(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて基本燃料噴射時間を算出する噴射時間算出手段と、
内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも上流側に設けられ、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比に応じた信号を出力する上流側空燃比検出手段と、
内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも下流側に設けられ、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比に応じた信号を出力する下流側空燃比検出手段と、
前記上流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定されたフィードバック制御定数とに応じて空燃比補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記下流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定された目標空燃比に相当する前記触媒の下流側の基準値との大小を比較し、当該比較結果に基づいて前記予め設定されたフィードバック制御定数を補正する制御定数補正手段と、
前記噴射時間算出手段により算出された基本燃料噴射時間と前記補正係数算出手段により算出された空燃比補正係数とから実際の燃料噴射時間を算出し、燃料噴射弁を介して内燃機関へ燃料を噴射する噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比検出手段の出力信号と前記下流側の基準値との偏差のうち、前記下流側空燃比検出手段の出力信号の方が前記下流側の基準値よりも大きいときの偏差を積算する第１の積算手段と、
前記下流側空燃比検出手段の出力信号と前記下流側の基準値との偏差のうち、前記下流側空燃比検出手段の出力信号の方が前記下流側の基準値よりも小さいときの偏差を積算する第２の積算手段と、
前記第１の積算手段により算出された積算値と前記第２の積算手段により算出された積算値との比を算出する積算比算出手段とを備え、
前記制御定数補正手段は、該積算比算出手段により算出された比が所定値となるように、前記フィードバック制御定数を補正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関へ供給する混合気の空燃比が所定の空燃比となるように、燃料噴射量の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。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の内燃機関の空燃比制御装置としては、例えば、特開平２−２３８１４７号公報に開示されているように、内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化するための触媒よりも上流側と下流側とに、夫々酸素濃度センサ（以下、Ｏ２  センサという）を設け、通常は、上流側Ｏ２  センサの出力電圧Ｖ１に基づいて排気ガスの空燃比がリッチ側又はリーン側のいずれに変動しているかを判別し、実際の燃料噴射時間ＴＡＵを求めるための空燃比補正係数ＦＡＦを、空燃比が理論空燃比となるように予め設定されたフィードバック制御定数によって補正すると共に、内燃機関が高負荷運転から通常運転に移行した後など、実際の空燃比が大きく変動して、下流側Ｏ２  センサの出力電圧Ｖ２が、予め設定されたリッチ側許容値ＶＲＬ又はリーン側許容値ＶＬＬを越えたときには、上述のフィードバック制御定数を大きく増減して空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に補正することにより、実際の空燃比を速やかに理論空燃比に収束させるというものが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように触媒の下流側にＯ２  センサを設けて内燃機関へ供給する混合気の空燃比を制御する装置において、通常、空燃比補正係数ＦＡＦを補正して燃料噴射時間ＴＡＵ（燃料噴射量）を増減させてから、その影響が触媒の下流側Ｏ２  センサの出力電圧Ｖ２に現れるまでには相当な遅延があるため、上記従来の空燃比制御装置のように、下流側Ｏ２  センサの出力電圧Ｖ２が予め設定されたリッチ側許容値ＶＲＬ又はリーン側許容値ＶＬＬを越えて変動したときに、常に、空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ的に大きく補正すると、既に、最適な燃料噴射時間ＴＡＵで内燃機関へ燃料が供給されている場合にでも、燃料噴射時間ＴＡＵが補正されてしまい、この過補正により、かえって、空燃比をリッチ側、或はリーン側に変動させてしまい、空燃比が目標の空燃比になかなか収束せず、有害成分であるＣＯやＨＣ、或はＮＯＸ  を大気中へ排出してしまうことがあった。
