JP2621746B2 - 内燃機関の触媒劣化検出装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化検出装置Info
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- JP2621746B2 JP2621746B2 JP4261840A JP26184092A JP2621746B2 JP 2621746 B2 JP2621746 B2 JP 2621746B2 JP 4261840 A JP4261840 A JP 4261840A JP 26184092 A JP26184092 A JP 26184092A JP 2621746 B2 JP2621746 B2 JP 2621746B2
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Description
る、例えばV型、水平対向型等の多気筒内燃機関の触媒
劣化検出装置に関する。
に空燃比センサ(O2 センサ)を設け、このセンサ出力
により空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するこ
とにより、排気系に設けられた触媒コンバータの浄化能
力を有効活用してエミッション特性を改善する技術は良
く知られている。また、最近では、上流側のO2 センサ
の出力特性のばらつきや経時変化等を精度良く補償する
ために、触媒コンバータの下流にもO2 センサを設け
て、フィードバック制御に利用する、所謂、ダブルO2
センサシステムも開発されている(特開昭61-286550 号
公報)。
2 センサ出力による空燃比フィードバック制御を下流側
O2 センサ出力に基づいて補正するため、上流側O2 セ
ンサの出力特性が悪化した場合でも下流側O2 センサの
出力特性が悪化しないかぎり空燃比は理論空燃比から大
きくずれることはなく、排気エミッション特性を良好に
維持することができる。しかし、このようなダブルO2
センサシステムにおいても、触媒コンバータが劣化する
と排気中のHC,CO,NOx等の成分の浄化能力が低
下し、排気エミッションが悪化するので、触媒コンバー
タの劣化を検出することが必要になり、種々の触媒劣化
判別方法、装置が提案されている。
ィードバック制御中の下流側O2 センサ出力の反転周期
(理論空燃比相当値を上下する(または横切る)周期)
が短くなってくる。また、触媒の劣化に伴い、下流側O
2 センサの出力振幅は大きくなってくる。前述の特開昭
61−286550号公報ではこれを利用して、空燃比
フィードバック制御中の下流側O2 センサの出力の反転
周期(あるいは理論空燃比相当値を横切る反転回数)と
上流側O2 センサの出力の反転周期(あるいは理論空燃
比相当値を横切る反転回数)との比を求めて、この比に
より触媒の劣化を判別したり、あるいは、下流側O2 セ
ンサ出力の振幅の大小により触媒の劣化を判別してい
る。
された複数のバンク(気筒群)を有する内燃機関にも上
述のダブルO2 センサシステムを適用し、空燃比フィー
ドバック制御の安定を図った、いわゆる3O2 センサシ
ステムが考案されている。このような3O2 センサシス
テムの例としては、特開昭64−8332号公報に開示
されたものがある。
それぞれ上流側O2 センサを設け、各気筒群の排気通路
が合流する集合排気通路に触媒コンバータを配置すると
共に、触媒コンバータ下流側の集合排気通路に単一の下
流側O2 センサを配置した構成とされており、各気筒群
の空燃比はそれぞれ独立にそれぞれの気筒群の上流側O
2 センサ出力に基づいてフィードバック制御される。ま
た、下流側O2 センサ出力に基づいて全部の気筒群の空
燃比制御が補正される。
64−8332号公報の装置では、触媒の劣化を上流側
と下流側O2 センサ出力の反転周期や振幅に基づいて判
定しようとした場合に判定が困難になる問題を生じる。
即ち、上記公報の装置では各気筒群の空燃比はそれぞれ
の上流側O2 センサ出力に基づいて独立にフィードバッ
ク制御されているため、各気筒群の空燃比制御の周期や
位相は殆どの場合一致しておらず、これらの気筒群から
の排気空燃比の変化も同期していない。このため、各気
筒群からの排気は、排気通路集合部で相互に干渉して混
じり合うことになり、触媒コンバータに流入する排気の
空燃比変化の位相や周期、振幅等はいずれの気筒群の上
流側O2 センサ出力とも同期しなくなる。従って、上述
のように下流側O2 センサ出力の反転周期や振幅を基に
触媒の劣化を判定することは極めて困難になる。
に、触媒の劣化検出を行う際に各気筒群の独立した空燃
比フィードバック制御を停止して、特定の一つの気筒群
の上流側O2 センサ出力に基づいて全部の気筒群の空燃
比を同時にフィードバック制御することにより各気筒群
の空燃比変化の位相や周期を強制的に同期させるように
した触媒劣化検出方法を既に提案している(特願平3−
111852号)。
を特定の気筒群の制御に一致するように強制的に切り換
えると、切り換えが行われた気筒群では過渡的に空燃比
フィードバック制御周期が長くなるため、一時的に排気
エミッションが悪化したり制御特性が悪化するような場
合が生じる問題がある。本発明の目的は、上述の問題を
解決し、一時的な排気エミッションの悪化などを伴うこ
となく複数の気筒群に分割された内燃機関の触媒の劣化
判別を正確に行うことのできる触媒劣化検出装置を提供
することを目的としている。
求項4に記載した発明の共通の構成部分を示す図であ
る。 すなわち、請求項1に記載の発明によれば、複数の
気筒群A 1 ,A 2 ,…,に分割された気筒と、前記各気
筒群毎に設けられた排気通路B 1 ,B 2 ,…,と、前記
各気筒群の排気通路が合流する排気通路Hと、前記各気
筒群の排気通路が合流する集合部下流側の排気通路に配
置され、該集合部下流側の排気通路内の排気空燃比を検
出する下流側空燃比センサEと、前記下流側空燃比セン
サより上流側の排気通路に配置された少なくとも1つの
排気浄化触媒Cと、少なくとも前記排気浄化触媒上流側
の各々の気筒群の排気通路B 1 ,B 2 ,…,の排気空燃
比に基づいて各々の気筒群の空燃比を独立にフィードバ
ック制御するフィードバック制御手段D 1 ,D 2 ,…,
と、全ての気筒群の前記フィードバック制御による空燃
比変化が略同期したことを検出する同期検出手段Fと、
前記空燃比変化の同期が検出されたときに、少なくとも
前記下流側空燃比センサEの出力に基づいて前記排気浄
化触媒の劣化の有無を検出する劣化検出手段Gと、を備
えた内燃機関の触媒劣化検出装置において、前記フィー
ドバック制御手段D 1 ,D 2 ,…,は、少なくとも前記
各々の気筒群の排気通路B 1 ,B 2 ,…,の排気空燃比
に基づいて各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段
と、前記各々の空燃比補正量に基づいて各気筒群への燃
料供給量を制御する手段とを備え、前記同期検出手段F
は、前記各気筒群の空燃比補正量に基づいて全ての気筒
群のフィードバック制御による空燃比変化が略同期した
か否かを判定する同期判定手段を備えたことを特徴とす
る内燃機関の触媒劣化検出装置が提供される。 請求項2
に記載の発明によれば、複数の気筒群A 1 ,A 2 ,…,
に分割された気筒と、前記各気筒群毎に設けられた排気
通路B 1 ,B 2 ,…,と、前記各気筒群の排気通路が合
流する排気通路Hと、前記各気筒群の排気通路が合流す
る集合部下流側の排気通路に配置され、該集合部下流側
の排気通路内の排気空燃比を検出する下流側空燃比セン
サEと、前記下流側空燃比センサより上流側の排気通路
に配置された少なくとも1つの排気浄化触媒Cと、少な
くとも前記排気浄化触媒 上流側の各々の気筒群の排気通
路B 1 ,B 2 ,…,の排気空燃比に基づいて各々の気筒
群の空燃比を独立にフィードバック制御するフィードバ
ック制御手段D 1 ,D 2 ,…,と、全ての気筒群の前記
フィードバック制御による空燃比変化が略同期したこと
を検出する同期検出手段Fと、前記空燃比変化の同期が
検出されたときに、少なくとも前記下流側空燃比センサ
Eの出力に基づいて前記排気浄化触媒の劣化の有無を検
出する劣化検出手段と、を備えた内燃機関の触媒劣化検
出装置において、前記フィードバック制御手段D 1 ,D
2 ,…,は、前記各々の気筒群の排気浄化触媒上流側の
排気通路に配置され、該排気通路の排気空燃比を検出す
る上流側空燃比センサを備え、前記同期検出手段Fは、
