(57)【要約】【課題】排気流路の酸素濃度センサに故障が生じている際にも排気中の空燃比を適切な状態に維持する。【解決手段】空燃比制御装置１０は、エンジン１の燃焼室４に供給される混合気の空燃比を制御する。第１酸素濃度センサ４１は、エンジン１の排気流路上のフロント三元触媒３１の上流に設けられている。第２酸素濃度センサ４２は、フロント三元触媒３１の下流に設けられている。メインフィードバック実行部６１は、第１酸素濃度センサ４１の検出値に基づいて、エンジン１の目標空燃比を調整する。故障時補正部６４は、第１酸素濃度センサ４１のディレー故障が検出された場合、メインフィードバック実行部６１による目標空燃比の調整を停止するとともに、第２酸素濃度センサ４２の検出値に基づいて目標空燃比の中央値を補正する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置であって、
前記エンジンの排気流路上の排気浄化装置の上流に設けられた第１酸素濃度センサと、
前記第１酸素濃度センサの検出値に基づいて、前記エンジンの目標空燃比を調整するメインフィードバック実行部と、
前記第１酸素濃度センサのディレー故障が検出された場合、前記メインフィードバック実行部による前記目標空燃比の調整を停止するとともに、前記第２酸素濃度センサの検出値に基づいて前記目標空燃比の中央値を補正する故障時補正部と、
を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項２】
前記故障時補正部は、前記第１酸素濃度センサのディレー故障が検出され、かつ前記第２酸素濃度センサの検出値と理想空燃比との偏差が所定値以上となった場合に、前記中央値の補正を開始する、
ことを特徴とする請求項１記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記故障時補正部は、前記中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正するとともに、前記偏差の大きさおよび前記偏差の継続時間に基づいて前記中央値の時間変化量を決定する、
ことを特徴とする請求項２記載の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン内の空燃比を制御する空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン内（燃焼室内）の空燃比は、燃焼室下流の排気流路上に設けられた酸素濃度センサの検出値を目標空燃比に一致させるようにフィードバック制御を行っている。
例えば、下記特許文献１は、エンジンと第１排気浄化装置（触媒コンバータ）との間における第１排気空燃比に基づいて目標吸気空燃比を調整するメインフィードバック制御を実行するメインフィードバック制御実行手段と、第１排気浄化装置と第２排気浄化装置との間における第２排気空燃比および第２排気浄化装置の下流側における第３排気空燃比に応じて制御補正量Ａを規定する制御補正量マップと、第２排気空燃比と第３排気空燃比とを制御補正量マップに適用することで得られる制御補正量に基づきメインフィードバック制御を補正するサブフィードバック制御を実行するサブフィードバック制御実行手段とを備えて構成されている。
また、サブフィードバック制御実行手段は、制御補正量マップを用いて得られた制御補正量が所定値以上で所定期間停滞した場合に制御補正量から得た学習値を記録し、学習値を次回のサブフィードバック制御の実行中に用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９３０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、排気の空燃比を検出する酸素濃度センサ、特にリニアＡ／Ｆセンサの故障形態のひとつに、検出値がリーンからリッチまたはリッチからリーンへと変化する際の立ち上がりが遅れるディレー故障がある。ディレー故障は、実際の空燃比（以下「実空燃比」という）の変化開始からリニアＡ／Ｆセンサ検出値の変化開始までに遅延が生じる故障である。また、変化の傾きが緩やかになるスローレスポンス故障がある。
ディレー故障には、リーン化傾向からリッチ化傾向に実空燃比が変動する際またはリーン化傾向からリッチ化傾向に実空燃比が変動する際のいずれかに遅延が生じる非対称故障と、リーン化傾向からリッチ化傾向に実空燃比が変動する際およびリーン化傾向からリッチ化傾向に実空燃比が変動する際のいずれでも遅延が生じる対称故障とがある。
従来、リニアＡ／Ｆセンサに非対称故障が生じている場合でも上記メインフィードバック制御を行っているため、補正量がリッチまたはリーンに偏り、触媒の浄化率が高い状態を維持できないという課題がある。
