JPS61237858A - 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（０２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〕

一般に、機関の吸入空気量（もしくは吸入空気圧）およ
び回転速度に応じて燃料噴射弁の基本噴射量を演算し、
機関の排気ガス中の特定成分たとえば酸素成分の濃度を
検出する。２センサの検出信号にもとづいて演算された
空燃比補正係数ＦＡＦに応じて前記基本噴射量を補正し
、この補正された噴射量に応じて実際に供給される燃料
量を制御する。この制御を繰返して最終的に機関の空燃
比を所定範囲内に収束させる。このような空燃比フィー
ドバック制御により、空燃比を理論空燃比近傍の非常に
狭い範囲内に制御できるので、排気系に設けられた三元
触媒コンバータ、すなわち、排気ガス中に含まれるＣｏ
　、　ＩＣ、ＮＯｘの３つの有害成分を同時に浄化する
触媒コンバータの浄化能力を高く保持できる。

上述の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。０２センサ
の出力特性のばらつきの原因を列挙すると、次のとおり
である。

（１）　　０２センサ自体の個体差、 （２）　　燃料噴射弁および排気ガス再循環弁等の部品
の機関への組付は位置の公差による０２センサの箇所に
おける排気ガスの混合の不均一、（３）０２センサの出
力特性の経時あるいは経年的な変化。

また、０２センサ以外では、燃料噴射弁、排気ガス再循
環流量、タペットクリアランス等の機関状態の経時的あ
るいは経年的な変化、および製造ばらつきによる排気ガ
スの混合の不均一性が変化および拡大することがある。

かかる０２センサの出力特性のばらつきおよび部品のば
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ｏ２センサを設け、上流側
０２センサにょる空燃比フィードバック制御に加えて下
流側ｏ２センサにょ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。この
ダブル０２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ｏ２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ｏ２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パ・ツク制御（ダブル０２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
２センサの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ｏ２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。

一般に、酸素濃淡電池型０２センサの温度特性は、第３
Ａ図に示すように、空燃比Ａ／Ｆがリッチの場合には、
素子温が上昇するにつれて０２センサの出力（リッチ信
号）は上昇しであるハイレベルで安定し、他方、空燃比
Ａ／Ｆがリーンの場合には、素子温が上昇するにつれで
あるローレベルで安定する。なお、第３Ａ図は、０２セ
ンサ出力処理回路として流出し形式を用いている場合を
示しており、ｏ２２センサ出力処理路として流込み形式
を用いると、第３Ｂ図のごとくなり、非活性状態にあっ
ては、リッチ、リーン信号は共にハイレベルとなる。い
ずれにしても、０２センサは素子温に応じて非活性状態
、活性状態となり、使用可能領域は限定される０通常、
４００〜７００℃の範囲が適当とされている。この活性
状態にあっては、一定の比較電圧ＶＩＩＥＦたとえば約
０．４５Ｖにより０２センサの出力電圧を比較すること
によりリッチ、リーンの判別が可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、下流側０２センサは上流側０２センサに
比べて低温側に位置しているので、活性化に時間を要す
る。従って、活性化が十分でない場合には、０２センサ
出力処理回路として流出し形式を用いると、下流ＩＩＪ
　Ｏ２センサの雰囲気がリッチであってもリーンと判別
されることがあり、この結果、下流側０２センサによる
空燃比フィードバック制御が行われ、従って、実際の空
燃比がオーバリッチになり、燃費の悪化、ＣＯ、ＨＣエ
ミッションの悪化等を招き、逆に、０２センサ出力処理
回路として流込み形式を用いると、下流側０２センサの
雰囲気がリーンであってもリッチと判別されることがあ
り、この結果、下流側０２センサによる空燃比フィード
バック制御が行われ、従って、実際の空燃比がオーバリ
ーンになり、ドラビリティの悪化、ＮＯｘエミツション
の悪化等を招くという問題点がある。

