(57)【要約】【課題】排気の経路の切り替えに伴う空燃比制御の制御精度の悪化を抑えることにより排気エミッションを改善できる内燃機関の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】空燃比制御装置は、左右のバンク毎に設けられた排気通路１０Ｌ、１０Ｒと、前段触媒コンバータ１１Ｌ、１１Ｒとを有し、右バンク側の排気が前段触媒コンバータ１１Ｒに、左バンク側の排気が前段触媒コンバータ１１Ｌにそれぞれ導かれる第１の経路と左右のバンクの排気が前段触媒コンバータ１１Ｒに導かれる第２の経路との間で排気の経路が切り替えられる内燃機関１に適用され、空燃比を目標空燃比に維持すべく燃料噴射量を補正する。その補正の際に、上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力特性が第１の経路を排気が流れる場合と第２の経路を排気が流れる場合との間で変化することを考慮して、目標空燃比に対応付けられた目標電圧を排気の経路に応じて変更する。【選択図】図１
2008115739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の気筒群に設けられた第１の排気通路と、他の気筒群に設けられた第２の排気通路と、前記第１の排気通路に設けられた第１の排気浄化手段と、前記第２の排気通路に設けられた第２の排気浄化手段とを有し、前記一の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれ、かつ前記他の気筒群からの排気が前記第２の排気通路を通じて前記第２の排気浄化手段に導かれる第１の経路と前記一の気筒群からの排気及び前記他の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれる第２の経路との間で排気の経路を切り替える内燃機関に適用され、
前記第１の排気浄化手段の上流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ上流側空燃比検出手段と、目標空燃比に対応付けられた目標値と前記上流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じたフィードバック補正係数を算出し、そのフィードバック補正係数を利用して前記内燃機関の燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を備え、
前記噴射量補正手段は、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記上流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を排気の経路に応じて変更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】
前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、
前記噴射量補正手段は、前記第２の経路を排気が流れる場合の前記目標値が前記第１の経路を排気が流れる場合の前記目標値よりも大きくなるように、排気の経路に応じて前記目標値を変更することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、
前記噴射量補正手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも大きい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリッチ側にあると判定し、かつ前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも小さい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にあると判定する空燃比判定手段と、前記空燃比判定手段の判定結果に基づいて、空燃比がリッチ側からリーン側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量増加させることにより燃料噴射量を増量し、かつ空燃比がリーン側からリッチ側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量減少させることにより燃料噴射量を減量するステップ補正手段と、前記第１の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量と減少量とを同一に設定するとともに、前記第２の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量を減少量よりも大きくなるように設定するステップ量設定手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記噴射量補正手段は、排気の経路が切り替わってから所定の遅延時間経過後に前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記噴射量補正手段は、前記第１の経路から前記第２の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間よりも、前記第２の経路から前記第１の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間のほうが大きくなるように前記遅延時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記第１の排気浄化手段の下流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ下流側空燃比検出手段を更に備え、
