JPH0849585A - 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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JPH0849585A
JPH0849585A JP7015309A JP1530995A JPH0849585A JP H0849585 A JPH0849585 A JP H0849585A JP 7015309 A JP7015309 A JP 7015309A JP 1530995 A JP1530995 A JP 1530995A JP H0849585 A JPH0849585 A JP H0849585A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 確実に空燃比を理論空燃比付近に収束させ、
有害成分の大気中への排出を未然に防止すること。 【構成】 下流側Ｏ2 センサの出力の反転方向を判別す
るとともに、反転方向に対して反対側にスキップ量にて
目標空燃比λTGをスキップ的に補正し、その補正された
目標空燃比λTGと上流側Ｏ2 センサにて検出された空燃
比λとの差に基づき、機関回転で３６０°ＣＡ毎に燃料
噴射量を算出するＣＰＵを具備しており、３６０°ＣＡ
毎の更新速度で目標空燃比が直ちに燃料噴射量に反映さ
れるため、空燃比の乱れに対して極めて良好な応答性で
燃料噴射量が制御される。また、触媒の吸着物質量に基
づき目標空燃比λTGに対する上下限ガードλTGL,λTGR
が下流側Ｏ2 センサ等の状態を学習したのちに設けられ
ており、触媒の下流側の空燃比は大きな乱れが抑制され
て確実に理論空燃比付近で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比制御
装置に関するもので、特に、触媒の上流側と下流側とに
排気ガスの空燃比を検出する各センサを設け、上流側の
センサの検出値に基づく空燃比フィードバック制御に加
えて、下流側のセンサの検出値に基づく空燃比フィード
バック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の空燃比制御装置に関連
する先行技術文献としては、特開昭６１−２３２３５０
号公報にて開示されたものが知られている。このもので
は、三元触媒（触媒コンバータ）よりも上流側の排気ガ
ス中の酸素（Ｏ2 ）濃度を検出するＯ2 センサの劣化時
の制御中心ずれのガードとしてガード手段が用いられて
いる。
【０００３】また、この種の内燃機関の空燃比制御装置
として、特開平２−２３８１４７号公報にて開示された
ものが知られている。このものには、図１９に示すよう
な、内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御時における
空燃比補正係数ＦＡＦ及び触媒の下流側のＯ2 センサの
出力電圧ＶＯＸ２のタイムチャートが示されている。触
媒の上流側と下流側とにそれぞれＯ2 センサを設けて、
上流側のＯ2 センサの出力電圧に基づき排気ガスの空燃
比がリッチ側とリーン側とのいずれに変動しているかを
判別し、予め設定された積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬにて空
燃比補正係数ＦＡＦを空燃比の変動方向の反対側に補正
し、また、検出された空燃比がリッチ側からリーン側ま
たはリーン側からリッチ側に理論空燃比を横切って反転
したときには、上記積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬより大きな
値として設定されたスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬにて空燃
比補正係数ＦＡＦを空燃比の変動方向の反対側にスキッ
プ的に補正し、実際の空燃比を理論空燃比に収束させる
ように構成されている。更に、下流側のＯ2 センサの出
力電圧ＶＯＸ２が予め設定されたリッチ側許容値ＶRLや
リーン側許容値ＶLLを越えて大きく変動したときには、
空燃比の補正を速やかに完了すべく、上記スキップ量Ｒ
ＳＲ，ＲＳＬを増加させて空燃比補正係数ＦＡＦを大き
く補正している。
【０００４】更に、上述の内燃機関の空燃比制御装置と
は別の特開平３−１８５２４４号公報に開示されたもの
が知られている。このものには、図２０に示すような、
内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御時における下流
側のＯ2 センサの出力電圧ＶＯＸ２及び目標空燃比Ａ／
Ｆのタイムチャートが示されている。触媒の上流側及び
下流側にそれぞれＯ2 センサを設け、触媒の下流側のＯ
2 センサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気ガスの空燃
比が理論空燃比を境界としたリッチ側とリーン側とのい
ずれに変動しているかを判別して、予め設定されたリッ
チ積分量λIRやリーン積分量λILにて目標空燃比を空燃
比の変動方向の反対側に一定速度で補正している。そし
て、この補正後の目標空燃比と、触媒の上流側のＯ2 セ
ンサにて検出された実際の空燃比との差に基づいて空燃
比補正係数ＦＡＦを所定の更新速度で算出し、実際の空
燃比を理論空燃比に収束させるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上流側のＯ
2 センサ劣化時の制御中心ずれのガードとして用いられ
ているガード手段によるサブＦ／Ｂ（フィードバック）
補正量のガードは上流側のＯ2 センサ劣化等の特別な事
情が発生しない限りガード値に当たるようなものではな
かった。
【０００６】また、図１９に示すように、上流側のＯ2
センサの出力電圧ＶＯＸ１に基づくスキップ量ＲＳＲ，
ＲＳＬを、下流側のＯ2 センサの出力電圧ＶＯＸ２に基
づいて増減しているため、下流側のＯ2 センサによる補
正量が実際に空燃比補正係数ＦＡＦに反映されるのは、
上流側のＯ2 センサにて検出された空燃比が理論空燃比
を横切り、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬが用いられるタイ
ミングに限定される。したがって、図１９の時刻ｔ1 で
下流側のＯ2 センサにて空燃比がリッチ側許容値ＶRLを
越えたことが検出されても、その検出値に基づいて増加
したスキップ量ＲＳＬにて実際に空燃比補正係数ＦＡＦ
が補正されるのは、かなり遅延した時刻ｔ2 となってし
まう。そして、この補正の遅れによって生じた過補正
で、空燃比がリッチ側とリーン側とを周期的に変動して
理論空燃比に収束せず、ＣＯやＨＣまたはＮＯx を交互
に排出してしまう場合があった。
【０００７】更に、図２０に示すように、下流側のＯ2
センサの出力電圧ＶＯＸ２による補正後の目標空燃比
と、上流側のＯ2 センサにて検出された出力電圧ＶＯＸ
１による実際の空燃比との差に基づいて空燃比補正係数
ＦＡＦを所定の更新速度で算出しているため、リッチ積
分量λIRやリーン積分量λILは直ちに空燃比補正係数Ｆ
ＡＦに反映される。しかしながら、本来、三元触媒を含
めて内燃機関は大きな遅れを有する系であることから、
下流側のＯ2 センサの出力電圧ＶＯＸ２に基づいて排気
ガスの空燃比の変動方向がリッチとリーンの間で反転し
た時点では、既に上流側の空燃比は理論空燃比からいず
れかの方向に大きく乱れており、前記したリッチ積分量
λIRやリーン積分量λILによる微妙な補正では、その後
に下流側に生じる空燃比λの乱れを抑制しきれない。し
たがって、前記した場合と同じく補正の遅れによって空
燃比が過補正されて理論空燃比に収束せず、ＣＯやＨＣ
またはＮＯx を交互に排出してしまうという不具合があ
った。
【０００８】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、触媒の下流側の空燃比に基
づく補正処理の遅れを回避し、常に確実に空燃比を理論
空燃比付近に収束させて、有害成分の大気中への排出を
未然に防止可能な内燃機関の空燃比制御装置の提供を課
題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる内燃機
関の空燃比制御装置は、図１にその概念を示すように、
内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設けられ、前記内
燃機関から排出された排気ガスの空燃比を検出する上流
側空燃比検出手段Ｇ１と、前記触媒の下流側に設けら
れ、前記触媒を通過した排気ガスの空燃比を検出する下
流側空燃比検出手段Ｇ２と、前記下流側空燃比検出手段
Ｇ２で検出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側と
リーン側との間で反転遷移したときの反転方向を判別す
る反転方向判別手段Ｇ３と、前記反転方向判別手段Ｇ３
で空燃比の反転方向が判別されたときの反転方向に対し
て反対側に予め設定されたスキップ量にて目標空燃比を
スキップ的に補正する目標空燃比設定手段Ｇ４と、前記
上流側空燃比検出手段Ｇ１で検出された空燃比と前記目
標空燃比設定手段Ｇ４で設定された目標空燃比との差に
基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量を算出す
る噴射量演算手段Ｇ６と、前記上流側空燃比検出手段Ｇ
１、前記下流側空燃比検出手段Ｇ２、前記触媒または前
記内燃機関のばらつきのうち１つ以上の状態を学習する
学習手段Ｇ７と、前記学習手段Ｇ７による学習が終了し
たのち、前記目標空燃比設定手段Ｇ４で補正された目標
空燃比に対する上下限ガードを設ける目標空燃比ガード
設定手段Ｇ５とを具備するものである。
【００１０】請求項２にかかる内燃機関の空燃比制御装
置は、請求項１の具備する手段に加えて、更に、前記触
媒の劣化状態を検出し、その結果に基づき前記上下限ガ
ードのガード幅を増減する触媒劣化検出手段を具備する
ものである。
【００１１】請求項３にかかる内燃機関の空燃比制御装
置の前記目標空燃比設定手段は、請求項１または請求項
２の具備する手段に加えて、前記目標空燃比が前記上下
限ガードのいずれか一方に達したのち所定時間以内に戻
らなければ前記目標空燃比を前記学習値に強制的に戻す
ものである。
【００１２】請求項４にかかる内燃機関の空燃比制御装
置は、請求項３の具備する手段に加えて、前記所定時間
を、前記触媒が劣化しているほど短くなるように設定す
るものである。
【００１３】請求項５にかかる内燃機関の空燃比制御装
置は、請求項１の具備する手段に加えて、更に、前記学
習手段による学習終了ののち、前記下流側空燃比検出手
段からの値が所定時間以内に所定値まで戻らなければ再
び学習を行う再学習設定手段を具備するものである。
【００１４】請求項６にかかる内燃機関の空燃比制御装
