JP3010625B2 - 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］ 本発明は内燃機関の排気系に介装された三元触媒の、
上流側および下流側に酸素濃度センサ等の空燃比センサ
を配設し、上流側空燃比センサの検出結果に基づく空燃
比フィードバック制御に加えて、下流側空燃比センサの
検出結果に基づく空燃比フィードバック制御も併せて実
行する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

［従来の技術］ 通常の空燃比フィードバック制御装置、所謂、シング
ル酸素濃度センサシステムでは、酸素濃度を検出する空
燃比センサとしての酸素濃度センサを燃焼室近傍に配設
するため、触媒コンバータの上流側である排気マニホル
ドに設けている。しかし、酸素濃度センサの出力特性の
固体差により、空燃比の制御精度向上には限界があっ
た。そこで、上記酸素濃度センサの出力特性の固体差、
さらに、燃料噴射弁等の構成部品の固体差、経時変化、
経年変化等に起因する制御精度低下に対する対策とし
て、触媒コンバータの下流側に下流側酸素濃度センサを
配設し、上記触媒コンバータの上流側に配設された上流
側酸素濃度センサの検出信号に基づく空燃比フィードバ
ック制御に加えて、上記下流側酸素濃度センサの検出信
号に基づく空燃比フィードバック制御を実行する、所
謂、ダブル酸素濃度センサシステムが知られている。こ
のようなダブル酸素濃度センサシステムでは、下流側酸
素濃度センサの応答性は、上流側酸素濃度センサの応答
性より低いが、次のような理由により、出力特性が比較
的安定している。

（ａ） 触媒コンバータの下流側の排気温度は上流側に
比べて低いので、下流側酸素濃度センサに対する熱的悪
影響が比較的少ない。

（ｂ） 酸素濃度センサの出力特性に悪影響を及ぼす排
気中の有害物質は、触媒コンバータ内部で吸着されるの
で、下流側の排気から酸素濃度センサが悪影響を受ける
ことは比較的少ない。

（ｃ） 触媒コンバータの下流側の排気は、充分混合さ
れているため、排気中の酸素濃度はほぼ平衡状態に近い
ので、酸素濃度センサにより比較的正確に検出できる。

このため、２つの酸素濃度センサの検出信号に基づく
空燃比フィードバック制御（所謂、ダブル酸素濃度セン
サシステム）は、上流側酸素濃度センサの出力特性の悪
化を、下流側酸素濃度センサの検出信号により補正でき
る。すなわち、第24図に黒塗で示すように、ダブル酸素
濃度センサシステムでは、上流側酸素濃度センサの出力
特性が悪化しても、排気中の有害成分（HC,CO,NOx）の
排出量はほとんど増加せず、排気特性の悪化は見られな
い。一方、同図に白抜きで示すように、出力特性悪化時
のシングル酸素濃度センサシステムでは、排気中の有害
成分がかなり増加し、排気特性の悪化が顕著に現れる。
このように、ダブル酸素濃度センサシステムでは、下流
側酸素濃度センサの出力特性が安定していれば、良好な
排気特性が補償される。

ところで、上記のようなダブル酸素濃度センサシステ
ムでは、非フィードバック制御からフィードバック制御
への移行時には要求空燃比が大きく相違し、運転性能、
排気特性の悪化を招く場合もあった。このような不具合
点を解決する技術として、例えば、「内燃機関の空燃比
制御装置」（特開昭62−60941号公報）等が提案されて
いる。すなわち、機関が所定の学習条件を満足している
ときに、下流側空燃比センサの出力に応じて算出された
空燃比制御量の中心値を演算して記憶しておき、下流側
空燃比センサによる空燃比フィードバック制御開始時に
は、この記憶された空燃比制御量の中心値から制御を開
始するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来技術では、制御開始時の空燃比制御
量を、下流側空燃比センサによる空燃比フィードバック
制御実行時に算出された空燃比制御量の中心値に設定し
ていた。ここで、空燃比制御量の中心値とは、空燃比フ
ィードバック制御実行時の空燃比制御量の最大値と最小
値の算術平均値である。ところが、例えば、三元触媒の
酸素ストレージ効果が低下すると、三元触媒下流側空燃
比センサは過濃側（Rich）信号を出力し易い。このた
め、空燃比制御量は希薄側（Lean）に補正される。この
ような場合、空燃比制御量の最大値と最小値とから算術
平均により算出した空燃比制御量の中心値は、希薄側
（Lean）に移行する。これにより、下流側空燃比センサ
の非活性時等、下流側空燃比センサによる空燃比フィー
ドバック制御非実行時には、空燃比制御量が希薄側（Le
an）に設定され、内燃機関の空燃比の希薄化（Lean）を
招致する。したがって、このように、希薄側（Lean）に
初期設定された空燃比制御量を使用する、下流側空燃比
センサによる空燃比フィードバック制御開始以前には、
排気中の窒素酸化物（NO_x）等、有害物質排出量が増加
してしまうという問題点があった。

一般に、内燃機関の始動状態、暖機状態、あるいは、
暖機完了以前の発進・加速時等には、一般に、下流側空
燃比センサが非活性状態にあり、しかも、機関出力確保
のため排気再循環制御（EGR）は実行されない。このた
め、空燃比が希薄側（Lean）に移行すると、排気中の有
害成分である窒素酸化物排出量が増加し、特に顕著な問
題となった。

また、急発進・加速時や、高速走行時にも、内燃機関
の空燃比は希薄側（Lean）になり易い。すなわち、吸入
空気量Ｑと三元触媒の酸素ストレージ時間とは、第25図
に示すような関係にある。従って、内燃機関の高負荷運
転状態では、吸入空気量Ｑの増加に伴い、酸素ストレー
ジ時間が減少し、その結果、三元触媒下流側の空燃比は
過濃側（Rich）になる。このため、空燃比制御量は希薄
側（Lean）に更新される。その後、下流側空燃比センサ
の非活性時には、希薄側（Lean）に初期設定された空燃
比制御量に基づく空燃比フィードバック制御が実行され
る。ここで、内燃機関の運転状態が発進・加速状態、高
速高負荷走行状態であると、要求空燃比は過濃側（Ric
h）になる。このため、従来技術では、内燃機関の空燃
比を要求空燃比に適合できなくなり、内燃機関の排気浄
化性能の悪化を招致すると共に、要求される機関出力も
発揮できず、運転性能も低下していた。

このように、下流側空燃比センサの非活性時には、排
気特性を規制範囲内に維持できないので、空燃比制御の
制御精度が悪化していた 本発明は、下流側空燃比センサの非活性時、下流側空
燃比センサに基づく空燃比フィードバック制御非実行時
の、窒素酸化物（NO_x）等、排気中の有害成分排出量を
好適に低減可能な内燃機関の空燃比制御装置の提供を目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明は、第１図
に例示するように、 内燃機関M1の排気通路に配設された三元触媒M2と、 該三元触媒M2の上流側の排気中の酸素濃度を検出する
上流側空燃比検出手段M3と、 上記三元触媒M2の下流側の排気中の酸素濃度を検出す
る下流側空燃比検出手段M4と、 上記内燃機関M1の運転状態が、少なくとも下流側空燃
比検出手段M4が活性状態にあることを含む空燃比フィー
ドバック制御実行条件に該当するか否かを判定する判定
手段M5と、 該判定手段M5により上記空燃比フィードバック制御実
行条件に該当すると判定されると、上記下流側空燃比検
出手段M4の検出結果に基づいて、上記内燃機関M1の空燃
比フィードバック制御定数を算出する制御定数算出手段
M6と、 該制御定数算出手段M6の算出した空燃比フィードバッ
ク制御定数を用い、上記上流側空燃比検出手段M3の検出
結果に基づいて空燃比制御量を算出する空燃比フィード
バック制御手段M7と、 該空燃比フィードバック制御手段M7の算出した空燃比
制御量に従って、上記内燃機関M1の空燃比を調節する空
燃比調節手段M8と、 を具備した内燃機関の空燃比制御装置において、 上記判定手段M5により。上記下流側空燃比検出手段M4
が非活性状態であると判定されたときは、上記空燃比フ
ィードバック制御手段M7の知多する前記空燃比フィード
バック制御定数を、上記空燃比フィードバック制御実行
条件に該当するときに上記制御定数算出手段M6が算出し
た空燃比フィードバック制御定数の最大値と最小値の中
心値よりも空燃比の過濃側に補正した過濃側制御定数に
変更設定する制御定数補正手段M9を備えたことを特徴と
する内燃機関の空燃比制御装置を要旨とする。

