JPH0331547A - 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

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JPH0331547A
JPH0331547A JP1166341A JP16634189A JPH0331547A JP H0331547 A JPH0331547 A JP H0331547A JP 1166341 A JP1166341 A JP 1166341A JP 16634189 A JP16634189 A JP 16634189A JP H0331547 A JPH0331547 A JP H0331547A
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air
fuel ratio
sensor
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internal combustion
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JP1166341A
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Shiro Kumagai
熊谷 司郎
Katsuo Akishino
秋篠 捷雄
Reijiro Komagome
駒米 礼二郎
Michiyasu Yoshida
吉田 道保
Takeo Kume
久米 建夫
Katsuki Nishizawa
西沢 勝喜
Seiji Ishida
石田 誠二
Takehisa Fujita
武久 藤田
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/1441Plural sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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(以下、必要に応じ「内燃機関」を
[エンジン」という)の空燃比を制御するための内燃機
関の空燃比制御装置に関する。
[従来の技術] 従来より、内燃機関の排気系に排ガス浄化用の三元触媒
を配置して、排ガスの浄化を行なってしする排ガス浄化
システムがある。
かかるシステムにおいては、理論空燃比近傍において、
空燃比を振動させると、排ガス浄化効率を改善できるこ
とが知られている。
このため、従来より、排気マニホルド(触媒コンバータ
よりも上流側)にλ型酸素濃度センサ[所定の空燃比近
傍(理論空燃比)で出力値が急激に変化する酸素濃度セ
ンサ;以下、このセンサを02センサという]を設け、
この02センサの出力が理論空燃比を境にしてローから
ハイあるいはその逆にオンオフ変化することに着目して
、この0、センサ出力をフィードバックすることにより
、空燃比が理論空燃比近傍となるよう、空燃比を制御す
ることが行なわれている。かかる制御を−1わゆる02
フイードバツク制御といっている。
そして、かかるo2フィードバック制御時に、0□セン
サ出力とオンオフ判定電圧(基準値)とを比較し、例え
ば02センサ出力がこの判定電圧よりも大きいと、リー
ン化し、逆にo2センサ出力がこの判定電圧よりも小さ
いと、リッチ化するという空燃比制御を行なっている。
また、近年、エンジン排気系に設けられた触媒コンバー
タの下流側部分にも、o2センサ(以下、この02セン
サを下流02センサといい、上記のように触媒コンバー
タの上流側部分に設けられた02センサを下流0□セン
サに対して上流o2センサということがある)を設け、
この下流02センサからの出力を空燃比制御の補正情報
として使用したもの(いわゆるデュアル02センサシス
テムあるいはダブル02センサシステム)も提案されて
いる。
さらに、エンジン排気系に設けられた触媒コンバータの
上流側部分に、検出応答速度の遅い02センサを設け、
この0□センサからの出力を空燃比制御の補正情報とし
て使用したものも提案されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような従来の手段では。
いずれも02センサによる制御と加速タイミングにより
、加速前における低吸気量運転状態(低速低負荷運転状
態、低負荷運転状態、アイドリング運転状態)において
、o2センサ出力がリッチ[第52図(a)の81参照
コとなるような場合は。
次のような問題がある。すなわち、かかる加速前におい
て、触媒コンバータは酸素不足の状態にあるため、この
ような状態で第52図(c)に示すごとく加速すると、
加速直後のHCやcoの排出が多くなる゛[第52図(
b)の実線特性参照]という問題点がある。また、加速
後においては、0□センサによる制御により、触媒コン
バータが酸素過多のリーン状態[第52図(a)のa2
参照]になるから、今度はNOxに対する浄化効率が低
下し、これにより第52図(b)に点線特性で示すよう
にNOx排出量も多くなる。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、少なくとも触媒コンバータの上流側に設けられた空燃
比検出手段からの検出値と所要の基準値との比較結果に
基づいて内燃機関の空燃比を制御するものにおいて、低
吸気量運転状態下では、上記基準値を空燃比リーン側へ
シフトできるようにして、上記のような低吸気量運転状
態から加速した場合でも、HC,Co、NOxに対する
触媒コンバータによる浄化効率の悪化を招かないように
した、内燃機関の空燃比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] このため、請求項1記載の本発明の内燃機関の空燃比制
御装置は、内燃機関の排気系に設けられた排ガス浄化用
触媒コンバータの上流側に設けられて排ガス成分から該
内燃機関の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段と、
該排気系に設けられ該第1の空燃比検出手段に比べ検出
応答速度の遅い第2の空燃比検出手段とをそなえるとと
もに。
該第1゛の空燃比検出手段からの検出値と所要の基準値
との比較結果に基づいて該内燃機関の空燃比を制御する
空燃比制御手段と、該第2の空燃比検出手段からの検出
値と所要の基準値との比較結果に基づいて該空燃比制御
手段による空燃比制御に対し補正を加える空燃比制御補
正手段とをそなえ。
該内燃機関の低吸気量運転状態下において該第1の空燃
比検出手段からの検出値と比較されるべき基準値を空燃
比リーン側へシフトさせる基準値リーンシフト手段と、
該内燃機関の低吸気量運転状態下においては該空燃比制
御補正手段による補正を禁止する空燃比制御補正禁止手
段とが設けられたことを特徴としている。
また、請求項2に記載の本発明の内燃機関の空燃比制御
装置は、内燃機関の排気系に設けられた排ガス浄化用触
媒コンバータの上流側に設けられて排ガス成分がら空燃
比を検出する空燃比検出手段をそなえるとともに、該空
燃比検出手段からの検出値と所要の基準値との比較結果
に基づいて該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手
段をそなえ、該内燃機関の低吸気量運転状態下において
該空燃比検出手段からの検出値と比較されるべき基準値
を空燃比リーン側へシフトさせる基準値リーンシフト手
段が設けられたことを特徴としている。
[作 用] 上述の請求項1記載の本発明の内燃機関の空燃比制御装
置では、空燃比制御手段により、第1の空燃比検出手段
からの検出値と所要の基準値との比較結果に基づいて、
内燃機関の空燃比を制御するとともに、空燃比制御補正
手段により、第2の空燃比検出手段からの検出値と第2
の空燃比検出手段のための第2基準値との比較結果に基
づいて。
空燃比制御手段による空燃比制御に対し補正が加えられ
るが、内燃機関の低吸気量運転状態下においては、第1
の空燃比検出手段からの検出値と比較されるべき基準値
が空燃比リーン側へシフトせしめられるとともに、空燃
比制御補正手段による補正が禁止される。
また、請求項2記載の本発明の内燃機関の空燃比制御装
置では、空燃比制御手段により、空燃比検出手段からの
検出値と所要の基準値との比較結果に基づいて、内燃機
関の空燃比を制御することが行なわれるが、内燃機関の
低吸気量運転状態下においては、第1の空燃比検出手段
からの検出値と比較されるべき基準値が空燃比リーン側
へシフトせしめられる。
[実施例] 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第1〜29図は本発明の第1実施例としての内燃機関の
空燃比制御装置を示すもので、第1図(a)はその要部
制御ブロック図、第1図(b)はその制御ブロック図、
第2図はそのハードウェアを主体にして示すブロック図
、第3図はそのエンジンシステムを示す全体構成図、第
4図は本空燃比制御装置のメインルーチンを説明するた
めのフローチャート、第5図は電磁弁駆動ルーチンを説
明するためのフローチャート、第6図は積分時間演算ル
ーチンを説明するためのフローチャート、第7図は下流
02センサ出力と目標値との偏差値を求めるためのフロ
ーチャート、第8図は第7図で求めた偏差値に基づいて
応答遅れ時間を補正するためのフローチャート、第9図
は第7図で求めた偏差値に基づいて空燃比フィードバッ
ク積分ゲインを補正するためのフローチャート、第10
図は第7図で求めた偏差値に基づいて空燃比フィードバ
ック比例ゲインを補正するためのフローチャート、第1
1図は第7図で求めた偏差値に基づいて上流o2センサ
出力と比較されるべきリッチ・リーン判定用筒1の比較
基準値を補正するためのフローチャート、第12図はそ
の空燃比フィードバック補正係数を説明するためのグラ
フ、第13図(a)、(b)および第14図(a)。
(b)はいずれもその応答遅れ時間補正量を説明するた
めのグラフ、第15図(a)、(b)および第16図(
a)、(b)はいずれもその空燃比フィードバック積分
ゲイン補正量を説明するためのグラフ、第17図(a)
、(b)および第18図(a)、(b)はいずれもその
空燃比フィードバック比例ゲイン補正量を説明するため
のグラフ、第19図(a)、(b)はいずれもその上流
02センサ出力と比較されるべきリッチ・リーン判定用
筒1の比較基準値の補正量を説明するためのグラフ、第
20.21図はいずれもその応答遅れ時間による補正法
を説明するためのグラフ、第22゜23図はいずれもそ
の空燃比フィードバック積分ゲインによる補正法を説明
するためのグラフ、第24.25図はいずれもその空燃
比フィードバック比例ゲインによる補正法を説明するた
めのグラフ、第26.27図はいずれもその上流02セ
ンサ出力と比較されるべきリッチ・リーン判定用基準値
による補正法を説明するためのグラフ、第28図(a)
〜(c)はその加速時の作用を説明するためのグラフ、
第29図は本実施例と従来例とについてHC,CO,N
Oxの関係を示す図である。
さて、本装置によって制御されるエンジンシステムは、
第3図のようになるが、この第3図において、エンジン
Eはその燃焼室1に通じる吸気通路2および排気通路3
を有しており、吸気通路2と燃焼室1とは吸気弁4によ
って連通制御されるとともに、排気通路3と燃焼室1と
は排気弁5によって連通制御されるようになっている。
また、吸気通路2には、上流側から順にエアクリーナ6
、スロットル弁7および電磁式燃料噴射弁(電磁弁)8
が設けられており、排気通路3には、その上流側から順
に排ガス浄化用の触媒コンバータ(三元触媒)9および
図示しないマフラ(消音器)が設けられている。
なお、電磁弁8は吸気マニホルド部分に気筒数だけ設け
られている。今、本実施例のエンジンEが直列4気筒エ
ンジンであるとすると、電磁弁8は4個設けられている
ことになる。即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射(M
PI)方式のエンジンであるということができる。
また、スロットル弁7はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変わるようになっているが、
更にアイドルスピードコントロール用モータ(ISCモ
ータ)10によっても開閉駆動されるようになっており
、これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏まな
くても、スロットル弁7の開度を変えることができるよ
うにもなっている。
このような構成により、スロットル弁7の開度に応じエ
アクリーナ6を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分で電磁弁8からの燃料と適宜の空燃比となるように
混合され、燃焼室1内で点火プラグを適宜のタイミング
で点火させることにより、燃焼せしめられて、エンジン
トルクを発生させたのち、混合気は、排ガスとして排気
通路3へ排出され、触媒コンバータ9で排ガス中のco
HC,NOXの3つの有害成分を浄化されてから。
マフラで消音されて大気側へ放出されるようになってい
る。
さらに、このエンジンEを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず吸気通路2側には、そのエア
クリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から
検出するエアフローセンサ11、吸入空気温度を検出す
る吸気温センサ12および大気圧を検出する大気圧セン
サ13が設けられており、そのスロットル弁配設部分に
、スロットル弁7の開度を検出するポテンショメータ式
のスロットルセンサ14.アイドリング状態を検出する
アイドルスイッチ15および■SCモータ10の位置を
検出するモータポジションセンサ16が設けられている
また、排気通路3側には、まず触媒コンバータ9の上流
側部分に、排ガス中の酸素濃度(0□1度)を検出する
上流02センサ17(この上流02センサ17は排ガス
成分からエンジンEの空燃比を検出する第1の空燃比検
出手段を構成する)が設けられるとともに、触媒コンバ
ータ9の下流側部分に、同じく排ガス中の02濃度を検
出する下流02センサ18が設けられている。この下流
o2センサ18は触媒コンバータ9の下流側部分に設け
られているので、上流02センサ17に比べ検出応答速
度の遅い。従って、下流02センサ18は上流02セン
サ17に比べ検出応答速度の遅い第2の空燃比検出手段
を構成する。ここで、上流0□センサ17および下流0
2センサ18はいずれも固体電解質の酸素濃淡電池の原
理を応用したもので、その出力電圧は理論空燃比付近で
急激に変化する特性を持ち、理論空燃比よりもリーン側
の電圧が低く、理論空燃比よりもリッチ側の電圧が高い
なお、下流o2センサ18は触媒コンバータ9の内部に
設けてもよい。
さらに、その他のセンサとして、エンジン冷却水温を検
出する水温センサ19や車速を検出する車速センサ20
(第2図参照)が設けられるほかに、第1図(b)およ
び第2図に示すごとく、クランク角度を検出するクラン
ク角センサ21(このクランク角センサ21はエンジン
回転数を検出する回転数センサも兼ねている)および第
1気筒(基準気筒)の上死点を検出するTDCセンサ2
2がそれぞれディストリビュータに設けられている。
そして、これらのセンサ11〜22からの検出信号は、
電子制御ユニット(ECU)23へ入力されるようにな
っている。
なお、ECU23へは、バッテリ24の電圧を検出する
バッテリセンサ25からの電圧信号やイグニッションス
イッチ(キースイッチ)26からの信号も入力されてい
る。
また、ECU23のハードウェア構成は第2図のように
なるが、このECU23はその主要部としてCPU27
をそなえており、このCPU27へは、吸気温センサ1
2.大気圧センサ13.スロットルセンサ14.上流0
2センサ17.下流02センサ18.水温センサ19お
よびバッテリセンサ25からの検出信号が入力インタフ
ェイス28およびA/Dコンバータ30を介して入力さ
れ、アイドルセンサ15.車速センサ20およびイグニ
ッションスイッチ26からの検出信号が入力インタフェ
イス2・9を介して入力され、エアフローセンサ11.
