JP2518260B2

JP2518260B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2518260B2
Application number: JP62050326A
Authority: JP
Inventors: 隆行出村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPS63219845A

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筒所、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。

上述のダブルO₂センサシステムにおいては、下流側O₂
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O₂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RSR、リーンスキ
ップ量RSLを下流側O₂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O₂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ップRAM等に記憶され
ていた値を用いて上流側O₂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われていた（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、たとえばフューエルカットをし、或い
はO₂センサ出力にかかわらず空燃比をリーン側に制御
し、その後再び空燃比を理論空燃比にフィードバック制
御すべき運転状態に切り換わった直後は、上述の燃料カ
ットを含むリーン空燃比運転中に三元触媒中に取り込ま
れたO₂分子を三元触媒が放出する（O₂ストレージ効
果）。その結果、触媒上流の空燃比が実際にリッチとな
っても、触媒下流の空燃比は暫らくの間リーンとなり、
従って、下流側O₂センサの出力はリーン出力を示すの
で、目標空燃比が理論空燃比に切り換った直後から下流
側O₂センサの出力に基き空燃比をフィードバック制御す
ると、リッチ側へ過補正が生じるという問題点がある。
なお、このとき触媒下流の空燃比がリーンになり続ける
時間は排気ガスの流量が多くなるほど短かくなる。

従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサ（O₂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
後の過補正を抑制して、HC,COエミッションの増大、燃
費の悪化、触媒排気異臭等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、O₂ス
トレージ効果を有する排気ガス浄化のための触媒コンバ
ータCC_ROの上流側、下流側には、それぞれ、排気ガス中
の特定成分濃度を検出する上流側、下流側空燃比センサ
が設けられている。下流側空燃比フィードバック条件判
別手段は下流側空燃比センサによる空燃比フィードバッ
ク条件が成立したか否かを判別し、遅延手段は空燃比フ
ィードバック条件の非成立から成立への判別結果を排気
ガスの流量に応じた遅延時間だけ遅延する。この結果、
遅延された空燃比フィードバック条件の成立後に、制御
定数演算手段は下流側空燃比センサの出力V₂に応じて空
燃比フィードバック制御定数たとえばスキップ量RSR,RS
Lを演算する。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RSR,RSLおよび上流側空燃比セ
ンサの出力V₁に応じて空燃比補正量FAF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条件が成立した当初は、空燃比
フィードバック制御定数は更新されない。

〔実施例〕以下、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。

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,
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。

以下、第３図の制御回路の動作を説明する。

第５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501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、加速増量（非同期噴射）中、パワー増量中、上流側
O₂センサ13の出力V₁が一度も基準値を横切っていない
時、燃料カット中（すなわち、アイドルスイッチ17がオ
ン（LL＝“1"）且つ回転速度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528に進んで空燃比補正係数FAFを1.0とす
る。なお、FAFを閉ループ制御終了直前値としてもよ
い。この場合には、ステップ529に直接進む。また、閉
ループ制御時の平均値または学習値（バックアップRAM1
06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502に進む。

ステップ502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503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。リーン（V₁≦V_R1）であれ
ば、ステップ504にてデイレイカウンタCDLYが正か否か
を判別し、CDLY＞０であればステップ505にてCDLYを０
とし、ステップ506に進む。ステップ507,508では、デイ
レイカウンタCDLYを最小値TDLでガードし、この場合、
デイレイカウンタLDLYが最小値TDLに到達したときには
ステップ509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510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511にてCDLYを０
とし、ステップ512に進む。ステップ513,514では、デイ
レイカウンタCDLYを最大値TDRでガードし、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515にて空燃比フラグ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516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517にて、スキップカウンタCNTを１カウントアップ
する。なお、スキップカウンタCNTは、後述の下流側O₂
センサ15による閉ループ制御条件成立後の空燃比補正係
数FAFのスキップ回数を計数するためのものである。次
に、ステップ518にて空燃比フラグ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519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520
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516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521,522,52
3にて積分処理を行う。つまり、ステップ521にて、F1＝
“0"か否かを判別し、F1＝“0"（リーン）であればステ
ップ522にてFAF←FAF＋KIRとし、他方、F1＝“1"（リッ
チ）であればステップ523にてFAF←FAF−KILとする。こ
こで、積分定数KIR（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）＜RS
R（RSL）である。従って、ステップ522はリーン状態（F
1＝“0"）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ523
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519,520,522,523にて演算された空燃比
補正係数FAFはステップ524,525にて最大値たとえば1.2
にてガードされ、また、ステップ526,527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529にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ517におけるスキップカウンタCNTは図
示しないルーチンで最大値CNT_maxにてガードされるもの
とする。

