JP2006037875A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 始動直後にリッチ空燃比で運転し、その後に空燃比フィードバック制御を開始してからストイキ点に収束させるまでの間、適正なフィードバック補正量のリミット値を設定して、良好な空燃比制御を維持できるようにする。
【解決手段】 目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡのリッチ分を始動後徐々に減少させつつ、Ｏ２センサ活性判定後に、前記リッチ分を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに増量分として置き換えて、空燃比フィードバック制御を開始すると同時に、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの上下限のリミット値αｍａｘ、αｍｉｎを、前記空燃比フィードバック制御開始時の補正係数ＡＬＰＨＡ０を基準とし、これより所定量大きい値と所定量小さい値を初期値とし、以後、ストイキ空燃比に対応するリミット値ＡＬＰＭＡＸ、ＡＬＰＭＩＮとなるまで、空燃比フィードバック制御の積分分と同一量ずつ減少させて設定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関し、特に、始動直後にリッチ空燃比で運転し、その後に空燃比フィードバック制御を開始してからストイキ点に収束させるまでの間、支障なく制御することのできるようにした技術に関する。

特許文献１には、始動直後に空燃比をリッチ化し、時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるように設定される目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡと、空燃比フィードバック制御条件にて空燃比センサからの信号に基づいて空燃比をストイキに収束させるように設定される空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡとを用いて、燃料噴射量を演算・制御するエンジンの空燃比制御装置において、空燃比センサの活性検出後、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡによる増量分を０にすると共に、その増量分を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに上乗してから、空燃比フィードバック制御に移行することが開示されている。
特開２００１−２３４７７９号公報

空燃比フィードバック制御においては、何らかの原因で空燃比フィードバック補正係数が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすると、過剰にリッチ化またはリーン化されて運転性、排気浄化性能が損なわれることとなる。そこで、これを防止するため、空燃比フィードバック補正係数（フィードバック補正量）の上下限のリミット値を設定して、過剰な値とならないように制限している。

しかしながら、上記特許文献１に示されたような始動時の空燃比制御を行う場合、前記上下限のリミット値は、目標空燃比（一般に理論空燃比）相当のフィードフォワード制御量に対して補正がなされないフィードバック補正量（例えばフィードフォワード制御量に乗じられる補正係数として設定される場合、１．０）を基準として固定値として設定されているため、以下のような問題を生じる。

すなわち、空燃比センサの活性が早く、前記目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡによる増量分が大きいリッチ度合いが大きい状態で空燃比フィードバック制御が開始されると、前記目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡによる増量分を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに変換した値が、前記上限リミット値を超えることがあり、この場合、変換される空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの初期値は、上限リミット値によって制限されてしまうため、補正量が不足してトルク段差が生じ、運転性や排気浄化性能が悪化してしまう（図６の比較例参照）。

また、何らかの原因で、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが前記下限リミット値まで減少してしまうと、過剰にリーン化して失火してしまうことも懸念される。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、空燃比フィードバック制御開始直後のフィードバック補正量のリミット値を適正に設定することにより、フィードバック補正量の制限が適正になされて、運転性,排気浄化性能を良好に維持することを目的とする。

このため、本発明は、始動後、空燃比センサの活性後に空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御が開始されてから、空燃比がストイキに収束されるまでの間、前記空燃比フィードバック制御開始時の空燃比状態に応じたフィードバック補正量を基準として、空燃比がストイキに収束されるまでの間のフィードバック補正量のリミット値を設定する構成とした。

本発明によれば、空燃比リッチ状態で空燃比フィードバック制御が開始されたときのリッチ増量分が大きい場合でも、該空燃比フィードバック制御開始時のフィードバック補正量を基準として上限リミット値が設定されるので、該上限リミット値により制限されることなく、増量分不足によるトルク段差を生じることなく、空燃比フィードバック制御により滑らかにストイキに収束させることができ、運転性,排気浄化性能を良好に維持することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジン（内燃機関）のシステム図である。
エンジン１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から吸気ダクト３、スロットル弁４、吸気マニホールド５を経て空気が吸入される。吸気マニホールド５の各ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。但し、燃料噴射弁６は燃焼室内に直接臨ませる配置としてもよい。

燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）であって、後述するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）１２からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。従って、駆動パルス信号のパルス幅により燃料噴射量が制御される。

