JPH0323332A - 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〕 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より機関排気通路内に配置された酸素濃度検出器（
以下０２センサと称す）の出力信号に基いて空燃比が目
標空燃比となるように燃料の供給量をフィードバック制
御するようにした内燃機関が公知である。ところがこの
ような内燃機関では長期間の使用によって０２センサが
劣化すると空燃比が目標空燃比からずれてくる。ｏ２セ
ンサが劣化するとＯｘセンサの出力信号のりーン信号発
生期間とリンチ信号発生期間の発生時間比が変化したり
、或いはリーン信号、リッチ信号の応答時間が変化した
り、或いは０２センサの出力信号レベルが変化したりす
るのでこれらの変化からｏ２センサが劣化したことを判
断することができる。

そこでフィードバック制１卸中の０２センサの出力信号
のりーン信号発生時間とリッチ信号発生時間の発生時間
比を計測してこの計測結果から０２センサの劣化を判断
するようにした０２センサ劣化検出装置が公知である（
特公昭５７−３２７７３号公報および特公昭５７−３２
７７４号公報参照）。

また、空燃比を三角波状に変化させたときのりーン信号
発生時間とリッチ時間発生時間の発生時間比から０２セ
ンサの劣化を判断するようにした０２センサの性能評価
装置が公知である（特開昭５７−１２４２４８号公報参
照）。

また、フィードバック制御中の０２センサの出力信号レ
ベルの最大値と最小値から０２センサの劣化を判断して
空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィード
バック制御するようにした空燃比制御方法が公知である
（特開昭５８−７２６４６号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところがＯｔセンサが劣化するとＯ！センサのリーン信
号発生期間とリッチ信号発生期間の発生時間比が変化す
るか、或いはリーン信号、リッチ信号の応答時間が変化
するか、或いは０２センサの出力信号レベルが変化する
１かは予測できない。

従って上述のようにこれらの変化の一つを計測してみて
も０２センサの劣化を正確に判断するのは困難であると
いう問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば第１図の発
明の構成図に示されるように機関排気通路Ａ内に配置さ
れた酸素濃度検出器１７の出力信号に基いて空燃比が目
標空燃比となるように燃料の供給量をフィードバック制
御する燃料供給制御手段Ｂと、このフィードバック制御
を中止すると共に燃料の供給量を予め定められた周期で
変動せしめて空燃比を目標空燃比に対してリッチ側およ
びリーン側に交互に変動せしめる空燃比変動手段Ｃと、
空燃比変動手段Ｃによって空燃比を変動させたときの酸
素濃度検出器１７の出力信号のり−ン信号発生時間とリ
ッチ信号発生時間の発生時間比、リーン信号とリッチ信
号の応答時間比および酸素濃度検出器１７の出力電圧の
振幅のうちの少くとも二つを計測する計測手段Ｄと、こ
れら発生時間比、応答時間比および振幅のうちの少くと
も二つからファジィ推論を用いてフィードバック制御中
における空燃比が目標空燃比となるように燃料供給量を
増減せしめる燃料供給量増減手段Ｅとを具備している。

〔作　用］ ０２センサの劣化を表わす少くとも２つのパラメータに
基いて０２センサの劣化を判断しているので０２センサ
の劣化をより正確に判断することができ、より正確に空
燃比を目標空燃比に制御することができる。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１はシリンダブロック、２はピス
トン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、？は吸気弁、
６は吸気ボート、７は排気弁、８は排気ボート、９は点
火栓を夫々示す，吸気ボート６は対応する吸気技管１０
を介してサージタンク１１に接続され、各吸気技管１０
内には夫々燃料噴射弁１２が配置される。燃料噴射弁１
２からの燃料噴射量は電子制御ユニット２０の出力信号
に基いて制御される。サージタンクｌ１は吸気ダクト１
３を介してエアクリーナ１４に接続され、吸気ダクト１
３内にはスロットル弁１５が配置される。一方、排気ボ
ート８は排気マニホルド１６に接続され、この排気ボー
ト８内には０■センサ１７が配置される。

電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ
　（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ　（ランダムア
クセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２
４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。

エアフローメータ１４は吸入空気量に比例した出力電圧
を発生し、この出力電圧はＡＤ変換器２７を介して人力
ポート２５に入力される。スロットル弁ｌ５にはスロッ
トル弁１５がアイドリング開度であることを検出するス
ロットルスイッチｌ８が取付けられ、このスロットルス
イッチｌ日の出力信号が入力ボート２５に人力される。

また、０２センサ１７の出力信号がＡＤ変換器２８を介
して人力ポート２５に人力される。更に人力ボート２５
には機関回転数を表わす出力信号を発生する回転数セン
サ１９が接続される。一方、出力ポート２６は駆動回路 ２９を介して燃料噴射弁ｌ２に接続される．第２図に示
す実施例では基本的に次式に基いて燃料噴射弁ｌ２から
の燃料噴射時間ＴＡＵが計算される。

