JPS6332141A - 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ハック制御（シングル０□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、０□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
センザ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０□センサを設け、上
流側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０２センサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭５８−４８７５６号公叩）。このダブル０
□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０□センサは、上流側０２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）　Ｍ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、上述あごとく、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０２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・ソシ
ョン特性に直接影響するのに対し、ダブル０□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
０２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
が大きくなると、オープンループ時の空燃比ずれは大き
く、しかもオープンループから空燃比フィードバック制
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、ＩＩＣ，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、ＮＯ，Ｉエミッションの悪化等を招く。

このため、ダブルＯｘ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の平均値すなわ
ちスキップ直前の空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦ
Ａν′が所定値たとえば１．０を中心に変化するように
することは本願出願人は既に提案している（参照：特願
昭６０−１６７４２号）。従って、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆは常に所定値（１，０）に近い値にあるので変動マー
ジンは大きく、従って、空燃比フィードバンク制御中に
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、オープンループ時の
空燃比のずれが小さくなると共に、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０２センサシステムにおいては、
上流側、下流側ＯＸセンサの両方による空燃比フィード
バック制御が行われると、空燃比フィードバック制御定
数たとえばスキップ制御定数Ｒ３Ｒ，ＲＳＬは下流側０
２センサによる空燃比フィードバック制御によって、通
常、非対称ＣＲ５Ｒ≠ｌ１ＳＬ）にある。従って、この
間に、上述のごとく、スキップ直前の空燃比補正係数Ｆ
ＡＦの平均値ＦＡＦＡＶ　’が所定値たとえば１．０に
なるように学習補正量ＦＧＩＩＡＣを演算すると、上記
平均値ＦＡＰＡＶ　’は空燃比補正係数ＦＡＦの平均値
を正確に表わしていないために、すなわち真の空燃比ず
れを表わしていないために、誤学習が行われ、この結果
、学習補正ｆｆ１ＦＧ＋ｎｃは本来の値からずれる。従
って、上流側、下流側０□センサの両方による空燃比フ
ィードバック制御からオープンループに切替わると、上
記学習補正量値ＦＧＨＡＣのずれ分だけベース空燃比が
ずれ、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、ＨＣ、Ｃ
ｏ　、　ＮＯｘエミツションの悪化等を招く。

他方、下流側０□センサによる空燃比フィードバック制
御が停止されてスキップ制御定数ＲＳＲ。

ＲＳＬが対称（ＲＳＲ＝　ＲＳＬ）となっているが（た
とえばオンアイドル時）、上流側０２センサによる空燃
　　　゛比フィードバック制御が行われ、且つスキップ
直前の空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶ　’が
１６０になるように学習補正量Ｆ　Ｇ　１１　Ａ　Ｃを
演算すると、この場合、平均値ＦＡＦＡＶ　’は空燃比
補正係数ＦＡＦの平均値をほぼ正確に表わしている。従
って、上流側、下流側０２センサの両方による空燃比フ
ィードバック制御から上流側０２センサのみによる空燃
比フィードバック制御へ、または逆の切替が行われた場
合、たとえばオフアイドル状態からオンアイドル状態へ
、または逆の切替が行われた場合、学習補正量ＦＧＩＩ
ＡＣのずれ分だけ空燃比フィードバック制御により補正
され、従って、このような過渡時にはベース空燃比がず
れ、やはり、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、Ｉ
Ｉｃ　、　Ｃｏ　、　ＮＯｘエミッションの悪化等を招
くことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の手段は第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■、とに応じて空燃比補正量
ＦＡＦを演算する。積分量演算手段は空燃比補正量ＦＡ
Ｆの積分量ＦＡＩ？ＡＶを演算し、学習手段は空燃比補
正１ＦＡＦの積分量ＦＡＦＡＶが所定値たとえば１．０
に収束するように学習補正量ＦＧＨＡＣ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Ｆ　Ｇ　ＩＩ　Ａ　Ｃ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、第３図に示すごと（、積分量ＦＡ
ＦＡＶは空燃比補正量ＦＡＦの面積ｓＨと面積ＳＰとが
等しくなるレヘルである。そして、学習補正量ＦＧＩＩ
ＡＣは積分量ＦＡＦＡＶが１．ｏとなるように演算され
、燃料量は、空燃比フィードバンク制御時であれば（下
流側０２センサにょる空燃比フィードバック制御の停止
も含む）、 Ｆ　Ａ　Ｆ　＋　ＦＧＨＡＣ（１） に比例し、これにより、機関の空燃比が調整される。他
方、燃料量は、オープンループ時であれば、１、０　＋
ＦＧＩＩＡＣ（２） に比例する。従って、学習補正量ＦＧＩＩＡＣは、下流
側０２センサによる空燃比フィードバック制御の有無に
関係なく上流側０２センサにょる空燃比フィードバック
制御時の学習補正量はオープンループ時の学習補正量と
実質的に同一であり、この結果、オープンループ時のベ
ース空燃比のずれはなく、また、上流側、下流側ｏ２セ
ンサの両方にょる空燃比フィードバック制御から上流側
ｏ２センサのみによる空燃比フィードバック制御へ、ま
たはその逆の切替が行われた場合にも、学習補正量は実
質的に変化がなく、過渡時のベース空燃比のずれはない
。

