JP3196606B2 - 内燃機関の触媒劣化判定装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化判定装置Info
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
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- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の触媒劣化
判定装置に関する。
判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機関排気通路内に三元触媒を配置し、三
元触媒上流の機関排気通路内に上流側空燃比センサを配
置すると共に三元触媒下流の機関排気通路内に下流側空
燃比センサを配置してこれら上流側空燃比センサおよび
下流側空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を理論
空燃比に制御し、下流側空燃比センサの出力変動と共に
変動しかつ三元触媒が劣化するほど増大するセンサ出力
変動量が予め定められた設定値を越えたときに三元触媒
が劣化したと判断するようにした内燃機関が公知である
（特開平５−１６３９８９号公報参照）。この内燃機関
ではセンサ出力変動量として上流側空燃比センサの変動
出力の軌跡長と下流側空燃比センサの変動出力の軌跡長
との比である軌跡長比を用いている。
元触媒上流の機関排気通路内に上流側空燃比センサを配
置すると共に三元触媒下流の機関排気通路内に下流側空
燃比センサを配置してこれら上流側空燃比センサおよび
下流側空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を理論
空燃比に制御し、下流側空燃比センサの出力変動と共に
変動しかつ三元触媒が劣化するほど増大するセンサ出力
変動量が予め定められた設定値を越えたときに三元触媒
が劣化したと判断するようにした内燃機関が公知である
（特開平５−１６３９８９号公報参照）。この内燃機関
ではセンサ出力変動量として上流側空燃比センサの変動
出力の軌跡長と下流側空燃比センサの変動出力の軌跡長
との比である軌跡長比を用いている。
【０００３】即ち、三元触媒は空燃比がリーンのときに
排気ガス中に含まれる余剰の酸素を吸蔵するという、い
わゆるＯ2 ストレージ機能を有する。従って空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御すると、即ち空燃比が理
論空燃比を中心としてリーンとリッチに交互に振られる
と空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれる余剰
の酸素が吸蔵されるためにＮＯX が還元され、空燃比が
リッチになると三元触媒に吸蔵されている酸素が未燃Ｈ
ＣおよびＣＯを酸化するために使用されるので未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯおよびＮＯX が同時に浄化されることになる。
排気ガス中に含まれる余剰の酸素を吸蔵するという、い
わゆるＯ2 ストレージ機能を有する。従って空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御すると、即ち空燃比が理
論空燃比を中心としてリーンとリッチに交互に振られる
と空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれる余剰
の酸素が吸蔵されるためにＮＯX が還元され、空燃比が
リッチになると三元触媒に吸蔵されている酸素が未燃Ｈ
ＣおよびＣＯを酸化するために使用されるので未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯおよびＮＯX が同時に浄化されることになる。
【０００４】三元触媒の有するＯ2 ストレージ機能によ
って未燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯX が良好に浄化せしめら
れているときには三元触媒の下流側における空燃比、即
ち下流側空燃比センサによって検出される空燃比はさほ
ど変動せず、従って下流側空燃比センサの出力もさほど
変動しないことになる。ところがＯ2 ストレージ機能が
弱まってくると、即ち三元触媒が劣化してくるとＮＯX
の還元作用および未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用が十分に行
われなくなるために三元触媒上流側における空燃比の変
動が三元触媒の下流側に表われ、斯くして下流側空燃比
センサの出力の変動が激しくなる。従って下流側空燃比
センサの出力の変動量が増大すれば三元触媒が劣化した
ことになり、斯くして上述の内燃機関では下流側空燃比
センサの出力の変動量が予め定められた設定値を越えた
ときに三元触媒が劣化したと判断するようにしている。
って未燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯX が良好に浄化せしめら
れているときには三元触媒の下流側における空燃比、即
ち下流側空燃比センサによって検出される空燃比はさほ
ど変動せず、従って下流側空燃比センサの出力もさほど
変動しないことになる。ところがＯ2 ストレージ機能が
弱まってくると、即ち三元触媒が劣化してくるとＮＯX
の還元作用および未燃ＨＣ，ＣＯの酸化作用が十分に行
われなくなるために三元触媒上流側における空燃比の変
動が三元触媒の下流側に表われ、斯くして下流側空燃比
センサの出力の変動が激しくなる。従って下流側空燃比
センサの出力の変動量が増大すれば三元触媒が劣化した
ことになり、斯くして上述の内燃機関では下流側空燃比
センサの出力の変動量が予め定められた設定値を越えた
ときに三元触媒が劣化したと判断するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら下流側空
燃比センサの出力の変動量は空燃比が全体的に理論空燃
比からずれると小さくなる。従って上述の如く単に下流
側空燃比センサの出力の変動量が予め定められた設定値
を越えたときに三元触媒が劣化したと判断するようにし
た場合には空燃比が全体的に理論空燃比からずれて下流
側センサの出力の変動量が小さくなったときに三元触媒
が劣化しているにもかかわらずに三元触媒が劣化してい
ないと誤判断をしてしまうという問題がある。
燃比センサの出力の変動量は空燃比が全体的に理論空燃
比からずれると小さくなる。従って上述の如く単に下流
側空燃比センサの出力の変動量が予め定められた設定値
を越えたときに三元触媒が劣化したと判断するようにし
た場合には空燃比が全体的に理論空燃比からずれて下流
側センサの出力の変動量が小さくなったときに三元触媒
が劣化しているにもかかわらずに三元触媒が劣化してい
ないと誤判断をしてしまうという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに１番目の発明によれば、機関排気通路内に三元触媒
を配置し、三元触媒上流の機関排気通路内に上流側空燃
比センサを配置し、三元触媒下流の機関排気通路内に下
流側空燃比センサを配置し、上流側空燃比センサの出力
電圧に基づいて空燃比を理論空燃比に制御し、下流側空
燃比センサの出力電圧の軌跡長ΣＬＳと上流側空燃比セ
ンサの出力電圧の軌跡長ΣＬＭとの比ΣＬＳ／ΣＬＭが
予め定められた設定値を越えたときに三元触媒が劣化し
たと判断するようにした内燃機関の触媒劣化判定装置に
おいて、比較電圧よりも低電圧側の下流側空燃比センサ
の出力電圧の軌跡長と比較電圧よりも高電圧側の下流側
空燃比センサの出力電圧の軌跡長との比から、又は比較
電圧および比較電圧よりも低電圧側の下流側空燃比セン
サの出力電圧により囲まれた面積と比較電圧および比較
電圧よりも高電圧側の下流側空燃比センサの出力電圧に
より囲まれた面積との比から空燃比の変動中心が理論空
燃比に維持されているか否かを判断する手段と、空燃比
の変動中心が理論空燃比からずれたと判断されたときに
は予め定められた設定値を小さくする設定値制御手段と
を具備している。
めに１番目の発明によれば、機関排気通路内に三元触媒
を配置し、三元触媒上流の機関排気通路内に上流側空燃
比センサを配置し、三元触媒下流の機関排気通路内に下
流側空燃比センサを配置し、上流側空燃比センサの出力
電圧に基づいて空燃比を理論空燃比に制御し、下流側空
燃比センサの出力電圧の軌跡長ΣＬＳと上流側空燃比セ
ンサの出力電圧の軌跡長ΣＬＭとの比ΣＬＳ／ΣＬＭが
予め定められた設定値を越えたときに三元触媒が劣化し
たと判断するようにした内燃機関の触媒劣化判定装置に
おいて、比較電圧よりも低電圧側の下流側空燃比センサ
の出力電圧の軌跡長と比較電圧よりも高電圧側の下流側
空燃比センサの出力電圧の軌跡長との比から、又は比較
電圧および比較電圧よりも低電圧側の下流側空燃比セン
サの出力電圧により囲まれた面積と比較電圧および比較
電圧よりも高電圧側の下流側空燃比センサの出力電圧に
より囲まれた面積との比から空燃比の変動中心が理論空
燃比に維持されているか否かを判断する手段と、空燃比
の変動中心が理論空燃比からずれたと判断されたときに
は予め定められた設定値を小さくする設定値制御手段と
を具備している。
【０００７】
【０００８】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、１は機関本
体、２はピストン、３は燃焼室、４は吸気ポート、５は
排気ポートを夫々示す。吸気ポート４は吸気枝管６を介
してサージタンク７に連結され、各吸気枝管６には対応
する吸気ポート４内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁
８が取付けられる。サージタンク７は吸気ダクト９およ
びエアフローメータ１０を介してエアクリーナ１１に連
結され、吸気ダクト９内にはスロットル弁１２が配置さ
れる。一方、排気ポート５は排気マニホルド１３に連結
され、排気マニホルド１３は排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
ＯおよびＮＯX を同時に低減可能な三元触媒１４を内蔵
した触媒コンバータ１５を介して排気管１６に連結され
る。排気マニホルド１３には２次空気供給導管１７が接
続され、この２次空気供給導管１７内には２次空気供給
制御弁１８が配置される。
体、２はピストン、３は燃焼室、４は吸気ポート、５は
排気ポートを夫々示す。吸気ポート４は吸気枝管６を介
してサージタンク７に連結され、各吸気枝管６には対応
する吸気ポート４内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁
８が取付けられる。サージタンク７は吸気ダクト９およ
びエアフローメータ１０を介してエアクリーナ１１に連
結され、吸気ダクト９内にはスロットル弁１２が配置さ
れる。一方、排気ポート５は排気マニホルド１３に連結
され、排気マニホルド１３は排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
ＯおよびＮＯX を同時に低減可能な三元触媒１４を内蔵
した触媒コンバータ１５を介して排気管１６に連結され
る。排気マニホルド１３には２次空気供給導管１７が接
続され、この２次空気供給導管１７内には２次空気供給
制御弁１８が配置される。
【０００９】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ
３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備す
る。エアフローメータ１０は吸入空気量に比例した出力
電圧を発生し、この出力電圧は対応するＡＤ変換器３８
を介して入力ポート３６に入力される。スロットル弁１
２にはスロットル弁１２がアイドリング開度であること
を示すＬＬ信号を発生するアイドルスイッチ１９が取付
けられ、このアイドルスイッチ１９の発生するＬＬ信号
が入力ポート３６に入力される。
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ
３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備す
る。エアフローメータ１０は吸入空気量に比例した出力
電圧を発生し、この出力電圧は対応するＡＤ変換器３８
を介して入力ポート３６に入力される。スロットル弁１
２にはスロットル弁１２がアイドリング開度であること
を示すＬＬ信号を発生するアイドルスイッチ１９が取付
けられ、このアイドルスイッチ１９の発生するＬＬ信号
が入力ポート３６に入力される。
