JP2841823B2

JP2841823B2 - 触媒の浄化率検出装置

Info

Publication number: JP2841823B2
Application number: JP2281290A
Authority: JP
Inventors: 浩昭中根; 勝彦中林; 典明栗田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: KR910014697A; JPH03253714A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エンジンの排気系に配設され、排ガスを浄
化するための触媒の浄化率を検出する触媒の浄化率検出
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、前述のような装置としては、例えば触媒の上・
下流にそれぞれ酸素センサを配設し、これらの酸素セン
サの応答遅れ時間から触媒の浄化率を検出するものがあ
る（例えば、特開昭51−55818号公報等）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のような装置において、前述の応答遅
れ時間から触媒の浄化率を検出する場合次のような問題
点がある。応答遅れ時間には、酸素センサ自身の応答時
間が含まれている。この応答時間は酸素センサ個々によ
り異なる。さらに、応答時間は経年変化等による酸素セ
ンサの特性変化によっても変化する。よって、応答遅れ
時間により精度よく触媒の浄化率を検出することができ
ない。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、触媒の浄化率を精度
よく検出できる装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は第１図に示すように、内燃機関の排気系に配
設され、排ガスを浄化するための触媒と、この触媒の上・下流にそれぞれ配設され、空燃比を検
出する第1,第２の空燃比センサと、前記第1,第２の空燃比センサの応答遅れ時間差を前記
内燃機関の異なる運転状態において、それぞれ検出する
応答遅れ時間差検出手段と、前記内燃機関の異なる運転状態において検出される第
1,第２の応答遅れ時間差の差に応じて前記触媒の浄化率
を検出する浄化率検出手段とを備える触媒の浄化率検出装置を要旨としている。

〔作用〕

以上の構成により、応答遅れ時間差検出手段では、第
1,第２の空燃比センサの応答遅れ時間差が内燃機関の異
なる運転状態において、それぞれ検出される。そして、
浄化率検出手段で第1,第２の酸素センサ自身の応答時間
に依存しないように内燃機関の異なる運転状態において
検出された第1,第２の応答遅れ時間差の差に応じて触媒
の浄化率が検出される。

〔実施例〕

以下、本発明を車両用エンジンに適用した一実施例を
図面に基づいて説明する。

第２図は一実施例の概略構成図である。エンジン１の
吸気通路２にはエアフロメータ３が設けられている。エ
アフロメータ３はエアクリーナ４を通って導かれる吸気
量を直接計測するものである。さらに吸気通路２には、
運転者のアクセル５の操作量に応じて開閉し、エンジン
１へ供給する吸入空気量を調節するスロットル弁６が設
けられている。また、各気筒毎に燃料供給系７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８が設け
られている。

また、ディストリビュータ９には、720℃Ａ毎に基準
位置検出用信号を発生する基準位置センサ10および30℃
Ａ毎にクランク角検出用信号を発生するクラック角セン
サ11が設けられている。

さらに、エンジン１のシリンダブロックのウォータジ
ャケット12には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ13が設けられている。

一方、排気系には排気マニホールド14より下流に、排
ガス中の３つの有害成分HC,CO,NO_Xを同時に浄化する三
元触媒15が設けられている。そして、三元触媒15の上流
側、即ち排気マニホールドには、第１の空燃比センサを
なす第１の酸素センサ（O₂センサ）16が設けられ、三元
触媒15の下流側の排気管17には第２の空燃比センサをな
す第２のO₂センサ18が設けられている。周知のとおり、
第1,第２のO₂センサ16,18は空燃比が理論空燃比に対し
てリーンであるかリッチであるかに応じて異なる出力電
圧を発生するものである。

また、19は三元触媒15の浄化率αが所定値以下となっ
た時、運転者へ警告を発するためのアラームである。

電子制御装置（ECU）20は、例えばマイクロコンピュ
ータとして構成され、周知の通りA/D変換器101,I/Oポー
ト102,CPU103,ROM104,RAM105,バックアップRAM106,クロ
ック発生回路107通が設けられている。

