特開 2022-157590 空燃比制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157590

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】空燃比制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021061900

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市橋 哲志

【テーマコード（参考）】

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G384BA31

3G384DA04

3G384FA40Z

3G384FA58Z

(57)【要約】

【課題】内燃エンジンの仕様に拘わらず、長期にわたって、正確に空燃比を検出することができる空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】空燃比制御装置１は、４サイクル形式の内燃エンジンの排気に接するように設けられた酸素濃度センサからの信号値を読み取り、読み取った信号値ＶＨに基づき、空燃比制御部４により前記排気の空燃比を算出するものである。この算出は、内燃エンジンの排気弁が開いてから閉じられるまでの期間における、前記内燃エンジンのクランク角に対する酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨの変化に基づいて、前記排気ではない気体中の酸素に基づく信号値ＶＨを排除し、排除した後の信号値ＶＨに基づいて行われる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

４サイクル形式の内燃エンジンの排気に接するように設けられた酸素濃度センサからの信号値を読み取り、読み取った信号値に基づいて前記排気の空燃比を求める空燃比制御装置であって、
前記内燃エンジンの排気弁が開いてから閉じられるまでの期間における、前記内燃エンジンのクランク角に対する前記酸素濃度センサからの信号値の変化に基づいて前記排気の空燃比を算出することを特徴とする空燃比制御装置。

【請求項2】

前記内燃エンジンのクランク角センサのタイミングパルスに応じて割込み信号を発生する割込み発生部と、
前記割込み信号毎に、前記内燃エンジンにおける圧縮、爆発、排気、吸気の４つの行程に応じて循環するように実行ステージ値を設定する実行ステージ設定部と、
前記酸素濃度センサの信号値を、前記割込み信号に同期して読み取る酸素信号読取部と、
前記割込み信号毎に、読み取った前記信号値を前記実行ステージ値に紐付けしつつ時系列順に記憶する第１記憶部と、
前記割込み信号毎に、前記信号値の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量に応じて、前記排気が前記酸素濃度センサ付近に供給されるタイミングを決定し、同タイミングに該当する前記実行ステージ値を読取開始ステージ値として設定する読取開始ステージ設定部と、
前記読取開始ステージ値に応じて、内燃エンジンの排気弁が閉じられるタイミングに該当する前記実行ステージ値を読取終了ステージ値として設定する読取終了ステージ設定部と、
前記読取終了ステージ値に前記実行ステージ値の現在値が一致したときに、前記第１記憶部内で前記読取開始ステージ値から前記読取終了ステージ値まで各紐付けされた複数個の前記信号値の第１平均値を求める第１平均値設定部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。

【請求項3】

前記読取開始ステージ設定部は、
前記第１記憶部に記憶される前記信号値の前記変化量について、前記排気行程からの変化量のピーク値を抽出するピーク抽出部と、
前記抽出した変化量のピーク値に基づいて、前記変化量についての閾値を設定する閾値設定部とを有し、
前記変化量が前記閾値を連続して下回るに至る前記実行ステージ値を前記読取開始ステージ値として設定することを特徴とする請求項２に記載の空燃比制御装置。

【請求項4】

前記内燃エンジンの運転状態に応じて、サンプル個数を設定するサンプルサイズ設定部と、
少なくとも前記サンプル個数の前記第１平均値を算出する毎に該第１平均値を順次記憶する第２記憶部と、
前記第２記憶部から、最新の前記第１平均値から前記サンプル個数の前記第１平均値を時系列順に遡って選出し、選出した前記サンプル個数の前記第１平均値の平均値として、第２平均値を求める第２平均値設定部とを有し、
前記第２平均値に基づいて前記排気の空燃比を求めることを特徴とする請求項３に記載の空燃比制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、４サイクル形式の内燃エンジンにおける排気の空燃比を酸素濃度センサからの信号値に基づいて求める空燃比制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃エンジンの排気に接するように設けられた酸素濃度センサを用いて得られる空燃比に基づいて、内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１の空燃比制御装置では、酸素濃度センサの出力をクランク軸の回転に同期しかつエンジンの上死点の周期より短い所定の周期で読み込み、読み込んだ酸素濃度センサ出力の上死点周期間の積算値を算出し、この積算値を酸素濃度センサの濃度ばらつき及び大気圧で補正し、補正後の積算値に対応するテーブル値をリミット処理した値に基づいて空燃比を求めている。

