JPH0318644A - 内燃機関の燃料供給制御装置における空燃比検出診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の燃料供給制御装置における空燃比検
出診断装置に関し、詳しくは、機関吸入混合気の空燃比
を目標空燃比に近づけるフィードバック補正制御に用い
る空燃比検出手段の異常診断を行う装置に関する。

〈従来の技術〉 空燃比のフィードバック制御機能を有した内燃機関の燃
料供給制御装置としては、次のようなものが知られてい
る． 吸入空気に関与する状態量として吸入空気流量Ｑや吸気
圧力ＰＢを検出し、これらと機関回転速度Ｎの検出値と
に基づいて基本燃料供給量Ｔｐを演算する．そして、こ
の基本燃料供給量Ｔｐを、冷却水温度で代表される機関
温度等の各種運転状態に基づいて設定された各種補正係
数Ｃ：ＯＥＦ，排気中酸素濃度の検出を介して求められ
る吸入混合気の空燃比に基づいて設定される空燃比フィ
ードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡ，バッテリ電圧による
補正分Ｔｓ等により補正して最終的な燃料供給量ＴｉＣ
−Ｔ　ｐ　Ｘ　Ｃ　Ｏ　Ｅ　Ｆ　ＸＬＡＭＢＤＡ＋Ｔ　
ｓ　）を演算し、この演算された量の燃料が燃料噴射弁
等によって機関に供給されるようになっている（特開昭
６０−２４０８４０号公報等参照）． 前記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡは、例
えば比例積分制御によって設定され、酸素センサによっ
て検出される排気中の酸素濃度に基づいて実際の空燃比
が目標空燃比（理論空燃比）よりもリッチ（リーン）で
あるときには、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＮＢ
ＤＡを初めに比例定数Ｐだけ減少（増大）させ、それか
ら時間同期又は機関回転同期で積分定数Ｉずつ徐々に減
少（増大）させていき、実際の空燃比が目標空燃比付近
で反転を繰り返すように制御するものである．尚、上記
空燃比のフィードバック制御に用いる酸素センサとして
は、理論空燃比を境に排気中の酸素濃度が急変すること
を利用して、理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ
・リーンを検出できるセンサが一般に用いられる．セン
サ構造としては、ジルコニアチェーブの内外表面にそれ
ぞれ電極を形威し、チューブの内側に導入した大気中の
酸素濃度と外側が曝される排気中の酸素濃度との比に応
じて前記電極間に起電力を発生させ、この起電力をモニ
タすることで排気中の酸素濃度、引いては機関吸入混合
気の理論空燃比に対するリッチ・リーンを間接的に検出
するものである（実開昭６３−５１２７３号公報等参照
）．〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のように酸素センサの検出結果から空燃
比をフィードバック制御するものでは、酸素センサが劣
化して第１２図〜第１５図に示すように空燃比に対する
検出信号の出力特性が初期から変化すると、フィードバ
ック制御によって目標空燃比（理論空燃比）を精度良く
得ることができなくなる． 自動車用機関の排気系には、排気を浄化するために三元
触媒が設けられているものがあるが、この三元触媒装置
は、混合気を理論空燃比で燃焼させたときに最も転換効
率が良くなるため、上記のように酸素センサの劣化によ
ってフィードバック制御される空燃比が理論空燃比から
ずれると、三元触媒装置による転換効率が低下しＣＯ．
ＨＣ，ＮＯｘが増加するという問題が発生する．また、
酸素センサの静特性に変化が殆どない場合であっても、
例えば実際の空燃比がリッチからリーンヘ又はリーンか
らリッチへ反転したときの酸素センサの応答時間が初期
から変化すると、この場合にも空燃比の制御点が初期（
目標空燃比）からずれ、三元触媒装置により充分な排気
浄化効果を得ることができなくなるという問題がある． このように、酸素センサの劣化が発生すると、フィード
バック制御される空燃比が理論空燃比からずれて排気性
状に悪影響を及ぼすが、酸素センサの劣化は、信号線の
断線・ショートのようなオン・オフ的な故障に比べて診
断が困難であり、従来から信頼性のある診断装置の提供
が望まれていた． ここで、第１２図〜第１５図に示した酸素センサの劣化
による特性変化の例について説明すると、第１２図は例
えば公知のジルコニアチューブタイプの酸素センサにお
いてジルコニアに僅かな熱劣化が生じた場合を示し、こ
の場合には、初期の出力特性に対してリッチ側に特性が
シフトし、応答特性としては表１及び第１６図に示すよ
うに、リッチからリーンへの応答が初期に比べ速くなっ
て制御周波数が高くなるため、この酸素センサを用いて
フィードバックＭ御を行うと、目標よりもリッチ空燃比
に制御されることになってしまう．また、かかる熱劣化
が進行すると、第１３図に示すようにリッチ側の出力が
低下し、理論空燃比を境とした出力の急変特性が得られ
なくなるため、制ｍｒｆ１１波数が初期よりも小さくな
って応答速度が遅くなってしまう． 一方、酸素センサとしてジルコニアチューブタイプのも
のを用いた場合、ジルコニアチューブの内側に大気を導
き、この大気中の酸素濃度と排気中の酸素濃度との比に
応じて起電力を発生させるものであるから、チューブの
内側に設けた電極が劣化したり、ジルコニアチューブを
排気から保護する保護層に目詰まりが発生すると、セン
サの出力特性が、第１４図及び第１５図に示すように変
化する． 即ち、内側電極が劣化すると、起電力が良好に取り出せ
ないためリーン側及びリッチ側の出力が共に低下し、フ
ィードバックの制御点としてはリッチ側に移行してしま
い（表ｌ参照）、また、外側の保護層に目詰まりが発生
すると、リーン状態においても酸素濃度比が大きくなら
ないためりーン出力が高くなり、結果、リッチからリー
ンへの検出応答性が悪化し、制御点はリーン側にずれて
しまう（表１参照）． また、酸素センサの出力は、第１７図に示すように、通
常使用状態における高排気温度雰囲気における出力の最
大値及び最小値に対して、低排気温度側では、最大値が
低く最小値が高くなる傾向を示し、排気温度に応じて所
定の最大・最小値を出力する．ところが、酸素センサが
劣化すると、同じ排気温度に対して酸素センサが出力す
る最大・最小の値が初期に対して変化するため、この最
大・最小値の変化に基づいて酸素センサの劣化を診断す
ることが可能である．しかしながら、排気温度を機関回
転速度や機関トルクなどの運転条件から予測されるよう
にし（第１８図参照）、この予測排気温度に対応する最
大・最小値を予めマップに記憶させるようにすると、大
きな記憶容量を必要としてコスト上不利となってしまう
． 更に、酸素センサが劣化した場合には、フィードバック
制御の周期時間が長くなるため、この周期時間の変化を
捉えて酸素センサの劣化診断を行うことが可能であるが
、運転状態に応じて制御周期の時間が異なるため、制御
周期を単純に検出していても酸素センサの劣化を診断す
ることはできない． また、機関が過渡運転されているときには、吸気通路壁
面に沿って機関に供給される液状燃料の応答遅れ等の影
響で空燃比が安定せず、その都度フィードバック補正ａ
ｍの周期や応答時間が変化するため（第１９図参照）、
過渡運転時においてフィードバック制御の周期や応答性
を検出しても、精度良い酸素センサの劣化診断が行えな
いという問題もあった． 本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、酸素セ
ンサ等の機関吸入混合気の空燃比を検出する手段の劣化
を、精度良くかつ多種多様な劣化パターンにも対応して
診断でき、然も極力記憶容量を節約できる診断装置を提
供することを目的とする。

