JP3225787B2 - 内燃機関のｏ２ センサ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のＯ₂ センサ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の排気マニホルドに
Ｏ₂ センサを設け、このＯ₂ センサ出力に基づいて機関
の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することに
より、Ｏ₂ センサ下流側の排気通路に設けた排気浄化触
媒の浄化能力を高く維持する技術が知られている。

【０００３】また、上記排気マニホルドに配置したＯ₂
センサ（上流側Ｏ₂ センサ）の出力特性の経年変化や個
体差によるばらつきを補償するために、排気浄化触媒下
流側の排気通路に更にＯ₂ センサ（下流側Ｏ₂ センサ）
を設け、上流側Ｏ₂ センサ出力に基づく空燃比制御を下
流側Ｏ₂ センサ出力に基づいて補正する、所謂ダブルＯ
₂ センサシステムも一般に使用されている（特開昭６１
−２８６５５０号公報参照）。

【０００４】上流側Ｏ₂ センサは機関に近接して配置さ
れるため、上流側Ｏ₂ センサ部分では各気筒からの排気
が必ずしも均一に混合していない。また、上流側Ｏ₂ セ
ンサ部分では排気温度が高くＯ₂ センサ自体の劣化が生
じやすい。このため、上流側Ｏ₂ センサが特定の気筒か
らの排気の影響を強く受けたり、Ｏ₂ センサが劣化した
ような場合には上流側Ｏ₂ センサ出力に基づいて空燃比
フィードバック制御を行っていると正確な空燃比制御が
できなくなるおそれがある。一方、下流側Ｏ₂センサの
位置では排気は触媒通過時に均一に混合されており排気
温度も低くなっている。このため、ダブルＯ₂ センサシ
ステムでは、上流側Ｏ₂ センサ出力に基づく空燃比フィ
ードバック制御を、下流側Ｏ₂ センサ出力に基づいて補
正することにより、上流側Ｏ₂ センサの特性の変化等が
生じた場合にも正確な空燃比制御を行うことが可能とな
っている。

【０００５】さらに、上記ダブルＯ₂センサシステムに
おいて、空燃比フィードバック制御中の下流側Ｏ₂セン
サ出力の変動に基づいて、排気浄化触媒の劣化の有無を
判定する触媒劣化判定装置が知られている（特開平５−
２６３６８６号公報参照）。通常、排気浄化触媒として
使用される三元触媒は流入する排気空燃比が理論空燃比
よりリーン側になったときに排気中の酸素を吸着し、流
入する排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側になったと
きに吸着した酸素を放出するＯ₂ストレージ作用を行
う。このため、触媒に流入する排気空燃比がリーン側と
リッチ側とに変動している場合でも、Ｏ₂ストレージ作
用による酸素の吸放出により触媒通過後の排気の空燃比
変動は少なくなり、下流側Ｏ₂センサ出力の変動は少な
くなる。

【０００６】しかし、触媒が劣化すると触媒のＯ₂スト
レージ作用が低下し、触媒に吸着される酸素量が少なく
なるため、触媒を通過した排気の空燃比は上流側排気と
同様に変動するようになる。上記特開平５−２６３６８
６号公報の装置では、空燃比フィードバック制御中に下
流側のＯ₂センサの出力がリッチからリーン及びリーン
からリッチに反転する周期を計測し、この周期から触媒
が劣化したか否かを判定している。すなわち、触媒が正
常であり十分なＯ₂ストレージ作用が得られる場合に
は、触媒上流側の排気空燃比が変動するような場合で
も、触媒通過後の排気空燃比の変動は少なくなり下流側
Ｏ₂センサ出力の反転の周期は長くなる。

【０００７】一方、触媒が劣化してＯ₂ ストレージ作用
が低下すると、触媒通過後の排気空燃比も触媒上流側の
排気空燃比と同様に変動するようになるため、下流側Ｏ
₂ センサ出力のリッチ側とリーン側との間の反転周期は
触媒劣化の進行に応じて長くなる。上記特開平５−２６
３６８６号公報の装置では、空燃比フィードバック制御
中の下流側Ｏ₂ センサ出力の反転周期を算出し、下流側
Ｏ₂ センサ出力の反転周期が所定値より大きくなったと
きに触媒が劣化したと判定するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のダブ
ルＯ₂ センサシステム等のように触媒下流側の排気通路
に配置したＯ₂ センサ出力に基づいて制御を行うシステ
ムでは、新品の三元触媒の使用開始時に問題が生じる場
合がある。三元触媒は、触媒作用により排気中のＨＣ、
ＣＯの酸化とＮＯ_X の還元とを同時に行い、これらの有
害成分を同時に浄化する。また上記酸化、還元を促進す
る触媒活性は触媒が新しいうちは高く、触媒の使用時間
が長くなるにつれて徐々に低下して行く。従って、新品
の三元触媒の使用開始時には触媒活性が極めて強い状態
になっているため、比較的排気温度が高い状態では、 Ｈ₂ Ｏ＋ＣＯ→Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ の水性ガスの還元反応が生じてしまい触媒でＨ₂ が発生
する場合がある。このように、触媒でＨ₂ が発生するの
は、排気温度が高くかつ触媒の使用開始直後の一定の期
間に限られるが、触媒でＨ₂ が発生すると下流側Ｏ₂ セ
ンサに到達する排気中にＨ₂ 成分が存在することになる
ため、下流側Ｏ₂ センサの出力特性が影響される問題が
生じる。

【０００９】Ｏ₂ センサは、ジルコニウム等の固体電解
質の両側に白金電極を配置し、この固体電解質の一方の
電極側に排気を接触させ、他方の電極側に大気を接触さ
せる構成をとっている。固体電解質の温度が所定温度以
上になると、大気と排気との酸素成分の濃度差により大
気側電極では大気中の酸素がイオン化して固体電解質中
を排気側に移動するようになるため、大気と排気との濃
度差に応じた電流が排気側電極から大気側電極に流れる
ようになり、電極間には酸素濃度差に応じた電圧が発生
する。Ｏ₂ センサでは上記電圧を信号として取り出すこ
とにより排気中の酸素濃度を検出している。

【００１０】ところが、排気中にある程度以上の濃度の
Ｈ₂ 成分が存在すると、排気中の酸素成分がＨ₂ 成分に
より阻止されて排気側電極に到達しにくくなる。このた
め、Ｈ₂ 成分が存在すると、Ｏ₂ センサ出力は実際の酸
素濃度より低い酸素濃度信号を出力するようになる。す
なわち、Ｏ₂ センサは実際よりリッチ空燃比側の出力信
号を発生するようになり、Ｏ₂ センサの出力特性が全体
としてリーン空燃比側にシフトした状態になる。（下流
側Ｏ₂ センサが理論空燃比として認識する空燃比が理論
空燃比よりリーン側にずれた状態になる。） 従って、触媒でＨ₂ 成分が発生するようになると、実際
に下流側Ｏ₂ センサに到達する排気空燃比が理論空燃比
であった場合でも下流側Ｏ₂ センサからはリッチ空燃比
信号が出力されるため、例えばダブルＯ₂ センサシステ
ムでは下流側Ｏ ₂ センサ出力に基づいて空燃比がリーン
側に制御されてしまい理論空燃比を維持できなくなり、
機関の運転性の悪化や排気エミッションの悪化を生じる
問題がある。

