JPS61232349A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（０□センサ）
）を設け、下流側０２センサの出力により上流側０２セ
ンサによる空燃比フィードバック制御における積分定数
を補正する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、機関の吸入空気量（もしくは吸入空気圧）およ
び回転速度に応じて燃料噴射弁の基本噴射量を演算し、
機関の排気ガス中の特定成分たとえば酸素成分の濃度を
検出する０、センサの検出信号にもとづいて演算された
空燃比補正係数ＦＡＦに応じて前記基本噴射量を補正し
、この補正された噴射量に応じて実際に供給される燃料
量を制御する。この制御を繰返して最終的に機関の空燃
比を所定範囲内に収束させる。このような空燃比フィー
ドバック制御により、空燃比を理論空燃比近傍の非常に
狭い範囲内に制御できるので、排気系に設けられた三元
触媒コンバータ、すなわち、排気ガス中に含まれるＣｏ
、ＨＣ，ＮＯＸの３つの有害成分を同時に浄化する触媒
コンバータの浄化能力を高く保持できる。

上述の空燃比フィードバック制御（シングル０２センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０２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、０２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。Ｏｘセンサ
の出力特性のばらつきの原因を列挙すると、次のとおり
である。

（ｔ）　　Ｏｘセンサ自体の個体差、 （２）燃料噴射弁および排気ガス再循環弁等の部品の機
関への組付は位置の公差による０２センサの箇所におけ
る排気ガスの混合の不均一、（３１０ｘセンサの出力特
性の経時あるいは経年的な変化。

また、０２センサ以外では、燃料噴射弁、排気ガス再循
環流量、タペットクリアランス等の機関状態の経時的あ
るいは経年的な変化、および製造ばらつきによる排気ガ
スの混合の不均一性が変化および拡大することがある。

かかる０□センサの出力特性のばらつきおよび部品のば
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０２センサを設け、この第
２の０□センサの出力により触媒コンバータ上流の第１
の０２センサによる空燃比フィードバック制御における
遅延時間を補正するダブル０□センサシステムは既に知
られている（参照：特開昭５５−３７５６２号公報、特
開昭５Ｌ−４８７５５号公報、特開昭５８−７２６４７
号公報）。

つまり、通常のシングル０２センサシステムにおいて、
０□センサ出力がリッチ信号からリーン信号に変化して
も一定時間はリッチ信号とみなし、逆に、０□センサ出
力がリーン信号からリッチ信号に変化しても一定時間は
リーン信号とみなすという遅延処理を行っており、これ
により、空燃比フィードバンク制御を安定させているが
、上述のダブル０２センサシステムは、この遅延処理の
一定時間を下流側０□センサ出力に応じて可変にしたも
のである。この場合、触媒コンバータの下流側に設けら
れた０□センサは、上流側０□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。

（１１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０２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０□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０□センサシス
テム）により、上流側０２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。つまり、上流側
０□センサが劣化しても下流側０２センサによる遅延時
間の補正によリエミソションの排出を最小限にできる。

実際に、第２図に示すように、シングル０□センサシス
テムでは、０□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
０２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０□センサシステムにおいては、下流側ｏ
２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０２センサシステムにおい
ては、上流側ｏ２センサが劣化してその制御中心がずれ
、このため、遅延時間が長くなると、その分、応答速度
（制御周波数）は低下して制御精度が低下するという問
題点がある。

また、特開昭５８−７２６４７号公報の第４図において
は、遅延時間を最大値によりガードしており、これによ
り、応答速度の低下はある程度防止できるものの、遅延
時間が最大値に到達した時点で下流側０２センサによる
遅延時間の補正も実質的に停止し、ダブル０２センサシ
ステムの機能が発揮されなくなる問題点がある。

たとえば、第３Ａ図に示すごとく、上流側Ｏｔセンサの
劣化が比較的軽く、上流側０２センサの出力がリーンか
らリッチへ変化してもリーン状態との判断を保持するリ
ッチ遅延時間ＴＤＲおよび上流側０２センサの出力がリ
ッチからリーンへ変化してもリッチ状態との判断を保持
するリーン遅延時間ＴＤＬを共に３２ｍ５に設定した場
合には、上流側０２センサによる制御周波数は約１．３
　Ｈｚであるのに対し、第３Ｂ図に示すごとく、上流側
０２センサの劣化が進み、この結果、リッチ遅延時間Ｔ
ＤＲを８ｍｓとした場合には、リーン遅延時間ＴＤＬを
２５６ｍ５となり、上流側０□センサによる制御周波数
は０．９３Ｈｚとなり、３０％程度応答性が悪化し、サ
ージング発生の原因ともなる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、応答速度の低下
を防止しこれによりサージング発生を防止した内燃機関
の空燃比制御装置を提供することにあり、その手段は第
１図に示される。

