JPS62153545A

JPS62153545A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS62153545A
Application number: JP29329985A
Authority: JP
Inventors: Toshinari Nagai; 俊成永井; Takatoshi Masui; 孝年増井; Toshiyasu Katsuno; 歳康勝野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-08

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（０２センサ）
）を設け、上流側の０２センサによる空燃比フィードハ
ック制御に加えて下流側の０２センサによる空燃比フィ
ードハック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、単一の０２センサにもとづく空燃比フィードバ
ック制御（シングル０２センサシステム）では、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、０２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している。

０２センサの出力特性のばらつきの原因を列挙すると、
次のとおりである。

（１）　　０２センサ自体の個体差。

（２）燃料噴射弁および排気ガス再循環弁等の部品の機
関への組付は位置の公差による０２センサの箇所におけ
る排気ガスの混合の不均一。

（３＋　　０２センサの出力特性の経時あるいは経年的
な変化。

また、０２センサ以外では、燃料噴射弁、排気ガス再循
環流量、タペットクリアランス等の機関状態の経時的あ
るいは経年的な変化、および製造ばらつきによる排気ガ
スの混合の不均一性が変化および拡大することがある。

かかる０２センサの出力特性のばらつきおよび部品のば
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ック制御に加えて下
流側０２センサによる空燃比フィードバック制御を行う
ダブル０２センサシステムが既に提案されている。この
ダブル０２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０２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、０２
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０２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
２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〕

しかしながら、燃料制御系部品の各種製造公差、使用過
程での経時的あるいは経年的変化等により、制御空燃比
は理論空燃比よりリッチ側もしくはリーン側になったま
まになることがある。たとえば、第１気筒に対して他の
気筒よりも多くの燃料を噴射する燃料噴射弁が取付けら
れ、しかも上流側０２センサがこの第１気筒のガス影響
を強く受ける場合、上流側０２センサの出力にもとづく
空燃比フィードバック制御により触媒および下流側０２
センサへのガスはリーンとなる。この結果、下流側ｏ２
センサの出力がリーン信号（ローレベル）のままに保持
される。

一方、０２センサの活性、非活性の判別を、０２センサ
の出力が所定値以上に到達したか否かもしくは一旦上下
したか否かによって行うものがあるが、この場合、上述
のごとく、空燃比がリーンとなって下流側０２センサの
出力がリーン信号（ローレベル）に保持された場合、非
活性リーン信号か活性リーン信号かを判別できず、つま
り、たとえ下流側０２センサが活性化していても、下流
側ｏ２センサの活性を判別できない。

なお、下流側０２センサの出力が活性リーン信号を保持
している場合にも下流側０２センサによる空燃比フィー
ドバック制御を可能ならしめるために、空燃比がリーン
にあって、下流側０２センサの出力が活性時リーン信号
か非活性時リーン信号かが不明であるときに、強制的に
空燃比を理論空燃比よりリッチ側にすることを本願出願
人は既に提案している（参照：特願昭６０−１６５６７
３号）。

すなわち、下流側０２センサの出力が活性時り−ン信号
であった場合には、リッチ信号に切替わり、この結果、
下流側０２センサは活性化と判別される。他方、下流側
０２センサの出力が非活性時リーン信号であった場合に
は、リーン信号のままであり、この結果、下流側０２セ
ンサは依然として非活性と判別され、この場合、さらに
、アラームを表示せしめるようにしである。しかしなが
ら、この既に提案したものにおいては、強制的に空燃比
をリッチにしたときに、三元触媒が有効に作用せず、こ
のため、ＨＣ、Ｃｏエミッションの浄化が不充分となる
ほか、空燃比の急変に伴うドラビリティの悪化、および
燃費の悪化を招くことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、下流側空燃比センサ（０２センサ）の
出力が活性リーン信号を保持している場合にも下流側空
燃比センサによる空燃比フィードバック制御を可能なら
しめると共に、下流側空燃比センサの出力が非活性リー
ン信号を保持している場合にはアラームを表示せしめる
ダブル空燃比センサ（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の空燃比センサ手段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、
下流に、それぞれ設けられている。なお、この場合、第
１．第２の空燃比センサ手段は非活性時にリーン信号を
発生するものとする。増量状態持続判別手段は、機関の
所定運転状態パラメータに応じた燃料増量状態が所定時
間持続したか否かを判別する。活性、非活性判別手段は
下流側（第２の）空燃比センサ手段の出力ｖ２が所定値
以上になったか否かもしくは一旦上下したか否かにより
判別する。この結果、下流側空燃比センサ手段の出力が
活性のときに、空燃比調整手段は上流側、下流側空燃比
センサ手段の出力Ｖｉ　　、Ｖ２に応じて機関の空燃比
を調整する。