［作用］ 本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、第１図に例示
するように、内燃機関M1の運転状態が、内燃機関M1の排
気通路に配設された三元触媒M2の下流側の排気中の酸素
濃度を検出する下流側空燃比検出手段M4が活性状態にあ
ることを少なくとも含む空燃比フィードバック制御実行
条件に該当すると判定手段M5が判定すると、上記下流側
空燃比検出手段M4の検出結果に基づいて、上記内燃機関
M1の空燃比フィードバック制御定数を制御定数算出手段
M6が算出する。すると、制御定数算出手段M6の算出した
空燃比フィードバック制御定数を用い、上記三元触媒M2
の上流側の排気中の酸素濃度を検出する上流側空燃比検
出手段M3の検出結果に基づいて、空燃比制御量を空燃比
フィードバック制御手段M7が算出する。空燃比フィード
バック制御手段M7の算出した空燃比制御量に従って、空
燃比調節手段M8は、上記内燃機関M1の空燃比を調節す
る。これに際し、上記判定手段M5により上記下流側空燃
比検出手段M4が非活性状態であると判定されたときは、
制御定数補正手段M9が、空燃比フィードバック制御手段
M7の使用する空燃比フィードバック制御定数を、空燃比
フィードバック制御実行条件に該当するときに制御定数
算出手段M6が算出した空燃比フィードバック制御定数の
最大値と最小値の中心値よりも空燃比の過濃側に補正し
た過濃側制御定数に変更設定する。

すなわち、下流側空燃比検出手段M4の非活性により空
燃非フィードバック制御定数が算出できないときは、空
燃比フィードバック制御実行条件に該当するときに算出
された空燃比フィードバック制御定数の最大値と最小値
の中心値よりも空燃比の過濃側に補正した過濃側制御定
数に、空燃比フィードバック制御定数を補正し、内燃機
関M1の空燃比の希薄側への移行を抑制するのである。

従って、本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、下流
側空燃比検出手段M4の非活性時に空燃比フィードバック
制御定数を過濃側に補正し、内燃機関M1の空燃比の希薄
化を抑制するよう働く。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の第１実施例であるエンジンの空燃比制
御装置のシステム構成を第２図に示す。

同図に示すように、エンジンの空燃比制御装置１は、
エンジン２およびこれを制御する電子制御装置（以下、
単にECUと呼ぶ。）３から構成されている。

エンジン２は、シリンダ４、ピストン５およびシリン
ダヘッド６から燃焼室７を形成し、この燃焼室７には点
火プラグ８が配設されている。

エンジン２の吸気系は、上記燃焼室７と吸気バルブ９
を介して連通する吸気ポート10、吸気管11、吸入空気の
脈動を吸収するサージタンク12、アクセルペダル13に連
動して吸入空気量を調節するスロットルバルブ14および
エアクリーナ15から構成されている。

上記エンジン２の排気系は、上記燃焼室７の排気バル
ブ16を介して連通する排気ポート17、排気マニホールド
18、三元触媒を充填した触媒コンバータ19および排気管
20から構成されている。

上記エンジン２の点火系は、点火に必要な高電圧を出
力するイグニッションコイルを備えたイグナイタ21およ
び図示しないクランク軸に連動して上記イグナイタ21で
発生した高電圧を点火プラグに分配供給するディストリ
ビュータ22より構成されている。

上記エンジン２の燃料系統は、燃料を貯蔵するための
フューエルタンク23、燃料を圧送するフューエルポンプ
24、圧送された燃料を上記吸気ポート10近傍に噴射する
電磁式の燃料噴射弁25から構成されている。

エンジンの空燃比制御装置１は検出器として、上述し
た吸気管11のスロットルバルブ14上流側に設けられて吸
入空気量を計測するエアフロメータ31、該エアフロメー
タ31内部に設けられて吸入空気温度を測定する吸気温セ
ンサ32、上記スロットルバルブ14に連動してスロットル
バルブ14の開度を検出するスロットルポジションセンサ
33、上記スロットルバルブ14の全閉状態を検出するアイ
ドルスイッチ34、シリンダブロック4aの冷却系統に配設
されて冷却水温度を検出する水温センサ35、排気マニホ
ールド18内に設けられて触媒コンバータ19に流入する上
流側の排気中の残存酸素濃度を検出する上流側酸素濃度
センサ36、排気管20内に設けられて触媒コンバータ19か
ら流出した下流側の排気中の残存酸素濃度を検出する下
流側酸素濃度センサ37、上述したディストリビュータ22
のカムシャフトの１回転毎に、すなわち、図示しないク
ランク軸の２回転毎に基準信号を出力する気筒判別セン
サ38、上記ディストリビュータ22のカムシャフトの1/24
回転毎に、すなわち、クランク角０゜から30゜の整数倍
毎に回転角信号を出力する回転速度センサを兼ねた回転
角センサ39を備えている。

上記各センサおよびスイッチの検出信号はECU3に入力
され、該ECU3はエンジン２を制御する。CEU3は、CPU3a,
ROM3b,RAM3c,バックアップRAM3d,タイマ3eを中心に論理
演算回路として構成され、コモンバス3fを介して入出力
ポート3gに接続されて外部との入出力を行なう。CPU3a
は、上述したエアフロメータ31、吸気温センサ32、スロ
ットルポジションセンサ33の検出信号をA/D変換器3hお
よび入出力ポート3gを介して、アイドルスイッチ34の検
出信号を入出力ポート3gを介して、気筒判別センサ38、
回転角センサ39の検出信号を波形整形回路3iおよび入出
力ポート3gを介して、水温センサ35、上流側酸素濃度セ
ンサ36、下流側酸素濃度センサ37の検出信号をA/D変換
器３おｊよび入出力ポート3gを介して、各々入力する。
一方、CPU3aは、入出力ポート3gおよび駆動回路3mを介
してイグナイタ21を駆動制御する。さらに、CPU3aは入
出力ポート3g、ダウンカウンタ3n、フリップフロップ回
路3pおよび駆動回路3rを介して燃料噴射弁25を駆動制御
する。すなわち、CPU3aで算出された燃料噴射量TAUに相
当する値がダウンカウンタ3nにプリセットされると共
に、フリップフロップ回路3pもセットされる。このた
め、駆動回路3Rが燃料噴射弁25を開弁し、燃料噴射が開
始される。一方、ダウンカウンタ3nがクロック信号を計
数し、最後にそのキャリアウト端子がハイレベル（１）
になると、フリップフロップ回路3pがセットされて駆動
回路3rは燃料噴射弁25を閉弁し、燃料噴射が終了する。
このように、燃料噴射量TAUに応じた量の燃料がエンジ
ン２に供給される。なお、上記ECU3は、イグニッション
スイッチ40を介して車載バッテリ41から電力の供給を受
けて作動する。また、バックアップRAM3dは、イグニッ
ションスイッチ40を介さず、バックアップバッテリ等
の、図示しない経路より電力が与えられ、イグニッショ
ンスイッチ40の状態にかかわらず記憶内容が保持される
様に構成されている。

次に、初期化処理を第３図に示すフローチャートに基
づいて説明する。本初期化処理は、イグニッションスイ
ッチ40の投入時に起動される。まず、ステップ100で
は、リッチスキップ量RSRに、バックアップRAM3dに記憶
されている中心値FGRSRと適合係数Ｋとの和を設定する
処理が行われる。ここで、適合係数Ｋとは、中心値FGRS
Rを過濃側（Rich）に補正するために予め定められた定
数であって、本第１実施例では値0.5［％］に設定され
ている。また、バッテリバックアップ不良等によりバッ
クアップRAM3dの記憶内容が消滅した場合には、予め定
められている中心値FGRSRの初期値が設定される。続く
ステップ110では、空燃比補正係数FAFに初期値1.0を設
定する処理が行われる。次にステップ120に進み、下流
側酸素濃度センサ活性化カウンタCOUNT1を値０にリセッ
トする処理が行われる。続くステップ130では、活性化
後遅延時間カウンタCOUNT2を値０にリセットする処理が
行われる。次にステップ140に進み、中心値FGRSRの学習
が初回であるか否かを示す学習フラグFGを値０にリセッ
トする処理を行った後、本初期化処理を終了する。以
後、本初期化処理は、イグニッションスイッチ40が投入
されたときに実行される。

次に、計時処理を第４図のフローチャートにしたがっ
て説明する。本計時処理はECU3の起動に伴い、所定時間
毎に繰り返して実行される。まず、ステップ200では、
下流側酸素濃度センサ活性化カウンタCOUNT1の計数値に
値１を加算する処理が行われる。続くステップ210,220
では、ステップ200で加算された下流側酸素濃度センサ
活性化カウンタCOUNT1の計数値を最大値50以下に制限す
る処理を行った後、一旦本計時処理を終了する。以後、
本計時処理は、所定時間毎に繰り返して実行される。

