JP3446380B2 - Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device - Google Patents

Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device

Info

Publication number
JP3446380B2
JP3446380B2 JP07633695A JP7633695A JP3446380B2 JP 3446380 B2 JP3446380 B2 JP 3446380B2 JP 07633695 A JP07633695 A JP 07633695A JP 7633695 A JP7633695 A JP 7633695A JP 3446380 B2 JP3446380 B2 JP 3446380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
fuel
amount
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07633695A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08270482A (en
Inventor
山下  幸宏
飯田  寿
匂坂  康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP07633695A priority Critical patent/JP3446380B2/en
Priority to DE19612212A priority patent/DE19612212B4/en
Priority to US08/623,787 priority patent/US5758632A/en
Publication of JPH08270482A publication Critical patent/JPH08270482A/en
Priority to US08/878,064 priority patent/US5964208A/en
Priority to US09/358,849 priority patent/US6032659A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3446380B2 publication Critical patent/JP3446380B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の空燃比に
対してリニアに出力を増減させる空燃比センサの異常診
断装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor that linearly increases or decreases the output with respect to the air-fuel ratio of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の空燃比制御システムにおいては、
排気ガス中の酸素濃度に応じてリニアに空燃比を検出す
る空燃比センサ(例えば、限界電流式酸素センサ)が用
いられており、マイクロコンピュータは前記センサによ
る空燃比検出結果を取り込んで内燃機関への燃料噴射量
を制御する。この場合、マイクロコンピュータは、前記
空燃比センサによる空燃比検出結果に基づき空燃比補正
量を算出し、該空燃比補正量にて燃料噴射量を補正す
る。これにより、内燃機関での最適な燃焼が実現され、
排気ガス中の有害成分(CO,HC,NOX 等)が低減
される。
2. Description of the Related Art In recent air-fuel ratio control systems,
An air-fuel ratio sensor (for example, a limiting current type oxygen sensor) that linearly detects the air-fuel ratio according to the oxygen concentration in the exhaust gas is used, and the microcomputer takes in the air-fuel ratio detection result by the sensor and sends it to the internal combustion engine. Control the fuel injection amount. In this case, the microcomputer calculates the air-fuel ratio correction amount based on the air-fuel ratio detection result by the air-fuel ratio sensor, and corrects the fuel injection amount by the air-fuel ratio correction amount. As a result, optimum combustion in the internal combustion engine is realized,
Harmful components (CO, HC, NOx, etc.) in the exhaust gas are reduced.

【0003】一方で、上記空燃比制御システムでは、空
燃比センサにより検出される空燃比の信頼性が低下する
と制御精度が著しく悪化するため、従来より同空燃比セ
ンサの異常診断を精度良く実施するための技術が要望さ
れている。そこで、従来技術として例えば特開昭62−
225943号公報の「酸素濃度センサの異常検出方
法」では、限界電流方式の酸素濃度センサについて印加
電圧と検出電流とに応じて接続系の異常を検出する異常
診断手順が開示されている。
On the other hand, in the above-mentioned air-fuel ratio control system, if the reliability of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is lowered, the control accuracy is significantly deteriorated. There is a demand for technology for this. Therefore, as a conventional technique, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
In "Abnormality detection method for oxygen concentration sensor" of Japanese Patent No. 225943, an abnormality diagnosis procedure for detecting an abnormality in a connection system according to an applied voltage and a detected current is disclosed with respect to a limiting current type oxygen concentration sensor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、接続系の断線や短絡等の回路構成上の異常が検
出できるものの、空燃比センサの劣化等が生じた場合に
は、それによる異常の症状を検出することができない。
つまり、空燃比センサにより検出された空燃比の真偽
(センサ出力が正常か否か)を判断すること、即ちセン
サ出力の信頼性を判断することができなかった。
However, in the above-mentioned prior art, although an abnormality in the circuit configuration such as a disconnection or a short circuit of the connection system can be detected, when the air-fuel ratio sensor is deteriorated, the abnormality is caused. Unable to detect the symptoms of.
That is, it was not possible to judge the authenticity of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor (whether the sensor output is normal or not), that is, the reliability of the sensor output.

【0005】本発明は、上記従来の問題点に着目してな
されたものであってその目的は、空燃比センサの異常を
精度良く診断し、ひいては当該空燃比センサの検出結果
を用いた空燃比制御システムの制御精度向上に貢献する
ことができる空燃比センサの異常診断装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to accurately diagnose an abnormality of an air-fuel ratio sensor, and by extension use an air-fuel ratio using a detection result of the air-fuel ratio sensor. An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor that can contribute to improvement of control accuracy of a control system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載した発明は、図16に示すように、
内燃機関M1の空燃比に対してリニアに出力を増減させ
る空燃比センサM2と、前記内燃機関M1に燃料を供給
するための燃料供給手段M3と、機関回転数及び機関負
荷に応じた基本燃料供給量を算出する基本燃料量算出手
段M4と、前記空燃比センサM2により検出された空燃
比と目標空燃比との偏差に応じた空燃比補正量を設定す
る空燃比補正量設定手段M5と、前記基本燃料量算出手
段M4により算出された基本燃料供給量と前記空燃比補
正量設定手段M5により設定された空燃比補正量とに基
づき、前記燃料供給手段M3による燃料供給量を制御す
る空燃比制御手段M6とを備えた空燃比制御システムに
適用されるものであって、前記基本燃料量算出手段M4
により算出された基本燃料供給量に対して、機関運転条
件の変化に伴う所定量を越える補正指令があったことを
判定する燃料補正判定手段M7と、前記燃料補正判定手
段M7により燃料補正の旨が判定された場合において、
前記空燃比センサM2により検出された空燃比、又は前
記空燃比補正量設定手段M5により設定された空燃比補
正量の挙動に応じて前記空燃比センサM2の異常を診断
するセンサ異常診断手段M8とを備えることを要旨とし
ている。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is, as shown in FIG.
An air-fuel ratio sensor M2 that linearly increases or decreases the output with respect to the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1, fuel supply means M3 for supplying fuel to the internal combustion engine M1, and basic fuel supply according to the engine speed and engine load. A basic fuel amount calculating means M4 for calculating an amount, an air-fuel ratio correction amount setting means M5 for setting an air-fuel ratio correction amount according to a deviation between an air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2 and a target air-fuel ratio, and Air-fuel ratio control for controlling the fuel supply amount by the fuel supply means M3 based on the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel amount calculation means M4 and the air-fuel ratio correction amount set by the air-fuel ratio correction amount setting means M5 Which is applied to an air-fuel ratio control system including a means M6 and the basic fuel amount calculation means M4.
Fuel correction determination means M7 for determining that there is a correction command for the basic fuel supply amount calculated by the above, which exceeds a predetermined amount due to a change in engine operating conditions, and the effect of fuel correction by the fuel correction determination means M7. If is determined,
Sensor abnormality diagnosis means M8 for diagnosing an abnormality of the air-fuel ratio sensor M2 according to the behavior of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2 or the air-fuel ratio correction amount set by the air-fuel ratio correction amount setting means M5. The main point is to provide.

【0007】また、機関運転状態に応じた目標空燃比を
設定する目標空燃比設定手段を備える空燃比制御システ
ムであって、前記燃料補正判定手段M7は、前記目標空
燃比設定手段により設定された目標空燃比の変化量から
補正指令の有無を判定する手段を有し、前記センサ異常
診断手段M8は、前記空燃比補正量設定手段M5により
設定された空燃比補正量の変化量と、前記目標空燃比設
定手段により設定された目標空燃比の変化量との比較結
果から前記空燃比センサM2の異常を診断する手段を有
する。
Further, a air-fuel ratio control system having a target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio according to the engine operating condition, the fuel correction determining means M7 is set by the target air-fuel ratio setting means The sensor abnormality diagnosing means M8 has means for determining the presence or absence of a correction command from the target air-fuel ratio change quantity, and the sensor abnormality diagnosis means M8 changes the air-fuel ratio correction quantity set by the air-fuel ratio correction quantity setting means M5 and the target. It has means for diagnosing an abnormality of the air-fuel ratio sensor M2 based on the result of comparison with the amount of change in the target air-fuel ratio set by the air-fuel ratio setting means.

【0008】請求項に記載の発明では、内燃機関M1
の空燃比に対してリニアに出力を増減させる空燃比セン
サM2と、前記内燃機関M1に燃料を供給するための燃
料供給手段M3と、機関回転数及び機関負荷に応じた基
本燃料供給量を算出する基本燃料量算出手段M4と、前
記空燃比センサM2により検出された空燃比と目標空燃
比との偏差に応じた空燃比補正量を設定する空燃比補正
量設定手段M5と、前記基本燃料量算出手段M4により
算出された基本燃料供給量と前記空燃比補正量設定手段
M5により設定された空燃比補正量とに基づき、前記燃
料供給手段M3による燃料供給量を制御する空燃比制御
手段M6とを備えた空燃比制御システムに適用されるも
のであって、前記基本燃料量算出手段M4により算出さ
れた基本燃料供給量に対して、機関運転条件の変化に伴
う所定量を越える補正指令があったことを判定する燃料
補正判定手段M7と、前記燃料補正判定手段M7により
燃料補正の旨が判定された場合において、前記空燃比セ
ンサM2により検出された空燃比、又は前記空燃比補正
量設定手段M5により設定された空燃比補正量の挙動に
応じて前記空燃比センサM2の異常を診断するセンサ異
常診断手段M8とを備え、前記内燃機関M1の運転条件
に応じて増量若しくは減量補正を実行する燃料量補正手
段と、前記燃料量補正手段による燃料補正時に、前記基
本燃料量算出手段M4により算出された基本燃料供給量
に対する全ての補正量を算出する全補正量算出手段とを
備える空燃比制御システムであって、前記燃料補正判定
手段M7は、前記燃料量補正手段による増量若しくは減
量補正が実行された場合に補正指令有りと判定する手段
を有し、前記センサ異常診断手段M8は、前記全補正量
算出手段により算出された全補正量と前記空燃比センサ
M2により検出された空燃比の変化量との比較結果から
前記空燃比センサM2の異常を診断する。
In the invention described in claim 2 , the internal combustion engine M1
Air-fuel ratio sensor that increases or decreases the output linearly with respect to the air-fuel ratio of
Fuel for supplying fuel to the internal combustion engine M1.
Charge supply means M3 and a base according to the engine speed and engine load
A basic fuel amount calculating means M4 for calculating the main fuel supply amount;
The air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2 and the target air-fuel ratio
Air-fuel ratio correction that sets the air-fuel ratio correction amount according to the deviation from the ratio
The amount setting means M5 and the basic fuel amount calculating means M4
Calculated basic fuel supply amount and the air-fuel ratio correction amount setting means
Based on the air-fuel ratio correction amount set by M5,
Air-fuel ratio control for controlling the amount of fuel supplied by the fuel supply means M3
Applied to an air-fuel ratio control system including means M6
Therefore, it is calculated by the basic fuel amount calculation means M4.
The basic fuel supply amount
Fuel that determines that there is a correction command that exceeds a predetermined amount
The correction determination means M7 and the fuel correction determination means M7
If fuel correction is determined, the air-fuel ratio
Air-fuel ratio detected by the sensor M2, or the air-fuel ratio correction
The behavior of the air-fuel ratio correction amount set by the amount setting means M5
According to the sensor difference for diagnosing the abnormality of the air-fuel ratio sensor M2,
A fuel amount correction unit that includes a normal diagnosis unit M8 and executes an increase or decrease correction according to the operating condition of the internal combustion engine M1, and the basic fuel amount calculation unit M4 calculates the fuel amount when the fuel amount correction unit corrects the fuel. An air-fuel ratio control system for calculating all correction amounts for the supplied basic fuel supply amount, wherein the fuel correction determination means M7 executes the increase or decrease correction by the fuel amount correction means. If there is a correction command, the sensor abnormality diagnosing means M8 changes the total correction amount calculated by the total correction amount calculating means and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2. The abnormality of the air-fuel ratio sensor M2 is diagnosed based on the result of comparison with the amount.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】請求項1に記載の発明によれば、図16に示す
空燃比制御システムにおいて、基本燃料量算出手段M4
は、機関回転数及び機関負荷に応じた基本燃料供給量を
算出する。空燃比補正量設定手段M5は、空燃比センサ
M2により検出された空燃比と目標空燃比との偏差に応
じた空燃比補正量を設定する。空燃比制御手段M6は、
基本燃料量算出手段M4により算出された基本燃料供給
量と空燃比補正量設定手段M5により設定された空燃比
補正量とに基づき、燃料供給手段M3による燃料供給量
を制御する。
According to the invention described in claim 1, in the air-fuel ratio control system shown in FIG. 16, the basic fuel amount calculation means M4 is used.
Calculates the basic fuel supply amount according to the engine speed and the engine load. The air-fuel ratio correction amount setting means M5 sets the air-fuel ratio correction amount according to the deviation between the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2 and the target air-fuel ratio. The air-fuel ratio control means M6 is
The fuel supply amount by the fuel supply unit M3 is controlled based on the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel amount calculation unit M4 and the air-fuel ratio correction amount set by the air-fuel ratio correction amount setting unit M5.

【0011】また、燃料補正判定手段M7は、基本燃料
量算出手段M4により算出された基本燃料供給量に対し
て、機関運転条件の変化に伴う所定量を越える補正指令
があったことを判定する。センサ異常診断手段M8は、
燃料補正判定手段M7により燃料補正の旨が判定された
場合において、空燃比センサM2により検出された空燃
比、又は空燃比補正量設定手段M5により設定された空
燃比補正量の挙動に応じて空燃比センサM2の異常を診
断する。
Further, the fuel correction determination means M7 determines that there is a correction command for the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel amount calculation means M4 that exceeds a predetermined amount due to a change in engine operating conditions. . The sensor abnormality diagnosis means M8 is
When the fuel correction determination unit M7 determines that the fuel correction is to be performed, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2 or the air-fuel ratio correction amount set by the air-fuel ratio correction amount setting unit M5 The abnormality of the fuel ratio sensor M2 is diagnosed.

