JP2005315110A - Air fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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伸基 大橋
Masaaki Konishi
正晃 小西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately correct characteristics of an air fuel ratio sensor based on output of an oxygen sensor, in regard to an air fuel ratio control device for an internal combustion engine equipped with the air fuel ratio sensor in the upstream side of a catalyst and the oxygen sensor in the downstream side. <P>SOLUTION: Lean control of an upstream air fuel ratio is performed such that the catalyst is in a full state (Step 100 to 102). When the full state is formed, the upstream air fuel ratio is controlled such that output of the air fuel ratio sensor corresponds to a theoretical air fuel ratio corresponding value stoich (Step 104 to 106). When output O2 of the oxygen sensor 18 becomes lean output, it is determined that lean deviation occurs in stoich and the value is made richer (Step 112). When the output O2 becomes rich output, it is determined that rich deviation occurs in stoich and the value is made leaner (Step 120). When determination completion time passes while the output O2 remains stoichiometric output, the processing is completed without change (Step 116). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、触媒の上流に空燃比センサを備え、かつ触媒の下流に酸素センサを備える内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that includes an air-fuel ratio sensor upstream of a catalyst and an oxygen sensor downstream of the catalyst.

従来、例えば特開2003−138964号公報に開示されているように、触媒と、その前後に配置された空燃比センサおよび酸素センサとを排気通路に備える内燃機関が知られている。上記従来の内燃機関においては、触媒下流の酸素センサの出力に基づいて、触媒上流の空燃比センサの出力特性を補正することができる。具体的には、ここでは、空燃比センサが理論空燃比に対応する出力(以下、「理論空燃比対応値」と称す)を発している状況下で、酸素センサがリッチ出力或いはリーン出力を発している場合には、理論空燃比対応値にリッチずれ或いはリーンずれが生じていると判断される。そして、それらのずれが消滅するように理論空燃比対応値が修正される。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-138964, there is known an internal combustion engine that includes a catalyst and an air-fuel ratio sensor and an oxygen sensor disposed before and after the catalyst in an exhaust passage. In the conventional internal combustion engine, the output characteristic of the air-fuel ratio sensor upstream of the catalyst can be corrected based on the output of the oxygen sensor downstream of the catalyst. Specifically, here, the oxygen sensor emits a rich output or a lean output in a situation where the air-fuel ratio sensor emits an output corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “theoretical air-fuel ratio corresponding value”). If it is, it is determined that a rich shift or a lean shift has occurred in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. Then, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value is corrected so that these deviations disappear.

理論空燃比対応値にリッチずれが生じている状況下で、空燃比センサの出力がその値に制御された場合は、現実に触媒に流入する排気ガスの空燃比はリッチとなる。この場合、やがては触媒の下流にリッチな排気ガスが吹き抜けて酸素センサの出力がリッチ出力となる。反対に、理論空燃比対応値にリーンずれが生じている状況下で空燃比センサの出力がその値に制御された場合は、酸素センサの出力がやがてリーン出力となる。   When the output of the air-fuel ratio sensor is controlled to the value in a situation where a rich deviation occurs in the theoretical air-fuel ratio correspondence value, the air-fuel ratio of the exhaust gas actually flowing into the catalyst becomes rich. In this case, eventually, rich exhaust gas blows down downstream of the catalyst, and the output of the oxygen sensor becomes rich output. On the contrary, when the output of the air-fuel ratio sensor is controlled to that value in a situation where a lean deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value, the output of the oxygen sensor eventually becomes a lean output.

上述した従来の内燃機関においては、これらの場合において、排気空燃比のずれが消滅する方向に理論空燃比対応値を修正することができる。このため、上記従来の内燃機関においては、高精度な空燃比制御を実行することが可能であり、良好なエミッション特性を実現することができる。   In the above-described conventional internal combustion engine, in these cases, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value can be corrected in such a direction that the deviation of the exhaust air-fuel ratio disappears. For this reason, in the conventional internal combustion engine, highly accurate air-fuel ratio control can be executed, and good emission characteristics can be realized.

特開2003−138964号公報JP 2003-138964 A 特開2003−148207号公報JP 2003-148207 A

ところで、内燃機関の排気通路に配置される触媒には、適当な酸素吸蔵能力が与えられている。触媒は、その能力を用いて、リーンな排気ガスが流通している場合には、酸素の余剰分を吸蔵することでその排気ガスを浄化する。また、リッチな排気ガスが流通している場合は、酸素の不足分を放出することによりその排気ガスを浄化する。このため、触媒に流れ込む排気ガスの空燃比と、触媒下流に配置された酸素センサの出力との関係は、触媒がどのような酸素吸蔵状態にあるかに応じて大きく変化する。   Incidentally, an appropriate oxygen storage capacity is given to the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. The catalyst uses its capacity to purify the exhaust gas by storing excess oxygen when lean exhaust gas is circulating. Further, when rich exhaust gas is circulating, the exhaust gas is purified by releasing the oxygen deficiency. For this reason, the relationship between the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst and the output of the oxygen sensor disposed downstream of the catalyst varies greatly depending on what oxygen storage state the catalyst is in.

具体的には、例えば、触媒に能力一杯に酸素が吸蔵されている状態(以下、「フル状態」と称す)では、触媒に流入する排気ガスの空燃比が僅かにリーンに偏っただけで酸素センサは即座にリーン出力を発生する。また、触媒に殆ど酸素が吸蔵されていない状態(以下、「空状態」と称す)では、触媒に流入する排気ガスの空燃比が僅かにリッチに偏っただけで酸素センサは即座にリッチ出力を発生する。これに対して、触媒が適度に酸素を吸蔵している場合は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が大きく理論空燃比から外れていたとしても、ある程度の時間は、酸素センサの出力はストイキ出力のまま維持される。   Specifically, for example, in a state where oxygen is fully stored in the catalyst (hereinafter referred to as a “full state”), the oxygen-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is only slightly lean and the oxygen The sensor immediately produces a lean output. Further, in a state where oxygen is not occluded in the catalyst (hereinafter referred to as “empty state”), the oxygen sensor immediately produces a rich output only when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is slightly richly biased. Occur. On the other hand, if the catalyst has adequately occluded oxygen, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is large and deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the output of the oxygen sensor will be stoichiometric for some time. The output is maintained.

上述した従来の内燃機関は、触媒下流に配置された酸素センサの出力に基づいて、触媒に流入している排気ガスの空燃比を判断し、その判断に基づいて理論空燃比対応値を修正することとしている。しかしながら、ここでは、触媒が如何なる酸素吸蔵状態にあるかを考慮することなくその修正が行われる。このため、上述した従来の内燃機関においては、理論空燃比対応値の修正に関する特性が触媒の酸素吸蔵状態に応じて変動し、その結果、理論空燃比対応値が精度良く修正できないという事態が生ずることがある。   The conventional internal combustion engine described above determines the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst based on the output of an oxygen sensor arranged downstream of the catalyst, and corrects the theoretical air-fuel ratio corresponding value based on the determination. I am going to do that. However, the correction is made here without considering what oxygen storage state the catalyst is in. For this reason, in the above-described conventional internal combustion engine, the characteristic relating to the correction of the stoichiometric air-fuel ratio varies depending on the oxygen storage state of the catalyst, and as a result, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value cannot be accurately corrected. Sometimes.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、触媒下流に配置された酸素センサの出力に基づいて触媒上流に配置された空燃比センサの特性を修正するにあたり、触媒の酸素吸蔵状態を考慮することにより、その修正を精度良く行うことのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In correcting the characteristics of the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the catalyst based on the output of the oxygen sensor arranged downstream of the catalyst, It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can be corrected accurately by taking into account the oxygen storage state.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、排気通路に触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒の上流に配置される空燃比センサと、
前記触媒の下流に配置される酸素センサと、
前記触媒が、酸素を一杯に吸蔵したフル状態となるように、或いは全ての吸蔵酸素を放出した空状態となるように、前記触媒の上流における排気空燃比を制御する準備状態形成手段と、
前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように、前記排気空燃比を制御するストイキ状態形成手段と、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の前記酸素センサの出力に基づいて、前記理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定するずれ発生判定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising a catalyst in an exhaust passage,
An air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst;
An oxygen sensor disposed downstream of the catalyst;
Preparation state forming means for controlling the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst so that the catalyst is in a full state in which oxygen is fully occluded or in an empty state in which all the occluded oxygen is released;
A stoichiometric state forming means for controlling the exhaust air / fuel ratio so that the output of the air / fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air / fuel ratio corresponding value after the full state or the air state is formed;
A deviation occurrence determination means for determining whether or not a deviation occurs in the theoretical air-fuel ratio corresponding value based on the output of the oxygen sensor after the output of the air-fuel ratio sensor has reached the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記酸素センサの出力に基づいて前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
前記理論空燃比対応値の学習値と当該理論空燃比対応値の基準値との差が判定値を超える場合に、前記空燃比センサの異常を判定するセンサ異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention, learning means for calculating a learning value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value based on an output of the oxygen sensor;
Sensor abnormality determination means for determining abnormality of the air-fuel ratio sensor when a difference between a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value and a reference value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value exceeds a determination value;
It is characterized by providing.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記ずれ発生判定手段は、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の経過時間を計数する経過時間カウンタと、
前記経過時間が判定完了時間に達する前に前記酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力となった場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じていると判定するずれ発生認識手段とを備え、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記判定完了時間を前記最大酸素吸蔵量に基づいて設定する判定完了時間設定手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, in a third invention according to the first or second invention, the deviation occurrence determination means is
An elapsed time counter that counts an elapsed time after the output of the air-fuel ratio sensor becomes a theoretical air-fuel ratio correspondence value;
A deviation occurrence recognition means for judging that a deviation has occurred in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the output of the oxygen sensor becomes a rich output or a lean output before the elapsed time reaches the determination completion time. ,
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
Determination completion time setting means for setting the determination completion time based on the maximum oxygen storage amount;
It is characterized by providing.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記ずれ発生判定手段は、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の経過時間を計数する経過時間カウンタと、
前記経過時間が判定完了時間に達する前に前記酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力となった場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じていると判定するずれ発生認識手段とを備え、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記判定完了時間を前記吸入空気量に基づいて設定する判定完了時間設定手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, in a fourth invention according to any one of the first to third inventions, the deviation occurrence determination means is
An elapsed time counter that counts an elapsed time after the output of the air-fuel ratio sensor becomes a theoretical air-fuel ratio correspondence value;
A deviation occurrence recognition means for judging that a deviation has occurred in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the output of the oxygen sensor becomes a rich output or a lean output before the elapsed time reaches the determination completion time. ,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Determination completion time setting means for setting the determination completion time based on the intake air amount;
It is characterized by providing.

また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、内燃機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
前記吸入空気量が判定許容量を超えた場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定するための処理の続行を禁止する判定禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, a fifth aspect of the present invention provides the air amount detection means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects,
A determination prohibiting means for prohibiting continuation of processing for determining whether or not a deviation occurs in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the intake air amount exceeds a determination allowable amount;
It is characterized by providing.

また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、前記フル状態が形成された後、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように前記排気空燃比が制御されている状況下で、前記酸素センサの出力がリッチ出力に反転するまでに要するリッチ反転時間を検出する反転時間検出手段と、
前記リッチ反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれているか、或いはリーン側にずれているかを判定するずれ方向判定手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれていると判定された場合に、前記リッチ反転時間、当該リッチ反転時間の過程における前記単位時間当たり燃料噴射量、および前記最大酸素吸蔵量に基づいて、前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the exhaust air / fuel ratio is set so that an output of the air / fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air / fuel ratio corresponding value after the full state is formed. An inversion time detecting means for detecting a rich inversion time required for the output of the oxygen sensor to invert to a rich output under controlled conditions;
An injection amount detection means for detecting a fuel injection amount per unit time in the rich inversion time process;
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
A deviation direction determination means for determining whether the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the rich side or to the lean side;
When it is determined that the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the rich side, based on the rich inversion time, the fuel injection amount per unit time in the process of the rich inversion time, and the maximum oxygen storage amount, Learning means for calculating a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
It is characterized by providing.

また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、前記空状態が形成された後、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように前記排気空燃比が制御されている状況下で、前記酸素センサの出力がリーン出力に反転するまでに要するリーン反転時間を検出する反転時間検出手段と、
前記リーン反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれているか、或いはリーン側にずれているかを判定するずれ方向判定手段と、
前記理論空燃比対応値がリーン側にずれていると判定された場合に、前記リーン反転時間、当該リーン反転時間の過程における前記単位時間当たり燃料噴射量、および前記最大酸素吸蔵量に基づいて、前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
を備えることを特徴とする。
In addition, according to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the exhaust air-fuel ratio is set so that an output of the air-fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air-fuel ratio corresponding value after the empty state is formed. Under controlled conditions, an inversion time detecting means for detecting a lean inversion time required until the output of the oxygen sensor is inverted to a lean output;
Injection amount detection means for detecting a fuel injection amount per unit time in the course of the lean reversal time;
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
A deviation direction determination means for determining whether the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the rich side or to the lean side;
When it is determined that the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the lean side, based on the lean inversion time, the fuel injection amount per unit time in the course of the lean inversion time, and the maximum oxygen storage amount, Learning means for calculating a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
It is characterized by providing.

また、第8の発明は、排気通路に触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒の上流に配置される空燃比センサと、
前記触媒の下流に配置される酸素センサと、
前記触媒が、酸素を一杯に吸蔵したフル状態となるように、或いは全ての吸蔵酸素を放出した空状態となるように、前記触媒の上流における排気空燃比を制御する準備状態形成手段と、
前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値と交差するように、前記排気空燃比をスイープさせるスイープ制御手段と、
排気空燃比がスイープされている過程における前記空燃比センサの出力を記憶する出力記憶手段と、
排気空燃比のスイープに起因して前記酸素センサの出力がストイキ出力に変化した時点から、当該酸素センサの応答遅れ時間分だけ遡った時点における前記空燃比センサの出力を前記理論空燃比対応値の学習値とする学習手段と、
を備えることを特徴とする。
The eighth invention is an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine comprising a catalyst in an exhaust passage,
An air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst;
An oxygen sensor disposed downstream of the catalyst;
Preparation state forming means for controlling the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst so that the catalyst is in a full state in which oxygen is fully occluded or in an empty state in which all the occluded oxygen is released;
A sweep control means for sweeping the exhaust air-fuel ratio so that the output of the air-fuel ratio sensor intersects the theoretical air-fuel ratio corresponding value after the full state or the empty state is formed;
Output storage means for storing the output of the air-fuel ratio sensor in the process of sweeping the exhaust air-fuel ratio;
The output of the air-fuel ratio sensor at a time point that is back by the response delay time of the oxygen sensor from the time when the output of the oxygen sensor is changed to the stoichiometric output due to the sweep of the exhaust air-fuel ratio is the value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Learning means as learning values;
It is characterized by providing.

また、第9の発明は、第8の発明において、前記理論空燃比対応値の学習値と当該理論空燃比対応値の基準値との差が判定値を超える場合に、前記空燃比センサの異常を判定するセンサ異常判定手段を備えることを特徴とする。   In a ninth aspect based on the eighth aspect, when the difference between the learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value and the reference value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value exceeds a determination value, the air-fuel ratio sensor malfunctions. It is characterized by comprising a sensor abnormality judging means for judging the above.

また、第10の発明は、第8または第9の発明において、前記スイープ制御手段は、前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力と前記理論空燃比対応値との差が所定値となるまでは、その後のスイープ時に比して、前記排気空燃比を急激に変化させることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth or ninth aspect of the invention, the sweep control means determines whether the output of the air-fuel ratio sensor and the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value after the full state or the empty state is formed Until the difference reaches a predetermined value, the exhaust air-fuel ratio is changed abruptly as compared with the subsequent sweep.

