JP2641828B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気系に
設置されている触媒コンバータの上流側及び下流側の両
側に空燃比センサとしての例えば酸素濃度センサ（以
下、Ｏ₂センサという）を設けて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。

【０００２】

【従来の技術】以前より、内燃機関の排気系に設置され
ている触媒コンバータの上流側だけに酸素濃度を検出す
るＯ₂センサを設けて空燃比フィードバック制御を行
う、いわゆるシングルＯ₂センサシステムがあった。こ
のシングル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
タの上流側に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により、空燃
比を制御する際の制御精度が悪かった。

【０００３】このようなシングルＯ₂センサシステムの
欠点を改善するため、近年、触媒コンバータの上流側だ
けでなく、下流側にも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Ｏ
₂センサシステムが開発されている（米国特許３９３９
６５４号公報参照）。

【０００４】このダブルＯ₂センサシステムにおける下
流側Ｏ₂センサは、上流側Ｏ₂センサに比較して応答速度
は低いが、以下のような長所がある。

【０００５】すなわち、触媒コンバータの下流側では、
排気温が低いために熱による影響が少なく、かつ種々の
有毒物が触媒コンバータによって浄化されるために被毒
量が少ない。さらに、触媒コンバータの下流側では、排
気ガスが十分に混合されており、しかも排気ガス中の酸
素濃度が平衡状態に近い値になっている。

【０００６】このような幾つかの長所を持つ下流側Ｏ₂
センサは出力特性のばらつきが小さいため、ダブルＯ₂
センサシステムでは上流側Ｏ₂センサの出力特性のばら
つきを下流側Ｏ₂センサで吸収することができる。

【０００７】例えば、シングルＯ₂センサシステムにお
いてＯ₂センサの出力特性が悪化した場合は排気エミッ
ション特性に直接影響するが、ダブルＯ₂センサシステ
ムにおいては上流側Ｏ₂センサ出力特性が悪化しても、
下流側Ｏ₂センサが安定した出力特性を維持しているか
ぎり、排気エミッション特性に悪影響はない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のダブルＯ₂センサシステムは、下流側Ｏ₂センサ
の出力の時間積分値のみで空燃比フィードバック制御を
行っていた。このため、空燃比制御の追随遅れや過補正
などに起因する、燃費の悪化、排気エミッション特性の
悪化、ドライバビリティの悪化などを生じるという問題
点があった。

【０００９】さらに、従来のダブルＯ₂センサシステム
では、上流側Ｏ₂センサの出力の振幅幅を考慮せずに、
上流側Ｏ₂センサの出力と比較するための比較値を補正
していたため、比較値が振幅幅を越えた値となってしま
い、この結果空燃比フィードバック制御の不適切が生じ
るという問題点もあった。

【００１０】そこで、この発明はこのような従来の問題
点を解決するために成されたものであり、下流側Ｏ₂セ
ンサの出力を基に上流側Ｏ₂センサの出力値と比較する
ための比較値を求めて空燃比補正量の制御を行うことに
より、燃費の悪化、排気エミッション特性の悪化、及び
ドライバビリティの悪化を防ぐことができるダブルＯ₂
センサシステムを用いた内燃機関の空燃比制御装置を提
供することを目的とする。

【００１１】また、この発明は、上流側Ｏ₂センサの出
力の振幅幅に応じて上流側Ｏ₂センサの出力と比較する
ための比較値を制限することにより、適切な空燃比フィ
ードバック制御を行うことができるダブルＯ₂センサシ
ステムを用いた内燃機関の空燃比制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の内燃機関の空
燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設置されている触
媒コンバータの上流側に設けられ、上流側排気ガス中の
特定成分濃度を検出する第１の空燃比センサと、前記触
媒コンバータの下流側に設けられ、下流側排気ガス中の
特定成分濃度を検出する第２の空燃比センサと、この第
２の空燃比センサの出力と第１の比較値との偏差を演算
する偏差演算手段と、この偏差演算手段によって演算さ
れた偏差に基づいてこの偏差に比例した比例値を演算す
る比例値演算手段と、前記偏差演算手段によって演算さ
れた偏差に基づいてこの偏差に応じた積分値を演算する
積分値演算手段と、この積分値演算手段によって演算さ
れた積分値と前記比例値演算手段によって演算された比
例値とから第２の比較値を算出する比較値算出手段と、
この比較値算出手段によって算出された第２の比較値と
前記第１の空燃比センサの出力とを比較する比較手段
と、この比較手段による比較結果に基づいて、空燃比補
正量を増減させる空燃比補正手段とを備えたものであ
る。

