JPH0718362B2

JPH0718362B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0718362B2
Application number: JP24148386A
Authority: JP
Inventors: 俊成永井; 信明栢沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS6397845A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は触媒コンバータの上流側および下流側に空燃比
センサ（本明細書では、酸素濃度センサ（O₂センサ））
を設け、上流側のO₂センサによる空燃比フィードバック
制御に加えて下流側のO₂センサによる空燃比フィードバ
ック制御を行う内熱機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングルO₂センサシ
ステム）では、酸素濃度を検出するO₂センサをできるだ
け燃焼室に近い排気系の箇所、すなわち触媒コンバータ
より上流である排気マニホールドの集合部分に設けてい
るが、O₂センサの出力特性のばらつきのために空燃比の
制御精度の改善に支障が生じている。かかるO₂センサの
出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品のばらつ
き、経時あるいは経年的変化を補償するために、触媒コ
ンバータの下流に第２のO₂センサを設け、上流側O₂セン
サによる空燃比フィードバック制御に加えて下流側O₂セ
ンサによる空燃比フィードバック制御を行うダブルO₂セ
ンサシステムが既に提案されている（参照：特開昭58−
48756号公報）。このダブルO₂センサシステムでは、触
媒コンバータの下流側に設けられたO₂センサは、上流側
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。

（１）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。

（２）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。

（３）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。

従って、上述のごとく、２つのO₂センサの出力にもとづ
く空燃被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O₂センサの出力特性のばらつきを下
流側O₂センサにより吸収できる。実際に、第２図に示す
ように、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、排気エミッション特性に直
接影響するのに対し、ダブルO₂センサシステムでは、上
流側O₂センサの出力特性が悪化しても、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が保証される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のダブルO₂センサシステムで、下流
側O₂センサがリッチからリーンへまたはその逆へ出力反
転するには、このO₂センサに当たるガスが理論空燃比か
らずれていることが必要である。一方、下流側O₂センサ
反転直後にHC,CO,あるいはNO_Xのスパイクが発生される
ことがあり、これは下流側O₂センサ出力反転時の空燃比
が理論空燃比に対してずれていること、すなわち、制御
された空燃比が理論空燃比を中心に大きな振幅で変動し
ていることに起因しており、この振幅が大きいほど前記
スパイクが発生しやすくなる。従来のダブルO₂システム
ではその時点、その時点での下流側O₂センサ出力によ
り、直接空燃比制御量を更新しているので、空燃比振幅
は大きくなりやすく、上述のHC,CO,NO_Xのスパイクを低
減させるためには更に複雑な手法が必要となる。

従って、本発明の目的は、長い期間における平均空燃比
で空燃比フィードバック制御量を制御してやることによ
り理論空燃比（あるいは目標空燃比）に対する制御され
た空燃比の振幅を小さくすることにより、NO_X,HC,COの
エミッションのスパイク発生を低減可能なダブルO₂セン
サシステムを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するための手段は第１図に示され
る。

第１図において、排気ガス中の特定成分濃度を検出する
第1,第２の空燃比センサが内燃機関の排気系に設けられ
た排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側、下流
側に、それぞれ、設けられている。デューティ比演算手
段は下流側（第２の）空燃比センサの出力V₂の目標空燃
比に比較してリッチ信号を出力している時間とリーン信
号を出力している時間との比により表わされるデューテ
ィ比D_Rを演算し、空燃比制御量演算手段は演算されたデ
ューティ比D_Rが目標デューティ比たとえば0.5になるよ
うに空燃比制御量を演算する。そして、空燃比調整手段
は上流側（第１の）空燃比センサの出力V₁および空燃比
制御量に応じて機関の空燃比を調整するものである。

