JP3307236B2 - 内燃機関の触媒劣化判別装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化判別装置Info
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- JP3307236B2 JP3307236B2 JP21270296A JP21270296A JP3307236B2 JP 3307236 B2 JP3307236 B2 JP 3307236B2 JP 21270296 A JP21270296 A JP 21270296A JP 21270296 A JP21270296 A JP 21270296A JP 3307236 B2 JP3307236 B2 JP 3307236B2
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- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化用触媒（三元触媒）の劣化判別装置に係わり、特に
三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する判定精
度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒劣化判
別装置に関する。
浄化用触媒（三元触媒）の劣化判別装置に係わり、特に
三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する判定精
度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒劣化判
別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関において
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯx ）の還元と
を同時に促進する三元触媒が利用されている。そのよう
な三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内
燃機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、
内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中
の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッ
チかリーンかを感知するＯ2 センサ（酸素濃度センサ）
（図２参照）を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量
を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯx ）の還元と
を同時に促進する三元触媒が利用されている。そのよう
な三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内
燃機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、
内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中
の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッ
チかリーンかを感知するＯ2 センサ（酸素濃度センサ）
（図２参照）を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量
を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。
【０００３】かかる空燃比フィードバック制御では、酸
素濃度を検出するＯ2 センサをできるだけ燃焼室に近い
箇所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けている
が、そのＯ2 センサの出力特性のばらつきを補償するた
めに、触媒コンバータより下流側に第２のＯ2 センサを
更に設けたダブルＯ2 センサシステムも実現されてい
る。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌
されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ
平衡状態にあることにより、下流側Ｏ2 センサの出力
は、上流側Ｏ2 センサよりも緩やかに変化し、従って混
合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ2 セン
サシステムは、上流側Ｏ2 センサによるメイン空燃比フ
ィードバック制御に加え、下流側Ｏ2 センサによるサブ
空燃比フィードバック制御を実施するものであり、メイ
ン空燃比フィードバック制御による空燃比補正係数を、
下流側Ｏ2 センサの出力に基づいて修正することによ
り、上流側Ｏ2 センサの出力特性のばらつきを吸収し、
空燃比制御精度の向上を図っている。
素濃度を検出するＯ2 センサをできるだけ燃焼室に近い
箇所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けている
が、そのＯ2 センサの出力特性のばらつきを補償するた
めに、触媒コンバータより下流側に第２のＯ2 センサを
更に設けたダブルＯ2 センサシステムも実現されてい
る。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌
されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ
平衡状態にあることにより、下流側Ｏ2 センサの出力
は、上流側Ｏ2 センサよりも緩やかに変化し、従って混
合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ2 セン
サシステムは、上流側Ｏ2 センサによるメイン空燃比フ
ィードバック制御に加え、下流側Ｏ2 センサによるサブ
空燃比フィードバック制御を実施するものであり、メイ
ン空燃比フィードバック制御による空燃比補正係数を、
下流側Ｏ2 センサの出力に基づいて修正することによ
り、上流側Ｏ2 センサの出力特性のばらつきを吸収し、
空燃比制御精度の向上を図っている。
【０００４】以上のような精密な空燃比制御を実施して
も、排気ガスの熱や鉛等の被毒より触媒が劣化してくる
と、十分な排気ガス浄化性能を得ることはできない。そ
こで、従来より、種々の触媒劣化検出装置が提案されて
いる。その一つは、下流側Ｏ 2 センサによって暖機後の
Ｏ2 ストレージ効果（過剰の酸素を保持し未燃焼排気物
の浄化に利用する機能）の低下を検出することにより、
触媒の劣化を診断するものである。すなわち、触媒の劣
化は、結果として暖機後の浄化性能の低下を誘発する
が、この装置は、Ｏ2 ストレージ効果の低下を浄化性能
の低下と推定し、下流側Ｏ2 センサの出力信号を使用し
て、その軌跡長、フィードバック周波数等を求め、Ｏ2
ストレージ効果の低下を検出し、触媒の劣化を検出する
ものである。例えば、特開平５−９８９４８号公報に開
示された装置は、理論空燃比へのフィードバック制御中
において上流側及び下流側Ｏ2 センサの出力の軌跡長を
求め、それらの比に基づき触媒劣化を検出する装置であ
る。
も、排気ガスの熱や鉛等の被毒より触媒が劣化してくる
と、十分な排気ガス浄化性能を得ることはできない。そ
こで、従来より、種々の触媒劣化検出装置が提案されて
いる。その一つは、下流側Ｏ 2 センサによって暖機後の
Ｏ2 ストレージ効果（過剰の酸素を保持し未燃焼排気物
の浄化に利用する機能）の低下を検出することにより、
触媒の劣化を診断するものである。すなわち、触媒の劣
化は、結果として暖機後の浄化性能の低下を誘発する
が、この装置は、Ｏ2 ストレージ効果の低下を浄化性能
の低下と推定し、下流側Ｏ2 センサの出力信号を使用し
て、その軌跡長、フィードバック周波数等を求め、Ｏ2
ストレージ効果の低下を検出し、触媒の劣化を検出する
ものである。例えば、特開平５−９８９４８号公報に開
示された装置は、理論空燃比へのフィードバック制御中
において上流側及び下流側Ｏ2 センサの出力の軌跡長を
求め、それらの比に基づき触媒劣化を検出する装置であ
る。
【０００５】一方、近年においては、三元触媒が常に一
定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御
する内燃機関も開発されている。すなわち、Ｏ2 ストレ
ージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分
の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不
足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する
ものであるが、このような能力は有限なものである。従
って、Ｏ2 ストレージ能力を効果的に利用するために
は、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態
のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されてい
る酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）
に維持することが肝要であり、そのように維持されてい
れば、常に一定のＯ2 吸着・放出作用が可能となり、結
果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られ
る。
定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御
する内燃機関も開発されている。すなわち、Ｏ2 ストレ
ージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分
の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不
足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する
ものであるが、このような能力は有限なものである。従
って、Ｏ2 ストレージ能力を効果的に利用するために
は、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態
のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されてい
る酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）
に維持することが肝要であり、そのように維持されてい
れば、常に一定のＯ2 吸着・放出作用が可能となり、結
果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られ
る。
【０００６】このように触媒の浄化性能を維持すべくＯ
2 ストレージ量を一定に制御する内燃機関においては、
上流側空燃比センサとして空燃比をリニアに検出可能な
Ａ／Ｆセンサ（図３参照）が用いられ、比例及び積分動
作（ＰＩ動作）によるフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制
御）が行われる。すなわち、 次回燃料補正量＝Ｋp ＊（今回の燃料差）＋Ｋs ＊Σ
（これまでの燃料差） 但し、燃料差＝（実際に筒内で燃焼せしめられた燃料
量）−（吸入空気をストイキとする目標筒内燃料量） 実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量＝空気量検出値／
空燃比検出値 Ｋp ＝比例項ゲイン Ｋs ＝積分項ゲイン なる演算により、フィードバック燃料補正量が算出され
る。
2 ストレージ量を一定に制御する内燃機関においては、
