(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配設され、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサの出力値と目標値との偏差を算出する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段で算出された偏差に基づき空燃比フィードバック制御するときの空燃比フィードバック補正量が算出され、前記酸素センサの出力値に基づき前記空燃比フィードバック補正量の制御周波数を算出する周波数演算手段と、
前記周波数演算手段で算出された制御周波数と目標制御周波数との偏差に基づき、前記酸素センサの出力値と目標値との偏差を変更する第１の変更手段と、
前記空燃比フィードバック補正量の制御振幅を算出する振幅演算手段と、
前記振幅演算手段で算出された制御振幅と目標制御振幅との偏差に基づき、前記酸素センサの出力値と目標値との偏差を変更する第２の変更手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
更に、前記酸素センサの下流側に配設され排気ガスを浄化する触媒コンバータと、
前記触媒コンバータの下流側に配設され、前記触媒コンバータを通過する排気ガス中の特定成分濃度を検出するリヤ酸素センサと、
前記リヤ酸素センサの出力値に基づき、前記酸素センサの出力値と目標値との偏差を変更する第３の変更手段と
を具備す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。
【請求項３】
前記偏差演算手段は、前記酸素センサの出力値及びこの出力値と目標値との偏差で決まる２点間を補間して前記酸素センサの出力値と目標値との偏差を算出すると共に、前記酸素センサの出力値と目標値との偏差に上下限ガードを設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記周波数演算手段で算出された制御周波数と目標制御周波数との偏差及び前記振幅演算手段で算出された制御振幅と目標制御振幅との偏差に基づき前記２点を変更し、前記酸素センサの出力値と目標値との偏差を変更すると共に、前記２点は前記内燃機関の運転領域毎に学習することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記第２の変更手段は、前記酸素センサの出力値及びこの出力値と目標値との偏差で決まる前記２点間の傾きを変えずに、前記２点の最大値・最小値を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記周波数演算手段は、前記内燃機関の運転領域毎に定常状態であるとき前記制御周波数を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記周波数演算手段は、前記内燃機関の過渡状態から定常状態移行後、所定期間または所定演算回数だけ前記制御周波数の算出を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記振幅演算手段は、前記内燃機関の運転領域毎に定常状態であるとき前記制御振幅を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記振幅演算手段は、前記内燃機関の過渡状態から定常状態移行後、所定期間または所定演算回数だけ前記制御振幅の算出を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素（Ｏ2 ）センサの出力信号によって空燃比フィードバック（以下、『Ｆ／Ｂ』と記す）制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の空燃比制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平５−２９６０８７号公報にて開示されたものが知られている。
【０００３】
このものでは、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサの出力信号の大きさから制御用空燃比を算出し、この制御用空燃比と目標空燃比との偏差を求め、この偏差に応じて空燃比Ｆ／Ｂ制御（リニアライズＦ／Ｂ制御とも称する）を実行する技術が示されている。この空燃比Ｆ／Ｂ制御では、アイドル状態／非アイドル状態や、排気通路内で排気ガスを浄化する触媒コンバータの下流側のリヤ酸素センサ出力に応じて触媒コンバータの上流側のフロント酸素センサ出力に対する空燃比の関係を変更している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、空燃比Ｆ／Ｂ制御における制御振幅・制御周波数は、空燃比Ｆ／Ｂ補正ゲインや運転領域により変化し、成り行きに任されていた。このため、時として触媒コンバータの浄化率が低下し、エミッション悪化が生じるという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、空燃比Ｆ／Ｂ制御における制御周波数・制御振幅を適宜、変更することで触媒コンバータの浄化率を高めエミッション低減を図ることが可能な内燃機関の空燃比制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、偏差演算手段は内燃機関の排気系に配設され、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサの出力値と目標値との偏差を算出する。周波数演算手段では偏差演算手段で算出された偏差に基づいて、空燃比Ｆ／Ｂ制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量が算出され、前記酸素センサの出力値に基づき前記空燃比Ｆ／Ｂ補正量の制御周波数を算出する。そして、前記周波数演算手段で算出された制御周波数と目標制御周波数との偏差に基づき、第１の変更手段で酸素センサの出力値と目標値との偏差が変更され、また、振幅演算手段で空燃比Ｆ／Ｂ補正量の制御振幅と目標制御振幅との偏差に基づき、第２の変更手段で酸素センサの出力値と目標値との偏差が変更される。これにより、空燃比Ｆ／Ｂ制御における制御周波数及び制御振幅が任意に変更自在となるため触媒浄化率が高められ、エミッション低減が達成される。
【０００７】
請求項２の内燃機関の空燃比制御装置によれば、更に、触媒コンバータの下流側に配設されたリヤ酸素センサの出力値に基づき酸素センサの出力値と目標値との偏差が変更される。これにより、空燃比Ｆ／Ｂ制御における空燃比の制御中心が任意に変更自在となるため触媒浄化率が高められ、エミッション低減が達成される。
【０００８】
