JP2676987B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の排気系に配置される三元触媒の下
流に設けられた空燃比センサの出力により空燃比補正量
を演算する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
〔従来の技術〕
空燃比センサの出力をフィードバックして内燃機関の
空燃比を制御する方法としては、空燃比センサを三元触
媒の上流に配置する方式と、三元触媒の下流に配置する
方式とが知られている。
ところで空燃比センサの三元触媒の上流に配置する方
式においては、空燃比センサを排気系のできうるかぎり
燃焼室に近い場所に配置することが望ましく、実際には
排気マニホールドの集合部分に配置することが一般的で
ある。しかしながらこの場合には排気ガスの非平衡度、
例えば空燃比がリッチであるのにO2が存在したり、空燃
比がリーンであるのに未燃ガスが存在することにより、
空燃比センサの反転周期がずれたり、また多気筒内燃機
関においては気筒間に存在する空燃比のバラツキの影響
により空燃比制御の制御精度が低下するという問題があ
った。
他方空燃比センサを三元触媒の下流に配置する方式に
おいては、排気ガスが非平衡であること、あるいは各気
筒間の空燃比のバラツキに起因する制御精度の低下は解
決されるものの、三元触媒の容量のために空燃比センサ
の応答が遅くなり、三元触媒の浄化性能を十分に発揮さ
せることができず、エミッションを悪化させるという問
題があった。
そこで上記の問題を解決するものとして、空燃比補正
量の中に強制発振項を導入し、この強制発振項の中心値
である粗調整項を、三元触媒の下流に配置した空燃比セ
ンサの出力に応じて積分制御する方法が提案されている
（特開平１−66441号公報）。
しかしながらこの方法においては粗調整項の積分速度
は小さな値に設定されるため、実際の空燃比が理論空燃
比から大きくずれた場合には、空燃比を三元触媒の浄化
性能が発揮されるまで修正するためには長時間を要し、
この間エミッションが悪化することを避けることができ
ない。
このため本出願人は、粗調整項による空燃比制御に加
えて、三元触媒の下流に配置した空燃比センサの出力が
所定のしきい値から逸脱した場合、あるいは三元触媒暖
機完了後に空燃比がリッチ側に大きくずれる場合には粗
調整項の出力を強制的にシフトさせるためのスキップ的
ストレージ項および積分的ストレージ項を導入すること
を提案してある（特願平１−297680号公報および特願平
１−340574号公報）。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら前記の方式においては、空燃比センサが
三元触媒下流の排気ガス温度の低い位置に設置されるた
め、たとえ空燃比センサにヒータが設けられているとし
ても空燃比センサの活性は遅れ、従って空燃比フィード
バック制御の開始が遅れ、三元触媒が冷機状態にある場
合にはエミッションの悪化を防止することはできない。
したがって本発明は上記問題点に鑑み、三元触媒の下
流に配置された空燃比センサが活性するまでの冷機状態
にあってもエミッションの悪化を防止できる内燃機関の
空燃比制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための手段は第１図に示され
る。
即ち内燃機関の排気系に設置された三元触媒の下流に
設置され内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する第１の
空燃比センサＡと、第１の空燃比センサＡが活性したか
否かを判定する第１の空燃比センサ活性判定手段Ｄと、
第１の空燃比センサ活性判定手段Ｄによって第１の空燃
比センサＡが活性していると判定された場合に第１の空
燃比センサＡの出力を入力として比例制御および積分制
御を実行し空燃比補正量の粗調整項を演算するための粗
調整項演算手段B1と、同じく第１の空燃比センサ活性判
定手段Ｄによって第１の空燃比センサＡが活性している
と判定された場合に、第１の空燃比センサＡの出力を入
力として比例制御および積分制御を実行し空燃比補正量
のストレージ項を演算するためのストレージ項演算手段
B2と、内燃機関の排気系に配置された三元触媒の上流に
