(57)【要約】【課題】  空燃比センサの動特性を反映して空燃比制御を実施することにより、空燃比の制御精度を向上させること。【解決手段】  エンジン１０の排気管２４には空燃比センサ３２が配設されている。ＥＣＵ４０は、空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値を目標値に一致させるための空燃比補正量を算出し、その空燃比補正量を用いて空燃比を制御する。また、空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出すると共に、空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出し、前記算出した空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出した空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて応答性データを算出する。そして、前記算出した応答性データを用いて空燃比制御に関する制御パラメータを補正する。【選択図】        図１
2005098166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、
空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値を目標値に一致させるための空燃比補正量を算出する補正量算出手段とを備え、前記空燃比補正量を用いて空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出する空燃比検出値変化算出手段と、
前記空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出する補正量変化算出手段と、
前記算出した空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出した空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて前記空燃比センサの応答性データを算出する応答性データ算出手段と、
前記算出した応答性データを用いて空燃比制御に関する制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、
を備え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】
前記制御パラメータ補正手段は、リッチ側への変化時、リーン側への変化時における各応答性データの差分に応じて前記制御パラメータを補正する請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記応答性データ算出手段により算出したリッチ側への変化時、リーン側への変化時の各応答性データを等しくするような応答性パラメータを算出するパラメータ算出手段を更に備え、
前記制御パラメータ補正手段は、前記応答性パラメータを用いて前記制御パラメータを補正する請求項１記載の内燃機関の空燃比検出装置。
【請求項４】
前記制御パラメータ補正手段は、前記制御パラメータとしての空燃比補正量を補正する請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記制御パラメータ補正手段は、前記制御パラメータとしての空燃比目標値を補正する請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記制御パラメータ補正手段は、前記制御パラメータとしての制御ゲインを補正する請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記応答性データ算出手段は、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて、前記空燃比検出値の変化量データと前記空燃比補正量の変化量データとの比から応答性データを算出する請求項１乃至６の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
空燃比偏差が増加するよう変化する場合に、前記制御パラメータの補正を実施する請求項１乃至７の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記空燃比検出値の変化量データとしてその変化速度又は変化加速度を算出し、前記空燃比補正量の変化量データとしてその変化速度又は変化加速度を算出する請求項１乃至８の何れかに記載の内燃機関の空燃比検出装置。
