイール７に対向配置されてリラクタ突起７ａに同期した検出信号を出力する電磁ピックアップ３２、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットルセンサ３３、排気通路１７に配設されてストイキ（理論空燃比）を中心とした排気空燃比の変動に応じて出力ＶＳをステップ状に変動させるＯ2センサ３４、エンジン１の冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３５等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ３１の出力側には、上記ＩＳＣＶ１４、インジェクタ１６（制御機器）、燃料ポンプ２６、点火プラグ１０（制御機器）を駆動するイグナイタ３６等の各種デバイス類が接続されている。
【００２９】
これらのセンサ情報に基づきＥＣＵ３１は、点火プラグ１０を駆動するための点火時期制御、インジェクタ１６を駆動するための燃料噴射制御等の各種制御を実行してエンジン１を運転する。
例えばＥＣＵ３１は点火時期制御として、電磁ピックアップ３２の検出信号から算出したエンジン回転速度Ｎe及びスロットルセンサ３３により検出されたスロットル開度θth等に基づき目標点火時期を決定する。これと並行してＥＣＵ３１は、電磁ピックアップ３２の検出信号を波形整形してリラクタ７ａ（換言するとクランク角）に同期した矩形波状のクランク角信号を生成し、そのクランク角信号に基づき目標点火時期に対応するタイミングを特定した上で、イグナイタ３６を駆動して点火プラグ１０を点火させる。
【００３０】
またＥＣＵ３１は燃料噴射制御として、エンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth等に基づき燃料噴射量（実際にはインジェクタ１６の開弁時間）を決定し、吸気行程の所定タイミングでインジェクタ１６を駆動して燃料噴射を実行する（噴射量制御手段）。このときの燃料噴射の制御状況は、エンジン１の運転領域に応じて切り換えられる。
【００３１】
即ち、ＥＣＵ３１はエンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth等に基づきエンジン１の運転領域を判別し、通常の回転及び負荷域では、Ｏ2センサ３４の出力ＶＳに基づきインジェクタ１６からの燃料噴射量をフィードバック制御してエンジン１の排気空燃比をストイキ近傍に保ち（以下、この制御を単にＯ2フィードバックと称する）、これにより三元触媒１８の浄化機能を高めて排ガス特性を改善すると共に燃費節減を図る。
【００３２】
一方、高回転高負荷域では、ＥＣＵ３１は燃料噴射量のＯ2フィードバックを中止した上で、予め設定された制御マップからエンジン１の運転領域に対応する増加補正係数（≧1.0）を算出し、その増加補正係数をストイキ相当の燃料噴射量に乗算することによりインジェクタ１６からの燃料噴射量を増量する。これによりエンジン１の筒内空燃比をリッチ化した所謂燃料冷却を行い、筒内の燃焼温度の抑制によりエンジン１の過熱に起因する破損を防止する。
【００３３】
そして、このような高回転高負荷域での燃料冷却はエンジン１の排ガス特性を悪化させる要因になるため、その対策として特許文献１の技術が提案されているが、当該技術では、高負荷域でのエンジン１の運転中に燃料増量の実行（リッチ）と非実行（リーン）とを燃料噴射タイミングの周期で繰り返すだけのため、過熱によるエンジン１の破損防止と排ガス特性の改善とを両立できないという問題があった。
【００３４】
以上の問題点を鑑みて本発明者は、車両の全開走行状態（スロットル全開で且つエンジン回転速度Ｎeが平衡した走行状態）が継続したときのエンジン１の熱的な許容限界に着目した。即ち、全開走行状態が開始されてもエンジン温度は直ちに限界域に到達しないため、全開走行状態の初期にはエンジン１が比較的熱的な余裕度を有していると見なせ、全開走行状態が継続するほどエンジン１は温度上昇して余裕度の縮小に伴って破損の可能性が高まる。このような傾向は、全開走行状態の初期には筒内空燃比をリーン化する余地が存在し、全開走行状態の継続に伴ってリーン化の余地が少なくなることを意味する。