前記噴射量補正手段は、前記目標空燃比に対応付けられたサブ目標値と前記下流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じて前記フィードバック補正係数を補正するとともに、排気の経路が切り替わってから前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更した後の所定時間後に、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記下流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記サブ目標値を変更することを特徴とする請求項４又は５に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、内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の空燃比制御装置として、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒の上流側にＯ２センサを配置し、Ｏ２センサの出力の判定閾値（スライスレベル）を内燃機関の吸入空気量に応じて変更するものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、Ｏ２センサは同一の空燃比に関する出力値として排気の流量（流速）が大きいほど大きな値を出力する出力特性を持つことが知られている。また、周知の内燃機関として、一の気筒群に設けられた排気通路と他の気筒群に設けられた排気通路とを有し、状況に応じて一の気筒群からの排気と他の気筒群からの排気とを一方の排気通路に導くように排気の経路を切り替えるものがある。特許文献１の制御装置をこのような内燃機関に適用した場合には、同一の吸入空気量であっても排気の経路が切り替えられることによりＯ２センサと接触する排気の流量が変わるので、同一の空燃比に関するＯ２センサの出力値が変化する。そのため、特許文献１の制御装置のように吸入空気量に応じて判定閾値を変更しただけでは、排気の経路の切り替えに伴って空燃比制御の制御精度が悪化して、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、排気の経路の切り替えに伴う空燃比制御の制御精度の悪化を抑えることにより排気エミッションを改善できる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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、一の気筒群に設けられた第１の排気通路と、他の気筒群に設けられた第２の排気通路と、前記第１の排気通路に設けられた第１の排気浄化手段と、前記第２の排気通路に設けられた第２の排気浄化手段とを有し、前記一の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれ、かつ前記他の気筒群からの排気が前記第２の排気通路を通じて前記第２の排気浄化手段に導かれる第１の経路と前記一の気筒群からの排気及び前記他の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれる第２の経路との間で排気の経路を切り替える内燃機関に適用され、前記第１の排気浄化手段の上流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ上流側空燃比検出手段と、目標空燃比に対応付けられた目標値と前記上流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じたフィードバック補正係数を算出し、そのフィードバック補正係数を利用して前記内燃機関の燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を備え、前記噴射量補正手段は、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記上流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を排気の経路に応じて変更することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、排気の経路の切り替えに伴う上流側空燃比検出手段の出力特性の変化が考慮されて目標空燃比に対応付けられた目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方が変更される。そのため、同一の吸気流量の場合でも排気の経路が相違すれば、その相違に合わせて目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方が変更される。これにより、上流側空燃比検出手段の出力特性の変化に影響して空燃比制御の精度が悪化することを抑制できるため、排気エミッションを改善することができる。
【０００８】
本発明においては、目標空燃比及びフィードバック補正係数の少なくとも一方が排気の経路に応じて変更されればよい。例えば、本発明の空燃比制御装置の一形態として、前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、前記噴射量補正手段は、前記第２の経路を排気が流れる場合の前記目標値が前記第１の経路を排気が流れる場合の前記目標値よりも大きくなるように、排気の経路に応じて前記目標値を変更してもよい（請求項２）。この態様において、上流側空燃比検出手段は、吸入空気量が同一であることを前提にした場合、同一空燃比に関する出力値が第１の経路の場合よりも第２の経路の場合のほうが大きくなる。この態様によれば、上流側空燃比検出手段の出力値の変化に合わせて、第２の経路の場合の目標値が第１の経路の場合の目標値よりも大きくなるように目標値が変更される。これにより、上流側空燃比検出手段の出力特性の変化に影響して空燃比制御の精度が悪化することを抑制できる。
【０００９】