クランク角センサ21およびTDCセンサ22からの検
出信号が直接に入力ボートへ入力されるようになってい
る。
さらに、CPU27は、パスラインを介して。
プログラムデータや固定値データを記憶するROM31
.更新して順次書き替えられるRAM32およびバッテ
リ24によってバッテリ24が接続されている間はその
記憶内容が保持されることによってバックアップされた
バッテリバックアップRAM (BURAM)33との
間でデータの授受を行なうようになっている。
なお、RAM32内データはイグニッションスイッチ2
6をオフすると消えてリセットされるようになっている
今、燃料噴射制御(空燃、比制御)に着目すると、CP
U27からは後述の手法で演算された燃料噴射用制御信
号がドライバ34を介して出力され、例えば4つの電磁
弁8を順次駆動させてゆくようになっている。
そして、かかる燃料噴射制御(電磁弁駆動時間制御)の
ための機能ブロック図を示すと、第1図(b)のように
なる。すなわちソフトウェア的にこのECU23を見る
と、このECU23は、まず電磁弁8のための基本駆動
時間TBを決定する基本駆動時間決定手段35を有して
おり、この基本駆動時間決定手段35はエアフローセン
サ11からの吸入空気量Q情報とクランク角センサ21
からのエンジン回転数Ne情報とからエンジン1回転あ
たりの吸入空気量Q / N e情報を求め、この情報
に基づき基本駆動時間TBを決定するものである。
また、エンジン回転数とエンジン負荷(上記Q/ N 
e情報はエンジン負荷情報を有する)とに応じた空燃比
アップ補正を行なう空燃比アップ補正手段36およびo
2センサフィードバック時に補正係数KAドを設定して
補正を行なう02センサフイ一ドバツク補正手段37が
設けられており、空燃比アップ補正手段36と02セン
サフイ一ドバツク補正手段37とは相互に連動して切り
替わるスイッチング手段38.39によって択一的に選
択されるようになっている。
さらに、エンジン冷却水温に応じて補正係数KWTを設
定する冷却水温補正手段40.吸気温に応じて補正係数
KATを設定する吸気温補正手段41、大気圧に応じて
補正係数KAPを設定する大気圧補正手段42.加速増
量用の補正係数KACを設定する加速増量補正手段43
.バッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデッド
タイム(無効時間)Toを設定するデッドタイム補正手
段44が設けられており、0□フイ一ドバツク補正時に
おいては、最終的には電磁弁8の駆動時間TINJをT
BxKwTX KATXKAPXKAcXKAF+To
とおいて、この時間T INJで電磁弁8を駆動してい
る。
かかる電磁弁駆動のための制御要領を示すと、第5図の
フローチャートのようになるが、この第5図に示すフロ
ーチャートは180°毎のクランクパルスの割込みによ
って作動し、まずステップb1で、燃料カットフラグセ
ットかどうかが判断され、燃料カットフラグセットの場
合は燃料噴射の必要がないので、リターンするが、そう
でない場合は、ステップb2で、前回のクランクパルス
と今回のクランクパルスの間に発生したカルマンパルス
数およびカルマンパルス間の周期データに基づいてクラ
ンク角180°あたりの吸入空気量QCR(Q/Ne)
を設定する。
そして、次のステップb3で、このQCRに応じて基本
駆動時間TBを設定し、ついでステップb4で、電磁弁
駆動時間TINJをTBXKwTxKATX K AP
 X K ACX K AF + T Oから演算によ
り求め。
ステップb5で、このTINJを噴射タイマにセットし
たのち、ステップb6で、この噴射タイマをトリガする
ことが行なわれている。そして、このようにトリガされ
ると1時間T INJの間だけ燃料が噴射されるのであ
る。
ところで、02センサを使用した空燃比フィードバック
制御時は、上流02センサ17からの出力v1と所要の
基準値VIC[この基準値VICは上流02センサ17
のハイレベル出力(1ボルト)とローレベル出力(0ボ
ルト)との中間値が選ばれ、いわゆるリッチ・リーン判
定電圧として機能する]とを比較して、V I C>V
 1のときはリッチ化し、逆にVIC≦v1のときはリ
ーン化するようになっている。
このため、02センサフイ一ドバツク補正手段37は、
第1図(a)に示すごとく、第1の比較基準値Vlc(
例えば0.5ボルト程度)を設定する第1の比較基準値
設定手段45A、第1の空燃比検出手段としての上流0
2センサ17からの検出値v1と所要の比較基準値VI
C(このVICとしては、上記第1の比較基準値V 1
 cまたは後述の第2の比較基準値Vlc’のいずれか
が選択される)とを比較する比較手段46.この比較手
段46からの比較結果に応じて空燃比補正係数KAFを
決定する補正係数決定手段47をそなえている。そして
、これらの第1の比較基準値設定手段45A、比較手段
46.補正係数決定手段47により、上流02センサ1
7からの検出値v1と所要の比較基準値VICとの比較
結果に基づいてエンジンEの空燃比を制御する空燃比制
御手段48を構成する。
また、02センサフイ一ドバツク補正手段37は、第2
の空燃比検出手段としての下流o2センサ18からの検
出値■2と、基準値設定手段49Aからの下流02セン
サ用基準値V 2 cとを比較する比較手段53.この
比較手段53の比較結果に基づいて上記空燃比制御手段
48による空燃比制御に対し補正を加える空燃比制御補
正手段49をそなえている。即ち、この空燃比制御補正
手段49は、下流02センサ用基準値V2cと空燃比フ
ィードバック中に計測された下流02センサ18の出力
v2との偏差値ΔVに基づきリッチ・リーン判定用の第
1比較基準値Vlcを補正することができるとともに、
下流02センサ用基準値V2cと空燃比フィードバンク
中に計測された下流02センサ18の出力v2との偏差
値ΔVに基づき応答遅れ時間DLYRL、DLYLR,
比例ゲインPRL+ PLR+積分ゲインIRL+ 1
しRのいずれかを補正することができるのである。
さらに、02センサフイ一ドバツク補正手段37は、エ
アフローセンサ11.クランク角センサ21からエンジ
ンEの低速低負荷運転状態(低吸気量運転状態、低負荷
運転状態、アイドリング運転状態を含む)を検出する低
速低負荷運転検出手段50と、低速低負荷運転状態下に
おいて、上流0□センサ17からの検出値v1と比較さ
れるべき比較基準値vICを空燃比リーン側へシフトさ
せる基準値リーンシフト手段51とをそなえている。そ
して、この基準値リーンシフト手段51は、第1の比較
基準値ViCよりも小さい第2の比較基準値Via’(
Viaが0.5ボルトであるとすると、Vlc’は例え
ば0.3ボルト)を設定する第2の比較基準値設定手段
45Bをそなえるとともに、低速低負荷運転検出手段5
0で低速低負荷運転状態であることが検出されない間は
、第1の比較基準値設定手段45Aからの第1の比較基
準値Viaを比較l&準値VICとして比較手段46へ
供給するように切り替わっているが、低速低負荷運転検
出手段50で低速低負荷運転状態であることが検出され
ると、第2の比較基準値設定手段45Bからのリーン側
にシフトした第2の比較基準値Via’を比較基準値V
ICとして比較手段46へ供給するように切り替わる切
替手段45Cとをそなえている。
また、02センサフイ一ドバツク補正手段37は、エン
ジンEの低速低負荷運転状態下においては、空燃比制御
補正手段49による補正を禁止する空燃比制御補正禁止
手段52をそなえている。
なお、上記基準値VIC,V2cあるいは下流O2セン
サ18の出力v2に基づき補正されたリッチ・リーン判
定用筒1の比較基準電圧Vlc。
応答遅れ時間DLYRL、DLYLR,比例ゲインPR
Le PLRy積分ゲインIRL+ rt、Rは、BU
RAM33に記憶されるようになっている。
次に、上記比較基準値の変更や補正係数の決定等を含む
この空燃比制御装置のメインルーチンについて、第4図
を用いて説明する。
まず、このメインフローでは、第4図に示すごとく、キ
ースイッチ(イグニッションスイッチ)オンでスタート
し、゛最初にステップa1でRAM32やインタフェイ
スをイニシャライズする。次に、ステップa5(ステッ
プa2〜a4は欠番)で、運転状態情報を入力し、次の
ステップa6で、燃料カットゾーンがどうかを判定する
。そして、燃料カントゾーンでない場合は、ステップa
7で、燃料カットフラグをリセットしてから、ステップ
a8で、補正係数KWTp KAT* KAPy KA
Cを設定し、ステップa9で、デッドタイムTDを設定
する。これらの係数等は、冷却水温補正手段40゜吸気
温補正手段41.大気圧補正手段42.加速増量補正手
段43.デッドタイム補正手段44によって設定される
次に、ステップaloで、上流02センサ17が活性状
態にあるかどうかを出力電圧値から判断する。
もし、上流02センサ17が活性であるなら、次のステ
ップallで、空燃比(A/F)フィードバックモード
かを判定する。
そして、もしA/Fフィードバックモードであるなら、
ステップa12で、吸入空気量Qが低吸気量Qa以上か
どうかが判定される。もし、QaQaであるなら、ステ
ップa13で、第1の比較基準値Vlcを比較基準値V
ICとおく。一方、Q<Qaであるなら、ステップa1
3−2で、第2の比較基準値Via  (例えば0.3
ボルト)を比較基準値VICとおく。これにより、吸気
量に応じて上記上流02センサ17と比較されるべき比
較基準値が変更されるが、かかる動作は、切替手段45
C1低速低負荷運転検出手段50等によってなされる。
その後は、ステップa14で、上流0□センサ17の出
力v1とリッチ・リーン判定電圧VICとが比較され、
VIC>Vlのときは、ステップa15で、WOF B
フラグがセットがどうがが判断される。A/Fフィード
バックゾーンへ入った直後は、WOFBフラグがセット
されているから、YESルートをとって、ステップa1
6−1で、比例ゲインPをOにし、ステップa16−2
で、WOFBフラグをリセットして、ステップa16−
3で、フラグLを1にする。
そして、ステップa16−3のあとは、ステップa17
で、フィードバック補正係数KFBを1十P+Iとして
