JP2503381B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents
空燃比制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気ガス中
に含まれる酸素濃度を検出して燃料供給量をフィードバ
ック制御することにより、混合気の空燃比を任意の目標
値に良好に制御する空燃比制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】今日、限界電流検出方式の酸素センサが
開発されており、理論空燃比より希薄（リーン）側の任
意の空燃比が検出可能となっている。この種の酸素セン
サは例えば特開昭５７−１９２８５２号公報、又は特開
昭５７−１９２８５４号公報などで公知となっている。
また、この種の酸素センサを空燃比センサとして用い
て、エンジンをより一層リーン側で制御するためのシス
テムも検討されつつあり、一例として特開昭５８−２０
９５０号公報がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の運転領域でエンジンのリーン制御が可能な空燃比制御
装置を提供することであり、特に制御精度や追従性を向
上できるようにすることである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は図２０に示すよ
うに、 （イ）エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じた限界電
流を発生する空燃比センサと、 （ロ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 （ハ）エンジンの運転状態に応じて予め設定された最適
な目標空燃比またはこの目標空燃比に担当する前記空燃
比センサの目標限界電流が記憶された記憶手段と、 （ニ）エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給する
燃料の基本燃料供給量を決定する第１の決定手段と、 （ホ）前記目標空燃比に相当する前記空燃比センサの目
標限界電流と前記空燃比センサの発生する実限界電流と
の偏差をなくすべく前記基本燃料供給量の積分補正量を
決定する第２の決定手段と、 （ヘ）前記エンジンの運転状態が所定状態にあるときの
前記目標限界電流と前記実限界電流との偏差に応じて、
前記記憶手段に記憶された記憶値の、実際の前記空燃比
センサ出力に対するずれを補償するセンサ特性補正量を
決定する第３の手段と、 （ト）前記基本燃料供給量，積分補正量およびセンサ特
性補正量に応じて燃料供給量を調整する第４の手段とを
備えた構成とした。 【０００５】 【作用】これにより、運転状態に応じた最適な空燃比セ
ンサの目標限界電流が予じめ記憶されると共に、この目
標限界電流と空燃比センサにより検出された実限界電流
との偏差に応じて燃料供給量の積分補正量が決定される
のみならず、記憶された記憶値の、実際の空燃比センサ
出力に対するずれを補償するためのセンサ特性補正量が
決定されることとなる。ここで従来、経時変化に伴うセ
ンサ特性変化を補償するために自動車の走行距離などを
センサ劣化の間接的代用信号として検出して、一義的に
この走行距離に応じてリッチ／リーンの判定電位を変更
することが知られている（例えば特公昭５６−２１９０
０号公報）。 これに対し、本発明では、空燃比センサの
実際に発生する限界電流値を特定の運転状態において直
接検出して、この運転状態における目標空燃比に相当す
る予め記憶されている目標限界電流とのずれを修正して
いるので、センサ自体の発生電流の特性変化を一義的で
なく個々のシステムにおいて補償することが可能とな
る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明を図に示す実施例により説明す
る。図１は、空燃比制御装置の全体構成図を示すもの
で、エンジン１は自動車に積載される公知の４サイクル
火花点式エンジンで、燃焼用空気をエアクリーナ２、吸
気管３、スロットル弁４を経て吸入する。また燃料は図
示しない燃料系から各気筒に対応して設けられた電磁式
燃料噴射弁５を介して供給される。燃焼後の排気ガスは
吸気マニホールド６、排気管７、三元触媒コンバータ８
等を経て大気に放出される。吸気管３にはエンジン１に
吸入される吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ信
号を出力する吸気量センサ１１及びエンジン１に吸入さ
れる空気の温度を検出し、吸気温に応じたアナログ電圧
（アナログ検出信号）を出力するサーミスタ式吸気温セ
ンサ１２が設置されている。また、エンジン１には冷却
水温を検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧（アナロ
グ検出信号）を出力するサーミスタ式水温センサ１３が
設置されており、さらに排気マニホールド６には排気ガ
ス中の酸素濃度をリニアに検出し、酸素濃度に応じた限
界電流を出力する空燃比センサ１４が設置されている。
回転速度（数）センサ１５は、エンジン１のクランク軸
の回転速度を検出し、回転速度に応じた周波数のパルス
信号を出力する。この回転速度（数）センサ１５として
は例えば点火装置の点火コイルを用いればよく、点火コ
イルの一次側端子からの点火パルス信号を回転速度信号
とすればよい。制御回路２０は、各センサ１１〜１５の
検出信号に基づいて燃料噴射量を演算する回路で、電磁
式燃料噴射弁５の開弁時間を制御することにより燃料噴
射量を調整する。 【０００７】図２により制御回路２０について説明す
る。１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ
（ＣＰＵ）である。１０１は回転数カウンタで回転速度
（数）センサ１５からの信号よりエンジン回転数をカウ
ントする回転数カウンタである。またこの回転数カウン
タ１０１はエンジン回転に同期して割り込み制御部１０
２に割り込み指令信号を送る。割り込み制御部１０２は
この信号を受けると、コモンバス１５０を通じてマイク
ロプロセッサ１００に割り込み信号を出力する。１０３
はディジタル入力ポートで、スロットル弁４と連動して
開度信号を発生するスロットルスイッチや図示しないス
タータの作動をオンオフするスタータスイッチ１６から
のスタータ信号等のディジタ信号をマイクロプロセッサ
１００に伝達する。１０４はアナログマルチプレクサと
Ａ−Ｄ変換器から成るアナログ入力ポートで、吸気量セ
ンサ１１、吸気温センサ１２、冷却水温１３、空燃火セ
ンサ１４からの信号をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプロ
セッサに読み込ませる機能を持つ。 【０００８】空燃比センサ１４の限界電流を測定する電
流−電圧変換回路を含むインターフェース回路１１２の
詳細は図７に示される。図７中１１２Ａは限界電流検出
用の微少抵抗値をもつ抵抗、１１２Ｂは空燃比センサ１
４に所定の正バイアス（０．７Ｖ〜０．８Ｖ）を与える
ための電源、ＳＷ１はアナログスイッチ又はリレースイ
ッチで、空燃比センサ１４をリーンセンサとして用いる
場合、スイッチＳＷ１をオンして所定の正バイアスを与
え、そのときの限界電流の大きさを検出して空燃比（Ａ
／Ｆ）を推定するものである。また、理論空燃比センサ
として用いる場合、スイッチＳＷ１をオフしてセンサ１
４の濃淡電池作用により発生するλ特性を有する起電力
を検出するものである。 【０００９】これら各ユニット１０１，１０２，１０
３，１０４の出力情報はコモンバス１５０を通してマイ
クロプロセッサ１００に伝達される。１０５は電源回路
で後述するＲＡＭ１０７中のバックアップＲＡＭ１０７
Ａ部分に電源を供給する。１７はバッテリ、１８はキー
スイッチであるが電源回路１０５はキースイッチ１８を
通さず直接、バッテリ１７に接続されている。よって後
述するバックアップＲＡＭ部分１０７Ａはキースイッチ
１１８に関係無く常時電源が印加されている。１０６も
電源回路であるキースイッチ１８を通してバッテリ１７
に接続されている。電源回路１０６は後述するＲＡＭ１
０７以外の部分に電源を供給する。１０７はプログラム