置は、内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設けられ、
前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比を検出す
る上流側空燃比検出手段と、前記触媒の下流側に設けら
れ、前記触媒を通過した排気ガスの空燃比を検出する下
流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出手段で検
出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側とリーン側
との間で反転遷移したときの反転方向を判別する反転方
向判別手段と、前記反転方向判別手段で空燃比の反転方
向が判別されたときの反転方向に対して反対側に予め設
定されたスキップ量にて目標空燃比をスキップ的に補正
する目標空燃比設定手段と、前記上流側空燃比検出手段
で検出された空燃比と前記目標空燃比設定手段で設定さ
れた目標空燃比との差に基づき、所定の更新速度で燃料
噴射弁の噴射量を算出する噴射量演算手段と、前記上流
側空燃比検出手段、前記下流側空燃比検出手段、前記触
媒または前記内燃機関のばらつきのうち１つ以上の状態
を学習する学習手段と、前記目標空燃比に対する上下限
ガードを予め設けると共に、前記学習手段による学習が
終了したのちに前記上下限ガードのガード幅を狭くする
目標空燃比ガード設定手段とを具備するものである。
【００１５】請求項７にかかる内燃機関の空燃比制御装
置は、請求項６の前記目標空燃比ガード設定手段におけ
る前記上下限ガードを狭くしたときの前記ガード幅を、
前記目標空燃比に対して０．２〜１．０％の間に設定す
るものである。
【００１６】
【作用】請求項１の内燃機関の空燃比制御装置において
は、下流側空燃比検出手段で検出された触媒の下流側の
空燃比が理論空燃比を経て反転遷移すると、反転方向判
別手段でその反転方向が判別され、目標空燃比設定手段
で反転方向と反対側にスキップ量にて目標空燃比が補正
され、目標空燃比設定手段で補正された目標空燃比と上
流側空燃比検出手段で検出された空燃比との差に基づい
て噴射量演算手段で所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射
量が算出される。このように噴射量演算手段が所定の更
新速度で噴射量を算出しているため、目標空燃比設定手
段で設定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、
空燃比の乱れに対して良好な応答性で噴射量が制御され
る。また、下流側空燃比検出手段で検出された空燃比が
反転したときには、スキップ量にて目標空燃比がスキッ
プ的に補正されるため、そののちの触媒の下流側の空燃
比の大きな乱れが確実に制御される。更に、学習手段で
上流側空燃比検出手段、下流側空燃比検出手段、触媒ま
たは内燃機関のばらつきのうち１つ以上の状態が学習さ
れ、この学習手段による学習が終了されたのちに目標空
燃比ガード設定手段による上下限ガードが設定されるた
め、理論空燃比の上下近傍に設定でき、空燃比が理論空
燃比から大きく外れて遷移することが防止できる。
【００１７】請求項２の内燃機関の空燃比制御装置は、
請求項１の作用に加えて、更に、触媒劣化検出手段を具
備しており、触媒の劣化状態が検出され、その結果に基
づき上下限ガードのガード幅が増減される。即ち、触媒
が新しいほどパージ能力が大きいためガード幅が広くさ
れる。
【００１８】請求項３の内燃機関の空燃比制御装置は、
請求項１または請求項２の作用に加えて、目標空燃比設
定手段で、目標空燃比が上下限ガードのいずれか一方に
達したのち所定時間以内に戻らなければその目標空燃比
が学習値に強制的に戻されるため、理論空燃比から外れ
るような過補正が防止される。
【００１９】請求項４の内燃機関の空燃比制御装置は、
請求項３の作用に加えて、所定時間が触媒の劣化程度に
より短く設定されるため、触媒の新旧に対応する所定時
間で速やかに目標空燃比が理論空燃比に戻される。
【００２０】請求項５の内燃機関の空燃比制御装置は、
請求項１の作用に加えて、更に、再学習設定手段を具備
しており、下流側空燃比検出手段からの値が所定時間以
内に所定値まで戻ってこないときには学習が再び行われ
るため、学習値の信頼性が増して正確な制御が可能とな
る。
【００２１】請求項６の内燃機関の空燃比制御装置にお
いては、下流側空燃比検出手段で検出された触媒の下流
側の空燃比が理論空燃比を経て反転遷移すると、反転方
向判別手段でその反転方向が判別され、目標空燃比設定
手段で反転方向と反対側にスキップ量にて目標空燃比が
補正され、目標空燃比設定手段で補正された目標空燃比
と上流側空燃比検出手段で検出された空燃比との差に基
づいて噴射量演算手段で所定の更新速度で燃料噴射弁の
噴射量が算出される。このように噴射量演算手段が所定
の更新速度で噴射量を算出しているため、目標空燃比設
定手段で設定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映さ
れ、空燃比の乱れに対して良好な応答性で噴射量が制御
される。また、下流側空燃比検出手段で検出された空燃
比が反転したときには、スキップ量にて目標空燃比がス
キップ的に補正されるため、そののちの触媒の下流側の
空燃比の大きな乱れが確実に制御される。更に、学習手
段で上流側空燃比検出手段、下流側空燃比検出手段、触
媒または内燃機関のばらつきのうち１つ以上の状態が学
習され、この学習手段による学習が終了されたのちに目
標空燃比ガード設定手段で予め設けられている上下限ガ
ードのガード幅が狭くされる。即ち、上下限ガードのガ
ード幅は、目標空燃比がある程度収束されたのちに狭く
されることで理論空燃比の上下近傍に適切なタイミング
及び幅で設定でき、空燃比が理論空燃比から大きく外れ
て遷移することが防止される。
【００２２】請求項７の内燃機関の空燃比制御装置は、
請求項６の作用に加えて、目標空燃比ガード設定手段に
おける上下限ガードを狭くしたときのガード幅が、目標
空燃比に対して０．２〜１．０％の間に設定される。こ
のように、上流側空燃比検出手段、下流側空燃比検出手
段、触媒または内燃機関のばらつきの１つ以上の状態に
対して目標空燃比に対する上下限ガードの制御範囲が適
切に狭くされることで目標空燃比が理論空燃比から外れ
るような過補正が防止される。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。
【００２４】〈第１実施例〉図２は本発明の第１実施例
にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関と
その周辺機器の概略構成図である。
【００２５】図２において、内燃機関１は４気筒４サイ
クルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上流
側からエアクリーナ２、吸気管３、スロットルバルブ
４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過
して、インテークマニホルド６内で各燃料噴射弁７から
噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として
各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気筒に
設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給され
る高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給され、
各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。そして、
燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排
気管１２を通過し、排気管１２内に設けられた三元触媒
１３にて有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯx 等）が浄化され
て大気に排出される。
【００２６】吸気管３には吸気温センサ２１と吸気圧セ
ンサ２２とが設けられ、吸気温センサ２１は吸入空気の
温度Ｔamを、吸気圧センサ２２はスロットルバルブ４の
下流側の吸気圧Ｐm をそれぞれ検出する。スロットルバ
ルブ４にはスロットル開度ＴＨを検出するスロットルセ
ンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロ
ットル開度ＴＨに応じたアナログ信号と共に、スロット
ルバルブ４がほぼ全閉であることを検出する図示しない
アイドルスイッチからのオン・オフ信号を出力する。ま
た、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４
が設けられ、この水温センサ２４は内燃機関１内の冷却
水温Ｔhwを検出する。ディストリビュータ１０には内燃
機関１の機関回転数Ｎe を検出する回転数センサ２５が
設けられ、この回転数センサ２５は内燃機関１の２回
転、即ち、７２０°ＣＡ（クランクアングル）毎にパル
ス信号を２４回出力する。更に、排気管１２の三元触媒
１３の上流側には、内燃機関１から排出される排気ガス
の空燃比λに応じたリニアな空燃比信号ＶＯＸ１を出力
する上流側Ｏ2 センサ２６が設けられ、三元触媒１３の
下流側には、排気ガスの空燃比λが理論空燃比λ＝１に
対してリッチかリーンかに応じた電圧ＶＯＸ２を出力す
る下流側Ｏ2 センサ２７が設けられている。
【００２７】内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ
（Electronic Control Unit:電子制御装置）３１は、Ｃ
ＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡ
Ｍ３５等を中心に論理演算回路として構成され、各セン
サの検出信号を入力する入力ポート３６及び各アクチュ
エータに制御信号を出力する出力ポート３７等に対しバ
ス３８を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３１は
入力ポート３６を介して各センサから吸気温Ｔam、吸気
圧Ｐm 、スロットル開度ＴＨ、冷却水温Ｔhw、機関回転
数Ｎe 、空燃比信号ＶＯＸ１、出力電圧ＶＯＸ２等を入
力し、それらの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火
時期Ｉg を算出して、出力ポート３７を介して燃料噴射
弁７及び点火回路９にそれぞれ制御信号を出力する。
【００２８】以下、これら制御のうちの燃料噴射量ＴＡ
Ｕに関わる空燃比制御について説明する。
【００２９】ＥＣＵ３１は空燃比制御を実行するために