ＴＡｌｌ　＝　ＴＰ・（１＋ＫＯＳ）・（１＋α）・Ｆ
ＡＰ−ＦここでＴＰ：基本燃料噴射時間 ＫＯＳ　　：０２センサ１７の劣化による補正係数 α　：空燃比を変動させるための変動係数 ？ＡＦ　　：フィードバック補正係数 Ｆ　：機関冷却水温等によるその他の補正係数 燃料噴射時間ＴＡＵは０２センサｔ７の出力信号に基き
変化するフィードバック補正係数ＦＡＦによって空燃比
が目標空燃比となるように制御される。以下、本発明を
理解しやすくするために目標空燃比を理論空燃比とした
場合を例にとって説明する。

Ｏ，センサ１７は混合気が理論空燃比よりも大きいとき
、即ちリーンのときには０．　１ボルト程度の出力電圧
を発生し、混合気が理論空燃比よりも小さいとき、即ち
リッチのときには０．９ボルト程度の出力電圧を発生す
る。

第３図はフィードバック補正係数ＦＡＦの制御ルーチン
を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによ
って実行される． 第３図を参照するとまず初めにステップ３０において０
■センサ１７の出力電圧■が予め定められた基準値ＶＯ
、例えば０．４５ボルトよりも高いか否かが判別される
。ｖ＞ｖ０のときにはステップ３１に進んで前回の割込
みルーチンではＶくＶｏであったか否かが判別される。

Ｖ＜Ｖ．のときにはステップ３２に進んでＦＡＦから予
め定められたスキップ値Ｓが減算される。一方、前回の
割込みルーチンにおいてもＶ＞Ｖ０であると判別された
ときにはステップ３３に進んでＦＡＦから予め定められ
た積分値Ｋ　（Ｋ（Ｓ）が減算される。

一方、ステップ３０においてＶ＜Ｖ０であると判断され
たときはステップ３４に進んで前回の割込みルーチンに
おいてＶ＞ｖ０であったか否かが判別される。Ｖ＞Ｖ０
であればステップ３５に進んでＦＡＦにスキップ値Ｓが
加算され、Ｖ，＜Ｖ，であればステップ３６に進んでＦ
ＡＦに積分値Ｋが加算される。

従って第４図（Ａ）に示すように混合気がリッチとなっ
てＶ＞Ｖ０になると、即ち０２センサ１７がリッチ信号
を発生するとＦＡＦは急激にスキップ｛ＩＩＳだけ減少
せしめられ、次いで積分値Ｋでもって徐々に減少せしめ
られる．その結果、燃料噴射時間ＴＡＵが短かくなるた
めに混合気はリーン側に徐々に変化する．一方、混合気
かりーンになって■くｖ０になると、即ち０２センサｌ
７がリーン信号を発生するとＦＡＦは急激にスキップ値
Ｓだけ増大せしめられ、次いで積分値Ｋでもって徐々に
増大せしめられる。その結果、燃料噴，射時間ＴＡＵが
長くなるために混合気はリッヂ側に徐々に変化する。こ
のようにして混合気はほぼ理論空燃比に維持され、この
ときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．　０を中心と
して変動する。

ところが０２センサｌ７が劣化すると第４図（Ｂ）に示
すようにリッチ信号発生時間Ｔ，．とリーン信号発生時
間ＴＩとの発生時間比、例えばデューティー比（Ｔ，／
　（Ｔ，＋Ｔｚ　））が第４図（Ａ）に示す標準的なデ
ューティー比からずれたり、或いは第４図（Ｃ）に示す
ようにリーン信号の応答時間Ｔ７とリッチ信号の応答時
間Ｔｒとの応動時間比（ｔｆ／ｔ，）が第４図（Ａ）に
示す標準的な応答時間比からずれたり、或いは第４図（
Ｄ）に示すように０２センサ■の出力信号Ｖの？大値と
最小値との差、即ち振幅ΔＶ．が第４図（Ａ）に示す標
準的な振幅からずれたりする。０■センサ１７が劣化す
るとこれらの現象のいづれか一つ、或いは二つ或いは全
部が起るが、どの一つ或いはどの二つが起こるかは予測
しえない。また、劣化した０２センサｌ７によってフィ
ードバック制御を行うと第４図（Ｂ）に示されるように
デューティー比（Ｔｒ／　（Ｔ，＋Ｔｔ　））が標準的
なデューティー比に比べて大きくなれば混合気かり一ン
側となり、小さくなれば混合気がリッチ側となり、また
第４図（Ｃ）に示されるように応答時間比（Ｔ７　／Ｔ
，）が標準的な応答時間比に比べて大きくなれば混合気
がリーン側となり、小さくなれば混合気がリッチ側とな
り、また第４図（Ｄ）に示されるように振幅Δ■１が標
準的な振幅に比べて小さくなれば混合気がリーン側とな
り、大きくなれば混合気がリッチ側となることは経験か
ら定性的にわかっているが定量的には正確にわからない
。また、これらの現象の二つ又は全部が同時に起こった
場合に、例えばデューティー比が標準的なデューティー
比に比べて大きくなり、同時に応答時間比が標準的な応
答時間比に比べて大きくなった場合には混合気がリーン
側となることは経験から定性的にわかっているが定量的
には正確にわからない． そこで第１図に示す実施例では−アイドリング運転時に
混合気を一定の周期でリーン側とリッチ側に交互に変動
せしめ、このときのデューティー比と標準的なデューテ
ィー比との偏差、およびこのときの応答時間比と標準的
な応答時間比との偏差、およびこのときの振幅と標準的
な振幅との偏差を求め、これらの偏差からファジィ推論
を用いてフィードバック制御中に混合気がリーンになる
かリッチになるかを判断し、この判断結果に基いてフィ
ードバック制御中の空燃比が理論空燃比となるように燃
料噴射量が制御される。

