JP2927074B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関への燃料供給
量を制御することにより同内燃機関への混合気の空燃比
を目標空燃比に制御するに適した空燃比制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の空燃比制御装置において
は、例えば、特開平１ー１１０８５３号公報に示されて
いるように、内燃機関への混合気の空燃比を検出する空
燃比検出手段と、内燃機関への燃料供給量を制御する燃
料供給量制御手段と、前記検出空燃比に基づいて前記燃
料供給量制御手段の制御量を定め、前記混合気の現実の
空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段とを備え
て、この空燃比制御手段が、現代制御理論の活用によ
り、空燃比を決定する内燃機関の動的なモデルに基づき
前記燃料供給量制御手段の制御量を算出して前記混合気
の現実の空燃比を目標空燃比に制御するようにしたもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成においては、上述のモデルが、内燃機関への燃料供
給量と混合気の空燃比との間にてきちんとして成立した
動的なモデル関係でもって常に構成されなければならな
い。然るに、前記空燃比検出手段を構成する空燃比セン
サにおいては、図７に示すように、通常のリッチ出力や
リーン出力を生ずる酸素濃度センサが約３００（℃）で
活性化するのに対し、空燃比センサの出力である限界電
流のリッチリーン出力は４００（℃）から始まる。通常
は限界温度が安定する温度で使用しなければならないの
で、空燃比をここまでの範囲に亘り計測しようとする
と、素子温において６３０（℃）程度が必要であり、こ
れに達するまでは空燃比のフィードバックを開始できな
い。その結果、このフィードバックの開始時期が、通常
の酸素濃度センサによる空燃比のフィードバックに比べ
かなり遅延されてしまい、排気ガス中のＨＣが悪化する
という不具合が生ずる。

【０００４】この対策として、限界電流が出力し始めた
ら、即座にフィードバックを開始するという方法が考え
られるが、上述の空燃比センサの半暖機状態では、空燃
比センサの出力特性が安定しない。このため、燃料噴射
量と空燃比との間の動的モデル関係が崩れてしまい、そ
の結果、現代制御理論の活用により期待される空燃比の
制御が適正には実現できないという不具合が生ずる。特
に、上述のような構成の空燃比制御装置においては、高
応答性故に、空燃比制御が益々不安定になりハンチング
現象を招くおそれがある。そこで、本発明は、以上のよ
うなことに対処すべく、内燃機関の空燃比制御装置にお
いて、現代制御理論による制御演算処理及び比例・積分
制御演算処理（ＰＩ制御演算処理）の選択的な活用によ
り、空燃比センサの活性化の有無にかかわらずその検出
空燃比のフィードバックによる空燃比制御を常に良好に
なし得るようにしようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成上の特徴は、図１にて例示するごと
く、内燃機関へ供給すべき混合気を特定するため同内燃
機関への燃料供給量を制御量に応じて制御する燃料供給
量制御手段１と、内燃機関の排気ガスに基づき前記混合
気の現実の空燃比を検出する空燃比センサと、燃料供給
量制御手段１の制御量を特定するように前記検出空燃比
に応じて前記混合気の現実の空燃比を目標空燃比に制御
する空燃比制御手段２とを備えた空燃比制御装置におい
て、前記空燃比センサの出力信号が出始めるものの安定
していない半暖機状態を判定する半暖機状態判定手段３
を設け、かつ、空燃比制御手段２が、半暖機状態判定手
段３による半暖機状態との判定に応答し、前記検出空燃
比に基づいて前記目標空燃比を所定値にするように比例
・積分制御演算処理にて前記混合気の第１空燃比補正係
数を決定する第１空燃比補正係数決定手段２ａと、半暖
機状態判定手段３による非半暖機状態との判定に応答し
前記目標空燃比を前記検出空燃比に応じ制御すべく内燃
機関の動的モデルに基づいた現代制御演算処理にて前記
混合気の第２空燃比補正係数を決定する第２空燃比補正
係数決定手段２ｂとを具備して、燃料供給量制御手段１
の制御量を、前記空燃比センサの半暖機状態の時には前
記第１空燃比補正係数に応じて、また、前記空燃比セン
サの非半暖機状態の時には前記第２空燃比補正係数に応
じて決定するようにしたことにある。

