JP3001923B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンに供給する混合気の実空燃比を空
燃比センサで検出し、該検出空燃比を本来の目標空燃比
に収束させるようにフィードバック制御するようにした
エンジンの空燃比制御装置に関し、特に前期空燃比セン
サを不活性状態の判定機能を備えたエンジンの空燃比制
御装置に関するものである。

（従来の技術） 最近の電子制御式エンジンでは、例えば排気ガスの酸
素濃度をパラメータとした次のようなエンジンの空燃比
の制御技術が実用化されている。

すなわち、例えば第４図に示すようにエンジン２の吸
気系４に設けられたフューエルインジェクタ６から噴射
供給される燃料の量は例えばマイクロコンピュータより
なるエンジンコントローラ（ECU）８によって制御され
る。そして、良く知られているように該エンジンコント
ローラ８は、エアーフローメーター10で検知した吸入空
気量Ｑと回転数センサ12で検知したエンジン回転数Neと
に基づいて燃料供給量の基本値を演算するとともに、さ
らに暖機増量補正、始動後増量補正、加速増量補正、高
負荷増量補正、吸気温補正、それに本発明の対象である
空燃比のフィードバック補正などの各種の補正を上記エ
ンジン２の具体的な運転状態に応じて適宜実行し、最終
的な燃料供給量を決定するようになっている。

上記空燃比のフィードバック補正は、エンジン回転数
Neおよび負荷（スロットル開度）が所定の範囲（空燃比
フィードバックゾーン）内にある等、その実行条件が成
立している場合に、例えば図示エンジンの排気系14に設
けられたO₂センサ（空燃比センサ）16の出力に基づいて
行われるようになっている。

そして、同O₂センサ16は、その特性より実際の空燃比
A/Fが理論空燃比（A/F＝14.7）より濃いと高い起電力を
出力し、薄いと低い起電力を出力する（反転する）。ま
た、その起電力は特に理論空燃比（A/F＝14.7）の近傍
で大きく変化する。エンジンコントローラ８は、該O₂セ
ンサ16の出力Ｖと上記理論空燃比に対応するある一定の
基準電圧値αとを比較し、上記Ｖが基準電圧値αよりも
高い場合にはリッチと判定して供給燃料量を減少させる
一方、逆に上記Ｖが基準電圧値αよりも低い場合にはリ
ーンと判断して供給燃料量を増量させ、それによって実
空燃比を理論空燃比（A/F＝14.7）付近に保つように制
御する。

また、必要に応じエンジン２、エアフローメータ10、
フューエルインジェクタ６等の各製品の特性のバラツキ
及び経年変化などによって生じる基本空燃比のバラツキ
を補正するために、上記エンジンコントローラ８に前記
フィードバック補正に付帯して次のような学習制御を行
わせるようにしたものもある。

前記フィードバック制御を実行している場合に、先ず
前記フィードバック補正量の一定時間毎の平均値をサン
プリングしてその値をメモリに逐次更新しながら記憶す
る。このメモリに記憶した値をフィードバック補正学習
値と呼ぶ。エンジンコントローラ８は実際の検出値に加
え、この学習値をパラメータにして燃料供給量の演算を
行う。これは一種のフィードフォワード制御であり、こ
れによって空燃比の制御制度がより一層向上する。ま
た、前記フィードバック制御が実行されていないときで
もメモリに保持された学習値に基づいて前記学習制御を
実行することで、空燃比をより高精度に理論空燃比に近
付けることができる。

さらに、上記エンジンコントローラ８は前記フィード
バック補正に関連して次のような異常判定の処理も行
う。すなわち、空燃比の制御が正しく行われている場
合、上記O₂センサ16の出力Ｖは上記基準電圧値αの近傍
を中心にして上下に振幅する波形を描く（第５図破線参
照）。これに対し、上記O₂センサ16の出力が高レベル側
あるいは低レベル側に膠着して長時間変化しないのは、
例えば上記O₂センサ16に供給される排気ガスの温度が低
くて活性状態に至っていない場合か、又はそれ自体に故
障が生じた場合、もしくは上記空燃比制御系自体に何等
かの故障が生じた場合と考えられる。したがって、O₂セ
ンサ16の出力値Ｖが所定時間（例えば10秒）以上経過し
ても上記基準電圧値αを越えて上下に反転しない場合、
エンジンコントローラ８は上記O₂センサ16が正常に作動
しておらずフィードバック補正制御系に何等かの異常事
態が発生しているものとみなして空燃比のフィードバッ
ク補正を停止するように構成されている。

