JPS6397844A - 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Ｏｘ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Ｏｘ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、ｏ２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０２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Ｏｘセンサの出力特性のばらつき
を下流側Ｏｘセンサにより吸収できる。実際に、第２図
に示すように、クシグル０□センサシステムでは、ｏ２
センサの出力特性が悪化した場合には、排気エミ、ジョ
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０
２センサシステムにおいては、下流側Ｏｘ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。

他方、一般に、次の３条件が満足された場合に、触媒内
が還元雰囲気となって排気異臭（ＨｚＳ）が発生すると
言われている。すなわち、 （１）触媒温度が高いこと、 （２）排気ガス量が少ない（すなわち、吸入空気量が少
ない）軽負荷領域であること、 （３）制御後の平均空燃比がリッチであること、である
、たとえば、高速走行（条件（１）成立）後のアイドル
運転あるいは車庫入れ運転（条件（２）成立）において
、噴射弁、Ｏｘセンサ、エアフローメータ等の特性ばら
つき、あるいは減速増量、燃料カット復帰時増量、非同
期噴射等のために条件（３）が成立することがある。こ
のため、特殊の運転状態、たとえばアイドル運転時にあ
って車速か所定値以下もしくは停止後の所定時間のみ、
空燃比をわずかにリーン側に制御して、減速およびその
後の停止時に発生する排気異臭を低減させている（参考
：特開昭５９−１７３５３３号公報記載のシングル０□
センサシステム）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のシングル０２センサシステムでは
触媒に流入する平均空燃比を何ら（直接）検出しておら
ず確実なリーン制御ができない。すなわち、リーン制御
中に過リーンとなり、ＮＯｘエミツション、ドライバビ
リティが悪化したり、あるいはり−ンにしきれずにやは
りＨａｓが成虫されてしまうという問題点があった。

従って、本発明の目的は、排気異臭発生状態を確実に検
出すると共に制御平均空燃比を狙い通りのリーン空燃比
とすることにより、排気臭を低減するダブルＯｔセンサ
システムを提供することにある。

〔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。触媒温判別手段は
、触媒コンバータの温度ＣＴＭＰが高いか低いかを判別
し、負荷判別手段は機関の負荷たとえば吸入空気ｉ１Ｑ
が大きいか小さいかを判別する。この結果、触媒コンバ
ータの温度が低いときもしくは機関の負荷が大きいとき
には、第１の制御定数演算手段が下流側（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
定数たとえばり、チスキップ１ＲｓＲおよびリーンスキ
ップ量ＲＳＬを制御空燃比が理論空燃比に向かうように
演算する。他方、触媒コンバータの温度が高く且つ機関
の負荷が小さいときには、第２の制御定数演算手段が下
流側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リッチスキップＩＲｓＲ’および
り−ンスキップ＠Ｒ５Ｌ　’を制御空燃比がリーン側に
向かうように演算する。また、空燃比補正量演算手段は
上流側（第１の）空燃比センサの出力ｖ１および上記演
算された空燃比フィードバック制御定数ＥＲＳＲ、ＥＲ
ＳＬ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ＩＩＦＡＦ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は触媒コンバ
ータの下流に設けられているので、十分に混合された排
気ガスの空燃比を検出できる。従って、触媒温判別手段
および負荷判別手段と併わせで上述の排気異臭の３条件
を確実に検出でき、従って、この場合に、第２の制御定
数演算手段が制御空燃比をリーン側に向かうように作用
するδで、排気異臭を確実に低減できると共に、ドラビ
リティ、ＮＯｘエミツション等の悪化も抑制できる。

〔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
−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Ｏｔ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Ｏｔセ
ンサ１５が設けられていふ。