【００１０】ディストリビュータ２０には例えば１番気
筒が吸気上死点にあることを示す信号を発生する上死点
センサ２１ａと、クランクシャフトが３０度回転する毎
に出力パルスを発生するクランク角センサ２１ｂとが取
付けられ、上死点センサ２１ａの出力信号およびクラン
ク角センサ２１ｂの出力パルスは入力ポート３６に入力
される。ＣＰＵ３４内では上死点センサ２１ａの出力信
号およびクランク角センサ２１ｂの出力パルスから現在
のクランク角および機関回転数が算出される。機関本体
１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する温度
センサ２２が取付けられ、この温度センサ２２の出力電
圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に
入力される。
筒が吸気上死点にあることを示す信号を発生する上死点
センサ２１ａと、クランクシャフトが３０度回転する毎
に出力パルスを発生するクランク角センサ２１ｂとが取
付けられ、上死点センサ２１ａの出力信号およびクラン
ク角センサ２１ｂの出力パルスは入力ポート３６に入力
される。ＣＰＵ３４内では上死点センサ２１ａの出力信
号およびクランク角センサ２１ｂの出力パルスから現在
のクランク角および機関回転数が算出される。機関本体
１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する温度
センサ２２が取付けられ、この温度センサ２２の出力電
圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に
入力される。
【００１１】三元触媒１４上流の排気マニホルド１３内
には排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比
センサ２３が配置され、三元触媒１４下流の排気管１６
内にも排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃
比センサ２４が配置される。なお、以下三元触媒１４の
上流側に配置された空燃比センサ２３を上流側Ｏ2 セン
サと称し、三元触媒１４の下流側に配置された空燃比セ
ンサ２４を下流側Ｏ2センサと称する。これら上流側Ｏ
2 センサ２３および下流側Ｏ2 センサ２４の出力信号は
対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力
される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９
を介して燃料噴射弁８、２次空気供給制御弁１８および
警告ランプや警告ブザー等のアラーム装置２５に接続さ
れる。
には排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比
センサ２３が配置され、三元触媒１４下流の排気管１６
内にも排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃
比センサ２４が配置される。なお、以下三元触媒１４の
上流側に配置された空燃比センサ２３を上流側Ｏ2 セン
サと称し、三元触媒１４の下流側に配置された空燃比セ
ンサ２４を下流側Ｏ2センサと称する。これら上流側Ｏ
2 センサ２３および下流側Ｏ2 センサ２４の出力信号は
対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力
される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９
を介して燃料噴射弁８、２次空気供給制御弁１８および
警告ランプや警告ブザー等のアラーム装置２５に接続さ
れる。
【００１２】本発明による実施例では燃料噴射時間ＴＡ
Ｕが次式に基づいて算出される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＡＦ・Ｋ＋γ ここでＴＰは基本燃料噴射時間、ＦＡＦはフィードバッ
ク補正係数、Ｋは増量係数、γは無効噴射時間を夫々示
す。基本燃料噴射時間ＴＰは空燃比を理論空燃比とする
のに必要な噴射時間である。この基本燃料噴射時間ＴＰ
は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）およ
び機関回転数Ｎの関数として予め実験により求められて
おり、図２に示すように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。
Ｕが次式に基づいて算出される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＡＦ・Ｋ＋γ ここでＴＰは基本燃料噴射時間、ＦＡＦはフィードバッ
ク補正係数、Ｋは増量係数、γは無効噴射時間を夫々示
す。基本燃料噴射時間ＴＰは空燃比を理論空燃比とする
のに必要な噴射時間である。この基本燃料噴射時間ＴＰ
は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）およ
び機関回転数Ｎの関数として予め実験により求められて
おり、図２に示すように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。
【００１３】フィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比が
理論空燃比となるように上流側Ｏ2センサ２３の出力信
号に基いて変化せしめられ、このフィードバック補正係
数ＦＡＦは通常は１．０を中心として上下動している。
即ち、上流側Ｏ2 センサ２３は図３に示されるように空
燃比がリーンのときには０．１（Ｖ）程度の出力電圧を
発生し、空燃比がリッチのときには０．９（Ｖ）程度の
出力電圧を発生する。上流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧
から空燃比がリーンであると判断されるとフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが増大せしめられ、空燃比がリッチで
あると判断されるとフィードバック補正係数ＦＡＦが減
少せしめられ、それによって空燃比が理論空燃比に制御
される。
理論空燃比となるように上流側Ｏ2センサ２３の出力信
号に基いて変化せしめられ、このフィードバック補正係
数ＦＡＦは通常は１．０を中心として上下動している。
即ち、上流側Ｏ2 センサ２３は図３に示されるように空
燃比がリーンのときには０．１（Ｖ）程度の出力電圧を
発生し、空燃比がリッチのときには０．９（Ｖ）程度の
出力電圧を発生する。上流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧
から空燃比がリーンであると判断されるとフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが増大せしめられ、空燃比がリッチで
あると判断されるとフィードバック補正係数ＦＡＦが減
少せしめられ、それによって空燃比が理論空燃比に制御
される。
【００１４】なお、本発明による実施例ではフィードバ
ック補正係数ＦＡＦが更に下流側Ｏ 2 センサ２４の出力
信号に基づいて制御される。即ち、三元触媒１４の上流
側における空燃比の変動中心が理論空燃比からずれたと
きに三元触媒１４の上流側における空燃比の変動中心が
理論空燃比に近づくようにフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆが下流側Ｏ2 センサ２４の出力信号に基づいて判断さ
れる。この下流側Ｏ2センサ２４も図３に示されるよう
に空燃比がリーンのときには０．１（Ｖ）程度の出力電
圧を発生し、空燃比がリッチのときには０．９（Ｖ）程
度の出力電圧を発生する。
ック補正係数ＦＡＦが更に下流側Ｏ 2 センサ２４の出力
信号に基づいて制御される。即ち、三元触媒１４の上流
側における空燃比の変動中心が理論空燃比からずれたと
きに三元触媒１４の上流側における空燃比の変動中心が
理論空燃比に近づくようにフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆが下流側Ｏ2 センサ２４の出力信号に基づいて判断さ
れる。この下流側Ｏ2センサ２４も図３に示されるよう
に空燃比がリーンのときには０．１（Ｖ）程度の出力電
圧を発生し、空燃比がリッチのときには０．９（Ｖ）程
度の出力電圧を発生する。
【００１５】増量係数Ｋは通常は１．０に固定されてお
り、燃料を増量すべきとき、即ち空燃比をリッチにすべ
きときには１．０よりも大きな値とされる。次に図４お
よび図５を参照しつつ上流側Ｏ2 センサ２３の出力信号
に基いて行われる空燃比フィードバックの制御ルーチン
について説明する。なお、このルーチンは一定時間毎、
例えば４ms毎の割込みによって実行される。
り、燃料を増量すべきとき、即ち空燃比をリッチにすべ
きときには１．０よりも大きな値とされる。次に図４お
よび図５を参照しつつ上流側Ｏ2 センサ２３の出力信号
に基いて行われる空燃比フィードバックの制御ルーチン
について説明する。なお、このルーチンは一定時間毎、
例えば４ms毎の割込みによって実行される。
【００１６】図４および図５を参照するとまず初めにス
テップ１０１において上流側Ｏ2 センサ２３による空燃
比のフィードバック条件が成立しているか否かが判別さ
れる。機関冷却水温が設定値以下のとき、機関始動中、
始動直後における増量中、暖機増量中、パワー増量中、
触媒過熱防止のための増量中、上流側Ｏ2 センサ２３が
活性化していないとき、減速運転中において燃料噴射が
停止せしめられているときにはいずれもフィードバック
条件が成立していないと判断される。フィードバック条
件が成立していないときにはステップ１２５に進んでフ
ィードバック補正係数ＦＡＦが１．０とされ、次いでス
テップ１２６では空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢ
が“０”とされる。これに対してフィードバック条件が
成立しているときにはステップ１０２に進む。
テップ１０１において上流側Ｏ2 センサ２３による空燃
比のフィードバック条件が成立しているか否かが判別さ
れる。機関冷却水温が設定値以下のとき、機関始動中、
始動直後における増量中、暖機増量中、パワー増量中、
触媒過熱防止のための増量中、上流側Ｏ2 センサ２３が
活性化していないとき、減速運転中において燃料噴射が
停止せしめられているときにはいずれもフィードバック
条件が成立していないと判断される。フィードバック条
件が成立していないときにはステップ１２５に進んでフ
ィードバック補正係数ＦＡＦが１．０とされ、次いでス
テップ１２６では空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢ
が“０”とされる。これに対してフィードバック条件が
成立しているときにはステップ１０２に進む。
【００１７】ステップ１０２では、上流側Ｏ2 センサ２
３の出力ＶＯＭがＡ／Ｄ変換されて取込まれ、ステップ
１０３ではＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かに基づいて
空燃比がリッチであるかリーンであるかが判別される。
この比較電圧ＶR1はＯ2 センサ出力の振幅中心の電圧と
されており、本実施例ではＶR1＝０．４５Ｖである。ス
テップ１０３において空燃比がリーン（ＶＯＭ≦ＶR1）
であると判別されるとステップ１０４に進んでディレイ
カウンタＣＤＬＹが正であるか否かが判別され、ＣＤＬ
Ｙ＞０であればステップ１０５においてＣＤＬＹが０と
された後ステップ１０６に進む。ステップ１０６ではデ
ィレイカウンタＣＤＬＹが１だけディクリメントされ、
次いでステップ１０７，１０８においてディレイカウン
タＣＤＬＹが最小値ＴＤＬでガードされる。この場合、
ディレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したと
きにはステップ１０９において空燃比フラグＦ１が
“０”（リーン）とされる。なお、この最小値ＴＤＬは
負の値である。一方、ステップ１０３において空燃比が
リッチ（ＶＯＭ＞ＶR1）であると判別されるとステップ
１１０に進んでディレイカウンタＣＤＬＹが負であるか
否かが判別され、ＣＤＬＹ＜０であればステップ１１１
においてＣＤＬＹが０とされた後ステップ１１２に進
む。ステップ１１２ではディレイカウンタＣＤＬＹが１
だけインクリメントされ、次いでステップ１１３，１１
４においてディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲで
ガードされる。この場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが
