内燃機関の空燃比制御装置
【課題】機関運転に影響を与えることなく、空燃比センサの応答性に起因した排気性能の悪化を抑えることのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置２２は、排気通路１３に設けられた空燃比センサ１９の出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する。そして、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する。
【解決手段】電子制御装置２２は、排気通路１３に設けられた空燃比センサ１９の出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する。そして、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する。
【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】
内燃機関では、排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比のフィードバック制御が行われる。この空燃比フィードバック制御は、減速時などに行われる燃料カットの実行中には中止され、燃料カットから復帰すると再び開始される。
【０００３】
ここで、実空燃比の変化に対する空燃比センサの出力変化の応答性は、同センサの劣化度合や活性度合に応じて変化する。そして、同センサの応答性が低下しているときには、燃料カットから復帰した後において、実空燃比の変化に対してセンサにて検出される検出空燃比の変化が遅れるため、実空燃比に対して検出空燃比はリーン側にずれる。このような状態のときに空燃比フィードバック制御が行われると、空燃比はリッチ側に過補正されてしまい、排気性能が悪化するおそれがある。
【０００４】
このような空燃比センサの応答性低下による排気性能の悪化を抑えるために、特許文献１に記載の装置では、燃料カットから復帰した後、検出空燃比が所定の判定値に達してから空燃比フィードバック制御を開始するようにしており、さらにはその判定値を空燃比センサの応答性に応じて補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８９０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記文献１に記載の装置では、空燃比センサの応答性に応じて上記判定値を補正するようにしているが、空燃比センサの応答性を把握するときには、空燃比フィードバック制御の実行中に目標空燃比を切り換えるようにしているため、機関運転に少なからず影響を与えてしまう。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関運転に影響を与えることなく、空燃比センサの応答性に起因した排気性能の悪化を抑え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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する内燃機関の空燃比制御装置において、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて前記開始時期を可変設定することをその要旨とする。
【０００９】
空燃比センサの応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。そこで、同構成では、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサの応答性の低下度合いに合わせて上記開始時期を設定することができる。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、同構成では、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００１０】
このように同構成によれば、機関運転に影響を与えることなく、空燃比センサの応答性に起因した燃料カット復帰直後の排気性能の悪化を抑えることができるようになる。
空燃比の変化速度に基づいて上記開始時期を可変設定するに際して、その変化速度を示す値としては、請求項２に記載の発明によるように、燃料カット復帰後の所定期間に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化量を計測する、という構成を採用することができる。
【００１１】
そして、上述したように空燃比センサの応答性が低下しているときには、同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど上記開始時期を遅くする必要がある。そこで、空燃比の変化速度を示す値として、空燃比の上記変化量を計測する場合には、請求項３に記載の発明によるように、前記変化量が小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほど前記開始時期は遅くされる、という構成を採用することにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記変化量に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１３】
燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量が多いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量が多いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量は、吸入空気量が多いときほど空燃比センサの応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、空燃比の変化量に対応する上記開始時期は吸入空気量が多いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量に基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記変化量に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１５】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度が高いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度が高いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量は、機関回転速度が高いときほど空燃比センサの応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、空燃比の変化量に対応する上記開始時期は機関回転速度が高いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量に基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００１６】
また、空燃比の変化速度に基づいて上記開始時期を可変設定するに際して、その変化速度を示す値としては、請求項６に記載の発明によるように、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間を計測する、という構成を採用することもできる。
【００１７】
そして、上述したように空燃比センサの応答性が低下しているときには、同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど上記開始時期を遅くする必要がある。そこで、空燃比の変化速度を示す値として上記到達時間を計測する場合には、請求項７に記載の発明によるように、前記到達時間が長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほど前記開始時期は遅くされる、という構成を採用することにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記到達時間に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１９】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量が多いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量が多いときほど変化速度は速くなる。従って、上記到達時間は、吸入空気量が多いときほど空燃比センサの応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、上記到達時間に対応する上記開始時期は吸入空気量が多いときほど遅くされる。そのため、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記到達時間に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００２１】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度が高いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度が高いときほど変化速度は速くなる。従って、上記到達時間は、機関回転速度が高いときほど空燃比センサの応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、上記到達時間に対応する上記開始時期は機関回転速度が高いときほど遅くされる。そのため、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記判定値は、燃料カットからの復帰時に前記空燃比センサで検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が設定されることをその要旨とする。
【００２３】
同構成によれば、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきに応じて判定値が変化するようになる。つまり、燃料カット中に空燃比センサで検出される空燃比がばらついていても、検出空燃比が上記判定値に達するまでの間の空燃比の変化幅は一定に維持される。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間に与える影響を抑えることができ、同到達時間の精度が向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第１実施形態にあって、これが適用される内燃機関及びその周辺構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の実行態様を示すタイミングチャート。
【図４】空燃比の変化量、吸入空気量、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図５】空燃比の変化量、機関回転速度、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図６】第２実施形態における空燃比フィードバック許可処理の手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の実行態様を示すタイミングチャート。
【図８】到達時間、吸入空気量、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図９】到達時間、機関回転速度、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２６】
図１に示すように、内燃機関１０には吸気通路１１が接続されている。この吸気通路１１には、通路面積を可変とするスロットルバルブ１５が設けられており、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整される。また、吸入された空気の量（吸入空気量ＧＡ）は、エアフロメータ１６にて検出される。そして吸気通路１１に吸入された空気は、スロットルバルブ１５の下流に設けられたインジェクタ１７から噴射される燃料と混合された後、内燃機関１０の燃焼室に送られて燃焼される。
