JPH0610737A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒前後に２組のＯ₂センサを有し、リア側
Ｏ₂センサによるＰ値Ｆ／Ｂ制御システムを採用したエ
ンジンの空燃比制御装置において、最適な排気浄化性能
を得ることができるようにする。 【構成】 エンジンの排気通路に設けられた排気浄化手
段と、該排気浄化手段の上流側と下流側に各々設けられ
排気ガス中の空燃比を検出する第１、第２の空燃比セン
サと、該第１、第２の空燃比センサの内の第１の空燃比
センサによって検出された空燃比に応じてエンジンの実
空燃比を所定の目標空燃比にフィードバック制御する空
燃比フィードバック制御手段と、上記第２の空燃比セン
サの空燃比検出信号により上記第１の空燃比センサの出
力を補正する空燃比センサ出力補正手段とを備えてなる
エンジンの空燃比制御装置において、上記第２の空燃比
センサの検出値を変更することにより上記所定の目標空
燃比を所定値だけ実質的に変更する空燃比センサ検出値
変更手段を設け、目標空燃比を理論空燃比よりも若干ズ
レた排気浄化性能がもっとも良好になるウィンドウ内に
維持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、エンジンの空燃比制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの空燃比Ａ／Ｆは、基本的には
運転者のアクセル操作に連動するスロットル弁のスロッ
トル開度(ＴＶＯ)によって決定される吸入空気量に応じ
て決まるが、該基本空燃比Ａ／Ｆは又その時のエンジン
運転状態に応じて任意にリッチ側又はリーン側に補正さ
れて実際の運転状態、車両走行特性にとって最適となる
ような空燃比に制御されるのが通常である。ところで、
最近では厳しい排気ガス規制に対応するために、多くの
車両に例えば三元触媒を使用した排気ガス浄化装置が搭
載されるようになっている。該三元触媒は、周知のよう
に理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.7、λ＝１)近傍の極めて狭い
領域のみで、ＣＯ並びにＨＣの酸化とＮＯxの還元とを
同時に行ない、それぞれＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂、Ｎ₂へと無
害化する能力を持っている。換言すると、このような三
元触媒を使用した排気ガス浄化装置では、エンジンの実
空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比14.7よりもリーンになるとＮ
Ｏxを排出し、他方リッチになるとＣＯ,ＨＣを排出する
ことになる。

【０００３】従って、上記三元触媒を有効に活用し、エ
ンジンからの排気ガスを確実かつ十分に浄化するために
は、上記エンジンの実空燃比を当該エンジンの運転状態
に応じて可能な限り高精度かつ確実に理論空燃比(Ａ／
Ｆ＝14.7、λ＝１)に維持することが必要である。

【０００４】しかし、上述のようにＣＯ,ＨＣ,ＮＯxを
共に浄化することのできる理論空燃比のウンドウ(λ＝
１±a)は極めて狭く、通常の空燃比のオープンループ制
御では到底上記のような厳格な要求に応じることはでき
ない。

【０００５】そこで、従来から例えばＯ₂センサ(酸素セ
ンサ)等の空燃比センサを用いて上記排気ガス中の酸素
濃度を高精度に検出するとともに該空燃比センサによる
酸素濃度(Ａ／Ｆ)の検出値を基にエンジンの実空燃比の
変動を等価的に判定し、該判定値に応じてエンジンに対
する供給燃料量を可及的速やかにフィードバック制御す
ることにより正確に目標とする理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.
7±φ、λ＝１±aのウンドウ内)に維持する電子制御方
式による空燃比のフィードバック制御(クローズドルー
プ制御)が採用されている。これにより、十分な排気ガ
ス浄化性能が実現されるようになっている。

【０００６】ところで、上記Ｏ₂センサは、一般に、例
えば酸化ジルコニウム(ＺrＯ₂)に少量の酸化イットリウ
ム(Ｙ₂Ｏ₃)を固溶させた試験管状の固体電解質素子(ジ
ルコニア管)の表面に多孔質の白金極被膜を設け、内側
に大気を、外側に排気ガスを導くようにして構成されて
おり、高温になると酸素はイオン化して上記内外両者の
酸素の濃度差に応じて上記固体電解質中を大気側から排
気側へと拡散する。その結果、上記素子が一種の濃淡電
池となって上記酸素の濃度差に対応した電圧出力を発生
するようになっている。