〔作用〕

上述の手段によれば、下流側空燃比センサ（O₂センサ）
の出力のデューティ比に応じて空燃比フィードバック制
御を行っている。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。第３図において、機関本
体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設けられて
いる。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計測する
ものであって、ポテンショメータを内蔵して吸入空気量
に比例したアナログ電圧の出力信号を発生する。この出
力信号は制御回路10のマルチプレクサ内蔵A/D変換器101
に供給されている。ディストリビュータ４には、その軸
がたとえばクランク角に換算して720゜毎に基準位置検
出用パルス信号を発生するクランク角センサ５およびク
ランク角に換算して30゜毎に基準位置検出用パルス信号
を発生するクランク角センサ６が設けられている。これ
らクランク角センサ5,6のパルス信号は制御回路10の入
出力インタフェーイス102に供給され、このうち、クラ
ンク角センサ６の出力はCPU103の割込み端子に供給され
る。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加工
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケ
ット８には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
９が設けられている。水温センサ９は冷却水の温度THW
に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出力
もA/D変換器101に供給されている。

排気マニホールド11より下流の排気系には、排気ガス中
の３つの有害成分HC,CO,NO_Xを同時に浄化する三元触媒
を収容する触媒コンバータ12が設けられている。

排気マニホールド11には、すなわち触媒コンバータ12の
上流側には第１のO₂センサ13が設けられ、触媒コンバー
タ12の下流側の排気管14には第２のO₂センサ15が設けら
れている。O₂センサ13,15は排気ガス中の酸素成分濃度
に応じた電気信号を発生する。すなわち、O₂センサ13,1
5は空燃比が理論空燃比に対してリーン側かリッチ側か
に応じて、異なる出力電圧を制御回路10でA/D変換器101
に発生する。

制御回路10は、たとえばマイクロコンピュータとして構
成され、A/D変換器101、入出力インターフェーイス102,
CPU103の外に、ROM104,RAM105、バックアップRAM106、
クロック発生回路107等が設けられている。

また、制御回路10において、ダウンカウンタ108、フリ
ップフロップ109、および駆動回路110は燃料噴射弁７を
制御するためのものである。すなわち、後述のルーチン
において、燃料噴射量TAUが演算されると、燃料噴射量T
AUがダウンカウンタ108にプリセットされると共にフリ
ップフロップ109もセットされる。この結果、駆動回路1
10が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウ
ンタ108がクロック信号（図示せず）を計数して最後に
そのキャリアウト端子が“1"レベルとなったときに、フ
リップフロップ109がセットされて駆動回路110は燃料噴
射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量TA
Uだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量TAU
に応じた量の燃料が機関本体１の燃焼室に送り込まれる
ことになる。

なお、CPU103の割込み発生は、A/D変換器101のA/D変換
終了時、入出力インターフェーイス102がクランク各セ
ンサ６のパルス信号を受信した時、クロク発生回路107
からの割込信号を受信した時、等である。

エアフローメータ３の吸入空気量データＱおよび冷却水
温データTHWは所定時間毎に実行されるA/D変換ルーチン
によって取込まれてRAM105の所定領域に格納される。つ
まり、RAM105におけるデータＱおよびTHWは所定時間毎
に更新されている。また、回転速度データNeはクランク
角センサ６の30゜CA毎の割込みによって演算されてRAM1
05の所定領域に格納される。

第４図は上流側O₂センサ13の出力にもとづいて空燃比補
正係数FAFを演算する第１の空燃比フィードバック制御
ルーチンであって、所定時間たとえば4ms毎に実行され
る。

ステップ401では、上流側O₂センサ13による空燃比の閉
ループ（フィードバック）条件が成立しているか否かを
判別する。たとえば、冷却水温が所定値以下の時、機関
始動中、始動後増量中、暖機増量中、パワー増量中、上
流側O₂センサ13の出力信号が一度も反転していない時、
燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件が不成立のときには、ステップ427に進んで空燃比
補正係数FAFを1.0とする。他方、閉ループ条件成立の場
合ステップ402に進む。

