JP2646666B2 - 内燃機関の排気系異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の排気系に介装された三元触媒
の、少なくとも、下流側に配設された酸素濃度センサ等
の空燃比センサの検出結果に基づいて排気系の異常を有
効に検出する内燃機関の排気系異常検出装置に関する。

［従来の技術］ 通常の空燃比フィードバック制御装置、所謂、シング
ル酸素濃度センサシステムでは、酸素濃度を検出する空
燃比センサとしての酸素濃度センサを燃焼室近傍に配設
するため、触媒コンバータの上流側である排気マニホー
ルドに設けている。しかし、酸素濃度センサの出力特性
の固体差により、空燃比の制御精度向上には限界があっ
た。そこで、上記酸素濃度センサの出力特性の固体差、
さらに、燃料噴射弁等の構成部品の固体差、経時変化、
経年変化等に起因する制御精度低下に対する対策とし
て、触媒コンバータの下流側に下流側酸素濃度センサを
配設し、上記触媒コンバータの上流側に配設された上流
側酸素濃度センサの検出信号に基づく空燃比フィードバ
ック制御に加えて、上記下流側酸素濃度センサの検出信
号に基づく空燃比フィードバック制御を実行する、所
謂、ダブル酸素濃度センサシステムが知られている。該
ダブル酸素濃度センサシステムでは、下流側酸素濃度セ
ンサの応答性は、上流側酸素濃度センサの応答性より低
いが、次のような理由により、出力特性が比較的安定し
ている。

（ａ） 触媒コンバータの下流側の排気温度は上流側に
比べて低いので、下流側酸素濃度センサに対する熱的悪
影響が比較的少ない。

（ｂ） 酸素濃度センサの出力特性に悪影響を及ぼす排
気中の有害物質は、触媒コンバータ内部で吸着されるの
で、下流側の排気から酸素濃度センサが悪影響を受ける
ことは比較的少ない。

（ｃ） 触媒コンバータの下流側の排気は、充分混合さ
れているため、排気中の酸素濃度はほぼ平衡状態に近い
ので、酸素濃度センサにより比較的正確に検出できる。

このため、２つの酸素濃度センサの検出信号に基づく
空燃比フィードバック制御（所謂、ダブル酸素濃度セン
サシステム）は、上流側酸素濃度センサの出力特性の悪
化を、下流側酸素濃度センサの検出信号により補正でき
る。すなわち、第10図に黒塗で示すように、ダブル酸素
濃度センサシステムでは、上流側酸素濃度センサの出力
特性が悪化しても、排気中の有害成分（HC,CO,NOx）の
排出量はほとんど増加せず、排気特性の悪化は見られな
い。一方、同図に白抜きで示すように、出力特性悪化時
のシングル酸素濃度センサシステムでは、排気中の有害
成分がかなり増加し、排気特性の悪化が顕著に現れる。
このように、ダブル酸素濃度センサシステムでは、下流
側酸素濃度センサの出力特性が安定していれば、良好な
排気特性が補償される。

上述のようなダブル酸素濃度センサシステムで、下流
側酸素濃度センサの検出信号による空燃比フィードバッ
ク制御実行中に、上流側酸素濃度センサの検出信号に基
づいて求めた空燃比補正係数FAFの制御定数、例えば、
リッチスキップ量RSR、リーンスキップ量RSL等を、予め
定められた希薄側（Lean）補正下限値MINから過濃側（R
ich）補正上限値MAXの範囲内で、下流側酸素濃度センサ
の検出信号に応じて増減補正する技術が知られている。
このようなものとして、例えば、「内燃機関の空燃比制
御装置」（特開昭61−234241号公報）等が提案されてい
る。すなわち、下流側空燃比センサの出力に応じて空燃
比フィードバック制御定数であるリッチスキップ量RSR
およびリーンスキップ量RSLを、予め定められた最大値M
AXから最小値MINの範囲内で、一定の補正量づつ増減補
正し、補正されたリッチスキップ量およびリーンスキッ
プ量を用いて上流側空燃比センサの出力に応じた空燃比
補正量を演算して機関の空燃比を制御する技術である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、例えば、排気管の破損等の異常が生じると、
排気脈動効果により、排気系に空気が混入し、三元触媒
に流入する排気の空燃比、あるいは、下流側酸素濃度セ
ンサ近傍の空燃比が、希薄化される場合がある。ところ
が、従来技術では、このような排気系の、空気の混入を
伴う破損を正確に検出することができないという問題点
があった。

また、例えば、第11図（１）に示すように、図示しな
い排気マニホールドに連通するフロントパイプJ1と、排
気をマフラに誘導するセンタパイプJ2との間に三元触媒
J3を介装し、その下流側に下流側酸素濃度センサJ4を配
設した排気系に破損箇所が生じた場合を一例として説明
する。この排気系の、三元触媒J3上流側に所定直径（φ
４［mm］）の上流孔J5をあけ、吸入空気量Ｑおよび回転
速度Neがほぼ一定の定常運転を行なう。すると、上流孔
J5から、空気が排気中に混入する。この空気により、三
元触媒J3に流入する排気の空燃比が希薄化される。この
ため、第11図（２）に示すように、下流側酸素濃度セン
サJ4の検出信号V2は、希薄側（Lean）｛０［Ｖ］｝近傍
の値になる。そこで、空燃比A/Fを過濃側（Rich）へ補
正して目標空燃比（理論空燃比14.7）へ速やかに復帰さ
せるために、リッチスキップ量RSRが、時刻T1から増加
補正される。やがて、時刻T2に到ると、リッチスキップ
量RSRは、予め定められた上限値（８［％］）まで増加
し、上限値に維持される。しかし、上流孔J5からは継続
して空気が流入する。このため、リッチスキップ量RSR
を上限値まで増加させて空燃比補正係数FAFを増加補正
しても、流入する空気量の方が多くなると補正不可能と
なり、空燃比A/Fは目標空燃比（理論空燃比14.7）より
希薄側（Lean）に移行してしまう。従って、三元触媒J3
の排気浄化率が低下し、排気中の有害成分（NOx）排出
量の増加を招くという問題もあった。

