JPS6229739A - 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、上流側の０２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
ードバン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、Ｏｚ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。０２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０□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、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０□センサを設け、上流側
ｏｔセンサにょる空燃比フィードバック制御に加えて下
流側ｏ２センサにょる空燃比フィードバンク制御を行う
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ｏ２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。

＋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０２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０□センサの出力特性のばらつき
を下流側０２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、０２
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０□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。っまり、ダブル０
２センサシステムにおいては、下流側０２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、０□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
燃比フィードハ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Ｖ、とに応じて空燃比補正量
ＦＡＦを演算する。学習補正量基準値演算手段は空燃比
フィードバック定数に応じて学習補正量基準値ａを演算
する。学習手段は空燃比補正量ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡ
Ｖが学習補正量基準値ａに収束するように学習補正量Ｇ
ＨＡＣを演算する。そして、′空燃比調整手段は空燃比
補正量ＦＡＦ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、学習制御は空燃比補正量ＰＡＰの
平均値ＦＡＦＡＶと基準値とのずれに応じて学習補正量
ＧＨＡＣを演算するが、このとき、基準値は空燃比フィ
ードバック制御定数等に応じて可変とされている。つま
り、ダブル空燃比センサシステムによる制御空燃比のず
れを見込んで学習制御が行われるので、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ＦＡＦ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、空燃比補正量ＦＡＦ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（学習補正１１ＧＨＡｃ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
、ダブル空燃比センサシステムによりベース空燃比はリ
ーン側に補正され、学習制御によりベース空燃比はリッ
チ側に補正され、この結果、ベース空燃比は補正されな
いことになり、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のシリンダプロ・ツクのウォータジャ
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Ｔ
ｌｉ％４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１１ｃ　、　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０２セ
ンサ１５が設けられている。

０□センサ１３　、１．５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１
３　、１５は空燃比が理論空燃比に対してリーン側かり
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、ＣＰＵ　１０３の外に、ＲＯＭ　１０４、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。

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ＴＡｌ
ｌが演算されると、燃料噴射量ＴＡｔｌ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１
０９　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１
０８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１”レベルとなったときに、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
ＴＡＵ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−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図は上流側ａｔ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４０１では、上流側０２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０２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ＴＩＩＷ
を読出して一旦ＴＨＷ≧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４２３に進ん
で空燃比補正係数ＦＡＦを基準値ａとする。他方、閉ル
ープ条件成立の場合はステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、上流側０□′センサ１３の出力■
、をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ４０３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（Ｖｌ≦ＶＲＩ）であれば、ステップ４０４にて第
１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を１減算し、ステッ
プ４０５　、４０６にて第１のディレィカンタＣＤＬＹ
　１を最小値ＴＩＩＲＩでガードする。なお、最小値ｒ
ｏｐｉ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＋　＞ＶＭＩ）であれば
、ステップ４０７にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ
　１を１加算して、ステップ４０８　、４０９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０□センサ１
３の出力においてリッチからリーンへの変化があってち
り・ノ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
Ｏとし、ＣＤＬＹ　１　＞　Ｏのときに遅延処理後の空
燃比をリッチとみなし、ＣＤＬＹ　１≦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４１０では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ
　１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４１１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４１２
にてＦＡＦ−ＦＡＦ　＋ＲＳＲ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
４１３にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳＬとスキップ的に減少
させる。つまり、スキップ処理を行う。

