JP7474207B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関において、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を制御する空燃比制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気に接するように設けられた酸素センサの出力情報により得られる空燃比に基づき、内燃機関の内燃プロセスにおける空燃比フィードバック制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、酸素センサとして、検出部の内部抵抗に基づいて酸素を検出する抵抗型酸素センサが用いられる。この酸素センサでは、排気ガス中の酸素含有量を示す第１の値が、酸素センサの検出部の抵抗に基づいて決定される。また、酸素センサの温度を示す第２の値が、酸素センサのヒータ部分の抵抗に基づいて決定される。そして、第１の値及び第２の値の関数としての空燃比が、第３の値として決定される。

この技術によれば、第３の値を決定するための関数に、第１の値にリアルタイムで影響を及ぼす第２の値が含まれるので、酸素センサの温度によりその出力特性が変化しても、空燃比が精度良く検出される。

米国特許第８９５９９８７号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、酸素センサの検出部の抵抗値及びヒータ部分の抵抗値に基づいて空燃比が算出されるので、各抵抗値が製造公差や経時変化でばらつくと、これらに基づいて得られる空燃比が大きくばらつくおそれがある。これに応じて、空燃比フィードバック制御の精度も大きく低下するおそれがある。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、酸素センサの製造公差及び経時変化による各抵抗値のばらつきに拘わらず、正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる空燃比制御装置を提供することにある。

本発明の空燃比制御装置は、
排気脈動を有する内燃機関の排気に接するように設けられ、該排気のストイキメトリック近傍の酸素濃度において抵抗値が略ステップ（階段）状に変化する検出部を有し、前記検出部の抵抗値から求める検出値が前記検出部の温度と前記排気脈動とに応じる波高値を有したパルス波状を呈する抵抗型酸素センサと、
前記検出部の温度を推定又は検出する温度読取部と、
複数の空気過剰率値を、前記温度についての複数の第１目盛値、及び前記検出値についての複数の第２目盛値との対応関係を付けて示すデータマップを参照して空気過剰率を算出する過剰率算出部とを備え、
前記空気過剰率と、目標空気過剰率との偏差に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置であって、
前記データマップと、前記検出値がリッチ領域、ストイキ領域又はリーン領域の何れの空燃比領域に該当するかを判別するためのリッチ側閾値及びリーン側閾値を前記第１目盛値との対応関係を付けて示すルックアップテーブルとを記憶している記憶部と、
前記目標空気過剰率を前記ストイキメトリック近傍に設定して前記検出値の波高値を取得するとともに、前記波高値が前記空燃比領域の何れかに該当するかを点検する特性点検部とを備え、
前記点検により前記波高値が前記リッチ側閾値及びリーン側閾値に該当するように、アフィン変換の要領で前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正する較正部を備えることを特徴とする。

この構成において、酸素センサの検出部の検出値は、内燃機関の排気脈動に応動した波高値を有するパルス波状を呈している。また、酸素センサの検出部の温度は上記波高に影響を与えており、例えば低温（１００ｄｅｇＣ以下）では波高がほぼゼロ（酸素センサ不活性）となる。

而して本発明において、空燃比（空気過剰率）は、複数の空気過剰率値を上記検出値に関する酸素センサの検出部の抵抗値（センサ電圧値）及びヒータ部の抵抗値から求める検出部の温度値との対応関係を付けて示すデータマップを介して算出されるので、検出部の抵抗値又はヒータ部の抵抗値がばらつくと、これらの抵抗値に基づいて得られる空気過剰率も不正確なものとなり、適切な空燃比フィードバック制御に支障を来たすおそれがある。

そこで、本発明では、上記データマップにおける検出値と温度との対応関係が、正確な空気過剰率を算出するための適切な関係性を呈するように、目標空気過剰率をストイキメトリック近傍に設定して実際に計測した酸素センサの検出値の波高を、標準（中央値；メディアン）的な波高値を示しているリッチ側及びリーン側閾値と各比較点検をするとともに、その点検の結果に基づいて上記実際に計測した検出値の波高値がリッチ側及びリーン側閾値に合致する（波高の尖頭が閾値に重なる）ような対応関係を提供する上記データマップの第１、第２目盛値、ルックアップテーブルのリッチ側、リーン側閾値夫々をアフィン変換して求め、かくしてデータマップ及びルックアップテーブルを較正している。

したがって、本発明によれば、各抵抗値のばらつきに対応して較正されたデータマップ及びルックアップテーブルを用いて空気過剰率を算出することにより、酸素センサの各抵抗値のばらつきに拘わらず、正確な空気過剰率を算出して適切な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

本発明において、前記特性点検部は、前記内燃機関が停止した状態で、前記検出部の温度が該検出部の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、前記検出部の温度の基準値からのずれ量を取得する温度差確認部を備え、前記点検並びに前記過剰率算出部で用いる制御用の検出部温度として、前記検出部の温度を前記ずれ量に基づいて補正した値を用いてもよい。

これによれば、一旦加熱されて昇温した検出部の温度が酸素濃度センサの雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過してから、基準値からのずれ量に基づいて補正された制御用の検出部温度に基づいて制御が行われるので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

この場合、前記特性点検部は、前記制御用の検出部温度が所定値以下の場合に、前記検出部の抵抗値から求める検出値の所定時間内における平均値と前記リーン側閾値との偏差を取得する電圧差確認部を備え、前記点検並びに前記過剰率算出部に用いる制御用の検出値として、前記抵抗値から求める検出値を前記偏差に基づいて補正した値を用いてもよい。

これによれば、検出部温度が充分に低い所定値以下のとき、すなわち酸素濃度センサが不活性で検出値を示す電圧が動かない状態で、リーン側閾値との偏差が求められ、該偏差に基づいて補正された制御用の検出値に基づいて制御が行われるので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

この場合、前記複数の第１目盛値を拡大又は縮小することにより前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正するための第１較正倍率値を記憶しており、時間の経過に伴って変化する前記制御用の検出値の波高のうち前記リーン側閾値に近い波高の尖頭と該リーン側閾値とを対比した場合に、該尖頭が前記リーン領域にある場合には前記第１較正倍率値を増加し、該尖頭が前記ストイキ領域にある場合には該第１較正倍率値を減少してもよい。

これによれば、検出値のリーン側閾値に近い波高の尖頭がリーン側閾値に近づくので、リーン側の波高値がリーン側閾値に該当するようにデータマップ及びルックアップテーブルを較正することができる。

本発明において、前記較正部は、前記複数の第２目盛値、前記リッチ側閾値及び前記リーン側閾値へと乗じることにより前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正するための第２較正倍率値を有しており、時間の経過に伴って変化する前記制御用の検出値の前記波高のうちの前記リッチ側閾値に近い波高の尖頭が前記リッチ領域にある場合は第２較正倍率値を増加し、該尖頭が前記ストイキ領域にある場合は第２較正倍率値を減少してもよい。

