JPS63111252A - 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（０□センサ）
を設け、上流側の０．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の０！センサによる空燃比フィー
ドバッ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〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングル０２センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０２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、０２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０２
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０□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０□センサによる空燃比フィードバック制御を
行うダブル０２センサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭５８−４８７５６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Ｏ２センサは、上流側Ｏｔ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０□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０２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０２センサシス
テム）により、上流側０２センサの出力特性のばらつき
を下流側０．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０□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
□センサシステムにおいては、下流側０８センサが案定
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のダブル０□センサシステムにおい
ては、下流側０．センサによる空燃比フィードバック制
御は主に系の全体的な空燃比ずれを修正するように作用
するので、部分的な空燃比ずれに対しては修正不足ある
いは過剰となり易い。

たとえば、減速増量、燃料カット復帰時増量、非同期増
量、低回転軽負荷時の加減速の繰返し時、等のリッチス
パイクに対して修正不足となる。この場合、系の応答速
度すなわち下流側０２センサによる空燃比フィードバッ
ク周期も、機関回転、排気ガス量の影響を受けて遅い領
域にあり、従って、下流側０２センサによる空燃比フィ
ードバック制御による空燃比ずれ修正は間に合わず、触
媒出口にリッチスパイクが発生し、この結果、触媒排気
異臭（ＨｚＳ　、　ＳＯｘ等）の発生原因となる。

また、シングル０□センサシステムでは、触媒排気異臭
対策として、特殊の運転状態、たとえばアイドル運転時
にあって車速か所定値以下もしくは停止後の所定時間の
み、空燃比フィードバック制御定数たとえばスキップ量
Ｒ３Ｒ，ＲＳＬ、積分定数ＫＩＲ，にＩＬを制御空燃比
がリーン側となるように非対称にして空燃比フィードバ
ック制御したり、あるいは空燃比補正係数ＦＡＦを制御
空燃比ガリーン側となるように小さい一定値にホールド
することにより、空燃比をわずかにリーン側に制御して
、減速およびその後の停止時に発生する排気具゛　　臭
を低減させているものがある（参考：特開昭５９−１７
３５３３号公報記載のシングル０２センサシステム）。

このシステムにおいては、個々のばらつき（たとえばＯ
ｔセンサのばらつき）に対して確実なリーン制御できな
い場合があり、また、リーン化し過ぎるためにリーン化
したい範囲外たとえば次の加速状態に移行しても直ぐに
理論空燃比に戻らず、リーンスパイクが発生してＮＯｘ
エミツションが増加する。

従って、本発明の目的は、触媒排気異臭低減要求等のリ
ーン化要求に対して、より確実に狙いのリーン空燃比を
制御可能とするダブル０２センサシステムを提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

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
。

第１図において、排気ガス中の特定成分濃度を検出する
第１、第２の空燃比センサが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、下
流側に、それぞれ、設けられている。制御定数演算手段
は下流側（第２の）の空燃比センサの出力■２に応じて
空燃比フィードバック制御定数たとえばスキップ量Ｒ３
Ｒ、ＲＳＬを演算する。リーン空燃比要求状態判別手段
は機関リーン空燃比要求状態か否かを判別する。この結
果、機関がリーン空燃比要求領域でないときに、第１の
ガード手段が演算された空燃比フィードバック制御定数
ＲＳＲ、ＲＳＬを制御空燃比が理論空燃比に向かうよう
に設けられた第１の許容範囲内にガードし、機関がリー
ン空燃比要求状態であるときに、第２のガード手段が演
算された空燃比フィードバック制御定数ＲＳＲ、ＲＳＬ
を、第１の許容範囲と異なり制御空燃比がリーン側にな
るように設けられた第２の許容範囲内ガードする。空燃
比補正量演算手段は機関がリーン空燃比要求状態でない
ときには第１のガード手段によりガードされた空燃比フ
ィードバック制御定数Ｒ３Ｒ、ＲＳＬ上流側（第１の）
空燃比センサの出力■、とに応じて、また、機関がリー
ン空燃比要求状態であるときには第２のガード手段によ
りガードされた空燃比フィードバック制御定数ＲＳＲ、
ＲＳＬと上流側空燃比センサの出力Ｖ、とに応じて、空
燃比補正１ＦＡＦを演算する。そして、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、触媒排気異臭低減要求等のリーン
化要求に対しては、空燃比フィードバック制御定数のガ
ード範囲が変更される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第３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３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１１ｃ　、　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Ｏ，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。