〈諜題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関排気戒
分の濃度に応じた検出信号を出力しこれにより機関に吸
入される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
この空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に
近づけるように燃料供給量をフィードバック補正するた
めのフィードバック補正値を設定するフィードバック補
正値設定手段と、これにより設定されたフィードバック
補正値に基づいて補正した燃料供給量に基づいて機関へ
の燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、を含んで構
成された内燃機関の燃料供給制御装置において、 空燃比検出手段により目標空燃比に対する実際の空燃比
のリッチ・リーン反転が検出されたときに、フィードバ
ック補正値を該フィードバック補正値の平均値を少なく
とも越えて増減変化させる比例操作によりフィードバッ
ク補正値設定手段によるフィードバック補正値の設定を
行わせる比例操作制御手段と、この比例操作制御手段に
よりフィードバック補正値が比例操作されてから空燃比
が目標に近づく方向に変化し始めるまでの時間と、空燃
比検出手段の検出信号の変化割合と、の少なくとも一方
を検出する比例操作結果検出手段と、空燃比の両変化方
向でそれぞれ比例操作結果検出手段で検出された値が略
同等でないときに空燃比検出手段の異常を判別する応答
レベル異常判別手段と、を備えて空燃比検出診断装置を
構或するようにした． また、第２図に示すように、空燃比検出手段による検出
信号の最大値及び最小値をサンプリングする最大・最小
値サンプリング手段と、所定以上の排気温度となる運転
条件の経験を判別する高排気温度経験判別手段と、この
高排気温度経験判別手段で所定以上の排気温度となる運
転条件の経験が判別されているときに最大・最小値サン
プリング手段でサンプリングされている最大値及び最小
値をそれぞれ初期値と比較することにより空燃比検出手
段の異常を判別する出力レベル異常判別手段と、を備え
て空燃比検出診断装置を構成しても良い． 更に、第３図に示すように、フィードバック補正値設定
手段で設定されるフィードバック補正値の制御周期を検
出する制御周期検出手段と、運転条件に応じてフィード
バック補正値の制御周期の初期値を記憶した初期値記憶
手段と、制御周期検出手段で検出されたフィードバック
補正値の制御周期と初期値記憶手段に記憶されている当
該運転条件の制御周期の初期値とを比較することにより
空燃比検出手段の異常を判別する制御周期異常判別手段
と、を備えて空燃比検出診断装置を構成しても良い． また、上記各空燃比検出診断装置においては、機関の定
常運転状態を検出する定常運転検出手段と、この定常運
転検出手段により機関の定常運転状態が検出されている
ときにのみ前記空燃比検出手段の異常判別を許可する異
常判別許可手段と、を設けることが好ましい． 〈作用〉 本発明にかかる内燃機関の燃料供給制御装置において、
空燃比検出手段は、機関排気成分の濃度に応じた検出信
号を出力しこれにより機関に吸入される混合気の空燃比
を検出する．一方、フィードバック補正値設定手段は、
空燃比検出手段で検出される実際の空燃比を目標空燃比
に近づけるように燃料供給量をフィードバック補正する
ためのフィードバック補正値を設定する．そして、燃料
供給制御手段は、前記フィードバック補正値によって増
減補正した燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制
御し、目標空燃比の混合気の下で機関が運転されるよう
にする． ここで、第ｌ図に示した空燃比検出診断装置においては
、比例制御操作制御手段が、空燃比検出手段により目標
空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーン反転が検
出されたときに、フィードバック補正値の平均値、即ち
、目標空燃比相当値を少なくとも越えてフィードバック
補正値を増減変化させる比例操作によりフィードバック
補正値設定手段によるフィードバック補正値の設定を行
わせる．例えば実際の空燃比が目標に対してリッチ（リ
ーン）からりーン（リッチ）へ反転したときには比例操
作によって目標空燃比相当値よりもよりリッチ（リーン
）補正される値が設定されるようにして、フィードバッ
ク補正値の上からは空燃比を目標空燃比に戻す制御が反
転時に確実に行われるようにして、空燃比検出手段の応
答性がフィードバック補正値に影響されずに検出できる
ようにした． また、比例操作結果検出手段は、比例操作制御手段でフ
ィードバック補正値が比例操作されてから空燃比が目標
に近づく方向に変化し始めるまでの時間、即ち、空燃比
を目標に戻す制御が行われてから実際のその結果が空燃
比検出手段で検出されるまでの時間と、前記空燃比検出
手段の検出信号の変化割合、即ち、リッチ・リーン反転
時の検出応答速度と、の少なくとも一方を検出する．そ
して、応答レベル異常判別手段は、空燃比の両変化方向
（リッチ→リーン及びリーン→リッチ）でそれぞれ比例
操作結果検出手段で検出された値（応答時間又は応答速
度）が略同等でないとき、即ち、空燃比のリッチ→リー
ンの変化を検出する特性と、空燃比のリーン→リッチの
変化を検出する特性とが異なるときに前記空燃比検出手
段の応答レベルの異常を判別する． また、第２図に示した空燃比検出診断装置では、最大・
最小値サンプリング手段が、空燃比検出手段による検出
信号の最大値及び最小値をサンプリングする． 一方、高排気温度経験判別手段は、所定以上の排気温度
となる運転条件の経験を判別し、出力レベル異常判別手
段は、高排気温度の．経験が判別されているときにサン
プリングされている最大値及び最小値をそれぞれ初期値
と比較することにより空燃比検出手段の異常を判別する
。

即ち、空燃比検出手段が活性化する高排気温度を経験し
ていれば、低温時に比べより高い最大値及びより低い最
小値がかかる高排気温度にｂじ゜（サンプリングされて
いるはずであり、空燃比＠出手段に劣化等を原因とする
異常があるとこの高排気温度における初期の最大値及び
最小値が変化するので、空燃比検出手段の出力レベルの
異常が判別されるや 更に、第３図に示した空燃比検出診断装置では，初期値
記憶手段が運転条件に応じてフィー・ドバック補正値の
制御周期の初期値を記憶しており４制御周期検出手段は
、フィードバック補正値設定手段で設定されるフィード
バック補正値の制漣周期を検出する．そして、制御周期
異常判別手段は、検出したフィードバック補正値の制御
周期と、初期値記憶手段に記憶されている当該運転条件
の制ｌ１周期の初期値と、を比較することにより空燃比
検出手段の制’ａｓ期の異常を判別すゐ。

即ち、運転条件によってフィードバック補正俤゛による
割御周期は異なり、異なる運転条件でそれぞれ検出した
＃櫛周期を比較しても、空燃比検出手段の異常を判別で
きないので、予め運転条件毎に初期の關渦周期を記憶さ
せ℃おいて、検出しプこ周期と、この周期を検出した運
転条件における制ＩａＦｉＩ期のｖｌＩ期値εを比較し
、同じ運転条件において初期値茫剣する検出した周期（
Ｄ変化を検出しで、空燃比検出手段Ｌ′ＪＪ劉徊周期異
常を判別するものであゐヶ． また、、上記のようにして空燃比検黒手段の異で；モを
判別し得る空燃比検出醗断装置それぞれにおいて、定常
運転状態検比手段Ｃ．より機関の定常運転状態が＊れて
いるときにのみ．７異常判別許可手段は空燃比検出手段
の異常判別を許町し、空燃比が大きくリ〜ン化レたりり
７チ・化ずる過渡運転状態において検出１一た空燃比検
出手段の恣答レベルや出力レベルや制御周期に基づいて
誤診断されないようにす養。