次に、第１の空燃比フィードバック制御処理を第５図
（１），（２）に時すフローチャートに基づいて説明す
る。本第１の空燃比フィードバック制御処理は、ECU3の
起動後、所定時間（例えば、４［msec］）毎に実行され
る。まず、ステップ302では、既述した各センサの検出
信号に基づく各データを読み込む処理が行われる。続く
ステップ304では、第１の空燃比フィードバック制御実
行条件が成立するか否かを判定し、肯定判断されるとス
テップ308に進み、一方、否定判断されると、ステップ3
06に進んで空燃比補正係数FAFを値1.0に設定した後、一
旦、本第１の空燃比フィードバック制御処理を終了す
る。なお、空燃比補正係数FAFの値は、前回の制御終了
までの平均値、バックアップRAM3dに記憶されている学
習値、予め定められている初期値等に設定しても良い。
ここで、例えば、冷却水温度THWが所定温度（例えば、6
0「℃］）以下のとき、始動状態、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
流側酸素濃度センサ36の出力信号V1が一度も第１の比較
電圧VR1を横切っていないとき、等は何れも第１の空燃
比フィードバック制御実行条件不成立である。上記各条
件に該当しない、第１の空燃比フィードバック制御実行
条件成立時に実行されるステップ308では、上流側酸素
濃度センサ36の検出信号V1をA/D変換して読み込む処理
が行われる。続くステップ310では、上流側酸素濃セン
サ36の検出信号V1が第１の比較電圧VR1（例えば、0.45
［Ｖ］）以下であるか否かを判定し、肯定判断されると
空燃比が希薄側（Lean）であるとしてステップ312に、
一方、否定判断されると空燃比が過濃側（Rich）である
としてステップ324は、各々進む。空扁似が希薄側（Lea
n）であるときに実行されるステップ312では、ディレイ
カウンタCDLYの計数値の正負を判定し、正のときはステ
ップ314でディレイカウンタCDLYの計数値を値０にリセ
ットした後ステップ316に進み、一方、負のときは、そ
のままステップ316に進む。ステップ316では、ディレイ
カウンタCDLYの計数値を値１だけ減算し、続くステップ
318,320でディレイカウンタCDLYの計数値を最小値TDLに
制限し、ディレイカウンタCDLYの値が最小値TDLまで減
少したときは、ステップ322で空燃比フラグF1を値０
｛希薄側（Lean）｝にリセットした後、ステップ340に
進む。なお、最小値TDLは、上流側酸素濃度センサ36の
検出信号V1が過濃側（Rich）から希薄側（Lean）に変化
しても、過濃側（Rich）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、負の値に定義されている。
一方、上記ステップ310で、空燃比が過濃側（Rich）で
あると判定されたときに実行される過ステップ324で
は、ディレイカウンタCDLYの計数値の正負を判定し、負
のときはステップ326でディレイカウンタCDLYの計数値
を値０にリセットした後ステップ328に進み、一方、正
のときは、そのままステップ328に進む。ステップ328で
は、ディレイカウンタCDLYの計数値を値１だけ加算し、
続くステップ330,332でディレイカウンタCDLYの計数値
を最大値TDRに制限し、ディレイカウンタCDLYの計数値
が最大値TDRまで増加したときは、ステップ334で空燃比
フラグF1を値１｛過濃側（Rich）｝にセットした後、ス
テップ340に進む。なお、最大値TDRは、上流側酸素濃度
センサ36の検出信号V1が希薄側（Lean）から過濃側（Ri
ch）に変化しても、希薄側（Lean）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、正の値に定義さ
れている。

続くステップ340では、空燃比フラグF1の値が反転し
たか否かを判定し、肯定判断されるとステップ342に、
一方、否定判断されるとステップ348に、各々進む。空
燃比フラグF1の値が反転したときに実行されるステップ
342では、過濃側（Rich）から希薄側（Lean）への反転
か、希薄側（Lean）から過濃側（Rich）への反転かを判
定する処理が行われる。過濃側（Rich）から希薄側（Le
an）への反転時に実行されるステップ344では、空燃比
補正係数FAFにリッチスキップ量RSRを加算してスキップ
的に増加させ、一方、希薄側（Lean）から過濃側（Ric
h）への反転時に実行されるステップ346では、空燃比補
正係数FAFからリーンスキップ量RSLを減算してスキップ
的に減少させ、各々ステップ356に進む。また、上記ス
テップ340で空燃比フラグF1の値が反転しないときに実
行されるステップ348では、希薄側（Lean）であるか、
過濃側（Rich）であるかを判定する処理が行われる。希
薄側（Lean）であるときに実行されるステップ350で
は、空燃比補正係数FAFにリッチ積分定数KIRを加算して
徐々に増加させ、一方、過濃側（Rich）であるときに実
行されるステップ352では、空燃比補正係数FAFからリー
ン積分定数KILを減算して徐々に減少させ、各々ステッ
プ356に進む。ここで、両積分定数KIR,KILは、両スキッ
プ両RSR,RSLに比較して充分小さく設定されている。従
って、ステップ344,346では燃料噴射量は迅速に増減補
正され、一方、ステップ350,352では燃料噴射量は徐々
に増減補正される。続くステップ356,358では、上記空
燃比補正係数FAFの値を、例えば、最大値1.2以下に制限
し、さらに、続くステップ360,362では、最小値0.8以上
に制限し、空燃比補正係数の値FAFが何等かの原因によ
り過大、あるいは、過小になった場合でも、空燃比の過
濃側への過度な移行（オーバリッチ状態）、もしくは、
希薄側への過度の移行（オーバリーン状態）を防止す
る。次にステップ364に進み、上記のように算出された
空燃比補正係数FAFをRAM3cおよびバックアップRAM3dに
記憶した後、一旦、本第１の空燃比フィードバック制御
処理を終了する。以後、本第１の空燃比フィードバック
制御処理は所定時間毎に、上記ステップ302〜364を繰り
返して実行する。

次に、上記制御の様子の一例を、第６図のタイミング
チャートに従って説明する。時刻t1に、上流側酸素濃度
センサ検出信号に基づく空燃比信号A/Fが希薄側（Lea
n）から過濃側（Rich）に変化すると、ディレイカウン
タCDLYの計数値はリセット後、カウントアップされ、リ
ッチ遅延時間TDR経過後の時刻T2に最大値TDRに到達す
る、すると、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比フラ
グF1の値）が、希薄側（Lean）から過濃側（Rich）に変
化する。また、時刻t3に、上流側酸素濃度センサ検出信
号に基づく空燃比信号A/Fが過濃側（Rich）から希薄側
（Lean）に変化すると、ディレイカウンタCDLYの計数値
はリセット後、カウントダウンされ、リーン遅延時間
（−TDL）経過後の時刻t4に最小値TDLに到達する。する
と、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比フラグF1の
値）が、過濃側（Rich）から希薄側（Lean）に変化す
る。しかし、例えば、上流側酸素濃度センサ検出信号に
基づく空燃比信号A/Fが、時刻t5,t6,t7のようにリッチ
遅延時間TDRより短い機関で反転すると、ディレイカウ
ンタCDLYの計数値が最大値TDRへ到達する時間が延長さ
れ、時刻t8に至って遅延処理後の空燃比信号A/Fdが反転
する、すなわち、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比
フラグF1の値）は、上流側酸素濃度センサ検出信号に基
づく空燃比信号A/Fよりも安定した値となる。このよう
に、比較的安定した遅延処理後の空燃比信号A/Fdに基づ
いて、空燃比補正係数FAFが決定される。

次に、第２の空燃比フィードバック制御処理について
説明する。第２の空燃比フィードバック制御処理は、第
１の空燃比フィードバック制御処理の制御定数であるス
キップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL、遅延時間TDR,TDL
および第１の比較電圧VR1を変更する制御を行なうもの
と、第２の空燃比補正係数FAF2を算出する制御を行なう
ものがある。