【００３５】
特許文献１の技術は、全開走行状態が継続されている限り、同一内容（リッチ・リーンの繰り返し）の制御を終始続けているため、全開走行状態が長時間継続した場合であってもエンジン１の過熱を防止可能なように、燃料増量時に大幅な増量により筒内空燃比を十分にリッチ化する必要が生じる。しかも、全開走行状態が短時間で終了した場合には、エンジン温度がそれほど上昇せずに筒内空燃比をよりリーン化できる余地があるにも拘わらず無駄にしてしまう。
【００３６】
このような点を考慮すると、エンジン１が比較的熱的な余裕度を有している全開走行状態の初期に集中的に空燃比をリーン化（リッチからストイキへの制御であり、以下、当該制御を全開ストイキ制御と称する）すれば、エンジン１の熱的な余裕度を空燃比のリーン化のために最大限に活用できると共に、その効果は、全開走行状態が短時間で終了した場合であっても同様に得られることから（既に全開ストイキ制御も完了のため）、過熱によるエンジン１の破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立可能となる。
【００３７】
以上の知見の下に、ＥＣＵ３１が車両の全開走行状態のときに実行する全開ストイキ制御について詳述する。本実施形態では、この全開ストイキ制御を実行するときのＥＣＵ３１が全開時リーン化手段及びＯ2フィードバック手段として機能する。
図２，３はＥＣＵ３１が実行する全開ストイキ制御ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ３１は車両の走行中に当該ルーチンをエンジン１の燃焼サイクルに同期した７２０°CA毎に実行する。
【００３８】
まずステップＳ２で車両が全開走行状態に至ったか否かを判定する。本実施形態では、スロットル開度θth＝最大値（スロットル全開）で且つエンジン回転速度Ｎeが平衡してそれ以上上昇しない走行状態が予め設定された判定時間Ｔsに亘って継続されたときに、車両が全開走行状態に至ったと判定する。車両が全開走行状態にあるときには、燃料噴射制御では燃料噴射量のＯ2フィードバックが中止され、燃料増量により筒内空燃比がリッチ側に制御されて燃料冷却が行われている。
なお、全開走行状態の判定条件は上記の内容に限るものではなく任意に変更可能であり、例えば、エンジン回転速度Ｎeに代えて車速Ｖを適用してもよい。
【００３９】
そして本実施形態では、車両が全開走行状態にあるときに限って全開ストイキ制御により空燃比のリーン化を図るのであるが、これは以下の２つの理由に基づく。まず、全開走行状態のときのエンジン１は高回転高負荷域に維持されて燃料冷却のための燃料増量が継続されるため、その一部期間を全開ストイキ制御によりリーン化すれば、排ガス特性の面（燃料消費の面でも）で大きな改善が得られる。また、以下に述べるようにＯ2フィードバックを伴う全開ストイキ制御は急激な運転領域の変化（例えば全開走行状態に至る直前の加速中等）にはあまり適さず、全開走行状態のときのエンジン１は高回転高負荷域でありながら定常的な運転状態に保たれることから、全開ストイキ制御の実行に好適な運転領域のためである。
【００４０】
以上の観点からステップＳ２の処理が設定されており、ＥＣＵ３１はステップＳ２の判定がＮo（否定）のときには全開ストイキ制御の実行が不要なため、一旦ルーチンを終了する。そして、車両が全開走行状態に至ってステップＳ２の判定がＹes（肯定）になるとステップＳ３に移行し、今回の全開走行状態において既に全開ストイキ制御が実行済みであるか否かを判定する。ステップＳ３の判定がＹesのときにはルーチンを終了し、判定がＮoのときには以降の処理により全開ストイキ制御を実行する。
