JPS63120835A

JPS63120835A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS63120835A
Application number: JP61264886A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Masui; 孝年増井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-11-08
Filing date: 1986-11-08
Publication date: 1988-05-25
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0718366B2; US4817383A

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のｏ２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ｏ２センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０□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Ｏｔ
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０２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０□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
Ｏｘ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０□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
ラップされているので下流側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０□センサシス
テム）により、上流側０．センサの出力特性のばらつき
を下Ｋｐ　（！’Ｊ　Ｏｚ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、０２センサ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０２センサシステムにおいては、下流側Ｏ！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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のダブル０２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制御量たとえばスキップ量、積分
定数、遅延時間、比較電圧には、過渡追随性、空燃比変
動によるドライバビリティの悪化等を考慮して一定のガ
ード値が設けられている。この場合、触媒が新品であっ
て十分活性化しているときあるいは低吸入空気量域では
、触媒のＯｘストレージ効果により、第３図に示すごと
く、下流側０□センサの出力のリッチからリーンおよび
リーンからリッチへの反転周期は長くなり、他方、触媒
が古くて十分活性化されな（なったりあるいは高吸入空
気量域では、第４図に示すごとく、下流側０２センサの
出力の反転周期は短かくなる。ここで、下流側０２セン
サの反転周期が短かい場合に合せて単位時間当りの空燃
比制御量を決定したとすると、反転周期が短い条件下で
は、充分に空燃比補正が行われずエミッションが悪化す
る。また反転周期が短かい場合に合せて単位時間当りの
空燃比制御量を決定したとすると反転周期が長い条件下
では過度な空燃比補正が短時間でなされるためすぐに予
め設定しであるガード値に達してしまう。この結果、空
燃比の急激な変化への追惰性が損われエミッションが悪
化するという問題点があった。

なお、上記問題点を解決するために下流側０□センサの
出力による空燃比制御量の更新割合を低吸入空気量域で
は小さくすることを試みているが、この場合、触媒が劣
化して０．ストレージ効果が期待できないような場合に
は、空燃比の補正が間に合わず、この結果、エミッショ
ンの悪化を招くことになり、これだけでは不充分であっ
た。

従って、本発明の目的は、下流側０□センサの出力の反
転周期が大きくなったときには空燃比制御量の過補正を
未然に防止して過渡追随性の低下、ドライバビリティの
悪化、エミッションの悪化等を防止することにある。

〔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。空燃比制御量演算
手段は下流側（第２の）空燃比センサの出力ｖ２に応じ
て空燃比制御量たとえばスキップｆｉｌ　ＲＳＲ、ＲＳ
Ｌを演算し、空燃比調整手段は空燃比制御量および上流
側（第１の）空燃比センサの出力Ｖ、に応じて機関の空
燃比を調整する。他方、反転用ｇ検出手段は下流側空燃
比センサの出力■２のリッチからリーンおよびリーンか
らリッチへの反転周期を検出し、反転周期判別は反転周
期が所定値以上か否かを判別する。

この結果、反転周期が前記所定値以上のときに、停止手
段が下流側空燃比センサによる空燃比制御量の演算を停
止するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、下流側空燃比センサの出力のリッ
チ、リーン反転周期が太き（なったときには、空燃比制
御量の演算が停止される。

なお、空燃比制御量の演算停止により、ダブル空燃比セ
ンサシステムの本来の目的である上流側空燃比センサに
よる平均（中心）空燃比のずれの補正機能が期待できな
（なるが、Ｏｔストレージ効果が十分発揮されている場
合には、若干の空燃比ずれによるエミッシヨンの悪化は
極めて小さく事実上無視できる。

〔実施例〕

始めに、三元触媒のａｔストレージ効果について説明す
ると、三元触媒はＮＯｘ　、　ＣＯ、ＨＣを同時に浄化
するものであり、その浄化率ηを第５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ＮＯ
ｘの浄化率が大きく、リーン側ではＣＯ、ＨＣ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
）。この結果、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は非常に狭＜　　（ｗ＝ｗ、）、
従って、理論空燃比に対する空燃比フィードバック制御
も、本来、この範囲（ｗ、）で行わなければならない。

しかし、三元触媒は、空燃比がリーンのときにはｏ２を
取込み、空燃比がリッチになったときにＣＯ、ＨＣを取
込んでリーンのときに取込まれたｏ２と反応せしめると
いう０□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０□′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。この結果、第５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、制
御可能な空燃比ウィンドウＷは実質的に広＜（ｗ−ｗ、
）なる。

第６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である。第６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ＣＰＵ１
０３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つの有毒成分ＩＣ、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０２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０８セ
ンサ１５が設けられている。

０２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、０２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１
０１、入出力インターフェイス１０２　、ＣＰＵ１０３
の外に、ＲＯＭ１０４　：　ＲＡＭ１０５、バンクアッ
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を制御するだめのものである。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１１ＴＡＵがダウンカウンタ１０８にプリセ
ン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）を計数して最後にそのキャリアウド端子が
“１”レベルとなったときに、プリップフロップ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。