求め、ステップa21で、この値KFBをアドレスKA
Fに入れる。最初は、比例ゲイ:、/P=O,積分係数
I=0であルから、KFB=1からスタートし、その後
、ステップa5へ戻る。
そして、再度、ステップa15へ戻ってくると。
この場合は、ステップa16−2で、WOFBフラグが
リセットされたので、NOルートをとり、ステップa1
6−4で、フラグL=1かどうかが判定される。この場
合は、ステップa16−3で、L=1とされたから、Y
ESルートをとり、ステップa17の処理を施す。
なお、積分係数工のための積分時間演算ルーチンは、第
6図のようなフローチャートとなっており、このルーチ
ンでは、タイマ割込みごとに、ステップd1で、WOF
Bフラグがセット状態かどうかが判定され、リセットの
場合(A/Fフィードバックモードにある場合)は、ス
テップd2で。
フラグL=1かどうかが判定され、もしL=1であれば
、ステップd3で、工にILR(リッチ化積分係数)を
加えたものを新たに1とし、逆にステップd2で、L=
1でない場合は、ステップd4で、IにIRL(リーン
化積分係数)を引いたものを新、だにIとすることが行
なわれている。これにより、L=1である間は、タイマ
割込みごとに工LRが加算されていき、L=1でない間
(L=2の間)は、タイマ割込みごとにIRLが減算さ
れていくようになっている。従って、ILRが加算され
ている間は、フィードバック補正係数KFBは大きくな
っていき、リッチ化が促進される一方、IRLが減算さ
れている間は、フィードバック補正係数KFBは小さく
なっていき、リーン化が促進されるようになっている。
この場合、L=1であるから、タイマ割込みごとに、I
LRが加算され、フィードバック補正係数KFBが大き
くなっていくので、リッチ化が促進されている。
このようにして、リッチ化されていった結果、vIC≦
v1となると、第4図のステップa14でNoルートを
とり、ステップa18で、WOFBフラグがセットされ
ているかどうかが判定される。この場合は、まだA/F
フィードバックモードである場合は、依然としてWOF
Bフラグがリセット状態にあるから、このステップa1
8でNoルートをとり、ステップa19−1で、フラグ
Lが2かどうかが判断される。切り替わり直後は。
L=1であるから、ステップa19−1でNoルートを
とり、ステップa19−1’で、vIC≦v1となった
後に遅れ時間DLYLRが経過したかどうかが判断され
、遅れ時間DLYLRが経過しないうちは、Noルート
をとって、ステップa17の処理を行なっているが、遅
れ時間DLYLRが経過すると、YESルートをとって
、ステップa19−2で、比例ゲインPからリーン化比
例ゲインPRLを引いて、これをPとして、ステップa
19−3で、L=2としてから、ステップa17で、フ
ィードバック補正係数KFIIをl+P+rとして求め
、ステップa21で、この値KFBをアドレスKAFに
入れる。これにより、フィードバック補正係数KFBは
最大値状態からリーン化比例ゲインPRLだけ下がる。
その後は、上記と同様にして、ステップa5へ戻る。
そして、再度、ステップa18を経てステップa19−
1へ戻ってくると、この場合は、ステップa19−3で
、L=2とされたから、YESルートをとり、ステップ
a17の処理を施す。
この場合、L=2であるから、タイマ割込みごとに、第
6図のステップd2でNoルート、ステップd4でIR
Lが減算され、フィードバック補正係数KFBが小さく
なっていくので、リーン化が促進されている。
このようにして、リーン化されていった結果。
V I CCV 1となると、ステップa14でYE、
Sルートをとり、ステップa15で、WOFBフラグが
セットされているかどうかが判定される。この場合は、
まだA/Fフィードバックモードである場合は、依然と
してWOFBフラグがリセット状態にあるから、このス
テップa15でNoルートをとり、ステップa16−4
で、フラグLが1かどうかが判断される。切り替わり直
後は、L=2であるから、ステップa16−4でNoル
ートをとり、ステップa16−4’t’、V I CC
V 1となった後に遅れ時間DLYRLが経過したかど
うかが判断され、遅れ時間DLYRLが経過しないうち
は、Noルートをとって、ステップa17の処理を行な
っているが、遅れ時間DLYRLが経過すると、YE・
Sルートをとって、ステップ816−5で、比例ゲイン
Pからリッチ比例ゲインPLRを足して、これをPとし
て、ステップa16−3で、L=1としてから、ステッ
プa17で、フィードバック補正係数KFBを1+P+
Iとして求め、ステップa21で、この値KFBをアド
レスKAFに入れる。これにより、フィードバック補正
係数KFBは最小値状態からりラン化比例ゲインPLR
だけ上がる。
以降は、上記の処理を繰返し行なうことにより、フィー
ドバック補正係数KFBは、第12図(c)に示すよう
に変動し、これによりA/Fフィードバックモードで所
要の空燃比制御が実行される。
なお、第12図(a)は上流O,センサ出力波形図、第
12図(b)はリッチ・リーン判定波形図で、遅れ時間
DLYRL、DLYLRは、第12図(a)に示すよう
にo2センサ出力がリッチ・リーン判定電圧Via (
Via’)を下から上あるいは上から下へ横切ったとき
から第12図(b)に示すごとく、リッチ・リーン判定
をするまでの遅れに相当する時間である。
また、A/Fフィードバックゾーンへ入った直後が、v
IC≦v1である場合は、この場合も、入った直後は、
WOFBフラグがセットされているから、ステップa1
8で、YESルートをとって、ステップa191−4で
、比例ゲインPをOにし、ステップa19−5で、WO
FBフラグをリセットして、ステップa19−3で、フ
ラグLを2にする。そして、このステップa19−3の
あとは、ステップa17で、フィードバック補正係数K
FBをl+P+Iとして求め、ステップa21で、この
値KFBをアドレスKAFに入れる。従って、この場合
も、最初は、比例ゲインp=o、積分係数I=Oとなり
、やはりKFB=1からスタートする。
このように、VICとvlとの比較や、この比較結果に
基づき補正係数KAFを決定するのは、03センサフイ
一ドバツク補正手段37における比較手段46や補正係
数決定手段47である。
そして、本実施例では、これらの遅れ時間DLYRL、
DLYLR,比例ゲインPRLt PLRp積分ゲイン
IRL* ILRや第1の比較基準値V 1 cは後述
のごとく可変である。
なお、このステップa5の後、ステップa6で燃料カッ
トゾーンになると、ステップa27で、燃料カットフラ
グをセットして、ステップa28で、積分係数Iを0に
し、更にステップa30で、エンジン負荷やエンジン回
転数に応じてマツプされたA/F補正係数KAFMを設
定し、これをステップa31でアドレスKAFに入れて
、ステップa31−2で、WOFBフラグをセットして
から、ステップa5へ戻り、それ以降の処理を施すので
ある。
また、ステップalo、allでNoの場合は、A/F
フィードバック制御を行なえないので、ステップa28
.a30.a31.a31−2を経てステップa5へ戻
る。
このようにして1以上のルーチンを繰り返し行なうこと
により、エンジンの状態に応じて係数KWTt KAT
y KAPs KAC* KAFや時間TDを設定し、
この値を用いて、第5図に示す電磁弁駆動ルーチンを動
作させることによって、電磁弁8か所望量の燃料を噴射
しているのである。これにより所望の空燃比制御が行な
われるようになっている。
そして、低吸気量運転域以外では、上流02センサ17
からの検出値v1と比較されるべき比較基準値がVlc
 (0,5ボルト程度)として設定されるが、低吸気量
運転域では、上流o2センサ17からの検出値v1と比
較されるべき比較基準値がVlc  (0,3ボルト程
度)として設定されるので、空燃比制御の比較基準値が
空燃比り一ン側へシフトされる[第12図(a)〜(c
)の鎖線参照]。
次に、下流0□センサ出力v2および下流02センサ用
基準値V 2 cに基づいて、応答遅れ時間DLYRL
、DLYLR,比例ゲインPRL* PLR+積分ゲイ
ンIRL+ ILR* リッチ・リーン判定用基準値v
1cを補正するための手法について説明する。
まず、第7図に示すごとく、ステップe1で、上dt−
o zセンサ17の出力および下流02センサ18の出
力102SNS (Vl)、IO2OCR(V2)を読
み込む、この読込みタイミングは例えば5m5ecある
いは10m5ec毎に読み込む。そして、ステップe2
で、上流02センサ17および下流o2センサ18が共
に活性状態かどうかを出力電圧値から判定する。なお、
この判定のための基準電圧値は上流o8センサ17、下
流02センサ18511個に設定できるものとする。
もし、両センサ17,18が活性状態なら、ステップe
3で、空燃比フィードバック中かどうかを判定する。更
にYESであればステップe4で、空燃比フィードバッ
クモード突入後所要時間経過したかどうかが判定され、
もしYESなら、ステップe5で、吸入空気量Qが低吸
気量Qa以上かどうかを判定する。そして、このステッ
プe5でQ≧Qaなら、以下のように、下流02センサ
出力v2およびその基準値V2cに基づいて、応答遅れ
時間DLYRL、DLYLR,比例ゲインPRLp P
LRy積分ゲインIRLy ILRtリッチ・リーン判
定用基準値Vieを補正するが、そうでない場合は、そ
のままリターンして、上記の補正は行なわない。即ち、
低速低負荷運転状態では、上記の補正を禁止するのであ
る。かかる機能は、空燃比制御禁止手段52が有する。
なお、上記のステップ02〜e4でNoの場合もリター
ンされる。
上記のように、ステップe5でYESなら、上記の補正
を行なう、即ち、まず、ステップe6で。
上流o2センサ17の出力が反転したかどうかが判定さ
れる。ここで、ステップe6でNoの場合はリターンさ
れるが、そうでない場合は、ステップe7で、上流0□
センサ出力反転時の下流02センサ18の出力瞬時値l
02CCRと既に保管中の下流0.センサ18の出力平
均値とに基づいて、下流02センサ18の出力平均値の
更新を行なう。
