JPH01224433A - 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の一方も
しくは両方に空燃比センサ（本明細書では、酸素濃度セ
ンサ（０□センサ））を設け、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、
特に、０□センサの短絡検出に関する。

〔従来の技術〕

０□センサを用いた空燃比フィードバック制御としては
、単一の０２センサにもとづくシングル０□センサシス
テムと、触媒の上流、下流に設けた２つの０２センサに
もとづくダブル０２センサシステムとがあり、さらに、
シングル０２センサシステムとしては、０２センサを触
媒上流に設けた型式のもの、および０２センサを触媒下
流に設けた型式のものがある。これらの０２センサの出
力の入力回路としては、第２Ａ図に示すプルダウン型入
力回路がある。すなわち、プルダウン型入力回路（公開
技報８７−５０９８号参照）は、プルダウン抵抗ＲＩお
よびノイズ吸収用キャパシタＣＩにより構成されている
。素子温が低いときには０□センサＯＸの内部抵抗Ｒ０
が大きく、従って、第３Ａ図に示すごとく、ベース空燃
比がリッチで０２センサＯＸの起電力があっても０２セ
ンサ出力電圧■。Ｘはローレベルとなり、他方、素子温
が高くなると、０、センサＯＸの内部抵抗Ｒ０が小さく
なり、ベース空燃比がリッチの場合には０２センサ起電
力により０２センサ出力電圧Ｖ。Ｘは起電力ＸＲＩ／　
（ＲＯ＋Ｒ１）相当のハイレベルとなる。このようなプ
ルダウン型入力回路を用いた場合の０□センサｏＸの活
性判別は、Ｏ！センサ出力電圧ＶＯＸが所定値を超えた
か否かあるいは反転したか否かにより行うのが通常であ
るが、ベース空燃比がリーンの場合にはたとえ０□セン
サＯＸが活性化していても活性と判断されない。

そこで、ベース空燃比のリッチ、リーンに関係なく０２
センサＯＸの活性判別が可能な入力回路として、第２Ｂ
図に示すプルアップ型入力回路（公開技報８７−５０９
８号参照）が提案されている。

すなわち、プルアップ型入力回路は、プルアップ抵抗Ｒ
２およびノイズ吸収用キャパシタＣ２により構成されて
いる。素子温が低いときには０２センサＯＸの内部抵抗
Ｒ０はプルアップ抵抗Ｒ２に比べて大きく、第３Ｂ図に
示すごとく、Ｏｔセンサ出力電圧■。Ｘはベース空燃比
に関係なくほぼ電源電圧に近い値（ＶＣＣＸＲＯ／　（
Ｒｏ＋Ｒｚ））までプルアップされ、他方、素子温が高
くなると、０□センサＯＸの内部抵抗Ｒ０がプルアップ
抵抗Ｒ２に比べて小さくなり、ベース空燃比がリッチの
場合にはＯｔセンサ出力電圧Ｖ。Ｘは起電力＋Ｖｃｃ　
Ｘ　Ｒ０／（Ｒｅ　＋　Ｒｚ）相当のハイレベルとなり
、マタ、ベース空燃比がリーンの場合には０□センサ出
力電圧ＶＯＸはＶｃｃ　Ｘ　ＲＯ／　（Ｒ６＋　Ｒ２）
相当のローレベルとなる。従って、プルアップ型入力回
路を用いた場合には、ＯＸセンサＯＸの活性判別は０、
センサ出力電圧■。８が暖機後のリッチ出力レベルより
少し高いレベルたとえば第３Ｂ図に示す活性判別値ＶＡ
より低いか否かによって行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、０□センサの出力処理として上述のプル
アップ型入力回路を用いた空燃比フィードバック制御シ
ステムにおいては、０□センサの配線が短絡した場合に
は、プルアップ型入力回路の出力はＯｖとなるために、
０□センサは活性と判別され、この結果、当該Ｏｔセン
サの出力による空燃比フィードバック制御が許可されて
しまい、しかも、０！センサの出力はリーン出力を示す
ので、制御空燃比はリッチ側に制御され、たとえば空燃
比フィードバック制御量がリッチ側ガード値に張り付き
、この結果、ＨＣ，Ｃｏエミッションの悪化、燃費の悪
化等を招くという課題がある。