【０００５】
図５は、リニアＡ／Ｆセンサの非対称故障を模式的に示すグラフである。
図５において、縦軸は空燃比、横軸は時間であり、リニアＡ／Ｆセンサの検出値を実線、目標空燃比（≒実空燃比）を点線で示している。
図５では、リニアＡ／Ｆセンサが非対称故障しており、リッチ化傾向からリーン化傾向に変動する際に遅れが生じるものとする。また、点線で示す目標空燃比は、中央値Ｃ０を中心としてリッチ側、リーン側に一定周期で正弦波的に変動しているものとする。
【０００６】
時刻Ｔ１からＴ２にかけては、目標空燃比がリーン側からリッチ側に変動している。リニアＡ／Ｆセンサは、リーンからリッチへの変動時にはディレーは生じないため、目標空燃比（≒実空燃比）に追従してその検出値も変化している。
時刻Ｔ２からＴ３にかけては、目標空燃比がリッチ側からリーン側に変動している。リニアＡ／Ｆセンサは、リッチからリーンへの変動時にディレーが生じるため、目標空燃比（≒実空燃比）が時刻Ｔ２にリーン側に変動しても、すぐには検出値が変化せず、遅延時間ΔＴをもってリーン側に変動する。
その後、時刻Ｔ３からＴ４にかけては、目標空燃比がリーン側からリッチ側に変動している。リニアＡ／Ｆセンサは、リーンからリッチへの変動時にはディレーは生じないため、目標空燃比（≒実空燃比）に追従してその出力値も変化するが、リッチからリーンへの変動時に生じた遅延時間ΔＴのため、実空燃比と比較してリッチ側にずれた値から更にリッチ側へと変動する。
この繰り返しにより、リニアＡ／Ｆセンサの出力はリッチ方向へとずれていく。メインフィードバック制御では、リニアＡ／Ｆセンサの出力に基づいて、空燃比をよりリーンにする補正が行われるため、理想空燃比からずれた状態となる。
【０００７】
このようなリニアＡ／Ｆセンサの非対称故障に伴う補正ずれは、下流のＯ２センサの検出値に基づくサブフィードバック制御や学習値補正などによっても解消され得るが、補正の効果がでるまでに時間がかかるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、排気流路の酸素濃度センサに故障が生じている際にも排気中の空燃比を適切な状態に維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる空燃比制御装置は、エンジンの燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置であって、前記エンジンの排気流路上の排気浄化装置の上流に設けられた第１酸素濃度センサと、前記第１酸素濃度センサの検出値に基づいて、前記エンジンの目標空燃比を調整するメインフィードバック実行部と、前記第１酸素濃度センサのディレー故障が検出された場合、前記メインフィードバック実行部による前記目標空燃比の調整を停止するとともに、前記第２酸素濃度センサの検出値に基づいて前記目標空燃比の中央値を補正する故障時補正部と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる空燃比制御装置は、前記故障時補正部は、前記第１酸素濃度センサのディレー故障が検出され、かつ前記第２酸素濃度センサの検出値と理想空燃比との偏差が所定値以上となった場合に、前記中央値の補正を開始する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる空燃比制御装置は、前記故障時補正部は、前記中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正するとともに、前記偏差の大きさおよび前記偏差の継続時間に基づいて前記中央値の時間変化量を決定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１酸素濃度センサの非対称故障が検出された場合には、メインフィードバック制御を停止するとともに、第２酸素濃度センサの検出値に基づいて目標空燃比の中央値を補正するので、非対称故障により第１酸素濃度センサの出力値と実空燃比とにずれがある可能性のある期間にメインフィードバック制御を実施するのを回避するとともに、第２酸素濃度センサの検出値に基づいて補正を行うことにより、排気浄化性能や燃費の悪化を防止する上で有利となる。
請求項２の発明によれば、第１酸素濃度センサの非対称故障検出後、第２酸素濃度センサの検出値と理想空燃比との偏差が所定値となった場合に目標空燃比の中央値の補正を開始するので、第１酸素濃度センサより下流にある第２酸素濃度センサへの排気の到達遅れを反映することができ、補正の精度を向上させる上で有利となる。