制御定数であるスキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KI
L、遅延時間TDR,TDLおよび第１の比較電圧VR1を変更す
る制御では、例えば、リッチスキップ量RSRの増加補
正、あるいは、リーンスキップ量RSLの減少補正により
空燃比を過濃側（Rich）に制御でき、一方、リッチスキ
ップ量RSRの減少補正、あるいは、リーンスキップ量RSL
の増加補正により空燃比を希薄側（Lean）に制御でき
る。従って、下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じ
てリッチスキップ量RSR、あるいは、リーンスキップ量R
SLの少なくとも一方を補正すると空燃比を制御できる。
また、例えば、リッチ積分定数KIRの増加補正、あるい
は、リーン積分定数KILの減少補正により空燃比を過濃
側（Rich）に制御でき、一方、リッチ積分定数KIRの減
少補正、あるいは、リーン積分定数KILの増加補正によ
り空燃比を希薄側（Lean）に制御できる。このように、
下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じてリッチ積分
定数KIR、あるいは、リーン積分定数KILの少なくとも一
方を補正すると空燃比を制御できる。さらに、例えば、
リッチ遅延時間TDRをリーン遅延時間（ーTDL）より相対
的に大きく設定すると、空燃比を過濃側（Rich）に制御
でき、一方、リッチ遅延時間TDRをリーン遅延時間TDLよ
り相対的に小さく設定すると、空燃比を希薄側（Lean）
に制御できる。すなわち、下流側酸素濃度センサ37の検
出信号に応じてリッチ遅延時間TDR、あるいは、リーン
遅延時間TDLの少なくとも一方を補正すると空燃比を制
御できる。また、例えば、第１の比較電圧VR1を低下補
正すると、空燃比を希薄側（Lean）に制御できる。そこ
で、下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じて第１の
比較電圧VR1を補正しても、空燃比を制御できる。とこ
ろで、上記スキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL、遅延
時間TDR,TDLおよび第１の比較電圧VR1を下流側酸素濃度
センサ37の検出信号に応じて変更すると、例えば、遅延
時間TDR,TDLの補正は非常に微妙な空燃比制御を可能に
し、スキップ量RSR,RSLは、上記遅延時間TDR,TDLのよう
に空燃比フィードバック制御周期の延長を伴うことなく
高い応答性を保持した制御が可能になる、従って、複数
の上記制御定数を組み合わせた制御が有効である。

次に、第２の空燃比フィードバック制御処理を第７図
（１），（２）に示すフローチャートに基づいて説明す
る。本第２の空燃比フィードバック制御処理は、ECU3の
起動後、所定時間（例えば、512［msec］）毎に実行さ
れ、スキップ量RSR,RSLを補正演算する。まず、ステッ
プ402では、既述した各センサの検出信号に基づく各デ
ータを読み込む処理が行われる。続くステップ404で
は、第２の空燃比フィードバック制御処理実行条件が成
立するか否かを判定し、肯定判断されるとステップ406
に進み、一方、否定判断されると、一旦、本第２の空燃
比フィードバック制御所為を終了する。第１の空燃比フ
ィードバック制御処理実行条件成立時に実行されるステ
ップ406では、冷却水温度THWが70［℃］を上回るか否か
を判定し、肯定判断されるとステップ408に進み、一
方、否定判断されると、一旦、本第２の空燃比フィード
バック制御処理を終了する。ステップ408では、スロッ
トルバルブ非全閉状態であるか否かを判定し、否定判断
されると、ステップ409に進んでアイドル信号LLがロウ
レベル（０）に変化した後の経過時間を計時する経過時
間カウンタCOUNT3を値０にリセットした後、一旦、本第
２の空燃比フィードバック制御処理を終了し、一方、肯
定判断されるとステップ410に進む。スロットルバルブ1
4が非全閉状態のときに実行されるステップ410では、経
過時間カウンタCOUNT3の計数値に値１を加算する処理が
行われる。続くステップ412では、経過時間カウンタCOU
NT3の計数値が値20以上であるか否か、すなわち、アイ
ドル信号LLが値０に変化後10［sec］以上経過したか否
かを判定し、肯定判断されるとステップ414に進み、一
方、否定判断されると、一旦、本第２の空燃比フィード
バック制御処理を終了する。アイドル信号LLが値０に変
化後10［sec］以上経過したときに実行されるステップ4
14では、経過時間カウンタCOUNT3の計数値を上限値20に
制限する処理が行われる。続くステップ416では、下流
側酸素濃度センサ活性化カウンタCOUNT1の計数値が50以
上であるか否か、すなわち、下流側酸素濃度センサ37が
活性化したか否かを判定し、肯定判断されるとステップ
420に進み、一方、否定判断されると、一旦、本第２の
空燃比フィードバック制御処理を終了する。下流側酸素
濃度センサ37が活性化したときに実行されるステップ42
0では、空燃比補正係数FAFが最大値1.2、あるいは、最
小値0.8に継続して維持されていないか否かを判定し、
肯定判断されるとステップ422に進み、一方、否定判断
されると、一旦、本第２の空燃比フィードバック制御処
理を終了する。空燃比補正係数FAFが最大値1.2と最小値
0.8との間にあるときに実行されるステップ422では、下
流側酸素濃度センサ37が正常であるか否か、すなわち、
下流側酸素濃度センサ37のダイアグノーシス信号が正常
を示すが否かを判定し、肯定判断されるとステップ424
に進み、一方、否定判断されると、一旦、本第２の空燃
比フィードバック制御処理を終了する。下流側酸素濃度
センサ37が正常であるときに実行されるステップ424で
は、燃料系統、排気系等の障害による空燃比異常状態に
無いか否かを判定し、空燃比正常と判断されるとステッ
プ426に進み、一方、否定判断されると、一旦、本第２
の空燃比フィードバック制御処理を終了する。すなわ
ち、燃料噴射弁25等燃料系統の動作不良や、排気マニホ
ルド18、触媒コンバータ19、排気管20から成る排気系の
亀裂等機械的損傷に起因する空燃比の異常変動が無いか
否かを判定する。空燃比の異常変動が無いときに実行さ
れるステップ426では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT
2の計数値の値１を加算する処理を行った後、ステップ4
30に進む。上記各第２の空燃比フィードバック制御処理
実行条件成立時に実行されるステップ430では、下流側
酸素濃度センサ37の検出信号V2をA/D変換して読み込む
処理が行われる。続くステップ432では、前回算出され
たスキップ量RSR,RSLを読み込む処理が行われる。続く
ステップ434では、下流側酸素濃度センサ37の検出信号V
2が第２の比較電圧VR2（例えば、0.55［Ｖ］）以下であ
るか否かを判定し、肯定判断されると空燃比が希薄側
（Lean）であるとしてステップ436に、一方、否定判断
されると空燃比が過濃側（Rich）であるとしてステップ
450に各々進む。空燃比が希薄側（Lean）であるときに
実行されるステップ436では、リッチスキップ量RSRの値
を一定値ΔRSだけ加算し、続くステップ438,440でリッ
チスキップ量RSRの値を最大値RMAX以下の量に制限し、
さらに、ステップ442では、リーンスキップ量RSLの値を
一定値ΔRSだけ減算し、続くステップ444,446でリーン
スキップ量RSLの値を最小値LMIN以上の量に制限する。
ここで、例えば、最大値は7.5［％］、最小値は2.5
［％］である。なお、最大値は空燃比の変動によりドラ
イバビリティが悪化しない範囲の値であり、最小値は過
渡追従性が低下しない範囲の値である。このように、リ
ッチスキップ量RSRを増加補正すると共に、リーンスキ
ップ量RSLを減少補正して空燃比を過濃側（Rich）に移
行させ易くする。続くステップ448では、上記のように
補正したリッチスキップ量RSRおよびリーンスキップ量R
SLをARM3cおよびバックアップRAM3dに記憶する処理が行
われる。次にステップ500に進み、後述する学習処理を
実行した後、一旦、本第２の空燃比フィードバック制御
処理を終了する。

一方、上記ステップ434で、空燃比が過濃側（Rich）
であると判定されたときに実行されるステップ450で
は、リッチスキップ量RSRの値を一定値ΔRSだけ減算
し、続くステップ452,454でリッチスキップ量RSRの値を
最小値RMIN以上の量に制限し、次にステップ456に進
み、リーンスキップ量RSLの値を一定値ΔRSだけ加算
し、続くステップ458,460でリーンスキップ量RSLの値を
最大値LMAX以下の量に制限する。このように、リッチス
キップ量RSRを減少補正すると共に、リーンスキップ量R
SLを増加補正して空燃比を希薄側（Lean）に移行し易く
する。その後、上述したステップ448,500を経て、一
旦、本第２の空燃比フィードバック制御処理を終了す
る。以後、本第２の空燃比フィードバック制御処理は所
定時間毎に、上記ステップ402〜500を繰り返して実行す
る。

