JP2516184B2

JP2516184B2 - 内燃エンジンの空燃比フィ−ドバック制御方法

Info

Publication number: JP2516184B2
Application number: JP61132570A
Authority: JP
Inventors: 謙一大河原; 栄二岸田; 健雄木内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPS62288340A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方
法に関し、特にエンジンの排気系に配された排気濃度検
出器の出力特性の経時変化を補償するようにした空燃比
フィードバック制御方法に関する。

（技術的背景及びその問題点）従来、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出
器（例えばO₂センサ）による排気濃度（酸素濃度）検出
値と所定の基準値とを比較し、この比較結果に基づい
て、該エンジンに供給される混合気の空燃比をエンジン
の排気系に配された三元触媒の最大変換効率が行なわれ
る理論混合比になるように制御し、以て排気ガス特性等
の向上を図るようにした内燃エンジンの空燃比フィード
バック制御方法が一般的に使用されている（例えば、特
開昭57−137633号）。

このような空燃比制御に使用されるO₂センサは、酸化
ジルコニウム等をセンサ素子として用い、その酸化ジル
コニウム等の内部を透過する酸素イオンの量が大気中の
酸素分圧と排気ガス中の酸素分圧との差によって変化す
るのを利用してこの変化に応じたO₂センサの出力電圧の
屁間により排気ガス中の酸素濃度を検出するものであ
る。

しかしながら、上述の構成のO₂センサは、その出力特
性が経時的に変化し、特に当該センサを搭載した車輌が
耐久走行を行なった後は、その出力特性が耐久上劣化
し、この結果同一条件で空燃比フィードバック制御を行
なったにも拘らず工場出荷に比べて制御空燃比がリッチ
側に移行することが知られている。

このようなO₂センサの特性の経時変化に対し何ら対策
を講じなければ、エンジンの運転性能、燃費、排気ガス
特性が低下するという不具合が生じる。

（発明の目的）本発明は上述した不具合を解消する為になされたもの
で、O₂センサの特性の経時変化の度合に応じてエンジン
に供給される混合気の空燃比を補正して目標空燃比を達
成し得るようにした内燃エンジンの空燃比フィードバッ
ク制御方法を提供することを目的とする。

（発明の構成）斯かる目的を達成するために本考案に依れば、内燃エ
ンジンの排気系に配された排気濃度検出器により検出し
た排気濃度検出値と所定の基準値とを比較し、エンジン
に供給される混合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記
所定の基準値に関してリッチ側からリーン側に又はリー
ン側からリッチ側に変化したとき、前記空燃比を第１の
補正値により増減補正する比例制御、及び排気濃度検出
値が前記所定の基準値に関してリーン側又はリッチ側に
あるとき、空燃比を夫々第２の補正値により所定時間毎
に増減補正する積分制御の少なくとも何れか一方により
目標空燃比にフィードバック制御する内燃エンジンの空
燃比フィードバック制御方法において、前記排気濃度検
出値がリッチ側極大値から前記所定の基準値になるまで
の第１の時間と、前記排気濃度検出値がリーン側極小値
から前記所定の基準値になるまでの第２の時間との比を
求め、斯く求めた比に応じて前記第１の補正値及び第２
の補正値の少なくとも一方を変更するようにしたことを
特徴とする内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方
法が提供される。

（実施例）以下、本発明の一実施例を添付図示に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明の方法が適用される内燃エンジンの燃
料供給制御装置の全体構成を示すブロック図である。符
号１は例えば４気筒の内燃エンジンを示し、該エンジン
１には大気側に連通する吸気管２が接続され、該吸気管
２の途中にはスロットル弁が設けられている。該スロッ
トル弁３にはその弁開度θ_THを検出し、電気的な信号を
出力するスロットル弁開度センサ４が接続されており、
その検出信号は、以下で説明するように空燃比等を算出
する演算処理を実行してエンジンを制御する電子コント
ロールユニット（以下「ECU」という）５に送られる。

前記エンジン１とスロットル弁３との間には燃料噴射
弁６が設けられている。該燃料噴射弁６は前記エンジン
１の各気筒毎に設けられており、図示しない燃料ポンプ
に接続され、前記ECU5から供給される駆動信号によって
燃料を噴射する開弁時間が制御される。

一方、前記スロットル弁３の下流の吸気管２には、管
７を介して該吸気管２内の絶対圧P_BAを検出する吸気管
内絶対圧センサ８が接続されており、その検出信号はEC
U5に送られる。

冷却水が充満されている前記エンジン１の気筒周壁に
は、例えばサーミスタからなり、冷却水の温度Twを検出
するエンジン水温センサ９が設けられ、その検出信号は
前記ECU5に送られる。