一方、以上の構成に加え、上記O₂センサ16の活性状態
を判定するための電圧値を上記基準電圧値αと相違させ
てエンジンに適合した値に設定することにより、同O₂セ
ンサ16の活性状態および不活性状態を各々的確に判定
し、それによって速やかにフィードバック補正の起動お
よび停止を行い得るようにした技術が例えば、特公昭58
−24610号公報等で既に公知になっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のようにO₂センサ16の出力電圧値Vaによ
って当該O₂センサ16の不活性状態を判定しようとする場
合、上記従来の構成のように何等エンジンの外部負荷の
作動状態を考慮することなく、活性、不活性を判定する
ようにしたのでは次のような理由により誤判定を招いて
しまう問題がある。

すなわち、一般に自動車のエンジンでは、例えば空気
調和機用のエアコンプレッサやパワーステアリング用の
油圧ポンプ等の外部負荷が作動したときにはそれに対応
してオープンループ系の制御により吸入空気量を増量
（負荷補正）するようになっているので、その結果、例
えば第６図、第７図の鎖線に示すように一時的に空燃比
はリーン方向に急激に変化する。従って、これを考慮す
る事なく、そのまま不活性判定を行うと実際には空燃比
センサが活性化していないのに活性化しているものと判
定してしまう恐れが生じる問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてな
されたもので、エンジン混合気の空燃比を検出する空燃
比センサを備え、該空燃比センサの出力に基づいて当該
空燃比センサの不活性判定を行うようにしてなるエンジ
ンにおいて、エンジン外部負荷の作動状態を検出する外
部負荷検出手段を設け、エンジン外部負荷の作動開始初
期から所定の期間内は上記空燃比センサの不活性判定を
禁止するようにしたことを特徴とするものである。

そして、この場合、上記不活性判定は、例えば空燃比
センサ出力の大きさに基く量に対応してなされるように
なっている。

（作 用） 上記本発明のエンジンの空燃比制御装置の構成では、
エンジン外部負荷の作動状態を検出する外部負荷検出手
段が設けられており、該外部負荷検出手段によってエン
ジン外部負荷の作動状態が検出されたときには当該外部
負荷の作動開始時（ON時）から所定の期間内は、例えば
上述した空燃比センサ出力の大きさに基く量に対応して
なされる空燃比センサの不活性判定を禁止するような作
用をするようになっている。

（発明の効果） 従って、上記本発明のエンジンの空燃比制御装置によ
ると、エンジン外部負荷作動初期の負荷補正による吸気
量増大に伴う過渡的な空燃比のリーン変動の影響を受け
ることなく適正な空燃比センサの不活性判定を行うこと
ができるようになる。その結果、空燃比制御システムの
制御精度および信頼性も向上する。

また、その場合において、上記空燃比センサの不活性
判定が、当該空燃比センサの出力の大きさに基く量に対
応してなされるようになっている時は、エンジンの外部
負荷が作動した時にも誤判定を招くことなく、より正確
に不活性判定できるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面第１図〜第７図を参照し
て詳細に説明する。

ところで、以下に述べる本発明の実施例自体の構成で
は、上述した本発明が直接解決対象とするエンジン外部
負荷投入時のO₂センサ活性誤判定防止の第１の機能に加
え、更に、空燃比センサの経時劣化に起因する活性・不
活性の誤判定防止の第２の機能をも有して構成されてい
る。

すなわち、今例えば上記O₂センサ16の出力電圧値Ｖに
よって当該O₂センサ16の不活性状態等の空燃比のフィー
ドバック補正制御系の異常事態を検出しようとする場合
に、上述した従来技術のようにO₂センサ16の活性及び不
活性状態の判定基準をある一定点の基準電圧値αに設定
し、その基準電圧値αを越えてO₂センサ出力値Ｖが所定
時間経過しても反転しないことをもってその異常事態の
判定を下すようにすると、その基準電圧値をどこに設定
するか、さらに上記所定時間をどの程度に設定するか
が、空燃比のフィードバック補正制御を長期に亘って安
定的に且つ信頼性高く維持するうえで難しい。

すなわち、上記基準電圧値αを低く設定すると、O₂セ
ンサ16が実際には不活性状態であるにもかかわらず、微
小な出力レベルのノイズによっても上記基準電圧値を越
えてしまうことがあり、こうした際に誤判定を招き、こ
れが本来の異常事態の判定を遅らせる要因となる。ま
た、逆に基準電圧値αを高く設定すると活性状態への以
降の判定時期が遅れ、迅速にフィードバック補正制御を
起動し得なくなるという不具合が生じる。