【０００４】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、触媒の下流側に設けたＯ２  センサを用いて、混合気の空燃比を素早く安定して目標の空燃比付近に収束させることが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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記問題を解決するためになされた本発明は、内燃機関の運転状態に応じて基本燃料噴射時間を算出する噴射時間算出手段と、内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも上流側に設けられ、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比に応じた信号を出力する上流側空燃比検出手段と、内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも下流側に設けられ、前記内燃機関に供給された混合気の空燃比に応じた信号を出力する下流側空燃比検出手段と、前記上流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定されたフィードバック制御定数とに応じて空燃比補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記下流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定された目標空燃比に相当する前記触媒の下流側の基準値との大小を比較し、当該比較結果に基づいて前記予め設定されたフィードバック制御定数を補正する制御定数補正手段と、前記噴射時間算出手段により算出された基本燃料噴射時間と前記補正係数算出手段により算出された空燃比補正係数とから実際の燃料噴射時間を算出し、燃料噴射弁を介して内燃機関へ燃料を噴射する噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、前記下流側空燃比検出手段の出力信号と前記下流側の基準値との偏差のうち、前記下流側空燃比検出手段の出力信号の方が前記下流側の基準値よりも大きいときの偏差を積算する第１の積算手段と、前記下流側空燃比検出手段の出力信号と前記下流側の基準値との偏差のうち、前記下流側空燃比検出手段の出力信号の方が前記下流側の基準値よりも小さいときの偏差を積算する第２の積算手段と、前記第１の積算手段により算出された積算値と前記第２の積算手段により算出された積算値との比を算出する積算比算出手段とを備え、前記制御定数補正手段は、該積算比算出手段により算出された比が所定値となるように、前記フィードバック制御定数を補正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置を要旨としている。
【０００６】
【作用】
以上のように構成された本発明の内燃機関の空燃比制御装置においては、噴射時間算出手段が、内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関へ噴射すべき燃料の基本量を示す基本燃料噴射時間を算出すると共に、内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも上流側に設けられた上流側空燃比検出手段が、内燃機関へ実際に要求された混合気の空燃比に応じた信号を出力し、内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する触媒よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段が、内燃機関へ実際に供給された混合気の空燃比に応じた信号を出力し、補正係数算出手段が、前記上流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定されたフィードバック制御定数とに応じて空燃比補正係数を算出し、制御定数補正手段が、前記下流側空燃比検出手段の出力信号と予め設定された目標空燃比に相当する触媒の下流側の基準値との大小を比較して、少なくともその比較結果に基づいて前記予め設定されたフィードバック制御定数を補正し、射制御手段が、噴射時間算出手段により算出された基本燃料噴射時間と補正係数算出手段により算出された空燃比補正係数とから実際の燃料噴射時間を算出して、内燃機関へ燃料噴射弁を介して燃料を噴射する。
【０００７】
そして、第１の積算手段が、下流側空燃比検出手段の出力信号と理論空燃比に相当する下流側の基準値との偏差のうち、下流側空燃比検出手段の出力信号の方がこの基準値よりも大きいときの偏差を積算し、逆に、第２の積算手段が、下流側空燃比検出手段の出力信号の方が上述の下流側の基準値よりも小さいときの偏差を積算すると共に、積算比算出手段が、第１の積算手段により算出された積算値と第２の積算手段により算出された積算値との比を算出して、制御定数補正手段が、積算比算出手段により算出された比が所定値となるように、フィードバック制御定数を補正する。
【０００８】
つまり、本発明の内燃機関の空燃比制御装置においては、触媒の下流側に設けられた下流側空燃比検出手段の出力信号と目標空燃比に相当する触媒の下流側の基準値との偏差のうち、正及び負の各偏差を夫々積算した各積算値の比が、常に所定値となるように、空燃比補正係数を算出するためのフィードバック制御定数を補正して、実際の燃料噴射時間を設定している。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明が適用された実施例としての４気筒の車両用内燃機関（以下、エンジンという）の空燃比制御装置について図面と共に説明する。まず、図１は、エンジン及びその周辺装置を説明するための説明図であり、図２は、エンジンの運転を制御するための電子制御装置の構成を表わす概略構成図である。
【００１０】
