(57)【要約】【課題】  車両の減速時における燃料供給カット後における燃料噴射制御において、空燃比が必要以上に低下する事態を防止すると共に排気ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制する。【課題手段】  排気ガス中に含まれる酸素濃度が所定の閾値を越えるか否かを示す酸素センサから出力された二値信号に基づいて、空燃比を所定の補正量だけ増大又は減少させることにより空燃比がリッチ状態とリーン状態との間を往復するように制御する制御装置において、内燃機関への燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間だけ前記二値信号に基づく空燃比制御を中止する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化のための触媒装置を備えた内燃機関において、燃料に関与する空気流量と燃料流量の比（以下、「空燃比」という）を制御する空燃比制御装置であって、
排気ガス中に含まれる酸素濃度が所定の閾値を越えるか否かを示す二値信号を出力する酸素センサと、
前記酸素センサから出力された前記二値信号に基づいて、前記空燃比を所定の補正量だけ増大又は減少させることにより、前記空燃比がリッチ状態とリーン状態との間を往復するように制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関への燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定の時間が経過するまでの期間、前記二値信号に基づく空燃比制御を中止することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項２】
前記空燃比制御を中止する期間は、前記燃料カットの継続時間に対応して可変的に設定することを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記燃料カットの継続時間が、予め設定された最大時間を超える場合は、前記空燃比制御の中止期間に上限値を設けることを特徴とする請求項２に記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記下限値は、前記燃料供給カット期間内に排出された排気ガスが、前記内燃機関の排気経路内に設置された前記酸素センサの設置位置を通過するまでの時間及び前記酸素センサの応答時間の遅れに鑑みて設定されることを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記触媒装置は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘの３成分を浄化する三元触媒である請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記触媒装置はマフラー内に設置され、前記酸素センサは前記触媒装置の入口近傍に設置されたことを特徴とする請求項５に記載の空燃比制御装置。
【請求項７】
排気ガス浄化のための触媒装置を備えた内燃機関において、燃料に関与する空気流量と燃料流量の比（以下、「空燃比」という）を制御する空燃比制御方法であって、
排気ガス中に含まれる酸素濃度が所定の閾値を越えるか否かを示す二値信号に基づいて前記空燃比を制御し、前記排気ガス中に含まれる酸素濃度を前記所定の閾値に対して上下動させることにより前記空燃比がリッチ状態とリーン状態との間を往復するように制御する行程において、
前記内燃機関への燃料供給がカットされた期間を計時する行程と、
前記計時において前記燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えたか否かを判断する行程と、
前記燃料供給カット期間が前記下限値以下の場合は前記空燃比制御を続行し、前記燃料供給カット期間が前記下限値を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間だけ前記二値信号に基づく空燃比制御を中止する行程と、
の各行程を含むことを特徴とする空燃比制御方法。
【請求項８】
前記空燃比制御を中止する期間は、前記燃料カットの継続時間に対応して可変的に設定することを特徴とする請求項７に記載の空燃比制御方法。
【請求項９】
前記燃料カットの継続時間が、予め設定された最大時間を超える場合は、前記空燃比制御の中止期間に上限値を設けることを特徴とする請求項８に記載の空燃比制御方法。
【請求項１０】
