(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の実際の空燃比を示す空燃比信号を入力し、前記実際の空燃比と目標空燃比とに基づき空燃比フィードバック制御信号を演算して出力する内燃機関の空燃比制御装置において、
機関始動後の前記空燃比フィードバック制御の開始時における実際の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が、そのときの運転条件から要求される第１目標空燃比よりもリッチに設定される第２目標空燃比よりもリーンである場合に、前記空燃比フィードバック制御の開始時から所定期間の間、前記第２目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御する第１制御手段と、
前記所定期間経過後に前記第１目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御する第２制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記第１制御手段が、前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が前記第２目標空燃比よりもリッチである場合に、前記所定期間を、リーンである場合に比べて短く設定して、前記第２目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御す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。
【請求項３】
前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が前記第２目標空燃比よりもリッチである場合に、前記空燃比フィードバック制御の開始時から、前記第１目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御する第３制御手段を設けた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。
【請求項４】
前記第１制御手段が、前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が、前記第２目標空燃比よりもリーンである場合に、リーン化度合いが大きいほど前記所定期間を長くす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。
【請求項５】
前記第１制御手段が、前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が、前記第２目標空燃比よりもリーンである場合に、リーン化度合いが大きいほど、前記第２目標空燃比を保持する期間を長く設定す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。
【請求項６】
前記第２制御手段が、前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が、前記第２目標空燃比よりもリーンである場合に、リーン化度合いが大きいほど、前記第２目標空燃比から第１目標空燃比に向けての変化速度を遅くすることを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記所定期間が、前記第２目標空燃比を保持する期間と、前記第２目標空燃比から第１目標空燃比への移行期間とからなり、
前記第１制御手段が、前記空燃比フィードバック制御の開始時における前記実際の空燃比が前記第２目標空燃比よりもリッチである場合に、リーンである場合に比べて、少なくとも前記保持期間を短くすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記第１制御手段が、前記第２目標空燃比を、始動時の機関温度に基づき設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つ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、目標空燃比に近づくように実空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関し、より詳しくは、ファーストアイドル運転時における空燃比のオーバーリーン化を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、酸素センサが不活性のときには、オープンループ制御によって実空燃比を目標空燃比に一致するように制御し、前記酸素センサが活性化すると、フィードバック制御によって、実空燃比を目標空燃比に一致するように制御することが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２３４７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来から、始動時には、燃料噴射量を大きく増量して、リッチ混合気を形成させ、その後、徐々に増量分を減らして空燃比をリーン化させ、アイドル運転時の目標空燃比にまで戻す空燃比制御が行われている。
ところで、燃料噴射弁の噴孔にデポジットが付着することで、噴射時間に対する実噴射量が低下したり、エアフローセンサや水温センサのばらつき・劣化が燃料噴射量を少なく算出する方向に作用したり、予定されている燃料よりも気化特性の悪い重質燃料が用いられたりすると、空燃比は、所期の空燃比よりも大きくリーン化することになる。
