JPS63295835A - 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（０□センサ）
）を設け、上流側のｏ２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の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０□センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０□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ＩＩ　御精度の改善に支障が生じている。かかる
ｏ２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○２センサのを設
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０□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（参照：特開昭５８−４８７５６号公報）。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０□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０□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０□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０□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０□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
□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。

上述のダブル０２センサシステムにおいては、上流側０
２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、経時変化あるいは経年変化による排気エ
ミッションの悪化は吸収できるものの、上流側０２セン
サが大きく劣化すると、機関の運転状態パラメータによ
り空燃比制御特性は大きくずれる。このような空燃比制
御特性を補償するために本願出願人は機関の運転状態パ
ラメータの複数の区分毎の下流側０□センサによるブロ
ック学習を提案している（参照；特開昭６２−６０９４
１号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のダブル０□センサシステムにおい
ても、上流側０□センサの出力特性の異常劣化（特性ず
れ）および燃料噴射弁の噴射特性の異常劣化はユーザに
知らせて部品交換を促す必要がある。

従って、本発明の目的は、上流側０２センサが異常もし
くは劣化した場合、あるいは燃料噴射弁の噴射特性が異
常となった場合には、これら上流側Ｏｚ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る。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するための手段は第１図に示される
。すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒
ＣＣ＊ｏの上流側の排気通路には、機関の空燃比を検出
する上流側空燃比センサが設けられ、また、三元触媒Ｃ
ＣＲＯの下流側の排気通路には、機関の空燃比を検出す
る下流側空燃比センサが設けられている。また、制御定
数演算手段は下流側空燃比センサの出力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量ＲＳＲ
（ＲＳＬ）を演算し、空燃比調整手段は上流側空燃比セ
ンサの出力■、および空燃比フィードバック制御定数Ｒ
ＳＲ（ＲＳＬ）に応じて記機関の空燃比を調整する。さ
らに、記憶手段は機関の所定運転状態パラメータたとえ
ば吸入空気量Ｑ少なくとも２つの領域における演算され
た空燃比フィードバック制御定数ＲＳＲ（ＲＳＬ）を記
憶し、最大値／最小値差演算手段は空燃比フィードバッ
ク制御定数Ｒ３Ｒ（ＲＳＬ）の最大値と最小値との差り
を演算し、判別手段は差りが所定値Ｒ以上か否かを判別
する。この結果、差りが前記所定値Ｒ以上のときには、
アラーム手段がアラームを付勢するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、上流側０２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判別
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、ユーザに部品交換を促し、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、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に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ＣＰＵ１０
３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。

ｎＦ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ＩＣ、ＣＯ、ＮＯＷ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１４には第２の０２セ
ンサ１５が設けられている。

０□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、０□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でＡ／Ｄ
変換器１０１に発生する。

また、吸気通路２のスロットル弁１６には、スロットル
弁１６が全閉か否かを検出するためのアイドルスイッチ
１７が設けられており、この出力信号は制御回路１０の
入出力インターフェイス１０２に供給される。さらに、
１８は上流側０２センサ１３の劣化もしくは燃料噴射弁
７の劣化を表示するためのアラームである。

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、人出力インターフェイ
ス１０２　、ＣＰＵ１０３の外に、ＲＯＭ１０４　。

ＲＯＭ１０５、バックアップＲＡＭ１０６、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、
フリッププロップ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、燃料噴射量ＴＡＵ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。

なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０２
かクランク角センサ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および冷却水
温データＴ）（Ｗ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り込まれてＲＡＭ１０５の所定領域
に格納される。つまり、ＲＡＭ１０５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ＲＡＭ１０５の所定領域に
格納される。

以下、第３図の制御回路の動作を説明する。

第４図は上流側０□センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正計数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４１１１３
毎に実行される。