動作中一時使用される一時記憶ユニット（ＲＡＭ）であ
るが、その一部には前述の様にキースイッチ１８に関係
なく常時電源が印加されキースイッチ１８をＯＦＦにし
て機関の運転を停止しても記憶内容が消失しない構成の
バックアップＲＡＭ部分１０７Ａからなる不揮発性メモ
リを有する。後述する補正量ＫもこのＲＡＭ１０７Ａに
記憶されている。１０８はプログラムや各種の定数等を
記憶しておく読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）である。１
０９はレジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタでダ
ウンカウンタより成り、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１００で演算された電磁式燃料噴射弁５の開弁時間つま
り燃料噴射量を表すディジタル信号を実際の電磁式燃料
噴射弁５の開弁時間を与えるパルス時間幅のパルス信号
に変換する。１１０は電磁式燃料噴射弁５を駆動する電
力増幅部である。１１１はタイマーで経過時間を測定し
ＣＰＵ１００に伝達する。 【００１０】回転数カウンタ１０１は回転数センサ１５
の出力によりエンジン１回転に１回エンジン回転数を測
定し、その測定の終了時に割り込み制御部１０２に割り
込み指令信号を供給する。割り込み制御部１０２はその
信号から割り込み信号を発生し、この信号は種々の演算
処理や出力処理のタイミング信号として用いられる。 【００１１】図３は排気マニホールド６に取り付けられ
た空燃比センサを示す。空燃比センサ１４は排気管内に
設置されることにより、排気ガス中の酸素濃度を検出
し、その酸素濃度よりエンジンに供給される混合気の空
燃比を知ることができる。１４Ａはカバー、１４Ｂは小
孔である。図４は空燃比センサ１４の詳細を示す。この
センサはヒータ１４１を内蔵し、図の様にカップ状のジ
ルコニア１４２の電極部１４４に多孔質コーティング膜
１４３を施すことにより、微少電圧（約０．８Ｖ）を加
えると、酸素濃度に依存する定電流特性を示す。この電
流を限界電流と呼び、この電流値の大きさから空燃比を
知ることができる。 【００１２】図５は空燃比又はＯ2 濃度と限界電流との
関係を示すグラフである。この限界電流の大きさは電極
面積及び多孔質コーティング膜１４３の厚さ等により変
化するが、理論空燃比の近傍では従来の酸素センサの様
にλ特性を示す。図６はλ特性を示すグラフである。こ
の空燃比に対する出力電圧の変化点は、周知のごとく、
センサの物理的な寸法に因らない絶対的な特性である。
後述するがこの絶対的を特性を基準として、空燃比のリ
ーン側の特性を補正計算し、補正量Ｋを求めることがで
きる。 【００１３】図８は、特にマイクロプロセッサ１００の
概略フローチャートを示すもので、このフローチャート
に基づきマイクロプロセッサ１００の機能を説明すると
共に構成全体の作動をも説明する。キースイッチ１８並
びにスタータスイッチ１６がＯＮしてエンジンが始動さ
れると第１のステップ１０００のスタートにてメインル
ーチンの演算処理が開始されステップ１００１にて初期
化の処理が実行され、ステップ１００２において回転数
カウンタ１０１及びアナログ入力ポート１０４等からの
エンジン回転速度及び、吸気量、限界電流、冷却水温、
吸気温に応じたディジタル値等を読み込む。 【００１４】ステップ１００３では、燃料供給量の基本
量を主パラメータ（本例では吸気量Ｑとエンジン回転速
度Ｎ）よりＫ0 ・Ｑ／Ｎの計算により決定する。勿論計
算に代えてＱとＮの値に応じた予め定めた基本量マップ
から読出すようにしてもよい。また、主パラメータは、
吸気管圧力Ｐとエンジン回転速度Ｎの組合せなどの如く
他のパラメータも使用できる。ステップ１００４では、
冷却水温や吸気温、スタータスイッチ等の信号を得て水
温増量、吸気温増量、始動増量を含めた補正量Ｋ1 を計
算し、その結果をＲＡＭ１０７に格納する。また、この
補正量Ｋ1 の中に加速増量等のエンジン固有の他の補正
項目を含めて考えても良い。 【００１５】ステップ１００５では、アナログ入力ポー
ト１０４より空燃比センサ１４の信号を入力して実際の
空燃比を検出し、この空燃比が現在の運転状態において
目標とされる空燃比と一致するようにするため、供給燃
料量の補正量Ｋ2 を計算する。ステップ１００６，１０
０７では、各ステップ１００３，１００４，１００５等
で求めたデータＱ／Ｎ，Ｋ1 ，Ｋ2 等に基づいて現時点
において最適な燃料供給量を計算（例えばＤτ＝Ｋ1・
Ｋ2 ・Ｎ／Ｑ）し、その値Ｄτを出力部にセットする。
そして所定のクランク角度位置において上記計算データ
による燃料量が燃料噴射弁５を介してエンジンに供給さ
れる。 【００１６】図９はステップ１００５の詳細なフローチ
ャートである。まず、ステップ２００１では、空燃比セ
ンサ１４が活性状態になっているか否か、または空燃比
のフィードバック制御が可能か否かを判定する。具体的
には空燃比センサ１４の温度を検出して所定温度（例え
ば５００〜６００℃）以上になっているかを判定すると
か、または空燃比センサ１４に一定バイアスを与えてセ
ンサ自身の内部抵抗を検出してその内部抵抗の大きさか
ら活性判別を行うとか、または冷却水温や、始動時から
の経過時間や燃焼回数の累積等から間接的に活性状態を
推定するようにすればよい。 【００１７】ステップ２００２では、制御すべき目標Ａ
／Ｆが約１５より大きいか否かを検出し、リーンフィー
ドバック制御状態にあるか否かを判定する。つまり、加
速増量や高負荷増量時などＡ／Ｆが１５より小さな値に
リッチ制御される必要がある場合はステップ２００８に
進み、積分処理を行わないようにしている。 【００１８】なお、図１１に示す如く、Δｉの大きさが
所定値より小さい範囲では積算量が零にされる。即ち、
ΔｉとΔＫ2 との特性には不感帯を持たせてあり、これ
により目標空燃比近傍での実際の空燃比の安定性は高ま
り、ハンチングを防止することが可能となる。 【００１９】そこで、センサが活性状態にありかつリー
ン制御可能な状態にあるときにはステップ２００３〜２
００７の処理を実行する。まず、現在の運転状態に最適
な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、図１０に示さ
れるようなマップから主パラメータ（この場合ＮとＱ）
に応じて読出す（ステップ２００３）。一方、空燃比セ
ンサ１４より現在の限界電流ｉを測定し（ステップ２０
０４）、両者の偏差Δｉ＝ｉ−ｉR を求め（ステップ２
００５）、この偏差Δｉに応じて積分処理時の積算量Δ
Ｋ2 を決定する（ステップ２００６）。この積算量ΔＫ
2 を、例えば図１１に示すように偏差Δｉの大きさに応
じて変えてもよいし、常に一定としてもよい。これはフ
ィードバック制御の追従性や制御制度、エンジンとのマ
ッチング等を考慮して選択される。図１１のように偏差
Δｉが大きくなるほど積算量ΔＫ2 を大きくすれば、積
分処理Ｋ2 ＝Ｋ2 ＋ΔＫ2 により決定される補正量Ｋ2
が大きく変化するため、燃料供給量を最適制御できて追
従性が一層向上する。 【００２０】以上に説明したように、図８，９に示す制
御手法を用いることにより、各運転状態において、目標
とするＡ／Ｆに良好にフィードバック制御できるように
なる。 【００２１】なお、図１０に示すマップは、主パラメー
タＮ，Ｑより決定されるエンジンの各運転状態に最適な
Ａ／Ｆを選定し、そのときの限界電流ｉR を求めてＲＯ
Ｍ１０８中の一メモリ領域に記憶させたものである。図
中（Ｉ），（ＩＩ），（ＩＩＩ），（ＩＶ），（Ｖ）は
エンジンの各負荷領域を概略的に区分したものであり、
主パラメータＮ，Ｑは一例として示したもので、吸気管
圧力やスロットル開度など他のパラメータ利用も考えら
れ、必ずしもこれに限定されない。 【００２２】次に、空燃比センサ１４は経時変化や、電
極部及び素子部の劣化などにより出力特性が変化する恐
れがあり、その場合、測定した限界電流ｉRと空燃比
（Ａ／Ｆ）との関係が図５に示す関係から外れ、その結
果Ａ／Ｆを正確に検出できなくなることがある。そこ
で、図５に示す特性関係を、定期的または不定期的に補
正する必要があり、本実施例はその一具体例を示すもの
である。 【００２３】特性変化の態様としては、図５において勾
