WO1993017231A1

WO1993017231A1 - Method and system of air-fuel ratio control of internal combustion engine

Info

Publication number: WO1993017231A1
Application number: PCT/JP1991/000598
Authority: WO
Inventors: Junichi Furuya
Original assignee: Junichi Furuya
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1993-09-02
Also published as: JPH0833127B2; US5168700A; JPH0412151A

Description

明糸田書

内燃機関の空燃比制御方法及び装置

〈技術分野〉

本発明は、内燃機関の空燃比を制御する装置に関し、特に空燃比センサを排気浄化触媒装置の上流側及び下流側に備え、これら 2つの空燃比センサの検出値に基づいて空燃比を高精度にフィードバック制御する方法及び装置に関する。

く背景技術〉

従来の一般的な内燃機関の空燃比制御装置としては例えば特開平 1 - 1 3 4 7 4 9号公報に示されるようなものがある。

このものの概要を説明すると、機関の吸入空気流量 Q及び回転数 Nを検出してシリンダに吸入される空気量に対応する基本燃料供給量 T _P ( = Κ · Q / N ； Kは定数）を演算し、この基本燃料供給量 Τ Ρ を機関温度等により捕正したものを排気中酸素濃度の検出によつて混合気の空燃比を検出する空燃比センサ（酸素センサ）からの信号によって設定される空燃比フィ一ドバック補正係数（空燃比補正量）を用いてフィードバック補正を施し、バッテリ電圧による補正等をも行って最終的に燃料供給量 Τ , を設定する。

そして、このようにして設定された燃料供給量 Τ , に相当するパルス巾の駆動パルス信号を所定タイミングで燃料噴射弁に出力することにより、機関に所定量の燃料を噴射供給するようにしている。上記空燃比センサからの信号に基づく空燃比フィ一ドバック補正は空燃比を目標空燃比（理論空燃比）付近に制御するように行われる。これは、排気系に介装され、排気中の C O , H C (炭化水素）を酸化すると共に Ν〇χ を還元して浄化する排気浄化触媒装置（三元触媒）の転化効率（浄化効率）が理論空燃比燃焼時の排気状態で有効に機能するように設定されているからである。

前記、空燃比センサの発生起電力（出力電圧）は理論空燃比近傍で急変する特性を有しており、この出力電圧 V。と理論空燃比相当の基準電圧（スライスレベル） S Lとを比較して混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを判定する。そして、例えば空燃比がリーン（リッチ）の場合には、前記基本燃料洪給量 T _P に乗じる空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPをリーン（リッチ）に転じた初回に大きな比例分 Ρを増大（減少）した後、所定の積分分 I ずつ徐々に増大（減少）していき燃料供給量 Ί\ を増量（減量）補正することで空燃比を目標空燃比（理論空燃比）近傍に制御する。尚、比例分を省略した積分制御で空燃比フィ一ドバック補正係数 AL ΡΡを設定するものもある。

ところで、上記のような通常の空燃比フィ一ドバック制御装置では 1個の空燃比センサを応答性を高めるため、できるだけ燃焼室に近い排気マ二ホールドの集合部分に設けているが、この部分は排気温度が高いため空燃比センサが熱的影響や劣化により特性が変化し易く、また、気筒毎の排気の混合が不十分であるため全気筒の平均的な空燃比を検出しにくく空燃比の検出精度に難があり、引いては空燃比制御精度を悪くしていた。

この点に鑑み、排気浄化触媒装置の下流側にも空燃比センサを設け、 2つの空燃比センサの検出値を用いて空燃比をフィ一ドバック制御するものが提案されている（特開昭 6 1 — 2 3 7 8 5 2号公報参照）。

即ち、下流側の空燃比センサは燃焼室から離れているため応答性には難があるが、排気浄化触媒装置の下流であるため、排気成分バランスの影響（ c〇， H C， N O x , C 0 2 等）を受け難く、排気中の毒性成分による被毒量が少ないため被毒による特性変化も受けにくく、しかも排気の混合状態がよいため全気筒の平均的な空燃比を検出できる等上流側の空燃比センサに比較して、高精度で安定した検出性能が得られる。

