JPH0463936A - 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〕 本発明は内燃機関の排気系に配置される三元触媒の下流
に設けられた空燃比センサの出力により空燃比補正量を
演算する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

空燃比センサの出力をフィードバックして内燃機関の空
燃比を制御する方法としては、空燃比センサを三元触媒
の上流に配置する方式と、三元触媒の下流に配置する方
式とが知られている。

ところで空燃比センサを三元触媒の上流に配置する方式
においては、空燃比センサを排気系のできうるかぎり燃
焼室に近い場所に配置することが望ましく、実際には排
気マニホールドの集合部分に配置することが一般的であ
る。しかしながらこの場合には排気ガスの非平衡度、例
えば空燃比がリッチであるのに０２が存在したり、空燃
比がリーンであるのに未燃ガスが存在することにより、
空燃比センサの反転周期がずれたり、また多気筒内燃機
関においては気筒間に存在する空燃比のバラツキの影響
により空燃比制御の制御精度が低下するという問題があ
った。

他方空燃比センサを三元触媒の下流に配置する方式にお
いては、排気ガスが非平衡であること、あるいは各気筒
間の空燃比のバラツキに起因する制御精度の低下は解決
されるものの、三元触媒の容量のために空燃比センサの
応答が遅くなり、三元触媒の浄化性能を十分に発揮させ
ることができず、エミッションを悪化させるという問題
があった。

そこで上記の問題を解決するものとして、空燃比補正量
の中に強制発振項を導入し、この強制発振項の中心値で
ある粗調整項を、三元触媒の下流に配置した空燃比セン
サの出力に応じて積分制御する方法が提案されている（
特開平１−６６４４１号公報）。

しかしながらこの方法においては粗調整項の積分速度は
小さな値に設定されるため、実際の空燃比が理論空燃比
から大きくずれた場合には、空燃比を三元触媒の浄化性
能が発揮されるまで修正するためには長時間を要し、こ
の間エミッションが悪化することを避けることができな
い。

このため本出願人は、粗調整項による空燃比制御に加え
て、三元触媒の下流に配置した空燃比センサの出力が所
定のしきい値から逸脱した場合、あるいは三元触媒暖機
完了後に空燃比がリッチ側に大きくずれる場合には粗調
整項の出力を強制的にシフトさせるためのスキップ的ス
トレー２項および積分的ストレージ項を導入することを
提案している（特願平１−２９７６８０号公報および特
願平１−３４０５７４号公報）。

〔発明が解決しよりとする課題〕

しかしながら前記の方式においては、空燃比センサが三
元触媒下流の排気ガス温度の低い位置に設置されるため
、たとえ空燃比センサにヒータが設けられているとして
も空燃比センサの活性は遅れ、従って空燃比フィードバ
ック制御の開始が遅れ、三元触媒が冷機状態にある場合
にはエミッションの悪化を防止することはできない。

したがって本発明は上記問題点に鑑み、三元触媒の下流
に配置された空燃比センサが活性するまでの冷機状態に
あってもエミッションの悪化を防止できる内燃機関の空
燃比制御装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための手段は第１図に示される。

即ち内燃機関の排気系に設置された三元触媒の下流に設
置され内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する第１の空
燃比センサＡと、第１の空燃比センサＡが活性したか否
かを判定する第１の空燃比センサ活性判定手段りと、第
１の空燃比センサ活性判定手段りによって第１の空燃比
センサＡが活性していると判定された場合に第１の空燃
比センサＡの出力を入力として比例制御ｉｌおよび積分
制御を実行し空燃比補正量の粗調整項を演算するための
粗調整項演算手段Ｂｌと、同じく第１の空燃比センサ活
性判定手段りによって第１の空燃比センサＡが活性して
いると判定された場合に、第１の空燃比センサＡの出力
を入力として比例制御および積分制御を実行し空燃比補
正量のストレージ項を演算するためのストレージ項演算
手段Ｂ２と、内燃機関の排気系に配置された三元触媒の
上流に設置され内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する
第２の空燃比センサＥと、第２の空燃比センサＥが活性
したか否かを判定する第２の空燃比センサ活性判定手段
Ｆと、第２の空燃比センサ活性判定手段Ｆによって第２
の空燃比センサＥが活性していると判定された場合に第
２の空燃比センサＥの出力を入力として比例制御および
積分制御を実行し冷機時空燃比補正量を演算する冷機時
空燃比補正量演算手段Ｇと、第１の空燃比センサ活性判
定手段りによって第１の空燃比センサＡが活性したと判
定された場合に粗調整項およびストレージ項に基づいて
内燃機関の空燃比を調整し第１の空燃比センサ活性判定
手段りによって第１の空燃比センサＡが活性していない
と判定された場合には冷機時空燃比補正量に基づいて内
燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段Ｃとから構成
される。