即ち、下式左辺に示される新しい下流o2センサ18出
力平均値02RAVEは、 02RAVE=Kl (IO2CCR)+ (1−Kl
) (02RAVE)で求められる。
なお、上式右辺の02RAVEは前回のタイマ割込みル
ーチンのステップe7で更新されてRAMに保管されて
いた前回の下流02センサ18出力平均値データである
ここで、K1はROMデータに設定された係数である。
さらに、ステップe8で、カウンタC0UNTの内容を
1だけ減らす。ここでカウンタの初期値はROMデータ
にて設定され例えば1〜255の間の任意の値が設定さ
れる。この初期値はキースイッチオン時に第4図に示す
メインルーチンのステップa1においてカウンタにセッ
トされている。
そして1次のステップe9で、カウンタ数が0になった
かどうかが判定され、Noであればリターンされるが、
YESになる(即ち、下流0□センサ18出力データの
平滑化処理が十分に行なわれる)と、ステップellで
下流02センサ18の目標出力電圧値02RTRG (
これはV2cに相当する)と上流0□センサ17の一リ
ッチリーン反転時における下流0□センサ18の出力平
均値02RAVEとから、これらの値開の偏差値Δ■を
求める。なお、キースイッチオン時の初期値は目標出力
値と同じ02RTRGとする。
このようにして偏差値ΔVが求められると、このΔVを
用いて、空燃比フィードバック特性値。
即ち応答遅れ時間、積分ゲイン、比例ゲインおよび第1
の比較基準値Vlcを修正する。
なお、空燃比フィードバック中の下流0□センサ18の
出力v2の変化は緩慢であるため、直接空燃比フィード
バックには使用できないが、この出力v2はリッチから
リーンあるいはリーンからリッチへの応答時間差を受け
にくいので、上記のような空燃比フィードバック特性値
の修正に使用するのである。
まず、応答遅れ時間DLYRL、DLYLRの補正につ
いて説明する。第8図に示すごとく、ステップe12に
おいて、第7図のステップallで求めたΔVに応じた
ΔDELAYを求める。
なお、このΔDELAYには、リッチからり一ンへのも
のとリーンからリッチへのものとがあり、前者のための
補正特性は第13図(a)、(b)のようになり、後者
のための補正特性は第14図(a)、(b)のようにな
る。即ち、ΔDE LAYは、ΔVの瞬時値に基づく(
ADELAY)pと、ΔVの積分値に基づく(ADEL
AY)工との和として与えられており。
(ADELAY)R九:((ADELAY)R九)工÷
((ADELAY)R九)P(ADELAY)L4R”
((轟DELAV)b’n)x+ ((ADELAY)
L−IR)Pとなる。
そして、これらの第13図(a)、(b)および第14
図(a)、(b)において示された傾きGP、GIや不
感帯AdP、AdIはROMデータ内にて設定されてい
る。
このようにして、ADELAYを求めたあとは、ステッ
プe13で、ごれらのADELAYをDLYRL、DL
YLRの基準値(DLYRL)。。
(DLYLR)。に加えることにより、新しいDLTR
L、DLYLRを求める。
そして、次のステップe14で、DLYRL≧DLYL
Rかどうかを判定し、もしYESなら、ステップa15
で、DLYRLからDLYLRを引いた結果を新たにD
LYRLとして、次のステップe16で、DLYRL>
DLYLMT (デイレイ制限値:これはROMデータ
にて設定されている)かどうかを判定する。また、DL
YRLがこの制限値にならない間はステップe17をジ
ャンプして、ステップe18でDLYLRを0にしてリ
ターンする。そして、DLYRLが制限値になると、ス
テップe17で、制限値をDLYRLとしてステップe
18の処理を施す。
一方、ステップe14で、DLYRL<DLYLRなら
、ステップe19で、DLYLRからDLYRLを引い
た結果を新たにDLYLRとして、次のステップe 2
0’で、DLYLR>DLYLMT(デイレイ制限値:
これはROMデータにて設定されている)かどうかを判
定する。DLYLRがこの制限値にならない間はステッ
プe21をジャンプして、ステップe22でDLYRL
を0にしてリターンする。そして、DLYLRが制限値
になると、ステップe21で、制限値をDLYLRとし
てステップe22の処理を施す5なお、ステップ616
.a20で比較される各デイレイ制限値は同じ値でも異
なった値でもよい。
また、DLYRL、DLYLRはそれぞれバッテリバッ
クアップされているが、バッテリが外されたときの初期
値は例えばOとする。
このようにDLYRL、DLYLRを下流0□センサ1
8出力に基づいて補正し、リッチ化する場合は、第20
図(a)〜(c)に示すととくDLYLRを付加し、リ
ーン化する場合は、第21図(a)〜(c)に示すとと
<DLYRLを付加することが行なわれる。
このようにして、空燃比フィードバック中の下流02セ
ンサ18の出力v2を一定時間ごと(または上流02セ
ンサ17の出力v1が第1の比較基準値Vlcを横切る
ごと)に計測して、その移動平均値がV2cに等しくな
るよう、応答遅れ時間を補正することが行なわれる。
次に、空燃比フィードバック積分ゲインIRL+ILR
の補正について説明する。第9図に示すごとく、ステッ
プe23において、第7図のステップallで求めたΔ
Vに応じたΔ工を求める。
なお、このAIには、リッチからリーンへのものとリー
ンからリッチへのものとがあり、前者のための補正特性
は第15図(a)、(b)のようになり、後者のための
補正特性は第16図(a)。
(b)のようになる、即ち、Δ工は、ΔVの瞬時値に基
づく(AI)pと、ΔVの積分値に基づく(AI)zと
の和として与えられており、(AI)R九=((AI)
R九)工÷((AI)R九)P(AI)L−IR:((
AI)L−In)工+((ΔIh−JR)pとなる。
そして、これらの第15図(a)、(b)および第16
図(a)、(b)において示された関数関係(傾きや不
感帯)はROMデータ内にて設定されている。
このようにして、AIを求めたあとは、ステップe24
で、これらのAIをIRL+ ILRの基準値I RL
s t I LRaに加えることにより、新しいIRL
tILRを求める。
そして、次のステップe25で、IRL>IH(上限値
二この値はROMデータにて設定されている)かどうか
を判定し、もしNoなら、ステップe27で、IRL<
IL (下限値ユニの値はROMデータにて設定されて
いる)かどうかを判定する。
もし、ステップe25でYESなら、ステップe26で
、IHをIRLとし、更にステップe27でYESなら
、ステップe28でILをIRLとする。
また、ステップe27でNoの場合や、ステップe26
.e2Bの処理のあとは、次のステップe29で、IL
R>I)+(上限値:この値はROMデータにて設定さ
れている)かどうかを判定し。
もしNoなら、ステップe31で、ILR<IL(下限
値:この値はROMデータにて設定されている)かどう
かを判定する。
もしステップe29でYESなら、ステップe30で、
1.をILRとして、更にステップe31でYESなら
、ステップe32でILをILRとしてリターンする。
なお、ステップe25.e29で比較される各上限値は
同じ値でも異なった値でもよく、更にステップe27.
e31で比較される下限値も同じ値あるいは異なった値
でもよい。
また、積分ゲインIRい rt、ttはそれぞれバッテ
リバックアップされている。
このように、I RL v I LRを下流02センサ
18の出力v2に基づいて補正し、リッチ化する場合は
、第22図(a) 〜(c)に示すごとく、IRLを小
さくするとともにILRを大きくし、リーン化する場合
は、第23図(a)〜(c)に示すごとく、IRLを大
きくするとともにILRを小さくすることが行なわれる
このようにして、空燃比フィードバック中の下流o2セ
ンサ18の出力■2を一定時間ごと(または上流02セ
ンサ17の出力v1が第1比較基準値Vlcを横切るご
と)に計測して、その移動平均値がV2cに等しくなる
よう、積分ゲインを補正することが行なわれる。
次に、空燃比フィードバック比例ゲインPRLtPLR
の補正について説明する。第10図に示すごとく、ステ
ップe33において、第7図のステップallで求めた
ΔVに応じたΔPを求める。
なお、このΔPには、リッチからリーンへのものとリー
ンからリッチへのものとがあり、前者のための補正特性
は第17図(a)、(b)のようになり、後者のための
補正特性は第18図(a)。
(b)のようになる。即ち、ΔPは、ΔVの瞬時値に基
づく(ΔPopと、ΔVの積分値に基づく(ΔP)工ど
の和として与えられており。
(八P)R九=((ΔP)R九)■÷((ΔP)R九)
P(ΔP)L−IR=((八P)L→R)工÷((ΔP
)+、@R)pとなる。
そして、これらの第17図(a)、(b)および第18
図(a)、(b)において示された関数関係(傾きや不
感帯)はROMデータ内にて設定されている。
このようにして、ΔPを求めたあとは、ステップe34
で、これらのΔPをPRLtPLRの基準値PRL。、
 PLRoに加えることにより、新しいpRム。
PLRを求める。
そして、次のステップe35で、PRL>PH(上限値
:この値はROMデータにて設定されている)かどうか
を判定し、もしNOなら、ステップa37で、 PRL
<PL (下限値:この値はROMデータにて設定さ物
ている)かどうかを判定する。
もしステップe35でYESなら、ステップe36で、
pHをPRLとして、更にステップe37でYESなら
、ステップe38でPl、をPRLとする。
また、ステップe37でNOの場合や、ステップe36
.e38の処理のあとは1次のステップe、 39で、
PLR>PH(上限値:この値はROMデータにて設定
されている)かどうかを判定し、もしNOなら、ステッ
プe41で、PLR<PL (下限値:この値はROM
データにて設定されている)かどうかを判定する。
もしステップe39でYESなら、ステップe40で、
Pl4をPLRとして、更にステップe41でYESな
ら、ステップe42でPLをPLRとしてリターンする
なお、ステップe35.e39で比較される各上限値は
同じ値でも異なった値でもよく、更にステップe37.