最大値ＴＤＲに到達したときにはステップ１１５におい
て空燃比フラグＦ１が“１”（リッチ）とされる。なお
この最大値ＴＤＲは正の値である。次いでステップ１１
６では、空燃比フラグＦ１の符号が反転したか否かが判
別される。空燃比が反転したときにはステップ１１７に
進んで空燃比フラグＦ１の値より、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が判別される。
リッチからリーンへの反転であればステップ１１８にお
いてＦＡＦがＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増
大せしめられ、これに対してリーンからリッチへの反転
であればステップ１１９においてＦＡＦがＦＡＦ←ＦＡ
Ｆ−ＲＳＬとスキップ的に減少せしめられる。即ち、ス
キップ処理が行われる。
３の出力ＶＯＭがＡ／Ｄ変換されて取込まれ、ステップ
１０３ではＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かに基づいて
空燃比がリッチであるかリーンであるかが判別される。
この比較電圧ＶR1はＯ2 センサ出力の振幅中心の電圧と
されており、本実施例ではＶR1＝０．４５Ｖである。ス
テップ１０３において空燃比がリーン（ＶＯＭ≦ＶR1）
であると判別されるとステップ１０４に進んでディレイ
カウンタＣＤＬＹが正であるか否かが判別され、ＣＤＬ
Ｙ＞０であればステップ１０５においてＣＤＬＹが０と
された後ステップ１０６に進む。ステップ１０６ではデ
ィレイカウンタＣＤＬＹが１だけディクリメントされ、
次いでステップ１０７，１０８においてディレイカウン
タＣＤＬＹが最小値ＴＤＬでガードされる。この場合、
ディレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したと
きにはステップ１０９において空燃比フラグＦ１が
“０”（リーン）とされる。なお、この最小値ＴＤＬは
負の値である。一方、ステップ１０３において空燃比が
リッチ（ＶＯＭ＞ＶR1）であると判別されるとステップ
１１０に進んでディレイカウンタＣＤＬＹが負であるか
否かが判別され、ＣＤＬＹ＜０であればステップ１１１
においてＣＤＬＹが０とされた後ステップ１１２に進
む。ステップ１１２ではディレイカウンタＣＤＬＹが１
だけインクリメントされ、次いでステップ１１３，１１
４においてディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲで
ガードされる。この場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが
最大値ＴＤＲに到達したときにはステップ１１５におい
て空燃比フラグＦ１が“１”（リッチ）とされる。なお
この最大値ＴＤＲは正の値である。次いでステップ１１
６では、空燃比フラグＦ１の符号が反転したか否かが判
別される。空燃比が反転したときにはステップ１１７に
進んで空燃比フラグＦ１の値より、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が判別される。
リッチからリーンへの反転であればステップ１１８にお
いてＦＡＦがＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増
大せしめられ、これに対してリーンからリッチへの反転
であればステップ１１９においてＦＡＦがＦＡＦ←ＦＡ
Ｆ−ＲＳＬとスキップ的に減少せしめられる。即ち、ス
キップ処理が行われる。
【００１８】一方、ステップ１１６において空燃比フラ
グＦ１の符号が反転していないと判断されたときにはス
テップ１２０，１２１，１２２において積分処理が行わ
れる。即ち、ステップ１２０においてＦ１＝“０”であ
るか否かが判別され、Ｆ１＝“０”（リーン）であれば
ステップ１２１においてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲとさ
れ、一方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステップ１
２２においてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとされる。ここ
で、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，ＲＳ
Ｌに比して十分小さく設定してあり、ＫＩＲ（ＫＩＬ）
＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。この積分処理によってＦ１
＝“０”（リーン）のときには燃料噴射量が徐々に増大
せしめられ、Ｆ１＝“１”（リッチ）のときには燃料噴
射量が徐々に減少せしめられる。
グＦ１の符号が反転していないと判断されたときにはス
テップ１２０，１２１，１２２において積分処理が行わ
れる。即ち、ステップ１２０においてＦ１＝“０”であ
るか否かが判別され、Ｆ１＝“０”（リーン）であれば
ステップ１２１においてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲとさ
れ、一方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステップ１
２２においてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとされる。ここ
で、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，ＲＳ
Ｌに比して十分小さく設定してあり、ＫＩＲ（ＫＩＬ）
＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。この積分処理によってＦ１
＝“０”（リーン）のときには燃料噴射量が徐々に増大
せしめられ、Ｆ１＝“１”（リッチ）のときには燃料噴
射量が徐々に減少せしめられる。
【００１９】次いでステップ１２３では、ステップ１１
８，１１９，１２１，１２２において演算されたフィー
ドバック補正係数ＦＡＦが最小値例えば０．８によりガ
ードされ、また最大値例えば１．２によりガードされ
る。これにより、何らかの原因でフィードバック補正係
数ＦＡＦが大きくなり過ぎ、若しくは小さくなり過ぎた
場合に機関の空燃比が変動するのが抑制され、それによ
って空燃比がオーバリッチ或いはオーバリーンになるの
が防止される。次いでステップ１２４では空燃比フィー
ドバックフラグＸＭＦＢが“１”とされる。
８，１１９，１２１，１２２において演算されたフィー
ドバック補正係数ＦＡＦが最小値例えば０．８によりガ
ードされ、また最大値例えば１．２によりガードされ
る。これにより、何らかの原因でフィードバック補正係
数ＦＡＦが大きくなり過ぎ、若しくは小さくなり過ぎた
場合に機関の空燃比が変動するのが抑制され、それによ
って空燃比がオーバリッチ或いはオーバリーンになるの
が防止される。次いでステップ１２４では空燃比フィー
ドバックフラグＸＭＦＢが“１”とされる。
【００２０】図６は図４および図５のフローチャートに
よる動作を説明するためのタイミングチャートである。
上流側Ｏ2 センサ２３の出力ＶＯＭ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ＣＤＬＹ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
Ｆ１に相当）が形成される。例えば、時刻ｔ1において
空燃比信号Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化しても、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 においてリッチに変化する。ま
た、時間ｔ3 において空燃比信号Ａ／Ｆがリッチからリ
ーンに変化しても、空燃比信号Ａ／Ｆ′はリーン遅延時
間（−ＴＤＬ）相当だけリッチに保持された後に時刻ｔ
4 においてリーンに変化する。しかしながら空燃比信号
Ａ／Ｆが時刻ｔ5 ，ｔ6 ．ｔ7 のごとくリッチ遅延時間
ＴＤＲより短い期間で反転するとディレイカウンタＣＤ
ＬＹが最大値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、その結
果、時刻ｔ8 において空燃比信号Ａ／Ｆ′が反転され
る。即ち、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′は遅延処
理される前の空燃比信号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′に基
づいて図６（Ｄ）に示すフィードバック補正係数ＦＡＦ
が得られる。
よる動作を説明するためのタイミングチャートである。
上流側Ｏ2 センサ２３の出力ＶＯＭ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ＣＤＬＹ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
Ｆ１に相当）が形成される。例えば、時刻ｔ1において
空燃比信号Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化しても、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 においてリッチに変化する。ま
た、時間ｔ3 において空燃比信号Ａ／Ｆがリッチからリ
ーンに変化しても、空燃比信号Ａ／Ｆ′はリーン遅延時
間（−ＴＤＬ）相当だけリッチに保持された後に時刻ｔ
4 においてリーンに変化する。しかしながら空燃比信号
Ａ／Ｆが時刻ｔ5 ，ｔ6 ．ｔ7 のごとくリッチ遅延時間
ＴＤＲより短い期間で反転するとディレイカウンタＣＤ
ＬＹが最大値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、その結
果、時刻ｔ8 において空燃比信号Ａ／Ｆ′が反転され
る。即ち、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′は遅延処
理される前の空燃比信号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′に基
づいて図６（Ｄ）に示すフィードバック補正係数ＦＡＦ
が得られる。
【００２１】次に、下流側Ｏ2 センサ２４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１の空燃比フィー
ドバック制御に関与する定数としてのスキップ量ＲＳ
Ｒ，ＲＳＬ、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤ
Ｒ，ＴＤＬ、若しくは上流側Ｏ2 センサ２３の出力ＶＯ
Ｍの比較電圧ＶR1を制御するシステムと、第２の空燃比
補正係数ＦＡＦ２を導入するシステムとがある。
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１の空燃比フィー
ドバック制御に関与する定数としてのスキップ量ＲＳ
Ｒ，ＲＳＬ、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤ
Ｒ，ＴＤＬ、若しくは上流側Ｏ2 センサ２３の出力ＶＯ
Ｍの比較電圧ＶR1を制御するシステムと、第２の空燃比
補正係数ＦＡＦ２を導入するシステムとがある。
【００２２】例えば、リッチスキップ量ＲＳＲを大きく
すると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を小さくしても制御空燃比をリッチ側に
移行でき、一方、リーンスキップ量ＲＳＬを大きくする
と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を小さくしても制御空燃比をリーン側に移行
できる。従って、下流側Ｏ2 センサ２４の出力に応じて
リッチスキップ量ＲＳＲおよびリーンスキップ量ＲＳＬ
を補正することにより空燃比を制御できることになる。
また、リッチ積分定数ＫＩＲを大きくすると制御空燃比
をリッチ側に移行でき、またリーン積分定数ＫＩＬを小
さくしても制御空燃比をリッチ側に移行でき、一方、リ
ーン積分定数ＫＩＬを大きくすると制御空燃比をリーン
側に移行でき、またリッチ積分定数ＫＩＲを小さくして
も制御空燃比をリーン側に移行できる。従って、下流側
Ｏ2 センサ２４の出力に応じてリッチ積分定数ＫＩＲお
よびリーン積分定数ＫＩＬを補正することにより空燃比
を制御できることになる。また、リッチ遅延時間ＴＤＲ
を大きく若しくはリーン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さく