【請求項１０】
空燃比をリッチ側及びリーン側に強制変動させる空燃比変動手段を備え、該空燃比変動手段による空燃比変動に伴い前記空燃比検出値がリッチ側に変化する時、又は前記空燃比検出値がリーン側に変化する時の変化量データを基に前記制御パラメータの補正を実施する請求項１乃至９の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１１】
前記空燃比検出値の平均値を算出する手段を備え、該空燃比検出値の平均値が目標値平均から所定値以上離れた場合に、前記制御パラメータの補正を実施する請求項１０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、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気管に空燃比センサを配設し、この空燃比センサの検出信号により内燃機関から排出される排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出するようにした空燃比検出装置が実用化されている。そして、この空燃比検出装置を用いた空燃比制御システムでは、その検出空燃比が目標値で安定するよう空燃比フィードバック制御が実施されるようになっている。
【０００３】
かかる場合、空燃比制御に際しては目標空燃比（例えば理論空燃比）に対して空燃比がリッチ側又はリーン側に変動する。また一方で、排気管に配設された触媒コンバータの浄化効率の向上等を目的として、理論空燃比近傍で排気空燃比をリッチ側及びリーン側に強制的に変動させるようにした技術も提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、上記の如く空燃比がリッチ側又はリーン側に変動する場合、空燃比センサの出力がリッチ側に変化する時の応答性とリーン側に変化する時の応答性とが相違することに起因して検出空燃比の平均値が真の平均空燃比（例えば１４．７）からずれてしまい、排気エミッションの悪化を招くという問題がある。つまり、一般に知られているように空燃比センサはジルコニア等の固体電解質体とそれを挟むように配される一対の電極とを有しており、電極間を伝導する酸素イオン量に応じて排ガス中の酸素濃度（すなわち空燃比）が検出される。この場合、センサ個体差や経時変化等の要因により前記各電極において反応速度が相違したりすると、空燃比がリッチ側に変化する時とリーン側に変化する時とでセンサ応答性が相違すると考えられ、上記問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献２では、内燃機関の排気系にあって三元触媒の上流側にリニアＡ／Ｆセンサを配設すると共に、同三元触媒の下流側にλＯ２センサを配設し、λＯ２センサの出力をモニタしつつリニアＡ／Ｆセンサの制御変数や空燃比補正係数を補正するようにしていた。そしてこれにより、高精度な空燃比制御を可能としていた。しかしながら、かかる技術を用いた場合であっても、上記の如く空燃比がリッチ側に変化する時とリーン側に変化する時とでセンサ応答性が相違すると、理論空燃比への収束速度がばらついてしまい、結果として空燃比の制御精度が低下する可能性があった。
【特許文献１】特公平７−３３７９３号公報
【特許文献２】特開平２−６７４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、空燃比センサの動特性を反映して空燃比制御を実施することにより、空燃比の制御精度を向上させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データがそれぞれ算出されると共に、空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データがそれぞれ算出される。また、前記算出された空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出された空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて前記空燃比センサの応答性データが算出される。そして、前記算出された応答性データを用いて空燃比制御に関する制御パラメータが補正される。
【０００８】
上記構成によれば、空燃比センサのリッチ側変化時及びリッチ側変化時の応答性データが個別に得られる。そのため、前記応答性データから空燃比センサの動特性を知り得ることができ、その動特性を反映して空燃比制御に関する制御パラメータが補正できる。これにより、空燃比の制御精度を向上させることができる。
【０００９】