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ッチ側
かに応じて、異なる出力電圧を制御回路１０の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　１０
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
もセントされる。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ＴＡＵ
だけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量ＴＡ
Ｕ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、ＣＰＩＩ　１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器
１０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェース１
０２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ＬＯＴ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ＴＩＩＷ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Ｏ！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４２７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■１が比
較電圧■□たとえば０．４５　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、つま
り、空燃比がリッチかリーン（Ｖｔ　≦Ｖ□）であれば
、ステップ４０４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４０５に
てＣＤＬＹをＯとし、ステップ４０６に進む、ステップ
４０７　、４０８では、デイレイカウンタＣＤＬＹを最
小値ＴＤＬでガードし、この場合、ディレィカウンタＣ
ＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ４０
９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ＴＤＬは上流側Ｏｔセンサ１３の出
力においてリンク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＋〉■
□）であれば、ステップ４１０にてディレィカウンタＣ
ＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　Ｏであればス
テップ４１１にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ４１２に
進む。ステップ４１３　、４１４では、ディレィカウン
タＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードし、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４１５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０２
センサ１３の出力においてリーンから１ナノチへの変化
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４１６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４１７にて、第１の空燃比フラグＦｌの値
により、リッチからり一ンへの反転か、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４１ＢにてＦＡＦ　−ＦＡＦ　＋ＥＲ
５Ｒ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４１９にてＦＡＦ　４−Ｆ
ＡＦ　−ＥＲＳＬとスキップ的に減少させる。つまり、
スキップ処理を行う、なお、ＥＲＳＲ、ＥＲＳＬは実行
リッチスキップ量、実行リーンスキップ量であって後述
のルーチンで演算される。

ステップ４１２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４２０　、４２１　。

４２２にて積分処理を行う、つまり、ステップ４２０に
て、Ｆ１＝“０”か否かを判別し、Ｆｌ＝“０”（リー
ン）であればステップ４２１にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋　
ＫＩＲとし、他方、Ｆ１＝″１”　（リッチ）であれば
ステップ４２２にてＰＡＦ　−ＦＡＦ−ＫＩＬとする。

ここで、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはスキップ量ＥＲＳＲ
。

ＥＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、Ｋ
ＩＲ（ＫＩＬ）　＜　ｌ１ｉＲＳＲ（ＥＲＳＬ）である
。従って、ステップ４２１はリーン状態（Ｆ１＝“Ｏ”
）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ４２２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４１８　、４１９　、４２１　、４２２にて演
算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ４２３　、４
２４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、
ステップ４２５　、４２６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ＦＡＲ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ＲＡＭ　１０５に格納
して、ステップ４２８にてこのルーチンは終了する。

第５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Ｏ２センサ１３の出力
により第５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５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５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１．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／
Ｆｌ’はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された
後に時刻１ｔ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（−Ｔ
ＤＬ）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ｔ、
。

ｔ６＋　　ｔ？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
ＴＤＨ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
５図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側Ｏｔ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１？ｓＲ、ＲＳＬ　、積分定数
ＫＩＲ、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□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ｆｉＲｓＲを太き（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ｆｉＲｓＲおよびリーンスキップＩＲｓ
Ｌ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にＩＬ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■□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ＶＲＩ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□を補
正することにより空燃比が制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０３センサによって可変とすることはそれぞれに長
所がある。たとえば、遅延時間は非常に微妙な空燃比の
調整が可能であり、また、スキップ量は、遅延時間のよ
うに空燃比のフィードバック周期を長くすることなくレ
スポンスの良い制御が可能である。従って、これら可変
量は当然２つ以上組み合わされて用いられ得る。

第６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Ｏｔセンサシステムに
ついて説明する。

第６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６０１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Ｏｔセンサ１５の出
力信号が一度も反転しない時、下流側０２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６１０に進み、実行スキップ量ＥＲ５
Ｒ、ＥＲＳＬを一定値Ｒ５ＲＯ、Ｒ５Ｌｏとする。たと
えば、 Ｒ３Ｒ０＝５％ ＲＳＬ６＝５％ である。なお、閉ループ制御停止直前の値に保持しても
よい。この場合には、ステップ６１１に直接進む。