そこで、 2つの空燃比センサの検出値に基づいて前記同様の演算によって夫々設定される 2つの空燃比フィードバック補正係数を組み合わせたり、或いは上流側の空燃比センサにより設定される空燃比フィードバック補正係数の制御定数（比例分や積分分）、上流側の空燃比センサの出力電圧の比較電圧や遅延時間を補正すること等によって上流側空燃比センサの出力特性のばらつきを下流側の空燃比センサによって補償して高精度な空燃比フィ一ドバック制御を行うようにしている。

また、このものでは過渡運転時（加減速時）は上流側の空燃比センサによる空燃比フィードバック制御の応答遅れにより、空燃比変化が大きく、この間にも下流側の空燃比センサによる空燃比フィ一ドバック制御を行うと、空燃比が過補正されてしまう。例えば、加速時には下流側の空燃比センサによる空燃比フィ一ドバック制御によってリツチ側に過補正される結果、加速終了後に目標空燃比への戻りに遅れがおときく、最悪の場合には空燃比が大きく発散して、その間燃費の悪化，排気ェミッションの悪化，出力の悪化等を招くこととなる。

このため、スロットル弁が全閉か否か、或いはスロットル弁開度，吸入空気流量，吸入空気圧，機関回転数，車速の何れかの変化率が所定値以上か否かを判定して過渡運転を検出し、過渡運転検出時には下流側空燃比センサによる空燃比フィ一ドバック制御を停止して過補正の防止を図っている。

しかしながら、上記のように下流側の空燃比センサによる空燃比フィードバック制御を停止する過渡運転の判定方式では、過渡の程度が大きい時には有効であるが、空燃比フィ一ドバック補正係数の反転が十分可能な程度の過渡の程度が低い運転状態の検出は、精度が低く検出の遅れ時間も大きいため良好な検出性能が得られず、空燃比の過補正を防止できるものではなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、上流側の空燃比センサの出力を監視しつつ下流側の空燃比センサによる空燃比フィードバック制御の実行，停止を決めることにより、過渡運転時の空燃比の過捕正を防止することを目的とする。

そして、定常運転時のみならず、過渡運転時にも空燃比を適正に制御できるようにすることを目的とする。

また、空燃比の適正な制御で、 C O， H C , N O X等の汚染物質の排出量を低減することを目的とする。

更に、空燃比の適正な制御で、過渡運転性能も良好に維持できるようにすることを目的とする。

〈発明の開示〉

上記目的を達成するための本発明は、

内燃機機関の排気通路に備えられた排気浄化触媒装置の上流側及び下流側に夫々設けられ、空燃比によって変化する排気中特定気体成分の濃度に感応して出力値が変化する第 1及び第 2の空燃比センザと、を備える一方、前記第 1 の空燃比センサの出力値に応じて第 1 の空燃比補正量を演算する第 1 の空燃比補正量演算ステツプ又は手段と、

前記第 2の空燃比センサの出力に基づいて第 2の空燃比補正量を演算する第 2の空燃比補正量演算ステツプ又は手段と、

前記第 1 の空燃比補正量と、第 2の空燃比補正量と、に基づいて最終的な空燃比補正量を演算する空燃比補正量演算ステツプ又は手段と、

前記最終的な空燃比補正量に基づいて空燃比を目標空燃比にフィ一ドバック制御する空燃比フイードバック制御ステップ又は手段と、を含んで構成される内燃機関の空燃比制御方法及び装置において、前記第 1 の空燃比センサによる第 1 の空燃比補正量の平均値を演算する平均値演算ステツブ又は手段と、

前記第 1 の空燃比補正量の平均値の変化量が所定値を超えた場合は、超えてから所定値以内に戻って所定時間経過するまでの間、前記空燃比補正量設定手段における空燃比補正量の演算に際して第 2 の空燃比補正量を所定値に固定する第 2の空燃比補正量固定ステップ又は手段と、備えて構成した。

かかる構成において、第 1 の空燃比補正量設定手段は、第 1 の空燃比センサからの検出値に基づいて、第 1 の空燃比補正量を設定し. 第 2の空燃比補正量設定手段は、第 2の空燃比センサからの検出値に基づいて、第 2の空燃比補正量を演算する。

