JP3135680B2

JP3135680B2 - 内燃エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3135680B2
Application number: JP04151511A
Authority: JP
Inventors: 賢小川; 安則江原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 2001-02-19
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH05321721A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの空燃比制
御装置、より詳しくは内燃エンジンの排気通路に配設さ
れた排気濃度センサの検出値に基づいて空燃比を目標空
燃比にフィードバック制御する内燃エンジンの空燃比制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排気ガス濃度に略比例する出
力特性を備えた排気濃度センサ（以下、「ＬＡＦセン
サ」という）をエンジンの排気通路に配設し、該ＬＡＦ
センサの出力値に基づいてエンジンに供給される混合気
の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する手法は
よく知られている。

【０００３】しかしながら、上記手法においては目標空
燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）に設定して空燃
比のフィードバック制御を行った場合、ＬＡＦセンサに
接続されている増幅回路に起因して生じる出力値の誤差
分のため混合気の空燃比を前記理論空燃比に収束させる
のが事実上困難な場合が生じ、このため目標空燃比を理
論空燃比から若干偏移させた値に設定してフィードバッ
ク制御を行っている。すなわち、上記フィードバック制
御手法においては、混合気の実空燃比を理論空燃比から
若干偏移した値にフィードバック制御しているため、排
気効率の悪化を来たすという欠点があった。

【０００４】そこで、かかる欠点を解消する技術とし
て、エンジンの排気通路に設けられた触媒装置の上流側
にＬＡＦセンサを設ける一方、目標空燃比（理論空燃
比）の近傍で出力信号が反転するＯ２センサを前記触媒
装置の下流側に設け、Ｏ２センサの出力値に基づいて目
標空燃比を補正し、ＬＡＦセンサの出力値に基づいて空
燃比を前記補正された修正目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置が既に提案されている（例え
ば、特開平２−６７４４３号公報）。

【０００５】上記空燃比制御装置によれば、Ｏ２センサ
の出力値に基づき目標空燃比が常に理論空燃比となるよ
うに制御することが可能となり、排気効率の向上を図る
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の空
燃比制御装置においては、Ｏ２センサの出力値が所定範
囲内にあるときは目標空燃比が正確に理論空燃比となっ
ているにもかかわらず、常にＯ２センサの出力値に基づ
いてフィードバック制御されているため（以下、このフ
ィードバック制御をエンジンの空燃比フィードバック制
御と区別するため、「Ｏ２フィードバック制御」とい
う）、前記Ｏ２フィードバック制御を実行しなくても目
標空燃比を理論空燃比に維持することができる前記所定
範囲内においては、前記Ｏ２センサフィードバック制御
を行なった結果、却って前記所定範囲内においては制御
性が悪くなり、目標空燃比が変動して所望のフィードバ
ック制御を行ない得ないことがあるという問題点があっ
た。

【０００７】また、Ｏ２センサの出力値が所定下限値よ
りも低いとき、又は所定上限値よりも高いとき等Ｏ２セ
ンサの出力値と理論空燃比に相当する出力値との差が大
きいときまでＯ２フィードバック制御を実行しても混合
気の空燃比を理論空燃比に迅速に収束させることは困難
であり、最悪の場合はフィードバック制御系が発散する
虞があった。すなわち、Ｏ２センサの出力値が所定下限
値より低いときまでフィードバック制御しても制御系の
収束性が悪く、不要なＮＯｘの排出を招来し、またＯ２
センサの出力値が所定上限値より高いときまでフィード
バック制御したときは、上述と同様の理由から不要なＣ
ＯやＨＣの排出を招来し、排気効率の悪化を来たすとい
う問題点があった。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、より一層の排気効率の向上を図ることが
できる内燃エンジンの空燃比制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃エンジンの排気通路に配設されて排気
ガス中の有害成分を浄化する触媒装置と、該触媒装置の
上流側の前記排気通路に配設された排気ガス濃度に略比
例する出力特性を有する第１の排気濃度センサと、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転
状態検出手段の検出結果に基づいて目標空燃比を算出す
る第１の目標空燃比算出手段と、前記触媒装置の下流側
の前記排気通路に配設された前記目標空燃比の近傍で出
力信号が反転する第２の排気濃度センサと、該第２の排
気濃度センサの出力値に基づいて前記目標空燃比を補正
する補正手段とを備え、前記第１の排気濃度センサによ
り検出された混合気の空燃比を前記補正手段により補正
された目標空燃比にフィードバック制御する内燃エンジ
ンの空燃比制御装置において、前記第２の排気濃度セン
サの出力値が所定範囲内にあるときには前記補正手段の
実行を禁止する禁止手段を有し、かつ該禁止手段により
前記補正手段の実行が禁止されたときは目標空燃比が前
記補正手段の実行が禁止される直前の値に保持されるこ
とを特徴としている。