配αが変化する場合、起点の限界電流値（つまりオフセ
ット値）が変化する場合、及びそれら両方が変化する場
合が考えられる。この実施例では、起点の限界電流値に
変化はなく勾配αのみが変化する場合の対策について示
してある。 【００２４】図１２，１３，１４及び１５はその特性変
化を対策した一実施例である。図１２はマイクロプロセ
ッサ１００の概略フローチャートを示すもので、図８の
フローチャートと異なる点は、各空燃比に対応する電界
電流ｉR の修正係数Ｋの算出ステップ１００８を設けた
ことである。このステップ１００８は、一例として図１
３に示すような処理が行われる。 【００２５】まず、ステップ３００１，３００２では、
図９中ステップ２００１，２００２の場合と同様にセン
サが活性状態にあること、及びリーンフィードバック制
御状態にあることを判定し、それらの状態にあることを
判定するとステップ３００３に進む。このステップ３０
０３では、エンジンが軽中負荷状態にあって、しかも車
両が加減速状態になく安定走行状態にあり、エンジン回
転がほぼ一定の状態にあることを判定する。 【００２６】上記条件を満たすときステップ３００４に
進み、定常運転状態に入ってから一定時間過ぎて安定燃
焼状態にある場合には、以下の学習制御と称する特性変
化を補償するためのステップを行う。この一定時間経過
判定処理を設けたのは、空燃比がほぼ一定の状態とな
り、しかも安定な燃焼状態にあって、外乱に影響される
ことなく、現在のエンジン運転状態に対応した空燃比セ
ンサ１４の出力（限界電流）を確実に得るようにするた
めである。そしてステップ３００５では、現在の運転状
態に最適な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、図１
０に示されるようなマップから主パラメータ（Ｎ，Ｑ）
に応じて読出す（ステップ３００５）。一方、空燃比セ
ンサ１４にて現在の限界電流ｉを測定し（ステップ３０
０６）、両者の電流比ｉ／ｉR を算出する（ステップ３
００７）。上記ステップ３００１〜３００４にて判定し
た安定運転状態において得られる限界電流ｉは、ほぼそ
の運転状態に対応する目標空燃比のときの電流と一致す
ると考えてもよい。従って、予めマップ内に設定した限
界電流ｉR とのずれ（偏差分）Δｉ＝ｉ−ｉR はセンサ
自体の劣化や経時変化による影響分と判断し、両者の電
流比ｉ／ｉR を求めて、この値をそのまま、又はこれま
でに求めた値と平均化処理してそれを新たな修正係数Ｋ
として、図１５に示すように他のマップに各運転領域
（ＮX ，Ｑｙ）に対応させて記憶しておく（ステップ３
００８）。 【００２７】そこで、図１４に示すように、補正量Ｋ2
の算出処理において、ステップ２００９では、現在の運
転状態に適当な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、
上記した如く現在の運転状態に対応する修正係数Ｋ、つ
まり（ＮX ，Ｑｙ）を用いて修正（例えばｉR ｘ＝Ｋ・
ｉR ）し、この修正した限界電流ｉR ｘを目標値として
図９の場合と同様な積分処理を行うようにしている。こ
れにより、センサの劣化や経時変化を補償でき、一層正
確に、かつ最適な空燃比にリーンフィードバック制御で
きるようになる。なお、修正係数Ｋとして特定運転状態
（ＮX ，Ｑｙ）の値に代えて、種々の運転状態で求めた
修正係数Ｋとを平均化処理したり、重み付けした値を用
いるようにしてもよい。その場合には各運転状態におけ
る修正係数Ｋのばらつきを和らげ、空燃比の制御特性を
安定化できる。 【００２８】なお、この実施例では、図５に示す限界電
流特性の勾配αが変化する場合について対策しており、
Ａ／Ｆ＝１５近傍のオフセット電流がずれた場合につい
ては、次のようにすればよい。 【００２９】まず、図７に示すセンサーインターフェー
ス回路１１２中のスイッチＳＷ１を開いて正バイアスの
印加を止め、センサ１４を理論空燃比検出用センサとし
て動作させ、その起電力を検出するようにしてエンジン
に供給する混合気のＡ／Ｆをほぼ１５（λ＝１）に固定
する。次に、その状態においてスイッチＳＷ１を閉じて
正バイアスを印加すれば、そのときの限界電流がλ＝１
におけるほぼオフセット電流ｉ0 となる。従って、リー
ンフィードバック制御において検出される限界電流ｉよ
りこのオフセット電流ｉ0 を引算してやれば、その値
（ｉ−ｉ0 ）が空燃比Ａ／Ｆに応じた値とみなすことが
できる。また、勾配αの変化分の補償については、図１
３に示す場合と同様に上記電流（ｉ−ｉ0 ）と設定され
た限界電流ｉR との電流比に応じた修正係数Ｋを求める
ようにすればよい。 【００３０】さらに、本発明の他の実施例について図１
６〜１９により説明する。本実施例では、特にセンサ出
力特性の補償処理を総合的に行うようにしたものであ
る。図１６はマイクロプロセッサ１００の概略フローチ
ャートを示すもので、本例ではメインルーチンにて各種
の機関パラメータによる補正を行うようにし、サブルー
チン（例えばクランク角度位置割り込み処理またはタイ
マー処理）にて燃料供給の計算を行うように構成してあ
る。 【００３１】まず、メインルーチン中のステップ３００
３は、図８中ステップ１００４と同様で冷却水温や吸気
温などによる補正量Ｋ1 の算出ステップであり、ステッ
プ３００４は、図１２中ステップ１００５，１００８と
関連し、空燃比センサ１４の信号による積分処理やセン
サの出力特性劣化等に対する補償処理を行うステップで
ある。また、サブルーチンのうちステップ３０１２にて
主パラメータＮ，Ｑより燃料の基本量（Ｑ／Ｎ）を計算
し、ステップ３０１３にて補正量Ｋ1 ，Ｋ2 、Ｋ及び基
本量Ｑ／Ｎを乗算して総供給量Ｄτ＝Ｋ1 ・Ｋ2 ・Ｋ・
Ｑ／Ｎを求め、この値Ｄτを出力部にセットし、所定の
タイミングでもってエンジンに燃料供給を行うものであ
る。 【００３２】次に、ステップ３００４の詳細について以
下説明する。まず、ステップ４０００では空燃比センサ
１４が活性状態となっているかどうか、または冷却水温
等から空燃比の帰還制御ができるか否かを判定し、帰還
制御できない時はステップ４１００に進み、後述する中
負荷定常のタイマーｔを０にクリアする。次にステップ
４１１０に進みＫ2 ＝１とする。 【００３３】次に、ステップ４０００で帰還制御可能と
なるとステップ４０１０に進み、図１０にマップから求
めた目標空燃比がＡ／Ｆ＝１５より大きいかどうか判定
する。この空燃比センサ１４は理論空燃比（λ＝１）よ
り濃い側ではリニアな出力がほとんど得られないので帰
還制御をできないからステップ４１００に進む。ステッ
プ４０１０で図１０のマップから求めた目標空燃比がＡ
／Ｆより大きい、つまり理論空燃比より薄い場合は、空
燃比センサ１４のリニアな出力特性を利用できるので、
ステップ４０２０に進む。以後中負荷定常運転中であれ
ば、センサ１４の出力特性を補正するための補正量を算
出する処理を行う。 【００３４】中負荷定常運転とは、好ましくはエンジン
回転数の絶対値がある値の範囲（例えば２０００〜３０
００ｒｐｍ）で、回転の変動率が小さい（加速、減速中
でない）場合で、かつ、吸入空気量の絶対値がある範囲
（最高回転、全負荷時の量の１／１０から１／８程度）
にあり、さらにその変動率が小さい様なエンジンの運転
状態を示す。この様な状態でない場合にはステップ４１
２０に進みタイマーｔを０にクリアし、後述するステッ
プ４０８０に進む。定常運転中であればステップ４０３
０に進む。ここでは、中負荷定常運転タイマーの経過時
間ｔを見て、その値がｔ1 以下、例えば数秒以下であれ
ば、充分定常になっていない、つまりまだ空燃比が不安
定な状態にあると判断して、リーンフィードバック制御
をするためにステップ４０８０に進む。ステップ４０３
０でｔがｔ1 より大きければステップ４０４０に進む。
ここではさらにｔがｔ2 （例えばｔ1 より数秒大きい
値）より小さければステップ４１３０に進む。 【００３５】ステップ４１３０では、理論空燃比（λ＝
１）にフィードバック制御を行う。このステップ４１３
０では図１９にその詳細を示すように空燃比センサ１４
をλセンサとして使用する用にインターフェース回路１
１２を切り換え、そのセンサ出力電圧の大小によりＫ2
を一定値ΔＫ2 だけ増減させる。ステップ４０５０でｔ