ECU20は、エアフロメータ３で検出される吸気量Q_a,水
温センサ13で検出される冷却水温THW,クランク角センサ
11から出力されるクランク角検出用信号に基づいて算出
される回転数NE等に応じて基本燃料噴射量を設定する。
そして、第1,第２のO₂センサ16,18の信号に応じて三元
触媒15の浄化率αが最大となるように基本燃料噴射量が
補正されて燃料噴射量TAUが設定される。そして、I/Oポ
ート102より燃料噴射量TAUに応じた制御信号が燃料噴射
弁８へ出力される。

また、ECU20において、ダウンカウンタ108、フリップ
フロップ109、および駆動回路110は燃料噴射弁８を制御
するためのものである。すなわち、後述のルーチンにお
いて、燃料噴射量TAUが演算されると、燃料噴射量TAUが
ダウンカウンタ108にプリセットされると共にフリップ
フロップ109もセットされる。この結果、駆動回路110が
燃料噴射弁８の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ
108がクロック信号（図示せず）を係数して最後にその
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109がリセットされて駆動回路110は燃料噴射
弁８の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量TAU
だけ燃料噴射弁８は付勢され、従って、燃料噴射量TAU
に応じた量の燃料が機関本体１の燃料室に送り込まれ
る。

次に、三元触媒15の浄化率検出について説明する。

三元触媒15の浄化率αは、三元触媒15の酸素ストレー
ジ容量V₀₂との間に第３図に示すような相関関係があ
る。さらに、酸素ストレージ容量V₀₂は三元触媒15の上
・下流に設けた第1,第２のO₂センサ16,18の応答遅れ時
間差（第４図中のT_S）より求めることができる。

ここで、三元触媒15に酸素が全くストレージされてい
ない状態（リッチ）において酸素を流した場合（リー
ン）における第1,第２のO₂センサ16,18の応答遅れ時間
差Tsは以下のようにして求めることができる。エンジン
１へ供給される混合気がリッチからリーンへ変化してか
ら、第１のO₂センサ16の出力信号がリッチ（1v）からリ
ーン（0v）へ変化するまでの応答遅れ時間T_Fは次式で表
わされる。

T_F＝t₁＋D₁ ……（１）ここで、t₁は排ガスエンジン１から上流のO₂センサ16
に到達するまでの排ガスの遅れ時間、D₁は上流のO₂セン
サ16の応答時間である。

一方、第２のO₂センサ18の応答遅れ時間T_Rは次式で表
わされる。

T_R＝t₁＋t₂＋V₀₂/Q₀₂＋t₃＋D₂ ……（２）ここで、t₂は排ガスが第１のO₂センサ16から三元触媒
15に到達するまでの排ガスの遅れ時間、V₀₂は酸素スト
レージ容量、Q₀₂は排ガス中の酸素流量、V₀₂/Q₀₂は三元
触媒15の酸素ストレージ容量V₀₂がオーバーフローする
までの時間、t₂は排気ガスが三元触媒15から第２のO₂セ
ンサ18に到達するまでの排ガスの遅れ時間、D₂は第２の
O₂センサ18の応答時間である。第（１），（２）式より
応答遅れ時間差T_Sは次式で表わされる。

T_S＝T_R−T_F ＝V₀₂/Q₀₂＋（D₂−D₁）＋（t₂＋t₃） ……（３）第（３）式より、酸素ストレージ容量V₀₂は応答遅れ
時間差T_S,酸素流量Q₀₂,排ガスの遅れ時間t₂＋t₃（＝D
_Gas）,O₂センサ16,18の応答時間差D₂−D₁より求めるこ
とができる。ここで、応答時間差D₂−D₁はO₂センサ自身
のばらつき，特性変化等によって異なるため、検出が困
難である。

