JP3334138B2 - 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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- JP3334138B2 JP3334138B2 JP11287091A JP11287091A JP3334138B2 JP 3334138 B2 JP3334138 B2 JP 3334138B2 JP 11287091 A JP11287091 A JP 11287091A JP 11287091 A JP11287091 A JP 11287091A JP 3334138 B2 JP3334138 B2 JP 3334138B2
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は触媒コンバータの上流側
および下流側に空燃比センサ（本明細書では、酸素濃度
センサ（Ｏ2 センサ))を設け、上流側のＯ2 センサによ
る空燃比フィードバック制御に加えて下流側のＯ2 セン
サによる空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空
燃比制御装置に関する。
および下流側に空燃比センサ（本明細書では、酸素濃度
センサ（Ｏ2 センサ))を設け、上流側のＯ2 センサによ
る空燃比フィードバック制御に加えて下流側のＯ2 セン
サによる空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空
燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単なる空燃比フィードバック制御（シン
グルＯ2 センサシステム）では、酸素濃度を検出するＯ
2 センサをできるだけ燃焼室に近い排気系の個所、すな
わち触媒コンバータより上流である排気マニホールドの
集合部分に設けているが、Ｏ2 センサの出力特性のばら
つきのために空燃比の制御精度の改善に支障が生じてい
る。かかるＯ2 センサの出力特性のばらつきおよび燃料
噴射弁等の部品のばらつき、経時あるいは経年的変化を
補償するために、触媒コンバータの下流に第２のＯ2 セ
ンサを設け、上流側Ｏ2 センサによる空燃比フィードバ
ック制御に加えて下流側Ｏ2 センサによる空燃比フィー
ドバック制御を行うダブルＯ2 センサシステムが既に提
案されている（参照：特開昭61−234241号公報) 。この
ダブルＯ2 センサシステムでは、触媒コンバータの下流
側に設けられたＯ2 センサは、下流側Ｏ2 センサに比較
して、低い応答速度を有するものの、次の理由により出
力特性のばらつきが小さいという利点を有している。
グルＯ2 センサシステム）では、酸素濃度を検出するＯ
2 センサをできるだけ燃焼室に近い排気系の個所、すな
わち触媒コンバータより上流である排気マニホールドの
集合部分に設けているが、Ｏ2 センサの出力特性のばら
つきのために空燃比の制御精度の改善に支障が生じてい
る。かかるＯ2 センサの出力特性のばらつきおよび燃料
噴射弁等の部品のばらつき、経時あるいは経年的変化を
補償するために、触媒コンバータの下流に第２のＯ2 セ
ンサを設け、上流側Ｏ2 センサによる空燃比フィードバ
ック制御に加えて下流側Ｏ2 センサによる空燃比フィー
ドバック制御を行うダブルＯ2 センサシステムが既に提
案されている（参照：特開昭61−234241号公報) 。この
ダブルＯ2 センサシステムでは、触媒コンバータの下流
側に設けられたＯ2 センサは、下流側Ｏ2 センサに比較
して、低い応答速度を有するものの、次の理由により出
力特性のばらつきが小さいという利点を有している。
【０００３】（１）触媒コンバータの下流では、排気温
が低いので熱的影響が少ない。 （２）触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側Ｏ2 センサの被毒量は少な
い。 （３）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。
が低いので熱的影響が少ない。 （２）触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側Ｏ2 センサの被毒量は少な
い。 （３）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。
【０００４】したがって、上述のごとく、２つのＯ2 セ
ンサの出力にもとづく空燃比フィードバック制御（ダブ
ルＯ2 センサシステム）により、上流側Ｏ2 センサの出
力特性のばらつきを下流側Ｏ2 センサにより吸収でき
る。実際に、図11に示すように、シングルＯ2 センサシ
ステムでは、Ｏ2 センサ出力特性が悪化した場合には、
排気エミッション特性に直接影響するのに対し、ダブル
Ｏ2 センサシステムでは、上流側Ｏ2 センサの出力特性
が悪化しても、排気エミッション特性は悪化しない。つ
まり、ダブルＯ2 センサシステムにおいては、下流側Ｏ
2 センサが安定な出力特性を維持している限り、良好の
排気エミッションが保証される。
ンサの出力にもとづく空燃比フィードバック制御（ダブ
ルＯ2 センサシステム）により、上流側Ｏ2 センサの出
力特性のばらつきを下流側Ｏ2 センサにより吸収でき
る。実際に、図11に示すように、シングルＯ2 センサシ
ステムでは、Ｏ2 センサ出力特性が悪化した場合には、
排気エミッション特性に直接影響するのに対し、ダブル
Ｏ2 センサシステムでは、上流側Ｏ2 センサの出力特性
が悪化しても、排気エミッション特性は悪化しない。つ
まり、ダブルＯ2 センサシステムにおいては、下流側Ｏ
2 センサが安定な出力特性を維持している限り、良好の
排気エミッションが保証される。
【０００５】上述のダブルＯ2 センサシステム（特開昭
61−234241号公報）においては、下流側Ｏ2 センサの出
力に応じて空燃比フィードバック制御定数としてのスキ
ップ量ＲＳＲ（ＲＳＬ）を一定の更新速度ΔＲＳ（ΔＲ
Ｓ′）で更新し、上流側Ｏ2 センサの出力に応じて上記
スキップ量を用いて空燃比補正係数ＦＡＦを演算し、こ
の空燃比補正係数ＦＡＦに応じて機関の空燃比を調整し
ている。
61−234241号公報）においては、下流側Ｏ2 センサの出
力に応じて空燃比フィードバック制御定数としてのスキ
ップ量ＲＳＲ（ＲＳＬ）を一定の更新速度ΔＲＳ（ΔＲ
Ｓ′）で更新し、上流側Ｏ2 センサの出力に応じて上記
スキップ量を用いて空燃比補正係数ＦＡＦを演算し、こ
の空燃比補正係数ＦＡＦに応じて機関の空燃比を調整し
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにスキップ量ＲＳＲ（ＲＳＬ）を常時一定の更新速度
でもって更新するようにすると問題を生ずる。即ち、三
元触媒は空燃比が理論空燃比のときに排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを良好に浄化する機能を有す
る。更に、三元触媒は酸素を貯蔵する機能、いわゆるＯ
2 ストレージ機能を有し、このＯ 2 ストレージ機能によ
って空燃比が多少理論空燃比からずれたとしても排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘが良好に浄化され
る。即ち、空燃比がわずかばかりリーンになると三元触
媒においてＮＯｘから酸素が奪われ、この酸素が三元触
媒に貯蔵される。その結果、ＮＯｘが浄化されることに
なる。これに対して空燃比がわずかばかりリッチになる
と三元触媒に貯蔵されている酸素が未燃ＨＣ，ＣＯを酸
化するために使用され、その結果未燃ＨＣ，ＣＯが浄化
されることになる。
うにスキップ量ＲＳＲ（ＲＳＬ）を常時一定の更新速度
でもって更新するようにすると問題を生ずる。即ち、三
元触媒は空燃比が理論空燃比のときに排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを良好に浄化する機能を有す
る。更に、三元触媒は酸素を貯蔵する機能、いわゆるＯ
2 ストレージ機能を有し、このＯ 2 ストレージ機能によ
って空燃比が多少理論空燃比からずれたとしても排気ガ
ス中の未燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘが良好に浄化され
る。即ち、空燃比がわずかばかりリーンになると三元触
媒においてＮＯｘから酸素が奪われ、この酸素が三元触
媒に貯蔵される。その結果、ＮＯｘが浄化されることに
なる。これに対して空燃比がわずかばかりリッチになる
と三元触媒に貯蔵されている酸素が未燃ＨＣ，ＣＯを酸
化するために使用され、その結果未燃ＨＣ，ＣＯが浄化
されることになる。
【０００７】このように三元触媒のＯ 2 ストレージ機能
によって空燃比が理論空燃比から多少ずれたとしても未
燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができる。こ
の場合、三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いほど理論
空燃比に対する空燃比のずれ量が大きくても未燃ＨＣ，
ＣＯおよびＮＯｘが浄化される。図２および図３におい
てＷ１は三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いときに未
燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化しうる空燃比範囲を示
している。一方、三元触媒が劣化すると三元触媒のＯ 2
ストレージ能力が低下し、その結果未燃ＨＣ，ＣＯおよ
びＮＯｘを浄化しうる空燃比範囲は狹くなる。図２およ
び図３においてＷ２はこのときの空燃比範囲を示してい
る。
によって空燃比が理論空燃比から多少ずれたとしても未
燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができる。こ
の場合、三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いほど理論
空燃比に対する空燃比のずれ量が大きくても未燃ＨＣ，
ＣＯおよびＮＯｘが浄化される。図２および図３におい
てＷ１は三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いときに未
燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化しうる空燃比範囲を示
している。一方、三元触媒が劣化すると三元触媒のＯ 2
ストレージ能力が低下し、その結果未燃ＨＣ，ＣＯおよ
びＮＯｘを浄化しうる空燃比範囲は狹くなる。図２およ
び図３においてＷ２はこのときの空燃比範囲を示してい
る。
【０００８】ところで前述したように従来より空燃比フ
ィードバック補正係数の制御定数であるスキップ量ＲＳ
Ｒは常時一定の更新速度でもって更新されている。この
更新速度は良好な応答性が得られるように比較的速い速
度に設定されている。図２の実線は三元触媒のＯ 2 スト
レージ能力が高いときを示しており、このときには空燃
比が空燃比範囲Ｗ１よりもリッチ側になったときにスキ
ップ量ＲＳＲが低下せしめられる。スキップ量ＲＳＲが
低下せしめられると空燃比は次第とリーン側になり、空
燃比が空燃比範囲Ｗ１よりもリーン側になると今度はス
キップ量ＲＳＲが増大せしめられる。 一方、図３の実線
は三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が低くなったときを示
しており、このときには空燃比が空燃比範囲Ｗ２よりも
リッチ側になったときにスキップ量ＲＳＲが低下せしめ
られる。スキップ量ＲＳＲが低下せしめられると空燃比
は次第とリーン側になり、空燃比が空燃比範囲Ｗ２より
もリーン側になると今度はスキップ量ＲＳＲが増大せし
められる。
ィードバック補正係数の制御定数であるスキップ量ＲＳ
Ｒは常時一定の更新速度でもって更新されている。この
更新速度は良好な応答性が得られるように比較的速い速
度に設定されている。図２の実線は三元触媒のＯ 2 スト
レージ能力が高いときを示しており、このときには空燃
比が空燃比範囲Ｗ１よりもリッチ側になったときにスキ
ップ量ＲＳＲが低下せしめられる。スキップ量ＲＳＲが
低下せしめられると空燃比は次第とリーン側になり、空
燃比が空燃比範囲Ｗ１よりもリーン側になると今度はス
キップ量ＲＳＲが増大せしめられる。 一方、図３の実線
は三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が低くなったときを示
しており、このときには空燃比が空燃比範囲Ｗ２よりも
リッチ側になったときにスキップ量ＲＳＲが低下せしめ
られる。スキップ量ＲＳＲが低下せしめられると空燃比
は次第とリーン側になり、空燃比が空燃比範囲Ｗ２より
もリーン側になると今度はスキップ量ＲＳＲが増大せし
められる。
【０００９】このように空燃比が空燃比範囲Ｗ１又はＷ
２を越えると空燃比はリーン側に戻される。ところで空
燃比が空燃比範囲Ｗ１又はＷ２を越えたときのリッチの
程度は図３の場合に比べて図２の場合のほうがはるかに
高く、従って空燃比が空燃比範囲Ｗ１又はＷ２を越えた
ときに図３の場合に比べて図２の場合の方がはるかに多
量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されることになる。即ち、ス
キップ量ＲＳＲを常時一定の更新速度でもって更新する
と三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いときに多量の未
燃ＨＣ，ＣＯが排出され、同時に排気異臭が発生すると
いう問題を生ずる。
２を越えると空燃比はリーン側に戻される。ところで空
燃比が空燃比範囲Ｗ１又はＷ２を越えたときのリッチの
程度は図３の場合に比べて図２の場合のほうがはるかに
高く、従って空燃比が空燃比範囲Ｗ１又はＷ２を越えた
ときに図３の場合に比べて図２の場合の方がはるかに多
量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されることになる。即ち、ス
キップ量ＲＳＲを常時一定の更新速度でもって更新する
と三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いときに多量の未
燃ＨＣ，ＣＯが排出され、同時に排気異臭が発生すると
いう問題を生ずる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するた
めに本発明では図１の発明の構成図に示されるように、
機関排気通路内に設けられた、Ｏ 2 ストレージ機能を有
する三元触媒と、 三元触媒の上流側の機関排気通路に設
けられ、機関の空燃比を検出する上流側空燃比センサ
と、 三元触媒の下流側の機関排気通路に設けられ、機関
の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 上流側空燃
比センサにより検出された空燃比が理論空燃比となるよ
うに空燃比フィードバック補正係数を制御する制御手段
と、 下流側空燃比センサにより検出された空燃比が理論
空燃比となるように空燃比フィードバック補正係数の制
御定数を予め定められた更新速度でもって更新する更新
手段と、 空燃比フィードバック補正係数によって燃料噴
射量を調整する噴射量調整手段と、 三元触媒の劣化度を
判別する触媒劣化度判別手段と、 三元触媒の劣化度が小
さいときには三元触媒の劣化度が大きいときに比べて更
新速度を遅くする更新速度演算手段と、 を具備してい
る。
めに本発明では図１の発明の構成図に示されるように、
機関排気通路内に設けられた、Ｏ 2 ストレージ機能を有
する三元触媒と、 三元触媒の上流側の機関排気通路に設
けられ、機関の空燃比を検出する上流側空燃比センサ
と、 三元触媒の下流側の機関排気通路に設けられ、機関
の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 上流側空燃
比センサにより検出された空燃比が理論空燃比となるよ
うに空燃比フィードバック補正係数を制御する制御手段
と、 下流側空燃比センサにより検出された空燃比が理論
空燃比となるように空燃比フィードバック補正係数の制
御定数を予め定められた更新速度でもって更新する更新
手段と、 空燃比フィードバック補正係数によって燃料噴
射量を調整する噴射量調整手段と、 三元触媒の劣化度を
判別する触媒劣化度判別手段と、 三元触媒の劣化度が小
さいときには三元触媒の劣化度が大きいときに比べて更
新速度を遅くする更新速度演算手段と、 を具備してい
る。
【００１１】
【作用】
三元触媒の劣化度が小さいときにはフィードバ
ック補正係数の制御定数、例えばスキップ量ＲＳＲの更
新速度が図２の破線で示されるように遅くされる。図２
において実線で示されるようにスキップ量ＲＳＲの更新
速度が早い場合には空燃比が空燃比範囲Ｗ１を越えた
後、更にリッチになった後に空燃比がリーン側に向けて
戻される。このように空燃比が空燃比範囲Ｗ１の上限よ
りも更にリッチ側となり、しかも空燃比が空燃比範囲Ｗ
１の上限よりもリッチになっている時間が長いために多
量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、排気悪臭が発生する。
これに対して図２において破線で示されるようにスキッ
プ量ＲＳＲの更新速度が遅くされると空燃比が空燃比範
囲Ｗ１の上限を越えて更にリッチにはならない。従って
多量の未燃ＨＣ，ＣＯの排出が抑制されると共に排気悪
臭の発生を抑制することができる。
ック補正係数の制御定数、例えばスキップ量ＲＳＲの更
新速度が図２の破線で示されるように遅くされる。図２
において実線で示されるようにスキップ量ＲＳＲの更新
速度が早い場合には空燃比が空燃比範囲Ｗ１を越えた
後、更にリッチになった後に空燃比がリーン側に向けて
戻される。このように空燃比が空燃比範囲Ｗ１の上限よ
りも更にリッチ側となり、しかも空燃比が空燃比範囲Ｗ
１の上限よりもリッチになっている時間が長いために多
量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、排気悪臭が発生する。
これに対して図２において破線で示されるようにスキッ
プ量ＲＳＲの更新速度が遅くされると空燃比が空燃比範
囲Ｗ１の上限を越えて更にリッチにはならない。従って
多量の未燃ＨＣ，ＣＯの排出が抑制されると共に排気悪
臭の発生を抑制することができる。
【００１２】
【実施例】図４は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装