＝ｔ2 であればステップ４１４０に進む。このステップ
４１４０では、空燃比センサ１４をリーンセンサとして
使用する様にインターフェース回路１１２を切り換え、
理論空燃比（λ＝１）におけるセンサ１４の限界電流ｉ
を測定する。この電流がオフセット電流であり、これが
センサ特性の劣化や経時変化及び燃料噴射システムのず
れを示すものである。 【００３６】また、ステップ４０５０でｔとｔ2 が等し
くない時、すなわちｔ＞ｔ2 の時はステップ４０６０に
進む。ここでｔ3 はｔ2 より数秒大きい値であるが、ｔ
＞ｔ 3 ならばステップ４１５０に進む。 【００３７】このステップ４１５０では、ＣＰＵによる
燃料量の操作により理論空燃比より一定値だけリーン側
にずらしたリーン空燃比（例えば約Ａ／Ｆ＝１８）に固
定操作し、ｔ2 ＜ｔ＜ｔ3 の時間内ではこの空燃比状態
を極力保つようにする。そしてｔ＝ｔ3 になるとステッ
プ４０７０よりステップ４１６０に進み、その時点の空
燃比センサ１４の限界電流ｉを測定する。ステップ４１
７０では、ステップ４１４０で求めたλ＝１のときの限
界電流（オフセット電流）、空燃比のずらし量ΔＡ／
Ｆ、上記リーン空燃比のときの限界電流などのデータに
基づいて、図５に示すようなセンサ出力特性を示す勾配
αの変化を検出でき、センサ出力特性の修正係数Ｋを算
出するようにしている。この修正係数Ｋは図１５の場合
と同様にしてバックアップＲＡＭ１０７Ａに格納され
る。 【００３８】次にｔ＞ｔ3 のときステップ４０８０に進
み、リーンフィードバック制御を行う。このステップ４
０８０は図１８に示すように処理が行われる。まず、ス
テップ４０９１で前回の処理からΔｔ時間すぎたかを判
定し、すぎていなければ何もしないで終了する。Δｔ時
間過ぎていればステップ４０９２へ進み、図１０のマッ
プから現在のエンジン状態に要求される目標空燃比を求
め、先の実施例と同様、予め算出しておいて修正係数Ｋ
で修正（ｉRX＝Ｋ・ｉR ）して、この修正した限界電流
ｉRXを目標値とする。 【００３９】次にステップ４０９３に進み、まず図７に
示すＳＷ１を閉じて微少抵抗１１２Ａにかかる電圧をア
ナログ入力ポート１０４に入力してセンサの限界電流ｉ
を測定する。次にステップ４０９４に進み、ステップ４
０９３で測定したｉRXとｉとを比べて、ｉ＜ｉRXであれ
ば目標空燃比よりリッチであると判定してステップ４０
９５に進み、Ｋ2 をΔＫ2 だけ減少して終わる。ステッ
プ４０９４でｉ≧ｉRXならば目標空燃比よりリーンであ
るのでステップ４０９６へ進み、Ｋ2 をΔＫ2 だけ増加
して終わる。この様にステップ４０９０の処理では、目
標空燃比と測定空燃比との大小を測定したＫ2 を積分処
理する。 【００４０】なお、図１９は図１７中ステップ４１３０
のλフィードバック処理を示しており、ステップ４１３
１でΔｔ時間の判定をし、過ぎていなければ終わる。Δ
ｔ時間過ぎていればステップ４１３２に進み、図７で示
すＳＷ１を開いて空燃比センサ１４の電圧をアナログ入
力ポート１０４からＡＤ変換して入力する。次にステッ
プ４１３３でその電圧が比較基準電圧、例えば０．４５
Ｖより大であるか判別し、大であれば測定空燃比が理論
空燃比よりリッチであるからステップ４１３４に進み、
Ｋ2 をΔＫ2 だけ減少して終わる。ステップ４１３３で
測定電圧が比較電圧より小であればリーンであるのでス
テップ４１３５に進みＫ2 をΔＫ2 だけ増加するように
している。また、両者が等しければＫ2 はそのままとし
て終わる。 【００４１】 【発明の効果】以上の如く、本発明の特徴は、第１とし
て予めエンジンの運転状態に応じて目標空燃比に対応す
る限界電流を設定しておき、空燃比センサより検出され
る限界電流が上記の目標限界電流と一致するように、偏
差分に見合った補正量にてフィードバック制御を行わせ
ることである。そして、第２として、空燃比センサの特
性変化や劣化より制御制度が低下するのを防止するため
に、学習制御による補償機能を付加させたことである。
特に本発明では、空燃比センサの直接的出力である限界
電流値そのものを直接的にモニタして、予じめ記憶して
ある目標空燃比に対応したセンサの目標限界電流特性と
比較して特性ずれを修正できるので、個々のシステムご
とに、制御制度を格段に向上させることができる。
に含まれる酸素濃度を検出して燃料供給量をフィードバ
ック制御することにより、混合気の空燃比を任意の目標
値に良好に制御する空燃比制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】今日、限界電流検出方式の酸素センサが
開発されており、理論空燃比より希薄（リーン）側の任
意の空燃比が検出可能となっている。この種の酸素セン
サは例えば特開昭５７−１９２８５２号公報、又は特開
昭５７−１９２８５４号公報などで公知となっている。
また、この種の酸素センサを空燃比センサとして用い
て、エンジンをより一層リーン側で制御するためのシス
テムも検討されつつあり、一例として特開昭５８−２０
９５０号公報がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の運転領域でエンジンのリーン制御が可能な空燃比制御
装置を提供することであり、特に制御精度や追従性を向
上できるようにすることである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は図２０に示すよ
うに、 （イ）エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じた限界電
流を発生する空燃比センサと、 （ロ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 （ハ）エンジンの運転状態に応じて予め設定された最適
な目標空燃比またはこの目標空燃比に担当する前記空燃
比センサの目標限界電流が記憶された記憶手段と、 （ニ）エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給する
燃料の基本燃料供給量を決定する第１の決定手段と、 （ホ）前記目標空燃比に相当する前記空燃比センサの目
標限界電流と前記空燃比センサの発生する実限界電流と
の偏差をなくすべく前記基本燃料供給量の積分補正量を
決定する第２の決定手段と、 （ヘ）前記エンジンの運転状態が所定状態にあるときの
前記目標限界電流と前記実限界電流との偏差に応じて、
前記記憶手段に記憶された記憶値の、実際の前記空燃比
センサ出力に対するずれを補償するセンサ特性補正量を
決定する第３の手段と、 （ト）前記基本燃料供給量，積分補正量およびセンサ特
性補正量に応じて燃料供給量を調整する第４の手段とを
備えた構成とした。 【０００５】 【作用】これにより、運転状態に応じた最適な空燃比セ
ンサの目標限界電流が予じめ記憶されると共に、この目
標限界電流と空燃比センサにより検出された実限界電流
との偏差に応じて燃料供給量の積分補正量が決定される
のみならず、記憶された記憶値の、実際の空燃比センサ
出力に対するずれを補償するためのセンサ特性補正量が
決定されることとなる。ここで従来、経時変化に伴うセ
ンサ特性変化を補償するために自動車の走行距離などを
センサ劣化の間接的代用信号として検出して、一義的に
この走行距離に応じてリッチ／リーンの判定電位を変更
することが知られている（例えば特公昭５６−２１９０
０号公報）。 これに対し、本発明では、空燃比センサの
実際に発生する限界電流値を特定の運転状態において直
接検出して、この運転状態における目標空燃比に相当す
る予め記憶されている目標限界電流とのずれを修正して
いるので、センサ自体の発生電流の特性変化を一義的で
なく個々のシステムにおいて補償することが可能とな
る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明を図に示す実施例により説明す
る。図１は、空燃比制御装置の全体構成図を示すもの
で、エンジン１は自動車に積載される公知の４サイクル
火花点式エンジンで、燃焼用空気をエアクリーナ２、吸
気管３、スロットル弁４を経て吸入する。また燃料は図
示しない燃料系から各気筒に対応して設けられた電磁式
燃料噴射弁５を介して供給される。燃焼後の排気ガスは
吸気マニホールド６、排気管７、三元触媒コンバータ８