【００２７】
燃焼室での燃焼により生じた排気が送られる排気通路１３には、排気中の成分を浄化する排気浄化用の触媒１８が設けられている。この触媒１８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する作用を有している。また、この触媒１８は、これを通過する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの時には排気中の酸素を吸蔵し、同空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには吸蔵した酸素を放出するといった酸素ストレージ作用を有している。
【００２８】
触媒１８の上流側には空燃比センサ１９が設けられている。また、触媒１８の下流側には酸素センサ２０が設けられている。
空燃比センサ１９は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流は「０」になる。また、空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。従って、この空燃比センサ１９の出力値に基づき、触媒１８上流側の空燃比についてそのリーン度合いやリッチ度合いを検出することができる。
【００２９】
また、酸素センサ２０は、周知の濃淡電池式の酸素センサである。この濃淡電池式酸素センサの出力特性は、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには約１Ｖ程度の出力が得られ、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには約０Ｖ程度の出力が得られる。また、理論空燃比近傍でその出力電圧が大きく変化するようになっている。従って、この酸素センサ２０の出力値に基づき、触媒１８下流側の空燃比がリーンとなっているかリッチとなっているかを検出することができる。なお、本実施形態では、酸素センサ２０の出力電圧が「０．４５Ｖ」以上の場合に、空燃比は「リッチ」であると判定し、出力電圧が「０．４５Ｖ」未満の場合には、空燃比が「リーン」であると判定される。また、この酸素センサ２０は、触媒１８での排気浄化作用の状態を監視するために同触媒１８の下流側に設けられている。すなわち、空燃比センサ１９の出力がリッチを示しているときに酸素センサ２０の出力がリーンとなっているときには、触媒１８から酸素が放出されており、同触媒１８での酸化作用が促進されていることが把握される。一方、空燃比センサ１９の出力がリーンを示しているときに酸素センサ２０の出力がリッチとなっているときには、触媒１８に酸素が吸蔵されており、同触媒１８での還元作用が促進されていることが把握される。
【００３０】
上記触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを酸化還元反応により効率的に浄化する。そうした触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密な空燃比制御が必要となる。
【００３１】
そうした空燃比の制御は、電子制御装置２２により行われる。電子制御装置２２には、上記エアフロメータ１６や上記空燃比センサ１９、酸素センサ２０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、あるいは機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ２１を始めとする各種センサ類の検出信号が入力される。そしてそれらセンサ類の検出信号で把握される内燃機関１０の運転状況に応じて、上記スロットルバルブ１５やインジェクタ１７等を駆動制御して上記空燃比制御を行っている。電子制御装置２２による空燃比制御の概要は次の通りである。
【００３２】
まず電子制御装置２２は、上記アクセルペダルの操作量や機関回転速度の検出結果に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。その一方、エアフロメータ１６により検出される吸入空気量の実測値に対して、理論空燃比が得られるだけの燃料量を求め、それによりインジェクタ１７からの燃料噴射量を調整する。これにより、燃焼室で燃焼される混合気の空燃比を、ある程度に理論空燃比に近づけることはできる。ただし、それだけでは上記要求される高精度の空燃比制御には不十分である。
【００３３】
そこで電子制御装置２２は、上記空燃比センサ１９の検出結果により、触媒１８の上流側の空燃比についてその実測値を把握し、この実測値と目標空燃比、すなわち理論空燃比との乖離度合に基づいて算出される空燃比フィードバック補正量に基づいて、インジェクタ１７の燃料噴射量をフィードバック補正している。この空燃比フィードバック制御により、要求される空燃比制御の精度が確保される。
【００３４】
また、電子制御装置２２は、上記酸素センサ２０の検出結果より、触媒１８の酸素吸蔵状態、あるいは酸素放出状態を推定し、この推定に基づいて上記空燃比フィードバック補正量に対する修正を行う。この修正処理では、酸素センサ２０の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正量ＳＦＢが増減補正され、同サブフィードバック補正量ＳＦＢによって上記空燃比フィードバック補正量は修正される。具体的には、酸素センサ２０の出力がリッチを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリーン寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリーン側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつマイナス側に増大される。一方、酸素センサ２０の出力がリーンを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリッチ寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリッチ側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつプラス側に増大される。このようなサブフィードバック制御により、触媒１８の浄化作用が有効に活用される。
【００３５】
また、内燃機関１０では、減速時などにおいて、インジェクタ１７からの燃料噴射を中止する、いわゆる燃料カットが実行される。この燃料カットが実行されると、排気通路１３には新気が導入されるため、空燃比センサ１９の検出空燃比はリーンを示す。また、燃料カット実行中には、上記空燃比フィードバック制御は中止される。そして、燃料カットが中止されて再び燃料噴射が開始される、いわゆる燃料カットの復帰が行われると、混合気の燃焼ガスが排気通路１３に導入されるため、空燃比センサ１９の検出空燃比はリーンからリッチ側に変化していく。
【００３６】
ここで、上述したように、実空燃比の変化に対する空燃比センサ１９の出力変化の応答性は、同センサ１９の劣化度合や活性度合に応じて変化する。そして、同センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カットから復帰した後において、実空燃比の変化に対して空燃比センサ１９の検出空燃比の変化が遅れるため、実空燃比に対して検出空燃比はリーン側にずれる。このような状態のときに空燃比フィードバック制御が再開されると、実際の空燃比はリッチ側に過補正されてしまい、排気性能が悪化するおそれがある。
【００３７】
そこで本実施形態では、燃料カット復帰後に再開される空燃比フィードバック制御についてその開始時期を、空燃比センサ１９の応答性に合わせて可変設定するようにしている。
【００３８】
以下、燃料カット（ＦＣ）復帰後における空燃比フィードバック制御（空燃比ＦＢ制御）の再開可否についてこれを判定する処理であって、空燃比ＦＢ制御の開始時期を可変設定する空燃比ＦＢ許可処理の手順を説明する。なお、図２に示す本処理は、燃料カットからの復帰直後に電子制御装置２２によって実行される。また、この空燃比ＦＢ許可処理の実行に伴う各パラメータの変化態様を図３に示す。
【００３９】
図２に示すように、本処理が開始されるとまず、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達するまでステップＳ１００での判定が繰り返し行われる。このガス到達カウンタＧＣは、図３に示すように、燃料カットの実行が中止されて燃料噴射が再開された時点で（時刻ｔ１）その計測が開始される。そして、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達すると（Ｓ１００：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ２）、燃料カットの復帰に伴って発生した燃焼ガスが空燃比センサ１９に到達した、つまり空燃比センサ１９の周囲は新気から燃焼ガスに変化したと判断されて、応答遅れカウンタＤＣの計測が開始される（Ｓ１１０、図３の時刻ｔ２）。
【００４０】
次に、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達するまで、ステップＳ１２０での判定が繰り返し行われる。この計測開始カウンタＡは、図３に示すように、燃料カットからの復帰に伴い、それまでリーンであった検出空燃比がリッチ側に変化し始めた時期（時刻ｔ２）から若干経過した時期（時刻ｔ３）であって、検出空燃比の変化量が比較的大きくなり始める時期に相当する値となっている。
【００４１】
そして、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ３）、現在、空燃比センサ１９で検出されている検出空燃比が第１空燃比ＡＦ１として、電子制御装置２２のメモリに記憶される。
【００４２】
次に、応答遅れカウンタＤＣが計測終了カウンタＢに達するまで、ステップＳ１４０での判定が繰り返し行われる。この計測終了カウンタＢは、図３に示すように、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達した時期（時刻ｔ３）から所定期間経過した後の時期（時刻ｔ４）に相当する値であって、時刻ｔ３からの検出空燃比の変化量を十分に計測可能な時期に相当する値が設定されている。
【００４３】
そして、応答遅れカウンタＤＣが計測終了カウンタＢに達すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ４）、現在、空燃比センサ１９で検出されている検出空燃比が第２空燃比ＡＦ２として、電子制御装置２２のメモリに記憶される。
【００４４】
次に、第２空燃比ＡＦ２から第１空燃比ＡＦ１を減じることにより、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達してから計測終了カウンタＢに達するまでの間の期間内における空燃比の変化量ΔＡＦが算出される（Ｓ１６０）。
【００４５】
そして、変化量ΔＡＦ、現在の吸入空気量ＧＡ、現在の機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹが設定される（Ｓ１７０）。図４に示すように、このディレイカウンタＤＬＹは、変化量ΔＡＦが小さいときほど大きい値に設定される。また、変化量ΔＡＦが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。また、図５に示すように、変化量ΔＡＦが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。
【００４６】
こうしてディレイカウンタＤＬＹが設定されると、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ１８０）。そして、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ未満のときには（Ｓ１８０：ＮＯ）、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になるまで、空燃比フィードバック制御の実行が不許可とされる（Ｓ２００）。
【００４７】
