JPH0960544A

JPH0960544A - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0960544A
Application number: JP21861495A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Watanabe; 友巳渡辺
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】理論空燃比へのフィードバック制御中に、リ
ニアＯ₂センサの出力誤差等に起因した空燃比のずれを
効果的に是正し、三元触媒からなる触媒装置による浄化
機能を良好に保つことができるようにする。【解決手段】三元触媒からなる触媒装置の上流に設け
られたリニアＯ₂センサ１６の出力に基づいてエンジン
の空燃比をフィードバック制御する制御手段を設けたエ
ンジンの空燃比制御装置において、上記制御手段に、上
記リニアＯ₂センサ１６による空燃比検出値と目標値と
を比較してそれに応じたフィードバック制御量ＣＦＢを
演算するフィードバック制御量設定手段２３と、空燃比
が理論空燃比に制御される場合のフィードバック制御中
に、上記触媒装置の下流に設けられたλＯ₂センサ１７
の出力に応じて上記フィードバック制御量ＣＦＢを補正
する補正手段２５とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路の触媒装
置の上流にリニアＯ₂センサ、下流にλＯ₂センサを具備
するとともに、上記リニアＯ₂センサの出力に基づいて
空燃比のフィードバック制御を行なうようにした空燃比
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンの空燃比を目標空燃比
とするように燃料噴射量等をフィードバック制御する空
燃比制御装置では、空燃比の検出のために、空燃比に対
応した排気中の酸素濃度を検出するＯ₂センサが用いら
れ、とくに、フィードバック制御の目標空燃比が運転状
態に応じて変更されるような場合、排気中の酸素濃度に
応じて出力がリニアに変化する特性を有するリニアＯ₂
センサが用いられる。

【０００３】排気通路に三元触媒からなる触媒装置が設
けられているエンジンでは、上記リニアＯ₂センサが触
媒装置よりも上流に設けられる。また、これに加え、上
記触媒装置の劣化や故障が生じた場合のフェイルセーフ
等のため、理論空燃比相当の酸素濃度で出力が急変する
特性を有するλＯ₂センサを上記触媒装置よりも下流に
配置し、触媒装置を通過した排気ガスの状態をλＯ₂セ
ンサで検出するようにしたものもある。

【０００４】ところで、上記リニアＯ₂センサはセンサ
個々の特性のばらつきが大きく、このような特性のばら
つきや経時変化によって空燃比制御に誤差が生じる懸念
がある。その対策として、例えば特開平５−１６３９８
１号公報に示されるように、触媒装置の下流に設けられ
ているλＯ₂センサを利用し、上記リニアＯ₂センサの出
力を較正するようにした装置が知られている。

【０００５】この装置は、理論空燃比へのフィードバッ
ク制御が行なわれる状態にあって、かつ、所定の較正実
行条件の成立時に、上記リニアＯ₂センサの出力に基づ
くフィードバック制御による空燃比変動の振れ幅を大き
くするように制御定数（フィードバックディレー）を変
更し、この状態で触媒装置上流のリニアＯ₂センサと触
媒装置下流のλＯ₂センサとの出力差を調べ、それに応
じてリニアＯ₂センサの出力を較正するようにしたもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示されてい
るようなリニアＯ₂センサ出力較正の手法では、先ずλ
Ｏ₂センサの出力には関係なくリニアＯ₂センサの出力に
応じたフィードバック制御のフィードバックディレーを
大きくすることにより、空燃比が触媒装置の浄化ウィン
ドウからはみ出すように強制的に空燃比変動の振れ幅を
大きくし、こうすることで触媒装置のＯ₂ストレージ効
果の影響を小さくしつつ、上記出力差に応じてリニアＯ
₂センサの出力を較正している。

【０００７】しかし、このような手法によると、リニア
Ｏ₂センサ出力較正のための処理の間は、空燃比が大き
く変動して触媒装置の浄化ウィンドウからはみ出すた
め、排気ガス浄化機能が低下する。