等を経て大気に放出される。吸気管３にはエンジン１に
吸入される吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ信
号を出力する吸気量センサ１１及びエンジン１に吸入さ
れる空気の温度を検出し、吸気温に応じたアナログ電圧
（アナログ検出信号）を出力するサーミスタ式吸気温セ
ンサ１２が設置されている。また、エンジン１には冷却
水温を検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧（アナロ
グ検出信号）を出力するサーミスタ式水温センサ１３が
設置されており、さらに排気マニホールド６には排気ガ
ス中の酸素濃度をリニアに検出し、酸素濃度に応じた限
界電流を出力する空燃比センサ１４が設置されている。
回転速度（数）センサ１５は、エンジン１のクランク軸
の回転速度を検出し、回転速度に応じた周波数のパルス
信号を出力する。この回転速度（数）センサ１５として
は例えば点火装置の点火コイルを用いればよく、点火コ
イルの一次側端子からの点火パルス信号を回転速度信号
とすればよい。制御回路２０は、各センサ１１〜１５の
検出信号に基づいて燃料噴射量を演算する回路で、電磁
式燃料噴射弁５の開弁時間を制御することにより燃料噴
射量を調整する。 【０００７】図２により制御回路２０について説明す
る。１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ
（ＣＰＵ）である。１０１は回転数カウンタで回転速度
（数）センサ１５からの信号よりエンジン回転数をカウ
ントする回転数カウンタである。またこの回転数カウン
タ１０１はエンジン回転に同期して割り込み制御部１０
２に割り込み指令信号を送る。割り込み制御部１０２は
この信号を受けると、コモンバス１５０を通じてマイク
ロプロセッサ１００に割り込み信号を出力する。１０３
はディジタル入力ポートで、スロットル弁４と連動して
開度信号を発生するスロットルスイッチや図示しないス
タータの作動をオンオフするスタータスイッチ１６から
のスタータ信号等のディジタ信号をマイクロプロセッサ
１００に伝達する。１０４はアナログマルチプレクサと
Ａ−Ｄ変換器から成るアナログ入力ポートで、吸気量セ
ンサ１１、吸気温センサ１２、冷却水温１３、空燃火セ
ンサ１４からの信号をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプロ
セッサに読み込ませる機能を持つ。 【０００８】空燃比センサ１４の限界電流を測定する電
流−電圧変換回路を含むインターフェース回路１１２の
詳細は図７に示される。図７中１１２Ａは限界電流検出
用の微少抵抗値をもつ抵抗、１１２Ｂは空燃比センサ１
４に所定の正バイアス（０．７Ｖ〜０．８Ｖ）を与える
ための電源、ＳＷ１はアナログスイッチ又はリレースイ
ッチで、空燃比センサ１４をリーンセンサとして用いる
場合、スイッチＳＷ１をオンして所定の正バイアスを与
え、そのときの限界電流の大きさを検出して空燃比（Ａ
／Ｆ）を推定するものである。また、理論空燃比センサ
として用いる場合、スイッチＳＷ１をオフしてセンサ１
４の濃淡電池作用により発生するλ特性を有する起電力
を検出するものである。 【０００９】これら各ユニット１０１，１０２，１０
３，１０４の出力情報はコモンバス１５０を通してマイ
クロプロセッサ１００に伝達される。１０５は電源回路
で後述するＲＡＭ１０７中のバックアップＲＡＭ１０７
Ａ部分に電源を供給する。１７はバッテリ、１８はキー
スイッチであるが電源回路１０５はキースイッチ１８を
通さず直接、バッテリ１７に接続されている。よって後
述するバックアップＲＡＭ部分１０７Ａはキースイッチ
１１８に関係無く常時電源が印加されている。１０６も
電源回路であるキースイッチ１８を通してバッテリ１７
に接続されている。電源回路１０６は後述するＲＡＭ１
０７以外の部分に電源を供給する。１０７はプログラム
動作中一時使用される一時記憶ユニット（ＲＡＭ）であ
るが、その一部には前述の様にキースイッチ１８に関係
なく常時電源が印加されキースイッチ１８をＯＦＦにし
て機関の運転を停止しても記憶内容が消失しない構成の
バックアップＲＡＭ部分１０７Ａからなる不揮発性メモ
リを有する。後述する補正量ＫもこのＲＡＭ１０７Ａに
記憶されている。１０８はプログラムや各種の定数等を
記憶しておく読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）である。１
０９はレジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタでダ
ウンカウンタより成り、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１００で演算された電磁式燃料噴射弁５の開弁時間つま
り燃料噴射量を表すディジタル信号を実際の電磁式燃料
噴射弁５の開弁時間を与えるパルス時間幅のパルス信号
に変換する。１１０は電磁式燃料噴射弁５を駆動する電
力増幅部である。１１１はタイマーで経過時間を測定し
ＣＰＵ１００に伝達する。 【００１０】回転数カウンタ１０１は回転数センサ１５
の出力によりエンジン１回転に１回エンジン回転数を測
定し、その測定の終了時に割り込み制御部１０２に割り
込み指令信号を供給する。割り込み制御部１０２はその
信号から割り込み信号を発生し、この信号は種々の演算
処理や出力処理のタイミング信号として用いられる。 【００１１】図３は排気マニホールド６に取り付けられ
た空燃比センサを示す。空燃比センサ１４は排気管内に
設置されることにより、排気ガス中の酸素濃度を検出
し、その酸素濃度よりエンジンに供給される混合気の空
燃比を知ることができる。１４Ａはカバー、１４Ｂは小
孔である。図４は空燃比センサ１４の詳細を示す。この
センサはヒータ１４１を内蔵し、図の様にカップ状のジ
ルコニア１４２の電極部１４４に多孔質コーティング膜
１４３を施すことにより、微少電圧（約０．８Ｖ）を加
えると、酸素濃度に依存する定電流特性を示す。この電
流を限界電流と呼び、この電流値の大きさから空燃比を
知ることができる。 【００１２】図５は空燃比又はＯ2 濃度と限界電流との
関係を示すグラフである。この限界電流の大きさは電極
面積及び多孔質コーティング膜１４３の厚さ等により変
化するが、理論空燃比の近傍では従来の酸素センサの様
にλ特性を示す。図６はλ特性を示すグラフである。こ
の空燃比に対する出力電圧の変化点は、周知のごとく、
センサの物理的な寸法に因らない絶対的な特性である。
後述するがこの絶対的を特性を基準として、空燃比のリ
ーン側の特性を補正計算し、補正量Ｋを求めることがで
きる。 【００１３】図８は、特にマイクロプロセッサ１００の
概略フローチャートを示すもので、このフローチャート
に基づきマイクロプロセッサ１００の機能を説明すると
共に構成全体の作動をも説明する。キースイッチ１８並
びにスタータスイッチ１６がＯＮしてエンジンが始動さ
れると第１のステップ１０００のスタートにてメインル
ーチンの演算処理が開始されステップ１００１にて初期
化の処理が実行され、ステップ１００２において回転数
カウンタ１０１及びアナログ入力ポート１０４等からの
エンジン回転速度及び、吸気量、限界電流、冷却水温、
吸気温に応じたディジタル値等を読み込む。 【００１４】ステップ１００３では、燃料供給量の基本
量を主パラメータ（本例では吸気量Ｑとエンジン回転速
度Ｎ）よりＫ0 ・Ｑ／Ｎの計算により決定する。勿論計
算に代えてＱとＮの値に応じた予め定めた基本量マップ
から読出すようにしてもよい。また、主パラメータは、
吸気管圧力Ｐとエンジン回転速度Ｎの組合せなどの如く
他のパラメータも使用できる。ステップ１００４では、
冷却水温や吸気温、スタータスイッチ等の信号を得て水
温増量、吸気温増量、始動増量を含めた補正量Ｋ1 を計
算し、その結果をＲＡＭ１０７に格納する。また、この
補正量Ｋ1 の中に加速増量等のエンジン固有の他の補正
項目を含めて考えても良い。 【００１５】ステップ１００５では、アナログ入力ポー
ト１０４より空燃比センサ１４の信号を入力して実際の
空燃比を検出し、この空燃比が現在の運転状態において
目標とされる空燃比と一致するようにするため、供給燃
料量の補正量Ｋ2 を計算する。ステップ１００６，１０