【００１０】また、前記所定範囲は、前記第１の排気濃
度センサにより検出される排気ガス濃度が理論空燃比を
維持可能とする範囲とされている。

【００１１】さらに、本発明は、前記補正手段が、大気
圧を検出する大気圧センサと、該大気圧センサの検出結
果に基づいて補正初期値を算出する初期値算出手段と、
該初期値算出手段により算出された補正初期値と前記第
２の排気濃度センサの出力値との偏差に基づいて目標空
燃比の補正値を算出する補正値算出手段とを備え、前記
補正値算出手段により算出される補正値が所定上限値と
所定下限値とで規定される所定範囲外となったときは、
前記補正値を前記上限値又は前記下限値に設定する補正
値設定手段を有していることを特徴としている。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、第２の排気濃度センサの出
力値が、前記第１の排気濃度センサにより検出される排
気ガス濃度に基づいた混合気の空燃比が理論空燃比とな
る所定範囲内にあるときは、該第２の排気濃度センサの
出力値に基づくフィードバック制御（Ｏ２フィードバッ
ク制御）が禁止され、さらにＯ２フィードバック制御が
禁止されているときの目標空燃比はＯ２フィードバック
制御が禁止される直前の値、すなわち理論空燃比に保持
される。また、Ｏ２フィードバック制御域において補正
値算出手段により算出された補正値が所定上下限値を越
えたときは補正値が前記上下限値に設定される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１４】図１は本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置の一実施例を示す全体構成図である。

【００１５】図中、１は各シリンダに吸気弁と排気弁
（図示せず）とを各１対宛設けたＤＯＨＣ直列４気筒の
内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であっ
て、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボデ
ィ３が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配さ
れている。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開
度（θＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁
３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１６】燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であって
エンジン１とスロットル弁３′との間に各気筒毎に配設
され、図示しない燃料ポンプに接続されるとともにＥＣ
Ｕ５に電気的に接続され、当該ＥＣＵ５からの信号によ
り燃料噴射の開弁時間が制御される。

【００１７】また、吸気管２のスロットル弁３′の下流
側には分岐管７が設けられ、該分岐管７の先端には絶対
圧（ＰＢＡ）センサ８が取付けられている。該ＰＢＡセ
ンサ８はＥＣＵ５に電気的に接続されており、吸気管２
内の絶対圧ＰＢＡは前記ＰＢＡセンサ８により電気信号
に変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００１８】また、分岐管７の下流側の吸気管２の管壁
には吸気温（ＴＡ）センサ９が装着され、該ＴＡセンサ
９により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換されて
ＥＣＵ５に供給される。

【００１９】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０が挿着され、該ＴＷセンサ１０に
より検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換
されてＥＣＵ５に供給される。

【００２０】また、エンジン１の図示しないカム軸周囲
又はクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ
１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられ
ている。

【００２１】ＮＥセンサ１１はエンジン１のクランク軸
の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パル
ス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、ＣＹ
Ｌセンサ１２は特定の気筒の所定のクランク角度位置で
ＴＤＣ信号パルスを出力し、これらの各ＴＤＣ信号パル
スはＥＣＵ５に供給される。

【００２２】エンジン１の各気筒の点火プラグ１３は、
ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期
が制御される。

【００２３】前記エンジン１の排気管１４の途中には触
媒装置（三元触媒）１５が介装されており、該触媒装置
１５により排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害成
分の浄化が行なわれる。

【００２４】前記排気管１４の途中であって前記触媒装
置１５の上流側及び下流側には広域酸素濃度センサ（以
下、「ＬＡＦセンサ」という）１６及び酸素濃度センサ
（以下、「Ｏ２センサ」という）１７が配設されてい
る。

【００２５】ＬＡＦセンサ１６は、上下１対の電池素子
及び酸素ポンプ素子がジルコニア固体電解質（Ｚｒ
Ｏ₂）等からなるセンサ素子の所定位置に付設されてな
り、さらに該センサ素子が増幅回路に電気的に接続され
ている。そして、該ＬＡＦセンサ１６は、前記センサ素
子の内部を通過する排気ガス中の酸素濃度に略比例した
電気信号を出力し、その電気信号をＥＣＵ５に供給す
る。

【００２６】前記Ｏ２センサ１７は、センサ素子が上記
ＬＡＦセンサ１６と同様ジルコニア固体電解質（ＺｒＯ
₂）からなり、その起電力が理論空燃比の前後において
急激に変化する特性を有し、理論空燃比においてその出
力信号はリーン信号からリッチ信号又はリッチ信号から
リーン信号に反転する。すなわち、該Ｏ２センサ１７の
出力信号は排気ガスのリッチ側において高レベルとな
り、リーン側において低レベルとなり、その出力信号を
ＥＣＵ５に供給する。

【００２７】また、大気圧（ＰＡ）センサ１８は、エン
ジン１の適所に配設されて大気圧ＰＡを検出し、その電
気信号をＥＣＵ５に供給する。

【００２８】しかして、ＥＣＵ５は、上述の各種センサ
からの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベル
に修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する
等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路
（以下「ＣＰＵ」という）５ｂと、該ＣＰＵ５ｂで実行
される各種演算プログラムや後述する各種マップ及び演
算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶手段
５ｃと、前記燃料噴射弁６、点火プラグ１３に駆動信号
を供給する出力回路５ｄとを備えている。

【００２９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、基本モードの場合は数式（１）に
基づき、また始動モードの場合は数式（２）に基づき前
記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射
時間ＴＯＵＴを演算し、その結果を記憶手段５ｃ（ＲＡ
Ｍ）に記憶する。

