JPH0778373B2 - 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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JPH0778373B2
JPH0778373B2 JP61241490A JP24149086A JPH0778373B2 JP H0778373 B2 JPH0778373 B2 JP H0778373B2 JP 61241490 A JP61241490 A JP 61241490A JP 24149086 A JP24149086 A JP 24149086A JP H0778373 B2 JPH0778373 B2 JP H0778373B2
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ratio feedback
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sensor
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
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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
ック制御を行う内燃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2A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。
このようなダルブO2センサシステムには、第2B図に示し
た従来の上流側O2センサ出力に基く空燃比補正量（FA
F）の各種制御定数（たとえばリッチスキップ量RSR、リ
ーンスキップ量RSL）を下流側O2センサ出力に基き可変
制御するシステムが考えられているが、下流側O2センサ
が非活性等の理由により下流側O2センサによる制御定数
の可変制御が停止された時には、制御定数が可変とされ
ていたときにバックアップRAM等に記憶しておいた値を
用いて上流側O2センサ出力のみによる空燃比フィードバ
ック制御を行うことが提案されている（特願昭60−3286
3号参照）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述のごとく、下流側O2センサによる制
御定数可変制御（以下、サブF/B制御）停止時に、上流
側O2センサ出力に基く、空燃比補正値計算用の各制御定
数（たとえばRSR,RSL）としてサブF/B制御停止前の記憶
値を用いると、該記憶値はかなり大きな空燃比補正を行
う値になっている場合があり、この場合に触媒が十分活
性化していないときあるいは上流側O2センサの活性が不
十分であることによる空燃比誤補正の増大を招くときに
はエミッンションが悪化してしまう。また、アイドル時
には空燃比の大きな変動は振動発生の原因にもなり好ま
しくなく単純に前述の記憶値を用いることも適当と言え
ない場合がある。
従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサによる空
燃比フィードバック制御の非実行時の燃費の悪化、ドラ
ビリティの悪化、エミッションの悪化等を防止したダブ
ル空燃比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。
即ち、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、第２の空燃比センサによる空燃比フィード
バック条件が満足されているか否かを判別する空燃比フ
ィードバック条件判別手段と、空燃比フィードバック条
件が満たされているときに第２の空燃比センサの出力に
応じて空燃比フィードバック制御定数を演算する制御定
数演算手段と、演算された空燃比フィードバック制御定
数を許容幅以内に制限して記憶する記憶手段と、許容幅
を空燃比フィードバック条件が満足されているときは空
燃比フィードバック条件が満足されていないときよりも
大きくする制御定数許容幅可変手段と、許容幅が制限さ
れた空燃比フィードバック制御定数および第１の空燃比
センサの出力に応じて空燃比補正量を演算する空燃比補
正量演算手段と、空燃比補正量に基づいて機関の空燃比
を調整する空燃比調整手段と、を具備する。
〔作 用〕
上述の手段によれば、下流側空燃比センサによる空燃比
フィードバック制御実行時には、空燃比フィードバック
制御定数の許容幅すなわち制御範囲を大きくしているの
でダブル空燃比センサシステムの機能を十分発揮できる
一方、下流側空燃比センサによる空燃比フィードバック
制御の非実行時に上流側空燃比センサによる空燃比フィ
ードバック制御が行われても、この場合、空燃比フィー
ドバック制御定数の許容幅が小さくされているので空燃
比のずれは小さい。
〔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
出力インターフェイス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圧
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クジャケ
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,NOx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。
また、16はスロットル弁、17はスロットル弁16が全閉か
否かを検出するアイドルスイッチであり、アイドルスイ
ッチ17の出力は制御回路10の入出力インターフェイス10
2に供給されている。
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イス102、C
PU103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イス102がクランク角セン
サ６のパルス信号を受信した時、クロック発生回路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
正系数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
して取込み、ステップ403にてV1が比較電圧VR1たとえば
0.45V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。空燃比がリーン（V1≦VR1）で
あれば、ステップ404にて第１のディレイカウンタCDLY1
が正か否かを判別し、CDLY1＞０であればステップ405に
てCDLY1を０とし、ステップ406に進む。ステップ407,40
8では、第１のディレイカウンタCDLY1を最小値TDL1でガ
ードし、この場合、第１のディレイカウンタCDLY1が最
小値TDL1に到達したときにはステップ409にて第１の空
燃比フラブF1を“0"（リーン）とする。なお、最小値TD