請求項３の発明によれば、目標空燃比の中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正するので、排気の到達遅れ度合いが大きい第２酸素濃度センサの検出値を用いて補正を行うにあたって、補正の精度を向上させる上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】空燃比制御装置１０の周辺構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】フィードバック制御の概要を模式的に示すブロック図である。
【図３】空燃比制御装置１０の動作を示す模式的なフローチャートである。
【図４】故障時の制御を模式的に示すグラフである。
【図５】リニアＡ／Ｆセンサの非対称故障を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる空燃比制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、空燃比制御装置１０の周辺構成を示す模式的なブロック図、図２は空燃比制御装置１０のメインフィードバック制御およびサブフィードバック制御の概念と制御補正量マップとを主に示す模式的なブロック図、図３は空燃比制御装置１０の動作を示す模式的なフローチャートである。
【００１３】
＜空燃比制御装置１０の周辺構成＞
図１に示すように、車両に搭載されたエンジン１のシリンダヘッド２には、シリンダ３に臨んで点火プラグ１１が設けられている。
また、点火プラグ１１には高電圧の電力を供給する点火コイル（図示略）が接続されている。
また、シリンダヘッド２には吸気ポート５が形成されている。また、この吸気ポート５には、吸気弁１４が設けられている。
吸気弁１４は、クランク軸７の回転に応じて回転する吸気カムシャフト（図示略）の吸気カム（図示略）の動作に応じて開閉し、燃焼室４に対して吸気ポート５を開閉するようになっている。
【００１４】
クランク軸７の回転数、即ち、エンジン回転数Ｎｅは、エンジン回転数センサ２３によって検出され、検出結果は後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６０によって読み込まれるようになっている。
吸気ポート５には、吸気マニホールド１５の下流端が接続されている。
この吸気マニホールド１５には、スロットルバルブ１６が設けられるとともに、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）θｔｈを検出するスロットルポジションセンサ１７が設けられている。
【００１５】
さらに、吸気マニホールド１５よりも上流側における吸気管（吸気通路）１９には、エアフローセンサ（空気量計測手段）２０が設けられている。このエアフローセンサ２０は、吸気管１９を通過して吸気マニホールド１５に流れ込む流入空気量Ｑｉｎを検出するものであって、検出結果は後述するＥＣＵ６０に出力されるようになっている。
吸気マニホールド１５には、電磁式の燃料噴射弁２１が取り付けられている。この燃料噴射弁２１には、燃料パイプ２２を介し、図示しない燃料タンクから燃料が供給されるようになっている。
【００１６】
また、シリンダヘッド２には、排気ポート６が形成されている。また、この排気ポート６には、排気弁２４が設けられている。
この排気弁２４は、クランク軸７の回転に応じて回転する排気カムシャフト（図示略）の排気カム（図示略）の動作に応じて開閉し、燃焼室４に対して排気ポート６を開閉するようになっている。なお、これらの吸気弁１４および排気弁２４の開弁期間，開閉タイミングおよびリフト量は、可変動弁機構３０により連続的に変更されるようになっている。
【００１７】
排気ポート６には、排気マニホールド（排気流路）２５の上流端が接続されている。
排気マニホールド２５の下流端には、排気流路（排気流路）２６が接続されている。また、この排気流路２６には、１段目の排気浄化装置（第１排気浄化装置）としてフロント三元触媒３１が設けられるとともに、２段目の排気浄化装置（第２排気浄化装置）としてリア三元触媒３３が設けられている。
【００１８】
言い換えれば、この排気流路２６には、排気の流れを基準として、上流側にフロント三元触媒３１が設けられ、このフロント三元触媒３１の下流側にリア三元触媒３３が設けられている。
フロント三元触媒３１およびリア三元触媒３３は、いずれも、エンジン１から排出された排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）および窒素化合物（ＮＯｘ）を、窒素（Ｎ２），二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）へ化学変化させることで、排気を浄化するものである。