他方、燃料増量状態が所定時間持続したときにあって下
流側空燃比センサ手段が非活性のときに、アラーム手段
はアラームを付勢せしめるものである。

〔作　用〕

上述の構成によれば、空燃比がリーンにあって、下流側
空癲比センサ手段の出力が活性時リーン信号か非活性時
リーン信号かが不明であるときに、燃料増量状態が所定
時間持続すると、下流側空燃比センサ手段の出力が活性
時リーン信号であった場合には、リッチ信号に切替わり
、この結果、下流側空燃比センサ手段は活性化と判別さ
れるが、下流側空燃比センサ手段の出力が非活性時リー
ン信号であった場合には、リーン信号のままであり、こ
の結果、下流側空燃比センサ手段は依然として非活性と
判別され、アラームが付勢されることになる。

〔実施例〕

以下、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を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。吸気通路２のスロットル弁
１６にはその開度ＴＡに応じたアナログ電圧を発生する
スロットルセンサ１７が設けられている。このスロット
ルセンサ１７の出力信号も制御回路１０の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７２０°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ＣＩ’Ｕ　１０３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に供給されている。

排気マニホールド１１より下流の排気系には、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
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０２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１４には第２の０２セ
ンサ１５が設けられている。

０２センサ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、０２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ッチ
側かに応じて、異なる出力電圧を制御回路１０の０２セ
ンサ出力処理回路１１１　、１１２を介してＡ／Ｄ変換
器１０１に発生する。

なお、０２センサ出力処理回路１１１　、１１２は、通
常、第４Ａ図に示すような流出し型回路構成をなしてお
り、その出力特性は、第４Ｂ図に示すように、空燃比Ａ
／Ｆがリッチの場合には、素子温が上昇するにつれて０
２センサの出力（リッチ信号）は上昇しであるハイレベ
ルで安定し、他方、空燃比Ａ／Ｆがリーンの場合には、
素子温が上昇するにつれであるローレベルで安定する。

１８はブザー、表示等のアラ１−ムであって、下流側０
２センサ１５が故障した場合に付勢される。

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　１０３．０２センサ出力処理回路１
１１　、１１２の外に、ＲＯＭ　１０４　、ＲＡＭ　１
０５、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。

また、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
０Ｂ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が燃料噴
射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射ＩＴ
ＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射１
ＴＡＵ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。

なお、ＣＰＵ　１０３の割込み発生は、Ａ／（ｌ変換器
１０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１
０２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か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、スロットル
弁１６の開度データＴＡおよび冷却水温データＴ１１−
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ＴＩＩＷ
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５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４　ｍｓ毎
に実行される。

ステップ５０１では、上流側０２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。機関始動中、始動後の燃料増量動作中
、暖機増量動作中、パワー増量動作中、リーン制御中、
上流側ｏ２センサ１３の非活性状態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。なお、上流側０２センサ１３の活性／非活
性状態の判別はＲＡＭ　１０５より水温データＴＩＩＷ
を続出して一旦ＴＨＷ≧７０℃になったか否かを判別す
るか、あるいは上流側ｏ２センサ１３の出力レベルが一
度上下したか否かを判別することによって行われる。閉
ループ条件が不成立のときには、ステップ５２７に直接
進む。なお、この場合、空燃比補正係数ＦＡＦを一定値
１．０または学習値としてもよい。

