JPS6397845A

JPS6397845A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS6397845A
Application number: JP24148386A
Authority: JP
Inventors: Toshinari Nagai; 俊成永井; Nobuaki Kashiwanuma; 栢沼　信明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-28
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0718362B2

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Ｏｔ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Ｉ（シングルＯ。

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、Ｏｔ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（参照：特開昭５８−４８７５６号公報）、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Ｏｔセンサは、上流側Ｏｔセンサに比較
して、低い応答連層を存するものの、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
ラツブされているので下流側Ｏｔ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０エセンサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制ｍ　（ダブル０、センサシ
ステム）により、上流側Ｏｔ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０！センサシステムでは、０
２センサの出力特性が悪化した場合には、排気エミ７シ
ラン特性に直接影響するのに対し、ダブル０オセンサシ
ステムでは、上流側０！センサの出力特性が悪化しても
、排気エミソシッン特性は悪化しない、つまり、ダブル
０□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
ッンが保証される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

乙　　　　　しかしながら・上述のダブ″０・セ′す′
ステムで、下流側ｏｔセンサがリッチからリーンへまた
はその逆へ出力反転するには、この０．センサに当たる
ガスが理論空燃比からずれていることが必要である。一
方、サブ０！センサ反転直後にＨＣ，Ｃｏ、あるいはＮ
Ｏｘのスパイクが発生されることがあり、これは下流側
０２センサ出力反転時の空燃比が理論空燃比に対してず
れていること、すなわち、制御された空燃比の振幅が理
論空燃比を中心に大きくなっていることに起因しており
、この振幅大きい程前記スパイクが発生しやすくなる。

従来のダブルＯオシステムではその時点、その時点での
下流側０２センサ出力により、直接空燃比側［を更新し
ているので、空燃比振幅は大きくなりやすく、上述のＨ
Ｃ，Ｃｏ、ＮＯｘのスパイクを低減させるためには更に
複雑な手法が必要となる。

従って、本発明の目的は、長い期間における平均空燃比
で空燃比フィードバック制御量を制御してやることによ
り理論空燃比（あるいは目標空燃比）に対する制御され
た空燃比の振幅を小さくすることにより、ＮＯｘ、ＨＣ
，Ｃｏのエミッシヨンのスパイク発生を低減可能なダブ
ル０□センサシステムを提供することにある。

ｃ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子】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。デユーティ比演
算手段は下流側（第２の）空燃比センサの出力Ｖ、の目
標空燃比に比較してリッチ信号を出力している時間とリ
ーン信号を出力している時間との比により表わされるデ
ユーティ比り、ｌを演算し、空燃比制ｍｉ演算手段は演
算されたデユーティ比Ｄ１が目標デユーティ比たとえば
０．５になるように空燃比制御量を演算する。そして、
空燃比調整手段は上流側（第１の）空燃比センサの出力
■１および空燃比側ａ量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（ＯＸセンサ
）の出力のデユーティ比に応じて空燃比フィードバック
制御を行っている。

〔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ＣＰｔ１１
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Ｔｌ
１−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３１０１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／ｓｌ−夕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Ｏ，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。

Ｏｔ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、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。

制御回路１０は、たとえばマイクロコンビ二一夕として
構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インター７　エ
イス１０２　、ＣＰＵ　１０３　　ノ外に、ＲＯＭ　１
０４゜ＲＡＭ　１０５　、バックアンプ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ＴＡＸＩがダウンカウンタ
１０８にプリセントされると共にフリップフロップ１０
９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Ｔ
ＡＬＩだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射
量ＴＡｔｌ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ース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賀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４　ｍ　ｓ
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Ｏ！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ステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、上流側ｏ２センサ１３の出力ｖＩ
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ４０３にて■１が比
較電圧Ｖ□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（Ｖ＋　≦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、ディレィカウンタ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６０
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０２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　＋〉
■□）であれば、ステップ４１０にてディレィカウンタ
ＣＤＬＹ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４１８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４１９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。