エンジン１の各燃焼室には点火プラグ７が設けられており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。
エンジン１の各燃焼室からの排気は、排気マニホールド８を介して排出される。また、排気マニホールド８からＥＧＲ通路９が導出され、これによりＥＧＲ弁１０を介して排気の一部を吸気マニホールド５に還流している。

一方、排気通路には、排気マニホールド８の直下などに位置させて、排気浄化触媒１１が設けられている。
ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、後述のごとく演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御する。

前記各種センサとしては、エンジン１のクランク軸又はカム軸回転よりクランク角度と共にエンジン回転速度Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１３、吸気ダクト３内で吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１４、スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１５（スロットル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、エンジン１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１６、排気マニホールド８の集合部にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサとしてのＯ２センサ１７などが設けられている。尚、Ｏ２センサ１７はヒータを内蔵しており、始動時からヒータに通電して素子温度を上昇させることで早期活性化を図ることができる。ＥＣＵ１２には更にスタートスイッチ１８などからも信号が入力されている。

図２は、ＥＣＵ１２にてエンジン始動後（スタートスイッチＯＮ→ＯＦＦ後）に時間同期または回転同期で実行される燃料噴射量演算ルーチンのフローチャートである。なお、始動時燃料噴射量は別の方法で演算される。
Ｓ１では、エアフローメータにより検出される吸入空気量Ｑａと、クランク角センサにより検出されるエンジン回転速度Ｎｅとを読込む。尚、吸入空気量Ｑａについては、検出信号に基づいて平滑化処理を行うが、フローでは省略した。

Ｓ２では、吸入空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅとから、次式により、基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔｐを演算する。
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ 但し、Ｋは定数。
Ｓ３では、後述のごとく設定される目標空燃比補正係数（始動後空燃比リッチ化補正係数）ＴＦＢＹＡ、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを読込み、次式により、最終的な燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉを演算する。

Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＡＬＰＨＡ
目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは、共に、基準値（ストイキ相当値）を１とする。
尚、燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉの演算には、この他、スロットル開度ＴＶＯの変化に基づく過渡補正や、バッテリ電圧に基づく無効噴射パルス幅の加算等がなされるが、ここでは省略した。

燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴｉに相当するパルス幅の駆動パルス信号がエンジン回転に同期して各気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射弁６に出力されて、燃料噴射が行われる。
次に目標空燃比補正係数（始動後空燃比リッチ化補正係数）ＴＦＢＹＡ、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの設定について説明する。

図３はＥＣＵ１２にて実行される始動後の空燃比制御の流れを示すフローチャートであり、これにより始動後の目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡ及び空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが設定される。
Ｓ１１では、始動時の水温Ｔｗを検出し、これに応じて、始動後増量率の初期値ＫＡＳ、及び、その後の単位減量率ΔＫを設定する（次式参照）。

ＫＡＳ＝ｆ１（Ｔｗ）
ΔＫ＝ｆ２（Ｔｗ）
具体的には、始動時水温Ｔｗが低いほど始動後増量率の初期値ＫＡＳを大きく設定し、また、始動時水温Ｔｗが低いほど時間をかけて減量するように単位減量率ΔＫを小さく設定する。

Ｓ１２では、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡを始動後増量率ＫＡＳに基づいて設定し、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは１に固定する（次式参照）。
ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＡＳ
ＡＬＰＨＡ＝１
ここでの設定値が始動後初回の燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられ、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡにより、空燃比がリッチ化される。

その後、Ｓ１３では、時間同期で、始動後増量率ＫＡＳを単位減量率ΔＫ分ずつ減少させ（ＫＡＳ＝ＫＡＳ−ΔＫ）、減少させた始動後増量率ＫＡＳに基づいて、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡを算出することで（ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＡＳ）、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡを減少させる。但し、ＫＡＳ≧０とし、ＴＦＢＹＡ≧１とする。
Ｓ１４では、Ｏ２センサが活性したかを判定する。具体的な活性判定方式としては、Ｏ２センサの出力電圧ＶＯ２が予め定めたリッチ側活性判定スライスレベルＲＳＬを超えてから所定時間を経過したときに活性したと判定し、ＮＯの場合は、Ｓ１３へ戻って、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡを減少させる。

従って、このような目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡの設定により、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後の時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるようにすることができる。
Ｏ２センサが活性したと判定された場合は、Ｏ２センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始するため、Ｓ１４からＳ１５へ進む。

