JPH02204648A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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（ＯＸセンサ）
）を設け、上流側の０２センサによる空燃比フィードバ
ラク制御に加えて下流側の０□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。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングル０□センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０□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、０２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０２
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０２センサを設け、上
流側０□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ｏｔセンサによる空燃比フィードバック制御を
行うダブルＯｔセンサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭６２−１４７０３４号公報）。このダブル
０□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０□センサは、下流側０２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。

（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０２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。

したがって、上述のごとく、２つの０□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Ｏｔセンサ
システム）により、上流側Ｏｚセンサの出力特性のばら
つきを下流側０□センサにより吸収できる。実際に、第
２図に示すように、シングル０□センサシステムでは、
０□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０２センサシ
ステムでは、上流側０２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
０２センサシステムにおいては、下流側０２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。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のダブル０２センサシステムにおける上流側０．セ
ンサの劣化は、下流側０２センサの出力によって変化す
る空燃比フィードバック制御定数たとえばスキップ定数
ＲＳＲ，ＲＳＬが所定値に到達したことによって判別さ
れている（参照二上記公報）。

しかしながら、このような上流側Ｏｔセンサの劣化判別
は上流側０２センサの小さな劣化すなわち劣化初期を判
別できず、したがって、エミッションの補償が遅延し、
これを完全にはできないという課題がある。

すなわち、上流側Ｏｔセンサが劣化していなければ、制
御空燃比は、第３図のＩに示すように、触媒ウィンドＷ
内で制御可能であり、したがって、触媒入りガスは浄化
され、下流側Ｏｔセンサの出力はゆるやかにリッチから
リーンへ及びリーンからリッチへの変化を繰返す。しか
し、上流側０□センサが劣化して制御空燃比が第３図の
Ｈに示すように触媒ウィンドＷから大幅にずれると、第
４図の矢印Ｘ０に示すごとく、下流側Ｏｘセンサの出力
周波数は大きくなり、また、下流側０□センサの出力は
リッチ側もしくはリーン側にへばりつく。このように、
下流側０２センサの出力がリッチ側もしくはリーン側に
へばりつくと、空燃比フィードバック制御定数Ｒ５Ｒ，
ＲＳＬは大きくずれて所定値に到達する。上述の上流側
０□センサの劣化制御はこのような空燃比フィードバッ
ク制御定数のずれ量を利用したものである。しかしなが
ら、上流側０□センサの劣化がそれほど大きくない場合
には、制御空燃比は第３図の■に示すごとく触媒ウィン
ドＷ内に部分的に存在し、したがって、空燃比フィード
バック制御定数Ｒ５Ｒ，ＲＳＬのずれはそれ程大きくな
く、この結果、この程度の上流側０□センサの劣化は上
述の方法では判別されないことになる。

したがって、本発明の目的は、上流側空燃比センサの小
さな劣化（劣化初期）をも判別してエミッションの補償
を早期に完全化することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第１図に示される。

すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒Ｃ
Ｃえ。の上流側の排気通路には、機関の空燃比を検出す
る上流側空燃比センサが設けられ、また、三元触媒ＣＣ
ＲＯの下流側の排気通路には、機関の空燃比を検出する
下流側空燃比センサが設けられている。制御定数演算手
段は下流側空燃比センサの出力■２に応じて空燃比フィ
ードバック制御定数たとえばスキップ量ＲＳＲ，Ｒ５Ｌ
を演算し、この結果、空燃比補正量演算手段は、機関が
空燃比フィードバック制御定数Ｒ５Ｒ，Ｒ３Ｌ及び上流
側空燃比センサの出力■、に応じて空燃比補正量ＦＡＦ
を演算し、空燃比調整手段は、空燃比補正量ＦＡＦに応
じて機関の空燃比を調整する。他方、周波数演算手段は
、下流側空燃比センサの出力■２の周波数を演算し、比
較手段は、この周波数を所定値と比較し、そして、該周
波数が所定値以上のときに、劣化判別手段は上流側空燃
比センサ■、の劣化と判別するものである。

（作　用） 上述の手段によれば、上流側空燃比センサの劣化度が下
流側空燃比センサの出力周波数により判別される。

〔実施例〕

第５図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。第５図において、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７２
０°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Ｃ
ＰＵ１０３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ボ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ＴＨ
Ｗ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。

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１
２の上流側には第１のＯｔ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０□セ
ンサ１５が設けられている。