上流側空燃比センサとして空燃比をリニアに検出可能な
Ａ／Ｆセンサ（図３参照）が用いられ、比例及び積分動
作（ＰＩ動作）によるフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制
御）が行われる。すなわち、 次回燃料補正量＝Ｋp ＊（今回の燃料差）＋Ｋs ＊Σ
（これまでの燃料差） 但し、燃料差＝（実際に筒内で燃焼せしめられた燃料
量）−（吸入空気をストイキとする目標筒内燃料量） 実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量＝空気量検出値／
空燃比検出値 Ｋp ＝比例項ゲイン Ｋs ＝積分項ゲイン なる演算により、フィードバック燃料補正量が算出され
る。
【０００７】上記した燃料補正量の演算式からわかるよ
うに、その比例項はＯ2 センサによるフィードバック制
御と同様に、空燃比を理論空燃比に維持すべく作用する
成分であり、積分項は定常偏差（オフセット）を消去す
るように作用する成分である。すなわち、この積分項の
作用により、触媒におけるＯ2 ストレージ量が一定に維
持される結果となる。例えば、急加速等でリーンガスが
発生した場合には、かかる積分項の作用により、リッチ
ガスが発生せしめられ、リーンガス発生の効果が相殺さ
れる。
うに、その比例項はＯ2 センサによるフィードバック制
御と同様に、空燃比を理論空燃比に維持すべく作用する
成分であり、積分項は定常偏差（オフセット）を消去す
るように作用する成分である。すなわち、この積分項の
作用により、触媒におけるＯ2 ストレージ量が一定に維
持される結果となる。例えば、急加速等でリーンガスが
発生した場合には、かかる積分項の作用により、リッチ
ガスが発生せしめられ、リーンガス発生の効果が相殺さ
れる。
【０００８】かかるＯ2 ストレージ量一定制御システム
においても、上流側Ａ／Ｆセンサの出力特性のばらつき
を補償するために、触媒下流側にＯ2 センサが設けられ
ることがある。従って、この場合にも、ダブルＯ2 セン
サシステムと同様に、触媒のＯ2 ストレージ効果の低下
をＯ2 センサで検出することにより、触媒の劣化を検出
することが考えられる。
においても、上流側Ａ／Ｆセンサの出力特性のばらつき
を補償するために、触媒下流側にＯ2 センサが設けられ
ることがある。従って、この場合にも、ダブルＯ2 セン
サシステムと同様に、触媒のＯ2 ストレージ効果の低下
をＯ2 センサで検出することにより、触媒の劣化を検出
することが考えられる。
【０００９】しかし上流側Ａ／Ｆセンサは排気ガス中の
残存酸素濃度に比例した信号を出力するのに対し、下流
側空燃比センサとして使用されるＯ2 センサは排気ガス
中の残存酸素濃度に応じたＺ型出力特性を有しているた
め、軌跡長比に基づいて劣化判別を行う場合には出力特
性の相違に起因して誤判定が発生するおそれがある。即
ち三元触媒に流入する入りガス（触媒入りガス）の残存
酸素濃度の振幅が極く小さい場合もしくは極めて大きい
場合には三元触媒の劣化度合に係わらずＡ／Ｆセンサ出
力の軌跡長とＯ2 センサ出力の軌跡長との比はほぼ "
１．０" となるため劣化度合を正確に判別することはで
きない。
残存酸素濃度に比例した信号を出力するのに対し、下流
側空燃比センサとして使用されるＯ2 センサは排気ガス
中の残存酸素濃度に応じたＺ型出力特性を有しているた
め、軌跡長比に基づいて劣化判別を行う場合には出力特
性の相違に起因して誤判定が発生するおそれがある。即
ち三元触媒に流入する入りガス（触媒入りガス）の残存
酸素濃度の振幅が極く小さい場合もしくは極めて大きい
場合には三元触媒の劣化度合に係わらずＡ／Ｆセンサ出
力の軌跡長とＯ2 センサ出力の軌跡長との比はほぼ "
１．０" となるため劣化度合を正確に判別することはで
きない。
【００１０】この課題を解決するために本出願人は、上
流側Ａ／Ｆセンサ出力の極小域においてほぼ零出力であ
り極大域において飽和特性を有する関数による出力変換
を行うことにより、上流側Ａ／Ｆセンサ出力の極小域お
よび極大域における誤判別の発生を抑制した内燃機関の
触媒劣化判別装置を既に提案している（特願平８−６０
９３３号）。
流側Ａ／Ｆセンサ出力の極小域においてほぼ零出力であ
り極大域において飽和特性を有する関数による出力変換
を行うことにより、上流側Ａ／Ｆセンサ出力の極小域お
よび極大域における誤判別の発生を抑制した内燃機関の
触媒劣化判別装置を既に提案している（特願平８−６０
９３３号）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら三元触媒
が正常であっても酸素収支均衡点、即ち酸素の吸着能力
と放出能力との均衡が異なる場合には、触媒入りガスの
空燃比の変動幅が同じであってもＯ2 センサの振れ方
（振幅）が相違するため三元触媒の劣化判別精度が悪化
するおそれがある。
が正常であっても酸素収支均衡点、即ち酸素の吸着能力
と放出能力との均衡が異なる場合には、触媒入りガスの
空燃比の変動幅が同じであってもＯ2 センサの振れ方
（振幅）が相違するため三元触媒の劣化判別精度が悪化
するおそれがある。
【００１２】図４は上記課題の説明図であって、（イ）
は上流側Ａ／Ｆセンサの出力、（ロ）はＯ2 センサ出力
を表している。即ちＯ2 センサは時刻ｔ3 以前はリッチ
であり、時刻ｔ3 でリッチからリーンに反転する場合を
示している。時刻ｔ1 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとＯ2 センサ出力はリッチ状態
からリーン方向に大きく振れるため、Ｏ2 センサ下流側
酸素センサ出力の軌跡は長くなる。
は上流側Ａ／Ｆセンサの出力、（ロ）はＯ2 センサ出力
を表している。即ちＯ2 センサは時刻ｔ3 以前はリッチ
であり、時刻ｔ3 でリッチからリーンに反転する場合を
示している。時刻ｔ1 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとＯ2 センサ出力はリッチ状態
からリーン方向に大きく振れるため、Ｏ2 センサ下流側
酸素センサ出力の軌跡は長くなる。
【００１３】これに対し、時刻ｔ2 において触媒入りガ
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとＯ2 センサ出力
はリッチ状態からさらにリッチ方向に振れるため、出力
は飽和しＯ2 センサ下流側酸素センサ出力の軌跡は短く
なる。同様に時刻ｔ4 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとＯ 2 センサ出力はリーン状態
からさらにリーン方向に振れるため、出力は飽和しＯ 2
センサ出力の軌跡は短くなる。
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとＯ2 センサ出力
はリッチ状態からさらにリッチ方向に振れるため、出力
は飽和しＯ2 センサ下流側酸素センサ出力の軌跡は短く
なる。同様に時刻ｔ4 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとＯ 2 センサ出力はリーン状態
からさらにリーン方向に振れるため、出力は飽和しＯ 2
センサ出力の軌跡は短くなる。
【００１４】これに対し、時刻ｔ5 において触媒入りガ
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとＯ2 センサ出力
はリッチ状態からリーン方向に大きく振れるため、Ｏ2
センサ出力の軌跡は長くなる。即ち、触媒入りガスの空
燃比の変動幅が同じであってもＯ2 センサ出力の振幅
は、三元触媒から流出する排気ガス（触媒出ガス）がリ
ーン状態にあるかリッチ状態にあるかによって相違し、
劣化判別精度が悪化するおそれが生じる。
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとＯ2 センサ出力
はリッチ状態からリーン方向に大きく振れるため、Ｏ2
センサ出力の軌跡は長くなる。即ち、触媒入りガスの空
燃比の変動幅が同じであってもＯ2 センサ出力の振幅
は、三元触媒から流出する排気ガス（触媒出ガス）がリ
ーン状態にあるかリッチ状態にあるかによって相違し、
劣化判別精度が悪化するおそれが生じる。
【００１５】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する
判別精度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒
劣化判別装置を提供することを目的とする。
って、三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する
判別精度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒
劣化判別装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明にかかる内
燃機関の触媒劣化判別装置の基本構成図である。請求項
１にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、内燃機関の
排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側に設けられ
排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する出力特性を有する
上流側空燃比センサ１１と、上流側空燃比センサ１１の
出力に応じて機関空燃比が目標空燃比となるようにフィ
ードバック制御する空燃比フィードバック制御手段１３
と、排気浄化触媒の下流側に設けられ排気ガス中の酸素
濃度に応じた出力特性を有する下流側空燃比センサ１２
と、下流側空燃比センサ１２の出力に基づいて排気浄化
触媒の空燃比中心値を推定する空燃比中心値推定手段１
４と、空燃比中心値推定手段１４で推定された排気浄化
触媒中の空燃比中心値に応じて上流側空燃比センサ１１
の出力を劣化判別用出力に換算する上流側空燃比センサ
出力換算手段１５と、空燃比フィードバック制御手段１
３による空燃比フィードバック制御の実行中の所定期間
内に上流側空燃比センサ出力換算手段１５により換算さ
れた劣化判別用出力と下流側空燃比センサ１２の出力に
基づいて排気浄化触媒の劣化を判別する触媒劣化判別手
段１６と、を具備する。
燃機関の触媒劣化判別装置の基本構成図である。請求項
１にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、内燃機関の
排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側に設けられ
排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する出力特性を有する
上流側空燃比センサ１１と、上流側空燃比センサ１１の
出力に応じて機関空燃比が目標空燃比となるようにフィ
ードバック制御する空燃比フィードバック制御手段１３
と、排気浄化触媒の下流側に設けられ排気ガス中の酸素
濃度に応じた出力特性を有する下流側空燃比センサ１２
と、下流側空燃比センサ１２の出力に基づいて排気浄化
触媒の空燃比中心値を推定する空燃比中心値推定手段１
４と、空燃比中心値推定手段１４で推定された排気浄化
触媒中の空燃比中心値に応じて上流側空燃比センサ１１
の出力を劣化判別用出力に換算する上流側空燃比センサ
出力換算手段１５と、空燃比フィードバック制御手段１
３による空燃比フィードバック制御の実行中の所定期間
内に上流側空燃比センサ出力換算手段１５により換算さ
れた劣化判別用出力と下流側空燃比センサ１２の出力に
基づいて排気浄化触媒の劣化を判別する触媒劣化判別手
段１６と、を具備する。
【００１７】本装置によれば、排気浄化触媒中の空燃比
中心値に応じて上流側空燃比センサの出力を劣化判別用
出力に換算する換算関数が変更される。請求項２にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、空燃比中心値推定手