【００１１】また、このような状態では、排気空燃比は
理論空燃比よりリーン側に制御されるようになるため、
触媒での酸素吸着量は飽和量に到達してしまい、もはや
Ｏ₂ストレージ作用による酸素の吸放出は生じなくな
り、触媒下流側の排気空燃比は上流側の排気空燃比と同
様に理論空燃比よりリーン側で変動を繰り返すようにな
る。一方、下流側Ｏ₂ センサの出力特性はリーン側にシ
フトしており、理論空燃比よりリーン側のある空燃比の
値を理論空燃比として認識するため、実際の排気空燃比
がこの空燃比を通過して上下する毎に下流側Ｏ₂ センサ
の出力信号が反転する。

【００１２】従って、触媒で発生したＨ₂ 成分により下
流側Ｏ₂ センサ出力特性がリーン側にシフトすると、機
関空燃比が全体としてリーン空燃比側に移行し、触媒に
流入する排気の空燃比が実際にリーンとリッチとの間で
反転しなくなるためにＯ₂ ストレージ作用が生じなくな
り、触媒下流側の空燃比もリーン空燃比の範囲で上流側
と同じ変動を繰り返すようになる。また、この結果下流
側Ｏ₂ センサ出力は上流側Ｏ₂ センサ出力と同じ周期で
反転するようになるため、反転周期は短くなり使用開始
直後の触媒が劣化していると判定されてしまう問題が生
じる。

【００１３】上記はダブルＯ₂センサシステム及び触媒
劣化判定の制御について説明したが、このように下流側
Ｏ₂センサの出力特性のずれが生じると、下流側Ｏ₂セン
サ出力に基づいて他の制御を行っていた場合には、同様
に制御に支障を生じることになる。本発明は、上記問題
に鑑み、触媒で発生したＨ₂成分により下流側Ｏ₂センサ
出力が悪影響を受けるために生じる種々の問題を解決可
能なＯ₂センサ制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載意の発明
によれば、内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触
媒と、前記排気浄化触媒の下流側排気通路に配置され
た、排気中の酸素成分濃度に応じた信号を出力する下流
側Ｏ₂センサと、前記触媒で予め定めた所定濃度以上の
水素成分が発生しているか否かを判定するＨ ₂ 検出手段
と、前記Ｈ ₂ 検出手段により、前記所定濃度以上の水素
成分が発生していると判定されたときに、前記下流側Ｏ
₂センサの出力に基づいて行われる制御を禁止する禁止
手段と、を備えた内燃機関のＯ₂センサ制御装置が提供
される。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、前記下流
側Ｏ₂ センサ出力に基づいて行われる制御は、下流側Ｏ
₂ センサ出力に基づいて機関空燃比を目標空燃比にフィ
ードバック制御する空燃比制御である請求項１に記載の
Ｏ₂ センサ制御装置が提供される。請求項３に記載の発
明によれば、 請求項１に記載のＯ₂ センサ制御装置に
おいて更に、前記排気浄化触媒上流側排気通路に配置さ
れ、排気中の酸素成分濃度に応じた信号を出力する上流
側Ｏ₂ センサと、前記下流側Ｏ₂ センサ出力と上流側Ｏ
₂ センサ出力とに基づいて機関空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御する空燃比制御手段を備えた請求項１
に記載のＯ₂ センサ制御装置が提供される。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、前記下流
側Ｏ₂センサ出力に基づいて行われる制御は、下流側Ｏ₂
センサ出力の変動に基づいて前記排気浄化触媒の劣化の
有無を判定する触媒劣化判定制御である請求項１に記載
のＯ₂センサ制御装置が提供される。

【００１７】

【作用】請求項１のＯ₂センサ制御装置では、Ｈ₂検出手
段により触媒で所定濃度以上（例えば、下流側Ｏ ₂ セン
サに影響を与える濃度）のＨ₂成分が発生していると判
定されると、禁止手段は下流側Ｏ₂センサ出力に基づく
制御の実行を禁止する。これにより、誤った下流側酸素
濃度に基づく制御が実行されないため、誤制御による問
題が生じない。

【００１８】請求項２のＯ₂ センサ制御装置では、上記
禁止手段により下流側Ｏ₂ センサ出力に基づく機関の空
燃比フィードバック制御が禁止される。このため、機関
空燃比のリーン化による運転性の悪化や排気エミッショ
ンの悪化が生じない。請求項３のＯ₂ センサ制御装置で
は、上記禁止手段によりダブルＯ₂ センサシステムにお
ける下流側Ｏ₂ センサ出力に基づく上流側Ｏ₂ センサ出
力の補正が禁止される。このため、機関空燃比のリーン
化による運転性の悪化や排気エミッションの悪化が生じ
ない。

【００１９】請求項４のＯ₂ センサ制御装置では、上記
禁止手段により下流側Ｏ₂ センサ出力に基づく触媒劣化
検出制御が禁止される。このため、触媒劣化における誤
判定が生じない。

【００２０】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用
した場合の実施例の全体概略構成を示す図である。図１
において、１は内燃機関本体、２ａは機関１の各気筒の
吸気ポートに接続された吸気マニホルド、１１は各気筒
の排気ポートに接続された排気マニホルドをそれぞれ示
している。

【００２１】吸気マニホルド２ａは共通のサージタンク
２ｂを介して吸気通路２に接続されている。図１に３で
示したのは機関１の吸入空気量を検出するエアフローメ
ータである。エアフローメータ３は、例えばポテンショ
メータを内蔵した可動ベーン式のものが使用され、吸入
空気量に比例した電圧信号を発生する。また、吸気通路
２には運転者のアクセルペダルの操作量に応じた開度を
とるスロットル弁１６が設けられ、更にスロットル弁１
６近傍には、スロットル弁１６が全閉時にアイドル状態
信号（ＬＬ信号）を発生するアイドルスイッチ１７が設
けられている。

【００２２】図１に７で示すのは、吸気マニホルド２ａ
の各気筒の吸気ポート近傍に配置された燃料噴射弁であ
る。燃料噴射弁７は、制御回路１０からの信号に応じて
開弁し、加圧燃料を各気筒の吸気ポート毎に噴射する。
燃料噴射弁７からの燃料噴射制御については後述する。
排気マニホルド１１は共通の排気管を介して触媒コンバ
ータ１２に接続されている。触媒コンバータ１２は、三
元触媒を内蔵し排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X の３成分を
同時に浄化することができる。また、触媒コンバータ１
２の上流側、すなわち排気マニホルド１１の排気集合部
には上流側空燃比センサ１３が、触媒コンバータ１２の
下流側排気管１４には下流側空燃比センサ１５がそれぞ
れ設けられている。本実施例では空燃比センサ１３、１
５として排気中の酸素成分濃度に応じた電圧信号を発生
するＯ₂ センサが用いられている。図２はＯ₂ センサ１
３、１５の出力特性を示す図である。図２に実線で示し
たように、通常のＯ₂ センサ出力は理論空燃比を境とし
て急激に変化し、リッチ空燃比側とリーン空燃比側とで
異なる出力電圧を発生する。このため、Ｏ₂ センサ１
３、１５の出力から現在空燃比が理論空燃比よりリッチ
側かリーン側かを判定することができる。