そこで、異なる運転状態における第1,第２の応答遅れ
時間差T_S,T′_Ｓの偏差ΔT_Sは次式で表わされる。

ここで、ΔD_Gas＝（t₂＋t₃）−（t₂′＋t₃′）であ
る。また、排ガス中の酸素流量Q₀₂は次式で表わされ
る。

Q₀₂＝K₀₂×Q_a ここで、K₀₂（＝一定）は酸素濃度、Q_aは吸気量であ
る。従って、第（４）式より酸素ストレージ容量V₀₂は
次式により求められる。

よって、第（５）式の右辺は検出可能であるため酸素
ストレージ容量V₀₂を求めることができる。

以下、CPU103で行なわれる三元触媒15の浄化率検出に
ついて、第５図，第６図に示すフローチャートに基づい
て説明する。

第５図は第1,第２の応答遅れ時間差ΔT₁,ΔT₂の検出
処理を示すフローチャートである。

まずステップ101で運転状態が第１の浄化率検出条件
又は第２の浄化率検出条件のいずれかを満たしているか
否かを判断する。ここで、浄化率検出条件としては回転
数NE,エンジン負荷Q/NE等によって定義されるものであ
る。例えば、第７図に示すロード・ロード・ライン（R/
Lライン）に基づいて、第１の浄化率検出条件は回転数
が所定範囲NIでありかつエンジン負荷が所定範囲QIであ
り、また、第２の浄化率検出条件は回転数が所定範囲NI
Iでありかつエンジン負荷が所定範囲QIIである（第７図
中の斜線部）。また、R/Lラインはエンジンが定常状態
である時の回転数Neとエンジン負荷Q/Neとの特性を示す
ものである。

ステップ101で運転状態が第1,第２の浄化率検出条件
を満たしていない場合にはステップ102bへ進む。また、
運転状態が第1,第２浄化率検出条件のいずれかを満たし
ている場合にはステップ102で定常状態か否かを検出す
る。定常状態の検出は、エンジン負荷Q/NEの変化量等か
ら可能である。ここで、定常状態でない場合はステップ
102bでTD←０とした後、ステップ104へ進む。

また、ステップ102で定常状態である場合は次のステ
ップ102aでTD←100msとした後、次のステップ103でTD＝
100msの状態が所定時間（例えば、本実施例では10秒）
以上経過したか否かを検出する。ここで、所定時間以上
経過していない場合は、ステップ104へ進む、応答遅れ
時間T₁,T₂の検出状態を示すフラグOF,ORをリセット（OF
←0,OR←０）し、また第１のO₂センサ16の出力がリッチ
状態であったことを示すフラグROFと第２のO₂センサ18
の出力がリッチ状態であったことを示すフラグRORをリ
セット（ROF←0,ROR←０）して本処理を終了する。

一方、ステップ103で所定時間以上経過している場合
はステップ105へ進み、フラグOFの状態を検出する。フ
ラグOFは、第１のO₂センサ16の応答遅れ時間T₁の検出状
態を示すものである。ここで、フラグOFがセットされて
いる（OF＝１）即ち、応答遅れ時間T₁が既に検出されて
いる場合は、ステップ111へ進む。また、ステップ105に
おいて、フラグOFがリセットされている（OF＝０）即
ち、応答遅れ時間T₁がまだ検出されていない場合は、ス
テップ106へ進む。ステップ106で第１のO₂センサ16の出
力電圧VFが0.45V未満か否かを検出する。O₂センサの出
力電圧は第４図に示すように空燃比に応じて0.45V（比
較電圧）を中心として変化する。即ち、出力電圧VFが0.
45V未満の場合は、今回の制御タイミングにおいて第１
のO₂センサ16の出力がリーンであると判断できる。従っ
て、ステップ106で出力電圧VFが0.45V未満の場合は、ス
テップ107へ進む、ROFが１であるかどうかを判断する。
即ちROF＝１の場合は先回の制御タイミングでは第１のO
₂センサ16の出力がリッチからリーンに反転したと判断
できる。従ってステップ107でROFが１の場合はステップ
108に進む、またステップ107でROF＝１でない場合は本
制御を終了する。ステップ108では、その時の時間を応
答遅れ時間T₁として記憶し、続くステップ109でフラグO
Fをセット（OF←１）しステップ111へ進む。

また、ステップ106で出力電圧VFが0.45V以上の場合は
ステップ110へ進む。ステップ110ではROFを１とし、本
制御を終了する。ステップ111では前述のステップ105と
同様にして、フラグORの状態を検出する。フラグORは、
第２のO₂センサ18の応答遅れ時間T₂の検出状態を示すも
のである。ここで、フラグORがセットされている（OR＝
１）即ち、応答遅れ時間T₂が既に検出されている場合は
本処理を終了する。また、ステップ111においてフラグO
Rがリセットされている（OR←０）即ち、応答遅れ時間T
₂がまだ検出されていない場合は、ステップ112へ進む。
ステップ112では、ステップ106と同様にして第２のO₂セ
ンサ18の出力電圧VRが0.45V未満か否かを検出する。こ
こで、出力電圧VRが0.45V以上の場合はステップ112aへ
進み、RORを１とした後本処理を終了する。