他方、閉ループ条件成立の場合はステップ５０２に進む
。

このように、ステップ５０１は上流側０２センサ１３の
活性、非活性判別手段である。

ステップ５０２では、上流側ｏ２センサ１３の出力■１
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０３にて■１が比
較電圧ＶＲＩたとえば０．４５Ｖ以下か否かを判別する
、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。リー
ン（Ｖｉ　≦■に１）であれば、ステップ５０４にて第
１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１が正か否かを判別し
、ＣＤＬＹ　１　＞Ｏであればステップ５０５にて第１
のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を０とする。ステップ
５０６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５０７にてＣＤＬＹ　１　＜ＴＤＬ
　Ｌ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５０７にてＣＤＬＹ　＜ＴＤＬ　１のときのみ
、ステップ５０８にてＣＤＬＹ　４−ＴＤＬ　１とし、
ステップ５０９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５０３にてリッチ（■１
〉■Ｒ１）であれば、ステップ５１０にて第１のディレ
ィカウンタＣＤＬＹ　１が負か否かを判別し、ＣＤＬＹ
Ｉ＜Ｏであればステップ５１１にて第１のディレィカウ
ンタＣＤＬＹ　１をＯとする。ステップ５１２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５１３にてＣＤＬＹ　１　＞ＴＤｆ？　ｌ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５１３にてＣＤＬＹ＞ＴＤＲｌのとき
のみ、ステップ５１５にてＣＤＬＹ　４−ＴＤＲ１とし
、ステ。

プ５１５にて空燃比フラグＦｌを１”　（リッチ状態）
とする。

ステップ５１６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５１７に進み、リッチからリーンへの反転（Ｆｌ
　７＝“０”）か、リーンからリッチへの反転（Ｆ１＝
“１”）かを判別する。

リッチからリーンへの反転であれば、ステップ５１８に
てＦＡＦ　−ＦＡＦ＋Ｒ３Ｒ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、ステップ５
１９にてＦＡＦ　−ＦＡＦ−ＲＳＬとスキップ的に減少
させる。つまり、スキップ処理を行う。

ステップ５１６にて空燃比フラグＦ１の符号が反転して
いなければ、ステップ５２０．　５２１．　５２２にて
積分処理を行う。つまり、ステップ５２０にて、Ｆｌ　
＝“０”か否かを判別し、Ｆｌ−”Ｏ”　（リーン）で
あればステップ５２１にてＦＡＦ　−ＦＡＦ＋ＫＩとし
、他方、Ｆｌ−“１″　（リッチ）であればステップ５
２２にてＦＡＦ　−ＦＡＦ−Ｋｌとする。ここで、積分
定数Ｋｌはスキップ定数Ｒ３Ｒ，ｌ？ｓＬに比して十分
小さく設定してあり、つまり、ＫＩ＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）
である。従って、ステップ５２１はリーン状ｓ　（Ｆｌ
＝“Ｏ”）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ５
２２はリッチ状態（Ｆｌ−“１”）で燃料噴射量を徐々
に減少させる。

ステップ５１８．５１９．５２１　．５２２にて演算さ
れた空燃比補正係数ＦＡＦはステップ５２３〜５２６に
て最小値たとえば０．８および最大値たとえば１．２に
てガードされ、これにより、何らかの原因で空燃比補正
係数ＰＡＦ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５２７にてこのルーチンは終了する。

第６図は第５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６図（Ａ）に示すごとくりソチ、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６図（Ｂ）に示すごとく、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６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ｔ１にて空燃比信号へ／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＾／Ｆ’はリッ
チ遅延時間（ＴＤＲ，１）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
号へ／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’はり−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、空燃比信号へ／Ｆが時刻ｔ５　ｐ　ｊ
６−　ｔ？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ＣＤＬ
Ｙ　１が最大値ＴＤＲ１または最小値ＴＯＬ　Ｌに到達
するのに時間を要し、この結果、時刻ｔ８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６図（Ｄ）に示
す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる６次に、下流側０２
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２の空燃比補正係数ＦＡＦ　２を酒太するシステ
ムと、第１の空燃比フィードバンク制御定数としての遅
延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ　Ｌスキップ１ｉＲ５Ｒ、Ｒ５
Ｌ、積分定数にＩ（この場合、リッチ積分定数ＫＩＲお
よびり−ン積分定数ＫＩＬを別々に設定する）、もしく
は上流側０２センサ１３の出力■１の比較電圧ＶＲＩを
可変にするシステムとがある。

