JPH0599039A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の空燃比がオーバーリッチ或いはオ
ーバーリーンに制御されてエミッションが悪化すること
を防止することができる装置を提供する。 【構成】 第２のＯ₂ センサによる副空燃比フィードバ
ック制御に用いる第２の積分定数ＳＫを以下に示す方法
により設定する。第２のＯ₂ センサの出力値Ｖ２と比較
電圧ＶＲ（理論空燃比に準ずる値）との偏差ＤＬＯＸＳ
を算出し（ステップ７０１）、この偏差ＤＬＯＸＳの絶
対値から基本積分定数ＳＫ０を設定する（ステップ７０
２）。なお、この基本積分定数ＳＫ０は偏差ＤＬＯＸＳ
が大きいほど大きな値に設定される。そして、基本積分
定数ＳＫ０と排気温センサからの検出信号に基づいて設
定される補正係数ＦＣＫとを乗じて第２の積分定数ＳＫ
を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関における空燃比
を常に最適な値に制御する内燃機関の空燃比制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガソリンエンジンにおいて触媒の
上流に設けた第１のＯ２センサの出力信号に応じて空燃
比を理論空燃比λ０近傍に制御する空燃比制御装置にお
いて、触媒の下流に設けた第２のＯ２センサの出力信号
に応じて第１のＯ２センサによる空燃比制御の制御定数
（積分定数、スキップ量、ディレイ時間、比較電圧等）
を補正して、第１のＯ２センサの特性変化等による制御
性の低下を防止する装置がある（例えば、特開昭６１−
２８６５５０号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際には内
燃機関に燃料が供給されて空燃比の変化を第１のＯ₂ セ
ンサで検出するまで時間を要する。さらには、触媒の下
流に設けられている第２のＯ₂ センサで空燃比の変化が
検出されるまでには、触媒のストレージ効果により、さ
らに長い時間を要してしまう。

【０００４】また、近年ＮＯＸの規制にともない触媒量
を多くする必要もあり触媒のストレージ効果がさらに大
きくなり、第２のＯ₂ センサにおいて空燃比の変化が検
出されるまでの時間が長くなる傾向にある。

【０００５】したがって、第２のＯ₂ センサの検出信号
により設定される制御定数には遅れが生じ、最適な空燃
比補正量を設定することができない。これにより、空燃
比がオーバリッチまたはオーバリーンに制御されてエミ
ッションが悪化するという問題点が生じる。

【０００６】さらに、第２のＯ₂ センサの出力信号は排
気温度の影響を受けて変動し、詳しくは図１７に示す如
く、排気温度が低くなるほど上記出力信号が大きくな
る。したがって、このように排気温度により出力信号が
変化しても最適な第１のＯ₂ センサの制御定数の補正値
を設定することができず、このような場合にもエミッシ
ョンが悪化してしまうという問題がある。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであり、触媒のストレージ効果による
エミッション悪化を防止すると共に、排気温度が変化し
ても常に最適な制御定数の補正値を設定することができ
るガスエンジンの空燃比制御を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】内燃機関の排気系に配設
され、排気ガスを浄化する触媒と、前記触媒の上流に配
設され、理論空燃比で出力信号が急変する第１の酸素濃
度センサと、前記触媒の下流に配設され、理論空燃比で
出力信号が急変する第２の酸素濃度センサと、前記内燃
機関の排気系に配設され、排気ガス温度を検出する排気
温センサと、今回の制御タイミングにおいて前記第２の
酸素濃度センサで検出された空燃比と前回の制御タイミ
ングにおいて前記第２の酸素濃度センサで検出された空
燃比とが理論空燃比に対して同じ側にづれている場合に
は、前記検出された空燃比に応じて第１の制御定数を補
正するための補正量を補正積分定数だけ増減する補正量
増減手段と、前記補正量に応じて第１の制御定数を補正
する第１の制御定数補正手段と、前記第１の酸素濃度セ
ンサの出力信号と第１の制御定数とに応じて前記内燃機
関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記第２の酸
素濃度の出力信号が理論空燃比に近い値を示すほど前記
補正積分定数を小さく設定すると共に、この補正積分定
数を前記排気温センサの検出結果に基づいて補正する補
正積分定数設定手段とを備えるという技術的手段を採用
する。

【０００９】

【作用】以上の構成により、補正量増減手段により今回
の制御タイミングにおいて第２の酸素濃度センサで検出
された空燃比と前回の制御タイミングにおいて第２の酸
素濃度センサで検出された空燃比とが同じ場合は、検出
された空燃比に応じて第１の制御定数を補正するための
補正量が補正積分定数だけ増減される。第１の制御定数
補正手段で前記補正量に応じて第１の制御定数が補正さ
れ、空燃比制御手段で第１の酸素濃度センサの出力信号
と第１の制御定数とに応じて内燃機関に供給される混合
気の空燃比が制御される。