【０００６】

【作用】このように本発明を構成したことにより、半暖
機状態判定手段３を設け、前記空燃比センサの出力信号
が出始めるものの安定していない半暖機状態を判定する
と、空燃比制御手段２が、前記検出空燃比に基づいて前
記目標空燃比を前記所定値にするように比例・積分制御
演算処理にて第１空燃比補正係数決定手段２ａにより前
記混合気の第１空燃比補正係数を決定する。また、半暖
機状態判定手段３が、前記空燃比センサが半暖機状態に
ないと判定すると、空燃比制御手段３が、前記目標空燃
比を前記検出空燃比に応じ制御すべく内燃機関の動的モ
デルに基づいた現代制御演算処理にて第２空燃比補正係
数決定手段２ｂにより前記混合気の第２空燃比補正係数
を決定する。そして、空燃比制御手段３が、燃料供給量
制御手段１の制御量を、前記空燃比センサの半暖機状態
の時には前記第１空燃比補正係数に応じて、また、前記
空燃比センサの非半暖機状態の時には前記第２空燃比補
正係数に応じて決定すると、燃料供給量制御手段１が、
同決定制御量に応じて内燃機関への燃料供給量を制御す
る。

【０００７】

【発明の効果】これにより、前記空燃比センサが半暖機
状態にあるときには、比例・積分制御演算処理のもとに
決定した第１空燃比補正係数に基づく制御量でもって、
内燃機関への燃料噴射量を制御して混合気の空燃比を前
記所定値にするように制御し、一方、前記空燃比センサ
が半暖機状態にないときには、内燃機関の動的モデルに
基づいた現代制御理論による制御演算処理のもとに決定
した第２空燃比補正係数に基づく制御量でもって、内燃
機関への燃料噴射量を制御して混合気の空燃比を前記検
出空燃比に応じた目標空燃比にするように制御するの
で、前記空燃比センサが半暖機状態にあっても、空燃比
のフィードバック制御を行うこととなる。このため、こ
の種空燃比制御装置における空燃比のフィードバック制
御の開始時期を従来に比べて早めることができ、その結
果、前記空燃比センサによる検出空燃比に基づいて、当
該空燃比センサの半暖機状態から適正な空燃比制御のも
とで内燃機関を制御することができ、排気ガス中の有害
成分のエミッションの低減によりより一層促進し得る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のー実施例を図面により説明す
ると、図２は、４気筒４サイクル型火花点火式内燃機関
Ｅの燃料噴射制御システムに本発明が適用された例を示
している。内燃機関Ｅは、その作動下にて、エアクリー
ナ１０を通り吸気管２０内に流入する空気流を、同吸気
管２０内のスロットルバルブ２０ａ及びサージタンク３
０を通りインテークマニホールド４０内に流入させ、こ
の流入空気流を、インテークマニホールド４０内に各燃
料噴射弁４１〜４４により噴射される燃料タンクからの
燃料と混合して混合気を形成し、かつこの混合気を機関
本体５０の各気筒の燃焼室内に供給して各点火プラグ５
１〜５４の点火のもとに燃焼させイグゾーストマニホー
ルド６０及び三元触媒７０を通し排気ガスとして排気管
８０内に排出する。なお、各点火プラグ５１〜５４は、
ディストリビュータ９０から点火回路１００との協働に
より配電される高電圧を受けて点火する。また、三元触
媒７０はインテークマニホールド６０からの排気ガス中
の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）を低減する役割を
果たす。