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ｐＪｅ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７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
ク制御ルーチンであって、所定時間たとえば４　ｍ　ｓ
毎に実行される。

ステップ７０１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７２７に進
んで空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とする。なお、ＦＡ
Ｆを閉ループ制御終了直前値としてもよい。

この場合には、ステップ７２８に直接進む。他方、閉ル
ープ条件成立の場合はステップ７０２に進む。

ステップ７０２では、上流側０２センサ１３の出力■、
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ７０３にて■１が比
較電圧■□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（Ｖｔ　≦Ｖ、ＩＩ）であれは、スキ
ップ７０４にてディレィカウンタＣＤＬＹが正か否かを
判別し、ＣＤＬＹ＞Ｏであればステップ７０５にてＣＤ
ＬＹをＯとし、ステップ７０６に進む。

ステップ７０６では、ディレィカウンタＣＤＬＹを１減
算し、ステップ７０７　、７０８にてディレィカウンタ
ＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードする。この場合、ディ
レィカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したときに
はステップ７０９にて第１の空燃比フラグＦ１を“０”
　（リーン）とする。なお、最小（ｆＴＤＬは上流側０
□センサ１３の出力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リ
ーン遅延時間であって、負の値で定義される。他方、リ
ッチ（Ｖ　Ｉ＞　Ｖ　Ｒ１）であれば、ステップ７１０
にてディレィカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、Ｃ
ＤＬＹ＜　Ｏであればスキップ７１１にてＣＤＬＹを０
とし、ステップ７１２に進む。

ステップ７１２ではディレィカウンタＣＤＬＹを１加算
し、ステップ７１３　、７１４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、ディレ
ィカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到達したときには
ステップ７１５にて第１の空燃比フラグＦ１を“ｌ”　
（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤＲは上流側０２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７１６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７１７にて、第１の空燃比フラグＦ１の値
により、リッチからり−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７１８にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋ＲＳＲ
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７１９にてＦＡＦ　４−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７１２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７２０　、７２１　。

７２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ７２０に
て、Ｆ１＝″Ｏ”か否かを判別し、Ｆ１＝″０３（リー
ン）であればステップ７２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”　（リッチ）であればステ
ップ５２２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋にＩＬとする。

ここで、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはステップ定数Ｒ３Ｒ
。

ＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、にＩ
Ｒ（ＫＩＬ）　＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ス
テップ７２１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７２２はリッチ状態（Ｆ
１＝“１”）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ７１８　、７１９　、７２１　、７２２にて演
算された空燃比補足係数ＦＡＦはステップ７２３　、７
２４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、
ステップ７２５　、７２６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７２８にてこのルーチンは終了する。

第８図は第７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（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、ディレィカウンタ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だけリーンに保持され
た後に時刻１ｔにてリッチに変化する。時刻ｔ３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
り一ンに変化する。しかし空燃比信号Ａ／Ｆ’が時刻Ｌ
Ｓ＋　　ｔｈ　ｌ　ｔ、のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲ
の短い期間で反転すると、ディレィカウンタＣＤＬＹが
最大値ＴＤＨ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８図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得ら
れる。

次に、下流側０□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Ｒ３Ｒ、ＲＳＬ　、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■１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ＦＡＦ　２を導入するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップＩＲ３Ｒ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
ＩＲ８Ｌ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１ｉＲ３Ｌ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Ｒ５Ｒ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ｏｔ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
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＞リーン
遅延時間（−ＴＤＬ）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（−ＴＤＬ）＞
リッチ遅延時間（ＴＤＲ）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Ｏｔ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Ｖｌ
ｌｌ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■□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０２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。

第９図を参照して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ＯＸセンサシステムに
ついて説明する。

第９図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量ＲＳＲ、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５１２
ｍ　ｓ毎に実行される。ステップ９０１では、下流側０
．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０２センサ１３による閉ループ条件不成
立、下流側０２センサ１５の出力信号が一度も反転しな
い時、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
ければステップ９２３　、９２４に進み、スキップ量Ｒ
ＳＲ，ＲＳＬを前回値Ｒ５Ｒ−＋、ＲＳＬ１１−ｔとす
る。つまり、スキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬは閉ループ制御
終了直前値とする。また、スキップ３１　ＲＳＲ、ＲＳ
ＬをバックアップＲＡＭ１０６の学習値としてもよい。

閉ループであれば、ステップ９０２に進み、下流側Ｏｆ
センサ１５の出力Ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込む０次いで
、ステップ９０３にて■２が比較電圧■ｏたとえば０．
５５　ｖ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■。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
て上流側ｏ２センサ１３の出力の比較電圧ＶＲＩより高
（設定されているが、この設定は任意でもよい。

ステップ９０３にて■２≦Ｖ＊ｚ（リーン）であればス
テップ９０４に進み、第２の空燃比フラグＦ２を“０”
とし、逆に、Ｖ２　＞Ｖｓｚ　（リッチ）であればステ
ップ９０５に進み、第２の空燃比フラグＦ２を“１”と
する。