【００２３】図１に１８で示すのは、排気系に２次空気
を導入するための２次空気導入弁である。２次空気導入
弁１８は機関減速時、アイドル運転時等に開弁して排気
マニホルド１１に２次空気を導入してＨＣ、ＣＯエミッ
ションを低減する操作を行う。更に、機関１の点火ディ
ストリビュータ４には、それぞれ機関クランク軸の一定
回転毎にパルス信号を発生する２つのクランク角センサ
５、６が設けられている。本実施例では、クランク角セ
ンサ５は例えば特定気筒が圧縮上死点に到達する毎に
（すなわちクランク回転角７２０°毎に）基準位置検出
用パルス信号を出力し、クランク角センサ６は例えばク
ランク回転角３０°毎にクランク回転角検出用のパルス
信号を出力する。

【００２４】また、機関１のシリンダブロックのウォー
タジャケット８には機関冷却水温度に応じたアナログ電
圧を出力する冷却水温度センサ９が設けられている。制
御回路１０は、例えば入出力インターフェイス１０２、
ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、を相互に
双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュ
ータとされ、更にマルチプレクサ内蔵型ＡＤ変換器１０
１、電源に直接接続され機関イグニッションスイッチが
オフの状態でも記憶内容を保持可能なバックアップＲＡ
Ｍ１０６、クロック発生回路１０７等を備えている。

【００２５】制御回路１０は、機関の燃料噴射制御、点
火時期制御等の基本制御を行う他、本実施例では、後述
するように上流側Ｏ₂ センサ１３と下流側Ｏ₂ センサ１
５の出力に基づく空燃比フィードバック制御と、触媒使
用開始時のＨ₂ 発生検出時の制御とをおこなっている。
これらの制御を実行するため、制御回路１０にはＡＤ変
換器１０１を介してエアフローメータ３からの機関吸入
空気量信号、冷却水温度センサ９からの冷却水温度信
号、Ｏ₂ センサ１３、１５からの空燃比信号がそれぞれ
入力されている他、入出力インターフェイス１０２を介
してクランク回転角センサ５、６からのパルス信号、ア
イドルスイッチ１７からのアイドル信号等が入力されて
いる。

【００２６】なお、機関吸入空気量信号、冷却水温度信
号は、一定クランク回転角毎に実行されるＡＤ変換ルー
チンによって取り込まれ、ＲＡＭ１０５の所定領域にそ
れぞれ機関吸入空気量データＱ、冷却水温度データＴＨ
Ｗとして格納される。また、クランク回転角センサ６の
パルス信号が入力する毎に、そのパルス間隔から図示し
ないルーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ１
０５の所定領域に機関回転数データＮｅとして格納され
る。

【００２７】一方、制御回路１０は入出力インターフェ
イス１０２を介して燃料噴射弁７に接続され、燃料噴射
弁７からの燃料噴射を制御している。図１に１０８、１
０９、１１０で示したのは、それぞれ燃料噴射弁７から
の燃料噴射量を制御するための、ダウンカウンタ、フリ
ップフロップ、駆動回路である。すなわち、後述するル
ーチンにおいて燃料噴射量（時間）ＴＡＵが算出される
と燃料噴射時間ＴＡＵがダウンカウンタ１０８にプリセ
ットされるとともに、フリップフロップ１０９がセット
され、駆動回路１１０が燃料噴射弁７の駆動信号を出力
する。これにより燃料噴射弁７は開弁し燃料噴射が開始
される。ダウンカウンタ１０８はクロック１０７のクロ
ック信号を計数してプリセットされた時間ＴＡＵが経過
するとフリップフロップ１０９にセット信号を出力す
る。これにより、フリップフロップ１０９がセットされ
るため、駆動回路１１０は燃料噴射弁７の駆動信号を停
止し、燃料噴射弁７は閉弁する。従って演算された燃料
噴射時間ＴＡＵに相当する時間だけ燃料噴射弁７が開弁
し、ＴＡＵに相当する量の燃料が燃料噴射弁７から機関
１に噴射されることになる。

【００２８】また、制御回路１０は入出力インターフェ
イス１０２を介して前述の２次空気導入弁１８、及びア
ラーム１９に接続されている。本実施例では、上流側Ｏ
₂センサ１３出力に基づいて空燃比をフィードバック制
御するとともに、下流側Ｏ₂センサ１５の出力に基づい
て上流側Ｏ₂センサ１３の出力特性のずれ等を補正する
制御をおこなうとともに、空燃比フィードバック制御中
の下流側Ｏ₂センサ１５出力のリッチ出力とリーン出力
との間の反転周期に基づいて触媒１２の劣化の有無を判
定する制御をおこなっている。後述するように、触媒１
２の使用開始後の期間に触媒でＨ₂成分が発生すると、
下流側Ｏ₂センサ１５の出力特性が変化するために下流
側Ｏ₂センサ１５出力を使用する空燃比制御が影響を受
けることになる。

【００２９】そこで、触媒でのＨ₂ 発生時の制御を説明
する前に、本実施例の空燃比制御についてまず簡単に説
明する。図３は本実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示
すフローチャートである。本ルーチンは、制御回路１０
により一定クランク回転角毎（例えば３６０°毎）に実
行される。図３のルーチンでは、燃料噴射量、すなわち
燃料噴射弁７の燃料噴射時間ＴＡＵが、機関１回転当た
りの吸入空気量Ｑ／Ｎｅと、後述する空燃比補正係数Ｆ
ＡＦとに基づいて算出される。

【００３０】すなわち、図３のルーチンでは、吸入空気
量データＱ、回転数データＮｅをＲＡＭ１０５の所定領
域から読み込み、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ
ｅを算出する（ステップ３０１）とともに、基本燃料噴
射時間ＴＡＵＰを、 ＴＡＵＰ＝α×Ｑ／Ｎｅ として算出する（ステップ３０２）。ここで、基本燃料
噴射時間ＴＡＵＰは燃焼室に供給される混合気を理論空
燃比とするために必要とされる燃料噴射時間であり、α
は定数である。

【００３１】また、実際の燃料噴射時間ＴＡＵは、上記
ＴＡＵＰを空燃比補正係数ＦＡＦで補正した値、 ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β＋γ として算出される（ステップ３０３）。ここで、β、γ
はそれぞれ機関運転状態に応じて決定される定数であ
る。また、上記により燃料噴射時間ＴＡＵが算出される
とステップ３０４では時間ＴＡＵがダウンカウンタ１０
８にセットされ、時間ＴＡＵに応じた量の燃料が燃料噴
射弁７から噴射される。

