JPS6357840A - 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イ！ｔ１１
に空燃比センサ（本明細書では、酸素ン］度センサ（Ｏ
ｘセンサ）を設け、上流側の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の０２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０□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。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０□センサを設け、上
流側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号公報）。このダブル０
２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）触媒コンバークの下流では、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ｏ２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、０□
センサ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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ダブル０□センサシステムにおいては、上流側０２セン
サの出力のリッチ、リーン判別を一定の比較電圧たとえ
ば０．４５Ｖとの比較により行うのと同様に、下流側０
２センサの出力のリッチ、リーン判別も一定の比較電圧
たとえば０．５５Ｖとの比較により行っているが、下流
側０２センサは触媒コンバータの下流に位置しているた
めに、ある時間だけ遅れてリッチ、リーン出力を発生す
る。つまり、触媒コンバータ（三元触媒）のＯｔストレ
ージ効果により下流側Ｏｘセンサの出力は遅延する。

従って、下流側０２センサの出力がリーンからリッチへ
変化した時には、触媒コンバータ上流の空燃比は既に理
論空燃比より大きくリッチ側にずれており、この結果、
Ｃｏ、ＨＣエミッションの悪化および燃費の悪化を招き
、逆に、下流側０２センサの出力がリッチからリーンへ
変化した時には、触媒コンバータ上流の空燃比は既に理
論空燃比より太き（リーン側にずれており、この結果、
ＮＯｘエミツションの悪化およびドライバビリティの悪
化を招くという問題点がある。

従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサ出力によ
る空燃比の（Ｏｘセンサ）過補正を防止することにより
Ｃｏ　、ＨＣ、ＮＯｘエミツションの悪化、燃費の悪化
、ドライバビリティの悪化等を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するための構成は第１Ａ図、第１Ｂ
図に示される。

第１Ａ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。リッチ判別手段
は下流側（第２の）空燃比センサの出力をリッチ判別レ
ベルＶ　ＲｌＲたとえば０．７■と比較することにより
下流側空燃比センサの出力のリッチ状態を判別する。他
方、リーン判別手段は下流側空燃比センサの出力■２を
リーン判別レベルＶ　ＩＩ！したとえば０．３■と比較
することにより下流側空燃比センサの出力のリーン状態
を判別する。制御定数演算手段は、下流側空燃比センサ
の出力Ｖ２がリッチ状態のときに（Ｖｚ＞Ｖ＊ｚえ）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，Ｒ３Ｌを制御空燃比がリーン側へ向かうように
補正し、下流側空燃比センサの出力ｖ２がリーン状態の
ときに（■２〈Ｖ、Ｉ□Ｌ）空燃比フィードバック制御
定数Ｒ３Ｒ，ＲＳＬを制御空燃比がリッチ側へ向かうよ
うに補正し、その他の状態のときには空燃比フィードバ
ック更新しない。この結果、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、ＲＳＬ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。

そして、空燃比調整手段は空燃比補正ＩＦＡＦに応じて
機関の空燃比を調整するものである。

第１Ｂ図においては、第１Ａ図の構成要素に理論空燃比
判別手段が付加されている。すなわち、理論空燃比判別
手段は下流側空燃比センサの出力■、を、リッチ判別レ
ベルＶ　ｌ１２ｊｌとリーン判別レベル■。、との中間
レベル■ｌｌまたとえば０．５５Ｖと比較することによ
り下流側空燃比センサの出力■２が理論空燃比よりリッ
チ側かリーン側かを判別する。これを受けて制御定数演
算手段は、下流側空燃比センサの出力■２がリッチ判別
レベルＶ１１ｍｌよりリッチ側のときに（Ｖｚ　〉Ｖ＋
＋ｉ＊　）空燃比フィードバック制御定数を制御空燃比
がリーン側へ向かうように大きく補正し、下流側空燃比
センサの出力■２がリッチ判別レベルＶ　Ｒ２ｊｌと中
間レヘ）Ｌｔ　Ｖ　＊　ｚとの間（Ｄとき（Ｖ＊ｚ＜Ｖ
≦Ｖ＋＋ｚｉ　）空燃比フィードバック制御定数Ｒ５Ｒ
、ＲＳＬを制御空燃比がリーン側へ向かうように小さく
補正し、下流側空燃比センサの出力■２がリーン判別レ
ベルよりリーン側のとき（Ｖ　ｚ≦Ｖ□Ｌ）空燃比フィ
ードバック制御定数Ｒ３Ｒ、ＲＳＬを制御空燃比がリッ
チ側へ向かうように大きく補正し、下流側空燃比センサ
の出力Ｖ２がリーン判別レベルＶ　１１２Ｌと中間レベ
ル■□の間のときに（Ｖ　１２Ｌ＜Ｖ、≦Ｖ、ｌ□）空
燃比フィードバック制御定数Ｒ３Ｒ，ＲＳＬを制御空燃
比がリッチ側へ向かうように小さく補正するものである
。