L1は上流側O2センサ13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＞VR1）であれば、ステップ410に
て第１のディレイカウンタCDLY1が負か否かを判別し、C
DLY1＜０であればステップ411にてCDLY1を０とし、ステ
ップ412に進む。ステップ413,414では、第１のディレイ
カウンタCDLY1を最大値TDR1でガードし、この場合、第
１のディレイカウンタCDLY1が最大値TDR1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TDRY1は上流側O2セン
サ13の出力においてリーンからリッチへの変化がっても
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＋ERSR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−ERSLとスキップ的に減少させる。
つまり、スキップ処理を行う。なお、ERSR,ERSLは実行
スキップ量であり、後述のルーチンで演算されてRAM105
に格納されているものである。
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ERSR,ERSLに比して小さく設定
してあり、つまり、KIR（KIL）＜ERSR（ERSL）である。
従って、ステップ421はリーン状態（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（F
1＝“1"）で燃料噴射量を徐々に減少させる。
ステップ418,419,422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、第１のディレイカウンタCDLY1
は、第５図（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でアウント
アップされ、リーン状態でア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TRD1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（−TDL1）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TDR1より
短い期間で反転すると、第１のディレイカウンタCDLY1
が最大値TDR1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センサ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TDR1,TDL1、もしくは上流側O2センサ13の出力V1の比
較電圧VR1を可変にするシステムと、第２の空燃比補正
係数FAF2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RSRを
小さくしても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TDR1＞リーン遅
延時間（−TDL1）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（−TDL1）＞リッチ
遅延時間（TDR1）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TDR1,TDL1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VR1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VR1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VR1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
に空燃比の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実行スキ
ップ量ERSR、ERSL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、下流側O2センサ15の出力信号が一度も反
転しない時、下流側O2センサ15が故障している時、過渡
運転時、オンアイドル時（LL＝“1"）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。閉ループ条件であればステップ602に進
み、閉ループ条件でなければステップ629に進む。
ステップ602では、下流側O2センサ15の出力V2をA/D変換
して取込み、ステップ603にてV2が比較電圧VR2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VR2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等を考慮して上
流側O2センサ13の出力の比較電圧VR1より高く設定され
る。なお、ステップ603〜615は第４図のステップ403〜4
15に相当する。従って、ステップ603での比較結果は遅
延時間TDR2,TDL2だけ遅延処理されて第２の空燃比フラ
グF2が設定されることになる。ステップ616にて第２の
空燃比フラグF2が“0"か否かが判別され、この結果、F2
＝“0"（リーン）であればステップ617,618に進み、他
方、F2＝“1"（リッチ）であればステップ619,620に進
む。
ステップ617では、バックアップRAM106よりRSRを読出
し、RSR←RSR＋△RS（一定値たとえば0.08％）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、さらに、ステップ618にてバックアッ
プRAM106よりRSLを読出し、RSL←RSL−△RSとし、つま
り、リーンスキップ量RSLを減少させて空燃比をリッチ
側に移行させる。他方、F2＝“1"（リッチ）のときに
は、ステップ619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、さらに、ステップ620にて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。
上述のごとく演算されたスキップ量RSR,RSLはステップ6
21〜626にて上限値MAX1〜下限値MIN1の許容幅にガード
される。この場合、2O2センサシステムの機能を十分発
揮させるために、この許容幅は大きく、たとえば０〜10
％（５％±５％）に設定される。つまり、ステップ621
では、リッチスキップ量RSRが範囲MIN1〜MAX1か否かを
判別し、この結果、RSR＜MIN1のときには、ステップ622
にてRSR←MIN1とし、RSR＞MAX1のときには、ステップ62
3にてRSR←MAX1とする。同様に、ステップ624では、リ
ーンスキップ量RSLが範囲MIN1〜MAX1か否かを判別し、
この結果RSL＜MIN1のときには、ステップ625にてRSL←M
IN1とし、RSL＞MAX1のときには、ステップ626にてRSL←
