JPH0660591B2

JPH0660591B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0660591B2
Application number: JP59042129A
Authority: JP
Inventors: 剛北原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPS60187723A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野この発明は、内燃機関の気筒内に供給する吸入空気と燃
料との混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置に関す
る。

従来技術近時、特に自動車用内燃機関における排気対策、運転性
及び燃費の向上等の要求により、気筒に供給する混合気
の空燃比を精度よく目標値に制御する空燃比制御が行な
われており、そのための従来の空燃比制御装置として
は、例えば１９７９年に日産自動車株式会社で発行され
た技術解説書「ＥＣＣＳＬ系エンジン」に記載されて
いるようなものがある。

このような従来の空燃比制御装置においては、例えば電
子制御燃料噴射装置（ＥＧＩ）を用いる内燃機関の場
合、吸入空気量と機関回転数とにより燃料の基本噴射量
を決定し、それをその時の機関状態に応じて種々の増量
補正を行なうと共に、酸素センサ等を用いて機関排気通
路内の酸素濃度を検出することによつて実際の空燃比を
検出し、その検出結果に応じた空燃比フイードバツク補
正係数による補正を行なつて燃料噴射量を制御すること
により空燃比を目標値に制御するようにしている。

ところで、そのような空燃比制御装置において一般的に
使用されている酸素センサとして、従来から論理空燃比
（λ＝１）を検出するオン・オフ型のものがあるが、近
時例えば特開昭５８−１５３１５５号公報に記載されて
いるように、理論空燃比（λ＝１）からリーン域の範囲
の空燃比を連続的に検出できるリーンセンサが開発され
ている。

そこで、このような酸素センサを使用して空燃比を検出
し、その検出値と予め定めた目標値との偏差を算出し、
この偏差を予め定めた一定の制御係数（制御時定数）、
例えば積分係数で積分処理した値に基づいて空燃比補正
係数を決定して、この空燃比補正係数に基づいて空燃比
の補正制御を行なうことが考えられる。

しかしながら、このように酸素センサの応答性にかかわ
らず、制御係数を一定値に固定して空燃比のクローズド
制御（フイードバツク制御）を行なうようにすると、酸
素センサの応答性とフイードバツク制御系の制御係数の
マツチングがとれていないときには良好なフイードバツ
ク制御ができない恐れがある。

つまり、例えば応答の遅い酸素センサに対して制御係数
が早いときには、制御空燃比がオーバシユートし、応答
が早い酸素センサに対して制御係数が遅いときには、空
燃比制御の制御性が悪くなるという不都合が生じる。

そこで、このような不都合を解消して良好なフイードバ
ツク制御を行なうためには、個々の空燃比制御装置毎
に、組立時や酸素センサの不良等による交換時に酸素セ
ンサの応答性と制御系の制御係数とのマツチングをとれ
ばよいのであるが、これでは工数がかかりすぎると共
に、酸素センサの経時的劣化による応答性の変化に対応
できない。

目的この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、酸素
センサの応答性に応じた適切なクローズド制御時の制御
係数を自動的に決定して良好な空燃比のフイードバツク
制御ができるようにすることを目的とする。

構成そのため、この発明による内燃機関の空燃比制御装置
は、第１図に示すように、機関の排気通路内の酸素濃度
により所定の範囲の空燃比を連続的に検出する空燃比検
出手段Ａの検出値が急変化すべき運転状態を検出し、当
該運転状態時の空燃比の所定変化に対する空燃比検出値
の応答時間、すなわち酸素センサの応答性に基づいて制
御係数決定手段Ｂがクローズド制御時の空燃比補正係数
を決定するための積分係数等の制御係数を決定する一
方、偏差検出手段Ｃによつて空燃比検出手段Ａの検出値
と予め定めた目標値との偏差を検出し、空燃比補正係数
決定手段Ｄが、この偏差検出手段Ｃが検出した偏差を制
御係数決定手段Ｂで決定した制御係数で処理して空燃比
補正係数を決定し、この空燃比補正係数に基づいて空燃
比補正手段Ｅが空燃比を補正制御するようにしたもので
ある。