ステップ402では、上流側O₂センサ13の出力V₁をA/D変換
して取組み、ステップ403にてV₁が比較電圧V_R1たとえば
0.45V以下か否かを判断する、つまり、空燃比がリッチ
かリーンかを判別する、つまり、空燃比がリッチかリー
ン（V₁≦V_R1）であれば、ステップ404にてデイレイカウ
ンタCDLYが正か否かを判別し、CDLY＞０であればステッ
プ405にてCDLYを０とし、ステップ406に進み、ディレイ
カウンタCDLYをカウトダウンする。ステップ407,408で
は、デイレイカウンタCDLYを最小量TDLでガードし、こ
の場合、デイレイカウンタCDLYが最小値TDLに到達した
ときにはステップ409にて第１の空燃比フラグF1を“0"
（リーン）とする。なお、最小値TDLは上流側O₂センサ1
3の出力において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リーン遅延
時間であって、負の値で定義される。他方、リッチ（V₁
＞V_R1）であれば、ステップ410にてデイレイカウンタCD
LYか負か否かを判別し、CDLY＜０であればステップ411
にてCDLYを０とし、ステップ412に進み、ディレイカウ
ンタCDLYをカウントアップする。ステップ413,414で
は、デイレイカウンタCDLYを最大値TDRでガードし、こ
の場合、デイレイカウンタCDLYが最大値TDRに到達した
ときにはステップ415にて第１の空燃比フラグF1を“1"
（リッチ）とする。なお、最大値TDRは上流側O₂センサ1
3の出力において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リッチ遅延
時間であって、正の値で定義される。

ステップ416では、第１の空燃比フラグF1の符号が反転
したか否かを判別する、すなわち遅延処理後の空燃比が
反転したか否かを判別する。空燃比が反転していれば、
ステップ417にて、第１の空燃比フラグF1の値により、
リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへの反
転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれば、
ステップ418にてFAF←FAF＋RSRとスキップ的に増大さ
せ、逆に、リーンからリッチへの反転であれば、ステッ
プ419にてFAF←FAF−RSLとスキップ的に減少させる。つ
まり、スキップ処理を行う。

ステップ416にて第１の空燃比フラグF1の符号が反転し
ていなければ、ステップ420,421,422にて積分処理を行
う。つまり、ステップ420にて、F1＝“0"か否かを判別
し、F1＝“0"（リーン）であればステップ421にてFAF←
FAF＋KIRとし、他方、F1＝“1"（リッチ）であればステ
ップ422にてFAF←FAF−KILとする。ここで、積分定数KI
R,KILはスキップ定数RSR,RSLに比して十分小さく設定し
てあり、つまり、KIR（KIL）＜RSR（RSL）である。従っ
て、ステップ421はリーン像対（F1＝“0"）で燃料噴射
量を徐々に増大させ、ステップ422はリッチ状態（F1＝
“1"）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ418,419,421,422にて演算された空燃比補正係
数FAFはステップ423,424にて最小値たとえば0.8にてガ
ードされ、またステップ425,426にて最大値たとえば1.2
にてガードされる。これにより、何らかの原因で空燃比
補正係数FAFが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過
ぎた場合に、その値で機関の空燃比を制御してオーバリ
ッチ、オーバリーンになるのを防ぐ。

上述のごとく演算されたFAFをRAM105に格納して、ステ
ップ428にてこのルーチンは終了する。

第５図は第４図のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側O₂センサ13の出力によ
り第５図（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の空燃
比信号A/Fが得られると、デイレイカウンタCDLYは、第
５図（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウントアップ
され、リーン状態でカウントダウンされる。この結果、
第５図（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された空燃比信号
A/F′（フラグF1に相当）が形成される。たとえば、時
刻t₁にて空燃比信号A/Fがリーンからリッチに変化して
も、遅延処理された空燃比信号A/F′はリッチ遅延時間T
DRだけリーンに保持された後に時刻t₂にてリッチに変化
する。時刻t₃にて空燃比信号A/Fがリッチからリーンに
変化しても、遅延処理された空燃比信号A/F′はリーン
遅延時間（−TDL）相当だけリッチに保持された後に時
刻t₄にてリーンに変化する。しかし、空燃比信号A/Fが
時刻t₅,t₆,t₇のごとくリッチ遅延時間TDRより短い期間
で反転すると、デイレイカウンタCDLYが最大値TDRに到
達するのに時間を要し、この結果、時刻t₈にて遅延処理
後の空燃比信号A/F′が反転される。つまり、遅延処理
後の空燃比信号A/F′は遅延処理前の空燃比信号A/Fに比
べて安定となる。このように遅延処理後の安定した空燃
比信号A/F′にもとづいて第５図（Ｄ）に示す空燃比補
正係数FAFが得られる。