e41で比較される下限値も同じ値あるいは異なった値
でもよい6 また、比例ゲインP RL + P LRはそれぞれバ
ッテリバックアップされている。
このように、PRLyPLRを下流02センサ出力v2
に基づいて補正し、リッチ化する場合は、第24図(a
) 〜(c)に示すごとく、PRLを小さくするとと−
もにPLRを大きくし、リーン化する場合は、第25図
(a)〜(c)に示すごとく。
PRLを大きくするとともにPLRを小さくすることが
行なわれる。
このようにして、空燃比フィードバック中の下流02セ
ンサ18の出力v2を一定時間ごと(または上流0.セ
ンサ17の出力v1が第1の比較基準値vICを横切る
とと)に計測して、その移動平均値がV2cに等しくな
るよう、比例ゲインを補正することが行なわれる。
次に、リッチ・リーン判定用第1の比較基準値v1cの
補正について説明する。まず、第11図に示すごとく、
ステップe43において、第7図のステップallで求
めたΔVに応じたΔVlcを算出する。
なお、このΔVlcのための補正特性は第19図(a)
、(b)のようになる。
即ち、Δv1cは、ΔVの瞬時値に基づく(ΔVlc)
pと、Δvの積分値に基づ<(AVIQ)Iとの和とし
て与えられており、 轟v1c:(Δv1c)工÷(ΔVic)pとなる。
そして、この第19図(a)、(b)において示された
関数関係(傾きや不感帯)もROMデータ内にて設定さ
れている。
このようにして、Δv1cを求めたあとは、ステップe
44で、これらのΔVlcをvlcの基準値(Vlc)
。に加えることにより、新しいvICを求める。
そして、次のステップe45で、vlc>X02H(上
限値:この値はROMデータにて設定されている)かど
うかを判定し、もしNoなら、ステップe47で、・V
lc<X02L (下限値:この値はROMデータにて
設定されている)かどうかを判定する。
もしステップe45でYESなら、ステップe46で、
X02HをvICとして、更ニステップe47でYES
なら、ステップe48でX02LをvICとする。
また、ステップe47でNOの場合や、ステップe46
.e48の処理のあとは、リターンする。
このように、Viaを下流02センサ出力v2に基づい
て補正し、リッチ化する場合は、第26図(a)〜(Q
)に示すごとく、vICを大きくし、リーン化する場合
は、第27図(a)〜(C)に示すごとく、vICを小
さくすることが行なわれる。
このようにして、空燃比フィードバック中の下流0□セ
ンサ18の出力v2を一定時間ごと(または上流02セ
ンサ17の出力v1が第1の比較基準値vICを横切る
とと)に計測して、その移動平均値がV2cに等しくな
るよう、リッチ・リーン判定用基準値Vlcを補正して
空燃比制御に補正を加えることが行なわれるのである。
したがって、この第1実施例によれば、0□センサの製
品毎の特性バラツキや特性の経年変化によっても、制御
精度が変わることなく、シかも触媒コンバータ9による
排ガス浄化効率も高く維持することができ、これにより
高い制御信頼性が得られるものである。
また、EGRを行なっていない場合や、仮りにEGRを
行なっていても低率である場合でも、良好な排ガスレベ
ルが得られるので、EGR系の簡略化が可能となるほか
、排ガスによって動力性能やドライバビリティ・を犠牲
にすることもない。
さらに、空燃比フィードバック中の下流02センサ18
の出力v2を一定時間ごと(または上流o2センサ17
の出力v1が第1の比較基準値V1cを横切るとと)に
計測して、その移動平均値がV2cに等しくなるよう、
応答遅れ時間、積分ゲイン、比例ゲイン、リッチ・リー
ン判定用基準値を補正して、空燃比制御に補正を加える
ことが行なわれるので、更に高い信頼性および精度で空
燃比制御を行なうことができるものである。
なお、上記第1実施例において、下流02センサ18の
出力v2の移動平均値がV2cに等しくなるよう、応答
遅れ時間、積分ゲイン、比例ゲインおよびリッチ・リー
ン判定用基準値のいずれか一部のみを補正してもよい。
ところで、0□フイードバツク運転状態であっても、ア
イドリング運転状態等のエンジン低負荷運転状態あるい
は低吸入空気量運転状態では、上流02センサ17と比
較すべき比較基準値vICを空燃比リーン側へシフトし
た第2の比較基準値Via  (例えば0.3ボルト)
に変更するので、かかるエンジン低負荷運転状態(低吸
入空気量運転状態)においては、下流02センサ18の
出力、即ち触媒コンバータ9へ流入する排ガスが必ずリ
ーンな状態[第28図(a)のA1参照]となっている
。なお、この状態では、排ガス流量が少ないこと、ある
いは燃焼温度が比較的低いことにより、排出されるNO
x成分は無視できるほど少ない。そして、このようなリ
ーンな状態から第28図CQ’lに示すように加速させ
た場合を考えると、かかる場合でも、加速前の触媒コン
バータ9は酸素過剰状態であるため、加速直後には、こ
の過剰酸素とエンジンから排出されるHC,Coとが反
応し、これによりHC,Coの排出が少なくなる[第2
8図(b)の実線特性参照コ、また。加速後においては
、第1の比較基準値Vlcに切り替わった基準電圧を用
いた02センサ制御を行なうことと相まって、触媒コン
バータ9がリッチ状態となるため、NOxに対する浄化
効率が向上し、その結果車両から排出されるNOxの量
も少なくできる[第28図(b)の点線特性参照]。
なお、実際の排ガスモードにおける効果を第29図に示
すが、この第29図からもわかるように、本実施例によ
れば、HC,Co、NOxの全てを少なくできる(第2
9図の実線範囲参照)のに対し、前述の従来例によれば
、HC,Co、NOxのいずれかを少なくすればどれか
が多くなり、これにより従来例では、HC,Co、NO
xの全てを少なくすることはできない(第29図の点線
範囲参照)のである。
さらに、低吸気量運転状態下においては、下流02セン
サ出力■2と下流o2センサ用基準値■2Cとの偏差Δ
Vに基づいて、応答遅れ時間DLYRL、DLYLR,
比例ゲインPRL* PLR*積分ゲインIRL* ■
LRp リッチ・リーン判定用基準値v1cを補正する
ことを禁止しているので、高い制御信頼性を損なうこと
がない。
また、下流02センサ18が触媒コンバータ9の下流側
あるいは触媒コンバータ内部に設けられているので、排
ガス中の未燃成分が低減され、制御λポイント(下流0
2センサ18の出力が急激に変化するところ)が理論空
燃比に近付き、且つ、エミッションレベルのバラツキも
少なくなるほか、このエンジンシステムのもつ固有の応
答遅れの影響をなくすことができるため、この点からも
良好な排ガス浄化特性が期待できる。
第30.31図は本発明の第2実施例としての内燃機関
の空燃比制御装置を示すもので、第30図はそのメイン
ルーチンを説明するためのフローチャート、第31図は
第7図で求めた偏差値に基づいて補正係数を求めるため
のフローチャートである。
この第2実施例では、空燃比フィードバック中に下流o
2センサ18の出力v2を計測し、この値v2に基づい
て、上記補正係数KFBとは別の他のフィードバック補
正係数KFB2を求めるようにしたものである。即ち、
第7図において求められたΔVに応じてマツプあるいは
演算により補正係数KFBaを求めるのである(第31
図のステップe49参照)。
そして、この場合は、第30図のステップa17で求め
た補正係数KFBと第31図で求めた補正係数KFBz
とを第30図のステップa21で掛けあわせたものをK
FBとする。
なお、メインフローのその他の部分は第4図で示したも
のに対しステップa16−4’  a19−1′がない
点を除けばほぼ同じである。
このようにしても、前述の第1実施例とほぼ同じ効果な
いし利点が得られる。
第32〜46図は本発明の第3実施例としての内燃機関
の空燃比制御装置を示すもので、第32図はそのエンジ
ンシステムを示す全体構成図であり、第33〜46図は
本装置に使用される02センサを示すもので、第33図
はその斜視図、第34図はその要部を破断して示す部分
斜視図、第35図はその要部正面図、第36図はその要
部断面図、第37図はその分解斜視図、第38図(a)
〜(e)はその製造工程を説明するための図、第39図
(a)〜(e)はその製造工程を第38図(a)〜(e
)に対応させて説明するための図であり、第40〜43
図は本装置に使用される他の02センサを示すもので、
第40図はその要部正面図、第41図はその要部断面図
、第42図は第41図(7)XXXXI−XXXXI矢
視断面図、第43図(a)〜(f)はその製造工程を説
明するための図であり、第44〜46図は本装置に使用
される更に他の0□センサを示すもので、第44図はそ
の要部正面図、第45図はその要部断面図、第46図は
第45図のXXXXVI−XXXX■矢視断面図である
この第3実施例は、第32図に示すごとく、触媒コンバ
ータ9の下流側の02センサ18をなくし、その代わり
に、触媒コンバータ9の上流側に、2つの0.センサ素
子(第1センシングエレメント17Aおよび第2センシ
ングエレメント17B)を有する。2センサ17を設け
、このo2センサ17の2つのo2センサ素子の内の1
つのo2センサ素子(第2センシングエレメント17B
)に工夫をこらして、これに下流02センサと同・等の
機能をもたせることができるようにしたものである。
したがって、前述の第1,2実施例において、上流02
センサ17とあるのを第1センシングエレメント17A
と置き換え、下流02センサ18とあるのを第2センシ
ングエレメント17Bと置き換えればよい。すなわち、
第1センシングエレメント17Aからの検出値v1と所
要の比較基準値VIC(この比較基準値としては、低速
低負荷運転時以外は例えば0.5ボルト程度のViaが
選択され、低速低負荷運転時は例えば0.3ボルト程度
のVlc’が選択される)との比較結果に基づき空燃比
制御が施されるとともに、第2センシングエレメント1
7Bからの検出値v2と基準値V2cとの偏差ΔVに基
づき、応答遅れ時間。
積分ゲイン、比例ゲイン、リッチ・リーン判定用節1の
比較基壁値v1cを補正して、空燃比制御に補正を加え
ることが行なわれる。ここで、低速低負荷運転時に、第
2センシングエレメント17Bからの検出値■2と基準
値V2cとの偏差ΔVに基づく補正が禁止されることは
、前述の第1゜2実施例と同様である。
なお、前述の第1実施例の図面をこの第3実施例のもの
にするには、第1図(a)において、第1の空燃比検出
手段の符号を第1センシングエレメントの符号17Aに
し、第2の空燃比検出手段の符号を第2センシングエレ
メントの符号17Bにすればよく、更に第1図(b)、
第2図において、上流02センサ17を第1センシング
エレメント17Aにし、下流0□センサ18を第2セン
シングエレメント17Bにすればよく、更に第4図にお
いて、ステップaloを[第1センシングエレメント1
7Aが活性か」にし、第7図のステップel、e6.e
7において、上流0□センサ17とあるのを第1センシ
ングエレメント17Aにし、下流02センサ18とある
のを第2センシングエレメント17Bにすればよい。
また、第2実施例の図面をこの第3実施例のものにする
には、第30図において、ステップa10を「第1セン
シングエレメント17Aが活性が」にすればよい。
次に、この第3実施例にがかる2素子内蔵式の02セン
サ17について説明する。まず、この02センサ17は
、第33図のような外観をしており、第34図に示すご
とく、その先端部に排気通路3内に配設されるセンサ素
子部17Sが位置し、このセンサ素子部17Sを保護カ
バー17aで覆うような構造となっている。なお、保護
カバー17aには、 411):気道路3とセンサ素子