く実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する． 一実施例のシステム構或を示す第４図において、内燃機
関１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３．スロットル
チャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入
される．スロットルチ＋ンバ４には、図示しないアクセ
ルペダルと連動してスロットルチャンバ４の開口面積を
可変制御するスロットル弁７が設けられていて、吸入空
気流量Ｑを制御する， 前記スロットル弁７には、その間度ＴＶＯを検出するボ
テンシッメー夕と共に、その全閉位置（アイドル位置）
でＯＮとなるアイドルスイッチ８Ａを含むスロットルセ
ンサ８が付設されていら．スロットル弁７上流の吸気ダ
クト３には、撫関ｌの吸入空気流量Ｑを検出するエアフ
ローメータ９が設けられていて、吸入空気流ＩＱに応じ
た電圧信号を出力する． また、スロットル弁７下流の吸気マニホールド５の各ブ
ランチ部には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁１０が設
けられている．燃料噴射弁１０は、後述するマイクロコ
ンピュータを内蔵したコントロールユニット１ｌから機
関回転に同期したタイ壽ングで出力される駆動パルス信
号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送
されプレッシャレギエレータにより所定圧力に制御され
た燃料を吸気マニホールド５内に噴射供袷する．即ち、
燃料噴射弁１０による燃料供給量は、燃料噴射弁１ｏの
開弁駆動時間で＠御されるようになっている．更に、機
閲ｌの冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水
温センサ１２が設けられると共に、排気通路１３内で排
気中の酸素濃度を検出することによって、機関吸入混合
気の空燃比を検出する空燃比検出手段としての酸素セン
サ１４が設けられている． 酸素センサ１４は、実開昭６３−５１２７３号等に開示
されている公知のものであり、ジルコニアチェーブの内
側に大気を、外慄には酸素濃度の低い排気を導き、排気
中の酸素濃度によって内外の酸素濃度比が変化し、酸素
不足となる理論空燃比よりもリッチ側では酸素濃度比が
大きく起電力（電圧）ｖｏ！が発生し、酸素過剰となる
理論空燃比よりもリーン側では酸素濃度比が小さく殆ど
起電力Ｖｏ．を発生しなくなるという性質を利用して、
理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンを判
別できるセンサである．但し、センサ素子はジルコニア
で構成されるものに限るものではなく、また、素子構造
についてもチューブ型に限定するものではない． また、各気簡の燃焼室にそれぞれ臨ませて点火栓６を設
けてある． コントロールユニット１１は、クランク角センサ１５か
ら機関回転に同期して出力されるクランク単位角度信号
ＰＯＳを一定時間カウントして、又は、所定クランク角
位置毎に出力されるクランク基準角度信号ＲＥＦ　（４
気筒の場合１８０°毎）の周期を計測して機関回転速度
Ｎを検出する．次に、コントロールユニット１１によっ
て行われる燃料供給制御と酸素センサ１４（空燃比検出
手段）の異常診断制御とを、第５図〜第ｌＯ図のフロー
チャートに示すプログラムに従い第１１図のタイムチャ
ートを参照しつつ説明する． 本実施例において、フィードバック補正値設定手段，燃
料供給制御手段，比例操作制御手段，比例操作結果検出
手段，応答レベル異常判別手段，最大・最小値サンプリ
ング手段．高排気温度経験判別手段，出力レベル異常判
別手段，制御周期検出手段，制御周期異常判別手段．異
常判別許可手段としての機能は、前記第５図〜第１０図
のフローチャートに示すようにソフトウェア的に備えら
れている． また、定常運転検出手段は、スロットルセンサ８が相当
し、初期値記憶手段はコントロールユニット１１に内蔵
されたマイクロコンピュータのＲＯＭが相当する． 第５図のフローチャートに示すプログラムは、１０−３
毎に実行されるものであり、このプログラムにおいて実
際の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）にフィードバッ
クするための空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａが比例積分制御によって設定されるようになっている
． まず、ステップ１（図中ではＳｌとしてある．以下同様
）では、各センサによって検出された吸入空気流量Ｑ等
の運転状態データや、酸素センサ１４の出力電圧Ｖｏ．
を入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力した吸入空気流量Ｑ
と機関回転速度Ｎとに基づき、燃料供給制御における基
本燃料噴射量Ｔｐ（←Ｋ　Ｘ　Ｑ／Ｎ；Ｋは定数）を演
算する． ステップ３では、所定の高排気温度領域を判別するため
の判別用基本燃料噴射量Ｔｐを機関回転速度Ｎに対応し
て記憶してあるマップから、ステップ１で入力した機関
回転速度Ｎに対応するデータを検索して、この検索した
判別用基本燃料噴射量Ｔｐをｒｅｇａにセットする． ステップ４では、ステップ３で判別用基本燃料噴射量Ｔ
ｐがセットされているｒｅｇａと、ステップ２で演算し
た基本燃料噴射量Ｔｐとを比較して、現在の運転条件が
所定の高排気温度領域であるか否かの判別を行う． ここで、現在の運転条件に基づいて演算した基本燃料噴
射量Ｔｐがｒｅｇａにセットされている判別用ＴＰより
も大きいときには、予め設定した所定の高排気温度領域
であるから、このときにはステップ５へ進み、所定の高
排気温度領域の経験を逐次判別するためのフラグｆに１
をセットし、このフラグｆにより所定の高排気温度領域
が経験済であることが判別されるようにする．一方、現
在の運転条件に基づいて演算した基本燃料噴射量Ｔｐが
ｒｅｇａにセットされている判別用Ｔｐ以下であるとき
には、所定の高排気温度領域ではないため、ステップ６
へ進んで前記フラグｒにゼロをセットし、このフラグｆ
で所定の高排気温度領域が未経験であることが判別され
るようにする． 次のステップ７では、スロットルセンサ８によって検出
されるスロットル弁７開度ＴＶＯの単位時間当たりの変
化量ΔＴＶＯが略ゼロであるか否かを判別することによ
り、機関１が定常運転状態であるか否かを判別する． 前記変化量ΔＴＶＯが略ゼロでないときには、スロット
ル弁７の開度ＴＶＯが変化している機関１の過渡運転状
態であり、このときにはステップ８へ進んで過渡運転か
ら定常運転に移行してからの経過時間を計測するための
タイマー値Ｔ　ｍａｃｃに所定値（例えば３００）をセ
ットする．一方、前記変化量ΔＴＶＯが略ゼロであると
きには、スロットル弁７の開度ＴＶＯが一定している定
常運転状態であり、このときには、ステップ９へ進んで
前記タイマー値Ｔ　ｍａｃｃがゼロであるか否かを判別
し、ゼロでないときにはステップ１０へ進んでタイマー
値Ｔｗａｃｃが１だけ減算される． 従って、機関１が過渡運転状態であればタイマー値Ｔ　
ｍａｃｃには所定値がセットされ、スロットル弁７の開
度ＴＶＯが一定になって定常運転に移行すると、タイマ
ーＴ■ａｃｃは本プログラム実行毎にｌずつ減算され、
定常運転に移行してから前記所定値で決定される時間が
経過するとタイマーＴ　ｍａｃｅはゼロになり、タイマ
ーＴｓ＋ａｃｃによって過渡直後でない安定した定常運
転状態が判別できるようになっている． 次のステップ１ｌでは、ステップ１で入力した機間回転
達度Ｎと、ステップ２で演算した基本燃料噴射量Ｔｐと
をパラメータとして予め設定されているマップから比例
積分制御における操作量を検索して求める．ここで検索
される操作量は、空燃比フィードバック補正係数ＬＡ？
ＩＢＤＡ　（フィードバック補正値）を比例積分制御す
るのに用いるものであり、空燃比がリッチからリーンに
反転したときに空燃比フ４−ドバック補正係数ＬＡＮＯ
ＤＡを比例制御して増大きせるためのリッチ＠御比例分
ＰＲ，空燃比リー・・ンからリッチに反転し，たときに
空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを比例制御
して減少させるためのリーン制御比例分ＰＬ、更に、空
燃比フィードバック補正係数ＬＡ？！ＢＤＡを積分制御
するための積分分■がここで設定さわ５る．次のステッ
プ１２では、酸素センザ１４の劣化診断を行うか否かを
切り換え選択するためのフラグｆ測定の判別を行う．前
記フラグｆ測定は、１であるときに酸素センサ１４の劣
化妙断を選択し、ゼロであるときには劣化診断をキャン
セルするものであり、前記フラグｆ測定が１であって劣
化診断を行うときには、補正係数ＬＡｌ＝ｌＢＤＡの比
例積分制御において、リーン制御とリッチ制御とを同条
件で行わせて酸素センサｌ４の応答レベルを検出する必
要があるため、前記フラグｆ湾定が１のときには、ステ
ップｌ３へ進み、ステップ１１で検索されるリッチ制御
比例分ＰＲ．　　リーン制御比例分ＰＬの代わりに、Ｐ
Ｒ，ＰＬを同じ所定値とする．一方、ステップ１２でフ
ラグｆ測定がゼロであると判別されたときには、酸素セ
ンサ１４の劣化診断を行わないので、ステップ１ｌで検
索されたリッチ制御比例分ＰＲ，　　リーン制御比例分
ＰＬが用いられる．尚、前記フラグｆ測定の設定切り換
えについては、後に詳細に説明するが、本実施例では、
所定時間毎に酸素センサ１４の劣化診断と通常制御とが
切り換えられるようになっている．次のステップ１４で
は、空燃比のフィードバック制御を開始する初期条件が
揃ったときに１がセットされる初期条件判別フラグλｃ
ａｎｏｎの判別を行う．前記フラグλｃａｎｏｎは、第
９図のフローチャートに示すプログラムに従い、イグニ
ッシッンスイッチ（ＩＧ／ＳＷ）のＯＮ時、即ち、コン
トロールユニット１１に対する電源投入時にイニシャラ
イズされてゼロでセットされるものであり（ステップ１
６３参照）、このフラグλｃａｎｏｎに１がセットされ
ないと空燃比のフィードバック制御は実行されない． ステップ１４で前記フラグλＣＯｎＯｎがゼロであると
判別されたときには、初期条件が未だ揃ってなくフィー
ドバック制御が開始されていない状態であるから、ステ
ップ１５以降へ進んで初期条件の確認を行う． ステップ１５では、水温センサ１２で検出された冷却水
温度Ｔｗと所定温度（例えば４０’Ｃ）とを比較し、冷
却水温度Ｔｗが所定温度以下である冷機状態においては
そのまま本プログラムを終了させて、フラグλｃａｎｏ
ｎをゼロのままとする．一方、冷却水温度Ｔｗが所定温
度を越えたときには、ステップ１６以降へ進んで、酸素
センサ１４が実際の空燃比の検出するのに必要となる電
圧範囲を出力し得る活性状態にあるか否かを判別する．
ステップ１６では、酸素センサ１４の出力電圧Ｖｏｗと
リッチ側の所定電圧（例えば７００ｗ＋Ｖ）とを比較し
、酸素センサ１４がリッチ判別に充分な電圧を出力して
いるか否かを判別する．出力電圧Ｖｏｚが前記所定電圧
以上であるときには、少なくともリッチ側の電圧Ｖｏｗ
が出力されることが確認され、リーン側についても自ず
と正常出力されるものと推定されるので、ステップ１８
へ進んで前記フラグλｃａｎｏｎに１をセットし、次回
から空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの設定
制御が行われるようにする．リッチ側の出力電圧Ｖｏｗ
が出力されていないときには、ステップ１７へ進みリー
ン側の所定電圧（例えば２３０ｓ＋Ｖ）と比較すること
により、同様にして酸素センサｌ４がリーン判別に充分
な電圧を出力し得るか否かを判別し、ここでも、リーン
側所定電圧よりも低い電圧が出力されているときには、
空燃比検出に使用できる状態になったものと判断し、ス
テップ１８へ進んで前記フラグλｃａｎｏｎに１をセッ
トする． 一方、冷却水温度Ｔｗが所定温度以上であるにも関わら
ず、酸素センサｌ４の出力電圧Ｖｏｗが理論空燃比を判
別するためのスライスレベル電圧（例えば５００ｍＶ）
付近の値しか出力しないときには、前記フラグλｃａｎ
ｏｎをゼロとしたまま本プログラムを終了させる． このようにして前記フラグλｃａｎｏｎに１が設定され
て、フィードバック制御を開始するに当たっての初期条
件が確認されると、今度はステップ１４からステップｌ
９へ進む． ステップ１９では、現状の運転条件が所定の高温度排気
領域であるか否かによって切り換え設定される前記フラ
グｆの判別を行い、フラグｆが１であって所定の高排気
温度領域であるときにはステップ２０へ進む． ステップ２０では、前記タイマー値Ｔ　ｍａｃｃがゼロ
であるか否かの判別を行い、タイマー値Ｔｓａｃｃがゼ
ロである機関１の安定した定常運転状態であるときには
、ステップ２１へ進む． ステップ２１では、酸素センサｌ４の最大出力値がセッ
トされるＭＡＸと、現状の酸素センサ１４出力電圧Ｖｏ
．とを比較し、現状出力値がそれまでのＭＡＸを越える
ときには、ステップ２２へ進み、現状出力値をＭＡＸに
セットしてＭＡＸを更新設定する． また、ステップ２３では、酸素センサ１４の最小出力値
がセットされるＭＩＮと、現状の酸素センサ１４出力電
圧Ｖｏｚとを比較し、現状出力値がそれまでのＭＩＮを
下回るときには、ステップ２４へ進み現状出力値をＭＩ
ＮにセットしてＭＩＮを更新設定する． 尚、前記最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮは、第９図のフ
ローチャートに示すプログラムに従い、イグニッション
スイッチのＯＮ時に理論空燃比相当のスライスレベルで
ある出力範囲の略中央値（５００ｍＶ）がそれぞれセッ
トされるので（ステップ１６１参照）、所定の高排気温
領域において逐次更新されることになり、所定の高排気
温領域の然も定常運転されているときの最大値ＭＡＸ及
び最，小値ＭＩＮがサンプリングされることになる．次
のステップ２５では、高排気温領域を経験したことを判
別するためのフラグｆ　ＮＡＪＩＮＩＮに１をセットす
る．前記フラグｆ　ＮＡＩＩＭＩＮは、第９図のフロー
チャートに示すプログラムに従い、イグニッシッンスイ
ッチのＯＮ時にゼロがセットされるので（ステップ１６
２参照）、所定の高排気温度領域で然も定常運転状態で
あってステップ２１へ進んだときに初めて１がセットさ
れる． 一方、ステップ１９でフラグｆがゼロであると判別され
た高排気温度領域でないときと、ステップ２０でタイマ
ー値Ｔｓａｃｃがゼロでないと判別された機関１の過渡
運転状態とにおいては、ステップ２１〜２５をジャンプ
してステップ２６へ進む．ステップ２６では、空燃比が
目標空燃比に対してリッチ・リーン反転した初回にゼロ
リセットされるタイマー値Ｔｓｏｎｔを１アップし、こ
のタイマー値Ｔｇｇｏｎｔによって空燃比反転からの経
過時間が計測できるようにする． 次のステップ２７では、酸素センサ１４が通常出カする
電圧範囲の略中央値であり、目標空燃比である理論空燃
比に相当するスライスレベル電圧（例えば５００ｍｖ）
と、酸素センサ１４の出力電圧Ｖｏｚと、を比較するこ
とにより、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチであ
るかりーンであるかの判別を行う． スライスレベル電圧よりも出力電圧Ｖｏｇが高いときに
は、空燃比がリッチであるために酸素不足となって高い
電圧が出力されたものであり、このときにはステップ２
８へ進む． ステップ２８では、リッチ判別の初回であるか否かをフ
ラグｆＲに基づいて判別する。前記フラグｆＲは、後述
するようにリーン検出の初回にゼロがセットされるもの
であるから、今回のリッチ検出が初回であれば、フラグ
ｆＲはゼロであると判別されステップ２９へ進むわ ステップ２９では、前記フラグｆＲに１をセットすると
共に、後述するりーン検出初回判別のためのフラグｆＬ
にゼロをセントする． ステップ３０では、後述するようにリーン検出の初回に
ゼロリセットされ、その後リーン検出中にカウントアッ
プされていたタイマー値Ｔｅｉｏｎｔ（７）値をリーン
時間を示すＴＭＯＮＴ１にセットする。

