JP3416303B2 - 内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比セン
サ劣化検出装置に関し、特に機関排気系の触媒コンバー
タの下流側に設けられる空燃比センサの劣化を検出する
ものに関する。 【０００２】 【従来の技術】機関排気系の触媒コンバータの下流側に
設けられる空燃比センサの劣化を検出する手法として、
以下のものが従来より知られている。 【０００３】 オープンループ制御により空燃比をリ
ッチからリーン又はリーンからリッチに強制的に切り替
え、そのときの下流側空燃比センサ出力に基づいて劣化
を検出する手法（特開平５−２５６１７５号公報）。 【０００４】 下流側空燃比センサ出力が所定判別値
よりリーン側の値を示し、且つその出力値の変動が所定
値以下の状態が第１所定期間にわたって継続したとき、
空燃比を理論空燃比よりリッチ側に設定し、その後依然
として下流側空燃比センサ出力が所定判別値よりリーン
側の値を示し、且つその出力値の変動が所定値以下の状
態が第２所定期間に亘って継続したとき、下流側空燃比
センサが劣化していると判定する手法（特開平６−７４
０７４号公報）。 【０００５】 空燃比センサ出力に基づくフィードバ
ック制御中に、下流側空燃比センサ出力の変動量が小さ
い状態が所定期間継続したとき、下流側空燃比センサが
劣化していると判定する手法。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の手法によれば、オープンループ制御により空燃比を強
制的にリッチ又はリーン化するため、リッチ化によって
ＣＯの発生量が増大し、またリーン化によってＮＯｘの
発生量が増大するという問題がある。 【０００７】また、上記の手法もオープンループ制御
により空燃比をリッチ化するため、の手法と同様にＣ
Ｏの発生量が増大するという問題がある。 【０００８】さらに、上記の手法では、フィードバッ
ク制御中に劣化検知を行うため、排気ガス特性を悪化さ
せる弊害はないが、センサが正常であってもセンサ出力
が基準値近傍に停滞する場合があり、かかる場合には正
常なセンサを劣化していると誤判定することがあった。 【０００９】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、排気ガス特性を悪化させることなく下流側空燃比
センサの劣化を検出し、しかも検出精度を向上させるこ
とができる空燃比センサ劣化検出装置を提供することを
目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の触媒コンバータの上流側及び下流
側にそれぞれ設けられた第１及び第２の空燃比センサ
と、該第２の空燃比センサの出力に基づいて第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）を演算する空燃比制御定数演算手段
と、前記第１の空燃比センサの出力及び前記第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）に基づいて空燃比補正量（ＫＯ２）
を演算する空燃比補正量演算手段と、該空燃比補正量に
基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比をフィード
バック制御する空燃比制御手段と、前記第２の空燃比セ
ンサの出力に基づいて該第２の空燃比センサの劣化を検
出する劣化判定手段とを有する内燃機関の空燃比センサ
劣化検出装置において、前記劣化判定手段は、前記空燃
比制御手段によるフィードバック制御時に、前記第２の
空燃比センサの出力変動量が小さいとき前記第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）及び該第１の制御定数の演算に使用
する第２の制御定数（ＤＰＬ，ＤＰＲ）の少なくとも一
方を増大させ、この状態において前記第２の空燃比セン
サの出力変動量が小さい状態が所定時間以上継続したと
き、前記第２の空燃比センサが劣化していると判定する
ようにしたものである。 【００１１】 【作用】空燃比制御手段によるフィードバック制御時
に、第２の空燃比センサの出力変動量が小さいとき第１
の制御定数及び／又は該第１の制御定数の演算に使用す
る第２の制御定数を増大させ、この状態において第２の
空燃比センサの出力変動量が小さい状態が所定時間以上
継続したとき、第２の空燃比センサが劣化していると判
定される。 【００１２】 【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 【００１３】図１は本発明の一実施例に係る内燃機関
（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の
全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中には
スロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはス
ロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、
当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して
電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５
に供給する。 【００１４】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の
開弁時間が制御される。 【００１５】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７
を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられ
ており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その
下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、
吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣ
Ｕ５に供給する。 【００１６】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を
出力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）
センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジ
ン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ１１はエンジン１
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１２は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。 【００１７】三元触媒（触媒コンバータ）１４はエンジ
ン１の排気管１３に配置されており、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１３の
三元触媒１４の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比
センサとしての酸素濃度センサ１６，１７（以下それぞ
れ「上流側Ｏ2センサ１６」，「下流側Ｏ2センサ１７」
という）が装着されており、これらのＯ2センサ１６，
１７は排気ガス中の酸素濃度にを検出し、その検出値に
応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。 【００１８】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。 【００１９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ
信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏ
ｕｔを演算する。 【００２０】 Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１) ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉ
マップが記憶手段５ｃに記憶されている。 【００２１】ＫＯ２は、Ｏ2センサ１６，１７の出力に
基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィ
ードバック制御中は上流側Ｏ2センサ１６によって検出
された空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するよう
に設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態
に応じた所定値に設定される。 【００２２】Ｋ1及びＫ2は夫々各種エンジンパラメータ
