JP2019044641A

JP2019044641A - 内燃機関の電子制御装置

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Publication number: JP2019044641A
Application number: JP2017166168A
Authority: JP
Inventors: 康太高津; Kota Takatsu
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP6948886B2

Abstract

【課題】簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することが可能な内燃機関の電子制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の電子制御装置１は、空燃比制御部１５ａが空燃比制御を実行している際に、インジェクタ２ａが噴射する燃料の噴射量の所定期間あたりの総量である負荷パラメータを用いてエンジン２の運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する定常安定判断処理を実行する前提条件判断部１５ｂを備え、前提条件判断部１５ｂは、前回の定常安定判断処理で算出された負荷パラメータの前回値と今回の定常安定判断処理で算出された負荷パラメータの今回値とを比較することにより算出された比較値に基づいて、運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の電子制御装置に関し、特に、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣化を判定する触媒劣化判定機能を有する内燃機関の電子制御装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、内燃機関の排気管に三元触媒等の触媒を有する触媒コンバータが装着されると共に、その触媒の劣化を判定する触媒劣化判定機能を有する内燃機関の電子制御装置が搭載されている。

具体的には、触媒より下流側に配置される酸素濃度センサを用いた内燃機関の空燃比のフィードバック制御を実施することで、触媒の浄化性能の低下と関連がある酸素吸蔵能力（ＯＳＣ）の低下度合を監視し、監視したＯＳＣの低下度合によって触媒の劣化を検出する構成が採用されている。詳しくは、かかる構成では、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度が変化することで下流側の酸素濃度センサのセンサ出力の反転が生じ、それを利用して空燃比のフィードバック制御を実行することで、かかるフィードバック制御により生ずる空燃比の反転周期によりＯＳＣの低下度合の判断がつくため、かかる周期又はかかる周期に準ずるパラメータを利用して、触媒劣化判定をしている。

かかる状況下で、特許文献１は、触媒劣化判定装置に関し、触媒下流に配置されたＯ_２センサの出力ＳＶＯ２に応じて空燃比フィードバック制御を行い、出力ＳＶＯ２の変動周期を計測して、判定時間ＴＣＨＫを算出し、判定時間ＴＣＨＫに排気流量積算値に対応する流量積算値ＧＡＩＲＳＵＭを乗算して触媒の酸素吸蔵容量を算出する第１判定パラメータＯＳＣＩＮＤＥＸを算出し、得られた第１判定パラメータＯＳＣＩＮＤＥＸの移動平均値であるＯＳＣＭＡを算出し、移動平均値ＯＳＣＭＡの支配傾向を示す第２判定パラメータＭＲＯＳＣを算出して、第２判定パラメータＭＲＯＳＣが所定の基準値ＬＭＴＭＡ未満である場合には、触媒は劣化していると判定する構成を開示する。

特開平１０−１２１９４３号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、触媒の劣化を検出する際に要求される重要な前提条件として、排気ガスの流速及び酸素濃度が安定していることが挙げられるが、特許文献１の構成においては、内燃機関の回転数やスロットル開度のみに基づいて内燃機関の運転状態が定常安定状態にあるか否かを判断している。このため、特許文献１の構成によれば、内燃機関の定常安定状態を正確に判断することが困難となって、排気ガスの流速や酸素濃度の変動、つまり燃調変動によってセンサ出力の反転が乱れた場合、触媒の劣化を精度よく判定することが困難となる可能性が考えられて改良の余地がある。また、かかる状況は、触媒が装着された内燃機関を搭載した車両一般に当てはまるこのであるが、付言すれば、自動二輪車等の鞍乗り型車両は、四輪車両と比較して内燃機関の応答性に優れているため、内燃機関の回転数やスロットル開度が安定している状態になることは多くはないと考えられ、内燃機関の定常安定状態を正確に判断することや触媒の劣化を精度よく判定することが困難となる可能性が考えられて改良の余地がある。