一方、例えば、12図（１）に示すように、三元触媒J3
下流側に所定直径（φ４［mm］）の下流孔J6をあけ、吸
入空気量Ｑおよび回転速度Neがほぼ一定の定常運転を行
なう。すると、下流孔J6から、空気が排気中に混入す
る。この空気により、下流側酸素濃度センサJ4周囲の排
気の空燃比が希薄化される。このため、第12図（２）に
示すように、下流側酸素濃度センサJ4の検出信号V2は、
ほぼ希薄側（Lean）｛０［Ｖ］｝を示す値になる。そこ
で、空燃比A/Fを過濃側（Rich）へ補正して目標空燃比
（理論空燃比14.7）へ速やかに復帰させるために、リッ
チスキップ量RSRが、時刻T11から増加補正される。やが
て、時刻T12に到ると、リッチスキップ量RSRは、予め定
められた上限値（８［％］）まで増加し、上限値に維持
される。しかし、下流孔J6からは継続して空気が流入す
るので、下流側酸素濃度センサJ4は依然として希薄側
（Lean）に相当する検出信号V2を出力する。ところが、
この場合は、、下流孔J6により下流側酸素濃度センサJ4
が希薄側（Lean）の検出信号V2を出力しており、三元触
媒J3へ実際に流入する排気の空燃比A/Fが希薄側（Lea
n）にあるわけではない。このため、リッチスキップ量R
SRを上限値まで増加させて空燃比補正係数FAFを増加補
正すると、過濃側（Rich）への過補正により、空燃比A/
Fは目標空燃比（理論空燃比14.7）より過濃側（Rich）
に移行してしまう。従って、排気浄化率の低い過濃側
（Rich）の空燃比となった排気が三元触媒J3に流入する
ので、触媒排気臭気の発生を招致するという問題もあっ
た。

本発明は、排気管の腐食・亀裂や触媒コンバータの接
続部の歪等、排気系に異常が発生したときは、正確、か
つ、速やかに異常を検出するのに好適な内燃機関の排気
系異常検出装置の提供を目的とする。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明は、第１図
に例示するように、 内燃機関M1の排気通路に配設された三元触媒M2と、 該三元触媒M2の上流側の排気中の特定成分濃度を検出
する上流側空燃比検出手段M3と、 上記三元触媒M2の下流側の排気中の特定成分濃度を検
出する下流側空燃比検出手段M4と、 上記下流側空燃比検出手段M4の検出結果に基づいて、
内燃機関M1の空燃比フィードバック制御定数を、予め定
められた過濃側補正上限値以内に制限して算出する制御
定数算出手段M5と、 該制御定数算出手段M5の算出した空燃比フィードバッ
ク制御定数を用い、上記上流側空燃比検出手段M3の検出
結果に基づいて、空燃比制御量を算出する空燃比フィー
ドバック制御手段M6と、 該空燃比フィードバック制御手段M6の算出した制御量
に従って、上記内燃機関M1の空燃比を調節する空燃比調
節手段M7と、 を具備した内燃機関の排気系異常検出装置であって、 さらに、上記制御定数算出手段M5の算出した空燃比フ
ィードバック制御定数が、所定時間以上上記過濃側補正
上限値に制御されている制御定数過濃側補正上限値維持
状態にあるか否かを判定する判定手段M8と、 上記下流側空燃比検出手段M4の検出結果に基づいて、
上記所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空燃過
濃側移行の有無を判別する判別手段M6と、 該判別手段M9により空燃比過側移行が無いと判別さ
れ、かつ、上記判定手段M8により制御定数過濃側補正上
限値維持状態にあると判定されたときは、排気系の異常
と検出する異常検出手段M10と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系異常検出
装置を要旨するものである。

また、上記目的を達成するためになされた本発明は、
第２図に例示するように、 内燃機関M11の排気通路に配設された三元触媒M12と、 該三元触媒M12の下流側の排気中の特定成分濃度を検
出する下流側空燃比検出手段M14と、 上記下流側空燃比検出手段M14の検出結果に基づい
て、内燃機関M11の空燃比制御量を、予め定められた過
濃側補正上限値以内に制限して算出する空燃比フィード
バック制御手段M16と、 該空燃比フィードバック制御手段M16の算出した空燃
比制御量に従って、上記内燃機関M11の空燃比を調節す
る空燃比調節手段M17と、 を具備した内燃機関の排気系異常検出装置であって、 さらに、上記空燃比フィードバック制御手段M16の算
出した空燃比制御量が、所定時間以上上記過濃側補正上
限値に制限されている制御量過濃側補正上限値維持状態
にあるか否かを判定する判定手段M18と、 上記下流側空燃比検出手段M14の検出結果に基づい
て、上記所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空
燃比過濃側移行の有無を判別する判別手段M19と、 該判別手段M19により空燃比過濃側移行が無いと判別
され、かつ、上記判定手段M18により制御量過濃側補正
上限値維持状態にあると判定されたときは、排気系の異
常と検出する異常検出手段M20と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系異常検出
装置を要旨とするものである。

［作用］ 本発明の内燃機関の排気系異常検出装置は、第１図に
例示するように、内燃機関M1の排気通路に配設された三
元触媒M2の下流側の排気中の特定成分濃度を検出する下
流側空燃比検出手段M4の検出結果に基づいて、制御定数
算出手段M5は、内燃機関M1の空燃比フィードバック制御
定数を、予め定められた過濃側補正上限値以内に制限し
て算出する。このように算出された空燃比フィードバッ
ク制御定数を用い、空燃比フィードバック制御手段M6
が、三元触媒M2の上流側の排気中の特定成分濃度を検出
する上流側空燃比検出手段M3の検出結果に基づいて算出
した空燃比制御量を空燃比調節手段M7に指令する。する
と、空燃比調節手段M7は、指令される空燃比制御量に従
って上記内燃機関M1の空燃比を調節する。これに際し
て、判定手段M8は、上記制御定数算出手段M5の算出した
空燃比フィードバック制御定数が、所定時間以上上記過
濃側補正上限値に制限されている制御定数過濃側補正上
限値維持状態にあるか否かを判定する。また、判別手段
M9は、上記下流側空燃比検出手段M4の検出結果に基づい
て、上記所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空
燃比過濃側移行の有無を判別する。該判別手段M9により
空燃比過濃側移行が無いと判別され、かつ、上記判定手
段M8により制御定数過濃側補正上限値維持状態にあると
判定されたときは、異常検出手段M10が、排気系の異常
と検出するよう働く。

また、本発明の内燃機関の排気系異常検出装置は、第
２図に示すように、内燃機関M11の排気通路に配設され
た三元触媒M12の下流側の排気中の特定成分濃度を下流
側空燃比手段M14が検出する。この検出結果に基づい
て、空燃比フィードバック制御手段M16は、内燃機関M11
の空燃比制御量を、予め定められた過濃側補正上限値以
内に制限して算出し、空燃比調節手段M17に指令する。
すると、この空燃比制御量に従って、空燃比調節手段17
は、上記内燃機関M11の空燃比を調節する。これに際
し、上記空燃比フィードバック制御手段M17の算出した
空燃比制御量が、所定時間以上上記過濃側補正上限値に
制限されている制御量過濃側補正上限値維持状態にある
か否かを判定手段M18は判定する。また、判別手段M19
は、上記下流側空燃比検出手段M14の検出結果に基づい
て、上記所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空
燃比過濃側移行の有無を判別する。該判別手段M19によ
り空燃比過濃側移行が無いと判別され、かつ、上記判定
手段M18により制御定数過濃側補正上限値継続状態にあ
ると判定されたときは、異常検出手段M20が排気系の異
常と検出するよう働く。