実施例以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。

先ず、この発明の実施例の全体構成の説明に先立つて第
１図の空燃比検出手段Ａを構成する酸素センサ並びに空
燃比検出回路について説明する。

第２図及び第３図は、酸素センサの一例を示す縦断面図
及び分解斜視図である。

この酸素センサ１は、アルミナからなる基板２上に、溝
３ａを形成した大気導入板３を積層し、この大気導入板
３上に平板状の酸素イオン伝導性の第１の固定電解質４
を積層して、これ等の大気導入板３の溝３ａ及び第１の
固体電解質４によつて、大気が導入される大気導入部５
を形成している。

そして、その第１の固体電解質４上に、厚さＬ（Ｌ＝0.
1mm程度）のスペーサ板６を積層し、このスペーサ板６
上に平板状の第２の固体電解質７を積層して、これ等の
第１の固体電解質４，スペーサ板６及び第２の固体電解
質７によつて、排気ガスが導入されるガスの拡散を制限
する手段を兼ねた隙間であるガス導入部８を形成してい
る。

また、第１の固体電解質４の両面に、大気導入部５の大
気に晒されるセンサアノード１０及びガス導入部８の排
気ガスに晒されるセンサカソード１１を対向して設け、
これ等のセンサアノード１０とセンサカソード１１の間
の酸素分圧比、すなわち大気導入部５とガス導入部８と
の間の酸素分圧比に応じた電圧を出力する酸素分圧比検
出部（以下「センサセルＳＣ」と称す）を構成してい
る。

また、第２の固体電解質７の両面に、ガス導入部８の排
気ガスに晒されるポンプカソード１２卸び排気ガスにそ
のまま晒されるポンプアノード１３を対向して設け、こ
れ等のポンプカソード１２とポンプアノード１３との間
に供給される電流量に応じてガス導入部８の酸素分圧を
制御する酸素分圧制御部（以下「ポンプセルＰＣ」と称
す）を構成している。

なお、基板２の大気導入板３側表面に、第１の固体電解
質４及び第２の固体電解質７の活性を保つために、これ
等を加熱するヒータ１４（第３図参照）を印刷形成して
ある。

また、センサカソード１０，センサアノード１１には夫
々リード線１５，１６を、ポンプカソード１２，ポンプ
アノード１３には夫々リード線１７，１８を、ヒータ１
４にはリード線１９，２０を接続してある。

さらに、第１，第２の固体電解質４，７としては、例え
ばＺｒＯ_２，ＨｒＯ_２，ＴｈＯ_２，Ｂｉ_２Ｏ_３等の酸化
物にＣ_２Ｏ，ＭｇＯ，Ｙ_２Ｏ_２，ＹＢ_２Ｏ_３等を固溶さ
せた焼結体を用い、各電極１０〜１３は白金又は金を主
成分とする。

第４図は、この酸素センサを使用した空燃比検出回路の
一例を示すブロツク図である。

この空燃比検出回路２１において、差動アンプ２２は、
酸素センサ１のセンサセルＳＣのセンサカソード１１に
対するセンサアノード１０の電位Ｖｓ、すなわちガス導
入部８と大気導入部５との間の酸素分圧比に応じた電位
Ｖｓと、正電源２３からの目標電圧Ｖａとの差（Ｖａ−
Ｖｓ）を検出して、その差電圧ΔＶを出力する。

ポンプ電流供給回路２４は、差動アンプ２２からの差電
圧ΔＶを入力してポンプ電流Ｉｐを酸素センサ１のポン
プセルＰＣに供給し、差動アンプ２２からの差電圧ΔＶ
がΔＶ＝０（Ｖｓ＝Ｖａ）になるように制御する。

そして、このポンプ電流供給回路２４からポンプアノー
ド１３とポンプカソード１２との間に供給されるポンプ
電流Ｉｐを抵抗２５で電圧に交換し、この抵抗２５の両
端間電圧を差動アンプ２６で検出して、空燃比検出出力
Ｖｉとして出力する。

次に、このように構成したこれ等の酸素センサ１及び空
燃比検出回路２１からなる空燃比検出手段Ａの作用につ
いて説明する。

まず、空燃比検出回路２１のポンプ電流供給回路２４
は、前述したようにセンサセルＳＣのセンサカソード１
１とセンサアノード１０との間の電位Ｖｓが目標電圧Ｖ
ａになるように、ポンプセルＰＣのポンプアノード１３
にポンプ電流Ｉｐを供給している。

