JPH01106935A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒コンバータの上流側および下流側に空燃比
センサ（本明細書では、酸素濃度センサ（０□センサ）
）を設け、上流側の０２センサによる空燃比フィードバ
ック制御に加えて下流側の０□センサによる空燃比フィ
ードバック制御を行うダブル空燃比センサシステム、あ
るいは触媒コンバータ下流もしくは触媒コンバータ中０
２センサを設けて該０□センサによる空燃比フィードバ
ック制御を行うシングル空燃比センサシステムに関する
。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングル０□センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０□センサをでき
るだけ燃焼室に近い排気系の箇所、すなわち触媒コンバ
ータより上流である排気マニホールドの集合部分に設け
ているが、０□センサの出力特性のばらつきのために空
燃比の制御精度の改善に支障が生じている。かかる０２
センサの出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品
のばらつき、経時あるいは経年的変化を補償するために
、触媒コンバータの下流に第２の０□センサを設け、上
流側０□センサによる空燃比フィードバック制御に加え
て下流側０２センサによる空燃比フィードバック制御を
行うダブル０□センサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭５８−４８７５ｆ３号公ｌ）。このダブル
０□センサシステムでは、触媒コンバータの下流側に設
けられた０□センサは、上流側０２センサに比較して、
低い応答速度を有するものの、次の理由により出力特性
のばらつきが小さいという利点を有している。

（１）触媒コンバータの下流では、排気温が低いので熱
的影響が少ない。

（２）触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側０□センサの被毒量は少な
い。

（３）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。

従って、上述のごとく、２つの０２センサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制御（ダブル０□センサシス
テム）により、上流側０□センサの出力特性のばらつき
を下流側０□センサにより吸収できる。実際に、第２図
に示すように、シングル０□センサシステムでは、０□
センサ出力特性が悪化した場合には、排気エミッション
特性に直接影響するのに対し、ダブル０□センサシステ
ムでは、上流側０□センサの出力特性が悪化しても、排
気エミッション特性は悪化しない。つまり、ダブル０□
センサシステムにおいては、下ｍ側０□センサが安定な
出力特性を維持している限り、良好な排気エミッション
が保証される。

他方、０□センサの出力の入力回路としては、第３Ａ図
に示すプルダウン型入力回路がある。すなわち、プルダ
ウン型入力回路（公開波１８７−５０９８号参照）は、
プルダウン抵抗Ｒ＋およびノイズ吸収用キャパシタＣＩ
により構成されている。素子温が低いときには０２セン
サＯＸの内部抵抗Ｒ０が大きく、従って、第４Ａ図に示
すごとく、ベース空燃比がリッチで０２センサＯＸの起
電力があっても０□センサ出力電圧■。つはローレベル
となり、他方、素子温が高くなると、０□センサＯＸの
内部抵抗Ｒ０が小さくなり、ベース空燃比がリッチの場
合には０□センサＯＸの起電力により０□センサ出力電
圧■。Ｘは起電力ｘＲ，／　（ＲＯ＋Ｒ１）相当のハイ
レベルとなる。このようなプルダウン型入力回路を用い
た場合の０□センサＯＸの活性判別は、０□センサ出力
電圧■。Ｘが所定値を超えたか否かあるいは反転したか
否かにより行うのが通常であるが、ベース空燃比がリー
ンの場合にはだとえ０□センサＯｘが活性化していても
活性と判断されない。

そこで、ベース空燃比のリッチ、リーンに関係なく０□
センサＯＸの活性判別が可能な入力回路として、第３Ｂ
図に示すプルアップ型入力回路（公開技報８７−５０９
８号参照）が提案されている。

すなわち、プルアップ型入力回路は、プルアップ抵抗Ｒ
２およびノイズ吸収用キャパシタＣ２により構成されて
いる。素子温が低いときには０□センサＯＸの内部抵抗
Ｒ６はプルアップ抵抗Ｒ２に比べて大きく、第４Ｂ図に
示すごとく、０２センサ出力電圧Ｖ。Ｘはベース空燃比
に関係なくほぼ電源電圧に近い値（ＶＣＣＸＲＯ／　（
Ｒ１１＋Ｒ２））までプルアップされ、他方、素子温が
高くなると、ＯｔセンサｏＸの内部抵抗Ｒ０がプルアッ
プ抵抗Ｒ２に比べて小さくなり、ベース空燃比がリッチ
の場合には０□センサ出力電圧■。Ｘは起電力士ｖｃｃ
Ｘ　Ｒｏ　／　（Ｒｅ　＋　Ｒ２）相当のハイレベルと
なり、また、ベース空燃比がリーンの場合には０□セン
サ出力電圧ＶＯＸはＶｃＣｘ　Ｒｏ　／　（Ｒｏ　＋　
Ｒｚ）相当のローレベルとなる。従って、プルアップ型
入力回路を用いた場合には、０□センサＯＸの活性判別
は０２センサ出力電圧ＶＯＸが暖機後のリッチ出力レベ
ルより少し高いレベルたとえば第４Ｂ図に示す活性判別
値Ｖヶより低いか否かによって行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のダブル０２センサシステムにおい
て、プルアップ型入力回路を下流側０□センサに対して
用いると、活性判別値ＶＡはベース空燃比に応じて可変
とされていないために、ベース空燃比がリーンのときに
活性判別された直後では、リッチ誤判定による空燃比の
誤制御があり、また、その後でも、ベース空燃比のリッ
チ、リーン反転によって活性、非活性のハンチング（範
囲Ｙ）が発生して空燃比がリッチずれするという問題点
がある。すなわち、活性判別値ｖＡを第５図に示すごと
く設定すると、ベース空燃比がリッチの場合は素子温Ｔ
３で活性と判別されるが、ベース空燃比がリーンの場合
はより低い素子温Ｔ、で早く活性と判別され、しかも、
この場合、範囲Ｘ（Ｔ１〜Ｔ２）ではリッチと誤判定さ
れ、この結果、空燃比は誤制御される。さらに、素子温
がＴ、〜Ｔ２の範囲では、ベース空燃比に応じて活性、
非活性のハンチングを起こし、この結果、空燃比の誤制
御が発生するという問題点がある。