【００１３】また、この発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、内燃機関の排気系に設置されている触媒コンバー
タの上流側に設けられ、上流側排気ガス中の特定成分濃
度を検出する第１の空燃比センサと、前記触媒コンバー
タの下流側に設けられ、下流側排気ガス中の特定成分濃
度を検出する第２の空燃比センサと、この第２の空燃比
センサの出力と第１の比較値との偏差を演算する偏差演
算手段と、この偏差演算手段によって演算された偏差に
基づいてこの偏差に比例した比例値を演算する比例値演
算手段と、前記偏差演算手段によって演算された偏差に
基づいてこの偏差に応じた積分値を演算する積分値演算
手段と、この積分値演算手段によって演算された積分値
と前記比例値演算手段によって演算された比例値とから
第２の比較値を算出する比較値算出手段と、この比較値
算出手段によって算出された第２の比較値と前記第１の
空燃比センサの出力とを比較する比較手段と、この比較
手段による比較結果に基づいて、空燃比補正量を増減さ
せる空燃比補正手段とを備え、前記比較値算出手段は、
算出する第２の比較値を、前記第１の空燃比センサの出
力の振幅幅に応じて制限し、前記積分値演算手段は、前
記第２の比較値が制限されている間は積分値演算を停止
させるようにしたものである。

【００１４】

【作用】この発明においては、偏差演算手段によって第
２の空燃比センサの出力と第１の比較値との偏差が演算
され、演算された偏差を基に比例値演算手段と積分値演
算手段とによって比例値及び積分値が演算される。演算
された比例値及び積分値から比較値算出手段によって第
２の比較値が算出され、この第２の比較値と第１の空燃
比センサの出力とが比較手段によって比較される。そし
て、比較結果に基づいて、空燃比補正手段によって空燃
比が補正される。

【００１５】第２の空燃比センサにより求まる比較値及
び積分値に応じて、別の空燃比センサの出力と比較する
ための第２の比較値を変更し、空燃比を補正しているの
で、空燃比フィードバック制御の追随遅れや過補正が解
消される。

【００１６】また、この発明においては、第１の空燃比
センサの出力の振幅幅に応じ、比較値算出手段によって
算出される第２の比較値が制限され、この第２の比較値
が制限されている間は積分値演算手段における積分値演
算が停止されるので、適切な空燃比フィードバック制御
が行われる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。 実施例１．図１は、この発明の基本的構成を示す機能ブ
ロック図である。同図において、Ｍ１は内燃機関の排気
系に配置されている触媒コンバータの上流側に設けら
れ、上流側排気ガス中の特定成分濃度を検出する第１の
空燃比センサ、Ｍ２は上記触媒コンバータの下流側に設
けられ、下流側排気ガス中の特定成分濃度を検出する第
２の空燃比センサである。

【００１８】Ｍ３は偏差演算手段であって、第２の空燃
比センサＭ２の出力Ｖ₂と第１の比較値としての第２の
空燃比センサＭ２の理想出力Ｖ_2t（例えば、触媒浄化効
率が最大となるときの第２の空燃比センサＭ２の出力）
との偏差Ｖ_2Sを演算する。

【００１９】Ｍ４は偏差Ｖ_2Sに基づいてこの偏差に比例
した比例値を演出する比例値演算手段であって、この比
例値演算手段Ｍ４は、例えば偏差演算手段Ｍ３によって
演算された偏差Ｖ_2Sに比例値ゲイン（ＫPR）を掛けるこ
とによって偏差Ｖ_2Sに比例した比例値ＬPを演算する。

【００２０】Ｍ５は偏差Ｖ_2Sに基づいて、この偏差Ｖ_2S
に応じた積分値を演算する積分値演算手段であって、こ
の積分値演算手段Ｍ５は、例えば偏差演算手段Ｍ３によ
って演算された偏差Ｖ_2Sが不感帯でない場合にこの偏差
Ｖ_2Sに応じた積分値ゲイン（ＫIR）を求め、求めた積分
値ゲイン（ＫIR）を用いて積分値Ｌｉを演算する。