【００１０】さらに、補正積分定数設定手段で第２の酸
素濃度センサの出力信号が理論空燃比に近い値を示すほ
ど補正積分定数が小さな値に設定されると共に、排気温
センサの検出結果に基づいて補正されて補正積分定数が
設定される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を適用した一実施例について、
図面に基づいて説明する。図２は、本実施例の構成図で
ある。１はガスエンジンである。ガスエンジン１の吸気
系は空気を浄化するエアクリーナ２と、このエアクリー
ナ２により浄化された空気と燃料ガスとの混合気をガス
エンジン１へ導く吸気管３とにより構成されている。さ
らに、吸気管３には、上流側よりエアクリーナ２から供
給される空気と図示しない燃料ガス供給源から供給され
る燃料ガスとを混合して理論空燃比より若干希薄な混合
気を形成するミキサ４、ガスエンジン１に供給する混合
気量（トータルガス流量）を調節する絞り弁５が配設さ
れている。また、燃料ガスをガス供給源から直接ミキサ
４へ供給する主供給路６と燃料ガスをガス供給源からミ
キサ４の下流に供給する副供給路７とを有している。さ
らに、副供給路７には、副供給路７から供給される燃料
ガス量（バイパス流量）を調節してガスエンジン１に供
給する混合気の空燃比を所望の値に制御するための空燃
比制御用の制御弁８が設けられている。また、絞り弁５
下流の吸気圧ＰＭを検出する圧力センサ９が設けられて
いる。

【００１２】一方、ガスエンジン１の排気系には、排気
ガスをガスエンジン１から導く排気管１０が設けられて
おり、この排気管１０には排気ガス中に含まれる有害成
分を浄化する三元触媒１１が配設されている。さらに、
この三元触媒１１の上・下流にはガスエンジン１に供給
される混合気の空燃比を検出するために排気ガス中の酸
素濃度を検出し、理論空燃比λ０でその出力信号が反転
する第１，２の酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）１２，１
３が設けられている。

【００１３】また、三元触媒１１の下流には排気温度Ｔ
ＣＲを検出する排気温センサ１４が設けられている。こ
の排気温センサ１４は熱電対方式によるもので、温度に
対してリニアな出力を発すると共に、比較的低い温度ま
で制度良く検出することができるセンサである。

【００１４】１５はガスエンジン１のシリンダに設けら
れた点火プラグ、１６はガスエンジンの回転数ＮＥを検
出する回転数センサである。２０は前述の制御弁８，点
火プラグ１４等の各種アクチュエータの制御量を設定
し、その制御量に応じた制御信号を出力する電子制御装
置（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は周知のとおり、種々
の演算を行うセントラル・プロセッシング・ユニット
（ＣＰＵ）２０ａ、制御プログラム等が記憶されている
読み出し専用のリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）２０
ｂ、演算データ等を一時的に記憶する書き込み・読み出
し可能なランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２０
ｃ、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ
・ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２０ｄ、前述の各
種センサからのセンサ信号をＥＣＵ２０に取り込むため
の入力ポート２０ｅ、前述の各種アクチュエータへ制御
信号を出力するための出力ポート２０ｆ、これらを相互
接続するバス２０ｇにより構成されている。

【００１５】以下、図３および図４に示すフローチャー
トを用いて制御弁８の制御量設定方法即ちガスエンジン
の空燃比制御方法について説明する。図３は制御弁８の
制御量Ｄを演算する制御量演算ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【００１６】まず、ステップ３０１で基本制御量ＤＢを
圧力センサ９により検出される吸気圧ＰＭと回転数セン
サ１５により検出される回転数ＮＥとに応じて次式（数
式１）により算出する。

【００１７】

【数１】 ＤＢ←（ＰＭ−ＰＭＯＳ）×ＫＰＭＢ×ＫＮＥ×ＫＤＢ
＋ＤＯＳ ここで、ＰＭＯＳは吸気圧ＰＭとトータルガス流量との
間に図８に示すような関係があり、この関係のオフセッ
ト分に対応する値であり定数である。ＫＰＭＢは吸気圧
ＰＭをデューティ比に変換するための変換係数である。
ＫＮＥは回転数ＮＥに対応した回転補正係数であり、回
転数ＮＥと回転補正係数ＫＮＥとの間には、図９に示す
ような関係がある。ＫＤＢは吸気圧ＰＭと回転数ＮＥと
に応じて設定される補正係数である。ＤＯＳはデューテ
ィ比とバイパス流量との間に図１０に示すような関係が
あり、この関係のオフセット分に対応する値であり定数
である。