エンジン回転数センサ（以下「Neセンサ」という）10
が前記エンジン１の図示していないカム軸又はクランク
周囲に取り付けられ、このNeセンサ10はクランク軸の18
0°回転毎に１パルスの信号（TDC信号）を出力し、この
TDC信号は前記ECU5に送られる。

前記エンジン１の排気管11には三元触媒12が接続さ
れ、該三元触媒12は排気ガス中のHC,CO,NOx成分の浄化
作用を行なう。この三元触媒12の上流側の排気管11には
排気ガス濃度センサであるO₂センサ13が装着され、該O₂
センサ13は排気ガス中の酸素ガス濃度を検出し、その検
出信号（V_O2）は前記ECU5に送られる。

更に、前記ECU5には、車輌の速度Spを検出する車速セ
ンサ14が接続され、該車速センサ14からの検出信号は前
記ECU5に送られる。

ECU5は上述の各種センサからの検出信号を入力し、前
記燃料噴射弁６の燃料噴射時間T_ouTを次式により演算す
る。

T_ouT＝Ti×K₁×K_O2＋K₂ …（１）ここに、Tiは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間を示
し、この基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧P_BAとエ
ンジン回転数Neとに基づいてECU5内のメモリ装置から読
み出される。K_O2はO₂フィードバック補正係数であり、
後述するO₂フィードバック補正係数算出サブルーチンに
基づいて算出される。K₁及びK₂は夫々前記各種エンジン
パラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補正変
数であり、上述の各種センサからの検出信号に基づいて
エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性
等の諸特性の最適化が図られるような所定値に決定され
る。

ECU5は上述のようにして求めた燃料噴射時間T_ouTに基
づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力する。

第２図は、第１図のECU5内部の回路構成を示す図で、
Neセンサ10からのTDC信号は波形整形回路501で波形整形
された後、中央処理装置（以下、「CPU」という）503に
供給されると共に、エンジン回転数計測用カウンタ（以
下「Meカウンタ」という）502にも供給される。Meカウ
ンタ502は、Neセンサ10からの前回TDC信号の入力時から
今回TDC信号の入力時までの時間間隔を計数するもの
で、その計数値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例す
る。Meカウンタ502は、この計数値Meをデータバス510を
介してCPU503に供給する。

一方、スロットル弁開度（θ_TH）センサ４、絶対圧
（P_BA）センサ８、エンジン水温（Tw）センサ９、O₂セ
ンサ13、及び車速（Sp）センサ14からの出力信号は、夫
々、レベル修正回路504に印加され、該回路504において
所定電圧レベルに修正された後CPU503の指令に基づいて
作動するマルチプレクサ505により順次アナログ−デジ
タル変換器（A/Dコンバータ）506に供給される。該変換
器506は、前述の各センサの出力信号をデジタル信号に
変換し、該デジタル信号をデータバス510を介してCPU50
3に供給する。

CPU503は、更に、データバス510を介してリードオン
リメモリ（以下、「ROM」という）507、ランダムアクセ
スメモリ（以下、「RAM」という）508及び駆動回路509
に接続されている。ROM507は、詳細は後述するCPU503で
実行される各種制御プログラム及び補正係数、補正変数
等の諸データ及びNe−P_Rテーブル等を記憶する。また、
RAM508は、CPU503での前記各種制御プログラムの実行に
より得られる演算結果等を一時的に記憶する。

そして、CPU503は、ROM507に記憶されている制御プロ
グラムに従って前述の各センサの出力信号に応じた係数
値又は変数値をROM507から読み出し、或いは算出して上
記算出式（１）に基づき燃料噴射弁６の燃料噴射時間T
_ouTを演算し、この演算で得た値をデータバス510を介し
て駆動回路509に供給する。該駆動回路509は、演出され
た燃料噴射時間T_ouTにわたって燃料噴射弁６を開弁させ
る。

次に本発明に係るO₂センサの特性の経時変化に応じた
O₂フィードバック補正係数K_O2の算出方法について説明
する。

前述したように、O₂センサの出力特性は車輌の耐久走
行等により劣化し、この結果、フィードバック制御され
た空燃比がリッチ側又はリーン側に偏る。このO₂センサ
の劣化度合は、安定したエンジン走行状態での出力電圧
値（第３図）のリッチ側ピーク値（極大値）から所定基
準値V_REFまでの移行に要する時間T_RV（第３図t₂−t
₃間）と、リーン側ピーク側（極小値）から前記基準値V
_REFまでの移行に要する時間T_LV（第３図t₆−t₇間）との
比を表わす値KOX（＝T_LV／T_RV）により推定することが
出来る。このKOX値は車輌の累積走行距離、即ち、耐久
劣化度合に応じて減少することが実験的に確認されてい
る。

