JPH0237144A - 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、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
設けたダブル空燃比センサシステムにおける空燃比制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制Ｊ（シングルＯｘセンサ
システム）では、酸素濃度を検出するＯｔ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、Ｏｔ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Ｏ２
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５８−７２６４７号公報）。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）　　Ｍ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Ｏｔ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Ｏ２センサシス
テム）により、上流側Ｏ２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Ｏｘセンサシステムでは、Ｏ２
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０
２センサシステムにおいては、下流側０２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０２センサシステムにおいては、下流側Ｏ
ｘセンサによる空燃比フィードバック制御実行中にあっ
ては、上流側Ｏｔセンサの出力にもとづく空燃比補正量
ＦＡＦの制御定数たとえばリッチスキップ量Ｒ３Ｒ，リ
ーンスキップ量Ｒ３Ｌを下流側Ｏ２センサの出力にもと
づいて可変制御するシステムがあるが、下流側Ｏｘセン
サの非活性等により下流側Ｏｔセンサの出力による制御
定数の可変制御を停止するときには、制御定数が可変制
御されていたときにバックアツプＲＡＭ等に記憶されて
いた値を用いて上流側Ｏｔセンサの出力のみによる空燃
比フィードバック制御が行われていた（参照：特開昭６
１−１９２８２８号公報、特開昭６１−２３４２４１号
公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、下流側Ｏ２センサ出力による制御定数の
可変制御がたとえば燃料カット等のリーン化制御により
一旦停止された後に該リーン化制御の終了と同時に再び
開始されると、空燃比がリチ側に過補正される課題点が
ある。すなわち、リーン制御中（たとえば燃料カット）
に触媒内に大量の酸素が導入され、これが保持されると
いう０２ストレージ効果のため、このり、−ン制御が終
了した後に仮にリッチ空燃比の排ガスが触媒内に導入さ
れても、保持されていた酸素を消費するまでは触媒下流
にはリッチ空燃比の排ガスが排出されない、このため、
下流側Ｏ２センサはその間リーンと判定し、従って、空
燃比はリッチ側へ過補正されるのである。この結果、Ｈ
Ｃ、Ｃｏエミッションの増大、燃費の悪化、触媒排気異
臭等を招（という課題があった。

このため、本願出願人は、下流側Ｏ２センサの出力によ
る制御定数の可変制御が再開された当初は、空燃比フィ
ードバック制御定数の更新速度を小さくすることにより
、空燃比の過補正を防止することを提案しているが（参
照：特願昭６２−２６３３９号、昭和６２年２月９日出
ｌ１ｉ）、この場合には、上記更新速度小さくする期間
を下流側０２センサの出力反転までとしており、その期
間をＯ２ストレージ効果の影響が残っている期間として
把握しておらず、更新速度を不必要に遅くして応答性の
低下を招くという別の課題がある。

従って、本発明の目的は、Ｏｔストレージ効果の影響を
考慮し、下流側空燃比センサ（Ｏ２センサ）の出力によ
る制御定数の可変制御が再開された直後の過補正を精度
よく抑制して、ＨＣ、ＣＯエミッションの増大、燃費の
悪化、触媒排気異臭等を・防止することにある。

〔課題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
ＣＣ＊ｏ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
ＣＲ０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。下流側空燃比
制御判別手段は、下流側空燃比センサによる空燃比制御
条件が空燃比閉ループ条件かオープンループ条件かを判
別し、この結果、空燃比閉ループ条件の成立後に制御定
数更新手段は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所定の更新速度で更新する
。また、更新速度低下手段は空燃比閉ループ条件の成立
後の所定期間、上記更新速度のうち少なくともリッチ側
の更新速度を低下させ、期間可変手段は上記所定期間を
三元触媒のＯ２ストレージ量に応じたパラメータに応じ
て可変とする。そして、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■１に応じて空燃比補正量ＦＡＦを演
算し、空燃比調整手段は空燃比補正量ＦＡＦに応じて機
関の空燃比を調整するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、下流側空燃比センサの出力による
空燃比フィードバック制御定数の可変制御が再開された
後の０２ストレージ効果の影響が残っている期間は、空
燃比フィードバック制御定数は小さい更新速度で更新さ
れる。