〔作　用〕

以上のように構成された内燃機間の空燃比制御装置にあ
っては、内燃機関が冷機状態であっても、三元触媒上流
に設置された第２の空燃比センサが活性すれば、この空
燃比センサの出力に基づいて三元触媒冷機時の空燃比フ
ィードバック制御が開始され、エミッションが悪化する
ことを防止する。

さらに三元触媒下流に設置された第１の空燃比センサが
活性化したときはストレージ項により空燃比を制御する
。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の１つ
の実施例を示す図である。第２図において内燃機関１の
吸気通路２にはエアフローメータ３が設置されている。

エアフローメータ３は内燃機関が吸入する空気量を計測
するための機器であって吸入空気の体積流量に比例した
電気信号を出力する。この電気信号は制御回路１ｏのＡ
／Ｄコンバータ１０１に供給される。

ディストリビュータ４には、例えばクランク角度に換算
して７２０°毎にパルス信号を出力するクランク角度セ
ンサ５およびクランク角度の換算して３０°毎にパルス
を出力するクランク角度センサ６が取り付けられている
。クランク角度センサのパルス出力は制御回路１ｏの入
出力インターフェース１０２に供給される。

さらに内燃機関の吸気通路２には、制御装置１０からの
指令にしたがって、各気筒毎に燃料を供給するための燃
料噴射弁７が設けられている。

また内燃機関１のウォータジャケット８には、冷却水の
温度を検出する水温センサ９が設置され、この出力もＡ
／Ｄコンバータ１０１に供給される。

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ＨＣ，Ｃｏ、ＮＯＸを同時に浄化する三元触媒１２
が配置されている。

三元触媒の下流側の排気管１４には第１の空燃比センサ
１５が設置され、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比に
対してリッチ側かリーン側かに応じて異なった電圧を出
力し、Ａ／Ｄコンバータ１０１に供給される。

排気マニホールド１１の集合部には第２の空燃比センサ
１３が設置されその出力は、第１の空燃比センサ１５と
同様Ａ／Ｄコンバータに供給される。

制御回路１０は例えばマイクロコンピュータシステムで
構成され、Ａ／Ｄコンバータ１０１、入出力インターフ
ェース１０２、ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１
０５、ハｙ　’Ｚ　７７７’　ＲＡ　Ｍ２Ｏ３、クロッ
ク発生回路１０７等を含む。

また吸気通路２に設置されているスロットル弁１６には
スロットル弁１６が全開か否かを検出するためのアイド
ルスイッチＩ７が設けられ、この出力は人出力インター
フェース１０２を介して制御装置１０に入力される。

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。

即ち燃料噴射量演算ルーチンで燃料噴射量ＴＡＵが演算
されると、その演算結果がダウンカウンタ１０８に設定
され同時にフリップフロップ１０９もセット状態とされ
る。この結果駆動回路１１０が燃料噴射弁７を付勢する
。ダウンカウンタ１０８はクロックパルス（図示せず）
の計数を開始しダウンカウンタ１０８の値が零となった
ときにフリップフロップ１０９をリセットし駆動回路１
１Ｏは燃料噴射弁の付勢を停止する。即ち燃料噴射量演
算ルーチンで演算された期間だけ燃料噴射弁７が付勢さ
れ、演算結果ＴＡＵに応じた燃料が内燃機関１の各気筒
に供給される。

このような構成のシステムにおいて空燃比の制御は以下
のように行われる。

第１１図は、本発明に係る空燃比の制御をタイミング図
に示したものであり、横軸に時間、樅軸に空燃比センサ
の出力およびストレージ項Ａ　Ｆ　ｃｃ罠０および冷機
時空燃比補正量ＡＦ、、をとる。なお第１の空燃比セン
サ１５の出力Ｖｏｘ□を実線で、第２の空燃比センサ１
３の出力Ｖｏｘ□を破線で示す。

以下第１１図に示すタイミング図を参照しつつ各ルーチ
ンを説明する。

第３図は、第１の空燃比センサ１５および第２の空燃比
センサ１３が活性したか否かを判定するルーチンであり
例えば４ｍｓ毎に実行される。

なお第１の空燃比センサ１５および第２の空燃比センサ
１３が活性したことを示すフラグＸＡＣＴ□およびＸＡ
ＣＴ□は図示しないイニシャルルーチンで“０”にリセ
ットされる。

