JP3161049B2 - 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Info
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- JP3161049B2 JP3161049B2 JP17722792A JP17722792A JP3161049B2 JP 3161049 B2 JP3161049 B2 JP 3161049B2 JP 17722792 A JP17722792 A JP 17722792A JP 17722792 A JP17722792 A JP 17722792A JP 3161049 B2 JP3161049 B2 JP 3161049B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比制御
装置に関するもので、特に、触媒の上流側と下流側に排
気ガスの空燃比を検出するセンサを設けて、上流側のセ
ンサの検出値に基づく空燃比フィードバック制御に加え
て、下流側のセンサの検出値に基づく空燃比フィードバ
ック制御を行なう内燃機関の空燃比制御装置に関するも
のである。
装置に関するもので、特に、触媒の上流側と下流側に排
気ガスの空燃比を検出するセンサを設けて、上流側のセ
ンサの検出値に基づく空燃比フィードバック制御に加え
て、下流側のセンサの検出値に基づく空燃比フィードバ
ック制御を行なう内燃機関の空燃比制御装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の内燃機関の空燃比制御装
置として、特開平２−２３８１４７号公報に記載のもの
を挙げることができる。
置として、特開平２−２３８１４７号公報に記載のもの
を挙げることができる。
【０００３】図２１はこの従来の内燃機関の空燃比制御
装置の空燃比制御時における空燃比補正係数及び下流側
Ｏ2 センサの出力電圧を示すタイムチャートである。
装置の空燃比制御時における空燃比補正係数及び下流側
Ｏ2 センサの出力電圧を示すタイムチャートである。
【０００４】この従来の空燃比制御装置は、触媒の上流
側と下流側にそれぞれ酸素濃度センサ（以下、単に『Ｏ
2 センサ』という）を設けて、上流側のＯ2 センサの出
力電圧に基づき排気ガスの空燃比がリッチ側とリーン側
のいずれに変動しているかを判別し、予め設定された積
分定数ＫＩＲ，ＫＩＬにて空燃比補正係数ＦＡＦを空燃
比の変動方向の反対側に補正し、また、検出された空燃
比がリッチ側からリーン側、またはリーン側からリッチ
側に理論空燃比を横切って反転したときには、前記積分
定数ＫＩＲ，ＫＩＬより大きな値として設定されたスキ
ップ量ＲＳＲ，ＲＳＬにて空燃比補正係数ＦＡＦを空燃
比の変動方向の反対側にスキップ的に補正し、よって、
実際の空燃比を理論空燃比に収束させるように構成され
ている。更に、下流側のＯ2 センサ出力電圧Ｖ2 が予め
設定されたリッチ側許容値ＶRLやリーン側許容値ＶLLを
越えて大きく変動したときには、空燃比の補正を速やか
に完了すべく、前記スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを増加さ
せて空燃比補正係数ＦＡＦを大きく補正している。
側と下流側にそれぞれ酸素濃度センサ（以下、単に『Ｏ
2 センサ』という）を設けて、上流側のＯ2 センサの出
力電圧に基づき排気ガスの空燃比がリッチ側とリーン側
のいずれに変動しているかを判別し、予め設定された積
分定数ＫＩＲ，ＫＩＬにて空燃比補正係数ＦＡＦを空燃
比の変動方向の反対側に補正し、また、検出された空燃
比がリッチ側からリーン側、またはリーン側からリッチ
側に理論空燃比を横切って反転したときには、前記積分
定数ＫＩＲ，ＫＩＬより大きな値として設定されたスキ
ップ量ＲＳＲ，ＲＳＬにて空燃比補正係数ＦＡＦを空燃
比の変動方向の反対側にスキップ的に補正し、よって、
実際の空燃比を理論空燃比に収束させるように構成され
ている。更に、下流側のＯ2 センサ出力電圧Ｖ2 が予め
設定されたリッチ側許容値ＶRLやリーン側許容値ＶLLを
越えて大きく変動したときには、空燃比の補正を速やか
に完了すべく、前記スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを増加さ
せて空燃比補正係数ＦＡＦを大きく補正している。
【０００５】また、上記した空燃比制御装置とは別に、
特開平３−１８５２４４号公報に記載の空燃比制御装置
を挙げることができる。
特開平３−１８５２４４号公報に記載の空燃比制御装置
を挙げることができる。
【０００６】図２２は従来の別の内燃機関の空燃比制御
装置の空燃比制御時におけるＯ2 センサの出力電圧及び
目標空燃比を示すタイムチャートである。
装置の空燃比制御時におけるＯ2 センサの出力電圧及び
目標空燃比を示すタイムチャートである。
【０００７】この従来の別の空燃比制御装置は、触媒の
上流側に空燃比センサ（以下、単に『Ａ／Ｆセンサ』と
いう）を設けるとともに、下流側にＯ2 センサを設け、
Ｏ2センサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気ガスの空
燃比が理論空燃比を境界としたリッチ側とリーン側のい
ずれに変動しているかを判別して、予め設定されたリッ
チ積分量λIRやリーン積分量λILにて目標空燃比を空燃
比の変動方向の反対側に一定速度で補正している。そし
て、この補正後の目標空燃比と、Ａ／Ｆセンサにて検出
された実際の空燃比との差に基づいて空燃比補正係数Ｆ
ＡＦを所定の更新速度で算出し、よって、実際の空燃比
を理論空燃比に収束させるように構成されている。
上流側に空燃比センサ（以下、単に『Ａ／Ｆセンサ』と
いう）を設けるとともに、下流側にＯ2 センサを設け、
Ｏ2センサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気ガスの空
燃比が理論空燃比を境界としたリッチ側とリーン側のい
ずれに変動しているかを判別して、予め設定されたリッ
チ積分量λIRやリーン積分量λILにて目標空燃比を空燃
比の変動方向の反対側に一定速度で補正している。そし
て、この補正後の目標空燃比と、Ａ／Ｆセンサにて検出
された実際の空燃比との差に基づいて空燃比補正係数Ｆ
ＡＦを所定の更新速度で算出し、よって、実際の空燃比
を理論空燃比に収束させるように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の図２１に示す空
燃比制御装置は、上記のように上流側のＯ2 センサの出
力電圧に基づくスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを、下流側の
Ｏ2 センサの出力電圧Ｖ2 に基づいて増減しているた
め、下流側のＯ2 センサによる補正量が実際に空燃比補
正係数ＦＡＦに反映されるのは、上流側のＯ2 センサに
て検出された空燃比が理論空燃比を横切り、スキップ量
ＲＳＲ，ＲＳＬが用いられるタイミングに限定される。
したがって、図２１のａの時点で下流側のＯ2 センサに
て空燃比がリッチ側許容値ＶRLを越えたことが検出され
ても、その検出値に基づいて増加したスキップ量ＲＳＬ
にて実際に空燃比補正係数ＦＡＦが補正されるのは、か
なり遅延したｂの時点となってしまう。故に、実際に空
燃比の補正完了するまでに時間を要し、その間に触媒が
飽和状態となってＣＯやＨＣ或いはＮＯX を排出してし
まう場合があった。
燃比制御装置は、上記のように上流側のＯ2 センサの出
力電圧に基づくスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを、下流側の
Ｏ2 センサの出力電圧Ｖ2 に基づいて増減しているた
め、下流側のＯ2 センサによる補正量が実際に空燃比補
正係数ＦＡＦに反映されるのは、上流側のＯ2 センサに
て検出された空燃比が理論空燃比を横切り、スキップ量
ＲＳＲ，ＲＳＬが用いられるタイミングに限定される。
したがって、図２１のａの時点で下流側のＯ2 センサに
て空燃比がリッチ側許容値ＶRLを越えたことが検出され
ても、その検出値に基づいて増加したスキップ量ＲＳＬ
にて実際に空燃比補正係数ＦＡＦが補正されるのは、か
なり遅延したｂの時点となってしまう。故に、実際に空
燃比の補正完了するまでに時間を要し、その間に触媒が
飽和状態となってＣＯやＨＣ或いはＮＯX を排出してし
まう場合があった。
【０００９】また、図２２に示す空燃比制御装置は、上
記のようにＯ2 センサの出力電圧ＶＯＸ２による補正後
の目標空燃比と、Ａ／Ｆセンサにて検出された実際の空
燃比との差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを所定の更
新速度で算出しているため、リッチ積分量λIRやリーン
積分量λILは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦに反映され
る。しかしながら、本来、三元触媒を含めて内燃機関は
大きな遅れを有する系であることから、下流側のＯ2 セ
ンサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気ガスの空燃比の
変動方向がリッチとリーンの間で反転した時点では、既
に上流側の空燃比は理論空燃比からいずれかの方向に大
きく乱れており、前記したリッチ積分量λIRやリーン積
分量λILによる微妙な補正では、その後に下流側に生じ
る空燃比の乱れを抑制しきれない。したがって、前記し
た場合と同じく実際に空燃比の補正完了するまでに時間
を要し、その間に触媒が飽和状態となってＣＯやＨＣ或
いはＮＯX を排出してしまう場合があった。
記のようにＯ2 センサの出力電圧ＶＯＸ２による補正後
の目標空燃比と、Ａ／Ｆセンサにて検出された実際の空
燃比との差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを所定の更
新速度で算出しているため、リッチ積分量λIRやリーン
積分量λILは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦに反映され
る。しかしながら、本来、三元触媒を含めて内燃機関は
大きな遅れを有する系であることから、下流側のＯ2 セ
ンサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気ガスの空燃比の
変動方向がリッチとリーンの間で反転した時点では、既
に上流側の空燃比は理論空燃比からいずれかの方向に大
きく乱れており、前記したリッチ積分量λIRやリーン積
分量λILによる微妙な補正では、その後に下流側に生じ
る空燃比の乱れを抑制しきれない。したがって、前記し
た場合と同じく実際に空燃比の補正完了するまでに時間
を要し、その間に触媒が飽和状態となってＣＯやＨＣ或
いはＮＯX を排出してしまう場合があった。
【００１０】そこで、本発明は、触媒の下流側の空燃比
に基づく補正処理の遅れを回避し、飽和状態に至った触
媒の吸着能力を速やかに回復させて、有害成分の大気中
への排出を未然に防止することができる内燃機関の空燃
比制御装置の提供を課題とするものである。
に基づく補正処理の遅れを回避し、飽和状態に至った触
媒の吸着能力を速やかに回復させて、有害成分の大気中
への排出を未然に防止することができる内燃機関の空燃
比制御装置の提供を課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すように、内燃
機関Ｍ１の排気経路の触媒Ｍ２の上流側に設けられ、前
記内燃機関Ｍ１から排出された排気ガスの空燃比を検出
する上流側空燃比検出手段Ｍ３と、前記触媒Ｍ２の下流
側に設けられ、触媒Ｍ２を通過した排気ガスの空燃比を
検出する下流側空燃比検出手段Ｍ４と、前記下流側空燃
比検出手段Ｍ４にて検出された空燃比に基づいて、前記
触媒Ｍ２の飽和状態及び飽和方向を判定する飽和判定手
段Ｍ５と、前記飽和判定手段Ｍ５にて触媒Ｍ２が飽和状
態であると判定されたときに、飽和方向に対して反対側
に予め設定されたスキップ量にて目標空燃比をスキップ
的に補正する目標空燃比設定手段Ｍ６と、前記上流側空
燃比検出手段Ｍ３にて検出された空燃比と、前記目標空
燃比設定手段Ｍ６にて設定された目標空燃比との差に基
づき、所定の更新速度で燃料噴射弁Ｍ７の噴射量を算出
する噴射量算出手段Ｍ８とを具備するものである。
内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すように、内燃
機関Ｍ１の排気経路の触媒Ｍ２の上流側に設けられ、前
記内燃機関Ｍ１から排出された排気ガスの空燃比を検出
する上流側空燃比検出手段Ｍ３と、前記触媒Ｍ２の下流
側に設けられ、触媒Ｍ２を通過した排気ガスの空燃比を
検出する下流側空燃比検出手段Ｍ４と、前記下流側空燃
比検出手段Ｍ４にて検出された空燃比に基づいて、前記
触媒Ｍ２の飽和状態及び飽和方向を判定する飽和判定手
段Ｍ５と、前記飽和判定手段Ｍ５にて触媒Ｍ２が飽和状
態であると判定されたときに、飽和方向に対して反対側
に予め設定されたスキップ量にて目標空燃比をスキップ
的に補正する目標空燃比設定手段Ｍ６と、前記上流側空
燃比検出手段Ｍ３にて検出された空燃比と、前記目標空
燃比設定手段Ｍ６にて設定された目標空燃比との差に基
づき、所定の更新速度で燃料噴射弁Ｍ７の噴射量を算出
する噴射量算出手段Ｍ８とを具備するものである。
【００１２】請求項２の発明にかかる内燃機関の空燃比
制御装置は、目標空燃比設定手段Ｍ６を、飽和判定手段
Ｍ５にて触媒Ｍ２の飽和状態が判定されたときに、飽和
方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量にて目
標空燃比をスキップ的に補正するとともに、触媒Ｍ２の
飽和状態が判定されないときに、前記下流側空燃比検出
手段Ｍ４にて検出された空燃比の変動方向に対して反対
側に目標空燃比を設定して漸次増大させるようにしたも
のである。
制御装置は、目標空燃比設定手段Ｍ６を、飽和判定手段
Ｍ５にて触媒Ｍ２の飽和状態が判定されたときに、飽和
方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量にて目
標空燃比をスキップ的に補正するとともに、触媒Ｍ２の
飽和状態が判定されないときに、前記下流側空燃比検出
手段Ｍ４にて検出された空燃比の変動方向に対して反対
側に目標空燃比を設定して漸次増大させるようにしたも
のである。
【００１３】請求項３の発明にかかる内燃機関の空燃比
制御装置は、内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設け
られ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比を
検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒の下流側に
設けられ、触媒を通過した排気ガスの空燃比を検出する
下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出手段に
て検出された空燃比に基づいて、前記触媒の飽和状態及
び飽和方向を判定する飽和判定手段と、前記触媒の飽和
吸着量を算出する吸着量算出手段と、前記飽和判定手段
にて触媒が飽和状態でないと判定されたときに、目標空
燃比を理論空燃比に設定し、触媒が飽和状態であると判
定されたときに、前記吸着量算出手段にて算出された触
媒の飽和吸着量に対応する目標値及び補正時間に基づい
て、目標空燃比を目標値に補正時間だけ継続して設定す
る目標空燃比設定手段と、前記上流側空燃比検出手段に
て検出された空燃比と、前記目標空燃比設定手段にて設
定された目標空燃比との差に基づき、所定の更新速度で
燃料噴射弁の噴射量を算出する噴射量算出手段とを具備
するものである。
制御装置は、内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設け
られ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比を
検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒の下流側に
設けられ、触媒を通過した排気ガスの空燃比を検出する
下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出手段に
て検出された空燃比に基づいて、前記触媒の飽和状態及
び飽和方向を判定する飽和判定手段と、前記触媒の飽和
吸着量を算出する吸着量算出手段と、前記飽和判定手段
にて触媒が飽和状態でないと判定されたときに、目標空
燃比を理論空燃比に設定し、触媒が飽和状態であると判
定されたときに、前記吸着量算出手段にて算出された触
媒の飽和吸着量に対応する目標値及び補正時間に基づい
て、目標空燃比を目標値に補正時間だけ継続して設定す
る目標空燃比設定手段と、前記上流側空燃比検出手段に
て検出された空燃比と、前記目標空燃比設定手段にて設
定された目標空燃比との差に基づき、所定の更新速度で
燃料噴射弁の噴射量を算出する噴射量算出手段とを具備
するものである。
【００１４】
【作用】請求項１の発明においては、下流側空燃比検出
手段Ｍ４にて検出された触媒Ｍ２の下流側の空燃比に基
づいて、飽和判定手段Ｍ５にて触媒Ｍ２の飽和状態及び
飽和方向が判定され、触媒Ｍ２が飽和状態であるときに
は、目標空燃比設定手段Ｍ６にて飽和方向の反対側にス
キップ量にて目標空燃比が補正され、その目標空燃比と
上流側空燃比検出手段Ｍ３にて検出された空燃比との差
に基づいて、噴射量算出手段Ｍ８にて所定の更新速度で
燃料噴射弁Ｍ７の噴射量が算出される。そして、このよ
うに噴射量算出手段Ｍ８が所定の更新速度で噴射量を算
出しているため、目標空燃比設定手段Ｍ６にて設定され
た目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比の乱れ
に対して良好な応答性で噴射量が制御される。また、触
媒Ｍ２が飽和状態になったときには、スキップ量にて目
標空燃比がスキップ的に補正されるため、触媒Ｍ２に吸
着された有害成分が速やかにパージされ、その後の触媒
Ｍ２下流側の空燃比の大きな乱れが確実に抑制される。
手段Ｍ４にて検出された触媒Ｍ２の下流側の空燃比に基
づいて、飽和判定手段Ｍ５にて触媒Ｍ２の飽和状態及び
飽和方向が判定され、触媒Ｍ２が飽和状態であるときに
は、目標空燃比設定手段Ｍ６にて飽和方向の反対側にス