【００２１】Ｍ６は比較値算出手段であって、積分値演
算手段Ｍ５によって演算された積分値Ｌｉと比例値演算
手段Ｍ４によって演算された比例値ＬPとから、第１の
空燃比センサＭ１の出力Ｖ₁と比較するための第２の比
較値Ｌを算出する。

【００２２】Ｍ７は比較手段であって、比較値算出手段
Ｍ６によって算出された第２の比較値Ｌと第１の空燃比
センサＭ１の出力Ｖ₁とを比較する。

【００２３】さらに、Ｍ８は空燃比補正手段であり、比
較手段Ｍ７による比較結果に基づいて、空燃比補正量を
増加あるいは減少させ、内燃機関の空燃比を調整する。

【００２４】なお、比較値算出手段Ｍ６は、第１の空燃
比センサＭ１の出力Ｖ₁の極大値及び極小値から得られ
る振幅幅に応じて、算出する第２の比較値Ｌを制限する
機能も有している。そして、この第２の比較値が制限さ
れている間、積分値演算手段Ｍ５は積分値演算を停止さ
せるようにしている。

【００２５】図２は、図１を具体化したこの一実施例を
示す構成図である。

【００２６】同図において、１はエンジン、２はエアク
リーナ、３は吸気管、４はインテークマクホールド、５
はインジェクタ、６は圧力センサ、７はスロットル弁、
８はスロットル開度センサ、９はアイドルスイッチ、１
３は点火コイル、１４はイグナイタ、１５は排気管、１
６は水温センサ、２０はバッテリ、２１はイグニッショ
クキースイッチ、２２は電子式制御ユニットである。

【００２７】ここで、排気管１５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バータ１２が設置されてい
る。

【００２８】１０は触媒コンバータバータ１２の上流側
に設けられた第１の空燃比センサとしての上流側Ｏ₂セ
ンサ、１１は触媒コンバータバータ１２の下流側に設け
られた第２の空燃比センサとしての下流側Ｏ₂センサで
ある。これら上流側Ｏ₂センサ１０及び下流側Ｏ₂センサ
１１は、それぞれ触媒コンバータバータ１２の上流側及
び下流側の排気ガス中の酸素成分濃度を検出し、これに
応じた電気信号を出力する。

【００２９】具体的には、上流側Ｏ₂センサ１０及び下
流側Ｏ₂センサ１２は、排気ガス中の空燃比が論理空燃
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
圧を発生する。

【００３０】圧力センサ６は、吸気管３に取り付けら
れ、この吸気管３からインテークマクホールド４を経て
エンジン１へ吸入される空気量を測定するための半導体
型の圧力センサである。また、インジェクタ５は、吸気
管３内に設けられたスロットル弁７の上流に配置され、
燃料の噴射を行う。このスロットル弁７にはこのスロッ
トル弁７の開度を検出するためのスロットル開度センサ
８が取り付けられている。

【００３１】また、水温センサ１６は、エンジン１に取
り付けられ、このエンジン１の冷却水温を検出するサー
ミスタ型のセンサであり、車速センサ２３は、車軸に取
り付けられ、この車軸の回転速度に比例した周波数のパ
ルス信号を出力して車速を検出する。

【００３２】点火コイル１３は、イグナイタ１４からの
信号により点火を行うと共に、発生した点火信号を電子
式制御ユニット２２へ送り出す。

【００３３】電子式制御ユニット２２は、上流側Ｏ₂セ
ンサ１０、下流側Ｏ₂センサ１１、圧力センサ６、水温
センサ１６、スロットル開度センサ８、車速センサ２
３、及び点火コイル１３によって検出された各信号を入
力し、空燃比を制御する。

【００３４】図３は、この電子式制御ユニット２２の詳
細なブロック図である。同図において、電子式制御ユニ
ット２２はマイクロコンピュータ１００、第１入力イン
タフェイス回路１０１、第２入力インタフェイス回路１
０２、第３入力インタフェイス回路１０３、出力インタ
フェイス回路１０４、及び電源回路１０５から構成され
ている。