一方、上記所定時間を短く設定すると、先に述べたよ
うな学習制御を行わせている場合に不具合を生じる事が
ある。つまり、例えばバッテリーが外される等してその
学習補正値がクリヤされた場合には、その学習補正値が
新たな妥当な値にリセットされるまでの間、O₂センサ16
からの出力値Ｖはその上限値V_maxあるいは下限値V_minに
へばりつくことがある。従って、こうした際にフィード
バック補正が停止されてしまい、このため学習補正値の
更新も不可能になって以後のフィードバック補正制御お
よび学習制御が起動し得なくなる事態に陥る虞れがあ
る。また、逆に上記所定時間を長く設定すると、O₂セン
サ16の不活性および故障などの空燃比制御系の異常事態
の判定が遅れてしまう。

本発明実施例の上記第２の誤判定防止機能は、このよ
うな事情に鑑みて構成されているものである。

そこで、説明の都合上、先ず最初に該第２の誤判定防
止機能の方から説明して行くことにする。

本発明の実施例に係るエンジンの空燃比制御装置のハ
ード部の制御システム自体の基本構成は前述した第４図
のものと共通するものであるために、その詳細な説明は
省略する。

本実施例の構成と先に述べた従来技術の構成とが相違
する点は以下の通りである。

先ず従来技術の構成では、空燃比センサであるO₂セン
サ16の活性及び不活性の判定を当該O₂センサ16の出力値
Vaから検出するにあたって、その判定基準値αを理論空
燃比（A/F＝14.7）に対応するO₂センサ16の出力値の近
傍に設定し、O₂センサ16の出力値Vaがその判定基準値α
を越えて所定時間内に反転するか否かで判定していた。
これに対し本実施例の構成では、O₂センサ16の活性及び
不活性の判定を先ず第２図〜第３図のフローチャートに
示すように、O₂センサ16の出力値Vaの最大値Va_maxと最
小値Va_minとの偏差によって行うようにすると共に、更
に該判定動作をエンジン外部負荷の投入後所定の時間は
禁止するように構成している。

すなわち、先ず、第２図のフローチャートに示すよう
に、制御系が起動されると、ステップS10で制御系各部
の初期設定が行われ、ここでO₂センサ16の活性及び不活
性を判定するための判定最大出力値V_maxと同最小出力値
V_minとが便宜的に初期設定されるとともに、その活性及
び不活性の判断を実質的に下すための判定用偏差基準値
β、さらに空燃比のリッチーリーン状態を判定するため
の判定基準値α等が設定される（第５図参照）。

次にステップS20で、実際のO₂センサ16の出力値Vaが
読み込まれた後、ステップS30で、その検出空燃比のリ
ッチーリーン状態の判定を上記出力値Vaが上記判定基準
値α以上であるか否かで判断する。

そして、このステップS30での判定がYES（リッチ）で
あれば、ステップS40〜ステップS80に移行して該リッチ
時における３種類のフィードバック補正値を選択するた
めの各種判定用フラグＡ〜Ｃを立てる。一方、上記ステ
ップS30での判定がNO（リーン）であれば、ステップS90
〜ステップS130に移行して該リーン時における３種類の
フィードバック補正値を選択するための各種判定用フラ
グＡ〜Ｃを立てるか又は降ろす。

具体的には、上記リッチ側のフローでは、先ずステッ
プS40で前回リッチであったかどうかを、上述のフラグ
Ａが立っているか否かで判断し、これがNOで前回がリー
ンであったならばステップS80にジャンプし、ここで次
回の判定のために前回がリッチであったということを示
すための判定用フラグＡを立てた後（つまりＡ＝１）、
後述する判定用最大値V_maxおよび最小値V_minの更新用ル
ーチン（ステップS140〜ステップS170）に移行する。

また、上記ステップS40での判定がYESで前回もリッチ
であったならば、次のステップS50に進み、ここで更に
前々回のリッチーリーン状態をフラグＢが降りている
（Ｂ＝０）か否かで判断する。そして、このステップS5
0での判定がYESで前々回がリーンであったならば、リー
ン状態からリッチ状態に反転して２度続けてリッチ状態
になっているので、この反転はノイズ成分ではなくリッ
チーリーン状態が確かに反転したものと見なして次のス
テップS60に進み、ここで後述する空燃比のフィードバ
ック補正係数Cfbの演算ルーチン（ステップS180〜ステ
ップS310）において先ず比例制御（Ｐ制御）を選択させ
るべく、その比例及び積分制御の選択をするための指標
となるフラグＣを立てた後（Ｃ＝１）に次のステップS7
0に進む。そして、このステップS70では、次回のために
前々回がリッチであったということを示すフラグＢを立
て（Ｂ＝１）、その後上述した次のステップS80に進
む。