【０００７】そして、この場合、上記排気側では白金に
よる触媒作用で酸素(Ｏ₂)は、ＣＯ,ＨＣ、Ｈ₂などと反
応して平衡濃度に達する(過濃域ではＯ₂は殆んどオミッ
トされる)ことから、酸素濃度は理論空燃比(14.7)を境
にして急変する。従って、上記電圧出力は該理論空燃比
の前後でパルス状(より厳密に言うとステップ状)に変化
する信号となり、このパルス状信号の正又は負方向への
変化により上述のように高精度な空燃比のフィードバッ
ク制御が行なわれることになる。

【０００８】ところが、このような構成の場合にも、他
面次のような問題を含んでいる。

【０００９】すなわち、上記Ｏ₂センサは、先ずそれ自
体として、上述のように濃淡電池と同様の複雑な構造を
有しており、如何に高精度な製造方法を採用したとして
も、現実問題として完全に同一特性のものを量産するこ
とは難しく、製品毎に検出特性に若干のバラツキがあ
る。又、製造初期に或る特定の検出特性を有していたと
しても、経時又は経年劣化などによって検出特性の変化
を生じる。さらに上記Ｏ₂センサは、一般に、できるだ
けエンジンの燃焼室に近い上記三元触媒コンバータ(キ
ャタリストコンバータ)の上流側に設置されるが、例え
ばＥＧＲシステムを採用したエンジンなどでは燃料噴射
弁の組付位置やＥＧＲバルブの組付位置の組付誤差によ
って当該Ｏ₂センサ設置部の排気ガス混合状態の均一度
が異なり、検出出力がズレルというケースも生じる。

【００１０】このような現象が生じると、その何れの場
合にあっても本来の高精度な空燃比制御は期待できず、
排気エミッションの悪化を招くことになる。

【００１１】そこで、このようなＯ₂センサの出力特性
のばらつきおよび部品のばらつき、経時および経年的変
化を補償するために、上記三元触媒コンバータの下流
に、さらに第２のＯ₂センサを設け、この第２のＯ₂セン
サの出力により三元触媒コンバータ上流の上記第１のＯ
₂センサによる空燃比のフィードバック制御における遅
延時間を補正するダブルＯ₂センサシステムは既に知ら
れている(例えば特開昭５５−３７５６２号公報、特開
昭５８−４８７５５号公報、特開昭５８−７２６４７
号、特開昭６１−２３４２４１号公報等参照)。つま
り、通常のシングルＯ₂センサシステムにおいては、Ｏ₂
センサ出力がリッチ信号からリーン信号に変化しても一
定時間はリッチ信号とみなすという遅延処理を行なって
おり、これにより、空燃比のフィードバック制御を安定
させている訳であるが、上述のダブルＯ₂センサシステ
ムでは、この遅延時間の一定時間を下流側第２のＯ₂セ
ンサの出力に応じて可変することにより出力補正するよ
うにしたものである。この場合、上記三元触媒コンバー
タの下流側に設けられた第２のＯ₂センサは、上流側第
１のＯ₂センサに比較して、低い応答速度を有するもの
の、次の理由により出力特性のばらつきが小さいという
利点を有している。

【００１２】(１) 三元触媒コンバータの下流では、排
気温が低いので熱的影響が少ない。

【００１３】(２) 三元触媒コンバータの下流では、種
々の毒が触媒にトラップされているので下流側Ｏ₂セン
サの被毒量は少ない。

【００１４】(３) 三元触媒コンバータの下流では排気
ガスは十分に混合されておりしかも、排気ガス中の酸素
濃度は平衡状態に近い値になっている。

【００１５】従って、上述のごとく、第１、第２の２つ
のＯ₂センサの出力にもとづく空燃比フィードバック制
御(ダブルＯ₂センサシステム)により、上流側第１のＯ₂
センサの出力特性のばらつきを下流側第２のＯ₂センサ
により吸収して適正な特性に補正することができる。つ
まり、上流側第１のＯ₂センサが劣化した場合にも下流
側第２のＯ₂センサによる遅延時間の補正によりエミッ
ションの排出量を最小限にセーブできることになる。す
なわち、実際に、一般のシングルＯ₂センサシステムで
は、Ｏ₂センサの出力特性が悪化した場合には、それが
排気エミッション特性に直接影響するのに対し、上記ダ
ブルＯ₂センサシステムでは、上流側第１のＯ₂センサの
出力特性が悪化しても、それを補正してＡ／Ｆが理論空
燃比λ＝１±aに収束されるから、排気エミッション特
性は悪化しない。つまり、ダブルＯ₂センサシステムに
おいては、下流側第２のＯ₂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性能が保証
されることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なＯ₂センサを使用した空燃比のフィードバック制御シ
ステムと上記三元触媒コンバータとの組合せによるＮＯ
x等の低減作用、すなわち排気浄化性能を考えて見る
と、例えばエンジン個々の三元触媒コンバータそのもの
の製品特性のバラツキをも無視することはできない。例
えば三元触媒コンバータの製品特性によっては、制御さ
れる目標空燃比は上記の如き理論空燃比(λ＝１)ではな
くて、該理論空燃比よりも若干ズレたウインドウ内が最
も排気浄化性能が高いということもあり得る。したがつ
て、上記のように下流側第２のＯ₂センサを使用して上
記上両側第１のＯ₂センサ検出値を常に理論空燃比λ＝
１に補正制御するようにすると、そのような場合に新た
に排気エミッションを悪化させる問題が生じる。該問題
に加え、例えばＮＯxの排出量が特に多い時、目標空燃
比をλ＝１から更にリッチ側にズラせたいということも
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜４各項
記載の発明は、各々上記従来の問題を解決することを目
的としてなされたものであって、それぞれ次のように構
成されている。