全部の上流側空燃比センサ出力の合計値に基づいて全て
の気筒群のフィードバック制御による空燃比変化が略同
期したか否かを判定する同期判定手段を備えたことを特
徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置が提供される。 請
求項3に記載の発明によれば、複数の気筒群A 1 ,
A 2 ,…,に分割された気筒と、前記各気筒群毎に設け
られた排気通路B 1 ,B 2 ,…,と、前記各気筒群の排
気通路が合流する排気通路Hと、前記各気筒群の排気通
路が合流する集合部下流側の排気通路に配置され、該集
合部下流側の排気通路内の排気空燃比を検出する下流側
空燃比センサEと、前記下流側空燃比センサより上流側
の排気通路に配置された少なくとも1つの排気浄化触媒
Cと、少なくとも前記排気浄化触媒上流側の各々の気筒
群の排気通路B 1 ,B 2 ,…,の排気空燃比に基づいて
各々の気筒群の空燃比を独立にフィードバック制御する
フィードバック制御手段D 1 ,D 2 ,…,と、全ての気
筒群の前記フィードバック制御による空燃比変化が略同
期したことを検出する同期検出手段Fと、前記空燃比変
化の同期が検出されたときに、少なくとも前記下流側空
燃比センサEの出力に基づいて前記排気浄化触媒の劣化
の有無を検出する劣化検出手段Gと、を備えた内燃機関
の触媒劣化検出装置において、前記フィードバック制御
手段D 1 ,D 2 ,…,は、それぞれの気筒群の排気通路
B 1 ,B 2 ,…,の排気空燃比がリッチからリーンに変
化したときに対応する気筒群A 1 ,A 2 ,…,の空燃比
補正量を予め定めた量だけ増大し、リーンからリッチに
変化したときに対応する気筒群A 1 ,A 2 ,…,の空燃
比補正量を予め定めた量だけ減少させるスキップ制御手
段と、前記各々の気筒群の 空燃比補正量に基づいて各々
の気筒群への燃料供給量を制御する手段とを備え、前記
同期検出手段Fは、前記各々の気筒群間の空燃比補正量
の前記スキップ制御手段による増大が生じた時期の相
違、または前記スキップ制御手段による減少が生じた時
期の相違、に基づいて全ての気筒群のフィードバック制
御による空燃比変化が略同期したか否かを判定する同期
判定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化
検出装置が提供される。 請求項4に記載の発明によれ
ば、複数の気筒群A 1 ,A 2 ,…,に分割された気筒
と、前記各気筒群毎に設けられた排気通路B 1 ,B 2 ,
…,と、前記各気筒群の排気通路が合流する排気通路H
と、前記各気筒群の排気通路が合流する集合部下流側の
排気通路に配置され、該集合部下流側の排気通路内の排
気空燃比を検出する下流側空燃比センサEと、前記下流
側空燃比センサより上流側の排気通路に配置された少な
くとも1つの排気浄化触媒Cと、少なくとも前記排気浄
化触媒上流側の各々の気筒群の排気通路B 1 ,B 2 ,
…,の排気空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を独
立にフィードバック制御するフィードバック制御手段D
1 ,D 2 ,…,と、全ての気筒群の前記フィードバック
制御による空燃比変化が略同期したことを検出する同期
検出手段Fと、前記空燃比変化の同期が検出されたとき
に、少なくとも前記下流側空燃比センサEの出力に基づ
いて前記排気浄化触媒の劣化の有無を検出する劣化検出
手段Gと、を備えた内燃機関の触媒劣化検出装置におい
て、前記フィードバック制御手段D 1 ,D 2 ,…,は、
前記各々の気筒群の排気浄化触媒上流側の排気通路
B 1 ,B 2 ,…,に配置され、該排気通路の排気空燃比
を検出する上流側空燃比センサを備え、前記同期検出手
段Fは、前記各々の気筒群間の上流側空燃比センサ出力
がリッチ空燃比出力からリーン空燃比出力に変化する時
期の差、またはリーン空燃比出力からリッチ空燃比出力
に変化する時期の差が所定時間以内になったときに全て
の気筒群のフィードバック制御による空燃比変化が略同
期したと判定する同期判定手段を備えたことを特徴とす
る内燃機関の触媒劣化検出装置が提供される。
により独立に制御されており、制御周期が相違するため
通常は各気筒群の空燃比変化の位相は一致していない。
しかし、運転中には各気筒群の空燃比変化の位相が略一
致して同期したと見なすことができる状態が必ず一定期
間生じている。各請求項に記載の発明では同期検出手段
により、この同期状態が検出されたときに劣化検出手段
による触媒の劣化検出を行う。劣化検出時には各気筒の
空燃比変化の位相が略一致しているため、排気通路集合
部での各気筒群からの排気の干渉による排気空燃比の乱
れがなくなる。このため、触媒上流側の各排気通路
B 1 ,B 2 ,…,内の排気空燃比と、触媒下流側の空燃
比センサEで検出した排気空燃比との間で排気空燃比変
化の対応がとれるようになり触媒下流側空燃比センサの
出力に基づいた触媒劣化検出が可能となる。 請求項1の
発明では、同期検出手段Fは、各気筒群の空燃比補正量
に基づいて、空燃比変化位相が略同期したか否かを判定
する。例えば、同期検出手段は各気筒群の空燃比補正量
の合計量を算出し、この合計量の極大値と極小値との差
が所定値以上になった場合に空燃比変化位相が略同期し
たと判断する。空燃比補正量の合計量の極大値、極小値
は、各気筒群の空燃比変化位相のずれに応じて変化する
が、全部の気筒群の変化位相が一致したときに極大値は
最大となり、極小値は最小となる。このため、空燃比補
正量の合計量の極大値と極小値との差がある程度大きく
なった場合には空燃比変化位相は略同期したと考えられ
る。 請求項2の発明では、同期検出手段Fは例えば、各
上流側空燃比センサ出力の合計値の極大値と極小値との
差が所定値以上になった場合に空燃比変化位相が略同期
したと判断する。各上流側空燃比センサ出力の合計値の
極大値と極小値は、各気筒群の空燃比変化位相のずれに
応じて変化するが、全部の気筒群の変化位相が一致した
ときに極大値は最大となり、極小値は最小となる。この
ため、上流側空燃比センサ出力の合計値の極大値と極小
値との差がある程度大きくなった場合には空燃比変化位
相は略同期したと考えられる。 請求項3の発明では、同
期検出手段Fは各気筒群の空燃比フィードバック制御 の
スキップ制御のタイミング差に基づいて空燃比変化位相
が同期したことを検出する。例えば、各気筒群のスキッ
プ制御が略同時に行われている場合には各気筒群の空燃
比は略同じ変動を繰り返していると考えられるため、空
燃比変動の位相が略同期したと考えられる。 請求項4の
発明では、同期検出手段Fは各上流側空燃比センサ出力
のリッチ空燃比出力からリーン空燃比出力への変化タイ
ミング、またはリーン空燃比出力からリッチ空燃比出力
への変化タイミングの差が所定時間以内になったとき
に、空燃比変化位相が略同期したと判定する。例えば、
各気筒群の上流側空燃比センサ出力のリッチ/リーン間
の変化が略同じタイミングで繰り返されている場合に
は、各気筒群の空燃比は略同じ変動を繰り返していると
考えられるため、空燃比変動の位相が略同期したと考え
られる。
置の一実施例を示す全体概略図である。図2において
は、機関本体1はシリンダがV字型に2列に配列された
V型機関が示されており、機関本体1の吸気通路2には
エアフローメータ3が設けられている。エアフローメー
タ3は吸入空気量を直接計測するものであって、ポテン
ショメータを内蔵して吸入空気量に比例したアナログ電
圧の出力信号を発生する。この出力信号は制御回路10
のマルチプレクサ内蔵A/D変換器101に供給されて
いる。ディストリビュータ4には、その軸がたとえばク
ランク角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス
信号を発生するクランク角センサ5およびクランク角に
換算して30°毎に基準位置検出用パルス信号を発生す
るクランク角センサ6が設けられている。これらクラン
ク角センサ5,6のパルス信号は制御回路10の入出力
インターフェイス102に供給され、このうち、クラン
ク角センサ6の出力はCPU103の割込み端子に供給
される。
給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴
射弁7A,7Bが設けられている。また、機関本体1の
シリンダブロックのウォータジャケット(図示省略)に
は、冷却水の温度を検出するための水温センサ9が設け
られている。水温センサ9は冷却水の温度THWに応じ
