(57)【要約】【課題】フィードバック制御を行う際に、内燃機関の暖機状態に関係なく同一のフィードバック補正値を用いているため、暖機前のフィードバック制御性が暖機後に比べて劣っており、これを改善する。【解決手段】フィードバック制御を行う際の補正値であり、リーン雰囲気とリッチ雰囲気とに切換える値であるスキップ値、及びスキップ値に加減算することにより、リーン雰囲気、リッチ雰囲気をそれぞれ微調整する値である積分値を、内燃機関の低温時や高負荷時には、スキップ値、積分値の値を大きくして、内燃機関の高温時や低負荷時には、スキップ値、積分値の値を小さくすることにより、内燃機関の各状態に応じたフィードバック制御を行うことが可能となる。【選択図】図１０
2004019595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の負荷状態に応じて燃焼室より排出される排気の酸素濃度を、内燃機関の諸条件に応じて補正するべく燃料噴射量を変化させる制御装置であって、
前記制御装置は、内燃機関にかかる負荷を算出する負荷率算出手段と、
内燃機関の所定部の温度を測定する機関温度測定手段と、
内燃機関の排気通路内に設けられて、排気中の酸素濃度を算出すると共に、この排気の雰囲気がリーン雰囲気かリッチ雰囲気かを判定する酸素濃度測定手段と、
前記負荷率算出手段、機関温度測定手段、及び酸素濃度測定手段による測定及び算出を所定の間隔で繰返し実行すると共に各測定値及び算出値を記憶する繰返実行記憶手段と、
前記繰返実行記憶手段により記憶した前回算出の排気の雰囲気と、今回算出の排気の雰囲気とが異なる雰囲気の場合には、前記負荷率算出手段により算出される内燃機関の負荷率及び機関温度測定手段により測定される機関温度に応じて求められる第１の補正値に従って燃料噴射を行い、前回算出の排気の雰囲気と、今回算出の排気の雰囲気とが同じ雰囲気の場合には、前記負荷率算出手段により算出される内燃機関の負荷率及び機関温度測定手段により測定される機関温度に応じて求められる第２の補正値に従って燃料噴射を行う燃料噴射量補正手段と、を備える内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御装置は、前記負荷率算出手段で算出される負荷状態を、前記繰返実行記憶手段により記憶すると共に、前回の負荷率と今回の負荷率の差である負荷変化率を算出する負荷変化率算出手段を有し、
この負荷変化率算出手段により求められた負荷変化率及び前記機関温度測定手段により求められた機関温度に基づいて、前記燃料噴射量補正手段で燃料噴射量を補正する際に用いられる第１の補正値及び第２の補正値が定められる請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射制御装置は、スロットル弁の開度を判定するスロットル開度測定手段と、
このスロットル開度測定手段で測定したスロットル開度を前記繰返実行記憶手段により記憶すると共に前回のスロットル開度と今回のスロットル開度の差であるスロットル開度変化率を算出するスロットル開度変化率算出手段と、を有し、
このスロットル開度変化率算出手段により求められたスロットル開度変化率及び前記機関温度測定手段により求められた機関温度に基づいて、前記燃料噴射量補正手段で燃料噴射量を補正する際に用いられる第１の補正値及び第２の補正値が定められる請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に内燃機関の負荷、温度に応じて噴射燃料量を補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガソリンエンジンの排気浄化にかかる燃料制御は、未燃焼燃料（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一度に浄化する三元触媒を有効に活用するために、酸素濃度センサを用いた空燃比フィードバック制御を採用している。これは、三元触媒を最も有効に働かせるように、排気中の酸素濃度（空燃比：Ａ／Ｆ）をより正確に理論空燃比の近傍に保つための制御である。
【０００３】
前記フィードバック制御を行う場合には、酸素濃度センサより出力される値に応じて、空燃比を変化させるために燃料噴射量を補正する。燃料噴射量を変化させたことにより、混合気中の燃料量が変化し、この燃料が燃焼することにより、排気中の空燃比が変化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
空燃比を変化させるために、燃料噴射量を補正するが、内燃機関の暖機中等、機関温度が低温の場合には、噴射された燃料は速やかに気化せず、燃料が噴射される吸気通路内に付着する場合がある。よって噴射された燃料量に対する気化する燃料量の割合は低くなる。気化する割合の低下、即ち好適な混合気を形成する燃料量の割合が低下すると、この混合気が燃焼した排気は、要求された空燃比に対してリーン雰囲気となる。このリーン雰囲気になることによって、実際に要求される空燃比である理論空燃比に到達するまでの応答性が低下する。よって排気性能の悪化や、場合によっては混合気を形成する燃料量の減少により失速、ラフアイドル等、内燃機関の運動性能が阻害されることもある。
【０００５】
加速時等の高負荷時、内燃機関の出力を上昇させるために、スロットル弁を開けた場合などに、機関出力の上昇に比例して吸気管圧力も上昇し、この吸気管圧力の上昇に伴って、噴射された燃料の揮発性は低下する。よって排気が理論空燃比を保つように補正された燃料量を噴射したとしても、気化性能の低下により、実際に形成される混合気及びこの混合気が燃焼した排気は、理論空燃比よりもリーン雰囲気となる。
【０００６】