【００１９】
なお、フロント三元触媒３１は、その容積がリア三元触媒３３よりも小さく、また、浄化能力もリア三元触媒３３よりも低い。しかしながら、このフロント三元触媒３１は、リア三元触媒３３よりもエンジン１に近接しているため、エンジン１から排出された直後の比較的高温の排気の供給を受けることが出来るようになっている。これにより、フロント三元触媒３１は、エンジン１が冷態始動した場合であっても、極めて短い期間で活性化温度に達することが出来るようになっている。
【００２０】
また、排気流路２６においては、第１酸素濃度センサ４１および第２酸素濃度センサ４２が設けられている。
【００２１】
これらのうち、第１酸素濃度センサ４１は、エンジン１の下流側であって、且つ、フロント三元触媒３１の上流側における排気流路２６内の排気空燃比を第１排気空燃比ＡＦｅｘ１として検出するリニアＡ／Ｆセンサ（Ｌｉｎｅａｒ  Ａｉｒ  Ｆｕｅｌ  ｒａｔｉｏ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＬＡＦＳ）である。
第２酸素濃度センサ４２は、フロント三元触媒３１の下流側であって、且つ、リア三元触媒３３の上流側における排気流路２６内の排気空燃比を第２空燃比ＡＦｅｘ２として検出するＯ２センサである。
【００２２】
これらの第１酸素濃度センサ４１，第２酸素濃度センサ４２による検出値、即ち、第１排気空燃比ＡＦｅｘ１，第２排気空燃比ＡＦｅｘ２は、後述するＥＣＵ６０によって読み込まれるようになっている。
【００２３】
ＥＣＵ６０は、いずれも図示しない、メモリおよびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有する電子制御ユニットである。
また、このＥＣＵ６０のメモリ内には、いずれもソフトウェアとして、メインフィードバック実行部６１、サブフィードバック実行部６２、故障検出部６３、故障時補正部６４が記録されている。
【００２４】
これらのうち、メインフィードバック実行部６１は、メインフィードバック制御を実行するものである。このメインフィードバック制御とは、図２に示すように、第１酸素濃度センサ４１により検出された第１排気空燃比ＡＦｅｘ１に基づいて、エンジン１の目標吸気空燃比を設定し、且つ、設定された目標吸気空燃比になるように、燃料インジェクタ２２による燃料噴射量を設定する制御である。
【００２５】
サブフィードバック実行部６２は、サブフィードバック制御を実行するものである。このサブフィードバック制御とは、図２に示すように、第２酸素濃度センサ４２により検出された第２排気空燃比ＡＦｅｘ２を、制御補正量マップ６６に適用することで、制御補正量Ａを得る制御である。また、このサブフィードバック制御は、得られた制御補正量Ａに基づき、メインフィードバック実行部６１により設定される目標吸気空燃比を補正する制御でもある。
【００２６】
また、サブフィードバック実行部６２は、制御補正量マップ６６を用いて得られた制御補正量Ａが、所定値以上で所定期間停滞した場合、学習値ＡＳを更新し、ＥＣＵ６０のメモリ領域に規定された制御学習値記憶領域６７に記録するようになっている。なお、この制御学習値記憶領域６７に記録された学習値ＡＳは、次回のサブフィードバック制御の実行中に用いられるようになっている。すなわち、学習値ＡＳは、次回の演算周期において第１酸素濃度センサ４１の中央値の補正に用いられる。
【００２７】
また、サブフィードバック実行部６２は、制御補正量Ａを得る前準備として、以下の条件１〜条件５が満たされているか否かを判定するようになっている。
条件１：  エンジン１が通常運転中である
条件２：  フロント三元触媒３１およびリア三元触媒３３活性化している
条件３：  第２酸素濃度センサ４２が活性化している
条件４：  第２酸素濃度センサ４２が故障中ではない
条件５：  メインフィードバック制御が実行されている
これらのうち、条件１が満たされていると判定される場合とは、即ち、エンジン１にストールが発生しておらず、且つ、エンジン１のクランキングが完了しエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数を超えているとの判定が、サブフィードバック実行部６２によりなされた場合である。
【００２８】