【0012】要するに、機関運転条件の変化に伴い基本
燃料供給量が増量補正されると空燃比はリッチ側に移行
し、減量補正されると空燃比はリーン側に移行する。こ
の場合、空燃比センサM2が正常であれば、その出力信
号の挙動、又はその出力信号により算出される空燃比補
正量は燃料補正を適正に反映するはずであるが、これが
なされなければセンサ異常であると判断する。その結
果、上記構成によれば、高精度で且つ容易なセンサ異常
診断が実現される。
In short, if the basic fuel supply amount is increased and corrected in accordance with changes in engine operating conditions, the air-fuel ratio shifts to the rich side, and if the basic fuel supply amount is corrected to decrease, the air-fuel ratio shifts to the lean side. In this case, if the air-fuel ratio sensor M2 is normal, the behavior of the output signal or the air-fuel ratio correction amount calculated from the output signal should properly reflect the fuel correction, but if this is not done, the sensor malfunctions. It is determined that As a result, according to the above configuration, highly accurate and easy sensor abnormality diagnosis is realized.

【0013】また、目標空燃比設定手段は機関運転状態
に応じた目標空燃比を設定する。燃料補正判定手段M7
は、目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比の
変化量から補正指令の有無を判定する。また、センサ異
常診断手段M8は、空燃比補正量設定手段M5により設
定された空燃比補正量の変化量と、目標空燃比設定手段
により設定された目標空燃比の変化量との比較結果から
空燃比センサM2の異常を診断する。
Further, the target air-fuel ratio setting means sets the target air-fuel ratio according to the engine operating condition. Fuel correction determination means M7
Determines the presence or absence of a correction command from the amount of change in the target air-fuel ratio set by the target air-fuel ratio setting means. Further, the sensor abnormality diagnosing means M8 determines whether the change amount of the air-fuel ratio correction amount set by the air-fuel ratio correction amount setting means M5 is equal to the change amount of the target air-fuel ratio set by the target air-fuel ratio setting means. The abnormality of the fuel ratio sensor M2 is diagnosed.

【0014】つまり、空燃比補正量は、実際の空燃比を
目標空燃比に一致させるべく設定されるものであるか
ら、目標空燃比の変化量に対応して変化する。この場
合、空燃比センサM2が正常であれば、目標空燃比の変
化に対応したセンサ出力(実際の空燃比に一致した出
力)が得られ、目標空燃比を実現するための適正な空燃
比補正量が設定される。これに対して、空燃比センサM
2が異常であれば、目標空燃比の変化に対応したセンサ
出力が得られず、適正量の空燃比補正量が得られなくな
る。この場合、センサ異常の旨が判定される。このよう
に上記構成によれば、精度良く且つ容易にセンサ異常が
診断される。
That is, since the air-fuel ratio correction amount is set so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio, it changes corresponding to the amount of change in the target air-fuel ratio. In this case, if the air-fuel ratio sensor M2 is normal, a sensor output corresponding to a change in the target air-fuel ratio (an output that matches the actual air-fuel ratio) is obtained, and an appropriate air-fuel ratio correction for realizing the target air-fuel ratio is obtained. The amount is set. On the other hand, the air-fuel ratio sensor M
If 2 is abnormal, the sensor output corresponding to the change in the target air-fuel ratio cannot be obtained, and an appropriate amount of air-fuel ratio correction amount cannot be obtained. In this case, it is determined that the sensor is abnormal. As described above, according to the above configuration, the sensor abnormality is accurately and easily diagnosed.

【0015】請求項に記載の発明によれば、燃料量補
正手段は、内燃機関M1の運転条件に応じて増量若しく
は減量補正を実行する。全補正量算出手段は、燃料量補
正手段による燃料補正時に、基本燃料量算出手段M4に
より算出された基本燃料供給量に対する全ての補正量
(全補正量)を算出する。燃料補正判定手段M7は、燃
料量補正手段による増量若しくは減量補正が実行された
場合に補正指令有りと判定する。センサ異常診断手段M
8は、全補正量算出手段により算出された全補正量と空
燃比センサM2により検出された空燃比の変化量との比
較結果から空燃比センサM2の異常を診断する。
According to the second aspect of the present invention, the fuel amount correction means executes the increase or decrease correction according to the operating conditions of the internal combustion engine M1. The total correction amount calculation means calculates all correction amounts (total correction amounts) with respect to the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel amount calculation means M4 when the fuel correction is performed by the fuel amount correction means. The fuel correction determination means M7 determines that there is a correction command when the fuel amount correction means has performed the increase or decrease correction. Sensor abnormality diagnosis means M
Reference numeral 8 diagnoses an abnormality of the air-fuel ratio sensor M2 based on the result of comparison between the total correction amount calculated by the total correction amount calculation means and the change amount of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor M2.

【0016】つまり、空燃比センサM2が正常であれ
ば、基本燃料供給量に対する全補正量が増量側か減量側
かに対応してセンサ出力が変動する。これに対して、空
燃比センサM2が異常であれば、全補正量に対応したセ
ンサ出力が得られなくなり、センサ異常の旨が判定され
る。このように上記構成によれば、精度良く且つ容易に
センサ異常が診断される。より具体的には、機関始動時
や高負荷運転時には、水温増量補正や高負荷増量補正が
行われる。また、一般に空燃比フィードバックが停止さ
れ、空燃比がオープン制御される。この場合、基本燃料
供給量に対する全補正量が増量側に設定され、この増量
補正に対応したセンサ出力が得られるか否かにより異常
診断がなされる。なお、例えば前記増量補正時に空燃比
フィードバックが継続される場合には、増量補正に対抗
して空燃比補正量が減量側に設定され、これらの全補正
量(増量補正量+空燃比補正量)とセンサ出力との比較
結果から異常診断がなされる。
That is, if the air-fuel ratio sensor M2 is normal, the sensor output fluctuates depending on whether the total correction amount with respect to the basic fuel supply amount is the increase side or the decrease side. On the other hand, if the air-fuel ratio sensor M2 is abnormal, the sensor output corresponding to all the correction amounts cannot be obtained, and it is determined that the sensor is abnormal. As described above, according to the above configuration, the sensor abnormality is accurately and easily diagnosed. More specifically, the water temperature increase correction and the high load increase correction are performed at the time of engine startup or high load operation. Further, generally, the air-fuel ratio feedback is stopped and the air-fuel ratio is open-controlled. In this case, all correction amounts with respect to the basic fuel supply amount are set on the increasing side, and abnormality diagnosis is performed depending on whether a sensor output corresponding to this increasing correction is obtained. Note that, for example, when the air-fuel ratio feedback is continued during the increase correction, the air-fuel ratio correction amount is set to the decrease side in opposition to the increase correction, and all these correction amounts (increase correction amount + air-fuel ratio correction amount) The abnormality is diagnosed based on the comparison result between the sensor output and the sensor output.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、本発明を内燃機関の空燃比制御装
置において具体化した第1実施例を説明する。
(First Embodiment) A first embodiment in which the present invention is embodied in an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine will be described below.

【0019】図1は本実施例における内燃機関の空燃比
制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器の概略構
成図である。図1に示すように、内燃機関1は4気筒4
サイクルの火花点火式として構成されている。その吸入
空気は上流よりエアクリーナ2、吸気管3、スロットル
バルブ4、サージタンク5及びインテークマニホールド
6を通過して、インテークマニホールド6内で各燃料噴
射弁7から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混
合気として各気筒に供給される。なお、本実施例では、
燃料噴射弁7が燃料供給手段に相当する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio control device for the internal combustion engine and peripheral equipment thereof according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 has four cylinders 4
It is configured as a cycle spark ignition type. The intake air passes through the air cleaner 2, the intake pipe 3, the throttle valve 4, the surge tank 5 and the intake manifold 6 from the upstream side, and is mixed with the fuel injected from each fuel injection valve 7 in the intake manifold 6 to a predetermined empty space. It is supplied to each cylinder as a fuel-air mixture. In this example,
The fuel injection valve 7 corresponds to the fuel supply means.

【0020】また、内燃機関1の各気筒に設けられた点
火プラグ8には、点火回路9から供給される高電圧がデ
ィストリビュータ10にて分配供給され、点火プラグ8
は前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。そ
して、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホールド1
1及び排気管12を通過し、排気管12に設けられた三
元触媒13にて有害成分(CO、HC、NOX 等) が浄
化されて大気に排出される。
Further, the high voltage supplied from the ignition circuit 9 is distributed and supplied by the distributor 10 to the spark plug 8 provided in each cylinder of the internal combustion engine 1, and the spark plug 8
Ignites the air-fuel mixture in each cylinder at a predetermined timing. The exhaust gas after combustion is exhaust manifold 1
1 and the exhaust pipe 12, the three-way catalyst 13 provided in the exhaust pipe 12 purifies harmful components (CO, HC, NOx, etc.) and discharges them to the atmosphere.

【0021】前記吸気管3には吸気温センサ21及び吸
気圧センサ22が設けられ、吸気温センサ21は吸入空
気の温度(吸気温Tam)を、吸気圧センサ22はスロッ
トルバルブ4の下流側の吸入空気の圧力(吸気圧PM)
をそれぞれ検出する。また、前記スロットルバルブ4に
は同バルブ4の開度(スロットル開度TH)を検出する
ためのスロットルセンサ23が設けられ、このスロット
ルセンサ23はスロットル開度THに応じたアナログ信
号を出力すると共に、スロットルバルブ4が略全閉であ
る旨の検出信号を出力する。また、内燃機関1のシリン
ダブロックには水温センサ24が設けられ、この水温セ
ンサ24は内燃機関1内の冷却水の温度(冷却水温Th
w)を検出する。前記ディストリビュータ10には内燃
機関1の回転数(機関回転数Ne)を検出するための回
転数センサ25が設けられ、この回転数センサ25は内
燃機関1の2回転、即ち720°CA毎に等間隔で24
個のパルス信号を出力する。
The intake pipe 3 is provided with an intake temperature sensor 21 and an intake pressure sensor 22. The intake temperature sensor 21 indicates the temperature of intake air (intake temperature Tam), and the intake pressure sensor 22 is on the downstream side of the throttle valve 4. Intake air pressure (intake pressure PM)
Respectively detected. Further, the throttle valve 4 is provided with a throttle sensor 23 for detecting the opening of the valve 4 (throttle opening TH). The throttle sensor 23 outputs an analog signal corresponding to the throttle opening TH. , And outputs a detection signal indicating that the throttle valve 4 is substantially fully closed. A water temperature sensor 24 is provided in the cylinder block of the internal combustion engine 1, and the water temperature sensor 24 measures the temperature of the cooling water in the internal combustion engine 1 (cooling water temperature Th.
w) is detected. The distributor 10 is provided with a rotation speed sensor 25 for detecting the rotation speed of the internal combustion engine 1 (engine rotation speed Ne), and this rotation speed sensor 25 is for every two rotations of the internal combustion engine 1, that is, for every 720 ° CA. 24 at intervals
Output pulse signals.

【0022】さらに、前記排気管12の三元触媒13の
上流側には、内燃機関1から排出される排気ガスの酸素
濃度に比例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力す
る、限界電流式酸素センサからなるA/Fセンサ26
(空燃比センサ)が設けられている。また、三元触媒1
3の下流側には、空燃比λが理論空燃比(λ=1)に対
してリッチかリーンかに応じた電圧VOX2を出力する
下流側O2 センサ27が設けられている。なお、本実施
例では、空燃比を空気過剰率を示す「λ」で表し、理論
空燃比(=14.7)を空燃比λ=1として記載する。
Further, on the upstream side of the three-way catalyst 13 of the exhaust pipe 12, a wide range and linear air-fuel ratio signal is output in proportion to the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1. Type A / F sensor 26 consisting of oxygen sensor
(Air-fuel ratio sensor) is provided. Also, three-way catalyst 1
A downstream O 2 sensor 27 that outputs a voltage VOX2 depending on whether the air-fuel ratio λ is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) is provided on the downstream side of 3. In this embodiment, the air-fuel ratio is represented by “λ” indicating the excess air ratio, and the theoretical air-fuel ratio (= 14.7) is described as the air-fuel ratio λ = 1.

【0023】図2は、A/Fセンサ26の概略を示す断
面図である。図2において、A/Fセンサ26は排気管
12の内部に向けて突設されており、同センサ26はカ
バー31、センサ本体32及びヒータ33に大別され
る。カバー31は断面コ字状をなし、その周壁にはカバ
ー内外を連通する多数の小孔31aが形成されている。
センサ本体32は、空燃比リーン領域における酸素濃
度、若しくは空燃比リッチ領域における一酸化炭素(C
O)濃度に対応する限界電流を発生する。
FIG. 2 is a sectional view showing the outline of the A / F sensor 26. In FIG. 2, the A / F sensor 26 is provided so as to project toward the inside of the exhaust pipe 12, and the sensor 26 is roughly divided into a cover 31, a sensor body 32, and a heater 33. The cover 31 has a U-shaped cross section, and a large number of small holes 31 a that communicate the inside and outside of the cover are formed on the peripheral wall of the cover 31.
The sensor body 32 is configured such that the oxygen concentration in the lean air-fuel ratio region or the carbon monoxide (C
O) Generate a limiting current corresponding to the concentration.

