JPH02230936A - 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】 Ｃ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（０■センサ））を設け、触
媒下流の０２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〕０■
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ｏ２センサにもとづくシングル０２センサシステム
と、触媒の上流、下流に設け？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０２センサシステムとしては、０２センサを触媒上
流に設けた型式のもの、および０２センサを触媒下流に
設けた型式のものがある． ０２センサを触媒上流に設けたシングル０２センサシス
テムにおいては、０２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、０２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、ｏ２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、０■センサを触媒下流に設けたシングル０２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？ること、触媒の容量および
浄化性能（０２ストレージ効果等の大きさ）により０■
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題があ
る． また、触媒上流、下流に０■センサを設けたダブル０■
センサシステムにおいては、上流側０２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
０２センサにて平均空燃比を検出し、その結果を上流側
０２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０２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、ダブル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０■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？下すると、触媒の性能をやはり充分に
発揮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センサ
を設けたシングルｏ２センサシステムにおいて、所定振
幅且つ所定周波数の自動制御波形（強制発振波形）の中
心値を下流側０２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ｏ２センサの出力ＶｏＸが変化した場合には、自動制
御波形ＡＦｓの中心値（粗調整項）ＡＦｃを下流側ｏ２
センサの出力ＶｏＸに応じて変化させる。この場合、下
流側０■センサの出力ＶＯＸ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ＶＯＸ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ＡＦｃ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）で自動制御波形が振れた場合（＾Ｆ，　＝＾Ｆｓ
．）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＜１）もしくはリーン側の空燃比（λ
〉１》で自？制御波形が振れても（＾Ｆ，１，ΔＦ５２
）触媒の浄化性能は発揮できない．このため、自励制御
波形Ａ　Ｆ　ｓ　＋もしくはＡＦ，２を触媒の浄化性能
を発揮できるようにＡ　Ｆ　ｓ　ｏに近づけるために上
述の粗調整項（積分項）ＡＦＣを導入したものである．
しかしながら、このように粗調整項ＡＦＣを導入しても
、０２センサの応答性は、ガス流量、ガス流速、ガス当
り、ガス組成、λ＝１からずれた空燃比にＱ２センサが
さらされた時間等によって変化する。

したがって、自動制御波形の周波数に対して０。

センサの応答性が十分余裕がある場合には問題ないが、
０２センサの応答性は触媒下流に位置する分、触媒の０
■ストレージ効果により低く、したがって、第２図に示
すように、触媒入ガスと触媒出ガスとの位相差により触
媒下流の空燃比には収束誤差が生じ、やはり、エミッシ
ョンの低減が十分でない。

したがって、本発明の目的は、触媒の浄化機能をより充
分発揮できる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図に示される．
第１図においては、内燃機関の排気通路に三元触媒が設
けられ、さらに、三元触媒の下流側に機関の空燃比を検
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ＶＯＸ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ＶＯＸ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、反転判別手段は空燃比センサの出力
ＶＯＸの反転を判別し、微調整項演算手段は空燃比セン
サの出力ＶＯＸのリッチからリーンへの反転の際にリッ
チ側へスキップ的に変化し、空燃比センサの出力のリー
ンからリッチへの反転の際にリーン側へスキップ的に変
化する微調整項Ａ　Ｆ　Ｆを演算する．また、反転周期
判別手段は前記空燃比センサの出力Ｖ　Ｏ　Ｘの反転周
期が所定値以下か否かを判別し、この結果、空燃比セン
サの出力ＶＯＸの反転周期が所定値以下のときに、ホー
ルド手段は、粗調整項ＡＦｃの演算を禁止して粗調整項
Ａ　Ｆ　ｃをホールドする．そして、空燃比調整手段は
粗調整項ＡＦｃ及び微調整項ＡＦ，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、空燃比センサの出力の反転自身で
生成される微調整項ＡＦ，により自己デューティ比で空
燃比制御中心が振動する．したがって、空燃比が収束し
ていないたとえばλ〉１，λく１の領域では、微調整項
ＡＦ，は振動せず、粗調整項ＡＦｃのみで空燃比制御中
心が変化する．すなわち、空燃比制御中心は積分制御さ
れる．この結果、空燃比制御中心が収束すると、空燃比
制御中心は微調整項ＡＦ，により振動して三元触媒の浄
化機能を発揮させると共に、この機能発揮状態がずれな
いように粗調整項ＡＦｃの演算は中止される． 〔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
休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７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のマルチブレクサ内蔵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フ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． ？た、機関本体１のシリンダブロックのウオータジャケ
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　，　８４）ｘ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．０２センサ１４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、バッ
クアップＲＡＭ１０６、クロツタ発生回路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が全閉か否かを検出するためのア
イドルスイッチ１６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エイス１０２に供給さ
れる。