第１図において、排気ガス中の特定濃度成分を検出する
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。積分定数演算手段は
下流側（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としての積分定数ＫＩＬ、　ＫＩ
Ｒを演算する。

この結果、空燃比補正量演算手段は積分定数ＫＩＬ。

にＩＲと、第１の空燃比センサの出力■、とに応じて空
燃比補正量ＦＡＦを演算する。そして、空燃比調整手段
はこの空燃比補正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、上流側空燃比センサ（０□センサ
）が劣化してその制御中心がずれると、積分定数が大き
くなるが、積分定数の増大は応答速度（制御周波数）の
低下を招かない。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第４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４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ｉ！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ス１０２に供給さ
れ、このうち、クランク角センサ６の出力はＣＰυ１０
３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ｌ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、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０２セン
サ１５が設けられている。０２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、０２センサ１３，１５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ＩＯのバッファ回路（図示せず）を介してＡ／
Ｄ変換器１０１に発生する。

制御回路ＩＯ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、入出力インクフェイス
１０２　、ＣＰＵ　１０３の外に、ＲＯＭ　１０５、Ｒ
ＡＭ　１０５　、バックアップＲＡＭ　１０６　、クロ
ック発生回路１０７等が設けられている。なお、バック
アンプＲＡＭ　１０６はバッテリ　（図示せず）に直結
されており、従って、イグニッションスイッチ（図示せ
ず）がオフとなっても、バックアップＲＡＭ　１０６の
記憶内容は消滅しない。

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ＴＡＸ
Ｉが演算されると、燃料噴射量ＴＡＵ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１０
９もセットされる。この結果、駆動回路１１０が燃料噴
射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ１０Ｂ
がクロック信号（図示せず）を計数して最後にそのキャ
リアウド端子力び１″レベルとなったときに、フリップ
フロップ１０９がリ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
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射
量ＴＡυ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、ＣＰＵ　１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１
０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インタフェイス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１０６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ＲＡＭ　１０５の所定領域に
格納される。つまり、ＲＡＭ　１０５におけるデータＱ
およびＴＨ朽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ＲＡＭ　１０５の所定領域
に格納される。

第４図の制御回路の動作を第５図、第７Ａ図。

第７Ｂ図、第８図のフローチャートを参照して説明する
。

第５図は上流側０２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５０１では、空燃比の閉ループ（フィードバン
ク）条件が成立しているか否かを判別する。

機関始動中、始動後の燃料増量動作中、暖機増量動作中
、パワー増量動作中、リーン制御中、上流側０２センサ
ネ活性状態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。なお、上流
側０２センサの活性／不活性状態の判別はＲＡＭ　１０
５より水温データＴＨＷを読出して一旦ＴＨ−≧７０°
になったか否かを判別するかあるいは上流側０２センサ
の出力レベルが一度上下したか否かを判別することによ
って行われる。閉ループ条件が不成立のときには、ステ
ンブ５１７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はステップ５０２に進む
。

ステップ５０２では、上流側０２センサ１３の出力ｖＩ
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０３にてＶ、が比
較電圧ＶＲＩ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。リー
ン（Ｖ　＋　≦Ｖｉｕ）であれば、ステップ５０４にて
ディレィカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ５０５
．５０６にてディレィカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＩ
？でガードする。なお、最小値ＴＤＩ？はリーンからリ
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、負の値で定義さ
れる。他方、リッチ（Ｖｌ　　＞ＶＲＩ）であれば、ス
テップ５０７にてディレィカウンタＣＤＬＹを１加算し
、ステップ５０８゜５０９にてディレィカウンタＣＤＬ
Ｙを最大値ＴＤＬでガードする。なお、最大値ＴＤＬは
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、正
の値で定義される。