スキップ処理を行う毎に、学習補正量ＧＨＡＣを演算す
るためにステップ４１４〜４１９の学習ルーチンを実行
する。すなわち、ステップ４１４にて、空燃比補正係数
ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを、ＡＦＡＶ ←（ＦＡＦ＋ＦＡＦｏ）／ま ただし、ＦＡＦｏは前回リッチ、リーン反転時のＦＡＦ
の値、 により演算し、ステップ４１５にて、ＦＡＦを次回の演
算に備え、 ＦＡＦ０←ＦＡＦ とする。次いで、ステップ４１６にて ΔＦ　Ａ　Ｆ　＝　Ｆ　Ａ　Ｆ　Ａ　Ｖ　−ｃｔを演算
する。ただし、αは基準値であって、後述のごとく、可
変である。次いで、ステップ４１７にて、ΔＦＡＦ＞Ｏ
か否かを判別し、ΔＦＡＦ＞０であればステップ４１８
にて ＧＨＡＣ−ＧＨＡＣ＋ΔＧＨＡＣ（一定値）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４１９にて ＧＨＡＣ−ＧＨＡＣ−ΔＧＨＡＣ（一定（！りとして学
習補正量Ｇ）ＩＡｃを減少させる。

なお、学習補正３１ＧＨＡｃはバンクアップＲＡＭ　１
０６に格納するものとする。

ステップ４１０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４２０，４２１
゜４２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ４２０
ニテ、ＣＤＬＹｌ〈０カ否カを判別し、ＣＤＬＹ　１　
≦０（リーン）であればステップ４２１にてＦＡＦ−Ｆ
ＡＦ＋ＫＩとし、他方、ＣＤＬＹＩ＞０（リッチ）であ
ればステップ４２１にてＦＡＦ−ＦＡＦ−ＫＩとする。

ここで、積分定数Ｋｌはスキップ定数ＲＳＲ、ＲＳＬに
比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩ　＜　Ｒ
ＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ４２１はリー
ン状態（ＣＤＬＹＩ≦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Ｂ　（ｃｏｔ、ｙｔ　＞
０）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ４１２．４１３．４２１．４２２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にてガードするものとし、これに
より、何らかの原因で空燃比補正係数ＰＡＰ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ＦＡＦＩをＲＡＭ　１０５に格
納して、ステップ４２４にてこのルーチンは終了する。

第５図は第４図のルーチンで用いられた基準値αを演算
するルーチンであって、所定時間たとえば４ｍｓ毎に実
行される。ステップ５０１では、リ−ンからリッチへの
リッチスキップＩＲｓＲとリッチからリーンへのリーン
スキップＩＲ５Ｌとの差ΔＲＳを、 ΔＲ５ＲＬ−ＲＳＲ−ＲＳＬ により演算し、ステップ５０２にて負荷たとえば吸入空
気量テークＱとΔＲ５ＲＬとの２次元マツプにより基準
値αを補間計算する。そして、ステップ５０３にてこの
ルーチンは終了する。

すなわち、基準値αは空燃比補正係数ＰＡＰのずれ量（
１，０に対する）を見込んで設定されるものである。た
とえば、ΔＲＳＲＬ＞０であれば、第６図（Ａ）に示す
ごとく、空燃比補正係数ＦＡＦは増大傾向になるので、
基準値αは１．０より大きく設定され、他方ΔＲＳＲＬ
＜　０であれば、第６図（Ｂ）に示すごとく、空燃比補
正係数ＦＡＦは減少方向になるので、基準値αは１．０
より小さく設定される。

さらに、負荷たとえば吸入空気量Ｑが増大すれば、第６
図（Ｃ）および第６図（Ｄ）に示すごとく、空燃比フィ
ードバック周波数が大きくなり、この結果、空燃比補正
係数ＦＡＦの増大傾向もしくは減少傾向が増進されるの
で、基準値αはさらに大きくもしくはさらに小さく設定
される。。

第７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０２センサ１３の出力
により第７図（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆｌが得られると、第１のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ　１は、第７図（Ｂ）に示すごとく、リッ
チ状態でカウントアンプされ、リーン状態でカウントダ
ウンされる。

この結果、第７図ＣＣ）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
、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がリッチからり−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ＴＤＬＩ
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ｔｓ。

１、．１．のど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ＣＤＬ
Ｙ　１が基準値０を交差するのに時間を要し、この結果
、時刻ｔｌｌにて遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆｌ’が
反転される。つまり、遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ　
１　’は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆ１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　１　’にもとづいて第７図ＣＤ）に示す空燃比補
正係数ＦＡＰＩが得られる。