図１に示すように、エンジン１は、吸気系３と、燃焼室５と、排気系７とに大別される。吸気系３は公知の構成として、エアクリーナ（図示せず）、スロットルバルブ９、サージタンク１１、吸気圧センサ１３、スロットルポジションセンサ１５、吸気温センサ１７等を備えている。これらのうち、吸気圧センサ１３はサージタンク１１に配設されており吸気管負圧を検出する。また、スロットルポジションセンサ１５は開度センサ１５ａ及びアイドルスイッチ１５ｂを内蔵しており、アイドルスイッチ１５ｂは、エンジン１のアイドリング時にＯＮ状態となるスイッチである。
【００１１】
一方、排気系７は、公知の各構成として、触媒コンバータ１８、酸素センサ１９，２０等を備えている。酸素センサ１９，２０は、共に、図示しないヒータによって加熱され、排気中の酸素濃度を検出する起電力型のセンサであり、酸素センサ１９は、上流側空燃比検出手段として排気マニュホールド７ａ、即ち、触媒コンバータ１８よりも燃焼室５に近い上流側に配設され、酸素センサ２０は、下流側空燃比検出手段として触媒コンバータ１８よりも下流側に配設されている。
【００１２】
また、エンジン１には、イグナイタ２１、ディストリビュータ２３、ディストリビュータ２３に取り付けられてエンジン１の回転数Ｎｅに応じたパルス信号を発生する回転数センサ２５、及び同じくディストリビュータ２３に取り付けられてエンジン１の２回転に１回の割でパルス信号を発生する気筒判別センサ２７、エンジン１のシリンダブロック１ａに取り付けられ冷却水の温度を検出する水温センサ２９等が備えられている。尚、ディストリビュータ２３は、イグナイタ２１により生成される高電圧をエンジン１の各気筒に設けられた点火プラグ３７に順次分配するためのもので、エンジン１の２回転に１回の割で回転する。
【００１３】
そして、酸素センサ１９，２０、回転数センサ２５、水温センサ２９等の各センサの信号は、電子制御装置３０に入力されている。図２に示すように、電子制御装置３０は、ＣＰＵ３１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃ等を内蔵した周知のマイクロコンピュータ３１を中心として構成されており、マイクロコンピュータ３１の入出力ポートには、アイドルスイッチ１５ｂ、回転数センサ２５、気筒判別センサ２７、イグナイタ２１、駆動回路３５等が接続されている。そして、イグナイタ２１にはディストリビュータ２３が接続され、ディストリビュータ２３には点火プラグ３７が接続されている。また、駆動回路３５には燃料を噴射する燃料噴射弁３９が接続されている。
【００１４】
そして更に、マイクロコンピュータ３１の入出力ポートには、Ａ／Ｄ変換回路４１を介して、酸素センサ１９，２０、吸気圧センサ１３、開度センサ１５ａ、吸気温センサ１７、水温センサ２９等のアナログ信号（電圧信号）を出力する各種センサが接続されている。
【００１５】
このように構成された電子制御装置３０は、以上の酸素センサ１９，２０をはじめとする各種センサからの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を検出し、駆動回路３５により燃料噴射弁３９を通電駆動して燃焼室５へ燃料を噴射すると共に、イグナイタ２１を通電駆動して点火プラグ３７により燃焼室５内の混合気に点火するというようにエンジン１の運転を制御する。
【００１６】
そこで、以下に、この電子制御装置３０がエンジン１の運転を制御する際に実行する空燃比制御について説明する。図３は、触媒コンバータ１８よりも上流側に配設された酸素センサ１９（以下、フロントＯ２センサ１９という）の出力電圧Ｖ１と、予め設定されたフィードバック制御定数としての積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ及びスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬ等に基づき、後述する噴射量演算処理（図７）にて基本燃料噴射時間ＴＡＵＰから実際の燃料噴射時間ＴＡＵを求める際に用いる空燃比補正係数ＦＡＦを算出するための、フロントＯ２センサＦ／Ｂ（フィードバック）処理を表わすフローチャートであり、図４は、触媒コンバータ１８よりも下流側に配設された酸素センサ２０（以下、リアＯ２センサ２０という）の出力電圧Ｖ２に基づき、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理にて空燃比補正係数ＦＡＦを算出するのに使用するフィードバック制御定数（積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ及びスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬ）を補正するための、リアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理を表わすフローチャートである。
【００１７】
まず、図３に示すフロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理は、電子制御装置３０のＣＰＵ３１ａにて、所定時間、例えば５ｍｓｅｃ毎のタイマ割り込み処理として実行される。そして、図３において、Ｆ１は、フロントＯ２センサ１９の出力電圧Ｖ１に基づいて空燃比がリッチであると所定時間以上連続して判定されたときに１がセットされ、逆に、リーンであると所定時間以上連続して判断されたときに２がセットされる状態フラグであり、ＣＤＬＹは、フラグＦ１をセットするための上述の所定時間（遅延時間）を計時するための遅延カウンタである。
【００１８】
このフロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理が開始されると、まず、ステップ（以下、ステップを単にＳと記す）１１０にて、空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判断する。この空燃比フィードバック制御条件としては、公知の如く、例えば、水温のレベル、燃料カットの有無、加速増量中か否か、等の諸条件から判断される。そして、空燃比フィードバック制御条件が成立していないと判断したときには、本フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。
【００１９】
一方、Ｓ１１０にて、空燃比フィードバック制御条件が成立していると判断したときには、Ｓ１２０に進み、フロントＯ２  センサ１９の出力電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換回路４１を介して読み込む。そして、続くＳ１３０にて、フロントＯ２  センサ１９の出力電圧Ｖ１が、理論空燃比に相当する比較電圧ＶＴ１（例えば、０．４５Ｖ）以上か否かを判断し、出力電圧Ｖ１が比較電圧ＶＴ１以上である、即ち、空燃比がリッチであると判断したときには、Ｓ１４０へ進む。
【００２０】
Ｓ１４０では、遅延カウンタＣＤＬＹが、０より小さいか否かを判断し、０より小さいと判断したときには、続くＳ１５０にて、遅延カウンタＣＤＬＹに０をセットする。そして、Ｓ１５０にて遅延カウンタＣＤＬＹに０がセットされるか、或は、Ｓ１４０にて、遅延カウンタＣＤＬＹが０より小さくないと判断されたときには、Ｓ１６０にて、遅延カウンタＣＤＬＹをインクリメントする。
【００２１】
続くＳ１７０では、遅延カウンタＣＤＬＹが正の所定値ＴＤＲよりも大きいか否かを判断し、所定値ＴＤＲよりも大きいと判断したときには、続くＳ１８０にて、遅延カウンタＣＤＬＹに所定値ＴＤＲをセットし、続くＳ１９０にて、フラグＦ１にリッチを示す１をセットする。
【００２２】
尚、正の所定値ＴＤＲは、フロントＯ２  センサ１９の出力電圧Ｖ１にリーンからリッチへの変化があったときに、そのリッチ状態が所定時間以上継続したか否かを判定するための判定値である。
一方、Ｓ１３０にて、フロントＯ２  センサ１９の出力電圧Ｖ１が、比較電圧ＶＴ１以上でない、即ち、空燃比がリーンであると判断したときには、Ｓ２００へ移行する。
【００２３】
Ｓ２００では、遅延カウンタＣＤＬＹが０より大きいか否かを判断し、０より大きいと判断したときには、続くＳ２１０にて、遅延カウンタＣＤＬＹに０をセットする。そして、Ｓ２１０にて遅延カウンタＣＤＬＹに０がセットされるか、或は、Ｓ２００にて、遅延カウンタＣＤＬＹが０より大きくないと判断されたときには、Ｓ２２０にて、遅延カウンタＣＤＬＹをデクリメントする。
【００２４】
続くＳ２３０では、遅延カウンタＣＤＬＹが負の所定値ＴＤＬよりも小さいか否かを判断し、所定値ＴＤＬよりも小さいと判断したときには、続くＳ２４０にて、遅延カウンタＣＤＬＹに所定値ＴＤＬをセットし、続くＳ２５０にて、フラグＦ１に現在の空燃比がリーンであることを示す２をセットする。
【００２５】
尚、負の所定値ＴＤＬは、フロントＯ２  センサ１９の出力電圧Ｖ１にリッチからリーンへの変化があったときに、そのリーン状態が所定時間以上継続したか否かを判定するための判定値である。
そして、Ｓ１７０にて遅延カウンタＣＤＬＹが正の所定値ＴＤＲよりも大きくないと判断されるか、Ｓ１９０にてフラグＦ１に１がセットされたとき、或は、Ｓ２３０にて遅延カウンタＣＤＬＹが負の所定値ＴＤＬよりも小さくないと判断されるか、Ｓ２５０にてフラグＦ１に２がセットされたときには、夫々Ｓ２６０へ移行する。
【００２６】
Ｓ２６０では、フラグＦ１が反転したか否か、即ち、空燃比がリッチからリーンへ、或は、リーンからリッチへ変化したか否かを判断し、フラグＦ１が反転していないと判断したときには、続くＳ２７０にて、フラグＦ１が１であるか否かを判断する。そして、フラグＦ１が１であると判断したときには、Ｓ２８０へ進み、空燃比補正係数ＦＡＦから所定の積分定数ＫＩＬを減ずる。また、Ｓ２７０にて、フラグＦ１が１でないと判断したとき、即ちフラグＦ１が２のときには、Ｓ２９０へ移行し、空燃比補正係数ＦＡＦに所定の積分定数ＫＩＲを加える。
【００２７】
一方、Ｓ２６０にて、フラグＦ１が反転したと判断したときには、Ｓ３００に移行して、フラグＦ１が１であるか否かを判断する。そして、フラグＦ１が１であると判断したときには、Ｓ３１０へ進み、空燃比補正係数ＦＡＦから積分定数ＫＩＬよりも大きな値に設定された所定のスキップ量ＲＳＬを減ずる。また、Ｓ３００にて、フラグＦ１が１でないと判断したとき、即ちフラグＦ１が２のときには、Ｓ３２０へ移行し、空燃比補正係数ＦＡＦに積分定数ＫＩＲよりも大きな値に設定された所定のスキップ量ＲＳＲを加える。
【００２８】
そして、Ｓ２８０，Ｓ２９０，Ｓ３１０，Ｓ３２０の加減算処理のうち、何れか一つが実行されて空燃比補正係数ＦＡＦが算出されると、夫々Ｓ３３０へ移行して、算出した空燃比補正係数ＦＡＦが、その設定最小限界である最小許容値Ｆｍｉｎ  （例えば、Ｏ．８）より小さいか否かを判断し、空燃比補正係数ＦＡＦが最小許容値Ｆｍｉｎ  より小さいと判断したときには、続くＳ３４０にて、空燃比補正係数ＦＡＦを最小許容値Ｆｍｉｎ  に設定する。
【００２９】
そして、Ｓ３４０にて、空燃比補正係数ＦＡＦが最小許容値Ｆｍｉｎ  に設定されるか、或は、Ｓ３３０にて、空燃比補正係数ＦＡＦが最小許容値Ｆｍｉｎ  よりも小さくないと判断されたときには、Ｓ３５０へ移行し、今度は、空燃比補正係数ＦＡＦが、その設定最大限界である最大許容値Ｆｍａｘ  （例えば、１．２）より大きいか否かを判断する。そして、空燃比補正係数ＦＡＦが最大許容値Ｆｍａｘ  より大きくないと判断したときには、そのまま本フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了し、逆に、空燃比補正係数ＦＡＦが最大許容値Ｆｍａｘ  より大きいと判断したときには、続くＳ３６０にて、空燃比補正係数ＦＡＦを最大許容値Ｆｍａｘ  に設定した後、本フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。