【００３２】次に、ステップ３０３の空燃比補正係数Ｆ
ＡＦの算出について説明する。空燃比補正係数ＦＡＦは
上流側Ｏ₂ センサ１３出力に基づく第１の空燃比フィー
ドバック制御と下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づく第２
の空燃比フィードバック制御とにより算出される。図
４、図５は上流側Ｏ₂ センサ１３出力に基づく第１の空
燃比フィードバック制御を示すフローチャートである。
本ルーチンは制御回路１０により一定時間間隔（例えば
４ｍｓ毎）に実行される。

【００３３】本ルーチンでは、上流側Ｏ₂ センサ１３の
出力ＶＯＭを比較電圧Ｖ_R1（理論空燃比相当電圧）と比
較し、触媒コンバータ下流側での排気空燃比が理論空燃
比よりリッチ（ＶＯＭ＞Ｖ_R1）のときには空燃比補正量
ＦＡＦを減少させ、リーン（ＶＯＭ≦Ｖ_R1）のときには
ＦＡＦを増大させる制御を行う。Ｏ₂ センサは排気空燃
比が理論空燃比よりリッチ側のときに、例えば０．９ボ
ルトの電圧信号を出力し、排気空燃比が理論空燃比より
リーン側のときに例えば０．１ボルト程度の電圧信号を
出力する。本実施例では、上記比較電圧Ｖ_R1は０．４５
ボルト程度に設定される。上記のように空燃比補正量Ｆ
ＡＦを排気空燃比に応じて増減することにより、エアフ
ローメータ３、や燃料噴射弁７等の燃料供給系の機器に
多少の誤差が生じている場合でも機関空燃比は正確に理
論空燃比近傍に修正される。

【００３４】以下、図４、図５のフローチャートを簡単
に説明すると、ステップ４０１はフィードバック制御実
行条件が成立しているか否かの判定を示す。フィードバ
ック制御実行条件は、例えば、Ｏ₂ センサが活性化して
いること、機関暖機が完了していること、フュエルカッ
トから復帰後所定時間が経過していること、二次空気導
入弁１８から二次空気が導入されていないこと等であ
り、実行条件が成立している時にのみステップ４０２以
下のＦＡＦ算出が行われる。フィードバック制御実行条
件が成立していない場合には、ルーチンは図５、ステッ
プ４２５に進み、フラグＸＭＦＢの値を０にセットして
ルーチンを終了する。フラグＸＭＦＢは第１の空燃比フ
ィードバック制御を実行中か否かを示すフラグであり、
ＸＭＦＢ＝０は第１の空燃比フィードバック制御が停止
されていることを意味する。

【００３５】ステップ４０２から４１５は空燃比の判定
を示す。ステップ４０９と４１５とに示すフラグＦ１
は、機関空燃比がリッチ（Ｆ１＝１）かリーン（Ｆ１＝
０）かを表す空燃比フラグであり、Ｆ１＝０からＦ１＝
１（リーンからリッチ）への切換えは上流側Ｏ₂ センサ
１３が所定時間（ＴＤＲ）以上継続してリッチ信号（Ｖ
ＯＭ ＞Ｖ_R1）を出力したときに（ステップ４０３、４
１０から４１５）、またＦ１＝１からＦ１＝０（リッチ
からリーン）への切換えは上流側Ｏ₂ センサ１３が所定
時間（−ＴＤＬ）以上継続してリーン信号（ＶＯＭ ≦
Ｖ_R1）を出力したときに行われる（ステップ４０３から
４０９）。ＣＤＬＹは空燃比フラグ切換えタイミングを
判定するためのカウンタである。

【００３６】図５ステップ４１６から４２３では、上記
により設定されたフラグＦ１の値に応じてＦＡＦの増減
を行う。すなわち、今回ルーチン実行時のＦ１の値と前
回ルーチン実行時のＦ１の値を比較して、Ｆ１の値が変
化したか、すなわち空燃比がリッチからリーン、または
リーンからリッチに反転したかを判断する（ステップ４
１６）。そして、現在のＦ１の値がＦ１＝０（リーン）
の場合には、先ずＦ１＝１からＦ１＝０（リッチからリ
ーン）に変化（反転）した直後に比較的大きな値ＲＳＲ
だけＦＡＦをスキップ的に増大させ（ステップ４１７、
４１８）、その後はＦ１＝０である間はルーチン実行毎
に比較的小さな値ＫＩＲずつ徐々にＦＡＦを増大させる
（ステップ４２０、４２１）。同様に、現在のＦ１の値
がＦ１＝１（リッチ）の場合には、先ずＦ１＝０からＦ
１＝１（リーンからリッチ）に反転した直後にＲＳＬだ
けＦＡＦを減少させ（ステップ４１７、４１９）、その
後はＦ１＝１である間はルーチン実行毎にＫＩＬずつ徐
々にＦＡＦを減少させる（ステップ４２０、４２２）。
また、上記により算出したＦＡＦの値を最大値（本実施
例ではＦＡＦ＝１．２）と最小値（本実施例ではＦＡＦ
＝０．８）で定まる範囲を越えないようにガードした後
（ステップ４２３）、フラグＸＭＦＢの値を１にセット
して（ステップ４２４）本ルーチンは終了する。

【００３７】次に、下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づく
第２の空燃比フィードバック制御について説明する。図
６、図７は第２の空燃比フィードバック制御ルーチンを
示している。本ルーチンは制御回路１０により、第１の
空燃比フィードバック制御より長い所定間隔（例えば５
００ｍｓ毎）で実行される。本ルーチンでは、下流側Ｏ
₂ センサ１５の出力ＶＯＳを比較電圧Ｖ_R2（理論空燃比
相当電圧、例えば０．４５ボルト）と比較し、触媒コン
バータ下流側での排気空燃比が理論空燃比よりリッチ
（ＶＯＳ ＞Ｖ_R2）のときには第１の空燃比フィードバ
ック制御で用いる補正量ＲＳＲ（図５ステップ４１８）
を減少させるとともにＲＳＬ（図５ステップ４１９）を
増大させる。また、触媒コンバータ下流側での排気空燃
比が理論空燃比よりリーン（ＶＯＳ≦Ｖ_R2）の時には補
正量ＲＳＲを増大させるとともにＲＳＬを減少させる操
作を行う。これにより、触媒コンバータ下流側で排気空
燃比がリッチの場合には第１の空燃比フィードバック制
御ではＦＡＦの値は全般的に小さく設定されるようにな
り、逆に下流側での排気空燃比がリッチの場合にはＦＡ
Ｆの値は全般的に大きく設定されるようになる。このた
め、上流側Ｏ₂ センサ１３が劣化したり特定の気筒の排
気の影響を強く受けたために上流側Ｏ₂ センサ１３出力
が実際の排気空燃比からずれたような場合でもＦＡＦの
値は下流側Ｏ₂センサ１５出力に基づいて補正されるの
で、機関空燃比は正確に理論空燃比に維持される。