閉ループであればステップ６０２に進み、触媒コンバー
タ１２の温度を判別（推定）し、ステップ６０３にて触
媒コンバータ１２の温度を示す温度カウンタＣＴＭＰの
値が所定温度ＣＴＭＰｏか否かを判別する。なお、触媒
コンバータ１２の温度カウンタＣＴＭＰの演算であるス
テップ６０２については後述する。また、ステップ６０
４では、ＲＡＭ　１０５より吸入空気量データＱを読出
し、Ｑ　＜　Ｑ　ｏか否かを判別する。なお、Ｑ、は一
定値であってたとえば５〜５０ｍ３／ｈの範囲の値であ
る。この結果、触媒コンバータ１２の温度が低いとき（
ＣＴＭＰ≦ＣＴＭＰＩＩ）または負荷が大きいとき（Ｑ
≧Ｑ、）ときには、ステップ６０５に進み、空燃比が理
論空燃比（λ−１）に向かうようにスキップ１ｌＲｓＲ
、ＲＳＬを演算し、ステップ６０６にて、スキップ１Ｒ
３Ｒ、ＲＳＬを実行スキップＩＥＲ５Ｒ、ＥＲＳＬとし
てステップ５０９に進む。他方、触媒コンバータ１２の
温度が高く（ＣＴＭＰ　＞　ＣＴＭＰ　ｏ）且つ軽負荷
（Ｑ　＜　Ｑ　ｏ）のときにはステップ６０７に進み、
空燃比がリーン側（λ〉１）と向かうようにスキップ量
ＲＳＲ’　、　ＲＳＬ　’を演算し、スキップ６０８に
て、スキップ量ＲＳＲ’　、　ＲＳＬ　’を実行スキッ
プ量ＥＲ５Ｒ、ＥＲＳＬとしてステップ−６０９に進む
。

ステップ６０９では、実行スキップ量ＥＲ５Ｒ、ＥＲＳ
Ｌを過渡追従性がそこなわれないレベルである最小値た
とえば２．５％および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である最大値たとえば７．０％
でガードする。そして、ステップ６１１にてこのル−チ
ンは本冬了する。

第６図のルーチンによれば、触媒コンバータ１２の温度
ＣＴＭＰが高く且つ吸入空気１ｉＱが小のときに、制御
空燃比はステップ６０７によりリーン側に向かうことに
なる。

第７図は第６図のステップ６０２の詳細なフローチャー
トである。すなわち、ステップ７０１では、始動後Ｔ’
ｓ経過したか否かを図示しないスタータスイッチのオン
後の経過カウンタにより判別する。つまり、第７Ｂ図に
示すように、始動後Ｔ、ｓ以内では、触媒コンバーク１
２の温度が上昇しないものとみなしてステップ７０５に
て温度カウンタＣＴＭＰを“ＯＯ”　（１６進）に保持
する。他方、始動後Ｔ＋ｓ経過すると、ステップ７０２
に進み、ＲＡＭ　１０５より回転速度データＮｅおよび
基本噴射ＩＴＡＵＰを読出し、ステップ７０２内に示す
２次元マツプを用いて温度カウンタＣＴＭＰの増減値△
ＣＴＭＰを補間計算する。つまり、回転速度Ｎｏが大き
くなるにつれて触媒コンバータ１２の温度が上昇し、ま
た、基本噴射ＩＴＡＵＰが増加するにつれて触媒コンバ
ータ１２の温度が上昇するからである。なお、ステップ
７０２では、パラメータＮｅ。

ＴＡＵＰの代り、他のパラメータたとえば吸入空気量Ｑ
、吸入空気圧ＰＭ、スロットル開度ＴＡ、車速ＳＰＤ等
を用いることもできる。

ステップ７０３では、ステップ７０２にて演算された増
減値△ＣＴＭＰを温度カウンタＣＴＭＰに加算する。

すなわち、 ＣＴＭＰ　４−ＣＴＭＰ＋△ＣＴＭＰ さらに、ステップ７０４では、温度カウンタＣＴＭＰが
オーバフローあるいはアンダフローしないように最小値
“ＯＯ”および最大値″ＦＦ″にてガードする。

そして、ステップ７０６にてこのルーチンは終すする。

このようにして、温度カウンタＣＴＭＰが演算されると
、第７Ｂ図に示すように時間的に変化し、この結果、温
度カウンタＣＴＭＰは触媒コンバータ１２の温度を間接
的に示すことになる。なお、触媒コンバータ１２の温度
を直接検出するために温度センサを設けることもできる
。