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、Ｒ
ＡＭ１０５、バックアップＲ＾ｈ１０６、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）を計数して最後にキャリアウ
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１ＴＡＵ
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、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェース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Ｔ　ＨＷ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４図は上流側０□センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正系数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４ｎ＋ｓ毎
に実行される。

ステップ４０１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、暖機増量中、パワー増量
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４２７に進
んで空燃比補正系数ＦＡＦを１．０とする。他方、閉ル
ープ条件成立の場合ステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、上流側０２センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ４０３にてＶｌ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、空燃比がリンチかリーンかを判別する、つまり
、空燃比がリーン（ｖ１≦Ｖ　Ｒｌ　）であれば、ステ
ップ４０４にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が
正か否かを判別し、ＣＤＬＹ　１　＞０であればステッ
プ４０５にてＣＤＬＹ　１を０とし、ステップ４０６に
進む。ステップ４０７　、４０８では、第１のディレィ
カウンタＣＤＬＹ　１を最小値ＴＤＬＬでガードし、こ
の場合、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が最小値
ＴＤＬＩ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ＴＤＬＩ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−ン遅延時間であって、負
の値で定義される。

他方、リッチ（Ｖ＋　＞Ｖ＋＋）であれば、ステップ４
１０にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が負か否
かを判別し、ＣＤＬＹ　１　＜　０であればステップ４
１１にてＣＤＬＹ　１を０とし、ステップ４１２に進む
。ステップ４１３　、４１４では、第１のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ１を最大値ＴＤＲＩでガードし、この場合
、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が最大値ＴＤＲ
Ｉに到達したときにはステップ４１５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
ＴＤＲＩは上流側０．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４１６では、第１の空燃比フラグ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、ステップ４１７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４１８にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋ＥＲＳ
Ｒとスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへ
の反転であれば、ステップ４１９にてＦＡＦ　−ＦＡＦ
−ＩＥＲ５Ｌとスキップ的に減少させる。つまり、スキ
ップ処理を行う。なお、ＥＲＳＲ、ＥＲＳＬは実行スキ
ップ量であり、後述のルーチンで演算されてＲＡＭ１０
５に格納されているものである。

ステップ４１２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４２０　、４２１　。

４２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ４２０に
て、Ｆ１＝“Ｏ”か否かを判別し、Ｆ１＝“Ｏ”（リー
ン）であればステップ４２１にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋Ｋ
ＩＲとし、他方、Ｆ１＝６１”　（リッチ）であればス
テップ４２２にてＰＡＰ　４−ＦＡＦ−ＫＩＬとする。

ここで、積分定数ＫＩＲ（ＫＩＬ）はスキ、プ定数！！
Ｒ３Ｒ。

ＥＲＳＬに比して小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ
（ＫＩＬ）　＜ＥＲＳＲ（ＥＲＳＬ）である、従って、
ステップ４２１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４２２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４１８　、４１９．４２１　、４２２にて演算
された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ４２３　、４２
４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ス
テップ４２５　、４２６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４２８もてこのルーチンは終了する。