部配設空間とを連通する連通孔17a−1が複数形成さ
れている。
ところで、この0□センサ17は、第34〜37図に示
すごとく、排ガス中の酸素濃度を検出する第1の0□セ
ンサ素子としての第1センシングニレメンI−17Aと
、この第1センシングエレメント17Aに比べ酸素濃度
検出応答速度の遅い第2の02センサ素子としての第2
センシングエレメント17Bとをそなえ、これらの第1
センシングエレメント17Aおよび第2センシングエレ
メント17Bが共通のベース部材17bに設けられてい
る。
即ち、このo2センサ17は、ZrO,等の固体電解質
からなるベース部材17bを有しており、このベース部
材17bの排ガス側壁部17b−1には、それぞれ第1
の測定電極17eと、ptまたは/およびRhを含む触
媒層17hで覆われた第2の測定電極17fとが設けら
れるとともに。
これらの各測定電極(mesuring electr
ode) 17 e 。
17fに対応するようベース部材17bの大気側壁部1
7b−2には、基準電極(refarence ele
ctrode) 17 i 、 17 jが設けられて
いる。なお、面測定電極17e、17fの表面はアルミ
ナ等からなるコーティング517gで覆われており、触
媒層17hはこのコーティング層17gの外方から第2
の測定電極17fを覆っている。なお、第1の測定電極
17e、第2の測定電極17fおよび基準電極17 x
 + 175は酸素濃淡電池用電極として好適なptで
構成されている。
ここで、第1センシングエレメント17Aは、第1の測
定電極17eと基準電極17iとこれらの電極で挾まれ
る固体電解質部(ベース部材17bの一部)とで構成さ
れ、第2センシングエレメント17Bは、触媒層17h
付き第2の測定電極17fと基準電極17jとこれらの
電極で挾まれる固体電解質部(ベース部材17bの一部
)とで構成される。
これにより、第1センシングエレメント17Aは、従来
と同様、応答性重視のセンシングエレメント(触媒能力
は小さい)として構成される一方。
第2センシングエレメント17Bは、触媒層17hの存
在により触媒能力を相対的に向上せしめられるが、応答
性は相対的に遅いセンシングエレメントとして構成され
る。従って、この第2センシングエレメント17Bによ
って、電極に達する徘ガス中の非平衡成分を排除するこ
とができ、スタティックλポイントをステイキオに近づ
けることができる(スタティックλポイント、ダイナミ
ックλポイントのバラツキを低減できる)のである。
即ち、この第2センシングエレメント17Bは触媒コン
バータ9の上流側にありながら従来の下流02センサと
まったく同じ機能を発揮するのである。
また、この02センサ17は、積層タイプの02センサ
として構成されている。即ち、この0□センサ17は、
ZrO□等の固体電解質からなる5枚の板部材17b、
17c、17d−1,17d−2,L7d−3を積層さ
せてなり、板部材のうち端に配置されるものがベース部
材17bとして構成され、上述のごとく、このベース部
材17bには、測定電極17e、17fおよび基準電極
17i、17jが設けられている。
板部材のうち他の端部に配置される3枚17d−1,1
7d−2,17d−3はヒータベース部材アセンブリ1
7dとして構成され、このヒータベース部材アセンブリ
17dには、ヒータ17pが設けられている。更に、こ
のヒータベース部材アセンブリ17dについて説明する
と1例えば−方の板部材17d−1にヒータ1’7Pが
印刷され。
中間の板部材17d−2の打ち抜き部にヒータ17pを
嵌め込み、更に他方の板部材17d−3を重ねるように
して、アセンブリ化されている。
なお、ヒータ17pは、Al、O,からなる絶縁層17
qで被覆されたヒータエレメント17rを有しているが
、絶縁層17qもヒータエレメント17rも印刷により
作られ、その製造に際しては。
まず絶縁層17qの一部を印刷し、ついでその上からヒ
ータエレメント17rを印刷し、更にその上から残りの
絶縁層17qを印刷する。
また、板部材のうち中間に配置されるもの(中間部材)
17cは、打ち抜き部を有しており、これら5枚の板部
材17b、17c、17d−1゜17d−2,17d−
3を重ね合わせることにより、上記打ち抜き部が大気側
に通じる基準エア導入室17kを形成する。そして、こ
の状態で、基準電極17i、17jはこの基準エア導入
室17kに面するように位置する。
なお、第1センシングエレメント17A、第2センシン
グエレメント17Bはそれぞれ独立に電圧検出回路を構
成する。
また、ヒータ17pは図示しないスイッチを介してバッ
テリ24に接続される。
このようにして、第1センシングエレメント17Aおよ
び第2センシングエレメント17Bを1つのセンサ素子
部17S内にコンパクトに配置収納することができ、更
にはセンサのインテリジェント化も容易になる。
また、はぼ同じ温度環境下に配置されるので、従来のデ
ュアル02センサシステムにおいて生じたような不具合
は生じない。すなわち、下流02センサ18に相当する
第2センシングエレメント17Bの温度を第1センシン
グエレメント17Aとほぼ同じように高くすることがで
きるので、第1センシングエレメント17Aの出力が安
定している状態で、第2センシングエレメント17Bの
出力が安定しないという不具合を防止できるのである。
次に、この積層タイプの0□センサ17の製造工程(厚
膜製造工程)につき、第38図(a)〜Ce)および第
39図(a)〜(e)を用いて説明する。
まず、テープTAから板部材17b、17c。
17d−1,17d−2,17d−3の元になるボード
BMを成形する[第38図(a)参照コ。
なお、第39図(a)は、テープTAを製造する要領を
示す模式図で、固体電解質の粉末(セラミック粉末)と
有機バンイダと溶剤との混合物をホッパHPにいれて、
この混合物をホッパHP下端のスリットからコンベアC
v上へ出すことにより、テープTAを製造する。
次に、パンチPCで上記ボードの基準エア導入室17に
となる部分を打ち抜いて、中間部材用ボード170′と
する[第38図(b)および第39図(b)参照]。
この工程と並行して、第38図(c)および第39図(
c)に示すごとく、他のボードの表面に。
所要の印刷パターンを切り抜かれたスクリーンSKをあ
てがい、スクイージSQを移動させて、ペーストPSを
ボード表面に塗布することにより、このボード表面に第
1.第2の測定電極17e。
17fを印刷するとともに、このボードの裏面にも同様
の手法により基準電極17i、17jを印刷する。その
後は、このボードに関しては、測定電極の上から同様の
手法によりコーティング層17gを印刷し、更には同様
にして、第2の測定電極17ftt覆うように触媒層1
7hを印刷する。
これにより、ベース部材用ボード17b′が作られる。
なお、ボード17b′の測定電極側面部に、基準電極1
7i、17jに電気的に導通されるべき導体部分171
′ 17j′が同様にして印刷されるが、その後ボード
17b′に穴をあけることによりこの導体部分17i’
、17j ’と対応する基準電極17i、17j付きの
リード線部と電気的に導通される。
さらに、中間部材用ボード170′およびベース部材用
ボード17b′を作る工程と並行して。
3枚のヒータベース部材用ボードあるいは3枚のヒータ
ベース部材用ボードからなるヒータベース部材用ボード
アセンブリ17d′も作られる。これについては1図示
していないが、電極を作る場合と同様の要領で、スクリ
ーンSKとスクイージSQとを用いて絶縁層17qとヒ
ータエレメント17rとを印刷することが行なわれる。
すなわち。
あるボード上に絶縁層17qの一部を印刷し、ついでそ
の上からヒータエレメント17rを印刷し、更にその上
から残りの絶縁層17qを印刷して、絶縁層17qとヒ
ータエレメント17rとを印刷することにより、ヒータ
17pが印刷により作られる。その後は中間のヒータベ
ース部材用ボードの打ち抜き部にヒータ17pを嵌め込
み、更に他のヒータベース部材用ボードを重ねるように
してヒータベース部材用ボードアセンブリをつくるが、
コノヒータベース部材用ボードアセンブリ17d゛は後
述のごとく中間部材用ボード17c ’、ベース部材用
ボード17b′とともに重合させるときにいっしょに作
られる。なお、オーバコート層も印刷される。
その後は、これらのボードを重ねて、第39図(d)に
示すようにプレスPRにかける。これにより、第38図
(d)に示すごとく、ボード17b’  17c   
17d’が圧着により積層される。
更にその後は、第39図(e)で示すごとく、ナイフK
Fで、第38図(d)に示す積層ボードを適当にカット
する。このようにしてできたもの[第38図(e)参照
]は、その後、同時焼成(Co−fire)される。こ
れにより、0.センサ17の心臓部であるセンサ素子部
17Sが作られる。
なお、第38図(d)、(e)において、ヒータベース
部材用ボードアセンブリ17d′は1枚のように描かれ
ているが、実際は前述したように3層構造となっている
そのあとは、このセンサ素子部17Sに適宜の配線を施
し、更にはこのセンサ素子部178をケースあるいはハ
ウジングにセットして、02センサ17を完成させる。
これにより、02センサの製造工程の点に着目すると、
触媒層17hを印刷する工程が増える程度で、このo2
センサ17を作ることができるので、従来のデュアル0
□センサシステムに比べても製造コストの点で有利とな
る。
また、o2センサ17として、上記のようなセンサ素子
部をもつ0□センサを用いる代わりに、第40〜42図
に示すような別構造をもった02センサを用いてもよ・
い。
即ち、この0.センサ17は、第40〜42図に示すよ
うに、固体電解質からなるベース部材17bと、このベ
ース部材17bの排ガス側壁部17b−1に設けられた
第1の測定電極17eと、ベース部材17bに形成され
排ガスを小径通路17Q、17nを介して取り入れる拡
散室17mと、この拡散室17m内に配設された第2の
測定電極17fと、この第2の測定電極17fを覆うよ
うにして拡散室17m内に配設された触媒17hと、各
測定電極17e、17fに対応するようベース部材の大
気側壁部17b−2に設けられた基準電極17i、17
jとをそなえて構成されている。
ここで、第1センシングエレメント17Aは、第1の測
定電極17eと基準電極17iとこれらの電極で挾まれ
る固体電解質部(ベース部材17bの一部)とで構成さ
れ、第2センシングエレメント17Bは、触媒層17h
付き第2の測定電極17fと基準電極17jとこれらの
電極間に実質的に存在することになる固体電解質部(ベ
ース部材17bの一部)とで構成される。
これにより、このo2センサ17も、その第1センシン
グエレメント17Aが、従来と同様、応答性重視のセン
シングエレメント(触媒能力は小さい)として構成され
る一方、第2センシングエレメント17Bが、触媒層1
7hの存在により触媒能力を相対的に向上せしめられる
が、応答性は相対的に遅いセンシングエレメントとして
構成される。従って、この場合も、第2センシングエレ
メント17Bによって、電極に達する排ガス中の非平衡
成分を排除することができ、スタティック上ポイントを
ステイキオに近づけることができる(スタティック上ポ
イント、ダイナミックλポイントのバラツキを低減でき
る)のである。即ち。
この場合も、第2センシングエレメント17Bは触媒コ
ンバータ9の上流側にありながら従来の下流o2センサ
とまったく同じ機能を発揮するのである。
また、この0.センサ17も、積層タイプのo2センサ
として構成されている。即ち、この02センサ17は、
ZrO!等の固体電解質からなる5枚の板部材17b、
17(S、17d−1,17d−2,17d−3を積層