たアナログ電圧の電気信号を発生する。この出力もA/
D変換器101に供給されている。
ク(以下、Bバンク)の排気マニホールド11A,11
Bより下流の排気系には、それぞれ、排気ガス中の3つ
の有毒成分HC,CO,NOx を同時に浄化する三元触
媒を収容する触媒コンバータ12A,12Bが設けられ
ている。この触媒コンバータ(スタートキャタリスト)
12A,12Bはエンジン始動時の触媒暖機を短時間で
行なえるように、比較的小容量とされ、エンジンルーム
に設けられる。
すなわち触媒コンバータ12Aの上流側の排気管14A
には上流側O2 センサ13Aが設けられ、また、Bバン
クの排気マニホールド11Bには、すなわち、触媒コン
バータ12Bの上流側の排気管14Bには上流側O2 セ
ンサ13Bが設けられている。さらに、2つの排気管1
4A,14Bはその下流において集合部15aにおいて
合流しており、この集合部15aには、三元触媒を収容
する触媒コンバータ(メインキャタリスト)16が設け
られている。この触媒コンバータ16は比較的大きいた
め、車体の床下に設けられる。
には下流側O2 センサ17が設けられている。上流側O
2 センサ13A,13B及び下流側O2 センサ17は排
気ガス中の酸素成分濃度に応じた電気信号を発生する。
すなわち、O2 センサ13A,13B,17は空燃比が
理論空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて、異
なる出力電圧を制御回路10のA/D変換器101に発
生する。
ュータとして構成され、A/D変換器101、入出力イ
ンターフェイス102、CPU103の他に、ROM1
04,RAM105、バックアップRAM106、クロ
ック発生回路107等が設けられている。また、吸気通
路2のスロットル弁18には、スロットル弁18が全閉
か否かを検出するためのアイドルスイッチ19が設けら
れており、この出力信号は制御回路10の入出力インタ
ーフェイス102に供給される。
吸気弁であって、減速時あるいはアイドル時に2次空気
を排気マニホールド11A,11Bに供給してHC、C
Oのエミッションを低減するためのものである。また、
制御回路10において、ダウンカウンタ108A、フリ
ップフロップ109A、および駆動回路110AはAバ
ンクの燃料噴射弁7Aを制御するためのものであり、ダ
ウンカウンタ108B、フリップフロップ109B、お
よび駆動回路110BはBバンクの燃料噴射弁7Bを制
御するものである。すなわち、後述のルーチンにおい
て、燃料噴射量TAUA(TAUB)が演算されると、
燃料噴射量TAUA(TAUB)がダウンカウンタ10
8A(108B)にプリセットされると共にフリップフ
ロップ109A(109B)もセットされる。この結
果、駆動回路110A(110B)が燃料噴射弁7A
(7B)の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ10
8A(108B)がクロック信号(図示せず)を計数し
て最後にそのキャリアウト端子が“1”レベルとなった
ときに、フリップフロップ109A(109B)がセッ
トされて駆動回路110A(110B)は燃料噴射弁7
A(7B)の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射
量TAUA(TAUB)だけ燃料噴射弁7A(7B)は
付勢され、従って、燃料噴射量TAUA(TAUB)に
応じた量の燃料が機関本体1の各A,Bバンクの燃料室
に送り込まれることになる。
D変換器101のA/D変換終了時、入出力インターフ
ェイス102がクランク角センサ6のパルス信号を受信
した時、クロック発生回路107からの割込信号を受信
した時、等である。エアフローメータ3の吸入空気量デ
ータQおよび冷却水温データTHWは所定時間毎に実行
されるA/D変換ルーチンによって取込まれてRAM1
05の所定領域に格納される。つまり、RAM105に
おけるデータQおよびTHWは所定時間毎に更新されて
いる。また、回転速度データNe はクランク角センサ6
の30℃A毎に割込みによって演算されてRAM105
の所定領域に格納される。
(1)上流側O2 センサ出力に基づく第一の空燃比フィ
ードバック制御、(2)下流側O2 センサ出力に基づく
第二の空燃比フィードバック制御、(3)下流側O2 セ
ンサ出力に基づく触媒劣化検出について、この順に説明
する。
燃比は上流側O2 センサ13A,13Bの出力に基づい
て、それぞれ互いに独立してフィードバック制御されて
いる。図3及び図4、図5は上流側O2 センサ13A,
13Bの出力V1A,V1BにもとづいてAバンク用、Bバ
ンク用空燃比補正係数FAFA,FAFBを演算する第
一の空燃比フィードバック制御ルーチンであって、所定
時間たとえば4ms毎に実行される。
O2 センサ13A,13Bによる空燃比の閉ループ(フ
ィードバック)条件が成立しているか否かを判別する。
たとえば、冷却水温が所定値以下の時、機関始動中、始
動後増量中、暖機増量中、パワー増量中、触媒過熱防止
のためのOTP増量中、上流側O2 センサ13A、13
Bの出力信号が一度も反転していない時、燃料カット中
等はいずれも閉ループ条件が不成立であり、その他の場
合が閉ループ条件成立である。閉ループ条件が不成立の
ときには、ステップ312に進み空燃比フィードバック
制御フラグXMFBを“0”にしてステップ313でル
ーチンを終了する。
が成立している場合には、ステップ302でフラグXw
をリセット(=“0”)してステップ303に進む、フ
ラグXw はこれからフィードバック制御を行う気筒バン
クを示すフラグでXw =0はAバンクを、Xw =1はB
バンクを示す。ステップ303〜306ではフラグXw
の値に応じてRAM105のアドレスセットが行われ
る。すなわちXw =0であればAバンク用にRAM10
5のアドレスがセットされ、ステップ307で実行する
サブルーチンのパラメータはAバンク用のものが使用さ
れる(この場合、以下のサブルーチンの説明中パラメー
タの添字“i”は“A”を意味するものとする。)同様
にXw =1の場合にはBバンク用にRAM105のアド
レスセットが行われる。(この場合以下のサブルーチン
の説明中パラメータの添字“i”は“B”を意味するも
のとする。) 次いでステップ307では空燃比補正係数FAFi(こ
の場合、Xw =0であるのでFAFiはFAFA、すな
わちAバンク用の空燃比補正係数を意味する。)演算サ
ブルーチン(後述)が実行され、次いでステップ309
ではXw が1か否かが判定され、Xw ≠1の場合はステ
ップ310でXw をセット(=“1”)してステップ3
03に戻る。またXw =1の場合にはステップ311で
空燃比フィードバック制御が行われていることを示すた
めに空燃比フィードバック制御フラグXMFBを“1”
にセットした後ステップ313でルーチンを終了する。
すなわち、本ルーチンが実行されるとまずAバンクの空
燃比補正係数FAFAが演算され、続いてBバンクの空
燃比補正係数FAFBが演算される。
の空燃比補正係数FAFA,FAFB演算サブルーチン
を示す。なお、以下の説明中iで示す文字はフラグXw
の値に応じてA又はBを表すものとする。ステップ40
1では、上流側O2 センサ13iの出力V1iをA/D変
換して取込み、ステップ402にてV1iが比較電圧VR1
たとえば0.45V以下か否かを判別する、つまり、空
燃比がリッチかリーンかを判別する。リーン(V1i≦V
R1)であれば、ステップ403にてディレイカウンタC
DLYiが正か否かを判別し、CDLYi>0であれば
ステップ404にてCDLYiを0とし、ステップ40
5に進む。ステップ405では、ディレイカウンタCD
LYiを1減算し、ステップ406,407にてディレ
イカウンタCDLYiを最小値TDLでガードする。こ
の場合、ディレイカウンタCDLYiが最小値TDLに
到達したときにはステップ408にて空燃比フラグF1
iを“0”(リーン)とする。なお、最小値TDLは上
流側O2 センサ13iの出力においてリッチからリーン
への変化があってもリッチ状態であるとの判断を保持す
るためのリーン遅延状態であって、負の値で定義され
る。他方、リッチ(V1i>VR1)であれば、ステップ4
09にてディレイカウンタCDLYiが負か否かを判別
し、CDLYi>0であればステップ410にてCDL
Yiを0とし、ステップ411に進む。ステップ411
ではディレイカウンタCDLYiを1加算し、ステップ
412,413にてディレイカウンタCDLYiを最大
値TDRでガードする。この場合、ディレイカウンタC