第８図は第６図のステップ６０５の詳細なフローチャー
トである。ステップ８０１では下流側Ｏｔセンサ１５の
出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０２にて
■２が比較電圧Ｖ□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Ｖ、ｌ□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■□より高く設定される。この結
果、Ｖｚ　≦Ｖ＊ｚ　（リーン）であればステップ８０
３．８０４に進み、他方、Ｖ２　＞Ｖａｚ（リッチ）で
あればステップ８０５　、８０６に進む。

ステップ８０３では、ＲＳＲ−ＲＳＲ＋△ＲＳ　（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ンチ側に移行させる。

さらに、ステップ８２０ではＲＳＬ←ＲＳＬ　−△Ｒ５
とし、つまり、リッチスキップＩＩＲＳＬを減少させて
空燃比をリッチ側に移行させる。

他方、リッチ（Ｖ　ｚ　＞　Ｖ　＊ｚ）のときには、ス
テップ８０５にてｌ？ｓＲ←ＲＳＲ−ΔＲ３とし、つま
り、リッチスキップＩＲ５Ｒを減少させて空燃比をリー
ン側に移行させる。さらに、ステップ８２６では、１？
ｓＬ←ＲＳＬ　＋△ＲＳとし、つまり、リーンスキップ
１１１ｓＬを増加させて空燃比をリーン側に移行させる
。そして、ステップ８０６にてこのルーチンは終了する
。

第９図は第６図のステップ６０７の詳細なフローチャー
トである。すなわち、ステップ９０１では下流側０□セ
ンサ１５の出力ｖ２のデユーティ比Ｉ のなまし値丁「によりリッチ、リーンを判別する。

なお、デユーティ比Ｄ１１およびそのなまし値丁「の演
算については後述する０次に、デユーティ比り、Ｉのな
まし値丁「はステップ９０２〜９０４にて０．６Ｘ、０
．５Ｘ、０．４Ｘ、ただしＸは５０％未満の一定値、と
比較される。この結果、ＤＲ＞０．６Ｘ（大きいリッチ
状態）のときには、ステップ９０５にて、リッチスキッ
プ量ＲＳＲ’を太き（減少させると共に（−２ΔＲＳ’
：ΔＲＳ’は一定値ΔＲ３より大きく設定される）、リ
ーンスキップ１ｌＲ３Ｌ　’を大きく増加させて（＋２
△ｌ？ｓ’）、制御空燃比を大きくリーン側に向かわせ
るようにし、また、Ｏ，Ｓ　Ｘ　＜丁「≦０．６Ｘ（小
さいリッチ状態）のときには、ステップ９０６にて、リ
ッチスキップ量Ｒ５Ｒ’を小さく減少させると共に（−
△ＲＳ’）、リーンスキップＩＲｓＬ　’を小さく増加
させて（＋△Ｒ３’）、制御空燃比を小さくリーン側に
向かわせるようにする。

他方、０．４Ｘ＜ＤＲ≦０．５Ｘ（小さいリーン状態）
のときには、ステップ９０７にて、リッチスキップ量Ｒ
５Ｒ’を小さく増加させると共に（＋△１？Ｓ’　）、
リーンスキップ＠Ｒｓｔ、　’を小さく減少させて（−
ΔＲＳ’）、　制御空燃比を小さくリッチ側に向かわせ
るようにし、また、■７≦０．４Ｘ（大きいリーン状態
）のときには、ステップ９０８にて、リッチスキップｉ
ｌｌ？ｓＲ’を大きく増加させると共に（＋２△Ｒ５’
）、リーンスキップ量ＲＳＬ　’を大きく減少させて（
−２△Ｒ５’）、制御空燃比を大きくリッチ側に向かわ
せるようにする。

