JPH061236B2

JPH061236B2 - エンジンの失火検出装置

Info

Publication number: JPH061236B2
Application number: JP22909284A
Authority: JP
Inventors: 一也小松; 宣英瀬尾; 知史守田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS61107131A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力がリニア
に変化する空燃比センサを用いてエンジンの空燃比を所
定値にフィードバック制御するようにしたエンジンにお
いて、その失火を検出する失火検出装置に関する。

（従来の技術）従来より、エンジンの排気ガス中の酸素濃度によりエン
ジンの空燃比を検出してエンジンに供給する混合気の空
燃比を所定値にフィードバック制御することは広く知ら
れている。

そして、この場合、排気ガス中の酸素濃度を検出して間
接的に空燃比を検出する空燃比センサとしては、理論空
燃比に対応する酸素濃度を境にして出力（起電力）がス
テップ状に変化する，いわゆるλセンサがある。このλ
センサは、その出力特性から空燃比を理論空燃比に制御
する場合には好適であるが、加速時や高負荷運転時等、
高出力が要求されるときに空燃比を理論空燃比よりもリ
ッチに設定する場合、あるいは高速定常走行時において
燃費向上のために空燃比を理論空燃比よりもリーンに設
定する場合には、上述の如き理論空燃比に対する大小の
みを判別するだけであるので、これら理論空燃比からリ
ーン又はリッチ側に外れた空燃比を正確に検出すること
はできず、空燃比の任意の値に制御する場合には不向き
である。

そこで、本出願人は、上記λセンサに代わる空燃比セン
サとして、特開昭５９−１００８５４号公報に示される
ように、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力がリニアに
変化して、空燃比をリッチ領域からリーン領域に亘つて
連続的に検出できる，いわゆる広域空燃比センサを提案
している。このものにより、空燃比を任意の値に制御す
ることを可能として、特に例えば高速定常走行時等で空
燃比を理論空燃比よりもリーンに制御して、このリーン
状態での混合気の燃焼性を良好に安定させうつ、燃費の
向上を図り得るようにしている。

すなわち、上記広域空燃比センサは、酸素イオン伝導性
の固体電解質の両面に多孔質電極を形成し、被測定ガス
（排気ガス）に接触する側の多孔質電極としてＰｔ等を
主成分とする半触媒性能を有するものを使用するととも
に、該電極と固体電解質と被測定ガスとで構成される３
相点近傍に、ＨＣを酸化してＣＯを生成するＳｎＯ₂等
の金属酸化物を存在させてなるものである。

（発明が解決しようとする問題）ところで、上記の如き広域空燃比センサを用いて空燃比
を理論空燃比よりもリーン側にフィードバック制御して
燃費の向上を図るようにしたエンジンにおいて、その失
火を検出する場合、例えば別途に失火センサを設けて、
エンジンの失火を検出することが考えられる。

