JPH01113553A - 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０□センサによる空燃比フィード
ハ・ツタ制御に加えて下流側の０２センサによる空燃比
フィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードハック制御（シングル０□センサ
システム）では、酸素深度を検出する０□センサをでき
るだけ燃焼室に近い排気系の個所、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０２センサを設け、上
流側０２センサによる空燃比フィートハック制御に加え
て下流側０２センサによる空燃比フィードハック制御を
行うダブル０．センサシステムが既に提案されている（
参照二特開昭５８−４８７５６号公軒）。このダブル０
２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０２センサは、上流側０□センザに比較して、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０２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、排気ガス中の酸素深度は平衡状態
に近い値になっている。

従って、上述のごとく、２つの０□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０２センサシス
テム）により、上流側０２センサの出力特性のばらつき
を下流側０２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０２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０２センサシステ
ムでは、上流側０２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０２
センサシステムにおいては、下流側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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

たとえば、スキップｌ　ＲＳＲ、ＲＳＬを可変とするダ
ブル０２センサシステム（参照二特開昭６１＝２３４２
／ＩＩ号公報）においては、下流側０２センサの出力が
リーンの場合にリッチスキップ量Ｒ８Ｒを増加せしめ、
０□センサの出力がリッチの場合にリッチスキップＩＪ
Ｒ３Ｒを減少せしめる（リーンス；トップ量Ｒ３Ｌ＝　
１０％−ＲＳＲで、リッチスキップｉ１７　ＲＳ　Ｒと
逆に変化させる）が、新品触媒にて定常走行を行うと、
触媒の０２ストレージ効果が大きいために、０２を吸着
するサイクルと０２を月１脱するサイクルの時間が長く
なり、従って、スキップｌ　ＲＳＲ、ＲＳＬは周期的に
過補正される。

この結果、スキップｌ　ＲＳＲ、ＲＳＬがリッチ側に過
補正されると、制御空燃比がオーバリッチとなり、触媒
排気臭（１１□Ｓ）が発生するという問題点がある。

たとえば、第３図に示すように、８０ｋｍ／ｈの定常走
行でリッチスキップ１ｄＲ３Ｒが４％〜６％の間を上下
に変化し、その周期は６〜７分となると、リッチスキッ
プ量Ｒ３Ｒが５．８％を超えるあたりから触媒排気臭が
発生し始め、リッチスキップ１ｉＲ３Ｒが６％で反転し
て５．３％程度に下がるまで触媒排気臭が発生し続ける
。

従って、本発明の目的は、触媒排気臭を低減したダブル
ｏ２センサシステムを提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上述の問題点を解決するための手段は第１図に示される
。すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた三元触′
媒ＣＣＲ（＋の上流側の排気１ｆｆｉ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ＣＣＲｏ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。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Ｒ
ＳＲ、ＲＳＬを演算する。負荷状態判別手段は機関が低
負荷状態か高負荷状態かを判別する。この結果、機関が
低負荷状態のときに、第■のガード手段が空燃比フィー
ドバック制御定数ＲＳＲ、ＲＳＬを第１の許容範囲内に
ガードし、機関が高負荷状態であるときに、第２のガー
ド手段が空燃比フィードバック制御定数１１ＳＲ、ＲＳ
Ｌを、第１の許容範囲より小さい第２の許容範囲内ガー
ドする。空燃比補正量演算手段は機関が低負荷状態のと
きには第１のガード手段によりガードされた空燃比フィ
ードバック制御定数ＲＳＲ、ＲＳＬと上流側空燃比セン
サの出力■１とに応じて、また、機関が高負荷状態であ
るときには第２のガード手段によりガードされた空燃比
フィードバック制御定数Ｒ３Ｉ？　、　ＲＳＬと上流側
空燃比センサの出力Ｖ、とに応じて、空燃比補正量ＦＡ
Ｆを演算する。そして、空燃比調整手段は空燃比補正Ｉ
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、触媒排気臭が発生し易い高負荷時
に、空燃比フィードバック制御定数のガード範囲が小さ
くされる。