すれば制御空燃比をリッチ側に移行でき、一方リーン遅
延時間（−ＴＤＬ）を大きく若しくはリッチ遅延時間
（ＴＤＲ）を小さくすれば制御空燃比をリーン側に移行
できる。即ち、下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに応
じて遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬを補正することにより空燃
比を制御できることになる。更に比較電圧ＶR1を大きく
すると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また比較電圧
ＶR1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従って、下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに応じ
て比較電圧ＶR1を補正することにより空燃比を制御でき
ることになる。
すると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を小さくしても制御空燃比をリッチ側に
移行でき、一方、リーンスキップ量ＲＳＬを大きくする
と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を小さくしても制御空燃比をリーン側に移行
できる。従って、下流側Ｏ2 センサ２４の出力に応じて
リッチスキップ量ＲＳＲおよびリーンスキップ量ＲＳＬ
を補正することにより空燃比を制御できることになる。
また、リッチ積分定数ＫＩＲを大きくすると制御空燃比
をリッチ側に移行でき、またリーン積分定数ＫＩＬを小
さくしても制御空燃比をリッチ側に移行でき、一方、リ
ーン積分定数ＫＩＬを大きくすると制御空燃比をリーン
側に移行でき、またリッチ積分定数ＫＩＲを小さくして
も制御空燃比をリーン側に移行できる。従って、下流側
Ｏ2 センサ２４の出力に応じてリッチ積分定数ＫＩＲお
よびリーン積分定数ＫＩＬを補正することにより空燃比
を制御できることになる。また、リッチ遅延時間ＴＤＲ
を大きく若しくはリーン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さく
すれば制御空燃比をリッチ側に移行でき、一方リーン遅
延時間（−ＴＤＬ）を大きく若しくはリッチ遅延時間
（ＴＤＲ）を小さくすれば制御空燃比をリーン側に移行
できる。即ち、下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに応
じて遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬを補正することにより空燃
比を制御できることになる。更に比較電圧ＶR1を大きく
すると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また比較電圧
ＶR1を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行でき
る。従って、下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに応じ
て比較電圧ＶR1を補正することにより空燃比を制御でき
ることになる。
【００２３】これらスキップ量、積分定数、遅延時間、
比較電圧を下流側Ｏ2 センサ２４によって制御すること
はそれぞれに長所がある。たとえば、遅延時間を制御と
することにより非常に微妙な空燃比の調整が可能とな
り、またスキップ量を制御とすることにより空燃比のフ
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
制御が可能となる。なお、これら制御量は当然２つ以上
組み合わされて用いることもできる。
比較電圧を下流側Ｏ2 センサ２４によって制御すること
はそれぞれに長所がある。たとえば、遅延時間を制御と
することにより非常に微妙な空燃比の調整が可能とな
り、またスキップ量を制御とすることにより空燃比のフ
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
制御が可能となる。なお、これら制御量は当然２つ以上
組み合わされて用いることもできる。
【００２４】次に、空燃比フィードバック制御に関与す
る定数としてのスキップ量を制御するようにしたダブル
Ｏ2 センサシステムについて説明する。図７および図８
は下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに基づく第２の空
燃比フィードバック制御ルーチンであって、一定時間毎
の、例えば５１２ms毎の割込みによって実行される。ス
テップ２０１から２０６では下流側Ｏ2 センサ２４によ
るフィードバック条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば、上流側Ｏ2センサ２３によるフィードバッ
ク条件の不成立（ステップ２０１）に加えて、冷却水温
ＴＨＷが設定値（例えば７０℃）以下のとき（ステップ
２０２）、スロットル弁２２がアイドリング開度（ＬＬ
＝“１”）のとき（ステップ２０３）、機関回転数、車
速、アイドルスイッチ１９の信号ＬＬ、冷却水温ＴＨＷ
等に基づいて２次空気が導入されているとき（ステップ
２０４）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎ＜Ｘ1 ）（ステップ２
０５）、下流側Ｏ2 センサ２４が活性化していないとき
（ステップ２０６）にはフィードバック条件が不成立と
判断され、その他の場合にはフィードバック条件が成立
したと判断される。フィードバック条件が不成立のとき
にはステップ２０８に進んで空燃比フィードバックフラ
グＸＳＦＢがリセット（“０”）され、フィードバック
条件が成立したときにはステップ２０７に進んで空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセット（“１”）され
た後ステップ２０９に進む。
る定数としてのスキップ量を制御するようにしたダブル
Ｏ2 センサシステムについて説明する。図７および図８
は下流側Ｏ2 センサ２４の出力ＶＯＳに基づく第２の空
燃比フィードバック制御ルーチンであって、一定時間毎
の、例えば５１２ms毎の割込みによって実行される。ス
テップ２０１から２０６では下流側Ｏ2 センサ２４によ
るフィードバック条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば、上流側Ｏ2センサ２３によるフィードバッ
ク条件の不成立（ステップ２０１）に加えて、冷却水温
ＴＨＷが設定値（例えば７０℃）以下のとき（ステップ
２０２）、スロットル弁２２がアイドリング開度（ＬＬ
＝“１”）のとき（ステップ２０３）、機関回転数、車
速、アイドルスイッチ１９の信号ＬＬ、冷却水温ＴＨＷ
等に基づいて２次空気が導入されているとき（ステップ
２０４）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎ＜Ｘ1 ）（ステップ２
０５）、下流側Ｏ2 センサ２４が活性化していないとき
（ステップ２０６）にはフィードバック条件が不成立と
判断され、その他の場合にはフィードバック条件が成立
したと判断される。フィードバック条件が不成立のとき
にはステップ２０８に進んで空燃比フィードバックフラ
グＸＳＦＢがリセット（“０”）され、フィードバック
条件が成立したときにはステップ２０７に進んで空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセット（“１”）され
た後ステップ２０９に進む。
【００２５】ステップ２０９では下流側Ｏ2 センサ２４
の出力ＶＯＳがＡ／Ｄ変換されて取り込まれ、ステップ
２１０においてＶＯＳが比較電圧ＶR2（例えばＶR2＝
０．５５Ｖ）以下か否かが、即ち空燃比がリッチかリー
ンかが判別される。ステップ２１０においてＶＯＳ≦Ｖ
R2（リーン）であると判断されたときにはステップ２１
１，２１２，２１３に進み、ＶＯＳ＞ＶR2（リッチ）で
あると判断されたときにはステップ２１４，２１５，２
１６に進む。即ち、ステップ２１１ではＲＳＲ←ＲＳＲ
＋ΔＲＳ（一定値）とし、即ちリッチスキップ量ＲＳＲ
を増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ２
１２，２１３においてＲＳＲが最大値ＭＡＸ（＝７．５
％）によりガードされる。一方、ステップ２１４ではＲ
ＳＲ←ＲＳＲ−ΔＲＳとし、即ちリッチスキップ量ＲＳ
Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行させ、ステップ
２１５，２１６においてＲＳＲが最小値ＭＩＮ（＝２．
５％）によりガードされる。
の出力ＶＯＳがＡ／Ｄ変換されて取り込まれ、ステップ
２１０においてＶＯＳが比較電圧ＶR2（例えばＶR2＝
０．５５Ｖ）以下か否かが、即ち空燃比がリッチかリー
ンかが判別される。ステップ２１０においてＶＯＳ≦Ｖ
R2（リーン）であると判断されたときにはステップ２１
１，２１２，２１３に進み、ＶＯＳ＞ＶR2（リッチ）で
あると判断されたときにはステップ２１４，２１５，２
１６に進む。即ち、ステップ２１１ではＲＳＲ←ＲＳＲ
＋ΔＲＳ（一定値）とし、即ちリッチスキップ量ＲＳＲ
を増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ２
１２，２１３においてＲＳＲが最大値ＭＡＸ（＝７．５
％）によりガードされる。一方、ステップ２１４ではＲ
ＳＲ←ＲＳＲ−ΔＲＳとし、即ちリッチスキップ量ＲＳ
Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移行させ、ステップ
２１５，２１６においてＲＳＲが最小値ＭＩＮ（＝２．
５％）によりガードされる。
【００２６】次いでステップ２１７ではリーンスキップ
量ＲＳＬがＲＳＬ←１０％−ＲＳＲとされる。即ち、Ｒ
ＳＲ＋ＲＳＬ＝１０％とされる。次いでステップ２１８
ではスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬがＲＡＭ３３に格納され
る。図９は燃料噴射制御ルーチンであって、例えば一定
クランク角毎の割込みによって実行される。
量ＲＳＬがＲＳＬ←１０％−ＲＳＲとされる。即ち、Ｒ
ＳＲ＋ＲＳＬ＝１０％とされる。次いでステップ２１８
ではスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬがＲＡＭ３３に格納され
る。図９は燃料噴射制御ルーチンであって、例えば一定
クランク角毎の割込みによって実行される。
【００２７】図９を参照すると、まず初めにステップ３
０１において図２に示されるマップから基本燃料噴射時
間ＴＰが算出される。次いでステップ３０２では機関の
運転状態により定まる補正係数Ｋの値が算出される。次
いでステップ３０３では補正係数Ｋの値が１．０である
か否かが判別される。Ｋ＝１．０のときにはステップ３
０５にジャンプする。これに対してＫ＝１．０でないと
きにはステップ３０４に進んでフィードバック補正係数
ＦＡＦが１．０に固定され、次いでステップ３０５に進
む。ステップ３０５では燃料噴射時間ＴＡＵ（＝ＴＰ・
ＦＡＦ・Ｋ＋γ）が算出される。
０１において図２に示されるマップから基本燃料噴射時
間ＴＰが算出される。次いでステップ３０２では機関の
運転状態により定まる補正係数Ｋの値が算出される。次
いでステップ３０３では補正係数Ｋの値が１．０である
か否かが判別される。Ｋ＝１．０のときにはステップ３
０５にジャンプする。これに対してＫ＝１．０でないと
きにはステップ３０４に進んでフィードバック補正係数
ＦＡＦが１．０に固定され、次いでステップ３０５に進
む。ステップ３０５では燃料噴射時間ＴＡＵ（＝ＴＰ・
ＦＡＦ・Ｋ＋γ）が算出される。
【００２８】次に図１０から図１２を参照しつつ本発明
において用いられている三元触媒１４の劣化判定の基本
的なやり方について説明する。図１０（Ａ）は空燃比の
フィードバック制御が行われているときの上流側Ｏ2セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭを示しており、図１０（Ｂ）
は空燃比のフィードバック制御が行われているときの下
流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳを示している。本
発明において用いられている三元触媒１４の劣化判定方
法では各Ｏ2 センサ２３，２４の出力の軌跡長および各
Ｏ2 センサ２３，２４の出力の面積という概念が導入さ
