JPH02230935A - 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、触
媒下流の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． ？従来の技術および発明が解決しようとする課題〕Ｏ２
センサを用いた空燃比フィードバック制御としては、単
一の０２センサにもとづくシングル０３センサシステム
と、触媒の上流、下流に設けた２つの０２センサにもと
づくダブル０２センサシステムとがあり、さらに、シン
グルＯｔセンサシステムとしては、Ｏｔセンサを触媒上
流に設けた型式のもの、およびＯｚセンサを触媒下流に
設けた型式のものがある。

？．センサを触媒上流に設けたシングルＯｔセンサシス
テムにおいては、ｏ２センサをできるだけ燃焼室に近い
排気系の箇所、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、排気ガス
の非平衡度（不均一性）たとえば空燃比がリッチである
のに０２が存在するために、Ｏｔセンサの反転時期がず
れたり、また、多気筒機関では、気筒間の空燃比ばらつ
きの影響を受け、したがって、０アセンサは平均空燃比
を検出できず、この結果、空燃比の制御精度が低いとい
う課題があった。

他方、Ｏｚセンサを触媒下流に設けたシングルＯ２セン
サシステムにおいては、排気ガスの非平衡度および平均
空燃比の不検出については解消されるものの、Ｏ２セン
サの位置が排気弁より遠くなること、触媒の容量および
浄化性能（Ｏ２ストレージ効果等の大きさ）により０２
センサの応答性が低く、従って、空燃比フィードバック
制御系の応答性が悪化し、この結果、触媒の性能を充分
発揮できず、エミッションの悪化を招くという課？があ
る． また、触媒上流、下流にＯｚセンサを設けたダプル０．
センサシステムにおいては、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。たとえば、下流側
Ｏ２センサにて平均空燃比を検出し、その結果を上流側
Ｏ２センサによる空燃比フィードバック制御のスキップ
制御定数等の値に反映させて全体の空燃比制御を行う。

したがって、下流側０アセンサが安定な出力特性を維持
している限り、良好な排気エミッションが保証される。

しかしながら、ダプル０２センサシステムにおいては、
２つの０２センサを要するためにコストが高く、また、
上流側Ｏ２センサによる空燃比フィードバック制御周期
が経時変化等で低下すると、触媒の性能をやはり充分に
発渾できないという課題がある。

このため、本願出願人は、既に、触媒下流に０２ンサヲ
設けたシングルＯｔセンサシステムにおいて、所定振幅
且つ所定周波数の強制自動制御波形？強制発振波形）の
中心値を下流側Ｏｔセンサの出力に応じて変化させるも
のを提案している．すなわち、第２図に示すように、下
流側０２センサの出力Ｖ。Ｘが変化した場合には、強制
自動制御波形Ａ　Ｆ　ｓの中心値（粗調整項）ＡＦｃを
下流側０．センサの出力■。８に応じて変化させる。こ
の場合、下流側０．センサの出力■。８がリーンの場合
には、粗調整項ＡＦｃは徐々に増加され、他方、下流側
Ｏ２センサの出力■。８がリッチの場合には、粗調整項
ＡＦＣは徐々に減少される．つまり、粗調整項ＡＦ，は
積分制御される。これは第３図に示すように、理論空燃
比近傍（λ＝１）で強制自動制御波形が振れた場合（＾
Ｆｓ　＝ＡＦｓ。）には、触媒は浄化性能を最大に発揮
できるが、リッチ側の空燃比（λく１）もしくはリーン
側の空燃比（λ〉１）で強制自動制御波形が振れても（
ＡＦｓ＋　，　ＡＦｓｚ）触媒の浄化性能は発揮できな
い。このため、強制自助制御波形ＡＦ，．もし《はＡＦ
ｓｚを触媒の浄化性能を発運できるようにＡＦ３。に近
づけるために上述の粗調製項ＡＦＣ　（積分項）を導入
したもので？る． しかしながら、上述の先廓の装置においては、Ｏ２スト
レージ効果を発揮できない状況が頻発する車両において
は、高精度の空燃比制御ができないという課題がある。