本発明は、以上の検討経てなされたものであり、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することが可能な内燃機関の電子制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両に搭載されて燃料噴射弁を有する内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器から出力される電気信号に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御処理を実行する空燃比制御部を備える内燃機関の電子制御装置において、前記空燃比制御部が前記空燃比制御を実行している際に、前記燃料噴射弁が噴射する燃料の噴射量の所定期間あたりの総量である負荷パラメータを用いて前記内燃機関の運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する判断処理を実行する判断部を更に備え、前記判断部は、前回の前記判断処理で算出された前記負荷パラメータの前回値と今回の前記判断処理で算出された前記負荷パラメータの今回値とを比較することにより算出された比較値に基づいて、前記運転状態が前記定常安定状態にあるか否か判断することを第１の局面とする。

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記判断部は、前記比較値を、前記負荷パラメータの前記前回値と前記負荷パラメータの前記今回値との差分値として算出し、前記差分値が判定閾値の上限値と下限値との範囲内である場合に、前記運転状態が前記定常安定状態にあると判断することを第２の局面とする。

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記判定閾値は、前記内燃機関の回転数に応じて設定されることを第３の局面とする。

また、本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記内燃機関の排気系に設けられて前記内燃機関の前記排気ガスの浄化をする触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部を更に備え、前記判断部が前記運転状態が前記定常安定状態にあると判断した場合に、前記劣化判定部は、前記劣化判定処理を実行することを第４の局面とする。

また、本発明は、第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記車両は、鞍乗り型車両であることを第５の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、空燃比制御部が空燃比制御を実行している際に、燃料噴射弁が噴射する燃料の噴射量の所定期間あたりの総量である負荷パラメータを用いて内燃機関の運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する判断処理を実行する判断部を備え、判断部は、前回の判断処理で算出された負荷パラメータの前回値と今回の判断処理で算出された負荷パラメータの今回値とを比較することにより算出された比較値に基づいて、運転状態が定常安定状態にあるか否か判断するものであるため、排気ガスの流速及び酸素濃度の変動を捉えて内燃機関の定常安定状態を正確に判断することができ、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、判断部は、比較値を、負荷パラメータの前回値と負荷パラメータの今回値との差分値として算出し、差分値が判定閾値の上限値と下限値との範囲内である場合に、運転状態が定常安定状態にあると判断するものであるため、より簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、判定閾値は、内燃機関の回転数に応じて設定されるものであるため、内燃機関の回転数に応じた内燃機関の負荷に合わせて適切な判定閾値を設定することができる。

また、本発明の第４の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、内燃機関の排気系に設けられて内燃機関の排気ガスの浄化をする触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部を更に備え、判断部が運転状態が定常安定状態にあると判断した場合に、劣化判定部は、劣化判定処理を実行するものであるため、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の第５の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、車両は、鞍乗り型車両であるため、スロットル開度が安定している状態になることが少ない鞍乗り型車両であっても、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

図１は、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置が実行する定常安定判断処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、エンジン回転数をパラメータとしたときの安定判断閾値のテーブルの一例を示す図である。図３は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置が実行する定常安定判断処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。図４は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置が実行する劣化判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置につき、詳細に説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車等の鞍乗り型車両に搭載され、エンジン２から排出される排気ガスの浄化を行う触媒３の劣化を判定するものである。エンジン２は、図示を省略する車両に搭載されたガソリンエンジン等の内燃機関である。インジェクタ２ａは、エンジン２の上流側（吸気管５の吸気ポート等）に備えられ、後述するＥＣＵ１５により開弁時間を制御することで適切な量の燃料を噴射してエンジン２に供給する。また、触媒３は、エンジン２と連通してエンジン２で生じた排気ガスを外部に排気する排気管４に連通してその排気管４の途中に設けられており、典型的には三元触媒である。