ステップ４０１では、上流側０□センサ１３による空燃
比の閉ループ（フィードバンク）条件が成立しているか
否かを判別する。たとえば、燃料カット中、冷却水温が
所定値（たとえば６０℃）以下の時、機関始動中、始動
後場量中、暖機増量中、加速増１ｉ（非動期噴射）中、
パワー増量中、上流側Ｏｘセンサ１３の出力信号が一度
も基準電圧を横切ってしていない時、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。閉ループ条件が不成立のときには、ステッ
プ４２７に直接進む。すなわち空燃比補正係数ＦＡＦを
閉ループ制御終了直前値とする。なお、ＦＡＦを一定値
、閉ループ終了前の平均値もしくは学習値（バックアッ
プＲＡＭ１０６の値）としてもよい。他方、閉ループ条
件成立の場合には、ステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、上流側０□センサ１３の出力Ｖ、
をＡ／Ｄ変換して取組み、ステップ４０３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（Ｖ　＋　≦Ｖ　＊　＋　）であれば、ステップ４０
４にてディレィカウンタＣＤＬＹが正が否かを判別し、
ＣＤＬＹ＞０であればステップ４０５にてＣＤＬＹをＯ
とし、ステップ４０６に進む。ステップ４０７　、４０
８では、ディレィカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガ
ードし、この場合、ディレィカウンタＣＤＬＹが最小値
ＴＤＬに到達したときにはステップ４０９にて空燃比フ
ラグＦ１を“０”　（リーン）とする。なお、最小値Ｔ
ＤＬは上流側０！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。他方、リッチ（Ｖ＋　〉Ｖ＋＋＋）であれば、
ステップ４１０にてディレィカウンタＣＤＬＹが負か否
かを判別し、ＣＤＬＹ＜０であればステップ４１１にて
ＣＤＬＹを０とし、ステップ７１３に進む。ステップ４
１２゜４１３では、ディレィカウンタＣＤＬＹを最大値
ＴＤＲでガードし、この場合、ディレィカウンタＣＤＬ
Ｙが最大値ＴＤＲに到達したときにはステップ４１５に
て空燃比フラグＦ１を′１”　（リッチ）とする。

なお、最大値ＴＤＲ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。

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にて、空燃比フラグＦ１の値により、リッ
チからリーンへの反転か、リーンからリッチへの反転か
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４１８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４１９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４１６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４
２０，４２１．４２２にて積分処理を行う。つまり、ス
テップ４２０にて、Ｆｌ＝“０”か否かを判別し、Ｆ１
＝“０”　（リーン）であればステップ４２１にてＦＡ
Ｆ←ＦＡＦ　＋ＫＩＲとし、他方、Ｆ１＝″１”　（リ
ッチ）であればステップ４２２にてＰＡＰ−ＦＡＦ−Ｋ
ＩＬとする。ここで、積分定数ＫＩＲ（ＮＩＬ）はスキ
ップ定数ＲＳＲ、ＲＳＬに比して十分小さく設定してあ
り、つまり、ＫＩＲ（にＩｔ）　＜　Ｒ２Ｈ（ＲＳＬ）
である。

従って、ステップ４２１はリーン状Ｍ（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ＪＬｉ（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　、
４２４にて最大値たとえば１．２にてガードされ、また
、ステップ４２５　、４２６にて最小値たとえば０．８
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ＦＡＦが小さくなり過ぎ、もしくは大きくなり
過ぎた場合に、その値で機関の空燃比を制御してオーバ
リーン、オーバリッチになるのを防ぐ。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５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１ノツチ、リーン判別
の空燃比信号Ａ／Ｆがえられると、ディレィカウンタＣ
ＤＬＹは、第５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５図（Ｃ）に示すごとく、遅延処理され
た空燃比信号Ａ／Ｆ’（フラグＦ１に相当）が形成され
る。たとえば、時刻ｔ１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ＴＤＲだけリーンに保持され
た後に時刻ｔｔにてリッチに変化する。時刻ｔ、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（−Ｔ
ＤＬ）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
＋ｊ６　　＋　ｔ、のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲより
短い期間で反転すると、ディレィカウンタＣＤＬＹが最
大値ＴＤＲ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５図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られ
る。

