JPS62147034A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒コンバータの上流側および下流側に空燃比
センサ（本明細書では、酸素濃度センサ（Ｏｚセンサ）
）を設け、上流側の０２センサによる空燃比フィードバ
ック制御に加えて下流側０□センサによる空燃比フィー
ドバック制御を行う内燃機関の空燃比制御Ｂ装置に関す
る。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングル０２センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０２センサをでき
るだけ燃焼室に近い排気系の箇所、すなわち触媒コンバ
ータより上流である排気マニホールドの集合部分に設け
ているが、０□センサの出力特性のばらつきのために空
燃比の制御精度の改善に支障が生じている。かかる０２
センサの出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品
のばらつき、経時あるいは経年的変化を補償するために
、触媒コンバータの下流に第２の０２センサを設け、上
流側０２センサによる空燃比フィードバンク制御に加え
て下流側０□センサによる空燃比フィードハック制御を
行うダブル０２センサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭５８−４８９５６号に公報　）。このダブ
ル０□センサシステムでは、触媒コンバータの下流側に
設けられた０２センサは、上流側０２センサに比較して
、低い応答速度を有するものの、次の理由により出力特
性のばらつきが小さいという利点を有している。

（１）触媒コンバータの下流では、排気温が低いので熱
的影響が少ない。

（２）触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側０□センサの被毒量は少な
い。

（３）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。

従って、上述のごとく、２つの０２センサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制御（ダブル０２センサシス
テム）により、上流側０２センサの出力特性のばらつき
を下流側０２センサにより吸収できる。実際に、第２図
に示すように、シングル０２センサシステムでは、０□
センサの出力特性が悪化した場合には、排気エミッショ
ン特性に直接影響するのに対し、ダブル０２センサシス
テムでは、上流側０□センサの出力特性が悪化しても、
排気エミッション特性は悪化しない。つまり、ダブル０
□センサシステムにおいては、下流側０２センサが安定
な出力特性を維持している限り、良好な排気エミッショ
ンが保証される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のダブル０２センサシステムにおいて、上流側ｏ２
センサの異常あるいは劣化は、従来、上流側０□センサ
による空燃比フィードバック制御条件が成立しても上流
側０２センサの出力が数秒間反転しないことによって判
別しているが、この場合、上流側０□センサの素子割れ
、断線、破損等による異常あるいは劣化を判別できるが
、エミッションを補償できない程度に上流側０□センサ
の出力特性がリンチもしくはリーン側にずれても上流側
０□センサの異常もしくは劣化を検出できないという問
題点があった。また、燃料噴射弁の異常は、従来、燃料
圧力変動を検出することによって判別しているが、この
場合にも、エミッションを補償できない程度に燃料噴射
弁の噴射特性が変化しても燃料噴射弁の異常を検出でき
ないという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、エミッションを補償できない程度に上
流側０２センサが異常もしくは劣化した場合、あるいは
エミッションを補償できない程度に燃料噴射弁の噴射特
性が異常となった場合にも、これら上流側０２センサの
異常もしくは劣化、および燃料噴射弁の異常を検出でき
るダブル０２センサシステムを提供することにあり、そ
の構成は第１図に示される。

第１図において、排気ガス中の特定成分濃度を検出する
第１、第２の０２センサが内燃機関の排気系に設けられ
た排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側、下流
側に、ぞれぞれ設けられている。制御定数演算手段は下
流側（第２の）０□センサの出力ｖ２に応じて空燃比フ
ィードバック制御定数たとえばスキップＩＲｓＲ，Ｒ５
Ｌを演算する。

空燃比補正量演算手段は空燃比フィードバック制御定数
と上流側（第１の）０□センサの出力■。

とに応じて空燃比補正ＩＦＡＦを演算し、空燃比調整手
段は空燃比補正ｆｉｌ　ＦへＦに応じて機関の空燃比を
調整する。他方、制御定数判別手段は空燃比フィードバ
ック制御定数たとえばＲ３Ｒが所定の限界値にＲｍｉｎ
、　Ｒｍａｘに到達したか否かを判別し、この結果、空
燃比フィードバック制御定数が所定の限界値に到達した
ときに、アラーム手段アラームを付勢するものである。