MAX1とする。
次いで、ステップ627では、リッチスキップ量RSRを実行
リッチスキップ量ERSRとし、ステップ628では、リーン
ステップ量RSLを実行リーンスキップ量ERSLとする。な
お、スキップ量RSR,RSLはバックアップRAM106に格納さ
れるのに対し、実行スキップ量ERSR,ERSLはRAM105に格
納される。また、下限値MIN1は過渡追従性がそこなわれ
ないレベルの値であり、また、上限値MIN1は空燃比変動
によるドラビリティの悪化が発生しないレベルの値であ
る。
他方、閉ループ制御でない、すなわちオープンループ制
御であるステップ629〜638について説明する。ステップ
629では、バックアップRAM106よりリッチスキップ量RSR
を読出し、オープンループ制御用リッチスキップ量tRSR
とし、ステップ630では、バックアップRAM106よりリー
ンスキップ量RSLを読出し、オープンループ制御用リー
ンスキップ量tRSLとする。すなわち、オープンループ制
御開始直前のスキップ量RSR,RSLをオープンループ制御
用スキップ量tRSR,tRSLとする。
上述のごとく設定されたオープンループ制御用スキップ
量tRSR,tRSLはステップ631〜636にて上限値MAX2〜下限
値MIN2の許容幅にガードされる。この場合、下流側O2セ
ンサ15による空燃比フィードバック制御は実行されない
（オープンループ制御）が、上流側O2センサによる空燃
比フィードバック制御が実行された場合の空燃比のずれ
を小さくするために、前述の閉ループ制御時の許容幅MA
X1〜MIN1に比較して許容幅MAX2〜MIN2は小さく、たとえ
ば２％〜８％（５％±３％）に設定される。つまり、ス
テップ631では、リッチスキップ量RSRが範囲MIN2〜MAX2
か否かを判別し、この結果、tRSR＜MIN2のときには、ス
テップ632にてtRSR←MIN2とし、tRSR＞MAX2のときには
ステップ633にてtRSR←MAX2とする。同様にステップ634
では、リーンスキップ量tRSLが範囲MIN2〜MAX2か否かを
判別し、この結果tRSL＜MIN2のときには、ステップ635
にてtRSL←MIN2とし、tRSL＞MAX2のときには、ステップ
636にてtRSL←MAX2とする。
次いで、ステップ637では、リッチスキップ量tRSRを実
行リッチスキップ量ERSRとし、ステップ638では、リー
ンスキップ量tRSLを実行リーンスキップ量ERSLとする。
なお、スキップ量tRSR,tRSLはRAM105に格納される。
そして、第６図のルーチンはステップ639にて終了す
る。
第７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℃Ａ毎に実行される。ステップ701ではRA
M105より吸入空気量データＱおよび回転速度データNeを
読出して基本噴射量TAUPを演算する。たとえばTAUP←α
Q/Ne（αは定数）とする。ステップ702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703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704
にて、噴射量TAUをダウンカウンタ108にセットすると共
にフリップフロップ109をセットして燃料噴射を開始さ
せる。そして、ステップ705にてこのルーチンは終了す
る。
第６図のルーチンによれば、下流側O2センサ15の空燃比
フィードバック制御の実行中にあって、下流側O2センサ
15の出力電圧V2が第８図（Ａ）に示すごとく変化し、第
２の空燃比フラグF2が第８図（Ｂ）に示すごとく変化す
ると、第８図（Ｃ）に示すように、実行リッチスキップ
量ERSRは、遅延された下流側O2センサ15の出力がリーン
（F2＝“0"）であれば、時定数△RSで徐々に増大され、
リッチ（F2＝“1"）であれば、時定数△RSで徐々に減少
される。また、第８図（Ｄ）に示すように、実行リーン
スキップ量ERSLは、遅延された下流側O2センサ15の出力
がリーン（F2＝“0"）であれば、時定数△RSで徐々に減
少され、リーン（F2＝“1"）であれは、時定数△RSで徐
々に増大される。このとき、実行スキップ量ERSR,ERSL
は許容幅MAX1〜MIN1で制限される。他方、オープンルー
プ制御に移行すると、空燃比フィードバック制御中の実
行スキップ量ERSR,ERSLをホールドするが、その際、そ
の許容幅をMAX2〜MIN2とする。
第９図は第６図のルーチンの変更例を示し、ステップ63
1〜636の代りに、ステップ901,902を設けてある。これ
により、オープンループ制御時には、一定の許容幅MAX2
〜MIN2を施こす代りに、下流側O2センサ15による空燃比
フィードバック制御停止直前の実行スキップ量ERSR,ERS
Lの制御範囲△＝|ERSR−ERSL|を一定比率Ｋ（０＜Ｋ＜
１）だけ縮小する。つまり、制御中心をERSR＝ERSL＝５
％とすれば、ステップ901にて tRSR←５％＋（tRSR−５％）・Ｋ とし、ステップ902にて tRSL←５％＋（tRSL−５％）・Ｋ とする。この場合、値Ｋはプログラム実行時間等から1/
2（１ビットシフト）、0.75（＝1/2＋1/4）が考えられ
る。このように、第９図のルーチンによれば、下流側O2
センサ15による空燃比フィードバック制御実行時に比較
して、オープンループ時には、制御範囲△＝|ERSR−ERS
L|は比率Ｋだけ縮小されてホールドされることになり、
第６図の場合と同様の動作が得られると共に、下流側O2
センサ15による空燃比フィードバック制御停止直前の制
御範囲△が小さい場合には、さらに小さくされてホール
ドされることになる。
さらに、第10図、第11図、および第12図も第６図の変更
例を示すものであって、下流側O2センサ15による空燃比
フィードバック制御を実行しない場合（オープンルー
プ）には、暖機時、アイドル時等の運転条件に応じて許
容幅（制御範囲）を可変にしたものである。たとえば、
暖機時には（ステップ1001でYES）、ステップ1002,1003
にて制御範囲△をK1だけ縮小するが（第10図、第11図、
第12図）、暖機時でないときには（ステップ1001でN
O）、制御範囲△をK2（K2＜K1）だけ縮小したり（第10
図のステップ1003,1004）、許容幅をMAX2〜MIN2にした
り（第11図のステップ1101〜1106）、あるいは、固定値
たとえば５％にしたりする（第12図のステップ1201,120
2）。このように、オープンループ時のホールド値を多
様化することにより、たとえば硫化水素等の異臭対策が
可能となる。
なお、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、応答性の悪い下流
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VR1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、遅延時間のうち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TDR1,TDL1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・ブリード・エア・コントロールバルブに