第５図は第４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ｏ２センサ１３の出力
により第５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、第１のディレィカウン
タＣＤＬＹ　１は、第５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５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ｔ、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／Ｆｌ’はリッチ遅延時間ＴＤＲＩだけリーン
に保持された後に時刻ｔ２にてリッチに変化する。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（−ＴＤＬＩ）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ｔＳ＋ｔ６＋ｊ？のごとくリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲＩより短い期間で反転すると、第１のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ　１が最大値ＴＤＲＩ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５図（Ｄ）に示す空燃
比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０２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ンク制御
定数としてのスキップ量ＲＳＲ，Ｒ５Ｌ、積分定数ＫＩ
Ｒ、ＫＩＬ遅延時間ＴＤＲＩ　。

ＴＤＬＩ、もしくは上流側０２センサ１３の出力■。

の比較電圧ｖＲ１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、リッチシステム１Ｒ３Ｒ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
ｆｉＲｓＬを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行
でき、他方、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを太き（すると、
制御空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチスキッ
プ量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０．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１Ｒ３Ｌ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０□セン
サ１５の出力に応じてリッチ積分定数ＫＴＲ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ＴＤＲＩ　＞　ＩＪ　−ン遅延時
間（−ＴＤＬＩ）と設定すれば、制御空燃比はリッチ側
に移行でき、逆に、リーン遅延時間（−ＴＤＬＩ）　＞
リッチ遅延時間（ＴＤＲＩ）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、下流側０２センサエ
５の出力に応じて遅延時間ＴＤＲＩ　、　ＴＤＬＩ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□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ＶＩ１１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０２センサ
１５の出力に応じて比較電圧■□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０□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パ・ツ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。

第６図を参照して空燃比フィードバックｊｌｉｌ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６図は下流側０！センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量ＲＳＲ、Ｒ３Ｌ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ＩＳ毎
に実行される。ステ・／プロ０１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
、冷却水温が所定値以下の時、下流側０２センサ１５の
出力信号が一度も反転しない時、下流側０２センサ１５
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。閉ループ条件であればステップ６０２に進み、
閉ループ条件でなければステップ６３９〜６４６に進む
。

ステップ６０２では、下流側０２センサ１５の出力■２
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ６０３にて■２が比
較電圧Ｖｌｌｌたとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別す
、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ＶＩＩ２は触媒コンバータ１４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０２センサ１３の
出力の比較電圧Ｖｌｌ＋より高く設定される。なお、ス
テップ６０３〜６１５は第４図のステップ４０３〜４１
５に相当する。

従って、ステップ６０３での比較結果は遅延時間ＴＤＲ
２、ＴＤＬ２だけ遅延処理されて第２の空燃比フラグＦ
２が設定されることになる。

ステップ６１６では、機関がリーン空燃比要求状態か否
か、たとえば、触媒排気異臭低減対策としてのリーン空
燃比要求状態であるか否かを判別する。なお、次の３条
件が満足された場合に、触媒内が還元雰囲気となって排
気異臭（ｌＩ２ｓ＞が発生すると言われている。すなわ
ち、 （１）触媒温度が高いこと、 （２）排気ガス量が少ない（すなわち、吸入空気量が少
ない）軽負荷領域であること、 （３）制御後の平均空燃比がリッチであること、である
。たとえば、高速走行（条件（１）成立）後のアイドル
運転あるいは車庫入れ運転（条件（２）成立）において
、噴射弁、０□センサ、エアフローメータ等の特性ばら
つき、あるいは減速増量、燃料カット復帰時増量、非同
期噴射等のために条件（３）が成立することがある。こ
のため、特殊の運転状態、たとえばアイドル運転時にあ
って車速か所定値以下もしくは停止後の所定時間をたと
えばリーン空燃比要求状態とする。

リーン空燃比要求状態でなければ、ステップ６１７に進
み、バックアップＲＡＭ１０６より理論空燃比用スキッ
プ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬを読出し、それぞれをｔｌｌｓＲ。

ｔＲｓＬとし、他方、リーン空燃比要求状態であれば、
ステップ６１８に進み、バックアップＲＡＭ１０６より
リーン空燃比用スキップｆｆ１Ｒｓｎ■、　ＲＳＬＩを
読出し、それぞれをｔＲＳＲ、ｔＲＳＬとする。