DLYiが最大値TDRに到達したときはステップ41
4にて空燃比フラグF1iを“1”(リッチ)とする。
なお、最大値TDRは上流側O2 センサ13iの出力に
おいてリーンからリッチへの変化があってもリーン状態
であるとの判断を保持するためのリッチ遅延状態であっ
て、正の値で定義される。
は、空燃比フラグF1iの符号が反転したか否かを判別
する、すなわち遅延処理後の空燃比が反転したか否かを
判別する。空燃比が反転していれば、ステップ416に
て、空燃比フラグF1iの値により、リッチからリーン
への反転か、リーンからリッチへの反転かを判別する。
リッチからリーンへの反転であれば、ステップ417に
てリッチスキップ量RSRをRAM105より読出し、
FAFi←FAFA+RSRとスキップ的に増大させ、
逆に、リーンからリッチへの反転であれば、ステップ4
18にてリーンスキップ量RSLをRAM105より読
出し、FAFi←FAFi−RSLとスキップ的に減少
させる。つまり、スキップ処理を行う。ここでスキップ
量RSRは後述のルーチン(図7,8)で算出され、ス
キップ量RSLは、例えばRSL=10%−RSRによ
り算出される。
符号が反転していなければ、ステップ419,420,
421にて積分処理を行う。つまり、ステップ419に
て、F1i=“0”か否かを判別し、F1i=“0”
(リーン)であればステップ420にてFAFi←FA
Fi+KIRとし、他方、F1i=“1”(リッチ)で
あればステップ421にてFAFi←FAFi−KIL
とする。ここで、積分定数KIR,KILはスキップ量
RSR,RSLに比して十分小さく設定してあり、つま
り、KIR(KIL)<RSR(RSL)である。従っ
て、ステップ420はリーン状態(F1i=“0”)で
燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ421はリッチ
状態(F1i=“1”)で燃料噴射量を徐々に減少させ
る。
7,418,420,421にて演算された空燃比補正
係数FAFiは最小値たとえば0.8にてガードされ、
また、最大値たとえば1.2にてガードされる。これに
より、何らかの原因で空燃比補正係数FAFiが大きく
なり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に、その値で
機関の空燃比を制御してオーバリッチ、オーバリーンに
なるのを防ぐ。
納され、サブルーチンは終了する。前述のようにこのサ
ブルーチンは、フラグXw の値に応じてAバンクとBバ
ンクとについて交互に実行されるため、FAFAとFA
FBとが個別に計算され、各バンクの空燃比は互いに独
立に制御される。図6は図4のフローチャートによる動
作を補足説明するタイミング図であって、たとえばAバ
ンクについて示している。上流側O2 センサ13Aの出
力V1Aにより図6(A)に示すごとくリッチ、リーン判
別の空燃比信号A/Fが得られると、ディレイカウンタ
CDLYAは、図6(B)に示すごとく、リッチ状態で
カウントアップされ、リーン状態でカウントダウンされ
る。この結果、図6(C)に示すごとく、遅延処理され
た空燃比信号A/F′(フラグF1Aに相当)が形成さ
れる。たとえば、時刻t1 にて空燃比信号A/Fがリー
ンからリッチに変化しても、遅延処理された空燃比信号
A/F′はリッチ遅延時間TDRだけリーンに保持され
た後に時刻t2 にてリッチに変化する。時刻t3 にて空
燃比信号A/Fがリッチからリーンに変化しても、遅延
処理された空燃比信号A/F′はリーン遅延時間(−T
DL)相当だけリッチに保持された後に時刻t4 にてリ
ーンに変化する。しかし空燃比信号A/F′が時刻
t5 , t6 , t7 のごとくリッチ遅延時間TDRの短い
期間で反転すると、ディレイカウンタCDLYが最大値
TDRに到達するのに時間を要し、この結果、時刻t8
にて遅延処理後の空燃比信号A/F′が反転される。つ
まり、遅延処理後の空燃比信号A/F′は遅延処理前の
空燃比信号A/Fに比べて安定となる。このように遅延
処理後の安定した空燃比信号A/F′にもとづいて図6
(D)に示す空燃比補正係数FAFAが得られる。
ドバック制御について説明する。第二の空燃比フィード
バック制御としては、第一の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキップ量RSR,RSL、積分定数KI
R,KIL、遅延時間TDR,TDL、もしくは上流側
O2 センサ13A,13Bの出力V1A ,V1Bの比較電圧
VR1を可変にするシステムと、第二の空燃比補正係数F
AF2を導入するシステムとがある。
比較電圧を下流側O2 センサ17によって可変とするこ
とはそれぞれに長所がある。たとえば、遅延時間は非常
に微妙な空燃比の調整が可能であり、また、スキップ量
は、遅延時間のように空燃比のフィードバック周期を長
くすることなくレスポンスの良い制御が可能である。従
って、これら可変量は当然2つ以上組み合わされて用い
られ得る。
バック制御定数としてのスキップ量を可変にした場合の
ダブルO2 センサシステムについて説明する。リッチス
キップ量RSRを大きくすると、A,B両バンクの制御
空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンスキップ量
RSLを小さくしてもA,B両バンクの制御空燃比をリ
ッチ側に移行でき、他方、リーンスキップ量RSLを大
きくすると、A,B両バンクの制御空燃比をリーン側に
移行でき、また、リッチスキップ量RSRを小さくして
もA,B両バンクの制御空燃比をリーン側に移行でき
る。したがって、下流側O2 センサ17の出力V2 に応
じてリッチスキップ量RSRまたはリーンスキップ両R
SLを補正することにより空燃比が制御できる。
V2 にもとづく第2の空燃比フィードバック制御ルーチ
ンであって、所定時間たとえば512ms毎に実行され
る。ステップ701〜706では、下流側O2 センサ1
7によるフィードバック制御条件が成立しているか否か
を判別する。たとえば、上流側O2 センサ13による閉
ループ条件の不成立(ステップ701でXMFB≠
“1”)に加えて、冷却水温THWが所定値(たとえば
70℃)以下のとき(ステップ702)、スロットル弁
16が全閉(LL=“1”)のとき(ステップ70
3)、回転速度Ne 、車速、アイドルスイッチ19の信
号LL、冷却水温THW等にもとづいて2次空気が導入
されているとき(ステップ704)、軽負荷のとき(Q
/Ne <X1 )(ステップ705)、下流側O2 センサ
17が活性化していないとき(ステップ706)、等が
閉ループ条件が不成立であり、その他の場合が閉ループ
条件成立である。閉ループ条件不成立であれば、ステッ
プ719に進み、空燃比フィードバックフラグXSFB
をリセットし(“0”)、閉ループ条件成立であればス
テップ708に進み、空燃比フィードバックフラグXS
FBをセットする(“1”)。
ローについて説明する。ステップ709は、下流側O2
センサ17の出力V2 をA/D変換して取り込み、ステ
ップ710にてV2 が比較電圧VR2(たとえばVR2=
0.55V)以下か否かを判別する、つまり、空燃比が
リッチかリーンかを判別する。なお、比較電圧VR2は触
媒コンバータ16の上流、下流で生ガスの影響による出
力特性が異なることおよび劣化速度が異なること等を考
慮して上流側O2 センサ13の出力の比較電圧V R1より
高く設定されているが、この設定は任意でもよい。この
結果、V2 ≦VR2(リーン)であればステップ711、
712,713に進み、V2 >VR2(リッチ)であれば
ステップ714,715,716に進む。すなわち、ス
テップ711では、RSR←RSR+ΔRS(一定値)
とし、つまり、リッチスキップ量RSRを増大させて空
燃比をリッチ側に移行させ、ステップ712,713で
は、RSRを最大値MAX(=7.5%)にてガード
し、他方、ステップ714にてRSR←RSR−ΔRS
とし、つまり、リッチスキップ量RSRを減少させて空
燃比をリーン側に移行させ、ステップ715,716に
てRSRを最小値MIN(=2.5%)にてガードす
る。なお、最小値MINは過渡追従性がそこなわれない
レベルの値であり、また、最大値MAXは空燃比変動に
よりドライバビリティの悪化が発生しないレベルの値で
ある。
SLを、 RSL←10%−RSR とする。つまり、RSR+RSL=10%とする。ステ
ップ718では、スキップ量RSR,RSLをRAM1
05に格納し、ステップ720(図7)に進みルーチン
