JPH01285635A - 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（Ｏｔセンサ）
）を設けたダブル空燃比センサシステム、あるいは下流
側Ｏｚセンサの出力の代りに上流側Ｏｔセンサの出力周
波数を用いた擬似ダブル空燃比センサシステムにおける
領域別学習制御の改良に関する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングルｏ２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、Ｏア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０２センサを設け、上
流側Ｏｔ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Ｏｔ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捷案されている（
参照：特開昭５８−７２６４７号公報）、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０２センサは、上流側０□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存している。

（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Ｏｘセンサシス
テム）により、上流側Ｏｔセンサの出力特性のばらつき
を下流側Ｏｔ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□
センサの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Ｏｘ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、下流側０８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。

上述のダブル０□センサシステムにおいては、フィード
バック制御時の空燃比補正にかかわる要求レベル（以下
、空燃比要求レベル）が、非フイードバツク制御時と大
きく離れることがあり、特に非フイードバツク制御時か
ら前述の２つのＯｆセンサによるフィードバック制御に
入るようなフィードバック開始時点には次のような問題
が発生する。すなわち、この場合、通常、下流側０２セ
ンサによる空燃比フィードバック制御速度は上流側０□
センサによる空燃比フィードバック制御速度に比較して
小さく設定されているので、下流側０３センサによる空
燃比フィードバック制御で制御される空燃比制御量たと
えばスキップｉｉ　ｌ？ｓＲ。

ＲＳＬが要求スキップ量レベルに到達するのに時間を要
し、延いては、空燃比フィードバック制御により空燃比
が要求制御レベルに到達するのに時間を要し、この結果
、補正不足が生じて、燃費の悪化、ドライバビリティの
悪化、エミッションの悪化等を招く。

また、空燃比フィードバック制御中にあっても、機関の
状態が異なる運転領域に遷移したときには、やはり空燃
比制御レベルが空燃比要求レベルからずれることがあり
、この場合にも、補正不足が生じて、燃費の悪化、ドラ
イバビリティの悪化、エミッションの悪化等を招く。

たとえば、触媒の０２ストレージ効果に起因し高負荷域
に比べて低負荷域はガス量が小さくなり触媒内に蓄えら
れた０□消費量が少なく、下流側Ｏｔセンサはリーンを
示す時間が長くなり、この結果、高負荷域と低負荷域と
で空燃比制御量Ｒ５Ｒ。

ＲＳＬの値がずれる。これは特にＯｔストレージ効果が
大きい新品触媒を用いた場合に顕著である。

従って、低負荷域から高負荷域に変化した場合、下流側
Ｏｔセンサの空燃比フィードバック周期は比較的長い時
間であるため、下流側Ｏ！制御遅れが生じ、空燃比がオ
ーパリフチとなり、燃費、エミッションの悪化等を招く
。

このため、本願出願人は、既に、機関の負荷状態たとえ
ば吸入空気量、吸入空気圧、スロットル弁開度、回転速
度、車速、あるいは上流側０２センサの出力の反転周期
等が複数の区分に分割された運転領域のいずれかに属す
るかを判別し、機関の負荷状態が同一の運転領域に属し
且つ機関が学習条件を満足しているときに、空燃比制御
量の中心値を演算し、空燃比制御量の中心値を運転領域
毎に記憶し、そして機関が空燃比フィードバック条件を
満足していないときもしくはその後に機関の状態が異な
る運転領域に遷移した時点では、空燃比制御量を現在の
運転領域に記憶された空燃比制御量の中心値とするブロ
ック学習制御を提案している。（参照：特開昭６２−６
０９４１号公報、特願昭６１−２４１４８４号、特願昭
６３−１４６１４号）、これによれば、下流側Ｏｘセン
サによる空燃比フィードバック制御開始時には、記ｔα
された空燃比制御量の中心値から開始し、さらに、その
後に機関の状態が異なる運転領域に遷移したときにも、
各運転領域毎に記憶された空燃比制御量の中心値から開
始する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の運転領域による領域別学習制御に
おいては、運転領域分けのパラメータおよび領域分けの
仕方によっては、学習の機会が少な（誤学習が行われる
ことがある。たとえば、第３図に“示すように、運転領
域Ａにおいては、空燃比制御量１量たとえばリッチスキ
ップ量Ｒ３Ｒの要求レベルを学習できるが、運転領域Ｂ
においては、要求レベルを学習する前に運転領域Ａに遷
移してしまうために、要求レベルを学習できない、つま
り、学習を行う際には要求レベルすなわち機関が示す空
燃比の中心値を検出するため十分な時間が必要であり、
このため、学習できない状態が生じたり、また、短期間
で学習値を求めると過渡による影響により正確な中心値
を学習できない、この結果、やはり、フィードバック制
御開始後およびフィードバック制御中であっても機関の
状態が異なる条件に遷移したときに、燃費の悪化、ドラ
イバビリティの悪化、エミッションの悪化等を招くとい
う課題がある。