次に第５図を参照して燃料噴射時間ＴＡＵの計算ルーチ
ンについて説明する。このルーチンは例えば３６０度ク
ランク角毎に実行される。

第５図を参照するとまず初めにステップ４０においてエ
アフローメータ１４の出力信号および機関回転数から基
本燃料噴射時間ＴＰが計算される．次いでステップ４ｌ
では例えばスロットルスイッチ１８の出力信号および機
関回転数からアイドリング運転状態であるか否かが判別
される．アイドリング運転状態でないときにはステップ
４２に進んで変動係数αが零とされ、次いでステップ４
３に進んで燃料噴射時間ＴＡＵが計算される。このとき
には燃料噴射時間ＴＡＵはフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆに基いてフィードバック制御される．一方、アイドリ
ング運転状態でないときにはステップ４４に進んで０２
センサｌ７の劣化による補正係数ＫＯＳが零とされる。

次いでステップ４５に進んでフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦが１．０に固定され、従ってこのときにはフィード
バック制御が中止される。次いでステップ４３に進む。

このとき後述するルーチンによって空燃比がリーンとリ
ッチを交互に繰返すように変動係数αが制御される。

次に第９図に示すタイムチャートを参照しつつ第６図か
ら第８図に示す空燃比制御ルーチンについて説明する。

この空燃比制御ルーチンは一定時間毎の割込みによって
実行される． 第６図から第８図を参照するとまず初めにステップ５０
において例えばスロットルスイッチ１８および機関回転
数からアイドリング運転状態であるか否かが判別される
。アイドリング運転状態である場合にはステップ５ｌに
進んでアイドリング運転状態になってから一定時間経過
したか否かが判別される。一定時間経過した場合にはス
テップ５２に進んで計測完了フラグがセットされている
か否かが判別される。このときには計測完了フラグはリ
セットされているのでステップ５３に進み、カウンタＣ
のカウント値が１だけインクリメントされる。即ち、第
９図に示されるようにアイドリング運転状態になってか
らｔ０において一定時間が経過するとカウンタＣのカウ
ントアップ作用が開始される。

次いでステップ５４ではカウントＣのカウント値が予め
定められた一定値Ｃ０よりも大きくなったか否かが判別
される。Ｃ＜Ｃ．のときはステップ５５に進んで変動係
数αが＋αとされ、ステップ５７に進む。一方、Ｃ＞Ｃ
．になるとステップ５６に進んで変動係数αが−αとさ
れ、ステップ５７に進む。ステップ５７ではカウンタＣ
のカウント値が２Ｃｏになったか否かが判別される。

Ｃ＝２Ｃ．でなければステップ６０にジャンプする。一
方、Ｃ＝２Ｃ．になるとステップ５８に進んでカウンタ
Ｃがクリアされる。次いでステップ５９において計測回
数Ｎが１だけインクリメントされ、ステップ６０に進む
。このようにＣ＜Ｃ６の間αは＋αとされ、Ｃｏ　ＩＣ
’−２Ｃ６の間αはーαとされるので第５図に示すルー
チンからわかるように燃料噴射時間ＴＡＵが一定の周期
で増大減少せしめられ、混合気が一定の周期でリーンと
・リッチとを繰返すことになる。従ってこのとき第９図
に示されるようにこのリーンとリッチの繰返しに伴なっ
て０２センサエ７の出力電圧Ｖが変化する。

ステップ６０では計測開始フラグがセットされているか
否かが判別される。このときには計測開始フラグはリセ
ットされているのでステップ６１に進み、計測回数Ｎが
ｌか否かが判別される。第９図のＬ０後、カウンタＣの
カウント値が２Ｃ．に達するまではＮ＝Ｏであるのでこ
の間は処理ルーチンを完了する。次いでＣ＝２Ｃ．とな
ってＮ＝１となるとステップ６２に進んで０２センサｌ
７の出力信号■が基準電圧Ｖ０よりも高くなるのを待つ
。Ｖ≧ｖ０になるとステップ６３に進んで計測開始フラ
グがセットされる。従って次の処理サイクルではステッ
プ６０からステップ６４に進む。

ステップ６４では０２センサ１７の出力電圧■が基準電
圧Ｖ０よりも高いか否かが判別される。

■〉■。ならばステップ６５に進んで前回の処理サイク
ルにおいてＶ，＜Ｖ。であったか否かが判別される．即
ち、前回の処理サイクルから今回の処理サイクルの間で
■がｖ０を越えたか否かが判別される．前回の処理サイ
クルから今回の処理サイクルの間で■がＶ０を越えたと
きにはステップ６６に進み、計測回数Ｎが１であるか否
かが判別される。Ｎ＝１のときにはステップ６７に進む
。