信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。 【００２３】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づいて、燃料噴射弁６を駆動する信号を、出力回
路５ｄを介して出力する。 【００２４】次に、上流側Ｏ2センサ１６と、下流側Ｏ2
センサ１７を使用した空燃比フィードバック制御（以
下、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御という）について説明す
る。 【００２５】図２及び図３は、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御
における空燃比補正係数ＫＯ2の算出処理を示すフロー
チャートである。ここでは、上流側Ｏ2センサ１６の出
力電圧ＰＶＯ2と下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ
2とに応じて空燃比補正係数ＫＯ2を算出して、空燃比が
理論空燃比（λ＝１）になるように制御する。本処理
は、フィードバック制御が実行可能な運転状態において
所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実行さ
れる。 【００２６】まず、ステップＳ１１では、上流側Ｏ2セ
ンサ１６の出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそ
れぞれ“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ１、及び後述
するカウンタ（ＣＤＬＹ１）によるディレイタイム経過
後の出力ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれぞれ
“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ２を初期化する。続
いてステップＳ１２において、空燃比補正係数ＫＯ2の
初期化（例えば、平均値ＫREFに設定）を行い、ステッ
プＳ１３へ進む。 【００２７】ステップＳ１３では、今回の空燃比補正係
数ＫＯ2が初期化されたか否かを判別し、初期化されて
いないときは、ステップＳ１４へ進み、上流側Ｏ2セン
サ１６の出力電圧ＰＶＯ2が基準値ＰＶREF（出力電圧Ｐ
ＶＯ2のリーン／リッチ判定用閾値）よりも小さいか否
かを判別する。その結果、小さければ、すなわちＰＶＯ
2＜ＰＶREFの場合は、上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧
ＰＶＯ2はリーン状態にあるものとして、ステップＳ１
５でフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると共に、Ｐ項
発生ディレイタイムＴＤＲ１又はＴＤＬ１を計数するた
めのカウンタ（設定値ＣＤＬＹ１）のカウント数ＣＤＬ
Ｙをディクリメントする。すなわち、ＰＶＯ2＜ＰＶREF
が成立するときは、ステップＳ１５において本ステップ
を実行する毎にフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると
共に、前記カウント数ＣＤＬＹをディクリメントし、そ
の結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とする。 【００２８】そして、ステップＳ１６において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＲ１よりも小さいか否
かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）の場合（ＣＤＬＹ
１＜ＴＤＲ１）は、ステップＳ１７にて、ＣＤＬＹ１値
をディレイタイムＴＤＲ１にリセットする。一方、前記
ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）、即ちＰＶＯ2≧Ｐ
ＶREFであって上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2
がリッチ状態にある場合は、ステップＳ１８にて、フラ
グＰＡＦ１を“１”にセットすると共に、前記カウント
数ＣＤＬＹ１をインクリメントする。すなわち、ＰＶＯ
2≧ＰＶREFが成立するときは、ステップＳ１８において
本ステップを実行する毎にフラグＦＡＦ１を“１”にセ
ットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹ１をインクリ
メントし、その結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とす
る。 【００２９】そして、ステップＳ１９において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＬ１よりも小さいか否
かを判別し、その答が否定（ＮＯ）の場合（ＣＤＬＹ１
＞ＴＤＬ１）は、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ
１にリセットする（ステップＳ２０）。そして、前記ス
テップＳ１６の答が否定（ＮＯ）、即ちＣＤＬＹ１≧Ｔ
ＤＲ１の場合は、前記ステップＳ１７をスキップしてス
テップＳ２１へ進む。同様に、前記ステップＳ１９の答
が肯定（ＹＥＳ）、即ちＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１の場合
は、前記ステップＳ２０をスキップしてステップＳ２１
へ進む。 【００３０】ステップＳ２１では、前記カウンタ値ＣＤ
ＬＹ１の符号が反転したか、即ち上流側Ｏ2センサ１６
の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、前記ディレイタイム
ＴＤＲ１または前記ディレイタイムＴＤＬ１が経過した
か否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）、即ち未だデ
ィレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過していない
場合は、ステップＳ２２において、フラグＰＡＦ２が
“０”にセットされているか否かを判別する。その答が
肯定（ＹＥＳ）の場合には、さらに、ステップＳ２３に
て、フラグＰＡＦ１が“０”にセットされているか否か
を判別する。この答が肯定であればリーン状態が継続さ
れていると判断して、ステップＳ２４へ進み、ＣＤＬＹ
１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステッ
プＳ２５へ進む。また、前記ステップＳ２３の答が否定
（ＮＯ）の場合は、上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧Ｐ
ＶＯ2がリッチからリーンに反転した後のディレイタイ
ム経過前と判断して、前記ステップＳ２４をスキップし
てステップＳ２５へ進む。 【００３１】ステップＳ２５においては、次式（２）に
より、前回算出されたＫＯ2値にＩ項を加算し今回のＫ
Ｏ2値として設定する。 【００３２】ＫＯ2＝ＫＯ2＋Ｉ …（２） ステップＳ２５の処理後は、公知の手法により、ＫＯ2
値のリミットチェック（ステップＳ２６）、及びＫREF2
値（発進時のＫＯ２の学習値）を算出して（ステップＳ
２７）、そのリミットチェックを行って（ステップＳ２
８）、本処理を終了する。 【００３３】一方、前記ステップＳ２２の答が否定（Ｎ
Ｏ）、即ちフラグＰＡＦ２が“１”であった場合は、さ
らにステップＳ２９において、フラグＰＡＦ１が“１”
か否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の場合は、
リッチ状態が継続していると判断して、ステップＳ３０
にて、再度ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ１にリ
セットしてステップＳ３１へ進む。また、前記ステップ
Ｓ２９の答が否定（ＮＯ）の場合には、上流側Ｏ2セン
サ１６の出力電圧ＰＶＯ2がリーンからリッチに反転し
た後のディレイタイム経過前と判断して、前記ステップ
Ｓ３０をスキップしてステップＳ３１へ進む。 【００３４】ステップＳ３１では、次式（３）により、
前回算出されたＫＯ2値からＩ項を減算し今回のＫＯ2値
として設定した後、前記ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理
を実行して本ルーチンを終了する。 【００３５】ＫＯ2＝ＫＯ2−Ｉ …（３） このように、前記カウンタＣＤＬＹ１の符号が反転しな
い時は、フラグＰＡＦ１及びフラグＰＡＦ２のセット状
態を調べて上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2が
反転しているか否かを判別し、それに応じて最終的な補
正係数ＫＯ2を算出する。 【００３６】一方、ＣＤＬＹ１の符号が反転した時は、
前記ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）、即ち上流側
Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、ディレ
イタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過した場合は、ス
テップＳ３２へ進み、フラグＰＡＦ１が“０”に設定さ
れているか否か、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力
ＰＶＯ2がリーンか否かを判別する。本ステップＳ３２
でＰＡＦ１＝０の時、すなわちＰＶＯ2がリーンの場
合、ステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）となりステッ
プＳ３３へ進む。 【００３７】ステップＳ３３では、フラグＰＡＦ２を
“０”にセットし、続いてステップＳ３４にて、ＣＤＬ
Ｙ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステ
ップＳ３５へ進む。 【００３８】ステップＳ３５では、下記式（４）によ
り、前回算出されたＫＯ2値に比例項ＰＲを加算し今回
のＫＯ２値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＲ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した
後ディレイタイムＴＤＬ１が経過したときに、補正係数
ＫＯ2をステップ状に増加させて空燃比をリッチ側に移
行させるための補正項であり、下流側Ｏ2センサ１７の
出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述す
る）。 【００３９】ＫＯ2＝ＫＯ2＋ＰＲ …（４） 続いて、補正係数ＫＯ2のリミットチェック（ステップ
Ｓ３６）、ＫREF0値（アイドル時のＫＯ2の平均値）及
びＫREF1値（アイドル時以外のＫＯ２の平均値）を算出
し（ステップＳ３７）、前記ステップＳ２８を経て、本
処理を終了する。 【００４０】また、前記ステップＳ３２でＰＡＦ１＝１
の時、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2
がリッチの時、否定（ＮＯ）となりステップＳ３８へ進
む。ステップＳ３８ではフラグＰＡＦ２を“１”にセッ
トし、続いてステップＳ３９でＣＤＬＹ１値をディレイ
タイムＴＤＬ１にリセットして、ステップＳ４０へ進
む。 【００４１】ステップＳ４０では、下記式（５）によ
り、前回算出されたＫＯ2値から比例項ＰＬを減算し今
回のＫＯ2値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＬ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2が理論空燃比に対してリーンか
らリッチに反転した後ディレイタイムＴＤＲ１が経過し
たときに、補正係数ＫＯ2をステップ状に減少させて空
燃比をリーン側に移行させるための補正項であり、下流
側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する
（算出手法は後述する）。 【００４２】ＫＯ2＝ＫＯ2−ＰＬ …（５） そして、前記ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ２８を順次実
行して本処理を終了する。このようにして、上流側Ｏ2
センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2によりＫＯ2の積分項Ｉ及
び比例項Ｐの発生タイミングが算出される。 【００４３】図４は、下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧
ＳＶＯ2に応じて、図３のステップＳ３５又はＳ４０で
使用するＰＬ項，ＰＲ項を算出する処理のフローチャー
トであり、本処理は、下流側Ｏ2センサ出力ＳＶＯ2に基
づくフィードバック制御実行可能な運転状態において、
所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実行さ
れる。 【００４４】ＰＲ値及びＰＬ値は、基本的には下流側Ｏ
2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に基づいて算出する（下
流側Ｏ2センサによるフィードバック制御）が、この第
２のフィードバック制御が実行可能でないとき（例え
ば、エンジンのアイドル時、下流側Ｏ2センサ１７の不
活性時等）には、所定値又はフィードバック制御中に算
出される学習値が使用される。 【００４５】ステップＳ６１では下流側Ｏ2センサ１７
の出力電圧ＳＶＯ2が基準値ＳＶREF（例えば０．４５
Ｖ）より低いか否かを判別し、ＳＶＯ2＜ＳＶREFが成立
するときには、ステップＳ６２に進み、ＰＲ値にリーン
判定時用加減算項ＤＰＬを加算する。次いでＰＲ値が上
限値ＰＲMAXより大きくなったときには、ＰＲ値を上限
値ＰＲMAXとする（ステップＳ６３，Ｓ６４）。続くス
テップＳ６５では、ＰＬ値からリーン判定時用加減算項
ＤＰＬを減算し、ＰＬ値が下限値より小さくなったとき
には、ＰＬ値を下限値ＰＬMINとする（ステップＳ６
６，Ｓ６７）。 【００４６】一方、前記ステップＳ６１の答が否定（Ｎ
Ｏ）、即ちＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立するときには、ステ
ップＳ６８に進み、ＰＲ値からリッチ判定時用加減算項
ＤＰＲを減算し、ＰＲ値が下限値ＰＲMINより小さくな
ったときには、ＰＲ値を下限値ＰＲMINとする（ステッ
プＳ６９，Ｓ７０）。続くステップＳ７１では、ＰＬ値
にリッチ判定用加減算項ＤＰＲを加算し、ＰＬ値が上限
値ＰＬMAXより大きくなったときには、ＰＬ値を上限値
ＰＬMAXとする（ステップＳ７２，Ｓ７３）。 【００４７】このような処理により、ＳＶＯ2＜ＳＶREF
が成立する期間中はＰＲ値は増加しＰＬ値は減少する一
方、ＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立する期間中はＰＲ値は減少
し、ＰＬ値は減少するように制御される。 【００４８】図５は、下流側Ｏ２センサ１７の劣化検知
を行う処理のフローチャートであり、本処理は例えば図
２、３の処理と同期してＣＰＵ５ｂで実行される。 【００４９】先ずステップＳ１００では、下流側Ｏ２セ
ンサ出力ＳＶＯ２が第１のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ１
（例えば０．４Ｖ）より小さいか否かを判別し、ＳＶＯ
２≧ＳＺＯＮＥ１が成立するときは、さらに下流側Ｏ２
センサ出力ＳＶＯ２が第２のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ２
（例えば０．６Ｖ）より小さいか否かを判別する（ステ
ップＳ１０２）。その結果、ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ１の
ときは、ＳＶＯ２値がどの範囲にあるかを示すゾーンパ
ラメータＺＯＮＥを「１」とし（ステップＳ１０４）、
ＳＺＯＮＥ１≦ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ２のときは、ＺＯ
ＮＥ＝２とし（ステップＳ１０６）、ＳＶＯ２≧ＳＺＯ
ＮＥ２のときは、ＺＯＮＥ＝３とする（ステップＳ１０
８）（図７（ａ）参照）。 【００５０】続くステップＳ１１０で、ゾーンパラメー
タＺＯＮＥの値が変化したか否かを判別し、変化したと
きは、ステップＳ１１２に進み、ダウンカウントタイマ
ｔＺＯＮＥに所定時間ＴＺＯＮＥ（例えば１２０ｓｅ
ｃ）をセットしてスタートさせる。次いで、下流側Ｏ２
センサ出力ＳＶＯ２に基づくフィードバック制御の制御
ゲイン、すなわち図４の処理の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲ
を変更すべきであることを「１」で示すゲインフラグＦ
ＧＡＩＮを「０」とし（ステップＳ１１４）、下流側Ｏ
２センサ１７は正常と判定して（ステップＳ１１６）、
本処理を終了する。 【００５１】ステップＳ１１０でゾーンパラメータＺＯ
ＮＥの値が変化しないときは、タイマｔＺＯＮＥの値が
「０」か否かを判別する（ステップＳ１１８）。変化直
後はｔＺＯＮＥ＞０であるので、直ちに本処理を終了す
る一方、変化後所定時間ＴＺＯＮＥ経過してｔＺＯＮＥ
＝０となると、ステップＳ１２０に進み、ゲインフラグ
ＦＧＡＩＮが「１」か否かを判別する。最初は、ＦＧＡ
ＩＮ＝０であるので、ステップＳ１２４に進み、ゲイン
フラグＦＧＡＩＮを「１」とし、さらにタイマｔＺＯＮ
Ｅに所定時間ＴＺＯＮＥをセットしてスタートさせ（ス
テップＳ１２６）、本処理を終了する。 【００５２】そしてステップＳ１２６実行後、ゾーンパ
ラメータＺＯＮＥの値が変化しない状態が所定時間ＴＺ
ＯＮＥ継続すると、ステップＳ１１８の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）となり、このときＦＧＡＩＮ＝１であるので、下流
側Ｏ２センサ１７が劣化したと判定して（ステップＳ１