【００４１】
全開ストイキ制御の実行によりエンジン１の空燃比が一時的にリーン化されると、エンジン１は温度上昇して熱的な余裕度が大幅に低下する。このため全開走行状態が継続されている限り、再度の全開ストイキ制御は不可能であるとの観点の下に実行を禁止しているのである（増減禁止手段）。これによりエンジン１に熱的な余裕度がない状態での全開ストイキ制御の再実行を防止でき、ひいては過熱によるエンジン破損をより確実に防止することができる。
但し、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、後述するストイキ保持期間Ｔstをごく短時間に設定した場合等には、未だエンジン１にある程度の熱的な余裕度が残存しているため、全開走行状態中の所定時間の経過後に再度全開ストイキ制御を実行してもよい。
【００４２】
続くステップＳ４では、Ｏ2フィードバックの学習処理を禁止する（学習禁止手段）。周知のようにＯ2センサ３４の出力ＶＳに応じたフィードバック補正係数Ｋfbに基づき燃料噴射量のフィードバック制御が実行され、これと並行して学習処理では、そのフィードバック補正係数Ｋfbが学習値として学習される（学習手段）。これにより、例えばＯ2センサ３４の経年劣化等で発生した出力値のズレが学習値として直ちに燃料噴射量に反映され、より応答性の良好な燃料噴射制御が可能となる。
全開ストイキ制御によると全開走行状態でもＯ2フィードバックを実行するが、通常時のＯ2フィードバックとはエンジン１の運転領域が大きく相違するため、誤学習の原因になる。そこで、全開ストイキ制御中にはＯ2フィードバックの学習処理を禁止しているのである。
【００４３】
続くステップＳ６では、Ｏ2センサ３４が活性化したか否かを判定する（活性化判定手段）。Ｏ2センサ３４の活性判定は周知であるため、詳細は述べないが、例えばＯ2センサ３４の出力ＶＳが所定の判定値まで上昇したか否か、或いはＯ2センサ３４の検出温度が所定の判定値まで上昇したか否か、或いはヒータ付きＯ2センサ３４であれば、ヒータの通電時間が所定の判定値に達したか否か等に基づき判定すればよい。
【００４４】
全開走行状態の開始前に既にＯ2センサ３４が活性化しているときにはステップＳ６でＹesの判定を下してステップＳ８に移行し、上記のように燃料増量のために適用されている増加補正係数Ｋ（増加補正量）を予め設定された所定値だけ減少させる。続くステップＳ１０では、Ｏ2センサ３４の出力ＶＳが予め設定されたリーン判定値ＶＳleanに達しているか否かを判定する。リーン判定値ＶＳleanはストイキよりも僅かにリーン側に設定された閾値であり、ステップＳ１０の条件の成立時には、ステップＳ８の処理によりリッチ側からストイキに向けて次第に推移するエンジン１の排気空燃比がストイキを超えてリーン側に反転したと推測できる。
【００４５】
ステップＳ１０の判定がＮoのときにはステップＳ１２で増加補正係数Ｋが1.0（保持値）まで減少したか否かを判定し、ＮoのときにはステップＳ８〜１２の処理を繰り返す（全開時リーン化手段）。増加補正係数Ｋは次第に減少し（７２０°CA間隔の燃焼サイクル毎）、ステップＳ１０の条件が成立する以前に増加補正係数Ｋが1.0まで減少すると、ステップＳ１２でＹesの判定を下してステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では増加補正係数Ｋ＝1.0を維持し（全開時リーン化手段）、続くステップＳ１６で燃料増量のために中止していたＯ2フィードバックを開始する（Ｏ2フィードバック手段）。
【００４６】