本発明の目的は、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化
、エミッションの悪化等を十分防止した領域別学習制御
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１図に示される。

すなわち、機関状態検出手段たとえばＯｘセンサは機関
の所定状態を検出し、フィードバック制御条件判別手段
は機関のフィードバック制御条件が満足されたか否かを
判別する。この結果、機関のフィードバック制御条件が
満足されたときに、フィードバック制御手段は機関が所
定状態たとえば理論空燃比状態となるように機関状態操
作量たとえばリッチスキップ量Ｒ３Ｒを機関状態検出手
段の検出結果に応じてフィードバック制御する。また、
学習条件判別手段は機関の学習条件が満たされたか否か
を判別する。この結果、機関の学習条件が満たされたと
きに、領域別学習手段は機関状態操作量Ｒ３Ｒに対応す
る値たとえば平均値Ｒ３Ｒを機関の所定運動領域毎に記
憶する。さらに、領域別学習手段はフィードバック制御
条件が満たされないときおよび機関の所定運転領域の遷
移毎に当該領域の機関状態操作量をＲ２Ｈに対応した値
Ｒ３Ｒを機関状態操作量Ｒ３Ｒの初期値とする。そして
、フィードバックゲイン調整手段は機関の所定運転領域
のうち機関が相対的に運転される頻度が小さい領域にお
いては他の領域に比して機関状態操作量Ｒ３Ｒのフィー
ドバック制御Ｈのゲインを大きくするものである。

なお、学習の機会の少ない領域とは、たとえば領域分け
のためのパラメータとして車速を選択した場合には高速
の領域であり、また、負荷を選択した場合には、低負荷
領域であり、パラメータおよび領域分けの仕方に依存す
る。

〔作　用〕

上述の手段による作用を第４図により説明する。

学習の機会の少ない領域Ｂにおいては、機関状態操作量
としてのリッチスキップＲ３Ｒのフィードバック制御の
ゲインすなわち変更速度を他の領域Ａより大きくする０
図示例では、領域Ａにおいては、積分制御（ΔＲ５）の
みであるが、領域Ｂにおいては、スキップ制御（Ｒ３Ｓ
ＫＰ）をさらに導入しである。この結果、学習の機会の
少ない領域においても、要求レベルを学習でき、誤学習
は少な（なる。

〔実施例〕

第５図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。第５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。

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つの有害成分ＨＣ、ＣＯ、Ｎｏ、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０□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Ｏｔ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でＡ／Ｄ
変換器１０１に発生する。

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。

１８は車速センサ、たとえば永久磁石とリードスイッチ
より構成されたものであって、その出力は制御回路１０
の車速形成回路１１１に送出される。

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、人出力インターフエイ
ス１０２　　、ＣＰＵ１０３、車速形成回路１１１の外
にＲＯＭ１０４　、　ＲＡＭ１０５、バックアップＲＯ
Ｍ１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている
。

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
　もセントされる。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
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、ＣＰＵ１０３の割込み発生はく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Ｎｏはクランク角センサ６の３０″’ＣＡ毎に
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６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鵬毎に実
行される。

ステップ６０１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、始動後増量中、暖気増量中、パワー増量
中、触媒過熱防止のためＯＴＰ増量中、上流側Ｏｘ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６２７に進んでＦＡＦを閉ルー
プ制御終了直前値とする。なお、一定値たとえば１．０
としてもよい。他方、閉ループ条件成立の場合はステッ
プ６０２に進む。