条件２が満たされていると判定される場合とは、即ち、エンジン１のクランキングが完了しエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数を超えているとの判定がなされてからの時間が所定時間ｔ１を超えたとの判定が、サブフィードバック実行部６２によりなされた場合である。
条件３が満たされていると判定される場合とは、即ち、第２酸素濃度センサ４２から出力される電圧が所定値以上であるとの判定が、サブフィードバック実行部６２によりなされた場合である。
【００２９】
条件４が満たされていると判定される場合とは、即ち、第２酸素濃度センサ４２で断線／ショート，固着または劣化が発生していることが検出されず、且つ、第２酸素濃度センサ４２のヒータ（図示略）で断線／ショートしていることが検出されないとの判定が、サブフィードバック実行部６２によりなされた場合である。
【００３０】
条件５が満たされていると判定される場合とは、即ち、メインフィードバック実行部６１によりメインフィードバック制御が問題なく実行されているとの判定が、サブフィードバック実行部６２によりなされた場合である。
さらに、このＥＣＵ６０のメモリ内には、制御補正量マップ６６が記録されるととともに、制御学習値記憶領域６７が設定されている。
【００３１】
これらのうち、制御補正量マップ６６には、図２に示すように、第１リーン化領域Ｌ１，第２リーン化領域Ｌ２，第１リッチ化領域Ｒ１，第２リッチ化領域Ｒ２および補正量ゼロ領域Ｎが規定されている。
これらのうち、第１リーン化領域Ｌ１は、第２排気空燃比ＡＦｅｘ２がリッチである場合における制御補正量Ａ、即ち、第１リーン化補正量ＡＬ１を規定する領域である。
【００３２】
また、第２リーン化領域Ｌ２は、第２排気空燃比ＡＦｅｘ２が比較的リッチである場合における制御補正量Ａ、即ち、第２リーン化補正量ＡＬ２を規定する領域である。なお、この第２リーン化補正量ＡＬ２は、第１リーン化補正量ＡＬ１を用いて目標吸気空燃比のリーン化補正を行なった場合よりも、その補正度合が小さくなるように設定されている。
【００３３】
また、第１リッチ化領域Ｒ１は、第２排気空燃比ＡＦｅｘ２がリーンである場合における制御補正量Ａ、即ち、第１リッチ化補正量ＡＲ１を規定する領域である。
また、第２リッチ化領域Ｒ２は、第２排気空燃比ＡＦｅｘ２が比較的リーンである場合における制御補正量Ａ、即ち、第２リッチ化補正量ＡＲ２を規定する領域である。なお、この第２リッチ化補正量ＡＲ２は、第１リッチ化補正量ＡＲ１を用いて目標吸気空燃比のリッチ化補正を行なった場合よりも、その補正度合いが小さくなるように設定されている。
【００３４】
また、補正量ゼロ領域Ｎは、第２排気空燃比ＡＦｅｘ２が理論空燃比に近似している場合における制御補正量Ａ、即ち、補正量ゼロＡＮを規定する領域である。つまり、サブフィードバック実行部６２により、制御補正量Ａとして補正量ゼロＡＮが選択された場合には、メインフィードバック制御により調整される目標吸気空燃比の補正は行われないようになっている。
【００３５】
本実施の形態では、Ｖ２以上Ｖ３未満を第２酸素濃度センサ４２の制御目標領域とし、第２酸素濃度センサ４２の出力値が０Ｖ以上Ｖ１未満を第１リッチ化領域Ｒ１、Ｖ１以上Ｖ２未満を第２リッチ化領域Ｒ２、Ｖ２以上Ｖ３未満を補正量ゼロ領域Ｎ、Ｖ３以上Ｖ４未満を第２リーン化領域Ｌ２、Ｖ４以上１．０Ｖ以下を第１リーン化領域Ｌ１とする。
【００３６】
制御学習値記憶領域６７には、サブフィードバック実行部６２が、制御補正量Ａから得られた学習値ＡＳを記録されるようになっている。
【００３７】
故障検出部６３は、第１酸素濃度センサ４１の非対称故障を検出する。
故障検出部６３による非対称故障の検出方法は、従来公知であるため本実施の形態では詳細な説明を省略する。
【００３８】
故障時補正部６４は、故障検出部６３により第１酸素濃度センサ４１の非対称故障が検出された場合、メインフィードバック実行部６１による目標空燃比の調整を停止するとともに、第２酸素濃度センサ４２の検出値に基づいて目標空燃比の中央値を補正する。
すなわち、故障時補正部６４は、第１酸素濃度センサ４１の非対称故障が検出された場合、その検出値がリーン側またはリッチ側に偏り、メインフィードバックが正しく実施できないことから、メインフィードバックを停止するとともに、第２酸素濃度センサ４２の検出値に基づいて目標空燃比の調整を行う。
本実施の形態では、故障時補正部６４は、第１酸素濃度センサ４１の非対称故障が検出され、かつ第２酸素濃度センサ４２の検出値と理想空燃比との偏差が所定値以上となった場合に、目標空燃比の中央値の補正を開始する。