逆に、減速時等の軽負荷時には吸気管圧力が低下することにより、特に急加速後の減速時等では、加速時に気化せず吸気通路内に付着した燃料まで気化することにより、排気が理論空燃比を形成するべく要求された燃料量を噴射した場合に、実際に形成される排気はリッチ雰囲気になる。よって、加速時、減速時の高負荷状態、低負荷状態何れの場合にも好適なフィードバック制御を行うことは難しい。
【０００７】
また、内燃機関の機関温度が低い状態で、内燃機関を高負荷、低負荷に変化させた場合と、機関温度が充分に高温となっている状態で、内燃機関を高負荷、低負荷に変化させた場合とでは、その内燃機関にて形成される混合気が燃焼した排気を理論空燃比に保つべく燃料噴射量を補正する制御は異なってくる。よってこの内燃機関の機関温度が異なる状態で負荷状態が異なる場合にフィードバック制御を好適に行うことに対して、単一の補正値による補正を行うことは難しい。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてされたもので、内燃機関の負荷状態、機関温度状態等の諸状態に応じて、排気が触媒にて好適に浄化されるように排気の酸素濃度を保つべくフィードバック制御を行い、そのフィードバック制御の精度を向上させることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の負荷状態に応じて燃焼室より排出される排気の酸素濃度を、内燃機関の諸条件に応じて補正するべく燃料噴射量を変化させる制御装置であって、前記制御装置は、内燃機関にかかる負荷を算出する負荷率算出手段と、内燃機関の所定部の温度を測定する機関温度測定手段と、内燃機関の排気通路内に設けられて、排気中の酸素濃度を算出すると共に、この排気の雰囲気がリーン雰囲気かリッチ雰囲気かを判定する酸素濃度測定手段と、前記負荷率算出手段、機関温度測定手段、及び酸素濃度測定手段による測定及び算出を所定の間隔で繰返し実行すると共に各測定値及び算出値を記憶する繰返実行記憶手段と、前記繰返実行記憶手段により記憶した前回算出の排気の雰囲気と今回算出の排気の雰囲気とが、異なる雰囲気の場合には、前記負荷率算出手段により算出される内燃機関の負荷率及び機関温度測定手段により測定される機関温度に応じて求められる第１の補正値に従って燃料噴射を行い、前回算出の排気の雰囲気と今回算出の排気の雰囲気とが、同じ雰囲気の場合には、前記負荷率算出手段により求められる内燃機関の負荷率及び機関温度測定手段により測定される機関温度に応じて算出される第２の補正値に従って燃料噴射を行う燃料噴射量補正手段と、を含んで構成した内燃機関の燃料噴射制御装置とした。
【００１０】
空気と気化した燃料の混合体である混合気中の燃料を、完全酸化させるのに必要な酸素量を過不足無く含んだ混合気の空気に対する燃料の比率を、理論空燃比という。排気においても、排気中の酸素濃度に対するその他排気中にふくれる物質、例えばＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等の割合が前記理論空燃比近傍にある時が、触媒において最も浄化効率が優れるものになる。よって、排気の濃度が理論空燃比近傍になるように、燃焼に供される燃料量を制御する。ここでは、この制御をフィードバック制御という。
【００１１】
フィードバック制御を行う前提として、内燃機関の状態を数値化した指標にて表す必要がある。ここで用いられる指標としては、噴射された燃料により、燃焼室内で燃焼するために形成される混合気の形成程度を表す機関温度、及び燃焼室内に噴射される燃料量及び噴射された燃料の燃焼程度を表す内燃機関の負荷率が示される。
【００１２】
機関温度を測定するには、直接内燃機関に温度計測装置を設置して温度測定を行ってもよいが、一般に内燃機関には、冷却水がその駆体内に設けられた冷却通路を流れており、この冷却水の流量等を制御する際に用いられる水温計を用いてもよい。
【００１３】
内燃機関にかかる負荷率を算出するために、負荷時に増加する吸入空気量を測定する。内燃機関に負荷がかかった状態では、燃焼に供される燃料量が増加する。この増加した燃料量に対して、混合気を理論空燃比に保つために、吸入空気量も増加する。よって吸入空気量が増加した場合には内燃機関に負荷がかかった状態と判定できる。また、この吸入空気量の値を測定すると共に、エンジン回転数も測定する。単純にエンジン回転数だけでは、内燃機関の負荷状態を算出することは難しいが、例えば吸入空気量が同じでもエンジン回転数が異なる場合では、内燃機関にかかる負荷は異なってくる。よって、吸入空気量、及びエンジン回転数より内燃機関の負荷率を算出することが好ましい。
【００１４】
次に、混合気が気筒内に設けられた燃焼室にて燃焼し、排出された排気の酸素濃度を測定する。この測定は、排気通路内の少なくとも触媒より上流側で行われると共に、この測定された排気の雰囲気が、理論空燃比に対して、酸素過剰雰囲気であるリーン雰囲気か、酸素不足雰囲気であるリッチ雰囲気であるか、を判断する。
【００１５】
前記機関温度、負荷率、及び酸素濃度の測定及び算出は、所定の間隔で繰返し測定される。そしてこの測定結果は、電子制御装置（ＥＣＵ）にて記憶、処理される。
【００１６】
ＥＣＵに記憶した前回の酸素濃度と今回の酸素濃度との雰囲気が異なる場合には、予めＥＣＵに記憶させた第１の補正値より算出される値を、基本となる燃料噴射量に加減して、燃料噴射を行いフィードバック制御を実行する。ここで前回の酸素濃度と今回の酸素濃度の雰囲気が異なるということは、前回測定がリーン雰囲気に対して今回測定がリッチ雰囲気であるか、前回測定がリッチ雰囲気に対して今回測定がリーン雰囲気であるか、の場合である。
【００１７】
ＥＣＵに記憶させた前回の酸素濃度と、今回測定した酸素濃度との雰囲気が同じ場合には、ＥＣＵに記憶させた第２の補正値より算出される値を基本となる燃料噴射量に加減して、燃料噴射を行いフィードバック制御を実行する。ここで前回の酸素濃度と今回の酸素濃度が同じということは、前回測定がリーン雰囲気に対して今回測定もリーン雰囲気であるか、前回測定がリッチ雰囲気に対して今回測定もリッチ雰囲気であるか、の場合である。
