JPH06294342A - 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】 【目的】排気系に２つの触媒を直列に介装した機関にお
いて、各触媒における最適空燃比付近に空燃比をフィー
ドバック制御する。 【構成】機関と上流側触媒との間，上流側触媒と下流側
触媒との間及び下流側触媒の下流側に、それぞれ酸素セ
ンサを設ける。そして、上流側の第１酸素センサの出力
に基づいて空燃比フィードバック補正係数α１を設定し
（Ｓ１，Ｓ２）、該補正係数α１に基づいて基本燃料噴
射量Ｔｐを補正設定する（Ｓ３）。一方、機関負荷と回
転とに基づいて第２，第３酸素センサのいずれか一方を
選択する（Ｓ４，Ｓ５）。そして、前記選択された酸素
センサの出力値に基づいて、前記補正係数α１の比例制
御に用いる比例分Ｐ_{R ,} Ｐ_L を補正するための補正値Ｐ
ＨＯＳを設定する（Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比フィー
ドバック制御装置に関し、詳しくは、機関排気系に排気
を浄化するための２つの触媒が直列に介装された内燃機
関において、これらの触媒における最良の転換効率を発
揮させるための空燃比制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気浄化用に排気系に設けら
れる三元触媒における転換効率を良好に維持するため
に、機関吸入混合気の空燃比を理論空燃比にフィードバ
ック制御することが行われている。かかる空燃比フィー
ドバック制御では、排気中の酸素濃度を介して機関吸入
混合気の空燃比を検出する酸素センサ（空燃比センサ）
を、応答性を確保するために燃焼室に比較的近い排気マ
ニホールドの集合部などに設け、この酸素センサで検出
される排気中酸素濃度に基づいて理論空燃比に対する実
際の空燃比のリッチ・リーンを検出して、機関への燃料
供給量をフィードバック制御するようにしている。

【０００３】しかしながら、上記のように燃焼室に比較
的近い排気系に設けられる酸素センサは、高温排気に曝
されることになるため、熱劣化などにより特性（内部抵
抗，起電力，応答時間）が変化し易く、また、気筒毎の
排気の混合が不十分であるため全気筒の平均的な空燃比
を検出し難いため、空燃比の検出精度にバラツキがあ
り、高精度な空燃比制御性を確保することが困難であっ
た。

【０００４】この点に鑑み、触媒の下流側にも酸素セン
サを設け、これらの２つの酸素センサの検出値を用いて
空燃比をフィードバック制御するものが種々提案されて
いる（特開平４−７２４３８号公報等参照）。例えば特
開平４−７２４３８号公報に開示される空燃比フィード
バック制御装置では、上流側酸素センサの検出に基づい
て比例・積分制御により空燃比フィードバック補正係数
を設定し、該空燃比フィードバック補正係数に基づいて
燃料噴射弁による噴射量を補正制御する一方、前記比例
・積分制御における比例操作量を、下流側酸素センサで
検出される目標空燃比に対するリッチ・リーンが解消さ
れる方向に補正することにより、上流側酸素センサの検
出結果に基づく空燃比フィードバック制御の空燃比制御
点のずれを補償するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の排気
浄化要求の高まりに対応すべく、２つの触媒を排気系に
直列に介装することが勘案されているが、かかる排気浄
化システムに前記２つの酸素センサを用いた空燃比フィ
ードバック制御を適用した場合に、２つの触媒を共に最
適空燃比雰囲気で働かせることが困難であるという問題
があった。

【０００６】即ち、２つの触媒を備えた排気系に対し
て、例えば上流側触媒と下流側触媒との間に第２の酸素
センサを配設して空燃比フィードバック制御を実行させ
た場合、上流側触媒の出口における排気空燃比を目標空
燃比に一致させるべく燃料供給量がフィードバック補正
されることになるから、上流側触媒においては最良の転
換効率が得られる排気空燃比に制御できることになる。