設置され内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する第２の
空燃比センサＥと、第２の空燃比センサＥが活性したか
否かを判定する第２の空燃比センサ活性判定手段Ｆと、
第２の空燃比センサ活性判定手段Ｆによって第２の空燃
比センサＥが活性していると判定された場合に第２の空
燃比センサＥの出力を入力として比例制御および積分制
御を実行し冷機時空燃比補正量を演算する冷機時空燃比
補正量演算手段Ｇと、第１の空燃比センサ活性判定手段
Ｄによって第１の空燃比センサＡが活性したと判定され
た場合に冷機時空燃比補正量に基づく内燃機関の空燃比
の調整を停止するとともに粗調整項およびストレージ項
に基づいて内燃機関の空燃比を調整し、第１の空燃比セ
ンサ活性判定手段Ｄによって第１の空燃比センサＡが活
性していないと判定された場合には冷機時空燃比補正量
に基づいて内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段
Ｃとから構成される。
〔作 用〕
以上のように構成された内燃機関の空燃比制御装置に
あっては、内燃機関が冷機状態であっても、三元触媒上
流に設置された第２の空燃比センサが活性すれば、この
空燃比センサの出力に基づいて三元触媒冷機時の空燃比
フィードバック制御が開始され、エミッションが悪化す
ることを防止する。
さらに三元触媒下流に設置された第１の空燃比センサ
が活性したときには、第２の空燃比センサの出力に基づ
く三元触媒冷機時空燃比制御は停止され、第１の空燃比
センサの出力に基づくストレージ項により空燃比を制御
する。
〔実施例〕
第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の１
つの実施例を示す図である。第２図において内燃機関１
の吸気通路２にはエアフローメータ３が設置されてい
る。エアフローメータ３は内燃機関が吸入する空気量を
計測するための機器であって吸入空気の体積流量に比例
した電気信号を出力する。この電気信号は制御回路10の
A/Dコンバータ101に供給される。
ディストリビュータ４には、例えばクランク角度に換
算して720゜毎にパルス信号を出力するクランク角度セ
ンサ５およびクランク角度の換算して30゜毎にパルスを
出力するクランク角度センサ６が取り付けられている。
クランク角度センサのパルス出力は制御回路10の入出力
インターフェース102に供給される。
さらに内燃機関の吸気通路２には、制御装置10からの
指令にしたがって、各気筒毎に燃料を供給するための燃
料噴射弁７が設けられている。
また内燃機関１のウォータジャケット８には、冷却水
の温度を検出する水温センサ９が設置され、この出力も
A/Dコンバータ101に供給される。
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HC、CO、NOXを同時に浄化する三元触媒12が配置さ
れている。
三元触媒の下流側の排気管14には第１の空燃比センサ
15が設置され、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比に対
してリッチ側かリーン側かに応じて異なった電圧を出力
し、A/Dコンバータ101に供給される。
排気マニホールド11の集合部には第２の空燃比センサ
13が設置されその出力は、第１の空燃比センサ15と同様
A/Dコンバータに供給される。
制御回路10は例えばマイクロコンピュータシステムで
構成され、A/Dコンバータ101、入出力インターフェース
102、CPU103、ROM104、RAM105、バックアップRAM106、
クロック発生回路107等を含む。
また吸気通路２に設置されているスロットル弁16には
スロットル弁16が全開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、この出力は入出力インターフェ
ース102を介して制御装置10に入力される。
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。即ち燃料噴射量演算ルーチン
で燃料噴射量TAUが演算されると、その演算結果がダウ