【０００９】燃料噴射制御システムは、回転数センサ１
１０を有しており、この回転数センサ１１０は、ディス
トリビュータ９０に配設されて、機関本体５０の出力軸
の現実の回転数（内燃機関１０の現実の回転数に相当す
る）を検出しこの検出結果に比例する周波数にてパルス
信号を順次発生する。但し、回転数センサ１１０からの
パルす信号の発生数は、内燃機関Ｅの２回転（即ち７２
０度クランク角）あたり、２４個である。スロットルセ
ンサ１２０は、スロットルバルブ２０ａの現実の開度を
検出し開度検出信号として発生する。また、スロットル
センサ１２０は、アイドルスイッチをも内蔵しており、
このアイドルスイッチは、スロットルバルブ２０ａの全
閉時にこれを検出し全閉検出信号を発生する。負圧セン
サ１３０は、吸気管２０内のスロットルバルブ２０ａの
下流に生ずる現実の負圧を検出し負圧検出信号として発
生する。

【００１０】水温センサ１４０は、機関本体５０の冷却
系統内の現実の冷却水温を検出し水温検出信号として発
生する。空気温センサ１５０は、吸気管２０内のスロッ
トルバルブ２０ａの上流に流入する空気流の現実の温度
を空気温検出信号として発生する。酸素濃度センサ１６
０は、排気管８０内の三元触媒７０の上流における排気
ガス中の現実の未燃焼酸素濃度を検出し酸素濃度検出信
号として発生する。かかる場合、同酸素濃度検出信号
は、機関本体５０に供給される混合気の現実の空燃比λ
に対しリニアな値をとる。酸素濃度センサ１７０は、排
気管８０内の三元触媒７０の下流における排気ガス中の
現実の未燃焼酸素濃度を検出し酸素濃度検出信号として
発生する。但し、この酸素濃度センサ１７０からの酸素
濃度検出信号は、空燃比λが理論空燃比λoに対しリッ
チかリーンであるかを表す。

【００１１】マイクロコンピュータ１８０は、ＣＰＵ１
８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３、バックアップＲＡ
Ｍ１８４、入力ポート１８５、出力ポート１８６及びバ
スライン１８７等により構成されており、ＣＰＵ１８１
は、図３〜図５に示すフローチャートに従い、回転数セ
ンサ１１０からのパルス信号、スロットルセンサ１２０
からの開度検出信号及び全閉検出信号、負圧センサ１３
０からの負圧検出信号、水温センサ１４０からの水温検
出信号、空気温センサ１５０からの空気温検出信号、酸
素濃度センサ１６０からの酸素濃度検出信号並びに酸素
濃度センサ１７０からの酸素濃度検出信号を入力ポート
１８５及びバスライン１８７を通して受け、ＲＯＭ１８
２、ＲＡＭ１８３及びバックアップＲＡＭ１８４内の記
憶データをバスライン１８７を通して受けて、コンピュ
ータプログラムを実行し、この実行中において、バスラ
イン１８７及び出力ポート１８６を介し各燃料噴射弁４
１〜４４及び点火回路１００を駆動制御するに必要な演
算処理を行う。但し、上述のコンピュータプログラムは
ＲＯＭ１８２内に予め記憶されている。

【００１２】次に、燃料噴射制御システムにおいて、空
燃比制御を行うために予め設計されている手法について
説明する。 １）．制御対象のモデリング 本実施例では、エンジンＥの空燃比λを制御するシステ
ムのモデルに、無駄時間Ｐ＝３を有する次数１の自己回
帰移動平均モデルを用い、さらに、外乱ｄを考慮して近
似している。まず、自己回帰移動平均モデルを用いた空
燃比λを制御するシステムのモデルは、次の数１により
近似できる。

【数１】 λ（Ｋ）=ａ・λ（Ｋ−１）＋ｂ・ＦＡＦ（Ｋ−３） 但し、この数１において、符号ＦＡＦは空燃比補正係数
を表す。また、各符号ａ、ｂは定数を表す。また、符号
Ｋは、最初のサンプリング開始からの制御回数を示す変
数を表す。