ステップ９０６では、第２の空燃比フラグＦ２が反転し
たか否か、すなわち下流側０□センサ１５の出力■２が
反転したか否かを判別する。反転していればステップ９
０７に進み、時間計測用カウンタＣをＯとしてスーテッ
プ９１０に進む、他方、反転していなければ、ステップ
９０８に進み、カウンタＣを１歩進させることにより、
下流側０２センサ１５の出力■２のリッチからリーンへ
およびその逆の反転周期を計測する。次いで、ステップ
９０９にて、カウンタＣ≧１４か否か、すなわち、反転
周期が所定値（たとえば７３程度）以上か否かを判別す
る。この結果、Ｃ〈１４であればステップ９１０に進む
が、Ｃ≧１４であればステップ９２３゜９２４に進む。

つまり、下流側ｏ２センサ１５の出力■２の反転周期が
著しく長くなると、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質的に停止される。

ステップ９１０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−“Ｏ”（リーン）
であればステップ９１１〜９１６に進み、他方、Ｆ２＝
“１゛　（リッチ）であればステップ９１７〜９２２に
進む。

ステップ９１１では、ＲＳＲ←Ｒ５Ｒ＋△Ｒ３とし、つ
まり、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを増大させて空燃比をリ
ッチ側に移行させる。ステップ９１２　、９１３では、
Ｒ２Ｈを最大値ＭＡＸたとえば６．２％にてガードする
。さらに、ステップ９１４にてＲＳＬ−ＲＳＬ−△Ｒ３
とし、つまり、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを減少させて空
燃比をリッチ側に移行させる。ステップ９１５　、９１
６では、ＲＳＬを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガ
ードする。

他方、ステップ９１０にてＦ２＝“１”　（す・ソチ）
のときには、ステップ９１７にてＲ３Ｒ←ＲＳＲ−ΔＲ
Ｓとし、つまり、リッチスキップ１１Ｒ８Ｒを減少させ
て空燃比をリーン側に移行させる。ステップ９１８　、
９１９ではＲ２Ｈを最小値ＭＩＮにてガードする。さら
に、ステップ９２０にてＲＳＬ　−ＲＳＬ−ΔＲ３とし
、つまり、リーンスキップｆｉＲ５Ｌを増大させて空燃
比をリーン側に移行させる。ステップ９２１　、９２２
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Ｒ２Ｈ、ＲＳＬは、ＲＡＭ１０
５に格納された後に、ステップ９２５にてこのルーチン
は終了する。

なお、空燃比フィードバック中に演算されたＦＡＦ　、
　Ｒ２Ｈ、ＲＳＬは一旦他の値に変換してバックアップ
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９
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ＭＩＮは空燃比変動に
よるドライバビリティの悪化が発生しないレベルの値で
ある。

第１０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１００１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Ｒ
ＡＩＪＰ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１００２にてＲ
ＡＭ１０５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ
１０４に格納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷ
Ｌを補間計算する。ステップ１００３では、最終噴射量
ＴＡＵを、ＴＡＵ　４−ＴＡＵＰ　−ＰＡＦ　　・（Ｆ
札＋β）＋７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１００４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１０
０５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がリセットされて燃料噴射は終了する。

なお、第」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５１２ｍ５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Ｏｔセンサによる制御を主にして行い、応答
性の悪い下流側Ｏｔ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、たとえば遅延時間、積分定数
、等を下流側０２センサの出力により補正するダブル０
２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、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。

さらにスキップｆｉ　ＲＳＲ、ＲＳＬのうちの一定を固
定し他方のみを可変とすることも、遅延潜時間ＴＤＲ。

ＴＤＬのうちの一方を固定し他方のみを可変とすること
も、あるいはリッチ積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数Ｋ
ＩＬ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・コントロールバル
ブによりキャ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、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ１００１における基本噴射１ＴＡＵＰ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１００３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Ｏｔ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、下流側空燃比セン
サの出力の反転周期が予め定められた値より大きくなっ
た場合には、下流側空燃比センサによる空燃比フィード
バック制御を停止することにより、空燃比制御量たとえ
ばＲＳＲ、ＲＳＬの過補正を未然に防止でき、従って、
過渡追随性の低下、ドライバビリティの悪化、エミッシ
ョンの悪化等を防止できる。

【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０２センサシステムおよびダブルＯｔ
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図および第４図は下流側０２センサの出力の例を示
すタイミング図、第５図は三元触媒の０．ストレージ効果を説明するグラ
フ、第６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７図、第９図、第１０図は第６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８図は第７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。ｌ・・・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）０２センサ。

Claims

【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、該第２の空燃比センサの出力に応じて空燃比制御量を演
算する空燃比制御量演算手段と、該空燃比制御量および前記第１の空燃比センサの出力に
応じて前記機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記第２の空燃比センサの出力のリッチからリーンおよ
びリーンからリッチへの反転周期を検出する反転周期検
出手段と、該反転周期が所定値以上か否かを判別する反転周期判別
手段と、該反転周期が前記所定値以上のときに前記第２の空燃比
センサによる前記空燃比制御量の演算を停止する停止手
段と、を具備する内燃機関の空燃比制御装置。