次の手法で設計されている。なお、以下の設計手法は特
開昭６４−１１０８５３号公報に開示されている。
【００３０】制御対象のモデリング 本実施例では内燃機関１の空燃比λを制御するシステム
のモデルに、むだ時間Ｐ＝３を持つ次数１の自己回帰移
動平均モデルを用い、更に外乱ｄを考慮して近似してい
る。
【００３１】まず、自己回帰移動平均モデルを用いた空
燃比λを制御するシステムのモデルは、
【００３２】
【数１】
【００３３】で近似できる。ここで、λは空燃比、ＦＡ
Ｆは空燃比補正係数、ａ，ｂは定数、ｋは最初のサンプ
リング開始からの制御回数を示す変数である。更に、外
乱ｄを考慮すると制御システムのモデルは、
【００３４】
【数２】
【００３５】と近似できる。
【００３６】このようにして近似されたモデルに対し、
ステップ応答を用いて回転同期（３６０°ＣＡ）サンプ
リングで離散化して定数ａ，ｂを定めること、即ち、空
燃比λを制御する系の伝達関数Ｇを求めることは容易で
ある。
【００３７】状態変数量Ｘの表示方法 上式（２）を状態変数量Ｘ（ｋ）＝〔Ｘ1(ｋ) 、Ｘ2
(ｋ) 、Ｘ3(ｋ) 、Ｘ4(ｋ) 〕T を用いて書き直すと、
【００３８】
【数３】
【００３９】を得る。
【００４０】
【数４】
【００４１】となる。
【００４２】レギュレータの設計 次にレギュレータを設計すると、最適フィードバックゲ
インＫ＝〔Ｋ1 、Ｋ2、Ｋ3 、Ｋ4 〕と状態変数量ＸT
（ｋ）＝〔λ（ｋ）、ＦＡＦ（ｋ−３）、ＦＡＦ（ｋ−
２）、ＦＡＦ（ｋ−１）〕とを用いて
【００４３】
【数５】
【００４４】となる。更に、誤差を吸収させるための積
分項Ｚ1(ｋ) を加え、
【００４５】
【数６】
【００４６】として、空燃比λ、補正係数ＦＡＦを求め
ることができる。
【００４７】なお、積分項Ｚ1(ｋ) は目標空燃比λTGと
実際の空燃比λ（ｋ）との偏差と積分定数Ｋａとから決
まる値であって、次式により求められる。
【００４８】
【数７】
【００４９】図３は、前述のようにモデルを設計した空
燃比λを制御するシステムのブロック図である。
【００５０】図３において、空燃比補正係数ＦＡＦ
（ｋ）をＦＡＦ（ｋ−１）から導くためにＺ-1変換を用
いて表示したが、これは過去の空燃比補正係数ＦＡＦ
（ｋ−１）をＲＡＭ３４に記憶しておき、次の制御タイ
ミングで読出して用いている。また、図３において一点
鎖線でかこまれたブロックＰ１が空燃比λ（ｋ）を目標
空燃比λTGにフィードバック制御している状態において
状態変数量Ｘ（ｋ）を定める部分、ブロックＰ２が積分
項Ｚ1(ｋ) を求める部分（累積部）及びブロックＰ３が
ブロックＰ１で定められた状態変数量Ｘ（ｋ）とブロッ
クＰ２で求められた積分項Ｚ1(ｋ) とから今回の空燃比
補正係数ＦＡＦ（ｋ）を演算する部分である。
【００５１】最適フィードバックゲインＫ及び積分定
数Ｋａの決定 最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａは、例え
ば、次式で示される評価関数Ｊを最小とすることで設定
できる。
【００５２】
【数８】
【００５３】ここで、評価関数Ｊとは空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ（ｋ）の動きを制約しつつ、空燃比λ（ｋ）と目標
空燃比λTGとの偏差を最小にしようと意図したものであ
り、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｋ）に対する制約の重み付
けは、重みのパラメータＱ，Ｒの値によって変更するこ
とができる。したがって、重みパラメータＱ，Ｒの値を
種々換えて最適な制御特性が得られるまでシュミレーシ
ョンを繰り返し、最適フィードバックゲインＫ及び積分
定数Ｋａを定めればよい。
【００５４】更に、最適フィードバックゲインＫ及び積
分定数Ｋａはモデル定数ａ，ｂに依存している。よっ
て、実際の空燃比λを制御する系の変動（パラメータ変
動）に対するシステムの安定性（ロバスト性）を保証す
るためには、モデル定数ａ，ｂの変動分を見込んで最適
フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを設計する必
要がある。よって、シュミレーションはモデル定数ａ，
ｂの現実に生じ得る変動を加味して行い、安定性を満足
する最適フィードバックゲインＫ及び積分定数Ｋａを定
める。
【００５５】上述したように、制御対象のモデリン
グ、状態変数量の表示方法、レギュレータの設計、
最適フィードバックゲイン及び積分定数の決定につい
て説明したが、これらは予め決定されており、ＥＣＵ３
１ではその結果、即ち、上式（６），（７）のみを用い
て制御を行う。
【００５６】次に、上記のように構成された本実施例の
内燃機関の空燃比制御装置の動作を説明する。
【００５７】〈燃料噴射量ＴＡＵ算出ルーチン：図４参
照〉図４は本発明の第１実施例にかかる内燃機関の空燃
比制御装置で使用されているＣＰＵ３２の燃料噴射量算
出ルーチンを示すフローチャートである。なお、この燃
料噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３
６０°ＣＡ毎に実行される。
【００５８】まず、ステップＳ１０１で、吸気圧Ｐm 、
機関回転数Ｎe 等に基づいて基本燃料噴射量ＴP が算出
される。次にステップＳ１０２に移行して、空燃比λの
フィードバック条件が成立しているかが判定される。こ
こで、周知のようにフィードバック条件とは、冷却水温
Ｔhwが所定値以上で、且つ高回転・高負荷状態でないと
きに成立する。ステップＳ１０２で空燃比λのフィード
バック条件が成立するときには、ステップＳ１０３に移
行し、目標空燃比λTGが設定される（詳細は後述）。次
にステップＳ１０４に移行して、空燃比λを目標空燃比
λTGとすべく空燃比補正係数ＦＡＦが設定されたのち、
ステップＳ１０５に移行する。即ち、ステップＳ１０４
では目標空燃比λTGと上流側Ｏ2 センサ２６で検出され
た空燃比λ(K) に応じて、上式（６），（７）により空
燃比補正係数ＦＡＦが算出される。一方、ステップＳ１
０２で、空燃比λのフィードバック条件が成立しないと
きには、ステップＳ１０６に移行し、空燃比補正係数Ｆ
ＡＦが１．０に設定され、ステップＳ１０５に移行す
る。ステップＳ１０５では、次式のように、基本燃料噴
射量ＴP 、空燃比補正係数ＦＡＦ及び他の補正係数ＦＡ
ＬＬから燃料噴射量ＴＡＵが設定される。
【００５９】ＴＡＵ＝ＴP ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ このようにして設定された燃料噴射量ＴＡＵに基づく制
御信号が燃料噴射弁７に出力されて開弁時間、つまり実
際の燃料噴射量が制御され、その結果、混合気が目標空
燃比λTGに調整される。
【００６０】〈反転スキップ制御ルーチン：図５参照〉
次に、定常運転時に実行される反転スキップ制御処理を
説明する。
【００６１】図５は本発明の第１実施例にかかる内燃機
関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵ３２の反転
スキップ制御ルーチンを示すフローチャート、図６は本
発明の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置の
反転スキップ制御時における三元触媒の下流側に設けら
れた下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２及び目標
空燃比λTGを示すタイムチャートである。
【００６２】ステップＳ２０１で、下流側Ｏ2 センサ２
７の出力電圧ＶＯＸ２が理論空燃比λ＝１のときの値で
ある０．４５Ｖより高いか低いか（リッチかリーンか）
が判定される。ステップＳ２０１の判定がリーン側のと
きには、ステップＳ２０２に移行し、出力電圧ＶＯＸ２
が前回もリーン側であったかが判定される。ステップＳ
２０２で前回もリーン側であったとき、つまり空燃比λ
がリーン側に維持されているときには、ステップＳ２０
３に移行し、目標空燃比λTG←λTG−λIRとしてリッチ
側に補正される。ここで、λIRはリッチ積分量である。
一方、ステップＳ２０２の判定で前回はリッチ側であっ
たとき、つまり、空燃比λがリッチ側からリーン側に反
転したときには、ステップＳ２０４に移行し、目標空燃
比λTG←λTG−λIR−λSKR としてリッチ側に補正され
る。ここで、λSKR はリッチスキップ量であり、このリ
ッチスキップ量λSKR はリッチ積分量λIRに比較して十
分に大きな値のため、図６に示すように、目標空燃比λ
TGはリーン側からリッチ側にスキップ的に激減する。次
にステップＳ２０５に移行して、スキップ数カウンタＣ
ＳＫＩＰが「＋１」インクリメントされる。
【００６３】そして、ステップＳ２０３またはステップ
Ｓ２０５の処理ののち、ステップＳ２０６に移行し、後
述の学習ルーチンによる学習が終了しているかが判定さ
れる。ステップＳ２０６の判定が成立するときには、ス
テップＳ２０７に移行し、目標空燃比λTGがλTGC ＋λ
TGW ／２を越えているかが判定される。ここで、λTGC
は後述の目標空燃比中心値であり、λTGW は後述のガー
ド幅である。ステップＳ２０７の不等号が成立するとき
には、ステップＳ２０８に移行し、目標空燃比λTGがλ
TGC ＋λTGW ／２のガード値とされる。そして、ステッ
プＳ２０６またはステップＳ２０７の判定が成立しない
とき、ステップＳ２１６に移行し、空燃比λの極性とし
てリーンがＲＡＭ３４に格納され、本ルーチンを終了す
る。このリッチ積分量λIRはごく小さな値として設定さ
れているため、図６に示すように、目標空燃比λTGはリ
ッチ側で漸減する。
【００６４】一方、ステップＳ２０１の判定がリッチ側
のときには、ステップＳ２０９に移行し、出力電圧ＶＯ
Ｘ２が前回もリッチ側であったかが判定される。ステッ
プＳ２０９で前回もリッチ側であったとき、つまり空燃
比λがリッチ側に維持されているときには、ステップＳ
２１０に移行し、目標空燃比λTG←λTG＋λILとしてリ
ーン側に補正される。ここで、λILはリーン積分量であ
る。一方、ステップＳ２０９の判定で前回はリーン側で
あったとき、つまり、空燃比λがリーン側からリッチ側
に反転したときには、ステップＳ２１１に移行し、目標
空燃比λTG←λTG＋λIL＋λSKL としてリーン側に補正
される。ここで、λSKL はリーンスキップ量であり、こ
のリーンスキップ量λSKL はリーン積分量λILに比較し
て十分に大きな値のため、図６に示すように、目標空燃
比λTGはリッチ側からリーン側にスキップ的に激減す
る。次にステップＳ２１２に移行して、スキップ数カウ
ンタＣＳＫＩＰが「＋１」インクリメントされる。
【００６５】そして、ステップＳ２１０またはステップ
Ｓ２１２の処理ののち、ステップＳ２１３に移行し、学
習が終了しているかが判定される。ステップＳ２１３の