れている。ここで各Ｏ2 センサ２３，２４の軌跡長とは
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように縦軸に出力電圧
ＶＯＭ，ＶＯＳをとり、横軸に時間をとったときの出力
電圧ＶＯＭ，ＶＯＳの変化曲線の長さを言う。
において用いられている三元触媒１４の劣化判定の基本
的なやり方について説明する。図１０（Ａ）は空燃比の
フィードバック制御が行われているときの上流側Ｏ2セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭを示しており、図１０（Ｂ）
は空燃比のフィードバック制御が行われているときの下
流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳを示している。本
発明において用いられている三元触媒１４の劣化判定方
法では各Ｏ2 センサ２３，２４の出力の軌跡長および各
Ｏ2 センサ２３，２４の出力の面積という概念が導入さ
れている。ここで各Ｏ2 センサ２３，２４の軌跡長とは
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように縦軸に出力電圧
ＶＯＭ，ＶＯＳをとり、横軸に時間をとったときの出力
電圧ＶＯＭ，ＶＯＳの変化曲線の長さを言う。
【００２９】本発明による実施例ではこの軌跡長を代表
する値として一定時間当りの各Ｏ2センサ２３，２４の
出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳの変化量の累積値を用いてい
る。即ち、上流側Ｏ2 センサ２３の軌跡長ΣＬＭは図１
０（Ａ）に示されるように時刻ｉ−１における出力電圧
ＶＯＭi-1 と時刻ｉにおける出力電圧ＶＯＭi との差の
絶対値｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜の累積値で表わされ、
下流側Ｏ2 センサ２４の軌跡長ΣＬＳは図１０（Ｂ）に
示されるように時刻ｉ−１における出力電圧ＶＯＳi-1
と時刻ｉにおける出力電圧ＶＯＳi との差の絶対値｜Ｖ
ＯＳi −ＶＯＳi- 1 ｜の累積値で表わされる。
する値として一定時間当りの各Ｏ2センサ２３，２４の
出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳの変化量の累積値を用いてい
る。即ち、上流側Ｏ2 センサ２３の軌跡長ΣＬＭは図１
０（Ａ）に示されるように時刻ｉ−１における出力電圧
ＶＯＭi-1 と時刻ｉにおける出力電圧ＶＯＭi との差の
絶対値｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜の累積値で表わされ、
下流側Ｏ2 センサ２４の軌跡長ΣＬＳは図１０（Ｂ）に
示されるように時刻ｉ−１における出力電圧ＶＯＳi-1
と時刻ｉにおける出力電圧ＶＯＳi との差の絶対値｜Ｖ
ＯＳi −ＶＯＳi- 1 ｜の累積値で表わされる。
【００３０】一方、各Ｏ2 センサ２３，２４の出力の面
積とは図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように縦軸に出
力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳをとり、横軸に時間をとったとき
の出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳと比較電圧ＶR1，ＶR2とによ
り囲まれたハッチングで示される面積を言う。本発明に
よる実施例ではこの面積を代表する値として一定時間毎
の各Ｏ2 センサ２３，２４の出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳと
比較電圧ＶR1，ＶR2との差の累積値を用いている。即
ち、上流側Ｏ2 センサ２３の出力の面積ΣＡＭは図１０
（Ａ）に示されるように各時刻における出力電圧ＶＯＭ
i と比較電圧ＶR1との差の絶対値｜ＶＯＭi −ＶR1｜の
累積値で表わされ、下流側Ｏ2 センサ２４の出力の面積
ΣＡＳは図１０（Ｂ）に示されるように各時刻における
出力電圧ＶＯＳi と比較電圧ＶR2との差の絶対値｜ＶＯ
Ｓi −ＶR2｜の累積値で表わされる。
積とは図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように縦軸に出
力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳをとり、横軸に時間をとったとき
の出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳと比較電圧ＶR1，ＶR2とによ
り囲まれたハッチングで示される面積を言う。本発明に
よる実施例ではこの面積を代表する値として一定時間毎
の各Ｏ2 センサ２３，２４の出力電圧ＶＯＭ，ＶＯＳと
比較電圧ＶR1，ＶR2との差の累積値を用いている。即
ち、上流側Ｏ2 センサ２３の出力の面積ΣＡＭは図１０
（Ａ）に示されるように各時刻における出力電圧ＶＯＭ
i と比較電圧ＶR1との差の絶対値｜ＶＯＭi −ＶR1｜の
累積値で表わされ、下流側Ｏ2 センサ２４の出力の面積
ΣＡＳは図１０（Ｂ）に示されるように各時刻における
出力電圧ＶＯＳi と比較電圧ＶR2との差の絶対値｜ＶＯ
Ｓi −ＶR2｜の累積値で表わされる。
【００３１】更に下流側Ｏ2 センサ２４の出力の軌跡長
ΣＬＳと上流側Ｏ2 センサ２３の出力の軌跡長ΣＬＭと
の比（ΣＬＳ／ΣＬＭ）が軌跡長比と定義され、下流側
Ｏ2センサ２４の出力の面積ΣＡＳと上流側Ｏ2 センサ
２３の出力の面積ΣＡＭとの比（ΣＡＳ／ΣＡＭ）が面
積比と定義される。これら軌跡長比および面積比を用
い、図１１に示されるように縦軸に軌跡長比（ΣＬＳ／
ΣＬＭ）をとり、横軸に面積比（ΣＡＳ／ΣＡＭ）をと
ると基本的には図１１に示される破線Ｗよりも下方の領
域では三元触媒１４が劣化しておらず、破線Ｗよりも上
方の領域では三元触媒１４が劣化していると判断できる
ことになる。次にこのことについて図１２を参照しつつ
説明する。
ΣＬＳと上流側Ｏ2 センサ２３の出力の軌跡長ΣＬＭと
の比（ΣＬＳ／ΣＬＭ）が軌跡長比と定義され、下流側
Ｏ2センサ２４の出力の面積ΣＡＳと上流側Ｏ2 センサ
２３の出力の面積ΣＡＭとの比（ΣＡＳ／ΣＡＭ）が面
積比と定義される。これら軌跡長比および面積比を用
い、図１１に示されるように縦軸に軌跡長比（ΣＬＳ／
ΣＬＭ）をとり、横軸に面積比（ΣＡＳ／ΣＡＭ）をと
ると基本的には図１１に示される破線Ｗよりも下方の領
域では三元触媒１４が劣化しておらず、破線Ｗよりも上
方の領域では三元触媒１４が劣化していると判断できる
ことになる。次にこのことについて図１２を参照しつつ
説明する。
【００３２】図１２（Ａ）の曲線Ｘは上流側Ｏ2 センサ
２３が劣化していない場合の上流側Ｏ2 センサ２３の出
力電圧ＶＯＭの変化を示しており、図１２（Ｂ）の曲線
Ｘおよび図１２（Ｃ）の曲線Ｘは下流側Ｏ2 センサ２４
が劣化しておらず、しかも三元触媒１４が劣化していな
い場合の下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変化
を示している。このようにいずれのＯ2 センサ２３，２
４も劣化しておらず、しかも三元触媒１４も劣化してい
ないときの面積比と軌跡長比との関係が図１１の点ａで
表わされるとする。
２３が劣化していない場合の上流側Ｏ2 センサ２３の出
力電圧ＶＯＭの変化を示しており、図１２（Ｂ）の曲線
Ｘおよび図１２（Ｃ）の曲線Ｘは下流側Ｏ2 センサ２４
が劣化しておらず、しかも三元触媒１４が劣化していな
い場合の下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変化
を示している。このようにいずれのＯ2 センサ２３，２
４も劣化しておらず、しかも三元触媒１４も劣化してい
ないときの面積比と軌跡長比との関係が図１１の点ａで
表わされるとする。
【００３３】さて、ここで上流側Ｏ2 センサ２３が劣化
したとすると図１２（Ａ）の曲線Ｙで示されるように上
流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの振幅が小さくな
る。このとき図１２（Ａ）の曲線Ｘと曲線Ｙからわかる
ように軌跡長ΣＬＭが小さくなると共にこれに比例して
面積ΣＡＭも小さくなる。従って軌跡長比が大きくなる
と共にこれに比例して面積比も大きくなり、斯くしてこ
のとき図１１のａ点はａ′点に移動することになる。
したとすると図１２（Ａ）の曲線Ｙで示されるように上
流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの振幅が小さくな
る。このとき図１２（Ａ）の曲線Ｘと曲線Ｙからわかる
ように軌跡長ΣＬＭが小さくなると共にこれに比例して
面積ΣＡＭも小さくなる。従って軌跡長比が大きくなる
と共にこれに比例して面積比も大きくなり、斯くしてこ
のとき図１１のａ点はａ′点に移動することになる。
【００３４】これに対して下流側Ｏ2 センサ２４が劣化
したとすると図１２（Ｂ）の曲線Ｙで示されるように下
流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの振幅が小さくな
る。このとき図１２（Ｂ）の曲線Ｘと曲線Ｙからわかる
ように軌跡長ΣＬＳが小さくなると共にこれに比例して
面積ΣＡＳも小さくなる。従ってこのときには軌跡長比
が小さくなると共にこれに比例して面積比も小さくな
り、斯くしてこのとき図１１のａ点はａ″点に移動する
ことになる。
したとすると図１２（Ｂ）の曲線Ｙで示されるように下
流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの振幅が小さくな
る。このとき図１２（Ｂ）の曲線Ｘと曲線Ｙからわかる
ように軌跡長ΣＬＳが小さくなると共にこれに比例して
面積ΣＡＳも小さくなる。従ってこのときには軌跡長比
が小さくなると共にこれに比例して面積比も小さくな
り、斯くしてこのとき図１１のａ点はａ″点に移動する
ことになる。
【００３５】このようにＯ2 センサ２３，２４が劣化し
たときには軌跡長比と面積比との関係を表す点が原点０
を通る直線Ａ上を移動することになる。一方、三元触媒
１４が劣化するとＯ2 ストレージ機能に基づく未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの酸化作用およびＮＯX の還元作用が十分に行
われなくなるために三元触媒１４の下流側の空燃比も短
かい周期で変動するようになる。この場合、三元触媒１
４が劣化するほど下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯ
Ｓの変動周期は短かくなり、三元触媒１４が完全に劣化
してしまうと下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳは
上流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭと同じ周期でも
って変動するようになる。図１２（Ｃ）の曲線Ｙは三元
触媒１４が劣化したときを示しており、図１２（Ｃ）の
曲線Ｘと曲線Ｙからわかるように三元触媒１４が劣化す
ると下流側Ｏ 2 センサ２４の変動周期は短かくなる。
たときには軌跡長比と面積比との関係を表す点が原点０
を通る直線Ａ上を移動することになる。一方、三元触媒
１４が劣化するとＯ2 ストレージ機能に基づく未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯの酸化作用およびＮＯX の還元作用が十分に行
われなくなるために三元触媒１４の下流側の空燃比も短
かい周期で変動するようになる。この場合、三元触媒１
４が劣化するほど下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯ
Ｓの変動周期は短かくなり、三元触媒１４が完全に劣化
してしまうと下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳは
上流側Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭと同じ周期でも
って変動するようになる。図１２（Ｃ）の曲線Ｙは三元
触媒１４が劣化したときを示しており、図１２（Ｃ）の
曲線Ｘと曲線Ｙからわかるように三元触媒１４が劣化す
ると下流側Ｏ 2 センサ２４の変動周期は短かくなる。
【００３６】このように三元触媒１４が劣化すると下流
側Ｏ2 センサ２４の変動周期が短かくなるので軌跡長Σ
ＬＳが大きくなる。一方、下流側Ｏ2 センサ２４の変動
周期が変化しても一定期間内における面積ΣＡＳはほと