【０００７】しかしながら、上流側触媒と下流側触媒と
では、温度条件，触媒容量，排気流れなどの諸条件の違
いがあるため、上流側触媒に対して最適な空燃比制御が
なされていても、下流側触媒では、最適排気空燃比から
ずれた空燃比の排気が導入される場合がある。従って、
上記システムで、下流側触媒による有効な排気浄化を行
わせるためには、下流側触媒において高い転換効率が得
られる空燃比範囲を広くし、然も、かかる特性が長期に
得られるような高い耐久性が要求されることにもなり、
これらを満足させるためには下流側触媒のコストが増大
してしまうという問題がある。

【０００８】ここで、下流側の酸素センサを下流側触媒
の下流側に配設すれば、上流側触媒と下流側触媒との両
方での処理された排気を酸素センサで検出させることに
なるから、２つの触媒が見掛け上は１つの触媒と見做さ
れて制御されることになり、平均的に最良な空燃比に制
御できることになる。しかしながら、この場合、排気温
度の低い場所に下流側酸素センサが配設されることにな
るので、かかる酸素センサを用いて空燃比判定を行わせ
ることができる運転条件が限定され、例えば冷間時や低
回転・低負荷時には、上流側の酸素センサのみを用いた
制御を余儀無くされ、かかる状況では、上流側酸素セン
サによる空燃比制御点のずれが生じていると、いずれの
触媒においても最大の転換効率を発揮させることができ
なくなってしまうという問題がある。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、機関排気系に排気を浄化するための２つの触媒が
直列に介装された内燃機関において、前記２つの触媒そ
れぞれにおける最適空燃比付近に制御でき、２つの触媒
それぞれによる排気浄化機能を最大限に引き出せる空燃
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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の空燃比フィードバック制御装置は、機関排気
系に排気を浄化するための２つの触媒が直列に介装され
た内燃機関の空燃比フィードバック制御装置であって、
図１又は図２に示すように構成される。図１において、
第１，第２及び第３の空燃比センサは、機関と上流側触
媒との間，上流側触媒と下流側触媒との間及び下流側触
媒の下流側にそれぞれ設けられ、機関吸入混合気の空燃
比によって変化する排気中の特定成分の濃度に感応して
出力値が変化するセンサである。

【００１１】そして、空燃比フィードバック制御手段
は、機関と上流側触媒との間に設けられた前記第１の空
燃比センサの出力値に基づいて機関吸入混合気の空燃比
を目標空燃比にフィードバック制御する。また、制御特
性補正手段は、２つの触媒間に設けられる前記第２の空
燃比センサと下流側触媒の下流側に設けられる前記第３
の空燃比センサとのいずれか一方の出力値を選択的に参
照し、該参照した出力値に基づいて前記空燃比フィード
バック制御手段における制御特性を補正する。

【００１２】また、図２では、前記制御特性補正手段に
代えて、前記第２の空燃比センサの出力値に基づいて前
記空燃比フィードバック制御手段における制御特性を補
正する第１制御特性補正手段と、前記第３の空燃比セン
サの出力値に基づいて前記第１制御特性補正手段による
補正特性を補正する第２制御特性補正手段と、を設けて
ある。

【００１３】ここで、前記第３の空燃比センサの非活性
状態を検出する非活性状態検出手段と、この非活性状態
検出手段で前記第３の空燃比センサの非活性状態が検出
されたときに、前記第３の空燃比センサの出力値を用い
た補正制御を停止させる補正制御停止手段と、を設けて
構成することが好ましい。

【００１４】

【作用】図１に示す構成の本発明によると、機関と上流
側触媒との間に設けられた第１の空燃比センサの出力値
に基づいて実際の空燃比が検出され、該検出結果に基づ
いて目標空燃比を得るための空燃比フィードバック制御
が行われるが、かかる空燃比フィードバック制御におけ
る制御特性が、触媒下流側の第２又は第３の空燃比セン
サのいずれか一方の出力値に基づいて補正される。

【００１５】即ち、上流側触媒と下流側触媒との間に設
けられた第２の空燃比センサで検出される空燃比に基づ
いてフィードバック制御に補正を加えれば、上流側触媒
における最適空燃比に制御することが可能となり、ま
た、下流側触媒の下流に設けられる第３の空燃比センサ
で検出される空燃比に基づいてフィードバック制御に補
正を加えることで、上流側及び下流側触媒において平均
的に最適空燃比に制御することが可能である。