たとえば、触媒入りガスの空燃比が理論空燃比から大き
くずれ、しかもこのずれが長時間持続して三元触媒のＯ
２ストレージ効果が異常状態でのＯ２ストレージ効果に
対して大きく変動してしまう場合には、上述の先願では
０２ストレージ効果を監視できず、この結果、空燃比制
御精度が低下してエミッションの悪化を招くという課題
がある。

したがって、本発明の目的は、触媒の浄化性能を充分発
揮できると共に、Ｏｔストレージ効果による空燃比制御
精度の低下を防止してエミッションの悪化を防止した空
燃比フィードバック制御システムを提供することにある
． 〔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？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の
下流側の排気通路には、前記機関の空燃比を検出する触
媒下流空燃比センサが設けられている．粗調整項演算手
段は、空燃比センサの出力■。８がリッチのときにリー
ン側に漸次変化し、空燃比センサの出力■。８がリーン
のときにリッチ側に漸次変化する粗調整項ＡＦｃを演算
する。

他方、Ｏ２ストレージ量推定手段は三元触媒内部の０２
ストレージ量を推定し、Ｏｔストレージ項演算手段ば推
定されたＯ２ストレージ量が小さいときに小さい値とさ
れ、推定されたＯ２ストレージ量が大きいときに大きい
値とされるＯｚストレージ項ＡＦｃｃ＋＋ｏを演算する
。そして、空燃比調整手段は粗調整項ＡＦｃ及び０２ス
トレージ項ＡＦｃｃ＋＋。に応じて機関の空燃比を調整
するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、粗調整項により理論空燃比近傍で
空燃比制御が行われるので、触媒の浄化性能を高く維持
でき、しかも、三元触媒の０２ストレージ量に応じたｏ
２ストレージ項ＡＦｃｃ＊。を空燃比制御量として導入
したので、Ｏｔストレージ効果による空燃比制御量のず
れを少なくできる。

〔実施例〕

第４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４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、ボテンショメー夕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に供給されている。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７２０゜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？ンク角センサ５，６のパルス信号は
制御回路ｌＯ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ＣＰＵ１０
３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃焼供給系から加圧
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ｌ１より下流の排気系には、排気ガス
中の３つの有毒成分ＩＣ　．　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。

触媒コンバータ１２の下流側の排気管１３には０２セン
サ１４が設けられている。Ｏ２センサ１４は排気ガス中
の酸素成分濃度に応じた電気信？を発生する。すなわち
、Ｏ２センサ１４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１
０でＡ／Ｄ変換器１０１に発生する。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、ｃｐｕ
１０３の外に、ＲＯＭ１０４　，　ＲＡＭ１０５、バ・
ンクア・ンフ゜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１５には、スロットル
弁１５が全閉か否か検出するためのアイドルスイッチ１
６が設けられており、この出力信号は制御回路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ｉｔＴＡＵ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口ップ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ｆｆｉＴＡＵだけ燃
料噴射弁７は付勢され、したがって、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。

なお、ＣＰＵ１０３（７）割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器
１０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフエイス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。

エアフローメータ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．第５図は微調整項ＡＦ，を演算するためのルー
チンであって、所定時間たとえば４郎毎に実行される。

ステップ５０１では、空燃比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
値たとえば４０゜Ｃ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、燃料カット中等はいず
れも空燃比フィードバック条件が不成立であり、その他
の場合が空燃比フィードバック条件成立である。空燃比
フィードバック条件が不成立のときには、ステップ５１
３に直接進む．空燃比フィードバック条件成立の場合に
はステップ５０２に進む．ステップ５０２では、０，セ
ンサ５０１の出力■。８をＡ／Ｄ変換して取込み、ステ
ップ５０３にて基準電圧■８たとえば０．４５Ｖと比較
する．この結果、■。８≦ＶＵ（リーン）であればステ
ップ５０４にて空燃比フラグＸＯＸを“０゜”（リーン
）とし、ステップ５０５にて前回の空燃比フラグＸＯＸ
Ｏが“１”　（リッチ）か否かを判別する。