具体的には、内燃機関の電子制御装置１は、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２、クランクセンサ１３、上流側酸素濃度検出器である上流側Ｏ_２センサ１４ａ、下流側酸素濃度検出器である下流側Ｏ_２センサ１４ｂ、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１５、及び故障表示装置１６を備えている。

スロットル開度センサ１１は、吸気管５からエンジン２に流入する外気の量を調整するスロットルバルブ６の開度を検出し、このように検出したスロットルバルブ６の開度を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

吸気圧力センサ１２は、吸気管５からエンジン２に流入する外気の圧力を吸気圧力として検出し、このように検出した吸気圧力を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

クランクセンサ１３は、エンジン２のクランクの回転角度を検出し、このように検出したクランクの回転角度を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

上流側Ｏ_２センサ１４ａは、触媒３の上流側における排気管４に連通すると共に触媒３の上流側に近接して配置され、触媒３の上流側における排気ガス中の酸素濃度の高低を検出し、このように検出した酸素濃度の高低を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。かかる上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する排気ガス中の酸素濃度の高低は、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度の低高に対応しており、上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する排気ガス中の酸素濃度が低いということは、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が高く（燃料が過多で酸素濃度が低いことを意味し、リッチと表現することがある）、上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する酸素濃度が高いということは、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が低い（燃料が希薄で酸素濃度が高いことを意味し、リーンと表現することがある）ことを意味している。また、上流側Ｏ_２センサ１４ａは、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）以下の低い状態であるときにはハイレベルの電圧（例えば数百ｍＶの電圧値）の電気信号を出力し、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）を超える高い状態であるときにはローレベルの電圧（例えば実質０Ｖの電圧値）の電気信号を出力するものであり、かかる所定閾値濃度が、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧を反転させる所定の反転閾値（所定の反転電圧値）に相当することになる。また、かかる上流側Ｏ_２センサ１４ａの所定閾値濃度は、一般的には、エンジン２に供給される混合気の理論空燃比に相当するように設定すればよい。なお、上流側酸素濃度検出器１４ａとしては、このような高低の２値的な出力電圧を呈する電気信号を出力するＯ_２センサに代えて、これと同様の所定の反転閾値を設定して、排気ガス中の酸素濃度に応じた連続的な出力電圧を呈する電気信号を出力するＡＦ（Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ：空燃比）センサや、排気ガス中の酸素濃度に応じた連続的な線形の出力電圧を呈する電気信号を出力するＬＡＦ（ＬｉｎｅａｒＡｉｒ−Ｆｕｅｌ）センサを用いて、排気ガス中の酸素濃度の検出精度を向上してもよい。

下流側Ｏ_２センサ１４ｂは、触媒３の下流側における排気管４に連通すると共に触媒３の下流側に近接して配置され、触媒３の下流側における排気ガス中の酸素濃度の高低を検出し、このように検出した酸素濃度の高低を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。なお、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの構成としては、上流側Ｏ_２センサ１４ａの構成と同一のものを用いるため、便宜上、下流側Ｏ_２センサ１４ｂのその他の詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、車両に搭載されて図示を省略するバッテリから電力を供給されて動作する。ＥＣＵ１５は、図示を省略するメモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、内燃機関の電子制御装置１全体の動作を制御すると共に、空燃比制御処理、定常安定判断処理及び劣化判定処理等の各種処理を実行する。