【０００４】
上記のようにして空燃比がリーン化する傾向のときに、通常と同様に始動後の増量分を減らしていくと、空燃比が本来の目標空燃比を超えて多く大きくリーン化してしまう可能性がある。
ここで、空燃比センサが活性化して空燃比フィードバック制御が開始されれば、本来の目標空燃比に近づけるように補正されることになる。
【０００５】
しかしフィードバック制御の応答遅れによってリーン化傾向を速やかに解消できずに空燃比がオーバーリーン化し、これによって機関の発生トルクが低下して運転性が悪化したり、リーン燃焼限界を超えて失火したりする可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ファーストアイドル運転時における空燃比のオーバーリーンを抑制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】
そのため、本発明では、空燃比フィードバック制御の開始時における実際の空燃比が、そのときの運転条件から要求される第１目標空燃比よりもリッチである第２目標空燃比よりもリーンである場合に、空燃比フィードバック制御の開始時から所定期間の間、前記第２目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御し、前記所定期間経過後に前記第１目標空燃比に向けて実際の空燃比をフィードバック制御するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によると、そのときの運転条件に応じた第１目標空燃比よりもリッチである第２目標空燃比に基づいてフィードバック制御を行えば、実空燃比が第１目標空燃比よりもリーンの場合には、実空燃比と目標空燃比との偏差（空燃比エラー）がより大きくなる。
そして、このより大きな偏差に基づく大きなフィードバック補正量で実空燃比が補正される結果、リーンエラーをより応答良く抑制できる。
【０００８】
従って、燃料噴射弁の噴孔にデポジットが付着するなどして、空燃比がリーン化する傾向の場合であっても、第２目標空燃比に基づくフィードバック制御が開始されることで、リーン化傾向を速やかに解消して、オーバーリーンになることを抑止でき、運転性の悪化や失火の発生を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関１の吸気通路２には、機関１の吸入空気量を制御する電子制御式のスロットルバルブ３が設けられており、該スロットルバルブ３を通過した吸入空気は、吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引される。
【００１０】
一方、前記吸気バルブ４上流側には燃料噴射弁６が設けられており、該燃料噴射弁６から噴射された燃料は、前記吸入空気と共に燃焼室５内に吸引されて、燃焼室５内に混合気を形成する。
尚、燃料噴射弁６が燃焼室５内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
【００１１】
前記燃焼室５内に吸引された燃料は、点火プラグ７による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室５内の燃焼後のガスは、排気バルブ８を介して排気通路９に排出され、排気通路９に介装される排気浄化触媒１０で浄化される。
また、前記燃料噴射弁６から噴射させる燃料が入れられる燃料タンク１１にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタ１２が設けられており、該キャニスタ１２は、パージ通路１３によって前記スロットルバルブ３下流側の吸気通路２と接続されている。
【００１２】
そして、前記パージ通路１３に介装されるパージ制御弁１４を開いて、機関１の吸入負圧を前記キャニスタ１２に作用させると、新気導入路１５を介してキャニスタ１２内に導入される新気と共に、キャニスタ１２から脱離された燃料蒸気が機関１に供給される。
前記燃料噴射弁６による燃料噴射、前記点火プラグ７による点火、前記パージ制御弁１４の開閉は、マイクロコンピュータを内蔵する電子コントロールユニット２０によって制御される。
【００１３】
前記電子コントロールユニット２０には、各種センサ・スイッチからの信号が入力され、予め記憶されたプログラムに従って前記入力信号を演算処理して、燃料噴射制御信号，点火制御信号，パージ制御信号などを算出して出力する。
前記各種センサ・スイッチとしては、機関１の吸入空気量ＱＡを検出するエアフローセンサ２１、前記スロットルバルブ３の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２、機関１の冷却水温度（機関温度）ＴＷを検出する水温センサ２３、クランクシャフト１６の基準角度位置毎の基準クランク角信号ＲＥＦ及び単位角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ２４、前記排気浄化触媒１０の上流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出するフロント空燃比センサ２５、前記排気浄化触媒１０の下流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出するリア空燃比センサ２６、図示省略したアクセルペダルの踏込量ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２７、外気温度ＴＡを検出する外気温センサ２８、機関１が搭載される車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ２９、運転者によって操作されるエンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）３０などが設けられている。
