JPS6397847A - 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バック制御（シングルｏｔ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
一１触媒コンバータの下流に第２の０２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！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Ｏｚ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．センサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制？８（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０．センサシステムでは％　
ｏｚ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
０２センサシステムにおいては、下流側０２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〕

しかしながら、ダブル０！センサシステムにおける下流
側Ｏｔ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Ｏｔセンサの出力は遅延する。従
って、下流側０□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、Ｃ
ｏ　、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
論空燃比より大きく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。

なお、三元触媒の０２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ＮＯｘ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０□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０□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＝Ｗ、）なる。

従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサ（ａｔセ
ンサ）の応答速度を実質的に上昇させることによりＣｏ
　、　ＨＣ、ＮＯｘ、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Ｖｔに応じて空
燃比フィードバック制御定数たとえばスキップ量Ｒ３Ｒ
，Ｒ３Ｌを演算するが、下流側空燃比センサの出力Ｖ２
の目標空燃比に対してリッチからリーンへまたはリーン
からリッチへの反転後は反転前より空燃比フィードバッ
ク制御定数の単位時間当りの更新速度を増大させその後
減少させる。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、Ｒ３Ｌおよび上流側（
第１の）空燃比センサの出力ｖｌに応じて空燃比補正１
ｉＦＡＦを演算する。そして空燃比調整手段はこの空燃
比補正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のリッチ、リ
ーン変化点においては触媒コンバータ上流の平均空燃比
は急激に変化するが、その後徐Ｈに変化する。

〔実施例〕

第１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１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、ボテンシジ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７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ＣＰＵ１
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つの有毒成分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０□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Ｏｚ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生する。すなわち、Ｏ，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１
０１、入出力インターフェイス１０２　、ＣＰＵ１０３
の外に、ＲＯＭ１０４　：　ＲＡＭ１０５、バックアン
プＲＡＭ１０６、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１０８にブリセントされると共にフリップフロップ１
０９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１０
８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、プリッ
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１
ＴＡＵ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ｌの燃焼室に送り
込まれることになる。

なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０２
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ＲＡＭ１０５の所定領域に格
納される。つまり、ＲＡＭ１０５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ＲＡＭ１０５の所定領域に格納
される。

第５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４　ｍ　ｓ
毎に実行される。

ステップ５０１では、上流側Ｏ！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
、離開始動中、始動後項量中、暖機増量中、パワー増量
中、上流側Ｏｔ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５２７に進
んで空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とする。なお、ＦＡ
Ｆを閉ループ制御終了直前値としてもよい。

この場合には、ステップ５２８に直接進む、他方１、閉
ループ条件成立の場合はステップ５０２に進む。

ステップ５０２では、上流側０２センサ１３の出力■、
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ５０３にてＶ、が比
較電圧Ｖえ、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、空燃比がリーン（ＶＩ≦Ｖ□）であれば、スキップ
５０４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５０５にてＣＤＬＹ
を０とし、ステップ５０６に進む、ステップ５０６では
、ディレィカウンタＣＤＬＹをＩＫ算し、ステップ５０
７　．５０８にてディレィカウンタＣＤＬＹを最小値Ｔ
ＤＬでガードする。この場合、ディレィカウンタＣＤＬ
Ｙが最小値ＴＤＬに到達したときにはスキップ５０９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（Ｖｌ　＞Ｖ□
）であれば、ステップ５１０にてディレィカウンタＣＤ
ＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜　０であればスキ
ップ５１１にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ５１２に進
む、ステップ５１２ではデイレイカウンタＣＤＬＹを１
加算し、ステップ５１３　、５１４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５１５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
Ｒは上流側０２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５１６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５１７にて、第１の空燃比フラグＦ１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゛５１ＢにてＦＡＦ←ＦＡＦ＋Ｒ３Ｒ
とスキン１ブ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへ
の反転であれば、ステップ５１９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５１２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５２０　．５２１　　。

５２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ５２０に
て、Ｆ１＝“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”　（リ
ーン）であればステップ５２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋Ｋ
Ｉとし、他方Ｆ＋＝“１７　（リッチ）であればステッ
プ５２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋Ｋｌ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＜Ｒ３Ｒ（Ｒ５Ｌ）
である。従って、ステップ５２１　はリーン状ａ（Ｆｔ
＝“Ｏ”）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ５
２２はリッチ状態（Ｆ１＝“ｌ”）で燃料噴射量を徐々
に減少させる。

ステップ５１８　、５１９．５２１　、５２２にて演算
された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ５２３　、５２
４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ス
テップ５２５　、５２６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（演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納し
て、ステップ５２８にてこのルーチンは終了する。