ステップ４１６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＋Ｋ
ＩＲとし、他方、Ｆ１＝“１”　（リッチ）であればス
テップ４２２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ−ＫＩＬとする。

ここで、積分定数ＫＩＲ（ＫＩＬ）はスキップ定数Ｒ５
Ｒ。

ＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩ
Ｒ（ＫＩＬ）　＜　Ｒ５Ｒ（ＲＳＬ）である。従って、
ステップ４２１はリーン状ａ（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、
ステツブ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０□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
／Ｆｌ’はリッチ遅延時間Ｔ［ＪＲ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０時刻１．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（−
ＴＤＬ）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
Ｓ。

１に、１．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ＴＤ
Ｒ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）−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ＴＤＩ？　。

ＴＤＬ　、もしくは上流側０□センサ１３の出力■１の
比較電圧■え、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
ｆｆ１ＲｓＬ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ＲＳＬ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ＩＲ５Ｌ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ＸＩＬ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Ｋ
ＩＬ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（’−ＴＤ
Ｌ）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０□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■、１１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Ｖ
　Ｒ１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０□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（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Ｏｚ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１ＲｓＲ、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６０１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、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６０８
゜６０９に進み、スキップ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬを一定値Ｒ
ＳＲ（、。

Ｒ５Ｌｏとする。たとえば、Ｒ３ＲＯ＝５％ＲＳ　Ｌ　ｏ　＝５％なお、スキップｆｉＲｓＲ、ＲＳＬを閉ループ終了直前
値に保持することもできる。この場合は、ステップ６１
０に直接進む。

閉ループ条件であればステップ６０２に進み、下流側０
２センサ１５の出力■２のデユーティ比りつリッチ出力
時間リッチ出力時間＋リーン出力時間のなまし値■７によりリッチ、リーンを判別する。

なお、デユーティ比Ｄａおよびそのなまじ値丁「の演算
については後述する。

次に、ステップ６０３では、デユーティ比り、のなまし
値■「が目標デユーティ比たとえば０．５（理論空燃比
相当）以下か否かを判別する。この結果、■７≦０．５
（リーン）であればステップ６０４　、６０５に進み、
他方、Ｄ＋ｔ＞０．５（リッチ）であればステップ６０
６　、６０７に進む。

ステップ６０４では、Ｒ５Ｒ←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６０５ではＲＳＬ　−ＲＳＬ　−△Ｒ
Ｓとし、つまり、リッチスキップ［ＲＳＬを減少させて
空燃比をリンチ側に移行させる。

他方、リッチのときには、ステップ６０６にてＲＳＲ−
ＲＳＲ−△ＲＳとし、つまり、リッチスキップ量Ｒ３Ｒ
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６０７では、Ｒ３Ｌ←Ｒ５Ｌ　＋△Ｒ５とし、
つまり、リーンスキップｆｉＲ５Ｌ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６１０にて
このルーチンは終了する。

このように、第６図のルーチンによれば、デユーティ比
り、のなまし値■「が目標デユーティ比０．５となるよ
うにスキップＩＲ５Ｒ、ＲＳＬを更新する。

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、下流側０２
センサ１５の出力■２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステッ
プ７０２にてｖｔが比較電圧Ｖｌｌｌたとえば０．５５
　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。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を考慮して
上流側０□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、ステップ７０３　、７０４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７０５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０寡センサ１５の
出力ｖ２が第８図（Ａ）のごとく変化した場合の時刻ｔ
１．ｔ３．・・・を検出する。

