JP2596035B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

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個所、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焼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。

上述のダブルO₂センサシステムにおいては、下流側O₂
センサの空燃比フィードバック制御中にあって、下流側
O₂センサによる空燃比制御定数たとえばスキップ量RSR,
RSLのなまし値▲▼，▲▼を学習してバッ
クアップRAMに格納しておき、オープンループ制御時お
よび空燃比フィードバック開始直後は、バックアップRA
Mに格納してある学習値▲▼，▲▼を用い
て空燃比補正量FAFを演算し、これにより、空燃比を調
整している（参照：特開昭62−60941号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の空燃比制御定数RSR,RSLの学習
制御においては、バッテリが外された場合等によりバッ
クアップRAMの記憶内容が破壊されたときには、学習値
は初期化され、たとえば学習値▲▼（＝▲
▼）は５％とされ、従って、空燃比フィードバック制御
が十分進行するまでの間は、空燃比制御定数RSR,RSLは
適正でなく、制御空燃比は最適空燃比からずれ、この結
果、エミッションの悪化、燃費の悪化、ドライバビリテ
ィの悪化等を招くという問題点があった。

従って、本発明の目的は、バックアップRAMの記憶内
容が破壊（異常）されたときには空燃比制御量RSR,RSL
の最適化（復旧）を迅速に行うことにより、エミッショ
ンの悪化、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化等を防
止することにある。

〔課題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。すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた三元触
媒CC_ROの上流側の排気通路には、機関の空燃比を検出す
る上流側空燃比センサが設けられ、また、三元触媒CC_RO
の下流側の排気通路には、機関の空燃比を検出する下流
側空燃比センサが設けられてる。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てい
るか否かを判別する。制御定数演算手段は、この空燃比
フィードバック条件が成立しているとき（閉ループ制御
時）に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,RSLを演算
する。なまし値演算手段は空燃比フィードバック制御定
数たとえばスキップ量RSR,RSLのなまし値▲▼，
▲▼を所定なまし比で演算し、記憶手段はなまし
値▲▼，▲▼を記憶する。記憶異常検出手
段は記憶手段の記憶内容の異常を検出し、この結果、な
まし速度設定手段は記憶異常検出手段が異常を検出しな
いときにはなまし比を第１の速度n₁に設定し、記憶手段
の記憶内容が異常を検出したときには所定期間だけなま
し比を第１の値n₁より小さい第２の値n₂に設定する。空
燃比補正量演算手段は、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ているとき（下流側空燃
比センサによる閉ループ制御時）には上流側空燃比セン
サの出力V₁と制御定数演算手段の空燃比フィードバック
制御定数RSR,RSLとに応じて空燃比補正量FAFを演算し、
他方、下流側空燃比センサによる空燃比フィードバック
条件が不成立のとき（下流側空燃比センサによるオープ
ンループ制御時）には上流側空燃比センサの出力V₁と前
記記憶手段の空燃比フィードバック制御定数のなまし値
▲▼，▲▼とに応じて空燃比補正量FAFを
演算し、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。なお、本明細
書の「異常」は記憶手段の記憶内容の一時的な破壊をい
い、記憶手段自体の物理的損傷を含まない。

〔作 用〕

上述の手段によれば、記憶手段（バックアップRAM）
の記憶内容が破壊されたときには、空燃比制御定数RSR,
RSLのなまし値の更新速度は実質的に早くなり、つま
り、学習速度が増大し、記憶手段の記憶内容はただちに
最適値となる。

（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つの有毒成分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がリッチ側
かに応じて、異なる出力電圧を制御回路10の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。なお、バックアップRAM106は常に電源電圧が供給さ
れイグニッションキー（図示せず）がオフされた状態で
もその記憶内容を保持する。

また、吸気通路２のスロットル弁16には、スロットル
弁16が全閉か否かを検出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。

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
換終了後、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、
触媒過熱防止のためOTP増量中、上流側O₂センサ13の出
力信号が一度も反転していない時、燃料カット中等はい
ずれも上流側O₂センサ13による閉ループ条件が不成立で
あり、その他の場合が上流側O₂センサ13による閉ループ
条件成立である。上流側O₂センサ13による閉ループ条件
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、FAFを上流側O₂センサ13に
よる閉ループ制御終了直前の値としてもよい。この場合
には、ステップ428に直接進む。他方、上流側O₂センサ1
3による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、空燃比がリーン（V₁
≦V_R1）であれば、ステップ404にてディレイカウンタCD
LYが正か否かを判別し、CDLY＞０であればステップ405
にてCDLYを０とした後に、CDLY≦０であれば直接ステッ
プ406に進む。ステップ406では、ディレイカウンタCDLY
を１減算し、ステップ407,408にてディレイカウンタCDL
Yを最小値TDLでガードする。この場合ディレイカウンタ
CDLYが最小値TDL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状態であって、負の値で定義
される。他方、ステップ403においてリッチ（V₁＞V_R1）
であれば、ステップ410にてディレイカウンタCDLYが負
か否かを判別し、CDLY＜０であればステップ411にてCDL
Yを０とした後に、CDLY≧０であれば直接ステップ412に
進む。ステップ412ではディレイカウンタCDLYを１加算
し、ステップ413,414にてディレイカウンタCDLYを最大
値TDRでガードする。この場合、ディレイカウンタ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416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422にてFAF←FAF−KILとする。ここで、積分定数KI
R,KILはスキップ量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、ディレイカウンタ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。例えば、
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よりも短い
期間で反転すると、ディレイカウンタCDLYが最大値TDR
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。