従って、本発明では、後述する空燃比のフィードバッ
ク制御において補正係数K_O2に加減される比例制御補正
値又は積分制御補正値をKOX値に応じた量だけ変更する
ことにより空燃比を目標空燃比に正確に制御するもので
ある。

本実施例は、補正係数K_O2に加算される比例制御補正
値P_RをKOX値に応じて変更する場合に適用され、具体的
にはKOXの値を複数の所定値KOX₁〜KOX₄（KOX₁＞KOX₂＞K
OX₃＞KOX₄）と比較して、前記比例制御補正値P_Rを修正
値ΔP_R1，ΔP_R2（第４図）により以下の様に変更する。

（１）KOX＞KOX₁のとき空燃比がリーン側に大きく偏っていると推定して、補
正値P_Rに修正値ΔP_R2を加算する。

（２）KOX₁＞KOX＞KOX₂のとき空燃比がリーン側に小さく偏っていると推定して、補
正値P_Rに修正値ΔP_R1（＜ΔP_R2）を加算する。

（３）KOX₂＞KOX＞KOX₃のとき空燃比が目標（理論）空燃比に略等しく制御されてい
ると推定して、補正値P_Rを保持する。

（４）KOX₃＞KOX＞KOX₄のとき空燃比がリッチ側に小さく偏っていると推定して、補
正値P_Rから修正値ΔP_R1を減算する。

（５）KOX＞KOX₄のとき空燃比がリッチ側に大きく偏っていると推定して、補
正値P_Rから修正値ΔP_R2を減算する。

第５図及び第６図は上述したリッチ側比例制御補正値
P_Rの変更を実施する為のP_R値決定サブルーチンのプログ
ラムフローチャートである。

先ず、ステップ30乃至36では、エンジンが、O₂センサ
13の出力電圧V_O2が正常な周期で反転すべき所定の運転
状態にあるか否かを判別する。

即ち、ステップ30ではO₂センサ13の温度が十分高いか
否かをエンジン水温Twが所定値T_WOXより大きいか否かに
より判別し、次いでステップ31ではエンジンが実際にフ
ィードバック制御中であるか否かを判別する。更にステ
ップ32乃至ステップ35では前記所定の運転状態の条件と
して、エンジン回転数Neが所定値N_eoxLとN_eoxHとの間の
値であるか否かの判別（ステップ32）、吸気管内絶対圧
P_BAが所定値P_BoxLとP_BoxHとの間の値であるか否かの判
別（ステップ33）、車輌のクルージング状態を示す車速
Spが所定値S_poxLとS_poxHとの間の値であるか否かの判別
（ステップ34）、及び安定したクルージング状態を示す
前記絶対圧の変化度合ΔP_BAの絶対値が所定幅ΔP_BoxAよ
り小さいか否かの判別（ステップ35）が夫々実行され
る。更にステップ36ではこれらの運転条件が成立した後
（ステップ32乃至35の判別結果が全て肯定（Yes）とな
った後）、この運転状態が一定時間Txに亘って継続され
たか否かが判別される。

従って上述のステップ30乃至36の全ての判別結果が肯
定（Yes）となったとき（第７図に示す運転状態）、エ
ンジン前記所定の運転状態にあると判別され、初めてス
テップ38以降のプログラムが実行される。

尚、ステップ30乃至36の何れか一つの判別結果が否定
（No）になるとステップ37に進み、後述する平均化回数
カウント値n_AVを０に、後述する出力比較値V_o2pを所定
基準値V_REFに夫々設定し本プログラムを終了する。

ステップ38乃至ステップ58では前述したO₂センサ13の
劣化度合KOX（＝T_LV／T_RV）を決定するためのT_LV時間の
平均値T_LVAV、及びT_RV時間の平均値T_RVAVが算出され
る。

以下、ステップ38乃至ステップ58による平均値
T_LVAV，T_RVAVが算出方法を第３図に示すO₂センサの出力
電圧値V_O2のタイミングチャートに基づいて説明する。

今、仮に第３図のt₁時点で前記ステップ36の判別結果
が初めて肯定（Yes）となった場合を考える。

先ず、スデップ38ではO₂センサ13の今回の出力電圧値
V_o2nが所定基準値V_REFより大きいか否かが判別される。
第３図t₁時点ではこの判別結果が肯定（Yes）となり、
ステップ39に進んで、前回の出力電圧値V_o2n-1が所定基
準値V_REFより大きいか否かが判別される。t₁時点ではこ
の判別結果が肯定（Yes）となり、ステップ40に進む。