また、前回の処理サイクルにおいてもＶ　＞　Ｖ　ｏの
ときにはステップ６７に進む。ステップ６７ではカウン
タＣｌのカウントイ直が１だけインクリメントされ、次
いでステップ６９に進む。従って第９図に示されるよう
にカウンタＣｌは■〉■。のときカウントアップされ、
従ってカウンタＣｌ野最終的なカウント値はリッチ信号
発生時間Ｔ，を表わしていることがわかる。一方、Ｖ＜
Ｖ．になるとステップ６４からステップ６８に進んでカ
ウンタＣ２のカウント値が１だけインクリメントされ、
次いでステップ６９に進む。従って第９図に示されるよ
うにカウンタＣ２はＶ＜Ｖ．のときカウントアップされ
、従ってカウンタＣ２の最終的なカウント値はリーン信
号発生時間ＴＩを表わしていることがわかる。

ステップ６９では今回の処理サイクルにおける０２セン
サｌ７の出力信号Ｖから前回の処理サイクルにおける０
２センサ１７の出力信号Ｖ，を減算し、その減算結果（
■−■，）が予め定められた一定値ΔＶよりも大きいか
否かが判別される。

即ち、Ｏｔセンサ１７の出力信号がリーン信号からリッ
チ信号に変化する過渡状態にあるか否かが判別される。

Ｖ−Ｖ，＜Δ■のときはりーン信号からリッチ信号に変
化する過渡状態でないと判別され、ステップ７１にジャ
ンプする。これに対してＶ−Ｖｌ　＞Δ■のときはリー
ン信号からリッチ信号に変化する過渡状態であると判別
され、ステップ７０に進んでカウンタＣ３のカウント値
が１だけインクリメントされた後にステップ７１に進む
．従ってカウンタＣ３のカウント値はリーン信号からリ
ッチ信号に変わるときの０２センサ１７の応答時間ｔ，
を表わしていることがわかる。

ステップ７ｌでは今回の処理サイクルにおける０２セン
サ１７の出力信号Ｖから前回の処理サイクルにおける０
２センサｌ７の出力信号ＶＩを減算し、その減算結果（
ＶＶ＋）が予め定められた一定値一ΔＶよりも小さいか
否かが判別される。

即ち、０２センサｌ７の出力信号がリッチ信号か？リー
ン信号に変化する過渡状態にあるか否かが判別される，
Ｖ−Ｖ，＞一ΔＶのときはリッチ信号からりーン信号に
変化する過渡状態でないと判別され、ステップ７３にジ
ャンプする．これに対してＶ−Ｖ，＜一ΔＶのときはリ
ッチ信号からリーン信号に変化する過渡状態であると判
別され、ステップ７２に進んでカウンタＣ４のカウント
値が１だけインクリメントされた後にステップ７３に進
む．従ってカウンタＣ４のカウント値はリッチ信号から
リーン信号に変わるときのＯｔセンサ１７の応答時間ｔ
ｌを表わしていることがわかる。

ステップ７３ではＯｔセンサｌ７の出力電圧ＶがＶｓ＋
ａκよりも大きいか否かが判別され、Ｖ〉Ｖｍａκであ
ればステッフ゜７４に進んでＶがＶｔａａｘとされる．
従ってＶ　ｔａａｘはＯ！センサ１７の出力電圧■の最
大値を表わしていることがわかる．同様にステップ７５
では０■センサ１７の出力電圧ＶがＶｓｉｎよりも小さ
いか否かが判別され、ｖくＶＩｌｉｎであればステップ
７６に進んでＶがＶ■ｉｎとされる。従ってＶ＋ｓｉｎ
はＯ！センサｌ７の出力電圧の最小値を表わしているこ
とがわかる。

カウンタＣのカウント値が再び２Ｃｏに達するとステッ
プ５９においてＮ＝＝２とされる．次いで前回の処理サ
イクルから今回の処理サイクルの間において■が■。を
越えるとステップ６４からステップ６５　．　６６を経
てステップ７７に進む。ステップ７７ではＣＩ／　（Ｃ
＋　＋Ｃｚ　）　、即ちデューティー比Ｔｒ　／　（Ｔ
−　＋Ｔｔ　）をΣＤ，に加算し、この加算結果をΣＤ
ｒとする。次いでステップ７ＢではＣａ／Ｃｓ、即ち応
答時間比ｔｚ／ｔｒをΣＧ，に加算し、この加算結果を
ΣＧ，．とする。