【００１８】
前記燃料噴射制御装置は、前記負荷率算出手段で算出される負荷状態を、前記繰返実行記憶手段により記憶すると共に、前回の負荷率と今回の負荷率の差である負荷変化率を算出する負荷変化率算出手段を有し、この負荷変化率算出手段により求められた負荷変化率及び前記機関温度測定手段により求められた機関温度に基づいて、前記燃料噴射量補正手段で燃料噴射量を補正する際に用いられる第１の補正値及び第２の補正値が定められるとした。
【００１９】
内燃機関が定常状態、即ち負荷が変化しない状態であれば、変化しない一定の負荷に対する補正値により補正した燃料噴射量を用いればよい。内燃機関が定常状態で無くなった時、即ち一定値を保っていた負荷が変化すれば、この一定値より大きい負荷値になるか、小さい負荷値になるか、の何れかの値をとる。よって、一定時の負荷を保っていた時の補正量に対して、負荷の変化率を算出することにより、この変化率に応じた補正値を算出することができる。
【００２０】
この変化率に応じた補正に、前記機関温度による補正を組合わせたものを新たな第１の補正値及び第２の補正値とする。そして排気の酸素濃度を測定し、この時の排気の雰囲気に応じて、第１の補正値と第２の補正値を用いて燃料噴射量を補正し、この補正された燃料噴射量を用いてフィードバック制御を行う。
【００２１】
前記燃料噴射制御装置は、スロットル弁の開度を判定するスロットル開度測定手段と、このスロットル開度測定手段で測定したスロットル開度を前記繰返実行記憶手段により記憶すると共に前回のスロットル開度と今回のスロットル開度の差であるスロットル開度変化率を算出するスロットル開度変化率算出手段と、を有し、このスロットル開度変化率算出手段により求められたスロットル開度変化率及び前記機関温度測定手段により求められた機関温度に基づいて、前記燃料噴射量補正手段で燃料噴射量を補正する際に用いられる第１の補正値及び第２の補正値が定められる。
【００２２】
内燃機関の負荷は、吸入空気量と機関回転数より算出した。ここで吸気量は、スロットル弁の開度にかかる吸気口断面積とこのスロットル弁を通過する空気の流速との積により算出される。内燃機関が定常状態であるならば、吸入空気量は変化せず、従ってスロットル弁の開度も変化しない。しかし、加速時、登坂時等の高負荷状態になると、噴射燃料量が増加され、この噴射燃料量の増加に伴い吸入空気量も増加させる必要がある。吸気通路を流れる空気の流速を変化させることは難しいため、一般に吸入空気量を変化させるにはスロットル弁の開度を変化させて吸入空気量を変化させる。
【００２３】
従って、内燃機関が定常状態、即ちスロットル開度が変化しない状態であれば、変化しない一定のスロットル開度に対する補正値により補正した燃料噴射量を用いればよい。内燃機関が定常状態で無くなった時、即ち一定値を保っていたスロットル開度が変化すれば、この一定値より大きいスロットル開度になるか、小さいスロットル開度になるか、の何れかの値をとる。よって、一定時のスロットル開度を保っていた時の補正量に対して、スロットル開度の変化率を算出することにより、この変化率に応じた補正値を算出することができる。
【００２４】
この変化率に応じた補正に、前記機関温度による補正を組合わせたものを新たな第１の補正値及び第２の補正とする。そして排気の酸素濃度を測定し、この時の排気の雰囲気に応じて、第１の補正値と第２の補正値を用いて燃料噴射量を補正し、この補正された燃料噴射量を用いてフィードバック制御を行う。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、火花点火式内燃機関であるガソリンエンジンシステムに適用した実施の形態について説明する。
【００２６】
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のガソリンエンジンシステムである。以下、本ガソリンエンジンシステムの構成について説明する。
【００２７】
燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、プレッシャレギュレータ１２、燃料噴射弁１３、機関燃料通路Ｐ１等を備えて構成される。
【００２８】
サプライポンプ１１は燃料タンク（図外）から燃料を汲上げて高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してプレッシャレギュレータ１２に供給する。プレッシャレギュレータ１２はサプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持する機能を有し、この蓄圧した燃料を吸気ポート内に設けられた各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３はその内部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して吸気ポート内に燃料を供給噴射する。そして、この噴射された燃料が気化した状態で、点火プラグ１４に通電して火花を発生させ、点火する。
【００２９】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸気空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００３０】
吸気系３０において、大気より取り入れられた吸入空気は、エアクリーナ３１で濾過される。このエアクリーナ３１より下流の吸気通路３３内に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸気通路の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。そしてこの供給量を調整された空気はエンジン１の吸気ポートへ送られて、ここで前記燃料噴射弁１３より噴射される燃料と混合され、混合気となる。