そして、このルーチンはステップ９０９にて終了する。

第９図のルーチンによれば、Ｘを５０％未満に設定する
ことにより、スキップ量Ｒ３Ｒ’　、　Ｒ５Ｌ　’は制
御空燃比がリーン側に向かうように演算されることにな
る。

第１０図は第９図のステップ９０１の詳細なフローチャ
ートである。すなわち、ステップ１００１では、下流側
０□センサ１５の出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ス
テップ１００２にてＶ２が比較電圧ｖ０たとえば０．５
５　Ｖ以下か否かを判別する、つまり、空燃比がす・ノ
チかリーンかを判別する。この結果、ステップ１００３
．１００４にて第２の空燃比フラグＦ２が設定されるこ
とになる。

次に、ステップ１００５では、第２の空燃比フラグＦ２
の“０”から“１”への変化点すなわちリーンからリッ
チへの変化を検出する。つまり、下流側ａｔセンサ１５
の出力■２が第１１図（Ａ）のごとく変化した場合の時
刻１．．１．、・・・を検出する。この結果、時刻１．
．１．、　・・・では、ステップ１００５でのフローは
ステップ１００６に進み、デユーティ比り、を り、←Ｃ１ｌ／ＣＲＬ により演算し、ステップ１００７にてカウンタＣＩＩ＋
ＣＲｔをリセットする。次いで、ステップ１００８にて
デユーティ比り、ｌのなまし値丁１を、により演算する
。そして、ステップ１００９　、１０１１にてカウンタ
Ｃつ＋　　ＣＩＩＬを共に＋１カウントアツプし、ステ
ップ１０１２にて各カウンタＣｌ　＋　　ＣＩＩＬを最
小値“００”および最大値“ＦＦ”にてガードし、ステ
ップ１０１３にてこのルーチンを終了する。

第１１図の時刻ｔ、〜ｔ２の間では、ステソブ１００５
でのフローはステップ１０１０に進み、このとき、Ｆ２
＝“１”であるのでやはり、第１１図（Ｂ）。

（Ｃ）に示すように、ステップ１００９　、１０１１に
てカウンタＣＲＩＣＩＩＬは共に＋１カウントアツプさ
れる。また、第１１図の時刻ｔ、〜１Ｓの間では、ステ
ップ１００５でのフローはステップ１０１０からステッ
プ１０１１に進み、従って、第１１図（Ｂ）に示すよう
に、カウンタＣ１１の歩進は停止され、第１１図（Ｃ）
に示すように、カウンタＣＲＬのみが＋１カウントアツ
プされる。

このようにして、第１０図のルーチンは、下流側０２セ
ンサ１５の出力ｖ２がリッチである時間をカウンタＣ，
ｌにより計数し、下流側０２センサの出力ｖ２の１サイ
クルをカウンタＣＡＬにより計数することにより、デユ
ーティ比Ｄａを演算し、さらにそのなまし値丁「を演算
している。

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ＴＨ−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１ＴＡｕを、 ＴＡＵ　４−ＴＡ［ＩＰ　−ＦＡＦ　　・（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、噴射量ＴＡｊｌをダウンカウンタ１０
８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１３図は第１０図の変更例を示し、より簡略化したも
のである。すなわち、ステップ１３０１〜１３０５は第
１０図のステップ１００１〜１００５にそれぞれ対応す
る。つまり、ステップ１３０５は下流側０□センサ１５
の出力■２が第１４図（Ａ）のごとく変化した場合の時
刻ｊ＋、’：ｌ＋　・・・を検出する。この結果、時刻
ｔＩ＋ｔｆｆ、・・・では、ステップ１３０５でのフロ
ーはステップ１３０６に進み、カウンタＣ８のなまし値
τ丁を、 を演算し、ステップ１３０７にてカウンタＣ８をリセッ
トしてこのルーチンは終了する。

他方、第１３図の時刻ｔ１〜ｔ２の間では、ステップ１
３０５でのフローはステップ１３０８に進み、このとき
、Ｆ２＝″１″であるので、やはり、第１４図（Ｂ）に
示すように、ステップ１３０９にてカウンタＣ３は＋１
カウントアンプされる。また、第１４図の時刻ｔ２〜ｔ
、の間では、ステップ１３０５でのフローはステップ１
３０８からステップ１３１０　’に進み、従って、第１
４図（Ｂ）に示すように、カウンタＣ８は一１カウント
ダウンされる。そして、ステップ１３１１にてカウンタ
Ｃ８の値は、最小値−ＦＦ”および最大値″ＦＦ”でガ
ードされ、ステップ１３１２に進む。

