JPH048284Y2

JPH048284Y2 -

Info

Publication number: JPH048284Y2
Application number: JP19591085U
Authority: JP
Priority date: 1985-12-21
Filing date: 1985-12-21
Publication date: 1992-03-03
Also published as: JPS62105345U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は触媒コンバータの上流側およびそのコ
ンバータ内に空燃比センサ（本明細書では、酸素
濃度センサ（O₂センサ））を設け、上流側のO₂セ
ンサによる空燃比フイードバツク制御に加えて触
媒コンバータ内のO₂センサによる空燃比フイー
ドバツク制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フイードバツク制御（シングル
O₂センサシステム）では、酸素濃度を検出する
O₂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O₂セ
ンサを設け、上流側O₂センサによる空燃比フイ
ードバツク制御に加えて下流側O₂センサによる
空燃比フイードバツク制御を行うダブルO₂セン
サシステムが既に提案されている。このダブル
O₂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O₂センサは、上流側O₂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) 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
にトラツプされているので下流側O₂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つている。

従つて、上述のごとく、２つのO₂センサの出
力にもとづく空燃比フイードバツク制御（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O₂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、排気エミツシヨン特性に直
接影響するのに対し、ダブルO₂センサシステム
では、上流側O₂センサの出力特性が悪化しても、
排気エミツシヨン特性は悪化しない。つまり、ダ
ブルO₂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
な排気エミツシヨンが保証される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のダブルO₂センサシステ
ムにおいては、O₂センサとしては参照ガス（一
般に大気）を必要とするジルコニア型を用いてお
り、従つて、特に、触媒コンバータ下流に位置す
る下流側O₂センサは、車両が河川、沼地、池等
を走行した場合には、参照ガス側に水、泥等が流
入し、この結果、出力低下を招くという問題点が
あつた。しかも、上述の下流側O₂センサは低温
側に位置しているために未然ガスの影響を受易
く、従つて、正確な理論空燃比を検出できないと
いう問題点もあつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の目的は、水、泥等が流入した場合にも
O₂センサの出力低下を招くことなく、しかも、
正確な理論空燃比の検出ができるダブルO₂セン
サシステムを提案することであり、その構成は、
上記下流側O₂センサとして半導体式O₂センサを
用い、この半導体式O₂センサを高温側の触媒コ
ンバータ内に設けたことにある。

なお、ジルコニア型O₂センサを触媒コンバー
タ特にその中央部に設けることは、素子長を大き
くしなければならず、このため、熱歪みが生じ、
自動車の場合に約50℃／ｓという熱的衝撃に耐え
られないと共に、素子のシーリングたとえばタル
ク、Cuパツキンが耐熱性でないということから、
不可能である。

〔作用〕

半導体式O₂センサは、ジルコニア型のものに
比して、参照ガスが不要であること、検出部とセ
ンサのハウジング取付部との間隔の自由度がある
ことから、触媒コンバータ内に設けることがで
き、これにより、水、泥等が流入しても出力低下
はなく、また、触媒コンバータの触媒温度の影響
で活性化し易く、従つて、正確な理論空燃比の検
出が可能となる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案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１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つて、ポテ
ンシヨ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。デイストリビユータ
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エイス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ポ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のシリンダブロツクのウオー
タジヤケツト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THW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１
０１に供給されている。

排気マニホールド１１より下流側の排気系に
は、排気ガス中の３つの有害成分HC，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１２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の中には第２の
O₂センサ１４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、O₂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ツチ
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。

ここで、上流側O₂センサ１３はジルコニア型
を用い、触媒内O₂センサ１４は半導体式を用い
る。なお、触媒内O₂センサ１４にはその素子温
を使用可能領域にするためにヒータが設けられて
いる。

制御回路１０は、たとえばマイクロコンピユー
タとして構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力
インターフエイス１０２，CPU１０３の外に、
ROM１０４，RAM１０５、バツクアツプRAM
１０６、クロツク発生回路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、フリツプフロツプ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にプリセツトされると共に
フリツプフロツプ１０９もセツトされる。この結
果、駆動回路１１０が燃料噴射弁７に付勢を開始
する。他方、ダウンカウンタ１０８がクロツク信
号（図示せず）を計数して最後にそのキヤリアウ
ト端子が“１”レベルとなつたときに、フリツプ
フロツプ１０９がセツトされて駆動回路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、
従つて、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。

さらに、制御回路１０において、１１１は触媒
内O₂センサ１４のヒータの通電を行う駆動回路
であつて、たとえば触媒内O₂センサ１４の素子
温が低いときにはその出力信号がローレベルにあ
る場合、触媒内O₂センサ１４の出力レベルがロ
ーレベルのときにヒータ通電を行うようにする。