なお、０２センサの活性、非活性の判別は、通常、その
出力処理回路の出力電圧が一旦上下したか否かによって
行われているが、これでは０２センサの活性／非活性の
判別は正確ではなく、たとえ０２センサが活性化してい
ても機関の空燃比リーンもしくはリッチにずれていれば
、活性化判断がされず、ダブル０２センサシステムの利
点を生かすことができない、しかも、運転途中で０２セ
ンサの温度が低下しても非活性とみなされないのである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、下流側空燃比センサ（０２センサ）の
活性、非活性の判別を正確に行うことにより実際の空燃
比のオーバリッチ、オーバリーンを防止し、それにより
、燃費の悪化、ドラビリティの悪化、エミッションの悪
化等を防止することにあり、その手段は、第１Ａ図、第
１Ｂ図、第１Ｃ図、第１Ｄ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、下
流に、それぞれ設けられている。空燃比調整手段は上流
側、下流側空燃比センサの各出力に応じて機関の空燃比
を調整する。

素子温判別手段は下流側（第２の）空燃比センサの素子
温を検出し、この素子温が一定値以上か否かを判別する
。この結果、素子温が一定値未満のときに停止手段は空
燃比調整手段における下流側空燃比センサに応じた空燃
比調整を停止するものである。

第１Ｂ図においては、第１Ａ図の素子温判別手段の代り
に、触媒コンバータの温度を検出し、該温度が一定値以
上か否かを判別する触媒コンバータ温判別手段が設けら
れている。この結果、停止手段は、触媒コンバータ温が
一定値未満のときに下流側空燃比センサの出力に応じた
空燃比調整を停止する。

第１Ｃ図においては、第１Ａ図の素子温判別手段の代り
に、機関の排気温を検出し、該排気温が一定値以上か否
かを判別する排気温判別手段が設けられている。この結
果、停止手段は、排気温が一定値未満のときに下流側空
燃比センサの出力に応じた空燃比調整を停止する。

第１Ｄ図においては、第１Ａ図の素子温判別手段の代り
に、機関の冷却水温を検出し、該冷却水温が一定値以上
か否かを判別する冷却水温判別手段が設けられている。

この結果、停止手段は、冷却水温が一定値未満のときに
下流側空燃比センサの出力に応じた空燃比調整を停止す
る。

〔作　用〕

上述の手段によれば、下流側空燃比センサの素子温を直
接もしくは間接的に検出して活性、非活性を判別してい
るので、判別結果は正確であり、しかも、運転中での下
流側空燃比センサの非活性をも判別できる。

（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
施例を示す全体概要図である。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Δ／Ｄ変換
器１０１に供給きれている。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７２００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１゜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ｃＰυ１０
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ＴＩ
ＩＨ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、Ｎｏにを同時に浄化す
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。さらに、触媒コンバータ１２はその内部に触媒コ
ンバータ温度を検出するための触媒コンバータ温センサ
１３ａを内蔵している。

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、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の０２
センサ出力処理回路１１１　、１１２を介してＡ／Ｄ変
換器１０１に発生する。下流側０２センサ１５はその先
端に素子温を検出するための素子温センサ１５ａを内蔵
している。なお、０２センサ出力処理回路１１１　、１
１２には大きく分けて流出し形式、流込み形式があり、
０２センサの活性状態にあっては、両者はほぼ同一レベ
ルの出力を発生するが、非活性状態にあっては・前者が
ハイレベル出力、後者がローレベルの出力を発生する（
参照：第３Ａ図、第３Ｂ図）。

さらに、排気マニホールド１１には排気ガスの温度を検
出するための排気温センサ１７が設けられている。

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　１０４
、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。なお、バ
ックアップＲＡＭ　１０６はバッテリ　（図示せず）に
直結されており、従って、イグニッションスイッチ（図
示せず）がオーツとなっても記憶内容は消滅しない。

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
ＸＩ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、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ＴＩＩＷ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５図の制御回路の動作を第５図、第７図、第８図のフ
ローチャートを参照して説明する。

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（参数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５０１では、上流側０２センサ
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。機関始動中、始動後の燃料
増量動作中、暖機増量動作中、パワー増量動作中、リー
ン制御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５１７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５０２に進む。