ステップ３０１でフラグＸＡＣＴＦ−が“１″であるか
否かが判定される。フラグＸＡＣＴ、、が“０”の場合
はステップ３０１で否定判定されステップ３０２に進む
、ステップ３０２では三元触媒の上流に設置された第２
の空燃比センサ１３の出力ＶＯＸｒｒが理論空燃比相当
価ＶＩＦＦ（例えば０．４５Ｖ）以上となったか否かを
判定し、否定判定された場合はそのままステップ３０４
に進む。

一方肯定判定されたときは第２の空燃比センサ１３が活
性状態になったと判定してステップ３０３でフラグＸＡ
ＣＴＦ、を“１”としだ後ステップ３０４に進む。

即ち第１１図において時刻１．で第２の空燃比センサ１
３が活性したことを示す。

以後フラグＸＡＣＴＦ、は“１′であるからステップ３
０１で肯定判定されそのままステップ３０４に進む。

つぎにステップ３０４でフラグＸＡＣＴ＊、、が“１”
であるか否かが判定される。フラグＸＡＣＴ８．．が“
０”の場合はステップ３０５で否定判定され、ステップ
３０５に進む。

ステップ３０５では三元触媒の下流に設置された第１の
空燃比センサ１５の出力■０Ｘｌｒが空燃比相当値■、
、１．．（例えば０．４５Ｖ）以上となったか否かを判
定し、否定判定された場合はそのままこのルーチンを終
了する。

一方肯定判定されたときは第１の空燃比センサ１５が活
性状態になったと判定してステップ３０６でフラグＸＡ
ＣＴ、、を“ｌ”″とする。

即ち第１１図において時刻ｔ６で第１の空燃比センサ１
５が活性したことを示す。

以後フラグＸＡＣＴ、、は“１”であるからステップ３
０４で肯定判定される。

第４図は、三元触媒下流に設置された第１の空燃比セン
サ１５が活性していないときに三元触媒上流に設置した
第２の空燃比センサ１３の出力に基づいて冷機時空燃比
補正量を演算するためのルーチンであって、例えば４ｍ
ｓ毎に実行される。

ステップ４０１で三元触媒上流に設置された第２の空燃
比センサ１３が活性してい−ることを示すフラグＸ　Ａ
　ＣＴ　Ｆ−が“１″であるか否かが判定され否定判定
された場合はステップ４０２で冷機時空燃比補正量演算
結果ＡＦ、、を”０”にリセットし、ステップ４０３に
進む。

第２の空燃比センサＩ３が活性した後、即ち第１１図の
時刻ｔ１以後はステップ４０１で肯定判定され、ステッ
プ４０４に進み三元触媒下流に設置された第１の空燃比
センサ１５が活性していることを示すフラグＸＡＣＴ□
が“１”であるか否かが判定される。

第１の空燃比センサ１５が活性前、即ち第１１図の時刻
Ｌ６以前はステップ４０２で否定判定されステップ４０
５に進み、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立
していることを示すフラグＸＦＢが１″か否かが判定さ
れる。例えば燃料カット中、燃料カット解除後所定時間
内、三元触媒過熱防止のための燃料増量中、出力増量中
等の場合はフラグＸＦＢは“０”であり条件が成立して
いないものと判定して、ステップ４０２に進む。

空燃比フィードバック条件が成立してステップ４０５で
肯定判定された場合は冷機時空燃比補正量が本ルーチン
で演算される。

即ちステップ４０６で第２の空燃比センサ１３の出力電
圧Ｖｏｘｙ、が理論空燃比相当値■、ＩＦｒ（例えば０
．４５Ｖ）以上であるか否かを判定する。

肯定判定された場合は、排気ガスがリッチ状態にあるも
のと判断し、ステップ４０７に進む。

ステップ４０７ではフラグＸ５ＫＩＰ、、の判定が行わ
れるが、フラグＸ５ＫＩＰ、、は前回演算した時に排気
ガスがリッチ状態であったかリーン状態であったかを示
すフラグである。

ステップ４０７で否定判定された場合はリッチ状態が継
続しているものとしてステップ４０８に進み、積分的制
御演算が実行される。即ち冷機時空燃比補正量ＡＦ□か
ら一定値α１が減算され、ＡＦ、、が更新された後、ス
テップ４０３に進む。