たとえば、リッチ遅延時間（ＴＤＲ１）　＞リーン遅延
時間（ＴＤＬ　１）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（ＴＯＬ　Ｌ）　
＞リッチ遅延時間（ＴＤＲｌ）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。また、リッチス
キップ量Ｒ５Ｒ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ＲＳＬ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
キップ量Ｒ３Ｌ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１Ｒ５Ｒ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スキップ量ＲＳ
　ＲおよびリーンスキップｉＲ５Ｌ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Ｋ
ＩＲを大きくすると、制御・空燃比をリッチ側に移行で
き、リーン積分定数ＫＩＬ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ＫＩＬを大
きくすると、制御空燃比をリーン側に移行でき、また、
す・ノチ積分定数ＫＩＲ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ＫＩＲおよびリーン積分定
数ＫＩＬ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ＶＲＩ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ｏ２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７図および第８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０２セン
サシステムについて説明する。

第７図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ量Ｒ３Ｒ，Ｒ３Ｌを演ｉ算する第２の空燃比フィー
ドバン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７０１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、後述の第１０図のルー
チンにより演算される故障フラグにより下流側０２セン
サ１５が故障していると判別された時、過渡運転時等は
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７２９に直接進む。なお、この場合、スキップ量１
１ＳＲ，ＲＳＬを一定値Ｒ５Ｒｏ　　ｐＲ３Ｌｏ、たと
えば、Ｒ３Ｒｏ＝５％ＲＳＬｏ＝５％としても、学習値を用いてもよい。

ステップ７０１にて閉ループ条件が成立した場合には、
ステップ７０２にて下流側０２センサ１５の出力Ｖ２を
Ａ／Ｄ変換して取込み、ステップ７０３にてｖ２が比較
電圧ＶＲまたとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別する、
つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する。なお、
比較電圧ＶＲ２は触媒コンバータ１４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、上流側０２センサ１３の出
力の比較電圧ＶＲＩより高く設定される。

ステップ７０４〜７１５は、第５図のステップ５０４〜
５１５と同様に、遅延処理を行うためのものである。こ
こでは、リッチ遅延時間をＴＤＲ２、リーン遅延時間を
ＴＤＬ２とし、この結果、遅延処理後の空燃比がリッチ
であれば、空燃比フラグＦ２を“１″とし、リーンであ
れば空燃比フラグＦ２を“０”とするものである。

次に、ステップ７１６にて空燃比フラグＦ２が“０”か
否か判別され、この結果、Ｆ２　＝“０”であれば空燃
比はリーンと判別されてステップ７１７〜７２２に進み
、他方、Ｆ２　＝“ｌ゛であれば空燃比はリッチと判別
されてステ・ノブ７２３〜７２８に進む。

ステップ７１７では、ＲＳＲ−ＲＳＲ十ΔＲ５（一定値
たと−えば０．０８％）とし、つまり、リッチスキップ
ｉＲｓ　Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行させる
。ステップ７１８　、７１９ではＲＳＲを最大値ＭＡＸ
たとえば６．２％にてガードする。さらに、ステップ７
２０にてＲＳＬ←ＲＳＬ−ΔＲ３とし、つまり、リッチ
スキップ１ｌＲｓＬを減少させて空燃比をリッチ側に移
行させる。ステップ７２１　、７２２では、Ｒ３Ｌｆ：
最小値ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方、リッチ（Ｖ２＞ＶＢ２）のときには、ステップ７
２３にてＲＳＲ←ＲＳＲ−ΔＲＳとし、つまり、リッチ
スキップｆＪＲ５Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移
行させる。ステップ７２４　、７２５では、ＲＳＲを最
小値ＭＩＮにてガードする。さらに、ステップ７２６に
てＲＳＬ−ＲＳＬ＋ΔＲＳ　（一定値）とし、つまり、
リーンスキップｆｆ１Ｒｓ　Ｌを増加させて空燃比をリ
ーン側に移行させる。ステップ７２７　、７２８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ＲＳＲ，ＲＳＬはＲＡＭ　１０
５に格納された後に、ステップ７２９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’　、　ＲＳＩ？
’　、　ＲＳＬ”に変換してバックアップＩ？ＡＭ　１
０６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７図におけ
る最小値１’ｌＩＮは過渡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７図のルーチンによれば、下流流０２セ
ンサ１５の出力がリーンであれば、リッチスキップ量Ｒ
５Ｒが徐々に増大され、且つリーンスキップ量Ｒ５Ｌが
徐々に減少され、これにより、空燃比はリッチ側へ移行
される。また、下流側０２センサ１５の出力がリッチで
あれば、リッチスキップ１ＲｓＲが徐々に減少され、且
つリーンスキップ量ＲＳＬ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。