次いでステップ７９では振幅（Ｖｍａｘ　　Ｖａｉｎ　
）をΣ■，に加算し、その加算結果をΣＶ１とする。

次いでステップ８０では各カウンタＣ１　．ＣｚＣｘ．
Ｃａをクリアし、Ｖ　ｃｏａｘおよびＶａｉｎを零とす
る。次いでステップ８１では計測回数Ｎが予め定められ
た回数Ｎ０になったか否かが判別される，Ｎ＝Ｎ．にな
るとステップ８２に進んで計測完了フラグがセットされ
、次いでステップ８３において計測回数Ｎが零とされる
。即ち、Ｎ＝Ｎ．になったときにはデューテイー比Ｔ，
／　（Ｔ，＋ＴＩ）、応答時間比ｔＩ／Ｌ，．および振
幅（　Ｖ　ｔａａｘ−Ｖｍｉｎ）が（Ｎ．−１）回既に
計測されており、従ってこのときのΣＤ１　．ΣＧ．．
，Σｖ１は夫々デューティー比Ｔ　ｒ　／　（　Ｔ　ｒ
　＋　Ｔ　ｚ　）　、応答時間比Ｌ　ｚ　／　ｔ　ｒお
よび振幅（Ｖｎ＋ａｘ　−ＶＩＩＩｉｎ　）の（Ｎ．−
１）個の合計を表わしている．計測完了フラグがセット
されると次の処理サイクルではステップ５２からステッ
プ８４に進んでデューティー比の平均値ΣＤ，／（Ｎ．
−１）から基準となるデューティー比、即ち０２センサ
１７が劣化していないときのデューティー比Ｄ．が減算
され、その減算結果がデューティー比の偏差ΔＤ，とさ
れる。次いでステップ８５では応答時間比の平均値ΣＧ
，／（ＮＯ−１）から基準となる応答時間比、即ち０２
センサｌ７が劣化していないときの応答時間比Ｇ１。が
減算され、その減算結果が応答時間比Ｇｒ０の偏差ΔＧ
７とされる。

次いでステップ８６では基準となる振幅、即ち０２セン
サ１７が劣化していないときの振幅Ｖ，。から振幅の平
均値ΣＶ．／（Ｎ６−１）が減算され、その減算結果が
振幅の偏差Δｖ１とされる．このようにして基準値に対
するデューティー比の偏差ΔＤ，．、応答時間の偏差Δ
Ｃ’ｒ、振幅の偏差Δ■１が求められる。

次いでステップ８７　．　８８ではこれらの偏差ΔＤ，
ΔＧ，，ΔＶ．に基いてファジィ推論により０２センサ
１７の劣化による補正係数ＫＯＳが求められる。第５図
からわかるようにＫＯＳが大きくなれば燃料噴射時間Ｔ
ＡＵが長くなる。従って０２センサ１７の劣化により混
合気がリーン側となったときにはＫＯＳを増大させるこ
とによって空燃比を理論空燃比に近づけることができ、
０２センサ１７の劣化により混合気がリッチ側となった
ときにはＫＯＳを減少させることによって空燃比を理論
空燃比に近づけることができることがわかる。

次に第ｌＯ図から第１３図を参照しつつファジィ推論に
ついて説明する。

まず初めにデューティー比の偏差ΔＤｒを例にとって考
えるとこのデューティー比の偏差ΔＤ，が少し大きくな
ると混合気は少しリーンとなり、ΔＤｒがかなり大きく
なると混合気大巾にリーンになることは経験により定性
的にわかっている。

従ってＯｔセンサ１７が劣化したときでも空燃比を理論
空燃比に維持するためにはΔＤ，が少し大きくなったと
きにはＫＯＳを少し大きくし、ΔＤ，が大巾に大きくな
ったときにはＫＯＳを大巾に大きくすればよいことにな
る．しかしながらΔＤ，が大きくなったときに定量的に
ＫＯＳをどの程度大きくしたらよいかはわからない． そこでまず始めにΔＤ，が少し大きい、或いはかなり大
きいということを或る程度定量的に表現するためにメン
バシップ関数を用いる。