【００３０】
つまり、フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理においては、まず、Ｓ１３０の処理により、現在の空燃比がリッチであると判断されると、Ｓ１４０〜Ｓ１６０の処理により、リッチ状態の継続が計時される。そして、Ｓ１７０の処理により、リッチ状態が、正の所定値ＴＤＲ・（本フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理の実行サイクル）で決まる所定時間だけ継続したと判断されると、Ｓ１９０の処理によりフラグＦ１に１がセットされる。また逆に、Ｓ１３０の処理により、空燃比がリーンであると判断されると、Ｓ２００〜Ｓ２２０の処理により、リーン状態の継続が計時され、Ｓ２３０の処理により、リーン状態が、負の所定値ＴＤＬ・（本フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理の実行サイクル）で決まる所定時間だけ継続したと判断されると、Ｓ２５０の処理によりフラグＦ１に２がセットされる。
【００３１】
尚、このように、空燃比がリッチ又はリーンの何れかに所定時間だけ継続したことを判断してからフラグＦ１をセットしているのは、空燃比の状態変化を安定して検出するためである。
そして、このようなフラグＦ１の設定処理の後、Ｓ２６０の処理により、フラグＦ１が反転していない、即ち、空燃比がリッチ或はリーンの何れかの状態で安定していると判断されと、Ｓ２７０の処理により、その安定状態がリッチ或はリーンの何れであるかが判断され、リッチで安定しているときには、Ｓ２８０の処理により、空燃比補正係数ＦＡＦから積分定数ＫＩＬが減算される。従って、このリッチ安定状態においては、後述する噴射量演算処理にて算出される実際の燃料噴射時間ＴＡＵが徐々に減少されることとなる。また逆に、空燃比がリーンで安定しているときには、Ｓ２９０の処理により、空燃比補正係数ＦＡＦに積分定数ＫＩＲが加算される。従って、このリーン安定状態においては、実際の燃料噴射時間ＴＡＵが徐々に増加されることとなる。
【００３２】
一方、Ｓ２６０の処理により、フラグＦ１が反転した、即ち、空燃比がリッチからリーンへ或はリーンからリッチへ変化したと判断されたときには、Ｓ３００の処理により、その変化がリッチからリーン或はリーンからリッチの何れであるかが判断され、リッチへ変化したときには、Ｓ３１０の処理により、空燃比補正係数ＦＡＦからスキップ量ＲＳＬが減算される。従って、空燃比がリーンからリッチへ変化したときには、実際の燃料噴射時間ＴＡＵがスキップ的に減少されることとなる。また逆に、空燃比がリーンへ変化したときには、Ｓ３２０の処理により、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ量ＲＳＲが加算される。従って、空燃比がリッチからリーンへ変化したときには、実際の燃料噴射時間ＴＡＵがスキップ的に増加されることとなる。
【００３３】
即ち、Ｓ１２０〜Ｓ２７０，Ｓ３００と、Ｓ２８０，Ｓ２９０，Ｓ３１０，Ｓ３２０の加減算処理により、空燃比補正係数ＦＡＦを算出する補正係数算出手段としての処理が実行されている。そして、このように算出された空燃比補正係数ＦＡＦは、Ｓ３３０〜Ｓ３６０の処理により、最小許容値Ｆｍｉｎから最大許容値Ｆｍａｘまでの範囲に納まるように最終調整され、何等かの原因で空燃比補正係数ＦＡＦが大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎたりして、空燃比がオーバーリッチ或はオーバーリーンになってしまうことが防止されている。
【００３４】
次に、図４に示すリアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理は、電子制御装置３０のＣＰＵ３１ａにて、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理の実行サイクルより長い所定時間、例えば１００ｍｓｅｃ毎のタイマ割り込み処理として実行される。そして、このリアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理が開始されると、まず、Ｓ４１０にて、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ１１０と全く同様に、空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判断する。そして、空燃比フィードバック制御条件が成立していないと判断したときには、本リアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。つまり、このリアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理は、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理が実行されているときにのみ実行される。
【００３５】