なお、CPU１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変
換器１０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インター
フエイス１０２がクランク角センサ６のパルス信
号を受信した時、クロツク発生回路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変換ルーチンによつて取込まれてRAM
１０５の所定領域に格納される。つまり、RAM
１０５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毎の割込みによつ
て演算されてRAM１０５の所定領域に格納され
る。

第３図は第１図の触媒内O₂センサ１４の外観
図、第４図はその断面図である。第３図、第４図
を参照して触媒内O₂センサ１４を説明すると、
検出部としての酸化物半導体素子１４１およびヒ
ータ（図示せず）を外部にセンサ取付用フランジ
１４２ａおよびガス交換用の孔１４２ｂを有する
中空円筒体ハウジング１４２に挿入し、無機質系
接着剤１４３を用いて固定する。そして、検出部
の出力端子、ヒータ端子およびアースにそれぞれ
接続されたワイヤ１４４，１４５，１４６をセラ
ミツク製碍子管１４７を介してハウジング１４２
から外部へ引き出してある。これらワイヤ１４
４，１４６は制御回路１０に接続され、ワイヤ１
４５は接地物体へ接続される。このような半導体
式O₂センサはたとえば特開昭55−124057号公報
に記載されており、上述のごとく、ジルコニア型
のものに比して、参照ガスが不要であり、また、
検出部とセンサのハウジング取付部との間隔の自
由度があるという利点を有する。

第５図〜第７図は触媒内O₂センサ１４の取付
け配置を説明するためのものである。なお、第５
図は触媒コンバータ１２の外観図、第６図はその
後方から見た外観図、第７図はその内部を示す図
である。この場合、触媒コンバータ１２はシング
ルベツトモノリス触媒を搭載しているものとす
る。このように、触媒内O₂センサ１４の先端は
モノリス触媒の中心位置に配置される。なお、こ
の場合、触媒温CCoセンサも内蔵される。

また、触媒コンバータ１２がダブルベツドモノ
リス触媒を搭載している場合には、第８図に示す
ごとく、触媒内O₂センサ１４は第１段目のモノ
リス触媒と第２段目のモノリス触媒との間の間隙
に設けられ、触媒内O₂センサ１４の先端は触媒
コンバータ１２の中央部に配置される。

このようにして、触媒内O₂センサ１４の先端
を触媒コンバータ１２の中央部に設置すると、触
媒内O₂センサ１４の早期の活性化が達成される。
つまり、第９図に示すように、たとえば０から60
Km／ｈ定常走行を行つた場合には、触媒コンバー
タ１２内のａ，ｂ，ｃ点での温度上昇度に相違が
あり、中央部であるａ点の温度上昇が最も早いか
らである。従つて、触媒コンバータ１２内の中央
部にその先端が設けられた触媒内O₂センサ１４
は早期に活性化されて正確な理論空燃比の検出が
可能となる。

また、第１０図に示すごとく、触媒コンバータ
１２の上流では、H₂，CO，HC等の未燃ガスの
影響があるために上流側O₂センサ１３の出力特
性は正確な理論空燃比（λ＝１）を検出できない
が、触媒コンバータ１２の近傍もしくは下流側で
は未然ガスの影響がないために触媒内O₂センサ
１４の出力特性は良好に保持され正確な理論空燃
比を検出できる。

第１１図は上流側O₂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
燃比フイードバツク制御ルーチンであつて、所定
時間たとえば4ms毎に実行される。

ステツプ1101では、上流側O₂センサ１３によ
る空燃比の閉ループ（フイードバツク）条件が成
立しているか否かを判定する。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、上流側O₂セン
サ１３の出力信号が一度も反転していない時、燃
料カツ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、ステツプ1127
に直接進む。他方、閉ループ条件成立の場合はス
テツプ1102に進む。