一方、ステップ112において、出力電圧VRが0.45V未満
の場合は今回の制御タイミングにおいて第２のO₂センサ
18の出力がリッチからリーンに反転したと判断して、ス
テップ112bへ進み、RORが１であるかどうかを判断し、
１でない場合は本制御を終了し、１の場合はステップ11
3へ進む。ステップ113でその時の時間を応答遅れ時間T₂
として記憶する。続くステップ114でフラグORをセット
（OR←１）する。そして、ステップ115で前述のステッ
プ108,113で記憶された応答遅れ時間T₁,T₂から応答遅れ
時間差ΔＴ（＝T₂−T₁）を演算する。続くステップ116
で吸気量Q_aを読み込む。ステップ117で回転数NEを読み
込む。そして、ステップ118で吸気量Q_a,回転数NEとに応
じてエンジン負荷Q_a/NEを演算する。ステップ119で回転
数NEとエンジン負荷Q_a/NEとに応じてガス遅れ時間D_Gas
を求める。このガス遅れ時間D_Gasの特性は第８図に示す
ように、高負荷・高回転となる程小さくなる。また、ガ
ス遅れ時間D_Gasの設定方法としては、予め実験等におい
て求めたガス遅れ時間D_Gasを回転数NEとエンジン負荷Q_a
/NEとの二次元マップとしてROM104に記憶しておき、逐
次ROM104から読み込むようにすればよい。

そして、ステップ120でステップ101において第1,第２
の浄化率検出条件のどちらが満たされたか検出する。こ
こで、第１の浄化率検出条件が満たされた場合にはステ
ップ121へ進む。ステップ121では前述のようにして求め
られた各種データを以下のように再設定してRAM105に記
憶す。

ΔT₁←ΔT,QI←Q_a,D_Gas 1←D_Gas そしてステップ122で第１の浄化率検出条件における
応答遅れ時間差ΔT₁の検出状態を示すフラグF Iをセッ
ト（F I←１）する。

また、ステップ120でステップ101において第２の浄化
率検出条件が満たされた場合はステップ123へ進む。ス
テップ123ではステップ121と同様にして各種データを以
下のように再設定してROM105に記憶する。

ΔT₂←ΔT,Q II←Q_a,D_Gas 2←D_Gas そしてステップ124で第２の浄化率検出条件における
応答遅れ時間差ΔT₂の検出状態を示すフラグF IIをセッ
ト（F II←１）する。

次に、以上のようにして検出された応答遅れ時間差Δ
T₁,ΔT₂に応じた触媒の浄化率検出及び劣化時のダイア
グについて第６図に示すフローチャートに基づいて説明
する。

まず、ステップ200,201でフラグF I,F IIの状態を検
出する。そして、フラグF I,F IIがともにセットされて
いる。即ち応答遅れ時間差ΔT₁,ΔT₂がともに検出され
ている場合のみステップ202以降の浄化率検出を行う。

ステップ202で応答遅れ時間差ΔT₁,ΔT₂の偏差ΔT_Sを
求める（ΔT_S＝ΔT₁−ΔT₂）。次にステップ203で、第
1,第２の排ガス遅れ時間ΔD_Gasを求める。（ΔD_Gas←D
_Gas 1−D_Gas 2）。そして、ステップ204で次式により三
元触媒15の酸素ストレージ容量V₀₂を演算する。