ステップ３１では、前記タイマー値Ｔ＊ｏｎｔをゼロリ
セットし、新たにリッチ検出初回からの経過時間がこの
タイマー４ｆｌ　Ｔ　ｓｏｏｎ　ｔによって検出される
ようにする． ステップ３２では、現状の空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤＡの値を最大値ａにセットする．前回まで
は空燃比がリーン（あると判別され、空燃比フィードバ
ック補正係数ＬＡＭＢＤＡは増大制御されており、今回
のリッチ検出を受けて今度は減少制御させるから、リッ
チ検出初回において減少制御する前の空燃比フィードバ
ック補正係数ＬＡＭＢＤＡが最大値を取るものである． 次のステップ３３では、前記フラグｆ測定の判別を行い
、フラグｆ測定がゼロであって通常のフィードバック制
御を行うときには、ステップ４０へ進み、前記ステップ
１１で基本燃料噴射ｔＴｐと機関回転達度Ｎとに基づい
て検索されたりーン制御比例分ＰＬに、リーン制御補正
係数ｈｏｓ　Ｌ　を乗算して補正した値を、前回までの
空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡから減算し
て補正係数ＬＡＭＢＤＡの比例操作による減少設定を行
い、その結果を新たに補正係数ＬＡＭＢＤＡにセットす
る．そして、次のステップ４１では、酸素センサｌ４の
劣化診断時に用いる減少変化初回判別フラグｆＬＬをゼ
ロリセットし、そのまま終了する．一方、ステップ３３
でフラグｒ測定が１であると判別されたときには、ステ
ップ３４以降へ進み酸素センサ１４の劣化診断のための
処理を行う．ステップ３４では、前記ステップ１３でリ
ッチ制御比例分ＰＲと同じ所定値がセットされたリーン
制御比例分ＰＬを、前回までの空燃比フィードバック補
正係数ＬＡＭＢＤＡから減算して補正係数ＬＡＮＢＤＡ
の比例操作による減少設定を行い、その結果得た補正係
数ＬＡＭＢＤＡをｒｅｇｂにセットする．次のステップ
３５では、今回ステップ３２で得た補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａの最大と同様にして空燃比リーン検出の初回に得られ
る最小値ｂとの平均値として求められる補正係数ＬＡＭ
ＢＤＡの平均値（中心値）から固定値αを減算した値と
、ステップ３４で得たｒｅｇｂと、を比較する．ここで
、ｒｅｇｂＯ方が大きいと判別されたときには、ステッ
プ３６へ進み、（ａ＋ｂ）／２−ａをｒｅｇｂに更新セ
ットし、次のステップ３７へ進む． 一方、ステップ３５でｒｅｇｂの方が小さいと判別され
たと春には、そのままステップ３７へ進む。