従って、本発明の目的は、プルアップ型入力回路を有す
る０２センサの短絡の発生によるＨＣ。

ＣＯエミッシジン悪化、燃費の悪化等を防止した内燃機
関の空燃比制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第１Ａ図、第１Ｂ図
、第１Ｃ図に示される。

第１Ａ図においては、内燃機関の排気通路に少なくとも
一つの空燃比センサが設けられる。図示例では、三元触
媒ＣＣＲｏの下流側の排気通路に空燃比センサが設けら
れる。プルアップ型入力回路は空燃比センサに微少電流
を流し込むと共に空燃比センサの出力を入力し、活性判
別手段はプルアップ型入力回路の出力が所定活性レベル
値以下か否かに応じて空燃比センサの活性状態を判別す
る。

この結果、空燃比センサが活性状態のときに、空燃比調
整手段は空燃比センサの出力■２に応じて機関の空燃比
を調整する。他方、機関の始動時且つ機関の冷間時に、
判別手段は空燃比センサの出力■２が所定値以下のロー
レベルか否かを判別し、この結果、空燃比センサの出力
ｖ２がローレベルのときに空燃比センサの短絡を判別す
るようにしたものである。

第１Ｂ図においては、第１Ａ図の判別手段に代えて、所
定時間毎に空燃比センサの出力■２が所定値以下か否か
を判別する第１の判別手段と、空燃比センサの出力が所
定値以下である第１の判別手段の連続した判別結果を計
数する計数手段と、この連続した判別結果の回数が所定
回数以上か否かを判別する第２の判別手段とを設け、こ
の連続した判別結果の回数が所定回数以上のときに空燃
比センサの短絡を判別するようにする。

第１Ｃ図においては、第１Ａ図の判別手段に代えて、機
関の燃料増量時に空燃比センサの出力Ｖ２が所定値以上
か否かを判別する判別手段を設け、空燃比センサの出力
■２が一度も所定値以上にならないときに空燃比センサ
の短絡を判別するようにする。

〔作　用〕

・上述の手段によれば、プルアップ型入力回路に接続さ
れた空燃比センサの短絡が検出され、この短絡検出の結
果、たとえばアラーム送出あるいは空燃比フィードバッ
ク制御の停止を行えば、エミッションの悪化、燃費の悪
化等の防止が可能となる。

〔実施例〕

第４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である。第４図においては、ダブ
ルＯｔセンサシステムを図示しである。すなわち、機関
本体ｌの吸気通気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ＣＰＵ１
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
燃料を吸気ボ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Ｉ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つの有毒成分ＨＣ、Ｃｏ　、ＮＯＫを同時に浄化
する三元触媒を収容する触媒コンパ−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Ｏアセフサ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０□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がリン
チ側かに応じて、異なる出力電圧をプルアップ型入力回
路１１１　、１１２を介して制御回路１０のＡ／Ｄ変換
器１０１に発生する。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　、ＣＰＵ１０３の外に
、ＲＯＭ１０４　、　ＲＡＭ１０５、バックアップＲＡ
Ｍ１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている
。

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ｌＯの
入出力インターフェイス１０２に供給される。

また、１８はスタータスイッチであって、その出力は制
御回路１０の入出力インターフェイス１０１に送出され
、１９は下流側０２センサ１５の短絡が検出された場合
に駆動させるアラームである。

また、制御回路１０において、ダウンカウンタｌＯ８、
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ＩＴＡＵがダウンカウンタ１０８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ｆｉＴＡＵだけ燃料噴
射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量ＴＡＵに応じた
量の燃料が機関本体１の燃料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
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Ｔ　ＨＷ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４図の制御回路の動作を説明する。

始めに、第５図〜第９図を参照して０２センサ１５の短
絡検出について説明する。

第５図は第１の実施例としてのメインルーチンの一部で
ある始動モードであって、この場合、下流側０□センサ
１５の短絡検出ルーチンを兼ねている。すなわち、ステ
ップ５０１では、スタータスイッチ１８のオン（ＳＴ＝
“１”）により機関が始動状態か否かを判別する。始動
時のときのみ、ステップ５０２〜５１０が実行される。

すなわち、ステップ５０２にて始動時制御（たとえば燃
料増量）を行い、ステップ５０３では、ＲＡＭ値等のイ
ニシャライズを行う。次に、ステップ５０４にてＲＡＭ
１０５より冷却水温データＴＨＷを読出し、ＴＨＷ＜Ｔ
ＨＷ。