んど変化しない。従って三元触媒１４が劣化すると軌跡
長比は大きくなるが面積比はほとんど変化しないので図
１１のａ点はｂ点に移動することになる。また、三元触
媒１４が劣化した状態でＯ2 センサ２３，２４が劣化す
ると軌跡長比と面積比との関係を表す点は原点０を通る
直線Ｂ上を移動することになる。従って前述したように
基本的には軌跡長比と面積比との関係を表す点が原点０
を通る直線Ｗよりも上方の領域に位置すると三元触媒１
４が劣化したと判断できることになる。
側Ｏ2 センサ２４の変動周期が短かくなるので軌跡長Σ
ＬＳが大きくなる。一方、下流側Ｏ2 センサ２４の変動
周期が変化しても一定期間内における面積ΣＡＳはほと
んど変化しない。従って三元触媒１４が劣化すると軌跡
長比は大きくなるが面積比はほとんど変化しないので図
１１のａ点はｂ点に移動することになる。また、三元触
媒１４が劣化した状態でＯ2 センサ２３，２４が劣化す
ると軌跡長比と面積比との関係を表す点は原点０を通る
直線Ｂ上を移動することになる。従って前述したように
基本的には軌跡長比と面積比との関係を表す点が原点０
を通る直線Ｗよりも上方の領域に位置すると三元触媒１
４が劣化したと判断できることになる。
【００３７】ところで実際には特に下流側Ｏ2 センサ２
４の出力電圧ＶＯＳは図１２（Ｂ），（Ｃ）に示される
ようなきれいな波形でもって変化するのではなく、図１
２（Ｂ），（Ｃ）に示される曲線Ｘ，Ｙ上に細かな振動
が重畳されたような形となる。このような細かな振動は
下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭに
はさほど影響を与えないが軌跡長ΣＬＳに対しては軌跡
長比（ΣＬＳ／ΣＬＭ）が小さくなるほど大きな影響を
与えることになる。即ち、曲線Ｘ，Ｙに重畳した細かな
振動により軌跡長ΣＬＳが一定量だけ増大したとすると
軌跡長比が小さいときほど軌跡長比の増大量が大きくな
ることになる。従って直線Ｗを越えたということで三元
触媒１４が劣化したと判断するようにしておくと軌跡長
比が小さいときに三元触媒１４が劣化していないにもか
かわらずに三元触媒１４が劣化したと誤判断をする危険
性がある。
４の出力電圧ＶＯＳは図１２（Ｂ），（Ｃ）に示される
ようなきれいな波形でもって変化するのではなく、図１
２（Ｂ），（Ｃ）に示される曲線Ｘ，Ｙ上に細かな振動
が重畳されたような形となる。このような細かな振動は
下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭに
はさほど影響を与えないが軌跡長ΣＬＳに対しては軌跡
長比（ΣＬＳ／ΣＬＭ）が小さくなるほど大きな影響を
与えることになる。即ち、曲線Ｘ，Ｙに重畳した細かな
振動により軌跡長ΣＬＳが一定量だけ増大したとすると
軌跡長比が小さいときほど軌跡長比の増大量が大きくな
ることになる。従って直線Ｗを越えたということで三元
触媒１４が劣化したと判断するようにしておくと軌跡長
比が小さいときに三元触媒１４が劣化していないにもか
かわらずに三元触媒１４が劣化したと誤判断をする危険
性がある。
【００３８】そこで本発明による実施例では図１１に示
されるように触媒劣化判断のスレッシュホルドレベルＴ
ｈを軌跡長比および面積比が或る程度大きい領域では直
線Ｗに一致したスレッシュホルドレベルＴｈ1 としてお
き、軌跡長比および面積比が小さい領域ではスレッシュ
ホルドレベルＴｈ2 を一定の軌跡長比としている。従っ
て本発明による実施例では軌跡長比および面積比との関
係を示す点が図１１において設定値、即ちスレッシュホ
ルドレベルＴｈ1 ，Ｔｈ2 よりも上方領域に位置すると
三元触媒１４が劣化したと判断するようにしている。な
お、スレッシュホルドレベルＴｈ2 は理論から導びかれ
るのではなく実験に基づいて誤判断しないように定めら
れる。
されるように触媒劣化判断のスレッシュホルドレベルＴ
ｈを軌跡長比および面積比が或る程度大きい領域では直
線Ｗに一致したスレッシュホルドレベルＴｈ1 としてお
き、軌跡長比および面積比が小さい領域ではスレッシュ
ホルドレベルＴｈ2 を一定の軌跡長比としている。従っ
て本発明による実施例では軌跡長比および面積比との関
係を示す点が図１１において設定値、即ちスレッシュホ
ルドレベルＴｈ1 ，Ｔｈ2 よりも上方領域に位置すると
三元触媒１４が劣化したと判断するようにしている。な
お、スレッシュホルドレベルＴｈ2 は理論から導びかれ
るのではなく実験に基づいて誤判断しないように定めら
れる。
【００３９】ところでこれまでは空燃比が理論空燃比に
維持されていることを前提として説明してきた。即ち、
本発明による実施例では空燃比をフィードバック制御し
ているので理論的には空燃比の変動中心が理論空燃比に
維持されるのであるが実際には機関運転状態の変化時や
その他の理由により空燃比の変動中心が理論空燃比から
ずれる場合がある。このように空燃比の変動中心が理論
空燃比からずれた場合でも三元触媒１４の劣化を確実に
検出できることが好ましく、以下その方法について説明
する。
維持されていることを前提として説明してきた。即ち、
本発明による実施例では空燃比をフィードバック制御し
ているので理論的には空燃比の変動中心が理論空燃比に
維持されるのであるが実際には機関運転状態の変化時や
その他の理由により空燃比の変動中心が理論空燃比から
ずれる場合がある。このように空燃比の変動中心が理論
空燃比からずれた場合でも三元触媒１４の劣化を確実に
検出できることが好ましく、以下その方法について説明
する。
【００４０】まず初めに空燃比の変動中心が理論空燃比
からずれた場合の下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯ
Ｓの変化について説明する。図１３（Ａ）および（Ｂ）
の曲線Ｘは空燃比の変動中心が理論空燃比に維持されて
いるときの下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変
化を示しており、図１３（Ａ）の曲線Ｙは空燃比の変動
中心がリーン側にずれている場合の、図１３（Ｂ）の曲
線Ｙは空燃比の変動中心がリッチ側にずれている場合の
下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変化を夫々示
している。図１３から空燃比の変動中心が理論空燃比か
らずれると下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌
跡長ΣＬＳおよび面積ΣＡＳが共に小さくなることがわ
かる。
からずれた場合の下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯ
Ｓの変化について説明する。図１３（Ａ）および（Ｂ）
の曲線Ｘは空燃比の変動中心が理論空燃比に維持されて
いるときの下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変
化を示しており、図１３（Ａ）の曲線Ｙは空燃比の変動
中心がリーン側にずれている場合の、図１３（Ｂ）の曲
線Ｙは空燃比の変動中心がリッチ側にずれている場合の
下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの変化を夫々示
している。図１３から空燃比の変動中心が理論空燃比か
らずれると下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌
跡長ΣＬＳおよび面積ΣＡＳが共に小さくなることがわ
かる。
【００４１】即ち、三元触媒１４が劣化し、空燃比の変
動中心が理論空燃比に維持されているときの軌跡長比と
面積比との関係を示す点が図１４のｂ点で表わされると
すると空燃比の変動中心が理論空燃比からずれることに
よって軌跡長比と面積比との関係を示す点はｂ点から
ｂ′点に移動することになる。その結果、ｂ′点はスレ
ッシュホルドレベルＴｈの下方領域になるために三元触
媒１４が劣化しているにもかかわらずに三元触媒１４が
劣化していないと判断されることになる。
動中心が理論空燃比に維持されているときの軌跡長比と
面積比との関係を示す点が図１４のｂ点で表わされると
すると空燃比の変動中心が理論空燃比からずれることに
よって軌跡長比と面積比との関係を示す点はｂ点から
ｂ′点に移動することになる。その結果、ｂ′点はスレ
ッシュホルドレベルＴｈの下方領域になるために三元触
媒１４が劣化しているにもかかわらずに三元触媒１４が
劣化していないと判断されることになる。
【００４２】このように空燃比の変動中心が理論空燃比
からずれたときでも三元触媒１４が劣化していることを
確実に検出するためには空燃比の変動中心が理論空燃比
からずれたときには図１４において破線Ｔｈ2 ′で示す
ようにスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低下させる必要
がある。この場合、スレッシュホルドレベルＴｈ2 の低
下量は理論空燃比に対する空燃比のずれ量に比例させる
ことが好ましい。ところで空燃比のずれ量は比較電圧Ｖ
R2よりも低電圧側の下流側Ｏ2 センサ１４の出力電圧Ｖ
ＯＳの軌跡長ΣＬ２又は面積ΣＡ２と比較電圧ＶR2より
も高電圧側の下流側Ｏ2 センサ１４の出力電圧ＶＯＳの
軌跡長ΣＬ１又は面積ΣＡ１との比に表われ、軌跡長比
（ΣＬ２／ΣＬ１）が１．０から離れるに従って空燃比
のずれ量が大きくなり、面積比（ΣＡ２／ΣＡ１）が
１．０から離れるに従って空燃比のずれ量が大きくな
る。
からずれたときでも三元触媒１４が劣化していることを
確実に検出するためには空燃比の変動中心が理論空燃比
からずれたときには図１４において破線Ｔｈ2 ′で示す
ようにスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低下させる必要
がある。この場合、スレッシュホルドレベルＴｈ2 の低
下量は理論空燃比に対する空燃比のずれ量に比例させる
ことが好ましい。ところで空燃比のずれ量は比較電圧Ｖ
R2よりも低電圧側の下流側Ｏ2 センサ１４の出力電圧Ｖ
ＯＳの軌跡長ΣＬ２又は面積ΣＡ２と比較電圧ＶR2より
も高電圧側の下流側Ｏ2 センサ１４の出力電圧ＶＯＳの
軌跡長ΣＬ１又は面積ΣＡ１との比に表われ、軌跡長比
（ΣＬ２／ΣＬ１）が１．０から離れるに従って空燃比
のずれ量が大きくなり、面積比（ΣＡ２／ΣＡ１）が
１．０から離れるに従って空燃比のずれ量が大きくな
る。
【００４３】従って本発明による第１実施例では図１５
（Ａ）に示されるように下流側Ｏ2センサ２４の出力電
圧ＶＯＳの軌跡長比（ΣＬ２／ΣＬ１）が１．０から離
れるに従ってスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低くする
ようにしている。また、本発明による第２実施例では図
１５（Ｂ）に示されるように下流側Ｏ2 センサ２４の出
力電圧ＶＯＳの面積比（ΣＡ２／ΣＡ１）が１．０から
離れるに従ってスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低くす
るようにしている。
（Ａ）に示されるように下流側Ｏ2センサ２４の出力電
圧ＶＯＳの軌跡長比（ΣＬ２／ΣＬ１）が１．０から離
れるに従ってスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低くする
ようにしている。また、本発明による第２実施例では図
１５（Ｂ）に示されるように下流側Ｏ2 センサ２４の出
力電圧ＶＯＳの面積比（ΣＡ２／ΣＡ１）が１．０から
離れるに従ってスレッシュホルドレベルＴｈ2 を低くす
るようにしている。
【００４４】次に図１６および図１７を参照しつつ三元
触媒１４の劣化判定ルーチンの第１実施例について説明
する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図１６および図１７を参照するとまず初
めにステップ４０１において劣化判定が完了したことを
示す判定完了フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。判定完了フラグがセットされている場合にはただ
ちに処理サイクルを完了する。これに対して判定完了フ
ラグがセットされていないと判別されたときにはステッ
プ４０２に進んで上流側Ｏ2 センサ２３による空燃比の
フィードバック制御が行われていることを示す空燃比フ
ィードバックフラグＸＭＦＢがセット（＝“１”）され
ているか否かが判別される。空燃比フィードバックフラ
グＸＭＦＢがセットされていないとき（＝“０”）には
ステップ４１９にジャンプして劣化判定に関与する種々
の値がクリアされる。これに対して空燃比フィードバッ
クフラグＸＭＦＢがセットされている（＝“１”）と判
別されたときにはステップ４０３に進む。
触媒１４の劣化判定ルーチンの第１実施例について説明