前記下限値は、前記燃料供給カット期間内に排出された排気ガスが、前記内燃機関の排気経路内に設置された前記酸素センサの設置位置を通過するまでの時間及び前記酸素センサの応答時間の遅れに鑑みて設定されることを特徴とする請求項７に記載の空燃比制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出された排気ガス中の酸素濃度の測定結果に基づいて、エンジンに供給される空気量に対する燃料の含有比率を制御する空燃比制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止等の近年における地球環境を保護する必要性から、二輪車を含む自動車等の内燃機関（以下、適宜「エンジン」という）における最重要課題として、エンジンの燃焼効率（燃費）の向上と排気ガス中の有害成分の低減が挙げられる。
【０００３】
エンジンの燃焼効率（燃費）を向上させるためには、燃料を完全燃焼させる必要がある。一方、排気ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の各種有害成分をバランスよく低減させるためには、燃料に関与する空気流量と燃料流量の比（以下、「空燃比」という）を最適化する必要がある。特に、エンジンへの燃料噴射を電子制御する電子式燃料噴射制御方式においては、車両の運転状況に応じてエンジンへの燃料噴射量を精緻に自動制御できることから、空燃比の最適化制御が可能になったのである。
【０００４】
一方、エンジンから排出される排気ガスを浄化するためには、多くの場合触媒装置が使用される。排気ガス浄化のための触媒としては、排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に高い浄化率で浄化することが可能な三元触媒が使用されている。
【０００５】
三元触媒の効果を最大限に発揮させるためには、空燃比を所定値（理論空燃比）に維持する必要があることから、エンジンに供給する燃料ガスの正確な空燃比制御が必要となる。
【０００６】
一般に、燃料ガス中の酸素濃度が低い時、即ち燃料が濃く酸素が不足している状態（リッチ状態）の時には、排気ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）が増加して燃費の低下と大気汚染の原因となる。これとは逆に、混合燃料ガス中の酸素濃度が高い時、即ち燃料が薄くて酸素が過剰の状態（リーン状態）の時には、余分な酸素によって窒素酸化物（ＮＯｘ）が増加し、やはり大気汚染の原因となる。
【０００７】
このため、従来から、排気ガス中の酸素濃度を検知し、排気ガス中の酸素濃度が最適になるように、すなわち、エンジンの吸気側では燃料ガスが理論空燃比になるように、燃料ガスの空燃比を制御することが行われてきた。
【０００８】
排気ガス中の酸素濃度は、排気経路に設置された酸素センサを用いて検知することになるが、この酸素センサは、燃焼ガス中の空燃比が適正値であったか否かを検知することになることから空燃比センサとも呼ばれている。
【０００９】
空燃比センサとして使用する酸素センサの多くは、上記した理論空燃比においてその出力信号の電圧値が急激に変化する特性を有するように設計されている。この特性を利用して、エンジンの燃料噴射制御や点火時期制御等を司るＥＣＵ（Electric Control Unit）は、燃料ガスが理論空燃比よりも濃いか薄いかを判定し、濃い場合は燃料に対する供給空気量を増加させ、薄い場合は燃料に対する供給空気量を減少させるフィードバック補正制御をしている。
【００１０】
エンジンは、吸気行程、圧縮行程、爆発行程（燃焼行程）及び排気行程の４つの行程を有し、エンジンの排気ガス経路を流れる排気ガス中の圧力と酸素濃度は常に変動していることから、ＥＣＵは、排気行程において排気ガスが排気ガス経路内に設置された酸素センサの設置箇所を通過するタイミングで酸素センサの出力をサンプリングして上記した空燃比制御を行うようにしている。
【００１１】
ところで、二輪車や四輪車等の車両はその運転中において頻繁に加速又は減速を繰り返して運転されており、エンジンに掛かる負荷トルクとその回転数は常に変化している。そして、減速時、即ちアクセルペダルが開放されエンジンブレーキが掛かる状態では、電子式燃料噴射制御装置は、燃料噴射をカットしてエンジンへの無駄な燃料の供給を停止し、燃焼効率（燃費）を向上させるようにしている。
【００１２】
ここで、従来の燃料噴射制御においては、車両の減速時における燃料供給の停止後に、例えば車両が停止してアイドリング運転状態や、アクセル操作行われて加速運転を要求された時点で、即時に上記の空燃比制御を継続することにより排気ガス中の有害成分の低減を行うようにしていたのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、燃料供給カット運転時の排気ガスは、エンジンの気筒（シリンダ）内に吸引された空気が燃焼されずにそのまま排出されてくることから、排気経路内に設置された酸素センサは、排気ガス中の酸素濃度が極めて高いリーン状態を検出することとなる。