また、第11の発明は、第8乃至第10の発明の何れかにおいて、
内燃機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
前記吸入空気量が判定許容量を超えた場合に、前記理論空燃比対応値の学習を進めるための処理の続行を禁止する学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, an eleventh aspect of the invention is any one of the eighth to tenth aspects of the invention,
An air amount detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
Learning prohibiting means for prohibiting continuation of processing for advancing learning of the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the intake air amount exceeds a determination allowable amount;
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、触媒がフル状態或いは空状態となった後に、空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように排気空燃比を制御することができる。そして、その後の酸素センサの出力に基づいて、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定することができる。この場合、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かは、常に、触媒の酸素吸蔵状態が固定された状況下で判断される。このため、本発明によれば、触媒の酸素吸蔵状態に影響されることなく、酸素センサの出力に基づいて、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを、常に精度良く判定することができる。   According to the first aspect of the present invention, the exhaust air / fuel ratio can be controlled so that the output of the air / fuel ratio sensor becomes the stoichiometric air / fuel ratio corresponding value after the catalyst becomes full or empty. Based on the output of the subsequent oxygen sensor, it can be determined whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. In this case, whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value is always determined under a situation where the oxygen storage state of the catalyst is fixed. Therefore, according to the present invention, it is always possible to accurately determine whether or not there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio value based on the output of the oxygen sensor without being affected by the oxygen storage state of the catalyst. Can do.

第2の発明によれば、酸素センサの出力に基づいて理論空燃比対応値の学習値を算出したうえで、その学習値が基準値から大きく乖離している場合には、空燃比センサの異常を判定することができる。   According to the second invention, when the learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value is calculated based on the output of the oxygen sensor and the learned value is greatly deviated from the reference value, the abnormality of the air-fuel ratio sensor is detected. Can be determined.

第3の発明によれば、空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後、判定完了時間が経過するまでに酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力になったか否かに応じて、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定することができる。そして、その判定完了時間を、触媒の最大酸素吸蔵量に基づいて設定することができる。触媒の下流には、最大酸素吸蔵量が多量であるほどリッチ或いはリーンなガスは吹き抜け難い。本発明によれば、判定完了時間を適宜設定することによりその影響を排除することができ、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを高い精度で判定することが可能である。   According to the third invention, after the output of the air-fuel ratio sensor becomes the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value, depending on whether the output of the oxygen sensor has become a rich output or a lean output before the determination completion time elapses. It is possible to determine whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. The determination completion time can be set based on the maximum oxygen storage amount of the catalyst. The downstream of the catalyst, the richer or leaner gas is harder to blow through as the maximum oxygen storage amount increases. According to the present invention, the influence can be eliminated by appropriately setting the determination completion time, and it is possible to determine with high accuracy whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value.

第4の発明によれば、空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後、判定完了時間が経過するまでに酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力になったか否かに応じて、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定することができる。そして、その判定完了時間を、内燃機関の吸入空気量に基づいて設定することができる。触媒の下流には、内燃機関の吸入空気量が多いほどリッチ或いはリーンなガスが吹き抜け易い。本発明によれば、判定完了時間を適宜設定することによりその影響を排除することができ、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを高い精度で判定することが可能である。   According to the fourth invention, after the output of the air-fuel ratio sensor reaches the theoretical air-fuel ratio correspondence value, depending on whether the output of the oxygen sensor has become a rich output or a lean output before the determination completion time elapses. It is possible to determine whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. The determination completion time can be set based on the intake air amount of the internal combustion engine. As the intake air amount of the internal combustion engine increases, the richer or leaner gas is easily blown downstream of the catalyst. According to the present invention, the influence can be eliminated by appropriately setting the determination completion time, and it is possible to determine with high accuracy whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value.

第5の発明によれば、吸入空気量が判定許容量を超える場合には、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定するための処理の続行を禁止することができる。つまり、この場合には、触媒をフル状態或いは空状態にするための処理、更には、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定する処理などの実行を禁止することができる。吸入空気量が多量に生じている状況下で、触媒をフル状態或いは空状態にしようとすると、リッチ或いはリーンなガスが触媒の下流に多量に吹き抜け易い。また、このような状況下では、酸素センサの出力に変化が生じ易いため、理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを精度良く判定することが困難となる。本発明によれば、このような状況下でのエミッションの悪化や誤判定を有効に防ぐことができる。   According to the fifth aspect, when the intake air amount exceeds the determination allowable amount, it is possible to prohibit the continuation of the process for determining whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. That is, in this case, it is possible to prohibit execution of processing for bringing the catalyst into a full state or an empty state, and further processing for determining whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. In a situation where a large amount of intake air is generated, if an attempt is made to bring the catalyst into a full state or an empty state, a rich or lean gas tends to blow through a large amount downstream of the catalyst. In such a situation, since the output of the oxygen sensor is likely to change, it is difficult to accurately determine whether or not there is a deviation in the theoretical air-fuel ratio correspondence value. According to the present invention, it is possible to effectively prevent deterioration of emissions and erroneous determination under such circumstances.

第6の発明によれば、理論空燃比対応値にリッチずれが生じている場合に、酸素センサがリッチ出力を発するまでの時間(リッチ反転時間)と、そのリッチ反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量と、触媒の最大酸素吸蔵量とに基づいて、理論空燃比対応値の学習値を正確に算出することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, when a rich shift occurs in the stoichiometric air-fuel ratio correspondence value, the time until the oxygen sensor emits a rich output (rich inversion time) and the unit time in the process of the rich inversion time Based on the fuel injection amount and the maximum oxygen storage amount of the catalyst, the learned value of the theoretical air-fuel ratio correspondence value can be accurately calculated.

第7の発明によれば、理論空燃比対応値にリーンずれが生じている場合に、酸素センサがリーン出力を発するまでの時間(リーン反転時間)と、そのリーン反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量と、触媒の最大酸素吸蔵量とに基づいて、理論空燃比対応値の学習値を正確に算出することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, when a lean deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio correspondence value, the time until the oxygen sensor issues a lean output (lean reversal time) and the unit time in the process of the lean reversal time. Based on the fuel injection amount and the maximum oxygen storage amount of the catalyst, the learned value of the theoretical air-fuel ratio correspondence value can be accurately calculated.

第8の発明によれば、触媒をフル状態或いは空状態とした後に、空燃比センサの出力が理論空燃比対応値と交差するように排気空燃比をスイープさせることができる。この際、酸素センサの出力は、触媒上流の排気空燃比が理論空燃比となった後、排気ガスの輸送遅れ等に起因する応答遅れ時間後にストイキ出力に変化する。本発明によれば、酸素センサの出力がストイキ出力に変化した時点から、その応答遅れ時間分だけ遡った時点における空燃比センサの出力を読み出すことにより、理論空燃比対応値の学習値を精度良く設定することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the exhaust air-fuel ratio can be swept so that the output of the air-fuel ratio sensor intersects the theoretical air-fuel ratio corresponding value after the catalyst is brought into a full state or an empty state. At this time, the output of the oxygen sensor changes to a stoichiometric output after a response delay time due to an exhaust gas transport delay or the like after the exhaust air / fuel ratio upstream of the catalyst becomes the stoichiometric air / fuel ratio. According to the present invention, the learning value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value is accurately obtained by reading the output of the air-fuel ratio sensor at the time point that is earlier than the time point when the output of the oxygen sensor changes to the stoichiometric output by the response delay time. Can be set.

第9の発明によれば、排気空燃比をスイープさせる手法で理論空燃比対応値の学習値を設定したうえで、その学習値が基準値から大きく乖離している場合には、空燃比センサの異常を判定することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, when the learning value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value is set by the method of sweeping the exhaust air-fuel ratio and the learning value is greatly deviated from the reference value, the air-fuel ratio sensor Abnormality can be determined.

第10の発明によれば、触媒がフル状態或いは空状態とされた後、触媒に流れ込む排気ガスの空燃比が理論空燃比の近傍値となるまでは、その空燃比を急激に変化させることができる。そして、排気空燃比が理論空燃比と交差する前後の段階で排気空燃比を緩やかにスイープさせることにより、理論空燃比対応値を精度良く学習することができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the air-fuel ratio can be rapidly changed until the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes a value close to the stoichiometric air-fuel ratio after the catalyst is made full or empty. it can. Then, the theoretical air-fuel ratio correspondence value can be learned with high accuracy by gently sweeping the exhaust air-fuel ratio before and after the exhaust air-fuel ratio crosses the theoretical air-fuel ratio.

第11の発明によれば、吸入空気量が判定許容量を超えるような状況下では、理論空燃比対応値を学習するための処理を禁止することができる。このため、本発明によれば、このような状況下でエミッションが悪化したり、理論空燃比対応値が不適正な値に設定されたりするのを有効に防ぐことができる。   According to the eleventh aspect of the invention, processing for learning the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value can be prohibited under a situation where the intake air amount exceeds the allowable determination amount. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the emission from deteriorating under such circumstances and the theoretical air-fuel ratio corresponding value from being set to an inappropriate value.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10には、排気通路12が連通している。排気通路12には、その中を流れる排気ガスを浄化するための触媒14が含まれている。触媒14は、最大酸素吸蔵量Cmaxを上限として酸素を吸蔵する能力を有している。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The system of this embodiment includes an internal combustion engine 10. An exhaust passage 12 communicates with the internal combustion engine 10. The exhaust passage 12 includes a catalyst 14 for purifying exhaust gas flowing through the exhaust passage 12. The catalyst 14 has the ability to store oxygen with the maximum oxygen storage amount Cmax as the upper limit.

より具体的には、触媒14は、内燃機関10から排出される排気ガスがリーンである場合、つまり、排気ガス中にNOxが含まれている場合は、NOxを還元しつつ余剰酸素分を吸蔵することにより排気ガスを浄化する。また、内燃機関10から排出される排気ガスがリッチであり、その中にHCやCO等の未燃成分が含まれている場合は、吸蔵酸素を放出しつつそれらの成分を酸化することにより排気ガスを浄化する。   More specifically, the catalyst 14 stores excess oxygen while reducing NOx when the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 is lean, that is, when the exhaust gas contains NOx. By doing so, exhaust gas is purified. If the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 is rich and contains unburned components such as HC and CO, the exhaust gas is exhausted by oxidizing the components while releasing the stored oxygen. Purify the gas.

従って、触媒14に適当量の酸素が吸蔵されている場合は、内燃機関10から排出される排気ガスがリッチであっても、触媒14の下流には、理論空燃比に調整された排気ガスが流出することになる。また、触媒14中に適当な酸素吸蔵余力が残されている場合は、内燃機関10から排出される排気ガスがリーンであっても、触媒14の下流には、理論空燃比に調整された排気ガスが流出することになる。   Therefore, when an appropriate amount of oxygen is stored in the catalyst 14, even if the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 is rich, the exhaust gas adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio is downstream of the catalyst 14. It will be leaked. Further, when an appropriate oxygen storage capacity is left in the catalyst 14, even if the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 is lean, the exhaust gas adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio is downstream of the catalyst 14. Gas will flow out.

本実施形態のシステムは、触媒14の上流に空燃比センサ16を備えている。空燃比センサ16は、その周囲を流れる排気ガスの空燃比に対して、ほぼリニアに出力を変化させる特性を有している。従って、空燃比センサ16の出力と、内燃機関10から排出される排気ガスの空燃比、つまり、触媒14の上流における排気空燃比(以下、「上流空燃比」と称す)との対応が既知であれば、その出力に基づいて上流空燃比を検知することができる。   The system of this embodiment includes an air-fuel ratio sensor 16 upstream of the catalyst 14. The air-fuel ratio sensor 16 has a characteristic of changing the output substantially linearly with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing therearound. Therefore, the correspondence between the output of the air-fuel ratio sensor 16 and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10, that is, the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst 14 (hereinafter referred to as “upstream air-fuel ratio”) is known. If so, the upstream air-fuel ratio can be detected based on the output.

触媒14の下流には、酸素センサ18が配置されている。図2は、酸素センサ18の出力特性を説明するための図である。図2において横軸は触媒14下流における排気空燃比(以下、「下流空燃比」と称す)であり、縦軸は酸素センサ18の出力(電圧値)である。図2に示すように、酸素センサ18は、下流空燃比の変化に対してヒステリシス特性を示しつつ、下流空燃比が理論空燃比(ストイキ)を通過する前後でその出力を大きく変化させる。   An oxygen sensor 18 is disposed downstream of the catalyst 14. FIG. 2 is a diagram for explaining the output characteristics of the oxygen sensor 18. In FIG. 2, the horizontal axis represents the exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst 14 (hereinafter referred to as “downstream air-fuel ratio”), and the vertical axis represents the output (voltage value) of the oxygen sensor 18. As shown in FIG. 2, the oxygen sensor 18 exhibits a hysteresis characteristic with respect to a change in the downstream air-fuel ratio, and greatly changes its output before and after the downstream air-fuel ratio passes through the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometry).

より具体的には、酸素センサ18の出力は、下流空燃比がリーンである場合には0.2[V]程度のリーン出力となり、その状態から下流空燃比がストイキになると、リーン出力より僅かに高いリーン側ストイキ出力となる。そして、下流空燃比が更に変化してリッチになると、酸素センサ18の出力は1.0[V]程度のリッチ出力となる。また、酸素センサ18の出力は、下流空燃比がリッチからストイキに変化した場合には、リッチ出力より僅かに低いリッチ側ストイキ出力となる。そして、下流空燃比が更に変化してリーンになると、酸素センサ18の出力は0.2[V]程度のリーン出力に変化する。   More specifically, the output of the oxygen sensor 18 becomes a lean output of about 0.2 [V] when the downstream air-fuel ratio is lean, and is slightly smaller than the lean output when the downstream air-fuel ratio becomes stoichiometric from that state. High lean side stoichiometric output. When the downstream air-fuel ratio further changes and becomes rich, the output of the oxygen sensor 18 becomes a rich output of about 1.0 [V]. The output of the oxygen sensor 18 becomes a rich side stoichiometric output slightly lower than the rich output when the downstream air-fuel ratio changes from rich to stoichiometric. When the downstream air-fuel ratio further changes and becomes lean, the output of the oxygen sensor 18 changes to a lean output of about 0.2 [V].

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)20を備えている。空燃比センサ16の出力、および酸素センサ18の出力は、何れもECU20に供給されている。ECU20には、また、吸入空気量Gaを計測するためのエアフロメータ、機関回転数Neを計測するための回転数センサ、スロットル開度TAを検知するためのスロットルセンサ(何れも図示せず)などの各種センサや、インジェクタなどの各種アクチュエータが接続されている。ECU20は、それらのセンサの出力信号に基づいて、各種アクチュエータの状態を制御することができる。   The system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 20. Both the output of the air-fuel ratio sensor 16 and the output of the oxygen sensor 18 are supplied to the ECU 20. The ECU 20 also includes an air flow meter for measuring the intake air amount Ga, a rotational speed sensor for measuring the engine rotational speed Ne, a throttle sensor (none of which is shown) for detecting the throttle opening degree TA, etc. These various sensors and various actuators such as injectors are connected. The ECU 20 can control the states of various actuators based on the output signals of those sensors.

[実施の形態1の動作]
本実施形態のシステムによれば、上記の如く、空燃比センサ16の出力と上流空燃比との対応が既知であれば、その出力に基づいて上流空燃比を検知することが可能である。ところが、その対応の関係は、空燃比センサ16のバラツキや経時変化の影響を受けるため、全ての内燃機関に対して一律に定め得るものではない。
[Operation of Embodiment 1]
According to the system of this embodiment, as described above, if the correspondence between the output of the air-fuel ratio sensor 16 and the upstream air-fuel ratio is known, the upstream air-fuel ratio can be detected based on the output. However, since the correspondence relationship is affected by variations in the air-fuel ratio sensor 16 and changes over time, it cannot be determined uniformly for all internal combustion engines.

一方で、上流空燃比と空燃比センサ16の出力との間に成立する比例関係には、さほど大きなバラツキが生じない。このため、両者の対応の関係は、既知の空燃比に対応する出力値が少なくとも1点で検出できれば、精度良く定めることができる。そこで、本実施形態のシステムは、以下に説明する手法により、理論空燃比に対応して空燃比センサ16が発する出力値(以下、「理論空燃比対応値stoich」と称す)を、車両上で適宜学習することとしている。   On the other hand, the proportional relationship established between the upstream air-fuel ratio and the output of the air-fuel ratio sensor 16 does not vary so much. For this reason, if the output value corresponding to a known air-fuel ratio can be detected at at least one point, the relationship between the two can be determined with high accuracy. In view of this, the system according to the present embodiment uses an approach described below to output an output value (hereinafter referred to as “theoretical air / fuel ratio corresponding value stoich”) generated by the air / fuel ratio sensor 16 corresponding to the theoretical air / fuel ratio on the vehicle. Learning is done as appropriate.