ステップ６０２では、上流側０．センサ１３の出力Ｖ、
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ６０３にてＶ、が比
較電圧Ｖｌｌたとえば０．４５Ｖ以下が否かを判別する
、つまり、空燃比がリッチかリーンがを判別する、つま
り、空燃比がリーン（Ｖ＋　≦Ｖ□）であれば、ステッ
プ６０４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６０５にてＣＤＬ
Ｙを０とし、ステップ６０６に進む、ステップ６０６で
は、デイレイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ６
０７　、６０８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６０９
にて第１の空燃比フラグＦ１を“Ｏ”　（リーン）とす
る、なお、最小値ＴＤＬは上流側ＯＲ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　＋　＞
　Ｖ□）であれば、ステップ６１０にてデイレイカウン
タＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　Ｑであれ
ばステップ６１１にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ６１
２に進む。ステップ６１２ではデイレイカウンタＣＤＬ
Ｙを１加算し、ステップ６１３　、６１４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６１５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ＴＤ
Ｒは上流側Ｏｘ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６１６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６１７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６１８にてＦＡＰ←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
の反転であレバ、ステップ６１９　ニテＦＡＰ　−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６１６にて第１の空燃比フラグＦ１の符号が反
転していなければ、ステップ６２０．６２１．６２２に
て積分処理を行う、つまり、ステップ６２０にて、Ｆ１
＝“θ″か否かを判別し、Ｆｌ＝“０”（リーン）であ
ればステップ６２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋ＫＩＲとし
、他方、Ｆｌ＝“１″　（リッチ）であればステップ６
２２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ−）［ルとする。こコテ、積
分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはスキ、ブｌ　ＲＳＲ、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６２１はリーン状Ｌｉ（Ｆｌ−“０”）で燃料噴射量
を徐々に増大させ、ステップ６２２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６１８，６１９，６２１．６２２にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ６２３　、６２４に
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
６２５　、６２６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Ｆ
ＡＦ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６２７にてこのルーチンは終了する。

第７図は第６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０．センサ１３の出力
により第７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７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７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ｔ４にて
リーンに変化する。しかし空燃比信号Ａ／Ｆ　’が時刻
ｔＳｒｔ＆＋ｔｆｆ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
７図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０□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Ｏｔセンサ１３の出力■。

の比較電圧Ｖ□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１ＪＲ３Ｌ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ＩＲ３Ｒおよびリーンスキップ量ＲＳＬ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Ｏ，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
もしくはリーン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さく設定すれ
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）を大きくもしくはリッチ遅延時間（
ＴＤＲ）を小さく設定すれば、制御空燃比はリーン側に
移行できる。つまり、下流側０□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
Ｖ□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アセンサ１５の出力に応じて比較電
圧ｖ１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Ｏｔ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、空燃比フィードバック制御定数としてのスキップ
量を可変にしたダブル０□センサシステムについて説明
する。

第８図は下流側０８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５１２
肥毎に実行される。ステップ８０１では、車速形成回路
１１１より車速ＳＰＤデータＳＰＤを取込み、 ｎ＝５ＰＤ／ΔＳＰＯ ただし、ΔＳＰＤは一定値 を演算する。なお、ｎは整数であり、ＳＰＤ／ΔＳＰＤ
の小数点以下は切捨てられるものとする。このようにし
て、車速ＳＰＤが 領域　　　　　０≦ＳＰＤ＜ΔＳＰＤ ＄■域　　　ΔＳＰＤ　　≦　ＳＰＤ＜２　・Δｓｐ。

領域　　（ｋ−１”）　　Δ　５ＰＤ５　　ＳＰＤ＜　
ｋ　・ΔＳＰＤのいずれに属するか否か審判側する。な
お、ステップ８０６における車速ＳＰＤはそのなまし値
としてもよい。

ステップ８０２〜８０６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
ｏ２センサ１３による閉ループ条件の不成立（ステップ
８０２）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８０３）、スロットル弁
１６が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ８０４）
、下流側ｏ２センサ１５が活性化していないとき（ステ
ップ８ｏ５）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎｅ≦Ｘ、）（ステ
ップ８０５）、下流側Ｏｔセンサ１５が活性化していな
いとき（ステップ８０６）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
プ条件でなければステップ８２４に進む。

閉ループ条件が満たされていればステップ８０７に進む
。すなわち、今回の運転領域ｎと前回の運転領域ｎｏと
が同一か否かを判別する。同一であれば（ｎ＝ｎｏ）、
ステップ８０８に進む。