そして、前記第 1 の空燃比補正量の平均値が所定値以下である場合には、第 1 及び第 2の空燃比センサからの検出値に基づいて設定された第 1 の空燃比補正量及び第 2の空燃比補正量とによって最終的な空燃比補正量を演算する。また、前記第 1 の空燃比補正量の平均値の変化量が所定値を超えた場合は、第 2の空燃比補正量固定ステップ又は手段により、超えた時点から再び所定値以内に戻って所定時間を柽過する時点までの間は、第 2の空燃比補正量を所定値に固定し、この固定された第 2 の空燃比補正量と、第 1 の空燃比補正量とに基づいて空燃比補正量演算ステツプ又は手段により最終的な空燃比補正量を演算する。

このようにすれば、第 1 の空燃比補正量及び第 2の空燃比補正量によって演算された最終的な空燃比捕正量により空燃比が制御されるため、排気成分の影響や劣化による特性の変化を生じにくく、定常運転時に、従来同様高精度で安定した空燃比フィ一ドバック制御が行われる。

また、第 1 の空燃比補正量の平均値の変化量によって過渡運転を検出することにより、程度の低い過渡運転も高精度で応答良く検出することができ、該検出された過渡運転時及びその影響による第 2 の空燃比センサの応答遅れ時間分だけ第 2の空燃比の空燃比補正量を固定して最終的な空燃比補正量が演算されるため、過渡運転時の第 2の空燃比補正量に基づく補正による空燃比のズレの影響を可及的に取り除くことができ、過渡運転時にも良好な空燃比フィ一ドバック制御を行える。

その結果、定常運転時は勿論、過渡運転時も空燃比を適正に制御できるため、 C O , H C , N〇 X等の汚染物質の排出量を可及的に低減しつつ、良好な過渡運転（加減速）性能を確保できる。

また、第 1 の空燃比センサ及び第 2の空燃比センサは、一般的には排気中の酸素濃度に感応して空燃比を検出する酸素センサを用いればよい。前記酸素センサを用いた場合、前記第 2の空燃比補正量固定ステップ又は手段における前記所定時間は、具体的には排気が第 1 の空燃比センサから第 2の空燃比センサに至るまでの遅れ時間と、前記排気浄化触媒装置の 0 ₂ ストレージ容量分による第 2の空燃比センザの第 1 の空燃比センサに対する応答遅れ時間とを合わせた値に相当して設定するのがよい。

即ち、過渡運転時には前記排気の流動による遅れ時間と応答遅れ時間とを合わせた値が、第 1 の空燃比センサの検出値に対する第 2 の空燃比センサの検出値の遅れとなってあらわれるから、その時間分は第 2の空燃比補正量を固定することによって、該遅れによる第 1 の空燃比補正量の第 2の空燃比補正量による過補正の影響を高精度に回避できる。

また、前記第 1 の空燃比補正量演算ステップ又は手段は、第 1 の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較しつつ、制御定数を用いた加減演算によって第 1 の空燃比補正量を演算し、第 2の空燃比補正量演算ステツプ又は手段は、前記第 1 の空燃比補正量の演算で使用される制御定数を補正するための補正量を第 2の空燃比センザの出力値と基準値との大小を比較しつつ加減補正して第 2の空燃比補正量として演算し、空燃比補正量演算ステップ又は手段は、第 1 の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較しつつ、第 2の空燃比補正量によって第 1 の空燃比補正量における制御定数を加減補正する構成としてもよい。その場合、前記第 2の空燃比補正量によって補正される第 1 の空燃比補正量の制御定数は、比例分又は積分分とすればよい。

これにより、第 1 の空燃比センサの検出値がずれて、第 1 の空燃比補正量により補正される空燃比がリツチ（リーン）側にずれてくると、第 2の空燃比センサが排気下流側で該リツチ（リーン）傾向を検出し、第 1 の空燃比補正量演算用の比例分又は積分分をリ一ン (リツチ）側に補正するように第 2の空燃比補正量が演算されることにより、最終的に空燃比のずれを捕正できる。

また、前記各種の空燃比制御方式に対して、空燃比フィードバック制御ステップ又は手段は、例えば、機関運転伏態に基づいてシリンダ吸入空気量に対応して設定された基本燃料供給量を、前記空燃比補正量演算ステツプ又は手段によって演算された最終的な空燃比補正量によってフィ一ドバック補正する。