する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図１６および図１７を参照するとまず初
めにステップ４０１において劣化判定が完了したことを
示す判定完了フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。判定完了フラグがセットされている場合にはただ
ちに処理サイクルを完了する。これに対して判定完了フ
ラグがセットされていないと判別されたときにはステッ
プ４０２に進んで上流側Ｏ2 センサ２３による空燃比の
フィードバック制御が行われていることを示す空燃比フ
ィードバックフラグＸＭＦＢがセット（＝“１”）され
ているか否かが判別される。空燃比フィードバックフラ
グＸＭＦＢがセットされていないとき（＝“０”）には
ステップ４１９にジャンプして劣化判定に関与する種々
の値がクリアされる。これに対して空燃比フィードバッ
クフラグＸＭＦＢがセットされている（＝“１”）と判
別されたときにはステップ４０３に進む。
【００４５】ステップ４０３では下流側Ｏ2 センサ２４
による空燃比のフィードバック制御が行われていること
を示す空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢがセット
（＝“１”）されているか否かが判別される。空燃比フ
ィードバックフラグＸＳＦＢがセットされていないとき
（＝“０”）にはステップ４１９にジャンプし、空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセットされているとき
（＝“１”）にはステップ４０４に進む。ステップ４０
４では他の判定条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば機関の暖機が完了しており、即ち、機関冷却
水温が設定温度以上であり、機関負荷Ｑ／Ｎが一定範囲
内にあり、機関回転数Ｎが一定範囲内にあるときに他の
判定条件が成立していると判断される。他の判定条件が
成立していないときにはステップ４１９にジャンプし、
他の判定条件が成立したときにはステップ４０５に進ん
で劣化判定が開始される。
による空燃比のフィードバック制御が行われていること
を示す空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢがセット
（＝“１”）されているか否かが判別される。空燃比フ
ィードバックフラグＸＳＦＢがセットされていないとき
（＝“０”）にはステップ４１９にジャンプし、空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセットされているとき
（＝“１”）にはステップ４０４に進む。ステップ４０
４では他の判定条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば機関の暖機が完了しており、即ち、機関冷却
水温が設定温度以上であり、機関負荷Ｑ／Ｎが一定範囲
内にあり、機関回転数Ｎが一定範囲内にあるときに他の
判定条件が成立していると判断される。他の判定条件が
成立していないときにはステップ４１９にジャンプし、
他の判定条件が成立したときにはステップ４０５に進ん
で劣化判定が開始される。
【００４６】ステップ４０５では次式に基づいて上流側
Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの軌跡長ΣＬＭの積算
処理が行われる。 ΣＬＭ＝ΣＬＭ＋｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜ 次いでステップ４０６では次式に基づいて上流側Ｏ2 セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭの積算処理が行
われる。
Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの軌跡長ΣＬＭの積算
処理が行われる。 ΣＬＭ＝ΣＬＭ＋｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜ 次いでステップ４０６では次式に基づいて上流側Ｏ2 セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭの積算処理が行
われる。
【００４７】ΣＡＭ＝ΣＡＭ＋｜ＶＯＭi −ＶR1｜ 次いでステップ４０７では下流側Ｏ2 センサ２４の現在
の出力電圧ＶＯＳi が比較電圧ＶR2よりも大きいか否か
が判別される。ＶＯＳi ＞ＶR2のときにはステップ４０
８に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも高電圧側の
出力電圧ＶＯＳ i の軌跡長ΣＬ１の積算処理が行われ
る。
の出力電圧ＶＯＳi が比較電圧ＶR2よりも大きいか否か
が判別される。ＶＯＳi ＞ＶR2のときにはステップ４０
８に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも高電圧側の
出力電圧ＶＯＳ i の軌跡長ΣＬ１の積算処理が行われ
る。
【００４８】 ΣＬ１＝ΣＬ１＋｜ＶＯＳi −ＶＯＳi-1 ｜ これに対してＶＯＳi ≦ＶR2のときにはステップ４０９
に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも低電圧側の出
力電圧ＶＯＳi の軌跡長ΣＬ２の積算処理が行われる。 ΣＬ２＝ΣＬ２＋｜ＶＯＳi −ＶＯＳi-1 ｜ 次いでステップ４１０ではΣＬ１とΣＬ２を加算するこ
とによって下流側Ｏ2センサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌
跡長ΣＬＳが算出される。次いでステップ４１１では次
式に基づいて下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの
面積ΣＡＳの積算処理が行われる。
に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも低電圧側の出
力電圧ＶＯＳi の軌跡長ΣＬ２の積算処理が行われる。 ΣＬ２＝ΣＬ２＋｜ＶＯＳi −ＶＯＳi-1 ｜ 次いでステップ４１０ではΣＬ１とΣＬ２を加算するこ
とによって下流側Ｏ2センサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌
跡長ΣＬＳが算出される。次いでステップ４１１では次
式に基づいて下流側Ｏ2 センサ２４の出力電圧ＶＯＳの
面積ΣＡＳの積算処理が行われる。
【００４９】ΣＡＳ＝ΣＡＳ＋｜ＶＯＳi −ＶR2｜ 次いでステップ４１２ではカウント値Ｃが１だけインク
リメントされ、次いでカウント値Ｃが設定値Ｃ0 を越え
たか否かが判別される。Ｃ≦Ｃ0 のときには処理サイク
ルを完了する。これに対してＣ＞Ｃ0 になると、即ち劣
化判定が開始されてから一定時間を経過するとステップ
４１４に進む。
リメントされ、次いでカウント値Ｃが設定値Ｃ0 を越え
たか否かが判別される。Ｃ≦Ｃ0 のときには処理サイク
ルを完了する。これに対してＣ＞Ｃ0 になると、即ち劣
化判定が開始されてから一定時間を経過するとステップ
４１４に進む。
【００５０】ステップ４１４では軌跡長比ΣＬＳ／ΣＬ
ＭおよびΣＬ２／ΣＬ１、および面積比ΣＡＳ／ΣＡＭ
が算出される。次いでステップ４１５では軌跡長比（Σ
Ｌ２／ΣＬ１）から図１５（Ａ）に示す関係に基いてス
レッシュホルドレベルＴｈ2が算出される。次いでステ
ップ４１６ではこのスレッシュホルドレベルＴｈ2 を用
いた図１１に示す関係から三元触媒１４が劣化している
か否かが判別される。三元触媒１４が劣化していないと
判断されたときにはステップ４１８に進んで判定完了フ
ラグがセットされる。これに対して三元触媒１４が劣化
していると判断されたときにはステップ４１７に進んで
アラーム装置２５が作動せしめられ、次いでステップ４
１８に進む。
ＭおよびΣＬ２／ΣＬ１、および面積比ΣＡＳ／ΣＡＭ
が算出される。次いでステップ４１５では軌跡長比（Σ
Ｌ２／ΣＬ１）から図１５（Ａ）に示す関係に基いてス
レッシュホルドレベルＴｈ2が算出される。次いでステ
ップ４１６ではこのスレッシュホルドレベルＴｈ2 を用
いた図１１に示す関係から三元触媒１４が劣化している
か否かが判別される。三元触媒１４が劣化していないと
判断されたときにはステップ４１８に進んで判定完了フ
ラグがセットされる。これに対して三元触媒１４が劣化
していると判断されたときにはステップ４１７に進んで
アラーム装置２５が作動せしめられ、次いでステップ４
１８に進む。
【００５１】次に図１８および図１９を参照しつつ三元
触媒１４の劣化判定ルーチンの第２実施例について説明
する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図１８および図１９を参照するとまず初
めにステップ５０１において劣化判定が完了したことを
示す判定完了フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。判定完了フラグがセットされている場合にはただ
ちに処理サイクルを完了する。これに対して判定完了フ
ラグがセットされていないと判別されたときにはステッ
プ５０２に進んで上流側Ｏ2 センサ２３による空燃比の
フィードバック制御が行われていることを示す空燃比フ
ィードバックフラグＸＭＦＢがセット（＝“１”）され
ているか否かが判別される。空燃比フィードバックフラ
グＸＭＦＢがセットされていないとき（＝“０”）には
ステップ５１９にジャンプして劣化判定に関与する種々
の値がクリアされる。これに対して空燃比フィードバッ
クフラグＸＭＦＢがセットされている（＝“１”）と判
別されたときにはステップ５０３に進む。
触媒１４の劣化判定ルーチンの第２実施例について説明
する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図１８および図１９を参照するとまず初
めにステップ５０１において劣化判定が完了したことを
示す判定完了フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。判定完了フラグがセットされている場合にはただ
ちに処理サイクルを完了する。これに対して判定完了フ
ラグがセットされていないと判別されたときにはステッ
プ５０２に進んで上流側Ｏ2 センサ２３による空燃比の
フィードバック制御が行われていることを示す空燃比フ
ィードバックフラグＸＭＦＢがセット（＝“１”）され
ているか否かが判別される。空燃比フィードバックフラ
グＸＭＦＢがセットされていないとき（＝“０”）には
ステップ５１９にジャンプして劣化判定に関与する種々
の値がクリアされる。これに対して空燃比フィードバッ
クフラグＸＭＦＢがセットされている（＝“１”）と判
別されたときにはステップ５０３に進む。
【００５２】ステップ５０３では下流側Ｏ2 センサ２４
による空燃比のフィードバック制御が行われていること
を示す空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢがセット
（＝“１”）されているか否かが判別される。空燃比フ
ィードバックフラグＸＳＦＢがセットされていないとき
（＝“０”）にはステップ５１９にジャンプし、空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセットされているとき
（＝“１”）にはステップ５０４に進む。ステップ５０
４では他の判定条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば機関の暖機が完了しており、即ち、機関冷却
水温が設定温度以上であり、機関負荷Ｑ／Ｎが一定範囲
内にあり、機関回転数Ｎが一定範囲内にあるときに他の
判定条件が成立していると判断される。他の判定条件が
成立していないときにはステップ５１９にジャンプし、
他の判定条件が成立したときにはステップ５０５に進ん
で劣化判定が開始される。
による空燃比のフィードバック制御が行われていること
を示す空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢがセット
（＝“１”）されているか否かが判別される。空燃比フ
ィードバックフラグＸＳＦＢがセットされていないとき
（＝“０”）にはステップ５１９にジャンプし、空燃比
フィードバックフラグＸＳＦＢがセットされているとき
（＝“１”）にはステップ５０４に進む。ステップ５０
４では他の判定条件が成立しているか否かが判別され
る。例えば機関の暖機が完了しており、即ち、機関冷却
水温が設定温度以上であり、機関負荷Ｑ／Ｎが一定範囲
内にあり、機関回転数Ｎが一定範囲内にあるときに他の