また、本発明の空燃比制御装置の一態様として、前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、前記噴射量補正手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも大きい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリッチ側にあると判定し、かつ前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも小さい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にあると判定する空燃比判定手段と、前記空燃比判定手段の判定結果に基づいて、空燃比がリッチ側からリーン側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量増加させることにより燃料噴射量を増量し、かつ空燃比がリーン側からリッチ側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量減少させることにより燃料噴射量を減量するステップ補正手段と、前記第１の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量と減少量とを同一に設定するとともに、前記第２の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量を減少量よりも大きくなるように設定するステップ量設定手段とを備えてもよい（請求項３）。この態様において、上流側空燃比検出手段は、吸入空気量が同一であることを前提にした場合、同一空燃比に関する出力値が第１の経路の場合よりも第２の経路の場合のほうが大きくなる。そのため、第２の経路を排気が流れる場合においては、実際の空燃比が目標空燃比よりもリーン側にあるにも拘わらず空燃比判定手段にてリッチ側と判定される頻度が増加する。この態様によれば、第２の経路を排気が流れる場合に、リッチ側からリーン側へ空燃比が変化した場合のフィードバック補正係数の増加量がリーン側からリッチ側へ空燃比が変化した場合のフィードバック補正係数の減少量よりも大きく設定される。そのため、第２の経路を排気が流れる場合に空燃比判定手段にてリッチ側と判定される頻度が増加しても、その頻度の増加を打ち消すように燃料噴射量が増量されることになる。これにより、空燃比が目標空燃比よりもリーン側へずれることを防止できるため空燃比制御の精度が向上する。
【００１０】
本発明の空燃比制御装置においては、排気の経路の切り替えと略同時に目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方を変更してもよい。但し、排気の経路が切り替えられてから上流側空燃比検出手段と接触する排気の流量が変化するまでにはある程度の時間がかかる。そこで、本発明の空燃比制御装置の一態様として、前記噴射量補正手段は、排気の経路が切り替わってから所定の遅延時間経過後に前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更してもよい（請求項４）。これにより、上流側空燃比検出手段に接触する排気の流量が変化するタイミングに合わせて、目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方を変更することができるため、空燃比制御の精度がより向上する。この態様においては、前記噴射量補正手段は、前記第１の経路から前記第２の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間よりも、前記第２の経路から前記第１の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間のほうが大きくなるように前記遅延時間を設定してもよい（請求項５）。第１の経路から第２の経路へ排気の経路が切り替わる場合よりも、第２の経路から第１の経路へ排気の経路が切り替わる場合のほうが、経路の切り替えから上流側空燃比検出手段に接触する排気の流量が変化するまでの時間がより多くかかる。この態様では、排気の経路が切り替わる方向に応じて遅延時間が変更されるので、上流側空燃比検出手段に接触する排気の流量が変化するタイミングと、目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方の変更とをより正確に合わせることができるので、空燃比制御の精度が更に向上する。
【００１１】
また、この態様においては、前記第１の排気浄化手段の下流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ下流側空燃比検出手段を更に備え、前記噴射量補正手段は、前記目標空燃比に対応付けられたサブ目標値と前記下流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じて前記フィードバック補正係数を補正するとともに、排気の経路が切り替わってから前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更した後の所定時間後に、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記下流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記サブ目標値を変更してもよい（請求項６）。この態様によれば、下流側空燃比検出手段の出力値を利用してフィードバック補正係数を補正することで空燃比制御の精度を向上できる。下流側空燃比検出手段の出力特性は、上流側空燃比検出手段と同様に同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つため、その出力特性の変化を考慮してサブ目標値を排気の経路の切り替えに応じて変更される。これにより、空燃比制御の精度が下流側空燃比検出手段の出力特性の変化に影響して却って悪化する不都合を回避できる。また、排気の経路が切り替わってから流量変化が上流側空燃比検出手段に反映するまでの時間とその流量変化が下流側空燃比検出手段に反映するまでの時間との間には時間差がある。この態様によれば、目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方を変更した後の所定時間後にサブ目標値が変更されるので、所定時間を適宜設定することにより下流側空燃比検出手段に接触する排気の流量が変化するタイミングとサブ目標値の変更とを正確に合わせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、排気の経路の切り替えに伴う上流側空燃比検出手段の出力特性の変化が考慮されて目標空燃比に対応付けられた目標値及びフィードバック補正係数の少なくとも一方が変更されるため、上流側空燃比検出手段の出力特性の変化に影響して空燃比制御の精度が悪化することを抑制できる。