Ｓ１５では、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡによる増量分（ＫＡＳ）をカット、ここでは、０にすると共に、その増量分（ＫＡＳ）を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに上乗せする。
具体的には、
ＴＦＢＹＡ＝１
ＡＬＰＨＡ＝１＋ＫＡＳ
と操作する。

前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを初期値として、後述するように比例分Ｐ,積分分Ｉを用いたＰＩ制御による空燃比フィードバック制御が開始される。
図４は、本発明に係る空燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量（空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ）のリミット値を設定するルーチンのフローチャートである。

Ｓ２１では、前記Ｏ２センサが活性したと判定されたときに設定される空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの初期値ＡＬＰＨＡ０が、ストイキ空燃比を基準として設定される通常の上限リミット値ＡＬＰＭＡＸより大きいか否かを判定する。
Ｓ２１でＡＬＰＨＡ０≦ＡＬＰＭＡＸと判定されたときは、上限リミット値ＡＬＰＭＡＸによって制限されることがなくトルク段差を生じないので、Ｓ２２へ進んで上限リミット値αｍａｘ及び下限リミット値αｍｉｎを、それぞれストイキ空燃比を基準として設定される上限リミット値ＡＬＰＭＡＸ及び下限リミット値ＡＬＰＭＩＮに等しく設定する。

Ｓ２１でＡＬＰＨＡ０＞ＡＬＰＭＡＸと判定されたときは、Ｓ２３へ進み、前記初期値ＡＬＰＨＡ０、つまり空燃比フィードバック制御開始時のフィードバック補正量を基準として上限リミット値及び下限リミット値の初期値αｍａｘ（０）、αｍｉｎ（０）を次式のように設定する。
αｍａｘ（０）＝ＡＬＰＨＡ０＋Ｋ
αｍｉｎ（０）＝ＡＬＰＨＡ０−Ｋ
ここで、上記Ｋは、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの初期値ＡＬＰＨＡ０を基準として、ストイキ空燃比でのフィードバック補正量０に相当する空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの値（＝１、１００％）に対して、所定割合分の値（例えば、０．２５、２５％）として設定し、αｍａｘ（０）（＝１．２５、１２５％）、αｍｉｎ（０）（＝０．７５、７５％）とする。

上記のようにして上限リミット値及び下限リミット値の初期値αｍａｘ（０）、αｍｉｎ（０）を設定した後、Ｓ２４へ進み、空燃比フィードバック制御を開始する。
Ｓ２５では、空燃比フィードバック制御の実行周期と同一の周期毎に、次式のように前記上限リミット値及び下限リミット値を、前回値（初回は前記初期値）から、所定値ずつ減算した値で更新する。

αｍａｘ（ｎ）＝αｍａｘ（ｎ−１）−ＩＩＤ
αｍｉｎ（ｎ）＝αｍｉｎ（ｎ−１）−ＩＩＤ
ここで、前記所定値ＩＩＤは、空燃比フィードバック制御における積分分Ｉと同一値に設定される。
Ｓ２６では、前記上限リミット値αｍａｘ（ｎ）が、ストイキ空燃比を基準として設定される上限リミット値ＡＬＰＭＡＸより小さくなったかを判定し、αｍａｘ（ｎ）≧ＡＬＰＭＡＸである間は、Ｓ２５に戻って上限リミット値αｍａｘ（ｎ）、αｍｉｎ（ｎ）を減少させ、αｍａｘ（ｎ）＜ＡＬＰＭＡＸと判定されたときに、Ｓ２７へ進む。

Ｓ２７では、αｍａｘ（ｎ）＝ＡＬＰＭＡＸ、αｍｉｎ（ｎ）＝ＡＬＰＭＩＮにセットする。
ここで、前記リミット値を減少させる所定値ＩＩＤが、空燃比フィードバック制御における積分分Ｉと同一値に設定されているので、空燃比がリッチ状態である間は、空燃比フィードバック制御中の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡと同一量ずつリミット値が減少していって、通常の空燃比フィードバック制御時のＡＬＰＭＡＸ、αｍｉｎ（ｎ）＝ＡＬＰＭＩＮに至る。すなわち、目標どおりのリッチ増量分漸減特性に沿って制御されるときのＡＬＰＨＡを中心として上下に等量分ずつ大きい上限リミット値と下限リミット値とが適正に設定されることとなる。