ステップ５０２では、上流側０２センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０３にて■１が比
較電圧ＶＲＩ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ッチかを判別する。リー
ン（Ｖ１≦ＶＲＩ）であれば、ステップ５０４にてディ
レィカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ５０５　、
５０６にてディレィカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＲで
ガードする。なお、最小値ＴＤＲは上流側０２センサ１
３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、負の値で定義される。他方、リッチ（Ｖ
ｌ＞ＶＲ，）であれば、ステップ５０７にてディレィカ
ウンタＣＤＬＹを１加算して、ステップ５０８　、５０
９にてディレィカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＬでガー
ドする。なお、最大値ＴＤＬは上流側０２センサの出力
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、正の値で定義される。

ここで、ディレィカウンタＣＤＬＹの基準を０とし、Ｃ
ＤＬＹ≧０のときに遅延処理後の空燃比をリッチとみな
し、ＣＤＬＹ　＜　０のときに遅延処理後の空燃比をリ
ーンとみなすものとする。

ステップ５１０では、ディレィカウンタＣＤＬＹ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５１１にて、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５１２にてＦＡＦ
−ＰＡＰ　＋ＲＳ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７７”５１３にテ
ＦＡＦ４−ＦＡＦ　−ＲＳ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５１０にてディレィカウンタＣＤＬＹの符号が
反転していなければ、ステップ５１４．５１５゜５１６
にて積分処理を行う。つまり、ステップ５１４ニテ、　
ＣＤＬＹ　＜　Ｏか否かを判別し、ＣＤＬＹ＜Ｏ（リー
ン）であればステップ５１５にてＦＡＦ−ＦＡＦ　＋Ｋ
Ｉとし、他方、ＣＤＬＹ≧０（リッチ）であればステッ
プ５１６にてＦＡＦ−ＦＡＦ　−Ｋｌ　とする。ここで
、積分定数Ｋｌはスキップ定数Ｒ５に比較して十分小さ
く設定してあり、つまり、Ｋｌ　（Ｒ３である。従って
、ステップ５１５はリーン状態（ＣＤＬＹ＜　０　）で
燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ５１６はリッチ
状態（ＣＤＬＹ≧０）て燃料噴射量を徐々に減少させる
。

ステップ５１２〜５１６にて演算された空燃比補正係数
ＦＡＦは最小値たとえば０．８および最大値たとえば１
．２にてガードするものとし、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５１８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。０２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ＣＤＬＹ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／ｌ？’が形成される。かとえば、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ｔ３にて空燃比信号＾／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。゛しかじ、空
燃比信号Ａ／Ｆが時刻ｊ５−　ｊ６　＃　ｊ７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が基準値０を交差するのに
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ＦＩＡＰ’が得られる。

さらに遅延時間ＴＤＲ、ＴＯＬを適切に設定すると、上
流側０２センサ１３による空燃比フィードバック制御の
制御空燃比をリッチ側もしくはリーン側に移行できる。

たとえばリッチ遅延時間（−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。

第７図は下流側０２センサ１５の出力にもとづ′いて遅
延時間ＴＤＲ、ＴＯＬ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７０１では、下流側の０２セン
サによる空燃比の閉ループ条件が成立しているか否かを
判別する。

閉ループ条件不成立であれば、ステップ７１８゜７１９
に進んでリッチ遅延時間ＴＤＲ、リーン遅延時間ＴＤＬ
を一定値にする。たとえば・ ＴＤＲ←　−１２（４８ｍｓ相当） ＴＤＬ　　←　　６（２４＋ｍｓ相当）とする。ここで
、リッチ遅延時間（−ＴＤＲ’）をリーン遅延時間ＴＤ
Ｌより大きく設定しているのは、各０２センサが触媒の
前後にあるために生ガスの影響による出力特性および劣
化の速度の違いに伴う出力特性を考慮して比較電圧ＶＲ
Ｉは比較電圧ＶＲ２より低い値たとえば０．４５Ｖとし
てリーン側に設定されているからである。