次に第２の空燃比フィードバック制御処理のステップ
500で実行される学習処理を第８図のフローチャートに
従って説明する。本学習処理は、第２の空燃比フィード
バック制御処理の実行に伴い、繰り返して実行される。
まずステップ502では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT
2の計数値が値100以上であるか否かを判定し、否定判断
されると未だ学習可能領域にないものとして、一旦本学
習処理を終了し、一方、肯定判断されると学習可能領域
にあるものとして、ステップ504に進む。ステップ504で
は、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2の計数値を上限値
100に制限する処理が行われる。続くステップ506では、
学習フラグFGが値０にリセットされているか否かを決定
し、否定判断されると既に初期化されているものとして
ステップ512に、一方、肯定判断されると未だ初期化さ
れていないものとしてステップ508に、各々進む。未だ
初期化されていないときに実行されるステップ508で
は、学習フラグFGを値１にセットする処理が行われる。
続くステップ510では、リッチスキップ量最大値RSRMAX
およびリッチスキップ量最小値RSRMINに、今回補正され
たリッチスキップ量RSRを設定する処理を行った後、ス
テップ512に進む。ステップ512では、今回算出されたリ
ッチスキップ量RSRがリッチスキップ量最大値RSRMAX以
上であるか否かを判定し、肯定判断されるとステップ51
4に進んでリッチスキップ量最大値RSRMAXを今回算出さ
れたリッチスキップ量RSRで更新した後ステップ516に進
み、一方、否定判断されるとそのままステップ516に進
む。ステップ516では、今回算出されたリッチスキップ
量RSRがリッチスキップ量最小値RSRMIN以下であるか否
かを判定し、肯定判断されるとステップ518に進んでリ
ッチスキップ量最小値RSRMINを今回算出されたリッチス
キップ量RSRで更新した後ステップ520に進み、一方、否
定判断されるとステップ520に進む。ステップ520では、
リッチスキップ量最大値RSRMAXと、リッチスキップ量最
小値RSRMINとの算術平均値を次式（１）のように算出
し、学習値である中心値FGRSRを求める処理が行われ
る。

FGRSR＝（RSRMAX＋RSRMIN）/2 …（１） 続くステップ525では、ステップ520で算出した中心値
FGRSRを所定範囲内にガードする処理が行われる。本第
１実施例では、適合定数Ｋが値0.5［％］であるため、
ガード下限値は値（3.5−0.5）［％］、ガード上限値は
値（6.2−0.5）［％］である。次にステップ530に進
み、ステップ520で算出し、ステップ525でガード処理し
た中心値FGRSRをRAM3c、バックアップRAM3dに記憶する
処理を行った後、一旦、本学習処理を終了する。以後、
本学習処理は、第２の空燃比フィードバック制御処理の
実行に伴い、繰り返して実行される。

次に上記制御の様子を第９図のタイミングチャートに
従って説明する。時刻T1にイグニッションスイッチ40が
投入されると、下流側酸素濃度センサ37非活性の為、第
２の空燃比フィードバック制御処理は実行されず、リッ
チスキップ量RSRは更新されない。このため、初期化処
理により、リッチスキップ量RSRは中心値FGRSRと適合定
数Ｋとの加算値に初期設定される。すなわち、中心値FG
RSRよりも過濃側（Rich）に適合係数Ｋだけ増加補正さ
れている。やがて、下流側酸素濃度センサ37が活性化
し、その他の各実行条件も成立すると、時刻T2から、第
２の空燃比フィードバック制御処理が開始される。これ
により、下流側酸素濃度センサ37の検出信号に基づい
て、リッチスキップ量RSRは増減補正される。

次に、燃料噴射制御処理を第10図に示すフローチャー
トに基づいて説明する。本燃料噴射制御処理は、ECU3の
起動後、所定クランク角度毎（例えば、360［℃Ａ］）
に実行される。まず、ステップ610では、既述した各デ
ータを読み込む処理が行われる。続くステップ620で
は、基本燃料噴射量TAU0を、定数Ｋα、吸入空気量Ｑお
よび回転速度Neから、次式（２）のように算出する処理
が行われる。

TAU0＝Ｋα×Q/Ne …（２） 続くステップ630では、暖機増量係数FWLを、冷却水温
度THWに応じて、ROM3bに記憶されている、第11図に示す
マップに従った補正計算により算出する処理が行われ
る。次に、ステップ640に進み、実燃料噴射量TAUを次式
（３）のように算出する処理が行われる。但し、Ｋβ，
γは、他の運転状態パラメータに従って定まる補正係数
である。

TAU＝TAU0×FAF×（FWL＋Ｋβ＋１）＋γ …（３） 続くステップ650では、上記ステップ640で算出された
実燃料噴射量TAUを、ダウンカウンタ3nにセットすると
共に、フリップフロップ回路3pをセットする制御信号を
出して燃料噴射を開始させた後、一旦、本燃料噴射制御
処理を終了する。なお、既述したように、実燃料噴射量
TAUに相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ3nの
キャリアウト信号により、フリップフロップ3pがリセッ
トされて燃料噴射は終了する。以後、本燃料噴射制御処
理は所定クランク角度毎に、上記ステップ610〜650を繰
り返して実行する。

なお本第１実施例において、エンジン２が内燃機関M1
に、触媒コンバータ19が三元触媒M2に、上流側酸素濃度
センサ36が上流側空燃比検出手段M3に、下流側酸素濃度
センサ37が下流側空燃比検出手段M4に、各々該当する。
また、ECU3および該ECU3の実行する処理のうちステップ
（404〜424）が判定手段M5として、第２の空燃比フィー
ドバック制御処理が制御定数算出手段M6として、第１の
空燃比フィードバック制御処理が空燃比フィードバック
制御手段M7として、各々機能する。さらに、燃料噴射弁
25が空燃比調節手段M8に該当し、ECU3およびECU3の実行
する処理の内、ステップ（100,502〜530）が制御定数補
正手段M9として機能する。

以上説明したように本第１実施例によれば、下流側酸
素濃度センサ37が非活性で第２の空燃比フィードバック
制御処理実行不能のときは、記憶されている中心値FGRS
Rに適合定数Ｋを加算して過濃側（Rich）に補正した値
をリッチスキップ量RSRに初期設定するので、エンジン
２の空燃比A/Fの希薄側（Lean）への移行を抑制でき
る。

従って、下流側酸素濃度センサ37の非活性に起因する
第２の空燃比フィードバック制御処理実行不能時でも、
排気中のNO_x排出量を低減できる。

このことは、下流側酸素濃度センサ37が非活性状態に
ある、エンジン２の始動状態、暖機状態や、暖機完了以
前の発進・加速時に、特に顕著な効果を示す。このよう
な運転状態では、空燃比A/Fは希薄側（Lean）に移行し
易く、NO_x排出量の増加を招致する。しかし、本第１実
施例の構成では、空燃比A/Fの希薄側（Lean）への移行
を防止するので、排気中のNO_x排出量を規制値未満に充
分抑制できる。

また、フューエルカット領域でエンジン２が運転され
ることの少ない自動変速機搭載車や、三元触媒が劣化し
ているマニュアルトランスミッション車等、酸素ストレ
ージ効果の低下している場合は、下流側酸素濃度センサ
37が過濃側（Rich）信号を出力する傾向が強く、リッチ
スキップ量RSRは希薄側（Lean）に補正され易い。しか
し、このような状況下でも、本第１実施例の構成によれ
ば、第２の空燃比フィードバック制御処理開始前には、
リッチスキップ量RSRの初期値を過濃側（Rich）に補正
するので、排気中のNO_x排出量を低減できる。

さらに、下流側酸素濃度センサ37が非活性時の急発進
・急加速時や、暖機完了前の高速走行時にも、第２の空
燃比フィードバック制御処理開始以前には、リッチスキ
ップ量RSRを記憶されている中心値FGRSRより過濃側（Ri
ch）に補正するので、エンジン２の空燃比A/Fを走行状
態に要求される空燃比A/Fに適応させることができる。

このため、エンジン２の排気浄化率と、要求されるエ
ンジントルクの発揮とを両立できる。

このように、下流側酸素濃度センサ37が非活性状態に
あり、第２の空燃比フィードバック制御処理が実行され
なくても、高い排気浄化率や良好なエンジン２の燃焼状
態を確保でき、ダブル酸素濃度センサシステムによる空
燃比制御の制御精度および信頼性・耐久性がよい一層高
まる。

また、第２の空燃比フィードバック制御処理の開始に
よりリッチスキップ量RSRが更新され始めたときから所
定遅延時間経過後、リッチスキップ量RSRの中心値FGRSR
を算出して記憶する学習処理を開始する。このため、下
流側酸素濃度センサ37が非活性状態にあるときに、中心
値FGRSRに適合定数Ｋを加算して過濃側（Rich）に補正
しても、後の学習処理で中心値FGRSRが累積増加すると
いった誤学習を引き起こす弊害を生じない。

さらに、第１の空燃比フィードバック補正係数FAFと
第２の空燃比フィードバック補正係数FAF2とを併用する
場合は、第２の空燃比フィードバック制御処理開始以前
に、第２の空燃比フィードバック補正係数FAF2の初期値
を記憶している中心値より過濃側（Rich）に補正するよ
う構成すると、同様の効果を奏する。