ンカウンタ108に設定され同時にフリップフロップ109も
セット状態とされる。この結果駆動回路110が燃料噴射
弁７を付勢する。ダウンカウンタ108はクロックパルス
（図示せず）の計数を開始したダウンカウンタ108の値
が零となったときにフリップフロップ109をリセットし
駆動回路110は燃料噴射弁付勢を停止する。即ち燃料噴
射量演算ルーチンで演算された期間だけ燃料噴射弁７が
付勢され、演算結果TAUに応じた燃料が内燃機関１の各
気筒に供給される。
このような構成のシステムにおいて空燃比の制御は以
下のように行われる。
第11図は、本発明に係る空燃比の制御をタイミング図
に示したものであり、横軸に時間、縦軸に空燃比センサ
の出力およびストレージ項AFCCROおよび冷機時空燃比補
正量AFFrをとる。なお第１の空燃比センサ15の出力Vox
Rrを実線で、第２の空燃比センサ13の出力VoxFrを破線
で示す。
以下第11図に示すタイミング図を参照しつつ各ルーチ
ンを説明する。
第３図は、第１の空燃比センサ15および第２の空燃比
センサ13が活性したか否かを判定するルーチンであり例
えば4ms毎に実行される。
なお第１の空燃比センサ15および第２の空燃比センサ
13が活性したことを示すフラグXACTRrおよびXACTFrは図
示しないイニシャルルーチンで“0"にリセットされる。
ステップ301でフラグXACTFrが“1"であるか否かが判
定される。フラグXACTFrが“0"の場合はステップ301で
否定判定されステップ302に進む。ステップ302では三元
触媒の上流に設置された第２の空燃比センサ13の出力Vo
xFrが理論空燃比相当値VRFr（例えば0.45V）以上となっ
たか否かを判定し、否定判定された場合はそのままステ
ップ304に進む。
一方肯定判定されたときは第２の空燃比センサ13が活
性状態になったと判定してステップ303でフラグXACTFr
を“1"とした後ステップ304に進む。
即ち第11図において時刻t1で第２の空燃比センサ13が
活性したことを示す。
以後フラグXACTFrは“1"であるからステップ301で肯
定判定されそのままステップ304に進む。
つぎにステップ304でフラグXACTRrが“1"であるか否
かが判定される。フラグXACTRrが“0"の場合はステップ
305で否定判定され、ステップ305に進む。
ステップ305では三元触媒の顆粒い設置された第１の
空燃比センサ15の出力VoxRrが空燃比相当値VRRr（例え
ば0.45V）以上となったか否かを判定し、否定判定され
た場合はそのままこのルーチンを終了する。
一方肯定判定されたときは第１の空燃比センサ15が活
性状態になったと判定してステップ306でフラグXACTRr
を“1"とする。
即ち第11図において時刻t6で第１の空燃比センサ15が
活性したことを示す。
以後フラグXACTRrは“1"であるからステップ304で肯
定判定される。
第４図は、三元触媒下流に設置された第１の空燃比セ
ンサ15が活性していないときに三元触媒上流に設置した
第２の空燃比センサ13の出力に基づいて冷機時空燃比補
正量を演算するためのルーチンであって、例えば4ms毎
に実行される。
ステップ401で三元触媒上流に設置された第２の空燃
比センサ13が活性していることを示すフラグXACTFrが
“1"であるか否かが判定され否定判定された場合はステ
ップ402で冷機時空燃比補正量演算結果AFFrを“0"にリ
セットし、ステップ403に進む。
第２の空燃比センサ13が活性した後、即ち第11図の時
刻t1以後はステップ401で肯定判定され、ステップ404に
進み三元触媒下流に設置された第１の空燃比センサ15が
活性していることを示すフラグXACTRrが“1"であるか否
かが判定される。
第１の空燃比センサ15が活性前、即ち第11図の時刻t6
以前はステップ404で否定判定されステップ405に進み、
逆に第１の空燃比センサ15の活性後、即ち第11図の時刻
t6以後は第２の空燃比センサ13の出力に基づく冷機時空
燃比制御を停止するためにステップ402に進む。ステッ
プ405では空燃比フィードバック制御を行う条件が成立
していることを示すフラグXFBが“1"か否かが判定され
る。例えば燃料カット中、燃料カット解除後所定時間
内、三元触媒加熱防止のための燃料増量中、出力増量中