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ＲＳＲ、ＲＳＬ　、積分定数Ｋ
ＩＲ、ＫＩＬ　、遅延時間ＴＤＲ。

ＴＤＬ　、もしくは上流側０２センサ１３の出力■１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ＦＡＦ２を導入するシステムとがある。

たとえば、リッチスキップＩＲＡＲ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
１ｉＲ３Ｌ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
プ量Ｒ３Ｒを小さくしてちり−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１１Ｒ５Ｒおよびリーンスキップ１Ｒ３Ｌを補正する
ことにより空燃比が制御できる。また、リッチ積分定数
ＫＩＲ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ＫＩ
Ｌ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ｐＫＴＲ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１
５の出力に応じてリーン積分定数ＫＩＲおよびり−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
。リッチ遅延時間ＴＤＲ＞リーン遅延時間（−ＴＤＬ）
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）＞す・ノチ遅延時間（Ｔ
ＤＲ）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０□センサ１５の出力に応じて遅延
時間ＴＤＲ。

ＴＤＬ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■□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Ｖｊｌｌ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Ｖ７１を補
正することにより空燃比が制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０２センサによって可変とすることはそれぞれ長所
がある。たとえば、遅延時間は非常に微妙な空燃比の調
整が可能であり、また、スキップ量は、遅延時間のよう
に空燃比のフィードバック周期を長くすることなくレス
ポンスの良い制御が可能である。従って、これら可変量
は当然２つ以上組み合わされて用いられ得る。

第６図を参照して空燃比フィードバンク制御定数として
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６図は下流側０□センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップ１ｌＲｓＲ、Ｒ５Ｌを演算する第２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５１
２　ｍｓ毎に実行される。ステップ６０１〜６０５では
、下流側０□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、上流側０□センサ１３による閉ルー
プ条件の不成立（ステップ６０１）に加えて、冷却水温
ＴＨＷが所定値（たとえば７０℃）以下のとき（ステッ
プ６０２）、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝″１”）
のとき（ステップ６０３）、下流側Ｏ！センサ１５の出
力Ｖ２が一度も基準電圧を横切っていないとき（すなわ
ち、下流側０２センサ１５が活性化していないとき）（
ステップ６０４）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎ、＜ＸＩ）（
ステップ６０５）、等が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不成立である。

閉ループ条件でなければ直接ステップ６０６に進む。

ステップ６０６では、ＲＡＭ１０５より吸入空気量デー
タＱを読出して、 ｎ　＝　Ｑ　／ΔＱ ただし、ΔＱは一定値 を演算する。なお、ｎは整数であり、Ｑ／ΔＱの小数点
以下は切捨てられるものとする。このようにして、機関
の状態が吸入空気ＩＱにより区分された　　領域　　　
０≦ＱくΔＱ 領域　　ΔＱ≦Ｑ＜２ΔＱ 領域　（ｋ−１）ΔＱ≦Ｑ＜ｋΔＱ のいずれに属するか否かを判別する。

ステップ６０７では、今回の運転条件領域ｎと前回の運
転条件領域ｎｏとが同一か否かを判別する。

同一であれば（ｎ＝ｎｏ）、ステップ６０８に進み、同
一でなければ、ステップ６２２　、６２３に進む。なお
、ステップ６０１〜６０５にて閉ループ条件不成立のと
きにもステップ６２２　、６２３に進む。

従って、下流側０２センサ１５による閉ループ不成立の
とき、もしくは該閉ループ条件が成立しても運転条件領
域ｎが遷移したときには、ステップ６２２　、６２３に
進み、リッチスキップ１Ｒ３Ｒおよびリーンスキップ１
Ｒ３Ｌを、バックアップＲＡＭ１０６から読出した該当
運転条件領域ｎの学習値Ｒ５ＲＧ（ｎ）およびＲＳＬＧ
（ｎ）とする。