【００３０】ＴＯＵＴ＝ＴｉＭ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１）ＴＯＵＴ＝ＴｉＣＲ×Ｋ３＋Ｋ４ …（２）ここに、ＴｉＭは基本モード時の基本燃料噴射時間、具
体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡと
に応じて設定される基本燃料噴射時間であって、このＴ
ｉＭ値を決定するためのＴｉＭマップが記憶手段５ｃ
（ＲＯＭ）に記憶されている。

【００３１】ＴｉＣＲは始動モード時の基本燃料噴射時
間であって、ＴｉＭ値と同様、エンジン回転数ＮＥと吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定され、該ＴｉＣＲ値を
決定するためのＴｉＣＲマップが記憶手段５ｃ（ＲＯ
Ｍ）に記憶されている。

【００３２】ＫＣＭＤＭは修正目標空燃比係数であっ
て、後述するようにエンジンの運転状態に基づいて算出
される目標空燃比係数ＫＣＭＤとＯ２センサ１７の出力
値に基づいて設定される空燃比補正値ΔＫＣＭＤとに応
じて設定される。

【００３３】ＫＬＡＦは空燃比補正係数であって、空燃
比フィードバック制御中はＬＡＦセンサ１６によって検
出された空燃比が目標空燃比に一致するように設定さ
れ、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた
所定値に設定される。

【００３４】Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３及びＫ４は夫々各種エン
ジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補
正変数であって、各気筒毎にエンジンの運転状態に応じ
た燃費特性や加速特性等の諸特性の最適化が図られるよ
うな所定値に設定される。

【００３５】次に、上記ＣＰＵ５ｂで実行される本発明
の空燃比フィードバック制御手法について詳説する。

【００３６】図２は空燃比フィードバック制御のメイン
ルーチンを示すフローチャートである。

【００３７】まず、ステップＳ１ではＬＡＦセンサ１６
からの出力値を読み込む。次いでエンジンが始動モード
にあるか否かを判別する（ステップＳ２）。ここで、始
動モードにあるか否かは、例えば、図示しないエンジン
のスタータスイッチがオンで且つエンジン回転数が所定
の始動時回転数（クランキング回転数）以下か否かによ
り判別する。

【００３８】そして、ステップＳ２の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のとき、すなわち、始動モードのときはエンジンが
低水温時の場合であり、エンジン冷却水温ＴＷ及び吸気
管内絶対圧ＰＢＡの関数であるＫＴＷＬＡＦマップを検
索して低水温時の目標空燃比係数ＫＴＷＬＡＦを算出し
（ステップＳ３）、該ＫＴＷＬＡＦ値を目標空燃比係数
ＫＣＭＤに設定する（ステップＳ４）。次いで、フラグ
ＦＬＡＦＦＢを「０」にセットして空燃比のフィードバ
ック制御を中止し（ステップＳ５）、空燃比補正係数Ｋ
ＬＡＦ及びその積分項（Ｉ項）ＫＬＡＦＩを１．０に設
定して（ステップＳ６、ステップＳ７）本プログラムを
終了する。

【００３９】一方、ステップＳ２の答が否定（ＮＯ）の
とき、すなわち基本モードのときは、後述する図３のフ
ローチャートに基づき修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを
算出し（ステップＳ８）、次いでフラグＦＡＣＴが
「１」か否かを判別してＬＡＦセンサ１６が活性化して
いるか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、ＬＡ
Ｆセンサ１６の活性化判別は、バックグラウンド処理さ
れるＬＡＦセンサ活性化判別ルーチン（図示せず）によ
りなされ、例えば、ＬＡＦセンサ１６の出力電圧ＶＯＵ
Ｔとその中心電圧ＶＣＥＮＴとの差が所定値（例えば
０．４Ｖ）より小さいときに「ＬＡＦセンサ１６は活性
化した」と判別される。

【００４０】そして、ステップＳ９の答が否定（ＮＯ）
のときはステップＳ５に進む一方、ステップＳ９の答が
肯定（ＹＥＳ）のとき、すなわちＬＡＦセンサ１６の活
性化が完了しているときはステップＳ１０に進み、ＬＡ
Ｆセンサ１６により検出された空燃比の当量比ＫＡＣＴ
（１４．７／（Ａ／Ｆ））（以下、「検出空燃比係数」
という）を算出する。ここで、該検出空燃比係数ＫＡＣ
Ｔは、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥ及び
大気圧ＰＡの変動により排気圧が変動することに鑑み、
これらの運転パラメータに応じて補正された値に算出さ
れ、具体的にはＫＡＣＴ算出ルーチン（図示せず）を実
行して算出される。

【００４１】次いで、ステップＳ１１ではフィードバッ
ク処理ルーチンを実行して本プログラムを終了する。す
なわち、所定のフィードバック条件を充足しないときは
フラグＦＬＡＦＦＢを「０」にセットしてフィードバッ
ク制御を禁止する一方、所定のフィードバック条件を充
足するときはフラグＦＬＡＦＦＢを「１」にセットして
空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出し、フィードバック制御
の実行を指令して、本プログラムを終了する。