なお、第３図に示すように、従来のごとく、平均値ＦＡ
ＦＡＶ　’をスキップ直前の空燃比補正係数ＦＡＦの平
均値（ａ＋ｂ）／２、（ｂ＋ｃ）／２、・・・にて演算
すると、Ｉ？ＳＲ＞　Ｒ３Ｌ　（非対称）であれば、本
願発明に係る積分量ＦＡＦＡＶ　との差△ＦＡＦＡＶ八
ＦＡＦＡＶ　＝　ＦＡＩ’ＡＶ　−ｆ’ＡＦＡＶ　’　
　　　　　　　　　　　　　　　１０があり、その分、
学習補正量は本願発明の場合に比較して△ＦＧＩＩＡＣ
だけ増加する。つまり、燃料量は、上流側、下流側０２
センサの両方による空燃比フィードバック制御時であれ
ば、 ＦＡＦ　　＋ＦＧＩＩＡＣ＋　八ＦＧＩ（ＡＣ（３）に
比例する。他方、燃料量は、オープンループ時に、 １．０　　＋ＦＧＨＡＣ＋△ＦＧＨＡＣ（４）に比例す
る。従って、燃料量は、オープンループ時には、（２）
弐と（４）式との比較から、△ＦＧＩＩＡＣの相当する
分だけ増加し、空燃比はリンチ側にずれる。また上流側
Ｏｔセンサのみにょる空燃比フィードバック制御時には
（対称ＲＳＲ、Ｒ５Ｌ）、燃料量は、 Ｆ　Ａ　Ｆ　＋　ＦＧＩＩＡＣ（５） に比例する。従って、上流側、下流側０□センサの両方
による空燃比フィードバック制御時の学習補正量と上流
側０２センサのみにょる空燃比フィードバック制御時の
学習補正量との間には、差ΔＦＧＩＩＡＣが生じ、従っ
て、これらの間の過渡時には、第４図に示すごとく、空
燃比のずれを生ずる。

なお、第４図においては、オンアイドル時、オフアイド
ル時も共に上流側０□センサにょる空燃比フィードバッ
ク制御が行われ、また、オフアイドル時には対称ＲＳＩ
？　、　ｌ？ｓＬにより上流側ｏ２センサによる空燃比
フィードバック制御が行われているものとする。

〔実施例〕 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第５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ｌ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
燃料を吸気ボ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ｔｉｃＳＣｏ、　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濃度に応
じた電気信号を発注する。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１０でＡ／Ｄ
変換器１０１に発生する。

また、１６はスロットル弁、１７はスロットル弁１６が
全閉か否かを検出するアイドルスイッチであり、アイド
ルスイッチ１７の出力は制御回路ｌＯの入出力インター
フェイス１０２に供給されている。

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ｌＯ１、人出力インターフエイ
ス１０２　、ＣＰｔ１１０３の外に、１２０Ｍ　１０４
、ＲＡＭ　１０５　、バックアップＲＡＭ　１０６　、
クロック発生口ＩＰ１１０７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ｌＯ９、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、後衛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
０Ｂ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
アウド端子が″１″レベルとなったときに、フリップフ
ロップ１０９が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ＴＡ
Ｕだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量Ｔ
ＡＵ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°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６図は上流側０２センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正系数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４ＩＩＩｓ
毎に実行される。