２２）、本処理を終了する。 【００５３】図６は、下流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２に
基づくフィードバック制御の制御ゲイン、すなわち図４
の処理の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲを決定する処理のフロ
ーチャートであり、本処理は前記図４処理の実行直前に
ＣＰＵ５ｂで実行される。 【００５４】本処理では、ゲインフラグＦＧＡＩＮが
「１」か否かを判別し（ステップＳ２００）、ＦＧＡＩ
Ｎ＝０のときは、加減算項ＤＰＬ及びＤＰＲをそれぞれ
所定値ＤＰＬ０及びＤＰＲ０に設定し（ステップＳ２０
２）、ＦＧＡＩＮ＝１のときは、加減算項ＤＰＬ及ＤＰ
Ｒをそれぞれ所定値ＤＰＬ０及びＤＰＲ０に所定係数Ｋ
（例えば１．３）を乗算した値に設定する（ステップＳ
２０１）。これにより、ゲインフラグＦＧＡＩＮ＝１の
ときは、加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲがより大きな値に設定
される、すなわち制御ゲインがＦＧＡＩＮ＝０のときよ
り増加する。 【００５５】なお、この処理では、ステップＳ２０１
で、１より大きい係数Ｋを乗算することに代えて、加減
算項ＤＰＬ，ＤＰＲを所定値ＤＰＬ０，ＤＰＲ０より大
きい所定値ＤＰＬ１，ＤＰＲ１に設定するようにしても
よい。 【００５６】次に図７を参照して、図５及び６の処理の
内容を具体的に説明する。 【００５７】先ず時刻ｔ１の付近でセンサ出力ＳＶＯ２
が増加し、時刻ｔ１においてパラメータＺＯＮＥの値が
「１」から「２」に変化すると、タイマｔＺＯＮＥに所
定時間ＴＺＯＮＥがセットされる。その後、センサ出力
ＳＶＯ２が停滞し、時刻ｔ２においてタイマｔＺＯＮＥ
の値が「０」となると、ゲインフラグＦＧＡＩＮが
「０」から「１」に変化し、さらにタイマｔＺＯＮＥに
所定時間ＴＺＯＮＥがセットされる。ここで、フラグＦ
ＧＡＩＮ＝１とされたことにより、加減算項ＤＰＬ，Ｄ
ＰＲ、すなわちフィードバック制御ゲインがより大きな
値に切り替えられるので、空燃比がリッチ方向又はリー
ン方向へ通常より早く変化する。その結果、センサ出力
ＳＶＯ２は、例えば図７（ａ）に実線で示すように増加
し、時刻ｔ３においてパラメータＺＯＮＥの値が「２」
から「３」に変化する。これにより、下流側Ｏ２センサ
１７は正常と判定される（図５、ステップＳ１１０、Ｓ
１１６）。 【００５８】一方、図７には示していないが、制御ゲイ
ンを増加させても、センサ出力ＳＶＯ２が停滞した状態
が所定時間ＴＺＯＮＥ以上継続したときは、Ｏ２センサ
１７が空燃比の変化に追従していないと判定され、下流
側Ｏ２センサ１７は劣化したと判定される。 【００５９】本実施例のように制御ゲインの切替を行わ
ない従来の劣化検知手法では、Ｏ２センサが正常であっ
てもその出力ＳＶＯ２が、図７（ａ）に破線で示すよう
に停滞することがあり、かかる場合には正常なセンサを
劣化していると誤判定してしまうが（同図（ｄ）参
照）、本実施例によればこのような誤判定を防止し、下
流側Ｏ２センサの劣化検知の精度を向上させることがで
きる。 【００６０】なお、上述した実施例では図６の処理によ
り、ゲインフラグＦＧＡＩＮ＝１のときは、図４の処理
の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲを増加させるようにしたが、
これに限るものではなく、図４の処理により算出される
ＰＬ項及びＰＲ項を増加させるようにしてもよい。 【００６１】具体的には、図８に示すように、フラグＦ
ＧＡＩＮが「１」か否かを判別し（ステップＳ３０
０）、ＦＧＡＩＮ＝１のときは、ＰＬ項及びＰＲ項に所
定係数Ｋ′（＞１）を乗算したものを、新たなＰＬ項及
びＰＲ項とし（ステップＳ３０１）、ＦＧＡＩＮ＝０の
ときは、直ちにこの処理を終了する。この処理を図４の
処理の終了直後に実行することにより、ＦＧＡＩＮ＝１
のときは、ＰＬ項及びＰＲ項がＦＧＡＩＮ＝０のときよ
り所定係数Ｋ′倍される。 【００６２】また、図６の処理と図８の処理をともに実
行するようにしてもよい。 【００６３】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、空
燃比制御手段によるフィードバック制御時に、第２の空
燃比センサの出力変動量が小さいとき第１の制御定数及
び／又は第１の制御定数の演算に使用する第２の制御定
数を増大させ、この状態において第２の空燃比センサの
出力変動量が小さい状態が所定時間以上継続したとき、
第２の空燃比センサが劣化していると判定される。すな
わち空燃比フィーバック制御中に劣化判定されるので、
排気ガス特性を悪化させることがなく、さらにフィード
バック制御の制御定数を増加させることにより正常時の
センサ出力の停滞と第２の空燃比センサの劣化とを明確
に区別することができ、これにより、第２の空燃比セン
サの正確な劣化検出を行うことができる。
サ劣化検出装置に関し、特に機関排気系の触媒コンバー
タの下流側に設けられる空燃比センサの劣化を検出する
ものに関する。 【０００２】 【従来の技術】機関排気系の触媒コンバータの下流側に
設けられる空燃比センサの劣化を検出する手法として、
以下のものが従来より知られている。 【０００３】 オープンループ制御により空燃比をリ
ッチからリーン又はリーンからリッチに強制的に切り替
え、そのときの下流側空燃比センサ出力に基づいて劣化
を検出する手法（特開平５−２５６１７５号公報）。 【０００４】 下流側空燃比センサ出力が所定判別値
よりリーン側の値を示し、且つその出力値の変動が所定
値以下の状態が第１所定期間にわたって継続したとき、
空燃比を理論空燃比よりリッチ側に設定し、その後依然
として下流側空燃比センサ出力が所定判別値よりリーン
側の値を示し、且つその出力値の変動が所定値以下の状
態が第２所定期間に亘って継続したとき、下流側空燃比
センサが劣化していると判定する手法（特開平６−７４
０７４号公報）。 【０００５】 空燃比センサ出力に基づくフィードバ
ック制御中に、下流側空燃比センサ出力の変動量が小さ
い状態が所定期間継続したとき、下流側空燃比センサが
劣化していると判定する手法。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の手法によれば、オープンループ制御により空燃比を強
制的にリッチ又はリーン化するため、リッチ化によって
ＣＯの発生量が増大し、またリーン化によってＮＯｘの
発生量が増大するという問題がある。 【０００７】また、上記の手法もオープンループ制御
により空燃比をリッチ化するため、の手法と同様にＣ
Ｏの発生量が増大するという問題がある。 【０００８】さらに、上記の手法では、フィードバッ
ク制御中に劣化検知を行うため、排気ガス特性を悪化さ
せる弊害はないが、センサが正常であってもセンサ出力
が基準値近傍に停滞する場合があり、かかる場合には正
常なセンサを劣化していると誤判定することがあった。 【０００９】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、排気ガス特性を悪化させることなく下流側空燃比
センサの劣化を検出し、しかも検出精度を向上させるこ
とができる空燃比センサ劣化検出装置を提供することを
目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の触媒コンバータの上流側及び下流
側にそれぞれ設けられた第１及び第２の空燃比センサ
と、該第２の空燃比センサの出力に基づいて第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）を演算する空燃比制御定数演算手段
と、前記第１の空燃比センサの出力及び前記第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）に基づいて空燃比補正量（ＫＯ２）
を演算する空燃比補正量演算手段と、該空燃比補正量に
基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比をフィード
バック制御する空燃比制御手段と、前記第２の空燃比セ
ンサの出力に基づいて該第２の空燃比センサの劣化を検
出する劣化判定手段とを有する内燃機関の空燃比センサ
劣化検出装置において、前記劣化判定手段は、前記空燃
比制御手段によるフィードバック制御時に、前記第２の
空燃比センサの出力変動量が小さいとき前記第１の制御
定数（ＰＲ，ＰＬ）及び該第１の制御定数の演算に使用
する第２の制御定数（ＤＰＬ，ＤＰＲ）の少なくとも一
方を増大させ、この状態において前記第２の空燃比セン
サの出力変動量が小さい状態が所定時間以上継続したと
き、前記第２の空燃比センサが劣化していると判定する
ようにしたものである。 【００１１】 【作用】空燃比制御手段によるフィードバック制御時
に、第２の空燃比センサの出力変動量が小さいとき第１
の制御定数及び／又は該第１の制御定数の演算に使用す
る第２の制御定数を増大させ、この状態において第２の
空燃比センサの出力変動量が小さい状態が所定時間以上
継続したとき、第２の空燃比センサが劣化していると判