【0004】

また、内燃エンジンの空燃比を検出する装置として、内燃エンジンの排気系に配置された空燃比センサの出力をサンプリングして空燃比を検出する装置が知られている（特許文献２参照）。特許文献２の装置では、内燃エンジンの所定クランク角度ごとに、空燃比センサの出力を順次サンプリングして記憶し、記憶されたサンプリング値群の中のいずれかを機関回転数及び機関負荷に応じて選択し、選択されたサンプリング値に基づいて空燃比が検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－３６０５２３号公報

【特許文献2】特開平７－２５９５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１、２の技術によれば、センサの出力を所定の上死点の周期や所定のクランク角位置に基づいてサンプリングしている。しかしながら、好適なサンプリングのタイミングは、内燃エンジンの回転速度のみならずスロットル開度やセンサの応答特性の劣化等によっても変化する。このため、空燃比を長期間にわたって高精度に検出するためには、かかるタイミングの変化に応じてサンプリングのタイミングを較正又は補正する必要があるが、このような較正や補正は困難である。

【0007】

しかも、制御対象である内燃エンジンの排気量や排気管寸法の仕様などが変更する毎に、サンプリングのタイミングを、その仕様の変化に合わせて較正し直す必要がある。このため、較正や補正に関するセッティングデータの汎用性がないなど、装置の応用範囲が狭く、スケーラビリティに乏しい。

【0008】

また、上記特許文献２の技術によれば、所定クランク角度毎に１点でサンプリングを行うので、サンプリング時の量子化誤差などが大きい影響を与え、正確な空燃比の算出に支障を来す。

【0009】

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、内燃エンジンの仕様に拘わらず、長期にわたって、正確に空燃比を検出することができる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】

【0010】

本発明の空燃比制御装置は、
４サイクル形式の内燃エンジンの排気に接するように設けられた酸素濃度センサからの信号値を読み取り、読み取った信号値に基づいて前記排気の空燃比を求める空燃比制御装置であって、
前記内燃エンジンの排気弁が開いてから閉じられるまでの期間における、前記内燃エンジンのクランク角に対する前記酸素濃度センサからの信号値の変化に基づいて前記排気の空燃比を算出することを特徴とする。

【0011】

一般に、４サイクル形式の内燃エンジンにおいては、排気弁と、排気通路に配置される酸素濃度センサとの間に、今回（直近）の排気行程で排出された排気ではない気体、例えば前回の排気行程での排気や、排気管内に逆流入した外気が存在する。酸素濃度センサは、排気弁が開いた直後に、そのような今回の排気ではない気体中の酸素にも反応する。

【0012】

したがって、酸素濃度センサからの信号値に基づいて排気の空燃比（空気過剰率）を算出する場合には、上記のような今回の排気ではない気体の酸素に起因する信号は、本来読み取るべき信号についてのノイズとなるので排除することが望ましい。このことは、酸素濃度センサとして、酸素濃淡電池型センサ（例えば、ジルコニア酸素センサ）に比べて応答性が高い抵抗型酸素センサ（例えば、チタニア酸素センサ）を使用する場合により強く望まれる。

【0013】

そこで、本発明では、排気弁が開いてから閉じられるまでの期間における、クランク角に対する酸素濃度センサからの信号値の変化に基づいて排気の空燃比（空気過剰率）が算出される。この信号値の変化に基づけば、排気の空燃比を求めるために読み取る信号値に、排気ではない気体の酸素に起因する信号値が含まれる期間を確実に除外して読み取りを行うことができる。このようにして読み取った信号値に基づけば、長期間にわたって正確に排気の空燃比を算出できるので、算出される空燃比に基づいて空燃比制御を適切に行うことができる。