図3は、本実施形態のシステムが理論空燃比対応値stoichを学習する手法の原理を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図3(A)は、理論空燃比対応値stoichを学習する際に上流空燃比に生ずる変化の一例を示す。また、図3(B)および図3(C)は、それぞれ、上流空燃比に図3(A)に示すような変化が生じた際に、触媒14の酸素吸蔵量OSAおよび酸素センサ18の出力O2に生ずる変化を示す。   FIG. 3 is a timing chart for explaining the principle of a method in which the system of the present embodiment learns the stoichiometric air-fuel ratio correspondence value stoich. More specifically, FIG. 3A shows an example of a change that occurs in the upstream air-fuel ratio when learning the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. 3 (B) and 3 (C) show the oxygen storage amount OSA of the catalyst 14 and the output of the oxygen sensor 18 when the upstream air-fuel ratio changes as shown in FIG. 3 (A). The change that occurs in O2 is shown.

本実施形態のシステムは、理論空燃比対応値stoichを学習する際には、先ず、触媒14をフル状態または空状態とするための処理、つまり、触媒14に最大酸素吸蔵量Cmax一杯に酸素を吸蔵させる処理、或いは触媒14中の酸素を全て放出させるための処理が実行される。図3に示す例では、時刻t1以前において、触媒14をフル状態にするために、上流空燃比が意図的にリーンに維持されている。   When learning the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the system of the present embodiment first performs processing for bringing the catalyst 14 into a full state or an empty state, that is, the catalyst 14 is filled with oxygen to the maximum oxygen storage amount Cmax. A process for occlusion or a process for releasing all oxygen in the catalyst 14 is executed. In the example shown in FIG. 3, before the time t1, the upstream air-fuel ratio is intentionally maintained lean to bring the catalyst 14 into a full state.

触媒14の酸素吸蔵量OSAは時間の経過と共に上昇し、時刻t1において最大酸素吸蔵量Cmaxに達している。酸素吸蔵量OSAがある程度Cmaxに近づくまでは、リーンな排気ガスが触媒14により浄化され、触媒14の下流にはストイキに調整された排気ガスが流出する。この間、酸素センサ18の出力O2はリッチ側ストイキ出力となる。そして、酸素吸蔵量OSAがCmax近傍値に到達し、触媒14の下流にリーンな排気ガスが流出し始めると、酸素センサ18の出力O2が急激にリーン出力に反転する。   The oxygen storage amount OSA of the catalyst 14 increases with time, and reaches the maximum oxygen storage amount Cmax at time t1. Until the oxygen storage amount OSA approaches Cmax to some extent, the lean exhaust gas is purified by the catalyst 14, and the exhaust gas adjusted to stoichiometric flows out downstream of the catalyst 14. During this time, the output O2 of the oxygen sensor 18 becomes the rich side stoichiometric output. When the oxygen storage amount OSA reaches a value close to Cmax and lean exhaust gas starts to flow downstream of the catalyst 14, the output O2 of the oxygen sensor 18 is suddenly reversed to the lean output.

ECU20は、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転すると、触媒14がフル状態になったと判断し、次に、上流空燃比を理論空燃比とするための制御(以下、「ストイキ制御」と称す)を開始する。ストイキ制御では、具体的には、空燃比センサ16の出力が、現時点での理論空燃比対応値に一致するように、上流空燃比を調整する処理、つまり、内燃機関10に対する燃料供給量を調整する処理が実行される。   When the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to a lean output, the ECU 20 determines that the catalyst 14 is full, and then performs control for setting the upstream air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “stoichiometric control”). Start). In the stoichiometric control, specifically, the upstream air-fuel ratio is adjusted so that the output of the air-fuel ratio sensor 16 matches the current theoretical air-fuel ratio correspondence value, that is, the fuel supply amount to the internal combustion engine 10 is adjusted. Is executed.

図3中に実線で示す波形は、ここで用いられる理論空燃比対応値stoichが正確であった場合に得られる波形である。つまり、この場合は、上述したストイキ制御が行われることにより、上流空燃比は現実に理論空燃比に制御される。その結果、触媒14の酸素吸蔵量OSAは増減することなく最大酸素吸蔵量Cmaxに維持される。また、酸素センサ18の出力O2は、上流空燃比がストイキとなる時刻t2以降、リーン側ストイキ出力に維持される。   The waveform shown by the solid line in FIG. 3 is a waveform obtained when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich used here is accurate. That is, in this case, the upstream air-fuel ratio is actually controlled to the stoichiometric air-fuel ratio by performing the stoichiometric control described above. As a result, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 14 is maintained at the maximum oxygen storage amount Cmax without increasing or decreasing. The output O2 of the oxygen sensor 18 is maintained at the lean side stoichiometric output after time t2 when the upstream air-fuel ratio becomes stoichiometric.

図3中に一点鎖線で示す波形は、理論空燃比対応値stoichがリーン側(大きい側)にずれていた結果、ストイキ制御の実行に伴い、上流空燃比にリーンずれが生じた場合に得られる波形である。ストイキ制御の開始後に上流空燃比にリーンずれが生じていれば、触媒14の下流には当然にリーンなガスが流出し続ける。従って、この場合は、時刻t2以降も、酸素センサ18の出力O2は、リーン出力のまま維持される。   The waveform indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 is obtained when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is shifted to the lean side (larger side), and as a result, lean deviation occurs in the upstream air-fuel ratio as the stoichiometric control is executed. It is a waveform. If there is a lean shift in the upstream air-fuel ratio after the start of stoichiometric control, naturally lean gas will continue to flow downstream of the catalyst 14. Therefore, in this case, the output O2 of the oxygen sensor 18 is maintained as a lean output even after time t2.

また、図3中に破線で示す波形は、理論空燃比対応値stoichがリッチ側(小さい側)にずれていた結果、ストイキ制御の実行中に、上流空燃比にリッチずれが生じた場合に得られる波形である。上流空燃比にリッチずれが生じていれば、ストイキ制御の開始後に、触媒14の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少し、やがてはゼロとなる。触媒14内に酸素が残存している間は、触媒14の下流における空燃比はストイキとなるため、酸素センサ18の出力がリーン側ストイキ出力に維持される。そして、酸素吸蔵量OSAがゼロ付近になると、触媒14の下流にリッチなガスが流出し始め、その結果、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転する。   The waveform indicated by the broken line in FIG. 3 is obtained when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich has shifted to the rich side (smaller side), resulting in a rich shift in the upstream air-fuel ratio during execution of stoichiometric control. It is a waveform to be generated. If there is a rich shift in the upstream air-fuel ratio, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 14 gradually decreases after the start of the stoichiometric control, and eventually becomes zero. While oxygen remains in the catalyst 14, the air-fuel ratio downstream of the catalyst 14 is stoichiometric, so the output of the oxygen sensor 18 is maintained at the lean side stoichiometric output. When the oxygen storage amount OSA becomes near zero, rich gas begins to flow downstream of the catalyst 14, and as a result, the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the rich output.

以上説明した通り、触媒14がフル状態とされた後にストイキ制御が開始された場合、酸素センサ18の出力O2は、理論空燃比対応値stoichが正しく学習されている場合に限り長期に渡ってストイキ出力を維持する。同様に、触媒14が空状態とされた後にストイキ制御が実行された場合にも、酸素センサ18の出力O2は、理論空燃比対応値stoichが正しく学習されている場合に限り長期に渡ってストイキ出力を維持する。従って、理論空燃比対応値stoichが正しい値であるか否かは、ストイキ制御の開始後に、十分に長い時間に渡って酸素センサ18の出力O2がストイキ出力に維持されるか否かを見ることで判断することが可能である。   As described above, when the stoichiometric control is started after the catalyst 14 is in the full state, the output O2 of the oxygen sensor 18 is stoichiometric for a long period only when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is correctly learned. Maintain output. Similarly, also when the stoichiometric control is executed after the catalyst 14 is in an empty state, the output O2 of the oxygen sensor 18 is stoichiometric for a long period only when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is correctly learned. Maintain output. Therefore, whether or not the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is a correct value is determined by checking whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is maintained at the stoichiometric output for a sufficiently long time after the start of the stoichiometric control. It is possible to judge by.

ところで、酸素センサ18の出力O2は、事前にフル状態や空状態が形成されていなくても、理論空燃比対応値stoichにずれが生じていれば、ストイキ制御の実行中にリッチ出力或いはリーン出力となり、また、そのずれが生じていければ、ストイキ制御の実行中にストイキ出力を維持する。従って、理論空燃比対応値stoichにずれが生じているか否かは、事前にフル状態や空状態を形成しなくても、ある程度の精度で判断することが可能である。   By the way, the output O2 of the oxygen sensor 18 is a rich output or a lean output during the execution of the stoichiometric control if there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich even if the full state or the empty state is not formed in advance. If the deviation does not occur, the stoichiometric output is maintained during the stoichiometric control. Therefore, whether or not there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be determined with a certain degree of accuracy without forming a full state or an empty state in advance.

しかしながら、ストイキ制御の開始時点における酸素吸蔵状態が成り行きに任されていると、理論空燃比対応値stoichに生じているずれの大きさと、酸素センサ18の出力O2が反転するまでの時間との関係に大きな変動が生ずる。この場合、一定の判定時間中に酸素センサ18の出力O2が反転するか否かを見ることによっては、理論空燃比対応値stoichに無視できないずれが生じているか否かを常に精度良く判定することはできない。   However, if the oxygen storage state at the start of the stoichiometric control is left to the future, the relationship between the magnitude of the deviation occurring in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich and the time until the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed. A large fluctuation occurs. In this case, by determining whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted during a certain determination time, it is always determined with high accuracy whether or not a non-negligible deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. I can't.

つまり、理論空燃比対応値stoichにリッチずれが生じていた場合、ストイキ制御の開始時にフル状態が形成されていれば、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるまでの時間は長時間となり易い。一方、その開始時に酸素吸蔵量OSAが少量であったとすれば、出力O2の反転に要する時間は短時間となり易い。換言すると、酸素センサ18の出力O2は、ストイキ制御の開始時に多量のOSAが確保されていれば、理論空燃比対応値stoichにある程度のリッチずれが生じていても判定時間中にリッチ出力に反転せず、他方、その開始時におけるOSAが少ない場合は、理論空燃比対応値stoichに僅かなずれが生じているだけで反転時間中にリッチ出力に反転する。このため、触媒14の酸素吸蔵状態を成り行きに任せてストイキ制御を開始することとすれば、その開始時における酸素吸蔵量OSAの多少に応じて、ずれの認定に関する基準に厳緩の差が生ずることになる。   In other words, when the rich deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, if the full state is formed at the start of the stoichiometric control, the time until the inversion of the output O2 of the oxygen sensor 18 tends to be long. On the other hand, if the oxygen storage amount OSA is small at the start, the time required for reversing the output O2 tends to be short. In other words, the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed to a rich output during the determination time even if a certain amount of rich deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich if a large amount of OSA is secured at the start of stoichiometric control. On the other hand, when the OSA at the start is small, only a slight deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, and the output is inverted to the rich output during the inversion time. For this reason, if the stoichiometric control is started with the oxygen storage state of the catalyst 14 depending on the situation, there is a strict difference in the criteria regarding the deviation determination according to the amount of the oxygen storage amount OSA at the start. It will be.

これに対して、本実施形態のシステムでは、ストイキ制御の開始に先立って、触媒18を必ずフル状態或いは空状態とすることにしている。この場合、理論空燃比対応値stoichのずれは、予め設定した許容限界を超えている場合にのみ発生が認定されることとなり、ずれの発生に関する判断の基準を安定化させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、理論空燃比対応値stoichに不当なずれが生じているか否かを、極めて精度良く判定することができる。   On the other hand, in the system of the present embodiment, the catalyst 18 is always in a full state or an empty state before the start of the stoichiometric control. In this case, the occurrence of the deviation of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is recognized only when it exceeds a preset allowable limit, and the criterion for determination regarding the occurrence of deviation can be stabilized. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to determine with high accuracy whether or not an unreasonable deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich.

[実施の形態1における具体的処理]
図4(A)および図4(B)は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。より具体的には、図4(A)は、触媒14をフル状態とした後、ストイキ制御を実行して理論空燃比対応値stoichにずれが生じているか否かを判断するためのフローチャートである。また、図4(B)は、触媒14を空状態とした後、ストイキ制御を実行して理論空燃比対応値stoichにずれが生じているか否かを判断するためのフローチャートである。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4A and FIG. 4B are flowcharts of routines executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above functions. More specifically, FIG. 4A is a flowchart for determining whether or not there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by executing stoichiometric control after the catalyst 14 is in a full state. . FIG. 4B is a flowchart for determining whether or not there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by executing stoichiometric control after the catalyst 14 is in an empty state.

本実施形態のシステムでは、所定の学習実行条件が成立する毎に、図4(A)に示すルーチンと図4(B)に示すルーチンとが交互に所定回数だけ(最低1回)実行される。尚、学習実行条件は、内燃機関10が始動される毎、車両が所定距離を走行する毎、或いは所定の時間が経過する毎などに、適宜繰り返し成立するものとする。   In the system of this embodiment, every time a predetermined learning execution condition is satisfied, the routine shown in FIG. 4A and the routine shown in FIG. 4B are alternately executed a predetermined number of times (at least once). . The learning execution condition is repeatedly established as appropriate every time the internal combustion engine 10 is started, the vehicle travels a predetermined distance, or a predetermined time elapses.

図4(A)に示すルーチンでは、先ず、上流空燃比をリーンとする処理が実行される(ステップ100)。次に、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転したかが判別される(ステップ102)。リーン出力への反転が認められるまでは、上記ステップ100および102の処理が繰り返し実行される。   In the routine shown in FIG. 4A, first, a process of making the upstream air-fuel ratio lean is executed (step 100). Next, it is determined whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to a lean output (step 102). Until the inversion to the lean output is recognized, the processes of steps 100 and 102 are repeatedly executed.

出力O2がリーン出力に反転したと認められた場合は、上流空燃比の目標が理論空燃比に変更され、ストイキ制御が開始される(ステップ104)。ここでは、具体的には、空燃比センサ16の出力目標が、現時点での理論空燃比対応値に設定され、それらが一致するように内燃機関10に対する燃料供給量をフィードバック制御する処理が実行される。   When it is recognized that the output O2 is inverted to the lean output, the upstream air-fuel ratio target is changed to the stoichiometric air-fuel ratio, and the stoichiometric control is started (step 104). Here, specifically, the output target of the air-fuel ratio sensor 16 is set to the current theoretical air-fuel ratio corresponding value, and the process of feedback-controlling the fuel supply amount to the internal combustion engine 10 is executed so that they match. The

ストイキ制御が開始されると、次に、空燃比センサ16の出力が、現実に理論空燃比対応値stoichに一致したか否かが判別される(ステップ106)。その結果、未だ両者が一致していないと判別された場合は、再び上記ステップ104の処理が実行される。一方、両者が既に一致していると判別された場合は、カウンタcounterをリセットした後(ステップ108)、酸素センサ18の出力O2がリーン出力であるか否かが判別される(ステップ110)。   When the stoichiometric control is started, it is next determined whether or not the output of the air-fuel ratio sensor 16 actually matches the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich (step 106). As a result, if it is determined that the two still do not match, the process of step 104 is executed again. On the other hand, if it is determined that the two have already been matched, after resetting the counter counter (step 108), it is determined whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is a lean output (step 110).

空燃比センサ16の出力が理論空燃比対応値stoichに一致しているにも関わらず、酸素センサ18の出力O2がリーン出力のままである場合は、理論空燃比対応値stoichがリーン側にずれており、その結果、上流空燃比にリーンずれが生じていると判断できる。このため、上記ステップ110の条件成立が認められた場合は、理論空燃比対応値stoichを所定値だけリッチ化する処理が実行される(ステップ112)。   If the output O2 of the oxygen sensor 18 remains lean even though the output of the air-fuel ratio sensor 16 matches the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich shifts to the lean side. As a result, it can be determined that there is a lean shift in the upstream air-fuel ratio. For this reason, when the condition in step 110 is satisfied, a process for enriching the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by a predetermined value is executed (step 112).