【００４２】しかして、図３はステップＳ８（図２）で
実行されるＫＣＭＤＭ算出ルーチンのフローチャートで
あって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期
して実行される。

【００４３】まず、エンジン１がフューエルカット（燃
料供給停止）中か否かを判別する（ステップＳ２１）。
フューエルカット中であるか否かは、エンジン回転数Ｎ
Ｅやスロットル弁３′の弁開度θＴＨに基づいて判断さ
れ、具体的にはフューエルカット判別ルーチン（図示せ
ず）の実行により判別される。

【００４４】そして、ステップＳ２１の答が否定（Ｎ
Ｏ）のとき、すなわち基本モードのときは、ステップＳ
２２に進み、目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。該目
標空燃比係数ＫＣＭＤは、通常はエンジン回転数ＮＥ及
び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてマトリックス状にマッ
プ値ＫＣＭＤが与えられたＫＣＭＤマップから読み出さ
れるが、車輌の発進時や低水温時あるいは所定の高負荷
運転時においては適宜補正され、具体的には、ＫＣＭＤ
算出ルーチン（図示せず）を実行することによりこれら
の運転状態に適合した値に設定される。

【００４５】一方、ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤを所定値ＫＣＭ
ＤＦＣ（例えば、１．０）に設定して（ステップＳ２
３）、ステップＳ２４に進む。

【００４６】次に、ステップＳ２４では、Ｏ２処理を行
なう。すなわち、後述するように、所定要件下、Ｏ２セ
ンサ１７からの出力値に基づき目標空燃比係数ＫＣＭＤ
を補正して修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する。

【００４７】そして、ステップＳ２５では修正目標空燃
比係数ＫＣＭＤＭのリミットチェックを行ない、本プロ
グラムを終了してメインルーチン（図２）に戻る。すな
わち、ステップＳ２４で算出されたＫＣＭＤＭ値と所定
の上下限値ＫＣＭＤＭＨ，ＫＣＭＤＭＬとの大小関係を
比較し、ＫＣＭＤＭ値が上限値ＫＣＭＤＭＨより大きい
ときはＫＣＭＤＭ値はその上限値ＫＣＭＤＭＨに設定さ
れ、ＫＣＭＤＭ値が下限値ＫＣＭＤＭＬより小さいとき
は、ＫＣＭＤＭ値はその下限値ＫＣＭＤＭＬに設定され
る。

【００４８】しかして、図４は、前記ステップＳ２４
（図３）で実行されるＯ２処理ルーチンのフローチャー
トであって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と
同期して実行される。

【００４９】まず、ステップＳ３１ではフラグＦＯ２が
「１」か否かを判別し、Ｏ２センサ１７が活性化してい
るか否かを判断される。このＯ２センサ１７が活性化し
たか否かは、具体的には図５に示すＯ２センサ活性化判
別ルーチンを実行して判断される。尚、このＯ２センサ
活性化判別ルーチンはバックグラウンド処理時に実行さ
れる。

【００５０】まず、ステップＳ５１ではイグニッション
スイッチ（図示せず）のオン時に所定値（例えば、２．
５６sec）にセットされる活性化判別用タイマｔｍＯ２
が「０」になったか否かを判別する。そして、その答が
否定（ＮＯ）のときはＯ２センサ１７は未だ活性化して
おらず、フラグＦＯ２を「０」にセットした後（ステッ
プＳ５２）、Ｏ２センサ強制活性化用タイマｔｍＯ２Ａ
ＣＴを所定値Ｔ１（例えば、２．５６sec）にセットし
て該タイマｔｍＯ２ＡＣＴをスタートさせ（ステップＳ
５３）本プログラムを終了する。

【００５１】一方、ステップＳ５１の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、エンジンが始動モードにあるか否かを判
別し（ステップＳ５４）、その答が肯定（ＹＥＳ）のと
きは前記強制活性化用タイマｔｍＯ２ＡＣＴを前記所定
値Ｔ１に設定し、該タイマｔｍＯ２ＡＣＴをスタートさ
せて（ステップＳ５３）本プログラムを終了する。

【００５２】一方、ステップＳ５４の答が否定（ＮＯ）
のときは、ステップＳ５５に進み、前記強制活性化用タ
イマｔｍＯ２ＡＣＴが「０」になったか否かを判別する
（ステップＳ５５）。そして、その答が否定（ＮＯ）の
ときは本プログラムを終了する一方、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときはＯ２センサ１７が活性化したと判断して
フラグＦＯ２を「１」にセットし（ステップＳ５６）本
プログラムを終了する。

【００５３】しかして、このように上記Ｏ２センサ活性
化判別ルーチンを実行した結果、前記ステップＳ３１
（図４）の答が否定（ＮＯ）、すなわち、Ｏ２センサ１
７が未だ活性化されていないと判断されたときは、ステ
ップＳ３２に進み、タイマｔｍＲＸを所定値Ｔ２（例え
ば、０．２５sec）に設定した後、フラグＦＶＲＥＦが
「０」か否かを判別し、Ｏ２センサ１７の目標補正値Ｖ
ＲＥＦの初期値ＶＲＲＥＦ（以下、「初期補正値」とい
う）が既に設定されているか否かを判断する（ステップ
Ｓ３３）。