【0024】センサ本体32の構成について詳述する。
センサ本体32において、断面カップ状に形成された固
体電解質層34の外表面には、排気ガス側電極層36が
固着され、内表面には大気側電極層37が固着されてい
る。また、排気ガス側電極層36の外側には、プラズマ
溶射法等により拡散抵抗層35が形成されている。固体
電解質層34は、ZrO2 、HfO2 、ThO2 、Bi
2 3 等にCaO、MgO、Y2 3 、Yb2 3 等を
安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化物焼結体
からなり、拡散抵抗層35は、アルミナ、マグネシャ、
ケイ石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物質から
なる。排気ガス側電極層36及び大気側電極層37は共
に、白金等の触媒活性の高い貴金属からなりその表面に
は多孔質の化学メッキ等が施されている。なお、排気ガ
ス側電極層36の面積及び厚さは、10〜100mm2
及び0.5〜2.0μm程度となっており、一方、大気
側電極層37の面積及び厚さは、10mm2 以上及び
0.5〜2.0μm程度となっている。
The structure of the sensor body 32 will be described in detail.
In the sensor body 32, an exhaust gas side electrode layer 36 is fixed to the outer surface of a solid electrolyte layer 34 formed in a cup-shaped cross section, and an atmosphere side electrode layer 37 is fixed to the inner surface. A diffusion resistance layer 35 is formed on the outside of the exhaust gas side electrode layer 36 by a plasma spraying method or the like. The solid electrolyte layer 34 is made of ZrO 2 , HfO 2 , ThO 2 , Bi.
CaO in 2 O 3 and the like, made of MgO, Y 2 O 3, Yb 2 O 3 oxygen ion conductive oxide is dissolved as a stabilizer and the like sintered body, the diffusion resistance layer 35 is alumina, magnesia,
Consists of heat-resistant inorganic substances such as silica stone, spinel, and mullite. Both the exhaust gas side electrode layer 36 and the atmosphere side electrode layer 37 are made of a noble metal having a high catalytic activity such as platinum, and the surfaces thereof are subjected to porous chemical plating or the like. The area and thickness of the exhaust gas side electrode layer 36 are 10 to 100 mm 2
And 0.5 to 2.0 μm, while the area and thickness of the atmosphere-side electrode layer 37 are 10 mm 2 or more and 0.5 to 2.0 μm.

【0025】ヒータ33は大気側電極層37内に収容さ
れており、その発熱エネルギーによりセンサ本体32
(大気側電極層37、固体電極質層34、排気ガス側電
極層36及び拡散抵抗層35)を加熱する。ヒータ33
は、センサ本体32を活性化するに十分な発熱容量を有
している。
The heater 33 is housed in the atmosphere-side electrode layer 37, and the heat generated by the heater 33 causes the sensor body 32 to be heated.
(Atmosphere side electrode layer 37, solid electrode material layer 34, exhaust gas side electrode layer 36, and diffusion resistance layer 35) are heated. Heater 33
Has a sufficient heat generation capacity to activate the sensor body 32.

【0026】上記構成のA/Fセンサ26において、セ
ンサ本体32は理論空燃比点にて濃淡起電力を発生し、
理論空燃比点よりリーン領域の酸素濃度に応じた限界電
流を発生する。この場合、酸素濃度に対応する限界電流
は、排気ガス側電極層36の面積、拡散抵抗層35の厚
さ、気孔率及び平均孔径により決定される。また、セン
サ本体32は酸素濃度を直線的特性にて検出し得るもの
であるが、このセンサ本体32を活性化するのに約65
0℃以上の高温が必要とされると共に、同センサ本体3
2の活性温度範囲が狭いため、エンジン1の排気ガスの
みによる加熱では活性領域を制御できない。そのため、
本実施例では、後述するECU41によりヒータ33が
加熱制御され、センサ本体32が所定温度に保持される
ようになっている。なお、理論空燃比よりもリッチ側の
領域では、未燃ガスである一酸化炭素(CO)の濃度が
空燃比に対してほぼリニアに変化し、センサ本体32は
CO濃度に応じた限界電流を発生する。
In the A / F sensor 26 having the above structure, the sensor main body 32 generates a concentration electromotive force at the stoichiometric air-fuel ratio point,
A limiting current corresponding to the oxygen concentration in the lean region is generated from the theoretical air-fuel ratio point. In this case, the limiting current corresponding to the oxygen concentration is determined by the area of the exhaust gas side electrode layer 36, the thickness of the diffusion resistance layer 35, the porosity and the average pore diameter. Further, the sensor body 32 can detect the oxygen concentration with a linear characteristic, but about 65% is required to activate the sensor body 32.
A high temperature of 0 ° C or higher is required, and the sensor body 3
Since the active temperature range of 2 is narrow, the active region cannot be controlled by heating only the exhaust gas of the engine 1. for that reason,
In this embodiment, the heater 33 is controlled by the ECU 41, which will be described later, to keep the sensor body 32 at a predetermined temperature. In a region richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the concentration of carbon monoxide (CO), which is unburned gas, changes almost linearly with respect to the air-fuel ratio, and the sensor body 32 changes the limiting current according to the CO concentration. Occur.

【0027】センサ本体32の電圧−電流特性について
図3を用いて説明する。図3に示すように電流−電圧特
性は、A/Fセンサ26の検出酸素濃度(空燃比)に比
例するセンサ本体32の固体電解質層34への流入電流
と、同固体電解質層34への印加電圧との関係が直線的
であることを示す。そして、センサ本体32が温度T=
T1 にて活性状態にあるとき、図3の実線で示すように
特性線L1でもって安定した状態を示す。かかる場合、
特性線L1の電圧軸Vに平行な直線部分がセンサ本体3
2の限界電流を特定する。この限界電流の増減は空燃比
の増減(即ち、リーン・リッチ)に対応しており、空燃
比がリーン側になるほど限界電流は増大し、空燃比がリ
ッチ側になるほど限界電流は減少する。
The voltage-current characteristics of the sensor body 32 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the current-voltage characteristics are the inflow current to the solid electrolyte layer 34 of the sensor main body 32 that is proportional to the detected oxygen concentration (air-fuel ratio) of the A / F sensor 26, and the application to the solid electrolyte layer 34. It shows that the relationship with the voltage is linear. The temperature of the sensor body 32 is T =
When it is in the active state at T1, it shows a stable state with the characteristic line L1 as shown by the solid line in FIG. In such cases,
The straight line portion of the characteristic line L1 parallel to the voltage axis V is the sensor body 3
A limiting current of 2 is specified. The increase / decrease in the limit current corresponds to the increase / decrease in the air-fuel ratio (that is, lean / rich). The limit current increases as the air-fuel ratio becomes leaner, and the limit current decreases as the air-fuel ratio becomes richer.

【0028】また、この電圧−電流特性において電圧軸
Vに平行な直線部分よりも小さい電圧域は抵抗支配域と
なっており、その抵抗支配域における特性線L1の傾き
は、センサ本体32における固体電解質層34の内部抵
抗により特定される。固体電解質層34の内部抵抗は温
度変化に伴い変化するため、センサ本体32の温度が低
下すると抵抗の増大により上記傾きが小さくなる。つま
り、センサ本体32の温度TがT1 よりも低いT2 にあ
るとき、電流−電圧特性は図3の破線で示すように特性
線L2でもって特定される。かかる場合、特性線L2の
電圧軸Vに平行な直線部分がT=T2 におけるセンサ本
体32の限界電流を特定するもので、この限界電流は特
性線L1による限界電流とほぼ一致している。
In this voltage-current characteristic, a voltage region smaller than a straight line portion parallel to the voltage axis V is a resistance governing region, and the slope of the characteristic line L1 in the resistance governing region is the solid state in the sensor body 32. It is specified by the internal resistance of the electrolyte layer 34. Since the internal resistance of the solid electrolyte layer 34 changes with a change in temperature, when the temperature of the sensor body 32 is lowered, the inclination is reduced due to an increase in resistance. That is, when the temperature T of the sensor body 32 is at T2 lower than T1, the current-voltage characteristic is specified by the characteristic line L2 as shown by the broken line in FIG. In such a case, the straight line portion of the characteristic line L2 parallel to the voltage axis V specifies the limiting current of the sensor body 32 at T = T2, and this limiting current substantially matches the limiting current according to the characteristic line L1.

【0029】そして、特性線L1において、センサ本体
32の固体電解質層34に正の印加電圧Vpos を印加す
れば、センサ本体32に流れる電流が限界電流Ipos と
なる(図3の点Pa参照)。また、センサ本体32の固
体電解質層34に負の印加電圧Vneg を印加すれば、セ
ンサ本体32に流れる電流が酸素濃度に依存せず、温度
のみに比例する負の温度電流Ineg となる(図3の点P
b参照)。
When a positive applied voltage Vpos is applied to the solid electrolyte layer 34 of the sensor body 32 on the characteristic line L1, the current flowing through the sensor body 32 becomes the limiting current Ipos (see point Pa in FIG. 3). Further, if a negative applied voltage Vneg is applied to the solid electrolyte layer 34 of the sensor body 32, the current flowing through the sensor body 32 does not depend on the oxygen concentration and becomes a negative temperature current Ineg proportional to only the temperature (FIG. 3). Point P
b)).

【0030】また、図1の内燃機関1の運転を制御する
電子制御装置(以下、ECUという)41は、CPU
(中央処理装置)42、ROM(リードオンリメモリ)
43、RAM(ランダムアクセスメモリ)44、バック
アップRAM45等を中心に論理演算回路として構成さ
れ、前記各センサの検出信号を入力する入力ポート46
及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力ポート
47等に対しバス48を介して接続されている。そし
て、ECU41は、入力ポート46を介して前記各セン
サから吸気温Tam、吸気圧PM、スロットル開度TH、
冷却水温Thw、機関回転数Ne、空燃比信号等を入力し
て、それらの各値に基づいて燃料噴射量TAU、点火時
期Ig等の制御信号を算出し、さらに、それら制御信号
を出力ポート47を介して燃料噴射弁7及び点火回路9
等にそれぞれ出力する。また、ECU41は後述するセ
ンサ異常診断処理を実行してA/Fセンサ26の異常の
有無を診断し、異常時には警告灯49を点灯して運転者
に異常発生を警告する。なお、本実施例では、ECU4
1内のCPU42により基本燃料量算出手段、空燃比補
正量設定手段、空燃比制御手段、燃料補正判定手段、セ
ンサ異常診断手段及び目標空燃比設定手段が構成されて
いる。
An electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 41 for controlling the operation of the internal combustion engine 1 shown in FIG.
(Central processing unit) 42, ROM (Read only memory)
43, a RAM (random access memory) 44, a backup RAM 45, and the like, which is configured as a logical operation circuit and which inputs a detection signal of each sensor.
Also, it is connected via a bus 48 to an output port 47 or the like that outputs a control signal to each actuator. Then, the ECU 41 receives the intake air temperature Tam, the intake pressure PM, the throttle opening TH from the respective sensors via the input port 46,
The cooling water temperature Thw, the engine speed Ne, the air-fuel ratio signal, etc. are input, the control signals such as the fuel injection amount TAU, the ignition timing Ig, etc. are calculated based on the respective values, and the control signals are output port 47. Via fuel injection valve 7 and ignition circuit 9
Etc. are output respectively. Further, the ECU 41 executes a sensor abnormality diagnosis process described later to diagnose the presence / absence of abnormality of the A / F sensor 26, and when there is an abnormality, the warning lamp 49 is turned on to warn the driver of the occurrence of abnormality. In the present embodiment, the ECU 4
The CPU 42 in 1 constitutes a basic fuel amount calculation means, an air-fuel ratio correction amount setting means, an air-fuel ratio control means, a fuel correction determination means, a sensor abnormality diagnosis means, and a target air-fuel ratio setting means.

【0031】次に、上述した燃料噴射制御システムにお
いて、空燃比制御を行うために予め設計されている手法
について順次説明する。なお、以下の設計手法は特開平
1−110853号公報に開示されている。
Next, in the above-mentioned fuel injection control system, a method designed in advance for controlling the air-fuel ratio will be sequentially described. The following design method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-110853.

【0032】(1)制御対象のモデリング この実施例では、内燃機関1の空燃比λを制御するシス
テムのモデルに、むだ時間P=3を有する次数1の自己
回帰移動平均モデルを用い、更に外乱dを考慮して近似
している。
(1) Modeling of Controlled Object In this embodiment, an autoregressive moving average model of order 1 having a dead time P = 3 is used as a model of a system for controlling the air-fuel ratio λ of the internal combustion engine 1, and further disturbance is performed. It is approximated considering d.

【0033】まず、自己回帰移動平均モデルを用いた空
燃比λを制御するシステムのモデルは、次の数式1によ
り近似できる。
First, the model of the system for controlling the air-fuel ratio λ using the autoregressive moving average model can be approximated by the following formula 1.

【0034】[0034]

【数1】 [Equation 1]

【0035】ただし、この数式1において、符号FAF
は空燃比補正係数を表す。また、符号a,bはモデルの
応答性を決定するためのモデル定数を表す。また、符号
kは、最初のサンプリング開始からの制御回数を示す変
数を表す。
However, in this equation 1, the code FAF
Represents an air-fuel ratio correction coefficient. The symbols a and b represent model constants for determining the responsiveness of the model. The symbol k represents a variable indicating the number of times of control from the start of the first sampling.

【0036】さらに、外乱dを考慮すると、制御システ
ムのモデルは、次の数式2で近似できる。
Further, considering the disturbance d, the model of the control system can be approximated by the following equation 2.

【0037】[0037]

【数2】 [Equation 2]

【0038】以上のように近似したモデルに対し、ステ
ップ応答を用いて回転周期(360°CA)サンプリン
グで離散化して上記モデル定数a,bを定めること、即
ち空燃比λを制御する系の伝達関数Gを求めることは容
易である。
For the model approximated as above, the model constants a and b are determined by discretizing the rotation period (360 ° CA) sampling using the step response, that is, the transmission of the system that controls the air-fuel ratio λ. It is easy to find the function G.

【0039】(2)状態変数量Xの表示方法(ただし、
Xはベクトル量である) 上記数式2を、状態変数量X(k)=[X1(k),X
2(k),X3(k),X4(k)]T を用いて書き直
すと、数式3の如き行列式となり、更には数式4のよう
になる。ここで、符号Tは転置行列を示す。
(2) Display method of state variable quantity X (however,
X is a vector quantity) The above-mentioned formula 2 is changed into the state variable quantity X (k) = [X1 (k), X
When rewritten using 2 (k), X3 (k), X4 (k)] T , the determinant as Equation 3 is obtained, and further Equation 4 is obtained. Here, the symbol T indicates a transposed matrix.

