JP2503956B2

JP2503956B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2503956B2
Application number: JP60293477A
Authority: JP
Inventors: 俊成永井; 孝年増井; 歳康勝野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPS62157254A

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（O₂セン
サ））を設け、上流側のO₂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〕

一般に、単一のO₂センサにもとづく空燃比フィードバ
ック制御（シングルO₂センサシステム）では、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。O₂セン
サの出力特性のばらつきの原因を列挙すると、次のとお
りである。

（１）O₂センサ自体の個体差．（２）燃料噴射弁および排気ガス再循環弁等の部品の機
関への組付け位置の公差によるO₂センサの箇所における
排気ガスの混合の不均一．（３）O₂センサの出力特性の経時あるいは経年的な変
化．また、O₂センサ以外では、燃料噴射弁、排気ガス再循
環流量、タペットクリアランス等の機関状態の経時的あ
るいは経年的な変化、および製造ばらつきによる排気ガ
スの混合の不均一性が変化および拡大することがある。

かかるO₂センサの出力特性のばらつきおよび部品のば
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ィードバック制御に加えて下流側
O₂センサによる空燃比フィードバッ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（参照：特開昭
58-72647号公報）。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
ラッ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、排気エミッション特性に直
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、排気エミッショ
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O₂センサシステムにおいて、上流側O₂セ
ンサの異常あるいは劣化は、上流側O₂センサによる空燃
比フィードバック制御条件が成立しても上流側O₂センサ
の出力が数秒間反転しないことによって判別し、たとえ
ば上流側O₂センサの素子割れ、断線、破損等による異常
あるいは劣化を判別できる。この場合、下流側O₂センサ
による空燃比フィードバック制御を実行しても問題な
い。ただし、実際には、下流側O₂センサによる空燃比フ
ィードバック制御は実行しても意味がない。しかしなが
ら、何らかの原因で上流側O₂センサが酸欠状態となって
異常と判別された場合には、一時的な現象であれば再び
正常な状態に復帰する。このような一時的な異常な期間
にあって、上流側O₂センサの出力がリッチ側もしくはリ
ーン側にずれていれば、下流側O₂センサによる空燃比フ
ィードバック制御がこれを補正しようと作用し、この結
果、下流側O₂センサによる空燃比フィードバック制御量
は大きく変化する。この結果、上流側O₂センサが正常に
復帰したときにも、大きく変化した下流側O₂センサによ
る空燃比フィードバック制御量が寄与するので、エミッ
ションの悪化を招くという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、上流側O₂センサが一時的に異常もし
くは劣化した後に、上流側O₂センサが正常に復帰したと
きのエミッションの悪化を防止したダブルO₂センサシス
テムを提供することにあり、その構成は第１図に示され
る。

即ち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、下流の排気ガス中の特定成
分濃度をそれぞれ検出する第１、第２の空燃比センサ手
段と、第１の空燃比センサ手段に応じて機関の空燃比を
調整する空燃比調整手段と、第２の空燃比センサ手段に
応じて空燃比調整手段の空燃比調整係数を補正する空燃
比調整係数補正手段と、所定時間ごとに第１の空燃比セ
ンサ手段が異常状態か否かを判別する異常状態判別手段
と、異常状態判別手段によって第１の空燃比センサが異
常状態であると判断されたときに空燃比調整係数補正手
段における空燃比調整係数の補正を中止する中止手段
と、を具備する。

〔作用〕

上述の構成によれば、上流側O₂センサが一時的にせよ
永久的にせよ異常であれば、上流側および下流側O₂セン
サによる空燃比フィードバック制御は中止される。

〔実施例〕

以下、第３図以降の図面により本発明の実施例を説明
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を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1
01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CPU 103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の下流側の排気管14には第２のO₂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、O₂センサ1
3,15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1
01に供給する。

16はアラームである。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、CPU 103の外に、ROM 104、RAM 1
05、バックアップムRAM 106、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108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
後にキャリアウト端子が“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TA
U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。

さらに、制御回路10において、111はアラーム16を付
勢する駆動回路である。

なお、CPU 103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10
7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毎の割込みによって演算され
てRAM 105の所定領域に格納される。

第４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の空燃比フィードバック制
御ルーチンであって、所定時間たとえば4ms毎に実行さ
れる。

ステップ401では、上流側O₂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、
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433に直接進む。他
方、閉ループ条件成立の場合はステップ402に進む。

ステップ402では、上流側O₂センサ13の出力V₁をA/D変
換して取込み、ステップ403にてV₁が反転したか否かに
よって上流側O₂センサ13の活性，非活性を判別する。な
お、この活性，非活性の判別はV₁が所定値に到達したか
否かによってもできる。