（一定値）か否かを判別し、ＴＯＷ　＜　Ｔｌ１Ｗｏの
ときのみステップ５０５に進み、下流側０□センサ１５
の出力ｖ２をＡ／Ｄ変換して取込み、Ｖ、＜Ｖ。

（ＯＶに近いローレベル）か否かを判別する。つまり、
第６図に示すように、始動時且つ冷間時にあっては、空
燃比はリッチであり、従って、下流側Ｏｚセンサ１５の
出力ＶＺ　　（すなわち、プルアップ型入力回路１１２
の出力）は、下流側０□センサ１５に短絡がなければ、
電流電圧Ｖｃｃ（たとえば５Ｖ）に近いハイレベルとな
り、他方、下流側Ｏｔセンサ１５に短絡が発生すれば、
０■に近いローレベルとなる。従って、ステップ５０６
にて、下流側ｏ　ｚセンサ１５の出力■、がローレベル
（短絡）かハイレベル（正常）かを判別し、この結果、
ローレベル（Ｖ、＜Ｖ。）であればステップ５０７〜５
０９に進み、下流側０２センサ１５の短絡検出後処理を
行い、他方、ハイ−レベル（Ｖｚ≧■。）であればステ
ップ５１０に進み、短絡フラグＦＢをリセットする（Ｆ
Ｂ＝“０”）。

ステップ５０７〜５０９の短絡検出後処理について説明
する。ステップ５０７では、アラーム１９を付勢し、ス
テップ５０８では、下流側０□センサ１５の出力■２に
よる空燃比フィードバック制御量この場合、後述のリン
チスキソプ量Ｒ３Ｒの学習値Ｒ３Ｒ（バックアップＲＡ
Ｍ１０６の値）を初期化する。

たとえば罰隋−５％とする。次いで、ステップ５０９に
て異常フラグＦＢをセットする（ＦＢ←“ｌ”）。

そして、ステップ５１１にてこのルーチンは終了する。

このように、始動時且つ冷間時に下流側０２センサ１５
の出力ｖ２がＯ■に近いローレベルにあるときには、下
流側０□センサ１５に短絡が発生したとみなす。

第７図は第２の実施例としての下流側Ｏｔセンサ１５の
短絡検出ルーチンであって、所定時間たとえば第７図に
おいて、ステップ７０１にて、既に下流側０２センサ１
５が短絡状態（ＦＢ−“１″）か否かを判別する。短絡
状態であれば（ＦＢ−“１″）、ステップ７０８〜７１
０に進み、短絡検出後処理を行い、他方、正常状態であ
ればステップ７０２〜７０６を実行する。

ステップ７０２では、下流側０□センサ１５の出力Ｖｔ
による空燃比フィードバック制御中か否か、すなわち、
０２センサ１５の出力■２による空燃比フィードバック
制御条件が成立しているか否かを判別する。この空燃比
フィードバック制御条件はたとえば後述の第１２図のス
テップ７０１〜７０５がすべて満足されたときである。

この結果、下流側０□センサ１５の出力■２による空燃
比フィードバック制御中でなければ、ステップ７０６に
進み、異常回数計測用カウンタＣＬをクリアし、他方、
下流側０２センサ１５の出力■２による空燃比フィード
バラ制御中であれば、ステップ７０３に進む。

ステップ７０３では、下流側０２センサ１５の出力ｖ２
をＡ／Ｄ変換し、ステップ７０４にて下流側０□センサ
１５の出力ｖ２が所定値ｖＬ′以下か否かを判別する。

たとえばＶＬは第８図に示すごとく、比較的高いローレ
ベルである。この結果、Ｖ、＜Ｖ、であれば、ステップ
７０５にて異常回数カウンタＣＬを＋１カウントアツプ
し、他方、■２≧ＶＬであれば、ステップ７０６にて異
常回数カウンタＣＬをクリアする。すなわち、異常回数
カンウタＣＬは、下流側０２センサ１５の出力■２が連
続してＶ、＜Ｖ、となった回数を計数するものである。

ステップ７０７では、下流側０！センサ１５の出力ｖｔ
が連続してＶｔくｖＬとなった回数ＣＬがＣＬ、に到達
したか否かを制御する。ＣＬ＞ＣＬＯであれば、下流側
０２センサ１５の短絡が検出されたものとみなし、ステ
ップ７０８〜７１０にて短絡検出後処理を行う、なお、
ステップ７０８〜７１０の処理は第５図のステップ５０
７〜５０９の処理と同一である。