これにより、基本燃料供給量を基本とした空燃比フィ一ドバック補正が行われるので、空燃比補正量の変動幅を小さくでき、基本的に空燃比の変動を抑制できる。

〈図面の簡単な説明〉

第 1図は本発明の構成を示すプロック図である。

第 2図は本発明の一実施例の構成を示す図である。

第 3図は同上実施例の燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチヤ一トである。

第 4図は同じく空燃比フィ一ドバック補正係数設定ルーチンを示すフローチヤ一トである。

第 5図は同上実施例による空燃比フィ一ドバック制御時の各部の状態を示す線図である。

〈実施例〉

既述した本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、第 1 図に示した各ステップ又は手段により構成される。また、内燃機関の空燃比制御装置の実施例の構成及び作用が第 2図〜第 5図に示される。一実施例の構成を示す第 2図において、機関 1 1の吸気通路 12には吸入空気流量 Qを検出するエアフローメ一夕 1 3及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量 Qを制御する絞り弁 14が設けられ、下流のマ二ホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁 1 5が設けられる。燃料噴射弁 1 5は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールュニット 1 6からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレツシャレギユレ一夕により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機関 1 1の冷却ジャケット内の冷却水温度 T wを検出する水温センサ 1 7が設けられる。一方、排気通路 18にはマ二ホールド集合部に排気中酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比を検出する第 1 の空燃比センサ 1 9が設けられ、その下流側の排気管に排気中の C 0 , H Cの酸化と N〇 _x の還元を行って浄化する排気浄化触媒装置としての三元触媒 20が設けられ、更に該三元触媒 20の下流側に第 1 空燃比センサと同一の機能を持つ第 2の空燃比センサ 21が設けられる。

また、第 2図で図示しないディストリビュー夕には、クランク角センサ 22が内蔵されており、該クランク角センサ 22から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転数 Nを検出する

次に、コントロールュニット 1 6による空燃比制御ル一チンを第 2 図及び第 3図のフローチャートに従って説明する。第 3図は燃料噴射量設定ルーチンを示し、このルーチンは所定周期（例えば 1 0ms ) 毎に行われる。ステップ（図では S と記す） 1では、エアフローメータ 13によつて検出された吸入空気流量 Qとクランク角センサ 24からの信号に基づいて算出した機関回転数 Nとに基づき、単位回転当たりの吸入空気量に相当する基本燃料噴射量 T P を次式によって演算する。

TP =K x Q/N ( Kは定数）

ステップ 2では、水温センサ 17によつて検出された冷却水温度 Τ w等に基づいて各種補正係数 C 0 E Fを設定する。

ステップ 3では、後逑する空燃比フィ一ドバック捕正係数設定ル一チンにより設定された空燃比フィ― ドバック補正係数 ALPPを読み込。

ステップ 4では、バッテリ電圧値に基づいて電圧補正分 T _S を設定する。これは、バッテリ電圧変動による燃料噴射弁 15の噴射流量変化を補正するためのものである。

ステップ 5では、最終的な燃料噴射量（燃料供給量） T , を次式に従って演算する。

T I = T P X C 0 E F XALPP+ T _S

ステップ 6では、演算された燃料噴射弁 T , を出力用レジスタにセットする。

これにより、予め定められた機関回転同期の燃料噴射タイミングになると、演算した燃料噴射量 T , のパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁 15に与えられて燃料噴射が行われる。

このようにステップ 3で読み込んだ空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPを用いて燃料供給量を設定することにより、空燃比を目標空燃比に制御する上記ルーチンが、空燃比フィ一ドバック制御ステツプ又は手段を構成する。次に、空燃比フイードバック補正係数設定ルーチンを第 4図に従つて説明する。このルーチンは機関回転に同期して実行される。ステップ 1 1では、空燃比のフィードバック制御を行う運転条件であるか否かを判定する。運転条件を満たしていないときには、このルーチンを終了する。この場合、空燃比フィードバック補正係数 AL PPは前回の空燃比フィ一ドバック制御終了時の値若しくは一定の基準値にクランプされ、空燃比フィ一ドバック制御は停止される。

ステップ 12では、第 1 の空燃比センサ 19からの信号電圧 V _{0 2}及び第 2の空燃比センサ 21からの信号電圧 V ' _{0 2}を入力する。

ステップ 13では、ステップ 1 1で入力した信号電圧 V _{0 2}と目標空燃比（理論空燃比）相当の基準値 S Lとを比較し、空燃比がリーンからリツチ又はリツチからリーンへの反転時か否かを判定する。