ここで、大気導入部５の酸素分圧をＰｃ、ガス導入部８
の酸素分圧をＰｙとすると、センサセルＳＣのセンサア
ノード１０とセンサカソード１１との間の電位Ｖｓは、
ネルンストの式により、Ｖｓ＝（ＲＴ／４Ｆ）・ｌｎ（Ｐｃ／Ｐｙ）となる。ただし、Ｒ；気体定数，Ｔ；絶対温度，Ｆ；フ
アラデイ定数である。

ここで、例えば目標電圧Ｖａを500ｍＶに設定したとす
ると、電位Ｖｓ＝500ｍＶになるようにガス導入部８の
酸素分圧が制御されるので、絶対温度を1000Ｋとする
と、酸素分圧比Ｐｙ／Ｐｃは、上式からＰｙ／Ｐｃ＝１０^-10 となり、Ｐｃ＝０．２０６atmであるので、Ｐｙ＝０．
２０６×１０^-10atmとなる。

このとき、排気ガス中の酸素分圧をＰｘとすると、ガス
の拡散を制限する手段を兼ねた隙間であるガス導入部８
に入つてくるＯ_２の量Ｑは、拡散係数をＤとすると、Ｑ＝Ｄ（Ｐｘ−Ｐｙ）であり、Ｐｙ≒０であるので、Ｑ≒Ｄ・Ｐｘとなる。

このＯ_２の量と同等の量のＯ_２を、ポンプ電流Ｉｐによ
つて第２の固体電解質７を移動させて、ガス導入部８の
酸素濃度を一定に維持するので、Ｉｐ∝ＱＩｐ＝Ｋ_１・Ｐｘとなる。ただし、Ｋ_１は定数である。

したがつて、ポンプ電流Ｉｐは、第５図に示すように、
排気ガス中の酸素濃度ひいては理論空燃比からリーン域
の空燃比に対して連続的に変化する。

第６図は、この発明を電子制御燃料噴射装置（ＥＧＩ）
によつて燃料を供給する燃料機関に適用した実施例の全
体構成を示すブロツク図である。

先ず、ＥＧＩによる燃料供給系は、基本噴射量算出部４
１と、各種増量補正部４２と、フユーエルカツト補正部
４３と、第１図の空燃比補正手段Ｅである空燃比フイー
ドバツク補正部４４と、バツテリ電圧補正部４５と、パ
タートランジスタ４６と、機関に取付けたインジエクタ
４７とからなる。

その基本噴射量算出部４１は、吸入空気流量Ｑとエンジ
ン回転数Ｎにより１回転ごとの燃料の基本噴射量Ｔｐを
計算する。

各種増量補正部４２は、エンジン冷却水温Ｔｗ，スロツ
トルスイツチのオン・オフ信号等により、基本噴射量Ｔ
ｐに各種増量補正（水温増量補正，始動及び始動後増量
補正，アイドル後増量補正，混合比増量補正等）を行な
い補正噴射量Ｔ_１とする。

フユーエルカツト補正部４３は、後述するフユーエルカ
ツト判定部６０からのフユーエルカツト信号ＦＣが入力
されたときに、フユーエルカツトのために補正噴射量Ｔ
_１にフユーエルカツト係数乗じて補正噴射量Ｔ_２をゼロ
にする。

空燃比補正部４４は、後述する空燃比補正係数決定部５
３からの空燃比補正係数αを補正噴射量Ｔ_２に乗じて補
正噴射量Ｔ_３として出力する。

バツテリ電圧補正部４５は、バツテリ電圧ＶＢに応じて
補正噴射量Ｔ_３を補正して燃料噴射量に応じたパルス幅
のパルス信号Ｔｉを出力する。

それによつて、パワートランジスタ４６がインジエクタ
４７を駆動してパルス信号Ｔｉのパルス幅に応じた時間
だけ燃料を噴射させる。

このインジエクタ４７によつて噴射された燃料（例えば
ガソリン）が吸入空気と混合され、その混合気がエンジ
ンの気筒内に供給されて燃焼する。

次に、燃料比のフイードバツク制御系にかかわる部分に
ついて説明する。

まず、前述したように第１図の空燃比検出手段Ａを構成
するエンジン排気管内に取付けた酸素センサ（空燃比セ
ンサ）１及び空燃比検出回路２１によつて、理論空燃比
からリーン域の範囲に亘る空燃比が連続的に検出され、
その空燃比検出回路２１は各時点の空燃比（Ａ／Ｆ）を
示す電圧信号Ｖｉを出力する。