〔実施例〕

第４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４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ＩＯのマルチブレク号内蔵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１０の入出力インターフェイス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
燃料を吸気ボートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

才た、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１１ｃ　、　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Ｉ２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０□センザ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１
０１、入出力インターフェイス１０２　、Ｃ１１０３の
外に、ＲＯ１’１１０４　。

ＲＡＭ１０５、バンクアップＲＡＭ１０６、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“１”レベルとなったときに、フリップフ
ロップ１０９が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ＩＴＡ
Ｕだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量Ｔ
ＡＵに応じた■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、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０２
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へ／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°ＣＡ毎の割
込みによって演算されてｌ？ＡＭ１０５の所定領域に格
納される。

第５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４　ｍｓ毎
に実行される。

ステップ５０１では、上流側０□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、始動後項量中、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ｏ２
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５２７に進んで空燃比補正
係数ＦＡＦを１８０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５
２８に直接進む。他方、閉ループ条件成立の場合はステ
ップ５０２に進む。

ステ、プ５０２では、上流側０□センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０３にて■１が比
較電圧■Ｒ１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（Ｖｌ　≦Ｖ　）１１）であれば、
ステップ５０４にてデイレイカウンタＣＤＬＹが正か否
かを判別し、ＣＤＬＹ＞Ｏであればステップ５０５にて
ＣＤＬＹを０とし、ステップ５０６に進む。ステップ５
０６では、デイレイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステ
ップ５０７　、５０８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ＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ
５０９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は上流側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
　＞ＶＲＩ）であれば、ステップ５１０にてディレイカ
ウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　０で
あればステップ５１１にてＣＤＬＹを０とし、ステップ
５１２に進む。ステップ５１２ではデイレイカウンタＣ
ＤＬＹを１加算し、ステップ５１３　、５１４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５１５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□センサエ３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５１６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５１７にて、第１の空燃比フラグＦ１の値
により、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッ
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５１８にてＰ、ＡＰ　−ＦＡＦ＋ＲＳ
Ｒ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５１９にてＰＡＦ　４−ＦＡ
Ｆ−ＲＳＬ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５１２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５２０　、５２１　。

５２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ５２０に
て、Ｆ１＝“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ５２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｉｌとし、他方Ｆ１＝“１”　（リッチ）であればステ
ップ５２２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ−ＫＩＬとする。ここ
で、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ。

ＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、Ｋ１
１？（Ｋ、ＩＬ）　＜　Ｒ５Ｒ（ＲＳＬ）である。従っ
て、ステップ５２１はリーン状ｆＪＱ（Ｆ１＝“０”）
で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ５２２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５１８　、５１９　、５２１　、５２２にて演
算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ５２３　、５
２４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、
ステップ５２５　、５２６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ＦＡＦ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５２８にてこのルーチンは終了する。

第６図は第５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６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６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６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１．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ｔ３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ｔＳ　　、’６＋ｔｆｆのごとくリッチ遅延時間ＴＤ
Ｒ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ｔ８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６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、ＲＳＬ　、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■１の
比較電圧Ｖ□を可変にするシステムと、第２あ空燃比補
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−１ｉＲ３Ｒ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１Ｒ３Ｌ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１ｉＲ３Ｌを太き（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１ｌＲ５Ｒ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Ｒ８Ｒおよびリーンスキップ量Ｒ３Ｌ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ＶＲ
Ｉ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０２センサ１５の出力
に応じて比較電圧ＶＲＩを補正することにより空燃比が
制御できる。

これらスキップ間、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Ｏ！センサシステムについて説明
する。

第７図は下流側０□センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量ＲＳＲ、ＲＳＬ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
２ＩＩＩｓ毎に実行される。ステップ７０１〜７０５で
は、下流側０２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、下流側０２センサ１，３による閉
ループ条件の不成立（ステップ７０１）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７０２）、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝“１
３）のとき（ステップ７０３）、軽負荷のとき（Ｑ／　
Ｎ　ｅ　＜　Ｘ　＋）　（ステップ７０４）、下流側０
２センサ１５が活性化していないとき（ステップ７０５
）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７２１に進む。