キップ量にて目標空燃比が補正され、その目標空燃比と
上流側空燃比検出手段Ｍ３にて検出された空燃比との差
に基づいて、噴射量算出手段Ｍ８にて所定の更新速度で
燃料噴射弁Ｍ７の噴射量が算出される。そして、このよ
うに噴射量算出手段Ｍ８が所定の更新速度で噴射量を算
出しているため、目標空燃比設定手段Ｍ６にて設定され
た目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比の乱れ
に対して良好な応答性で噴射量が制御される。また、触
媒Ｍ２が飽和状態になったときには、スキップ量にて目
標空燃比がスキップ的に補正されるため、触媒Ｍ２に吸
着された有害成分が速やかにパージされ、その後の触媒
Ｍ２下流側の空燃比の大きな乱れが確実に抑制される。
【００１５】請求項２の発明においては、触媒Ｍ２が飽
和状態でないときには、目標空燃比設定手段Ｍ６にて空
燃比の変動方向と反対側に目標空燃比が設定されて漸次
増大するため、空燃比の乱れによって触媒Ｍ２が飽和状
態に至る可能性が減少する。
和状態でないときには、目標空燃比設定手段Ｍ６にて空
燃比の変動方向と反対側に目標空燃比が設定されて漸次
増大するため、空燃比の乱れによって触媒Ｍ２が飽和状
態に至る可能性が減少する。
【００１６】請求項３の発明においては、下流側空燃比
検出手段にて検出された触媒の下流側の空燃比に基づい
て、飽和判定手段にて触媒の飽和状態及び飽和方向が判
定され、触媒が飽和状態でないときには、目標空燃比設
定手段にて目標空燃比が理論空燃比に設定され、また、
触媒が飽和状態であるときには、吸着量算出手段にて算
出された触媒の飽和吸着量に基づいて、目標空燃比設定
手段にて飽和吸着量に対応する目標値及び補正時間が選
択されて、目標空燃比が目標値に補正時間だけ継続して
設定され、その目標空燃比と上流側空燃比検出手段にて
検出された空燃比との差に基づいて、噴射量算出手段に
て所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量が算出される。
そして、このように噴射量算出手段が所定の更新速度で
噴射量を算出しているため、目標空燃比設定手段にて設
定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比
の乱れに対して良好な応答性で噴射量が制御される。ま
た、触媒が飽和状態になったときには、その時点の触媒
の飽和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分が一度にパ
ージされるため、その後の触媒下流側の空燃比の大きな
乱れが確実に抑制される。
検出手段にて検出された触媒の下流側の空燃比に基づい
て、飽和判定手段にて触媒の飽和状態及び飽和方向が判
定され、触媒が飽和状態でないときには、目標空燃比設
定手段にて目標空燃比が理論空燃比に設定され、また、
触媒が飽和状態であるときには、吸着量算出手段にて算
出された触媒の飽和吸着量に基づいて、目標空燃比設定
手段にて飽和吸着量に対応する目標値及び補正時間が選
択されて、目標空燃比が目標値に補正時間だけ継続して
設定され、その目標空燃比と上流側空燃比検出手段にて
検出された空燃比との差に基づいて、噴射量算出手段に
て所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量が算出される。
そして、このように噴射量算出手段が所定の更新速度で
噴射量を算出しているため、目標空燃比設定手段にて設
定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比
の乱れに対して良好な応答性で噴射量が制御される。ま
た、触媒が飽和状態になったときには、その時点の触媒
の飽和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分が一度にパ
ージされるため、その後の触媒下流側の空燃比の大きな
乱れが確実に抑制される。
【００１７】
〔第一実施例〕以下、本発明の第一実施例を説明する。
【００１８】図２は本発明の第一実施例である内燃機関
の空燃比制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器
の概略構成図である。
の空燃比制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器
の概略構成図である。
【００１９】図に示すように、内燃機関１は４気筒４サ
イクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上
流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロットルバルブ
４、サージタンク５及びインテークマニホールド６を通
過して、インテークマニホールド６内で各燃料噴射弁７
から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気と
して各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気
筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給
される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給さ
れ、前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。
そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホールド
１１及び排気管１２を通過し、排気管１２に設けられた
三元触媒１３にて有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯX 等）を
浄化されて大気に排出される。
イクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上
流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロットルバルブ
４、サージタンク５及びインテークマニホールド６を通
過して、インテークマニホールド６内で各燃料噴射弁７
から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気と
して各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気
筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給
される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給さ
れ、前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。
そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホールド
１１及び排気管１２を通過し、排気管１２に設けられた
三元触媒１３にて有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯX 等）を
浄化されて大気に排出される。
【００２０】前記吸気管３には吸気温センサ２１と吸気
圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空気
の温度Ｔamを、吸気圧センサ２２はスロットルバルブ４
の下流側の吸気圧ＰＭをそれぞれ検出する。前記スロッ
トルバルブ４には開度ＴＨを検出するスロットルセンサ
２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロット
ル開度ＴＨに応じたアナログ信号と共に、スロットルバ
ルブ４がほぼ全閉であることを検出する図示しないアイ
ドルスイッチからのオン・オフ信号を出力する。また、
内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が設
けられ、この水温センサ２４は内燃機関１内の冷却水温
Ｔhwを検出する。前記ディストリビュータ１０には内燃
機関１の回転数Ｎe を検出する回転数センサ２５が設け
られ、この回転数センサ２５は内燃機関１の２回転、即
ち７２０°毎にパルス信号を２４回出力する。更に、前
記排気管１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１
から排出される排気ガスの空燃比λに応じたリニアな空
燃比信号を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられ、三元
触媒１３の下流側には、排気ガスの空燃比λが理論空燃
比λ=1に対してリッチかリーンかに応じた電圧ＶＯＸ２
を出力するＯ2 センサ２７が設けられている。
圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空気
の温度Ｔamを、吸気圧センサ２２はスロットルバルブ４
の下流側の吸気圧ＰＭをそれぞれ検出する。前記スロッ
トルバルブ４には開度ＴＨを検出するスロットルセンサ
２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロット
ル開度ＴＨに応じたアナログ信号と共に、スロットルバ
ルブ４がほぼ全閉であることを検出する図示しないアイ
ドルスイッチからのオン・オフ信号を出力する。また、
内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が設
けられ、この水温センサ２４は内燃機関１内の冷却水温
Ｔhwを検出する。前記ディストリビュータ１０には内燃
機関１の回転数Ｎe を検出する回転数センサ２５が設け
られ、この回転数センサ２５は内燃機関１の２回転、即
ち７２０°毎にパルス信号を２４回出力する。更に、前
記排気管１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１
から排出される排気ガスの空燃比λに応じたリニアな空
燃比信号を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられ、三元
触媒１３の下流側には、排気ガスの空燃比λが理論空燃
比λ=1に対してリッチかリーンかに応じた電圧ＶＯＸ２
を出力するＯ2 センサ２７が設けられている。
【００２１】内燃機関１の運転状態を制御する電子制御
装置３１は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バ
ックアップＲＡＭ３５等を中心に論理演算回路として構
成され、前記各センサの検出信号を入力する入力ポート
３６及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力ポ
ート３７等に対しバス３８を介して接続されている。そ
して、電子制御装置３１は入力ポート３６を介して前記
各センサから吸気温Ｔam、吸気圧ＰＭ、スロットル開度
ＴＨ、冷却水温Ｔhw、回転数Ｎe 、空燃比信号、出力電
圧ＶＯＸ２等を入力し、それらの各値に基づいて燃料噴
射量ＴＡＵ、点火時期Ｉg を算出して、出力ポート３７
を介して燃料噴射弁７及び点火回路９にそれぞれ制御信
号を出力する。以下、これらの制御の内の燃料噴射量Ｔ
ＡＵに関わる空燃比制御について説明する。
装置３１は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バ
ックアップＲＡＭ３５等を中心に論理演算回路として構
成され、前記各センサの検出信号を入力する入力ポート
３６及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力ポ
ート３７等に対しバス３８を介して接続されている。そ
して、電子制御装置３１は入力ポート３６を介して前記
各センサから吸気温Ｔam、吸気圧ＰＭ、スロットル開度
ＴＨ、冷却水温Ｔhw、回転数Ｎe 、空燃比信号、出力電
圧ＶＯＸ２等を入力し、それらの各値に基づいて燃料噴
射量ＴＡＵ、点火時期Ｉg を算出して、出力ポート３７
を介して燃料噴射弁７及び点火回路９にそれぞれ制御信
号を出力する。以下、これらの制御の内の燃料噴射量Ｔ
ＡＵに関わる空燃比制御について説明する。
【００２２】電子制御装置３１は空燃比制御を実行する
ために次の手法で設計されている。なお、以下の設計手
法は特開昭６４−１１０８５３号公報に開示されてい
る。
ために次の手法で設計されている。なお、以下の設計手
法は特開昭６４−１１０８５３号公報に開示されてい
る。
【００２３】制御対象のモデリング 本実施例では内燃機関１の空燃比λを制御するシステム
のモデルに、むだ時間Ｐ＝３を持つ次数１の自己回帰移
動平均モデルを用い、さらに外乱ｄを考慮して近似して
いる。
のモデルに、むだ時間Ｐ＝３を持つ次数１の自己回帰移
動平均モデルを用い、さらに外乱ｄを考慮して近似して
いる。
【００２４】まず、自己回帰移動平均モデルを用いた空
燃比λを制御するシステムのモデルは、
燃比λを制御するシステムのモデルは、
【００２５】
【数１】
【００２６】で近似できる。ここで、λは空燃比、ＦＡ
Ｆは空燃比補正係数、ａ、ｂは定数、ｋは最初のサンプ
リング開始からの制御回数を示す変数である。さらに外
乱ｄを考慮すると制御システムのモデルは、
Ｆは空燃比補正係数、ａ、ｂは定数、ｋは最初のサンプ
リング開始からの制御回数を示す変数である。さらに外
乱ｄを考慮すると制御システムのモデルは、
【００２７】
【数２】
【００２８】と近似できる。
【００２９】以上のようにして近似したモデルに対し、
ステップ応答を用いて回転同期（３６０°ＣＡ）サンプ
リングで離散化して定数ａ、ｂを定めること、即ち、空
燃比λを制御する系の伝達関数Ｇを求めることは容易で
ある。
ステップ応答を用いて回転同期（３６０°ＣＡ）サンプ
リングで離散化して定数ａ、ｂを定めること、即ち、空
燃比λを制御する系の伝達関数Ｇを求めることは容易で
ある。
【００３０】状態変数量Ｘの表示方法 上式（２）を状態変数量Ｘ（ｋ） ＝〔Ｘ1(ｋ )、Ｘ2(ｋ )、Ｘ3(ｋ )、Ｘ4(ｋ) 〕T を用いて書き直すと、
【００３１】
【数３】
【００３２】を得る。
【００３３】
【数４】
【００３４】となる。
【００３５】レギュレータの設計 次にレギュレータを設計すると、最適フィードバックゲ
インＫ＝〔Ｋ1 、Ｋ2、Ｋ3 、Ｋ4 〕と状態変数量ＸT
（ｋ）＝〔λ（ｋ）、ＦＡＦ（ｋ−３）、ＦＡＦ（ｋ−
２）、ＦＡＦ（ｋ−１）〕とを用いて
インＫ＝〔Ｋ1 、Ｋ2、Ｋ3 、Ｋ4 〕と状態変数量ＸT
（ｋ）＝〔λ（ｋ）、ＦＡＦ（ｋ−３）、ＦＡＦ（ｋ−
２）、ＦＡＦ（ｋ−１）〕とを用いて
【００３６】
【数５】
【００３７】となる。更に、誤差を吸収させるための積
分項Ｚ1(ｋ )を加え、
分項Ｚ1(ｋ )を加え、
【００３８】
【数６】
【００３９】として、空燃比λ、補正係数ＦＡＦを求め
ることができる。
ることができる。
【００４０】なお、積分項Ｚ1(ｋ )は目標空燃比λTGと
実際の空燃比λ（ｋ）との偏差と積分定数Ｋａとから決
まる値であって、次式により求められる。
実際の空燃比λ（ｋ）との偏差と積分定数Ｋａとから決
まる値であって、次式により求められる。
【００４１】
【数７】
【００４２】図３は、前述のようにモデルを設計した空
燃比λを制御するシステムのブロック線図である。図３
において、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ）をＦＡＦ（ｋ−
１）から導くためにＺ-1変換を用いて表示したが、これ
は過去の空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ−１）をＲＡＭ３４
に記憶しておき、次の制御タイミングで読み出して用い
ている。
燃比λを制御するシステムのブロック線図である。図３
において、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ）をＦＡＦ（ｋ−
１）から導くためにＺ-1変換を用いて表示したが、これ
は過去の空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ−１）をＲＡＭ３４
に記憶しておき、次の制御タイミングで読み出して用い
ている。
【００４３】また、図３において一点鎖線でかこまれた
ブロックＰ１が空燃比λ（ｋ）を目標空燃比λTGにフィ
ードバック制御している状態において状態変数量Ｘ
（ｋ）を定める部分、ブロックＰ２が積分項Ｚ1(ｋ )を
求める部分（累積部）、およびブロックＰ３がブロック
Ｐ１で定められた状態変数量Ｘ（ｋ）とブロックＰ２で
求められた積分項Ｚ1(ｋ )とから今回の空燃比補正係数
ＦＡＦ（ｋ）を演算する部分である。
ブロックＰ１が空燃比λ（ｋ）を目標空燃比λTGにフィ
ードバック制御している状態において状態変数量Ｘ
（ｋ）を定める部分、ブロックＰ２が積分項Ｚ1(ｋ )を
求める部分（累積部）、およびブロックＰ３がブロック
Ｐ１で定められた状態変数量Ｘ（ｋ）とブロックＰ２で
求められた積分項Ｚ1(ｋ )とから今回の空燃比補正係数
ＦＡＦ（ｋ）を演算する部分である。
【００４４】 最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａの決定 最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａは、例え
ば、次式で示される評価関数Ｊを最小とすることで設定
できる。
ば、次式で示される評価関数Ｊを最小とすることで設定
できる。
【００４５】
【数８】
【００４６】ここで、評価関数Ｊとは空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ（ｋ）の動きを制約しつつ、空燃比λ（ｋ）と目標
空燃比λTGとの偏差を最小にしようと意図したものであ
り、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ）に対する制約の重み付
けは、重みのパラメータＱ、Ｒの値によって変更するこ
とができる。したがって、重みパラメータＱ、Ｒの値を
種々換えて最適な制御特性が得られるまでシュミレーシ
ョンを繰り返し、最適フィードバックゲインＫ及び積分
定数Ｋａを定めればよい。
ＡＦ（ｋ）の動きを制約しつつ、空燃比λ（ｋ）と目標
空燃比λTGとの偏差を最小にしようと意図したものであ