定される。 【００１２】 【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 【００１３】図１は本発明の一実施例に係る内燃機関
（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の
全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中には
スロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはス
ロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、
当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して
電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５
に供給する。 【００１４】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の
開弁時間が制御される。 【００１５】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７
を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられ
ており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その
下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、
吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣ
Ｕ５に供給する。 【００１６】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を
出力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）
センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジ
ン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ１１はエンジン１
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１２は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。 【００１７】三元触媒（触媒コンバータ）１４はエンジ
ン１の排気管１３に配置されており、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１３の
三元触媒１４の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比
センサとしての酸素濃度センサ１６，１７（以下それぞ
れ「上流側Ｏ2センサ１６」，「下流側Ｏ2センサ１７」
という）が装着されており、これらのＯ2センサ１６，
１７は排気ガス中の酸素濃度にを検出し、その検出値に
応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。 【００１８】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。 【００１９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ
信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏ
ｕｔを演算する。 【００２０】 Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１) ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉ
マップが記憶手段５ｃに記憶されている。 【００２１】ＫＯ２は、Ｏ2センサ１６，１７の出力に
基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィ
ードバック制御中は上流側Ｏ2センサ１６によって検出
された空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するよう
に設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態
に応じた所定値に設定される。 【００２２】Ｋ1及びＫ2は夫々各種エンジンパラメータ
信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。 【００２３】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づいて、燃料噴射弁６を駆動する信号を、出力回
路５ｄを介して出力する。 【００２４】次に、上流側Ｏ2センサ１６と、下流側Ｏ2
センサ１７を使用した空燃比フィードバック制御（以
下、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御という）について説明す
る。 【００２５】図２及び図３は、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御
における空燃比補正係数ＫＯ2の算出処理を示すフロー
チャートである。ここでは、上流側Ｏ2センサ１６の出
力電圧ＰＶＯ2と下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ
2とに応じて空燃比補正係数ＫＯ2を算出して、空燃比が
理論空燃比（λ＝１）になるように制御する。本処理
は、フィードバック制御が実行可能な運転状態において
所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実行さ
れる。 【００２６】まず、ステップＳ１１では、上流側Ｏ2セ
ンサ１６の出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそ
れぞれ“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ１、及び後述
するカウンタ（ＣＤＬＹ１）によるディレイタイム経過
後の出力ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれぞれ
“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ２を初期化する。続
いてステップＳ１２において、空燃比補正係数ＫＯ2の
初期化（例えば、平均値ＫREFに設定）を行い、ステッ
プＳ１３へ進む。 【００２７】ステップＳ１３では、今回の空燃比補正係
数ＫＯ2が初期化されたか否かを判別し、初期化されて
いないときは、ステップＳ１４へ進み、上流側Ｏ2セン
サ１６の出力電圧ＰＶＯ2が基準値ＰＶREF（出力電圧Ｐ
ＶＯ2のリーン／リッチ判定用閾値）よりも小さいか否
かを判別する。その結果、小さければ、すなわちＰＶＯ
2＜ＰＶREFの場合は、上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧
ＰＶＯ2はリーン状態にあるものとして、ステップＳ１
５でフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると共に、Ｐ項
発生ディレイタイムＴＤＲ１又はＴＤＬ１を計数するた
めのカウンタ（設定値ＣＤＬＹ１）のカウント数ＣＤＬ
Ｙをディクリメントする。すなわち、ＰＶＯ2＜ＰＶREF
が成立するときは、ステップＳ１５において本ステップ
を実行する毎にフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると
共に、前記カウント数ＣＤＬＹをディクリメントし、そ
の結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とする。 【００２８】そして、ステップＳ１６において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＲ１よりも小さいか否
かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）の場合（ＣＤＬＹ
１＜ＴＤＲ１）は、ステップＳ１７にて、ＣＤＬＹ１値
をディレイタイムＴＤＲ１にリセットする。一方、前記
ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）、即ちＰＶＯ2≧Ｐ
ＶREFであって上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2
がリッチ状態にある場合は、ステップＳ１８にて、フラ
グＰＡＦ１を“１”にセットすると共に、前記カウント
数ＣＤＬＹ１をインクリメントする。すなわち、ＰＶＯ
2≧ＰＶREFが成立するときは、ステップＳ１８において
本ステップを実行する毎にフラグＦＡＦ１を“１”にセ
ットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹ１をインクリ