閉ループ条件が満たされていればステップ７０６〜７１
１に進み、リッチスキップ量Ｒ３Ｒの上限値ＭＡＸを機
関が低負荷状態か高負荷状態かに応じて設定する。すな
わち、ステップ７０６にて吸入空気■ＱがＱ＜　１０Ｏ
ｎ？／ｈか否かにより負荷状態を判別する。Ｑ＜　１０
０％／ｈ　（低負荷状態）であれば、触媒排気臭は発生
しにくい条件であることから、ステップ７０７にてカウ
ンタＣをクリアしてステップ７０８にてリッチスキップ
１ｉＲ３Ｒの上限値ＭＡＸを７．８％と大きく設定する
。つまり、許容範囲（ＭＩＮ、ＭへＸ〕を〔２，２％、
７．８％〕と広く設定する。他方、Ｑ≧１００ｍ／ｈ（
高負荷状態）であれば、触媒排気臭が発生し易い条件で
あることから、ステップ７０９に進み、カウンタＣを＋
１カウントアツプし、ステップ７１０にてＣ＞　Ｃ。

（時間で５秒程度に相当）か否かを判別し、Ｃ〉Ｃｏの
ときのみ、ステップ７１１にてリソチスキッブーＩＲ３
Ｒの上限値ＭＡＸを５．５％と小さく設定する。つまり
、許容範囲（ＷＩＮ、ＭへＸ〕を〔２，２％、５．５％
〕と狭く設定する。なお、カウンタＣによる遅延を尋人
した理由は、高負荷状態が成立してもすぐに排気臭が発
生される訳ではなく、また、このような遅延を設けない
と、リッチスキップＩＲ３Ｒが頻繁に変化して空燃比が
太き（ばらつく可能性があるからである。

ステップ７１２では、下流側０□センサ１５の出力ｖ２
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ７１３にて■２が比
較電圧Ｖｌｌまたとえば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ｖ０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７１３にて■、≦Ｖａｔ（リーン）であればス
テップ７１４〜７１６　ニ進み、他方、Ｖｔ　＞ＶＲｌ
（リッチ）であればステップ７１７〜７１９に進む。

ステップ７１４では、リッチスキップＩＲｓＲが下限値
ＭＡＸを超えているか否かを判別し、ＲＳＲ＜ＭＡＸ　
（７）ときのみステップ７１５ニ進み、ＲＳＲ４−ＲＳ
Ｒ＋ΔＲＳとし、つまり、リッチスキップ１ｄＲ３Ｒを
増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、他方、Ｒ３Ｒ
≧ＭＡＸであればステップ７１６にてリッチスキップＩ
Ｒ３Ｒを上限値ＭＡＸとする。

また、ステップ７１７では、リッチスキップ量Ｒ３Ｒが
下限値ＭＩＮより小さいか否かを判別し、ＲＳＲ＞旧Ｎ
のときのみステップ７１８に進み、Ｒ５ＲＲ５Ｒ−ΔＲ
Ｓとし、つまり、リッチスキップＩＲ３Ｒを減少させて
空燃比をリーン側に移行させ、他方、ＲＳＲ≦ＭＩＮで
あればリッチスキップＩＪＲ３Ｒを下限値ＭＩＮとする
。

なお、最小値Ｍ　Ｉ　Ｎ　（２，２％）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Ｍ　Ａ
　Ｘ　（７，８％）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。

ステップ７２０では、リーンスキップＩＲ３Ｌを、ＲＡ
Ｍ１０５−ＲＳＲ により演算する。

そして、上述のごとく演算されたスキップ量Ｒ３Ｒ、Ｒ
ＳＬはバックアップＲＡＭ１０６に格納され、第７図の
ルーチンはステップ７２１にて終了する。

第８図は第７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。第８図（Ａ）に示すごとく、吸入空気量
Ｑが変化して時刻ｔｌ＋　　ｔ３にて高負荷状態になり
、高負荷状態が持続すると、第８図（Ｃ）に示すごとく
、５秒後の時刻ｔ１　′。