これにより、排気エミッションを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１は本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は不図示の車両に走行用動力源として搭載され、左右のバンク２Ｌ、２Ｒに３つずつ気筒３が設けられたＶ型６気筒のエンジンとして構成されている。右バンク２Ｒの気筒３によって一の気筒群が構成され、左バンク２Ｌの気筒３によって他の気筒群が構成される。なお、一つの気筒群は少なくとも一つの気筒３が含まれていればよい。各気筒３に吸気を導くための吸気通路４は各バンク２Ｌ、２Ｒに共通に設けられた吸気マニホールド５を有している。吸気通路４には空気濾過用のエアクリーナ６が設けられるとともに、そのエアクリーナ６の下流側には吸入空気流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７と吸入空気流量を調整するためのスロットル弁８とがそれぞれ設けられる。スロットル弁８は全閉位置から全開位置までの間で開度調整可能に構成された周知のものである。吸気マニホールド５には左右のバンク毎に燃料噴射装置９Ｌ、９Ｒが設けられている。各燃料噴射装置９Ｌ、９Ｒは各気筒３の吸気ポートに臨むように配置された燃料噴射弁１０を有しており、左右のバンク毎に燃料噴射量を独立に調整できるように構成されている。
【００１４】
各気筒３に導かれた混合気は不図示の点火プラグにて着火されて燃焼する。その燃焼後、各バンクの気筒３からの排気はバンク毎に設けられた排気通路１０Ｌ、１０Ｒに導かれる。右バンク側の排気通路１０Ｒは、第１の排気通路に相当し、排気を浄化するための第１の排気浄化手段としての前段触媒コンバータ１１Ｒが設けられるとともに、その下流には後段触媒コンバータ１２Ｒが設けられる。一方、左バンク側の排気通路１０Ｌは、第２の排気通路に相当し、右バンク２Ｒと同様に排気を浄化するための第２の排気浄化手段としての前段触媒コンバータ１１Ｌが設けられるとともに、その下流には後段触媒コンバータ１２Ｌが設けられている。前段触媒コンバータ１１Ｌ、１１Ｒは主に内燃機関１の暖機完了前に排気中の有害成分を浄化するいわゆるスタート触媒として構成されており、後段触媒コンバータ１２Ｌ、１２Ｒは三元触媒として構成されている。バンク毎の排気通路１０Ｌ、１０Ｒは後段触媒コンバータ１２Ｌ、１２Ｒの下流で合流するようになっている。
【００１５】
各前段触媒コンバータ１１Ｌ、１１Ｒの上流側には排気通路１０Ｌ、１０Ｒを相互に連通する連通路１３が設けられており、その連通路１３と左バンク２Ｌの排気通路１０Ｌとの接続位置には連通路１３及び排気通路１０Ｌを開閉することにより排気の経路を切り替えることができる電磁駆動式の切替弁１４が設けられる。切替弁１４が図１の実線の位置に位置する場合には、連通路１３が閉じられる一方で排気通路１０Ｌが開かれるため、実線の矢印で示すように右バンク２Ｒの気筒３からの排気は排気通路１０Ｒを通じて前段触媒コンバータ１１Ｒ及び後段触媒コンバータ１２Ｒに導かれ、かつ左バンク２Ｌの気筒３からの排気は排気通路１０Ｌを通じて前段触媒コンバータ１１Ｌ及び後段触媒コンバータ１２Ｌに導かれる。この排気の経路は第１の経路に相当する。一方、切替弁１４が図１の破線の位置に位置する場合には、連通路１３が開かれる一方で排気通路１０Ｌが閉じられるため、破線の矢印で示すように左バンク２Ｌの気筒３からの排気は連通路１３を介して排気通路１０Ｒに導かれる。即ち、右バンク２Ｒの気筒３からの排気及び左バンク２Ｌの気筒３からの排気は右バンク側の排気通路１０Ｒを通じて前段触媒コンバータ１１Ｒ及び後段触媒コンバータ１２Ｒに導かれる。この排気の経路は第２の経路に相当する。
【００１６】
各前段触媒コンバータ１１Ｌ、１１Ｒの上流には上流側Ｏ２センサ１５Ｌ、１５Ｒが、その下流には下流側Ｏ２センサ１６Ｌ、１６Ｒがそれぞれ設けられている。これらのセンサは後述する空燃比制御にて利用され、右バンク側の上流側Ｏ２センサ１５Ｒが上流側空燃比検出手段に相当し下流側Ｏ２センサ１６Ｒが下流側空燃比検出手段に相当する。これらのＯ２センサは周知のように、大気中の酸素濃度と排気中の酸素濃度との差に対応した電圧信号を出力するように構成されている。図２はＯ２センサの出力特性を示す。Ｏ２センサは、理論空燃比を境にしてリッチ側で約１（Ｖ）、リーン側で約０（Ｖ）にそれぞれ変化する出力特性を有している。但し、この出力特性は排気の流量に応じて変化する。Ｏ２センサのセンシング部は、電極を覆うコート層（いずれも不図示）においてリッチガス種（例えば、水素）の拡散速度が酸素の拡散速度よりも速い特性がある。そのため、排気の流量が大きくなるほど、リッチガス種と酸素との拡散速度の比が顕在化し、電極付近のリッチガス種の濃度が高くなる。それにより、図２の破線に示すように同一空燃比に関するＯ２センサの出力電圧（出力値）が排気の流量が大きいほど大きくなる。
【００１７】
図１に示した内燃機関１には、上述したエアフローメータ７やＯ２センサ１５Ｌ、１５Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒの他にも、内燃機関１の回転数（回転速度）に対応した信号を出力するクランク角センサ１７や、アクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１８等の各種のセンサが設けられている。センサの出力信号は内燃機関１の運転状態を適正に制御するためのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に入力される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組合わせたコンピュータとして構成され、各種センサの出力を参照して内燃機関１の燃料噴射量、点火時期等を制御する手段として機能する。ＥＣＵ２０による燃料噴射量の制御は左右のバンク毎に設けられた燃料噴射装置９Ｌ、９Ｒにそれぞれ制御信号を送ることにより実行され、内燃機関１はバンク毎に燃料噴射量が管理される。
【００１８】