【０００８】また、このような排気ガス浄化機能を低下
を招く処理は、理論空燃比に制御される運転領域で常に
行なうわけにはいかないので、例えばエンジンが始動さ
れてから一回の走行当りに一回だけ行なわれ、較正後は
フィードバックディレーがもとに戻されて空燃比の振れ
幅が小さくされるとともに、較正データがその後のフィ
ードバック制御に反映されるようになっている。しか
し、排圧や排気流量等が変わるとリニアＯ₂センサの出
力の精度も変動することがあるので、較正時と異なる運
転状態では必ずしも空燃比制御が精度良く行なわれず、
触媒装置の排気ガス浄化機能が損なわれる可能性があ
る。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、理論空燃比
へのフィードバック制御中に、リニアＯ₂センサの出力
誤差等に起因した空燃比のずれを効果的に是正し、三元
触媒からなる触媒装置による浄化機能を良好に保つこと
ができるエンジンの空燃比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】請求項１に係る発明は、
三元触媒からなる触媒装置が設けられたエンジンの排気
通路における上記触媒装置よりも上流に、排気中の酸素
濃度に応じて出力がリニアに変化する特性を有するリニ
アＯ₂センサを配置する一方、理論空燃比相当の酸素濃
度で出力が急変する特性を有するλＯ₂センサを上記触
媒装置よりも下流に配置し、上記リニアＯ₂センサの出
力に基づいてエンジンの空燃比をフィードバック制御す
る制御手段を設けたエンジンの空燃比制御装置におい
て、上記制御手段に、上記リニアＯ₂センサによる空燃
比検出値と目標値とを比較してそれに応じたフィードバ
ック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段
と、空燃比が理論空燃比に制御される場合のフィードバ
ック制御中に上記λＯ₂センサの出力に応じてフィード
バック制御量を補正する補正手段とを設けたものであ
る。

【００１１】この装置によると、排気通路の触媒装置の
上流に設けられたリニアＯ₂センサの出力に基づいて理
論空燃比へのフィードバック制御が行なわれているとき
に、リニアＯ₂センサの出力誤差等に起因して空燃比が
上記触媒装置の浄化ウインドに対してずれる傾向が生じ
た場合、その影響を受ける触媒装置下流のλＯ₂センサ
の出力に応じて上記フィードバック制御量が補正される
ことにより、空燃比のずれが是正される。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
空燃比制御装置において、上記フィードバック制御量設
定手段は理論空燃比へのフィードバック制御時にフィー
ドバック制御量を比例制御値と積分制御値とによって設
定し、上記補正手段は上記比例制御値および積分制御値
のうちの少なくとも一方を補正するようにしたものであ
る。

【００１３】この装置によると、リニアＯ₂センサの出
力に基づいて比例積分制御により理論空燃比へのフィー
ドバック制御が行なわれつつ、λＯ₂センサの出力に応
じて比例制御値および積分制御値のうちの少なくとも一
方が補正されることで適切に空燃比のずれが是正され
る。

【００１４】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の空燃比制御装置において、上記λＯ₂センサの
出力がリーン状態を示すときには空燃比をリッチにする
方向にフィードバック制御量を補正し、上記λＯ₂セン
サの出力がリッチ状態を示すときには空燃比をリーンに
する方向にフィードバック制御量を補正するように補正
手段を構成したものである。

【００１５】この装置によると、触媒装置上流のリニア
Ｏ₂センサの出力に基づいて理論空燃比へのフィードバ
ック制御が行なわれつつ、触媒装置下流のλＯ₂センサ
の出力がリーン状態かリッチ状態かに応じてリーン方向
またはリッチ方向に補正されることにより、空燃比のず
れが是正される。

【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の空燃比制御装置において、上記λＯ₂
センサの出力が一定レベルで持続する時間を計測し、こ
の持続時間が所定値より大きくなったときにフィードバ
ック制御量を補正するように補正手段を構成したもので
ある。

【００１７】この装置によると、理論空燃比へのフィー
ドバック制御中に、空燃比のずれによって上記λＯ₂セ
ンサの出力がリッチまたはリーンの状態を長く持続した
ときにフィードバック制御量が補正されることにより、
空燃比のずれが是正される。

