JPS6229737A - 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（Ｏｔ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０□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〕

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。２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
　、　ＩＩＣ、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０！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、Ｏｔ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。０．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。

（１）０□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Ｏｔセンサの箇所におけ
る排気ガスの混合の不均一、（３）０□センサの出力特
性の経時あるいは経年的な変化。

また、Ｏｔ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Ｏｔセンサを設け、上流側
０□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０□センサによる空燃比フィードバック制御を行う
ダブル０□センサシステムが既に提案されている。この
ダブル０２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０２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０□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Ｏｔセンサの出力にもと
づく空燃比フィードバンク制御（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０□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０２センサシステムでは、ＯＷ
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０２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０□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Ｏｘセンサシステムにおい
ても、エアフローメータ（もしくは圧力センサ）、燃料
噴射弁等の部品の製造ばらつき、経時的もしくは経年的
変化、空気密度の変化（大気圧変化）等により、空燃比
補正係数は大きくずれ、従って、０２センサの故障等に
よる過度の空燃比補正を防止するための上限値もしくは
下限値に近い値となることがある。このような場合、急
加速、急減速等における空燃比変動が大きい過渡状態に
入ると、空燃比補正係数がその上限値もしくは下限値に
はりついてしまい、それ以上の補正が不可能となり、ド
ライバビリティの悪化、エミッションの悪化を招くこと
がある。また、空燃比フィードバック制御時の空燃比補
正係数と非空燃比フィードバック制御時（オープンルー
プ時）の空燃比補正係数（一定値）との差が大きくなり
、つまり、フィードバック制御からオープンループへあ
るいはその逆の切替時に空燃比の変化が大きくなり、こ
の結果、やはり、ドライバビリティの悪化、エミッショ
ンの悪化等を招くという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、過渡時等におけるドライバビリティの
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。制御定数演算手段
は下流側第２の空燃比センサの出力Ｖ２に応じて空燃比
フィードバック制御定数を演算する。空燃比補正量演算
手段は空燃比フィードバック制御定数と上流側（第１の
）空燃比センサの出力Ｖ１とに応じて空燃比補正量ＦＡ
ＦＩを演算する。また、空燃比指示量演算手段は上流側
空燃比センサの出力ｖ１に応じて空燃比指示量ＦＡＦ２
を演算し、学習手段は空燃比指示量ＦＡＦ２の平均値Ｆ
ＡＦＡＶが所定値に収束するように空燃比指示量ＦＡＦ
２の平均値ＦＡＦＡνと所定値との差に応じて、学習補
正量ＧＨＡＣを演算する。・そして、空燃比調圧手段は
空燃比補正量ＦＡＦＩおよび学習補正量ＧＨＡＣ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、ダブル空燃比センサシステムによ
り可変とされた空燃比フィードバック制御定数を用いて
得られた空燃比補正ＩＦＡＦＩは機関の空燃比調整に直
接反映される。他方、固定とされた空燃比フィードバッ
ク制御定数を用いて得られた空燃比指示量ＦＡＰ２は学
習補正３１ＧＨＡｃに反映され、この学習補正１９ＧＨ
Ａｃが機関の空燃比調整に反映される。これにより、空
燃比を任意に変更できる。