置の一実施例を示す全体概略図である。図４において、
機関本体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設け
られている。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計
測するものであって、たとえばポテンショメータを内蔵
して吸入空気量に比例したアナログ電圧の出力信号を発
生する。この出力信号は制御回路10のマルチプレクサ内
蔵Ａ／Ｄ変換器101に提供されている。ディストリビュ
ータ４には、その軸がたとえばクランク角に換算して 7
20°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク
角センサ５およびクランク角に換算して30°毎に基準位
置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ６が設
けられている。これらクランク角センサ５，６のパルス
信号は制御回路10の入出力インターフェイス102 に供給
され、このうちクランク角センサ６の出力はCPU103の割
込み端子に供給される。
置の一実施例を示す全体概略図である。図４において、
機関本体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設け
られている。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計
測するものであって、たとえばポテンショメータを内蔵
して吸入空気量に比例したアナログ電圧の出力信号を発
生する。この出力信号は制御回路10のマルチプレクサ内
蔵Ａ／Ｄ変換器101に提供されている。ディストリビュ
ータ４には、その軸がたとえばクランク角に換算して 7
20°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク
角センサ５およびクランク角に換算して30°毎に基準位
置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ６が設
けられている。これらクランク角センサ５，６のパルス
信号は制御回路10の入出力インターフェイス102 に供給
され、このうちクランク角センサ６の出力はCPU103の割
込み端子に供給される。
【００１３】さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供
給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴
射弁７が設けられている。また、機関本体１のシリンダ
ブロックのウォータジャケット８には、冷却水の温度を
検出するための水温センサ９が設けられている。水温セ
ンサ９は冷却水の温度ＴＨＷに応じたアナログ電圧の電
気信号を発生する。この出力もＡ／Ｄ変換器101 に供給
されている。
給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴
射弁７が設けられている。また、機関本体１のシリンダ
ブロックのウォータジャケット８には、冷却水の温度を
検出するための水温センサ９が設けられている。水温セ
ンサ９は冷却水の温度ＴＨＷに応じたアナログ電圧の電
気信号を発生する。この出力もＡ／Ｄ変換器101 に供給
されている。
【００１４】排気マニホールド11より下流の排気系に
は、排気ガス中の３つの有毒成分HC,CO, NOx を同時に
浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータ12が設けら
れている。排気マニホールド11には、すなわち触媒コン
バータ12の上流側には第１のＯ2センサ13が設けられ、
触媒コンバータ12の下流側の排気管14には第２のＯ2 セ
ンサ15が設けられている。Ｏ2 センサ13, 15は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じた電気信号を発生する。すなわ
ち、Ｏ2 センサ13, 15は空燃比が理論空燃比に対してリ
ーン側かリッチ側かに応じて、異なる出力電圧を制御回
路10のＡ／Ｄ変換器101 の出力に発生させる。
は、排気ガス中の３つの有毒成分HC,CO, NOx を同時に
浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータ12が設けら
れている。排気マニホールド11には、すなわち触媒コン
バータ12の上流側には第１のＯ2センサ13が設けられ、
触媒コンバータ12の下流側の排気管14には第２のＯ2 セ
ンサ15が設けられている。Ｏ2 センサ13, 15は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じた電気信号を発生する。すなわ
ち、Ｏ2 センサ13, 15は空燃比が理論空燃比に対してリ
ーン側かリッチ側かに応じて、異なる出力電圧を制御回
路10のＡ／Ｄ変換器101 の出力に発生させる。
【００１５】制御回路10は、たとえばマイクロコンピュ
ータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器101 、入出力インタ
ーフェイス102 、CPU103の外に、ROM104,RAM105 、バッ
クアップRAM106、クロック発生回路 107等が設けられて
いる。また、吸気通路２のスロットル弁16には、スロッ
トル弁16が全閉か否かを示す信号ＬＬを発生するアイド
ルスイッチ17が設けられている。このアイドル状態出力
信号ＬＬは制御回路10の入出力インターフェイス102 に
供給される。
ータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器101 、入出力インタ
ーフェイス102 、CPU103の外に、ROM104,RAM105 、バッ
クアップRAM106、クロック発生回路 107等が設けられて
いる。また、吸気通路２のスロットル弁16には、スロッ
トル弁16が全閉か否かを示す信号ＬＬを発生するアイド
ルスイッチ17が設けられている。このアイドル状態出力
信号ＬＬは制御回路10の入出力インターフェイス102 に
供給される。
【００１６】18は２次空気導入制御弁であって、減速時
あるいはアイドル時に２次空気を排気管11に供給してH
C, COエミッションを低減するためのものである。さら
に、制御回路10において、ダウンカウンタ108 、フリッ
プフロップ109 、および駆動回路110 は燃料噴射弁７を
制御するためのものである。すなわち、後述のルーチン
において、燃料噴射量ＴＡＵが演算されると、燃料噴射
量ＴＡＵがダウンカウンタ108 にプリセットされると共
にフリップフロップ109 もセットされる。この結果、駆
動回路110 が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダ
ウンカウンタ108 がクロック信号（図示せず）を計数し
て最後にそのボローアウト端子が“１”レベルとなった
ときに、フリップフロップ109 がセットされて駆動回路
110 は燃料噴射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の
燃料噴射量ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従っ
て、燃料噴射量ＴＡＵに応じた量の燃料が機関本体１の
燃焼室に送り込まれることになる。
あるいはアイドル時に２次空気を排気管11に供給してH
C, COエミッションを低減するためのものである。さら
に、制御回路10において、ダウンカウンタ108 、フリッ
プフロップ109 、および駆動回路110 は燃料噴射弁７を
制御するためのものである。すなわち、後述のルーチン
において、燃料噴射量ＴＡＵが演算されると、燃料噴射
量ＴＡＵがダウンカウンタ108 にプリセットされると共
にフリップフロップ109 もセットされる。この結果、駆
動回路110 が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダ
ウンカウンタ108 がクロック信号（図示せず）を計数し
て最後にそのボローアウト端子が“１”レベルとなった
ときに、フリップフロップ109 がセットされて駆動回路
110 は燃料噴射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の
燃料噴射量ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従っ
て、燃料噴射量ＴＡＵに応じた量の燃料が機関本体１の
燃焼室に送り込まれることになる。
【００１７】なお、CPU103の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換
器101 のＡ／Ｄ変換終了後、入出力インターフェイス10
2 がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、等
である。エアフローセンサ３の吸入空気量データＱおよ
び冷却水温データＴＨＷは所定時間もしくは所定クラン
ク角毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取込ま