り、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ）に対する制約の重み付
けは、重みのパラメータＱ、Ｒの値によって変更するこ
とができる。したがって、重みパラメータＱ、Ｒの値を
種々換えて最適な制御特性が得られるまでシュミレーシ
ョンを繰り返し、最適フィードバックゲインＫ及び積分
定数Ｋａを定めればよい。
【００４７】さらに、最適フィードバックゲインＫ及び
積分定数Ｋａはモデル定数ａ、ｂに依存している。よっ
て、実際の空燃比λを制御する系の変動（パラメータ変
動）に対するシステムの安定性（ロバスト性）を保証す
るためには、モデル定数ａ、ｂの変動分を見込んで最適
フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを設計する必
要がある。よって、シュミレーションはモデル定数ａ、
ｂの現実に生じ得る変動を加味して行ない、安定性を満
足する最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを
定める。
積分定数Ｋａはモデル定数ａ、ｂに依存している。よっ
て、実際の空燃比λを制御する系の変動（パラメータ変
動）に対するシステムの安定性（ロバスト性）を保証す
るためには、モデル定数ａ、ｂの変動分を見込んで最適
フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを設計する必
要がある。よって、シュミレーションはモデル定数ａ、
ｂの現実に生じ得る変動を加味して行ない、安定性を満
足する最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを
定める。
【００４８】以上、制御対象のモデリング、状態変
数量の表示方法、レギュレータの設計、最適フィー
ドバックゲイン及び積分定数の決定について説明した
が、これらは予め決定されており、電子制御装置３１で
はその結果即ち、前述の（６）、（７）式のみを用いて
制御を行う。
数量の表示方法、レギュレータの設計、最適フィー
ドバックゲイン及び積分定数の決定について説明した
が、これらは予め決定されており、電子制御装置３１で
はその結果即ち、前述の（６）、（７）式のみを用いて
制御を行う。
【００４９】《燃料噴射量ＴＡＵの算出処理》次に、上
記のように構成された本実施例の内燃機関の空燃比制御
装置の動作を説明する。
記のように構成された本実施例の内燃機関の空燃比制御
装置の動作を説明する。
【００５０】図４は本発明の第一実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する燃料噴射量算出ル
ーチンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する燃料噴射量算出ル
ーチンを示すフローチャートである。
【００５１】この燃料噴射量算出ルーチンは内燃機関１
の回転に同期して３６０°ＣＡ毎に実行される。まず、
ＣＰＵ３２はステップＳ１０１で吸気圧ＰＭ、回転数Ｎ
e 等に基づいて基本燃料噴射量ＴP を算出し、続くステ
ップＳ１０２で空燃比λのフィードバック条件が成立し
ているか否かを判定する。ここで、周知のようにフィー
ドバック条件とは、冷却水温Ｔhwが所定値以上で、かつ
高回転・高負荷ではないときに成立する。ステップＳ１
０２で空燃比λのフィードバック条件が成立していると
きには、ステップＳ１０３で目標空燃比λTGを設定し
（詳細は後述する）、ステップＳ１０４で空燃比λを目
標空燃比λTGとすべく空燃比補正係数ＦＡＦを設定した
後に、ステップＳ１０５に移行する。即ち、ステップＳ
１０４では目標空燃比λTGとＡ／Ｆセンサ２６で検出さ
れた空燃比λ(K) に応じて、前記した（６）、（７）の
式により空燃比補正係数ＦＡＦが算出される。また、前
記ステップＳ１０２で空燃比λのフィードバック条件が
成立していないときには、ステップＳ１０６で空燃比補
正係数ＦＡＦを１に設定して、ステップＳ１０５に移行
する。
の回転に同期して３６０°ＣＡ毎に実行される。まず、
ＣＰＵ３２はステップＳ１０１で吸気圧ＰＭ、回転数Ｎ
e 等に基づいて基本燃料噴射量ＴP を算出し、続くステ
ップＳ１０２で空燃比λのフィードバック条件が成立し
ているか否かを判定する。ここで、周知のようにフィー
ドバック条件とは、冷却水温Ｔhwが所定値以上で、かつ
高回転・高負荷ではないときに成立する。ステップＳ１
０２で空燃比λのフィードバック条件が成立していると
きには、ステップＳ１０３で目標空燃比λTGを設定し
（詳細は後述する）、ステップＳ１０４で空燃比λを目
標空燃比λTGとすべく空燃比補正係数ＦＡＦを設定した
後に、ステップＳ１０５に移行する。即ち、ステップＳ
１０４では目標空燃比λTGとＡ／Ｆセンサ２６で検出さ
れた空燃比λ(K) に応じて、前記した（６）、（７）の
式により空燃比補正係数ＦＡＦが算出される。また、前
記ステップＳ１０２で空燃比λのフィードバック条件が
成立していないときには、ステップＳ１０６で空燃比補
正係数ＦＡＦを１に設定して、ステップＳ１０５に移行
する。
【００５２】その後、ＣＰＵ３２はステップＳ１０５で
次式に従って基本燃料噴射量ＴP 、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ及び他の補正係数ＦＡＬＬから燃料噴射量ＴＡＵを設
定する。
次式に従って基本燃料噴射量ＴP 、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ及び他の補正係数ＦＡＬＬから燃料噴射量ＴＡＵを設
定する。
【００５３】ＴＡＵ＝ＴP ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ そして、このようにして設定された燃料噴射量ＴＡＵに
基づく制御信号が燃料噴射弁７に出力されて開弁時間、
つまり実際の燃料噴射量が制御され、その結果、混合気
が目標空燃比λTGに調整される。
基づく制御信号が燃料噴射弁７に出力されて開弁時間、
つまり実際の燃料噴射量が制御され、その結果、混合気
が目標空燃比λTGに調整される。
【００５４】《目標空燃比λTGの設定処理》次に、前記
した目標空燃比λTGの設定処理（図４のステップＳ１０
３の処理）について詳述する。
した目標空燃比λTGの設定処理（図４のステップＳ１０
３の処理）について詳述する。
【００５５】目標空燃比λTGの設定処理は前記Ｏ2 セン
サ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいて実行されるが、こ
の出力電圧ＶＯＸ２は排気ガスの空燃比λの変動に影響
されて変動するため、そのままの検出値を利用したので
は空燃比制御の安定性の点で好ましくない。そこで、こ
の設定処理では平均化した出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを用い
ており、まず、その平均化処理について説明する。
サ２７の出力電圧ＶＯＸ２に基づいて実行されるが、こ
の出力電圧ＶＯＸ２は排気ガスの空燃比λの変動に影響
されて変動するため、そのままの検出値を利用したので
は空燃比制御の安定性の点で好ましくない。そこで、こ
の設定処理では平均化した出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを用い
ており、まず、その平均化処理について説明する。
【００５６】〈Ｏ2 センサ電圧平均化処理〉図５は本発
明の第一実施例である内燃機関の空燃比制御装置のＣＰ
Ｕが実行するＯ2 センサ電圧平均化ルーチンを示すフロ
ーチャート、図６は本発明の第一実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＯ2 センサの出力電圧のサンプリン
グ状況の図１０の詳細Ａを示すタイムチャートである。
明の第一実施例である内燃機関の空燃比制御装置のＣＰ
Ｕが実行するＯ2 センサ電圧平均化ルーチンを示すフロ
ーチャート、図６は本発明の第一実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＯ2 センサの出力電圧のサンプリン
グ状況の図１０の詳細Ａを示すタイムチャートである。
【００５７】図５のルーチンはＯ2 センサ２７の出力電
圧ＶＯＸ２がＣＰＵ３２に取り込まれる３２msec毎に実
行される。今、図６に示すように、前回取り込んだ出力
電圧ＶＯＸ２１がａ、今回取り込んだ出力電圧ＶＯＸ２
がよりリーン側のｂであるとし、また、前回の取込時に
出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側に変化中であったことを示
すリッチ側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているもの
として説明する。
圧ＶＯＸ２がＣＰＵ３２に取り込まれる３２msec毎に実
行される。今、図６に示すように、前回取り込んだ出力
電圧ＶＯＸ２１がａ、今回取り込んだ出力電圧ＶＯＸ２
がよりリーン側のｂであるとし、また、前回の取込時に
出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側に変化中であったことを示
すリッチ側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているもの
として説明する。
【００５８】ＣＰＵ３２はステップＳ２０１でＶＯＸ２
−ＶＯＸ２１＞０であるか否かを判定し、この場合には
０未満、つまりリーン側に変化しているため、ステップ
Ｓ２０２に移行してリッチ側変化フラグＸＯＸＣがクリ
アされているか否かを判定する。前記したようにリッチ
側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているため、今回の
出力電圧ＶＯＸ２が前回と同じくリーン側に変化し、前
回の出力電圧ＶＯＸ２１はピーク値でないとして、ステ
ップＳ２０３で今回の出力電圧ＶＯＸ２を前回の出力電
圧ＶＯＸ２１としてＲＡＭ３４に格納する。
−ＶＯＸ２１＞０であるか否かを判定し、この場合には
０未満、つまりリーン側に変化しているため、ステップ
Ｓ２０２に移行してリッチ側変化フラグＸＯＸＣがクリ
アされているか否かを判定する。前記したようにリッチ
側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているため、今回の
出力電圧ＶＯＸ２が前回と同じくリーン側に変化し、前
回の出力電圧ＶＯＸ２１はピーク値でないとして、ステ
ップＳ２０３で今回の出力電圧ＶＯＸ２を前回の出力電
圧ＶＯＸ２１としてＲＡＭ３４に格納する。
【００５９】次いで、図６のｃが新たな出力電圧ＶＯＸ
２として取り込まれると、ステップＳ２０１でＶＯＸ２
−ＶＯＸ２１が０以上、つまりリッチ側に変化している
ため、ステップＳ２０４に移行してリッチ側変化フラグ
ＸＯＸＣがセットされているか否かを判定する。リッチ
側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているため、今回の
出力電圧ＶＯＸ２が前回と反対にリッチ側に変化し、前
回の出力電圧ＶＯＸ２１がピーク値であるとして、ステ
ップＳ２０５でリッチ側変化フラグＸＯＸＣをセットす
る。次いで、ステップＳ２０６に移行して、前回の出力
電圧ＶＯＸ２１と以前ＲＡＭ３４に格納した最新のピー
ク値ＶＯＸ２ＢＦ（つまり、出力電圧ＶＯＸ２が前回リ
ッチ側に振幅したときのピークを示す）とを平均化し
て、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを算出する。そして、ステッ
プＳ２０７で前回の出力電圧ＶＯＸ２１を最新のピーク
値ＶＯＸ２ＢＦとしてＲＡＭ３４に格納して、このＯ2
センサ電圧平均化ルーチンを終了する。
２として取り込まれると、ステップＳ２０１でＶＯＸ２
−ＶＯＸ２１が０以上、つまりリッチ側に変化している
ため、ステップＳ２０４に移行してリッチ側変化フラグ
ＸＯＸＣがセットされているか否かを判定する。リッチ
側変化フラグＸＯＸＣはクリアされているため、今回の
出力電圧ＶＯＸ２が前回と反対にリッチ側に変化し、前
回の出力電圧ＶＯＸ２１がピーク値であるとして、ステ
ップＳ２０５でリッチ側変化フラグＸＯＸＣをセットす
る。次いで、ステップＳ２０６に移行して、前回の出力
電圧ＶＯＸ２１と以前ＲＡＭ３４に格納した最新のピー
ク値ＶＯＸ２ＢＦ（つまり、出力電圧ＶＯＸ２が前回リ
ッチ側に振幅したときのピークを示す）とを平均化し
て、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを算出する。そして、ステッ
プＳ２０７で前回の出力電圧ＶＯＸ２１を最新のピーク
値ＶＯＸ２ＢＦとしてＲＡＭ３４に格納して、このＯ2
センサ電圧平均化ルーチンを終了する。
【００６０】また、前記とは逆に、リッチ側に継続して
変化していた出力電圧ＶＯＸ２１がリーン側に反転した
場合には、ステップＳ２０１からステップＳ２０２に移
行して、リッチ側変化フラグＸＯＸＣがセットされてい
ることから、ステップＳ２０８でリッチ側変化フラグＸ
ＯＸＣをクリアし、ステップＳ２０６で平均化した出力
電圧ＶＯＸ２ＡＶを算出する。
変化していた出力電圧ＶＯＸ２１がリーン側に反転した
場合には、ステップＳ２０１からステップＳ２０２に移
行して、リッチ側変化フラグＸＯＸＣがセットされてい
ることから、ステップＳ２０８でリッチ側変化フラグＸ
ＯＸＣをクリアし、ステップＳ２０６で平均化した出力
電圧ＶＯＸ２ＡＶを算出する。
【００６１】そして、以上の平均化処理により、空燃比
λの変動による出力電圧ＶＯＸ２の細かな変動が排除さ
れる。特に、三元触媒１３の浄化率を向上させるべく、
空燃比を短周期・小振幅で積極的に変動させる所謂ディ
ザ制御を導入した場合には（例えば、特開平３−１８５
２４４号公報に記載）、三元触媒１３が劣化して吸着能
力が低下すると、ディザ制御による空燃比λの乱れが三
元触媒１３により完全に吸収されずにＯ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２に重畳することがあるが、このディザ
制御に起因する変動が平均化処理によって排除されるた
め、より正確な目標空燃比λTGの設定処理を実現可能と
なる。
λの変動による出力電圧ＶＯＸ２の細かな変動が排除さ
れる。特に、三元触媒１３の浄化率を向上させるべく、
空燃比を短周期・小振幅で積極的に変動させる所謂ディ
ザ制御を導入した場合には（例えば、特開平３−１８５
２４４号公報に記載）、三元触媒１３が劣化して吸着能
力が低下すると、ディザ制御による空燃比λの乱れが三
元触媒１３により完全に吸収されずにＯ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２に重畳することがあるが、このディザ
制御に起因する変動が平均化処理によって排除されるた
め、より正確な目標空燃比λTGの設定処理を実現可能と
なる。
【００６２】〈飽和スキップ制御処理〉次に、以上のよ
うにして算出した出力電圧ＶＯＸ２ＡＶに基づいて目標
空燃比λTGを設定する飽和スキップ制御処理を説明す
る。
うにして算出した出力電圧ＶＯＸ２ＡＶに基づいて目標
空燃比λTGを設定する飽和スキップ制御処理を説明す
る。
【００６３】図７乃至図９は本発明の第一実施例である
内燃機関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキ
ップ制御ルーチンを示すフローチャート、図１０は本発
明の第一実施例である内燃機関の空燃比制御装置の飽和
スキップ制御時におけるＯ2センサの出力電圧及び目標
空燃比を示すタイムチャートである。
内燃機関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキ
ップ制御ルーチンを示すフローチャート、図１０は本発
明の第一実施例である内燃機関の空燃比制御装置の飽和
スキップ制御時におけるＯ2センサの出力電圧及び目標
空燃比を示すタイムチャートである。
【００６４】図７乃至図９のルーチンは３２msec毎に実
行される。ＣＰＵ３２は図７のステップＳ３０１でＯ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが予め設定されたリ
ッチ側許容値ＶRLを越えているか否かを判定し、リッチ
側許容値ＶRL以下のときには、空燃比λがリッチ側に大
きくは乱れていないとしてステップＳ３０２に移行す
る。次いで、ステップＳ３０２でリーンインターバルカ
ウンタＣＥＡＬとリッチ滞在カウンタＣＲをリセットす
るとともに、リーンスキップ実行フラグＸＥＡＬをクリ
アして、ステップＳ３０３に移行する。更に、ステップ
Ｓ３０３でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが予
め設定されたリーン側許容値ＶLLを下回っているか否か
を判定し、リーン側許容値ＶLL以上のときには、空燃比
λがリーン側に大きくは乱れていないとしてステップＳ
３０４に移行する。次いで、ステップＳ３０４でリッチ
インターバルカウンタＣＥＡＲとリーン滞在カウンタＣ
Ｌをリセットするとともに、リッチスキップ実行フラグ
ＸＥＡＲをクリアして、ステップＳ３０５に移行する。
行される。ＣＰＵ３２は図７のステップＳ３０１でＯ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが予め設定されたリ
ッチ側許容値ＶRLを越えているか否かを判定し、リッチ
側許容値ＶRL以下のときには、空燃比λがリッチ側に大
きくは乱れていないとしてステップＳ３０２に移行す
る。次いで、ステップＳ３０２でリーンインターバルカ
ウンタＣＥＡＬとリッチ滞在カウンタＣＲをリセットす
るとともに、リーンスキップ実行フラグＸＥＡＬをクリ
アして、ステップＳ３０３に移行する。更に、ステップ
Ｓ３０３でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが予
め設定されたリーン側許容値ＶLLを下回っているか否か
を判定し、リーン側許容値ＶLL以上のときには、空燃比
λがリーン側に大きくは乱れていないとしてステップＳ
３０４に移行する。次いで、ステップＳ３０４でリッチ
インターバルカウンタＣＥＡＲとリーン滞在カウンタＣ
Ｌをリセットするとともに、リッチスキップ実行フラグ
ＸＥＡＲをクリアして、ステップＳ３０５に移行する。
