JPH03115752A - 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 - 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〉 本発明は内燃機関の空燃比フィードバック制御装置に関
し、詳しくは、排気成分濃度を介して検出した機関吸入
混合気の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料供給
量をフィードバック補正する装置に関する。

〈従来の技術〉 空燃比のフィードバック制御機能を有した内燃機関の燃
料供給制御装置としては、次のようなものが知られてい
る。

吸入空気に関与する状態量として吸入空気流量Ｑや吸気
圧力ＰＢを検出し、これらと機関回転速度Ｎの検出値と
に基づいて基本燃料供給量ＴＰを演算する。そして、こ
の基本燃料供給量ＴＰを、冷却水温度で代表される機関
温度等の各種運転状態に基づいて設定された各種補正係
数Ｃ０ＥＦ。

排気成分濃度の検出を介して求められる吸入混合気の空
燃比に基づいて設定される空燃比フィードバック補正係
数Ａｌｐｈａ、バッテリ電圧による補正分子ｓ等により
補正して最終的な燃料供給量Ｔｉ（−ＴｐＸＣＯＥＦＸ
Ａｌｐｈａ＋Ｔｓ）を演算し、この演算された量の燃料
が燃料噴射弁等によって機関に供給されるようになって
いる（特開昭６０−２４０８４０号公報等参照）。

前記空燃比フィードバック補正係数Ａｌｐｈａは、例え
ば比例積分制御によって設定され、酸素センサによって
検出される排気中の酸素濃度に基づいて（酸素センサの
出力とスライスレベルとを比較することにより）実際の
空燃比が目標空燃比（理論空燃比）よりもリッチ（リー
ン）であると判別されたときには、空燃比フィードバッ
ク補正係数Ａｌｐｈａを初めに比例定数Ｐだけ減少（増
大）させそれから時間同期又は機関回転同期で積分定数
Ｉずつ徐々に減少（増大）させていき、実際の空燃比が
目標空燃比付近で反転を繰り返すように制御するもので
ある。

尚、上記空燃比のフィードバック制御に用いる酸素セン
サとしては、理論空燃比を境に排気中の酸素濃度が急変
することを利用して、理論空燃比に対する実際の空燃比
のリッチ・リーンを検出できるセンサが一般に用いられ
る。センサ構造としては、ジルコニアチューブの内外表
面にそれぞれ電極を形成し、チューブの内側に導入した
大気中の酸素濃度と外側が曝される排気中の酸素濃度と
の比に応じて前記電極間に起電力を発生させ、この起電
力と理論空燃比相当のスライスレベルとを比較すること
で排気中の酸素濃度、引いては機関吸入混合気の理論空
燃比に対するリッチ・リーンを間接的に検出するもので
ある（実開昭６３−５１２７３号公報等参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、例えば各気筒毎に備えられた燃料噴射弁の経
時変化等の影響で特定気筒で他の気筒よりもリッチ又は
リーン空燃比となると、空燃比フィードバック制御中に
この特定気筒でのリッチ又はリーン傾向が検出されるこ
とにより、第７図に示すように、機関回転に同期した一
定周期でリッチ・リーンを繰り返す正常時のフィードバ
ック制御に対し、特定気筒のリッチ又はリーン傾向がス
ライスレベルを越える変化として検出される毎に増減制
御方向が反転される（比例制御が付加される）ことにな
ってしまい、これによりフィードバック制御が乱れ、平
均的な空燃比を目標空燃比付近に制御することができな
くなって、排気性状が悪化してしまうという問題があっ
た。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料噴
射弁の経時変化等によって特定気筒で空燃比がリッチ又
はリーン傾向となっても平均空燃比を目標空燃比にフィ
ードバック制御できる空燃比フィードバック制御装置を
提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関排気成
分の濃度に応じた検出信号を出力しこれにより機関に吸
入される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
この空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に
近づけるように燃料供給量をフィードバック補正するた
めのフィードバック補正値を設定するフィードバック補
正値設定手段と、前記設定されたフィードバック補正値
に基づいて機関への燃料供給量を補正制御する燃料供給
補正手段と、を含んで構成された内燃機関の空燃比フィ
ードバック制御装置において、前記フィードバック補正
値設定手段によるフィードバック補正中において前記空
燃比検出手段から出力される検出信号の最大最小値に対
する瞬時値の偏差をそれぞれに積算し、該積算値が所定
値になったときにのみ前記フィードバック補正値設定手
段における燃料供給量の増減補正制御方向の反転を行わ
せる増減補正制御反転手段を設けるようにした。

ここで、前記増減補正制御反転手段により増減補正制御
方向の反転を行わせるタイミングである積算値の所定値
を、空燃比検出信号の所定周期間における前記積算値の
平均値に基づき設定する反転タイミング設定手段を設け
ることが好ましい。

また、機関の過渡運転状態を検出する過渡運転検出手段
と、この過渡運転検出手段により機関の過渡運転状態が
検出されたときに前記増減補正制御反転手段による増減
補正制御方向の反転制御を禁止し、前記空燃比検出手段
の検出信号と所定のスライスレベルとを比較することに
より前記フィードバック補正値設定手段における燃料供
給量の増減補正制御方向を反転させる過渡時増減捕正制
御反転手段と、を設けることが好ましい。

また、過渡運転検出手段により機関の過渡運転状態が検
出されたときに反転タイミングである積算値の所定値が
、前記反転タイミング設定手段により更新設定されるこ
とを禁止する反転タイミング更新禁止手段を設けると良
い。

く作用〉 かかる構成によると、空燃比検出手段は、機関排気成分
の濃度に応じた検出信号を出力し、これにより機関に吸
入される混合気の空燃比を検出する。そして、フィード
バック補正値設定手段は、この空燃比検出手段で検出さ
れる空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料供給量を
フィードバック補正するためのフィードバック補正値を
設定し、燃料供給補正手段は、このフィードバック補正
値に基づいて機関への燃料供給量を補正制御して、目標
空燃比相当の燃料が機関に供給されるようにする。