一方、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になると（Ｓ１８０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ５）、空燃比フィードバック制御の実行が許可されて（Ｓ１９０）、本処理は終了される。このように空燃比フィードバック制御の実行が許可されると、他の実行不許可条件（例えば空燃比センサ１９の不活性化による実行不許可など）が成立していない限り、空燃比フィードバック制御が開始される（図３の時刻ｔ５以降）。
【００４８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。この変化速度が遅いときには、所定期間内における空燃比の変化量が小さくなるため、変化速度を示す値として所定期間内における空燃比の変化量を利用することができる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、可変とされるディレイカウンタＤＬＹを設定し、燃料カット復帰後の空燃比フィードバック制御の開始は、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹに達してから開始するようにしている。つまりディレイカウンタＤＬＹを可変設定することで空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしているが、そのディレイカウンタＤＬＹを、所定期間（応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達してから計測終了カウンタＢに達するまでの間の期間）における検出空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて可変設定するようにしている。換言すれば、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサ１９の応答性の低下度合いに合わせて、空燃比フィードバック制御の開始時期が設定される。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、上述したような空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、本実施形態では、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００５０】
また、上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くする必要がある。そこで、先の図４や図５に示したように、変化量ΔＡＦが小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹの値を大きくすることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期が最適化される。
【００５１】
また、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量ＧＡが多いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量ＧＡが多いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量ΔＡＦは、吸入空気量ＧＡが多いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図４に示したように、変化量ΔＡＦが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹは、吸入空気量ＧＡが多いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は吸入空気量ＧＡが多いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００５２】
また、上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度ＮＥが高いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度ＮＥが高いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量ΔＡＦは、機関回転速度ＮＥが高いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図５に示したように、変化量ΔＡＦが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹは、機関回転速度ＮＥが高いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は機関回転速度ＮＥが高いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、より詳細には燃料カット復帰後の所定期間内に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化量ΔＡＦに基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしている。従って、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化を抑えることができる。さらに、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００５４】
（２）空燃比の変化量ΔＡＦが小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹを大きくすることで、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００５５】
（３）空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹを吸入空気量ＧＡが多いときほど大きくすることで、空燃比の変化量ΔＡＦに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、吸入空気量ＧＡの多いときほど遅くなるようにしている。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００５６】
（４）空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹを機関回転速度ＮＥが高いときほど大きくすることで、空燃比の変化量ΔＡＦに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、機関回転速度ＮＥの高いときほど遅くなるようにしている。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第２実施形態について、図６〜図９を参照して説明する。
【００５７】
第１実施形態では、空燃比の変化速度を示す値として、燃料カット復帰後の所定期間に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化量ΔＡＦを計測するようにした。これに代えて、本実施形態では、空燃比の変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が所定の判定値ＡＦａに達するまでの到達時間ＣＳを計測するようにしている。そして、この到達時間ＣＳに基づいて上記ディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしており、空燃比ＦＢ許可処理の一部が異なっている。そこで以下では、第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態にかかる空燃比制御装置を説明する。
【００５８】
なお、図６に示す本実施形態の空燃比ＦＢ許可処理も、燃料カットからの復帰直後に電子制御装置２２によって実行される。また、この空燃比ＦＢ許可処理の実行に伴う各パラメータの変化態様を図７に示す。
【００５９】
図６に示すように、本処理が開始されるとまず、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達するまでステップＳ３００での判定が繰り返し行われる。このガス到達カウンタＧＣも、図７に示すように、燃料カットの実行が中止されて燃料噴射が再開された時点で（時刻ｔ１）その計測が開始される。そして、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達すると（Ｓ３００：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ２）、燃料カットの復帰に伴って発生した燃焼ガスが空燃比センサ１９に到達した、つまり空燃比センサ１９の周囲は新気から燃焼ガスに変化したと判断されて、応答遅れカウンタＤＣの計測が開始される（Ｓ３１０、図７の時刻ｔ２）。
【００６０】
次に空燃比センサ１９の検出空燃比が判定値ＡＦａに達するまで、ステップＳ３２０での判定が繰り返し行われる。この判定値ＡＦａは、本処理が実行される毎に以下のようにして算出される。すなわち、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が判定値ＡＦａとして設定される。より詳細には、図７に示すように、時刻ｔ１にて燃料カットから復帰したときに空燃比センサ１９で検出された検出空燃比ＡＦを基準値として取り込み、この取り込んだ基準値から予め定められた変化幅Ｈの分だけリッチ側の値が判定値ＡＦａとして算出される。
【００６１】
そして、検出空燃比が判定値ＡＦａに達すると（Ｓ３２０：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ３）、燃料カット復帰後の検出空燃比がリーンからある程度リッチ側に変化しており、後述のディレイカウンタＤＬＹを設定するのに十分な程度に検出空燃比は変化したと判断される。そして、現在の応答遅れカウンタＤＣが上記到達時間ＣＳとして設定される（Ｓ３３０）。
【００６２】
次に、到達時間ＣＳ、現在の吸入空気量ＧＡ、現在の機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹが設定される（Ｓ３４０）。図８に示すように、このディレイカウンタＤＬＹは、到達時間ＣＳが長いときほど大きい値に設定される。また、到達時間ＣＳが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。また、図９に示すように、到達時間ＣＳが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。
【００６３】
こうしてディレイカウンタＤＬＹが設定されると、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ３５０）。そして、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ未満のときには（Ｓ３５０：ＮＯ）、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になるまで、空燃比フィードバック制御の実行が不許可とされる（Ｓ３７０）。
【００６４】
一方、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になると（Ｓ３５０：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ４）、空燃比フィードバック制御の実行が許可されて（Ｓ３６０）、本処理は終了される。このように空燃比フィードバック制御の実行が許可されると、他の実行不許可条件（例えば空燃比センサ１９の不活性化による実行不許可など）が成立していない限り、空燃比フィードバック制御が開始される（図７の時刻ｔ４以降）。
【００６５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。この変化速度が遅いときには上記到達時間ＣＳが長くなるため、変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が所定の判定値ＡＦａに達するまでの上記到達時間ＣＳを利用することができる。