ステップ40では今回の出力電圧値V_o2nが出力比較値V
_o2pより大きいか否かが判別され、今回ループではこの
出力比較値V_o2pが前述のステップ37により所定基準値V
_REFに設定されているので判別結果が肯定（Yes）となり
ステップ41に進む。ステップ41ではこの時点でのt_0xタ
イマのカウント値をＯにリセットすると共に、再びカウ
ントをスタートし、次のステップ42で出力比較値V_o2pを
今回の出力電圧値V_o2nに設定して、本プログラムを終了
して、次のループに移る。

第３図のt₁〜t₂時点間では出力比較値V_o2pが常に直前の
ループでO₂センサの出力電圧値V_o2nに書き換えられてい
るが、この場合でもステップ40の判別結果は常に肯定
（Yes）となり、ステップ41,42が繰り返し実行される。

O₂センサ13の出力電圧値V_o2が、極大値になった後、
所定基準値V_REFに向かって下降し始めると（第３図t₂時
点）、前記ステップ40の判別結果が否定（No）となり、
ステップ41,42をスキップして本プログラムを終了す
る。

従って、O₂センサ13の出力電圧値V_o2が所定基準値V
_REF以下になるまでt_0xタイマのカウント値はリセットさ
れることなくt₂時点からの時間経過を表わすようにな
る。

O₂センサ13の出力電圧値V_o2が今回ループで初めて所
定基準値V_REFを下廻ると（第３図t₃時点）、前記ステッ
プ38の判別結果が否定（No）となり、次のステップ43に
進む。

ステップ43では前回ループでの出力電圧値V_o2n-1が所
定基準値V_REFより大きいか否かが判別され、t₃時点では
この判別結果が肯定（Yes）となり、次のステップ44で
この時点でのt_0xタイマのカウント値t_0x（t₂−t₃時間）
を移行時間T_0xと設定し、次のステップ45に進む。ステ
ップ45では、ステップ44で設定した移行時間T_0xが許容
範囲T_0xL〜T_0xH内にあるか否かが判別され、判別結果が
否定（No）のときは後述のステップ46乃至ステップ48を
スキップしてステップ49に進む。このステップ45の判別
を行なうことにより、エンジン運転状態の過渡期に生じ
る著しく長い移行時間や、第３図のt₇−t₈時点間に示す
ようなノイズ発生による著しく短い移行時間を排除する
ことが出来る。

ステップ45の判別結果が肯定（Yes）のときはステッ
プ46に進み、斯く設定した移行時間T_0xに補正係数
K_NET，K_PBTを乗算し、新たな移行時間T_0xcとする。補正
係数K_NET，K_PBTは夫々エンジン回転数Ne及び吸気管内絶
対圧P_BAに応じて第８図及び第９図に示すK_NET−Neテー
ブル、K_PBT−P_BAテーブルから読み出される値である。
このようにステップ45で補正係数K_NET，K_PBTによって移
行時間T_0xを補正するのは、エンジン回転数Ne、吸気管
内絶対圧P_BAの変化に応じて、O₂センサの反転周期自体
が大幅に変化する為である。

ステップ46で補正された移行時間T_0xcは次のステップ
47において次式（２）に代入され、この結果、リッチ側
極大値から所定基準値V_REFまでの電圧値V_o2のリッチ側
移行時間平均値T_RVAVnが算出される。

ここで、T_RVAVn-1はリッチ側移行時間平均値の前回値
であり、COXは平均値算出のための平均化定数であり後
述するステップ63,65,67,69,71においてO₂センサの劣化
度合に応じた値COX₀〜COX₄（但しＯ＜COX₀〜COX₄＜25
6）に設定される。

第５図に戻り、次のステップ48では上述の（２）式に
基づいた移行時間の平均化の実行回数を表わす平均化回
数カウント値n_Avに１を加え、ステップ49では出力比較
値V_o2pを所定基準値V_REFに再び設定し、t_0xタイマのカ
ウント値をリセットすると共にスタートさせ、次のステ
ップ50に進む。

ステップ50では、前記ステップ47及び後述するステッ
プ57による移行時間の平均化が所定回数N_Av行なわれた
か否かを前記平均化回数カウント値n_Avが当該所定回数N
_Av以上であるか否かによって判別する。尚、所定回数N
_AvはO₂センサの劣化度合に応じて、後述するステップ6
3,65,67,69,71で所要の値に設定される。