ＥＣＵ２０は各気筒３に導かれる混合気の空燃比を目標空燃比（例えば、理論空燃比）に維持するため燃料噴射量を補正する。ＥＣＵ２０は、周知のように内燃機関１の回転速度や負荷をクランク角センサ１７、エアフローメータ７及びアクセル開度センサ１８の出力情報に基づいて、最終的に気筒３へ噴射される燃料噴射量の基礎となる基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に後述するフィードバック補正係数やその他の補正係数を乗じることにより最終的な燃料噴射量を決定している。
【００１９】
空燃比を目標空燃比に維持するための燃料噴射量の補正は、上述したＯ２センサ１５Ｌ、１５Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒの出力を利用して行われる。なお、図１に実線で示した第１の経路の場合、ＥＣＵ２０は右バンク側に設けられたＯ２センサ１５Ｒ、１６Ｒを利用して右バンク側の燃料噴射量を補正し、かつ左バンク側に設けられたＯ２センサ１５Ｌ、１６Ｌを利用して左バンク側の燃料噴射量を補正する。この場合、両バンクの補正方法は共通である。一方、図１に破線で示した第２の経路の場合、左バンク側の排気通路１０Ｌの触媒コンバータ１１Ｌ、１２Ｒ及びＯ２センサ１５Ｌ、１６Ｌに排気が導かれないので、ＥＣＵ２０は右バンク側に設けられたＯ２センサ１５Ｒ、１６Ｒを利用して両バンクの燃料噴射量を補正する。このように、第１の経路の場合は両バンクで共通の燃料噴射量の補正が行われ、第２の経路の場合は左バンク側のＯ２センサを利用する燃料噴射量の補正は行われない。そのため、以下においては、右バンク側のＯ２センサ１５Ｒ、１６Ｒを利用した燃料噴射量の補正を説明し、左バンク側の説明を省略する。
【００２０】
ＥＣＵ２０は、目標空燃比に対応付けられたメイン目標電圧（目標値）と上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力電圧（出力値）との偏差に応じたフィードバック補正係数を算出し、その補正係数に基づいて燃料噴射量を補正するメインフィードバック制御（以下、メインＦ／Ｂ制御という。）と、目標空燃比に対応付けられたサブ目標電圧（サブ目標値）と下流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力電圧（出力値）との偏差に応じてフィードバック補正係数を補正するサブフィードバック制御（以下、サブＦ／Ｂ制御という。）とをそれぞれ実行する。メインＦ／Ｂ制御に加えてサブＦ／Ｂ制御を行うことにより、フィードバック補正係数の精度低下が補完されて、メインＦ／Ｂ制御の精度向上が実現される。なおメインＦ／Ｂ制御で使用するメイン目標電圧とサブＦ／Ｂ制御で使用するサブ目標電圧とは互いに相違した値に設定してもよいし同一値に設定してもよい。
【００２１】
図３はＥＣＵ２０が実行する燃料噴射量制御の制御ルーチンの一例を示し、図４は図３のルーチンと平行して実行される目標電圧切替制御の制御ルーチンの一例を示している。これらの制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ２０のＲＯＭにそれぞれ格納されており、所定間隔で繰り返し実行される。図３に示すように、ＥＣＵ２０はステップＳ１で内燃機関１の運転状態として機関回転数Ｎｅと、吸入空気流量Ｇａとをクランク角センサ１７及びエアフローメータ７のそれぞれの出力信号に基づいて取得する。次に、ステップＳ２において、これらの運転状態に応じた基本噴射量Ｑｂａｓｅを算出する。次に、ステップＳ３において上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力電圧を取得し、続くステップＳ４において、目標空燃比に対応付けられたメイン目標電圧と上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力電圧とを比較して空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを判定するとともに目標電圧と出力電圧との偏差を特定する。目標電圧の設定は後述する図４のルーチンによって算出される。
【００２２】
続くステップＳ５では、目標電圧と出力電圧との偏差に応じてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。フィードバック補正係数ＦＡＦはメイン目標電圧と上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力電圧とが一致したときに１．０に設定される。出力電圧がメイン目標電圧よりも大きい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも小さい値に設定され、出力電圧がメイン目標電圧よりも小さい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも大きい値に設定される。いずれにせよ、フィードバック補正係数ＦＡＦは１．０を中心として空燃比の変動を打ち消すように制御される。また、この処理においては、空燃比が目標空燃比に対してリーン側からリッチ側へ変化したときに前回処理で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ減少させ、かつ空燃比が目標空燃比に対してリッチ側からリーン側へ変化したときにそのフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ増加させる。
【００２３】
次に、ステップＳ６においては、フィードバック補正係数ＦＡＦを補正する。その補正は下流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力電圧と目標空燃比に対応付けられたサブ目標電圧との偏差に応じて実施される。サブ目標電圧の設定は後述する図４のルーチンによって算出される。
【００２４】
次に、ステップＳ７においては、最終的な燃料噴射量Ｑを算出する。燃料噴射量Ｑは上述したように基本噴射量Ｑｂａｓｅにフィードバック補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数Δをそれぞれ乗じることにより算出される。次に、ステップＳ８においては、ステップＳ７で算出した燃料噴射量Ｑによって燃料が噴射されるように、第１の経路の場合には右バンク２Ｒの燃料噴射装置９Ｒを制御し、第２の経路の場合には両バンクの燃料噴射装置９Ｒを制御して今回のルーチンを終える。