【００６５】そして、ステップＳ３０５でＯ2 センサ２
７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1時の出力電
圧を越えているときには、空燃比λの乱れがリッチ側で
あるとし、ステップＳ３０６で目標空燃比λTG←λTG＋
ΔλL （ΔλL はリーン積分量）として、図１０に示す
ように、目標空燃比λTGをリーン側に漸増させ、また、
出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1以下のときに
は、空燃比λの乱れがリーン側であるとし、ステップＳ
３０７で目標空燃比λTG←λTG−ΔλR （ΔλRはリッ
チ積分量）として、目標空燃比λTGをリッチ側に漸減さ
せる。つまり、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが大きく乱れてい
ないとき（ＶLL＜ＶＯＸ２ＡＶ＜ＶRL）には、空燃比λ
を理論空燃比λ＝1 に収束させるべく、リーン積分量Δ
λL やリッチ積分量ΔλR にて目標空燃比λTGの微妙な
補正が実行される。
７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1時の出力電
圧を越えているときには、空燃比λの乱れがリッチ側で
あるとし、ステップＳ３０６で目標空燃比λTG←λTG＋
ΔλL （ΔλL はリーン積分量）として、図１０に示す
ように、目標空燃比λTGをリーン側に漸増させ、また、
出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1以下のときに
は、空燃比λの乱れがリーン側であるとし、ステップＳ
３０７で目標空燃比λTG←λTG−ΔλR （ΔλRはリッ
チ積分量）として、目標空燃比λTGをリッチ側に漸減さ
せる。つまり、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが大きく乱れてい
ないとき（ＶLL＜ＶＯＸ２ＡＶ＜ＶRL）には、空燃比λ
を理論空燃比λ＝1 に収束させるべく、リーン積分量Δ
λL やリッチ積分量ΔλR にて目標空燃比λTGの微妙な
補正が実行される。
【００６６】また、前記ステップＳ３０１でＯ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越
えているときには、空燃比λがリッチ側に大きく乱れて
いるとして、ステップＳ３０８でリーンスキップ実行フ
ラグＸＥＡＬがセットされているか否かを判定する。こ
のリーンスキップ実行フラグＸＥＡＬは前記ステップＳ
３０２でクリアされているため、ステップＳ３０９でリ
ッチ滞在カウンタＣＲがリッチ滞在時間ＴARを越えてい
るか否かを判定し、未だ越えていないため、ステップＳ
３１０でリッチ滞在カウンタＣＲをインクリメント「＋
１」し、ステップＳ３１１で前記ステップＳ３０６と同
じく目標空燃比λTG←λTG＋ΔλL としてステップＳ３
０１に戻る。
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越
えているときには、空燃比λがリッチ側に大きく乱れて
いるとして、ステップＳ３０８でリーンスキップ実行フ
ラグＸＥＡＬがセットされているか否かを判定する。こ
のリーンスキップ実行フラグＸＥＡＬは前記ステップＳ
３０２でクリアされているため、ステップＳ３０９でリ
ッチ滞在カウンタＣＲがリッチ滞在時間ＴARを越えてい
るか否かを判定し、未だ越えていないため、ステップＳ
３１０でリッチ滞在カウンタＣＲをインクリメント「＋
１」し、ステップＳ３１１で前記ステップＳ３０６と同
じく目標空燃比λTG←λTG＋ΔλL としてステップＳ３
０１に戻る。
【００６７】そして、ＣＰＵ３２はステップＳ３０１、
ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１１の処理を繰り返
し、ステップＳ３０９でリッチ滞在カウンタＣＲがリッ
チ滞在時間ＴARを越える以前、つまりリッチ滞在時間Ｔ
ARが経過する以前に、ステップＳ３０１で出力電圧ＶＯ
Ｘ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL以下になったときには前
記したステップＳ３０２以降の処理を行なう。また、ス
テップＳ３０１で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRLを越え続け、ステップＳ３０９でリッチ滞在時間
ＴARが経過するとステップＳ３１２に移行する。ここ
で、本実施例のリッチ側許容値ＶRL及びリッチ滞在時間
ＴARは、三元触媒１３のリッチ側の飽和状態を判別する
ために設定された条件であり、このようにリッチ滞在時
間ＴARだけ継続して出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許
容値ＶRLを越え続けたときには、三元触媒１３がリッチ
側に飽和状態となりＣＯやＨＣを吸着不能であると見做
される。
ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１１の処理を繰り返
し、ステップＳ３０９でリッチ滞在カウンタＣＲがリッ
チ滞在時間ＴARを越える以前、つまりリッチ滞在時間Ｔ
ARが経過する以前に、ステップＳ３０１で出力電圧ＶＯ
Ｘ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL以下になったときには前
記したステップＳ３０２以降の処理を行なう。また、ス
テップＳ３０１で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRLを越え続け、ステップＳ３０９でリッチ滞在時間
ＴARが経過するとステップＳ３１２に移行する。ここ
で、本実施例のリッチ側許容値ＶRL及びリッチ滞在時間
ＴARは、三元触媒１３のリッチ側の飽和状態を判別する
ために設定された条件であり、このようにリッチ滞在時
間ＴARだけ継続して出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許
容値ＶRLを越え続けたときには、三元触媒１３がリッチ
側に飽和状態となりＣＯやＨＣを吸着不能であると見做
される。
【００６８】この場合には前記したリーン積分量ΔλL
による目標空燃比λTGの補正では不十分であるとして、
ステップＳ３１２で目標空燃比λTG←λTG＋ΔλLH（Δ
λLHはリーンスキップ量）とし、ステップＳ３１３でリ
ーンインターバルカウンタＣＥＡＬとリッチ滞在カウン
タＣＲをリセットするとともに、リーンスキップ実行フ
ラグＸＥＡＬをセットする。リーンスキップ量ΔλLHは
前記リーン積分量ΔλL に比較して十分に大きな値のた
め、図１０に示すように、目標空燃比λTGはリーン側に
スキップ的に激増する。
による目標空燃比λTGの補正では不十分であるとして、
ステップＳ３１２で目標空燃比λTG←λTG＋ΔλLH（Δ
λLHはリーンスキップ量）とし、ステップＳ３１３でリ
ーンインターバルカウンタＣＥＡＬとリッチ滞在カウン
タＣＲをリセットするとともに、リーンスキップ実行フ
ラグＸＥＡＬをセットする。リーンスキップ量ΔλLHは
前記リーン積分量ΔλL に比較して十分に大きな値のた
め、図１０に示すように、目標空燃比λTGはリーン側に
スキップ的に激増する。
【００６９】そして、ステップＳ３１３でリーンスキッ
プ実行フラグＸＥＡＬがセットされるため、ＣＰＵ３２
はステップＳ３０８からステップＳ３１４に移行してリ
ーンインターバルカウンタＣＥＡＬがリーンインターバ
ル時間ＴEAL を越えたか否かを判定し、未だ越えていな
いときには、ステップＳ３１５でリーンインターバルカ
ウンタＣＥＡＬをインクリメント「＋１」し、前記ステ
ップＳ３１０、ステップＳ３１１を経てステップＳ３０
１に戻る。そして、前記ステップＳ３１２でリーンスキ
ップ量ΔλLHの補正を実行したにも拘わらず、ステップ
Ｓ３０１で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL
を越え続けて、ステップＳ３１４でリーンインターバル
時間ＴEAL が経過したときには、ステップＳ３１２に移
行して再び目標空燃比λTG←λTG＋ΔλLHとしてリーン
側に補正する。
プ実行フラグＸＥＡＬがセットされるため、ＣＰＵ３２
はステップＳ３０８からステップＳ３１４に移行してリ
ーンインターバルカウンタＣＥＡＬがリーンインターバ
ル時間ＴEAL を越えたか否かを判定し、未だ越えていな
いときには、ステップＳ３１５でリーンインターバルカ
ウンタＣＥＡＬをインクリメント「＋１」し、前記ステ
ップＳ３１０、ステップＳ３１１を経てステップＳ３０
１に戻る。そして、前記ステップＳ３１２でリーンスキ
ップ量ΔλLHの補正を実行したにも拘わらず、ステップ
Ｓ３０１で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL
を越え続けて、ステップＳ３１４でリーンインターバル
時間ＴEAL が経過したときには、ステップＳ３１２に移
行して再び目標空燃比λTG←λTG＋ΔλLHとしてリーン
側に補正する。
【００７０】なお、リーンインターバル時間ＴEAL は、
目標空燃比λTGの補正結果がＯ2 センサ２７の出力電圧
ＶＯＸ２ＡＶに反映されるまでの所要時間として設定さ
れたものであり、このリーンインターバル時間ＴEAL が
経過した時点では、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶにて三元触媒
１３が未だ飽和状態か否かを正確に判定可能となる。そ
して、このように出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRL以下になるまで、リーンインターバル時間ＴEAL
毎に目標空燃比λTGがリーンスキップ量ΔλLHにてリー
ン側に補正され、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRL以下になると、ステップＳ３０６のリーン積分量
ΔλL による通常の補正に復帰する。
目標空燃比λTGの補正結果がＯ2 センサ２７の出力電圧
ＶＯＸ２ＡＶに反映されるまでの所要時間として設定さ
れたものであり、このリーンインターバル時間ＴEAL が
経過した時点では、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶにて三元触媒
１３が未だ飽和状態か否かを正確に判定可能となる。そ
して、このように出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRL以下になるまで、リーンインターバル時間ＴEAL
毎に目標空燃比λTGがリーンスキップ量ΔλLHにてリー
ン側に補正され、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容
値ＶRL以下になると、ステップＳ３０６のリーン積分量
ΔλL による通常の補正に復帰する。
【００７１】一方、前記ステップＳ３０３でＯ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回っている、つまり空燃比λがリーン側に大きく乱れて
いるときには、前記したリッチ側に乱れている場合（ス
テップＳ３０１、ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１
５）と同様の処理を行なう。即ち、ステップＳ３０３、
ステップＳ３１６乃至ステップＳ３１８と移行してリー
ン滞在カウンタＣＬをインクリメント「＋１」し、その
リーン滞在カウンタＣＬがステップＳ３１７でリーン滞
在時間ＴALを越えると、ステップＳ３２０に移行する。
前記したリッチ側許容値ＶRL及びリッチ滞在時間ＴARと
同じく、リーン側許容値ＶLL及びリーン滞在時間ＴAL
は、三元触媒１３のリーン側の飽和状態を判別するため
に設定された条件であり、このようにリーン滞在時間Ｔ
ALだけ継続して出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値
ＶLLを下回り続けたときには、三元触媒１３がリーン側
に飽和状態となりＮＯX を吸着不能であると見做され
る。この場合、ＣＰＵ３２はステップＳ３２０で目標空
燃比λTG←λTG−ΔλRH（ΔλRHはリッチスキップ量）
として、目標空燃比λTGをリッチ側にスキップ的に激減
させる。その後、ステップＳ３２１でリッチインターバ
ルカウンタＣＥＡＲとリーン滞在カウンタＣＬをリセッ
トするとともに、リッチスキップ実行フラグＸＥＡＲを
セットして、ステップＳ３０３で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶ
がリーン側許容値ＶLL以上になるまで、ステップＳ３２
２でリッチインターバルカウンタＣＥＡＲがリッチイン
ターバル時間ＴEAR を越える毎に、ステップＳ３２０の
リッチスキップ量ΔλRHによる補正を行なう。
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回っている、つまり空燃比λがリーン側に大きく乱れて
いるときには、前記したリッチ側に乱れている場合（ス
テップＳ３０１、ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１
５）と同様の処理を行なう。即ち、ステップＳ３０３、
ステップＳ３１６乃至ステップＳ３１８と移行してリー
ン滞在カウンタＣＬをインクリメント「＋１」し、その
リーン滞在カウンタＣＬがステップＳ３１７でリーン滞
在時間ＴALを越えると、ステップＳ３２０に移行する。
前記したリッチ側許容値ＶRL及びリッチ滞在時間ＴARと
同じく、リーン側許容値ＶLL及びリーン滞在時間ＴAL
は、三元触媒１３のリーン側の飽和状態を判別するため
に設定された条件であり、このようにリーン滞在時間Ｔ
ALだけ継続して出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値
ＶLLを下回り続けたときには、三元触媒１３がリーン側
に飽和状態となりＮＯX を吸着不能であると見做され
る。この場合、ＣＰＵ３２はステップＳ３２０で目標空
燃比λTG←λTG−ΔλRH（ΔλRHはリッチスキップ量）
として、目標空燃比λTGをリッチ側にスキップ的に激減
させる。その後、ステップＳ３２１でリッチインターバ
ルカウンタＣＥＡＲとリーン滞在カウンタＣＬをリセッ
トするとともに、リッチスキップ実行フラグＸＥＡＲを
セットして、ステップＳ３０３で出力電圧ＶＯＸ２ＡＶ
がリーン側許容値ＶLL以上になるまで、ステップＳ３２
２でリッチインターバルカウンタＣＥＡＲがリッチイン
ターバル時間ＴEAR を越える毎に、ステップＳ３２０の
リッチスキップ量ΔλRHによる補正を行なう。
【００７２】このように、Ｏ2 センサ２７の出力電圧Ｖ
ＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えたりリーン側許
容値ＶLLを下回ったりしたときには、三元触媒１３が飽
和状態に至ったと見做して、インターバル時間ＴEAL,Ｔ
EAR 毎にステップＳ３１２またはステップＳ３２０で目
標空燃比λTGがスキップ量ΔλLH, ΔλRHにて補正され
る。そして、その目標空燃比λTGは、前記した図４に示
す燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ１０４で空燃比
補正係数ＦＡＦの算出に用いられ、更に、その空燃比補
正係数ＦＡＦからステップＳ１０５で燃料噴射量ＴＡＵ
が算出されて実際の燃料噴射量が制御される。前記した
ように、燃料噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に
同期して３６０°ＣＡ毎に実行されていることから、空
燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵも３６０°Ｃ
Ａ毎に更新され、飽和スキップ制御ルーチンで設定され
た目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃
料噴射量ＴＡＵに反映される。したがって、Ｏ2 センサ
２７にて検出された空燃比λの乱れに対して極めて良好
な応答性で燃料噴射量ＴＡＵが制御される。
ＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えたりリーン側許
容値ＶLLを下回ったりしたときには、三元触媒１３が飽
和状態に至ったと見做して、インターバル時間ＴEAL,Ｔ
EAR 毎にステップＳ３１２またはステップＳ３２０で目
標空燃比λTGがスキップ量ΔλLH, ΔλRHにて補正され
る。そして、その目標空燃比λTGは、前記した図４に示
す燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ１０４で空燃比
補正係数ＦＡＦの算出に用いられ、更に、その空燃比補
正係数ＦＡＦからステップＳ１０５で燃料噴射量ＴＡＵ
が算出されて実際の燃料噴射量が制御される。前記した
ように、燃料噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に
同期して３６０°ＣＡ毎に実行されていることから、空
燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵも３６０°Ｃ
Ａ毎に更新され、飽和スキップ制御ルーチンで設定され
た目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃
料噴射量ＴＡＵに反映される。したがって、Ｏ2 センサ
２７にて検出された空燃比λの乱れに対して極めて良好
な応答性で燃料噴射量ＴＡＵが制御される。
【００７３】また、三元触媒１３が飽和状態に至ったと
きには、通常のリーン積分量ΔλLやリッチ積分量ΔλR
に比較して十分に大きな値のリーンスキップ量ΔλLH
やリッチスキップ量ΔλRHにて目標空燃比λTGがスキッ
プ的に増減される。本来、三元触媒１３を含めて内燃機
関１は大きな遅れを有する系であることから、三元触媒
１３の下流側で排気ガスの空燃比λが反転した時点で
は、既に上流側では空燃比λが理論空燃比λ=1からいず
れかの方向に大きく乱れているが、このように目標空燃
比λTGをスキップ的に増減することにより、三元触媒１