〔作　用〕

上述の構成によれば、上流側０□センサの異常劣化（特
性ずれ）および燃料噴射弁の噴射特性の異常変化が下流
側０２センサの出力より判定され、その異常はアラーム
の付勢によりユーザに知らせられる。つまり、ユーザに
部品交換時期を知らせ、部品劣化によるエミッション悪
化を防止しようとするものである。

〔実施例〕

以下、第３図以降の図面により本発明の詳細な説明する
。

第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。第３図において、機関本
体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設けられて
いる。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計測する
ものであって、ポテンショメータを内蔵して吸入空気量
に比例したアナログ電圧の出力信号を発生する。この出
力信号は制御回路１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換
器１０１に供給されている。ディストリビュータ４には
、その軸がたとえばクランク角に換算して７２０６毎に
基準位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ
５およびクランク角に換算して３０°毎に基準位置検出
用パルス信号を発生するクランク角センサ６が設けられ
ている。これらクランク角センサ５，６のパルス信号は
制御回路１０の入出力インターフェイス１０２に供給さ
れ、このうち、クランク角センサ６の出力はＣＰＵ　１
０３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケ
ット８には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
９が設けられている。水温センサ９は冷却水の温度ＴＨ
Ｗに応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力もＡ／Ｄ変換器１０１に供給される。

排気マニホールド１１より下流側の排気系には、排気ガ
ス中の３つの有害成分ＨＣ、Ｃｏ　、　ＮＯＸを同時に
浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータ１２が設け
られている。

排気マニホールド１１には、すなわち触媒コンバータ１
２の上流側には第１の０□センサ１３が設けられ、触媒
コンバータ１２の下流側の排気管Ｉ４には第２の０□セ
ンサ１５が設けられている。

０□センザ１３　、１５は排気ガス中の酸素成分濃度に
応じた電気信号を発生する。すなわち、ｏ２センサ１３
　、１５は空燃比が理論空燃比に対してリーン側かリン
チ側かに応じて、異なる出力電圧を制御回路１０でＡ／
Ｄ変換器１０１に発生する。

１６はアラームである。制御回路１０は、たとえばマイ
クロコンピュータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１
、入出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ　１０３の外
に、ＲＯＭ　１０４　、ＲＡＭ　１０５　、バックアッ
プＲＡＭ　１０６　、クロック発生回路１０７等が設け
られている。

もた、制御回路１０において、ダウンカウンタ１０８、
フリップフロップ１０９、および駆動回路１１０は燃料
噴射弁７を制御するためのものである。

すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量ＴＡＵ
が演算されると、燃料噴射１ＴＡＵがダウンカウンタ１
０８にプリセットされると共にフリップフロップ１０９
もセットされる。この結果、駆動回路１１０が燃料噴射
弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ１０８が
クロック信号（図示せず）を計数して最後にそのキャリ
アウド端子が“１”レベルとなったときに、フリップフ
ロップ１０９がセットされて駆動回路１１０は燃料噴射
弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量ＴＡ
Ｕだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量Ｔ
ＡＵに応じた量の燃料が機関本体１の燃焼室に送り込ま
れることになる。

さらに、制御回路１０において、１１１はアラーム１６
を付勢する駆動回路である。

なお、ＣＰＵ　１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１
０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０
２がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、ク
ロック発生回路１０７がらの割込信号を受信した時、等
である。

エアフローメータ３の吸入空気量データＱおよび冷却水
温データＴＨＷは所定時間毎に実行されるＡ／Ｄ変換ル
ーチンによって取込まれてＲＡＭ　１０５の所定領域に
格納される。つまり、ＲＡＭ　１０５におけるデータＱ
およびＴＨＷは所定時間毎に更新されている。また、回
転速度データＮｅはクランク角センサ６の３０°ＣＡ毎
の割込みによって演算されてＲＡＭ　１０５の所定領域
に格納される。

第４図は上流側０２センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正係数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンであって、所定時間たとえば４ｍｓ毎に
実行される。

ステップ４０１では、上流側Ｏｔセンサ１３による空燃
比の閉ループ（フィードバック）条件が成立しているか
否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値以下の時
、機関始動中、始動後項量中、暖機増量中、パワー増量
中、上流側０□センサ１３の出力信号が一度も反転して
いない時、燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不
成立であり、その他の場合が閉ループ条件成立である。