一方、上記ステップS50での判定がNOで前々回もリッ
チであれば、定常的にリッチ状態が続いているものと見
なして後述する空燃比のフィードバック補正係数Cfbの
演算ルーチン（ステップS180〜ステップS380）において
積分制御（Ｉ制御）を選択させるべく、上記ステップS6
0を通らずに、その次のステップS70にジャンプする。な
お、後述するように上記ステップS60を通らない場合、
上記フラグＣは降ろされている（Ｃ＝０）。

他方、リーン側のフローにおいても同様に、ステップ
S90で更に前回リーンであったかどうかを上述のフラグ
Ａが降りている（Ａ＝０）か否かで判断し、これがNOで
前回リッチであればステップS10にジャンプして、ここ
で次回のために前回がリーンであることを示すべくその
判定用フラグＡを降ろした後（Ａ＝０）、後述する判定
用最大値V_maxおよび最小値V_minの更新用ルーチン（ステ
ップS140〜ステップS170）に移行する。

また、上記ステップS90の判定がYESで前回もリーンで
あれば、次のステップS100に進み、ここでさらに前々回
はリッチであったかどうかを上記判定用フラグＢが立っ
ている（Ｂ＝１）か否かで判断する。そして、この判定
がYESで前々回がリッチであったならば、リッチ状態か
らリーン状態に反転して２度続けてリーン状態になって
いるので、この反転はノイズ成分ではなく、リッチから
リーン状態が確かに反転したものとみなして次のステッ
プS110に進み、ここで後述する空燃比のフィードバック
補正係数Cfbの演算ルーチン（ステップS180〜ステップS
380）において比例制御（Ｐ制御）を選択させるべく、
その比例及び積分制御の選択をするための指標となるフ
ラグＣを立て（Ｃ＝１）た後、次のステップS120に進
む。そして、このステップS120では次回のために前々回
がリーンであったことを示すべく、その判定用フラグＢ
を降ろし（Ｂ＝０）、爾後上述した次のステップS130に
進む。

一方、上記ステップS100での判定がNOで前々回もリー
ンであれば、定常時にリーン状態が続いているものと見
なして後述する空燃比のフィードバック補正係数Cfbの
演算ルーチン（ステップS180〜ステップS380）において
積分制御を選択させるべく、上記ステップS110を通らず
に、次のステップS120にジャンプする。なお、前述のリ
ッチ側のフローと同様にステップS110を通らない場合、
上記フラグＣは降ろされている（Ｃ＝０）。

判定用最大値V_maxおよび最小値V_minの更新用ルーチン
（ステップS140〜ステップS170）に移行して来ると、ま
ず前記ステップS30で読み込んだO₂センサ出力値Vaが判
定用最大値V_maxよりも大きいか否かをステップS140で判
断する。そして、この判定がYESで今回読み込んだO₂セ
ンサ出力値Vaの方が予め設定されている判定用最大値V
_maxよりも大きければ次のステップS150に進み、その判
定用最大値V_maxを今回読み込んだO₂センサ出力値Vaに等
しく更新した後、後述するフィードバック補正係数Cfb
の演算ルーチン（ステップS180〜ステップS380）に移行
する。

また、上記ステップS140での判定がNOで今回読み込ん
だO₂センサ出力値Vaの方が予め設定されている判定用最
大値V_maxよりも小さければステップS160に移行し、今回
読み込んだO₂センサ出力値Vaが予め設定されている判定
用最小値V_minよりも小さいか否かが判断される。そし
て、このステップS160での判定がYESで今回読み込んだO
₂センサ出力値Vaの方が小さいと次のステップS170に進
み、ここで判定用最小出力値V_minを今回読み込んだO₂セ
ンサ出力値Vaに等しく更新した後、後述するフィードバ
ック補正係数Cfbの演算ルーチン（ステップS180〜ステ
ップS380）に移行する。また、上記ステップS160での判
定がNOで今回読み込んだO₂センサ出力値Vaの方が大きい
と、後述するフィードバック補正係数Cfbの演算ルーチ
ン（ステップS180〜ステップS380）に移行する。

そして、このフィードバック補正係数Cfbの演算（ス
テップS180〜ステップS310）に移行して来ると、第３図
に示すように、まずステップS180でエンジンの運転状態
が空燃比のフィードバック制御の実行条件を満足してい
るか否かが判断され、この判定がNOでフィードバック制
御実行条件が成立していなければステップS200に移行し
てフィードバック補正係数Cfbを０に設定した後、後述
する判定用最大値V_maxおよび最小値V_minの漸減ないし漸
増ルーチン（ステップS320〜ステップS370）のステップ
S360にジャンプする。