また、ＥＣＵ１５は、空燃比制御部１５ａ、前提条件判断部１５ｂ、及び劣化判定部１５ｃを機能ブロックとして備えている。空燃比制御部１５ａは、上流側Ｏ_２センサ１４ａ及び下流側Ｏ_２センサ１４ｂの一方から出力された電気信号に基づいて、エンジン２に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御処理を実行するもので、エンジン２へ供給する燃料噴射量を算出して、算出した燃料噴射量に応じてインジェクタ２ａを制御する。前提条件判断部１５ｂは、劣化判定処理を実行するための各種前提条件が全て充足されているか否かを判断する。劣化判定処理を実行するための各種前提条件としては、空燃比制御処理や劣化判定処理に関連する各種センサやデバイスの動作が正常であるか否か、またその出力値が所定範囲内にあるか否か、エンジン２の運転負荷領域が所定範囲内にあるか否か、触媒３の温度（推定値）が劣化判定に要求される所定温度以上であるか否か、エンジン２の運転状態がエンジン２の排気ガス中の酸素濃度及び流速が一定となってこの状態で所定期間（例えば数秒程度）安定している運転状態（定常安定状態）にあるか否か、触媒劣化検出モニタが実行されたか否か等の各種条件を例示することができる。劣化判定部１５ｃは、空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を実行しているときに劣化判定処理を実行するための各種前提条件が全て充足された場合、上流側Ｏ_２センサ１４ａ及び下流側Ｏ_２センサ１４ｂから出力された電気信号に基づいて触媒３の劣化を判定する劣化判定処理を実行する。

故障表示装置１６は、液晶ディスプレイ装置等の表示装置によって構成され、ＥＣＵ１５からの制御信号に従って触媒３の劣化等の故障情報を表示する。

このような構成を有する内燃機関の電子制御装置１は、以下に示す定常安定判断処理及び劣化判定処理を実行することにより、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定する。以下、更に図２から図４をも参照して、定常安定判断処理及び劣化判定処理を実行する際の内燃機関の電子制御装置１の動作について説明する。

〔定常安定判断処理〕
まず、図２及び図３をも参照して、定常安定判断処理を実行する際の内燃機関の電子制御装置１の動作について説明する。

図２（ａ）は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１が実行する定常安定判断処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、エンジン回転数ＮＥをパラメータとしたときの安定判断閾値のテーブルの一例を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１が実行する定常安定判断処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、図３（ａ）において、曲線Ｌ１はエンジン回転数ＮＥを示し、曲線Ｌ２は負荷パラメータを示しており、負荷変動に対応するように負荷パラメータも変動している。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す各々の時間軸は、互いに対応している。

図２（ａ）に示す定常安定判断処理は、内燃機関の電子制御装置１が稼働して空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を開始しているが、劣化判定部１５ｃが詳細は後述する劣化判定処理を開始する前のタイミングで開始となり、定常安定判断処理はステップＳ１の処理に進む。かかる定常安定判断処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、前提条件判断部１５ｂが、前回の定常判定判断処理において算出された所定期間（例えば数秒程度）内におけるインジェクタ２ａの燃料噴射量の総量を負荷パラメータ（図３（ａ）参照）の前回値として記憶する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、定常安定判断処理はステップＳ２の処理に進む。なお、今回の定常判定判断処理が初回である場合には、予めメモリ内に記憶されていた所定の初期値を前回値として用いることになり、前提条件判断部１５ｂが、かかる初期値を前回値として記憶する。

ステップＳ２の処理では、前提条件判断部１５ｂが、インジェクタ２ａが開弁する開弁時間を用いて、インジェクタ２ａの１回の開弁時における燃料噴射量に所定期間内におけるインジェクタ２ａの開弁時間の総計値を乗算することにより得られた燃料噴射量の総量を負荷パラメータの今回値として算出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、定常安定判断処理はステップＳ３の処理に進む。なお、所定期間内における燃料噴射量の総量を算出する演算負荷を抑制するために、燃料噴射量の積算をインジェクタ２ａの開弁時毎の実行とはせずに間引くことも可能であり、その間引いた際の積算値には、燃料噴射量とエンジン回転数とを乗算した値を代替値として用いてもよい。

