(57)【要約】【課題】この発明は、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量よりエンジンの排気温度を推定して目標空燃比を算出することができ、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損を回避することを目的とする。【解決手段】この発明は、エンジンの空燃比制御装置おいて、エンジン回転速度検出手段とエンジン負荷検出手段と加熱手段と加熱量制御手段と目標空燃比変更手段とを備え、この目標空燃比変更手段により、通常空燃比制御領域とパワー空燃比制御領域と排気温度推定空燃比制御領域とのいずれかを選択し、排気温度推定空燃比制御領域を選択したときには、加熱量制御手段によるデューティ制御量より排気温度推定空燃比制御における目標空燃比を算出することを特徴とする。【選択図】図１
2008128131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒の上流側に、排出ガスの空燃比を検出可能な空燃比検出手段を備えたエンジンの空燃比制御装置おいて、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を備え、
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段を備え、
前記空燃比検出手段を加熱する加熱手段を備え、
デューティ制御により前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段を備え、
前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度と前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷との値に応じて、目標空燃比を変更する目標空燃比変更手段を備え、
この目標空燃比変更手段により、目標空燃比が大きな値となるように制御する通常空燃比制御領域と、目標空燃比が小さな値となるように制御するパワー空燃比制御領域と、目標空燃比を通常空燃比制御領域よりも小さな値になるように制御する排気温度推定空燃比制御領域とのいずれかを選択し、
前記目標空燃比変更手段により排気温度推定空燃比制御領域を選択したときには、前記加熱量制御手段によるデューティ制御量より排気温度推定空燃比制御における目標空燃比を算出することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】
前記デューティ制御量が設定下限値以下の場合には、目標空燃比を小さな値になるように制御し、前記デューティ制御量が設定上限値以上の場合には、目標空燃比を大きな値になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの空燃比制御装置に係り、特に、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量よりエンジンの排出ガスである排気の温度を推定し、空燃比を制御するエンジンの空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のエンジンにおいては、燃料消費率の低減と有害ガス排出量の低減とを両立させるために、空燃比制御装置が採用されている。空燃比制御装置は、エンジンが燃焼させる混合気の空燃比を広範囲に制御するため、触媒の上流側に排出ガスである排気の空燃比を検出可能な空燃比検出手段を備え、空燃比検出手段の検出する空燃比に基づいて混合気の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御することで、燃料消費率の低減と有害ガス排出量の低減とを両立させている。
また、エンジンは、排出する排気温度が高温になると、排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損につながる恐れがある。そのため、エンジンの空燃比制御装置においては、排気浄化装置や排気集合管が高温下に晒されないように、燃料を増量することで排気温度を下げる手法が広く用いられている。
【０００３】
従来のエンジンの空燃比制御装置には、排気濃度検出素子とこれを加熱するヒータとからなる排気濃度センサを備え、ヒータの抵抗値が設定値よりも大きくなったとき、混合気の空燃比が小さな値になるようにし、燃料を増量して排気温度を下げるものがある。
【特許文献１】特開平２−２０４６４７号公報
【０００４】
従来のエンジンの空燃比制御装置には、ヒータを内蔵した酸素センサを備え、ヒータの抵抗値が設定値を越えたときに、混合気の空燃比をリッチ化して燃焼を抑制し、排気温度を低下させるものがある。
【特許文献２】実開昭６３−４５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のエンジンの空燃比制御装置においては、排気濃度センサにより排気濃度を正確に把握することができるので、燃料の増減を適宜行うことが可能となるが、排気温度を測定するために専用の温度センサを設けることで、コスト上昇を招く問題がある。そのため、従来の空燃比制御装置においては、エンジン回転速度、エンジン負荷等を監視することで、排気温度を推定する手法が広く行われている。
しかし、エンジン回転速度、エンジン負荷等を監視して排気温度を推定する空燃比制御装置は、製品精度のバラつきまでは監視できないため、推定精度が低く、不必要な燃料増加も行われ、燃料消費率、有害ガス排出量の増加を招く問題がある。
【０００６】