ステップ６０１では、上流側０２センナ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、燃料力、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６２７に進
んで空燃比補正系数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６０２に進む。

ステップ６０２では、上流側０□センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ６０３にて■、が比
較電圧Ｖｌｌｌたとえば０．／１５Ｖ以下か否かを判別
する、つまり、空燃比がリッチかリーンがを判別する、
つまり、空燃比がリッチかリーン（■１≦■□）であれ
ば、ステップ６０４にて第１のデイレイカウンタＣＤＬ
ＹＩが正か否かを判別し、ＣＤＬＹＩ＞Ｏテあればステ
ップ６０５　ニアＣＤＬＹ１をＯとし、ステップ６０６
に進む。ステ・７ブ６０７．６０８では、第１のデイレ
イカウンタＣＤＬ’ｌ’ｌを最小値ＴＤＬＩでガードし
、この場合、第１のデイレイカウンタＣＤＬＹＩが最小
値ＴＤＬＩに到達したときにはステップ６０９にて第１
の空燃比フラグＦｌを′０°　（リーン）とする。なお
、最小値ＴＤＬＩ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、
負の値で定義される。他方、リッチ（Ｖ＋　＞Ｖ＋＋＋
）であれば、ステップ６１０にて第１のデイレイカウン
タＣＤＬＹＩが負か否かを判別し、ＣＤＬＹＩ　＜　Ｏ
であればステップ６１１にてＣＤＬＹＩを０とし、ステ
ップ６１２に進む。

ステップ６１３，６１４では、第１のデイレイカウンタ
ＣＤＬＹＩを最大値ＴＤＲＩでガードし、この場合、第
１のデイレイカウンタＣＤＬＹＩが最大値Ｔ［］Ｒ１に
到達したときにはステップ６１５にて第１の空燃比フラ
グＦ１を“１”　（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤ
ｌ？■は上流側０□センサ１３の出力においてり一ンか
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
を保持するためのりソチ遅延時間であって、正の値で定
義される。

ステップ６１６では、第１の空燃比フラグＦ１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６１７にて、第１の空燃１ヒフラグＦ１の
値により、リッチからり−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６１８にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋Ｒ５
Ｒ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６１９にてＦＡＦ　−ＦＡＦ
−ＲＳＬとスキップ的に減少させろ。つまり、スキップ
処理を行う。

ステップ６１２にて第１の空燃比フラグＦ１の符号が反
転していなければ、ステップ６２０，６２１，６２２に
て積分処理を行う。つまり、ステップ６２０にて、Ｆｌ
−“０”か否かを判別し、Ｆｌ−“０”（リーン）であ
ればステップ６２１にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋ＫＩとし、
他方、Ｆｌ−“１”　（リッチ）であればステップ６２
２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ　＋にＩとする。ここで、積分
定数Ｋｌはスキップ定数Ｒ５Ｒ，ＲＳＬに比して十分小
さく設定してあり、つまり、Ｋｌ　＜　Ｒ３）？（ＲＳ
Ｌ）である。従って、ステップ６２１はリーン状態（Ｆ
ｌ−“Ｏ”）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ
６２２はリッチ状ｇ（Ｆｌ−“１”）で燃料噴射量を徐
々に減少させる。

ステップ６１８，６１９，６２１，６２２にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ６２３．６２４にて
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
６２５．６２６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ＦＡ
Ｆが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に
、その値で機関の空虚比を制？ｆｆ１ｌ　Ｌでオーバリ
ッチ、オーバリーンになるのを防く。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ　１０５に格納
して、ステップ６２８にてこのルーチンは終了する。　
第７図は第６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）に示すごとくりソチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆが得られると、第１のデイレイカウン
タＣＤＬＹＩは、第７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７図（Ｃ）に示すごとく、遅延処
理された空燃比信号Ａ／Ｆ’（フラグＦ１に相当）が形
成される。たとえば、時刻ｔ１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　１　’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ｔ、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’はり−ン遅
延時間（−ＴＯＬＬ）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１５，１．．１．のごとくりソチ遅延時間１
’　Ｄ　Ｒ１より短い期間で反転すると、第１のデイレ
イカウンタＣＤＬＹＩが最大値ＴＯ旧に到達するのに時
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／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。このように遅延処理後の安定した空燃比
信号Ａ／Ｆ　’にもとづいて第７図（Ｄ）に示す空燃比
補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０２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１の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキップ量Ｒ５Ｒ、ＲＳＬ　、積分定数Ｋ
ＩＲ、ＫＩＬ遅延時間ＴＤＲＩ。