メントし、その結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とす
る。 【００２９】そして、ステップＳ１９において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＬ１よりも小さいか否
かを判別し、その答が否定（ＮＯ）の場合（ＣＤＬＹ１
＞ＴＤＬ１）は、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ
１にリセットする（ステップＳ２０）。そして、前記ス
テップＳ１６の答が否定（ＮＯ）、即ちＣＤＬＹ１≧Ｔ
ＤＲ１の場合は、前記ステップＳ１７をスキップしてス
テップＳ２１へ進む。同様に、前記ステップＳ１９の答
が肯定（ＹＥＳ）、即ちＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１の場合
は、前記ステップＳ２０をスキップしてステップＳ２１
へ進む。 【００３０】ステップＳ２１では、前記カウンタ値ＣＤ
ＬＹ１の符号が反転したか、即ち上流側Ｏ2センサ１６
の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、前記ディレイタイム
ＴＤＲ１または前記ディレイタイムＴＤＬ１が経過した
か否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）、即ち未だデ
ィレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過していない
場合は、ステップＳ２２において、フラグＰＡＦ２が
“０”にセットされているか否かを判別する。その答が
肯定（ＹＥＳ）の場合には、さらに、ステップＳ２３に
て、フラグＰＡＦ１が“０”にセットされているか否か
を判別する。この答が肯定であればリーン状態が継続さ
れていると判断して、ステップＳ２４へ進み、ＣＤＬＹ
１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステッ
プＳ２５へ進む。また、前記ステップＳ２３の答が否定
（ＮＯ）の場合は、上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧Ｐ
ＶＯ2がリッチからリーンに反転した後のディレイタイ
ム経過前と判断して、前記ステップＳ２４をスキップし
てステップＳ２５へ進む。 【００３１】ステップＳ２５においては、次式（２）に
より、前回算出されたＫＯ2値にＩ項を加算し今回のＫ
Ｏ2値として設定する。 【００３２】ＫＯ2＝ＫＯ2＋Ｉ …（２） ステップＳ２５の処理後は、公知の手法により、ＫＯ2
値のリミットチェック（ステップＳ２６）、及びＫREF2
値（発進時のＫＯ２の学習値）を算出して（ステップＳ
２７）、そのリミットチェックを行って（ステップＳ２
８）、本処理を終了する。 【００３３】一方、前記ステップＳ２２の答が否定（Ｎ
Ｏ）、即ちフラグＰＡＦ２が“１”であった場合は、さ
らにステップＳ２９において、フラグＰＡＦ１が“１”
か否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の場合は、
リッチ状態が継続していると判断して、ステップＳ３０
にて、再度ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ１にリ
セットしてステップＳ３１へ進む。また、前記ステップ
Ｓ２９の答が否定（ＮＯ）の場合には、上流側Ｏ2セン
サ１６の出力電圧ＰＶＯ2がリーンからリッチに反転し
た後のディレイタイム経過前と判断して、前記ステップ
Ｓ３０をスキップしてステップＳ３１へ進む。 【００３４】ステップＳ３１では、次式（３）により、
前回算出されたＫＯ2値からＩ項を減算し今回のＫＯ2値
として設定した後、前記ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理
を実行して本ルーチンを終了する。 【００３５】ＫＯ2＝ＫＯ2−Ｉ …（３） このように、前記カウンタＣＤＬＹ１の符号が反転しな
い時は、フラグＰＡＦ１及びフラグＰＡＦ２のセット状
態を調べて上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2が
反転しているか否かを判別し、それに応じて最終的な補
正係数ＫＯ2を算出する。 【００３６】一方、ＣＤＬＹ１の符号が反転した時は、
前記ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）、即ち上流側
Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、ディレ
イタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過した場合は、ス
テップＳ３２へ進み、フラグＰＡＦ１が“０”に設定さ
れているか否か、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力
ＰＶＯ2がリーンか否かを判別する。本ステップＳ３２
でＰＡＦ１＝０の時、すなわちＰＶＯ2がリーンの場
合、ステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）となりステッ
プＳ３３へ進む。 【００３７】ステップＳ３３では、フラグＰＡＦ２を
“０”にセットし、続いてステップＳ３４にて、ＣＤＬ
Ｙ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステ
ップＳ３５へ進む。 【００３８】ステップＳ３５では、下記式（４）によ
り、前回算出されたＫＯ2値に比例項ＰＲを加算し今回
のＫＯ２値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＲ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した
後ディレイタイムＴＤＬ１が経過したときに、補正係数
ＫＯ2をステップ状に増加させて空燃比をリッチ側に移
行させるための補正項であり、下流側Ｏ2センサ１７の
出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述す
る）。 【００３９】ＫＯ2＝ＫＯ2＋ＰＲ …（４） 続いて、補正係数ＫＯ2のリミットチェック（ステップ
Ｓ３６）、ＫREF0値（アイドル時のＫＯ2の平均値）及
びＫREF1値（アイドル時以外のＫＯ２の平均値）を算出
し（ステップＳ３７）、前記ステップＳ２８を経て、本
処理を終了する。 【００４０】また、前記ステップＳ３２でＰＡＦ１＝１
の時、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2
がリッチの時、否定（ＮＯ）となりステップＳ３８へ進
む。ステップＳ３８ではフラグＰＡＦ２を“１”にセッ
トし、続いてステップＳ３９でＣＤＬＹ１値をディレイ
タイムＴＤＬ１にリセットして、ステップＳ４０へ進
む。 【００４１】ステップＳ４０では、下記式（５）によ
り、前回算出されたＫＯ2値から比例項ＰＬを減算し今
回のＫＯ2値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＬ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2が理論空燃比に対してリーンか
らリッチに反転した後ディレイタイムＴＤＲ１が経過し
たときに、補正係数ＫＯ2をステップ状に減少させて空
燃比をリーン側に移行させるための補正項であり、下流
側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する
（算出手法は後述する）。 【００４２】ＫＯ2＝ＫＯ2−ＰＬ …（５） そして、前記ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ２８を順次実
行して本処理を終了する。このようにして、上流側Ｏ2
センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2によりＫＯ2の積分項Ｉ及
び比例項Ｐの発生タイミングが算出される。 【００４３】図４は、下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧
ＳＶＯ2に応じて、図３のステップＳ３５又はＳ４０で
使用するＰＬ項，ＰＲ項を算出する処理のフローチャー
トであり、本処理は、下流側Ｏ2センサ出力ＳＶＯ2に基
づくフィードバック制御実行可能な運転状態において、
所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実行さ
れる。 【００４４】ＰＲ値及びＰＬ値は、基本的には下流側Ｏ
2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に基づいて算出する（下
流側Ｏ2センサによるフィードバック制御）が、この第
２のフィードバック制御が実行可能でないとき（例え
ば、エンジンのアイドル時、下流側Ｏ2センサ１７の不