【００１８】(１) 請求項１記載の発明の構成 請求項１記載の発明のエンジンの空燃比制御装置は、エ
ンジンの排気通路に設けられた排気浄化手段と、該排気
浄化手段の上流側と下流側に各々設けられ排気ガス中の
空燃比を検出する第１、第２の空燃比センサと、該第
１、第２の空燃比センサの内の第１の空燃比センサによ
って検出された空燃比に応じてエンジンの実空燃比を所
定の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィー
ドバック制御手段と、上記第２の空燃比センサの空燃比
検出信号により上記第１の空燃比センサの出力を補正す
る空燃比センサ出力補正手段とを備えてなるエンジンの
空燃比制御装置において、上記第２の空燃比センサの検
出値に基いて得られる空燃比フィードバックの制御定数
を変更することにより上記所定の目標空燃比を所定値だ
け実質的に変更する空燃比センサ検出値変更手段を設け
たことを特徴とするものである。

【００１９】(２) 請求項２記載の発明の構成 請求項２記載の発明のエンジンの空燃比制御装置は、上
記請求項１記載の発明の構成を基本とし、同構成におけ
る上記空燃比センサ検出値変更手段は、上記第２の空燃
比センサの検出出力が所定の空燃比に変更されたことの
判定を遅らせるＯ₂ディレー時間を変更するＯ₂ディレー
時間変更手段よりなることを特徴とするものである。

【００２０】(３) 請求項３記載の発明の構成 請求項３記載の発明のエンジンの空燃比制御装置は、上
記請求項１記載の発明の構成を基本とし、同構成におけ
る上記空燃比センサ検出値変更手段は、上記第２の空燃
比センサの検出出力が所定の空燃比に変更されたことを
判定するスライスレベルを変更するスライスレベル変更
手段よりなることを特徴とするものである。

【００２１】(４) 請求項４記載の発明の構成 請求項４記載の発明のエンジンの空燃比制御装置は、エ
ンジンの排気通路に設けられた排気浄化手段と、該排気
浄化手段の上流側と下流側に各々設けられ排気ガス中の
空燃比を検出する第１、第２の空燃比センサと、該第
１、第２の空燃比センサの内の第１の空燃比センサによ
って検出された空燃比に応じてエンジンの実空燃比を所
定の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィー
ドバック制御手段と、上記第２の空燃比センサの空燃比
検出信号により上記第１の空燃比センサの出力を補正す
る空燃比センサ出力補正手段とを備えてなるエンジンの
空燃比制御装置において、上記エンジンの特定の運転状
態を検出し、該特定の運転状態では上記第１の空燃比セ
ンサの検出出力を補正する空燃比センサ出力補正手段の
補正動作を禁止する空燃比センサ出力補正禁止手段を設
けたことを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】本願の請求項１〜４記載の発明のエンジンの空
燃比制御装置は、各々上記のように構成されている結
果、当該各構成に対応して各々次のような作用を奏す
る。

【００２３】(１) 請求項１記載の発明の作用 請求項１記載の発明のエンジンの空燃比制御装置では、
先ずエンジンの排気通路に設けられた排気浄化手段と、
該排気浄化手段の上流側と下流側に各々設けられ排気ガ
ス中の空燃比を検出する第１、第２の空燃比センサと、
該第１、第２の空燃比センサの内の第１の空燃比センサ
によって検出された空燃比に応じてエンジンの実空燃比
を所定の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フ
ィードバック制御手段と、上記第２の空燃比センサの空
燃比検出信号により上記第１の空燃比センサの出力を補
正する空燃比センサ出力補正手段とを備えて基本となる
エンジンの空燃比制御装置が構成されており、排気浄化
手段下流側の第２の空燃比センサの検出値に基いて排気
手段上流側の第１の空燃比センサの検出出力値を補正す
ることによって第１の空燃比センサの製品特性のバラツ
キ、経時劣化などによる検出特性のズレを防止して正確
に理論空燃比に制御できるようにしている。