を終了する。
計算された空燃比補正係数FAFA,FAFBを用いて
各バンクの燃料噴射量TAUA,TAUBを演算するル
ーチンであって、所定クランク角毎、例えば360℃A
毎に実行される。ステップ901では、RAM105よ
り吸入空気量データQおよび回転速度データNe を読出
して基本噴射量TAUPをTAUP←α・Q/Ne (α
は定数)により演算する。なお、基本噴射量TAUP
は、理論空燃比を得るための燃料噴射量、αは定数であ
る。ステップ902では、Aバンク用最終噴射量TAU
Aを、TAUA←TAUP・FAFA・β+γ(β,γ
は他の運転状態パラメータで定まる補正量)により演算
する。次いで、ステップ903にて、噴射量TAUAを
Aバンク用ダウンカウンタ108Aにセットすると共に
フリップフロップ109Aをセットして燃料噴射を開始
させる。同様に、ステップ904では、Bバンク用最終
噴射量TAUBを、TAUB←TAUP・FAFB・β
+γにより演算する。次いで、ステップ905にて、噴
射量TAUBをBバンク用ダウンカウンタ108Bにセ
ットすると共にフリップフロップ109Bをセットして
燃料噴射を開始させる。そして、ステップ906にてこ
のルーチンは終了する。
くはTAUBに相当する時間が経過すると、ダウンカウ
ンタ108Aもしくは108Bのキャリアウト信号によ
ってフリップフロップ109Aもしくは109Bがリセ
ットされて燃料噴射は終了する。
劣化検出 次に、本実施例における下流側O2 センサ出力に基づく
触媒劣化検出について説明する。前述のように、本実施
例の機関はA,B両バンクがそれぞれ独立に空燃比制御
されているため、両方のバンクの空燃比変化の制御周期
は異なっており、空燃比変化の位相は通常一致していな
い。しかし、それぞれの制御周期の違いのため両バンク
の空燃比変化位相の差は機関運転中には時間と共に変化
しており、運転中に両バンクの空燃比変化の位相が略一
致している期間が必ず存在する。本発明においては、こ
の両バンクの空燃比変化の位相が略同期したことを検出
し、同期時にのみ触媒劣化検出操作を行うことにより、
強制的に両バンクの制御を同期させる操作を伴わずに触
媒劣化検出を行う。
作と(B)触媒劣化検出動作とに分けてそれぞれについ
て説明する。
期したことを検出する方法として、両バンクの空燃比
補正係数FAFA、FAFBによる方法。両バンクの
上流側O2 センサ13A,13Bの出力V1A,V1Bによ
る方法。両バンクの空燃比のリッチスキップRSRま
たはリーンスキップRSLのタイミングの時間差による
方法について説明する。
る同期検出。 図10は、運転中の空燃比補正係数FAFA、FAFB
の変化を示す図6(D)と同様な図であり、図10
(A)はAバンクの補正係数FAFA、図10(B)は
Bバンクの補正係数FAFBの変化をそれぞれ示してい
る。図10(A)、(B)に示すように両バンクの空燃
比補正係数FAFA、FAFBは、時間tDだけ位相が
ずれている。図10(C)は両バンクの空燃比補正係数
FAFA(図10(A))とFAFB(図10(B))
との和FAFADD(FAFADD=FAFA+FAF
B)を表している。図に示すように、FAFAとFAF
Bの位相が一致していない場合には、FAFADDは図
に実線で示すような形状になる。
がAバンクに対して相対的にずれて、図10(B)に点
線で示すようにAバンクの位相と一致した場合を考え
る。この場合、FAFADDは、図10(C)に点線で
示すようにFAFA、FAFBと相似の形状になり、こ
のとき、FAFADDの振幅は最大になる(図10
(C)、DFAF)。また、FAFADDが最大または
最小になるタイミングは、FAFA、FAFBが最大と
最小になるタイミング(リッチスキップまたはリーンス
キップが起きる直前)と一致する。
前のタイミングをTRA、リーンスキップが起きる直前
のタイミングをTLA(図10(A)参照)とし、TR
A,TLAにおけるFAFADDの値をそれぞれFRI
CHA,FLEANAとして、|FRICHA−FLE
ANA|=DFAFAとおく(図10(C)参照)。ま
た同様に、FAFBについてもTRB,TLB,FRI
CHB,FLEANB,DFAFBをとる(図10
(B)、図10(C)参照図10から判るように、DF
AFAとDFAFBはそれぞれFAFAとFAFBの位
相の差が小さくなるほど大きな値になり、FAFAとF
AFBの位相が同期したときに共に最大値DFAFをと
る。
の値を監視して、これらの値が所定値を越えて大きくな
った事を検出すれば、両バンクでの空燃比変化の同期を
検出することができる。図11、図12は上記の同期検
出を行うための制御回路10の動作を示すフローチャー
トである。本実施例では、前述のDFAFA,DFAF
B等の演算は図5の空燃比フィードバック制御ルーチン
の一部として実施されている。図11は図5と同様なル
ーチンであり、DFAFA,DFAFB等の演算のため
のステップ1100から1103が付加されている点が
図5と相違している。
の演算を示している。即ち、FAFADDi(i=A,
B)はそれぞれのバンクのFAF演算の毎に演算され
る。またステップ1101とステップ1102はそれぞ
れFRICHi,FLEANiのセットを示す。即ち、
FRICHiの値は、リッチスキップが起きる毎に更新
され(ステップ417、ステップ1101)、FLEA
Niの値は、リーンスキップが起きる毎に更新される
(ステップ418、ステップ1102)。ここで、ステ
ップ1101または1102が実行されるときのFAF
ADDiの値は、前回ルーチンが実行されたときの値
(つまり、リッチスキップ又はリーンスキップが実施さ
れる直前の値)になっている。また、ステップ1100
ではDFAFiがリッチスキップが起きる毎に|FRI
CHi−FLEANi|として演算される。尚、ステッ
プ1100が実行される際のFRICHi、FLEAN
iの値は、それぞれ前回リッチスキップ、リーンスキッ
プが行われたときの値になっている。
リッチスキップ時のDFAFA,DFAFBが演算され
る。次に、図12は図11で求めたDFAFA,DFA
FBを用いた同期検出ルーチンである。本ルーチンは制
御回路10により一定時間毎(例えば4ms毎)に実行さ
れる。図12、ステップ1201では触媒劣化検出条件
が成立しているか否かが判定される。触媒劣化検出条件
は、例えば、上流側O2 センサ出力による空燃比フィー
ドバック制御実行中であること(空燃比フィードバック
制御フラグXMFB=1)、上流側O2 センサ出力V1,
V2 が所定時間以上リーン側もしくはリッチ側に貼りつ
いていないこと、下流側O2 センサ出力による空燃比フ
ィードバック制御実行中であること(フラグXSFB=
1)等である。ステップ1201で触媒劣化検出条件が
成立している場合はステップ1202、1203でそれ
ぞれ図11で求めたDFAFA,DFAFBがそれぞれ
所定値C0 以上か否かを判断する。そして、DFAF
A,DFAFBが共にC0 以上の場合のみ両バンクの空
燃比変化位相が同期していると判断してステップ120
7に進み触媒劣化検出が行われる。ここで、C0 はO2
センサの配置やエンジン型式等により決まる定数であ
る。尚、ステップ1207の触媒劣化検出ルーチンにつ
いては後に詳細に説明する。このように、両バンクの空
燃比補正係数FAFの値を監視する事により、空燃比変
化の位相同期の検出が可能となり、強制的に両バンクの
制御周期を一致させる操作を行うことなく触媒劣化検出
を実施する事ができる。
る同期検出。 上述の例では、両バンクの空燃比補正係数FAFAとF
AFBとの和FAFADDの振幅DFAFを用いて同期
検出を実施しているが、上流側O2 センサの出力V1A,
V1Bの和を用いても両バンクの空燃比変化の同期を検出
することができる。即ち、上流側O2 センサの出力
V1A,V1Bの和をOXADDとすると(OXADD=V
1A+V1B)、OXADDの振幅はV1A,V1Bの変化が同
期したとき、つまり、両バンクの排気空燃比変化の位相
が同期したときに最も大きくなる。従って、OXADD
の振幅を算出して、振幅が所定値以上になったときに両
バンクが同期したと判定することにより、同期を検出す
ることができる。
めの制御回路10の動作を示すフローチャートである。
図13は出力和OXADDの振幅を表すDOXADDの
演算ルーチンを示す。本ルーチンは図4、図5の空燃比
補正係数FAF演算ルーチンと同一の時間間隔(例えば
4ms毎)で実行されるが、空燃比補正係数FAF演算ル
ーチンの一部として、例えば図4ステップ401とステ