【００３８】以下、図６、図７のフローチャートを簡単
に説明すると、図６ステップ６００、６０１、６０２は
フィードバック制御実行条件が成立しているか否かの判
定を示す。ステップ６００では、後述する触媒でのＨ₂
発生の有無を示すフラグＸＨ ₂ の値が０か否かを判定す
る。フラグＸＨ₂ の値は、後述するルーチンにより触媒
１２でＨ₂ が発生しているときに１に、Ｈ₂ が発生して
いないときに０にセットされる。ステップ６００でフラ
グＸＨ₂ ＝１、すなわち触媒１２でＨ₂ が発生している
と判定された場合には下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づ
く第２の空燃比フィードバック制御は実行せず、ステッ
プ６０３に進みフラグＸＦＢの値を０にセットしてその
ままルーチンを終了する。フラグＸＳＦＢは第２の空燃
比フィードバック制御を実行中か否かを示すフラグであ
り、ＸＳＦＢ＝０は第２の空燃比フィードバック制御が
停止されていることを意味する。これにより、触媒１２
でＨ₂ が発生している場合には下流側Ｏ₂ センサ１５出
力に基づく第２の空燃比フィードバック制御は停止され
る。

【００３９】また、ステップ６０１の判定条件は、図４
ステップ４０１のものと同様である。さらに、ステップ
６０２では第１の空燃比フィードバック制御が実施され
ているか否かが判定され、制御実施中（フラグＸＭＦＢ
＝１）の場合にのみステップ６０４以下の制御が実行さ
れる。制御が実施されていない場合には（ＸＭＦＢ≠
１）、ステップ６０３でフラグＸＳＦＢの値を０にセッ
トしてルーチンを終了する。

【００４０】ステップ６０２で第１の空燃比フィードバ
ック制御を実行中であった場合には、ステップ６０４で
フラグＸＳＦＢの値を１にセットした後、下流側Ｏ₂ セ
ンサ１５で検出した排気空燃比がリッチか否かにより補
正量ＲＳＲ、ＲＳＬの値を増減する操作を行う。すなわ
ち、図７ステップ６０５では下流側Ｏ₂ センサ１５の出
力ＶＯＳをＡＤ変換して読み込み、ステップ６０６では
ＶＯＳがリーン空燃比相当値（ＶＯＳ≦Ｖ_R2）か否かを
判定し、ＶＯＳの値がリーン空燃比相当値であった場合
には、ステップ６０７でＲＳＲの値を一定量ΔＲＳだけ
増大し、増大後のＲＳＲが所定の最大値ＭＡＸ（本実施
例ではＭＡＸ＝０．０９）を越えないようにガードする
（ステップ６０８、６０９）。また、ステップ６０６で
ＶＯＳの値がリッチ空燃比相当値（ＶＯＳ＞Ｖ_R2）であ
った場合には、ステップ６１０でＲＳＲの値を一定量Δ
ＲＳだけ減少させ、減少後のＲＳＲが所定の最小値ＭＩ
Ｎ（本実施例ではＭＩＮ＝０．０１）より小さくならな
いようにガードする（ステップ６１１、６１２）。

【００４１】また、上記により算出されたＲＳＲの値を
用いてステップ６１３では第１の空燃比フィードバック
制御ルーチンで用いるＲＳＬ（図５ステップ４１９）の
値を、ＲＳＬ＝０．１−ＲＳＲとして算出する。すなわ
ち、ＲＳＲとＲＳＬとの和は本実施例では常に一定値
（０．１）に保持されており、ＲＳＲが増大するとＲＳ
Ｌが減少しＲＳＲが減少するとＲＳＬは増大するように
なっている。

【００４２】上記第２の空燃比フィードバック制御ルー
チン実行により、下流側Ｏ₂ センサ１５で検出した排気
空燃比がリッチの場合にはＲＳＲの減少とＲＳＬの増大
が、また、排気空燃比がリーンの場合にはＲＳＲの増大
とＲＳＬの減少とが同時に行われる。図８は、図４、図
５の第１の空燃比フィードバック制御を行った場合の、
上流側Ｏ₂ センサ１３で検出した空燃比（Ａ／Ｆ）変化
（図８(A) ）に対するカウンタＣＤＬＹ（同(B) ）、フ
ラグＦ１（同(C) ）、空燃比補正係数ＦＡＦ（同(D)）
の変化を示している。図８(A) に示すように、Ａ／Ｆが
リーンからリッチに変化した場合でも空燃比フラグＦ１
（図８(C) ）の値は直ちに０から１には変化せず、カウ
ンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＲに増大するまでの時間
（図８(C) Ｔ₁）の間は０のまま保持され、Ｔ₁ 経過後
に０から１に変化する。また、Ａ／Ｆがリッチからリー
ンに変化した場合もＦ１の値はカウンタＣＤＬＹの値が
０からＴＤＬ（ＴＤＬは負の値）に減少するまでの時間
（図８(C) Ｔ₂ ）の間は１のまま保持され、Ｔ₂ 経過後
に１から０に変化する。このため、図８(A) にＮで示し
たように外乱等により上流側Ｏ₂ センサ１３の出力が短
い周期で変化したような場合でもフラグＦ１の値は追従
して変化しないため、空燃比制御が安定する。

【００４３】第１の空燃比フィードバック制御の結果、
空燃比補正係数ＦＡＦの値は図８(D) に示すように周期
的に増減を繰り返し、機関空燃比はリッチ空燃比とリー
ン空燃比とに交互に変動する。また、図３で説明したよ
うに、ＦＡＦの値が増大すると燃料噴射時間ＴＡＵは増
大し、ＦＡＦの値が減少すると燃料噴射時間ＴＡＵも減
少する。

【００４４】また、図８(D) から判るように、第２の空
燃比フィードバック制御（図６、図７）によりＲＳＲが
増大しＲＳＬが減少すると、リッチ空燃比側への振れ幅
が大きくなり空燃比が全体的にリッチ空燃比側に移行す
る。また、逆にＲＳＲが減少しＲＳＬが増大すると、機
関空燃比のリーン空燃比側への振れ幅が大きくなり空燃
比が全体的にリーン空燃比側に移行する。

【００４５】従って、第２の空燃比フィードバック制御
によりＲＳＲ、ＲＳＬの値が増減されると、機関空燃比
はリッチ側またはリーン側に変化する。なお、本実施例
では第２の空燃比フィードバック制御でＲＳＲ、ＲＳＬ
を設定する場合について説明したが、第１の空燃比制御
における他の補正量を第２の空燃比フィードバック制御
で設定することによっても機関空燃比を変化させること
ができる。