【００２４】次に、該出力補正システムにおいて、さら
に上記補正用の信号を形成する第２の空燃比センサの検
出値に基いて得られる空燃比フィードバックの制御定数
を変更する空燃比センサ検出値変更手段を設け、上記第
１の空燃比センサの検出出力が上記理論空燃比よりも若
干ズレた上記排気浄化手段の排気浄化性能が最も良好に
なる空燃比に最終補正して空燃比制御できるようにして
いる。

【００２５】(２) 請求項２記載の発明の作用 請求項２記載の発明のエンジンの空燃比制御装置では、
上記請求項１記載の発明と全く同様の作用を得るに際
し、上述の空燃比センサ検出値変更手段を、上記第２の
空燃比センサの検出出力が所定の空燃比に変更されたこ
との判定を遅らせるＯ₂ディレー時間を変更するＯ₂ディ
レー時間変更手段により構成することにより、実現する
ようにしている。

【００２６】(３) 請求項３記載の発明の作用 請求項３記載の発明のエンジンの空燃比制御装置では、
上記請求項１記載の発明と全く同様の作用を得るに際
し、上述の空燃比センサ検出値変更手段を、上記第２の
空燃比センサの検出出力が所定の空燃比に変更されたこ
とを判定するスライスレベルを変更するスライスレベル
変更手段によって構成することにより、実現するように
している。

【００２７】(４) 請求項４記載の発明の作用 請求項４記載の発明のエンジンの空燃比制御装置では、
先ずエンジンの排気通路に設けられた排気浄化手段と、
該排気浄化手段の上流側と下流側に各々設けられ排気ガ
ス中の空燃比を検出する第１、第２の空燃比センサと、
該第１、第２の空燃比センサの内の第１の空燃比センサ
によって検出された空燃比に応じてエンジンの実空燃比
を所定の目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フ
ィードバック制御手段と、上記第２の空燃比センサの空
燃比検出信号により上記第１の空燃比センサの出力を補
正する空燃比センサ出力補正手段とを備えて基本となる
エンジンの空燃比制御装置が構成されており、排気浄化
手段下流側の第２の空燃比センサの検出値に基いて排気
手段上流側の第１の空燃比センサの検出出力値を補正す
ることによって第１の空燃比センサの製品特性のバラツ
キ、経時劣化などによる検出特性のズレを防止して正確
に理論空燃比に制御できるようにしている。

【００２８】次に、該出力補正システムにおいて、さら
に特定の運転状態を検出し、該特定の運転状態では上記
第２の空燃比センサによる第１の空燃比センサの検出値
の補正を禁止する補正禁止手段により、上記理論空燃比
への補正を禁止して実質的に上記第１の空燃比センサの
検出出力が上記理論空燃比よりも若干ズレた上記排気浄
化手段の排気浄化性能が最も良好になるような空燃比に
制御されるようにしている。

【００２９】

【発明の効果】したがって、本願発明のエンジンの空燃
比制御装置によると、常に排気浄化手段の排気浄化性能
を最良の状態に維持し得るようになり、排気エミッショ
ン性能の改善を図ることが可能となる。

【００３０】

【実施例】

(１) 第１実施例 以下、本願発明の第１実施例について図２〜図５を参照
しながら詳細に説明する。

【００３１】本実施例は、例えば自動車用４気筒エンジ
ンに本発明を適用した場合の一例である。

【００３２】先ず図２は、該本願発明の第１実施例に係
るエンジンの空燃比制御装置の全体的なシステム構成を
示すものである。

【００３３】最初に、同図２を参照して該本願発明第１
実施例の空燃比制御システムの概略を説明し、その後要
部の制御内容の説明に入る。

【００３４】図２において、先ず符号１はエンジン本体
であり、吸入空気はエアクリーナ３０を介して外部より
吸入され、その後エアフロメータ２、スロットルチャン
バ３を経て各シリンダに供給される。また燃料は燃料ポ
ンプ１２により燃料タンク１３からエンジン側に供給さ
れてフューエルインジェクタ５により噴射されるように
なっている。そして、車両走行時等アクセルペダル操作
時における上記シリンダへの吸入空気の量Ｑは、上記ス
ロットルチャンバ３内に設けられているスロットル弁６
によって制御される。スロットル弁６は、上記アクセル
ペダルに連動して操作され減速走行状態及びアイドル運
転状態では、最小開度状態に維持される。そして、該最
小(全閉)開度状態では、アイドルスイッチ(ＩＤ・ＳＷ)
１５がＯＮになる。