０□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、０□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に発生する。制御回路ｌＯ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１
０１、入出力インターフェイス１０２　、ＣＰＵ１０３
の外に、ＲＯＭ１０４　、　ＲＡＭ１０５、バ・ツクア
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。また、１８は上流側
０．センサ１３が劣化したことを示すアラームである。

また、制御回路１０において、ダウンカウンタ１０８、
フリップフロップ１０９、および駆動回路１１０は燃料
噴射弁７を制御するためのものである。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ＭＴＡＵ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１１ＴＡＵ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ｌの燃焼室に送り込まれることに
なる。

なお、ＣＰＵ１０３１７）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１
０２がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、
クロック発生回路１０７からの割込信号を受信した時、
等である。

エアフローセンサ３の吸入空気量データＱ及び冷却水温
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ＲＡＭ
１０５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Ｎ
ｅ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。

第６図は上流側０２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６０１では、上流側０２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、始動後項量中、暖機増量中、パワー増量
中、触媒過熱防止のためＯＴＰ増量中、上流側０２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６２８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６０２に進む。

ステップ６０２では、上流側０２センサ１３の出力■、
をＡ／Ｄ変化して取込み、ステップ６０３にて■、が比
較電圧■□たとえば０．４５Ｖ以下か否かを判別する、
つまり、空燃比がリッチかり−ンかを判別する、つまり
、リーン（Ｖ　＋　≦■□）であれば、スキップ６０４
にてデイレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し、Ｃ
ＤＬＹ＞Ｏであればステップ６０５にてＣＤＬＹを０と
し、ステップ６０６に進む。ステップ６０６では、デイ
レイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ６０７．６
０８にてデイレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガ
ードする。この場合、デイレイカウンタＣＤＬＹが最小
値ＴＤＬに到達したときにはステップ６０９にて第１の
空燃比フラグＦ１を゛０パ（リーン）とする。なお、最
小値ＴＤＬは上流側０２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、リーン（Ｖ　＋　＞　Ｖ　Ｒｌ　
）であれば、ステップ６１０にてデイレイカウンタＣＤ
ＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　０であればステ
ップ６１１にてＣＤＩＪを０とし、ステップ６１２に進
む。ステップ６１２ではデイレイカウンタＣＤＬＹを１
加算し、ステップ６１３．６１４にてデイレイカウンタ
ＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードする。この場合、デイ
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６１５にて第１の空燃比フラグＦ１を“°１
″。

（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤＲは上流側０□セ
ンサ１３の出力においてリーンからす・ンチヘの変化が
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
ッチ遅延時間であって、正の値で定義される。

ステップ６１６では、第１の空燃比フラグ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６１７にて、上流側０□センサ１３の出力
反転回数を計数するカウンタＭＦを＋１カウントアツプ
し、ステップ６１８にて、第１の空燃比フラグ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６１９にてＦＡＦ　＋　ＦＡＦ＋ＲＳ
Ｒ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６２０にてＦＡＦ　４−ＰＡ
Ｆ−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。

ステップ６１６にて第１の空燃比フラグＦ１の符号が反
転していなければ、ステップ６２１．６２２．６２３に
て積分処理を行う。つまり、ステップ６２１にて、Ｆ１
＝“０°゛か否かを判別し、Ｆ１＝”０°゛　（リーン
）であればステップ６２２にてＦＡＦ　４−　ＦＡＰ＋
ＫＩＲとし、他方、Ｆｌ−“°１”　（リッチ）であれ
ばステップ６２３にてＦＡＦ　４−　ＦＡＦ”−ＫＩＬ
とする。ここで、積分定数ＫＩＲ，にＩＬ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。し
たがって、ステップ６２２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６２３は
リッチ状態（Ｆ１＝“１°゛）で燃料噴射量を徐々に減
少させる。

ステップ６１９．６２０．６２２．６２３にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ６２４．６２５にて
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
６２６、６２７にて最大値たとえば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ＦＡ
Ｆが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に
、その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。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納し
て、ステップ６２８にてこのルーチンは終了する。

第７図は第６図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０２センサ１３の出力
により第７図（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、デイレイカウンタＣＤ
ＬＹは、第７図（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウ
ントアツプされ、リーン状態でカウントダウンされる。

この結果、第７図（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、時刻む、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ｔ、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ｔ
ＳｒＬｈ、Ｌ７のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲの短い期
間で反転すると、デイレイカウンタＣＤＬＹが最大値Ｔ
ＤＲに到達するのに時間を要し、この結果、時刻ｔｏ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’にもとづいて第７図
（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０□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Ｒ５Ｒ，ＲＳＬ、積分定数ＫＩ
Ｒ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ。