よって冷機時空燃比補正量ＡＦ、、は第１１図の時刻Ｌ
１からｔ２に示すように積分的に減少する。

この結果空燃比がリーンになればステップ４０６で否定
判定されステップ４０９に進みフラグＸ５ＫＩＰ、、が
“１”であるか否かが判定される。

肯定判定された場合はリッチからリーンに反転したもの
としてステップ４１０で冷機時空燃比補正量ＡＦ□をス
キップ的にＡ　Ｆ　Ｆ　ｒ　ｐ増加する。

そしてステップ４１１でフラグＸ５ＫＩＰＦ、を０”に
リセットした後ステップ４０３に進む。

その後リーン状態が継続している場合はステップ４０９
で否定判定されステップ４１２に進み、積分的制御演算
が実行される。即ち冷機時空燃比補正量ＡＦ、、に一定
値α１を加算し、ＡＦ、、が更新された後、ステップ４
０３に進む。

よって冷機時空燃比補正量ＡＦ、、は第１１図の時刻ｔ
２からｔ、に示すように積分的に増加する。

この結果空燃比がリッチになればステップ４０６で肯定
判定され、ステップ４１３に進み冷機時空燃比補正量演
算結果Ａ　Ｆ　Ｆ　、、をスキップ的にＡＦｒｒＴ’ｆ
ｌｉ少した後、ステップ４１４でフラグＸ５ＫＩＰ、、
を“１”にセットし、ステップ４０３に進む。

その後リッチ状態が継続すればステップ４０８に進み冷
機時空燃比補正量ＡＦ、、は積分的に減少する。

ステップ４０３では空燃比補正量が滑らかに切り替わる
ようにストレージ項演算結果ＡＦＣＣＲＯを冷機時空燃
比補正量ＡＦＦ、としてこのルーチンを終了する。

第５図は三元触媒下流に設置された第１の空燃比センサ
１５が活性した後の粗調整項を演算するためのルーチン
であって例えば４ｍｓ毎に実行される。

ステップ５０１で三元触媒下流に設置された第１の空燃
比センサ１５が活性したことを示すフラグＸＡＣＴ、、
が“１”であるか否かが判定される。

否定判定された場合はとくに処理を行わずこのルーチン
を終了する。一方肯定判定された場合はステップ５０２
に進み、第４図のステップ４０５と同様に空燃比フィー
ドバック制御を行う条件が成立していることを示すフラ
グＸＦＢが“１゛か否かが判定される。

否定判定された場合はそのままこのルーチンを終了する
。

逆にステップ５０２で肯定判定された場合はスチップ５
０３に進み、後述のルーチンで設定される三元触媒の暖
機完了を示すフラグＸＣＣＲＯＨＯＴが“１”であるか
否かが判定される。

暖機未完了であればステップ５０３で否定判定され、こ
のルーチンを終了する。

暖機完了後はステップ５０３で肯定判定されステップ５
０４に進む。ステップ５０４において第１の空燃比セン
サ１５の出力ＶＯＸ＊ｒが理論空燃比相当の値ＶＲ，Ｉ
、、（例えば０．４５Ｖ）より小であるか否かが判定さ
れる。肯定判定された場合はステップ５０５に進み、排
気ガスがリーンかリッチであるかを示すフラグＸＯＸを
リーン状態を表す“０”にセットし、ステップ５０６に
進む。

ステップ５０６で前回このルーチンを実行したときの排
気ガスがリーンかリッチであるかを示すフラグｘｏｘｏ
がリッチ状態を表す“１”であるか否かを判定する。

否定判定された場合はリーン状態が継続しているものと
してステップ５０７に進み、カウンタＣＮＴが規定値Ｋ
ＣＮＴより小であるか否かが判定される。

ステップ５０７で肯定判定された場合はステップ５０８
でカウンタＣＮＴを１”インクリメントしてこのルーチ
ンを終了する。

一方ステップ５０７で否定判定された場合は、ステップ
５０９でカウンタＣＮＴを“０°′にリセットし、ステ
ップ５１０に進む。ステップ５１０では粗調整項ＡＦｃ
にΔＡＦｃ２を加算する。即ち粗調整項ＡＦｃがこのル
ーチンの実行間隔（例えば４ｍ５）ＸＫＣＮＴ毎に積分
的にΔＡＦｃ２増加することになる。ステンプ５１０実
行後このルーチンを終了する。

前回このルーチンを実行した時の状態を示すフラグｘｏ
ｘｏが“１”の場合はステップ５０６において肯定判定
されリッチからリーンに反転したものと判断する。そし
てステップ５１１でフラグｘｏｘｏを“１”°にセット
した後、ステップ５１２で粗調整項ＡＦｃにΔＡＦｃｌ
が加算される。