【００１３】さらに、外乱ｄを考慮すると、制御システ
ムのモデルは、次の数２で近似できる。

【数２】 λ（Ｋ）=ａ・λ（Ｋ−１）＋ｂ・ＦＡＦ（Ｋ−３）＋ｄ（Ｋ−１） 以上のようにして近似したモデルに対し、ステップ応答
を用いた回転周期（３６０度クランク角）サンプリング
で離散化して各定数ａ、ｂを定めること、即ち、空燃比
λを制御する系の伝達関数Ｇを求めることは容易であ
る。

【００１４】２）．状態変数量ＩＸの表示方法（但し、
ＩＸはベクトル量である） 上述の数２を、次の数３により表される状態変数量ＩＸ
（Ｋ）を用いて書き直すと、数４及び数５のようにな
る。

【数３】 但し、数３において、符号Ｔは、転置行列を示す。

【数４】

【数５】 Ｘ1（Ｋ＋１）＝ａＸ1（Ｋ）＋ｂＸ2（Ｋ）＋ｄ（Ｋ）＝λ（Ｋ＋１） Ｘ2（Ｋ＋１）＝ＦＡＦ（Ｋ−２） Ｘ3（Ｋ＋１）＝ＦＡＦ（Ｋ−１） Ｘ4（Ｋ＋１）＝ＦＡＦ（Ｋ）

【００１５】３）．レギュレータの設計 上述の数３〜数５に基づいてレギュレータを設計する
と、空燃比補正係数は、最適フィードバックゲインＩＫ
（ベクトル量を有する）に関する次の数６、及び状態変
数量ＩＸ（Ｋ）に関する数７を用いて、数８のように表
せる。

【数６】ＩＫ＝［Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、Ｋ4］

【数７】

【数８】

【００１６】さらに、この数８において、誤差を吸収さ
せるための積分項ＺＩ（Ｋ）を加えると、空燃比補正係
数は、次の数９によって与えられる。

【数９】 ＦＡＦ（Ｋ）＝Ｋ1・λ（Ｋ）＋Ｋ2・ＦＡＦ（Ｋ−３） ＋Ｋ3・ＦＡＦ（Ｋ−２）＋Ｋ4・ＦＡＦ（Ｋ−１） ＋Ｚ1（Ｋ） なお、上述の積分項ＺＩ（Ｋ）は、目標空燃比λTG及び
現実の空燃比λ（Ｋ）間の偏差と積分定数Ｋａとから決
まる値であって、次の数１０により与えられる。

【数１０】 ＺＩ（Ｋ）＝ＺＩ（Ｋ−１）＋Ｋａ・（λTG−λ（Ｋ））

【００１７】図６は、上述のようにモデルを設計した空
燃比λの制御システムのブロック線図を表す。図５にお
いて、空燃比補正係数ＦＡＦ（Ｋ）をＦＡＦ（Ｋ−１）
から導出するために（１／Ｚ）変換を用いて表示した
が、これは過去の空燃比補正係数ＦＡＦ（Ｋ−１）をＲ
ＡＭ１８３に記憶しておき、次の制御タイミングで読み
出して用いている。また、図６において、一点鎖線で囲
まれたブロックＰ１が、空燃比λ（Ｋ）を目標空燃比λ
TGにフイードバック制御している状態にて状態変数量Ｉ
Ｘ（Ｋ）を定める部分であり、ブロックＰ２が、積分項
Ｚ1（Ｋ）を求める部分（累積部）であり、かつ、ブロ
ックＰ３が、ブロックＰ１で定められた状態変数量ＩＸ
（Ｋ）とブロックＰ２で求められた積分項 Ｚ1（Ｋ）と
から今回の空燃比補正係数ＦＡＦ（Ｋ）を演算する部分
である。

【００１８】４）．最適フィードバックゲインＩＫ及び
積分定数Ｋａの決定 最適フィードバックゲイン及び積分定数Ｋａは、例え
ば、次の数１１で示される評価関数Ｊを最小にすること
で設定できる。

