JPS63195352A

JPS63195352A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS63195352A
Application number: JP2633987A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Demura; 隆行出村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1988-08-12
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2560309B2

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Ｏｔ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Ｏｔ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′４ｆＪ（シングル０□
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、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０□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Ｏｚ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０２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０！センサは、上流側ＯＸ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、稲々の毒が触媒にト
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ｏ２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０□センサの出力特性のばらつき
を下流側０２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、ｏｔ
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０．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
寞センサシステムにおいては、下流側０□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０
８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０：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ＲＳ−Ｌを下流側０２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０□セ
ンサの非活性等により下流側Ｏ！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０２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ねれていた（参照：特開昭
６１−１９２８２８号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、下流側０！センサによる制御定数の可変
制御の停止の条件、すなわち、下流側０３センサによる
空燃比フィードバック制御禁止条件は、冷却水温が所定
温以下である、非アイドル状態である、燃料カット中で
ある、機関始動後下流０２センサ出力が六一度も基準値
を横切っていない等であるために、下流側０！センサの
出力による制御定数の可変制御が再開されても、下流側
０□センサが非活性状態から十分膜しておらず、また、
触媒の０！ストレージ効果の影響もあり、従って、リー
ンからリッチへの出力応答性が極端に遅い場合あるいは
≠下流側０２センサの応答性曳が製品ばらつきや、経時変化等の為遅い場合等がある。

この結果、触媒下流の空燃比は実際にリッチとなっても
、下流側０２センサは暫らくの間のリーン出力を示し、
従って、制御定数はリッチ側に過補正され、制御定数は
上限値もしくは下限値に張りついてしまい、しかもその
影響は長い間残存してしまい、この結果、ＨＣ、Ｃｏエ
ミッションの増大、燃費の悪化等を招くという問題点が
あった。

従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサ（０□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
後の過補正を防止して、ＩＣ、Ｃｏエミッションの増大
、および燃費の悪化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、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、下流側には１
、それぞれ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する第１
、第２の空燃比センサが設けられている。下流側空燃比
フィードバック条件判別手段は下流側（第２の）空燃比
センサによる空燃比フィードバッグ条件が満足されてい
るか否かを判別し、この結果、該空燃比フィードバック
条件が満たされているときに、制御定数更新手段は下流
側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リッチスキップ量Ｒ３Ｒおよびリー
ンスキップ１ｌＲ３Ｌを所定の更新速度ΔＲ５で更新す
る。他方、反転判別手段は下流側空燃比センサの出力Ｖ
！が反転したか否かを判別する。更新速度演算手段は空
燃比フィードバック制御定数ＲＳＲ，ＲＳＬの更新速度
ΔＲＳを空燃比フィードバック条件が満たされた後から
下流側空燃比センサの出力Ｖ２の反転までの間は小さく
（ΔＲ３−ＲＳＩ）、他方、その後は大きく　（ΔＲ３
＝Ｒ３２）する（ＲＳＩ　＜Ｒ５２）　、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ＲＳ
Ｒ。

ＲＳＬおよび上流側（第１の）空燃比センサの出力Ｖ、
に応じて空燃比補正１ｉＦＡＦ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
当初は、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〕

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ｌ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に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ＩＣ、Ｇｏ　、　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ク１
２の上流側には第１のＯ！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。

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、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。

また、吸気通路２のスロットル弁１６には、スロットル
弁１６が全閉か否かを判別するためのアイドルスイッチ
１７が設けられており、この出力信号は制御回路１０の
入出力インターフェイス１０２に供給される。

制御回路ｌＯ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　。

ＲＡＭ１０５、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ｌＯ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１ｔＴＡＵ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７り信号（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、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Ｔ
ＡＵ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
ーチンによって取り込まれて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。

始めに、第４図、第５図のタイミング図を用いて下流側
０２センサ１５の出力Ｖ！による空燃比フィードバック
制御としてのリンチスキップ量Ｒ３Ｒ，リーンスキップ
量Ｒ３Ｌの問題点について説明する。第４図、第５図に
おいて、■１は上流側０．センサ１３の出力、ｖおば下
流側０８センサ１５の出力であり、リッチスキッ′ブ量
Ｒ３Ｒ。

リーンスキップ量Ｒ３Ｌは、下流側０８センサ１５の出
力ｖ３と比較電圧Ｖ□との比較結果に応じて演算され、
空燃比補正係数ＦＡＦは上流側０！センサ１３の出力ｖ
Ｉと比較電圧ｖ１との比較結果およびスキップ量Ｒ５Ｒ
，Ｒ５Ｌに応じて演算される。