一方、上記ステップS180での判定がYESで空燃比のフ
ィードバック制御の実行条件が成立していれば次のステ
ップS190に進み、ここでさらにO₂センサ16aが活性化し
ていて正常作動しているか否かの判断を、判定用最大値
V_maxとさらにV_minとの偏差V_max−V_minが判定用偏差基準
値β以上になっているか否かで判定する。そして、この
判定がNOでO₂センサ16aが正常作動していなければ、上
記ステップS200に移行する。また、上記判定がYESでO₂
センサが正常作動していれば、ステップS210に移行す
る。このステップS210では、比例制御（Ｐ制御）をすべ
きか積分制御（Ｉ制御）をすべきかの判断を前述のフラ
グＣが立っている（Ｃ＝１）か否かで判断する。

そして、上記ステップS210での判定がNOでＣ＝０であ
ると、積分制御側ルーチン（ステップS220〜ステップS2
40）のステップS220に進み、ここで判定用フラグＢが立
っている（Ｂ＝１）か否かで空燃比がリッチであるか否
かを判断する。そして、この判定がYESでリッチであれ
ばステップS230に進んで、ここで前回のフィードバック
補正係数Cfbから所定の積分値kI1を減算してさらにリー
ン側に補正して今回のフィードバック補正係数Cfbを演
算した後、後述する判定用最大値V_maxおよび最小値V_min
の漸減ないし漸増ルーチン（ステップS320〜ステップS3
70）に移行する。また、上記ステップS220での判定がNO
でリーンであればステップS240に進んで、ここで前回の
フィードバック補正係数Cfbに所定の積分値kI2を加算し
てさらにリッチ側に補正して今回のフィードバック補正
係数Cfbを演算した後、後述する判定用最大値V_maxおよ
び最小値V_minの漸減ないし漸増ルーチン（ステップS320
〜ステップS370）に移行する。なお、この積分制御ルー
チン（ステップS220〜ステップ240）に入り込んでくる
のでは、空燃比が定常的にリッチ状態もしくはリーン状
態になっている場合か、あるいはリッチーリーン状態が
反転した直後の一回目の場合であり、この反転直後のフ
ローではその反転がノイズによるものであるとみなされ
て、前回のリッチーリーン状態における積分制御が継続
されることになる。

一方、上記ステップS210での判定がYESで、Ｃ＝１で
あると比例制御（Ｐ制御）側ルーチン（ステップS250〜
ステップS310）のステップS250に移行し、ここで判定用
フラグＢが立っている（Ｂ＝１）か否かで空燃比がリッ
チであるか否かを判断する。そして、この判定がYESで
リッチであればステップS260に進み、さらにエンジンが
アイドル状態で運転されているか否かをが判断される。
そして、この判定がYESでアイドル状態であればステッ
プS270に進み、ここで前回のフィードバック補正係数Cf
bから所定の比例値kp1を減算してリーン側に補正して今
回のフィードバック補正係数Cfbを演算した後、後述す
る判定用最大値V_maxおよび最小値V_minの漸減ないし漸増
ルーチン（ステップS320〜ステップS370）に移行する。
また、上記ステップS260での判定がNOでアイドル状態で
なければステップS280に移行し、ここで前回のフィード
バック補正係数Cfbから所定の比例値kp2（kp2＞kp1）を
減算してリーン側に補正して今回のフィードバック補正
係数Cfbを演算した後、後述する判定用最大値V_maxおよ
び最小値V_minの漸減ないし漸増ルーチン（ステップS320
〜ステップS380）に移行する。

また、上記ステップS250での判定がNOでリーンであれ
ばステップS290に進み、ここでさらにエンジンがアイド
ル状態で運転されているか否かが判断される。そして、
この判定がYESでアイドル状態であればステップS300に
進み、ここで前回のフィードバック補正係数Cfbに所定
の比例値kp3を加算してリッチ側に補正して今回のフィ
ードバック補正係数Cfbを演算した後、後述する判定用
最大値V_maxおよび最小値V_minの漸減ないし漸増ルーチン
（ステップS320〜ステップS370）に移行する。また、上
記ステップS290での判定がNOでアイドル状態でなければ
ステップS310に移行し、ここで前回のフィードバック補
正係数Cfbから所定の比例値kp4（kp4＞kp3）を加算して
リッチ側に補正して今回のフィードバック補正係数Cfb
を演算した後、後述する判定用最大値V_maxおよび最小値
V_minの漸減ないし漸増ルーチン（ステップS320〜ステッ
プS370）に移行する。判定用最大値V_maxと最小値V_minの
漸減ないし漸増ルーチン（ステップS320〜ステップS37
0）では、まずステップS320でタイマーがカウントダウ
ン（Ｔ＝Ｔ−１）される。次にステップS330でタイマー
の値が０になったか否かが判断される。そしてその判定
がYESであればステップS340、S350に順次進み、ここで
判定用最大値V_maxと判定用最小値V_minとがそれぞれ所定
地ｋずつ増減されて更新される（V_max＝V_max−k,V_min＝
V_min＋ｋ）。そして、次のステップS360で上記タイマー
に新値が代入された後（Ｔ＝Ｔ）、ステップS370でフラ
グＣが降ろされ、その後燃料供給制御のメインルーチン
に対して演算したフィードバック補正係数Cfbを出力し
た後、第２図に示すようにステップS30に戻される。メ
インルーチンではここで演算された基本噴射量が、上述
のようにして演算された空燃比のフィードバック補正係
数Cfbに基づいて補正された後、燃料の供給が実行され
る。