ップ402の間で実行しても良い。
流側O2 センサの出力V1A,V1Bの和OXADDが演算
される。次いで、ステップ1302から1307では、
必要に応じてOXADDの極大値と極小値(OXADD
MAX 、OXADDMIN )の更新が行われる。即ち、ステ
ップ1302ではOXADDの前回からの増分ΔOXを
演算し、ステップ1303から1305では前回ルーチ
ン実行時のΔOXの値と今回のΔOXの値とから今回の
OXADDの値が極大値OXADDMAX 又は極小値OX
ADDMIN に該当するか否かを判断し、該当する場合は
ステップ1306、1307で極大値OXADDMAX 又
は極小値OXADDMIN の更新が行われる。なお、本ル
ーチンにおいては、添字j−1は前回ルーチン実行時の
値を表すものとする。上記操作の後、ステップ1308
ではOXADDの振幅DOXADDが〔OXADDMAX
−OXADDMIN 〕として演算され、ステップ1309
で次回のルーチン実行に備えてパラメータが更新されて
ルーチンは終了する。
ADDを用いた同期検出ルーチンである。本ルーチンも
制御回路10により一定時間毎(例えば4ms毎)に実行
される。図14、ステップ1401は触媒劣化検出条件
が成立しているか否かの判定ステップであり、触媒劣化
検出条件は図12、ステップ1201と同様である。次
に、ステップ1402は同期検出操作を示し、振幅DO
XADDが所定値C1 (V)以上の場合に両バンクの空
燃比変化が同期したと判定し、ステップ1403で触媒
劣化検出を実行する。尚、上記所定値C1 は、上流側O
2 センサの種類に応じて決定される。また、ステップ1
403の触媒劣化検出ルーチンについては後に詳細に説
明する。
時間差による同期検出。 両バンクの空燃比のリッチスキップRSRまたはリーン
スキップRSLが生じた時間の差を検出することによっ
ても両バンクの空燃比の同期を検出することができる。
即ち、両バンクの空燃比変化が完全に一致していれば、
両バンクの空燃比のリッチスキップRSR(またはリー
ンスキップRSL)は同時に起きるため、時間差はゼロ
になる。本実施例では、この時間差が所定値以下になっ
たときに両バンクの空燃比が同期したと判定し、触媒劣
化検出を行う。
めの制御回路10の動作を示すフローチャートである。
本実施例では、上述の時間差の演算は図5の空燃比フィ
ードバック制御ルーチンの一部として実施されている。
図15は図5と同様なルーチンであり、上記時間差の演
算のためのステップ1501から1505が付加されて
いる点が図5と相違している。
御回路10に内蔵したクロックから現在時刻TIMEが
読み込まれる。TIMEの読み込みは両バンクのリッチ
スキップ(ステップ417)毎に行われる。次いで、ス
テップ1502では、現在どちらのバンクの計算を実行
中かを判断し、その結果に応じて、ステップ1503、
1504でもう一方のバンクで前回リッチスキップが起
きてから今回のリッチスキップまでの時間差TIMEI
NTiを演算する。ここで、フラグXW =0はAバンク
の計算を実行中を意味し、XW =1はBバンクを意味す
る。又、添字iはXW =0のときはA、XW =1のとき
はBを意味する。また、TIMEA、TIMEBは、ス
テップ1505で記憶される各バンクでリッチスキップ
が起きた時刻である。本ルーチンにより,TIMEIN
TA、TIMEINTBには前回他のバンクでリッチス
キップが起きてから今回リッチスキップが起きるまでの
時間差の値が各バンク毎に記憶される。
NTA、TIMEINTBを用いた同期検出ルーチンで
ある。本ルーチンも制御回路10により一定時間毎(例
えば4ms毎)に実行される。図16、ステップ1601
は触媒劣化検出条件が成立しているか否かの判定ステッ
プであり、触媒劣化検出条件は図12、ステップ120
1と同様であるため、説明を省略する。次に、ステップ
1602、1603は同期検出操作を示し、時間差TI
MEINTA、TIMEINTBのどちらか一方が所定
値C2 以下になった場合には、両バンクが同期したと判
断し、ステップ1604で触媒劣化検出を行う。尚、上
記時間差の所定値C2 は例えば150ms程度に設定され
る。また、ステップ1604の触媒劣化検出ルーチンに
ついては後に詳細に説明する。
検出する方法について説明したが、本発明は上述の同期
検出方法に限定されるものではなく、他の同期検出方法
をも使用することができる。例えば、上記以外にも、各
バンクの上流側O2 センサ出力の反転(リッチからリー
ンまたはリーンからリッチへの変化)を検知して、図1
5、16と同様のルーチンにより両バンクの上流側O2
センサ出力の反転の時間差により、同期を検出すること
も可能である。
ードバック制御中に行われるが、例えば、減速時のフュ
エルカットや、パワー増量等の燃料増量が終了してフィ
ードバック制御に復帰した直後では、両バンクの空燃比
変化は、必ず同期しているため、フュエルカットや燃料
増量動作の終了を検出して触媒劣化検出を実行するよう
にしてもよい。
3、図16ステップ1604で実行される触媒劣化検出
動作について説明する。下流側O2 センサ出力に基づく
触媒劣化検出の方法としては、種々のものが考案されて
いるが、本実施例では、これらのうち下流側O2 セン
サ出力の反転回数を用いる場合、下流側O2 センサ出
力の軌跡長を用いる場合、上流側O2センサと下流側
O2 センサ出力の軌跡長と、出力軌跡と比較電圧とで囲
まれる面積とを用いる場合について説明する。
触媒劣化検出 図17は下流側O2 センサ出力V2 の反転回数を用いた
場合の触媒劣化判定を示す。前述のように、触媒が劣化
すると、下流側O2 センサ出力の反転回数は増加する。
本実施例では、これを利用して触媒劣化検出を行う。図
17においてサブルーチンがスタートするとステップ1
701ではカウンタCT1 が+1 カウントアップされ、
ステップ1702では所定の判定期間T1 が経過したか
否かが判定され、CT1 <T1 の場合にはステップ17
03に進み下流側空燃比センサ17の出力V2 が前回ル
ーチン実行時と較べてリッチ側(V2≧VR2)からリー
ン側(V2 <VR2)に、又はリーン側からリッチ側に反
転したか否かが判別され、V2 が反転している場合には
ステップ1704でカウンタCSを+1 カウントアップ
する。カウンタCSは所定時間内のV2 反転回数を計数
するためのカウンタである。
ていた場合はステップ1705に進み、カウンタCSの
値から触媒が劣化しているか否かを判定する。すなわ
ち、判定期間T1 内のV2 反転回数が所定値CS0 以上
である場合は、触媒が劣化したと判定し、ステップ17
06でアラームフラグALMをセット("1")すると共
に、ステップ1707で触媒劣化アラームを付勢し、触
媒が劣化したことを報知する。またステップ1705で
CS<CS0 であった場合は触媒劣化なしと判定し、ス
テップ1708でアラームフラグALMをリセット("
0")、ステップ1709でアラームを消勢する。
のためフラグALMがバックアップラムRAM106に
格納され、ステップ1711でカウンタCT1 ,CSを
クリアした後サブルーチンを終了する。尚、上流側空燃
比センサ出力V1AまたはV1Bの判定期間T1 内の反転回
数も別のカウンタCMにてカウントし、(CS/CM)
が所定値以上のとき、触媒劣化と判定することもでき
る。
媒劣化検出 次に、O2 センサ出力の軌跡長による触媒劣化検出につ
いて説明する。図18はフィードバック制御中の上流側
O2 センサ出力V1A、V1B(図18(A))及び下流側
O2 センサ出力V2 の触媒劣化の有無による変化(図1
8(B)、(C))を示している。図18(B)、
(C)に示すように下流側O2 センサ出力V2 は触媒が
劣化するにつれて変動幅が大きく、又変動周期が短くな
る。このため触媒劣化後のV2 の波形の軌跡長(図18
(C)) は、触媒が劣化していない場合(図18
(B)) より大きくなる。従ってV2 の軌跡長を監視す
ることにより触媒の劣化を判定することができる。
を示すフローチャートである。本実施例では、上流側O
2 センサの出力(例えば上流側O2 センサ13Aの出力
V1A)の軌跡長LV1Aと下流側O2 センサ17の出力V
2 の軌跡長LV2 とを用いて触媒劣化判定を行い、下流
側O2 センサ出力V2 の軌跡長LV2 と上流側O2 セン
サ出力V1Aの軌跡長LV1Aとの比が所定値以上になった
場合に触媒が劣化したと判定する。
るとステップ1901では上流側O 2 センサ13Aの出
力V1Aの軌跡長LV1Aが近似的にLV1A←LV1A+|V