なおここで言う、リッチ側への変化、リーン側への変化とは、空燃比検出値や空燃比補正量の変化の方向を表現したものであり、リッチ向きの変化又はリーン向きの変化と解釈されるものである。故に、理論空燃比を跨いでリッチ側又はリーン側に変化する場合に限定されるものではない。空燃比補正量のリッチ側、リーン側の変化は空燃比検出値の変化に合わせて例えば燃料増量、燃料減量させるための変化を言う。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、リッチ側への変化時、リーン側への変化時における各応答性データの差分に応じて前記制御パラメータが補正されるため、リッチ変化・リーン変化の応答性の違いに合った空燃比制御が実現できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、リッチ側への変化時、リーン側への変化時の各応答性データを等しくするような応答性パラメータが算出され、その応答性パラメータを用いて制御パラメータが補正される。この場合、前記応答性パラメータを用いることにより、空燃比センサのリッチ側への応答性とリーン側への応答性とに差があってもその差が解消され、空燃比の制御精度向上が可能となる。
【００１２】
補正対象となる制御パラメータとしては、以下のものが挙げられる。つまり、請求項４に記載の発明では、制御パラメータとしての空燃比補正量を補正することとしている。請求項５に記載の発明では、制御パラメータとしての空燃比目標値を補正することとしている。請求項６に記載の発明では、制御パラメータとしての制御ゲインを補正することとしている。これらの何れであってもセンサ応答性に適合した好適な空燃比制御が実現できる。なお、空燃比補正量、空燃比目標値、制御ゲインのうち少なくとも２つを補正対象とすることも可能である。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて、空燃比検出値の変化量データと空燃比補正量の変化量データとの比から応答性データが算出される。この場合、空燃比検出値の変化と空燃比補正量の変化とを対比させて応答性データが求められるため、応答性データの信頼性が増す。よって、制御パラメータの補正がより好適に実施できるようになる。
【００１４】
請求項８に記載の発明では、空燃比偏差が増加するよう変化する場合に前記制御パラメータの補正が実施されるため、空燃比偏差の変化が大きくなるような状態を解消することが可能となる。
【００１５】
請求項９に記載したように、前記空燃比検出値の変化量データや前記空燃比補正量の変化量データとしては、それらの変化速度又は変化加速度が算出されると良い。特にこの場合、変化速度又は変化加速度がなまし演算により算出されると良い。
【００１６】
請求項１０に記載の発明では、空燃比がリッチ側及びリーン側に強制変動される構成にあって、その空燃比変動に伴い前記空燃比検出値がリッチ側に変化する時、又は前記空燃比検出値がリーン側に変化する時の変化量データを基に前記制御パラメータの補正が実施される。この場合、空燃比がリッチ側又はリーン側に変化した時の変化量データを十分に得ることができ、信頼性の高い制御パラメータ補正が実現できる。なお、こうして空燃比を強制変動させる場合、空燃比変動の周期や振幅を予め規定しておくと良い。
【００１７】
請求項１１に記載の発明では、前記空燃比検出値の平均値が目標値平均から所定値以上離れた場合に前記制御パラメータの補正が実施されるため、空燃比検出値の平均値が目標値平均から大きくずれるような状態を解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００１９】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１３が設けられている。エアフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００２０】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられており、点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００２１】
排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられ、この触媒３１の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ３２（リニアＡ／Ｆセンサ等）が設けられている。また、エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３３や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３４が取り付けられている。