【００１８】続くステップ３０２で補正制御量ＤＦを吸
気圧ＰＭ、回転数ＮＥおよび後述する空燃比補正係数Ｆ
ＡＦとに応じて次式（数式２）により算出する。

【００１９】

【数２】 ＤＦ←（ＰＭ−ＰＭＯＳ）×ＫＰＭＦ×ＫＮＥ×ＦＡＦ ここで、ＫＰＭＦは図８および図１０に示す吸気圧ＰＭ
とトータルガス流量との特性の傾きαとデューティ比と
バイパス流量との特性の傾きβとにより次式（数式３）
で設定される値である。

【００２０】

【数３】ＫＰＭＦ←α／β そして、ステップ３０３で前述のようにして演算された
基本制御量ＤＢと補正制御量ＤＦとに応じて次式（数式
４）により制御量Ｄを演算する。

【００２１】

【数４】Ｄ←ＤＢ＋ＤＦ ステップ３０４で制御量Ｄに対応した制御信号を制御弁
８へ出力する。

【００２２】以上で制御量演算ルーチンを終了する。次
に、上記図３のステップ３０２における補正制御両ＤＦ
の設定に用いられる空燃比補正係数ＦＡＦの設定方法に
ついて説明する。図４は第１のＯ２センサ１２の出力値
（第１の出力値）Ｖ１に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦ
を演算する主空燃比フィードバック制御ルーチンを示す
フローチャートである。この主空燃比フィードバック制
御ルーチンは所定時間 （例えば、本実施例では４ｍ
ｓ）毎に起動されるものである。

【００２３】まず、ステップ４０１で主空燃比フィード
バック条件が成立しているか否かを判断する。ここで、
主空燃比フィードバック条件としては、例えば本実施例
ではエンジン始動後でかつ第１のＯ２センサ１２が活性
状態であること等である。そして、ステップ４０１で主
空燃比フィードバック条件が成立していないと判断され
た場合はステップ４０２へ進み、空燃比補正係数ＦＡＦ
を０に設定し（ＦＡＦ←０）、本ルーチンを終了する。

【００２４】一方、ステップ４０１で主空燃比フィード
バック条件が成立していると判断された場合はステップ
４０３以降の処理を実行する。ステップ４０３で第１の
出力値Ｖ１を取り込む。ステップ４０４で第１の出力値
Ｖ１が第１の比較電圧ＶＲ１（例えば、本実施例では
０．４５Ｖ）以下か否か、即ち空燃比がリッチかリーン
かを判定する。ここで、第１の出力値Ｖ１が第１の比較
電圧ＶＲ１以下、即ち空燃比がリーンである場合はステ
ップ４０５へ進み、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１
の値をデクリメントする（ＣＤＬＹ１←ＣＤＬＹ１−
１）。続くステップ４０６，４０７で第１のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ１を第１の下限値ＴＤＲ１でガード処理
する。詳しくは、ステップ４０６で第１のディレイカウ
ンタＣＤＬＹ１が第１の下限値ＴＤＲ１未満か否かを判
定する。ここで、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が
第１の下限値ＴＤＲ１未満の時はステップ４０７へ進
み、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を第１の下限値
ＴＤＲ１に再設定する。

【００２５】一方、ステップ４０３で第１の出力値Ｖ１
が第１の比較電圧ＶＲ１より大きい、即ち空燃比がリッ
チである場合はステップ４０８へ進み、第１のディレイ
カウンタＣＤＬＹ１の値をインクリメントする（ＣＤＬ
Ｙ１←ＣＤＬＹ１＋１）。続くステップ４０９，４１０
で第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を第１の上限値Ｔ
ＤＬ１でガード処理する。詳しくは、ステップ４０９で
第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が第１の上限値ＴＤ
Ｌ１より大きいか否かを判定する。ここで、第１のディ
レイカウンタＣＤＬＹ１が第１の上限値ＴＤＬ１より大
きい時はステップ４１０へ進み、第１のディレイカウン
タＣＤＬＹ１を第１の上限値ＴＤＬ１に再設定する。

【００２６】なお、前述の第１の下限値ＴＤＲ１は、第
１のＯ２センサ１２の出力がリーンからリッチへの変化
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
第１のリッチ遅延時間であり、負の値で定義される。ま
た、第１の上限値ＴＤＬ１は、第１のＯ２センサ１２の
出力が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第１のリーン遅延時間
であり、正の値で定義される。そして、第１のディレイ
カウンタＣＤＬＹ１の基準を０とし、第１のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ１が正の時、遅延処理後の空燃比をリッ
チと見なし、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が負の
時、遅延処理後の空燃比をリーンと見なす。これら第１
のリッチ遅延時間ＴＤＲ１、第１のリーン遅延時間ＴＲ
Ｌ１は後述する副空燃比フィードバック制御により設定
される。