【００３５】第１入力インタフェイス回路１０１は、点
火コイル１３の一次側点火信号を波形整形し、割り込み
信号にしてマイクロコンピュータ１００へ出力する。

【００３６】第２入力インタフェイス回路１０２は、上
流側Ｏ₂センサ１０、下流側Ｏ₂センサ１１、圧力センサ
６、スロットル開度センサ８、及び水温センサ１６の各
信号を入力してＡ／Ｄ変換器２０３へ出力し、第３入力
インタフェイス回路１０３は、アイドルスイッチ９のＯ
Ｎ／ＯＦＦ信号や、車速センサ２３のパルス信号などの
レベルをデジタル信号レベルに変換して入力ポート２０
４へ出力する。

【００３７】さらに、出力インタフェイス回路１０４
は、出力ポート２０７からの駆動出力を増幅してインジ
ェクタ５へ出力する。

【００３８】マイクロコンピュータ１００は、ＣＰＵ２
００、カウンタ２０１、タイマ２０２、Ａ／Ｄ変換器２
０３、入力ポート２０４、ＲＡＭ２０５、ＲＯＭ２０
６、出力ポート２０７、コモンバス２０８から構成さ
れ、所定のプログラムに従って上流側Ｏ₂センサ１０及
び下流側Ｏ₂センサ１１の出力に応じた空燃比補正量等
を算出する。

【００３９】ＣＰＵ２００は、これら各構成要素２０１
〜２０７を、コモンバス２０８を介して制御するユニッ
トであり、第１入力インタフェイス回路１０１から割り
込み信号が入力されると、カウンタ２０１の値を読み取
ると共に、読み取った値と前回読み取った値との差から
エンジン回転数の周期を算出してＲＡＭ２０５へ記憶さ
せる。

【００４０】カウンタ２０１はエンジン１の回転周期を
計測するためのフリーランニングのカウンタであり、タ
イマ２０２はＣＰＵ２００が制御を行う際の種々の時間
を計時する。

【００４１】また、Ａ／Ｄ変換器２０３はアナログ入力
信号をデジタル信号に変換し、ＲＡＭ２０５はワークメ
モリとして使用され、ＲＯＭ２０６はプログラムが記憶
され、出力ポート２０７は駆動信号を出力する。

【００４２】次に本実施例の動作を図４〜図７に基づい
て説明する。まず、図４を参照して、下流側Ｏ₂センサ
の出力に基づいて積算値Ｌｉを演算する積算値ルーチン
について説明する。

【００４３】図４は、図１で示した偏差演算手段Ｍ３及
び積分値演算手段Ｍ５に対応して行われる積分値演算ル
ーチンを説明するためのフローチャートである。

【００４４】この積分値演算ルーチンは、内燃機関の充
填効率、あるいは吸入空気量に対応した演算を行うた
め、例えば点火コイル１３からの割り込みタイミング毎
に実行される。

【００４５】まず、現在のタイミングが積分値演算領域
であるか否か、すなわち下流側Ｏ₂センサ１１による空
燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御領域であるか否かを
判別する（ステップ４０１）。この判別には、下流側Ｏ
₂センサ１１による空燃比フィードバック条件が満足し
ているか否かによって判別している。

【００４６】但し、空燃比フィードバック制御領域であ
っても内燃機関が過渡状態となった場合は、積分値演算
領域外である。

【００４７】ステップ４０１において積分値演算領域外
と判別された場合は、直前の積分値演算ルーチンで演算
された積分値Ｌi0を積分値Ｌｉとして積分値演算ルーチ
ンを終了する（ステップ４１２）。なお、積分値演算領
域外と判別された場合は、所定学習条件成立時に記憶さ
れた積分値を積分値Ｌｉとしても良い。

【００４８】一方、ステップ４０１において積分値演算
領域と判別された場合は、下流側Ｏ₂センサ１１の出力
Ｖ₂を読み込み（ステップ４０２）、下流側Ｏ₂センサ１
１の出力Ｖ₂と第１の比較値としての下流側Ｏ₂センサ１
１の理想的出力Ｖ_2tとの偏差（Ｖ_2S＝Ｖ₂−Ｖ_2t）を演
算する（ステップ４０３）。

【００４９】ここで、下流側Ｏ₂センサ１１の理想出力
Ｖ_2tとは、例えば実験で求められた触媒浄化効率が最大
となるときの、下流側Ｏ₂センサ１１の出力（例えば、
Ｖ_2t＝０.５５Ｖ）である。