他方、車速ＳＰＤの領域ｎが遷移したとき、もしくは下
流側Ｏｔセンサ１５による閉ループ不成立のときには、
ステップ８２４に進み、リッチスキップ量Ｒ５Ｒをバッ
クアップＲＡＭ１０６の該当領域ｎの学習値ＲＳＲＧ　
（ｎ）とする。

ステップ８０８では、下流側０□センサＩ５の出力Ｖ！
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０９にてｖｔが比
較電圧■。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■。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Ｖ□より高く設定される。この結果、■ｚ≦Ｖ
Ｒｔ（リーン）であれば、ステップ８１０にて第２の空
燃比フラグＦ２を“０”とし、他方、Ｖ、　＞ＶＲ２（
リッチ）であればステップ８１１にて第２の空燃比フラ
グＦ２を′ｌ”とする０次に、ステップ８１２では、第
２の空燃比フラグＦ２が反転したか否かを判別する。こ
の結果、反転していれば、ステップ８１３にて学習条件
が成立しているが（学習実行フラグＦ、＝“１”）か否
かを判別し、学習条件が成立していればステップ８１４
にて学習制御を行う、なお、学習実行フラグＦ、および
学習ステップ８１４については後述する。

ステップ８１５では、現在の領域ｎが学習頻度の低い領
域か否かを判別する。たとえば、ここでは、車速ＳＰＤ
がＸ、（６０ｋｍ／ｈ）を趙えた領域か否かを判別する
。学習頻度の低い領域であれば（ＳＰ［ｌ＞Ｌ　）　、
ステップ８１６に進み、スキップ制御（ステップ８１７
〜８１９）および積分制御（ステップ８２０〜８２２）
を行うようにし、他方、学習頻度の高イＳｉ　Ｍｉ　テ
アレば（ＳＰＤ≦Ｘｚ）、ステップ８２０〜８２２に進
み積分制御のみを行う。

ステップ８１７〜８１９のスキップ制御は、ステンプ８
１６にて下流側０□センサ１５の出力Ｖ８が反転した場
合のみ実行される。すなわち、ステップ８１７にて下流
側Ｏｔセンサ１５の出力■ｔがり一ンかリッチかを判別
する。この結果、リーンであれば（Ｆ２−”０″）、ス
テップ８１８にてリッチスキップ量Ｒ５Ｒを比較的大き
い値Ｒ５５ＫＰだけスキップ的に増加させ、他方、リッ
チであれば（Ｆ２−“ビ）、ステップ８゛１９にてリッ
チスキップ量Ｒ３Ｒを値Ｒ５５ＫＰだけスキップ的に減
少させる。

なお、ステップ８１８　、８１９でのスキップ量Ｒ５５
ＫＰは異ならせてもよく、可変としてもよい。

他方、学習頻度の高い領域（ＳＰＤ≦Ｘ＋）の場合、あ
るいは学習頻度の低い領域であっても下流側０゜センサ
１５の出力Ｖ２が反転していない場合には、ステップ８
２０〜８２２にて積分制御を行う。すなわち、ステップ
８２０にて下流側０□センサ１５の出力Ｖ２がリーンか
リッチかを判別する。この結果、リーンであれば（Ｆ２
＝″０”）、ステップ８２１にてリッチスキップ１ｉＲ
５Ｒを比較的小さい値ΔＲ５だけ増加させ、他方、リッ
チであればプ１ｌＲ５Ｒを値ΔＲ５だけ減少させる。な
お、ステップ８２１　、８２２での積分量ΔＲ３は異な
らせてもよく′、可変としてもよい。ステップ８２３は
、上述のごと（演算されたＲ２Ｈのガード処理を行うも
のであり、たとえば最小値Ｍ　Ｉ　Ｎ　＝　２．５％、
最大値Ｍ　Ａ　Ｘ　−７，５％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である。