なお、ダブル空燃比センサシステムにおいては、空燃比
補正量ＰＡＦの基準値たとえば１．０からのずれ量を可
変とすることによりベース空燃比を制御するのに対し、
学習制御は、空燃比補正ＩＦＡＦの平均値を基準値とな
るように、すなわち空燃比補正量ＦＡＦの平均値と基準
値とのずれ量をＯにすべく学習補正量Ｇ　１１　Ａ　Ｃ
を演算するものであり、単純に学習制御をダブル空燃比
センサシステムに導入すると、全く逆補正が行われて、
空燃比を任意の値に制御できない。たとえば、４気筒機
関において、気筒間製造ばらつきにより、第１〜第３気
筒がリッチ傾向にあり、第４気筒がリーン傾向にあり、
全体としてリッチ傾向にあるときにあって、上流側空燃
比センサが第４気筒の影響を強く受けるものとする。こ
の場合、第３図（Ａ）のごとく、上流側空燃比センサの
出力Ｖ１が変化した場合にあって、学習前のベース空燃
比が第３図（Ｂ）の実線に示すごとく変化し、空燃比補
正ＩＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶは第３図（Ｂ）の一点鎖
線に示すごとく増大傾向を示す。ここで、学習制御を行
うと、学習補正量Ｇ　ＩＩ　Ａ　Ｃは、第３図（Ｃ）に
示すごとく、平均値ＦＡＦＡＶと同様の傾向を示す。他
方、同時に、ダブル０２センサシステムにより、第３図
（Ｄ）に示す下流側空燃比センサによって平均値ＦＡＦ
ＡＶも第３図（Ｅ）に示す空燃比フィードバック制御定
数Ｒ５Ｒ，ＲＳＬにより可変とされる。この結果、値（
ＦＡＦＡＶ　＋ＧＨＡＣ）はほとんど変化しなくなる。

つまり、学習制御による学習補正ｆｉＧＨＡＣの補正と
ダブル０２センサシステムによる平均値ＦＡＦＡＶの補
正とが逆補正となり、従って、燃料噴射弁、空燃比セン
サのばらつきを吸収できない。

〔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
を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
、その軸がたとえは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ＣＰＵ　１
０３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ＴＨ
Ｗ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ＩＣ、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１
２の上流側には第１の０２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０□セ
ンサ１５が設けられている。

０□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、０．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ン
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イ
ス１０２　、ＣＰＩＩ　１０３の外に、ＲＯＭ　１０４
、ＲＡＭ　１０５　、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ｌＯ８、
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ＩＴＡＵがダウンカウンタ１
０８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
アウド端子が“ｌ”レヘルとなったときに、フリップフ
ロップ１０９がセントされて駆動回路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
ＩＪ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、ＣＰｔ１１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１
０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０
２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ＴＨ―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　１０５０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　’　Ｃ
Ａ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５図は上流側Ｏｚセンサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正係数ＦＡＦＩおよびＦＡＦ２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では上流側０□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。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１３の不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ｏ２センサ１３の活性／非活性状態の判別
はＲＡＭ　１０５より水温データＴＨ−を読出して一旦
Ｔｌ１−≧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１３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、ステップ５１７゜５
１８に進んで空燃比補正係数ＦＡＰＩ　、　ＦＡＦ２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０□センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０３にて■１が比
較電圧Ｖ□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＋　≦ｖ８１）であれば、ステップ５０４にて第１
のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を１減算し、ステップ
５０５．５０６にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　
１を最小値ＴＤＲＩでガードする。なお、最小値ＴＤＲ
Ｉは上流側０２センサ１３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、負の値で定義さ
れる。他方、リッチ（Ｖ、＞Ｖ□）であれば、ステップ
５０７にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を１加
算し、ステップ５０８．５０９にて第１のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ　１を最大値ＴＤＬＬでガードする。なお
、最大値ＴＤＬＩは上流側０２センサ１３の出力におい
てリッチからり−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、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１の基準を
０とし、ＣＤＬＹ　１　＞　０のときに遅延処理後の空
燃比をリッチとみなし、ＣＤＬＹ　１≦Ｏ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５１０〜５１６は第１の空燃比補正係数ＦＡＰ
Ｉを演算するものであり、この空燃比補正係数ＦＡＰＩ
は最終燃料噴射ＩＴＡＵに直接反映される。

