JP6400154B1

JP6400154B1 - 内燃機関の電子制御装置

Info

Publication number: JP6400154B1
Application number: JP2017134496A
Authority: JP
Inventors: 康太高津
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: JP2019015259A

Abstract

【課題】エミッション特性及びドライバビリティに対する不要な影響を抑制し、排気系の触媒の劣化を精度よく判定する内燃機関の電子制御装置を提供する。
【解決手段】下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力電圧が、リッチ側からリーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときに、リッチ側になるように燃料噴射量を算出し、上流側Ｏ_２センサ１４ａの出力電圧が、リーン側からリッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間Δｔが経過した時点に算出した燃料噴射量を第１の燃料噴射量として保持する一方で、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力電圧が、リーン側からリッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときに、リーン側になるように燃料噴射量を算出し、上流側Ｏ_２センサ１４ａの出力電圧が、リッチ側からリーン側に反転したことを示す時点から第２の所定時間Δｔ’が経過した時点に算出した燃料噴射量を第２の燃料噴射量として保持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の電子制御装置に関し、特に、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣化を判定する内燃機関の電子制御装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、内燃機関の排気管に三元触媒等の触媒を有する触媒コンバータが装着されると共に、その触媒の劣化を判定する内燃機関の電子制御装置が搭載されている。

かかる状況下で、特許文献１は、触媒の劣化判定装置に関し、内燃機関の排気系に配した触媒の上流側及び下流側に各々Ｏ_２センサを設け、内燃機関がフィードバック制御領域にあるときに下流側Ｏ_２センサの出力のみに基づいて内燃機関の空燃比をフィードバック制御し、その際に内燃機関の空燃比を増加させた状態で下流側Ｏ_２センサの出力の反転を検出するまでの時間が所定値よりも短くなったときに、触媒の劣化を判定する構成を開示する。

特開平５−１０６４９４号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、触媒機能中の酸化触媒機能の劣化、つまり酸素吸蔵能力（ＯＳＣ）の劣化に着目して触媒の劣化を判定するものであるが、下流側Ｏ_２センサの出力のみに基づいて内燃機関の空燃比をフィードバック制御すると、触媒が劣化していないときには、内燃機関の空燃比がリッチ側やリーン側に大きく変化する傾向にあるため、内燃機関の空燃比がリッチ側に大きく変化すると排気ガス中の有害物質の濃度が高まってエミッション特性が悪化してしまうと共に、内燃機関の空燃比がリーン側に大きく変化すると内燃機関を搭載した車両のドライバビリティの悪化等に繋がってしまい、改良の余地がある。

本発明は、以上の検討経てなされたものであり、簡便な構成で、内燃機関のエミッション特性及び内燃機関を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することが可能な内燃機関の電子制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器から出力される電気信号に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御処理を実行する空燃比制御部と、前記空燃比制御部が前記空燃比制御処理を実行しているときにおける前記酸素濃度検出器の電気信号に基づいて、前記内燃機関の排気系に設けられて前記内燃機関の排気ガスの浄化をする触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部と、を備えると共に、前記酸素濃度検出器は、それが出力する電気信号の電圧の高低が、前記空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転するＯ_２センサである内燃機関の電子制御装置において、前記酸素濃度検出器は、前記触媒の上流側及び下流側に対応して配置される上流側酸素濃度検出器及び下流側酸素濃度検出器を有し、前記空燃比制御部は、前記劣化判定部が前記劣化判定処理を実行しているときにおいて、前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、前記空燃比が前記理論空燃比よりも前記リッチ側から前記リーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときには、前記空燃比が前記リッチ側になるように算出した燃料噴射量を用いて前記空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、前記上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が前記リーン側から前記リッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間が経過した時点での前記燃料噴射量である第１の燃料噴射量を、前記下流側酸素濃度検出器の出力する前記電気信号の前記電圧が前記リーン側から前記リッチ側に反転するまでそのまま保持し、前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、前記空燃比が前記リーン側から前記リッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときには、前記空燃比が前記リーン側になるように算出した燃料噴射量を用いて前記空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、前記上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が前記リッチ側から前記リーン側に反転したことを示す時点から第２の所定時間が経過した時点での燃料噴射量である第２の燃料噴射量を、前記下流側酸素濃度検出器の出力する前記電気信号の前記電圧が前記リッチ側から前記リーン側に反転するまでそのまま保持することを第１の局面とする。