閉ループ条件が不成立のときには、ステップ４２７に直
接進む。他方、閉ループ条件成立の場合はステップ４０
２に進む。

ステップ４０２では、上流側０２センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ４０３にて■、が比
較電圧ＶＲＩたとえば０．４５Ｖ以下が否かを判別する
、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。リー
ン（Ｖ　＋　≦ＶＲＩ）であれば、ステップ４０４にて
第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が正か否かを判別
し、ＣＤＬＹＩ＞Ｏであればステップ４０５にて第１の
ディレィカウンタＣＤＬＹ　１を０とする。ステップ４
０６では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を１減
少させ、ステップ４０７　ニテＣＤＬＹ　１＜ＴＤＬ　
１か否かを判別する。なお、ＴＤＬ　１は上流側０２セ
ンサ１３の出力においてリッチからリーンへの変化があ
ってもリッチ状態であるとの判断を保持するためのリー
ン遅延時間であって、負の値で定義される。従って、ス
テップ４０７にてＣＤＬＹ　＜ＴＤＬ　１　（７）とき
ノミ、ステップ４０８　ニテＣＤＬＹ　４−ＴＩＩＬ　
１とし、ステップ４０９にて空燃比フラグＦ１を“０゛
（リーン状態）とする。他方、ステップ４０３にてリッ
チ（Ｖ　＋　〉Ｖ　＊　＋　）であれば、ステップ４１
０にて第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が負か否か
を判別し、ＣＤＬＹＩ＞Ｏであればステップ４１１にて
第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１をＯとする。ステ
ップ４１２では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１
を１増加させ、ステップ４１３にてＣＤＬＹ　１＞ＴＤ
Ｒ１か否かを判別する。なお、ＴＤＲ１は上流側０２セ
ンサ１３の出力においてリーンからリッチへの変化があ
ってもリーン状態であるとの判断を保持するためのリッ
チ遅延時間であって、正の値で定義される。従って、ス
テップ４１３にてＣＤＬＹ＞ＴＤＲ１のときのみ、ステ
ップ４１４にてＣＤＬＹ←ＴＤＲ１とし、ステップ４１
５にて空燃比フラグＦ１を“ｌ”　（リッチ状態）とす
る。

ステップ４１６では、空燃比フラグＦ１の符号が反転し
たか否かを判別する、すなわち遅延処理後の空燃比が反
転したか否かを判別する。空燃比が反転していれば、ス
テップ４１７に進み、リッチからリーンへの反転か（Ｆ
１＝“０”）、り一ンがらリッチへの反転かを（Ｆ１＝
“１”）を判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステ・７プ４１８にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋　ＲＳＲ
とスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの
反転であれば、ステ・ツブ４１９にてＦＡＦ←ＦＡＦ　
＋　ＲＳＬとスキ・ンプ的に減少させる。つまり、スキ
ップ処理を行う。

ステップ４１６にて空燃比フラグＦｌの符号が反転して
いなければ、ステップ４２０．４２１　、４２２にて積
分処理を行う。つまり、ステップ４２０にて、Ｆ１＝“
０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”　（リーン）であれ
ばステ・ンブ４２１にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋ＫＬとし、
他方、Ｆ１＝“１”　（リッチ）であればステップ４２
２にてＦＡＦ←ＦＡＦ　＋　Ｋｌとする。ここで、積分
定数ＫＩはスキップ定数Ｒ５Ｒ，Ｒ５Ｌに比して十分小
さく設定してあり、つまり、ＫＬ　＜　Ｒ３Ｉ？　（Ｒ
ＳＬ）である。

従って、ステップ４２】　はリーン状Ｂ＜Ｆ１＝“０”
）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ４２２はリ
ッチ状態（Ｆ１＝“１″）で燃料噴射量を徐々に減少さ
せる。

ステップ４１８，４１９，４２１，４２２にて演算され
た空燃比補正係数ＦＡＦはステップ４２３．４２５にて
最小値たとえば０．８にてガードされ、また、ステップ
４２５、４２６にて最大値たとえば１．２にてガードさ
れる。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡ
Ｆが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に
、その値で機関の空燃比を制御してオーバリッチ、オー
バリーンになるのを防ぐ。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ　１０５に格納
して、ステップ４２７にてこのルーチンは終了する。