活性時等）には、所定値又はフィードバック制御中に算
出される学習値が使用される。 【００４５】ステップＳ６１では下流側Ｏ2センサ１７
の出力電圧ＳＶＯ2が基準値ＳＶREF（例えば０．４５
Ｖ）より低いか否かを判別し、ＳＶＯ2＜ＳＶREFが成立
するときには、ステップＳ６２に進み、ＰＲ値にリーン
判定時用加減算項ＤＰＬを加算する。次いでＰＲ値が上
限値ＰＲMAXより大きくなったときには、ＰＲ値を上限
値ＰＲMAXとする（ステップＳ６３，Ｓ６４）。続くス
テップＳ６５では、ＰＬ値からリーン判定時用加減算項
ＤＰＬを減算し、ＰＬ値が下限値より小さくなったとき
には、ＰＬ値を下限値ＰＬMINとする（ステップＳ６
６，Ｓ６７）。 【００４６】一方、前記ステップＳ６１の答が否定（Ｎ
Ｏ）、即ちＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立するときには、ステ
ップＳ６８に進み、ＰＲ値からリッチ判定時用加減算項
ＤＰＲを減算し、ＰＲ値が下限値ＰＲMINより小さくな
ったときには、ＰＲ値を下限値ＰＲMINとする（ステッ
プＳ６９，Ｓ７０）。続くステップＳ７１では、ＰＬ値
にリッチ判定用加減算項ＤＰＲを加算し、ＰＬ値が上限
値ＰＬMAXより大きくなったときには、ＰＬ値を上限値
ＰＬMAXとする（ステップＳ７２，Ｓ７３）。 【００４７】このような処理により、ＳＶＯ2＜ＳＶREF
が成立する期間中はＰＲ値は増加しＰＬ値は減少する一
方、ＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立する期間中はＰＲ値は減少
し、ＰＬ値は減少するように制御される。 【００４８】図５は、下流側Ｏ２センサ１７の劣化検知
を行う処理のフローチャートであり、本処理は例えば図
２、３の処理と同期してＣＰＵ５ｂで実行される。 【００４９】先ずステップＳ１００では、下流側Ｏ２セ
ンサ出力ＳＶＯ２が第１のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ１
（例えば０．４Ｖ）より小さいか否かを判別し、ＳＶＯ
２≧ＳＺＯＮＥ１が成立するときは、さらに下流側Ｏ２
センサ出力ＳＶＯ２が第２のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ２
（例えば０．６Ｖ）より小さいか否かを判別する（ステ
ップＳ１０２）。その結果、ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ１の
ときは、ＳＶＯ２値がどの範囲にあるかを示すゾーンパ
ラメータＺＯＮＥを「１」とし（ステップＳ１０４）、
ＳＺＯＮＥ１≦ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ２のときは、ＺＯ
ＮＥ＝２とし（ステップＳ１０６）、ＳＶＯ２≧ＳＺＯ
ＮＥ２のときは、ＺＯＮＥ＝３とする（ステップＳ１０
８）（図７（ａ）参照）。 【００５０】続くステップＳ１１０で、ゾーンパラメー
タＺＯＮＥの値が変化したか否かを判別し、変化したと
きは、ステップＳ１１２に進み、ダウンカウントタイマ
ｔＺＯＮＥに所定時間ＴＺＯＮＥ（例えば１２０ｓｅ
ｃ）をセットしてスタートさせる。次いで、下流側Ｏ２
センサ出力ＳＶＯ２に基づくフィードバック制御の制御
ゲイン、すなわち図４の処理の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲ
を変更すべきであることを「１」で示すゲインフラグＦ
ＧＡＩＮを「０」とし（ステップＳ１１４）、下流側Ｏ
２センサ１７は正常と判定して（ステップＳ１１６）、
本処理を終了する。 【００５１】ステップＳ１１０でゾーンパラメータＺＯ
ＮＥの値が変化しないときは、タイマｔＺＯＮＥの値が
「０」か否かを判別する（ステップＳ１１８）。変化直
後はｔＺＯＮＥ＞０であるので、直ちに本処理を終了す
る一方、変化後所定時間ＴＺＯＮＥ経過してｔＺＯＮＥ
＝０となると、ステップＳ１２０に進み、ゲインフラグ
ＦＧＡＩＮが「１」か否かを判別する。最初は、ＦＧＡ
ＩＮ＝０であるので、ステップＳ１２４に進み、ゲイン
フラグＦＧＡＩＮを「１」とし、さらにタイマｔＺＯＮ
Ｅに所定時間ＴＺＯＮＥをセットしてスタートさせ（ス
テップＳ１２６）、本処理を終了する。 【００５２】そしてステップＳ１２６実行後、ゾーンパ
ラメータＺＯＮＥの値が変化しない状態が所定時間ＴＺ
ＯＮＥ継続すると、ステップＳ１１８の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）となり、このときＦＧＡＩＮ＝１であるので、下流
側Ｏ２センサ１７が劣化したと判定して（ステップＳ１
２２）、本処理を終了する。 【００５３】図６は、下流側Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２に
基づくフィードバック制御の制御ゲイン、すなわち図４
の処理の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲを決定する処理のフロ
ーチャートであり、本処理は前記図４処理の実行直前に
ＣＰＵ５ｂで実行される。 【００５４】本処理では、ゲインフラグＦＧＡＩＮが
「１」か否かを判別し（ステップＳ２００）、ＦＧＡＩ
Ｎ＝０のときは、加減算項ＤＰＬ及びＤＰＲをそれぞれ
所定値ＤＰＬ０及びＤＰＲ０に設定し（ステップＳ２０
２）、ＦＧＡＩＮ＝１のときは、加減算項ＤＰＬ及ＤＰ
Ｒをそれぞれ所定値ＤＰＬ０及びＤＰＲ０に所定係数Ｋ
（例えば１．３）を乗算した値に設定する（ステップＳ
２０１）。これにより、ゲインフラグＦＧＡＩＮ＝１の
ときは、加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲがより大きな値に設定
される、すなわち制御ゲインがＦＧＡＩＮ＝０のときよ
り増加する。 【００５５】なお、この処理では、ステップＳ２０１
で、１より大きい係数Ｋを乗算することに代えて、加減
算項ＤＰＬ，ＤＰＲを所定値ＤＰＬ０，ＤＰＲ０より大
きい所定値ＤＰＬ１，ＤＰＲ１に設定するようにしても
よい。 【００５６】次に図７を参照して、図５及び６の処理の
内容を具体的に説明する。 【００５７】先ず時刻ｔ１の付近でセンサ出力ＳＶＯ２
が増加し、時刻ｔ１においてパラメータＺＯＮＥの値が
「１」から「２」に変化すると、タイマｔＺＯＮＥに所
定時間ＴＺＯＮＥがセットされる。その後、センサ出力
ＳＶＯ２が停滞し、時刻ｔ２においてタイマｔＺＯＮＥ
の値が「０」となると、ゲインフラグＦＧＡＩＮが
「０」から「１」に変化し、さらにタイマｔＺＯＮＥに
所定時間ＴＺＯＮＥがセットされる。ここで、フラグＦ
ＧＡＩＮ＝１とされたことにより、加減算項ＤＰＬ，Ｄ
ＰＲ、すなわちフィードバック制御ゲインがより大きな
値に切り替えられるので、空燃比がリッチ方向又はリー
ン方向へ通常より早く変化する。その結果、センサ出力
ＳＶＯ２は、例えば図７（ａ）に実線で示すように増加
し、時刻ｔ３においてパラメータＺＯＮＥの値が「２」
から「３」に変化する。これにより、下流側Ｏ２センサ
１７は正常と判定される（図５、ステップＳ１１０、Ｓ
１１６）。 【００５８】一方、図７には示していないが、制御ゲイ
ンを増加させても、センサ出力ＳＶＯ２が停滞した状態
が所定時間ＴＺＯＮＥ以上継続したときは、Ｏ２センサ
１７が空燃比の変化に追従していないと判定され、下流
側Ｏ２センサ１７は劣化したと判定される。 【００５９】本実施例のように制御ゲインの切替を行わ
ない従来の劣化検知手法では、Ｏ２センサが正常であっ
てもその出力ＳＶＯ２が、図７（ａ）に破線で示すよう
に停滞することがあり、かかる場合には正常なセンサを
劣化していると誤判定してしまうが（同図（ｄ）参
照）、本実施例によればこのような誤判定を防止し、下
流側Ｏ２センサの劣化検知の精度を向上させることがで
きる。 【００６０】なお、上述した実施例では図６の処理によ
り、ゲインフラグＦＧＡＩＮ＝１のときは、図４の処理
の加減算項ＤＰＬ，ＤＰＲを増加させるようにしたが、
これに限るものではなく、図４の処理により算出される
ＰＬ項及びＰＲ項を増加させるようにしてもよい。 【００６１】具体的には、図８に示すように、フラグＦ
ＧＡＩＮが「１」か否かを判別し（ステップＳ３０
０）、ＦＧＡＩＮ＝１のときは、ＰＬ項及びＰＲ項に所
定係数Ｋ′（＞１）を乗算したものを、新たなＰＬ項及
びＰＲ項とし（ステップＳ３０１）、ＦＧＡＩＮ＝０の
ときは、直ちにこの処理を終了する。この処理を図４の
処理の終了直後に実行することにより、ＦＧＡＩＮ＝１
のときは、ＰＬ項及びＰＲ項がＦＧＡＩＮ＝０のときよ
り所定係数Ｋ′倍される。 【００６２】また、図６の処理と図８の処理をともに実
行するようにしてもよい。 【００６３】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、空
燃比制御手段によるフィードバック制御時に、第２の空
燃比センサの出力変動量が小さいとき第１の制御定数及
び／又は第１の制御定数の演算に使用する第２の制御定
数を増大させ、この状態において第２の空燃比センサの
出力変動量が小さい状態が所定時間以上継続したとき、
第２の空燃比センサが劣化していると判定される。すな