これによれば、検出値のリッチ側閾値に近い波高の尖頭がリッチ側閾値に近づくので、リッチ側の波高値がリッチ側閾値に該当するようにデータマップ及びルックアップテーブルを較正することができる。

本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備える内燃機関の主要部の構成を模式的に示す模式図である。 図１の内燃機関のＥＣＵにおける主要な構成を示すブロック図である。 図２のＥＣＵにおいて過剰率算出部により空気過剰率を算出する過剰率算出処理を示すフローチャートである。 図３の処理において、ストイキ領域における空気過剰率を算出する様子を示すグラフである。 図３の処理において、リーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦを求めるためのルックアップテーブルに対応するグラフ、及び空気過剰率を算出するためのデータマップを示す図である。 図３の処理によって算出される空気過剰率λの変化の様子を模式的に示すグラフである。 内燃機関を搭載した車両を運転しながら得られた時間経過に伴い、電圧算出部が出力する電圧値の変化を表す電圧波形を示す波形図である。 （ａ）～（ｄ）は、図２の構成における特性点検部による点検及び較正部による較正の例を示す図である。

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を備える４サイクル形式の内燃機関の主要部の構成を示す。この空燃比制御装置は、内燃機関の排気中の酸素濃度に基づいて得られる空気過剰率と、目標空気過剰率との偏差に基づいて空燃比フィードバック制御を行う機能を有する。

同図に示すように、この内燃機関の機関本体１は、吸入ポートに設けられた吸気管２と、吸気管２内に設けられてエアクリーナ４から吸入ポートに供給される吸気の量を開度に応じて調整するスロットル弁３とを備える。

スロットル弁３には、スロットル弁３の開度を検出するスロットルセンサ５が設けられる。吸気管２の吸入ポート近傍には、燃料を噴射する燃料噴射弁６が設けられる。燃料噴射弁６には、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって燃料が圧送される。

吸気管２には、吸気管２における吸気圧を検出する吸気圧センサ７及び吸気管２内の吸入空気の温度を検出する吸気温センサ８が設けられる。機関本体１の排気ポートに連結された排気管１０内には、排気管１０の排気中の未燃焼成分を低減させる触媒１１及び排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ１２が設けられる。

機関本体１には、点火装置１４に接続された点火プラグ１３が固着される。ＥＣＵ（電子制御ユニット）１５が点火装置１４に対して点火タイミングの指令を発することにより、機関本体１のシリンダ燃焼室内で火花放電が生じる。

ＥＣＵ１５には、スロットルセンサ５、吸気圧センサ７、吸気温センサ８、酸素センサ１２、冷却水温センサ１７、及び大気圧を検出する大気圧センサ２０のそれぞれの検出値を示すアナログ電圧が入力される。また、ＥＣＵ１５には、上記の燃料噴射弁６が接続される。

ＥＣＵ１５には、さらに、クランク角度センサ１９からのクランク軸１８の回転角度位置を示す信号が入力される。すなわち、クランク角度センサ１９は、クランク軸１８に連動して回転するロータ１９ａの外周に所定角度（例えば、１５度）毎に設けられた複数の凸部を、ロータ１９ａの外周近傍に配置されたピックアップ１９ｂによって磁気的あるいは光学的に検出し、ピックアップ１９ｂからクランク軸１８の所定角度の回転毎にパルス（クランク信号）を発生する。

具体的には、クランク角度センサ１９は、ピストン９が上死点に至る毎に、又はクランク軸１８が３６０度回転する毎に基準角度を示す信号をＥＣＵ１５に出力する。

図２は、ＥＣＵ１５における主要な構成を示す。同図に示すように、ＥＣＵ１５に排気中の酸素濃度の検出信号を供給する酸素センサ１２は、排気脈動を有する内燃機関の排気に接するように設けられて排気中の酸素濃度を検出する検出部としてのセンサ素子１２ａと、センサ素子１２ａに隣接してセンサ素子１２ａを加熱するセンサヒータ１２ｂとを備える。

センサ素子１２ａは、内燃機関の排気がストイキメトリック近傍の酸素濃度である際に略ステップ状に変化する抵抗値を有し、該抵抗値から求める検出値がセンサ素子１２ａの温度と前記排気脈動とに応じた波高値を有するパルス波状を呈する。センサ素子１２ａとしては、本実施形態では、酸素濃度に応じて抵抗値が変化する抵抗型酸素センサであるチタニア型のセンサ素子が用いられる。

ＥＣＵ１５は、センサヒータ１２ｂを制御するヒータ制御器２２と、センサ素子１２ａの温度を示す温度値Ｔを算出する温度読取部としての温度算出部２３と、センサ素子１２ａの出力信号を、排気中の酸素濃度を示す検出値としての電圧値ＶＨＧに変換する電圧算出部２４とを備える。

ヒータ制御器２２によるセンサヒータ１２ｂの温度の制御は、不図示の電源（蓄電池）からセンサヒータ１２ｂに供給される通電電流量ＩをＥＣＵ１５でパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより行われる。また、温度算出部２３による温度値Ｔの算出は、たとえば、センサヒータ１２ｂに印加されたヒータ電圧及び通電電流量Ｉの各値をＥＣＵ１５で読み取ってセンサヒータ１２ｂの抵抗値を求め、該抵抗値を、ＥＣＵ１５に予め準備されたヒータ抵抗値及び温度値Ｔ間の対応関係を示すテーブルデータあるいは計算式によって換算することにより行われる。温度算出部２３及び電圧算出部２４における算出結果は、後述する過剰率算出部２５の代替値演算部２６に供給される。

また、ＥＣＵ１５は、クランク角度センサ１９の検出結果に基づいて内燃機関の回転速度ＮＥ及び角速度ＮＥＴＣを算出する回転速度演算部２７と、温度算出部２３からの温度値Ｔ、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧ、及び回転速度演算部２７からの角速度ＮＥＴＣに基づいて空気過剰率λを算出する過剰率算出部２５とを備える。

さらに、ＥＣＵ１５は、目標とする空気過剰率λｃｍｄを触媒１１における貯蔵酸素量の推定値等に基づいて算出する目標値演算部２８と、回転速度演算部２７からの回転速度ＮＥ、及び吸気圧センサ７からの吸気管２内の圧力ＰＭに基づいて基本噴射量ＢＪを算出する基本噴射量演算部２９と、過剰率算出部２５により算出された空気過剰率λを目標空気過剰率λｃｍｄに一致させるべく、基本噴射量演算部２９が算出した基本燃料噴射量ＢＪを補正するためのフィードバック係数ｋを求めるフィードバック係数演算部３０と、フィードバック係数ｋ及び基本噴射量ＢＪに基づいて噴射量Ｔｉを算出するとともに、燃料噴射弁６を作動させる噴射量演算部３１とを備える。