【００３１】
排気系４０において、燃焼室より接続する排気集合管４０ａより下流側には、排気ガスの流路に沿って排気通路４０ｂ、その下流に触媒ケーシング４２、更に下流に排気通路４０ｃが順次連結されている。触媒ケーシング４２には、排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を浄化する三元触媒が収容されている。
【００３２】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３３】
即ち、燃圧センサ７０は、プレッシャレギュレータ１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。エアフローメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。酸素濃度（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２上流において排気ガス中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。水温センサ７４は、エンジン１内部に設けられた冷却水路（図外）を流れてエンジン１を冷却する冷却水の温度に応じた検出信号を出力する。
【００３４】
また、アクセル開度センサ７６はアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応じて、エンジン１において要求する仕事量の基となる検出信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７９は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３５】
図２に示すように、ＥＣＵ８０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップＲＡＭ８４、タイマカウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む入力ポート８６と、出力ポート８７とが、双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３６】
ＥＣＵ８０は、前記各種センサの検出信号を入力ポートを介して入力し、これら信号に基づいてＥＣＵ８０に有するＣＰＵ８１において、ＲＯＭ８２に記憶されているプログラムから、エンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、エンジン１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【００３７】
本実施の形態で使用されている触媒である三元触媒は、触媒物質として白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系が用いられ、これに助触媒として、セリウム（Ｃｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の酸化物が加えられたものである。そしてこの触媒物質が、多孔質で大きな表面積を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミック担体の表面に付着し、その触媒周辺の雰囲気が理論空燃比近傍である排気で排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する。
【００３８】
ここで、理論空燃比とは、燃料と空気からなる混合気中の、燃料を完全酸化させるのに必要な酸素量を過不足無く含んだ混合気の空気に対する燃料の比（空燃比）を表すものであるが、当該実施の形態では、理論空燃比及び空燃比を、排気中に含まれる酸素量に対するその他ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の量により定義する。また、当該実施の形態で、空燃比／理論空燃比＜１となる状態である、酸素濃度過渡状態での雰囲気をリーン雰囲気、空燃比／理論空燃比＞１となる状態である、酸素濃度希薄状態をリッチ雰囲気と定義する。
【００３９】
三元触媒は１触媒により、理論空燃比近傍でＨＣをＣＯ２とＨ２Ｏに、ＣＯをＣＯ２にそれぞれ酸化し、ＮＯｘをＮ２に還元する作用を同時に行っている。この反応は、還元性の成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２）と酸化性の成分（ＮＯｘ、Ｏ２）との間の酸化還元反応により、無害の成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２）を作り出すことである。従って三元触媒では、流入する排気の還元性成分と酸化性成分の量的バランスがとれていることが重要な条件となる。これら成分のバランスが崩れると、高活性の三元触媒を用いても、有害成分は除去されずに三元触媒下流に大量に排出されてしまう。
【００４０】
この排気中に含まれる各成分の組成のバランスを保つために、フィードバック制御が行われる。図３に示すように、三元触媒の空燃比に対する有害成分の点火効率特性は、「ウインドウ」と称される理論空燃比近傍の狭い範囲内で、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三成分を同時に極めて高い効率で浄化可能となる。よって、フィードバック制御を行い、排気の空燃比が、理論空燃比近傍になるようにする。以下、当該フィードバック制御を行うにあたり、その制御方法について説明する。
【００４１】
（第１制御）