二の結果、フラグＸｏＸが“１”　（リッチ）から″０
゛（リーン）へ反転した場合のみ、第６図に示すごとく
、ステップ５０７にて微調整項ＡＦ，をΔＡＦ，（一定
値）とする。そして、ステップ５１２に進む．他方、ス
テップ５０３にて、■。．＞Ｖ，（リッチ）であればス
テップ５０８にて空燃比フラグｘＯＸを“１″′　（リ
ッチ）とし、ステップ５０９にて前回の空燃比フラグｘ
ｏｘｏが“０゜゜　（リーン）か否かが判別する。この
結゛果、フラグＸＯＸが゜゜０゜゛　（リーン）から“
１゜゛　（リッチ）へ反転した場合のみ、第６図に示す
ごとく、ステップ５１１にて微調整項Ａ　Ｆ　ｔをーΔ
ＡＦ，（一定値）とする。そして、ステップ５１２に進
む。

ステップ５１２では、後述の第７図のルーチンにおいて
０．センサ１４の出力■。８の反転周期を演算するため
のカウンタＣＮＴをクリアする。

そして、ステップ５１３にてこのルーチンは終了する． このように、第５図のルーチンによれば、第６図に示す
ように、Ｏｚセンサ１４の出力反転毎に？キ・シプした
波形の微調整項ＡＦ，が演算される。

つまり、Ｏ２センサ１４の出力自身により自動制御波形
が得られる．言い換えると、微調整項Ａ　Ｆ　ｔの制御
はスキップ制御に相当する． 第７図は粗調整項ＡＦ，を演算するためのルーチンであ
って、所定時間たとえば６４ｍｓ毎に実行される。ステ
ップ７０１では、第５図のステップ５０１と同様に、空
燃比フィードバック条件成立か否かを判別する．この結
果、空燃比フィードバック条件が成立した場合のみステ
ップ７０２〜７０７のフローが実行される．すなわち、
ステップ７０２では、カウンタＣＮＴが一定値ＫＣＮＴ
に到達したが否かを判別する。なお、カウンタＣＮＴは
、上述のごとく、Ｏｔセンサｌ４の出カＶ。Ｘの反転毎
にクリアされている．したがって、始めは、ステップ７
０２からステップ７０３に進み、カウンタＣＮＴを＋１
カウントアップしてステップ７０Ｂに進む．カウンタＣ
ＮＴがＫＣＮＴに到達すると、すなわち時間ＫＣＮＴＸ
６４ｍｓ経過すると、ステップ７０２でのフローはステ
ップ７０４〜７０７に進む． ステップ７０４では、カウンタＣＮＴをクリアし、ステ
ップ７０５では、空燃比フラグＸＯｘにより現在の触媒
下流空燃比がリーン（“０”）かリッチ（“１”）かを
判別する．この結果、リーンであれば、ステップ７０６
にて粗調整項Ａ　Ｆ　ｃをΔＡＦ，（一定値）だけ増大
させ、他方、リッチであればステップ７０７にてΔＡＦ
ｃだけ減少させる．そして、ステップ７０Ｂに進む． なお、値ΔＡ　Ｆ　ｃは第５図のステップ５０７．　５
１１において用いられたスキップ量ΔＡＦ，に比べて小
さい．すなわち、 ΔＡＦｃくΔＡＦ， である。したがって、第８図に示すように、空燃比がリ
ーンであれば（ＸＯＸ＝“０”）、粗調整項ＡＦ，はΔ
Ａ　Ｆ　ｃにより徐々に増大され、空燃比がリッチであ
れば（ＸＯＸ　＝“１”）、粗調整項ＡＦｃはΔＡＦｃ
により徐々に減少される。つまり、粗調整項ＡＦｃの制
御は積分制御に相当する。また、粗調整項Ａ　Ｆ　ｃに
空燃比の反転毎のスキップの制御を導入して空燃比の収
束性を高めることもでき？。