フィードバック係数演算部３０においては、空気過剰率λと目標空気過剰率λｃｍｄとの偏差に基づいたＰＩＤ制御が行われてフィードバック係数ｋが演算される。噴射量演算部３１によりフィードバック係数ｋ及び基本噴射量ＢＪに基づいて算出される噴射量Ｔｉに基づき、これに対応する時間だけ、燃料噴射弁６が開弁される。而して、機関本体１のシリンダ燃焼室内には空気過剰率λと目標空気過剰率λｃｍｄとの比較に基づいた上記ＰＩＤ制御のフィードバック係数ｋに応じた量の燃料が噴射される。

過剰率算出部２５は、温度算出部２３からの電圧値ＶＨＧ及び温度算出部２３からの温度値Ｔに基づき、電圧値ＶＨＧを、その温度特性を補償しつつ空気過剰率に対してリニアライズ変換したデータＬＤを用いて排気の空気過剰率λを算出するものである。ただし、この算出は、後述するように、電圧値ＶＨＧがリーン側閾値ＬＲＥＦ以下の場合に適用され、電圧値ＶＨＧがリーン側閾値ＬＲＥＦより大きいときには、別の方法で空気過剰率λが求められる。

過剰率算出部２５は、内燃機関のクランク角速度ＮＥＴＣに基づいて内燃機関のトルク値ＴＱを算出するトルク演算部３２と、上述のリニアライズ変換についての変換限界閾値を設定する限界閾値設定部３３と、空気過剰率λの代替値Ｒを算出するのに必要なデータや、後述するデータマップ及びルックアップテーブルを記憶する記憶部３４と、代替値Ｒを算出する代替値演算部２６とを備える。

限界閾値設定部３３は、変換限界閾値として、リーン側の変換限界域値であるリーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側の変換限界閾値であるリッチ側閾値ＲＲＥＦを、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧについて設定する。ただし、チタニア型のセンサ素子１２ａは、温度が変化すると、出力値のダイナミックレンジ（センサ出力電圧の線形領域の最小値と最大値の各値）が変化するため、温度算出部２３からの温度値Ｔに応じて変換限界閾値を変化させる必要がある。

図５を併せて参照して、該図５は、温度算出部２３が算出する温度値Ｔに対応する図５において左右方向の第１目盛値Ｇ１と、電圧算出部２４が算出する電圧値ＶＨＧに対応する図５において上下方向の第２目盛値Ｇ２とを有するとともに、電圧値ＶＨＧ及び温度値Ｔを座標として対応付けられた複数個の前記データＬＤの数値が設定されているデータマップを掲出したものであり、しかも、リーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦを求めるためのグラフ３５、３６に対応するルックアップテーブルの各一例をデータマップ上に夫々重ね合わせた図として示している。

すなわち、データマップは、複数の空気過剰率値を、温度値Ｔについての複数の第１目盛値Ｇ１、及び電圧値ＶＨＧ（検出値）についての複数の第２目盛値Ｇ２との対応関係を付けて示すものである。ルックアップテーブルは、電圧値ＶＨＧがリッチ領域、ストイキ領域又はリーン領域の何れの空燃比領域に該当するかを判別するためのリッチ側閾値ＲＲＥＦ及びリーン側閾値ＬＲＥＦを第１目盛値Ｇ１との対応関係を付けて示すものである。

このようなデータマップと、グラフ３５、３６に対応するルックアップテーブルとをＥＣＵ１５内の記憶部３４に予め記憶しておくことにより、これらを用いて電圧値ＶＨＧをリニアライズ変換したデータＬＤと、リーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦとを容易に取得して設定することができる。

グラフ３５は、例えば、リーン領域とストイキ領域との境界としての空気過剰率λを１．０２とし、この値となるような電圧値ＶＨＧ及び温度値Ｔを座標とした上記データマップ上の点を複数点求め、これら複数の点の間をそれぞれ線補間で結んだグラフである。またグラフ３６は、例えば、ストイキ領域とリッチ領域との境界としての空気過剰率λを０．９８とし、この値に対応する電圧値ＶＨＧ及び温度値Ｔを座標とした上記データマップ上の複数の点を求め、これら複数の点の相互間をそれぞれ線補間で結んだグラフである。

例えば、限界閾値設定部３３は、グラフ３５に対応するルックアップテーブルからは、温度算出部２３からの温度値Ｔがｔ０である場合、その座標ｔ０から導かれる電圧値ｖ０を、リーン領域とストイキ領域との境界についてのリーン側閾値ＬＲＥＦとして設定することができる。同様に、グラフ３６に対応するルックアップテーブルからは、温度算出部２３からの温度値Ｔがｔ０である場合、その座標ｔ０から導かれる電圧値ｖ１を、ストイキ領域とリッチ領域との境界についてのリッチ側閾値ＲＲＥＦとして設定することができる。

また、記憶部３４は、代替値Ｒの算出に必要なデータとして、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧが変換限界閾値ＬＲＥＦ以下のとき、燃料噴射弁６による燃料噴射の実行時間Ｔｉ１、トルク値ＴＱ１、変換限界閾値ＬＲＥＦに関する空気過剰率λｂを記憶する。

代替値演算部２６は、電圧値ＶＨＧが変換限界閾値ＬＲＥＦを超えているとき、直前の燃料噴射の実行時間をＴｉ２、直前のトルク値をＴＱ２として、次式（１）により代替値Ｒを算出する。
Ｒ＝（（Ｔｉ１÷Ｔｉ２）÷（ＴＱ１÷ＴＱ２））×λｂ （１）

そして、過剰率算出部２５は、電圧値ＶＨＧが変換限界閾値ＬＲＥＦを超えている場合には、上述のリニアライズ変換したデータＬＤとしての空気過剰率λに代えて、代替値Ｒを排気の空気過剰率λとみなす。

図３は、過剰率算出部２５における空気過剰率λを算出する過剰率（ラムダ）算出処理を示す。なお、この過剰率算出処理を含むＥＣＵ１５による制御は、クランク角度センサ１９からのクランク軸１８の回転角度位置を示すパルス信号に基づき、内燃機関の行程に同期して実行される。

過剰率算出処理が開始されると、ステップＳ１において、トルク演算部３２により、回転速度演算部２７からのクランク角速度ＮＥＴＣに基づいて内燃機関のトルクＴＱを算出する。

なお、トルクＴＱの算出に際しては、内燃機関における吸気、圧縮、燃焼膨張、排気の各行程を有する内燃機関の連続する２つの行程の各々に対応した内燃機関のクランク軸の２つの角速度が算出され、これに基づき、内燃機関が発生する発生トルクが精度よく算出される（特許第６２５４６３３号公報参照）。

