JPS6260957A - 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□暑ンサ）
）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〕

単なる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、Ｑ２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。かかる０２
センサの出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品
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Ｏ，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０２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□センザの被毒景は少な
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、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。つまり、ダブルＯ
ｚ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。

上述のダブル０□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ＦＡＦ
は大きくずれ、従って、その上限値もしくは下限値に近
い値となることがある。なお、上限値および下限値は何
らかの原因でたとえば上流側０□センサの故障により空
燃比補正係数ＦＡＦが過度に補正されて大きくなり過ぎ
たりあるいは小さくなり過ぎたりするのを防止するため
に設けである。たとえば、空燃比フィードバック制御中
にあって、急加速、急減速等のように空燃比変動が大き
い過渡状態に入ると、空燃比補正係数ＦＡＦはその上限
値あるいは下限値にはりついてしまい、空燃比補正係数
ＦＡＦの変動マージンが小さくなり、これ以上の補正が
不可能となる。従って、過渡時空燃比変化の補償が不可
能となることがある。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、オープンループから空燃比フィ
ードパ・７り制御への切替時に制御空燃比が要求レベル
に到達するのに時間を要して補正不足を生じる。この結
果、オーバリッチによる燃費の悪化、ＨＣ，Ｃｏエミッ
ションの悪化等を招くと共に、オーバリーンによるドラ
イバビリティの悪化、ＮＯｘエミツションの悪化等を招
く。

このため、ダブルＯｚセンサシステムに学習制御を導入
し、これにより、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値が所定
値たとえば１．０を中心に変化するようにし、従って、
空燃比補正係数ＦＡＦは常に所定値（１，０）に近い値
にあるので変動マージンは太き（、従って、空燃比フィ
ードバック制御中における過渡時の空燃比変化を補償で
き、しかも空燃比フィードバック時とオープンループ時
とにおける空燃比補正係数の差が小さくなり、従って、
オープンループがら空燃比フィードバック制御への切替
時において制御空燃比はただちに要求レベルに近づくこ
とになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ダブル０□センサシステムにおいては、
空燃比補正量ＦＡＦの所定値たとえば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１ＦＡＦの平均値を所定
値となるように、すなわち空燃比補正量ＦＡＦの平均値
と所定値とのずれ量を０にすべく学習補正量ＦＧＩＩＡ
Ｃを演算するものであり、単純に学習制御をダブル０□
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０２
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０□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、０２センサ、燃料噴射弁等の
ばらつきを吸収できない。従って、下流側０２センサに
よる空燃比フィードバック制御が十分安定していないと
きに学習制御が行われると、空燃比フィードバック制御
が安定せず、この結果、燃費の悪化、エミッションの悪
化、ドライバ、ビリティの悪化等を招くという問題点が
発生することがある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の目的は、下流側空燃比センサによる空燃比フィ
ードバック制御が不安定な場合に、燃費の悪化、エミッ
ションの悪化、ドライバビリティの悪化等を防止した学
習制御をも行う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■２に応じて空燃
比フィードバック制御定数たとえばＲ３Ｒ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
Ｒ３Ｒ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。学習手段は
空燃比補正量ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが所定値１．０
に収束するように学習補正量ＦＧＨＡＣを演算する。他
方、制御定数変化量演算手段は空燃比フィードバック制
御定数Ｒ３Ｒの変化量ΔＲ３Ｒを演算し、制御定数変化
量判別手段は空燃比フィードバック制御定数が所定量α
より大きいか否かを判別する。この結果、変化量ΔＲ５
Ｒが所定量αより大きいときに（ΔＲ３Ｒ＞α）、禁止
手段は学習手段による学習補正ｆｉＦＧｌｌＡｃの演算
を禁止する。そして、空燃比調整手段は空燃比補正１Ｆ
ＡＦおよび学習補正１ＦＧＩＩＡｃ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、下流側空燃比センサによる空燃比
フィードバック制御が不安定時の空燃比フィードバック
制御定数の変化量が大きいときには、学習制御を禁止し
ているので、下流側空燃比センサによる空燃比フィード
バック制御が優先的に行われ、下流側空燃比センサによ
る空燃比フィードバック制御が安定して空燃比フィード
バック制御定数の変化量が小さくなったときに始めて、
学習制御も併わせで行われるようになる。