第６図は第５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６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６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６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６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KI
R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。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を
下流側O₂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７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701〜703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、上流側O₂セン
サ13による閉ループ条件の不成立（ステップ701）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702）、スロットル弁16が全閉（LL＝
“1"）のとき、ステップ703、等が閉ループ条件が不成
立てあり、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719に進み、カウンタCNT
を０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O₂センサ15による閉ループ条件成立であれば、
ステップ704に進み、スキップカウンタCNTが所定値CNT₀
以上か否かを判別する。この結果、CNT≧CNT₀のときの
みステップ705〜718に進んで実質的なスキップ量RSR,RS
Lの更新を行い、CNT＜CNT₀であればステップ720に直接
進む。つまり、ステップ704は、ステップ701〜703によ
る閉ループ条件成立があっても、その実質的な成立を空
燃比補正係数FAFの所定スキップ回数だけ遅延させるも
のである。

ステップ705では、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706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。

ステップ706にてV₂≦V_R2（リーン）であればステップ
707〜712に進み、他方、V₂＞V_R2（リッチ）であればス
テップ713〜718に進む。

ステップ707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708,709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710にてRSL
←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711,71
2では、RSを最小値MINたとえば2.5％にてガードする。

他方、V₂＞V_R2（リッチ）のときには、ステップ713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
714,715では、RSLを最小値MINにてガードする。さら
に、ステップ716にてRSL←RSL＋ΔRS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717,718では、RSLを最大値MAXにて
ガードする。

すなわち、本例の場合は、下流側O₂センサ15による空
燃比フィードバック制御停止中は、下流側O₂センサ15の
出力V₂がリーンとなり、下流側O₂センサ15による空燃比
フィードバック制御条件成立後所定期間経過すると、下
流側O₂センサ15の出力V₂がリッチ出力となる場合、例え
ば減速運転時におけるフューエルカット後燃料の供給を
再開した場合を対象としている。なお、この場合の所定
期間は排気ガスの流速あるいは吸入空気量Ｑに依存し、
さらに、この所定期間は空燃比補正係数FAFのスキップ
回数CNTに依存している。また、上流側O₂センサ13の出
力V₁に基づき制御される空燃比補正係数FAFが所定回ス
キップせしめられた後にはそれ以前の過渡状態による空
燃比の乱れもかなり収束しており、従って、平均空燃比
を検出する本来の下流側O₂センサ15の機能を十分期待で
きるものである。

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720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、空燃比オープンルー
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O₂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７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５図、第７図のフローチャートをさらに、第４図を
も参照して説明する。

第４図において、時間t₁〜t₂では、下流側O₂センサ15
による空燃比フィードバック条件（ステップ701〜703）
は不成立であり、従って、スキップカウンタCNTも０に
保持される。このとき、空燃比補正係数FAFはステップ5
01（701）の判別結果により1.0もしくは変化するが、ス
キップ量RSR,RSLの更新は当然停止される。次に、時刻t
₂にて下流側O₂センサ15による空燃比フィードバック制
御条件が成立しても、この時点では、スキップカウンタ
CNTは０であるので、ステップ704でのフローはステップ
720に進み、スキップ量RSR,RSLの更新は行われない。