【0014】

しかも、信号値の変化に基づいて、排気ではない気体の酸素に起因する信号値を読み込むタイミングを排除できるので、従来のように酸素濃度センサからの信号値読み込みのタイミングを、車種の仕様に合わせて微に入り細に入り別個に設定する手間を要しない。これにより、空燃比制御装置のスケーラビリティを向上させることができる。

【0015】

本発明において、
前記内燃エンジンのクランク角センサのタイミングパルスに応じて割込み信号を発生する割込み発生部と、
前記割込み信号毎に、前記内燃エンジンにおける圧縮、爆発、排気、吸気の４つの行程に応じて循環するように実行ステージ値を設定する実行ステージ設定部と、
前記酸素濃度センサの信号値を、前記割込み信号に同期して読み取る酸素信号読取部と、
前記割込み信号毎に、読み取った前記信号値を前記実行ステージ値に紐付けしつつ時系列順に記憶する第１記憶部と、
前記割込み信号毎に、前記信号値の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量に応じて、前記排気が前記酸素濃度センサ付近に供給されるタイミングを決定し、同タイミングに該当する前記実行ステージ値を読取開始ステージ値として設定する読取開始ステージ設定部と、
前記読取開始ステージ値に応じて、内燃エンジンの排気弁が閉じられるタイミングに該当する前記実行ステージ値を読取終了ステージ値として設定する読取終了ステージ設定部と、
前記読取終了ステージ値に前記実行ステージ値の現在値が一致したときに、前記第１記憶部内で前記読取開始ステージ値から前記読取終了ステージ値まで各紐付けされた複数個の前記信号値の第１平均値を求める第１平均値設定部とを備えてもよい。

【0016】

これによれば、酸素濃度センサの信号値の変化量に応じて読取開始ステージ値を設定した読取開始ステージ値から読取終了ステージ値に至るまでの間に読み取られる信号値に基づいて、排気ではない気体の酸素に起因する信号値が含まれる期間を確実に除外した信号値を取得することができる。また、読み取った複数個の信号値の第１平均値に基づいて、正確に排気の空燃比を算出することができる。

【0017】

この場合、前記読取開始ステージ設定部は、前記第１記憶部に記憶される前記変化量について、前記排気行程からの変化量のピーク値を抽出するピーク抽出部と、前記抽出した変化量のピーク値に基づいて、前記変化量についての閾値を設定する閾値設定部とを有し、前記変化量が前記閾値を連続して下回るに至る前記実行ステージ値を前記読取開始ステージ値として設定してもよい。

【0018】

これによれば、今回（直近）の燃焼に係る排気ではない気体の酸素に起因する酸素濃度センサの信号を変化量のピーク値として感知し、例えばこのピーク値を避けるように読取開始ステージを適切に設定することができる。これにより、排気ではない気体の酸素に起因する信号値が含まれる期間を確実に除外して信号値を取得するとともに、正確な空燃比を算出することができる。

【0019】

この場合、前記内燃エンジンの運転状態に応じて、サンプル個数を設定するサンプルサイズ設定部と、少なくとも前記サンプル個数の前記第１平均値を算出する毎に該第１平均値を順次記憶する第２記憶部と、前記第２記憶部から、最新の前記第１平均値から前記サンプル個数の前記第１平均値を時系列順に遡って選出し、選出した前記サンプル個数の前記第１平均値の平均値として、第２平均値を求める第２平均値設定部とを有し、前記第２平均値に基づいて前記排気の空燃比を求めてもよい。

【0020】

これによれば、第１平均値を、選出したサンプル個数分にわたってさらに平均した値を用いて空燃比を求めるので、空燃比をより正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図１の空燃比制御装置の実行ステージ設定部により設定される実行ステージ値を示す図である。