段が、下流側空燃比センサ出力の時間的移動平均値を演
算するものである。本装置によれば、下流側空燃比セン
サ出力の時間的移動平均値に応じて上流側空燃比センサ
の出力を劣化判別用出力に換算する換算関数が変更され
る。
中心値に応じて上流側空燃比センサの出力を劣化判別用
出力に換算する換算関数が変更される。請求項２にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、空燃比中心値推定手
段が、下流側空燃比センサ出力の時間的移動平均値を演
算するものである。本装置によれば、下流側空燃比セン
サ出力の時間的移動平均値に応じて上流側空燃比センサ
の出力を劣化判別用出力に換算する換算関数が変更され
る。
【００１８】請求項３にかかる内燃機関の触媒劣化判別
装置は、上流側空燃比センサ出力換算手段が、上流側空
燃比センサの出力の振幅が大きくなると劣化判別用出力
が飽和する換算特性を使用して上流側空燃比センサの出
力を劣化判別用出力に換算するものである。 本装置によ
れば、上流側空燃比センサの振幅が大きいときは劣化判
別用出力が飽和する換算特性が使用される。 請求項４に
かかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排
気浄化触媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断され
た場合には上流側空燃比センサの出力がリッチであると
きに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性
を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力
に換算するリッチ側換算手段を具備する。 本装置によれ
ば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリッ
チのときは理論空燃比側に補正される。 請求項５にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ
出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄
化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断された場
合には上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに
劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使
用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換
算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によれば、
触媒の空燃比がリーンであれば上流側空燃比がリーンの
ときは理論空燃比側に補正される。 請求項６にかかる内
燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ出力
換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄化触
媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合に
は上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣化
判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用し
て上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換算す
るリッチ側換算手段と、空燃比中心値推定手段において
排気浄化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断さ
れた場合には上流側空燃比センサの出力がリーンである
ときに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特
性を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出
力に換 算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によ
れば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリ
ッチのときは理論空燃比側に補正され、触媒の空燃比が
リーンであれば上流側空燃比がリーンのときは理論空燃
比側に補正される。
装置は、上流側空燃比センサ出力換算手段が、上流側空
燃比センサの出力の振幅が大きくなると劣化判別用出力
が飽和する換算特性を使用して上流側空燃比センサの出
力を劣化判別用出力に換算するものである。 本装置によ
れば、上流側空燃比センサの振幅が大きいときは劣化判
別用出力が飽和する換算特性が使用される。 請求項４に
かかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排
気浄化触媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断され
た場合には上流側空燃比センサの出力がリッチであると
きに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性
を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力
に換算するリッチ側換算手段を具備する。 本装置によれ
ば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリッ
チのときは理論空燃比側に補正される。 請求項５にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ
出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄
化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断された場
合には上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに
劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使
用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換
算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によれば、
触媒の空燃比がリーンであれば上流側空燃比がリーンの
ときは理論空燃比側に補正される。 請求項６にかかる内
燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ出力
換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄化触
媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合に
は上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣化
判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用し
て上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換算す
るリッチ側換算手段と、空燃比中心値推定手段において
排気浄化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断さ
れた場合には上流側空燃比センサの出力がリーンである
ときに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特
性を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出
力に換 算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によ
れば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリ
ッチのときは理論空燃比側に補正され、触媒の空燃比が
リーンであれば上流側空燃比がリーンのときは理論空燃
比側に補正される。
【００１９】請求項７にかかる内燃機関の触媒劣化判別
装置は、下流側空燃比センサが酸素濃度センサであり空
燃比中心値推定手段１４で推定された排気浄化触媒中の
空燃比中心値に基づいて上流側空燃比センサ１１出力に
対する上下限値を決定する上下限値決定手段１７と、上
流側空燃比センサ１１出力が上下限値決定手段１４で決
定された上下限値を越えたときには劣化判別手段による
排気浄化触媒の劣化判別を中止する劣化判別中止手段１
８をさらに具備する。 本装置によれば、上流側空燃比セ
ンサ出力が上下限値を越えたときには排気浄化触媒の劣
化判別が中止される。 請求項８にかかる内燃機関の触媒
劣化判別装置は、上下限値決定手段が、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段により換算された劣化判別用出力は飽
和しないが、上流側空燃比センサの出力が飽和し始める
値を上下限値とする。 本装置によれば、換算された劣化
判別用出力は飽和しないが、上流側空燃比センサの出力
が飽和し始める値が上下限値として決定される。
装置は、下流側空燃比センサが酸素濃度センサであり空
燃比中心値推定手段１４で推定された排気浄化触媒中の
空燃比中心値に基づいて上流側空燃比センサ１１出力に
対する上下限値を決定する上下限値決定手段１７と、上
流側空燃比センサ１１出力が上下限値決定手段１４で決
定された上下限値を越えたときには劣化判別手段による
排気浄化触媒の劣化判別を中止する劣化判別中止手段１
８をさらに具備する。 本装置によれば、上流側空燃比セ
ンサ出力が上下限値を越えたときには排気浄化触媒の劣
化判別が中止される。 請求項８にかかる内燃機関の触媒
劣化判別装置は、上下限値決定手段が、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段により換算された劣化判別用出力は飽
和しないが、上流側空燃比センサの出力が飽和し始める
値を上下限値とする。 本装置によれば、換算された劣化
判別用出力は飽和しないが、上流側空燃比センサの出力
が飽和し始める値が上下限値として決定される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図５は、本発明の一実施
形態に係る触媒劣化判別装置を備えた電子制御式内燃機
関の全体概要図である。内燃機関の燃焼に必要な空気
は、エアクリーナ２でろ過され、スロットルボデー４を
通ってサージタンク（インテークマニホルド）６で各気
筒の吸気管７に分配される。なお、その吸入空気流量
は、スロットルボデー４に設けられたスロットル弁５に
より調節される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ
４３により検出される。さらに吸気管圧力は、バキュー
ムセンサ４１によって検出される。
の実施形態について説明する。図５は、本発明の一実施
形態に係る触媒劣化判別装置を備えた電子制御式内燃機
関の全体概要図である。内燃機関の燃焼に必要な空気
は、エアクリーナ２でろ過され、スロットルボデー４を
通ってサージタンク（インテークマニホルド）６で各気
筒の吸気管７に分配される。なお、その吸入空気流量
は、スロットルボデー４に設けられたスロットル弁５に
より調節される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ
４３により検出される。さらに吸気管圧力は、バキュー
ムセンサ４１によって検出される。