ここで、ディレィカウンタＣＤＬＹの基準をＯとし、Ｃ
ＤＬＹ≧０あときに遅延処理後の空燃比をリッチとみな
し、ＣＤＬＹ　＜　０のときに遅延処理後の空燃比をリ
ーンとみなすものとする。

ステップ５１０では、ディレィカウンタＣＤＬＹ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５１１にて、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５１２にてＦＡＦ
　−ＦＡＦ＋Ｒ３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５１３にてＦ
ＡＦ　４−ＦＡＦ−ＲＳ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５１ＯにてディレィカウンタＣＤＬＹの符号が
反転していなければ、ステップ５１４．５１５．５１６
にて積分処理を行う。つまり、ステップ５１４にて、Ｃ
ＤＬＹ　＜　Ｏか否かを判別し、ＣＤＬＹ　＜　Ｏ（リ
ーン）であればステップ５１５にて ＦＡＦ←ＦＡＰ＋　ＫＩＲ とする。［Ｒはリッチ積分定数である。他方、ＣＤＬＹ
≧０　（リッチ）であればステップ５１６にてＰＡＰ　
−ＦＡＦ−ＫＩＲ とする。ただし、ＫＩＬはリーン積分定数である。

ここで、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはスキップＮＲ８に比
して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ（ＫＩＬ
）＜　ＲＳである。従って、ステップ５１５はリーン状
態（ＣＤＬＹ　＜　０）で燃料噴射量を徐々に増大させ
、ステップ５１６はリッチ状態（ＣＤＬＹ≧０）で燃料
噴射量を徐々に減少させる。゛ステップ５１２〜５１６
にて演算された空燃比補正係数ＦＡＦは最小値たとえば
０．８および最大値たとえば１．２にてガードすものと
し、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ＲＡＭ　１０５に格納
して、ステップ５１９にて、このルーチンは終了する。

第６図は第５図のフローチャートによる第３図の制御回
路の動作を補足説明するタイミング図である。上流側０
．センサ１３の出力により第６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
ィレィカウンタＣＤＬＹは、第６図（Ｂ）に示すごとく
、リッチ状態でカウントアツプされ、リーン状態でカウ
ントダウンされる。この結果、第６図（Ｃ）に示すごと
（、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ　’が形成される
。

たとえば、時刻１．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（−ＴＤＲ）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ｔＳ＋ｔ＆
＋ｔ？のごとくリッチ遅延時間（−ＴＤＲ）より短かい
朋間で反転すると、ディレィカウンタＣＤＬＹが基準値
Ｏを交差するのに時間を要し、この結果、時刻１、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。このように安定
した遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ　’にもとづいて第
６図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

なお、遅延時間ＴＤＲ、ＴＤＬを適切に設定すると、上
流側０２センサ１３による空燃比フィードバック制御の
制御空燃比をリッチ側もしくはリーン側に移行できる。

たとえばリッチ遅延時間（−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０２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。しかしながら、この場合、前述
のごとく、遅延時間が長くなると、応答速度（制御周波
数）が低下する。このため、本発明においては、遅延時
間ＴＤＲ、ＴＤＬを一定に設定している。たとえばＴＤ
Ｒ＝　−１２（４ｇｍｓ相当） ＴＤＬ　＝　　６　　（２４ｍｓ相当）ここでリッチ遅
延時間（−ＴＤＲ）をリーン遅延時間ＴＤＬより大きく
設定しているのでは、各０．センサが触媒の前後にある
ために生ガスの影響による出力特性および劣化の速度の
違いに伴う出力特性を考慮して比較電圧Ｖｊｌｌは低い
値たとえば０．４５Ｖとしてリーン側に設定されている
からである。

本発明においては、上流側０□センサ１３による空燃比
フィードバック制御空燃比のリッチ側もしくはリーン側
への移行は、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬを可変にすること
によって行われる。たとえばリッチ積分定数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
チ側に移行できる。さらに、リーン積分定数ＮＩＬ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０□センサの出力に
応じてリッチ積分定数ＫＩＲおよびリーン積分定数ＫＩ
Ｌを補正することにより空燃比が制御できる。

第７Ａ図は下流側Ｏｔセンサ１５の出力にもとづいて積
分定数Ｋ［Ｒ，ＫＩＬ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ＩＳ毎
に実行される。ステップ７０１では、下流側０□センサ
による空燃比の閉ループ条件が成立しているか否かを判
別する。このステップは第５図のステップ５０１とほぼ
同一であるが、下流側０２センサ１５の活性／不活性状
態時等が異なる。