第７図の粗調整項演算ルーチンの実質的な実行、不実行
は、第５図の微調整項演算ルーチンの実質的な不実行、
実行にそれぞれ依存する。すなわち、触媒下流空燃比が
理論空燃比からずれている場合には、ＶＯＸ≦ＶＲ　　
（リーン）もしくはＶ．，＞Ｖ．（リッチ）のいずれか
一方に保持され、したがって、第５図のルーチンによる
微調整項ＡＦ，はΔＡＦ，もしくは−ΔＡ　Ｆ　ｔのい
ずれか一方に保持され、この結果、ステップ５１２によ
るカウンタＣＮＴのクリアはない。他方、この場合には
、第６図のルーチンによる粗調整項ＡＦｃはＫＣＮＴ　
Ｘ　５４お毎に徐々に増大もしくは減少される。つまり
、微調整項ＡＦ，の制御よりもむしろ粗調整項ＡＰ，の
制御が行われる。

逆に、触媒下流空燃比が理論空燃比に収束した場合には
、Ｏ２センサ１４の出力■。Ｘの反転は頻雑に行われ、
つまり、Ｏｔセンサ１４の出力Ｖ。Ｘの反転周期は短か
《なり、微調整項ＡＦ，は頻雑にΔＡＦ，，一ΔＡＦ，
間を繰返す。この場合、カウンタＣＮＴはＫＣＮＴに到
達する前に第５図のステップ５１２によってクリアされ
、この結果、第７図のステップ７０２でのフローは常に
ステップ７０３に進むようになる．つまり、粗調整項Ａ
Ｆｃの増大もしくは減少はなく、したがって、粗調整項
ＡＦｃの制御は禁止されてその値はホールドされ、微調
整項ＡＦ，の制御のみが行われる。

第９図はＯｔストレージ項ＡＦｃｃ＊ｏを演算するため
のルーチンであって、所定時間毎たとえば１６ｍｓ毎に
実行される。ステップ９０１では、第５図ノステップ５
０１と同様、空燃比フィードバック条件成立か否かを判
別する。この結果、空燃比フィードバック条件不成立で
あればステップ９１１に直接進み、空燃比フィードバッ
ク条件成立のときのみステップ９０２に進む。ステップ
９０２では、ｏｔセンサ１４の出力■。８をＡ／Ｄ変換
して取込み、ステップ９０３にて■。８を判別する．す
なわち、第１０図に示すごとく、０〜１．Ｏｖの間を７
分割にし、つまり ？〜ＯＸＩ Ｏｘ１〜ＯＸ２ ０Ｘ２〜ＯＸ３ ０Ｘ３〜ＯＸ４ ０Ｘ４〜ＯＸ５ ０Ｘ５〜ＯＸ６ ０Ｘ６〜１．０■ に７分割し、ＶＯＸがこれらの領域のいずれにあるかを
判別する。すなわち、０≦Ｖｏｘ＜　Ｏ　Ｘ　Ｉ　Ｔ：
あれば、ステップ９０４にて、ｏ２ストレージ項ＡＦｃ
ｃ＊ｏを、 Ａ　Ｆ　ｃｃ，ｌｏ”−　ｆ　Ｉ とし、ｏＸ１≦■。ｘ＜ＯＸ２であれば、ステップ９０
５にて、Ｏ２ストレージ項ＡＦＣＣＲＯを、ＡＦＣＣ諏
Ｏ″ｆ： とし、ＯＸ２≦ｖｏＸくｏＸ３であれば、ステップ９０
６にて、Ｏ２ストレージ項ＡＦｃｃ＊ｏを、Ａ　Ｆ　ｃ
ｃ＊ｏ’−　ｆ　ｓ とし、ＯＸ３≦ｖｏＸ＜ｏχ４であれば、ステップ９０
７にて、Ｏｘストレージ項ＡＦｃｃｌＩｏを１？ＦＣＣ
Ｒ。←０ とし、ＯＸ４≦■。，＜ＯＸ５であれば、ステップ９０
８にて、Ｏｔストレージ項ＡＦｅＣＩＩＧを、ＡＦｃｃ
＊ｏ←ｆ４ とし、ＯＸ５≦ＶｏＸ＜ＯＸ６”ｉｌ’あれば、ステッ
プ９０９にて、０２ストレージ項ＡＦｃｃ＊ｏを、Ａ　
ＦＣＣＲＯ←『， とし、ＯＸ６≦■。８≦１．Ｏｖであれば、ステップ９
１０にて、０！ストレージ項Ａ　Ｆ　（（Ｒ（１を、Ａ
Ｆｅｃ＊ｏ←【６ とする。