【００２５】
次に、図４の目標電圧切替制御の制御ルーチンを説明する。ＥＣＵ２０はまずステップＳ１１において、排気の経路の状態が第１の経路か否かを判定する。第１の経路の場合にはステップＳ１２に進んで第１の経路用の目標電圧（メイン目標電圧、サブ目標電圧）を設定し、第１の経路でない場合、つまり第２の経路の場合にはステップＳ１３に進んで、第２の経路用の目標電圧（メイン目標電圧、サブ目標電圧）を設定する。そして今回のルーチンを終了する。ステップＳ１２及びステップＳ１３において設定される目標電圧は、図５に示すように、吸入空気流量が大きいほど大きくなるように設定され、かつ同一吸入空気流量において第２の経路用の目標電圧が第１の経路用の目標電圧よりも大きくなるように設定される。具体的な目標電圧の設定は、図５に示す関係と同様の関係が規定されたマップをＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶させておき、ＥＣＵ２０が排気の経路の状態と吸入空気流量を取得した上でそのマップを参照することにより実現できる。
【００２６】
以上の図３及び図４に示すルーチンによれば、排気の経路の状態に応じて目標電圧が変更されるので、図２に示したＯ２センサの出力特性の変化を考慮した燃料噴射量の補正が実現される。つまり、第２の経路の場合には、第１の経路の場合と同一空燃比かつ同一吸入空気量であっても排気の流量が大きくなるが、その流量変化に対応して第２の経路の場合に目標電圧が第１の経路の場合よりも大きく設定されるので、メインＦ／Ｂ制御の制御精度が向上する。
【００２７】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を説明する。この形態は目標電圧切替制御の制御ルーチンを除き第１の形態と同一であるため、以下第１の形態と共通する部分の説明を省略する。図６及び図７は第２の形態に係る目標電圧切替制御の制御ルーチンの一例を示している。このルーチンも図３に示した燃料噴射量制御の制御ルーチンと並行して繰り返し実行される。第２の形態の制御は、排気の経路が切り替えられてから、その切り替えに伴う排気の流量変化が上流側Ｏ２センサ１５Ｒの出力に反映されるまでの時間差を考慮したものである。つまり、第１の形態のように、第１の経路と第２の経路との間で排気の経路が切り替えられてから直ちに目標電圧を変更するのではなく、排気の経路の切り替えから所定の遅延時間（ディレー）経過後に目標電圧を変更するようにしている。
【００２８】
図６に示すように、ＥＣＵ２０は、まずステップＳ２１でディレーを管理するための変数であるディレーカウンタＣをカウントアップする。次に、ステップＳ２２で第１の経路への切替要求があるか否かを判断する。切替要求は内燃機関１の運転状態を考慮した所定のロジックに基づいて決定される。この切替要求がある場合はステップＳ２３に進み、切替要求がない場合はステップＳ３３に進む。
【００２９】
ステップＳ２３では、現在の排気の経路が第１の経路であるか否かを判定する。排気の経路の判別は切替弁１４の位置を検出する不図示のポジションセンサからの出力に基づいて行われる。第１の経路と判定される場合は、排気の経路が第２の経路から第１の経路へ切り替えられた後の状況となるので、ステップＳ２４に進んでディレーカウンタＣの値が第１の経路への切替ディレーＴＭ２１以上であるか否かを判定し、切替ディレーＴＭ２１以上の場合はステップＳ２５に進み第１の経路用のメイン目標電圧を設定する。目標電圧の設定は第１の形態と同様に行われる。一方、切替ディレーＴＭ２１以上でない場合は、ステップＳ２６に進んで第２の経路用のメイン目標電圧を設定する。つまり、メインＦ／Ｂ制御において、排気の経路が第２の経路から第１の経路へ切り替えられた後、切替ディレーＴＭ２１以上となるまでは第２の経路用のメイン目標電圧が使用される。
【００３０】
次に、ステップＳ２７では、ディレーカウンタＣの値が第１の経路への切替ディレーＴＳ２１以上であるかを判定する。この切替ディレーＴＳ２１はサブＦ／Ｂ制御で使用するサブ目標電圧の切替時期の基準となるものである。下流側Ｏ２センサ１６Ｒの場合、排気の経路の切り替えに伴う流量変化が反映されるまでの時期が上流側Ｏ２センサ１５Ｒよりも遅れることを考慮して、切替ディレーＴＳ２１は上述した切替ディレーＴＭ２１よりも大きな値に設定される。即ちＴＭ２１＜ＴＳ２１となる。ディレーカウンタＣの値が切替ディレーＴＳ２１以上の場合は、ステップＳ２８に進み第１の経路用のサブ目標電圧を設定し、そうでない場合はステップＳ２９に進み第２の経路用のサブ目標電圧を設定する。そして、今回のルーチンを終了する。ステップＳ２４〜ステップＳ２９の実行により、メイン目標電圧が変更された後にサブ目標電圧が変更されることになる。切替ディレーＴＭ２１と切替ディレーＴＳ２１との差（ＴＳ２１−ＴＭ２１）が本発明に係る所定時間に相当する。
【００３１】
ステップＳ２３で第１の経路でないと判定される場合は、未だ第２の経路から第１の経路へ切り替えられていない状況であるので、ステップＳ３０において第２の経路から第１の経路へ排気の経路が切り替えられるように切替弁１４の動作を制御する。続くステップＳ３１では第２の経路用の制御から第１の経路用の制御へ切り替える。つまり、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御を、左右のバンクの燃料噴射量を右バンク側のＯ２センサ１５Ｒ、１６Ｒを利用してフィードバック補正する第２の経路用の制御から、右バンクの燃料噴射量をこれらのＯ２センサ１５Ｒ、１６Ｒを利用してフィードバック補正する第１の経路用の制御へ切り替える。次にステップＳ３２において、ディレーカウンタＣをクリアして今回のルーチンを終える。
【００３２】
ステップＳ２２で第１の経路への切替要求がない場合は図７のステップＳ３３へ進み、排気の経路が第２の経路か否かを判定する。第２の経路と判定された場合は第１の経路から第２の経路へ切り替えられた後の状況であるので、ステップＳ３４に進んでディレーカウンタＣの値が第２の経路への切替ディレーＴＭ１２以上であるか否かを判定し、切替ディレーＴＭ１２以上の場合はステップＳ３５に進み第２の経路用のメイン目標電圧を設定する。一方、切替ディレーＴＭ１２以上でない場合は、ステップＳ３６に進んで第１の経路用のメイン目標電圧を設定する。つまり、メインＦ／Ｂ制御において、排気の経路が第１の経路から第２の経路へ切り替えられた後、切替ディレーＴＭ１２以上となるまでは第１の経路用のメイン目標電圧が使用される。