請求項３の内燃機関の空燃比制御装置における偏差演算手段では、酸素センサの出力値及びこの出力値と目標値との偏差で決まる２点間を補間することで酸素センサの出力値と目標値との偏差が算出され、また、酸素センサの出力値と目標値との偏差に上下限ガードが設定される。これにより、酸素センサの出力値と目標値との偏差が任意に変更自在となるため触媒浄化率が高められ、エミッション低減が達成される。また、酸素センサの出力値と目標値との偏差に上下限ガードが設定されることで、例えば、ノイズ等が重畳した際の制御周波数及び制御振幅による制御空燃比の不適切な変更が防止される。
【０００９】
請求項４の内燃機関の空燃比制御装置では周波数演算手段で算出された制御周波数と目標制御周波数との偏差及び振幅演算手段で算出された制御振幅と目標制御振幅との偏差に基づき２点が変更され、酸素センサの出力値と目標値との偏差が変更される。これらの２点は内燃機関の運転領域毎に学習される。これにより、制御周波数及び制御振幅に基づき、酸素センサの出力値と目標値との偏差が任意に変更自在となるため触媒浄化率が高められ、エミッション低減が達成される。
【００１１】
請求項５の内燃機関の空燃比制御装置における第２の変更手段では、酸素センサの出力値及びこの出力値と目標値との偏差で決まる２点における傾きを変えないで、その２点の最大値・最小値、即ち、酸素センサの出力値と目標値との偏差の幅を変えることにより、制御振幅が変化される。これにより、酸素センサの劣化等で出力が変化しても空燃比Ｆ／Ｂ補正量の制御振幅が補償される。
【００１３】
請求項６の内燃機関の空燃比制御装置における周波数演算手段では、内燃機関の運転領域毎に定常状態における制御周波数が算出されることで、安定した制御周波数が算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量が得られる。
【００１４】
請求項７の内燃機関の空燃比制御装置における周波数演算手段では、制御周波数の算出が内燃機関の過渡状態から定常状態移行後では、所定期間または所定演算回数だけ禁止される。これにより、過渡時の不安定な周波数成分が除去でき、正確な制御周波数が算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量が得られる。
【００１５】
請求項８の内燃機関の空燃比制御装置における振幅演算手段では、内燃機関の運転領域毎に定常状態における制御振幅が算出されることで、安定した制御振幅が算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量が得られる。
【００１６】
請求項９の内燃機関の空燃比制御装置における振幅演算手段では、制御振幅の算出が内燃機関の過渡状態から定常状態移行後では、所定期間または所定演算回数だけ禁止される。これにより、過渡時の不安定な振幅成分が除去でき、正確な安定した制御振幅が算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１８】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図、図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１及び図２において、内燃機関１は主として、吸気系２、燃焼室３及び排気系４からなる。ここで、内燃機関１の吸気系２には、公知の各種構成として、エアクリーナ（図示略）、スロットルバルブ５、サージタンク６、インジェクタ（燃料噴射弁）７、吸気温センサ１１、スロットルポジションセンサ１２、吸気圧センサ１３等が配設されている。このうち、スロットルポジションセンサ１２はスロットル開度センサ１２ａ及びアイドルスイッチ１２ｂを内蔵する。このアイドルスイッチ１２ｂは内燃機関１のアイドル時にＯＮ（オン）状態になるスイッチである。吸気圧センサ１３はサージタンク６に配設され、吸気圧（負圧）を検出する。
【００２０】
また、内燃機関１の燃焼室３には、公知の各種構成として、点火プラグ８が配設され、シリンダブロック９側には、水温センサ１４、イグナイタ１５、ディストリビュータ１６等が配設されている。ここで、内燃機関１のシリンダブロック９は循環する冷却水によって冷却される。この冷却水の冷却水温がシリンダブロック９に配設された水温センサ１４により検出される。このうち、ディストリビュータ１６には回転数センサ１７及び気筒判別センサ１８が配設されている。回転数センサ１７は内燃機関１の機関回転数ＮＥに応じたパルス信号を発生する。
【００２１】
また、内燃機関１の排気系４には、公知の各種構成として、酸素（Ｏ2 ）センサ１９、触媒コンバータ２１等が配設されている。この酸素センサ１９は排気ガス中の酸素濃度を検出する起電力型のセンサである。
【００２２】
回転数センサ１７、酸素センサ１９等の各種センサ信号は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）３０に入力される。ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１ａ、制御プログラムを格納したＲＯＭ３１ｂ、各種データを格納するＲＡＭ３１ｃ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３１ｄ、入出力回路３１ｅ及びそれらを接続するバスライン３１ｆ等からなる論理演算回路を内蔵したマイクロコンピュータ３１を中心として構成されている。
【００２３】
マイクロコンピュータ３１の入出力回路３１ｅには、アイドルスイッチ１２ｂ、イグナイタ１５、回転数センサ１７、気筒判別センサ１８、ヒータ通電制御回路３２、駆動回路３５等が接続される。イグナイタ１５にはディストリビュータ１６が接続され、ディストリビュータ１６には点火プラグ８が接続されている。ヒータ通電制御回路３２はバッテリ３６を電源とし、酸素センサ１９のヒータ１９ｂに通電する電力を制御する。ヒータ１９ｂにより検出素子１９ａが加熱され活性化される。駆動回路３５はインジェクタ７を駆動するための回路である。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ３１の入出力回路３１ｅには、Ａ／Ｄ変換回路３３を介して吸気温センサ１１、スロットル開度センサ１２ａ、吸気圧センサ１３、水温センサ１４等のアナログ信号を出力する各種センサ類が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路３３には、更にヒータ通電制御回路３２の出力、電流検出用抵抗器３４の端子電圧、検出素子１９ａの出力等が入力されている。
【００２５】