ステツプ1102では、上流側O₂センサ１３の出
力V₁をＡ／Ｄ変換して取込み、ステツプ1103に
てV₁が比較電圧V_R1たとえば0.45V以下か否かを
判別する、つまり、空燃比がリツチかリーンかを
判別する。リーン（V₁≦V_R1）であれば、ステツ
プ1104にて第１のデイレイカウンタCDLY１が正
か否かを判別し、CDLY１＞０であればステツプ
1105にて第１のデイレイカウンタCDLY１を０と
する。ステツプ1106では、第１のデイレイカウン
タCDLY１を１減少させ、ステツプ1107にて
CDLY１＜TDL１か否かを判別する。なお、
TDL１は上流側O₂センサ１３の出力においてリ
ツチからリーンへの変化があつてもリツチ状態で
あるとの判断を保持するためのリーン遅延時間で
あつて、負の値で定義される。従つて、ステツプ
1107にてCDLY＜TDL１のときのみ、ステツプ
1108にてCDLY←TDL１とし、ステツプ1109に
て空燃比フラグＦ１を“０”（リーン状態）とす
る。他方、ステツプ1103にてリツチ（V₁＞V_R1）
であれば、ステツプ1110にて第１のデイレイカウ
ンタCDLY１が負か否かを判別し、CDLY１＞０
であればステツプ1111にて第１のデイレイカウン
タCDLY１を０とする。ステツプ1112では、第１
のデイレイカウンタCDLY１を０増加させ、ステ
ツプ1113にてCDLY１＞TDR１か否かを判別す
る。なお、TDR１は上流側O₂センサ１３の出力
においてリーンからリツチへの変化があつてもリ
ーン状態であるとの判断を保持するためのリツチ
遅延時間であつて、正の値で定義される。従つ
て、ステツプ1113にてCDLY＞TDR１のときの
み、ステツプ1115にてCDLY←TDR１とし、ス
テツプ1115にて空燃比フラグＦ１を“１”（リツ
チ状態）とする。

ステツプ1116では、空燃比フラグＦ１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、ステツプ1117に進み、リツチか
らリーンへの反転か（Ｆ１＝“０”）、リーンから
リツチへの反転かを（Ｆ１＝“１”）を判別する。
リツチからリーンへの反転であれば、ステツプ
1118にてFAF←FAF＋RSRとスキツプ的に増大
させ、逆に、リーンからリツチへの反転であれ
ば、ステツプ1119にてFAF←FAF＋RSLとスキ
ツプ的に減少させる。つまり、スキツプ処理を行
う。

ステツプ1116にて空燃比フラグＦ１の符号が反
転していなければ、ステツプ1120，1121，1122に
て積分処理を行う。つまり、ステツプ1120にて、
Ｆ１＝“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステツプ1121にてFAF←FAF＋KL
とし、他方、Ｆ１＝“０”（リツチ）であればステ
ツプ1122にてFAF←FAF＋KIとする。ここで、
積分定数KIはスキツプ定数RSR，RSLに比して
十分小さく設定してあり、つまり、KI＜RSR
（RSL）である。従つて、ステツプ1121はリーン
状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々に増大さ
せ、ステツプ1122はリツチ状態（Ｆ１＝“１”）で
燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステツプ1118，1119，1121，1122にて演算され
た空燃比補正係数FAFはステツプ1123，1124に
て最小値たとえば0.8にてガードされ、また、ス
テツプ1125，1126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
御してオーバリツチ、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、ステツプ1127にてこのルーチンは終了
する。

第１２図は第１１図のフローチヤートによる動
作を補足説明するタイミング図である。上流側
O₂センサ１３の出力により第１２図Ａに示すご
とくリツチ、リーン判別の空燃比信号Ａ／Ｆが得
られると、第１のデイレイカウンタCDLY１は、
第１２図Ｂに示すごとく、リツチからリーンもし
くはその逆の変化時点で０に復帰し、リツチ状態
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１２図Ｃに示すごとく、遅延処理
された空燃比信号Ａ／F′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
ツチに変化しても、遅延処理された空燃比信号
Ａ／F′はリツチ遅延時間TDR１だけリーンに保
持された後に時刻t₂にてリツチに変化する。時刻
t₃にて空燃比信号Ａ／Ｆがリツチからリーンに変
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TDL１相当だけリツチに保持され
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t₅，t₆，t₇のごとくリツチ
もしくはリーン遅延時間より短い期間で反転する
と、第１のデイレイカウンタCDLY１が最大値
TDR１もしくは最小値TDL１に到達するのに時
間を要し、この結果、時刻t₈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１
２図Ｄに示す空燃比補正係数FAFが得られる。