第１０図（Ａ）はデューティー比の偏差ΔＤ，に対して
与えたメンバシップ関数の一例を示している．第１０図
（Ａ）において横軸はΔＤ，を示しており、縦軸はメン
バシップ値（０〜１）を示している．また、第１０図（
Ａ）に示される各文字はファジィラベルと称され、次の
ような意味を有する． Ｐ　Ｂ　（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｂｉｇ）　　　正でかな
り大きいＰＭ　（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｍｅｄｉｕｍ）　
　正でいく分大きいＰ　Ｓ　（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｓｍ
ａｌｌ）　　正で少し大きいＺＯ　（Ｚｅｒｏ）　　　
　　　　　基準値であるＮＳ　（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｓ
ｔｓａ目）　負で少し大きいＮＭ　（Ｎｅｇａｔｉｖｅ
　Ｍｅｄｉｕａ＋）　　負でいく分大きいＮＢ　（Ｎｅ
ｇａｔｉｖｅ　Ｂｉｇ）　　　負でかなり大きい即チ、
ΔＤ，＝０．１はΔＤ２が少し大きいと感覚的にとらえ
られ、従って０．　１に対してはＰＳが対応している，
また、ΔＤ，＝０．２はΔＤ，がいく分大きいと感覚的
にとらえられ、従って０．　２に対してはＰＭが対応し
ている。ΔＤｒが０．　２からずれるとメンバシップ値
は１よりも小さくなり、これはいく分大きいと感覚的に
とらえられる程度が小さくなったことを意味する。例え
ば第１０図（Ｂ）に示すようにΔＤｒが０．　１２程度
であるとメンバシップ値は０．　８程度であり、このこ
とはΔＤ，が少し大きい（ｐｓ）と感覚的にとらえられ
る程度が８割位であるということを意味している。云い
換えるとΔＤ，が少し大きい（ｐ　ｓ）ことに対する適
応度は８割であるということになる。この場合、ΔＤ，
．とメンバシップ関数の交点から水平に引いた線の下方
領域のハッチングで示す面積はΔＤ１が少し大きい（Ｐ
Ｓ）と感覚的にとらえられる可能性を表わしている．従
って第１０図（Ｃ）に示すようにΔＤ，＝０．１であれ
ばΔＤ，が少し大きい（ＰＳ）と感覚的にとらえられる
可能性は１００パーセントということになる．一方、第
１０図ＣＤ）に示すようにΔＤ，がＰＳおよびＰＭを表
わすメンバシップ関数に跨がっている場合にはΔＤ１が
少し大きい（ＰＳ）と感覚的にとらえられる可能性は５
０バーセント程度であり、ΔＤ，がいく分大きい（ＰＭ
）と感覚的にとらえられる可能性は３０バーセント程度
であるということになる． 他の偏差ΔＧｒ＋ΔＶ．および補正係数ＫＯＳに対して
も同様にメンバシップ関数が与えられ、これらが第１１
図に示される。第１１図（Ａ）はデューティー比の偏差
ΔＤ１に対するメンバシップ関数を示しており、これに
ついては第１０図を用いて既に説明した． 第１１図（Ｂ）は応答時間比の偏差ΔＧ１に対するメン
バシップ間数を示している。第１１図（Ｂ）からわかる
ように例えばΔＧ，＝０．２であればΔＧｒが少し大き
い（ＰＳ）と感覚的にとらえられる可能性が１００％で
ある。

第１１図（Ｃ）は振幅の偏差ΔＶ．に対するメンバシッ
プ関数を示している。第Ｉｆ図（Ｃ）からわかるように
例えばΔＶ．＝０．２であればΔ■１がいく分大きい（
ＰＭ）と感覚的にとらえられる可能性が１００％である
． 第１１図（Ｄ）は０２センサ１７の劣化による補正係数
ＫＯＳに対するメンバシンプ関数を示している。第１１
図（Ｄ）からわかるようにＫＯＳを０．０４程度にする
ことは感覚的にＫＯＳを少し大きくする（ＰＳ）ことを
意味しており、ＫＯＳを０．０８程度にすることは感覚
的にＫＯＳをいく分大きくする（ＰＭ）ことを意味して
いる。

ところで例えばΔＤ，がほぼ基準値にあり（ΔＤ，＝Ｚ
○）、ΔＧ，が少し大きく　（ΔＧｒ＝ＰＳ）かツΔ■
１、が少し大きい（Δｖ．＝ＰＳ）ときにはＫＯＳを少
し大き＜　（ＫＯＳ＝ＰＳ）すればＯ！センサｌ７が劣
化しても空燃比はほぼ理論空燃比になるということは感
覚的ではあるが経験によって知られている。ΔＤｒ＋Δ
Ｇ１　，ΔＶ１とＫＯＳとの関係は経験に基いてルール
化され、このルールが第１２図に示される。

即ち、第１２図（Ａ）に示されるようにＸ，Ｙ，Ｚ軸を
夫々偏差ΔＤ１　，ΔＧｒｒΔＶ１とし、各偏差ΔＤ，
，ΔＧｒ　．ΔＶｓのＰＢ　，ＰＭ，ＰＳ　．Ｚ○，Ｎ
Ｓ．ＮＭ，ＮＢに対してＫＯＳがＰＢ．ＰＭ，ＰＳ，Ｚ
○．ＮＳ，ＮＭ，ＮＢのいづれに当るかが定められる。

第１２図（Ｂ）はΔｖ．＝ＺＯＯ面を示しており、第１
２図（Ｃ）はΔＶ，＝ＰＳＯ面を示している。例えば第
１２図（Ｂ）においてΔＶ．＝ＺＯ，ΔＤ，＝ＰＳ，Δ
Ｇ，＝ＰＳであればＫＯＳ＝ＰＳとなる．これらΔＤ，
ΔＧ，，ΔＶ１とＫＯＳとの関係は原則としてΔＤ，，
ΔＧｒｌΔＶ，の全てのＰＢ，ＰＭ．ＰＳ　，ＺＯ．Ｎ
Ｓ，ＮＭ，ＮＢの組合せに対して定められるがとりうる
可能性がない組合せ部分については余白とされる。なお
、第１２図（Ｂ．）（Ｃ）は代表的なＫＯＳのファジィ
ラベルについて示しており、余白の部分は必ずしもＫＯ
Ｓに対するファジィラベルが定められていないことを意
味しているわけではない。

次に第１３図を参照してΔＤ，，ΔＧ．．，ΔＶ，から
ＫＯＳを求める方法について説明する。なお、第１３図
はΔＤｒ　，ΔＧ１　，ΔＶ．が第ｌ３図（Ａ）．（Ｂ
），（Ｃ）に示す値をとったときを例にとって示してあ
る。