ここで、増減補正制御反転手段は、前記フィードバック
補正値設定手段によるフィードバック補正中において前
記空燃比検出手段から出力される検出信号の最大最小値
に対する瞬時値の偏差をそれぞれに積算し、この偏差の
積算値が所定値になったときにのみ前記フィードバック
補正値設定手段における燃料供給量の増減補正制御方向
の反転を行わせ、前記積算値が所定値になったときをタ
イミングとして増減補正制御方向を反転させつつ目標空
燃比に近づけるように燃料供給量が増減補正されるよう
にする。

また、反転タイミング設定手段は、前記増減補正制御反
転手段により増減補正制御方向の反転を行わせるタイミ
ングである積算値の所定値を、空燃比検出信号の所定周
期間における前記積算値の平均値に基づいて設定する。

これにより、制御周期のバラツキによって反転タイミン
グが不安定となって目標空燃比への制御精度が悪化する
ことを防止する。

また、過渡運転検出手段により機関の過渡運転状態が検
出されたときに、過渡時増減捕正制御反転手段は、増減
補正制御反転手段による増減補正制御方向の反転制御を
禁止し、空燃比検出手段の検出信号と所定のスライスレ
ベルとを比較することにより前記フィードバック補正値
設定手段における燃料供給量の増減補正制御方向を反転
させる。

即ち、前記過渡時増減捕正制御反転手段は、機関が過渡
運転されていて燃料の壁流付着等によって空燃比が大き
くずれるときに、積算値に基づく増減補正制御方向の反
転を禁止し、代わりに空燃比検出手段から出力される検
出信号のレベルに基づくリッチ・リーン判別によって増
減補正制御方向を反転させ、積算値による反転タイミン
グの決定が不確実となる過渡時における制御性の悪化を
防止する。

更に、反転タイミング更新禁止手段は、過渡運転検出手
段により機関の過渡運転状態が検出されていて空燃比の
ずれが大きいときに、反転タイミングである積算値の所
定値が、前記反転タイミング設定手段により更新設定さ
れることを禁止して、積算値に基づく反転制御による反
転タイミングの遅れを回避し、機関の定常運転時のみに
おいて反転タイミングである積算値の所定値が更新設定
されるようにする。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例のシステム構成を示す第２図において、内燃機
関１には、エアクリーナ２．吸気ダクト３゜スロットル
チャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入
される。スロットルチャンバ４には、図示しないアクセ
ルペダルと連動してスロットルチャンバ４の開口面積を
可変制御するスロットル弁７が設けられていて、吸入空
気流量Ｑを制御する。

前記スロットル弁７には、その開度ＴＶＯを検出するポ
テンショメータと共に、その全閉位置（アイドル位置）
でＯＮとなるアイドルスイッチ８Ａを含むスロットルセ
ンサ８が付設されている。

スロットル弁７上流の吸気ダクト３には、機関１の吸入
空気流ｔＱを検出するエアフローメータ９が設けられて
いて、吸入空気流ＩＱに応じた電圧信号を出力する。

また、スロットル弁７下流の吸気マニホールド５の各ブ
ランチ部には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁工０が設
けられている。燃料噴射弁ｌＯは、後述するマイクロコ
ンピュータを内蔵したコントロールユニット１１から機
関回転に同期したタイミングで出力される駆動パルス信
号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送
されプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御され
た燃料を吸気マニホールド５内に噴射供給する。即ち、
燃料噴射弁１０による燃料供給量は、燃料噴射弁１０の
開弁駆動時間で制御されるようになっている。

更に、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検
出する水温センサ１２が設けられると共に、排気通路１
３内で排気中の酸素濃度を検出することによって、機関
吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段としての
酸素センサ１４が設けられている。

酸素センサ１４は、実開昭６３−５１２７３号等に開示
されている公知のものであり、ジルコニアチューブの内
側に大気を、外側には酸素濃度の低い排気を導き、排気
中の酸素濃度によって内外の酸素濃度比が変化し、酸素
不足となる理論空燃比よりもリッチ側では酸素濃度比が
大きく起電力（電圧）　Ｖｏ、が発生し、酸素過剰とな
る理論空燃比よりもリーン側では酸素濃度比が小さく殆
ど起電力Ｖｏｔを発生しなくなるという性質を利用して
、理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンを
判別できるセンサであり、本実施例では、略０■からＩ
Ｖを出力電圧範囲とする。但し、センサ素子はジルコニ
アで構成されるものに限るものではなく、また、素子構
造についてもチューブ型に限定するものではない。

また（各気筒の燃焼室にそれぞれ臨ませて点火栓６を設
けである。

コントロールユニット１１は、クランク角センサ１５か
ら機関回転に同期して出力されるクランク単位角度信号
ＰＯ３を一定時間カウントして、又は、所定クランク角
位置毎に出力されるクランク基準角度信号ＲＥＦ　（４
気筒の場合１８０°毎）の周期を計測して機関回転速度
Ｎを検出する。

次に、コントロールユニット１１によって行われる空燃
比フィードバック補正係数Ａｌｐｈａの設定制御を、第
３図のフローチャートに示すプログラムに従い説明する
。

本実施例において、フィードバック補正値設定手段、増
減補正制御反転手段１反転タイミング設定手段、過渡時
増減捕正制御反転手段、過渡運転検出手段１反転タイミ
ング更新禁止手段としての機能は、前記第３図のフロー
チャートに示すようにソフトウェア的に備えられており
、また、燃料供給補正手段についてもフローチャートと
しては図示しないがコントロールユニット１１にソフト
ウェア的に備えられている。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、１０ｉｓ
毎に実行されるものであり、このプログラムにおいて実
際の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）にフィードバッ
クするための空燃比フィードバック補正係数Ａ　１ｐｈ
ａが比例積分（ＰＩ）制御によって設定されるようにな
っている。尚、前記空燃比フィードバック補正係数Ａ　
Ｉｐｈａは、初期値が１．０であり、吸入空気流ＩＱと
機関回転速度Ｎとから求められる基本燃料噴射量Ｔｐに
乗算されることにより最終的な燃料噴射量Ｔｉの増減補
正を図るものである。