反転時と判定されたときはステツプ 14へ進み、現在の空燃比フィ ― ドバック補正係数 ALPP。と前回の第 1 の空燃比センサ 19で検出された空燃比反転時の空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPP- ,との平均値 ALPAVE。（= { ALPP o + ALPP } /2) を演算する。

ステップ 15では、前記演算された平均値 ALPAVE。と前回の平均値 ALPP- ,との偏差 DALPAVE 即ち平均値 ALPAVE。の変化量を演算する。

ステツプ 16では、ステツブ 15で演算された平均値の偏差の絶対値 I DALPAVE I と過渡運転判定用の正の基準値 RDALRCとを比較する。そして、 I DALPAVE I ≤RDALRCと判定された時には、過渡運転ではないと判断してステップ 17へ進み、第 2の空燃比センサ 21による第 2の空燃比補正量（後述する空燃比フィ一ドバック補正係数 P H0 S ) の設定更新を停止させる停止フラグ FSP がセットされているか否かを判定する。そして、停止フラグ FSP がセッ卜されていない時にはステップ 18 へ進み、第 2の空燃比センサ 21からの信号電圧 V' ₀₂と目標空燃比 (理論空燃比）相当の基準値とを比較する。

そして、空燃比がリッチ（V' ₀₂> S L) と判定されたときにはステップ 19へ進み、前回の比例分補正量 PH0S -! (又は機関回転数 N. 基本燃料噴射量 T_P 等で区分された運転領域毎に比例分補正量をそのまま若しくは加重平均等の学習を行って記憶しておき、対応する運転領域から検索して得た値）から所定値 DPH0S を差し引いた値を新たな比例分補正量 PH0S として更新設定した後、ステップ 24 へ進む。

また、空燃比がリーン（V' ₀₂< S L) と判定されたときにはステツプ 20へ進み、同様にして得た比例分補正量 PH0S に所定値 DP H0S を加算した値を新たな比例補正量 PH0S として更新設定した後、ステツプ 24へ進む。

また、ステップ 16で I DALPAVE I > RDALRCと判定された時には、ステツプ 21へ進み、前述の停止フラグ FSP を 1 にセットすると共に第 2の空撚比補正量の設定更新停止の遅延期間を計測するカウン夕 COUNT の値を 0 リセットした後、ステツブ 16〜ステツプ 20を経由することなく、比例分捕正量 PH0S は更新されることなく、前回値 (前述の学習を行う場合は検索値）に固定される。

また、ステップ 17で停止フラグ FSP がセッ卜されていると判定された時にはステップ 22へ進み、前述のカウン夕 COUNT の値をカウントアップした後、ステップ 23へ進んで所定値 COUNT。と比較しカウント値 COUNT ≤G0UNT。の場合は、比例分捕正量 PH0S の更新，学習を行うことなくステップ 24へ進む。ここで、所定値 COUNToは排気が第 1 の空燃比センサ 19から第 2の空燃比センサ 21に至るまでの遅れ時間と三元触媒 20の 0 ₂ ストレ一ジ容量分による第 2の空燃比センサ 21の第 1 の空燃比センサ 19に対する応答遅れ時間とを合わせた値に相当して設定されている。

前述したように、過渡運転時には前記排気の流動による遅れ時間と応答遅れ時間とを合わせた値が、第 1 の空燃比センサ 19の検出値に対する第 2の空燃比センサ 21の検出値の遅れとなってあらわれるので、その合計値に応じて前記所定値 COUNT。を設定して第 2の空燃比補正量（P H0S ) を固定することによって、該遅れによる第 1 の空燃比補正量（Aし PP) の第 2の空燃比補正量による過補正の影響を高精度に回避できる。

一方、カウント値 COUNT > COUNT 。の場合にはステップ 24へ進み、比例分補正量 P H0S の設定更新を再開する。

ステツプ 24では、第 1 の空燃比センサ 19によるリッチ，リーン判定を行い、リーン→リッチの反転時にはステップ 25へ進んで、空燃比フィードバック補正係数 ALPP設定用のリツチ反転時に与える減少方向の比例分 P _R を基準値 P _R。から前記比例分補正量 P H0S を減少した値で更新する。次いで、ステップ 26で空燃比フィードバック補正係数 ALPPを現在値から前記比例分 P _R を減じた値で更新する。