【００５４】そして、最初のループでは、ステップＳ３
３の答は肯定（ＹＥＳ）となるため、ステップＳ３４に
進み、記憶手段５ｃ（ＲＯＭ）に記憶されているＶＲＲ
ＥＦテーブルを検索して前記初期補正値ＶＲＲＥＦを算
出する。

【００５５】該ＶＲＲＥＦテーブルは、具体的には、図
６に示すように、ＰＡセンサ１８により検出される大気
圧ＰＡ０〜ＰＡ１に対してテーブル値ＶＲＲＥＦ０〜Ｖ
ＲＲＥＦ２がステップ状に与えられており、補正初期値
ＶＲＲＥＦはかかるＶＲＲＥＦテーブルを検索すること
により読み出され、或いは補間法により算出される。
尚、この図６から明らかなように、補正初期値ＶＲＲＥ
Ｆは大気圧ＰＡの値が大きい程大きな値に設定される。

【００５６】次いで、ステップＳ３５では、前回ループ
における目標補正値の積分項（Ｉ項）ＶＲＥＦＩ（ｎ−
１）を前記補正初期値ＶＲＲＥＦに設定し、本プログラ
ムを終了してメインルーチン（図２）に戻る。すなわ
ち、Ｉ項の目標補正値ＶＲＥＦＩ（ｎ−１）に対して初
期設定を行ない、メインルーチン（図２）に戻る。尚、
次回ループ以降でステップＳ３３が実行されるときは、
上述の如く既に目標補正値の補正初期値設定がなされて
いるため、その答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３
４，３５を実行することなく本プログラムを終了する。

【００５７】また、前記ステップＳ３１の答が肯定（Ｙ
ＥＳ）となったときは、Ｏ２センサ１７が活性化された
と判断してステップＳ３６に進み、前記タイマｔｍＲＸ
が「０」となったか否かを判別する。そして、その答が
否定（ＮＯ）のときはステップＳ３３に進む一方、ステ
ップＳ３６の答が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１
７の活性化が完了したと判断してステップＳ３７に進
み、ステップＳ２２又はＳ２３（図３）で設定された目
標空燃比係数ＫＣＭＤが所定下限値ＫＣＭＤＺＬ（例え
ば、０．９８）より大きいか否かを判別する。そして、
その答が否定（ＮＯ）のときは混合気の空燃比がリーン
バーン状態に設定されている場合であり、本プログラム
を終了する一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のときはステ
ップＳ３８に進み、前記目標空燃比係数ＫＣＭＤが所定
上限値ＫＣＭＤＺＨ（例えば、１．１３）より小さいか
否かを判別する。そして、その答が否定（ＮＯ）のとき
は混合気の空燃比が燃料リッチに設定されている場合で
あり、本プログラムを終了する一方、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときは、混合気の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）に設定すべき場合であり、ステップＳ３９
に進み、エンジンがフューエルカット中か否かを判別す
る。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、本プロ
グラムを終了してメインルーチン（図２）に戻る一方、
その答が否定（ＮＯ）のときは、前回ループにおいてフ
ューエルカット状態にあったか否かを判別する（ステッ
プＳ４０）。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、カウンタＮＡＦＣを所定値Ｎ１（例えば、４）に設
定した後（ステップＳ４１）、該カウンタＮＡＦＣのカ
ウンタ値Ｎ１を「１」だけデクリメントして（ステップ
Ｓ４２）本プログラムを終了する。

【００５８】一方、ステップＳ４０の答が否定（ＮＯ）
となったときはステップＳ４３に進み、カウンタＮＡＦ
Ｃが「０」か否かを判別する。そして、その答が否定
（ＮＯ）のときは、カウンタＮＡＦＣのカウント値を
「１」だけデクリメントして（ステップＳ４２）本プロ
グラムを終了する一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、フューエルカット状態を脱して安定した燃料供給が
行なわれていると判断し、ステップＳ４４に進んでＯ２
フィードバック処理を実行した後（ステップＳ４４）、
本プログラムを終了し、メインルーチン（図２）に戻
る。

【００５９】しかして、図７は前記ステップＳ４４（図
４）で実行されるＯ２フィードバック処理ルーチンのフ
ローチャートであって、本プログラムはＴＤＣ信号パル
スの発生と同期して実行される。

【００６０】まず、ステップＳ６１では、間引き変数Ｎ
ＩＶＲが「０」か否かを判別する。この間引き変数ＮＩ
ＶＲは、後述するようにＴＤＣ信号パルスがエンジン運
転状態に応じて設定された間引きＴＤＣ数ＮＩだけ発生
する毎に減算される変数であって、最初は「０」である
ためステップＳ６１の答は肯定（ＹＥＳ）となり、ステ
ップＳ６２に進む。

【００６１】また、その後のループでステップＳ６１の
答が否定（ＮＯ）となったときはステップＳ６３に進
み、間引き変数ＮＩＶＲから間引きＴＤＣ数ＮＩ（例え
ば、１）を減算した値を新たな間引き変数ＮＩＶＲに設
定した後、後述するステップＳ７２に進む。