閉ループ条件成立であれば、ステップ７０２に進む。ス
テップ７０２では、下流側０２センサ１５の素子温を素
子温センサ１５ａの出力をＡ／Ｄ変換することにより取
込み、ステップ７０３にて素子温が一定値たとえば３０
０℃ど以上か否かを判別する。

素子温≧−一定値ときに下流側０２センサ１５が活性状
態にあると判定するものである。

なお、ステップ７０２　、７０３では、触媒コンバータ
１２の温度を触媒コンバータ温センサ１２ａの出力を４
７口変換することにより取込み、触媒コンバータ温が一
定値たとえば３５０℃以上か否かを判別することもでき
、また、排気温を排気温センサ１７の出力を＾／Ｄ変換
することにより取込み、排気温が一定値たとえば４００
℃以上か否かを判別することもでき、さらに、冷却水温
を水温センサ９の出力をＡ／Ｄ変換することにより取込
み、冷却水温が一定値たとえば５０℃以上か否かを判別
することもできる。

下流側ｏ２センサ１５がステップ７０２　、７０３によ
り活性状態と判別されたときには、ステップ７０４に進
み、他方、非活性状態と判別されたときには、ステップ
７１８　、７１９に進む。

ステップ７０４では、下流側ｏ２センサ１５の出力ｖ２
をＡ　／Ｄ変換して取込み、ステップ７０５にて０２セ
ンサ１５の出力電圧■２が比較電圧ＶＲまたとえば０．
５５Ｖ以下か否かを判別する。つまり、空燃比がリッチ
かリーンか否かを判別する。

リーン（Ｖ２≦ＶＲ２）のときには、ステップ７０６に
てＴＤＲ−ＴＤＲ−１とし、つまり、リッチ遅延時間（
−ＴＤＲ）を増大させ、リッチからリーンへの変化をさ
らに遅延させて空燃比をリッチ側に移行させる。ステッ
プ７０７　、７０８では、ＴＤＲを最小値ＴＲＩにでガ
ードする。ここでは、ＴＲＩも負の値であり、従って、
（−ＴＲＩ）は最大リッチ遅延時間を意味する。さらに
ステップ７０９にてＴＤＬ　−ＴＤＬ　−１とし、つま
り、リーン遅延時間ＴＤＬを減少させ、リーンからリッ
チへの遅延を小さくして空燃比をリッチ側に移行させる
。ステップ７１０　、７１１では、ＴＤＬを最小値ＴＬ
Ｉにでガードする。ここでは、ＴＬＩは正の値であり、
従って、ＴＬＩは最小リーン遅延時間を意味する。

他方、リッチ（Ｖ２＞ＶＲ２）のときには、ステップ７
１２にてＴＤＲ−ＴＤＲ＋１とし、つまり、リッチ遅延
時間（−ＴＤＲ）を減少させ、リッチからリーンへの変
化の遅延を小さくして空燃比をリーン側に移行させる。

ステップ７１３　、７１４では、ＴＤＲを増大値ＴＲ２
にてガードする。ここでは、ＴＲ２も負の値であり、従
って、（−ＴＲＹ）は最小リッチ遅延時間を意味する。

さらにステップ７１５にてＴＤＬ　−ＴＤＬ　＋　１と
し、つまり、リーン遅延時間ＴＤＬを増加させ、リーン
からリッチへの変化をさらに遅延させて空燃比をリーン
側に移行させる。

ステップ７１６　、７１７では、ＴＤＬを最大値ＴＬＩ
にてガードする。ここでは、ＴＬＩは正の値であり、従
って、ＴＬ２は最大リーン遅延時間を意味する。

上述のごとく演算されたＴＤＲ、ＴＤＬはＲＡＭ　１０
５に格納された後に、ステップ７２０にてこのルーチン
は終了する。

つまりＴＤＬはＴＬＩ≦ＴＤＬ≦ＴＬ２の範囲で制御さ
れ、ＴＤＲは（−ＴＲＩ）≦（−ＴＤＲ）≦（−ＴＲＹ
）の範囲で制御される。

なお、空燃比補正係数ＦＡＦ　、フィードバンク中の遅
延時間ＴＤＲ、ＴＤＬを一旦ＦＡＦ’　、　ＴＤＲ’　
、　ＴＤＬ’とした後にバックアップラムＲＡＭ　１０
６に格納することもでき、再始動時等における運転性の
向上に役立つものである。