すなわち、空燃比を調節する制御量の算出に使用する
空燃比フィードバック制御定数、あるいは、空燃比制御
量が、所定時間以上過濃側補正上限値に制限されている
にもかかわらず、三元触媒M2（M12）の下流側の空燃比
が過濃側に移行しないときは、排気系に空気が混入した
ものとし、排気系の異常を報知するのである。

従って、本発明の内燃機関の排気系異常検出装置は、
排気系への空気の混入に起因して生じる、空燃比フィー
ドバック制御定数の補正量、あるいは、空燃比制御量と
三元触媒M2（M12）下流側の空燃比の過濃側への移行の
有無との対応関係不正に基づいて、排気系の破損を正確
に、かつ、速やかに検出するよう働く。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の一実施例であるエンジンの排気系異常
検出装置のシステム構成を第３図に示す。

同図に示すように、エンジンの排気系異常検出装置１
は、エンジン２およびこれを制御する電子制御装置（以
下、単にECUと呼ぶ。）３から構成されている。

エンジン２は、シリンダ４、ピストン５およびシリン
ダヘツド６から燃焼室７を形成し、該燃焼室７には点火
プラグ８が配設されている。

該エンジン２の吸気系は、上記燃焼室７と吸気バルブ
９を介して連通する吸気ポート10、吸気管11、吸入空気
の脈動を吸収するサージタンク12、アクセルペダル13に
連動して吸入空気量を調節するスロットルバルブ14およ
びエアクリーナ15から構成されている。

上記エンジン２の排気系は、上記燃焼室７と排気バル
ブ16を介して連通する排気ポート17、排気マニホールド
18、フロントパイプ19、三元触媒を充填した触媒コンバ
ータ20およびセンタパイプ21から構成されている。

上記エンジン２の点火系は、点火に必要な高電圧を出
力するイグニッションコイルを備えたイグナイタ22およ
び図示しないクランク軸に連動して上記イグナイタ22で
発生した高電圧を点火プラグに分配供給するディストリ
ビュータ23より構成されている。

上記エンジン２の燃料系統は、燃料を貯蔵するための
フューエルタンク24、該燃料を圧送するフューエルポン
プ25、圧送された燃料を上記吸気ポート10近傍に噴射す
る電磁式の燃料噴射弁26から構成されている。

エンジンの排気系異常検出装置１は検出器として、上
述した吸気管11のスロットルバルブ14上流側に設けられ
て吸入空気量を計測するエアフロメータ31、該エアフロ
メータ31内部に設けられて吸入空気温度を測定する吸気
温センサ32、上記スロットルバルブ14に連動して該スロ
ットルバルブ14の開度を検出するスロットルポジション
センサ33、上記スロットルバルブ14の全閉状態を検出す
るアイドルスイッチ34、シリンダブロック4aの冷却系統
に配設されて冷却水温度を検出する水温センサ35、排気
マニホールド18内に設けられて上記フロントパイプ19か
ら上記触媒コンバータ20に流入する上流側の排気中の残
存酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ36、センタ
パイプ21内に設けられて上記触媒コンバータ20から流出
した下流側の排気中の残存酸素濃度を検出する下流側酸
素濃度センサ37、上述したディストリビュータ23のカム
シャフトの１回転毎に、すなわち、図示しないクランク
軸の２回転毎に基準信号を出力する気筒判別センサ38、
上記ディストリビュータ23のカムシャフトの1/24回転毎
に、すなわち、クランク角０゜から30゜の整数倍毎に回
転角信号を出力する回転速度センサを兼ねた回転角セン
サ39を備えている。

上記各センサおよびスイッチの検出信号はECU3に入力
され、該ECUはエンジン２を制御する。ECU3は、CPU3a,R
OM3b,RAM3c,バックアップRAM3d,タイマ3eを中心に論理
演算回路として構成され、コモンバス3fを介して入出力
ポート3gに接続されて外部との入出力を行なう。CPU3a
は、上述したエアフロメータ31、吸気温センサ32、スロ
ットルポジションセンサ33の検出信号をA/D変換器3hお
よび入出力ポート3gを介して、アイドルスイッチ34の検
出信号を入出力ポート3gを介して、気筒判別センサ38、
回転角センサ39の検出信号を波形整形回路3iおよび入出
力ポート3gを介して、水温センサ35、上流側酸素濃度セ
ンサ36、下流側酸素濃度センサ37の検出信号をA/D変換
器3jおよび入出力ポート3gを介して、各々入力する。一
方、CPU3aは、入出力ポート3gおよび駆動回路3kを介し
て車室内に配設されたウオーニングランプ40を点滅させ
ると共に、入出力ポート3gおよび駆動回路3mを介してイ
グナイタ3g、ダウンカウンタ3n、フリップフロップ回路
3pおよび駆動回路3rを介して燃料噴射弁26を駆動制御す
る。すなわち、CPU3aで算出された燃料噴射量TAUに相当
する値がダウンカウンタ3nにプリセットされると共に、
フリップフロップ回路3pもセットされる。このため、駆
動回路3rが燃料噴射弁26を開弁し、燃料噴射が開始され
る。一方、ダウンカウンタ3nがクロック信号を計数し、
最後にそのキャリアウト端子がハイレベル（１）になる
と、フリップフロップ回路3pがセットされて駆動回路3r
は燃料噴射弁26を閉弁し、燃料噴射が終了する。このよ
うに、燃料噴射量TAUに応じた量の燃料がエンジン２に
供給される。なお、上記ECU3は、イグニッションスイッ
チ41を介して車載バッテリ42から電力の供給を受けて作
動する。また、バックアップRAM3dは、イグニッション
スイッチ41を介さず、バッテリ等の、図示しない経路よ
り電力が与えられ、イグニッションスイッチ41の状態に
かかわらず記憶内容が保持される様に構成されている。

