JPH01249937A - 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ｏ２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に
０２センサを設けて該０２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０２センサ
システム）では、酸素濃度を検出する。２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、ｏ２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０！
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ｏｔセンサを設け、上
流側の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Ｏｔセンサシステムが既に提案されている
。このダブル０冨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Ｏｔ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。

（１１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冨センサシス
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ｏ２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、ｏ２
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冨センサシステ
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Ｏｔ
センサシステムにおいては、下流側ｏ２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（公開技報８７−５０９８号参照）は、
プルダウン抵抗Ｒｔおよびノイズ吸収用キャパシタＣ，
により構成されている。素子温が低いときにはＯｔ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０．センサｏＸの起
電力があってもＯｔセンサ出力電圧ｖ０８はローレベル
となり、他方、素子温が高くなると、ｏ２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Ｖ、ヨは起電力ＸＲＩ　／　（Ｒ＠＋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Ｖ　ｅｌｌ’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０２
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０２センサＯＸの内部抵抗
Ｒ０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、０．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（ＶｃｃＸ　Ｒｅ　／
　（Ｒｏ　＋　Ｒｚ））までプルアップされ、他方、素
子温が高くなると、０□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（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Ｖ。８は起電力士
ＶｃｃＸＲｏ　／　（Ｒｅ　＋Ｒ１）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ｖ、、はＶｃｃｘ　Ｒｅ　／　（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、ＯｔセンサＯＸの活−性
判別は０２センサ出力電圧ｙ　ｏｘ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
性レベルＡ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課題〕

しかしながら、上述のダブル０．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０２センサに対して
用いると、活性レベルＡ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課題があ
る。すなわち、活性レベルＡ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Ｔ３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Ｔ１で早く活性と判別され、しかも、この場
合、範囲Ｘ（Ｔ＋〜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
生するという課題がある。

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（ＶＯＸ＜Ａ）　、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りソチスキップ量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（Ｖｏｌｔ＞■、）、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は本来のどと（リッチ側に制御される。しかも、
下流側Ｏ，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（、時間ｔ２〜Ｌ３＋ｔ４〜Ｌ
Ｓ＋ｊ＆〜ｔ、において、下流側０８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Ａを高めに設定することもできるが、こ
め場合には、リッチ誤判定（ｔ。

〜１＋）の時間が長くなると共に、下流側０．センサの
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。

上述の課題は、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０□センサシステムにおいても同様で
ある。

なお、本願出願人は、既に、下流側０２センサの出力す
なわちプルアップ型入力回路の出力が活性レベルＡより
低くなってから一定時間遅延して下流側Ｏｔセンサによ
る空燃比フィードバック制御を開始させることにより、
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
制御を行うことを促案している（参考：特願昭６２−２
６２９１０号）、。

しかし、この一定時間の遅延後には確実に下流側０２セ
ンサが活性化している保証はない。

従って、本発明の目的は、上記先願をさらに一歩進め、
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
を確実に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。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題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
Ｃ１０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ＣＣ
ＩＩ、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。第１の判別
手段は、プルアップ型入力回路の出力が暖機後のリッチ
出力レベルよりわずかに高い活性判別レベルＡより低い
か否かを判別する。そして、プルアップ型入力回路の出
力が活性判別レベルＡより低いと判別された時点から所
定時間（ＣＡ＝ＣＡｏ）後に、第２の判別手段はプルア
ップ型入力回路の出力がベース空燃比がリッチの場合の
第１のレベル領域Ａ〜Ｂおヨヒヘース空燃比がリーンの
場合の第２のレベル領域（Ｃ未満）にあるか否かを判別
する。この結果、プルアップ型入力回路の出力が第１、
第２のレベル領域のいずれかにあると判別された後、空
燃比調整手段は上流側空燃比センサの出力ｖ１に加えて
下流側空燃比センサの出力■２に応じて前記機関の空燃
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ＣＣ１１０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
サに微小電流を流し込むと共に空燃比センサの出力を入
力する。第１の判別手段は、プルアップ型入力回路の出
力が暖機後のリッチ出力レベルよりわずかに高い活性判
別レベルＡより低いか否かを判別する。そして、プルア
ップ型入力回路の出力が活性判別レベルＡより低いと判
別された時点から所定時間（ＣＡ　＝　ＣＡ　ｏ）後に
、第２の判別手段はプルアップ型入力回路の出力がベー
ス空燃比がリッチの場合の第１のレベル領域Ａ−Ｂおよ
びベース空燃比がリーンの場合の第２のレベル領域（Ｃ
未満）にあるか否かを判別する。この結果、プルアップ
型入力回路の出力が第１、第２のレベル領域のいずれか
にあると判別された後、空燃比調整手段は下流側空燃比
センサ゛の出力■２に応じて機関の空燃比を調整するも
のである。