第１３図（Ａ），　（Ｂ）．　（Ｃ）に示されるように
ΔＤ，はｚＯにのみ属しており、ΔＧ，はＺＯおよびＰ
Ｓの双方に属しており、ΔＶ，はＺＯおよびＰＳの双方
に属している。従って次の４つの組合せが考えられ、各
組合せに対して夫々ＫＯＳのとりうる可能性が求められ
る。

（ｉ）ΔＤ，＝Ｚ○でΔＧ，＝ＺＯかつΔＶ．＝Ｚ○ （ｉｉ）ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，＝ＺＯかつΔｖ．＝ｐｓ （ｉｉｉ）ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，＝ＰＳかつΔＶ．＝Ｚ
Ｏ （ｉｖ）ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，＝ＰＳかっΔｖ．＝ｐｓ 次にこれら（ｉ）〜（　ｉｖ　）について順次説明する
。

（ｉ）ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，＝ＺＯかつΔＶ，＝０の場
合 この場合には第ｌ２図（Ｂ）に示す関係からＫＯＳ＝Ｚ
○となり、このときには第１３図（Ａ），（Ｂ）．（Ｃ
），（Ｄ）で示す方法によりＫＯＳが求められる。

即ち、まず初めにΔＤ，＝ＺＯである可能性、ΔＣ，＝
ＺＯである可能性およびΔＶ，＝ＺＯである可能性を求
める。この可能性は第１３図（Ａ），（Ｂ），　（Ｃ）
において夫々ハッチングで示される。

この例では第１３図からわかるようにΔＤ１がＺＯであ
る可能性は８０バーセント程度であり、ΔＧ，がＺＯで
ある可能性は５０パーセント程度であり、ΔｖｌｌがＺ
○である可能性は２０パーセント程度である．このとき
ΔＤＩ”Ｉ　ΔＧ，がＺＯである可能性は比較的高いが
ΔＶ．がＺＯである可能性は低く、従って全体からみる
とＫＯＳがＺＯをとる可能性は低くなる。このことは例
えば上述の例において例えばΔＶ．がほとんど零のとき
にはＫＯＳがＺＯをとる可能性がほとんどないことを考
えれば明らかである。即ち、ＫＯＳがＺＯをとる可能性
はΔＤｒ＋　ΔＧ．．，ΔＶ，がＺＯである可能性のう
ちで最も低いものに一致することになる。従って第１３
図（Ｄ）に示されるようにＫＯＳがＺＯをとる可能性は
ΔＶ１がＺ○である可能性に等しいと考えられ、従って
第１３図（Ｃ）と同じ位置に引いた線１．の下方領域が
ＫＯＳがＺＯをとりうる可能性となる。

（　ｉｉ　）ΔＤＷ．＝ＺＯテΔＣ，＝Ｚ○かつΔＶ．
＝ＰＳの場合 この場合には第１２図（Ｃ）に示す関係からＫＯＳ＝Ｐ
Ｓとなり、このときには第１３図（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ
），（Ｈ）で示すようにしてＫＯＳが求められる．この
ときにはΔＧ，がＺＯである可能性が最も低いので第１
３図（Ｆ）と同じ位置に引いた線ｌ２の下方領域がＫＯ
ＳがＰＳをとりうる可能性となる。

（山）ΔＤ，＝Ｚ○でΔＧ，＝ＰＳかつΔ■１＝ＺＯの
場合 この場合には第１２図（Ｂ）に示す関係からＫＯＳ＝Ｐ
Ｓとなり、このときには第１３図（Ｉ），（Ｊ），（Ｋ
）．（Ｌ）で示すようにしてＫＯＳが求められる．この
ときにはΔＶ，がＺ○である可能性が最も低いので第１
３図（Ｋ）と同じ位置に引いた線ｌ３の下方領域がＫＯ
ＳがＰＳをとりうる可能性となる。

（　ｉｖ　）ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，＝ＰＳかつΔＶ，＝
ＰＳの場合 この場合には第１２図（Ｃ）に示す関係からＫＯＳ＝Ｐ
Ｓとなり、このときには第１３図（Ｍ），（Ｎ）．（０
）．（Ｐ）で示すようにしてＫＯＳが求められる．この
ときにはΔＧｒがＰＳである可能性が最も低いので第１
３図（Ｎ）と同じ位置に引いた線７！４の下方ｅＭＭが
ＫＯＳがＰＳをとりうる可能性となる。