【００１６】また、図２に示す構成の本発明によると、
第１の空燃比センサを用いて行われる空燃比フィードバ
ック制御の特性を、触媒間に設けられた第２の空燃比セ
ンサの出力結果に基づいて補正し、更に、かかる第２の
空燃比センサを用いる補正制御の特性を、下流側触媒の
下流側に設けられる第３の空燃比センサの出力値に応じ
て補正する。

【００１７】即ち、第２及び第３の空燃比センサの出力
値を、同時に、第１の空燃比センサを用いた空燃比フィ
ードバック制御に反映させることで、２つの触媒それぞ
れにおける要求補正レベルの違いに高精度に対応した補
正を可能としている。ここで、最も下流側に設けられる
第３の空燃比センサは、最も排気温度の低い環境に配設
されることになり、所期の出力特性を発揮する活性状態
になり難く、非活性状態では所期の補正制御を行わせる
ことができず、かえって空燃比制御性を悪化させること
にもなってしまう。

【００１８】そこで、第３の空燃比センサの非活性状態
であるときには、第３の空燃比センサを用いた補正制御
を停止させ、第１及び第２の空燃比センサのみを用いた
空燃比制御を実行させるようにしてある。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図３において、内燃機関１には、エアクリーナ２
から吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホール
ド５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５の
ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられてい
る。前記燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁
し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの噴射パルス
信号により通電されて開弁し、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の圧力に
調整された燃料を吸気マニホールド５内に噴射供給す
る。

【００２０】尚、本実施例では上記のようにマルチポイ
ントインジェクションシステム（ＭＰＩ方式）とした
が、スロットル弁４の上流などに全気筒共通に単一の燃
料噴射弁を設けるシングルポイントインジェクションシ
ステム（ＳＰＩ方式）であっても良い。機関１の燃焼室
にはそれぞれ点火栓７が設けられていて、これにより火
花点火して混合気を着火燃焼させる。

【００２１】そして、機関１からは、排気マニホールド
８，排気ダクト９，第１三元触媒10及び第２三元触媒11
を介して排気が排出される。前記第１，第２三元触媒1
0，11は、排気成分中のＣＯ，ＨＣを酸化し、また、Ｎ
Ｏx を還元して、他の無害な物質に転換する排気浄化用
触媒であり、機関吸入混合気を理論空燃比で燃焼させた
ときに両転換効率が最も良好なものとなる。

【００２２】コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種の
センサからの検出信号を入力して、後述の如く演算処理
して、燃料噴射弁６の作動を制御する。前記各種のセン
サとしては、吸気ダクト３中に熱線式或いはフラップ式
などのエアフローメータ13が設けられていて、機関１の
吸入空気流量Ｑに応じた電圧信号を出力する。

【００２３】また、クランク角センサ14が設けられてい
て、所定ピストン位置毎の基準角度信号と、単位角度毎
の単位角度信号とを出力する。ここで、前記基準角度信
号の発生周期、或いは、所定時間内における前記単位角
度信号の発生数を計測することより、機関回転速度Ｎｅ
を算出することができる。また、機関１のウォータジャ
ケットの冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設け
られている。

【００２４】更に、機関１と第１三元触媒10との間とな
る排気マニホールド８の集合部に第１の空燃比センサと
しての第１酸素センサ16が設けられており、また、第１
三元触媒10と第２三元触媒11との間には第２の空燃比セ
ンサとしての第２酸素センサ17が設けられ、更に、第２
三元触媒11の下流側には第３の空燃比センサとしての第
３酸素センサ18が設けられている。

【００２５】前記第１酸素センサ16，第２酸素センサ17
及び第３酸素センサ18は、排気中の特定成分としての酸
素の濃度に感応して出力値が変化するジルコニアチュー
ブ型などの公知の酸素濃度センサである。ここにおい
て、コントロールユニット12に内蔵されたマイクロコン
ピュータのＣＰＵは、図４及び図５のフローチャートに
それぞれ示すＲＯＭ上のプログラムに従って空燃比フィ
ードバック制御を行いながら機関への燃料供給を電子制
御する。