ステップ５１０では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ
Ｉ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ＦＡＦＩ−ＦＡＦＩ　＋Ｒ３ＩＲ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ＦＡＦＩ←ＦＡＦＩ　−ＲＳＩＬ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５１０にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹＩ
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、ＣＤＬＹ　１≦０か否かを判別し、ＣＤＩ、Ｙ　
１≦Ｏ（リーン）であればステップ４２１にてＦＡＦＩ
−ＦＡＦＩ＋Ｋ１１とし、他方、ＣＤＬＹＩ＞０（リッ
チ）であればステップ５１６にてＦＡＦＩ←ＦＡＦＩ　
−Ｋｌ　１とする。ここで、積分定数に■１はスキップ
定数ＲＳＩＲ，ＲＳＩＬに比して十分小さく設定してあ
り、つまり、Ｋｌ　１　＜ＲＳＩＲ（ＲＳＩＬ）である
。従って、ステップ５１５はり一ン状態（ＣＤＬＹ　１
≦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　１　＞　Ｏ”）で燃料噴射量
を徐々に減少させる。

なお、スキップ量Ｒ３ＩＲ，ＲＳＩＬは後述のルーチン
で可変とされている。

ステップ５１８〜５２１は第２の空燃比補正係数（空燃
比指示ｉ）　ＦＡＦ２を演算するものであり、この空燃
比補正係数ＦＡＦ２は学習補正量Ｇ１１Ａｃを介して最
終燃料噴射量ＴＡＵに反映される。

各ステップ５１８〜５２１は上述のステップ５１２〜５
１６に対応している。つまり、ステップ５１８ではＦＡ
Ｆ２をＲ５２Ｒだけスキップ的に増大させ、ステップ５
１９ではＦＡＦ２をＲ３２Ｌだけスキップ的に減少させ
、ステップ５２０ではＦＡＰ２をＫｌ２だけ微小に増大
させ、ステップ５２１ではＦＡＦ２をＫｌ２だけ微小に
減少させる。

なお、スキップ量Ｒ５２Ｒ、Ｒ５２Ｌは固定である。

スキップ処理を行う毎に、ステップ５２３〜５２８の学
習ルーチンを実行する。すなわち、ステップ５２３にて
、空燃比補正係数ＦＡＦ２の平均値ＦＡＦＡＶを、ＦＡ
ＦＡＶ　　＝　　（ＦＡＦ２＋ＦＡＦ２ｏ　　）　　／
　まただし、ＦＡＦ２は前回リッチ、リーン反転時のＦ
ＡＦ２の値、 により演算し、ステップ５２４にて、ＦＡＦ２を次回の
演算に備え、 ＦＡＦ２゜←ＦＡＦ２ とする。次いで、ステップ５２５にて ΔＦＡＦ　−ＦＡＦＡＶ−１，０ を演算する。次いで、ステップ５２６にて、ΔＦＡＦ〉
０か否かを判別し、ΔＦＡＦ＞Ｏであればステップ５２
７にて Ｇｌｌ八Ｃへ−ＧＩＩＡＣ＋　ΔＧＨＡＣ（一定（直）
として学習補正量ＧＨＡＣを増大させ、他方、ΔＦＡＦ
≦Ｏであればステップ５２８にて ＧＨＡＣ←Ｇ　ＩＩ　Ａ　Ｃ−ΔＧＨＡＣ（一定値）と
して学習補正量ＧＨＡＣを減少させる。

なお、学習補正量Ｇ　ＩＩ　Ａ　ＣはバックアップＲＡ
Ｍ　１０６に格納するものとする。

ステップ５２９にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ５１２，５１３，５１５．５１６にて演
算された空燃比補正係数ＦＡＰＩは最小値たとえば０．
８および最大値たとえば１．２にてガードするものとし
、これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＰＩ
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。同様の理由により、学習補正量
ＧＨＡＣも最小値たとえば−０，０５および最大値たと
えば０．１にてガードする。