この発明は、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量よりエンジンの排出ガスである排気の温度を推定して目標空燃比を算出することができ、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損を回避することができるエンジンの空燃比制御装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、触媒の上流側に、排出ガスの空燃比を検出可能な空燃比検出手段を備えたエンジンの空燃比制御装置おいて、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を備え、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段を備え、前記空燃比検出手段を加熱する加熱手段を備え、デューティ制御により前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段を備え、前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度と前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷との値に応じて、目標空燃比を変更する目標空燃比変更手段を備え、この目標空燃比変更手段により、目標空燃比が大きな値となるように制御する通常空燃比制御領域と、目標空燃比が小さな値となるように制御するパワー空燃比制御領域と、目標空燃比を通常空燃比制御領域よりも小さな値になるように制御する排気温度推定空燃比制御領域とのいずれかを選択し、前記目標空燃比変更手段により排気温度推定空燃比制御領域を選択したときには、前記加熱量制御手段によるデューティ制御量より排気温度推定空燃比制御における目標空燃比を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のエンジンの空燃比制御装置は、排気温度推定空燃比制御領域を選択された場合には、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量に応じた目標空燃比を算出するので、デューティ制御量により排気温度を推定して空燃比を制御することができ、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明は、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量より排気温度を推定して空燃比を制御することで、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置や排気集合管の性能低下、破損を回避するものである。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図１は空燃比制御装置による排気温度推定空燃比制御のフローチャート、図２は空燃比制御装置による排気温度推定空燃比制御のタイムチャート、図３はエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される目標空燃比を示す図、図４は空燃比制御領域を示す図、図５は排気温度推定空燃比制御に用いる各種定数を示す図、図６は空燃比制御装置のシステム構成図である。
図６において、１はエンジン、２はピストン、３は燃焼室、４は吸気ポート、５は排気ポート、６は吸気弁、７は排気弁、８は吸気通路、９は排気通路、１０はスロットル弁、１１は点火プラグ、１２は燃料噴射弁、１３は触媒、１４は空燃比制御装置である。エンジン１の空燃比制御装置１４は、排気通路９に設けた触媒１３の上流側に、エンジン１の排出ガスである排気の空燃比を検出可能な空燃比検出手段である空燃比センサ１５を備え、触媒１３の下流側に、排気中の酸素を検出可能な酸素センサ１６を備えている。
前記点火プラグ１１と燃料噴射弁１２と空燃比センサ１５と酸素センサ１６とは、空燃比制御装置１４の制御手段１７に接続されている。制御手段１７は、点火プラグ１１の点火時期を制御する点火時期制御手段１８と、燃料噴射弁１２の燃料量を制御する噴射量制御手段１９とを備えている。
この空燃比制御装置１４は、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段であるエンジン回転速度センサ２０と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段であるスロットル開度センサ２１とを備え、制御手段１７に接続している。制御手段１７には、図３に示すように、エンジン回転速度とエンジン負荷とによって目標空燃比を設定している。目標空燃比は、大きい値（薄い空燃比）の通常空燃比から小さな値（濃い空燃比）のパワー空燃比までの間で設定されている。
空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の検出する空燃比に基づいて、混合気の空燃比がエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される目標空燃比になるように燃料噴射弁１２の噴射量をフィードバック制御することで、燃料消費率の低減と有害ガス排出量の低減とを両立させている。
また、空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の出力に基づくフィードバック制御を行う上で、空燃比センサ１５のセンサ素子の活性状態を維持することが不可欠なため、センサ素子を加熱する加熱手段として電気的なヒータ２２を空燃比センサ１５に備えている。センサ素子の抵抗値は、温度と抵抗値とが一定の関係があることを利用すれば、素子抵抗を検出することによりセンサ素子温度を推定することができる。よって、このセンサ素子の抵抗を監視することにより、素子温度を推定することができる。