そして、ステップ７１１にてこのルーチンは終了する。

このように、下流側ｏ２センサ１５の出力■。

による空燃比フィードバック制御条件成立後、第８図に
示すごとく、下流側０２センサ１５の出力■２を所定時
間Δを毎に時刻Ｌ（１＋Ｌｌ＋ｊＬ・・・にてレベルｖ
Ｌと比較し、その結果であるＶ！＜Ｖ。

が連続してＣＬＯ回現われた場合には、下流側０□セン
サ１５の短絡が検出されたものとみなす。

第９図は第３の実施例としての下流側０２センサ１５の
短絡検出ルーチンであって、所定時間毎に実行される。

ステップ９０１では、増量値ΔＴＡＵを、たとえば、 ΔＴＡＵ　４−ＦＰＣＷＥＲ＋　ＦＯＴＰただし、ＰＰ
０ＷＥＲは高負荷時に出力を増大させるパワー増量値、
ＦＯＴＰは触媒過熱防止のための増量値、により演算す
る。なお、他の増量値を付加してもよい０次に、ステッ
プ９０２にて、ΔＴＡＩＮＴ。

（一定値）か否かを判別し、ΔＴＡＵ＞Ｔ、；であれば
、ステップ９０３にて増量中カウンタＣＲに所定値ＣＲ
ｍａｘセントし、他方、ΔＴＡＵ≦Ｔ０であればステッ
プ９０４にて増量中カウンタＣＲを一１カウントダウン
し、ステップ９０５　、９０６にてＯでガードする。つ
まり、増量中カウンタＣＲを設けた理由は、演算された
燃料が増量中であれば、その増量が停止された後にあっ
ても、一定期間（ＣＲ，、、に相当する時間）だけ機関
は燃料増量状態を維持するからである。

ステップ９０７では、増量中カウンタＣＲが０か否かに
より燃料増量中であるか否かを判別する。

燃料増量中でなければ（ＣＲ＝０）、ステップ９１４に
直接進み、他方、燃料増量中であれば（ＣＲキＯ）、ス
テップ９０８〜９１３に進む。なお、ステップ９０８〜
９１３は第５図のステップ５０５〜５１０と同一である
。

そしてステップ９１４にてこのルーチンは終了する。

第９図のルーチンによれば、燃料増量中にあって、下流
側０□センサ１５が正常であれば、その出力■２は必ず
リッチ信号（ハイレベル）を示し、他方、下流側０２セ
ンサ１５に短絡が発生していればその出力ｖ２はリーン
信号（ローレベル）を示すことに着目し、燃料増量時に
、下流側０２センサ１５の出力ｖ２が０■に近いローレ
ベルにあるときには、下流側０２センサに短絡が発生し
たものとみなす。

次に、空燃比制御について説明する。

第１−０図は上流側ｏ２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、所定待時間たとえば４　
ｍｓ毎に実行される。

ステップ１００１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。たとえば、冷却水温が所定値以下の
時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パワー増
量中、触媒過熱防止のためＯＴＰ増加中、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１０２７に進む。なお、空燃
比補正係数ＦＡＦを１．０と初期化してもよい。

他方、閉ループ条件成立の場合はステップ１００２に進
む。

ステップ１００２では、上流側０２センサ１３の出力Ｖ
ｌをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ１００３にてＶｌ
が比較電圧Ｖｌｌｌたとえば０．４５Ｖ以下か否かを判
別する、つまり、空燃比がリッチがリーンかを判別する
、つまり、空燃比がリーン（Ｖ＋　≦Ｖ、ｌＩ）であれ
ば、ステップ１００４にてデイレイカウンタＣＤＬＹが
正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０であればステップ１０
０５にてＣＤＬＹをＯとし、ステップ１００６に進む。