【００２６】尚、本実施例において、空燃比フィードバ
ック制御手段，制御特性補正手段としての機能は、前記
図４及び図５のフローチャートに示すようにコントロー
ルユニット12がソフトウェア的に備えている。図４のフ
ローチャートにおいて、まず、ステップ１（図中ではＳ
１としてある。以下同様）では、第１酸素センサ16によ
り排気空燃比を判定させるべく、第１〜第３酸素センサ
16〜18の中から第１酸素センサ16を選定する。

【００２７】そして、次のステップ２では、上記ステッ
プ１で選定された第１酸素センサ16の出力を用いて排気
空燃比の目標空燃比に対するリッチ・リーンを判定し、
該判定結果に基づいて燃料噴射弁６の噴射量を補正する
ための空燃比フィードバック補正係数α１を比例・積分
制御によって設定する。尚、図４のフローチャート中で
は、かかる空燃比フィードバック補正係数αの比例・積
分制御を「λコントロール」と表している。

【００２８】かかる空燃比フィードバック補正係数αの
設定の様子は、図５のフローチャートに示してある。図
５のフローチャートにおいて、まず、ステップ11では、
選定された酸素センサの出力電圧を読み込む。次のステ
ップ12では、前記ステップ11で読み込んだ出力電圧と目
標空燃比（理論空燃比）相当の所定値とを比較すること
で、目標空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーン
を判別する。

【００２９】出力電圧が所定値よりも大きく空燃比がリ
ッチであると判別されたときには、ステップ13へ進み、
かかるリッチ判別が初回であるか否かを判別する。リッ
チ判別の初回でるときには、ステップ14へ進み、前回ま
での空燃比フィードバック補正係数αから、後述するよ
うにして設定される比例分Ｐ_R を減算する比例制御を行
って、空燃比フィードバック補正係数αを更新する。

【００３０】一方、リッチ判別の初回でないとステップ
13で判別されたときには、ステップ15へ進み、前回まで
の空燃比フィードバック補正係数αから所定の積分分Ｉ
を減算する積分制御を行って、空燃比フィードバック補
正係数αを更新する。前記空燃比フィードバック補正係
数αの減少制御は、燃料噴射量Ｔｉの減量補正に相当す
るから、前記ステップ15における積分制御を繰り返すこ
とで、空燃比がリーンに反転するようになる。

【００３１】空燃比がリーンに反転したことがステップ
12で判別されると、ステップ16へ進み、リーン判別の初
回であるか否かを判別する。リーン判別の初回であると
きには、ステップ17へ進み、前回までの空燃比フィード
バック補正係数αに対して、後述するようにして設定さ
れる比例分Ｐ_L を加算する比例制御を行って、空燃比フ
ィードバック補正係数αを更新する。

【００３２】リーン判別の初回でない場合には、ステッ
プ18へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正係数
αに所定の積分分Ｉを加算する積分制御を行って、空燃
比フィードバック補正係数αを更新する。尚、上記図５
のフローチャートに従って空燃比フィードバック補正係
数αを設定する際に、第１酸素センサ16を用いた結果を
α１、第２酸素センサ17を用いた結果をα２、第３酸素
センサ18を用いた結果をα３として示し、いずれの酸素
センサを用いて設定されたものであるかが区別できるよ
うに以下で説明する。

【００３３】ここで、図４のフローチャートに戻って説
明を続ける。ステップ２で上記のようにして空燃比フィ
ードバック補正係数α１を設定すると、次のステップ３
では、機関回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑとに基づき算
出された基本燃料噴射量Ｔｐと、前記空燃比フィードバ
ック補正係数α１と、バッテリ電圧による有効噴射時間
の変化を補正するための電圧補正分Ｔｓとに基づいて最
終的な燃料噴射量Ｔｉ（←Ｔｐ×α＋Ｔｓ）を算出し、
該燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号
を所定タイミングで燃料噴射弁６に出力する。