第４図は下流側ｏ２センサ１５のリーンからリッチへの
応答性が比較的早い場合を示す。この場合には、下流側
Ｏ！′センサ１５の出力Ｖ工は、下流側Ｏｘセンサによ
る空燃比フィードバック制御開始後、矢印Ｘに示すごと
く、リーンレベル（ローレベル）カラリッチレベル（ハ
イレベル）ニ比較的早く変化するので、リッチスキップ
ＩＲ３Ｒ、リーンスキップ量Ｒ５Ｌは適正レベルに保持
され、従って、空燃比補正係数ＦＡＦは安定なレベルす
なわち理論空燃比相当レベルに保持される。

これに対し、第５図は下流側Ｏｔセンサ１５のリーンか
らリッチへの応答性が比較的遅い場合を示す、この場合
には、下流側０２センサ１５の出力ｖ８は、下流側０２
センサによる空燃比フィードバック制御開始後、矢印Ｙ
に示すごとく、リーンレベル（ローレベル）からリッチ
レベル（ハイレベル）に比較的遅く変化するので、リッ
チスキップ量Ｒ３Ｒ，リーンスキップ量Ｒ３Ｌはリッチ
側に過補正され、従って、空燃比補正係数ＦＡＦはすな
わち理論空燃比相当よりリッチ側レベルとなる。

本発明はこのような下流側０２センサ１５のリーン出力
からリッチ出力への応答性が遅い場合にリッチスキップ
ＩＩＲＳ　Ｒ，リーンスキップ量Ｒ３Ｌのリッチ側過補
正を防止しようとするものであり、このため、下流側Ｏ
ｘセンサ１５による空燃比フィードバック制御開始後か
ら下流側ｏｔセンサ１５の出力Ｖ、の反転（矢印Ｙの時
期）までリッチスキップ１ｉＲ３Ｒ、リーンスキップ量
ＲＳＬの更新速変を小さくすることにより達成するもの
である。

第６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４ｍ毎に実
行される。

ステップ６０１では、上流側０８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（たとえ
ば６０℃）以下の時、機関始動中、始動後場量中、暖機
増量中、加速増量（非同期噴射）中、パワー増量中、上
流側Ｏ！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（すなわち、ＬＬ＝“１”且つ
Ｎｅが所定値以上）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６２７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ｗｉ御終了直前値としてもよい、この場合
には、ステップ６２８に直接進む、また、学習値（バン
クアップＲＡＭ１０６の値）としてもよい、他方、閉ル
ープ条件成立の場合には、ステップ６０２に進む。

ステップ６０２では、上流側０□センサ１３の出力ｖ１
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ６０３にて■１が比
較電圧Ｖｌｌ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。リー
ン（ｖ１≦Ｖｍ＋）であれば、ステップ６０４にてディ
レィカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞
Ｑであればステップ６０５にてＣＤＬＹをＯとし、ステ
ップ６０６に進む、ステップ６０７．６０８では、ディ
レィカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードし、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６０９にて空燃比フラグＦ１を０
″　（リーン）とする。なお、最小値ＴＤＬは上流側０
冨センサ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
り一ン遅延時間であって、負の値で定義される。他方、
リッチ（ｖｇ＞ｖ□）であれば、ステップ６１０にてデ
ィレィカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ
＜　０であればステップ６１１　ニテｃＤＩＪを０とし
、ステップ６１２に進む、ステップ６１３．６１４では
、ディレィカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードし
、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６１５にて空燃比フラグＦ
１を“ｌ”　（リッチ）とする、なお、最大値ＴＤＲ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６１６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
テップ６１７にて、空燃比フラグＦｌの値により、リッ
チからリーンへの反転が、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６１８にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋Ｒ５Ｒ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６１９にてＦＡＦ←ＦＡＦ−Ｒ５Ｌ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６１６にて空燃比フラグＦｌの符号が反転していな
ければ、ステップ６２０，６２１．６２２にて積分処理
を行う。つまり、ステップ６２０にて、Ｆｌ−“θ′″
が否かを判別し、Ｆｌ−”０”　（リーン）であればス
テップ６２１にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ　＋ＫＩＲとし、
他方、Ｆｌ−４１”（リッチ）であればステップ６２２
にてＦＡＦ　４−ＰＡＰ−ＫＩＬとする。ここで、積分
定数ＫＩＲ（ＫＩＬ）はスキップ定数ＲＳＲ，Ｒ９Ｌに
比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩｌ？（Ｋ
ｆＬ）　＜　Ｒ２Ｈ（Ｒ５Ｌ）である。従って、ステッ
プ６２１はリーン状態（Ｆ１＝“Ｏ”）で燃料噴射量を
徐々に増大させ、ステップ６２２はリッチ状態（Ｆｌ−
“１″）で燃料噴射量を徐々に減少させる。ステップ６
１８，６１９゜６２１．６２２にて演算された空燃比補
正係数ＦＡＦはステップ６２３．６２４にて最大値たと
えば１．２にてガードされ、また、ステップ６２５．６
２６にて最小値例えば０．８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が小さくな
り過ぎ、もしくは大き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ーン、オーバリッチにな
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６２８にてこのルーチンは終了する。