１７は車速センサ、たとえば永久磁石とリードスイッチ
より構成されたものであって、その出力は制御回路１０
の車速形成回路１１１に供給される。

また、制御回路１０において、ダウン力ウンタ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、上述の燃料噴射量ＴＡＵ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の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０２
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゜Ｃ＾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、所定時間なとえ゛ば４ｍｓ毎に実行される．すな
わち、ステップ５００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℃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
５１２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５０１に進む。ステップ５０１では、０
２センサ１４の出力ＶｏＸをＡ／Ｄ変換して取込み、ス
テップ５０２にて基準電圧ｖＲたとえば０．４５Ｖと比
較する．この結果、ＶＯＸ≦■８（リーン）であればス
テップ５０３にて空燃比フラグＸＯＸを“０″（リーン
）とし、ステップ５０４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。この結果、フ
ラグＸＯＸが“ｌ″′（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５
０６にて微調整項ＡＦ，をΔＡＦ，（一定値）とする．
そして、ステップ５１１に進む．他方、ステップ５０２
にて、”　ｏ　ｘ　＞　Ｖ　Ｒ（リッチ）であればステ
ップ５０７にて空燃比フラグＸＯＸを“１”（リッチ）
とし、ステップ５０８にて前回の空燃比フ２グχＯＸＯ
が゜゛０“（リーン）か否かを判別する．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５
１０にて微調整項ＡＦ，を一ΔＡＦｆとする．そして、
ステップ５Ｈに進む。