なお、Ｓ２１による判定を行うことなく、空燃比フィードバック制御開始時のフィードバック補正量を基準とした上下限リミット値を設定する構成としてもよい。
図５は、空燃比フィードバック制御において時間同期で実行されるルーチンのフローチャートである。
Ｓ３１では、Ｏ２センサ出力に基づいてリーン／リッチを判定する。

リーンの場合は、Ｓ３２へ進み、リッチ→リーンへの反転時（前回リッチ）か否かを判定する。リッチ→リーンへの反転時の場合は、Ｓ３３へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを比較的大きく設定した比例分（比例定数）Ｐ増加させて、更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋Ｐ）。リーン状態継続中の場合は、Ｓ３４へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小の積分分（積分定数）Ｉ増加させて、更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋Ｉ）。

Ｓ３５では、Ｓ３３またはＳ３４で更新された空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを、上限リミット値αｍａｘと比較し、ＡＬＰＨＡ≦αｍａｘと判定されたときは、更新されたＡＬＰＨＡをＳ４２でそのまま出力するが、ＡＬＰＨＡ＞αｍａｘと判定されたときは、Ｓ３６でＡＬＰＨＡ＝αｍａｘに制限した後、Ｓ４２で制限されたＡＬＰＨＡを出力する
Ｓ３１で、リッチ判定された場合は、Ｓ３７へ進み、リーン→リッチへの反転時（前回リーン）か否かを判定する。リーン→リッチへの反転時の場合は、Ｓ３８へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを比較的大きく設定した比例分Ｐ減少させて、更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−Ｐ）。リッチ状態継続中の場合は、Ｓ３９へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小の積分分Ｉ減少させて、更新する（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−Ｉ）。

Ｓ４０では、Ｓ３８またはＳ３９で更新された空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを、下限リミット値αｍｉｎと比較し、ＡＬＰＨＡ≧αｍｉｎと判定されたときは、更新されたＡＬＰＨＡをＳ４２でそのまま出力するが、ＡＬＰＨＡ＜αｍｉｎと判定されたときは、Ｓ４１でＡＬＰＨＡ＝αｍｉｎに制限した後、Ｓ４２で制限されたＡＬＰＨＡを出力する
ここで、上記のように、空燃比リッチ状態で空燃比フィードバック制御が開始され、ＡＬＰＨＡが積分分Ｉずつ減少されていき、ストイキに収束してＯ２センサ出力がリーン判定に反転した後、周期的にＯ２センサ出力がリッチ／リーン反転を繰り返しながらＡＬＰＨＡを増減する通常の空燃比フィードバック制御に移行する。

図６は、上記のように上下限のリミット値を用いて始動後の空燃比制御を行ったときに、目標どおりのリッチ増量分漸減特性に沿って制御された場合の様子を示す。
目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡの設定により、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後の時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるように制御している。
Ｏ２センサの出力がリッチ側活性判定スライスレベルＲＳＬを超えてから所定時間経過して、Ｏ２センサの活性を検出した時点で、目標空燃比補正係数ＴＦＢＹＡによる増量分（ＫＡＳ＝ＫＡＳ１）を０にすると共に、その増量分（ＫＡＳ＝ＫＡＳ１）を空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに上乗せして空燃比フィードバック制御が開始される。

空燃比フィードバック制御の開始に先立ち、該開始時の空燃比フィードバック補正係数の初期値ＡＬＰＨＡ０を基準として、既述したように上下限のリミット値の初期値αｍａｘ（０），αｍｉｎ（０）が設定されるので、該上下限のリミット値に制限されることなく空燃比フィードバック制御が開始される。
その後、検出空燃比がリッチ状態である間は、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが積分分Ｉずつ減少していくが、上下限のリミット値αｍａｘ，αｍｉｎも同一量ＩＩＤずつ減少していくので、これらリミット値αｍａｘ，αｍｉｎに制限されることなく制御が遂行され、リミット値αｍａｘ，αｍｉｎがＡＬＰＭＡＸ、ＡＬＰＭＩＮまで減少すると、それ以降はＡＬＰＭＡＸ、ＡＬＰＭＩＮで固定される。