しかるに、その場合には、その分、コストが高くなると
ともに、設置スペースを確保する必要があるなどの欠点
が生じることになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、上記の
如き広域空燃比センサの出力（起電力）特性は第４図に
示すように、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）濃度により
変化し、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）よりもリッチ
側では元来ＨＣ濃度が高いので起電力の変化はほとんど
生じないものの、リーン側ではＨＣ濃度が大になるにつ
れて起電力が増大する特性を有する。また、上記第４図
で空燃比が理論空燃比よりも大きくリーン側に移行して
エンジンの失火を生じた時には、排気ガス中のＨＣ濃度
が著しく増大するという現象がある。本発明者等は斯か
る諸点に着目し、エンジンの失火時には、上記排気ガス
中のＨＣ濃度の著しい増大により広域空燃比センサの出
力が大きく増大変化することを検出すればエンジンの失
火を検出できることを見出し、これにより、別途に失火
センサを設けることなくエンジンの失火の検出を可能に
することを本発明の目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、エンジンの排気通路中に設けられ、酸
素イオン伝導性の固体電解質の両面に多孔質電極を形成
してなる酸素濃度検出素子であって、被測定ガスに接触
する側の上記多孔質電極として半触媒性能を有するもの
が使用され、該多孔質電極と固体電解質と被測定ガスと
で構成される３相点近傍に、ＨＣを酸化してＣＯを生成
する金属酸化物が存在して、排気ガス中の酸素濃度に応
じて出力がリニアに変化する空燃比センサ８と、エンジ
ンの運転状態に応じて目標空燃比を設定し、少なくとも
高速定常走行時には目標空燃比を理論空燃比よりもリー
ンに設定する目標空燃比設定手段と、エンジンの排気ガ
ス中のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検出手段９と、上記
空燃比センサ８の温度に関連する信号を検出する空燃比
センサ温度検出手段１０と、各目標空燃比毎にＨＣ濃度
と空燃比センサ温度とに応じて定まる空燃比センサの目
標値を記憶している目標値記憶手段２２と、上記目標空
燃比設定手段、ＨＣ濃度検出手段９及び空燃比センサ温
度検出手段１０の各出力を受け、目標空燃比、ＨＣ濃度
及び空燃比センサ温度に基づいて上記目標値記憶手段２
２からそのときの空燃比センサ８の目標値を設定する目
標値設定手段１５と、上記空燃比センサ８の出力と上記
目標値設定手段１５によって設定された目標値とを比較
する比較手段１７と、該比較手段１７の出力を受け、上
記空燃比センサ８の出力が上記目標値となるようにエン
ジンに供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手
段１８とを備えたエンジンを前提とする。そして、上記
空燃比センサ８の出力の単位時間当りの変化量を検出す
る変化量検出手段１９と、該変化量検出手段１９の出力
を受け、上記空燃比センサ８出力の単位時間当りの変化
量が所定値以上のときに失火と判別する失火判別手段２
０とを備えたものとする。

（作用）上記の構成により、本発明では、いわゆる広域空燃比セ
ンサ，即ち上述の如く固体電解質の両面に多孔質電極を
形成し、その被測定ガス接触する側の多孔質電極として
半接触性能を有するものが使用され、該多孔質電極と固
体電解質と被測定ガスとで構成される３相点近傍に、Ｈ
Ｃを酸化してＣＯを生成する金属酸化物が存在して、排
気ガス中の酸素濃度に応じて出力がリニアに変化する空
燃比センサ８を用いて、少なくとも高速定常走行時には
空燃比を理論空燃比よりもリーンにフィードバック制御
して、そのリーン状態での混合気の燃焼性を良好に安定
させつつ燃費の向上を図るようにしている。そして、こ
のようなエンジンにおいて、空燃比が理論空燃比よりも
大きくリーン側に移行してエンジンの失火を生じた時に
は、排気ガス中のＨＣ濃度が著しく増大して、上記広域
空燃比センサ８出力の単位時間当りの変化量が所定値以
上となるのが判別されることによって、エンジンの失火
が検出されるのである。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図は本発明の一実施例に係るエンジンの空燃比制御
システムの概略構成を示し、１はエンジン、２はエンジ
ン１に吸気を供給するための吸気通路、３はエンジン１
からの排気ガスを排出するための排気通路である。上記
吸気通路２には、エンジン１に供給する吸入空気量を調
整するスロットル弁４が配設され、該スロットル弁４下
流の吸気通路２にはエンジン１に燃料を噴射供給する燃
料噴射弁５が配設されている。