さらに、詳細に第６Ａ図、第６Ｂ図（第６Ａ図のＢ部分
の拡大図）を用いて説明すると、ベース空燃比がリーン
のまま時刻ｔ０にて下流側０２センサが活性と判別され
ると（ｖｏ、ｌ＜ｖＡ）、下流側０２センサによる空燃
比フィードバック制御たとえばリッチスキップ量Ｒ３Ｒ
の更新が開始するが、この場合、リッチと誤判定される
ので（Ｖｏｘ〉ｖＲ）、リッチスキップ量Ｒ３Ｒはリー
ン側に制御された後に、時刻ｔ、にてリッチスキップ量
Ｒ３Ｒは本来のごとくリッチ側に制御される。しかも、
下流側０２センサの活性初期時には、燃料カット、増量
等のためにベース空燃比のリッチ、リーンの変動が激し
く、第６Ｂ図に示すごとく、時間ｔ２〜１．．１４〜ｊ
Ｓ、ｊ６〜ｔ、において、下流側０２センサの非活性状
態となる。この間、リッチスキップ量Ｒ３Ｒの更新は行
われず、リッチスキップ量Ｒ３Ｒはリッチ側に過補正さ
れることになる。なお、点線Ｒ３Ｒ’はリッチ側過補正
がない場合を示す。

また、後者の活性、非活性のハンチングを防止するため
に、活性判別値■、を高めに設定することもできるが、
この場合には、リッチ誤判定（ｔｏ〜１＋）の時間が長
くなると共に、下流側０２センチの生活性状態での空燃
比フィードバック実行が多くなるので、採用することが
できない。

上述の問題点は、触媒下流もしくは触媒中のみ０□セン
サを設けたシングル０２センサシステムにおいても同様
である。

従って、本発明の目的は、空燃比センサの活性判定後の
空燃比誤制御によるエミッションの悪化、燃費の悪化、
ドライバビリティの悪化等を防止したダブル空燃比セン
サシステムおよびシングル空燃比センサシステムを提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するための手段は第１Ａ図、第１Ｂ
図に示される。

第１Ａ図はダブル空燃比センサシステムを示す。

すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒Ｃ
Ｃ＋ｔｏの上流側の排気通路には、機関の空燃比を検出
する上流側空燃比センサが設けられ、また、三元触媒Ｃ
ＣＲＯの下流側の排気通路には、機関の空燃比を検出す
る下流側空燃比センサが設けられている。プルアップ型
入力回路は下流側空燃比センサに微小電流を流し込むと
共に下流側空燃比センサの出力を入力する。比較手段は
、プルアップ型入力回路の出力■２を暖機後のリッチ出
力レベルよりわずかに高い活性レベルＶヶと比較し、遅
延手段はプルアップ型入力回路の出力■２が活性レベル
■４より低くなってから所定時間後に下流側空燃比セン
サを活性状態と判別する。この結果、下流側空燃比セン
サが活性状態のときに、制御定数演算手段は下流側空燃
比センサの出力■２に応じて空燃比フィードバック制御
定数たとえばスキップ量Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌを演算する。こ
の結果、空燃比補正量演算手段は空燃比フィードバック
制御定数ＲＳＲ，Ｒ３Ｌおよび上流側空燃比センサの出
力ｖＩに応じて空燃比補正量ＦＡＦを演算する。そして
、空燃比調整手段はこの空燃比補正量ＦＡＦに応じて機
関の空燃比を調整するものである。

