(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数と空気流量を検出しそれらの値に基づき空燃比マップによって目標空燃比を設定する内燃機関の空燃比制御装置において、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段で検出した値に応じて目標空燃比を計算する目標空燃比計算手段と、を備えており、
前記装置は、空燃比が、理論空燃比からリーン空燃比へ、またはリーン空燃比から理論空燃比へ変化する際の空燃比の変化割合を前記加速度に基づいて計算する空燃比変化割合計算手段をさらに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】
前記加速度検出手段は、車速検出手段により検出された車速信号を入力して加速度を求める手段であ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】
前記空燃比変化割合計算手段は、加速度と、少なくともエンジン負荷またはエンジントルクのどちらか一方の値に基づいて空燃比の変化割合を計算するようにし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】
前記空燃比変化割合計算手段は、加速度の値を空燃比の変化割合にフィードバックさせて空燃比の変化割合を計算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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、空燃比を加速度や走行負荷に応じて理論空燃比とリーン空燃比とに切替えるようにした内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気流量Ｑおよびエンジン回転数Ｎを検出し、空気量と燃料量の重量比率である空燃比が目標値となるように基本燃料噴射時間Ｔｐを計算するとともに、エンジンの運転状態に応じて補正を施して最終燃料噴射時間Ｔｉを計算し、Ｔｉだけ噴射弁を開いて燃料を噴射する自動車の空燃比制御がよく知られている。
【０００３】
このような空燃比制御においては、三元触媒による排気浄化システムを効率よく動作させるには、目標空燃比をその動作点である理論空燃比 (Ａ／Ｆ＝１４．７）に設定することが望まれ、排気管に設置されたＯ2 センサからの空燃比信号に基づいて空燃比が理論空燃比近傍となるようにフィードバック制御が実行されている。
【０００４】
ところで、自動車の定常走行時にはエンジンが低負荷で運転されるが、スロットルバルブの吸気抵抗によるロスのために出力当たりの燃料消費率が悪い。そこで、燃費を向上させるために、エンジン出力を要求されない運転領域、例えばエンジンが低回転かつ低負荷の領域では空燃比をリーンとし、エンジン出力が要求される運転領域つまりエンジンが高負荷または高回転の運転領域では空燃比を理論空燃比またはリッチとする空燃比制御が行われている。かかる空燃比制御にあっては、空燃比を切替える際に、目標空燃比をリッチからリーンに急変させるとエンジン出力が急に減少し、他方、リーン空燃比からリッチ空燃比に急変させるとエンジン出力が急に上昇しショックや違和感を生じるという問題点があった。
【０００５】
そこで、このようなエンジン出力の急変を緩和するために空燃比を無段階に変化させる装置（例えば、実公昭５４−４１２２７号公報参照）や、期間運転条件が変化して目標空燃比を切換える場合に、気筒別に時間差をもって目標空燃比を切替えて、気筒別に燃料噴射量を演算し燃料を噴射を行う空燃比の制御装置等が知られている（特開平４−２９５１５１号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の制御装置にあっては、エンジンの回転に同期して空燃比を切替えるようにしているため、高回転領域では空燃比の変化が急激であるため、ショックを十分に緩和できないという問題点があった。他方、自動車の運転状態に関わらず空燃比の変化の割合を一定とすることは、かえって違和感を招くことがある。例えば、急加速でエンジンの空燃比をリーンから理論空燃比に切替える場合には、むしろエンジンの空燃比を急変させた方が違和感が少なくなることが知られている。また、空燃比を理論空燃比からリーンに、逆に、リーンから理論空燃比に切替える場合には、ＮＯｘの排出量が最大となる空燃比領域を通過するため、ＮＯｘ還元触媒の負荷が増大するとともに、ＮＯｘ排出量も増大するという問題点があった。さらに、変速中における空燃比の切替えは運転性、制御性の悪化を招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、加速度や走行負荷に応じた適切空燃比に切換える際のショックや違和感を可及的に緩和することができるようになされ、しかも、全体的に安価に構成することができ、また、自動変速機の変速時のトルク低減制御と重なることなく空燃比切換え制御が実行することができるとともに、触媒の負担を軽減してＮＯｘの排出量を少なくすることのできる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係わる内燃機関の空燃比制御装置は、基本的には、エンジン回転数と空気流量を検出しそれらの値に基づき空燃比マップによって目標空燃比を設定する内燃機関の空燃比制御装置において、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段で検出した値に応じて目標空燃比を計算する目標空燃比計算手段とを備えており、前記装置は、空燃比が、理論空燃比からリーン空燃比へ、またはリーン空燃比から理論空燃比へ変化する際の空燃比の変化割合を前記加速度に基づいて計算する空燃比変化割合計算手段をさらに備えたことを特徴としている。