【００６２】しかして、前記ステップＳ６２では、Ｏ２
センサ１７の出力電圧ＶＯ２が所定下限値ＶＬ（例え
ば、０．３Ｖ）より小さいか否かを判別する。そして、
その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃比が理
論空燃比（目標空燃比係数ＫＣＭＤ＝１．０）からリー
ン側に偏移していると判断してステップＳ６５に進む一
方、その答が否定（ＮＯ）のときはステップＳ６４に進
み、Ｏ２センサ１７の出力電圧ＶＯ２が所定上限値（例
えば、０．８）より大きいか否かを判別する。そして、
その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃比が理
論空燃比からリッチ側に偏移していると判断してステッ
プＳ６５に進む。

【００６３】次に、ステップＳ６５では、ＫＶＰマッ
プ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤマップ、ＮＩＶＲマップを検
索してＯ２フィードバック制御の変化速度、すなわち比
例項（Ｐ項）係数ＫＶＰ、積分項（Ｉ項）係数ＫＶＩ、
微分項（Ｄ項）係数ＫＶＤ、及び前記間引き数ＮＩＶＲ
の算出を行なう。ＫＶＰマップ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤ
マップ及びＮＩＶＲマップは、具体的には図８に示すよ
うに、エンジン回転数ＮＥＲ０〜ＮＥＲ３及び吸気管内
絶対圧ＰＢＡＲ０〜ＰＢＡＲ４によって決定される複数
のエンジン運転領域毎に所定のマップ値（１，１）〜
（３，３）が与えられており、これらのマップ検索によ
りエンジンの運転状態に応じたマップ値が読み出され、
あるいは補間法により算出される。尚、これらＫＶＰマ
ップ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤマップ及びＮＩＶＲマップ
は定常運転状態、運転モードの変更時、減速運転状態等
エンジンの各運転状態に応じて最適値が設定されるよう
に専用マップが予め記憶手段５ｃ（ＲＯＭ）に記憶され
ている。

【００６４】次に、ステップＳ６６で間引き変数ＮＩＶ
Ｒを前記ステップＳ６５で算出されたＮＩＶＲ値に設定
した後、ステップＳ６７に進み、前記ステップＳ３４
（図４）で算出された補正初期値ＶＲＲＥＦと今回ルー
プにおけるＯ２センサ１７の出力電圧ＶＯ２との偏差Δ
Ｖ（ｎ）を算出する。

【００６５】次に、ステップＳ６８では、数式（３）〜
（５）に基づいて、各補正項すなわちＰ項、Ｉ項、Ｄ項
の目標補正値ＶＲＥＦＰ（ｎ）、ＶＲＥＦＩ（ｎ）、Ｖ
ＲＥＦＤ（ｎ）を算出した後、数式（６）に基づき、こ
れら各補正項を加算してＯ２フィードバックにおける目
標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）を算出する。

【００６６】ＶＲＥＦＰ（ｎ）＝ΔＶ（ｎ）×ＫＶＰ …（３）ＶＲＥＦＩ（ｎ）＝ＶＲＥＦ＋ΔＶ（ｎ）×ＫＶＩ …（４）ＶＲＥＦＤ（ｎ）＝（ΔＶ（ｎ）−ΔＶ（ｎ−１））×ＫＶＤ …（５）ＶＲＥＦ（ｎ）＝ＶＲＥＦＰ（ｎ）＋ＶＲＥＦＩ（ｎ）＋ＶＲＥＦＤ（ｎ） …（６）次に、ステップＳ６９では、ＶＲＥＦ（ｎ）のリミット
チェックを行なう。このリミットチェックは、具体的に
は図９に示すフローチャートにしたがって実行される。
尚、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期して
実行される。

【００６７】まず、ステップＳ８１では、目標補正値Ｖ
ＲＥＦ（ｎ）が所定下限値ＶＲＥＦＬ（例えば、０．２
Ｖ）より大きいか否かを判別する。そして、その答が否
定（ＮＯ）のときは、目標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）及びＩ
項目標補正値ＶＲＥＦＩ（ｎ）を夫々前記所定下限値Ｖ
ＲＥＦＬに設定して（ステップＳ８２，Ｓ８３）本プロ
グラムを終了する。

【００６８】一方、ステップＳ８１の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、目標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）が所定上限値
ＶＲＥＦＨ（例えば、０．８Ｖ）より小さいか否かを判
別する（ステップＳ８４）。そして、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときは、目標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）が所定上限
値ＶＲＥＦＨと所定下限値ＶＲＥＦＬとの間にある場合
であり、前記ステップＳ６８で算出されたＶＲＥＦ
（ｎ）値を保持したまま本プログラムを終了する一方、
ステップＳ８４の答が否定（ＮＯ）のときは、目標補正
値ＶＲＥＦ（ｎ）及びＩ項目標補正値ＶＲＥＦＩ（ｎ）
を前記所定上限値ＶＲＥＦＨに設定して（ステップＳ８
５，Ｓ８６）本プログラムを終了する。