【図3】図１の空燃比制御装置の信号値算出部における信号値算出処理の前半部のフローチャートである。

【図4】図３の信号値算出処理の後半部のフローチャートである。

【図5】図３、図４の信号算出処理によって、空燃比制御装置の空燃比制御部に供給される制御用の信号値を求める様子を示す

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置の構成を示す。この空燃比制御装置１は、４サイクル形式の内燃エンジンの排気に接するように設けられた酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨを読み取り、読み取った信号値ＶＨに基づいて排気の空燃比を求めるものである。

【0023】

空燃比制御装置１は、排気の空燃比を求める際に、内燃エンジンの排気弁が開いてから閉じられるまでの期間における、内燃エンジンのクランク角に対する酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨの変化に基づいて内燃エンジンの排気の空燃比を算出するための制御用信号値ＣＶを求める信号値算出部３を備える。

【0024】

信号値算出部３は、酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨから、排気ではない気体の酸素に起因する信号を信号値ＶＨの変化に基づいて極力排除し、これにより得られたより適切な信号値ＣＶを、内燃エンジンが搭載された車両のＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）における空燃比制御部４に供するものである。

【0025】

信号値算出部３は、内燃エンジンの不図示のクランク軸が所定角度（例えば、１５度）回転する毎にクランク角センサ５が発生するタイミングパルス（クランクパルス）に応じて割込み信号ＩＳを発生する割込み発生部６と、割込み信号ＩＳ毎に実行ステージ値ＳＴＧを設定する実行ステージ設定部７と、酸素濃度センサ２の信号値ＶＨを、割込み信号ＩＳに同期して読み取る酸素信号読取部８と、割込み信号ＩＳ毎に、読み取った信号値ＶＨを実行ステージ値ＳＴＧに紐付けしつつ時系列順に記憶する第１記憶部９とを備える。

【0026】

図２を併せて参照して、実行ステージ設定部７は、４サイクル形式の内燃エンジンにおける圧縮ＣＰ、爆発（燃焼）ＣＭ、排気ＥＸ、吸気ＩＮの４つの行程に応じて循環する如くに前記割込み信号ＩＳ毎に実行ステージ値ＳＴＧを設定するものであり、例えば、圧縮行程ＣＰの先頭（吸気行程ＩＮの直後）で、内燃エンジンの不図示のピストンが下死点に至るクランク角に対応する実行ステージ値ＳＴＧを「＃０(ゼロ)」として、該＃０(ゼロ)ステージからクランク軸の回転進行方向に向かって＃１ずつインクリメントされるように設定される。この実施の形態においては、圧縮行程ＣＰに対応する実行ステージ値ＳＴＧは＃０～１１まで設定され、続いて、爆発（燃焼）行程ＣＭに対応する実行ステージ値ＳＴＧは＃１２～２３、排気行程ＥＸに対応する実行ステージ値ＳＴＧは＃２４～３５、吸気行程ＩＮに対応する実行ステージ値ＳＴＧは＃３６～４７にそれぞれ割り当てされ、しかも、吸気行程ＩＮの＃４７ステージ直後に圧縮行程ＣＰの＃０ステージが配列される循環（ループ）カウンタ状を呈する。斯くして、各行程に１２個ずつ計４８個の実行ステージ値ＳＴＧが、前記クランク軸が７２０度回転する毎に循環するように設定される。

【0027】

制御用信号値算出部３は、クランク角度センサ５の検出結果に基づいて内燃エンジンの回転速度ＮＥを算出する回転速度演算部２０と、実行ステージ値ＳＴＧ毎に、信号値ＶＨの変化量ＤＶＨを算出する変化量算出部１０と、この変化量ＤＶＨに応じて、内燃エンジンの排気が酸素濃度センサ２付近に供給されるタイミングを決定し、同タイミングに該当する実行ステージ値ＳＴＧを読取開始ステージ値ＢＳとして設定する読取開始ステージ設定部１１と、この読取開始ステージ値ＢＳから内燃エンジンの排気弁が開かれる直前のタイミングに該当する実行ステージ値ＳＴＧまでの間で読取終了ステージ値ＥＳを設定する読取終了ステージ設定部１２と、読取終了ステージ値ＥＳに実行ステージ値ＳＴＧの現在値が一致したときに、第１記憶部９内で読取開始ステージ値ＢＳから読取終了ステージ値ＥＳまで各紐付けされた複数個の信号値ＶＨの第１平均値ＦＶを求める第１平均値設定部１３とを備える。