【００２２】
上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１９の燃料噴射量や点火プラグ２７による点火時期を制御する。特に燃料噴射量制御では、空燃比センサ３２により検出された空燃比（検出空燃比）と目標空燃比との偏差に基づいて空燃比補正量としての空燃比補正係数ＦＡＦを算出し、この空燃比補正係数ＦＡＦを用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施することとしている。
【００２３】
ここで、空燃比センサ３２の構成を図８を用いて説明する。本空燃比センサ３２は積層型構造のセンサ素子５０を有し、図８にはセンサ素子５０の断面構成を示す。実際には当該センサ素子５０は図８の紙面直交方向に延びる長尺状をなし、素子全体がハウジングや素子カバー内に収容される構成となっている。
【００２４】
センサ素子５０は、固体電解質層５１、拡散抵抗層５２、遮蔽層５３及び絶縁層５４を有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。同素子５０の周囲には図示しない保護層が設けられている。長方形板状の固体電解質層５１は部分安定化ジルコニア製のシートよりなり、その固体電解質層５１を挟んで上下一対の電極５５，５６が対向配置されている。電極５５，５６は白金Ｐｔ等により形成されている。拡散抵抗層５２は電極５５へ排ガスを導入するための多孔質シートからなり、遮蔽層５３は排ガスの透過を抑制するための緻密層からなる。これら各層５２，５３は何れも、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスをシート成形法等により成形したものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違いによりガス透過率が相違するものとなっている。
【００２５】
絶縁層５４はアルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、電極５６に対面する部位には大気ダクト５７が形成されている。また、同絶縁層５４には白金Ｐｔ等により形成されたヒータ５８が埋設されている。ヒータ５８はバッテリ電源からの通電により発熱する発熱体よりなり、その発熱により素子全体が加熱される。なお以下の説明では、電極５５を拡散層側電極、電極５６を大気側電極とも言う。
【００２６】
上記センサ素子５０において、その周囲の排ガスは拡散抵抗層５２の側方部位から導入されて拡散層側電極５５に達する。排ガスがリーンの場合、排ガス中の酸素は電極５５，５６間の電圧印加により拡散層側電極５５で分解され、イオン化されて固体電解質層５１を通過した後、大気側電極５６より大気ダクト５７に排出される。このとき、大気側電極５６→拡散層側電極５５の向きに電流が流れ、その電流レベルに応じたセンサ信号が出力される。また、排ガスがリッチの場合、逆に大気ダクト５７内の酸素が大気側電極５６で分解され、イオン化されて固体電解質層５１を通過した後、拡散層側電極５５より排出される。そして、排ガス中のＨＣやＣＯ等の未燃成分と触媒反応する。このとき、拡散層側電極５５→大気側電極５６の向きに電流が流れ、その電流レベルに応じたセンサ信号が出力される。
【００２７】
上記の如く空燃比センサ３２（センサ素子５０）では、拡散層側電極５５及び大気側電極５６で酸素の分解反応等が行われるが、各電極５５，５６で反応速度が異なると、リッチ時、リーン時の各々でセンサ応答性が相違する。この応答性の相違はセンサ個体差や経時変化を要因とし、センサ応答性が相違すると、空燃比制御に悪影響が及ぶことが考えられる。そこで本実施の形態の空燃比制御装置では、空燃比の制御精度を向上させるべく、空燃比制御に関する制御パラメータとしての空燃比補正係数ＦＡＦを、リッチ側への変化時におけるセンサ応答性とリーン側への変化時におけるセンサ応答性とに基づいて補正することとし、その詳細を以下に説明する。
【００２８】
