JPH02199247A - 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御装置 - 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） この発明は、内燃エンジンの空燃比フィードバック制御
装置に関し、特に、直列４気筒エンジン、Ｖ型６気筒エ
ンジン等、気筒群毎に接続される２つの排気通路を有す
る内燃エンジンに、所謂デュアル酸素センサシステムが
通用され、該システムによりエンジンに供給する混合気
の空燃比をフィードバック制御する制御装置に関する。

（従来の技術） 複数の気筒（例えば、４気筒）を有する内燃エンジンの
気筒を２つの気筒群に分け、第１の気筒群（例えば、第
１及び第４気筒の群）には第１の排気通路を、第２の気
筒群（例えば、第２及び第３気筒の群）には第２の排気
通路を夫々接続し、これらの排気通路の大気側端が接続
される集合排気通路に三元触媒からなる触媒コンバータ
（触媒式排気ガス後処理装置）を配設し、前記第１及び
第２の排気通路に排出された排気ガス中の酸素濃度を同
時に検出する第１の酸素センサ（フロント０！センサ）
と、触媒コンバータの下流の集合排気通路に、該触媒コ
ンバータにより浄化処理された排気ガス中の酸素濃度を
検出する第２の酸素センサ（リア０！センサ）とを配設
し、各気筒の吸気ボート近傍に配設され、各気筒に燃料
を噴射供給する燃料噴射弁の燃料噴射量を上記フロント
０□センサ及びリア０□センサが検出する酸素濃度に応
じフィードバック制御する、所謂デュアル酸素センサシ
ステムの空燃比フィードバック制御装置が知られている
。

このデュアル酸素センサシステムによる空燃比フィード
バック制御は、例えば、燃料噴射量を決定するフィード
バック補正係数に□を以下のように設定することにより
行われる。即ち、フロント０！センサの出力電圧■、。

８が基準電圧Ｖｘを横切ってリーン側に変化した場合、
フィードバック補正係数に□に比例項値αが加算され、
その後所定時間の経過毎、或いはクランク軸が所定クラ
ンク角度だけ回転する毎に積分項値Δ■が加算される。

一方、フロント０！センサの出力電圧Ｖ　ＦＯ！が基準
電圧Ｖｘを横切ってリッチ側に変化した場合、空燃比補
正係数に□に比例項値αが減算され、その後所定時間の
経過毎、或いは所定クランク角度位置信号が検出される
毎に負の積分項値Δ■が減算される。

そして、リア０！センサの出力に応じ、上述の基準電圧
値Ｖｘを変更する判定電圧方式、出力電圧Ｖ６．が基準
電圧Ｖｘを横切って変化しても直ちにリッチないしリー
ンに変化したことの判定を行わず、時間をおいてリッチ
ないしリーン判定を行うデイレイ方式、上述のリッチ化
またはリーン化時の比例項値αの大きさを変更する比例
ゲイン方式、上述のリッチ化またはリーン化時の積分項
値Δ■の大きさを変更する積分ゲイン方式等の方式によ
り、空燃比の変動振幅、周期等を調整し、触媒コンバー
タの浄化効率の向上を図ろうとしている。

ところで、触媒コンバータの浄化効率を向上させるため
には、所謂リミットサイクルを短縮する必要があるが、
ガス移送遅れに起因する応答遅れ時間を小さくしてリミ
ットサイクルを短縮させるには、フロント０！センサを
出来る限りエンジンの排気ポート近傍に配設するのが望
ましい、そこで、上述のような直４エンジンの場合には
、第１の排気通路と第２の排気通路とが集合排気通路に
合流する合流点より上流、且つ、これらの通路を画成す
る隔壁にフロント０ｇセンサが配設され、第１及び第２
の排気通路を流れる各排気ガスがフロント０３センサの
酸素濃度検出部に導かれ、これらの排気ガスの酸素濃度
を同時に検出できるように構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の、リア０．センサの出力に応じ、基準電圧Ｖｘを
変更する判定電圧方式は空燃比の補正幅が小さく、デイ
レイ方式はリミットサイクルを増大させ、比例ゲイン方
式は空燃比の変動振幅を増大させ、積分ゲイン方式は空
燃比の変動振幅を増大させると共にリミットサイクルを
増大させる等の問題があり、いずれも触媒コンバータの
浄化効率に悪影響を与える。

又、従来のデュアル酸素センサシステムによる空燃比フ
ィードバック制御装置を■型６気筒エンジンに適用しよ
うとする場合、■型６気筒エンジンの各バンクから延び
る排気通路をエンジンルーム内を引き回して集合排気通
路に接続する必要上、排気系のレイアウトとしては第１
３図乃至第１６図に示すものが考えられる。

第１３図に示すレイアウトでは、■型６気筒エンジン１
の左バンク１ａの各気筒に接続される第１の排気通路２
ａは、右バンク１ｂの各気筒に接続される第２の排気通
路２ｂと、合流点３で合流排気通路４に接続され、この
合流排気通路４の途中に触媒コンバータ５が配設される
。そして、フロント０８センサ７は合流点３と触媒コン
バータ５間の合流排気通路４に、リア０□センサ８は触
媒コンバータ５の下流の合流排気通路４に夫々配設され
る。この第１３図に示すレイアウトでは、フロントＯｘ
センサ７の配設位置が合流点３より下流となり、上述の
リミットサイクル周期が長くなり、触媒コンバータ装置
５の浄化効率が低下してしまう。

合流点３の下流にあったフロント０□センサ７を、第２
の排気通路２ｂに配設して（第１３図で破線で示す）、
第２の排気通路２ｂを流れる排気ガスの酸素濃度だけを
検出し、この検出信号により量バンクｌａ、ｌｂの各気
筒の燃料噴射量を決定すると、個々の燃料噴射弁の燃料
噴射量に２〜３％のバラツキがあるので、バンク管の燃
料噴射量のバラツキが５％以上になる場合がある。一方
、上述の従来の方式によりこのようなバンク間のバラツ
キを補正できる範囲はせいぜい１〜２％位であるので、
このバンク間のバラツキをリアＯｔセンサ８により補正
しようとしても、補正すべき量が大きいので上記いずれ
の方式でも充分に補正することができず、空燃比の変動
振幅及び周期を適正値に保つことができない。