【0028】

読取開始ステージ設定部１１は、第１記憶部９に記憶される信号値ＶＨの変化量ＤＶＨについて、排気行程ＥＸで排気弁が開いてからの変化量ＤＶＨのピーク値ＰＶを抽出するピーク抽出部１４と、抽出した変化量ＤＶＨのピーク値ＰＶに基づいて、変化量ＤＶＨについての閾値ＤＶＨＪＵＤを設定する閾値設定部１５とを有し、直近の排気行程ＥＸで排気弁が開いてからの変化量ＤＶＨが、閾値ＤＶＨＪＵＤを下回るに至る実行ステージ値ＳＴＧを読取開始ステージ値ＢＳとして設定するものである。

【0029】

また、信号値算出部３は、前記内燃エンジンの運転状態に応じてサンプル個数Ｎを設定するサンプルサイズ設定部１６と、少なくともクランク軸が７２０度回転して前記第１平均値ＦＶが算出される毎に同第１平均値ＦＶを順次記憶する第２記憶部１７と、該第２記憶部１７に記憶された複数個の第１平均値ＦＶについて、最新の第１平均値ＦＶからサンプル個数Ｎ個分の第１平均値ＦＶを時系列順に遡って選出し、該選出したサンプル個数Ｎの第１平均値ＦＶの平均値としての第２平均値を求める第２平均値設定部１８とを有する。後述するように、空燃比制御部４は、第２平均値を制御用の信号値ＣＶとして、排気の空燃比を求め、空燃比制御を行う。

【0030】

サンプルサイズ設定部１６におけるサンプル個数Ｎの設定は、例えば、回転速度ＮＥに応じて行われる。この実施の形態においては、例えば、内燃エンジンの回転速度ＮＥが比較的低いアイドリング状態である場合、サンプル個数Ｎとしては＃３（個）が設定され、また、回転速度ＮＥがアイドリング状態よりも上昇した場合は、例えばサンプル個数Ｎに＃１（個）が設定される。

【0031】

図３、図４は、信号値算出部３における制御用信号値ＣＶを求める信号値算出処理を示す。この信号値算出処理は、クランク角センサ５からのクランクパルス信号に基づき、内燃エンジンにおける排気、吸気、圧縮、燃焼の４つの行程（エンジン２回転）に同期して実行される。

【0032】

信号値算出処理が開始されると、まず、クランクパルスの各パルス間の時間間隔から内燃エンジンの回転速度ＮＥを求め（ステップＳ１）、また、現時点での実行ステージ値ＳＴＧを実行ステージ設定部７により設定する（ステップＳ２）。

【0033】

次に、酸素信号読取部８により、酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨの最新値を読み取り、該信号値ＶＨの最新値と前回読み取った信号値ＶＨとの差の絶対値である変化量ＤＶＨを算出する（ステップＳ３）。ここで、信号値ＶＨの最新値は、ステップＳ２で設定された実行ステージ値ＳＴＧに紐付けさせて、第１記憶部９に記憶される（ステップＳ４）。

【0034】

次に、ステップＳ１で設定された現在の実行ステージ値ＳＴＧが、所定のＥＸＳＴＳＴＧ（たとえば、排気行程ＥＸの先頭である＃２４ステージ）と同一であるか否かを確認し（ステップＳ５）、現在の実行ステージ値ＳＴＧが所定のＥＸＳＴＳＴＧと同一である場合には、ステップＳ６に進み、フラグＦ＿ＥＸＩＮＩＴを「１」、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦを「０（ゼロ）」に設定し、且つ、ピーク抽出部１４のピーク値ＰＶ、計数値ＣＴＰＥＡＫ及び、閾値ＤＶＨＪＵＤをそれぞれゼロにリセットして、今回の信号値算出処理を終了する。