ステップ６０８では、下流側０２センサ１５の出力Ｖｔ
をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ６０９にて■２が比
較電圧ＶＲ□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。この
結果、ステップ６０９にてｖ２≦ＶＲ２（リーン）であ
ればステップ６１０にて第２の空燃比フラグＦ２を“０
”とし、他方、■２〉ＶＲＺ（リッチ）であればステッ
プ６１１にて第２の空燃比フラグＦ２を“１”とする。

ステップ６１２では、第２の空燃比フラグＦ２が反転し
たか否かを判別する、すなわち下流側０２センサ１５の
検出による空燃比が反転したか否かを判別する。空燃比
が判定していれば、ステップ６１３にて学習条件判別を
行い、ステップ６１４にて学習実行フラグＦＧ−が“１
”か否かを判別し、学習条件が成立していればステップ
６１５にて学習制御を行う。なお、学習条件判別ステッ
プ６１３および学習ステップ６１５については後述する
。

ステップ６１６では、第２の空燃比フラグＦ２により下
流側０□センサ１５による空燃比がリーンかリッチかを
判別する。この結果、リーンであれば、 ステップ６１７にて、ＲＳＲ−Ｒ３Ｒ＋ΔＲＳ　（一定
（！りとし、つまり、リッチスキップ１Ｒ３Ｒを増大さ
せて空燃比をリッチ側に移行させ、さらに、ステップ６
１８にてＲＳＬ　４−ＲＳＬ　−ΔＲＳとし、つまり、
リッチスキップ量Ｒ３Ｌを減少させて空燃比をリッチ側
に移行させる。他方、リッチステンプであれば、ステッ
プ６１９にてＲＳＲ４−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、さらに、ステップ９１２にて、ＲＳＬ←Ｒ
ＳＬ　＋ΔＲＳとし、つまり、リーンスキップ１ｉＲ３
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６２１は、上述のごとく演算されたＲＳＲ。

ＲＳＬのガード処理を行うものであり、たとえば最大値
Ｍ　Ａ　Ｘ　＝　７．５％、最小値Ｍ　Ｉ　Ｎ　２．５
％にてガードする。なお、最小値ＭＩＮ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。

そして、第６図のルーチンはステップ６２５にて終了す
る。

第７図は第６図の学習条件判別ステップ６１３の詳細な
フローチャートであって、学習実行フラグＦＧを設定す
るためのものである。すなわち、ステップ７（Ｈにて冷
却水温データＴＨＷをＲＡＭ１０５より読出し、ＴＨＷ
が所定範囲たとえば ７０°Ｃ＜ＴＨＷ＜　９０℃ か否かを判別し７０℃＜ＴＨＷ＜９０℃が満足されたと
きのみ、つまり、安定な温度のときのみ、ステップ７０
２に進む。ステップ７０２では、吸入空気量データＱの
時間当りもしくはクランク角溝たり変化量ΔＱが所定値
Ｙ、より小さいか否かを判別し、この結果、ΔＱ≧Ｙ、
のときには、ステップ７０５にてカウンタＣやをクリア
し、ΔＱ＜Ｙｌのときには、ステップ７０３にてカウン
タＣＭＬをカウントアツプし、ステップ７０４にてＣＡ
Ｍ　＞Ｙ　ｚ　（一定値）のときのみステップ７０６に
て学習実行フラグＦｃを“１”とし、その他の場合には
、ステップ７０７にて学習実行フラグＦ、を０”とする
。

なお、カウンタＣＡＱはある最大値にてガードされる。

そして、このルーチンはステップ７０８にて終了する。

このように、上流側０２センサ１３により空燃比フィー
ドバック制御、および下流側０□センサ１５による空燃
比フィードバック制御が行われている条件のもとで、冷
却水温ＴＨＷにより条件を限定し、さらに吸入空気量変
化ΔＱが一定値Ｙ１より小さい安定な状態が一定期間持
続したときのみ、学習実行フラグＦｒ、を“１”として
、学習制御が実行されることになる。