まず、ステップ１（図中ではＳｌとしである。

以下同様）では、酸素センサ１４から排気中の酸素濃度
に応じて出力される検出信号（電圧）をＡ／Ｄ変換して
その値をＯ，ＡＤにセットする。

ステップ２では、エアフローメータ９で検出された吸入
空気流量Ｑと、クランク角センサ１５からの検出信号に
基づき算出された機関回転速度Ｎと、に基づき演算され
る基本燃料噴射量Ｔｐ（←に×Ｑ／Ｎ　、には定数）と
、前記機関回転速度Ｎと、をパラメータとして区分され
る運転領域毎に、空燃比フィードバック補正係数Ａｌｐ
ｈａを比例積分制御するための比例定数Ｐ及び積分定数
Ｉの最適値を記憶しであるマツプから、当該運転領域に
対応する比例定数Ｐ及び積分定数１を検索して求める。

また、ステップ３では、前記比例定数Ｐを、リッチ制御
時（増大補正制御時）とリーン制御時（減少補正制御時
）とで異なる比率で用い、比例積分制御による空燃比制
御点を可変決定するためのシフト比５ｒａｔｉｏを、や
はり基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとをパラメー
タとするマツプから検索して求める。

そして、ステップ４では、前記ステップ２で求めた比例
定数Ｐと前記ステップ３で検索して求めたシフト比５ｒ
ａｔｉｏとによって、リッチ制御比例定数ＰＲ（Ｓｒａ
ｔｉｏ　ＸＰ）と、リーン制御比例定数ＰＬ　（（２−
３ｒａｔｉｏ　）　ＸＰ）と、をそれぞれ演算すると共
に、最終的な燃料噴射１１Ｔｉを前記ステップ２で求め
た積分定数Ｉに乗算して実際に用いる積分定数Ｉを設定
する。ここで、例えば前記シフト比５ｒａｔｉｏが１．
２であれば、リッチ制御比例定数ＰＲ＝１．２　Ｐ、　
　リーン制御比例定数ＰＬ−０，８Ｐとなり、積分定数
Ｉが共通に用いられることから酸素センサ１４によるリ
ッチ・リーン検出の境界に対してよりリッチ側を空燃比
制御点としてフィードバック制御されることになる。

ステップ５では、第２図に図示しないスタートスイッチ
（スタートＳＷ）のＯＮ・ＯＦＦを判別し、スタートス
イッチがＯＮであるフランキング時においては、ステッ
プ６へ進みスタートスイッチＯＦＦ後の経過時間を判別
するためのカウンタＩ　ｎ１ｄｓにゼロをセットし、ス
タートスイッチがＯＦＦであるときにはステップ７へ進
んで前記カウンタＩ　ｎ１ｄｓを１アツプさせる。

ステップ８では、イニシャライズ処理が済んでいるか否
かを示すフラグｆ　１ｎｉｔの判別を行い、未処理でゼ
ロが前記フラグｆ　１ｎｉｔにセットされているときに
は、ステップ９へ進む。

ステップ９では、水温センサ１２で検出される冷却水温
度Ｔｗが所定温度を越えているか否かを判別する。ここ
で、冷却水温度Ｔｗが所定温度を越えていると判別され
ると、ステップ１０へ進んで前記カウンタＩ　ｎ１ｄｓ
が所定値以上にカウントアツプされているか否かを判別
し、スタートスイッチがＯＦＦされてから所定時間以上
が経過したことによりカウンタＩ　ｎ１ｄｓが所定値以
上になっているときには、ステップ１１へ進む。

ステップ１１では、ステップ１でＡ／Ｄ変換した酸素セ
ンサ１４の出力０□ＡＤが所定の中間領域内であるか否
かを判別する。これは、酸素センサ１４の活性・非活性
状態を判別するためのものであり、非活性状態では、そ
の検出信号が前記中間領域内となるから、ステップ１１
でＯ，ＡＤが所定の中間領域（例えばＯｖ最小、ＩＶ最
大のときで、２３０ｍｖ＜　Ｏｚ　Ａ　Ｄ　＜　７３０
ｍｖ）に含まれないと判別されたときには、酸素センサ
１４の活性化が判別される。

酸素センサ１４の活性化が判別されたときには、冷却水
温度Ｔｗが所定以上、スタートスイッチＯＦＦから所定
時間以上経過、酸素センサ１４が活性化の３つの条件が
揃っており、空燃比フィードバック制御を実行できる状
態であるが、上記３条件のいずれか１つでも満たさない
ときには、空燃比フィードバック制御を実行できない状
態であり、ステップ１２以降へ進んで、イニシャライズ
処理及び空燃比フィードバック補正係数Ａｌｐｈａのク
ランプ処理を実行する。

ステップ１２では、高排気温度を経験しているか否かを
示すフラグＦ　ｅｘｈに、未経験に対応するゼロをセッ
トし、また、ステップ１３では前記フラグｆ　１ｎｉｔ
にイニシャライズ未処理を示すゼロをセットし、更に、
次のステップ１４では、イニシャライズ処理後に比例制
御がなされたか否かを示すフラグｆ　１ｎｉｔ２に比例
制御がなされていないことを示すゼロをセットして、イ
ニシャライズする。

そして、ステップ１５では、前回までの空燃比フィード
バック補正係数Ａｌｐｈａ（初期値＝１．０）が略１．
０であるか否かを判別し、略１．０であるときにはステ
ップ１６へ進んで空燃比フィードバック補正係数Ａ　１
ｐｈａに初期値である１、０をセットする。

一方、ステップ１５で空燃比フィードバック補正係数Ａ
　１ｐｈａが略１．０でないと判別されたときには、ス
テップ１７へ進み、Ａｌｐｈａが１．０よりも大きいか
小さいかを判別する。そして、Ａｌｐｈａが１．０より
も大きいと判別されると、ステップ１８へ進んで１十Ｉ
　　（Ｉはステップ４で求めた積分定数）をＡｌｐｈａ
の値としてセットし、また、Ａｌｐｈａが１．０よりも
小さいと判別されると、ステップ１９へ進んで１−Ｉを
Ａ　１ｐｈａの値としてセットする。従って、空燃比フ
ィードバック制御を実行しないときに空燃比フィードバ
ック補正係数Ａ　１ｐｈａの値は、１．０．１＋１，１
−Ｉの何れかにクランプされる。