第５図は第４図のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側０２センサ１３の出力
により第５図（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆが得られると、第１のディレィカウン
タＣＤＬＹ　１は、第５図（Ｂ）に示すごとく、リッチ
からリーンもしくはその逆の変化時点で０に復帰し、リ
ッチ状態でカウントアツプされ、リーン状態でカウント
ダウンされる。

この結果、第５図（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号Ａ／Ｆ　’が形成される。たとえば、時刻り
、にて空燃比信号Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化して
も、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′はリッチ遅延時
間（ＴＤＲｌ）だけリーンに保持された後に時刻ｔ２に
てリッチに変化する。時刻ｔ３にて空燃比信号Ａ／Ｆが
リッチからリーンに変化しても、遅延処理された空燃比
信号Ａ／Ｆ’はリーン遅延時間ＴＤＬ　Ｌ相当だけリッ
チに保持された後に時刻ｔ４にてリーンに変化する。し
かし、空燃比信号Ａ／Ｆが時刻ｔＳ＋ｔ６＋’７のごと
くリッチもしくはリーン遅延時間より短い期間で反転す
ると、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が最大値Ｔ
ＤＲ１もしくは最小値ＴＤＬ　１に到達するのに時間を
要し、この結果、時刻ｔＩｌにて遅延処理後の空燃比信
号Ａ／Ｆ’が反転される。つまり、遅延処理後の空燃比
信号Ａ／Ｆ　’は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆに比べ
て安定となる。このように遅延処理後の安定した空燃比
信号Ａ／Ｆ’にもとづいて第５図（Ｄ）に示す空燃比補
正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０□センサ１５による第２の空燃比フィー
ドバック制御について説明する。第２の空燃比フィード
バック制御としては、第１の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキップ量１？ｓＲ，Ｉ？ＳＬ　、遅延時
間ＴＤＲ１，ＴＤＬ　１　、積分定数Ｋｌ（この場合、
リッチ積分定数ＫＩＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＩＲ
を別々に設定する）、もしくは上流側０□センサ１３の
出力■、の比較電圧Ｖｌｌ＋を可変にするシステムと、
第２の空燃比補正係数ＦＡＦ　２を導入するシステムと
がある。

たとえば、リッチスキップ１ｌＲ３Ｒを大きくすると、
制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンスキッ
プ量Ｒ３Ｌを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行
でき、他方、リーンスキップ１Ｒ３Ｌを大きくすると、
制御空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチスキッ
プＩＲ３Ｒを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行
できる。

従って、下流側０□センサ１５の出力に応じてリッチス
キップ量Ｒ３Ｒおよびリーンスキップ量Ｒ３Ｌを補正す
ることにより空燃比が制御できる。

また、リッチ遅延時間（ＴＤＲ１）　＞リーン遅延時間
（ＴＤＬ　ｌ）と設定すれば、制御空燃比はリッチ側に
移行でき、逆に、リーン遅延時間（ＴＤＬ　ｌ）　＞リ
ッチ遅延時間（ＴＤＲ１）と設定すれば、制御空燃比は
リーン側に移行できる。つまり、下流側０２センサ１５
の出力に応じて遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ　１を補正す
ることにより空燃比が制御できる。さらにまた、リッチ
積分定数ＫＩＩＲを大きくすると、制御空燃比をリッチ
側に移行でき、また、リーン積分定数ＫＩＩＬを小さく
しても制御空燃比をリッチ側に移行でき、他方、リーン
積分定数ＫＩＩＬを大きくすると、制御空燃比をリーン
側に移行でき、また、リッチ積分定数ＫＩＩＬを小さく
しても制御空燃比をリーン側に移行できる。従って、下
流側０２センサ１５の出力に応じてリッチ積分定数にＩ
ＩＲおよびリーン積分定数ＫＩＩＬを補正することによ
り空燃比が制御できる。さらにまた、比較電圧Ｖｌｌ＋
を大きくすると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また
、比較電圧ＶＲＩを小さくすると制御空燃比をリーン側
に移行できる。従って、下流側０□センサ１５の出力に
応じて比較電圧ＶＲＩを補正することにより空燃比が制
御できる。