ステップＳ３の処理では、前提条件判断部１５ｂが、負荷パラメータにおける今回値と前回値との差分値を算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、定常安定判断処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、前提条件判断部１５ｂが、クランクセンサ１３から出力された電気信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。そして、前提条件判断部１５ｂは、図２（ｂ）に示すエンジン回転数ＮＥをパラメータとしたときの安定判断閾値のテーブルから、算出されたエンジン回転数ＮＥに対応する安定判断閾値を読み出す。ここで、図２（ｂ）に示す安定判断閾値のテーブルでは、エンジン回転数ＮＥが増加するに伴って差分値の絶対値が減少するように規定された安定判断閾値の上限値及び下限値が設定されていることが好ましく、かかる場合、上限値以下かつ下限値以上の範囲内の安定判断閾値を読み出すことになる。また、かかる上限値及び下限値は、車両の加速時及び減速時に対応して、複数設定してもよい。また、ステップＳ３の処理では、負荷パラメータにおける今回値と前回値との差分値の絶対値を算出してもよく、かかる場合には、安定判断閾値のテーブルでは、安定判断閾値の上限値のみを設定しておけば足りることになり、ステップＳ４の処理では、上限値以下かつ０以上の範囲内の安定判断閾値を読み出すことになる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、定常安定判断処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、前提条件判断部１５ｂが、ステップＳ３の処理において算出された負荷パラメータの差分値がステップＳ４の処理において読み出された安定判断閾値以下であるか否かを判別する。判別の結果、負荷パラメータの差分値が安定判断閾値の上限値と下限値との範囲内である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、前提条件判断部１５ｂは、定常安定判断処理をステップＳ６の処理に進める。一方、負荷パラメータの差分値が安定判断閾値の上限値と下限値との範囲外である場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、前提条件判断部１５ｂは、定常安定判断処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、前提条件判断部１５ｂが、エンジン２の運転状態がエンジン２の排気ガス中の酸素濃度及び流速が一定となってこの状態で所定期間（例えば数秒程度）安定している定常安定状態にあると判断する（図３（ｂ）に示す期間ｔ＝ｔ１からｔ２の間）。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、今回の一連の定常安定判断処理は終了する。

ステップＳ７の処理では、前提条件判断部１５ｂが、エンジン２の運転状態が不安定状態にあると判断する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、今回の一連の定常安定判断処理は終了する。

なお、かかる定常安定判断処理は、劣化判定処理のための前提条件判断以外の処理（例えばエンジンや補機の診断等）にも適用可能である。また、劣化判定処理を実行している間もかかる定常安定判断処理を継続し、劣化判定処理中にも安定判断を行ってもよい。また、負荷パラメータ単独で定常安定判断を行うのではなく、エンジン回転数、吸気圧、スロットル開度等のその他の条件を組み合わせて定常安定判断を行ってもよい。また、差分値と安定判断閾値との比較により安定側にあると判断した際、更にディレイタイマを設けて所定期間そのまま安定か否かを確認することにより、安定判断の精度を上げてもよい。

〔劣化判定処理〕
次に、図４をも参照して、劣化判定処理を実行する際の内燃機関の電子制御装置１の動作について説明する。

図４は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１が実行する劣化判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図４に示す劣化判定処理は、内燃機関の電子制御装置１が稼働して空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を開始し、かつ前提条件判断部１５ｂが各種前提条件が全て充足されたと判断したタイミングで開始となり、劣化判定処理はステップＳ１１の処理に進む。かかる劣化判定処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１１の処理では、空燃比制御部１５ａが、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２及びクランクセンサ１３からの各々の電気信号を基に算出した基本燃料噴射量に対して詳細は後述する燃料量補正処理において算出された燃料量補正値（燃料補正係数）を乗算する等して適用することにより、基本燃料噴射量を補正した補正済み燃料噴射量を用いて、空燃比のフィードバック制御を実行する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ１２の処理に進む。