1A−V1Ai-1 |により演算される。ここでV1Ai は前回
ルーチン実行時の上流側O2センサ出力である(図24
参照)。次いでステップ1902では次回のルーチン実
行に備えV1Ai-1 ←V1Aの更新が行われる。
様に下流側O2 センサ出力V2 の軌跡長LV2 の演算と
V2i-1の更新が行われる。次いで図20、ステップ19
05ではカウンタCT1 の+1 カウントアップが行わ
れ、ステップ1906ではCT1 が所定の判定期間T1
を越えたか否かが判定される。CT1 >T1 である場合
にはステップ1907でLV2 とLV1Aとの比が所定値
K以上か否かを判定し、LV2 /LV1A≧Kである場合
には触媒劣化と判定し、ステップ1908,1909に
てアラームフラグALMのセットと触媒劣化アラーム付
勢が行われる。またLV2 /LV1A<Kである場合はア
ラームフラグALMのリセット(ステップ1910)と
触媒劣化アラームの消勢(ステップ1911)とが行わ
れる。
のバックアップラムRAM106への格納(ステップ1
912)、パラメータのクリア(ステップ1913)が
行われるのは、図17の実施例と同様である。なお、本
実施例では、下流側O2 センサ出力V2 の軌跡長LV2
と上流側O2センサ出力V1Aの軌跡長LV1Aとの比を用
いて触媒劣化の判定を行っているが、下流側O2 センサ
出力V2 の軌跡長LV2 のみを用いて、LV2 が所定値
以上になったときに触媒が劣化したと判定するようにし
ても良い。
面積とセンサ出力の軌跡長とによる触媒劣化検出 次に図21,22に触媒劣化判定の更に別の実施例を示
す。本実施例では上述の軌跡長LV2 ,LV1Aに加え
て、V2 及びV1Aとそれぞれ比較電圧VR2 ,VR1とによ
って囲まれる面積AV2 ,AV1A(図18(A),(B),(C)
の斜線部分) を用いることにより更に精度の高い判定を
可能としている。
ない場合は下流側O2 センサ出力V 2 の軌跡長LV2 は
比較的小さいが、V2 と比較電圧とで囲まれる面積AV
2 は比較的大きくなる。一方、図18(C) に示すように
触媒が劣化した場合は前述のように軌跡長LV 2 は比較
的大きくなるのに対して、面積AV2 は比較的小さくな
る。
を監視することにより触媒劣化の有無をより正確に判定
することができる。尚、これらの詳細は本願出願人が先
に出願した特願平3−331810号に詳細に記載され
ている。本実施例では上流側O2 センサ出力V1Aの軌跡
長LV1Aと面積AV1A及び下流側O2 センサ出力V2 の
軌跡長LV2 と面積AV2 とを用いて、LV2 /L
V1A、AV2 /AV1Aを演算し、図23(A)、または
図23(B)に示すマップから触媒劣化の有無を判定し
ている。
プ2101,2102では上流側O 2 センサ13Aの出
力V1Aの軌跡長LV1A、面積AV1A及び下流側O2 セン
サ17の出力V2 の軌跡長LV2 、面積AV2 が演算さ
れる。ここで軌跡長LV1A,AV2 は図19と同じ式で
演算され、面積AV1A,AV2 は近似的に以下の式を用
いて演算される(図24参照)。
A、17出力の比較電圧である。次いでステップ210
3では次回のルーチン実行に備えてV1Ai-1 ←V1A,V
2i-1←V2 の更新が行われ、図22ステップ2104に
進む。
1 カウントアップが行われ、ステップ2105ではCT
1 が所定の判定時間T1 を越えたか否かが判定される。
CT 1 >T1 である場合にはステップ2106で軌跡長
比LV2 /LV1A及び面積比AV2 /AV1Aを演算し、
ステップ2107でこの軌跡長比と面積比とに基づいて
図23(A)、または図23(B)のマップから触媒劣
化の有無を判定する。
場合にはアラームフラグALMのセット(ステップ21
08)、触媒劣化アラーム付勢(ステップ2109)
が、また触媒が劣化していないと判定された場合にはア
ラームフラグALMのリセット(ステップ2110)、
触媒劣化アラームの消勢(ステップ2111)が行われ
る。これらの動作終了後アラームフラグALMのバック
アップラムRAM106への格納(ステップ211
2)、パラメータのクリア(ステップ2113)が行わ
れるのは図17、20の実施例と同様である。
おいては、上流側O2 センサ出力としてO2 センサ13
Aの出力を用いて反転回数、軌跡長、面積を計算してい
るが、O2 センサ13Bの出力を用いて計算を行っても
同様の結果を得られることは言うまでもない。
気筒群を有する内燃機関に適用した場合についてのみ説
明したが、本発明は三つ以上の気筒群を有する内燃機関
にも同様に適用可能である。更に、上述の実施例では、
下流側O2 センサ出力を用いた空燃比フィードバック制
御を行う場合についてのみ説明したが、本発明は、上流
側O2 センサ出力のみに基づいて空燃比フィードバック
制御を行う内燃機関にも適用可能である。この場合、下
流側O2 センサは、触媒劣化検出にのみ用いられること
になる。
してO2 センサを用いたが、他の空燃比センサ、例えば
COセンサ、リーンミクスチャセンサ等を用いることも
可能である。
各気筒群の空燃比変化の位相を強制的に同期させる操作
を行うことなく正確な触媒劣化検出が可能となるため、
触媒劣化検出時に一時的な排気エミッションの悪化が生
じることを防止することができる。
施例を示す全体概略図である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
グ図である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
フローチャートの一部である。
フローチャートの一部である。
チャートの一部である。
チャートの一部である。
検出の実施例を示すフローチャートである。
化を説明する図である。
出の実施例を示すフローチャートの一部である。
出の実施例を示すフローチャートの一部である。
媒劣化検出の実施例を示すフローチャートの一部であ
る。
媒劣化検出の実施例を示すフローチャートの一部であ
る。
図である。
す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の気筒群に分割された気筒と、 前記各気筒群毎に設けられた排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する集合部下流側の排気
通路に配置され、該集合部下流側の排気通路内の排気空
燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記下流側空燃比センサより上流側の排気通路に配置さ
れた少なくとも1つの排気浄化触媒と、 少 なくとも前記排気浄化触媒上流側の各々の気筒群の排
気通路の排気空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を
独立にフィードバック制御するフィードバック制御手段
と、 全ての気筒群の前記フィードバック制御による空燃比変
化が略同期したことを検出する同期検出手段と、 前記空燃比変化の同期が検出されたときに、少なくとも
前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の劣化の有無を検出する劣化検出手段と、を備えた
内燃機関の触媒劣化検出装置において、 前記フィードバック制御手段は、少なくとも前記各々の
気筒群の排気通路の排気空燃比に基づいて各々の気筒群
の空燃比補正量を算出する手段と、前記各々の空燃比補
正量に基づいて各気筒群への燃料供給量を制御する手段
とを備え、 前記同期検出手段は、前記各気筒群の空燃比補正量に基
づいて全ての気筒群のフィードバック制御による空燃比
変化が略同期したか否かを判定する同期判定手段を備え
たことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。 - 【請求項2】 複数の気筒群に分割された気筒と、 前記各気筒群毎に設けられた排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する集合部下流側の排気
通路に配置され、該集合部下流側の排気通路内の排気空
燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記下流側空燃比センサより上流側の排気通路に配置さ
れた少なくとも1つの排気浄化触媒と、 少なくとも前記排気浄化触媒上流側の各々の気筒群の排
気通路の排気空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を