判定が成立するときには、ステップＳ２１４に移行し、
目標空燃比λTGがλTGC −λTGW ／２未満であるかが判
定される。ステップＳ２１４の不等号が成立するときに
は、ステップＳ２１５に移行し、目標空燃比λTGがλTG
C −λTGW ／２のガード値とされる。そして、ステップ
Ｓ２１３またはステップＳ２１４の判定が成立しないと
き、ステップＳ２１６に移行し、空燃比λの極性として
リッチがＲＡＭ３４に格納され、本ルーチンを終了す
る。
【００６６】このように、下流側Ｏ2 センサ２７の出力
電圧ＶＯＸ２に基づいて、三元触媒１３を通過した排気
ガスの空燃比λがリーン側またはリッチ側に継続して変
動しているときには、ステップＳ２０３またはステップ
Ｓ２１０で目標空燃比λTGがリッチ積分量λIRやリーン
積分量λILにて空燃比λの変動方向の反対側に漸次増大
される。また、空燃比λがリーン側とリッチ側との間で
反転したときには、ステップＳ２０４またはステップＳ
２１１で目標空燃比λTGがリッチスキップ量λSKR やリ
ーンスキップ量λSKL にて理論空燃比λ＝１を横切って
スキップ的に大きく補正される。このように、スキップ
的に大きく補正されたときには、ステップＳ２０５また
はステップＳ２１２でスキップ数カウンタがインクリメ
ントされる。
【００６７】上述したように、空燃比が大きく乱れない
ときには、触媒による遅れを回避し、触媒通過後の空燃
比を良好に制御可能である。しかし、一旦、空燃比が大
きく乱れて触媒に吸着物質が溜まった場合には、その吸
着物質により遅れが大きくなり過補正を招く恐れがあ
る。そこで、触媒の吸着物質による制御遅れの過補正を
防止するために目標空燃比にガードを設置する。目標空
燃比自体は、センサや内燃機関の気筒間のバラツキ等に
より変動するものである。しかし、運転条件等による変
動は少なく、良好な制御を達成するためには狭い範囲の
変動で十分対応可能である。従来技術におけるガードは
単に、劣化やバラツキのためであり、触媒系における過
補正を防ぐ目的ではなかった。そこで、このバラツキ劣
化の学習を終了した時点で改めて過補正を防ぐためのガ
ードを設置することとする。また、特開昭６１−２３７
８５２号公報及び特開昭６１−２６５３３６号公報では
過渡状態でＦ／Ｂを停止し、過補正を防止しようとして
いるがＦ／Ｂ復帰時の触媒状態は吸着物質で満たされて
おり過補正は免れなかったのである。
【００６８】図５のフローチャートでは、目標空燃比λ
TGの算出を終了したのちの、ステップＳ２０６またはス
テップＳ２１３で、学習を終了したかが判定され、終了
していなければ、ステップＳ２１６でリッチ／リーン記
憶される。学習が終了していると、ステップＳ２０７ま
たはステップＳ２１４で、ガード内であるかが判定さ
れ、ガード内であるとステップＳ２１６に移行し、リッ
チ／リーン記憶される。このようにして、触媒の吸着物
質量（Ｏ2 ストレージ量）によらず過補正することが防
止される。ここで、ガード値はバラツキ等によるガード
に比較して十分小さな値として設定される。
【００６９】〈学習ルーチン：図７参照〉図７は本発明
の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用
されているＣＰＵ３２の学習ルーチンを示すフローチャ
ートである。
【００７０】ステップＳ３０１で、下流側Ｏ2 センサ２
７の出力電圧ＶＯＸ２が予め設定されたリッチ側許容値
ＶRLとリーン側許容値ＶLL（ＶRL＞λ＝１＞ＶLL）の範
囲内に収束しているかが判定される。出力電圧ＶＯＸ２
が収束しているときには、三元触媒１３の下流側の空燃
比λが安定しているとして、ステップＳ３０２に移行
し、スキップ時間カウンタＣＣＥＮが「＋１」インクリ
メントされる。次にステップＳ３０３に移行して、スキ
ップ時間カウンタＣＣＥＮが１０sec に達したかが判定
され、スキップ時間カウンタＣＣＥＮが１０sec 未満で
あるときには、ステップＳ３０４に移行し、スキップ数
カウンタＣＳＫＩＰが１０以上であるかが判定される。
ステップＳ３０４で、スキップ数カウンタＣＳＫＩＰが
１０以上となる以前に、ステップＳ３０３でスキップ時
間カウンタＣＣＥＮが１０sec に達したときには、この
ルーチンを一旦終了する。このように単位時間当たりの
スキップ数が少ないときには、下流側の空燃比λがリッ
チとリーンの間で頻繁に反転せず、理論空燃比λ＝１付
近に収束していないと見なすことができる。つまり、こ
のときの目標空燃比λTGは三元触媒１３を中立状態に保
持できる値ではないとして、学習処理は実行されない。
【００７１】一方、ステップＳ３０３でスキップ時間カ
ウンタＣＣＥＮが１０sec に達する以前に、ステップＳ
３０４でスキップ数カウンタＣＳＫＩＰが１０以上とな
ったときには、ステップＳ３０５に移行する。このよう
に単位時間当たりのスキップ数が多いときには、下流側
の空燃比λがリッチとリーンの間で頻繁に反転し、理論
空燃比λ＝１付近に収束していると見なすことができ
る。つまり、このときの目標空燃比λTGは三元触媒１３
を中立状態に保持できる値であるとして、ステップＳ３
０５でスキップ直前の目標空燃比とスキップ直後の目標
空燃比とを加算して２で割った目標空燃比中心値λTGC
を算出する学習処理が実行される。次にステップＳ３０
６に移行して、スキップ時間カウンタＣＣＥＮ及びスキ
ップ数カウンタＣＳＫＩＰがそれぞれ「０」にクリアさ
れ、本ルーチンを終了する。
【００７２】このようにして、図６のタイムチャートに
示すように、最初に、通常の下流側Ｏ2 センサ２７の出
力電圧ＶＯＸ２に基づくサブＦ／Ｂを行い、目標空燃比
λTGの学習が行われ、学習終了した時点でスキップの中
心値が目標空燃比中心値λTGC として記憶され、所定の
ガード幅λTGW が図８に示す機関回転数Ｎe −吸気圧Ｐ
m マップから求められる。この幅の半分の値を目標空燃
比中心値λTGC に加算したものがリーン側のガード値λ
TGL （上限ガード）、減算したものがリッチ側のガード
値λTGR （下限ガード）として設定される。これらガー
ド値λTGR ，λTGL 設定後、空燃比Ａ／Ｆの大きな外乱
（空燃比乱れ）に対して、目標空燃比λTGに対するガー
ドなしの場合には、図６に破線で示すように、過補正に
よりその後の触媒後空燃比を示す下流側Ｏ2 センサの出
力電圧ＶＯＸ２の乱れが大きくＦ／Ｂ周期も長くなって
しまっている。
【００７３】そして、このようにして設定された目標空
燃比λTGは、前述の図４に示す燃料噴射量算出ルーチン
のステップＳ１０４で空燃比補正係数ＦＡＦの算出に用
いられ、更に、その空燃比補正係数ＦＡＦからステップ
Ｓ１０５で燃料噴射量ＴＡＵが算出されて実際の燃料噴
射量が制御される。前記したように、燃料噴射量算出ル
ーチンは内燃機関１の回転に同期して３６０°ＣＡ毎に
実行されていることから、空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃
料噴射量ＴＡＵも３６０°ＣＡ毎に更新され、反転スキ
ップ制御ルーチンで設定された目標空燃比λTGは直ちに
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され
る。したがって、下流側Ｏ2 センサ２７にて検出された
空燃比λの乱れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射
量ＴＡＵが制御される。
【００７４】このように、本実施例の内燃機関の空燃比
制御装置は、内燃機関１の排気管１２からなる排気経路
の三元触媒１３の上流側に設けられ、内燃機関１から排
出された排気ガスの空燃比を検出する上流側Ｏ2 センサ
２６にて達成される上流側空燃比検出手段と、三元触媒
１３の下流側に設けられ、三元触媒１３を通過した排気
ガスの空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７にて達成
される下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出
手段で検出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側と
リーン側との間で反転遷移したときの反転方向を判別す
るＥＣＵ３１にて達成される反転方向判別手段と、前記
反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別されたとき
の反転方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量
にて目標空燃比λTGをスキップ的に補正するＥＣＵ３１
にて達成される目標空燃比設定手段と、前記上流側空燃
比検出手段で検出された空燃比λと前記目標空燃比設定
手段で設定された目標空燃比λTGとの差に基づき、所定
の更新速度で燃料噴射弁７の噴射量を算出するＥＣＵ３
１にて達成される噴射量演算手段と、前記上流側空燃比
検出手段、前記下流側空燃比検出手段、三元触媒１３ま
たは内燃機関１のばらつきのうち１つ以上の状態を学習
するＥＣＵ３１にて達成される学習手段と、前記学習手
段による学習が終了したのち、前記目標空燃比設定手段
で補正された目標空燃比λTGに対する上下限ガードλTG
R,λTGL を設けるＥＣＵ３１にて達成される目標空燃比
ガード設定手段とを具備するものであり、これを請求項
１の実施例とすることができる。
【００７５】したがって、３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵが算出さ
れ、リッチスキップ量λSKR 及びリーンスキップ量λSK
L にて補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係
数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの
乱れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを
制御することができる。また、下流側Ｏ2 センサ２７に
て検出された空燃比λが理論空燃比λ＝１を横切って反
転したときには、リッチスキップ量λSKR やリーンスキ
ップ量λSKL にて目標空燃比λTGがスキップ的に補正さ
れるため、その後における三元触媒１３下流側の空燃比
λの大きな乱れを確実に抑制することができる。更に、
上流側Ｏ2 センサ２６、下流側Ｏ2 センサ２７、三元触
媒１３または内燃機関１のばらつきの状態が学習され、
この学習が終了されたのちに目標空燃比λTGに対する上
下限ガードλTGR,λTGL が設けられるため、ガード幅を
狭くすることができ、理論空燃比の近傍で制御すること
が可能となる。
【００７６】故に、三元触媒１３を通過した排気ガスの
空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯ
Ｘ２に基づく補正処理の遅れが回避され、常に確実に空