一方、Ｓ４１０にて、空燃比フィードバック制御条件が成立していると判断したときには、Ｓ４２０に進み、リアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２をＡ／Ｄ変換回路４１を介して読み込む。そして、続くＳ４３０にて、リアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２と、理論空燃比に相当する基準値としての比較電圧ＶＴ２（例えば、０．４５Ｖ）との偏差Ｅｒｒを算出し、続くＳ４４０にて、第１の補正処理を実行する。
【００３６】
この第１の補正処理は、図５に示すように実行される。まず、Ｓ６１０にて、Ｓ４３０で算出した偏差Ｅｒｒが０以上か否かを判断し、０以上であると判断したときは、続くＳ６２０にて、偏差Ｅｒｒの正・負、即ち空燃比のリッチ・リーンを表わすフラグＦ２にリッチを示す１をセットする。そして、続くＳ６３０にて、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ２９０で空燃比補正係数ＦＡＦを算出するのに用いる積分定数ＫＩＲから、偏差Ｅｒｒに応じた値（Ｅｒｒ・ｋ１）を減ずる。尚、ｋ１は所定の定数である。
【００３７】
続くＳ６４０では、Ｓ６３０にて減算された積分定数ＫＩＲが、その設定最小限界である最小許容値Ｋｍｉｎ  より小さいか否かを判断し、最小許容値Ｋｍｉｎ  より小さいと判断したときには、続くＳ６５０にて、積分定数ＫＩＲを最小許容値Ｋｍｉｎ  に設定する。そして、Ｓ６５０にて、積分定数ＫＩＲが最小許容値Ｋｍｉｎ  に設定されるか、或は、Ｓ６４０にて、積分定数ＫＩＲが最小許容値Ｋｍｉｎ  よりも小さくないと判断されたときには、Ｓ６６０に移行し、フロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理のＳ２８０で空燃比補正係数ＦＡＦを算出するのに用いる積分定数ＫＩＲを、所定の定数ｋ０から積分定数ＫＩＲを減じた値（ｋ０−ＫＩＲ）に設定し、この第１の補正処理を終了する。
【００３８】
一方、Ｓ６１０にて、偏差Ｅｒｒが０以上でないと判断したときには、Ｓ６７０に移行して、フラグＦ２に偏差Ｅｒｒが負、即ち空燃比がリーンであることを示す２をセットし、続くＳ６８０にて、積分定数ＫＩＲに、偏差Ｅｒｒに応じた値（Ｅｒｒ・ｋ２）を加える。尚、ｋ２は所定の定数である。そして、続くＳ６９０では、Ｓ６８０にて加算された積分定数ＫＩＲが、その設定最大限界である最大許容値Ｋｍａｘ  より大きいか否かを判断し、最大許容値Ｋｍａｘ  より大きいと判断したときには、続くＳ７００にて、積分定数ＫＩＲを最大許容値Ｋｍａｘ  に設定する。そして、Ｓ７００にて、積分定数ＫＩＲが最大許容値Ｋｍａｘ  に設定されるか、或は、Ｓ６９０にて、積分定数ＫＩＲが最大許容値Ｋｍａｘ  よりも大きくないと判断されたときには、Ｓ６６０に移行して、積分定数ＫＩＲに、所定の定数ｋ０から積分定数ＫＩＲを減じた値（ｋ０−ＫＩＲ）を設定し、第１の補正処理を終了する。
【００３９】
このように、Ｓ４４０にて第１の補正処理を実行した後、続くＳ４５０では、フラグＦ２が反転したか否かを判断する。そして、フラグＦ２が反転していないと判断したときには、続くＳ４６０にて、フラグＦ２が１であるか否かを判断し、１であると判断したときには、続くＳ４７０にて、偏差Ｅｒｒの正の積算値、即ちリッチ側の積算値を表わすＡに偏差Ｅｒｒを加算し、本リアＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。
【００４０】
また、Ｓ４６０にて、フラグＦ２が１でない、即ち２であると判断したときには、Ｓ４８０に移行し、偏差Ｅｒｒの負の積算値、即ちリーン側の積算値を表わすＢから偏差Ｅｒｒを減算し、本リアＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。
一方、Ｓ４５０にて、フラグＦ２が反転したと判断したときには、Ｓ４９０に移行して、リッチ側の積算値Ａとリーン側の積算値Ｂとの比ＲＡＴＩＯ（Ａ／Ｂ）を算出し、続くＳ５００にて、第２の補正処理を実行する。
【００４１】
この第２の補正処理は、図６に示すように実行される。即ち、まず、Ｓ８１０にて、Ｓ４９０で算出した比ＲＡＴＩＯが所定値Ｐ以上であるか否かを判断し、所定値Ｐ以上であると判断したときは、続くＳ８２０にて、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ３２０で空燃比補正係数ＦＡＦを算出するのに用いるスキップ量ＲＳＲから、比ＲＡＴＩＯに応じた値（ＲＡＴＩＯ・ｋ４）を減ずる。尚、ｋ４は所定の定数である。そして、続くＳ８３０では、Ｓ８２０にて減算されたスキップ量ＲＳＲが、その設定最小限界である最小許容値Ｒｍｉｎより小さいか否かを判断し、最小許容値Ｒｍｉｎより小さいと判断したときには、続くＳ８４０にて、スキップ量ＲＳＲを最小許容値Ｒｍｉｎに設定する。そして、Ｓ８４０にて、スキップ量ＲＳＲが最小許容値Ｒｍｉｎに設定されるか、或は、Ｓ８３０にて、スキップ量ＲＳＲが最小許容値Ｒｍｉｎよりも小さくないと判断されたときには、Ｓ８５０に移行し、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ３１０で空燃比補正係数ＦＡＦを算出するのに用いるスキップ量ＲＳＬを、所定の定数ｋ３からスキップ量ＲＳＲを減じた値（ｋ３−ＲＳＲ）に設定し、この第２の補正処理を終了する。
【００４２】