次に、ステップＳ２において、温度算出部２３からの温度値Ｔに基づき、限界閾値設定部３３により、図５のグラフ３５、３６に対応するルックアップテーブルを用いて、リーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦを設定する。

次に、ステップＳ３において、電圧算出部２４から電圧値ＶＨＧを取得し、該電圧値ＶＨＧを後述する電圧差確認部４３で得られる偏差ＶＤにより補正して、制御用の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎを設定する。

次に、ステップＳ４において、ステップＳ２で取得した温度値Ｔ、ステップＳ３で取得した電圧値ＶＨＧｃｏｎに基づき上述のデータマップ（図５）が走査され、かくして、電圧値ＶＨＧｃｏｎの値をその温度特性を補償しつつ空気過剰率λへとリニアライズ変換したデータＬＤが取得される。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ３で取得した電圧値ＶＨＧｃｏｎが、ステップＳ２で設定したリッチ側閾値ＲＲＥＦよりも小さいか否かを判定する。小さいと判定した場合には、続くステップＳ６においてフラグＦ＿ＤＥＴＥＣＴをゼロに設定しつつステップＳ１６に進み、上記データＬＤの値を空気率過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡとして設定し、図３の過剰率算出処理を終了する。

ステップＳ５において、電圧値ＶＨＧｃｏｎがリッチ側閾値ＲＲＥＦよりも小さくはないと判定した場合には、ステップＳ７において、ステップＳ３で取得した電圧値ＶＨＧｃｏｎが、ステップＳ２で設定したリーン側閾値ＬＲＥＦよりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ７において、上記電圧値ＶＨＧｃｏｎが大きくはないと判定した場合には、ステップＳ８において、ステップＳ２で取得したリーン側閾値ＬＲＥＦの電圧値ｌｒｅｆ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦの電圧値ｒｒｅｆと、電圧値ｌｒｅｆに対応する所定のストイキ領域とリーン領域との境界としての空気過剰率λ値（この実施の形態においては、λ＝１．０２）と、電圧値ｒｒｅｆに対応する所定のリッチ領域とストイキ領域との境界としての空気過剰率λ値（この実施の形態においては、λ＝０．９８）と、ステップＳ３で取得した電圧値ＶＨＧとに基づき、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧを、酸素センサ１２の温度特性を補償しつつ空気過剰率に対してリニアライズ変換したデータＬＤとしての空気過剰率λを算出し、ステップＳ９に進む。

図４を併せて参照して、上記ステップＳ８におけるリニアライズ変換したデータＬＤとしての空気過剰率λは、前記所定のストイキ領域とリーン領域との境界としての空気過剰率λを予め数値設定することが可能な変数＃ＬＬＭＤ(たとえば１．０２）、及び、前記所定のリッチ領域とストイキ領域との境界としての空気過剰率λを予め設定することが可能な変数＃ＲＬＭＤ（たとえば０．９８）であるとすれば、図４に示すようなグラフで表すことができる。該グラフの、図４において左右方向の横軸は電圧値ＶＨＧであり、図４において上下方向の縦軸は空気過剰率λである。したがって、例えば電圧値ＶＨＧがｖｈｇ１である場合、これに対応する空気過剰率λの値λ１は、次式（２）により算出することができる。
λ1=(((vhg1-rref)÷(lref-rref))×(#LLMD-#RLMD))＋＃RLMD （２）

ステップＳ９では、燃料噴射弁６による直前の燃料噴射の実行時間Ｔｉ、ステップＳ１で算出したトルクＴＱをそれぞれＴｉ１、ＴＱ１とし、リーン側閾値ＬＲＥＦに関する空気過剰率λをλｂとして記憶部３４により記憶する。ほぼ同時に、前記記憶の有効時間を示すカウントダウンタイマー値ＴＩＭＥＲをその所定の初期値である＃ＴＭＩＮＴでリセットする。続いて、フラグＦ＿ＤＥＴＥＣＴを１に設定するとともにステップＳ１６に進み、上記ステップＳ８で取得したデータＬＤの値を、空気率過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡとして設定し、図３の過剰率算出処理を終了する。

このとき、λｂとしては、ステップＳ８で取得したデータＬＤの値が記憶される。その際に、データＬＤの値の移動平均をλｂとして記憶するのが好ましい。例えば、次式（３）で求められる空気過剰率λ（データＬＤ）の指数移動平均λａがλｂとして記憶される。
λａ＝ＬＤ×ｋ１＋λａｂ×（１－ｋ１） （３）

ここで、ｋ１は移動平均係数であり、λａｂは記憶部３４が記憶している前回制御周期での移動平均値である。移動平均係数ｋ１としては、例えば０．３４が用いられる。

また、このとき、記憶部３４は、燃料噴射の実行時間Ｔｉ１及び前記トルク値ＴＱ１として、それぞれ移動平均値を記憶するのが好ましい。例えば、燃料噴射の実行時間Ｔｉの指数移動平均ＴｉＦＬＴが次式（４）で求められてＴｉ１として記憶されるとともに、前記トルク値ＴＱの指数移動平均ＴＱＦＬＴが次式（５）で求められてＴＱ１として記憶される。
ＴｉＦＬＴ＝Ｔｉ×ｋ２＋ＴｉＦＬＴｂ×（１－ｋ２） （４）
ＴＱＦＬＴ＝ＴＱ×ｋ３＋ＴＱＦＬＴｂ×（１－ｋ３） （５）

ここで、ｋ２、ｋ３は移動平均係数であり、ＴｉＦＬＴｂ、ＴＱＦＬＴｂは記憶部３４が記憶している前回制御周期での移動平均値である。この実施の形態においては、移動平均係数ｋ１、ｋ２、及びｋ３として、それぞれ異なる値を用いることができる。

次に、ステップＳ７において、ステップＳ３で取得した電圧値ＶＨＧｃｏｎがリーン側閾値ＬＲＥＦよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１０において、上述のカウントダウンタイマー値ＴＩＭＥＲがゼロに到達しているか否かを判定する。そして、ＴＩＭＥＲがゼロに到達しているならば、フラグＦ＿ＤＥＴＥＣＴを０にリセットする（ステップＳ１１）。

次に、ステップＳ１２に進み、フラグＦ＿ＤＥＴＥＣＴ＝１であるか否かを判定する。Ｆ＿ＤＥＴＥＣＴ＝１であるならば、記憶部３４にリーン側閾値ＬＲＥＦに関する空気過剰率λｂ、燃料噴射の実行時間Ｔｉ１、及び、トルク値ＴＱ１が記憶されていることを示すので、ステップＳ１３に進み、代替値演算部２６において、上述の式（１）により代替値Ｒを算出するとともに、データＬＤの値を代替値Ｒに設定する。