また、故障時補正部６４は、目標空燃比の中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正する。すなわち、目標空燃比の中央値を不連続（階段関数的）に変化させるのではなく、比較的穏やかに変化させる。中央値の時間変化量は、第２酸素濃度センサ４２の検出値と理想空燃比との偏差の大きさおよび偏差の継続時間に基づいて決定する。
【００３９】
＜通常時の制御＞
つぎに、空燃比制御装置１０の通常時（非故障時の制御）について説明する。
図３のフローチャートに示すように、サブフィードバック実行部６２は、エンジン１が通常運転していると判定した場合、即ち、上記の条件１が満たされていると判定された場合には（ステップＳ１１のＹｅｓルート）、さらに、全ての触媒３１，３３が活性化しているか否かの判定、即ち、上記の条件２が満たされているか否かの判定を行なう（ステップＳ１２）。
【００４０】
ここで、サブフィードバック実行部６２は、エンジン１のクランキングが完了しエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数を超えているとの判定がなされてからの時間が所定時間ｔ１を超えたとの判定を行なった場合、即ち、上記の条件２が満たされていると判定した場合（ステップＳ１２のＹｅｓルート）、さらに、サブフィードバック実行部６２は、第２Ｏ２センサ４２がすでに活性化しているか否か、即ち、上記の条件３が満たされているか否かの判定を行なう（ステップＳ１３）。
【００４１】
ここで、サブフィードバック実行部６２は、第２酸素濃度センサ４２から出力される電圧が所定値以上であると判定した場合、即ち、上記の条件３が満たされていると判定した場合（ステップＳ１３のＹｅｓルート）、さらに、サブフィードバック実行部６２は、第２酸素濃度センサ４２が故障中ではないか否か、即ち、上記の条件４が満たされているか否かの判定を行なう（ステップＳ１４）。
【００４２】
ここで、サブフィードバック実行部６２は、第２酸素濃度センサ４２で故障が検出されないとの判定をした場合（ステップＳ１４のＹｅｓルート）、さらに、サブフィードバック実行部６２は、メインフィードバック制御が実行中であるか否か、即ち、上記の条件５が満たされているか否かの判定を行なう（ステップＳ１５）。
【００４３】
ここで、サブフィードバック実行部６２が、メインフィードバック実行部６１によりメインフィードバック制御が問題なく実行されているとの判定をした場合、即ち、上記の条件５が満たされていると判定した場合（ステップＳ１５Ｙｅｓルート）、さらに、サブフィードバック実行部６２は、制御補正量Ａの算出を行なう（ステップＳ１６）。つまり、このステップＳ１６において、サブフィードバック実行部６２は、第２酸素濃度センサ４２により検出された第２排気空燃比ＡＦｅｘ２を、制御補正量マップ６６に適用することで、制御補正量Ａを得るのである。
【００４４】
そして、サブフィードバック実行部６２は、ステップＳ１６において得られた制御補正量Ａから学習値ＡＳを更新し、制御学習値記憶領域６７に記録する（ステップＳ１７）。
なお、上記の条件１が満たされない場合（ステップＳ１１のＮｏルート），上記の条件２が満たされない場合（ステップＳ１２のＮｏルート），上記の条件３が満たされない場合（ステップＳ１３のＮｏルート），上記の条件４が満たされない場合（ステップＳ１４のＮｏルート）および上記の条件５が満たされない場合（ステップＳ１５のＮｏルート）、いずれの場合であっても、サブフィードバック実行部６２は、制御補正量Ａの算出（ステップＳ１６）および制御補正量Ａの学習処理（ステップＳ１７）を行なわずリターンする。
【００４５】
このように、空燃比制御装置１０によれば、第２酸素濃度センサ４２により検出された第２排気空燃比ＡＦｅｘ２を制御補正量マップ６６に適用することで得られる制御補正量Ａに基づき、サブフィードバック制御を実行するようになっている。
これにより、エンジン１から排出される排気の成分の安定化を図ることが可能となり、車両の排気性能を向上させることが出来る。
【００４６】
また、エンジン１から排出される排気の成分を安定させることで、フロント三元触媒３１およびリア三元触媒３３の浄化性能が比較的低かったとしても、大気中に放出される排気は十分に浄化されたものとすることが出来る。換言すれば、フロント三元触媒３１およびリア三元触媒３３に用いられる比較的高価な活性貴金属、例えば、白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）といった成分量を減らすことでコストの低減を図ったとしても、フロント三元触媒３１およびリア三元触媒３３に求められる排気性能を十分に確保することが出来るのである。
【００４７】