■型６気筒エンジンは上述したとおり、左右バンクから
の排気通路をエンジンルーム内を引き回す必要があるた
め、触媒コンバータ５をエンジン１から遠くに離れた位
置に配設せざるを得ないことが多く、このため触媒コン
バータ５に流入する排気ガス温度を高温に保つために、
第１及び第２の排気通！２ａ、２ｂに夫々ウオームアツ
プコンバータ９ａ、９ｂを配設する場合がある。第１４
図は斯かる構成を示し、フロント０．センサ７は合流点
３の下流に、リアＯｔセンサ８は触媒コンバータ５の下
流に夫々配設される。この場合も、第１３図に示すレイ
アウトの場合と同様に応答遅れによるリミットサイクル
が長くなり、触媒コンバータ５の浄化効率が低下する。

第１５図に示すレイアウトは、ウオームアツプコンバー
タ９ａ、９ｂの上流の排気通路２ａ、２ｂの各々にフロ
ント０２センサ？ａ、７ｂをそれぞれ配設し、各バンク
ｌａ、ｌｂの気筒に噴射供給される燃料量を各々のフロ
ント０．センサ７ａ。

７ｂが検出する酸素濃度に応じて設定するようにしたも
のであるが、このレイアウトの場合にはフロント０□セ
ンサの数が増える分だけコスト高になる他、制御が複雑
になってしまう、第１６図に示すレイアウトのものは、
フロント０□センサ７が右バンクｌｂのウオームアツプ
コンバータ９ｂ上流の第２の排気通路２ｂにのみ配設し
たものであるが、この場合は前述した第１３図の破線で
示す位置にフロントＯｘセンサ７を配設した場合と同様
に空燃比の変動振幅及びリミットサイクルを適正値に保
つことが出来ない。

本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、Ｖ型エンジンに限らず、気筒群毎に独立した排気通路
を備える内燃エンジンに適用され、フロント０富センサ
は１個のセンサの使用で済み、しかもこのフロント０２
センサの配設位置の設計自由度が高く、しかも空燃比の
変動振幅やリミットサイクルに影響を与えることなく、
リア０．センサによる補正幅が大きくとれ、触媒コンバ
ータ装置の浄化効率が高い内燃エンジンの空燃比フィー
ドバック制御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、第１の気
筒群と第２の気筒群に夫々第１及び第２の排気通路が接
続され、これらの排気通路の大気側端が接続される集合
排気通路６途中に触媒式排気ガス後処理装置が配設され
、前記第１の気筒群の各気筒に燃料を供給する第１の燃
料供給装置と、前記第２の気筒群の各気筒に燃料を供給
する第１の燃料供給装置とを備えた内燃エンジンの空燃
比フィードバック制御装置において、前記第１の排気通
路に該排気通路内に排出される排気ガスの酸素濃度を検
出する第１の酸素検出手段を配設すると共に、前記排気
ガス後処理装置の内部ないしは下流の集合排気通路に、
該排気ガス後処理装置により浄化処理された排気ガス中
の酸素濃度を検出する第２の酸素検出手段を配設し、前
記第１及び第２の燃料供給装置により各気筒に供給する
燃料量を前記第１の酸素検出手段が検出する酸素濃度に
応じて設定し、前記第２の燃料供給装置により第２の気
筒群の各気筒に供給される燃料量を更に前記第２の酸素
検出手段が検出する酸素濃度に応じて補正することを特
徴とする内燃エンジンの空燃比フィードバック制御装置
が提供される。

（作用） 第１の酸素検出手段は、第１の排気通路内に排出される
排気ガスの酸素濃度のみを検出するので、第１の酸素検
出手段は、第２の排気通路に関係せず任意の位置に配設
が可能である。そして、第１の気筒群の各気筒に供給さ
れる燃料量は、第１の酸素検出手段が検出する酸素濃度
に応じて決定される一方、第２の気筒群の各気筒に供給
される燃料量は、第１の酸素手段が検出した酸素濃度に
応じて設定した値を、更に第２の酸素手段が検出した酸
素濃度に応じて補正され、リミットサイクルに影響を与
えることなく、第１及び第２の気筒群のいずれの気筒に
も最適な燃料量が供給される。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明に係る内燃エンジンの空燃比フィードバ
ック制御装置の概略構成を示し、この制御装置はＶ型６
気筒エンジン（以下ｒＶ６エンジン」、ないしは単に「
エンジンＪという）１２に適用したものである。

このエンジン１２は右バンク１２ａ及び左バンク１２ｂ
に３個宛の気筒が配され、右バンク！２ａには例えば＃
１，３．５の各気筒が、左バンク１２ｂには＃２．４．
６の各気筒がそれぞれ配設されている。そして、左右の
バンクの各気筒につながる吸気マニホルド１４のそれぞ
れに、各吸気ボートに隣接して電磁式燃料噴射弁１６が
配設されている。吸気マニホルド１４にはサージタンク
１８を介して吸気管２０の一端が接続されており、吸気
管２０の他端（大気開放端）にはエアクリーナ２２が取
り付けられている。そして、吸気管２０の途中にはスロ
ットル弁２４が配設されている。各燃料噴射弁１Ｇへは
燃料ポンプ２Ｇから、図示しない燃圧レギュレータによ
って燃料圧が一定に調整された燃料が供給されるように
なっている。

一方、右バンク１２ａの各気筒の排気側には右バンク排
気マニホルド３０が、左バンク１２ｂの各気筒の排気側
には左バンク排気マニホルド３２がそれぞれ接続されて
おり、これらの排気マニホルド３０．３２の大気側端は
集合排気管３４に接続されている。集合排気管３４の途
中には三元触媒型の触媒コンバータ（触媒式排気ガス後
処理装置）３６が配設されている。そして、排気マニホ
ルド３０．３４の一方のマニホルド、例えば、右バンク
排気マニホルド３０に、排気中の酸素量を検出する酸素
センサ（これを「フロントｏ１センサ」という）４０が
取り付けられている。また、触媒コンバータ３６の下流
側の集合排気管３４には、触媒通過後の残存酸素量を検
出する酸素センサ（これを「リア０．センサ」という）
４２が取り付けられており、これらのセンサ４０，４２
には検出部を高温に保つヒータが備えられている。これ
らのセン１４０，４２は電子制御装置（ＥＣＵ）４４の
入力側に電気的に接続されており、電子制御装置４４に
酸素濃度検出信号を供給している。