【００３４】次のステップ４では、機関回転速度Ｎｅと
機関負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐとを読み込む。
そして、ステップ５では、予め機関回転速度Ｎｅと基本
燃料噴射量Ｔｐをパラメータとして第２酸素センサ17の
使用領域と第３酸素センサ18の使用領域とを示すマップ
を参照し、現状の運転条件ではいずれの酸素センサを用
いるべきであるかを決定する。

【００３５】前記マップは、低回転・低負荷領域を第２
酸素センサ17の使用領域とし、高回転・高負荷領域を第
３酸素センサ18の使用領域として予め設定されている。
これは、第３酸素センサ18が第２三元触媒11よりも更に
下流側に配設され、排気温度の比較的低い条件で使用さ
れることになり、排気温度の低い低回転・低負荷側で
は、必要充分に活性化させることができず、所期の出力
特性で酸素濃度を検出させることが困難であるためであ
る。従って、低回転・低負荷領域では、より排気温度の
高い上流側に配設される第２酸素センサ17を用いるよう
にしてある。

【００３６】上記ステップ５の機能が非活性状態検出手
段及び補正制御停止手段に相当する。尚、上記酸素セン
サ17，18の切り換え指定では、機関負荷と回転速度とか
ら第３酸素センサ18の非活性状態が予測される運転条件
では、第２酸素センサ17を用いるようにしているが、例
えば完暖状態では、前記運転条件に因らずに第３酸素セ
ンサ18を充分な活性状態に維持できるような場合には、
冷却水温度Ｔｗなどによって暖機中であるか完暖状態で
あるを判断し、始動直後の冷間時には第２酸素センサ17
を指定し、完暖状態では第３酸素センサ18を指定する構
成としても良い。

【００３７】更に、上記機関負荷，回転の条件と共に、
機関温度（冷却水温度）の条件を組み合わせて、第３酸
素センサ18を使用できる条件を判定させ、第２，第３酸
素センサ17，18のいずれかを指定させるようにしても良
い。また、排気温度の情報や空燃比フィードバック制御
の経過時間などに基づいて第２酸素センサ17と第３酸素
センサ18とを使い分ける構成としても良い。

【００３８】上記のようにして、第２酸素センサ17と第
３酸素センサ18とのいずれか一方が指定されると、次の
ステップ６では、ステップ５における決定に従って、出
力値を読み込む酸素センサの選定を行う。そして、次の
ステップ７では、上記ステップ６で選定された酸素セン
サの出力を読み込ませて、上記に説明した図５のフロー
チャートに従って空燃比フィードバック補正係数α２or
α３を設定させる。

【００３９】ここで、前記空燃比フィードバック補正係
数α２orα３は、燃料噴射量の補正制御に直接的に用い
るものではなく、次のステップ８に示すように、第１酸
素センサ16を用いてステップ２で空燃比フィードバック
補正係数α１を設定するときに用いる比例分Ｐ_L ，Ｐ_R
を補正するための補正値ＰＨＯＳを、前記補正係数α２
orα３に応じて設定する。

【００４０】即ち、第２酸素センサ17或いは第３酸素セ
ンサ18を用いて設定された補正係数α２orα３が増大し
ている場合には、第２或いは第３酸素センサ17，18で検
出される排気空燃比が目標空燃比（理論空燃比）よりも
リーンであるために、燃料噴射量の増量補正要求がある
ことを示し、これは、第１酸素センサ16の検出値に用い
て設定された空燃比フィードバック補正係数α１による
制御点がリーン側にずれていることを示す。

【００４１】従って、この場合には、空燃比フィードバ
ック補正係数α１による補正特性をリッチ側に修正する
必要があり、本実施例では、かかるリッチ側修正の要求
に対して、補正値ＰＨＯＳを大きくする。ここで、前記
補正値ＰＨＯＳは、比例分Ｐ _L の基本値に対して加算さ
れて、この加算結果を最終的な比例分Ｐ_L とし（Ｐ_L←
Ｐ_L ＋ＰＨＯＳ）、逆に、比例分Ｐ_R の基本値から減算
されて、この減算結果を最終的な比例分Ｐ_R とする（Ｐ
_R ←Ｐ_R −ＰＨＯＳ）。