このステップ50の判別結果が肯定（Yes）のときは、
後述するステップ59以降のプログラム（第６図）が実行
され、否定（No）のときは本プログラムを終了する。

以上のようにして第３図t₂〜t₃時点間の移行時間T_0x
（＝T_RV）が設定され、該移行時間T_0xに基づいてリッチ
側移行時間平均値T_RVAVnが算出される。

O₂センサ13の出力電圧値V_o2が所定基準値V_REFを下廻
った後（t₃時点以降）は、ステップ38,43の判別結果が
共に否定となり、次のステップ51に進んで今回ループで
の出力電圧値V_o2nが出力比較値V_o2p以下であるか否かが
判別される。この場合は、前回ループ（t₃時点）のステ
ップ49においてV_o2pの値が所定基準値V_REFに設定されて
いるので、判別結果が肯定（Yes）となり、ステップ52
でt_0xタイマのカウント値が再びリセットされると共に
スタートし、続くステップ53で出力比較値V_o2pを今回ル
ープでの出力電圧値V_o2nに設定して、本プログラムを終
了して次のループに移る。

第３図のt₃〜t₄時点間では出力比較値V_o2pが常に直前
のループでO₂センサの出力電圧値V_o2nに書き換えられて
いるがこの場合でもステップ51の判別結果は常に肯定
（Yes）となり、ステップ52,53が繰り返し実行される。

第３図のt₄時点で一旦O₂センサ13の出力電圧値V_o2が
極小値になって後、所定基準値V_REFに向かって上昇し始
めると、前記ステップ51の判別結果が否定（No）とな
り、ステップ52,53をスキップして本プログラムを終了
する。このとき、t_0xタイマのカウント値はリセットさ
れることなくt₄時点からのカウントを継続する。

O₂センサ13の出力電圧値V_o2が所定基準値V_REFに達す
る以前に再び下降すると（t₅時点）、前記ステップ51の
判別結果が再び固定（Yes）となり、t_0xタイマのカウン
ト値がリセットされると共に再びスタートする（ステッ
プ52）。従って、O₂センサ13の出力電圧V_o2が仮え極小
値（又は極大値）になった後所定基準値V_REFに向かって
変化した場合でも該基準値V_REFを横切る以前に変化方向
が反転すると（第３図t₅，t₉時点）、t_0xタイマはリセ
ットされるので、誤って移行時間T_0xを設定することが
回避できる。

O₂センサ13の出力電圧値V_o2が再び極小値となると（t
₆時点）、ステップ51の判別結果が否定（No）となってt
_0xタイマによってt₆時点からの経過時間がカウントされ
る。

O₂センサ13の出力電圧V_o2が所定基準値V_REFを横切っ
て上昇すると（第３図t₇時点以降）、ステップ38の判別
結果が肯定（Yes）となり、次いでステップ39の判別結
果が（No）となり、ステップ54に進む。

ステップ54では、この時点（t₇時点）でのt_0xタイマ
のカウント値t_0x（t₆−t₇時間）を移行時間T_0x（＝
T_LV）と設定し、次のステップ55に進み、前記ステップ4
5と同様に移行時間T_0xが許容範囲T_0xL〜T_0xH内にあるか
否かを判別する。ステップ56では前記ステップ46と同様
に移行時間T_0xをエンジン回転数Ne、吸気管内絶対圧P_BA
に応じた補正係数K_NET，K_PBTで補正し、新たな移行時間
T_0xcとする。

更にステップ57では、補正された移行時間T_0xcを次式
（３）に代入して、リーン側極小値から所定基準値V_REF
までの出力電圧値V_o2のリーン側移行時間平均値T_LVAVn
が算出される。

ここでT_LVAVn-1はリーン側移行時間平均値の前回値で
あり、COXは前述の（２）式と同一の平均化定数であ
る。

ステップ58では、前記ステップ48と同様に平均化回数
カウント値n_Avに１を加え、前述したステップ49,50に進
む。

このようにして平均化回数カウント値n_Avが所定回数N
_Avに達するまで、上記ステップ38乃至58の前記リッチ側
及びリーン側移行時間平均値の算出を繰り返し行なうの
は、O₂センサの劣化度合を表わす値KOX（＝T_LVAV／T
_RVAV）をより正確に求めるためである。

前記リッチ側及びリーン側への各移行時間平均値の算
出が所定回数N_Av行なわれ、ステップ50の判別判別結果
が肯定（Yes）になると、第６図のステップ59乃至77に
よるO₂センサ13の劣化度合に応じたリッチ側比例制御補
正値P_Rの修正が行なわれる。