【0035】

ステップＳ５において、現在の実行ステージ値ＳＴＧが所定のＥＸＳＴＳＴＧと同一ではないと判定した場合には、ステップＳ７に進み、フラグＦ＿ＥＸＩＮＩＴ＝１であるか否かを判定する。Ｆ＿ＥＸＩＮＩＴ＝０であるならば、ピーク値ＰＶ等が初期設定されていないことを示すので、排気行程ＥＸからの変化量ＤＶＨのピーク値ＰＶを抽出することができない。この場合、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦを「０（ゼロ）」に設定し、且つ、ピーク抽出部１４のピーク値ＰＶ、計数値ＣＴＰＥＡＫ及び、閾値ＤＶＨＪＵＤをそれぞれゼロにリセットして、今回の信号値算出処理を終了する。

【0036】

ステップＳ７において、Ｆ＿ＥＸＩＮＩＴ＝１であるならば、ステップＳ８に進み、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦ＝１であるか否かを判定する。Ｆ＿ＢＬＯＷＯＦ＝０であるならば、ステップＳ９に進み、ステップＳ３で算出された変化量ＤＶＨがピーク値ＰＶよりも大きいか否かを判定する。変化量ＤＶＨがピーク値ＰＶよりも大きい場合には、ピーク値ＰＶの値を変化量ＤＶＨの値に上書き更新する（ステップＳ１０）とともに計数値ＣＴＰＥＡＫをゼロにリセットする（ステップＳ１１）。

【0037】

ステップＳ９において、変化量ＤＶＨがピーク値ＰＶ以下である場合には、ステップＳ１２に進み、ピーク値ＰＶに応じて閾値ＤＶＨＪＵＤを設定する。この閾値ＤＶＨＪＵＤは、例えば、所定の閾値演算係数を＃ＭＤＶＨとした場合、閾値設定部１５において次式（１）により求められる。
ＤＶＨＪＵＤ＝ＰＶ×＃ＭＤＶＨ （１）

【0038】

ステップＳ１２において閾値ＤＶＨＪＵＤが設定された場合には、ステップＳ１３に進み、ステップＳ３で算出された変化量ＤＶＨが閾値ＤＶＨＪＵＤよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１３において、変化量ＤＶＨが閾値ＤＶＨＪＵＤよりも大きいと判定した場合には、計数値ＣＴＰＥＡＫをゼロにリセットする（ステップＳ１１）。ステップＳ１３において、変化量ＤＶＨが閾値ＤＶＨＪＵＤ以下と判定した場合には、計数値ＣＴＰＥＡＫをプラス１だけインクリメントする（ステップＳ１４）。

【0039】

次に、ステップＳ１６へと進み、計数値ＣＴＰＥＡＫが所定値＃ＣＴＰＥＡＫＨよりも大きいか否かを判定する。計数値ＣＴＰＥＡＫが所定値＃ＣＴＰＥＡＫＨ以上である場合には、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦを「１」に設定し、且つ、ステップＳ２で設定された現在の実行ステージ値ＳＴＧに応じて次式（２）により読取開始ステージ値ＢＳが設定される（ステップＳ１７）。
ＢＳ＝ＳＴＧ－＃ＣＴＰＥＡＫＨ （２）

【0040】

次に、ステップＳ１８に進み、ステップＳ２で設定された現在の実行ステージ値ＳＴＧが、所定のＥＸＥＮＤＳＴＧ（たとえば、爆発（燃焼）行程ＣＭの末尾である＃２３ステージ）と同一であるか否かを確認し、現在の実行ステージ値ＳＴＧが所定のＥＸＥＮＤＳＴＧと同一である場合には、ステップＳ１９に進み、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦ＝１であるか否かを判定する。ステップＳ１９において、Ｆ＿ＢＬＯＷＯＦ＝１であるならば、ここまでに読取開始ステージ値ＢＳが設定済であることを示すので、ステップＳ１７で設定された読取開始ステージ値ＢＳに応じて、例えば、所定の実行ステージ数をＥＸＲＤＳＴＧとした場合、次式（３）により、読取終了ステージ値ＥＳが設定される（ステップＳ２０）。
ＥＳ＝ＢＳ＋ＥＸＲＤＳＴＧ （３）