わち空燃比フィーバック制御中に劣化判定されるので、
排気ガス特性を悪化させることがなく、さらにフィード
バック制御の制御定数を増加させることにより正常時の
センサ出力の停滞と第２の空燃比センサの劣化とを明確
に区別することができ、これにより、第２の空燃比セン
サの正確な劣化検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる内燃機関及びその制
御装置の構成を示す図である。 【図２】空燃比補正係数（ＫＯ２）を算出する処理のフ
ローチャートである。 【図３】空燃比補正係数（ＫＯ２）を算出する処理のフ
ローチャートである。 【図４】下流側Ｏ２センサ出力に基づくフィードバック
制御を実行する処理のフローチャートである。 【図５】下流側Ｏ２センサの劣化検知を行う処理のフロ
ーチャートである。 【図６】図４の処理で使用するパラメータ（制御ゲイ
ン）の値を決定する処理のフローチャートである。 【図７】図５及び図６の処理の具体的内容を説明するた
めの図である。 【図８】上流側Ｏ２センサ出力に基づくフィードバック
制御の制御ゲインを変更する処理のフローチャートであ
る。 【符号の説明】 １ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット（空燃比制御定数演算手
段、空燃比補正量演算手段、空燃比制御手段、劣化判定
手段） ６ 燃料噴射弁 １３ 排気管 １４ 三元触媒（触媒コンバータ） １７ 下流側Ｏ２センサ（第２の空燃比センサ）
御装置の構成を示す図である。 【図２】空燃比補正係数（ＫＯ２）を算出する処理のフ
ローチャートである。 【図３】空燃比補正係数（ＫＯ２）を算出する処理のフ
ローチャートである。 【図４】下流側Ｏ２センサ出力に基づくフィードバック
制御を実行する処理のフローチャートである。 【図５】下流側Ｏ２センサの劣化検知を行う処理のフロ
ーチャートである。 【図６】図４の処理で使用するパラメータ（制御ゲイ
ン）の値を決定する処理のフローチャートである。 【図７】図５及び図６の処理の具体的内容を説明するた
めの図である。 【図８】上流側Ｏ２センサ出力に基づくフィードバック
制御の制御ゲインを変更する処理のフローチャートであ
る。 【符号の説明】 １ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット（空燃比制御定数演算手
段、空燃比補正量演算手段、空燃比制御手段、劣化判定
手段） ６ 燃料噴射弁 １３ 排気管 １４ 三元触媒（触媒コンバータ） １７ 下流側Ｏ２センサ（第２の空燃比センサ）
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フロントページの続き
(72)発明者 川口 仁
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(72)発明者 藤本 幸人
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(56)参考文献 特開 平６−74074（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−153545（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/14 310
F02D 41/22 305
F02D 45/00 368
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の触媒コンバータの上流側及び
下流側にそれぞれ設けられた第１及び第２の空燃比セン
サと、該第２の空燃比センサの出力に基づいて第１の制
御定数を演算する空燃比制御定数演算手段と、前記第１
の空燃比センサの出力及び前記第１の制御定数に基づい
て空燃比補正量を演算する空燃比補正量演算手段と、該
空燃比補正量に基づいて前記機関に供給する混合気の空
燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、前記
第２の空燃比センサの出力に基づいて該第２の空燃比セ
ンサの劣化を検出する劣化判定手段とを有する内燃機関
の空燃比センサ劣化検出装置において、 前記劣化判定手段は、前記空燃比制御手段によるフィー
ドバック制御時に、前記第２の空燃比センサの出力変動
量が小さいとき前記第１の制御定数及び該第１の制御定
数の演算に使用する第２の制御定数の少なくとも一方を
増大させ、この状態において前記第２の空燃比センサの
出力変動量が小さい状態が所定時間以上継続したとき、
前記第２の空燃比センサが劣化していると判定すること
を特徴とする内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28916194A JP3416303B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置 |
| US08/549,119 US5577488A (en) | 1994-10-28 | 1995-10-27 | Air-fuel ratio sensor deterioration-detecting system for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28916194A JP3416303B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08121223A JPH08121223A (ja) | 1996-05-14 |
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Family
ID=17739554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28916194A Expired - Fee Related JP3416303B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5577488A (ja) |
| JP (1) | JP3416303B2 (ja) |
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| GB2352040A (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-17 | Jaguar Cars | Fault detection of a motor vehicle exhaust oxygen sensor |
| US6453663B1 (en) * | 2001-08-16 | 2002-09-24 | Ford Global Technologies, Inc | NOx sensor monitoring |
| CN102667090B (zh) * | 2009-06-24 | 2015-03-04 | 康明斯知识产权公司 | 评估nox传感器响应速率劣化的设备、系统和方法 |
| JP6414462B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2018-10-31 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の故障検出装置 |
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| USRE33942E (en) * | 1985-02-22 | 1992-06-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Double air-fuel ratio sensor system in internal combustion engine |
| JPH04116241A (ja) * | 1990-09-05 | 1992-04-16 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンのｈｃセンサの性能監視装置 |
| JP3195034B2 (ja) * | 1992-03-16 | 2001-08-06 | マツダ株式会社 | エンジンの排気センサの劣化検出装置 |
| JP2826564B2 (ja) * | 1992-07-22 | 1998-11-18 | 三菱自動車工業株式会社 | 酸素センサの故障判別方法 |
-
1994
- 1994-10-28 JP JP28916194A patent/JP3416303B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-10-27 US US08/549,119 patent/US5577488A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5577488A (en) | 1996-11-26 |
| JPH08121223A (ja) | 1996-05-14 |
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