また、ステップ１１で酸素センサ１４の活性化が確認さ
れた場合には、酸素センサ１４の検出結果に基づくフィ
ードバック制御を実行できるから、まず、ステップ２０
で酸素センサ１４の出力値０□ＡＤが最小又は最大のど
ちら側に振れているか、即ち、理論空燃比に対してリー
ン又はリッチのどちら側に空燃比がずれているかを判別
する。

ここで、ｏｘ　ＡＤが最大側に振れていて（０□ＡＤ≧
７３０ｍｖ）空燃比がリッチ側にずれているときには、
ステップ２１へ進んでリッチフラグｆＲに１をセットす
る一方、リーンフラグｆＬにゼロをセットする。また、
Ｏ，ＡＤが最小側に振れていて（Ｏ□Ａ、Ｄ≦２３０ｍ
ｖ）空燃比がリーン側にずれているときには、ステップ
２２へ進んでリーンフラグｆＬに１をセットする一方、
リッチフラグｆＲにゼロをセットする。

そして、次のステップ２３では、フラグｆ　１ｎｉｔに
１をセットしてイニシャライズ処理が終了したことが判
別できるようにする。

前記フラグｆ　１ｎｉｔに１がセットされると、ステッ
プ８又はステップ２３からステップ２４へ進む。ステッ
プ２４では、イニシャライズ処理された後に比例制御が
実行されたか否かを示すフラグｆ　１ｎｉｔ２の判別を
行い、フラグｆ　１ｎｉｔ２がゼロで比例制御を経験し
ていないとき、即ち、目標空燃比を一度も横切っていな
いときには、ステップ２５以降へ進んで酸素センサ１４
の出力０．ＡＤと所定のスライスレベルＳＬとの比較に
よって実際の空燃比が目標空燃比を横切ったことを検出
して行う通常の比例積分制御による空燃比フィードバッ
ク補正係数Ａｌｐｈａの設定を行う。

まず、ステップ２５では、酸素センサ１４の出力０２Ａ
Ｄと目標空燃比（理論空燃比）相当のスライスレベルＳ
Ｌ（例えば５００ｍｖ）とを比較し、酸素センサ１４に
よって検出される実際の空燃比が目標空燃比に対してリ
ッチであるかリーンであるかを判別する。

酸素センサ１４の出力０２　ＡＤがスライスレベルＳＬ
以下であって目標空燃比よりもリーンであるときには、
ステップ２６へ進んでリーンフラグ「Ｌが１でかつリッ
チフラグｆＲがゼロであるか否かを判別する。

ここで、ｆＬ＝１．ｆＲ＝０であると判別されるのは、
今回のプログラム実行時にステップ２２でフラグ設定さ
れた場合と、前回のプログラム実行時までは前記ステッ
プ２５でリッチ空燃比であると判別されていた場合であ
り、この場合には、ステップ２７へ進んで現状の補正係
数Ａ４ｐｈａの値を最小値ａにセットし、次のステップ
２８では、前記ステップ４で設定したリッチ制御比例定
数ＰＲを現状の補正係数Ａｌｐｈａに加算して増大補正
し、燃料の増量補正によって空燃比のリーン状態を解消
する方向に制御方向を反転させる。

また、次のステップ２９では、空燃比が目標空燃比に対
してリーンである時間を計測するためのタイマーＴｍｏ
ｎｔｊ２をゼロリセットして計測を開始させ、次のステ
ップ３０では、リーンフラグｆＬにゼロを、リッチフラ
グｆＲに１をセットする一方、今回比例制御を経験した
のでフラグｆ　１ｎｉｔｌ！に比例制御経験済であるこ
とを示す１をセットする。

一方、ステップ２６でｆＬ−１，ｆＲ＝ｏでないと判別
されたとき、即ち、ｆＬ＝ｏ、ｆＲ＝１であり継続した
空燃比のリーン時であるときには、ステップ３１へ進み
、現状の補正係数Ａｌｐｈａにステップ４で求めた積分
定数■を加算して増大設定し、空燃比のリーン傾向が徐
々に解消されるようにする。

また、ステップ２５で酸素センサ１４の出力０□ＡＤが
スライスレベルＳＬを越えると判別され、空燃比が目標
空燃比よりもリッチであるときには、ステップ３２へ進
み、ｆＬ−０，ｆＲ＝１であるか否かを判別する。

そして、ｆＬ−０，ｆＲ＝１であるときには、ステップ
３３で現状の補正係数Ａｌｐｈａの値を最大値すにセッ
トし、次のステップ３４では現状の補正係数Ａ　１ｐｈ
ａからステップ４で求めたリーン制御比例定数ＰＬを減
算して燃料供給量の減量を図り、空燃比のリッチ状態が
目標空燃比方向に近づくようにする。また、ステップ３
５では、空燃比のリッチ時間を計測するためのタイマー
Ｔ　ｗｏｎ　ｔｒをゼロリセットして計測を開始させ、
次のステップ３６では、ｆＬ＝１．ｆＲ＝ｏにセットす
ると共に、比例制御を経験済であるからフラグｆ　１ｎ
ｉｔ２に１をセットする。

一方、ステップ３２でｆＬ＝ｏ、ｆＲ−１でなく、ｆＬ
−１ｆＲ＝ｏであると判別され、継続的に空燃比のリッ
チ化が検出されているときには、ステップ３７へ進んで
現状の補正係数Ａｌｐｈａからステップ４で求めた積分
定数１を減算して、徐々にリッチ傾向が解消されるよう
にする。

上記のような出力０！　ＡＤとスライスレベルＳＬとを
比較して比例制御されて補正係数Ａｌｐｈａが設定され
るときには、次にステップ３８へ進み、学習フラグＦ　
ＫＢＬＲＣの判別を行う。前記学習フラグＦ　ＫＢＬＲ
Ｃは、例えば加減速時などを除く定常運転状態で、空燃
比フィードバック補正係数Ａｌｐｈａが安定した周期で
反転を繰り返しているときに１がセットされるようにし
ておく。