〔実施例〕

始めに、三元触媒のＯ２ストレージ効果について説明す
ると、三元触媒はＮｏＸ、　Ｃｏ　、　ＩＣを同時に浄
化するものであり、その浄化率ηを第３図の一点鎖線に
示すように、理論空燃比（λ＝１）よりリッチ側ではＮ
ＯＸの浄化率が大きく、リーン側ではＣＯ、ＩＣの浄化
率が大きい（ＨＣは図示しないが、ＣＯと同一傾向であ
る）。この場合、三元触媒は、空燃比がリーンのときに
は０２を取込み、空燃比がリッチになったときにＣｏ　
、　ＩＣを取込んでリーンのときに取込まれた０２と反
応せしめるという０２ストレージ効果を有し、空燃比フ
ィードバック制御はこのような０２ストレージ効果を積
極的に利用するため、最適な周波数、振幅で空燃比を制
御させるようにしている。一般に、三元触媒は新品であ
ればその０２ストレージ効果は大きく、従って、第３図
の実線に示すように、空燃比フィードバック制御時には
浄化率ηは向上し、要求浄化率ηをη。とすれば、制御
可能な空燃比ウィンドウＷは実質的に広＜　（ｗ＝ｗ、
）なる。しかし、三元触媒が劣化すると、そのＯ２スト
レージ効果は小さくなり、従って、第３図の一点鎖線に
示すごとく、空燃比ウィンドウＷは非常に狭くなる（ｗ
＝ｗｚ）。

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
施例を示す全体概要図である。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臓して吸入空気量
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臓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ＩＯ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より下流に排気系には、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０．セ
ンサ１５が設けられている。

Ｏ２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、０８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ＬＬは制御回路１
０の入出力インターフェイス１０２に供給される。

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、入出力インターフェイ
ス１０２、ＣＰＵ１０３の外にＲＯＭ１０４　、　ＲＡ
Ｍ１０５、バックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回
路１０７等が設けられている。

また、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。

すなわら、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１１ＴＡＵ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１０
９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）を計算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
１１ＴＡＵに応じた量の燃料が機関本体ｌの燃焼室に送
り込まれることになる。

なお、ｃｐυ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器ｌＯ
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５図は上流側０２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
ク制御ルッチンであって、所定時間たとえば４ｔａｓ毎
に実行される。

ステップ５０１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、始動後項量中、暖機増量中、パワー増量
中、触媒加熱防止のための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（ＸＦＣ＝“１”）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５０２に進む。

なお、ステップ５０１における燃料カットフラグＸＦＣ
は第６図のルーチンにより実行される。このルーチンは
所定時間たとえば４ｍｓ毎に実行され、第７図に示すよ
うな燃料カットフラグＸＦＣを設定するためのものであ
る。なお、第７図において、Ｎｃは燃料カット回転速度
、Ｎｌｌは燃料カット復帰回転速度を示し、いずれも機
関の冷却水温ＴＨＷによって更新される。ステップ６０
１では、アイドルスイッチ１７の出力信号ＬＬが“１゛
か否か、すなわち、アイドル状態が否かを判別する。

非アイドル状態であればステップ６０４に進み、他方、
アイドル状態であれば、ステップ６０２に進む。

ステップ６０２では、ＲＡＭ１０５より回転速度Ｎ、を
読み出して燃料カット回転速度Ｎ、と比較し、ステップ
６０３では、燃料カット復帰回転速度ＮＲと比較する。

この結果、Ｎ０≦Ｎｌｌのときにはステップ６０４にて
燃料カットフラグＸＦＣを“０”とし、Ｎ、≧Ｎｃのと
きにはステップ６０５に進み、燃料カットフラグＸＦＣ
を“１゛とする。Ｎ＊　＜Ｎ。

＜　Ｎ　ｃのときには、フラグＸＦＣは以前の状態に保
持されることになる。そして、ステップ６０６にて終了
する。

第５図に戻ると、ステップ５０２では、上流側Ｏ２セン
サ１３の出力ｖＩをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５
０３にてｖＩ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＋　≦Ｖａｔ）
であれば、ステップ５０４にてデイレイカウンタＣＤＬ
Ｙが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０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５０６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Ｃ０ＬＹ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Ｆｌ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り一ン遅延状態であって
、負の値で定義される。他方、リッチ（Ｖ＋＞Ｖｍ＋）
であれば、ステップ５１０にてデイレイカウンタＣＤＬ
Ｙが正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜Ｏであればステップ
５１１にてＣＱＬＹ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ＣＤＬＹを１加算
し、ステップ５１３　、５１４にてデイレイカウンタＣ
ＤＬＹ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５１５にて第１の空燃比フラグＦｌを“１゛（
リッチ）とする。

なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ２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５１６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ＦＡＦ４−ＮＡＰ　＋　Ｒ
ＳＲ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ＦＡＦ−ＦＡＦ
　−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５１６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５２０．　５２１゜５２２
にて積分処理を行う。つまり、ステップ５２０にて、Ｆ
１＝“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＋　ＫＩＲ
とし、他方、Ｆ１＝“ｌ”　（リッチ）であればステッ
プ５２２にてＦＡＦ←ＰＡＰ　−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、ＫＩ
Ｒ（ＫＩＬ）　＜　ＲＳＲ（ＲＳＬ）である、従って、
ステップ５２１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が太き（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５２７にてこのルーチンは終了する。