３に吸着されたＣＯやＨＣ或いはＮＯX は速やかに離脱
されて（以下、このように空燃比制御により有害成分が
中和されて三元触媒１３から離脱し、その吸着量が減少
する現象をパージと定義する）、Ｏ2 センサ２７の出力
電圧ＶＯＸ２ＡＶは理論空燃比λ=1のときの電圧である
０．４５Ｖに急速に接近し、その後の三元触媒１３下流
側の空燃比λの大きな乱れが確実に抑制される。
きには、通常のリーン積分量ΔλLやリッチ積分量ΔλR
に比較して十分に大きな値のリーンスキップ量ΔλLH
やリッチスキップ量ΔλRHにて目標空燃比λTGがスキッ
プ的に増減される。本来、三元触媒１３を含めて内燃機
関１は大きな遅れを有する系であることから、三元触媒
１３の下流側で排気ガスの空燃比λが反転した時点で
は、既に上流側では空燃比λが理論空燃比λ=1からいず
れかの方向に大きく乱れているが、このように目標空燃
比λTGをスキップ的に増減することにより、三元触媒１
３に吸着されたＣＯやＨＣ或いはＮＯX は速やかに離脱
されて（以下、このように空燃比制御により有害成分が
中和されて三元触媒１３から離脱し、その吸着量が減少
する現象をパージと定義する）、Ｏ2 センサ２７の出力
電圧ＶＯＸ２ＡＶは理論空燃比λ=1のときの電圧である
０．４５Ｖに急速に接近し、その後の三元触媒１３下流
側の空燃比λの大きな乱れが確実に抑制される。
【００７４】そして、本実施例では、内燃機関Ｍ１とし
て内燃機関１が、触媒Ｍ２として三元触媒１３が、上流
側空燃比検出手段Ｍ３としてＡ／Ｆセンサ２６が、下流
側空燃比検出手段Ｍ４としてＯ2 センサ２７が機能し、
飽和判定手段Ｍ５としてステップＳ３０１、ステップＳ
３０３、ステップＳ３０９及びステップＳ３１７の処理
を実行するときのＣＰＵ３２が、目標空燃比設定手段Ｍ
６としてステップＳ３１２及びステップＳ３２０の処理
を実行するときのＣＰＵ３２が、燃料噴射弁Ｍ７として
燃料噴射弁７が、噴射量算出手段Ｍ８としてステップＳ
１０４及びステップＳ１０５の処理を実行するときのＣ
ＰＵ３２がそれぞれ機能する。
て内燃機関１が、触媒Ｍ２として三元触媒１３が、上流
側空燃比検出手段Ｍ３としてＡ／Ｆセンサ２６が、下流
側空燃比検出手段Ｍ４としてＯ2 センサ２７が機能し、
飽和判定手段Ｍ５としてステップＳ３０１、ステップＳ
３０３、ステップＳ３０９及びステップＳ３１７の処理
を実行するときのＣＰＵ３２が、目標空燃比設定手段Ｍ
６としてステップＳ３１２及びステップＳ３２０の処理
を実行するときのＣＰＵ３２が、燃料噴射弁Ｍ７として
燃料噴射弁７が、噴射量算出手段Ｍ８としてステップＳ
１０４及びステップＳ１０５の処理を実行するときのＣ
ＰＵ３２がそれぞれ機能する。
【００７５】このように上記第一実施例の内燃機関１の
空燃比制御装置は、内燃機関１の排気経路の三元触媒１
３の上流側に設けられ、前記内燃機関１から排出された
排気ガスの空燃比λに応じた空燃比信号を出力するＡ／
Ｆセンサ２６と、前記三元触媒１３の下流側に設けら
れ、三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λがリッ
チかリーンかを検出するＯ2 センサ２７と、前記Ｏ2 セ
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２とリッチ側許容値ＶRL及び
リーン側許容値ＶLLとをリッチ滞在時間ＴARまたはリー
ン滞在時間ＴAL継続して比較して、三元触媒１３がリッ
チ側またはリーン側に飽和状態にあるか否かを判定する
とともに（ステップＳ３０１、ステップＳ３０３、ステ
ップＳ３０９及びステップＳ３１７）、いずれかの方向
に三元触媒１３が飽和状態にあるときに、反対側にリー
ンスキップ量ΔλLHまたはリッチスキップ量ΔλRHにて
目標空燃比λTGをスキップ的に補正し( ステップＳ３１
２及びステップＳ３２０）、前記Ａ／Ｆセンサ２６にて
検出された空燃比λと、前記目標空燃比λTGとの差に基
づき、内燃機関１の回転で３６０°ＣＡ毎に空燃比補正
係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップ
Ｓ１０４及びステップＳ１０５）ＣＰＵ３２とを具備し
ている。この構成は請求項１の発明の実施例に相当する
ものである。
空燃比制御装置は、内燃機関１の排気経路の三元触媒１
３の上流側に設けられ、前記内燃機関１から排出された
排気ガスの空燃比λに応じた空燃比信号を出力するＡ／
Ｆセンサ２６と、前記三元触媒１３の下流側に設けら
れ、三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λがリッ
チかリーンかを検出するＯ2 センサ２７と、前記Ｏ2 セ
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２とリッチ側許容値ＶRL及び
リーン側許容値ＶLLとをリッチ滞在時間ＴARまたはリー
ン滞在時間ＴAL継続して比較して、三元触媒１３がリッ
チ側またはリーン側に飽和状態にあるか否かを判定する
とともに（ステップＳ３０１、ステップＳ３０３、ステ
ップＳ３０９及びステップＳ３１７）、いずれかの方向
に三元触媒１３が飽和状態にあるときに、反対側にリー
ンスキップ量ΔλLHまたはリッチスキップ量ΔλRHにて
目標空燃比λTGをスキップ的に補正し( ステップＳ３１
２及びステップＳ３２０）、前記Ａ／Ｆセンサ２６にて
検出された空燃比λと、前記目標空燃比λTGとの差に基
づき、内燃機関１の回転で３６０°ＣＡ毎に空燃比補正
係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップ
Ｓ１０４及びステップＳ１０５）ＣＰＵ３２とを具備し
ている。この構成は請求項１の発明の実施例に相当する
ものである。
【００７６】したがって、ＣＯＵ３２はステップＳ１０
４及びステップＳ１０５で３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出して
いるため、ステップＳ３１２及びステップＳ３２０でリ
ーンスキップ量ΔλLHまたはリッチスキップ量ΔλRHに
て補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの乱れ
に対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを制御
することができる。また、三元触媒１３が飽和状態に至
ったときには、リーンスキップ量ΔλLHやリッチスキッ
プ量ΔλRHにて目標空燃比λTGがスキップ的に補正され
るため、三元触媒１３に吸着された有害成分は速やかに
パージされて、その後の三元触媒１３下流側の空燃比λ
の大きな乱れを確実に抑制することができる。
４及びステップＳ１０５で３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出して
いるため、ステップＳ３１２及びステップＳ３２０でリ
ーンスキップ量ΔλLHまたはリッチスキップ量ΔλRHに
て補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの乱れ
に対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを制御
することができる。また、三元触媒１３が飽和状態に至
ったときには、リーンスキップ量ΔλLHやリッチスキッ
プ量ΔλRHにて目標空燃比λTGがスキップ的に補正され
るため、三元触媒１３に吸着された有害成分は速やかに
パージされて、その後の三元触媒１３下流側の空燃比λ
の大きな乱れを確実に抑制することができる。
【００７７】故に、空燃比λが乱れたときの補正の遅れ
を回避して、飽和状態に至った三元触媒１３の吸着能力
を速やかに回復させることができ、よって、有害成分の
大気中への排出を未然に防止することができる。
を回避して、飽和状態に至った三元触媒１３の吸着能力
を速やかに回復させることができ、よって、有害成分の
大気中への排出を未然に防止することができる。
【００７８】また、上記第一実施例の内燃機関１の空燃
比制御装置は、三元触媒１３の飽和状態にあるときに、
飽和方向と反対側にリーンスキップ量ΔλLHまたはリッ
チスキップ量ΔλRHにて目標空燃比λTGをスキップ的に
補正するとともに( ステップＳ３１２及びステップＳ３
２０）、三元触媒１３が飽和状態でないときに、空燃比
λの変動方向に対して反対側に目標空燃比λTGを設定し
て、リッチ積分量ΔλR やリーン積分量ΔλL にて漸次
増大させる（ステップＳ３０６及びステップＳ３０７）
ＣＰＵ３２を具備している。この構成は請求項２の発明
の実施例に相当するものである。
比制御装置は、三元触媒１３の飽和状態にあるときに、
飽和方向と反対側にリーンスキップ量ΔλLHまたはリッ
チスキップ量ΔλRHにて目標空燃比λTGをスキップ的に
補正するとともに( ステップＳ３１２及びステップＳ３
２０）、三元触媒１３が飽和状態でないときに、空燃比
λの変動方向に対して反対側に目標空燃比λTGを設定し
て、リッチ積分量ΔλR やリーン積分量ΔλL にて漸次
増大させる（ステップＳ３０６及びステップＳ３０７）
ＣＰＵ３２を具備している。この構成は請求項２の発明
の実施例に相当するものである。
【００７９】したがって、目標空燃比λTGがリッチ積分
量ΔλR やリーン積分量ΔλL にて空燃比λの変動方向
の反対側に漸次増大されるため、空燃比λの乱れによっ
て三元触媒１３が飽和状態に至る可能性が大幅に減少
し、前記した有害成分の排出を一層確実に防止すること
ができる。
量ΔλR やリーン積分量ΔλL にて空燃比λの変動方向
の反対側に漸次増大されるため、空燃比λの乱れによっ
て三元触媒１３が飽和状態に至る可能性が大幅に減少
し、前記した有害成分の排出を一層確実に防止すること
ができる。
【００８０】〔第二実施例〕次に、本発明の第二実施例
を説明する。なお、本実施例の空燃比制御装置の構成
は、第一実施例の空燃比制御装置の構成と同一であり、
相違点は目標空燃比λTGを設定するための飽和スキップ
制御処理にある。したがって、特に相違点を重点的に説
明する。
を説明する。なお、本実施例の空燃比制御装置の構成
は、第一実施例の空燃比制御装置の構成と同一であり、
相違点は目標空燃比λTGを設定するための飽和スキップ
制御処理にある。したがって、特に相違点を重点的に説
明する。
【００８１】〈飽和スキップ制御処理〉図１１乃至図１
３は本発明の第二実施例である内燃機関の空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルーチンを示す
フローチャート、図１４は本発明の第二実施例である内
燃機関の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時における
Ｏ2 センサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャ
ート、図１５は本発明の第二実施例である内燃機関の空
燃比制御装置の空燃比から物質濃度を算出するためのＲ
ＡＭに格納されたマップを示す説明図である。
３は本発明の第二実施例である内燃機関の空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルーチンを示す
フローチャート、図１４は本発明の第二実施例である内
燃機関の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時における
Ｏ2 センサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャ
ート、図１５は本発明の第二実施例である内燃機関の空
燃比制御装置の空燃比から物質濃度を算出するためのＲ
ＡＭに格納されたマップを示す説明図である。
【００８２】図１１乃至図１３のルーチンは３２msec毎
に実行される。第一実施例の処理と同様に、ＣＰＵ３２
は図１１のステップＳ４０１でＯ2 センサ２７の出力電
圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えているか否
かを判定し、リッチ側許容値ＶRL以下で、リッチ側には
空燃比λが大きく乱れていないときには、ステップＳ４
０２でリッチ滞在カウンタＣＲをリセットする。更に、
ステップＳ４０３でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２
ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下回っているか否かを判定
し、リーン側許容値ＶLL以上で、リーン側にも空燃比λ
が大きく乱れていないときには、ステップＳ４０４でリ
ーン滞在カウンタＣＬをリセットし、ステップＳ４０５
で目標空燃比λTG←λ=1（λ=1は理論空燃比）とする。
つまり、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが大きく乱れていないと
き（ＶLL＜ＶＯＸ２ＡＶ＜ＶRL）には、図１４に示すよ
うに、目標空燃比λTGを理論空燃比λ=1に保持し続け
る。
に実行される。第一実施例の処理と同様に、ＣＰＵ３２
は図１１のステップＳ４０１でＯ2 センサ２７の出力電
圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えているか否
かを判定し、リッチ側許容値ＶRL以下で、リッチ側には
空燃比λが大きく乱れていないときには、ステップＳ４
０２でリッチ滞在カウンタＣＲをリセットする。更に、
ステップＳ４０３でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２
ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下回っているか否かを判定
し、リーン側許容値ＶLL以上で、リーン側にも空燃比λ
が大きく乱れていないときには、ステップＳ４０４でリ
ーン滞在カウンタＣＬをリセットし、ステップＳ４０５
で目標空燃比λTG←λ=1（λ=1は理論空燃比）とする。
つまり、出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが大きく乱れていないと
き（ＶLL＜ＶＯＸ２ＡＶ＜ＶRL）には、図１４に示すよ
うに、目標空燃比λTGを理論空燃比λ=1に保持し続け
る。
【００８３】前記ステップＳ４０１でＯ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えてい
るときには、ステップＳ４０６でリッチ滞在カウンタＣ
Ｒがリッチ滞在時間ＴARを越えているか否かを判定す
る。リッチ滞在時間ＴARは未だ越えていないため、ステ
ップＳ４０７でリッチ滞在カウンタＣＲをインクリメン
ト「＋１」し、ステップＳ４０８で前記ステップＳ４０
５と同じく目標空燃比λTG←λ=1としてステップＳ４０
１に戻る。そして、ステップＳ４０１で出力電圧ＶＯＸ
２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越え続け、ステップＳ４
０６でリッチ滞在時間ＴARが経過すると、三元触媒１３
がリッチ側に飽和状態に至った見做して、ステップＳ４
０９でリーン時間ＴFLを次式に従って算出する。
出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越えてい
るときには、ステップＳ４０６でリッチ滞在カウンタＣ
Ｒがリッチ滞在時間ＴARを越えているか否かを判定す
る。リッチ滞在時間ＴARは未だ越えていないため、ステ
ップＳ４０７でリッチ滞在カウンタＣＲをインクリメン
ト「＋１」し、ステップＳ４０８で前記ステップＳ４０
５と同じく目標空燃比λTG←λ=1としてステップＳ４０
１に戻る。そして、ステップＳ４０１で出力電圧ＶＯＸ
２ＡＶがリッチ側許容値ＶRLを越え続け、ステップＳ４
０６でリッチ滞在時間ＴARが経過すると、三元触媒１３
がリッチ側に飽和状態に至った見做して、ステップＳ４
０９でリーン時間ＴFLを次式に従って算出する。
【００８４】ＴFL＝｜ＯSTmin ／（ＱA ×物質濃度）｜ ここで、図１５に示すように、上式の物質濃度は空燃比
λに応じて定まる排気ガス中の有害成分の含有割合であ
る。周知のように、排気ガス中の成分としては、空燃比
λがリーン側に偏った場合には窒素酸化物ＮＯX と酸素
Ｏ2 が増大し、リッチ側に偏った場合には一酸化炭素Ｃ
Ｏと炭化水素ＨＣが増大するが、このマップでは物質濃
度をＯ2 を基準として定めているため、リーン側ではＯ
2 の過剰分を直接表して物質濃度は正の値として設定さ
れ、リッチ側ではＣＯやＨＣにより要求されるＯ2 の不
足分を表して物質濃度は負の値として設定される。そし
て、このときの物質濃度としては、予め設定されたリー
ン目標値λTGL に対応するＭL が選択され、この物質濃
度ＭL と、機関回転数Ｎe 及び吸気圧ＰＭより算出され
た吸入空気量ＱA との積は、単位時間当たりのＯ2 導入
量を表すことになる。
λに応じて定まる排気ガス中の有害成分の含有割合であ
る。周知のように、排気ガス中の成分としては、空燃比
λがリーン側に偏った場合には窒素酸化物ＮＯX と酸素
Ｏ2 が増大し、リッチ側に偏った場合には一酸化炭素Ｃ
Ｏと炭化水素ＨＣが増大するが、このマップでは物質濃
度をＯ2 を基準として定めているため、リーン側ではＯ
2 の過剰分を直接表して物質濃度は正の値として設定さ
れ、リッチ側ではＣＯやＨＣにより要求されるＯ2 の不
足分を表して物質濃度は負の値として設定される。そし
て、このときの物質濃度としては、予め設定されたリー
ン目標値λTGL に対応するＭL が選択され、この物質濃
度ＭL と、機関回転数Ｎe 及び吸気圧ＰＭより算出され
た吸入空気量ＱA との積は、単位時間当たりのＯ2 導入
量を表すことになる。
【００８５】また、上式の最小吸着量ＯSTmin とは、三
元触媒１３がリッチ側に飽和状態となったときのＣＯや
ＨＣを対象とした最大吸着量を表し（前記したように、
Ｏ2を基準としているため負の値となり、最小値と呼ん
でいる）、三元触媒１３の劣化に伴って次第に低下する
性質を有する。なお、この最小吸着量ＯSTmin は後述す
る吸着量学習処理により適宜算出されて、このステップ
Ｓ４０９では最新の値が適用される。故に、上式に従っ
て算出されたリーン時間ＴFLだけ目標空燃比λTGをリー
ン目標値λTGL に補正すれば、三元触媒１３に吸着され
たＣＯやＨＣはＯ2 と反応して、ほぼ完全にパージ可能
なことが推測できる。