ここで、前記リミット値αｍａｘ，αｍｉｎがＡＬＰＭＡＸ、ＡＬＰＭＩＮまで減少した時点で、検出空燃比がリッチ状態を継続していれば、ＡＬＰＨＡがストイキ相当値（＝１）まで減少し、燃料噴射量がストイキ相当値に制御される。これより更にＡＬＰＨＡが減少して実空燃比がストイキよりリーン化されると、Ｏ２センサ出力がリーン判定されてＡＬＰＨＡに比例分Ｐが加算され、以降、周期的にＯ２センサ出力がリッチ／リーン反転を繰り返しながらＡＬＰＨＡを増減する通常の空燃比フィードバック制御に移行する。なお、燃料噴射弁による燃料噴射量特性，エアフロメーの吸入空気流量検出特性のバラツキなどにより、燃料噴射量をストイキ相当値に制御しても実空燃比がストイキに対して誤差を生じるので、Ｏ２センサ出力が初回にリーン判定される時期、つまり通常の空燃比フィードバック制御開始時期にずれを生じる。そこで、空燃比フィードバック制御時に、一般的に前記空燃比誤差を修正する空燃比学習が行われるので、ＡＬＰＭＡＸ、ＡＬＰＭＩＮを空燃比学習値分修正して設定する構成とすれば、通常の空燃比フィードバック制御開始時期におけるＡＬＰＨＡとリミット値αｍａｘ，αｍｉｎとの偏差のずれを抑制することができる。

図７は、同上の始動時空燃比フィードバック制御を行った場合に、実空燃比が目標空燃比より過剰にリーン側となる燃料噴射量特性を有している場合の様子を示す。かかる特性を有している場合は、空燃比フィードバック制御開始後、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの減少によってＯ２センサ出力がリーン判定する時期が早まり、リーン判定以後の比例分Ｐ及び積分分Ｉの加算によって増大する空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが、減少中の上限リミット値αｍａｘによって制限され、該上限リミット値αｍａｘに沿って減少し、αｍａｘがＡＬＰＭＡＸまで減少した後、Ｏ２センサ出力がリーン判定されるまで、ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＭＡＸに維持された後、通常の空燃比フィードバック制御に移行する。例えば、低温時に、リッチ増量分の不足により揮発燃料量がストイキ空燃比における平衡状態となるのに遅れを生じるような場合に上記現象を生じる。なお、通常空燃比フィードバック制御の開始は、上記より早まる場合もあり、αｍａｘがＡＬＰＭＡＸまで減少する前に、開始されることもある。

このように、上限リミット値αｍａｘが、目標とおりに減少された場合のＡＬＰＨＡに対して所定量分大きな適正値に設定されることで、空燃比フィードバック制御開始時のトルク段差を解消できる一方、ストイキに収束するまでの間、ＡＬＰＨＡが過剰に設定されることを防止して燃焼性、排気エミッションの悪化を防止しつつ、できるかぎり速やかに通常空燃比フィードバック制御を開始することができる。

図８は、同上の始動時空燃比フィードバック制御を行った場合に、外乱等による負荷（エアコンなど）が加わった場合の様子を示す。
上記負荷が加わると、空気量が増量され、該空気量増量の検出遅れにより燃料増量に遅れを生じるので空燃比が一時的にリーン化し、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは一時的に比例分Ｐ及び積分分Ｉが加算されて増大するが、上記のように適正値に設定された上限リミット値αｍａｘに制限されることなく、負荷分だけ遅れを伴って通常の空燃比フィードバック制御が開始される。

一方、下限リミット値については、正常な空燃比フィードバック制御が行われる限り、ストイキに収束するまでの間、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは積分分Ｉずつ減少するので、下限リミット値が機能することはないが、バグによりＡＬＰＨＡ異常に小さい値に算出されたような場合、ストイキ空燃比に対応する下限リミット値ＡＬＰＭＩＮでは、本来リッチ制御すべき期間で過度にリーン化された状態が継続することにより、始動性能が大きく損なわれてしまうことがあるが、本実施形態では、下限リミット値αｍｉｎが、目標とおりに減少された場合のＡＬＰＨＡより所定量分だけ小さな適正値に設定されることで、空燃比が過度にリーン化されることを防止でき、できるかぎり良好な始動性能を維持することができる。

次に、同様の課題を簡易な構成で解決した第２の実施形態を、図９のフローチャートに従って説明する。
Ｓ５１では、水温センサ１６によって検出される始動時の水温Ｔｗが、第１設定温度Ｔｗｃ（例えば、３０°Ｃ）以下のエンジン冷機時であるかを判定する。
Ｔｗ≦Ｔｗｃのエンジン冷機時と判定されたときは、Ｓ５２で空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの上限リミット値αｍａｘを、暖機後のストイキ空燃比に対応した通常値ＡＬＰＭＡＸより増大補正したＬＭＡＬＭＡＸに設定する。