【００２１】スロットル弁５の開度は、スロットル開度
センサ４２により検出される。また、スロットル弁５が
全閉状態のときには、アイドルスイッチ５２がオンとな
り、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブと
なる。また、スロットル弁５をバイパスするアイドルア
ジャスト通路８には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）６６が設け
られている。
センサ４２により検出される。また、スロットル弁５が
全閉状態のときには、アイドルスイッチ５２がオンとな
り、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブと
なる。また、スロットル弁５をバイパスするアイドルア
ジャスト通路８には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）６６が設け
られている。
【００２２】一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。吸
気管７では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁２４を介して内燃機関本体すなわち気筒（シリン
ダ）２０の燃焼室２１に吸入される。燃焼室２１におい
て、混合気は、ピストン２３により圧縮された後、点火
されて爆発・燃焼し、動力を発生する。そのような点火
は、点火信号を受けたイグナイタ６２が、点火コイル６
３の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流
が、点火ディストリビュータ６４を介してスパークプラ
グ６５に供給されることによりなされる。
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。吸
気管７では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁２４を介して内燃機関本体すなわち気筒（シリン
ダ）２０の燃焼室２１に吸入される。燃焼室２１におい
て、混合気は、ピストン２３により圧縮された後、点火
されて爆発・燃焼し、動力を発生する。そのような点火
は、点火信号を受けたイグナイタ６２が、点火コイル６
３の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流
が、点火ディストリビュータ６４を介してスパークプラ
グ６５に供給されることによりなされる。
【００２３】なお、点火ディストリビュータ６４には、
その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°
ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ５０、及び３０°ＣＡごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ５１が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ５３によって検出される。また、内燃
機関本体（気筒）２０は、冷却水通路２２に導かれた冷
却水により冷却され、その冷却水温度は、水温センサ４
４によって検出される。
その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°
ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ５０、及び３０°ＣＡごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ５１が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ５３によって検出される。また、内燃
機関本体（気筒）２０は、冷却水通路２２に導かれた冷
却水により冷却され、その冷却水温度は、水温センサ４
４によって検出される。
【００２４】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁
２６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排
気管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排気ガス
中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出する上流側
Ａ／Ｆセンサ４５が設けられている。さらにそれより下
流の排気系には、触媒コンバータ３８が設けられてお
り、その触媒コンバータ３８には、排気ガス中の未燃成
分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯx ）の還元
とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうし
て触媒コンバータ３８において浄化された排気ガスが大
気中に排出される。
２６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排
気管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排気ガス
中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出する上流側
Ａ／Ｆセンサ４５が設けられている。さらにそれより下
流の排気系には、触媒コンバータ３８が設けられてお
り、その触媒コンバータ３８には、排気ガス中の未燃成
分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯx ）の還元
とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうし
て触媒コンバータ３８において浄化された排気ガスが大
気中に排出される。
【００２５】また、この内燃機関は、上流側Ａ／Ｆセン
サ４５による空燃比フィードバック制御の制御中心を変
動させることにより上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力特性
のばらつきを補償するサブ空燃比フィードバック制御を
実施する内燃機関であり、触媒コンバータ３８より下流
の排気系には、Ｏ2 センサ（または下流側Ａ／Ｆセン
サ）４６が設けられている。
サ４５による空燃比フィードバック制御の制御中心を変
動させることにより上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力特性
のばらつきを補償するサブ空燃比フィードバック制御を
実施する内燃機関であり、触媒コンバータ３８より下流
の排気系には、Ｏ2 センサ（または下流側Ａ／Ｆセン
サ）４６が設けられている。
【００２６】内燃機関電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０
は、燃料噴射制御（空燃比制御）、点火時期制御、アイ
ドル回転速度制御などに加え、触媒劣化判別処理を実行
するマイクロコンピュータシステムであり、そのハード
ウェア構成は、図６のブロック図に示される。リードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ）７３に格納されたプログラム及び
各種のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）７１
は、各種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回
路７５又は入力インタフェース回路７６を介して入力
し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演
算結果に基づき駆動制御回路７７ａ〜７７ｄを介して各
種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）７４は、その演算・制御処理過程
における一時的なデータ記憶場所として使用される。ま
た、バックアップＲＡＭ７９は、バッテリ（図示せず）
に直接接続されることにより電力の供給を受け、イグニ
ションスイッチがオフの状態においても保持されるべき
データ（例えば、各種の学習値）を格納するために使用
される。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アド
レスバス、データバス、及びコントロールバスからなる
システムバス７２によって接続されている。
は、燃料噴射制御（空燃比制御）、点火時期制御、アイ
ドル回転速度制御などに加え、触媒劣化判別処理を実行
するマイクロコンピュータシステムであり、そのハード
ウェア構成は、図６のブロック図に示される。リードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ）７３に格納されたプログラム及び
各種のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）７１
は、各種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回
路７５又は入力インタフェース回路７６を介して入力
し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演
算結果に基づき駆動制御回路７７ａ〜７７ｄを介して各
種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）７４は、その演算・制御処理過程
における一時的なデータ記憶場所として使用される。ま
た、バックアップＲＡＭ７９は、バッテリ（図示せず）
に直接接続されることにより電力の供給を受け、イグニ
ションスイッチがオフの状態においても保持されるべき
データ（例えば、各種の学習値）を格納するために使用
される。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アド
レスバス、データバス、及びコントロールバスからなる
システムバス７２によって接続されている。
【００２７】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関において実行されるＥＣＵ７０の内燃機関制御処
理について、以下、説明する。点火時期制御は、クラン
ク角センサ５１から得られる内燃機関回転速度及びその
他のセンサからの信号により、内燃機関の状態を総合的
に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動制御回路７７
ｂを介してイグナイタ６２に点火信号を送るものであ
る。
燃機関において実行されるＥＣＵ７０の内燃機関制御処
理について、以下、説明する。点火時期制御は、クラン
ク角センサ５１から得られる内燃機関回転速度及びその
他のセンサからの信号により、内燃機関の状態を総合的
に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動制御回路７７
ｂを介してイグナイタ６２に点火信号を送るものであ
る。
【００２８】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ５２からのスロットル全閉信号及び車速センサ
５３からの車速信号によってアイドル状態を検出すると
ともに、水温センサ４４からの内燃機関冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際の内燃機関回転速
度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるよう
に制御量を決定し、駆動制御回路７７ｃを介してＩＳＣ
Ｖ６６を制御して空気量を調節することにより、最適な
アイドル回転速度を維持するものである。
スイッチ５２からのスロットル全閉信号及び車速センサ