また、サブフィードバック制御において用いられる制御補正量マップ６６において、第１リーン化領域Ｌ１，第１リッチ化領域Ｒ１および補正量ゼロ領域Ｎが規定されているので、目標吸気空燃比を調整するメインフィードバック制御の制御補正量Ａを適切に得ることが出来る。
さらに、この制御補正量マップ６６においては、さらにきめ細やかに、第２リーン化領域Ｌ２および第２リッチ化領域Ｒ２も規定されているので、制御補正量Ａをさらに詳細に得ることが出来る。
【００４８】
＜故障時の制御＞
つぎに、第１酸素濃度センサ４１の非対称故障の制御について説明する。
図４は、第１酸素濃度センサ４１の故障時の制御を模式的に示すグラフである。なお、図４では、実空燃比がリッチ化傾向からリーン化傾向に変動する際に第１酸素濃度センサ４１の出力に遅れが生じるものとする。
図４Ａは目標空燃比（点線）および第１酸素濃度センサ４１の検出値（実線）を示し、図４Ｂは第２酸素濃度センサ４２の検出値［Ｖ］を示し、図４Ｃは第２酸素濃度センサ４２の出力値と理想空燃比との偏差が所定値以上の状態が継続している時間（滞留時間）である。本実施の形態では、第２酸素濃度センサ４２の出力値がＶ１未満の場合、すなわち第１リッチ化領域Ｒ１である場合と、第２酸素濃度センサ４２の出力値がＶ４以上の場合、すなわち第１リーン化領域Ｌ１である場合に、第２酸素濃度センサ４２の出力値と理想空燃比との偏差が所定値以上であるものとした。
【００４９】
通常時、図４Ａの点線で示す目標空燃比は、理想空燃比Ｃ０を中央値Ｃｎとして正弦波的に変動している。
また、図４Ｂに示す第２酸素濃度センサ４２の検出値（出力値）は１Ｖから０Ｖまでの値を取る。１Ｖに近づくほど（出力値が大きくなるほど）排気はよりリッチな状態、０Ｖに近づくほど（出力値が小さくなるほど）排気はよりリーンな状態であることを示す。
【００５０】
図４Ａに示すように、時刻Ｔ１からＴ２にかけては、目標空燃比がリーン側からリッチ側に変動している。第１酸素濃度センサ４１は、リーンからリッチへの変動時にはディレーは生じないため、目標空燃比（≒実空燃比）に追従してその出力値も変化している。図４Ｂに示す第２酸素濃度センサ４２の出力値は補正量ゼロ領域Ｎ（制御目標領域）にある。
時刻Ｔ２からＴ３にかけては、目標空燃比がリッチ側からリーン側に変動している。しかし、第１酸素濃度センサ４１は、リッチからリーンへの変動時にディレーが生じるため、目標空燃比（≒実空燃比）が時刻Ｔ２にリーン側に変動しても、すぐには出力値が変化せず、遅延時間ΔＴをもってリーン側に変動する。
その後、時刻Ｔ３からＴ５にかけては、目標空燃比がリーン側からリッチ側に変動している。第１酸素濃度センサ４１は、リーンからリッチへの変動時にはディレーは生じないため、目標空燃比（≒実空燃比）に追従してその出力値も変化するが、リッチからリーンへの変動時に生じた遅延時間ΔＴのため、実空燃比と比較してリッチ側にずれた値から更にリッチ側へと変動する。
このように、非対称故障により第１酸素濃度センサ４１の出力はリッチ方向へとずれていく。メインフィードバック制御では、第１酸素濃度センサ４１の出力に基づいて、空燃比をよりリーンにする補正が行われるため、排気の実空燃比は理想空燃比Ｃ０からずれた状態となる。
【００５１】
これを反映して、図４Ｂに示す第２酸素濃度センサ４２の出力値は、時刻Ｔ３過ぎからリーン方向へと変動していき、時刻Ｔ４以降第２リッチ化領域Ｒ２、時刻Ｔ６以降第１リッチ化領域Ｒ１となる。
ここで、時刻Ｔ４に故障検出部６３により第１酸素濃度センサ４１の故障が検出されたものとする。
故障時補正部６４は、第２酸素濃度センサ４２の出力値と理想空燃比との偏差が所定値以上となった場合、すなわち、第２酸素濃度センサ４２の出力値が第１リッチ化領域Ｒ１または第１リーン化領域Ｌ１となった場合に、目標空燃比の中央値（以下、単に「中央値」という）の補正を開始する。
図４の例では、故障時補正部６４は、第１リッチ化領域Ｒ１となる時刻Ｔ６に中央値の補正を開始する。これは、第２酸素濃度センサ４２まで排気が到達するまでの遅れを考慮した不感時間ＤＴを取るためである。
【００５２】
時刻Ｔ６に故障時補正部６４が第２酸素濃度センサ４２の出力値に基づく中央値の補正を開始すると、この時点で第１酸素濃度センサ４１の検出値に基づくメインフィードバック制御は中止される。図の視認性を考慮して、時刻Ｔ５以降は第１酸素濃度センサ４１の出力値の図示は省略する。
【００５３】
故障時補正部６４は、目標空燃比の中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正する。
具体的には、まず、第２酸素濃度センサ４２の出力値が第１リッチ化領域Ｒ１となってから所定時間Ｔα経過するまでは（時刻Ｔ６以降Ｔ７まで）、時間変化量（単位時間当たりの変化量）がΔＰ１となるように中央値をリッチ側に補正する。