一方、上記ステップ110において、酸素センサ18の出力O2がリーン出力でないと判別された場合は、次に、その出力O2がリッチ出力であるか否かが判別される(ステップ114)。理論空燃比対応値stoichが適正に理論空燃比に対応している場合は、触媒14の下流に必然的にストイキの排気ガスが流出する。また、理論空燃比対応値stoichがリッチ側にずれており、その結果、上流空燃比にリッチずれが生じている場合も、触媒14中の酸素が消費されるまではその下流にストイキのガスが流出する。このため、本ステップ114では、ストイキ制御が開始された後しばらくの間は、何れにしろ酸素センサ18の出力O2がリッチ出力ではないと判断される。   On the other hand, if it is determined in step 110 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is not a lean output, it is next determined whether or not the output O2 is a rich output (step 114). When the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich appropriately corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio, stoichiometric exhaust gas necessarily flows out downstream of the catalyst 14. Further, even when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich has shifted to the rich side, and as a result, the upstream air-fuel ratio has shifted to a rich level, stoichiometric gas remains downstream until the oxygen in the catalyst 14 is consumed. leak. Therefore, in this step 114, it is determined that the output O2 of the oxygen sensor 18 is not a rich output anyway for a while after the stoichiometric control is started.

この場合、次に、カウンタCounterの計数値が、リーン側判定完了時間L_TIMEを超えているか否かが判別される(ステップ116)。そして、Counter>L_TIMEの成立が認められた場合は、そのまま今回の処理が終了される。一方、その条件の成立が認められなかった場合は、Counterがインクリメントされた後(ステップ118)、再び上記ステップ110の処理が実行される。   In this case, it is next determined whether or not the count value of the counter Counter exceeds the lean side determination completion time L_TIME (step 116). If it is recognized that Counter> L_TIME is established, the current process is terminated. On the other hand, if the condition is not satisfied, the counter is incremented (step 118), and then the process of step 110 is executed again.

リーン側判定完了時間L_TIMEは、理論空燃比対応値stoichに許容限界のリッチずれが生じている場合に、ストイキ制御が開始された後、酸素センサ18の出力O2がストイキ出力に維持される時間に対応している。従って、出力O2がリッチ出力に反転する前にCounter>L_TIMEの成立が認められた場合は、理論空燃比対応値stoichに許容限界値を超えるリッチずれが生じていない、つまり、理論空燃比対応値stoichは現段階で適正に学習されていると判断できる。上述した処理の流れによれば、この場合は、理論空燃比対応値stoichを現在の値のまま維持することができる。   The lean side determination completion time L_TIME is a time during which the output O2 of the oxygen sensor 18 is maintained at the stoichiometric output after the stoichiometric control is started when a rich deviation of the allowable limit occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. It corresponds. Therefore, if the establishment of Counter> L_TIME is recognized before the output O2 is reversed to the rich output, the theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich does not have a rich shift exceeding the allowable limit value, that is, the theoretical air-fuel ratio corresponding value. It can be judged that stoich is properly learned at this stage. According to the processing flow described above, in this case, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be maintained at the current value.

理論空燃比対応値stoichに許容限界を超えるリッチずれが生じている場合は、Counter>L_TIMEの成立が認められる以前に、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転する。出力O2がリッチ出力に反転すると、上記ステップ114の条件成立が認められ、その処理に続いて、理論空燃比対応値stoichを所定値だけリーン化する処理が実行される(ステップ120)。その結果、リッチ側へのずれ量が縮小されて理論空燃比対応値stoichが適正値に近づけられる。   When the rich deviation exceeding the allowable limit occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed to the rich output before the counter> L_TIME is established. When the output O2 is inverted to a rich output, the condition in step 114 is satisfied, and a process for leaning the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by a predetermined value is executed (step 120). As a result, the shift amount toward the rich side is reduced, and the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is brought close to the appropriate value.

以上説明した通り、図4(A)に示すルーチンによれば、理論空燃比対応値stoichにリーンずれが生じていた場合には、ストイキ制御の開始後、即座にそのずれの発生を判定し、かつ、そのリーンずれが解消されるように理論空燃比対応値stoichを修正することができる。また、理論空燃比対応値stoichにリッチずれが生じていた場合には、そのずれが許容限界値を超える場合にのみ、理論空燃比対応値stoichに修正を施すことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、図4(A)に示すルーチンを実行することにより、理論空燃比対応値stoichを迅速かつ精度良く適正な値に修正することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 4A, when a lean deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the occurrence of the deviation is immediately determined after the start of the stoichiometric control, In addition, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be corrected so that the lean deviation is eliminated. In addition, when the rich deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be corrected only when the deviation exceeds the allowable limit value. For this reason, according to the system of the present embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be quickly and accurately corrected to an appropriate value by executing the routine shown in FIG.

図4(B)に示すルーチンは、リッチとリーンが反転していることを除き、図4(A)に示すルーチンと同様である。このため、ここでは、その詳細な説明は省略する。このルーチンによれば、理論空燃比対応値stoichにリッチずれが生じていた場合には、ストイキ制御の開始後、即座にそのずれの発生を判定し、かつ、そのリッチずれが解消されるように理論空燃比対応値stoichを修正することができる。また、理論空燃比対応値stoichにリーンずれが生じていた場合には、そのずれが許容限界値を超える場合にのみ、理論空燃比対応値stoichに修正を施すことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、図4(B)に示すルーチンを実行することによっても、理論空燃比対応値stoichを迅速かつ精度良く適正な値に修正することができる。   The routine shown in FIG. 4B is the same as the routine shown in FIG. 4A except that rich and lean are reversed. Therefore, detailed description thereof is omitted here. According to this routine, when the rich deviation has occurred in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, it is determined immediately after the start of the stoichiometric control, and the rich deviation is eliminated. The stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be corrected. Further, when a lean deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be corrected only when the deviation exceeds the allowable limit value. For this reason, according to the system of the present embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be quickly and accurately corrected to an appropriate value by executing the routine shown in FIG.

そして、本実施形態のシステムは、図4(A)に示すルーチンと図4(B)に示すルーチンとを交互に実行することにより、理論空燃比対応値stoichの学習精度を更に高めることとしている。但し、これらのルーチンは、必ずしも両者を組み合わせて実行する必要はなく、何れか一方のルーチンのみを実行して理論空燃比対応値stoichの学習を進めることとしてもよい。   The system of the present embodiment further increases the learning accuracy of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by alternately executing the routine shown in FIG. 4A and the routine shown in FIG. 4B. . However, these routines are not necessarily executed in combination with each other, and only one of the routines may be executed to advance learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich.

また、上述した実施の形態1においては、図4(A)に示すルーチン中、ステップ110において、酸素センサO2の出力がリーン出力であると認められた場合、および図4(B)に示すルーチン中、ステップ140において、酸素センサO2の出力がリッチ出力であると認められた場合に、それぞれ即座に理論空燃比対応値stoichのずれを認識して、その修正を行う(ステップ112,142)こととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図4(A)に示すルーチンと図4(B)に示すルーチンとを交互に実行する場合には、それらの修正を省略して、リッチずれの場合にも、リーンずれの場合にも、許容限界値を超えるずれが生じている場合にのみ理論空燃比対応値stoichのずれを認識し、その値に修正を施すこととしてもよい。   In the first embodiment described above, when the output of the oxygen sensor O2 is recognized as a lean output in step 110 in the routine shown in FIG. 4A, the routine shown in FIG. In step 140, when it is recognized that the output of the oxygen sensor O2 is a rich output, the deviation of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is immediately recognized and corrected (steps 112 and 142). However, the present invention is not limited to this. That is, when the routine shown in FIG. 4 (A) and the routine shown in FIG. 4 (B) are executed alternately, these corrections are omitted, and in both cases of rich deviation and lean deviation. Only when a deviation exceeding the allowable limit value has occurred, the deviation of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich may be recognized and the value may be corrected.

尚、上述した実施の形態1においては、ECU20が、ステップ100〜102の処理、或いはステップ130〜132の処理を実行することにより前記第1の発明における「準備状態形成手段」が、ステップ104または134の処理を実行することにより前記第1の発明における「ストイキ状態形成手段」が、ステップ106〜120、或いはステップ136〜150の処理を実行することにより前記第1の発明における「ずれ発生判定手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 20 executes the processing of steps 100 to 102 or the processing of steps 130 to 132, whereby the “preparation state forming means” in the first invention is the step 104 or By executing the process of 134, the “stoichiometric state forming means” in the first aspect of the invention performs the processes of steps 106 to 120 or steps 136 to 150 of “the deviation occurrence determining means in the first aspect of the invention”. "Is realized.

実施の形態2.
[実施の形態2の特徴]
次に、図5を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図5に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
[Features of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 5 using the configuration shown in FIG.

本実施形態のシステムでは、実施の形態1の場合と同様の手法で、空燃比センサ16の理論空燃比対応値stoichが学習される。理論空燃比対応値stoichには、空燃比センサ16の経時変化や個体差に起因する変動が認められるが、不当に大きな変動が生じた場合には、空燃比センサ16に異常が生じたと判断するべきである。そこで、本実施形態のシステムは、理論空燃比対応値stoichの学習値が、所定の基準値から不当に大きく乖離した場合には、空燃比センサ16の異常を認定することとした。   In the system of the present embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich of the air-fuel ratio sensor 16 is learned by the same method as in the first embodiment. The stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich includes fluctuations due to changes in the air-fuel ratio sensor 16 over time and individual differences. However, if an unreasonably large fluctuation occurs, it is determined that an abnormality has occurred in the air-fuel ratio sensor 16. Should. Therefore, the system of the present embodiment determines that the air-fuel ratio sensor 16 is abnormal when the learned value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich deviates unduly from a predetermined reference value.

[実施の形態2における具体的処理]
図5(A)および図5(B)は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。より具体的には、図5(A)に示すルーチンは、触媒14をフル状態とした後にストイキ制御を実行して理論空燃比対応値stoichの学習を進めるためのフローチャートである。また、図5(B)は、触媒14を空状態とした後にストイキ制御を実行して理論空燃比対応値stoichの学習を進めるためのフローチャートである。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 5A and FIG. 5B are flowcharts of routines executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above functions. More specifically, the routine shown in FIG. 5A is a flowchart for performing stoichiometric control after the catalyst 14 is in a full state to advance learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. FIG. 5B is a flowchart for performing stoichiometric control after the catalyst 14 is in an empty state to advance learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich.

これらのルーチンは、ステップ116の後にステップ160〜162が追加されている点を除き、また、ステップ146の後にステップ170〜172が追加されている点を除き、それぞれ図4(A)または図4(B)に示すルーチンと同様である。以下、図5(A)および図5(B)に示すステップのうち、図4(A)または図4(B)に示すステップと同一のものについては、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。   These routines are the same as those shown in FIG. 4A or FIG. 4 except that steps 160 to 162 are added after step 116 and steps 170 to 172 are added after step 146, respectively. This is the same as the routine shown in (B). Hereinafter, of the steps shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the same steps as those shown in FIG. 4A or FIG. Omitted or simplified.

図5(A)に示すルーチンでは、ステップ116の処理によりCounterの計数値がリーン側判定完了時間L_TIMEを超えたと判断された場合、つまり、現在の理論空燃比対応値stoichが適正であると判断された場合、或いは、ステップ112または120の処理により理論空燃比対応値stoichの修正が行われた場合に、それらの処理に次いで、最新の理論空燃比対応値stoichが正常範囲に収まっているか否かが判別される(ステップ160)。   In the routine shown in FIG. 5A, if it is determined in step 116 that the counter value exceeds the lean side determination completion time L_TIME, that is, it is determined that the current stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is appropriate. If the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is corrected by the processing of step 112 or 120, whether or not the latest stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is within the normal range following those processing. Is determined (step 160).

ECU20には、標準的な特性を示す空燃比センサ16により発せられる理論空燃比対応値stoichが、その基準値として記憶されている。上記ステップ160では、より具体的には、学習により得られた理論空燃比対応値stoichと、その基準値との乖離量が、予め設定されている許容限界に収まっているか否かが判別される。その結果、上記の乖離量が許容限界に収まっていると判断された場合は、そのまま今回のルーチンが終了される。一方、上記の乖離量が許容限界から外れていると判別された場合は、空燃比センサ16の異常が判定される(ステップ162)。   The ECU 20 stores a stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich generated by the air-fuel ratio sensor 16 showing standard characteristics as a reference value. More specifically, in step 160, it is determined whether or not the amount of deviation between the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich obtained by learning and the reference value is within a preset allowable limit. . As a result, when it is determined that the above deviation amount is within the allowable limit, the current routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the above deviation amount is outside the allowable limit, it is determined that the air-fuel ratio sensor 16 is abnormal (step 162).

図5(B)に示すルーチンにおいても、実質的には図5(A)に示すルーチンと同様の処理が実行される。すなわち、ここでも、学習により得られた理論空燃比対応値stoichが、予め設定されている許容限界から外れている場合には、空燃比センサ16の異常が判定される(ステップ170,172)。   Also in the routine shown in FIG. 5B, substantially the same processing as the routine shown in FIG. That is, also here, when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich obtained by learning is out of the preset allowable limit, the abnormality of the air-fuel ratio sensor 16 is determined (steps 170 and 172).

以上説明した通り、上述したルーチンによれば、理論空燃比対応値stoichが通常では生じ得ない不当な値になった場合に、速やかに空燃比センサ16の異常を判定することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、空燃比センサ16に異常が生じた場合に、その状態が長期に渡って放置されるのを有効に防ぐことができる。   As described above, according to the routine described above, when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich becomes an unreasonable value that cannot normally occur, it is possible to quickly determine the abnormality of the air-fuel ratio sensor 16. For this reason, according to the system of this embodiment, when an abnormality occurs in the air-fuel ratio sensor 16, it is possible to effectively prevent the state from being left for a long time.

ところで、上述した実施の形態2においては、理論空燃比対応値stoichの学習値が異常な値となった場合に、即座に空燃比センサ16の異常を判定することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、理論空燃比対応値stoichの異常が認められた場合に、改めて空燃比センサ16の異常判定処理を実行し、その結果に基づいて異常の有無を確定することとしてもよい。   In the second embodiment described above, when the learning value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich becomes an abnormal value, the abnormality of the air-fuel ratio sensor 16 is immediately determined. It is not limited to. That is, when abnormality of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is recognized, the abnormality determination process of the air-fuel ratio sensor 16 may be executed again, and the presence or absence of abnormality may be determined based on the result.

また、上述した実施の形態2においては、理論空燃比対応値stoichの学習値が正常であるか否かを判断するにあたって、予め設定された基準値を用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、この基準値は、車両の工場出荷の時点など、初期の段階で学習された理論空燃比対応値stoichとしてもよい。このような設定によれば、空燃比センサ16の個体差に影響されることなく、経時劣化による異常の発生を精度良く検知することが可能である。   In the second embodiment described above, a preset reference value is used to determine whether or not the learned value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is normal. It is not limited. That is, the reference value may be the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich learned at an early stage such as the time of vehicle shipment from the factory. According to such a setting, it is possible to accurately detect the occurrence of abnormality due to deterioration over time without being affected by individual differences in the air-fuel ratio sensor 16.

尚、上述した実施の形態2においては、ECU20が、ステップ112,120,142または150の処理を実行することにより前記第2の発明における「学習手段」が、ステップ160〜162またはステップ170〜172の処理を実行することにより前記第2の発明における「センサ異常判定手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 20 executes the processing of step 112, 120, 142 or 150, so that the “learning means” in the second invention is the steps 160 to 162 or steps 170 to 172. By executing the process, the “sensor abnormality determining means” in the second aspect of the invention is realized.

