JP2518246B2

JP2518246B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2518246B2
Application number: JP62025588A
Authority: JP
Inventors: 隆行出村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-02-07
Filing date: 1987-02-07
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPS63195350A

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〕

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。かかるO₂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
−48756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〕

一般的に触媒はO₂ストレージ能力を有し、このO₂スト
レージ能力は長期使用に伴う劣化に備えて、当初、かな
り大きくされている。このようにO₂ストレージ能力が非
常に大きい時においてフューエルカット等が行われる場
合には、触媒には多量の酸素が貯蔵され、フューエルカ
ット復帰後において、この多量の酸素が徐々に放出され
る。この時、空燃比フィードバック制御定数がかなり大
きくならない限り下流側O₂センサの出力が反転しない。
一般的な空燃比制御装置では、下流側O₂センサの出力に
基づく空燃比フィードバック制御定数の更新において、
下流側O₂センサの出力におけるリッチ継続時間もしくは
リーン継続時間に対して、一定更新速度を持って空燃比
フィードバック制御定数を更新している。それにより、
前述の場合において、空燃比フィードバック制御定数が
かなり大きな値に達して下流側O₂センサの出力が反転す
るまでに、非常に長い時間を必要とし、この間において
触媒中の排気ガスがリーンに維持され、触媒におけるNO
x等の浄化が十分に行われずに、排気エミッションが悪
化していた。

従って、本発明の目的は、このような排気エミッショ
ンの悪化を防止することである。

〔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。比較手段は
下流側（第２の）空燃比センサの出力V₂を比較基準値V
_R2と比較してリッチ、リーンを判別し、継続時間演算手
段はこの比較手段の比較結果のリッチ継続時間TRNもし
くはリーン継続時間TLNを演算する。更新速度演算手段
は演算されたリッチ継続時間TRHもしくはリーン継続時
間TLN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RSR、リーンスキップ量RSLの更新速度
ΔRSを演算する。この結果、比較手段の比較結果に応じ
て演算された更新速度ΔRSにより空燃比フィードバック
制御定数RSR,RSLを更新する。この結果、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RSR,RSLと上
流側（第１の）空燃比センサの出力V₁とに応じて空燃比
補正量FAFを演算する。そして、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がリ
ッチもしくはリーンを継続して維持する程に空燃比フィ
ードバック制御定数の更新速度が大きくなり、混合気空
燃比が短時間で大きく変動するために、フューエルカッ
ト中等に触媒に貯蔵された多量の酸素は短時間で放出さ
れる。

〔実施例〕

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CPU103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101、入出力インターフェイス10
2、CPU103の外に、ROM104:RAM105、バックアップRAM10
6、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
後にその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RA
M105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
補正系数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、冷却水温が所定値たとえば60℃
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O₂センサ13の出力信号が一度を反転
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427に
進んで空燃比補正係数FAFを1.0とする。なお、この場
合、FAFは閉ループ制御終了直前値もしくは学習値（バ
ックアップRAMの値）としてもよい。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、つまり、空燃比がリッチかリ
ーン（V₁≦V_R1）であれば、ステップ404にてデイレイカ
ウンタCDLYが正が否かを判別し、CDLY＞０であればステ
ップ405にてCDLYを０とし、ステップ406に進む。ステッ
プ406では、デイレイカウンタCDLYを１減算し、ステッ
プ407,408にてデイレイカウンタをCDLYを最小値TDLでガ
ードする。この場合、デイレイカウンタCDLYが最小値TD
Lに到達したときにはステップ409にて第１の空燃比フラ
グF1を“0"（リーン）とする。なお、最小値TDLは上流
側O₂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
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（V₁＞V_R1）であれば、ステップ410にてデイレイ
カウンタCDLYが負か否かを判別し、CDLY＜０であればス
テップ411にてCDLYを０とし、ステップ412に進む。ステ
ップ412ではデイレイカウンタCDLYを１加算し、ステッ
プ413,414にてデイレイカウンタCDLYを最大値TDRでガー
ドする。この場合、デイレイカウンタCDLYが最大値TDR
に到達したときにはステップ415にて第１の空燃比フラ
グF1を“1"（リッチ）とする。なお、最大値TDR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。