目標値決定部５１は、制御目標空燃比を空燃比検出回路
２１からの電圧信号Ｖｉに相当する値として目標値ＴＬ
を決定する。

差動アンプ５２は、この目標値決定部５１からの目標値
ＴＬと空燃比検出回路２１から入力する実際の空燃比の
検出値である電圧信号Ｖｉとの偏差ΔＶｉ（ΔＶｉ＝Ｖ
ｉ−ＴＬ）を検出して出力する。

これ等の目標値決定部５１及び差動アンプ５２によつて
第１図の偏差検出手段Ｃを構成している。

空燃比補正係数決定部５３は後述するフューエルカット
判定部６０と共に第１図の空燃比補正係数決定手段Ｄを
構成するものであり、差動アンプ５２で検出された偏差
ΔＶｉを、後述する積分係数決定部６３決定された積分
係数Ｃで積分処理して空燃比補正係数αを決定し、この
空燃比補正係数αを空燃比フイードバツク補正部４４へ
出力する。

それによつて、前述のように空燃比フイードバツク補正
部４４がこの空燃比補正係数αを予め決定されていた燃
料供給量に相当する補正噴射量Ｔ_２に乗じて燃料供給量
を補正する。

一方、空燃比検出回路２１からの電圧信号Ｖｉは、第
１，第２のコンパレータ５５，５６にも入力される。

その第１のコンパレータ５５は、空燃比検出回路２１か
らの電圧信号Ｖｉを、正電源５７からの第１の基準値Ｖ
_１と比較して、Ｖｉ≦Ｖ_１のときにハイレベル“Ｈ”に
なる第１の比較信号Ｓ_１を出力する。

また、第２のコンパレータ５６は、空燃比検出回路２１
からの電圧信号Ｖｉと正電源５８からの第２の基準値Ｖ
_２（Ｖ_２＜Ｖ_１）とを比較して、Ｖｉ≧Ｖ_２のときにハ
イレベル“Ｈ”になる第２の比較信号Ｓ_２を出力する。

なお、これ等の第１，第２のコンパレータ５５，５６の
第１，第２の基準値Ｖ_１，Ｖ_２は、固定値としないで、
フユーエルカツト直前の空燃比検出回路２１からの電圧
信号Ｖｉの値に基づいて設定することもできる。

フユーエルカツト判定部６０は、スロツトルスイツチの
オン・オフ，エンジン回転数Ｎ，車速υ等により、フユ
ーエルカツトか否かを判定して、フユーエルカツトの条
件が満足されたときにハイレベル“Ｈ”になるフユーエ
ルカツト指令信号ＦＣを出力する。

アンド回路６１は、第１のコンパレータ５５からの第１
の比較式号Ｓ_１，第２のコンパレータ５６からの第２の
比較信号Ｓ_２及びフユーエルカツト判定部６０からのフ
ユーエルカツト指令信号ＦＣを入力して、各信号Ｓ_１，
Ｓ_２及びＦＣがいずれも“Ｈ”のときにのみ“Ｈ”にな
る判定信号Ｓ_３を出力する。

応答時間計測部６２は、アンド回路６１からの判定信号
Ｓ_３を入力して、この判定信号Ｓ_３が“Ｈ”の時間を計
測して、この計測結果を応答時間計測信号Ｔ_０として出
力する。

なお、この応答時間計測部６２は、１回の時間の計測結
果を出力するようにしても、あるいは数回の計測結果の
平均値を出力するようにしてもよい。

積分係数決定部６３は、応答時間計測部６２からの応答
時間計測信号Ｔ_０を入力して、この応答時間Ｔ_０に対応
した制御係数（制御時定数）である積分係数Ｃを決定し
て、空燃比補正係数決定部５３に出力する。

また、第３のコンパレータ６４は、応答時間計測部６２
からの応答時間計測信号Ｔ_０を正電源６５からの第３の
基準値Ｖ_３と比較して、Ｔ_０≧Ｖ_３のときに“Ｈ”にな
るクランプ指令信号Ｓ_４を空燃比補正係数決定部５３に
出力する。

なお、この空燃比補正係数決定部５３は、フユーエルカ
ツト判定部６０からのフユーエルカツト指令信号ＦＣが
入力された（ＦＣ＝“Ｈ”の）とき、及び第３のコンパ
レータ６４からクランプ信号Ｓ_４が入力された（Ｓ_４＝
“Ｈ”の）ときには、空燃比補正係数決定αを予め定め
た所定値に固定する。