燃比を理論空燃比λ＝１付近に収束させることができ、
有害成分の大気中への排出を未然に防止できる。
【００７７】〈第２実施例〉本発明の第２実施例にかか
る内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周
辺機器については、上述の第１実施例の概略構成図を示
す図２と同様でありその詳細な説明を省略する。なお、
本実施例は請求項２の実施例に対応し、図９は請求項２
のクレーム対応図を示す。
【００７８】ここでは、第１実施例との相違点のみにつ
いて述べる。
【００７９】第２実施例において、請求項１の実施例に
対応する第１実施例との相違は、図９に示すように、触
媒劣化検出手段Ｇ８を設けて、この触媒劣化検出結果に
基づきガード幅λTGW を変えることである。図１０は触
媒劣化度合とガード幅λTGWとの対応図を示している。
【００８０】〈三元触媒の劣化検出ルーチン〉次に、三
元触媒１３の劣化状態を検出する劣化検出ルーチンを説
明する。
【００８１】図１１は本発明の第２実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵ３２の三
元触媒１３の劣化検出ルーチンを示すフローチャート、
図１２は本発明の第２実施例にかかる内燃機関の空燃比
制御装置において、劣化検出補正量より三元触媒の劣化
状態を判定するためのマップである。
【００８２】まず、図示しないルーチンで、車両の走行
距離が２０００ｋｍ毎のタイミングに達しており、劣化
検出実行フラグＸＣＡＳが「１」にセットされ、三元触
媒１３の劣化検出を実行するに適する待機時間をカウン
トする待機時間カウンタＣＯＸ２が所定値に達してお
り、図示しない振幅・周期増大制御ルーチンでディザ振
幅λDZA 及びディザ周期ＴDZA が増大補正され、振幅・
周期増大完了フラグＸＣＡＴが「１」にセットされてい
るものとして説明する。
【００８３】まず、ステップＳ４０１で、振幅・周期増
大完了フラグフラグＸＣＡＴが「１」にセットされてい
るかが判定される。ステップＳ４０１の等号が成立しな
いときには、本ルーチンを終了する。
【００８４】ステップＳ４０１の等号が成立するときに
は、ステップＳ４０２に移行し、継続時間カウンタＣＣ
ＡＴが予め設定された継続時間ε以上であるかが判定さ
れる。ステップＳ４０２の不等号が成立しないときに
は、ステップＳ４０３に移行し、継続時間カウンタＣＣ
ＡＴが「＋１」インクリメントされたのち、ステップＳ
４０４に移行する。ステップＳ４０４では、下流側Ｏ2
センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がサンプリングされ、そ
の最大値ＶＯＸ２max と最小値ＶＯＸ２min が適宜更新
され、本ルーチンを終了する。
【００８５】一方、ステップＳ４０２の不等号が成立す
るときには、ステップＳ４０５に移行し、最大値ＶＯＸ
２max から最小値ＶＯＸ２min が減算された偏差ΔＶＯ
Ｘ２が算出される。つまり、この偏差ΔＶＯＸ２は、継
続時間εの間における三元触媒１３の下流側の空燃比λ
の変動状態を表している。次にステップＳ４０６に移行
して、偏差ΔＶＯＸ２が変動判定値χ以上かが判定され
る。ステップＳ４０６の不等号が成立しないときには、
空燃比λの変動により未だ三元触媒１３が飽和状態に達
していないとみなしてステップＳ４０７に移行し、劣化
検出補正量βに所定値Δβが加算されると共に、劣化検
出補正量γに所定値Δγが加算される。
【００８６】このように、継続時間εが経過する毎に空
燃比λの変動状態が順次大きくされ、それに伴い三元触
媒１３への有害成分の吸着量も増大し、ステップＳ４０
６の不等号が成立すると、ステップＳ４０８に移行し、
図１２に示すようなマップに従ってその時点の劣化検出
補正量β，γより三元触媒１３の劣化状態が判定されＲ
ＡＭ３４に記憶される。即ち、劣化検出補正量β，γが
小さい時点で三元触媒１３が早期に飽和するほど、その
劣化状態が大であることを意味するため、図１２に示す
ように、飽和時の劣化検出補正量β，γが小さいほど劣
化状態が大であると判定される。ここで、本実施例では
劣化状態をパーセンテージとして数量的に決定してお
り、劣化状態が大であるほど大きな値に定めている。次
にステップＳ４０９に移行して、劣化検出補正量β，γ
が初期値に戻されると共に、三元触媒１３の劣化検出を
実行するに適する待機時間をカウントする待機時間カウ
ンタＣＯＸ２、振幅・周期増大完了フラグフラグＸＣＡ
Ｔ及び劣化検出実行フラグＸＣＡＳがそれぞれ「０」に
クリアされる。そして、ステップＳ４０７及びステップ
Ｓ４０９の処理ののち、ステップＳ４１０に移行し、継
続時間カウンタＣＣＡＴが「０」にクリアされ、本ルー
チンを終了する。このようにして、三元触媒１３の劣化
状態が判定され、図１０に示すように、その触媒劣化度
合に基づきガード幅λTGW が求められ変更される。
【００８７】このように、本実施例の内燃機関の空燃比
制御装置は、内燃機関１の排気管１２からなる排気経路
の三元触媒１３の上流側に設けられ、内燃機関１から排
出された排気ガスの空燃比を検出する上流側Ｏ2 センサ
２６にて達成される上流側空燃比検出手段と、三元触媒
１３の下流側に設けられ、三元触媒１３を通過した排気
ガスの空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７にて達成
される下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出
手段で検出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側と
リーン側との間で反転遷移したときの反転方向を判別す
るＥＣＵ３１にて達成される反転方向判別手段と、前記
反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別されたとき
の反転方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量
にて目標空燃比λTGをスキップ的に補正するＥＣＵ３１
にて達成される目標空燃比設定手段と、三元触媒１３の
吸着物質量に基づき前記目標空燃比設定手段で補正され
た目標空燃比λTGに対する上下限ガードλTGR,λTGL を
設けるＥＣＵ３１にて達成される目標空燃比ガード設定
手段と、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比
λと前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比λ
TGとの差に基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁７の噴
射量を算出するＥＣＵ３１にて達成される噴射量演算手
段と、前記上流側空燃比検出手段、前記下流側空燃比検
出手段、三元触媒１３、内燃機関１のばらつきのうち１
つ以上の状態を学習したのちに前記目標空燃比ガード設
定手段の上下限ガードλTGR,λTGL を設けるＥＣＵ３１
にて達成される学習手段と、三元触媒１３の劣化状態を
検出し、その結果に基づき上下限ガードλTGR,λTGL の
ガード幅λTGW を増減するＥＣＵ３１にて達成される触
媒劣化検出手段とを具備するものであり、これを請求項
２の実施例とすることができる。
【００８８】したがって、３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵが算出さ
れ、リッチスキップ量λSKR 及びリーンスキップ量λSK
L にて補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係
数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの
乱れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを
制御することができる。また、下流側Ｏ2 センサ２７に
て検出された空燃比λが理論空燃比λ＝１を横切って反
転したときには、リッチスキップ量λSKR やリーンスキ
ップ量λSKL にて目標空燃比λTGがスキップ的に補正さ
れるため、その後における三元触媒１３下流側の空燃比
λの大きな乱れを確実に抑制することができる。更に、
三元触媒１３はその吸着物質量に基づき目標空燃比λTG
に対する上下限ガードλTGR,λTGL が設けられると共
に、この上下限ガードλTGR,λTGL は上流側Ｏ2 センサ
２６、下流側Ｏ2 センサ２７、三元触媒１３または内燃
機関１のばらつきの状態を学習したのちに設けられるた
め、ガード幅を狭くすることができる。更にまた、上下
限ガードλTGR,λTGL のガード幅が三元触媒１３の劣化
状態の検出結果に基づき増減されるため、三元触媒１３
の劣化状態の変化に追従した適切なガード幅とされる。
即ち、三元触媒１３は劣化状態に応じてその最大吸着量
が変化し、三元触媒１３が新しくて最大吸着量が大きい
場合は、ガード幅λTGW が大きくされる。これにより、
吸着物質を早くパージでき、触媒後の空燃比の安定を図
ることができる。
【００８９】故に、三元触媒１３を通過した排気ガスの
空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯ
Ｘ２に基づく補正処理の遅れが回避され、空燃比λをよ
り確実に理論空燃比λ＝１付近に収束させることがで
き、有害成分の大気中への排出を未然に防止できる。
【００９０】〈第３実施例〉本発明の第３実施例にかか
る内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周
辺機器については、上述の第１実施例の概略構成図を示
す図２と同様でありその詳細な説明を省略する。なお、
本実施例は請求項３及び請求項４の実施例に対応してい
る。
【００９１】ここでは、第１実施例との相違点のみにつ
いて述べる。
【００９２】第３実施例において、第１実施例との相違
点は、図６に示す目標空燃比λTGが上下限ガードλTGL,
λTGR に達した後に所定時間以内に戻らず、上下限ガー
ドλTGL,λTGR に当たっている時間が長いときには元の
平均値（学習値）である目標空燃比中心値λTGC に戻す
ことにある。これは、所定時間を越えて下流側Ｏ2 セン
サ２７の出力がリーン（Ｌ）側またはリッチ（Ｒ）側に
片寄った状態にしておくと三元触媒１３による過補正が
生じるためである。
【００９３】〈反転スキップ制御ルーチン及び学習値戻
しルーチン：図１３及び図１４参照〉次に、定常運転時
に実行される反転スキップ制御処理及び学習値戻し処理
を説明する。
【００９４】図１３は本発明の第３実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵ３２の反
転スキップ制御ルーチンを示すフローチャート、図１４