れてRAM105の所定領域に格納される。つまり、RAM105に
おけるデータＱおよびＴＨＷは所定時間毎に更新されて
いる。また、回転速度データＮe はクランク角センサ６
の30°ＣＡ毎の割込みによって演算されてRAM105の所定
領域に格納される。
器101 のＡ／Ｄ変換終了後、入出力インターフェイス10
2 がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、等
である。エアフローセンサ３の吸入空気量データＱおよ
び冷却水温データＴＨＷは所定時間もしくは所定クラン
ク角毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取込ま
れてRAM105の所定領域に格納される。つまり、RAM105に
おけるデータＱおよびＴＨＷは所定時間毎に更新されて
いる。また、回転速度データＮe はクランク角センサ６
の30°ＣＡ毎の割込みによって演算されてRAM105の所定
領域に格納される。
【００１８】以下、図４の制御回路の動作を説明する。
図５、図６は上流側Ｏ2 センサ13の出力にもとづいて空
燃比補正係数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバ
ック制御ルーチンであって、所定時間たとえば４ms毎に
実行される。ステップ501 では、上流側Ｏ2 センサ13に
よる空燃比の閉ループ（フィードバック）条件が成立し
ているか否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値
以下の時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パ
ワー増量中、触媒過熱防止のためのＯＴＰ増量中、上流
側Ｏ2 センサ13の出力信号が一度も反転していない時、
燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件が不成立のときには、ステップ530 に直接進む。な
お、空燃比補正係数ＦＡＦを1.０としてもよい。他方、
閉ループ条件成立の場合はステップ502 に進む。
図５、図６は上流側Ｏ2 センサ13の出力にもとづいて空
燃比補正係数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバ
ック制御ルーチンであって、所定時間たとえば４ms毎に
実行される。ステップ501 では、上流側Ｏ2 センサ13に
よる空燃比の閉ループ（フィードバック）条件が成立し
ているか否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値
以下の時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パ
ワー増量中、触媒過熱防止のためのＯＴＰ増量中、上流
側Ｏ2 センサ13の出力信号が一度も反転していない時、
燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件が不成立のときには、ステップ530 に直接進む。な
お、空燃比補正係数ＦＡＦを1.０としてもよい。他方、
閉ループ条件成立の場合はステップ502 に進む。
【００１９】ステップ502 では、上流側Ｏ2 センサ13の
出力Ｖ1 をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ503 にてＶ
1 が比較電圧ＶR1たとえば0.45Ｖ以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。リ
ーン（Ｖ1 ≦ＶR1）であれば、ステップ504 にてディレ
イカウンタCDLYが正か否かを判別し、CDLY＞０であれば
ステップ505 にてCDLYを０とし、ステップ506 に進む。
ステップ506 では、ディレイカウンタCDLYを１減算し、
ステップ507, 508にてディレイカウンタCDLYを最小値Ｔ
ＤＬでガードする。この場合、ディレイカウンタCDLYが
最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ509 にて空燃
比フラグＦ１を“０”（リーン）とする。なお、最小値
ＴＤＬは上流側Ｏ2 センサ13の出力においてリッチから
リーンへの変化があってもリッチ状態であるとの判断を
保持するためのリーン遅延状態であって、負の値で定義
される。他方、リッチ（Ｖ1 ＞ＶR1）であれば、ステッ
プ510 にてディレイカウンタCDLYが負か否かを判別し、
CDLY＜０であればステップ511 にてCDLYを０とし、ステ
ップ512 に進む。ステップ512 ではディレイカウンタCD
LYを１加算し、ステップ513, 514にてディレイカウンタ
CDLYを最大値ＴＤＲでガードする。この場合、ディレイ
カウンタCDLYが最大値ＴＤＲに到達したときにはステッ
プ515 にて空燃比フラグＦ１を“１”（リッチ）とす
る。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ2 センサ13の出力に
おいてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態
であるとの判断を保持するためのリッチ遅延状態であっ
て、正の値で定義される。
出力Ｖ1 をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ503 にてＶ
1 が比較電圧ＶR1たとえば0.45Ｖ以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。リ
ーン（Ｖ1 ≦ＶR1）であれば、ステップ504 にてディレ
イカウンタCDLYが正か否かを判別し、CDLY＞０であれば
ステップ505 にてCDLYを０とし、ステップ506 に進む。
ステップ506 では、ディレイカウンタCDLYを１減算し、
ステップ507, 508にてディレイカウンタCDLYを最小値Ｔ
ＤＬでガードする。この場合、ディレイカウンタCDLYが
最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ509 にて空燃
比フラグＦ１を“０”（リーン）とする。なお、最小値
ＴＤＬは上流側Ｏ2 センサ13の出力においてリッチから
リーンへの変化があってもリッチ状態であるとの判断を
保持するためのリーン遅延状態であって、負の値で定義
される。他方、リッチ（Ｖ1 ＞ＶR1）であれば、ステッ
プ510 にてディレイカウンタCDLYが負か否かを判別し、
CDLY＜０であればステップ511 にてCDLYを０とし、ステ
ップ512 に進む。ステップ512 ではディレイカウンタCD
LYを１加算し、ステップ513, 514にてディレイカウンタ
CDLYを最大値ＴＤＲでガードする。この場合、ディレイ
カウンタCDLYが最大値ＴＤＲに到達したときにはステッ
プ515 にて空燃比フラグＦ１を“１”（リッチ）とす
る。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ2 センサ13の出力に
おいてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態
であるとの判断を保持するためのリッチ遅延状態であっ
て、正の値で定義される。
【００２０】ステップ516 では、空燃比フラグＦ１の符
号が反転したか否かを判別する、すなわち遅延処理後の
空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転して
いれば、ステップ517 にて、空燃比フラグＦ１の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ518 にてリッチスキップ量ＲＳＲをバック
アップRAM106より読出し、FAF ← FAF＋RSR とスキップ
的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれ
ば、ステップ519 にてリーンスキップ量ＲＳＬをバック
アップRAM106より読出し、FAF ← FAF−RSL とスキップ
的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
号が反転したか否かを判別する、すなわち遅延処理後の
空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転して
いれば、ステップ517 にて、空燃比フラグＦ１の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ518 にてリッチスキップ量ＲＳＲをバック
アップRAM106より読出し、FAF ← FAF＋RSR とスキップ
的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれ
ば、ステップ519 にてリーンスキップ量ＲＳＬをバック
アップRAM106より読出し、FAF ← FAF−RSL とスキップ
的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【００２１】ステップ516 にて空燃比フラグＦ１の符号
が反転していなければ、ステップ520, 521, 522 にて積
分処理を行う。つまり、ステップ520 にて、Ｆ１＝