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３６０９ＣＡ毎に実行される。ステップ８０
１では、ＲＡＭ　１０５に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ＴＡＵＰを
演算する。たとえばＴＡＩＪＰ４−Ｋ　Ｑ　／　Ｎ　ｅ
（Ｋは定数）とする。ステップ８０２にてＲＡＭ　１０
５より冷却水温データＴ１１−を読出してＲＯＭ　１０
４に格納された１次元マツプにより暖機増量値ＰＷＬを
補間計算する。この暖機増量値ＰＷＬは、図示のごとく
、現在の冷却水温ＴＩＩＷが上昇するに従って小さくな
るように設定されている。

ステップ８０３では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡｔｌ−
ＴＡＩＩＰ　−ＦＡＦ　（１＋ＦＷＬ　＋　α）十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り、たとえば図示しないスロ
ットル位置センサからの信号、あるいは吸気温センサか
らの信号、バッテリ電圧等により決められる補正量であ
り、これらもＲＡＭ１０５に格納されている。次いで、
ステップ８０４にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１
０８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８０５
にてこのルーチンは終了する。なお、上述のごとく、噴
射１１ＴＡＵ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図のフローチャートによって得ら
れる遅延時間ＴＤＲ、ＴＤＬのタイミング図である。第
９図（Ａ）に示すごとく、下流側０２センサ１５の出力
電圧■２が変化すると、第９図（Ｂ）に示すごとく、リ
ーン状態（Ｖ２　≦ＶＲ２）であれば遅延時間ＴＤＲ、
ＴＯＬは共に増大され、他方、リッチ状態であれば遅延
時間ＴＤＲ、ＴＤＬは共に減少される。このとき、ＴＤ
ＲはＴＲＩ”’ＴＲ２の範囲で変化し、ＴＤＲはＴＬＩ
〜Ｔｕの範囲で変化する。

下流側０２センサ１５の閉ループ条件でなければ、第９
図（Ｂ）のＴＤＲ、ＴＤＬの制御は停止され、たとえば
ＴＤＲ＝−１２およびＴＤＬ−６に保持される。

なお、第１の空燃比フィードバック制御を４ｍｓ毎に行
い、第２の空燃比フィードバック制御をＩＳ毎に行って
いるが、これは、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として行い、応答
性の悪い下流側０２センサによる制御を従として行うよ
うにしたものである。

また、上述の実施例においては、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制御定数としての
遅延時間を下流側０２センサの出力により補正するダブ
ル０２センサシステム（参照二特開昭５５−３７５６２
号公報、特開昭５８−７２６４７号公報）を示したが、
本発明は他の制御定数、たとえば比例制御定数、積分制
御定数、スキップ制御定数、上流側０２センサの比較電
圧（参照：特開昭５５−３７５６２号公！１３）等を下
流側０２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、本発明を適用し得る。さらに、制御定数
を固定する一方、２つの空燃比補正係数ＦＡＦ　１　、
　　ＦＡＦ　２を導入して、それぞれを上流側０２セン
サ、下流側０２センサの再出力に応じて演算するダブル
０２センサシステムにも本発明は適用し得る。

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、等に本発明を通用し得る。この場合
には、ステップ８０１における基本噴射量ＴＡＩＩＰ相
当の基本燃料噴射量がキヤ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〕