この結果、時刻ｔｌ＋　　ｔ３＋　・・・では、ステッ
プ７０５でのフローはステップ７０６に進み、デユーテ
ィ比Ｄ１１をＤｌｌ←ＣＲ／ＣえＬにより演算し、ステップ７０７にてカウンタＣＲ＋ＣＩ
ＩＬをリセットする。次いで、ステップ７０８にてデユ
ーティ比り、のなまし値■「を、により演算する。そして、ステップ７０９　、７１１に
てカウンタＣｊ１、ＣＩＩＬを共に＋１カウントアツプ
し、ステップ７１２では、カウンタＣＩＩＬが所定値に
なったか否か（１分相当）を判別し、ＣＲＬが所定値に
なっていれば、カウンタＣ１がＯでなければり、−１と
し、また、ＣＲ＝ｏであるならＤＲ←０として、を計算し、カウンタＣｍ、Ｃａｔともクリアする処　理
を行い、空燃比の極端な偏りにも対応させる。

そして、ステップ７１３にてこのルーチンを終了する。

第８図の時刻ｔ１〜ｔ２の間では、ステップ７０５での
フローはステップ７１０に進み、このとき、Ｆ２＝“１
”であるのでやはり、第８図（Ｂ）。

（Ｃ）に示すように、ステップ７０９　、７１１にてカ
ウンタＣ１Ｉ　ＣＩＬは共に＋１カウントアツプされる
。また、第８図の時刻ｔｔｘｊｓＯ間では、ステップ７
０５でのフローはステップ７１０からステップ７１１に
進み、従って、第８図（Ｂ）に示すよう゛に、カウンタ
ＣＲの歩進は停止され、第８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７図のルーチンは、下流側０、セン
サ１５の出力ｖｔがリッチである時間をカウンタＣえに
より計数し、下流側０２センサの出力■２の１サイクル
をカウンタＣＲＬにより計数することにより、デユーテ
ィ比り、ｌを演算し、さらにそのなまし値丁「を演算し
ている。

第９図は第６図の変更例であって、ステップ６０３〜６
０７の代りに、ステップ９０１〜９０７を設けたもので
ある。すなわち、デユーティ比り、のなまし値丁「はス
テップ９０１〜９０３にて０．６，０．５゜０．４と比
較される。

この結果、ＤＩ＞０．６（大きいリッチ状態）のときに
は、ステップ９０４にて、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを大
きく減少させると共に（−２△Ｒ３）　　リーンスキッ
プ１Ｒ３Ｌを大きく増加させて（＋２△ＲＳ）、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＜ｏｓ　≦０．６（小さいリッチ状態）のときには
、ステップ９０５にて、リッチスキップ量Ｒ３Ｒを小さ
く減少させると共に（−△Ｒ３）　、リーンスキップＩ
ＪＲｓＬ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。

なお、本例に限らず、目標デユーティ比（たとえば０．
５）に対し実際のデユーティ比が離れる程スキップ量Ｒ
ＳＲ、ＲＳＬの更新量（更新率）を大きくしてやっても
よく、これにより、空燃比が大きくずれたときの空燃比
を目標空燃比へ収束させる時間の短縮と空燃比が目標空
燃比（理論空燃比）付近にある時の制御された空燃比の
振幅を小さくすることの両立が計られる。

他方、０．４＜丁Ｖ≦０．５（小さいリーン状態）のと
きには、ステップ９０６にて、リッチスキップＩＲ５Ｒ
を小さく増加させると共に（＋ΔＲ３）　、リーンスキ
ップ１ｌＲｓＬを小さく減少させて（−ΔＲ５）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、
Ｄ＊≦０．４（大きいリーン状Ｂ）のときには、ステッ
プ９０７にて、リッチスキップ量ＲＳＲを大きく増加さ
せると共に（＋２ΔＲ５）　、リーンスキップ量Ｒ３Ｌ
を大きく減少させて（−２△ＲＳ）　、制御空燃比を大
きくリッチ側に向かわせるようにする。

第９図のルーチンによれば、デユーティ比Ｄ８のなまし
値丁「と目標デユーティ比（＝０．５）との差が大きい
程、スキップＩＲｓＲ、ＲＳＬの更新量を大きくしてい
るので、目標デユーティ比により迅速に到達することが
できる。