一方、Ｓ８１０にて、比ＲＡＴＩＯが所定値Ｐ以上でないと判断したときは、Ｓ８６０に移行して、スキップ量ＲＳＲに、比ＲＡＴＩＯに応じた値（ＲＡＴＩＯ・ｋ５）を加える。尚、ｋ５は所定の定数である。そして、続くＳ８７０では、Ｓ８６０にて加算されたスキップ量ＲＳＲが、その設定最大限界である最大許容値Ｒｍａｘ  より大きいか否かを判断し、最大許容値Ｒｍａｘ  より大きいと判断したときには、続くＳ８８０にて、スキップ量ＲＳＲを最大許容値Ｒｍａｘ  に設定する。そして、Ｓ８８０にて、スキップ量ＲＳＲが最大許容値Ｒｍａｘ  に設定されるか、或は、Ｓ８７０にて、スキップ量ＲＳＲが最大許容値Ｒｍａｘ  よりも大きくないと判断されたときには、Ｓ８５０に移行して、スキップ量ＲＳＬを、所定の定数ｋ３からスキップ量ＲＳＲを減じた値（ｋ３−ＲＳＲ）に設定した後、第２の補正処理を終了する。
【００４３】
このように、Ｓ５００にて第２の補正処理を実行した後、続くＳ５１０にて、フラグＦ２が１であるか否かを判断し、１であると判断したときには、続くＳ５２０にて、リッチ側の積算値Ａに初期値として偏差Ｅｒｒを代入し、本リアＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。また、Ｓ５１０にて、フラグＦ２が１でない、即ち２であると判断したときには、Ｓ５３０に移行し、リーン側の積算値Ｂに初期値として偏差Ｅｒｒを符号反転させた値（−Ｅｒｒ）を代入し、本リアＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理を終了する。
【００４４】
つまり、リアＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理においては、Ｓ４４０にて実行される第１の補正処理により、リアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２と比較電圧ＶＴ２との偏差Ｅｒｒが０以上のとき、即ちリアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２が比較電圧ＶＴ２以上のときには、積分定数ＫＩＲを偏差Ｅｒｒに応じた値（Ｅｒｒ・ｋ１）だけ小さくすると共に、積分定数ＫＩＬを（ｋ０−ＫＩＲ）の値に設定して偏差Ｅｒｒに応じて大きくなるようにし、逆に、偏差Ｅｒｒが０より小さいときには、積分定数ＫＩＲを偏差Ｅｒｒに応じた値（Ｅｒｒ・ｋ２）だけ大きくすると共に、積分定数ＫＩＬを（ｋ０−ＫＩＲ）の値に設定して偏差Ｅｒｒに応じて小さくなるようにしている。
【００４５】
そして、このように、偏差Ｅｒｒに応じて、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬを増減することにより、上述したフロントＯ２  センサＦ／Ｂ制御処理のＳ２８０，Ｓ２９０にて、空燃比補正係数ＦＡＦが、リアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２と比較電圧ＶＴ２との比較結果に応じて算出されるようにしている。
【００４６】
また、Ｓ４７０の処理により、偏差ＥｒｒのうちリアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２の方が比較電圧ＶＴ２よりも大きいときの偏差Ｅｒｒを積算する、第１の積算手段としての処理が実行されてリッチ側の積算値Ａが算出され、Ｓ４８０の処理により、偏差ＥｒｒのうちリアＯ２  センサ２０の出力電圧Ｖ２の方が比較電圧ＶＴ２よりも小さいときの偏差Ｅｒｒを積算する、第２の積算手段としての処理が実行されてリーン側の積算値Ｂが算出される。そして、Ｓ４９０にて、リッチ側の積算値Ａとリーン側の積算値Ｂとの比ＲＡＴＩＯを算出する、積算比算出手段としての処理が実行される。
【００４７】
そして、Ｓ５００にて実行される第２の補正処理により、リッチ側の積算値Ａとリーン側の積算値Ｂとの比ＲＡＴＩＯが所定値Ｐ以上のとき、即ち下流側の空燃比が全体的ににリッチとなっているときには、スキップ量ＲＳＲを比ＲＡＴＩＯに応じた値（ＲＡＴＩＯ・ｋ４）だけ小さくすると共に、スキップ量ＲＳＬを（ｋ３−ＲＳＲ）の値に設定して比ＲＡＴＩＯに応じて大きくなるようにし、逆に、比ＲＡＴＩＯが所定値Ｐよりも小さいときには、スキップ量ＲＳＲを比ＲＡＴＩＯに応じた値（ＲＡＴＩＯ・ｋ５）だけ大きくすると共に、スキップ量ＲＳＬを（ｋ３−ＲＳＲ）の値に設定して比ＲＡＴＩＯに応じて小さくする、制御定数補正手段としての処理を実行している。そして、このように、比ＲＡＴＩＯに応じて、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを増減することにより、比ＲＡＴＩＯの値が所定値Ｐに収束していくこととなる。
【００４８】
次に、フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理により算出されリアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理により補正された空燃比補正係数ＦＡＦを用いて、実際の燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、燃料を噴射させる噴射量演算処理について、図７に示すフローチャートに沿って説明する。尚、この噴射量演算処理は、所定クランク各毎、例えば３６０°ＣＡ毎に実行される。
【００４９】
この噴射量演算処理が実行されると、まず、Ｓ９１０にて、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰ  を、検出した吸入空気量Ｑ及び回転数Ｎｅ等から、例えば、ＴＡＵＰ  ＝α・Ｑ／Ｎｅ（αは所定の定数）のように演算して求める、噴射時間算出手段としての処理を実行する。そして、続くＳ９２０にて、実際の燃料噴射時間ＴＡＵを、例えば、ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ  ・ＦＡＦ・β＋γのように演算して求め、続くＳ９３０にて、Ｓ９２０で求めた実際の燃料噴射時間ＴＡＵで燃料噴射弁３９を駆動し、エンジン１に燃料を噴射する、噴射制御手段としての処理を実行する。尚、β及びγは他の運転状態パラメータによって決定される補正量である。