【００６６】
そこで、本実施形態では、可変とされるディレイカウンタＤＬＹを設定し、燃料カット復帰後の空燃比フィードバック制御の開始は、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹに達してから開始するようにしている。つまりディレイカウンタＤＬＹを可変設定することで空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしているが、そのディレイカウンタＤＬＹを、上記到達時間ＣＳに基づいて可変設定するようにしている。換言すれば、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサ１９の応答性の低下度合いに合わせて、空燃比フィードバック制御の開始時期が設定される。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、上述したような空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、本実施形態でも、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００６７】
また、上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くする必要がある。そこで、先の図８や図９に示したように、到達時間ＣＳが長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹの値を大きくすることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期が最適化される。
【００６８】
また、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量ＧＡが多いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量ＧＡが多いときほど変化速度は速くなる。従って、到達時間ＣＳは、吸入空気量ＧＡが多いときほど、空燃比センサ１９の応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図８に示したように、到達時間ＣＳが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹは、吸入空気量ＧＡが多いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は吸入空気量ＧＡが多いときほど遅くされる。そのため、到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００６９】
また、上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度ＮＥが高いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度ＮＥが高いときほど変化速度は速くなる。従って、到達時間ＣＳは、機関回転速度ＮＥが高いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図９に示したように、到達時間ＣＳが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹは、機関回転速度ＮＥが高いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は機関回転速度ＮＥが高いときほど遅くされる。そのため、到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００７０】
また、上記判定値ＡＦａを仮に固定値とした場合には、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきの影響で検出空燃比が判定値ＡＦａに達するまでの時間、つまり上記到達時間ＣＳが変化してしまう。この点、本実施形態では、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定の変化幅Ｈの分だけリッチ側の値を判定値ＡＦａとして設定するようにしている。従って、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきに応じて判定値ＡＦａが変化する。つまり、燃料カット中に空燃比センサ１９で検出される空燃比がばらついていても、検出空燃比が上記判定値ＡＦａに達するまでの間の空燃比の変化幅Ｈは一定に維持される。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間ＣＳに与える影響を抑えることができ、同到達時間ＣＳの精度が向上するようになる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、より詳細には燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が判定値ＡＦａに達するまでの到達時間ＣＳに基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしている。従って、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化を抑えることができる。さらに、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００７２】
（２）上記到達時間ＣＳが長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹを大きくすることで、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００７３】
（３）上記到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹを吸入空気量ＧＡが多いときほど大きくすることで、到達時間ＣＳに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、吸入空気量ＧＡの多いときほど遅くなるようにしている。そのため、上記到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００７４】
（４）上記到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹを機関回転速度ＮＥが高いときほど大きくすることで、到達時間ＣＳに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、機関回転速度ＮＥの高いときほど遅くなるようにしている。そのため、上記到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００７５】
（５）判定値ＡＦａを、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にしてこの基準値から所定の変化幅Ｈの分だけリッチ側の値とするようにしている。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間ＣＳに与える影響を抑えることができ、同到達時間ＣＳの精度が向上するようになる。
【００７６】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・第１実施形態において変化量ΔＡＦを計測する期間（計測開始カウンタＡ、計測終了カウンタＢ）は適宜変更することができる。なお、変化量ΔＡＦを計測してから空燃比フィードバック制御を開始するまでの間における各種演算処理の時間を十分に確保するという観点では、燃料カットからの復帰後、変化量ΔＡＦを精度よく検出できる範囲内で可能な限り早い時期に同変化量ΔＡＦを計測することが望ましい。
【００７７】
・第１実施形態では、変化量ΔＡＦ、吸入空気量ＧＡ、及び機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしたが、吸入空気量ＧＡに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定や、機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。また、吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。
【００７８】
・第２実施形態において判定値ＡＦａを固定値にしてもよい。
・第２実施形態では、到達時間ＣＳ、吸入空気量ＧＡ、及び機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしたが、吸入空気量ＧＡに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定や、機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。また、吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…エアフロメータ、１７…インジェクタ、１８…触媒、１９…空燃比センサ、２０…酸素センサ、２１…回転速度センサ、２２…電子制御装置。
【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】
内燃機関では、排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比のフィードバック制御が行われる。この空燃比フィードバック制御は、減速時などに行われる燃料カットの実行中には中止され、燃料カットから復帰すると再び開始される。
【０００３】
ここで、実空燃比の変化に対する空燃比センサの出力変化の応答性は、同センサの劣化度合や活性度合に応じて変化する。そして、同センサの応答性が低下しているときには、燃料カットから復帰した後において、実空燃比の変化に対してセンサにて検出される検出空燃比の変化が遅れるため、実空燃比に対して検出空燃比はリーン側にずれる。このような状態のときに空燃比フィードバック制御が行われると、空燃比はリッチ側に過補正されてしまい、排気性能が悪化するおそれがある。
【０００４】
このような空燃比センサの応答性低下による排気性能の悪化を抑えるために、特許文献１に記載の装置では、燃料カットから復帰した後、検出空燃比が所定の判定値に達してから空燃比フィードバック制御を開始するようにしており、さらにはその判定値を空燃比センサの応答性に応じて補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８９０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記文献１に記載の装置では、空燃比センサの応答性に応じて上記判定値を補正するようにしているが、空燃比センサの応答性を把握するときには、空燃比フィードバック制御の実行中に目標空燃比を切り換えるようにしているため、機関運転に少なからず影響を与えてしまう。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関運転に影響を与えることなく、空燃比センサの応答性に起因した排気性能の悪化を抑え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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する内燃機関の空燃比制御装置において、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて前記開始時期を可変設定することをその要旨とする。
【０００９】
空燃比センサの応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。そこで、同構成では、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサの応答性の低下度合いに合わせて上記開始時期を設定することができる。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、同構成では、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００１０】