上述の酸素センサ１９等の各種センサ類の出力やヒータ通電制御回路３２の出力に基づき、ＥＣＵ３０は内燃機関１の運転状態を検出し、内燃機関１の運転を制御する。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１のＣＰＵ３１ａにおける空燃比Ｆ／Ｂ制御の処理手順を示す図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、この空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンは約２０〔ｍｓ：ミリ秒〕毎にマイクロコンピュータ３１のＣＰＵ３１ａにて繰返し実行される。
【００２７】
図３において、まず、ステップＳ１０１で、空燃比Ｆ／Ｂ実行条件が成立しているかが判定される。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ実行条件としては、公知の冷却水温レベル、燃料カットの有無、加速増量中か否か等が挙げられる。ステップＳ１０１の判定条件が成立していないときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ実行条件が成立するときにはステップＳ１０２に移行し、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１が読込まれる。次にステップＳ１０３に移行して、急加減速状態であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、急加減速状態でなく定常状態であるときにはステップＳ１０４に移行し、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に基づき、電圧偏差特性を表わす２点（Ａ，Ｂ）間が補間され電圧偏差ΔＶA が算出される。次にステップＳ１０５に移行して、定常状態に応じたＰＩＤ制御（Proportional Integral Differential Control：比例・積分・微分制御）用演算パラメータが検索される。なお、アイドルスイッチ１２ｂがＯＮでアイドル状態であるときには、定常状態に含まれるため省略する。
【００２９】
一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、急加減速状態であるときにはステップＳ１０６に移行し、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に基づき、急加減速時の目標電圧偏差テーブルから電圧偏差ΔＶB が算出される。次にステップＳ１０７に移行して、急加減速状態の運転状態に応じたＰＩ制御用演算パラメータが検索される。
【００３０】
上述のステップＳ１０５またはステップＳ１０７による処理ののちステップＳ１０８に移行し、急加減速状態か定常状態かという運転状態に応じて検索された各演算パラメータに基づき空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが算出されたのちステップＳ１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００３１】
次に、上述の空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンによる空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出について、図４を参照して詳しく説明する。ここで、図４は酸素センサ１９による空燃比Ｆ／Ｂ制御ロジックを示すブロック図である。
図４に示すように、酸素センサ１９からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ１に基づき、次式（１）にて制御周波数ＦＲＱＯＸが算出される。ここで、ＴＬＲは制御周期である。
【００３２】
【数１】
ＦＲＱＯＸ＝積算回数／ΣＴＬＲ                          ・・・（１）
【００３３】
また、酸素センサ１９からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ１及び酸素センサ１９による空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦに基づき、制御振幅ΔＦＡＦが次式（２）にて算出される。ここで、ＦＡＦmax は１周期内の振幅の最大値、ＦＡＦmin は１周期内の振幅の最小値である。
【００３４】
【数２】
ΔＦＡＦ＝Σ（ＦＡＦmax −ＦＡＦmin ）／積算回数        ・・・（２）
【００３５】
このようにして算出された制御周波数ＦＲＱＯＸ及び制御振幅ΔＦＡＦに基づき、酸素センサ１９からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が次式（３）乃至（８）にて算出される。
【００３６】
【数３】
ΔＶA ＝｛（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ）｝（ＶＯＸ１−ａ）＋ｂ  ・・・（３）
【００３７】
ここで、２点の座標Ａ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）において、ａ＝ａ0 ＋ｘf −ｘd ，ｂ＝ｂ0 ＋ｙd ，ｃ＝ｃ0 −ｘf −ｘd ，ｄ＝ｄ0 −ｙd である。なお、ａ0 ，ｂ0 ，ｃ0 ，ｄ0 は機関回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとから求まる初期値である。
【００３８】
ここで、周波数補正項ｘf は、制御周波数ＦＲＱＯＸが目標周波数未満と小さいときには、次式（４）にて算出される。
【００３９】
【数４】
ｘf ＝ｘfn-1＋ｋd ・ｘf                                 ・・・（４）
【００４０】
一方、周波数補正項ｘf は、制御周波数ＦＲＱＯＸが目標周波数以上と大きいときには、次式（５）にて算出される。
【００４１】
【数５】
ｘf ＝ｘfn-1−ｋd ・ｘf                                 ・・・（５）
【００４２】
また、振幅補正項ｘd ，ｙd は、制御振幅ΔＦＡＦが目標振幅未満と小さいときには、次式（６）にて算出される。
【００４３】
【数６】
ｘd ＝ｘdn-1＋ｋd ・ｘd
ｙd ＝ｙdn-1＋ｋd ・ｙd                                 ・・・（６）
【００４４】
一方、振幅補正項ｘd ，ｙd は、制御振幅ΔＦＡＦが目標振幅以上と大きいときには、次式（７）にて算出される。
【００４５】
【数７】
ｘd ＝ｘdn-1−ｋd ・ｘd
ｙd ＝ｙdn-1−ｋd ・ｙd                                 ・・・（７）
【００４６】