第１Ｂ図はシングル空燃比センサシステムを示す。すな
わち、三元触媒ＣＣ＊ｏの下流側の排気通路もしくは三
元触媒中には、機関の空燃比を検出する空燃比センサが
設けられている。プルアップ型入力回路は空燃比センサ
に微少電流を流し込むと共に該空燃比センサの出力ｖ２
を入力する。比較手段は、プルアップ型入力回路の出力
Ｖ２を暖機後のリッチ出力レベルよりわずかに高い活性
レベルＶＡと比較し、遅延手段はプルアップ型入力回路
の出力ｖ２が活性レベルｖＡより低くなってから所定時
間後に空燃比センサを活性状態と判別する。この結果、
空燃比センサが活性状態のときに、制御量演算手段は空
燃比センサの出力ｖ２に応じて空燃比制御量ＦＡＦを演
算する。そして、空燃比調整手段は空燃比制御量ＦＡＦ
に応じて機関の空燃比を調整するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、下流側空燃比センサの出力すなわ
ちプルアップ型入力回路の出力Ｖ２が活性レベルｖＡよ
り低くなってから遅延して下流側空燃比センサによる空
燃比フィードバック制御が開始することになり、従って
、誤制御が行われない時間的領域で空燃比フィードバッ
ク制御が行われる。

〔実施例〕

第７図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図である。第７図において、機関本
体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設けられて
いる。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計測する
ものであって、ポテンショメータを内蔵して吸入空気量
に比例したアナログ電圧の出力信号を発生する。この出
力信号は制御回路１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換
器１０１に供給されている。ディストリビュータ４には
、その軸がたとえばクランク角に換算して７２０°毎に
基準位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ
５およびクランク角に換算して３０°毎に基準位置検出
用パルス信号を発生するクランク角センサ６が設けられ
ている。これらクランク角センサ５，６のパルス信号は
制御回路１００入出力インターフエイス１０２に供給さ
れ、このうち、クランク角センサ６の出力はＣＰＵ１０
３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケ
ット８には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
９が設けられている。水温センサ９は冷却水の温度ＴＨ
Ｗに応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力もＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。

排気マニホールド１１より下流の排気系には、排気ガス
中の３つの有毒成分ＨＣ、Ｃｏ　、　ＮＯｘを同時に浄
化する三元触媒を収容する触媒コンバータ１２が設けら
れている。

排気マニホールド１１には、すなわち触媒コンバータ１
２の上流側には第１の０２センサ１３が設けられ、触媒
コンバータ１２の下流側の排気管１４には第２の０□セ
ンサ１５が設けられている。

０□センサ１３　、１５は排気ガス中の酸素成分濃度に
応じた電気信号を発生する。すなわち、０□センサ１３
　、１５は空燃比が理論空燃比に対してリーン側かリッ
チ側かに応じて、異なる出力電圧を制御回路１０のプル
アップ型入力回路１１１．１１２を介してＡ／Ｄ変換器
１０１に発生する。制御回路１０は、たとえばマイクロ
コンピュータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１１人
出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の外に、Ｒ
ＯＭ１０４．ＲＡＭ１０５　、バフクアソプＲＡＭ１０
６、クロック発生回路１０７等が設けられている。

また、吸気通路２のスロットル弁１６には、スロットル
弁１６が全閉か否かを検出するためのアイドルスイッチ
１７が設けられており、この出力信号は制御回路１０の
入出力インターフェイス１０２に供給される。

また、制御回路１０において、ダウンカウンタ１０８、
フリップフロップ１０９、および駆動回路１１０は燃料
噴射弁７を制御するためのものである。

すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量ＴＡＵ
が演算されると、燃料噴射量ＴＡＵがダウンカウンタ１
０８にプリセットされると共にフリップフロップ１０９
もセットされる。この結果、駆動回路１１０が燃料噴射
弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ１０８が
クロック信号（図示せず）を計数して最後にそのキャリ
アウド端子が１１１１ルベルとなったときに、フリップ
フロップ１０９がリセットされて駆動回路１１０は燃料
噴射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射
量ＴＡＵに応じた量の燃料が機関本体１の燃焼室に送り
込まれることになる。

なお、ＣＰＵ１１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１
０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０
２がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、ク
ロック発生回路１０７からの割込信号を受信した時、等
である。

エアフローメータ３の吸入空気量データＱおよび冷却水
温データＴＨＷは所定時間毎に実行されるＡ／Ｄ変換ル
ーチンによって取込まれてＲＡＭ１０５の所定領域に格
納される。つまり、ＲＡＭ１０５におけるデータＱおよ
びＴＨＷは所定時間毎に更新されている。また、回転速
度データＮｅはクランク角センサ６の３０°Ｃ＾毎の割
込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域に格納
される。

第８図は上流側０□センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正係数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンであって、所定時間たとえば４ｍｓ毎に
実行される。

ステップ８０１では、上流側０２センサ１３による空燃
比の閉ループ（フィードバック）条件が成立しているか
否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値以下の時
、機関始動中、始動後場量中、暖機増量中、パワー増量
中、触媒過熱冷却防止のためＯＴＰ増量中、上流側０２
センサ１３の出力信号が一度も反転していない時、燃料
カット中等はいずれも閉ループ条件が不成立であり、そ
の他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ条件が
不成立のときには、ステップ８２７に進んで空燃比補正
係数ＦＡＦを１．０とする。なお、ＦＡＦを閉ループ制
御終了直前値としてもよい。この場合には、ステップ８
２８に直接進む。他方、閉ループ条件成立の場合はステ
ップ８０２に進む。