また、上記吸気通路２のスロットル弁４上流には、吸入
空気量を検出するエアフローセンサ６および吸気の温度
を検出する吸気温センサ７が設けられている。一方、上
記排気通路３には、排気ガス中の酸素濃度により空燃比
を検出する空燃比センサ８、排気ガス中の炭化水素（Ｈ
Ｃ）濃度を検出するＨＣ濃度検出手段としてのＨＣセン
サ９および排気ガス温度により上記空燃比センサ８の温
度を検出する空燃比センサ温度検出手段としての排気温
センサ１０が設けられている。これらセンサ６〜１０の
各出力は、上記燃料噴射弁５を制御する空燃比コントロ
ーラ１１に入力されている。また、１２は点火プラグ、
１３はイグニッションコイル、１４はイグナイタであっ
て、該イグナイタ１４からの点火信号はエンジン回転数
信号等として上記空燃比コントローラ１１に入力されて
いる。

上記空燃比センサ８は、既述の如く酸素イオン伝導性の
固体電解質の両面に多孔質電極を形成し、被測定ガス
（排気ガス）に接触する側の多孔質電極としてＰｔ等の
半触媒性能を有するものを使用するとともに、該電極と
固体電解質と被測定ガス（排気ガス）とで構成される３
相点近傍に、ＨＣを酸化してＣＯを生成するＳｎＯ₂、
Ｉｎ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＣｎＯ等の金属酸化物を
存在させてなるもので、その起電力特性は第３図に示す
ように排気ガス中の酸素濃度に応じてその出力としての
起電力がリニアに変化して、空燃比をリッチ領域からリ
ーン領域に亘つて連続的に検出できる基本特性を有する
いわゆる広域空燃比センサである。そして、上記空燃比
センサ８の起電力特性は、第４図に示すように、排気ガ
ス中のＨＣ濃度により変化するＨＣ濃度特性を有し、理
論空燃比よりもリーン側でＨＣ濃度が大になるにつれて
起電力が増大する（尚、リッチ側では元来ＨＣ濃度が高
いのでほとんど起電力の変化は生じない）。また、この
空燃比センサ８の起電力特性は、空燃比センサ８の温度
（排気ガス温度）により変化する温度特性を有し、該温
度が高くなるに従つて理論空燃比よりもリーン側では起
電力が低下し、リッチ側では起電力が増大する。

次に、上記空燃比コントローラ１１の作動を第５図
(A)，(B)に示すフローチャートにより説明する。先ず、
リセット後、ステップＳ１で目標空燃比に対するリーン
ゾーンとリッチゾーンとを区別するためのゾーンフラグ
Ｆzone（リーン側で“０”、リッチ側で“１”）を
“０”に、燃料噴射がディレイ中か否かを区別するため
のリーン側およびリッチ側のディレイフラグＦ１，Ｆｒ
（ディレイ中でないときは“０”、ディレイ中は
“１”）を共に“０”に、またエンジン回転数と噴射時
間との関係を決めるフィードバック係数Ｃfbを“１”に
それぞれ初期設定するとともに、ステップＳ２で第６図
に示すように各目標空燃比毎にＨＣ濃度と排気ガス温度
とに応じて定まる空燃比センサ８の目標値としてのスラ
イスレベル中央値Ｖref（テーブルデータ）をそれぞれ
目標値記憶手段としてのＲＡＭ２２にロードする。さら
にステップＳ３でエンジン回転数等を計算するための一
定周期を定める基本タイマをリセットし、ステップＳ４
で空燃比センサ８からの出力信号としての起電力Ｖｓｏ
信号を入力する。次のステップＳ５で基本タイマーが一
定時間Ｔｉ経過するのを待ち、一定時間Ｔｉ経過すると
ステップＳ６で上記基本タイマを再びリセットする。
尚、この基本タイマはリセットされた瞬間から時間をア
ップカウントするカウンタである。

次に、ステップＳ７でイグナイタ１４からのイグニッシ
ョンパルス信号によりエンジン回転数Ｎｅを計算し、ま
たステップＳ８でエアフローセンサ６および吸気温セン
サ７からの信号により吸入空気流量Ｕｅを計算する。