ステップ５１１では、後述の第７図のルーチンにおいて
０２センサ１４の出力ＶＯＸ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５１
２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、０２センサ１４の出力反転毎にスキップした波
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励制御波形が得られる。言い換
えると、微調整項ＡＦ，の制御はスキップ制御に相当す
る． 第７図は粗調整項ＡＦＣ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７００では、第５図のステップ５００と同様に、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し
、空燃比フィードバック条件が成立していなければステ
ップ７０７に直接進み、空燃比フィードバック条件が成
立しているときにはステップ７０１に進む。ステップ７
０１では、カウンタＣＮＴが一定値ＫＣＮＴに到達した
か否かを判別する．なお、カウンタＣＮＴは、上述のご
とく、０２センサ１４の出力ＶＯＸ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７０１からス
テップ７０２に進み、カウンタＣＮＴを＋１カウントア
ップしてステップ７０７に進む．カウンタＣＮＴがＫＣ
ＮＴに到達すると、すなわち時間ＫＣＮＴＸ　６４ｍｓ
経過すると、ステップ７０１でのフローはステップ７０
３〜フ０６に進む． ステップ７０３では、カウンタＣＮＴをクリアし、ステ
ップ７０４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７
０５にて粗調整項ＡＦＣをΔＡＦＣ　（一定値》だけ増
大させ、他方、リッチであればステップ７０６にてΔＡ
Ｆｃだけ減少させる．そして、ステップ７０７に進む． なお、値ΔＡＦｃは第５図のステップ５０６　，　５１
０において用いられたスキップ量ΔＡ　Ｆ　ｔに比べて
小さい．すなわち、 ΔＡＦＣ（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＝“’ｏ”）．粗調整項ＡＦｃは
、ΔＡＦｃ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． 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買的な不実行、
実行にそれぞれ依存する．すなわち、触媒下流空燃比が
理論空燃比がらずれている場合には、Ｖｏｘ≦ＶＲ　（
リーン）もしくはＶｏＸ＞ＶＲ？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，もしくはーΔＡＦ，のいずれか
一方に保持され、この結果、ステップ５１１によるカウ
ンタＣＮＴのクリアはない．他方、この場合には、第７
図のルーチンによる粗調整項ＡＦＣはＫＣＮＴ　Ｘ　６
４ｍｓ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ＡＦｃ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
、０２センサ１４の出力ＶＯＸの反転は頻雑に行われ、
つまり、０■センサ１４の出力■。Ｘの反転周期は短か
くなり、微調整項ＡＦ，は頻雑にΔ＾Ｆｆ＋一Δ＾Ｆ，
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５１１によってクリアされ
、この結果、第７図のステップ７０１でのフローは常に
ステップ７０２に進むようになる．つまり、租調整項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゜Ｃ＾毎に実行される．ステップ９０
１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ＴＡＵＰを演算す
る．たとえばＴＡＵＰ←ａ　・Ｑ　／　Ｎ　ｅ（αは定
数）とする。ステップ９０２では、最終噴射量ＴＡＵを
、ＴＡＵ　４−ＴＡＵＰ　−　ＦＡＦ　−　（＾Ｆ，＋
＾Ｆｃ＋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９０３にて、噴射ｆｉＴＡＵをダウンカウ
ンタ１０８にセットすると共にクリップフロップ１０９
をセットして燃料噴射を開始させる．そして、ステップ
９０４にてこのルーチンは終了する．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
口ップ１０９がリセットされて燃料噴射は終了する． 第１０図は第５図、第７図、第９図のルーチンによる空
燃比制御を説明するタイミング図である．？なわち、時
刻１，以前においては、空燃比（Ｖｏｘ）はリーン側に
ずれており、この場合には、粗調整項ＡＦｃのみが制御
される．つまり、積分制御期間である．時刻１，〜ｔ２
の間では、空燃比（Ｖｏｘ）は理論空燃比に収束してい
るが、依然としてリーン側にある．この場合には、空燃
比の反転毎に微調整項ＡＦ，の制御が行われると共に、
依然として、反転周期が長い場合があり、したがって、
粗調整項ＡＦＣの制御も行われる．時刻Ｌ２以降となる
と、空燃比は理論空燃比に完全に収束しており、この結
果、０２センサ１４の出力Ｖｏｘは基準電圧ｖ尺を頻繁
に横切り、反転周期が短かくなる．この結果、粗調整項
ＡＦＣの制御は禁止され、その値ＡＦｃはホールドされ
る。