実施の形態3.
[実施の形態3の特徴]
次に、図6を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図4または図5に示すルーチンと共に、図6に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
[Features of Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 6 together with the routine shown in FIG. 4 or 5 using the configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1または2においては、触媒14をフル状態としてストイキ制御を開始した後、カウンタCounterの計数値がリーン側判定完了時間L_TIMEに達するまで酸素センサ18の出力O2がストイキ出力を維持した場合に理論空燃比対応値stoichが適正値であると判断される(ステップ116参照)。同様に、ここでは、触媒14を空状態としてストイキ制御を開始した後、カウンタCounterの計数値がリッチ側判定完了時間R_TIMEに達するまで酸素センサ18の出力O2がストイキ出力を維持した場合に理論空燃比対応値stoichが適正値であると判断される(ステップ146参照)。   In the first or second embodiment described above, after the stoichiometric control is started with the catalyst 14 in a full state, the output O2 of the oxygen sensor 18 maintains the stoichiometric output until the count value of the counter Counter reaches the lean side determination completion time L_TIME. In this case, it is determined that the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is an appropriate value (see step 116). Similarly, here, after the stoichiometric control is started with the catalyst 14 being in an empty state, the stoichiometric output is maintained when the output O2 of the oxygen sensor 18 maintains the stoichiometric output until the count value of the counter Counter reaches the rich side determination completion time R_TIME. It is determined that the fuel ratio corresponding value stoich is an appropriate value (see step 146).

ところで、ストイキ制御が開始された後、酸素センサ18の出力O2が反転するまでに要する時間は、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxに応じて伸縮する。具体的には、図4(A)または図5(A)に示すルーチンに従ってストイキ制御が開始された場合、その後ステップ114において酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転したと判定されるまでの時間は、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxが多いほど長時間となる。同様に、図4(B)または図5(B)に示すルーチンに従ってストイキ制御が開始された場合、その後ステップ144において酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転したと判定されるまでの時間は、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxが多いほど長時間となる。そして、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxは、触媒14の劣化が進むに連れて変化(減少)する。   By the way, after the stoichiometric control is started, the time required until the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed expands and contracts according to the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14. Specifically, when the stoichiometric control is started according to the routine shown in FIG. 4 (A) or FIG. 5 (A), until it is determined in step 114 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the rich output thereafter. The time increases as the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14 increases. Similarly, when the stoichiometric control is started according to the routine shown in FIG. 4B or FIG. 5B, the time until it is determined in step 144 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the lean output is The longer the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14, the longer the time. The maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14 changes (decreases) as the deterioration of the catalyst 14 progresses.

このため、理論空燃比対応値stoichに生じているずれ量が許容限界を超えているか否かを厳密に判断するためには、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるか否かを監視する期間、つまり、上記のリーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxに応じて伸縮させるのが適切である。そこで、本実施形態のシステムでは、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxを検出したうえで、その検出値Cmaxに応じて、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、適宜設定することとした。   Therefore, in order to strictly determine whether or not the deviation amount occurring in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich exceeds the allowable limit, a period for monitoring whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted. That is, it is appropriate to expand and contract the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in accordance with the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14. Therefore, in the system of the present embodiment, after detecting the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14, the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME are appropriately set according to the detected value Cmax. It was.

[実施の形態3における具体的処理]
図6は、本実施形態において、ECU20が、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを設定するために実行するルーチンのフローチャートを示す。図6に示すルーチンによれば、先ず、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxが検出される(ステップ180)。ECU20は、他のルーチンを実行することにより最大酸素吸蔵量Cmaxを計測しており、ここでは、その計測値が読み出される。尚、最大酸素吸蔵量Cmaxの計測手法は、例えば特開2004−19542号公報に開示される公知の手法と同じであるため、その詳細な説明は省略することとする。
[Specific Processing in Embodiment 3]
FIG. 6 shows a flowchart of a routine executed by the ECU 20 to set the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in the present embodiment. According to the routine shown in FIG. 6, first, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14 is detected (step 180). The ECU 20 measures the maximum oxygen storage amount Cmax by executing another routine, and here, the measured value is read out. Note that the method for measuring the maximum oxygen storage amount Cmax is the same as the known method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-19542, and therefore detailed description thereof is omitted.

次に、最大酸素吸蔵量Cmaxに基づいて、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEが設定される(ステップ182)。ECU20は、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、最大酸素吸蔵量Cmaxとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することにより、L_TIMEおよびR_TIMEが設定される。   Next, the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME are set based on the maximum oxygen storage amount Cmax (step 182). The ECU 20 stores a map that defines the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in relation to the maximum oxygen storage amount Cmax. Here, L_TIME and R_TIME are set by referring to the map.

ステップ182において参照されるマップは、その枠中に示すように、最大酸素吸蔵量Cmaxが多量となるほど、L_TIMEおよびR_TIMEが長時間となるように設定されている。従って、本実施形態のシステムによれば、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるか否かを監視する期間を、Cmaxが多量であるほど長時間とし、また、Cmaxが少量であるほど短時間とすることができる。   The map referred to in step 182 is set such that L_TIME and R_TIME become longer as the maximum oxygen storage amount Cmax increases as shown in the frame. Therefore, according to the system of the present embodiment, the period for monitoring whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted is longer as the Cmax is larger, and shorter as the Cmax is smaller. It can be.

L_TIMEおよびR_TIMEを、上記の如くCmaxに応じて変化させることとすると、L_TIMEまたはR_TIMEの間に出力O2が反転するか否かを見ることでずれの有無を判断する手法を採りつつ、Cmaxの変動に起因してその判断の基準が不安定になるのを阻止することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、常に安定した精度で、理論空燃比対応値stoichに許容限界を超えるずれが生じている場合にのみ、そのずれの発生を判定することができる。   Assuming that L_TIME and R_TIME are changed according to Cmax as described above, the variation of Cmax is determined while taking the method of judging whether or not there is a deviation by observing whether output O2 is inverted during L_TIME or R_TIME. Therefore, it is possible to prevent the judgment standard from becoming unstable. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to determine the occurrence of the deviation only when the deviation exceeding the allowable limit occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich with stable accuracy.

尚、上述した実施の形態3においては、ECU20が、図4(A)または図5(A)に示すステップ108の処理、或いは図4(B)または図5(B)に示すステップ138の処理を実行することにより前記第3の発明における「経過時間カウンタ」が、図4(A)または図5(A)に示すステップ110または114の処理、或いは、図4(B)または図5(B)に示すステップ140または144の処理を実行することにより前記第3の発明における「ずれ発生認識手段」がそれぞれ実現されている。更に、ここでは、ECU20が、ステップ180の処理を実行することにより前記第3の発明における「Cmax検出手段」が、ステップ182の処理を実行することにより前記第3の発明における「判定完了時間設定手段」が、それぞれ実現されている。   In the third embodiment described above, the ECU 20 performs the process of step 108 shown in FIG. 4 (A) or FIG. 5 (A) or the process of step 138 shown in FIG. 4 (B) or FIG. 5 (B). By executing the above, the “elapsed time counter” according to the third aspect of the invention is processed in step 110 or 114 shown in FIG. 4A or FIG. 5A, or in FIG. 4B or FIG. By executing the processing of step 140 or 144 shown in (2), the “deviation occurrence recognition means” in the third aspect of the invention is realized. Further, here, the ECU 20 executes the process of Step 180, so that the “Cmax detection means” in the third invention executes the process of Step 182, and the “determination completion time setting” in the third invention is executed. Each means is realized.

実施の形態4.
[実施の形態4の特徴]
次に、図7を参照して本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図4または図5に示すルーチンと共に、図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 4 FIG.
[Features of Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 7 together with the routine shown in FIG. 4 or 5 using the configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1または2のシステムにおいて、ストイキ制御が開始された後、酸素センサ18の出力O2が反転するまでに要する時間は、触媒14に流入する単位時間当たりのガス流量に応じて伸縮する。具体的には、図4(A)または図5(A)に示すルーチンに従ってストイキ制御が開始された場合、その後ステップ114において酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転したと判定されるまでの時間は、単位時間当たりの排気ガス流量が少ないほど長時間となる。同様に、図4(B)または図5(B)に示すルーチンに従ってストイキ制御が開始された場合、その後ステップ144において酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転したと判定されるまでの時間は、単位時間当たりの排気ガス流量が少ないほど長時間となる。   In the system of the first or second embodiment described above, the time required for the output O2 of the oxygen sensor 18 to reverse after the start of stoichiometric control expands or contracts according to the gas flow rate per unit time flowing into the catalyst 14. To do. Specifically, when the stoichiometric control is started according to the routine shown in FIG. 4 (A) or FIG. 5 (A), until it is determined in step 114 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the rich output thereafter. The time becomes longer as the exhaust gas flow rate per unit time is smaller. Similarly, when the stoichiometric control is started according to the routine shown in FIG. 4B or FIG. 5B, the time until it is determined in step 144 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the lean output is The smaller the exhaust gas flow rate per unit time, the longer it takes.

このため、理論空燃比対応値stoichに生じているずれ量が許容限界を超えているか否かを厳密に判断するためには、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるか否かを監視する期間、つまり、上記のリーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、単位時間当たりの排気ガス流量、つまり、内燃機関10の吸入空気量Gaに応じて伸縮させるのが適切である。そこで、本実施形態のシステムでは、ストイキ制御の開始後における吸入空気量Gaの多少に応じて、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、適宜設定することとした。   Therefore, in order to strictly determine whether or not the deviation amount occurring in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich exceeds the allowable limit, a period for monitoring whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted. That is, it is appropriate to expand and contract the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in accordance with the exhaust gas flow rate per unit time, that is, the intake air amount Ga of the internal combustion engine 10. Therefore, in the system of the present embodiment, the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME are appropriately set according to the amount of the intake air amount Ga after the start of the stoichiometric control.

[実施の形態4における具体的処理]
図7は、本実施形態において、ECU20が、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを設定するために実行するルーチンのフローチャートを示す。図7に示すルーチンは、図4(A)、図4(B)、図5(A)または図5(B)に示すルーチンに従ってストイキ制御が開始されると同時に起動される。
[Specific Processing in Embodiment 4]
FIG. 7 shows a flowchart of a routine executed by the ECU 20 for setting the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in the present embodiment. The routine shown in FIG. 7 is started simultaneously with the start of stoichiometric control according to the routine shown in FIG. 4 (A), FIG. 4 (B), FIG. 5 (A) or FIG. 5 (B).

このルーチンによれば、先ず、内燃機関10の吸入空気量Gaが検出される(ステップ190)。次に、最新のGaに基づいて、ストイキ制御の開始後における吸入空気量Gaの平滑値GaSMが更新される(ステップ192)。   According to this routine, first, the intake air amount Ga of the internal combustion engine 10 is detected (step 190). Next, the smoothed value GaSM of the intake air amount Ga after the start of the stoichiometric control is updated based on the latest Ga (step 192).

次いで、上記の平滑値GaSMに基づいて、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEが設定される(ステップ194)。ECU20は、リーン側判定完了時間L_TIMEおよびリッチ側判定完了時間R_TIMEを、吸入空気量Gaの平滑値GaSMとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することにより、L_TIMEおよびR_TIMEが設定される。   Next, a lean side determination completion time L_TIME and a rich side determination completion time R_TIME are set based on the smooth value GaSM (step 194). The ECU 20 stores a map that defines the lean side determination completion time L_TIME and the rich side determination completion time R_TIME in relation to the smoothed value GaSM of the intake air amount Ga. Here, L_TIME and R_TIME are set by referring to the map.

ステップ194において参照されるマップは、その枠中に示すように、平滑値GaSMが多量となるほど、L_TIMEおよびR_TIMEが短時間となるように設定されている。従って、本実施形態のシステムによれば、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるか否かを監視する期間を、GaSMが多量であるほど短時間とし、また、GaSMが少量であるほど長時間とすることができる。   The map referred to in step 194 is set such that L_TIME and R_TIME become shorter as the smoothing value GaSM increases as shown in the frame. Therefore, according to the system of this embodiment, the period for monitoring whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted is shorter as the GaSM is larger, and as the GaSM is smaller, the period is longer. It can be.

L_TIMEおよびR_TIMEを、上記の如く平滑値GaSMに応じて変化させることとすると、L_TIMEまたはR_TIMEの間に出力O2が反転するか否かを見ることでずれの有無を判断する手法を採りつつ、吸入空気量Gaの多少に影響されてその判断の基準が不安定になるのを阻止することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、常に安定した精度で、理論空燃比対応値stoichに許容限界を超えるずれが生じている場合にのみ、そのずれの発生を判定することができる。   Assuming that L_TIME and R_TIME are changed according to the smoothing value GaSM as described above, inhaling while taking the technique of judging whether or not there is a deviation by checking whether the output O2 is inverted during L_TIME or R_TIME It is possible to prevent the judgment standard from becoming unstable due to the influence of the air amount Ga. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to determine the occurrence of the deviation only when the deviation exceeding the allowable limit occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich with stable accuracy.

尚、上述した実施の形態4においては、ECU20が、図4(A)または図5(A)に示すステップ108の処理、或いは図4(B)または図5(B)に示すステップ138の処理を実行することにより前記第4の発明における「経過時間カウンタ」が、図4(A)または図5(A)に示すステップ110または114の処理、或いは、図4(B)または図5(B)に示すステップ140または144の処理を実行することにより前記第4の発明における「ずれ発生認識手段」がそれぞれ実現されている。更に、ここでは、ECU20が、ステップ190の処理を実行することにより前記第4の発明における「吸入空気量検出手段」が、ステップ194の処理を実行することにより前記第4の発明における「判定完了時間設定手段」が、それぞれ実現されている。   In the fourth embodiment described above, the ECU 20 performs the process of step 108 shown in FIG. 4A or 5A, or the process of step 138 shown in FIG. 4B or 5B. By executing the above, the “elapsed time counter” according to the fourth aspect of the invention is the process of step 110 or 114 shown in FIG. 4A or 5A, or FIG. 4B or FIG. By executing the processing of step 140 or 144 shown in (4), the “deviation occurrence recognition means” in the fourth aspect of the present invention is realized. Further, here, when the ECU 20 executes the process of step 190, the “intake air amount detecting means” in the fourth invention executes the process of step 194, and the “determination complete” in the fourth invention is executed. Each “time setting means” is realized.

実施の形態5.
次に、図8を参照して本発明の実施の形態5について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 5. FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 8 using the configuration shown in FIG.

本実施形態のシステムでは、実施の形態1の場合と同様の手法で、空燃比センサ16の理論空燃比対応値stoichが学習される。つまり、本実施形態のシステムは、触媒14をフル状態或いは空状態とした後にストイキ制御を実行し、その後の酸素センサ18の出力O2に基づいて理論空燃比対応値stoichの学習を進める。   In the system of the present embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich of the air-fuel ratio sensor 16 is learned by the same method as in the first embodiment. That is, the system of the present embodiment performs the stoichiometric control after the catalyst 14 is in a full state or an empty state, and advances learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich based on the subsequent output O2 of the oxygen sensor 18.

ところで、触媒14をフル状態とする際には、上流空燃比が意図的にリーンに維持される。また、触媒14を空状態とする際には、上流空燃比が意図的にリッチに維持される。そして、触媒14がフル状態或いは空状態となった直後には、一時的にリーンな排気ガス、或いはリッチな排気ガス(以下、「未浄化ガス」と称す)が触媒14の下流に流出する。   By the way, when the catalyst 14 is in a full state, the upstream air-fuel ratio is intentionally maintained lean. Further, when the catalyst 14 is in an empty state, the upstream air-fuel ratio is intentionally maintained rich. Immediately after the catalyst 14 becomes full or empty, a lean exhaust gas or a rich exhaust gas (hereinafter referred to as “unpurified gas”) flows out downstream of the catalyst 14.

上記のタイミングにおいて流出する未浄化ガスの流量は、そのタイミングにおける吸入空気量Gaが多量であるほど多量となる。従って、吸入空気量Gaが多量に生じている状況下でフル状態或いは空状態を作り出そうとすれば、それらの状態が形成されるのに伴ってエミッション特性が悪化し易い。   The flow rate of the unpurified gas flowing out at the above timing increases as the intake air amount Ga at that timing increases. Therefore, if an attempt is made to create a full state or an empty state under a situation where a large amount of intake air Ga is generated, the emission characteristics are likely to deteriorate as these states are formed.