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。

次に、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。

始めに、バックアップRAMの記憶内容の異常検出につ
いて第６図のフローチャートにより説明する。なお、第
６図のルーチンはメインルーチンの一部である。また、
本明細書の「異常」はバックアップRAM106の記憶内容の
一時的な破壊をいい、バックアップRAM106自体の物理的
損傷を含まない。ステップ601では、図示しないスター
タスイッチのオンにより機関が始動時か否かを判別す
る。始動時のときのみ、ステップ602〜606が実行され
る。すなわち、ステップ602にて始動時制御（たとえば
燃料増量）を行い、ステップ603では、RAM値等のイニシ
ャライズを行う。ステップ604では、バックアップRAM10
6の記憶内容が記憶時から変化したか否かを検出するこ
とによりバックアップRAM106の記憶内容が異常か否かを
判別する。なお、通常、バックアップRAM106には、デー
タおよびその反転データの２つを書込んであり（ミラー
方式）、バックアップRAM106からこれら２つのデータを
読出し、その一致、不一致によりバックアップRAM106の
記憶内容の異常を検出できる。この結果、バックアップ
RAM106の記憶内容が異常なときには、ステップ605にて
異常フラグF_Aをセットし、ステップ606にてバックアッ
プRAM106をイニシャライズしてステップ607にてこのル
ーチンは終了する。なお、ステップ606では、リッチス
キップ量RSRのなまし値▲▼を５％とする。

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512ms毎に実行
される。ステップ701〜706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、すなわちLL＝“0"でないとき（ステップ
703）、下流側O₂センサ15が活性化していないとき（ス
テップ704）、所定負荷領域でないとき（Q/Ne＜X₁,Q/N_e
＞X₂）（ステップ705）、所定回転速度領域でないとき
（Ne＜Y₁,N_e＞Y₂）等が下流側O₂センサ15による閉ルー
プ条件が不成立であり、その他の場合が下流側O₂センサ
15による閉ループ条件成立である。下流側O₂センサ15に
よる閉ループ条件でなければステップ720,721に進む。

下流側O₂センサ15による閉ループ条件が満たされてい
ればステップ707〜719に進む。すなわち、ステップ707
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708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。なお、比較電圧V_R2は触媒コンバータ1
2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より高く設定されている
が、この設定は任意でもよい。つまり、空燃比がリッチ
かリーンかを判別する。この結果、ステップ708にてV₂
≦V_R2（リーン）であればステップ709に進み、他方、V₂
＞V_R2（リッチ）であればステップ710に進む。

ステップ709では、RAM105よりリッチスキップ量RSRを
読出し、RSR←RSR＋ΔRS（一定値）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、他方、V₂＞V_R2（リッチ）のときには、ステップ7
10にてRAM105よりリッチスキップ量RSRを読出し、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711は、
上述のごとく演算されたRSRのガード処理を行うもので
あり、たとえば最大値MAX＝7.5％、最小値MIN＝2.5％に
てガードする。なお、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
である。

ステップ712では、リーンスキップ量RSLを、 RSL←10％−RSR にて演算する。つまり、RSR＋RSL＝10％である。

ステップ713では、バックアップRAM106の記憶内容が
破壊されたために異常フラグF_Aがセットされているか否
かを判別する。この結果、正常であれば（F_A＝“0"）、
ステップ714に進み、リッチスキップ量RSRのなまし値▲
▼を、 により演算する。ｎはたとえば、15,31等である。他
方、異常であれば（F_A＝“1"）、ステップ715,716にて
カウンタＣにより時間計測を行い、所定時間（C₀×512m
s）内のみ、リッチスキップ量RSRを直接上記なまし値▲
▼とする。つまり、この場合、、なまし比ｎが０
に対応する。そして、所定時間経過後はステップ718に
て異常フラグF_Aをリセットする。ステップ719では、ス
テップ714もしくは717にて演算されたなまし値▲
▼をバックアップRAM106に格納してステップ722に進
む。なお、異常フラグF_A＝“1"のときには、なまし演算
を実質上停止しているが、正常な場合より小さいなまし
比によりなまし演算してもよい。たとえば、正常な場合
のなまし比をn₁（ステップ714でｎ＝n₁）とし、異常な
場合のなまし比n₂（＜n₁）とする。