次に、下流側O₂センタ15による第２の空燃比フィードバ
ック制御について説明する。第２の空燃比フィードバッ
ク制御としては、第１の空燃比フィードバック制御定数
としてのスキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL遅延時間
TDR,TDL、もしくは上流側O₂センサ13の出力V₁の比較電
圧V_R1を可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数F
AF2を導入するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップ量RSRを大きくすると、制御
空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンスキップ量
RSLを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行でき、
他方、リーンスキップ量RSLを大きくすると、制御空燃
比をリーン側に移行できまた、リッチスキップ側に移行
できる。従って、下流側O₂センサ15の出力に応じてリッ
チスキップ量RSRおよびリーンスキップ量RSLを補正する
ことにより空燃比が制御できる。また、リッチ積分定数
KIRを大きくすると、制御空燃比をリッチ側に移行で
き、また、リーン積分定数KILを小さくしても制御空燃
比をリッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数KILを
大きくすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、ま
た、リッチ積分定数KIRを小さくしても制御空燃比をリ
ーン側に移行できる。従って、下流側O₂センサ15の出力
に応じてリッチ積分定数KIRおよびリーン積分定数KILを
補正することにより空燃比が制御できる。リッチ遅延時
間TDR＞リーン遅延時間（−TDL）と設定すれば、制御空
燃比はリッチ側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（−
TDL）＞リッチ遅延時間（TDR）と設定すれば、制御空燃
比はリーン側に移行できる。つまり、下流側O₂センサ15
の出力に応じて遅延時間TDR,TDLを補正することにより
空燃比が制御できる。さらにまた、比較電圧V_R1を大き
くすると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、比較
電圧V_R1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行で
きる。従って、下流側O₂センサ15の出力に応じて比較電
圧V_R1を補正することにより空燃比が制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側O₂センサによって可変とすることはそれぞれに長所
がある。たとえば、遅延時間は非常に微妙な空燃比の調
整が可能であり、また、スキップ量は、遅延時間のよう
に空燃比フィードバック周期を長くすることなくレスポ
ンスの良い制御が可能である。従って、これら可変量は
当然２つ以上組み合わされて用いられ得る。

第６図を参照して空燃比フィードバック制御定数として
のスキップ量を可変にしたダブルO₂センサシステムにつ
いて説明する。

第６図は下流側O₂センサ15の出力にもとづいてスキップ
量RSR,RSLを演算する第２の空燃比フィードバック制御
ルーチンであって、所定時間たとえば1s毎に実行され
る。ステップ601では、下流側O₂センサ15による閉ルー
プ条件か否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値
以下の時、過度運転時等はいずれも閉ループ条件が不成
立であり、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉
ループ条件でなければステップ608,609に進み、スキッ
プ量RSR,RSLを一定値RSR_O,RSL_Oとする。たとえば、 RSR_O＝５％ RSL_O＝５％なお、スキップ量RSR,RSLを閉ループ終了直前値に保持
することもできる。この場合は、ステップ610に直接進
む。

閉ループ条件であればステップ602に進み、下流側O₂セ
ンサ15の出力V₂のデューティ比D_R のなまし値によりリッチ，リーンを判別する。なお、デューティ比
D_Rおよびそのなまし値の演算については後述する。

次に、ステップ603では、デューティ比D_Rのなまし値が目標デューティ比たとえば0.5（理論空燃比相当）以
下か否かを判別する。この結果、であればステップ604,605に進み、他方、D_R＞0.5（リッ
チ）であればステップ606,607に進む。