また、本実施形態のシステムでは、ストイキ制御の開始後に、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力或いはリーン出力となるか否かに基づいて、理論空燃比対応値stoichのずれの有無を判断する。そして、吸入空気量Gaが多量に生じた場合には、触媒14中に酸素および酸素吸蔵余力が残されていても、触媒14の下流に未浄化のガスが吹き抜けることがある。この場合、理論空燃比対応値stoichのずれ量が許容限界値に収まっているにも関わらず、酸素センサ18の出力変化が認められ、ずれの発生が誤判定されることがある。   Further, in the system of the present embodiment, after the stoichiometric control is started, whether or not there is a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is determined based on whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 becomes a rich output or a lean output. When a large amount of intake air Ga is generated, unpurified gas may be blown downstream of the catalyst 14 even if oxygen and oxygen storage capacity remain in the catalyst 14. In this case, although the deviation amount of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is within the allowable limit value, a change in the output of the oxygen sensor 18 is recognized, and the occurrence of deviation may be erroneously determined.

このように、吸入空気量Gaが多量に発生している状況下では、理論空燃比対応値stoichの学習処理が実行されると、エミッション特性が悪化したり、或いは、理論空燃比対応値stoichのずれが誤って判定されたりといった不都合が生じ易い。そこで、本実施形態では、吸入空気量Gaが多量に生じている状況下では、理論空燃比対応値stoichの学習処理の実行を禁止することとした。   As described above, in a situation where the intake air amount Ga is generated in a large amount, if the learning process of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is executed, the emission characteristics deteriorate or the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich Inconveniences such as misjudgment are likely to occur. Therefore, in the present embodiment, the execution of the learning process of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is prohibited under a situation where the intake air amount Ga is large.

[実施の形態5における具体的処理]
図8(A)および図8(B)は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。ここで、図8(A)に示すルーチンは、ステップ100の前にステップ200〜202の処理が追加されている点、およびステップ110の前にステップ204〜206の処理が追加されている点を除き、図4(A)に示すルーチンと同様である。以下、図8(A)に示すステップのうち、図4(A)に示すステップと同一のものについては、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Embodiment 5]
FIG. 8A and FIG. 8B are flowcharts of routines executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above functions. Here, the routine shown in FIG. 8A shows that the processing of steps 200 to 202 is added before step 100, and the processing of steps 204 to 206 is added before step 110. Except for this, the routine is the same as the routine shown in FIG. Hereinafter, among the steps illustrated in FIG. 8A, the same steps as those illustrated in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図8(A)に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10の吸入空気量Gaが検出される(ステップ200)。次に、その吸入空気量Gaが所定の判定値GaTH以上であるかが判別される(ステップ202)。判定値GaTHは、エミッションの悪化や上述した誤判定を生ずることなく、理論空燃比対応値stoichの学習を進め得るGaの上限値である。   In the routine shown in FIG. 8A, first, the intake air amount Ga of the internal combustion engine 10 is detected (step 200). Next, it is determined whether the intake air amount Ga is equal to or greater than a predetermined determination value GaTH (step 202). The determination value GaTH is an upper limit value of Ga that allows the learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich to proceed without causing deterioration of emissions or the above-described erroneous determination.

従って、Ga≧GaTHの成立が認められた場合は、理論空燃比対応値stoichの学習処理を継続するべきでないと判断することができる。図8(A)に示すルーチンでは、この場合、即座に今回の処理サイクルが終了される。一方、上記の条件が成立しないと判別された場合は、現在の吸入空気量Gaは、適正な学習処理を実行し得る量であると判断できる。この場合は、学習処理を進めるべく、ステップ100以降の処理が実行される。   Therefore, when the establishment of Ga ≧ GaTH is recognized, it can be determined that the learning process of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich should not be continued. In the routine shown in FIG. 8A, in this case, the current processing cycle is immediately terminated. On the other hand, if it is determined that the above condition is not satisfied, it can be determined that the current intake air amount Ga is an amount capable of executing an appropriate learning process. In this case, the processing after step 100 is executed in order to advance the learning processing.

図8(A)に示すルーチンでは、ステップ102において、酸素センサ10の出力O2がリーン出力に反転していないと判断された場合、再びステップ200の処理が実行される。このため、このルーチンによれば、触媒14がフル状態になるまでに、過大な吸入空気量Gaが発生すると、その時点で即座に理論空燃比対応値stoichの学習処理を終了させることができる。   In the routine shown in FIG. 8A, when it is determined in step 102 that the output O2 of the oxygen sensor 10 is not inverted to the lean output, the process of step 200 is executed again. Therefore, according to this routine, when an excessive intake air amount Ga is generated before the catalyst 14 becomes full, the learning process of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be immediately terminated at that time.

また、図8(A)に示すルーチンによれば、ストイキ制御の開始後、ステップ108の処理に次いで、吸入空気量Gaの検出と、Ga≧GaTHの判別とが再び実行される(ステップ204,206)。その結果、Ga≧GaTHの成立が認められた場合は、即座に今回の処理サイクルが終了される。そして、Ga≧GaTHが成立しない場合にのみ、ステップ110以降の処理が実行される。   Further, according to the routine shown in FIG. 8A, after the stoichiometric control is started, the detection of the intake air amount Ga and the determination of Ga ≧ GaTH are executed again after the process of step 108 (step 204, 206). As a result, when the establishment of Ga ≧ GaTH is recognized, the current processing cycle is immediately terminated. Only when Ga ≧ GaTH is not established, the processing after step 110 is executed.

ステップ110以降の処理で、酸素センサ18の出力O2がリーン出力にもリッチ出力にも変化していないと判別された場合は、ステップ116において、Counterの計数値がリーン側判定完了時間L_TIMEに達したかが判別される。そして、この条件が成立しない場合は、上記ステップ204の処理が再び実行される。このため、図8(A)に示すルーチンによれば、ストイキ制御の実行中に吸入空気量Gaが多量となった場合にも、即座に理論空燃比対応値stoichの学習処理を終了させることができる。   If it is determined in the processing after step 110 that the output O2 of the oxygen sensor 18 has not changed to either the lean output or the rich output, in step 116, the count value of the Counter reaches the lean side determination completion time L_TIME. Is determined. If this condition is not satisfied, the process of step 204 is executed again. Therefore, according to the routine shown in FIG. 8A, even when the intake air amount Ga becomes large during the execution of the stoichiometric control, the learning process of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be immediately terminated. it can.

図8(B)に示すルーチンは、リッチとリーンが反転していることを除き、図8(A)に示すルーチンと同様である。このため、ここでは、その詳細な説明は省略する。図8(B)に示すルーチンによれば、触媒14を空状態とした後にストイキ制御を実行して、理論空燃比対応値stoichの学習を進める機能と、吸入空気量Gaが不当に大きな値となった場合に即座にその学習を中止する機能とを実現することができる。   The routine shown in FIG. 8B is the same as the routine shown in FIG. 8A except that rich and lean are reversed. Therefore, detailed description thereof is omitted here. According to the routine shown in FIG. 8B, the stoichiometric control is executed after the catalyst 14 is in an empty state, and the learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is advanced, and the intake air amount Ga is an unduly large value. In this case, it is possible to realize a function of stopping the learning immediately when it becomes.

以上説明した通り、図8(A)に示すルーチン、および図8(B)に示すルーチンによれば、触媒14をフル状態または空状態とするための処理の過程、或いは酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるかを判断するための過程で吸入空気量Gaが不当に大きな値となると、その時点で即座に理論空燃比対応値stoichの学習を終了させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、学習処理の過程で吸入空気量GAが多量となっても、その影響でエミッション特性が悪化したり、或いは理論空燃比対応値stoichのずれが誤判定されたりといった不都合が生ずるのを確実に防ぐことができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 8A and the routine shown in FIG. 8B, the process for bringing the catalyst 14 into the full state or the empty state, or the output O2 of the oxygen sensor 18. If the intake air amount Ga becomes an unreasonably large value in the process of determining whether or not reversal occurs, learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be immediately terminated at that time. For this reason, according to the system of this embodiment, even if the intake air amount GA becomes large during the learning process, the emission characteristics deteriorate due to the influence, or the deviation of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is erroneously determined. It is possible to reliably prevent the occurrence of inconveniences such as

尚、上述した実施の形態5においては、ECU20が、ステップ200,204,210または214の処理を実行することにより前記第5の発明における「空気量検出手段」が、ステップ202,206,212または216の処理を実行することにより前記第5の発明における「判定禁止手段」が、それぞれ実現されている。   In the fifth embodiment described above, the ECU 20 executes the processing of step 200, 204, 210 or 214, whereby the “air amount detection means” in the fifth aspect of the invention is changed to steps 202, 206, 212 or By executing the process 216, the “determination prohibiting means” in the fifth aspect of the present invention is realized.

実施の形態6.
[実施の形態6の特徴]
次に、図9を参照して本発明の実施の形態6について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 6 FIG.
[Features of Embodiment 6]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 9 using the configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1のシステムは、理論空燃比対応値stoichのずれが認識された場合に、その値を所定値だけリッチ化或いはリーン化することにより、その学習を進めることとしている。これに対して、本実施形態のシステムは、理論空燃比対応値stoichの学習値をモデル演算により求める点に特徴を有している。以下、モデル演算によりその学習値を算出する手法を説明する。   In the system of the first embodiment described above, when a deviation in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is recognized, the learning is advanced by enriching or leaning the value by a predetermined value. On the other hand, the system of the present embodiment is characterized in that the learning value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is obtained by model calculation. Hereinafter, a method for calculating the learning value by model calculation will be described.

本実施形態のシステムは、実施の形態1の場合と同様に、触媒14をフル状態、或いは空状態とした状態でストイキ制御を開始し、その後、酸素センサ18の出力が反転するか否かに基づいて理論空燃比対応値stoichにずれが生じているか否かを判別する。ここで、理論空燃比対応値stoichにリッチずれが生じていると仮定する。この場合、フル状態からストイキ制御が開始されると、触媒14内の全ての酸素が消費された段階で酸素センサ18の出力O2はリッチ出力に反転する。   As in the case of the first embodiment, the system of the present embodiment starts the stoichiometric control with the catalyst 14 in a full state or an empty state, and then determines whether or not the output of the oxygen sensor 18 is reversed. Based on this, it is determined whether or not a deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. Here, it is assumed that a rich shift occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. In this case, when the stoichiometric control is started from the full state, the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the rich output when all the oxygen in the catalyst 14 is consumed.

ストイキ制御の実行中に噴射された燃料の単位時間当たりの値がmfr、ストイキ制御の開始後、酸素センサ18の出力O2が反転するまでに要した時間をtR、真の理論空燃比対応値stoichをstoich_A/Fとすると、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxは、現在の理論空燃比対応値stoichを用いて、以下のように表すことができる。
Cmax=0.23*(stoich_A/F−stoich)*mfr*tR ・・・(1)
但し、(1)式中の「0.23」は、空気中の酸素の重量割合である。
The value of fuel injected during the stoichiometric control is mfr, the time required for the output O2 of the oxygen sensor 18 to reverse after the start of the stoichiometric control is t R , and the true theoretical air-fuel ratio correspondence value When stoich is stoich_A / F, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14 can be expressed as follows using the current stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich.
Cmax = 0.23 * (stoich_A / F-stoich) * mfr * t R (1)
However, “0.23” in the equation (1) is a weight ratio of oxygen in the air.

上記(1)式を書き換えると、真の理論空燃比対応値stoich_A/Fは、以下のように表すことができる。
stoich_A/F=stoich+Cmax/(0.23*mfr*tR) ・・・(2)
When the above equation (1) is rewritten, the true theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich_A / F can be expressed as follows.
stoich_A / F = stoich + Cmax / (0.23 * mfr * t R ) (2)

従って、真の理論空燃比対応値stoich_A/Fは、現在の理論空燃比対応値stoichと、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxと、ストイキ制御中における単位時間当たりの燃料噴射量mfrと、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転するのに要した時間tRとが判れば、それらを上記(2)式に代入することにより、演算により求めることができる。 Therefore, the true stoichiometric air fuel ratio corresponding value stoich_A / F is the current stoichiometric air fuel ratio corresponding value stoich, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14, the fuel injection amount mfr per unit time during the stoichiometric control, and the oxygen sensor. If the time t R required for the 18 outputs O2 to be inverted to the rich output is known, it can be obtained by calculation by substituting them into the above equation (2).

理論空燃比対応値stoichにリーンずれが生じていた場合には、触媒14を空状態としてストイキ制御を開始した後、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転するまでの時間をtLとすると、以下の関係が成立する。
Cmax=0.23*(stoich−stoich_A/F)*mfr*tL ・・・(3)
If a lean deviation occurs in the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the time until the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed to the lean output after the stoichiometric control is started with the catalyst 14 being in an empty state is assumed to be t L. The following relationship is established.
Cmax = 0.23 * (stoich−stoich_A / F) * mfr * t L (3)

そして、上記(3)式を書き換えると、真の理論空燃比対応値stoich_A/Fは、以下のように表すことができる。
stoich_A/F=stoich−Cmax/(0.23*mfr*tR) ・・・(4)
Then, by rewriting the above equation (3), the true theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich_A / F can be expressed as follows.
stoich_A / F = stoich−Cmax / (0.23 * mfr * t R ) (4)

従って、この場合には、現在の理論空燃比対応値stoichと、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxと、ストイキ制御中における単位時間当たりの燃料噴射量mfrと、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転するのに要した時間tLとを上記(4)式に代入することにより、真の理論空燃比対応値stoich_A/Fを演算により求めることができる。 Accordingly, in this case, the current stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14, the fuel injection amount mfr per unit time during the stoichiometric control, and the output O2 of the oxygen sensor 18 are lean outputs. By substituting the time t L required for inversion into the above equation (4), the true stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich_A / F can be obtained by calculation.

[実施の形態6における具体的処理]
図9(A)および図9(B)は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。ここで、図9(A)に示すルーチンは、ステップ114の後にステップ220の処理が追加されている点、およびステップ120の処理がステップ222〜228の処理に置き換えられている点を除き、図4(A)に示すルーチンと同様である。以下、図9(A)に示すステップのうち、図4(A)に示すステップと同一のものについては、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Embodiment 6]
FIG. 9A and FIG. 9B are flowcharts of routines executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above functions. Here, the routine shown in FIG. 9A is the same as the routine shown in FIG. 9 except that the processing of step 220 is added after step 114 and the processing of step 120 is replaced with the processing of steps 222 to 228. This is the same as the routine shown in FIG. Hereinafter, among the steps illustrated in FIG. 9A, the same steps as those illustrated in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図9(A)に示すルーチンでは、ストイキ制御が開始された後、ステップ110および114の条件が何れも否定される期間中は、それらの処理に次いで、内燃機関10に対する単位時間当たりの燃料噴射量mfrが検出される(ステップ220)。ECU20は、インジェクタを駆動する前提として、公知の手法により1サイクル当たりの燃料噴射量(燃料噴射時間)を算出している。ここでは、その燃料噴射量に基づいて単位時間当たりの燃料噴射量mfrが算出される。   In the routine shown in FIG. 9A, after the stoichiometric control is started, during the period in which both of the conditions of steps 110 and 114 are negated, the fuel injection per unit time for the internal combustion engine 10 is performed following these processes. A quantity mfr is detected (step 220). As a premise for driving the injector, the ECU 20 calculates the fuel injection amount (fuel injection time) per cycle by a known method. Here, the fuel injection amount mfr per unit time is calculated based on the fuel injection amount.

また、図9(A)に示すルーチンによれば、ステップ114の処理により、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転したと判別された場合、先ず、ストイキ制御の実行過程におけるmfrの平均値mfraveが算出される(ステップ222)。次に、触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxが検出される(ステップ224)。尚、最大酸素吸蔵量Cmaxは、他のルーチンにより公知の手法で算出されるものとする。   Further, according to the routine shown in FIG. 9A, when it is determined by the process of step 114 that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the rich output, first, the average value of mfr in the process of performing the stoichiometric control is performed. mfrave is calculated (step 222). Next, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14 is detected (step 224). Note that the maximum oxygen storage amount Cmax is calculated by a known method by another routine.