そして、ステップ３７では、ｒｅＨｂにセットされてい
る補正係数ＬＡＭＢＤＡを最終的に燃料補正に用いる補
正係数ＬＡ？９ＢＤＡ　ａして設定する．即ち、空燃比
フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡは、．実際の空燃
比の目標空燃比に対するリッチ・リーン判別に基づいて
比例積分制欽されることにより６，実際の空燃比が目標
空燃比を中心として変動するようにして平均的な空燃比
をＵ標空燃比に制御しようとするものであるから、実際
にはその平均値が目標空燃比を得るのに必要としている
補正係数である．いま、空燃比がリッチに反転したこと
が検出されたので、空燃比フィードバック補正係数ＬＡ
ＭＢＤＡを減少させることで燃料供給量を減量補正する
必要があるが、実は空燃比フィードバック補正係数ＬＡ
ＭＢＤＡを目標空燃比相当の（　ａ　＋　ｂ　）　／　
２よりも下回る値に制御すれば、少なくとも空燃比のリ
ッチ状態が解消されるはずである。

ところが、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡ
を、予め設定されている所定がセットされているリーン
制御比例分ＰＬ基づいて比例制御しても、必ずしもリッ
チ状態を解消し得る比例制御が行われるとは限らず、比
例制御の付加レベルよってリッチ状態が解消される時間
も同一運転条件で異なることになる．本実施例では、空
燃比の反転時に補正係数ＬＡＮＢＤＡの比例制御を行っ
てから、実際に検出される空燃比が目標に近づく方向に
変化し始めるまでの時間を計測して、酸素センサ１４の
劣化を診断しようとするので、条件を同じにすべく、比
例制御によって少なくとも現在の空燃比リッチ状態が解
消し得るような空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢ
ＤＡが設定されるようにするものである．次のステップ
３８では、第６図のフローチャートに示すようにして酸
素センサ１４の出力電圧Ｖｏ．の単位時間当たりの変化
量ΔＶｏｗの演算を行う．まず、ステップ７１では、今
回上記ステップｌで入力した酸素センサ１４の出力電圧
Ｖｏｗから前回実行時（Ｉｏｍｓ前）に入力した出力電
圧ＶＯ，。Ｌ０を減算することにより、単位時間（１０
ｎ＋ｓ）当たりの変化量ΔＶｏｇを求め、その結果をｒ
ｅｇｃにセットする。

ステップ７２では、ステップ７ｌで最新の変化量ΔＶｏ
．がセットされているｒ　−ｅ　ｇ　ｃＯ値と、プラス
の所定値（＋）とを比較し、酸素センサ１４の出力電圧
Ｖｏ２が所定以上の割合で増加しているか否かを判別す
る． ここで、ｒｅｇｃがプラスの所定値（＋）以上であると
判別されたときには、ステップ７３へ進んで出力電圧Ｖ
ｏｚが略一定している状態であるか否かを判別するため
のフラグｆＡにゼロをセットして、このフラグｆＡによ
り出力電圧Ｖｏ，が変化していることが判別できるよう
にする。

次のステップ７４では、増大変化初回判別フラグｆＲＲ
の判別を行う．前記増大変化初回判別フラグｆＲＲは、
後述するようにリーン検出の初回にゼロリセットされ、
その後、出力電圧Ｖｏｇが所定以上の割合で増大変化し
ていることが検出された初回において１がセットされる
ものである．従って、ステップ７４でフラグｆＲＲがゼ
ロであると判別されたときには、リーン検出の初回から
初めて出力電圧ＶＯ，が増大方向に変化したことを示す
．このため、ステップ７４でフラグｆＲＲがゼロである
と判別されたときには、既に初回検出が済んでいること
が判別されるようにステップ７５でフラグｆＲＲに１を
セットすると共に、次のステップ７６では、リーン検出
の初回にゼロリセットされその後の経過時間を計測して
いるタイマー値ＴｌＩｏｎ　ｔをＴＭＯＮＴ３にセット
する。これにより、ＴＭＯＮＴ３は、リーン検出初回か
ら空燃比がリッチ方向に変化し始めるまでにかかった時
間を表すことになる。

一方、ステップ７４でフラグｆＲＲが１であると判別さ
れたときには、ステップ７７へ進んで、今回ステップ７
１で検出した変化量ΔｖｏＩＩがセットされているｒｅ
ｇｃと、それまでのプラス側最大変化？Δｖ（＋）と、
が比較される．前記プラス側最大変化量Δ■（＋）は、
バックグラウンド処理される第７図のフローチャートで
ゼロリセットされ、出力電圧Ｖｏｇのプラス側変化量Δ
Ｖｏ．の最大値がセットされるものであり、ここで、今
回サンプリングされたΔＶｏｗがセットされてぃるｒｅ
ｇｃが、前回までのプラス側最大変化量Δ■（＋）より
も大きいと判別されたときには、ステップ７８へ進んで
ｒｅｇｃをΔｖ（＋）に更新設定する．そして、ステッ
プ８７では、次回の変化量ΔＶｏｇ（ｒｅｇｃ）の演算
のために、今回ステップｌで人力した出力電圧Ｖｏ■を
前回値ＶＯｚｏｔｏにセットする． 一方、ステップ７２で、ｒｅｇｃがプラスの所定値以下
であると判別されたときには、ステップ７９へ進んで、
ｒｅｇｃの値と、マイナスの所定値（−）とを比較し、
酸素センサ１４の出力電圧ＶＯ，が所定以上の割合で減
少しているか否かを判別する．ここで、ｒｅｇｃがマイ
ナスの所定値（−）以下であると判別されたときには、
ステップ８ｏへ進んで出力電圧Ｖｏｗが略一定している
状態であるか否かを判別するためのフラグｆＡにゼロを
セットして、このフラグｆＡにより出力電圧Ｖｏ．が変
化していることが判別できるようにする。

