JPH0469565A

JPH0469565A - 空燃比センサの故障判定装置

Info

Publication number: JPH0469565A
Application number: JP2182135A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ishida; 哲朗石田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-03-04

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）本発明は内燃機関の排気中の酸素濃度に応じた空燃比情
報を出力する空燃比センサの故障判定装置に関する。

（従来の技術）従来、ジルコニアの酸素濃度電池作用と酸素イオンポン
ピング作用という特性を利用して、空燃比（Ａ／Ｆ）を
単にストイキオよりもリーン側がリッチ側かだけでなく
、どの程度の値であるが横比するリニアＡ／Ｆセンサが
提案されている。（特開昭６３−３６１４０号公報参照
）このリニアＡ／Ｆセンサは第１２図に示すように、その
基部が各々安定化ジルコニア素子であるセンサセル２０
とポンプセル２１とを絶縁層２２を介して結合して構成
さオＬる７両セル１．７はｉｌＨガスの通過する拡散Ｕ
３２３．、２４が形成され、絶縁層ｚｚ内には拡散ｔ−
＋２３、２４からの排ガスを収容する検出室２５が形成
され、これらにより、拡散律速体が構成されでいる。

また、絶８Ｍ２２にはリファレンス室２５ａが形成され
、ここに参照気体例えば人気を導くように構成されてい
る。更に、両セルには触媒を兼ねて白金の電極２６．２
７．２８．２９が設けてあり、これらには多数の微小穴
があけられている。３０は電気ピータであり、セル全体
を例えば８００±１００℃に加熱して各セルを活性状態
で作動させでいる。

センサセル２０は従来の０２センサと同様の原理で電極
２６．２７間に酸素濃度差があると起電力を生しる性質
髪備え、ポンプセル２１は逆に電極２１１．２９間に強
制的し、“ポンプ電流ＩＰが流されると酸素をマイナス
電極側からプラス電極側に汲み出す性質を備えている。

そこで、制御部３１にてセンサセル２０の起電力ＶＳを
検出し、この起電力Ｖｓを一定ＬＪ保つように、即ち検
出室２５内または拡散孔２３．２４内をストイキオに対
応する酸素濃度に保″′）よ−）１．：ポンプ電流Ｉｐ
をフィルドパック制御する。これにより、ポンプ電流１
ｐは第１４図１．コ示１ように空燃比Ｅ９、文；ｉ　し
て連続的に変化するので、ポンプ電流］ｐから空燃比を
算出することが出来る。

制御部３１どし２ては、比較回路１にでセンサセル２０
の起電力Ｖ’　ｓをストイキオ相当の参照型ハ゛Ｖｒｅ
ｆと比較し、比較随路１の出力を正負電源付き積分アン
プ２で積分し、その積分出力でポンプセル２１にポンプ
電流ＩＰを流す。

そして、ポンプ電流Ｉｐの回路に電流検出用の抵抗器５
を介装し、抵抗器の降下電圧から電流検出回路：３によ
りポンプ電流Ｉｐを検出Ｌ２ている。

更に、回路３の出力を加算回路４に入力し、上式の処理
により、たとえば、０〜５ボルトの信号Ｖ。１．Ｊ　Ｔ
により、空燃比（Ａ／Ｆ）を表ず様にし２ている。

Ｖｏｖｒ＝　Ｇ　・Ｉ　ｐ　＋　Ｖ　ＳＴＰ但し、Ｇは
電流−電圧変換ゲイン、ｖｓｒｐはステップアップ電圧
である。

処で、内燃機関は空燃比を目標空燃比に調整ず／＜＜、
空燃比センサからの空燃比情報Ｌ：基づきフィードバッ
ク制御を行っている。例えば、空燃比をストイキオ近傍
の狭いウィンドウ内に制御することにより、排気系に用
いられる二元触媒を効率良く作動させている。あるいは
、リーンＮＯ，触媒及び三元触媒を排気系に備えたり−
・ンバーンエンジンの場合は、その空燃比を目標値であ
る所定のリーン側の値に保持すへく、リニアＡ／Ｆセン
サからの空燃比情報に基づきフィードバック制御を行っ
ている。