第６図および第７図を参照して空燃比フィードバック制
御定数としてのスキップ量を可変にしたダブル０□セン
サシステムについて説明する。

第６図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップｉｌ？ｓＲ，ＲＳＬを演算する第２の空燃比フィー
ドハック制御ルーチンであって、所定時間たとえば１ｓ
毎に実行される。ステップ６０１では、下流側０２セン
サ１５による閉ループ条件か否かを判別する。たとえば
、冷却水温が所定値以下の時、下流側０２センサ１５の
出力信号が一度も反転しない時、下流側０２センサ１５
が故障している時、過度運転時等はいずれも閉ループ条
件が不成立であり、その他の場合が閉ループ条件成立で
ある。閉ループ条件でなければステップ６３７に直接進
む。

ステップ６０１にて閉ループ条件が成立した場合には、
ステップ６０２にて下流側０２センサ１５の出力■２を
Ａ／Ｄ変換して取込み、ステップ６０３にて■２が比較
電圧■８□たとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別する、
つまり、空燃比がリッチかり−ンかを判別する。なお、
比較電圧■。は触媒コンバータ１２の上流、下流で生ガ
スの影響による出力特性が異なることおよび劣化速度が
異なること等を考慮して下流側０２センサ１５の出力の
比較電圧■□より高く設定される。

ステップ６０４，６１５は第４図のステップ４０４〜４
１５と同様、空燃比判定結果を遅延処理するためのもの
である。すなわち、リッチ遅延時間ＴＤＲ２、リーン遅
延時間ＴＤＬ　２をもとに空燃比フラグＦ２が設定され
る。

ステップ６１６にて空燃比フラグＦ２により遅延処理後
の空燃比を判別する。この結果、Ｆ２＝“０”　（リー
ン）であればステップ６１７〜６２６に進み、他方、Ｆ
２＝“１”　（リッチ）であればステップ６２７〜６３
６に進む。

ステップ６１７では、ＲＳＲ−Ｒ５Ｒ＋ΔＲ５（一定値
たとえば０．０８％）とし、つまり、リッチスキップ量
Ｒ３Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行させる。

ステップ６１８では、リッチスキップＩＲｓＲを上限値
Ｒｍａｘと比較する。なお、上限値Ｒｍａｘは上流側０
□センサ１３が通常もしくは劣化した時あるいは燃料噴
射弁７が異常となった時以外は到達し得ない値として設
定されるものであり、実験的に定める。従って、ＲＳＲ
＞　Ｒｍａｘであれば、ステップ６１９にてアラーム１
６を付勢すると共に、その旨をバンクアップＲＡＭ　１
０６に書込む。Ｒ５Ｒ≦Ｒｍａｘであればステップ６２
０に進む。

ステップ６２０，６２１ではＲＳＲを最大値ＭＡＸたと
えば６．２％にてガードする。ここで、ステップ６１８
での上限値Ｒｍａｘはガード値ＭＡＸより小さく設定さ
れる。すなわち、Ｒｍａｘ　＜　Ｍ＾Ｘである。

ステップ６２２では、ＲＳＬ−ＲＳＬ−ΔＲ５とし、つ
まり、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを減少させて空燃比をリ
ッチ側に移行させる。

ステップ６２３では、リーンスキップ１Ｒ３Ｌを下限値
Ｒｍｉｎと比較する。なお、下限値Ｒ…ｉｎも上流側０
□センサ１３が異常もしくは劣化した時あるいは燃料噴
射弁７が異常となった時以外は到達し得ない値として設
定されるものであり、実験的に定める。従ってＲＳＬ　
＜　Ｒｍｉｎであれば、ステップ６２４にてアラーム１
６を付勢すると共に、その旨をバックアップＲＡＭ　１
０６に書込む。ＲＳＬ′？、Ｒｍｉｎであれればステッ
プ６２５に進む。

ステップ６２５，６２６ではＲＳＬを最小値ＭＩＮたと
えば２．５％にてガードする。ここで、ステップ６２３
での下限値Ｒｍｉｎはガード値ＭＩＮより大きく設定さ
れる。すなわち、Ｒｍｉｎ＞ＭＩＮである。