【0041】

ステップＳ１９において、フラグＦ＿ＢＬＯＷＯＦ＝０である場合には、ステップＳ２１に進み、読取開始ステージ値ＢＳを代替値に設定する。ステップ２１において、読取開始ステージ値ＢＳとして例えば前記ＥＸＳＴＳＴＧが設定され、且つ、読取終了ステージ値ＥＳとして例えば前記ＥＸＥＮＤＳＴＧが設定される。

【0042】

次に、ステップＳ２２に進み、ステップＳ４において第１記憶部９内へ記憶された複数個の信号値ＶＨのうち、第１記憶部９内で読取開始ステージ値ＢＳから読取終了ステージ値ＥＳまで各紐付けされた複数個の信号値ＶＨの相加平均値が第１平均値ＦＶの最新値として第１平均値設定部１３により算出され、該算出された第１平均値ＦＶの最新値を時系列順に順次記憶するように設けられた第２記憶部１７へ記憶する（ステップＳ２３）。ステップ２３において、第１平均値ＦＶの最新値は、後述するサンプル個数カウンタＣＴＳＰの最新値に紐付けさせて、第２記憶部１７に順次記憶される。

【0043】

次にステップＳ２４に進み、ステップＳ１で算出された回転速度ＮＥに応じて、サンプル個数Ｎを設定する。次に、ステップＳ２３において第２記憶部１７に記憶された複数個の第１平均値ＦＶのうち、第２記憶部１７内で、第１平均値ＦＶの最新値からサンプル個数Ｎ個前までの分を時系列順に遡及したサンプル個数Ｎ個の第１平均値ＦＶの相加平均値を求め、これを第２平均値として設定する（ステップＳ２５）。

【0044】

次にステップＳ２６に進み、サンプル個数カウンタＣＴＳＰを＃１だけインクリメントする。なお、サンプル個数カウンタＣＴＳＰは、上記サンプルサイズ設定部１６におけるサンプル個数Ｎの最大値を上限として循環するように準備された循環（ループ）カウンタであり、この実施の形態において上記サンプル個数カウンタＣＴＳＰは、例えば、上記サンプル個数Ｎの設定可能な値を＃１～＃１６個であるとすれば、これに対応する＃０～＃１５の範囲で循環するように設定されるものである。而して上記ステップＳ２６の場合においては、上記＃１だけインクリメントされたサンプル個数カウンタＣＴＳＰが、サンプルサイズ設定部１６により予め設定されたサンプル個数Ｎの最大値（上記＃１６）に関する上限値（上記＃１５）を超えたか否かが判定され、超えたと判定された場合には、サンプル個数カウンタＣＴＳＰは＃０に設定され、斯くしてサンプル個数カウンタＣＴＳＰは所定値の範囲（＃０～＃１５の範囲）で循環（ループ）される。

【0045】

以上のように求められた第２平均値は、制御用の信号値ＣＶとして空燃比制御部４に供給され、今回の信号値算出処理を終了する。

【0046】

図５は、図３、図４の信号算出処理によって、空燃比制御部４に供給される制御用の信号値ＣＶを求める様子を示す。図４においては、内燃エンジンのクランク角センサ５からのタイミングパルス１９に対し、酸素濃度センサ２からの信号値ＶＨが、排気ＥＸ、吸気ＩＮ、圧縮ＣＰ、燃焼ＣＭの４行程（エンジン２回転）のタイミングとともに示されている。