次に、第１の空燃比フィードバック制御処理を第４図
（１），（２）に示すフローチャートに基づいて説明す
る。本第１の空燃比フィードバック制御処理は、ECU3の
起動後、所定時間（例えば、４［msec］）毎に実行され
る。まず、ステップ102では、既述した各センサの検出
信号に基づく各データを読み込む処理が行われる。続く
ステップ106では、第１の空燃比フィードバック制御実
行条件が成立するか否かを判定し、肯定判断されるとス
テップ108に進み、一方、否定判断されると、空燃比補
正係数FAFの値を前回の制御終了時の値とし、一旦、本
第１の空燃比フィードバック制御処理を終了する。な
お、空燃比補正係数FAFの値を、一定値、前回の制御終
了までの平均値、バックアップRAM3dに記憶されている
学習値等に設定しても良い。ここで、例えば、冷却水温
度THWが所定温度（例えば、60［゜Ｃ］）以下のとき、
始動状態、始動後増量中、暖機増量中、加速増量（非同
期噴射）中、パワー増量中、上流側酸素濃度センサ36の
出力信号V1が一度も第１の比較電圧VR1を横切っていな
いとき、等は何れも第１の空燃比フィードバック制御実
行条件不成立である。上記各条件に該当しない、第１の
空燃比フィードバック制御実行条件成立時に実行される
ステップ108では、上流側酸素濃度センサ36の検出信号V
1をA/D変換して読み込む処理が行われる。続くステップ
110では、上流側酸素濃度センサ36の検出信号V1が第１
の比較電圧VR1（例えば、0.45［Ｖ］）以下であるか否
かを判定し、肯定判断されると空燃比が希薄側（Lean）
であるとしてステップ112に、一方、否定判断されると
空燃比が過濃側（Rich）であるとしてステップ124に各
々進む。空燃比が希薄側（Lean）であるときに実行され
るステップ112では、ディレイカウンタCDLYの計数値の
正負を判定し、正のときはステップ114でディレイカウ
ンタCDLYの計数値を値０にリセットした後ステップ116
に進み、一方、負のときは、そのままステップ116に進
む。ステップ116では、ディレイカウンタCDLYの計数値
を値１だけ減算し、続くステップ118,120で該ディレイ
カウンタCDLYの計数値を最小値TDLに制限し、ディレイ
カウンタCDLYの値が最小値TDLまで減少したときは、ス
テップ122で空燃比フラグF1を値０｛希薄側（Lean）｝
にリセットした後、ステップ140に進む。なお、最小値T
DLは、上流側酸素濃度センサ36の検出信号V1が過濃側
（Rich）から希薄側（Lean）に変化しても、過濃側（Ri
ch）であるとの判断を保持するためのリーン遅延時間で
あって、負の値に定義されている。一方、上記ステップ
110で、空燃比が過濃側（Rich）であると判定されたと
きに実行されるステップ124では、ディレイカウンタCDL
Yの計数値の正負を判定し、負のときはステップ126でデ
ィレイカウタCDLYの計数値を値０にリセットした後ステ
ップ128に進み、一方、正のときは、そのままステップ1
28に進む。ステップ128では、ディレイカウンタCDLYの
計数値を値１だけ加算し、続くステップ130,132で該デ
ィレイカウンタCDLYの計数値を最大値TDRに制限し、デ
ィレイカウンタCDLYの計数値が最大値TDRまで増加した
ときは、ステップ134で空燃比フラグF1を値１｛過濃側
（Rich）｝にセットした後、ステップ140に進む。な
お、最大値TDRは、上流側酸素濃度センサ36の検出信号V
1が希薄側（Lean）から過濃側（Rich）に変化しても、
希薄側（Lean）であるとの判断を保持するためのリッチ
遅延時間であって、正の値に定義されている。

続くステップ140では、空燃比フラグF1の値が反転し
たか否かを判定し、肯定判断されるとステップ142に、
一方、否定判断されるとステップ148に、各々進む。空
燃比フラグF1の値が反転したときに実行されるステップ
142では、過濃側（Rich）から希薄側（Lean）への反転
か、希薄側（Lean）から過濃側（Rich）への反転かを判
定する処理が行われる。過濃側（Rich）から希薄側（Le
an）への反転時に実行されるステップ144では、空燃比
補正係数FAFにリッチスキップ量RSRを加算してスキップ
的に増加させ、一方、希薄側（Lean）から過濃側（Ric
h）への反転時に実行されるステップ146では、空燃比補
正係数FAFからリーンスキップ量RSLを減算してスキップ
的に減少させ、各々ステップ156に進む。また、上記ス
テップ140で空燃比フラグF1の値が反転しないときに実
行されるステップ148では、希薄側（Lean）であるか、
過濃側（Rich）であるかを判定する処理が行われる。希
薄側（Lean）であるときに実行されるステップ150で
は、空燃比補正係数FAFにリッチ積分定数KIRを加算して
徐々に増加させ、一方、過濃側（Rich）であるときに実
行されるステップ152では、空燃比補正係数FAFからリー
ン積分定数KILを減算して徐々に減少させ、各々ステッ
プ156に進む。ここで、両積分定数KIR,KILは、両スキッ
プ量RSR,RSLに比較して充分小さく設定されている。従
って、ステップ144,146では燃料噴射量は迅速に増減補
正され、一方、ステップ150,152では燃料噴射量は徐々
に増減補正される。続くステップ156,158では、上記空
燃比補正係数FAFの値を、例えば、最大値1,2以下に制限
し、さらに、続くステップ160,162では、最小値0.8以上
に制限し、空燃比補正係数の値FAFが何等かの原因によ
り過大、あるいは、過小になった場合でも、空燃比のオ
ーバリッチ状態、もしくは、オーバリーン状態への移行
を防止する。次にステップ164に進み、上記のように算
出された空燃比補正係数FAFをRAM3cに記憶した後、一
旦、本第１の空燃比フィードバック制御処理を終了す
る。以後、本第１の空燃比フィードバック制御処理は所
定時間毎に、上記ステップ102〜164を繰り返して実行す
る。

次に、上記制御の様子の一例を、第５図のタイミング
チャートに従って説明する。時刻t1に、上流側酸素濃度
センサ検出信号に基づく空燃比信号A/Fが希薄側（Lea
n）から過濃側（Rich）に変化すると、ディレイカウン
タCDLYの計数値はリセット後、カウントアップされ、リ
ッチ遅延時間TDR経過後の時刻t2に最大値TDRに到達す
る。すると、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比フラ
グF1の値）が、希薄側（Lean）から過濃側（Rich）に変
化する。また、時刻t3に、上流側酸素濃度センサ検出信
号に基づく空燃比信号A/Fが過濃側（Rich）から希薄側
（Lean）に変化すると、ディレイカウンタCDLYの計数値
はリセット後、カウントダウンされ、リーン遅延時間
（ーTDL）経過後の時刻t4に最小値TDLに到達する。する
と、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比フラグF1の
値）が、過濃側（Rich）から希薄側（Lean）に変化す
る。しかし、例えば、上流側酸素濃度センサ検出信号に
基づく空燃比信号A/Fが、時刻t5,t6,t7のようにリッチ
遅延時間TDRより短い期間で反転すると、ディレイカウ
ンタCDLYの計数値が最大値TDRへ到達する時間が延長さ
れ、時刻t8に至って遅延処理後の空燃比信号A/Fdが反転
する。すなわち、遅延処理後の空燃比信号A/Fd（空燃比
フラグF1の値）は、上流側酸素濃度センサ検出信号に基
づく空燃比信号A/Fよりも安定した値となる。このよう
に、比較的安定した遅延処理後の空燃比信号A/Fdに基づ
いて、空燃比補正係数FAFが決定される。