上流側O₂センサ13が活性化していればステップ404に
てカウンタCOXDをクリアするが、上流側O₂センサ13が非
活性であればステップ405にてカウンタCOXDを１増大さ
せる。つまり、カウンタCOXDは上流側O₂センサ13が非活
性状態を計測するものである。この結果、COXD＞α（一
定値）となったときには、上流側O₂センサ13を故障と判
別し、ステップ407にて故障フラグFSBを“1"として後述
の下流側O₂センサ15による空燃比フィードバック制御を
中止するようにすると共に、ステップ408にてアラーム1
6を付勢する。

他方、上流側O₂センサ13の出力が反転しているとき、
あるいはCOXD≦αのときにはステップ409に進み、上流
側O₂センサ13による空燃比フィードバック制御を行う。
すなわち、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、空燃比がリッチかリーンかを判別す
る。リーン（V₁≦V_R1）であれば、ステップ410にて第１
のディレイカウンタCDLY 1が正か否かを判別し、CDLY 1
＞０であればステップ411にて第１のディレイカウンタC
DLY 1を０とする。ステップ412では、第１のディレイカ
ウンタCDLY 1を１減少させ、ステップ413にてCDLY 1＜T
DL 1か否かを判別する。なお、TDL 1は上流側O₂センサ1
3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リーン遅延
時間であって、負の値で定義される。従って、ステップ
413にてCDLY 1＜TDL 1のときのみ、ステップ414にてCDL
Y 1←TDL 1とし、ステップ415にて空燃比フラグF1を
“0"（リーン状態）とする。他方、ステップ409にてリ
ッチ（V₁＞V_R1）であれば、ステップ416にて第１のディ
レイカウンタCDLY 1が負か否かを判別し、CDLY 1＜０で
あればステップ417にて第１のディレイカウンタCDLY 1
を０とする。ステップ418では、第１のディレイカウン
タCDLY 1を１増加させ、ステップ419にてCDLY 1＞TDR 1
か否かを判別する。なお、TDR 1は上流側O₂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。従って、ステップ419
にてCDLY＞TDR 1のときのみ、ステップ420にてCDLY 1←
TDR 1とし、ステップ421にて空燃比フラグF1を“1"（リ
ッチ状態）とする。

ステップ422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423に進み、リッチからリーンへの反転（F1＝
“0"）か、リーンからリッチへの反転（F1＝“1"）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424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425
にてFAF←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422にて空燃比フラグF1の符号が反転してい
なければ、ステップ426,427,428にて積分処理を行う。
つまり、ステップ426にて、F1＝“0"か否かを判別し、F
1＝“0"（リーン）であればステップ427にてFAF←FAF＋
KIとし、他方、F1＝“1"（リッチ）であればステップ42
8にてFAF←FAF−KIとする。ここで、積分定数KIはスキ
ップ定数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。従って、ステップ427は
リーン状態（F1 20＝“0"）で燃料噴射量を徐々に増大
させ、ステップ428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424,425,427,428にて演算された空燃比補正
係数FAFはステップ429〜430にて最小値たとえば0.8にて
ガードされ、また、ステップ431,432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RAM 105に格納して、ス
テップ433にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ401,403とステップ433との間にFAFを
一定値たとえば1.0とするステップを設けてもよい。

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のディレイカウンタCDL
Y 1は、第５図（Ｂ）に示すごとく、リッチからリーン
もしくはその逆の変化時点で０に復帰し、リッチ状態で
カウントアップされ、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′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
1）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 1相当だけリッチに保持された後に時刻t
₄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のごとくリッ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のディレイカウンタCDLY 1が
最大値TDR 1または最小値TDL 1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５図（Ｄ）に示す空燃比補正係数FAFが得ら
れる。

次に、下流側O₂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に
関与する定数としてのスキップ量RSR,RSL、遅延時間TDR
1,TDL 1、積分定数KI（この場合、リッチ積分定数KI1R
およびリーン積分定数KI1L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、リッチスキップ量RSR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RSL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、リッチスキップ量
RSRを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従って、下流側O₂センサ15の出力に応じてリッチス
キップ量RSR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、リッチ遅延時間（TD
R 1）＞リーン遅延時間（TDL 1）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（TD
L 1）＞リッチ遅延時間（TDR 1）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O₂センサ
15の出力に応じて遅延時間TDR 1,TDL 1を補正すること
により空燃比が制御できる。さらにまた、リッチ積分定
数KI1R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KI1L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、リッチ積分定数KI1Rを小さくしても制御空燃比をリ
ーン側に移行できる。従って、下流側O₂センサ15の出力
に応じてリッチ積分定数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ッチ側
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。従って、下流側O₂センサ
15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６図および第７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O₂セン
サシステムについて説明する。

第６図は下流側O₂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1s毎に実行され
る。ステップ601では、下流側O₂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O₂センサ15の出力信号が一度も反転し
ない時、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ップ630に直接進む。なお、こ
の場合、ステップ630の前に、スキップ量RSR,RSLを一定
値RSRo,RSLo、たとえば、 RSRo＝５％ RSLo＝５％とするステップを導入してもよく、また、学習値を用い
てもよい。