次のステップ８１では、減少変化初回判別フラグｆＬＬ
の判別を行う．前記減少変化初回判別フラグｆＬＬは、
後述のようにリッチ検出の初回にゼロリセットされ、そ
の後、出力電圧Ｖｏ，が所定以上の割合で減少変化して
いることが検出された初回において１がセットされるも
のである．従って、ステップ８１でフラグｆＬＬがゼロ
であると判別されたときには、リッチ検出の初回から初
めて出力電圧Ｖｏｇが減少方向に変化したことを示す．
このため、ステップ８１でフラグｆＬＬがゼロであると
判別されたときには、既に初回検出が済んでいることが
判別されるようにステップ８２でフラグｆＬＬに１をセ
ットすると共に、次のステップ８３では、リッチ検出の
初回にゼロリセットされその後の経過時間を計測してい
るタイマー値Ｔａｘｏｎ　ｔをＴＭＯＮＴ４にセットす
る．これにより、ＴＭＯＮＴ４は、リッチ検出初回がら
空燃比がリーン方向に変化し始めるまでにかかった時間
を表すことになる． 一方、ステップ８１でフラグｆＬＬが１であると判別さ
れたときには、ステップ８４へ進んで、今回ステップ７
１で検出した変化量ΔＶｏｗがセットされているｒｅｇ
ｅと、それまでのマイナス側最大変化量ΔＶ　（−）と
、が比較される．前記マイナス側最大変化量ΔＶ　（−
）は、バックグラウンド処理される第７図のフローチャ
ートでゼロリセットされ、出力電圧Ｖｏｗのマイナス側
変化量ΔＶｏｇの最大値がセットされるものであり、こ
こで、今回サンプリングされたΔＶｏｗがセットされて
いるｒｅｇｃが、前回までのマイナス側最大変化量Δ■
（−）よりも小さいと判別されたときには、ステップ８
５へ進んでｒｅｇｃをΔ■（−）に更新設定する．そし
て、ステップ８７で、今回ステップ１で入力した出力電
圧Ｖｏｗを前回＋ｈｌＩ　ｖＯ−ｔＯＬ！）にセットす
る．また、ステップ７９で、ｒｅｇｃがマイナスの所定
値（一〉以上であると判別されたときには、酸素センサ
１４の出力電圧Ｖｏ．が、プラス側とマイナス側の両方
向に大きく変化してなく、出力変化が殆どない状態であ
るので、前記フラグｆＡに１をセットして、該フラグｆ
Ａによって出力電圧Ｖｏｇの安定状態が判別できるよう
にする． ここで、再び、第５図のフローチャートに戻って説明す
ると、上記のようにして酸素センサ１４の出力電圧Ｖｏ
ｚの変化量ΔＶｏオの演算を行ったリッチ検出初回にお
いては、ステップ３９で減少変化初回判別フラグｆＬＬ
をゼロリセットし、リッチ検出の初回から酸素センサ１
４の出力電圧ＶＯ，が減少して、空燃比がリーン方向に
変化し始めたことが検出されるまでの時間（ＴＭＯＮＴ
４）が検出されるようにする． また、ステップ２８で、フラグｆＲが１であると判別さ
れたリッチ検出の２回目以降においては、ステップ４２
で、前回までの空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢ
ＤＡからステップ１１で検索して求めた積分分Ｉを減算
して、その結果を新たに補正係数しＡＭＢＤＡにセット
する．従って、空燃比のリッチ状態が解消されるまでは
、このステップ３７で１０ｍｓ毎に補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａが積分分Ｉずつ減少設定される．そして、次のステッ
プ４３では、前記フラグｆ測定の判別を行い、フラグｆ
測定が１であって劣化＃断を行うときにのみステップ４
４へ進んで上記に説明した第６図のフローチャートが実
行されて、酸素センサ１４の出力電圧Ｖｏｚの変化量Δ
Ｖｏｇのサンプリング、及び、変化量ΔＶＯ，のブラス
・マイナス両方向での最大値サンプリング、更に、リッ
チ・リーン検出初回から空燃比が目標に近づく方向に変
化し始めるまでの時間（ＴＭＯＮＴ３，ＴＭＯＮＴ４）
のサンプリングが行われる．一方、ステップ２７で酸素
センサｌ４の出力電圧Ｖｏ．が目標空燃比（理論空燃比
）相当のスライスレベルよりも小さいと判別され、空燃
比が目標よりもリーンであるときには、前記リッチ検出
のときと略同様な演算処理を行うため、以下に簡単に説
明する．尚、以下の説明は、第５図のフローチャートに
おけるステップ４５〜６ｌの部分に相当する．即ち、リ
ーン検出初回においては、リッチ検出の初回にゼロリセ
ットされてからの経過時間を計測するＴ　ｌｌｏｎ　ｔ
Ｏ値をＴＭＯＮＴ２にセットし、前記ＴＭＯＮＴ２がリ
ッチ検出時間を示すようにする。

また、リーン検出初回においては、空燃比フィードバッ
ク補正係ＬＡＭＢＤＡが下側のピーク値となっているは
ずであるから、このピーク値をｂにセットし、リッチ検
出の初回にサンプリングされる上側のピーク値ａとの平
均から、目標空燃比相当の空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤＡを求め、劣化診断時（フラグｆ測定が１
のとき）この目標空燃比相当値よりも大きな補正係数Ｌ
ＡＭＢＤＡが比例制御によって設定されるようにし、リ
ーン検出の初回の比例制御でリーン状態を略確実に解消
し得る補正係数ＬＡＭＢＤＡが設定されるようにする．
また、リーン検出の２回目以降においては、空燃比フィ
ードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡに積分分■を加算して
増大補正し、リーン状態が解消されて空燃比がリッチに
反転するまで積分分■による増大補正を続ける． 更に、劣化診断時には、第６図のフローチャートに示す
出力電圧Ｖｏｗの変化量ΔＶｏ．の演算を行い、最大変
化量の演算や、リーン検出の初回から空燃比がリッチに
向け変化し始めるまでの時間（ＴＭＯＮＴ３）のサンプ
リングを行う．次に第７図のフローチャートに示す酸素
センサ１４の診断用プログラムについて説明する。この
プログラムは、バンクグラウンド処理されるものであり
、まず、ステップ１０１では、前記フラグｆ測定の判別
を行い、フラグｆ測定が１であるときにのみ、ステップ
１０２以降の処理を行わせる．ステップ１０２では、前
記タイマー値Ｔ　ｍａｃｃの判別を行い、該タイマー値
Ｔ　ｇｅａｃｃがゼロであって機関が安定した定常運転
状態であるときにのみ以降の演算処理を実行する．これ
は、機関が過渡運転状態にあると、吸気通路壁面に沿っ
て供給される液状燃料の応答遅れ等によって空燃比が大
きくリーン化したりリッチ化したりすることがあり、か
かる空燃比の変化に基づく空燃比フィードバック補正係
数ＬＡ？ｌＢＤＡの制御状態がサンプリングされて、？
素センサ１４の劣化等が誤診断されることを回避するた
めである。

タイマー値Ｔ　ａ＋ａｃｃがゼロであって機関が安定し
た定常運転状態であるときには、ステップ１０３へ進ん
でフラグｆ　ＭＡＸＮＩＨの判別を行う．前記フラグｆ
　ＷＡＸ■８は、前述のように、イグニッションスイッ
チのＯＮ時にゼロリセットされ、その後所定の高排気温
領域を経験したときに１がセットされるものであり、前
記所定の高排気温領域においては酸素センサ１４の出力
電圧Ｖｏ，の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮがサンプリ
ングされているので、ステップ１０４以降へ進んで、最
大値Ｍ　Ａ　Ｘ及び最小値ＭＩＮとして初期値がサンプ
リングされているか否かを判別し、この判別結果に基づ
いて酸素センサ１４の故障劣化を診断する． 即ち、酸素センサｌ４の出力は、第１７図に示すように
、所定以上の排気温度雰囲気になると、略一定レベルの
最大値及び最小値を、空燃比のリッチ・リーンに応じて
出力するようになるため、初期状態におけるかかる最大
・最小値を記憶しておけば、この初期値と検出した最大
・最小値とを比較することによって酸素センサ１４の出
力レベル異常を判別することができるものである． 従って、ステップ１０４では、所定の高排気温領域でサ
ンプリングされている最大値ＭＡＸと、初期状態におけ
る最大値に相当する所定値（初期値）とを比較し、サン
プリングされた最大値ＭＡＸが初期値と略等しくないと
きには、ステップ１０７へ進んで酸素センサ１４の出力
レベルの異常を判別するためのフラグｆＶｏｔＮＧに１
をセットし、１亥フラグｆＶｏ富ＮＧによって酸素セン
サ１４の出力レベル異常が判別されるようにする． そして、次のステップ１０８では、運転者に対して酸素
センサｌ４に何らかの故障が発生していることを、車両
のダッシュボード上での表示等によって知らせるように
する． また、ステップ１０４で最大値ＭＡＸが初期値と略等し
いと判別されたときには、ステップ１０５で今度はサン
プリングされている最小値ＭＩＮと、最小値の初期値と
を比較して、最小値ＭＩＮが初期と異なるときには、最
大値ＭＡＸが初期と異なる場合と同様にステップ１０７
へ進んでフラグｆＶｏ．ＮＧに１をセットした後、ステ
ップ１０８で酸素センサ１４の故障を運転者に知らせる
。

一方、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮが共に初期値と略
等しいと判別されたときには、ステップ１０６でフラグ
ｆＶｏヨＮＧにゼロをセットし、このフラグｆ　Ｖ　ｏ
ｔ　Ｎ　Ｇによって少なくとも酸素センサｌ４の出力レ
ベルに間しては異常が認められないことが判別されるよ
うにする． ところで、上記のように出力電圧Ｖｏｇが初期に対して
変化するのは、第１４図や第１５図に示したように、ジ
ルコニアチェーブタイブの酸素センサ１４において内側
（大気側）電極が劣化した場合や、チューブの外側を保
護する保護層の目詰まりが発生した場合である． 上記のようにして酸素センサ１４の出力レベルを診断し
た後は、ステップ１０９以降で制御周期時間の診断を行
う． まず、ステップ１０９では、機関回転速度Ｎと基本燃料
噴射量Ｔｐ　（機関負荷）とに応じて予め設定してある
制御周期の初期値マップから、該当する運転状態の制御
周期の初期値を検索して求める．そして、次のステップ
１１０では、リーン時間（リッチ制御時間）ＴＭＯＮＴ
Ｉとリッチ時間（リーン制御時間）ＴＭＯＮＴ１とを加
算して得られるＳ＋Ｏ；ａＯＩＪｉｌ期時間と、ステッ
プ１０Ｂでマップから検索された該ｌ周期時間の初期値
とを比較し、制御周期が初期よりも長くなっているとき
には、ステップ１１１でフラグｆ周期ＮＧに１をセット
し、このフラグｆ周期ＮＧによって制御周期の異常が判
別されるようにすると共に、次のステップ１１２では運
転者に対して酸素センサ１４の故障を表示させる． 制御周期が初期よりも長くなるのは、前記表１に示した
ように、被検出気体である排気とセンサ素子との間に介
在する保護層の目詰まりが発生した場合や、センサ素子
を構或するジルコニア等の熱劣化が発生したときである
． 一方、ステフプ１１０で制御周期が初期に比べ長くなっ
ていないことが判別されると、ステップ１１３へ進んで
、前記フラグｆ周期ＮＧにゼロをセットして、このフラ
グｆ周期ＮＧによって制御周期については正常であるこ
とが判別されるようにする．そして、次のステップ１１
４では、前記フラグｆＡを判別し、フラグｆＡがゼロで
あって酸素センサ１４の出力電圧ｖｏ２が略一定してい
るときには、ステップ１１５以降へ進んで更に酸素セン
サ１４の診断を行う。