次に、第２の空燃比フィードバック制御処理について
説明する。第２の空燃比フィードバック制御処理は、第
１の空燃比フィードバック制御処理の制御定数であるス
キップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL、遅延時間TDR,TDL
および第１の比較電圧VR1を変更する制御を行なうもの
と、第２の空燃比補正係数FAF2を算出する制御を行なう
ものがある。

制御定数であるスキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KI
L、遅延時間TDR,TDLおよび第１の比較電圧VR1を変更す
る制御では、例えば、リッチスキップ量RSRの増加補
正、あるいは、リーンスキップ量RSLの減少補正により
空燃比を過濃側（Rich）に制御でき、一方、リッチスキ
ップ量RSRの減少補正、あるいは、リーンスキップ量RSL
の増加補正により空燃比を希薄側（Lean）に制御でき
る。従って、下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じ
てリッチスキップ量RSR、あるいは、リーンスキップ量R
SLの少なくとも一方を補正すると空燃比を制御できる。
また、例えば、リッチ積分定数KIRの増加補正、あるい
は、リーン積分定数KILの減少補正により空燃比を過濃
側（Rich）に制御でき、一方、リッチ積分定数KIRの減
少補正、あるいは、リーン積分定数KILの増加補正によ
り空燃比を希薄側（Lean）に制御できる。このように、
下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じてリッチ積分
定数KIR、あるいは、リーン積分定数KILの少なくとも一
方を補正すると空燃比を制御できる。さらに、例えば、
リッチ遅延時間TDRをリーン遅延時間（ーTDL）より相対
的に大きく設定すると、空燃比を過濃側（Rich）に制御
でき、一方、リッチ遅延時間TDRをリーン遅延時間TDLよ
り相対的に小さく設定すると、空燃比を希薄側（Lean）
に制御できる。すなわち、下流側酸素濃度センサ37の検
出信号に応じてリッチ遅延時間TDR、あるいは、リーン
遅延時間TDLの少なくとも一方を補正すると空燃比を制
御できる。また、例えば、第１の比較電圧VR1を低下補
正すると、空燃比を希薄側（Lean）に制御できる。そこ
で、下流側酸素濃度センサ37の検出信号に応じて第１の
比較電圧VR1を補正しても、空燃比を制御できる。とこ
ろで、上記スキップ量RSR,RSL、積分定数KIR,KIL、遅延
時間TDR,TDLおよび第１の比較電圧VR1を下流側酸素濃度
センサ37の検出信号に応じて変更すると、例えば、遅延
時間TDR,TDLの補正は非常に微妙な空燃比制御を可能に
し、スキップ量RSR,RSLは、上記遅延時間TDR,TDLのよう
に空燃比フィードバック制御周期の延長を伴うことなく
高い応答性を保持した制御が可能になる。従って、複数
の上記制御定数を組み合わせた制御が有効である。

次に、第２の空燃比フィードバック制御処理を第６図
（１），（２）に示すフローチャートに基づいて説明す
る。本第２の空燃比フィードバック制御処理は、ECU3の
起動後、所定時間（例えば、512［msec］）毎に実行さ
れ、スキップ量RSR,RSLを補正演算する。まず、ステッ
プ202では、既述した各センサの検出信号に基づく各デ
ータを読み込む処理が行われる。続くステップ204で
は、第１の空燃比フィードバック制御処理実行条件が成
立するか否かを判定し、肯定判断されるとステップ206
に進み、一方、否定判断されると、スキップ量RSR,RSL
の値を前回の制御終了時の値とし、一旦、本第２の空燃
比フィードバック制御処理を終了する。なお、スキップ
量RSR,RSLの値を、前回の制御終了までの平均値、バッ
クアップRAM3dに記憶されている学習値等に設定しても
良い。第１の空燃比フィードバック制御処理実行条件成
立時にはステップ206〜ステップ214に進み、冷却水温度
THWが70［゜Ｃ］を上回るか否か（ステップ206）、スロ
ットルバルブ非全閉状態であるか否か（ステップ20
8）、下流側酸素濃度センサ37が活性状態にあるか否か
（ステップ210）｛すなわち、所定時間経過後であって
素子温度が充分上昇し、下流側酸素濃度センサ37の活性
化フラグがセットされているとき｝、下流側酸素濃度セ
ンサ37が正常であるか否か｛すなわち、下流側酸素濃度
センサ37のダイアグノーシス信号が正常を示すとき｝
（ステップ212）、エンジン２の負荷が所定負荷以上で
あるか否か（ステップ214）、を各々判定し、すべて肯
定判断されるとステップ216に進み、一方、何れかのス
テップで否定判断されると、スキップ量RSR,RSLの値を
前回の制御終了時の値とし、一旦、本第２の空燃比フィ
ードバック制御処理を終了する。上記ステップ204〜ス
テップ214の全てにおいて肯定判断されたときに実行さ
れるステップ216では、排気系異常フラグFWが値０にリ
セットされているか否かを判定し、肯定判断されると第
２の空燃比フィードバック制御を実行するためにステッ
プ220以下に進み、一方、否定判断されると排気系に異
常が生じたものとして第２の空燃比フィードバック制御
を中止するために、ステップ260,262を経て、一旦、本
第２の空燃比フィードバック制御処理を終了する。

上記第２の空燃比フィードバック制御処理実行条件成
立時に実行されるステップ220では、下流側酸素濃度セ
ンサ37の検出信号V2をA/D変換して読み込む処理が行わ
れる。続くステップ221では、前回算出されたスキップ
量RSR,RSLを読み込む処理が行われる。続くステップ222
では、下流側酸素濃度センサ37の検出信号V2が第２の比
較電圧VR2（例えば、0.55［Ｖ］）以下であるか否かを
判定し、肯定判断されると空燃比が希薄側（Lean）であ
るとしてステップ223に、一方、否定判断されると空燃
比が過濃側（Rich）であるとしてステップ242に各々進
む。空燃比が希薄側（Lean）であるときに実行されるス
テップ223では、下流側酸素濃度センサ検出信号に基づ
く空燃比が希薄側（Lean）であるため、下流側空燃比フ
ラグF2を値０にリセットした後、ステップ224に進む。
ステップ224では、リッチスキップ量RSRの値を一定値△
RSだけ加算し、続くステップ226,228で該リッチスキッ
プ量RSRの値を最大値RMAX以下の量に制限し、さらに、
ステップ230では、リーンスキップ量RSLの値を一定値△
RSだけ減算し、続くステップ232,234で該リーンスキッ
プ量RSLの値を最小値LMIN以上の量に制限する。ここ
で、例えば、最大値は7.5［％］、最小値は2,5［％］で
ある。なお、最大値は空燃比の変動によりドライバビリ
ティが悪化しない範囲の値であり、最小値は過渡追従性
が低下しない範囲の値である。このように、リッチスキ
ップ量RSRを増加補正すると共に、リーンスキップ量RSL
を減少補正して空燃比を過濃側（Rich）に移行させ易く
する。続くステップ238では、上記のように補正したリ
ッチスキップ量RSRおよびリーンスキップ量RSLをRAM3c
およびバックアップRAM3dに記憶した後、一旦、本第２
の空燃比フィードバック制御処理を終了する。