【0040】[0040]

【数3】 [Equation 3]

【0041】[0041]

【数4】 [Equation 4]

【0042】(3)レギュレータの設計 上記数式3,数式4に基づいてレギュレータを設計する
と、空燃比補正係数FAFは、最適フィードバックゲイ
ンK=[K1,K2,K3,K4]と、状態変数量XT
(k)=[λ(k),FAF(k−3),FAF(k−
2),FAF(k−1)]とを用いて、数式5のように
表せる。
(3) Design of Regulator When the regulator is designed based on the above equations 3 and 4, the air-fuel ratio correction coefficient FAF has the optimum feedback gain K = [K1, K2, K3, K4] and the state variable amount X. T
(K) = [λ (k), FAF (k−3), FAF (k−)
2), FAF (k-1)], and can be expressed as Equation 5.

【0043】[0043]

【数5】 [Equation 5]

【0044】さらに、この数式5において、誤差を吸収
させるための積分項ZI(k)加えると、空燃比補正係
数FAFは、次の数式6によって与えられる。
Further, in the equation 5, when the integral term ZI (k) for absorbing the error is added, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is given by the following equation 6.

【0045】[0045]

【数6】 [Equation 6]

【0046】なお、上記の積分項ZI(k)は、目標空
燃比λTG及び現実の空燃比λ(k)間の偏差と積分定数
Kaとから決まる値であって、次の数式7により与えら
れる。
The integral term ZI (k) is a value determined by the deviation between the target air-fuel ratio λTG and the actual air-fuel ratio λ (k) and the integration constant Ka, and is given by the following equation 7. .

【0047】[0047]

【数7】 [Equation 7]

【0048】図4は、上述のようにモデルを設計した空
燃比λの制御システムのブロック線図を表す。なお、こ
の図4においては、空燃比補正係数FAF(k)をFA
F(k−1)から導出するためにZ-1変換を用いて表記
したが、これは過去の空燃比補正係数FAF(k−1)
をRAM44に記憶しておき、次の制御タイミングで読
み出して用いている。因みに、「FAF(k−1)」は
1回前の空燃比補正係数を表し、「FAF(k−2)」
は2回前の空燃比補正係数を表し、「FAF(k−
3)」は3回前の空燃比補正係数を表す。
FIG. 4 shows a block diagram of the air-fuel ratio λ control system for which the model is designed as described above. In FIG. 4, the air-fuel ratio correction coefficient FAF (k) is FA
It is described by using the Z −1 transformation to derive it from F (k−1), which is the past air-fuel ratio correction coefficient FAF (k−1).
Is stored in the RAM 44, and is read and used at the next control timing. Incidentally, "FAF (k-1)" represents the air-fuel ratio correction coefficient of one time before, and "FAF (k-2)"
Represents the air-fuel ratio correction coefficient two times before, and "FAF (k-
3) ”represents the air-fuel ratio correction coefficient three times before.

【0049】また、同図4において、二点鎖線で囲まれ
たブロックP1が、空燃比λ(k)を目標空燃比λTGに
フィードバック制御している状態にて状態変数量X
(k)を定める部分であり、ブロックP2が、積分項Z
I(k)を求める部分(累積部)であり、そしてブロッ
クP3が、ブロックP1で定められた状態変数量X
(k)とブロックP2で求められた積分項ZI(k)と
から今回の空燃比補正係数FAF(k)を演算する部分
である。
Further, in FIG. 4, the block P1 surrounded by the chain double-dashed line is in a state where the air-fuel ratio λ (k) is feedback-controlled to the target air-fuel ratio λTG, and the state variable amount X
(K) is a part that determines, and the block P2 is an integral term Z.
I (k) is a part (accumulation part) to be obtained, and the block P3 is the state variable quantity X determined by the block P1.
This is a part for calculating the current air-fuel ratio correction coefficient FAF (k) from (k) and the integral term ZI (k) obtained in the block P2.

【0050】(4)最適フィードバックゲインK及び積
分定数Kaの決定 最適フィードバックゲインK及び積分定数Kaは、例え
ば、次の数式8で示される評価関数Jを最小にすること
で設定できる。
(4) Determination of the optimum feedback gain K and the integration constant Ka The optimum feedback gain K and the integration constant Ka can be set, for example, by minimizing the evaluation function J shown in the following formula 8.

【0051】[0051]

【数8】 [Equation 8]

【0052】ただしこの数式8において、評価関数J
は、空燃比補正係数FAF(k)の動きを制約しつつ、
空燃比λ(k)と目標空燃比λTGとの偏差を最小にする
ことを意図したものである。また、空燃比補正係数FA
F(k)に対する制約の重み付けは、重みのパラメータ
Q,Rの値によって変更できる。従って、重みパラメー
タQ,Rの値を種々変えて最適な制御特性が得られるま
でシミュレーションを繰り返し、最適フィードバックゲ
インK及び積分定数Kaを定めればよい。
However, in this equation 8, the evaluation function J
Restricts the movement of the air-fuel ratio correction coefficient FAF (k),
This is intended to minimize the deviation between the air-fuel ratio λ (k) and the target air-fuel ratio λTG. Also, the air-fuel ratio correction factor FA
The weighting of the constraint on F (k) can be changed by the values of the weighting parameters Q and R. Therefore, it is only necessary to change the values of the weighting parameters Q and R and repeat the simulation until the optimum control characteristics are obtained to determine the optimum feedback gain K and the integration constant Ka.

【0053】さらに、最適フィードバックゲインK及び
積分定数Kaは、先のモデル定数a,bに依存してい
る。従って、実際の空燃比λを制御する系の変動(パラ
メータ変動)に対するシステムの安定性(ロバスト性)
を保証するためには、これら各モデル定数a,bの変動
分を見込んで、最適フィードバックゲインK及び積分定
数Kaを設定する必要がある。よって、シミュレーショ
ンは、各モデル定数a,bの現実に生じ得る変動を加味
して行い、安定性を満足する最適フィードバックゲイン
K及び積分定数Kaを定める。
Further, the optimum feedback gain K and the integration constant Ka depend on the above model constants a and b. Therefore, system stability (robustness) against fluctuations (parameter fluctuations) of the system that controls the actual air-fuel ratio λ
In order to guarantee the above, it is necessary to set the optimum feedback gain K and the integration constant Ka in consideration of the variation of these model constants a and b. Therefore, the simulation is performed in consideration of the variations that may actually occur in the model constants a and b, and the optimum feedback gain K and the integration constant Ka that satisfy the stability are determined.

【0054】以上、(1)制御対象のモデリング、
(2)状態変数量の表示方法、(3)レギュレータの設
計、(4)最適フィードバックゲイン及び積分定数の決
定について説明したが、該実施例の装置では、これらは
何れも既に設定されているものとする。そして、ECU
41では、前記数式6及び数式7のみを用いて、該燃料
噴射制御システムにおける空燃比制御を実行するものと
する。
Above, (1) modeling of the controlled object,
Although (2) the display method of the state variable amount, (3) the design of the regulator, and (4) the determination of the optimum feedback gain and the integration constant have been described, all of them have already been set in the apparatus of the embodiment. And And the ECU
In 41, it is assumed that the air-fuel ratio control in the fuel injection control system is executed using only the equations 6 and 7.

【0055】次に、上記のように構成された本実施例に
おける空燃比制御装置の動作を説明する。図5はECU
41内のCPU42により実行される燃料噴射量算出ル
ーチンを示すフローチャートであり、同ルーチンは、内
燃機関1の回転に同期して360°CA毎に実行され
る。
Next, the operation of the air-fuel ratio control device of the present embodiment having the above-mentioned structure will be described. FIG. 5 shows an ECU
3 is a flowchart showing a fuel injection amount calculation routine executed by a CPU 42 in 41, which is executed every 360 ° CA in synchronization with the rotation of the internal combustion engine 1.

【0056】さて、CPU42は、先ずステップ101
で吸気圧PM、機関回転数Ne等に基づいて基本燃料噴
射量Tpを算出し、続くステップ102で空燃比λのフ
ィードバック条件が成立しているか否かを判別する。こ
こで、周知のようにフィードバック条件とは、冷却水温
Thwが所定水温以上で、且つ高回転・高負荷でないとき
に成立する。現時点にてフィードバック条件が成立して
いれば、CPU42はステップ103に進み、空燃比λ
を目標空燃比λTGとするための空燃比補正係数FAFを
設定し、その後ステップ104に進む。即ち、ステップ
103では、前述の数式6及び数式7に基づいて目標空
燃比λTGとA/Fセンサ26にて検出された空燃比λ
(k)とから空燃比補正係数FAFが算出される。ここ
で、目標空燃比λTGは、例えば図6に示すマップにて求
められる。このマップによれば、高負荷・高回転域及び
低負荷・低回転域において理論空燃比14.7(λ=
1.0)が設定され、その中間域ではリーン側空燃比
(λ>1.0)が設定されるようになっている。
Now, the CPU 42 first executes step 101.
At step 102, the basic fuel injection amount Tp is calculated based on the intake pressure PM, the engine speed Ne, etc., and at the next step 102, it is judged if the feedback condition of the air-fuel ratio λ is satisfied. Here, as is well known, the feedback condition is satisfied when the cooling water temperature Thw is equal to or higher than a predetermined water temperature and the rotation speed is not high and the load is low. If the feedback condition is satisfied at the present moment, the CPU 42 proceeds to step 103, where the air-fuel ratio λ
Is set to the target air-fuel ratio λTG, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set, and then the routine proceeds to step 104. That is, in step 103, the target air-fuel ratio λ TG and the air-fuel ratio λ detected by the A / F sensor 26 are calculated based on the above-described formulas 6 and 7.
The air-fuel ratio correction coefficient FAF is calculated from (k). Here, the target air-fuel ratio λTG is obtained by the map shown in FIG. 6, for example. This map shows that the theoretical air-fuel ratio is 14.7 (λ =
1.0) is set, and the lean side air-fuel ratio (λ> 1.0) is set in the intermediate range.

【0057】また、前記ステップ102でフィードバッ
ク条件が成立していなければ、CPU42はステップ1
05に進んで空燃比補正係数FAFを「1.0」に設定
し、その後ステップ104に進む。この場合、FAF=
1.0とは空燃比λを補正しないことを意味し、いわゆ
るオープン制御が実施される。
If the feedback condition is not satisfied in step 102, the CPU 42 proceeds to step 1
In step 05, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set to "1.0", and then in step 104. In this case, FAF =
1.0 means that the air-fuel ratio λ is not corrected, and so-called open control is performed.

【0058】ステップ104では、CPU42は、次の
数式9に従って基本燃料噴射量Tp、空燃比補正係数F
AF及びその他の補正係数FALLから燃料噴射量TA
Uを設定する。
In step 104, the CPU 42 calculates the basic fuel injection amount Tp and the air-fuel ratio correction coefficient F according to the following equation (9).
Fuel injection amount TA from AF and other correction factors FALL
Set U.

【0059】[0059]

【数9】TAU=Tp・FAF・FALL その後、上記燃料噴射量TAUに基づく制御信号が燃料
噴射弁7に出力され、同弁7の開弁時間、即ち実際の燃
料噴射時間が制御され、その結果、空燃比λが目標空燃
比λTGに調整される。
[Formula 9] TAU = Tp · FAF · FALL After that, a control signal based on the fuel injection amount TAU is output to the fuel injection valve 7, and the valve opening time of the valve 7, that is, the actual fuel injection time is controlled. As a result, the air-fuel ratio λ is adjusted to the target air-fuel ratio λTG.

【0060】次いで、CPU42により実行されるセン
サ異常診断処理について、図7のタイムチャート及び図
8,図9のフローチャートに従って説明する。先ず図7
のタイムチャートを用いて本実施例におけるセンサ異常
診断処理を略述する。図7において、時間t1で目標空
燃比λTGがリーン側に急変すると、空燃比補正係数FA
Fが減量側に変動する。そして、空燃比補正係数FAF
の変動に従って燃料噴射量が減少すると、A/Fセンサ
26により検出される空燃比λがリーン側に変動する。
また、目標空燃比λTGの急変時には、カウンタCT1及
びカウンタCT2に所定値KCT1,KCT2がセット
される。そして、カウンタCT1は、時間t1以降、時
間の経過に伴いカウントダウンされ、カウンタCT2
は、空燃比補正係数FAFが所定値に収束する時間t2
以降、カウントダウンされる。カウンタCT1の値が
「0」になる時間t3では、目標空燃比λTGの変化量Δ
λTGと空燃比補正係数FAFの変化量ΔFAFとの比が
所定範囲内にあるか否かにより異常診断が実施される。
Next, the sensor abnormality diagnosis process executed by the CPU 42 will be described with reference to the time chart of FIG. 7 and the flowcharts of FIGS. 8 and 9. First, Fig. 7
The sensor abnormality diagnosis processing in this embodiment will be briefly described using the time chart of FIG. In FIG. 7, when the target air-fuel ratio λTG suddenly changes to the lean side at time t1, the air-fuel ratio correction coefficient FA
F changes to the weight loss side. Then, the air-fuel ratio correction coefficient FAF
When the fuel injection amount decreases in accordance with the fluctuation of, the air-fuel ratio λ detected by the A / F sensor 26 fluctuates to the lean side.
When the target air-fuel ratio λTG changes suddenly, the counters CT1 and CT2 are set to predetermined values KCT1 and KCT2. Then, the counter CT1 is counted down with the lapse of time after the time t1, and the counter CT2
Is the time t2 when the air-fuel ratio correction coefficient FAF converges to a predetermined value.
After that, it is counted down. At time t3 when the value of the counter CT1 becomes “0”, the change amount Δ of the target air-fuel ratio λTG.
The abnormality diagnosis is performed depending on whether or not the ratio of λTG and the change amount ΔFAF of the air-fuel ratio correction coefficient FAF is within a predetermined range.