【００１４】
前記燃料噴射弁６による燃料噴射量は、始動中（クランキング中）は、水温等に応じて決定され、始動後（完爆後）は、基本的に、エアフローセンサ２１で検出される吸入空気量に基づきそのときの目標空燃比に対応する混合気が形成されるように決定される。
前記目標空燃比は、冷却水温度が所定値以下の冷機時には、そのときの水温などに応じて決定され、冷却水温度が所定値を超える暖機後は、そのときの機関負荷・機関回転速度などに応じて決定される。
【００１５】
更に、始動後の燃料噴射制御においては、前記フロント空燃比センサ２５が活性化していて、かつ、フィードバック停止条件（減速時、燃料カット時など）が成立していない場合には、前記フロント空燃比センサ２５で検出される実空燃比に基づいて、空燃比フィードバック制御が行われる。
前記空燃比フィードバック制御は、前記フロント空燃比センサ２５で検出される実空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づいて、燃料噴射量を補正するための空燃比フィードバック補正係数を、例えば比例・積分・微分動作によって算出することで、実空燃比を前記目標空燃比に近づける制御である。
【００１６】
尚、前記リア空燃比センサ２６の出力は、前記フロント空燃比センサ２５の出力に基づく空燃比フィードバックの制御点の修正に用いられるものであり、前記リア空燃比センサ２６を省略することができ、また、リア側を理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出する酸素センサとすることができる。
次に、前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比の設定処理を、図２〜図９のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００１７】
図２のフローチャートは、目標空燃比の設定処理のメインルーチンを示し、このメインルーチンは所定微小時間毎に実行されるようになっている。
ステップＳ１００では、空燃比フィードバック制御が開始された時点で、前記フロント空燃比センサ２５により検出された実空燃比（以下、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆという）の算出を行う（空燃比検出手段）。尚、Ａ／Ｆは、空燃比を表し、ＦＢは空燃比フィードバック制御を表すものとする。
【００１８】
このステップＳ１００での処理内容の詳細は、図３のフローチャートに示してある。
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１１では、機関１の始動後であるか否か、換言すれば、機関１が完爆状態であるか否かを判別する。
前記始動後（完爆状態）の判断は、クランク角センサ２４の出力に基づき算出される機関回転速度ＮＥが閾値を超えている場合に、始動後（完爆状態）であると判定する。
【００１９】
ここで、始動後（完爆状態）ではない（始動前又は始動中である）と判断された場合には、ステップＳ１１３へ進んで、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆを０とする初期化を行う。
一方、始動後（完爆状態）であると判断された場合には、ステップＳ１１２へ進み、空燃比フィードバック制御の開始時であるか否かを判断する。
前述のように、空燃比フィードバック制御は、前記フロント空燃比センサ２５が活性化していることを条件に開始され、前記フロント空燃比センサ２５の活性化は、クランキング終了からの経過時間、冷却水温度、フロント空燃比センサ２５の出力、排気温度などから判断される。
【００２０】
空燃比フィードバック制御の開始時でない場合、即ち、フロント空燃比センサ２５が活性化しておらず、空燃比のオープンループ制御状態である場合には、前記ステップＳ１１３へ進んで、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆを０とする初期化を行う。
フロント空燃比センサ２５が活性化して空燃比フィードバック制御が開始されるようになると、ステップＳ１１４へ進み、空燃比フィードバック制御を開始した時点でのフロント空燃比センサ２５の検出結果（実空燃比）を、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆにセットする。
【００２１】
図２のフローチャートに示すメインルーチンのステップＳ１００において、上記のようにしてＦＢ開始時実Ａ／Ｆの算出を行うと、次のステップＳ２００では、始動時制御終了フラグの設定を行う。
上記ステップＳ２００での処理内容の詳細は、図４のフローチャートに示してある。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１１では、機関１が回転中であるか否かを、クランク角センサ２４の出力に基づき判断する。
【００２２】
機関１が回転していない場合、即ち、機関１の始動前であれば、ステップＳ２１２へ進み、始動時制御終了フラグをクリアする（０にリセットする）。
一方、機関１が回転中であると判断されると、ステップＳ２１３へ進み、前記ステップＳ１１２と同様に、空燃比フィードバック制御の開始時であるか否かを判断する。