元触媒１３がリッチ側に飽和状態となったときのＣＯや
ＨＣを対象とした最大吸着量を表し（前記したように、
Ｏ2を基準としているため負の値となり、最小値と呼ん
でいる）、三元触媒１３の劣化に伴って次第に低下する
性質を有する。なお、この最小吸着量ＯSTmin は後述す
る吸着量学習処理により適宜算出されて、このステップ
Ｓ４０９では最新の値が適用される。故に、上式に従っ
て算出されたリーン時間ＴFLだけ目標空燃比λTGをリー
ン目標値λTGL に補正すれば、三元触媒１３に吸着され
たＣＯやＨＣはＯ2 と反応して、ほぼ完全にパージ可能
なことが推測できる。
【００８６】前記ステップＳ４０９でリーン時間ＴFLの
算出を完了すると、ステップＳ４１０で実行カウンタＴ
E がリーン時間ＴFLを越えたか否かを判定し、未だ越え
ていないためステップＳ４１１で理論空燃比λ=1に設定
されていた目標空燃比λTGを、前記リーン目標値λTGL
に設定し直す。次いで、ステップＳ４１２で実行カウン
タＴE をインクリメント「＋１」してステップＳ４１０
に戻り、ステップＳ４１０乃至ステップＳ４１２の処理
を繰り返して、このステップＳ４１０で実行カウンタＴ
E がリーン時間ＴFLを越えた、つまりリーン時間ＴFLが
経過したと判定するとステップＳ４１３に移行する。次
いで、ステップＳ４１３で目標空燃比λTGを理論空燃比
λ=1に戻し、ステップＳ４１４でリッチ滞在カウンタＣ
Ｒと実行カウンタＴE をリセットして、ステップＳ４０
１に戻る。
算出を完了すると、ステップＳ４１０で実行カウンタＴ
E がリーン時間ＴFLを越えたか否かを判定し、未だ越え
ていないためステップＳ４１１で理論空燃比λ=1に設定
されていた目標空燃比λTGを、前記リーン目標値λTGL
に設定し直す。次いで、ステップＳ４１２で実行カウン
タＴE をインクリメント「＋１」してステップＳ４１０
に戻り、ステップＳ４１０乃至ステップＳ４１２の処理
を繰り返して、このステップＳ４１０で実行カウンタＴ
E がリーン時間ＴFLを越えた、つまりリーン時間ＴFLが
経過したと判定するとステップＳ４１３に移行する。次
いで、ステップＳ４１３で目標空燃比λTGを理論空燃比
λ=1に戻し、ステップＳ４１４でリッチ滞在カウンタＣ
Ｒと実行カウンタＴE をリセットして、ステップＳ４０
１に戻る。
【００８７】したがって、図１４に示すように、Ｏ2 セ
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL
を越えた状態がリッチ滞在時間ＴAR継続すると、目標空
燃比λTGがリーン時間ＴFLだけ継続してリーン目標値λ
TGL に設定されて、三元触媒１３に吸着されたＣＯやＨ
Ｃは排気ガス中のＯ2 の増加によりほぼ完全にパージさ
れ、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶは速やかに
理論空燃比λ=1付近に回復する。
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリッチ側許容値ＶRL
を越えた状態がリッチ滞在時間ＴAR継続すると、目標空
燃比λTGがリーン時間ＴFLだけ継続してリーン目標値λ
TGL に設定されて、三元触媒１３に吸着されたＣＯやＨ
Ｃは排気ガス中のＯ2 の増加によりほぼ完全にパージさ
れ、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶは速やかに
理論空燃比λ=1付近に回復する。
【００８８】一方、前記ステップＳ４０３でＯ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回ったときには、前記したリッチ側に飽和した場合（ス
テップＳ４０１、ステップＳ４０６乃至ステップＳ４１
４）と同様の処理を行なう。即ち、ステップＳ４０３、
ステップＳ４１５乃至ステップＳ４１７と移行してリー
ン滞在カウンタＣＬをインクリメント「＋１」し、その
リーン滞在カウンタＣＬがステップＳ４１５でリーン滞
在時間ＴALを越えると、三元触媒１３がリーン側に飽和
状態に至った見做して、ステップＳ４１８でリッチ時間
ＴFRを次式に従って算出する。
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回ったときには、前記したリッチ側に飽和した場合（ス
テップＳ４０１、ステップＳ４０６乃至ステップＳ４１
４）と同様の処理を行なう。即ち、ステップＳ４０３、
ステップＳ４１５乃至ステップＳ４１７と移行してリー
ン滞在カウンタＣＬをインクリメント「＋１」し、その
リーン滞在カウンタＣＬがステップＳ４１５でリーン滞
在時間ＴALを越えると、三元触媒１３がリーン側に飽和
状態に至った見做して、ステップＳ４１８でリッチ時間
ＴFRを次式に従って算出する。
【００８９】ＴFR＝｜ＯSTmax ／（ＱA ×物質濃度）｜ そして、このときの補正はリッチ目標値λTGR にてリッ
チ側に行なわれるため、図１５に基づいてリッチ目標値
λTGR から負の値の物質濃度ＭR が選択され、この物質
濃度ＭR と、機関回転数Ｎe 及び吸気圧ＰＭより算出さ
れた吸入空気量ＱA との積は、単位時間当たりのＣＯや
ＨＣの導入量を表すことになる。また、上式の最大吸着
量ＯSTmax とは、三元触媒１３がリーン側に飽和状態と
なったときのＯ2 を対象とした最大吸着量を表し、前記
した最小吸着量ＯSTmin と同じく三元触媒１３の劣化に
伴って次第に低下する性質を有し、後述する吸着量学習
処理により適宜算出される。そして、本実施例では、こ
れらの最小吸着量ＯSTmin及び最大吸着量ＯSTmax を飽
和吸着量と総称することにする。
チ側に行なわれるため、図１５に基づいてリッチ目標値
λTGR から負の値の物質濃度ＭR が選択され、この物質
濃度ＭR と、機関回転数Ｎe 及び吸気圧ＰＭより算出さ
れた吸入空気量ＱA との積は、単位時間当たりのＣＯや
ＨＣの導入量を表すことになる。また、上式の最大吸着
量ＯSTmax とは、三元触媒１３がリーン側に飽和状態と
なったときのＯ2 を対象とした最大吸着量を表し、前記
した最小吸着量ＯSTmin と同じく三元触媒１３の劣化に
伴って次第に低下する性質を有し、後述する吸着量学習
処理により適宜算出される。そして、本実施例では、こ
れらの最小吸着量ＯSTmin及び最大吸着量ＯSTmax を飽
和吸着量と総称することにする。
【００９０】次いで、ステップＳ４１９乃至ステップＳ
４２１の処理を繰り返して目標空燃比λTGを前記リッチ
目標値λTGR に設定し直し、ステップＳ４１９でリッチ
時間ＴFRが経過すると、ステップＳ４２２で目標空燃比
λTGを理論空燃比λ=1に戻す。したがって、Ｏ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回った状態がリーン滞在時間ＴAL継続すると、目標空燃
比λTGがリッチ時間ＴFRだけ継続してリッチ目標値λTG
R に設定されて、三元触媒１３に吸着されたＯ2 は排気
ガス中のＣＯやＨＣの増加によりほぼ完全にパージされ
て、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶは速やかに
理論空燃比λ=1付近に回復する。
４２１の処理を繰り返して目標空燃比λTGを前記リッチ
目標値λTGR に設定し直し、ステップＳ４１９でリッチ
時間ＴFRが経過すると、ステップＳ４２２で目標空燃比
λTGを理論空燃比λ=1に戻す。したがって、Ｏ2 センサ
２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶがリーン側許容値ＶLLを下
回った状態がリーン滞在時間ＴAL継続すると、目標空燃
比λTGがリッチ時間ＴFRだけ継続してリッチ目標値λTG
R に設定されて、三元触媒１３に吸着されたＯ2 は排気
ガス中のＣＯやＨＣの増加によりほぼ完全にパージされ
て、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶは速やかに
理論空燃比λ=1付近に回復する。
【００９１】そして、前記第一実施例の場合と同じく、
このようにして設定された目標空燃比λTGは、図４に示
す燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ１０４で空燃比
補正係数ＦＡＦの算出に用いられ、更に、その空燃比補
正係数ＦＡＦからステップＳ１０５で燃料噴射量ＴＡＵ
が算出されて実際の燃料噴射量が制御される。この燃料
噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３６
０°ＣＡ毎に実行されていることから、目標空燃比λTG
は直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに
反映され、Ｏ2 センサ２７にて検出された空燃比λの乱
れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵが制
御される。
このようにして設定された目標空燃比λTGは、図４に示
す燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ１０４で空燃比
補正係数ＦＡＦの算出に用いられ、更に、その空燃比補
正係数ＦＡＦからステップＳ１０５で燃料噴射量ＴＡＵ
が算出されて実際の燃料噴射量が制御される。この燃料
噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３６
０°ＣＡ毎に実行されていることから、目標空燃比λTG
は直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに
反映され、Ｏ2 センサ２７にて検出された空燃比λの乱
れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵが制
御される。
【００９２】また、三元触媒１３が飽和状態に至ったと
きには、第一実施例のように目標空燃比λTGをスキップ
的に増減するだけでなく、その時点の三元触媒１３の飽
和吸着量に基づき、三元触媒１３に吸着しているほぼ全
ての有害成分を一度にパージして、吸着能力は完全に回
復し、その後の三元触媒１３下流側の空燃比λの大きな
乱れが確実に抑制される。
きには、第一実施例のように目標空燃比λTGをスキップ
的に増減するだけでなく、その時点の三元触媒１３の飽
和吸着量に基づき、三元触媒１３に吸着しているほぼ全
ての有害成分を一度にパージして、吸着能力は完全に回
復し、その後の三元触媒１３下流側の空燃比λの大きな
乱れが確実に抑制される。
【００９３】《吸着量学習処理》次いで、前記飽和スキ
ップ制御ルーチンのステップＳ４０９及びステップＳ４
１８で用いられる三元触媒１３の最小吸着量ＯSTmin と
最大吸着量ＯSTmax を算出する吸着量学習処理を説明す
る。
ップ制御ルーチンのステップＳ４０９及びステップＳ４
１８で用いられる三元触媒１３の最小吸着量ＯSTmin と
最大吸着量ＯSTmax を算出する吸着量学習処理を説明す
る。
【００９４】図１６は本発明の第二実施例である内燃機
関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する学習開始判定ル
ーチンを示すフローチャート、図１７は本発明の第二実
施例である内燃機関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行す
るＡ／Ｆ変動制御ルーチンを示すフローチャート、図１
８は本発明の第二実施例である内燃機関の空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する飽和判定ルーチンを示すフローチ
ャート、図１９は本発明の第二実施例である内燃機関の
空燃比制御装置のＣＰＵが実行する吸着量算出ルーチン
を示すフローチャート、図２０は本発明の第二実施例で
ある内燃機関の空燃比制御装置の吸着量学習時における
Ｏ2 センサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャ
ートである。
関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する学習開始判定ル
ーチンを示すフローチャート、図１７は本発明の第二実
施例である内燃機関の空燃比制御装置のＣＰＵが実行す
るＡ／Ｆ変動制御ルーチンを示すフローチャート、図１
８は本発明の第二実施例である内燃機関の空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する飽和判定ルーチンを示すフローチ
ャート、図１９は本発明の第二実施例である内燃機関の
空燃比制御装置のＣＰＵが実行する吸着量算出ルーチン
を示すフローチャート、図２０は本発明の第二実施例で
ある内燃機関の空燃比制御装置の吸着量学習時における
Ｏ2 センサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャ
ートである。
【００９５】ＣＰＵ３２は図示しない車輌の速度センサ
から検出信号を所定間隔で入力しており、その検出値に
基づいて車輌が２０００ｋｍ走行する毎に、図１６乃至
図１９に示す各ルーチンを実行する。
から検出信号を所定間隔で入力しており、その検出値に
基づいて車輌が２０００ｋｍ走行する毎に、図１６乃至
図１９に示す各ルーチンを実行する。
【００９６】まず、ＣＰＵ３２は図１６に示す学習開始
判定ルーチンのステップＳ５０１でＯ2 センサ２７の出
力電圧ＶＯＸ２が予め設定されたリッチ側許容値ＶRLと
リーン側許容値ＶLL（ＶRL＞λ=1＞ＶLL）との範囲内に
収束しているか否かを判定する。なお、このときのＯ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２としては、前記Ｏ2 セン
サ電圧平均化ルーチンて算出された平均化した出力電圧
ＶＯＸ２ＡＶを用いてもよい。出力電圧ＶＯＸ２が収束
していないときには空燃比λが乱れており、吸着量の学
習処理を実行するには適さないとして、ステップＳ５０
２で待機時間カウンタＴINをリセットし、ステップＳ５
０３で学習実行フラグＸＯＳＴＧをクリアする。また、
Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側許容値Ｖ
RLとリーン側許容値ＶLLとの範囲内に収束しているとき
には、ステップＳ５０４で待機時間カウンタＴINをイン
クリメント「＋１」し、ステップＳ５０５で待機時間カ
ウンタＴIN＞ＴINL 、つまり予め設定された待機時間Ｔ
INL が経過したか否かを判定する。
判定ルーチンのステップＳ５０１でＯ2 センサ２７の出
力電圧ＶＯＸ２が予め設定されたリッチ側許容値ＶRLと
リーン側許容値ＶLL（ＶRL＞λ=1＞ＶLL）との範囲内に
収束しているか否かを判定する。なお、このときのＯ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２としては、前記Ｏ2 セン
サ電圧平均化ルーチンて算出された平均化した出力電圧
ＶＯＸ２ＡＶを用いてもよい。出力電圧ＶＯＸ２が収束
していないときには空燃比λが乱れており、吸着量の学
習処理を実行するには適さないとして、ステップＳ５０
２で待機時間カウンタＴINをリセットし、ステップＳ５
０３で学習実行フラグＸＯＳＴＧをクリアする。また、
Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側許容値Ｖ
RLとリーン側許容値ＶLLとの範囲内に収束しているとき
には、ステップＳ５０４で待機時間カウンタＴINをイン
クリメント「＋１」し、ステップＳ５０５で待機時間カ
ウンタＴIN＞ＴINL 、つまり予め設定された待機時間Ｔ
INL が経過したか否かを判定する。
【００９７】ステップＳ５０５で待機時間ＴINL が経過
すると、ステップＳ５０６で内燃機関１が定常運転状態
であるか否かを判定する。なお、この判定は前記回転数
センサ２５にて検出された機関回転数Ｎe や吸気圧セン
サ２２にて検出された吸気圧ＰＭ等に基づいて行なわ
れ、これらの検出値がほぼ一定のときに定常運転の判定
がなされる。ステップＳ５０６で内燃機関１が定常運転
状態になると、ステップＳ５０７で学習実行フラグＸＯ
ＳＴＧがクリアされてから予め設定された学習インター
バル時間Ｔが経過したか否かを判定し、このインターバ
ル時間Ｔが経過すると、ステップＳ５０８で学習実行フ
ラグＸＯＳＴＧをセットして、この学習開始判定ルーチ
ンを終了する。また、ステップＳ５０５乃至ステップＳ
５０７の各処理で肯定判断される以前に、ステップＳ５
０１でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側許
容値ＶRLとリーン側許容値ＶLLとの範囲から外れたとき
には、ステップＳ５０２で待機時間カウンタＴINがリセ
ットされ、再びステップＳ５０１から処理が繰り返され
る。
すると、ステップＳ５０６で内燃機関１が定常運転状態
であるか否かを判定する。なお、この判定は前記回転数
センサ２５にて検出された機関回転数Ｎe や吸気圧セン
サ２２にて検出された吸気圧ＰＭ等に基づいて行なわ
れ、これらの検出値がほぼ一定のときに定常運転の判定
がなされる。ステップＳ５０６で内燃機関１が定常運転
状態になると、ステップＳ５０７で学習実行フラグＸＯ
ＳＴＧがクリアされてから予め設定された学習インター
バル時間Ｔが経過したか否かを判定し、このインターバ
ル時間Ｔが経過すると、ステップＳ５０８で学習実行フ
ラグＸＯＳＴＧをセットして、この学習開始判定ルーチ
ンを終了する。また、ステップＳ５０５乃至ステップＳ
５０７の各処理で肯定判断される以前に、ステップＳ５
０１でＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリッチ側許
容値ＶRLとリーン側許容値ＶLLとの範囲から外れたとき
には、ステップＳ５０２で待機時間カウンタＴINがリセ
ットされ、再びステップＳ５０１から処理が繰り返され
る。
【００９８】また、ＣＰＵ３２は前記学習開始判定ルー
チンのステップＳ５０８で学習実行フラグＸＯＳＴＧが
セットされると、図１７に示すＡ／Ｆ変動制御ルーチン
のステップＳ６０１からステップＳ６０２に移行して補
正実行カウンタＴC が予め設定されたリッチ補正時間Ｔ
R を越えたか否か、つまり、リッチ補正時間ＴR が経過
したか否かを判定する。リッチ補正時間ＴR が経過して