“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リーン）であれ
ばステップ521 にてFAF ← FAF＋KIR とし、他方、Ｆ１
＝“１”（リッチ）であればステップ522 にてFAF ← F
AF−KIL とする。ここで、積分定数KIR, KILはスキップ
量RSR, RSLに比して十分小さく設定してあり、つまり、
KIR(KIL)＜RSR(RSL)である。従って、ステップ521はリ
ーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々に増大さ
せ、ステップ522 はリッチ状態（Ｆ１＝“１”）で燃料
噴射量を徐々に減少させる。
が反転していなければ、ステップ520, 521, 522 にて積
分処理を行う。つまり、ステップ520 にて、Ｆ１＝
“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リーン）であれ
ばステップ521 にてFAF ← FAF＋KIR とし、他方、Ｆ１
＝“１”（リッチ）であればステップ522 にてFAF ← F
AF−KIL とする。ここで、積分定数KIR, KILはスキップ
量RSR, RSLに比して十分小さく設定してあり、つまり、
KIR(KIL)＜RSR(RSL)である。従って、ステップ521はリ
ーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々に増大さ
せ、ステップ522 はリッチ状態（Ｆ１＝“１”）で燃料
噴射量を徐々に減少させる。
【００２２】さらに、スキップ処理毎にスキップ523 〜
528 により上流側Ｏ2 センサ13の出力Ｖ1 の反転回数Ｃ
Ｍを計数する。すなわち、ステップ523 では、１回転当
りの吸入空気量Ｑ／Ｎが所定範囲内（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ）
にあるか否か、ステップ524では、回転速度Ｎが所定範
囲内（Ｃ＜Ｎe ＜Ｄ）か否かを判別し、ステップ525で
は、下流側空燃比フィードバック制御フラグXSFBが
“１”か否か、つまり、下流側Ｏ2 センサ15による空燃
比フィードバック条件が満足しているか否かを判別す
る。この結果、機関が安定状態（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ且つＣ
＜Ｎ＜Ｄ）であって、下流側Ｏ2 センサ15による空燃比
フィードバック制御条件が成立している場合のみ、ステ
ップ526 に進み、カウンタＣＭを＋１かウントアップ
し、ステップ527にてカウンタＣＭを最大値でガードす
る。他の場合にはステップ528 に進み、カウンタＣＭを
クリアする。
528 により上流側Ｏ2 センサ13の出力Ｖ1 の反転回数Ｃ
Ｍを計数する。すなわち、ステップ523 では、１回転当
りの吸入空気量Ｑ／Ｎが所定範囲内（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ）
にあるか否か、ステップ524では、回転速度Ｎが所定範
囲内（Ｃ＜Ｎe ＜Ｄ）か否かを判別し、ステップ525で
は、下流側空燃比フィードバック制御フラグXSFBが
“１”か否か、つまり、下流側Ｏ2 センサ15による空燃
比フィードバック条件が満足しているか否かを判別す
る。この結果、機関が安定状態（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ且つＣ
＜Ｎ＜Ｄ）であって、下流側Ｏ2 センサ15による空燃比
フィードバック制御条件が成立している場合のみ、ステ
ップ526 に進み、カウンタＣＭを＋１かウントアップ
し、ステップ527にてカウンタＣＭを最大値でガードす
る。他の場合にはステップ528 に進み、カウンタＣＭを
クリアする。
【００２３】次に、ステップ518, 519, 521, 522にて演
算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ529 にて最小
値たとえば0.８にてガードされ、また、最大値たとえば
1.２にてガードされる。これにより、何らかの原因で空
燃比補正係数ＦＡＦが大きくなり過ぎ、もしくは小さく
なり過ぎた場合に、これら最大値又は最小値で機関の空
燃比を制御してオーバリッチ、オーバリーンになるのを
防ぐ。
算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ529 にて最小
値たとえば0.８にてガードされ、また、最大値たとえば
1.２にてガードされる。これにより、何らかの原因で空
燃比補正係数ＦＡＦが大きくなり過ぎ、もしくは小さく
なり過ぎた場合に、これら最大値又は最小値で機関の空
燃比を制御してオーバリッチ、オーバリーンになるのを
防ぐ。
【００２４】上述のごとく演算されたＦＡＦをRAM105に
格納して、ステップ530 にてこのループは終了する。図
７は図５、図６のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側Ｏ2 センサ13の出力に
より図７（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の空燃
比信号Ａ／Ｆが得られると、ディレイカウンタCDLYは、
図７（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウントアップ
され、リーン状態でカウントダウンされる。この結果、
図７（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された空燃比信号Ａ
／Ｆ′（フラグＦ１に相当）が形成される。たとえば、
時刻ｔ1 にて空燃比信号Ａ／Ｆがリーンからリッチに変
化しても、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′はリッチ
遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された後に時刻ｔ2 に
てリッチに変化する。時刻ｔ3 にて空燃比信号Ａ／Ｆが
リッチからリーンに変化しても、遅延処理された空燃比
信号Ａ／Ｆ′はリーン遅延時間（−TDL)相当だけリッチ
に保持された後に時刻ｔ4 にてリーンに変化する。しか
し空燃比信号Ａ／Ｆ′が時刻ｔ5 ，ｔ6 ，ｔ7 のごとく
リッチ遅延時間ＴＤＲよりも短い期間で反転すると、デ
ィレイカウンタCDLYが最大値ＴＤＲに到達するのに時間
を要し、この結果、時刻ｔ8 にて遅延処理後の空燃比信
号Ａ／Ｆ′が反転される。つまり、遅延処理後の空燃比
信号Ａ／Ｆ′は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆに比べて
安定となる。このように遅延処理後の安定した空燃比信
号Ａ／Ｆ′にもとづいて図７（Ｄ）に示す空燃比補正係
数ＦＡＦが得られる。
格納して、ステップ530 にてこのループは終了する。図
７は図５、図６のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側Ｏ2 センサ13の出力に
より図７（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の空燃
比信号Ａ／Ｆが得られると、ディレイカウンタCDLYは、
図７（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウントアップ
され、リーン状態でカウントダウンされる。この結果、
図７（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された空燃比信号Ａ
／Ｆ′（フラグＦ１に相当）が形成される。たとえば、
時刻ｔ1 にて空燃比信号Ａ／Ｆがリーンからリッチに変
化しても、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′はリッチ
遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された後に時刻ｔ2 に
てリッチに変化する。時刻ｔ3 にて空燃比信号Ａ／Ｆが
リッチからリーンに変化しても、遅延処理された空燃比
信号Ａ／Ｆ′はリーン遅延時間（−TDL)相当だけリッチ
に保持された後に時刻ｔ4 にてリーンに変化する。しか
し空燃比信号Ａ／Ｆ′が時刻ｔ5 ，ｔ6 ，ｔ7 のごとく
リッチ遅延時間ＴＤＲよりも短い期間で反転すると、デ
ィレイカウンタCDLYが最大値ＴＤＲに到達するのに時間
を要し、この結果、時刻ｔ8 にて遅延処理後の空燃比信
号Ａ／Ｆ′が反転される。つまり、遅延処理後の空燃比
信号Ａ／Ｆ′は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆに比べて
安定となる。このように遅延処理後の安定した空燃比信
号Ａ／Ｆ′にもとづいて図７（Ｄ）に示す空燃比補正係
数ＦＡＦが得られる。
【００２５】次に、下流側Ｏ2 センサ15による第２の空
燃比フィードバック制御について説明する。第２の空燃
比フィードバック制御としては、第１の空燃比フィード
バック制御定数としてのスキップ量RSR, RSL、積分定数
KIR, KIL、遅延時間TDR, TDL、もしくは上流側Ｏ2 セン
サ13の出力Ｖ1 の比較電圧ＶR1を可変にするシステム