【００５０】次に、ステップ４０３で演算された偏差Ｖ
_2Sが不感帯か否か、すなわち下流側Ｏ₂センサ１１の出
力Ｖ_2tが積分値を演算すべき値か否かを判別する（ステ
ップ４０４）。具体的には、例えばＶ_2tが±０.０３Ｖ
以下か否かを判別する。

【００５１】ステップ４０４において偏差Ｖ_2Sが不感帯
であると判別された場合は、積分値Ｌｉ＝Ｌｉとし（ス
テップ４１３）、さらに積分値ＬｉをＬi0に代入する
（ステップ４１１）。これにより、前回の積分値演算結
果をＬi0として保持している。

【００５２】一方、ステップ４０４において偏差Ｖ_2Sが
不感帯でないと判別された場合は、偏差Ｖ_2Sの絶対値が
任意の設定値（例えば、０.２Ｖ）以上か否かを判別し
（ステップ４０５）、任意の設定値以上でないと判別さ
れた場合は、第１の所定値を積分値ゲインＫIRとする
（ステップ４０６）。逆に、任意の設定値以上と判別さ
れた場合は、第２の所定値を積分値ゲインＫIRとする
（ステップ４０７）。

【００５３】ここで、第１の所定値＜第２の所定値とす
る。このように設定することにより、任意の所定値を境
として偏差Ｖ_2Sが大きければ大きな積分値ゲインＫIRを
設定することができる。

【００５４】この後、偏差Ｖ_2Sが正（＋）であるか否
か、すなわち触媒コンバータバータ１２の下流側の空燃
比が理想出力Ｖ_2tよりもリッチかリーンかを判別する
（ステップ４０８）。この結果、リッチ（正）であれ
ば、積分値Ｌｉを積分値ゲインＫIR分だけ減算し（ステ
ップ４０９）、リーン（負）であれば、積分値Ｌｉを積
分値ゲインＫIR分だけ加算する（ステップ４１０）。

【００５５】ステップ４０９における処理により、触媒
コンバータバータ１２の下流側の空燃比が理想出力Ｖ_2t
よりもリッチな場合には、上流側Ｏ₂センサ１０の出力
Ｖ₁と比較するための第２の比較値としての比較値Ｌを
徐々に減少させるべく積分処理が行われる。このルーチ
ンが繰り返し実行されることにより、積分値Ｌｉは積分
値ゲインＫIR分ずつ減少されていく。

【００５６】また、ステップ４１０における処理によ
り、触媒コンバータバータ１２の下流側の空燃比が理想
出力Ｖ_2tよりもリーンな場合には、上流側Ｏ₂センサ１
０の出力Ｖ₁と比較するための比較値Ｌを徐々に増加さ
せるべく積分処理が行われる。このルーチンが繰り返し
実行されることにより、積分値Ｌｉは積分値ゲインＫIR
分ずつ増加されていく。

【００５７】最後に、ステップ４０９あるいは４１０で
得られた積分値ＬｉをＬi0に代入することによって常に
最新の積分値をＬi0として保持し（ステップ４１１）、
積分値演算ルーチンを終了する。

【００５８】なお、ステップ４１１で得られる最新の積
分値Ｌi0は、前回の積分値Ｌi0と今回の積分値Ｌｉとの
平均値、あるいは３つ以上の複数の積分値の平均値でも
良い。または、所定のなまし演算によるなまし値、ある
いは所定運転状態（例えば、スロットル弁開度、吸入吸
気量、吸入吸気圧、機関内回転数、車速、及び下流側Ｏ
₂センサ１１の出力Ｖ₂が所定範囲内の値）での学習値、
あるいは一定値でも良いものである。

【００５９】次に、図５を参照して上流側Ｏ₂センサ１
０の出力Ｖ₁と比較するための第２の比較値Ｌを演算す
る比較値演算ルーチンについて説明する。

【００６０】図５は、図１で示した偏差演算手段Ｍ３、
比例値演算手段Ｍ４、及び比較値算出手段Ｍ６に対応し
て行われる比較値演算ルーチンを説明するためのフロー
チャートである。

【００６１】この比較値演算ルーチンは、図４の積分値
演算ルーチンと同様、内燃機関の充填効率、あるいは吸
入空気量に対応した演算を行うため、例えば点火コイル
１３からの割り込みタイミング毎に実行される。