【００４２】従って、前記補正値ＰＨＯＳが大きくなる
と、比例分Ｐ_L が大きくなり、逆に、比例分Ｐ_R が小さ
くなる。前記比例分Ｐ_L は、リッチ→リーン反転の初回
に補正係数α１を増大補正するのに用いられる比例分で
あり、前記Ｐ_R は、リーン→リッチ反転の初回に補正係
数α１を減少補正するのに用いられる比例分であるか
ら、比例分Ｐ_L を大きくし、逆に、比例分Ｐ_R を小さく
すると、制御点がリッチ側にシフトすることになる。

【００４３】このように、第２又は第３酸素センサ17，
18の出力を用いて設定された空燃比フィードバック補正
係数α２orα３から、第１酸素センサ16の出力を用いた
空燃比制御点のずれを検知し、かかるずれを修正すべく
補正係数α１の比例制御に用いる比例分Ｐ_L ，Ｐ_R を補
正値ＰＨＯＳに応じて補正設定するものである。これに
より、第２酸素センサ17の出力を用いて補正係数α２を
設定させる場合には、第１三元触媒10の排気浄化に最適
な排気空燃比に制御することが可能であり、また、第３
酸素センサ18の出力を用いて補正係数α３を設定させる
場合には、第１三元触媒10及び第２三元触媒11で処理さ
れた排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を制御すること
で、制御上は第１三元触媒10及び第２三元触媒11を一体
として見做して、第１三元触媒10及び第２三元触媒11に
対して平均的に最適空燃比になるように制御することが
できる。

【００４４】尚、上記実施例におけるコントロールユニ
ット12の制御機能を図６に概略示してある。この図６に
示すように、上記実施例は、第２酸素センサ17と第３酸
素センサ18とのいずれか一方の出力を切り換えて用い
て、該切り換え選択された出力値に基づいて、第１酸素
センサ16の出力値に基づく比例制御に用いる比例分
Ｐ_L，Ｐ_R を補正する補正値ＰＨＯＳを設定し、該補正
値ＰＨＯＳで補正された比例分Ｐ_L ，Ｐ_R を用いて制御
された補正係数α１によって噴射弁６による燃料噴射量
を補正するものである。

【００４５】尚、第２酸素センサ17又は第３酸素センサ
18を用いて補正係数α２又はα３を設定する際には、比
例制御を用いずに積分制御のみによって補正係数αを設
定させるようにしても良い。ところで、上記実施例で
は、第２酸素センサ17と第３酸素センサ18とのいずれか
一方を選択的に用いて、第１酸素センサ17に基づく空燃
比フィードバック制御に補正を加えるようにしたが、第
２酸素センサ17及び第３酸素センサ18を同時に用いる構
成としても良く、かかる第２実施例を図７のフローチャ
ートに従って説明する。

【００４６】尚、本実施例において、空燃比フィードバ
ック制御手段，第１制御特性補正手段，第２制御特性補
正手段とのして機能は、図７のフローチャートに示すよ
うに、コントロールユニット12がソフトウェア的に備え
ている。図７のフローチャートにおいて、まず、ステッ
プ21〜ステップ23では、前記図４のフローチャートにお
けるステップ１〜ステップ３と同様にして、第１酸素セ
ンサ16の出力値に基づいて空燃比フィードバック補正係
数α１を比例・積分制御し、該補正係数α１を用いて燃
料噴射量Ｔｉを演算する。