第６図は第５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が得られると、ディレィカウンタＣＤ
ＬＹ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／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
／Ｆ　’はリッチ遅延時間ＴＤＲだけり−ンに保持され
た後に時刻ｔ≧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（−
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
ｔｓ＊　ｔ　ｈ　　＋　Ｌｑのごとくリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲの短い期間で反転すると、ディレィカウンタＣＤＬ
Ｙが最大値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、この結果
、時刻ｔＩＩ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６図（Ｄ）に示す空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ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Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌ、積分定数ＫＩ
Ｒ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ、ＴＤＬ、もしくは上流側
０□センサ１３の出力ｖ１の比較電圧■□を可変にする
システムと、第２の空燃比補正係数ＦＡＦ２を導入する
システムとがある。

たとえば、リッチスキップ盪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
量Ｒ３Ｌ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Ｒ８Ｌ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０□センサ１５の出力に応じてリッチス
キップ盪Ｒ５Ｒ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ＪＴ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Ｏｘセンサ１
５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Ｖ□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■□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ｌ、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０２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７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７図は下流側Ｏｔセンサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ１Ｒ３Ｒ，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５１ｈ
ｓ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、上流側０２センサ１３による閉ループ条件不成立、
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Ｏｚセンサ１５が故障している時、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７
２２　、７２３に進みスキップ量Ｒ３Ｒ。

Ｒ３Ｌを一定値Ｒ３Ｒａ　　、Ｒ３ＬＯとする。たと・
えば、 Ｒ３ＲＯ−５％ Ｒ５Ｌｏ＝５％ である。なお、スキップ量Ｒ５Ｒ，Ｒ３Ｌは閉ループ制
御終了直前値としてもよい。この場合には、ステップ７
２４に直接進む。

閉ループであれば、ステップ７０２に進み、下流側０２
センサ１５の出力■、をＡ／Ｄ変換して取込む０次いで
、ステップ７０３にてｖ２が比較電圧ｖＲｔ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ｖｌＩ２は触
媒コンバータ１２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
高く設定されているが、この設定は任意でもよい。

ステップ７０３にてｖ２≦Ｖ＊ｚ（リーン）であればス
テップ７０４に進み、第２の空燃比フラグＦ２を４０″
とし、逆に、Ｖｚ　＞Ｖｚｚ　（リッチ）であればステ
ップ７０５に進み、第２の空燃比フラグＦ２を６１”と
する。

ステップ７０６では、第２の空燃比フラグＦ２が反転し
たか否か、すなわち下流側０２センサ■５の出力■２が
反転したか否かを判別する０反転していればステップ７
０７に進み、スキップ量ＲＳ　Ｒ。

ＲＳＬの補正量ΔＲＳに初期値Ａをセットし、つ　゛ま
り、 ΔＲ３←Ａ とする。なお、Ａは一定値とすることも、負荷パラメー
タＱ　、Ｎｅ等に応じて可変することもできる。他方、
反転していなければ、ステップ７０８にて補正量ΔＲ３
に所定比率ｋ（＜１）を乗算する。つまり、 ΔＲ３←ΔＲ３−に とする。

従って、反転後に、第７図のルーチンがｎ回実行される
と、ΔＲ３は、 ΔＲｓ−Ａ−？ となる。すなわち、補正量ΔＲ８は下流側０２センサ１
５の出力■２の反転直後に急激に増大し、その後徐々に
減少することになる。

次に、ステップ７０９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７１０〜７１５に進み、他方、
Ｆ２＝“１”　（リッチ）であればステップ７１６〜７
２１に進む。

ステップ７１０では、Ｒ３Ｒ４−Ｒ３Ｒ＋△Ｒ３とし、
つまり、リッチスキップ量Ｒ８Ｒを増大させて空燃比を
リッチ側に移行させる。ステップ７１１゜７１２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７１３にてＲＳＬ−ＲＳＬ−ΔＲＳ
とし、つまり、リーンスキップ１ＲｓＬを減少させて空
燃比をリッチ側に移行させる。ステップ７１４　、７１
５では、ＲＳＬを最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガ
ードする。

他方、ステップ７０９にてＦ２＝“１”　（リッチ）の
ときには、ステップ７１６にてＲ３Ｒ←Ｒ３Ｒ−ΔＲ３
とし、つまり、リッチスキップｆｆ１Ｒ５Ｒを減少させ
て空燃比をリーン側に移行させる。ステップ７１７　、
７１８ではＲ２Ｈを最小値ＭＩＮにてガードする。さら
に、ステップ７１９にてＲＳＬ−ＲＳＬ−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。ステップ７２０　、７２１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ＲＡＭ１
０５に格納された後に、ステップ７２４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ＲＡＦ　、
Ｒ５Ｈ、ＲＳＬは一旦他の値に変喚してバックアップＲ
ＡＭ１０６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。