第８図は第６図の学習ルーチンステップ６１５の詳細な
フローチャートである。このルーチンは、上述のごとく
、下流側０□センサ１５の出力信号が反転したときにあ
って、学習条件が満たされたとき、しかも運転条件領域
ｎが遷移しないときに実行される。なお、このルーチン
のために、下表のごとく、各運転条件領域ｎ毎に学習値
を演算してバックアップＲＡＭ１０６に格納している。

ステップ８０１では、今回のリッチスキップ量Ｒ３Ｒと
前回のリッチスキップｆｉＲｓＲｏとの平均値Ｒ３Ｒを
演算し、すなわち ＲＳＲ−（ＲＳＲ＋ＲＳＲＯ）　／２ とし、ステップ８０２にて、リッチスキップ量Ｒ３Ｒの
現在の運転条件領域ｎの学習値ＲＳＲＧ（ｎ）を平均値
Ｒ３Ｒにてなます。すなわち、 とする。そして、ステップ８０３にて、学習値Ｒ３ＲＧ
（ｎ）をバックアップＲＡＭ１０６の該当領域に格納す
る。

同様に、ステップ８０４では、今回のリーンスキップＩ
ＩＲ３Ｌと前回のリーンスキップ−１ＲｓＬＯとの平均
値Ｒ３Ｌを演算し、すなわち、 ｆ迂←（ＲＳＬ　＋　ＲＳＬＯ）　／　２とし、スキッ
プ８０５にてリーンスキップ１Ｒ３Ｌの現在の運転条件
領域ｎの学習（ａＲｓＬＧ　（ｎ）を平均値Ｒ３Ｌにて
なます。すなわち、 とする。そして、ステップ８０６にて、学習値ＲＳＲＧ
　（ｎ）をバックアップＲＡＭ１０６の該当領域に格納
する。

ステップ８０７　、８０８では、次の実行に備え、ＲＳ
ＲをＲ３ＲＯとし、ＲＳＬをＲＳＬＯとする。

ステップ８０９では、バックアップＲＡＭ１０６に格納
された学習値ＲＳＲＧ　（ｋ）　　（ｋ＝０　、１　、
２　、・・・）の最大値Ｒ３ＲＭＡＸを演算し、ステッ
プ８１０では、バックアップＲＡＭ１０６に格納された
学習値Ｒ３ＲＧ（ｋ）（ｋ＝０．１，２．・・・）の最
小値ＲＳＲＭＩＮを演算し、ステップ８１１にて、最大
値ＲＳＲＭＡＸと最小値ＲＳＲＭＩＮとの差が所定値Ｒ
たとえば４％以上か否かを判別する。この結果、ＲＳＲ
ＭＡＸ　−ＲＳＲＭＩＮ≧Ｒであればステップ８１２に
進み、アラーム１８を付勢し、ＲＳＲ）ＩＡＸ−Ｒ５Ｒ
ＭＩＮ＜　Ｒであればステップ８１３に進み、アラーム
１８の付勢を停止する。

そして、ステップ８１４にてこのルーチンは終了する。

つまり、第８図のステップ８０９〜８１３においては、
次のことを利用して上流側０２センサ１３および／また
は燃料噴射弁７の特性劣化を検出してアラーム１８を付
勢している。つまり、上流側０□センサ１３の特性がリ
ッチずれもしくはり−ンずれをした場合には、リッチス
キップｆｉｌＲ３Ｒ（リーンスキップ１Ｒ３Ｌ）は吸入
空気ＩＱに対して第９Ａ図に示すごとくずれ、また、さ
らに、燃料噴射弁７の特性がリーンずれもしくはリッチ
ずれした場合には、リッチスキップ量Ｒ３Ｒ（リーンス
キップｉｔＲＳ　Ｌ）は吸入空気量Ｑに対して第９Ｂ図
に示すごとくずれる。

第１０図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角度たとえば３６０°ＣＡ毎に実行される。

ステップ１００１ではＲＡＭ１０５より吸入空気量デー
タＱおよび回転速度データＮ８を読出して基本噴射量Ｔ
ＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎ。