その後ステップＳ１８で、増加補正係数Ｋ＝1.0に維持し始めてから予め設定されたストイキ保持期間Ｔst（保持期間）が経過したか否かを判定する。ストイキ保持期間Ｔstは、全開走行状態でのエンジン１の熱的な余裕度を考慮して設定された期間であり、全開走行状態が開始された初期においてエンジン１の過熱による破損の恐れなしに、その空燃比をストイキに保持可能な上限付近の期間として設定されている。ステップＳ１８の判定がＮoの間はステップＳ１４，１６の処理を繰り返し、ストイキ保持期間Ｔstが経過してステップＳ１８の判定がＹesになると、ステップＳ２０に移行する。
【００４７】
図４は全開走行状態の開始前に既にＯ2センサ３４が活性化している場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
例えば、車両がスロットル全開での走行状態に至ると、Ｏ2フィードバックが中止されて増加補正係数Ｋに基づく燃料増量が開始される。判定時間Ｔsの経過に基づきＥＣＵ３１により全開走行状態の開始が判定されると、燃料噴射量に対する増加補正係数Ｋが次第に減少される。増加補正係数Ｋ＝1.0まで減少して燃料噴射量がストイキ相当の値になると、Ｏ2フィードバックが開始される。Ｏ2センサ３４の出力ＶＳに基づく燃料噴射量のフィードバックにより、エンジン１の排気空燃比はストイキ近傍に保たれ、この運転状態がストイキ保持期間Ｔstに亘って継続され、ストイキ保持期間Ｔstの経過と共にＯ2フィードバックが終了される。
【００４８】
そして、ＥＣＵ３１は図２のステップＳ２０以降の処理により、1.0まで減少させた増加補正係数Ｋを減少前の値まで復帰させるのであるが、まずステップＳ２０では増加補正係数Ｋの初回変化量Ｋ0を算出する。増加補正係数Ｋの初回変化量Ｋ0としては、Ｏ2フィードバックが終了された時点のフィードバック補正係数Ｋfbが同一の大きさ及び方向で設定される（全開時リーン化手段）。続くステップＳ２２では、設定した初回変化量Ｋ0に基づき増加補正係数Ｋを増減させる。
【００４９】
その後、ステップＳ２４で増加補正係数Ｋを予め設定された所定値だけ増加させ（全開時リーン化手段）、続くステップＳ２６で増加補正係数Ｋが減少前の値まで復帰したか否かを判定する。なお、ステップＳ２４で増加補正係数Ｋの増加に適用される所定値は、減少時に適用した所定値と同一でもよいし異なる値でもよい。ステップＳ２６の判定がＮoの間はステップＳ２４，２６の処理を繰り返し、ステップＳ２６でＹesの判定を下すとステップＳ２８に移行し、禁止していたＯ2フィードバックの学習処理を解除した後にルーチンを終了する。
【００５０】
図４のタイムチャートに戻って説明を続けると、増加補正係数Ｋを復帰させる際の初回の増減は、Ｏ2フィードバックの終了時のフィードバック補正係数Ｋfbと同等の初回変化量Ｋ0に基づき実行される。このため、燃料噴射量に対する補正は、フィードバック補正係数Ｋfbに代えて初回変化量Ｋ0が適用される。図４では、Ｏ2フィードバックの終了時にリッチ側のフィードバック補正係数Ｋfbが適用されていた場合を示しているが、このフィードバック補正係数Ｋfbに代えてリッチ側の初回変化量Ｋ0に基づき燃料噴射量が増加方向に補正される。
【００５１】
また図５は、Ｏ2フィードバックの終了時にリーン側のフィードバック補正係数Ｋfbが適用されていた場合を示しているが、このフィードバック補正係数Ｋfbに代えてリーン側の初回変化量Ｋ0に基づき燃料噴射量が減少方向に補正される。よって、何れの場合も実質的に燃料噴射量は変化せず、前回の燃焼サイクルに対して略同量の燃料が噴射されることから、エンジン１のトルク変化が抑制され、全開ストイキ制御を終了する際のトルクショックに起因する走行フィーリングの悪化が防止される。
【００５２】
そして、以上のように車両が全開走行状態に至ると、その初期に全開ストイキ制御を実行することにより、エンジン１の空燃比をリッチからストイキ保持期間Ｔstに亘ってストイキに保っている。ストイキ保持期間Ｔst中はエンジン１の空燃比をストイキに保持してもエンジン破損の恐れはなく、ストイキに保つことにより三元触媒１８の浄化機能を高めて排ガス特性を改善（燃料消費の面でも）できる。