そして、ステップ９１１にて第９図のルーチンは本冬了
する。

このように、Ｏ２センサｌ４は触媒下流に位置するので
、Ｏ２センサ１４の出力■。Ｘにより三元触媒のＯ２ス
トレージ量をモニタでき、したがって、この量に応じて
Ｏ２ストレージ項ＡＦＣＣＩＩＧを演算する。

第１１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毎に実行される。

ステップ１１０１ではＲＡＭ１０５より吸入空気量デー
タＱおよび回転速度データＮｅを読出して基本噴射量Ｔ
ＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎｅ（
αは定数）とする。ステップｌ１０２では、最終噴射量
ＴＡＵを、ＴＡＵ”ＴＡＵＰ−ＦＡＦ　・（ＡＦｒ＋Ａ
Ｆｃ＋ＡＦｃｃｍｏ＋β）十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１１０３にて、噴射ＩＴＡＵをダウン
カウンタ１０８にセットすると共にフリップフ口ップ１
０９をセットして燃料噴射を開始させる．そして、ステ
ップ１１０４にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射ｉｉＴＡｔＪに相当する時間
が経過すると、ダウンカウンタ１０Ｂ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。

このようにして、Ｏｔセンサを触媒下流に設けても、空
燃比フィードバック制御周波数を高く維持することによ
り三元触媒の浄化性能を高くでき、しかも、目標空燃比
を達成できる。

第１２図は第５図、第７図、第９図、第１１図？ルーチ
ンによる空燃比制御を説明するタイミング図である。す
なわち、時刻Ｌ１以前では、空燃比は理論空燃比より大
きくずれているので、第７図のルーチンにより主に０２
センサ１４の出力ＶＯＸに応じて粗調整項Ａ　Ｆ　ｃの
更新が行われ、したがって、空燃比は理論空燃比に向っ
て収束することになるが、さらに、この間、０２ストレ
ージ項ＡＦＣＣＲＯも三元触媒に蓄積されたＯｚストレ
ージ量に見合う分の増量が行われるので（０≦ＶＯＸ≦
ＯＸ３）、空燃比の理論空燃比に向っての収束性は向上
する。この場合、空燃比が理論空燃比に到達間近の状態
（■。，＝ＯＸ３近傍）であれば、空燃比は確実にリッ
チへ反転するので、ＡＦＣＣＩＩＯ一〇としている。こ
の結果、時刻ｔ１で空燃比が理論空燃比近傍となると、
微調整項Ａ　Ｆ　ｔの制御がＯ２センサ１４の出力■。

８の反転毎に頻雑に行われ、他方、粗調整項ＡＦＣの更
新が停止され（ホールドされ）、この結果、Ｏｔセンサ
１４の応答遅れに伴う空燃比の過補正もな《なり、制御
空燃比の収束性も向上する。

？１２図においては、始めに、空燃比がリーンにずれて
いる場合を想定したが、空燃比がリッチにずれている場
合でもほぼ同様である。

このように、Ｏｆストレージ項ＡＦＣＣｊｌＯの導入に
より制御空燃比の収束性が向上する。

第１３図は第９図の変更例であって、第９図のステップ
９０４〜９０６，　　９０８〜９１０をステップ９０４
′〜９０６’　　，　　９０８’〜９１０′に変更した
ものである。