と、第２の空燃比補正係数FAF2を導入するシステムとが
ある。
燃比フィードバック制御について説明する。第２の空燃
比フィードバック制御としては、第１の空燃比フィード
バック制御定数としてのスキップ量RSR, RSL、積分定数
KIR, KIL、遅延時間TDR, TDL、もしくは上流側Ｏ2 セン
サ13の出力Ｖ1 の比較電圧ＶR1を可変にするシステム
と、第２の空燃比補正係数FAF2を導入するシステムとが
ある。
【００２６】たとえば、リッチスキップ量ＲＳＲを大き
くすると、制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リ
ーンスキップ量ＲＳＬを小さくしても制御空燃比をリッ
チ側に移行でき、他方、リーンスキップ量ＲＳＬを大き
くすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、また、リ
ッチスキップ量ＲＳＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。したがって、下流側Ｏ2 センサ15の
出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＬを補正することに
より空燃比が制御できる。また、リッチ積分定数ＫＩＲ
を大きくすると、制御空燃比をリッチ側に移行でき、ま
た、リーン積分定数ＫＩＬを小さくしても制御空燃比を
リッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数ＫＩＬを大
きくすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、また、
リッチ積分定数ＫＩＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。従って、下流側Ｏ2 センサ15の出力
に応じてリッチ積分定数ＫＩＲおよびリーン積分定数Ｋ
ＩＬを補正することにより空燃比が制御できる。リッチ
遅延時間ＴＤＲを大きくもしくはリーン遅延時間（−TD
L)を小さく設定すれば、制御空燃比はリッチ側に移行で
き、逆に、リーン遅延時間（−TDL)を大きくもしくはリ
ッチ遅延時間(TDR)を小さく設定すれば、制御空燃比は
リーン側に移行できる。つまり、下流側Ｏ2 センサ15の
出力に応じて遅延時間TDR, TDLを補正することにより空
燃比が制御できる。さらにまた、比較電圧ＶR1を大きく
すると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、比較電
圧ＶR1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従って、下流側Ｏ2 センサ15の出力に応じて比較電
圧ＶR1を補正することにより空燃比が制御できる。
くすると、制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リ
ーンスキップ量ＲＳＬを小さくしても制御空燃比をリッ
チ側に移行でき、他方、リーンスキップ量ＲＳＬを大き
くすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、また、リ
ッチスキップ量ＲＳＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。したがって、下流側Ｏ2 センサ15の
出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＬを補正することに
より空燃比が制御できる。また、リッチ積分定数ＫＩＲ
を大きくすると、制御空燃比をリッチ側に移行でき、ま
た、リーン積分定数ＫＩＬを小さくしても制御空燃比を
リッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数ＫＩＬを大
きくすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、また、
リッチ積分定数ＫＩＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。従って、下流側Ｏ2 センサ15の出力
に応じてリッチ積分定数ＫＩＲおよびリーン積分定数Ｋ
ＩＬを補正することにより空燃比が制御できる。リッチ
遅延時間ＴＤＲを大きくもしくはリーン遅延時間（−TD
L)を小さく設定すれば、制御空燃比はリッチ側に移行で
き、逆に、リーン遅延時間（−TDL)を大きくもしくはリ
ッチ遅延時間(TDR)を小さく設定すれば、制御空燃比は
リーン側に移行できる。つまり、下流側Ｏ2 センサ15の
出力に応じて遅延時間TDR, TDLを補正することにより空
燃比が制御できる。さらにまた、比較電圧ＶR1を大きく
すると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、比較電
圧ＶR1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従って、下流側Ｏ2 センサ15の出力に応じて比較電
圧ＶR1を補正することにより空燃比が制御できる。
【００２７】これらスキップ量、積分定数、遅延時間、
比較電圧を下流側Ｏ2 センサによって可変とすることは
それぞれに長所がある。たとえば、遅延時間は非常に微
妙な空燃比の調整が可能であり、また、スキップ量は、
遅延時間のように空燃比のフィードバック周期を長くす
ることなくレスポンスの良い制御が可能である。従っ
て、これら可変量は当然２つ以上組み合わされて用いら
れ得る。
比較電圧を下流側Ｏ2 センサによって可変とすることは
それぞれに長所がある。たとえば、遅延時間は非常に微
妙な空燃比の調整が可能であり、また、スキップ量は、
遅延時間のように空燃比のフィードバック周期を長くす
ることなくレスポンスの良い制御が可能である。従っ
て、これら可変量は当然２つ以上組み合わされて用いら
れ得る。
【００２８】次に、空燃比フィードバック補正係数の制
御定数であるスキップ量を可変にしたダブルＯ2 センサ
システムについて説明する。図８、図９は下流側Ｏ2 セ
ンサ15の出力にもとづく第２の空燃比フィードバック制
御ルーチンであって、所定時間たとえば512ms 毎に実行
される。ステップ801 〜806 では、下流側Ｏ2 センサ15
による閉ループ条件が成立しているか否かを判別する。
たとえば、上流側Ｏ2 センサ13による閉ループ条件の不
成立（ステップ801)に加えて、冷却水温ＴＨＷが所定値
（たとえば70℃) 以下のとき（ステップ802)、スロット
ル弁16が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ803)、
回転速度Ｎe 、車速、アイドルスイッチ17の信号ＬＬ、
冷却水温ＴＨＷ等にもとづいて２次空気が導入されてい
ないとき（ステップ804)、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎe ＜Ｘ
1 )(ステップ805)、下流側Ｏ2 センサ15が活性化してい
ないとき（ステップ806)等が閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件不成立であればステップ807 に進み、空燃比フィー
ドバック制御実行フラグXSFBをリセットし（“０”）、
閉ループ条件成立であればステップ808 に進み、空燃比
フィードバック制御実行フラグXSFBをセットする
（“１”）。なお、空燃比フィードバック制御実行フラ
グXSFBは図６のステップ525 において用いられる。
御定数であるスキップ量を可変にしたダブルＯ2 センサ
システムについて説明する。図８、図９は下流側Ｏ2 セ
ンサ15の出力にもとづく第２の空燃比フィードバック制
御ルーチンであって、所定時間たとえば512ms 毎に実行
される。ステップ801 〜806 では、下流側Ｏ2 センサ15
による閉ループ条件が成立しているか否かを判別する。
たとえば、上流側Ｏ2 センサ13による閉ループ条件の不
成立（ステップ801)に加えて、冷却水温ＴＨＷが所定値
（たとえば70℃) 以下のとき（ステップ802)、スロット
ル弁16が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ803)、
回転速度Ｎe 、車速、アイドルスイッチ17の信号ＬＬ、
冷却水温ＴＨＷ等にもとづいて２次空気が導入されてい
ないとき（ステップ804)、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎe ＜Ｘ
1 )(ステップ805)、下流側Ｏ2 センサ15が活性化してい
ないとき（ステップ806)等が閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件不成立であればステップ807 に進み、空燃比フィー
ドバック制御実行フラグXSFBをリセットし（“０”）、
閉ループ条件成立であればステップ808 に進み、空燃比
フィードバック制御実行フラグXSFBをセットする
（“１”）。なお、空燃比フィードバック制御実行フラ
グXSFBは図６のステップ525 において用いられる。
【００２９】ステップ808 でのフローはステップ809 〜
827 に進む。ステップ809 では、リッチスキップ量ＲＳ