全開走行状態が開始された初期のエンジン１は比較的熱的な余裕度を有していることから、エンジン１の熱的な余裕度を空燃比のリーン化のために最大限に活用できる。また、このときの全開走行状態は何時まで継続されるか予測不能であるが、たとえ短時間で終了した場合であっても既に全開ストイキ制御が完了していることから、リーン化による効果は何ら変わりなく得られる。
【００５３】
しかも、エンジン１の高回転高負荷域でのＯ2フィードバックの実行は通常は考えられないが、排気空燃比をストイキに保つ全開ストイキ制御ではＯ2フィードバックを実行可能となる。そして、このＯ2フィードバックによりストイキを中心とした三元触媒１８のウィンドウ内にエンジン１の排気空燃比を確実に制御できるため、その浄化機能を一層向上することができる。よって、過熱によるエンジン１の破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立することができる。
【００５４】
さらに、ストイキ保持期間Ｔst中には空燃比のリーン化によりエンジン出力が若干低下するが、増加補正係数Ｋの減少及び増加を徐々に実行していることから、全開走行状態にある運転者が気付く可能性はほとんどない。スロットル全開にも拘わらずエンジン出力が低下すると運転者は走行フィーリングの悪化を感じるが、このような事態を防止できるため、良好なドライバビリティを保った上で、上記した各種作用効果を得ることができる。
【００５５】
以上の説明は、全開走行状態の開始前に既にＯ2センサ３４が活性化している場合であるが、開始前にはＯ2センサ３４が活性化していないこともあり、以下にストイキ保持期間Ｔst中にＯ2センサ３４が活性化した場合、及びＯ2センサ３４が終始活性化しない場合について説明する。
【００５６】
ＥＣＵ３１は図２のステップＳ２で全開走行状態の開始を判定し、続くステップＳ４でＯ2フィードバックの学習処理を禁止した後に、未だＯ2センサ３４が活性化していないためステップＳ６でＮoの判定を下す。このときＥＣＵ３１はステップＳ３０に移行して増加補正係数Ｋを所定値だけ減少させ、さらにステップＳ３２で増加補正係数Ｋが1.0まで減少したか否かを判定し、続くステップＳ６でＯ2センサ３４が活性化したか否かを判定する。ステップＳ３２，３４の判定が共にＮoのときにはステップＳ３０〜３４の処理を繰り返し、Ｏ2センサ３４が活性化する以前に増加補正係数Ｋが1.0まで減少した場合には、ステップＳ３２でＹesの判定を下してステップＳ３６に移行する。
【００５７】
ステップＳ３６では増加補正係数Ｋ＝1.0を維持し、続くステップＳ３８でＯ2センサ３４が活性化したか否かを判定する。当初は判定がＮoのためステップＳ４０に移行してストイキ保持期間Ｔstが経過したか否かを判定し、ステップＳ４０の判定がＮoの間はステップＳ３６〜４０の処理を繰り返す。
【００５８】
そして、ストイキ保持期間Ｔstが経過する以前にＯ2センサ３４が活性化すると、ステップＳ３８でＹesの判定を下してステップＳ４２で燃料増量のために中止していたＯ2フィードバックを開始する（Ｏ2フィードバック手段）。その後はステップＳ３６，３８，４２，４０の処理を繰り返し、ストイキ保持期間Ｔstが経過してステップＳ１８の判定がＹesになると、ステップＳ２０以降で上記と同様の処理を実行する。
また、ストイキ保持期間Ｔst中にＯ2センサ３４が活性化しない場合には、Ｏ2フィードバックを開始することなく、ストイキ保持期間Ｔstの経過と共にステップＳ２０に移行する。
【００５９】
図６はストイキ保持期間Ｔst中にＯ2センサ３４が活性化した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