一方、上記ステップ222で、空燃比が過濃側（Rich）
であると判定されたときに実行されるステップ242で
は、下流側酸素濃度センサ検出信号に基づく空燃比が過
濃側（Rich）であるため、下流側空燃比フラグF2を値１
にセットした後、ステップ244に進む。ステップ244で
は、リッチスキップ量RSRの値を一定値△RSだけ減算
し、続くステップ246,248で該リッチスキップ量RSRの値
を最小値RMIN以上の量に制限し、次にステップ250に進
み、リーンスキップ量RSLの値を一定値△RSだけ加算
し、続くステップ252,254で該リーンスキップ量RSLの値
を最大値LMAX以下の量に制限する。このように、リッチ
スキップ量RSRを減少補正すると共に、リーンスキップ
量RSLを増加補正して空燃比を希薄側（Lean）に移行し
易くする。その後、上述したステップ238を経て、一
旦、本第２の空燃比フィードバック制御処理を終了す
る。一方、ステップ216で否定判断されたとき、すなわ
ち、排気系に異常があるときに実行されるステップ260
では、リッチスキップ量RSRの値を初期値RSR0（本実施
例では、５［％］）に設定し、続くステップ262では、
リーンスキップ量RSLの値を初期値RSL0（本実施例で
は、５［％］）に設定する処理を行った後、ステップ23
8を経て、一旦、本第２の空燃比フィードバック制御処
理を終了する。以後、本第２の空燃比フィードバック制
御処理は所定時間毎に、上記ステップ202〜262を繰り返
して実行する。

次に、排気系異常検出処理を第７図に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。本排気系異常検出処理は、EC
U3の起動後、所定時間毎（本実施例では512［msec］）
に実行される。まず、ステップ302では、第１の空燃比
フィードバック制御実行中であるか否か、また、ステッ
プ304では、第２の空燃比フィードバック制御実行中で
あるか否か、を各々上述した各実行条件に基づいて判定
し、両ステップ302,304で共に肯定判断されるとステッ
プ314に、一方、何れかのステップで否定判断されると
ステップ306に、各々進む。ステップ302,304の何れかで
否定判断されたとき、すなわち、第１の空燃比フィード
バック制御、または、第２の空燃比フィードバック制御
の少なくとも一方が実行されていないときに実行される
ステップ306では、第２の空燃比フィードバック制御の
連続実行時間を計数する連続実行時間カウンタCSBの計
数値を値０にリセットする処理が行われる。続くステッ
プ308では、リッチスキップ量RSRが最大値RMAXに保持さ
れる時間を計数する最大値保持時間カウンタCRSRGUDの
計数値を値０にリセットする処理が行われ、一方、ステ
ップ302,304で共に肯定判断されたとき、すなわち、第
１および第２の空燃比フィードバック制御が共に実行さ
れているときは、ステップ314に進み、連続実行時間カ
ウンタCSBの計数値が所定連続時間Ａ（本実施例では、1
80［sec］）以上であるか否かを判定し、肯定判断され
るとステップ318に、一方、否定判断されるとステップ3
16に、各々進む。未だ、連続実行時間カウンタCSBの計
数値が所定連続時間Ａ未満のときに実行されるステップ
316では、連続実行時間カウンタCSBの計数値に値１を加
算する処理を行った後、一旦、本排気系異常検出処理を
終了する。一方、ステップ314で肯定判断されたとき、
すなわち、連続実行時間カウンタCSBの計数値が所定連
続時間Ａ以上のときに実行されるステップ318では、所
定連続時間Ａ以上継続して実行されている第２の空燃比
フィードバック制御中に、下流側空燃比フラグF2が値１
になったか否か、すなわち、下流側酸素濃度センサ37が
空燃比の過濃側（Rich）への移行を検出したことが有る
か否かを判定し、肯定判断されると、異常でないと判断
してステップ320に進み、連続実行時間カウンタCSBの計
数値を値０にリセットする処理が行われる。続くステッ
プ322では、リッチスキップ量RSRが最大値RMAXに保持さ
れる時間を計数する最大値保持時間カウンタCRSRGUDの
計数値を値０にリセットする処理が行われる。次にステ
ップ324に進み、排気系に異常が生じていないので、ウ
オーニングランプ40を消灯する制御信号を駆動回路3kに
出力する処理が行われる。続くステップ326では、排気
系に異常が生じていないので、排気系異常フラグFWを値
０にリセットする処理を行った後、一旦、本排気系異常
検出処理を終了する。一方、ステップ318で否定判断さ
れるとステップ330に進む。下流側酸素濃度センサ37
が、所定連続時間Ａ以上に亘って、空燃比の過濃側（Ri
ch）への移行を一度も検出しなかったときに実行される
ステップ330では、リッチスキップ補正量RSRが最大値RM
AXに等しいか否かを判定し、肯定判断されるとステップ
334に、一方、否定判断されるとステップ332に、各々進
む。リッチスキップ補正量RSRが最大値RMAXに等しくな
いときに実行されるステップ332では、最大値保持時間
カウンタCRSRGUDの計数値を値０にリセットする処理を
行った後、一旦、本排気系異常検出処理を終了する。一
方、リッチスキップ補正量RSRが最大値RMAXに等しいと
きに実行されるステップ334では、最大値保持時間カウ
ンタCRSRGUDの計数値に値１を加算する処理が行なれ
る。続くステップ336では、最大値保持時間カウンタCRS
RGUDの計数値が所定保持時間Ｂ（本実施例では、180［s
ec］）以上であるか否かを判定し、肯定判断されるとス
テップ338に進み、一方、否定判断されると一旦、本排
気系異常検出処理を終了する。最大値保持時間カウンタ
CRSRGUDの計数値が所定保持時間Ｂ以上であるときに実
行されるステップ338では、排気系に異常が生じたの
で、ウオーニングランプ40を点灯する制御信号を駆動回
路3kに出力する処理が行われる。続くステップ340で
は、排気系に異常が生じたので、排気系異常フラグFWを
値１にセットする処理が行こなわれる。次にステップ34
2に進み、排気系異常フラグFWの値をRAM3cおよびバック
アップRAM3dに記憶する処理を行った後、一旦、本排気
系異常検出処理を終了する。以後、本排気系異常検出処
理は所定時間毎に、上記ステップ302〜342を繰り返して
実行する。

次に、燃料噴射制御処理を第８図に示すフローチャー
トに基づいて説明する。本燃料噴射制御処理は、ECU3の
起動後、所定クランク角度毎（例えば、360［゜CA］）
に実行される。まず、ステップ400では、既述した各デ
ータを読み込む処理が行われる。続くステップ404で
は、基本燃料噴射量TAU0を、定数α、吸入空気量Ｑおよ
び回転速度Neから、次式（１）のように算出する処理が
行われる。