【００１８】請求項５に係る発明は、三元触媒からなる
触媒装置が設けられたエンジンの排気通路における上記
触媒装置よりも上流に、排気中の酸素濃度に応じて出力
がリニアに変化する特性を有するリニアＯ₂センサを配
置する一方、理論空燃比相当の酸素濃度で出力が急変す
る特性を有するλＯ₂センサを上記触媒装置よりも下流
に配置し、上記リニアＯ₂センサの出力に基づいてエン
ジンの空燃比をフィードバック制御する制御手段を設け
たエンジンの空燃比制御装置において、上記制御手段
に、上記リニアＯ₂センサによる空燃比検出値と目標値
とを比較してそれに応じたフィードバック制御量を設定
するフィードバック制御量設定手段と、空燃比が理論空
燃比に制御される場合のフィードバック制御中に、上記
λＯ₂センサの出力が一定レベルで持続する時間を計測
し、この持続時間が所定値より大きくなったときに上記
目標値を補正する補正手段とを設けたものである。

【００１９】この装置によると、触媒装置上流のリニア
Ｏ₂センサの出力に基づいた理論空燃比へのフィードバ
ック制御中に、空燃比のずれによって触媒装置下流のλ
Ｏ₂センサの出力がリッチまたはリーンの状態を長く持
続したとき、空燃比の目標値が補正されることにより、
空燃比のずれが是正される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。

【００２１】図１は空燃比制御装置を備えたエンジンを
示している。この図において、エンジン本体１の各気筒
に形成された燃焼室２には吸気ポート３および排気ポー
ト４が開口し、これら吸気ポート３および排気ポート４
に吸気弁５および排気弁６が装備され、また燃焼室２の
上部には点火プラグ７が設けられている。上記吸気ポー
ト３および排気ポート４には、吸気通路８および排気通
路９がそれぞれ接続されている。

【００２２】上記吸気通路８には、吸入空気量を検出す
るエアフローセンサ１１、アクセルペダルに連動して吸
気通路を開閉するスロットル弁１２、サージタンク１３
等が配設されるとともに、吸気ポート３の近傍に、燃料
を噴射供給するインジェクタ１４が設けられている。一
方、上記排気通路９には、三元触媒からなる触媒装置１
５が設けられるとともに、この触媒装置１５より上流に
リニアＯ₂センサ１６が配置され、触媒装置１５より下
流にλＯ₂センサ１７が配置されている。上記リニアＯ₂
センサ１６は、燃焼室２に供給される混合気の空燃比に
対応する排気中の酸素濃度の応じて出力電圧がリニアに
変化する特性を有し、一方、λＯ₂センサ１７は、理論
空燃比相当の酸素濃度で出力電圧が急変する特性を有す
るものである。

【００２３】上記インジェクタ１４は、マイクロコンピ
ュータ等からなるコントロールユニット２０により制御
される。このコントロールユニット２０には、上記エア
フローセンサ１１、リニアＯ₂センサ１６およびλＯ₂セ
ンサ１７からの各検出信号が入力され、さらに、エンジ
ン回転数を検出する回転数センサ１８、スロットル弁１
２の開度を検出するスロットル開度センサ１９等からの
信号も入力されている。また、このコントロールユニッ
ト２０から上記インジェクタ１４に、燃料噴射量等を制
御する制御信号が出力されている。

【００２４】上記コントロールユニット２０により、空
燃比を制御する制御手段が構成される。この制御手段
は、図２に示すように、運転状態等に応じて空燃比の目
標値を設定する目標値設定手段２１と、吸入空気量およ
びエンジン回転数等に応じて基本噴射量を演算する基本
噴射量演算手段２２と、上記リニアＯ₂センサ１６によ
る空燃比の検出値と目標値とを比較して、それに応じた
フィードバック補正係数ＣＦＢ（フィードバック制御
量）を設定するフィードバック制御量設定手段２３と、
上記基本噴射量およびフィードバック補正係数ＣＦＢに
基づいて最終噴射量を演算する最終噴射量演算手段２４
とを備え、上記最終噴射量に応じたパルス幅の制御信号
をインジェクタ１４に対して出力する。さらにこの制御
回路は、上記λＯ₂センサ１７の出力に応じてフィード
バック制御量を補正するフィードバック制御量補正手段
２５を備えている。