【０００９】
そして、本発明のより具体的な例としては、エンジン回転数検出手段と、吸入空気量を検出する空気流量検出手段と、自動車の車速検出手段と、車速を加速度に変換するための加速度検出手段と、自動車の運転状態に応じて空燃比の変化の割合を変えることのできる空燃比変化割合計算手段と、ある一定の制御周期に同期して前記空燃比変化割合計算手段で計算された変化割合で空燃比を切替える目標空燃比計算手段と、車両の運転状態の各種パラメータに基づいて目標空燃比を定める空燃比マップと、前記吸入空気量と目標空燃比から燃料噴射量を計算する燃料噴射量計算手段と、燃料噴射手段と、目標空燃比により点火時期を変化させる点火時期制御手段と、エンジン点火手段と、変速機の変速状態を検出する変速状態検出手段と、変速機の変速を制御する変速機制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
目標空燃比計算手段は、ある一定の制御周期に同期して空燃比変化割合計算手段と空燃比マップから目標空燃比を計算する。信号処理手段は、車速検出手段により検出された車速信号を信号処理によって加速度に変換する。空燃比変化割合計算手段は、加速度信号やその他の自動車の運転状態を表す信号に基づき空燃比の変化割合を計算する。空燃比マップは、エンジン回転数と空気流量から空燃比をテーブルによって算出する。燃料噴射量計算手段は目標空燃比と吸入空気流量から燃料噴射量を計算し、燃料噴射手段は計算された燃料噴射量となるように燃料を噴射する。点火時期制御手段は目標空燃比によって点火時期を変化させ、エンジン点火手段はエンジンの混合気を点火させる。変速状態検出手段は変速機の変速中か否かを検出し、目標空燃比計算手段に出力して空燃比の変化の当否を判定する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例を説明する。図１は本発明の内燃機関の空燃比制御装置の一実施例のブロック構成図の一例である。エンジン制御装置１００での燃料制御は、エンジン回転数検出手段１１２および空気流量検出手段１０７からの信号に基づき空燃比マップ１０１によって目標空燃比を算出するとともに、吸入空気流量から目標空燃比となるように燃料噴射量計算手段１０２で燃料噴射量を計算し、燃料噴射手段１１０で燃料を噴射するようになっている。以上の構成は、基本的には従来の構成と同一であり、これだけの構成手段では、空燃比のマップ値が急変した場合に燃料噴射量も急変し、そのためエンジンの出力が急変してショックや違和感を生じてしまう。
【００１２】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置では、以上の構成に加え、さらに以下の構成が追加されたものである。すなわち、車速検出手段１１３によって計算された車速から加速度検出手段１０３によって加速度を算出し、車両の加速度および他の車両の運転状態に基づいて空燃比変化割合計算手段１０４で空燃比の変化割合を計算する。目標空燃比計算手段１０５では、通常は空燃比マップ１０１によって求められた目標空燃比を出力し、空燃比が理論空燃比からリーンに、またはリーンから理論空燃比に変化する場合には、空燃比変化割合計算手段１０４によって計算された空燃比の変化割合で目標空燃比を変化させて、運転状態に応じた滑らかな違和感のない運転を実現する。また、変速状態検出手段１１５で変速機１１４が変速中であることを検出した場合には、目標空燃比計算手段１０５では理論空燃比からリーンへ、またはリーンから理論空燃比への空燃比の変化を禁止する。他方、空燃比が理論空燃比からリーンへ、またはリーンから理論空燃比への変化中には、目標空燃比計算手段１０５が変速禁止信号を変速機制御手段１１６に送り変速を禁止する。さらに、空燃比が理論空燃比からリーンへ、またはリーンから理論空燃比への変化中にはＮＯｘが多量に排出するため、点火時期制御手段１０６では、目標空燃比がＮＯｘが大量に排出されると判断される領域での点火プラグ１１１による点火時期をリタードさせてＮＯｘの排出の低減を行う。なお、前記空燃比変化割合計算手段１０４は、加速度の値を空燃比の変化割合にフィードバックさせるようにして空燃比変化割合を求めるようにしてもよい。
【００１３】
エンジンの空燃比マップは、通常、図２に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷を変数として定められている。エンジン負荷が低負荷でエンジン回転数が低回転の空燃比領域がリーンの領域である。従って、エンジン負荷やエンジン回転数が変化するとリーン空燃比領域と理論空燃比領域の境界を横切り、空燃比が変化することになる。その際に、図３の左側に示した上下の図の如く、空燃比を理論空燃比からリーンへ、またはリーンから理論空燃比へ段差をもって急に変化させると、エンジンの出力の急変により加速度が急変し、ショックや違和感を生ずる。それに対して、右側に示した上下の図のように、空燃比を階段状に変化させれば、エンジンの出力が滑らかに変化し、ショックや違和感を低減できることが判っている。
【００１４】