このようにして得られる＠調整項ＡＦｆ　と粗調整項Ａ
Ｆｃとの和八Ｆ，＋＾Ｆｃに応じて空燃比が制御される
ことになり、制御空燃比が粗調整項制御（積分制御）に
より理論空燃比に追いつくと、０２センサ１４の出力自
身による自己デューティ比制御（微調整項制御）に移る
．この結果、０■センサ１４の出力反転周期は短かく、
つまり、制御周波数は高く維持され、触媒の浄化性能を
最大に発揮できる．また、粗調整項制御の禁止（ホール
ド）により、０２センサ１４の応答遅れに伴う空燃比の
過補正もなくなり、制御空燃比の収束性も向上する． 第１１図は第７図の変更例であって、第７図のルーチン
にステップ１１０１〜１１０５を付加したものである．
すなわち、粗調整項ＡＦＣに績分制御と共にスキップ制
御を導入したものである．すなわち、カウンタＣＮＴが
ＫＣＮＴに到達毎にステップ７０３〜７０６　．　１１
０１〜１１０５によって粗調整項ＡＦＣは更新されるが
、更新時の空燃比が反転しないときには、第７図と同様
に、ステップ７０４〜７０６によって１１調整項ＡＦＣ
はΔＡＦＣ（小さい値》で積分制御されるが、更新時の
空燃比が反転したときには、ステップ１１０２　〜１１
０４によって租調整項ＡＦｃはΔ＾ＦＳＫＰ《大きい値
》でスキップ制御される．たとえば、第１２図に示すよ
うに、時刻ｔ＋，ｔ２，ｔｚ，ｔ４の更新時には、空燃
比はリーンに保持され（ＸＯＸ＝ＸＯＸＩ　＝″０″）
、シタカッテ、ステッフ１１０１テノフローはステップ
７０４　，　７０５に進み、粗Ｎ整項ＡＦｃは小さい値
ΔＡＦＣだけ増大される．また、時刻ｔｉの更新時には
、空燃比はリッチに保持され（ＸＯＸ＝ＸＯＸ１＝　”
１”）、したがッテ、ステッフ１１０１テのフローはス
テップ７０４　，　７０６に進み、粗調整項ＡＦＣは小
さい値ΔＡＦＣだけ減少される．これに対し、時刻ｔフ
，ｔ＊の更新時には、空燃比はリッチ（ＸＯＸ１＝“１
″）から！Ｊ−ン（ＸＯＸ＝”Ｏ’）に反転するので、
ステップ１１０１でのフローはステップ１１０２　．　
１１０３に進み、粗調整項ＡＦＣは大きい値Δ＾ＦＳＫ
Ｐだけ増大される．また、時刻ｔＳｒ　ｊｌ＋ｔ１。の
更新時には、空燃比はリーン（ＸＯＸ１＝“０”）から
リッチ（Ｘ　Ｏ　Ｘ　＝“１″′》に反転するので、ス
テップ１１０１でのフローはステップ１１０２　．　１
１０４に進み、粗調整項ＡＦｃは大きい値Δ＾ｆＳＫＰ
だけ減少される． このように、粗調整項ＡＦｃにさらにスキップ制御を導
入すると、空燃比の理論空燃比への収束性は向上する． なお、三元触媒の浄化性能をさらに発揮させたい場合に
は上述の実施例に後述する自励発振項（強制発振項）Ａ
Ｆ，を廊入すればよい．第１３図は自動発振項（強制発
振項）ＡＦ，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４ｍｓ毎に実行される．ステップ１３０
１では、第５図のステップ５００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１３１０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１３０２に進む．ステップ１３０２では、カウン
タＣＮＴＳが周期ＴのＴ／２．に到達したが否かを判別
する．つまり、カウンタＣＮＴＳはステップ１３０９に
て＋１カウントアップされており、ＣＮＴＳ＝Ｔ／２毎
にステップ１３０３〜１３０８に進む。

すなわち、ステップ１３０３では、カウンタＣＮＴＳを
クリアし、ステップ１３０４では、自励発振フラグＸＳ
ＩＣが“０”か否かを判別し、ＸＳＩＣ＝“ｏｎであれ
ばステップ１３０５にて自動発振項ＡＦ，をーΔＡＦ，
（一定値）とし、ステップ１３０６にてフラグＸＳＩＣ
を１１　１　Ｉ１に反転させる．この結果、再びカウン
タＣＮＴＳがＴ／２に到達したときには、ステップ１３
０４のフローはステップ１３０７　．　１３０８に進む
．ステップ１３０フにて自励発振項ＡＦ，をΔＡＦ，と
し、ステ・ンプ１３０８にてフラグｘジＣをＩＩ　Ｏ　
Ｉ＋に反転させる．そして、ステップ１３１０にてこの
ルーチンは終了する。

このようにして、第１３図のルーチンによれば、第１５
図に示すような一定の振幅（ΔＡＦ！＋）且つ周期Ｔの
自動発振波形を生成できる． 第１４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９図のステップ９０２の代りにステッ
プ１４０１を設けてある．すなわち、最終噴射量ＴＡＵ
は、 ＴＡＵ −ＴＡＵＰ　．　（八Ｆ，　＋ＡＦＳ　＋ＡＦｃ＋β）
十γである。