ステップ１１５では、第６図のΔＶｏｗ演算プログラム
に従ってサンプリングされている出力電圧ＶＯ，のプラ
ス側変化量ΔＶｏｚの最大｛ｔｌ　Ｍ　Ａ　ＸΔ■（十
）に、マイナス側の最大値ＭＡＸΔＶ（−）を加算し、
その結果をＭｌにセットする． そして、次のステップ１１６では、新たにＭＡＸΔＶ（
＋）．ＭＡＸΔＶ（一）がサンプリングされるように、
それぞれをゼロリセットする．また、次のステップ１１
７では、リーン時間ＴＭＯＮＴＩからリッチ時間ＴＭＯ
ＮＴ２を減算した値をＭ２にセットし、次のステップ１
１８では、リ一ン検出初回がら空燃比がリッチ方向に変
化し始めるまでの時間ＴＭＯＮＴ３から、リッチ検出初
回から空燃比がリーン方向に変化し始めるまでの時間Ｔ
ＭＯＮＴ４を減算して、その結果をＭ３にセットする． そして、次のステップ１１９では、酸素センサ１４の出
力が増大方向に変化するときと、減少方向に変化すると
きの変化速度の差を示すＭ１と、二〇Ｍ１の初期値に相
当する所定値とを比較し、変化速度が初期に対して変化
しているか否かを判別する．ここで、Ｍ１と初期値とが
略等しくないと判別され、初期値から変化していること
が判別されると、例えば第１６図及び表１に示す例のよ
うにリッチ→リーンの心答速度とリーン→リッチの応答
速度との少なくとも一方に変化が発生しているものと推
測されるため、ステップ１２３へ進んでフラグｆバラン
スＮＧにｌをセットすると共に、次のステップ１２４で
運転者に対して酸素センサ１４の故障を表示する。

また、ステップ１２０では、フィードバック制御中にお
けるリッチ時間とリーン時間との差であるＭ２と、この
Ｍ２の初期値に相当する所定値とを比較し、リッチ・リ
ーン制御時間のバランスが初期に対して変化しているか
否かを判別する。ここで、制御時間バランスが初期から
変化していることが判別されると、フィードバック制御
される空燃比が初期の目標空燃比（理論空燃比）からず
れるから、この場合にも、ステップ１２３．　１２４へ
進んで故障フラグの設定と故障表示とを行う。

また、ステップ１２１では、リッチ（リーン）検出の初
回にこのリッチ（リーン）状態を解消し得る比例制御を
行って実際に空燃比がリーン（リッチ）方向に変化し始
める時間の両変化方向での差を示すＭ３と、このＭ３の
初期値に相当する所定値とを比較し、リッチ・リーン検
出の応答バランスが初期に対して変化しているか否かを
判別する．ここで、初期に対してリッチ・リーン検出の
応答バランスが変化していて実際のＭ３と初期値とが略
等しくないと判別されると、前記同様ステップ１２３，
　１２４へ進んで故障フラグの設定と故障表示とを行う
． 一方、ステップ１２１でＭ３が初期値と略等しいと判別
され、Ｍｌ，Ｍ２，Ｍ３がいずれも初期値と略等しく応
答性の変化が見られないときには、ステップ１２２へ進
んでフラグｆバランスＮＧにゼロをセットして、応答性
に関しては故障が認められない状態が判別できるように
する． このように、本実施例によると、第１６図及び表１に示
したような酸素センサｌ４における各種の劣化パターン
が存在しても、各劣化パターンに特有の特性変化を捉え
て酸素センサｌ４の劣化を自己診断することができるた
め、精度良く酸素センサ１４の診断が行われ、例えばこ
の診断結果を運転者に表示することで速やかなメンテナ
ンスを促して、目標空燃比からずれた空燃比にフィード
バック制御されて排気性状が悪化した状態での運転を速
やかに回避することが可能となる。

また、上記のような診断結果に基づいて、酸素センサ１
４の劣化を補ってフィードバック制御を実行させること
も可能である．かかる劣化補正を第８図のフローチャー
トに従って説明する．第８図のフローチャートに示すプ
ログラムは、バックグラウンド処理されるものであり、
ステップ１４１，１４２，１４３では、前記Ｍｌ．Ｍ２
，Ｍ３の初期値に対するずれ度合いをそれぞれ示すメン
バーシップ値ｍｌ．ｍ２，ｍ３を、予め設定されてメン
バーシップ関数に基づいて設定する。

尚、第８図のフローチャート中に示すメンバーシップ関
数は、初期値がゼロの場合を示してあるが、初期値がゼ
ロでない場合であっても良い．そして、ステップ１４４
では、上記で求めたメンバーシップ値ｍｌ，ｍ２，ｍ３
に基づいて、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａを比例制御する際に用いる比例分ＰＬ，ＰＲを補正す
るための補正係数ｈｏｓ　Ｌ　，　ｈｏｓ　Ｒを設定す
る．前記補正係数ｈｏｓ　Ｌ　，　ｈｏｓ　Ｒは、例え
ば各メンバーシップ値ｍｌ，ｍ２，ｍ３の平均値や３つ
の中の２つの平均値や各メンバーシップ値ｍｌ，ｍ２．
ｍ３単独で基準値１を補正して求められるものである．
ここで、制御される空燃比がリーン側にずれる傾向であ
る場合には、各メンバーシップ値ｍ１，ｍ２，ｍ３はプ
ラス側に設定され、リーン側にずれる傾向であるときに
は、リーン検出初回における比例制御による空燃比フィ
ードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡの増大補正をより大き
くし、逆にリッチ検出初回の比例制御による補正係数Ｌ
ＡＮＢＤＡの減少補正をより小さくする必要がある。こ
のため、リッチ検出初回の比例制御分ＰＬを補正するた
めの補正係数ｈｏｓ　Ｌ　をリーン化傾向が大きいとき
ほど小さくし、また、リーン検出初回の比例制御分ＰＲ
を補正するための補正係数ｈｏｓ　Ｒ　をリーン化傾向
が大きいときほど大きくするように、補正係数ｈｏｓ　
Ｌ　については各メンバーシップ値ｒｎｌ，　ｍ２，ｍ
３の増大に応じて増大設定され、補正係数ｈｏｓ　Ｒ　
については各メンバーシップ値ｍｌ，ｍ２，ｍ３の増大
に応じて減少設定されるように、前者は基準値１にプラ
スする形で、また、後者については基準値１から減算さ
れる形で設定されるようにしてある． ここで、設定された補正係数ｈｏｓ　Ｌ　，　ｈｏｓ　
Ｒが、第５図のフローチャートに示す空燃比フィードバ
ック補正係数ＬＡＭＢＤＡの比例積分制御におけるリッ
チ・リーン検出初回の比例制御において、基本燃料噴射
量Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づいてマップから検索さ
れる比例制御分ＰＲ，ＰＬに乗算され、酸素センサ１４
の劣化による応答バランスの変化等がこの比例制御分の
補正によって補償されるようにしてある． また、ステップ１４５では、フラグｆ測定の判別を行い
、ここで、フラグｆ測定が１であると判別された劣化診
断時には、ステップ１４６へ進み補正係数ｈｏｓＬ．　
ｈｏｓＲを基準値１にリセットする．尚、第５図のフロ
ーチャートに示すプログラムで比例積分制御されて設定
される空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡは、
第１０図のフローチャートに示すように、最終的な燃料
噴射量Ｔｉの演算に用いられる． 第１０図のフローチャートに示すプログラムは、１０ｍ
３毎に実行されるものであり、まず、ステップ１８１で
は燃料噴射量ＴＩを例えば以下の式に従うて演算する． Ｔ　ｉ　”Ｔ　ｐ　ＸＬＡＭＢＤＡＸ　Ｃ　Ｏ　Ｅ　Ｆ
　＋Ｔ　ｓここで、ＣＯＥＦは、水温センサ１２によっ
て検出される冷却水温度Ｔｗを基本として設定される各
種補正係数であり、また、Ｔｓは燃料噴射弁１０の駆動
電源であるバッテリの電圧変化による有効開弁時間の変
化を補正するための補正分である．最終設定された燃料
噴射量Ｔｉは、出力レジスタにセットされ、所定の噴射
タイミングになるとこの出力レジスタにセットされてい
る最新の燃料噴射量Ｔｉが読み出されて、この燃料噴射
量Ｔｉに相当するパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料
噴射弁１０に出力されて、燃料噴射弁ｌＯによる間欠的
な燃料噴射が制御される． 次のステップ１８２では、前述のように酸素センサ１４
の劣化診断を行うか否かの診断の切り換え制御に用いた
フラグｆ測定の判別を行う．ここで、フラグｆｆｊ４定
がゼロであると判別されたときには、ステップ１８３へ
進み、非診断状態の時間を計測するタイマＴｍｆｉ２が
ゼロであるか否かを判別し、ゼロであるときにはステッ
プ１８４でフラグｆ測定に１をセットした後、診断状態
の時間を計測するタイマＴ＋＋＋ｆｉｌに所定値をセッ
トする．また、ステップ１８３でタイマＴｍｆｉ２がゼ
ロでないと判別されたときには、ステップ１８６へ進ん
でタイマＴｍｆｉ２を１ダウンさせる． ステップ１８４でフラグｆ測定に１をセットしてから診
断状態の時間を計測するタイマＴｍｆｉｌに所定値をセ
ットした場合には、次のプログラム実行時にステップ１
８２でフラグｆ測定が１であると判別され、ステップ１
８７へ進んでタイマＴｍｆｉｌがゼロであるか否かの判
別を行うが、このステップ１８７でタイマＴａ＋ｆｉｌ
がゼロでないと判別されることにより、ステップ１９０
へ進んでタイマＴｍｆｉｌが１ダウンされる。従って、
タイマＴｍｆｉｌが所定値からステップ１９０での処理
によってゼロになるまでの間はフラグｆ測定に１がセッ
トされたままとなり、この間酸素センサｌ４の劣化診断
がなされる。