第８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８０
１ではＲＡＭ　１０５より吸入空気量データＱおよび自
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”　Ｋ　Ｑ／　Ｎｅ　　（Ｋは
定数）とする。ステップ８０２にてｌ？ＡＭ　１０５よ
り冷却水温データＴｌ＋−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ＰＷＬを補間
計算する。ステップ８０３では、運転状態パラメータた
とえばスロットル弁開度ＴＡをＲＡＭ、　１０５より読
出し、Ｔ＾≧７０°の場合のみ、パワー増量値ＦＰＯＷ
Ｉ？を演算する。なお、パワー増ｌ（ｌ！ＦＰＯＷＥＲ
は高負荷時の出力を増大させるためのものである。また
、ステップ８０４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ＯＴＰ増
量値ＰＯＴＰを演算する。ＯＴＰ増量値ＦＯＴＰは高負
荷時における触媒コンバータ、排気管等の加熱を防ぐた
めのものである。そして、ステップ８０５では、最終噴
射量ＴＡＵを、ＴＡＵ−ＴＡＵＰ　　−ＦＡＦ　　　・　　（１＋ＦＷ
Ｌ＋ＦＰＯ匈ＥＲ＋ＦＯＴＰ＋α）　＋　　βにより演
算する。なお、α、βは他の運転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８０６にて、
噴射１ＴＡＵ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をセントして燃料噴射を開始
させる。そして、ステップ８０７にてこのルーチンは終
了する。

なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵ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９図は第７図、第８図のフローチャートによって得ら
れるスキ、プ量Ｒ５Ｒ、Ｒ５Ｌのタイミング図である。

第９図（Ａ）に示すごとく、下流側０２センサ１５の出
力電圧Ｖ２　　（正確には、遅延処理されたフラグＦ２
）が変化すると、第９図（Ｂ）に示すごと（、リーン状
Ｇ（Ｖ２≦ＶＲ２）であればリンチスキソプＩＲ５Ｒは
増大するが、リーンスキップ１Ｒ５Ｌは減少する。他方
、第９図（Ｃ）に示すように、リッチ状態であればリン
チスキソブＩＲｓＲは減少し、リーンスキップ量Ｒ３Ｌ
は増大する。このとき、Ｒ５Ｒ，Ｒ５ＬはＭＡＸ〜旧Ｎ
で変化する。

第１０図は下流側０２センサの故障判断を行うためのル
ーチンであって、メインルーチンの一部としであるいは
所定時間毎もしくは所定クランク角毎に実行される。

ステップ１００１では、第５図のステップ５０１　と同
様に、上流側０２センサ１３による空燃比の閉ループ条
件が成立しているか否かを判別し、ステップ５０２では
、水温データＴＨＷ≧７０°の状態が６０ｓ以上持続し
たか否か判別する。つまり、ステップ５０１　、５０２
は下流側０２センサ１５の活性化条件が満足されたか否
かを判別している。これらの条件が満足されたときのみ
、下流側０２センサ１５の活性、非活性を判別するため
のステップ１００３が実行される。

ステップ１００３では、下流側０２センサ１５が活性化
したか否かを判別する。たとえば、ｙ２　＞０．４５Ｖ
が少なくとも１凹溝足されたか若しくは、■２が一旦上
下したか否かにより活性化を判別する。下流側０２セン
サ１５が依然として非活性と判別されたときには、ステ
ップ１００９に進む。