次に第１３図（Ｑ）に示すようにＫＯＳの各ファジィラ
ベルについてとりうる最大の可能性を重ね合わせてＫＯ
Ｓの可能性分布を作成する。この場合ＺＯについては第
１３図（Ｄ）に示すものが最大であり、ＰＳについては
第１３図（Ｈ）に示すものが最大であるので第１３図（
Ｑ）に示すような形となる．ここで各ファジィラベルに
ついて最大の可能性のものを重ね合わせるのは次の理由
による．ＦＩｒｉち、例えばＫＯＳ＝ＰＳについて考え
てみると第１３図（Ｈ），　（Ｌ），　（Ｐ）に示すＫ
ＯＳがＰＳをとりうる可能性は夫々のルールの適合性を
表わしている．云い換えると第１３図（Ｈ）に示される
可能性が最も高いのであるがこのことは第１３図（Ｅ）
，　（Ｆ），　（Ｇ），　（｝｛）に示すルール、即ち
ΔＤ，＝ＺＯでΔＧ，−ＺＯかつΔＶ．＝ＰＳのときに
ＫＯＳ＝ＰＳとなるというルールが最も適合しているこ
とを意味している。これは、ΔＤｒがＺＯとなる可能性
、ΔＧ１がＰＳとなる可能性およびΔＶ，がＺ○となる
可能性が夫々１００バーセントの場合、云い換えれると
ルールが完全に適合していればＫＯＳは必ずＰＳをとる
ことを考えれば明らかである。従って上述のようにＫＯ
Ｓの各ファジィラベルに対してとりうる最大の可能性を
重ね合わせればこれがＫＯＳの可能性分布を表わすこと
になる．第１３図（Ｑ）に示される可能性分布ではＰＳ
である可能性がＺＯである可能性よりも大きく、従って
ＫＯＳはＺＯよりもＰＳ寄りとなる。この場合ＫＯＳの
値は可能性分布の中心、即ち第１３図（Ｑ）のハッチン
グ領域の重心となる． 第１３図（Ｒ）および（Ｓ）は可能性分布の重心を求め
る方法について示している。即ち、まず初めに第１３図
（Ｒ）に示すように第１３図（Ｑ）のハンチング領域の
輪郭を関数Ｆ　（ＫＯＳ）の形で表わす。次いで第１３
図（Ｓ）に示すように次このようにして求められたＧ０
が補正係数ＫＯＣとなる． 第１１図に示す各メンバシップ関数および第１２図（Ａ
）に示すルールは予めＲＯＭ　２２内に記憶されている
。従って第６図のステップ８７ではこれらのメンバシッ
プ関数およびルールから各偏差ΔＤｌ’ｌ　ΔＧｒ＋　
Δ■，に基いて関数Ｆ　（ＫＯＳ）を算出する．次いで
ステップ８８ではこの間数Ｆ　（ＫＯＳ）から重心を求
めてＫＯＳとする。次いでステップ８９ではカウンタＣ
がクリアされ、ΣＤｒ，ΣＧｒ．　　Σ■１が零とされ
る。次いでステップ９０では計測完了フラグがリセット
され、次いでステップ９１において計測開始フラグがリ
セットされる。

一方、アイドリング状態でないとき、或いはアイドリン
グ状態となってから一定時間経過していないときはステ
ップ９２に進んで各カウンタＣ．ＣＩ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ
４がクリアされ、ＶｍａｘＶｍｉｎ　＋　　ΣＤｒ，　
　ΣＧｒ，　　ΣＶ，，Ｎが零とされる。次いでステッ
プ９１において計測開始フラグがリセットされる． 上述したようにデューティー比の偏差ΔＤ，応答時間比
の偏差ΔＧ１および振幅の偏差ΔＶ．が０２センサ１７
の劣化を適格に表示するがこれらのうちの二つのパラメ
ータ、例えばΔＤ．．とΔＧ、のみによっても０２セン
サｌ７の劣化をかなり正確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構或図、第２図は内燃機関の全体図、第
３図はフィードバック補正係数を制御するためのフロー
チャート、第４図は０２センサの出力電圧変化等を示す
線図、第５図は燃料噴射時間を計算するためのフローチ
ャート、第６図から第８図は空燃比を制御するためのフ
ローチャート、第９図はタイムチャート、第ｌＯ図およ
び第１１図はメンバシップ関数を示す線図、第 １２図はルールを示す線図、第１３図はファジィ推論方
法を説明するための線図である。 ５・・・吸気弁、　　　　　７・・・排気弁、１２・・
・燃料噴射弁、　　　１５・・・スロットル弁、１ ７・・・０２センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関排気通路内に配置された酸素濃度検出器の出力信号
   に基いて空燃比が目標空燃比となるように燃料の供給量
   をフィードバック制御する燃料供給制御手段と、該フィ
   ードバック制御を中止すると共に燃料の供給量を予め定
   められた周期で変動せしめて空燃比を目標空燃比に対し
   てリッチ側およびリーン側に交互に変動せしめる空燃比
   変動手段と、空燃比変動手段によって空燃比を変動させ
   たときの酸素濃度検出器の出力信号のリーン信号発生時
   間とリッチ信号発生時間の発生時間比、リーン信号とリ
   ッチ信号の応答時間比および酸素濃度検出器の出力電圧
   の振幅のうちの少くとも二つを計測する計測手段と、上
   記発生時間比、応答時間比および振幅のうちの少くとも
   二つからファジィ推論を用いて上記フィードバック制御
   中における空燃比が目標空燃比となるように燃料供給量
   を増減せしめる燃料供給量増減手段とを具備した内燃機
   関の空燃比制御装置。