フィードバック制御を行うにあたり、予めエンジン１の稼働状況を把握する必要がある。エンジン１にかかる負荷、回転数、及び機関温度は、エンジン１がおかれる環境、稼働方法により常に異なる。よって、フィードバック制御で噴射燃料量を変化させる場合に、エンジン１の稼働状態を把握せずに燃料噴射量を変化させ、燃料噴射を行うと、フィードバック制御を行うに必要な燃料量に対し、過不足が生じる場合がある。
【００４２】
例えばエンジン１を稼働した直後、エンジン１の温度が低い状態でフィードバック制御を行うとする。この状態では、噴射された燃料が気化するまでに時間がかかると共に、完全に気化していない液滴状の燃料が燃焼室内に流入することで、完全に気化した燃料により発生する排気に対して、そのエミッションが変化する。
【００４３】
よって、内燃機関の稼働状態を把握して、その稼働状態に応じたフィードバック制御を行う必要がある。なお、当該フィードバック制御にかかる各測定は、所定の周期、例えば６４ｍｓ毎に実施されると共に、その測定結果はバックアップＲＡＭ８４に記憶される。
【００４４】
図４に示すフローチャートで、フィードバック制御を行う際の燃料噴射量を決定する補正値を算出する。この補正値を算出するにあたり、エンジン１の稼働状態を確認するべく、エンジン負荷率、及びエンジン水温を測定する。エンジン負荷を算出するにあたり、Ｓ４０１で、吸入空気量：ｇａをエアフローメータ７２より読取る。そしてＳ４０２でエンジン回転数：ｎｅをクランク角センサ７７より読取る。この読取った吸入空気量とエンジン回転数に基づいてＳ４０３でエンジン負荷率：ｋｌを算出する。
【００４５】
前記ｋｌを算出した後に、Ｓ４０４で水温センサ７４よりエンジン水温：ｔｈｗを読取る。この読取ったエンジン水温と、Ｓ４０３で算出したエンジン負荷率に基づいて、図５及び図６に示したマップから補正値を定める。図５より第１の補正値：Ａとして、酸素濃度センサ７３で測定した排気の雰囲気がリッチからリーン、若しくはリーンからリッチに切り替った（スキップ）際に、排気を理論空燃比に近づけるように、吸気中に噴射されて燃焼室にて燃焼する燃料量を加減する値（スキップ値：ｓｋｉｐ）を定める。ここで用いられる補正位置：Ａは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、負荷率が増大するとその補正値は大きくなる値である。この補正値：Ａに基づいてＳ４０５で、リッチからリーンに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｒを定める。次にＳ４０６でリーンからリッチに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｌを定める。
【００４６】
図６より第２の補正値：ａとして、排気の雰囲気が前回測定の雰囲気と同じ雰囲気となった時に、予めスキップ値で補正された噴射燃料量に、更に加減算する値である積分値（ｋｉ値）を定める。ここで用いられる補正位置：ａは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、負荷率が増大するとその補正値は大きくなる値である。この補正値：ａに基づいてＳ４０７で排気の雰囲気をリッチ雰囲気にする時に加算される積分値であるｋｉｒを定める。次にＳ４０８で排気の雰囲気をリーン雰囲気にする時に減算される積分値であるｋｉｌを定める。なお、当該チャートで求めたスキップ値は、排気の雰囲気がリッチ雰囲気とリーン雰囲気との間で変った場合に用いられる値であるため、基本となる燃料噴射量に対して、５％前後の値を示す。これに対して積分値は、継続したリーン雰囲気若しくは継続したリッチ雰囲気で、その雰囲気を理論空燃比に近づけるために加算若しくは減算する微調整に用いられる値であり、１％以下の値を示す。以上、定めた各補正値をＥＣＵ８０内のバックアップＲＡＭ８４に記憶して、当該チャートを終了する。
【００４７】
次に図７に示した、フローチャートに基づいて、排気雰囲気のリッチ判定、若しくはリーン判定と、スキップ要求の判定を行う。先ず、Ｓ７０１で、酸素濃度センサ７３により、排気中の酸素濃度：ｅｏｘを測定する。この測定結果に基づいて、Ｓ７０２で、排気中の酸素濃度が、所定の濃度である理論空燃比からなるリッチ判定値：ＥＯＸ以上であるかどうか、即ち排気の雰囲気がリッチであるかどうかを判定する。ここでｅｏｘ＞ＥＯＸが成立して排気がリッチ雰囲気と判定されたなら、Ｓ７０３へ進み、排気雰囲気フラグ：ｘｒｉｃｈ＝１とバックアップＲＡＭ８４に記憶した後にＳ７０５へ進む。また、ｅｏｘ＞ＥＯＸが成立せず、排気がリーン雰囲気と判定されたなら、Ｓ７０４へ進み、ｘｒｉｃｈ＝０とバックアップＲＡＭ８４に記憶した後にＳ７０５へ進む。
【００４８】
Ｓ７０５では、前回測定時の排気雰囲気フラグ：ｘｒｉｃｈ０と、今回測定のｘｒｉｃｈとを比較する。ｘｒｉｃｈ０≠ｘｒｉｃｈが成立して、前回測定時と今回測定時との測定された雰囲気が異なるのであれば、Ｓ７０６へ進み、リッチ雰囲気からリーン雰囲気、若しくはリーン雰囲気からリッチ雰囲気へと変ったと判定（スキップ判定）し、スキップ判定フラグｘｓｋｉｐ＝１とバックアップＲＡＭ８４に記憶した後にＳ７０８へ進む。。また、ｘｒｉｃｈ０≠ｘｒｉｃｈが成立せず、排気の雰囲気が前回測定と今回測定とで変化していないと判定されたなら、Ｓ７０７へ進んでｘｓｋｉｐ＝０とバックアップＲＡＭ８４に記憶した後にＳ７０８へ進む。Ｓ７０８では、今回測定した排気雰囲気判定結果を次回測定時に使用するために、ｘｒｉｃｈ→ｘｒｉｃｈ０としてバックアップＲＡＭ８４に記憶に記憶し、当該チャートを終了する。
【００４９】
次に、図８に示したフローチャートに基づいて、算出された補正値、及び各判定結果から、フィードバック制御を実行する際のフィードバック補正係数：ｆａｆを算出する。先ず、Ｓ８０１でフィードバック制御が行われいる状態（ｘｆｂ＝１）であるかどうかを判断する。ここでｘｆｂ＝１が成立するならＳ８０２へ進む。またｘｆｂ＝１が成立しないなら、Ｓ８０９へ進んで、ｆａｆ＝１．０、即ち、燃料噴射量を不変として、当該チャートを終了する。