タイマＴｍｆｉｌがゼロになると、今度は、ステップ１
８８でフラグｆ測定にゼロがセットされると共に、ステ
ップ１８９で前記タイマＴｍｆｉ２に所定値がセットさ
れ、前記タイマＴｓｆｉ２がステップ１８６での処理に
よってゼロになるまで劣化診断がキャンセルされ通常制
御が行われる。

尚、本実施例においては、エアフローメータを備え、こ
のエアフローメータで検出した吸入空気流量Ｑに基づい
て基本燃料噴射ＩＴｐが演算される構或のものについて
述べたが、吸気圧力ＰＢを検出する圧カセンサを備え、
この吸気圧力ＰＢに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐが設定
されるものや、吸気系の開口面積と機関回転速度とに基
づいて基本燃料噴射量Ｔｐが演算されるものであっても
良い．また、酸素センサ１４としては、特開昭６４−４
５８号公報に開示されるような窒素酸化物還元触媒層を
備えたものであっても良い． 〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、排気戒分濃度に基
づいて機関吸入混合気の空燃比を検出し、この空燃比検
出値を目標空燃比に近づけるように燃料供給量をフィー
ドバック制御する空燃比フィ一ドバック制御機能を有し
た燃料供給制御装置において、空燃比を検出する手段の
劣化を、複数の劣化パターンそれぞれに対応して精度良
く診断することができ、フィードバック制御により目標
空燃比を安定して得て、排気性状の悪化等の不具合を回
避できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ本発明の構成を示すブロック
図、第４図は本発明の一実施例を示すシステム概略図、
第５図〜第１０図はそれぞれ同上実施例における制御内
容を示すフローチャート、第１１図は同上実施例におけ
る制御特性を示すタイムチャート、第ｌ２図〜第１５図
はそれぞれ酸素センサの劣化による出力特性変化の様子
を示す線図、第１６図は酸素センサの劣化による応答特
性の変化を示すタイムチャート、第１７図は排気温度と
酸素センサの出力電圧との関係を示す腺図、第１８図は
機関トルク及び回転速度に対する排気温度特性を示す線
図、第１９図は過渡運転時における空燃比特性及びフィ
ードバック制御特性を示すタイムチャートである。 １・・・機関 トルセンサ 料噴射弁 排気通路 センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関排気成分の濃度に応じた検出信号を出力しこ
   れにより機関に吸入される混合気の空燃比を検出する空
   燃比検出手段と、 該空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に近
   づけるように燃料供給量をフィードバック補正するため
   のフィードバック補正値を設定するフィードバック補正
   値設定手段と、 前記設定されたフィードバック補正値に基づいて補正し
   た燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制御する燃
   料供給制御手段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置におい
   て、 前記空燃比検出手段により目標空燃比に対する実際の空
   燃比のリッチ・リーン反転が検出されたときに、前記フ
   ィードバック補正値を該フィードバック補正値の平均値
   を少なくとも越えて増減変化させる比例操作により前記
   フィードバック補正値設定手段によるフィードバック補
   正値の設定を行わせる比例操作制御手段と、 該比例操作制御手段によりフィードバック補正値が比例
   操作されてから空燃比が目標に近づく方向に変化し始め
   るまでの時間と、前記空燃比検出手段の検出信号の変化
   割合と、の少なくとも一方を検出する比例操作結果検出
   手段と、 空燃比の両変化方向でそれぞれ前記比例操作結果検出手
   段で検出された値が略同等でないときに前記空燃比検出
   手段の異常を判別する応答レベル異常判別手段と、 を備えて構成したことを特徴とする内燃機関の燃料供給
   制御装置における空燃比検出診断装置。
2. （２）機関排気成分の濃度に応じた検出信号を出力しこ
   れにより機関に吸入される混合気の空燃比を検出する空
   燃比検出手段と、 該空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に近
   づけるように燃料供給量をフィードバック補正するため
   のフィードバック補正値を設定するフィードバック補正
   値設定手段と、 前記設定されたフィードバック補正値に基づいて補正し
   た燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制御する燃
   料供給制御手段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置におい
   て、 前記空燃比検出手段による検出信号の最大値及び最小値
   をサンプリングする最大・最小値サンプリング手段と、 所定以上の排気温度となる運転条件の経験を判別する高
   排気温度経験判別手段と、 該高排気温度経験判別手段で所定以上の排気温度となる
   運転条件の経験が判別されているときに前記最大・最小
   値サンプリング手段でサンプリングされている最大値及
   び最小値をそれぞれ初期値と比較することにより空燃比
   検出手段の異常を判別する出力レベル異常判別手段と、 を備えて構成したことを特徴とする内燃機関の燃料供給
   制御装置における空燃比検出診断装置。
3. （３）機関排気成分の濃度に応じた検出信号を出力しこ
   れにより機関に吸入される混合気の空燃比を検出する空
   燃比検出手段と、 該空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に近
   づけるように燃料供給量をフィードバック補正するため
   のフィードバック補正値を設定するフィードバック補正
   値設定手段と、 前記設定されたフィードバック補正値に基づいて補正し
   た燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制御する燃
   料供給制御手段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置におい
   て、 前記フィードバック補正値設定手段で設定されるフィー
   ドバック補正値の制御周期を検出する制御周期検出手段
   と、 運転条件に応じて前記フィードバック補正値の制御周期
   の初期値を記憶した初期値記憶手段と、前記検出された
   フィードバック補正値の制御周期と前記初期値記憶手段
   に記憶されている当該運転条件の制御周期の初期値とを
   比較することにより空燃比検出手段の異常を判別する制
   御周期異常判別手段と、 を備えて構成したことを特徴とする内燃機関の燃料供給
   制御装置における空燃比検出診断装置。
4. （４）機関の定常運転状態を検出する定常運転検出手段
   と、 該定常運転検出手段により機関の定常運転状態が検出さ
   れているときにのみ前記空燃比検出手段の異常判別を許
   可する異常判別許可手段と、を設けたことを特徴とする
   請求項１、２又は３のいずれかに記載の内燃機関の燃料
   供給制御装置における空燃比検出診断装置。