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記劣化判定部は、前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧の高低が、前記空燃比が前記リーン側及び前記リッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転する反転周期に関するパラメータの値が、所定値よりも小さいときに、前記触媒が劣化していると判定することを第２の局面とする。

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記所定値は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定されることを第３の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、空燃比制御部が、劣化判定部が劣化判定処理を実行しているときにおいて、下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側からリーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときには、空燃比がリッチ側になるように算出した燃料噴射量を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧がリーン側からリッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間が経過した時点での燃料噴射量である第１の燃料噴射量を、下流側酸素濃度検出器の出力する電気信号の電圧がリーン側からリッチ側に反転するまでそのまま保持し、下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、空燃比がリーン側からリッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときには、空燃比がリーン側になるように算出した燃料噴射量を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧がリッチ側からリーン側に反転したことを示す時点から第２の所定時間が経過した時点での燃料噴射量である第２の燃料噴射量を、下流側酸素濃度検出器の出力する電気信号の電圧がリッチ側からリーン側に反転するまでそのまま保持するものであるため、過度な燃料補正を行うことによって、内燃機関に供給される混合気の空燃比が過度にリッチ化又はリーン化することを抑制することができる。これにより、簡便な構成で、内燃機関のエミッション特性及び内燃機関を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、劣化判定部が、下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧の高低が、空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転する反転周期に関するパラメータの値が、所定値よりも小さいときに、触媒が劣化していると判定するものであるため、簡便な構成で、内燃機関のエミッション特性及び内燃機関を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる内燃機関の電子制御装置によれば、所定値が、内燃機関の運転状態に応じて設定されるものであるため、内燃機関の運転状態によらずに空燃比の過度なリッチ化又はリーン化を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置が実行する触媒劣化検知用燃料補正処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置が実行する触媒劣化検知用燃料補正処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置につき、詳細に説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車に搭載され、エンジン２から排出される排気ガスの浄化を行う触媒３の劣化を判定するものである。エンジン２は、図示を省略する車両に搭載されたガソリンエンジン等の内燃機関である。インジェクタ２ａは、エンジン２の上流側（吸気管５の吸気ポート等）に備えられ、後述するＥＣＵ１５により開弁時間を制御することで適切な量の燃料を噴射してエンジン２に供給する。また、触媒３は、エンジン２と連通してエンジン２で生じた排気ガスを外部に排気する排気管４に連通してその排気管４の途中に設けられており、典型的には三元触媒である。

具体的には、内燃機関の電子制御装置１は、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２、クランクセンサ１３、上流側酸素濃度検出器である上流側Ｏ_２センサ１４ａ、下流側酸素濃度検出器である下流側Ｏ_２センサ１４ｂ、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１５、及び故障表示装置１６を備えている。

スロットル開度センサ１１は、吸気管５からエンジン２に流入する外気の量を調整するスロットルバルブ６の開度を検出し、このように検出したスロットルバルブ６の開度を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

吸気圧力センサ１２は、吸気管５からエンジン２に流入する外気の圧力を吸気圧力として検出し、このように検出した吸気圧力を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

クランクセンサ１３は、エンジン２のクランクの回転角度を検出し、このように検出したクランクの回転角度を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。