ｔコ　ｌにてリッチスキップ１１Ｒ３Ｒの最大ガード値
は７．８％から５．５％に変更される。従って、第８図
（Ｂ）に示すごとく、下流側０□センサ１５の出力■２
が変化すると、リッチスキップ１ｔＲ８Ｒのリッチ側補
正は制限され、空燃比はリーン側に向うことになる。そ
して、第８図（Ａ）に示すごとく、たとえば時刻ｔ！に
て低負荷状態になると、リッチスキップ量Ｒ５Ｒの最大
ガード値はただちに７．８％から５．５％に変更される
。

第９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９０
１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ＲＡＵＰを演算す
る。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎｅ（αは定数）とす
る。ステップ９０２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
９０３では、最終噴射址ＴＡＵを、ＴＡＵ−ＴＡＵＰ　
−ＦＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β）＋ｒ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９０４にて、噴射ＩＴＡ
Ｕをダウンカウンタ１０８にセン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９０５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。

第１０図は第７図の変更例を示し、下流側Ｏ２センサ１
５の出力■２に応じて変化するバックアンプＲＡＭ１０
６の値Ｒ３Ｒに加えて、実際に空燃比フィードバック制
御に用いられる実効値ＥＲ５Ｒを設け、これにより、高
負荷状態にあっても、バックアツプＲＡＭ０植Ｒ３Ｒは
広い許容範囲〔２，２％。

７．８％〕で更新するようにし、他方、実効値ＥＲＳＲ
を狭い許容範囲〔２，２％、５．５％〕で更新するよう
にしたものである。なお、実効値ＥＲＳＲはＲＡＭ１０
５に格納される。

ステップ１００１〜１００５は第７図のステップ７０１
〜７０５と同一であって、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。

閉ループ条件が満たされていなければステップ１０２６
に直接進み、閉ループ条件が満たされていればステップ
１００６〜１０２５に進む。

ステップ１００６では、機関が低負荷状態か高負荷状態
かを判別する。すなわち、ステップ１００６にて吸入空
気ＩＱがＱ＜１００　ｎ？／ｈか否かにより負荷状態を
判別する。Ｑ＜１００　ｒｒｒ／ｈ　（低負荷状態）で
あれば、触媒排気臭は発生しにくい条件であることから
、リッチスキップ′ｆｆ１Ｒ５Ｒの上限値ＭＡＸを７．
８％と大きく、つまり、許容範囲ＣＭＩＮ　。

１八Ｘ〕を〔２，２％、７．８％〕と広くしたステップ
。

１００７〜１０１６のフローを実行し、他方、Ｑ≧１０
０　ｒｔ？／ｈ　（高負荷状態）であれば、触媒排気臭
が発生し易い条件であることから、リッチスキップ量Ｒ
３Ｒの上限値ＭＡＸを５．５％と小さく、つまり、許容
範囲（ＭＩＮ　、　ＭＡＸ　）を［２，２％、５．５％
〕と狭くした、ステップ１０１７〜１０２４およびステ
ップ１０１３〜１０１６のフローを実行する。なお、リ
ーン側へのｆｂ［卸であるステップ１０１３〜１０１５
およびステップ１０１６は両者で共通である。

すなわち、ステップ１００６にてＱ＜１００ｍ／ｈ（低
負荷状態）であれば、ステップ１００７にてカウンタＣ
をクリアし、ステップ１００８に進む。

ステップ１００８では、下流側０２センサ１５の出力ｖ
２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ１００９にてｖ２
が比較電圧■１□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。

ステップ１００９にてｖ２≦ｖ、１２（リーン）であれ
ばステップ１０１０〜１０１２に進み、他方、ｖ、　＞
ｖａｔ（リッチ）であればステップ１０１３〜１０１５
に進む。