ステップ604では、RSR←RSR＋△RS（一定値たとえば0.0
8％）とし、つまり、リッチスキップ量RSRを増大させて
空燃比をリッチ側に移行させる。さらに、ステップ605
ではRSL←RSL−△RSとし、リッチスキップ量RSLを減少
させて空燃比をリッチ側に移行させる。

他方、リッチのときには、ステップ606にてRSR←RSR−
△RSとし、つまり、リッチスキップ量RSRを減少させて
空燃比をリーン側に移行させる。さらに、ステップ607
では、RSL←RSL＋△RSとし、つまり、リーンスキップ量
RSLを増加させて空燃比をリーン側に移行させる。そし
て、ステップ610にてこのルーチンは終了する。

このように、第６図のルーチンによれば、デューティ比
D_Rのなまし値が目標デューティ比0.5となるようにスキップ量RSR,RSL
を更新する。

第７図は第６図のステップ602の詳細なフローチャート
である。すなわち、ステップ701では、下流側O₂センサ1
5の出力V₂をA/D変換して取込み、ステップ702にてV₂が
比較電圧V_R2たとえば0.55V以下か否かを判別する、つま
り、空燃比がリッチかリーンかを判別する。なお、比較
電圧V_R2は触媒コンバータ14の上流、下流で生ガスの影
響による出力特性が異なることおよび劣化速度が異なる
ことを考慮して上流側O₂センサ13の出力の比較電圧V_R1
より高く設定される。この結果、ステップ703,704にて
第２の空燃比フラグF2が設定されることになる。

次に、ステップ705では、第２の空燃比フラグF2の“0"
から“1"への変化点すなわちリーンからリッチへの変化
を検出する。つまり、下流側O₂センサ15の出力V₂が第８
図（Ａ）のごとく変化した場合の時刻t₁,t₃,…を検出す
る。この結果、時刻t₁,t₃,…では、ステップ705でのフ
ローはステップ706に進み、デューティ比D_Rを D_R←C_R/C_RL により演算し、ステップ707にてカウンタC_R,C_RLをリセ
ットする。次いで、ステップ708にてデューティ比D_Rの
なまし値により演算する。そして、ステップ709,711にてカウン
タC_R,C_RLを共に＋１カウントアップし、ステップ712で
は、カウンタC_RLが所定値になったか否か（１分相当）
を判別し、C_RLが所定値になっていれば、カウンタC_Rが
０でなければD_R←１とし、また、C_R＝０であるならD_R←
０として、を計算し、カウンタC_R,C_RLともクリアする処理を行い、
空燃比の極端な偏りにも対応させる。そして、ステップ
713にてこのルーチンを終了する。

第８図の時刻t₁〜t₂の間では、ステップ705でのフロー
はステップ710に進み、このとき、F2＝“1"であるので
やはり、第８図（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ステップ
709,711にてカウンタC_R,C_RLは共に＋１カウントアップ
される。また、第８図の時刻t₂〜t₃の間では、ステップ
705でのフローはステップ710からステップ711に進み、
従って、第８図（Ｂ）に示すように、カウンタC_Rの歩進
は停止され、第８図（Ｃ）に示すように、カウンタC_RL
のみが＋１カウントアップされる。

このようにして、第７図のルーチンは、下流側O₂センサ
15の出力V₂がリッチである時間をカウンタC_Rにより計数
し、下流側O₂センサの出力V₂の１サイクルをカウンタC
_RLにより計数することにより、デューティ比D_Rを演算
し、さらにそのなまし値を演算している。

第９図は第６図の変更例であって、ステップ603〜607の
代りに、ステップ901〜907を設けたものである。すなわ
ち、デューティ比D_Rのなまし値はステップ901〜903にて0.6,0.5,0.4と比較される。