【００２５】この制御手段において、リニアＯ₂センサ
１６の出力に基づくフィードバック制御は、通常はＰＩ
Ｄ制御（比例・積分・微分制御）とされるが、理論空燃
比へのフィードバック制御が行なわれるときには、Ｐ値
ホールドのＰＩ制御とされる。このＰ値ホールドのＰＩ
制御とは、リニアＯ₂センサ１６の出力が目標値に対し
てリッチ側からリーン側またはリーン側からリッチ側に
変化したとき、フィードバック補正係数ＣＦＢを所定の
比例制御値Ｐだけ増加または減少させ、リニアＯ₂セン
サ１６の出力が目標値に対してリーン側にある状態また
はリッチ側にある状態の継続中は上記比例制御値Ｐを一
定にホールドして所定の積分制御値Ｉずつフィードバッ
ク補正係数ＣＦＢを漸増または漸減させるようにするも
のである（図４参照）。

【００２６】また、上記フィードバック制御量補正手段
２５は、上記λＯ₂センサ１７の出力がリーン状態を示
すときには空燃比をリッチにする方向に、また上記λＯ
₂センサ１７の出力がリッチ状態を示すときには空燃比
をリーンにする方向に、上記比例制御値Ｐおよび積分制
御値Ｉを補正するようにしている。

【００２７】上記制御手段による制御を、図３のフロー
チャートによって説明する。このフローチャートは、上
記フィードバック補正係数ＣＦＢを求めるルーチンを示
している。

【００２８】このルーチンがスタートすると、先ずステ
ップＳ１で上記リニアＯ₂センサ１６、λＯ₂センサ１
７、回転数センサ１８、スロットル開度センサ１９等か
らの各種信号を入力する。次いでステップＳ２で、運転
状態がフィードバック制御領域にあるか否かを調べる等
によりフィードバック制御状態にあるか否かを判定し、
フィードバック制御状態になければ、フィードバック補
正係数ＣＦＢを０とする（ステップＳ３）。

【００２９】フィードバック制御状態にある場合に、ス
テップＳ４で理論空燃比（λ＝１）にフィードバック制
御する運転領域にあるか否かを判定し、その判定がＮＯ
の場合、つまり理論空燃比よりリーンな空燃比にフィー
ドバック制御するような場合は、リニアＯ₂センサ１６
の出力と目標値とに基づいて通常のＰＩＤ制御等でフィ
ードバック補正係数ＣＦＢを演算する（ステップＳ
５）。

【００３０】理論空燃比にフィードバック制御する運転
領域にある場合、ステップＳ６〜Ｓ２２により、フィー
ドバック補正係数ＣＦＢを演算する。

【００３１】すなわち、ステップＳ６で空燃比の目標値
Ｃafを設定し、ステップＳ７でリニアＯ₂センサ１７の
出力から空燃比の検出値Ｌafを演算し、ステップＳ８で
上記目標値Ｃafと検出値Ｌafとの偏差Ｄafを演算する。
さらに、ステップＳ９でλＯ₂センサ１７の出力がリー
ン状態か否かを判定するとともに、ステップＳ１０，Ｓ
１１でそれぞれ、上記偏差Ｄafが０より小か否かを判定
する。

【００３２】そして、λＯ₂センサ１７の出力がリーン
状態（ステップＳ９でＹＥＳ）の場合には、上記偏差Ｄ
afが正（ステップＳ１０でＮＯ）のときにステップＳ１
２，Ｓ１３で比例制御値Ｐおよび積分制御値ＩをＰ＝Ｐ
１＋Ｐα、Ｉ＝Ｉ１＋Ｉαとし、上記偏差Ｄafが負（ス
テップＳ１０でＹＥＳ）のときにステップＳ１４，Ｓ１
５で比例制御値Ｐおよび積分制御値ＩをＰ＝−Ｐ１、Ｉ
＝−Ｉ１とする。一方、λＯ₂センサ１７の出力がリッ
チ状態（ステップＳ９でＮＯ）の場合には、上記偏差Ｄ
afが負（ステップＳ１１でＹＥＳ）のときにステップＳ
１６，Ｓ１７で比例制御値Ｐおよび積分制御値ＩをＰ＝
−（Ｐ１＋Ｐα）、Ｉ＝−（Ｉ１＋Ｉα）とし、上記偏
差Ｄafが正（ステップＳ１１でＮＯ）のときにステップ
Ｓ１８，Ｓ１９で比例制御値Ｐおよび積分制御値ＩをＰ
＝Ｐ１、Ｉ＝Ｉ１とする。