次いで、ステップＳ９で目標空燃比、ＨＣセンサ９から
のＨＣ濃度信号および排気温センサ１０からの排気ガス
温度信号（空燃比センサ温度信号）を入力したのち、ス
テップＳ１０において再び空燃比センサ８からの出力信
号としての起電力Ｖｓ₁信号を入力する。ステップＳ１
１において上記ステップＳ１０で入力した今回の空燃比
センサ８の起電力Ｖｓ₁とステップＳ４で入力した前回
の空燃比センサ８の起電力Ｖｓｏとの差つまり起電力変
化Ｖｓ₁−Ｖｓｏを演算し、この起電力変化Ｖｓ₁−Ｖｓ
ｏが失火状態に相当する所定値Ｖｍ以上か否かを判別す
る。そして、Ｖｓ₁−Ｖｓｏ＜Ｖｍの失火状態でない通
常の場合にはステップＳ１２以降に進む一方、Ｖｓ₁−
Ｖｓｏ≧Ｖｍの失火時の場合にはステップＳ３４に進
む。

以下、先に、失火状態でない通常の場合について説明す
るに、ステップＳ１２において目標空燃比、ＨＣ濃度お
よび排気ガス温度を第６図のデータテーブルに入力し
て、目標空燃比に対応する空燃比センサ８の目標値とし
てのスライスレベル中央値Ｖrefを求める。

ここにおいて、上記目標空燃比は、図示しない目標空燃
比設定手段により、例えばエンジン回転数とエンジン負
荷によりエンジン運転状態に応じて設定され、例えば高
負荷運転時には目標空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）よりもリッチに、高速定常走行時には理論
空燃比よりもリーンに設定される。また、上記第６図の
データテーブル中に書き込まれたスライスレベル中央値
Ｖrefは、ＨＣ濃度に対しては理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１
４．７）よりもリーン側ではＨＣ濃度の増大に伴ってＶ
refが増大し、理論空燃比およびそれよりもリッチ側で
はＨＣ濃度変化に対してＶrefがほぼ一定である。ま
た、排気ガス温度に対しては理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１
４．７）を境にしてリッチ側では温度の上昇に伴ってＶ
refが増大し、リーン側では温度の上昇に伴ってＶrefが
低下し、理論空燃比では温度変化に対してＶrefがほぼ
一定である。

しかる後、以下のステップＳ１３〜Ｓ３３において、第
７図に示す如き空燃比センサ８の出力特性と燃料噴射弁
５からの平均燃料噴射量との対応関係でもって空燃比を
目標空燃比にすべくフィードバック制御が実行される。
すなわち、耐ノイズ性のため空燃比センサ８の目標起電
力の不感帯（ヒステリシス）を決めるべく、先ず、現在
の空燃比がリーン状態かリッチ状態にあるか否かに応じ
てスライスレベル中央値Ｖ′refを変更する。具体的に
は、先ず現在の空燃比の状態を把握するべく、ステップ
Ｓ１３でゾーンフラグＦzoneが“０”か“１”かを判定
し、その結果、Ｆzone＝０のリーン側のときにはステッ
プＳ１４で空燃比がリーン側からリッチ側に移行したこ
との判定の基準値とするスライスレベル中央値Ｖ′ref
をＶref＋Ｖhl（Ｖhl：リーン側からリッチ側移行の際
の不感帯幅）に高く設定し、Ｆzone＝１のリッチ側のと
きにはステップＳ１５で空燃比がリッチ側からリーン側
に移行したことの判定の基準値とするスライスレベル中
央値Ｖ′refをＶref−Ｖhr（Ｖhr：リッチ側からリーン
側移行の際の不感帯幅）に低く設定して、それぞれステ
ップＳ１６に進む。