ステップ８０２では、上流側０□センサ１３の出力ｖＩ
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０３にて■、が比
較電圧ＶＲＩたとえば０．４５Ｖ以下か否かを判別する
、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する、つま
り、空燃比がリーン（Ｖ、≦Ｖ　Ｒ１）であれば、スキ
ップ８０４にてデイレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを
判別し、ＣＤＬＹ＞０であればステップ８０５にてＣＤ
ＬＹを０とし、ステップ８０６に進む。ステップ８０６
では、デイレイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ
８０７．８０８にてデイレイカウンタＣＤＬＹを最小値
ＴＤＬでガードする。この場合、デイレイカウンタＣＤ
ＬＹが最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ８０９
にて第１の空燃比フラグＦ１を０”　（リーン）とする
。なお、最小値ＴＤＬは上流値０２センサ１３の出力に
おいてリッチからリーンへの変化があってもリッチ状態
であるとの判断を保持するためのリーン遅延状態であっ
て、負の値で定義される。他方、リッチ（Ｖｌ　＞ＶＲ
Ｉ）であれば、ステップ８１０にてデイレイカウンタＣ
ＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　Ｑであればス
キップ８１１にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ８１２に
進む。ステップ８１２ではデイレイカウンタＣＤＬＹを
１加算し、ステップ８１３，８１４にてデイレイカウン
タＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードする。この場合、デ
イレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到達してとき
にはステップ８１５にて第１の空燃比フラグＦ１を“１
”　（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤＲは上流側０
□センサ１３の出力においてリーンからリッチへの変化
があってもリーン状態であるとの判断を保持するための
リッチ遅延時間であって、正の値で定義される。

ステップ８１６では、第１の空燃比フラグＦ１の符号が
反転したか否かを判別する、すなわち遅延処理後の空燃
比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転していれ
ば、ステップ８１７にて、第１の空燃比フラグＦ１の値
により、リッチからり−ンへの反転か、リーンからす・
ンチへの反転かを判別する。リッチからリーンへの反転
であれば、ステップ８１８にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ＋Ｒ
３Ｒとスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチ
への反転であれば、ステップ８１９にてＦＡＦ　−ＦＡ
Ｆ−Ｒ３Ｌとスキップ的に減少させる。つまり、スキッ
プ処理を行う。

ステップ８１２にて第１の空燃比フラグＦｌの符号が反
転していなければ、ステップ８２０，８２１８２２にて
積分処理を行う。つまり、ステップ８２０にて、Ｆ１＝
“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”　（リーン）であ
ればステップ８２１にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ＋ＫＩＲと
し、他方Ｆ１−“１”　（リッチ）であればステップ８
２２にてＦＡＦ　４−ＦＡＲ−ＫＩＬ　とする。ここで
、積分定数ＫＴＲ、ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，Ｒ５Ｌ
に比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ（Ｋ
ＩＬ）　＜Ｒ３Ｒ（Ｒ３Ｌ）である。従って、ステップ
８２１はリーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐
々に増大させ、ステップ８２２はリッチ状態（Ｆ１＝“
１”）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ８１８．８１９．８２１．８２２にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ８２３，８２４にて
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
８２５、８２６にて最大値たとえば１．２にてガードさ
れる。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡ
Ｆが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に
、その値で機関の空燃比を制御してオーバリッチ、オー
バリーンになるのを防ぐ。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納し
て、ステップ８２８にてこのルーチンは終了する。

第９図は第８図のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側０２センサ１３の出力
により第９図（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆが得られると、デイレイカウンタＣＤ
ＬＹは、第９図（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウ
ントアツプされ、リーン状態でカウントダウンされる。

この結果、第９図（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号Ａ／Ｆ’（フラグＦ１に相当）が形成される
。たとえば、時刻ｔ、にて空燃比信号Ａ／Ｆ　’がリー
ンからリッチに変化しても、遅延処理された空燃比信号
Ａ／Ｆ　’はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持さ
れた後に時刻ｔ２にてリッチに変化する。時刻ｔ、にて
空燃比信号Ａ／Ｆがリッチからリーンに変化しても、遅
延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ　’はリーン遅延時間（
−ＴＤＬ）相当だけリッチに保持された後に時刻ｔ４に
てリーンに変化する。しかし空燃比信号Ａ／Ｆ　’が時
刻１９，１６．１７のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲの短
い期間で反転すると、デイレイカウンタＣＤＬＹが最大
値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、この結果、時刻ｔ
６にて遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ　’が反転される
。つまり、遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ’は遅延処理
前の空燃比信号Ａ／Ｆに比べて安定となる。このように
遅延処理後の安定した空燃比信号Ａ／Ｆ　’にもとづい
て第９図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる
。

次に、下流側０２センサ１５による第２の空燃比フィー
ドバック制御について説明する。第２の空燃比フィード
バック制御としては、第１の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキップ量ＲＳＲ，Ｒ３Ｌ　、積分定数Ｋ
ＩＲ，ＫＩＬ　、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、もしくは上
流側０２センサ１３の出力■、の比較電圧■□を可変に
するシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡＦ２を導入
するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを大きくすると、制
御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンスキップ
量Ｒ３Ｌを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行で
き、他方、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを大きくすると、制
御空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチスキップ
量Ｒ３Ｒを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行で
きる。