【００３５】上記スロットルチャンバ３には、上記スロ
ットル弁６をバイパスしてバイパス吸気通路７が設けら
れており、該バイパス吸気通路７にはアイドル時および
ダッシュポットエア供給状態では、上記エアフロメータ
２を経た吸入空気は、上記バイパス吸気通路７を介して
各シリンダに供給されることになり、その供給量は上記
電磁弁８によって調節される。この電磁弁８は、エンジ
ンコントローラ(以下、ＥＣＵと略称する)９より供給さ
れる制御信号のデューティ比Ｄによってその開閉状態が
制御される。

【００３６】さらに、符号１０は排気管であり、該排気
管１０の排気通路１０a途中には先に述べたような三元
触媒コンバータ(キャタリストコンバータ)１１が設けら
れている。そして、該排気管１０の上記三元触媒コンバ
ータ１１の上流部と下流部の各々には、それぞれ独立し
て排気通路１０a内を流れる排気ガス中の酸素濃度(Ａ／
Ｆ)を検出する第１、第２のＯ₂センサ１６a,１６bが設
けられている。

【００３７】上記Ｏ₂センサ１６a,１６bは、各々その特
性より実際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比(λ＝１、Ａ／
Ｆ＝14.7)より濃いと高い起電力を出力し、薄いと低い
起電力を出力する(反転する)。また、その起電力は特に
理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.7)の近傍で大きく変化する。エ
ンジンコントローラ(ＥＣＵ)９は、該Ｏ₂センサ１６a,
１６bの内の第１のＯ₂センサ１６aの出力Ｖ₁と上記理論
空燃比λ＝１に対応する一定の基準電圧値(スライスレ
ベル)Ｖsとを比較し、上記Ｖ₁が基準電圧値Ｖsよりも高
い場合にはリッチと判定して供給燃料量を減少させる一
方、逆に上記Ｖ₁が基準電圧値Ｖsよりも低い場合にはリ
ーンと判断して供給燃料量を増量させ、それによって実
空燃比を理論空燃比(λ＝１、Ａ／Ｆ＝14.7)付近に保つ
ように制御する。そして、該場合において、上記第１の
Ｏ₂センサ１６aの出力Ｖ₁は、そのセンサ特性および上
記三元触媒コンバータ１１の製品特性などを考慮して後
述するように第２のＯ₂センサ１６bの出力を利用して適
切に補正されるようになっている。

【００３８】一方、符号１４は、上記エンジン本体１の
シリンダヘッド部に設けられた点火プラグであり、該点
火プラグ１４にはイグナイタ１７、ディストリビュータ
１８を介して所定の点火電圧が印加されるようになって
おり、その印加タイミング、すなわち点火時期は上記Ｅ
ＣＵ９より上記イグナイタ１７に供給される点火時期制
御信号θＩＧＴによってコントロールされる。さらに、
符号１９は吸気温センサ、２０は水温センサであり、そ
れぞれ吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷを検出して上記Ｅ
ＣＵ９に入力する。

【００３９】上記ＥＣＵ９は、例えば演算部であるマイ
クロコンピュータ(ＣＰＵ)を中心とし、上記吸入空気量
Ｑ、燃料噴射量(Ａ／Ｆ)Ｔp、点火時期θＩＧＴ、バル
ブタイミング等の各種制御回路、メモリ(ＲＯＭ及びＲ
ＡＭ)、インターフェース(Ｉ／Ｏ)回路などを備えて構
成されている。そして、このＥＣＵ９の上記インターフ
ェース回路には上述の各検出信号の他に例えば図示しな
いスタータスイッチからのエンジン始動信号(ＥＣＵト
リガー)、ディストリビュータ１８側エンジン回転数セ
ンサ部からのエンジン回転数検出信号Ｎe、スロットル
開度センサ６aにより検出されたスロットル開度検出信
号ＴＶＯ等のエンジンコントロールに必要な各種の検出
信号が各々入力されるようになっている。

【００４０】そして、エンジン運転時の空燃比は、上記
ＥＣＵ９における電子燃料噴射制御装置側の空燃比制御
システムにおいて、例えば当該エアフロメータ２等の出
力値Ｑとエンジン回転数Ｎeとに基づいて先ず基本燃料
噴射量Ｔpを決定する一方、さらに上記第１、第２のＯ₂
センサ１６a,１６bを用いて実際のエンジン空燃比Ａ／
Ｆを適切に検出し、該検出値と設定された目標空燃比と
の偏差に応じて上記基本燃料噴射量Ｔpをフィードバッ
ク補正することによって常に上記設定空燃比(三元触媒
コンバータ１１の製品特性に対応して排気浄化性能が最
良となる理論空燃比近傍の値)に維持するようなＡ／Ｆ
フィードバック制御システムが採用されている。