又、リッチ→リーンの反転時にはステツプ 27へ進み、空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPP設定用のリ一ン反転時に与える増加方向の比例分 P L を基準値 P _L。に第 2の空燃比補正量 P H0S を加算した値で更新する。次いで、ステップ 28空燃比フィードバック補正係数 AL PPを現在値に前記比例分 P _L を加算した値で更新する。

また、ステップ 13で第 1 の空燃比センサ 19の出力が反転時でないと判定された時には、ステップ 29へ進んでリッチ，リーン判定を行い、リッチ時はステツプ 30へ進んで空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPを現在値から積分分 I _R を減少した値で更新し、リーン時はステツプ 31へ進んで積分分 I L を加算した値で更新する。

ここで、ステップ 24〜ステップ 31の部分でステップ 25，ステップ 27による補正を除いて空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPを設定する機能が第 1 の空燃比センサ 19による第 1 の空燃比補正量演算ステップ又は手段を構成し（その中、ステップ 24， 29が第 1 の比較ステップ又は手段、その他のステツプが空燃比フィ一ドバック補正係数演算ステップ又は手段に相当）、ステップ 18〜ステップ 20で比例分補正量 P H0S を設定する機能が第 2の空燃比補正量演算ステツプ又は手段を構成し（その中、ステップ 18が第 2の比較手段，その他のステップが制御定数補正量演算ステップ又は手段に相当）、ステツプ 15〜； 17及びステツプ 21〜ステツプ 23によりステップ 18〜ステップ 20をジャンプしてステツプ 24に至る機能が第 2の空燃比補正量固定ステップ又は手段を構成し（その中、ステップ 23は所定時間設定ステツプ又は手段に相当）、第 1空燃比センサ 19と基準値とを比較しつつ、比例分補正量 P H0S によって空燃比フィードバック補正係数 ALPPを捕正するステツプ 24〜ステツプ 27の機能が空燃比補正量演算ステップ又は手段を構成する（その中、ステップ 24は、第 3の比較ステップ又は手段の構成を兼ね、ステップ 25, 26が制御定数補正手段を構成する）。

かかる構成とすれば、程度の低い過渡運転も空燃比フィ一ドバック補正係数の平均値の変化量の大きさに基づいて高精度で応答良く検出することができ、該検出された過渡運転時及びその影響による第 2の空燃比センサ 21の応答遅れ時間分だけ比例分補正量 P H0 S を固定して空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPを設定するため、過渡運転時の比例分補正による空燃比のずれの影響を可及的に取り除くことができ、良好な空燃比フィ一ドバック制御を維持できる。ここで空燃比フィ一ドバック補正係数 ALPPの平均値の演算は第 1 の空燃比補正量と第 2の空燃比補正量との双方を含んだ値の平均値であるが、第 2の空燃比補正量である比例分補正量 P H0S の影響は過渡運転判定のための平均値の演算には無視できるので、そのまま使用して十分な精度を得られる。

尚、本実施例では第 1 の空燃比センサ 1 9の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を基調としつつ、その空燃比フィ一ドバック補正係数の比例分を第 2の空燃比センサの検出値に基づいて補正するものに適用した例を示したが、積分分を同様に補正してもよい。また、夫々の空燃比センサによって比例積分制御等により第 1 の空燃比補正量としての第 1 の空燃比フィ一ドバック補正係数と第 2 の空燃比補正量としての第 2の空燃比フィードバック補正係数とを設定し、双方の値を積算等により合成して得た空燃比フィードバック補正係数を使用する方式としてもよい。

この方式においても、第 1 の空燃比センサの検出値のずれに伴い第 1 の空燃比フィ一ドバック補正係数にずれを生じると、第 2の空燃比センサが空燃比のずれを検出し、第 2の空燃比フィ一ドバック補正係数は第 1 の空燃比フィ一ドバック補正係数による空燃比のずれを補正する方向に演算されるので、第 1 の空燃比フィ一ドバック補正係数と第 2の空燃比補正係数との積とで定まる最終的な空燃比補正量により、該空燃比のズレを補正できる。また、第 2の空燃比補正量によって第 1 の空燃比補正量としての空燃比フィ一ドバック補正係数の演算に用いられる基準値を加減補正することによって最終的な空燃比補正量を演算する方式としてもよい。