第６図は第５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０□センサ１３の出力
により第６図（Ａ）に示すごとくりソチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆ　１が得られると、第１のディレィカ
ウンタＣＤＬＹＩ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）に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号Ａ／Ｆｌ°が形成される。たとえば、時刻ｔ
１にて空燃比信号Ａ／Ｆ　１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／Ｆｌ’　はリッ
チ遅延時間（−ＴＤＲＩ）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　１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／Ｆｌ’　はリーン遅延時間ＴＤ
ＬＩ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　１が時刻ｔ
Ｓ＋”ｂｙ”ｊのごとくリッチ遅延時間（−ＴＤＲＩ）
より短い期間で反転すると、第１のディレィカウンタＣ
ＤＬＹ　１が基準値Ｏを交差するのに時間を要し、この
結果、時刻ｔ＠にて遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ１゛
が反転される。つまり、遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ
ｌ’　は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆｌ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
／Ｆｌ’にもとづいて第６図（Ｄ）に示す空燃比補正係
数ＦＡＰＩが得られる。また、第１のディレィカウンタ
ＣＤＬＹが基準値０を交差する時刻ｔ２＋　　４＋”＠
毎に、学習補を 正ＩＧＨＡｃの更新が行われる。

次に、下流側０□センサー５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
としての遅延時間ＴＤＲＩ　。

ＴＤＬＩ、スキップＩＲｓＩＲ、Ｒ３ＩＬ、積分定数Ｋ
ｌ　１この場合、リッチ積分定数ＫＩＩＲおよびリーン
積分定数ＫＩＩＬを別々に設定する）、もしくは上流側
０２センサの１３の出力■１の比較電圧Ｖ□を可変にす
るものがある。

たとえば、リッチ遅延時間（−ＴＲＲＩ）　＞リーン遅
延時間（ＴＤＬＩ）　＞と設定すれば、制御空燃比はリ
ーン側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（ＴＤＬＩ）
　＞リッチ遅延時間（−ＴＤＲＩ）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ｏｔセ
ンサ１５の出力に応じて遅延時間ＴＤＲＩ　、　ＴＤＬ
Ｉを補正することにより空燃比が制御できる。また、リ
ッチスキップ、１ＲｓＩＲ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Ｒ５Ｉ
Ｌ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４ＪＲＳＩＬを大きくすると、制御
空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチスキップ量
ＲＳＩＲ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
ッチスキップ量ＲｓＩＲおよびリーンスキップ量ＲＳＩ
Ｌを補正することにより空燃比が制御できる。さらにま
た、リッチ積分定数ＫＩＩＲ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ＫＩＩ
Ｌ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ＫＩＩＬ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ＫＩＩ
Ｒ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１５の出力に応じてリッチ積
分定数ＫＩＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＩＬ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■ア、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０□センサ１５の出力に応じて比較電圧
Ｖｌ１１を補正することにより空燃比が制御できる。

第７図を参照して空燃比フィードパ・ツク制御定数とし
てのスキップ量を可変にしたダブル０２センサシステム
について説明する。

第７図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
・７プＩＲ５Ｒ，Ｒ３Ｌ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０２セン
サ１５による閉ループ条件か否かを判別する。このステ
ップは第５図のステップ５０１とほぼ同一である。閉ル
ープ条件でなければステップ７２３，７２４に進み、ス
キップ量Ｒ５１１’ｌ　、　ＲＳＩＬを一定値Ｒ５ＩＲ
，、Ｒ３ＩＬｏとする。たとえば、ＲＳＲ，＝５％ ＲＳＬＯ＝５％ である。

閉ループであればステップ７０２に進み、下流側Ｏｔセ
ンサ１５の出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ
７０３にてｖ２が比較電圧■、たとえば０．５５　Ｖ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、１２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
ることおよび勧化速度が異なること等を考慮して上流側
０２センサ１３の出力の比較電圧■□より高く設定され
る。