ステップ６１９では第２の空燃比フラグＦ２が“０”か
否かが判別され、この結果、Ｆ２＝“０”（リーン）で
あればステップ６２０　、６２１に進み、他方、Ｆ２＝
“１”　（リッチ）であればステップ６２２　．６２３
に進む。

ステップ６２０では、ｔＲＳＲ−ｔＲ３Ｒ＋△Ｒ３（一
定イ直たとえば０．０８％）とし、つまり、リッチスキ
ラフｌ　ｔＲＳＲを増大させて空燃比をリッチ側に移行
させ、さらに、ステップ６２１にて、ｔＲＳＬ　−ＬＲ
ＳＬ−△ＲＳとし、つまり、リッチスキップ量ｔＲ３Ｌ
を減少させて空燃比をリッチ側に移行させる。他方、Ｆ
２＝“ｌ”　（リッ≠）のときには、ステップ６２２に
てｔＲＳＲ４−ｔＲＳＲ−△１１５とし、つまり、リッ
チスキップｌ　ｔＲＳＲを減少させて空燃比をリーン側
に移行させ、さらに、ステップ６２３にてＬＲＳＬ　４
−ｔＲ５Ｌ＋△ＲＳとし、つまり、リーンスキップｌ　
ＬＲＳＬを増加させて空燃比をリーン側に移行させる。

上述のごとく演算されたスキップｌ］ｔＲ５Ｒ、ＬＲＳ
Ｌはリーン空燃比要求状態か否かに応じて異なるガード
処理が行われる。

すなわち、リーン空燃比要求状態でなければ、スキップ
量ｔＲＳＲ、ＬＲＳＬ　（＝　Ｒ５Ｒ、ＲＳＬ）は、第
７図に示す上限値ＭＡＸＩ、下限値旧Ｎｌの許容幅にガ
ードされる。これに対し、リーン空燃比要求状態であれ
ば、リッチスキップ量ｔＲ５Ｒ（−Ｒ３ＲＩ）は、第７
図に示す上限値？１ＡＸ２、下限値ＭＩＮ２の許容幅に
、リーンスキップ量ｔＲ３Ｌ　（＝ＲＳＬＩ）は、第７
図に示す上限値ＭＡＸ３、下限値ＭＩＮ３の許容幅にガ
ードされる。

従って、リーン空燃比要求状態であればスキップ量ＲＳ
ＲＩ　、　ＲＳＬＩは空燃比がリーン側に確実に向かう
ように制御される。

すなわち、ステップ６２４にてリーン空燃比要求状態で
なければ、ステップ６２５〜６３１に進む。ステップ６
２５では、リッチスキップ量ｔＲ３Ｒが範囲ＭＩＮＩ〜
Ｍ八×１か否かを判別し、この結果、ｔＲｓＲ＜ＭＩＮ
Ｉのときには、ステップ６２６ニてｔＲＳＲ４−ＭＩＮ
Ｉ　トし、ｔＲＳＲ＞　ＭＡＸＩのときには、ステップ
６２７にてｔＲＳＲ−ＭＡＸＩとする。同様に、ステッ
プ６２８では、リーンスキップ量ｔＲ５Ｌが範囲旧Ｎ１
〜ＭＡＸＩか否かを判別し、この結果ｔＲ５Ｌ＜ＭＩＮ
Ｉのときには、ステップ６２９にてｔＲ３Ｌ←旧Ｎ１と
し、ｔＲｓＬ　＞　ＭＡＸＩのときには、ステップ６３
０にてｔＲＳＬ−ＭＡＸＩとする。

次いで、ステップ６３１では、リッチスキップ量ｔＲＳ
Ｒを理論空燃比用り・ソチスキップＩＲ３Ｒとし、また
、リーンスキップ量ｔＲ５Ｌを理論空燃比用り−ンスキ
ップ量Ｒ３Ｌとする。