第１５図は第５図、第７図、第１３図、第１４図のルー
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、微調整項ＡＦ，十自励？振項ＡＦ，が第１０
図における微調整項ＡＦ，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励発振波形
の振幅及び周波数を設定し、自動発振項ＡＦ，の導入に
よる空燃比の乱れを最小限とする． 第１６図は第１３図の変更例であって、第１３図のルー
チンに対してステップ１６０１〜１６０９を付加したも
のである．すなわち、非アイドル状態（ＬＬ＝’″０”
）であれば第１６図のルーチンは第１３図のルーチンと
同一であり、他方、アイドル状Ｒ（ＬＬ＝“１゜゛）で
あればステップ１６０１からステップ１６０２〜１６０
９のフローへ進む．・ステップ１６０２〜１６０９は各
ステップ１３０２〜１３０９に対応しており、この場合
、自動発振項ＡＦ５の振幅はΔ＾Ｆ，　’（＜Δ＾Ｆｓ
）であり、周期はＴ’　（＞Ｔ）である点のみが異なる
．すなわち、第１７図に示すように、アイドル時には自
励振動波形ＡＦ．の振幅を小さく且つ周期を大きくして
空燃比の乱れを小さくするようにする．また、三元触媒
の０■ストレージ効果の変動による空燃比の乱れを防止
するために後述する０２ストレージ項ＡＦＣＣＲＯを導
入すれば一層制御空燃比の収束性が向上する． 第１８図は０２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを演算するた
めのルーチンであって、所定時間たとえば１６ｍｓ毎に
実行される。ステップ１８０１では、第５図のステップ
５００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１８０８に進み、０２ストレージ項八ＦＣＣＲ
ＯをＯ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１８０２に進む。ステップ１８０２では、車速
形成回路１１１より車速ＳＰＤを取込み、低速時（ＳＰ
Ｄ　＜　５　ｋｍ　／　ｈ　）か否かを判別し、低速時
であればやはりステップ１８０８に進み、０２ストレー
ジ項八ＦＣＣＲＯを０とする。ＳＰＤ≧５ｋｍ／ｈのと
きのみステップ１８０３に進む。ステップ１８０３では
、１回転当りの吸入空気量ＱＮを、Ｑ　Ｎ　＝　Ｑ　／
　Ｎ　ｅ により演算し、変化率ｄ（ＱＮ）／ｄｔを、？だし、Ｑ
ＮＯはＱＮの前回値により演算する．そして、ｄ（ＱＮ
）／ｄｔにより大加速、中加速、もしくは減速かを判別
する．大加速であれば（＞ＤＱＮＩ）、ステップ１８０
４にて０２ストレージ項＾ＦＣＣＲＯを、八ＦＣＣＲｏ
←＾ＦＣＣＲＯ＋ とし、中加速であれば（＞ＤＱＮ２）、ステップ１８０
５にてｏ２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを、 ＾ＦＣＣＲＯ＝＾ＦＣＣＲＯ２ とし、減速であれば（＜ＤＱＮ３）、ステップ１８０７
にて０２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを、 ΔＦＣＣＲＯ°ΔＦＣＣＲＯコ とし、定常の場合（ＤＱＮ２とＤＱＮ３との間）、ステ
ップ１８０６にて０■ストレージ項ＡＦＣＣＲＯを０と
する。

そして、ステップ１８０９にてこのルーチンは終了する
． すなわち、大加速ほど触媒入ガスの空燃比が理論空燃比
からリッチ側に大きくずれ、減速であれば触媒入ガスの
空燃比が理論空燃比からリッチ側に大きくずれ、三元触
媒の０２ストレージ量が変化する．したがって１回転当
りの吸入空気量のＱ　／　Ｎ　ｅの変化率ｄ（ＱＮ）／
ｄｔと三元触媒の０２ストレージ量の関係をあらかじめ
把握しておくことによりｄ（ＱＮ）／ｄｔにより三元触
媒の０２ストレージ量をモニタでき、したがって、この
量に応じて０２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを演算する。