すなわち、各ステップ９０４′〜９０６′では、ｆ，を
、 ｆ１　・ｄＬＬ（ｉ＝１〜３） とし、ｄｔＬ（リーン継続時間に依存）を乗算し、各ス
テップ９０８′〜９１０′では、ｆ．を、ｆ，・ｄ■（
ｉ＝４〜６） とし、αｔｍ　（リッチ継続時間に依存）を乗算する。

この場合、Ｏ２センサ１４の出力■。Ｘが同一レベル（
０≦ＶＯＸ＜ＯＸ　３　．　ＯＸ　４　≦Ｖｏｘ＜　１
．０　）　テあっても、当該レベルの継続時間が長い場
合には、０，ストレージ効果の影響が大きいとみなし、
Ｏｔストレージ項ＡＦｃｃ＊。を大きくする（αＬＬＩ
α，ｌ？１）。これにより、制御空燃比が理論空燃比よ
りずれている場合に、制御空燃比の理論空燃比への収束
をより早くする． リーン継続時間αＬＬ及びリッチ継続時間α■は第１４
図のルーチンにより演算される．このルーチンは所定時
間たとえば５１２ｍｓ毎に実行される．すなわち、ステ
ップ１４０１では、第５図のステップ５０１と同様に、
空燃比フィードバック制御成立か否かを判別し、ステッ
プ１４０２では、アイドル状態（ＬＬ＝”１”）か否か
を判別する．この結果、空燃比フィードバック条件が成
立且つ非アイドル時（ＬＬ＝“０”）のときのみステッ
プ１４０３〜１４２０が実行される． ステップ１４０３では、Ｏｔセンサ１４の出力■。８を
Ａ／Ｄ変換して取込み、ステップ１４ｏ４にて■。８≦
Ｖｉ　　（リーン）か否かを判別する．この結果、ＶＯ
Ｘ≦Ｖ，（リーン）であればステップ１４ｏ５に進み、
Ｖｏｘ＞Ｖ＊　　（リッチ）であればステップｌ４１３
に進む。

ステップ１４０５では、空燃比フラグＸＯＸＩを″０”
？リーン）とし、ステップ１４０６にて前回値ＸＯＸ２
が“０”（リーン）か否かを判別する．この結果、リー
ン状態（ＸＯＸＩ　＝　ＸＯＸ２　＝ＭＯ”）のときに
は、ステップ１４０７にてリーン継続カウンタＣＮＴＯ
ＸＬが所定値Ｔ’　Ｌを超えたか否かを判別し、ＣＮＴ
ＯＸＬ　＞　Ｔ　Ｌの場合にはステップ１４０８にて、 αもＬ←１．５ αｔＲ←０ とし、他の場合にはステップ１４０９にてカウンタＣＮ
ＴＯＸＬを１カンウトアップする。他方、リッチからリ
ーンへの反転であれば、ステップ１４ｌＯにて前回値Ｘ
ＯＸ２を“０”　（リーン）とし、，ステップ１４１１
ニテカウンタＣＮＴＯＸＬ　，　ＣＮＴＯＸＲをクリア
し、さらに、ステップ１４１２にて、 α■←１．０ α．←１．０ とする。

同様に、ステップ１４１３では、空燃比フラグＸＯＸＩ
を″１“゜　（リッチ）とし、ステップ１４１４にて前
回値ｘｏｘｏが“１”　（リッチ）か否かを判別する。

こ？結果、リッチ継続状態（ＸＯＸ１＝ＸＯＸ２＝　”
　１”）のときには、ステップ１４１５にてリッチ継続
カウンタＣＮＴＯＸＲが所定値Ｔ，Ｉを超えたか否かを
判別し、ＣＮＴＯＸＲ　＞　Ｔ　＊の場合にはステップ
１４１６にて、αｔｍ←１．５ α１Ｌ←０ とし、他の場合にはステップ１４１７にてカウンタＣＮ
ＴＯＸＲを１カウントアップする。他方、リーンからリ
ッチへの反転であれば、一ステップ１４ｌ８にて前回値
ＸＯＸ２を“１”　（リッチ）とし、ステップ１４１９
にてカウンタＣＮＴＯＸＬ　，　ＣＮＴＯＸＲをクリア
し、さらに、ステップ１４２０にて、 αｔＬ←１．０ α．←１．０ とする。