そして、その後において初めて空燃比センサ８の出力に
応じた燃料噴射量制御を実行する。すなわち、ステップ
Ｓ１６で空燃比センサ８からの実測した起電力Ｖｓ₁と
上記ステップＳ１４又はＳ１５で定めたスライスレベル
中央値Ｖ′refとの大小を比較判別し、このステップＳ
１６での判別がＶｓ₁≧Ｖ′refである空燃比のリッチ状
態のときには、この現在の空燃比が元々リッチ状態にあ
ったのか、又はリーン状態からリッチ状態に移行したの
かに応じて制御を異ならせるべく、ステップＳ１７でゾ
ーンフラグＦzoneの判定を行い、例えばＦzone＝１のリ
ッチ側のときには空燃比が元々から目標空燃比よりもリ
ッチ側であると判断してステップＳ１８で空燃比をリー
ン化つまり燃料噴射量を減少すべくフィードバック係数
ＣfbをＣfb−Ｃｒ（Ｃｒ：積分定数）とし、ステップＳ
１９で燃料噴射時間τを式Ｋ・Ｃfb・Ｕｅ／Ｎｅより演
算してステップＳ３に戻る。

その後、上記ステップＳ１９での燃料噴射量の減少によ
り第７図に示す如く空燃比がリーン方向に向い、ステッ
プＳ１６での判別がＶｓ₁＜Ｖ′refとなった空燃比のリ
ーン状態では、この空燃比が元々リーン状態にあったの
か、又はリッチ状態からリーン状態からリーン状態に移
行したのかに応じて制御を変更すべく、ステップＳ２０
でゾーンフラグＦzoneの判定を行い、未だＦzone＝１の
リッチ側である場合、即ちリッチ状態からリーン状態に
移行した場合には、次のステップＳ２１でリーン側ディ
レイフラグＦｌが“１”か否かを判別し、Ｆｌ＝０のＮ
Ｏのときにはリッチ側からリーン側へ反転した時点と判
断してステップＳ２２でディレイフラグＦｌを“１”と
したのち、ステップＳ２３でディレイタイマをリセット
する。（尚、このディレイタイマは上述の基本タイマと
同様、リセットされた瞬間から時間をアップカウントす
るタイマである。）そして、Ｆｌ＝１のＹＥＳのディレ
イ中のときと共に次のステップＳ２４でディレイタイマ
が所定のディレイ時間tdlを経過したか否かを判別し、
経過していないとき、即ちリッチ状態からリーン状態へ
の移行後の所定時間（ディレイ時間td1）経過前では、
ノイズの影響を防止すべくステップＳ１８に移りフィー
ドバック係数ＣfdをＣfd−Ｃｒに維持して、ステップＳ
１９で燃料噴射量を減少したままステップＳ３に戻る。
一方、ディレイ時間td1を経過すると、ステップＳ２５
でゾーンフラグＦzoneを“０”に、かつディレイフラグ
Ｆ１を“０”にしたのち、ステップＳ２６において空燃
比をリッチ化すべくフィードバック係数ＣfdをＣfd＋Ｃ
ｓｌ（Ｃｓｌ：比例定数）として、ステップＳ１９で燃
料噴射量を増大してステップＳ３に戻る。

次いで、この燃料噴射量の増大によっても未だステップ
Ｓ１６の判別がＶｓ＜Ｖ′refである空燃比のリーン状
態では、ステップＳ２０でゾーンフラグＦzoneが上記ス
テップ２５で設定されたＦzone＝０のままである、即ち
元々からリーン状態にあるので、ステップＳ２７でさら
に空燃比をリッチ化すべくフィードバック係数ＣfbをＣ
fb＋Ｃｌ（Ｃｌ：積分定数）とし、ステップＳ１９でさ
らに燃料噴射量を増大してステップＳ３に戻る。