第７図は第６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Ｏｚセンサ１３の出力
により第７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７図ＣＢ）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７図（Ｃ）に示すごと（、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十′はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された
後に時刻１ｚ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（−Ｔ
ＤＬ）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％
＋１＆　、１．のどと（リッチ遅延時間ＴＤＲより短い
期間で反転すると、ディレィカウンタ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７図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側Ｏｚ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０２センサ１３の出力ｖＩの比較電圧Ｖ
ｌｌを可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ２を導入するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップ１ｌＲ３Ｒ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
プ量Ｒ３Ｌ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１１Ｒ３Ｒおよびリーンスキップ量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ＫＩ
Ｌ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Ｏｆセンサ１
５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（ＴＤ
Ｒ）と設定すれば、制御′８空燃比はリーン側に移行で
きる。つまり、下流側Ｏｚ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Ｖ□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Ｏｔ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８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０．センサシステムに
ついて説明する。

第８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ＩＳ毎
に実行される。ステップ８０１〜８０３では、下流側０
８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０．センサ１３による閉ループ条件の不
成立（ステップ８０１）に加えて、冷却水温ＴＨＷが所
定値（たとえば７０℃）以下のとき（ステップ８０２）
、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝”ｌ”）のとき（ス
テップ８０３）、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８２２に進み、空燃比反転フラグＦＢ
ｔ−″０１とする。なお、この場合、ＲＳＲ。

ＲＳＬは閉ループ終了直前値に保持される。

下流側０．センサ１５による閉ループ条件成立であれば
、ステップ８０４〜８０６に進み、リッチスキップＩＲ
Ｓ　Ｒ，リーンスキップ量ＲＳＬの更新速度ΔＲ５を演
算する。すなわち、ステップ８０４にて空燃比反転フラ
グＦＢが“０”か否かを判別し、ＦＢ＝　＠０　’″の
ときにはステップ８０５にてΔＲ５−ＲＳＩとし、ＦＢ−“１”のときにはステップ８０６にてΔＲ
５←Ｒ３２とする、ただし、ＲＳＩ＜Ｒ５２である。

次に、ステップ８０７では、下流側０．センサ１５の出
力■２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０９にてｖ
ｔが比較電圧Ｖ１ｇ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
。

ステップ８０８にてＶ、≦Ｖａｔ　（リーン）であれば
ステップ８０９〜８１４ニ進み、他方、ｖ、　＞ｖａｔ
（リッチ）であればステップ８１５〜８２１に進む。

ステップ８０９では、ＲＳＲ４−ＲＳＲ＋ΔＲ５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８１０．８１１ではＲ
ＳＲを最大値ＭＡＸたとえば７．５％にてガードする。

さらに、ステップ８１２にてＲＳＬ←ＲＳＬ　−ΔＲ５
とし、つまり、リッチスキップ量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８１３．８１４
では、ＲＳＬを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガー
ドする。

他方、Ｖ！　＞Ｖ。（リッチ）のときには、ステップ８
１５にてＲＳＲ←Ｒ５Ｒ−ΔＲ５とし、つまり、リッチ
スキップ量Ｒ３Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行
させる。ステップ８１９．８２０では、ＲＳＬを最大Ｍ
ＡＸにてガードする。さらに、ステップ８２１にて空燃
比反転、フラグＦＢを“ｌ”とする。

すなわち、本例の場合は、第２の空燃比フィードバック
制御停止中は、下流側０！センサ１５の出力ｖ２がリー
ンであることを前提とし、第２の空燃比フィードバック
制御条件成立後リッチ出力があれば下流側０□センサ１
５の出力ｖ２が反転したものとみなしている。

なお、ステップ８２１の代わりにステップ８２３直前へ
第２の空燃比フィードバック制御後下流側０：センサ１
５の出力■富が基準値（たとえばＶ　＊ｚ）を横切った
か否かでフラグＦＢを操作してももちろんよい。

上述のごとく演算されたＲＳＲ，ＲＳＬはＲＡＭ１０５
に格納された後に、ステップ８２３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、　
ＲＳＲ，ＲＳＬは一旦他の値ＰＡＰ　’　、ＲＳＲ’　
、ＲＳＬ　’に変化してバックアップＲＡＭ１０６に格
納することもでき、空燃比オーブンループ制御中にこれ
らの値を用いることにより、たとえば再始動時や始動直
後等あるいは０！センサ非活性時等の運転性運動性向上
にも役立つものである。第８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ィの悪
化が発生しないレベルの値である。