【００５０】
Ｓ８０２では、排気雰囲気を判断する。予めバックアップＲＡＭに記憶された排気雰囲気が、リーン雰囲気ならばＳ８０３へ進み、リッチ雰囲気ならＳ８０４へ進む。Ｓ８０３では、スキップ判定を行う、スキップ判定が行われているのなら、Ｓ８０６へ進み、行われていないならばＳ８０５へ進む。
【００５１】
Ｓ８０５では、排気中の雰囲気がリーン雰囲気と判断され、かつ前回測定時から今回測定時までの雰囲気が、リーン雰囲気のまま継続されていると判断されている。よって、排気中の雰囲気を理論空燃比に近づける、即ち現状の排気雰囲気に対してリッチ雰囲気になるように積分値ｋｉｒを加算したフィードバック補正係数を算出した後に当該チャートを終了する。
【００５２】
Ｓ８０６では、排気中の雰囲気がリーン雰囲気と判断され、かつ前回測定時がリッチ雰囲気と判断されている。前回測定時におけるフィードバック制御のため、今回フィードバック制御を実行するまでの間では、リッチ雰囲気を理論空燃比に近づける、即ち雰囲気がリーン雰囲気になるようにフィードバック制御が行われている。よって、今回測定結果である、現状の排気雰囲気がリーン雰囲気であるのに対して、前回測定結果によって行われているフィードバック制御は、現状リーン雰囲気である排気雰囲気を更にリーン雰囲気にする制御となる。従って、フィードバック補正係数による補正された燃料噴射によって、少なくとも排気雰囲気がリッチ雰囲気になるように、スキップ値ｓｋｉｐｒを加算したフィードバック補正係数を算出した後に、当該チャートを終了する。
【００５３】
Ｓ８０４では、Ｓ８０３と同じくスキップ判定を行う。Ｓ８０４でスキップ判定が行われているのなら、Ｓ８０８へ進み、行われていないならばＳ８０７へ進む。Ｓ８０７では、排気中の雰囲気がリッチ雰囲気と判断され、かつ前回測定時から今回測定時までの雰囲気が、リッチ雰囲気のまま継続されていると判断されている。よって、排気中の雰囲気を理論空燃比に近づける、即ち現状の排気雰囲気に対してリーン雰囲気になるように積分値ｋｉｌを減算したフィードバック補正係数を算出した後に当該チャートを終了する。
【００５４】
Ｓ８０８では、排気中の雰囲気がリッチ雰囲気と判断され、かつ前回測定時がリーン雰囲気と判断されている。前回測定時におけるフィードバック制御のため、今回フィードバック制御を実行するまでの間では、リーン雰囲気を理論空燃比に近づける、即ち雰囲気がリッチ雰囲気になるようにフィードバック制御が行われている。よって、今回測定結果である、現状の排気雰囲気がリッチ雰囲気であるのに対して、前回測定結果によって行われているフィードバック制御は、現状リッチ雰囲気である排気雰囲気を更にリッチ雰囲気にする制御となる。従って、フィードバック補正係数による補正された燃料噴射によって、少なくとも排気雰囲気がリーン雰囲気になるように、スキップ値ｓｋｉｐｌを減算したフィードバック補正係数を算出した後に、当該チャートを終了する。
【００５５】
次に図９に示したフローチャートに基づいて、前記フィードバック補正係数から、燃料噴射量を補正する。先ず、Ｓ９０１で吸入空気量：ｇａを読取り、次にＳ９０２でエンジン回転数：ｎｅを読取る。ここで、吸入空気量及びエンジン回転数は、図４に示すフローチャートのＳ４０１及びＳ４０２で読取った値と同値になる。Ｓ４０３で、前記吸入空気量及びエンジン回転数より基本噴射量：ｔｐを算出する。そしてＳ４０４で、この基本噴射量に、前記フィードバック補正係数を乗じ、燃料噴射弁１３より実際に噴射される実行噴射量：ｔａｕを算出した後に当該フローチャートを終了し、当該フィードバック制御の１周期にかかる工程を終了する。
【００５６】
当該第１制御にかかるフィードバック制御は、前記工程を繰返し行って、排気中の空燃比を理論空燃比に近づけるものであり、各周期における制御をまとめると図１０に示すグラフになる。即ち、図１０のグラフの酸素濃度：ｅｏｘを一定の周期で測定し、この各測定時点での測定結果が、理論空燃比：ＥＯＸに対して、リーン雰囲気であるか、リッチ雰囲気であるか、に応じて排気雰囲気フラグ：ｘｒｉｃｈが１若しくは０を返すと共に、排気雰囲気がリーン雰囲気とリッチ雰囲気との間で切り替った際に、スキップ判定フラグ：ｘｓｋｉｐが１を返す。そして、この排気雰囲気フラグ及びスキップ判定フラグに応じて、積分値：ｋｉ若しくはスキップ値：ｓｋｉｐを加減算して各測定時点でのフィードバック補正係数とする。
【００５７】
（第２制御）
第１の制御では、エンジン１にかかる負荷率に応じてエンジン１の稼働状態を把握した。これに対して第２制御では、エンジン１にかかる負荷率の変動に応じてエンジン１の稼働状態を把握し、フィードバック制御を行う。
【００５８】
エンジン１が定常状態、即ち負荷が変化しない状態であれば、変化しない一定の負荷に対する補正値によりフィードバック補正係数を算出して、このフィードバック補正係数に基づいた燃料噴射量を用いればよい。エンジン１が定常状態で無くなった時、即ち一定値を保っていた負荷が変化すれば、この一定値より大きい負荷値になるか、小さい負荷値になるか、の何れかの値をとる。よって、一定時の負荷を保っていた時の補正値に対して、負荷の変化率を算出することにより、この変化率に応じた補正値を算出することができる。
【００５９】
第２制御にてフィートバック制御を行うために、図１１に示すフローチャートに従って補正値を算出する。なお、当該フィードバック制御にかかる各測定は、所定の周期、例えば６４ｍｓ毎に実施されると共に、その測定結果はバックアップＲＡＭ８４に記憶される。このフローチャートでは、先ずＳ１１０１で吸入空気量：ｇａを読取り、次にＳ１１０２でエンジン回転数：ｎｅを読取る。この読取った吸入空気量及びエンジン回転数に基づいて、Ｓ１１０３で負荷率：ｋｌを算出する。
【００６０】