他方、Ｆ２＝“１”　（リッチ）のときには、ステップ
６２７にてＲＳＲ−ＲＳＲ−ΔＲ３とし、つまり、リッ
チスキップ量Ｒ３Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移
行させる。ステップ６２８．６２９にてリッチスキップ
量Ｒ３Ｒを下限値Ｒｍｉｎを超えているか否かを判別し
、ＲＳＲ＜　Ｒｍｉｎのときにはアラーム１６を付勢す
る。ステップ６３０．６３１では、ＲＳＲを最小値ＭＩ
Ｎにてガードする。さらに、ステップ６３２にてＲＳＬ
−ＲＳＬ　十ΔＲＳとし、つまり、り一ンスキップ量Ｒ
３Ｌを増加させて空燃比をリーン側に移行させる。ステ
ップ６３３．６３４にてリーンスキ、プＩＲ５Ｌを上限
値Ｒｍａｘを超えているが否かを判別し、ＲＳＬ　＞　
Ｒｍａｘのときはアラーム１６を付勢する。ステップ６
３５．６３６では、ＲＳＬを最大値ＭＡＸにてガードす
る。

上述のごとく演算されたＲ５Ｉ？、　ＲＳＬはＲＡＭ　
１０５に格納された後に、ステップ６３７にてこのルー
チンは終了する。

なお、空燃比フィードバック中に演算されたＦＡＦ、　
ＲＳＲ，ＲＳＬは一旦他の値ＦＡＦ　’　、ＲＳＲ’　
、　ＲＳＬ　’に変換してバックアップＲＡＭ　１０６
に格納することもでき、これにより、再始動時等におけ
る運転性向上にも役立つものである。第６図における最
小値ＭＩＮは過度追従性がそこなわれないレベルの値で
あり、また、最大値ＭＡＸは空燃比変動によりドライバ
ビリティの悪化が発生しないレベルの値である。

このように、第６図のルーチンによれば、下流側０□セ
ンサ１５の出力がリーンであれば、リッチスキップｆｉ
ｌＲ３Ｒが徐々に増大され、且つリーンスキップ１Ｒ３
Ｌが徐々に減少され、これにより、空燃比はリンチ側へ
移行され、また、下流側０、センサ１５の出力がリンチ
であれば、リッチスキップｆｌＲｓＲが減少され、且っ
リーンスキソ’７”ｆｉＲ３Ｌが徐々に増大され、これ
により、空燃比はリーン側へ移行されるが、この際に、
ｌ？ＳＲ，１１！ＳＬは上限値Ｒｍａｘあるいは下限値
Ｒｍｉｎを超えたが否かを判別しており、超えたときに
は、上流側０２センサ１３の異常もしくは劣化あるいは
燃料噴射弁７の噴射特性の異常とみなしてアラームを付
勢すると共に、その旨をバックアップＲＡＭ　１０６に
書込む。

第７図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば３６０　’　ＣＡ毎に実行される。ステップ
７１０ではＲＡＭ　１０５より吸入空気量データＱおよ
び回転速度データＮｅを読出して基本噴射量ＴＡＵＰを
演算する。たとえばＴＡＵＰ＝ＫＱ／Ｎｅ　（Ｋは定数
）とする。ステップ７０２にてＲＡＭ　１０５より冷却
水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ　１０４に格納され
た１次元マツプによ−り暖機増量値ＦＷＬを補間計算す
る。ステップ７０３では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＩ
Ｉ←ＴＡＵＰ　　−ＦＡＦ　　・　（１＋　ＦＷＬ　　
＋　α）　　＋　βにより演算する。なお、α、βは他
の運状態パラメータによって定まる補正量である。次い
で、ステップ７０４にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウン
タ１０８にセットすると共にフリップフロップ１０９を
セットして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ７
０５にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射１ｌＴＡＵに相当する時間が
経過すると、ダウンカウンタ１０８のキャリアウド信号
によってフリップフロップ１０９がリセットされて燃料
噴射は終了する。