【００４１】従って、該空燃比コントロールシステムに
おける最終燃料噴射量Ｔoの一般的な算出式は、次のよ
うになる。

【００４２】 Ｔo＝Ｔp・α・(１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ＋ＫＡＩ＋ＫＭＲ−ＣＲＥＣ) ＋Ｔs ・・・・(１) 但し Ｔp :基本燃料噴射量 α :Ｏ₂出力に基づく空燃比フィードバック補正係
数 ＫＴＷ :水温補正係数 ＫＡＳ :始動時補正係数 ＫＡＩ :アイドリング後増量補正係数 ＫＭＲ :空燃比(混合比)増量補正係数 ＣＲＥＣ:減量補正係数(減速燃料カット補正係数) Ｔs :電圧補正係数 上記空燃比のフィードバック補正は、エンジン回転数Ｎ
eおよび負荷(スロットル開度)が所定の範囲(空燃比Ａ／
Ｆのフィードバックゾーン)内にある等、その実行条件
が成立している場合に、上記の如く第２のＯ₂センサ１
６bの出力によって補正された第１のＯ₂センサ１６aの
出力に基づいて行なわれるようになっている。

【００４３】ところで、エンジンの空燃比Ａ／Ｆと上記
第１のＯ₂センサ１６aの出力Ｖ₁と空燃比フィードバッ
ク補正係数αの三者は、一般に図３に示すようなバラン
ス関係を保っている。

【００４４】今、もし空燃比Ａ／Ｆが濃いほうにずれた
とすると、上記第１のＯ₂センサ１６aの信号は、図示の
ようにほとんどステップ状に跳ね上がる。この信号を受
け取って、上記ＥＣＵ９はＦ／Ｂ補正係数αを先ず比例
値ＰＲだけリーン方向に落とし、そのあと積分値ＩＲを
図示のように徐々に低下させる。

【００４５】その結果、燃料噴射量Ｔoが絞られるか
ら、空燃比Ａ／Ｆはやがて理論空燃比(λ＝１)より薄く
なり、今度は上記第１のＯ₂センサ１６aの出力信号Ｖ₁
が落ちる。そして、該第１のＯ₂センサ１６aの出力Ｖ₁
が、その起電力の中央値、すなわちスライスレベルＳＬ
に比べてマイナスになる。

【００４６】そこで、この信号を受け取ったら、ＥＣＵ
９は上記Ｆ／Ｂ補正係数αを先ず比例値ＰＬだけリッチ
方向に上げ、そのあと積分値ＩＬを図示のように徐々に
に上げていく。その結果、燃料噴射量Ｔoが増えて空燃
比Ａ／Ｆがやがて理論空燃比(λ＝１)より濃くなり、第
１のＯ₂センサ１６aの信号Ｖ₁が跳ね上がる。

【００４７】そして、この信号を受けると、ＥＣＵ９は
再びＦ／Ｂ補正係数αをストンと下げる・・・というよ
うに、空燃比Ａ／Ｆには絶えずネガティブフィードバッ
クコントロールがかけられる。そして、全体として混合
気が濃いときには、空燃比Ａ／Ｆが濃くなる時間の方が
薄くなる時間よりも長くなるから、第１のＯ₂センサ１
６aの出力Ｖ₁がスライスレベルＳＬよりも大きくなる時
間が増え、Ｆ／Ｂ補正係数αは小さくなる方向に徐々に
ずれていく。このようにして空燃比Ａ／Ｆは、図３の右
側方向の状態に示すように理論空燃比(λ＝１)の前後で
バランスすることになる。

【００４８】この空燃比のフィードバック制御は、上記
第１、第２のＯ₂センサ１６a,１６bの温度が十分に上が
った後で行なわれる。温度が低い間は、第１、第２のＯ
₂センサ１６a,１６bの起電力Ｖ₁は低下するから、通
常、冷間始動後各Ｏ₂センサ１６a,１６bが暖まるまで
は、Ｆ／Ｂ補正係数αはフィードバック制御範囲の中央
値にクランプ(α＝１)させている。

【００４９】次に、先ず上記構成を前提として実行され
る上記ＥＣＵ９による本実施例の基本となるエンジン空
燃比の制御動作(基本ルーチン)について図４のフローチ
ャートを参照して説明する。