〔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　、１５は排気ガス中の酸素成分ン農度
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リ
ッチ側かに応じて、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、ｌ’！ＯＭ　１０
４、ＲＡＭ　１０５　、バックアップｌ？ＡＭ　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ＴＡＵ
が演算されると、燃料噴射量ＴＡＵ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“１”レベルとなったときに、フリップ
フロップ１０９がセフ）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！Ｔ
ＡＵ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、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Ｔ　ＨＷ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、ＲＡ？＋　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４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。たとえば、冷却水温が所定値以下の時
、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パワー増量
中、上流側０２センサ１３の出力信号が一度も反転して
いない時、燃料カット中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。

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１．０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０２センサ１３の出力Ｖ、
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（■【≦Ｖ　Ｒｌ　）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のディレィカウンタＣＤＬ
Ｙ　１を最小値ＴＤＲ１でガードする。なお、最小値Ｔ
ＤＩ？　１は上流側０２センサＩ３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（Ｖｌ　＞ＶＲＩ）であれ
ば、ステップ４０７にて第１のディレィカウンタＣＤＬ
Ｙ　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ＴＤＬ　１
でガードする。なお、最大値ＴＤＬ　１は上流側０□セ
ンサ１３の出力において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、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　Ｉの基準を
０とし、ＣＤＬＹＩ＞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ずものとする。

ステップ４１０では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ
　ｌの符号が反転したか否かを判別する、ずなわち遅延
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、学習条件が満た
されているか否かを学習制御実行フラグＦＧにより判別
する。この結果、学習条件が満たされたときには（ＦＧ
　−“１”）ステップ４１２に進み、学習制御を行う。

なお、学習条件および学習制御については後述する。

次いで、ステップ４１３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４１４にてＦＡ
Ｆ−ＦＡＦ　＋Ｒ５Ｒ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４１５に
てＦＡＦ−ＦＡＦ−Ｒ３Ｌ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４１６，４１７
゜４１８にて積分処理を行う。つまり、ステップ４１６
にて、ＣＤＬＹ　１＜　０か否かを判別し、ＣＤＬＹ　
１≦０（リーン）であればステップ４１７にてＦＡＦ　
４−ＦＡＦ＋ＫＩとし、他方、ＣＤＬＹ　１＞　Ｏ（リ
ッチ）であればステップ４１８にてＦＡＦ−ＦＡＦ　＋
ＫＩとする。ここで、積分定数Ｋｌはスキップ定数Ｒ５
Ｒ、ｌ？ｓＬに比して十分小さく設定してあり、つまり
、にＩ　＜　ＲＳＲ（Ｒ３Ｌ）である。従って、ステッ
プ４１７はリーン状態（ＣＤＬＹ　１　≦０）で燃料噴
射量を徐々に増大させ、ステップ４１８はリッチ状５（
ｃＤＬｙ　１　＞　０　）で燃料噴射量を徐々に減少さ
せる。

ステップ４１／１，４１５，４１７，４１８にて演算さ
れた空燃比補正係数ＦＡＦはステップ４１９　、４２０
にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステ
ップ４２１　、４２２にて最大値たとえば１．２にてガ
ードされる。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く。

上ｊホのごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ　１．０５に
格納して、ステップ４２４にてこのルーチンは終了する
。

なお、第４図におけるステップ４２３は省略することも
でき、この場合には、空燃比フィードバック制御終了直
前の値がＦＡＦとして用いられる。

第５図は第４図の学習制御ステップ４１２の詳細なフロ
ーチャー１・であって、前述のごとく、上流側０２セン
サ１３による空燃比フィードバック制御のもとで、学習
条件が満たされているときに（ＦＧ　＝“１”）、空燃
比補正係数ＦＡＦのスキップ毎に実行される。

すなわち、ステップ５０１にて、空燃比補正係数ＦＡＦ
の平均値ＰＡＦＡＶを、 ＦＡＦＡＶ　　←（ＦＡＦ＋ＦＡＦＯ）　　／まただし
、ＦＡＦＯは前回スキップ直前時のＦ　Ａ　Ｆ　（１ｆ
ｆ、により演算し、ステップ５０２にて、ＦＡＦを次回
の演算に備え、 ＦＡＦＯ←ＦＡＦ とする。次いで、ステップ５０３にて ΔＦＡＦ　４−ＦＡＦＡＩ−１，０ を演算する。