【００３３】ここで、Ｐ１およびＩ１は比例制御値Ｐお
よび積分制御値Ｉの基本値であり、またＰαおよびＩα
は比例制御値Ｐおよび積分制御値Ｉの補正値である。

【００３４】続いてステップＳ２０で、上記偏差Ｄafの
正負の切替り時点か否かを判定し、切替り時点であれ
ば、フィードバック補正係数の前回値ＣＦＢ(n-1)に比
例制御値Ｐを加えた値をフィードバック補正係数ＣＦＢ
とし、切替り時点でなければ、フィードバック補正係数
の前回値ＣＦＢ(n-1)に積分制御値Ｉを加えた値をフィ
ードバック補正係数ＣＦＢとする。

【００３５】以上のような当実施形態の空燃比制御装置
によると、理論空燃比へのフィードバック制御が行なわ
れているときに、図４に示すようにフィードバック補正
係数ＣＦＢがリニアＯ₂センサ１６の出力およびλＯ₂セ
ンサ１７の出力に応じて変化する。

【００３６】すなわち、上記フィードバック補正係数Ｃ
ＦＢは、リニアＯ₂センサ１６による空燃比検出値Ｌaf
が目標値Ｃafよりもリーン側となれば比例制御値Ｐだけ
増加してから積分制御値Ｉずつ漸増し、上記空燃比検出
値Ｌafが目標値Ｃafよりもリッチ側となれば比例制御値
Ｐだけ減少してから積分制御値Ｉずつ漸減するように変
化する。このように、理論空燃比へのフィードバック制
御時には、リニアＯ₂センサ１６の出力に基づくフィー
ドバック補正係数ＣＦＢの演算がＰ値ホールドのＰＩ制
御により行なわれ、この制御によれば空燃比が適度に振
動することにより、三元触媒からなる触媒装置１５のＯ
₂ストレージ効果を高めることができ、浄化性能の向上
に有利となる。

【００３７】そして、このフィードバック制御中に、λ
Ｏ₂センサ１７の出力がリーン状態を示す場合は、フィ
ードバック補正係数ＣＦＢの増加方向の変化（Ｐ＝Ｐ１
＋Ｐα、Ｉ＝Ｉ１＋Ｉα）が減少方向の変化（Ｐ＝−Ｐ
１、Ｉ＝−Ｉ１）よりも大きくされることにより、λＯ
₂センサ出力のリーン状態が続いている間は、フィード
バック補正係数ＣＦＢが、空燃比検出値の変化に伴って
増減を繰り返しながらも次第に増加方向に移行するよう
に補正される。これに伴って空燃比は、補正を行なわな
い場合（図４中の破線）と比べてリッチ側に移行する。

【００３８】また、λＯ₂センサ１７の出力がリッチ状
態を示すようになった場合は、リーン状態を示す場合と
は逆に、フィードバック補正係数ＣＦＢの減少方向の変
化（Ｐ＝−（Ｐ１＋Ｐα）、Ｉ＝−（Ｉ１＋Ｉα））が
増加方向の変化（Ｐ＝Ｐ１、Ｉ＝Ｉ１）よりも大きくさ
れることにより、補正係数ＣＦＢが減少方向に移行する
ように補正される。

【００３９】このような制御が繰り返されることによ
り、基本的には上記リニアＯ₂センサ１６の出力に基づ
いたフィードバック制御が行なわれながら、上記λＯ₂
センサ１７の出力が周期的にリーン状態とリッチ状態と
に切換わるようにフィードバック補正係数ＣＦＢが補正
される。このため、上記リニアＯ₂センサ１６の出力に
誤差があるような場合でも、上記触媒装置１５の浄化作
用が良好に保たれるように空燃比が制御される。