空燃比センサ１５のセンサ素子を加熱するヒータ２２は、制御手段１７に接続している。制御手段１７は、デューティ制御によりヒータ２２による加熱量を制御する加熱量制御手段２３を備えている。加熱量制御手段２３は、ヒータ２２を用いて空燃比センサ１５のセンサ素子を加熱し、センサ素子の抵抗値から推定される素子温度を一定に保つようにヒータ２２の加熱量をデューティ制御により制御する。
【００１１】
ここで、ヒータ２２のデューティ制御量と排気温度との関係を説明する。
空燃比センサ１５は、排気温度が素子温度よりも高くなるとヒータ２２による加熱の必要性が低下し、同時にヒータ２２の加熱量を決定するデューティ制御量も小さくなる。このヒータ２２のデューティ制御量が閾値よりも小さくなったときは、排気温度が高温であると推定できる。このため、ヒータ２２のデューティ制御量が閾値よりも小さくなったときには、目標空燃比を小さな値（濃い空燃比）に変更することで、排気温度を下げることができる。
また、空燃比センサ１５は、燃料を増加して目標空燃比を小さくした後に素子温度が低下し、ヒータ２２のデューティ制御量が閾値よりも大きくなった場合には、排気温度が低下したと推定できるため、小さな値（濃い空燃比）とした目標空燃比を大きな値（薄い空燃比）の通常空燃比に変更することで、無駄な燃料噴射量の増量を抑えることができる。
このように、ヒータ２２のデューティ制御量と排気温度との間には、デューティ制御量が小さいときは排気温度が高温であり、デューティ制御量が大きいときは排気温度が低いという関係があり、デューティ制御量から排気温度を推定することができる。
【００１２】
この空燃比制御装置１４は、エンジン回転速度センサ２０により検出されたエンジン回転速度とスロットル開度センサ２１により検出されたエンジン負荷との値に応じて、目標空燃比を変更する目標空燃比変更手段２４を制御手段１７に備えている。目標空燃比変更手段２４は、図３に示すように、エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じて目標空燃比を変更する。
制御手段１７には、図４に示すように、エンジン回転速度とエンジン負荷とによって、空燃比制御領域として、目標空燃比が大きな値（薄い空燃比）となるように制御する通常空燃比制御領域と、目標空燃比が小さな値（濃い空燃比）となるように制御するパワー空燃比制御領域と、目標空燃比を通常空燃比制御領域よりも小さな値（濃い空燃比）になるように制御する排気温度推定空燃比制御領域とを設定している。
制御手段１７は、目標空燃比変更手段２４により、目標空燃比が大きな値となるように制御する通常空燃比制御領域と、目標空燃比が小さな値となるように制御するパワー空燃比制御領域と、目標空燃比を通常空燃比制御領域よりも小さな値になるように制御する排気温度推定空燃比制御領域とのいずれかを選択し、選択された制御領域に応じて目標空燃比を変更する。
制御手段１７は、目標空燃比変更手段２４により排気温度推定空燃比制御領域を選択したときには、加熱量制御手段２３によるデューティ制御量より排気温度推定空燃比制御における目標空燃比を算出する。制御手段１７は、この算出された目標空燃比に混合気の空燃比がなるように燃料噴射弁１２の噴射量をフィードバック制御する。
制御手段１７には、図５に示すように、デューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅ、及びデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅの設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ及び設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸについて、排気温度推定空燃比制御において用いる各種定数として、目標空燃比リッチ化定数ＸＨＤＡＦＲＣＨ、目標空燃比リーン化定数ＸＨＤＡＦＬＡＮ、経過時間ＴＨＤＡＦＲＣＨ、経過時間ＴＨＤＡＦＬＡＮ、経過時間ＴＨＤＡＦＫＥＰを設定している。
制御手段１７は、加熱量制御手段２３によるデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下の場合には、目標空燃比が小さな値になるように制御し、デューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上の場合には、目標空燃比が大きな値になるように制御する。
なお、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ）は、通常空燃比以下の値とする。通常空燃比は、有害ガス排出量が最も少なくなるため、この値を閾値として目標空燃比を通常空燃比以下の値で設定する。
【００１３】
次に、エンジン１の空燃比制御装置１４による空燃比制御を、図１のフローチャートに沿って説明する。
空燃比制御用のプログラムがスタート（Ａ０１）すると、ヒータ２２のデューティ制御量からデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅを算出し（Ａ０２）、エンジン回転速度とエンジン負荷とによってパワー空燃比制御の条件が成立するか否かを判断する（Ａ０３）。
この判断（Ａ０３）がＹＥＳ（パワー空燃比制御領域）の場合には、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝パワー空燃比として、目標空燃比が小さな値となるようにパワー空燃比によるフィードバック制御を実施し（Ａ０４）、リターンする（Ａ０５）。