このようにして算出された電圧偏差ΔＶA に基づき、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが次式（８）にて算出される。ここで、ｋp は比例ゲイン、ｋi は積分ゲイン、ｋd は微分ゲインである。
【００４７】
【数８】
ＦＡＦ＝ｋp ・ΔＶA ＋ｋi ・ΣΔＶA ＋ｋd ・ｄΔＶA ／ｄｔ・・・（８）
【００４８】
このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関１の排気系４に配設され、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される偏差演算手段と、前記偏差演算手段で算出された電圧偏差ΔＶA に基づき空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御周波数ＦＲＱＯＸを算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される周波数演算手段と、前記周波数演算手段で算出された制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を変更するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第１の変更手段と、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御振幅ΔＦＡＦを算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される振幅演算手段と、前記振幅演算手段で算出された制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を変更するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第２の変更手段とを具備するものである。
【００４９】
つまり、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA に基づき空燃比Ｆ／Ｂ制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御周波数ＦＲＱＯＸが算出され、この制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更され、また、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更される。これにより、従来のシステム構成を変えることなく、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA における制御周波数ＦＲＱＯＸ及び制御振幅ΔＦＡＦが任意に変更自在となるため触媒浄化率を高め、エミッション低減を達成することができる。
【００５０】
また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される偏差演算手段は、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１及びこの出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との偏差で決まるＡ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）の２点間を補間して酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を算出するものである。これにより、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が任意に変更自在となるため触媒浄化率を高め、エミッション低減を達成することができる。このとき、電圧偏差ΔＶA に上下限ガードを設定することで、例えば、ノイズ等が重畳した際の制御周波数ＦＲＱＯＸ及び制御振幅ΔＦＡＦによる電圧偏差ΔＶA の不適切な変更を防止することができる。
【００５１】
そして、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、ＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される周波数演算手段で算出された制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差及びＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される振幅演算手段で算出された制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、Ａ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）の２点を変更し、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA を変更すると共に、Ａ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）の２点は内燃機関１の運転領域毎に学習するものである。
【００５２】
つまり、制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差及び制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、Ａ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）の２点が変更され、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更される。これらＡ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）の２点は内燃機関１の運転領域毎に学習される。これにより、制御周波数ＦＲＱＯＸ及び制御振幅ΔＦＡＦに基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が任意に変更自在となるため触媒浄化率を高め、エミッション低減を達成することができる。
【００５３】
更に、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第１の変更手段は、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１及びこの出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA で決まる２点の最大値・最小値を変えずに、その２点間の傾きを変更するものである。これにより、酸素センサ１９の劣化等で出力電圧ＶＯＸ１が変化しても空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御周波数ＦＲＱＯＸを補償することができる。