次いで、時刻t₃にて、スキップカウンタCNTの値が所
定値CNT₀に到達すると、ステップ704でのフローはステ
ップ705〜718に進み、スキップ量RSR,RSLの更新が再開
する。

このように、第４図の時間t₂〜t₃では、スキップ量RS
R,RSLは更新されず、従って、リッチ側の過補正は抑制
される。

なお、第４図において、時間t₂〜t₃においても、スキ
ップ量RSR,RSLを更新すると、スキップ量RSR,RSLはリッ
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、HC,COエミッション、燃費、触媒排気異臭の点
で不利である。特に、下流側O₂センサ15による空燃比フ
ィードバック制御停止中にスキップ量RSR,RSLをホール
ドし、下流側O₂センサ15による空燃比フィードバック制
御を再開した時に、そのホールド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時間t₂〜t₃において制御定数RS
R,RSLが発散する可能性があり、好ましくないが、本例
では、その誤補正を抑制している。

第９図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角たとえば360゜CA毎に実行される。ステップ901ではRA
M105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902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903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904
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905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。

なお、上述の実施例では下流側空燃比フィードバック
条件が不成立から成立に変化した後にデイレイを入れて
いるが、下流側O₂センサ15の出力V₂が特に触媒のO₂スト
レージ効果により応答遅れを示すオープンループのリー
ン制御後やフューエルカット後にのみ本デイレイを入れ
るよう構成してよい。この場合は、第７図においてオー
プンループのリーン制御やフューエルカット中にのみカ
ウンタCNTをクリアする構成とすればよい。第８図はフ
ューエルカット中にのみカウンタCNTをクリアするため
のフローチャートを示している。第８図においてステッ
プ701からステップ719は第７図に示されるフローチャー
トと全く同じであり、第８図が第７図と異なるところは
ステップ719の前にフューエルカット中であるか否かを
判断するステップ1001が追加されたことだけである。即
ち、第８図に示されるフローチャートではステップ701
において閉ループ条件が不成立であると判断されるとス
テップ1001に進む。このときフューエルカット中であれ
ばステップ719にすすんでカウンタCNTを０とする。従っ
て第８図に示される例ではフューエルカット状態が完了
して閉ループ条件が成立したときにはその後CNT≧CNT₀
となったときに下流側O₂センサ15によるフィードバック
制御が開始される。

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。

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、たとえば積分定数、遅延時
間、上流側O₂センサの比較電圧V_R1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、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、
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
および機関の回転素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901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903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、リーン運転状態
たとえばフューエルカットから離脱後の排気ガス流量に
応じた所定時間中は下流空燃比センサによる空燃比フィ
ードバック制御が停止され、従って、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、燃費の
向上、触媒排気異臭の低減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図は第５図、第７図のフローチャートを捕足説明す
るタイミング図、第５図、第７図、第９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６図は第５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２の空燃比フィードバック制御を行うための
別の実施例を示すフローチャートである。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、 17……アイドルスイッチ。

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、O₂ストレー
ジ効果を有する排気ガス浄化のための触媒コンバータ
と、該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上流側、下流
側空燃比センサと、該下流側空燃比センサによる空燃比フィードバック条件
が成立した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の非成立から成立への判別
結果を前記排気ガスの流量に応じた遅延時間だけ遅延す
る遅延手段と、該遅延された空燃比フィードバック条件の成立後に前記
下流側空燃比センサの出力に応じて空燃比フィードバッ
ク制御定数を演算する制御定数演算手段と、前記空燃比フィードバック制御定数および前記上流側空
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。
【請求項２】前記排気ガスの流量に応じた遅延時間は前
記空燃比補正量の所定スキップ回数である特許請求の範
囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】前記下流側空燃比フィードバック条件判別
手段はフューエルカットが終了したときに下流側空燃比
センサによる空燃比フィードバック条件が成立したと判
断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。