第２図は、電子制御装置４４に内蔵されるリア０、セン
サ４２の入力回路４５を示し、入力回路４５はバイアス
回路４５ａと増幅回路４５ｂとを備えている。バイアス
回路４５ａはりア０２センサ４２の出力電圧Ｖ　ｌ０Ｉ
Ｒにバイアス電圧■。を加えるもので、このバイアス電
圧ｖｌｓはりアＯ冨センサ４２の後述する基準電圧■。

に設定されている。リアＯｔセンサ４２は、等価的には
活性状態により変化する抵抗Ｒと、出力電圧値が酸素濃
度により変化する電源ｖｂとを備えた回路と見做すこと
ができ、活性時の内部抵抗Ｒは小さい。そして、排気ガ
ス中の酸素濃度が高いとき（燃料リッチのとき）、電源
ｖｂは高い電圧ＶＩＯ□を出力し、酸素濃度が低いとき
（燃料リーンのとき）、低電圧ｖつ。□を出力し、理論
空燃比に対応する酸素濃度のときには前述の基準電圧Ｖ
。近傍の電圧■、。□を出力する。従って、リアＯｔセ
ンサ４２が未だ活性状態にない場合には、入力回路４５
からバイアス回路４５ａの基準電圧■□と略等しい電圧
■８．１が出力され、リアＯｔセンサ４２の活性後の燃
料リッチ時にはこれより高い電圧■８゜１が、燃料リー
ン時にはこれより低い電圧■よ。ｔ７が後述するＡ／Ｄ
コンバータに出力される。なお、リアＯｔセンサ４２の
出力電圧は変数Ｖえ。□で、入力回路４５からＡ／Ｄコ
ンバータに出力される電圧（瞬時値）は変数Ｖ１゜、で
、後述するように、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換され
たゾルタル値を更にフィルタリング処理したリアｏ２セ
ンサ４２の検出値電圧を変数ｖ　ＩＩｏｚでそれぞれ表
しである。また、フロント０．センサ４０の入力回路に
ついては、リアＯｚセンサ４２の入力回路４５と同様に
構成しても良いし、バイアス回路を含まない従来公知の
回路であってもよい。

前述した各燃料噴射弁１６は電子制御装置４４の出力側
に電気的に接続され、この電子制御装置４４からの駆動
信号により開弁され、詳細は後述するように所要量の燃
料を各気筒に噴射供給する。

電子制御装置４４の入力側にはエンジン１２の運転状態
を検出する種々のセンサ、例えば前述したフロント０８
センサ４０及びリアＯｔセンサ４２の他に、吸気管２０
の大気開放端近傍に取り付けられ、カルマン渦を検出す
ることにより吸入空気量に比例した周波数パルスを出力
するエアフローセンサ、エアクリーナ２２内に設けられ
、吸入空気温度を検出する吸気温センサ５２、スロット
ル弁２４の弁開度を検出するスロットル開度センサ５４
、図示しないディストリビュータに設けられ、上死点あ
るいはその少し前の所定クランク角度位置を検出する毎
にパルス信号（ＴＤＣ信号）を出力するクランク角セン
サ５６、これもディストリビュータに設けられ、特定の
気筒（例えば、第１気筒）が所定のクランク角度位置（
例えば、圧縮上死点あるいはその少し前の角度位置）に
あることを検出する気筒判別センサ５８、エンジン１２
の冷却水温を検出する水温センサ６０、更に、図示しな
いが、スロットル弁２４の全閉位置を検出するアイドル
スイッチ、大気圧を検出する大気圧センサ、エアコンの
作動状態を検出するエアコンスイッチ、バッテリ電圧を
検出するバッテリセンサ等のセンサが接続されており、
これらのセンサは検出信号を電子制御装置４４に供給す
る。

電子制御装置４４は、詳細は後述するように上述した種
々のセンサの検出信号に基づきエンジン運転状態に応じ
た燃料噴射量、即ち、燃料噴射弁１６の開弁時間ＴＩＮ
Ｊを演算し、演算した開弁時間ＴＩＮＪに応じた駆動信
号を各燃料噴射弁１６に供給してこれを開弁させて所要
の燃料量を各気筒に噴射供給する。なお、電子制御装置
４４はクランク角センサ５６がクランク角で１２０’毎
にＴＤＣ信号を出力することから、このＴＤＣ信号のパ
ルス発生間隔からエンジン回転数Ｎｅを検出することが
できる。また、電子制御装置４４は気筒の点火順序、即
ち、各気筒への燃料供給順序を記憶しており、上述した
気筒判別センサ５８が前述の特定の気筒の所定クランク
角度位置を検出することにより、次にどの気筒に燃料を
噴射供給すればよいか判別することが出来る。

次に、電子制御装置４４により上述した開弁時間ＴＩＮ
Ｊの演算手順を第３図乃至第９図のフローチャートを参
照して説明する。

電子制御装置４４は、前述したエアフローセンサ５０が
カルマン渦を検出する毎に出力するパルス信号により最
優先で割込み実行する一カルマン割込みルーチン、クラ
ンク角センサ５６のＴＤＣ信号の発生毎に割込み実行す
るＳＴＧ割込みルーチン、空き時間に所定周期で繰り返
し実行する補正係数演算ルーチン等により開弁時間ＴＩ
ＮＪの演算を行う。

先ず、第３図乃至第５図に示す補正係数演算ルーチンに
ついて説明すると、電子制御装置４４は前述した各種セ
ンサの検出信号を順次取り込み、Ａ／Ｄ変換等の入力情
報処理を行う（ステップ５１０）、このステップで入力
情報処理されるセンサ入力としては、水温センサ６ｏが
検出するエンジン冷却水温Ｔｗ、吸気温センサ５２が検
出する吸気温度Ｔａ、大気圧センサが検出する大気圧Ｐ
ａ、フロント０８センサ４０及びリアｏ２センサ４２が
それぞれ検出する酸素濃度■、。ｌ　＋　ｖｌｌｏｌ等
が含まれる。入力情報処理した検出値は電子制御装置４
４に内蔵される記憶装置に格納記憶される。