【0061】つまり、空燃比補正係数FAFは、実際の
空燃比を目標空燃比λTGに一致させるべく設定されるも
のであるから、目標空燃比λTGの変化量ΔλTGに対応し
て変化する。この場合、A/Fセンサ26が正常であれ
ば、目標空燃比λTGの変化に対応したセンサ出力(実際
の空燃比に一致した出力)が得られ、目標空燃比λTGを
実現するための適正な空燃比補正係数FAFが設定され
る。これに対して、A/Fセンサ26が異常であれば、
目標空燃比λTGの変化に対応したセンサ出力が得られ
ず、適正量の空燃比補正係数FAFが得られなくなる。
この場合、センサ異常の旨が判定される。
That is, since the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio λTG, it changes corresponding to the change amount ΔλTG of the target air-fuel ratio λTG. In this case, if the A / F sensor 26 is normal, a sensor output corresponding to a change in the target air-fuel ratio λTG (an output that matches the actual air-fuel ratio) is obtained, which is appropriate for realizing the target air-fuel ratio λTG. The air-fuel ratio correction coefficient FAF is set. On the other hand, if the A / F sensor 26 is abnormal,
A sensor output corresponding to a change in the target air-fuel ratio λTG cannot be obtained, and an appropriate amount of air-fuel ratio correction coefficient FAF cannot be obtained.
In this case, it is determined that the sensor is abnormal.

【0062】図10はセンサ異常時におけるセンサ出力
(限界電流)の事例を説明するための図である。図10
において、センサ正常時の特性を「La」で示し、素子
劣化やヒータ異常等によるセンサ異常時による特性を
「Lb」,「Lc」で示す。この場合、実際の空燃比を
「16」とすれば、センサ正常時には限界電流Ipaが
センサ出力となり、これは実際の空燃比(A/F=1
6)に一致する。一方、センサ異常時における限界電流
Ipb,Ipcは、正常時の限界電流Ipaに一致せ
ず、実際の空燃比を検出することはできない。
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the sensor output (limit current) when the sensor is abnormal. Figure 10
In the above, the characteristics when the sensor is normal are indicated by "La", and the characteristics when the sensor is abnormal due to element deterioration or heater abnormality are indicated by "Lb" and "Lc". In this case, if the actual air-fuel ratio is "16", the limit current Ipa becomes the sensor output when the sensor is normal, and this is the actual air-fuel ratio (A / F = 1).
Matches 6). On the other hand, the limiting currents Ipb and Ipc when the sensor is abnormal do not match the limiting current Ipa during normal operation, and the actual air-fuel ratio cannot be detected.

【0063】図8,図9は、燃料噴射弁7による燃料噴
射に同期してCPU42により実行されるセンサ異常診
断ルーチンを示す。図8において、CPU42は、先ず
ステップ201で今現在の目標空燃比λTGと1回前の目
標空燃比λTi-1との差が所定の判定値KλTG以上である
か否か、即ち目標空燃比λTGが急変したか否かを判別す
る。|λTG−λTi-1|<KλTGであればステップ201
が否定判別され、CPU42はステップ205に進んで
カウンタCT1の値が「0」を越えるか否かを判別す
る。この場合、図7の時間t1以前のように目標空燃比
λTGが所定値に維持されておれば、カウンタCT1=0
(初期値)に保持され、CPU42はそのまま本ルーチ
ンを終了する。
8 and 9 show a sensor abnormality diagnosing routine which is executed by the CPU 42 in synchronization with the fuel injection by the fuel injection valve 7. In FIG. 8, first, in step 201, the CPU 42 determines whether or not the difference between the current target air-fuel ratio λTG and the target air-fuel ratio λTi-1 one time before is a predetermined judgment value KλTG or more, that is, the target air-fuel ratio λTG. It is determined whether or not has changed suddenly. If | λTG-λTi-1 | <KλTG, step 201
Is determined negatively, the CPU 42 proceeds to step 205 and determines whether or not the value of the counter CT1 exceeds “0”. In this case, if the target air-fuel ratio λTG is maintained at the predetermined value as before the time t1 in FIG. 7, the counter CT1 = 0
The value is held at (initial value), and the CPU 42 ends this routine as it is.

【0064】一方、|λTG−λTi-1|≧KλTGとなり前
記ステップ201が肯定判別されると(図7の時間t
1)、CPU42はステップ202に進み、カウンタC
T1に所定値KCT1をセットする(KCT1は、例え
ば15噴射分に相当する値)。また、CPU42は、ス
テップ203で今現在の目標空燃比λTGから1回前の目
標空燃比λTi-1を減算して、目標空燃比λTGの変化量Δ
λTGを算出する(ΔλTG=λTG−λTi-1)。さらに、C
PU42は、続くステップ204でその時の空燃比補正
係数FAFを変化前補正係数FAFBFとして記憶する。
On the other hand, if | λTG-λTi-1 | ≧ KλTG and step 201 is positively determined (time t in FIG. 7).
1), the CPU 42 proceeds to step 202 and the counter C
A predetermined value KCT1 is set to T1 (KCT1 is a value corresponding to, for example, 15 injections). Further, in step 203, the CPU 42 subtracts the target air-fuel ratio λTi-1 of the previous time from the current target air-fuel ratio λTG to obtain the change amount Δ of the target air-fuel ratio λTG.
Calculate λTG (ΔλTG = λTG−λTi-1). Furthermore, C
In the following step 204, the PU 42 stores the air-fuel ratio correction coefficient FAF at that time as the pre-change correction coefficient FAFBF.

【0065】その後、CPU42は、ステップ211に
進んでカウンタCT1を「1」デクリメントすると共
に、ステップ212でカウンタCT1の値が「0」であ
るか否かを判別する。当初はステップ212が否定判別
され、CPU42はそのまま本ルーチンを終了する。そ
して以後、カウンタCT1は、ステップ212でCT1
=0が判定されるまで、処理の度にステップ211でデ
クリメントされる。
Thereafter, the CPU 42 proceeds to step 211 to decrement the counter CT1 by "1", and at step 212 determines whether or not the value of the counter CT1 is "0". Initially, a negative determination is made in step 212, and the CPU 42 ends this routine as it is. After that, the counter CT1 is CT1 at step 212.
Each time it is processed, it is decremented in step 211 until = 0 is determined.

【0066】そして、目標空燃比λTGの急変後(図7の
時間t1以後)においてステップ201が否定判別され
ると、CPU42はステップ205に進み、さらにCT
1>0であれば続くステップ206に進む。CPU42
は、ステップ206で今現在の目標空燃比λTGと1回前
の目標空燃比λTGi-1 との差をそれまでの「ΔλTG」に
加算して、「ΔλTG」を更新する。
If a negative decision is made in step 201 after the target air-fuel ratio λTG has changed suddenly (after time t1 in FIG. 7), the CPU 42 proceeds to step 205 and further CT
If 1> 0, the process proceeds to the following step 206. CPU 42
In step 206, the difference between the present target air-fuel ratio λTG and the target air-fuel ratio λTGi-1 one time before is added to the previous “ΔλTG” to update “ΔλTG”.

【0067】さらに、CPU42は、ステップ207で
今現在の空燃比補正係数FAFと1回前の空燃比補正係
数FAFi-1 との差が所定値KFAF以下になったか否
か、即ち、空燃比補正係数FAFが所定の値に収束した
か否かを判別する。この場合、|FAF−FAFi-1 |
>KFAF、即ちFAF収束前であれば(図7の時間t
1〜t2)、CPU42はステップ207を否定判別し
てステップ208に進み、カウンタCT2に所定値KC
T2をセットする(KCT2は、例えば15噴射分に相
当する値)。また、|FAF−FAFi-1 |≦KFA
F、即ちFAF収束していれば(図7の時間t2以
降)、CPU42はステップ207を肯定判別してステ
ップ209に進み、カウンタCT2を「1」デクリメン
トすると共に、続くステップ210でカウンタCT2が
「0」であるか否かを判別する。この場合、CT2≠0
であれば前述のステップ211に進む。そして以後、カ
ウンタCT2は、ステップ210でCT2=0が判定さ
れるまで、処理の度にステップ209でデクリメントさ
れる。
Further, the CPU 42 determines in step 207 whether or not the difference between the current air-fuel ratio correction coefficient FAF and the air-fuel ratio correction coefficient FAFi-1 one time before has become equal to or less than a predetermined value KFAF, that is, the air-fuel ratio correction. It is determined whether or not the coefficient FAF has converged to a predetermined value. In this case, | FAF-FAFi-1 |
> KFAF, that is, before FAF convergence (time t in FIG. 7).
1 to t2), the CPU 42 makes a negative determination in step 207 and proceeds to step 208 to set the counter CT2 to the predetermined value KC.
T2 is set (KCT2 is a value corresponding to, for example, 15 injections). Also, | FAF-FAFi-1 | ≦ KFA
If F, that is, FAF has converged (after time t2 in FIG. 7), the CPU 42 makes an affirmative decision in step 207 to proceed to step 209, in which the counter CT2 is decremented by “1”, and in the subsequent step 210, the counter CT2 is set to “ It is determined whether it is "0". In this case, CT2 ≠ 0
If so, the process proceeds to step 211 described above. After that, the counter CT2 is decremented in step 209 for each processing until CT2 = 0 is determined in step 210.

【0068】その後、カウンタCT1,CT2のいずれ
かが「0」になると(図7の時間t3)、CPU42
は、図9のステップ213に進む。そして、CPU42
は、ステップ213で今現在の空燃比補正係数FAFか
ら前記ステップ204で記憶した変化前補正係数FAF
BFを減算して、空燃比補正係数FAFの変化量ΔFAF
を算出する(ΔFAF=FAF−FAFBF)。さらに、
CPU42は、ステップ214でカウンタCT1,CT
2を共に「0」にクリアする。
After that, when one of the counters CT1 and CT2 becomes "0" (time t3 in FIG. 7), the CPU 42
Proceeds to step 213 in FIG. And the CPU 42
Is the correction coefficient FAF before change stored in step 204 from the current air-fuel ratio correction coefficient FAF in step 213.
BF is subtracted to change the amount of air-fuel ratio correction coefficient FAF ΔFAF
Is calculated (ΔFAF = FAF−FAFBF). further,
In step 214, the CPU 42 counters CT1, CT
Clear both 2 to "0".

【0069】その後、CPU42は、ステップ215で
「ΔFAF」の絶対値と、「ΔλTG」の絶対値との比が
所定範囲(KCGL〜KCGH)内にあるか否かを判別
する(例えば、KCGL=0.9、KCGH=1.
1)。この場合、上記目標空燃比λTGの変化に対応して
空燃比補正係数FAFが変化しておれば、ステップ21
5が肯定判別される。つまり、目標空燃比λTGの変化に
伴いA/Fセンサ26が正常な信号を出力しておれば、
その出力結果を反映して空燃比補正係数FAFが変化す
る。従って、CPU42はA/Fセンサ26が正常であ
るとみなし、ステップ216で異常判定フラグXERA
Fを「0」にクリアして本ルーチンを終了する。
Thereafter, the CPU 42 determines in step 215 whether or not the ratio between the absolute value of "ΔFAF" and the absolute value of "ΔλTG" is within a predetermined range (KCGL to KCGH) (for example, KCGL = 0.9, KCGH = 1.
1). In this case, if the air-fuel ratio correction coefficient FAF has changed corresponding to the change in the target air-fuel ratio λTG, step 21
5 is affirmatively determined. That is, if the A / F sensor 26 outputs a normal signal with the change of the target air-fuel ratio λTG,
The air-fuel ratio correction coefficient FAF changes by reflecting the output result. Therefore, the CPU 42 determines that the A / F sensor 26 is normal, and in step 216, the abnormality determination flag XERA.
F is cleared to "0" and this routine ends.

【0070】一方、目標空燃比λTGの変化に対して空燃
比補正係数FAFが過大変化又は過小変化しておれば、
ステップ215が否定判別される。つまり、CPU42
はA/Fセンサ26の出力が異常であるとみなし、ステ
ップ217に進んで既に異常判定フラグXERAFに
「1」がセットされているか否かを判別する。この場
合、XERAF=0であれば、CPU42はステップ2
18でXERAF=1とし、次回の異常診断で再び異常
発生の旨が判定されば、ステップ219で所定のダイア
グ処理を実行する(例えば、警告灯49を点灯させた
り、空燃比フィードバックを停止させたりする)。
On the other hand, if the air-fuel ratio correction coefficient FAF changes too much or too little with respect to the change in the target air-fuel ratio λTG,
A negative decision is made in step 215. That is, the CPU 42
Considers that the output of the A / F sensor 26 is abnormal and proceeds to step 217 to determine whether or not the abnormality determination flag XERAF has already been set to "1". In this case, if XERAF = 0, the CPU 42 proceeds to step 2
If XERAF = 1 is set in 18 and it is determined that an abnormality has occurred again in the next abnormality diagnosis, a predetermined diagnostic process is executed in step 219 (for example, the warning lamp 49 is turned on or air-fuel ratio feedback is stopped). To).

【0071】以上詳述したように本実施例では、目標空
燃比λTGの変化量から補正指令の有無を判定し(図8の
ステップ201)、目標空燃比λTGの急変時であればそ
の変化量ΔλTGと、空燃比補正係数FAFの変化量ΔF
AFとの比較結果からA/Fセンサ26の異常を診断し
た(図9のステップ215)。これにより上記診断処理
によれば、精度良く且つ容易にセンサ異常を診断するこ
とができる。その結果、上記実施例のようなリニア式の
A/Fセンサ(酸素濃度センサ)26を用いた空燃比制
御システムにおいて、精度の悪いセンサ出力(例えば、
センサ劣化時の出力)が空燃比制御に使用されることは
なく、高精度で且つ信頼性の高い空燃比制御を実現する
ことができる。なお、本実施例では、請求項1及び2に
記載した発明が実現される。
As described above in detail, in this embodiment, the presence or absence of the correction command is judged from the change amount of the target air-fuel ratio λTG (step 201 in FIG. 8), and if the target air-fuel ratio λTG is suddenly changed, the change amount thereof is determined. ΔλTG and the amount of change ΔF in the air-fuel ratio correction coefficient FAF
An abnormality of the A / F sensor 26 is diagnosed from the result of comparison with AF (step 215 in FIG. 9). Thus, according to the above-mentioned diagnosis processing, it is possible to accurately and easily diagnose the sensor abnormality. As a result, in the air-fuel ratio control system using the linear A / F sensor (oxygen concentration sensor) 26 as in the above-described embodiment, the sensor output with low accuracy (for example,
The output when the sensor deteriorates) is not used for air-fuel ratio control, and highly accurate and highly reliable air-fuel ratio control can be realized. In this embodiment, the invention described in claims 1 and 2 is realized.