ステップＳ１２の処理では、劣化判定部１５ｃが、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリーン側からリッチ側に反転したことを示す、つまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値（下流側Ｏ_２センサ１４ｂの所定の反転電圧値）ＴＨを挟んで低電圧側（リーン側）から高電圧側（リッチ側）へ反転したことを検出した場合には、その検出した時点から、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が、このように反転したリッチ側からリーン側に再度反転することなく連続してそのままリッチ側に留まってそのリッチ側からリーン側に最初に反転したことを示す、つまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨを挟んで低電圧側（リーン側）から高電圧側（リッチ側）へ反転してリーン側に再度反転することなく連続してそのままリッチ側に留まってそのリッチ側からリーン側に最初に反転したことを検出した時点までの第１の判定期間を判定パラメータとして算出する。また、劣化判定部１５ｃが、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側に反転したことを示す、つまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨを挟んで高電圧側（リッチ側）から低電圧側（リーン側）へ反転したことを検出した場合には、その検出した時点から、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が、このように反転したリーン側からリッチ側に再度反転することなく連続してそのままリーン側に留まってそのリーン側からリッチ側に最初に反転したことを示す、つまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨを挟んで高電圧側（リッチ側）から低電圧側（リーン側）へ反転してリッチ側に再度反転することなく連続してそのままリーン側に留まってそのリーン側からリッチ側に最初に反転したことを検出した時点までの第２の判定期間を判定パラメータとして算出する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ１３の処理に進む。なお、第１の判定期間及び第２の判定期間は、互いに、同じ値に設定されてもよいし異なった値に設定されてもよい。

ステップＳ１３の処理では、劣化判定部１５ｃが、車両の運転負荷状態、具体的にはエンジン２の運転負荷状態（エンジン回転数や吸入空気量等）に基づいて劣化判定閾値を算出する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ１４の処理に進む。なお、ステップＳ１２の処理において、第１の判定期間を算出した場合の劣化判定閾値と第２の判定期間を算出した場合の劣化判定閾値とは、互いに同じ値に設定されるものであると簡素化されるが、必要に応じて互いに異なる値に設定されることも可能である。

ステップＳ１４の処理では、劣化判定部１５ｃが、ステップＳ１２_GoBack_GoBackの処理において算出された第１の判定期間がステップＳ１３の処理において算出された劣化判定閾値よりも長いか否か、又はステップＳ１２の処理において算出された第２の判定期間がステップＳ１３の処理において算出された劣化判定閾値よりも長いか否かを判別する。判別の結果、第１の判定期間が劣化判定閾値よりも長い、又は第２の判定期間が劣化判定閾値よりも長い場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、劣化判定部１５ｃは劣化判定処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、第１の判定期間が劣化判定閾値以下である、又は、第２の判定期間が劣化判定閾値以下である場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、劣化判定部１５ｃは劣化判定処理をステップＳ１６の処理に進める。

ステップＳ１５の処理では、劣化判定部１５ｃが、触媒３は正常な状態にあると判定する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、今回の一連の劣化判定処理は終了する。

ステップＳ１６の処理では、劣化判定部１５ｃが、触媒３は異常劣化状態にあると判定する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、今回の一連の劣化判定処理は終了する。