なお、上記タイマーには新値として例えば５が代入さ
れ、判定用最大値V_maxと最小値V_minはそれぞれ上述の制
御が５回繰り返される毎に１度ずつそれらの値が各々漸
減若しくは漸増されることになる。また、フィードバッ
ク補正係数Cfbの演算ルーチンにおいてそのフィードバ
ック補正係数Cfbを０にして空燃比のフィードバック制
御を停止させるステップS200に入り込んで来た制御フロ
ーは、以後ステップS360に移行されてくるようになって
おり、この場合には判定用最大値V_maxと最小値V_minは漸
減又は漸増されることはなく従前の値に保持されたまま
になるとともにタイマーの値には絶えず新値が代入され
ることになる。また、上述の制御フローは十分短いサイ
クルで繰り返される。

上述のようにしてなる本実施例にあっては、第５図に
示すように、設定された判定用最大値V_maxと最小値V_min
は、時間の経過とともにそれぞれ漸減ないし漸増され
て、それらの偏差V_max−V_min、すなわちリッチ／リーン
の変化幅は狭められていくが、リッチーリーン状態の判
定用基準電圧値αをほぼ中心にして上下に振幅するO₂セ
ンサ出力値Vaに応じて暫時更新されることにより、その
幅は適宜再度拡大されることになる。そして、O₂センサ
16aの経時劣化によりO₂センサ出力値Va自体の振れ幅が
小さくなってくると、これに応じてその判定用最大値V
_maxと最小値V_minとの偏差V_max−V_min（変化幅）は縮小
してくる。また、O₂センサ16aの温度が低くて不活性状
態にあるとき、もしくはO₂センサ出力値Vaがその最大値
Va_maxまたは最小値Va_minにへばりついたときにも、上記
判定用最大値V_maxと最小値V_minとの偏差V_max−V_min（変
化幅）は縮小してくる。

従って、判定用最大値V_maxと最小値V_minとの偏差V_max
−V_min（変化幅）がある基準値β以下にまで狭められる
ことをもって、そのO₂センサ16a自体の故障又は不活性
状態等の空燃比制御系の異常事態を検出し得ることにな
る。

また、従来はO₂センサ16の活性−不活性の判定をある
一定の固定された基準電圧値に基づいて判断していたの
に対し、この実施例では判定用最大値V_maxと最小値V_min
との偏差がある判定用偏差基準値β以下にまで狭められ
ることをもって判断するようにして入るので、O₂センサ
16aが不活性状態にあるときに比較的小さな出力レベル
のノイズが発生しても、これを排除して活性状態になっ
たと誤判断を下す虞れを可及的に防止し得、O₂センサ16
の活性および不活性の判定をより的確に下して、空燃比
のフィードバック制御の起動停止を精度良く迅速に行え
るようになる。

また、さらに、学習制御を採用したものにあっては、
その学習補正値がクリヤされた場合にO₂センサ出力値Va
がその最大出力値Va_maxもしくは最小出力値Va_minにへば
りついても、その最大出力値Va_maxもしくは最小出力値V
a_minと不活性状態時のO₂センサ出力値Vaとの偏差が十分
に大きければ、あるいはそのへばりついた最大出力値Va
_maxもしくは最小出力値Va_minと初期設定時の判定用最大
値V_maxと最小値V_minとの偏差が十分に大きければ、この
へばりつきに起因してフィードバック補正が停止される
までの時間を十分に長く確保し得、もってフィードバッ
ク補正と学習補正とが起動できなくなる事態に陥ること
を可及的に防止できるようになる。