そして、空燃比フィードバック制御の開始前であれば、ステップＳ２１４へ進み、始動時制御終了フラグを０に保持し、空燃比フィードバック制御の開始が判定されると、ステップＳ２１５へ進んで、始動時制御終了フラグに１をセットする。
【００２３】
従って、始動時制御終了フラグは、機関１の始動から空燃比フィードバック制御が開始されるまでは０に保持され、空燃比フィードバック制御の開始に伴って１に切り替わる。
図２のフローチャートに示すメインルーチンのステップＳ２００において、上記のようにして始動時制御終了フラグの設定を行うと、次のステップＳ３００では、始動時制御終了後タイマの更新を行う。
【００２４】
上記ステップＳ３００での処理内容の詳細は、図５のフローチャートに示してある。
図５のフローチャートにおいて、ステップＳ３１１では、前記始動時制御終了フラグに１がセットされているか否かを判別する。
そして、始動時制御終了フラグ＝０であって、空燃比フィードバック制御が開始されていない場合には、ステップＳ３１２へ進んで、始動時制御終了後タイマを０にリセットする初期化を行う。
【００２５】
一方、始動時制御終了フラグ＝１であって、空燃比フィードバック制御が開始されている場合には、ステップＳ３１３へ進んで、始動時制御終了後タイマの更新（カウントアップ）を行い、空燃比フィードバック制御が開始されてからの経過時間が、前記始動時制御終了後タイマで計測されるようにする。
図２のフローチャートに示すメインルーチンのステップＳ３００において、上記のようにして始動時制御終了後タイマの更新を行うと、次のステップＳ４００では、通常時制御切替え終了フラグの設定を行う。
【００２６】
上記ステップＳ４００での処理内容の詳細は、図６のフローチャートに示してある。
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ４１１では、機関１が回転中であるか否かを、クランク角センサ２４の出力に基づき判断する。
機関１が回転していない場合、即ち、機関１の始動前であれば、ステップＳ４１２へ進み、通常時制御切替え終了フラグをクリアする（０にリセットする）。
【００２７】
一方、機関１が回転中であると判断されると、ステップＳ４１３へ進み、始動時制御終了フラグに１が設定されていて、空燃比フィードバック制御が開始されているか否かを判断する。
始動時制御終了フラグ＝０で、空燃比フィードバック制御が開始されていない場合には、ステップＳ４１６へ進んで、前記通常時制御切替え終了フラグを０に保持する。
【００２８】
一方、始動時制御終了フラグ＝１であって、空燃比フィードバック制御が開始されている場合には、ステップＳ４１４へ進み、前記始動時制御終了後タイマで計測される空燃比フィードバック制御が開始されてからの経過時間ｔが、ディレイ時間Ｔに達しているか否かを判別する。
前記ディレイ時間Ｔは、前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆに基づいて設定される。
【００２９】
具体的には、始動時の冷却水温度に対応する目標空燃比（第２目標空燃比）よりも前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆがリッチ（始動時水温での目標空燃比≧ＦＢ開始時実Ａ／Ｆ）であれば、前記ディレイ時間Ｔを０secとする。
一方、始動時の冷却水温度に対応する目標空燃比（第２目標空燃比）よりも前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆがリーン（始動時水温での目標空燃比＜ＦＢ開始時実Ａ／Ｆ）であれば、前記ディレイ時間Ｔを例えば１００secとする。
【００３０】
前記リーン条件でのディレイ時間Ｔは一定値に限定されず、始動時の冷却水温度に対応する目標空燃比（第２目標空燃比）と前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆとの偏差が大きいほど（ＦＢ開始時実Ａ／Ｆがリーンであるほど）、前記ディレイ時間Ｔをより長く設定することができる。
前記経過時間ｔがディレイ時間Ｔに達するまでの間は、ステップＳ４１６へ進んで、通常時制御切替え終了フラグを０に保持する。
【００３１】
一方、前記経過時間ｔがディレイ時間Ｔに達すると、ステップＳ４１４からステップＳ４１５へ進み、そのときに空燃比フィードバック制御で用いている目標空燃比がそのときの運転条件から要求される通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に一致しているか否かを判断する。
そして、そのときの目標空燃比が通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に一致していない場合には、ステップＳ４１６へ進んで、通常時制御切替え終了フラグを０に保持し、目標空燃比が通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に一致している場合には、ステップＳ４１７へ進んで、通常時制御切替え終了フラグに１をセットする。
【００３２】
即ち、空燃比フィードバック制御が開始されてからディレイ時間Ｔが経過し、更に、そのときの目標空燃比が通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に一致するようになってから、通常時制御切替え終了フラグに１をセットするようになっている。