TAU0＝α×Q/Ne ……（１） 続くステップ406では、暖機増量計数FWLを、冷却水温
度THWに応じて、ROM3bに記憶されている、第９図に示す
マップに従った補間計算により算出する処理が行われ
る。次に、ステップ408に進み、実燃料噴射量TAUを次式
（２）のように算出する処理が行わる。但し、β，γ
は、他の運転状態パラメータに従って定まる補正係数で
ある。

TAU＝TAU0・FAF・（FWL＋β＋１）＋γ ……（２） 続くステップ410では、上記ステップ408で算出された
実燃料噴射量TAUを、ダウンカウンタ3nにセットすると
共に、フリップフロップ回路3pをセットする制御信号を
出力して燃料噴射を開始させた後、一旦、本燃料噴射制
御処理を終了する。なお、既述したように、実燃料噴射
量TAUに相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ3n
のキャリアウト信号により、フリップフロップ3pがリセ
ットされて燃料噴射は終了する。以後、本燃料噴射制御
処理は所定クランク角度毎に、上記ステップ400〜410を
繰り返して実行する。

なお本実施例において、エンジン２が内燃機関M1（M1
1）に、触媒コンバータ20が三元触媒M2（M12）に、上流
側酸素濃度センサ36が上流側空燃比検出手段M3に、下流
側酸素濃度センサ37が下流側空燃比検出手段M4（M14）
に、各々該当する。また、ECU3および該ECU3の実行する
処理のうち第２の空燃比フィードバック制御処理が制御
定数算出手段M5として、第１の空燃比フィードバック制
御処理が空燃比フィードバック制御手段M6は、あるい
は、第１および第２の空燃比フィードバック制御処理が
空燃比フィードバック制御手段M16として、各々機能す
る。さらに、燃料噴射弁26が空燃比調節手段M7（M17）
に該当し、ECU3およびECU3の実行する処理の内、ステッ
プ（330〜336）が判定手段M8（M18）として、ステップ
（318）が判別手段M9（M19）として、ステップ（338〜3
42）が異常検出手段M10（M20）として、各々機能する。

以上説明したように本実施例によれば、上流側酸素濃
度センサ36から下流側酸素濃度センサ37に到るフロント
パイプ19の腐食や亀裂等の破損、あるいは、触媒コンバ
ータ20の接続部の歪等に起因する排気系の破損により空
気が排気に混入した場合は、排気系の異常を速やかに検
出できるので、装置の信頼性が向上する。

また、排気系の異常により、正常な空燃比フィードバ
ック制御の継続は困難であることを速やかに乗員に報知
するので、排気中のNOx排出量の低減や触媒排気臭気の
発生抑制が可能になる。すなわち、触媒コンバータ20の
上流側のフロントパイプ19に腐食や亀裂が生じて空気が
混入した場合には、リッチスキップ量RSRの過濃側上限
値（本実施例では、８［％］）まで補正しても空燃比は
希薄側（Lean）となるが、ウオーニングランプ40の速や
かな報知により、乗員は排気系異常を把握できるので、
排気中のNOx排出量の増加を最小限に低減できる。ま
た、触媒コンバータ20とセンタパイプ21との接続部の経
年変化に起因する歪発生により、下流側酸素濃度センサ
37近傍に空気が混入した場合は、リッチスキップ量RSR
の過濃側上限値まで補正すると空燃比は過濃側（Rich）
に移行するが、ウオーニングランプ40の速やかな報知に
基づき乗は排気系の障害を迅速に認知できるので、触媒
排気臭気の発生を抑制できる。

さらに、排気系異常検出処理は、第１および第２の空
燃比フィードバック制御中に限って実行されるので、例
えば、エンジンブレーキ等、フューエルカット中の空燃
比の希薄化（Lean）等に起因する誤検出を生じない。

また、排気系異常時は、排気系異常フラグFWが値１に
セットされ、第２の空燃比フィードバック制御処理でス
キップ量RSR,RSLは補正されず、初期値RSR0,RSL0に固定
されたまま、第１の空燃比フィードバック制御処理のみ
が実行される。このため、排気系への空気混入によりス
キップ量RSRを過補正してしまうといった悪影響を受け
ることなく、第１の空燃比フィードバック制御処理によ
り、空燃比の変動を所定範囲内に抑制するといった、フ
ェイルセーフ機能も発揮できる。

さらに、排気系異常時には、排気系異常フラグFWを値
１にセットするので、保守時に異常箇所が明確になり、
保守作業の効率が向上するる。

なお、所謂、ダブル酸素濃度センサシステムであれ
ば、上流側酸素濃度センサ36による第１の空燃比フィー
ドバック制御処理で使用される他の制御定数、すなわ
ち、遅延時間TDL,TDR、積分定数KIL,KIR、第１の比較電
圧VR1等の補正量が所定時間以上に亘って過濃側（Ric
h）補正上限値に設定され、かつ、下流側酸素濃度セン
サ37が一度も過濃側（Rich）信号を検出しないときは、
排気系異常と判定して報知するよう構成しても良い。

また、比較的短い周期で変動する上流側酸素濃度セン
サ36の検出信号V1に基づく第１の空燃比フィードバック
制御処理を４［msec］毎に、一方、比較的長い周期で変
動する下流側酸素濃度センサ37の検出信号V2に基づく第
２の空燃比フィードバック制御処理を512［msec］毎に
実行するので、制御の応答性・追従性を高水準に補償で
きる。

さらに、第１の空燃比フィードバック補正係数FAFと
第２の空燃比フィードバック補正係数FAF2とを併用する
構成では、第２の空燃比フィードバック補正係数FAF2の
補正量が所定時間以上に亘って過濃側（Rich）補正上限
値MFAF2に設定され、かつ、下流側酸素濃度センサ37が
一度も過濃側（Rich）信号を検出しないときは、排気系
異常と判定するよう構成しても、同様の効果を奏する。

また、触媒コンバータ19の下流側の酸素濃度センサか
ら空燃比フィードバック補正量を演算する、シングル酸
素濃度センサシステムでは、上記第２の空燃比フィード
バック制御処理で算出される空燃比制御定数RSR,TDR,KI
R,VR2に代えて、空燃比補正係数FAFを算出し、空燃比補
正係数FAFが過濃側（Rich）補正上限値MFAFに所定時間
以上設定されると共に、下流側酸素濃度センサ37が一度
も過濃側（Rich）を検出しないときは、排気系異常と判
定するよう構成することもできる。

さらに、スキップ量RSR,RSL、遅延時間TDL,TDR、積分
定数KIL,KIR、第１の比較電圧VR1の内、複数の制御定数
の補正量が過濃側補正上限値に所定時間以上設定されて
おり、空燃比が過濃側（Rich）に移行しないときは、排
気系異常と判定するよう構成すると、検出精度、応答性
・検出感度および信頼性をより一層向上できる。