０７では、各ステップ１００３，１００４，１００５等
で求めたデータＱ／Ｎ，Ｋ1 ，Ｋ2 等に基づいて現時点
において最適な燃料供給量を計算（例えばＤτ＝Ｋ1・
Ｋ2 ・Ｎ／Ｑ）し、その値Ｄτを出力部にセットする。
そして所定のクランク角度位置において上記計算データ
による燃料量が燃料噴射弁５を介してエンジンに供給さ
れる。 【００１６】図９はステップ１００５の詳細なフローチ
ャートである。まず、ステップ２００１では、空燃比セ
ンサ１４が活性状態になっているか否か、または空燃比
のフィードバック制御が可能か否かを判定する。具体的
には空燃比センサ１４の温度を検出して所定温度（例え
ば５００〜６００℃）以上になっているかを判定すると
か、または空燃比センサ１４に一定バイアスを与えてセ
ンサ自身の内部抵抗を検出してその内部抵抗の大きさか
ら活性判別を行うとか、または冷却水温や、始動時から
の経過時間や燃焼回数の累積等から間接的に活性状態を
推定するようにすればよい。 【００１７】ステップ２００２では、制御すべき目標Ａ
／Ｆが約１５より大きいか否かを検出し、リーンフィー
ドバック制御状態にあるか否かを判定する。つまり、加
速増量や高負荷増量時などＡ／Ｆが１５より小さな値に
リッチ制御される必要がある場合はステップ２００８に
進み、積分処理を行わないようにしている。 【００１８】なお、図１１に示す如く、Δｉの大きさが
所定値より小さい範囲では積算量が零にされる。即ち、
ΔｉとΔＫ2 との特性には不感帯を持たせてあり、これ
により目標空燃比近傍での実際の空燃比の安定性は高ま
り、ハンチングを防止することが可能となる。 【００１９】そこで、センサが活性状態にありかつリー
ン制御可能な状態にあるときにはステップ２００３〜２
００７の処理を実行する。まず、現在の運転状態に最適
な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、図１０に示さ
れるようなマップから主パラメータ（この場合ＮとＱ）
に応じて読出す（ステップ２００３）。一方、空燃比セ
ンサ１４より現在の限界電流ｉを測定し（ステップ２０
０４）、両者の偏差Δｉ＝ｉ−ｉR を求め（ステップ２
００５）、この偏差Δｉに応じて積分処理時の積算量Δ
Ｋ2 を決定する（ステップ２００６）。この積算量ΔＫ
2 を、例えば図１１に示すように偏差Δｉの大きさに応
じて変えてもよいし、常に一定としてもよい。これはフ
ィードバック制御の追従性や制御制度、エンジンとのマ
ッチング等を考慮して選択される。図１１のように偏差
Δｉが大きくなるほど積算量ΔＫ2 を大きくすれば、積
分処理Ｋ2 ＝Ｋ2 ＋ΔＫ2 により決定される補正量Ｋ2
が大きく変化するため、燃料供給量を最適制御できて追
従性が一層向上する。 【００２０】以上に説明したように、図８，９に示す制
御手法を用いることにより、各運転状態において、目標
とするＡ／Ｆに良好にフィードバック制御できるように
なる。 【００２１】なお、図１０に示すマップは、主パラメー
タＮ，Ｑより決定されるエンジンの各運転状態に最適な
Ａ／Ｆを選定し、そのときの限界電流ｉR を求めてＲＯ
Ｍ１０８中の一メモリ領域に記憶させたものである。図
中（Ｉ），（ＩＩ），（ＩＩＩ），（ＩＶ），（Ｖ）は
エンジンの各負荷領域を概略的に区分したものであり、
主パラメータＮ，Ｑは一例として示したもので、吸気管
圧力やスロットル開度など他のパラメータ利用も考えら
れ、必ずしもこれに限定されない。 【００２２】次に、空燃比センサ１４は経時変化や、電
極部及び素子部の劣化などにより出力特性が変化する恐
れがあり、その場合、測定した限界電流ｉRと空燃比
（Ａ／Ｆ）との関係が図５に示す関係から外れ、その結
果Ａ／Ｆを正確に検出できなくなることがある。そこ
で、図５に示す特性関係を、定期的または不定期的に補
正する必要があり、本実施例はその一具体例を示すもの
である。 【００２３】特性変化の態様としては、図５において勾
配αが変化する場合、起点の限界電流値（つまりオフセ
ット値）が変化する場合、及びそれら両方が変化する場
合が考えられる。この実施例では、起点の限界電流値に
変化はなく勾配αのみが変化する場合の対策について示
してある。 【００２４】図１２，１３，１４及び１５はその特性変
化を対策した一実施例である。図１２はマイクロプロセ
ッサ１００の概略フローチャートを示すもので、図８の
フローチャートと異なる点は、各空燃比に対応する電界
電流ｉR の修正係数Ｋの算出ステップ１００８を設けた
ことである。このステップ１００８は、一例として図１
３に示すような処理が行われる。 【００２５】まず、ステップ３００１，３００２では、
図９中ステップ２００１，２００２の場合と同様にセン
サが活性状態にあること、及びリーンフィードバック制
御状態にあることを判定し、それらの状態にあることを
判定するとステップ３００３に進む。このステップ３０
０３では、エンジンが軽中負荷状態にあって、しかも車
両が加減速状態になく安定走行状態にあり、エンジン回
転がほぼ一定の状態にあることを判定する。 【００２６】上記条件を満たすときステップ３００４に
進み、定常運転状態に入ってから一定時間過ぎて安定燃
焼状態にある場合には、以下の学習制御と称する特性変
化を補償するためのステップを行う。この一定時間経過
判定処理を設けたのは、空燃比がほぼ一定の状態とな
り、しかも安定な燃焼状態にあって、外乱に影響される
ことなく、現在のエンジン運転状態に対応した空燃比セ
ンサ１４の出力（限界電流）を確実に得るようにするた
めである。そしてステップ３００５では、現在の運転状
態に最適な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、図１
０に示されるようなマップから主パラメータ（Ｎ，Ｑ）
に応じて読出す（ステップ３００５）。一方、空燃比セ
ンサ１４にて現在の限界電流ｉを測定し（ステップ３０
０６）、両者の電流比ｉ／ｉR を算出する（ステップ３
００７）。上記ステップ３００１〜３００４にて判定し
た安定運転状態において得られる限界電流ｉは、ほぼそ
の運転状態に対応する目標空燃比のときの電流と一致す
ると考えてもよい。従って、予めマップ内に設定した限
界電流ｉR とのずれ（偏差分）Δｉ＝ｉ−ｉR はセンサ
自体の劣化や経時変化による影響分と判断し、両者の電
流比ｉ／ｉR を求めて、この値をそのまま、又はこれま
でに求めた値と平均化処理してそれを新たな修正係数Ｋ
として、図１５に示すように他のマップに各運転領域
（ＮX ，Ｑｙ）に対応させて記憶しておく（ステップ３
００８）。 【００２７】そこで、図１４に示すように、補正量Ｋ2
の算出処理において、ステップ２００９では、現在の運
転状態に適当な目標Ａ／Ｆに相当する限界電流ｉR を、
上記した如く現在の運転状態に対応する修正係数Ｋ、つ
まり（ＮX ，Ｑｙ）を用いて修正（例えばｉR ｘ＝Ｋ・
ｉR ）し、この修正した限界電流ｉR ｘを目標値として
図９の場合と同様な積分処理を行うようにしている。こ
れにより、センサの劣化や経時変化を補償でき、一層正
確に、かつ最適な空燃比にリーンフィードバック制御で
きるようになる。なお、修正係数Ｋとして特定運転状態
（ＮX ，Ｑｙ）の値に代えて、種々の運転状態で求めた
修正係数Ｋとを平均化処理したり、重み付けした値を用
いるようにしてもよい。その場合には各運転状態におけ
る修正係数Ｋのばらつきを和らげ、空燃比の制御特性を
安定化できる。 【００２８】なお、この実施例では、図５に示す限界電
流特性の勾配αが変化する場合について対策しており、
Ａ／Ｆ＝１５近傍のオフセット電流がずれた場合につい
ては、次のようにすればよい。 【００２９】まず、図７に示すセンサーインターフェー
ス回路１１２中のスイッチＳＷ１を開いて正バイアスの
印加を止め、センサ１４を理論空燃比検出用センサとし
て動作させ、その起電力を検出するようにしてエンジン
に供給する混合気のＡ／Ｆをほぼ１５（λ＝１）に固定
する。次に、その状態においてスイッチＳＷ１を閉じて
正バイアスを印加すれば、そのときの限界電流がλ＝１
におけるほぼオフセット電流ｉ0 となる。従って、リー
ンフィードバック制御において検出される限界電流ｉよ
りこのオフセット電流ｉ0 を引算してやれば、その値
（ｉ−ｉ0 ）が空燃比Ａ／Ｆに応じた値とみなすことが