【００４７】一方、ステップ24では、第２酸素センサ17
を選定し、次のステップ25では、第２酸素センサ17の出
力に基づいて図５のフローチャートに従って補正係数α
２を比例・積分制御する。そして、ステップ26では、第
２酸素センサ17の出力値に基づいて設定した補正係数α
２に応じて、ステップ22における第１酸素センサ16の出
力値に基づく補正係数α１の比例制御に用いる比例分Ｐ
_L １，Ｐ_R １を補正するための補正値ＰＨＯＳ１を設定
する。具体的には、前記図４のフローチャートにおける
ステップ８と同様に、補正係数α２が大きくリッチ補正
要求がある場合には、補正値ＰＨＯＳ１を大きくするこ
とで、Ｐ_R １←Ｐ_R １−ＰＨＯＳ１、Ｐ_L １←Ｐ_L １＋
ＰＨＯＳ１として補正設定される比例分Ｐ_L 1 を大きく
し、逆に、比例分Ｐ_R 1 を小さくすることで、補正係数
α１の制御特性をリッチ側に修正する。

【００４８】即ち、ここでは、第２酸素センサ17の出力
値に基づいて設定させた補正係数α２に基づいて、第１
三元触媒10の下流側における排気空燃比の目標空燃比に
対するリッチ・リーン傾向を捉え、第１三元触媒10の下
流側における排気空燃比が目標空燃比に一致する方向
に、比例分Ｐ_L 1 ，Ｐ_R 1 を補正設定するものである。
更に、ステップ27では第３酸素センサ18を選定し、次の
ステップ28では、この第３酸素センサ18の出力値に基づ
いて補正係数α３を図５のフローチャートに従って比例
積分制御させる。尚、かかる第３酸素センサ18を用いた
補正係数α３の設定においては、積分制御のみを用いる
構成であっても良い。

【００４９】そして、ステップ29では、第２酸素センサ
17の出力に基づいて補正係数α２を比例制御するとき
（ステップ25）に用いる比例分Ｐ_L 2 ，Ｐ_R 2 を補正す
るための補正値ＰＨＯＳ２を、補正係数α３に基づき設
定する。即ち、補正係数α３によって第２三元触媒11下
流側での排気空燃比状態を検知し、例えば補正係数α３
が大きくリッチ補正要求がある場合には、第２酸素セン
サ17の出力を用いて設定される補正係数α２の制御特性
をＰＨＯＳ２を介してリッチ方向に修正する。

【００５０】このように、図７のフローチャートに示す
実施例では、第３酸素センサ18の出力に基づいて設定さ
せた補正係数α３から求められる補正要求を、第２酸素
センサ17の出力に基づく補正係数α２の比例制御に反映
させ、更に、前記補正係数α２から検知される補正要求
を第１酸素センサ16を用いた補正係数α１の比例制御に
反映させ、最終的には、前記補正係数α１によって基本
燃料噴射量Ｔｐを補正制御するものである。

【００５１】従って、上記実施例によると、２つの三元
触媒10，11を備えて構成される排気浄化システムにおい
て、各触媒10，11それぞれの下流側における排気空燃比
に応じた補正を同時に施すことができ、各触媒10，11そ
れぞれにおける補正要求レベルが異なっても、それぞれ
の最適空燃比付近に制御することが可能であり、同時に
高い転換効率を発揮させ得る。

【００５２】ここで、上記第２実施例におけるコントロ
ールユニット12の制御機能を図８に概略示してあり、こ
の図８から明らかなように、第２実施例では、第１酸素
センサ16及び第２酸素センサ17の組み合わせで、また、
同時に、第２酸素センサ17及び第３酸素センサ18の組み
合わせで、下流側酸素センサの出力値に基づき上流側酸
素センサの制御特性を補正するものである。

【００５３】尚、図７のフローチャートに示す第２実施
例において、第３酸素センサ18の活性・非活性状態を、
機関負荷、回転数、冷却水温度，排気温度，経過時間な
どの情報に基づいて判定し、第３酸素センサ18の非活性
状態では、ステップ27〜ステップ29の処理を省いて、第
１酸素センサ16，第２酸素センサ17のみによって空燃比
フィードバック補正を実行させるようにすると良い。か
かる機能が、非活性状態検出手段及び補正制御停止手段
に相当する。