（発明が解決しようとする課題）このように内燃機関を駆動さゼる１−で、空燃比を目標
値に精度良く制御することは燃費の向」二、機関出力の
向上、アイドル回転の安定化、１トガスの改善、ドライ
バビリティ−の改善の上で極めて重要である。このため
、この空燃比情報が得られるリニアΔ／Ｆセンサが熱劣
化やブラシキング破壊に至らないように制御する必要が
ある。

処で、空燃比センサ、特にリニアＡ／Ｆセンサはその構
造が複雑である」−二に１機能させるには、ヒータとセ
ンサセルとポンプセルとを組み合わせて作動さゼる必要
がある。

このため、リニアＡ／Ｆセンサのいずｈかの部分に故障
が起きてもその出力である空燃比情報はその信頼性を低
トさせることとなる。

ソコテ、リニアＡ／Ｆセンサの故障時にはこれを早期に
検出し、このセンサ出力でのフィードバック制御を停止
させ、それに代わる制御方式での空燃比制御転打うこと
が望ましい。

本発明の目的は、空燃比センサの故障判定を′確実に行
える空燃比センサの故障判定装置を提供することにある
。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために、本発明は３混合気燃焼後
の排ガス中の酸素濃度と参照気体中の酸素濃度との差に
応じた電気信号を出力するセンサセルと、上記センサセ
ルからの出力が所定値となるように電気制御信号を出力
する制御手段と、上記制御手段から供給される電気制御
信号に応じて酸素イオンを移動させるポンプセルと、上
記制御手段とポンプセルとの間で授受される制御電流に
応じた空燃比信号を出力する空燃比検出手段と、上記セ
ンサセル及びポンプセルを活性温度に加熱する加熱手段
とを備えた空燃比センサに付設され、上記加熱手段の故
障を検出する第１の故障検出手段と、上記センサセルの
起電力に応じてこの値が設定域に入らない場合に故障判
定をする第２の故障判定手段と、上記制御電流に基づき
正常異常の判定をする第３の故障検出手段との上記３つ
の故障検出手段の内の少なくとも２つの故障判定手段を
備え、その２つの故障判定手段の内の少なくとも１つが
故障信号を出力する時、上記空燃比信号に基づくフィー
ドバック制御を行う手段による空燃比制御を停止させる
故障時停止処理手段とを有したことを特徴とする。

（作　　用）空燃比センサの加熱手段の故障を検出する第１の故障検
出手段と、空燃比センサのセンサセルの起電力に応じて
この値が設定域に入らない場合に故障判定をする第２の
故障判定手段と、制御手段とポンプセルとの間で授受さ
れる制御電流に基づき正常異常の判定をする第３の故障
検出手段との内の少なくとも２つの故障判定手段より故
障信号を故障時停止処理手段が受取るようにし、この２
つの故障判定手段の内の少なくとも１つより故障信号を
故障時停止処理手段が受けた時に、同手段が空燃比信号
に基づくフィードバック制御を行う手段による空燃比制
御を確実に停止させることができる。

（実　施　例）第１図に示した空燃比センサの故障判定装置は、内燃機
関の燃料供給系の制御システム内に配設されている。こ
の燃料供給系は、排気路に配設されるリニアＡ／Ｆセン
サＳより得られた空燃比（Ａ／Ｆ）情報に基づき燃料供
給量を算出し、その供給量の燃料を噴射ノズルＮが適時
に吸気路に噴射供給するという構成を採る。

ここで、リニアＡ／ＦセンサＳ及びそれに接続される制
御手段としての制御部３１．電流検出回路３、加算回路
４．電流検出用の抵抗器５は第１３図に示した従来装置
と同じ構成を採るためその重複説明を略す。