【００３３】
次に、ステップＳ３７では、ディレーカウンタＣの値が第２の経路への切替ディレーＴＳ１２以上であるかを判定する。この切替ディレーＴＳ１２はサブＦ／Ｂ制御で使用するサブ目標電圧の切替時期の基準となるものである。下流側Ｏ２センサ１６Ｒの場合、排気の経路の切り替えに伴う流量変化が反映されるまでの時期が上流側Ｏ２センサ１５Ｒよりも遅れることを考慮して、切替ディレーＴＳ１２は上述した切替ディレーＴＭ１２よりも大きな値に設定される。即ちＴＭ１２＜ＴＳ１２となる。ディレーカウンタＣの値が切替ディレーＴＳ１２以上の場合は、ステップＳ３８に進み第２の経路用のサブ目標電圧を設定し、そうでない場合はステップＳ３９に進み第１の経路用のサブ目標電圧を設定する。そして、今回のルーチンを終了する。ステップＳ３４〜ステップＳ３９の実行により、メイン目標電圧が変更された後にサブ目標電圧が変更されることになる。ディレーＴＭ１２とディレーＴＳ１２との差（ＴＳ１２−ＴＭ１２）が本発明に係る所定時間に相当する。
【００３４】
排気の経路の切り替えに伴う流量変化が上流側Ｏ２センサ１５Ｒ及び下流側Ｏ２センサ１６Ｒに反映されるまでの時間は、第１の経路から第２の経路へ切り替えられる場合と、第２の経路から第１の経路へ切り替えられる場合との間で物理的条件が異なるため相違する。即ち、図示の形態では、第１の経路から第２の経路へ切り替えられる場合には排気が絞られるが、第２の経路から第１の経路へ切り替えられる場合には排気が絞られないという物理的条件の相違がある。そのため、その時間は第１の経路から第２の経路へ切り替えられる場合よりも第２の経路から第１の経路へ切り替えられる場合の方が長くなる。そこで、第１の経路への切替ディレーＴＭ２１、ＴＳ２１は第２の経路への切替ディレーＴＭ１２、ＴＳ１２よりも大きな値に設定される。即ち、ＴＭ２１＞ＴＭ１２、ＴＳ２１＞ＴＳ１２となるように、これらの切替ディレーが設定される。
【００３５】
ステップＳ３３で第２の経路でないと判定された場合は、未だ第１の経路から第２の経路へ切り替えられていない状況であるので、ステップＳ４０において第１の経路から第２の経路へ排気の経路が切り替えられるように切替弁１４の動作を制御する。続くステップＳ４１では第１の経路用の制御から第２の経路用の制御へ切り替える。次にステップＳ４２において、ディレーカウンタＣをクリアして今回のルーチンを終える。
【００３６】
以上の図６及び図７の制御によれば、上流側Ｏ２センサ１５Ｒに接触する排気の流量が変化するタイミングに合わせてメイン目標電圧が変更され、しかも下流側Ｏ２センサ１６Ｒに接触する排気の流量が変化するタイミングに合わせてサブ目標電圧を変更されるので空燃比制御の精度が向上する。
【００３７】
以上の各形態において、図３のステップＳ３〜ステップＳ７及び図４のルーチンを実行することにより、又は図３のステップＳ３〜ステップＳ７、図６及び図７のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明に係る噴射量補正手段として機能する。但し、本発明は、以上の各形態に限定されず本発明の要旨の範囲内で種々の形態で実施してよい。
【００３８】
上述した各形態では、排気の経路の切り替えに応じて目標値としての目標電圧を変更したが、この代りに、目標電圧とともに又は目標電圧は変更せずにフィードバック補正係数を変更するようにしてもよい。図３のステップＳ５では、空燃比が目標空燃比に対してリーン側からリッチ側へ変化したときに前回処理で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ減少させ、かつ空燃比が目標空燃比に対してリッチ側からリーン側へ変化したときにそのフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ増加させているが、このステップ量を排気の経路に応じて変更してもよい。即ち、第１の経路を排気が流れる場合にフィードバック補正係数の増加量と減少量とを同一に設定するとともに、第２の経路を排気が流れる場合にフィードバック補正係数の増加量を減少量よりも大きくなるように設定してもよい。この場合、第２の経路を排気が流れる場合に空燃比判定手段にてリッチ側と判定される頻度が増加しても、その頻度の増加を打ち消すように燃料噴射量が増量されることになるので、空燃比が目標空燃比よりもリーン側へずれることを防止できるため空燃比制御の精度が向上する。この形態において、図３のステップＳ５をＥＣＵ２０が実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明に係る空燃比判定手段、ステップ補正手段及びステップ量設定手段としてそれぞれ機能する。
【００３９】
また、フィードバック補正係数を算出する際に、第１の経路を排気が流れる場合には、出力電圧が目標電圧よりも大のとき（リッチ出力のとき）及び目標電圧よりも小のとき（リーン出力のとき）の積分量を同一に設定し、かつ第２の経路を排気が流れる場合には、リッチ出力のときよりもリーン出力のときの積分量を大きくしてもよい。この場合も、フィードバック補正係数が排気の経路に応じて変更されるので、空燃比のリッチ側への補正が第１の経路の場合よりも第２の経路の場合の方が強められて、第２の経路において空燃比が目標空燃比よりもリーン側へずれることを防止できる。
【００４０】
これらのフィードバック補正係数の変更は、排気の経路の切り替え後直ちに行ってもよいが、排気の経路の切り替えに伴う流量変化がＯ２センサに反映されるまでの時間を考慮して図６及び図７に示した処理と同様の処理で切替ディレーを設定してその変更を実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】図１のＯ２センサの出力特性を示した図。
【図３】燃料噴射量制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図４】第１の形態に係る目標電圧切替制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図５】設定される目標電圧と吸入空気流量及び排気の流量との関係を説明する説明図。