は図１３の学習値戻しルーチンである。なお、図１３
は、図５のフローチャートと比較して、ステップＳ５０
８ののちにステップＳ５０９、ステップＳ５１０及びス
テップＳ５１１を追加すると共に、ステップＳ５０７の
不等号が成立しないときにステップＳ５１２の処理を追
加し、ステップＳ５１０の不等号が成立しないときには
ステップＳ５１１をスキップするようにし、同様に、ス
テップＳ５１９ののちにステップＳ５２０、ステップＳ
５２１及びステップＳ５２２を追加すると共に、ステッ
プＳ５１８の不等号が成立しないときにステップＳ５２
３の処理を追加し、ステップＳ５２１の不等号が成立し
ないときにはステップＳ５２２をスキップするようにし
たことである。
【００９５】以下、図１３において、図５のフローチャ
ートに追加されたステップについてのみ説明する。図１
３において、ガードに達していると判定されると、ステ
ップＳ５０９またはステップＳ５２０で、カウンタＣＧ
ＲＤを「＋１」インクリメントし、ステップＳ５１０ま
たはステップＳ５２１で、カウンタＣＧＲＤが所定時間
αと比較され、αを越えているときには、ステップＳ５
１１またはステップＳ５２２で、学習値戻し処理として
図１４のフローチャートが実行され、ステップＳ６０１
で目標空燃比λTGが学習値としての元の平均値である目
標空燃比中心値λTGC に戻され、ステップＳ６０２に移
行し、カウンタＣＧＲＤが「０」にクリアされる。な
お、第１実施例において、ガード値から復帰させるとき
にも、このように学習値に戻してもよい。また、所定時
間αは上述の第２実施例にて求めたような触媒の劣化状
態に応じてその時間を変えるようにしてもよい。図１５
に触媒劣化状態と所定時間αとの対応図を示す。図から
明らかなように、触媒が新しいほど過補正が起こり難い
ため所定時間が大きくされる。
【００９６】このように、本実施例の内燃機関の空燃比
制御装置は、目標空燃比設定手段が、目標空燃比λTGが
上下限ガードλTGL,λTGR のいずれか一方に達したのち
所定時間以内に戻らなければ目標空燃比λTGを学習値で
ある目標空燃比中心値λTGCに強制的に戻すものであ
り、これを請求項３の実施例とすることができる。
【００９７】また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装
置は、所定時間を三元触媒１３が劣化しているほど短く
なるように設定するものであり、これを請求項４の実施
例とすることができる。
【００９８】したがって、目標空燃比λTGが上下限ガー
ドλTGL,λTGR のいずれか一方に当たっている時間が所
定時間を越えることはない。また、その所定時間が三元
触媒１３の劣化状態で適切に変化される。
【００９９】故に、三元触媒１３の新旧も考慮され、空
燃比λが目標空燃比λTGから長く外れたままの過補正状
態が生じることはない。
【０１００】〈第４実施例〉本発明の第４実施例にかか
る内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周
辺機器については、上述の第１実施例の概略構成図を示
す図２と同様でありその詳細な説明を省略する。なお、
本実施例は請求項５の実施例に対応している。
【０１０１】ここでは、第１実施例との相違点のみにつ
いて述べる。
【０１０２】第４実施例において、請求項１の実施例に
対応する第１実施例との相違は、再学習設定手段を設け
て、学習手段による学習終了ののち、下流側Ｏ2 センサ
２７からの出力電圧ＶＯＸ２が所定値（所定範囲内の
値）まで戻らなければ再び学習を開始することである。
【０１０３】〈再学習設定ルーチン：図１６参照〉図１
６は本発明の第４実施例にかかる内燃機関の空燃比制御
装置で使用されているＣＰＵ３２の再学習設定ルーチン
を示すフローチャートである。なお、この再学習設定ル
ーチンは、三元触媒１３の下流側に設けられた下流側Ｏ
2 センサ２７の検出と同期して実行される。
【０１０４】ステップＳ７０１で、学習が終了している
かが学習判定フラグで判定される。ステップＳ７０１で
学習終了していれば、ＶＯＸ２が所定範囲内（ＶA ≦Ｖ
ＯＸ２≦ＶB ）かが判定される。ＶＯＸ２が所定範囲内
になければ、ステップＳ７０３に移行し、再学習カウン
タをインクリメントしたのち、ステップＳ７０４に移行
する。ステップＳ７０４で、再学習カウンタが所定値Ｃ
C を越えていると、ステップＳ７０５に移行し、学習終
了フラグがクリアされる。一方、ステップＳ７０２で、
ＶＯＸ２が所定範囲内にあるとステップＳ７０６に移行
し、再学習カウンタがクリアされ、本ルーチンを終了す
る。なお、ステップＳ７０１またはステップＳ７０４の
判定条件が満足されないときには、本ルーチンを終了す
る。
【０１０５】このように、本実施例の内燃機関の空燃比
制御装置は、内燃機関１の排気管１２からなる排気経路
の三元触媒１３の上流側に設けられ、内燃機関１から排
出された排気ガスの空燃比を検出する上流側Ｏ2 センサ
２６にて達成される上流側空燃比検出手段と、三元触媒
１３の下流側に設けられ、三元触媒１３を通過した排気
ガスの空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７にて達成
される下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出
手段で検出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側と
リーン側との間で反転遷移したときの反転方向を判別す
るＥＣＵ３１にて達成される反転方向判別手段と、前記
反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別されたとき
の反転方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量
にて目標空燃比λTGをスキップ的に補正するＥＣＵ３１
にて達成される目標空燃比設定手段と、三元触媒１３の
吸着物質量に基づき前記目標空燃比設定手段で補正され
た目標空燃比λTGに対する上下限ガードλTGR,λTGL を
設けるＥＣＵ３１にて達成される目標空燃比ガード設定
手段と、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比
λと前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比λ
TGとの差に基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁７の噴
射量を算出するＥＣＵ３１にて達成される噴射量演算手
段と、前記上流側空燃比検出手段、前記下流側空燃比検
出手段、三元触媒１３、内燃機関１のばらつきのうち１
つ以上の状態を学習したのちに前記目標空燃比ガード設
定手段の上下限ガードλTGR,λTGL を設けるＥＣＵ３１
にて達成される学習手段と、前記学習手段による学習終
了ののち、前記下流側空燃比検出手段からの値が所定時
間以内に所定値まで戻らなければ再び学習を行うＥＣＵ
３１にて達成される再学習設定手段とを具備するもので
あり、これを請求項５の実施例とすることができる。
【０１０６】したがって、３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵが算出さ
れ、リッチスキップ量λSKR 及びリーンスキップ量λSK
L にて補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係
数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの
乱れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを
制御することができる。また、下流側Ｏ2 センサ２７に
て検出された空燃比λが理論空燃比λ＝１を横切って反
転したときには、リッチスキップ量λSKR やリーンスキ
ップ量λSKL にて目標空燃比λTGがスキップ的に補正さ
れるため、その後における三元触媒１３下流側の空燃比
λの大きな乱れを確実に抑制することができる。更に、
三元触媒１３はその吸着物質量に基づき目標空燃比λTG
に対する上下限ガードλTGR,λTGL が設けられると共
に、この上下限ガードλTGR,λTGL は上流側Ｏ2 センサ
２６、下流側Ｏ2 センサ２７、三元触媒１３または内燃
機関１のばらつきの状態を学習したのちに設けられるた
め、ガード幅を狭くすることができる。加えて、学習が
終了したのちに下流側Ｏ2 センサ２７からの出力電圧Ｖ
ＯＸ２が所定時間以内に所定値まで戻らなければ再度の
学習が行われることで学習値の変動が適切に補正され
る。このため、学習値の信頼性が増して、常に理論空燃
比の近傍で制御することが可能となる。
【０１０７】故に、三元触媒１３を通過した排気ガスの
空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯ
Ｘ２に基づく補正処理の遅れが回避され、常に確実に空
燃比を理論空燃比λ＝１付近に収束させることができ、
有害成分の大気中への排出を未然に防止できる。
【０１０８】〈第５実施例〉本発明の第５実施例にかか
る内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周
辺機器については、上述の第３実施例（第１実施例）の
概略構成図を示す図２と同様でありその詳細な説明を省
略する。なお、本実施例は請求項６及び請求項７の実施
例に対応している。
【０１０９】ここでは、第３実施例との相違点のみにつ
いて述べる。
【０１１０】〈反転スキップ制御ルーチン：図１７参
照〉次に、定常運転時に実行される反転スキップ制御処
理及び学習値戻し処理を説明する。
【０１１１】図１７は本発明の第５実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵ３２の反
転スキップ制御ルーチンを示すフローチャートである。
なお、図１７は、第３実施例における図１３のフローチ
ャートと比較して、ステップＳ８０３またはステップＳ
８０５ののちにステップＳ８０６を追加すると共に、ス
テップＳ８０６の不等号が成立しないときにステップＳ
８０７の処理を追加し、同様に、ステップＳ８１６また
はステップＳ８１８ののちにステップＳ８１９を追加す
ると共に、ステップＳ８１９の不等号が成立しないとき
にステップＳ８２０の処理を追加したことである。ま
た、図１７の学習戻しルーチンについては、図１３の学
習戻しルーチンを示す図１４と同様であり、その詳細な
説明を省略する。
【０１１２】以下、図１７において、図１３のフローチ
ャートに追加されたステップについてのみ説明する。図
１７において、ステップＳ８０３またはステップＳ８０
５の処理ののち、ステップＳ８０６に移行し、目標空燃
比λTGが下流側Ｏ2 センサ２７のリッチ側の予め設定さ