ここで、K₀₂は排ガス中の酸素濃度であり、空燃比が
理論空燃比で制御されているため、定数である。

ステップ205でステップ204において演算された酸素ス
トレージ容量V₀₂から浄化率αを検出する。前述のよう
に、酸素ストレージ容量V₀₂と浄化率αとの特性は第３
図に示すようになる。その後、ステップ207でフラグF
I,F IIをリセット（F I←0,F II←０）し、そして、ス
テップ207で三元触媒15の劣化検出を行う。詳しくは、
前述のようにして求められた三元触媒15の浄化率αが所
定値（例えば、本実施例においては50％）以下か否かを
検出する。ここで、三元触媒15の浄化率αが所定値以下
の場合は、三元触媒15が劣化したと判断してステップ20
8へ進み、触媒劣化の各種ダイアグ処理を行う。ダイア
グ処理としては、例えば触媒劣化情報をバックアップRA
M16へ記憶し、アラーム19を点灯する等である。

以上の処理により、異なる運転状態で検出された第1,
第２の応答遅れ時間ΔT₁,ΔT₂の偏差ΔT_Sによって、三
元触媒15の浄化率αを検出する。よって、第1,第２のO₂
センサ自身特有の応答時間とは無関係に三元触媒15の浄
化率αが検出される。従って、三元触媒15の浄化率αを
精度よく検出することができる。

また、前述のように三元触媒15の浄化率αと酸素スト
レージ容量V₀₂との特性は、特に低浄化率において傾き
が急である。よって、酸素ストレージ容量V₀₂から浄化
率αを検出すると、特に低浄化率における検出精度が良
い。従って、精度のよい三元触媒15の劣化検出を行うこ
とができる。

また、前述の実施例においては、応答遅れ時間差ΔT_S
を第1,第２の応答遅れ時間T₁,T₂から検出している。し
かし、第５図中のステップ101〜ステップ103の条件が成
立した時の第1,第２のO₂センサ16,18の出力の位相差か
ら応答遅れ時間差ΔT_Sを検出するようにしても良い。

つぎに空燃比のフィードバック制御について説明す
る。

1.F/B補正係数の演算第９図は第１のO₂センサ16の出力に基づいて空燃比の
F/B補正係数FAF1を演算する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。

ステップ901では、第１のO₂センサ16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
を判定する。機関始動中、始動後の燃料増量動作中、暖
気増量動作中、パワー増量中、リーン制御中、第１のO₂
センサ16の不活性状態時等は何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。な
お、第１のO₂センサ16の活性／不活性状態の判別はRAM1
05より水温データTHWを読出して一旦THW≧70℃になっか
否かを判別するか、あるいは第１のO₂センサ16の出力レ
ベルが一度上下したか否かを判別することによって行わ
れる。

閉ループ条件が不成立のときには、ステップ917に進
んでF/B補正係数FAF1を1.0とする。他方、閉ループ条件
成立の場合はステップ902に進む。

ステップ902では、第１のO₂センサ16の出力V_FをA/D変
換して取り込み、ステップ903にてV_Fが0.45（比較電
圧）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（V_F≦0.45V）であれば、ステップ904にて第１
のディスカウンタCDCL1を１減算し、ステップ905,906に
て第１のディレイカウンタCDLY1を最小値TDR1−TDでガ
ードする。なお、最小値TDR1−TDは第１のO₂センサ16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別を保持するためのリッチ遅延時間
であって、負の値で定義される。

又、TDはF/Bの周期を変化させるための操作量（正の
量）（以下、「遅延操作量」という）である。他方、リ
ッチ（V_F＞0.45V）であれば、ステップ907にて第１のデ
ィレイカウンタCDLY1を１加算して、ステップ908,909に
て第１のディレイカウンタCDLY1を最大値TDL1＋TDでガ
ードする。なお、最大値TDL1＋TDは第１のO₂センサ16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別を保持するたのリーン遅延時間で
あって、正の値で定義される。遅延操作量TDはステップ
905,906と同様の値である。

ここで、第１のディレイカウンタCDLY1の基準を０と
し、CDLY1＞０のときに遅延処理後の空燃比をリッチと
みなし、CDLY1≦０のときに遅延処理後の空燃比をリー
ンとみなすものとする。

ステップ910では、第１のディレイカウンタCDLY1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911にて、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912にてF/B補正係
数FAF1をFAF1＋RS1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913にてFAF
1←FAF1−RS1とスキップ的に減少させる。つまり、ステ
ップ処理を行う。