次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で設定したデータＬＤの値が所定の上限値＃ＬＬＭＴよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１３で設定したデータＬＤの値が上限値＃ＬＬＭＴよりも大きい場合には、データＬＤの値を上限値＃ＬＬＭＴに設定する（ステップＳ１５）。この場合、上限値＃ＬＬＭＴとして、例えば１．２５を用いることができる。

なお、上記ステップＳ１２において、Ｆ＿ＤＥＴＥＣＴ＝０であるならば、記憶部３４にリーン側閾値ＬＲＥＦに関する空気過剰率λｂ、燃料噴射の実行時間Ｔｉ１、及び、トルク値ＴＱ１に関する有効な値が記憶されていないことを示すので、代替値Ｒを算出することができない。この場合も、データＬＤの値は上記上限値＃ＬＬＭＴに設定される（ステップＳ１５）。

而して、上記ステップＳ１３又はステップＳ１５で設定されたデータＬＤの値は空気率過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡとして設定され(ステップＳ１６）、これにより、図３の過剰率算出処理を終了する。

図３の過剰率算出処理が終了すると、ＥＣＵ１５は、図３の過剰率算出処理で算出された空気過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡを、上述のように、目標値演算部２８からの目標とする空気過剰率λｃｍｄに一致させるべく、フィードバック係数演算部３０のＰＩＤ制御により、燃料噴射弁６による燃料の噴射量を制御する。

図６は、図３の過剰率算出処理によって算出される空気過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡの変化の様子を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は時間経過を示す数値であり、縦軸は空気過剰率λである。

図６におけるグラフ３７は、図６において左右方向の横軸の、左端側から中央付近までの範囲において、実際の排気の空気過剰率λを一定の変化率で徐々に増加させ、且つ、続く上記横軸の中央付近から右端側までの範囲において、実際の排気の空気過剰率λを一定の変化率で徐々に減少させた場合において、それをＥＣＵ１５の電圧算出部２４で読み取った電圧値ＶＨＧを、その温度特性を補償しつつ空気過剰率λに対して直接的にリニアライズ変換したデータを用いて空気過剰率λ値を算出した場合の空気過剰率λ値の数値変化を示す。

グラフ３８は、同様に、上記横軸の左端から右端まで実際の排気の空気過剰率λを一定の変化率で徐々に増加乃至減少させた場合において、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧがリーン側域値ＬＲＥＦの電圧値ｌｒｅｆ以下であるときは、上述のデータマップ（図５）又は式（２）で電圧値ＶＨＧを直接的にリニアライズ変換したデータを用いて空気過剰率λ値を算出しているが、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧがリーン側域値ＬＲＥＦの電圧値ｌｒｅｆ（空気過剰率λの値１．０２０に対応）を超える場合には、上記電圧値ＶＨＧをリニアライズ変換したデータに代えて上述の数式（１）により取得した代替値Ｒを空気過剰率λ値としたときのその空気過剰率λ値の数値変化を示している。

斯くして、実際の排気の空気過剰率λが１．０２０以下の場合には、それに応答する電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧは上記実際の排気の空気過剰率λに対して比例的（線形）に変化するため、実際の排気の空気過剰率λが１．０２０以下の場合には、グラフ３７及びグラフ３８は共に、上記実際の排気の空気過剰率λの上記一定変化に追従して直線的に推移しているが、排気の空気過剰率λが１．０２０を超える場合には、その状況下での非線形性を呈する電圧値ＶＨＧが急激に増加方向に変化するため、電圧値ＶＨＧを直接的にリニアライズ変換したデータに基づく空気過剰率λ値を示すグラフ３７も同じく増加方向へと急峻且つ非線形に変化する。一方、グラフ３８では、排気の空気過剰率λが１．０２０（上記＃ＬＬＭＤ）を超える場合にも空気過剰率λ値ＬＡＭＢＤＡが排気の空気過剰率λ（空燃比）に対して直線状に変化しており、実際の排気の空気過剰率λと連動している。

したがって、過剰率算出処理により、電圧値ＶＨＧがリーン側閾値ＬＲＥＦ以下の場合には、上述のリニアライズ変換したデータを用いて空気過剰率λを算出し、電圧値ＶＨＧがリーン側閾値ＬＲＥＦを超える場合には、上述の数式（１）で空気過剰率λを算出する（グラフ３８）ことにより、過剰率算出部２５は、図６のグラフの全範囲にわたって実際の排気の空気過剰率λと連動し比例的に変化する空気過剰率λ値をフィードバック係数演算部３０に供給できることがわかる。これにより、フィードバック係数演算部３０によるＰＩＤ制御の中断が抑制される。

ところで、製造公差等によりセンサ素子１２ａ（検出部）やセンサヒータ１２ｂ（ヒータ部）の抵抗値がばらつくと、これらの抵抗値に基づいて得られる空気過剰率も不正確なものとなり、空燃比フィードバック制御に支障を来たすおそれがある。

そこで、過剰率算出部２５は、上記の抵抗値のばらつきに応じて変化する電圧値ＶＨＧ（検出値）の特性を点検する特性点検部４０と、その点検結果に基づいて上述のデータマップ及びルックアップテーブルを較正する較正部４１とを備える。

特性点検部４０は、温度Ｔの基準値からのずれ量ＴＤを確認して制御用の温度Ｔｃｏｎを設定する温度差確認部４２と、センサ素子１２ａの電圧値ＶＨＧの所定時間内における平均値ＶＨＧＳＴＤとリーン側閾値ＬＲＥＦとの偏差ＶＤを確認して制御用の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎを設定する電圧差確認部４３とを有し、設定した制御用の温度Ｔｃｏｎ及び制御用の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎとに応じて、ＥＣＵ１５に接続された酸素濃度センサ１２の出力特性を点検するように構成される。

温度差確認部４２は、内燃機関が停止した状態で、センサ素子１２ａの温度Ｔがセンサ素子１２ａの雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、温度Ｔの基準値からのずれ量ＴＤを取得する。そして、温度差確認部４２は、電圧値ＶＨＧの特性の点検並びに過剰率算出部２５で用いる制御用の温度として、センサ素子１２ａの温度Ｔを、ずれ量ＴＤに基づいて補正した値Ｔｃｏｎ（この実施の形態においてはＴｃｏｎ＝Ｔ＋ＴＤ）を設定する。

上記の温度Ｔｃｏｎを設定するための基準値Ｔｒｅｆは、例えば、冷却水温センサ１７により得られるエンジン温度に吸気温センサ８により得られる吸気温度を加えて２で除する｛Ｔｒｅｆ＝（エンジン温度＋吸気温度）÷２｝ことにより求めることができる。これにより、冷却水温センサ１７及び吸気温センサ８の各読取での量子化誤差による影響を軽減して上記制御用の温度Ｔｃｏｎを精度よく設定することができる。

