JPS6397849A - 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０２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
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０２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０２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０□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スしており、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０．ストレージ効果について説明する
と、三元触媒はＮＯｘ　、　ＣＯ，ＩＣ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　、　ＩＣ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（Ｗυ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０□
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Ｏｘ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、
空虚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。

なお、上流側０２センサの応答速度を実質的に上昇せし
めるために、上流側０□センサの比較電圧を可変とする
シングル０２センサシステムは既に知られている（参照
：特開昭６０−１９９３５号公報）。

従って、本発明の目的は、下流側空燃比センサ（０□セ
ンサ）の応答速度を実質的に上昇させることによりＣＯ
、ＩＩｃ　、　Ｎ（ｌｘ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。比較手段は下流側
（第２の）空燃比センサの出力ｖ２と比較電圧Ｖｌｌ！
とを比較し、比較電圧更新手段は下流側空燃比センサの
出力ｖ２に追随させて比較電圧Ｖａｔを更新させる。制
御定数演算手段は下流側空燃比センサの出力ｖｔと比較
電圧Ｖ０との比較結果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制御定数ＲＳＲ，ＲＳＬを演算
する。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ＲＳＲ、ＲＳＬと上流側（第１の）空
燃比センサの出力Ｖ、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量ＦＡ
Ｆ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
ーン変化点が迅速に検出されることになる。

〔実施例〕

第４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４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ＣＰＵ１０
３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
ラｌ−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Ｔ
ＨＷ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ＩＣ、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Ｏｔ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、ｏ２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　、ＣＰＵ１０３の外に、ＲＯＭ１０４　：Ｒ
ＡＭ１０５、バックアップ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ＩＩＴＡＵがダウンカウンタ
１０８にプリセッ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“ｌ”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１１
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１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０．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＋ｍｓ毎
に実行される。

ステップ５０１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、始動後場量中、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、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０□センサ１３の出力ｖＩ
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ５０３にてＶｌが比
較電圧■□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＋　≦Ｖ　ＲＩ　）であ
れば、ステップ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５０
５にてＣＤＬＹをＯ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１減算し
、ステップ５０７　、５０８にてディレィカウンタＣＤ
ＬＹ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
持するためのり−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
５１０にてディレィカウンタＣＩ）ＬＹが負か否かを判
別し、ＣＤＬＹ　＜０であればステップ５１１にてＣ１
３ＬＹを０とし、ステップ５１２に進む。ステップ５１
２ではディレィカウンタ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ちり−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５１８にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋　ＲＳ
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５１９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＋ＫＴ
とし、他方Ｆ１＝″１”　（リッチ）であればステップ
５２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ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　＜　ＲＳＲ（ＲＳＬ
）である、従って、ステップ５２１はリーン状態（Ｆｌ
−“０”）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Ｇ（Ｆ１＝“１”）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。

上述のごとく演算された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０２セ　゛フサ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
ＣＤＬＹは、第６図（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態で
カウントアンプされ、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だけリーンに保持
された後に時刻ｔ：にてリッチに変化する０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＋Ｌ＆＋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ＴＤＲに到達するのに時間を要し、この結果、時刻
ｔ８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ＦＡＦが得られ
る。

次に、下流側０□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・ノブ量１？ＳＲ、ＲＳＬ　、積分定
数ＫｒＲ、ＫＩＬ　、遅延時間ＴＤＲ。

ＴＤＬ、もしくは上流側０８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、リッチスキップ量Ｒ８Ｒ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
１ｌＲｓＬ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ＩＲ３Ｌ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０□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匿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■□
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Ｖｌｌ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Ｏｔセンサシステムに
ついて説明する。

第７図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量Ｒ３Ｒ、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５１２
Ｓ毎に実行される。ステップ７０１、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、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Ｏｔ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
７２４　、７２５に進みスキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬを一
定値Ｒ５Ｒｏ　、　ＲＳＬ６とする。たとえば、Ｒ３Ｒ
Ｏ＝５％ ＲＳＬ、＝５％ である。なお、スキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬ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０□
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７０３にて、第２の空燃比フラグＦ２が“Ｏ
”　（リーン）か“１”　（リッチ）かを判別する。Ｆ
２＝“０”　（リーン）であれば、ステップ７０４にて
、 Ｖ、＋Ａ＜Ｖａｔ ただし、Ａは一定値もしくは機関の負荷パラメータＱ、
Ｎｅ等により可変である所定値、■８□は比較電圧 が満足されているか否かを判別する。この結果、Ｖ２＋
Ａ〈■っ２のときのみ、ステップ７０５に進み、ＶＲＺ
”−Ｖ２　＋Ａとして比較電圧ｖ、Ｉ！を更新する。

他方、Ｆ２＝“１”（リッチ）であれば、ステップ７０
６にて、 Ｖ２−Ａ＞Ｖ、□ が満足されているか否かを判別する。この結果、ｖ、−
Ａ＞ｖｚｚのときのみ、ステップ７０７に進み、■７□
−Ｖ２−Ａとして比較電圧Ｖｌ１２を更新する。

このように、比較電圧Ｖ。は下流側０２センサ１５の出
力■２に対して所定値Ａをもって追随して変化する。な
お、ステップ７０４　、７０５における所定値Ａとステ
ップ７０６　、７０７における所定値Ａは異なる値とし
てもよく、また、０□センサ１５の応答性に応じて狙い
の空燃比に応じて可変としてもよい。