ステップ910にて第１のディレイカウンタCDLY1の符号
が反転していなければ、ステップ914,915,916にて積算
処理を行う。つまり、ステップ914にてCDLY1≦０か否か
を判別し、CDLY1≦０（リーン）であればステップ915に
てFAF1←FAF1＋KI1とし、他方、CDLY1＞０（リッチ）で
あればステップ916にてFAF1←FAF1←KI1とする。ここ
で、積分定数KI1はスキップ定数RS1に比して十分小さく
設定してあり、つまり、KI1《RS1である。従って、ステ
ップ915はリーン状態（CDLY1≦０）で燃料噴射量を徐々
に増大させ、ステップ916はリッチ状態（CDLY1＞０）で
燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ912,913,915,916にて演算されたF/B補正係数
FAF1は最小値たとえば0.8および最大値たとえば1.2にて
ガードするものとし、これにより、何らかの原因でF/B
補正係数FAF1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いでいる。

上述のごとく、演算されたFAF1はRAM105に格納され、
ステップ918にてこのルーチンは終了する。

第10図は第９図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る。第１のO₂センサ16の出力に
より第10図（Ａ）に示すごとくリッチ．リーン判別の空
燃比信号A/F1が得られると、第１のディレイカウンタCD
LY1は、第10図（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、第10図（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号A/F1′が形成される。

たとえば、時刻t1にて空燃比信号A/F1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/F1′は
リッチ遅延時間（−TDR1＋TD）だけリーン保持された後
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/F1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/F1′はリーン遅延時間TDL1＋TD相当だけリ
ッチる保持された後に時刻t4にリーン変化する。

しかし、空燃比信号A/F1が時刻t5,t6,t7のごとくリッ
チ遅延時間（−TDR1＋TD）より短い期間で反転すると、
第１のディレイカウンタCDLY1が基準値０を交差するの
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/F1′が反転される。つまり、遅延処理後の空燃
比信号A/F1′は遅延処理前の空燃比信号A/F1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/F1′に基づいて第10図（Ｄ）に示す空燃比のF/B補正
係数FAF1が得られる。

2.第２のO₂センサ18によるF/B補正係数の修正次に、第２のO₂センサ18による第２の空燃比フィード
バック制御について説明する。第２の空燃比フィードバ
ック制御としては、第２の空燃比のF/B補正係数FAF2を
導入するシステムと、第１の空燃比フィードバック制御
定数としての遅延時間−TDR1＋TD,TDL1＋TD,スキップ量
RSI（この場合、リーンからリッチへのリッチスキップ
量RS1Rおよびリッチからリーンへのリーンスキップ量RS
1Lを別々に設定する）、積分定数KL1Lを別々に設定す
る）、もしくは第１のO₂センサ16の出力V_Fの比較電圧を
可変にするシステムとがある。

たとえば、リッチ遅延時間（−TDR1＋TD）＞リーン遅
延時間（TDL1＋TD）と設定すれば、制御空燃比はリッチ
側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（TDL1＋TD）＞リ
ッチ遅延時間（TDR1＋TD）と設定すれば、制御空燃比は
リーン側に移行できる。つまり、第２のO₂センサ18の出
力に応じて遅延時間−TDR1＋TD,TDR1＋TDを補正するこ
とにより空燃比が制御できる。

第11図は第２のO₂センサ18の出力に基づいて遅延時間
TDR1,TDL1を演算する第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1s毎に実行され
る。ステップ1400では、遅延操作量TDにより触媒コンバ
ータ12の触媒の劣化を検出中か否かを判別し、ステップ
1401では、第９図のステップ901と同様に、空燃比の閉
ループ条件が成立しているか否かを判別する。

触媒の劣化検出中かもしくは閉ループ条件不成立であ
れば、ステップ1423,1424に進んでリッチ遅延時間TSR
1、リーン遅延時間TDL1を一定値にする、たとえば、 TDRL←−12（48ms相当） TDL1← 6（24ms相当）とする。ここで、リッチ遅延時間（−TDR1）をリーン遅
延時間TDL1より大きく設定しているのは、比較電圧を低
い値、0.45Vとしてリーン側に設定されているからであ
る。