【００６９】このようにＶＲＥＦ（ｎ）のリミットチェ
ックを終了した後、ステップＳ７０（図７）に進み、空
燃比補正値ΔＫＣＭＤを算出する。

【００７０】空燃比補正値ΔＫＣＭＤは、具体的には図
１０に示すように、ΔＫＣＭＤテーブルの検索により算
出される。すなわち、ΔＫＣＭＤテーブルは、目標補正
値ＶＲＥＦ０〜ＶＲＥＦ５に対してテーブル値ΔＫＣＭ
Ｄ０〜ΔＫＣＭＤ３が与えられており、かかる空燃比補
正値ΔＫＣＭＤはΔＫＣＭＤテーブルを検索することに
より読み出され、或いは補間法により算出される。尚、
この図１０から明らかなように、ΔＫＣＭＤ値はＶＲＥ
Ｆ（ｎ）が大きな値を有する程、大概大きな値に設定さ
れる。また、ＶＲＥＦ値に関しては、前記ステップＳ６
９でリミットチェックが行なわれていることからΔＫＣ
ＭＤ値に関しても所定の上下限値内の値に設定されるこ
ととなる。

【００７１】次いで、ステップＳ７１では前記ステップ
Ｓ２２（図３）で算出された目標空燃比係数ＫＣＭＤに
前記空燃比補正値ΔＫＣＭＤを加算して修正目標空燃比
係数ＫＣＭＤＭ（＝理論空燃比）を算出し、本プログラ
ムを終了する。

【００７２】また、前記ステップＳ６４の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわちＯ２センサ１７の出力電圧ＶＯ２が、Ｖ
Ｌ≦ＶＯ２≦ＶＨのときはＯ２フィードバック制御を禁
止し、ステップＳ７２〜Ｓ７４においてΔＶ値（補正初
期値ＶＲＲＥＦとＯ２センサ１７の出力値との偏差）、
目標補正値ＶＲＥＦ、及び空燃比補正値ΔＫＣＭＤの夫
々に対し、今回値を前回値に等置して本プログラムを終
了する。これにより混合気の空燃比が理論空燃比を維持
し得るときは不要なＯ２フィードバック制御が禁止さ
れ、制御性を良好に保つことができる。すなわち、混合
気の空燃比を安定したものに維持することができる。

【００７３】図１１は、Ｏ２センサ１７の出力電圧ＶＯ
２と目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び有害成分の排出量との
関係を示した図である。

【００７４】この図１１に示すように、本発明において
は、Ｏ２センサ１７の出力電圧ＶＯ２が所定範囲内、す
なわちＶＬ≦ＶＯ２≦ＶＨのときは（図中、斜線部で示
す）、Ｏ２フィードバック制御を行なわなくとも目標空
燃比係数ＫＣＭＤがほぼ「１．０」となるためＯ２フィ
ードバック制御が禁止される。また、前記出力電圧ＶＯ
２が前記所定範囲外にあり且つ前記出力電圧ＶＯ２が所
定上下限値内にあるとき、すなわちＶＲＥＦＬ＜ＶＯ２
＜ＶＬ、及びＶＨ＜ＶＯ２＜ＶＲＥＦＨにあるときはＯ
２フィードバック制御を行なって目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄを常に「１．０」に設定することにより、混合気の空
燃比は正確に理論空燃比にフィードバック制御すること
ができ、排気効率の特性向上を図ることができる。しか
も、Ｏ２センサ１７の出力電圧ＶＯ２は、図中の斜線部
に示すように、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等有害成分の排出量
の少ない領域で広い幅を有しているので、かかる斜線部
におけるＯ２フィードバック制御を禁止することによ
り、制御性も良好なものとなり、目標空燃比が理論空燃
比に対して変動するのを回避することができる。さら
に、出力電圧ＶＯ２が、ＶＲＥＦＬ＞ＶＯ２、又はＶＲ
ＥＦＨ＜ＶＯ２のときは、目標補正値ＶＲＥＦを下限値
ＶＲＥＦＬ、又は上限値ＶＲＥＦＨに設定してＯ２フィ
ードバック制御を続行しているので、Ｏ２センサ１７の
出力値ＶＯ２、すなわち修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭ
が上下限値に保持されることとなり、ＮＯｘ，ＨＣ，Ｃ
Ｏ等の有害成分の不要な排出が回避され、エンジンを理
論空燃比で運転しているときの排気効率の特性向上を図
ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、内燃エン
ジンの排気通路に配設されて排気ガス中の有害成分を浄
化する触媒装置と、該触媒装置の上流側の前記排気通路
に配設された排気ガス濃度に略比例する出力特性を有す
る第１の排気濃度センサと、エンジンの運転状態を検出
する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結
果に基づいて目標空燃比を算出する第１の目標空燃比算
出手段と、前記触媒装置の下流側の前記排気通路に配設
された前記目標空燃比の近傍で出力信号が反転する第２
の排気濃度センサと、該第２の排気濃度センサの出力値
に基づいて前記目標空燃比を補正する補正手段とを備
え、前記第１の排気濃度センサにより検出された混合気
の空燃比を前記補正手段により補正された目標空燃比に
フィードバック制御する内燃エンジンの空燃比制御装置
において、前記第２の排気濃度センサの出力値が所定範
囲内にあるときには前記補正手段の実行を禁止する禁止
手段を有し、かつ該禁止手段により前記補正手段の実行
が禁止されたときは目標空燃比が前記補正手段の実行が
禁止される直前の値に保持されるので、前記第２の排気
濃度センサの出力値が前記所定範囲内にあるときは前記
第２の排気濃度センサに基づく不要なフィードバック制
御が行なわれるのを回避することができ、したがって前
記所定範囲内での制御性が改善され、排気効率の向上を
図ることが可能となる。