増加補正係数Ｋの減少・増加に関しては上記した図４，５に示す制御状況と同様であるが、ストイキ保持期間Ｔstが開始された当初はＯ2フィードバックが開始されず、Ｏ2センサ３４の活性化後にＯ2フィードバックが開始されている。Ｏ2フィードバックの終了時のフィードバック補正係数Ｋfbに対応する初回変化量Ｋ0に基づき、増加補正係数Ｋを復帰させている点も同様である。よって重複する説明はしないが、この場合もエンジン１の空燃比をストイキ保持期間Ｔstに亘ってストイキに保つことで、過熱によるエンジン１の破損防止と排ガス特性の改善とを高次元で両立することができる。
【００６０】
さらに、ストイキ保持期間Ｔstが開始された当初にＯ2センサ３４が活性化していなくても、その活性化を常に判定して活性化した場合には直ちにＯ2フィードバックを開始している。よって、それ以降は高精度の空燃比制御を実現でき、ひいては三元触媒１８の浄化機能を最大限に発揮させることができる。
また、ストイキ保持期間Ｔst中にＯ2センサ３４が活性化しないときにはＯ2フィードバックが実行されないが、増加補正係数Ｋの減少・増加に関しては図４〜６と同様に制御される。よって、空燃比制御の精度は若干低下するものの、特許文献１の技術等に比較すれば、エンジン１の破損防止と排ガス特性の改善とを十分に両立することができる。
【００６１】
一方、増加補正係数Ｋ＝1.0のときのストイキ相当の燃料噴射量は、予め設定された制御マップから導き出された値であるが、制御マップのキャリブレーションに不備があって無視できない誤差を含む場合もある。例えば、増加補正係数Ｋ＝1.0まで燃料噴射量を減少させた時点で（ステップＳ１２またはステップＳ３２がＹes）、既に実際の排気空燃比が既にストイキを超えてリーン側に制御されていることもあり、その後のＯ2フィードバックとの間に矛盾が生じてしまう。本実施形態では、このような場合の対策を講じており、以下に説明する。
【００６２】
全開走行状態の開始前にＯ2センサ３４が活性化している場合、上記のようにステップＳ８で増加補正係数Ｋを減少させ、続くステップＳ１０でＯ2センサ３４の出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達しているか否かを判定する。増加補正係数Ｋ＝1.0まで減少するまでステップＳ１０の処理を繰り返し、増加補正係数Ｋが1.0まで減少する以前にステップＳ１０の条件が成立すると、ステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４ではその時点の増加補正係数Ｋを維持し、続くステップＳ４６でＯ2フィードバックを開始する（全開時リーン化手段、Ｏ2フィードバック手段）。その後にステップＳ４８でストイキ保持期間Ｔstが経過したか否かを判定し、ステップＳ４８の判定がＮoの間はステップＳ４４〜４８の処理を繰り返し、ストイキ保持期間Ｔstの経過と共にステップＳ２０に移行する。
【００６３】
また、全開走行状態の開始前にＯ2センサ３４が活性化していない場合には、上記のようにステップＳ３０で増加補正係数Ｋを減少させた後に、ステップＳ３２で増加補正係数Ｋが1.0まで減少したか否かを判定し、続くステップＳ６でＯ2センサ３４が活性化したか否かを判定する。増加補正係数Ｋが1.0まで減少する以前にＯ2センサ３４が活性化した場合には、ステップＳ５０でＯ2センサ３４の出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達しているか否かを判定する。以降は上記と同様にストイキ保持期間Ｔstが経過するまでステップＳ４４〜４８の処理を繰り返す。
【００６４】
図７は増加補正係数Ｋ＝1.0まで減少する以前にＯ2センサ３４の出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達した場合の全開ストイキ制御の実行状況を示すタイムチャートである。