【００１４】
従って、従来の燃料噴射制御のように、車両の減速時における燃料供給カットの状態が終了した後即時に空燃比制御を続行すると、ＥＣＵは、空燃比をリッチ状態に変転させるべく、燃料ガス中の燃料の含有比率を急速に高める燃料噴射を行うこととなる。このため、燃料供給カットの状態が終了し例えば車両が停止してアイドリング運転状態になった場合においては、空燃比が必要以上に低下して（つまり、燃料過多）酸素が不足することから、その際の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を高くさせてしまう結果となっていたのである。
【００１５】
本発明は、斯かる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、車両の減速時における燃料供給カット後の所定期間における燃料噴射制御において、空燃比が必要以上に低下する事態を防止すると共に排気ガス中に含まれる一酸化炭素濃度の上昇を抑制するようにした空燃比制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このため、本発明は、排気ガス浄化のための触媒装置を備えた内燃機関において、燃料に関与する空気流量と燃料流量の比（以下、「空燃比」という）を制御する空燃比制御装置であって、前記触媒装置の排気ガス入口の近傍に設置され、排気ガス中に含まれる酸素濃度が所定の閾値を越えるか否かを示す二値信号を出力する酸素センサと、前記酸素センサから出力された前記二値信号に基づいて、前記空燃比を所定の補正量だけ増大又は減少させることにより、前記空燃比がリッチ状態とリーン状態との間を往復するように制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記内燃機関への燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間だけ前記二値信号に基づく空燃比制御を中止することを特徴とする空燃比制御装置を提供するものである。
【００１７】
ここで、前記空燃比制御を中止する期間は、前記燃料カットの継続時間に対応して可変的に設定するとよい。そして、前記燃料カットの継続時間が、予め設定された最大時間を超える場合は、前記空燃比制御の中止期間に上限値を設けるようにする。また、前記下限値は、前記燃料供給カット期間内に排出された排気ガスが、前記内燃機関の排気経路内に設置された前記酸素センサの設置位置を通過するまでの時間に鑑みて設定する。
【００１８】
ところで、前記触媒装置は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘの３成分を浄化する三元触媒である。そして、この触媒装置はマフラー内に設置され、前記酸素センサは前記触媒装置の入口近傍に設置されるのである。
【００１９】
本発明は、さらに、排気ガス浄化のための触媒装置を備えた内燃機関において、燃料に関与する空気流量と燃料流量の比（以下、「空燃比」という）を制御する空燃比制御方法であって、排気ガス中に含まれる酸素濃度が所定の閾値を越えるか否かを示す二値信号に基づいて前記空燃比を制御し、前記排気ガス中に含まれる酸素濃度を前記所定の閾値に対して上下動させることにより前記空燃比がリッチ状態とリーン状態との間を往復するように制御する行程において、前記内燃機関への燃料供給がカットされた期間を計時する行程と、前記計時において前記燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えたか否かを判断する行程と、前記燃料供給カット期間が前記設定時間以下の場合は前記空燃比制御を続行し、前記燃料供給カット期間が前記設定時間を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間だけ前記二値信号に基づく空燃比制御を中止する行程との各行程を有することを特徴とする空燃比制御方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明においては、内燃機関への燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えた場合には、当該燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間だけ空燃比制御を中止するので、燃料供給カットの状態が終了した後の例えば車両が停止してアイドリング運転状態になった場合において空燃比が必要以上に低下して燃料が過多になる状態（酸素欠乏状態）に陥る事態を防止し、この間の排気ガス中における一酸化炭素濃度の上昇を抑えることを可能にしたのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関における空燃比制御装置を含む単気筒４サイクルエンジンの全体構成の例を示す。