【００５４】また、上記各実施例では、第２酸素センサ
17，第３酸素センサ18の出力値に基づいてそれぞれに補
正係数α２，α３を設定させ、該補正係数α２，α３を
補正値ＰＨＯＳに変換させたが、第２酸素センサ17，第
３酸素センサ18の出力値に基づいて直接的に補正値ＰＨ
ＯＳを可変設定させる構成であっても良い。更に、第２
酸素センサ17，第３酸素センサ18の出力値を、第１酸素
センサ16を用いた空燃比フィードバック制御に反映させ
る方法は、比例分補正に限定されるものではなく、目標
空燃比に対するリッチ・リーン判別のために酸素センサ
出力と比較される所定値を補正することで、フィードバ
ック制御点を補正する構成などであっても良く、公知の
２つの酸素センサを用いた補正制御の種々の方法を適用
できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、機
関排気系に排気を浄化するための２つの触媒が直列に介
装された内燃機関において、機関と上流側触媒との間，
上流側触媒と下流側触媒との間及び下流側触媒の下流側
にそれぞれ第１，第２及び第３の空燃比センサを設け、
第１酸素センサに基づく空燃比フィードバック制御の特
性を、第２，第３の空燃比センサの出力値に基づいて補
正するようにしたので、２つの触媒における最適空燃比
付近に高精度に制御することが可能となり、これによ
り、触媒が高い転換効率を示す空燃比範囲を広くする必
要性を低減でき、以て、触媒のコスト低減を図ることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図４】第１実施例の空燃比フィードバック制御を示す
フローチャート。

【図５】実施例におけるフィードバック補正係数の比例
・積分制御を示すフローチャート。

【図６】第１実施例の制御機能を説明するための図。

【図７】第２実施例の空燃比フィードバック制御を示す
フローチャート。

【図８】第２実施例の制御機能を説明するための図。

【符号の説明】

１ 機関 ６ 燃料噴射弁 10，11 三元触媒 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 15 水温センサ 16 第１酸素センサ（第１の空燃比センサ） 17 第２酸素センサ（第２の空燃比センサ） 18 第３酸素センサ（第３の空燃比センサ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関排気系に排気を浄化するための２つの
   触媒が直列に介装された内燃機関の空燃比フィードバッ
   ク制御装置であって、 機関と上流側触媒との間，上流側触媒と下流側触媒との
   間及び下流側触媒の下流側にそれぞれ設けられ、機関吸
   入混合気の空燃比によって変化する排気中の特定成分の
   濃度に感応して出力値が変化する第１，第２及び第３の
   空燃比センサと、 前記第１の空燃比センサの出力値に基づいて機関吸入混
   合気の空燃比を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、 前記第２の空燃比センサと前記第３の空燃比センサとの
   いずれか一方の出力値を選択的に参照し、該参照した出
   力値に基づいて前記空燃比フィードバック制御手段にお
   ける制御特性を補正する制御特性補正手段と、 を含んで構成され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. 【請求項２】機関排気系に排気を浄化するための２つの
   触媒が直列に介装された内燃機関の空燃比フィードバッ
   ク制御装置であって、 機関と上流側触媒との間，上流側触媒と下流側触媒との
   間及び下流側触媒の下流側にそれぞれ設けられ、機関吸
   入混合気の空燃比によって変化する排気中の特定成分の
   濃度に感応して出力値が変化する第１，第２及び第３の
   空燃比センサと、 前記第１の空燃比センサの出力値に基づいて機関吸入混
   合気の空燃比を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、 前記第２の空燃比センサの出力値に基づいて前記空燃比
   フィードバック制御手段における制御特性を補正する第
   １制御特性補正手段と、 前記第３の空燃比センサの出力値に基づいて前記第１制
   御特性補正手段による補正特性を補正する第２制御特性
   補正手段と、 を含んで構成され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。
3. 【請求項３】前記第３の空燃比センサの非活性状態を検
   出する非活性状態検出手段と、 該非活性状態検出手段で前記第３の空燃比センサの非活
   性状態が検出されたときに、前記第３の空燃比センサの
   出力値を用いた補正制御を停止させる補正制御停止手段
   と、 を設けたことを特徴する請求項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。