５３からの車速信号によってアイドル状態を検出すると
ともに、水温センサ４４からの内燃機関冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際の内燃機関回転速
度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるよう
に制御量を決定し、駆動制御回路７７ｃを介してＩＳＣ
Ｖ６６を制御して空気量を調節することにより、最適な
アイドル回転速度を維持するものである。
【００２９】以下では、空燃比制御（燃料噴射制御）及
び本発明に係る触媒劣化判別処理について詳細に説明す
べく、関連する処理ルーチンの手順を順次示す。図７
は、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、
所定のクランク角ごとに実行される。まず、本ルーチン
の前回までの実行により得られている筒内空気量ＭＣi
及び目標筒内燃料量ＦＣＲi を更新する。すなわち、第
ｉ（ｉ＝０，１，…，ｎ−１）回前のＭＣi 及びＦＣＲ
i を、第“ｉ＋１”回前のＭＣi+1 及びＦＣＲi+1 とす
る（ステップ７０２）。これは図８に示されるように、
過去ｎ回分の筒内空気量ＭＣi 及び目標筒内燃料量ＦＣ
Ｒi のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回新たにＭＣ
0 及びＦＣＲ0 を算出するためである。
び本発明に係る触媒劣化判別処理について詳細に説明す
べく、関連する処理ルーチンの手順を順次示す。図７
は、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、
所定のクランク角ごとに実行される。まず、本ルーチン
の前回までの実行により得られている筒内空気量ＭＣi
及び目標筒内燃料量ＦＣＲi を更新する。すなわち、第
ｉ（ｉ＝０，１，…，ｎ−１）回前のＭＣi 及びＦＣＲ
i を、第“ｉ＋１”回前のＭＣi+1 及びＦＣＲi+1 とす
る（ステップ７０２）。これは図８に示されるように、
過去ｎ回分の筒内空気量ＭＣi 及び目標筒内燃料量ＦＣ
Ｒi のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回新たにＭＣ
0 及びＦＣＲ0 を算出するためである。
【００３０】次いで、バキュームセンサ４１、クランク
角センサ５１、及びスロットル開度センサ４２からの出
力に基づいて、現在の吸気管圧力ＰＭ、内燃機関回転速
度ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡを求める（ステップ７
０４）。次いで、これらのＰＭ、ＮＥ、及びＴＡのデー
タより、筒内に供給される空気量ＭＣ0 を推定する（ス
テップ７０６）。なお、一般に、筒内空気量は、吸気管
圧力ＰＭおよび内燃機関回転速度ＮＥから推定可能であ
るが、本実施例では、吸気管圧力ＰＭの値の変化より過
渡状態を検出し、過渡状態においても精密な空気量が算
出されるようにしている。
角センサ５１、及びスロットル開度センサ４２からの出
力に基づいて、現在の吸気管圧力ＰＭ、内燃機関回転速
度ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡを求める（ステップ７
０４）。次いで、これらのＰＭ、ＮＥ、及びＴＡのデー
タより、筒内に供給される空気量ＭＣ0 を推定する（ス
テップ７０６）。なお、一般に、筒内空気量は、吸気管
圧力ＰＭおよび内燃機関回転速度ＮＥから推定可能であ
るが、本実施例では、吸気管圧力ＰＭの値の変化より過
渡状態を検出し、過渡状態においても精密な空気量が算
出されるようにしている。
【００３１】次いで、筒内空気量ＭＣ0 及び理論空燃比
ＡＦＴに基づき、 ＦＣＲ0 ←ＭＣ0 ／ＡＦＴ なる演算を実行して、混合気を理論空燃比とするために
筒内に供給されるべき目標燃料量ＦＣＲ0 を算出する
（ステップ７０８）。このようにして算出された筒内空
気量ＭＣ0 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ0 は、今回得られ
た最新のデータとして、図８に示されるような形式でＲ
ＡＭ７４内に記憶される。
ＡＦＴに基づき、 ＦＣＲ0 ←ＭＣ0 ／ＡＦＴ なる演算を実行して、混合気を理論空燃比とするために
筒内に供給されるべき目標燃料量ＦＣＲ0 を算出する
（ステップ７０８）。このようにして算出された筒内空
気量ＭＣ0 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ0 は、今回得られ
た最新のデータとして、図８に示されるような形式でＲ
ＡＭ７４内に記憶される。
【００３２】図９は、メイン空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。ま
ず、フィードバックを実行すべき条件が成立するか否か
を判定する（ステップ９０２）。例えば、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、上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力信号変化がない時、
燃料カット中、等はフィードバック条件不成立となり、
その他の場合は条件成立となる。条件不成立のときに
は、フィードバック制御による燃料補正量ＤＦを０とし
（ステップ９１６）、本ルーチンを終了する。
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。ま
ず、フィードバックを実行すべき条件が成立するか否か
を判定する（ステップ９０２）。例えば、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、上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力信号変化がない時、
燃料カット中、等はフィードバック条件不成立となり、
その他の場合は条件成立となる。条件不成立のときに
は、フィードバック制御による燃料補正量ＤＦを０とし
（ステップ９１６）、本ルーチンを終了する。
【００３３】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている燃料量差（実際
に筒内で燃焼せしめられた燃料量と目標筒内燃料量との
差）ＦＤi を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝０，１，
…，ｍ−１）回前のＦＤi を第“ｉ＋１”回前のＦＤ
i+1 とする（ステップ９０４）。これは、過去ｍ回分の
燃料量差ＦＤi のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回
新たに燃料量差ＦＤ0 を算出するためである。
ンの前回までの走行により得られている燃料量差（実際
に筒内で燃焼せしめられた燃料量と目標筒内燃料量との
差）ＦＤi を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝０，１，
…，ｍ−１）回前のＦＤi を第“ｉ＋１”回前のＦＤ
i+1 とする（ステップ９０４）。これは、過去ｍ回分の
燃料量差ＦＤi のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回
新たに燃料量差ＦＤ0 を算出するためである。
【００３４】次いで、上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力電
圧値ＶＡＦを検出する（ステップ９０６）。次いで、後
述するサブ空燃比フィードバック制御により算出されて
いる上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶにより、 ＶＡＦ←ＶＡＦ＋ＤＶ なる演算を実行して、上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡ
Ｆを補正する（ステップ９０８）。このような補正によ
り、サブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に
達するまで、空燃比変動の中心が徐々にシフトしていく
こととなる。そして、このような補正後のＶＡＦに基づ
き図３の特性図を参照することにより、現在の空燃比Ａ
ＢＦを決定する（ステップ９１０）。なお、図３の特性
図は、マップ化されてＲＯＭ７３にあらかじめ格納され
ている。
圧値ＶＡＦを検出する（ステップ９０６）。次いで、後
述するサブ空燃比フィードバック制御により算出されて
いる上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶにより、 ＶＡＦ←ＶＡＦ＋ＤＶ なる演算を実行して、上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡ
Ｆを補正する（ステップ９０８）。このような補正によ
り、サブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に
達するまで、空燃比変動の中心が徐々にシフトしていく
こととなる。そして、このような補正後のＶＡＦに基づ
き図３の特性図を参照することにより、現在の空燃比Ａ
ＢＦを決定する（ステップ９１０）。なお、図３の特性
図は、マップ化されてＲＯＭ７３にあらかじめ格納され
ている。
【００３５】次に、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量
算出ルーチンにより既に算出されている筒内空気量ＭＣ
n 及び目標筒内燃料量ＦＣＲn （図８参照）に基づき、 ＦＤ0 ←ＭＣn ／ＡＢＦ−ＦＣＲn なる演算により、実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量
と目標筒内燃料量との差を求める（ステップ９１２）。
なお、このようにｎ回前の筒内空気量ＭＣn 及び目標筒
内燃料量ＦＣＲn を採用する理由は、現在上流側Ａ／Ｆ
センサ４５により検出されている空燃比と実際の燃焼と
の時間差を考慮したためである。換言すれば、過去ｎ回
分の筒内空気量ＭＣi 及び目標筒内燃料量ＦＣＲi を記
憶しておく必要があるのは、そのような時間差のためで
ある。
算出ルーチンにより既に算出されている筒内空気量ＭＣ
n 及び目標筒内燃料量ＦＣＲn （図８参照）に基づき、 ＦＤ0 ←ＭＣn ／ＡＢＦ−ＦＣＲn なる演算により、実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量
と目標筒内燃料量との差を求める（ステップ９１２）。
なお、このようにｎ回前の筒内空気量ＭＣn 及び目標筒
内燃料量ＦＣＲn を採用する理由は、現在上流側Ａ／Ｆ
センサ４５により検出されている空燃比と実際の燃焼と
の時間差を考慮したためである。換言すれば、過去ｎ回
分の筒内空気量ＭＣi 及び目標筒内燃料量ＦＣＲi を記
憶しておく必要があるのは、そのような時間差のためで
ある。
【００３６】次いで、 ＤＦ←Ｋfp＊ＦＤ0 ＋Ｋfs＊ΣＦＤi なる演算により、比例・積分制御（ＰＩ制御）による燃
料補正量ＤＦが決定される（ステップ９１４）。なお、
右辺第１項はＰＩ制御の比例項であり、Ｋfpは比例項ゲ
インである。また、右辺第２項はＰＩ制御の積分項であ
り、Ｋfsは積分項ゲインである。
料補正量ＤＦが決定される（ステップ９１４）。なお、
右辺第１項はＰＩ制御の比例項であり、Ｋfpは比例項ゲ
インである。また、右辺第２項はＰＩ制御の積分項であ
り、Ｋfsは積分項ゲインである。
【００３７】図１０は、サブ空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、メイン空燃比フィードバック制御ルーチン
の場合よりも長い所定の時間周期で実行される。まず、
メイン空燃比フィードバックの場合と同様に、サブ空燃
比フィードバック制御を実行すべき条件が成立するか否
かを判定する（ステップ１００２）。条件不成立の場合