図１に示す全体構成の例において、本発明の実施形態に係る空燃比制御装置及び排気ガス浄化装置は、エンジン１に供給される燃料ガスの空燃比を最適化するための空燃比制御手段２１（図２）を含む制御装置（ＥＣＵ）２と、エンジン１から排出される排気ガスをマフラー４に導く排気管３と、排気管３内において排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ５と、マフラー４内に設置されて外気に放出される前に排気ガスを浄化するため触媒装置（以下、適宜「触媒」という）６とにより構成され、エンジン１に燃料を供給する燃料タンク７と、エンジン１に供給する空気量を調節する吸気スロットル８及びアイドル・スピード・コントロール装置（以下、「ＩＳＣ」という）１９と、エンジン１のクランク軸の回転角を検知するクランク回転角センサ１５とに関連する。
【００２３】
図１に示すように、酸素センサ５は、マフラー４内の触媒６の入口近傍に設置するが、マフラーに接続される排気管３に設置するようにしても良い。
【００２４】
以下、図１に示すエンジンの全体構成図の例を簡単に説明する。
最初に、エンジンの吸気行程において、エンジン１の燃焼室（シリンダ又は気筒）１０には、エアフィルタ９により濾過されて塵や埃が除去された空気（外気中の空気）が、燃焼室１０内のピストンの下降動作によって生じる負圧により供給される。このとき、吸気弁１７は開かれている。そして、吸引される空気供給量は、ＩＳＣ１９によって制御される。これによって決められた空気量に見合う推定燃料量を噴射する燃料噴射制御が行われるのである。
【００２５】
一方、エンジン１の燃焼室への空気の供給と同時に、インジェクタ１３の注入口から燃料が注入される。これによって、燃焼室１０内に引き込まれる空気中に燃料が噴射された燃料ガスとなる。燃料は、燃料を貯蔵する貯蔵燃料タンク７から燃料供給パイプ１６を経由してインジェクタ１３に供給される。インジェクタ１３から供給される燃料噴射量は、制御装置（ＥＣＵ）２からの燃料供給指示パルス信号のパルス幅に応じて噴射動作するインジェクタ１３の燃料噴射時間により調節される。このようにして、供給空気量に対する燃料の含有比率である空燃比が制御される。エンジンの加速時においては、空燃比を小さく（リッチ状態）なるように制御し、エンジンの定常走行時においては空燃比を大きく（リーン状態）なるように制御する。
【００２６】
次に、エンジンの圧縮行程において、燃焼室１０内に供給される空気と燃料との混合体である燃料ガスは、ピストンの上昇動作により圧縮される。この際、吸気弁１７と排気弁１８は、閉じられている。
【００２７】
次に、燃焼（爆発）行程において、上記の圧縮行程において圧縮された燃焼ガスは、制御装置２からの所定のタイミングで点火指令を受けたイグニッションコイル１２が高電圧を発生させ、当該高電圧をスパークプラグ１１に印加させることによりスパークプラグ１１を点火して圧縮された燃料ガスを爆発させ、その爆発力によってピストンを急激に押し下げるのである。
【００２８】
ところで、ピストンの上下運動に伴って回転するクランク軸の回転角は、クランク回転角センサ１５によって検知され、制御装置２に送出される。また、このクランク軸は、４サイクルエンジンの場合、上記した４つの行程からなる一つのエンジンサイクルにおいて２回転することとなるが、ＥＣＵ２は、エンジンが如何なる行程にあるかを常に把握しているので、クランク軸の回転角を検出するクランク回転角センサ１５の出力により如何なる行程においてどの程度クランク軸が回転したかを検知することができるのである。
【００２９】
次に、エンジンの排気行程においては、燃焼行程において燃焼されたガスは、排気ガスとして外気中に放出される。燃焼室１０からの排気ガスの放出は、排気弁１８を開いた状態で、爆発行程において押し下げられたピストンが上昇することにより行われる。排気ガスは、排気管３を経由して、マフラー４内へと導かれて、爆発音や排気音等のノイズを低下させた後に外気に放出されるのである。
【００３０】