ステップ１００４では、燃料増量値（係数）により燃料
増量状態か否かを判別する。たとえば、ＦＯＴＰ増量値
ＦＯＴＰがＯでないか否か、あるいはパワー増量値ＦＰ
ＯＷＥＲがＯでないか否かにより判別する。もちろん、
この場合、他の増量値を用いることもできる。燃料増量
状態であれば、ステップ１００５に進んで燃料増量状態
の持続時間カウンタＣを計測し、ステップ１００６にて
Ｃ〉α（所定値）か否かを判別する。なお、持続時間カ
ウンタＣはステップ１００１〜１００４のいずれかの判
定が否のときにはステップ１０１０にてクリアされ、α
はガスの移送遅れを考慮して定められる。この結果、燃
料増量状態が所定時間持続した場合（Ｃ＞α）には、ス
テップ１００７にて下流側０２センサ１５の活性、非活
性を判別する。つまり、この状態では、下流側０２セン
サの近傍はリンチ雰囲気であると予想され、従って、下
流側０２センサ１５が正常であれば、その出力はリッチ
信号（Ｖ２＞ＶＲ７）を発生し、故障であればその出力
はリーン信号（Ｖ２≦ＶＲ２）を発生すると予偲される
。従って、ステップ１００７にてＶ２≦ＶＲ２であれば
、下流側０２センサ１５の故障とみなし、ステップ１０
０８にてアラーム表示を行うと共に、ステップ１００９
にて故障フラグをセットする。そして、ステップ１０１
１にてこのルーチンは終了する。

なお、故障フラグは第７図のステップ７０１における閉
ループ条件の１つとされており、従って、ステップ１０
０９にて故障フラグがセットされると、第２の空燃比フ
ィードバック制御は中止され、スキップＩＩＩＩｓＲ，
Ｒ３Ｌは、故障直前の値、一定値、あるいは学習値に固
定される。

なお、第１の空燃比フィードバック制御は４　ｍｓ毎に
、また、第２の空燃比フィードバンク制御は１ｓ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０２センサによる制御を主にして行い、応答性の
悪い下流側０２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ック制
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ｏ２センサの出力により補正するダブル０
２センサシステムにも、木・発明を適用し得る。

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量を演算しているが、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量を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
フ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・コントロールパルプ（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
ブによりキャブ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１の導入により空燃
比を制御するもの、機関の排気１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８０１における基本噴射量ＴＡＵＰ
相当の基本燃料噴射量がキャブ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８０５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ｏ２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、燃料増量状態時に
おいて、流出し型式処理の下流側空燃比センサの出力が
非活性リーン信号のときには、下流側空燃比センサを故
障とみなしている。このような下流側空燃比センサの故
障判別は、燃料増量状態の頻度が低いので、ＨＣ、ＣＯ
エミッションの増加は少なく、また、増量要求がないと
きには実行されないので、ドライバビリティ悪化もなく
しかも燃費の悪化もない。

さらに、空燃比センサの抵抗値を読取って活性。

非活性判別を行うものに対し、特別のハード構成が不要
であり、また、水温のみで活性、非活性を行うものに対
し、誤判定が少ないという効果も奏する。

【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０２
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４Ａ図は第３図の０２センサ出力処理回路の回路図、第４Ｂ図は第３図の０２センサ出力処理回路の出力特性
図、第５図、第７図、第８図、第１０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６図は第５
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９図は第７図および第８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、　　　１２・・・触媒コンバータ
、１３・・・上流側（第１の＞　ｏ２センサ、１５・・
・下流側（第２の＞　ｏ２センサ、１７・・・スロット
ルセンサ、１８・・・アラーム。

Claims

【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、下流に、それぞれ設けられ、
非活性時にリーン信号を発生し且つ活性時に排気ガス中
の特定成分濃度を検出する第１、第２の空燃比センサ手
段と、前記第２の空燃比センサ手段の活性、非活性を該第２の
空燃比センサ手段の出力が所定値以上になったか否かも
しくは一旦上下したか否かにより判別する活性、非活性
判別手段と、前記機関の所定運転状態パラメータに応じた燃料増量状
態が所定時間持続したか否かを判別する増量状態持続判
別手段と、前記第２の空燃比センサ手段が活性のときに前記各第１
、第２の空燃比センサ手段の出力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、前記燃料増量状態が
前記所定時間持続したときにあって前記第２の空燃比セ
ンサ手段が非活性のときにアラームを付勢せしめるアラ
ーム手段と、を具備する内燃機関の空燃比制御装置。