即ちリッチからリーンに反転したときは空燃比補正量を
スキップ的にΔＡＦｃｌ増量し、ステップ５１３ではカ
ウンタＣＮＴを′０”にリセットしてこのルーチンを終
了する。

第１の空燃比センサ１５の出力Ｖｏｘ＊ｒが理論空燃比
相当値ＶＩＩＲｒより大である場合にはステップ５０４
で否定判定され、ステップ５１４でフラグＸＯＸを“１
”にセットしステップ５１５に進む。ステップ５１５で
前回このルーチンを実行した時の状態を示すフラグｘｏ
ｘｏが“０”であるか否かが判定される。

フラグｘｏｘｏが“１”でステップ５１５で否定判定さ
れた場合はステップ５１６に進みでカウンタＣＮＴが規
定値以下であるか否かが判定される。

ステップ５１６で肯定判定された場合はステップ５１７
でカウンタＣＮＴが“１”インクリメントされ、このル
ーチンを終了する。

一方ステップ５１６で否定判定された場合はステップ５
１８に進みカウンタＣＮＴを“０”にリセットしたのち
、ステップ５１９で粗調整項ＡＦＣからΔＡＦｃ２を減
算しこのルーチンを終了する。

前回このルーチンを実行した時のフラグＸ０ＸＯが“０
”でステップ５１５で肯定判定された場合はリーン状態
からリッチ状態に反転したものとして、ステップ５２０
でフラグｘｏｘｏを′１′”にセットした後ステップ５
２１に進む。ステップ５２１で粗調整項ＡＦｃをスキッ
プ的にΔＡＦｃ１減少した後、ステップ５１３でカウン
タＣＮＴをリセットする。

即ち空燃比が理論空燃比近傍にある場合には、ステップ
５１３により所定の間隔（ＫＣＮＴ）内にカウンタＣＮ
Ｔがリセットされるため粗調整項の積分項は動作せず、
粗調整項のスキップ的変化によって自動発振が生じる。

しかしながら空燃比が理論空燃比から大きくずれた場合
には粗調整項のみで空燃比を正常値にもどすためには長
時間を要し、その間エミッションの悪化を避けることは
できない。

この点を解決するためにストレージ項により空燃比を補
正する。

第６図はストレージ項を演算するためのルーチンであっ
て、例えば１６ｍｓ毎に実行される。

ステップ６０１で三元触媒下流に設置された第１の空燃
比センサ１５が活性したことを示すフラグＸＡＣＴ、、
が°°１”であるか否かが判定される。

否定判定された場合は、そのままこのルーチンの実行を
終了し、第１の空燃比センサ１５が活性すれば肯定判定
されステップ６０２に進む。第１１図は時刻も、で第１
の空燃比センサ１５が活性したことを示す。

ステップ６０２では空燃比のフィードバック制御の実行
条件が成立していることを示すフラグＸＦＢが“′１”
であるか否かが判定され、否定判定された場合はこのル
ーチンを終了する。

肯定判定された場合はステップ６０３に進み、後述する
三元触媒の暖機完了を示すフラグＸＣＣＲＯＨＯＴが“
１”であるか否かが判定される。

否定判定された場合は第１１図の時刻ｔ６からｔ９まで
の間ステップ６０４で三元触媒暖機中の制御が実行され
、肯定判定された場合は第１１図の時刻ｔ９以降ステッ
プ６０５で三元触媒暖機完了後の制御が実行される。

ここで三元触媒暖機中と、完了後で制御方法を切り替え
る理由は以下の通りである。

第７図は三元触媒を通過する排気ガスの温度、即ち三元
触媒の暖機の程度と、単位時間当たり三元触媒に吸着さ
れる酸素量、即ち三元触媒の酸素蓄積効果との関係を示
す図であり、三元触媒が暖機されるに応じて三元触媒の
酸素蓄積効果が大となることを表している。なお図中点
ａは三元触媒上流に設置された第２の空燃比センサ１３
が活性化する点、点すは三元触媒下流に設置された第１
の空燃比センサ１５が活性化する点、点Ｃは三元触媒暖
機が完了した点を示す。

三元触媒の暖機完了状態、即ち三元触媒の酸素蓄積効果
が大の状態においては、空燃比制御の制御幅は比較的大
きくとれるものの、三元触媒が暖機中である場合の酸素
蓄積効果の小さい場合にはストレージ項による過修正の
面がら空燃比制御の制御幅は大きくとれず応答性収束性
を考慮して三元触媒の暖機完了状態と暖機中とでストレ
ージ環の積分速度を変更せねばならないからである。