リーン（ＶＺ≦Ｖ　＊ｚ）であれば、ステップ７０４に
て第２のディレィカウンタＣＤＬＹ　２を１減算し、ス
テップ７０５．７０６にて第２のディレィカウンタＣＤ
ＬＹ２を最小値ＴＤＲ２でガードする。なお最小値ＴＤ
Ｒ２はリーンからリッチへの変化があってもリーン状態
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（Ｖ、＞Ｖ□）であれば、ステ
ップ７０７にて第２のディレィカウンタＣ［）ＬＹ　２
を１加算して、ステップ７０８．７０９にて第２のディ
レィカウンタＣＤＬＹ　２を最大値ＴＤＬ２でガードす
る。なお、最大値ＴＤＬ２はリッチからリーンへの変化
があってもリッチ状態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。

ここでも、第２のディレィカウンタＣ口しＹ２の基準を
Ｏとし、ＣＤＬＹ　２＞　０のときに遅延処理後の空燃
比をリッチとみなし、ＣＤＬＹ　２≦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７１０にて第２のディレィカウンタＣＤＬＹ２
がＣＤＬＹ　２≦０か否かが判別され、この結果、ＣＤ
ＬＹ２≦０であれば空燃比リーンと判別されてステップ
７１１〜７１６に進み、他方、ＣＤＬＹ　２＞　０であ
れば空燃比はリッチと判別されてステップ８１７〜８２
２に進む。

ステップ７１１では、ＲＳＩＲ−１１ＳＩＲ＋ΔＲＳ　
（一定値たとえば０．０８％）とし、つまり、リッチス
キップ量Ｒ５ＩＲを増大させて空燃比をリッチ側に移行
させる。ステップ７１２．７１３では、ＲＳＩＲを最大
値ＭＡＸたとえば６．２％にてガードする。さらにステ
ップ７１４にてＲＳＩＬ−ｉｌｓＩＬ−ΔＲＳとし、つ
まり、リッチスキップＲＳＩＬを減少させて空燃比をリ
ッチ側に移行させる。ステップ７１５，７１６では、Ｒ
ＳＩＬを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする
。

他方リッチ（Ｖ２　＞ＶＲ２）のときには、ステップ７
１７にてＲＳＩＲ−ＲＳＩＲ−ΔＲ３とし、つまりリッ
チスキップ量ＲＳＩＲを減少させて空燃比をリーン側に
移行させる。ステップ７１８，７１９では、ＲＳＩＲを
最小値ＭＩＮにてガードする。さらに、ステップ？２０
にてＲＳＩＬ−ＲＳＩＬ＋ΔＩ？Ｓ　（一定値）とし、
つまり、リーンスキップ量ＲＳＩＬを増加させて空燃比
をリーン側に移行させる。ステップ７２’ｌ、７２２で
は、ＲＳＩＬを最大値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＲＳＩＲ、ＲＳＩＬはＲＡＭ　
１０５に格納された後に、ステップ７２５にてこのルー
チンは終了する。

なお、空燃比フィードバック中に演算されたＦＡＦＩ　
、　ＲＳＩＩ？　、　ＲＳＩＬは一旦他の値ＦＡＦＩ　
’　、　ＲＳＩＲ’　。

ＲＳＩＬ　’に変換してバンクアップＲＡＭ　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７図における最小値旧Ｎは過度追従性がそこなわれな
いレベルの値であり、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の値であ
る。