ここで、エンジンの出力が低い時に空燃比を急変させると、エンジン出力の急な増大（リーン空燃比から理論空燃比への変化）によりトルクが増大して飛び出し感が生じたり、エンジン出力の急な減少（理論空燃比からリーン空燃比への変化）による引き込み感等の違和感が大きくなる。また、エンジンの出力が高い場合にエンジン出力を緩慢に変化させる場合、例えば加速開始時に空燃比をゆっくり変化させる場合には、トルク不足感を生じたり、あるいはＮＯｘの排出が多くなる等の問題点がある。このような問題点を解決するために、本発明では、自動車の加速度やその他自動車の運転状態を表すパラメータによって空燃比の変化の割合を求めている。
【００１５】
以下、本発明による空燃比切換え制御の詳細について説明する。
図４は本発明による空燃比切換え制御の概念図を示すものであり、上図がリーン空燃比から理論空燃比への切換え、下図が理論空燃比からリーン空燃比への切換えを示す。空燃比の変化の傾きは図４に示されるΔＡ／Ｆによって決定できる。ΔＡ／Ｆは１制御周期ごとに目標空燃比に加算または減算される。このΔＡ／Ｆの値を図４に示すＧ０つまり空燃比を切替える直前の加速度の値に基づいて計算する。
【００１６】
図５は空燃比をエンジン回転数に同期させて変化させる場合の図であり、従来の問題点を示すものである。この例では、エンジンの回転位置を表すＲＥＦ信号に同期させて空燃比を変化させている。すなわち、エンジンが低速回転では緩やかに空燃比が切替わるのに対し、高速回転では急激に変化しショックを緩和することができない虞がある。
【００１７】
それに対し、図６は本発明による空燃比切換え制御に係わり、空燃比をある一定の制御周期に同期させて変化させた場合を示す。この場合には、空燃比の時間的な変化の割合は回転速度（ＲＥＦ信号）に関わらず一定である。従って、エンジン回転数が高速の場合でも緩やかに空燃比が変化し滑らかな違和感のない運転を行うことができる。
【００１８】
空燃比の変化の割合ΔＡ／Ｆは図７または図８のように計算される。図７は車両の加速度に基づきΔＡ／Ｆを計算する一実施例である。まず、車速信号検出手段７０１で検出した車速信号の微分を微分手段７０２で求める。一般に、微分された信号は高周波成分にノイズが多く含まれているので、低域通過フィルタ７０３で高周波成分をカットして加速度信号を得る。得られた加速度αに対するΔＡ／Ｆをテーブル７０４でテーブ検索により求める。
【００１９】
図８は加速度以外の車両の運転状態を表すパラメータとしてエンジン負荷をも考慮してΔＡ／Ｆを計算する一実施例である。このように、加速度とエンジン負荷の両方を考慮することにより、走行負荷も加味した空燃比切替え制御を行うことができる。加速度信号は図７の場合と同様にして得る。エンジン負荷はエンジン負荷検出手段７０５で検出する。得られた加速度信号とエンジン負荷信号から２次元のテーブル７０６を用いてΔＡ／Ｆを算出する。
【００２０】
なお、図７及び８の本実施例では、図１の加速度検出手段１０３、空燃比変化割合計算手段１０４、目標空燃比計算手段１０５、点火時期制御手段１０６、燃料噴射量計算手段１０２、空燃比マップ１０１は、すべてエンジン制御装置１００内のプログラムによって実現されている。このプログラムは、ある一定の制御周期で動作する。
【００２１】
図９は空燃比の切替え時の空燃比計算のフローチャートの一例である。以下、フローチャートに従って空燃比切替え時の目標空燃比の計算を述べる。
まず、ステップ９０１で車速を取り込みステップ９０２で加速度計算を行う。ステップ９０３ではリーンバーン運転の可否を表すフラグＦＬＥＡＮを調べる。リーンバーン運転の可否は、例えばエンジンの水温、スタートスイッチのＯＮ、ＯＦＦ、アイドル運転か否か等を判定して決める。ＦＬＥＡＮが１すなわちリーンバーン運転可の場合は、ステップ９０４で空燃比切替え制御中か否かを判定する。ＦＬＥＡＮが１以外 (例えば０) の時には、通常の空燃比制御 (ステップ９１９) を行う。
【００２２】
ステップ９０４では、空燃比切替え制御中か否かを表すフラグＦＴＲＡＮＳを調べる。空燃比切替え制御中すなわちＦＴＲＡＮＳ＝１の場合にはステップ９０５へ進み、空燃比切替え制御中でない場合すなわちＦＴＲＡＮＳが１以外の時にはステップ９１２へ進む。ステップ９１２では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ９１３では、前回の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOLD と新しい目標値であるＫＭＲNEW の差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を比較する。ここで、ΔＫＭＲTHは、空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていなければステップ９１４に進み、空燃比切替え制御中を表すフラグＦＴＲＡＮＳを０にしてステップ９１５で従来の空燃比制御を行う。逆に、目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていればステップ９１６に進んで空燃比切替え制御を開始する。ステップ９１６ではマップから読み込んできたＫＭＲNEW を空燃比制御の目標値であるＫＭＲOBJ に代入する。次のステップ９１７では、空燃比切替え制御中を示すフラグＦＴＲＡＮＳを１にする。そして、次のステップ９１８では空燃比の制御周期ごとの変化値ΔＫＭＲを設定する。そして、ステップ９０８に進みＫＭＲの値を更新する。
【００２３】