第８図は三元触媒暖機中の空燃比制御を実行するための
ルーチンであり例えば１５ｍ５毎に実行される。

ステップ８０１で第１の空燃比センサ１５の出力Ｖｏｘ
＊ｒが理論空燃比相当値ＶｊｌＲｒ以上であるか否かが
判定される。

ステップ８０１で肯定判定された場合は排気ガスはリッ
チであるとしてステップ８０２に進み前回実行時の空燃
比センサの出力の状態を示すフラグＸ５ＫＩＰ□が“０
″であるか否かが判定される。

否定判定された場合は前回実行時もリッチであったとし
てステップ８０３でストレージ環Ａ　Ｆ　ｃ　ｃｌｏを
α２減量する。即ち第１１図の時刻Ｌ６からｔ、に示す
ようにステップ８０３が実行される毎にストレージ環Ａ
Ｆｃｃ＊ｏはα２づつ積分的に減少することとなる。

ステップ８０３が終了するとステップ８１０に進む。

ストレージ環が減少した結果、空燃比がリーンとなりス
テップ８０１で否定判定された場合はステップ８０４に
進み、フラグＸ５ＫＩＰ、Ｉ、が判定される。

ステップ８０４で肯定判定された場合はリッチ状態から
リーン状態に反転したものとしてステップ８０５で第１
１図の時刻ｔ７に示すようにストレージ環ＡＦｃｃ＊ｏ
をスキップ的にＡ　Ｆ　ＣＣＲＯＰ　２増加し、ステッ
プ８０６で排気ガスの状態を示すフラグＸ５ＫＩＰ、、
を“０”にリセットした後、ステップ８１０に進む。

その後リーン状態が継続すればステップ８０４で否定判
定され、ステップ８０７でストレージ環ＡＦＣＣＲＯは
α２づつ増加する。即ち第１１図の時刻ｔ７からｔ８に
示すようにストレージ環ＡＦｃｃえ。は積分的に増加す
る。

ステップ８０７の実行が終了するとステップ８１０に進
む。

ストレージ環ＡＦｃｃ＋ｉｏが増加した結果空燃比がリ
ッチに反転すると、ステップ８０１および８０２で肯定
判定され、第１１図の時刻ｔ８に示すようにステップ８
０８でストレージ環ＡＦｅＣｌｌｏをスキップ的にＡ　
Ｆ　ｃｃ＊ｏｐ　２だけ減少し、ステップ８０９でフラ
グＸ５ＫＩＰＲ，を“１″にセットした後、ステップ８
１０に進む。

その後リッチ状態が継続すればステップ８０３が実行さ
れ、ストレージ環ＡＦｃｃ＊ｏは積分的に減少する。

ステップ８１０ではストレージ環ＡＦＣＣＲＯが“０パ
以上であるか否かが判定され、否定判定された場合は三
元触媒はまだ暖機中であるものとして、本ルーチンによ
る制御を続行する。

肯定判定された場合はステップ８１１で三元触媒暖機中
を示すフラグＸＣＣＲＯＨＯＴを“１”にセットする。

即ち第１１図の時刻ｔ、以陳三元触媒暖機完了後の制御
が実行される。

第９図は三元触媒暖機完了後の空燃比制御を実行するた
めのルーチンであり、例えば１５ｍ５毎に実行される。

ステップ９０１で空燃比センサ１５の出力■０ＸＲｒが
理論空燃比相当値よりも小である第１のしきい値■、よ
り小であるか否かが判定され肯定判定された場合はステ
ップ９０２に進み、積分的ストレージ環ＡＦｃｃ＊ｏ；
をα３増加した後、ステップ９０３でストレージ項出力
ＡＦＣＣＲＯを積分的ストレージ環Ａ　Ｆ　ｅｃＲＯｉ
とスキップ的ストレージ項Ａ、　Ｆ　ＣＣｌ０Ｐ　３の
和として演算する。

即ち第１１図時刻む、。からｔｌｌに示すようにストレ
ージ環ＡＦＣＣＲＯはスキップ的にＡＦＣＣＲＯ３増加
した後、積分速度α３で積分的に増加する。

ストレージ環ＡＦｃｃ、ｉｏが増加した結果、第１の空
燃比センサ１５の出力Ｖｏｘい、が第１のしきい値ｖＩ
以上となりステップ９０１で否定判定された場合はステ
ップ９０４に進み第１の空燃比センサ１５の出力Ｖｏｘ
＊ｒが理論空燃比相当値よりも大である第２のしきい値
ｖ２より大であるか否かが判定される。