【数１１】 但し、この数１１において、評価関数Ｊは、空燃比補正
係数ＦＡＦ（Ｋ）の動きを制約しつつ、空燃比λ（Ｋ）
と目標空燃比λTGとの偏差を最小にすることを意図した
ものである。また、空燃比補正係数ＦＡＦ（Ｋ）に対す
る制約の重み付けは、重みのパラメータＱ、Ｒの値によ
って変更できる。従って、重みパラメータＱ、Ｒの値を
種々変えて最適な制御特性が得られるまでシミュレーシ
ョンを繰り返して、最適フィードバックゲインＩＫ及び
積分定数Ｋａを定めればよい。

【００１９】さらに、最適フィードバックゲインＩＫ及
び積分定数Ｋａは、両モデル定数ａ、ｂに依存してい
る。従って、現実の空燃比λを制御する系の変動（パラ
メータ変動）に対するシステムの安定性（ロバスト性）
を保証するためには、各モデル定数ａ、ｂの変動分を見
込んで最適フィードバックゲインＩＫ及び積分定数Ｋａ
を設定する必要がある。よって、シミュレーションは、
各モデル定数ａ、ｂの現実に生じ得る変動を加味して行
い、安定性を満足する最適フイードバックゲインＩＫ及
び積分定数Ｋａを定める。以上、制御対象のモデリン
グ、状態変数量の表示方法、レギュレータの設計並びに
最適フィードバックゲイン及び積分定数の決定について
説明したが、これらは、予め決定されており、本実施例
においては、上述の数７及び数８のみを用いて燃料噴射
制御システムにおける空燃比制御を行う。

【００２０】以上のように構成した本実施例において、
燃料噴射制御システムを作動状態におけば、マイクロコ
ンピュータ１８０のＣＰＵ１８１が、図３〜図５のフロ
ーチャートに従い、ステップ２００にてコンピュータプ
ログラムの実行を開始し、ステップ３００にて、内燃機
関Ｅの３６０度クランク角毎に回転数センサ１１０から
生ずる各パルス信号に応答し、同回転数センサ１１０か
ら順次生ずるパルス信号の周波数に応じて内燃機関Ｅの
回転数Ｎｅを演算し、この回転数Ｎｅ、負圧センサ１３
０からの負圧検出信号の値（以下、負圧ＰＭという）等
に基づき、インテークマニホールド４０内への燃料の基
本噴射量Ｔｐを演算し、コンピュータプログラムを空燃
比演算処理ルーティン４００（図４及び図５参照）に進
める。

【００２１】すると、ＣＰＵ１８１が、空燃比演算処理
ルーティン４００の実行をステップ４００ａにて開始
し、次のステップ４１０にて、空燃比λのフィードバッ
ク条件の成立の有無を判別する。但し、このフィードバ
ック条件の成立は、機関本体５０の冷却系統内の冷却水
温が所定水温以上であること、内燃機関Ｅの回転数及び
負荷が高くないこと、及び酸素濃度センサ１６０の温度
がこのセンサの活性化し始める温度４００（℃）（図７
参照）以上であること等である。

【００２２】現段階にてフィードバック条件が成立して
いなければ、ＣＰＵ１８１が、ステップ４１０にて、回
転数Ｎｅ、負圧ＰＭ、水温センサ１４０からの水温検出
信号の値（以下、水温Ｔｈｗという）等に応じて「Ｎ
Ｏ」と判別し、ステップ４１０ａにて空燃比補正係数Ｆ
ＡＦをＦＡＦ＝１とセットし、次のステップ４１０ｂに
てオープン制御判定フラグＦ１をＦ１＝１とセットす
る。但し、Ｆ１＝１は、燃料噴射制御システムがオープ
ン制御演算処理におかれることを表す。このようにして
空燃比演算処理ルーティン４００の演算処理がステップ
４００ｂにて終了すると、ＣＰＵ１８１が、ステップ５
００（図３参照）にて、オープン制御のもとに、次の数
１２に基づき、ステップ３００における基本噴射量Ｔｐ
を補正係数ＦＡＬＬに応じ補正しこれを燃料噴射量ＴＡ
Ｕとして設定する。