また、スキップ量RSR,RSL、遅延時間TDL,TDR、積分定
数KIL,KIR、第１の比較電圧VR1の内、複数の制御定数の
補正量の中心値を各々独立に算出記憶し、第２の空燃比
フィードバック制御処理開始以前には、記憶している各
制御定数の補正量をその中心値より過濃側（Rich）に補
正して使用するよう構成すると、制御精度、応答性・信
頼性をより一層向上できる。

さらに、スキップ量RSR,RSL、遅延時間TDL,TDR、積分
定数KIL,KIR、第１の比較電圧VR1の内、何れか１つを下
流側酸素濃度センサ37の検出信号V2に基づいて補正し、
その中心値を算出記憶するような第２の空燃比フィード
バック制御処理を実行する場合にも、第２の空燃比フィ
ードバック制御処理開始以前に、本第１実施例と同様な
補正量の初期値設定を行なうことは有効である。

また、触媒コンバータ19の下流側の酸素濃度センサか
ら空燃比フィードバック補正量を演算する、シングル酸
素濃度センサシステムでは、上記第２の空燃比フィード
バック制御処理で算出される空燃比制御定数RSR,TDR,KI
R,VR2に代えて、空燃比補正係数FAFの中心値を算出して
記憶し、空燃比補正係数FAFを空燃比フィードバック制
御処理で更新しないときは、記憶している空燃比補正係
数FAFの中心値より過濃側（Rich）に補正した値を使用
して空燃比制御するよう構成することもできる。

さらに、比較的短い周期で変動する上流側酸素濃度セ
ンサ36の検出信号V1に基づく第１の空燃比フィードバッ
ク制御処理を４［msec］毎に、一方、比較的長い周期で
変動する下流側酸素濃度センサ37の検出信号V2に基づく
第２の空燃比フィードバック制御処理を512［msec］毎
に実行するので、制御の応答性・追従性を高水準に補償
できる。

なお、本第１実施例では、中心値FGRSRを、全ての走
行状態で区分しないで算出するよう構成した。しかし、
例えば、エンジン２の吸入空気量Ｑ、回転速度Ne、車速
SPD等、各種のパラメータに応じて、各々独立に中心値F
GRSRを算出する学習領域を設けた装置に適用しても、本
第１実施例と同様な効果を奏する。

また、本第１実施例では、中心値FGRSRを、リッチス
キップ量最大値RSRMAXとリッチスキップ量最小値RSRMIN
との算術平均により算出する構成とした。しかし、例え
ば、下流側酸素濃度センサ37の空燃比信号V2の過濃側
（Rich）と希薄側（Lean）との反転時毎の値を算術平均
して瞬時の中心値を算出する構成としても良い。

さらに、上述した第１実施例では、エアフロメータ31
の検出する吸入空気量Ｑおよび回転角センサ39の検出す
る回転速度Neに基づいて燃料噴射量TAUを決定するよう
構成したが、例えば、カルマン渦センサ、ホットワイヤ
センサ等により吸入空気量Ｑを計測しても良いし、吸気
管圧力PMと回転速度Neと、あるいは、スロットルバルブ
開度TAと回転速度Neとに基づいて燃料噴射量TAUを算出
する構成であっても良い。

また、上述の第１実施例では、酸素濃度センサ36,37
を使用したが、例えば、一酸化炭素COを検出するガスセ
ンサ、あるいは、所謂、リーンミクスチャセンサ等を使
用しても良い。

さらに、上述の第１実施例では、燃料噴射弁25により
燃料噴射量を制御するエンジンの空燃比制御装置１につ
いて説明した。しかし、例えば、気化器を備えたエンジ
ンであって、エアコントロールバルブ（EACV）により吸
入空気量を制御するエンジン、ブリードエアコントロー
ルバルブにより気化器のブリードエア量を調節してメイ
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
比を制御するエンジン、排気系に供給される２次空気の
量を調節するエンジン等にも適用できる。このように、
気化器を備えたエンジンでは、基本燃料噴射量が気化器
の特性から定まり、所望の空燃比を実現する供給空気量
を演算により算出して空燃比制御を行なうのである。

また、上述の第１実施例では、第２の空燃比フィード
バック制御処理で、下流側酸素濃度センサ37の活性時で
も、その他の実行条件が成立しないとリッチスキップ量
RSRを更新しないよう構成した。しかし、第12図のフロ
ーチャートに示すように、下流側酸素濃度センサ37の活
性時（ステップ416a）には、その他の条件（ステップ42
0a〜ステップ424a）に該当しなくても、リッチスキップ
量RSRに中心値FGRSRを設定する（ステップ462）構成と
することもできる。

さらに、上述の第１実施例では、学習フラグFGを使用
して、学習処理でリッチスキップ量最大値RSRMAXおよび
リッチスキップ量最小値RSRMINの初期化を行なうよう構
成した。しかし、例えば、第13図のフローチャートに示
すように、初期化処理でリッチスキップ量最大値RSRMAX
およびリッチスキップ量最小値RSRMINに中心値FGRSRを
予め設定し（ステップ150,152）、第14図のフローチャ
ートに示すように、学習処理では、学習開始条件の判断
（ステップ502a,504a）、リッチスキップ量最大値RSRMA
Xおよびリッチスキップ量最小値RSRMINの更新（ステッ
プ512a〜518a）、中心値FGRSR算出、ガード処理および
記憶（ステップ520a〜530a）のみを実行するよう構成す
ることもできる。

次に、本発明の第２実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第２実施例と既述した第１実施例との相違点
は、初期化処理で初期値設定を行なうことと、学習処理
で中心値FGRSRに代えて過濃側（Rich）を重視した重み
付き平均値RSRAVを算出することである。その他の装置
構成や各処理は、既述した第１実施例と同様であるの
で、同一部分は同一符号で表記し、説明を省略する。

第２実施例で実行される初期化処理を第15図に示すフ
ローチャートにしたがって説明する。本初期化処理は、
イグニッションスイッチ40の投入時に実行される。ま
ず、ステップ710では、リッチスキップ量RSRに、バック
アップRAM3dに記憶されている重み付き平均値RSRAVを設
定する処理が行われる。なお、バッテリバックアップ不
良等により記憶が消滅した場合には、予め定められてい
る重み付き平均値RSRAVの初期値が設定される。続くス
テップ720では、リッチスキップ量最大値RSRMAXおよび
リッチスキップ量最小値RSRMINに、各々バックアップRA
M3dに記憶されている重み付き平均値RSRAVを設定する処
理が行われる。次にステップ730に進み、空燃比補正係
数FAFに初期値1.0を設定する処理が行われる。続くステ
ップ740では、下流側酸素濃度センサ活性化カウンタCOU
NT1を値０にリセットする処理が行われる。次にステッ
プ750に進み、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2を値０
にリセットする処理を行った後、本初期化処理を終了す
る。以後、本初期化処理は、イグニッションスイッチ40
が投入されたときに実行される。

次に、学習処理を第16図のフローチャートに基づいて
説明する。本学習処理は、第２の空燃比フィードバック
制御処理の実行に伴い、繰り返して実行される、まず、
ステップ810では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2の
計数値が値100以上であるか否かを判定し、否定判断さ
れると未だ学習可能領域にないものとして、一旦、本学
習処理を終了し、一方、肯定判断されると学習可能領域
にあるものとして、ステップ820に進む。ステップ820で
は、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2の計数値を上限値
100に制限する処理が行われる。続くステップ830では、
今回補正されたリッチスキップ量RSRがリッチスキップ
量最大値RSRMAX以上であるか否かを判定し、肯定判断さ
れるとステップ840に進んでリッチスキップ量最大値RSR
MAXを今回補正されたリッチスキップ量RSRで更新した後
ステップ850に進み、一方、否定判断されるとそのまま
ステップ850に進む。ステップ850では、今回補正された
リッチスキップ量RSRがリッチスキップ量最小値RSRMIN
以下であるか否かを判定し、肯定判断されるとステップ
860に進んでリッチスキップ量最小値RSRMINを今回補正
されたリッチスキップ量RSRで更新した後ステップ870に
進み、一方、否定判断されるとステップ870に進む。ス
テップ870では、リッチスキップ量最大値RSRMAXに大き
な係数αを掛けた値と、リッチスキップ量最小値RSRMIN
に小さな係数βを掛けた値とを加算して重み付き平均値
RSRAVを次式（４）のように算出する処理が行われる。

RSRAV＝α×RSRMAX＋β×RSRMIN …（４） 但し、0.0＜β＜0.5＜α＜1.0の関係があり、本第２
実施例では、α：β＝6:4の重み付けを行った。