ステップ59乃至62の判別ではO₂センサの劣化度合を表
わす値KOX（＝T_LVAV／T_RVAV）と前述した所定値KOX₁，K
OX₂，KOX₃，KOX₄とを夫々比較する（KOX₁＞KOX₂＞KOX₃
＞KOX₄）。即ち、ステップ59では所定回数平均化終了後
のリッチ側移行時間平均値T_RVAVに所定値KOX₁を乗じた
値が所定回数平均化終了後のリーン側移行時間平均値T
_LVAVより大きいか否かが、ステップ60では前記平均値T
_RVAVに所定値KOX₂を乗じた値が前記平均値T_LVAVより大
きいか否かが夫々判別される。一方、ステップ61では前
記平均値T_RVAVに所定値KOX₄を乗じた値が前記平均値T
_LVAVより小さいか否かが、ステップ62では前記平均値T
_RVAVに所定値KOX₃を乗じた値が前記平均値T_LVAVより小
さいか否かが夫々判別される。

従って、ステップ59乃至62の判別結果が全く肯定（Ye
s）のときは、劣化度合を表わす値KOXが所定値KOX₂とKO
X₃との間の値であり、この場合空燃比が目標空燃比に略
等しく制御されていると推定して、ステップ63に進み前
述した（２）式、及び（３）式に用いられる平均化定数
COX及び前述の平均化の所定回数N_Avを夫々標準値COX₀，
N_Av0に設定する。

一方、ステップ59の判別結果が否定（No）のときは、
前記KOX値が所定値KOX₁より大きいので、空燃比がリー
ン側に大きく偏っていると推定して、ステップ64でリッ
チ側比例制御補正値の前回値P_Rnに修正値ΔP_R2を加算し
て今回値P_Rnとし、次のステップ65で前記平均化定数COX
及び前記所定回数N_Avを夫々COX₁（＞COX₀），N_Av1（＜N
_Av0）に設定する。

又、ステップ60の判別結果が否定（No）のときは、前
記KOX値が所定値KOX₁とKOX₂の間にあるので、空燃比が
リーン側に小さく偏っていると推定して、ステップ66で
リッチ側比例制御補正値の前回値P_Rnに修正値ΔP_R1（＜
ΔP_R2）を加算して今回値P_Rnとし、次のステップ67で前
記平均化定数COX及び前記所定回数N_Avを夫々COX₂（COX₀
＜COX₂＜COX₁），N_Av2（N_Av0＞N_Av2＞N_Av1）に設定す
る。

又、ステップ61の判別結果が否定（No）のときは、前
記KOX値が所定値KOX₄より小さいので、空燃比がリッチ
側に大きく偏っていると推定して、ステップ68でリッチ
側比例制御補正値の前回値P_Rnから修正値ΔP_R2を減算し
て今回値P_Rnとし、次のステップ69で前記平均化定数COX
及び前記所定回数N_Avを夫々COX₄（＝COX₁），N_Av4（＝N
_Av1）に設定する。

又、ステップ62の判別結果が否定（No）のときは、前
記KOX値が所定値KOX₃とKOX₄の間にあるので、空燃比が
リッチ側に小さく偏っていると推定して、ステップ70で
リッチ側比例制御補正値の前回値P_Rnから修正値ΔP_R1を
減算して今回値P_Rnとし、次のステップ71で前記平均化
定数COX及び前記所定回数N_Avを夫々COX₃（＝COX₂），N
_Av3（＝N_Av2）に設定する。

このように、O₂センサ13の劣化度合KOXに応じて、即
ち、空燃比がリッチ側又はリーン側に大きく偏っている
ときに平均化定数COXをより大きな値（COX₁，COX₄）
に、平均化所定回数N_Avをより小さな値（N_Av1，N_Av4）
に設定することによって、移行時間平均値T_RVAVn，T
_LVAVnの平均化度合を速めることができ、よつて逸早く
空燃比を目標空燃比に制御することができる。

前記ステップ64,66,68,70において修正値ΔP_R1又はΔ
P_R2により補正されたリッチ側比例制御補正値の今回値P
_Rnは、ステップ72で上限値P_RHより大きいか否かが、ス
テップ73で下限値P_RLより小さいか否かが判別され、該
ステップ72,73の判別結果が共に否定（No）のときは、
修正後補正値P_R1を今回値P_Rnに設定し（ステップ74）、
何れか一方の判別結果が肯定（Yes）のときは修正後補
正値P_R1を前回値P_Rn-1に設定する（ステップ５）。

ステップ76では斯く設定された補正値P_R1が第２図のR
AM508に格納され、次にステップ77で平均化回数カウン
ト値n_AvをＯに設定して本プログラムを終了する。