ところが、上述のような構成によっても、例えば第６
図に示すように、エアコン等エンジンの外部負荷がONに
なると、それに応じて負荷補正により吸入空気量が増量
されるので上記O₂センサ16の出力Vaは過渡的にリーン方
向に大きく反転し、上述のようにして設定される最小値
V_minを越してしまう。その結果、上述の構成のままでは
実際にはO₂センサ16が不活性状態であるにもかかわらず
活性状態にあると判定してしまう懸念がある。

そこで、本実施例では上述した第２図、第３図の基本
制御に加えてエンジン外部負荷投入に対応して例えば第
１図のフローチャートに示す不活性判定禁止制御（上記
第１の誤判定防止機能）が採用されるようになってい
る。

次に第１図に示す不活性判定禁止制御を含む上記O₂セ
ンサ16の活性・不活性判定制御のフローチャートについ
て詳細に説明する。

なお、以下の説明では上記第２図および第３図の制御
との識別を容易にするために、上記O₂センサ16の実際の
出力値VaをVn（ｎ周期のもの）と、また判定用の最大値
V_max、最小値V_minを各々V_MAX、V_MINと表わすことにす
る。

先ずステップS₁で、現在のエンジン回転数Neが所定の
活成・不活性判定基準回転数Ns以上であるか否か（エン
ジンの始動完了か否か）を判定し、YESと判定された場
合にはステップS₂に進んで先ず上記O₂センサの活性・不
活性判定用最大値（ガード値）V_MAXとV_MINを各々V_MAX＝
0,V_MIN＝０に初期セットする。

続いて、ステップS₃で実際に同O₂センサの出力Vnを読
み込み、ステップS₄で該Vnがリッチ・リーン判定用のス
ライスレベル（Vs＝0.55V、A/F＝14.7±ａ）以上である
か否かを判定し、YESとなった時（所定レベル以上変化
した時）に初めて一旦O₂センサ活性と判定する。

その後、さらにステップS₆に進み、再び上記O₂センサ
の実際の出力Vnとエアコン等エンジンの外部負荷E_Rとを
読み込み、その上で今度はステップS₇に進みΔＶ（上記
第３図のＫに該当）だけ漸減（更新）した最大判定値
（V_MAX−ΔＶ）と実際のVnとの比較を行う。

そして、その結果、実際のO₂センサ出力Vnが当該更新
された新な最大判定値（V_MAX−ΔＶ）以下のYESの場合
（実際の出力も同ガード値内に低下している場合）には
更にステップS₈で上記最大判定値V_MAXの値を最小判定値
V_MINに所定の漸増値ΔＶを加えたものに変更した上で、
再度該増大値V_MIN＋ΔＶに対して実際のO₂センサ出力Vn
が大きいか否かをステップS₁₀で判定する。

他方、上記ステップS₇で上記漸減値V_MAX−ΔＶよりも
実際のO₂センサ出力Vnの方が大きいNOの場合にはステッ
プS₉で上記ガード用の最大判定値V_MAXをV_MAX＝Vn（実際
の値）に設定した上で上述のステップS₁₀の判定に進
む。

そして、ステップS₁₀の判定結果がYES、つまり実際の
O₂センサ出力がΔＶ漸増した最小判定値V_MIN＋ΔＶ以上
の場合には、続くステップS₁₁で最小判定値V_MINそのも
のをV_MAX＝V_MAX＋ΔＶに漸増更新する。他方、そうでな
いNOの場合にはステップS₁₂に進み最小判定値V_MINをV
_MIN＝Vn（実際の値）に設定する。

更に、続くステップS₁₃では上記のようにして更新さ
れた最大判定値V_MAXが上記スライスレベルVs（第５図、
第６図のαに該当）以上となっているか否かを判定し、
YESの場合には更にステップS₁₄で空燃比のフィードバッ
ク制御条件（低中負荷、かつ所定回数域）が成立してい
るか否かを判定した上で上記更新された最大判定値V_MAX
と最小判定値V_MINとの差V_MAX−V_MIN（変化幅）がある不
活性判定値幅よりも更に大であるか否かを判定（ステッ
プS₁₅）し、YESとなるとO₂センサは活性化していると判
定（ステップS₁₆）して、不活性判定を行う時間を設定
した不活性判定カウンタの設定値を０にセットする。

他方、ステップS₁₃でV_MAX≧Vsでない（スライスレベ
ルを越えていない）と判定されると、ステップS₂₄に進
んで先ず不活性判定カウンタの設定値を０にクリアした
後、ステップS₂₅でO₂センサ不活性判定をを下す。