第１９図はｏ２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを加えた場合
の噴射量演算ルーチンであって、第９図のステップ９０
２の代りにステップ１９０１を設けてある．すなわち、
最終噴射量ＴＡＵは、 ＴＡＵ −ＴＡ（ＩＰ・（八Ｆ，　　＋＾Ｆｃ　＋＾ＦＣＣＲＯ
＋β）＋γである． 第２０図は第５図、第７図、第１８図、第１９図のルー
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、微調整項ＡＦ，＋Ｏ．ストレージ項八ＦＣＣ
ＲＯが第１０図における微調整項ＡＦ，の代りをなす．
これにより、加速時等の過渡時、非同期増量、シフトチ
ェンジ、吸気弁デポジットエアフローメータの検出遅れ
等で三元触媒の０２ストレージ効果が変動して空燃比が
荒れた場合の制御遅れを補正でき、したがって、触媒下
流の空燃比の収束性を向上でき、この結果、エミッショ
ンの悪化を防止できる． 第２１図は第１８図の変更例であって、第１８図の１回
転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎｅの変化率ｄ（ＱＮ）／ｄｔ
の代りに０２センサ１４の出力Ｖ。Ｘを用いる．すなわ
ち、ステップ２１０１では、第５図のステップ５００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成立時のみステップ２１０２
〜２１０６を実行する．ステップ２１０２では、０２セ
ンサ１４の出力ＶＯＸをＡ／Ｄ変換して取込み、ステッ
プ２１０３にて■ｏＸに応じて糟を演算する．ＩＩＩは
ｖＯＸがＶ尺（λ＝１相当）より離れる程大きく設定す
る．なお、ステップ２１０３では、ｖｏＸに応じて連続
的に変化させているが、離散的に変化させることもでき
る。後者の場合には、ＲＯＭ１０４のマップを用いず、
単純な比較論理演算で行う．次に、ステップ２１０４で
は、空燃比フラグＸＯｘにより“Ｏ”（リーン）か否か
を判別し、この結果、リーンであれば（ＸＯＸ＝”Ｏ”
）、ステッ？２１０５にて０２ストレージ項八ＦＣＣＲ
Ｏｅ”とし、他方、“Ｏ”《リーン》か否かを判別し、
この結果、リッチであれば（ＸＯＸ＝”１”》、ステッ
プ２１０６にてｏ２ストレージ項八ＦＣＣＲＯを一一と
する．そして、ステップ２１０７にてこのルーチンは終
了する． このように、０２センサ１４は触媒下流に位置するので
、０２センサ１４の出力ＶｏＸ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
０２ストレージ項＾ＦＣＣＲＯを演算する． 第２２図は第２１図のさらに変更例を示し、第２１図の
ステップ２１０５　．　２１０６の代りに、ステップ２
１０５’，　２１０６’を設けてある．すなわち、ステ
ップ２１０５　’　，　２１０６　’では、０■ストレ
ージ項ΔＦＣＣＲＯを＾ＦＣＣＲＯ″Ｉ゜αｔＬ ＾ＦＣＣＲＯ″一請αｔＲ としている．ここで、αｔＬは０２センサ１４のリーン
出力継続時間、αｔＲはｏ２センサ１４のリッチ出力継
続時間である．つまり、０■センサ１４？出力ｖｏＸが
同一レベルであっても、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０２
ストレージ項八ＦＣＣＲＯを大きくするものである． リーン継続時間αｔＬ及びリッチ継続時間αｔＲは第２
３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２３０１では、第５図のステップ５００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、ステ
ップ２３０２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＝”Ｏ”）のときのみステ
ップ２３０３〜２３２０が実行される． ステップ２３０３では、０２センサ１４の出力■。Ｘを
Ａ／Ｄ変換して取込み、ステップ２３０４にてＶＯＸ≦
ＶＲ（リーン）か否かを判別する。この結果、ＶＯＸ≦
ＶＲ（リーン）であればステップ２３０５に進み、ＶＯ
Ｘ＞ＶＲ　（リッチ）であればステップ２３１３に進む
．ステップ２３０５では、空燃比フラグＸＯＸ２を“０
”（リーン）とし、ステップ２３０６にて前回値ＸＯＸ
Ｏが“０”（リーン）か否かを判別する．この結果、リ
ーン継続状ｆｉ（ＸＯＸ２＝ＸＯＸ３−“ｏ”）のとき
には、ステップ２３０７にてリーン継続カウンタＣＮＴ
ＯＸＬが所定値ＴＬを超えたか否かを判別し、ＣＮＴＯ
ＸＬ＞　Ｔ　Ｌの場合にはステップ２３０８にて、 αｔＬ←１．５ αｔＲ←０ とし、他の場合にはステップ２３０９にてカウンタＣＮ
ＴＯＸＬを１カウントアップする．他方、リッチからリ
ーンへの反転であれば、ステップ２３１０にて前回値Ｘ
ＯＸ３を“０”（リーン）とし、ステップ２３１１にて
ｆｚ　ｆｙ　ン９　ＣＮＴＯＸＬ　，　ＣＮＴＯＸＲを
クリアし、さらに、ステップ２３１２にて、 αｔＬ←１．０ αｔＲ←１．０ とする。