【００６２】まず、ステップ４０１と同様に、現在のタ
イミングが比較値演算領域であるか否か、すなわち下流
側Ｏ₂センサ１１による空燃比フィードバック（Ｆ／
Ｂ）制御領域であるか否かを判別する（ステップ５０
１）。ここで、機関始動中、始動後の燃料増量実施中、
暖機増量実施中、下流側Ｏ₂センサ１１の不活性状態時
などがＦ／Ｂ制御領域外であり、その他の場合がＦ／Ｂ
制御領域である。

【００６３】なお、下流側Ｏ₂センサ１１の活性／不活
性状態の判別は水温センサ１６からの水温データが所定
値以上になったか否かで判別するか、あるいは下流側Ｏ
₂センサ１１の出力レベルが一度上下したか否かで判別
する。

【００６４】ステップ５０１においてＦ／Ｂ制御領域外
と判別された場合は、比較値Ｌを所定値Ｌ0（例えば、
０.４５Ｖ）として比較値演算ルーチンを終了する（ス
テップ５０１否定、ステップ５０６）。

【００６５】一方、ステップ５０１においてＦ／Ｂ制御
領域と判別された場合は、下流側Ｏ₂センサ１１の出力
Ｖ₂を読み込み（ステップ５０２）、下流側Ｏ₂センサ１
１の出力値Ｖ₂と下流側Ｏ₂センサ１１の理想出力Ｖ_2tと
の偏差（Ｖ_2S＝Ｖ₂−Ｖ_2t）を演算する（ステップ５０
３）。

【００６６】この後、比例値Ｌｐを偏差Ｖ_2Sと比例値ゲ
インＫPRとの積で求め（ステップ５０４）、さらに図４
の積分値演算ルーチンで得られた積分値Ｌｉと、ステッ
プ５０４で得られた比例値Ｌｐと、所定値Ｌ0との和で
比較値Ｌを演算し（ステップ５０５）、比較値演算ルー
チンを終了する。

【００６７】次に、図６を参照して上流側Ｏ₂センサ１
０の出力Ｖ₁と、図５の比較値演算ルーチンによって得
られた比較値Ｌとに基づいて空燃比を補正する空燃比補
正ルーチンについて説明する。

【００６８】図６は、図１で示した比較手段Ｍ７、及び
空燃比補正手段Ｍ８に対応して行われる空燃比補正ルー
チンを説明するためのフローチャートである。

【００６９】この空燃比補正ルーチンは、図４の積分値
演算ルーチン及び図５の比較値演算ルーチンと同様に、
所定時間、あるいは点火コイル１３からの割り込みタイ
ミング毎に実行される。

【００７０】まず、現在のタイミングが上流側Ｏ₂セン
サ１０による空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御領域
であるか否かを判別する（ステップ６０１）。これは図
５で示したステップ５０１とほぼ同一であるが、上流側
Ｏ₂センサ１０の活性／不活性状態時などが異なる。

【００７１】ステップ６０１においてＦ／Ｂ制御領域外
と判別された場合は、空燃比補正量Ｃ_FB＝１.０として
空燃比補正ルーチンを終了する（ステップ６１０）。

【００７２】一方、ステップ６０１においてＦ／Ｂ制御
領域と判別された場合は、上流側Ｏ₂センサ１０の出力
Ｖ₁を読み込み（ステップ６０２）、上流側Ｏ₂センサ１
０の出力Ｖ₁が、図５の比較値演算ルーチンで得られた
比較値Ｌ以下か否か、すなわち空燃比が比較値Ｌよりも
リッチかリーンかを判別する（ステップ６０３）。

【００７３】ここで、比較値Ｌは図５の比較値演算ルー
チンで説明したように、下流側Ｏ₂センサ１１の出力Ｖ₂
と下流側Ｏ₂センサ１１の理想出力Ｖ_2tとのずれに応じ
て設定されている。

【００７４】ステップ６０３においてリーン（Ｖ₁≦
Ｌ）と判別された場合は、このリーンが最初のリーンか
否か、すなわちリッチからリーンの変化点か否かを判別
する（ステップ６０４）。この結果、最初のリーンであ
れば、空燃比補正量Ｃ_FBは比例ゲインＫPFだけ増加され
（ステップ６０５）、最初のリーンでなれれば、空燃比
補正量Ｃ_FBは積分ゲインＫIFだけ増加され（ステップ６
０６）、空燃比補正ルーチンを終了する。