このように、第７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、リッチスキップｆｉ
Ｒ５ｌＲが徐々に増大され、且つリーンスキップ量ＲＳ
ＩＬ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、リッチスキップＩＲｓＩＲが徐々に減少
され、且つリーンスキップ１Ｒ５ＩＬ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５０
１ではＲＡＭ　１０５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ＴＡＩＪＰ”　Ｋ　Ｑ／　Ｎｅ（Ｋは定
数）とする。ステップ８１１２にてＲＡＭ　１０５より
冷却水温データＴＩ（−を読出してＲＯＭ　１０４に格
納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷＬを補間計
算する。ステップ８０３では、最終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ←ＴＡ［ＩＰ　　・　ＣＦＡＰＩ　　＋ＧＨＡＣ
）　　　・　（ＦＷＬ＋　α）　　＋　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
まる補正量である。次いで、ステップ８０４にて、噴射
量ＴＡＵをダウンカウンタ１０Ｂ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１０８のキャリアウド信号に
よってフリップフロップ１０９がリセットされて燃料噴
射は終了する。

第９図は第５図および第７図のフローチャートによって
得られる第１の空燃比補正係数ＦＡＰＩおよびスキップ
！１Ｒ５Ｒ，Ｒ３Ｌ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Ｖ、が第９図（Ａ
）に示すごとく変化すると、第５図のステップ５０３で
の比較結果は第９図（Ｂ）のごとくなる。第８図（Ｂ）
の比較結果は遅延処理されると第８図（Ｃ）のごとくな
る。この結果、第８図（Ｄ）に示すように、遅延された
リッチとリーンとの切換え時点でＦＡＦＩはＲＳＩＲも
しくはＲＳＩＬだけスキップする。

他方、下流側０２センサ１５の出力電圧ｖｔが第９図（
Ｅ）に示すごとく変化すると、第７図のステップ７０３
での比較結果は第９図（Ｆ）のごとくなり、さらに、遅
延処理されると第９図（Ｇ）のごとくなる。この結果、
第９図（Ｈ）に示すように、リッチスキップ量Ｒ３ＩＲ
は下流側０２センサ１５の出力がリーンであればさ、時
定数ΔＲＳで徐々に増大され、リッチであれば、時定数
ΔＲＳで徐々に減少される。

また、リーンスキップ量Ｒ５ＩＬは、下流側ｏ２センサ
１５の出力がリッチであれば、時定数ΔＲ５で徐々に減
少され、リーンであれば、時定数ΔＲ５で徐々に増大さ
れる。

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ＩＳ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ａｔ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、上流側０□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、たとえば遅延時間、積分定数
、等を下流側０□センサの出力により補正するダブル０
２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、遅延時間、積分定数のうちの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。

Ｒ５Ｌのうちの一方を固定し、他方のみを可変とするこ
とも、遅延時間ＴＤＲＩ　、　ＴＤＬＩのうちの一方を
固定し、他方のみを可変とすることも、あるいはリッチ
積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数ＫＩＬ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、カマルン渦センサ、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、吸入空気量および期間の回
転速度に応し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ＰＩ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（ＥＡＣいに
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８０１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８０３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０□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よれば、学習補正量ＧＨＡＣ
の演算のみに用いるための第２の空燃比補正係数（空燃
比指示量）　ＦＡＦ２を導入することにより下流側空燃
比センサによる補正対象と学習制御による補正対象とが
分離され、この結果、値（ＦＡＦＩ＋ＧＩＩＡＣ）はダ
ブル空燃比センサシステムにより変化し、従って、ベー
ス空燃比は補正され、過度時　　　。

等におけるドライバビリティの悪化、エミッションの悪
化等を防止できると共に、燃料噴射弁、空燃比センサの
ばらつきを吸収できる。

【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全体ブロック図
、 第２図はシングル０□センサシステムおよびダブル０２
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図は学習制御を導入したダブル０２センサシステム
の特性を示すタイミング図、 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７図、第８図は第４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９図は第５図および第７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 (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、 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、 前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比フィー
   ドバック制御定数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、 前記第１の空燃比センサの出力に応じて空燃比指示量を
   演算する空燃比指示量演算手段と、前記空燃比指示量の
   平均値が所定値に収束するように前記空燃比指示量の平
   均値と前記所定値との差に応じて学習補正量を演算する
   学習手段と、前記空燃比補正量および学習補正量に応じ
   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。