【００４６】例えば、ＫＩＲ、ＫＩＬ（図５ステップ４
２１、４２２）の値、またはＴＤＲ、ＴＤＬ（図４ステ
ップ４０７、４１３）の値を第２の空燃比フィードバッ
ク制御に基づいて設定することによっても同様に機関空
燃比を変化させることが可能であるし、或いは上流側Ｏ
₂ センサ１３の比較電圧Ｖ_R1（図４ステップ４０３）の
値を第２の空燃比フィードバック制御に基づいて設定す
ることによっても同様に機関空燃比を変化させることが
可能である。次に、本実施例の触媒１２でのＨ₂ 発生時
の制御について説明する。前述のように、触媒使用開始
初期には触媒でＨ₂ が発生する。また、排気中にＨ₂ 成
分が存在すると、Ｏ₂ センサの電極への排気中の酸素の
到達が阻止されるためＯ₂ センサの出力特性が変化す
る。図２の点線は排気中にある程度の濃度のＨ₂ 成分が
存在する場合のＯ₂ センサの出力特性を示している。図
２に点線で示したように、Ｈ₂ 成分の存在下では、Ｏ₂
センサは実際には理論空燃比またはリーン空燃比であっ
てもリッチ出力を出力するようになるため、出力特性が
正常時（図２実線）に較べて全体的にリーン空燃比側に
シフトした状態になる。このため、下流側Ｏ₂ センサ１
５では、排気空燃比が理論空燃比よりリーン側の或る値
（例えば、図２にＳＴ′で示す空燃比）になったときに
理論空燃比相当出力を発生するようになる。従って、上
流側Ｏ₂ センサ１３出力に基づく第１の空燃比フィード
バック制御により実際の排気空燃比が理論空燃比に制御
された場合でも下流側Ｏ₂ センサ１５はリッチ空燃比相
当出力を発生するため、第２の空燃比フィードバック制
御によりＲＳＲの低減とＲＳＬの増大とが行われるよう
になり、機関空燃比は次第に理論空燃比よりリーン側に
移行するようになる。このため、新品の触媒使用開始後
のＨ₂ が発生する期間では空燃比のリーン化による機関
出力の低下や、触媒のＮＯ_X 浄化能力の低下等が生じや
すくなる。

【００４７】前述のように、触媒１２で水性ガスの還元
反応（Ｈ₂ Ｏ＋ＣＯ→Ｈ₂ ＋ＣＯ₂）が生じるのは、触
媒使用開始後で触媒活性が非常に強い状態においてのみ
であり、触媒の使用により触媒活性が僅かに低下すれば
排気温度が高い運転状態でもＨ₂ は発生しなくなる。そ
こで、本実施例では、触媒使用開始後に下流側Ｏ₂ セン
サ１５に影響を与える程度の濃度のＨ₂ が発生している
間は下流側Ｏ₂ センサ１５に基づく第２の空燃比フィー
ドバック制御を禁止するようにして、空燃比のリーン化
を防止している。

【００４８】図９は本実施例の上記Ｈ₂ 発生時の第２の
空燃比フィードバック制御禁止を行うルーチンを示すフ
ローチャートである。本ルーチンは制御回路１０により
一定時間毎に実行される。本ルーチンでは、触媒により
Ｈ₂ が発生しているか否かは、所定条件が成立した後に
機関が排気温度が高い状態で運転された時間の合計によ
り判断するようにしている。高温の排気に曝されると、
触媒の活性は次第に低下して行くため、高排気温の運転
が所定時間継続した場合には、触媒の活性は下流側Ｏ₂
センサ１５に影響を与える濃度のＨ₂ を発生しなくなる
程度まで低下したと考えることができるためである。

【００４９】触媒使用開始後、高排気温度での使用によ
り触媒活性が徐々に低下すると高排気温運転中のＨ₂ 発
生量も徐々に低下する。従って、高負荷運転時等の排気
温度が高い状態での運転が継続すると、触媒使用開始直
後は排気中のＨ₂ 成分濃度が高いため下流側Ｏ₂ センサ
１５出力特性のリーン側へのシフトも大きいが、運転時
間が経過するにつれて排気中のＨ₂ 成分濃度も低下し、
下流側Ｏ₂ センサ１５出力特性のリーン側へのシフトも
小さくなる。

【００５０】このため、触媒使用開始直後の高排気温運
転では、第１の空燃比フィードバック制御により排気空
燃比が理論空燃比を中心に図８のように規則的にリッチ
とリーンとの反転を繰り返している場合でも、下流側Ｏ
₂ センサ１５出力はリッチ側に留まっておりリーン側出
力は発生しない。一方、高排気温運転状態がある程度続
き、触媒活性が徐々に低下して排気中のＨ₂ 成分濃度の
減少のために下流側Ｏ ₂ センサ１５の出力特性が徐々に
通常時に近づいてくると、下流側Ｏ₂ センサ１５出力は
リッチ空燃比出力とリーン空燃比出力との間で反転する
ようになる。

【００５１】本実施例では、高温運転状態で下流側Ｏ₂
センサ１５出力がリッチ側に留まった後反転を開始する
ようになった時点からの、機関が高温状態で運転された
時間の積算値を求め、この積算時間が所定値以上になる
まで第２の空燃比フィードバック制御を停止するように
している。触媒の初期活性はそれぞれの触媒コンバータ
毎にばらつく可能性があるため、単に使用開始後の高温
運転時間によりＨ₂ の発生の有無を判定したのでは誤判
定を生じる可能性がある。一方、触媒活性が低下し始め
てから、下流側Ｏ₂ センサ１５に影響を生じない程度ま
で触媒活性が低下する時間は初期活性のばらつきにかか
わらず略一様である。このため、本実施例では、触媒活
性が低下し始めたことを下流側Ｏ₂ センサ１５出力が反
転を開始したことにより検出し、その後の高温運転時間
により触媒でのＨ₂ 発生の有無を判定するようにしたも
のである。

【００５２】図９においてルーチンがスタートすると、
ステップ９０１では、現在の排気温度が所定の温度以上
になっているか否かが判定される。排気温度の判定は、
排気通路に温度センサを設けることにより直接計測する
ことも可能であるが、本実施例では機関負荷（すなわち
機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ）に基づいて判断
するようにしている。すなわち、ステップ９０１では、
Ｑ／Ｎの値が所定値（Ｑ／Ｎ）_C 以上であった場合に機
関排気温度が所定値以上になったと判定するようにして
いる。

【００５３】ステップ９０１で現在の機関排気温度が所
定値より低い場合には、本ルーチンはそのまま終了す
る。また、ステップ９０１で排気温度が所定値以上と判
断された場合には、ステップ９０３以下の操作が実行さ
れる。すなわち、ステップ９０３では、フラグＸＲの値
が１にセットされているか否かが判定され、ＸＲ≠１の
場合にはステップ９０５で計時カウンタＣＣＡＴの値を
一定値Ｍにセットする。またＸＲ＝１の場合にはカウン
タＣＣＡＴの値を１だけカウントダウンする。