Ｓ５３で、水温Ｔｗが第２の設定温度（例えば、６０°Ｃ）Ｔｗｈまで上昇したかを判定し、上昇するまでは、Ｓ５２に戻って上限リミット値αｍａｘをＬＭＡＬＭＡＸとした制御を継続する。
Ｔｗ≧Ｔｗｈまで上昇した暖機完了後は、Ｓ５３に進み、上限リミット値αｍａｘを前記暖機後のストイキ空燃比に対応した通常値ＡＬＰＭＡＸに戻す。

また、Ｓ５１で始動時からＴｗ≧Ｔｗｈと判定された暖機始動時は、Ｓ５３で、上限リミット値αｍａｘを通常値ＡＬＰＭＡＸに設定する。
このようにすれば、前記第１の設定温度Ｔｗｃ以下の冷機時には、空燃比フィードバック開始時の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ０が、通常の上限リミット値αｍａｘ（＝ＡＬＰＭＡＸ）より大きく、該上限リミット値αｍａｘ（＝ＡＬＰＭＡＸ）によって制限されてトルク段差が生じてしまうことになる上限リミット値αｍａｘをＬＭＡＬＭＡＸに増大補正することで、該上限リミット値αｍａｘ（＝ＬＭＡＬＭＡＸ）に制限されることなく、空燃比フィードバック制御を開始でき、トルク段差の発生を回避できる。

また、暖機完了後は、通常の上限リミット値αｍａｘ（＝ＡＬＰＭＡＸ）に戻すことで、適正な制限機能を得ることができる。
第１の実施形態の方が極め細かなリミット値の設定を行えるが、第２の実施形態の方が構成が簡易である。

本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図 燃料噴射量演算ルーチンのフローチャート 始動後の空燃比制御の流れを示すフローチャート 空燃比フィードバック制御におけるリミット値を設定するフローチャート 空燃比フィードバック制御ルーチンのフローチャート 始動後の空燃比制御における基本的な形態を示すタイムチャート 始動後の空燃比制御においてフィードバック補正量が上限リミット値に張り付く形態を示すタイムチャート 始動後の空燃比制御において外乱等により一時的に負荷が加わった場合の形態を示すタイムチャート 別の実施形態の空燃比フィードバック制御におけるリミット値を設定するフローチャート

符号の説明

１ エンジン
６ 燃料噴射弁
１２ ＥＣＵ
１６ 水温センサ
１７ Ｏ２センサ
１８ スタートスイッチ

Claims (7)

1. 始動直後に空燃比をリッチ化し、空燃比センサの活性後に該空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始するエンジンの制御装置であって、
   前記空燃比フィードバック制御開始時の空燃比状態に応じたフィードバック補正量を基準として、空燃比がストイキに収束されるまでの間のフィードバック補正量のリミット値を設定することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
2. 前記フィードバック補正量のリミット値は、空燃比フィードバック制御開始時におけるフィードバック補正量を基準として設定された上下限のリミット値の初期値からストイキ空燃比に応じたフィードバック補正量に対して設定された上下限のリミット値まで徐々に減少して設定することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
3. 前記上下限のリミット値を、前記フィードバック補正量の積分分と同等の割合で減少させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比制御装置。
4. 始動直後から空燃比センサの活性が検出されるまでの間は、目標空燃比補正係数によって空燃比をリッチ化し、前記空燃比センサの活性を検出した時点で、目標空燃比補正係数による空燃比リッチ分をカットすると共に、そのリッチ分を空燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量に変換して上乗せすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエンジンの空燃比制御装置。
5. 始動直後に空燃比をリッチ化し、空燃比センサの活性後に該空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始するエンジンの制御装置であって、
   空燃比フィードバック制御時におけるフィードバック補正量の上限リミット値を、エンジン冷機時に増大補正することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
6. エンジン水温が第１の設定温度以下の冷機時に、前記上限リミット値を増大補正し、第２の設定温度以上となった暖機時に増大補正を停止して、通常時の上限リミット値に戻すことを特徴とする請求項５に記載のエンジンの空燃比制御装置。
7. 前記空燃比センサは、排気中の酸素濃度に感応する酸素センサであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジンの空燃比制御装置。

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