次いで、ステップ５０４にてΔＦＡＦ＞Ｏか否かを判別
し、この結果、ΔＦＡＦ＞０であればステップ５０５に
て学習補正量ＦＧＨＡＣを、ＦＧＩＩＡＣ−ＦＧＩＩＡ
Ｃ＋　ΔＦＧＩ（ＡＣにより増大させ、ステップ５０６
　、５０７にて最大値たとえば１．０５にてガードする
。他方、ΔＦＡＦ≦Ｏであればステップ５０８にて学習
補正ＩＦＧＨＡｃを、ＦＧＩＩＡＣ−ＦＧＨＡＣ−ΔＦ
ＧＩＩＡＣにより減少させ、ステップ５０９　、５１０
にて最小値たとえば０．９０にてガードする。なお、１
八ＦＡＰＩ＞Ｋ（正の値）のときのみ、ＦＧＨＡＣを更
新してもよい。

このようにして、学習制御によれば、空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ力月、０に収束するように学習補正量ＦＧＩＩＡＣ
が増減される。

第６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　１が得られると、第１のディレィカ
ウンタＣＤＬＹ　１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／Ｆ１．’が形成される。たとえば、時刻
ｔ１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（−ＴＤＩ？１）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
Ｌ　ｌ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
ｔ５　　＋　”ｂ　’＋　ｔ７のごとくリッチ遅延時間
（−ＴＤＰＩ）より短い期間で反転すると、第１のディ
レィカウンタＣＤＬＹ　１が基準値０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／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／
Ｆ　１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ＦＡＦ　１が得られる。また、第
１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が基＜ｐ値Ｏを交差
する時刻ｔ２＋　　４　　、ｔａ毎に、学習補正１ＧＩ
ｌＡＣ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
パ、り制御としては、第１の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキ・７ブ量ｒｌｓＩ？　、　Ｒ５Ｌ　、
遅延時間ＴＤＲ１、ＴＤＩ、■、積分定数ＫＩ（この場
合、リッチ積分定数Ｋ１１ｌ？およびり−ン積分定数Ｋ
ＩＩＬを別々に設定する）、もしくは上流側０２センサ
ー３の出力■１の比較電圧ＶＲ１を可変にするシステム
と、第２の空燃比補正係数ＦＡＦ　２を導入するシステ
ムとがある。

たとえば、リッチスキップｆｆ１Ｒ５Ｒ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ＩＩＲ３Ｌ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ＩＲ３Ｌ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Ｒ８Ｒ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ＩＲ５Ｒおよびリーンスキップ■Ｒ３Ｌを補正す
ることにより空燃比が制御できる。

また、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（−ＴＤＲＩ）と設定ずれば、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ＴＤＲ１、ＴＤＬ　１を補正
子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ＫＴＩＬ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０２センサ１５の出力に応じてリッチ積分定数Ｋ
ＩＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＬＬ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　Ｒ
Ｉ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ＶＲＩを補正することにより空燃比が
制御できる。

第７図、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７図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量ＲｓＲ，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ＩＳ毎
に実行される。ステップ７０１では、下流側ｏ２センサ
１５による閉ループ条件か否かを判別する。たとえば、
冷却水温が所定値以下の時、下流側０□センサ１５の出
力信号が一度も反転しない時、下流側０□センサ１５が
故障している時、過渡運転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。閉ループ条件でなければステップ７２５゜７２６に
進みスキップｉ　Ｒ３Ｒ、ＲＳＬを一定値Ｒ５Ｒｏ　。

Ｒ３Ｌｏとする。たとえば、 ＲＳ　Ｒｏ　＝　５％ Ｒ３ＬＯ＝５％ である。なお、ステップ７２５　、７２６を削除するこ
ともできる。この場合には、空燃比フィードハック制御
終了直前の値を用いる。

閉ループであれば、ステップ７０２に進み、下流側０□
センサ１５の出力■２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステッ
プ７０３にて■ｚが比較電圧■８□たとえば０．５５Ｖ
以下か否かを判別する、つまり、空燃比がリッチかり−
ンかを判別する。なお、比較電圧Ｖえ２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Ｖ□より高く設定さ
れる。