ステップ８２５では、リーンスキップ１ｌＲ３Ｌを、Ｒ
ＡＭ１０５−Ｒ２Ｈ にて演算する。つまり、Ｒ３Ｒ＋ＲＳＬ　＝　１０％で
ある。

ステ、ブ８２６では次の実行に備え、領域ｎをｎｏとす
る。

上述のごとく演算されたＲ２ＨはＲＡＭ１０５に格納さ
れた後に、ステップ８２７にてこのルーチンは終了する
。

このように、第８図のルーチンによれば、第９図に示す
ごとく、学習機会の多い領域（ＳＰＤ　：５　Ｘ　ｚ）
では、下流側Ｏｔセンサ１５の出力ｖｔに応じてリッチ
スキップ量ＲＳＲは値ΔＲ３で積分制御され、他方、学
習機会の多い領域（ＳＰＤ　＞ｘｚ）では、下流側０２
センサ１５の出力Ｖ２に応じてリッヂスキップｆｉＲ３
Ｒは値ΔＲ３で積分制御されると共に、値Ｒ５５ＫＰで
スキップ調部される。つまり、学習機会の少ない領域で
は、リッチスキップ量Ｒ３Ｒのフィードバック制御のゲ
インが大きくされている。

次に、第８図の学習実行フラグＦ、および学習制御ステ
ップ８１４について説明する。

第１０図は学習実行フラグＦＧを設定するためのルーチ
ンであって、所定時間たとえば５１２葛毎にもしくは所
定クランク角たとえば１８０　’　ＣＡ毎に実行される
。ステップ１００１〜１００５は第８図のステ７ブ８０
１〜８０５にそれぞれ対応して同一であるが、ステップ
１００２だけ異なる。すなわち、ステップ１００２では
冷却水温Ｔ　ＨＷが所定範囲たとえば７０℃＜ＴＨＷ＜
　９０℃ か否かを判別する。すなわち、安定な冷却水温を判別す
る。

ステップ１００１〜１００５の条件がすべて満足された
場合のみステップ１００６に進む。

ステップ１００６にて吸入空気量データＱの時間当りも
しくはクランク角当り変化量ΔＱが一定値Ａ未満か否か
を判別し、この結果、ΔＱ≧へのときにはステップ１０
０９にてカウンタＣ，をクリアし、ΔＱ＜Ａのときには
、ステップ１００７にてカウンタＣ，をカウントアツプ
し、ステップ１００ＢにてＣ。

＞Ｂ　（一定値）のときのみステップ１０１Ｏにて学習
実行フラグＦ、を“１”とし、その他の場合には、ステ
ップ１０１１にて学習実行フラグＦＧを“０”とする、
なお、カウンタＣ，はある最大値にてガードされる。そ
して、このルーチンはステップ１０１２にて終了する。

このように、上流側０□センサ１３による空燃比フィー
ドバック制御、および下流側ｏ２センサ１５による空燃
比フィードバック制御が行われている条件のもとで、冷
却水温ＴＨＷにより条件を限定し、さらに吸入空気量変
化ΔＱが一定値Ａより小さい安定な状態が一定期間持続
したときのみ、学習実行フラグＦ、を“１”として、学
習制御が実行されることになる。

第１１図は第８図の学習ステップ８１４の詳細なフロー
チャートである。このルーチンは、上述のごとく、下流
側Ｏｔセンサ１５の出力信号が反転したときにあって、
学習条件が満たされたときに実行される。なお、この学
習ステップでは、下表のごとく、各領域ｎ毎に学習値を
演算しバックアップｌ？ＡＭＩＱ５に格納する。

ステップ１１０１では、今回のリッチスキップ量Ｒ５Ｒ
と前回のリッチスキップＩＲ５ＲＯとの平均値Ｒ５Ｒを
演算し、すなわち Ｒ５Ｒ←（Ｒ２Ｈ＋　ＲＳＲＯ）　／　２とし、ステッ
プ１１０２にて、現在の領域ｎのリッチスキップ量の学
習値Ｒ５ＲＧ　（ｎ）を平均値ｍにてなます、すなわち
、 とする、そして、ステップ１１０３にて、学習値Ｒ５Ｒ
Ｇ　（ｎ）をバンクアップＲＡＭ１０６の該当領域に格
納する。