他方、ステップ６２４にてリーン空燃比要求状態であれ
ば、ステップ６３２〜６３８に進む。ステップ６３２で
は、リッチスキップ量ｔＲｓＲが範囲ＭＩＮ２〜ＭＡＸ
２か否かを判別し、この結果、ｔＲＳＲ＜旧Ｎ２のとき
には、ステップ６３３にてｔＲ５Ｒ←旧Ｎ２とし、ｔＲ
ＳＲ＞　ＭＡＸ２のときには、ステア　７’６３４４コ
テｔＲ５Ｒ”ＭＡＸ２とする。同様に、ステップ６３５
では、リーンスキップ量ｔＲｓＬが範囲ＭＩＮ３〜ＭＡ
Ｘ３か否かを判別し、この結果ｔＲＳＬ　＜　ＭＩＮ３
のときには、ステップ６３６にてｔＲＳＬ　４−ＭｌＮ
３とし、ｔＲＳＬ　＞　？ＩＡＸ３（７）ときには、ス
テー／プロ３７　ニテｔＲ５Ｌ−ＭＡＸ３とする。

次いで、ステップ６３８では、リッチスキップ量ｔＲｓ
ｌ？をリーン空燃比用リッチスキップ１ｉＲｓＲＩとし
、また、リーンステップ量ｔＲＳＬをリーン空燃比用リ
ーンスキップ量ＲＳＬＩとする。

他方、閉ループ制御でない、すなわちオーブンループ制
御であるステップ６３９〜６４６について説明する。ス
テップ６３９では、バックアップＲＡＭ１０６よりリッ
チスキップ量Ｒ３Ｒを読出し、オーブンループ制御用と
してのリッチスキップ量ｔＲ５Ｒとし、また、バックア
ップＲＡＭ１０６よりリーンスキップ量Ｒ３Ｌを読出し
、オープンループ制御用としてのリーンスキップｉｉ　
ｔＲＳＬとする。すなわち、オーブンループ制御開始直
前のスキップｉ　ＲＳＲ、ＲＳＬをオープンループ制御
用としてのスキップ１ｔＲｓＲ。

ｔＲＳＬとする 上述のごとく設定されたオープンループ制御用としての
スキップ量ｔＲｓＲ、ｔＲＳＬはステップ６４０〜６４
５にて、第７図に示す上限値ＭＡＸＯ〜下限値ＭＩＮＯ
の許容幅にガードされる。この場合、下流側０２センサ
１５による空燃比フィードバック制御は実行されない（
オーブンループ制御）が、上流側０２センサによる空燃
比フィードバック制御が実行された場合の空燃比のずれ
を小さくするために、前述の閉ループ制御時の許容幅Ｍ
ＡＸＩ−ＭＩＮＩに比較して許容幅ＭＡＸＯ−ＭＩＮＯ
は小さく設定される。つまり、ステップ６４０では、リ
ッチスキップ１Ｒ３Ｒが範囲ＭＩＮＯ〜Ｍ＾ＸＯか否か
を判別し、この結果、ｔＲＳＲ＜阿ＩＮＯのときには、
ステップ６４１にてｔＲｓＲ−ＭＩＮＯとし、ｔＲＳＲ
＞　ＭＡＸＯのときには、ステップ６４２にてｔＲＳＲ
−ＭＡＸ２とする。同様に、ステップ６４３では、リー
ンスキップ量ｔＲ３Ｌが範囲ＭＩＮＯ〜ＭＡＸＯか否か
を判別し、この結果ｔＲ３Ｌ＜ＭＩＮＯのときには、ス
テップ６４４　ニテｔＲＳＬ　←ＭＩＮ２とし、ｔＲＳ
Ｌ＞ＭＡＸＯノときには、ステップ６４５にてｔＲＳＬ
−ＭＡＸＯとする。