次に、触媒内O₂センサ１４による第２の空燃
比フイードバツク制御について説明する。第２の
空燃比フイードバツク制御としては、第１の空燃
比フイードバツク制御定数としてのスキツプ量
RSR，RSL、遅延時間TDR１，TDL１、積分定
数KI（この場合、リツチ積分定数KI1Rおよびリ
ーン積分定数KI1Rを別々に設定する）、もしくは
上流側O₂センサ１３の出力V₁の比較電圧V_R1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、リツチスキツプ量RSRを大きくす
ると、制御空燃比をリツチ側に移行でき、また、
リーンスキツプ量RSLを小さくしても制御空燃
比をリツチ側に移行でき、他方、リーンスキツプ
量RSLを大きくすると、制御空燃比をリーン側
に移行でき、また、リツチスキツプ量RSRを小
さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。
従つて、触媒内O₂センサ１４の出力に応じてリ
ツチスキツプ量RSRおよびリーンスキツプ量
RSLを補正することにより空燃比が制御できる。
また、リツチ遅延時間TDR１＞リーン遅延時間
TDL１と設定すれば、制御空燃比はリツチ側に
移行でき、逆に、リーン遅延時間（TDL１）＞リ
ツチ遅延時間（TDL１）と設定すれば、制御空
燃比はリーン側に移行できる。つまり、触媒内
O₂センサ１４の出力に応じて遅延時間TDR１，
TDL１を補正することにより空燃比が制御でき
る。さらにまた、リツチ積分定数KI１Ｒを大き
くすると、制御空燃比をリツチ側に移行でき、ま
た、リーン積分定数KI１Ｌを小さくしても制御
空燃比をリツチ側に移行でき、他方、リーン積分
定数KI１Ｌを大きくすると、制御空燃比をリー
ン側に移行でき、また、リツチ積分定数KI１Ｒ
を小さくしても制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従つて、触媒内O₂センサ１４の出力に応じ
てリツチ積分定数KI１Ｒおよびリーン積分定数
KI１Ｌ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_R1を大きくすると制
御空燃比をリツチ側に移行でき、また、比較電圧
V_R1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行
できる。従つて、触媒内O₂センサ１４の出力に
応じて比較電圧V_R1を補正することにより空燃比
が制御できる。

第１３図および第１４図を参照して空燃比フイ
ードバツク制御定数としてのスキツプ量を可変に
したダブルO₂センサシステムについて説明する。

第１３図は触媒内O₂センサ１４の出力にもと
づいてスキツプ量RSR，RSLを演算する第２の
空燃比フイードバツク制御ルーチンであつて、所
定時間たとえば1s毎に実行される。ステツプ1301
では、触媒内O₂センサ１４による閉ループ条件
か否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値
以下の時、触媒内O₂センサ１４の出力信号が一
度も反転しなと時、触媒内O₂センサ１４が故障
している時、過渡運転時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。閉ループ条件でなければステツプ
1329に直接進む。

ステツプ1301にて閉ループ条件が成立した場合
には、ステツプ1302にて触媒内O₂センサ１４の
出力V₂をＡ／Ｄ変換して取込み、ステツプ1303
にてV₂が比較電圧V_R2たとえば0.55V以下か否か
を判別する。つまり、空燃比がリツチかリーンか
を判別する。なお、比較電圧V_R2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
考慮して触媒内O₂センサ１４の出力の比較電圧
V_R1より高く設定される。

ステツプ1304〜1315は第１１図のステツプ1104
〜1115と同様、空燃比判定結果を遅延処理するた
めのものである。すなわち、リツチ遅延時間
TDR２、リーン遅延時間TDL２をもとに空燃比
フラグＦ２が設定される。

ステツプ1316にて空燃比フラグＦ２により遅延
処理後の空燃比を判別する。この結果、Ｆ２＝
“０”（リーン）であればステツプ1317〜1322に進
み、他方、Ｆ２＝“１”（リツチ）であればステツ
プ1323〜1328に進む。

ステツプ1317では、RSR←RSR＋ΔRS（一定値
たとえば0.08％）とし、つまり、リツチスキツプ
量RSRを増大させて空燃比をリツチ側に移行さ
せる。ステツプ1318，1319ではRSRを最大値
MAXたとえば6.2％にてガードする。さらに、ス
テツプ1320にてRSL←RSL−ΔRSとし、つまり、
リツチスキツプ量RSLを減少させて空燃比をリ
ツチ側に移行させる。ステツプ1321，1329では、
RSLを最小値MINたとえば2.5％にてガードす
る。

他方、Ｆ２＝“１”（リツチ）のときには、ステ
ツプ1323にてRSR←RSR−ΔRSとし、つまり、
リツチスキツプ量RSRを減少させて空燃比をリ
ーン側に移行させる。ステツプ1324，1325では、
RSRを最小値MINにてガードする。さらに、ス
テツプ1326にてRSL←RSL＋ΔRS（一定値）と
し、つまり、リーンスキツプ量RSLを増加させ
て空燃比をリーン側に移行させる。ステツプ
1327，1328では、RSLを最大値MAXにてガード
する。