このように同構成によれば、機関運転に影響を与えることなく、空燃比センサの応答性に起因した燃料カット復帰直後の排気性能の悪化を抑えることができるようになる。
空燃比の変化速度に基づいて上記開始時期を可変設定するに際して、その変化速度を示す値としては、請求項２に記載の発明によるように、燃料カット復帰後の所定期間に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化量を計測する、という構成を採用することができる。
【００１１】
そして、上述したように空燃比センサの応答性が低下しているときには、同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど上記開始時期を遅くする必要がある。そこで、空燃比の変化速度を示す値として、空燃比の上記変化量を計測する場合には、請求項３に記載の発明によるように、前記変化量が小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほど前記開始時期は遅くされる、という構成を採用することにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記変化量に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１３】
燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量が多いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量が多いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量は、吸入空気量が多いときほど空燃比センサの応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、空燃比の変化量に対応する上記開始時期は吸入空気量が多いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量に基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記変化量に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１５】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度が高いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度が高いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量は、機関回転速度が高いときほど空燃比センサの応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、空燃比の変化量に対応する上記開始時期は機関回転速度が高いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量に基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００１６】
また、空燃比の変化速度に基づいて上記開始時期を可変設定するに際して、その変化速度を示す値としては、請求項６に記載の発明によるように、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間を計測する、という構成を採用することもできる。
【００１７】
そして、上述したように空燃比センサの応答性が低下しているときには、同センサで検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど上記開始時期を遅くする必要がある。そこで、空燃比の変化速度を示す値として上記到達時間を計測する場合には、請求項７に記載の発明によるように、前記到達時間が長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほど前記開始時期は遅くされる、という構成を採用することにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記到達時間に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００１９】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量が多いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量が多いときほど変化速度は速くなる。従って、上記到達時間は、吸入空気量が多いときほど空燃比センサの応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、上記到達時間に対応する上記開始時期は吸入空気量が多いときほど遅くされる。そのため、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記到達時間に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされることをその要旨とする。
【００２１】
上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度が高いときほど速くなるため、空燃比センサで検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度が高いときほど変化速度は速くなる。従って、上記到達時間は、機関回転速度が高いときほど空燃比センサの応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、上記開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。この点、同構成によれば、上記到達時間に対応する上記開始時期は機関回転速度が高いときほど遅くされる。そのため、燃料カット復帰後に空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間に基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度が開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記判定値は、燃料カットからの復帰時に前記空燃比センサで検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が設定されることをその要旨とする。
【００２３】
同構成によれば、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきに応じて判定値が変化するようになる。つまり、燃料カット中に空燃比センサで検出される空燃比がばらついていても、検出空燃比が上記判定値に達するまでの間の空燃比の変化幅は一定に維持される。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間に与える影響を抑えることができ、同到達時間の精度が向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第１実施形態にあって、これが適用される内燃機関及びその周辺構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の実行態様を示すタイミングチャート。
【図４】空燃比の変化量、吸入空気量、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図５】空燃比の変化量、機関回転速度、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図６】第２実施形態における空燃比フィードバック許可処理の手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における空燃比フィードバック許可処理の実行態様を示すタイミングチャート。
【図８】到達時間、吸入空気量、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【図９】到達時間、機関回転速度、及びディレイカウンタの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２６】
図１に示すように、内燃機関１０には吸気通路１１が接続されている。この吸気通路１１には、通路面積を可変とするスロットルバルブ１５が設けられており、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整される。また、吸入された空気の量（吸入空気量ＧＡ）は、エアフロメータ１６にて検出される。そして吸気通路１１に吸入された空気は、スロットルバルブ１５の下流に設けられたインジェクタ１７から噴射される燃料と混合された後、内燃機関１０の燃焼室に送られて燃焼される。
【００２７】
燃焼室での燃焼により生じた排気が送られる排気通路１３には、排気中の成分を浄化する排気浄化用の触媒１８が設けられている。この触媒１８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する作用を有している。また、この触媒１８は、これを通過する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの時には排気中の酸素を吸蔵し、同空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには吸蔵した酸素を放出するといった酸素ストレージ作用を有している。
【００２８】
触媒１８の上流側には空燃比センサ１９が設けられている。また、触媒１８の下流側には酸素センサ２０が設けられている。
空燃比センサ１９は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流は「０」になる。また、空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。従って、この空燃比センサ１９の出力値に基づき、触媒１８上流側の空燃比についてそのリーン度合いやリッチ度合いを検出することができる。
【００２９】
また、酸素センサ２０は、周知の濃淡電池式の酸素センサである。この濃淡電池式酸素センサの出力特性は、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには約１Ｖ程度の出力が得られ、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには約０Ｖ程度の出力が得られる。また、理論空燃比近傍でその出力電圧が大きく変化するようになっている。従って、この酸素センサ２０の出力値に基づき、触媒１８下流側の空燃比がリーンとなっているかリッチとなっているかを検出することができる。なお、本実施形態では、酸素センサ２０の出力電圧が「０．４５Ｖ」以上の場合に、空燃比は「リッチ」であると判定し、出力電圧が「０．４５Ｖ」未満の場合には、空燃比が「リーン」であると判定される。また、この酸素センサ２０は、触媒１８での排気浄化作用の状態を監視するために同触媒１８の下流側に設けられている。すなわち、空燃比センサ１９の出力がリッチを示しているときに酸素センサ２０の出力がリーンとなっているときには、触媒１８から酸素が放出されており、同触媒１８での酸化作用が促進されていることが把握される。一方、空燃比センサ１９の出力がリーンを示しているときに酸素センサ２０の出力がリッチとなっているときには、触媒１８に酸素が吸蔵されており、同触媒１８での還元作用が促進されていることが把握される。
【００３０】
上記触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを酸化還元反応により効率的に浄化する。そうした触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密な空燃比制御が必要となる。
【００３１】