リーン（Ｖ　Ｚ　≦Ｖ　Ｒｔ）であれば、ステップ７０
４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ＣＤＬＹ　２を最小値ＴＤＩ？　２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（ＶＺ＞ＶＨ２
）であれば、ステップ７０７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７０８゜７０９
にて第２のディレィカウンタＣＤＬＹ　２を最大値ＴＤ
Ｌ　２でガードする。なお、最大値ＴＤＬ　２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０とし、ＣＤＬＹ　２＞　Ｏ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では、第２のディレィカウンタＣＤＬＹ
　２が反転したか否かを判別する。すなわち、遅延され
た下流側０２センサ１５の出力信号が反転したか否かを
判別する。この結果、遅延された下流側０２センサ１５
の出力信号が反転したときのみ、第４図のステップ４１
１にて用いられる学習制御実行フラグＦＧの設定を行う
ために、学習条件判別ステップ７１１に進む。なお、学
習条件判別ステップ７１１については後述する。

ステップ７１２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７１３〜７１８に進み、他方、ＣＤＬＹ　２　＞　Ｏ
であれば空燃比はリッチと判別されてステップ７１９〜
７２４に進む。

ステップ７１３では、Ｒ５Ｉ？　−Ｒ５Ｉ？　＋Δｌ？
ｓ　（一定値たとえば０．０８％）とし、つまり、リッ
チスキップ１Ｒ３Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移
行させる。ステップ７１４　、７１５ではＲ３Ｒ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７１６にてＲＳＬ　−ＲＳＬ−ΔＲ３とし、つま
り、リッチスキップ１Ｒ３Ｌを減少させて空燃比をリッ
チ側に移行させる。ステップ７１７　、７１８では、Ｒ
ＳＬを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方、リッチ（Ｖ２　＞Ｖｌ１２）のときには、ステッ
プ７１９にてＲ３Ｒ−Ｒ５Ｒ−ΔＲ３とし、つまり、す
、７チスキツプＩＲ５Ｒを減少させて空燃比をり−ン側
に移行させる。ステップ７２０，７２１では、Ｒ３Ｒを
最小値ＭＴＮにてガードする。さらに、ステップ７２２
にてＲＳＬ　−ＲＳＬ　＋ΔＲ５＜一定値）とし、つま
り、リーンスキップｆｌＲ３Ｌを増加させて空燃比をリ
ーン側に移行させる。ステップ７２３，７２４では、Ｒ
ＳＬを最大値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＲ３Ｒ，ＲＳＬはＲＡＭ　１０
５に格納された後に、ステップ７２７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、　
ｌ？ＳＲ，ＲＳＬは一旦他の値ＦＡＦ’　、　　Ｒ５Ｒ
’　、ＲＳＬ　　’に変換してハックアップＲＡＭ　１
０６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７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ＭＡＸは空燃比変動によリドラ
イバ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１Ｒ
３Ｒが徐々に増大され、且つリーンスキップＩＲ３Ｌ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０□センサ１５の出力がリッチで
あれば、リッチスキップ量ＲｓＲが徐々に減少され、且
つり一ンスキソブ量Ｒ３Ｌ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図は第７図の学習条件判別ステップ７１１の詳細な
フローチャートであって、上述のごとく、遅延された下
流側０□センサ１５の出力信号の反転毎に実行される。

ステップ８０１では、リッチスキップ量Ｒ３Ｒの平均値
ＲＳＲＡＶを Ｒ５ＲＡＶ　←（Ｒ５Ｒ＋Ｉ？ＳＩ？Ｏ）　　／まただ
し、ＲＳＲＯは前回箱２のディレィカウンタＣＤＬＹ　
２の反転直前のＲ３Ｒの値である、により演算し、ステ
ップ８０２にて、平均値Ｒ５ＲＡＶのなましイ直Ｒ３Ｒ
ＡＶＸを、 により演算する。ステップ８０３では、なまし値ｌｌ５
Ｉ？ＡＶＸの変化量計算用カウンタＣＲＳＲＡＶを１増
大させ、ステップ８０４にてカウンタＣＩ？５ＲＡＶが
所定値Ｃ０になったか否か、すなわち下流側０２センサ
１５の出力信号の反転回数がＣ６になったか否かを判別
する。ＣＲ３ＲＡＶ　＞　Ｃａであれば、ステップ８０
５にに進み、Ｃ１？５ＡＦＡＶ≦Ｃ，であれば、ステッ
プ８１２にジャンプする。