従って、下流側０２センサ１５の出力に応じてリッチス
キップ量Ｒ３Ｒおよびリーンスキップ量Ｒ５Ｌを補正す
ることにより空燃比が制御できる。

また、リッチ積分定数ＫＩＲを大きくすると、制御空燃
比をリッチ側に移行でき、また、リーン積分定数ＫＩＬ
を小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行でき、他方
、リーン積分定数ＫＩＬを大きくすると、制御空燃比を
リーン側に移行でき、また、リッチ積分定数ＫＩＲを小
さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。従って
、下流側０□センサ１５の出力に応じてリッチ積分定数
ＫＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＬを補正することによ
り空燃比が制御できる。リッチ遅延時間ＴＤＲ＞リーン
遅延時間（−ＴＤＬ）と設定すれば、制御空燃比はリッ
チ側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（−ＴＤＬ）＞
リッチ遅延時間（ＴＤＲ）と設定すれば、制御空燃比は
リーン側に移行できる。つまり、下流側０２センサ１５
の出力に応じて遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬを補正すること
により空燃比が制御できる。さらにまた、比較電圧■□
を大きくすると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また
、比較電圧ＶＲＩを小さくすると制御空燃比をリーン側
に移行できる。従って、下流側０□センサ１５の出力に
応じて比較電圧Ｖ　Ｈ１を補正することにより空燃比が
制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０２センサによって可変とすることはそれぞれに長
所がある。たとえば、遅延時間は非常に微妙な空燃比の
調整が可能であり、また、スキップ量は、遅延時間のよ
うに空燃比のフィードバック周期を長くすることなくレ
スポンスの良い制御が可能である。従って、これら可変
量は当然２つ以上組み合わされて用いられ得る。

次に、空燃比フィードバック制御定数としてのスキップ
量を可変にしたダブル０２センサシステムについて説明
するが、その前に、下流側０□センサ１５の活性判別を
第１０Ａ図、第１０Ｂ図、第１０Ｃ図、第１０Ｄ図を参
照して説明する。なお、これらのルーチンは所定時間た
とえば５１２ｎ＋ｓ毎に実行される。

第１０Ａ図においては、下流側０□センサ１５が非活性
状態から活性状態に変化する際に遅延時間を導入し、他
方、活性状態から非活性状態に変化する際には遅延時間
を導入していない。第１１図のタイミング図を参照する
と、時刻ｔ。以前では、下流側０□センサ１５は非活性
状態である、すなわち、活性フラグＦ’ａｃは“０″で
ある。この状態では、ステップ１００１にて、下流側ｏ
２センサ１５の出力Ｖ　ｔ　（ここでは、プルアップ型
入力回路１１２の出力）をＡ／Ｄ変換して取込み、ステ
ップ１００２にてＶ２が活性レベルｖＡより低いか否か
を判別する。この結果、Ｖ、＞Ｖ、であるのでステップ
１００８を介してステップ１００９に進み、フローは終
了する。

次に、時刻ｔ０に到達すると、ステップ１００２でのフ
ローはステップ１００３に進み、活性フラグＦ’Ａｃ＝
“０″であるのでステップ１００４にて活性判別カウン
タＣＡを＋１歩進させステップ１００５を介してステッ
プ１００９に進み、フローは終了する。この状態は時刻
ｔ、まで持続する。

時間ｔ１〜ｔ２では、Ｖ　２　＞　Ｖ　ａとなり、この
結果、ステップ１００２でのフローはステップ１００８
に進み、活性フラグＦＡｃを“θ″としてステップ１０
０９に進む。

このようにして、時間ｔ。〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜
ｔ５、ｔ６〜ｔ７では、活性判別カウンタＣＡを歩進し
、時間１．−１２１．１３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６では、活
性判別カウンタＣＡはホールドされる。

時刻ｔ、では、活性判別カウンタＣＡは所定値ＣＡ。に
到達し、この結果、ステップ１００５でのフローはステ
ップ１００６に進み、活性フラグＦＡｃをセットし、ス
テップ１００７にて活性判別カウンタＣＡをリセットす
る。そして、ステップ１００９に進む。

時刻ｔ７以降では、活性ｖ２〈ＶＡ且つフラグｐｔｔｃ
がセットされているので、ステップ１００２　。

１００３でのフローはステップ１００７に進み、この結
果、活性判別カウンタＣＡはＯに保持される。

このようにして、始めて■２〈ｖＡとなった時刻ｔ０か
ら時間ＤＬＩ経過後に活性フラグＦＡＣがセットされる
ことになる。

第１０Ｂ図は第１０Ａ図の変更例を示し、第１０Ａ図に
対してステップ１０１０を付加しである。すなわち、Ｖ
２　＞Ｖヶになる毎に活性判別カウンタＣＡはステップ
１０１０によってリセットされ、従って、第１１図の点
線に示すごとく、活性判別カウンタＣＡはその分遅（立
上る。なお、この場合においでも、所定値ＣＬを適宜設
定することにより遅延時間ＤＬＩは第１０Ａ図の場合と
同程度にできる。