そうした空燃比の制御は、電子制御装置２２により行われる。電子制御装置２２には、上記エアフロメータ１６や上記空燃比センサ１９、酸素センサ２０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、あるいは機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ２１を始めとする各種センサ類の検出信号が入力される。そしてそれらセンサ類の検出信号で把握される内燃機関１０の運転状況に応じて、上記スロットルバルブ１５やインジェクタ１７等を駆動制御して上記空燃比制御を行っている。電子制御装置２２による空燃比制御の概要は次の通りである。
【００３２】
まず電子制御装置２２は、上記アクセルペダルの操作量や機関回転速度の検出結果に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。その一方、エアフロメータ１６により検出される吸入空気量の実測値に対して、理論空燃比が得られるだけの燃料量を求め、それによりインジェクタ１７からの燃料噴射量を調整する。これにより、燃焼室で燃焼される混合気の空燃比を、ある程度に理論空燃比に近づけることはできる。ただし、それだけでは上記要求される高精度の空燃比制御には不十分である。
【００３３】
そこで電子制御装置２２は、上記空燃比センサ１９の検出結果により、触媒１８の上流側の空燃比についてその実測値を把握し、この実測値と目標空燃比、すなわち理論空燃比との乖離度合に基づいて算出される空燃比フィードバック補正量に基づいて、インジェクタ１７の燃料噴射量をフィードバック補正している。この空燃比フィードバック制御により、要求される空燃比制御の精度が確保される。
【００３４】
また、電子制御装置２２は、上記酸素センサ２０の検出結果より、触媒１８の酸素吸蔵状態、あるいは酸素放出状態を推定し、この推定に基づいて上記空燃比フィードバック補正量に対する修正を行う。この修正処理では、酸素センサ２０の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正量ＳＦＢが増減補正され、同サブフィードバック補正量ＳＦＢによって上記空燃比フィードバック補正量は修正される。具体的には、酸素センサ２０の出力がリッチを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリーン寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリーン側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつマイナス側に増大される。一方、酸素センサ２０の出力がリーンを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリッチ寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリッチ側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつプラス側に増大される。このようなサブフィードバック制御により、触媒１８の浄化作用が有効に活用される。
【００３５】
また、内燃機関１０では、減速時などにおいて、インジェクタ１７からの燃料噴射を中止する、いわゆる燃料カットが実行される。この燃料カットが実行されると、排気通路１３には新気が導入されるため、空燃比センサ１９の検出空燃比はリーンを示す。また、燃料カット実行中には、上記空燃比フィードバック制御は中止される。そして、燃料カットが中止されて再び燃料噴射が開始される、いわゆる燃料カットの復帰が行われると、混合気の燃焼ガスが排気通路１３に導入されるため、空燃比センサ１９の検出空燃比はリーンからリッチ側に変化していく。
【００３６】
ここで、上述したように、実空燃比の変化に対する空燃比センサ１９の出力変化の応答性は、同センサ１９の劣化度合や活性度合に応じて変化する。そして、同センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カットから復帰した後において、実空燃比の変化に対して空燃比センサ１９の検出空燃比の変化が遅れるため、実空燃比に対して検出空燃比はリーン側にずれる。このような状態のときに空燃比フィードバック制御が再開されると、実際の空燃比はリッチ側に過補正されてしまい、排気性能が悪化するおそれがある。
【００３７】
そこで本実施形態では、燃料カット復帰後に再開される空燃比フィードバック制御についてその開始時期を、空燃比センサ１９の応答性に合わせて可変設定するようにしている。
【００３８】
以下、燃料カット（ＦＣ）復帰後における空燃比フィードバック制御（空燃比ＦＢ制御）の再開可否についてこれを判定する処理であって、空燃比ＦＢ制御の開始時期を可変設定する空燃比ＦＢ許可処理の手順を説明する。なお、図２に示す本処理は、燃料カットからの復帰直後に電子制御装置２２によって実行される。また、この空燃比ＦＢ許可処理の実行に伴う各パラメータの変化態様を図３に示す。
【００３９】
図２に示すように、本処理が開始されるとまず、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達するまでステップＳ１００での判定が繰り返し行われる。このガス到達カウンタＧＣは、図３に示すように、燃料カットの実行が中止されて燃料噴射が再開された時点で（時刻ｔ１）その計測が開始される。そして、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達すると（Ｓ１００：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ２）、燃料カットの復帰に伴って発生した燃焼ガスが空燃比センサ１９に到達した、つまり空燃比センサ１９の周囲は新気から燃焼ガスに変化したと判断されて、応答遅れカウンタＤＣの計測が開始される（Ｓ１１０、図３の時刻ｔ２）。
【００４０】
次に、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達するまで、ステップＳ１２０での判定が繰り返し行われる。この計測開始カウンタＡは、図３に示すように、燃料カットからの復帰に伴い、それまでリーンであった検出空燃比がリッチ側に変化し始めた時期（時刻ｔ２）から若干経過した時期（時刻ｔ３）であって、検出空燃比の変化量が比較的大きくなり始める時期に相当する値となっている。
【００４１】
そして、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ３）、現在、空燃比センサ１９で検出されている検出空燃比が第１空燃比ＡＦ１として、電子制御装置２２のメモリに記憶される。
【００４２】
次に、応答遅れカウンタＤＣが計測終了カウンタＢに達するまで、ステップＳ１４０での判定が繰り返し行われる。この計測終了カウンタＢは、図３に示すように、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達した時期（時刻ｔ３）から所定期間経過した後の時期（時刻ｔ４）に相当する値であって、時刻ｔ３からの検出空燃比の変化量を十分に計測可能な時期に相当する値が設定されている。
【００４３】
そして、応答遅れカウンタＤＣが計測終了カウンタＢに達すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ４）、現在、空燃比センサ１９で検出されている検出空燃比が第２空燃比ＡＦ２として、電子制御装置２２のメモリに記憶される。
【００４４】
次に、第２空燃比ＡＦ２から第１空燃比ＡＦ１を減じることにより、応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達してから計測終了カウンタＢに達するまでの間の期間内における空燃比の変化量ΔＡＦが算出される（Ｓ１６０）。
【００４５】
そして、変化量ΔＡＦ、現在の吸入空気量ＧＡ、現在の機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹが設定される（Ｓ１７０）。図４に示すように、このディレイカウンタＤＬＹは、変化量ΔＡＦが小さいときほど大きい値に設定される。また、変化量ΔＡＦが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。また、図５に示すように、変化量ΔＡＦが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。
【００４６】
こうしてディレイカウンタＤＬＹが設定されると、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ１８０）。そして、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ未満のときには（Ｓ１８０：ＮＯ）、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になるまで、空燃比フィードバック制御の実行が不許可とされる（Ｓ２００）。
【００４７】
一方、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になると（Ｓ１８０：ＹＥＳ、図３の時刻ｔ５）、空燃比フィードバック制御の実行が許可されて（Ｓ１９０）、本処理は終了される。このように空燃比フィードバック制御の実行が許可されると、他の実行不許可条件（例えば空燃比センサ１９の不活性化による実行不許可など）が成立していない限り、空燃比フィードバック制御が開始される（図３の時刻ｔ５以降）。
【００４８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。この変化速度が遅いときには、所定期間内における空燃比の変化量が小さくなるため、変化速度を示す値として所定期間内における空燃比の変化量を利用することができる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、可変とされるディレイカウンタＤＬＹを設定し、燃料カット復帰後の空燃比フィードバック制御の開始は、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹに達してから開始するようにしている。つまりディレイカウンタＤＬＹを可変設定することで空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしているが、そのディレイカウンタＤＬＹを、所定期間（応答遅れカウンタＤＣが計測開始カウンタＡに達してから計測終了カウンタＢに達するまでの間の期間）における検出空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて可変設定するようにしている。換言すれば、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサ１９の応答性の低下度合いに合わせて、空燃比フィードバック制御の開始時期が設定される。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、上述したような空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、本実施形態では、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００５０】
また、上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くする必要がある。そこで、先の図４や図５に示したように、変化量ΔＡＦが小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹの値を大きくすることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期が最適化される。
【００５１】
また、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量ＧＡが多いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量ＧＡが多いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量ΔＡＦは、吸入空気量ＧＡが多いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図４に示したように、変化量ΔＡＦが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹは、吸入空気量ＧＡが多いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は吸入空気量ＧＡが多いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００５２】