従って、前記通常時制御切替え終了フラグに１がセットされている場合には、そのときの運転条件から要求される通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に基づく空燃比フィードバック制御が開始されていることを示す。
【００３３】
図２のフローチャートに示すメインルーチンのステップＳ４００において、上記のようにして通常時制御切替え終了フラグの設定を行うと、次のステップＳ５００では、目標空燃比モードの設定処理を行う。
上記ステップＳ５００での処理内容の詳細は、図７及び図８のフローチャートに示してある。
【００３４】
ステップＳ５１１では、通常時制御切替え終了フラグを判別することで、そのときの運転条件から要求される通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に基づく空燃比フィードバック制御（通常制御）が開始されているか否かを判別する。
通常時制御切替え終了フラグ＝０で通常制御が開始されていない場合には、ステップＳ５１２へ進み、始動時制御終了フラグを判別することで、空燃比フィードバック制御が開始されているか否かを判断する。
【００３５】
始動時制御終了フラグ＝０で空燃比フィードバック制御が開始されていない場合には、ステップＳ５１４へ進んで、目標空燃比モードを第０モードに設定する。
一方、通常制御が開始されていないものの、始動時制御終了フラグ＝１で空燃比フィードバック制御が開始されている場合には、ステップＳ５１２からステップＳ５１３へ進み、空燃比フィードバック制御が開始されてから前記ディレイ時間Ｔが経過しているか否かを判断する。
【００３６】
そして、空燃比フィードバック制御が開始されても、前記ディレイ時間Ｔが経過するまでは、ステップＳ５１４へ進んで、目標空燃比モードを第０モードに設定し、前記ディレイ時間Ｔが経過すると、ステップＳ５１５へ進んで、目標空燃比モードを第１モードに設定する。
従って、機関１の始動時から空燃比フィードバック制御が開始されるまでの間、及び、空燃比フィードバック制御が開始されてから前記ディレイ時間Ｔが経過するまでの間は、目標空燃比モードとして第０モードが選択される。
【００３７】
前記第０モードにおいて、フィードバック制御の開始前は、目標空燃比ａとなるように、フィードホワード制御を実行し、その後フィードバック制御の開始タイミングで目標空燃比ａとなるように、フィードバック制御を実行する。
そして、前記ディレイ時間Ｔが経過してから前記通常制御が開始されるまでの間（前記ディレイ時間Ｔが経過した後、目標空燃比＝通常の目標空燃比となるまでの間）は、目標空燃比モードとして第１モードが選択される（図１０参照）。
【００３８】
但し、前述のように、始動時の冷却水温度に対応する目標空燃比よりも前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆがリッチ（始動時水温での目標空燃比≧ＦＢ開始時実Ａ／Ｆ）であれば、前記ディレイ時間Ｔが０secに設定され、後述するように、空燃比フィードバック制御の開始と共に通常の目標空燃比を用いることになる。
このため、始動時の冷却水温度に対応する目標空燃比よりも前記ＦＢ開始時実Ａ／Ｆがリッチであれば、前記目標空燃比モードは、図１１に示すように、空燃比フィードバック制御開始前の第０モードから、第１モードに介することなく、通常制御時のモードに切り替わる（第３制御手段）。
【００３９】
前記ステップＳ５１１で、通常時制御切替え終了フラグ＝１で通常制御が開始されていると判断されると、ステップＳ５１６へ進み、排気浄化触媒１０が活性化しているか否かを判断する。
前記排気浄化触媒１０の活性判断は、始動（完爆）からの経過時間、冷却水温度、フロント空燃比センサ２５及びリア空燃比センサ２６の出力などから判断でき、また、排気浄化触媒１０の入口又は出口における排気温度や、排気浄化触媒１０の担体の温度などをセンサで検出することによっても、活性状態を判断できる。
【００４０】
前記排気浄化触媒１０が活性化している場合には、ステップＳ５１７へ進み、目標空燃比モードを第５モードとする。
一方、前記排気浄化触媒１０が活性化していない場合には、ステップＳ５１８へ進み、機関１がアイドル運転状態であるか否かを判断する。
そして、アイドル運転状態でなければ、ステップＳ５１９へ進んで、目標空燃比モードを第４モードとする。
【００４１】
また、アイドル運転状態であれば、ステップＳ５２０へ進み、車速が閾値よりも低いか否かを判断する。
車速が前記閾値以上である場合には、アイドル運転状態でない場合と同様に、ステップＳ５１９へ進んで、目標空燃比モードを第４モードとする。
一方、触媒１０の非活性状態であって、アイドル運転状態であり、車速が閾値よりも低い場合には、ステップＳ５２１へ進み、内燃機関１と組み合わされる自動変速機がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）に選択されているか否かを判断する。
【００４２】
そして、ニュートラルレンジでない場合（走行レンジが選択されている場合）には、ステップＳ５２２へ進んで、目標空燃比モードを第３モードとする。
また、ニュートラルレンジである場合には、ステップＳ５２３へ進んで、目標空燃比モードを第２モードとする。
尚、前記ニュートラルレンジには、Ｎレンジの他、Ｐレンジ等の非駆動レンジが含まれる。
【００４３】
上記目標空燃比モードを概略的に説明すると、第０モードは始動状態、第１モードは始動からファーストアイドルへの過渡期、第２モードはファーストアイドル状態、第３モードは発進のために走行レンジが選択されている状態、第４モードはファーストアイドル直後の発進及び走行状態、第５モードは触媒活性後の走行状態に対応している。