【0072】(第2実施例)次いで、請求項3に記載し
た発明を具体化した第2実施例について、上記第1実施
例との相違点を中心に説明する。本第2実施例は、燃料
噴射量の水温増量時や高負荷増量時におけるA/Fセン
サ26の出力信号の挙動から、同センサ26の異常を診
断するものである。なお、本実施例では、CPU42に
より燃料量補正手段及び全補正量算出手段が構成されて
いる。図11は第2実施例におけるセンサ異常診断処理
の動作を示すタイムチャートであり、先ずは同タイムチ
ャートについて略述する。図11において、時間t10
ではイグニションキーのON操作に従い内燃機関1が始
動される。このとき、冷却水が低温のため水温増量補正
を実施すべく、水温補正係数FWLが「1.0」よりも
大きい値に設定される。その後、冷却水温が徐々に上昇
して所定値(例えば、40℃)に達すると、時間t11
で空燃比フィードバックが開始され、空燃比補正係数F
AFはその時の水温増量に対抗して小さめに(減量側
に)設定される。空燃比補正係数FAFは水温補正係数
FWLの減少に伴い増加し、内燃機関1が暖機されて水
温増量が終了する時間t12では、空燃比補正係数FA
Fは「1.0」付近に収束する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment embodying the invention described in claim 3 will be described focusing on the difference from the first embodiment. In the second embodiment, an abnormality of the sensor 26 is diagnosed from the behavior of the output signal of the A / F sensor 26 when the water temperature of the fuel injection amount is increased or when the load is increased. In the present embodiment, the CPU 42 constitutes the fuel amount correction means and the total correction amount calculation means. FIG. 11 is a time chart showing the operation of the sensor abnormality diagnosis processing in the second embodiment. First, the time chart will be briefly described. In FIG. 11, time t10
Then, the internal combustion engine 1 is started according to the ON operation of the ignition key. At this time, since the cooling water is at a low temperature, the water temperature correction coefficient FWL is set to a value larger than “1.0” in order to perform the water temperature increase correction. After that, when the cooling water temperature gradually rises and reaches a predetermined value (for example, 40 ° C.), time t11
At this time, the air-fuel ratio feedback is started, and the air-fuel ratio correction coefficient F
AF is set to a small value (toward the weight reduction side) against the water temperature increase at that time. The air-fuel ratio correction coefficient FAF increases with a decrease in the water temperature correction coefficient FWL, and at the time t12 when the internal combustion engine 1 is warmed up and the water temperature increase amount ends, the air-fuel ratio correction coefficient FAF.
F converges near “1.0”.

【0073】この場合、時間t10〜t11では、水温
増量に伴い空燃比λ(A/Fセンサ26による検出結
果)がリッチ側に移行する。そこで、水温増量補正に対
する空燃比λの挙動に基づきA/Fセンサ26の異常診
断が実施される。また、時間t11〜t12では、水温
増量は継続されているが、空燃比補正係数FAFが減量
側に設定され、空燃比λは目標空燃比λTG(図では、λ
TG=1.0)付近に保持されている。この場合には、水
温増量補正及びFAF補正に対する空燃比λの挙動に基
づきA/Fセンサ26の異常診断が実施される。
In this case, from time t10 to t11, the air-fuel ratio λ (detection result by the A / F sensor 26) shifts to the rich side as the water temperature increases. Therefore, the abnormality diagnosis of the A / F sensor 26 is performed based on the behavior of the air-fuel ratio λ with respect to the water temperature increase correction. Further, at times t11 to t12, the water temperature increase is continued, but the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set to the decrease side, and the air-fuel ratio λ is equal to the target air-fuel ratio λTG (in the figure, λ
It is held near TG = 1.0). In this case, abnormality diagnosis of the A / F sensor 26 is performed based on the behavior of the air-fuel ratio λ with respect to the water temperature increase correction and the FAF correction.

【0074】一方、車両走行中において時間t13で
は、加速による高負荷増量補正が実施される。このと
き、空燃比フィードバックは一時的にオープン制御とな
り、空燃比補正係数FAFは「1.0」に保持される。
また、負荷補正係数FOTPが増量側に設定され、空燃
比λ(A/Fセンサ26の検出結果)はリッチ側に移行
する。この時間t13〜t14では、高負荷増量補正に
対する空燃比λの挙動に基づきA/Fセンサ26の異常
診断が実施される。
On the other hand, while the vehicle is traveling, at time t13, high load increase correction due to acceleration is executed. At this time, the air-fuel ratio feedback temporarily becomes open control, and the air-fuel ratio correction coefficient FAF is held at "1.0".
Further, the load correction coefficient FOTP is set to the increase side, and the air-fuel ratio λ (detection result of the A / F sensor 26) shifts to the rich side. During this time t13 to t14, the abnormality diagnosis of the A / F sensor 26 is performed based on the behavior of the air-fuel ratio λ with respect to the high load increase correction.

【0075】その後、車両が減速し始める時間t14で
は、高負荷増量補正が終了され、負荷補正係数FOTP
が「1.0」に戻される。このとき、燃料カットが実行
され、一時的に空燃比λがリーン側に大きく移行し、燃
料カット後に空燃比フィードバックが再開される。
After that, at time t14 when the vehicle starts to decelerate, the high load increase correction is finished and the load correction coefficient FOTP
Is returned to "1.0". At this time, the fuel cut is executed, the air-fuel ratio λ temporarily shifts greatly to the lean side, and the air-fuel ratio feedback is restarted after the fuel cut.

【0076】次に、上記動作を実現すべくCPU42に
より実行される演算処理について図12,図13のフロ
ーチャートを用いて説明する。なお、図12は噴射同期
にて実行される燃料噴射メインルーチンを示し、図13
はセンサ異常診断ルーチンを示す。
Next, the arithmetic processing executed by the CPU 42 to realize the above operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 12 and 13. Note that FIG. 12 shows a fuel injection main routine executed in synchronization with the injection, and FIG.
Shows a sensor abnormality diagnosis routine.

【0077】図12において、CPU42は、ステップ
301で前述した図5のルーチンを実行して燃料噴射量
TAUを算出する。また、CPU42は、ステップ30
2で1/64なまし演算により空燃比平均値λAVを算出
する{λAV=(63・λAVi-1 +λ)/64}。
In FIG. 12, the CPU 42 executes the routine of FIG. 5 described above in step 301 to calculate the fuel injection amount TAU. The CPU 42 also executes step 30.
In step 2, the average value λAV of the air-fuel ratio is calculated by 1/64 smoothing calculation {λAV = (63 · λAVi-1 + λ) / 64}.

【0078】さらに、CPU42は、ステップ303で
燃料噴射量TAUを基本燃料噴射量Tp及び空燃比学習
値FKGで除算し、燃料噴射量TAUに対する燃料補正
量FOTHER (但し、空燃比学習値FKGを除く補正量)
を算出する{FOTHER =TAU/(Tp・FKG)}。
この場合、燃料補正係数FOTHER は、「全補正量」に相
当し、例えば水温補正係数FWL、負荷補正係数FOT
P及び空燃比補正係数FAFを含む補正係数として求め
られる。つまり、機関運転状態(機関回転数Ne,吸気
圧PM)に応じて算出される基本燃料噴射量Tpは本
来、空燃比λを理論空燃比λ=1に制御すべく設定され
るものであり、エンジン毎に個体差や経時変化等による
燃料噴射量のバラツキは空燃比学習値FKGによる修正
されるようになっている。そのため、ステップ303に
よれば「TAU」を「Tp×FKG」で除算することに
より、空燃比λ=1を実現することを前提とした「全補
正量」が求められる。
Further, in step 303, the CPU 42 divides the fuel injection amount TAU by the basic fuel injection amount Tp and the air-fuel ratio learning value FKG to obtain the fuel correction amount FOTHER for the fuel injection amount TAU (excluding the air-fuel ratio learning value FKG. Correction amount)
Is calculated {FOTHER = TAU / (Tp · FKG)}.
In this case, the fuel correction coefficient FOTHER corresponds to “total correction amount”, and for example, the water temperature correction coefficient FWL and the load correction coefficient FOT.
It is calculated as a correction coefficient including P and the air-fuel ratio correction coefficient FAF. That is, the basic fuel injection amount Tp calculated according to the engine operating state (engine speed Ne, intake pressure PM) is originally set to control the air-fuel ratio λ to the theoretical air-fuel ratio λ = 1. Variations in the fuel injection amount due to individual differences and changes with time between engines are corrected by the air-fuel ratio learning value FKG. Therefore, according to step 303, “TAU” is divided by “Tp × FKG” to obtain the “total correction amount” on the assumption that the air-fuel ratio λ = 1 is realized.

【0079】その後、CPU42は、ステップ304で
補正係数平均値FAVを算出し{FAV=(63・FAVi-1
+FOTHER )/64}、続くステップ305で図13に
示すセンサ異常診断ルーチンを実行する。
Thereafter, the CPU 42 calculates the correction coefficient average value FAV in step 304 {FAV = (63 · FAVi-1)
+ FOTHER) / 64}, and in the following step 305, the sensor abnormality diagnosis routine shown in FIG. 13 is executed.

【0080】次に、図13のセンサ異常診断ルーチンに
ついて説明する。図13において、CPU42は、先ず
ステップ401で水温補正係数FWLが所定の判定値K
FWLを越えるか否かを判別する。例えば始動時による
水温増量時(図11の時間t10)には、FWL>KF
WLとなりステップ401が肯定判別される。また、C
PU42は、ステップ402で負荷補正係数FOTPが
所定の判定値KFOTPを越えるか否かを判別する。例
えば高負荷増量時(図11の時間t13)には、FOT
P>KFOTPとなりステップ402が肯定判別され
る。
Next, the sensor abnormality diagnosis routine of FIG. 13 will be described. In FIG. 13, the CPU 42 first determines in step 401 that the water temperature correction coefficient FWL is a predetermined determination value K.
It is determined whether or not FWL is exceeded. For example, when the water temperature is increased at the time of starting (time t10 in FIG. 11), FWL> KF
It becomes WL and step 401 is affirmatively determined. Also, C
The PU 42 determines in step 402 whether the load correction coefficient FOTP exceeds a predetermined determination value KFOTP. For example, when the high load is increased (time t13 in FIG. 11), the FOT
Since P> KFOTP, step 402 is positively determined.

【0081】また、CPU42は、ステップ403で内
燃機関1の全運転域において空燃比学習処理が完了して
いるか否かを判別する。この場合、水温増量や高負荷増
量がない場合(ステップ401,402が共にNOの場
合)や、空燃比学習が完了していない場合(ステップ4
03がNOの場合)には、CPU42はステップ404
に進み、カウンタCAFERを「0」にクリアして本ル
ーチンを終了する。つまり、空燃比学習が完了していな
いと、未学習領域においてエンジン毎の個体差や経時変
化による燃料噴射量のバラツキが修正できない。そこ
で、空燃比学習の完了時のみ、本実施例の異常診断を行
うようにしている。
Further, the CPU 42 determines in step 403 whether or not the air-fuel ratio learning process has been completed in all operating regions of the internal combustion engine 1. In this case, when there is no water temperature increase or high load increase (when both steps 401 and 402 are NO), or when the air-fuel ratio learning is not completed (step 4)
If NO in 03), the CPU 42 proceeds to step 404.
Then, the counter CAFER is cleared to "0" and the present routine ends. That is, if the air-fuel ratio learning is not completed, it is not possible to correct variations in the fuel injection amount due to individual differences between engines or changes over time in the unlearned region. Therefore, the abnormality diagnosis of this embodiment is performed only when the air-fuel ratio learning is completed.

【0082】一方、水温増量又は高負荷増量が行われ、
且つ空燃比学習が完了している場合(ステップ401,
402のいずれかがYES、且つステップ403がYE
Sの場合)には、CPU42はステップ405に進み、
カウンタCAFERの値が「0」を越えるか否かを判別
する。異常診断の開始当初にはCAFER=0(初期
値)であるためステップ405が否定判別され、CPU
42は、ステップ406に進んでカウンタCAFERに
所定値KCAFER(例えば、15噴射分に相当する
値)をセットする。
On the other hand, the water temperature is increased or the high load is increased,
And when the air-fuel ratio learning is completed (step 401,
YES in step 402 and YE in step 403
In the case of S), the CPU 42 proceeds to step 405,
It is determined whether or not the value of the counter CAFER exceeds "0". Since CAFER = 0 (initial value) at the beginning of the abnormality diagnosis, a negative determination is made in step 405, and the CPU
42 proceeds to step 406 to set a predetermined value KCAFER (for example, a value corresponding to 15 injections) in the counter CAFER.

【0083】そして、前記ステップ406でカウンタC
AFERがセットされると、以後、ステップ405が肯
定判別され、CPU42はステップ407でカウンタC
AFERを「1」デクリメントする。また、CPU42
は、ステップ408でカウンタCAFERが「0」にな
ったか否かを判別し、CAFER=0になると、ステッ
プ408を肯定判別してステップ409に進む。ステッ
プ409では、CPU42は、前記図12のステップ3
02で算出した空燃比平均値λAVの目標空燃比λTG(本
実施例ではλTG=1.0)に対するズレ量「λAV−1.
0」と、前記図12のステップ304で算出した補正係
数平均値FAVの基準値(=1.0)に対するズレ量「F
AV−1.0」とを算出すると共に、両ズレ量の比「(λ
AV−1.0)/(FAV−1.0)」を求め、その比が所
定範囲(KFL〜KFH)内にあるか否かを判別する
(例えば、KFL=−0.8、KFH=−1.2)。
Then, in step 406, the counter C
When AFER is set, the affirmative determination is made in step 405 thereafter, and the CPU 42 determines the counter C in step 407.
Decrement the AFER by "1". In addition, the CPU 42
Determines whether or not the counter CAFER has become “0” in step 408, and when CAFER = 0, affirmatively determines step 408 and proceeds to step 409. In step 409, the CPU 42 determines the step 3 in FIG.
The deviation amount “λAV-1.Avg. Of the air-fuel ratio average value λAV calculated in step 02 from the target air-fuel ratio λTG (λTG = 1.0 in this embodiment).
0 ”and the deviation amount“ F ”with respect to the reference value (= 1.0) of the correction coefficient average value FAV calculated in step 304 of FIG.
AV-1.0 "is calculated and the ratio of both deviation amounts is" (λ
AV-1.0) / (FAV-1.0) ", and it is determined whether the ratio is within a predetermined range (KFL to KFH) (for example, KFL = -0.8, KFH =-). 1.2).