いないときには、ステップＳ６０３で目標空燃比λTGを
予め設定されたリッチ目標空燃比λRTとし、ステップＳ
６０４で補正実行カウンタＴC をインクリメント「＋
１」してステップＳ６０１に戻る。したがって、図２０
に示すように、ステップＳ６０２でリッチ補正時間ＴR
が経過するまで、目標空燃比λTGが理論空燃比λ=1より
リッチ側のリッチ目標空燃比λRTに保持される。その結
果、排気ガス中にはＣＯやＨＣが増加して三元触媒１３
に吸着され、Ｏ2 センサ２７は三元触媒１３の吸着量に
応じたリッチ側の出力電圧ＶＯＸ２を示す。
チンのステップＳ５０８で学習実行フラグＸＯＳＴＧが
セットされると、図１７に示すＡ／Ｆ変動制御ルーチン
のステップＳ６０１からステップＳ６０２に移行して補
正実行カウンタＴC が予め設定されたリッチ補正時間Ｔ
R を越えたか否か、つまり、リッチ補正時間ＴR が経過
したか否かを判定する。リッチ補正時間ＴR が経過して
いないときには、ステップＳ６０３で目標空燃比λTGを
予め設定されたリッチ目標空燃比λRTとし、ステップＳ
６０４で補正実行カウンタＴC をインクリメント「＋
１」してステップＳ６０１に戻る。したがって、図２０
に示すように、ステップＳ６０２でリッチ補正時間ＴR
が経過するまで、目標空燃比λTGが理論空燃比λ=1より
リッチ側のリッチ目標空燃比λRTに保持される。その結
果、排気ガス中にはＣＯやＨＣが増加して三元触媒１３
に吸着され、Ｏ2 センサ２７は三元触媒１３の吸着量に
応じたリッチ側の出力電圧ＶＯＸ２を示す。
【００９９】そして、ステップＳ６０２でリッチ補正時
間ＴR が経過すると、ステップＳ６０５で補正実行カウ
ンタＴC が、前記リッチ補正時間ＴR に予め設定された
リーン補正時間ＴL を加算した値を越えたか否か、つま
り、リッチ補正時間ＴR の経過後に更にリーン補正時間
ＴL が経過したか否かを判定する。リーン補正時間ＴL
が経過していないときには、ステップＳ６０６で目標空
燃比λTGを予め設定されたリーン目標空燃比λLTとし、
ステップＳ６０４で補正実行カウンタＴC をインクリメ
ント「＋１」してステップＳ６０１に戻る。したがっ
て、図２０に示すように、ステップＳ６０５でリーン補
正時間ＴL が経過するまで、目標空燃比λTGが理論空燃
比λ=1よりリーン側のリーン目標空燃比λLTに保持さ
れ、排気ガス中のＯ2 が増加して前記したリッチ側の補
正により三元触媒１３に吸着されたＣＯやＨＣをパージ
し、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２は理論空燃比λ
=1付近に回復する。そして、リーン補正時間ＴL が経過
すると、ステップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧ
をクリアして、このＡ／Ｆ変動制御ルーチンを終了す
る。
間ＴR が経過すると、ステップＳ６０５で補正実行カウ
ンタＴC が、前記リッチ補正時間ＴR に予め設定された
リーン補正時間ＴL を加算した値を越えたか否か、つま
り、リッチ補正時間ＴR の経過後に更にリーン補正時間
ＴL が経過したか否かを判定する。リーン補正時間ＴL
が経過していないときには、ステップＳ６０６で目標空
燃比λTGを予め設定されたリーン目標空燃比λLTとし、
ステップＳ６０４で補正実行カウンタＴC をインクリメ
ント「＋１」してステップＳ６０１に戻る。したがっ
て、図２０に示すように、ステップＳ６０５でリーン補
正時間ＴL が経過するまで、目標空燃比λTGが理論空燃
比λ=1よりリーン側のリーン目標空燃比λLTに保持さ
れ、排気ガス中のＯ2 が増加して前記したリッチ側の補
正により三元触媒１３に吸着されたＣＯやＨＣをパージ
し、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２は理論空燃比λ
=1付近に回復する。そして、リーン補正時間ＴL が経過
すると、ステップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧ
をクリアして、このＡ／Ｆ変動制御ルーチンを終了す
る。
【０１００】一方、ＣＰＵ３２は前記学習開始判定ルー
チンのステップＳ５０８で学習実行フラグＸＯＳＴＧが
セットされると、図１８に示す飽和判定ルーチンのステ
ップＳ７０１からステップＳ７０２に移行して、前記し
たＡ／Ｆ変動制御ルーチンのステップＳ６０３の目標空
燃比λTGのリッチ側への補正により、Ｏ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２が予め設定された飽和判定レベルＶSL
（ＶSL＞ＶRL）を越えたか否かを判定し、飽和判定レベ
ルＶSLを越えていないときには何ら処理を行なわず、飽
和判定レベルＶSLを越えたときにはステップＳ７０３で
飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶをセットして、この飽和判
定ルーチンを終了する。ここで、飽和判定レベルＶSL
は、三元触媒１３が飽和状態となったとき、換言すれ
ば、ＣＯやＨＣの吸着量が吸着限界を越えて三元触媒１
３から排出され始めるときに、Ｏ2 センサ２７が出力す
る出力電圧ＶＯＸ２として設定されたものである。
チンのステップＳ５０８で学習実行フラグＸＯＳＴＧが
セットされると、図１８に示す飽和判定ルーチンのステ
ップＳ７０１からステップＳ７０２に移行して、前記し
たＡ／Ｆ変動制御ルーチンのステップＳ６０３の目標空
燃比λTGのリッチ側への補正により、Ｏ2 センサ２７の
出力電圧ＶＯＸ２が予め設定された飽和判定レベルＶSL
（ＶSL＞ＶRL）を越えたか否かを判定し、飽和判定レベ
ルＶSLを越えていないときには何ら処理を行なわず、飽
和判定レベルＶSLを越えたときにはステップＳ７０３で
飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶをセットして、この飽和判
定ルーチンを終了する。ここで、飽和判定レベルＶSL
は、三元触媒１３が飽和状態となったとき、換言すれ
ば、ＣＯやＨＣの吸着量が吸着限界を越えて三元触媒１
３から排出され始めるときに、Ｏ2 センサ２７が出力す
る出力電圧ＶＯＸ２として設定されたものである。
【０１０１】ＣＰＵ３２は前記Ａ／Ｆ変動制御ルーチン
のステップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧがクリ
アされると、１回分の目標空燃比λTGの変動制御操作が
完了したとして、図１９に示す飽和吸着量算出ルーチン
のステップＳ８０１からステップＳ８０２に移行し、飽
和判定フラグＸＯＳＴＯＶがセットされているか否かを
判定する。飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶがセットされて
いないときには、前回の変動制御操作によって三元触媒
１３は吸着限界を越えなかったとして、ステップＳ８０
３でリッチ補正時間ＴR 及びリーン補正時間ＴL に予め
設定された加算時間Ｔa を加算する。
のステップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧがクリ
アされると、１回分の目標空燃比λTGの変動制御操作が
完了したとして、図１９に示す飽和吸着量算出ルーチン
のステップＳ８０１からステップＳ８０２に移行し、飽
和判定フラグＸＯＳＴＯＶがセットされているか否かを
判定する。飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶがセットされて
いないときには、前回の変動制御操作によって三元触媒
１３は吸着限界を越えなかったとして、ステップＳ８０
３でリッチ補正時間ＴR 及びリーン補正時間ＴL に予め
設定された加算時間Ｔa を加算する。
【０１０２】そして、前記Ａ／Ｆ変動制御ルーチンのス
テップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧがクリアさ
れてから学習インターバル時間Ｔが経過すると、ＣＰＵ
３２は前記学習開始判定ルーチンのステップＳ５０７か
らステップＳ５０８に移行して学習実行フラグＸＯＳＴ
Ｇをセットし、再び前記と同様に、Ａ／Ｆ変動制御ルー
チンで目標空燃比λTGの変動制御操作を実行する。この
ときのリッチ補正時間ＴR は加算時間Ｔa にて延長化さ
れているため、前回より三元触媒１３の吸着量が増加す
ることになる。なお、リッチ補正時間ＴR に応じてリー
ン補正時間ＴLも延長化されているため、変動制御操作
後の目標空燃比λTGは速やかに理論空燃比λ=1に回復す
る。そして、飽和判定ルーチンのステップＳ７０２でＯ
2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が未だ飽和判定レベル
ＶSLを越えていないときには、飽和吸着量算出ルーチン
のステップＳ８０３でリッチ補正時間ＴR 及びリーン補
正時間ＴL を更に延長化し、また、出力電圧ＶＯＸ２が
飽和判定レベルＶSLを越えたときには、飽和判定ルーチ
ンのステップＳ７０３で飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶを
セットする。
テップＳ６０７で学習実行フラグＸＯＳＴＧがクリアさ
れてから学習インターバル時間Ｔが経過すると、ＣＰＵ
３２は前記学習開始判定ルーチンのステップＳ５０７か
らステップＳ５０８に移行して学習実行フラグＸＯＳＴ
Ｇをセットし、再び前記と同様に、Ａ／Ｆ変動制御ルー
チンで目標空燃比λTGの変動制御操作を実行する。この
ときのリッチ補正時間ＴR は加算時間Ｔa にて延長化さ
れているため、前回より三元触媒１３の吸着量が増加す
ることになる。なお、リッチ補正時間ＴR に応じてリー
ン補正時間ＴLも延長化されているため、変動制御操作
後の目標空燃比λTGは速やかに理論空燃比λ=1に回復す
る。そして、飽和判定ルーチンのステップＳ７０２でＯ
2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が未だ飽和判定レベル
ＶSLを越えていないときには、飽和吸着量算出ルーチン
のステップＳ８０３でリッチ補正時間ＴR 及びリーン補
正時間ＴL を更に延長化し、また、出力電圧ＶＯＸ２が
飽和判定レベルＶSLを越えたときには、飽和判定ルーチ
ンのステップＳ７０３で飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶを
セットする。
【０１０３】飽和判定フラグＸＯＳＴＯＶのセットによ
り、ＣＰＵ３２は飽和吸着量算出ルーチンのステップＳ
８０２からステップＳ８０４に移行し、次式に従って現
時点の三元触媒１３のＣＯやＨＣの吸着量である最小吸
着量ＯSTmin を算出する。
り、ＣＰＵ３２は飽和吸着量算出ルーチンのステップＳ
８０２からステップＳ８０４に移行し、次式に従って現
時点の三元触媒１３のＣＯやＨＣの吸着量である最小吸
着量ＯSTmin を算出する。
【０１０４】ＯSTmin ＝物質濃度×ＱA ×ＴR ここで、物質濃度としては、前記した図１５に示すマッ
プに基づいて、リッチ目標空燃比λRTに対応する値ＭR
を算出して用いる。したがって、物質濃度ＭRは負の値
となり、それに伴い最小吸着量ＯSTmin も負の値とな
る。
プに基づいて、リッチ目標空燃比λRTに対応する値ＭR
を算出して用いる。したがって、物質濃度ＭRは負の値
となり、それに伴い最小吸着量ＯSTmin も負の値とな
る。
【０１０５】更に、ステップＳ８０５で最小吸着量ＯST
min の絶対値を最大吸着量ＯSTmaxとして設定し、この
飽和吸着量算出ルーチンを終了する。
min の絶対値を最大吸着量ＯSTmaxとして設定し、この
飽和吸着量算出ルーチンを終了する。
【０１０６】以上のようにして吸着量学習処理で算出さ
れた最小吸着量ＯSTmin 及び最大吸着量ＯSTmax が、飽
和スキップ制御ルーチンのステップＳ４０９及びステッ
プＳ４１８で用いられる。
れた最小吸着量ＯSTmin 及び最大吸着量ＯSTmax が、飽
和スキップ制御ルーチンのステップＳ４０９及びステッ
プＳ４１８で用いられる。
【０１０７】このように上記第二実施例の内燃機関１の
空燃比制御装置は、内燃機関１の排気経路の三元触媒１
３の上流側に設けられ、前記内燃機関１から排出された
排気ガスの空燃比λに応じた空燃比信号を出力するＡ／
Ｆセンサ２６と、前記三元触媒１３の下流側に設けら
れ、三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λがリッ
チかリーンかを検出するＯ2 センサ２７と、前記Ｏ2 セ
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２とリッチ側許容値ＶRL及び
リーン側許容値ＶLLとをリッチ滞在時間ＴARまたはリー
ン滞在時間ＴAL継続して比較して、三元触媒１３がリッ
チ側またはリーン側に飽和状態にあるか否かを判定する
とともに（ステップＳ４０１、ステップＳ４０３、ステ
ップＳ４０６及びステップＳ４１５）、前記三元触媒１
３の飽和吸着量を算出し、三元触媒１３が飽和状態でな
いときに、目標空燃比λTGを理論空燃比λ=1に設定し
（ステップＳ４０５）、三元触媒１３が飽和状態である
ときには、前記飽和吸着量に基づいて有害成分をパージ
すべく、目標空燃比λTGをリーン目標値λTGL にリーン
時間ＴFLだけ継続して、または目標空燃比λTGをリッチ
目標値λTGR にリッチ時間ＴFRだけ継続して設定し（ス
テップＳ４１０乃至ステップＳ４１２、ステップＳ４１
９乃至ステップＳ４２１）、前記Ａ／Ｆセンサ２６にて
検出された空燃比λと、前記目標空燃比λTGとの差に基
づき、内燃機関１の回転で３６０°ＣＡ毎に空燃比補正
係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップ
Ｓ１０４及びステップＳ１０５）ＣＰＵ３２とを具備し
ている。この構成は請求項３の発明の実施例に相当する
ものである。
空燃比制御装置は、内燃機関１の排気経路の三元触媒１
３の上流側に設けられ、前記内燃機関１から排出された
排気ガスの空燃比λに応じた空燃比信号を出力するＡ／
Ｆセンサ２６と、前記三元触媒１３の下流側に設けら
れ、三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λがリッ
チかリーンかを検出するＯ2 センサ２７と、前記Ｏ2 セ
ンサ２７の出力電圧ＶＯＸ２とリッチ側許容値ＶRL及び
リーン側許容値ＶLLとをリッチ滞在時間ＴARまたはリー
ン滞在時間ＴAL継続して比較して、三元触媒１３がリッ
チ側またはリーン側に飽和状態にあるか否かを判定する
とともに（ステップＳ４０１、ステップＳ４０３、ステ
ップＳ４０６及びステップＳ４１５）、前記三元触媒１
３の飽和吸着量を算出し、三元触媒１３が飽和状態でな
いときに、目標空燃比λTGを理論空燃比λ=1に設定し
（ステップＳ４０５）、三元触媒１３が飽和状態である
ときには、前記飽和吸着量に基づいて有害成分をパージ
すべく、目標空燃比λTGをリーン目標値λTGL にリーン
時間ＴFLだけ継続して、または目標空燃比λTGをリッチ
目標値λTGR にリッチ時間ＴFRだけ継続して設定し（ス
テップＳ４１０乃至ステップＳ４１２、ステップＳ４１
９乃至ステップＳ４２１）、前記Ａ／Ｆセンサ２６にて
検出された空燃比λと、前記目標空燃比λTGとの差に基
づき、内燃機関１の回転で３６０°ＣＡ毎に空燃比補正
係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップ
Ｓ１０４及びステップＳ１０５）ＣＰＵ３２とを具備し
ている。この構成は請求項３の発明の実施例に相当する
ものである。
【０１０８】したがって、ＣＯＵ３２はステップＳ１０
４及びステップＳ１０５で３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出して
いるため、ステップＳ４１０乃至ステップＳ４１２、ス
テップＳ４１９乃至ステップＳ４２１でリーン目標値λ
TGL またはリッチ目標値λTGR に設定された目標空燃比
λTGは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡ
Ｕに反映され、空燃比λの乱れに対して極めて良好な応
答性で燃料噴射量ＴＡＵを制御することができる。ま
た、三元触媒１３が飽和状態に至ったときには、三元触
媒１３の飽和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分を一
度にパージするため、その後の三元触媒１３下流側の空
燃比λの大きな乱れを確実に抑制することができる。
４及びステップＳ１０５で３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵを算出して
いるため、ステップＳ４１０乃至ステップＳ４１２、ス
テップＳ４１９乃至ステップＳ４２１でリーン目標値λ
TGL またはリッチ目標値λTGR に設定された目標空燃比
λTGは直ちに空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡ
Ｕに反映され、空燃比λの乱れに対して極めて良好な応
答性で燃料噴射量ＴＡＵを制御することができる。ま
た、三元触媒１３が飽和状態に至ったときには、三元触
媒１３の飽和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分を一
度にパージするため、その後の三元触媒１３下流側の空
燃比λの大きな乱れを確実に抑制することができる。
【０１０９】故に、空燃比λが乱れたときの補正の遅れ
を回避して、飽和状態に至った三元触媒１３の吸着能力
を速やかに回復させることができ、よって、有害成分の
大気中への排出を未然に防止することができる。
を回避して、飽和状態に至った三元触媒１３の吸着能力
を速やかに回復させることができ、よって、有害成分の
大気中への排出を未然に防止することができる。
【０１１０】ところで、上記第一実施例及び第二実施例
では、反転スキップ制御処理やパージ制御処理で算出し
た目標空燃比λTGをそのまま空燃比補正係数ＦＡＦの設
定に用いたが、例えば、特開平３−１８５２４４号公報
に記載された空燃比制御装置のように、算出した値を中
心として目標空燃比λTGを周期的に変動させる所謂ディ
ザ制御を実行してもよい。
では、反転スキップ制御処理やパージ制御処理で算出し
た目標空燃比λTGをそのまま空燃比補正係数ＦＡＦの設