前記判断（Ａ０３）がＮＯの場合は、エンジン回転速度とエンジン負荷とによって排気温度推定空燃比制御の条件が成立するか否かを判断する（Ａ０６）。
この判断（Ａ０６）がＹＥＳ（排気温度推定空燃比制御領域）の場合には、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下であるか否かを判断する（Ａ０７）。
この判断（Ａ０７）がＹＥＳの場合は、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝ＴＡＧＡＦ（ｎ−１）−ＸＨＤＡＦＲＣＨとして、目標空燃比が小さな値になるように制御し（Ａ０８）、この制御（Ａ０８）を経過時間ＴＨＤＡＦＲＣＨが経過するまで実施し（Ａ０９）、リターンする（Ａ０５）。
前記判断（Ａ０７）がＮＯの場合は、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上であるか否かを判断する（Ａ１０）。
この判断（Ａ１０）がＹＥＳの場合は、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝ＴＡＧＡＦ（ｎ−１）＋ＸＨＤＡＦＬＡＮとして、目標空燃比が大きな値になるように制御し（Ａ１１）、この制御（Ａ１１）を経過時間ＴＨＤＡＦＬＡＮが経過するまで実施し（Ａ１２）、リターンする（Ａ０５）。
この判断（Ａ１０）がＮＯの場合は、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝ＴＡＧＡＦ（ｎ−１）として制御し（Ａ１３）、この制御（Ａ１３）を経過時間ＴＨＤＡＦＫＥＰが経過するまで実施し（Ａ１４）、リターンする（Ａ０５）。
一方、前記判断（Ａ０６）がＮＯ（通常空燃比制御領域）の場合は、通常空燃比制御の条件成立とし（Ａ１５）、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝通常制御空燃比として、目標空燃比が大きな値となるように通常制御空燃比によるフィードバック制御を実施し（Ａ１６）、リターンする（Ａ０５）。
【００１４】
この空燃比制御装置１４は、図２に示すように、ｔ０において通常空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が通常空燃比になるように制御している状態で、エンジン回転速度とエンジン負荷とによって排気温度推定空燃比制御の条件が成立し、ｔ１においてデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下になると、目標空燃比が小さな値になるように制御する。
排気温度推定空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が小さな値になるように制御している状態で、ｔ２においてデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上になると、通常空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が通常空燃比になるように制御する。この制御で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅは、設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以下に小さくなる。
通常空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が通常空燃比になるように制御している状態で、ｔ３においてエンジン負荷によってパワー空燃比制御の条件が成立すると、目標空燃比が小さな値となるように制御する。この制御で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが一時的に小さくなった後に大きくなる。
パワー空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が小さな値となるように制御している状態で、ｔ４においてデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上になると、エンジン回転速度とエンジン負荷とによって排気温度推定空燃比制御の条件が成立し、目標空燃比が小さな値になるように制御する。この制御で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅは、設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以下に小さくなる。
排気温度推定空燃比制御領域の条件が成立して目標空燃比が小さな値になるように制御している状態で、ｔ５においてエンジン回転速度とエンジン負荷とによってパワー空燃比制御の条件が成立すると、目標空燃比が小さな値となるように制御する。この制御で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが大きくなる。
パワー空燃比制御の条件が成立して目標空燃比が小さな値となるように制御している状態で、ｔ６においてエンジン回転速度とエンジン負荷とによって通常空燃比制御の条件が成立すると、目標空燃比が通常空燃比になるように制御する。この制御で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅは、小さくなる。