【００７５】ステップ６０６における処理により、上流
側Ｏ₂センサ１０の出力Ｖ₁が比較値Ｌよりもリーンな場
合には、燃料噴射量を徐々に増加させるべく積分処理が
行われる。このルーチンが繰り返し実行されることによ
り、空燃比補正量Ｃ_FBは積分ゲインＫIF分ずつ増加され
ていく。

【００７６】なお、比例ゲインＫPFは積分ゲインＫ_IFよ
り十分大きく設定されているものとする。

【００７７】一方、ステップ６０３においてリーン（Ｖ
₁≦Ｌ）でないと判別された場合は、このリッチが最初
のリッチか否か、すなわちリーンからリッチの変化点か
否かを判別する（ステップ６０７）。この結果、最初の
リッチであれば、空燃比補正量Ｃ_FBを比例ゲインＫPFだ
け減少し（ステップ６０８）、最初のリッチでなれれ
ば、空燃比補正量Ｃ_FBを積分ゲインＫ_IFだけ減少し（ス
テップ６０９）、空燃比補正ルーチンを終了する。

【００７８】ステップ６０９における処理により、上流
側Ｏ₂センサ１０の出力Ｖ₁が比較値Ｌよりもリッチな場
合には、燃料噴射量を徐々に減少させるべく積分処理が
行われる。このルーチンが繰り返し実行されることによ
り、空燃比補正量Ｃ_FBは積分ゲインＫ_IF分ずつ減少され
ていく。

【００７９】以上、図３〜６を用いて説明したように空
燃比補正量Ｃ_FBが求められ、この空燃比補正量Ｃ_FBに基
づいて、図２で示したイジェクタ５から噴射される燃料
の噴射量が補正される。

【００８０】図７（ａ）〜（ｅ）に、本実施例の空燃比
制御装置によって変化する各値のタイムチャートを示
す。

【００８１】図７（ａ）のように、下流側Ｏ₂センサ１
１の出力Ｖ₂が変化すると、下流側Ｏ₂センサ１１の理想
出力Ｖ_2tとの偏差Ｖ_2Sが変化し、図４の積分値演算ルー
チンから積分値Ｌｉは図７（ｃ）のようなタイムチャー
トとなり、また図５の比較値演算ルーチン（ステップ５
０４）から比例値Ｌｐは図７（ｂ）のようなタイムチャ
ートとなる。

【００８２】積分値Ｌｉ及び比例値Ｌｐが図７（ｃ）及
び（ｂ）のように変化すると、図５の比較値演算ルーチ
ン（ステップ５０５）から比較値Ｌは図７（ｄ）のよう
に変化する。

【００８３】さらに、図７（ｄ）のように、比較値Ｌと
上流側Ｏ₂センサ１０の出力Ｖ₁とが変化すると、図６の
空燃比補正ルーチンから空燃比補正量Ｃ_FBは図７（ｅ）
下側実線のようなタイムチャートとなる。なお、図７
（ｅ）上側実線で示したタイムチャートはこの発明を用
いなかった場合の空燃比補正量Ｃ_FBの変化を表すタイム
チャートである。

【００８４】図７（ａ）〜（ｅ）から分かるように、下
流側Ｏ₂センサ１１の出力値Ｖ₂の変化で上流側Ｏ₂セン
サ１０の出力値Ｖ₁と比較するための比較値Ｌを制御す
ることにより、空燃比補正量Ｃ_FBを調整することができ
る。これにより、燃費の悪化、排気エミッション特性の
悪化、及びドライバビリティの悪化を防ぐことができ
る。

【００８５】実施例２．以上に説明した実施例１によれ
ば、比較値Ｌを特に制限を持たせずに算出しているが、
上流側Ｏ₂センサ１０の出力値Ｖ₁の極大値及び極小値か
ら振幅幅を測定し、測定された振幅幅に応じて算出する
比較値Ｌに制限を持たせることにより、適切な空燃比フ
ィードバック制御を行うことができる。このとき、比較
値Ｌが制限されている間は積分値演算を停止させ、前回
の積分値Ｌｉを保持させる。