第８図は第７図のフローチャートによって得られるスキ
ップ量Ｒ３Ｒ，ＲＳＬのタイミング図である。

第８図（Ａ）に示すごと（、下流側０２センサ１５の出
力電圧Ｖ２　　（正確には、遅延処理後のフラグＦ２）
が変化すると、第８図（Ｂ）に示すごとく、リーン状Ｅ
（Ｖｚ≦■８□）であればリッチスキップＩＲ３Ｒは増
大するがリーンスキップ量Ｒ３Ｌは減少する。他方、リ
ンチ状態であればリッチスキップＩＲ３Ｒは減少するが
リーンスキップ量Ｒ３Ｌは増大する。このとき、リッチ
スキップ量Ｒ３ＲもしくはリーンスキップＩＲ３Ｌが上
限値Ｒｍａｘもしくは下限値Ｒｍｉｎに到達すると、ア
ラームが付勢されることになるが、第２の空燃比フィー
ドバック制御は停止せず、従って、ＲＳＲ，ＲＳＬはガ
ード値ＭＡＸ−ＭＩＮの範囲で変化する。つまり、これ
は、故障表示はするが、部品交換までエミッションを補
償するためである。

なお、第１の空燃比フィードバック制御は４ｍｓ毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御はｌｓ毎に行わ
れるのは、空燃比フィードバック制御は応答性の良い上
流側ｏ２センサによる制御を主にして行い、応答性の悪
い下流側０□センサによる制御を従にして行うためであ
る。

また、上流側０２センサによる空燃比フィードバンク制
御における他の制御定数、たとえば遅延時間、積分定数
、等を下流側０２センサの出力により補正するダブル０
□センサシステムにも、また、第２の空燃比補正係数を
導入するダブルＯ２センサシステムにも本発明を適用し
得る。また、スキップ量、遅延時間、積分定数のうちの
２つを同時に制御することにより制御性を向上できる。

さらに、スキップ４ＪＲ５Ｒ，Ｒ５Ｌのかちの一方を固
定し、他方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤＲＬ
ＴＤＬ　ｌのうちの一方を固定し他方のみを可変とする
ことも、あるいはリッチ積分定数ＫＩＲ１り一ン積分定
数ＫＩＬの一方を固定し他方を可変とすることも可能で
ある。

また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセンサ等を用い
ることもできる。

さらに、上述の実施例では、吸入空気量および機関の回
転速度に応じて燃料噴射弁を演算しているが、吸入空気
圧および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射弁を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射弁を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールバルブ（ＥＡＣＶ）に
より機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御するもの
、エレクトリック・ブリード・エア・コントロールバル
ブによりキャプレタのエアブリード量を調整してメイン
系通路およびスロー系通路への大気の導入により空燃比
を制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２次空気
量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ７０１における基本噴射量ＴＡ［ＩＰ相
当の基本燃料噴射量がキャプレタ自身によって決定され
、すなわち、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機関の回
転速度に応じて決定され、ステップ７０３にて最終燃料
噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして０□セ
ンサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミクスチャセンサ
等を用いることもできる。

さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータすなわち
ディジタル回路によって構成されているが、アナログ回
路により構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、エミッションを補
償できない程度に上流側０２センサが異常もしくは劣化
した場合、あるいはエミッションを補償できない程度に
燃料噴射弁の噴射特性が異常となった場合にも、これら
上流側０２センサの異常もしくは劣化、および燃料噴射
弁の異常を検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、 第２図はシングル０２センサシステムおよびダブルＯｚ
センサシステムを説明する排気エミッション特性図、 第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第４図、第６図、第７図は第３図の制御回路の動作を説
明するためのフローチャート、第５図は第４図のフロー
チャートを補足説明するためのタイミング図、 第８図は第７図のフローチャートを補足説明するための
タイミング図である。 １・・・機関本体、　　　　３・・・エアフローメータ
、４・・・ディストリビュータ、 ５．６・・・クランク角センサ、 １０・・・制御回路、　　　■２・・・触媒コンバータ
、１３・・・上流側（第１の）０□センサ、１５・・・
下流側（第２の）０２センサ、１６・・・アラーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のため
   の触媒コンバータの上流側、下流側に、それぞれ設けら
   れ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する第１、第２の
   空燃比センサと、 前記第２の空燃比センサの出力に応じて空燃比フィード
   バック制御定数を演算する制御定数演算手段と、 前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比フィー
   ドバック制御定数に応じて空燃比補正量を演算する空燃
   比補正量演算手段と、 前記空燃比補正量に応じて前記機関の空燃比を調整する
   空燃比調整手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数が所定の限界値に到
   達したか否かを判別する制御定数判別手段と、 前記空燃比フィードバック制御定数が前記所定の限界値
   に到達したときにアラームを付勢するアラーム手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。