この方式においても、第 1 の空燃比センサの検出値のずれに伴い空燃比フィ一ドバック補正係数がずれてくると、第 2の空燃比補正量によって基準値を補正することによって判定結果を補正することにより、最終的に空燃比のずれを補正できる。

また、第 2の空燃比捕正量によって、第 1 の空燃比センサの出力値と基準値との大小関係が反転してから制御定数を用いた加減演算の加減を反転させるまでの遅延時間を加減補正することによって最終的な空燃比補正量を演算する方式としてもよい。

この方式においても、第 1 の空燃比センサの検出値のずれに伴い空燃比フィ一ドバック補正係数がずれてくると、第 2の空燃比補正量によって第 1 の空燃比センサの検出値が反転した時に第 1 の空燃比捕正量を反転させるまでの遅延時間が補正されることによって最終的に空燃比のズレを補正できる。

以上説明したように本発明によれば、排気浄化触媒装置の上流側及び下流側に空燃比センサを備え、これら両空燃比センサの検出値に基づいて空燃比フイードバック制御を行うものにおいて、第 i の空燃比補正量の平均値の変化量によって過渡運転状態を検出したため、程度の低い過渡運転も高精度で応答良く検出することができ、該検出された過渡運転の影響による第 2の空燃比センサの応答遅れ時間分だけ第 2の空燃比補正量を固定して最終的な空燃比補正量を演算設定するため、過渡運転時の第 2の空燃比補正量に基づく空燃比のずれの影響を取り除くことができ、良好な空燃比フィ一ドバック制御を維持できるため、 C〇， H C , N O x等の汚染物質の排出量の低減機能を可及的に高められると共に、過渡運転性能も良好に維持できるものである。

〈産業上の利用可能性〉

以上のように、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、過渡運転時の応答性が向上し、特に、車両用内燃機関に適用した場合には車両の加減速性能が向上し、かつ排気浄化性能にも優れるため、環境条件の改善にも多いに寄与できるものである。

Claims

言青求の箪囲

(1) 機関の排気通路に備えられた排気浄化触媒装置の上流側の排気通路に設けられ、空燃比によって変化する排気中特定気体成分の濃度に感応して出力値が変化する第 1 の空燃比センサからの出力値に応じて第 1 の空燃比補正量を演算する第 1 の空燃比補正量演算ステツプと、

前記排気浄化触媒の下流側の排気通路に設けられ、空燃比によつて変化する排気中特定気体成分の濃度に感応して出力値が変化する第 2の空燃比センサからの出力値に応じて第 2の空燃比補正量を演算する第 2の空燃比補正量演算ステツプと、

これら第 1 の空燃比補正量と第 2の空燃比補正量とに基づいて最終的な空燃比捕正量を演算する空燃比補正量演算ステツプと、

前記最終的な空燃比補正量に基づいて空燃比を目標空燃比にフィ一ドバック制御する空燃比フィ一ドバック制御ステツプと、を含む内燃機関の空燃比制卸方法において、

前記第 1 の空燃比補正量の平均値を演算する平均値演算ステツプと、

前記第 1 の空燃比補正量の平均値の変化量が所定値を超えた場合は、超えた時点から再び所定値以内に戻って所定時間経過する時点までの間、前記空燃比補正量演算ステツプにおける空燃比補正量の演算に際して第 2の空燃比捕正量を所定値に固定する第 2の空燃比補正量固定ステツプと、を含んだことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。

(2) 前記第 2の空燃比補正量固定ステップは、前記所定時間を、排気が第 1 の空燃比センサから第 2の空燃比センサに至るまでの遅れ時間と、前記排気浄化触媒装置の〇 ₂ ストレージ容量分による第 2の空燃比センサの第 1 の空燃比センサに対する応答遅れ時間とを合わせた値に相当する値に設定する所定時間設定ステツプを含んでなる請求項 1 に記載の内燃機関の空燃比制御方法。

(3) 前記第 1 の空燃比補正量演算ステップは、前記第 1 の空燃比センサの出力値と予め設定された基準値との大小を比較する第 1 の比較ステップと、該第 1 の比較ステップの比較結果に応じて、制御定数を用いた加減演算によって第 1 の空燃比補正量としての空燃比フィードバック補正係数を演算する空燃比フィ一ドバック補正係数演算ステップとからなり、前記第 2の空燃比補正量演算ステツプは、第 2の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較する第 2の比較ステップと、該第 2の比較ステツプの比較結果に応じて前記第 1 の空燃比補正量の演算で使用される制御定数を補正するための補正量を加減補正して第 2の空燃比補正量として演算する制御定数補正量演算ステツプとからなり、前記空燃比補正量演算ステツプは、前記第 1 の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較する第 3 の比較ステップと、前記第 2の空燃比補正量により前記第 1 の空燃比補正量における制御定数を加減補正することによって空燃比補正量を演算する制御定数補正ステツプとからなることを特徴とする請求項 1 に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