次に、電子制御装置４４は後続のステップＳ１２゜Ｓ１
４．３１６において、エンジン１２が空燃比フィードバ
ック制御を行ってよい運転状態にあるか否かを判別する
。即ち、ステップＳ１２では、エンジン１２の始動後所
定時間ｔ１が経過したか否かを判別する。所定時間Ｌ１
が経過していない場合（ステップＳ１２の判別結果が否
定（Ｎｏ）の場合）、エンジン１２の作動が未だ安定し
ていないので空燃比フィードバック制御は行われない。

かかる場合には、例えば、始動後からの経過時間に応じ
た値に設定される始動後増量係数ＫＡＩが設定される（
ステップ５４０）、所定時間ｔ１が経過していると（ス
テップＳ１２の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）、こ
の始動後増量係数Ｋｍｇは値１．０に設定される（ステ
ップ５１３）。

ステップＳ１４では水温センサ６０が検出するエンジン
冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗｌより高いか否かを判別する
。この判別はエンジン１２の暖機状態を判別するもので
、冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＩ以下のエンジン冷機時に
は空燃比フィードバック制御は行われず、ステップ３４
２に進み、暖機増量係数ＫｗＴを、例えば、エンジン冷
却水温Ｔｗに応じた値に設定する。この係数Ｋ。Ｔは上
述の始動後増量係数ＫＡＳの設定値に応じ、上限値を設
定するようにしてもよい、一方、冷却水温Ｔｗが所定値
Ｔ”ｗ＋より高い場合には暖機増量係数に、４？は値１
．０に設定される（ステップ５１５）。

ステップ３１６では、エンジン１２が所定の空燃比フィ
ードバック制ｆＩＩｆ１１域内で運転されているか否か
を判別する。この判別は、例えばエンジン回転数Ｎｅと
吸気量Ａ／Ｎとにより行われ、スロットル弁２４が全開
状態のＷＯＴ運転領域、スロットル弁２４が急速に開弁
された加速運転領域、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数
以上、且つ、アイドルスイッチがオンである減速運転領
域等の場合にはエンジン１２が上述の所定空燃比フィー
ドバック制御領域で運転されていないと判定し、ステッ
プ３４４に進んで空燃比補正係数ＫＡＦを、加速運転等
の運転状態に応じた値に設定する。このとき、後述する
フィードバック補正係数に□は値１．０に、これも後述
する空燃比学習補正値Ｉ　ＬＩＮは電子制御装置４４の
図示しない不運発性の記憶装置に記憶されている最新の
値にそれぞれ読み出し設定される。一方、エンジン１２
が所定の空燃比フィードバック制？Ｉ　ｆｉｌ域内で運
転されている場合には空燃比補正係数に＾「を値１．０
に設定する（ステップ３１７）。

このように、ステップ３１２．Ｓ１４．及びＳ１６にお
いて、エンジン１２が空燃比フィードバック制御すべき
状態でないと判別された場合には、上述のようにフィー
ドバック補正係数値に０等を設定した後、第５図に示す
ステップ３４６に進み、空燃比フィードバック制御すべ
き状態である場合には第４図のステップ３１８に進む。

ステップ３１Ｂでは、フロント０．センサ４０が正常か
否かを判別する。この判別は、フロント０！センサ４０
が活性状態にあるか否かの判別、及び断線等の故障判別
が含まれる。故障判別は、例えば、フロントＯｘセンサ
４０の出力電圧が所定の時間に亘りＯｖないしは所定電
圧（例えば、５Ｖ）以上が継続したか否かにより判別さ
れる。

一方、活性状態の判別は、例えば、エンジン始動後セン
サ出力電圧が初めて基準電圧Ｖｘ以上になったとき、活
性状態になったと判定し、空燃比フィード、バック制御
中に所定時間（例えば、２０ｓｅｃ）に亘り、上述の基
準電圧Ｖｘを横切らなかった場合には不活性と判定する
ものである。

フロント０２センサ４０が正常でなければ（ステップＳ
１８の判別結果が否定の場合）、フィードバック補正係
数値に□を１．０に設定すると共に、空燃比学習補正値
Ｅ　ＬＩＩＮを前述の記憶装置に記憶されている所定値
ＸＩＬｌｌＮに設定しくステップ５４５）、後述する第
５図のステップＳ４６に進む、一方、フロント０！セン
サ４０が正常であれば、ステップＳ２０に進み、フィー
ドバック補正係数値に□を次式（１）により演算し、こ
れを記憶しておく。

Ｋ　Ｆｌ　＝　１．０　＋　Ｐ　＋　Ｉ　＋　Ｉ　ＬＩ
Ｎ　　　・・・・・・　（１）Ｐ及び！は、後述するに
□用ＰＩ値演算ルーチンで演算され、記憶装置に記憶さ
れている比例項値、及び積分項値であり、ＩＬ□は、空
燃比学習補正値であり、この学習補正値Ｉ　ＬＲＷは、
例えば、エンジン１２が１値を学習してこの空燃比学習
補正値Ｉ　ＬＩＩＮを更新してもよい所定運転状態で運
転されているとき、得られるＩ値の時間平均から求めら
れる。

次に、電子制御装置４４はステップＳ２２に進み、本発
明のフィードバック制御を開始してもよい条件が成立し
たか否かを判別する。エンジン１２が前述の空燃比フィ
ードバック制御領域内に突入しても、本発明の空燃比フ
ィードバック制御を開始するには次のような条件の成立
が必要である。

１、空燃比フィードバック制御領域内に突入した後のエ
ンジン吸入空気量が所定値９１以上であること、 ２ｏ燃料遮断（フューエルカット）運転後のエンジン吸
入空気量が所定値Ｑｔ以上であること、 ３、エア７０−センサ５０により検出されるカルマン渦
周波数が所定値Ｆ、以上であること。