なお、以上の劣化判定処理におけるステップＳ１２の処理では、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値に加え上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値を用いた構成を採用することも可能である。かかる構成では、劣化判定部１５ｃが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリーン側からリッチ側に反転したことを示す、つまり上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値（上流側Ｏ_２センサ１４ａの所定の反転電圧値）を挟んで低電圧側（リーン側）から高電圧側（リッチ側）へ反転したことを検出した場合には、その検出した時点から、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が、混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリーン側からリッチ側に反転して連続してそのままリッチ側に留まってそのリッチ側からリーン側に最初に反転したことを示す、つまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値（下流側Ｏ_２センサ１４ｂの所定の反転電圧値）ＴＨを挟んで低電圧側（リーン側）から高電圧側（リッチ側）へ反転して連続してそのままリッチ側に留まってそのリッチ側からリーン側に最初に反転したことを検出した時点までの第１の判定期間を判定パラメータとして算出することになる。また、劣化判定部１５ｃが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側に反転したことを示す、つまり上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値（上流側Ｏ_２センサ１４ａの所定の反転電圧値）を挟んで高電圧側（リッチ側）から低電圧側（リーン側）へ反転したことを検出した場合には、その検出した時点から、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が、混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側に反転して連続してそのままリーン側に留まってそのリーン側からリッチ側に最初に反転したことを示す、つまりつまり下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨを挟んで高電圧側（リッチ側）から低電圧側（リーン側）へ反転して連続してそのままリーン側に留まってそのリーン側からリッチ側に最初に反転したことを検出した時点までの第２の判定期間を判定パラメータとして算出することになる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１は、空燃比制御部１５ａが空燃比制御を実行している際に、インジェクタ２ａが噴射する燃料の噴射量の所定期間あたりの総量である負荷パラメータを用いてエンジン２の運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する定常安定判断処理を実行する前提条件判断部１５ｂを備え、前提条件判断部１５ｂは、前回の定常安定判断処理で算出された負荷パラメータの前回値と今回の定常安定判断処理で算出された負荷パラメータの今回値とを比較することにより算出された比較値に基づいて、運転状態が定常安定状態にあるか否か判断するので、排気ガスの流速及び酸素濃度の変動を捉えてエンジン２の定常安定状態を正確に判断することができ、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、前提条件判断部１５ｂは、比較値を、負荷パラメータの前回値と負荷パラメータの今回値との差分値として算出し、差分値が安定判断閾値の上限値と下限値との範囲内である場合に、運転状態が定常安定状態にあると判断するので、より簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、安定判断閾値は、エンジン回転数ＮＥに応じて設定されるので、エンジン回転数ＮＥに応じたエンジン２の負荷に合わせて適切な安定判断閾値を設定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１は、触媒３の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部１５ｃを備え、前提条件判断部１５ｂが運転状態が定常安定状態にあると判断した場合に、劣化判定部１５ｃは、劣化判定処理を実行するので、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、搭載される車両は、鞍乗り型車両であるので、スロットル開度が安定している状態になることが少ない鞍乗り型車両であっても、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、簡便な構成で、誤判定を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することが可能な内燃機関の電子制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動車や二輪自動車等の車両の内燃機関の電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…内燃機関の電子制御装置
２…エンジン
２ａ…インジェクタ
３…触媒
４…排気管
５…吸気管
６…スロットルバルブ
１１…スロットル開度センサ
１２…吸気圧力センサ
１３…クランクセンサ
１４ａ…上流側Ｏ_２センサ
１４ｂ…下流側Ｏ_２センサ
１５…ＥＣＵ
１５ａ…空燃比制御部
１５ｂ…前提条件判断部
１５ｃ…劣化判定部
１６…故障表示装置

Claims

車両に搭載されて燃料噴射弁を有する内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器から出力される電気信号に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御処理を実行する空燃比制御部を備える内燃機関の電子制御装置において、
前記空燃比制御部が前記空燃比制御を実行している際に、前記燃料噴射弁が噴射する燃料の噴射量の所定期間あたりの総量である負荷パラメータを用いて前記内燃機関の運転状態が定常安定状態にあるか否か判断する判断処理を実行する判断部を更に備え、
前記判断部は、前回の前記判断処理で算出された前記負荷パラメータの前回値と今回の前記判断処理で算出された前記負荷パラメータの今回値とを比較することにより算出された比較値に基づいて、前記運転状態が前記定常安定状態にあるか否か判断することを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
前記判断部は、前記比較値を、前記負荷パラメータの前記前回値と前記負荷パラメータの前記今回値との差分値として算出し、前記差分値が判定閾値の上限値と下限値との範囲内である場合に、前記運転状態が前記定常安定状態にあると判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子制御装置。
前記判定閾値は、前記内燃機関の回転数に応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の電子制御装置。
前記内燃機関の排気系に設けられて前記内燃機関の前記排気ガスの浄化をする触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部を更に備え、
前記判断部が前記運転状態が前記定常安定状態にあると判断した場合に、前記劣化判定部は、前記劣化判定処理を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
前記車両は、鞍乗り型車両であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。