第１図において、比較回路１と正負電源付き積分アンプ
２が制御手段を構成し、センサセル２０の電極２６．２
７間の起電力Ｖｓを参照電圧Ｖｒｅｆ（例えば０．４Ｖ
）と比較し、その出力を積分アンプ２で積分して正又は
負の制御出力をポンプセル２１の電極２８．２９間に印
加し、Ｖ　ｓ　＝　Ｖｒｅｆとなるように、ポンプセル
２１にポンプ電流ｒｐを流す。

電流検出用抵抗器５及び電流検出回路３が第一の空燃比
検出手段を構成しており、抵抗器５に生じる電圧降下か
ら回路３でポンプ電流ＩＰを検出する。ポンプ電流１ｐ
自体が空燃比の情報を有するが、加算回路４によりＯ〜
５ボルトの空燃比信号Ｖｏｕｔに変換してこの空燃比信
号Ｖｏｕｔをエンジンコントロールユニット（以後単に
コントローラと記す）３７に出力させている。

ポンプセル２１のＡ点には電極２８．２９間のポンプ電
圧Ｖρが印加され、ここには第二の空燃比検出手段とし
ての、バッファアンプ８と、ＣＲフィルタ１０と、オペ
アンプ（演算増幅器）１１と、抵抗器１７と２個のダイ
オード１５．１６が順次接続されている。

ここで、Ａ点の電圧をバッファアンプ８を経てフィルタ
１０に通し、ここでポンプ電流■ρのフィードバックに
よる発振の防止、サージ対策、ノイズ除去を行っている
。さらに、オペアンプ（演算増幅器）１１の反転入力端
子に抵抗器１２を介して与え、オペアンプＩＩの出力を
抵抗器１３を介し反転入力端子に帰還し、非反転入力端
子には抵抗分圧器１４によりアップシフト用の電圧を与
えている。そして、直流接続した２個のダイオード１５
．、．１６を特定電圧の電源とアース間に逆バイアスに
接続し、ダイオード同志の接続点とオペアンプ１１の出
力端子とを抵抗器１７で接続することにより、クリップ
機能を有するアンプを構成している。

このようにすると、基本的にポンプ電圧ＶＰは第３図（
ｂ）に示すように、ストイキオ点でジャンプする特性を
有し、その不連続部分を閾値を用いご検出した場合、ス
トイキオ点を境にリーン側とリッチ側で異なるしベルと
なる理論空燃比λ（ストイキオ）信号Ｖｓｔｃをコント
ローラ３７に出力できる。特に、第３図（ａ）に示を波
形の入力端子に対し、ストイキオ信号Ｖ　ｓｔｅの波形
は第；３図（１））に示すようにストイキオ近傍での変
化が若モ滑らかとなり、いわゆるλセンサ並みの出力特
性となる利点がある。

リニアＡ／ＦセンサＳに装着さ九る加熱手段は電気ヒー
タ：３０（以後単にヒータと記す）とこ、ｔｔに接続さ
れるし−タ駆動回路：（２とで構成さ右２ている。

ヒータ訃動回路３２はヒータ３０の温度とヒータ抵抗Ｒ
，Ｈとがほぼ比例対応することを利用して、ヒータ抵抗
Ｒ１，、を設定値に保持すべくヒータ用のスイッチ１−
ランジスタ３３に開閉出力を発するように作動でき、比
較抵抗３４を含む図示しないブリッジ回路や比較器で構
成さしている。

このヒータ駐動回路３２にはヒータ印加電）Ｅ　Ｖ　Ｈ
の検出回路３５と、比較抵抗３４での電圧降トに基づき
ヒータ電流り、を検出する検出回路３６とが接続されて
いる。各検出回路’、３５．　：３６はオペアンプによ
る増幅回路として構成され、各出力はコントローラ３７
に接続されている。

センサセル２０と制御部３１間にはセンサセル起電力Ｖ
ｓの検出回路３８が接続される。

比較回路１と正負電源付き積分アンプ２間にはコントロ
ーラ３７からのポンプカット人力を受けてポンプ電流Ｉ
Ｐをカットするポンプカット回路；３１）が接続される
。

更に、ポンプ電流■、に基づき、空燃比センサの正常、
異常を判定する第：３の故障判定手段が配備され、これ
らの一部が第一・、第一７の空燃比判定手段により構成
されている。