閉ループ条件不成立であれば、ステップ７１６゜７１７
に進み、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬを一定値ＫＩＲＯ。

ＫＩＬＯとする。たとえば、 ）［ＩＲｏ＝５％／５ ＫＩＬ、＝５％／Ｓ である。

閉ループ条件成立であれば、ステップ７０２に進み、下
流側０２センサ１５の出力電圧■２をＡ／Ｄ変換して取
込み、ステップ７０３にてｖ２が比較電圧Ｖ□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、ステップ７０３での
比較電圧■。は、上述のごとく、第５図のステップ５０
２での比較電圧ｖ１より高く設定されている。

リーン（ＶＺ≦Ｖ□）のときには、ステップ７０４にて
ＫＩＲ−ＫＩＲ＋ΔＫＩ　（一定値）とし、つまり、リ
ッチ積分定数ＫＩＲを増大させて空燃比をリッチ側に移
行させる。ステップ７０５　、７０６では、ＫＩＲを最
大値ＭＡＸにてガードする。さらに、ステップ７０７に
てＫＩＬ　−ＫＩＬ−Δに！　（一定値）とし、つまり
、リーン積分定数ＫＩＬを減少させて空燃比をリッチ側
に移行させる。ステップ７０８　、７０９では、にＩＬ
を最小値ＭＥＮにてガードする。

他方、リッチ（Ｖｚ　＞Ｖａｔ）のときには、ステップ
７１０にてＫＩＲ←ＫＩＲ−ΔＫＩ　（一定値）とし、
つまり、リッチ積分定数ＫｆＲを減少させて空燃比をリ
ーン側に移行させる。ステップ７１１　、７１２では、
ＫＩＲを最小値ＭＩＮにてガードする。さらに、ステッ
プ７１３にてＫＩＬ←ＫＩＬ＋ΔＫＩ　（一定値）とし
、つまり、リーン積分定数ＮＩＬを増加させて空燃比を
リーン側に移行させる。ステップ７１４．７１５では、
にＩＬを最大値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＫＩＲ、ＫＩＬはＲＡＭ　１０
５に格納された後に、ステップ７１８にてこのルーチン
は終了する。

なお、第７Ａ図における最小値ＭＩＮは過渡追従性がそ
こなわれないレベルたとえば３％／Ｓ相当の値であり、
また、最大値ＭＩＮ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たとえば１０％／Ｓ相当の値で
ある。

このように、第７Ａ図のルーチンによれば、下流側０２
センサ１５の出力がリーンであれば、リッチ積分定数Ｋ
ＩＲが徐々に増大され、且っリーン積分定数ＫＩＬが徐
々に減少され、これにより、空燃比はリッチ側へ移行さ
れる。また、下流側０２センサ１５の出力がリッチであ
れば、リッチ積分定数ＫＩＲが徐々に減少され、且つリ
ーン積分定数ＫＩＬが徐々に増大され、これにより、空
燃比はリーン側へ移行される。

第７Ｂ図は第７Ａ図の変更例を示す。第７Ｂ図において
は、第７Ａ図に対して、ステップ７１９゜７２０、７０
４　’　〜７０７’　、　　７１０’　〜７１３　’を
付加しである。つまり、ステップ７０３にてリーン（Ｖ
Ｚ≦■８□）と判別されたときにステップ７１９にて最
初のリーンか否かを判別し、つまり、リッチがらリーン
への変化点か否かを判別する。最初のリーンであれば、
ステップ７０４′にて にＩＲ←にＩＲ＋ΔＫＩ’ とする。ただし、ΔＫＦは一定値であって、ΔＫｌ’）
　　ΔＫｌ である。つまり、ＫＩＲをスキップ的に増大させ、ステ
ップ７０５　’　、７０６　’にて、ステップ７０５．
７０６と同様に、ＫＩＲを最大値ＭＡＸでガードする。