【００５４】
加えて、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第２の変更手段は、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１及びこの出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA で決まる２点間の傾きを変えずに、その２点の最大値・最小値を変更するものである。つまり、２点における酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA の幅を変えることにより、制御振幅ΔＦＡＦを変化させることができる。これにより、酸素センサ１９の劣化等で出力電圧ＶＯＸ１が変化しても空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御振幅ΔＦＡＦを補償することができる。
【００５５】
そして、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される周波数演算手段は、内燃機関１の運転領域毎に定常状態であるとき制御周波数ＦＲＱＯＸを算出するものである。また、ＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される周波数演算手段は、内燃機関１の過渡状態から定常状態移行後、所定期間または所定演算回数だけ制御周波数ＦＲＱＯＸの算出を禁止するものである。つまり、内燃機関１の運転領域毎に定常状態における制御周波数ＦＲＱＯＸが算出され、この算出が過渡状態から定常状態移行後では、所定期間または所定演算回数だけ禁止される。これにより、安定した制御周波数ＦＲＱＯＸが算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを得ることができる。
【００５６】
更に、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される振幅演算手段は、内燃機関１の運転領域毎に定常状態であるとき制御振幅ΔＦＡＦを算出するものである。また、ＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される振幅演算手段は、内燃機関１の過渡状態から定常状態移行後、所定期間または所定演算回数だけ制御振幅ΔＦＡＦの算出を禁止するものである。つまり、内燃機関１の運転領域毎に定常状態における制御振幅ΔＦＡＦが算出され、この算出が過渡状態から定常状態移行後では、所定期間または所定演算回数だけ禁止される。これにより、安定した制御振幅ΔＦＡＦが算出され、適切な空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを得ることができる。
【００５７】
ところで、上記実施例では、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１及びこの出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA で決まる２点を記憶することで設定しているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、より多くの点からなる特性テーブルとして記憶することもできる。なお、本実施例のように、特性が線形となる２点（最大値・最小値）にて設定することで記憶すべきデータを最小限に抑えることができる。
【００５８】
〈実施例２〉
図５は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置の電気的構成については、上述の第１実施例の構成における排気系４の排気ガスを浄化する触媒コンバータ２１の下流側でこの触媒コンバータ２１を通過する排気ガス中の酸素濃度を検出するリヤ酸素センサ２２が配設されているのみであるため省略する。
【００５９】
図５において、リヤ酸素センサ２２の出力端は、ＥＣＵ３０内のＡ／Ｄ変換回路３３を介してマイクロコンピュータ３１のＣＰＵ３１ａに接続されている。ここで、リヤ酸素センサ２２は酸素センサ１９と同様の起電力型の酸素センサである。なお、酸素センサ１９による空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンは、上述の図３と同様であるため省略する。
【００６０】
次に、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出について、図６を参照して詳しく説明する。ここで、図６は酸素センサ１９及びリヤ酸素センサ２２による空燃比Ｆ／Ｂ制御ロジックを示すブロック図である。
【００６１】
図６において、酸素センサ１９からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ１に基づき、上式（１）にて制御周波数ＦＲＱＯＸが算出される。また、酸素センサ１９からのセンサ信号ＶＯＸ１及び酸素センサ１９による空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦに基づき、制御振幅ΔＦＡＦが上式（２）にて算出される。そして、リヤ酸素センサ２２からのセンサ信号ＶＯＸ２に基づき、空燃比Ｆ／Ｂ制御（ＰＩ制御）補正量としての空燃比ずれ量ＦＡＣＦが算出される。
【００６２】
このようにして算出された制御周波数ＦＲＱＯＸ、制御振幅ΔＦＡＦ、空燃比ずれ量ＦＡＣＦに基づき、酸素センサ１９からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ１及びリヤ酸素センサ２２からのセンサ信号である出力電圧ＶＯＸ２に対応する電圧偏差ΔＶA が上式（３）にて算出される。
【００６３】
なお、本実施例の２点の座標Ａ（ａ，ｂ），Ｂ（ｃ，ｄ）において、ａ＝ａ0 ＋ｘf −ｘd ＋ｘaf，ｂ＝ｂ0 ＋ｙd ＋ｙaf，ｃ＝ｃ0 −ｘf −ｘd ＋ｘaf，ｄ＝ｄ0 −ｙd ＋ｙafである。なお、ａ0 ，ｂ0 ，ｃ0 ，ｄ0 は機関回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとから求まる初期値である。
【００６４】
ここで、周波数補正項ｘf は、制御周波数ＦＲＱＯＸが目標周波数未満と小さいときには、上式（４）にて算出される。一方、周波数補正項ｘf は、制御周波数ＦＲＱＯＸが目標周波数以上と大きいときには、上式（５）にて算出される。