一方、ステップ９０５では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ９０６では、現在の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ と新しい制御目標値であるＫＭＲNEW との差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を判定する。ΔＫＭＲTHは先に述べたように空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。この閾値ΔＫＭＲTHよりＫＭＲの値の差が大きい時はリーン空燃比から理論空燃比へ、または理論空燃比からリーンへの空燃比の変化の制御を中止するために、ステップ９０７で空燃比切替え制御の空燃比の推移の方向を反転し、ステップ９２０でマップから読み込んできた値ＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。そしてステップ９０８に進む。
【００２４】
ステップ９０８では、前の周期のＫＭＲの値ＫＭＲOLD にΔＫＭＲを加え、これを新しいＫＭＲ値ＫＭＲNEW に代入する。次のステップ９０９では、更新されたＫＭＲ値であるＫＭＲNEW と空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ との差の絶対値と、ΔＫＭＲの絶対値との大小を比較する。そして、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも小さければ空燃比切替え制御は終了しステップ９１０でＦＴＲＡＮＳ＝０とする。そしてステップ９１１で更新された空燃比に基づいて燃料噴射制御を行う。
【００２５】
図１０はΔＫＭＲの計算のフローチャートの一例である。まず、ステップ１００１で加速度の値Ｇからテーブル検索によってΔＫＭＲを求める。ΔＫＭＲの値はこの時点では正の値である。次に、ステップ１００２でΔＫＭＲとΔＫＭＲMIN との大小を比較する。ΔＫＭＲMIN はΔＫＭＲのとりうる最小値である。従って、ΔＫＭＲがΔＫＭＲMIN よりも小さい時は、ステップ１００３でΔＫＭＲMIN をΔＫＭＲに代入する。次に、ステップ１００４では、ＫＭＲの目標値であるＫＭＲOBJ と、制御周期で一回前のＫＭＲの値ＫＭＲOLD との大小を比較する。ＫＭＲOBJ の方がＫＭＲOLD よりも小さければ（すなわちリーン空燃比から理論空燃比へ変化すれば）ＫＭＲは小さくなるので、ステップ１００５でΔＫＭＲの値を符号反転する。
【００２６】
図１１は内燃機関の空燃比とＮＯｘとの関係を表すグラフである。空燃比が１６付近でＮＯｘの排出量が最大となり、それより大きな空燃比ではＮＯｘ排出量は低減する。また、空燃比が理論空燃比では３元触媒で浄化される前の排気のＮＯｘはリーンバーンよりも多量に排出する。
図１２は従来の問題点を示すもので、リーンから理論空燃比へ空燃比が遷移するときの一例である。図１２に示すように、空燃比が理論空燃比からリーンへ、またはリーンから理論空燃比へ遷移するときには、ＮＯｘを多量に排出する領域を通過うるため、リーンＮＯｘ触媒の負担を大きくする。そこで、ＮＯｘ排出量のピーク値を抑えることが重要となる。
【００２７】
次に、本発明によるＮＯｘ排出量のピーク値を抑えるための制御について、以下にその実施例の詳細について述べる。
図１３はシーケンシャル噴射のエンジンで各気筒（図示例では６気筒）別にΔＴずつ開始時期をずらせて空燃比切替え制御を行う実施例の空燃比、ＮＯｘ、加速度を示すグラフである。この図では空燃比をリーンから理論空燃比に切替える制御を実施している。１気筒ずつ空燃比を変化させることによりＮＯｘの排出量のピーク値が抑えられ、リーンＮＯｘ触媒の負荷が小さくなる効果が期待される。
【００２８】
図１４は図１３の空燃比切換え制御のフローチャートの一例である。まず、ステップ１４０１で車速を取り込みステップ１４０２で加速度計算を行う。ステップ１４０３では、リーンバーン運転の可否を表すフラグＦＬＥＡＮを調べる。リーンバーン運転の可否は、例えばエンジンの水温、スタートスイッチのＯＮ、ＯＦＦ、アイドル運転か否か等を判定して決める。ＦＬＥＡＮが１すなわちリーンバーン運転可の場合は、ステップ１４０４で空燃比切替え制御中か否かを判定する。ＦＬＥＡＮが１以外（例えば０）の時には、通常の空燃比制御（ステップ１４１９）を行う。
【００２９】
ステップ１４０４では、空燃比切替え制御中か否かを表すフラグＦＴＲＡＮＳを調べる。空燃比切替え制御中すなわちＦＴＲＡＮＳ＝１の場合にはステップ１４０５へ進み、空燃比切替え制御中でない場合すなわちＦＴＲＡＮＳが１以外の時にはステップ１４１２へ進む。ステップ１４１２では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１４１３では、前回の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOLD と新しい目標値であるＫＭＲNEW の差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を比較する。ここで、ΔＫＭＲTHは、空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていなければステップ１４１４に進み、空燃比切替え制御中を表すフラグＦＴＲＡＮＳを０にしてステップ１４１５で従来の空燃比制御を行う。逆に、目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていればステップ１４１６に進んで空燃比切替え制御を開始する。ステップ１４１６ではマップから読み込んできたＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。次のステップ１４１７では、空燃比切替え制御中を示すフラグＦＴＲＡＮＳを１にする。次のステップ１４１８では、空燃比の制御周期ごとの変化値ΔＫＭＲを設定する。そして、ステップ１４２０では、空燃比の切換えを開始するためにＮ＝１（制御すべき気筒を１番目とする）とし、ステップ１４２１では、空燃比が始まってから次の気筒の空燃比切換えを行うまでの時間△Ｔを計算するためのタイマTimer を０にする。そして、ステップ１４２４に進む。