判定条件が成立していると判断される。他の判定条件が
成立していないときにはステップ５１９にジャンプし、
他の判定条件が成立したときにはステップ５０５に進ん
で劣化判定が開始される。
【００５３】ステップ５０５では次式に基づいて上流側
Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの軌跡長ΣＬＭの積算
処理が行われる。 ΣＬＭ＝ΣＬＭ＋｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜ 次いでステップ５０６では次式に基づいて上流側Ｏ2 セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭの積算処理が行
われる。
Ｏ2 センサ２３の出力電圧ＶＯＭの軌跡長ΣＬＭの積算
処理が行われる。 ΣＬＭ＝ΣＬＭ＋｜ＶＯＭi −ＶＯＭi-1 ｜ 次いでステップ５０６では次式に基づいて上流側Ｏ2 セ
ンサ２３の出力電圧ＶＯＭの面積ΣＡＭの積算処理が行
われる。
【００５４】ΣＡＭ＝ΣＡＭ＋｜ＶＯＭi −ＶR1｜ 次いでステップ５０７では下流側Ｏ2 センサ２４の現在
の出力電圧ＶＯＳi が比較電圧ＶR2よりも大きいか否か
が判別される。ＶＯＳi ＞ＶR2のときにはステップ５０
８に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも高電圧側の
出力電圧ＶＯＳ i の面積ΣＡ１の積算処理が行われる。
の出力電圧ＶＯＳi が比較電圧ＶR2よりも大きいか否か
が判別される。ＶＯＳi ＞ＶR2のときにはステップ５０
８に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも高電圧側の
出力電圧ＶＯＳ i の面積ΣＡ１の積算処理が行われる。
【００５５】ΣＡ１＝ΣＡ１＋｜ＶＯＳi −ＶR2｜ これに対してＶＯＳi ≦ＶR2のときにはステップ５０９
に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも低電圧側の出
力電圧ＶＯＳi の面積ΣＡ２の積算処理が行われる。 ΣＡ２＝ΣＡ２＋｜ＶＯＳi −ＶR2｜ 次いでステップ５１０では次式に基づいて下流側Ｏ2 セ
ンサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌跡長ΣＬＳの積算処理が
行われる。
に進んで次式に基づき比較電圧ＶR2よりも低電圧側の出
力電圧ＶＯＳi の面積ΣＡ２の積算処理が行われる。 ΣＡ２＝ΣＡ２＋｜ＶＯＳi −ＶR2｜ 次いでステップ５１０では次式に基づいて下流側Ｏ2 セ
ンサ２４の出力電圧ＶＯＳの軌跡長ΣＬＳの積算処理が
行われる。
【００５６】 ΣＬＳ＝ΣＬＳ＋｜ＶＯＳi −ＶＯＳi-1 ｜ 次いでステップ５１１ではΣＡ１とΣＡ２を加算するこ
とによって下流側Ｏ2センサ２４の出力電圧ＶＯＳの面
積ΣＡＳが算出される。次いでステップ５１２ではカウ
ント値Ｃが１だけインクリメントされ、次いでカウント
値Ｃが設定値Ｃ 0 を越えたか否かが判別される。Ｃ≦Ｃ
0 のときには処理サイクルを完了する。これに対してＣ
＞Ｃ0 になると、即ち劣化判定が開始されてから一定時
間を経過するとステップ５１４に進む。
とによって下流側Ｏ2センサ２４の出力電圧ＶＯＳの面
積ΣＡＳが算出される。次いでステップ５１２ではカウ
ント値Ｃが１だけインクリメントされ、次いでカウント
値Ｃが設定値Ｃ 0 を越えたか否かが判別される。Ｃ≦Ｃ
0 のときには処理サイクルを完了する。これに対してＣ
＞Ｃ0 になると、即ち劣化判定が開始されてから一定時
間を経過するとステップ５１４に進む。
【００５７】ステップ５１４では軌跡長比ΣＬＳ／ΣＬ
Ｍおよび面積比ΣＡＳ／ΣＡＭおよびΣＡ２／ΣＡ１が
算出される。次いでステップ５１５では面積比（ΣＡ２
／ΣＡ１）から図１５（Ｂ）に示す関係に基いてスレッ
シュホルドレベルＴｈ2 が算出される。次いでステップ
５１６ではこのスレッシュホルドレベルＴｈ2 を用いた
図１１に示す関係から三元触媒１４が劣化しているか否
かが判別される。三元触媒１４が劣化していないと判断
されたときにはステップ５１８に進んで判定完了フラグ
がセットされる。これに対して三元触媒１４が劣化して
いると判断されたときにはステップ５１７に進んでアラ
ーム装置２５が作動せしめられ、次いでステップ５１８
に進む。
Ｍおよび面積比ΣＡＳ／ΣＡＭおよびΣＡ２／ΣＡ１が
算出される。次いでステップ５１５では面積比（ΣＡ２
／ΣＡ１）から図１５（Ｂ）に示す関係に基いてスレッ
シュホルドレベルＴｈ2 が算出される。次いでステップ
５１６ではこのスレッシュホルドレベルＴｈ2 を用いた
図１１に示す関係から三元触媒１４が劣化しているか否
かが判別される。三元触媒１４が劣化していないと判断
されたときにはステップ５１８に進んで判定完了フラグ
がセットされる。これに対して三元触媒１４が劣化して
いると判断されたときにはステップ５１７に進んでアラ
ーム装置２５が作動せしめられ、次いでステップ５１８
に進む。
【００５８】
【発明の効果】空燃比の変動中心が理論空燃比からずれ
た場合であっても触媒の劣化を確実に検出することがで
きる。
た場合であっても触媒の劣化を確実に検出することがで
きる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】基本燃料噴射時間ＴＰのマップを示す図であ
る。
る。
【図３】Ｏ2 センサの出力電圧を示す線図である。
【図４】空燃比のフィードバック制御を行うためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】空燃比のフィードバック制御を行うためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】フィードバック制御に関与する値の変化を示す
タイムチャートである。
タイムチャートである。
【図７】第２の空燃比フィードバック制御を行うための
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】第２の空燃比フィードバック制御を行うための
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】燃料噴射を制御するためのフローチャートであ
る。
る。
【図１０】Ｏ2 センサの出力電圧の軌跡長および面積を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図１１】触媒の劣化領域を示す図である。
【図１２】Ｏ2 センサの出力電圧の変化を示す図であ
る。
る。
【図１３】Ｏ2 センサの出力電圧の変化を示す図であ
る。
る。
【図１４】触媒の劣化領域を示す図である。
【図１５】スレッシュホルドレベルＴｈ2 を示す線図で
ある。
ある。
【図１６】三元触媒の劣化を判定するための第１実施例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１７】三元触媒の劣化を判定するための第１実施例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１８】三元触媒の劣化を判定するための第２実施例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１９】三元触媒の劣化を判定するための第２実施例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
３…燃焼室 １３…排気マニホルド １４…三元触媒 ２３…上流側Ｏ2 センサ ２４…下流側Ｏ2 センサ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−34860（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−163989（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189664（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−139400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−1449（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−109918（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171923（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247830（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−98947（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−280661（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/00 - 3/38 F02D 41/00 - 41/40
Claims (1)
- 【請求項１】 機関排気通路内に三元触媒を配置し、三
元触媒上流の機関排気通路内に上流側空燃比センサを配
置し、三元触媒下流の機関排気通路内に下流側空燃比セ
ンサを配置し、上流側空燃比センサの出力電圧に基づい
て空燃比を理論空燃比に制御し、下流側空燃比センサの
出力電圧の軌跡長ΣＬＳと上流側空燃比センサの出力電
圧の軌跡長ΣＬＭとの比ΣＬＳ／ΣＬＭが予め定められ
た設定値を越えたときに三元触媒が劣化したと判断する
ようにした内燃機関の触媒劣化判定装置において、比較
電圧よりも低電圧側の下流側空燃比センサの出力電圧の
軌跡長と比較電圧よりも高電圧側の下流側空燃比センサ
の出力電圧の軌跡長との比から、又は比較電圧および比
較電圧よりも低電圧側の下流側空燃比センサの出力電圧
により囲まれた面積と比較電圧および比較電圧よりも高
電圧側の下流側空燃比センサの出力電圧により囲まれた
面積との比から空燃比の変動中心が理論空燃比に維持さ
れているか否かを判断する手段と、空燃比の変動中心が
理論空燃比からずれたと判断されたときには上記予め定
められた設定値を小さくする設定値制御手段とを具備し
た内燃機関の触媒劣化判定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27900295A JP3196606B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
| US08/734,543 US5743086A (en) | 1995-10-26 | 1996-10-21 | Device for judging deterioration of catalyst of engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27900295A JP3196606B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09119308A JPH09119308A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3196606B2 true JP3196606B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17605039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27900295A Expired - Lifetime JP3196606B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5743086A (ja) |
| JP (1) | JP3196606B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-10-26 JP JP27900295A patent/JP3196606B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-10-21 US US08/734,543 patent/US5743086A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5743086A (en) | 1998-04-28 |
| JPH09119308A (ja) | 1997-05-06 |
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