できる。また、勾配αの変化分の補償については、図１
３に示す場合と同様に上記電流（ｉ−ｉ0 ）と設定され
た限界電流ｉR との電流比に応じた修正係数Ｋを求める
ようにすればよい。 【００３０】さらに、本発明の他の実施例について図１
６〜１９により説明する。本実施例では、特にセンサ出
力特性の補償処理を総合的に行うようにしたものであ
る。図１６はマイクロプロセッサ１００の概略フローチ
ャートを示すもので、本例ではメインルーチンにて各種
の機関パラメータによる補正を行うようにし、サブルー
チン（例えばクランク角度位置割り込み処理またはタイ
マー処理）にて燃料供給の計算を行うように構成してあ
る。 【００３１】まず、メインルーチン中のステップ３００
３は、図８中ステップ１００４と同様で冷却水温や吸気
温などによる補正量Ｋ1 の算出ステップであり、ステッ
プ３００４は、図１２中ステップ１００５，１００８と
関連し、空燃比センサ１４の信号による積分処理やセン
サの出力特性劣化等に対する補償処理を行うステップで
ある。また、サブルーチンのうちステップ３０１２にて
主パラメータＮ，Ｑより燃料の基本量（Ｑ／Ｎ）を計算
し、ステップ３０１３にて補正量Ｋ1 ，Ｋ2 、Ｋ及び基
本量Ｑ／Ｎを乗算して総供給量Ｄτ＝Ｋ1 ・Ｋ2 ・Ｋ・
Ｑ／Ｎを求め、この値Ｄτを出力部にセットし、所定の
タイミングでもってエンジンに燃料供給を行うものであ
る。 【００３２】次に、ステップ３００４の詳細について以
下説明する。まず、ステップ４０００では空燃比センサ
１４が活性状態となっているかどうか、または冷却水温
等から空燃比の帰還制御ができるか否かを判定し、帰還
制御できない時はステップ４１００に進み、後述する中
負荷定常のタイマーｔを０にクリアする。次にステップ
４１１０に進みＫ2 ＝１とする。 【００３３】次に、ステップ４０００で帰還制御可能と
なるとステップ４０１０に進み、図１０にマップから求
めた目標空燃比がＡ／Ｆ＝１５より大きいかどうか判定
する。この空燃比センサ１４は理論空燃比（λ＝１）よ
り濃い側ではリニアな出力がほとんど得られないので帰
還制御をできないからステップ４１００に進む。ステッ
プ４０１０で図１０のマップから求めた目標空燃比がＡ
／Ｆより大きい、つまり理論空燃比より薄い場合は、空
燃比センサ１４のリニアな出力特性を利用できるので、
ステップ４０２０に進む。以後中負荷定常運転中であれ
ば、センサ１４の出力特性を補正するための補正量を算
出する処理を行う。 【００３４】中負荷定常運転とは、好ましくはエンジン
回転数の絶対値がある値の範囲（例えば２０００〜３０
００ｒｐｍ）で、回転の変動率が小さい（加速、減速中
でない）場合で、かつ、吸入空気量の絶対値がある範囲
（最高回転、全負荷時の量の１／１０から１／８程度）
にあり、さらにその変動率が小さい様なエンジンの運転
状態を示す。この様な状態でない場合にはステップ４１
２０に進みタイマーｔを０にクリアし、後述するステッ
プ４０８０に進む。定常運転中であればステップ４０３
０に進む。ここでは、中負荷定常運転タイマーの経過時
間ｔを見て、その値がｔ1 以下、例えば数秒以下であれ
ば、充分定常になっていない、つまりまだ空燃比が不安
定な状態にあると判断して、リーンフィードバック制御
をするためにステップ４０８０に進む。ステップ４０３
０でｔがｔ1 より大きければステップ４０４０に進む。
ここではさらにｔがｔ2 （例えばｔ1 より数秒大きい
値）より小さければステップ４１３０に進む。 【００３５】ステップ４１３０では、理論空燃比（λ＝
１）にフィードバック制御を行う。このステップ４１３
０では図１９にその詳細を示すように空燃比センサ１４
をλセンサとして使用する用にインターフェース回路１
１２を切り換え、そのセンサ出力電圧の大小によりＫ2
を一定値ΔＫ2 だけ増減させる。ステップ４０５０でｔ
＝ｔ2 であればステップ４１４０に進む。このステップ
４１４０では、空燃比センサ１４をリーンセンサとして
使用する様にインターフェース回路１１２を切り換え、
理論空燃比（λ＝１）におけるセンサ１４の限界電流ｉ
を測定する。この電流がオフセット電流であり、これが
センサ特性の劣化や経時変化及び燃料噴射システムのず
れを示すものである。 【００３６】また、ステップ４０５０でｔとｔ2 が等し
くない時、すなわちｔ＞ｔ2 の時はステップ４０６０に
進む。ここでｔ3 はｔ2 より数秒大きい値であるが、ｔ
＞ｔ 3 ならばステップ４１５０に進む。 【００３７】このステップ４１５０では、ＣＰＵによる
燃料量の操作により理論空燃比より一定値だけリーン側
にずらしたリーン空燃比（例えば約Ａ／Ｆ＝１８）に固
定操作し、ｔ2 ＜ｔ＜ｔ3 の時間内ではこの空燃比状態
を極力保つようにする。そしてｔ＝ｔ3 になるとステッ
プ４０７０よりステップ４１６０に進み、その時点の空
燃比センサ１４の限界電流ｉを測定する。ステップ４１
７０では、ステップ４１４０で求めたλ＝１のときの限
界電流（オフセット電流）、空燃比のずらし量ΔＡ／
Ｆ、上記リーン空燃比のときの限界電流などのデータに
基づいて、図５に示すようなセンサ出力特性を示す勾配
αの変化を検出でき、センサ出力特性の修正係数Ｋを算
出するようにしている。この修正係数Ｋは図１５の場合
と同様にしてバックアップＲＡＭ１０７Ａに格納され
る。 【００３８】次にｔ＞ｔ3 のときステップ４０８０に進
み、リーンフィードバック制御を行う。このステップ４
０８０は図１８に示すように処理が行われる。まず、ス
テップ４０９１で前回の処理からΔｔ時間すぎたかを判
定し、すぎていなければ何もしないで終了する。Δｔ時
間過ぎていればステップ４０９２へ進み、図１０のマッ
プから現在のエンジン状態に要求される目標空燃比を求
め、先の実施例と同様、予め算出しておいて修正係数Ｋ
で修正（ｉRX＝Ｋ・ｉR ）して、この修正した限界電流
ｉRXを目標値とする。 【００３９】次にステップ４０９３に進み、まず図７に
示すＳＷ１を閉じて微少抵抗１１２Ａにかかる電圧をア
ナログ入力ポート１０４に入力してセンサの限界電流ｉ
を測定する。次にステップ４０９４に進み、ステップ４
０９３で測定したｉRXとｉとを比べて、ｉ＜ｉRXであれ
ば目標空燃比よりリッチであると判定してステップ４０
９５に進み、Ｋ2 をΔＫ2 だけ減少して終わる。ステッ
プ４０９４でｉ≧ｉRXならば目標空燃比よりリーンであ
るのでステップ４０９６へ進み、Ｋ2 をΔＫ2 だけ増加
して終わる。この様にステップ４０９０の処理では、目
標空燃比と測定空燃比との大小を測定したＫ2 を積分処
理する。 【００４０】なお、図１９は図１７中ステップ４１３０
のλフィードバック処理を示しており、ステップ４１３
１でΔｔ時間の判定をし、過ぎていなければ終わる。Δ
ｔ時間過ぎていればステップ４１３２に進み、図７で示
すＳＷ１を開いて空燃比センサ１４の電圧をアナログ入
力ポート１０４からＡＤ変換して入力する。次にステッ
プ４１３３でその電圧が比較基準電圧、例えば０．４５
Ｖより大であるか判別し、大であれば測定空燃比が理論
空燃比よりリッチであるからステップ４１３４に進み、
Ｋ2 をΔＫ2 だけ減少して終わる。ステップ４１３３で
測定電圧が比較電圧より小であればリーンであるのでス
テップ４１３５に進みＫ2 をΔＫ2 だけ増加するように
している。また、両者が等しければＫ2 はそのままとし
て終わる。 【００４１】 【発明の効果】以上の如く、本発明の特徴は、第１とし
て予めエンジンの運転状態に応じて目標空燃比に対応す
る限界電流を設定しておき、空燃比センサより検出され
る限界電流が上記の目標限界電流と一致するように、偏
差分に見合った補正量にてフィードバック制御を行わせ
ることである。そして、第２として、空燃比センサの特
性変化や劣化より制御制度が低下するのを防止するため
に、学習制御による補償機能を付加させたことである。
特に本発明では、空燃比センサの直接的出力である限界
電流値そのものを直接的にモニタして、予じめ記憶して
ある目標空燃比に対応したセンサの目標限界電流特性と
比較して特性ずれを修正できるので、個々のシステムご
とに、制御制度を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の全体構成図。