触媒が劣化していなく、かつ閉ループ条件成立であれ
ば、ステップ1402に進む。

ステップ1402〜1409は第９図のステップ902〜909に対
応している。つまり、リッチ、リーン判別はステップ14
03にて行っているが、この判別結果はステップ1404〜14
09にて遅延処理される。そして、遅延処理されたリッ
チ、リーン判別はステップ1410にて行われる。

ステップ1410にて第２のディレイカウンタCDLY2がCDL
Y2≦０か否かが判別され、この結果、CDLY2≦０であれ
ば空燃比はリーンと判別されてステップ1411〜1416に進
み、他方、CDLY2＞０であれば空燃比はリッチと判別さ
れてステップ1417〜1422に進み。

ステップ1411では、TDR1←TDR1−１として、つまり、
リッチ遅延時間（−TDR1）を増大させ、リーンからリッ
チへの変化をさらに遅延させて空燃比をリッチへの変化
をさらに遅延させてて空燃比をリッチ側に移行させる。
ステップ1412,1413では、TDR1を最小値T_R1にてガードす
る。ここでは、T_R1も負の値であり、従って、（−T_R1）
は最大リッチ遅延時間を意味する。

さらに、ステップ1414にてTDL1←TDL1−１とし、つま
り、リーン遅延時間TDL1を減少させ、リッチからリーン
への変化の遅延を小さくして空燃比をリッチ側に移行さ
せる。ステップ1415,1416では、T_L1は正の値であり、従
って、T_L1は最小リーン遅延時間を意味する。

ステップ1410でリッチと判別された場合には、ステッ
プ1417において、TDR1←TDR1＋１とし、つまり、リッチ
遅延時間（−TDR1）を減少させ、リーンからリッチへの
変化の遅延を小さくして空燃比をリーン側に移行させ
る。ステップ1418,1419ではTDR1を最大値T_R2にてガード
する。ここではT_R2も負の値であり、従って、（−T_R2）
は最小リッチ遅延時間を意味する。

さらに、ステップ1420にてTDL1←TDL1＋１とし、つま
り、リーン遅延時間TDL1を増大させ、リッチからリーン
への変化をさらに遅延させて空燃比をリーン側に移行さ
せる。ステップ1421,1422ではTDL1を最大値T_L1にてガー
ドする。ここではT_L1は正の値であり、従って、T_L2は最
大リーン遅延時間を意味する。

上述のごとく演算されたTDR1,TDL1はRAM105格納され
た後に、ステップ1425にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ1423,1424ではTDR1,TDL1を一定値とし
ているが、空燃比フィードバック停止直前の値、平均
値、もしくは他のパラメータたとえばNe,Q,吸入空気
圧、排気温等に応じた値としてもよい。空燃比フィード
バック中に演算されたFAF1,TDR1,TDL1は一旦他の値FAF
1,TDR1,TDL1に変換してバックアップRAM106に格納する
こともでき、これにより、再始動時等における運転性向
上に役立つものである。

第12図は第11図のフローチャートによって得られる遅
延時間TDR1,TDL1のタイミング図である。第12図（Ａ）
に示すごとく、第２のO₂センサ18の出力電圧V_Rが変化す
ると、第12図（Ｂ）に示すごとく、リーン状態（V_R≦0.
45V）であれば遅延時間TDR1,TDL1は共に減少され、他
方，リッチ状態であれば遅延時間TDR1,TDL1は共に増加
される。このとき、TDR1はT_R1〜T_R2の範囲で変化し、TD
L1はT_L1〜T_L2の範囲で変化する。

3.燃料噴射時間制御第13図は噴射演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば360℃Ａ毎に実行される。ステップ1501ではR
AM105により吸入空気量データＱおよび回転速度データN
eを読出して基本噴射量TAUPを演算する。たとえばTAUP
←Ｋ・Q/Ne（Ｋは定数）とする。ステップ1502にてRAM1
05により冷却水温データTHWを読出してROM104に格納さ
れた１次元マップにより暖機増量値FWLを補間計算す
る。ステップ1503では、最終噴射量TAUを、 TAU←TAUP・FAF1・（FWL＋α）＋β により演算する。なお、α，β．は他の運転状態パラ
メータによって定まる補正量である。