〔作　用〕

上述の構成によれば、下流側空燃比センサの比較電圧を
少なくとも２つ設けることにより、下流側空燃比センサ
の出力Ｖｔが中間レベル近傍にあるときは（Ｖ＋＋ｚｔ
　≦■２≦■８□、ｌ）、空燃比フィードバック制御定
数Ｒ３Ｒ，ＲＳＬの補正を停止（第１Ａ図）もしくは遅
くする（第１Ｂ図）。つまり、下流側空燃比センサの次
のリッチ、リーン変化点検出を予想した空燃比フィード
バック制御定数の補正を早めに行っていることになる。

従って、下流側空燃比センサの実質的な応答性が向上す
る。

〔実施例〕

始めに、三元触媒の０□ストレージ効果について説明す
ると、三元触媒はＮＯｘ　　、Ｃｏ　、ＨＣを同時に浄
化するものであり、その浄化率ηを第３図の一点鎖線に
示すように、理論空燃比（λ＝１）よりリッチ側ではＮ
Ｏｘの浄化率が大きく、リーン側ではＣｏ　、ＨＣの浄
化率が大きい（ＨＣは図示しないが、ＣＯと同一傾向で
ある）。この結果、要求浄化率ηをη。とすれば、制御
可能な空燃比ウィンドウＷは非常に狭＜　　（Ｗ＝Ｗ、
）、従って、理論空燃比に対する空燃比フィードバック
制御も、本来、この範囲（Ｗ、）で行わなければならな
い。

しかし、三元触媒は、空燃比がリーンのときには０２を
取込み、空燃比がリッチになったときに、Ｃｏ　、ＨＣ
を取込んでリーンのときに取込まれたｏ２と反応せしめ
るという０２ストレージ効果を有し、空燃比フィードバ
ック制御はこのような０２ストレージ効果を積極的に利
用するため、最適な周波数、振幅で空燃比を制御させる
ようにしている。この結果、第３図の実線に示すように
、空燃比フィードバック制御時には浄化率ηは向上し、
制御可能な空燃比ウィンドウＷは実質的に広＜　　（Ｗ
＝Ｗ２）なる。この場合、下流側ｏ２センサの出力は第
４図に示すごとくたとえば周波数２８２で変化する。

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
施例を示す全体概略図である。第５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。

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、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、ＲＯＭ　ｉｏ
４：ＲＡＭ　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′４１１回路１０において、ダウンカウンタ１
０８、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Ｉ？ＡＭ　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℃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６図は上流側０□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４ｍｓ毎に
実行される。

ステップ６０１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■１が比
較電圧Ｖ　ＲＩ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、つ
まり、空燃比がリッチかリーン（Ｖ＋　≦Ｒ３）であれ
ば、ステップ６０４にてディレィカウンタＣＤＬＹが正
か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０であればステップ６０５
にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ６０６に進む。ステッ
プ６０６では、ディレィカウンタＣＤＬＹを１減算し、
ステップ６０７　、６０８にてディレィカウンタＣＤＬ
Ｙを最小値ＴＤＬでガードする。

この場合、ディレィカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬ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Ｆ１を“０”　（リーン）とする。なお、最小値ＴＤ
Ｌ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にてディレィカウンタＣＤＬＹが負か否かを
判別し、ＣＤＬＹ　＜０であればステップ６１１にてＣ
ＤＬＹをＯとし、ステップ６１２に進む。ステップ６１
２ではディレィカウンタＣＤＬＹを１加算し、ステップ
６１３　、６１４にてディレィカウンタＣＤＬＹを最大
値ＴＤＲでガードする。