れた広めのガード値λTGLL（下限ガード）より中心値側
にあるかが判定される（図１８参照）。ステップＳ８０
６の判定条件が成立せず、目標空燃比λTGがガード値λ
TGLL以下と外れているときには、ステップＳ８０７に移
行し、ガード値λTGLLが目標空燃比λTGとされる。そし
て、ステップＳ８０６またはステップＳ８０７ののちス
テップＳ８０８に移行する また、ステップＳ８１６またはステップＳ８１８の処理
ののち、ステップＳ８１９に移行し、目標空燃比λTGが
下流側Ｏ2 センサ２７のリーン側の予め設定された広め
のガード値λTGHL（上限ガード）より中心値側にあるか
が判定される（図１８参照）。ステップＳ８１９の判定
条件が成立せず、目標空燃比λTGがガード値λTGHL以上
と外れているときには、ステップＳ８２０に移行し、ガ
ード値λTGHLが目標空燃比λTGとされる。そして、ステ
ップＳ８１９またはステップＳ８２０ののちステップＳ
８２１に移行する 即ち、第５実施例において、第３実施例との相違点は、
図１８に示すように、上流側Ｏ2 センサ２６、下流側Ｏ
2 センサ２７、三元触媒１３、内燃機関１のばらつきを
考慮して目標空燃比λTGに対して５〜１０％の予め広め
の上下限ガード幅λTGW0が予め設定され、この上下限ガ
ード幅λTGW0が学習終了タイミングで目標空燃比λTGに
対して０．２〜１．０％の狭い上下限ガード幅λTGW に
変更されることにある。
【０１１３】従来、三元触媒１３の吸着・脱離反応によ
り下流側Ｏ2 センサ２７の応答は実際の空燃比、触媒状
態の推移に対して大きく遅れる。この結果、下流側Ｏ2
センサ２７の信号で空燃比のフィードバック制御を行う
ことは過補正によるエミッション悪化を免れることがで
きなかった。これに対して、下流側Ｏ2 センサ２７によ
る空燃比の補正に適切な上下限ガードを設定することで
過補正によるエミッション悪化を防止できる。ここで、
目標空燃比の制御範囲を予め狭く設定すると触媒の劣化
やばらつき等に対して収束させることができなくなる恐
れがあるため、下流側Ｏ2 センサ２７がある程度安定し
た値となる空燃比を学習したのちに広く設定された上下
限ガードを狭くする。これにより、上流側Ｏ2 センサ２
６、下流側Ｏ2 センサ２７、三元触媒１３または内燃機
関１の劣化やばらつきに対する収束性の向上及び過補正
によるエミッション悪化の防止を両立できる。
【０１１４】このように、本実施例の内燃機関の空燃比
制御装置は、内燃機関１の排気管１２からなる排気経路
の三元触媒１３の上流側に設けられ、内燃機関１から排
出された排気ガスの空燃比を検出する上流側Ｏ2 センサ
２６にて達成される上流側空燃比検出手段と、三元触媒
１３の下流側に設けられ、三元触媒１３を通過した排気
ガスの空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７にて達成
される下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出
手段で検出された空燃比が理論空燃比を経てリッチ側と
リーン側との間で反転遷移したときの反転方向を判別す
るＥＣＵ３１にて達成される反転方向判別手段と、前記
反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別されたとき
の反転方向に対して反対側に予め設定されたスキップ量
にて目標空燃比λTGをスキップ的に補正するＥＣＵ３１
にて達成される目標空燃比設定手段と、前記上流側空燃
比検出手段で検出された空燃比λと前記目標空燃比設定
手段で設定された目標空燃比λTGとの差に基づき、所定
の更新速度で燃料噴射弁７の噴射量を算出するＥＣＵ３
１にて達成される噴射量演算手段と、前記上流側空燃比
検出手段、前記下流側空燃比検出手段、三元触媒１３ま
たは内燃機関１のばらつきのうち１つ以上の状態を学習
するＥＣＵ３１にて達成される学習手段と、目標空燃比
λTGに対する広めの上下限ガードλTGHL，λTGLLを予め
設けると共に、前記学習手段による学習が終了したのち
に上下限ガードλTGHL，λTGLLによるガード幅λTGW0か
ら上下限ガードλTGL,λTGR によるガード幅λTGW と狭
くするＥＣＵ３１にて達成される目標空燃比ガード設定
手段とを具備するものであり、これを請求項６の実施例
とすることができる。
【０１１５】したがって、３６０°ＣＡ毎の更新速度で
空燃比補正係数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵが算出さ
れ、リッチスキップ量λSKR 及びリーンスキップ量λSK
L にて補正された目標空燃比λTGは直ちに空燃比補正係
数ＦＡＦ及び燃料噴射量ＴＡＵに反映され、空燃比λの
乱れに対して極めて良好な応答性で燃料噴射量ＴＡＵを
制御することができる。また、下流側Ｏ2 センサ２７に
て検出された空燃比λが理論空燃比λ＝１を横切って反
転したときには、リッチスキップ量λSKR やリーンスキ
ップ量λSKL にて目標空燃比λTGがスキップ的に補正さ
れるため、その後における三元触媒１３下流側の空燃比
λの大きな乱れを確実に抑制することができる。更に、
三元触媒１３はその吸着物質量に基づき目標空燃比λTG
に対する広い上下限ガードλTGHL，λTGLLからなるガー
ド幅λTGW0が予め設けられていると共に、この上下限ガ
ードλTGHL，λTGLLは上流側Ｏ2 センサ２６、下流側Ｏ
2 センサ２７、三元触媒１３または内燃機関１のばらつ
きの状態を学習したのちに上下限ガードλTGL,λTGR か
らなるガード幅λTGW と狭くされる。即ち、最初に予め
広く設定された上下限ガードが、目標空燃比がある程度
収束されたのちに狭くされることで理論空燃比の上下近
傍に適切なタイミング及び幅で設定され、空燃比が理論
空燃比から大きく外れて遷移することが防止される。
【０１１６】故に、三元触媒１３を通過した排気ガスの
空燃比を検出する下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯ
Ｘ２に基づく補正処理の遅れが回避され、常に確実に空
燃比を理論空燃比λ＝１付近に収束させることができ、
有害成分の大気中への排出を未然に防止できる。
【０１１７】また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装
置は、ＥＣＵ３１にて達成される目標空燃比ガード設定
手段における上下限ガードλTGHL，λTGLLを狭くしたと
きの上下限ガードλTGL,λTGR に対するガード幅λTGW
を目標空燃比λTGに対して０．２〜１．０％の間に設定
するものであり、これを請求項７の実施例とすることが
できる。
【０１１８】したがって、目標空燃比ガード設定手段に
おける上下限ガードを狭くしたときのガード幅λTGW
が、目標空燃比λTGに対して０．２〜１．０％の間に設
定される。このため、触媒の劣化のばらつきに対して目
標空燃比に対する上下限ガードの制御範囲が適切に狭く
されることで目標空燃比が理論空燃比から外れるような
過補正が防止される。
【０１１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の内燃機
関の空燃比制御装置によれば、噴射量演算手段が所定の
更新速度で噴射量を算出しており、目標空燃比設定手段
で設定された目標空燃比は直ちに噴射量に反映され、空
燃比の乱れに対して極めて良好な応答性で噴射量を制御
することができる。また、下流側空燃比検出手段で検出
された空燃比が反転したときには、スキップ量にて目標
空燃比がスキップ的に補正され、学習手段による上流側
空燃比検出手段、下流側空燃比検出手段、触媒または内
燃機関のばらつきのうち１つ以上の状態を学習したのち
に、その目標空燃比に対する上下限ガードが目標空燃比
ガード設定手段で設定されるため、触媒の下流側の空燃
比の乱れの補正が素早く確実に行われる。この結果、空
燃比が乱れたときの補正の遅れが回避され、常に確実に
空燃比を理論空燃比付近に収束させ、よって、有害成分
の大気中への排出を未然に防止することができる。
【０１２０】請求項２の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、請求項１の効果に加えて、触媒劣化検出手段で触
媒の劣化状態を検出し、その結果に基づき上下限ガード
のガード幅が増減されるため、触媒の劣化状態の変化に
追従した適切なガード幅とされる。これにより、吸着物
質を素早くパージして、触媒後の空燃比の安定を図るこ
とができる。
【０１２１】請求項３の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、請求項１または請求項２の効果に加えて、目標空
燃比が上下限ガードのいずれか一方に当たっている時間
が所定時間を越えることはなくなり、空燃比が目標空燃
比から長く外れたままで触媒による過補正状態が生じる
ことはない。
【０１２２】請求項４の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、請求項３の効果に加えて、所定時間が触媒の劣化
状態が考慮されて適切に変化され、触媒による過補正状
態が生じることはない。
【０１２３】請求項５の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、請求項１の効果に加えて、再学習設定手段で学習
手段による学習が終了したのち、下流側空燃比検出手段
からの値が所定時間以内に所定値まで戻らなければ再度
の学習が行われることで学習値の変動が適切に補正さ
れ、学習値の信頼性を増加することができる。
【０１２４】請求項６の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、噴射量演算手段が所定の更新速度で噴射量を算出
しており、目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比
は直ちに噴射量に反映され、空燃比の乱れに対して極め
て良好な応答性で噴射量を制御することができる。ま
た、下流側空燃比検出手段で検出された空燃比が反転し
たときには、スキップ量にて目標空燃比がスキップ的に
補正され、その目標空燃比に対して予め設定された広め
の上下限ガードが触媒の吸着物質量に基づき目標空燃比
ガード設定手段で学習手段による上流側空燃比検出手
段、下流側空燃比検出手段、触媒または内燃機関のばら
つきのうち１つ以上の状態を学習したのちに上下限ガー
ドのガード幅が狭くされるため、触媒の下流側の空燃比
の乱れの補正が素早く確実に行われる。この結果、空燃
比が乱れたときの補正の遅れが回避され、常に確実に空
燃比を理論空燃比付近に収束させ、有害成分の大気中へ
の排出を未然に防止することができる。
【０１２５】請求項７の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、請求項６の効果に加えて、目標空燃比ガード設定