Ｒの更新速度のうち積分速度ＲＳＫＩを触媒コンバータ
12の三元触媒の劣化度に応じて演算する。つまり、後述
の下流側Ｏ2 センサ15の反転回数ＣＳと前述の上流側Ｏ
2 センサの反転回数ＣＭとの比ＣＳ／ＣＭが三元触媒の
劣化度を示すことから、ステップ809 内に示すような１
次関数をROM104に予めに格納しておき、積分速度ＲＳＫ
Ｉを補間計算する。ステップ809 に示すように、劣化度
ＣＳ／ＣＭが小さければ積分速度ＲＳＫＩを小さくし、
劣化度ＣＳ／ＣＭが大きければ積分速度ＲＳＫＩを大き
くする。
827 に進む。ステップ809 では、リッチスキップ量ＲＳ
Ｒの更新速度のうち積分速度ＲＳＫＩを触媒コンバータ
12の三元触媒の劣化度に応じて演算する。つまり、後述
の下流側Ｏ2 センサ15の反転回数ＣＳと前述の上流側Ｏ
2 センサの反転回数ＣＭとの比ＣＳ／ＣＭが三元触媒の
劣化度を示すことから、ステップ809 内に示すような１
次関数をROM104に予めに格納しておき、積分速度ＲＳＫ
Ｉを補間計算する。ステップ809 に示すように、劣化度
ＣＳ／ＣＭが小さければ積分速度ＲＳＫＩを小さくし、
劣化度ＣＳ／ＣＭが大きければ積分速度ＲＳＫＩを大き
くする。
【００３０】尚、ステップ809 による、積分速度の計算
は、上流側Ｏ2 センサの反転回数ＣＭが所定値以上の場
合にのみ、実行するようにして、ＣＭが所定値に達して
いない場合には、それ以前の段階でＣＭが所定値に達し
たときに計算された積分速度ＲＳＫＩを用いるようにし
てもよい。同様に、触媒劣化度は他のパラメータからも
推定可能であり、例えば、機関の累積走行距離や累積吸
入空気量等が大きい程、劣化度が大きいものとして、こ
れらが大きい程大きくなるように積分速度ＲＳＫＩを求
めてやればよい。
は、上流側Ｏ2 センサの反転回数ＣＭが所定値以上の場
合にのみ、実行するようにして、ＣＭが所定値に達して
いない場合には、それ以前の段階でＣＭが所定値に達し
たときに計算された積分速度ＲＳＫＩを用いるようにし
てもよい。同様に、触媒劣化度は他のパラメータからも
推定可能であり、例えば、機関の累積走行距離や累積吸
入空気量等が大きい程、劣化度が大きいものとして、こ
れらが大きい程大きくなるように積分速度ＲＳＫＩを求
めてやればよい。
【００３１】ステップ810 では、下流側Ｏ2 センサ15の
出力Ｖ2 をＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ811 にて
Ｖ2 が比較電圧ＶR2たとえば0.55Ｖ以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。な
お、比較電圧ＶR2は触媒コンバータ12の上流、下流で生
ガスの影響による出力特性が異なることおよび劣化速度
が異なること等を考慮して上流側Ｏ2 センサ13の出力の
比較電圧ＶR1より高く設定されているが、この設定は任
意でよい。この結果、Ｖ2 ≦ＶR2（リーン）であれば、
ステップ812 に進み、空燃比フラグＦ２をリセットし
（“０”）、また、Ｖ2 ＞ＶR2（リッチ）であれば、ス
テップ813 に進み、空燃比フラグＦ２をセットする
（“１”）。
出力Ｖ2 をＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ811 にて
Ｖ2 が比較電圧ＶR2たとえば0.55Ｖ以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。な
お、比較電圧ＶR2は触媒コンバータ12の上流、下流で生
ガスの影響による出力特性が異なることおよび劣化速度
が異なること等を考慮して上流側Ｏ2 センサ13の出力の
比較電圧ＶR1より高く設定されているが、この設定は任
意でよい。この結果、Ｖ2 ≦ＶR2（リーン）であれば、
ステップ812 に進み、空燃比フラグＦ２をリセットし
（“０”）、また、Ｖ2 ＞ＶR2（リッチ）であれば、ス
テップ813 に進み、空燃比フラグＦ２をセットする
（“１”）。
【００３２】ステップ814 では、空燃比フラグＦ２の符
号が反転したか否かを判別する、すなわち触媒下流の空
燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転してい
れば、ステップ815 にて、空燃比フラグＦ２の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ816 にてリッチスキップ量ＲＳＲをバック
アップRAM106より読出し、RSR ← RSR＋RSRSとスキップ
的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれ
ば、ステップ817 にて、RSR ← RSR−RSRSとスキップ的
に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
号が反転したか否かを判別する、すなわち触媒下流の空
燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転してい
れば、ステップ815 にて、空燃比フラグＦ２の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ816 にてリッチスキップ量ＲＳＲをバック
アップRAM106より読出し、RSR ← RSR＋RSRSとスキップ
的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの反転であれ
ば、ステップ817 にて、RSR ← RSR−RSRSとスキップ的
に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【００３３】ステップ814 にて空燃比フラグＦ２の符号
が反転していなければ、ステップ818, 819, 820 にて積
分処理を行う。つまり、ステップ818 にて、Ｆ２＝
“０”か否かを判別し、Ｆ２＝“０”（リーン）であれ
ばステップ819 にてRSR ← RSR＋RSKIとし、他方、Ｆ２
＝“１”（リッチ）であればステップ820 にてRSR ← R
SR−RSKIとする。ここで、積分定数RSKIはスキップ量RS
RSに比して十分小さく設定してあり、つまり、RSKI＜RS
RSである。従って、ステップ819 はリーン状態（Ｆ１＝
“０”）でリッチスキップ量RSR を徐々に増大させ、ス
テップ820 はリッチ状態（Ｆ２＝“１”）でリッチスキ
ップ量RSR を徐々に減少させる。
が反転していなければ、ステップ818, 819, 820 にて積
分処理を行う。つまり、ステップ818 にて、Ｆ２＝
“０”か否かを判別し、Ｆ２＝“０”（リーン）であれ
ばステップ819 にてRSR ← RSR＋RSKIとし、他方、Ｆ２
＝“１”（リッチ）であればステップ820 にてRSR ← R
SR−RSKIとする。ここで、積分定数RSKIはスキップ量RS
RSに比して十分小さく設定してあり、つまり、RSKI＜RS
RSである。従って、ステップ819 はリーン状態（Ｆ１＝
“０”）でリッチスキップ量RSR を徐々に増大させ、ス
テップ820 はリッチ状態（Ｆ２＝“１”）でリッチスキ
ップ量RSR を徐々に減少させる。
【００３４】さらに、スキップ処理毎にスキップ821 〜
825 により下流側Ｏ2 センサ15の出力Ｖ2 の反転回数Ｃ
Ｓを計数する。すなわち、ステップ821 では、１回転当
りの吸入空気量Ｑ／Ｎが所定範囲内（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ）
にあるか否か、ステップ822では、回転速度Ｎe が所定
範囲内（Ｃ＜Ｎe ＜Ｄ）か否かを判別する。この結果、
機関が安定状態（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ且つＣ＜Ｎ＜Ｄ）であ
る場合のみ、ステップ823 に進み、カウンタＣＳを＋１
カウントアップし、ステップ824 にてカウンタＣＳを最
大値でガードする。他の場合にはステップ825 に進み、
カウンタＣＳをクリアする。そして、ステップ826 に進
む。
825 により下流側Ｏ2 センサ15の出力Ｖ2 の反転回数Ｃ
Ｓを計数する。すなわち、ステップ821 では、１回転当
りの吸入空気量Ｑ／Ｎが所定範囲内（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ）
にあるか否か、ステップ822では、回転速度Ｎe が所定
範囲内（Ｃ＜Ｎe ＜Ｄ）か否かを判別する。この結果、
機関が安定状態（Ａ＜Ｑ／Ｎ＜Ｂ且つＣ＜Ｎ＜Ｄ）であ
る場合のみ、ステップ823 に進み、カウンタＣＳを＋１
カウントアップし、ステップ824 にてカウンタＣＳを最
大値でガードする。他の場合にはステップ825 に進み、
カウンタＣＳをクリアする。そして、ステップ826 に進
む。
【００３５】ステップ826 では、ＲＳＲを最大値MAX
（＝7.５％）にてガードし、ＲＳＲを最小値MIN （＝2.
５％）にてガードする。なお最小値ＭＩＮは過渡追従性
がそこなわれないレベルの値であり、また、最大値ＭＡ
Ｘは空燃比変動によりドライバビリティの悪化が発生し
ないレベルの値である。ステップ827 では、リーンスキ
ップ量ＲＳＬを、 RSL ←10％− RSR とする。つまり、RSR ＋RSL ＝10％とする。
（＝7.５％）にてガードし、ＲＳＲを最小値MIN （＝2.