なお、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下の場合には、目標空燃比が小さな値になるように制御したが、設計段階で排気温度を抑えるため目標空燃比を小さく（濃く）しなければならないエンジン回転速度、エンジン負荷が明らかな場合は、優先的に目標空燃比を小さく制御することとする。
【００１５】
このように、このエンジン１の空燃比制御装置１４は、排気温度推定空燃比制御領域を選択された場合には、空燃比センサ１５を加熱するためのヒータ２２のデューティ制御量に応じた目標空燃比を算出するので、デューティ制御量により排気温度を推定して空燃比を制御することができる。このため、このエンジン１の空燃比制御装置１４は、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損を回避することができる。
また、このエンジン１の空燃比制御装置１４の制御手段１７は、加熱量制御手段２３によるデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下の場合には、目標空燃比が小さな値になるように制御し、デューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上の場合には、目標空燃比が大きな値になるように制御することにより、デューティ制御量により目標空燃比が変更されるので、精度の高い空燃比制御を実現することが可能である。  
【００１６】
なお、この発明は、上述実施例に限定されることなく、種々応用改変が可能である。
図７〜図９は、空燃比制御装置の第１の変形例を示すものである。図７は目標空燃比にフィードバック制御することができない状況下での排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減のフローチャート、図８は排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減のタイムチャート、図９は排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減に用いる各種定数を示す図である。
空燃比制御装置は、空燃比センサの検出する空燃比に基づいて目標空燃比に制御しているが、空燃比センサの故障等では噴射量を基本噴射量のみに制御してフィードバックを行わない。このような目標空燃比にフィードバック制御できない状況下であって、空燃比センサのヒータのデューティ制御量を監視することが可能であれば、ヒータのデューティ制御量より排気温度を推定して空燃比を制御することができる。
この空燃比制御装置は、目標空燃比にフィードバック制御することができない状況下で、空燃比センサのヒータのデューティ制御量より排気温度を推定して空燃比を制御するものである。この空燃比制御装置は、前述実施例の図６と同じ構成を有しているので、図６の符号を引用して説明する。
エンジン１の空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の検出する空燃比に基づいて、混合気の空燃比がエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される目標空燃比になるように燃料噴射弁１２の噴射量をフィードバック制御する。また、空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の素子温度を一定に保つようにヒータ２２の加熱量をデューティ制御により制御する。
このエンジン１の空燃比制御装置１４は、目標空燃比に制御できない状況下で、ヒータ２２のデューティ制御を監視し、ヒータ２２のデューティ制御量から排気温度を推定し、燃料噴射弁１２の基本噴射量を増減制御する。
制御手段１７には、図９に示すように、デューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅ、及びデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅの設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ及び設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸについて、排気温度推定空燃比制御において用いる各種定数として、目標噴射量リッチ化定数ＴＨＤＩＮＪＲＣＨ、目標噴射量リーン化定数ＴＨＤＩＮＪＬＡＮを設定している。
制御手段１７は、目標空燃比にフィードバック制御することができない場合に、ヒータ２２のデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下の場合には、基本噴射量を増量するように制御し、デューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上の場合には、基本噴射量を減量するように制御する。
【００１７】
次に、エンジン１の空燃比制御装置１４による基本噴射量制御を、図７のフローチャートに沿って説明する。
空燃比制御装置１４は、目標空燃比にフィードバック制御できない状況となって、基本噴射量制御用のプログラムがスタート（Ｂ０１）すると、ヒータ２２のデューティ制御量からデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅを算出し（Ｂ０２）、エンジン回転速度とエンジン負荷とから基本噴射量を算出し（Ｂ０３）、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下であるか否かを判断する（Ｂ０４）。