ステップ１００６では、デイレイカウンタＣＤＬＹを１
減算し、ステップ１００７　、１００８にてデイレイカ
ウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードする。この場合
、デイレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達した
ときにはステップ１００９にて第１の空燃比フラグＦ１
を０″　（リーン）とする。なお、最小値ＴＤＬ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
めのリーン遅延状態であって、負の値で定義される。他
方、リッチ（■１〉■□）であれば、ステップ１０１０
にてデイレイカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、Ｃ
ＤＬＹ＜　Ｏであればステップ１０１１にてＣＤＬＹを
０とし、ステップ１０１２に進む。ステップ１０１２で
はデイレイカウンタＣＤＬＹを１加算し、ステップ１０
１３　、１０１４にてデイレイカウンタＣＤＬＹが最大
値ＴＤＲでガードする。この場合、デイレイカウンタＣ
ＤＬＹが最大値ＴＤＲに到達したときにはステップ１０
１５にて第１の空燃比フラグＦ１を“１”　（リッチ）
とする。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏｔ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別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１０１６では、第１の空燃比フラグＦｌ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１０１７にて、第１の空燃比フラグＦ１
の値により、リッチからり−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１０１８にてＦＡＦ　４−ＦＡＦ
＋Ｒ５Ｒとスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリ
ッーチへの反転であれば、ステップ１０１９にてＦＡＦ
　４−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１０１６にて第１の空燃比フラグＦ１の符号が
反転していなければ、ステップ１０２０　、１０２１　
。

１０２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ１０２
０にて、Ｆｌ＝“０″か否かを判別し、Ｆｌ＝“Ｏ”（
リーン）であればステップ１０２１にてＦＡＦ　−ＦＡ
Ｆ＋にＩＲとし、他方、Ｆ１＝“１”　（リッチ）であ
ればステップ１０２２にてＦＡＰ　−ＦＡＦ−ＫＩＬと
する。

ここで、積分定数ＫＩＲ、ＫＩＬはスキップＩＲｓＲ。

ＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩ
Ｒ（ＫＩＬ）　＜　ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、
ステップ１０２１はリーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料
噴射量を徐々に増大させ、ステップ１０２２はリッチ状
態（Ｆ１＝“ｌ″）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ１０１８　、１０１９　、１０２１　、１０２
２にて演算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ１０
２３　、１０２４にて最小値たとえば０．８にてガード
され、また、ステップ１０２５　、１０２６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ＦＡＦ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ＲＡＭ１０５に格納し
て、ステップ１０２７にてこのルーチンは終了する。

第１１図は第１０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１１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、デイレイカウン
タＣＤＬＹは、第１１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１１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Ｆｌに相当）が
形成される。たとえば、時刻１．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ｔ２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（−ＴＤＬ）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＋ｔｌ＋＋ｊ？のごとくリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲの短い期間で反転すると、デイレイカウンタＣＤＬ
Ｙが最大値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、この結果
、時刻ｔ、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１１図（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ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
定数としてのステップ景ＲＳＲ、ＲＳＬ　、積分定数Ｋ
ｌｌ？　、　ＫＴＬ　、遅延時間ＴＤＲ。

ＴＤＬ　、もしくは上流側０２センサ１３の出力Ｖｌの
比較電圧Ｖｌｌｌ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、リッチステップ量Ｒ３Ｒを大きくすると、制
御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンステップ
ＭＲ８Ｌを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行で
き、他方、リーンステップ１１Ｒ３Ｌ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ｆＲ３Ｒ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１ｉＲｓＲおよびリーンステップ量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、リッチ積分定数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０□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。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）
＞リッチ遅延時間（ＴＤＲ）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１
５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Ｖｌ１１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Ｖｌｌ＋を補正することにより空燃
比が制御できる。

これらステップ量、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に長
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。

次に、空燃比フィードバック制御定数としてのステップ
量を可変にしたダブルＯｘセンサシステムについて説明
する。

第１２図は下流側０□センサ１５の出力にもどづいてス
キップｉｌ　ＲＳＲ、ＲＳＬ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
５１２ｍ５毎に実行される。ステップ１２０１〜１２０
５では、下流側Ｏｘ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、下流側０□センサ１３による
閉ループ条件の不成立（ステップ１２０１）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１２０２）、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ
＝“１”）のとき（ステップ１２０３）　、軽負荷のと
き（Ｑ＝Ｎｅ　＜Ｘｌ）（ステップ１２０４）　、下流
側Ｏよセンサ１５が活性化していないとき（ステップ１
２０５）等が閉ループ条件が不成立であり、その他の場
合が閉ループ条件成立である。閉ループ条件でなければ
ステップ１２１５　、１２１６に進む。