等の場合はフラグXFBは“0"であり条件が成立していな
いものと判定して、ステップ402に進む。
空燃比フィードバック条件が成立してステップ405で
肯定判定された場合は冷機時空燃比補正量が本ルーチン
で演算される。
即ちステップ406で第２の空燃比センサ13の出力電圧V
oxFrが理論空燃比相当値VRFr（例えば0.45V）以上であ
るか否かを判定する。
肯定判定された場合は、排気ガスがリッチ状態にある
ものと判断し、ステップ407に進む。
ステップ407ではフラグXSKIPFrが“0"であるかの判定
が行われるが、フラグXSKIPFrは前回演算した時に排気
ガスがリッチ状態であったかリーン状態であったかを示
すフラグである。
ステップ407で否定判定された場合はリッチ状態が継
続しているものとしてステップ408に進み、積分的制御
演算が実行される。即ち冷機時空燃比補正量AFFrから一
定値α１が減算され、AFFrが更新された後、ステップ40
3に進む。よって冷機時空燃比補正量AFFrは第11図の時
刻t1からt2に示すように積分的に減少する。
この結果空燃比がリーンになればステップ406で否定
判定されステップ409に進みフラグXSKIPFrが“1"である
か否かが判定される。肯定判定された場合はリッチから
リーンに反転したものとしてステップ410で冷機時空燃
比補正量AFFrをスキップ的にAFFrp増加する。
そしてステップ411でフラグXSKIPFrを“0"にリセット
した後ステップ403に進む。
その後リーン状態が継続している場合はステップ409
で否定判定されステップ412に進み、積分的制御演算が
実行される。即ち冷機時空燃比補正量AFFrに一定値α１
を加算し、AFFrが更新された後、ステップ403に進む。
よって冷機時空燃比補正量AFFrは第11図の時刻t2から
t3に示すように積分的に増加する。
この結果空燃比がリッチになればステップ406で肯定
判定され、ステップ413に進み冷機時空燃比補正量演算
結果AFFrをスキップ的にAFFrp減少した後、ステップ414
でフラグXSKIPFrを“1"にセットし、ステップ403に進
む。
その後リッチ状態が継続すればステップ408に進み冷
機時空燃比補正量AFFrは積分的に減少する。
ステップ403では空燃比補正量が滑らかに切り替わる
ようにストレージ項演算処理結果AFCCROを冷機時空燃比
補正量AFFrとしてこのルーチンを終了する。
第５図は三元触媒下流に設置された第１の空燃比セン
サ15が活性した後の粗調整項を演算するためのルーチン
であって例えば4ms毎に実行される。
ステップ501で三元触媒下流に設置された第１の空燃
比センサ15が活性したことを示すフラグXACTRrが“1"で
あるか否かが判定される。
否定判定された場合はとくに処理を行わずこのルーチ
ンを終了する。一方肯定判定された場合はステップ502
に進み、第４図のステップ405と同様に空燃比フィード
バック制御を行う条件が成立していることを示すフラグ
XFBが“1"か否かが判定される。
否定判定された場合はそのままこのルーチンを終了す
る。
逆にステップ502で肯定判定された場合はステップ503
に進み、後述のルーチンで設定される三元触媒の暖機完
了を示すフラグXCCROHOTが“1"であるか否かが判定され
る。
暖機未完了であればステップ503で否定判定され、こ
のルーチンを終了する。
暖機完了後はステップ503で肯定判定されステップ504
に進む。ステップ504において第１の空燃比センサ15の
出力VoxRrが理論空燃比相当の値VRRr（例えば0.45V）よ
り小であるか否かが判定される。肯定判定された場合は
ステップ505に進み、排気ガスがリーンかリッチである
かを示すフラグXOXをリーン状態を表す“0"にセット
し、ステップ506に進む。
ステップ506で前回このルーチンを実行したときの排
気ガスがリーンかリッチであるかを示すフラグXOXOがリ
ッチ状態を表す“1"であるか否かを判定する。
否定判定された場合はリーン状態が継続しているもの
としてステップ507に進み、カウンタCNTが規定値KCNTよ
り小であるか否かが判定される。
ステップ507で肯定判定された場合はステップ508でカ
ウンタCNTを“1"インクリメントしてこのルーチンを終
了する。