【００４０】このような作用を図５を参照してさらに具
体的に説明する。図５は一般に知られている三元触媒の
浄化率と空燃比との関係を示し、この図のように、三元
触媒からなる触媒装置１５は、浄化ウインドＷと称され
る狭い範囲の理論空燃比領域でＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三
者に対して高い浄化率を有し、理論空燃比へのフィード
バック制御時には空燃比が上記浄化ウインドＷ内に制御
されることが要求される。ところが、触媒装置１５の上
流に設けられているリニアＯ₂センサ１６の出力に誤差
がある場合、この出力に基づいてフィードバック制御を
行なうだけでは、空燃比の変動範囲が上記浄化ウインド
Ｗからずれて浄化作用が低下し、例えば図５中に破線で
示すように空燃比の変動範囲Ａがリーン側にずれるとＮ
Ｏｘの浄化作用が低下する。そしてこの場合、触媒装置
１５の下流側でも排気中の酸素濃度が高くなることか
ら、λＯ₂センサ１７の出力がリーン状態に張り付く傾
向が生じる。

【００４１】これに対して当実施形態の制御装置では、
上記のようにλＯ₂センサ１７の出力に応じてフィード
バック補正係数ＣＦＢが補正されることにより、λＯ₂
センサ１７の出力のリーン状態が続くとそれに応じて空
燃比がリッチ側に移行し、つまり図５中に矢印で示すよ
うに空燃比変動Ａのずれが是正される。

【００４２】また、逆に空燃比の変動範囲が浄化ウイン
ドＷからリッチ側にずれるとλＯ₂センサ１７の出力が
リッチ状態に張り付く傾向が生じるが、この場合はそれ
に応じた補正で空燃比がリーン側に移行することによ
り、空燃比変動のずれが是正される。

【００４３】そして、理論空燃比へのフィードバック制
御が行なわれているときには常にこのような補正が行な
われることにより、運転中に排圧や排気流量等の変化に
伴ってリニアＯ₂センサ１６の出力の精度が変動した場
合でも、空燃比が適正に調整されて、触媒装置１５の浄
化作用が良好に保たれることとなる。

【００４４】なお、上記実施形態では、λＯ₂センサ１
７の出力がリーン状態かリッチ状態かに応じてフィード
バック補正係数ＣＦＢの比例制御値Ｐおよび積分制御値
Ｉを補正しているが、λＯ₂センサ出力のリーン状態、
リッチ状態の持続時間を計測し、持続時間が所定値以下
である場合は補正値Ｐα，Ｉαを加味せずに比例制御値
Ｐおよび積分制御値Ｉを演算し、λＯ₂センサ出力のリ
ーン状態持続時間が所定値を越えたときに前述のステッ
プＳ１０，Ｓ１２〜Ｓ１５のような処理で補正を行な
い、λＯ₂センサ出力のリッチ状態持続時間が所定値を
越えたときに前述のステップＳ１１，Ｓ１６〜Ｓ１９の
ような処理で補正を行なうようにしてもよい。

【００４５】また、λＯ₂センサ１７の出力に応じたフ
ィードバック補正係数ＣＦＢの補正は、比例制御値Ｐお
よび積分制御値Ｉのうちのいずれか一方、例えば比例制
御値Ｐについてのみ行なうようにしてもよい。

【００４６】図６および図７は、空燃比を制御する制御
手段の別の実施形態を示している。

【００４７】図６において、コントロールユニット２０
からなる制御手段は、運転状態等に応じて空燃比の目標
値を設定する目標値設定手段２１と、吸入空気量および
エンジン回転数等に応じて基本噴射量を演算する基本噴
射量演算手段２２と、上記リニアＯ₂センサ１６による
空燃比の検出値と目標値とを比較して、それに応じたフ
ィードバック補正係数ＣＦＢを設定するフィードバック
制御量設定手段２３と、上記基本噴射量およびフィード
バック補正係数ＣＦＢに基づいて最終噴射量を演算する
最終噴射量演算手段２４とを備えるとともに、目標値補
正手段２６を備えている。この目標値補正手段２６は、
理論空燃比へのフィードバック制御時に、上記λＯ₂セ
ンサ１７の出力が一定レベルで持続する時間、つまりλ
Ｏ₂センサ出力のリーン状態持続時間およびリッチ状態
持続時間を計測し、その持続時間が所定値よりも大きく
なったときに、上記目標値設定手段２１により設定され
る目標値を補正するようになっている。