【００２７】ステップ４１１で前述のようにして設定さ
れた第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１の符号が反転し
たか否か、即ち遅延処理後の空燃比が反転したか否かを
判別する。遅延処理後の空燃比が反転した場合はステッ
プ４１２〜ステップ４１４のスキップ処理を行う。ま
ず、ステップ４１２でリッチ状態からリーン状態への反
転であるか否かを判別する。ここで、リッチ状態からリ
ーン状態への反転であると判別された場合はステップ４
１３へ進み、空燃比補正係数ＦＡＦを第１のスキップ量
ＲＳ１だけ増加させる（ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳ１）。ま
た、ステップ４１２でリーン状態からリッチ状態への反
転であると判別された場合はステップ４１４へ進み、空
燃比補正係数ＦＡＦを第１のスキップ量ＲＳ１だけ減少
させる（ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳ１）。

【００２８】一方、ステップ４１１で遅延処理後の空燃
比が反転していない場合はステップ４１５〜ステップ４
１７の積分処理を行う。まず、ステップ４１５で第１の
ディレイカウンタＣＤＬＹ１が０以下か否か、即ち空燃
比がリッチ状態かリーン状態かを判別する。ここで、リ
ーン状態であると判別された場合はステップ４１６へ進
み、空燃比補正係数ＦＡＦを第１の積分定数Ｋ１だけ増
加させる（ＦＡＦ←ＦＡＦ＋Ｋ１）。また、ステップ４
１５でリッチ状態であると判別された場合はステップ４
１７へ進み、空燃比補正係数ＦＡＦを第１の積分定数Ｋ
１だけ減少させる（ＦＡＦ←ＦＡＦ−Ｋ１）。

【００２９】ここで、第１の積分定数Ｋ１は第１のスキ
ップ量ＲＳ１に比べて十分に小さく設定してある。よっ
て、空燃比がリーン状態である場合は、空燃比補正係数
ＦＡＦが徐々に増加するため、供給される燃料ガスが徐
々に増加する。また、空燃比がリッチ状態である場合
は、空燃比補正係数ＦＡＦが徐々に減少するため、供給
される燃料ガスが徐々に減少する。

【００３０】以上で主空燃比フィードバック制御ルーチ
ンを終了する。図５および図６は第２のＯ２センサ１３
の出力値（第２の出力値）Ｖ２に基づいて第１の制御定
数としての第１の遅延時間（第１のリッチ遅延時間ＴＤ
Ｒ１，第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１）を補正する副空
燃比フィードバック制御ルーチンを示すフローチャート
である。この副空燃比フィードバック制御ルーチンは所
定時間（例えば、本実施例では１６ｍｓ）毎に起動され
るものである。

【００３１】まず、ステップ５０１で副空燃比フィード
バック条件が成立しているか否か、即ち副空燃比フィー
ドバック制御を実行するか否かを判断する。この副空燃
比フィードバック条件としては、例えば主空燃比フィー
ドバック条件が成立し、かつ第２のＯ２センサ１３が活
性状態である。等の条件を満足している場合である。

【００３２】ここで、前記条件が成立していないと判断
された場合はステップ５０４以降の副空燃比フィードバ
ック制御を実行せず、ステップ５０２へ進み、次回の副
空燃比フィードバック制御に備えて後述する学習値ＤＬ
ＴＤＡＶを前回の遅延補正値ＤＬＴＤ０に代入する（Ｄ
ＬＴＤ０←ＤＬＴＤＡＶ）。続くステップ５０３で学習
値ＤＬＴＤＡＶを遅延補正値ＤＬＴＤに代入し（ＤＬＴ
Ｄ←ＤＬＴＤＡＶ）、ステップ５２３へ進む。

【００３３】一方、ステップ５０１で副空燃比フィード
バック条件が成立している、即ち副空燃比フィードバッ
ク制御を実行すると判断された場合はステップ５０４以
降の処理を実行する。

【００３４】まず、ステップ５０４で第２の出力値Ｖ２
を取り込む。ステップ５０５で第２の出力値Ｖ２と第２
の比較電圧ＶＲ２との偏差ＤＬＯＸＳ（←Ｖ２−ＶＲ
２）を算出する。ここで、第２の比較電圧ＶＲ２は理論
空燃比λ０に対応する第２の出力値Ｖ２であり、例えば
本実施例では０．６Ｖと設定する。