この場合、制御用の温度Ｔｃｏｎは常温下かつ始動前のエンジン温度及び吸気温度と同じになるように設定される。かくして、温度差確認部４２は、上記のデータマップ及びグラフ３５、３６に対応するルックアップテーブルを、図５において左右方向（第１目盛値Ｇ１方向）へと実質的に平行移動させることになる。

続いて、電圧差確認部４３は、センサ素子１２ａの上記制御用の温度Ｔｃｏｎが所定値以下（例えば、上記基準値Ｔｒｅｆに同じ）の場合に、センサ素子１２ａの抵抗値から求める電圧値ＶＨＧの所定時間内における平均値ＶＨＧＳＴＤとリーン側閾値ＬＲＥＦとの偏差ＶＤを取得する。そして、電圧差確認部４３は、上述の特性の点検及び過剰率算出部２５で用いる制御用の電圧値（検出値）として、前記抵抗値から求める電圧値ＶＨＧを偏差ＶＤに基づいて補正した電圧値ＶＨＧｃｏｎ（＝ＶＨＧ＋ＶＤ）を設定する。

この場合、センサ素子１２ａの温度Ｔｃｏｎが充分に低く酸素濃度センサが不活性となる状況では、電圧値ＶＨＧの波高がほぼゼロ（電圧値ＶＨＧが動かない状態）になるとともに、標準的な抵抗値を有するセンサ素子１２ａから読み取り可能な電圧値ＶＨＧｒｅｆは、上記グラフ３５及びグラフ３６と同一値になる（電圧値ＶＨＧｒｅｆとグラフ３５、３６が重なり合う）。すなわち、上記制御用の温度Ｔｃｏｎが所定値以下の場合に、標準電圧値ＶＨＧｒｅｆはグラフ３５（リーン側閾値ＬＲＥＦ）に等しくなるので、制御用の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎを設定するための基準値は、グラフ３５に対応するルックアップテーブルを上記充分に低い温度Ｔｃｏｎで走査することにより、求めることができる。また、上記の平均値ＶＨＧＳＴＤは、例えば、５秒間の期間で多数回読み取った電圧値ＶＨＧの相加平均値から求めることができ、これにより、電圧値ＶＨＧの読取における量子化誤差による影響を軽減して偏差ＶＤを取得するとともに、制御用の電圧値ＶＨＧｃｏｎを精度よく設定することができる。

斯くして、制御用の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎは制御用の温度Ｔｃｏｎが所定値以下の場合のグラフ３５（リーン側閾値ＬＲＥＦ）と同じになるように補正される。これにより、電圧差確認部４３は、上記のデータマップを、図５において上下方向（第２目盛値Ｇ２方向）へと実質的に平行移動させることになる。

実際にＥＣＵ１５に接続された酸素濃度センサ１２の点検に際しては、特性点検部４０は、目標値演算部２８を通じて目標空気過剰率λｃｍｄをストイキメトリック近傍に設定して電圧値ＶＨＧｃｏｎの波高値を取得するとともに、この波高値が空燃比領域の何れかに該当するかを点検する。

また、較正部４１による較正に際しては、上記点検の結果を受けて、上記データマップ及びグラフ３５、３６に対応するルックアップテーブルが較正される。

図７には、特性点検部４０により、目標空気過剰率λｃｍｄをストイキメトリック近傍に設定した状態で内燃機関に標準的な抵抗値を有する酸素濃度センサ１２を搭載した車両を運転しながら得られた電圧値（検出値）ＶＨＧｒｅｆについて、その時間経過に伴う変化を表す電圧波形４４が示されている。また図７には、検証用として臨時に併設した広帯域（ワイドバンド）空燃比センサの出力信号の波形を示す空燃比波形４５が併せて示されている。

４サイクル内燃機関において、排気管内の排気及び当該排気に含まれる酸素濃度は脈動をしているので、図７に示すように、標準的な抵抗値を有する酸素濃度センサ１２のセンサ素子１２ａから読み取られる電圧値（検出値）ＶＨＧｒｅｆの電圧波形４４及び併設された空燃比センサの空燃比波形４５は、時間の経過に伴い振動的に遷移する波高を有した波形として観測されるのであるが、特に空燃比波形４５が、空気過剰率λが１．０となるレベルを跨ぐ図示の期間Ｐにおいては、元よりセンサ素子１２ａの抵抗値はストイキメトリック近傍の酸素濃度においてステップ（階段）状に急峻な変化をする特性を有していることから、電圧波形４４の波高Ｍ（検出値の波高値）は同期間Ｐにおける空燃比波形４５の波高と比して非常に大きく振動する波形として観測される。そして、このように大きく振動する電圧波形４４の波高の遷移に沿うように、上記のグラフ３６（リッチ側閾値ＲＲＥＦ）及びグラフ３５（リーン側閾値ＬＲＥＦ）に対応するルックアップテーブルがそれぞれ設定されている。

すなわち、図示の期間Ｐにおいて、標準的な抵抗値を有する酸素濃度センサ１２から得られる電圧波形４４での各波高Ｍの尖頭のうち、図７において下方のリッチ側閾値ＲＲＥＦに近いリッチ側尖頭４６は、多数のものがほぼリッチ側閾値ＲＲＥＦ上に位置する一方、図７において上方のリーン側閾値ＬＲＥＦに近いリーン側尖頭４７は、多数のものがほぼリーン側閾値ＬＲＥＦ上に位置する。

換言すると、目標空気過剰率λｃｍｄをストイキメトリック近傍に設定して図示の期間Ｐの状態を再現する如くに空燃比のフィードバック制御を実施しながら前記実際にＥＣＵ１５に接続された酸素濃度センサ１２の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎが表出する波高ＭをＥＣＵ１５で計測するとともに、その波高Ｍの尖頭がリーン側閾値ＬＲＥＦ及びリッチ側閾値ＲＲＥＦと合致しているか否かを点検することにより、上記標準的な抵抗値での電圧値ＶＨＧｒｅｆの特性からの電圧値ＶＨＧｃｏｎの特性ずれが如何ほどであるかを把握し、取得することができる。

斯くして、特性点検部４０は、目標空気過剰率λｃｍｄをストイキメトリック近傍に設定して空燃比フィードバック制御を実施しながら、ＥＣＵ１５に接続された酸素濃度センサ１２の電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎについて波高Ｍの尖頭値を取得し、該波高Ｍの尖頭値がリッチ領域、ストイキ領域又はリーン領域の何れかに該当するかを点検するように構成される。また、この点検結果に基づいて、較正部４１は、波高Ｍの尖頭値が前記リッチ側閾値ＲＲＥＦ及びリーン側閾値ＬＲＥＦに適合するように、アフィン変換を施して前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正することができる。