【0047】

各排気行程ＥＸにおいては、酸素濃度センサ２が排気ではない気体中の酸素にも反応し、その信号値分が重畳されて信号値ＶＨが山型になっていることが諒解される。図３の信号算出処理では、排気行程ＥＸが開始されてから、タイミングパルス（クランクパルス）１９の１パルス毎の信号値ＶＨの変化量ＤＶＨが読み取られ（ステップＳ３）、且つ、変化量ＤＶＨのピーク値ＰＶが読み取られ（ステップＳ９～Ｓ１０）、ピーク値ＰＶに応じて閾値ＤＶＨＪＵＤを求めるのに続いて、変化量ＤＶＨが所定回数閾値ＤＶＨＪＵＤ以下となるタイミング（ステップＳ１１～Ｓ１６）に読み取り開始ステージＢＳを設定（ステップＳ１７）するという構成により、排気ではない気体中の酸素に酸素濃度センサ２が反応する図５において期間Ｔ１の信号値ＶＨを排除した信号値ＶＨ、すなわち読取開始ステージＢＳから読取終了ステージＥＳまでの図５において期間Ｔ２に読み取られる信号値ＶＨにより第１平均値ＦＶが求められる（ステップＳ２２）。

【0048】

しかも、図５に示す複数の各期間Ｔ２の信号値ＶＨからそれぞれ求められる複数の第１平均値ＦＶは、第２記憶部１７に時系列順に蓄積記憶され（ステップＳ２３）、さらに、記憶されたサンプル個数Ｎ個分の第１平均値ＦＶを相加平均した第２平均値が求められる（ステップＳ２４～Ｓ２５）。この第２平均値は上述のように、制御用の信号値ＣＶとして空燃比制御部４に供給される。

【0049】

以上説明したように、本実施形態によれば、排気弁が開いてからの期間における、クランク角に対する酸素濃度センサからの信号値ＶＨの変化に基づき、内燃エンジンの排気ではない気体の酸素に起因する信号値が含まれる期間Ｔ１を除外して信号値ＶＨの読み取りを行うので、このようにして読み取った信号値ＶＨにより算出される制御用の信号値ＣＶに基づき、空燃比制御部４は、長期間にわたって正確に排気の空燃比を算出し、空燃比制御を適切に行うことができる。

【0050】

しかも、信号値ＶＨの変化に基づいて、排気ではない気体の酸素に起因する信号値ＶＨを読み込むタイミングを排除できるので、従来のように酸素濃度センサからの信号値読み込みのタイミングを、車種の仕様に合わせて微に入り細に入り別個に設定する手間を要しない。これにより、空燃比制御装置１のスケーラビリティを向上させることができる。

【0051】

また、排気ではない気体の酸素に起因する信号値ＶＨを読み込むタイミングを排除するために、酸素濃度センサ２の信号値ＶＨの変化量ＤＶＨに応じて設定した読取開始ステージ値ＢＳから読取終了ステージ値ＥＳに至るまでの間に読み取られる信号値ＶＨを用いているので、排気ではない気体の酸素に起因する信号値が含まれる期間Ｔ１を確実に除外して信号値ＶＨを取得することができる。また、読み取った複数個の信号値ＶＨの第１平均値ＦＶに基づいて、正確に排気の空燃比を算出することができる。

【0052】

また、第１平均値ＦＶを、選出したサンプル個数Ｎ分にわたってさらに平均した値を用いて空燃比を求めることにより、空燃比をより正確に求めることができる。

【0053】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１信号値ＦＶをそのまま制御用の信号値ＣＶとして空燃比制御部４に供給してもよい。このように、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0054】

１…空燃比制御装置、２…酸素濃度センサ、３…信号値算出部、４…空燃比制御部、５…クランク角センサ、６…割込み発生部、７…実行ステージ設定部、８…酸素信号読取部、９…第１記憶部、１０…変化量算出部、１１…読取開始ステージ設定部、１２…読取終了ステージ設定部、１３…第１平均値設定部、１４…ピーク抽出部、１５…閾値設定部、１６…サンプルサイズ設定部、１７…第２記憶部、１８…第２平均値設定部、１９…タイミングパルス、２０…回転速度演算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】