第１２Ａ図もまた第１０Ａ図の変更例を示し、第１０Ａ
図のステップ１００８の代りにステップ１２０１〜１２
０５が設けられている。すなわち、下流側０２センサ１
５が非活性状態から活性状態に変化する際に遅延時間を
導入すると共に、活性状態から非活性状態に変化する際
にも遅延時間を導入している。

第１３図のタイミング図を参照して活性状態から非活性
状態への変化を説明すると、時刻ｔ０以前では、下流側
ｏ２センサ１５は活性状態である、すなわち、活性フラ
グＦＡｃは“１″である。この状態では、ステップ１０
０１にて、下流側０２センサ１５の出力■２をＡ／Ｄ変
換して取込み、ステップ１００２にてＶ２が活性レベル
ＶＡより低いか否かを判別する。この結果、■２〈ｖＡ
であるのでステップ１００３．１００７を介してステッ
プに進み、フローは終了する。

次に、時刻ｔ。′に到達すると、ステップ１００２での
フローはステップ１２０１に進み、活性フラグＦＡＣ−
“１”であるのでステップ１２ｏ２にて非活性判別カウ
ンタＣＤを＋１歩進させステップ１２０３を介してステ
ップ１００９に進み、フローは終了する。

この状態は時刻ｔ、Ｌまで持続する。

時間１．／〜ｔ２　′では、Ｖ２＜ＶＡとなり、この結
果、ステップ１００２でのフローはステップ１００３　
、１００７を介してステップ１００９に進む。

このようにして、時間ｔ０　′〜ｔ、Ｊ、ｔ２　′〜ｔ
３　′、ｔ４　′〜ｔ、′では、非活性判別カウンタＣ
Ｄを歩進し、時間ｔ、ｌ〜ｔ２　′、ｔ３１〜ｔ４　′
では、非活性判別カウンタＣＤはホールドされる。

時刻ｔ、ｌでは、非活性判別カウンタＣＤは所定値ＣＤ
、に到達し、この結果、ステップ１２０３でのフローは
ステップ１２０４に進み、活性フラグＦＡｃをリセット
し、ステップ１２０５にて非活性判別カウンタＣＤをリ
セットする。そして、ステップ１００９に進む。

時刻ｔ５１以降では、活性■２〉Ｖヶ且つフラグＦＡＣ
がリセットされているので、ステップ１００２゜１２０
１でのフローはステップ１２０５に進み、この結果非活
性判別カウンタＣＤはＯに保持される。

このようにして、始めてＶＺ＞Ｖ、となった時刻ｔ。′
から時間ＤＬ２経過後に活性フラグＦＡｃがリセットさ
れることになる。

第１２Ｂ図は第１２Ａ図の変更例を示し、第１２Ａ図に
対してステップ１２０６．１２０７を付加しである。す
なわち、ＶＺ＞Ｖ、になる毎に活性判別カウンタＣＡは
ステップ１２０６によってリセットされると共に、■２
〈ｖＡになる毎に非活性判別カウンタＣＤもステップ１
２０７によってリセットされる。従って、第１３図の点
線に示すごとく、非活性判別カウンタＣＤもその分遅く
立上る。この場合には、所定値ＣＤｏを小さく設定する
。なお、第１２Ａ図の場合に比較して第１２Ｂ図におい
ては、非活性状態（ＶＺ　＞ＶＡ　）を累積することが
ないので、動作上安定している。

以上のごとくして得られた活性フラグＦＡｃは第１４図
のルーチンに用いられる。

第１４図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてス
キップ量Ｒ５Ｒ，Ｒ３Ｌを演算する第２の空燃比フィー
ドバック制御ルーチンであって、所定時間たとえば５１
２ｍ５毎に実行される。ステップ１４０１〜１４０５で
は、下流側０□センサ１５による閉ループ条件か否かを
判別する。たとえば、上流側０□センサ１３による閉ル
ープ条件の不成立（ステップ１４０１）に加えて、冷却
水温ＴＨＷが所定値（たとえば７０℃）以下のとき（ス
テップ１４０２）　、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝
“ｌ”）のとき（ステップ１’４０３）　、軽負荷のと
き（Ｑ／Ｎｅ＜Ｘ、）（ステップ１４０４）　、下流側
０□センサ１５が活性化していないとき（ステップ１４
０５）等が閉ループ条件が不成立であり、その他の場合
が閉ループ条件不成立である。閉ループ条件でなければ
直接ステップ１４１３に進む。

ステップ１４０５における下流側０２センサ１５の活性
判別は第１０Ａ図、第１０Ｂ図、第１２Ａ図、もしくは
第１２Ｂ図のルーチンで得られる活性フラグＦＡｃによ
って行われる。