【００８６】なお、振幅幅の測定には、上流側Ｏ₂セン
サ１０の出力値Ｖ₁の極大値及び極小値の所定回数測定
分の平均値、あるいは所定なまし演算によるなまし値で
も同様の効果を得ることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の内燃機
関の空燃比制御装置によれば、触媒コンバータ下流側の
第２の空燃比センサの出力と第１の比較値との偏差から
演算された比例値及び積分値から得られる比較値を、触
媒コンバータ上流側の第１の空燃比センサの出力と比較
することによって空燃比補正量を増減させるようにした
ので、燃費の悪化、排気エミッション特性の悪化、及び
ドライバビリティの悪化を防ぐことができるという効果
がある。

【００８８】また、この発明の内燃機関の空燃比制御装
置によれば、第１の空燃比センサの出力値の振幅幅に応
じて比較値を制限し、この比較値が制限されている間は
積分値演算を停止させるようにしたので、適切な空燃比
フィードバック制御を行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の内燃機関の空燃比制御装置の基本的
構成を示す機能ブロック図である。

【図２】この発明の内燃機関の空燃比制御装置の一実施
例を示す構成図である。

【図３】図２で示した電子式制御ユニットの詳細なブロ
ック図である。

【図４】積分値演算ルーチンを説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】比較値演算ルーチンを説明するためのフローチ
ャートである。

【図６】空燃比補正ルーチンを説明するためのフローチ
ャートである。

【図７】この発明の内燃機関の空燃比制御装置によって
変化する各値のタイムチャートである。

【符号の説明】

Ｍ１ 第１の空燃比センサ Ｍ２ 第２の空燃比センサ Ｍ３ 偏差演算手段 Ｍ４ 比例値演算手段 Ｍ５ 積分値演算手段 Ｍ６ 比較値演算手段 Ｍ７ 比較手段 Ｍ８ 空燃比補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−219847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97850（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−1440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53043（ＪＰ，Ａ) 米国特許3939654（ＵＳ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設置されている触媒
   コンバータの上流側に設けられ、上流側排気ガス中の特
   定成分濃度を検出する第１の空燃比センサと、 前記触媒コンバータの下流側に設けられ、下流側排気ガ
   ス中の特定成分濃度を検出する第２の空燃比センサと、 この第２の空燃比センサの出力と第１の比較値との偏差
   を演算する偏差演算手段と、 この偏差演算手段によって演算された偏差に基づいてこ
   の偏差に比例した比例値を演算する比例値演算手段と、 前記偏差演算手段によって演算された偏差に基づいてこ
   の偏差に応じた積分値を演算する積分値演算手段と、 この積分値演算手段によって演算された積分値と前記比
   例値演算手段によって演算された比例値とから第２の比
   較値を算出する比較値算出手段と、 この比較値算出手段によって算出された第２の比較値と
   前記第１の空燃比センサの出力とを比較する比較手段
   と、 この比較手段による比較結果に基づいて、空燃比補正量
   を増減させる空燃比補正手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気系に設置されている触媒
   コンバータの上流側に設けられ、上流側排気ガス中の特
   定成分濃度を検出する第１の空燃比センサと、 前記触媒コンバータの下流側に設けられ、下流側排気ガ
   ス中の特定成分濃度を検出する第２の空燃比センサと、 この第２の空燃比センサの出力と第１の比較値との偏差
   を演算する偏差演算手段と、 この偏差演算手段によって演算された偏差に基づいてこ
   の偏差に比例した比例値を演算する比例値演算手段と、 前記偏差演算手段によって演算された偏差に基づいてこ
   の偏差に応じた積分値を演算する積分値演算手段と、 この積分値演算手段によって演算された積分値と前記比
   例値演算手段によって演算された比例値とから第２の比
   較値を算出する比較値算出手段と、 この比較値算出手段によって算出された第２の比較値と
   前記第１の空燃比センサの出力とを比較する比較手段
   と、 この比較手段による比較結果に基づいて、空燃比補正量
   を増減させる空燃比補正手段とを備え、 前記比較値算出手段は、算出する第２の比較値を、前記
   第１の空燃比センサの出力の振幅幅に応じて制限し、 前記積分値演算手段は、前記第２の比較値が制限されて
   いる間は積分値演算を停止させるようにしたことを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御装置。