この場合、ディレィカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲ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ＴＤＲ
は上流側０□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、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の空燃比フラグＦ１の値
により、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６１８にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ＋Ｒ３
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−
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、Ｆ１
＝“Ｏ”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”　（リーン）で
あればステップ６２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩとし、
他方Ｆ１＝’　１”　（リッチ）であればステップ６２
２にてＦＡＦ−ＦＡＦ＋ＫＩとする。

ここで、積分定数Ｋｌはスキップ定数Ｒ３Ｒ。

Ｒ３Ｌに比して十分小さく設定してあり、つまり、Ｋｌ
＜Ｒ２Ｈ（Ｒ３Ｌ）である。従って、ステップ６２１は
リーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々に増大
させ、ステップ６２２はリッチ状態（Ｆ１＝“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
た空燃比補正系数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系数
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ＲＡ？＋　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関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７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ＣＤ
ＬＹ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　’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’はリーン遅延時間（−ＴＤ
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が時刻ｔＳｒ
ｔ＆＋ｊｆｆのごとくリッチ遅延時間ＴＤＲより短い期
間で反転すると、ディレィカウンタＣＤＬＹが最大値Ｔ
ＤＲに到達するのに時間を要し、この結果、時刻１Ｂ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，Ｒ５Ｌ、積分定数Ｋ
ＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、もしくは上流
側０２センサ１３の出力ｖ１の比較電圧Ｖ　ＩＩ　１を
可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡＦ２
を忠犬するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップＩＲ３Ｒ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
ＩＲ５Ｌ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
量Ｒ３Ｒ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１ｌＲ３Ｒ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、他方
、リーン積分定数ＫＩＬ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１５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。さらにまた、比較電圧Ｖｊ
１１を大きくすると制御空燃比をり・ソチ側に移行でき
、また、比較電圧ｖ、ｌＩ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Ｏｔ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０２センサシステムに
ついて説明する。なお、０２センサは空燃比がリーンの
時の方が空燃比がリッチ時より低い出力にてＣＰＵに取
込まれるものを前提として以下を説明する。

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ＩＲ３Ｒ，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５００
ｍ５毎に実行される。ステップ８０１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。たと
えば、冷却水温が所定値以下の時、下流側０２センサ１
５の出力信号が一度も反転しない時、下流側Ｃｈセンサ
１５が故障している時、過度運転時、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８１７　、８１８に進みスキッ
プ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬを一定値Ｒ３Ｒ，。

ＲＳＬ、とする。たとえば、 Ｒ２Ｈ，＝５％ ＲＳＬ、＝５％ である。

閉ループであれば、ステップ８０２に進み、下流側０２
センサ１５の出力■２をＡ／Ｄ変換して取込む。次いで
、ステップ８０３にて ■２＜ｖ、Ｉ２Ｌ か否かを判別する。ただし、ｖ　＋ｔｚｔはリーン状態
を判別する比較電圧であって、たとえば０．３　Ｖであ
る。他方、ステップ８１０において、Ｖ、＞Ｖ霧Ｉ か否かを判別する。ただし、Ｖ１１２１１はリッチ状態
を判別する比較電圧であって、たとえば０．７　Ｖであ
る。このようにして、２つの比較電圧■１１２Ｌ。

ｖＲｌえを用いて下流側０２センサ１５の出力状態を判
別し、リーン状態（Ｖｚ　＜Ｖ＋＋ｚｔ　）のときには
、ステップ８０４〜８０９によりスキップ量Ｒ３Ｒ。

ＲＳＬをリッチ側に補正し、リッチ状Ｇ　（Ｖ、＞Ｖｚ
ｔｔｉ　）のときには、ステップ８１０〜８１６により
スキップ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬをリーン側に補正し、中間状
態（Ｖ　Ｒ□Ｌ　＜　Ｖ２　＜　Ｖｌ１２１１　）のと
きには、ステップ８１９に直接進んでスキップ量Ｒ３Ｒ
。