そして、ステップ１４２１にてこのルーチンは終了する
． このように、リーン持続時間が大きくなったときには、
係数α■を大きく、他方、リッチ持続時間が大きくなっ
たときには、係数α■を大きくす？。

第１５図は第９図のさらに変更例である。ステップ１５
０１では、第５図のステップ５０１と同様に、空燃比フ
ィードバック条件成立か否かを判別し、空燃比フィード
バック条件不成立の場合にはステップ１５０８に進み、
Ｏ２ストレージ項ＡＦＣＣＲＯを０とし、空燃比フィー
ドバック条件成立の場合のみステップ１５０２に進む。

ステップ１５０２では、ＲＡＭ１０５より車速ＳＰＤを
読出し、低速時（ＳＰＤ＜　５　ｋｍ／　ｈ　）か否か
を判別し、低速時であればやはりステップ１５０８に進
み、ｏ２ストレージ項ＡＦ’ｃｃ＊ｏを０とする。ＳＰ
Ｄ≧５ｈ／ｈのときのみステップ１５０３に進む．ステ
ップ１５０３では、１回転当りの吸入空気量ＱＮを、 ＱＮ−Ｑ／Ｎｅ により演算し、変化率ｄ　（ＱＮ）／　ｄ　ｔを、ただ
し、ＱＮＯはＱＮの前回値により演算する．そして、ｄ
　（ＱＮ）／　ｄ　ｔにより大加速、中加速、も？くは
減速かを判別する。大加速であれば（〉ＤＱＮＩ）　、
ステップ１５０４にてＯ！ストレージ項ＡＦｃｃｌｏを
、 ＡＦＣＣＩＩＯ←ｆｌ　’　　（＞０）とし、中加速で
あれば（＞［ｌＱＮ２）　、ステップ１５０５にてＯｚ
ストレージ項ＡＦｅｃ＊ｏを、ＡＦｃｃ＋＋ｏ←ｆ！’
　　（＜ｆ．’）とし、減速であれば（＜ＤＱＮ３）　
、ステップ１５０７にて０２ストレージ項ＡＦＣＣＲＯ
を、 ＡＦｃｃｍｏ←ｒ３’（＜Ｏ） とし、定常の場合（ＤＱＮ２とＤＱＮ３との間）、ステ
・ンプ１５０６にてＯ２ストレージ項ＡＦｃｃ，Ｉｏを
０とする．そして、ステップ１５０９にてこのルーチン
は終了する。

なお、上述の実施例では、微調整項Ａ　Ｆ　ｔを導入し
ているが、粗調整項Ａ　Ｆ　ｃ及びＯｔストレージ項Ａ
Ｆｃｃ＊。のみの導入でも空燃比制御は可能である．こ
の場合には、空燃比が理論空燃比近傍から外れた場合に
は、Ｏｔストレージ項ＡＦｃｃ＊ｏが微調整項Ａ　Ｆ　
ｔの代りをなす。

三元触媒の浄化性能を更に発揮させたい場合には上述の
実施例に後述する自己発振項（強制発振項）　Ａ　Ｆ　
ｘを導入すればよい． 第１６図は自己発振項（強制発振項）ＡＦｔを生成する
ためのルーチンであって、所定時間毎たとえば４■Ｓ毎
に実行される。ステップ１６０１では、第５図のステッ
プ５０１と同様、空燃比フィードバック条件成立か否か
を判別する。この結果、空燃比フィードバック条件不成
立であればステップ１６１０に直接進み、空燃比フィー
ドバック条件成立のときのみステップ１６０２に進む。

ステップ１６０２では、カウンタＣＮＴＳが周期ＴのＴ
／２に到達したか否かを判別する。つまり、カウンタＣ
ＮＴＳはステツフ゜ｌ６０９にて＋１カウントアッフ゜
されており、ＣＮＴＳ＝Ｔ／２毎にステップ１６０３〜
１６０８に進む。