【００７６】具体的には、前記所定範囲は、前記第１の
排気濃度センサにより検出される排気ガス濃度が理論空
燃比を維持可能とする範囲とされることにより、第１の
排気濃度センサからの出力値では目標空燃比が理論空燃
比から偏移する領域でのみＯ２フィードバック制御が実
行されることになり、広範囲に亘って目標空燃比を正確
に理論空燃比でフィードバック制御され、より一層の排
気効率向上を図ることが可能となる。

【００７７】また、前記補正手段が、大気圧を検出する
大気圧センサと、該大気圧センサの検出結果に基づいて
補正初期値を算出する補正初期値算出手段と、該補正初
期値算出手段により算出された補正初期値と前記第２の
排気濃度センサの出力値との偏差に基づいて目標空燃比
の補正値を算出する補正値算出手段とを備え、前記補正
値算出手段により算出される補正値が所定上限値と所定
下限値とで規定される所定範囲外となったときは、前記
補正値を前記上限値又は前記下限値に設定する補正値設
定手段を有しているので、第２の排気濃度センサの出力
値が所定上限値より大きいとき、又は所定下限値より小
さいときにＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯ等の有害成分の不要な排
出が抑制され、排気効率が悪化するのを回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の係る内燃エンジンの空燃比制御装置の
一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明に係る内燃エンジンの空燃比フィードバ
ック制御のメインルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図３】ＫＣＭＤＭ算出ルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】Ｏ２処理ルーチンのフローチャートである。

【図５】Ｏ２センサ活性化判別ルーチンのフローチャー
トである。

【図６】ＶＲＲＥＦテーブルである。

【図７】Ｏ２フィードバック制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図８】ＫＶＰ，ＫＶＩ，ＫＶＤ，ＮＩＶＲの値を示す
ＮＥ〜ＰＢＡマップ図である。

【図９】ＶＲＥＦ（ｎ）リミットチェックルーチンのフ
ローチャートである。

【図１０】ΔＫＣＭＤテーブル図である。

【図１１】Ｏ２センサの出力電圧ＶＯ２と目標空燃比係
数ＫＣＭＤ及び有害成分の排気量との関係を示す特性図
である。

【符号の説明】

１エンジン５ＥＣＵ（目標空燃比算出手段、補正手段、禁止手
段、補正初期値算出手段、補正値算出手段、補正値設定
手段）８ＰＢＡセンサ（運転状態検出手段）１１ＮＥセンサ（運転状態検出手段）１４排気管（排気通路）１５触媒装置１６ＬＡＦセンサ（第１の排気濃度センサ）１７Ｏ２センサ（第２の排気濃度センサ）１８ＰＡセンサ（大気圧センサ）

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−205442（ＪＰ，Ａ) 特開平１−262339（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−120835（ＪＰ，Ａ) 特開平４−101038（ＪＰ，Ａ) 特開平４−17749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14 310

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの排気通路に配設されて排
気ガス中の有害成分を浄化する触媒装置と、該触媒装置
の上流側の前記排気通路に配設された排気ガス濃度に略
比例する出力特性を有する第１の排気濃度センサと、エ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運
転状態検出手段の検出結果に基づいて目標空燃比を算出
する第１の目標空燃比算出手段と、前記触媒装置の下流
側の前記排気通路に配設された前記目標空燃比の近傍で
出力信号が反転する第２の排気濃度センサと、該第２の
排気濃度センサの出力値に基づいて前記目標空燃比を補
正する補正手段とを備え、前記第１の排気濃度センサに
より検出された混合気の空燃比を前記補正手段により補
正された目標空燃比にフィードバック制御する内燃エン
ジンの空燃比制御装置において、前記第２の排気濃度センサの出力値が所定範囲内にある
ときには前記補正手段の実行を禁止する禁止手段を有
し、かつ該禁止手段により前記補正手段の実行が禁止さ
れたときは目標空燃比が前記補正手段の実行が禁止され
る直前の値に保持されることを特徴とする内燃エンジン
の空燃比制御装置。
【請求項２】前記所定範囲は、前記第１の排気濃度セ
ンサにより検出される排気ガス濃度が理論空燃比を維持
可能とする範囲であることを特徴とする請求項１記載の
内燃エンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】前記補正手段が、大気圧を検出する大気
圧センサと、該大気圧センサの検出結果に基づいて補正
初期値を算出する初期値算出手段と、該初期値算出手段
により算出された補正初期値と前記第２の排気濃度セン
サの出力値との偏差に基づいて目標空燃比の補正値を算
出する補正値算出手段とを備え、前記補正値算出手段に
より算出される補正値が所定上限値と所定下限値とで規
定される所定範囲外となったときは、前記補正値を前記
上限値又は前記下限値に設定する補正値設定手段を有し
ていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内
燃エンジンの空燃比制御装置。