閉ループ条件が満たされていればステップ１２０６〜１
２１４に進む、すなわち、ステップ１２０６では、異常
フラグＦＢが“０”否かを判別する。この結果、正常で
あれば（ＦＢ＝“０”）、ステップ１２０７に進み、下
流側０２センサ１５が短絡であれば（ＦＢ＝“１”）、
ステップ１２１５　、１２１６に進む。

ステップ１２０７では、下流側０２センサ１５の出力ｖ
ｔをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ１２０８にて■、
が比較電圧Ｖ□たとえば０．５５Ｖ以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチがリーンがを判別する。な
お、比較電圧Ｖｌ！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上流側０□センサ１３の
出力の比較電圧■□より高く設定されているが、この設
定は任意でもよい。

ステップ１２０８にて■２≦■□（リーン）であればス
テップ１２０９に進み、ＲＡＭ１０５よりリッチスキッ
プ量Ｒ３Ｒを読出し、ＲＳＲ−Ｒ３Ｒ＋ΔＲＳとし、つ
まり、リッチスキップｌ５ＲＲを増大させて空燃比をリ
ッチ側に移行させ、他方、Ｖｔ　＞　ＶＲＺ　（リッチ
）であればステップ１２１０に進み、ＲＳＲ−ＲＳＲ−
ΔＲＳ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１２１１
では、演算されたリッチスキップ量Ｒ８Ｒを最小値ＭＩ
Ｎ、最大値ＭＡＸにてガードする。

なお、最小値ＭＩＮたとえば２．５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たと
えば７．５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、ステップ１２１２にて、リーンスキップ量Ｒ３
Ｌを、ＲＳＬ−１０％−ＲＳＲにより演算する。

ステップ１２１３では、学習値としてのなまし値Ｒ２Ｈ
を、 ただし、ｎはたとえばｉｓ　、　３１等の整数により演
算する。そして、ステップ１２１４４．：’−てバック
アップＲＡＭ１０６に格納され、ステップ１２１７に進
む。

他方、閉ループでないときには、前述のごとく、ステッ
プ１２！５　、１２１６が実行される。すなわち、ステ
ップ１２１５では、バンクアップＲＡＭ１０６より学習
値Ｒ３Ｒを読出してＲ２Ｈとし、ステップ１２１６では
、リーンスキップ量Ｒ３Ｌを、 ＲＡＭ１０５−１？ＳＲ により演算する。

そして、ステップ１２１７にてこのルーチンは終了する
。

このように、下流側Ｏｔセンサ１５が短絡している場合
には、バンクアップＲＡＭｌ０６に格納されている学習
値Ｒ３Ｒにより空燃比フィードバンク制御が実行される
。なお、この場合、第５図、第７図、もしくは第９図の
ルーチンにより学習値Ｒ３■は５％に初期化されている
。

第１３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１３０１ではＲＡＭ１０５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Ｒ
ＡＵＰを演算する。たとばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎｅ（α
は定数）とする。ステップ１３０２にてＲＡＭ１０５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１３０３では、高負荷時のパワー増量値
ＦＰＯＷ［ＥＲをスロットル弁１６の開度ＴＡ等に応じ
て演算し、ステップ１３０４では、ＲＡＭ１０５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
触媒過熱防止のためのＯＴＰ増量（ｉｉＦＯＴＰを演算
し、ステップ１３０５では、最終噴射ＩＴＡＵを、ＴＡ
Ｕ　　−ＴＡＵＰ　　−ＦＡＦ　　　・　（ＦＷＬ＋Ｆ
ＰＯＷＥＲ＋ＦＯＴＰ＋　β）　＋Ｔ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１３０６にて、噴射量
ＴＡＵをダウンカウンタ１０日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１３０７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。

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、たとえば遅延時間、積分定数
、等を下流側０□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、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、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。

さらにスキップ量Ｒ３Ｒ、ＲＳＬのうちの一方を固定し
他方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤＲ。

ＴＤＬのうちの一方を固定し他方のみを可変とすること
も、あるいはリーン積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数Ｋ
ＩＬ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、上述の実施例では、ダブル０．センサシステムに
おける下流側、ρ２センサ１５の出力のみに短絡検出処
理を行っているが、プルアップ型入力回路Ｕｔを用いた
上流側Ｏｔセンサ１３の短絡検出処理にも本発明を適用
し得る。さらに、触媒上流もしくは下流の一方のみに０
□センサを設けたシングル０！センサシステムにおいて
も、０□センサ出力をプルアップ型入力回路を用いた場
合には、本発明を適用し得る。