第８図のフローチャートをさらに、第９図をも参照して
説明する。

第９図において、時刻ｔ、にて下流側０８センサ１５に
よる空燃比フィードバック制御が開始すると、この時点
では、空燃比反転フラグＦＢは０′″であるので、ステ
ップ８０４でのフローは、ステップ８０５に進み、更新
速度ΔＲ３を小さい値Ｒ５Ｉに設定する。

上述の状態（ＦＢ−“Ｏ”）が持続すると、第９図に示
すごとく、リッチスキップＩ！Ｒ８Ｒは緩慢に増大し、
リーンスキップ量Ｒ３Ｌは緩慢に減少する。スキップ量
Ｒ５Ｒ，Ｒ５Ｌのリッチ側の過補正が抑制される。

次いで、時刻ｔ８にて、下流側０．センサ１５の出力ｖ
８がリーンからリッチへ変化すると、ステップ８０４で
のフローはステップ８０６に進み、更新速度ΔＲ３を大
きな値Ｒ３２に設定する。この結果、スキップ量Ｒ９Ｒ
，ＲＳＬはリーン側に大きく更新され、また、空燃比反
転フラグＦＢは“Ｏ”から＠１”へ反転する。

以後は、下流側ｏ２センサ１５による空燃比フィードバ
ック制御中であれば、空燃比反転フラグＦＢは１１”で
あるので、更新速度は大きく設定される。

このように、第８図のルーチンによれば、第９図の時間
ｔ１〜ｔ８では、スキップ１ｌＲｓＲ，ＲＳＬは、更新
速度Ｒ３Ｉで更新され、時刻ｔ８以降では、大きな更新
速度Ｒ５２で更新される。

なお、第９図において、時間ｔ、−ｔ、も、スキップ量
Ｒ５Ｒ，ＲＳＬを大きな更新速度Ｒ５２で更新すると、
スキップＮＲ５Ｒ，ＲｓＬは点線に示すごとくリッチ側
に過補正され、しかも、その影響は暫くの間残存するの
で、ＩＣ、ＣＯエミッション、燃費の点で不利である。

特に、下流側空燃比フィードバック制御停止中に下流側
空燃比フィードバック制御をホールドし、下流側空燃比
フィードバック制御を再開した時に、その値から制御を
開始するものでは、頻繁な空燃比フィードバック制御の
禁止、許可が繰り返されるたびにｔ、　Ｎｔ、に示す波
線の現象があられれ、制御定数が発散する可能性があり
、好ましくないが本例では、その誤補正を低減し、エミ
ッションの悪化を招かない。

第１０図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角度たとえば、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ＴＡＵＰを
演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎｅ（αは定数
）とする、ステップ１００２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。

ステップ１００３では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ　←ＴＡＵＰ−ＰＡＰ　　・（ＦＷＬ＋β＋１）
＋Ｔにより演算する。なお、β、γ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、スップ１００５にてこ
のルーチンは終了する。なお、上述のごとく、噴射量Ｔ
ＡＵに相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ１０
８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４ａｉｓ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０．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ｖ□等を下流側０冨セン
サの出力により補正するダブルＯｘ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１ｌ
Ｒ５Ｒ，Ｒ５Ｌのうちの一方を固定し、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
ＴＤＲ，ＴＤＬ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における基本噴射量ＴＡＵＰ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
サのリーンからリン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
ションの低減および燃費の向上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０２センサシステムおよびダブルＯｘ
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５図は本発明が解決すべき問題点を説明する
ためのタイミング図、第６図、第８図、第１０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７図は第６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９図は第８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。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）ｏ２センサ、１５・・・
下流側（第２の）０！センサ、１７・・・アイドルスイ
ッチ。

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の空燃比センサによる空燃比フィードバック条件
が満足されているか否かを判別する下流側空燃比フィー
ドバック条件判別手段と、該空燃比フィードバック条件が満たされているときに前
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
ック制御定数を所定の更新速度で更新する制御定数更新
手段と、前記第２の空燃比センサの出力が反転したか否かを判別
する反転判別手段と、前記空燃比フィードバック制御定数の更新速度を、前記
空燃比フィードバック条件が満たされた後から前記第２
の空燃比センサの出力の反転までの間は小さく、他方、
その後は大きくする更新速度演算手段と、前記空燃比フィードバック制御定数および前記第１の空
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。２、前記空燃比フィードバック制御定数は、前記空燃比
フィードバック制御条件が満たされないときは該空燃比
フィードバック制御条件不成立直前の値にホールドされ
た特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御
装置。３、前記更新速度演算手段は、前記第２の空燃比センサ
の出力がリーンを示すときのみ、前記空燃比フィードバ
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。