５％）にてガードする。なお最小値ＭＩＮは過渡追従性
がそこなわれないレベルの値であり、また、最大値ＭＡ
Ｘは空燃比変動によりドライバビリティの悪化が発生し
ないレベルの値である。ステップ827 では、リーンスキ
ップ量ＲＳＬを、 RSL ←10％− RSR とする。つまり、RSR ＋RSL ＝10％とする。
【００３６】ステップ928 では、スキップ量RSR, RSLを
バックアップRAM106に格納する。そして、ステップ829
にてこのルーチンは終了する。図10は噴射量演算ルーチ
ンであって、所定クランク角たとえば 360°CAに実行さ
れる。ステップ1001では、RAM105より吸入空気量データ
Ｑ及び回転速度データＮe を読出して基本噴射量TAUPを
演算する。たとえばTAUP←α・Ｑ／Ｎe （αは定数）と
する。ステップ1002では、最終噴射量ＴＡＵを、TAU ←
TAUP・FAF ・β＋γにより演算する。なお、β, γは他
の運転状態パラメータによって定まる補正量である。次
いで、ステップ1003にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウン
タ108 にセットすると共にフリップフロップ109 をセッ
トして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ1004に
てこのルーチンは終了する。
バックアップRAM106に格納する。そして、ステップ829
にてこのルーチンは終了する。図10は噴射量演算ルーチ
ンであって、所定クランク角たとえば 360°CAに実行さ
れる。ステップ1001では、RAM105より吸入空気量データ
Ｑ及び回転速度データＮe を読出して基本噴射量TAUPを
演算する。たとえばTAUP←α・Ｑ／Ｎe （αは定数）と
する。ステップ1002では、最終噴射量ＴＡＵを、TAU ←
TAUP・FAF ・β＋γにより演算する。なお、β, γは他
の運転状態パラメータによって定まる補正量である。次
いで、ステップ1003にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウン
タ108 にセットすると共にフリップフロップ109 をセッ
トして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ1004に
てこのルーチンは終了する。
【００３７】なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵに相当
する時間が経過すると、ダウンカウンタ108 のボローア
ウト信号によってフリップフロップ109 がリセットされ
て燃料噴射は終了する。また、第１の空燃比フィードバ
ック制御は４ms毎に、また、第２の空燃比フィードバッ
ク制御は512ms 毎に行われるのは、空燃比フィードバッ
ク制御は応答性の良い上流側Ｏ2 センサによる制御を主
として行い、応答性の悪い下流側Ｏ2 センサによる制御
を従にして行うためである。
する時間が経過すると、ダウンカウンタ108 のボローア
ウト信号によってフリップフロップ109 がリセットされ
て燃料噴射は終了する。また、第１の空燃比フィードバ
ック制御は４ms毎に、また、第２の空燃比フィードバッ
ク制御は512ms 毎に行われるのは、空燃比フィードバッ
ク制御は応答性の良い上流側Ｏ2 センサによる制御を主
として行い、応答性の悪い下流側Ｏ2 センサによる制御
を従にして行うためである。
【００３８】また、上流側Ｏ2 センサによる空燃比フィ
ードバック制御における他の制御定数、たとえば遅延時
間、積分定数、等を下流側Ｏ2 センサの出力により補正
するダブルＯ2 センサシステムにも、また、第２の空燃
比補正係数を導入するダブルＯ2 センサシステムにも本
発明を適用し得る。また、スキップ量、遅延時間、積分
定数のうちの２つの同時に制御することにより制御性を
向上できる。さらにスキップ量RSR,RSLのうちの一方を
固定し他方のみを可変とすることも、遅延時間TDR, TDL
のうちの一方を固定し他方のみを可変とすることも、あ
るいはリッチ積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数ＫＩＬの
一方を固定し他方を可変とすることも可能である。
ードバック制御における他の制御定数、たとえば遅延時
間、積分定数、等を下流側Ｏ2 センサの出力により補正
するダブルＯ2 センサシステムにも、また、第２の空燃
比補正係数を導入するダブルＯ2 センサシステムにも本
発明を適用し得る。また、スキップ量、遅延時間、積分
定数のうちの２つの同時に制御することにより制御性を
向上できる。さらにスキップ量RSR,RSLのうちの一方を
固定し他方のみを可変とすることも、遅延時間TDR, TDL
のうちの一方を固定し他方のみを可変とすることも、あ
るいはリッチ積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数ＫＩＬの
一方を固定し他方を可変とすることも可能である。
【００３９】また、吸入空気量センサとして、エアフロ
ーメータの代りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセ
ンサ等を用いることもできる。さらに、上述の実施例で
は、吸入空気量および機関の回転速度に応じて燃料噴射
量を演算しているが、吸入空気圧および機関の回転速
度、もしくはスロットル弁開度および機関の回転速度に
応じて燃料噴射量を演算してもよい。
ーメータの代りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセ
ンサ等を用いることもできる。さらに、上述の実施例で
は、吸入空気量および機関の回転速度に応じて燃料噴射
量を演算しているが、吸入空気圧および機関の回転速
度、もしくはスロットル弁開度および機関の回転速度に
応じて燃料噴射量を演算してもよい。
【００４０】さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁に
より吸気系への燃料噴射量を制御する内燃機関を示した
が、キャブレタ式内燃機関にも本発明を適用し得る。た
とえば、エレクトリック・エア・コントロールバルブ(E
ACV)により機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御す
るもの、エレクトリック・ブリード・エア・コントロー
ルバルブによりキャブレタのエアブリード量を調整して
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
空燃比を制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２
次空気量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。こ
の場合には、図10のステップ1001における基本噴射量TA
UP相当の基本燃料噴射量がキャブレタ自身によって決定
され、すなわち、吸入空気量に応じて吸気管負圧と機関
の回転速度に応じて決定され、ステップ1002にて最終燃
料噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。
より吸気系への燃料噴射量を制御する内燃機関を示した
が、キャブレタ式内燃機関にも本発明を適用し得る。た
とえば、エレクトリック・エア・コントロールバルブ(E
ACV)により機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御す
るもの、エレクトリック・ブリード・エア・コントロー
ルバルブによりキャブレタのエアブリード量を調整して
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
空燃比を制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２
次空気量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。こ
の場合には、図10のステップ1001における基本噴射量TA
UP相当の基本燃料噴射量がキャブレタ自身によって決定
され、すなわち、吸入空気量に応じて吸気管負圧と機関
の回転速度に応じて決定され、ステップ1002にて最終燃
料噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。
【００４１】さらに、上述の実施例では、空燃比センサ
としてＯ2 センサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミク
スチャセンサ等を用いることもできる。特に、上流側空
燃比センサとしてTiO2センサを用いると、制御応答性が
向上し、下流側空燃比センサの出力による過補正が防止
できる。さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータ
すなわちディジタル回路によって構成されているが、ア
ナログ回路により構成することもできる。
としてＯ2 センサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミク
スチャセンサ等を用いることもできる。特に、上流側空
燃比センサとしてTiO2センサを用いると、制御応答性が
向上し、下流側空燃比センサの出力による過補正が防止
できる。さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータ
すなわちディジタル回路によって構成されているが、ア
ナログ回路により構成することもできる。
【００４２】
【発明の効果】三元触媒のＯ 2 ストレージ能力が高いと
きに多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、排気悪臭が発生
するのを阻止することができる。
きに多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、排気悪臭が発生
するのを阻止することができる。
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の作用を示すタイミング図である。
【図３】本発明の作用を示すタイミング図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図である。
施例を示す全体概略図である。
【図５】図４の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図６】図４の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】図５、図６のフローチャートを補足説明するた
めのタイミング図である。
めのタイミング図である。
【図８】図４の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図９】図４の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図10】図４の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図11】シングルＯ2 センサシステム及びダブルＯ2セ
ンサシステムを説明するエミッション特性図である。
ンサシステムを説明するエミッション特性図である。
１…機関本体 ２…エアフローメータ ４…ディストリビュータ ５，６…クランク角センサ 10…制御回路 12…触媒コンバータ 13…上流側Ｏ2 センサ 15…下流側Ｏ2 センサ 17…アイドルスイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】 機関排気通路内に設けられた、Ｏ2 スト
レージ機能を有する三元触媒と、 該三元触媒の上流側の機関排気通路に設けられ、前記機
関の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、 前記三元触媒の下流側の機関排気通路に設けられ、前記
機関の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記上流側空燃比センサにより検出された空燃比が理論
空燃比となるように空燃比フィードバック補正係数を制
御する制御手段と、 前記下流側空燃比センサにより検出された空燃比が理論
空燃比となるように空燃比フィードバック補正係数の制
御定数を予め定められた更新速度でもって更新する更新
手段と、 前記空燃比フィードバック補正係数によって燃料噴射量
を調整する噴射量調整手段と、 前記三元触媒の劣化度を判別する触媒劣化度判別手段
と、 前記三元触媒の劣化度が小さいときには三元触媒の劣化
度が大きいときに比べて前記更新速度を遅くする更新速
度演算手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11287091A JP3334138B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11287091A JP3334138B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342849A JPH04342849A (ja) | 1992-11-30 |
| JP3334138B2 true JP3334138B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=14597590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11287091A Expired - Fee Related JP3334138B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334138B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11287091A patent/JP3334138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04342849A (ja) | 1992-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070802 Year of fee payment: 5 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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