図２のフローチャートに示すメインルーチンのステップＳ５００において、上記のようにして目標空燃比モードの設定処理を行うと、次のステップＳ６００では、目標空燃比の算出処理を行う。
【００４４】
上記ステップＳ６００での処理内容の詳細は、図９のフローチャートに示してある。
ステップＳ６１１では、そのときの目標空燃比モードが第０モードであるか否かを判断する。
目標空燃比モード＝第０モードであれば、ステップＳ６１２へ進み、始動時の冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ａをそのときの目標空燃比とする。
【００４５】
前記目標空燃比ａは、理論空燃比よりもリッチであり、始動時の冷却水温度が低いほどよりリッチに設定され、これによって、始動性の向上と始動直後の機関の回転安定性を確保できる。
また、前記目標空燃比ａは、予め冷却水温度に応じて目標空燃比ａを記憶したテーブルを参照して求めることができる他、始動時の冷却水温度を変数とする関数から算出することができる。
【００４６】
目標空燃比モード＝第０モードでない場合には、ステップＳ６１３へ進み、そのときの目標空燃比モードが第１モードであるか否かを判断する。
目標空燃比モード＝第１モードであれば、ステップＳ６１４へ進み、前記第０モードにおける始動時水温に基づく目標空燃比ａから、そのときの冷却水温度（運転条件）に基づいて算出される目標空燃比ｃ（通常の目標空燃比）まで変化する目標空燃比ｂを、そのときの目標空燃比とする。
【００４７】
ここで、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりリッチであれば、前記始動時水温に基づく目標空燃比ａから、そのときの冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃにまでステップ的に変化させる（第３制御手段）。
その結果、前記図６のフローチャートのステップＳ４１５で、目標空燃比＝通常の目標空燃比であると判断されて、通常時制御切替え終了フラグに１が設定され、これによって、図８のフローチャートにおいて、目標空燃比モードとして、通常の目標空燃比を設定する第２〜第５モードのいずれかが選択されるようになる。
【００４８】
一般的な始動時であれば、始動からファーストアイドル（第２モード）を介して、走行に移行することになる。
このため、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりリッチの場合には、図１１に示すように、始動時から空燃比フィードバック制御が開始されるまでは、第０モードによって始動時の冷却水温度に応じた目標空燃比ａ（第２目標空燃比）が設定される。
【００４９】
そして、空燃比フィードバック制御が開始されると、そのときの冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）に従って空燃比フィードバック制御を行わせることになる（第３制御手段）。
一方、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりリーンの場合には、前記第１モードにおいて、前記第０モードにおける始動時水温に基づく目標空燃比（第２目標空燃比）から、そのときの冷却水温度（運転条件）に基づいて算出される目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）まで、リッチの場合よりも遅い速度で徐々に変化させ、その時々の空燃比を目標空燃比ｂとして用いるようにする。
【００５０】
前記目標空燃比ｂは、初期値を目標空燃比ａとし、以後、所定値Δｂずつ増加させて更新させ（ｂ＝ｂ-1＋Δｂ）、目標空燃比ｃに到達した時点で更新を停止させる。前記所定値Δｂを、固定値若しくは水温に応じて設定される値とすることで、リーン化速度を変更できる。
ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりリーンの場合は、空燃比フィードバック制御開始後もディレイ時間Ｔだけ第０モードが継続される（第１制御手段）。
【００５１】
更に、ディレイ時間Ｔが経過した後は、そのときの冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃにまで、空燃比フィードバック制御に用いる目標空燃比を徐々に変化させ、そのときの冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）に到達すると、その後は、通常の目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）による空燃比フィードバック制御を行わせる（第２制御手段）。
【００５２】
ここで、始動時から冷却水温度が上昇変化し、冷却水温度の上昇に伴って目標空燃比はよりリーンに変化するから、始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）は、空燃比フィードバック開始後の冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃよりもリッチであり、第１モードでは、目標空燃比を徐々にリーン化させることになる。