〔作　用〕

上述の手段による作用は第７図に示される。すなわち、
活性化された空燃比センサの出力は、ベース空燃比がリ
ッチの場合には、活性制御レベルＡを横切った後は比較
的高い第１のレベル領域Ａ〜Ｂにあり、ベース空燃比が
リーンの場合には、活性レベルＡを横切った後は比較的
低い第２のレベル領域Ｃ〜にある。他方、非活性の空燃
比センサの出力はたとえ活性判別レベルＡを横切っても
、第ｔのレベル領域（Ａ〜Ｂ）および第２のレベル領域
（Ｃ未満）に存在しない。従って、空燃比センサの出力
が活性判別レベルＡを横切った時点ｔ１から所定時間Ｃ
ＡＯ後の時点ｔ！にて第１のレベル領域（Ａ〜Ｂ）、第
２のレベルＭ域（Ｃ未満）のいずれかにある場合に空燃
比センサは完全に活性化したとみなし、該空燃比センサ
の出力に応じて空燃比フィードバック制御を開始する。

なお、第７図におけるＦは非活性判別レベルを示す。

〔実施例〕

第８図は本発明の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８図において、機関本
体ｌ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ｌＯ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ｌＯ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。

また、機関本体ｌ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ＩＣ、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ｏ２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。

０２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、０２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ｌＯ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１０１、入
出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の外に、Ｒ
ＯＭ１０４　、　ＲＡＭ１０５、バックアップＲＡＭ１
０６、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ｌＯ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１０８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
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＠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、ＣＰＵ１０３（７）割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器
１０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１
０２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の吸気空気量データ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°ＣＡ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９図は上流側Ｏ！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＋ａｓ毎
に実行される。

ステップ９０１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、始動後増量中、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０□
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９２７に直接進み、閉ルー
プ制御終了直前値とする。他方、閉ループ条件成立の場
合はステップ９０２に進む。

ステップ９０２では、上流側０□センサ１３の出力Ｖｌ
をＡ／Ｄ変喚して取込み、ステップ９０３にてＶ、が比
較電圧Ｖ□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□）であれば、ステップ９
０４にてデイレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し
、ＣＤＩ、Ｙ＞０であればステップ９０５にてＣＤＬＹ
を０とし、ステップ９０６に進む。ステップ９０６では
、デイレイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ９０
７　、９０８にてデイレイカウンタＣＤＬＹを最小値Ｔ
ＤＬでガードする。この場合、デイレイカウンタＣＤＬ
Ｙが最小値ＴＤＩ、に到達したときにはステップ９０９
にて第１の空燃比フラグＦｌ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（Ｖ＋〉■□
）であれば、ステップ９１０にてデイレイカウンタＣＤ
ＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　０であればステ
ップ９１１にてＣＤＬＹを０とし、ステップ９１２に進
む。ステップ９１２ではデイレイカウンタＣＤＬＹを１
加算し、ステップ９１３．９１４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に到達したときに
はステップ９１５にて第１の空燃比フラグＦｌを“ｌ”
　（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９１６では、第１の空燃比フラグＦｌの符号が
反転したか否かを判別する、すなわち遅延熟理後の空燃
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９１７にて、第１の空燃比フラグＦ１の値
により、リッチからり一ンへの反転か、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９１８にてＦＡＦ←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９１９にてＰＡＰ←ＦＡＰ　
−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９１６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９２０，９２１，９２２に
て積分処理を行う。つまり、ステップ９２０にて、Ｆ１
＝“Ｏ”か否かを判別し、Ｆ１＝“Ｏ”　（リーン）で
あればステップ９２１にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ十ＫＩＲ
とし、他方、Ｆ１＝“１″　（リッチ）であればステッ
プ９２２にてＰＡＰ　−ＦＡＮ−ＫＩＬとする。ここで
、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量Ｒ５Ｒ，ＲＳＬ
に比して十分小さく設定してあり、つまりＫＩＲ（ＫＩ
Ｌ）　＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ９
２１はリーン状ａ（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々
に増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ９
２２はリッチ状Ｌｉ（Ｆ１＝″ｌ”）で燃料噴射量を徐
々に減少させて空燃比をリーン側に移行させる。

ステップ９１８，９１９，９２１．９２２にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ９２３．９２４にて
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
９２５．９２６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９２７にてこのルーチンは終了する。