その後、この燃料噴射量の増大によりステップＳ１６で
の判別がＶｓ≧Ｖ′refとなるが、ステップＳ１７での
判定がゾーンフラグＦzone＝０のリーン側であること、
即ち空燃比がリーン側からリッチ側に移行した状態であ
るので、ステップＳ２８でリッチ側ディレイフラグＦｒ
が“１”か否かを判別し、Ｆｒ＝０のＮＯのときにはリ
ーン側からリッチ側へ反転した時点と判断してステップ
Ｓ２９でディレイフラグＦｒを“１”にしたのち、ステ
ップＳ３０でディレイタイマをリセットする。そして、
Ｆｒ＝１のＹＥＳのディレイ中のときと共に次のステッ
プＳ３１でディレタイマが所定のディレイ時間ｔdrを経
過したか否かを判別し、経過していないときにはノイズ
の影響を防止すべくステップＳ２７に移りフィードバッ
ク係数ＣfbをＣfb＋Ｃｌに維持して、ステップＳ１９で
燃料噴射量を増大したままステップＳ３に戻る。一方、
ディレイ時間ｔdrを経過すると、ステップＳ３２でゾー
ンフラグＦzoneを“１”に、かつディレイフラグＦrを
“０”にしたのち、ステップＳ３３において空燃比をリ
ーン化すべくフィードバック係数ＣfbをＣfb−Ｃsr（Ｃ
sr：比例定数）として、ステップＳ１９で燃料噴射量を
減少してステップＳ３に戻る。その後、ステップＳ１６
の判別がＶｓ≧Ｖ′refで、ステップＳ１７での判定が
Ｆzone＝１となつて、空燃比が元々からリッチ状態にあ
る状況となると、以下上記と同じ動作を繰返すことにな
る。

次に、上記ステップＳ１１でＶｓ_１−Ｖｓｏ≧Ｖｍの失
火時の場合について説明するに、失火を判別すると、先
ず、ステップＳ３４で第６図のデータテーブルにそのと
きのＨＣ濃度及び排気ガス温度を入力して該当する各目
標空燃比毎のスライスレベル中央値Ｖrefを読出し、こ
の読出した各目標空燃比毎のスライスレベル中央値Ｖre
fのうちから前回の空燃比センサ８の起電力Ｖｓｏと合
致するスライスレベル中央値Ｖrefに該当するところの
目標空燃比を求め、これをＡＦＬとする。しかる後、ス
テップＳ３５で第６図のスライスレベル中央値Ｖrefの
テーブルデータのうち、ＨＣ濃度及び排気ガス温度が上
記ＨＣ濃度及び排気ガス温度と同じでかつ目標空燃比が
上記で求めた目標空燃比ＡＦＬよりも大きい（つまりリ
ーン側の）全ての目標空燃比に該当するスライスレベル
中央値Ｖrefのテーブルデータを全て上記前回の空燃比
センサ８の起電力Ｖｓｏに書き換える（第８図参照）。
つまり、所定のＨＣ濃度及び排気ガス温度において失火
を生じるリーン側の目標空燃比に対応するスライスレベ
ル中央値Ｖrefを上記Ｖｓｏに修正しておくことで、そ
の後における失火を未然に防止するようにしている。そ
の後、ステップＳ３６で空燃比センサ８の出力としての
起電力が失火に伴いリーン側からリッチ側に移行するこ
とによって空燃比のフィードバック外れが生じないよう
フィードバック係数Ｃfbを１として直ちにステップＳ１
９に進み、該ステップＳ１９で一旦目標空燃比が理論空
燃比になるよう燃料噴射量を決定してステップＳ３に戻
る。

尚、燃料噴射弁５の噴射タイミングは、第９図に示すよ
うにイグナイタ１４からのイグニッションパルスの立上
りによって上記空燃比コントローラ１１のメインフロー
中にインタラプトされ、先ず噴射タイマを燃料噴射時間
τにセットした（尚、この噴射タイマはセットされた時
間をダウンカウントし、零となった瞬間に後述の噴射終
了インタラプト信号を発生するカウンタである）のち、
燃料噴射弁５への電流をＯＮにして燃料噴射を開始す
る。そして、燃料噴射の終了は第１０図に示すように上
記噴射タイマからの噴射終了インタラプト信号によつて
インタラプトされ、燃料噴射弁５への電流をＯＦＦにし
てなされる。