以上のようにして、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりリーンの場合は、空燃比フィードバック制御の開始から所定期間は、そのときの運転条件（水温）から要求される目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）よりもリッチである目標空燃比に基づき、空燃比フィードバック制御が行われることになる。
【００５３】
尚、始動時の冷却水温度に応じた目標空燃比ａから、そのときの冷却水温度に基づいて算出される目標空燃比ｃにまで変化させる速度（リーン化速度）は、固定値であっても良いし、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）よりもリーンであるほど、遅い速度とすることができる。
例えば、燃料噴射弁の噴孔にデポジットが付着することで、噴射時間に対する実噴射量が低下している場合など、実際の空燃比をリーン化させる方向へのばらつき・劣化が発生している場合に、始動後の空燃比フィードバック制御の開始前に燃料噴射量の増量分を段階的に減らすと、デポジットの付着等がない場合に比べて空燃比が大きくリーン化する。
【００５４】
ここで、空燃比センサ２５が活性化したことにより、通常の目標空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を開始すると、実空燃比と目標空燃比との差が比較的小さいことから、空燃比のリーン化傾向を応答良く抑制することができず、そのときの冷却水温度に応じて要求される目標空燃比（第１目標空燃比）に対して実空燃比がオーバーリーンになってしまう可能性がある。
【００５５】
冷却水温度に基づく目標空燃比の設定においては、燃焼安定性を確保するために、温度が低いときほどよりリッチの空燃比が目標として設定されることになるから、始動時の冷却水温度に基づく目標空燃比は、空燃比フィードバック制御開始時の冷却水温度に基づく目標空燃比よりもリッチとなる。
従って、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが始動時水温に基づく目標空燃比ａよりリーンの場合に、空燃比フィードバック制御の開始当初の目標空燃比として、始動時水温に基づく目標空燃比ａ（第２目標空燃比）を用いるようにすれば、通常の目標空燃比ｃ（第１目標空燃比）よりもリッチである目標空燃比ａ（第２目標空燃比）を目標にフィードバック制御がなれることになる。
【００５６】
そして、このよりリッチな目標空燃比に近づけようとしてフィードバック制御する結果、通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に基づいてフィードバック制御を行わせる場合よりも、空燃比をリッチ化させる方向の補正量がより大きく設定されるので、空燃比のリーン化傾向を応答良く抑止でき、オーバーリーンの発生を防止できる（図１０参照）。
また、始動時水温に基づく目標空燃比ａで空燃比フィードバック制御を行わせるのは、フィードバック開始前のリーン化傾向を押さえ込むことを目的とするから、リーン化傾向を充分に抑止できた後は、目標空燃比を通常の目標空燃比（第１目標空燃比）に戻し、空燃比フィードバック制御によって過剰にリッチな空燃比に制御されることを防止する。
【００５７】
従って、前記ディレイ時間Ｔ及び始動時水温に基づく目標空燃比ａから通常の目標空燃比ｃにまで変化させる速度（第１モードの時間）は、リーン化傾向を抑止できるのに必要充分な時間が確保されるように適宜設定される。
図９のフローチャートのステップＳ６１５以降は、そのときの運転条件に応じて要求される通常の目標空燃比（第１目標空燃比）の設定を示し、ステップＳ６１５では、目標空燃比モードが第２モードであるか否かを判断し、第２モードが選択されていれば、ステップＳ６１６へ進んで、そのときの冷却水温度に基づき目標空燃比ｃを算出する。
【００５８】
この目標空燃比ｃは、理論空燃比よりもリーンであって、冷却水温度が低いほどよりリッチ側に設定され、予め冷却水温度に応じて目標空燃比ａを記憶したテーブルを参照して求めることができる他、冷却水温度を変数とする関数から算出することができる。前記目標空燃比ｃによって、触媒活性前のＨＣ（炭化水素）の排出を低減させることができる。
前記目標空燃比ｃのリーン設定は、ＮＯｘの排出が影響しない程度に設定することが好ましい。
【００５９】
また、ステップＳ６１７では、目標空燃比モードが第３モードであるか否かを判断し、第３モードが選択されていれば、ステップＳ６１８へ進んで、そのときの冷却水温度に基づき目標空燃比ｄを算出する。
ここで、第２モード及び第３モードはいずれもそのときの冷却水温度に応じて目標空燃比ｃ、ｄを算出するが、第２モードはニュートラルレンジでのアイドル運転に適した目標空燃比ｃとし、第３モードはニュートラルレンジ（Ｎレンジ）から走行レンジ（Ｄレンジ）へシフトされた状態でのアイドル運転に適した目標空燃比ｄが設定されるようになっている。
【００６０】
尚、前記ニュートラルレンジには、Ｎレンジの他、Ｐレンジ等の非駆動レンジが含まれる。
ステップＳ６１９では、目標空燃比モードが第４モードであるか否かを判断し、第４モードが選択されていれば、ステップＳ６２０へ進んで、そのときの機関回転速度と機関負荷とから目標空燃比ｅを算出する。
【００６１】
この目標空燃比ｅは、予め機関回転速度と機関負荷とに応じて目標空燃比ｅを記憶したマップを参照して求めることができる他、機関回転速度と機関負荷とを変数とする関数から算出することができる。
前記目標空燃比ｄ、ｅは、走行モードとなるため、エンジントルク確保のためにも目標空燃比ｃに比してリッチ側の理論空燃比付近に設定することで、触媒が活性されていない走行時のＨＣ低減と運転性向上を確保することができる。