具体的には、較正部４１は、所謂アフィン変換の要領で、複数の第１目盛値Ｇ１及び複数の第２目盛値Ｇ２を拡大又は縮小することによりデータマップ及びルックアップテーブルを較正するための第１較正倍率値Ｃ１及び第２較正倍率値Ｃ２を備えている。

図８（ａ）～（ｄ）を併せて参照しつつ詳述すると、較正部４１は、時間の経過に伴って変化する制御用の電圧値ＶＨＧｃｏｎのリーン側尖頭値４７ｖとグラフ３５（リーン側閾値ＬＲＥＦ）に対応するルックアップテーブルとを対比した際に、例えば、リーン側尖頭値４７ｖがリーン領域にある場合には第１較正倍率値Ｃ１を増加してデータマップ及びルックアップテーブルを図８において右側方向に向けて拡大し（図８（ａ）参照）、リーン側尖頭値４７ｖがストイキ領域にある場合には第１較正倍率値Ｃ１を減少してデータマップ及びルックアップテーブルを図８において左側方向に向けて縮小する（図８（ｂ）参照）。

すなわち、較正部４１は、上記増加又は減少した第１較正倍率値Ｃ１をデータマップ及びルックアップテーブルの第１目盛値Ｇ１に乗じることにより、所謂アフィン変換の要領でデータマップ及びルックアップテーブルを実質的に拡大又は縮小することで較正をする。なお、第１目盛値Ｇ１の拡縮原点には、０ケルビン（マイナス２７３．１５ｄｅｇＣ；絶対零度）を採用することができる。このとき、記憶部３４に記憶されている複数の第１目盛値Ｇ１の較正前の値をＴｋ（摂氏温度）とした場合、較正後の制御用第１目盛値Ｔｋｃａｌは、次式（６ａ）により求められる。
Ｔｋｃａｌ＝（Ｔｋ＋２７３．１５）×Ｃ１－２７３．１５ （６ａ）

また、較正部４１は、時間の経過に伴って変化する制御用の電圧値ＶＨＧｃｏｎのリッチ側尖頭値４６ｖとグラフ３６（リッチ側閾値ＲＲＥＦ）に対応するルックアップテーブルとを対比した際に、例えば、リッチ側尖頭値４６ｖがリッチ領域にある場合には第２較正倍率値Ｃ２を増加してデータマップ及びルックアップテーブルを図８において下方向に向けて拡大し（図８（ｄ）参照）、リッチ側尖頭値４６ｖがストイキ領域にある場合には第２較正倍率値Ｃ２を減少してデータマップ及びルックアップテーブルを図８において上方向に向けて縮小する（図８（ｃ）参照）。

すなわち、較正部４１は、上記増加又は減少した第２較正倍率値Ｃ２をデータマップ及びルックアップテーブルの第２目盛値Ｇ２に乗じることにより、所謂アフィン変換の要領でデータマップ及びルックアップテーブルを実質的に拡大又は縮小することで較正する。なお、第２目盛値Ｇ２の拡縮原点には、上述の制御用の温度Ｔｃｏｎが所定値以下の場合のグラフ３５（リーン側閾値ＬＲＥＦ）の値を採用することができる。

このとき、上記制御用の温度Ｔｃｏｎが所定値以下の場合のグラフ３５の値をＬＲＥＦａｎｃｈｏｒ、記憶部３４に記憶されている複数の第２目盛値Ｇ２の較正前の値をＶｋとした場合、較正後の制御用第２目盛値Ｖｋｃａｌは、次式（７）により求められる。
Ｖｋｃａｌ＝（Ｖｋ－ＬＲＥＦａｎｃｈｏｒ）×Ｃ２＋ＬＲＥＦａｎｃｈｏｒ
（７）

なお、本実施の形態においては、上記第１較正倍率値Ｃ１及び第２較正倍率値Ｃ２の増加又は減少を行う場合に、所定の漸増率及び漸減率を介在して第１較正倍率値Ｃ１又は第２較正倍率値Ｃ２を漸増又は漸減させて徐々に較正完了状態へと移行させる移行処理を含むように較正部４１を構成することができる。

以上のように、本実施形態によれば、目標空気過剰率λｃｍｄをストイキメトリック近傍に設定した場合の電圧値ＶＨＧｃｏｎの波高値がリッチ側閾値ＲＲＥＦ及びリーン側閾値ＬＲＥＦに該当するように、データマップ及びルックアップテーブルを較正しているので、センサ素子１２ａやセンサヒータ１２ｂの各抵抗値の公差（ばらつき）に拘わらず、正確な空気過剰率λを算出して適切な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、温度点検部４２によりセンサ素子１２ａの温度Ｔの基準値からのずれ量ＴＤを取得し、温度Ｔをずれ量ＴＤに基づいて補正しているので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、電圧点検部４３により、センサ素子１２ａの温度が充分低い所定値以下のとき、例えば電圧値ＶＨＧの波高がほぼゼロで電圧ＶＨＧが変動しない状態で、電圧値ＶＨＧに対する補正値（偏差ＶＤ）を求め、これにより電圧値ＶＨＧを補正しているので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、特性点検部４０及び較正部４１により、リーン側尖頭値４７ｖがリーン領域にある場合には第１較正倍率値Ｃ１を増加（漸増）させ、リーン側尖頭値４７ｖが記ストイキ領域にある場合には第１較正倍率値Ｃ１を減少（漸減）させて、観測されるリーン側尖頭値４７ｖがリーン側閾値ＬＲＥＦに近づくように、データマップ及びルックアップテーブルを較正しているので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、特性点検部４０及び較正部４１により、リッチ側尖頭値４６ｖがリッチ領域にある場合は第２較正倍率値Ｃ２を増加（漸増）させ、リッチ側尖頭値４６ｖがストイキ領域にある場合は第２較正倍率値Ｃ２を減少（漸減）させて、観測されるリッチ側尖頭値４６ｖがリッチ側閾値ＲＲＥＦに近づくように、データマップ及びルックアップテーブルを較正しているので、より正確な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、空気過剰率λに基づいてＰＩＤ制御により燃料噴射量Ｔｉを制御するに際して、排気中の酸素濃度を示す電圧値ＶＨＧがリーン側閾値ＬＲＥＦを超える場合には、上述の数式（１）により計算した代替値Ｒが空気過剰率λとみなされるので、ＰＩＤ制御の中断を抑制して制御精度を高め、排気ガス浄化等の効率化を図ることができる。