ステップ８０５では、なまし値Ｒ３ＲＡνＸの変化量、
すなわち空燃比変化量ΔＲ３Ｉ？ＡＶＸを、ΔＲ５ＲＡ
ＶＸ−Ｉ　　Ｒ３ＲＡＶＸ−ＲＳＲＡＶＸＯｌただし、
Ｉ？５ＲＡＶＸＯは反転回数Ｃ０前ノＲ３ＲＡＶＸの値
、 により演算し、ステップ８０６にて空燃比変化量ΔＩ？
５ＲＡＶχが所定量αより大きいか否かを判別する。

この結果、ΔＲ５ｌ？ＡＶＸ　＞αであれば、ステップ
８０７にて学習制御実行フラグＦ、を“０”とし、他方
・ΔＲＳＲＡＶＸ≦αであれば、ステップ８０８に進み
、他の学習条件が満足されているか否かを判別する。

他の学習条件は、たとえば、上流側０□センサ１３によ
る空燃比フィードバンク制御（ステ、ブ４０１）のもと
で、さらに、 １）冷却水温ＴＨＥが７０℃＜ＴＨＷ＜９０℃であるこ
と、 ｉｉ　）吸入空気量変化ΔＱが一定値より小さい安定な
状態が一定期間持続したこと、 等である。これら他の学習条件の１つでも満足されなけ
れば、やはりステップ８０７にて学習制御実行フラグＦ
Ｇを”０”とし、すべての学習条件が満たされたときに
のみステップ８０９にて学習制御実行フラグＦＧを°１
”とする。つまり、下流側０□センサ１５による空燃比
フィードバック制御が不安定であるスキップ量変化量が
大きい場合には、学習制御を禁止し、下流側０□センサ
１５による空燃比フィードバック制御が安定であるスキ
ップ量変化量が小さい場合には下流側０２センサ１５に
よる空燃比フィードバンク制御と共に学習制御を行うよ
うにしたものである。

ステップ８１０では、カウンタＣＲ５！？ＡＶをクリア
し、了する。

なお、第８図のルーチンでは、リッチスキップ１Ｒ３Ｒ
の変化量の代りに、リーンスキップ量Ｒ３Ｌの変化量を
用いてもよい。

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１Ｔ
ＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＩ”−Ｋ　Ｑ　ｚ’
Ｎ　ｅ（Ｋは定数）とする。ステップ９０２にてＲＡ？
１１０５より冷却水温データＴＨＷ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ＦＷ
Ｌを補間計算する。ステップ９０３では、最終噴射量Ｔ
ＡＵを、 ＴＡＵ　４−ＴＡＵＰ・（ＦＡＦ　十ＦＧＨＡＣ）・（
ＦＷＬ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ｆｆ１ＴＡ［Ｊ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１
０９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−チンは本冬了する。

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のギヤリアウド信号に
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の空燃比フィードハック制御は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０２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、また、第２の空燃比補正係数を
導入するダブル０ｚ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１ｉＲ３Ｒ，ＲＳＬ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（ＥＡＣν）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９０１における基本噴射ＩＴＡＵＰ相当
の基本燃料噴射量がキャブレフ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ｏ２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−に説明したように本発明によれば、下流側空燃比セ
ンサにより空燃比フィードバック制御が不安定な場合に
、学習制御を禁止しているので、下流側空燃比センサに
よる空燃比フィードバック制御を優先的に行うことがで
き、この結果、燃費の悪化、エミツションの悪化、ドラ
イバビリティの悪化等を防止できる。

【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０２センサシステムおよびダブル０□
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７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、１
３・・・上流側（第１の）０２センザ、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、 前記空燃比補正量の平均値が所定値に収束するように学
   習補正量を演算する学習手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数の変化量を演算する
   制御定数変化量演算手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数の変化量が所定量よ
   り大きいか否かを判別する制御定数変化量判別手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数の変化量が前記所定
   量より大きいときに前記学習手段による学習補正量の演
   算を禁止する禁止手段と、 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。