また、一方ステップS₁₅でNOと判定されたリッチ・リ
ーンの変化幅が所定の判定幅よりも小さい時には、他方
ステップS₂₆の方に進んで先ず前回の不活性判定カウン
タの値が０であったか否かを判定した上で、前回も０で
あった場合には更にステップS₂₇に進んで一旦同不活性
判定カウンタを初期値にセットした上で更にステップS
₂₈に進んで同カウンタの値を初期値（ホールド時間）か
ら所定値減衰（デクリメント）させて、その結果カウン
タ値が０になったか否かを判定する（ステップS₂₉）。

そして、YESとなって上記初期値として設定された所
定のホールド時間が経過して初めて上記ステップS₆以下
の活性・不活性判定に進む。

一方、上記ステップS₁₇で不活性判定カウンタの値が
０にセットされた場合には続いてステップS₁₈,S₁₉に進
み、前回エンジン外部負荷E_RがOFF（E_R＝０）であっ
て、今回初めてON（L_R＝１）になったものであるか否か
を判定し、YES（今回初めて外部負荷ON）の場合には上
述したO₂センサの不活性判定をホールド（禁止）するタ
イマーのホールド時間Ｔの初期値To（第７図参照）をセ
ットする。

そして、その後、ステップS₂₁で該初期値Toを順次デ
クリメントして行く一方、ステップS₂₂で前回までの最
大、最小判定値V_MAX,V_MINをそれぞれ保持し、ステップS
₂₃でＴ＝０となると初めてステップS₆以下の不活性判定
動作に進む（第７図参照）。

この結果、第６図、第７図に鎖線で示すような負荷補
正時の増量空気によるリーン偏移状態では活性、不活性
の判定が行われないようになり、従来のようなエンジン
外部負荷の投入による誤った不活性判定を行う可能性は
なくなる。

以上のように本発明の実施例の構成によれば、先ず従
来同様空燃比センサの活性−不活性の判定を、当該空燃
比センサ出力値の最大値と最小値との偏差を逐次演算
し、その偏差が基準値以下になることをもって判断する
とともに、エンジン外部負荷の投入を検出し外部負荷投
入後一定期間内は空燃比センサの不活性判定を禁止する
ようにしたので、次のような優れた効果を発揮する。

（１）空燃比センサが不活性状態にあるときに比較的小
さな出力レベルのノイズが発生しても、これを排除して
誤判定を生ずることを可及的に防止できる。

（２）空燃比センサの活性および不活性の判定を的確に
下すことができ、フィードバック補正の起動停止を可及
的に正確にかつ迅速に行えるようになる。

（３）また、学習制御を採用したものにあっては、その
学習補正値がクリアされた場合に空燃比センサ出力がそ
の最大出力値もしくは最小出力値にへばりついても、こ
れに起因してフィードバック補正が停止されることがな
く、もってフィードバック補正と学習補正とが起動でき
なくなる事態に陥ることを可及的に防止できる。

（４）エンジン外部負荷作動初期の負荷補正による吸入
空気量増大に伴う過渡的な空燃比のリーン偏移に起因す
る誤った不活性判定を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るエンジンの空燃比制御
装置のエンジン外部負荷の投入に対応したO₂センサの活
性、不活性判定動作を示すフローチャート、第２図およ
び第３図は、同空燃比制御装置のO₂センサ経年変化に対
応した活性、不活性判定動作を示す各フローチャート、
第４図は、上記本発明実施例に係る空燃比制御装置の制
御システム図、第５図は、上記第２図、第３図の空燃比
制御に於けるO₂センサの活性、不活性判定特性を示すタ
イムチャート、第６図（ａ）〜（ｃ）は、同第５図の判
定特性に於けるエンジン外部負荷投入時の問題点を示す
タイムチャート、第７図は、上記第６図（ａ）〜（ｃ）
に示す問題点を解決した上記第１図に示す本発明実施例
装置のO₂センサ活性、不活性判定動作を示すタイムチャ
ートである。 ２……エンジン ４……吸気系 ６……フューエルインジェクタ ８……エンジンコントローラ 10……エアフローメータ 12……回転数センサ 16……O₂センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−67747（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−203631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−291742（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−34438（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−15748（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−24610（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン混合気の空燃比を検出する空燃比
   センサを備え、該空燃比センサの出力に基づいて当該空
   燃比センサの不活性判定を行うようにしてなるエンジン
   において、エンジン外部負荷の作動状態を検出する外部
   負荷検出手段を設け、エンジン外部負荷の作動開始初期
   から所定の期間内は上記空燃比センサの不活性判定を禁
   止するようにしたことを特徴とするエンジンの空燃比制
   御装置。
2. 【請求項２】不活性判定は、空燃比センサ出力の大きさ
   に基く量に対応してなされるようになっていることを特
   徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。