閉ループ条件が満たされていればステップ１４０６に進
み、下流側０２センサ１５の出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して
取込み、ステップ１４０７にて■２が比較電圧■８□た
とえば０．５５Ｖ以下か否かを判別する、つまり、空燃
比がリッチかり−ンかを判別する。

なお、比較電圧■７□は触媒コンバータ１２の上流、下
流で生ガスの影響による出力特性が異なることおよび劣
化速度が異なること等を考慮して上流側０２センサ１３
の出力の比較電圧■□より高く設定されているが、この
設定は任意でもよい。

ステップ１４０７にてｖ２≦ＶＲ２（リーン）であれば
ステップ１４０８．１４０９に進み、他方、ＶＺ＞Ｖ、
２（リッチ）であればステップ１４１０．１４１１に進
む。

ステップ１４０８では、ｌｌ５Ｒ４−Ｒ３Ｒ＋ΔＲ３と
し、つまり、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを増大させて空燃
比をリッチ側に移行させると共に、ステップ１４０９に
てＲ５Ｌ←Ｒ５Ｌ−ΔＲ３とし、つまり、リーンスキッ
プ量Ｒ３Ｌを減少させて空燃比をリッチ側にさらに移行
させる。他方、ステップ１４１０にてＲ３Ｒ←Ｒ３Ｒ−
ΔＲ３とし、つまり、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを減少さ
せて空燃比をリーン側に移行させると共に、ステップ１
４１１にてＲ３Ｌ　−ＲＳＬ＋ΔＩ？Ｓとし、つまり、
リーンスキップ量Ｒ３Ｌを増大させて空燃比をリーン側
にさらに移行させる。

ステップ１４１２は、上述のごとく演算されたＲ５Ｒ。

Ｒ３Ｌのガード処理を行うものであり、たとえば最大値
ＭＡＸ＝７．５％、最小値ＭＩＮ＝２．５％にてガード
する。なお、最小値ＭＥＮは過渡追従性がそこなわれな
いレベルの値であり、また、最大値ＭＡＸは空燃比変動
によりドライバビリティの悪化が発生しないレベルの値
である。

そして、第１４図のルーチンはステップ１４１３にて終
了する。

このようにして下流側０２センサ１５の出力すなわちプ
ルアップ型入力回路１１２の出力ｖ２が変化したときに
は、ＶＺ＜ＶＡ以後さらに遅延時間経過後下流側０２セ
ンサ１５は活性状態（ＦＡｃ＝“１″）となり、従って
、リッチスキップ量Ｒ３Ｒ、リーンスキップ量Ｒ３Ｌは
リッチ側に過補正されない。また、ベース空燃比がリー
ンで活性化判別された場合の、活性化判別直後のりブチ
誤判定がなくなる。

第１５図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角毎たとえば３６０°ＣＡ毎に実行される。

ステップ１５０１ではＲＡＭ１０５より吸入空気量デー
タＱおよび回転速度データＮｅを読出して基本噴射量Ｔ
ＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎｅ（
αは定数）とする。ステップ１５０２にてＲＡＭ１０５
より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ１０４に格
納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷＬを補間計
算する。ステップ１５０３では、最終噴射量ＴＡＵを、
ＴＡＵ　４−ＴＡＵＰ　−ＰＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β）
＋γにより演算する。なお、β、Ｔは他の運転状態パラ
メータによって定まる補正量である。次いで、ステップ
１５０４にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１０８に
セットすると共にフリップフロップ１０９をセットして
燃料噴射を開始させる。そして、ステップ１５０５にて
このルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵに相当する時間が経
過すると、ダウンカウンタ１０８のキャリアウド信号に
よってフリップフロップ１０９がリセットされて燃料噴
射は終了する。

なお、触媒下流もしくは触媒中のみに０□センサを設け
て、空燃比フィードバック制御を行うシングル０□セン
サシステムにおいては、上述の第１の空燃比フィードバ
ックルーチンに代え第２の空燃比フィードバックルーチ
ンのＲＳＲ，Ｒ３ＬをＰＡＦとして計算してやればよい
。また、空燃比フィードバックに反映させるサブ０２セ
ンサの出力としてプルアップ型入力回路の出力値を用い
たが、プルアップ型入力回路を介さず、下流側サブ０２
センサの出力を直接用いることもできる。

また、第１の空燃比フィードバック制御は４ｍｓ毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御は５１２ｍ５毎
に行われるのは、空燃比フィードバック制御は応答性の
良い上流側０□センサによる制御を主として行い、応答
性の悪い下流側０２センサによる制御を従にして行うた
めである。

また、上流側０□センサによる空燃比フィードバック制
御における他の制御定数、たとえば遅延時間、積分定数
、等を下流側０２センサの出力により補正するダブル０
□センサシステムにも、また、第２の空燃比補正係数を
導入するダブル０□センサシステムにも本発明を適用し
得る。また、スキップ量、遅延時間、積分定数のうちの
２つを同時に制御することにより制御性を向上できる。

さらにスキップ量Ｒ５Ｒ，Ｒ３Ｌのうちの一定を固定し
他方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ
のうちの一方を固定し他方のみを可変とすることも、あ
るいはリッチ積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数ＫＩＬの
一方を固定し他方を可変とすることも可能である。