また、記憶部３４に記憶する燃料噴射の実行時間Ｔｉ１、トルク値ＴＱ１、空気過剰率λｂとして、それぞれの移動平均値を記憶するので、これらの計測値をデジタル値に変換する際の量子化ノイズ（誤差）を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、上述の実施の形態では、第１較正倍率値Ｃ１をデータマップ及びルックアップテーブルの複数の第１目盛値Ｇ１にそれぞれ乗じることにより、所謂アフィン変換の要領でデータマップ及びルックアップテーブルを実質的に拡大又は縮小することで較正するもの（式（６ａ））であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、データマップ及びルックアップテーブルを走査する制御用の温度に第１較正倍率値Ｃ１を乗じる構成であってもデータマップ及びルックアップテーブルを実質的に拡大又は縮小することが可能であり、このとき、記憶部３４に記憶されている複数の第１目盛値Ｇ１の較正前の値をＴｋ（摂氏温度）、較正後の制御用第１目盛値をＴｋｃａｌとした場合に、データマップ及びルックアップテーブルを走査するための走査制御用の温度値Ｔｃｏｎ（摂氏温度）は、次式（６ｂ）により求めることができる。
Ｔｋｃａｌ＝Ｔｋ
Ｔｃｏｎ＝（Ｔ＋ＴＤ＋２７３．１５）×（１／Ｃ１）－２７３．１５
（６ｂ）

上述の式（６ａ）あるいは式（６ｂ）いずれを用いる構成であっても、実際に計測した電圧値（検出値）ＶＨＧｃｏｎの波高値がリッチ側及びリーン側閾値に合致する（波高の尖頭が閾値に重なる）ように較正して正確な空気過剰率を算出し、適切な空燃比フィードバック制御を行うことができる。

また、上述の実施の形態では、温度Ｔｃｏｎを設定するための基準値Ｔｒｅｆを、冷却水温センサ１７により得られるエンジン温度に吸気温センサ８により得られる吸気温度を加えて２で除する｛Ｔｒｅｆ＝（エンジン温度＋吸気温度）÷２｝ことにより設定しているが、これに限定されることなく、例えば、冷却水温センサ１７により得られるエンジン温度又は吸気温センサ８により得られる吸気温度のいずれか一方のみから温度Ｔｃｏｎを設定するための基準値Ｔｒｅｆを算出するようにしてもよい。

１…機関本体、２…吸気管、３…スロットル弁、４…エアクリーナ、５…スロットルセンサ、６…燃料噴射弁、７…吸気圧センサ、８…吸気温センサ、９…ピストン、１０…排気管、１１…触媒、１２…酸素濃度センサ、１２ａ…センサ素子（検出部）、１２ｂ…センサヒータ、１３…点火プラグ、１４…点火装置、１５…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、１７…冷却水温センサ、１８…クランク軸、１９…クランク角度センサ、１９ａ…ロータ、１９ｂ…ピックアップ、２０…大気圧センサ、２２…ヒータ制御器、２３…温度算出部、２４…電圧算出部、２５…過剰率算出部、２６…代替値演算部、２７…回転速度演算部、２８…目標値演算部、２９…基本噴射量演算部、３０…フィードバック係数演算部、３１…噴射量演算部、３２…トルク演算部、３３…限界閾値設定部、３４…記憶部、３５～３８、３５ｂ、３６ｂ、３５ｃ、３６ｃ、３５ｄ、３６ｄ、３５ｅ、３６ｅ…グラフ、４０…特性点検部、４１…較正部、４２…温度点検部、４３…電圧点検部、４４…電圧波形、４５…空燃比波形、４６…リッチ側尖頭、４７…リーン側尖頭、４６ｖ、４７ｖ…尖頭値。

Claims (5)

1. 排気脈動を有する内燃機関の排気に接するように設けられ、該排気のストイキメトリック近傍の酸素濃度において抵抗値が略ステップ状に変化する検出部を有し、前記検出部の抵抗値から求める検出値が前記検出部の温度と前記排気脈動とに応じる波高値を有したパルス波状を呈する抵抗型酸素センサと、
   前記検出部の温度を推定又は検出する温度読取部と、
   複数の空気過剰率値を、前記温度についての複数の第１目盛値、及び前記検出値についての複数の第２目盛値との対応関係を付けて示すデータマップを参照して空気過剰率を算出する過剰率算出部とを備え、
   前記空気過剰率と、目標空気過剰率との偏差に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置であって、
   前記データマップと、前記検出値がリッチ領域、ストイキ領域又はリーン領域の何れの空燃比領域に該当するかを判別するためのリッチ側閾値及びリーン側閾値を前記第１目盛値との対応関係を付けて示すルックアップテーブルとを記憶している記憶部と、
   前記目標空気過剰率を前記ストイキメトリック近傍に設定して前記検出値の波高値を取得するとともに、前記波高値が前記空燃比領域の何れかに該当するかを点検する特性点検部とを備え、
   前記点検により前記波高値が前記リッチ側閾値及びリーン側閾値に該当するように、アフィン変換の要領で前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正する較正部を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
2. 前記特性点検部は、前記内燃機関が停止した状態で、前記検出部の温度が該検出部の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、前記検出部の温度の基準値からのずれ量を取得する温度差確認部を備え、
   前記点検並びに前記過剰率算出部で用いる制御用の検出部温度として、前記検出部の温度を前記ずれ量に基づいて補正した値を用いることを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。
3. 前記特性点検部は、前記制御用の検出部温度が所定値以下の場合に、前記検出部の抵抗値から求める検出値の所定時間内における平均値と前記リーン側閾値との偏差を取得する電圧差確認部を備え、
   前記点検並びに前記過剰率算出部に用いる制御用の検出値として、前記抵抗値から求める検出値を前記偏差に基づいて補正した値を用いることを特徴とする請求項２に記載の空燃比制御装置。
4. 前記較正部は、
   前記複数の第１目盛値を拡大又は縮小することにより前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正するための第１較正倍率値を記憶しており、
   時間の経過に伴って変化する前記制御用の検出値の波高のうち前記リーン側閾値に近い波高の尖頭と該リーン側閾値とを対比した場合に、該尖頭が前記リーン領域にある場合には前記第１較正倍率値を増加し、該尖頭が前記ストイキ領域にある場合には該第１較正倍率値を減少することを特徴とする請求項３に記載の空燃比制御装置。
5. 前記較正部は、
   前記複数の第２目盛値、前記リッチ側閾値及び前記リーン側閾値へと乗じることにより前記データマップ及び前記ルックアップテーブルを較正するための第２較正倍率値を有しており、
   時間の経過に伴って変化する前記制御用の検出値の波高のうちの前記リッチ側閾値に近い波高の尖頭が前記リッチ領域にある場合は第２較正倍率値を増加し、該尖頭が前記ストイキ領域にある場合は第２較正倍率値を減少することを特徴とする請求項３又は４に記載の空燃比制御装置。