定に用いたが、例えば、特開平３−１８５２４４号公報
に記載された空燃比制御装置のように、算出した値を中
心として目標空燃比λTGを周期的に変動させる所謂ディ
ザ制御を実行してもよい。
【０１１１】また、上記第一実施例では、目標空燃比λ
TGがスキップ的に補正するためのリーンスキップ量Δλ
LH及びリッチスキップ量ΔλRHを固定値としたが、例え
ば、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを空燃比λ
に換算した値に応じて増減してもよい。なお、この場合
には出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1時の出力電
圧に近いほど、目標空燃比λTGを僅かに補正するだけで
良いことから、リーンスキップ量ΔλLHやリッチスキッ
プ量ΔλRHとして小さな値を設定することになる。
TGがスキップ的に補正するためのリーンスキップ量Δλ
LH及びリッチスキップ量ΔλRHを固定値としたが、例え
ば、Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２ＡＶを空燃比λ
に換算した値に応じて増減してもよい。なお、この場合
には出力電圧ＶＯＸ２ＡＶが理論空燃比λ=1時の出力電
圧に近いほど、目標空燃比λTGを僅かに補正するだけで
良いことから、リーンスキップ量ΔλLHやリッチスキッ
プ量ΔλRHとして小さな値を設定することになる。
【０１１２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明の内燃機
関の空燃比制御装置は、噴射量算出手段が所定の更新速
度で噴射量を算出しているため、目標空燃比設定手段に
て設定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空
燃比の乱れに対して良好な応答性で噴射量を制御するこ
とができ、また、触媒が飽和状態になったときには、ス
キップ量にて目標空燃比がスキップ的に補正されるた
め、触媒に吸着された有害成分が速やかにパージされ、
その後の触媒下流側の空燃比の大きな乱れを確実に抑制
できる。その結果、空燃比が乱れたときの補正の遅れを
回避して、飽和状態に至った触媒の吸着能力を速やかに
回復させることができ、よって、有害成分の大気中への
排出を未然に防止することができる。
関の空燃比制御装置は、噴射量算出手段が所定の更新速
度で噴射量を算出しているため、目標空燃比設定手段に
て設定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空
燃比の乱れに対して良好な応答性で噴射量を制御するこ
とができ、また、触媒が飽和状態になったときには、ス
キップ量にて目標空燃比がスキップ的に補正されるた
め、触媒に吸着された有害成分が速やかにパージされ、
その後の触媒下流側の空燃比の大きな乱れを確実に抑制
できる。その結果、空燃比が乱れたときの補正の遅れを
回避して、飽和状態に至った触媒の吸着能力を速やかに
回復させることができ、よって、有害成分の大気中への
排出を未然に防止することができる。
【０１１３】請求項２の発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、触媒が飽和状態でないときには、空燃比の変動方
向と反対側に目標空燃比が設定されて漸次増大するた
め、空燃比の乱れによって触媒が飽和状態に至る可能性
が減少し、前記した有害成分の排出を一層確実に防止す
ることができる。
置は、触媒が飽和状態でないときには、空燃比の変動方
向と反対側に目標空燃比が設定されて漸次増大するた
め、空燃比の乱れによって触媒が飽和状態に至る可能性
が減少し、前記した有害成分の排出を一層確実に防止す
ることができる。
【０１１４】請求項３の発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、噴射量算出手段が所定の更新速度で噴射量を算出
しているため、目標空燃比設定手段にて設定された目標
空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比の乱れに対し
て良好な応答性で噴射量を制御することができ、また、
触媒が飽和状態になったときには、その時点の触媒の飽
和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分が一度にパージ
されるため、その後の触媒下流側の空燃比の大きな乱れ
を確実に抑制できる。その結果、空燃比が乱れたときの
補正の遅れを回避して、飽和状態に至った触媒の吸着能
力を速やかに回復させることができ、よって、有害成分
の大気中への排出を未然に防止することができる。
置は、噴射量算出手段が所定の更新速度で噴射量を算出
しているため、目標空燃比設定手段にて設定された目標
空燃比は直ちに噴射量に反映され、空燃比の乱れに対し
て良好な応答性で噴射量を制御することができ、また、
触媒が飽和状態になったときには、その時点の触媒の飽
和吸着量に基づき、ほぼ全ての有害成分が一度にパージ
されるため、その後の触媒下流側の空燃比の大きな乱れ
を確実に抑制できる。その結果、空燃比が乱れたときの
補正の遅れを回避して、飽和状態に至った触媒の吸着能
力を速やかに回復させることができ、よって、有害成分
の大気中への排出を未然に防止することができる。
【図１】図１は本発明の第一実施例の内容を概念的に示
したクレーム対応図である。
したクレーム対応図である。
【図２】図２は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器の概
略構成図である。
燃比制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器の概
略構成図である。
【図３】図３は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置における空燃比制御システムの原理を説明
するためのブロック図である。
燃比制御装置における空燃比制御システムの原理を説明
するためのブロック図である。
【図４】図４は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＣＰＵが実行する燃料噴射量算出ルーチ
ンを示すフローチャートである。
燃比制御装置のＣＰＵが実行する燃料噴射量算出ルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図５】図５は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＣＰＵが実行するＯ2 センサ電圧平均化
ルーチンを示すフローチャートである。
燃比制御装置のＣＰＵが実行するＯ2 センサ電圧平均化
ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＯ2 センサの出力電圧のサンプリング状
況の図１０の詳細Ａを示すタイムチャートである。
燃比制御装置のＯ2 センサの出力電圧のサンプリング状
況の図１０の詳細Ａを示すタイムチャートである。
【図７】図７は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
【図８】図８は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
【図９】図９は本発明の第一実施例である内燃機関の空
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御ルー
チンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は本発明の第一実施例である内燃機関
の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時におけるＯ2 セ
ンサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートで
ある。
の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時におけるＯ2 セ
ンサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートで
ある。
【図１１】図１１は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和スキップ制御
ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時におけるＯ2 セ
ンサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートで
ある。
の空燃比制御装置の飽和スキップ制御時におけるＯ2 セ
ンサの出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートで
ある。
【図１５】図１５は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置の空燃比から物質濃度を算出するため
のＲＡＭに格納されたマップを示す説明図である。
の空燃比制御装置の空燃比から物質濃度を算出するため
のＲＡＭに格納されたマップを示す説明図である。
【図１６】図１６は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する学習開始判定ルー
チンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する学習開始判定ルー
チンを示すフローチャートである。
【図１７】図１７は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行するＡ／Ｆ変動制御ル
ーチンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行するＡ／Ｆ変動制御ル
ーチンを示すフローチャートである。
【図１８】図１８は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和判定ルーチン
を示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する飽和判定ルーチン
を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する吸着量算出ルーチ
ンを示すフローチャートである。
の空燃比制御装置のＣＰＵが実行する吸着量算出ルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図２０】図２０は本発明の第二実施例である内燃機関
の空燃比制御装置の吸着量学習時におけるＯ2 センサの
出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートである。
の空燃比制御装置の吸着量学習時におけるＯ2 センサの
出力電圧及び目標空燃比を示すタイムチャートである。
【図２１】図２１は従来の内燃機関の空燃比制御装置の
空燃比制御時における空燃比補正係数及び下流側Ｏ2 セ
ンサの出力電圧を示すタイムチャートである。
空燃比制御時における空燃比補正係数及び下流側Ｏ2 セ
ンサの出力電圧を示すタイムチャートである。
【図２２】図２２は従来の別の内燃機関の空燃比制御装
置の空燃比制御時におけるＯ2 センサの出力電圧及び目
標空燃比を示すタイムチャートである。
置の空燃比制御時におけるＯ2 センサの出力電圧及び目
標空燃比を示すタイムチャートである。
Ｍ１ 内燃機関 Ｍ２ 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 飽和判定手段 Ｍ６ 目標空燃比設定手段 Ｍ７ 燃料噴射弁 Ｍ８ 噴射量算出手段 １ 内燃機関 ７ 燃料噴射弁 １３ 三元触媒 ２６ Ａ／Ｆセンサ ２７ Ｏ2 センサ ３２ ＣＰＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−185244（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−290036（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−17746（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−238147（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/14 310
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設
けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比
を検出する上流側空燃比検出手段と、 前記触媒の下流側に設けられ、触媒を通過した排気ガス
の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、 前記下流側空燃比検出手段にて検出された空燃比に基づ
いて、前記触媒の飽和状態及び飽和方向を判定する飽和
判定手段と、 前記飽和判定手段にて触媒が飽和状態であると判定され
たときに、飽和方向に対して反対側に予め設定されたス
キップ量にて目標空燃比をスキップ的に補正する目標空
燃比設定手段と、 前記上流側空燃比検出手段にて検出された空燃比と、前
記目標空燃比設定手段にて設定された目標空燃比との差
に基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量を算出
する噴射量算出手段とを具備することを特徴とする内燃
機関の空燃比制御装置。 - 【請求項２】 前記目標空燃比設定手段は、飽和判定手
段にて触媒の飽和状態が判定されたときに、飽和方向の
反対側に予め設定されたスキップ量にて目標空燃比をス
キップ的に補正し、触媒の飽和状態が判定されないとき
に、前記下流側空燃比検出手段にて検出された空燃比の
変動方向に対して反対側に目標空燃比を設定して漸次増
大させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
空燃比制御装置。 - 【請求項３】 内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設
けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比
を検出する上流側空燃比検出手段と、 前記触媒の下流側に設けられ、触媒を通過した排気ガス
の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、 前記下流側空燃比検出手段にて検出された空燃比に基づ
いて、前記触媒の飽和状態及び飽和方向を判定する飽和
判定手段と、 前記触媒の飽和吸着量を算出する吸着量算出手段と、 前記飽和判定手段にて触媒が飽和状態でないと判定され
たときに、目標空燃比を理論空燃比に設定し、触媒が飽
和状態であると判定されたときに、前記吸着量算出手段
にて算出された触媒の飽和吸着量に対応する目標値及び
補正時間に基づいて、目標空燃比を目標値に補正時間だ
け継続して設定する目標空燃比設定手段と、 前記上流側空燃比検出手段にて検出された空燃比と、前
記目標空燃比設定手段にて設定された目標空燃比との差
に基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量を算出
する噴射量算出手段とを具備することを特徴とする内燃
機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17722792A JP3161049B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US08/085,378 US5487270A (en) | 1992-07-03 | 1993-07-02 | Air-fuel ratio control system for internal combustion engine |
| DE4322361A DE4322361B4 (de) | 1992-07-03 | 1993-07-05 | Steuersystem zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17722792A JP3161049B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617687A JPH0617687A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3161049B2 true JP3161049B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=16027379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17722792A Expired - Lifetime JP3161049B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161049B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3745308B2 (ja) * | 2002-05-07 | 2006-02-15 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE10246505A1 (de) * | 2002-10-05 | 2004-04-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie die Brennkraftmaschine selbst |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP17722792A patent/JP3161049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617687A (ja) | 1994-01-25 |
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