一方ステップ507まで否定判定された場合は、ステッ
プ509でカウンタCNTを“0"にリセットし、ステップ510
に進む。ステップ510では粗調整項AFcにΔAFc2を加算す
る。即ち粗整項項AFcがこのルーチンの実行間隔（例え
ば4ms）×KCNT毎に積分的にΔAFc2増加することにな
る。ステップ510実行後このルーチンを終了する。
前回このルーチンを実行した時の状態を示すフラグXO
XOが“1"の場合はステップ506において肯定判定されリ
ッチからリーンに反転したものと判断する。そしてステ
ップ511でフラグXOXOを“0"にセットした後、ステップ5
12で粗調整項AFcにΔAFc1が加算される。即ちリッチか
らリーンに反転したときは空燃比補正量をスキップ的に
ΔAFc1増量し、ステップ513ではカウンタCNTを“0"にリ
セットしてこのルーチンを終了する。
第１の空燃比センサ15の出力VoxRrが理論空燃比相当
値VRRrより大である場合にはステップ504で否定判定さ
れ、ステップ514でフラグXOXを“1"にセットしステップ
515に進む。ステップ515で前回このルーチンを実行した
時の状態を示すフラグXOXOが“0"であるか否かが判定さ
れる。
フラグXOXOが“1"でステップ515で否定判定された場
合はステップ516に進みでカウンタCNTが規定値以下であ
るか否かが判定される。
ステップ516で肯定判定された場合はステップ517でカ
ウンタCNTが“1"インクリメントされ、このルーチンを
終了する。
一方ステップ516で否定判定された場合はステップ518
に進みカウンタCNTを“0"にリセットしたのち、ステッ
プ519で粗調整項AFcからΔAFc2を減算しこのルーチンを
終了する。
前回このルーチンを実行した時のフラグXOXOが“0"で
ステップ515で肯定判定された場合はリーン状態からリ
ッチ状態に反転したものとして、ステップ520でフラグX
OXOを“1"にセットした後ステップ521に進む。ステップ
521で粗調整項AFcをスキップ的にΔAFc1減少した後、ス
テップ513でカウンタCNTをリセットする。
即ち空燃比が理論空燃比近傍にある場合には、ステッ
プ513により所定の間隔（KCNT）内にカウンタCNTがリセ
ットされるため粗調整項の積分項は動作せず、粗調整項
のスキップ的変化によって自励発振が生じる。
しかしながら空燃比が理論空燃比から大きくずれた場
合には粗調整項のみで空燃比を正常値にもどすためには
長時間を要し、その間エミッションの悪化を避けること
はできない。
この点を解決するためにストレージ項により空燃比を
補正する。
第６図はストレージ項を演算するためのルーチンであ
って、例えば16ms毎に実行される。
ステップ601で三元触媒下流に設置された第１の空燃
比センサ15が活性したことを示すフラグXACTRrが“1"で
あるか否かが判定される。
否定判定された場合は、そのままこのルーチンの実行
を終了し、第１の空燃比センサ15が活性すれば肯定判定
されステップ602に進む。第11図は時刻T6で第１の空燃
比センサ15が活性したことを示す。
ステップ602では空燃比のフィードバック制御の実行
条件が成立していることを示すフラグXFBが“1"である
か否かが判定され、否定判定された場合はこのルーチン
を終了する。
肯定判定された場合はステップ603に進み、後述する
三元触媒の暖機完了を示すフラグXCCROHOTが“1"である
か否かが判定される。
否定判定された場合は第11図の時刻t6からt9までの間
ステップ604で三元触媒暖機中の制御が実行され、肯定
判定された場合は第11図の時刻t9以降ステップ605で三
元触媒暖機完了後の制御が実行される。
ここで三元触媒暖機中と、完了後で制御方法を切り替
える理由は以下の通りである。
第７図は三元触媒を通過する排気ガスの温度、即ち三
元触媒の暖機の程度と、単位時間当たり三元触媒に吸着
される酸素量、即ち三元触媒の酸素蓄積効果との関係を
示す図であり、三元触媒が暖機されるに応じて三元触媒
の酸素蓄積効果が大となることを表している。なお図中
点ａは三元触媒上流に設置された第２の空燃比センサ13
が活性化する点、点ｂは三元触媒下流に設置された第１
の空燃比センサ15が活性化する点、点ｃは三元触媒暖機
が完了した点を示す。
三元触媒の暖機完了状態、即ち三元触媒の酸素蓄積効