上述の３つの条件が一つでも成立しない場合には、本発
明のフィードバック制御を直ちに実行せず、フロントＯ
ｘセンサ４０のみによる従来公知のフィードバック制御
、即ち、１本のｏ８センサによる空燃比フィードバック
制御が実行される。

斯かる場合、即ち、ステップＳ２２の判別結果が否定の
場合、第５図のステップＳ４６に進む。

一方、ステップ３２２の判別結果が肯定の場合、ステッ
プＳ２４に進み、リアＯｓセンサ４２が正常か否かを判
別する。この判別は、リアＯｓセンサ４２が短絡等によ
り故障しているか否かを判別するもので、例えば、リア
０．センサ４２の出力電圧がＯｖないしは所定上限電圧
（例えば、１．５Ｖ）以上である場合には故障と判定さ
れる。リア０２センサ４２の入力回路４５は、第２図に
示したようにバイアス回路４５ａを有しており、短絡に
よる故障がない場合にはリア０８センサ４２の出力電圧
がＯｖや上限電圧（１，５Ｖ）以上になり得ない、従っ
て、出力電圧がＯｖの場合には、リア０８センサ４２の
出力側が接地された短絡状態にあり、上限電圧（１，５
Ｖ）以上の場合には電源に短絡されたものとして、リア
Ｏｓセンサ４２の故障が判定される。

リア０．センサ４２が故障の場合、即ち、ステップＳ２
４の判別結果が否定の場合には後述する第５図のステッ
プ３４Ｂに進む、正常の場合にはステップＳ２６に進み
、リア０：センサ４２の出力電圧ｖ塵・：が基準電圧Ｖ
ＸＩＩを中心に所定値範囲（不感帯範囲）内であるか否
かを判別する。前述した通り、リア０２センサ４２が正
常、且つ、センサ周りの雰囲気ガスが燃料リッチである
場合、リアＯｓセンサ４２の出力電圧Ｖ＠Ｈは所定値範
囲の上限値（ＶＸＩ＋δ）以上かつ前記所定上限値（１
，５Ｖ）以下であり、リア０露センサ４２が正常、且つ
、センサ周りの雰囲気ガスが燃料リーンである場合、出
力電圧■、。、は所定値範囲の下限値（Ｖｌｌｌ＋−δ
）以下かつ０Ｖ以上である。そして、リッチでもリーン
でもない、最量燃料がエンジン１２に供給されている場
合にはり７０２センサ４２の出力電圧ｖ寓・２は、上述
の不感帯範囲（Ｖ□十δ）〜（Ｖｌｌｌ＋−δ）にある
、なお、リアＯｓセンサ４２が不活性状態にある場合に
も出力電圧Ｖ１６よは上述の不感帯範囲（ＶＸＩ＋δ）
〜（ｖｏ−δ）の値を示すが、かかるリア０．センサ４
２の不活性時及び適量燃料がエンジン１２に供給さされ
ているときにはステップＳ２６の判別結果が肯定となり
、後述のステップＳ４６に進み、否定の場合にはステッ
プＳ３αに進む。

第５図のステップＳ３０，３４６．及び３４Ｂは後述す
るバンク間補正係数ＫＩＣの演算に使用する偏差ΔＶ及
び偏差積分値ＶＱを設定するステップである。エンジン
１２が前述した空燃比フィードバック制御領域内で運転
されない場合等のオーブンループ制御が行われる時、及
びリア０．センサ４２の出力電圧ＶＩＯ１が不感帯範囲
（Ｖｌｌｌ＋δ）〜（Ｖ□−δ）にあり、フロント０．
センサ４０のみよって空燃比のフィードバック制御が行
われ、る時には、ステップＳ４６が実行されて、偏差Δ
Ｖを値Ｏに設定すると共に、偏差積分１１１　Ｖ　Ｑを
新たな値に演算更新することな（、後述する第６図のス
テップＳ３３で演算され、前記記憶装置に記憶されてい
る最新値に設定する。また、リア０言センサ４２が故障
であると判定された場合には、ステップＳ４Ｂが実行さ
れて偏差Δ■を値Ｏに、偏差積分値ＶＱを前記記憶装置
に記憶されている所定値（初期値）に夫々設定する。

一方、エンジン１２が空燃比フィードバック制御領域内
で運転され、フロントＯｔセンサ４０及びリア０□セン
サ４２がいずれも正常であり、且つ、出力電圧Ｖえ。２
が不感帯範囲（（ｖｘｍ＋δ）〜（Ｖ□−δ））内にな
い場合、ステップ３３０のΔＶ、ＶＱ演算ルーチンが実
行される。

第６図はΔＶ、ＶＱ演算ルーチンの詳細を示し、電子制
御装置４４は、先ず、ステップＳ３１において、後述す
るカルマン割込みルーチンで求める変数値Ｚ０が０であ
るか否かを判別する。この変数４１Ｚ、、はエアフロー
センサ５０が検出するカルマン渦の発生周波数に比例す
るもので、カルマン割込みルーチンで設定される。

ここで、第７図を参照してカルマン割り込みルーチンに
ついて説明する。このカルマン割り込みルーチンは、エ
アフローセンサ５０によりカルマン渦の発生を検出する
毎に、最優先で実行されるもので、ステップＳ７０乃至
ステップ３７６は、バンク間補正係数Ｋｍｃの演算に用
いられる変数値Ｚ０を求めるステップであり、変数値ｚ
ｙａはエアフローセンサ１３により検出される空気流量
に対応している。又、ステップ３７８はリアＯｘセンサ
４２の出力電圧ＶＲ（ｌよのフィルタリング処理ステッ
プである。

先ず、ステップＳ７０では、当該ルーチンが実行される
毎に、分周変数ＺＤＡの値を１だけ小さい値にデクリメ
ントし、次いでこの分周変数ＺＤＡが０より小さいか否
かを判別する。（ステップＳ　７２）。

そして、分周変数Ｚ□がＯより小さ（なければ、なにも
せずに後述のステップ３７Ｂに進み、分周変数Ｚ　ＤＡ
がＯより小さければ、分周変数ＺＤＡを初期値ＸＩＩＡ
に戻した後、変数値ＺＦｋを値１だけ大きい値にインク
リメントする（ステップＳ７４．　５７６）。