よって、上記空燃比コントローラ１１の作動フローにお
いて、ステップＳ１２により、目標空燃比、ＨＣ濃度及
び排気ガス温度（空燃比センサ温度）に基づいて第６図
のＲＡＭ２２のデータテーブルからそのときの空燃比セ
ンサ８の目標値（スライスレベル中央値Ｖref）を設定
する目標値設定手段１５を構成しているとともに、ステ
ップＳ１６により、空燃比センサ８の出力（起電力Ｖｓ
₁）と目標値設定手段１５により設定された目標値（ス
ライスレベル中央値Ｖref）とを比較する比較手段１７
を構成している。さらに、ステップＳ１７〜Ｓ３３によ
り、上記比較手段１７の出力を受け、空燃比センサ８の
出力が上記目標値（スライスレベル中央値Ｖref）にな
るように燃料噴射弁５の燃料噴射量を制御することによ
りエンジン１に供給する混合気の空燃比を制御する空燃
比制御手段１８を構成している。また、ステップＳ４，
Ｓ１０，Ｓ１１により、空燃比センサ８の出力の単位時
間当りの変化量を検出するようにした変化量検出手段１
９と、該変化量検出手段１９の出力を受け、空燃比セン
サ８出力の単位時間当りの変化量が所定値以上のときに
失火と判別するようにした失火判別手段２０とを構成し
ている。

したがって、上記実施例においては、高速定常走行時に
は、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定さ
れると共に、エンジン１の排気ガス中の酸素濃度、ＨＣ
濃度及びセンサ自体の温度に応じてその出力（起電力）
が変化する空燃比センサ８により空燃比が検出されなが
ら、該空燃比センサ８の出力と上記予め設定されたリー
ン側の空燃比に対応した空燃比センサ８の目標値とが比
較されて、その偏差に応じて燃料噴射弁５からの燃料噴
射量が制御されることにより、エンジン１に供給する混
合気の空燃比が上記リーンな目標空燃比にフィードバッ
ク制御されることになる。その結果、高速定常走行時に
は、混合気の空燃比がリーン側の設定値に安定して収束
して、混合気の燃焼性を良好に安定させつつ燃費の向上
が図られる。

この場合、上記空燃比センサ８の起電力特性は排気ガス
中のＨＣ濃度により第４図に示す如く理論空燃比よりも
リーン側でＨＣ濃度の増大に応じて増大する特性を有す
る。また、上記第４図で空燃比センサ８の起電力がＨＣ
濃度により変化するリーン側ではそのリーン化が進むと
エンジンの失火が生じ、この失火時にはＨＣ濃度が著し
く増大する。このため、エンジンの失火時には、空燃比
センサ８の出力としての起電力は第１１図に示すように
ＨＣ濃度の著しい増大により唐突に増大変化して、その
単位時間当りの変化量Ｖｓ₁−Ｖｓｏが変化量検出手段
１６で検出される。この変化量が所定値Ｖｍ以上になる
時、失火判別手段１７で失火と判別されることになる。
よって、エンジンの失火を特別な失火センサを用いるこ
となく確実に検出することができる。