この判断（Ｂ０４）がＹＥＳの場合は、基本噴射量を（ＴＨＤＩＮＪＲＣＨ（％）だけ増量し（Ｂ０５）、燃料噴射弁１２から燃料噴射し（Ｂ０６）、リターンする（Ｂ０７）。この判断（Ｂ０４）がＮＯの場合は、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上であるか否かを判断する（Ｂ０８）。
この判断（Ｂ０８）がＹＥＳの場合は、基本噴射量を（ＴＨＤＩＮＪＬＡＮ（％）だけ減量し（Ｂ０９）、燃料噴射弁１２から燃料噴射し（Ｂ０６）、リターンする（Ｂ０７）。この判断（Ｂ０８）がＮＯの場合は、基本噴射量を保持し（Ｂ１０）、燃料噴射弁１２から燃料噴射し（Ｂ０６）、リターンする（Ｂ０７）。
【００１８】
このように、この空燃比制御装置１４は、図８に示すように、目標空燃比にフィードバック制御することができない状況下で、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ以下になると、基本噴射量を増量するように制御する。また、この空燃比制御装置１４は、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ以上になると、基本噴射量を減量するように制御する。この空燃比制御装置１４は、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが設定下限値ＨＤＥＸＴＭＩＮ及び設定上限値ＨＤＥＸＴＭＡＸ内になるように、基本噴射量を増減制御する。
これにより、この空燃比制御装置１４は、目標空燃比にフィードバック制御することができない状況下でも、ヒータ２２のデューティ制御量より排気温度を推定して基本噴射量を増減することができるため、排気温度を検出する専用の温度センサ設置によるコスト上昇を招くことなく、高温の排気による排気浄化装置の触媒や排気集合管の性能低下、破損を回避することができる。
【００１９】
図１０〜図１７は、空燃比制御装置の第２の変形例を示すものである。図１０はヒータのデューティ制御量なまし値から排気温度を推定するフローチャート、図１１は目標排気温度による目標空燃比制御のフローチャート、図１２は目標排気温度による燃料噴射量制御のフローチャート、図１３は目標排気温度による目標空燃比制御及び燃料噴射量制御のタイムチャート、図１４はヒータのデューティ制御量なまし値と排気温度との関係を示す図、図１５はヒータのデューティ制御量なまし値により設定される排気温度の定数を示す図、図１６はエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される制御目標排気温度を示す図、図１７は排気温度推定空燃比制御に用いる各種定数を示す図である。
この空燃比制御装置は、前述実施例の図６と同じ構成を有しているので、図６の符号を引用して説明する。
エンジン１の空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の検出する空燃比に基づいて、混合気の空燃比がエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される目標空燃比になるように燃料噴射弁１２の噴射量をフィードバック制御する。また、空燃比制御装置１４は、空燃比センサ１５の素子温度を一定に保つようにヒータ２２の加熱量をデューティ制御により制御する。
このエンジン１の空燃比制御装置１４は、ヒータ２２のデューティ制御を監視し、ヒータ２２のデューティ制御量から排気温度を推定し、目標排気温度になるように目標空燃比や燃料噴射量を制御する。
ヒータ２２のデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値と排気温度との間には、前述実施例でも説明したように、図１４に示すような関係があり、デューティ制御量から排気温度を推定することができる。
制御手段１７には、図１５に示すように、デューティ制御量なまし値により推定排気温度の定数を設定し、図１６に示すように、エンジン回転速度とエンジン負荷とにより目標排気温度を設定し、図１７に示すように、目標排気温度からデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅの推定排気温度を引いた値について、目標空燃比リッチ化定数ＸＴＨＤＥＸＲＣＨ、目標空燃比リーン化定数ＸＴＨＤＥＸＬＡＮ、目標噴射量リッチ化定数ＴＴＨＤＥＸＴＲＣＨ、目標噴射量リーン化定数ＴＴＨＤＥＸＴＬＡＮを設定している。
制御手段１７は、ヒータ２２のデューティ制御量としてのデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅから排気温度を推定し、目標排気温度になるように目標空燃比や燃料噴射量を制御する。
【００２０】
次に、エンジン１の空燃比制御装置１４による目標空燃比制御及び燃料噴射量制御を、図１０〜図１２のフローチャートに沿って説明する。
空燃比制御装置１４は、図１０に示すように、排気温度推定用のプログラムがスタートすると（Ｃ０１）、ヒータ２２のデューティ制御量からデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅを算出し（Ｃ０２）、デューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅから排気温度を推定し（Ｃ０３）、リターンする（Ｃ０４）。空燃比制御装置１４は、推定排気温度を用いて、図１１・図１２に示すように、目標空燃比制御及び燃料噴射量制御を行う。