（αは定数）とする。ステップ１００２にてＲＡＭ１０
５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ１０４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１００３では、最終噴射１ＴＡＵを
、 ＴＡＵ　＋−ＴＡＵＰ　−ＦＡＦ　　・（ＦＷＬ＋β＋
１）＋γにより演算する。なお、β、γ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１００４にて、噴射１ＴＡＵをダウンカウンタ１０
８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、ステフブ１００５
にてこのルーチンは終了する。なお、上述のごと（、噴
射１１ＴＡＵに相当する時間が経過すると、ダウンカウ
ンタ１０８のキャリアアウト信号によってフリツブフロ
ップ１０９がリセツトされて燃料噴射は終了する。

なお、上述の実施例においては、上流側０２センサ１３
および／または燃料噴射弁７の特性劣化を運転条件領域
ｎ＝Ｑ／ΔＱによりブロック学習したスキップ量Ｒ５Ｒ
Ｇ（ｎ）の最大値と最小値との差により検出しているが
、本発明はこのようなブロック学習を行ないダブル０□
センサシステムにも適用できる。この場合には、少な（
とも２つの特定領域たとえば高回転高負荷領域および低
回転低負荷領域におけるスキップ１ｊｌＲ５Ｒ（ＲＳＬ
）を記憶しておき、これらの差により上述の特性劣化を
検出してもよい。

また、第１の空燃比フィードバック制御は４ｍ毎に、ま
た、第２の空燃比フィードバック制御は５１２１Ｉｓ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０．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、たとえば積分定数、遅延時間
、上流側０２センサの比較電圧Ｖ□等を下流側０□セン
サの出力により補正するダブル０２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０２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、積分定数、遅延時間のうちの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、スキップ量Ｒ
ＳＲ、ＲＳＬのうちの一方を固定し、他方のみを可変と
することも、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬのうちの一方を固
定し他方のみを可変とすることも、あるいは遅延時間Ｔ
ＤＲ、ＴＤＬの一方を固定し、他方を可変とすることも
可能である。

さらに、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
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・コントロールパル
プ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１００１における基本噴射ＩＴＡＵＰ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１００３にて最終燃
料噴射１ＴＡＵ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、上流側空燃比セン
サが異常もしくは劣化した場合、あるいは燃料噴射弁の
噴射特性が異常となった場合にも、これら上流側０□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
出され、ユーザに知らせることができ、従って、これら
の部品交換が促進される。

【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０□センサシステムおよびダ７”　７
Ｌ／　Ｏｔ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、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９Ａ図、第９Ｂ図は第８図のフローチャートを補足説
明する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０２センサ、 １５・・・下流側０□センサ、 １７・・！アイドルスイッチ、 １８・・・アラーム。 口、０・・・最悪なノングル０２システム■・、１．ダ
ブル０２システム 第２図 第７図 Ｑ（ＸＩＯ岬／ｈ） 第９Ａ図 第９８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、 該三元触媒の上流側の排気通路に設けられ、前記機関の
   空燃比を検出する上流側空燃比センサと、前記三元触媒
   の下流側の排気通路に設けられ、前記機関の空燃比を検
   出する下流側空燃比センサと、 該下流側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、 前記上流側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前記機関の空燃比を調整する
   空燃比調整手段と、 前記機関の所定運転状態パラメータ少なくとも２つの領
   域における前記演算された空燃比フィードバック制御定
   数を記憶する記憶手段と、 該記憶された空燃比フィードバック制御定数の最大値と
   最小値との差を演算する最大値／最小値差演算手段と、 該差が所定値以上か否かを判別する判別手段と、該差が
   前記所定値以上の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。 ２、前記記憶手段は前記所定運転状態パラメータの複数
   の領域毎に前記空燃比フィードバック制御定数を記憶し
   、 前記制御定数演算手段は該所定運転状態パラメータの現
   在属する領域に記憶された空燃比フィードバック制御定
   数を更新演算し、 前記空燃比調整手段は該所定運転状態パラメータの現在
   属する領域に記憶された空燃比フィードバック制御定数
   に応じて前記機関の空燃比を調整する 特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。