【００３０】
一方、ステップ１４０５では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１４０６では、現在の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ と新しい制御目標値であるＫＭＲNEW との差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を判定する。ΔＫＭＲTHは、先に述べたように空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。この閾値ΔＫＭＲTHよりＫＭＲの値の差が大きい時はリーンから理論空燃比へ、または理論空燃比からリーンへの空燃比の変化の制御を中止するために、ステップ１４０７で空燃比切替え制御の空燃比の推移の方向を反転し、ステップ１４２２でマップから読み込んできた値ＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。そして、ステップ１４２３で、制御する気筒をＮ＝１番目とし、ステップ１４２４に進む。
【００３１】
次のステップ１４２４では、更新されたＮ番目の気筒のＫＭＲ値であるＫＭＲNEW,N と空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ との差の絶対値と、ΔＫＭＲの絶対値との大小を比較する。そして、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも大きければ、ステップ１４２５でＮ番目の気筒の前の周期のＫＭＲの値ＫＭＲOLD にΔＫＭＲを加え、これを新しいＮ番目の気筒のＫＭＲ値であるＫＭＲNEW,N に代入してステップ１４２６に進み、更新された空燃比に基づいて燃料噴射制御を行う。
【００３２】
一方、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも小さければ、ステップ１４２７に進む。ステップ１４２７では、制御を行うべき次の気筒があるか否かを判断するために、現在制御を行っている気筒数Ｎとシリンダの気筒数Ｎcyl との大小を比較する。現在の気筒数Ｎがシリンダの気筒数Ｎcyl よりも大きければ、空燃比切替え制御は終了し、ステップ１４２８でＦＴＲＡＮＳ＝０とし、ステップ１４２６に進む。逆に、現在の気筒数Ｎがシリンダの気筒数Ｎcyl よりも小さいか等しい場合には、制御すべき次の気筒があると判断しステップ１４２９に進む。ステップ１４２９では、タイマTimer の値と△Ｔの値とを比較し、△Ｔの値が大きければステップ１４２６に進み、△Ｔの値が小さければステップ１４３０でＮの値をＮ＋１に更新するとともに、タイマTimer の値を０とし、ステップ１４２６に進む。
【００３３】
図１５はＮＯｘの排出量の多いＡ／Ｆ＝１６付近を飛び越えるように空燃比を遷移させることによって、ＮＯｘ発生のピーク値を抑える制御の一実施例である。またこのように空燃比を制御することによりＮＯｘ発生量の総量も減少させることが期待される。
図１６は図１５を実現せしめるフローチャートの一例である。まず、ステップ１６０１で車速を取り込みステップ１６０２で加速度計算を行う。ステップ１６０３ではリーンバーン運転の可否を表すフラグＦＬＥＡＮを調べる。リーンバーン運転の可否は、例えばエンジンの水温、スタートスイッチのＯＮ、ＯＦＦ、アイドル運転か否か等を判定して決める。ＦＬＥＡＮが１すなわちリーンバーン運転可の場合は、ステップ１６０４で空燃比切替え制御中か否かを判定する。ＦＬＥＡＮが１以外 (例えば０) の時には、通常の空燃比制御 (ステップ１６１９) を行う。
【００３４】
ステップ１６０４では、空燃比切替え制御中か否かを表すフラグＦＴＲＡＮＳを調べる。空燃比切替え制御中すなわちＦＴＲＡＮＳ＝１の場合にはステップ１６０５へ進み、空燃比切替え制御中でない場合すなわちＦＴＲＡＮＳが１以外の時にはステップ１６１２へ進む。ステップ１６１２では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１６１３では、前回の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOLD と新しい目標値であるＫＭＲNEW の差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を比較する。ここで、ΔＫＭＲTHは、空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていなければステップ１６１４に進み、空燃比切替え制御中を表すフラグＦＴＲＡＮＳを０にしてステップ１６１５で従来の空燃比制御を行う。