第１０図は本発明の詳細な説明するタイミング図である
。第１０図（Ａ）、（Ｂ）においては、時刻ｔｏのコー
ルドスタート後の２つの０２センサ１３　、１５の出力
電圧ＶｉｐＶ２を示しである。上流側の０２センサ１３
は比較的早く活性状態に入り、下流側の０２センサ１５
は比較的遅く活性状態に入る。つまり、時刻ｔ１にて第
１のオーブンループ制御から上流側０２センサ１３によ
る第１の空燃比フィードバンク制御に切換ゎるのに対し
、時刻ｔ２にて第２のオーブンループ制御がら下流ＩＩ
　Ｏ２センサ１５による第２の空燃比フィードバック制
御に切換わる。つまり、時刻ｔ１〜ｔ２では、上流側０
２センサ１３による第１の空燃比フィードバック制御の
みが行われる。第２のオーブンループ制御と第２の空燃
比フィードバック制御との切換時点ｔ２は、第１０図（
Ｃ）に示す素子温が一定値に到達した時点、第１０図（
Ｄ）に示す触媒コンバータの温度が一定値に到達した時
点、第１０図（Ｅ）に示す排気温が一定値に到達した時
点、もしくは第１０図（Ｆ）に示す冷却水温が一定値に
到達した時点である。このように、下流ＩＩＩ　Ｏ２セ
ンサ１５の素子温を直接もしくは間接的に検出してこの
温度が一定値以上になったが否かにより下流側０２セン
サ１５の活性、非活性を判別すると、第１０図（Ｂ）の
点線に示すごとく、下流側０２センサ１５が劣化して活
性化しているにもかかわらず、その出力電圧が低い場合
には、従来、非活性と判別されていたが、本発明にょれ
ば、活性と正確に判別される・従って・この場合・下流
側０２センサによる空燃比フィードバック制御が早めに
行われる。また、長期間のアイドル状態等により運転途
中で下流側０２センサの温度が低下した場合には、非活
性と判別することができる。

【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３Ａ図、第３Ｂ図は０２センサの出力特性を説明する
グラフ、 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、 第５図、第７図、第８図は第６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図のフローチャートを補足説明す
るタイミング図、 第１０図は本発明の詳細な説明するためのタイミング図
である。 １：ｔａ関木本体　　　　　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
２ａ：触媒コンバータ温センサ、 １３：上流側（第１の）０２センサ、 １５：下流側（第２の）０２センサ、 １５ａ：素子温センサ、　　１７：排気温センサ。 第１Ａ図 第１８図 第１Ｃ図 第１Ｄ図 第２図 ＮＯｘ 口、０・・・最悪ナシングル０２システム■、・・・・
ダブル０２システム 第３Ａ図 第３Ｂ図 素子温（６Ｃ） 第６図 第８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、下流に、それぞれ設けられた
   、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、 前記第１、第２の空燃比センサの各出力に応じて前記機
   関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記第２の空
   燃比センサの素子温を検出し、該素子温が一定値以上か
   否かを判別する素子温判別手段と、 前記素子温が前記一定値未満のときに前記空燃比調整手
   段における前記第２の空燃比センサの出力に応じた空燃
   比調整を停止する停止手段と、を具備する内燃機関の空
   燃比制御装置。 ２、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、下流に、それぞれ設けられた
   、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、 前記第１、第２の空燃比センサの各出力に応じて前記機
   関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記触媒コン
   バータの温度を検出し、該温度が一定値以上か否かを判
   別する触媒コンバータ温判別手段と、 前記触媒コンバータ温が前記一定値未満のときに前記空
   燃比調整手段における前記第２の空燃比センサの出力に
   応じた空燃比調整を停止する停止手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 ３、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、下流に、それぞれ設けられた
   、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、 前記第１、第２の空燃比センサの各出力に応じて前記機
   関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記機関の排
   気温を検出し、該排気温が一定値以上か否かを判別する
   排気温判別手段と、 前記排気温が前記一定値未満のときに前記空燃比調整手
   段における前記第２の空燃比センサの出力に応じた空燃
   比調整を停止する停止手段と、を具備する内燃機関の空
   燃比制御装置。 ４、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、下流に、それぞれ設けられた
   、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、 前記第１、第２の空燃比センサの各出力に応じて前記機
   関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記機関の冷
   却水温を検出し、該冷却水温が一定値以上か否かを判別
   する冷却水温判別手段と、前記冷却水温が前記一定値未
   満のときに前記空燃比調整手段における前記第２の空燃
   比センサの出力に応じた空燃比調整を停止する停止手段
   と、を具備する内燃機関の空燃比制御装置。