続くステップ875では、ステップ870で算出した重み付
き平均値RSRAVの値を所定範囲内に制限するガード処理
が行われる。次にステップ880に進み、ステップ870で算
出し、ステップ875でガード処理した重み付き平均値RSR
AVの値をRAM3c、バックアップRAM3dに記憶する処理を行
った後、一旦本学習処理を終了する。以後、本学習処理
は、第２の空燃比フィードバック制御処理の実行に伴
い、繰り返して実行される。

なお本第２実施例において、エンジン２が内燃機関M1
に、触媒コンバータ19が三元触媒M2に、上流側酸素濃度
センサ36が上流側空燃比検出手段M3に、下流側酸素濃度
センサ37が下流側空燃比検出手段M4に、各々該当する。
また、ECU3および該ECU3の実行する処理のうちステップ
（404〜424）が判定手段M5として、第２の空燃比フィー
ドバック制御処理が制御定数算出手段M6として、第１の
空燃比フィードバック制御処理が空燃比フィードバック
制御手段M7として、各々機能する。さらに、燃料噴射弁
25が空燃比調節手段M8に該当し、ECU3およびECU3の実行
する処理の内、ステップ（710,720,830〜880）が制御定
数補正手段M9として機能する。

本第２実施例によれば、リッチスキップ量最大値RSRM
AXに大きな比重をおいて重み付き平均値RSRAVを算出し
ている。このため、第17図に実線で示すように、リッチ
スキップ量最大値RSRMAXの初期値からの増加に伴い、重
み付き平均値RSRAVも初期値から増加している。したが
って、下流側酸素濃度センサ37の非活性により第２の空
燃比フィードバック制御処理でリッチスキップ量RSRが
更新されなくても、空燃比A/Fの希薄側（Lean）への移
行を充分防止できる。これにより、第２の空燃比フィー
ドバック制御処理開始以前の排気中窒素酸化物NO_x排出
量を低減できる。ちなみに、従来技術では重み付けをし
ていなかったので、同図に破線で示すように、リッチス
キップ量最大値RSRMAXが初期値から増加しても、平均値
RSRAVは算術平均値であったため、初期値から変化しな
い。したがって、空燃比A/Fを要求空燃比A/F^＊に補償で
きない場合あった。

すなわち、第18図の説明図に示すように、リッチスキ
ップ量最大値RSRMAXとリッチスキップ量最小値RSRMINと
の和が常時一定値12となる範囲で両者を変化させても、
算術平均である中心値FGRSRは常時一定値６となる。こ
のため、適合係数Ｋを0.5［％］とした場合のリッチス
キップ量RSR初期値は、常時一定値6.5となり、リッチス
キップ量最大値RSRMAXの影響が全く反映されない。とこ
ろが、係数α：β＝6:4の比重でリッチスキップ量最大
値RSRMAXに重みを付けて算出した場合のリッチスキップ
量RSR初期値は、リッチスキップ量最大値RSRMAXが値６
〜値９まで増加すると、この変化を反映して値６〜値6.
6まで増加する。このように、算術平均値である中心値F
GRSRと適合定数Ｋの和に代えて、重み付け平均値RSRAV
を用いると、下流側酸素濃度センサ37の非活性により第
２の空燃比フィードバック制御処理開始以前のリッチス
キップ量RSR初期値を、リッチスキップ量最大値RSRMAX
の値を好適に反映する、過不足のない適切な値に設定で
きる。

次に、本発明の第３実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第３実施例と既述した第１実施例との相違点
は、学習処理でリッチスキップ量最大値RSRMAXの値およ
びリッチスキップ量最小値RSRMINの値を更新すること
と、第２の空燃比フィードバック制御処理で、実行条件
不成立時には、中心値FGRSRに代えて、エンジン２の負
荷Q/Neに応じた負荷係数で重み付けして過濃側（Rich）
に補正したリッチスキップ量RSRを算出することであ
る。その他の装置構成や各処理は、既述した第１実施例
と同様であるので、同一部分は同一符号で表記し、説明
を省略する。

第３実施例で実行される初期化処理を第19図に示すフ
ローチャートにしたがって説明する。本初期化処理は、
イグニッションスイッチ40の投入時に実行される。ま
ず、ステップ920では、リッチスキップ量最大値RSRMAX
およびリッチスキップ量最小値RSRMINを、各々バックア
ップRAM3dに記憶されている、予め定められた初期値に
設定する処理が行われる。続くステップ930では、空燃
比補正係数FAFに初期値1.0を制定する処理が行われる。
次にステップ940に進み、下流側酸素濃度センサ活性化
カウンタCOUNT1を値０にリセットする処理が行われる。
続くステップ950では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT
2を値０にリセットする処理を行った後、本初期化処理
を終了する。以後、本初期化処理は、イグニッションス
イッチ40が投入されたときに実行される。

次に、第２の空燃比フィードバック制御処理を、第20
図に示すフローチャートに従って説明する。

本第２の空燃比フィードバック処理は、所定時間毎
（例えば、512［msec］）に、繰り返して実行される。
まず、第２の空燃比フィードバック制御処理の各実行条
件が成立するか否かを判定する（ステップ1010〜ステッ
プ1030）。これら全てのステップで肯定判断されるとス
テップ1032以下の各ステップに進み、始動後実行条件成
立１回目に限りリッチスキップ量最大値RSRMAXおよびリ
ッチスキップ量最小値RSRMINの両値をリッチスキップ量
RSRに設定し（ステップ1032,1034）、活性化後遅延時間
カウンタCOUNT2をカウントアップし（ステップ1035）、
スキップ量RSR,RSLを補正演算し（ステップ1040）、後
述するようにリッチスキップ量最大値RSRMAXの値および
リッチスキップ量最小値RSRMINの値を更新学習した後、
一旦、本第２の空燃比フィードバック制御処理を終了す
る。

一方、ステップ1010〜ステップ1030の何れか一つのス
テップで否定判断されると、ステップ1060以下に進む。
ステップ1060では、エンジン２の吸入空気量Ｑ、回転速
度Neを読み込む処理が行われる。続くステップ1070で
は、ステップ1060で読み込んだ吸入空気量Ｑ、回転速度
Neから元まるエンジン２の負荷Q/Neに応じて、予め定め
られてROM3bに記憶されている第21図に示すマップに従
って、負荷係数α１を算出する処理が行われる。ここ
で、負荷係数α１は、第21図に示すように、負荷Q/Neの
増加に伴って増加する、1.0未満の値である。次にステ
ップ1080に進み、バックアップRAM3dに記憶されている
リッチスキップ量最大値RSRMAXの値、リッチスキップ量
最小値RSRMINの値およびステップ1070で算出した負荷係
数α１から、リッチスキップ量RSRを次式（５）のよう
に算出する処理が行われる。

RSR＝α１×RSRMAX＋（１−α１）×RSRMIN …（５） 但し、0.5＜α１＜1.0である 続くステップ1090では、ステップ1080で算出したリッ
チスキップ量RSRの値を所定範囲内に制限するガード処
理を行った後、一旦、本第２の空燃比フィードバック制
御処理を終了する。以後、本第２の空燃比フィードバッ
ク制御処理は、所定時間毎に、ステップ1010〜ステップ
1090を繰り返して実行する。

次に、学習処理を第22図のフローチャートに基づいて
説明する。本学習処理は、第２の空燃比フィードバック
制御処理の実行に伴い、繰り返して実行される。まず、
ステップ1110では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2の
計数値が値100以上であるか否かを判定し、否定判断さ
れると未だ学習可能領域にないものとして、一旦、本学
習処理を終了し、一方、肯定判断されると学習可能領域
にあるものとして、ステップ1120に進む。ステップ1120
では、活性化後遅延時間カウンタCOUNT2の計数値を上限
値100に制限する処理が行われる。続くステップ1130で
は、今回補正されたリッチスキップ量RSRがリッチスキ
ップ量最大値RSRMAX以上であるか否かを判定し、肯定判
断されるとステップ1140に進んでリッチスキップ量最大
値RSRMAXを今回補正されたリッチスキップ量RSRで更新
した後ステップ1150に進み、一方、否定判断されるとそ
のままステップ1150に進む。ステップ1150では、今回補
正されたリッチスキップ量RSRがリッチスキップ量最小
値RSRMIN以下であるか否かを判定し、肯定判断されると
ステップ1160に進んでリッチスキップ量最小値RSRMINを
今回補正されたリッチスキップ量RSRで更新した後ステ
ップ1170に進み、一方、否定判断されるとステップ1170
に進む。更新が行われたときに実行されるステップ1170
では、ステップ1140、あるいは、ステップ1160で更新さ
れたリッチスキップ量最大値RSRMAXの値、リッチスキッ
プ量最小値RSRMINと値をRAM3c、バックアップRAM3dに記
憶する処理を行った後、一旦本学習処理を終了する。以
後、本学習処理は、第２の空燃比フィードバック制御処
理の実行に伴い、繰り返して実行される。