果が大の状態においては、空燃比制御の制御幅は比較的
大きくとれるものの、三元触媒が暖機中である場合の酸
素蓄積効果の小さい場合にはストレージ項による過修正
の面から空燃比制御の制御幅は大きくとれず応答性収束
性を考慮して三元触媒の暖機完了状態と暖機中とでスト
レージ項の積分速度を変更せねばならないからである。
第８図は三元触媒暖機中の空燃比制御を実行するため
のルーチンであり例えば16ms毎に実行される。
ステップ801で第１の空燃比センサ15の出力VoxRrが理
論空燃比相当値VRRr以上であるか否かが判定される。
ステップ801で肯定判定された場合は排気ガスはリッ
チであるとしてステップ802に進み前回実行時の空燃比
センサの出力の状態を示すフラグXSKIPRrが“0"である
か否かが判定される。
否定判定された場合は前回実行時もリッチであったと
してステップ803でストレージ項AFccroをα２減量す
る。即ち第11図の時刻t6からt7に示すようにステップ80
3が実行される毎にストレージ項AFccroはα２づつ積分
的に減少することとなる。
ステップ803が終了するとステップ810に進む。
ストレージ項が減少した結果、空燃比がリーンとなり
ステップ801で否定判定された場合はステップ804に進
み、フラグXSKIPRrが判定される。
ステップ804で肯定判定された場合はリッチ状態から
リーン状態に反転したものとしてステップ805で第11図
の時刻t7に示すようにストレージ項AFCCROをスキップ的
にAFCCROP2増加し、ステップ806で排気ガスの状態を示
すフラグXSKIPRrを“0"にリセットした後、ステップ810
に進む。
その後リーン状態が継続すればステップ804で否定判
定され、ステップ807でストレージ項AFCCROはα２づつ
増加する。即ち第11図の時刻t7からt8に示すようにスト
レージ項AFCCROは積分的に増加する。
ステップ807の実行が終了するとステップ810に進む。
ストレージ項AFCCROが増加した結果空燃比がリッチに
反転すると、ステップ801および802で肯定判定され、第
11図の時刻t8に示すようにステップ808でストレージ項A
FCCROをスキップ的にAFCCROP2だけ減少し、ステップ809
でフラグXSKIPRrを“1"にセットした後、ステップ810に
進む。
その後リッチ状態が継続すればステップ803が実行さ
れ、ストレージ項AFCCROは積分的に減少する。
ステップ810ではストレージ項AFCCROが“0"以上であ
るか否かが判定され、否定判定された場合は三元触媒は
まだ暖機中であるものとして、本ルーチンによる制御を
続行する。
肯定判定された場合はステップ811で三元触媒暖機中
を示すフラグXCCROHOTを“1"にセットする。即ち第11図
の時刻t9以降三元触媒暖機完了後の制御が実行される。
第９図は三元触媒暖機完了後の空燃比制御を実行する
ためのルーチンであり、例えば16ms毎に実行される。
ステップ901で空燃比センサ15の出力VoxRrが理論空燃
比相当値よりも小である第１のしきい値V1より小である
か否かが判定され肯定判定された場合はステップ902に
進み、積分的ストレージ項AFCCROiをα３増加した後、
ステップ903でストレージ項出力AFCCROを積分的ストレ
ージ項AFCCROiとスキップ的ストレージ項AFCCROP3の和
として演算する。
即ち第11図時刻t10からt11に示すようにストレージ項
AFCCROはスキップ的にAFCCROP3増加した後、積分速度α
３で積分的に増加する。
ストレージ項AFCCROが増加した結果、第１の空燃比セ
ンサ15の出力VoxRrが第１のしきい値V1以上となりステ
ップ901で否定判定された場合はステップ904に進み第１
の空燃比センサ15の出力VoxRrが理論空燃比相当値より
も大である第２のしきい値V2より大であるか否かが判定
される。
ステップ904で否定判定された場合は第１の空燃比セ
ンサ15の出力VoxRrが２つのしきい値V1およびV2の間に
あるものとして、ステップ907で積分的ストレージ項AF
CCROiを、ステップ908でストレージ項AFCCROを“0"にリ
セットする。即ち第11図時刻t11に示すようにストレー
ジ項AFCCROは“0"にリセットされる。