Ｏ2センサ３４の活性化のタイミングは全開走行状態の開始前（ステップＳ６）の場合と増加補正係数Ｋの減少中（ステップＳ３４）の場合とがあるが、何れでも同様であり、ステップＳ１０またはステップ５０のＶＳ≧ＶＳleanの条件が成立した時点で増加補正係数Ｋの減少が中止されてその値に維持され、同時にＯ2フィードバックが開始される。
【００６５】
上記したリーン判定値ＶＳleanの設定に基づき、このときのエンジン１の排気空燃比はストイキを超えてリーン側に反転したものと推測できる。従って、この時点の増加補正係数Ｋは数値上では1.0まで減少していないものの、実際の燃料噴射量はストイキ相当であると見なせ、このときの増加補正係数Ｋを維持することにより、エンジン１の排気空燃比をストイキ近傍に制御した上でＯ2フィードバックを開始できる。このため、制御マップのキャリブレーション不備等に起因する実空燃比とＯ2フィードバックとの矛盾を解消して、より高精度の空燃比制御を実現でき、ひいては三元触媒１８の浄化機能を最大限に発揮させることができる。
【００６６】
なお、これらの場合でも、ストイキ保持期間Ｔstの終了と共に増加補正係数Ｋを復帰させる際の初回の増減は、Ｏ2フィードバックの終了時のフィードバック補正係数Ｋfbに対応する初回変化量Ｋ0に基づき実行される。
但し、この時点で増加補正係数Ｋ＝1.0でないため、ストイキに対する補正係数であるフィードバック補正係数Ｋfbをそのまま初回変化量Ｋ0として設定して増加補正係数Ｋの増減に適用すると、同量の補正を実施したことにはならない。このような影響度の相違は、Ｏ2センサ３４の出力ＶＳに基づき減少を中止・維持されている増加補正係数Ｋの大きさに応じて相違する。そこで、同量の影響度となるように、その時点の増加補正係数Ｋの大きさに応じた補正を加えながらフィードバック補正係数Ｋfbが初回変化量Ｋ0に置き換えられ、その初回変化量Ｋ0により初回の増加補正係数Ｋの増減が行われる。
【００６７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、二輪車に搭載されたエンジン１の燃料噴射制御装置として具体化したが、これに限るものではなく三輪車用のエンジンに適用してもよい。
また上記実施形態では、車両が全開走行状態にあるときの全開ストイキ制御として、エンジン１の燃料冷却のためにリッチ化されている空燃比をストイキ保持期間Ｔstに亘ってストイキに保った。しかし、このときの空燃比はストイキに限定されるものではなく、燃料冷却を目的としたリッチ側の空燃比をリーン化するものであれば、ストイキ以外の空燃比に保つようにしてもよい。
また上記実施形態の全開ストイキ制御では、基本的に燃料噴射量を増加補正係数Ｋ＝1.0まで減少させるものとし、その減少中にＯ2センサ３４の出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達した場合には、その時点で増加補正係数Ｋの減少を中止して過度の燃料噴射量の減量を防止したが、これに限定されるものではない。例えば、増加補正係数Ｋ=1.0まで減少させてもセンサ出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達しない場合には、増加補正係数Ｋをさらに減少させ（Ｋ＜1.0の領域まで）、センサ出力ＶＳがリーン判定値ＶＳleanに達した時点で増加補正係数Ｋの減少を中止するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１    エンジン
１７  排気通路
１８  三元触媒（触媒装置）
３１  ＥＣＵ（噴射量制御手段、全開時リーン化手段、Ｏ2フィードバック手段、
全開判定手段、活性化判定手段、増減禁止手段、学習手段、学習禁止手段）
３４  Ｏ2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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