ステップ７０８では、最新の比較電圧ＶＲ２を用いて下
流側Ｏｔセンサ１５の出力Ｖｔのリッチ、リーン判別を
行う。すなわち、Ｖ２≦Ｖ１１２か否かを判別する。こ
の結果、■２≦■８□てあればステップ７０９にて第２
の空燃比フラグＦ２を“０”　（リーン）とし、他方、
ｖｚ＞ｖ＋ｔｚであればステップ７１０に進んで第２の
空燃比フラグＦ２を１″（リッチ）とする。このように
して、下流側Ｏｘセンサ１３の出力■２に追随する比較
電圧■７．を用いて下流側０．センサ１５の出力状態を
判別することにより第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７１１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７１２〜７１７に進み、他方、
Ｆ２＝“１゛　（リッチ）であればステップ７１８〜７
２３に進む。

ステップ７１２では、ＲＳＲ４−Ｒ５Ｒ＋ΔＲ３（一定
値たとえば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７１３　、７１４では、ＲＳＲ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７
１５にてＲＳＬ−ＲＳＬ−ΔＲ５とし、つまり、リーン
スキップＷｋＲ３Ｌを減少させて空燃比をリッチ側に移
行させる。ステップ７１６．７１７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７１１にてＦ２＝″１”　（リッチ）の
ときには、ステップ７１８にてＲＳＲ←Ｒ５Ｒ−ΔＲＳ
とし、つまり、リッチスキップ１ａｔＲｓＲを減少させ
て空燃比をリーン側に移行させる。ステップ７１９　．
７２０では、ＲＳＲを最小値ＭＩＮにてガードする。さ
らに、ステップ？２１にてＲＳＬ←Ｒ５Ｌ←ΔＲＳ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７２２　、７２３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ＲＳＲ、ＲＳＬはＲＡＭ１０５
に格納された後に、ステップ７２６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１？ＡＰ、
ＲＳＲ，ＲＳＬは一旦他の値に変換してバックアップ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。

このように、第７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１Ｒ
３Ｒが徐々に増大され、且つり一ンスキップ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０２センサ１５の出力がリッチで
あれば、リッチスキップ１ｔＲｓＲが徐々に減少され、
且っり一ンスキップＩＩＲ３Ｌ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
ｔｌＰを演算する。たとえばＴＡＵＩ”−ａ　・Ｑ　／
　Ｎ　ｅ（αは定数）とする。ステップ８０２にてＲＡ
Ｍ１０５より冷却水温データＴ　ＨＷを読出してＲＯＭ
１０４に格納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷ
Ｌを補間計算する。ステップ８０３では、最終噴射１Ｔ
ＡＵを、 ＴＡＵ　４−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８０４にて、噴射１ＴＡＵをダウンカウ
ンタ１０８にセットすると共にクリップフロップ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ｆｉＴＡＵ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
って得られるスキップ量ＲＡＲ、ＲＳＬのタイミング図
である。第９図（Ａ）に示すごとく、下流側０□センサ
の出力Ｖ２が変化すると、時刻ｔｌ＋ｔｆｆ＋　　・・
・にて出力■２がＶ２に追随して変化する比較電圧■Ｒ
□を横切り、この結果、リーン状態と判別され、他方、
時刻ｔ２＋　・・・にて出力■２が比較電圧■Ｒ□を横
切り、リッチ状態と判別される。この結果、第９図（Ｂ
）、（Ｃ）に示すごとく、時間ｔ１〜ｔ２．・・・にお
いては、リッチスキップ１Ｒ３Ｒは増大し、リーンスキ
ップ１Ｒ３Ｌは減少し、他方、時間ｔ２〜ｔ、において
は、リッチスキップ量Ｒ８Ｒは減少し、リーンスキップ
量Ｒ５Ｌは増大する。

このように下流側０２センサ１５の出力Ｖ２の比較電圧
ＶＩＩＺをＶ２に追随して変化させると、従来のごとく
、比較電圧をＶ＊ｚ’　　（＝０．５５ｖ）に固定した
場合に比較して、リーンからリッチへまたはその逆の変
化点の検出が時間Δｔ１　、Δｔ２　。

Δｔ３　、・・・だけ早くなる。つまり、時間ΔｔＩ　
。

Δ”２　　＋Δｔ３　、・・・たけ早く見込み制御を行
っていることになる。なお、第９図（Ｉ３）　　、　　
（Ｃ）のＲ３Ｒ’　、　　ＲＳＬ’は比較電圧を■８□
′に固定した場合を示す。

なお、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
　Ｉ　Ｌ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、キャプレ
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１１ＴＡｔｌＰ
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８０３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０□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Ｏｚ
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るすグラ
フ、 第４図は本発明に係る内燃機関の空燃比側？１ｔｌ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４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
り得られるスキップｆＪ　Ｒ３Ｒ、Ｒ５Ｌ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）Ｏｔ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と比較電圧とを比較する比
   較手段と、 該第２の空燃比センサの出力に追随させて前記比較電圧
   を更新させる比較電圧更新手段と、前記第２の空燃比セ
   ンサの出力と前記比較電圧との比較結果に応じて空燃比
   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、前記比較電圧更新手段が、 前記第２の空燃比センサの出力が前記比較電圧より高い
   ときに、該第２の空燃比センサの出力から第１の所定値
   減算して得られた値と該比較電圧とを比較し、該減算し
   て得られた値が該比較電圧より高いときにのみ該減算し
   て得られた値を該比較電圧とする手段と、 前記第２の空燃比センサの出力が前記比較電圧より低い
   ときに、該第２の空燃比センサの出力から第２の所定値
   加算して得られた値と該比較電圧とを比較し、該加算し
   て得られた値が該比較電圧より高いときにのみ該加算し
   て得られた値を該比較電圧とする手段と、 を具備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、前記第１、第２の所定値を前記機械の負荷パラメー
   タに応じて変化させ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。