さらに、第１の空燃比フィードバック制御は４製毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御は５１２ａｔ毎
に行なわれるのは、空燃比フィードバック制御は応答性
の良い上流側０．センサによる制御を主として行い、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、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！１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・コントロールバルブ（ＥＡＣν
）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１３０１における基本噴射量ＴＡ叶
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１３０３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０２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、プルアップ型入力
回路に接続された空燃比センサの短絡が検出され、その
検出結果、アラーム送出もしくは空燃比フィードバック
制御の停止を行えば、エミッションの悪化、燃費の悪化
、等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図は本発明の詳細な説明す
るための全体ブロック図、 第２Ａ図、第２Ｂ図は０□センサ出力処理の入力回路の
例を示す回路図、 第３Ａ図、第３Ｂ図は第２Ａ図、第２Ｂ図の回路の出力
特性図、 第４図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御ｎ装置の一
実施例を示す全体概略図、 第５図、第７図、第９図、第１０図、第１２図、第１３
図は第４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、 第１１図は第１０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。 ｌ・・・機関、　　　　　　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０２センサ、 １７・・・アイドルスイッチ、 １８・・・スタータスイッチ。 グルダウン型入力回路 第２Ａ図 プルアップ型入力回路 呂２８図 第３Ａ図 素子温じＣ） 第３８図 第５図 第６図 第７図 （三［≠コマ）＋３０７ 第１３図 手続補正書（自発） 平成１年　１月　−１Ｄ日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第０４５９１０号 ２、発明の名称 内燃機関の空燃比制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　（３２０）トヨタ自動車株式会社４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 １）明細書第１２頁第２０行目「燃料室」を１燃焼室ｊ
と補正する。 ２）　明細書第１４頁第１７行目「電流電圧」をｒ電源
電圧」と補正する。 ３）明細書第１５頁第１１行目「制御ＭＪの後にｒ、」
を挿入する。 ４）　明細書第１６頁第４行目「とえば」の後にｒｌｓ
毎に実行される。」を挿入する。 ５）　明細書第１６頁第１５行目「７０１〜７０５」を
ｒ　１２０１〜１２０５Ｊ　ト補正ｔル。 ６）　　明細！第一１７Ｗ第４行目’　ＶＬ’Ｊ　ヲ’
　ＶＬ　Ｊと補正する。 ７）明細書第１７頁第１６行目「制御」を「判別」と補
正する。 ８）明細書第１８頁第１９行目’Ｔ＋Ｊを’　Ｔ　ｏ　
Ｊと補正する。

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（１２）
   と、 該三元触媒の上流側および／または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少なくとも１つ
   の空燃比センサ（１３、１５）と、該空燃比センサに微
   少電流を流し込むと共に該空燃比センサの出力を入力す
   るプルアップ型入力回路（１１１、１１２）と、 該プルアップ型入力回路の出力が所定活性レベル値以下
   か否かに応じて前記空燃比センサの活性状態を判別する
   活性判別手段と、 前記空燃比センサが活性状態のときに該空燃比センサの
   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、 前記機関の始動時且つ該機関の冷間時に、前記空燃比セ
   ンサの出力が所定値以下のローレベルか否かを判別する
   判別手段と を具備し、 該空燃比センサの出力が前記ローレベルのときに該空燃
   比センサの短絡を判別するようにした内燃機関の空燃比
   制御装置。 ２、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置において
   、前記判別手段に代えて、 所定時間毎に前記空燃比センサの出力が所定値以下か否
   かを判別する第１の判別手段と、該空燃比センサの出力
   が前記所定値以下である該第１の判別手段の連続した判
   別結果を計数する計数手段と、 該連続した判別結果の回数が所定回数以下か否かを判別
   する第２の判別手段と を具備し、 該連続した判別結果の回数が前記所定回数以上のときに
   前記空燃比センサの短絡を判別するようにした内燃機関
   の空燃比制御装置。 ３、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置において
   、前記判別手段に代えて、 前記機関の燃料増量時に、前記空燃比センサの出力が所
   定値以上か否かを判別する判別手段を具備し、 該空燃比センサの出力が一度も前記所定値以上にならな
   いときに前記空燃比センサの短絡を判別するようにした
   内燃機関の空燃比制御装置。