なお、符号４０はエンジンの図示しないコンビネイショ
ンスイッチ内のスタータスイッチを示している。

コントローラ３７はマイクロコンピュータでその要部が
構成され、特に、各出力信号を受けて、適時にその情報
を取り込み、あるいは適時に制御信号を駆動回路３７１
，３７２等に出力する入出力回路３７３ど、第４図乃至
第９図に示す故障判定プログラム及び第ｉｏ図の燃料噴
射量算出プログラムや各特性値等を書き込ました記憶回
路３７４と、各制御プログラムに沿って制御値を算出す
る制御回路３７５、等で構成されている。

ここで、このコントローラ３７の機能をこの発明に関し
てのみ説明すると、第２図に示すようになる。

即ち、コントローラ３７は後述の３つの故障判定手段の
内の少なくとも２つの故障判定手段と、これらが接続さ
れる故障時停止処理手段及び空燃比信号に基づくフィー
ドバック制御を行う手段として機能する。

ここで、第１の故障判定手段は各検出回路３５゜３６と
共に第一故障判定手段を構成するもので、検出回路３５
．３６よりのヒータ印加電圧ｖＨやヒータ電流Ｌ＋＆こ
基づきヒータ及びその接続回路の劣化や断線を判定する
。

更に、第２の故障判定手段は検出回路３８よりセンサセ
ル２０の起電力■ｓｋ取り込み、その値が所定の許容幅
φ〜ψ内にないと、センサセルフエールの判定をする。

更に、第３の故障判定手段は第一、第での空燃比検出手
段からの空燃比信号（Ｖｏｕｔ、、　Ｖｓｌ、Ｃ）を取
り込み、その値が正常値とし、での所定の許容幅内に無
いと、ポンプセルフエールの判定をする。

更に、コントローラ３７はポンプカット回路３９と共動
して故障判定処理手段として機能し２、これは故障信号
に基づき、比較回路】の出力をゼロ、即ち、検出室２５
がストイキオに保たれているとの歓似信号を出力できる
。

更に、コントローラ二３７は空燃比信号に基づく燃料噴
射量のフィードバック制御を行う手段としての機能をも
備える。

ここで、このコントローラ３７による燃料噴射量の制＃
（フィードバック制御及び非フイードバツク時に行われ
るオーブンループ制御）と共に行われる空燃比センサの
故障判定処理及び燃料噴射量算出処理を第４図乃至第１
０図の制御プログラムと共に説明する。

コントローラのプログラムは、第８図に示すようにスタ
ータスイッチのオン処理によりスタートする。この場合
、メインルーチンではヒータ３０のオン処理がなされ、
それに続いてスタータフラグが１か否か判定し、スター
タオン処理がなされていないと、ステップａ８に、スタ
ータオンされるとステップａ３に進む。

ステップａ３ではスタータフラグがクリアされ、各フェ
ール判定フラグＦｌ、Ｆ２がクリアされ、ポンプ電流Ｉ
　Ｐ、の作動を許容するポンプセル作動フラグがクリア
される。ステップａ６ではリニアＡ／ＦセンサＳの起動
時期を規制するセンサ起動タイマがまずリセットされ、
その後スタートされる。

ステップａ８に達すると、ここではセンサ起動タイマの
カウント値が設定値θ（この値は起動時における空燃比
センサの確実な活性化を待つ、待ち時間に応じた値）を
上回ったか否かを判定する。

上回らない間はステップａ１５に進み、空燃比フィード
バックを禁止処理し、燃料噴射量のオープンループ制御
、即ち、エンジン回転数及び負荷に応じた燃料噴射量を
所定のマツプより算出し、その算出した現燃料噴射量を
所定のエリアに取り込み、ステップａ１に戻る。この処
理と共に図示しない燃料噴射ルーチンが所定クランク角
での割込みタイミングに応じて実行され、所定の目標空
燃比を達成出来る燃料噴射が行われる。