【数１２】ＴＡＵ＝ＦＡＦ・Ｔｐ・ＦＡＬＬ

【００２３】一方、コンピュータプログラムが上述のよ
うにステップ４１０に進んだときフィードバック条件が
成立しておれば、ＣＰＵ１８１が、同ステップ４１０に
て、回転数Ｎｅ、負圧ＰＭ及び水温Ｔｈｗ等に応じ「Ｙ
ＥＳ」と判別し、ステップ４２０にて、酸素濃度センサ
１６０が半暖機状態にあるか否かを判別する。かかる場
合、酸素濃度センサ１６０の半暖機状態は、これらセン
サから出力が出始めるものの限界電流値が安定しない温
度状態に相当する（図７参照）。現段階において、酸素
濃度センサ１６０の温度が限界電流の安定する温度にな
っていれば、ＣＰＵ１８１が、ステップ４２０にて「Ｎ
Ｏ」と判別し、ステップ４２０ａにて、図８に示すごと
く、酸素濃度センサ１６０の温度に応じた空燃比のガー
ドを設定し、次のステップ４２０ｂにて、運転状態に応
じた目標空燃比λTGを設定する。このガードは、図７に
示すように、ある素子温において限界電流が安定する範
囲を示している。

【００２４】然る後、前回フィードバック条件が成立せ
ずにオープン制御であったか否かの判別を行うため、Ｃ
ＰＵ１８１が、ステップ４３０にてオープン制御判定フ
ラグＦ１＝１の成立の有無を判別する。オープン制御判
定フラグＦ１＝１であるとき、即ち前回オープン制御で
あったときは、ＣＰＵ１８１が、ステップ４３０ａに
て、最適フィードバックゲインを、予め定めておいたＩ
ＫN （１、２、３、４、Ａ）に設定し、ステップ４３０
ｂにて、ＰＩ制御判定フラグＦ２をＦ２＝０とセットす
る。但し、最適フィードバックゲインＩＫN は、上述の
数１１の評価関数Ｊにおける重みパラメータＱの重みパ
ラメータＲに対する比（Ｑ／Ｒ）を（１／５）に設定す
ることにより定められている。

【００２５】ついで、ＣＰＵ１８１が、ステップ４３０
ｃにて、次の数１３に基づき積分項ＺＩ（Ｋ−１）を演
算する。

【数１３】 ＺＩ（Ｋ−１）＝ＦＡＦ（Ｋ−１）＋Ｋ2・ＦＡＦ（Ｋ−１） ＋Ｋ3・ＦＡＦ（Ｋ−２）＋Ｋ4・ＦＡＦ（Ｋ−３） −Ｋ1・λ（Ｋ） 但し、数１３において、符号λ（Ｋ）は空燃比を表す。
また、この数１３は次の数１４より逆演算して求めたも
のである。

【数１４】 ＦＡＦ（Ｋ）＝ＺＩ（Ｋ）＋Ｋ1・λ（Ｋ）−Ｋ2・ＦＡＦ（Ｋ−１） −Ｋ3・ＦＡＦ（Ｋ−２）−Ｋ4・ＦＡＦ（Ｋ−３） 但し、この数１４において、符号ＦＡＦは空燃比補正係
数を表す。