尚、図１に示すように、吸気スロットル８の周辺には、スロットル開度を検出するための開度センサ、吸気の温度を測定する温度センサ、吸気圧を測定するための圧力センサ等の各種センサが設置されて、制御装置（ＥＣＵ）２に接続されている。さらに、この外にも、エンジンの温度を測定する温度センサ、外気圧を測定する圧力センサ等の各種センサやスイッチが配置され、制御装置（ＥＣＵ）２に接続されている。制御装置２は、これらのセンサやスイッチからのデータに基づいて、エンジンの最適制御を行うのである。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係る内燃機関における空燃比制御装置における制御構成図の例を示す。
制御装置（ＥＣＵ）２は、マイクロプロセッサ手段、プログラムや固定データを格納するＲＯＭや一時的なデータや演算結果を格納するＲＡＭ等のメモリ手段、各種センサやスイッチ等から入力信号を受け付けるための入力インターフェース、及びエンジンを動作される各種能動手段への出力インターフェース、水晶振動子を備える発振回路等、から構成される。本発明で用いられるタイマーは、発振回路からのパルス数をカウントして格納するＲＡＭにより構成される。
【００３２】
これにより、制御装置（ＥＣＵ）２は、エンジンの燃料噴射制御、吸気量制御、点火（時期）制御、アイドル回転制御等の各種制御を集中的に司る。そして、燃料噴射量と吸気量との比を制御することによって、本発明に係る空燃比制御が行われるのである。
【００３３】
上記のように、制御装置（ＥＣＵ）２には、酸素センサ５、エンジン温度センサ１４、クランク回転角センサ１５の他、スロットル開度センサ、吸気温度センサ、吸気圧力センサや外気圧センサ等の各種センサの他、アクセルセンサや各種スイッチ類等からの入力信号に基づいて、燃料噴射を行うインジェクタ１３、吸気スロットル８の開弁角度（スロットル開度）、ＩＳＣ１９及びイグニッションコイル１２等の各種能動手段の動作制御が行われるのである。
【００３４】
制御装置２（図１）は、排気経路の所定箇所に設置された酸素センサ５の出力を受信し、当該設置箇所において酸素センサ５の出力信号（酸素濃度）が、理論空燃比を越える値を示した場合には、インジェクタ１３（図１）から噴射される燃料の量を予め設定された所定量だけ低減させる。しかし、酸素センサ５の出力信号が、酸素濃度が理論空燃比よりも低い値を示した場合には、インジェクタ１３（図１）から噴射される燃料の量を予め設定された所定量だけ増加させる。
【００３５】
制御装置２（図１）は、このような酸素センサ５からの二値信号（リーン状態かリッチ状態かを示す信号）に基づく空燃比制御（以下、「Ｏ２フィードバック制御」という）を繰り返すことにより、排気ガス中に含まれる酸素濃度を、理論空燃比を挟んで、常時上下動させることにより空燃比をリッチ状態とリーン状態との間に往復振動させるのである。
【００３６】
触媒装置６は、排気ガスが理論空燃比に合致したままの状態が継続するとその浄化能力を低下させ、理論空燃比を挟んで常に上下動させることによりその浄化能力が活性化される特性を有している。ここで使用する触媒装置６は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘの３成分を浄化する三元触媒である。
【００３７】
図３は、ある単気筒４サイクルエンジンにおける、クランク軸の回転角（ピストンの動作位置に同期）と排気ガスの流量との関係を示すグラフであり、横軸にクランクの回転角を示し、縦軸に排気管３を流れる排気ガスの単位時間毎の流量〔ｋｇ／ｓ〕を示す。また、符号Ａ、Ｃはピストンの気筒内における上死点を示し、符号Ｂ、Ｄはピストンの気筒内における下死点を示す。
【００３８】
図３に示すように、単気筒エンジンの場合は、排気ガスの単位時間当たりの流量がエンジンサイクルの中で大きく変化する。また、図３に示した排気ガス流量の変化はエンジンの仕様によっても異なるが、単気筒エンジンの場合一般的に、排気弁の開期間（ＥＶＯ）の始時点から排気ガスの流量は急激に増大するが、ピーク値を示した後は脈動的に漸次減衰するようになる。また、排気弁の開期間（ＥＶＯ）が終時点では、吸気行程に入って気筒内のピストンが降下し始めることから、排気ガスは一時的に負圧によってマイナスの流量を示す（すなわち逆流方向に流れる）、その後再び脈動することとる。
【００３９】
このように、特に単気筒４サイクルエンジン１においては、エンジンサイクルの排気行程及びその後の吸気行程の初期期間において排気ガスの流量が大きく変動しており、排気ガス内の酸素濃度を検出する酸素センサ５のサンプリングが不適切なタイミング行われると、排気ガス中の酸素濃度の検出結果に誤差が生じることになり、適正なＯ２フィードバック制御ができないこととなる。例えば、排気ガスの単位時間毎の流量が小さい時のタイミングで酸素濃度のサンプリングが行われることになると、排気ガス中の酸素濃度を正確に読み取ることができず、結果的に次のエンジンサイクルの中でのＯ２フィードバック制御が適切に行われなくなり、燃費の悪化とより多くの有害ガスの大気中への放出する事態を招くことになるのである。