このようにRAM508に記憶された補正値P_R1は後述するO
₂フィードバック補正係数算出サブルーチンに於て用い
られ、これにより補正係数K_o2の値をリッチ側又はリー
ン側に偏らせることが出来る。

第10図は、上述の方法により補正されたリッチ側比例
制御補正値P_Rを用いたO₂フィードバック補正係数算出サ
ブルーチンのプログラムフローチャートである。

先ず、O₂センサ13の活性化が完了しているか否かを判
別する（ステップ81）。即ち、O₂センサ13の内部抵抗検
知方式によってO₂センサ13の出力電圧値が活性化開始点
Vx（例えば0.6v）に至ったか否かを検知してVxに至った
とき活性化されていると判定する。この判別結果が否定
（No）である場合には補正係数K_o2を１に設定する（ス
テップ82）。一方、判別結果が肯定（Yes）の場合に
は、エンジンがオープン制御領域にあるか否かを判別す
る（ステップ83）。このオープン制御には高負荷運転領
域、低回転領域、アイドル領域、高回転領域、混合気リ
ーン化領域等が含まれ、高負荷運転領域は例えば燃料噴
射時間T_ouTが所定値Twotよりも大きい値に設定される領
域である。ここでTwoyは定数であってスロットル弁全開
時等の高負荷運転時に混合気のリッチ化に必要な燃料供
給量の下限値である。低回転領域はエンジン回転数Neが
所定値N_Lop（例えば700rpm）以下で、且つ吸気管内絶対
圧P_BAが所定値P_BIDL（例えば360mmHg）以上の領域であ
る。アイドル領域は、エンジン回転数Neが所定回転数N
_HOP（例えば1000rpm）よりも低く、且つ絶対圧P_BAが前
記所定圧P_BIDLよりも低い領域であり、高回転領域は、
エンジン回転数Neが所定回転数N_HOP（例えば3000rpm）
よりも大きい領域である。混合気リーン化領域は吸気管
内絶対圧P_BAが、エンジン回転数Neの上昇と共により大
きい値に設定されている判別値P_BLSより小さい領域であ
る。上記何れかの領域にあるとき、エンジンはオープン
制御領域で運転されていると判定し、この場合前記ステ
ップ82に進み、K_o2を１に設定する。

一方、ステップ83の判別結果が否定（No）ならばエンジ
ンが、フイードバック制御をすべき運転領域にあると判
定してクローズドループ制御に移り、O₂センサ13の出力
レベルがTDC信号の前回入力時と今回入力時とで反転し
たか否かを判別し（ステップ84）、判別結果が肯定（Ye
s）の場合には比例（Ｐ項）制御を行ない（ステップ85
以降）、否定（No）の場合には積分制御を行なう（ステ
ップ90以降）。

ステップ85ではO₂センサ13の出力レベルが低レベルか
否かを判別し、判別結果が肯定（Yes）であれば、比例
制御補正値P_Rを前述したP_R値決定サブルーチンにより修
正されたリッチ側比例制御補正値P_R1と前記Ne−P_Rテー
ブルとによりエンジン回転数Neに応じた値に決定する
（ステップ86）。次いでステップ87においてこの補正値
P_Rを補正係数K_o2の前回値に加算する。ステップ85の判
別結果が否定（No）であれば、リーン側比例制御補正値
P_LをNe−P_Lテーブルから読み出し（ステップ88）、斯く
読み出した補正値P_Lを補正係数K_o2の前回値から減算す
る（ステップ89）。

前記ステップ84の判別結果が否定（No）の場合の積分
制御は以下のように行なわれる。先ずステップ90では、
ステップ85と同様に、O₂センサ13の出力レベルが低レベ
ルか否かを判別する。判別結果が肯定（Yes）の場合
は、TDC信号パルスのカウント数N_ILの値に１を加え（ス
テップ91）、そのカウント数N_ILが所定値N_I（例えば
４）に達したか否かを判別する（ステップ92）。この判
別の結果、カウント数N_ILが未だN_Iに達していない場合
には補正係数K_o2は前回ループ時の値に保持し（ステッ
プ93）、カウント数N_ILがN_Iに達した場合には補正係数K
_o2にエンジン回転数Neに応じた補正値Δｋを加える（ス
テップ94）と共に、それまでカウントしたパルス数N_IL
を０にリセットして（ステップ95）、N_ILがN_Iに達する
毎に補正係数K_o2に補正値Δｋを加えるようにする。他
方、前記ステップ90での判別結果が否定（No）であった
場合には、TDC信号パルスのカウント数N_IHに１を加え
（ステップ96）、そのカウント数N_IHが所定値N_Iに達し
たか否かを判別し（ステップ97）、判別結果が否定（N
o）の場合には補正係数K_o2の値は前回ループ時の値に保
持し（ステップ98）、判別結果が肯定（Yes）の場合に
は補正係数K_o2から補正値Δｋを減算し（ステップ9
9）、前記カウントしたパルス数N_IHを０にリセットし
（ステップ100）、上述と同様にN_IHがN_Iに達する毎に補
正係数K_o2から補正値Δｋを減算するようにする。