次いで、ステップ６４６では、リッチスキップ量ｔＲＳ
Ｒを理論空燃比用リッチスキップ１ｌＲ３Ｒとし、また
、リーンスキップ量ｔＲＳＬを理論空燃比用り−ンスキ
ップ量Ｒ３Ｌとする。

そして、各ステップ６３１．６３８．６４６にて演算さ
れたｔＲＳＲ、ｔＲＳＬはステップ６４７にてＥＲＳＲ
、ＥＲＳＲとし、ステップ６４８にてこのルーチンは終
了する。なお、スキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬ、　Ｒ５Ｒ１
，Ｒ５ＬＩはバンクアップＲＡ？１ＩＱ６に格納される
のに対し、スキップ量ｔＲ３Ｒ。

ｔＲＳＬは実行値としてＲＡＭ１０５に格納される。

また、第７図における上限値ＭＡＸＯ〜ｌ’１ＡＸ３、
下限値旧ＮＯ〜ＭＩＮ３は、過渡追従性、空燃比変化に
よるドラビリティの悪化等を考慮して設定される。さら
に、許容幅ＭＩＮ２〜ＭＡＸ２および許容幅ＭＩＮ３〜
ＭＡＸ３の一部を許容幅ＭＩＮＩ−ＭＡＸＩに重複して
設定してもよい。この場合には、リーン空燃比要求状態
に遷移しても実行スキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬが変化しな
いことがある確率で生ずるがその確率は小さい。

第８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８０１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ＲＡ
ＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ　／　Ｎ　
ｅ　（αは定数）とする。ステップ８０２にてＲＡＭ１
０５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。ステップ８０３では、最終噴射量ＴＡＵを
、ＴＡＵ−ＴＡ［ＩＰ　−ＦＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β）
＋γ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る。次いで、ステップ
８０４にて、噴射１ＴＡＵ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８０５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のキャリアウド信号に
よってフリップフロップ１０９がリセフトされて燃料噴
射は終了する。

第９図は第４図、第６図および第８図のフローチャート
によって得られるスキップｉ　ＲＳＬ　、　ＲＳＬ（＝
　ｔＲｓＲ、ｔＲ３Ｌ）を説明するためのタイミング図
である。上流側０２センサト３の出力電圧■１が第９図
（Ａ）に示すごとく変化すると、第４図のステップ４０
３での比較結果は第９図（Ｂ）のごとくなる。第９図（
Ｂ）の比較結果は遅延処理されると第９図（Ｃ）のごと
くなる。この結果、第９図（Ｄ）に示すように、遅延さ
れたリッチとり一ンとの切換え時点で空燃比補正係数Ｆ
ＡＦはＲＳＬもしくはＲＳＬだけスキップする。他方、
下流ｏ２センサ１５の出力電圧ｖ２が第９図（Ｅ）に示
すごとく変化すると、第６図のステップ６０３での比較
結果は第９図（Ｆ）のごとくなり、さらに、遅延処理さ
れると第９図（Ｇ）のごとくなる。リッチスキップ１Ｒ
３Ｒおよびリーンスキップ量Ｒ５Ｌは、第９図（Ｇ）の
遅延された比較結果にもとづいて演算されると第９図（
Ｈ）、（１）のごとくなる。つまり、リーン空燃比要求
状態（り一ン化領域）に移行すると、リーンスキップ量
Ｒ８Ｒは、許容幅ＭＩＮＩ〜ＭＡＸＩから許容幅ＭＩＮ
２〜ＭＡＸ２に移行すると同時に、リーンスキップ４］
Ｒ３Ｌは、許容幅ＭＩＮＩ−ＭＡＸＩから許容幅ＭＩＮ
３〜ＭＡＸ３ニ移行する。この結果、空燃比補正係数Ｆ
ＡＰＩは、第９図（Ｄ）に示すごとく、周波数が小さく
なると共にその平均値も小さくなり、従って、制御空燃
比がリーンとなる。