逆に、目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていればステップ１６１６に進んで空燃比切替え制御を開始する。ステップ１６１６ではマップから読み込んできたＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。次のステップ１６１７では、空燃比切替え制御中を示すフラグＦＴＲＡＮＳを１にする。そして、次のステップ１６１８では空燃比の制御周期ごとの変化値ΔＫを計算する。そして、ステップ１６０８に進みＫKMR の値を読み込む。このＫKMR は、図１０のステップ１００１で求めたテーブルと同様の方法によって求めることができ、この場合にはＫＭＲOLD に応じて決定されるＫKMR の値のテーブルとして求めることができる。
【００３５】
一方、ステップ１６０５では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１６０６では、現在の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ と新しい制御目標値であるＫＭＲNEW との差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を判定する。ΔＫＭＲTHは先に述べたように空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。この閾値ΔＫＭＲTHよりＫＭＲの値の差が大きい時はリーンから理論空燃比へ、または理論空燃比からリーンへの空燃比の変化の制御を中止するために、ステップ１６０７で空燃比切替え制御の空燃比の推移の方向を反転し、ステップ１６２０でマップから読み込んできた値ＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。そしてステップ１６０８に進む。
【００３６】
ステップ１６２１では、ステップ１６０８で読み込まれたＫKMRの値にΔＫＭＲの値を乗じ、それをΔＫＭＲとして更新する。次に、ステップ１６２２で前の周期のＫＭＲの値ＫＭＲOLD にΔＫＭＲを加え、これを新しいＫＭＲ値ＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１６２３では、更新されたＫＭＲ値であるＫＭＲNEW と空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ との差の絶対値と、ΔＫＭＲの絶対値との大小を比較する。そして、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも小さければ空燃比切替え制御は終了し、ステップ１６２４でＦＴＲＡＮＳ＝０とする。そして、ステップ１６２５で更新された空燃比に基づいて燃料噴射制御を行う。
【００３７】
図１７はＮＯｘ排出量の多いＡ／Ｆ＝１６付近で点火時期をリタードさせることによって、ＮＯｘ排出量を抑える制御の実施例である。本実施例のように、点火時期をリタードさせれば出力は小さくなる反面、ＮＯｘは抑えられる。
図１８は図１７の制御を実現するためのフローチャートの一例である。まず、ステップ１８０１で車速を取り込みステップ１８０２で加速度計算を行う。ステップ１８０３ではリーンバーン運転の可否を表すフラグＦＬＥＡＮを調べる。リーンバーン運転の可否は、例えばエンジンの水温、スタートスイッチのＯＮ、ＯＦＦ、アイドル運転か否か等を判定して決める。ＦＬＥＡＮが１すなわちリーンバーン運転可の場合は、ステップ１８０４で空燃比切替え制御中か否かを判定する。ＦＬＥＡＮが１以外 (例えば０) の時には、通常の空燃比制御 (ステップ１８１９) を行う。
【００３８】
ステップ１８０４では、空燃比切替え制御中か否かを表すフラグＦＴＲＡＮＳを調べる。空燃比切替え制御中すなわちＦＴＲＡＮＳ＝１の場合にはステップ１８０５へ進み、空燃比切替え制御中でない場合すなわちＦＴＲＡＮＳが１以外の時にはステップ１８１２へ進む。ステップ１８１２では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１８１３では、前回の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOLD と新しい目標値であるＫＭＲNEW の差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を比較する。ここで、ΔＫＭＲTHは、空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていなければステップ１８１４に進み、空燃比切替え制御中を表すフラグＦＴＲＡＮＳを０にしてステップ１８１５で従来の空燃比制御を行う。逆に、目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていればステップ１８１６に進んで空燃比切替え制御を開始する。ステップ１８１６ではマップから読み込んできたＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。次のステップ１８１７では、空燃比切替え制御中を示すフラグＦＴＲＡＮＳを１にする。そして、次のステップ１８１８では空燃比の制御周期ごとの変化値ΔＫＭＲを設定する。そして、ステップ１８０８に進みＫＭＲの値を更新する。
【００３９】