【００４０】
このため、本空燃比制御においては、酸素センサ５のサンプリングは、エンジン１の排気弁１８（図１）から排出された排気ガスが酸素センサ５の設置位置に至るまでの時間、及び後述する（図８）酸素センサ５の応答時間の遅れに鑑みて設定されるのである。
【００４１】
ところで、二輪車や四輪車等の車両はその運転中において頻繁に加速又は減速を繰り返して運転されている。このため、減速時、即ちアクセルペダルが開放されエンジンブレーキが掛かるような状態では、ＥＣＵは、燃料噴射をカットしてエンジンへの無駄な燃料の供給を停止させるようにしている。
【００４２】
しかし、燃料供給カット運転時の排気ガスは、エンジン１の気筒（シリンダ）内に吸引された空気が燃焼されずにそのまま排出されてくることから、排気経路内に設置された酸素センサ５は、排気ガス中の酸素濃度が極めて高いリーン状態を検出することとなる。そして、酸素センサ５がこのように燃焼されない状態の排気ガス（空気）を検知する期間は、エンジンの排気弁１８から排出された排気ガスが酸素センサ５の設置位置に至るまでの時間だけ継続することとなる。
【００４３】
このため、エンジン１への燃料供給カット期間が予め設定された時間を超えた場合には、エンジンの減速時に行われる燃料供給カット期間の終了時から所定時間が経過するまでの期間、敢えて上記したＯ２フィードバック制御を中止するのである。これによって、本空燃比制御においては、この空燃比制御中止期間中における排気ガスの一酸化酸素ガス（ＣＯ）濃度上昇の抑制と燃費の向上を実現するのである。
【００４４】
図４は、Ｏ２フィードバック制御を中止する行程を含む本発明に係る空燃比制御のフローチャートの例を示すものである。
図４において、本発明のＥＣＵ（制御装置）２は、空燃比制御Ｓ１１において、車両減速時等による燃料供給のカット状態（以下、「燃料カット」という）が発生したか否かを常に監視している（Ｓ１２）。もし、燃料カットが生じた場合は、タイマーＴをスタートさせ（Ｓ１３）、燃料カットが終わった時点（Ｓ１４）でタイマーＴを停止させる（Ｓ１５）。ここで、タイマーＴが示す燃料カット継続時間「ｔ」を読み取る（Ｓ１６）。
【００４５】
次に、ＥＣＵ（制御装置）２は、読み取った燃料カット継続時間「ｔ」とＥＣＵ２のメモリ内に予め設定格納されている下限時間Ｔｍｉｎを比較して（Ｓ１７）、「ｔ」がＴｍｉｎよりも小さかった場合には、Ｏ２フィードバック制御をイネーブル(動作状態)のままにしてこれを継続する（Ｓ２１）。
【００４６】
そして、「ｔ」がＴｍｉｎよりも大きかった場合は、さらに、ＥＣＵ２のメモリ内に予め設定格納されている上限時間Ｔｍａｘと比較し（Ｓ１８）、「ｔ」がＴｍａｘよりも大きかった場合には、予め設定された期間Ｔｏｆｆ（ｍａｘ）だけＯ２フィードバック制御をディセーブル（不動作状態）にして（Ｓ１９）、当該期間Ｔｏｆｆ（ｍａｘ）が経過した時点でＯ２フィードバック制御を再びイネーブルにする（Ｓ２１）。
【００４７】
また、「ｔ」がＴｍｉｎよりも大きく且つＴｍａｘよりも小さかった場合には、燃料カット継続時間「ｔ」を変数とする所定の関数Ｆ（ｔ）の期間だけＯ２フィードバック制御をディセーブルにし（Ｓ２０）、その後にＯ２フィードバック制御をイネーブルにするのである（Ｓ２１）。ここで、関数Ｆ（ｔ）は、１次関数であっても２次以上の関数であってもよい。但し、関数Ｆ（ｔ）で算出される最大時間（Ｏ２フィードバック制御を不動作状態にしている時間）は、Ｔｏｆｆ（ｍａｘ）を超えないようにする。Ｔｏｆｆ（ｍａｘ）は、燃料供給カット期間内「ｔ」に排出された排気ガスが、エンジン１の排気経路内に設置された酸素センサ５の設置位置を通過するまでの時間と、後述する(図８)酸素センサの応答時間の遅れに鑑みて設定される。
【００４８】
図５は、本発明に基づいて、上記Ｏ２フィードバック制御を中止又は継続した場合の車両速度と空燃比の関係（実測データ）を示す。図５の空燃比曲線を示す実線は、本発明のＯ２フィードバック制御を中止する行程を含む場合であり、図５の空燃比曲線を示す破線は、本発明のＯ２フィードバック制御を中止する行程を含まない従来の空燃比制御の場合を示す。
【００４９】
上記したように、車両速度が減速しているときは、ＥＣＵ２は、エンジン１に対する燃料供給はカットされるのでエンジンブレーキが掛かる状態となる。
【００５０】
本発明に係る燃料噴射制御においては、このような燃料カット期間「ｔ」が、予め設定された下限時間Ｔｍｉｎを越える場合は、所定期間だけＯ２フィードバック制御を中止するようにしている。
【００５１】