図２は、空燃比制御装置の構成を機能別に示す機能ブロック図であり、それら各機能を簡単に説明する。空燃比調整部Ｍ１では、空燃比センサ信号から算出した検出空燃比φｓｉｇと目標空燃比との偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦが算出されると共に、後述する応答性検出部Ｍ４から取り込まれるパラメータαにより空燃比補正係数ＦＡＦが補正される。空燃比補正係数記憶部Ｍ２では、少なくとも空燃比補正係数ＦＡＦの今回値と前回値とが記憶され、検出空燃比記憶部Ｍ３では、少なくとも検出空燃比φｓｉｇの今回値と前回値とが記憶される。応答性検出部Ｍ４では、空燃比補正係数ＦＡＦと検出空燃比φｓｉｇとに基づいて、空燃比センサ３２のリッチ側、リーン側への応答性を表す応答性パラメータ（パラメータα）が算出される。なおここでは、空燃比を燃料過剰率（燃料量／空気量）で説明するが、これに代えて空気過剰率を用いる構成であっても何ら差し支えはない。
【００２９】
本実施の形態では、空燃比調整部Ｍ１が「補正量算出手段」及び「制御パラメータ補正手段」に相当し、応答性検出部Ｍ４が「空燃比検出値変化算出手段」、「補正量変化算出手段」、「応答性データ算出手段」及び「パラメータ算出手段」に相当する。
【００３０】
上記の各機能はＥＣＵ４０が実行する制御プログラムにより実現されるようになっており、空燃比調整部Ｍ１及び応答性検出部Ｍ４についてその処理手順を説明する。
【００３１】
図３は、空燃比調整部Ｍ１におけるＦＡＦ算出処理を示すフローチャートである。図３において、先ずステップＳ１０１では、空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立しているか否かを判別する。空燃比Ｆ／Ｂ条件には、例えば冷却水温が所定温度以上であること、高回転・高負荷状態でないこと、空燃比センサ３２が活性状態にあることなどが含まれる。条件成立の場合ステップＳ１０２に進み、目標空燃比φｒｅｆと検出空燃比φｓｉｇとから空燃比偏差ｅｒｒを算出する（ｅｒｒ＝φｒｅｆ−φｓｉｇ）。その後、ステップＳ１０３では、空燃比偏差の今回値ｅｒｒ（ｋ）と前回値ｅｒｒ（ｋ−１）との差から偏差変化量Δｅｒｒを算出し、続くステップＳ１０４では、偏差変化量Δｅｒｒが０よりも大きいか否かを判別する。
【００３２】
Δｅｒｒ≦０の場合ステップＳ１０５に進み、周知のＰＩ制御手法に基づいて次式により空燃比補正係数ＦＡＦを算出する。
【００３３】
ＦＡＦ＝ＫＦｐ・ｅｒｒ＋ＫＦｉ・Σｅｒｒ
ＫＦｐは比例定数、ＫＦｉは積分定数である。
【００３４】
また、Δｅｒｒ＞０の場合ステップＳ１０６に進み、後述するパラメータαを用いて次式により空燃比補正係数ＦＡＦを算出する。すなわちこの場合、通常のＦＡＦ算出値に対してパラメータαにより空燃比補正係数ＦＡＦが補正されることとなる。
【００３５】
ＦＡＦ＝α（ＫＦｐ・ｅｒｒ＋ＫＦｉ・Σｅｒｒ）
なお、空燃比補正係数ＦＡＦの算出手法について限定はなく、過去のＦＡＦ値を反映させてＦＡＦ値の今回値を算出するもの、エンジン１０の動的挙動を表したモデルを用いてＦＡＦ値を算出するものなどが任意に適用できる。
【００３６】
空燃比Ｆ／Ｂ条件が不成立の場合にはステップＳ１０７に進み、空燃比補正係数ＦＡＦを１とする。
【００３７】
次に、図４〜図６は、応答性検出部Ｍ４における演算処理を示すフローチャートであり、そのうち図４は空燃比補正係数ＦＡＦの変化速度を算出するためのＦＡＦ変化速度算出処理を示すフローチャート、図５は検出空燃比φｓｉｇの変化速度を算出するためのφｓｉｇ変化速度算出処理を示すフローチャート、図６はパラメータα算出処理を示すフローチャートである。
【００３８】
先ず図４のＦＡＦ変化速度算出処理において、ステップＳ２０１では、今現在、空燃比補正係数ＦＡＦの演算中であるか否かを判別し、ＦＡＦ演算中であることを条件にステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、空燃比補正係数の今回値ＦＡＦ（ｋ）と前回値ＦＡＦ（ｋ−１）との差からその変化量ΔＦＡＦを算出する。その後、ステップＳ２０３では、空燃比補正係数の変化量ΔＦＡＦが０よりも大きいか否かを判別する。ここで、ΔＦＡＦ＞０であることは、燃料噴射弁１９による燃料噴射量が増量側に補正され、それに伴い空燃比がリッチ側に変化することを意味する。
【００３９】
ΔＦＡＦ＞０の場合ステップＳ２０４に進み、リッチ側に変化する時の空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＲを次式により算出する。
【００４０】
ΔＦＡＦＲ（ｋ）＝ΔＦＡＦＲ（ｋ−１）＋ｋｓｍ１（ΔＦＡＦ（ｋ）−ΔＦＡＦ（ｋ−１））
上式中、ｋｓｍ１はなまし率である。
【００４１】
また、ΔＦＡＦ≦０の場合ステップＳ２０５に進み、リーン側に変化する時の空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＬを次式により算出する。
【００４２】
ΔＦＡＦＬ（ｋ）＝ΔＦＡＦＬ（ｋ−１）＋ｋｓｍ１（ΔＦＡＦ（ｋ）−ΔＦＡＦ（ｋ−１））