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ＩＳ毎に行わ
れるのは、空燃比フィードバック制御は応答性の良い上
流側０□センサによる制御を主にして行い、応答性の悪
い下流側０２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０２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、たとえば積分定数、遅延時間
、上流側０２センサの比較電圧■え０等を下流側０２セ
ンサの出力により補正するダブル０２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０□
センサシステムにも本発明を適用し得る。また、スキッ
プ量、積分定数、遅延時間のうち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、スキップｉ　
ＲＳＬ　、　ＲＳＬのうち一方を固定し、他方のみを可
変とすることも、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬのうちの一方
を固定し他方のみを可変とすることも、あるいは遅延時
間ＴＤＲＩ　、　ＴＯＬＬ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殿関を示したが、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・コントロールパルプ（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込まれる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８０１における基本噴射量ＴＡｔｌＰ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８０３にて最終燃料
噴射１１ＴＡＵ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０２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ろ。

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、触媒排気異臭低減
要求等のリーン化要求があった場合には、空燃比フィー
ドバック制御定数のガード値を変更して空燃比フィード
バック制御を実行しつつ制ｊ１空燃比をリーンにしてい
るので、触媒の０２ストレージ効果を有効に作用させて
リーン化を安定させることができ、また、リーン化範囲
外たとえば加速状態に移行したときには、直ちに理論空
燃比近傍の制御が行われ、従って、リーンスパイクも発
生せず、良好なエミッションと触媒排気異臭対策の両立
が可能となる。

【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ＯｔセンサシステムおよびダブルＯ！
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４図、第６図、第８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ャート、第５図は第４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、 第７図は第６図のフローチャートにおけるスキップ量許
容範囲を説明する図、 第９図は第４図、第６図、第９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、 １０・・・制御回路、　　１２・・・触媒コンバータ、
１３・・・上流側（第１の）０２センサ、１５・・・下
流側（第２の）Ｏｆセンサ。 Ｏｌｏ・・・最悪ナシングル０２システム■、１・・ダ
ブル０２システム 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、下流側に、それぞれ設けら
   れ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する第１、第２の
   空燃比センサと、 前記第２の空燃比センサの出力に応じて空燃比フィード
   バック制御定数を演算する制御定数演算手段と、 前記機関がリーン空燃比要求状態か否かを判別するリー
   ン空燃比要求状態判別手段と、 前記機関がリーン空燃比要求状態でないときに前記演算
   された空燃比フィードバック制御定数を制御空燃比が理
   論空燃比に向かうように設けられた第１の許容範囲内に
   ガードする第１のガード手段と、 前記機関リーン空燃比要求状態であるときに前記演算さ
   れた空燃比フィードバック制御定数を、前記第１の許容
   範囲と異なり制御空燃比がリーン側になるように設けら
   れた第２の許容範囲内にガードする第２のガード手段と
   、 前記機関がリーン空燃比要求状態でないときには前記第
   １のガード手段によりガードされた空燃比フィードバッ
   ク制御定数と前記第１の空燃比センサの出力とに応じて
   、また、前記機関がリーン空燃比要求状態であるときに
   は前記第２のガード手段によりガードされた空燃比フィ
   ードバック制御定数と前記第１の空燃比センサの出力と
   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、 該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。 ２、前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とが重複
   していない特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空
   燃比制御装置。 ３、前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とが一部
   重複している特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。 ４、前記空燃比フィードバック制御定数がスキップ制御
   定数である特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空
   燃比制御装置。 ５、前記空燃比フィードバック制御定数が積分制御定数
   である特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比
   制御装置。 ６、前記空燃比フィードバック制御定数が遅延時間であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置。 ７、前記空燃比フィードバック制御定数が前記第１の空
   燃比センサ出力の比較電圧である特許請求の範囲第１項
   に記載の内燃機関の空燃比制御装置。