ステップ１０１０では、リッチスキップ１ｉｉＲｓＲが
上限値７．８％を超えてい−るか否かを判別し、ＲＳＲ
＜７．８％のときのみステップ１０１１に進み、ＲＳＲ
−ＲＳＲ＋ΔＲ３とし、つまり、リッチスキップ量Ｒ３
Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、他方、Ｒ
ＳＲ≧７．８％であればステップ１０１２にてリッチス
キップ量Ｒ３Ｒを上限値７．８％とする。また、ステッ
プ１０１３では、リッチスキップ１ｉＲ３Ｒが下限値２
．２％より小さいか否かを判別し、ＲＳＲ＞　２．２％
のときのみステップ１０１４に進み、ＲＳＲ−ＲＳＲ−
ΔＲＳとし、つまり、リッチスキップｆＭＲ８Ｒを減少
させて空燃比をリーン側に移行させ、他方、ＲＳＲ≦２
．２％であればリッチスキップ量Ｒ３Ｒを下限値２．２
％とする。

ステップ１０１６では、スキップｆＭＲ３Ｒをバックア
ップＲＡＭ１０６に格納すると共に、実効値ＥＲ５Ｒと
する。

ステップ１０２５では、実効リーンスキップ量ＥＲＳＬ
を、 ＥＲ３Ｌ←１０％−ＥＲ３ＩＩＩ により演算する。

他方、ステップ１００６にてＱ≧１００イ／ｈ　（高負
荷状態）であれば、ステップ１０１７にてカウンタＣを
＋１カウントアンプし、ステップ１０１８にてＣ〉Ｃｏ
　　（時間で５秒程度に相当）か否かを判別し、Ｃ＞Ｃ
ｏのときのみ、ステップ１０１９に進み、Ｃ≦Ｃｏであ
れば低負荷状態の場合と同様である。

ステップ１０１９では、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１０２０にて■２
が比較電圧■。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。ステップ１０１９にて
■２≦Ｖ＋＋ｇ（リーン）であればステップ１０２１〜
１０２４に進み、他方、Ｖｚ　＞Ｖｚｚ　（’Ｊノツチ
であればステップ１０１３〜１０１５に進む。ステップ
１０２１では、リッチスキップ量Ｒ８Ｒが上限値５．５
％を超えているか否かを判別し、ＲＳＲ＜　５．５％の
ときのみステップ１０２２に進み、ＲＳＲ−ＲＳＲ＋Δ
ＲＳとし、つまり、リッチスキップ１ｉｌＲ３Ｒを増大
させて空燃比をリッチ側に移行させ、Ｒ５Ｒ≧５．５％
のときにもリッチスキップ量Ｒ３Ｒを増加させる。そし
て、ステップ１０２４にてリッチスキップ量の実効値Ｒ
３Ｒを上限値５．５％とする。また、ステップ１０１３
では、前述と同様に、リッチスキップ量Ｒ８Ｒが下限値
２．２％より小さいか否かを判断側、ＲＳＲ＞２．２％
のときのみステップ１０１４に進み、ＲＳＬ　４−ＲＳ
Ｌ−ΔＲＳ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、他方、Ｒ３Ｒ≦
２．２％であればリッチスキップ量Ｒ８Ｒを下限値２．
２％とする。

ステップ１０１６では、スキップ量Ｒ３Ｒをバックアッ
プＲＡＭ１０６に格納すると共に、実効値ＥＲＳＲとす
る。

このように、第１０図のルーチンでは、高負荷状態にあ
って且つ下流側０□センサ１５によって検出された空燃
比がリーンであって、リッチスキップ量Ｒ３Ｒは最大ガ
ード値５．５％を超えていても、リッチスキップ量Ｒ３
Ｒはリッチ側に更新される（ステップ１０２３）が、空
燃比フィードバック制御に実際に用いられるリッチスキ
ップｆｌＥＲｓＲは５．５％にガードされる（ステップ
１０２４）。