【００６２】
更に、ステップＳ６２１では、目標空燃比モードが第５モードであるか否かを判断し、第５モードが選択されていれば、ステップＳ６２２へ進んで、そのときの機関回転速度と機関負荷とから目標空燃比ｆを算出する。
前記目標空燃比ｆは、触媒の酸素ストレージ量に応じて設定され、触媒の酸素ストレージ量の約半分を目標酸素ストレージ量として設定する一方で、実際の酸素ストレージ量を演算して、目標酸素ストレージ量になるように、目標空燃比ｆを設定しても良い。
【００６３】
前記第４モード及び第５モードでは、いずれもそのときの機関回転速度と機関負荷とから目標空燃比ｅ，ｆを算出するが、排気浄化触媒１０が活性化しているか否かの違いによって、同じ運転条件であっても異なる目標空燃比が算出されるようになっている。
ところで、空燃比フィードバック制御の開始時の運転条件（水温、機関回転速度、機関負荷等）から要求される第１目標空燃比よりもリッチである第２目標空燃比としては、上記の始動時水温に応じた目標空燃比の他、第１目標空燃比よりも所定値だけリッチである空燃比を第２目標空燃比とすることができる。
【００６４】
また、前記所定値を第１目標空燃比とＦＢ開始時実Ａ／Ｆとの差、及び／又は、フィードバック開始前における実空燃比のリーン化速度などから可変に設定することができる。
更に、前記ディレイ時間Ｔ及び／又は第１モードにおける目標空燃比の変化速度を、第１目標空燃比とＦＢ開始時実Ａ／Ｆとの差、及び／又は、フィードバック開始前における実空燃比のリーン化速度に基づいて可変に設定させることができる。
【００６５】
また、ファーストアイドル時の空燃比フィードバック開始直後の空燃比変化に基づいて、前記ディレイ時間Ｔ及び／又は第１モードにおける目標空燃比の変化速度を学習させることができる。
具体的には、ファーストアイドル時の空燃比フィードバック開始直後の空燃比が、そのときの運転条件から要求される目標空燃比よりも所定以上にリーンになったときには、次回のファーストアイドル時における前記ディレイ時間Ｔをより長くし、及び／又は、第１モードにおける目標空燃比の変化速度をより遅くするようにして、通常の目標空燃比よりもリッチである目標に基づき空燃比フィードバック制御を行わせる期間をより長くし、また、第２目標空燃比をよりリッチに変更することで、フィードバック制御開始直後のリーン化が抑制されるようにする。
【００６６】
また、空燃比のリーン化傾向を、空燃比学習補正値から判断し、前記ディレイ時間Ｔ，第１モードにおける目標空燃比の変化速度，第２目標空燃比などを更新学習させることができる。
上記実施形態では、ＦＢ開始時実Ａ／Ｆが第２目標空燃比よりもリッチであるときは、直ちに第１目標空燃比に変更したが、リーンであるときよりも短い時間で、所定期間・傾きを設定しても良い。
【００６７】
特に、実施形態のように、ステップ的に目標空燃比を変化させると、トルクの急変が生じるため、これを抑制するように傾きを設定することで、トルクの急変を防止しつつ、目標空燃比を変更させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本願発明の実施形態における内燃機関のシステム図。
【図２】本願発明の実施形態における目標空燃比の算出処理のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】本願発明の実施形態における空燃比フィードバック制御開始時の実空燃比の算出処理を示すフローチャート。
【図４】本願発明の実施形態における始動時制御終了フラグの設定処理を示すフローチャート。
【図５】本願発明の実施形態における始動時制御終了後タイマの更新処理を示すフローチャート。
【図６】本願発明の実施形態における通常時制御切替え終了フラグの設定処理を示すフローチャート。
【図７】本願発明の実施形態における目標空燃比モードの設定処理を示すフローチャート。
【図８】本願発明の実施形態における目標空燃比モードの設定処理を示すフローチャート。
【図９】本願発明の実施形態における目標空燃比の算出処理を示すフローチャート。
【図１０】本願発明の実施形態における空燃比がリーン化傾向であるときの目標空燃比の特性を示すタイムチャート。
【図１１】本願発明の実施形態における空燃比がリーン化傾向でないときの目標空燃比の特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６９】
１…内燃機関、２…吸気通路、３…スロットルバルブ、４…吸気バルブ、５…燃焼室、６…燃料噴射弁、７…点火プラグ、８…排気バルブ、９…排気通路、１０…排気浄化触媒、１６…クランクシャフト、２０…電子コントロールユニット、２１…エアフローセンサ、２２…スロットル開度センサ、２３…水温センサ、２４…クランク角センサ、２５…フロント空燃比センサ、２６…リア空燃比センサ、２７…アクセル開度センサ、２９…車速センサ
【図１】
0004818286.tif 000002
【図２】
0004818286.tif 000003
【図３】
0004818286.tif 000004
【図４】
0004818286.tif 000005
【図５】
0004818286.tif 000006
【図６】
0004818286.tif 000007
【図７】
0004818286.tif 000008
【図８】
0004818286.tif 000009
【図９】
0004818286.tif 000010
【図１０】
0004818286.tif 000011
【図１１】
0004818286.tif 000012