よりキャブ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701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703にて最終燃料噴射量TAUに
相当する吸気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センサに
よる空燃比フィードバック制御の非実行時には、空燃比
フィードバック制御定数の許容幅もしくは制御範囲が小
さくされてホールドされているので、たとえ上流側O2セ
ンサによる空燃比フィードバック制御のみが実行されて
も、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を防止
できる。
【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2A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2B図はリッチスキップ量RSR、リーンスキップ量RSLを
説明するタイミング図、 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、第
12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
タイミング図である。 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 (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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の空燃比センサによる空燃比フィードバック条件
    が満足されているか否かを判別する空燃比フィードバッ
    ク条件判別手段と、 該空燃比フィードバック条件が満たされているときに、
    前記第２の空燃比センサの出力に応じて空燃比フィード
    バック制御定数を演算する制御定数演算手段と、 該演算された空燃比フィードバック制御定数を許容幅以
    内に制限して記憶する記憶手段と、 該許容幅を、前記空燃比フィードバック条件が満足され
    ているときは、前記空燃比フィードバック条件が満足さ
    れていないときよりも大きくする制御定数許容幅可変手
    段と、 該許容幅が制限された空燃比フィードバック制御定数お
    よび前記第１の空燃比センサの出力に応じて空燃比補正
    量を演算する空燃比補正量演算手段と、 前記空燃比補正量に基づい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。
  2. 【請求項２】前記制御定数許容幅可変手段が、 前記空燃比フィードバック条件が満足されているとき
    は、該許容幅を第１の許容幅に設定する第１の許容幅設
    定手段と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されていないとき
    は、該許容幅を該第１の許容幅よりも狭い第２の許容幅
    に設定する第２の許容幅設定手段と、を具備する特許請
    求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  3. 【請求項３】前記制御定数許容幅可変手段が、 前記空燃比フィードバック条件が満足されているとき
    は、該許容幅を所定の許容幅に設定する許容幅設定手段
    と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されていないとき
    は、前記記憶された空燃比フィードバック制御定数をそ
    の中心値に対して所定比率だけ縮小する空燃比フィード
    バック制御定数縮小手段と、を具備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。
  4. 【請求項４】前記所定比率を運転状態に応じて可変とす
    る特許請求の範囲第３項に記載の内燃機関の空燃比制御
    装置。
  5. 【請求項５】前記制御定数許容幅可変手段が、 前記空燃比フィードバック条件が満足されているとき
    は、該許容幅を第１の許容幅に設定する第１の許容幅設
    定手段と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されておらずかつ
    暖機中であるときは、前記記憶された空燃比フィードバ
    ック制御定数をその中心値に対して所定比率だけ縮小す
    る空燃比フィードバック制御定数縮小手段と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されおらずかつ暖
    機中でないときは、該許容幅を該第１の許容幅よりも狭
    い第２の許容幅に設定する第２の許容幅設定手段と、を
    具備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。
  6. 【請求項６】前記制御定数許容幅可変手段が、 前記空燃比フィードバック条件が満足されているとき
    は、該許容幅を所定の許容幅に設定する許容幅設定手段
    と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されておらずかつ
    暖機中であるときは、前記記憶された空燃比フィードバ
    ック制御定数をその中心値に対して所定比率だけ縮小す
    る空燃比フィードバック制御定数縮小手段と、 前記空燃比フィードバック条件が満足されおらずかつ暖
    機中でないときは、前記記憶された空燃比フィードバッ
    ク制御定数を固定値にホールドするホールド手段と、を
    具備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。
  7. 【請求項７】前記空燃比フィードバック制御定数がスキ
    ップ制御定数であ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。
  8. 【請求項８】前記空燃比フィードバック制御定数が積分
    制御定数であ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。
  9. 【請求項９】前記空燃比フィードバック制御定数が遅延
    時間であ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。
  10. 【請求項１０】前記空燃比フィードバック制御定数が前
    記第１の空燃比センサ出力の比較電圧である特許請求の
    範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
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