ＴＤＬＩ、もしくは上流側０□センサ１３の出力■。

の比較電圧ＶＲＩ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、リッチステップ量Ｒ３Ｒを大きくすると、制
御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンテキップ
ＬｔＲ３Ｌを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行
でき、他方、リーンスキップ量Ｒ３Ｌ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１Ｒ３Ｒ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ス
キップ量Ｒ３Ｒおよびリーンスキップ量Ｒ３Ｌを補正す
ることにより空燃比が制御できる。

また、リッチ積分定数にＩＩＲ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ＫＩ
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ＫＴＬ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０２センサ１５の出力に応してリッチ積分定
数ＫＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＬを補正することに
より空燃比が制御できる。リッチ遅延時間ＴＤＲＩ　＞
リーン遅延時間（−ＴＯＬＬ）と設定すれば、制？：Ｊ
Ｄ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（ＴＤｌ？１）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０□センサ１５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。さらにまた、比較電圧Ｖｌｌ＋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０□センサ１５の出力に応じて比較電
圧ｖ、ｌｌを補正することにより空燃比が制御できる。

第８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０□センサシステムに
ついて説明する。

第８図は下流側０□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１ｓ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。たとえば、
冷却水温が所定値以下の時、下流側０２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、オンアイドル時（ＬＬ＝
“１”）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８２９，８３０に進みスキップ量祁Ｒ
，Ｒ５Ｌを一定値Ｒ５Ｒ，、Ｒ５Ｌ、）とする。たとえ
ば、 ＲＳＲ，＝５％ Ｒ３Ｌ、＝５％ である。つまり、対称スキップ制御が行われる。

この場合、他の空燃比フィードバック制御定数にＩＲ，
ＫＩＬ、ＴＤＲ，ＴＤＬも対称であれば、空燃比補正係
数ＦＡＦは第６図のルーチンにより対称に制御されるこ
とになる。

閉ループであれば、ステップ８０２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８０３にてＶ２が比較電圧ＶＭ□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Ｖｌｌ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０□センサ１３の出力の比較電圧ＶＲＩより高く
設定される。

なお、ステップ８０３〜８１５は第６図のステップ６０
３〜６１５に相当する。従って、ステップ８０３での比
較結果は遅延時間ＴＤＩ？２　、　ＴＤＬ２だけ遅延処
理されて第２の空燃比フラグＦ２が設定されることにな
る。ステップ８１６にて第２の空燃比フラグＦ２が“０
”か否かが判別され、この結果、Ｆ２＝“０”　（リー
ン）であればステップ８１７〜８２２に進み、他方、Ｆ
２＝“１”　（リッチ）であればステップ８２３〜８２
８に進む。

ステップ“８１７では、Ｒ３Ｒ←Ｒ５Ｒ十△ＲＳ　（一
定（直たとえば０．０８％）とし、つまり、リッチスキ
ップ量Ｒ３Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行させ
る。ステップ８１８，８１９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
８２０にてＲ５Ｌ　−Ｒ３Ｌ−△ＲＳとし、つまり、リ
ッチスキップ量Ｒ３Ｌを減少させて空燃比をリッチ側に
移行させる。ステップ８２１，８２２では、Ｒ３Ｌを最
小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方リッチ（Ｖ、＞ｖ、□）のときには、ステップ８２
３にてＲＳＲ−ＲＳＲ−△Ｒ５とし、つまり、リッチス
キップＭＲ８Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行さ
せる。ステップ８２４　、８２５では、ＲＳＲを最小値
ＭＩＮにてガードする。さらに、ステップ８２６にてｌ
？ｓＬ　−１？ＳＬ＋△ｌ？ｓ　（一定値）とし、つま
り、リーンスキップＩＲ３Ｌを増加させて空燃比をリー
ン側に移行させる。ステップ８２７．８２８では、Ｒ３
Ｌを最大値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＲ３Ｉ？　、　Ｉ？ＳＬはＲＡ
？’ｌ　１０５に格納された後に、ステップ８３１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’　、　　Ｒ３Ｉ？
’　、　　Ｒ５Ｉシ′に変換してバックアップＩ？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も役立つものである。第８図に
おける最小値Ｍ　Ｉ　Ｎ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８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、リッチスキップ量Ｒ
３Ｒが徐々に増大され、且つり一ンスキップ量Ｒ３Ｌ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Ｒ３Ｒが徐々に減少され、且
つり−ンスキソプｊｉＲ３Ｌ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。