当該第２制御は、所定の周期で繰返し行われる制御であるので、Ｓ１１０４で予めバックアップＲＡＭ８４に記憶させていた前回測定時の負荷率：ｋｌ０を、今回測定時の負荷率より減じた値である負荷変化率：ｄｔｋｌ＝ｋｌ−ｋｌ０を算出する。そしてＳ１１０５でエンジン水温：ｔｈｗを読取る。この読取ったエンジン水温と、Ｓ１１０４で算出した負荷変化率に基づいて、図１２及び図１３に示したマップから補正値を定める。図１２より第１の補正値：Ｂとして、酸素濃度センサ７３で測定した排気の雰囲気がリッチからリーン、若しくはリーンからリッチに切り替った（スキップ）際に、排気を理論空燃比に近づけるように、吸気中に噴射されて燃焼室にて燃焼する燃料量を加減する値（スキップ値：ｓｋｉｐ）を定める。ここで用いられる補正位置：Ｂは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、負荷変化率が増大するとその補正値は大きくなる値である。この補正値：Ｂに基づいてＳ１１０６で、リッチからリーンに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｒを定める。次にＳ１１０７でリーンからリッチに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｌを定める。
【００６１】
図１３より第２の補正値：ｂとして、排気の雰囲気が前回測定の雰囲気と同じ雰囲気となった時に、予めスキップ値で補正された噴射燃料量に、更に加減算する値である積分値（ｋｉ値）を定める。ここで用いられる補正位置：ｂは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、負荷変化率が増大するとその補正値は大きくなる値である。この補正値：ｂに基づいてＳ１１０８で排気の雰囲気をリッチ雰囲気にする時に加算される積分値であるｋｉｒを定める。次にＳ１１０９で排気の雰囲気をリーン雰囲気にする時に減算される積分値であるｋｉｌを定める。なお、当該チャートで求めたスキップ値は、排気の雰囲気がリッチ雰囲気とリーン雰囲気との間で変った場合に用いられる値であるため、基本となる燃料噴射量に対して、５％前後の値を示す。これに対して積分値は、継続したリーン雰囲気若しくは継続したリッチ雰囲気で、その雰囲気を理論空燃比に近づけるために積算若しくは減算する微調整に用いられる値であり、１％以下の値を示す。以上定めた各補正値をＥＣＵ８０内のバックアップＲＡＭ８４に記憶すると共に、Ｓ１１１０で今回測定の負荷率を次回測定時に使用するために、ｋｌ→ｋｌ０と記憶し、当該チャートを終了する。
【００６２】
次に図７に示した、フローチャートに基づいて、排気雰囲気のリッチ判定、若しくはリーン判定と、スキップ要求の判定を行う。そして、図８に示したフローチャートに基づいて、算出された補正値、及び各判定結果から、フィードバック制御を実行する際のフィードバック補正係数：ｆａｆを算出する。この算出したフィードバック補正係数を、図９に示したフローチャートで演算して、燃料噴射弁１３より実際に噴射される実行噴射量：ｔａｕを算出し、当該フィードバック制御である第２制御を終了する。
【００６３】
（第３制御）
第３制御では、スロットル弁の開度に応じてエンジン１の稼働状態を把握し、フィードバック制御を行う。前記第１制御及び第２制御では、内燃機関の負荷を吸入空気量と機関回転数より算出した。ここで吸入空気量は、スロットル弁の開度にかかる吸気口断面積とこのスロットル弁を通過する空気の流速との積により算出される。内燃機関が定常状態であるならば、吸入空気量は変化せず、従ってスロットル弁の開度も変化しない。しかし、加速時、登坂時等の高負荷状態になると、噴射燃料量が増加され、この噴射燃料量の増加に伴い吸入空気量も増加させる必要がある。吸気通路を流れる空気の流速を変化させることは難しいため、一般に吸入空気量を変化させるにはスロットル弁の開度を変化させて吸入空気量を変化させる。
【００６４】
従って、内燃機関が定常状態、即ちスロットル開度が変化しない状態であれば、変化しない一定のスロットル開度に対する補正値により補正した燃料噴射量を用いればよい。内燃機関が定常状態で無くなった時、即ち一定値を保っていたスロットル開度が変化すれば、この一定値より大きいスロットル開度になるか、小さいスロットル開度になるか、の何れかの値をとる。よって、一定時のスロットル開度を保っていた時の補正量に対して、スロットル開度の変化率を算出することにより、この変化率に応じた補正値を算出することができる。
【００６５】
第３制御にてフィートバック制御を行うために、図１４に示すフローチャートに従って補正値を算出する。なお、当該フィードバック制御にかかる各測定は、所定の周期、例えば６４ｍｓ毎に実施されると共に、その測定結果はバックアップＲＡＭ８４に記憶される。このフローチャートでは、先ずＳ１４０１でスロットル開度：ｔａを読取る。このスロットル開度は、スロットル弁の開口面積に応じて与えられる数値である。
【００６６】
当該第３制御は、所定の周期で繰返し行われる制御であるので、Ｓ１４０２で予めバックアップＲＡＭ８４に記憶させていた前回測定時のスロットル開度：ｔａ０を、今回測定時のスロットル開度より減じた値であるスロットル開度変化量：ｄｔｔａ＝ｔａ−ｔａ０を算出する。そしてＳ１４０３でエンジン水温：ｔｈｗを読取る。この読取ったエンジン水温と、Ｓ１４０２で算出したスロットル開度変化量に基づいて、図１５及び図１６に示したマップから補正値を定める。図１５より第１の補正値：Ｃとして、酸素濃度センサ７３で測定した排気の雰囲気がリッチからリーン、若しくはリーンからリッチに切り替った（スキップ）際に、排気を理論空燃比に近づけるように、吸気中に噴射されて燃焼室にて燃焼する燃料量を加減する値（スキップ値：ｓｋｉｐ）を定める。ここで用いられる補正位置：Ｃは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、スロットル開度変化量が大きくなるとその補正値は大きくなる値である。この補正値：Ｃに基づいてＳ１４０４で、リッチからリーンに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｒを定める。次にＳ１４０５でリーンからリッチに切り替った際のスキップ値であるｓｋｉｐｌを定める。