なお本第２実施例において、エンジン２が内燃機関M1
に、触媒コンバータ19が三元触媒M2に、上流側酸素濃度
センサ36が上流側空燃比検出手段M3に、下流側酸素濃度
センサ37が下流側空燃比検出手段M4に、各々該当する。
また、ECU3および該ECU3の実行する処理のうちステップ
（1010〜1030）が判定手段M5として、第２の空燃比フィ
ードバック制御処理のステップ（1040）が制御定数算出
手段M6として、第１の空燃比フィードバック制御処理が
空燃比フィードバック制御手段M7として、各々機能す
る。さらに、燃料噴射弁25が空燃比調節手段M8に該当
し、ECU3およびECU3の実行する処理の内、ステップ（92
0,1060〜1090）が制御定数補正手段M9として機能する。

本第３実施例によれば、第２の空燃比フィードバック
制御実行条件不成立時のリッチスキップRSRを、エンジ
ン２の負荷Q/Neに応じて定まる負荷係数α１に従って算
出する。このため、エンジン２の運転状態に応じた要求
リッチスキップ量RSRを決定できるので、第２の空燃比
フィードバック制御非実行時でも、負荷状態を好適に反
映する最適な空燃比フィードバック制御を実現できる。

従って、負荷変動を伴う三元触媒の酸素ストレージ効
果の変化を適切に補償できる。

なお、本第３実施例では、第２の空燃比フィードバッ
ク制御実行条件不成立時のリッチスキップ量RSRを、負
荷係数α１を使用して算出するよう構成した。しかし、
例えば、第23図のフローチャートに示すように算出する
こともできる。すなわち、第２の空燃比フィードバック
制御実行条件不成立時には、ステップ1260以下に進む。
ステップ1260では、エンジン２の吸入空気量Ｑ、回転速
度Neを読み込む処理が行われる。続くステップ1270で
は、ステップ1260で読み込んだ吸入空気量Ｑ、回転速度
Neから元まるエンジン２の負荷Q/Neに応じて、予め定め
られてROM3bに記憶されているマップに従って、負荷係
数β１を算出する処理が行われる。ここで、負荷係数β
１は、負荷Q/Neの増加に伴って増加する、1.0未満の値
である。次にステップ1280に進み、バックアップRAM3d
に記憶されているリッチスキップ量最大値RSRMAXの値、
リッチスキップ量最小値RSRMINの値およびステップ1270
で算出した負荷係数β１から、リッチスキップ量RSRを
次式（６）のように算出する処理が行われる。

RSR＝（RSRMAX＋RSRMIN）/2＋β１ …（６） 但し、0.0＜β１＜1.0である その後、ステップ1290に進み、ステップ1280で算出し
たリッチスキップ量RSRの値を所定範囲内に制限するガ
ード処理を行った後、一旦、本第２の空燃比フィードバ
ック制御処理を終了するのである。このように構成して
も、第３実施例と同様な効果を奏する。

また、本第３実施例では、負荷としてエンジン２の吸
入空気量Ｑおよび回転速度Neを使用した。しかし、例え
ば、負荷としてエンジン２の吸入空気量Ｑのみ、あるい
は、吸気管圧力PMと回転速度Ne等を使用することもでき
る。

さらに、本第３実施例では、負荷係数α１、あるい
は、負荷係数β１は、負荷Q/Neの増加に伴って増加する
よう設定した。しかし、例えば、負荷係数と負荷との関
係は、各エンジンの諸元等の特性に応じて、適宜定まる
ものであり、本第３実施例の第21図に示すマップの特性
に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、下流側空燃比検出手段の非活性により空燃比フィ
ードバック制御定数が算出できないときは、空燃比フィ
ードバック制御実行条件に該当するときに算出された空
燃比フィードバック制御定数の最大値と最小値の中心値
よりも空燃比の過濃側に補正した過濃側制御定数に、空
燃比フィードバック制御定数を設定し、内燃機関の空燃
比の希薄側への移行を抑制するよう構成されている。こ
のため、下流側空燃比検出手段の非活性時に空燃比フィ
ードバック制御定数を過濃側に補正し、内燃機関の空燃
比を過濃化するので、下流側空燃比検出手段の非活性時
でも、排気中の窒素酸化物（NO_x）等、有害物質排出量
を低減できるという優れた効果を奏する。

このことは、下流側空燃比検出手段が非活性になりが
ちな、始動状態、暖機状態や、このような運転状態にお
ける発進・加速時にも、空燃比の希薄側へ移行を防止
し、排気中有害成分排出量を規制値未満に充分抑制でき
るもので、極めて有効である。

また、下流側空燃比検出手段が非活性状態にある暖機
完了前の発進・加速時や、高速走行時にも、フィードバ
ック制御定数を過濃側に補正して内燃機関の空燃比を要
求空燃比に適応させられるので、内燃機関の排気浄化性
能を悪化させないで、要求される機関出力を発揮でき
る。

さらに、下流側空燃比検出手段が非活性状態にあって
も、排気特性を良好に維持できるので、空燃比制御の制
御精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成
図、第２図は本発明第１実施例のシステム構成図、第３
図、第４図、第５図（１），（２）は同じくその制御を
示すフローチャート、第６図は同じくその制御の様子を
示すタイミングチャート、第７図（１），（２）、第８
図は同じくその制御を示すフローチャート、第９図は同
じくその制御の様子を示すタイミングチャート、第10図
は同じくその制御を示すフローチャート、第11図は同じ
くそのマップを示すグラフ、第12図、第13図、第14図は
同じくその他の制御の例を示すフローチャート、第15
図、第16図は本発明第２実施例の制御を示すフローチャ
ート、第17図は同じくその補正量の変化の様子を示すグ
ラフ、第18図は第２実施例における補正量の変化を示す
説明図、第19図、第20図は本発明第３実施例の制御を示
すフローチャート、第21図は同じくそのマップを示すグ
ラフ、第22図は同じくその制御を示すフローチャート、
第23図は同じくその他の制御の例を示すフローチャー
ト、第24図はシングル酸素濃度センサシステムとダブル
酸素濃度センサシステムとの排気特性を示すグラフ、第
25図は吸入空気量と酸素ストレージ時間との関係を示す
グラフである。 M1……内燃機関、M2……三元触媒、M3……上流側空燃比
検出手段、M4……下流側空燃比検出手段、M5……判定手
段、M6……制御定数算出手段 M7……空燃比フィードバック制御手段 M8……空燃比調節手段、M9……制御定数補正手段 １……エンジンの空燃比制御装置、２……エンジン ３……電子制御装置（ECU）、3a……CPU 19……触媒コンバータ、25……燃料噴射弁 34……アイドルスイッチ、35……水温センサ 36……上流側酸素濃度センサ 37……下流側酸素濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末松 敏男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 平工 恵三 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−61743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26137（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00,41/40

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配設された三元触媒
   と、 該三元触媒の上流側の排気中の酸素濃度を検出する上流
   側空燃比検出手段と、 上記三元触媒の下流側の排気中の酸素濃度を検出する下
   流側空燃比検出手段と、 上記内燃機関の運転状態が、少なくとも下流側空燃比検
   出手段が活性状態にあることを含む空燃比フィードバッ
   ク制御実行条件に該当するか否かを判定する判定手段
   と、 該判定手段により上記空燃比フィードバック制御実行条
   件に該当すると判定されると、上記下流側空燃比検出手
   段の検出結果に基づいて、上記内燃機関の空燃比フィー
   ドバック制御定数を算出する制御定数算出手段と、 該制御定数算出手段の算出した空燃比フィードバック制
   御定数を用い、上記上流側空燃比検出手段の検出結果に
   基づいて空燃比制御量を算出する空燃比フィードバック
   制御手段と、 該空燃比フィードバック制御手段の算出した空燃比制御
   量に従って、上記内燃機関の空燃比を調節する空燃比調
   節手段と、 を具備した内燃機関の空燃比制御装置において、 上記判定手段により、上記下流側空燃比検出手段が非活
   性状態であると判定されたときは、上記空燃比フィード
   バック制御手段の使用する前記空燃比フィードバック制
   御定数を、上記空燃比フィードバック制御実行条件に該
   当するときに上記制御定数算出手段が算出した空燃比フ
   ィードバック制御定数の最大値と最小値の中心値よりも
   空燃比の過濃側に補正した過濃側制御定数に変更設定す
   る制御定数補正手段を備えたことを特徴とする内燃機関
   の空燃比制御装置。