次に、第９図、第１０図、第１１図を参照して学習制御
を説明する。

第９図は空燃比補正係数ＦＡＦの積分演算を行うルーチ
ンであって、比較的短かい時間たとえば４ｍｓ毎に実行
される。なお、Ｓ、、ＳＳＭ。

ＳＰ、ＳＰＰはイニシャルルーチンでクリアされている
ものとする。ステップ９０１では、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆと所定値１．０（オープルループ時のＦＡＦ値）との
差△ＦＡＦを演算し、ステップ９０２にて△ＦＡＦ＞０
か否かを判別する。この結果、△ＦＡＦ＞Ｏであれば、
ステップ９０３〜９０７に進み、他方、△ＦＡＦ≦０で
あればステップ９０８〜９１２に進む。

ステップ９０３では、フラグＦＰが０１か否かを判別す
る。なお、フラグＦ、（−“ｌ”）は状態△ＦＡＦ＞Ｏ
を示す。従って、第１０図の時刻ｔ２直前では、Ｆ、＝
″０″であればステップ９０４にてフラグＦｐを“１”
とし、次いで、ステップ９０５にて、負の積分量ＳＮの
なまし値ＳＳＮを更新する。すなわち、 ただし、ＳＮは第１０図の時間ｔ、〜ｔ２の負の積分量
である。次に、ステップ９０６にて負の積分量Ｓ９をク
リアし、ステップ９０７にて正の積分量Ｓ、の積算を開
始する。そして、ステップ９１３にこのルーチンは終了
する。

また、第１０図の時間ｔ２〜ｔ、では、ΔＦＡＦ＞０で
あるので、第９図のステップ９０３でのフローはステッ
プ９０７に直接進み、正の積分量ＳＰの積算を持続する
。

第１０図の時刻ｔ、に到達すると、ステップ９０２のフ
ローはステップ９０８〜９１２に進む。この結果、ステ
ップ９０８．９０９にてフラグＦ、を“０”とし、次い
で、ステップ９１０にて、正の積分子ｆｉ　ｓ　ｐのな
まし値ＳＳｐを更新する。すなわち、 ただし、Ｓ、は第１０図の時間ｔ２〜ｔ、の正の積分量
である。次に、ステップ９１１にて正の積分量ＳＰをク
リアし、ステップ９１２にて負の積分量Ｓ、ｌの積算を
開始する。そして、ステップ９１３にこのルーチンは終
了する。

なお、ステップ９０５．９１０におけるなまし演算の比
３１：ｌは他の値でもよく、また、平均値でもよい。

第１１図は学習補正量ＦＧＨ＾Ｃを演算する学習ルーチ
ンであって、比較的長い時間たとえば５１２ａＳ毎（あ
るいは１０スキツプ毎でもよい）に実行される。ステッ
プ１１０１では、学習条件が満たされているか否かを判
別する。学習条件は、たとえば、上流側０２センサ１３
による空燃比フィードバック制御（ステップ６０１）の
もとで、さらに、ｉ）冷却水温Ｔ　ＨＷが７０℃＜ＴＨ
Ｗ＜９０℃であること、 ｉｉ）吸入空気量変化△Ｑ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。学習条件が満たされたときにはステップ１１
０２に進み、学習制御を行う。すなわち、ステップ１１
０２では、正の積分Ｎｓｐのなまし値ＳＳ。

と負の積分量ＳＮのなまし値ＳＳ８とを比較し、この結
果、ＳＳＰ　＞ＳＳｓであればステップ１１０３にて学
習値ＦＧＩＩＡＣを、 ＦＣＩＩＡＣ−ＦＧＨＡＣ＋ΔＦＧＩＩＡＣにより増大
させ、ステップ１１０４　、１１０５にて最大値たとえ
ば１．０５にてガードする。他方、ＳＳＰ　５３３Ｍで
あればステップ１１０６にて学習値ＦＧＩＩＡＣを、Ｆ
ＧＩＩＡＣ−ＦＣＩＩＡＣ−△ＦＧＩＩＡＣにより減少
させ、ステップ１１０７　、１１０８にて最小値たとえ
ば０．９０にてガードする。そして、ステップ１１０９
にてこのルーチンは終了する。