他方、ステップ720では、バックアップRAM106よりな
まし値▲▼を読出し、RAM値RSRとし、また、ステ
ップ721では、リーンスキップ量RSLを、RSL←10％−RSR
により演算してステップ722に進む。

このように、第７図のルーチンによれば、バックアッ
プRAM106の記憶内容の破壊後のRAM105のリッチスキップ
量RSRの更新速度およびバックアップRAM106のなまし値
▲▼の更新速度は実質的に増大する。

第８図は第７図の変更例であって、第７図のルーチン
に対してステップ801〜807を付加し、ステップ715〜718
はステップ802〜807に対応するので削除してある。ただ
し、第８図のルーチンはたとえば4ms毎に実行され、ま
た、ステップ801のAmsは4ms×N₁、ステップ806のBmsは4
ms×N₂であり、N₁＜N₂であり、従って、Ａ＜Ｂである。
この結果、異常であれば（F_A＝“1"）、Ams毎にフロー
はステップ801〜805を介してステップ701以降の空燃比
制御ルーチンに進み、また、正常であれば（F_A＝
“0"）、Bms毎にフローはステップ801,806,807を介して
ステップ701以降の空燃比制御ルーチンに進む。すなわ
ち、バックアップRAM106の記憶内容が破壊されてから所
定期間は、下流側O₂センサ15による閉ループ制御（ステ
ップ701〜719）はバックアップRAM106が正常な場合に比
して頻繁に実行され、従って、RAM105のリッチスキップ
量RSRの更新速度およびバックアップRAM106のなまし値
▲▼の更新速度はさらに増大する。

第９図もまた第７図のルーチンの変更例であって、第
７図のルーチンに対してステップ901〜903が付加されて
いる。すなわち、異常時（F_A＝“1"）にあっては、下流
側O₂センサ15による閉ループ成立条件ステップ705,706
の代りにステップ902,903が実行される。ここで、各値X
₁,X₂,Y₁,Y₂,X₁′,X₂′,Y₁′,Y₂′は、第10図に示すごと
く設定されているので、異常時の場合は正常時の場合に
比して下流側O₂センサ15による閉ループ成立条件が緩和
されており、従って、下流側O₂センサ15による閉ループ
制御（ステップ707〜719）が実行される機会が多くな
る。この結果、やはり、RAM105のリッチスキップ量RSR
の更新速度およびバックアップRAM106のなまし値▲
▼の更新速度はさらに増大する。

第11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1101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1102にてRAM1
05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1103では、最終噴射量TAUを、TAU←TAUP・FAF
・（FWL＋β）＋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1104にて、噴射量TAUをダウンカウンタ1
08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1105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、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512ms毎に行
なわれるのは、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として行い、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,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1101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1103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、バックアップRA
Mの記憶内容が破壊（異常）されたときには空燃比制御
定数RSR,RSLの最適化（復旧）を迅速に行うことがで
き、この結果、エミッションの悪化、燃費の悪化、ドラ
イバビリティの悪化等を防止できる。

【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、第８図、第９図、第11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10図は第９図のステップ705,706,902,903を補足説明
するグラフである。 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O₂センサ、 15……下流側O₂センサ、 17……アイドルスイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒
   と、 該三元触媒の上流側の排気通路に設けられ、前記機関の
   空燃比を検出する上流側空燃比センサと、 前記三元触媒の下流側の排気通路に設けられ、前記機関
   の空燃比を検出する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
   が成立しているか否かを判別する判別手段と、 該空燃比フィードバック条件が成立しているときに下流
   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のなまし値を所定な
   まし比で演算するなまし値演算手段と、 該なまし値を記憶する記憶手段と、 該記憶手段の記憶内容の異常を検出する記憶異常検出手
   段と、 該記憶異常検出手段が該異常を検出しないときには前記
   なまし比を第１の値に設定し、前記記憶異常検出手段が
   前記異常を検出したときには所定期間だけ前記なまし比
   を第１の値より小さい第２の値に設定するなまし速度設
   定手段と、 前記空燃比フィードバック条件が成立しているときには
   前記上流側空燃比センサの出力と前記制御定数演算手段
   の空燃比フィードバック制御定数とに応じて空燃比補正
   量を演算し、前記空燃比フィードバック条件が不成立の
   ときには前記上流側空燃比センサの出力と前記記憶手段
   の空燃比フィードバック制御定数のなまし値とに応じて
   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。