第１Ｏ図は第９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１０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
ＣＤＬＹは第１０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１Ｏ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Ｆｌ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１ｔにてリッチに変化する０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ｔ
４にてリーンに変化する。しかし空燃比信号Ａ／Ｆ　’
が時刻ｊｓ＋ｊ＆＋ｔ？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、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１Ｏ図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得
られる。

次に、下流側Ｏ！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Ｒ５Ｒ。

Ｒ５Ｌ　、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ　、遅延時間ＴＤＲ
，ＴＤＬ　、もしくは上流側Ｏｔセンサ１３の出力■１
の比較電圧ｖ１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
ＩＲ３Ｌ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Ｒ５Ｒ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ス
キップ量Ｒ３Ｒ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
ン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さくしても制御空燃比はリ
ッチ側に移行できる。

逆に、リーン遅延時間（−ＴＤＬ）を大きくすると制御
空燃比をリーン側に移行でき、リッチ遅延時間（ＴＤＲ
）を小さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。

つまり、下流側０８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Ｖ□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Ｖ□を小さ（
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Ｏｔセンサ１５の出力に応じて比較電圧Ｖ□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０．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（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、空燃比フィードバン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
するが、その前に、下流側０□センサ１５の活性判別を
第１１図を参照して説明する。なお、このルーチンは所
定時間たとえば５１２−毎に実行される。

第１１図においては、下流側０８センサ１５が非活性状
態から活性状態に変化する際を考察する。

第１２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宜センサ１５は非活性状態である、
すなわち、仮活性フラグＰＦａｃおよび活性フラグＦ’
ａｃは共に“Ｏ”である。この状態では、ステップ１１
０１にて、下流側０．センサ１５の出力ｖ２（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１１０２　、１１０３を介してステ
ップ１１０４にて活性カウンタＣＡをクリアし、ステッ
プ１１０５にてｖ２が活性判別レベル八より低いか否か
を判別する。この結果、Ｖ　ｔ　＞　、Ａであるのでス
テップ１１１５に進み、フローは終了する。

次に、時刻１．に到達すると、ステップ１１０５でのフ
ローはステップ１１０６に進み、仮活性フラグＰＰＡＣ
をセットする（ＰＰＡＣ＝　”　１”）。

そして、このルーチンが再び実行されると、ステップ１
１０３でのフローはステップ１１０７に進み、活性カウ
ンタＣＡを＋１歩進させてステップ１１０Ｂを介してス
テップ１１１５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。

時刻ｔ　！　（ＣＡ　＝　ＣＡ　ｏ）にては、ステップ
１１０８でのフローがステップ１１０９〜１１１１に進
む。すなわち、図示のごとく、ベース空燃比がリッチで
あってプルアップ型入力回路１１２の出力ｖｔが第１の
レベル領域（Ａ〜Ｂ）にあればステップ１１０９を介し
てステップ１１１Ｏにて活性フラグＦ’Ａｃをセットし
くＦａｃ”１１′″）、また、ベース空燃比がリーンで
あってプルアップ型入力回路１１の出力ｖ２が第２のレ
ベル領域（Ｃ未満）にあればステップ１１１１を介して
やはりステップ１１１０にて活性フラグＦＡｃをセント
する。他方、第１、第２のレベル領域のいずれでもない
場合には、ステップ１１１２に進み、仮活性フラグＰＦ
ａｃがリセットされるので、再び上述の動作が繰返され
ることになる。すなわち、第１３図に示すように、時間
１．−１ｔと同様の動作が、時間ｔ、〜１４．１．〜ｔ
、ｌ・・・・・・で活性フラグＦ’Ａｃが“ｌ′″とさ
れるまで繰返される。

また、活性フラグＦ’ａｃがセットされた後は、ステッ
プ１１０２でのフローはステップ１１１３　、１１１４
に進む、従って、活性状態にあっても、プルアップ型入
力回路１１２の出力ｖｔが非活性判別レベルＦ（≧Ａ）
を超えた場合には、ステップ１１１３でのフローはステ
ップ１１１４に進み、活性フラグＦ’ａｃをリセットす
る。この結果、下流側Ｏｔセンサ１５は非活性状態とさ
れる。

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０：センサ１５の出力にもとづいてス
キップ量Ｒ５Ｒ，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
２ｍ毎に実行される。ステップ１４０１〜１４０５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、上流側Ｏｔ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＝“
１″）のとき（ステップ１４０３）　、軽負荷のとき（
Ｑ　／　Ｎ　ｅ　＜　Ｘ　＋）（ステップ１４０４）　
、下流側０８センサ１５が活性化していないとき（ステ
ップ１４０５）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Ｏｔセンサ１５の活性
判別は第１１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。