【0084】そして、ステップ409が肯定判別されれ
ば、CPU42はステップ410で異常判定フラグXE
RAFを「0」にクリアして本ルーチンを終了する。一
方、ステップ409が否定判別されれば、CPU42は
異常発生しているとみなし、ステップ411に進んで既
に異常判定フラグXERAFに「1」がセットされてい
るか否かを判別する。この場合、XERAF=0であれ
ば、CPU42はステップ412でXERAF=1と
し、次回の異常診断で再び異常発生の旨が判定されれ
ば、ステップ413で所定のダイアグ処理を実行する
(例えば、警告灯49を点灯させたり、空燃比フィード
バックを停止させたりする)。
If the determination in step 409 is affirmative, the CPU 42 determines in step 410 the abnormality determination flag XE.
The RAF is cleared to "0" and this routine ends. On the other hand, if the determination in step 409 is negative, the CPU 42 determines that an abnormality has occurred, proceeds to step 411, and determines whether or not the abnormality determination flag XERAF has already been set to "1". In this case, if XERAF = 0, the CPU 42 sets XERAF = 1 in step 412, and if it is determined again in the next abnormality diagnosis that an abnormality has occurred, a predetermined diagnostic process is executed in step 413 (for example, a warning). The lamp 49 is turned on or the air-fuel ratio feedback is stopped).

【0085】以上第2実施例によれば、機関回転数Ne
及び機関負荷(吸気圧PM)に基づき算出された基本燃
料噴射量Tpに対して全補正量を求め(図12のステッ
プ303,304)、その全補正量とA/Fセンサ26
により検出された空燃比λの変化量との比較結果からA
/Fセンサ26の異常を診断した(図13のステップ4
09)。その結果、上記第1実施例と同様に、精度良く
且つ容易にセンサ異常を診断することができ、本発明の
目的を達成することができる。
According to the second embodiment described above, the engine speed Ne
And a total correction amount for the basic fuel injection amount Tp calculated based on the engine load (intake pressure PM) (steps 303 and 304 in FIG. 12), and the total correction amount and the A / F sensor 26.
From the comparison result with the change amount of the air-fuel ratio λ detected by
An abnormality of the / F sensor 26 is diagnosed (step 4 in FIG. 13).
09). As a result, similarly to the first embodiment, the sensor abnormality can be accurately and easily diagnosed, and the object of the present invention can be achieved.

【0086】(第3実施例)次に、請求項4に記載した
発明を具体化した第3実施例を説明する。本第3実施例
では、過渡運転時における空燃比λ(A/Fセンサ26
の検出結果)の挙動から、同センサ26の異常を診断す
るものである。なお、本実施例では、CPU42により
振幅検出手段が構成されている。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment which embodies the invention described in claim 4 will be described. In the third embodiment, the air-fuel ratio λ (A / F sensor 26
The abnormality of the sensor 26 is diagnosed based on the behavior of (detection result of 1). In the present embodiment, the CPU 42 constitutes an amplitude detecting means.

【0087】図14は第3実施例におけるセンサ異常診
断処理の動作を示すタイムチャートであり、先ずは同タ
イムチャートについて略述する。図14において、時間
t21では車両が急加速され、そに伴い一時的に空燃比
λがリーン側及びリッチ側に変動している。また、時間
t22の急減速時においても空燃比λが大きく変動して
いる。この場合、空燃比λの変動時におけるリーンピー
クλL及びリッチピークλRの差(空燃比λの振幅)に
基づいてセンサ異常診断が実施される。
FIG. 14 is a time chart showing the operation of the sensor abnormality diagnosis processing in the third embodiment. First, the time chart will be briefly described. In FIG. 14, the vehicle is rapidly accelerated at time t21, and accordingly, the air-fuel ratio λ temporarily changes to the lean side and the rich side. Further, the air-fuel ratio λ also greatly changes during the rapid deceleration at time t22. In this case, the sensor abnormality diagnosis is performed based on the difference between the lean peak λL and the rich peak λR (the amplitude of the air-fuel ratio λ) when the air-fuel ratio λ changes.

【0088】図15は、第3実施例におけるセンサ異常
診断ルーチンを示す。図15において、CPU42は、
先ずステップ501で内燃機関1の運転状態が定常状態
であるか否かを判別する。ここで、定常状態であるか否
かの判定は、加減速時であるか、目標空燃比λTGが急変
したか、又は空燃比補正係数FAFが急変したか等によ
り行われる。定常状態であれば、CPU42はステップ
502に進み、カウンタCAFDTの値が「0」を越え
るか否かを判別する。異常診断の開始当初はカウンタC
AFDTが設定されておらず(初期値CAFDT=
0)、CPU42は、ステップ502を否定判別してそ
のまま本ルーチンを終了する。
FIG. 15 shows a sensor abnormality diagnosis routine in the third embodiment. In FIG. 15, the CPU 42
First, at step 501, it is judged if the operating state of the internal combustion engine 1 is a steady state. Here, the determination as to whether or not the vehicle is in a steady state is made based on, for example, during acceleration / deceleration, a sudden change in the target air-fuel ratio λTG, or a sudden change in the air-fuel ratio correction coefficient FAF. If it is in the steady state, the CPU 42 proceeds to step 502 and determines whether or not the value of the counter CAFDT exceeds "0". Counter C at the beginning of abnormality diagnosis
AFDT is not set (initial value CAFDT =
0), the CPU 42 makes a negative determination in step 502, and ends the present routine.

【0089】また、例えば車両が急加速されて過渡状態
となればステップ501が否定判別され(図14の時間
t21)、CPU42はステップ503でカウンタCA
FDTに所定値KCAFDTをセットする。また、CP
U42は、ステップ504に進み、今現在の空燃比λが
それまでに記憶されているリーンピークλLよりも大き
いか否か(λLよりもリーン側か否か)を判別し、λ>
λLの場合のみステップ505でリーンピークλLを更
新する。さらに、CPU42は、ステップ506に進
み、今現在の空燃比λがそれまでに記憶されているリッ
チピークλRよりも小さいか否か(λRよりもリッチ側
か否か)を判別し、λ<λRの場合のみステップ507
でリッチピークλRを更新する。このようにして、過渡
期間におけるリーンピークλL及びリッチピークλRが
更新される。
Further, for example, if the vehicle is suddenly accelerated to be in a transient state, a negative determination is made in step 501 (time t21 in FIG. 14), and the CPU 42 determines in step 503 the counter CA.
A predetermined value KCAFDT is set in FDT. Also, CP
The U42 proceeds to step 504 to determine whether or not the current air-fuel ratio λ is larger than the lean peak λL stored so far (whether or not it is on the lean side of λL), and λ>
Only in the case of λL, the lean peak λL is updated in step 505. Further, the CPU 42 proceeds to step 506 to determine whether or not the current air-fuel ratio λ is smaller than the rich peak λR stored so far (whether or not it is on the rich side of λR), and λ <λR Only if step 507
To update the rich peak λR. In this way, the lean peak λL and the rich peak λR in the transition period are updated.

【0090】その後、運転状態が定常状態に復帰すれ
ば、CPU42はステップ501→502→508の順
に進み、ステップ508でカウンタCAFDTを「1」
デクリメントする。また、CPU42は、ステップ50
9でカウンタCAFDTが「0」であるか否かを判別
し、CAFDT≠0であれば前述のステップ504に進
む。つまり、カウンタCAFDTがデクリメントされる
期間(図14の時間t21〜t22)では、前述したス
テップ504〜507でリーンピークλL及びリッチピ
ークλRが更新される。
After that, when the operating state returns to the steady state, the CPU 42 proceeds in the order of steps 501 → 502 → 508, and at step 508, the counter CAFDT is set to "1".
Decrement. The CPU 42 also executes step 50.
In 9 it is judged whether or not the counter CAFDT is "0". If CAFDT ≠ 0, the routine proceeds to step 504 described above. That is, during the period in which the counter CAFDT is decremented (time t21 to t22 in FIG. 14), the lean peak λL and the rich peak λR are updated in steps 504 to 507 described above.

【0091】その後、CAFDT=0になると(図14
の時間t22)、CPU42はステップ509を肯定判
別し、ステップ510でリーンピークλL及びリッチピ
ークλRの差が所定の判定値KAFWD以下であるか否
かを判別する。この場合、λL−λR>KAFWDであ
りステップ510が否定判別されれば、CPU42はス
テップ511に進み、異常判定フラグXELERを
「0」にクリアする。つまり、車両の急加速等による燃
料増量補正がA/Fセンサ26の出力結果に正常に反映
したとして、正常判定が下される。さらに、CPU42
はステップ515に進み、次の異常診断に備えるべくリ
ーンピークλL及びリッチピークλRを共に「1.0」
にリセットして本ルーチンを終了する。
After that, when CAFDT becomes 0 (see FIG. 14).
At time t22), the CPU 42 makes an affirmative decision in step 509, and in step 510, decides whether the difference between the lean peak λL and the rich peak λR is less than or equal to a predetermined determination value KAFWD. In this case, if λL−λR> KAFWD and step 510 is negatively determined, the CPU 42 proceeds to step 511 and clears the abnormality determination flag XELER to “0”. That is, it is determined that the fuel amount increase correction due to the sudden acceleration of the vehicle or the like is normally reflected in the output result of the A / F sensor 26, and the normal determination is made. Furthermore, the CPU 42
Proceeds to step 515, and both the lean peak λL and the rich peak λR are “1.0” in preparation for the next abnormality diagnosis.
Then, this routine is finished.

【0092】また、λL−λR≦KAFWDでありステ
ップ510が肯定判別されれば、CPU42はステップ
512に進み、異常判定フラグXELERが既に「1」
にセットされているか否かを判別する。この場合、異常
判定フラグXELERが未だセットされていなければ、
CPU42はステップ513でXELER=1とする。
そして、次回の異常診断(前述のステップ501〜51
0の処理)で再び異常発生の旨が判定されれば、CPU
42はステップ514でダイアグ処理を実行する。
If .lambda.L-.lambda.R.ltoreq.KAFWD and step 510 is affirmatively determined, the CPU 42 proceeds to step 512, and the abnormality determination flag XELER is already "1".
It is determined whether or not it is set to. In this case, if the abnormality determination flag XELER has not been set,
The CPU 42 sets XELER = 1 in step 513.
Then, the next abnormality diagnosis (steps 501 to 51 described above)
If it is determined again that an abnormality has occurred in step 0), the CPU
42 executes the diagnosis process in step 514.

【0093】以上第3実施例によれば、内燃機関1の運
転条件が過渡状態にある場合においてA/Fセンサ26
により検出された空燃比λの振幅を求め、その振幅に基
づきA/Fセンサ26の異常を診断した(図15のステ
ップ510)。これにより上記各実施例と同様に精度良
く且つ容易にセンサ異常を診断することができる。
According to the third embodiment described above, the A / F sensor 26 is operated when the operating condition of the internal combustion engine 1 is in the transient state.
The amplitude of the air-fuel ratio λ detected by is calculated, and the abnormality of the A / F sensor 26 is diagnosed based on the amplitude (step 510 in FIG. 15). As a result, the sensor abnormality can be diagnosed accurately and easily as in each of the above embodiments.

【0094】なお、本発明は上記各実施例の他に以下の
ように具体化することもできる。 (1)上記実施例では、現代制御理論を用いて空燃比フ
ィードバック制御を実現した空燃比制御システムに本発
明のセンサ異常診断処理を具体化したが、当然ながら他
の制御(例えば、PID制御等)によるシステムで本発
明を具体化してもよい。
The present invention can be embodied as follows in addition to the above embodiments. (1) In the above embodiment, the sensor abnormality diagnosis processing of the present invention is embodied in the air-fuel ratio control system that realizes the air-fuel ratio feedback control using the modern control theory, but it goes without saying that other control (for example, PID control, etc.) is performed. The present invention may be embodied in a system according to (1).

【0095】(2)上記第2実施例では、機関運転時に
おける増量補正(水温増量や高負荷増量についてその具
体例を示したが、減量補正時においても本発明の異常診
断処理を実現することができる。例えば、燃料タンクに
て発生した燃料蒸気(エバポガス)を内燃機関1の吸気
系に放出(パージ)するエバポパージ機構を持った空燃
比制御システムでは、エバポパージ量に応じて燃料噴射
弁7による燃料噴射量が減量補正される。この場合、そ
の減量補正時における空燃比λ(センサ出力)の変化量
に基づきセンサ異常が診断される。
(2) In the above-described second embodiment, a specific example of increasing correction during engine operation (water temperature increase and high load increase is shown, but the abnormality diagnosis processing of the present invention can be realized even during decrease correction. For example, in an air-fuel ratio control system having an evaporative purge mechanism that releases (purges) fuel vapor (evaporative gas) generated in the fuel tank to the intake system of the internal combustion engine 1, the fuel injection valve 7 is used according to the evaporative purge amount. The fuel injection amount is reduced and corrected, and in this case, a sensor abnormality is diagnosed based on the amount of change in the air-fuel ratio λ (sensor output) during the reduction correction.

【0096】[0096]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、空燃比
センサの異常を精度良く診断し、ひいては当該空燃比セ
ンサの検出結果を用いた空燃比制御システムの制御精度
向上に貢献することができるという優れた効果を発揮す
る。
According to the invention described in claim 1, the abnormality of the air-fuel ratio sensor can be diagnosed with high accuracy, and further, the control accuracy of the air-fuel ratio control system using the detection result of the air-fuel ratio sensor can be improved. It has the excellent effect of being able to

【0097】また、空燃比補正量の変化量と目標空燃比
の変化量との比較結果から、空燃比センサの異常を精度
良く且つ容易に診断することができる。
[0097] Further, from the comparison result between the air-fuel ratio correction amount of the change amount and the target air-fuel ratio change amount, the abnormality of the air-fuel ratio sensor can be accurately and easily diagnosed.