【図２】本発明装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】限界電流式空燃比センサを示す断面図。
【図４】限界電流式空燃比センサを示す断面図。
【図５】空燃比または酸素濃度と限界電流との関係を示
す特性図。 【図６】空燃比センサのλ特性を示す図。 【図７】センサインタフェース回路を示す回路図。 【図８】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図９】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１０】エンジンの運転状態に応じた限界電流または
空燃比が設定されたマップを示す図。 【図１１】偏差Δｉと積分量ΔＫ2 との関係を示す図。 【図１２】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１３】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１４】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１５】運転状態に応じた限界電流ｉR の修正係数を
示す図。 【図１６】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１７】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１８】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１９】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図２０】本発明の全体構成を示すブロック図である。 【符号の説明】 １ エンジン ５ 燃料噴射弁 １１ 吸気センサ １２ 吸気温センサ １３ 水温センサ １４ 空燃比センサ １５ 回転速度センサ ２０ 制御回路 １００ ＣＰＵ １０７ ＲＡＭ １０８ ＲＯＭ １１２ センサインターフェース回路
す特性図。 【図６】空燃比センサのλ特性を示す図。 【図７】センサインタフェース回路を示す回路図。 【図８】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図９】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１０】エンジンの運転状態に応じた限界電流または
空燃比が設定されたマップを示す図。 【図１１】偏差Δｉと積分量ΔＫ2 との関係を示す図。 【図１２】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１３】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１４】本発明の実施例の説明に供するフローチャー
ト。 【図１５】運転状態に応じた限界電流ｉR の修正係数を
示す図。 【図１６】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１７】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１８】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図１９】本発明の他の実施例説明に供するフローチャ
ート。 【図２０】本発明の全体構成を示すブロック図である。 【符号の説明】 １ エンジン ５ 燃料噴射弁 １１ 吸気センサ １２ 吸気温センサ １３ 水温センサ １４ 空燃比センサ １５ 回転速度センサ ２０ 制御回路 １００ ＣＰＵ １０７ ＲＡＭ １０８ ＲＯＭ １１２ センサインターフェース回路
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(72)発明者 菊池 武博
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 本田 雅一
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特公 昭56−21900（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平３−43459（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 （イ）エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じた限界電
流を発生する空燃比センサと、 （ロ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 （ハ）エンジンの運転状態に応じて予め設定された最適
な目標空燃比またはこの目標空燃比に担当する前記空燃
センサの目標限界電流が記憶された記憶手段と、 （ニ）エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給する
燃料の基本燃料供給量を決定する第１の決定手段と、 （ホ）前記目標空燃比に相当する前記空燃比センサの目
標限界電流と前記空燃比センサの発生する実限界電流と
の偏差をなくすべく前記基本燃料供給量の積分補正量を
決定する第２の決定手段と、 （ヘ）前記エンジンの運転状態が所定状態にあるときの
前記目標限界電流と前記実限界電流との偏差に応じて前
記記憶手段に記憶された記憶値の、実際の前記空燃比セ
ンサ出力に対するずれを補償するセンサ特性補正量を決
定する第３の手段と、 （ト）前記基本燃料供給量，積分補正量およびセンサ特
性補正量に応じて燃料供給量を調整する第４の手段とを
備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106090A JP2503381B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106090A JP2503381B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 空燃比制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58102113A Division JPH065047B2 (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330346A JPH04330346A (ja) | 1992-11-18 |
| JP2503381B2 true JP2503381B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=14424854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3106090A Expired - Lifetime JP2503381B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503381B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621900A (en) * | 1979-07-31 | 1981-02-28 | Matsushita Electric Works Ltd | Method of making ornamental board embossed with same tone |
| JPS5859330A (ja) * | 1981-10-03 | 1983-04-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御方法 |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP3106090A patent/JP2503381B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04330346A (ja) | 1992-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960205 |