閉ループ条件で満たされていればステップ１４０６に進
み、下流側０冨センサ１５の゛出力ｖｔをＡ／Ｄ変換し
て取込み、ステップ１４０７にてｖｔが比較電圧ｖＲｆ
ｆｉたとえば０．５５　Ｖ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ｖｌＩｇ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。

Ｏｘセンサ１３の出力の比較電圧ｖ１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≦■□（リーン）であればＸ
　テｙプ１４０８　、１４０９ニ進み、他方、■、〉■
、Ｉ□（リッチ）であればステップ１４１０　、１４１
１に進む。

ステップ１４０８では、ＲＳＲ−Ｒ５Ｒ＋ΔＲ５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Ｒ
ＳＬ←Ｒ３Ｌ−ΔＲＳ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Ｒ５Ｒ←１？ｓＲ−Δ
Ｒ５とし、つまり、リッチスキップ量ＲＳＲ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１４
１１にてＲＳＬ　−Ｒ３Ｌ十ΔＲＳとし、つまり、リー
ンスキップ量ＲＳＬ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ＲＳＲ。

ＲＳＬのガード処理を行うものであり、たとえば最大値
Ｍ　Ａ　Ｘ　−７，５％、最小値ＭＩＮ＝２．５％にて
ガードする。なお、最小値ＭＩＮ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０．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、ｖｔくｖＡ以後さらに所定時間経過後プルアップ型
入力回路１１２の出力がベース空燃比に応じたレベル領
域にあるか否かに応じて下流側０２センサ１５は活性状
ａＣＦＡｅ”１”）となり、活性状態と判別されないと
きには再度活性判別を行う。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リッチ誤判定がな（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
Ａ叶を演算する。たとえばＴ＾叶←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Ｔ　）Ｉ　Ｗ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−ＴＡＵＰ　−ＰＡＦ　・（ＰＷＬ＋β）＋γ
ニより演算する。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１５
０４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。

トして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ１５０
５にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射１１ＴＡＵ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０１１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，ＲＳＬをＦＡＦ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０！
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０
！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４貼毎に、ま
た、第２の空燃比フィードバック制御は５１２ｍａ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Ｏｔセンサによる制御を主として行い、応答性
の悪い下流側０□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０８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センサの出力によす補正するダブル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、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ＩＲ５Ｒ，ＲＳＬ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ＴＡｔｌＰ
相当の基本燃料噴射量がキャプ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咲、活性判別レベルを
横切った後に下流側空燃比センサの活性判別をベース空
燃比に応じたレベル領域で行うので、活性、非活性判定
を確実に行うことができ、この結果、活性、非活性判別
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Ｏｔ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課題を説明する
タイミング図、 第７図は本発明の詳細な説明するタイミング図、第８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９図、第１１図、第１４図、第１５図は第８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１０図は第９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１２図、第１３図は第１１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、 ｌＯ・・・制御回路、　　　　１２・・・触媒コンバー
タ、１３・・・上流側０□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が暖機後のリッチ出力レ
   ベルよりわずかに高い活性判別レベル（Ａ）より低いか
   否かを判別する第１の判別手段と、 前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性判別レベル
   より低いと判別された時点から所定時間後に、該プルア
   ップ型入力回路の出力がベース空燃比がリッチの場合の
   第１のレベル領域（Ａ−Ｂ）およびベース空燃比がリー
   ンの場合の第２のレベル領域（Ｃ未満）にあるか否かを
   判別する第２の判別手段と、 該プルアップ型入力回路の出力が前記第１、第２のレベ
   ル領域のいずれかにあると判別された後に前記上流側空
   燃比センサの出力に加えて前記下流側空燃比センサの出
   力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、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒（１２）
   と、 前記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が暖機後のリッチ出力レ
   ベルよりわずかに高い活性判別レベル（Ａ）より低いか
   否かを判別する第１の判別手段と、 前記プルアップ型入力回路の出力が前記活性判別レベル
   より低いと判別された時点から所定時間後に、該プルア
   ップ型入力回路の出力がベース空燃比がリッチの場合の
   第１のレベル領域（Ａ〜Ｂ）およびベース空燃比がリー
   ンの場合の第２のレベル領域（Ｃ未満）にあるか否かを
   判別する第２の判別手段と、 該プルアップ型入力回路の出力が前記第１、第２のレベ
   ル領域のいずれかにあると判別された後に前記空燃比セ
   ンサの出力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。