【００５４】ここで、ＸＲは後述する図１０のルーチン
により、所定の高温条件下で下流側Ｏ₂ センサ１５出力
が一定時間以上リッチ空燃比相当出力を継続して出力し
た後リーン空燃比相当出力を発生した場合に１に設定さ
れるフラグである。すなわち、フラグＸＲは触媒の使用
開始後活性が低下し始めていることを表す。これによ
り、カウンタＣＣＡＴの値は、触媒の初期活性が低下を
開始するまでは一定値Ｍに保持され、活性の低下開始後
はステップ９０３の排気温度条件が成立している限り、
本ルーチン実行毎に１ずつカウントダウンされることに
なる。

【００５５】また、ステップ９０８では、現在のカウン
タＣＣＡＴの値がバックアップＲＡＭ１０６の所定領域
に格納され、ステップ９０１の条件が一時的に成立しな
くなった場合でもＣＣＡＴの値を保持する。これによ
り、ＣＣＡＴの値は、機関が高温条件で運転された累積
時間に対応した値となる。ステップ９０９では、カウン
タＣＣＡＴの値が正の値か否かが判定される。ＣＣＡＴ
＞０であった場合には、触媒の活性が低下し始めてから
機関が高排気温度状態で運転された時間の積算値が所定
値Ｍに到達していないことを示しているため、触媒から
下流側Ｏ₂ センサ１５に影響を与える濃度のＨ₂ が発生
している可能性があるため、フラグＸＨ₂ の値を１にセ
ットしてルーチンを終了する。これにより、図６ステッ
プ６００では下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づく第２の
空燃比フィードバック制御が禁止されるため、機関空燃
比のリーン化が防止される。なお、上記ＣＣＡＴの判定
値Ｍは触媒の種類、容量等に応じて、予め実験等により
決定される。

【００５６】また、ステップ９０９でＣＣＡＴ≦０であ
った場合には、触媒の活性が低下し始めてから、機関が
十分に長い時間高排気温度状態で運転されているため、
触媒の活性は低下しており、もはや下流側Ｏ₂ センサ１
５に影響を与える程度の濃度のＨ₂ は発生していないと
考えることができるため、ステップ９１３でフラグＸＨ
₂ の値を０にセットしてルーチンを終了する。これによ
り、図６ではステップ６０１以下の下流側Ｏ₂ センサ１
５出力に基づく第２の空燃比フィードバック制御の実行
が許可されるようになる。

【００５７】図１０は上記フラグＸＲの設定ルーチンを
示すフローチャートである。本ルーチンは制御回路１０
により一定時間毎に実行される。図１０においてルーチ
ンがスタートすると、ステップ１００１では現在上流側
Ｏ₂センサ１３出力に基づく第１の空燃比フィードバッ
ク制御が実行されているか否かがフラグＸＭＦＢの値
（図５ステップ４２４、４２５参照）から判定される。

【００５８】また、ステップ１００３では機関運転開始
後、触媒温度が十分に上昇しているか否かがフラグＨＣ
の値から判定される。ＨＣは触媒暖機が完了したときに
１に設定されるフラグである。本実施例では、別途実行
される図示しないルーチンにより、機関始動後の機関吸
入空気量の積算値が所定値以上になったときに触媒暖機
が完了したと判断し、フラグＨＣの値を１に設定するよ
うにしている。機関吸入空気量は機関で発生する熱量に
ほぼ比例するため、吸入空気量の積算値は排気から触媒
に与えられる熱量に対応しているためである。

【００５９】また、ステップ１００５では、図９ステッ
プ９０１と同様にＱ／Ｎの値から機関排気温度が所定値
以上になっているか否かが判定される。上記ステップ１
００１から１００５の条件のいずれか１つでも成立しな
い場合には本ルーチンは直ちに終了し、ステップ１００
７以下は実行されない。ここで、第１の空燃比フィード
バック制御実行中であること（ステップ１００１）を条
件としているのは、後述するステップ１００９で、下流
側Ｏ₂ センサ１５出力が反転を開始したことを検出して
フラグＸＲの値を１にセットするため、機関空燃比が図
８に示したように、リッチ空燃比とリーン空燃比との間
で反転を繰り返す状態になっている必要があること、ま
た、触媒暖機が完了していること（ステップ１００
３）、及び排気温度が所定温度以上であること（ステッ
プ１００５）を条件としているのは、触媒でＨ₂ が発生
する条件が成立している必要があるためである。

【００６０】上記条件が全て成立している場合には、ス
テップ１００７で、前回ルーチン実行時までに、下流側
Ｏ₂ センサ１５出力ＶＯＳが所定時間以上連続してリッ
チ空燃比相当出力を発生しているか否か（ＶＯＳ＞Ｖ_R2
が所定時間以上成立しているか否か）が判定される。ま
た、ステップ１００７の条件が成立していた場合には、
ステップ１００９に進み、現在の下流側Ｏ₂ センサ１５
出力ＶＯＳがリーン空燃比相当出力か否か（ＶＯＳ≦Ｖ
_R2）が判定される。ステップ１００７、１００９の条件
が成立した場合には、下流側Ｏ₂ センサ１５出力がリッ
チ空燃比側に留まっていたあと、リーン空燃比とリッチ
空燃比との間で反転を開始していること、すなわち触媒
の活性が低下を開始していることを意味するため、ステ
ップ１０１１で前述のフラグＸＲの値を１にセットし、
この値をバックアップＲＡＭ１０６の所定領域に格納後
ルーチンを終了する。なお、フラグＸＲの初期値は０に
設定されており、一旦図１０の条件が全て成立してＸＲ
＝１にセットされると、再度０にリセットされることは
ない。

【００６１】上述のように、本実施例では触媒使用開始
後のＨ₂ が発生する期間内は下流側Ｏ₂ センサ１５出力
に基づく空燃比フィードバック制御を禁止するようにし
たことにより、空燃比のリーン化による機関出力の低下
や排気エミッションの悪化を防止することが可能とな
る。ところで、前述したように触媒のＨ₂ 発生により下
流側Ｏ₂ センサ出力特性がリーン側にシフトした状態で
は、上記空燃比フィードバック制御以外にも下流側Ｏ₂
センサ出力に基づく制御を行っていると問題が生じる。
例えば、前述のように、下流側Ｏ₂ センサ出力の反転周
期に基づいて触媒劣化の有無を判定しているような場合
には、出力特性のシフトにより触媒のＯ₂ ストレージ作
用が発揮されなくなるため、新品の触媒が劣化したと誤
判定されてしまう不都合が生じる。そこで、本実施例で
は、上記フラグＸＨ₂ の値が１にセットされている場合
には同様に下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づく触媒の劣
化判定を禁止して誤判定が生じることを防止している。

【００６２】図１１から図１２は本実施例の触媒劣化判
定ルーチンのフローチャートを示している。本実施例で
は、前述の特開平５−２６３６８６と同様に、上流側Ｏ
₂ センサ１３出力に基づく空燃比フィードバック制御実
行中の下流側Ｏ₂ センサ１５出力の反転周期に基づいて
触媒劣化の有無を判定している。以下、図１１、図１２
のルーチンを簡単に説明する。