【００６７】
図１６より第２の補正値：ｃとして、排気の雰囲気が前回測定の雰囲気と同じ雰囲気となった時に、予めスキップ値で補正された噴射燃料量に、更に加減算する値である積分値（ｋｉ値）を定める。ここで用いられる補正位置：ｃは、エンジン水温が高くなればその補正値は小さくなり、スロットル開度変化量が大きくなるとその補正値は大きくなる値である。この補正値：ｃに基づいてＳ１４０６で排気の雰囲気をリッチ雰囲気にする時に加算される積分値であるｋｉｒを定める。次にＳ１４０７で排気の雰囲気をリーン雰囲気にする時に減算される積分値であるｋｉｌを定める。なお、当該チャートで求めたスキップ値は、排気の雰囲気がリッチ雰囲気とリーン雰囲気との間で変った場合に用いられる値であるため、基本となる燃料噴射量に対して、５％前後の値を示す。これに対して積分値は、継続したリーン雰囲気若しくは継続したリッチ雰囲気で、その雰囲気を理論空燃比に近づけるために積算若しくは減算する微調整に用いられる値であり、１％以下の値を示す。以上定めた各補正値をＥＣＵ８０内のバックアップＲＡＭ８４に記憶すると共に、Ｓ１４０８で今回測定のスロットル開度を次回測定時に使用するために、ｔａ→ｔａ０と記憶し、当該チャートを終了する。
【００６８】
次に図７に示した、フローチャートに基づいて、排気雰囲気のリッチ判定、若しくはリーン判定と、スキップ要求の判定を行う。そして、図８に示したフローチャートに基づいて、算出された補正値、及び各判定結果から、フィードバック制御を実行する際のフィードバック補正係数：ｆａｆを算出する。この算出したフィードバック補正係数を、図９に示したフローチャートで演算して、燃料噴射弁１３より実際に噴射される実行噴射量：ｔａｕを算出し、当該フィードバック制御である第３制御を終了する。
【００６９】
当該実施の形態で示した第１制御、第２制御及び第３制御は、何れも補正値を算出する手段が異なっている。また、当該実施の形態として補正値を算出する場合に、第１制御、第２制御及び第３制御の何れかの方法で補正値を算出しフィードバック制御を行っている。この他に、前記第１制御、第２制御及び第３制御の複数若しくは全ての制御を行って各制御における補正値を算出し、この算出された各補正値に基づいて新たな補正値を算出する方法なども想定される。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関の負荷状態、機関温度状態等の諸状態に応じて、排気が触媒にて好適に浄化されるように排気の酸素濃度を保つべくフィードバック制御を行い、そのフィードバック制御の精度を向上させることが可能となる。よって、このフィードバック制御に基づいて、好適な燃料噴射を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態に係る、内燃機関を表す概略図。
【図２】同実施の形態に係る、ＥＣＵ周りの概念図。
【図３】同実施の形態に係る、排気空燃比による浄化効率を示すグラフ。
【図４】同実施の形態に係る、制御１に関する補正値決定フローチャート。
【図５】同実施の形態に係る、制御１に関するスキップ値を示す表。
【図６】同実施の形態に係る、制御１に関する積分値を示す表。
【図７】同実施の形態に係る、制御１に関する雰囲気判定フローチャート。
【図８】同実施の形態に係る、制御１に関するフィードバック補正係数算出フローチャート。
【図９】同実施の形態に係る、制御１に関する燃呂噴射量補正フローチャート。
【図１０】同実施の形態に係る、制御１に関する酸素濃度と各判定値との関係を示すグラフ。
【図１１】同実施の形態に係る、制御２に関する補正値決定フローチャート。
【図１２】同実施の形態に係る、制御２に関するスキップ値を示す表。
【図１３】同実施の形態に係る、制御２に関する積分値を示す表。
【図１４】同実施の形態に係る、制御３に関する補正値決定フローチャート。
【図１５】同実施の形態に係る、制御３に関するスキップ値を示す表。
【図１６】同実施の形態に係る、制御３に関する積分値を示す表。
【符号の説明】
１　エンジン
１０　燃料供給系
１１　サプライポンプ
１２　プレッシャレギュレータ
１３　燃料噴射弁
１４　点火プラグ
２０　燃焼室
３０　吸気系
３１　エアクリーナ
３２　スロットル弁
３３　吸気通路
４０　排気系
４０ａ　排気集合管
４０ｂ　排気通路
４０ｃ　排気通路
４２　触媒ケーシング
７０　燃圧センサ
７２　エアフローメータ
７３　酸素濃度センサ
７４　水温センサ
７６　アクセル開度センサ
７７　クランク角センサ
８０　電子制御装置（ＥＣＵ）
８１　　中央演算処理装置（ＣＰＵ）
８２　　読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８３　　ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８４　バックアップＲＡＭ
８５　タイマカウンタ
８６　入力ポート
８７　出力ポート
８８　双方向バス
Ｐ１　機関燃料通路
【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】
2004019595.tif 000015
【図１４】
2004019595.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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