第８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８図ＣＡ）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８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８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ｔ１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だけリーンに支持さ
れた後に時刻ｔ２にてリッチに変化する０時刻む、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ｔ
ｓ、ｔｈ　、ｊｔ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ｔ６
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８
図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側Ｏ２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、Ｒ５Ｌ　、積分定数Ｋ
ＩＲ、ＫＩＬ　、遅延時間ＴＤＲ。

ＴＤＬ、もしくは上流側Ｏ２センサ１３の出力ｖＩ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ＩＲ３Ｌ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Ｏ２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（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Ｏ２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Ｖｌｌ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ｖｌＩ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Ｏ２センサ１５の出力に応じて比
較電圧Ｖｌｌ＋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ｏ２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Ｏ２センサシステムについて説明
する。

第９図は下流側Ｏｚセンサ１５の出力にもとづいてスキ
ップｌ　Ｒ２Ｈ、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
２ｍ５毎に実行される。

ステップ９０１〜９０５では、下流側Ｏ２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
Ｏ２センサ１３による閉ループ条件の不成立（ステップ
９０１）に加えて、冷却水温ＴＨＷが所定値（たとえば
７０’Ｃ）以下のとき（ステップ９０２）　、スロット
ル弁１６が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ９０
３）　、下流側Ｏｔセンサ１５が活性化していないとき
（ステップ９０４）　、軽負荷のとき（Ｑ　／　Ｎ　ｅ
≦ｘ１）（ステップ９０５）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９１２に進む。

閉ループ条件が満たされていれば、ステップ９０６に進
む。ステップ９０６では、下流側Ｏ２センサ１５の出力
ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ９０７にて■２
が比較電圧ｖｌ□たとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別
する。つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。

なお、比較電圧Ｖ１２は触媒コ７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Ｏ２センサ１
３の出力の比較電圧Ｖｌｌｌより高く設定される。この
結果、ｖ２≦Ｖ＋ｚｔ（リーン）であれば、ステップ９
０８に進み、他方、Ｖｚ＞Ｖａｔ（リッチ）であればス
テップ９０９に進む、ステップ９０８ではリッチスキッ
プＩＲ３Ｒを値ΔＲＲだけ増加させ、他方、ステップ９
０９ではリッチスキップ量Ｒ３Ｒを値ΔＲＬだけ減少さ
せる。ステップ９１０は、上述のごとく演算されたＲ２
Ｈのガード処理を行うものであり、たとえば最小値ＭＩ
Ｎ＝２．５％、最大値ＭＡＸ＝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９１１では、リーチスキップ量Ｒ５Ｌを、ＲＡ
Ｍ１０５−Ｒ２Ｈ にて演算する。つまり、ＲＳＲ＋ＲＳＬ　＝　１０％で
ある。

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９１２にてこのルーチンは終了する
。

第１０図は第９図のステップ９０８　、９０９における
リッチスキップ量Ｒ３Ｒの更新速度ΔＲＲ。

ΔＲＬを演算するためのルーチンであって、所定時間た
とえば５１２＋ｍｓ毎に実行される。すなわち、ステッ
プ１００１では、燃料カット中（ＸＦＣ＝“１°′）か
否かを判別する。この結果、燃料カット中（ＸＦＣ＝“
１″′）であれば、ステップ１００２にて燃料カットカ
ウンタＣＦＣを＋１カウントアツプし、ステップ１００
３にてカウンタＣＦＣを所定値でガードしてステップ１
００９に進む。他方、燃料カット中（ＸＦＣ＝“０”）
でなければ、ステップ１００４に進み、ＲＡＭ１０５よ
り吸入空気量Ｑに続出してＲＯＭ１０４に移動された１
次元マツプによりｆ　（Ｑ）を演算する。なお、値ｆ　
（Ｑ）は吸入空気ＩＱが大きい程、三元触媒の０２スト
レージ効果が小さ（なるので太き（設定し、Ｑ≦Ｑ０で
は一定値とする。次に、ステップ１００５では、燃料カ
ットカウンタＣＦＣが値ｆ　（Ｑ）以上か否かを判別し
、この結果、ＣＦＣ≧ｆ　（Ｑ）であれば、ステップ１
００６にてカウンタＣＦＣをｆ　（Ｑ）だけ減算し、ス
テップ１００７にてカウンタＣＦＣを０でガードする。