【００２６】一方、上述のようにコンピュータプログラ
ムがステップ４３０に進んだとき同ステップにおける判
別が「ＮＯ」となる場合（Ｆ１＝０の場合）には、ＣＰ
Ｕ１８１が、ステップ４４０にて、ＰＩ制御判定フラグ
Ｆ２に基づき、前回もＰＩ制御演算処理ではなく現代制
御演算処理を行っていたかどうかを判別する。前回がＰ
Ｉ制御演算処理（Ｆ２＝１に相当する）中であったとき
は現代制御演算処理に切り換える必要があるため、ＣＰ
Ｕ１８１が、ステップ４４０にて「ＮＯ」と判別し、上
述と同様に、各ステップ４３０ａ、４３０ｂ及び４３０
ｃにて、順次、最適フィードバックゲインＩＫN を設定
し、Ｆ２＝０とセットし、かつ積分項の初期値ＺＩ（Ｋ
−１）を演算して、コンピュータプログラムをステップ
４３０ｄに進める。

【００２７】しかして、ＣＰＵ１８１が、同ステップ４
３０ｄにて、上述の数１０に基づき積分項ＺＩ（Ｋ）を
演算し、ステップ４３０ｅにて、上述の数１４に基づき
空燃比補正係数ＦＡＦを演算し、かつステップ４３０ｆ
にてオープン制御判定フラグＦ１をＦ１＝０とセットす
る。このようにしてステップ４３０ｅにおける空燃比補
正係数ＦＡＦの演算が終了すると、ＣＰＵ１８１が、ス
テップ５００（図３参照）にて、上述の数１２に基づ
き、ステップ３００における基本噴射量Ｔｐを、ステッ
プ４３０ｅにおける空燃比補正係数ＦＡＦ及び補正係数
ＦＡＬＬに応じて補正してこれを燃料噴射量ＴＡＵと設
定する。

【００２８】また、上述のようにコンピュータプログラ
ムがステップ４２０に進んだとき同ステップにおける判
別が「ＮＯ」となる場合には、ＣＰＵ１８１が、ステッ
プ４３０ｇにて、目標空燃比λTGをほぼ「１」と設定す
る。このことは、酸素濃度センサ１６０のセンサ電流ｉ
をｉ＝０とセットすることを意味する。ついで、目標空
燃比λTGがほぼ「１」であることを前提に、ＣＰＵ１８
１が、ステップ４３０ｈにて次の数１５に基づき空燃比
補正係数ＦＡＦを演算する。

【数１５】ＦＡＦ（Ｋ）＝１＋Ｋx（λ（Ｋ）−λTG） 但し、数１５は、空燃比の偏差に、積分定数 Ｋxを乗じ
て補正することを意図するものである。かかる場合、現
実に得られるλ（Ｋ）が各酸素濃度センサ１６０、１７
０の温度で変化してしまうような半暖機領域のため、積
分定数 Ｋxを比較的小さくして急激な補正を避ける。

【００２９】然る後、ＣＰＵ１８１が、ステップ４３０
ｉにて、ＰＩ制御判定フラグＦ２をＦ２＝１とセット
し、かつステップ４３０ｆにてＦ１＝０とセットして、
コンピュータプログラムをステップ５００に進める。す
ると、ＣＰＵ１８１が、同ステップ５００にて、上述の
数１２に基づき、ステップ３００における基本噴射量Ｔ
ｐを、ステップ４３０ｈにおける空燃比補正係数ＦＡＦ
及び補正係数ＦＡＬＬに応じて補正してこれを燃料噴射
量ＴＡＵと設定する。

【００３０】以上のようにしてステップ４１０ａ、４３
０ｅ或いは４３０ｈにおける空燃比補正係数ＦＡＦに基
づきステップ５００における燃料噴射量ＴＡＵが設定さ
れると、ＣＰＵ１８１が、同ステップ５００にて、燃料
噴射量ＴＡＵを燃料噴射出力信号としてバスライン１８
７及び出力ポート１８６を通して各燃料噴射弁４１〜４
４に付与する。これにより、各燃料噴射弁４１〜４４が
前記燃料タンクからの燃料を前記燃料噴射出力信号の値
に相当する量にてインテークマニホールド４０内に噴射
する。換言すれば、酸素濃度センサ１６０が半暖機状態
にあるときには、目標空燃比をほぼ１とするようにＰＩ
制御演算処理のもとに決定した空燃比補正係数ＦＡＦに
基づく燃料噴射量量でもって、内燃機関Ｅへの燃料噴射
量を制御して混合気の空燃比をほぼ１にするように制御
し、一方、酸素濃度センサ１６０が半暖機状態にないと
きには、現代制御理論による制御演算処理のもとに決定
した空燃比補正係数ＦＡＦに基づく燃料噴射量でもっ
て、内燃機関Ｅへの燃料噴射量を制御して混合気の空燃
比を前記検出空燃比に応じた目標空燃比にするように制
御する。