上述のごとく演算されたRSR，RSLはRAM１
０５に格納された後に、ステツプ1326にてこのル
ーチンは終了する。

なお、空燃比フイードバツク中に演算された
FAF，RSR，RSLは一旦他の値FAF′，RSR′，
RSL′に変換してバツクアツプRAM１０６に格納
することもでき、これにより、再始動時等におけ
る運転性向上にも役立つものである。第１３図に
おける最小値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イの悪化が発生しな
いレベルの値である。

このように、第１３図のルーチンによれば、触
媒内O₂センサ１４の出力がリーンであれば、リ
ツチスキツプ量RSRが徐々に増大され、且つリ
ーンスキツプ量RSLが徐々に減少され、これに
より、空燃比はリツチ側へ移行される。また、触
媒内O₂センサ１４の出力がリツチであれば、リ
ツチスキツプ量RSRが徐々に減少され、且つリ
ーンスキツプ量RSLが徐々に増大され、これに
より、空燃比はリーン側へ移行される。

第１４図は噴射量演算ルーチンであつて、所定
クランク角毎たとえば360°CA毎に実行される。
ステツプ1401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TAUPを演算する。たとえばTAUP←
KQ／Ne（Ｋは定数）とする。ステツプ1402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。ステツプ1403
では、最終噴射量TAUを、 TAU←TAUP・FAF・（１＋FWL＋
α）＋β により演算する。なお、α，βは他の運転状態パ
ラメータによつて定まる補正量である。次いで、
ステツプ1404にて、噴射量TAUをダウンカウン
タ１０８にセツトすると共にフリツプフロツプ１
０９をセツトして燃料噴射を開始させる。そし
て、ステツプ1405にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射量TAUに相当する
時間が経過すると、ダウンカウンタ１０８のキヤ
リアウト信号によつてフリツプフロツプ１０９が
リセツトされて燃料噴射は終了する。

なお、第１の空燃比フイードバツク制御は4ms
毎に、また、第２の空燃比フイードバツク制御は
1s毎に行われるのは、空燃比フイードバツク制御
は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、応答性の悪い触媒内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イード
バツ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、等を触媒内O₂センサの出力に
より補正するダブルO₂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O₂
センサシステムにも本考案を適用し得る。また、
スキツプ量、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、スキツプ量RSR，RSLのうちの一方を
固定し、他方のみを可変とすることも、遅延時間
TDR１，TDL１のうちの一方を固定し他方のみ
を可変とすることも、あるいはリツチ積分定数
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
はスロツ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、キヤブレタ式内燃機関にも本考案を適用し
得る。たとえば、エレクトリツク・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、エレクトリツク・
ブリード・エア・コントロールバルブによりキヤ
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、等に本考案を適用し得
る。この場合には、ステツプ1401における基本噴
射量TAUP相当の基本燃料噴射量がキヤブレタ
自身によつて決定され、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、ステツプ1403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O₂センサを用いたが、COセンサ、リーンミク
スチヤ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ユータ
すなわちデイジタル回路によつて構成されている
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考案によれば、触媒内
O₂センサは、水、泥等が流入しても出力低下は
なく、また、触媒コンバータの触媒温度の影響で
活性化し易く、従つて、正確な理論空燃比の検出
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案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２図はシング
ルO₂センサシステムおよびダブルO₂センサシス
テムを説明する排気エミツシヨン特性図、第３図
は第１図の触媒内O₂センサの外観図、第４図は
第３図の断面図、第５図は第１図の触媒コンバー
タの外観図、第６図は第５図の後方から見た外観
図、第７図、第８図は第５図の内部を示す図、第
９図は第１図の触媒コンバータ内の温度特性を示
すグラフ、第１０図はO₂センサの出力特性を示
すグラフ、第１１図、第１３図、第１４図は第３
図の制御回路の動作を説明するためのフローチヤ
ート、第１２図は第１１図のフローチヤートを補
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
……デイストリビユータ、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（第１の）O₂センサ、１
４……触媒内（第２の）O₂センサ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化
のための触媒コンバータの上流側および該触媒
コンバータの中に、それぞれ、第１、第２の空
燃比センサを設け、少なくとも該第２の空燃比
センサを半導体式空燃比センサにより構成し、
前記第１の空燃比センサによる空燃比フイード
バツク制御と共に前記第２の空燃比センサによ
る空燃比フイードバツク制御を行うようにした
内燃機関の空燃比制御装置。２前記第２の空燃比センサを前記触媒コンバー
タの中央部に設けた実用新案登録請求の範囲第
１項に記載の空燃比制御装置。