一方、ステップ１８０５では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１８０６では、現在の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ と新しい制御目標値であるＫＭＲNEW との差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を判定する。ΔＫＭＲTHは先に述べたように空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。この閾値ΔＫＭＲTHよりＫＭＲの値の差が大きい時はリーンから理論空燃比へ、または理論空燃比からリーンへの空燃比の変化の制御を中止するために、ステップ１８０７で空燃比切替え制御の空燃比の推移の方向を反転し、ステップ１８２０でマップから読み込んできた値ＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。そしてステップ１８０８に進む。
【００４０】
ステップ１８０８では、前の周期のＫＭＲの値ＫＭＲOLD にΔＫＭＲを加え、これを新しいＫＭＲ値であるＫＭＲNEW に代入する。次のステップ１８０９では、更新されたＫＭＲ値であるＫＭＲNEW と空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ との差の絶対値と、ΔＫＭＲの絶対値との大小を比較する。そして、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも小さければ、ステップ１８１０でＦＴＲＡＮＳ＝０とし、ステップ１８２１に進む。ステップ１８２１では、ＫＭＲNEW が、ＫＭＲのリタードの最小値ＫＭＲRETMINとＫＭＲのリタードの最大値ＫＭＲRETMAXの間にあるか否かを判断する。そして、ＫＭＲNEW がこれらの間にあれば、ステップ１８２２で点火時期をリタードさせ、ステップ１８２３で更新された空燃比に基づいて燃料噴射制御を行う。
【００４１】
次に、空燃比切り換え制御と変速とが同時に行われた場合の制御について、図１９〜２１により説明する。
自動変速機での変速中は、変速ショック低減のための燃料カットや、点火時期のリタード等のエンジンのトルクを低減する制御が行われる。そのため、変速中は空燃比切替え制御を行わないのが望ましい。図１９は変速中は空燃比切り換え制御を禁止する制御の一例である。変速中は変速状態検出手段１１５（図１）から変速中信号が出力され、空燃比切り換え制御は行われない。空燃比切替え制御は、変速が終了し変速中信号が立ち下がった後開始される。
【００４２】
他方、図２０は空燃比切り換え制御中は変速を禁止する制御の一例である。空燃比切替え制御中は変速禁止信号が出力され変速は行われない。変速が終わって変速禁止信号が解除された後空燃比切替え制御が開始される。
図２１は図１９、２０の制御を行うためのフローチャートの一例である。まず、ステップ２１０１で車速を取り込みステップ２１０２で加速度計算を行う。ステップ２１０３ではリーンバーン運転の可否を表すフラグＦＬＥＡＮを調べる。リーンバーン運転の可否は、例えばエンジンの水温、スタートスイッチのＯＮ、ＯＦＦ、アイドル運転か否か等を判定して決める。ＦＬＥＡＮが１すなわちリーンバーン運転可の場合は、ステップ２１０４で空燃比切替え制御中か否かを判定する。ＦＬＥＡＮが１以外 (例えば０) の時には、通常の空燃比制御 (ステップ２１１９) を行う。
【００４３】
ステップ２１０４では、空燃比切替え制御中か否かを表すフラグＦＴＲＡＮＳを調べる。空燃比切替え制御中すなわちＦＴＲＡＮＳ＝１の場合にはステップ２１０５へ進み、空燃比切替え制御中でない場合すなわちＦＴＲＡＮＳが１以外の時にはステップ２１１２へ進む。ステップ２１１２では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ２１１３では、前回の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOLD と新しい目標値であるＫＭＲNEW の差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を比較するとともに、変速中であるか否かをも判断する。ここで、ΔＫＭＲTHは、空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。目標値の差がΔＫＭＲTHを越えていないか、あるいは変速中であれば、ステップ２１１４に進み、空燃比切替え制御中を表すフラグＦＴＲＡＮＳを０にしてステップ２１１５で従来の空燃比制御を行う。逆に、目標値の差がΔＫＭＲTHを越えており、かつ変速中でないならば、ステップ２１１６に進んで空燃比切替え制御を開始する。ステップ２１１６ではマップから読み込んできたＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。次のステップ２１１７では、空燃比切替え制御中を示すフラグＦＴＲＡＮＳを１にする。そして、次のステップ２１１８では空燃比の制御周期ごとの変化値ΔＫＭＲを計算し、ステップ２１２１で変速を禁止する。そして、ステップ２１２２に進みＫＭＲの値を更新する。
【００４４】