(4) 機関の排気通路に備えられた排気浄化触媒装置の上流側及び下流側の排気通路に夫々設けられ、空燃比によって変化する排気中特定気体成分の濃度に感応して出力値が変化する第 1 及び第 2の空燃比センサと、

前記第 1 の空燃比センサの出力値に応じて第 1 の空燃比補正量を演算する第 1 の空燃比補正量演算手段と、

前記第 2の空燃比センサの出力に基づいて第 2の空燃比補正量を演算する第 2の空燃比補正量演算手段と、

前記第 1 の空燃比補正量と、第 2の空燃比補正量と、に基づいて最終的な空燃比補正量を演算する空燃比補正量演算手段と、

前記最終的な空燃比補正量に基づいて空燃比を目標空燃比にフィ ―ドバック制御する空燃比フィ一ドバック制御手段と、

を含んで構成される内燃機関の空燃比制御装置において、前記第 1 の空燃比センサによる第 1 の空燃比補正量の平均値を演算する平均値演算手段と、

前記第 1 の空燃比補正量の平均値の変化量が所定値を超えた場合は、超えた時点から再び所定値以内に戻って所定時間経過する時点までの間、前記空燃比補正量設定手段における空燃比捕正量の演算に際して第 2の空燃比補正量を所定値に固定する第 2の空燃比補正量固定手段と、を備えて構成したことを特徵とする內燃機関の空燃比制御装置。

(5) 前記第 1 の空燃比センサ及び前記第 2の空燃比センサは、排気中の酸素濃度に感応して空燃比を検出する酸素センサである請求項 4に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

(6) 前記第 2の空燃比補正量固定手段は、前記所定時間を、排気が第 1 の空燃比センサから第 2の空燃比センサに至るまでの遅れ時間と、前記排気浄化触媒装置の 0 ₂ ストレージ容量分による第 2の空燃比センサの第 1 の空燃比センサに対する応答遅れ時間とを合わせた値に相当する値に設定する所定時間設定手段を含んで構成したことを特徵とする請求項 5に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

(7) 前記第 1 の空燃比補正量演算手段は、前記第 1 の空燃比センザの出力値と予め設定された基準値との大小を比較する第 1 の比較手段と、該第 1 の比較手段の比較結果に応じて、制御定数を用いた加減演算によって第 1 の空燃比補正量としての空燃比フィ一ドバック補正係数を演算する空燃比フィ一ドバック補正係数演算手段とからなり、前記第 2の空燃比補正量演算手段は、前記第 2の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較する第 2.の比較手段と、該第 2の比較手段の比較結果に応じて前記第 1 の空燃比補正量の演算で使用される制御定数を補正するための補正量を加減補正して第 2の空燃比補正量として演算する制御定数補正量演算手段とからなり、前記空燃比補正量演算手段は、前記第 1 の空燃比センサの出力値と基準値との大小を比較する第 3の比較手段と、前記第 2の空燃比補正量によって前記第 1 の空燃比補正量における制御定数を加減補正することによって空燃比補正量を演算する制御定数補正手段とからなることを特徴とする請求項 4 に記載の内燃機関の空燃比制御装置 <

(8) 前記第 2の空燃比補正量によって補正される前記第 1 の空燃比補正量の制御定数は、比例分である請求項 7記載の内燃機関の空燃比制御装置。

(9) 前記第 2の空燃比補正量によって補正される前記第 1 の空燃比補正量の制御定数は、積分分である請求項 7記載の内燃機関の空燃比制御装置。

ο) 前記空燃比フィードバック制御手段は、機関運転状態に基づいてシリンダ吸入空気量に対応して設定された基本燃料供給量を、前記空燃比補正量演算手段によって演算された最終的な空燃比補正量によってフィードバック補正することにより空燃比を制御してなる請求項 4 に記載の内燃機関の空燃比制御装置 <