また、第１リッチ化領域Ｒ１となってから所定時間Ｔα経過した後は（時刻Ｔ７以降Ｔ８まで）、時間変化量がΔＰ２（＞ΔＰ１）となるように中央値をリッチ側に補正する。
また、第２酸素濃度センサ４２の出力値が第１リッチ化領域Ｒ１から第２リッチ化領域Ｒ２に移行した場合は（時刻Ｔ８以降Ｔ９まで）、中央値の時間変化量をΔＰ１に戻す。
このように時間変化量を変更するのは、第２酸素濃度センサ４２が第１酸素濃度センサ４１と比較して排気到達の遅れが大きいためである。すなわち、排気が第１リッチ化領域Ｒ１または第１リーン化領域Ｌ１に一定時間以上滞留している場合には補正量（時間変化量）を大きくするが、それ以外では穏やかに補正を行い、排気の空燃比の変動状態を監視する。
中央値が補正されると、目標空燃比は補正後の中央値Ｃｎ’を中心として正弦波的に変動するように設定される。
【００５４】
また、第２酸素濃度センサ４２の出力値が補正量ゼロ領域Ｎとなった場合は（時刻Ｔ９以降Ｔ１０まで）、中央値の時間変化量を０（ΔＰ０）とし、中央値を現時点の値に固定する。
その後、第２酸素濃度センサ４２の出力値が再度リーン方向に変化した場合には（時刻Ｔ１０以降）、上記と同様に時間変化量ΔＰ１またはΔＰ２で中央値を変化させる。
また、第２酸素濃度センサ４２の出力値がリッチ側になった場合には（時刻Ｔ１１以降）、中央値をリーン側に補正する。その際も、第２酸素濃度センサ４２の出力値が第２リーン化領域Ｌ２にある場合および第１リーン化領域Ｌ１となってから所定時間Ｔα経過するまでは、時間変化量ΔＰ１で中央値を変化させ、第１リーン化領域Ｌ１となってから所定時間Ｔα経過した後は、時間変化量ΔＰ２で中央値を変化させる。
【００５５】
このように、実施の形態にかかる空燃比制御装置１０は、第１酸素濃度センサ４１のディレー故障が検出された場合には、メインフィードバック制御を停止するとともに、第２酸素濃度センサ４２の検出値に基づいて目標空燃比の中央値を補正するので、非対称故障により第１酸素濃度センサ４１の出力値と実空燃比とにずれがある可能性のある期間にメインフィードバック制御を実施するのを回避するとともに、第２酸素濃度センサ４２の検出値に基づいて補正を行うことにより、排気浄化性能や燃費の悪化を防止する上で有利となる。
また、空燃比制御装置１０は、第１酸素濃度センサ４１の非対称故障判定後、第２酸素濃度センサ４２の検出値と理想空燃比との偏差が所定値以上となった場合に目標空燃比の中央値の補正を開始するので、第１酸素濃度センサ４１より下流にある第２酸素濃度センサ４２への排気の到達遅れを反映することができ、補正の精度を向上させる上で有利となる。
また、空燃比制御装置１０は、目標空燃比の中央値が時間経過と共に連続的に変化するように補正するので、排気の到達遅れ度合いが大きい第２酸素濃度センサ４２の検出値を用いて補正を行うにあたって、補正の精度を向上させる上で有利となる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。その一例を以下に示す。
上述の実施形態においては、エンジン１に可変動弁機構３０が設けられた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エンジン１に換えて、可変動弁機構３０を有さない一般的なエンジンを適用しても良い。
【００５７】
また、上述の実施形態においては、第１酸素濃度センサ４１がリニアＡ／Ｆセンサである場合を例にとって説明したが、これに限定するものではない。例えば、第１酸素濃度センサとして、一般的なＯ２センサを用いるようにしても良い。
なお、一般的なＯ２センサを第１酸素濃度センサ４１として用いた場合は、このＯ２センサからの出力電圧に基づくリッチ／リーンの判定ディレイ時間を、メインフィードバック制御に対する補正量、即ち、制御補正量Ａとして用いるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  エンジン
１０  空燃比制御装置
２６  排気流路
３１  フロント三元触媒（第１排気浄化装置）
３３  リア三元触媒（第２排気浄化装置）
４１  第１酸素濃度センサ
４２  第２酸素濃度センサ
６１  メインフィードバック実行部
６２  サブフィードバック実行部
６３  故障検出部
６４  故障時補正部
６６  制御補正量マップ
６７  制御学習値記憶領域
８０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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