こと結果、（大きいリッチ状態）のときには、ステップ904にて、
リッチスキップ量RSRを大きく減少させると共に（−２
△RS）リーンスキップ量RSLを大きく増加させて（＋２
△RS）、15制御空燃比を大きくリーン側に向かわせるよ
うにし、また、（小さいリッチ状態）のときには、ステップ905にて、
リッチスキップ量RSRを小さく減少させると共に（−△R
S）、リーンスキップ量RSLを小さく増加させて（＋△R
S）、20制御空燃比を小さくリーン側に向かわせるよう
にする。

なお、本例に限らず、目標デューティ比（たとえば0.
5）に対し実際のデューティ比が離れる程スキップ量RS
R,RSLの更新量（更新率）を大きくしてやってもよく、
これにより、空燃比が大きくずれたときの空燃比を目標
空燃比へ収束させる時間の短縮と空燃比が目標空燃比
（理論空燃比）付近にある時の制御された空燃比の振幅
を小さくすることの両立が計られる。

他方、（小さいリーン状態）のときには、ステップ906にて、
リッチスキップ量RSRを小さく増加させると共に（＋△R
S）、リーンスキップ量RSLを小さく減少させて（−△R
S）、制御空燃比を小さくリッチ側に向かわせるように
し、また、（大きいリーン状態）のときには、ステップ907にて、
リッチスキップ量RSRを大きく増加させると共に（＋２
△RS）、リーンスキップ量RSLを大きく減少させて（−
２△RS）、制御空燃比を大きくリッチ側に向かわせるよ
うにする。

第９図のルーチンによれば、デューティ比D_Rのなまし値と目標デューティ比（＝0.5）との差が大きい程、スキ
ップ量RSR,RSLの更新量を大きくしているので、目標デ
ューティ比により迅速に到達することができる。

第10図も第６図の変更例であって、第６図に対し、ステ
ップ611を付加し、また、ステップ603をステップ603′
に変更してある。つまり、ステップ611において、RAM10
5より吸入空気量データＱを続出し、ROM104に格納され
た１次元マップにより目標デューティ比Ｘを補間計算
し、ステップ603′において、デューティ比D_Rのなまし
値と目標デューティ比Ｘと比較する。これにより、デュー
ティ比D_Rのなまし値は目標デューティ比Ｘとなるように、スキップ量RSR,RS
Lは更新される。

なお、ステップ611において、目標デューティ比Ｘは、H
Cエミッションの多い軽負荷（Ｑ小）領域では制御空燃
比が理論空燃比よりややリーン束になるように、また、
NO_Xエミッションの多い高負荷（Ｑ大）領域では制御空
燃比が理論空燃比よりややリッチ側になるように設定さ
れている。

第11図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば360゜CA毎に実行される。ステップ1101ではR
AM105より吸入空気量データＱおよび回転速度データNe
を続出して基本噴射量RAUPを演算する。たとえばTAUP←
α・Q/Ne（αは定数）とする。ステップ1102にてRAM105
より冷却水温データTHWを読出してROM104に格納された
１次元マップにより暖機増量値FWLを補間計算する。ス
テップ1103では、最終噴射量TAUを、 TAU←TAUP・FAF・（FWL＋β）＋γ により演算する。なお、β，γは他の運転状態パラメー
タによって定まる。補正量である次いで、ステップ1104
にて、噴射量TAUをダウンカウンタ108にセットすると共
にフリッピフロップ109をセットして燃料噴射を開始さ
せる。そして、ステップ1105にてこのルーチンは終了す
る。なお、上述のごとく、噴射量TAUに相当する時間が
経過すると、ダウンカウンタ108のキャリアウト信号に
よってフリッププロップ109がセットされて燃料噴射は
終了する。

なお、上述の実施例において、デューティ比D_Rのなまし
値な代りに、デューティD_Rを直接用いることも、また、所
定区間もしくは時間のデューティ比D_Rの平均値を用いる
こともできる。