この後、ステップａ２ではスタータフラグがゼロである
ことより、ステップａ８に進み、センサ起動タイマがθ
をカウントし、カウント値がθを上回るとステップａ９
に達する。ここではセンサ起動タイマがまだ作動中であ
ればそのカウント作動をそのときの値のまま停止止させ
、ステップａ１０に進む。

ここでは始め、ポンプセル作動フラグが１でないとステ
ップａｌｌに進み、ポンプセル２１を作動し、フラグを
１とし、ポンプセル作動タイマをスタートさせ、同タイ
マのカウントが設定値ε（空燃比センサの出力が安定す
るのを待つ待ち時間に相当する値）を上回ったか否かを
判定し、上回らなし）間はステップａｌｓ側のオープン
ループ処理を継続し、上回ると、即ち待ち時間が経過し
ポンプ電流■、が信頼性を持つと、ステップａ１７に進
み、ポンプセル作動タイマが作動中であればその時のカ
ウント値のままで、その作動を停止させ、ステップａ１
８に進む。

ステップａ１８よりステップａ２１では空燃比センサＳ
の故障判定をする。

まず、ステップａ１８としてのサブルーチン＃１では、
第４図に示すように、空燃比信号Ｖ　ｏｕｔに基づくセ
ンサ故障の判定をする。ここでは、フェール判定フラグ
Ｆ１が１とならない間で、フィードバック制御中のみ、
ステップｂ３に進み、そうでないとメインルーチンへリ
ターンする。

ステップｂ３，４ではメインルーチンで既に決定されて
いる現車両の運転状況に応じた目標空燃比Ａ／Ｆの値の
読み込みを行い、リニアＡ／ＦセンサＳより空燃比信号
Ｖ　ｏｕｔを読み込む。更に、所定の空燃比Ａ／Ｆ算出
マツプ（図示せず）に沿って、空燃比信号Ｖｏｕｔに応
じた実空燃比を概算する。

ステップｂ６では目標空燃比Ａ／Ｆとセンサ検出の空燃
比との偏差ΔＡ／Ｆを算出する。そして、偏差ΔＡ／Ｆ
がフェール判定値αを上回ったか否かを判定し、上回っ
ていないとリターンし、上回っているとフェール判定フ
ラグＦ１を１としてリターンする。

ステップａ１９としてのサブルーチンキ２では、第５図
に示すように、ストイキオ信号Ｖ　ｓｔｃに基づくセン
サ故障の判定をする。ここでは、フェール判定フラグＦ
２が１でなくフィードバック制御中のみ、ステップｃ３
に進み、そうでないとメインルーチンへリターンする。

ステップｃ３ではメインルーチンで既に決定されている
車両の運転状況に応じた目標空燃比Ａ／Ｆの値の読み込
みを行い、ステップｃ４に進む。

ここでは目標空燃比がストイキオ近傍（第３図に符号ｅ
で示した）であるとリターンし、そうでないと、ステッ
プＣ５に進む。

ステップｃ５では目標空燃比がリッチでステンプｃ６に
、リーンでステップｃ８にそれぞれ進む。

ステップｃ６では現ストイキオ信号Ｖ　ｓｔｃを読み込
み、これがリッチであるとリターンし、リーンではフェ
ール判定フラグＦ２を１としてリターンする。ステップ
Ｃ８では現ストイキオ信号ＶｓｔＣを読み込み、これが
リーンであるとリターンし、リッチではフェール判定フ
ラグＦ２を１としてリターンする。

ステップａ２０としてのサブルーチン＃３では、第６図
に示すように、ヒータ３０の故障の判定をする。ここで
は、フェール判定フラグＦ１が１でないと、ステップｄ
２に進み、そうでないとメインルーチンへリターンする
。