もしくは上流側０□センサ１３の出力■、の比較電圧■
□を可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ２を導入するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップ量Ｒ３Ｒ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Ｒ３Ｌ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・ンブ量Ｒ３Ｌ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Ｒ３Ｒ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０２センサ１５の出力に応じてリッ
チスキップ量Ｒ３Ｒおよびリーンスキ、７プ量Ｒ５Ｌ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Ｂ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
ても制御空燃比をり・ンチ側に移行でき、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
０、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ＫＩＬ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（−ＴＤＬ）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（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Ｏｔ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Ｖｌｌ＋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■□
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０２センサ１５の出力に応じて比較電圧■
１を補正することにより空燃比が制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０２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。

次に、空燃比フィードバック制御定数としてのスキップ
量を可変にしたダブル０２センサシステムについて説明
する。

第８図は下流側０２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ｎルーチンであって、所定時
間たとえば５１２ｍ５毎に実行される。

ステップ８０１〜８０５では、下流側０□センサ１５に
よる閉ループ条件か否かを判別する。たとえば、上流側
Ｏ！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°Ｃ）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８０
３）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎｅ＜Ｘ＋）（ステップ８０
４）、下流側０□センサ１５が活性化していないとき（
ステップ８０５）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。閉ループ条件で
なければステップ８２０に進み、閉ループ条件であれば
ステップ８０６に進む。

ステップ８０６では、下流側Ｏ！センサ１５の出力■２
をＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ８０７にて■２が
比較電圧■。たとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別する
、つまり、空燃比がリッチかり−ンかを判別する。なお
、比較電圧■１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０２センサ１３の出力
の比較電圧■□より高く設定されているが、この設定は
任意でもよい。この結果、■よ≦ＶＲｔ（リーン）であ
ればステップ８０８にて第２の空燃比フラグＦ２を’ｏ
’Ｍ：し、Ｖｚ＞Ｖ＊ｚ（Ｊ　７チ）であればステップ
８０９にて第２の空燃比フラグＦ２を“０°。

とする。ステップ８１０では、第１の空燃比フラグＦ２
が反転したか否か、すなわち、触媒下流空燃比が反転し
たか否かを判別する。この結果、該空燃比が反転してし
、）ればステップ８１１にて下流側Ｏｔセンサ１５の出
力反転回数を計数するためのカウンタＳＦを＋１カウン
トアツプする。次に、ステップ８１２では、第２の空燃
比フラグＦ２が“０′”　（リーン）か否かを判別する
。この結果、Ｆ２＝“Ｏ”（リーン）であればステップ
８１３にて、　ＲＳＲ４−ＲＳＲ＋ΔＲ５とし、つまり
、リッチスキップ１ｔＲ３Ｒを増大させて空燃比をリッ
チ側に移行させ、ステップ８１４．８１５では、ＲＳＲ
を最大値ＭＡＸ（＝７．５％）ニテガードし、他方、Ｆ
２＝”ｌ”（リッチ）であればステップ８１６にてＲＳ
Ｒ−ＲＳＲ−ΔＲ５とし、つまり、リッチスキップ量Ｒ
３Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行させ、ステッ
プ８１７．８１８にて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。

次に、ステップ８１９では、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを
、 ＲＳＬ−１０％−Ｒ５Ｒ により演算する。つまり、ＲＳＲ＋ＲＳＬ　＝　１０％
で制御する。

そして、ステップ８２０にてこのルーチンは終了する。

第９図は上流側０２センサ１３の劣化を判別するための
ルーチンであって、所定時間たとえば１０ｓ毎に実行さ
れる。ステップ９０１〜９０３は触媒の活性化を判別す
るためのものである。すなわち、ステップ９０１では、
ＲＡＭ１０５より冷却水温データＴＨＷを読出して８０
°Ｃ以上か否かを判別し、ステップ９０２では、ＲＡＭ
１０５より回転速度データＮｅを読出して１５００ｒｐ
ｍ以上か否かを判別し、ステップ９０３では１回転当り
の吸入空気量Ｑ／Ｎｅを演算し、Ｑ／Ｎｅ＞０．５か否
かを判別する。ステップ９０１〜９０３の条件がすべて
満足されたときのみステップ９０４に進み、他の場合に
は、ステップ９１０にて上流側０！センサ１３の劣化判
別カウンタＣＤＧＯＸをクリアする。