ここで、前記学習フラグＦ　ＫＢＬＲＣが１であると判
別されたときには学習の許可状態であり、このときには
、ステップ３９へ進み以下の式に従って補正係数Ａｌｐ
ｈａと同様に基本燃料噴射量ＴＰを補正するための学習
補正係数ＫＢＬＲＣを演算する。

上記式で（ａ＋ｂ）／２は、空燃比フィードバック補正
係数Ａｌｐｈａの最新の最大最小値に基づく平均値であ
り、前回までの当該運転領域に対応して演算されていた
学習補正係数ＫＢＬＲＣと、最新の平均値とを加重平均
し、この加重平均結果を当該運転領域における新たな学
習補正係数ＫＢＬＲＣとして設定するものであり、かか
る学習補正係数にＢＬＲＣにより運転領域毎の空燃比の
バラツキを補正し、補正係数Ａｌｐｈａなしで略目標空
燃比が得られるようにするものである。

ステップ４０では今回新たに演算された学習補正係数Ｋ
ＢＬＲＣを、基本燃料噴射ＩＴｐと機関回転速度Ｎとを
パラメータとして区分される学習補正係数ＫＢＬＲＣの
更新データとして、当該領域のデータを書き換える。従
って、上記ステップ３９で最新の平均値と加重平均され
た学習補正係数ＫＢＬＲＣは、ステップ４０に示す基本
燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとをパラメータとする
ＫＢＬＲＣのマツプから現状の基本燃料噴射量ＴＰと機
関回転速度Ｎとに基づき検索して求めたものである。

前記マツプに記憶されている学習補正係数ＫＢＬＲＣは
、燃料噴射量Ｔｉの演算時に読み出され、空燃比フィー
ドバック補正係数Ａ　Ｉｐｈａと共に基本燃料噴射ＩＴ
ｐに乗算されて最終的な燃料噴射１１Ｔｉが設定される
ようになっている。

ステップ３８で学習フラグＦ　ＫＢＬＲＣが０であると
判別されて学習補正係数ＫＢＬＲＣの更新演算を行わな
かったときと、学習フラグＦ　ＫＢＬＲＣが１で学習補
正係数ＫＢＬＲＣの演算を行ってマツプデータを書き換
えた後、更に、補正係数Ａｌｐｈａの積分制御を行った
後は、ステップ４１へ進んでフィードバック補正中のり
−ン時間及びリッチ時間を計測したＴｍｏｎｔｊ！　＋
　Ｔｍｏｎｔｒを相互に加算した時間が所定時間ＴＭＯ
ＮＴ３よりも短いか否かを判別する。

そして、リッチ・リーン制御の１周期が前記所定時間Ｔ
ＭＯＮＴ３よりも長いときには、酸素センサ１４の反応
速度が遅い等の原因で空燃比フィードバック制御の応答
性が極端に低下しているものと見做し、ステップ４３へ
進んでスタートスイッチＯＦＦからの経過時間を計測す
るカウンタｒｎｌｄｓをゼロリセットすると共に、次の
ステップ４４では各種フラグｆ　１ｎｉｔ、　　ｆ　１
ｎｉｔ２．　Ｆｅｘｈにゼロをセットし、ステップ１５
へ進ませるようにして、空燃比フィードバック補正係数
Ａｌｐｈａを固定値として燃料制御させる。

また、ステップ４１でリッチ・リーン制御の１周期が所
定時間ＴＭＯＮ７３以下であると判別された場合であっ
ても、次のステップ４２で補正係数Ａｌｐｈａが所定許
容範囲を越えて設定されているときには、同じくステッ
プ４３．４４へ進んで補正係数Ａｌｐｈａを固定した燃
料制御が行われるようにする。

ここで、ステップ２４に戻って説明すると、比例制御を
経験しフラグｆ　１ｎｉｔ２に１がセットされ、ステッ
プ２４からステップ４５へ進むと、ステップ４５では酸
素センサ１４の出力０□ＡＤの最大最小値に対する偏差
の積算値に基づく比例積分制御を実行するか否かの指示
するフラグＦＳＬＭＤの判別を行う。

尚、前記積算値は、出力０□ＡＤをタイムチャートに表
したときの面積に略等価なものとして以下に用いる。

前記フラグＦＳＬＭＤが１であるときには、前述のよう
なスライスレベルＳＬに基づき比例制御の付加時期（リ
ッチ・リーン制御の反転時期、燃料供給量の増減補正制
御方向の反転時Ｍ）を決定していたのに対し、後述する
ように酸素センサ１４の出力０□ＡＤの最大最小と、出
力０．ＡＤの瞬時値との偏差を積算して求められる積算
値（時間を横軸、出力０．ＡＤを縦軸にしてグラフ化し
たときに、最大最小レベルと瞬時値曲線とで囲まれる図
形の面積）に基づいて比例制御の付加時期を決定する。

尚、前記フラグＦＳＬＭＤは、通常のスライスレベルに
基づく比例制御と、上記積算値に基づく比例制御とを任
意に切り換えて実施できるようにするためのものであり
、前記積算値に基づく比例制御を実施するときには前記
フラグＦＳＬＭＤに１をセットしておく。

ステップ４５で前記フラグＦＳＬＭＤが１であると判別
されたときには、ステップ４６へ進み、エアフローメー
タ９で検出された吸入空気流量Ｑと、所定の高排気温領
域を判別するための吸入空気流量Ｑのしきい値ＱＪ１１
とを比較する。ここで、検出値が前記しきい値ＱＪＤ以
上であると判別されると、ステップ４７へ進んで高排気
温経験フラグＦ　ｅｘｈに高排気温度が経験法であるこ
とを示す１をセットする。また、検出値が前記しきい値
Ｑ、ｏを下回ると判別されたときには、ステップ４８へ
進んで高排気温経験フラグＦ　ｅｘｈの判別を行い、以
前に高排気温度を経験していて１がセットされていると
きには、ステップ４９へ進むが、高排気温度を経験して
なくＯがセットされているときには、ステップ２５へ進
んで酸素センサ１４の出力０．ＡＤと目標空燃比相当の
スライスレベルＳＬとを比較して比例制御を実施させる
。