ステップｄ２では検出回路３６よりヒータ電流■１を、
検出回路３５よりヒータ印加電圧Ｖイをそれぞれ読み込
み、ヒータ抵抗ＲＩ（をＶ）Ｉ／Ｉイより算出する。

ステップｄ５に達するとヒータ抵抗Ｒ，が許容域ζ〈Ｒ
，〈ξにあるか否かの判定をする。この許容域は空燃比
センサの活性温度幅（７００℃〜９００℃）に応じた上
下ヒータ抵抗値に所定の許容幅を付加することにより決
定されている。ここで、許容域内にあるとリターンし、
外れているとヒータフェールと判定してフェール判定フ
ラグＦ１を１２としてリターンする。

ステップａ２１としてのサブルーチン＃４では、第７図
に示すように、センサセル２５の起電力Ｖｓによる故障
の判定をする。ここでは、フェール判定フラグＦ１が１
でないと、ステップｅ２に進み、そうでないとリターン
する。

ステップｅ２では検出回路３８より起電力Ｖｓを読み込
み、ステップｅ３に進む。ここでは、起電力Ｖｓ（例え
ば４５０ｍＶに設定される）が許容域φ＜　Ｖ　ｓ　＜
ψにあるか否かの判定をする。なお、この許容域は前以
て実験的に適正値が設定されている。ここで、許容域内
に起電力Ｖｓがあるとリターンし、外れているとセンサ
セル２０のフェールと判定してフェール判定フラグＦ１
を１としてリターンする。

このようなフェール判定の後、ステップａ２２に達する
。ここでは、フェール判定フラグＦｌがゼロか否かを見
て、フェールであるとポンプセル２１のブラッキング等
を防止すべく直ちにステップａ２３で、ポンプセル作動
停止出力を駆動回路３７２を介してポンプカット回路３
９に出力し、ポンプ電流工ρをカットし、ステップａ１
５に進む。

他方、ステップａ２２でフェールでないとしてステップ
ａ２４に達すると、ここでは現在の運転状態がフィード
バック条件を満たしているか否かを判定し、フィードバ
ック許容判定域に無い場合は、ステップａ１５のオープ
ンループ制御に進み、判定域にあるとステップａ２５に
達する。ここでは現運転状態での目標空燃比がストイキ
オか否かを判断し、ストイキオではステップａ２７にそ
うでない、リーンあるいはリッチ運転域であればステッ
プａ２６に進む。

ステップａ２７ではフェール判定フラグＦ２が１でない
場合のみステップａ２ｇに進み、ストイキオ信号Ｖ　ｓ
ｔｃに基づき理論空燃比での運転を達成出来るフィード
バック制御を第１０図の燃料噴射量算出ルーチンに沿っ
て行い、ステップａ１に戻る。

ステップａ２７でフェール判定フラグＦ２も１でストイ
キオ信号Ｖｓｔｃに異常があると、ステップａ１５に進
み、オープンループ制御に進む。

他方、ステップａ２５で現運転状態での目標空燃比がス
トイキオでなく、リーンあるいはリッチ域にある場合、
ステップａ２６に達し、ここでは、空燃比信号Ｖｏｕｔ
に基づき目標空燃比（ここではり一ンあるいはリッチ側
の値）を達成出来るフィードバック制御を第１０図の燃
料噴射量算出ルーチンに沿って行い、ステップａ１に戻
る。

第１０図の燃料噴射量算出ルーチンでは、まず、ステッ
プｆ１で、燃料噴射フィードバック制御の条件が満たさ
れているか否かを入力信号より判断する。

ＮＯの場合はステップｆ２に進み、ＹＥＳではステップ
ｆ３へ進む。

ステップｆ２に達した場合、即ち、オープンループでの
ストイキオ運転域にある時、燃料量補正係数ＫＦＭを１
とする。そして、ステップｆ４で燃料量ＦｕｅＱの算出
を行う。ここでは１割込みにより、エンジン回転センサ
４１、エアフローセンサ４２゜大気圧センサ４３より各
データを取り込む。そして。