ステップ９０４で否定判定された場合は第１の空燃比セ
ンサ１５の出力Ｖｏｘｉｒが２つのしきい値■、および
■２の間にあるものとして、ステップ９０７で積分的ス
トレージ環ＡＦｃｃ＊ｏｉを、ステップ９０８でストレ
ージ環ＡＦＣＣＲＯを“０°′にリセットする。即ち第
１１図時刻ｔＩＩに示すようにストレージ環ＡＦＣＣＲ
Ｏは“０パにリセットされる。

その後第１の空燃比センサ１５の出力■０χ、ｌ、。

が第２のしきい値７２以上となりステップ９０４で肯定
判定された場合はステップ９０５に進み、積分的ストレ
ージ環ＡＦｃｃｍｏｉをα３減少した後、ステップ９０
６でストレージ項出力ＡＦＣＩ：ＲＯを積分的ストレー
ジ環ＡＦｃｃｍｏ＝からスキップ的ストレージ項ＡＦｃ
ｃＲｏｐを減算した結果として演算する。

即ち第１１図時刻ｔ＋ｚからｔ１３に示すようにストレ
ージ環ＡＦｃｃ＊。はスキップ的にＡ　Ｆ　−ＣＲｏ　
３減少した後、積分速度α３で積分的に減少する。

その結果第１の空燃比センサ１５の出力Ｖｏｘｌｒが第
２のしきい値ｖ２以下となれば積分的ストレージ環Ａ　
Ｆ　ＣＣｌ０ｉおよび、ストレージ項ＡＦｃ装置＠を０
″にリセットする。

なお、ここで第４図、第８図、第９図の各ルーチンにお
ける、冷機時空燃比補正量の積分速度α１、ストレージ
環の積分速度α２、α３は以下の関係にある。

α１〉α３〉α２ 即ち前述した理由により、応答性、収束性を考慮して三
元触媒の暖機完了状態と暖機中とでストレージ環の積分
速度を変える。また、冷機時空燃比補正量は収束性を考
慮する必要がないことにより、応答性を高めるために積
分速度を最も大に設定する。

また、冷機時空燃比補正のスキップ量Ａ　Ｆ　Ｆｒｐ、
ストレージ環のスキップ量ＡＦｃｃｕｏ、、２、Ａ　Ｆ
　ｃｃえ。、３は以下の関係にある。

Ａ　Ｆ　ｃｃ＊ｏｐ３　＞Ａ　Ｆ　ｒ、、ｐ　＞Ａ　Ｆ
　ｃｃ＊ｏｐ２即ち機関冷機時、暖機中はドライバビリ
ティ向上のためにスキップ量を小さく設定する。

第１０図は最終的な燃料噴射量ＴＡＵを演算するための
ルーチンのフローチャートを示す。

ステップ１００１で基本噴射量ＴＡＵＰがエアフローメ
ータ３で計測された吸入空気量Ｑおよびクランク角度セ
ンサ５．６の出力から求められた内燃機関回転数Ｎｅか
ら（１）式に基づいて演算される。

ＴＡＵＰ＝βｘＱ／Ｎｅ　　　　　　　　（１）ただし
β＝定数 次にステップ１００２で三元触媒下流に設置した第１の
空燃比センサ１５が活性したことをしめずフラグＸＡＣ
ＴＲｒが“１”であるか否かが判定される。ステップ１
００２で否定判定された場合はステップ１００３に進み
、燃料噴射量が（２）式に基づき演算される。

Ｔ　Ａ　Ｕ　＝　Ｔ　Ａ　Ｕ　Ｐ　Ｘ　（Ａ　Ｆ　Ｆ　
−＋　Ａ　Ｆ　ｃ　）ｘ　（１＋ＦＷＬ＋ｒ）＋δ　（
２） ただしＡＦｃ＝粗調整項 ＡＦＦ、、＝冷機時空燃比補正量 ＦＷＬ＝暖機増量 γ、δ＝定数 ただし粗調整項の更新は行われず、前回の運転時に記憶
された値がそのまま使用される。

このようにし求められたＴＡＵをカウンタ１０８にセッ
トすることにより、所定量の燃料がインジェクタ７から
噴射される。

またステップ１００２で肯定判定された場合は三元触媒
暖機中ないしは暖機完了後の燃料噴射量が（３）式に基
プき演算される。

ＴＡＵ＝ＴＡＵＰＸ　（ＡＦ　ｃ　＋ＡＦｃｃＲｏ）ｘ
（１＋ＦＷＬ＋γ）＋δ　　　（３）ただしＡＦＣＣＲ
Ｏ＝ストレージ項 なおより積極的に三元触媒の酸素蓄積効果を利用する場
合には本出願人が例えば特開平１−６６４４１号公報に
おいて提案しているように自動発振項を付は加えること
も可能である。