高排気温度を経験していてステップ４９へ進むと、現在
の機関運転状態が加減速状態であるか否かを、例えばス
ロットル弁７の開度変化や機関回転速度Ｎの変化に基づ
いて判別する。尚、加減速運転が終了してから一定時間
が経過するまでは、定常運転判別へ移行しないようにす
ることが好ましい。

機関が加減速（過渡）状態□であるときには、空燃比が
不安定であるため、実際の空燃比のリッチ・リーン反転
ではなく前記積算値に基づく比例制御を実施すると、正
常状態でも空燃比の反転周期が変化するから所望時期に
比例制御を付加させることができず空燃比制御性を悪化
させるので、ステップ５０で積算値に基づく比例制御で
用いる各種パラメータをリセットしてから、ステップ２
５へ進ませて通常のスライスレベルＳＬとの比較に基づ
く比例制御を実行させ、過渡運転されても空燃比のフィ
ードバック制御が実施できるようにしである。尚、過渡
運転が検出されると、上記のように通常のスライスレベ
ルＳＬに基づくフィードバック制御に移行するから、過
渡運転時には、後述する比例制御を付加する時期の更新
は行われない。

ステップ５０でリセットするパラメータとしては、酸素
センサ１４の出力ｏｘ　ＡＤの最大・最小値０２ｍａｘ
、０２ｍ１ｎ、サンプリングカウント数１１面積Ｓ（比
例制御付加時期を決定するための最大又は最小周期間の
面積）であり、最大・最小値Ｏｔｍａｘ、Ｏｘ　ｍｔｎ
は酸素センサ１４出力の中央値である５００ｍｖにリセ
ットされ、サンプリングカウント数ｉ及び面積Ｓはゼロ
リセットされる。

ステップ４９で機関が加減速運転状態でないと判別され
ると、ステップ５１で前記サンプリングカウント数ｉを
１アンプした後、ステップ５２へ進む。

ステップ５２では、酸素センサ１４の出力０□ＡＤが中
央値付近（中央値５００ｍｖ　＋２００ａ＋ｖ）を越え
て増大傾向にあるときに、逐次最新のサンプリング値が
更新設定される最大値０□ｍａχと、最新のサンプリン
グ値０□ＡＤとを比較する。

前記最大値Ｏｔｍａｘは、後述するように、出力０．Ａ
Ｄが中央値付近（中央値５００ｍｖ　−２００ｍｖ）を
下回って減少傾向にあるときに７００ａ＋ｖがセットさ
れるようになっており、ステップ５２では出力０□ＡＤ
が７００ｍｖを上回ったときにのみＯ，ｍａｘ＜０□Ａ
Ｄの判別がなされる。

Ｏｔ　ｍａ　ｘ＜Ｏ□ＡＤであると判別されると、ステ
ップ５３では今回の判別が初回であるか否かを判別する
。ここで、Ｏｘ　ｍａ　ｘ＜Ｏｘ　ＡＤの判別が初回で
あると判別されたとき、即ち、０□ＡＤが７００ｍｖを
上回った初回においては、ステップ５４へ進む。

ステップ５４では、第４図に示すように、時間を横軸、
出力０□ＡＤを縦軸にとったときに、最近に出力ｏｘ　
ＡＤが最小になった時期１ｍ１ｎと、それ以前に出力０
ｚＡＤが最小になった時期１ｍｔｎ２との差（Ｏｆ　Ａ
Ｄが最小になる時間周期）と、出力０．ＡＤの最大値０
□ｍａｘ２と最小値０□ｍｆｎ２との偏差とを乗算して
、時間を横軸、出力ｏｘ　ＡＤを縦軸にとったときの出
力０□ＡＤ変化の１周期の面積Ｓ（第４図斜線部の面積
であり、ｌｍ１ｎ２からｌｍ１ｎになるまでの時間にお
ける最大最小偏差の積算値に相当する。）を演算する。

ｌｍ１ｎは、最近に出力ｏｘ　ＡＤが最小になったとき
のｉの値がセットされているものであり、同じようにし
てそれ以前に最小になったときのｉがセットされている
ｌｍ１ｎ２との差を求めれば、出力０！　ＡＤが最小に
なる周期時間が求めらるようになっている。

次のステップ５５では、今回求めた１周期の面積Ｓと、
前回までの加重平均値Ｓａｖと、加重平均演算し、その
結果を新たにＳａｖにセットする。前記加重平均面積Ｓ
ａｖは、後述するように比例制御を付加するタイミング
である面積を決定する際に用いられるものであり、加重
平均することで微小変化に敏感に影響されて比例制御の
付加タイミングが変化することを回避できるようにしで
ある。

ステップ５６では、最近にサンプリングされた出力０！
　ＡＤの最小値０□ｍｉｎを確定値として０゜ｍ１ｎ２
にセットし、また、次回のＯ，ｍｉｎのサンプリングの
ために、０□ｍｉｎに対して３００ａｖ（＝　５００ｉ
ｖ　　２００ａｖ）をセットし、更に、Ｏｚｍｉｎ２が
求められたときのサンプリングカウント数ｉであるｌｍ
１ｎを前回値としてｌｍ１ｎ２にセットする。即ち、出
力０．ＡＤが３００ａｖを下回ると、その減少傾向が継
続する間はＱ、ｍｉｎ及びＩ　ｍ　ｉ　ｎを更新してお
いて、その後に出力０．ＡＤが増大していって出力Ｏｘ
　ＡＤが７００ａｖを上回った初回において、これらの
値をそれぞれＯ，ｍ１ｎ２及びｌｍ１ｎ２にセットする
ものである。

一方、ステップ５３で０□ｍａ　ｘ＜Ｏ□ＡＤの判別が
初回でないと判別されると、ステップ５７へ進み、現状
のカウント値ｉをＩｍａｘにセットすると共に、最新値
０．ＡＤをＯ，ｍａｘにセットして、出力Ｏｘ　ＡＤの
　最大値Ｏｚｍａｘ及び該最大値０．ｍａｙを得た時期
Ｉｍａｘがサンプリングされるようにする。