さらに、ステップ７０７′にて ＫＩＬ　ｈ−ＫＩＬ−Δに■′ としてＫＩＬをスキップ的に減少させ、ステップ７０８
　、７０９にてＫＩＬを最小値ＭＩＮでガードする。

また、ステップ７０３にてリッチ（Ｖｚ　＞Ｖ＊ｚ）と
判別されたときにはステップ７２０にて最初のリッチか
否かを判別する、つまり、リーンからリッチへの変化点
か否かを判別する。最初のリッチであれば、ステップ７
１０　’にて ＫＩＲ−ＫＩＲ−ΔＫｌ’ とし、にＩＲをスキップ的に減少させ、ステップ７１１
　’　、　７１２　’にて、ステップ７１１　、７１２
と同様に、ＫＩＲを最小値旧Ｎがガードする。さらに、
ステップ７１３にて ＫＴＬ　４−ＫＩＬ＋Δに！’ としてＫＩＬをスキップ的に増大させ、ステップ７１４
　、７１５にてＫＩＬを最大値ＭＡ×テカートする。

このようにステップ７１９にて最初のリーンの場合、お
よびステップ７２０にて最初のリッチの場合、積分定数
ＫＩＲ、ＫＩＬはスキップ制御され、ステップ７１９に
て最初のリーンでない場合、およびステップ７２０にて
最初のリッチでない場合、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬは、
第７Ａ図の場合と同様に、積分制御される。これにより
、積分定数にＩＲ、ＫＩＬの過渡追従性が向上する。

さらに、空燃比フィードバック中に演算されたＦＡＦ　
、　　にＩＲ、ＫＩＬは一旦他の値ＦＡＦ’、ＫＩＲ’
。

ＫＩＬ’に変換してバックアップｌ？ＡＭ　１０６に格
納することもでき、これにより、再始動時等における運
転性向上に役立つものである。

第８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８０１では、ＲＡＭ　１０５より吸入空気量デ
ータＱおよび回転速度速度データＮｅを読出して基本噴
射量ＴＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ−ＫＱ／Ｎ
ｅ（Ｋは定数）とするステップ８０２にてＲＡＭ１０５
より冷却水温データＴＨ−を読出してＲＡＭ　１０４に
格納された１次元マツプにより暖機増量値Ｆ札を補間計
算する。この暖機増量値ＦＷＬは、図示のごとく、現在
の冷却水温ＴＨＷが上昇するに従って小さくなるように
設定されている。

ステップ８０３では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ−Ｔ
ＡＵＰ　−ＦＡＦ　　・（１＋ＦｕＬ＋α）十βにより
演算する。なお、α、βは他の運転状態パラメータによ
って定まる補正量であり、たとえば図示しないスロット
ル位置センサからの信号あるいは吸気温センサからの信
号、バラチリ電圧等により決められる補正量であり、こ
れらもＲＡＭ　１０５により格納されている。次いで、
ステップ８０４にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１
０８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８０５
にてこのルーチンは終了する。なお、上述のごとく、噴
射ＩＴＡＵに相当する時間が経過すると、ダウンカウン
タ１０６のキャリアウド信号によってフリップフロップ
１０７がリセットされて燃料噴射は終了する。

第９図は第５図、第７Ｂ図のフローチャートによって得
られる空燃比補正係数ＦＡＦを説明するためのタイミン
グ図である。上流側０２センサ１３の出力電圧■１が第
９図（Ａ）に示すごとく変化すると、第５図のステップ
５０２での比較結果は第９図（Ｂ）のごとくなる。この
結果、第９図（Ｃ）に示すように、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆは、上流側Ｏ２センサ１３の出力がリッチであれば、
時定数Ｋｌで徐々に減少され、リーンであれば、時定数
Ｋｌで徐々に増大される。また、リッチとリーンとの切
換時点ではＦＡＦはＲ３だけスキップする。

なお、第９図（Ｃ，）においては積分定数ＫＩＲ，ＫＩ
Ｌを一定にしてあり、下流側Ｏｔセンサ１５による補正
は考慮していない。他方、下流側０．センサ１５の出力
電圧■２が第９図（Ｄ）に示すごとく変化すると、第７
Ｂ図のステップ７０３での比較結果は第９図（Ｅ）のご
とくなる。この結果、第９図（Ｆ）に示すように、リッ
チ積分定数ＫＩＲは、下流側ｏ２センサ１５の出力がリ
ーンであれば、時定数ΔＫｌで徐々に増大され、リーン
であれば、時定数ΔＫｌで徐々に減少され、また、リッ
チとリーンとの切換時点ではＫＩＲはΔＫＦだけスキッ
プする。さらに、第９図（Ｇ）に示すように、リーン積
分定数ＫＩＬは、下流側０□センサ１５の出力がリッチ
であれば、時定数ΔＫｌで徐々に減少され、リーンであ
れば、時定数ΔＫｌで徐々に増大され、また、リッチと
リーンとの切換時点てはＫＩＬはΔにビだけスキップす
る。第９図（Ｆ）。