そして、上述のごとく演算されたスキップ量ＥＲＳｌｉ
　、　ＥＲＳＬはＲＡＭ１０５に格納され、第１０図の
ルーチンはステップ１０２６にて終了する。

第１１図は第１０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。第１１図（Ａ）に示すごとく、吸入
空気１３Ｑが変化して時刻１．．１３にて高負荷状態に
なり、高負荷状態が接続すると、第１１図（Ｃ）に示す
ごとく、５秒後の時刻ｔ、　　１ｔ、Ｊにてリッチスキ
ップＩＲ３Ｒの最大ガード値は７．８％から５．５％に
変更される。従って、第１１図（Ｂ）示すごとく、下流
側０２センサ１５の出力ｖ２が変化すると、リッチスキ
ップ量の実効値ＥＲ３Ｒのリッチ側補正は制限され、空
燃比はリーン側に向うことになるが、バックアツプＲＡ
Ｍ値であるＲＳＬの演算自体は持続される。そして、第
１１図（Ａ）に示すごとく、たとえば時刻ｔ２にて低負
荷状態になると、リッチスキップＩＲ３Ｒの最大ガード
値はただちに５．５％から７．８％に変更されるが、こ
の場合、上述のごとく、演算が持続されていたバンクア
ンプＲＡＭ値であるＲＳＬを実効値ＥＲＳＲの開始値と
するので、第７図の場合に比較して過渡特性が優れる。

′ なお、第１０図のルーチンを用いる場合には、第５図の
ステップ５１８　、５１９における値Ｒ５Ｒ、ＲＳＬは
実効値ＥＲＳＲ、ＥＲＳＬに置換する。

また、上述の高負荷時の最大ガード値５．５％は、触媒
の劣化度もしくは活性度に応じて変化させてもよい。す
なわち、触媒が、活性になる程、酵素が触媒に吸着され
易いからである。触媒の活性度は、吸入空気量等により
作動するカウンタあるいは触媒温度を推定することがで
きる。

また、第１の空燃比フィードバック制御は４ＬＩ毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御は５１２ｍ５毎
に行なわれるのは、空燃比フィードバック制御は応答性
の良い上流側０２センサによる制御を主として行い、応
答性の悪い下流側ＯＸ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
２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０２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、置延時間、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、ＲＳＬのうちの一方を固定し
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、あるいはリーン積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数Ｋ
ＩＬ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
転速度に応し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９０１における基本噴射１ＴＡｔｌＰ
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９０３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０２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、触媒排気臭が発生
し易い高負荷時に下流側空燃比センサによる空燃比制御
Ｉ量の許容範囲を小さくしているので、制御空燃比が大
きくリッチ側へずれることなく、従って、触媒排気臭を
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１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０２
センサシステムを説明する排気エミッション特性図、 第３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４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５図、第７図、第９図、第１０図、は第４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６図は第５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８図は第７図のフローチャートを補足説明するタイミ
ング図、 第１１図は第１０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。 １・・・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。 Ｏｘ 第２図 第６図

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、 前記機関が低負荷状態か高負荷状態かを判別する負荷状
   態判別手段と、 前記機関が低負荷状態のときに前記空燃比フィードバッ
   ク制御定数を第１の許容範囲内にガードする第１のガー
   ド手段と、 前記機関が高負荷状態であるときに前記空燃比フィード
   バック制御定数を、前記第１の許容範囲より小さい第２
   の許容範囲内にガードする第２のガード手段と、 前記機関が低負荷状態のときには前記第１のガード手段
   によりガードされた空燃比フィードバック制御定数と前
   記上流側空燃比センサの出力とに応じて、また、前記機
   関が高負荷状態であるときには前記第２のガード手段に
   よりガードされた空燃比フィードバック制御定数と前記
   上流側空燃比センサの出力とに応じて、空燃比補正量を
   演算する空燃比補正量演算手段と、 該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、前記第２のガード手段は前記機関の高負荷状態が所
   定時間持続したときのみ前記空燃比フィードバック制御
   定数を前記第２の許容範囲内にガードする特許請求の範
   囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 ３、前記制御定数演算手段は、前記空燃比フィードバッ
   ク制御定数が前記第２の許容範囲内にガードされている
   間にあっても、前記第１の許容範囲内で前記空燃比フィ
   ードバック制御定数の演算を持続させ、前記機関が高負
   荷状態から低負荷状態へ移行した場合に該演算の持続に
   より得られた空燃比フィードバック制御定数により該空
   燃比補正量の演算を行う特許請求の範囲第１項に記載の
   内燃機関の空燃比制御装置。 ４、前記第２の許容範囲を前記三元触媒の劣化度に応じ
   て可変とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。