また、スキップ量RSR,RSL、遅延時間TDL,TDR、積分定
数KIL,KIR、第１の比較電圧VR1の内、何れか１つを下流
側酸素濃度センサ37の検出信号V2に基づいて過濃側補正
上限値までの範囲内で過濃側（Rich）に補正するような
第２の空燃比フィードバック制御処理を実行する場合に
も、本実施例と同様な排気系異常検出処理は有効であ
る。

さらに、上述した実施例では、エアフロメータ31の検
出する吸入空気量Ｑおよび回転角センサ39の検出する回
転速度Neに基づいて燃料噴射量TAUを決定するよう構成
したが、例えば、カルマン渦センサ、ホットワイヤセン
サ等により吸入空気量Ｑを計測しても良いし、吸気管圧
力PMと回転速度Neと、あるいは、スロットバルブ開度TA
と回転速度Neとに基づいて燃料噴射量TAUを算出する構
成であっても良い。

また、上述の実施例では、酸素濃度センサ36,37を使
用したが、例えば、一酸化炭素COを検出するガスセン
サ、あるいは、所謂、リーンミクスチャセンサ等を使用
しても良い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁26により燃料
噴射量を制御するエンジンの排気系異常検出装置１につ
いて説明した。しかし、例えば、気化器を備えたエンジ
ンであって、エアコントロールバルブ（EACV）により吸
入空気量を制御するエンジン、ブリードエアコントロー
ルバルブにより気化器のブリードエア量を調節してメイ
ン系通路およびスロー系通路への大気導入により空燃比
を制御するエンジン、排気系に供給される２次空気の量
を調節するエンジン等にも適用できる。このように、気
化器を備えたエンジンでは、基本燃料噴射量が気化器の
特性から定まり、所望の空燃比を実現する供給空気量を
演算により算出して空燃比制御を行なうのである。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
のような実施例に何等限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施
し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳記したように本発明の内燃機関の排気系異常検
出装置は、空燃比を調節する制御量の算出に使用する空
燃比フィードバック制御定数が、所定時間以上過濃側補
正上限値に制限されているにもかかわらず、三元触媒の
下流側の空燃比が過濃側に移行しないときは、排気系に
空気が混入したものとし、排気系の異常を検出するよう
構成されている。このため、空燃比フィードバック制御
定数の補正量と三元触媒下流側の空燃比の過濃側移行の
有無との対応関係不正を判定することにより、排気系
の、空気の混入を伴う破損を正確に検出できるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の内容を概念的に例示した基本
的構成図、第３図は本発明一実施例のシステム構成図、
第４図（１），（２）は同じくその制御を示すフローチ
ャート、第５図は同じくその制御の様子を示すタイミン
グチャート、第６図（１），（２）、第７図、第８図は
同じくその制御を示すフローチャート、第９図は同じく
そのマップを示すグラフ、第10図はシングル酸素濃度セ
ンサシステムとダブル酸素濃度センサシステムとの排気
特性を示すグラフ、第11図（１）は触媒上流側で空気を
混入させる排気系の概略構成図、第11図（２）は同じく
その場合の諸量の変化を示すタイミングチャート、第12
図（１）は触媒下流側で空気を混入させる排気系の概略
構成図、第12図（２）は同じくその場合の諸量の変化を
示すタイミングチャートである。 M1（M11）……内燃機関、M2（M12）……三元触媒、M3…
…上流側空燃比検出手段、M4（M14）……下流側空燃比
検出手段、M5（M15）……制御定数算出手段、M6……空
燃比フィードバック制御手段、M7（M17）……空燃比調
節手段、M8（M18）……判定手段、M9（M19）……判別手
段、M10（M20）……報知手段 １……エンジンの排気系異常検出装置 ２……エンジン、３……電子制御装置（ECU） 3a……CPU、19……フロントパイプ 20……触媒コンバータ、26……燃料噴射弁 36……上流側酸素濃度センサ 37……下流側酸素濃度センサ 40……ウオーニングランプ

フロントページの続き (72)発明者 古橋 道雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 泉谷 尚秀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 園田 幸弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 澤本 広幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−157254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−225737（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に配設された三元触媒
   と、 該三元触媒の上流側の排気中の特定成分濃度を検出する
   上流側空燃比検出手段と、 上記三元触媒の下流側の排気中の特定成分濃度を検出す
   る下流側空燃比検出手段と、 上記下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて、内燃
   機関の空燃比フィードバック制御定数を、予め定められ
   た過濃側補正上限値以内に制限して算出する制御定数算
   出手段と、 該制御定数算出手段の算出した空燃比フィードバック制
   御定数を用い、上記上流側空燃比検出手段の検出結果に
   基づいて空燃比制御量を算出する空燃比フィードバック
   制御手段と、 該空燃比フィードバック制御手段の算出した空燃比制御
   量に従って、上記内燃機関の空燃比を調節する空燃比調
   節手段と、 を具備した内燃機関の排気系異常検出装置であって、 さらに、上記制御定数算出手段の算出した空燃比フィー
   ドバック制御定数が、所定時間以上上記過濃側補正上限
   値に制限されている制御定数過濃側補正上限値維持状態
   にあるか否かを判定する判定手段と、 上記下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて、上記
   所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空燃比過濃
   側移行の有無を判別する判別手段と、 該判別手段により空燃比過濃側移行が無いと判別され、
   かつ、上記判定手段により制御定数過濃側補正上限値維
   持状態にあると判定されたときは、排気系の異常と検出
   する異常検出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系異常検出装
   置。
2. 【請求項２】内燃機関の排気通路に配設された三元触媒
   と、 該三元触媒の下流側の排気中の特定成分濃度を検出する
   下流側空燃比検出手段と、 上記下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて、内燃
   機関の空燃比制御量を、予め定められた過濃側補正上限
   値以内に制限して算出する空燃比フィードバック制御手
   段と、 該空燃比フィードバック制御手段の算出した空燃比制御
   量に従って、上記内燃機関の空燃比を調節する空燃比調
   節手段と、 を具備した内燃機関の排気系異常検出装置であって、 さらに、上記空燃比フィードバック制御手段の算出した
   空燃比制御量が、所定時間以上上記過濃側補正上限値に
   制限されている制御量過濃側補正上限値維持状態にある
   か否かを判定する判定手段と、 上記下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて、上記
   所定時間内に、下流側空燃比が過濃側になる空燃比過濃
   側移行の有無を判別する判別手段と、 該判別手段により空燃比過濃側移行が無いと判別され、
   かつ、上記判定手段により制御量過濃側補正上限値維持
   状態にあると判定されたときは、排気系の異常と検出す
   る異常検出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系異常検出装
   置。