吸入空気量Ａ／Ｎとエンジン回転数Ｎに基づき基本燃料
量Ｆ　（Ａ／Ｎ、Ｎ）を算出し、この値に後述の空燃比
による補正係数ＫＦＩｌを乗じ、更に、その他の条件例
えば大気圧等による補正係数Ｋを乗じて適正燃料量Ｆ　
ｕｅ　Ｑを算出し、メインルーチンにリターンする。

なお、Ａ／Ｎの代わりに、吸気圧、スロットル開度等を
用いても良い。

ステップｆ１からｆ３へ進むフィードバック制御の場合
、差分ΔＶの平均値Δ■、の算出に先立ち、これをクリ
アする必要があるか否かという初期設定の判断をし、必
要ならステップｆ５でクリアを行い、その後はステップ
ｆ６へ進む。

ステップｆ６ではストイキオ信号Ｖｓｔｃと空燃比信号
Ｖｏｕｔを読み取る。

次にステップｆ７で、Ｖ　ｓｔｃの値が前回取り込み時
における値と比べられ１両者に変化があるか否かを判断
し、理論空燃比に達したことによる変化がある場合はス
テップｆ８へ進む。

ステップｆ８では、現在の混合比が理論空燃比に達して
いるので、差分平均値ΔｖＭを修正する条件（アクセル
開度の変化が基準値以下か、目標空燃比を変更した直後
でないのかなど）が適正であるとステップｆｌｏへ、不
適格の場合は直接、ステップｆ９に進む。

ステップｆｌｏでは空燃比信号Ｖｏｕｔを、理論空燃比
に達した時点での実際の値ｖｓＴとして読み取り、予め
設定しておいた理論空燃比信号ＵＳＴどの差分ΔＶを算
出し、更に、外乱排除等のため、前回またはそれ以前の
差分との平均化を行い、差分平均値ΔＶＭを更新する。

そしてステップｆ９では燃料量補正係数ＫＰＭの算出を
行う。ここでは、その時点での空燃比信号Ｖ　ｏｕｔの
偏差を６７Ｍにより修正し、例えば（Ａ／Ｆ）ｚ＝ｆ　
（Ｖｏｕｔ−ΔＶＭ）なる空燃比算出を行う。

続いて、メインルーチンで既に決定されている現車両の
運転状況に応じた目標空燃比Ａ／Ｆの値の読み込みを行
い、この目標空燃比Ａ／Ｆと実際の空燃比（Ａ／Ｆ）、
との差を求め、しかも、これの前回値との差ΔＥも算出
しておき、空燃比による燃料量補正係数Ｋ１−１ｌの算
出に入る。

ここでは、差ΔＥのレベルに応じたゲインの比例項ＫＡ
（ｉ）と、三元触媒の応答遅れを防ぐためのオフセット
量に、を算出し、更に、微分項としてのに０（Δε）、
積分項としてのΣＫｒ（ｔ　＋　ｔ　ＦＢ）を各々算出
し、これらの加減算により、ＫＦＢを求める。

この後ステップｆ４に進み、各補正係数Ｋ　Ｆ　Ｂ　Ｉ
Ｋｏ及び基準燃料量Ｆにより、この時点での適正燃料供
給量を算出し、メインルーチンにリターンする。

このような燃料噴射量算出ルーチンで得られた値はメイ
ンルーチン中における所定クランク角信号の割込み時に
行われる燃料噴射ルーチンで呼び出され、その値に応じ
た噴射時間だけ燃料噴射ノズルＮが輛動回路３７１を介
して駆動され、所定の空燃比を達成可能な燃料噴射がな
されることとなる。

上述の処において、ヒータ３０の故障の判定をヒータ抵
抗Ｒ１（をＶＨ／Ｉｕより算出した上で行っていたが、
これに代えて、検出回路３５よりのヒータ印加電圧ｖｌ
（の読み込みを排した構成を採っても良い。

この場合、第１１図に示すように、フェール判定フラグ
Ｆ１が１でない間ステップｇ２に進む。ここでは、単に
、検出回路３６よりのヒータ電流工。

の読み込みを行い、ステップｇ３に進む。ここでは、こ
の値エイがヒータ３０の断線等に相当する値に達してい
るかの判定をする。そして、断線等のフェールであると
フェール判定フラグＦ１を１としてリターンし、フェー
ルでないと直接メインルーチンにリターンする。この場
合、装置の簡略化を図れる。