【0098】請求項に記載の発明によれば、基本燃料
供給量に対する全ての補正量と空燃比センサにより検出
された空燃比の変化量との比較結果から、空燃比センサ
の異常を精度良く且つ容易に診断することができる。
According to the second aspect of the invention, the abnormality of the air-fuel ratio sensor can be accurately determined based on the comparison result of all the correction amounts for the basic fuel supply amount and the change amount of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor. And it can be easily diagnosed.

【0099】[0099]

【0100】[0100]

【0101】[0101]

【0102】[0102]

【0103】[0103]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例における内燃機関の空燃比制御装置の全
体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine in an embodiment.

【図2】A/Fセンサの詳細な構成を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a detailed configuration of an A / F sensor.

【図3】A/Fセンサの電圧−電流特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a voltage-current characteristic of an A / F sensor.

【図4】空燃比制御システムの原理を説明するためのブ
ロック図。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the principle of the air-fuel ratio control system.

【図5】燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャー
ト。
FIG. 5 is a flowchart showing a fuel injection amount calculation routine.

【図6】目標空燃比を設定するためのマップ。FIG. 6 is a map for setting a target air-fuel ratio.

【図7】第1実施例の異常診断動作を説明するためのタ
イムチャート。
FIG. 7 is a time chart for explaining an abnormality diagnosis operation of the first embodiment.

【図8】第1実施例のセンサ異常診断ルーチンを示すフ
ローチャート。
FIG. 8 is a flowchart showing a sensor abnormality diagnosis routine of the first embodiment.

【図9】図8に続き、センサ異常診断ルーチンを示すフ
ローチャート。
FIG. 9 is a flowchart showing a sensor abnormality diagnosis routine following FIG. 8.

【図10】センサ異常時におけるセンサ出力を説明する
ための電圧−電流特性図。
FIG. 10 is a voltage-current characteristic diagram for explaining a sensor output when the sensor is abnormal.

【図11】第2実施例の異常診断動作を説明するための
タイムチャート。
FIG. 11 is a time chart for explaining an abnormality diagnosis operation of the second embodiment.

【図12】燃料噴射メインルーチンを示すフローチャー
ト。
FIG. 12 is a flowchart showing a fuel injection main routine.

【図13】第2実施例のセンサ異常診断ルーチンを示す
フローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing a sensor abnormality diagnosis routine of the second embodiment.

【図14】第3実施例の異常診断動作を説明するための
タイムチャート。
FIG. 14 is a time chart for explaining an abnormality diagnosis operation of the third embodiment.

【図15】第3実施例のセンサ異常診断ルーチンを示す
フローチャート。
FIG. 15 is a flowchart showing a sensor abnormality diagnosis routine of the third embodiment.

【図16】クレームに対応したブロック図。FIG. 16 is a block diagram corresponding to a claim.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内燃機関、26…空燃比センサとしてのA/Fセン
サ、42…基本燃料量算出手段,空燃比補正量設定手
段,空燃比制御手段,燃料補正判定手段,センサ異常診
断手段,目標空燃比設定手段,燃料量補正手段,全補正
量算出手段,振幅検出手段としてのCPU。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 26 ... A / F sensor as an air-fuel ratio sensor, 42 ... Basic fuel amount calculation means, air-fuel ratio correction amount setting means, air-fuel ratio control means, fuel correction determination means, sensor abnormality diagnosis means, target air-fuel ratio CPU as setting means, fuel amount correcting means, total correction amount calculating means, amplitude detecting means.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−74074(JP,A) 特開 昭62−174547(JP,A) 特開 平5−5447(JP,A) 特開 昭62−247148(JP,A) 特開 昭62−247147(JP,A) 特開 昭62−32238(JP,A) 特開 平3−23332(JP,A) 特開 平6−34597(JP,A) 特表 平4−505793(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 F02D 45/00 368 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-74074 (JP, A) JP-A-62-174547 (JP, A) JP-A-5-5447 (JP, A) JP-A-62-247148 (JP , A) JP 62-247147 (JP, A) JP 62-32238 (JP, A) JP 3-23332 (JP, A) JP 6-34597 (JP, A) Special table flat 4-505793 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 F02D 45/00 368

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の空燃比に対してリニアに出力
を増減させる空燃比センサと、 前記内燃機関に燃料を供給するための燃料供給手段と、 機関回転数及び機関負荷に応じた基本燃料供給量を算出
する基本燃料量算出手段と、 前記空燃比センサにより検出された空燃比と目標空燃比
との偏差に応じた空燃比補正量を設定する空燃比補正量
設定手段と、 前記基本燃料量算出手段により算出された基本燃料供給
量と前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比
補正量とに基づき、前記燃料供給手段による燃料供給量
を制御する空燃比制御手段とを備えた空燃比制御システ
ムに適用されるものであって、 前記基本燃料量算出手段により算出された基本燃料供給
量に対して、機関運転条件の変化に伴う所定量を越える
補正指令があったことを判定する燃料補正判定手段と、 前記燃料補正判定手段により燃料補正の旨が判定された
場合において、前記空燃比センサにより検出された空燃
比、又は前記空燃比補正量設定手段により設定された空
燃比補正量の挙動に応じて前記空燃比センサの異常を診
断するセンサ異常診断手段とを備え 機関運転状態に応じた目標空燃比を設定する目標空燃比
設定手段を備える空燃比制御システムであって、 前記燃料補正判定手段は、前記目標空燃比設定手段によ
り設定された目標空燃比の変化量から補正指令の有無を
判定する手段を有し、 前記センサ異常診断手段は、前記空燃比補正量設定手段
により設定された空燃比補正量の変化量と、前記目標空
燃比設定手段により設定された目標空燃比の変化量との
比較結果から前記空燃比センサの異常を診断する手段を
有す ることを特徴とする空燃比センサの異常診断装置。
1. An air-fuel ratio sensor for linearly increasing or decreasing an output with respect to an air-fuel ratio of an internal combustion engine, fuel supply means for supplying fuel to the internal combustion engine, and basic fuel according to engine speed and engine load. A basic fuel amount calculation means for calculating a supply amount, an air-fuel ratio correction amount setting means for setting an air-fuel ratio correction amount according to a deviation between an air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor and a target air-fuel ratio, and the basic fuel An air-fuel ratio control means for controlling the fuel supply quantity by the fuel supply means based on the basic fuel supply quantity calculated by the quantity calculation means and the air-fuel ratio correction quantity set by the air-fuel ratio correction quantity setting means. It is applied to an air-fuel ratio control system, and there is a correction command for the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel amount calculation means that exceeds a predetermined amount due to a change in engine operating conditions. A fuel correction determination means for determining, and an air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor, or an air-fuel ratio set by the air-fuel ratio correction amount setting means when fuel correction is determined by the fuel correction determination means. depending on the behavior of the correction amount and a sensor abnormality diagnosis means for diagnosing abnormality of the air-fuel ratio sensor, the target air-fuel ratio to set the target air-fuel ratio in accordance with the engine operating state
An air-fuel ratio control system including a setting means, wherein the fuel correction determination means is a target air-fuel ratio setting means.
Whether or not there is a correction command based on the preset amount of change in the target air-fuel ratio
A determination means, and the sensor abnormality diagnosis means is the air-fuel ratio correction amount setting means.
Change amount of the air-fuel ratio correction amount set by
With the change amount of the target air-fuel ratio set by the fuel ratio setting means
A means for diagnosing abnormality of the air-fuel ratio sensor from the comparison result
An abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor characterized by having .
【請求項2】 内燃機関の空燃比に対してリニアに出力
を増減させる空燃比センサと、 前記内燃機関に燃料を供給するための燃料供給手段と、 機関回転数及び機関負荷に応じた基本燃料供給量を算出
する基本燃料量算出手段と、 前記空燃比センサにより検出された空燃比と目標空燃比
との偏差に応じた空燃比補正量を設定する空燃比補正量
設定手段と、 前記基本燃料量算出手段により算出された基本燃料供給
量と前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比
補正量とに基づき、前記燃料供給手段による燃料供給量
を制御する空燃比制御手段とを備えた空燃比制御システ
ムに適用されるものであって、 前記基本燃料量算出手段により算出された基本燃料供給
量に対して、機関運転条件の変化に伴う所定量を越える
補正指令があったことを判定する燃料補正判定手段と、 前記燃料補正判定手段により燃料補正の旨が判定された
場合において、前記空燃比センサにより検出された空燃
比、又は前記空燃比補正量設定手段により設定された空
燃比補正量の挙動に応じて前記空燃比センサの異常を診
断するセンサ異常診断手段とを備え、 前記内燃機関の運転条件に応じて増量若しくは減量補正
を実行する燃料量補正手段と、 前記燃料量補正手段による燃料補正時に、前記基本燃料
量算出手段により算出された基本燃料供給量に対する全
ての補正量を算出する全補正量算出手段とを備える空燃
比制御システムであって、 前記燃料補正判定手段は、前記燃料量補正手段による増
量若しくは減量補正が実行された場合に補正指令有りと
判定する手段を有し、 前記センサ異常診断手段は、前記全補正量算出手段によ
り算出された全補正量と前記空燃比センサにより検出さ
れた空燃比の変化量との比較結果から前記空燃比センサ
の異常を診断する手段を有する 空燃比センサの異常診断
装置。
2. A linear output with respect to the air-fuel ratio of the internal combustion engine
An air-fuel ratio sensor for increasing / decreasing the fuel consumption , a fuel supply means for supplying fuel to the internal combustion engine, and a basic fuel supply amount according to the engine speed and the engine load.
The basic fuel amount calculating means, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor, and the target air-fuel ratio
Air-fuel ratio correction amount that sets the air-fuel ratio correction amount according to the deviation from
Setting means and basic fuel supply calculated by the basic fuel amount calculating means
Amount and the air-fuel ratio set by the air-fuel ratio correction amount setting means
Amount of fuel supplied by the fuel supply means based on the correction amount
And an air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio
And the basic fuel supply calculated by the basic fuel amount calculation means.
Exceeds the specified amount due to changes in engine operating conditions
The fuel correction determination means for determining that a correction command has been issued and the fuel correction determination means have determined that fuel correction has been performed.
In this case, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor
Ratio or the air set by the air-fuel ratio correction amount setting means
Diagnose abnormality of the air-fuel ratio sensor according to the behavior of the fuel ratio correction amount.
A sensor abnormality diagnosing means for disconnecting, and increasing or decreasing correction according to the operating conditions of the internal combustion engine
To perform the fuel amount correcting means, when the fuel correction by the fuel amount correcting means, the basic fuel
The total amount for the basic fuel supply amount calculated by the amount calculation means
Air-fuel equipped with all correction amount calculation means for calculating all correction amounts
In the ratio control system, the fuel correction determination means increases the fuel amount correction means.
If there is a correction command when the amount or weight reduction correction is executed
The sensor abnormality diagnosing means includes a determining means,
Calculated by the air-fuel ratio sensor
From the result of comparison with the amount of change in the air-fuel ratio
Abnormality-diagnosis device for air-fuel ratio sensor having means for diagnosing abnormality of the above
JP07633695A 1995-03-31 1995-03-31 Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device Expired - Lifetime JP3446380B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07633695A JP3446380B2 (en) 1995-03-31 1995-03-31 Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device
DE19612212A DE19612212B4 (en) 1995-03-31 1996-03-27 Diagnostic device for an air / fuel ratio sensor
US08/623,787 US5758632A (en) 1995-03-31 1996-03-29 Diagnostic apparatus for air-fuel ratio sensor
US08/878,064 US5964208A (en) 1995-03-31 1997-06-18 Abnormality diagnosing system for air/fuel ratio feedback control system
US09/358,849 US6032659A (en) 1995-03-31 1999-07-22 Abnormality diagnosing system for air/fuel ratio feedback control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07633695A JP3446380B2 (en) 1995-03-31 1995-03-31 Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08270482A JPH08270482A (en) 1996-10-15
JP3446380B2 true JP3446380B2 (en) 2003-09-16

Family

ID=13602525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07633695A Expired - Lifetime JP3446380B2 (en) 1995-03-31 1995-03-31 Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3446380B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3878398B2 (en) 2000-08-18 2007-02-07 株式会社日立製作所 Engine self-diagnosis device and control device
JP2009079524A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Toyota Motor Corp Internal combustion engine system, vehicle equipped with the same, and method for controlling internal combustion engine
JP4952660B2 (en) * 2008-06-10 2012-06-13 トヨタ自動車株式会社 Apparatus and method for determining deterioration of air-fuel ratio sensor
CN114941579B (en) * 2022-05-09 2023-06-23 潍柴动力股份有限公司 Control method, device and equipment for engine smoke intensity and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08270482A (en) 1996-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6032659A (en) Abnormality diagnosing system for air/fuel ratio feedback control system
AU2016201876B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
US8509984B2 (en) Monitoring apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine
JP5246456B2 (en) Internal combustion engine system control device
CN108798838B (en) Control device for internal combustion engine
JPH08271475A (en) Oxygen concentration detector
US9863354B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP6213540B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US6371096B1 (en) Diagnosis system for wide-range air-fuel ratio sensor
JP3887903B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
US9677490B2 (en) Abnormality diagnosis system of internal combustion engine
JP3175459B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP3525545B2 (en) Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device
JPH08338285A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP3487050B2 (en) Air-fuel ratio sensor abnormality detection device
JP3446380B2 (en) Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device
JP3834898B2 (en) Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device
JP3975491B2 (en) Abnormality diagnosis device for air-fuel ratio feedback control system
JP6217739B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US11092100B2 (en) Control system of internal combustion engine
JP3972925B2 (en) Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine
JPH06146967A (en) Closed loop controller for internal combustion engine
JP2001140692A (en) Air-fuel ratio sensor dispersion correcting device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090704

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150704

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term