には、上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶを０に設
定し（ステップ１０１２）、本ルーチンを終了する。
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、メイン空燃比フィードバック制御ルーチン
の場合よりも長い所定の時間周期で実行される。まず、
メイン空燃比フィードバックの場合と同様に、サブ空燃
比フィードバック制御を実行すべき条件が成立するか否
かを判定する（ステップ１００２）。条件不成立の場合
には、上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶを０に設
定し（ステップ１０１２）、本ルーチンを終了する。
【００３８】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている電圧差（実際に
検出されたＯ2 センサ出力電圧と目標Ｏ2 センサ出力電
圧との差）ＶＤi を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝
０，１，…，ｐ−１）回前のＶＤi を第“ｉ＋１”回前
のＶＤi+1 とする（ステップ１００４）。これは、過去
ｐ回分の電圧差ＶＤi のデータをＲＡＭ７４内に記憶
し、今回新たに電圧差ＶＤ 0 を算出するためである。
ンの前回までの走行により得られている電圧差（実際に
検出されたＯ2 センサ出力電圧と目標Ｏ2 センサ出力電
圧との差）ＶＤi を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝
０，１，…，ｐ−１）回前のＶＤi を第“ｉ＋１”回前
のＶＤi+1 とする（ステップ１００４）。これは、過去
ｐ回分の電圧差ＶＤi のデータをＲＡＭ７４内に記憶
し、今回新たに電圧差ＶＤ 0 を算出するためである。
【００３９】次いで、Ｏ2 センサ４６の出力電圧ＶＯＳ
を検出する（ステップ１００６）。次いで、そのＶＯＳ
及び目標Ｏ2 センサ出力電圧ＶＯＳＴ（例えば０．５
Ｖ）に基づいて、 ＶＤ0 ←ＶＯＳ−ＶＯＳＴ なる演算を実行することにより、最新の電圧差ＶＤ0 を
求める（ステップ１００８）。
を検出する（ステップ１００６）。次いで、そのＶＯＳ
及び目標Ｏ2 センサ出力電圧ＶＯＳＴ（例えば０．５
Ｖ）に基づいて、 ＶＤ0 ←ＶＯＳ−ＶＯＳＴ なる演算を実行することにより、最新の電圧差ＶＤ0 を
求める（ステップ１００８）。
【００４０】最後に、 ＤＶ←Ｋvp＊ＶＤ0 ＋Ｋvs＊ΣＶＤi なる演算により、ＰＩ制御による上流側Ａ／Ｆセンサ出
力電圧補正量ＤＶを決定する（ステップ１０１０）。な
お、Ｋvp及びＫvsは、それぞれ比例項及び積分項のゲイ
ンである。こうして求められた補正量ＤＶは、前述した
ように、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンにお
いて、上流側Ａ／Ｆセンサによるフィードバック制御の
制御中心電圧を変化させるために使用される。なお本ル
ーチンは、下流側空燃比センサがＯ2 センサである場合
を示しているが下流側空燃比センサがＡ／Ｆセンサ（下
流側Ａ／Ｆセンサ）である場合にも適用可能である。
力電圧補正量ＤＶを決定する（ステップ１０１０）。な
お、Ｋvp及びＫvsは、それぞれ比例項及び積分項のゲイ
ンである。こうして求められた補正量ＤＶは、前述した
ように、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンにお
いて、上流側Ａ／Ｆセンサによるフィードバック制御の
制御中心電圧を変化させるために使用される。なお本ル
ーチンは、下流側空燃比センサがＯ2 センサである場合
を示しているが下流側空燃比センサがＡ／Ｆセンサ（下
流側Ａ／Ｆセンサ）である場合にも適用可能である。
【００４１】図１１は、燃料噴射制御ルーチンの処理手
順を示すフローチャートである。このルーチンは、所定
のクランク角ごとに実行される。最初に、前述した筒内
空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンにおいて算
出された目標筒内燃料量ＦＣＲ0 、およびメイン空燃比
フィードバック制御ルーチンにおいて算出されたフィー
ドバック補正量ＤＦに基づき、 ＦＩ←ＦＣＲ0 ＊α＋ＤＦ＋β なる演算を実行して、燃料噴射量ＦＩを決定する（ステ
ップ１１０２）。なお、α及びβは、他の運転状態パラ
メータによって定まる乗算補正係数及び加算補正量であ
る。例えば、αには、吸気温センサ４３、水温センサ４
４等の各センサからの信号に基づく基本的な補正が含ま
れ、また、βには、燃料の壁面付着量（過渡運転状態に
おいて吸気管圧力の変化に伴い変化する）の変化に基づ
く補正が含まれている。最後に、求められた燃料噴射量
ＦＩを燃料噴射弁６０の駆動制御回路７７ａにセットす
る（ステップ１１０４）。
順を示すフローチャートである。このルーチンは、所定
のクランク角ごとに実行される。最初に、前述した筒内
空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンにおいて算
出された目標筒内燃料量ＦＣＲ0 、およびメイン空燃比
フィードバック制御ルーチンにおいて算出されたフィー
ドバック補正量ＤＦに基づき、 ＦＩ←ＦＣＲ0 ＊α＋ＤＦ＋β なる演算を実行して、燃料噴射量ＦＩを決定する（ステ
ップ１１０２）。なお、α及びβは、他の運転状態パラ
メータによって定まる乗算補正係数及び加算補正量であ
る。例えば、αには、吸気温センサ４３、水温センサ４
４等の各センサからの信号に基づく基本的な補正が含ま
れ、また、βには、燃料の壁面付着量（過渡運転状態に
おいて吸気管圧力の変化に伴い変化する）の変化に基づ
く補正が含まれている。最後に、求められた燃料噴射量
ＦＩを燃料噴射弁６０の駆動制御回路７７ａにセットす
る（ステップ１１０４）。
【００４２】図１２はＥＣＵ３０で実行される劣化判定
メインルーチンのフローチャートであって、予め定めら
れた所定の時間間隔ごとに実行される。ステップ１２０
２において次式によりＯ2 センサ４６の出力ＶＯＳのな
まし値ＶＯＳＳＭi を算出する。 ＶＯＳＳＭi ＝ＶＯＳＳＭi-1 ＋γ・（ＶＯＳ−ＶＯＳ
ＳＭi-1 ） ここでγはなまし率、ＶＯＳＳＭi-1 は前回までのなま
し値である。ステップ１２０４において上流側Ａ／Ｆセ
ンサ４５の出力ＶＡＦおよびＯ2 センサ４６のなまし値
ＶＯＳＳＭi の関数として劣化判定用出力ＶＡＦＨを求
める。これは劣化判定にあたって上流側Ａ／Ｆセンサ４
５の軌跡長とＯ2 センサ４６の軌跡長との間で１対１の
対応を確保して誤判定を防止するための処理である。
メインルーチンのフローチャートであって、予め定めら
れた所定の時間間隔ごとに実行される。ステップ１２０
２において次式によりＯ2 センサ４６の出力ＶＯＳのな
まし値ＶＯＳＳＭi を算出する。 ＶＯＳＳＭi ＝ＶＯＳＳＭi-1 ＋γ・（ＶＯＳ−ＶＯＳ
ＳＭi-1 ） ここでγはなまし率、ＶＯＳＳＭi-1 は前回までのなま
し値である。ステップ１２０４において上流側Ａ／Ｆセ
ンサ４５の出力ＶＡＦおよびＯ2 センサ４６のなまし値
ＶＯＳＳＭi の関数として劣化判定用出力ＶＡＦＨを求
める。これは劣化判定にあたって上流側Ａ／Ｆセンサ４
５の軌跡長とＯ2 センサ４６の軌跡長との間で１対１の
対応を確保して誤判定を防止するための処理である。
【００４３】図１３は上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力Ｖ
ＡＦから劣化判定用出力ＶＡＦＨを求めるための第１の
変換マップであって、横軸は上流側Ａ／Ｆセンサ４５の
出力ＶＡＦ、縦軸は劣化判別用出力ＶＡＦＨを示す。即
ちＯ2 センサ４６のなまし値ＶＯＳＳＭが理論空燃比相
当である場合（ロ）であっても、Ｏ2 センサ４６のいわ
ゆるＺ特性によりＯ2 センサ４６の出力の振れが大きい
ときはＯ2 センサ４６の出力は飽和する。
ＡＦから劣化判定用出力ＶＡＦＨを求めるための第１の
変換マップであって、横軸は上流側Ａ／Ｆセンサ４５の
出力ＶＡＦ、縦軸は劣化判別用出力ＶＡＦＨを示す。即
ちＯ2 センサ４６のなまし値ＶＯＳＳＭが理論空燃比相
当である場合（ロ）であっても、Ｏ2 センサ４６のいわ
ゆるＺ特性によりＯ2 センサ４６の出力の振れが大きい
ときはＯ2 センサ４６の出力は飽和する。
【００４４】従って上流側Ａ／Ｆセンサ４５の軌跡長と
Ｏ2 センサ４６の軌跡長との間で１対１の対応を維持す
るためには、触媒入りガスの空燃比の振れが大きいとき
には出力が飽和する（ロ）の実線で示すような特性の変
換関数とする必要がある。しかし三元触媒の平衡点、即
ち酸素ストレージ量が理論空燃比相当値からずれたとき
にもこの関数を使用するとＯ2 センサ４６の出力特性が
変化するために誤判定を生じるおそれがある。
Ｏ2 センサ４６の軌跡長との間で１対１の対応を維持す
るためには、触媒入りガスの空燃比の振れが大きいとき
には出力が飽和する（ロ）の実線で示すような特性の変
換関数とする必要がある。しかし三元触媒の平衡点、即
ち酸素ストレージ量が理論空燃比相当値からずれたとき
にもこの関数を使用するとＯ2 センサ４６の出力特性が
変化するために誤判定を生じるおそれがある。
【００４５】そこで本発明においては、三元触媒の平衡
点のずれはＯ2 センサ４６のなまし値ＶＯＳＳＭの理論
空燃比からのずれとなって現れることを利用して、なま
し値ＶＯＳＳＭによっても変換関数を変更している。即
ち三元触媒の平衡点がリッチ側にずれたときは（ハ）の
実線に示す変換関数を、リーン側にずれたときは（イ）
の実線に示す変換関数を使用している。
点のずれはＯ2 センサ４６のなまし値ＶＯＳＳＭの理論
空燃比からのずれとなって現れることを利用して、なま
し値ＶＯＳＳＭによっても変換関数を変更している。即
ち三元触媒の平衡点がリッチ側にずれたときは（ハ）の
実線に示す変換関数を、リーン側にずれたときは（イ）
の実線に示す変換関数を使用している。
【００４６】以上は三元触媒が劣化していない場合につ
いて説明したが、三元触媒の劣化が進むと酸素ストレー
ジ効果がなくなる結果Ｏ2 センサ４６の振れが大きくな
り（イ）、（ロ）、（ハ）の破線に示すように触媒出ガ
ス空燃比の少しの変化で出力が飽和する。Ｏ2 センサ４
６の出力の飽和は誤判定を引き起こすため、本発明にお
いては上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦは飽和する
が劣化判別用換算値が飽和しない範囲を劣化判定実行範
囲としている。
いて説明したが、三元触媒の劣化が進むと酸素ストレー
ジ効果がなくなる結果Ｏ2 センサ４６の振れが大きくな
り（イ）、（ロ）、（ハ）の破線に示すように触媒出ガ
ス空燃比の少しの変化で出力が飽和する。Ｏ2 センサ４
６の出力の飽和は誤判定を引き起こすため、本発明にお
いては上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦは飽和する
が劣化判別用換算値が飽和しない範囲を劣化判定実行範
囲としている。
【００４７】即ち、Ｏ2 センサ４６のなまし値ＶＯＳＳ
Ｍをパラメータとして、例えば（イ）〜（ハ）に示す３
種類のグラフをマップとして記憶することにより上流側
Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦを劣化判別用出力ＶＡＦ
Ｈに変換する。なお劣化判別用出力ＶＡＦＨに変換する
上流側Ａ／Ｆセンサ出力ＶＡＦは、サブ空燃比フィード
バック制御を実行する場合はメイン空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンのステップ９０８で補正されたものが使
用され、サブ空燃比フィードバック制御を実行しない場
合は上流側Ａ／Ｆセンサ出力ＶＡＦがそのまま使用され
る。
Ｍをパラメータとして、例えば（イ）〜（ハ）に示す３
種類のグラフをマップとして記憶することにより上流側
Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦを劣化判別用出力ＶＡＦ