その後第１の空燃比センサ15の出力VoxRrが第２のし
きい値V2以上となりステップ904で肯定判定された場合
はステップ905に進み、積分ストレージ項AFCCROiをα３
減少した後、ステップ906でストレージ項出力AFCCROを
積分的ストレージ項AFCCROiからスキップ的ストレージ
項AFCCROP3を減算した結果として演算する。
即ち第11図時刻t12からt13に示すようにストレージ項
AFCCROはスキップ的にAFCCROP3減少した後、積分速度α
３で積分的に減少する。
その結果第１の空燃比センサ15の出力VoxRrが第２の
しきい値V2以下となれば積分的ストレージ項AFCCROiお
よび、ストレージ項AFCCROを“0"にリセットする。
なお、ここで第４図、第８図、第９図の各ルーチンに
おける、冷機時空燃比補正量の積分速度α１、ストレー
ジ項の積分速度α２、α３は以下の関係にある。
α１＞α３＞α２ 即ち前述した理由により、応答性、収束性を考慮して
三元触媒の暖機完了状態と暖機中とでストレージ項の積
分速度を変える。また、冷機時空燃比補正量は収束性を
考慮する必要がないことにより、応答性を高めるために
積分速度を最も大に設定する。
また、冷機時空燃比補正のスキップ量AFFrp、ストレ
ージ項のスキップ量AFCCROP2、AFCCROP3は以下の関係に
ある。
AFCCROP3＞AFFrp＞AFCCROP2 即ち機関冷機時、暖機中はドライバビリティ向上のた
めにスキップ量を小さく設定する。
第10図は最終的な燃料噴射量TAUを演算するためのル
ーチンのフローチャートを示す。
ステップ1001で基本噴射量TAUPがエアフローメータ３
で計測された吸入空気量Ｑおよびクランク角度センサ
５、６の出力から求められた内燃機関回転数Neから
（１）式に基づいて演算される。
TAUP＝β×Q/Ne （１） ただしβ＝定数 次にステップ1002で三元触媒下流に設置した第１の空
燃比センサ15が活性したことをしめすフラグXACTRrが
“1"であるか否かが判定される。ステップ1002で否定判
定された場合はステップ1003に進み、燃料噴射量が
（２）式に基づき演算される。
TAU＝TAUP×（AFFr＋AFc）×（１＋FWL＋γ）＋δ
（２） ただしAFc＝粗調整項 AFFr＝冷機時空燃比補正量 FWL＝暖機増量 γ、δ＝定数 ただし粗調整項の更新は行われず、前回の運転時に記
憶された値がそのまま使用される。
このようにし求められたTAUをカウンタ108にセットす
ることにより、所定量の燃料がインジェクタ７から噴射
される。
またステップ1002で肯定判定された場合は三元触媒暖
機中ないしは暖機完了後の燃料噴射量が（３）式に基づ
き演算される。
TAU＝TAUP×（AFc＋AFCCRO）×（１＋FWL＋γ）＋δ
（３） ただしAFCCRO＝ストレージ項 なおより積極的に三元触媒の酸素蓄積効果を利用する
場合には本出願人が例えば特開平１−66441号公報にお
いて提案しているように自励発振項を付け加えることも
可能である。
第12図に自励発振項AFsを演算するためのルーチン
を、第13図にこの場合に使用する燃料噴射量TAUの演算
ルーチンを示す。
なお自励発振項の振幅および周期はドライバビリティ
を損なうことのないように三元触媒が冷機であるか否か
によって変更することもできる（例えば本出願人出願の
特願平１−50159号参照）。
本実施例では三元触媒の暖機状態をストレージ項AF
CCROの値により判断しているが、内燃機関始動後の運転
経過を表すパラメータ、例えば内燃機関の負荷の積算値
あるいは水温センサ９によって計測される気筒の冷却水
温度等によって、三元触媒の暖機状態を判定することも
可能である。
また上記の実施例はマイクロコンピュータを使用した
ディジタル回路により構成されているが、アナログ回路
を使用して実施することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係る内燃機関の空燃比制
御装置にあっては、三元触媒下流の空燃比センサが非活
性であっても、三元触媒上流に設置された第２の空燃比
センサが活性した後は、第２の空燃比センサの出力に基
づいて空燃比フィードバック制御が開始することによ