以上により、リッチ変化時及びリーン変化時における空燃比補正量の変化量データとして空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＲ，ΔＦＡＦＬが算出される。
【００４３】
次に、図５のφｓｉｇ変化速度算出処理において、ステップＳ３０１では、今現在、検出空燃比φｓｉｇの演算中であるか否かを判別し、φｓｉｇ演算中であることを条件にステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、検出空燃比の今回値φｓｉｇ（ｋ）と前回値φｓｉｇ（ｋ−１）との差からその変化量Δφｓｉｇを算出する。その後、ステップＳ３０３では、検出空燃比の変化量Δφｓｉｇが０よりも大きいか否かを判別する。ここで、Δφｓｉｇ＞０であることは、燃料過剰率が増加しており空燃比がリッチ側に変化することを意味する。
【００４４】
Δφｓｉｇ＞０の場合ステップＳ３０４に進み、リッチ側に変化する時の検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＲを次式により算出する。
【００４５】
ΔφｓｉｇＲ（ｋ）＝ΔφｓｉｇＲ（ｋ−１）＋ｋｓｍ２（Δφｓｉｇ（ｋ）−Δφｓｉｇ（ｋ−１））
上式中、ｋｓｍ２はなまし率である。
【００４６】
また、Δφｓｉｇ≦０の場合ステップＳ３０５に進み、リーン側に変化する時の検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＬを次式により算出する。
【００４７】
ΔφｓｉｇＬ（ｋ）＝ΔφｓｉｇＬ（ｋ−１）＋ｋｓｍ２（Δφｓｉｇ（ｋ）−Δφｓｉｇ（ｋ−１））
以上により、リッチ変化時及びリーン変化時におけるセンサ信号の変化量データとして検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＲ，ΔφｓｉｇＬが算出される。
【００４８】
また、図６のパラメータα算出処理において、ステップＳ４０１では、リッチ側への空燃比変化時における検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＲと空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＲとの比ｃｏｍｐＲ（＝ΔφｓｉｇＲ（ｋ）／ΔＦＡＦＲ（ｋ））を算出すると共に、リーン側への空燃比変化時における検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＬと空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＬとの比ｃｏｍｐＬ（＝ΔφｓｉｇＬ（ｋ）／ΔＦＡＦＬ（ｋ））を算出する。
【００４９】
その後、ステップＳ４０２では、前記算出したｃｏｍｐＲとｃｏｍｐＬとの比ｃｏｍｐＲＬを算出し、続くステップＳ４０３では、ｃｏｍｐＲＬを目標値（＝１）にするためのＰＩ補償器を使ってパラメータαを算出する。すなわち、
ｅ＝ｃｏｍｐＲＬ−１
α＝１＋ｋｐ・ｅ＋ｋｉ（Σｅ）
としてパラメータαを算出する。なお、ｋｐは比例定数、ｋｉは積分定数である。
【００５０】
以上により、リッチ変化時及びリーン変化時における空燃比センサ３２の応答性データとしてｃｏｍｐＲ，ｃｏｍｐＬが算出されると共に、応答性パラメータとしてパラメータαが算出される。上記の通り算出されたパラメータαは、前記図３のステップＳ１０６において空燃比補正係数ＦＡＦの算出に用いられる。
【００５１】
図７は、空燃比φと空燃比補正係数ＦＡＦの挙動を示すタイムチャートである。図７では、所定周期で目標空燃比を理論空燃比（φ＝１）に対してリッチ側及びリーン側に強制変動させるものとしており、それに応じて検出空燃比φｓｉｇ及び空燃比補正係数ＦＡＦが推移する様子を示している。なおこの空燃比変動は、例えばエンジン１０の冷間始動時における触媒コンバータの早期活性化や通常運転時における触媒浄化効率の向上（機能再生）を目的に実施されるものであって、具体的には数Ｈｚ程度の周期でリッチ側、リーン側それぞれに向けて空燃比が変動される。
【００５２】
（ａ）では、検出空燃比φｓｉｇの波形が全体的にリーン側にシフトしており、実際の空燃比（実空燃比）の平均値が図の平均空燃比ズレ分だけリーン側にシフトしている。これは、リッチ側への空燃比変化時よりもリーン側への空燃比変化時の方が高応答であることが理由であると考えられる。これに対して（ｂ）では、リッチ変化・リーン変化の応答差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦが図の点線から実線に補正されている。これにより、（ａ）に見られるような平均空燃比ズレが解消される。