一方、ステップ２１０５では、空燃比を表す変数ＫＭＲのマップから新しい制御目標値をＫＭＲNEW に代入する。次のステップ２１０６では、現在の空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJ と新しい制御目標値であるＫＭＲNEW との差の絶対値と、ΔＫＭＲTHとの大小を判定する。ΔＫＭＲTHは先に述べたように空燃比切替え制御を開始するかしないかの閾値である。この閾値ΔＫＭＲTHよりＫＭＲの値の差が大きい時はリーンから理論空燃比へ、または理論空燃比からリーンへの空燃比の変化の制御を中止するために、ステップ２１０７で空燃比切替え制御の空燃比の推移の方向を反転し、ステップ２１２０でマップから読み込んできた値ＫＭＲNEW をＫＭＲOBJ に代入する。そしてステップ２１２２に進む。
【００４５】
ステップ２１２２では、前の周期のＫＭＲの値ＫＭＲOLD にΔＫＭＲを加え、これを新しいＫＭＲ値であるＫＭＲNEW に代入する。次のステップ２１２３では、更新されたＫＭＲ値であるＫＭＲNEW と空燃比切替え制御の目標値であるＫＭＲOBJとの差の絶対値と、ΔＫＭＲの絶対値との大小を比較する。そして、現在の空燃比と目標値との差がΔＫＭＲよりも小さければ空燃比切替え制御は終了しステップ２１２４でＦＴＲＡＮＳ＝０とし、ステップ２１２５で変速禁止を解除する。そして、ステップ２１２６で更新された空燃比に基づいて燃料噴射制御を行う。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、加速度や走行負荷に応じた適切な変化率で空燃比を切替えることにより、運転状態に応じて適切に空燃比を切替える際のショックや違和感を緩和でき、しかも、エンジン回転数に関係なく空燃比を切替える速度を一定にできる。また、加速度信号を車速信号から計算によって求めて使うことにより、特別なセンサを用いることなくコストを低減できる。さらに、自動変速機の変速時のトルク低減制御と重なることなく空燃比切替え制御を実行できるとともに、１気筒別に空燃比をコントロールしたりＮＯｘ排出量の多くなる空燃比を飛び越えるように空燃比を設定することにより、触媒の負担を軽減しＮＯｘの排出量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図の一例。
【図２】リーンバーンエンジンのリーン空燃比および理論空燃比の制御領域を示す図。
【図３】空燃比切替え制御の概念図。
【図４】本発明による空燃比切替え制御のΔＡ／Ｆの概念を示す図。
【図５】従来技術によるエンジン回転に同期した空燃比切替え制御を示す図。
【図６】本発明による制御周期に同期した空燃比切替え制御を示す図。
【図７】車両の加速度に基づきΔＡ／Ｆを計算するようにした本発明一実施例を示す図。
【図８】車両の加速度とエンジン負荷をパラメータとしてΔＡ／Ｆを計算するようにした本発明一実施例を示す図。
【図９】本発明による空燃比切替え制御の空燃比計算のフローチャートの一例。
【図１０】本発明によるΔＫＭＲを計算するフローチャートの一例。
【図１１】内燃機関の空燃比とＮＯｘ排出量の関係を示す図。
【図１２】空燃比切替え制御とＮＯｘ排出量の関係を示すことにより従来の問題点を明示した図。
【図１３】本発明によるシーケンシャル噴射のエンジンで空燃比を気筒別に空燃比を切替える制御を示す図。
【図１４】図１３の空燃比切り換え制御のフローチャートの一例。
【図１５】本発明によるΔＡ／Ｆを空燃比によって変更し目標空燃比でＮＯｘを多量に排出する領域を飛び越える制御を表す図。
【図１６】図１５の制御を行うためのフローチャートの一例。
【図１７】本発明による空燃比切替え制御でＮＯｘを多量に排出する領域で点火時期をリタードさせてＮＯｘの排出を低減する制御を表す図。
【図１８】図１８の制御を行うためのフローチャートの一例。
【図１９】本発明による変速中は空燃比切替え制御を禁止する制御を表す図。
【図２０】本発明による空燃比切替え制御中は変速を禁止する制御を表す図。
【図２１】図１９、２０の制御を行うためのフローチャートの一例。
【符号の説明】
１０１  空燃比マップ
１０２  燃料噴射量計算手段
１０３  加速度検出手段
１０４  空燃比変化割合計算手段
１０５  目標空燃比計算手段
１０６  点火時期制御手段
１０７  空気流量検出手段
１１０  燃料噴射手段
１１１  点火手段
１１２  エンジン回転数検出手段
１１３  車速検出手段
１１４  変速機
１１５  エンジン制御装置
【図１】
0003862288.tif 000002
【図２】
0003862288.tif 000003
【図３】
0003862288.tif 000004
【図４】
0003862288.tif 000005
【図５】
0003862288.tif 000006
【図６】
0003862288.tif 000007
【図７】
0003862288.tif 000008
【図８】
0003862288.tif 000009
【図９】
0003862288.tif 000010
【図１０】
0003862288.tif 000011
【図１１】
0003862288.tif 000012
【図１２】
0003862288.tif 000013
【図１３】
0003862288.tif 000014
【図１４】
0003862288.tif 000015
【図１５】
0003862288.tif 000016
【図１６】
0003862288.tif 000017
【図１７】
0003862288.tif 000018
【図１８】
0003862288.tif 000019
【図１９】
0003862288.tif 000020
【図２０】
0003862288.tif 000021
【図２１】
0003862288.tif 000022