また、第１のディレィカンタＣＤＬＹが基準値Ｏを交差
する時刻ｔ！＋ｔ４＋ｔｌｌ毎に、学習補正量ＧＩＩＡ
Ｃの更新が行われる。

次に、下流側Ｏｚ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２の空燃比補正係数ＦＡＦ２を
導入するシステムと、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
プ量ＲＳＲ、ＲＳＬ　、積分定数Ｋｌ（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ｏ７センサ１３の出力
Ｖ、の比較電圧■１を可変にするシステムとがある。

たとえば、リッチ遅延時間（−ＴＤＲＩ）　＞リーン遅
延時間（ＴＤＬＩ）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（ＴＤＬＩ）〉リ
ッチ遅延時間（−ＴＤＰＩ）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１
５の出力に応じて遅延時間ＴＤＲＩ　。

ＴＤＬＩ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Ｒ
５Ｌ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ＩＲｓＬを太き（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Ｒ
３Ｒ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
スキップ量Ｒ３ＲおよびリーンスキップｆｉＲｓＬ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ＫＩＬＬ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ＫＩＩＲ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Ｏｘ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Ｖ□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■□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
０２センサ１５の出力に応じて比較電圧■、１１を補正
することにより空燃比が制御できる。

第８図および第９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０２セン
サシステムについて説明する。

第８図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬ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ｌｓ毎
に実行される。ステップ８０１では、下流側０□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４図のステップ４０１とほぼ同一である。閉ルー
プ条件でなければステップ８２３　、８２４に進み、ス
キップ量Ｒ５Ｒ。

ＲＳＬを一定値Ｒ５Ｒｏ　、　Ｒ５Ｌｏとする。たとえ
ば、ＲＳ　Ｒｏ　＝　５％ Ｒ３Ｌｏ＝５％ である。

閉ループであれば、ステップ８０２に進み、下流側０□
センサエ５の出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステッ
プ８０３にてＶｔが比較電圧■。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Ｖａｔ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透
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
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　ａ２）であれば、ステップ８０４に
て第２のディレィカウンタＣＤＬＹ　２を１減算し、ス
テップ８０５　、８０６にて第２のディレィカウンタＣ
ＤＬＹ　２を最小値ＴＤＲ２でガードする。なお、最小
値ＴＤＲ２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　ｚ　＞　Ｖ　１１
２）であれば、ステップ８０７にて第２のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ　２を１加算して、ステップ８０８　、８
０９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ＣＤＬＹ　２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、ＣＤＩ４２≦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８１０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であれば空燃比はリーンと判別されてステッ
プ８１１〜８１６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〜
８２２に進む。