【００３５】続くステップ５０６で偏差ＤＬＯＸＳが０
未満か否か、即ち空燃比がリッチかリーンかを判定す
る。ここで、偏差ＤＬＯＸＳが０未満、即ち空燃比がリ
ーンである場合はステップ５０７へ進み、第２のディレ
イカウンタＣＤＬＹ２の値をデクリメントする（ＣＤＬ
Ｙ２←ＣＤＬＹ２−１）。続くステップ５０８，５０９
で第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２を第２の下限値Ｔ
ＤＲ２でガード処理を行い、ステップ５１３へ進む。詳
しくは、ステップ５０８で第２のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ２が第２の下限値ＴＤＲ２未満か否かを判定する。
ここで、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２が第２の下
限値ＴＤＲ２未満の時はステップ５０９へ進み、第２の
ディレイカウンタＣＤＬＹ２を第２の下限値ＴＤＲ２に
再設定する。

【００３６】一方、ステップ５０６で偏差ＤＬＯＸＳが
０以上、即ち空燃比がリッチである場合はステップ５１
０へ進み、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２の値をイ
ンクリメントする（ＣＤＬＹ２←ＣＤＬＹ２＋１）。続
くステップ５１１，５１２で第２のディレイカウンタＣ
ＤＬＹ２を第２の上限値ＴＤＬ２でガード処理を行い、
ステップ５１３へ進む。詳しくは、ステップ５１１で第
２のディレイカウンタＣＤＬＹ２が第２の上限値ＴＤＬ
２より大きいか否かを判定する。ここで、第２のディレ
イカウンタＣＤＬＹ２が第２の上限値ＴＤＬ２未満の時
はステップ４１２へ進み、第２のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ２を第２の上限値ＴＤＬ２に再設定する。

【００３７】前述の第２の下限値ＴＤＲ２は、第２のＯ
２センサ１３の出力がリーンからリッチへの変化があっ
てもリーン状態であるとの判断を保持するための第２の
リッチ遅延時間であり、負の値で定義される。また、第
２の上限値ＴＤＬ２は、第２のＯ２センサ１３の出力が
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第２のリーン遅延時間であ
り、正の値で定義される。そして、第２のディレイカウ
ンタＣＤＬＹ２の基準を０とし、第２のディレイカウン
タＣＤＬＹ２が正の時、遅延処理後の空燃比をリッチと
見なし、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２が負の時、
遅延処理後の空燃比をリーンと見なす。

【００３８】ステップ５１３で第２のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ２が反転したか否か、即ち遅延処理後の空燃比
が変化したか否かを判定する。ここで遅延処理後の空燃
比が変化した場合はステップ５１４へ進み、前回の遅延
補正値ＤＬＴＤ０と遅延補正値ＤＬＴＤとの平均を学習
値ＤＬＴＤＡＶへ代入する（ＤＬＴＤＡＶ←（ＤＬＴＤ
０＋ＤＬＴＤ）／２）。続くステップ５１５で遅延補正
値ＤＬＴＤを前回の遅延補正値ＤＬＴＤ０として（ＤＬ
ＴＤ０←ＤＬＴＤ）、ステップ５１６へ進む。

【００３９】ステップ５１６でリッチ状態からリーン状
態への反転であるか否かを判別する。ここで、リッチ状
態からリーン状態への反転であると判別された場合はス
テップ５１７へ進み、遅延補正値ＤＬＴＤを第２のリッ
チスキップ量ＳＳＲだけ減少させ（ＤＬＴＤ←ＤＬＴＤ
−ＳＳＲ）、ステップ５２３へ進む。また、ステップ５
１６でリーン状態からリッチ状態への反転であると判別
された場合はステップ５１８へ進み、遅延補正値ＤＬＴ
Ｄを第２のリーンスキップ量ＳＳＬだけ増大させ（ＤＬ
ＴＤ←ＤＬＴＤ＋ＳＳＬ）、ステップ５２３へ進む。こ
こで、第２のリッチスキップ量ＳＳＲは第２のリーンス
キップ量ＳＳＬ以上の値と設定する（本実施例では第２
のリッチスキップ量ＳＳＲと第２のリーンスキップ量Ｓ
ＳＬとを等しい値に設定している）。

【００４０】一方、ステップ５１３で遅延処理後の空燃
比が反転していない場合はステップ５１９に進み、ステ
ップ５１９では後述する副フィードバック定数設定ルー
チンで演算される第２の積分定数ＳＫを読み込む。

【００４１】ステップ５２０では、第２のディレイカウ
ンタＣＤＬＹＺが０以下であるか否か、即ち空燃比がリ
ッチ状態かリーン状態かを判別する。ここで、リーン状
態であると判別された場合はステップ５２１へ進み、遅
延補正値ＤＬＴＤを第２の積分定数ＳＫだけ減少させ
（ＤＬＴＤ←ＤＬＴＤ−ＳＫ）、ステップ５２３へ進
む。また、ステップ５２０でリッチ状態であると判別さ
れた場合はステップ５２２へ進み、遅延補正値ＤＬＴＤ
を第２の積分定数ＳＫだけ増加させ（ＤＬＴＤ←ＤＬＴ
Ｄ＋ＳＫ）、ステップ５２３へ進む。