ＲＳＬの変更は行わないようにする。

すなわち、ステップ８０４では、Ｒ３Ｒ←Ｒ３Ｒ十ΔＲ
３（一定値たとえば０．０５％）とし、つまり、リッチ
スキップ量Ｒ５Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行
させる。ステップ８０５　、８０６では、Ｒ２Ｈ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８０７にてＲ３Ｌ←Ｒ３Ｌ−ΔＲ３とし、つまり
、リーンスキップ量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８０８　、８０９では、ＲＳ
Ｌを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方、ステップ８１０ではＲ２Ｈ−Ｒ２Ｈ−ΔＲ３とし
、つまり、リッチスキップＩＲ３Ｒを減少させて空燃比
をリーン側に移行させる。ステップ８１０　、８１２で
は、Ｒ２Ｈを最小値ＭＴＮにてガードする。さらに、ス
テップ８１４にてＲＳＬ−ＲＳＬ−ΔＲ５（一定値）と
し、つまり、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを増大させて空燃
比をリーン側に移行させる。ステップ８１５　、８１６
では、ＲＳＬを最小値ＭＡＸにてガードする。

上述のごとく演算されたＲ２Ｈ，ＲＳＬ、はＲＡＭ　１
０５に格納された後に、ステップ８１９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　、
Ｒ２Ｈ、ＲＳＬは一旦他の値に変換してバックアップＲ
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ＭＩＮは空燃比変動に
よる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（ｖｚ＜ｙ＊□Ｌ）であれば、
リッチスキップｆｉＲ５Ｒが徐々に増大され、且つリー
ンスキップ１Ｒ５Ｌ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ＯＸセンサ
１５の出力がリッチ（Ｖ、＜Ｖ＋Ｂ寅）であれば、リッ
チスキップ量Ｒ３Ｒが徐々に減少され、且っリーンスキ
ップ量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９図は第８図のフローチャートによって得られるスキ
ップ１Ｒ３Ｒ，ＲｓＬのタイミング図である。第９図（
Ａ）に示すごとく、下流側ｏ２センサの出力Ｖ２が変化
すると、時刻ｔ２〜ｔ３　。

ｔ６〜にてリーン状態と判別され、時間ｔ４〜１Ｓにて
リッチ状態と判別されるが、時間１．〜Ｌ２＋Ｌ３〜Ｌ
４＋ｊＳ〜ｔ６では、リーン状態ともリッチ状態とも判
別されない。この結果、第９図（Ｂ）、（Ｃ）に示すご
とく、時間ｔ！〜ｔ３＋ｔｈ〜においては、リッチスキ
ップ量Ｒ８Ｒは増大し、リーンスキップ１Ｒ３Ｌは減少
し、他方、時間ｔ４〜ｔ５においては、リッチスキップ
ＩＩＲ３Ｒは減少し、リーンスキップＩＲ３Ｌは増大す
る。

このように下流側０２センサ１５の出力の比較判定レベ
ルをＶＩＩＬ　　Ｉ　Ｖｌ１２１の２つ設けると、従来
のごとく、比較判定レベルを１つたとえばＶｌ□（＝０
．５５Ｖ）に設定した場合に比較して、スキップ量Ｒ３
Ｒ、Ｒ３Ｌの変化は早くなり、従って、下流側０２セン
サ１５の応答速度は実質的に大きくなる。なお、第９図
（Ａ）、（Ｂ）のＲＳＲ’。

Ｒ３Ｌ’は比較判定レベルを１つにした場合を示す。

第８図のルーチンでは、下流側０２センサ１５の出力■
２が中間レベル（Ｖ＊ｚｔ≦■２≦Ｖ＊ｚ＊）のときに
は、スキップ量判定もしくはリッチ判定が保持されてス
キップＦＪ　ＲＳ　Ｒ、ＲＳ　Ｌはその最大値ＭＡＸも
しくは最小値ＭＩＮの一方に保持されることになり、空
燃比フィードバック制御が適正に行われなくなることが
ある。

第１０図は第８図の変更例を示し、ステップ１００１〜
１０１３を第８図に付加したものである。これにより、
下流側０．センサ１５の出力Ｖｔが中間レベル（Ｖ’Ｂ
ｔ≦■２≦■８□Ｒ）のときにも、スキップ量Ｒ３Ｒ，
Ｒ３Ｌの変更が行われる。