ステップ416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417にて、第１の空燃比フラグF1の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、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418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419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412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420,421,422にて積分処理を
行う。つまり、ステップ420にて、F1＝“0"か否かを判
別し、F1＝“0"（リーン）であればステップ421にてFAF
←FAF＋KIRとし、他方F1＝“1"（リッチ）であればステ
ップ622にてFAF←FAF＋KILとする。ここで、積分定数KI
R,KIL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、KIR（KIL）＜RSR（RSL）である。従っ
て、ステップ421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422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418,419,421,422にて演算された空燃比補正
係数FAFはステップ423,424にて最小値たとえば0.8にて
ガードされ、また、ステップ425,426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RAM105に格納して、ス
テップ428にてこのルーチンは終了する。

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、デイレイカウンタCDLYは、
第５図（Ｂ）に示すごとく、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′（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）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t₅,t₆,t₇のごとくリッチ遅延時間TDRより短
い期間で反転すると、デイレイカウンタCDLYが最大値TD
R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定
数としてのスキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL、遅延
時間TDR,TDL、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FAF2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O₂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O₂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_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図は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
たとえば70℃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、下流側O₂センサ15が故障している
時、過渡運転時、オンアイドル時（LL＝“1"）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
617,618に進み、スキップ量RSR,RSLを一定値RSR₀,RSL₀
とする。たとえば、 RSR₀＝５％ RSL₀＝５％である。なお、この場合にも、RSR,RSLを閉ループ制御
終了直前値もしくは学習値（バックアップRAMの値）と
してもよい。

閉ループであれば、ステップ602に進み、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603に
て、V₂≦V_R2（リーン）か否かを判別する。なお、比較
電圧V_R2はたとえば0.55Vである。この結果、V₂≦V
_R2（リーン）であればステップ604〜614に進み、他方、
V₂＞V_R2（リッチ）であればステップ615〜625に進む。

ステップ604では、第２の空燃比フラグF2が“0"（リ
ーン）か否かを判別する。この結果、F2＝“1"（リッ
チ）であれば、下流側O₂センサ15の出力V₂はリッチから
リーンへ反転したことを意味するので、ステップ606に
て、リーン継続カウンタTLNをクリアし、ステップ607に
て第２の空燃比フラグF2を“0"に反転させ、ステップ60
8に進む。従って、以後、下流側O₂センサ15の出力V₂が
リーン出力を維持すればステップ604でのフローはステ
ップ605に進み、リーン継続カウンタTLNをカウントアッ
プし、ステップ608に進む。

ステップ608では、リーン継続カウンタTLNに値にもと
づきROM104に格納された１次元マップによりスキップ量
RSR,RSLの更新量ΔRSを演算する。そこで、ステップ608
のブロック内に図示するように、リーン継続カウンタTL
Nが大きくなる程、更新量ΔRSは大きく演算される。ス
テップ609〜614では、このようにして得られた更新量Δ
RSを用いてスキップ量RSR,RSLが更新される。すなわ
ち、ステップ609では、RSR←RSR＋ΔRS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610,611では、RSR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612にてRS
L←RSL−ΔRSとし、つまり、リーンスキップ量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613,
614では、RSLを最小値MINたとえば2.5％にてガードす
る。

同様に、ステップ615では、第２の空燃比フラグF2が
“1"（リッチ）か否かを判別する。この結果、F2＝“0"
（リーン）であれば、下流側O₂センサ15の出力V₂はリー
ンからリッチへ反転したことを意味するので、ステップ
617にて、リッチ継続カウンタTRHをクリアし、ステップ
618にて第２の空燃比フラグF2を“1"に反転させ、ステ
ップ619に進む。従って、以後、下流側O₂センサ15の出
力V₂がリッチ出力を維持すればステップ615でのフロー
はステップ616に進み、リッチ継続カウンタTRHをカウン
トアップし、ステップ619に進む。

ステップ619では、リッチ継続カウンタTRHの値にもと
づきROM104に格納された１次元マップによりスキップ量
RSR,RSLの更新量ΔRSを演算する。ここで、ステップ608
と同様に、ステップ619のブロック内に図示するよう
に、リッチ継続カウンタTRHが大きくなる程、更新量ΔR
Sは大きく演算される。ステップ620〜625では、このよ
うにして得られた更新量ΔRSを用いてスキップ量RSR,RS
Lが更新される。すなわち、ステップ620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621,622で
は、RSRを最小値MINにてガードする。さらに、ステップ
623にてRSL←RSL−ΔRSとし、つまり、リーンスキップ
量RSLを増大させて空燃比をリーン側に移行させる。ス
テップ624,625では、RSLを最小値MAXにてガードする。