他方、ＣＦＣ＜ｆ　（Ｑ）であればステップ１００８に
てカウンタＣＦＣをクリアする。このようにして演算さ
れた値ＣＦＣは三元触媒のＯ２ストレージ量に応じたパ
ラメータとして把握される。

ステップ１００９では、カウンタＣＦＣが所定値Ｃ０以
上か否かを判別する。ＣＦＣ≧Ｃ０であれば、三元触媒
の０２ストレージ量が大きいとして、ステップ１０１Ｏ
にてリッチスキップ量Ｒ３Ｒのリッチ側更新速度ΔＲＲ
を小さくたとえば０．００３％とし、また、リーン側更
新速度ΔＲＬを大きく、たとえば０．０１０％とする。

つまり、第１１図に示すように、リッチスキップ量Ｒ３
Ｒのリッチ側への補正を抑制しくＡ）、リーン側への補
正を進捗させる（Ｂ）。

逆に、ＣＦＣ＜Ｃ，であれば、三元触媒のＯｔストレー
ジ量が小さいとして、ステップ１０１２にてリッチスキ
ップ量Ｒ３Ｒのリッチ側更新速度ΔＲＲを０．００５％
とし、また、リーン側更新速度ΔＲＬをたとえば０．０
０５％とする。つまり、第１２図に示すように、リッチ
スキップ＠Ｒ３Ｒのリッチ側への補正（Ａ）とリーン側
への補正（Ｂ）とを同一にする。

そして、ステップ１０Ｉ４にて第１Ｏ図のルーチンは終
了する。

このように、第１０図のルーチンによりリッチスキップ
量Ｒ３Ｒの更新速度はリッチ側への補正が抑制されるよ
うに演算される。

第１３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１３０１では、燃料カットフラグＸＦＣが“０
″か否かを判別し、ＸＦＣ−１”であればステップ１３
０６に直接進み、燃料噴射を実行しない。

他方、ＸＦＣ＝“０″であればステップ１３０２に進む
。ステップ１３０２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１ｉＴＡＵＰを演算する。たとえば、ＴＡＩＩＰ−α
・Ｑ／Ｎｅ　　（αは定数）とする。ステップ１３０３
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。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（なるように設定されている。次に、ステップ１３
０４では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ　−ＴＡＵＰ　
−ＦＡＦ　・　（ＦＷＬ十β＋１）十Ｔ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。次いで、ステップ１３
０５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１３０６にてこの
ルーチンは終了する。なお、上述のごとく、噴射量ＴＡ
Ｕ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、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５１２　ｔｍ
ｓ毎に行われるのは、空燃比フィードバック制御の応答
性の良い上流側Ｏ２センサによる制御を主にして行い、
応答性の悪い下流側Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２センサの比較電圧（参照：特開昭５５−３
７５６２号公報）等を下流側Ｏ２センサの出力により補
正するダブル０２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Ｏ２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、燃料噴射量により吸気系へ
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・コントロールパル
プによりキャプ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、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ１３０２における基本噴射量ＴＡＵＰ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１３０４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、三元触媒の０２ス
トレージ効果等により下流側空燃比センサのリーンから
リッチへの出力特性が遅い場合にあっても、制御定数等
のリッチ過補正を防止でき、排気エミッションの低減、
燃費の向上、触媒排気異臭の低減等に役立つものである
。

【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３図はＯｔストレージ効果を説明するグラフ、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６図、第９図、第１０図、第１３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７図は第６図のフローチャートを補足説明するための
図、 第８図は第５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、第１２図は第１Ｏ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。 工・・・機関本体、　　　　　３・・・エアフロメータ
、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Ｏ２センサ、 １５・・・下流側Ｏ！センサ、 １７・・・アイドルスイッチ。 Ｏｘ 第２図 第 図 第 図 リッチ側補正 ０２ストレージ効果の影響ありの場合 第１１図 リッチ側補正 ０２ストレージ効果の影響なしの場合 第１２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、Ｏ＿２ストレージ
   効果を有する三元触媒（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、 前記三元触媒の排気通路の下流側に設けられ、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よる空燃比制御条件が空燃比閉
   ループ条件かオープンループ条件かを判別する下流側空
   燃比制御判別手段と、 該空燃比閉ループ条件の成立後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所定
   の更新速度で更新する制御定数更新手段と、 前記空燃比閉ループ条件の成立後の所定期間、前記更新
   速度のうち少なくともリッチ側の更新速度を低下させる
   更新速度低下手段と、 前記所定期間を前記三元触媒のＯ＿２ストレージ量に応
   じたパラメータに応じて可変とする期間可変手段と 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。