【００５０】先ず最初にステップＳ₁で、後述する制御
に必要な各種のエンジンデータ信号(吸入空気量Ｑ、吸
気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷ、エンジン回転数Ｎe、ス
ロットル開度ＴＶＯなどの検出パラメータ)を読み込
む。そして、次のステップＳ₂で吸入空気量Ｑおよびエ
ンジン回転数Ｎeに基き現在のエンジン運転状態におけ
る基本燃料噴射量Ｔpを演算する。

【００５１】続いて、ステップＳ₃に移り、該現在の運
転状態は空燃比のフィードバック制御を行うべき領域
(Ｆ／Ｂ領域)であるか否かを判定し、ＹＥＳ(Ｆ／Ｂ領
域)の場合には、ステップＳ₅で目標空燃比マップよりル
ックアップした目標空燃比(理論空燃比)と上記第２のＯ
₂センサ１６bの出力で補正された第１のＯ₂センサ１６a
の検出値との偏差に基く空燃比のフィードバック補正係
数αを、またステップＳ₆で負荷補正量等運転状態に応
じた各種の補正量パルス幅を各々演算し、それらを基に
ステップＳ₇で上述の(１)式に示すように最終燃料噴射
パルス幅Ｔo＝Ｔp・α(１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ＋ＫＡＩ＋
ＫＭＲ−ＣＲＥＣ)＋Ｔsを演算し、該演算値Ｔoで上記
フューエルインジェクタ５を駆動する(ステップＳ₈)。
このルーチンが例えばエンジンの低中負荷領域における
通常の空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御ルーチンであ
る。

【００５２】一方、上記ステップＳ₃の判定の結果、現
在の運転状態は空燃比のフィードバック制御領域ではな
いと判定されたＮＯの場合には、他方ステップＳ₄に進
んで所定の目標空燃比を設定したオープンループ制御を
実行する。

【００５３】次に、上記図４のＥＣＵ９によるエンジン
の空燃比制御において使用される第１のＯ₂センサ１６a
の出力の第２のＯ₂センサ１６bの出力による補正制御の
内容について図５のフローチャートを参照して詳細に説
明する(請求項４の発明に対応)。

【００５４】すなわち、先ずステップＳ₁で、現在の運
転状態が上述した空燃比Ｆ／Ｂ補正係数αの比例値Ｐ
(図３のＰＬ又はＰＲ)のフィードバック制御領域(Ｐ値
Ｆ／Ｂ領域)であるか否かを判定する。

【００５５】その結果、ＹＥＳになると、次にステップ
Ｓ₂で同比例値Ｐに基く上述した空燃比のフィードバッ
ク制御(リッチからリーンＰＲ、リーンからリッチＰＬ)
を実行する(一旦、λ＝１に合わせる)。

【００５６】その後、さらにステップＳ₃に進み、現在
のエンジン運転状態が、例えばエンジン始動後最初のＰ
値フィードバック制御を完了してＰ値が安定した時など
の各種制御モードにおけるＰ値フィードバックを停止し
得るに適したタイミングの特定の運転状態(車速、時間
等で決定)にあるか否かを判定する。

【００５７】その結果、ＹＥＳの時は続くステップＳ₄
で、一旦、第１のＯ₂センサ１６aの出力による上記比例
値Ｐのフィードバック制御を禁止する。

【００５８】その上で、さらにステップＳ₅に進み、比
例値Ｐとして、それまでの平均値Ｐsをメモリに代入す
る。

【００５９】その後、最終ステップＳ₆で、例えば、
(Ａ)第２のＯ₂センサ１６bのＯ₂ディレータイムを変え
るか、または(Ｂ)第２のＯ₂センサ１６bのスライスレベ
ルＳＬを変更するなどの方法により、第２のＯ₂センサ
１６bの出力により上記第１のＯ₂センサ１６aの出力特
性を三元触媒コンバータ１１の製品特性を考慮して補正
することによって、最終的に制御される目標空燃比λを
上記理論空燃比(λ＝１よりもズレた排気浄化性能が最
適となる値にシフトする。

【００６０】この結果、上流側第１のＯ₂センサ１６aや
三元触媒コンバータ１１の経時、経年劣化や製品間の特
性のバラツキによる制御空燃比のズレが改善され、排気
浄化性能が向上するようになる。

【００６１】(２) 第２実施例 次に、上記図４のＥＣＵ９を利用した本願発明の第２実
施例に係るエンジンの空燃比制御において使用される第
１のＯ₂センサ１６aの出力の第２のＯ₂センサ１６bの出
力による補正制御の内容について図６のフローチャート
を参照して詳細に説明する(請求項１〜３の発明に対
応)。