【００５０】
以上のように構成された本実施例の空燃比制御装置においては、リアＯ２センサ２０の出力電圧Ｖ２と比較電圧ＶＴ２との偏差Ｅｒｒに応じた値で積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬを補正することにり、偏差Ｅｒｒに応じて空燃比補正係数ＦＡＦが算出されるため、図８に示すように、リアＯ２センサ２０の出力電圧Ｖ２を、理論空燃比相当の比較電圧ＶＴ２付近に小さな振幅ｄで遷移させることができる。
【００５１】
そして、更に、偏差Ｅｒｒのリッチ側の積算値Ａとリーン側の積算値Ｂとの比ＲＡＴＩＯが所定値Ｐとなるようにスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを補正しているため、図８に示すように、リッチ側の積算値（面積）Ａとリーン側の積算値（面積）Ｂとの比ＲＡＴＩＯが、常に所定値Ｐとなるように空燃比補正係数ＦＡＦ、延いては、燃料噴射時間ＴＡＵが決定される。
【００５２】
従って、本実施例の空燃比制御装置によれば、下流側の空燃比を、全体的に安定して、しかも実質的に素早く理論空燃比付近に収束させることができるようになり、延いては排気系７から有害成分であるＣＯやＨＣ、或はＮＯＸ  を大気中へ排出してしまうことを防止することができるようになる。そして、このような効果は、触媒コンバータ１８における浄化特性の個体ばらつきや経時変化に全く影響されずに得ることができる。
【００５３】
尚、本実施例においては、図８に示すように、リアＯ２センサ２０の出力電圧Ｖ２が比較電圧ＶＴ２を横切ってフラグＦ２の値が反転する毎、即ち、時間Ｔ毎のリッチ側の積算値（面積）Ａとリーン側の積算値（面積）Ｂとの比ＲＡＴＩＯを求めて、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを補正するように構成したが、例えば、数個分のリッチ側の積算値（面積）Ａとリーン側の積算値（面積）Ｂとの合計を夫々求め、その各合計から比ＲＡＴＩＯを求めるようにしてもよい。
【００５５】
また更に、本実施例においては、フィードバック制御定数としてのスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを補正するものであったが、リッチ側の積算値Ａとリーン側の積算値Ｂとの比ＲＡＴＩＯが所定値となるように、基準値としての比較電圧ＶＴ２を補正するように構成してもよい。この場合は、例えば、比ＲＡＴＩＯが所定値以上のときには比較電圧ＶＴ２を徐々に小さくし、逆に比ＲＡＴＩＯが所定値より小さいときには比較電圧ＶＴ２を徐々に大きくするようにして、燃料噴射時間ＴＡＵを増減させ、最終的に比ＲＡＴＩＯが所定値に安定させるように構成すればよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の空燃比制御装置においては、触媒の下流側に設けられた下流側空燃比検出手段の出力信号と、目標空燃比に相当する触媒の下流側の基準値との、正及び負の各偏差を夫々積算した値の比が、常に所定値となるように、空燃比補正係数を算出するためのフィードバック制御定数を補正するように構成されている。
【００５７】
従って、本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、空燃比補正係数を、従来の空燃比制御装置のように過補正してしまうことなく、混合気の空燃比が理論空燃比付近に全体的に近づくように最適に補正して、実際の燃料噴射時間を設定できるようになるため、混合気の空燃比を実質的に素早く、かつ、安定して目標空燃比付近に収束させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例におけるエンジン及びその周辺装置を説明する説明図である。
【図２】実施例における電子制御装置の構成を表わす概略構成図である。
【図３】フロントＯ２センサＦ／Ｂ制御処理を表わすフローチャートである。
【図４】リアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理を表わすフローチャートである。
【図５】リアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ４４０で実行される第１の補正処理を表わすフローチャートである。
【図６】リアＯ２センサＦ／Ｂ制御処理のＳ５００で実行される第２の補正処理を表わすフローチャートである。
【図７】噴射量演算処理を表わすフローチャートである。
【図８】リアＯ２センサの出力電圧Ｖ２を説明する説明図である。
【符号の説明】
１    エンジン
７    排気系
１８  触媒コンバータ
１９，２０  酸素センサ（１９…フロントＯ２センサ、２０…リアＯ２センサ）
３０  電子制御装置
３１  マイクロコンピュータ
３９  燃料噴射弁
【図１】
0003618107.tif 000002
【図２】
0003618107.tif 000003
【図３】
0003618107.tif 000004
【図４】
0003618107.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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