り、エミッションが悪化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本構成を示すブロック線図、 第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の構成
を示す図、 第３図、第４図、第５図、第６図、第８図、第９図、第
10図、第12図および第13図は第２図に示す制御回路の動
作を説明するためのフローチャート、 第７図は排気ガス温度と三元触媒の単位時間当たりの酸
素蓄積量の関係を示す図、 第11図は前記フローチャートによる制御動作を補足説明
するためのタイミング図である。 図において Ａ……第１の空燃比センサ、 B1……粗調整項演算手段、 B2……ストレージ項演算手段、 Ｃ……空燃比調整手段、 Ｄ……第１の空燃比センサの活性判定手段、 Ｅ……第２の空燃比センサ、 Ｆ……第２の空燃比センサの活性判定手段、 Ｇ……冷機時空燃比補正量演算手段。

Claims (1)

    (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た三元触媒の
    下流に設置され、該内燃機関の排気ガスの空燃比を測定
    する第１の空燃比センサ（Ａ）と、 該第１の空燃比センサ（Ａ）が活性化したか否かを判定
    する第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）と、 該第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によって前記
    第１の空燃比センサ（Ａ）が活性していると判定された
    場合に、該第１の空燃比センサ（Ａ）の出力を入力とし
    て比例制御および積分制御を実行し空燃比補正量の粗調
    整項を演算するための粗調整項演算手段（B1）と、 同じく前記第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によ
    って前記第１の空燃比センサ（Ａ）が活性していると判
    定された場合に、該第１の空燃比センサ（Ａ）の出力を
    入力として比例制御および積分制御を実行し空燃比補正
    量のストレージ項を演算するためのストレージ項演算手
    段（B2）と、からなる内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 前記内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流に設
    置され前記内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する第２
    の空燃比センサ（Ｅ）と、 該第２の空燃比センサ（Ｅ）が活性化したか否かを判定
    する第２の空燃比センサ活性判定手段（Ｆ）と、 該第２の空燃比センサ活性判定手段（Ｆ）によって前記
    第２の空燃比センサ（Ｅ）が活性していると判定された
    場合に、該第２の空燃比センサ（Ｅ）の出力を入力とし
    て比例制御および積分制御を実行し冷機時空燃比補正量
    を演算する冷機時空燃比補正量演算手段（Ｇ）と、 前記第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によって前
    記第１の空燃比センサ（Ａ）が活性したと判定された場
    合に前記冷機時空燃比補正量に基づく前記内燃機関の空
    燃比の調整を停止するとともに前記粗調整項およびスト
    レージ項に基づいて前記内燃機関の空燃比を調整し、前
    記第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によって前記
    第１の空燃比センサ（Ａ）が活性していないと判定され
    た場合には、前記冷機時空燃比補正量に基づいて前記内
    燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段（Ｃ）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。
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