【００６５】
また、振幅補正項ｘd ，ｙd は、制御振幅ΔＦＡＦが目標振幅未満と小さいときには、上式（６）にて算出される。一方、振幅補正項ｘd ，ｙd は、制御振幅ΔＦＡＦが目標振幅以上と大きいときには、上式（７）にて算出される。
【００６６】
そして、中心空燃比補正項ｘaf，ｙafは、空燃比ずれ量ＦＡＣＦに基づき、次式（９）にて算出される。
【００６７】
【数９】
ｘaf＝ｋgxaf・ＦＡＣＦ
ｙaf＝ｋgyaf・ＦＡＣＦ                                  ・・・（９）
【００６８】
このようにして算出された電圧偏差ΔＶA に基づき、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦが上式（８）にて同様に算出される。
【００６９】
このように、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関１の排気系４に配設され、理論空燃比近傍で出力が急変する酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される偏差演算手段と、前記偏差演算手段で算出された電圧偏差ΔＶA に基づき空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御周波数ＦＲＱＯＸを算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される周波数演算手段と、前記周波数演算手段で算出された制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を変更するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第１の変更手段と、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御振幅ΔＦＡＦを算出するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される振幅演算手段と、前記振幅演算手段で算出された制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を変更するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第２の変更手段と、更に、酸素センサ１９の下流側に配設され排気ガスを浄化する触媒コンバータ２１と、触媒コンバータ２１の下流側に配設され、触媒コンバータ２１を通過する排気ガス中の酸素濃度を検出するリヤ酸素センサ２２と、リヤ酸素センサ２２の出力に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA を変更するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第３の変更手段とを具備するものである。
【００７０】
つまり、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA に基づき空燃比Ｆ／Ｂ制御するときの空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御周波数ＦＲＱＯＸが算出され、この制御周波数ＦＲＱＯＸと目標制御周波数との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更され、また、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御振幅ΔＦＡＦと目標制御振幅との偏差に基づき、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更され、更に、触媒コンバータ２１の下流側に配設されたリヤ酸素センサ２２の出力ＶＯＸ２に基づき酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA が変更される。これにより、従来のシステム構成を変えることなく、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１に対応する電圧偏差ΔＶA における制御周波数ＦＲＱＯＸ及び制御振幅ΔＦＡＦが任意に変更自在となるため触媒浄化率を高め、エミッション低減を達成することができる。
【００７１】
また、本実施例の内燃機関の空燃比制御装置のＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ３１にて達成される第３の変更手段は、酸素センサ１９の出力電圧ＶＯＸ１及びこの出力電圧ＶＯＸ１と目標電圧との電圧偏差ΔＶA で決まる２点の最大値・最小値及びそれら２点間の傾きを変えずに、その２点を平行移動して変更するものである。これにより、酸素センサ１９の劣化等で出力電圧ＶＯＸ１が変化しても空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの制御中心を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】  図３は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のマイクロコンピュータのＣＰＵにおける空燃比Ｆ／Ｂ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】  図４は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置における処理で酸素センサによる空燃比Ｆ／Ｂ制御ロジックを示すブロック図である。
【図５】  図５は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図６】  図６は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の空燃比制御装置における処理で酸素センサ及びリヤ酸素センサによる空燃比Ｆ／Ｂ制御ロジックを示すブロック図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
４  排気系
１９  酸素（Ｏ2 ）センサ
２１  触媒コンバータ
２２  リヤ酸素センサ
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１  マイクロコンピュータ
【図１】
0003876642.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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