【００４８】この実施形態による制御を図７のフローチ
ャートによって説明すると、先ずステップＳ３１で各種
信号を入力し、ステップＳ３２でフィードバック制御状
態にあるか否かを判定し、フィードバック制御状態にあ
る場合にはステップＳ３３で理論空燃比（λ＝１）にフ
ィードバック制御する運転領域にあるか否かを判定す
る。これらステップＳ３１〜３３の処理およびステップ
Ｓ３２，Ｓ３３の判定がＮＯの場合の処理（図示省略）
は、図３のステップＳ１〜Ｓ５と同様である。

【００４９】理論空燃比にフィードバック制御する運転
領域にある場合、ステップＳ３４で、空燃比の目標値Ｃ
afとリニアＯ₂センサ１６による空燃比の検出値Ｌafと
の偏差Ｄafを演算し、ステップＳ３５で上記偏差Ｄafに
応じてフィードバック補正係数ＣＦＢを演算する。この
フィードバック補正係数ＣＦＢの演算は、例えば、上記
偏差Ｄafが負の場合は比例制御値および積分制御値をそ
れぞれ所定の正の値に設定し、上記偏差Ｄafが正の場合
は比例制御値および積分制御値をそれぞれ所定の負の値
に設定して、ＰＩ制御によりフィードバック補正係数を
求めるようにすればよい。あるいは、ＰＩＤ制御により
フィードバック補正係数を求めるようにしてもよい。

【００５０】続いてステップＳ３６で、λＯ₂センサ１
７の出力がリーン状態か否かを判定する。そして、リー
ン状態であることを判定した場合は、ステップＳ３７で
リーン持続時間ＴＬを計測し、ステップＳ３８で上記リ
ーン持続時間ＴＬが所定値ＴＯより大きいか否かを判定
して、所定値ＴＯより大きくなれば、ステップＳ３９で
空燃比の目標値を所定値βだけ大きくしてから、リター
ンする。また、ステップＳ３６でリッチ状態であること
を判定した場合は、ステップＳ４０でリッチ持続時間Ｔ
Ｒを計測し、ステップＳ４１で上記リッチ持続時間ＴＲ
が所定値ＴＯより大きいか否かを判定して、所定値ＴＯ
より大きくなれば、ステップＳ４２で空燃比の目標値を
所定値βだけ小さくしてから、リターンする。

【００５１】このような当実施形態の制御によると、理
論空燃比へのフィードバック制御中に、リニアＯ₂セン
サ１６の出力誤差に起因して空燃比が触媒装置１５の浄
化ウインドに対しリーン側またはリッチ側にずれる傾向
が生じた場合、空燃比の目標値Ｃafが補正される。つま
り、空燃比のリーン側へのずれによってλＯ₂センサ出
力のリーン持続時間が所定値より大きくなると空燃比の
目標値Ｃafが所定値だけリッチ側に補正され（上記ステ
ップＳ３８，Ｓ３９）、また、空燃比のリッチ側へのず
れによってλＯ₂センサ出力のリッチ持続時間が所定値
より大きくなると空燃比の目標値Ｃafが所定値だけリー
ン側に補正される（上記ステップＳ４１，Ｓ４２）。

【００５２】そして、このように空燃比の目標値Ｃafが
補正されつつ、目標値Ｃafと検出値Ｌafとの偏差応じた
フィードバック補正係数ＣＦＢの演算（ステップＳ３
４，Ｓ３５）等の処理が繰り返されることにより、空燃
比が補正された目標値Ｃafとなるようにフィードバック
制御される。従って、この実施形態でも、空燃比のずれ
が是正され、触媒装置１５の浄化作用が良好に保たれる
こととなる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、三元触媒からなる
触媒装置の上流に設けられたリニアＯ₂センサの出力に
基づいて空燃比のフィードバック制御を行なう装置にお
いて、理論空燃比に制御される場合のフィードバック制
御中に、触媒装置の下流に設けられたλＯ₂センサの出
力に応じて上記フィードバック制御量を補正するように
した空燃比制御装置によると、理論空燃比へのフィード
バック制御中にリニアＯ₂センサの出力誤差等に起因し
た空燃比のずれを上記フィードバック制御量の補正によ
って是正することにより、三元触媒からなる触媒装置の
浄化作用を常に良好に保つように空燃比を調整すること
ができる。