即ち、変数値Ｚ０は、エアフローセンサ５０によりカル
マン渦を所定回数、即ち、Ｘａ＾回検比検出毎に１宛大
きい値に設定される。

次に、ステップ３７８では、リア０□センサ４２の出力
電圧（瞬時値）■、。ｈのフィルタリング処理を次式（
２）により行う。

Ｖｘｏｚ＝　ｖｌｏ！＋　（Ｖ＋＋ｏｘ−ＶＩＯり／　
Ｘｙｏ−−（２）即ち、各カルマン割込み時に記憶され
るリアＯｘセンサ４２の瞬時値■、。ｔａ（この値は前
述の第３図のステップＳ１０で所定時間（例えば、１０
ｍ５ｅｃ）毎に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換された値である
）と前回フィルタリング値Ｖ、、、の偏差を求め、この
偏差の一部を前回フィルタリング値Ｖ、。２に加算する
ことにより今回フィルタリング値Ｖ、。□を求めるよう
にしている。なお、Ｘ９は定数であり、時定数に相当す
る。このように、カルマン割り込みルーチンでリア０□
センサ４２の出力電圧瞬時値■え。ｈにフィルタリング
処理を施すと、吸気量ベースで時定数が一定となり、吸
気量に関連させてフィルタリング処理ができるので、好
都合である。

第６図のステップＳ３１に戻り、変数値ＺＦＡが０であ
る吸入空気量が極めて少ない場合、即ち、ステップＳ３
１の判別結果が肯定の場合には、偏差Δ■及び偏差積分
値ＶＱの演算は行われず、それぞれ前回値に保持したま
ま、当該ルーチンを終了する。

ステップ３３１０判別結果が否定の場合、ステップＳ３
２に進み、次式（３）により偏差Δ■を演算する。

ΔＶ−ＶＸ、−Ｖ、。２　　　　　・・・・・・　（３
）ここに、ＶＸＩはリア０２センサ４２の基準電圧（目
標電圧）であり、■、。２は前述のカルマン割込みルー
チンにおいてフィルタリング処理をおこなったりア０８
センサ４２の出力電圧値である。

次に、偏差積分値ＶＱを次式（４）により演算する（ス
テップ５３３）。

Ｖ　Ｑ＝　Ｖ　Ｑ　＋　ＺＦＡＸΔ■×Ｃ・・・・・・
　（４）即ち、今回の偏差積分値ＶＱは、前回の偏差積
分値ＶＱに、今回の空気流量に対応するＺ０値に偏差Δ
■を乗算し、これに換算係数である定数Ｃを乗算した値
（Ｚ０×ΔＶＸＣ）を加算して求める。

偏差積分値ＶＱの演算が終了すると、変数値ｚＦＡはＯ
に戻される（ステップ３３４）。

次いで、ステップＳ３５乃至ステップ３３８で偏差積分
値ＶＱの上下限値チエツクが行われる。

即ち、ステップ３３５において上述のようにして求めた
偏差積分値ＶＱと上限値ＸＵＬとを比較し、偏差積分値
ＶＱが上限値ＸＵＬより大きければ、偏差積分値ＶＱを
上限値ＸＵＬに設定し直しくステップ３３６）、ステッ
プＳ３７において下限値ＸＬＬと比較し、この下限値Ｘ
ＬＬより小さければ、偏差積分値ＶＱを下限値ＸＬＬに
設定し直す（ステップ３３８）、尚、この偏差積分値Ｖ
Ｑの最新値はエンジン１２の停止後も不揮発性記憶装置
に記憶しておき、新たなエンジン運転時にこれを用いる
ようにしてもよい。

上述のようにして偏差ΔＶ及び偏差積分値ＶＱの演算が
終了すると、第５図のステップＳ５０に進み、偏差ΔＶ
及び偏差積分値ＶＱを用いてバンク間補正係数Ｋｍｃが
次式（５）により演算される。

Ｋ＊ｃ”１．０　＋ＣＰ　　・Δｖ＋ｃ、ＸＶＱ　　・
・・・・・（５）ここに、Ｇｙ、Ｃ；＋はそれぞれ比例
ゲイン、積分ゲインであり、それぞれ所定値に設定しで
ある。

このようにして求めたバンク間補正係数ＫＩＣは後続の
ステップ３５２ないしステップ５５８において上下限値
チエツクが行われる。即ち、ステップＳ５２において上
述のようにして求めたバンク間補正係数ＫＩＣと上限値
Ｘ１ｃＵとを比較し、補正係数ＫＩＣが上限値ＸＩＣｔ
＋より大きければ、補正係数ＫＩＣは上限値ｘｓｃｕに
設定し直され（ステップ５５４）、ステップＳ５６にお
いて下限値Ｘ、ｃＬと比較し、この下限値ＸＩＣＬより
小さければ、補正係数ＫＩＣを下限値Ｘ　ＩｃＬに設定
し直す（ステップ３５Ｂ）、斯くして、演算さたバンク
間補正係数に、ｃは前述の記憶装置に格納記憶さる。

次に、ステップＳ５９において、上述のフィードバック
補正係数Ｋｒｍ及びバンク間補正係数Ｋｍｅを除く他の
補正係数を用い、次式（６）により補正係数にの演算を
行う。

Ｋ−ＫａｓｘＫｙｗｘＫａｙｘＫｏｔｘ−・−・−・・
・−Ｃ６）ここに、ＫＡｌ、Ｋ　ｔｗｓ及びに０は夫々
上述した始動後増量係数、暖機増量係数、空燃比補正係
数であり、ＫＧ？はその他の補正係数であり、これには
吸気温補正係数、大気圧補正係数、加減速補正係数等が
含まれる。電子制御装置４４は演算した補正係数Ｋを記
憶装置に格納記憶した後、当該補正係数演算ルーチンの
実行を終了する。

第８図に示すプログラムフローチャートは５７６割込み
ルーチンを示す、を子制御装置４４は、前記クランク角
センサ５６により各気筒の所定クランク角度位置を検出
すると、このルーチンを割込み実行し、先ず、ステップ
Ｓ８０において、フィードバック補正係数ＫＦｍの演算
に用いるＰｚ値の演算ルーチンを実行する。