更に、第１図の装置は３つの故障判定手段を備えていた
が、これに代え、３つの内の少なくとも２つの故障判定
手段を備え、この２つの手段の内の１つより故障信号を
受けた時に、同手段が空燃比信号に基づくフィードバッ
ク制御を行う手段による空燃比制御を確実に停止させる
ように構成しても良い。

（発明の効果）以上のように、本発明は、故障時停止処理手段が、第３
の故障検出手段の内の少なくとも２つの故障判定手段に
接続され、その内の１つより故障信号を受けた時に、同
手段が空燃比信号に基づくフィードバック制御を行う手
段による空燃比制御を確実に停止させることができるの
で、空燃比センサの故障判定を確実に行え、故障時には
直ちに空燃比フィードバック制御を停止させて、これに
代えたオープンループ制御等の空燃比制御を実行可能で
あり、空燃比のずれによる排ガスの悪化。

ドライバビリティ−の低下、アイドルの不安定化等の弊
害を防止し、あるいは最小限に押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての空燃比センサの故障
判定装置の概略構成図、第２図は同上装置のコントロー
ラの機能を表すブロック図、第３図は同上装置における
ストイキオ信号Ｖｓｔｃの特性線図、第４図乃至第１０
図は第１図の故障判定装置のコントローラが行う空燃比
センサの故障判定プログラム及び燃料噴射量算出プログ
ラムの各フローチャート、第１１図は本発明の他の実施
例で用いるヒータ故障検出処理のフローチャート、第１
２図は従来の空燃比センサのセンサ素子部分の構成の説
明図、第１３図は従来の空燃比センサの概略構成図、第
１４図はポンプ電流と空燃比の関係を示す図、第１５図
はポンプ電流の方向に基づくストイキオ信号の特性を示
す図である。３・・・電流検出回路、４・・・加算回路、５・・・抵
抗器、１１・・・オペアンプ、２ｏ・・・センサセル、
２１・・・ポンプセル、３０・・・ヒータ、　３１・・
・制御部、　３５．３６・・・検出回路、３７・・・コ
ントローラ、３８・・・検出回路、エイ・・・ヒータ電
流、Ｖｏｕｔ・・・空燃比信号、■、・・・ポンプ電流
、Ｖｓ・・・センサセルの起電力、Ｓ・・・空燃比セン
サ、Ｎ・・・燃料噴射ノズル、Ｖｓｔｃ・・・ストイキ
オ信号、ＩＨ・・・ヒータ電流、■□・・・ヒータ電圧
。筋２　図３少　区い）図（ｔ））馬／Ｚ図

Claims

【特許請求の範囲】

混合気燃焼後の排ガス中の酸素濃度と参照気体中の酸素
濃度との差に応じた電気信号を出力するセンサセルと、
上記センサセルからの出力が設定値となるように電気制
御信号を出力する制御手段と、上記制御手段から供給さ
れる電気制御信号に応じて酸素イオンを移動させるポン
プセルと、上記制御手段とポンプセルとの間で授受され
る制御電流に応じた空燃比信号を出力する空燃比検出手
段と、上記センサセル及びポンプセルを活性温度に加熱
する加熱手段とを備えた空燃比センサに付設され、上記
加熱手段の故障を検出する第１の故障検出手段と、上記
センサセルの起電力に応じてこの値が設定域に入らない
場合に故障判定をする第２の故障判定手段と、上記制御
電流に基づき正常異常の判定をする第３の故障検出手段
との上記３つの故障検出手段の内の少なくとも２つの故
障判定手段を備え、その２つの故障判定手段の内の少な
くとも１つが故障信号を出力する時、上記空燃比信号に
基づくフィードバック制御を行う手段による空燃比制御
を停止させる故障時停止処理手段とを有した空燃比セン
サの故障判定装置。