次いで、ステップ1504にて、噴射量TAUをダウンカウ
ンタ108にセットすると共にフリップフロップ109をセッ
トして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ1505に
てこのルーチンは終了する。

なお、第１のO₂センサ16の出力と第２のO₂センサ18の
出力の異なる運転状態において検出される第1,第２の応
答遅れの時間の偏差ΔT_Sと触媒の浄化率αとの関係は、
F/B周期をパラメータとして、第14図に示す関係があ
る。即ち、第14図の破線で示す通常のエミッション制御
のように（TD←０として）F/B周期を短くすると、浄化
率αに対するΔT_Sの変化がなくΔT_Sから浄化率αを測定
することが困難となる。それに対して、本実施例のよう
に第14図の実線で示すごとく（TD←100msとして）F/B周
期を長くすると、浄化率αに対するΔT_Sが大きく変化す
るので、ΔT_Sから精度良く浄化率αを求めることができ
る。また、A/Fフィードバック中におけるF/B周期とエミ
ッショッン制御品質との関係は第15図に示す通りであっ
て、F/B周期の最適範囲は比較的短いところにある。

〔発明の効果〕

以上、詳述に説明したように本発明によれば、触媒の
浄化率は異なる運転状態において検出される第1,第２の
応答遅れ時間差の差に応じて検出される。よって、第1,
第２の酸素センサ自身の応答時間とは無関係に浄化率を
検出できる。従って、触媒の浄化率を精度よく検出する
ことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明を適
用した一実施例の構成図、第３図は浄化率の特性図、第
４図は第1,第２のO₂センサ出力のタイムチャート、第５
図，第６図は前記実施例の作動説明に供するフローチャ
ート、第７図はR/Lラインの特性図、第８図は排ガス遅
れ時間の特性図、第９図は前記実施例に係る検出装置の
コンピュータによるフィードバック補正係数の演算手順
を示したフローチャート、第10図はそのフィードバック
補正係数の演算手順を示したタイミングチャート、第11
図はコンピュータによるフィードバック補正係数の遅延
時間を決定する手順を示したフローチャート、第12図は
そのフィードバック補正係数の演算によって設定される
リッチ、リーン遅延時間の変化の様子を示したタイミン
グチャート、第13図はコンピュータによる燃料噴射時間
の決定手順を示したフローチャート、第14図は第1,第２
の応答遅れ時間の偏差と触媒の浄化率との関係をF/B周
期をパラメータとして表した特性図、第15図はエミッシ
ョン制御品質とF/B周期との関係を示した特性図であ
る。８……燃料噴射弁,15……触媒コンバータ,16……第１の
O₂センサ,18……第２のO₂センサ,20……ECU。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−230938（ＪＰ，Ａ) 特開平２−30915（ＪＰ，Ａ) 特開平１−203633（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−55818（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に配設され、排ガスを浄
化するための触媒と、この触媒の上・下流にそれぞれ配設され、空燃比を検出
する第1,第２の空燃比センサと、前記第1,第２の空燃比センサの応答遅れ時間差を前記内
燃機関の異なる運転状態において、それぞれ検出する応
答遅れ時間差検出手段と、前記内燃機関の異なる運転状態において検出される第1,
第２の応答遅れ時間差の差に応じて前記触媒の浄化率を
検出する浄化率検出手段とを備えることを特徴とする触媒の浄化率検出装置。
【請求項２】前記応答遅れ時間差検出手段は、前記第１の空燃比センサの出力が反転してから前記第２
の空燃比センサの出力が反転するまでの時間差を検出す
る時間差検出手段を備える請求項（１）記載の触媒の浄
化率検出装置。
【請求項３】前記浄化率検出手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた排ガスの遅れ時間を検
出する遅れ時間検出手段を備える請求項（１）ないし
（２）のいずれかに記載の触媒の浄化率検出装置。
【請求項４】前記第１の空燃比センサの出力値に応じ
て、燃料噴射時間を決定する１要素のフィードバック補
正係数を変化させるフィードバック補正手段と、前記触媒の浄化率を測定する場合には、前記フィードバ
ック補正係数の増減の周期を、通常のエミッション制御
時における周期より長くさせるフィードバック補正係数
制御手段とを備える請求項（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の触媒の浄化率検出装置。