また、この実施例においては、第１，第２のコンパレー
タ５５，５６，正電源５７，５８，フユーエルカツト判
定部６０，アンド回路６１，応答時間計測部６２及び積
分係数決定部６３によつて第１図に示す制御係数決定手
段Ｂを構成している。

さらに、基本噴射量算出量４１，各種増量補正部４２，
フユーエルカツト補正部４３，空燃比フイードバツク補
正部４４，バツテリ電圧補正部４５，空燃比補正係数決
定部５３，フユーエルカツト判定部６０，応答時間計測
部６２及び積分係数決定部６３は、ＣＰＵ（中央処理装
置），ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ（入出力装置）等からな
るマイクロコンピユータによつて構成できる。

この場合には、積分係数決定部６３は、応答時間計測部
６２で計測する各応答時間Ｔ_０と積分係数Ｃとのテーブ
ルを有し、応答時間Ｔ_０に応じてテーブルルツクアツプ
によつて積分係数Ｃを決定する。

次に、このように構成したこの実施例の作用について第
７図及び第８図をも参照して説明する。

まず、第７図の時点ｔ_０以前のクローズド制御時におい
ては、実際の空燃比と制御目標空燃比との偏差を、酸素
センサ１及び空燃比検出回路２１で検出した実際の空燃
比に相当する電圧信号Ｖｉと制御目標空燃比に相当する
目標値決定部５１からの目標値ＴＬとの偏差ΔＶｉとし
て差動アンプ５２で検出して、この偏差ΔＶｉを空燃比
補正係数決定部５３が積分係数決定部６３で決定された
積分係数Ｃで積分処理して、空燃比補正係数決定αを決
定し、この空燃比補正係数決定αに応じて空燃比フイー
ドバツク補正部４４が燃料供給量を補正することによつ
て、空燃比を制御目標空燃比にフイードバツク制御して
いる。

したがつて、このクローズド制御時には、酸素センサ１
に供給するポンプ電流Ｉｐ、すなわち空燃比検出回路２
１から検出される電圧信号Ｖｉは、第７図（イ）に示す
ように、目標値ＴＬ付近で略一定になつている。

このとき、フユーエルカツト判定部６０からはフユーエ
ルカツト指令信号ＦＣが出力されていない（ＦＣ＝
“Ｌ”）ので、アド回路６１から出力される判定信号Ｓ
_３は、第１，第２のコンパレータ５５，５６からの第１
第２の比較信号Ｓ_１，Ｓ_２に関係なく第７図（ロ）に示
すように“Ｌ”になつている。

したがつて、積分係数決定部６３が空燃比補正係数決定
部５３に出力する積分係数Ｃを変更することはない。

この状態から第７図の時点ｔ_０でフユーエルカツト状件
になると、フユーエルカツト判定部６０はフユーエルカ
ツト指令信号ＦＣを出力する（ＦＣ＝“Ｈ”）ので、フ
ユーエルカツト補正部４３によつてＴ_２＝０に制御され
燃料の供給が停止される。

したがつて、機関に吸入される混合気ひいては排気ガス
が大気状態になるので、酸素センサ１に供給するポンプ
電流Ｉｐの値、すなわち空燃比検出回路２１から出力さ
れる電圧信号Ｖｉの値は、第７図（イ）に示すようにフ
ユーエルカツト時点ｔ_０から急変化、すなわち急激に大
きくなり、大気に対応する値で飽和する。

このとき、空燃比検出回路２１からの電圧信号Ｖｉは第
１，第２のコンパレータ５５，５６にも入力されてい
る。

したがつて、第２のコンパレータ５６から出力される第
２の比較信号Ｓ_２は、空燃比検出回路２１からの電圧信
号Ｖｉが第２の基準値Ｖ_２に対して、Ｖｉ＜Ｖ_２の間、
すなわち第７図の時点ｔ_１以前では“Ｌ”になつてお
り、Ｖｉ≧Ｖ_２になつた時、すなわち同図の時点ｔ_１で
“Ｌ”から“Ｈ”になる。