第１２図に自動発振項ＡＦｓを演算するためのルーチン
を、第１３図にこの場合に使用する燃料噴射量ＴＡＵの
演算ルーチンを示す。

なお自動発振項の振幅および周期はドライバビリティを
損なうことのないように三元触媒が冷機であるか否かに
よって変更することもできる（例えば本出願人出願の特
願平１−５０１５９号参照）。

本実施例では三元触媒の暖機状態をストレージ環ＡＦｃ
ｃ＊ｏの値により判断しているが、内燃機関始動後の運
転経過を表すパラメータ、例えば内燃機関の負荷の積算
値あるいは水温センサ９によって計測される気筒の冷却
水温度等によって、三元触媒の暖機状態を判定すること
も可能である。

また上記の実施例はマイクロコンピユータラ使用したデ
ィジタル回路により構成されているが、アナログ回路を
使用して実施することも可能である。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る内燃機関の空燃比制御
装置にあっては、三元触媒下流の空燃比センサが非活性
であっても、三元触媒上流に設置された第２の空燃比セ
ンサが活性した後は、第２の空燃比センサの出力に基づ
いて空燃比フィードバック制御が開始することにより、
エミッションが悪化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック線図、第２図
は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の構成を示す
図、 第３図、第４図、第５図、第６図、第８図、第９図、第
１０図、第１２図および第１３図は第２図に示す制御回
路の動作を説明するためのフローチャート、 第７図は排気ガス温度と三元触媒の単位時間当たりの酸
素蓄積量の関係を示す図、 第１１図は前記フローチャートによる制御動作を補足説
明するためのタイミング図である。 図において Ａ・・・第１の空燃比センサ、 Ｂ１・・・粗調整項演算手段、 Ｂ２−・・ストレージ項演算手段、 Ｃ・・・空燃比調整手段、 Ｄ・・・第１の空燃比センサの活性判定手段、Ｅ・・・
第２の空燃比センサ、 Ｆ・・・第２の空燃比センサの活性判定手段、Ｇ・・・
冷機時空燃比補正量演算手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気系に設置された三元触媒の下流に設
   置され、該内燃機関の排気ガスの空燃比を測定する第１
   の空燃比センサ（Ａ）と、 該第１の空燃比センサ（Ａ）が活性したか否かを判定す
   る第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）と、 該第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によって前記
   第１の空燃比センサ（Ａ）が活性していると判定された
   場合に、該第１の空燃比センサ（Ａ）の出力を入力とし
   て比例制御および積分制御を実行し空燃比補正量の粗調
   整項を演算するための粗調整項演算手段（Ｂ１）と、 同じく前記第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によ
   って前記第１の空燃比センサ（Ａ）が活性していると判
   定された場合に、該第１の空燃比センサ（Ａ）の出力を
   入力として比例制御および積分制御を実行し空燃比補正
   量のストレージ項を演算するためのストレージ項演算手
   段（Ｂ２）と、からなる内燃機関の空燃比制御装置にお
   いて、前記内燃機関の排気系に配置された三元触媒の上
   流に設置され前記内燃機関の排気ガスの空燃比を測定す
   る第２の空燃比センサ（Ｅ）と、 該第２の空燃比センサ（Ｅ）が活性したか否かを判定す
   る第２の空燃比センサ活性判定手段（Ｆ）と、 該第２の空燃比センサ活性判定手段（Ｆ）によって前記
   第２の空燃比センサ（Ｅ）が活性していると判定された
   場合に、該第２の空燃比センサ（Ｅ）の出力を入力とし
   て比例制御および積分制御を実行し冷機時空燃比補正量
   を演算する冷機時空燃比補正量演算手段（Ｇ）と、 前記第１の空燃比センサ活性判定手段（Ｄ）によって前
   記第１の空燃比センサ（Ａ）が活性したと判定された場
   合に前記粗調整項およびストレージ項に基づいて前記内
   燃機関の空燃比を調整し、前記第１の空燃比センサ活性
   判定手段（Ｄ）によって前記第１の空燃比センサ（Ａ）
   が活性していないと判定された場合には、前記冷機時空
   燃比補正量に基づいて前記内燃機関の空燃比を調整する
   空燃比調整手段（Ｃ）とを、備えたことを特徴とする内
   燃機関の空燃比制御装置。