図５中に示した第１の燃料カット期間「ｔ１」は、Ｔｍｉｎよりも大きくＴｍａｘよりも小さいので、上記した所定の関数Ｆ（ｔ）によって算出される期間だけＯ２フィードバック制御をディセーブルする。これにより、当該燃料カット期間の終了後に続くアイドル制御において、図５の実線に示すように、空燃比を所定の値（理論空燃比）付近に維持することができるのである。
【００５２】
一方、従来技術のように、Ｏ２フィードバック制御をイネーブルしたままだと、排気経路に設置された酸素センサ５は、エンジン１の気筒（シリンダ）内で燃焼されずにそのまま排出された空気を検出して空燃比制御を継続して、排気ガス中の酸素濃度が極めて高いリーン状態を検出して空燃比制御を行うこととなる。その結果、以降のエンジンサイクルにおいて燃料の噴射量を増加させることとなり、破線によって示される空燃比曲線を示すこととなるのである。この結果、後述するように、排気ガス中のＣＯ濃度の上昇と燃費の浪費を招くこととなるのである。
【００５３】
また、図５中に示した第２の燃料カット期間「ｔ２」は、Ｔｍｉｎよりも小さいので、Ｏ２フィードバック制御を継続しても、空燃比を所定の値（理論空燃比）付近に維持することができるのである。
【００５４】
さらに、図５中に示した第３の燃料カット期間「ｔ３」は、Ｔｍａｘよりも大きいので、Ｔｏｆｆ（ｍａｘ）期間だけＯ２フィードバック制御をディセーブルする。これにより、当該燃料カット期間の終了後に続くアイドル制御において、図５の実線に示すように、空燃比を所定の値（理論空燃比）付近に維持することができるのである。
【００５５】
図６は、図５に対応したＯ２フィードバック制御を中止又は継続した場合の車両速度と排気ガスのＣＯ濃度の関係（実測データ）を示すものである。
図６のＣＯ濃度を示す実線は、本発明のＯ２フィードバック制御を中止する行程を含む場合であり、図６のＣＯ濃度を示す破線は、本発明のＯ２フィードバック制御を中止する行程を含まない従来の空燃比制御の場合を示す。
【００５６】
図６の破線が示すように、従来の燃料噴射制御においては、燃料カット期間が終了後直ちにＯ２フィードバック制御に入ると、排気ガス中の酸素濃度を濃く検出することから空燃比をリッチ状態にしようとするので、不完全燃焼が生じてしまい、ＣＯ濃度の上昇を招くことを示している。一方、本発明の燃料カット期間経過後にＯ２フィードバック制御を中止する行程を含む空燃比制御においては、図６の実線が示すように、その後のアイドル運転中において、排気ガス中のＣＯ濃度の上昇が抑制されていることを示している。
【００５７】
ところで、本燃料噴射制御装置において使用される触媒装置は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘの３成分を浄化する三元触媒である。そして、この触媒装置はマフラー内に設置され、前記酸素センサは前記触媒装置の入口近傍に設置される。そして、この酸素センサ５としては、ジルコニア素子又はチタニア磁器を利用したタイプのものが利用可能である。ジルコニア素子を用いた酸素センサ５は、ジルコニアを試験管状に焼結した素子の内面外面の両面に多孔質の白金電極をコーティングした構造とし、素子外面を排気ガスに接触させ、酸素濃度に応じてジルコニアの固体電池作用により電圧を発生する特性を利用している。また、チタニア磁器を用いた酸素センサ５は、チタニア（ＴｉＯ２）がｎ型半導体であることから、その抵抗値がガス中の酸素分圧に依存する性質を利用している。
【００５８】
図７は、酸素センサの出力電圧値〔ｍＶ〕と空燃比との関係をグラフで示す。
図７に示すように、酸素センサ５の出力（電圧値）は、空燃比が、理論空燃比を挟む許容幅から変位する時に、この変位を実質的に二値的な信号として示すものであり、この酸素センサ５の出力を実質的に二値的な信号として制御装置２に送出することによって、空燃比の標準的な幅を、「理論空燃比±０．３」の幅に制御することが可能となる。
【００５９】
図８は、酸素センサの応答時間を示し、図８（ａ）は、実際の空燃比がリーンからリッチになった時に酸素センサ５の出力が変化するまでの時間の例を示し、図８（ｂ）は、実際の空燃比がリッチからリーンになった時に酸素センサ５の出力が変化するまでの時間の例を示す。従って、酸素線センサ５のサンプリングのタイミングは、この応答時間をも考慮して設定されるのである。
【００６０】
図９は、空燃比と触媒の浄化効率との関係を示すグラフである。
図９において、横軸（Ｘ軸）は空燃比を示し、縦軸（Ｙ軸）は触媒６の浄化効率〔％〕を示す。図示のように、中心の理論空燃比１４．６０（±０．３）の幅で示される領域（制御の許容幅）よりも空燃比が小さい左側の領域は酸素量が不足するリッチの領域を示す。このリッチの領域では燃料に比べて酸素が不足するので、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生は抑えられるが、ＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）の発生量が増加する。