第１２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１２０１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
ＲＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ＝　Ｋ　Ｑ　／
　Ｎ　ｅ（Ｋは定数）とする、ステップ１２０２にてＲ
ＡＭ　１０５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯ
Ｍ　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１２０３では、最終噴
射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ　　＋ＴＡＵＰ　　・　（ＦＡＦ　＋ＦＧＨＡＣ
）　　・　（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１２０４にて
、噴射ＩＩＴＡＵ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をセントして燃料噴射を
開始させる。そして、ステップ１２０５にてこのルーチ
ンは終了する。

なお、第１１図のステップ１１０２では、正の積分量Ｓ
Ｐのなまし値ＳＳＰおよび負の積分量ＳＮのなまし値Ｓ
Ｓ、ｌの代りに、直前の正の積分量Ｓ。

および負の積分！Ｓ、を用いてもよい。

また、第１の空燃比フィードハック制？１１１は４ｆｆ
ｌｓ毎に、また、第２の空燃比フィートバンク制御はｌ
Ｓ毎に行われるのは、空燃比フィートバック制御は応答
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０□センザの出力により補正するダブル０
□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０２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Ｒ５Ｉ？　、　Ｒ５Ｌのうちの一方
を固定し、地方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤ
ＲＩ　、　ＴＤＬＩのうちの一方を固定し地方のみを可
変とすることも、あるいはリーン積分定数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
とも多能である。いずれの場合にあっても、空燃比補正
係数Ｆ　Ａ　Ｆが非対称に制？ｌＩＩされる場合には本
発明は有効である。

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通用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エフ・コントロールバルブ（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１１１１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１２０１における基本噴射量ＴＡ
ＵＰ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１２０３にて
最終燃料噴射ＩＴＡＵ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〕

以上説明したように本発明によれば、積分■ＦＡＦＡｖ
に応じて学習制御を行っているので、たとえ空燃比補正
係数ＦＡＦが非対称に変化しても、正確な学習補正量Ｆ
ＧＨＡＣを得ることができ、従って、オープンループ時
、過渡時等における燃費の悪化、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。

【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□
センサンステムを説明する排気エミッション特性図、 第３図、第４図は本発明の詳細な説明するタイミング図
、 第５図は本発明に係る内燃機関の空燃比側’＋１１１装
匝の一実施例を示す全体概略図、 第６図、第８図、第９図、第１１図、第１２図は第５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７図は第６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図は第９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。 ■・・・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）０２センサ、１７・・・アイドルスイ
ッチ。

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、 該空燃比補正量の積分量を演算する積分量演算手段と、 前記空燃比補正量の積分量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、 前記空燃比補正量に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、前記積分量演算手段が、 前記空燃比補正量が前記所定値より大きいか否かを判別
   する判別手段と、 該空燃比補正量が前記所定値より大きい連続な期間中、
   該空燃比補正量が該所定値より大きい分量を積分する正
   の積分量演算手段と、 該空燃比補正量が前記所定値より小さい連続な期間中、
   該空燃比補正量が該所定値より小さい分量を積分する負
   の積分量演算手段と、 を具備し、 前記学習手段が、 前記正の積分量演算手段により演算された正の積分量と
   前記負の積分量演算手段により演算された負の積分量と
   の差が０となるように前記学習補正量を演算する、 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、さらに、前記積分量演算手段が、 前記正の積分量演算手段により演算された正の積分量の
   なまし値もしくは平均値を演算する第１の演算手段と、 前記負の積分量演算手段により演算された負の積分量の
   なまし値もしくは平均値を演算する第２の演算手段と、 を具備し、 前記学習手段が、 前記正の積分量のなまし値もしくは平均値と前記負の積
   分量のなまし値もしくは平均値との差が０となるように
   前記学習補正量を演算する、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。 ４、前記空燃比フィードバック制御定数がスキップ制御
   定数であ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。 ５、前記空燃比フィードバック制御定数が積分制御定数
   であ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。 ６、前記空燃比フィードバック制御定数が遅延時間であ
   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。 ７、前記空燃比フィードバック制御定数が前記第１の空
   燃比センサ出力の比較電圧であ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。