次いで、酸素センサ18がリッチ出力に反転するまでに要した時間tRが算出される(ステップ226)。図9(A)に示すルーチンによれば、ステップ226が実行される段階では、上記の時間tRに対応する値がカウンタCounterに計数されている。ここでは、その計数値を換算することで時間tRが算出される。 Next, a time t R required for the oxygen sensor 18 to reverse to rich output is calculated (step 226). According to the routine shown in FIG. 9A, at the stage where step 226 is executed, the value corresponding to the time t R is counted by the counter Counter. Here, the time t R is calculated by converting the count value.

次に、ストイキ制御の際に用いられていた理論空燃比対応値stoichと、上記ステップ222〜226の処理により取得したmfrave、Cmax、およびtRを、上記(2)式に代入することにより(mfraveはmfrとして代入する)、真の理論空燃比対応値stoich_A/Fを算出する。そして、その結果得られた値を、新たな理論空燃比対応値stoichとして更新する(ステップ228)。 Next, by substituting the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich used in the stoichiometric control and mfrave, Cmax, and t R acquired by the processing of the above steps 222 to 226 into the above equation (2) ( mfrave is substituted as mfr), and the true theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich_A / F is calculated. Then, the value obtained as a result is updated as a new stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich (step 228).

以上説明した通り、図9(A)に示すルーチンによれば、触媒14がフル状態とされた状態でストイキ制御が開始された後、酸素センサ18の出力O2がリッチ出力に反転した場合に、上記(2)を用いて、モデル演算により理論空燃比対応値stoichを更新することができる。このようなモデル演算によれば、理論空燃比対応値stoichを所定値だけリーン化する場合に比して、精度良くその学習を進めることが可能である。   As described above, according to the routine shown in FIG. 9A, after the stoichiometric control is started in a state where the catalyst 14 is in a full state, the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to a rich output. Using (2) above, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be updated by model calculation. According to such a model calculation, it is possible to advance the learning with high accuracy as compared with the case where the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is made lean by a predetermined value.

図9(B)に示すルーチンは、リッチとリーンが反転していることを除き、図9(A)に示すルーチンと同様である。このため、ここでは、その詳細な説明は省略する。図9(B)に示すルーチンによれば、触媒14が空状態とされた状態でストイキ制御が開始された後、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転した場合に、上記(4)を用いて、モデル演算により理論空燃比対応値stoichを更新することができる。このようなモデル演算によれば、理論空燃比対応値stoichを所定値だけリッチ化する場合に比して、精度良くその学習を進めることが可能である。   The routine shown in FIG. 9B is the same as the routine shown in FIG. 9A except that rich and lean are reversed. Therefore, detailed description thereof is omitted here. According to the routine shown in FIG. 9B, after the stoichiometric control is started in a state where the catalyst 14 is in an empty state, when the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed to the lean output, the above (4) is performed. The theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich can be updated by the model calculation. According to such a model calculation, it is possible to advance the learning with higher accuracy than when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is enriched by a predetermined value.

以上説明した通り、図9(A)に示すルーチン、および図9(B)に示すルーチンによれば、実施の形態1の場合に比して、理論空燃比対応値stoichの学習を精度良く進めることが可能である。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態1の場合に比して、理論空燃比対応値stoichを、短時間で精度良く適正値に収束させることができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 9 (A) and the routine shown in FIG. 9 (B), the learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is advanced more accurately than in the case of the first embodiment. It is possible. Therefore, according to the system of the present embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be converged to an appropriate value with high accuracy in a short time compared to the case of the first embodiment.

尚、上述した実施の形態6においては、ECU20が、ステップ226の処理を実行することにより前記第6の発明における「反転時間検出手段」が、ステップ222の処理を実行することにより前記第6の発明における「噴射量検出手段」が、上記ステップ224の処理を実行することにより前記第6の発明における「Cmax検出手段」が、ステップ110および114の処理を実行することにより前記第6の発明における「ずれ方向判定手段」が、ステップ228の処理を実行することにより前記第6の発明における「学習手段」が、それぞれ実現されている。   In the above-described sixth embodiment, the ECU 20 executes the process of step 226, so that the “reversal time detection means” in the sixth aspect of the invention executes the process of step 222. The “injection amount detection means” in the invention executes the process of step 224, and the “Cmax detection means” in the sixth invention executes the processes of steps 110 and 114 in the sixth invention. The “learning direction determination means” implements the “learning means” according to the sixth aspect of the present invention by executing the processing of step 228.

また、上述した実施の形態6においては、ECU20が、ステップ236の処理を実行することにより前記第7の発明における「反転時間検出手段」が、ステップ232の処理を実行することにより前記第7の発明における「噴射量検出手段」が、上記ステップ234の処理を実行することにより前記第7の発明における「Cmax検出手段」が、ステップ140および144の処理を実行することにより前記第7の発明における「ずれ方向判定手段」が、ステップ238の処理を実行することにより前記第7の発明における「学習手段」が、それぞれ実現されている。   In the above-described sixth embodiment, the ECU 20 executes the process of step 236 so that the “reversal time detection means” in the seventh invention executes the process of step 232 so that the seventh The “injection amount detection means” in the invention executes the processing of step 234 above, and the “Cmax detection means” in the seventh invention executes the processing of steps 140 and 144 in the seventh invention. The “learning direction determination means” implements the “learning means” in the seventh aspect of the invention by executing the processing of step 238.

実施の形態7.
[実施の形態7の特徴]
次に、図10および図11を参照して本発明の実施の形態7について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、図11に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 7 FIG.
[Features of Embodiment 7]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute the routine shown in FIG. 11 using the configuration shown in FIG.

図1に示すシステムにおいて、触媒14がフル状態にある状況下で上流空燃比がリーンとされると、下流空燃比もリーンとなる。この状態から上流空燃比を理論空燃比まで低下徐々に低下させると、その変化は、排気ガスの輸送時間に相当する遅延dを伴って下流空燃比に反映される。その結果、酸素センサ18の出力O2は、上流空燃比が理論空燃比となった後、遅延dが経過した時点でリーン出力からリーン側ストイキ出力に変化する。   In the system shown in FIG. 1, if the upstream air-fuel ratio is made lean under the condition that the catalyst 14 is full, the downstream air-fuel ratio is also made lean. When the upstream air-fuel ratio is gradually lowered to the stoichiometric air-fuel ratio from this state, the change is reflected in the downstream air-fuel ratio with a delay d corresponding to the exhaust gas transport time. As a result, the output O2 of the oxygen sensor 18 changes from the lean output to the lean side stoichiometric output when the delay d elapses after the upstream air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio.

同様に、触媒14が空状態にある状況下で、上流空燃比をリッチから理論空燃比に向けて上昇させると、酸素センサ18の出力O2は、上流空燃比が理論空燃比となった後、遅延dが経過した時点でリッチ出力からリッチ側ストイキ出力に変化する。つまり、上流空燃比を上記の如くスイープさせた場合は、上流空燃比が理論空燃比となった後、遅延dが経過した時点で酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるという規則が成立する。   Similarly, when the upstream air-fuel ratio is increased from rich to the stoichiometric air-fuel ratio in a situation where the catalyst 14 is in an empty state, the output O2 of the oxygen sensor 18 is obtained after the upstream air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. When the delay d elapses, the rich output changes to the rich side stoichiometric output. That is, when the upstream air-fuel ratio is swept as described above, a rule is established that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted when the delay d elapses after the upstream air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio.

このような規則が成立するとすれば、酸素センサ18の出力が反転した時点から遅延dだけ遡ることにより、上流空燃比が理論空燃比であった時点を特定することができる。そして、上流空燃比をスイープさせる過程で、空燃比センサ16の出力を記録しておけば、上流空燃比が理論空燃比であった時点で空燃比センサ16が発していた出力値、つまり、空燃比センサ16の理論空燃比対応値stoichを正確に検知することができる。そこで、本実施形態のシステムは、上述した原理に従って、理論空燃比対応値stoichを学習することとした。   If such a rule is established, the point in time when the upstream air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio can be specified by going back by the delay d from the point in time when the output of the oxygen sensor 18 is reversed. If the output of the air-fuel ratio sensor 16 is recorded in the process of sweeping the upstream air-fuel ratio, the output value generated by the air-fuel ratio sensor 16 when the upstream air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich of the fuel ratio sensor 16 can be accurately detected. Therefore, the system of the present embodiment learns the theoretical air-fuel ratio corresponding value stoich according to the principle described above.

[実施の形態7の動作]
図10は、触媒14をフル状態とした後、上流空燃比をリーンから理論空燃比に向けてスイープさせることにより理論空燃比対応値stoichを学習する際の動作を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図10(A)は、空燃比センサ16の出力波形を、図10(B)は酸素センサ18の出力波形を、また、図10(C)は触媒14の酸素吸蔵量OSAの変化を、それぞれ示している。
[Operation of Embodiment 7]
FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation when the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is learned by sweeping the upstream air-fuel ratio from lean to the stoichiometric air-fuel ratio after the catalyst 14 is in a full state. . More specifically, FIG. 10A shows the output waveform of the air-fuel ratio sensor 16, FIG. 10B shows the output waveform of the oxygen sensor 18, and FIG. 10C shows the oxygen storage amount of the catalyst 14. Each shows the change in OSA.

図10に示す例では、時刻t0の時点で、触媒14の酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量Cmaxとされている。つまり、触媒14は、時刻t0の時点でフル状態とされている。本実施形態におけるECU20は、触媒14がフル状態となるまでは、上流空燃比が所定のリーン空燃比になるように燃料噴射量を制御する。そして、触媒14がフル状態になったことが認められると、その後、上流空燃比を理論空燃比に向けてスイープさせる。   In the example shown in FIG. 10, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 14 is set to the maximum oxygen storage amount Cmax at time t0. That is, the catalyst 14 is in a full state at time t0. The ECU 20 in the present embodiment controls the fuel injection amount so that the upstream air-fuel ratio becomes a predetermined lean air-fuel ratio until the catalyst 14 becomes full. Then, when it is recognized that the catalyst 14 is full, the upstream air-fuel ratio is then swept toward the stoichiometric air-fuel ratio.

上流空燃比がスイープされる過程では、図10(A)に示すように、空燃比センサ16の出力が徐々に小さな値に変化する。ここで、上流空燃比がリーン領域に属している間は、触媒14中の酸素は減少しないため、酸素吸蔵量OSAは最大酸素吸蔵量Cmaxのまま維持される。また、この間は、触媒14の下流にリーンなガスが吹き抜けるため、酸素センサ18の出力O2は、リーン出力のまま維持される。   In the process of sweeping the upstream air-fuel ratio, as shown in FIG. 10A, the output of the air-fuel ratio sensor 16 gradually changes to a small value. Here, since the oxygen in the catalyst 14 does not decrease while the upstream air-fuel ratio belongs to the lean region, the oxygen storage amount OSA is maintained at the maximum oxygen storage amount Cmax. Further, during this time, since lean gas blows out downstream of the catalyst 14, the output O2 of the oxygen sensor 18 is maintained at the lean output.

図10に示す例では、時刻t1−dの時点で、上流空燃比が理論空燃比に到達している。つまり、時刻t1−dの時点で、空燃比センサ16の出力は、真の理論空燃比対応値stoichを示している。そして、時刻t1−dの後は、上流空燃比がリッチとなることから、触媒14中の酸素が放出され始め、その結果、酸素吸蔵量OSAが減少し始める。   In the example shown in FIG. 10, the upstream air-fuel ratio has reached the stoichiometric air-fuel ratio at time t1-d. That is, at the time t1-d, the output of the air-fuel ratio sensor 16 shows the true stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. Then, after the time t1-d, the upstream air-fuel ratio becomes rich, so oxygen in the catalyst 14 begins to be released, and as a result, the oxygen storage amount OSA starts to decrease.

時刻t1−d以降、触媒14が吸蔵酸素を放出している期間中は、触媒14の作用によってリッチな排気ガスはストイキのガスに浄化される。このため、時刻t1−dの時点で触媒14に流入したガスが酸素センサ18の周辺に到達する時刻t1の後は、その出力O2がリッチ側ストイキ出力となる。   After time t1-d, during the period in which the catalyst 14 releases the stored oxygen, the rich exhaust gas is purified to stoichiometric gas by the action of the catalyst 14. Therefore, after the time t1 when the gas flowing into the catalyst 14 reaches the periphery of the oxygen sensor 18 at the time t1-d, the output O2 becomes the rich side stoichiometric output.

触媒14に流入したガスが酸素センサ18の周囲に到達するのに要する遅延dは、内燃機関10の運転状態(特に、吸入空気量Ga)、更には、触媒14の劣化状態(つまり、Cmaxの値)に応じて変化する。本実施形態において、ECU20は、内燃機関の運転状態や触媒14の最大酸素吸蔵量Cmaxに基づいて、予め定められた規則に従って、その遅延dを推定する機能を有している。   The delay d required for the gas flowing into the catalyst 14 to reach the periphery of the oxygen sensor 18 depends on the operating state of the internal combustion engine 10 (particularly, the intake air amount Ga), and further on the deterioration state of the catalyst 14 (that is, Cmax). Value). In the present embodiment, the ECU 20 has a function of estimating the delay d according to a predetermined rule based on the operating state of the internal combustion engine and the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 14.

また、ECU20は、上流空燃比のスイープを開始した後、酸素センサ18の出力O2に反転が生ずるまでの期間において、空燃比センサ18の出力を記憶しておく機能を有している。このため、ECU20は、出力O2の反転が認められた時点t1で、その時点t1から遅延dだけ遡った時点t1−dで生じていた空燃比センサ16の出力を読み出し、その値を真の理論空燃比対応値stoichとして学習することができる。   Further, the ECU 20 has a function of storing the output of the air-fuel ratio sensor 18 in a period from when the upstream air-fuel ratio sweep is started until the output O2 of the oxygen sensor 18 is reversed. For this reason, the ECU 20 reads the output of the air-fuel ratio sensor 16 generated at the time t1−d that is backed by the delay d from the time t1 at the time t1 when the inversion of the output O2 is recognized, and the value is the true theory. It can be learned as the air-fuel ratio corresponding value stoich.

[実施の形態7における具体的処理]
図11(A)は、図10に示す動作を実現するためにECU20が実行するルーチンのフローチャートを示す。図11(A)に示すルーチンでは、先ず、触媒14の劣化状態(最大酸素吸蔵量Cmax)、および内燃機関10の運転状態(吸入空気量Ga、負荷L、機関回転数Neなど)が検出される。そして、それらの検出結果に基づいて、排気ガスの輸送に起因する遅延d、より詳細には、空燃比センサ16の出力と酸素センサ18の出力O2との間に介在している応答遅れdが算出される(ステップ240)。ECU20には、内燃触媒14の劣化状態や内燃機関の運転状態との関係で、上記の遅延dを定めたマップが記憶されている。ここでは、そのマップを参照することにより、現在の状況に応じた遅延dを算出する。
[Specific Processing in Embodiment 7]
FIG. 11A shows a flowchart of a routine executed by the ECU 20 in order to realize the operation shown in FIG. In the routine shown in FIG. 11A, first, the deterioration state (maximum oxygen storage amount Cmax) of the catalyst 14 and the operation state (intake air amount Ga, load L, engine speed Ne, etc.) of the internal combustion engine 10 are detected. The Based on the detection results, a delay d due to the transport of exhaust gas, more specifically, a response delay d interposed between the output of the air-fuel ratio sensor 16 and the output O2 of the oxygen sensor 18 is obtained. Calculated (step 240). The ECU 20 stores a map that defines the delay d in relation to the deterioration state of the internal combustion catalyst 14 and the operation state of the internal combustion engine. Here, the delay d corresponding to the current situation is calculated by referring to the map.

図11(A)に示すルーチンでは、次に、触媒14をフル状態とするべく、上流空燃比がリーンに制御される(ステップ240)。次に、触媒14がフル状態となったか否かを判断するため、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転したかが判別される(ステップ242)。そして、酸素センサ18の出力O2がリーン出力に反転したと認められると、上流空燃比が理論空燃比に向けてスイープされ始める(ステップ246)。   In the routine shown in FIG. 11A, next, the upstream air-fuel ratio is controlled to be lean so that the catalyst 14 is in a full state (step 240). Next, in order to determine whether or not the catalyst 14 has become full, it is determined whether or not the output O2 of the oxygen sensor 18 has been reversed to a lean output (step 242). When it is recognized that the output O2 of the oxygen sensor 18 is inverted to the lean output, the upstream air-fuel ratio starts to be swept toward the stoichiometric air-fuel ratio (step 246).