また、ステップ５２で、Ｏ，ｍａ　ｘ＜Ｏ，ＡＤでない
と判別されると、ステップ５８へ進んで０２ｍｔｎ＞０
ｔＡＤであるか否かを判別する。０２ｍ１ｎには、前記
ステップ５６で３００ａｖがセットされるから、出力０
□ＡＤが３００ａｖを下回ったときに初めてＯｚ　ｍ　
ｉ　ｎ　＞　Ｏ□ＡＤであると判別されてステップ５９
へ進むことになり、３００ａｖ≦０□ＡＤ≦５００ｍｖ
であるときには、最大・最小値のサンプリング及びその
サンプリング時期の特定は行わない。

０□ｍｉｎ＞０ｔＡＤであると判別されてステップ５９
へ進むと、今回の判別が初回であるか否かを判別し、初
回であるとき、即ち、初めて３００ａｖを下回ったとき
には、ステップ６０へ進み、前記ステップ５４と同様に
して１周期の面積Ｓを求めるが、今回は、出力０．ＡＤ
が最大値となった周期時間（Ｉｍａ　ｘ　２−１　ｍａ
　ｘ）に基づいて前記面積Ｓを演算する。そして、次の
ステップ６１では、今回の最大周期に基づく面積Ｓを加
重平均して、その結果をＳａｖにセットする。

ステップ６２では、最近にステップ５７で求められた最
大値Ｏｚｍａｘを０□ｍａｘ２にセットすると共に、次
回の最大値Ｏｔｍａｘのサンプリングのために０□ｍａ
ｘに７００ａｖをセ・ントし、更に、Ｉｍａｘを前回値
Ｉｍａｘ２にセットする。

一方、ステップ５９で０２　ｒｎ　ｉ　ｎ＞Ｏｚ　ＡＤ
が初回でないと判別されると、ステップ６３へ進み、現
状のカウントｉをｌｍ１ｎにセットすると共に、出力０
．ＡＤを０□ｍｉｎにセットし、出力０２ＡＤの最小値
及びそのサンプリング時期が特定されるようにする。

以上のようにして出力０□ＡＤの１周期の面積Ｓ（最大
最小偏差の１周期間の積算値）が演算されると、ステッ
プ６４では、予め基本燃料噴射ＩＴｐと機関回転速度Ｎ
とで複数に区分される運転領域毎に設定されているリッ
チ・リーン比例制御の面積比率ｐｒ、ｐｉを、マツプか
ら検索して求め、次のステップ６５では、これらの面積
比率ｐｒ、ｐｌを前記面積Ｓの加重平均値Ｓａｖに乗算
して、リッチ比例制御を実行する面積５ｆｐｒと、リー
ン比例制御を実行する面積５ｌｐｌとを決定する。

即ち、前記最大又は最小の１周期における面積Ｓの所定
割合の面積になった時点を、燃料供給量の増減補正制御
を反転させるタイミングとするものである。

次のステップ６６では、Ｉｍａｘ＝ｉであるか否かを判
別する。Ｉｍａｘ＝ｉであるのは、前記ステップ５７で
の処理が行われているときであり、ステップ５７を実行
しているときには、ステップ６７〜６９をジャンプして
ステップ７０へ進むが、Ｉｍａ　ｘ＝ｉでないときには
、ステップ６７へ進む。

ステップ６７では、Ｉｍａｘ−ｉでないという判別が初
回であるか否かを判別し、初回であるとき、即ち、出力
０ｔＡＤが最大値を過ぎて減少傾向に転じたときには、
ステップ６８へ進んでリッチ制御面積ΔＳＲ（第５図参
照）をゼロリセットした後にステップ６９へ進み、初回
でないときにはステップ６．８へ進むことなくそのまま
ステップ６９へ進む。

ステップ６９では、最大値０□ｍａｘ２から最新値（瞬
時値）Ｏ，ＡＤを減算した値を、前回までのリッチ制御
面積ΔＳＲに加算することにより、Ｉｍａｘ＝ｉでなく
なってからのＯ，ｍａｘ２−０２ＡＤの積算値に相当す
るリッチ制御面積ΔＳＲを求める。

同様にして、ステップ７０〜７３では、ｌｍ１ｎ＝ｉで
なくなってからの０□ＡＤ−０□ｍ１ｎ２の積算値に相
当するリーン制御面積ΔＳＬを求める。

そして、ステップ７４では、リーンフラグｆＬが１で、
かつ、リッチフラグｆＲがゼロであるか否かを判別する
。ｆＬ＝１．ｆＲ＝ｏであるのは、前述のようにリッチ
空燃比を解消すべくリーン化制御を行っているときであ
る。

ｆＬ＝１．ｆＲ＝ｏであるリーン化制御中（燃料供給量
の減少補正中）のときには、ステップ７５へ進んで、リ
ッチ比例制御を付加するために不必要なリーン制御面積
ΔＳＬをゼロリセットした後ステップ７６へ進む。

ステップ７６では、Ｉｍａｘ＝ｉでなくなってから０□
ｍａｘ２−０□ＡＤを積算されて求められる面積ΔＳＲ
と、リッチ比例制御を実行する面積５ｆｆｉｐ　ｒとを
比較し、面積ΔＳＲが面積５ｆｆｉｐｒを越えるまでは
、ステップ７６からステップ３７へ進み、積分制御によ
るリーン制御を継続させ、面積ΔＳＲが面積Ｓｆｐ　ｒ
を越えるとステップ７７へ進む。

ステップ７７では、前記ステップ２で求めた比例定数Ｐ
をリッチ比例定数ＰＲにセットし、ステップ７７からス
テップ２７へ進ませる。これにより、面積ΔＳＲが面積
Ｓｊ！ｐ　ｒを越えたときに、前記リッチ比例定数ＰＲ
をそれまでのフィードバック補正係数Ａｌｐｈａに加算
するリッチ比例制御（減少補正制御から増大補正制御へ
の反転）が実行され、このときにリーンフラグｆＬに１
が、リッチフラグｆＲにゼロがセットされるから、リッ
チ制ｍ（燃料供給量の増量制？３１１１）が実行される
と、今度はステップ７４からステップ７８へ進む。