一方、第１のコンパレータ５５から出力される第１の比
較信号Ｓ_１は、空燃比検出回路２１からの電圧信号Ｖｉ
が第１の基準値Ｖ_１に対して、Ｖｉ＜Ｖ_１の間、すなわ
ち第７図の時点ｔ_２以前では“Ｈ”になつており、Ｖｉ
＞Ｖ_１になつた時、すなわち同図の時点ｔ_２で“Ｈ”か
ら“Ｌ”になる。

すなわち、これ等の第１，第２のコンパレータ５５，５
６によつて空燃比検出回路２１の電圧信号Ｖｉ（検出
値）が急変化する時の変化速度を計測するためのタイミ
ングを決定している。

このとき、フユーエルカツト判定部６０から出力されて
いるフユーエルカツト指令信号ＦＣは“Ｈ”になつてい
るので、アンド回路６１から出力される判定信号Ｓ
_３は、第７図（ロ）に示すように、第２のコンパレータ
５６からの第２の比較信号Ｓ_２が“Ｈ”になつた時点ｔ
_１から第１のコンパレータ５５からの第１の比較信号Ｓ
_１が“Ｌ”になつた時点ｔ_２までの間だけ、つまり、Ｖ
_２≦Ｖｉ≦Ｖ_１の間だけハイレベル“Ｈ”になる。

このアンド回路６１からの判定信号Ｓ_３が“Ｈ”になつ
ている時間Ｔ_０は、酸素センサ１の応答性に対応するも
のである。

そこで、応答時間計測部６２は、このアンド回路６２の
判定信号Ｓ_３が“Ｈ”になつている時間Ｔ_０を計測し
て、応答時間計測信号Ｔ_０として出力する。

つまり、空燃比検出回路２１の電圧信号Ｖｉが急変化す
る時の変化速度を、電圧信号Ｖｉが第２の基準値Ｖ_２以
上になつた時から第１の基準値Ｖ_１を越えるまでの時間
として計測している。

それによつて、積分係数決定部６３は、例えば第８図に
示すように応答時間Ｔ_０と積分係数Ｃとの関係を示すテ
ーブルから応答時間計測部６３で計測された応答時間Ｔ
_０に対応する積分係数Ｃをルツクアツプして、その積分
係数Ｃを空燃比補正係数決定部５３に出力する。

したがつて、空燃比補正係数決定部５３は、以後その積
分係数Ｃで差動アンプ５２からの偏差ΔＶｉを積分処理
して空燃比補正係数αを決定する。

なお、応答時間Ｔ_０と積分係数Ｃとの関係は、第８図に
示しているように応答時間Ｔ_０が長くなる程積分係数Ｃ
を小さくする。

それによつて、酸素センサ１の応答が早いときには積分
係数Ｃを大きくして制御の追従性を良くし、応答が遅い
ときには積分係数Ｃを小さくしてオーバシユート，アン
ダシユート，ハンチング等の発生を防ぐことができる。

つまり、積分係数決定部６３は、常に酸素センサ１の応
答性に対応した最も適切な積分係数Ｃを決定する。

そして、この装置にあつては、応答時間計測信号Ｔ_０が
第３の基準値Ｖ_３以上（Ｔ_０≧Ｖ_３）になつたとき、第
３のコンパレータ６４からクランプ信号Ｓ_４が出力さ
れ、それによつて空燃比補正係数決定部５３は空燃比補
正係数αを予め定めた固定値にする。

これによつて、応答時間Ｔ_０が特に大きくなつたときに
は、酸素センサ１による空燃比の検出精度が悪化して良
好なフイードバツク制御を行なえないと判断てきるの
で、フイードバツク制御を中止してオープン制御に移行
する。

このように、この空燃比制御装置にあつては、酸素セン
サの応答性を計測して、この計測結果に基づいてクロー
ズド制御時の制御係数を決定している。

それによつて、組立時や酸素センサの交換時等に酸素セ
ンサの応答性と制御系の制御係数のマツチングがとれて
いなくとも、あるいは酸素センサの経時的劣化等によつ
て応答性が変化したときでも、自動的に酸素センサの応
答性に応じた適切な制御係数が決定されるので、常に良
好な空燃比のフイードバツク制御ができると共に、酸素
センサと制御系とをマツチングをとつて組込む必要がな
くなり生産工数等が減少する。