【００６２】すなわち、先ずステップＳ₁で、現在の運
転状態が、上述した空燃比Ｆ／Ｂ補正係数αの比例値Ｐ
(図３のＰＬ又はＰＲ)のフィードバック制御領域(Ｐ値
Ｆ／Ｂ領域)で、しかも平均空燃比変更領域であるか否
かを判定する。

【００６３】その結果、ＹＥＳになると、次にステップ
Ｓ₂で同比例値Ｐに基く上述した空燃比のフィードバッ
ク制御(リッチからリーンＰＲ、リーンからリッチＰＬ)
を、例えば、(Ａ)第２のＯ₂センサ１６bのＯ₂ディレー
タイムを変えるか、または(Ｂ)第２のＯ₂センサ１６bの
スライスレベルＳＬを変更するなどの方法により第２の
Ｏ₂センサ１６bの出力により上記第１のＯ₂センサ１６a
の出力特性を三元触媒コンバータ１１の製品特性などを
考慮して補正した上で実行することにより、最終的に制
御される目標空燃比λを上記理論空燃比(λ＝１よりも
ズレた排気浄化性能が最適となる値にシフトする。

【００６４】この結果、本実施例の構成においても、上
流側第１のＯ₂センサ１６aや三元触媒コンバータ１１の
経時、経年劣化や製品間の特性のバラツキによる制御空
燃比のズレが改善され、排気浄化性能が向上するように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明のクレーム対応図である。

【図２】図２は、本願発明の第１実施例に係るエンジン
の空燃比制御装置の制御システム図である。

【図３】図３は、同装置のエンジンコントローラによる
空燃比制御時のＯ₂センサ出力と空燃比のフィードバッ
ク補正係数、空燃比３者の関係を示すタイムチャートで
ある。

【図４】図４は、同装置のエンジンコントローラによる
エンジン空燃比制御の基本制御内容を示すフローチャー
トである。

【図５】図５は、同エンジンコントローラによるＯ₂セ
ンサ出力補正の内容を示すフローチャートである。

【図６】図６は、本願発明の第２実施例のエンジンコン
トローラによるＯ₂センサ出力補正の内容を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１はエンジン本体、２はエアフロメータ、５はフューエ
ルインジェクタ、１０は排気管、１０aは排気通路、１
１は三元触媒コンバータ、１６aは第１のＯ₂センサ、１
６bは第２のＯ₂センサである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気通路に設けられた排気浄
   化手段と、該排気浄化手段の上流側と下流側に各々設け
   られ排気ガス中の空燃比を検出する第１、第２の空燃比
   センサと、該第１、第２の空燃比センサの内の第１の空
   燃比センサによって検出された空燃比に応じてエンジン
   の実空燃比を所定の目標空燃比にフィードバック制御す
   る空燃比フィードバック制御手段と、上記第２の空燃比
   センサの空燃比検出信号により上記第１の空燃比センサ
   の出力を補正する空燃比センサ出力補正手段とを備えて
   なるエンジンの空燃比制御装置において、上記第２の空
   燃比センサの検出値に基づいて得られる空燃比フィード
   バックの制御定数を変更することにより上記所定の目標
   空燃比を所定値だけ実質的に変更する空燃比センサ検出
   値変更手段を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。
2. 【請求項２】 上記空燃比センサ検出値変更手段は、上
   記第２の空燃比センサの検出出力が所定の空燃比に変更
   されたことの判定を遅らせるＯ₂ディレー時間を変更す
   るＯ₂ディレー時間変更手段よりなることを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 上記空燃比センサ検出値変更手段は、上
   記第２の空燃比センサの検出出力が所定の空燃比に変更
   されたことを判定するスライスレベルを変更するスライ
   スレベル変更手段よりなることを特徴とする請求項１記
   載のエンジンの空燃比制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンの排気通路に設けられた排気浄
   化手段と、該排気浄化手段の上流側と下流側に各々設け
   られ排気ガス中の空燃比を検出する第１、第２の空燃比
   センサと、該第１、第２の空燃比センサの内の第１の空
   燃比センサによって検出された空燃比に応じてエンジン
   の実空燃比を所定の目標空燃比にフィードバック制御す
   る空燃比フィードバック制御手段と、上記第２の空燃比
   センサの空燃比検出信号により上記第１の空燃比センサ
   の出力を補正する空燃比センサ出力補正手段とを備えて
   なるエンジンの空燃比制御装置において、上記エンジン
   の特定の運転状態を検出し、該特定の運転状態では上記
   第１の空燃比センサの検出出力を補正する空燃比センサ
   出力補正手段の補正動作を禁止する空燃比センサ出力補
   正禁止手段を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。