第１０図も第６図の変更例であって、第６図に対し、ス
テップ６１１を付加し、また、ステップ６０３をステッ
プ６０３′に変更しである。つまり、ステップ６１１に
おいて、ＲＡＭ　１０５より吸入空気量データＱを読出
し、ＲＯＭ　１０４に格納された１次元マツプにより目
標デユーティ比Ｘを補間計算し、ステップ６０３′にお
いて、デユーティ比ＤＩのなまし値■「と目標デユーテ
ィ比Ｘと比較する。これにより、デユーティ比り、ＩＯ
なまし値丁「は目標デユーティ比Ｘとなるように、スキ
・ノブＩＲｓＲ。

ＲＳＬは更新される。

なお、ステップ６１１において、目標デユーティ比Ｘは
、ＨＣエミッションの多い軽負荷（Ｑ　ＩＪｌ）領域で
は制御空燃比が理論空燃比よりややリーン側になるよう
に、また、ＮＯｘＯｘエミッションい高負荷（Ｑ大）領
域では制御空燃比が理論空燃比よりややリンチ側になる
ように設定されている。

第１１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１１０１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１
１ＲＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＩＪＰ←α・Ｑ／
Ｎｅ（αは定数）とする。ステップ１１０２にてＲＡＭ
　１０５より冷却水温データＴｌ１−を続出してＲＯＭ
　１０４に格納された１次元マツプにより暖機増量値Ｆ
ＷＬを補間計算する。ステップ１１０３では、最終噴射
量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵＰ　−ＦＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β）＋７
により演算する。なお、β、γ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１１
０４にて、噴射ＩＴＡＵ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１１０５にてこの
ルーチンは終了する。なお、上述のごとく、噴射量ＴＡ
Ｕ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
リセフトされて燃料噴射は終了する。

なお、上述の実施例において、デユーティ比Ｄ１１のな
まし値Ｄａの代りに、デユーティ比り、ｌを直接用いる
ことも、また、所定区間もしくは時間のデユーティ比Ｄ
８の平均値を用いることもできる。

また、第１の空燃比フィードバック制御は４１ＩＩｓ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、たとえば積分定数、遅延時間
、上流側０２センサの比較電圧Ｖ□等を下流側０□セン
サの出力により補正するダブル０２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、積分定数、遅延時間のうち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ＩＲ３
Ｒ、ＲＳＬのうち一方を固定し他方のみを可変とするこ
とも、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬのうちの一方を固定し他
方のみを可変とすることも、あるいは遅延時間ＴＤＲ、
ＴＤＬ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通用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールバルブ（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１１０１における基本噴射量ＴＡＵＰ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１１０３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〕

以上説明したように本発明によれば、下流側０２センサ
のデユーティ比による空燃比フィードバック制御を実行
しているので、下流側０２センサによる空燃比フィード
バック制御が安定化して、空燃比のずれを小さくでき、
従って、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、エミッ
ションの悪化等の防止に役立つものである。

【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６図、第７図、第９図、第１０図。第１１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８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、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）ｏ２センサ、１５・・・下流
側（第２の）ｏ２センサ。

Claims

【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の目標空燃比に比較してリ
ッチ信号を出力している時間とリーン信号を出力してい
る時間との比によって表わされるデューティ比を演算す
るデューティ比演算手段と該演算されたデューティ比が
目標デューティ比になるように空燃比制御量を演算する
空燃比制御量演算手段と、前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比制御量
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、前記目標デューティ比を前記機関の負荷に応じて可
変と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。３、前記デューティ比演算手段が前記デューティ比をそ
の平均値として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。４、前記デューティ比演算手段が前記デューティ比をそ
のなまし値として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。５、前記空燃比制御量演算手段は前記演算されたデュー
ティ比と前記目標デューティ比との差に応じて前記空燃
比制御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。