独立にフィードバック制御するフィードバック制御手段
と、 全ての気筒群の前記フィードバック制御による空燃比変
化が略同期したことを検出する同期検出手段と、 前記空燃比変化の同期が検出されたときに、少なくとも
前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の劣化の有無を検出する劣化検出手段と、を備えた
内燃機関の触媒劣化検出装置において、 前記フィードバック制御手段は、前記各々の気筒群の排
気浄化触媒上流側の排気通路に配置され、該排気通路の
排気空燃比を検出する上流側空燃比センサを備え、 前記同期検出手段は、全部の上流側空燃比センサ出力の
合計値に基づいて全ての気筒群のフィードバック制御に
よる空燃比変化が略同期したか否かを判定する同期判定
手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出
装置。 - 【請求項3】 複数の気筒群に分割された気筒と、 前記各気筒群毎に設けられた排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する集合部下流側の排気
通路に配置され、該集合部下流側の排気通路内の排気空
燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記下流側空燃比センサより上流側の排気通路に配置さ
れた少なくとも1つの排気浄化触媒と、 少なくとも前記排気浄化触媒上流側の各々の気筒群の排
気通路の排気空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を
独立にフィードバック制御するフィードバック制御手段
と、 全ての気筒群の前記フィードバック制御による空燃比変
化が略同期したことを検出する同期検出手段と、 前記空燃比変化の同期が検出されたときに、少なくとも
前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の劣化の有無を検出する劣化検出手段と、を備えた
内燃機関の触媒劣化検出装置において、 前記フィードバック制御手段は、それぞれの気筒群の排
気通路の排気空燃比がリッチからリーンに変化したとき
に対応する気筒群の空燃比補正量を予め定めた量だけ増
大し、リーンからリッチに変化したときに対応する気筒
群の空燃比補正量を予め定めた量だけ減少させるスキッ
プ制御手段と、前記各々の気筒群の空燃比補正量に基づ
いて各々の気筒群への燃料供給量を制御する手段とを備
え、 前記同期検出手段は、前記各々の気筒群間の空燃比補正
量の前記スキップ制御手段による増大が生じた時期の相
違、または前記スキップ制御手段による減少が生じた時
期の相違、に基づいて全ての気筒群のフィードバック制
御による空燃比変化が略同期したか否かを判定する同期
判定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化
検出装置。 - 【請求項4】 複数の気筒群に分割された気筒と、 前記各気筒群毎に設けられた排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する排気通路と、 前記各気筒群の排気通路が合流する集合部下流側の排気
通路に配置され、該集合部下流側の排気通路内の排気空
燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記下流側空燃比センサより上流側の排気通路に配置さ
れた少なくとも1つの排気浄化触媒と、 少なくとも前記排気浄化触媒上流側の各々の気筒群の排
気通路の排気空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を
独立にフィードバック制御するフィードバック制御手段
と、 全ての気筒群の前記フィードバック制御による空燃比変
化が略同期したことを検出する同期検出手段と、 前記空燃比変化の同期が検出されたときに、少なくとも
前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の劣化の有無を検出する劣化検出手段と、を備えた
内燃機関の触媒劣化検出装置において、 前記フィードバック制御手段は、前記各々の気筒群の排
気浄化触媒上流側の排気通路に配置され、該排気通路の
排気空燃比を検出する上流側空燃比センサを備え、 前記同期検出手段は、前記各々の気筒群間の上流側空燃
比センサ出力がリッチ 空燃比出力からリーン空燃比出力
に変化する時期の差、またはリーン空燃比出力からリッ
チ空燃比出力に変化する時期の差が所定時間以内になっ
たときに全ての気筒群のフィードバック制御による空燃
比変化が略同期したと判定する同期判定手段を備えたこ
とを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4261840A JP2621746B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 内燃機関の触媒劣化検出装置 |
US08/123,162 US5417058A (en) | 1992-09-30 | 1993-09-20 | Device for detecting deterioration of a catalytic converter for an engine |
EP93115723A EP0595044B1 (en) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | A device for detecting deterioration of a catalytic converter for an engine |
DE69307824T DE69307824T2 (de) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | Vorrichtung zum Feststellen des Verschleisses eines Katalysators für eine Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4261840A JP2621746B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 内燃機関の触媒劣化検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06108902A JPH06108902A (ja) | 1994-04-19 |
JP2621746B2 true JP2621746B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17367480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4261840A Expired - Lifetime JP2621746B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 内燃機関の触媒劣化検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2621746B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3156604B2 (ja) * | 1996-02-28 | 2001-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP4605244B2 (ja) * | 2008-04-21 | 2011-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の可変気筒システム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2960576B2 (ja) * | 1991-06-28 | 1999-10-06 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP4261840A patent/JP2621746B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06108902A (ja) | 1994-04-19 |
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