【００４２】ステップ５２３で前述のようにして設定さ
れた遅延補正値ＤＬＴＤが基準値ＤＬＴＤ１未満か否か
を検出する。ここで、遅延補正値ＤＬＴＤが基準値ＤＬ
ＴＤ１未満の場合はステップ５２４へ進み、第１のリー
ン遅延時間ＴＤＬ１をリーン最小値ＴＤＬＭＩＮに設定
する。続くステップ５２５で遅延補正値ＤＬＴＤにリッ
チ初期値ＴＤＲ０を加算した値を第１のリッチ遅延時間
ＴＤＲ１へ代入し（ＴＤＲ１←ＴＤＲ０＋ＤＬＴＤ）、
ステップ５２６，５２７のガード処理を行う。詳しく
は、ステップ５２６で第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１が
下限値ＴＲ１未満か否かを判別する。ここで、第１のリ
ッチ遅延時間ＴＤＲ１が下限値ＴＲ１未満の場合はステ
ップ５２７へ進み、第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１を下
限値ＴＲ１に再設定し（ＴＤＲ１←ＴＲ１）、本ルーチ
ンを終了する。

【００４３】一方、遅延補正値ＤＬＴＤが基準値ＤＬＴ
Ｄ１以上の場合はステップ５２８へ進み、第１のリーン
遅延時間ＴＤＬ１を次式により設定する。ＴＤＬ１←Ｔ
ＤＬ０＋（ＤＬＴＤ−１００） ここで、ＴＤＬ０は
リーン初期値である。続くステップ５２９で第１のリッ
チ遅延時間ＴＤＲ１を第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１を
リッチ最小値ＴＤＲＭＩＮに設定し、ステップ５３０，
５３１のガード処理を行う。詳しくは、ステップ５３０
で第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１が上限値ＴＬ１より大
きいか否かを判別する。ここで、第１のリーン遅延時間
ＴＤＬ１が上限値ＴＬ１より大きい場合はステップ５３
１へ進み、第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１を上限値ＴＬ
１に再設定し（ＴＤＬ１←ＴＬ１）、本ルーチンを終了
する。

【００４４】ここで、後述する処理で求まる第２の積分
定数ＳＫは第２のスキップ量ＳＳＲ，ＳＳＬに比べて十
分に小さく設定してあるため、空燃比がリーン状態であ
る場合は、遅延補正量ＤＬＴＤが徐々に減少するため、
第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１が徐々に増加、または第
１のリーン遅延時間ＴＤＬ１が減少する。また、空燃比
がリッチ状態である場合は、遅延補正量ＤＬＴＤが徐々
に増加するため、第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１が徐々
に減少、または第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１が増加す
る。よって、ガスエンジン１に供給される混合気の空燃
比の制御中心は理論空燃比λ０が中心となるように制御
される。

【００４５】図７は本発明の最も特徴とする部分である
前述の副フィードバック制御ルーチンで用いられる第２
の積分定数ＳＫを設定するルーチンを示すフローチャー
トである。この第２の積分定数ＳＫ設定ルーチンは所定
時間（例えば、本実施例では１Ｓ）毎に起動されるもの
である。

【００４６】まず、ステップ７０１では図５のステップ
５０５で演算された第２の出力値Ｖ２と第２の比較電圧
ＶＲ２との偏差ＤＬＯＸＳを読み込み、この偏差ＤＬＯ
ＸＳの絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜を求める。ステップ７０２
ではステップ７０１で算出した絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜に
応じて、基本積分定数ＳＫ０を設定する。詳しくは、基
本積分定数ＳＫ０は図１１に示すマップから設定される
ものである。なお、基本積分定数ＳＫ０は図１１に示す
ように、絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜が小さくなる、即ち、第
２のＯ₂ センサ１３の出力信号が急変化する前後では第
２の積分定数ＳＫが小さくなるように設定される。

【００４７】続くステップ７０３では排気温センサ１４
からの信号に基づいて三元触媒後流の排気温度ＴＣＲを
取り込む。ステップ７０４では排気温度ＴＣＲに応じて
補正係数ＦＳＫを求める。詳しくは図１２に示すような
マップから求める。即ち、前述した図１１のマップは排
気温度が所定温度Ｔ（本実施例では７５０℃）のときの
基本積分定数ＳＫＯを求めるマップであり、よって図１
２は排気温度ＴＣＲが所定温度Ｔのときの補正係数ＦＳ
Ｋが１．０となるように予め設定されている。