ECU20は、空燃比センサ18の出力の記録を開始し(ステップ248)、その記録を継続しつつ、酸素センサ18の出力O2がストイキ出力に変化したかを判別する(ステップ250)。そして、出力O2がストイキ出力に変化したと判別されると、現時点から遅延dだけ遡った時点での空燃比センサ16の出力が読み出され、その値が理論空燃比対応値stoichとされる(ステップ252)。以上の処理によれば、図10に示す動作を実現して、真の理論空燃比対応値stoichを精度良く学習することができる。   The ECU 20 starts recording the output of the air-fuel ratio sensor 18 (step 248), and determines whether the output O2 of the oxygen sensor 18 has changed to a stoichiometric output while continuing the recording (step 250). When it is determined that the output O2 has changed to the stoichiometric output, the output of the air-fuel ratio sensor 16 at the time point that is backed by the delay d from the present time is read, and the value is made the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich ( Step 252). According to the above processing, the operation shown in FIG. 10 can be realized and the true stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich can be learned with high accuracy.

ECU20は、また、上流空燃比をリッチに維持することで触媒14を空状態とし、その後上流空燃比をリーン側にスイープすることによっても真の理論空燃比対応値stoichを学習することができる。図11(B)は、そのような手順で理論空燃比対応値stoichを学習するためにECU20が実行するルーチンのフローチャートである。尚、このルーチンは、リッチとリーンが反転していることを除き、図11(A)に示すルーチンと同様であるため、ここでは、その詳細な説明は省略する。   The ECU 20 can also learn the true stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by maintaining the upstream air-fuel ratio rich so that the catalyst 14 is in an empty state and then sweeping the upstream air-fuel ratio to the lean side. FIG. 11B is a flowchart of a routine executed by the ECU 20 in order to learn the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich in such a procedure. Note that this routine is the same as the routine shown in FIG. 11A except that the rich and lean states are reversed, and therefore detailed description thereof is omitted here.

本実施形態のシステムは、図11(A)に示すルーチンと図11(B)に示すルーチンとを交互に実行することにより、理論空燃比対応値stoichの学習精度を更に高めることとしている。但し、これらのルーチンは、必ずしも両者を組み合わせて実行する必要はなく、何れか一方のルーチンのみを実行して理論空燃比対応値stoichの学習を進めることとしてもよい。   The system according to this embodiment further increases the learning accuracy of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by alternately executing the routine shown in FIG. 11A and the routine shown in FIG. However, these routines are not necessarily executed in combination with each other, and only one of the routines may be executed to advance learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich.

以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、遅延dを考慮して時間を遡ることにより、空燃比センサ16が、現実に理論空燃比の排気ガスに取り囲まれていた時に発した出力を検知し、その出力を理論空燃比対応値stoichとすることができる。このような手法によれば、理論空燃比対応値stoichを単に所定値だけリッチ化或いはリーン化することでその学習を進める場合に比して、より学習の精度を高めることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態1乃至6のシステムに比して、更に精度良く理論空燃比対応値stoichを学習することが可能である。   As described above, according to the system of the present embodiment, the output generated when the air-fuel ratio sensor 16 is actually surrounded by the exhaust gas of the stoichiometric air-fuel ratio by going back in time considering the delay d. It can be detected and the output can be made the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich. According to such a method, the learning accuracy can be further improved as compared with a case where learning is advanced by simply enriching or leaning the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich by a predetermined value. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to learn the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich with higher accuracy than the systems of the first to sixth embodiments.

ところで、上述した実施の形態7においては、理論空燃比対応値stoichの学習値が、空燃比センサ16の異常判定には利用されていないが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態2の場合と同様に、学習により得られたstoichが異常値であるか否かを判別し、その異常が認められた場合には、その時点で、空燃比センサ16の異常を判定し、或いは、空燃比センサ16の異常判定処理を改めて開始することとしてもよい。この場合、理論空燃比対応値stoichが正常値であるか否かは、上述した実施の形態2の場合と同様に、予め設定されている基準値との乖離量に基づいて判断することとしても、或いは、車両の出荷時点など、初期の段階において学習されたstoichとの乖離量に基づいて判断することとしてもよい。   In the seventh embodiment described above, the learned value of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is not used for the abnormality determination of the air-fuel ratio sensor 16, but the present invention is not limited to this. That is, as in the case of the second embodiment described above, it is determined whether or not the stoich obtained by learning is an abnormal value. If the abnormality is recognized, the air-fuel ratio sensor 16 is detected at that time. The abnormality determination process of the air-fuel ratio sensor 16 may be started again. In this case, whether or not the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is a normal value may be determined based on a deviation from a preset reference value, as in the case of the second embodiment described above. Alternatively, the determination may be made based on the deviation from the stoich learned in the initial stage, such as when the vehicle is shipped.

また、上述した実施の形態7においては、吸入空気量Gaの多少に関わらず、常に理論空燃比対応値stoichの学習が実行されることとなっているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態のシステムにおいても、上述した実施の形態5の場合と同様に、吸入空気量Gaが多量である状況下では、理論空燃比対応値stoichの学習を中止することとしてもよい。   In the seventh embodiment described above, the learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich is always executed regardless of the amount of intake air Ga, but the present invention is not limited to this. is not. That is, also in the system of the present embodiment, the learning of the stoichiometric air-fuel ratio corresponding value stoich may be stopped under the situation where the intake air amount Ga is large as in the case of the fifth embodiment described above.

更に、上述した実施の形態7においては、触媒14がフル状態或いは空状態となった後、上流空燃比を均一の変化速度でスイープさせることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、上述した手法でstoichを学習するにあたっては、上流空燃比は、理論空燃比と交差する前後で妥当な速度で変化すれば良く、理論空燃比から大きく乖離した領域では、必ずしも緩やかに変化させる必要はない。このため、上流空燃比は、触媒14がフル状態または空状態とされた後、理論空燃比の近傍値となるまでは、急激なスイープ速度で、或いは段階的に変化させることとしてもよい。   Further, in Embodiment 7 described above, after the catalyst 14 becomes full or empty, the upstream air-fuel ratio is swept at a uniform change rate, but the present invention is not limited to this. Absent. In other words, when learning stoich by the above-described method, the upstream air-fuel ratio only needs to change at a reasonable speed before and after crossing the stoichiometric air-fuel ratio. There is no need. For this reason, the upstream air-fuel ratio may be changed at a rapid sweep speed or stepwise until the catalyst 14 reaches a value close to the theoretical air-fuel ratio after the catalyst 14 is in a full state or an empty state.

本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 図1に示す酸素センサの出力特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output characteristic of the oxygen sensor shown in FIG. 本発明の実施の形態1のシステムが理論空燃比対応値stoichを学習する手法の原理を説明するためのタイミングチャートである。4 is a timing chart for explaining the principle of a method in which the system of Embodiment 1 of the present invention learns a stoichiometric air-fuel ratio correspondence value stoich. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7のシステムが理論空燃比対応値stoichを学習する手法の原理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the principle of the method in which the system of Embodiment 7 of this invention learns stoichiometric air fuel ratio corresponding value stoich. 本発明の実施の形態7において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
14 触媒
16 空燃比センサ
18 酸素センサ
20 ECU(Electronic Control Unit)
stoich 理論空燃比対応値
10 Internal combustion engine 14 Catalyst 16 Air-fuel ratio sensor 18 Oxygen sensor 20 ECU (Electronic Control Unit)
stoich Theoretical air / fuel ratio

Claims (11)

排気通路に触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒の上流に配置される空燃比センサと、
前記触媒の下流に配置される酸素センサと、
前記触媒が、酸素を一杯に吸蔵したフル状態となるように、或いは全ての吸蔵酸素を放出した空状態となるように、前記触媒の上流における排気空燃比を制御する準備状態形成手段と、
前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように、前記排気空燃比を制御するストイキ状態形成手段と、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の前記酸素センサの出力に基づいて、前記理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定するずれ発生判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine including a catalyst in an exhaust passage,
An air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst;
An oxygen sensor disposed downstream of the catalyst;
Preparation state forming means for controlling the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst so that the catalyst is in a full state in which oxygen is fully occluded or in an empty state in which all the occluded oxygen is released;
A stoichiometric state forming means for controlling the exhaust air / fuel ratio so that the output of the air / fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air / fuel ratio corresponding value after the full state or the air state is formed;
A deviation occurrence determination means for determining whether or not a deviation occurs in the theoretical air-fuel ratio corresponding value based on the output of the oxygen sensor after the output of the air-fuel ratio sensor has reached the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記酸素センサの出力に基づいて前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
前記理論空燃比対応値の学習値と当該理論空燃比対応値の基準値との差が判定値を超える場合に、前記空燃比センサの異常を判定するセンサ異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
Learning means for calculating a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value based on the output of the oxygen sensor;
Sensor abnormality determination means for determining abnormality of the air-fuel ratio sensor when a difference between a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value and a reference value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value exceeds a determination value;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記ずれ発生判定手段は、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の経過時間を計数する経過時間カウンタと、
前記経過時間が判定完了時間に達する前に前記酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力となった場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じていると判定するずれ発生認識手段とを備え、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記判定完了時間を前記最大酸素吸蔵量に基づいて設定する判定完了時間設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The deviation occurrence determination means is
An elapsed time counter that counts an elapsed time after the output of the air-fuel ratio sensor becomes a theoretical air-fuel ratio correspondence value;
A deviation occurrence recognition means for judging that a deviation has occurred in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the output of the oxygen sensor becomes a rich output or a lean output before the elapsed time reaches the determination completion time. ,
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
Determination completion time setting means for setting the determination completion time based on the maximum oxygen storage amount;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising:
前記ずれ発生判定手段は、
前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となった後の経過時間を計数する経過時間カウンタと、
前記経過時間が判定完了時間に達する前に前記酸素センサの出力がリッチ出力或いはリーン出力となった場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じていると判定するずれ発生認識手段とを備え、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記判定完了時間を前記吸入空気量に基づいて設定する判定完了時間設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The deviation occurrence determination means is
An elapsed time counter that counts an elapsed time after the output of the air-fuel ratio sensor becomes a theoretical air-fuel ratio correspondence value;
A deviation occurrence recognition means for judging that a deviation has occurred in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the output of the oxygen sensor becomes a rich output or a lean output before the elapsed time reaches the determination completion time. ,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Determination completion time setting means for setting the determination completion time based on the intake air amount;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
内燃機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
前記吸入空気量が判定許容量を超えた場合に、前記理論空燃比対応値にずれが生じているか否かを判定するための処理の続行を禁止する判定禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
An air amount detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
A determination prohibiting means for prohibiting continuation of processing for determining whether or not a deviation occurs in the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the intake air amount exceeds a determination allowable amount;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記フル状態が形成された後、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように前記排気空燃比が制御されている状況下で、前記酸素センサの出力がリッチ出力に反転するまでに要するリッチ反転時間を検出する反転時間検出手段と、
前記リッチ反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれているか、或いはリーン側にずれているかを判定するずれ方向判定手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれていると判定された場合に、前記リッチ反転時間、当該リッチ反転時間の過程における前記単位時間当たり燃料噴射量、および前記最大酸素吸蔵量に基づいて、前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
After the full state is formed, until the exhaust gas air-fuel ratio is controlled so that the output of the air-fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air-fuel ratio corresponding value, until the output of the oxygen sensor is reversed to a rich output Inversion time detection means for detecting the rich inversion time required for
An injection amount detection means for detecting a fuel injection amount per unit time in the rich inversion time process;
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
A deviation direction determination means for determining whether the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the rich side or to the lean side;
When it is determined that the theoretical air-fuel ratio correspondence value has shifted to the rich side, based on the rich inversion time, the fuel injection amount per unit time in the process of the rich inversion time, and the maximum oxygen storage amount, Learning means for calculating a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記空状態が形成された後、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値となるように前記排気空燃比が制御されている状況下で、前記酸素センサの出力がリーン出力に反転するまでに要するリーン反転時間を検出する反転時間検出手段と、
前記リーン反転時間の過程における単位時間当たり燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、
前記触媒の最大酸素吸蔵量を検出するCmax検出手段と、
前記理論空燃比対応値がリッチ側にずれているか、或いはリーン側にずれているかを判定するずれ方向判定手段と、
前記理論空燃比対応値がリーン側にずれていると判定された場合に、前記リーン反転時間、当該リーン反転時間の過程における前記単位時間当たり燃料噴射量、および前記最大酸素吸蔵量に基づいて、前記理論空燃比対応値の学習値を算出する学習手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
After the air condition is formed, until the output of the oxygen sensor is reversed to a lean output under the condition that the exhaust air / fuel ratio is controlled so that the output of the air / fuel ratio sensor becomes a stoichiometric air / fuel ratio corresponding value. An inversion time detecting means for detecting a lean inversion time required for
Injection amount detection means for detecting a fuel injection amount per unit time in the course of the lean reversal time;
Cmax detection means for detecting the maximum oxygen storage amount of the catalyst;
A deviation direction determination means for determining whether the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the rich side or to the lean side;
When it is determined that the theoretical air-fuel ratio correspondence value is shifted to the lean side, based on the lean inversion time, the fuel injection amount per unit time in the course of the lean inversion time, and the maximum oxygen storage amount, Learning means for calculating a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
排気通路に触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒の上流に配置される空燃比センサと、
前記触媒の下流に配置される酸素センサと、
前記触媒が、酸素を一杯に吸蔵したフル状態となるように、或いは全ての吸蔵酸素を放出した空状態となるように、前記触媒の上流における排気空燃比を制御する準備状態形成手段と、
前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力が理論空燃比対応値と交差するように、前記排気空燃比をスイープさせるスイープ制御手段と、
排気空燃比がスイープされている過程における前記空燃比センサの出力を記憶する出力記憶手段と、
排気空燃比のスイープに起因して前記酸素センサの出力がストイキ出力に変化した時点から、当該酸素センサの応答遅れ時間分だけ遡った時点における前記空燃比センサの出力を前記理論空燃比対応値の学習値とする学習手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine including a catalyst in an exhaust passage,
An air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst;
An oxygen sensor disposed downstream of the catalyst;
Preparation state forming means for controlling the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst so that the catalyst is in a full state in which oxygen is fully occluded or in an empty state in which all the occluded oxygen is released;
A sweep control means for sweeping the exhaust air-fuel ratio so that the output of the air-fuel ratio sensor intersects the theoretical air-fuel ratio corresponding value after the full state or the empty state is formed;
Output storage means for storing the output of the air-fuel ratio sensor in the process of sweeping the exhaust air-fuel ratio;
The output of the air-fuel ratio sensor at a time point that is back by the response delay time of the oxygen sensor from the time when the output of the oxygen sensor is changed to the stoichiometric output due to the sweep of the exhaust air-fuel ratio is the value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Learning means as learning values;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記理論空燃比対応値の学習値と当該理論空燃比対応値の基準値との差が判定値を超える場合に、前記空燃比センサの異常を判定するセンサ異常判定手段を備えることを特徴とする請求項8記載の内燃機関の空燃比制御装置。   Sensor abnormality determining means is provided for determining abnormality of the air-fuel ratio sensor when a difference between a learned value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value and a reference value of the theoretical air-fuel ratio corresponding value exceeds a determination value. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8. 前記スイープ制御手段は、前記フル状態或いは空状態が形成された後に、前記空燃比センサの出力と前記理論空燃比対応値との差が所定値となるまでは、その後のスイープ時に比して、前記排気空燃比を急激に変化させることを特徴とする請求項8または9記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The sweep control means, after the full state or the empty state is formed, until the difference between the output of the air-fuel ratio sensor and the theoretical air-fuel ratio corresponding value becomes a predetermined value, as compared with the time of the subsequent sweep, The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8 or 9, wherein the exhaust air-fuel ratio is rapidly changed. 内燃機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
前記吸入空気量が判定許容量を超えた場合に、前記理論空燃比対応値の学習を進めるための処理の続行を禁止する学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項8乃至10の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
An air amount detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
Learning prohibiting means for prohibiting continuation of processing for advancing learning of the theoretical air-fuel ratio corresponding value when the intake air amount exceeds a determination allowable amount;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 10, characterized by comprising:
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