また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセンサ等を用い
ることもできる。

さらに、上述の実施例では、吸入空気量および機関の回
転速度に応じて燃料噴射量を演算しているが、吸入空気
圧および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射量を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールバルブ（ＥＡＣＶ）に
より機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御するもの
、エレクトリック・ブリード・エア・コントロールバル
ブによりキャブレタのエアブリード量を調整してメイン
系通路およびスロー系通路への大気の導入により空燃比
を制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２次空気
量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ１５０１における基本噴射量ＴＡＵＰ相
当の基本燃料噴射量がキャブレタ自身によって決定され
、すなわち、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機関の回
転速度に応じて決定され、ステップ１５０３にて最終燃
料噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして０□セ
ンサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミクスチャセンサ
等を用いることもできる。

さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータすなわち
ディジタル回路によって構成されているが、アナログ回
路により構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、下流側空燃比セン
サの活性判別に遅延時間を導入したので、活性、非活性
判定のハンチングがなくなり、また、ベース空燃比がリ
ーンで活性化判別された場合の活性化判別直後のリッチ
誤判定がなくなり、従って、空燃比の誤制御がなくなり
、この結果、制御定数、空燃比制御量等の過補正を防止
でき、排気エミッションの低減、燃費の向上、ドライバ
ビリティの悪化の防止等に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図は本発明の詳細な説明するための全
体ブロック図、 第２図はシングル０□センサシステムおよびダブル０□
センサシステムを説明する排気エミッション特性図、 第３Ａ図、第３Ｂ図は０２センサの出力の入力回路の例
を示す回路図、 第４Ａ図、第４Ｂ図は第３Ａ図、第３Ｂ図の回路の出力
特性図、 第５図は０２センサの活性判別を説明する図、第６Ａ図
、第６Ｂ図は本発明が解決しようとする問題点を説明す
るタイミング図、 第７図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第８図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図、第１２Ａ図、第１２
Ｂ図、第１４図、第１５図は第７図の制御回路の動作を
説明するためのフローチャート、第９図は第８図のフロ
ーチャートを補足説明するためのタイミング図、 第１１図は第１０Ａ図、第１０Ｂ図のフローチャートを
補足説明するタイミング図、 第１３図は第１２Ａ図、第１２Ｂ図のフローチャートを
補足説明するタイミング図である。 ｌ・・・機関本体、　　　　　３・・・エアフローメー
タ、４・・・ディストリビュータ、 ５．６・・・クランク角センサ、 １０・・・制御回路、　　　１２・・・触媒コンバータ
、１３・・・上流側０２センサ、 １５・・・下流側０２センサ、 １７・・・アイドルスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒（１２）
   と、 該三元触媒の上流側の排気通路に設けられ、前記機関の
   空燃比を検出する上流側空燃比センサ（１３）と、 前記三元触媒の下流側の排気通路に設けられ、前記機関
   の空燃比を検出する下流側空燃比センサ（１５）と、 該下流側空燃比センサに微少電流を流し込むと共に該下
   流側空燃比センサの出力を入力するプルアップ型入力回
   路（１１２）と、 該プルアップ型入力回路の出力を暖機後のリッチ出力レ
   ベルよりわずかに高い活性レベル（Ｖ＿Ａ）と比較する
   比較手段と、 前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性レベルより
   低くなってから所定時間後に前記下流側空燃比センサを
   活性状態と判別する遅延手段と、前記下流側空燃比セン
   サが活性状態のときに前記下流側空燃比センサの出力に
   応じて空燃比フィードバック制御定数を演算する制御定
   数演算手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数および前記上流側空
   燃比センサの出力に応じて空燃比補正量を演算する空燃
   比補正量演算手段と、 前記空燃比補正量に応じて前記機関の空燃比を調整する
   空燃比調整手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 ２、前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性レベル
   より高くなってから所定時間後に前記下流側空燃比セン
   サを非活性状態と判別するようにした特許請求の範囲第
   １項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 ３、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒（１２）
   と、 該三元触媒の下流側の排気通路もしくは該三元触媒中に
   設けられ、前記機関の空燃比を検出する空燃比センサ（
   １５）と、 該空燃比センサに微少電流を流し込むと共に該空燃比セ
   ンサの出力を入力するプルアップ型入力回路（１１２）
   と、 該プルアップ型入力回路の出力を暖機後のリッチ出力レ
   ベルよりわずかに高い活性レベル（Ｖ＿Ａ）と比較する
   比較手段と、 前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性レベルより
   低くなってから所定時間後に前記下流側空燃比センサを
   活性状態と判別する遅延手段と、前記空燃比センサが活
   性状態のときに前記空燃比センサの出力に応じて空燃比
   制御量を演算する制御量演算手段と、 前記演算された空燃比制御量に応じて前記機関の空燃比
   を調整する空燃比調整手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 ４、前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性レベル
   より高くなってから所定時間後に前記下流側空燃比セン
   サを非活性状態と判別するようにした特許請求の範囲第
   ３項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。