尚、上記実施例では、燃料噴射方式においてその燃料噴
射量の制御により空燃比制御を行ったが、気化器方式に
おいてエアブリード量の制御により空燃比制御を行うよ
うにしてもよい。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、広域空燃比セン
サ，即ちエンジンの排気通路中に設けられ、酸素イオン
伝導性の固体電解質の両面に多孔質電極を形成してなる
酸素濃度検出素子であって、被測定ガス接触する側の上
記多孔質電極として半触媒性能を有するものが使用さ
れ、該多孔質電極と固体電解質と被測定ガスとで構成さ
れる３相点近傍に、ＨＣを酸化してＣＯを生成する金属
酸化物が存在して、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力
がリニアに変化する空燃比センサを用いて、空燃比を少
なくとも高速定常走行時には理論空燃比よりもリーン側
の目標空燃比にフィードバック制御するようにしたエン
ジンにおいて、その混合気の空燃比のリーン側制御中で
のエンジン失火時には、上記空燃比センサの出力の単位
時間当りの変化量が所定値以上になることを利用してエ
ンジンの失火を検出するようにしたので、混合気をリー
ン側の空燃比の下で燃焼させて、その燃焼性の安定性を
良好に確保しながら燃費の向上を図り得ると共に、特別
な失火センサを用いることなくエンジンの失火を確実に
検出することができ、エンジンの失火検出を低コストで
正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
〜第１１図は本発明の実施例を例示し、第２図はエンジ
ンの空燃比制御システムの概略構成図、第３図および第
４図は空燃比センサの起電力特性としての基本特性およ
びＨＣ濃度特性を示す特性図、第５図(A)，(B)は空燃比
コントローラの作動を示すフローチャート図、第６図は
データテーブルの一例を示す図、第７図は空燃比センサ
の出力特性と平均燃料噴射量との対応関係を示す説明
図、第８図は失火時における目標空燃比に対するスライ
スレベル中央値の書き換えを示す説明図、第９図および
第１０図はそれぞれ燃料噴射開始時および終了時のイン
タラプト処理を示す図、第１１図は失火時における空燃
比センサの出力変化特性を示す図である。１…エンジン、３…排気通路、５…燃料噴射弁、８…空
燃比センサ、９…ＨＣセンサ、１０…排気温センサ、１
１…空燃比コントローラ、１５…目標値設定手段、１７
…比較手段、１８…空燃比制御手段、１９…変化量検出
手段、２０…失火判別手段、２２…ＲＡＭ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気通路中に設けられ、酸素イ
オン伝導性の固体電解質の両面に多孔質電極を形成して
なる酸素濃度検出素子であって、被測定ガスに接触する
側の上記多孔質電極として半触媒性能を有するものが使
用され、該多孔質電極と固体電解質と被測定ガスとで構
成される３相点近傍に、ＨＣを酸化してＣＯを生成する
金属酸化物が存在して、排気ガス中の酸素濃度に応じて
出力がリニアに変化する空燃比センサと、エンジンの運転状態に応じて目標空燃比を設定し、少な
くとも高速定常走行時には目標空燃比を理論空燃比より
もリーンに設定する目標空燃比設定手段と、エンジンの排気ガス中のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度検
出手段と、上記空燃比センサの温度に関連する信号を検出する空燃
比センサ温度検出手段と、各目標空燃比毎にＨＣ濃度と空燃比センサ温度とに応じ
て定まる空燃比センサの目標値を記憶している目標値記
憶手段と、上記目標空燃比設定手段、ＨＣ濃度検出手段及び空燃比
センサ温度検出手段の各出力を受け、目標空燃比、ＨＣ
濃度及び空燃比センサ温度に基づいて上記目標値記憶手
段からそのときの空燃比センサの目標値を設定する目標
値設定手段と、上記空燃比センサの出力と上記目標値設定手段によって
設定された目標値とを比較する比較手段と、該比較手段の出力を受け、上記空燃比センサの出力が上
記目標値となるようにエンジンに供給する混合気の空燃
比を制御する空燃比制御手段とを備えたエンジンにおい
て、上記空燃比センサの出力の単位時間当りの変化量を検出
する変化量検出手段と、該変化量検出手段の出力を受け、上記空燃比センサ出力
の単位時間当りの変化量が所定値以上のときに失火と判
別する失火判別手段とを備えたことを特徴とするエンジンの失火検出装置。