【００５３】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５４】
空燃比センサ３２のリッチ側変化時の応答性とリーン側変化時の応答性とを個別に検出するようにしたため、応答性データから空燃比センサ３２の動特性を知り得ることができ、その動特性を反映して空燃比補正係数ＦＡＦの補正が実施できる。これにより、空燃比の制御精度が向上し、排気エミッションの悪化等の不都合を抑制することができる。この場合特に、空燃比センサ３２のリッチ側への応答性とリーン側への応答性とを等しくするようなパラメータαを算出し、そのパラメータαを用いて空燃比補正係数ＦＡＦを補正する構成としたため、空燃比センサ３２のリッチ側への応答性とリーン側への応答性とに差があってもその差が解消されるようにして空燃比補正が実施できる。従って、リッチ側又はリーン側への予期しない空燃比ズレが解消でき、ひいては空燃比の制御精度向上が実現できる。
【００５５】
また、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて検出空燃比φｓｉｇの変化量データ（ΔφｓｉｇＲ，ΔφｓｉｇＬ）と空燃比補正係数ＦＡＦの変化量データ（ΔＦＡＦＲ，ΔＦＡＦＬ）との比から応答性データ（ｃｏｍｐＲ，ｃｏｍｐＬ）を算出する構成としたため、検出空燃比φｓｉｇの変化と空燃比補正係数ＦＡＦの変化とを対比させて応答性データが求められる。それ故、応答性データの信頼性が増し、ＦＡＦ補正がより好適に実施できるようになる。
【００５６】
また、空燃比がリッチ側及びリーン側に強制変動される構成にあって、空燃比平均のズレを解消することができる。故に、空燃比変動時において、その変動の中心を常に所望の空燃比（例えば理論空燃比）とすることができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５８】
上記実施の形態では、リッチ側及びリーン側への応答性を無くすように設定したパラメータαを用いて空燃比補正係数ＦＡＦを補正したが、この構成を変更する。例えば、空燃比センサ３２のリッチ側、リーン側へのそれぞれの応答性データ（ｃｏｍｐＲ，ｃｏｍｐＬ）を個別に用いて空燃比補正係数ＦＡＦを補正する。この場合、リッチ側への応答性データとリーン側への応答性データの少なくとも一方を用いて補正を実施すれば良く、その使い分けは応答性変化の状態に応じて行うと良い。
【００５９】
上記実施の形態では、空燃比検出値、空燃比補正量のリッチ側又はリーン側への変化量データとして、検出空燃比の変化速度ΔφｓｉｇＲ，ΔφｓｉｇＬ、空燃比補正係数の変化速度ΔＦＡＦＲ，ΔＦＡＦＬを用いたが、これに代えて、検出空燃比の変化加速度、空燃比補正係数の変化加速度を用いる構成としても良い。
【００６０】
上記実施の形態では、前記図３の処理において偏差変化量Δｅｒｒが０よりも大きい場合にパラメータαによるＦＡＦ補正を実施する構成としたが、空燃比変動時における検出空燃比φｓｉｇの平均値が目標値平均から所定値以上離れた場合に空燃比補正係数ＦＡＦの補正を実施する構成としても良い。
【００６１】
補正対象となる制御パラメータとしては、空燃比補正係数ＦＡＦ以外に空燃比目標値やフィードバックゲイン（制御ゲイン）であっても良い。なお、空燃比補正係数ＦＡＦ、空燃比目標値、フィードバックゲインのうち少なくとも２つを補正対象とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】空燃比検出装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＦＡＦ算出処理を示すフローチャートである。
【図４】ＦＡＦ変化速度の算出処理を示すフローチャートである。
【図５】φｓｉｇ変化速度の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】パラメータαの算出処理を示すフローチャートである。
【図７】空燃比と空燃比補正係数の挙動を示すタイムチャートである。
【図８】センサ素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…エンジン、
２４…排気管、
３２…空燃比センサ、
４０…ＥＣＵ、Ｍ１…空燃比調整部、Ｍ４…応答性検出部。
【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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