ステップ８１１では、ＲＳＲ−ＲＳＲ＋ΔＲＳ　（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る
。ステップ８１２　、８１３では、ＲＳＲを最大値ＭＡ
Ｘたとえば６．２％にてガードする。さらに、ステップ
９１４にてＲＳＬ←Ｒ３Ｌ−ΔＲ５とし、つまり、リッ
チスキップ量ＲＳＬを減少させて空燃比をリッチ側に移
行させる。ステップ８１５　、８１６では、Ｉ？ＳＬを
最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方リッチ（Ｖｚ　＞Ｖ）Ｂ）のときには、ステップ９
１７にてＲＳＲ４−ＲＳＲ−ΔＲＳとし、つまり、リッ
チスキップ量Ｒ５Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移
行させる。ステップ８１８　、８１９では、ｌ？ｓＲを
最小値ＭＩＮにてガードする。さらに、ステップ９２０
にてＲＳＬ　−ＲＳＬ＋ΔＲ３（一定値）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。ステップ８２１　、８２２では、ＲＳ
Ｌを最大値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＲＳＲ、ＲＳＬはＲＡＭ　１０
５に格納された後に、ステップ８２５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ＦＡＦ　、
　ＲＳＲ、Ｒ３Ｌは一旦他の値ＦＡＦ　’　、ＲＳＲ’
　、ｌｌｌ５Ｒ’に変換してバックアップＲＡＭ　１０
６に格納することもでき、これにより、再始動時等にお
ける運転性向上にも役立つものである。第８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の値
であり、また、最大値旧Ｎ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８図のルーチンによれば、下流側０□セ
ンサ１５の出力がリーンであれば、リッチスキップＩＲ
３Ｒが徐々に増大され、且つリーンスキップ量Ｒ５Ｌが
徐々に減少され、これにより、空燃比はリンチ側へ移行
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ＩＲ５Ｒが徐々に減少され、且
つリーンスキップ量Ｒ５Ｌ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９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９０１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Ｔ
ＡｔｌＰを演算する。たとえばＴＡＬＩＰ−Ｋ　Ｑ　／
　Ｎｅ（Ｋは定数）とする。ステップ９０２にてＲＡＭ
　１０５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲｏｌｌ
　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。ステップ９０３では、最終噴射量Ｔ
ＡＵを、 ＴＡυ←ＴＡＵＰ　　・　（ＦＡＦ　＋　ＧＨＡＣ）　
　・　（Ｆ讐り十　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９０４にて、噴射１ＴＡ
Ｕ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９０５にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵ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。

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０２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０２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０２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ＩＲ３Ｒ。

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・コントロールパルプ（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、ステップ９０１における基本噴射量ＴＡ［ＩＰ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９０３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Ｏｔ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タイミング図である
。第１０図（Ａ）のごとく、上流側Ｏｔセンサ１３の出
力Ｖ、が変化した場合にあって、学習前のベース空燃比
が第１０図（Ｂ）の実線に示すごとく、変化したときに
は、空燃比補正係数ＦＡＦ　（７）平均値ＦＡＦＡＶは
第１０図（Ｂ）の一点鎖線に示すごとく増大傾向にある
。

ここで、従来のごとく、学習制御の基準点を１．０と固
定して学習すると、学習補正量ＧＩＩＡＣ’は、第１０
図（Ｃ）に示すごとく、平均値ＦＡＦＡν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１０図（Ｄ）に示す下流側０□センサ１５によっ
て平均値ＦＡＦＡＶも可変とされる。コノ結果、値（Ｆ
ＡＦＡＶ　＋　ＧＩＩＡＣ’　）はほとんど変化しな（
なる。つまり、学習制御による学習補正ＩＧＨＡｃ　’
の補正とダブル０□センサシステムによる平均値ＦＡＦ
ＡＶの補正とが逆補正となる。

これに対し、本発明においては、学習制御の基準点を第
１０図（Ｂ）の平均値ＦＡＦＡＶと同一傾向にする。つ
まり、基準点を平均値ＦＡＰＡＶのずれ量に沿って可変
とする。上述の実施例では、このずれ量を第１０図（Ｅ
）に示すスキップｆｉＲ５ＲとＲ５Ｌとの差および吸入
空気ｆｉＱにより予測している。

このようにして、本発明によれば、値（ＦＡＦＡＶ　十
Ｇｌ（ＡＣ）はダブル空燃比センサシステムにより変化
し、従って、ベース空燃比は任意の値に補正でき、従っ
て、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Ｏｔ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５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
のステップ５０２を補足説明するためのタイミング図、 第７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１０図は本発明の詳細な説明するためのタイミング図
である。 ■・・・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）０□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、 前記空燃比フィードバック制御定数に応じて学習補正量
   基準値を演算する学習補正量基準値演算手段と、 前記空燃比補正量の平均値が前記学習基準値に収束する
   ように学習補正量を演算する学習手段と、前記空燃比補
   正量および前記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。 ２、前記学習補正量基準値をさらに前記機関の負荷パラ
   メータによって変化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。