ステップ７８では、リーン比例制御を付加させるのに不
必要なリッチ制御面積ΔＳＲをゼロリセットし、次のス
テップ７９では、リーン制御面積ΔＳＬとリーン比例制
御を付加させるタイミングである面積ｓｇｐｚとを比較
し、面積ΔＳＲが面積Ｓｉｐ℃を越えるまでは、ステッ
プ３１へ進ませて積分制御による補正係数Ａｌｐｈａの
増大補正（リッチ制御）を行わせ、面積ΔＳＲが面積５
ｆｆｐｆｆｉを越えると、ステップ８０でリーン比例定
数ＰＬにステップ２で求めた比例定数Ｐをセットして、
ステップ３３に進ませ、前記比例定数ＰＬに基づくリー
ン比例制御を行わせる。

このように、出力０．ＡＤとスライスレベルＳＬとを比
較することにより求めた空燃比のリッチ・リーン反転時
に比例制御を付加するのではなく、出力０□ＡＤが減少
していくときには、最大値０□ｍａｘ２と瞬時値０□Ａ
Ｄとの差の積算値（面積ΔＳＲ）が所定値５Ｊ２Ｐ　ｒ
になったときを、リッチ比例制御の付加時期とし、また
、出力０□ＡＤが増大していくときには、瞬時値０ｔＡ
Ｄと最小値０□ｍ１ｎ２との差の積算値（面積ΔＳＬ）
が所定値５ｆｐｆｆｉになったときを、リーン比例制御
の付加時期とするものであり、１周期に相当する面積Ｓ
から前記比例制御の時期５ｆｐｒ、５ｆｆｉｐＰを求め
である。

このため、特定気筒におけるリッチ化又はリーン化傾向
を受けて、酸素センサ１４の出力０ｚＡＤにスライスレ
ベルＳＬを越えるような乱れが生じても、第６図に示す
ようにこの乱れに影響されて比例制御が付加される（増
減補正制御方向が反転される）ことがなく、面積５ｌｐ
ｒ、５ｌｐｌの比率で略空燃比制御点を決定できるから
、経時変化により特定気筒でリッチ化又はリーン化傾向
が生じても、フィードバック制御により平均空燃比を略
目標空燃比に制御することができる。

このようにして設定される空燃比フィードバック補正係
数Ａｌｐｈａは、学習補正係数ＫＢＬＲＣやその他の各
種補正係数と共に基本燃料噴射量Ｔｐ（←ＫＸＱ／Ｎ；
には定数）に乗算されて、かかる基本燃料噴射ｔＴｐの
補正結果が最終的な燃料噴射量Ｔｉにセットされ、この
燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号を
、燃料噴射弁１０に所定タイミングで出力することで、
燃料供給が制御される。

〈発明の効果） 以上説明したように本発明によると、燃料噴射弁の経時
変化等により特定気筒が他の気筒に比べてリッチ又はリ
ーン空燃比となり、かかる特定気筒における空燃比ズレ
により空燃比フィードバック中における空燃比検出値が
乱れても、この乱れに基づいて増減補正制御方向の反転
が行われることがなく、空燃比制御性を維持することが
でき、排気性状の悪化を防止することができる。

また、過渡運転時には、空燃比に対応して出力される検
出値と所定のスライスレベルとを比較して増減補正制御
方向の反転を制御する通常の制御を行わせるようにした
ので、過渡時に空燃比制御が不能となることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における制御内容を示すフローチャート、第４図〜第
６図はそれぞれ同上実施例における制御特性を示すタイ
ムチャート、第７図は従来制御の問題点を説明するため
のタイムチャートである。 １・・・機関　　７・・・スロットル弁　　８・・・ス
ロットルセンサ 料噴射弁 排気通路 センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関排気成分の濃度に応じた検出信号を出力しこ
   れにより機関に吸入される混合気の空燃比を検出する空
   燃比検出手段と、 該空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に近
   づけるように燃料供給量をフィードバック補正するため
   のフィードバック補正値を設定するフィードバック補正
   値設定手段と、 前記設定されたフィードバック補正値に基づいて機関へ
   の燃料供給量を補正制御する燃料供給補正手段と、 を含んで構成された内燃機関の空燃比フィードバック制
   御装置において、 前記フィードバック補正値設定手段によるフィードバッ
   ク補正中において前記空燃比検出手段から出力される検
   出信号の最大最小値に対する瞬時値の偏差をそれぞれに
   積算し、該積算値が所定値になったときにのみ前記フィ
   ードバック補正値設定手段における燃料供給量の増減補
   正制御方向の反転を行わせる増減補正制御反転手段を設
   けたことを特徴とする内燃機関の空燃比フィードバック
   制御装置。
2. （２）前記増減補正制御反転手段により増減補正制御方
   向の反転を行わせるタイミングである積算値の所定値を
   、空燃比検出信号の所定周期間における前記積算値の平
   均値に基づき設定する反転タイミング設定手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比フィ
   ードバック制御装置。
3. （３）機関の過渡運転状態を検出する過渡運転検出手段
   と、 該過渡運転検出手段により機関の過渡運転状態が検出さ
   れたときに前記増減補正制御反転手段による増減補正制
   御方向の反転制御を禁止し、前記空燃比検出手段の検出
   信号と所定のスライスレベルとを比較することにより前
   記フィードバック補正値設定手段における燃料供給量の
   増減補正制御方向を反転させる過渡時増減捕正制御反転
   手段と、を設けたことを特徴とする請求項１又は２のい
   ずれかに記載の内燃機関の空燃比フィードバック制御装
   置。
4. （４）機関の過渡運転状態を検出する過渡運転検出手段
   と、 該過渡運転検出手段により機関の過渡運転状態が検出さ
   れたときに、反転タイミングである積算値の所定値が前
   記反転タイミング設定手段により更新設定されることを
   禁止する反転タイミング更新禁止手段と、 を設けたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空
   燃比フィードバック制御装置。