また、上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度ＮＥが高いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度ＮＥが高いときほど変化速度は速くなる。従って、空燃比の変化量ΔＡＦは、機関回転速度ＮＥが高いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた変化量よりも大きくなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図５に示したように、変化量ΔＡＦが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹは、機関回転速度ＮＥが高いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は機関回転速度ＮＥが高いときほど遅くされる。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、より詳細には燃料カット復帰後の所定期間内に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化量ΔＡＦに基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしている。従って、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化を抑えることができる。さらに、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００５４】
（２）空燃比の変化量ΔＡＦが小さいときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹを大きくすることで、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００５５】
（３）空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹを吸入空気量ＧＡが多いときほど大きくすることで、空燃比の変化量ΔＡＦに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、吸入空気量ＧＡの多いときほど遅くなるようにしている。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００５６】
（４）空燃比の変化量ΔＡＦに対応するディレイカウンタＤＬＹを機関回転速度ＮＥが高いときほど大きくすることで、空燃比の変化量ΔＡＦに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、機関回転速度ＮＥの高いときほど遅くなるようにしている。そのため、所定期間内における空燃比の変化量ΔＡＦに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置を具体化した第２実施形態について、図６〜図９を参照して説明する。
【００５７】
第１実施形態では、空燃比の変化速度を示す値として、燃料カット復帰後の所定期間に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化量ΔＡＦを計測するようにした。これに代えて、本実施形態では、空燃比の変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が所定の判定値ＡＦａに達するまでの到達時間ＣＳを計測するようにしている。そして、この到達時間ＣＳに基づいて上記ディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしており、空燃比ＦＢ許可処理の一部が異なっている。そこで以下では、第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態にかかる空燃比制御装置を説明する。
【００５８】
なお、図６に示す本実施形態の空燃比ＦＢ許可処理も、燃料カットからの復帰直後に電子制御装置２２によって実行される。また、この空燃比ＦＢ許可処理の実行に伴う各パラメータの変化態様を図７に示す。
【００５９】
図６に示すように、本処理が開始されるとまず、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達するまでステップＳ３００での判定が繰り返し行われる。このガス到達カウンタＧＣも、図７に示すように、燃料カットの実行が中止されて燃料噴射が再開された時点で（時刻ｔ１）その計測が開始される。そして、ガス到達カウンタＧＣが判定値αに達すると（Ｓ３００：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ２）、燃料カットの復帰に伴って発生した燃焼ガスが空燃比センサ１９に到達した、つまり空燃比センサ１９の周囲は新気から燃焼ガスに変化したと判断されて、応答遅れカウンタＤＣの計測が開始される（Ｓ３１０、図７の時刻ｔ２）。
【００６０】
次に空燃比センサ１９の検出空燃比が判定値ＡＦａに達するまで、ステップＳ３２０での判定が繰り返し行われる。この判定値ＡＦａは、本処理が実行される毎に以下のようにして算出される。すなわち、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が判定値ＡＦａとして設定される。より詳細には、図７に示すように、時刻ｔ１にて燃料カットから復帰したときに空燃比センサ１９で検出された検出空燃比ＡＦを基準値として取り込み、この取り込んだ基準値から予め定められた変化幅Ｈの分だけリッチ側の値が判定値ＡＦａとして算出される。
【００６１】
そして、検出空燃比が判定値ＡＦａに達すると（Ｓ３２０：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ３）、燃料カット復帰後の検出空燃比がリーンからある程度リッチ側に変化しており、後述のディレイカウンタＤＬＹを設定するのに十分な程度に検出空燃比は変化したと判断される。そして、現在の応答遅れカウンタＤＣが上記到達時間ＣＳとして設定される（Ｓ３３０）。
【００６２】
次に、到達時間ＣＳ、現在の吸入空気量ＧＡ、現在の機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹが設定される（Ｓ３４０）。図８に示すように、このディレイカウンタＤＬＹは、到達時間ＣＳが長いときほど大きい値に設定される。また、到達時間ＣＳが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。また、図９に示すように、到達時間ＣＳが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値に設定される。
【００６３】
こうしてディレイカウンタＤＬＹが設定されると、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ３５０）。そして、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ未満のときには（Ｓ３５０：ＮＯ）、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になるまで、空燃比フィードバック制御の実行が不許可とされる（Ｓ３７０）。
【００６４】
一方、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹ以上になると（Ｓ３５０：ＹＥＳ、図７の時刻ｔ４）、空燃比フィードバック制御の実行が許可されて（Ｓ３６０）、本処理は終了される。このように空燃比フィードバック制御の実行が許可されると、他の実行不許可条件（例えば空燃比センサ１９の不活性化による実行不許可など）が成立していない限り、空燃比フィードバック制御が開始される（図７の時刻ｔ４以降）。
【００６５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、燃料カット復帰後に同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向がある。この変化速度が遅いときには上記到達時間ＣＳが長くなるため、変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が所定の判定値ＡＦａに達するまでの上記到達時間ＣＳを利用することができる。
【００６６】
そこで、本実施形態では、可変とされるディレイカウンタＤＬＹを設定し、燃料カット復帰後の空燃比フィードバック制御の開始は、応答遅れカウンタＤＣがディレイカウンタＤＬＹに達してから開始するようにしている。つまりディレイカウンタＤＬＹを可変設定することで空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしているが、そのディレイカウンタＤＬＹを、上記到達時間ＣＳに基づいて可変設定するようにしている。換言すれば、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づいて可変設定するようにしている。従って、空燃比センサ１９の応答性の低下度合いに合わせて、空燃比フィードバック制御の開始時期が設定される。つまり、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、上述したような空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化が抑えられる。そして、本実施形態でも、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００６７】
また、上述したように空燃比センサ１９の応答性が低下しているときには、同センサ１９で検出される空燃比の変化速度が遅くなる傾向があり、空燃比の変化速度が遅いときほど空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くする必要がある。そこで、先の図８や図９に示したように、到達時間ＣＳが長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹの値を大きくすることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期が最適化される。
【００６８】
また、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は吸入空気量ＧＡが多いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ吸入空気量ＧＡが多いときほど変化速度は速くなる。従って、到達時間ＣＳは、吸入空気量ＧＡが多いときほど、空燃比センサ１９の応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図８に示したように、到達時間ＣＳが同一であっても、吸入空気量ＧＡが多いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹは、吸入空気量ＧＡが多いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は吸入空気量ＧＡが多いときほど遅くされる。そのため、到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００６９】