第９図（Ｇ）に示すごとく、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬが
下流側０□センサ１５の出力に応じて変化すると、第９
図（Ｃ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦは第９図（Ｈ）の
実線に示すごとく変化する。なお、第９図（Ｈ）の点線
は第９図（Ｃ）の実線と同一である。また、第７Ａ図の
場合には、第９図（Ｆ）および第９図（Ｇ）におけるス
キップ量Δにビの変化がないが、空燃比補正係数ＦＡＦ
は第９図（Ｈ）の波形と類似している。

このように、下流側０□センサ１５の出力に応じて空燃
比補正係数ＦＡＦの制御中心を可変にでき、従って、空
燃比の制御中心を可変にできる。

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ｌＳ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０□センサによる制御を主にして行い、応答性の悪
い下流側０□センサによる制御を従にして行うためであ
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
の燃料供給量を制御する内燃機関を示したが、キャプレ
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（ＦＡＣＶ）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、第８図のステップ８０１における基本噴射量ＴＡ
ＩＩＰ相当の基本燃料供給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、第８図のステップ８
０３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０２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〕

第１０図は本発明の詳細な説明するためのグラフである
。すなわち、上流側空燃比センサの劣化がなく、空燃比
Ａ／Ｆの制御中心のずれがない場合、その制御周波数は
ほぼ２Ｈｚである。そして、上流側空燃比センサの劣化
が進んで、空燃比Ａ／Ｆの制御中心が１０％ずれた場合
、従来のごとく、遅延時間の補正により空燃比ずれを是
正すると、制御周波数はほぼ１．３Ｈｚとなるのに対し
、本発明のごとく、積分定数の補正により空燃比ずれを
是正すると、制御周波数はほぼ１．８　Ｈｚとなる。

このように、本発明によれば、上流側空燃比センサによ
る空燃比フィードバック制御定数としての積分定数を下
流側空燃比センサの出力により補正して空燃比の制御中
心を制御しているので、応答速度（制御周波数）の低下
を最小限にして、ダブル空燃比センサシステムの機能を
十分発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック図、 第２図はシングル０２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３Ａ図、第３Ｂ図は０□センサの出力特性図、第４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５図、第７Ａ図、第７Ｂ図、第８図、第９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６図は第５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９図は第６図、第７Ｂ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１０図は本発明の詳細な説明するためのグラフである
。 ｌ・・・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）０□センサ、１５・・・下
流側（第２の）Ｏｆセンサ。 第１図 第２図 第３Ａ図 第３８図 １：機関本体 ３：　エア７０−メータ ４＋デイストリビユータ ５．６Ｉクランク角センサ １２：触媒フンバータ １３：上流側Ｏ，センサ １５：下流側Ｏ鵞センサ 第６図 ′ＷＳ７八図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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に応じて空燃比フィードバ
   ック制御定数としての積分定数を演算する積分定数演算
   手段と、 該積分定数と前記第１の空燃比センサの出力とに応じて
   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。 ２、前記積分定数演算手段は、前記第２の空燃比センサ
   の出力がリーンのときに増量側のリッチ積分定数を徐々
   に増大させると共に減量側のリーン積分定数を徐々に減
   少させ、他方、 前記第２の空燃比センサの出力がリッチのときに増量側
   のリッチ積分定数を徐々に減少させると共に減量側のリ
   ーン積分定数を徐々に増大させ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、前記積分定数演算手段は、前記第２の空燃比センサ
   の出力がリッチからリーンの反転時に増量側のリッチ積
   分定数をスキップ的に増大させると共に減量側のリーン
   積分定数をスキップ的に減少させ、他方、 前記第２の空燃比センサの出力がリーンからリッチへの
   反転時に前記増量側のリッチ積分定数をスキップ的に減
   少させると共に前記減量側のリーン積分定数をスキップ
   的に増大させる特許請求の範囲第２項に記載の内燃機関
   の空燃比制御装置。