すなわち、準リーン状Ｇ（Ｖ＊ｚＬ≦Ｖ２＜ＶＩＩ２）
のときには、ステップ１００１からステップ１００２〜
１００７に進み、スキップ量Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌを少しリッ
チ側に補正し、他方、準リッチ状Ｍ、　（Ｖ　＊　ｔ≦
■２≦Ｖ＊ｚ＊　）のときには、ステップ１００１から
ステップ１００８〜１０１３に進み、スキップＩＲ３Ｒ
，Ｒ３Ｌを少しリーン側に補正する。さらに、詳細には
、ステップ１００２では、Ｒ３Ｒ←Ｒ３Ｒ＋ΔＲ３’（
一定値たとえば０．０１％）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１００３　、１００４では、Ｒ２Ｈを最大
値Ｍ　Ａ　Ｘたとえば６．２％にてガードする。

さらに、ステップ１００５にてＲ３Ｌ←Ｒ３Ｌ−ΔＲ３
’とし、つまり、リーンスキップ１ｌＲ３Ｌを減少させ
て空燃比をリッチ側に移行させる。ステップ１００６　
、１００７では、Ｒ３Ｌを最小値ＭＩＮたとえば２．５
％にてガードする。他方、ステップ１００８では、Ｒ２
Ｈ−Ｒ２Ｈ−ΔＲ３’とし、つまり、リッチスキップ量
Ｒ８Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行させる。ス
テップ１００９　、１０１０では、Ｒ２Ｈを最小値ＭＩ
Ｎにてガードする。さらに、ステップ１０１１にてＲ３
Ｌ←Ｒ３Ｌ−ΔＲ３’とし、つまり、リーンスキップ量
Ｒ３Ｌを増大させて空燃比をリーン側に移行させる。ス
テ・ノブ１０１２　、１０１３では、Ｒ３Ｌを最小値Ｍ
　Ａ　Ｘにてガードする。

第１１図は第１０図のフローチャートによって得られる
スキップＩＲ５Ｒ，ＲＳＬのタイミング図である。前述
と同様に、第１１図（Ａ）に示すごとく、下流側０２セ
ンサの出力■２が変化すると、時間ｔ、〜ｔ３＋ｔ６〜
にてリーン状態と判別され、時間ｔ４〜ｔ、にてリッチ
状態と判別されると共に、時間ｔ、〜”Ｚ＋”２〜ｔ４
＋ｔｓ。

〜ｔ６でも、リーン状態ともリッチ状態とも判別される
。この結果、第９図（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、時間
ｔ、〜ｔ２＋ｔ３〜ｊ４＋ｊｓ〜ｔ６では、スキップＩ
Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌは補正されるものの、その速度は著しく
小さいので、第９図の場合と同様な変化することが分る
。

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Ｎｅｆｃ続出して基本噴射
量ＲＡｔｌＰを演算する。たとえばＴＡＬＩＰ−Ｋ　Ｑ
／　Ｎｅ（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
Ｆ　Ｗ　Ｌを補間計算する。ステップ１２０３では、最
終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＩｊ←ＴＡｔｌＰ　−ＦＡＦ　　・（Ｆ匈し＋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ｆＪＴＡＵ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１２０５に
てこのルーチンは終了する。

なお、上述の実施例においては、空燃比センサのリーン
出力およびリッチ出力が、それぞれ、ローレベルおよび
ハイレベルの場合を示したが、空燃比センサのリーン出
力およびリッチ出力が、それぞれ、ハイレベルおよびロ
ーレベルの場合にも本発明を適用し得ることは言うまで
もない。この場合には、比較判別レベル■１□、はリー
ン判別レヘルＶ　Ｒ２Ｌより低く設定され、また、第８
図、第１０図のステップ８０３．８１０．１００１の不
等号は逆となる。

また、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ｌ］Ｒ５Ｒ，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ＴＤＲ、
ＴＤＬ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Ｋ
ＩＬ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、上述の僕施例では、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・コントロールバブル（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・コントロールパル
プ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１２０１における基本噴射ＩＴＡＵＩ’
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１ｉＴＡＵ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〕