【図６】第２の形態に係る目標電圧切替制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７】図６の続きを示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１  内燃機関
１０Ｒ  排気通路（第１の排気通路）
１０Ｌ  排気通路（第２の排気通路）
１１Ｒ  前段触媒コンバータ（第１の排気浄化手段）
１１Ｌ  前段触媒コンバータ（第２の排気浄化手段）
１５Ｒ  上流側Ｏ２センサ（上流側空燃比検出手段）
１６Ｒ  下流側Ｏ２センサ（下流側空燃比検出手段）
２０  ＥＣＵ（噴射量補正手段、空燃比判定手段、ステップ補正手段、ステップ量設定手段）
【図１】
2008115739.tif 000003
【図２】
2008115739.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月2日(2006.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の気筒群に設けられた第１の排気通路と、他の気筒群に設けられた第２の排気通路と、前記第１の排気通路に設けられた第１の排気浄化手段と、前記第２の排気通路に設けられた第２の排気浄化手段とを有し、前記一の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれ、かつ前記他の気筒群からの排気が前記第２の排気通路を通じて前記第２の排気浄化手段に導かれる第１の経路と前記一の気筒群からの排気及び前記他の気筒群からの排気が前記第１の排気通路を通じて前記第１の排気浄化手段に導かれる第２の経路との間で排気の経路を切り替える内燃機関に適用され、
前記第１の排気浄化手段の上流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ上流側空燃比検出手段と、目標空燃比に対応付けられた目標値と前記上流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じたフィードバック補正係数を算出し、そのフィードバック補正係数を利用して前記内燃機関の燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を備え、
前記噴射量補正手段は、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記上流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を排気の経路に応じて変更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】
前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、
前記噴射量補正手段は、前記第２の経路を排気が流れる場合の前記目標値が前記第１の経路を排気が流れる場合の前記目標値よりも大きくなるように、排気の経路に応じて前記目標値を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記上流側空燃比検出手段は、前記出力特性として、同一空燃比に関する出力値が排気の流量が大きいほど大きくなる出力特性を有し、
前記噴射量補正手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも大きい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリッチ側にあると判定し、かつ前記上流側空燃比検出手段の出力値が前記目標値よりも小さい場合に空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側にあると判定する空燃比判定手段と、前記空燃比判定手段の判定結果に基づいて、空燃比がリッチ側からリーン側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量増加させることにより燃料噴射量を増量し、かつ空燃比がリーン側からリッチ側に変化したときに前記フィードバック補正係数を所定量減少させることにより燃料噴射量を減量するステップ補正手段と、前記第１の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量と減少量とを同一に設定するとともに、前記第２の経路を排気が流れる場合に前記フィードバック補正係数の増加量を減少量よりも大きくなるように設定するステップ量設定手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記噴射量補正手段は、排気の経路が切り替わってから所定の遅延時間経過後に前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記噴射量補正手段は、前記第１の経路から前記第２の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間よりも、前記第２の経路から前記第１の経路へ切り替わった場合の前記遅延時間のほうが大きくなるように前記遅延時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記第１の排気浄化手段の下流側に設けられて、同一の空燃比に関する出力値が排気の流量に応じて変化する出力特性を持つ下流側空燃比検出手段を更に備え、
前記噴射量補正手段は、前記目標空燃比に対応付けられたサブ目標値と前記下流側空燃比検出手段の出力値との偏差に応じて前記フィードバック補正係数を補正するとともに、排気の経路が切り替わってから前記目標値及び前記フィードバック補正係数の少なくとも一方を変更した後の所定時間後に、前記第１の経路を排気が流れる場合と前記第２の経路を排気が流れる場合との間で前記下流側空燃比検出手段の前記出力特性が変化することを考慮して、前記サブ目標値を変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃比制御装置。