【００４８】ステップ７０５では、次式（数式１４）に
基づいて第２の積分定数ＳＫを算出する。

【００４９】

【数５】ＳＫ←ＳＫＯ×ＦＳＫ なお、第２の積分定数ＳＫを数式２を用いず、図１３に
示すような絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜と排気温度ＴＣＲとの
マップから求めてもよい。

【００５０】以上で第２の積分定数ＳＫの設定ルーチン
を終了する。即ち、以上述べた処理により排気温度ＴＣ
Ｒに応じて補正して定まった第２の積分定数ＳＫは前述
の副空燃比フィードバックルーチンに使用され、最適な
第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１及び第１のリーン遅延時
間ＴＲＬ１が設定される。

【００５１】次に図１４及び図１５に示すタイムチャー
トを用いて上記第２の積分定数ＳＫ、設定ルーチンの作
動について更にくわしく説明する。図１４は排気温度Ｔ
ＣＲが７５０℃の場合の各制御量および出力信号の変化
を示し、図１５は排気温度６００℃の場合の各制御量お
よび出力信号の変化を示している。

【００５２】また、図１４、図１５において、（ａ）は
第２のＯ₂ センサ１３の出力波形、（ｂ）は第２の積分
定数ＳＫの変化を示す図、（ｃ）は上記第２の積分定数
ＳＫを用いて前述した副空燃比フィードバックルーチン
において算出された遅延補正値ＤＬＴＤの変化を示す
図、（ｄ）は以上述べた空燃比フィードバック制御を実
行して実際に変化した空燃比の特性を示す図である。

【００５３】まず、図１４を用いて本発明について詳細
に説明する。図１４（ａ）において、第２の比較電圧Ｖ
Ｒ２と実際の第２のＯ₂ センサ１３の出力との距離は偏
差ＤＬＯＸＳであり、偏差ＤＬＯＸＳが大きい値になる
ほど、空燃比が理論空燃比入口からずれていることを示
している。ここで、この偏差ＤＳＯＸＳに基づいて図７
のステップ７０１に示したように基本積分定数ＳＫ０を
設定することにより、詳しくは偏差ＤＬＯＸＳが大きい
ほど（換言するなら、理論空燃比λ０から大きくずれて
いるほど）積分定数ＳＫを大きくして、応答性良く理論
空燃比λ０に近づけることができる。さらに、偏差ＤＬ
ＯＸＳが小さい場合には積分定数ＳＫが小さく設定され
るので、空燃比がオーバーリッチ或いはオーバーリーン
に制御されることも防止することができる。

【００５４】なお、以上述べた方法により設定された積
分定数ＳＫの特性を図１４（ｂ）の実線で示し、偏差Ｄ
ＬＯＸＳが大きいほど積分定数ＳＫが大きくなっている
ことが分かる。また、図１４（ｂ）の破線は従来の積分
定数ＳＫの特性を示し、偏差ＤＬＯＸＳの大きさに拘ら
ず常に一定の値となっている。

【００５５】図１４（ｃ）（ｄ）の実線は、以上述べた
方法により積分定数ＳＫを求めて空燃比フィードバック
制御したときの特性を示し、破線は積分定数ＳＫが一定
のときの特性を示す。この図から、積分定数ＳＫを可変
することにより、空燃比を理論空燃比λ０近傍に制御す
ることができることが分かる。

【００５６】次に図１５を用いて、さらに本発明につい
て詳細に説明する。前述した図１４が排気温度ＴＣＲが
７５０℃の特性に対し、図１５は排気温度ＴＣＲが６０
０℃の特性を示している。即ち、図１４（ａ）と図１５
（ａ）とから分かるように、排気温度ＴＣＲに応じて第
２のＯ₂ センサ１３の出力信号の振幅が変化し、詳しく
は排気温度ＴＣＲが低いほど振幅は大きくなる。従っ
て、偏差ＤＬＯＸＳのみから積分定数ＳＫを設定する
と、排気温度ＴＣＲが大きくばらついた場合には最適な
積分定数ＳＫが設定されず、オーバーリッチ或いはオー
バーリーンに制御されてしまう。

【００５７】なお、図１５において、実線は排気温度Ｔ
ＣＲに応じて積分定数ＳＫを補正したときの特性、破線
は積分定数ＳＫが一定のときの特性、一点鎖線は排気温
度ＴＣＲに応じて補正しないときの特性（本実施例では
排気温度ＴＣＲが７５０℃のときの第２のＯ₂ センサ１
３の出力に基づいて定められた偏差ＤＬＯＸＳと積分定
数ＳＫとの２次元マップから求められた積分定数ＳＫを
用いて補正した場合）を示している。