Ｈに変換する。なお劣化判別用出力ＶＡＦＨに変換する
上流側Ａ／Ｆセンサ出力ＶＡＦは、サブ空燃比フィード
バック制御を実行する場合はメイン空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンのステップ９０８で補正されたものが使
用され、サブ空燃比フィードバック制御を実行しない場
合は上流側Ａ／Ｆセンサ出力ＶＡＦがそのまま使用され
る。
【００４８】次に、ステップ１２０６において上流側Ａ
／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦおよびＯ2 センサ４６のな
まし値ＶＯＳＳＭの関数として上流側Ａ／Ｆセンサ４５
の出力ＶＡＦの下限値ＴＶＡＦＬおよび上限値ＴＶＡＦ
Ｒを求める。 ＴＶＡＦＬ＝ＴＶＡＦＬ（ＶＡＦ，ＶＯＳＳＭ） ＴＶＡＦＲ＝ＴＶＡＦＲ（ＶＡＦ，ＶＯＳＳＭ） なお、下限値ＴＶＡＦＬおよび上限値ＴＶＡＦＲは判定
実行範囲（図１３）のリーン側端点およびリッチ側端点
として求められる。
／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦおよびＯ2 センサ４６のな
まし値ＶＯＳＳＭの関数として上流側Ａ／Ｆセンサ４５
の出力ＶＡＦの下限値ＴＶＡＦＬおよび上限値ＴＶＡＦ
Ｒを求める。 ＴＶＡＦＬ＝ＴＶＡＦＬ（ＶＡＦ，ＶＯＳＳＭ） ＴＶＡＦＲ＝ＴＶＡＦＲ（ＶＡＦ，ＶＯＳＳＭ） なお、下限値ＴＶＡＦＬおよび上限値ＴＶＡＦＲは判定
実行範囲（図１３）のリーン側端点およびリッチ側端点
として求められる。
【００４９】ステップ１２０８において上流側Ａ／Ｆセ
ンサ４５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦＲと上限値ＴＶ
ＡＦＬの間にあるかを判定する。上流側Ａ／Ｆセンサ４
５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦＲと上限値ＴＶＡＦＬ
の間にあるときは、誤判定のおそれはないものとして劣
化判定を実施するためにステップ１２１０に進む。逆に
上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦ
Ｒと上限値ＴＶＡＦＬの間にないときは、誤判定を回避
するために直接このルーチンを終了する。
ンサ４５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦＲと上限値ＴＶ
ＡＦＬの間にあるかを判定する。上流側Ａ／Ｆセンサ４
５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦＲと上限値ＴＶＡＦＬ
の間にあるときは、誤判定のおそれはないものとして劣
化判定を実施するためにステップ１２１０に進む。逆に
上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦが下限値ＴＶＡＦ
Ｒと上限値ＴＶＡＦＬの間にないときは、誤判定を回避
するために直接このルーチンを終了する。
【００５０】ステップ１２１０では、三元触媒の劣化判
別用モニター条件が成立しているかを判定する。なお三
元触媒の劣化判別は以下の条件が全て成立しているとき
に実行される。 （１）上流側Ａ／Ｆセンサ４５による空燃比フィードバ
ック制御が実行中であること。 （２）Ｏ2 センサ４６による空燃比フィードバック制御
が実行中であること。 （３）内燃機関負荷が所定値以上であること。
別用モニター条件が成立しているかを判定する。なお三
元触媒の劣化判別は以下の条件が全て成立しているとき
に実行される。 （１）上流側Ａ／Ｆセンサ４５による空燃比フィードバ
ック制御が実行中であること。 （２）Ｏ2 センサ４６による空燃比フィードバック制御
が実行中であること。 （３）内燃機関負荷が所定値以上であること。
【００５１】従って、上記（１）〜（３）のいづれかの
条件が成立していないときは、劣化判定を行わずに直接
このルーチンを終了する。逆に上記（１）〜（３）のす
べての条件が成立しているときは、ステップ１２１２で
軌跡長算出処理を、ステップ１２１４で劣化判別処理を
実行してこのルーチンを終了する。なお軌跡長算出処理
および劣化判別処理の詳細については後述する。
条件が成立していないときは、劣化判定を行わずに直接
このルーチンを終了する。逆に上記（１）〜（３）のす
べての条件が成立しているときは、ステップ１２１２で
軌跡長算出処理を、ステップ１２１４で劣化判別処理を
実行してこのルーチンを終了する。なお軌跡長算出処理
および劣化判別処理の詳細については後述する。
【００５２】図１４はステップ１２１２で実行される軌
跡長算出処理のフローチャートであって、次式を用いて
劣化判別用出力ＶＡＦＨに基づいて上流側Ａ／Ｆセンサ
４５の出力の軌跡長ＬＶＡＦＨを求める（ステップ１２
ａ）。 ＬＶＡＦＨ＝ＬＶＡＦＨ＋｜ＶＡＦＨ−ＶＡＦＨＯ｜ ここでＶＡＦＨＯは前回実行時の劣化判別用出力であ
る。
跡長算出処理のフローチャートであって、次式を用いて
劣化判別用出力ＶＡＦＨに基づいて上流側Ａ／Ｆセンサ
４５の出力の軌跡長ＬＶＡＦＨを求める（ステップ１２
ａ）。 ＬＶＡＦＨ＝ＬＶＡＦＨ＋｜ＶＡＦＨ−ＶＡＦＨＯ｜ ここでＶＡＦＨＯは前回実行時の劣化判別用出力であ
る。
【００５３】次に、次式を用いてＯ2 センサ４６の出力
の軌跡長ＬＶＯＳを求める（ステップ１２ｂ）。 ＬＶＯＳ＝ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳＯ｜ ここでＶＯＳＯは前回実行時のＯ2 センサ４６の出力で
ある。そして、次回の実行に備えて今回の劣化判別用出
力ＶＡＦＨおよび下流側Ｏ2センサ出力ＶＯＳをそれぞ
れＶＡＦＨＯ、ＶＯＳＯに置き換えた後（ステップ１２
ｃ）、この処理を終了する。
の軌跡長ＬＶＯＳを求める（ステップ１２ｂ）。 ＬＶＯＳ＝ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳＯ｜ ここでＶＯＳＯは前回実行時のＯ2 センサ４６の出力で
ある。そして、次回の実行に備えて今回の劣化判別用出
力ＶＡＦＨおよび下流側Ｏ2センサ出力ＶＯＳをそれぞ
れＶＡＦＨＯ、ＶＯＳＯに置き換えた後（ステップ１２
ｃ）、この処理を終了する。
【００５４】図１５はステップ１２１４で実行される劣
化判別処理のフローチャートであって、モニタ時間を計
測するためのカウンタＣＴＩＭＥをインクリメントし
（ステップ１４ａ）、カウンタＣＴＩＭＥが所定値Ｃ0
を以上となったかを判別する（ステップ１４ｂ）。所定
のモニタ時間が経過したときはステップ１４ｃ〜１４ｉ
の処理を行う。
化判別処理のフローチャートであって、モニタ時間を計
測するためのカウンタＣＴＩＭＥをインクリメントし
（ステップ１４ａ）、カウンタＣＴＩＭＥが所定値Ｃ0
を以上となったかを判別する（ステップ１４ｂ）。所定
のモニタ時間が経過したときはステップ１４ｃ〜１４ｉ
の処理を行う。
【００５５】即ちまず上流側Ａ／Ｆセンサ出力軌跡長Ｌ
ＶＡＦＨに基づいて三元触媒の劣化判別のためのしきい
値Ｌref を算出する（ステップ１４ｃ）。 Ｌref ＝ Ｌref （ＬＶＡＦＨ） 次にＯ2 センサ出力軌跡長ＬＶＯＳがしきい値Ｌref 以
上であるか、即ち三元触媒が劣化しているかを判別する
（ステップ１４ｄ）。
ＶＡＦＨに基づいて三元触媒の劣化判別のためのしきい
値Ｌref を算出する（ステップ１４ｃ）。 Ｌref ＝ Ｌref （ＬＶＡＦＨ） 次にＯ2 センサ出力軌跡長ＬＶＯＳがしきい値Ｌref 以
上であるか、即ち三元触媒が劣化しているかを判別する
（ステップ１４ｄ）。
【００５６】そして三元触媒が劣化していると判別され
たときは、アラームフラグＡＬＭＣＣを "１" に設定
（ステップ１４ｅ）し、アラームを付勢（ステップ１４
ｆ）してステップ１４ｈに進む。逆に三元触媒が劣化し
ていないと判別されたときは、アラームフラグＡＬＭＣ
Ｃを "０" に設定（ステップ１４ｇ）して、ステップ１
４ｈに進む。
たときは、アラームフラグＡＬＭＣＣを "１" に設定
（ステップ１４ｅ）し、アラームを付勢（ステップ１４
ｆ）してステップ１４ｈに進む。逆に三元触媒が劣化し
ていないと判別されたときは、アラームフラグＡＬＭＣ
Ｃを "０" に設定（ステップ１４ｇ）して、ステップ１
４ｈに進む。
【００５７】ステップ１４ｈにおいてアラームフラグＡ
ＬＭＣＣをＢ−ＲＡＭ７９に記憶する。これは修理点検
時に判別結果を読み出すための処置である。さらに次回
の処理に備えて、モニター時間カウンタＣＴＩＭＥ、上
流側Ａ／Ｆセンサ出力軌跡長ＬＶＡＦＨおよびＯ2 セン
サ出力軌跡長ＬＶＯＳをリセットして（ステップ１４
ｉ）この処理を終了する。
ＬＭＣＣをＢ−ＲＡＭ７９に記憶する。これは修理点検
時に判別結果を読み出すための処置である。さらに次回
の処理に備えて、モニター時間カウンタＣＴＩＭＥ、上
流側Ａ／Ｆセンサ出力軌跡長ＬＶＡＦＨおよびＯ2 セン
サ出力軌跡長ＬＶＯＳをリセットして（ステップ１４
ｉ）この処理を終了する。
【００５８】なお、所定のモニタ時間が経過していない
ときは直接この処理を終了する。以上は三元触媒の下流
に設置される空燃比センサがＯ2 センサである場合につ
いて説明したが、本発明は三元触媒の下流に設置される
空燃比センサがＡ／Ｆセンサである場合にも適用可能で
ある。この場合の処理は上記とほぼ同一であるので、相
違点のみを説明する。
ときは直接この処理を終了する。以上は三元触媒の下流
に設置される空燃比センサがＯ2 センサである場合につ
いて説明したが、本発明は三元触媒の下流に設置される
空燃比センサがＡ／Ｆセンサである場合にも適用可能で
ある。この場合の処理は上記とほぼ同一であるので、相
違点のみを説明する。
【００５９】図１６は上流側および下流側空燃比センサ
としてＡ／Ｆセンサが使用された場合の説明図であっ
て、横軸は時間を表し、上段は上流側Ａ／Ｆセンサ４５
の出力ＶＡＦ（実線）および劣化判別用出力ＶＡＦＨ
（破線）を、下段は下流側Ａ／Ｆセンサ４６の出力ＶＡ
ＦＲ（実線）およびそのなまし値ＶＡＦＲＳＭ（破線）
を表す。
としてＡ／Ｆセンサが使用された場合の説明図であっ
て、横軸は時間を表し、上段は上流側Ａ／Ｆセンサ４５
の出力ＶＡＦ（実線）および劣化判別用出力ＶＡＦＨ
（破線）を、下段は下流側Ａ／Ｆセンサ４６の出力ＶＡ
ＦＲ（実線）およびそのなまし値ＶＡＦＲＳＭ（破線）
を表す。
【００６０】即ち時刻ｔ1 以前は下流側Ａ／Ｆセンサ４
６のなまし値ＶＡＦＲＳＭはリッチであり、触媒入りガ
スの空燃比のリーンスパイクはほぼそのまま現れるのに
対し、小さいリッチスパイクは現れない。時刻ｔ1 で下
流側Ａ／Ｆセンサ４６のなまし値ＶＡＦＲＳＭは理論空
燃比となり、触媒入りガスの空燃比のリーンスパイクお
よびリッチスパイクは劣化判別用出力ＶＡＦＨにほぼそ
のまま現れる。
６のなまし値ＶＡＦＲＳＭはリッチであり、触媒入りガ
スの空燃比のリーンスパイクはほぼそのまま現れるのに
対し、小さいリッチスパイクは現れない。時刻ｔ1 で下
流側Ａ／Ｆセンサ４６のなまし値ＶＡＦＲＳＭは理論空
燃比となり、触媒入りガスの空燃比のリーンスパイクお
よびリッチスパイクは劣化判別用出力ＶＡＦＨにほぼそ
のまま現れる。
【００６１】時刻ｔ2 以後は下流側Ａ／Ｆセンサ４６の
なまし値ＶＡＦＲＳＭはリーンであり、触媒入りガスの
空燃比のリッチスパイクはほぼそのまま現れるのに対
し、小さいリーンスパイクは変換関数で除去されてしま
う。従って変換関数は上記特性を補償するように決定す
ることが必要である。図１７は本実施例の第２の変換マ
ップであって、横軸に上流側空燃比センサ出力ＶＡＦ、
縦軸に劣化判定用変換ＶＡＦＨをとる。
なまし値ＶＡＦＲＳＭはリーンであり、触媒入りガスの
空燃比のリッチスパイクはほぼそのまま現れるのに対
し、小さいリーンスパイクは変換関数で除去されてしま
う。従って変換関数は上記特性を補償するように決定す
ることが必要である。図１７は本実施例の第２の変換マ
ップであって、横軸に上流側空燃比センサ出力ＶＡＦ、
縦軸に劣化判定用変換ＶＡＦＨをとる。
【００６２】即ち下流側Ａ／Ｆセンサ４６のなまし値Ｖ
ＡＦＲＳＭが理論空燃比であるとき（ロ）は、ほぼ劣化