ステップ１１０４では、次の実行に備え、Ｒ２ＨをＲＳ
ＲＯとし、ステップ１１０５にてこのルーチンは終了す
る。

第１２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１２０１では、ＲＡＭ１０５により吸入空気量
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ＴＡＩＩＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ−α・Ｑ／
Ｎｅ（αは定数）とする・。ステップ１２０２にてＲＡ
）１１０５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ
１０４に格納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷ
Ｌを補間計算する。この暖機増量値ＦＷＬは、図示のご
とく、現在の冷却水温ＴＨＷが上昇するに従って小さく
なるように設定されている。ステップ１２０３では、最
終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ−ＴＡＩＩＰ　−ＦＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β）＋
７により演算する。なお、β、γは他の運転状態パラメ
ータによって定まる補正量であり、たとえば図示しない
スロットル位置センサからの信号、あるいは吸気温セン
サからの信号、バッテリ電圧等により決められる補正量
であり、これらもＲＡＭ１０５に格納されている０次い
で、ステップ１２０４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
１２０５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、各車速領域は一定値ΔＳＰＤによる等間隔で区分
する必要はなく、不等間隔区分でもよい。

また、他のパラメータたとえば吸入空気量、吸入空気圧
、スロットル弁開度、回転速度、−回転当りの吸入空気
量（Ｑ／Ｎｅ）、上流側０２センサの出力の反転周期量
等により領域分けを行ってもよい。

また、学習頻度の低い領域は予め定めてもよく、また、
各領域での下流側Ｏｔセンサの出力の反転回数を観測し
て反転回数の少ない領域を学習頻度の少ない領域として
もよい。

さらに、第１の空燃比フィードバック制御は４ｍ毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御は５１２ｍ毎に
行われるのは、空燃比歩フィードバック制御の応答性の
良い上流側Ｏｔセンサによる制御を主にして行い、応答
性の悪い下流側Ｏｔ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
、上流側Ｏｔセンサの比較電圧（参照：特開昭５５−３
７５６２号公報）等を下流側Ｏ。

センサの出力により補正するダブル０８センサシステム
あるいは第２の空燃比補正係数を導入したダブル０８セ
ンサシステムにも、本発明を適用し得る。さらに、下流
側Ｏｔセンサの代りに上流側Ｏｘセンサの出力周波数に
より触媒上流空燃比のリッチずれ、リーンずれを推測し
て、このずれ量に応じて空燃比フィードバック制御定数
を可変とする。擬似ダブル０８センサシステムにも本発
明を適用し得る。

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、ヒートワイヤーセンサ等を用
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た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こまれる２次空気
量を調整するもの、等に本発明を通用し得る。この場合
には、ステップ１２０１における基本噴射ＩＴＡＩＩＰ
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１２０３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ｏｔ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、学習頻度の少ない
領域の空燃比フィードバック制御のゲインを大きくした
学習制御の採用により早期に要求レベルを学習でき、各
領域での十分な学習を可能とし、この結果、燃費の悪化
、ドライバビリティの悪化、エミッションの悪化、等を
防止できる。

【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０２センサシステムおよびダブル０８
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図は従来の空燃比制御量の要求レベルを示すグラフ
、 第４図は本発明に係る空燃比制御量の要求レベルを示す
グラフ、 第５図は本発明に係る内燃機関の空燃比！ＩＪ御装置の
一実施例を示す全体概略図、 第６図、第８図、第１０図、第１１図、第１２図は”第
５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７図、第９図は、第６図、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ｏ２センサ、 １５・・・下流側Ｏｔセンサ、 １７・・・アイドルスイッチ。 Ｏｘ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の所定状態を検出する機関状態検出手段と
   、 該機関のフィードバック制御条件が満足されたか否かを
   判断するフィードバック制御条件判別手段と、 該機関のフィードバック制御条件が満足されたときに該
   機関が所定状態となるように機関状態操作量を前記機関
   状態検出手段の検出結果に応じてフィードバック制御す
   るフィードバック制御手段と、 該機関の学習条件が満たされたか否かを判別する学習条
   件判別手段と、 該機関の学習条件が満たされたときに前記機関状態操作
   量に対応する値を該機関の所定運転領域毎に記憶し、前
   記フィードバック制御条件が満たされないときおよび前
   記機関の所定運転領域の遷移毎に該領域の機関状態操作
   量に対応した値を該機関状態操作量の初期値とする領域
   別学習手段と、前記機関の所定運転領域のうち前記機関
   が相対的に運転される頻度が小さい領域においては他の
   領域に比して前記機関状態操作量のフィードバック制御
   のゲインを大きくするフィードバックゲイン調整手段と を具備する内燃機関の空燃比制御装置。