以上説明したように本発明によれば、下流側空燃比セン
サの応答速度を実質的に上昇させることができるので、
触媒コンバータ上流の空燃比の大きなずれを防止するこ
とができ、従って、エミッションの悪化、燃費の悪化、
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１Ａ図、第１Ｂ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０２
センサシステムを説明する排気エミノション特性図、 第３図は三元触媒の０□ストレージ効果を説明するグラ
フ、 第４図は０□センサの出力波形の例を示すタイミング図
、 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
施例を示す全体概略図、 第６図、第８図、第１０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９図は第８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１１図は第１０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、 ｌＯ・・・制御回路、　　　１２・・・触媒コンバータ
、１３・・・上流側（第１の）０２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、 該第２の空燃比センサの出力をリッチ判別レベルと比較
   することにより前記第２の空燃比センサの出力のリッチ
   状態を判別するリッチ判別手段と、前記第２の空燃比セ
   ンサの出力を前記リッチ判別レベルと異なるリーン判別
   レベルと比較することにより前記第２の空燃比センサの
   出力のリーン状態を判別するリーン判別手段と、 前記第２の空燃比センサの出力がリッチ状態のときに空
   燃比フィードバック制御定数を制御空燃比がリーン側へ
   向かうように補正し、前記第２の空燃比センサの出力が
   リーン状態のときに前記空燃比フィードバック制御定数
   を制御空燃比がリッチ側へ向かうように補正し、その他
   の状態のときには前記空燃比フィードバック定数を更新
   しない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、前記第２の空燃比センサの出力がリーン状態のとき
   にローレベルであり且つリッチ状態のときにハイレベル
   である場合には、前記リッチ判別レベルは前記リーン判
   別レベルより高く設定され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、前記第２の空燃比センサの出力がリーン状態のとき
   にハイレベルであり且つリッチ状態のときにローレベル
   である場合には、前記リッチ判別レベルは前記リーン判
   別レベルより低く設定され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。 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。 ８、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をリッチ判別レベルと比較
   することにより前記第２の空燃比センサの出力のリッチ
   状態を判別するリッチ判別手段と、前記第２の空燃比セ
   ンサの出力を前記リッチ判別レベルと異なるリーン判別
   レベルと比較することにより前記第２の空燃比センサの
   出力のリーン状態を判別するリーン判別手段と、 前記第２の空燃比センサの出力を、前記リッチ判別レベ
   ルと前記リーン判別レベルとの中間レベルと比較するこ
   とにより、前記第２の空燃比センサの出力が理論空燃比
   よりリッチ側かリーン側かを判別する理論空燃比判別手
   段と、 前記第２の空燃比センサの出力が前記リッチ判別レベル
   よりリッチ側のときに空燃比フィードバック制御定数を
   制御空燃比がリーン側に大きく補正し、前記第２の空燃
   比センサの出力が前記リッチ判別レベルと前記中間レベ
   ルとの間のときに空燃比フィードバック制御定数を制御
   空燃比がリーン側へ向かうように小さく補正し、前記第
   ２の空燃比センサの出力が前記リーン判別レベルよりリ
   ーン側のときに空燃比フィードバック制御定数を制御空
   燃比がリッチ側へ向かうように大きく補正し、前記第２
   の空燃比センサの出力が前記リーン判別レベルと前記中
   間レベルとの間のときに空燃比フィードバック制御定数
   を制御空燃比がリッチ側へ向かうように小さく補正する
   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。 ９、前記第２の空燃比センサの出力がリーン状態のとき
   にローレベルであり且つリッチ状態のときにハイレベル
   である場合には、前記リッチ判別レベルは前記リーン判
   別レベルより高く設定される特許請求の範囲第８項に記
   載の内燃機関の空燃比制御装置。 １０、前記第２の空燃比センサの出力がリーン状態のと
   きにハイレベルであり且つリッチ状態のときにローレベ
   ルである場合には、前記リッチ判別レベルは前記リーン
   判別レベルより低く設定される特許請求の範囲第８項に
   記載の内燃機関の空燃比制御装置。 １１、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８項に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。 １２、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８項に記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。 １３、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８項に記載の内燃機関の空燃比制
   御装置。 １４、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８
   項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。