手段における上下限ガードを狭くしたときのガード幅
が、目標空燃比に対して０．２〜１．０％の間に設定さ
れる。これにより、触媒の劣化のばらつきに対して目標
空燃比に対する上下限ガードの制御範囲が適切に狭くさ
れることで目標空燃比が理論空燃比から外れるような過
補正を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置の概念を示すブロック図である。
【図２】 図２は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器の概
略構成図である。
【図３】 図３は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置における空燃比制御システムの原理を
示すブロック図である。
【図４】 図４は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの燃料噴射量
算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】 図５は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの反転スキッ
プ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 図６は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置の反転スキップ制御時における三元触
媒の下流側に設けられた下流側Ｏ2 センサの出力電圧及
び目標空燃比を示すタイムチャートである。
【図７】 図７は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの学習ルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図８】 図８は本発明の第１実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置で用いられる機関回転数と吸気圧との
関係を示すマップである。
【図９】 図９は本発明の第２実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置の概念を示すブロック図である。
【図１０】 図１０は本発明の第２実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で用いられる触媒劣化度合とガー
ド幅との関係を示すマップである。
【図１１】 図１１は本発明の第２実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの三元触
媒の劣化検出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】 図１２は本発明の第２実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で用いられる劣化検出補正量より
三元触媒の劣化状態を判定するためのマップである。
【図１３】 図１３は本発明の第３実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの反転ス
キップ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】 図１４は図１３の学習値戻しルーチンを示
すフローチャートである。
【図１５】 図１５は本発明の第３実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で用いられる触媒劣化状態と所定
時間との関係を示すマップである。
【図１６】 図１６は本発明の第４実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの再学習
設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】 図１７は本発明の第５実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置で使用されているＣＰＵの反転ス
キップ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】 図１８は本発明の第５実施例にかかる内燃
機関の空燃比制御装置の反転スキップ制御時における三
元触媒の下流側に設けられた下流側Ｏ2 センサの出力電
圧及び目標空燃比を示すタイムチャートである。
【図１９】 図１９は従来の内燃機関の空燃比制御装置
の空燃比制御時における空燃比補正係数及び下流側Ｏ2
センサの出力電圧を示すタイムチャートである。
【図２０】 図２０は従来の他の内燃機関の空燃比制御
装置の空燃比制御時における下流側Ｏ2 センサの出力電
圧及び目標空燃比を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ７ 燃料噴射弁 １３ 三元触媒 ２６ 上流側Ｏ2 センサ ２７ 下流側Ｏ2 センサ ３１ ＥＣＵ（電子制御装置） ３２ ＣＰＵ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設
    けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比
    を検出する上流側空燃比検出手段と、 前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒を通過した排気
    ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、 前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比が理論空
    燃比を経てリッチ側とリーン側との間で反転遷移したと
    きの反転方向を判別する反転方向判別手段と、 前記反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別された
    ときの反転方向に対して反対側に予め設定されたスキッ
    プ量にて目標空燃比をスキップ的に補正する目標空燃比
    設定手段と、 前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記目
    標空燃比設定手段で設定された目標空燃比との差に基づ
    き、所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量を算出する噴
    射量演算手段と、 前記上流側空燃比検出手段、前記下流側空燃比検出手
    段、前記触媒または前記内燃機関のばらつきのうち１つ
    以上の状態を学習する学習手段と、 前記学習手段による学習が終了したのち、前記目標空燃
    比設定手段で補正された目標空燃比に対する上下限ガー
    ドを設ける目標空燃比ガード設定手段と、を具備するこ
    とを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の空燃比制御装置は、更
    に、前記触媒の劣化状態を検出し、その結果に基づき前
    記上下限ガードのガード幅を増減する触媒劣化検出手段
    を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記目標空燃比設定手段は、前記目標空
    燃比が前記上下限ガードのいずれか一方に達したのち所
    定時間以内に戻らなければ前記目標空燃比を前記学習値
    に強制的に戻すことを特徴とする請求項１または請求項
    ２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  4. 【請求項４】 前記所定時間は、前記触媒が劣化してい
    るほど短くなるように設定することを特徴とする請求項
    ３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の空燃比制御装置は、更
    に、前記学習手段による学習終了ののち、前記下流側空
    燃比検出手段からの値が所定時間以内に所定値まで戻ら
    なければ再び学習を行う再学習設定手段を具備すること
    を特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  6. 【請求項６】 内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設
    けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比
    を検出する上流側空燃比検出手段と、 前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒を通過した排気
    ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、 前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比が理論空
    燃比を経てリッチ側とリーン側との間で反転遷移したと
    きの反転方向を判別する反転方向判別手段と、 前記反転方向判別手段で空燃比の反転方向が判別された
    ときの反転方向に対して反対側に予め設定されたスキッ
    プ量にて目標空燃比をスキップ的に補正する目標空燃比
    設定手段と、 前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記目
    標空燃比設定手段で設定された目標空燃比との差に基づ
    き、所定の更新速度で燃料噴射弁の噴射量を算出する噴
    射量演算手段と、 前記上流側空燃比検出手段、前記下流側空燃比検出手
    段、前記触媒または前記内燃機関のばらつきのうち１つ
    以上の状態を学習する学習手段と、 前記目標空燃比に対する上下限ガードを予め設けると共
    に、前記学習手段による学習が終了したのちに前記上下
    限ガードのガード幅を狭くする目標空燃比ガード設定手
    段とを具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御
    装置。
  7. 【請求項７】 前記目標空燃比ガード設定手段における
    前記上下限ガードを狭くしたときの前記ガード幅は、前
    記目標空燃比に対して０．２〜１．０％の間に設定する
    ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
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