させてなり、板部材のうち端に配置されるものがベース
部材17bとして構成され、上述のごとく、このベース
部材17bには、測定電極17e、17fおよび基準電
極17i、17jが設けられている。
板部材のうち他の端部に配置される3枚17d−1,1
7d−2,17d−3はヒータベース部材アセンブリ1
7°dとして構成され、このヒータベース部材アセンブ
リ17dには、ヒータ17Pが設けられている。更に、
このヒータベース部材アセンブリ17dについて説明す
ると、例えば−方の板部材17d−1にヒータ17pが
印刷され。
中間の板部材17d−2の打ち抜き部にヒータ17pを
嵌め込み、更に他方の板部材17d−3を重ねるように
して、アセンブリ化されている。
なお、ヒータ17pは、At、03からなる絶縁層17
qで被覆されたヒータエレメント17rを有しているが
、絶縁層17(Iもヒータエレメント17rも印刷によ
り作られ、その製造に際しては、まず絶縁層17(Iの
一部を印刷し、ついでその上からヒータエレメント17
rを印刷し、更にその上から残りの絶縁層17qを印刷
する。
また、板部材のうち中間に配置されるもの(中間部材)
17cは、2つの打ち抜き部を有しており、これら5枚
の板部材17b、17c、17d−1,17d−2,1
7d−3を重ね合わせることにより、上記1つの打ち抜
き部が大気側に通じる基準エア導入室17kを形成し、
他の1つの打ち抜き部が拡散室17mを形成する。そし
て、この状態で、基準電極17 x y 17 jはこ
の基準エア導入室17kに面するように位置し、第2の
測定電極17fは拡散室17mに面するように位置する
なお、この場合も、第1センシングエレメント17Aお
よび第2センシングエレメント17Bはそれぞれ独立に
電圧検出回路を構成し、ヒータ18は図示しないスイッ
チを介してバッテリ24に接続される。
このようにして、第40〜42図に示す02センサ17
の場合も、その第1センシングエレメント17Aおよび
第2センシングエレメント17Bを1つのセンサ素子部
17S内にコンパクトに配置収納することができ、更に
はセンサのインテリジェント化も容易になる。
また、はぼ同じ温度環境下に配置されるので、前述した
従来のデュアル02センサシステムにおいて生じたよう
な不具合も生じない。
次に、この0.センサ17の製造工程(厚膜製造工程)
につき、第43図(a)〜(f)を用いて説明する。
まず、テープTAから板部材17 b、 17 c。
17d−1,17d−2,17d−3の元になるボード
BMを成形する[第43図(a)参照]。
次に、パンチPCで上記ボードにおける基準エア導入室
17にとなる部分および拡散室17mとなる部分を打ち
抜いて、中間部材用ボード17cとする[第43図(b
)参照]。
この工程と並行して、第43図(c)に示すごとく、他
のボードの表面に、所要の印刷パターンを切り抜かれた
スクリーンSKをあてがい、スクイージSQを移動させ
て、ペーストPSをボード表面に塗布することにより[
この要領は第39図(c)と同じである]、このボード
表面に第1の測定電極17eを印刷するとともに、この
ボードの裏面にも、第43図(d)に示すごとく、同様
の手法により第2の測定電極17f、基準電極17 x
 + 17 jを印刷する。その後は、このボードに関
しては、第1の測定電極17aの上から同様の手法によ
りコーティング層17gを印刷し、更には同様にして、
第2の測定電極17fを覆うように触媒層17hを印刷
する。これにより、ベース部材用ボード17b′が作ら
れる。
さらに、中間部材用ボード170′およびベース部材用
ボード17b′を作る工程と並行して、3枚のヒータベ
ース部材用ボードあるいは3枚のヒータベース部材用ボ
ードからなるヒータベース部材用ボードアセンブリ17
d′も作ら・れる、これについては1図示していないが
、前述の場合と同様であるので、その説明は省略する。
その後は、これらのボードを重ねてプレスにかける。こ
れにより、第43図(e)に示すごとく、ボード17b
’  17c  、17d’が圧着により積層される。
更にその後は、ナイフで、第43図(e)に示す積層ボ
ードを適当゛にカットする。このようにしてできたもの
[第43図(f)参照]は、その後、同時焼成(Co−
fire)される。これにより、02センサ17の心臓
部であるセンサ素子部17Sが作られる。
なお、第43図(e)、(f)において、ヒータベース
部材用ボードアセンブリ17d′は1枚のように描かれ
ているが、実際は前述したように3層構造となっている
そのあとは、このセンサ素子部17Sに適宜の配線を施
し、更にはこのセンサ素子部17Sをケースあるいはハ
ウジングにセットして、o2センサ17を完成させる。
これにより、この場合も、o2センサの製造工程の点か
らみた場合、拡散室17mの打ち抜きは基準エア導入室
17にとなる部分と同時に行なわれるので、工程は増え
ず、強いていえば、触媒層17hを印刷する工程が増え
る程度で、この0□センサ17を作ることができるため
、従来のデュアル02センサシステムに比べ製造コスト
の点で有利となる。
さらに、0□センサ17として、上記のような各センサ
素子部をもつ02センサを用いる代わりに、第44〜4
6図に示すような更に別の構造をもった02センサを用
いてもよい。
即ち、この更に別の構造をもった02センサ17は、第
44〜46図に示すように、固体電解質からなるベース
部材17bと、このベース部材17bの排ガス側壁部1
7b−1に設けられた第1の測定電極17eと、ベース
部材17bに形成され排ガスを小径通路1’7Q、17
nを介して取り入れる拡散室17mと、この拡散室17
m内に配設された触媒能力を持つ第2の測定電極17f
と。
各測定電極17e、17fに対応するようベース部材1
7bの大気側壁部17b−2に設けられた基準電極17
i、1’7jとをそなえて構成されている。
ここで、第1センシングエレメント17Aは、第1の測
定電極17aと基準電極17iとこれらの電極で挾まれ
る固体電解質部(ベース部材17bの一部)とで構成さ
れ、第2センシングエレメント17Bは、触媒能力をも
った第2の測定電極17fと基準電極17jとこれらの
電極間に実質的に存在することになる固体電解質部(ベ
ース部材17bの一部)とで構成される。
したがって、この02センサ17は、第44〜46図か
らもわかるように、第40〜42図に示す02センサ1
7との関係で、第2の測定電極17fの部分が異なるだ
けである。即ち、第40〜42図に示す0□センサ17
では、第2の測定電極17fが触媒17hで覆われてい
るが、この第15〜17図に示す02センサ17では、
第2の測定電極17fは触媒で覆われておらず電極自身
が触媒能力をもっているのである。
これにより、この0□センサ17も、その第1センシン
グエレメント17Aが、従来と同様、応答性重視のセン
シングエレメント(触媒能力は小さい)として構成され
る一方、第2センシングエレメント17Bが、大きな触
媒能力をもった第2の測定電極17fの存在により触媒
能力を相対的に向上せしめられるが、応答性は相対的に
遅いセンシングエレメントとして構成される。
従って、この場合も、第2センシングエレメント17B
によって、電極に達する排ガス中の非平衡成分を排除す
ることができ、スタティックλポイントをステイキオに
近づけることができる(スタティックλポイント、ダイ
ナミックλポイントのバラツキを低減できる)のである
、即ち、この場合も、第2センシングエレメント17B
は触媒コンバータ9の上流側にありながら従来の下流0
2センサとまったく同じ機能を発揮するのである。
また、この第44〜46図に示す。2センサ17の製造
の仕方は、第43図(a)〜(f)に示したものに準じ
るため、製造工程上のメリットも同様にして得られる。
なお、第35.40.42.44.46図において、電
極にハツチングを施しているが、このハツチングは、断
面を表すものではなく、電極の存在を示すために施され
ているものである。
また、基準電極171e 17 jは第1.、第2測定
電極17e、17fごとに別々に設けなくても。
共通のものを1枚設けるようにしてもよい。
このようにして、触媒コンバータ9の下流側のo2セン
サ18をなくし、その代わりに、触媒コンバータ9の上
流側に、2つの02センサ素子(第1センシングエレメ
ント17Aおよび第2センシングエレメント17B)を
有する02センサ17を設け、このo2センサ17の2
つの0.センサ素子の内の1つのo2センサ素子(第2
センシングエレメント17B)に工夫をこらして、これ
に下流02センサと同等の機能をもたせることによって
も、前述の第1,2実施例とほぼ同じ効果ないし利点が
得られる。すなわち、o2センサの製品毎の特性のバラ
ツキや特性の経年変化によって制御精度が変わらず、し
かも触媒コンバータによる排ガス浄化効率も高く維持で
きるようにして、高い制御信頼性が得られる。
また、前述の第1,2実施例と同様に、低吸気量運転状
態下において、第1センシングエレメント17Aからの
検出値と比較されるべき基準値を空燃比リーン側へシフ
トさせることが行なわれるので、低吸気量運転状態から
加速した場合でも。
HC,Co、NOxに対する触媒コンバータによる浄化
効率の悪化を招かない。
さらに、低吸気量運転状態下においては、第2センシン
グエレメント17Bの出力v2と第2センシングエレメ
ント用基準値V2cとの偏差ΔVに基づいて、応答遅れ
時間DLYRL、DLYLR2比例ゲインPRLy P
LRt積分ゲインIRL。
ILR+ リッチ・リーン判定用基準値Vieを補正す
ることを禁止しているので、高い制御信頼性を損なうこ
とがない。
なお、02センサとして、積層タイプ以外の02センサ
を用いてもよく、又第1のO□センサ素子と第2のo2
センサ素子とが一体になったものでなくても、第1の0
□センサ素子と第2の02センサ素子とが別々にケーシ
ングされたものを使用してもよい。
第47〜51図は本発明の第4実施例としての内燃機関
の空燃比制御装置を示すもので、第47図はそのエンジ
ンシステムを示す全体構成図、第48図はその制御ブロ
ック図、第49図はその要部制御ブロック図、第50図
はそのハードウェアを主体にして示すブロック図、第5
1図は本空燃比制御装置のメインルーチンを説明するた
めのフロ1チヤートである。
さて、この第4実施例は、第47図に示すごとく、下流
02センサ18を設けないで、排気マニホルド(触媒コ
ンバータ9よりも上流側)に02センサ17だけを設け
、このo2センサ17の出力をフィードバックすること
により、空燃比を制御する、いわゆるo2フィードバッ
ク制御に関するものである。すなわち、この第4実施例
では、下流02センサ18からの検出値v2と基準値V
2cとの偏差ΔVに基づき、応答遅れ時間、積分ゲイン
、比例ゲイン、リッチ・リーン判定用第1の比較基準値
を補正して、空燃比制御に補正を加えることは行なわず
に、第49図に示すような制御ブロックで、第51図に
示すようなフロー演算を行なうことにより、02センサ
17からの検出値v1と所要の比較基準値VIG (こ
の比較基準値としては、低速低負荷運転時以外は、第1
の比較基準値設定手段45Aからの例えば0.5ボルト
程度のvlcが選択され、低速低負荷運転時は。
第2の比較基準値設定手段45Bからの例えば0゜3ボ
ルト程度のVia’が選択される)との比較結果に基づ
き空燃比制御を施すようにしたものである。
したがって、この実施例によっても、02フイードバツ
ク制御を行ないながら、低吸気量運転状態下において、
0□センサ17がらの検出値と比較されるべき基準値を
空燃比リーン側へシフトさせることが行なわれるので、
低吸気量運転状態がら加速した場合でも、HC,Co、