空燃比制御装置１４は、図１１に示すように、目標空燃比制御用のプログラムがスタート（Ｄ０１）すると、ヒータ２２のデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅを算出し（Ｄ０２）、エンジン回転速度、エンジン負荷、エンジン水温などから目標排気温度フィードバック制御条件が成立するか否かを判断する（Ｄ０３）。
この判断（Ｄ０３）がＮＯの場合は、リターンする（Ｄ０６）。この判断（Ｄ０３）がＹＥＳの場合は、制御目標排気温度がデューティ制御量なまし値ＨＤｄａｖｅから推定した排気温度を越えているか否かを判断する（Ｄ０４）。
この判断（Ｄ０４）がＹＥＳの場合は、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝ＴＡＧＡＦ（ｎ−１）＋ＸＴＨＤＥＸＴＬＡＮとして大きな値とし（Ｄ０５）、リターンする（Ｄ０６）。この判断（Ｄ０４）がＮＯの場合は、目標空燃比（ＴＡＧＡＦ（ｎ））＝ＴＡＧＡＦ（ｎ−１）−ＸＴＨＤＥＸＴＲＣＨとして小さな値にし（Ｄ０７）、リターンする（Ｄ０６）。
また、空燃比制御装置１４は、図１２に示すように、燃料噴射量制御用のプログラムがスタート（Ｅ０１）すると、ヒータ２２のデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅを算出し（Ｅ０２）、エンジン回転速度とエンジン負荷とから基本噴射量を算出し（Ｅ０３）、エンジン回転速度、エンジン負荷、エンジン水温などから目標排気温度フィードバック制御条件が成立するか否かを判断する（Ｅ０４）。
この判断（Ｅ０４）がＮＯの場合は、リターンする（Ｅ０７）。この判断（Ｅ０４）がＹＥＳの場合は、制御目標排気温度がデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅから推定した排気温度を越えているか否かを判断する（Ｅ０５）。
この判断（Ｅ０５）がＹＥＳの場合は、燃料噴射量を（ＴＴＨＤＥＸＴＬＡＮ（％））だけ減量し（Ｅ０６）、リターンする（Ｅ０７）。この判断（Ｅ０５）がＮＯの場合は、燃料噴射量を（ＴＴＨＤＥＸＴＲＣＨ（％））だけ増量し（Ｅ０８）、リターンする（Ｅ０７）。
【００２１】
このように、この空燃比制御装置は、図１３に示すように、目標排気温度フィードバック制御条件が成立すると、排気温度を推定できるヒータ２２のデューティ制御量なまし値Ｈｄａｖｅが一定になるように、目標空燃比を変化させ、また、燃料噴射量を増減させている。
これにより、この空燃比制御装置１４は、ヒータ２２のデューティ制御量と排気温度との関係を予め定めておくことで、目標排気温度（ヒータ２２のデューティ制御量）となるように、目標空燃比や燃料噴射量を制御することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明は、空燃比検出手段を加熱するためのデューティ制御量より排気温度を推定して空燃比を制御するものであり、空燃比制御装置を備えたエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例を示すエンジンの空燃比制御装置による排気温度推定空燃比制御のフローチャートである。
【図２】実施例を示す排気温度推定空燃比制御のタイムチャートである。
【図３】実施例を示すエンジン回転速度とエンジン負荷とによる目標空燃比を示す図である。
【図４】実施例を示すエンジン回転速度とエンジン負荷とによる空燃比制御領域を示す図である。
【図５】実施例を示す排気温度推定空燃比制御に用いる各種定数を示す図である。
【図６】実施例を示す空燃比制御装置のシステム構成図である。
【図７】第１の変形例を示す目標空燃比にフィードバック制御することができない状況下での排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減のフローチャートである。
【図８】第１の変形例を示す排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減のタイムチャートである。
【図９】第１の変形例を示す排気温度推定空燃比制御による基本噴射量増減に用いる各種定数を示す図である。
【図１０】第２の変形例を示すヒータのデューティ制御量から排気温度を推定するフローチャートである。
【図１１】第２の変形例を示す目標排気温度による目標空燃比制御のフローチャートである。
【図１２】第２の変形例を示す目標排気温度による燃料噴射量制御のフローチャートである。
【図１３】第２の変形例を示す目標排気温度による目標空燃比制御及び燃料噴射量制御のタイムチャートである。
【図１４】第２の変形例を示すヒータのデューティ制御量なまし値と排気温度との関係を示す図である。
【図１５】第２の変形例を示すヒータのデューティ制御量なまし値により設定される排気温度の定数を示す図である。
【図１６】第２の変形例を示すエンジン回転速度とエンジン負荷とにより設定される制御目標排気温度を示す図である。
【図１７】第２の変形例を示す排気温度推定空燃比制御に用いる各種定数を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  エンジン
３  燃焼室
８  吸気通路
９  排気通路
１０  スロットル弁
１２  燃料噴射弁
１３  触媒
１４  空燃比制御装置
１５  空燃比センサ
１７  制御手段
１８  点火時期制御手段
１９  噴射量制御手段
２０  エンジン回転速度センサ
２１  スロットル開度センサ
２２  ヒータ
２３  加熱量制御手段
２４  目標空燃比変更手段
【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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