ところで、フィードバック制御中の酸素センサ出力に基
づいてその応答性を判定することもある程度は可能であ
るが、その場合は燃料性状や環境条件による制御系自体
の応答性の変化が重畳してくるため、特に空燃比の変化
が少ない運転条件下では酸素センサのみの応答性の変化
を正確に判定することは困難である。これに対して、上
述したようにフューエルカット時には空燃比がステップ
状に急激に変化し、しかもその変化速度には制御系自体
の応答性は影響しないので、この時点であれば酸素セン
サ固有の応答性を正確に判定することができるのであ
る。

また、上記実施例のように酸素センサの応答性が極端に
悪いときにはフイードバツク制御を中止してオープン制
御に移行することによつて、運転性に悪影響が及ぶこと
がなくなる。

なお、上記実施例では、フユーエルカツト時に空燃比の
検出値の変化速度、すなわち酸素センサの応答時間を計
測するようにしたが、これに限るものではなく、フユー
エルカツトから通常の運転に戻る時の応答時間を計測す
るようにしてもよく、あるいはその両者の応答時間を計
測するようにしてもよい。

つまり、空燃比の検出値が急変化する時としては、通常
クローズド制御からオープン制御に移行した時及びオー
プン制御からクローズド制御に移行した時がある。

また、上記実施例においては、制御係数として積分係数
の例について述べてが、一般にフイードバツク制御にお
いては、比例分（Ｐ分），積分分（Ｉ分），微分分（Ｄ
分）の制御があり、空燃比フイードバツク制御で使用し
ている制御係数ならば積分係数に限らず、比例係数，微
分係数も同様に決定できる。

さらに、酸素センサ及び空燃比検出回路としては上記実
施例のものに限るものではなく、理論空燃比からリーン
域の空燃比を検出できるものであればよく、またリツチ
域からリーン域までの広範囲の空燃比を検出できるもの
であつてもよい。

なお、リツチ域からリーン域までの検出できるものとし
ては、例えば第２図のセンサに供給するポンプ電流を両
方向に供給できるようにしたものが考えられる。勿論こ
れに限るものではない。

効果以上説明したように、この発明によれば、空燃比の検出
値が急変化する時の所定変化に対する応答時間、すなわ
ち酸素センサの応答性を計測して、この結果に基づいて
クローズド制御時の制御係数を決定するようにしたの
で、燃料性状や環境条件に影響される制御系自体の応答
性の変化を排除して、酸素センサ自体の応答性に対応し
た適切なクローズド制御時の制御係数を自動的に決定で
き、常に良好な空燃比のフイードバツク制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による空燃比制御装置の基本構成を
示す機能ブロツク図、第２図及び第３図は、この発明に使用する酸素センサの
一例を示す縦断面図及び分解斜視図、第４図は、この酸素センサを使用した空燃比検出回路の
一例を示す回路図、第５図は、その空燃比検出回路からの検出出力と空燃比
との関係を示す線図、第６図は、この発明をＥＧＩ仕様の内燃機関に適用した
実施例を示すブロツク図、第７図は、第６図の作用説明に供するフユーエルカツト
時の空燃比検出出力の変化等を示す線図、第８図は、同じく酸素センサの応答時間と積分係数との
関係を示す線図である。１……酸素センサ、２１……空燃比検出回路４４……空燃比フイードバツク補正部５１……目標値決定部、５２……差動アンプ５３……空燃比補正係数決定部５５……第１のコンパレータ５６……第２のコンパレータ６０……フユーエルカツト判定部６２……応答時間計測部６３……積分係数決定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒内に供給する混合気の空燃
比を制御する空燃比制御装置において、機関排気通路内
の酸素濃度により所定範囲の空燃比を連続的に検出する
空燃比検出手段と、空燃比の検出値が急変化すべき運転
状態を検出すると共に、該運転状態時の空燃比の所定変
化に対する空燃比検出値の応答時間に基づいてクローズ
ド制御時の空燃比補正係数を決定するための制御係数を
決定する制御係数決定手段と、前記空燃比検出手段によ
る検出値と予め定めた目標値との偏差を検出する偏差検
出手段と、該偏差検出手段で検出した偏差を前記制御係
数決定手段で決定した制御係数で処理して空燃比補正係
数を決定する空燃比補正係数決定手段と、該空燃比補正
係数決定手段で決定した空燃比補正係数に基づいて空燃
比を補正する空燃比補正手段とを設けたことを特徴とす
る内燃機関の空燃比制御装置。