ステップ９０４では、上流側０□センサ１３の出力反転
回数ＭＦに基づき判定値ＭＦＩを求める。

すなわち、 ＭＦＩ←ＭＦ・０．５ とする、ステップ９０５では、下流側０□センサ１５の
１０ｓ当りの出力反転回数ＳＦと上記判定値ＭＦｌとを
比較し、ＳＦ＞ＭＦＩの場合のみステップ９０６にて劣
化判別カウンタＣＤＧＯＸを＋１カウントアツプする。

つまり、上流側０２センサ１３が正常な場合には触媒入
りガスは三元触媒で浄化されるので上流側Ｏｔセンサ１
３の出力反転回数（≦１回／　０．５　ｓ　）に比較し
て下流側０２センサ１５の出力反転回数（さ１回／数１
Ｏ８）は非常に少ないが、他方、上流側０２センサ１３
が劣化すると、触媒入りガスが浄化されずに下流側０！
センサ１５に供給され、この結果、下流側０２センサ１
５の出力周波数ＳＦが上流側０２センサ１３の出力周波
数ＭＦに近づくことを利用している。なお、判定値ＭＦ
Ｉは、上流側０□センサ１３の出力周波数ＭＦによって
下流側０□センサ１５の出力周波数ＳＦも変化するため
に、上流側０□センサ１３の出力周波数ＭＦに応じて可
変としたが、判別精度は劣るが一定の値でもよい。

次に、ステップ９０７では、ＳＦ＞ＭＦＩ　（ステップ
９０５）の状態が連続して１０回（１００ｓ相当）発生
したか否かを判別する。すなわち、ＳＦ＞ＭＦｌの状態
が１０ｓ間接続したか否かを判別する。

この結果、ＳＦ＞ＭＦＩの状態が１０ｓ間持続した場合
にのみ、ステップ９０８．９０９に進む。ステップ９０
８にて上流側Ｏｔセンサ１３が劣化したことを示すアラ
ーム１日を付勢し、ステップ９０９では、上流側０□セ
ンサ１３が劣化したことを示すアラームビットＸＡＬＭ
を“ＩＩＩ“としてバックアップＲＡＭ１０６に書込む
。

そして、ステップ９１１では、次の実行に備え、カウン
タＭＦ、ＳＦをクリアし、ステップ９１２にてこのルー
チンは終了する。

第１０図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角毎たとえば３６０°ＣＡに実行される。ステップ１０
０１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、ＴＡ
Ｕ　４−ＴＡＵＰ　−ＰＡＦ−β＋ｒ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０次いで、ステップ１００３にて、噴射Ｉ
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。

なお、上述のご七く、噴射１１ＴＡＵ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。

なお、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５１２ｎ＋ｓ
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０２センサによる制御を主として行い、応
答性の悪い下流側０□センサによる制御を従にして行う
ためである。

また、上流側０□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０□センサの出力により補正するダブル０
□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０２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つを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１ｌＲ５Ｒ，Ｒ５Ｌのうちの一定を固定
し他方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤ
Ｌ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ＫＬＲ、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。

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。

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（ＥＡＣＶ）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時空気
量を１ＪｉｊＩするもの、等に本発明を適用し得る。こ
の場合には、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、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機
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。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして０□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ＴｉＯ□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。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、上流側空燃比セン
サの劣化初期である小さい劣化層を判別できるので、エ
ミッションの悪化等を早期に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、 第２図はシングルＯ，センサシステムおよびダブル０□
センサシステムを説明するエミッション特性図、 第３図及び第４図は、それぞれ、本発明が解決しようと
する課題を説明するグラフ及びタイミング図、 第５図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、 第６図、第８図、第９図、第１０図は第５図の制御回路
の動作を説明するだめのフローチャート、第７図は第６
図のフローチャートを補足説明するだめのタイミング図
である。 １・・・機関本体、　　　　　２・・・アエフローメー
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０２センサ、 １４・・・下流側Ｏｘセンサ、 １７・・・アイドルスイッチ。 ＮＯｘ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気通路に設けられ三元触媒（１２）と
   、 該三元触媒の上流側の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（１３）と、 前記三元触媒の下流側の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（１５）と、 該下流側空燃比センサの出力に応じて空燃比フィードバ
   ック制御定数を演算する制御定数演算手段と、 前記空燃比補正量に応じて前記機関の空燃比を調整する
   空燃比調整手段と、 前記下流側空燃比センサの出力の周波数を演算する周波
   数演算手段と、 該周波数を所定値と比較する比較手段と、 該周波数が前記所定値以上のときに前記上流側空燃比セ
   ンサの劣化と判別する劣化判別手段と、を具備する内燃
   機関の空燃比制御装置。