NOxに対する触媒コンバータによる浄化効率の悪化を
招がない。
なお1本発明は0□センサのフィードバック制御を行な
っているシステム全般に採用可能であり、更にはMPI
方式のエンジンシステムのほが、SPI方式(シングル
ポイント燃料噴射方式)のエンジンシステムにももちろ
ん適用できる。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明にかかる請求項1に記載の
内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関の排気系
に設けられた排ガス浄化用触媒コンバータの上流側に設
けられて排ガス成分から該内燃機関の空燃比を検出する
第1の空燃比検出手段と、該排気系一般けられ該第1の
空燃比検出手段に比べ検出応答速度の遅い第2の空燃比
検出手段とをそなえるとともに、該第1の空燃比検出手
段からの検出値と所要の基準値との比較結果に基づいて
該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、該第
2の空燃比検出手段からの検出値と所要の基準値との比
較結果に基づいて該空燃比制御手段による空燃比制御に
対し補正を加える空燃比制御補正手段とをそなえている
ので、02センサのごとき空燃比検出手段の製品毎の特
性のバラツキや特性の経年変化によって制御精度が変わ
らず、しかも触媒コンバータによる排ガス浄化効率も高
く維持することができ、これにより、高い制御信頼性が
得られるほか、内燃機関の低吸気量運転状態下において
第1の空燃比検出手段からの検出値と比較されるべき基
準値を空燃比リーン側へシフトさせる基準値リーンシフ
ト手段が設けられているので、低吸気量運転状態から加
速した場合でも、HC,Co、NOxに対する触媒コン
バータによる浄化効率の悪化を招かず、更には内燃機関
の低吸気量運転状態下においては空燃比制御補正手段に
よる補正を禁止する空燃比制御補正禁止手段と設けられ
ているので、高い制御信頼性を損なわないという利点が
ある。
また、本発明にかかる請求項2に記載の内燃機関の空燃
比制御装置によれば、内燃機関の排気系に設けられた排
ガス浄化用触媒コンバータの上流側に設けられて排ガス
成分がら空燃比を検出する空燃比検出手段をそなえると
ともに、該空燃比検出手段からの検出値と所要の基準値
との比較結果に基づいて該内燃機関の空燃比を制御する
空燃比制御手段をそなえ、該内燃機関の低吸気量運転状
態下において該空燃比検出手段からの検出値と比較され
るべき該基準値を空燃比リーン側へシフトさせる基準値
リーンシフト手段が設けられているので、0□フイード
バツク制御を行ないながら。
低吸気量運転状態から加速した場合でも、HC。
Co、NOxに対する触媒コンバータによる浄化効率の
悪化を招かないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1〜29図は本発明の第1実施例としての内燃機関の
空燃比制御装置を示すもので、第1図(a)はその要部
制御ブロック図、第1図(b)はその制御ブロック図、
第2図はそのハードウェアを主体にして示すブロック図
、第3図はそのエンジンシステムを示す全体構成図、第
4図は本空燃比制御装置のメインルーチンを説明するた
めのフローチャート、第5図は電磁弁駆動ルーチンを説
明するためのフローチャート、第6図は積分時間演算ル
ーチンを説明するためのフローチャート。 第7図は下流o2センサ出力と目標値との偏差値を求め
るためのフローチャート、第8図は第7図で求めた偏差
値に基づいて応答遅れ時間を補正するためのフローチャ
ート、第9図は第7図で求めた偏差値に基づいて空燃比
フィードバック積分ゲインを補正するためのフローチャ
ート、第10図は第7図で求めた偏差値に基づいて空燃
比フィードバック比例ゲインを補正するためのフローチ
ャート、第11図は第7図で求めた偏差値に基づいて上
流0□センサ出力と比較されるべきリッチ・リーン判定
用筒1の比較基準値を補正するためのフローチャート、
第12図はその空燃比フィードバック補正係数を説明す
るためのグラフ、第13図(a)、(b)および第14
図(a)、(b)はいずれもその応答遅れ時間補正量を
説明するためのグラフ、第15図(a)、(b)および
第16図(a)、(b)はいずれもその空燃比フィード
バック積分ゲイン補正量を説明するためのグラフ、第1
7図(a)、(b)および第18図(a)(b)はいず
れもその空燃比フィードバック比例ゲイン補正量を説明
するためのグラフ、第19図(a)、(b)はいずれも
その上流02センサ出力と比較されるべきリッチ・リー
ン判定用筒1の比較基準値の補正量を説明するためのグ
ラフ。 第20.21図はいずれもその応答巡れ時間による補正
法を説明するためのグラフ、第22.23図はいずれも
その空燃比フィードバック積分ゲインによる補正法を説
明するためのグラフ、第24゜25図はいずれもその空
燃比フィードバック比例ゲインによる補正法を説明する
ためのグラフ、第26.27図はいずれもその上流02
センサ出力と比較されるべきリッチ・リーン判定用基準
値による補正法を説明するためのグラフ、第28図(a
)〜(c)はその加速時の作用を説明するためのグラフ
、第29図は本実施例と従来例とについてHC,Co、
NOxの関係を示す図であり、第30.31図は本発明
の第2実施例としての内燃機関の空燃比制御装置を示す
もので、第30図はそのメインルーチンを説明するため
のフローチャート、第31図は第7図で求めた偏差値に
基づいて補正係数を求めるためのフローチャートであり
、第32〜46図は本発明の第3実施例としての内燃機
関の空燃比制御装置を示すもので、第32図はそのエン
ジンシステムを示す全体構成図であり、第33〜46図
は本装置に使用される02センサを示すもので、第33
図はその斜視図、第34図はその要部を破断して示す部
分斜視図、第35図はその要部正面図、第36図はその
要部断面図、第37図はその分解斜視図、第38図(a
)〜(e)はその製造工程を説明するための図、第39
図(a)〜(6)はその製造工程を第38図(a)〜(
e)に対応させて説明するための図であり、第40〜4
3図は本装置に使用される他のo2センサを示すもので
、第40図はその要部正面図、第41図はその要部断面
図、第42図は第41図(7)XXXXII−XXXX
II矢視断面図、第43図(a)〜(f)はその製造工
程を説明するための図であり、第44〜46図は本装置
に使用される更に他の0□センサを示すもので、第44
図はその要部正面図、第45図はその要部断面図、第4
6図は第45図のXXXXW−XXXX■矢視断面図で
あり、第47〜51図は本発明の第4実施例としての内
燃機関の空燃比制御装置を示すもので、第47図はその
エンジンシステムを示す全体構成図、第48図はその制
御ブロック図、第49図はその要部制御ブロック図、第
50図はそのハードウェアを主体にして示すブロック図
、第51図は本空燃比制御装置のメインルーチンを説明
するためのフローチャートであり、第52図(a)〜(
Q)は従来装置を用いた場合の加速時の作用を説明する
ためのグラフである。 1・−・−燃焼室、2・−吸気通路、3−・−・排気通
路、4−吸気弁、5・−排気弁、6−・−エアクリーナ
、7−・−スロットル弁、8−・電磁弁、9・・−触媒
コンバータ、10−= I S Cモータ、11・・−
エアフローセンサ、12−吸気温センサ、13・・・大
気圧センサ、14−スロットルセンサ、15−・−・ア
イドルスイッチ。 16−・−モータポジションセンサ、17−・−上流0
2センサ、17/l−第1の02センサ素子として第1
センシングエレメント、17 B ・−第2のo2セン
サ素子としての第2センシングニレメン1〜,17a−
保護カバー、17a=1=一連通孔、17b−ベース部
材、  l 7 b−”1・・−ベース部材の排ガス側
壁部、17b−2−ベース部材の大気側壁部、17c−
中間部材、17 d ・−・−・ヒータベース部材アセ
ンブリ、17e−第1の測定電極、17 f −・第2
の測定電極、17g−コーティング層、17h−触媒層
、17i、17j−・−・基準電極、17k・−基準エ
ア導入室、17Q−小径通路、17m−拡散室、17n
・−小経通路、17p、−ヒータ、17q−・絶縁層、
17r−ヒータエレメント、18・−下流02センサ、
19−・−水温センサ、20−・・車速センサ、21−
クランク角センサ、22・−T D Cセンサ、23−
電子制御ユニット(ECU)、24−バッテリ、25−
バッテリセンサ、26−・イグニッションスイッチ(キ
ースイッチ)、27−・−・CPU、28,29−人力
インタフェイス、30−A/Dコンバータ、31=−R
OM、32−RAM、33−バッテリバックアップRA
M (BURAM)、34−−ドライバ、35=−基本
駆動時間決定手段、36・−空燃比アップ補正手段、3
7−02センサフイ一ドバツク補正手段、38.39・
・・−スイッチング手段、40−冷却水温補正手段、4
1−吸気温補正手段、42−大気圧補正手段。 43−加速増量補正手段、44−デッドタイム補正手段
、45A・−第1の比較基準値設定手段、45B−第2
の比較基準値設定手段、45C・−切替手段、46−比
較手段、47・−補正係数決定手段、48− 空燃比制
御手段、49・−空燃比制御補正手段、49A−第1の
基準値設定手段、50−・−低速低負荷運転検出手段、
51−空燃比リーンシフト手段、52−空燃比制御補正
禁止手段、53・−比較手段、E−エンジン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気系に設けられた排ガス浄化用触媒
    コンバータの上流側に設けられて排ガス成分から該内燃
    機関の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段と、該排
    気系に設けられ該第1の空燃比検出手段に比べ検出応答
    速度の遅い第2の空燃比検出手段とをそなえるとともに
    、該第1の空燃比検出手段からの検出値と所要の基準値
    との比較結果に基づいて該内燃機関の空燃比を制御する
    空燃比制御手段と、該第2の空燃比検出手段からの検出
    値と所要の基準値との比較結果に基づいて該空燃比制御
    手段による空燃比制御に対し補正を加える空燃比制御補
    正手段とをそなえ、該内燃機関の低吸気量運転状態下に
    おいて該第1の空燃比検出手段からの検出値と比較され
    るべき基準値を空燃比リーン側へシフトさせる基準値リ
    ーンシフト手段と、該内燃機関の低吸気量運転状態下に
    おいては該空燃比制御補正手段による補正を禁止する空
    燃比制御補正禁止手段とが設けられたことを特徴とする
    、内燃機関の空燃比制御装置。
  2. (2)内燃機関の排気系に設けられた排ガス浄化用触媒
    コンバータの上流側に設けられて排ガス成分から空燃比
    を検出する空燃比検出手段をそなえるとともに、該空燃
    比検出手段からの検出値と所要の基準値との比較結果に
    基づいて該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段
    をそなえ、該内燃機関の低吸気量運転状態下において該
    空燃比検出手段からの検出値と比較されるべき基準値を
    空燃比リーン側へシフトさせる基準値リーンシフト手段
    が設けられたことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御
    装置。
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