第８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８０１ではＲＡＭ１０５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ＲＡ
ＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ−α・Ｑ／Ｎｅ（α
は定数）とする、ステップ８０２にてＲＡＭ１０５より
冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ１０４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８０３では、最終噴射量ＴＡＵを、Ｔ　Ａ
　Ｕ　４−ＴＡＵＰ　−Ｆ　Ａ　Ｆ・（ＦＷＬ＋β）＋
γ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８
０４にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１０８にセン
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８０５にてこのル
ーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射ｆｆ１ＴＡＵ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９図は第５図、第７図、第８図のフローチャートによ
り得られる触媒上流の空燃比Ａ／Ｆを説明するタイミン
グ図である。下流側０２センサ１５の出力ｖ２が第９図
（Ａ）に示すごとく変化すると、第２の空燃比フラグＦ
２は第９図（Ｂ）のごとく変化する。この結果、下流側
０２センサ１５の出力■２がリーン（Ｆ２＝”Ｏ”）で
あれば、第９図（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、リッチス
キップ１Ｒ３Ｒ反転直後は急激にその後は徐々に増大さ
れ、且つリーンスキップ１ｔＲ３Ｌ反転直後は急激にそ
の後は徐々に減少され、また、下流側Ｏｔセンサ１５の
出力■２がリッチ（Ｆ２−“１”）であれば、リッチス
キップ＠Ｒ３Ｒが反転直後は急激にその後は徐々に減少
され、且つリーンスキップ１Ｒ３Ｌが反転直後は急激に
その後は徐々に増大される。このようにスキップ量Ｒ８
Ｒ，Ｒ３Ｌが第９図（Ｄ）、（Ｅ）に示すごとく変化す
ると、空燃比補正係数ＦＡＦは演算速度の大きい第５図
のルーチンにより演算されるので、スキップＩＲ３Ｒ，
Ｒ３Ｌは空燃比補正係数ＦＡＦに反映され、従って、第
９図（Ｆ）に示すように、触媒上流の空燃比Ａ／Ｆ　（
空燃比補正係数ＦＡＦと反対の傾向を示す）は、下流側
０２センサ１５の出力ｖｚ　　（Ｆ２）の反転直後に大
きく変化し、その後小さく変化する。これにより、空燃
比Ａ／Ｆの振幅は小さくなる。

なお、従来のごとく、空燃比補正係数ＦＡＦを下流側０
２センサ１５の出力Ｖ２　（Ｆ２）に応じて一定値ΔＲ
３によりスキップ制御すると、第９図（Ｆ）の点線に示
すごとく、触媒上流の空燃比Ａ／Ｆの振幅は大きくなる
。

なお、第７図のステップ７０８では、補正量ΔＲ８を所
定比率ｋ（＜１）にて減少せしめているが、所定量の減
算にて減少せしめてもよい。

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５１２ｍ５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０２センサ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Ｏｚ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１Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌのうちの一定を固定し
他方のみを可変とすることも、遅延潜時間ＴＤＲ、ＴＤ
Ｌ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（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８０１における基本噴射１１ＴＡＵＰ
相当の基本燃料噴射量がキャプ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８０３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、下流側空燃比セン
サの出力の反転直後の空燃比フィードバック制御定数の
変化量を太き（することにより下流側空燃比センサの応
答速度を実質的に上昇させ、触媒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Ｏｔ
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図は三元触媒のＯｔストレージ効果を説明するグラ
フ、 第１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５図、第７図、第８図は第１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５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５図、第７図、第８図のフローチャートによ
り得られる触媒上流の空燃比を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、１３・・・上流側（第１の）０□センサ、１５・・
・下流側（第２の）０□センサ。 第１図 第２図 第３図 第１図 ４・・・ディストリビーータ　１５・・・下流側（第２
の）０２センサ５．６・・・　クランク角センサ 第６図 リンチ 第９図

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に応じて空燃比フィードバ
   ック制御定数を演算し、該第２の空燃比センサの出力の
   目標空燃比に対してリッチからリーンへまたはリーンか
   らリッチへの反転後は反転前より該空燃比フィードバッ
   ク制御定数の単位時間当りの更新速度を増大させその後
   減少させる制御定数演算手段と、 該空燃比フィードバック制御定数および前記第１の空燃
   比センサの出力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、前記制御定数演算手段は、前記空燃比フィードバッ
   ク制御定数の徐々の演算速度減少を、所定時間毎に所定
   比率で減少させることにより行う特許請求の範囲第１項
   に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 ３、前記制御定数演算手段は、前記空燃比フィードバッ
   ク制御定数の徐々の演算速度減少を、所定時間毎に所定
   量で減少させることにより行う特許請求の範囲第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。