ステップ601にて閉ループ条件が成立した場合には、
ステップ602にて第４図のルーチンで演算された故障フ
ラグFSBが“0"か否かを判別する。FSB＝“1"であれば上
流側O₂センサ13が故障とみなし、ステップ630に直接進
む。他方、FSB＝“0"であればステップ603に進み、下流
側O₂センサ15による空燃比フィードバック制御を実行す
る。即ち、ステップ604にて下流側O₂センサ15の出力V₂
をA/D変換して取込み、ステップ604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
比がリッ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O₂センサ13の出力の比較電圧V_R1より
高く設定される。

ステップ605〜616は、第４図のステップ410〜421と同
様に、遅延処理を行うためのものである。ここでは、リ
ッチ遅延時間をTDR 2、リーン遅延時間をTDL 2とし、こ
の結果、遅延処理後の空燃比がリッチであれば、空燃比
フラグF2を“1"とし、リーンであれば空燃比フラグF2を
“0"とするものである。

次に、ステップ617にて空燃比フラグF2が“0"か否か
判断され、この結果、F2＝“0"であれば空燃比はリーン
と判別されてステップ618〜623に進み、他方、F2＝“1"
であれば空燃比はリッチと判別されてステップ624〜629
に進む。

ステップ618では、RSR←RSR＋ΔRS（一定値たとえば
0.08％）とし、つまり、リッチスキップ量RSRを増大さ
せて空燃比をリッチ側に移行させる。ステップ619,620
ではRSRを最大値MAXたとえば6.2％にてガードする。さ
らに、ステップ621にてRSL←RSL−ΔRSとし、つまり、
リッチスキップ量RSLを減少させて空燃比をリッチ側に
移行させる。ステップ622,623では、RSLを最小値MINた
とえば2.5％にてガードする。

他方、リッチ（V₂＞V_R2）のときには、ステップ624に
てRSR←RSR−ΔRSとし、つまり、リッチスキップ量RSR
を減少させて空燃比をリーン側に移行させる。ステップ
625,626では、RSRを最小値MINにてガードする。さら
に、ステップ627にてRSL←RSL＋ΔRS（一定値）とし、
つまり、リーンスキップ量RSLを増加させて空燃比をリ
ーン側に移行させる。ステップ628,629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RAR,RSLはRAM 105に格納され
た後に、ステップ630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FAF′,RSR′,RSL′に変換してバックア
ップRAM 106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６
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。

このように、第６図のルーチンによれば、下流流O₂セ
ンサ15の出力がリーンであれば、リッチスキップ量RSR
が徐々に増大され、且つリーンスキップ量RSLが徐々に
減少され、これにより、空燃比はリッチ側へ移行され
る。また、下流側O₂センサ15の出力がリッチであれば、
リッチスキップ量RSRが徐々に減少され、且つリーンス
キップ量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７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701では
RAM 105より吸入空気量データＱおよび回転速度データN
e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。ステップ702にてRAM 105
より冷却水温データTHWを読出してROM 104に格納された
１次元マップにより暖機増量値FWLを補間計算する。ス
テップ703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
タによって定まる補正量である。次いで、ステップ704
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、ステップ705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のキャリアウト信号によ
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。

第８図は第６図，第７図のフローチャートによって得
られるスキップ量RSR,RSLのタイミング図である。第８
図（Ａ）に示すごとく、下流側O₂センサ15の出力電圧V₂
が変化すると、第８図（Ｂ）に示すごとく、リーン状態
（V₂≦V_R2）であればリッチスキップ量RSRは増大する
が、リーンスキップ量RSLは減少する。他方、第８図
（Ｃ）に示すように、リッチ状態であればリッチスキッ
プ量RSRは減少し、リーンスキップ量RSLは増大する。こ
のとき、RSR,RSLはMAX〜MINで変化する。

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1s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O₂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TDR 1,TDL 1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KI1R、リーン積分定数KI1L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弁を演算しているが、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弁を演算しても
よい。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系
への燃料噴射弁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701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703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、上流側O₂センサ
が一時的に異常もしくは劣化した後に、上流側O₂センサ
が正常状態に復帰した場合におけるエミッションの悪化
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を説明するための全体ブロック
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７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。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）O₂センサ、15……下流側（第２の）O₂センサ、16…
…アラーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−48756（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−134931（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−81825（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−32051（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−118534（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−73022（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−98142（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、下流の排気ガス中の
特定成分濃度をそれぞれ検出する第１、第２の空燃比セ
ンサ手段と、前記第１の空燃比センサ手段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の空燃比センサ手段に応じて前記空燃比調整手
段の空燃比調整係数を補正する空燃比調整係数補正手段
と、所定時間ごとに該第１の空燃比センサ手段が異常状態か
否かを判別する異常状態判別手段と、前記異常状態判別手段によって前記第１の空燃比センサ
が異常状態であると判断されたときに前記空燃比調整係
数補正手段における空燃比調整係数の補正を中止する中
止手段と、を具備する内燃機関の空燃比制御装置。