第９図はに□用Ｐｆ値演算ルーチンを示し、フロント０
！センサ４０の出力電圧ｖｖｏｔが基準値ｖ０以下か否
かを判別する（ステップ５８２）。

この判別結果が否定の場合、即ち、出力電圧ＶＦＯＩが
基準値Ｖ。より大きく、右バンク１２ａの排気マニホル
ド３０に排出される排気ガスの酸素濃度が燃料リッチ側
の値である場合、積分項値ｒ及び比例項値Ｐを次式（７
）、〔８）により演算する（ステップＳ８３，５８４）
。

！−１−ΔＩ　　　　・・・・・・　（７）Ｐ−−α　
　　　　　・・・・・・　（８）即ち、積分項値Ｉは前
回値から所定値Δ■を減算することにより更新され、比
例項値Ｐは負の所定値（−α）に設定さる。

一方、ステップ３ｇ２の判別結果が肯定の場合、即ち、
出力電圧ｖ　ｒｏｔが基準ＩＭｖｗｙ以下であり、排気
ガスの酸素濃度が燃料リーン側の値である場合、積分項
値Ｉ及び比例項値Ｐを次式（９）、　ＱΦにより演算す
る（ステップ３８６，５８７）。

１−１＋Δｌ　　　　・・・・・・　（９）Ｐ瑚＋α　
　　　　　・・・・・・　Ｏω即ち、積分項値Ｉは前回
値から所定値Δ１を加算することにより更新され、比例
項値Ｐは正の所定値（十α）に設定さる。

上述のようにして更新設定された積分項ＭＩ及び比例項
値Ｐは記憶装置に格納記憶され、第８図のステップＳ９
０に進む。

ステップＳ９０では、今回人力されたＴＤＣ信号は、左
右バンク何れの気筒に対応するものか、即ち、今回燃料
を噴射すべき気筒は＃１，３．５の気筒の何れかである
か否かを判別する。この判別が肯定の場合には右バンク
１２ａの気筒に燃料噴射することになるので、ステップ
Ｓ９２に進み、右バンク用のフィードバック補正係数Ｋ
ＦＩＩＩを次式〇〇により演算する。

Ｋ□、＝に０　　　　　・・・・・・　００ここに、Ｋ
、は補正係数演算ルーチンのステップ３２０で演算・記
憶したフィードバック補正係数に、である。

次に、電子制御装置４４はこの補正係数Ｋｒ−を用いて
開弁時間Ｔ１．ＩＪを次式Ｇｅｔにより演算する（ステ
ップ５９３）。

ＴＩＮＪ　−ＴＢ　ＸＫ□、　Ｘ　Ｋ　＋　Ｔｏ　　　
・・・・・・Ｑりここに、Ｔ、は基本開弁時間であり、
例えば、エンジン回転数Ｎｅと吸気ＮＡ／Ｎに応じて、
予め記憶されているテーブルから読みだされる。には補
正係数演算ルーチンのステップＳ５９で設定した、フィ
ードバック補正係数以外の補正係数である。Ｔｎはバッ
テリ電圧等により設定される補正（直である。

そして、電子制御装置ｔ４４は、このように設定した開
弁時間Ｔ、、、に応じた駆動信号を今回燃料を噴射すべ
き右バンク１２ａの気筒の燃料噴射弁１６に供給してこ
れを開弁させ、開弁時間ＴＩＮＪに対応した燃料量を当
該気筒に噴射供給する。

一方、ステップＳ９０での判別結果が否定の場合には左
バンクの気筒に燃料噴射することになるので、ステップ
３９５に進み、バンク間補正係数ＫＩＣを前記記憶装置
から読み出しておく、そして、次式０ωにより左バンク
用のフィードバック補正係数ＫＦＩＬを演算する（ステ
ップ５９６）。

Ｋ□、−に□×に、ｃ　　　　・・・・・・　０■ここ
に、Ｋ□は式（Ｉ＋１と同様に補正係数演算ルーチンの
ステップＳ２０で演算記憶したフィードバック補正係数
である。

電子制御装置４４は、この補正係数ＫＦＩＬを用いて開
弁時間ＴＩＮＪを次式（１４）により演算する（ステッ
プ５９７）。

Ｔ　ＩＭＪ　＝　ＴＩｌ　Ｘ　ＫＦＩＬ　Ｘ　Ｋ　＋　
Ｔｏ　　　、＝−０４ここに、Ｔｓ　、に、及びＴＩｌ
は弐〇２）において使用したものと同様に、それぞれ基
本開弁時間、フィードバック補正係数以外の補正係数、
及びバッテリ電圧等により設定される補正値である。

そして、電子制御装置４４は、このように設定した開弁
時間Ｔ、Ｎ、に応じた駆動信号を、今回燃料を噴射すべ
き左バンクＬ２ｂの気筒の燃料噴射弁１６に供給してこ
れを開弁させ、開弁時間Ｔ１１１Ｊに対応した燃料量を
当該気筒に噴射供給する。

尚、開弁時間Ｔ０よの演算方法には上述した実施例以外
にも種々のものが適用できるが、各気筒に供給される燃
料を、フロント０８センサの出力に応じて設定し、フロ
ント０８センサが配設される側のバンクの気筒に供給さ
れる燃料量に対する他側のバンクの気筒に供給される燃
料量をリア０８センサの出力に応じて制御するものであ
ればよい。

また、上述の実施例では、燃料供給装置としての燃料噴
射弁１６は各気筒の吸気ボート近傍に１個宛配設した、
所謂マルチポイント噴射方式（ＭＩＰ方式）のものを使
用したが、本発明はこれに限定されず、各バンクの気筒
にそれぞれ共通して１個だけ配設し、燃料噴射がバンク
毎に交互に行われるもの（同じバンク内では同時噴射方
式のもの）であってもよ（、この場合、噴射バンクを検
出できるように、前述の気筒判別センサ５８により、ク
ランク軸の％の角速度で回転するディストリビュータの
ロータの位相を１２０°毎に検出するようにすればよい
、また、本発明発明は、同じバンク内で同時噴射方式の
ものを採用する場合、燃料噴射弁に代えてブリードエア
量を調整して燃料量を制御する電子制御式気化器等の燃
料供給装置を備えるものに適用することともできる。