【００５８】従って、排気温度ＴＣＲを検出し、この排
気温度ＴＣＲに基づいて基本積分定数ＳＫ０を補正して
積分定数ＳＫを設定することにより、さらに最適な積分
定数ＳＫを設定することができる。これにより、空燃比
を理論空燃比λ０近傍に常に制御することができる（図
１５（ｄ））。

【００５９】なお、前記実施例では、副供給路７が絞り
弁５の上流に開口され、燃料ガスが絞り弁５の上流にバ
イパスされる構造であるが、燃料ガスが絞り弁５の下流
にバイパスされる構造でも、燃料ガスの変わりに吸入空
気をバイパスさせるような構造としてもよい。

【００６０】また、前記実施例では第２の制御定数を偏
差ＤＬＯＸＳに応じて設定するようにしているが、第２
の出力値Ｖ２に応じて設定するようにしてもよい。ま
た、前記実施例では第２の比較電圧ＶＲ２を所定値とし
たが、第１１図に示すような特性を用いて吸気圧ＰＭに
応じて比較電圧ＶＲ２を設定してもよい。

【００６１】さらに、前記実施例ではガスエンジンシス
テムについて説明したが、インジェクタを備えると共
に、電子制御により燃料供給量を決定するガソリンエン
ジンに本発明を採用してもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように本発明では、第２の酸
素濃度センサの出力信号が理論空燃比に近い値を示す時
は基本積分定数を小さく設定すると共に、排気温度を検
出して排気温度に応じてこの基本積分定数を補正するこ
とにより積分定数を設定する。

【００６３】これにより、排気温度に応じて第２のＯ₂
センサの出力信号が変化しても常に最適な積分定数を設
定することができ、空燃比がオーバーリッチまたはオー
バーリーンに世紀されることはなく空燃比を理論空燃比
近傍に制御することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の実施例における装置の全体構成図であ
る。

【図３】制御弁８の制御量を設定する作動説明に供する
フローチャートである。

【図４】第１のＯ₂ センサ１２による主空燃比フィード
バック制御の作動説明に供するフローチャートである。

【図５】第２のＯ₂ センサ１３による副空燃比フィード
バック制御の作動説明に供するフローチャートである。

【図６】第２のＯ₂ センサ１３による副空燃比フィード
バック制御の作動説明に供するフローチャートである。

【図７】第２の積分定数ＳＫを設定する作動説明に供す
るフローチャートである。

【図８】トータルガス流量と吸気圧ＰＭとの特性図であ
る。

【図９】回転数ＮＥと回転数補正係数ＫＮＥとの特性図
である。

【図１０】デューティ比とバイパス流量との特性図であ
る。

【図１１】偏差ＤＬＯＸＳの絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜と第
２の積分定数との特性図である。

【図１２】排気温度ＴＣＲと補正係数ＦＳＫとの特性図
である。

【図１３】偏差ＤＬＯＸＳの絶対値｜ＤＬＯＸＳ｜と第
２の積分定数ＳＫとの特性図である。

【図１４】本実施例の作動説明に供するタイムチャート
である。

【図１５】本実施例の作動説明に供するタイムチャート
である。

【図１６】第２の比較電圧ＶＲ２と吸気圧ＰＭとの特性
図である。

【図１７】第２の酸素濃度センサの出力電圧特性を示す
図である。

【符号の説明】

１ ガスエンジン（内燃機関） １１ 三元触媒 １２ 第１のＯ₂ センサ（第１の酸素濃度センサ） １３ 第２のＯ₂ センサ（第２の酸素濃度センサ） １４ 排気温センサ ２０ 電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に配設され、排気ガス
   を浄化する触媒と、 前記触媒の上流に配設され、理論空燃比で出力信号が急
   変する第１の酸素濃度センサと、 前記触媒の下流に配設され、理論空燃比で出力信号が急
   変する第２の酸素濃度センサと、 前記内燃機関の排気系に配設され、排気ガス温度を検出
   する排気温センサと、 今回の制御タイミングにおいて前記第２の酸素濃度セン
   サで検出された空燃比と前回の制御タイミングにおいて
   前記第２の酸素濃度センサで検出された空燃比とが理論
   空燃比に対して同じ側にづれている場合には、前記検出
   された空燃比に応じて第１の制御定数を補正するための
   補正量を補正積分定数だけ増減する補正量増減手段と、 前記補正量に応じて第１の制御定数を補正する第１の制
   御定数補正手段と、 前記第１の酸素濃度センサの出力信号と第１の制御定数
   とに応じて前記内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御
   手段と、 前記第２の酸素濃度の出力信号が理論空燃比に近い値を
   示すほど前記補正積分定数を小さく設定すると共に、こ
   の補正積分定数を前記排気温センサの検出結果に基づい
   て補正する補正積分定数設定手段とを備えることを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御装置。