【００５４】また、空燃比が理論空燃比に制御される場
合のフィードバック制御中に、上記λＯ₂センサの出力
が一定レベルで持続する時間を計測し、この持続時間が
所定値より大きくなったときに空燃比の目標値を補正す
るようにした制御装置によっても、理論空燃比へのフィ
ードバック制御中にリニアＯ₂センサの出力誤差等に起
因した空燃比のずれを上記目標値の補正によって是正す
ることにより、三元触媒からなる触媒装置の浄化作用を
常に良好に保つように空燃比を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空燃比制御装置を備えたエンジンの概
略図である。

【図２】本発明の一実施形態による制御装置の機能ブロ
ック図である。

【図３】図２に示す制御装置によるフィードバック制御
量演算処理を示すフローチャートである。

【図４】リニアＯ₂センサ出力およびλＯ₂センサ出力に
応じたフィードバック制御量の変化を示すタイムチャー
トである。

【図５】三元触媒の浄化率と空燃比との関係を示す説明
図である。

【図６】本発明の別の実施形態による制御装置の機能ブ
ロック図である。

【図７】図６に示す制御装置によるフィードバック制御
量演算処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン本体１４インジェクタ１５触媒装置１６リニアＯ₂センサ１７ λＯ₂センサ２０コントロールユニット２３フィードバック制御量設定手段２５フィードバック制御量補正手段２６目標値補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三元触媒からなる触媒装置が設けられた
エンジンの排気通路における上記触媒装置よりも上流
に、排気中の酸素濃度に応じて出力がリニアに変化する
特性を有するリニアＯ₂センサを配置する一方、理論空
燃比相当の酸素濃度で出力が急変する特性を有するλＯ
₂センサを上記触媒装置よりも下流に配置し、上記リニ
アＯ₂センサの出力に基づいてエンジンの空燃比をフィ
ードバック制御する制御手段を設けたエンジンの空燃比
制御装置において、上記制御手段に、上記リニアＯ₂セ
ンサによる空燃比検出値と目標値とを比較してそれに応
じたフィードバック制御量を設定するフィードバック制
御量設定手段と、空燃比が理論空燃比に制御される場合
のフィードバック制御中に上記λＯ₂センサの出力に応
じてフィードバック制御量を補正する補正手段とを設け
たことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】上記フィードバック制御量設定手段は理
論空燃比へのフィードバック制御時にフィードバック制
御量を比例制御値と積分制御値とによって設定し、上記
補正手段は上記比例制御値および積分制御値のうちの少
なくとも一方を補正するものであ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。
【請求項３】上記λＯ₂センサの出力がリーン状態を
示すときには空燃比をリッチにする方向にフィードバッ
ク制御量を補正し、上記λＯ₂センサの出力がリッチ状
態を示すときには空燃比をリーンにする方向にフィード
バック制御量を補正するように補正手段を構成したこと
を特徴とする請求項１または２記載のエンジンの空燃比
制御装置。
【請求項４】上記λＯ₂センサの出力が一定レベルで
持続する時間を計測し、この持続時間が所定値より大き
くなったときにフィードバック制御量を補正するように
補正手段を構成したことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項５】三元触媒からなる触媒装置が設けられた
エンジンの排気通路における上記触媒装置よりも上流
に、排気中の酸素濃度に応じて出力がリニアに変化する
特性を有するリニアＯ₂センサを配置する一方、理論空
燃比相当の酸素濃度で出力が急変する特性を有するλＯ
₂センサを上記触媒装置よりも下流に配置し、上記リニ
アＯ₂センサの出力に基づいてエンジンの空燃比をフィ
ードバック制御する制御手段を設けたエンジンの空燃比
制御装置において、上記制御手段に、上記リニアＯ₂セ
ンサによる空燃比検出値と目標値とを比較してそれに応
じたフィードバック制御量を設定するフィードバック制
御量設定手段と、空燃比が理論空燃比に制御される場合
のフィードバック制御中に、上記λＯ₂センサの出力が
一定レベルで持続する時間を計測し、この持続時間が所
定値より大きくなったときに上記目標値を補正する補正
手段とを設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御
装置。