同様に、ステップ２３１３では、　空燃比フラグＸＯＸ
２を゛１″（リッチ）とし、ステップ２３１４にて前回
値ＸＯ’ＸＯが“’１”（リッチ）か否かを判別する．
この結果、！Ｊ　ッｆ１１１Ｍ．状Ｒ（ＸＯＸ２＝ＸＯ
Ｘ３＝　”　１　”）ノときには、ステップ２３１５に
てリッチ継続カウンタＣＮＴＯＸＲが所定値Ｔ尺を超え
たか否かを判別し、ＣＮＴＯＸＲ　＞ＴＲの場合にはス
テップ２３１６にて、αｔＲ←１．５ αｔＬ″０ とし、他の場合にはステップ２３１７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、ステップ２３１８にて前回値Ｘ
ＯＸＯを“１”（リッチ）とし、ステップ２３１９にて
力ｆｙ　ン９　ＣＮＴＯＸＬ　，　ＣＮＴＯＸＲをクリ
アし、さらに、ステップ２３２０にて、 αｔＬ←１．０ αｔＲ←１．０ とする． そして、ステップ２３２１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αｔＬ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αｔＲを大きくする． なお、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８ｌ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．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
されているか、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、理論空燃比に収束
した後には、空燃比センサの出力反転により制御周波数
は高く維持され、触媒の浄化性能を最大に発揮でき、し
かも、粗調整項制御の禁止（ホールド）により、空燃比
センサの応答遅れに伴う空燃比の過補正もなくなり、制
御空燃比の収束性も向上できる．

【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区、 第２図は先願における課題を説明す６るタイミング図、 第３図は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１６図、第１８図、第１９図、第２１図、第２２
図、第２３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５図、第７図、第９区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１１図のフローチャートを補足説明するタ
イミング図、 第１５図は第５図、第７図、第１３図、第１４図のフロ
ーチャートを補足説明するタイミング図、第１７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、 第２０図は第５図、第７図、第１８図、第１９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。 １・・・機関本体、　　　　３・・・エアフローメータ
、４・・・ディストリビュー夕、 ５．６・・・クランク角センサ、 １０・・・制御回路、　　１２・・・触媒コンバータ、
１４・・・０２センサ。 Ａ／Ｆ 自励波形ＡＦｓｏ 第 図 第 図 第１３図 第１４図 第１５図 第１９図 第２１図 手 続 補 正 書（自発） 平成２年ノ月３ρ 日

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、 前記空燃比センサの出力の反転を判別する反転判別手段
   と、 該空燃比センサの出力のリッチからリーンへの反転の際
   にリッチ側へスキップ的に変化し、前記空燃比センサの
   出力のリーンからリッチへの反転の際にリーン側へスキ
   ップ的に変化する微調整項（ＡＦ＿ｆ）を演算する微調
   整項演算手段と、前記空燃比センサの出力の反転周期が
   所定値以下か否かを判別する反転周期判別手段と、 該空燃比センサの出力の反転周期が前記所定値以下のと
   きに前記粗調整項の演算を禁止して該粗調整項をホール
   ドするホールド手段と、 前記粗調整項及び前記微調整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。