【００６１】
また、中心の理論空燃比１４．６０（±０．３）の幅で示される領域（制御の許容幅）よりも空燃比が大きい右側の領域はリーンの領域を示す。このリーンの領域では十分な酸素量によってＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）の発生は抑えられるが、余分な酸素によって窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が増加する。
【００６２】
なお、エンジン排気ガス中にＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する理由を以下で説明する。
【００６３】
エンジン内で、燃料が完全燃焼する時の反応は、
ＣｘＨｙ＋Ｏ２＋Ｎ２  →  ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｎ２  （但し、平衡反応を示すものではない）で示される。
【００６４】
これに対し、燃料が不完全燃焼する時の反応は、
ＣｘＨｙ＋Ｏ２＋Ｎ２  →  ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｎ２＋ＣＯ＋ＨＣ＋Ｏ２／Ｈ２  （但し、空燃比に依存し、また、平衡反応を示すものではない）で示される。
【００６５】
図１０は、過剰率と各種の排気ガス濃度との関係を示すグラフである。図１０のグラフにおいて、横軸（Ｘ軸）は、空気過剰率λ（実測空燃比／理論空燃比）を示し、縦軸（Ｙ軸）は排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）、ＣＯ（一酸化炭素）、及びＨＣ（炭化水素）の濃度を示す。
【００６６】
図１０に示すように、ＣＯ（一酸化炭素）は、空気過剰率λが増大するに従って低下する（但し、λが１．０を少し越えたところで低下率は大幅に低下）ものの、窒素酸化物（ＮＯｘ）は、空気過剰率λが、１．０を少し超えたところで最大となり、ＨＣ（炭化水素）は、空気過剰率λが１．２近辺で最小になる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、内燃機関から排出された排気ガス中の酸素濃度を測定して内燃機関に供給される空気量に対する燃料の含有比率を制御することにより、排気ガス中に含まれる有害ガスの濃度を低下させるための空燃比制御装置及び空燃比制御方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る内燃機関における空燃比制御装置を含むエンジンの全体構成の例を示す。
【図２】本発明に係る内燃機関における空燃比制御装置における制御構成図の例を示す。
【図３】単気筒４サイクルエンジンのクランク回転角と排気ガスの単位時間毎の流量との関係を示すグラフの例を示す。
【図４】本発明に係る空燃比制御のフローチャートの例を示す。
【図５】本発明に基づいて空燃比制御を中止又は継続した場合の車両速度と空燃比の関係を示す。
【図６】本発明に基づいて空燃比制御を中止又は継続した場合の車両速度と排気ガスのＣＯ濃度の関係を示す。
【図７】酸素センサの出力電圧値〔ｍＶ〕と空燃比との関係をグラフで示す。
【図８】酸素センサの応答時間を示し、（ａ）部は、実際の空燃比がリーンからリッチになった時に酸素センサ５の出力が変化するまでの時間の例を示し、（ｂ）部は、実際の空燃比がリッチからリーンになった時に酸素センサ５の出力が変化するまでの時間の例を示す。
【図９】空燃比と触媒の浄化効率との関係を示すグラフである。
【図１０】空気過剰率と各種の排気ガス濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１：内燃機関（単気筒４サイクルエンジン）
２：制御装置（ＥＣＵ）
３：排気管
４：マフラー
５：酸素センサ
６：触媒装置（三元触媒）
７：燃料タンク（ポンプ）
８：吸気スロットル
９：エアフィルタ
１０：燃焼室（シリンダ、気筒）
１１：スパークプラグ
１２：イグニッションコイル
１３：インジェクタ
１４：エンジン温度センサ
１５：クランク回転角センサ
１６：燃料管（燃料供給パイプ）
１７：吸気弁
１８：排気弁
１９：ＩＳＣ（アイドル・スピード・コントロール）
【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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