すなわち、ステップ１６０３では、カウンタＣＮＴＳを
クリアし、ステップ１６０４では、自己発振フラグＸＳ
ＩＣ力ぜ０”か否かを判別し、ＸＳＩＣ＝″Ｏｍであれ
ばステップ１６０５にて自動発振項Ａ　Ｆ　ｓをーΔＡ
ＦＳ（一定値）とし、ステップ１６０６にてフラグＸＳ
ＩＣを“１“に反転させる。この結果、再びカウンタＣ
ＮＴＳがＴ／２に到達したときには、ステップ１６０４
のフローはステップ１６０７　．　１６０８に進む。ス
テップｌ６０７にて自動発振項ＡＦＳをΔＡＦＳとし、
ステップ１６０８にてフラグＸＳＩＣを“０”に反転さ
せる。

そして、ステップ１６１０にてこのルーチンは終了する
． このようにして、第１６図のルーチンによれば、第１８
図に示すような一定の振幅（ΔＡ　Ｆ　！　）且つ周期
Ｔの自動発振波形を生成できる。

第１７図は自動発振波形を加えた場合の噴射量演算ルー
チンであって、第１１図のステップ１１０２の代りにス
テップ１７０１を設けてある。すなわち、最終噴射量Ｔ
ＡＵは、 ＴＡＵ ←ＴＡＩＪＰ−　（ＡＦｒ＋ＡＦｓ＋ＡＦｃ＋ＡＦｃｃ
＋＋ｏ＋β）＋ｒである． すなわち、自励発振項ＡＦ，もまた、微調整項Ａ　Ｆ　
ｔの代りをなす．この場合、三元触媒の浄化性能を十分
発揮できるように自動発振波形の振幅及び周波数を設定
し、自励発振項Ａ　Ｆ　ｓの導入による空燃比の乱れを
最小限とする。

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、空燃比センサとして０２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、空燃比センサとしてＴ
ｉＯｚ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、Ｏｔストレージ項
導入により制御空燃比の収束性が向上してエミッション
の悪化を防止でき、しかも、制御周波数は高く維持され
、したがって、触媒の浄化性能を最大に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック回路図、 第２図は先願における課題を説明するタイミング図、 第３図は強制自動制御波形と触媒浄化機能との関係を示
すグラフ、 第４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５図、第７図、第９図、第１１図、第１３図、第１４
図、第１５図、第１６図、第１７図は第４図の制御回路
の動作を説明するためのフローチャート、 第６図は第５図のフローチャートを補足説明するタイミ
ング図、 第８図は第７図のフローチャートを補足説明するタイミ
ング図、 第１０図は第９図のフローチャートを補足説明するタイ
ミング図、 第１２図は第５図、第９図、第１１図のフローチャート
を補足説明するタイミング図、第１８図は第１６図のフ
ローチャートを補足説明するタイミング図である。

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た三元触媒（１２）
   と、 該三元触媒の下流側の排気通路に設けられ、前記機関の
   空燃比を検出する触媒下流空燃比センサ（１４）と、 該空燃比センサの出力がリッチのときにリーン側に漸次
   変化し、前記空燃比センサの出力がリーンのときにリッ
   チ側に漸次変化する粗調整項（ＡＦ＿Ｃ）を演算する粗
   調整項演算手段と、 前記三元触媒内部のＯ＿２ストレージ量を推定するＯ＿
   ２ストレージ量推定手段と、 該推定されたＯ＿２ストレージ量が小さいときに小さい
   値とされ、前記推定されたＯ＿２ストレージ量が大きい
   ときに大きい値とされるＯ＿２ストレージ項（ＡＦ＿Ｃ
   ＿Ｃ＿Ｒ＿Ｏ）を演算するＯ＿２ストレージ項演算手段
   と、 前記粗調整項及び前記Ｏ＿２ストレージ項に応じて前記
   機関の空燃比を調整する空燃比調整手段とを具備する内
   燃機関の空燃比制御装置。