このようにO₂センサ13の劣化度合に応じてリッチ側比
例制御補正値P_Rを修正し、斯く修正した補正値P_RをO₂フ
ィードバック補正係数K_o2の算出に適用することによっ
て、O₂センサ13の劣化により空燃比がリッチ側に偏った
場合には補正係数K_o2の値を小さく、一方、リーン側に
偏った場合には補正係数K_o2の値を大きくして、空燃比
を目標空燃比に一致させることが出来る。

尚、本実施例ではO₂センサ13の劣化度合に応じて、リ
ッチ側比例制御補正値P_Rを修正したが、これに限ること
なく、リーン側比例制御補正値、リッチ側及びリーン側
積分制御補正値のうち少なくとも一つを修正することに
よっても同様の効果が得られる。

（発明の効果）以上詳述したように本発明によれば、内燃エンジンの
排気系に配された排気濃度検出器により検出した排気濃
度検出値と所定の基準値とを比較し、エンジンに供給さ
れる混合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記所定の基
準値に関してリッチ側からリーン側に又はリーン側から
リッチ側に変化したとき、前記空燃比を第１の補正値に
より増減補正する比例制御、及び排気濃度検出値が前記
所定の基準値に関してリーン側又はリッチ側にあると
き、空燃比を夫々第２の補正値により所定時間毎に増減
補正する積分制御の少なくとも何れか一方により目標空
燃比にフィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フ
ィードバック制御方法において、前記排気濃度検出値が
リッチ側極大値から前記所定の基準値になるまでの第１
の時間と、前記排気濃度検出値がリーン側極小値から前
記所定の基準値になるまでの第２の時間との比を求め、
斯く求めた比に応じて前記第１の補正値及び第２の補正
値の少なくとも一方を変更するようにしたので、前記排
気濃度検出器の特性に経時変化が生じた場合であっても
混合気の空燃比を補正して目標空燃比を達成することが
でき、もってエンジンの運転性能、燃費、排気ガス特性
の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する空燃比制御装置の全体
構成を示すブロック図、第２図は第１図の電子コントロ
ールユニットの内部構成を示すブロック図、第３図は第
１図のO₂センサ13の出力電圧値V_o2の時間変化を示すタ
イミングチャート、第４図はO₂センサ13の劣化度合を表
わす値KOXと修正値ΔP_Rとの関係を示すグラフ、第５図
及び第６図は本発明に係るP_R値決定サブルーチンのプロ
グラムフローチャート、第７図は第５図及び第６図で示
したプログラムフローチャートを実行するエンジン運転
領域を示すグラフ、第８図は補正係数K_NETとエンジン回
転数Neとの関係を示すグラフ、第９図は補正係数K_PBTと
吸気管内絶対圧P_BAとの関係を示すグラフ、第10図はO₂
フィードバック補正係数K_o2算出サブルーチンのプログ
ラムフローチャートである。１……内燃エンジン、５……電子コントロールユニット
（ECU）、８……吸気管内絶対圧（P_BA）センサ、10……
エンジン回転数（Ne）センサ、13……O₂センサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの排気系に配された排気濃度
検出器により検出した排気濃度検出値と所定の基準値と
を比較し、エンジンに供給される混合気の空燃比を、排
気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリッチ側から
リーン側に又はリーン側からリッチ側に変化したとき、
前記空燃比を第１の補正値により増減補正する比例制
御、及び排気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリ
ーン側又はリッチ側にあるとき、空燃比を夫々第２の補
正値により所定時間毎に増減補正する積分制御の少なく
とも何れか一方により目標空燃比にフィードバック制御
する内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法にお
いて、前記排気濃度検出値がリッチ側極大値から前記所
定の基準値になるまでの第１の時間と、前記排気濃度検
出値がリーン側極小値から前記所定の基準値になるまで
の第２の時間との比を求め、斯く求めた比に応じて前記
第１の補正値及び第２の補正値の少なくとも一方を変更
するようにしたことを特徴とする内燃エンジンの空燃比
フィードバック制御方法。