また、フロント０８センサ４０及びリア０２センサ４２
は、所謂λ型酸素センサであってもよいし、全域リニア
型酸素センサであってもよい、更に、リア０２センサ４
２は触媒コンバータ３６の下流の集合排気管３４に配設
してもよいし、触媒コンバータ３６内に配設してもよい
。

更にまた、第１０図ないし第１２図に示すように左右の
排気マニホルド３０．３２のそれぞれに、或いは何れか
一方にウオーミングアツプ用の触媒コンバータ３８を介
装するものに適用してもよい。

ウオーミングアツプ用の触媒コンバータ３８が介装され
る排気通路に配設されるフロント０８センサ４０は、触
媒コンバータ３８の上流側に配設することが好ましい、
なお、第１０図ないし第１２図において第１図に示す構
成要素と同じものには同じ符号を付しである。

また、上述の実施例では本発明の内燃エンジンの空燃比
フィードバック制御装置をｖ６エンジンに適用したもの
を例に説明したが、排気干渉を避けるために、気筒群毎
に独立排気通路を設けた、例えば直列４気筒エンジンに
も適用できる。この場合、一方の独立排気通路にフロン
ト０８センサを取り付ければよいので、フロント０．セ
ンサの配設位置の設計自由度が大きく、他方の独立排気
通路に関わりなく、このセンサの取付位置を決定するこ
とができる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの空燃比フィ
ードバック制御装置に依れば、第１の気筒群と第２の気
筒群に夫々第１及び第２の排気通路が接続され、これら
の排気通路の大気側端が接続される集合排気通路の途中
に触媒式排気ガス後処理装置が配設され、第１の気筒群
の各気筒に燃料を供給する第１の燃料供給装置と、第２
の気筒群の各気筒に燃料を供給する第１の燃料供給装置
とを備えた内燃エンジンの空燃比フィードバック制御装
置において、第１の排気通路に該排気通路内に排出され
る排気ガスの酸素濃度を検出する第１の酸素検出手段を
配設すると共に、排気ガス後処理装置の内部ないしは下
流の集合排気通路に、該排気ガス後処理装置により浄化
処理された排気ガス中の酸素濃度を検出する第２の酸素
検出手段を配設し、第１及び第２の燃料供給装置により
各気筒に供給する燃料量を第１の酸素検出手段が検出す
る酸素濃度に応じて設定し、第２の燃料供給装置により
第２の気筒群の各気筒に供給される燃料量を更に第２の
酸素検出手段が検出する酸素濃度に応じて補正するよう
にしたので、第２の酸素検出手段による補正幅が広くと
れ、且つ、空燃比の変動振幅を極端に大きくしたり、リ
ミットサイクル周期を極端に長くするようなことがなく
、触媒コンバータ装置の浄化効率を高い値に保持するこ
とが出来る。また、バンク間の空燃比のバラツキを補正
することができるので、より正確な空燃比のフィードバ
ック制御を行うことが出来る。更に、従来のように、第
１の酸素検出手段により２つの排気通路内の排気ガス中
の酸素濃度を同時に検出する必要がないので、第１の酸
素検出手段の配役位置の設計自由度が増し、第１の酸素
検出手段の取り付けが容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃エンジンの空燃比フィードバ
ック制御装置の概略構成を示すブロック図、第２図はり
アＯ，センサの入力回路構成を示す回路図、第３図乃至
第５図は空燃比補正係数の演算手順を示す、補正係数演
算ルーチンのフローチャート、第６図は偏差Δ■及び偏
差積算値ＶＱの演算手順を示す、Δ■、ＶＱ演算ルーチ
ンのフローチャート、第７図はカルマン割込みルーチン
のフローチャート、第８図は３７０割込みルーチンのフ
ローチャート、第９図は３７０割込みルーチンのステッ
プ３８０で実行されるに□用ＰＩ値演算ルーチンのフロ
ーチャート、第１０図乃至第１２図は左右バンクの排気
マニホルドの双方、又は何れか一方にウオーミング用触
媒コンバータを配設した、本発明装置の種々の実施例を
示すブロック図、第１３図乃至第１６図は従来のデュア
ル酸素センサシステムによる空燃比フィードバック制御
装置の種々の構成例を示すブロック図である。 １２・・・ｖ６エンジン、！２ａ川右バンク、１２ｂ・
・・左バンク、１６・・・燃料噴射弁、２ｏ・・・吸気
管、３０・・・右バンクの排気マニホルド、３２・・・
左バンクの排気マニホルド、３４・・・集合排気管、３
６・・・触媒コンバータ、３８・・・ウオーミングアツ
プ触媒コンバータ、４０・・・フロント０．センサ、４
２・・・リア０８センサ、４４・・・電子制御装置、５
ｏ・・・工アフロ−センサ、 ５６・・・クランク角センサ、５８ ・・・気筒判別センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１の気筒群と第２の気筒群に夫々第１及び第２の排
   気通路が接続され、これらの排気通路の大気側端が接続
   される集合排気通路の途中に触媒式排気ガス後処理装置
   が配設され、前記第１の気筒群の各気筒に燃料を供給す
   る第１の燃料供給装置と、前記第２の気筒群の各気筒に
   燃料を供給する第１の燃料供給装置とを備えた内燃エン
   ジンの空燃比フィードバック制御装置において、前記第
   １の排気通路に該排気通路内に排出される排気ガスの酸
   素濃度を検出する第１の酸素検出手段を配設すると共に
   、前記排気ガス後処理装置の内部ないしは下流の集合排
   気通路に、該排気ガス後処理装置により浄化処理された
   排気ガス中の酸素濃度を検出する第２の酸素検出手段を
   配設し、前記第１及び第２の燃料供給装置により各気筒
   に供給する燃料量を前記第１の酸素検出手段が検出する
   酸素濃度に応じて設定し、前記第２の燃料供給装置によ
   り第２の気筒群の各気筒に供給される燃料量を更に前記
   第２の酸素検出手段が検出する酸素濃度に応じて補正す
   ることを特徴とする内燃エンジンの空燃比フィードバッ
   ク制御装置。