また、第１の空燃比フィードバック制御は4ms毎に、ま
た、第２の空燃比フィードバック制御は1s毎に行われる
のは、空燃比フィードバック制御は応答性の良い上流側
O₂センサによる制御を主にして行い、応答性悪い下流側
O₂センサによる制御を従にして行うためである。

また、上流側O₂センサによる空燃比フィードバック制御
における他の制御定数、たとえば積分定数、遅延時間、
上流側O₂センサの比較電圧V_R1等を下流側O₂センサの出
力により補正するダブルO₂センサシステムにも、また、
第２の空燃比補正係数を導入するダブルO₂センサシステ
ムにも本発明を適用し得る。また、スキップ量、積分定
数、遅延時間をうち２つを同時に制御することにより制
御性を向上できる。さらに、スキップ量RSR,RSLのうち
一方を固定し他方のみを可変とすることも、積分定数KI
R,KILのうちの一方を固定し他方のみを可変とすること
も、あるいは遅延時間TDR,TDLの一方を固定し他方を可
変とすることも可能である。

また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセンサ等を用い
ることもできる。

さらに、上述の実施例では、吸入空気量および機関の回
転速度に応じて燃料噴射量を演算しているが、吸入空気
圧および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射量を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールバルブ（EACV）により
機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御するもの、エ
レクトリック・プレード・エア・コントロールバルブに
よりキャプレタのエアブリード量を調整してメイン系通
路およびスロー系通路への大気の導入により空燃比を制
御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２次空気量を
調整するもの、等に本発明を適用し得る。この場合に
は、ステップ1101における基本噴射量TAUP相当の基本燃
料噴射量がキャブレタ自身によって決定され、すなわ
ち、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機関の回転速度に
応じて決定され、ステップ1103にて最終燃料噴射量TAU
に相当する供給空気量が演算される。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとしてO₂セン
サを用いたが、COセンサ、リーンミクスチャセンサ等を
用いることもできる。

さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータすなわち
ディジタル回路によって構成されているが、アナログ回
路により構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、下流側O₂センサの
デューティ比による空燃比フィードバック制御を実行し
ているので、下流側O₂センサによる空燃比フィードバッ
ク制御が安定化して、空燃比のずれを小さくでき、従っ
て、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、エミッショ
ンの悪化等の防止に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を説明するための全体ブロック
図、第２図はシングルO₂センサシステムおよびダブルO₂セン
サシステムを説明する排気エミッション特性図、第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、第４図，第６図，第７図，第９図，第10図，第11図は第
３図の制御回路の動作を説明するためのフローチャー
ト、第５図は第４図のフローチャートを補足説明するための
タイミング図、第８図は第６図のフローチャートを補足説明するための
タイミング図、１……機関本体、３……エアフローメータ、４……ディストリビュータ、 5,6……クランク角センサ、 10……制御回路、12……触媒コンバータ、 13……上流側（第１の）O₂センサ、 15……下流側（第２の）O₂センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄
化のための触媒コンバータの上流側、下流側に、それぞ
れ設けられ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する第1,
第２の空燃比センサと、該第２の空燃比センサの出力の目標空燃比に比較してリ
ッチ信号を出力している時間とリーン信号を出力してい
る時間との比によって表わされるデューティ比を演算す
るデューティ比演算手段と、該演算されたデューティ比が目標デューティ比になるよ
うに空燃比制御量を演算する空燃比制御量演算手段と、前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比制御量
に応じて前記機関の空燃比を調整する空燃比調整手段
と、を具備する内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】前記目標デューティ比を前記機関の負荷に
応じて可変とした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
関の空燃比制御装置。
【請求項３】前記デューティ比演算手段が前記デューテ
ィ比をその平均値として演算する特許請求の範囲第１項
に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】前記デューティ比演算手段が前記デューテ
ィ比をそのなまし値として演算する特許請求の範囲第１
項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】前記空燃比制御量演算手段は前記演算され
たデューティ比と前記目標デューティ比との差に応じて
前記空燃比制御量を演算する特許請求の範囲第１項に記
載の内燃機関の空燃比制御装置。