【００６３】図１１においてルーチンがスタートする
と、ステップ１１０１から１１０３では、触媒劣化判定
実行条件が成立しているか否かが判定される。これらの
条件は、上流側Ｏ₂ センサ１３出力に基づく第１の空
燃比フィードバック制御が実行されていること（ステッ
プ１１０１）、上流側Ｏ₂ センサ１３出力が所定時間
以上リーン側に貼りついていないこと（ステップ１１０
２）、上流側Ｏ₂ センサ１３出力が所定時間リッチ側
に貼りついていないこと（ステップ１１０３）とされ
る。との条件が必要とされるのは、触媒劣化判定の
ためには触媒に流入する排気空燃比がリッチ側とリーン
側とに規則的に変動している必要があるためである。上
記からのいずれかの条件が成立しない場合には、ル
ーチンは図１２ステップ１１１６に進みそのままルーチ
ンを終了する。

【００６４】ついで、ステップ１１０４では、上述のフ
ラグＸＨ₂ の値が１にセットされているか否かを判断
し、ＸＨ₂ ＝１の場合には、触媒でＨ₂ が発生している
ため、下流側Ｏ₂ センサ１５出力に基づいて触媒劣化の
判定を行うと誤判定を生じる可能性があるので、同様に
図１２ステップ１１１６に進みルーチンを終了する。す
なわち、触媒劣化検出は実施されない。

【００６５】上記実行条件が全て成立した場合には、図
１２ステップ１１０５以下の触媒劣化判定が実施され
る。図１２では、図１１の実行条件が成立後所定期間が
経過するまで（ステップ１１０５、１１０６）下流側Ｏ
₂ センサ１５出力ＶＯＳが反転した回数ＣＳを計数し
（ステップ１１０７、１１０８）、所定時間経過後、こ
の反転回数が所定値ＣＳ₀ 以上か否かを判断する（ステ
ップ１１０９）。そして、所定時間内の下流側Ｏ₂ セン
サ１５出力ＶＯＳの反転回数ＣＳが所定値ＣＳ₀ 以上の
場合には、すなわち下流側Ｏ₂ センサ１５出力の反転周
期が短くなっているため、触媒が劣化したと判定してア
ラームフラグＡＬＭを１にセットするとともに、劣化ア
ラーム（図１に１９で示す）を点灯する（ステップ１１
１０、１１１１）。また、ステップ１１０９で反転回数
が所定値より少ない場合にはアラームフラグＡＬＭをリ
セットするとともに、アラーム１９を消灯する（ステッ
プ１１１２、１１１３）。また、このアラームフラグの
値はバックアップＲＡＭ１０６に格納され、次回の修
理、点検に備えられる。

【００６６】図１１、図１２の実施例によれば、触媒で
Ｈ₂ が発生しており、下流側Ｏ₂ センサ出力特性がリー
ン側にシフトしている場合には、触媒の劣化判定が禁止
されるため（図１１ステップ１１０４）、新品の触媒が
劣化していると誤判定される問題が防止される。なお、
上述の実施例では、下流側Ｏ₂ センサ出力に基づく制御
の例として空燃比フィードバック制御と触媒劣化検出制
御について例をとって説明したが、他にも下流側Ｏ₂ セ
ンサ出力に基づく制御が行われている場合には、触媒で
Ｈ₂ が発生している場合に、上記と同様に制御実行を禁
止して、誤制御を防止するようにすることが好ましい。

【００６７】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、触媒使
用開始初期の水素発生により、下流側Ｏ₂ センサ出力特
性が影響を受けている間は下流側Ｏ₂ センサ出力に基づ
く制御が禁止されるため、触媒による水素発生時に機関
の誤制御が生じることが防止できるという共通の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用機関に適用した実施例の概略
構成を示す図である。

【図２】排気中のＨ₂ 成分の影響によるＯ₂ センサの出
力特性の変化を説明する図である。

【図３】図１の機関の燃料噴射量演算ルーチンを説明す
るフローチャートである。

【図４】上流側空燃比センサ出力に基づく第１の空燃比
フィードバック制御の一例を示すフローチャートの一部
である。

【図５】上流側空燃比センサ出力に基づく第１の空燃比
フィードバック制御の一例を示すフローチャートの一部
である。

【図６】下流側空燃比センサ出力に基づく第２の空燃比
フィードバック制御の一例を示すフローチャートの一部
である。

【図７】下流側空燃比センサ出力に基づく第２の空燃比
フィードバック制御の一例を示すフローチャートの一部
である。

【図８】図４から図７のフローチャートを補足説明する
タイミング図である。

【図９】触媒でのＨ₂ 発生判定ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１０】図９のルーチンに使用するフラグの設定動作
を示すフローチャートである。

【図１１】触媒劣化判定ルーチンを示すフローチャート
の一部である。

【図１２】触媒劣化判定ルーチンを示すフローチャート
の一部である。

【符号の説明】

１…機関本体 ３…エアフローメータ ４…ディストリビュータ ５、６…クランク回転角センサ ７…燃料噴射弁 １０…制御回路 １２…触媒コンバータ １３…上流側Ｏ₂ センサ １５…下流側Ｏ₂ センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14 F01N 3/20 F02D 45/00 314

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置された排気浄
   化触媒と、 前記排気浄化触媒の下流側排気通路に配置された、排気
   中の酸素成分濃度に応じた信号を出力する下流側Ｏ₂セ
   ンサと、前記触媒で予め定めた所定濃度以上の水素成分が発生し
   ているか否かを判定するＨ ₂ 検出手段と、 前記Ｈ ₂ 検出手段により、前記所定濃度以上の水素成分
   が発生していると判定されたときに、 前記下流側Ｏ₂セ
   ンサの出力に基づいて行われる制御を禁止する禁止手段
   と、を備えた内燃機関のＯ₂センサ制御装置。
2. 【請求項２】 前記下流側Ｏ₂ センサ出力に基づいて行
   われる制御は、下流側Ｏ₂ センサ出力に基づいて機関空
   燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御
   である請求項１に記載のＯ₂ センサ制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＯ₂ センサ制御装置に
   おいて更に、前記排気浄化触媒上流側排気通路に配置さ
   れ、排気中の酸素成分濃度に応じた信号を出力する上流
   側Ｏ₂ センサと、前記下流側Ｏ₂ センサ出力と上流側Ｏ
   ₂ センサ出力とに基づいて機関空燃比を目標空燃比にフ
   ィードバック制御する空燃比制御手段を備えた請求項１
   に記載のＯ₂ センサ制御装置。
4. 【請求項４】 前記下流側Ｏ₂センサ出力に基づいて行
   われる制御は、下流側Ｏ₂センサ出力の変動に基づいて
   前記排気浄化触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定
   制御である請求項１に記載のＯ₂センサ制御装置。