また、上述したように、燃料カット復帰後は、復帰前までリーンとなっていた排気通路１３内の実空燃比がリッチ側に変化していく。この実空燃比の変化速度は機関回転速度ＮＥが高いときほど速くなるため、空燃比センサ１９で検出される検出空燃比も、実空燃比の変化に対して応答遅れはあるにせよ機関回転速度ＮＥが高いときほど変化速度は速くなる。従って、到達時間ＣＳは、機関回転速度ＮＥが高いときほど空燃比センサ１９の応答性に応じた到達時間よりも短くなりやすく、空燃比フィードバック制御の開始時期が誤って早い時期に設定されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、先の図９に示したように、到達時間ＣＳが同一であっても、機関回転速度ＮＥが高いときほどディレイカウンタＤＬＹは大きい値となるように設定している。つまり、到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹは、機関回転速度ＮＥが高いときほど大きい値にされることにより、空燃比フィードバック制御の開始時期は機関回転速度ＮＥが高いときほど遅くされる。そのため、到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響が抑えられる。
【００７０】
また、上記判定値ＡＦａを仮に固定値とした場合には、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきの影響で検出空燃比が判定値ＡＦａに達するまでの時間、つまり上記到達時間ＣＳが変化してしまう。この点、本実施形態では、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定の変化幅Ｈの分だけリッチ側の値を判定値ＡＦａとして設定するようにしている。従って、燃料カット中の検出空燃比にばらつきがある場合、そのばらつきに応じて判定値ＡＦａが変化する。つまり、燃料カット中に空燃比センサ１９で検出される空燃比がばらついていても、検出空燃比が上記判定値ＡＦａに達するまでの間の空燃比の変化幅Ｈは一定に維持される。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間ＣＳに与える影響を抑えることができ、同到達時間ＣＳの精度が向上するようになる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度に基づき、より詳細には燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比が判定値ＡＦａに達するまでの到達時間ＣＳに基づき、空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するようにしている。従って、燃料カットから復帰した後、実空燃比に対して検出空燃比のずれが小さくなってから空燃比フィードバック制御を開始することができるようになるため、空燃比の過補正が抑えられ、これにより燃料カット復帰直後での排気性能の悪化を抑えることができる。さらに、燃料カット復帰後に空燃比センサ１９で検出される空燃比の変化速度を利用するようにしているため、排気性能の悪化を抑えるに際して機関運転に影響を与えることもない。
【００７２】
（２）上記到達時間ＣＳが長いときほど、つまり空燃比の変化速度が遅いときほどディレイカウンタＤＬＹを大きくすることで、空燃比フィードバック制御の開始時期を遅くするようにしており、これにより空燃比フィードバック制御の開始時期を最適化できる。
【００７３】
（３）上記到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹを吸入空気量ＧＡが多いときほど大きくすることで、到達時間ＣＳに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、吸入空気量ＧＡの多いときほど遅くなるようにしている。そのため、上記到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、吸入空気量ＧＡが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００７４】
（４）上記到達時間ＣＳに対応するディレイカウンタＤＬＹを機関回転速度ＮＥが高いときほど大きくすることで、到達時間ＣＳに対応する空燃比フィードバック制御の開始時期が、機関回転速度ＮＥの高いときほど遅くなるようにしている。そのため、上記到達時間ＣＳに基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定するに際して、機関回転速度ＮＥが同開始時期に対して与える悪影響を抑えることができる。
【００７５】
（５）判定値ＡＦａを、燃料カットからの復帰時に空燃比センサ１９で検出された空燃比を基準値にしてこの基準値から所定の変化幅Ｈの分だけリッチ側の値とするようにしている。従って、燃料カット中の検出空燃比のばらつきが上記到達時間ＣＳに与える影響を抑えることができ、同到達時間ＣＳの精度が向上するようになる。
【００７６】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・第１実施形態において変化量ΔＡＦを計測する期間（計測開始カウンタＡ、計測終了カウンタＢ）は適宜変更することができる。なお、変化量ΔＡＦを計測してから空燃比フィードバック制御を開始するまでの間における各種演算処理の時間を十分に確保するという観点では、燃料カットからの復帰後、変化量ΔＡＦを精度よく検出できる範囲内で可能な限り早い時期に同変化量ΔＡＦを計測することが望ましい。
【００７７】
・第１実施形態では、変化量ΔＡＦ、吸入空気量ＧＡ、及び機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしたが、吸入空気量ＧＡに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定や、機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。また、吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。
【００７８】
・第２実施形態において判定値ＡＦａを固定値にしてもよい。
・第２実施形態では、到達時間ＣＳ、吸入空気量ＧＡ、及び機関回転速度ＮＥに基づいてディレイカウンタＤＬＹを設定するようにしたが、吸入空気量ＧＡに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定や、機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。また、吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥに基づくディレイカウンタＤＬＹの設定を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…エアフロメータ、１７…インジェクタ、１８…触媒、１９…空燃比センサ、２０…酸素センサ、２１…回転速度センサ、２２…電子制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する内燃機関の空燃比制御装置において、
燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて前記開始時期を可変設定する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記変化速度を示す値として、燃料カット復帰後の所定期間に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化量を計測する
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記変化量が小さいときほど前記開始時期は遅くされる
請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記変化量に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされる
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記変化量に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされる
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間を計測する
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記到達時間が長いときほど前記開始時期は遅くされる
請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記到達時間に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされる
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記到達時間に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされる
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記判定値は、燃料カットからの復帰時に前記空燃比センサで検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が設定される
請求項６〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１】
排気通路に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、燃料カットから復帰した後の空燃比フィードバック制御の開始時期を可変設定する内燃機関の空燃比制御装置において、
燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化速度に基づいて前記開始時期を可変設定する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記変化速度を示す値として、燃料カット復帰後の所定期間に前記空燃比センサで検出される空燃比の変化量を計測する
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記変化量が小さいときほど前記開始時期は遅くされる
請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記変化量に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされる
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記変化量に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされる
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記変化速度を示す値として、燃料カット復帰後に前記空燃比センサで検出される空燃比が所定の判定値に達するまでの到達時間を計測する
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記到達時間が長いときほど前記開始時期は遅くされる
請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記到達時間に対応する前記開始時期は、吸入空気量が多いときほど遅くされる
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記到達時間に対応する前記開始時期は、機関回転速度が高いときほど遅くされる
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記判定値は、燃料カットからの復帰時に前記空燃比センサで検出された空燃比を基準値にして、この基準値から所定値だけリッチ側の値が設定される
請求項６〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３６４３９（Ｐ２０１３−３６４３９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５１９０（Ｐ２０１１−１７５１９０）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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