判定用変換ＶＡＦＨは上流側空燃比センサ出力ＶＡＦに
比例する。しかし下流側Ａ／Ｆセンサ４６のなまし値Ｖ
ＡＦＲＳＭがリーンであるとき（イ）はリッチ側の小さ
い変化に対しては変換値を "０" とし、下流側Ａ／Ｆセ
ンサ４６のなまし値ＶＡＦＲＳＭがリッチであるとき
（ハ）はリーン側の小さい変化に対しては変換値を "
０" としている。
ＡＦＲＳＭが理論空燃比であるとき（ロ）は、ほぼ劣化
判定用変換ＶＡＦＨは上流側空燃比センサ出力ＶＡＦに
比例する。しかし下流側Ａ／Ｆセンサ４６のなまし値Ｖ
ＡＦＲＳＭがリーンであるとき（イ）はリッチ側の小さ
い変化に対しては変換値を "０" とし、下流側Ａ／Ｆセ
ンサ４６のなまし値ＶＡＦＲＳＭがリッチであるとき
（ハ）はリーン側の小さい変化に対しては変換値を "
０" としている。
【００６３】従って図１８に示すマップを用いて劣化判
定ルーチン（図１２）のステップ１２０４で変換を行え
ばよい。さらに下流側空燃比センサがＡ／Ｆセンサであ
る場合にはセンサ出力の飽和特性による誤判定のおそれ
がないため、劣化判定メインルーチン（図１２）におけ
るステップ１２０６および１２０８は実行する必要はな
い。
定ルーチン（図１２）のステップ１２０４で変換を行え
ばよい。さらに下流側空燃比センサがＡ／Ｆセンサであ
る場合にはセンサ出力の飽和特性による誤判定のおそれ
がないため、劣化判定メインルーチン（図１２）におけ
るステップ１２０６および１２０８は実行する必要はな
い。
【００６４】
【発明の効果】請求項１、３及び４〜６に係る内燃機関
の触媒劣化判別装置によれば、三元触媒内の酸素収支の
平衡点の変動に応じた関数を使用して上流側空燃比セン
サの出力を劣化判別用出力に換算することにより、三元
触媒内の酸素収支の平衡点の変動に係わらず三元触媒の
劣化判別精度を維持することが可能となる。
の触媒劣化判別装置によれば、三元触媒内の酸素収支の
平衡点の変動に応じた関数を使用して上流側空燃比セン
サの出力を劣化判別用出力に換算することにより、三元
触媒内の酸素収支の平衡点の変動に係わらず三元触媒の
劣化判別精度を維持することが可能となる。
【００６５】請求項２に係る内燃機関の触媒劣化判別装
置によれば、三元触媒内の酸素収支の平衡点の変動を下
流側空燃比センサ出力の移動平均値によって知ることが
可能となる。請求項７及び８に係る内燃機関の触媒劣化
判別装置によれば、上流側Ａ／Ｆセンサの出力が上下限
値を越えたときは劣化判別を中止することにより、上流
側Ａ／Ｆセンサ出力の振幅が過大となった場合にも誤判
別の発生を防止することが可能となる。
置によれば、三元触媒内の酸素収支の平衡点の変動を下
流側空燃比センサ出力の移動平均値によって知ることが
可能となる。請求項７及び８に係る内燃機関の触媒劣化
判別装置によれば、上流側Ａ／Ｆセンサの出力が上下限
値を越えたときは劣化判別を中止することにより、上流
側Ａ／Ｆセンサ出力の振幅が過大となった場合にも誤判
別の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置の
基本構成図である。
基本構成図である。
【図２】Ｏ2 センサの検出特性図である。
【図３】Ａ／Ｆセンサの検出特性図である。
【図４】課題の説明図である。
【図５】本発明にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図６】ＥＣＵの構成図である。
【図７】目標筒内燃料量算出ルーチンのフローチャート
である。
である。
【図８】ＲＡＭ内記憶状態の説明図である。
【図９】メイン空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１０】サブ空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１１】燃料噴射制御ルーチンのフローチャートであ
る。
る。
【図１２】劣化判定メインルーチンのフローチャートで
ある。
ある。
【図１３】第１の変換マップである。
【図１４】軌跡長算出処理のフローチャートである。
【図１５】劣化判別処理のフローチャートである。
【図１６】上流側および下流側空燃比センサをＡ／Ｆセ
ンサとした場合の説明図である。
ンサとした場合の説明図である。
【図１７】第２の変換マップである。
２０…内燃機関 ４１…バキュームセンサ ３８…触媒コンバータ ４５…上流側Ａ／Ｆセンサ ４６…下流側Ｏ2 センサ ５０…基準位置検出用センサ ５１…クランク角度検出用センサ ６４…ディストリビュータ ７０…ＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00
Claims (8)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化触媒の上流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度にほ
ぼ比例する出力特性を有する上流側空燃比センサと、 前記上流側空燃比センサの出力に応じて機関空燃比が目
標空燃比となるようにフィードバック制御する空燃比フ
ィードバック制御手段と、 前記排気浄化触媒の下流側に設けられ、排気ガス中の酸
素濃度に応じた出力特性を有する下流側空燃比センサ
と、 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
触媒の空燃比中心値を推定する空燃比中心値推定手段
と、 前記空燃比中心値推定手段で推定された前記排気浄化触
媒中の空燃比中心値に応じて前記上流側空燃比センサの
出力を劣化判別用出力に換算する上流側空燃比センサ出
力換算手段と、 前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御の実行中の所定期間内に前記上流側空燃比
センサ出力換算手段により換算された劣化判別用出力と
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
触媒の劣化を判別する触媒劣化判別手段と、を具備する
内燃機関の触媒劣化判別装置。 - 【請求項２】 前記空燃比中心値推定手段が、 前記下流側空燃比センサ出力の時間的移動平均値を演算
するものである請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判
別装置。 - 【請求項３】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記上流側空燃比センサの出力の振幅が大きくなると劣
化判別用出力が飽和する換算特性を使用して前記上流側
空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換算するもので
ある請求項１又は２に記載の内燃機関の触媒劣化判別装
置 。 - 【請求項４】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリッチ側換算手段を具備する請 求項１又は２に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置 。 - 【請求項５】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリーン側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリーン側換算手段を具備する請求項１又は２に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置 。 - 【請求項６】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリッチ側換算手段と、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリーン側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリーン側換算手段を具備する請求項１又は２に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置 。 - 【請求項７】 前記下流側空燃比センサが酸素濃度セン
サであり、 前記空燃比中心値推定手段で推定された排気浄化触媒中
の空燃比中心値に基づいて前記上流側空燃比センサ出力
に対する上下限値を決定する上下限値決定手段と、 前記上流側空燃比センサ出力が前記上下限値決定手段で
決定された上下限値を越えたときには前記劣化判別手段
による排気浄化触媒の劣化判別を中止する劣化判別中止
手段をさらに具備する請求項１に記載の内燃機関の触媒
劣化判別装置。 - 【請求項８】 前記上下限値決定手段が、前記上流側空
燃比センサ出力換算手段により換算された劣化判別用出
力は飽和しないが、前記上流側空燃比センサの出力が飽
和し始める値を上下限値とする請求項５に記載の内燃機
関の触媒劣化判別装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21270296A JP3307236B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
| US08/815,704 US5887421A (en) | 1996-03-18 | 1997-03-12 | Apparatus for detecting the deterioration of a three-way catalytic converter for an internal combustion engine |
| DE69713649T DE69713649T2 (de) | 1996-03-18 | 1997-03-17 | Vorrichtung zum Feststellen der Verschlechterung eines Dreiwegkatalysators für eine Brennkraftmaschine |
| EP97104534A EP0796985B1 (en) | 1996-03-18 | 1997-03-17 | An apparatus for detecting the deterioration of a three-way catalytic converter for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21270296A JP3307236B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054224A JPH1054224A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3307236B2 true JP3307236B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16627022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21270296A Expired - Lifetime JP3307236B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-08-12 | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3307236B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4578544B2 (ja) * | 2008-07-07 | 2010-11-10 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP21270296A patent/JP3307236B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1054224A (ja) | 1998-02-24 |
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