このようにして、第１３図のルーチンによれば、第１４
図（Ｂ）に示すようにカウンタＣ８は下流側Ｏｔセンサ
１５の出力■２がリッチであるときにカウントアツプさ
れ、リーンであるときにカウントダウンされるので、各
サイクル終了時ｔ、〜ｔ１．・・・でのカウンタＣ８の
値はその瞬時の空燃比を示す。さらに、各サイクル終了
時のカウンタＣ８のなまし値τ丁は第１４図（Ｃ）に示
すごとく変化し、これは触媒コンバータ１２の下流の平
均空燃比を示すことになる。この場合、Ｃ５＝Ｏは理論
空燃比に相当する。

第１５図は第１０図のルーチンの代りに第１３図のルー
チンを用いた場合の第９図の変更例を示す、すなわち、
ステップ１５０■にてで丁〉０か否かすなわちリッチか
否かを判別し、この結果、リッチのときに、リーンスキ
ップＩＲｓＬ　’を２・ＲＳＬ″として非常に大きくし
て制御空燃比をリーン側に向かわせるようにし、他方、
リーンのときにＲＳＬ　’をＲ３Ｌ″とする。そしてス
テップ１５０４にてこのルーチンは終了する。なお、ス
テップ１５０２では、リンチスキッフＪｍＲ８Ｒ′を１
／２・ＲＳＲ’として非常に小さくしてもよく、また、
これらの両方の処理を行ってもよい。

なお、異臭条件不成立時のスキップＩＩＲｓＲ，ＲＳＬ
もデユーティ比で求めてもよい。また、その際１、第９
図のように、目標デユーティ比に対し、すなわち目標空
燃比より大きくずれたときに更新量あるいは更新割合を
大きくとってすみやかに目標空燃比へ近づけエミッショ
ン低下、ドライバビリティの向上を計る。

また、上述の０□センサ、特に、下流側Ｏｔセンサ１５
は触媒コンバータ１２の温度が高いときに確実に活性化
するようにヒータ付のものを用いてよい。

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Ｏｔ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ｏｔ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、たとえば積分定数、遅延時間
、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Ｏｘ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、積分定数、遅延時間のうちの
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１ｌＲｓＲ、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１２０１における基本噴射ＩＴＡＵＰ相
当の基本燃料噴射量がキヤブレタロ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１ＴＡＵ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、上述の排気異臭の
３条件を確実に検出でき、従って、この場合に空燃比を
リーン側に向かうように制御するので、排気異臭を確実
に低減できると共に、ドラビリティ、ＮＯｘエミツショ
ン等の悪化も抑制できる。

【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６図、第７Ａ図、第８図、第９図。 第１０図、第１２図、第１３図、第１５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５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７Ｂ図は第７Ａ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、 第１４図は第１３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、 ＩＯ・・・制御回路、　　１２・・・触媒コンバータ、
１３・・・上流側（第１の）０意センサ、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、 前記触媒コンバータの温度が高いか低いかを判別する触
   媒温判別手段と、 前記機関の負荷が大きいか小さいかを判別する負荷判別
   手段と、 前記触媒コンバータの温度が低いときもしくは前記機関
   の負荷が大きいときに前記第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制御空燃比が理
   論空燃比に向かうように演算する第１の制御定数演算手
   段と、 前記触媒コンバータの温度が高く且つ前記機関の負荷が
   小さいときに前記第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制御空燃比がリーン側に
   向かうように演算する第２の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の制御定数演算手段が前記第２の空燃比セ
   ンサの出力のデューティ比に応じて前記空燃比フィード
   バック制御定数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、前記触媒温判別手段が、 前記機関の負荷に応じて増減されるカウンタ手段と、 該カウンタ手段の値と所定値と比較する比較手段と、 を具備し、該比較手段の比較結果により前記触媒コンバ
   ータの温度が高いことを判別するようにした特許請求の
   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。