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628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RAF,RSR,
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、空燃比オープンループ制
御中にこれらの値を使用することにより、たとえば再始
動時、始動直後等、あるいはO₂センサ非活性時等におけ
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。

このように、下流側O₂センサ15の出力V₂のリッチもし
くはリーンの継続時間TRHもしくはTLNに応じてスキップ
量RSR,RSLの更新量ΔRSを変化させると、制御空燃比は
迅速に理論空燃比に向かうことになる。従って、CO,HC,
NOxエミッションの低減等に役立つ。

第7A図は第６図の変更例を示し、第６図のステップ60
8の代り、ステップ701〜703を設けたものである。すな
わち、ステップ701にてRAM106より吸入空気量データＱ
を読出し、Ｑ＞Q₀（高負荷）か否かを判別する。高負荷
状態（Ｑ＞Q₀）であれば、ステップ702に進み、低負荷
状態（Ｑ≦Q₀）であればステップ703に進む。ステップ7
02,703では、共に、リーン継続カンウタTLNにもとづきR
OM104に格納された１次元マップによりスキップ量RSR,R
SLの更新量ΔRSを演算するが、高負荷時（Ｑ＞Q₀）更新
量ΔRSは低負荷時（Ｑ≦Q₀）の更新量ΔRSより大きく設
定してある。これにより、制御空燃比はリッチ側に大き
く移行する。なお、ステップ702では、実線の代りに点
線を用いてもよい。

第7B図もまた第６図の変更例を示し、第６図のステッ
プ619の代り、ステップ701′〜703′を設けたものであ
る。すなわち、ステップ701′にてRAM106より吸入空気
量データＱを読出し、Ｑ＞Q₀（高負荷）か否かを判別す
る。高負荷状態（Ｑ＞Q₀）であれば、ステップ702′に
進み、低負荷状態（Ｑ≦Q₀）であればステップ703′に
進む。ステップ702′,703′では、共に、リッチ継続カ
ウンタTRHにもとづきROM104に格納された１次元マップ
によりスキップ量RSR,RSLの更新量ΔRSを演算するが、
低負荷時（Ｑ≦Q₀）の更新量ΔRSは高負荷時（Ｑ＞Q₀）
の更新量ΔRSより大きく設定してある。これにより、制
御空燃比はリーン側に大きく移行する。なお、ステップ
703′では、実線の代りに点線を用いてもよい。

このように、第7A図の変更例により高負荷時（Ｑ＞
Q₀）に制御空燃比をリッチ側にすると、NOxエミッショ
ンの悪化、息つき、もたつき、サージ、力不足等のドラ
イバビリティの悪化を防止できる。また、第7B図の変更
例により低負荷時（Ｑ≦Q₀）に制御空燃比をリーン側に
すると、特に触媒排気異臭を低減できる。

第８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801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802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次元マップにより暖機増量値FWLを補間計算する。ス
テップ803では、最終噴射量TAUを、 TAU←TAUP・FAF・（FWL＋β＋１）＋γ 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804
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805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がリセットされた燃料噴射
は終了する。

また、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。

さらに、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,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KIL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801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、吸入空気量に応じて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803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、下流側空燃比セ
ンサの応答速度を実質的に上昇させることができる。従
って、触媒のO₂ストレージ能力が非常に大きく、フュー
エルカット中において多量の酸素を貯蔵しても、この時
には、混合気空燃比を短時間で大きくリッチ側に変動さ
せ、それにより、貯蔵された多量の酸素を短時間で放出
させることができ、触媒中の排気ガスの空燃比が長時間
リーンとなってNOx等の浄化率が低下し、排気エミッシ
ョンが悪化することは防止される。

【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7A図、第7B図、第８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。

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を比較基準値と比較してリ
ッチまたはリーンを判別する比較手段と、該比較手段の比較結果のリッチ継続時間もしくはリーン
継続時間を演算する継続時間演算手段と、該演算されたリッチ継続時間もしくはリーン継続時間が
大きくなる程空燃比フィードバック制御定数の更新速度
を大きくする更新速度演算手段と、前記比較手段の比較結果に応じて前記演算された更新速
度により空燃比フィードバック制御定数を更新する制御
定数更新手段と、前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比フィー
ドバック制御定数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、該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。
【請求項２】前記機関の負荷パラメータに応じて前記更
新速度を変更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。