【００３１】このことは、酸素濃度センサ１６０が半暖
機状態にあっても、空燃比のフィードバック制御を行う
ことを意味する。このため、この種空燃比制御装置にお
ける空燃比のフィードバック制御の開始時期を従来に比
べて早めることができ、その結果、酸素濃度センサ１６
０が半暖機状態であると否とにかかわらず、適正な空燃
比制御のもとに、排気ガス中の有害成分のエミッション
の低減をより一層促進し得る。

【００３２】なお、本発明の実施にあたっては、燃料噴
射制御システムに限らず、内燃機関の２次空気制御シス
テムやＥＧＲ制御システム等にも本発明を適用して実施
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】特許請求の範囲の記載の対する対応図である。

【図２】本発明を適用した内燃機関の燃料噴射システム
のブロック図である。

【図３】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。

【図４】図３の空燃比補正係数演算処理ルーティンのオ
ープン制御演算処理及びＰＩ制御演算処理の部分を示す
詳細フローチャート部分である。

【図５】同現代制御演算処理の部分を示す詳細フローチ
ャート部分である。

【図６】現代制御理論における動的なモデルのブロック
図である。

【図７】各酸素濃度センサのセンサ電流ｉとセンサ温度
との関係を空燃比Ａ／Ｆをパラメータとして示すグラフ
である。

【図８】空燃比と各酸素濃度センサのセンサ温度との関
係において空燃比の取り込み範囲を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｅ…内燃機関、２０…吸気管、４０…インテークマニホ
ールド、４１〜４４…燃料噴射弁、５０…機関本体、６
０…イグゾーストマニホールド、７０…排気管、１６０
…酸素濃度センサ、１８０…マイクロコンピュータ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−223347（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−110853（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145536（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370340（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215948（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−35037（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91348（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−99745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−196930（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−27848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−138752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−65537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関へ供給すべき混合気を特定する
   ため同内燃機関への燃料供給量を制御量に応じて制御す
   る燃料供給量制御手段と、 内燃機関の排気ガスに基づき前記混合気の現実の空燃比
   を検出する空燃比センサと、 前記燃料供給量制御手段の制御量を特定するように前記
   検出空燃比に応じて前記混合気の現実の空燃比を目標空
   燃比に制御する空燃比制御手段とを備えた空燃比制御装
   置において、 前記空燃比センサの出力信号が出始めるものの安定して
   いない半暖機状態を判定する半暖機状態判定手段を設
   け、 かつ、前記空燃比制御手段が、前記半暖機状態判定手段
   による半暖機状態との判定に応答し、前記検出空燃比に
   基づいて前記目標空燃比を所定値にするように比例・積
   分制御演算処理にて前記混合気の第１空燃比補正係数を
   決定する第１空燃比補正係数決定手段と、前記半暖機状
   態判定手段による非半暖機状態との判定に応答し前記目
   標空燃比を前記検出空燃比に応じ制御すべく内燃機関の
   動的モデルに基づいた現代制御演算処理にて前記混合気
   の第２空燃比補正係数を決定する第２空燃比補正係数決
   定手段とを具備して、前記燃料供給量制御手段の制御量
   を、前記空燃比センサの半暖機状態の時には前記第１空
   燃比補正係数に応じて、また、前記空燃比センサの非半
   暖機状態の時には前記第２空燃比補正係数に応じて決定
   するようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御
   装置。