上流側Ｏ_２センサ１４ａは、触媒３の上流側における排気管４に連通すると共に触媒３の上流側に近接して配置され、触媒３の上流側における排気ガス中の酸素濃度の高低を検出し、このように検出した酸素濃度の高低を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。かかる上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する排気ガス中の酸素濃度の高低は、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度の低高に対応しており、上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する排気ガス中の酸素濃度が低いということは、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が高く（燃料が過多で酸素濃度が低いことを意味し、リッチと表現することがある）、上流側Ｏ_２センサ１４ａが検出する酸素濃度が高いということは、エンジン２に供給される混合気の空燃比の燃料濃度が低い（燃料が希薄で酸素濃度が高いことを意味し、リーンと表現することがある）ことを意味している。また、上流側Ｏ_２センサ１４ａは、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）以下の低い状態であるときにはハイレベルの電圧（例えば数百ｍＶの電圧値）の電気信号を出力し、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度（所定閾値濃度）を超える高い状態であるときにはローレベルの電圧（例えば実質０Ｖの電圧値）の電気信号を出力するものであり、かかる所定閾値濃度が、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧を反転させる所定の反転閾値（所定の反転電圧値）に相当することになる。また、かかる上流側Ｏ_２センサ１４ａの所定閾値濃度は、一般的には、エンジン２に供給される混合気の理論空燃比に相当するように設定すればよい。

下流側Ｏ_２センサ１４ｂは、触媒３の下流側における排気管４に連通すると共に触媒３の下流側に近接して配置され、触媒３の下流側における排気ガス中の酸素濃度の高低を検出し、このように検出した酸素濃度の高低を示す電気信号をＥＣＵ１５に出力する。なお、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの構成としては、上流側Ｏ_２センサ１４ａの構成と同一のものを用いるため、便宜上、下流側Ｏ_２センサ１４ｂのその他の詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、車両に搭載されて図示を省略するバッテリから電力を供給されて動作する。ＥＣＵ１５は、図示を省略するメモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、内燃機関の電子制御装置１全体の動作を制御すると共に、空燃比制御処理及び劣化判定処理を含む触媒劣化検知制御処理を実行する。

また、ＥＣＵ１５は、空燃比制御部１５ａ及び劣化判定部１５ｂを機能ブロックとして備えている。空燃比制御部１５ａは、上流側Ｏ_２センサ１４ａ及び下流側Ｏ_２センサ１４ｂの一方から出力された電気信号に基づいて、エンジン２に供給され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処理を実行するもので、エンジン２へ供給する燃料噴射量を算出して、算出した燃料噴射量に応じてインジェクタ２ａを制御する。劣化判定部１５ｂは、空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を実行しているときに上流側Ｏ_２センサ１４ａ及び下流側Ｏ_２センサ１４ｂから出力された電気信号に基づいて触媒３の劣化を判定する劣化判定処理を実行する。

具体的には、触媒３が劣化していない場合には、触媒３の酸素貯蔵能力（ＯＳＣ）が高いために、触媒３は多量の酸素を吸蔵することができる一方で、触媒３が劣化している場合には、触媒３は多量の酸素を吸蔵することができない。このため、劣化判定処理において、劣化判定部１５ｂは、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力する電気信号の電圧の高低が、エンジン２に供給される混合気の空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転する反転周期に関するパラメータの値（例えば、かかる反転周期の値や、かかる反転周期に比例した値等）が、所定値よりも小さいときに、触媒が劣化していると判定することが可能となる。かかる所定値は、エンジン２の回転数や吸気量から求められるエンジン２の運転状態に応じて設定されることが好ましい。また、かかる劣化判定処理については、触媒３の温度が劣化判定に要求される温度を超える温度に達しているときに実行されることが前提となる。

また、空燃比制御部１５ａは、劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を実行しているときにおいて、下流側Ｏ_２センサ１４ｂがエンジン２の排気ガス中の酸素濃度の高低を検出することにより、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときには、エンジン２に供給される混合気の空燃比がリッチ側になるように燃料補正値（具体的には、エンジン回転数等に基づいて算出される基本燃料値に対し、エンジン２に供給される混合気の空燃比がリーン側及びリッチ側のいずれかになるように乗算等されて適用される補正係数）を算出し、このように算出した燃料補正値を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側Ｏ_２センサ１４ａがエンジン２の排気ガス中の酸素濃度の高低を検出することにより、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリーン側からリッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間が経過した時点での燃料補正値である第１の燃料補正値（第１の所定時間が経過した時点での算出値）を下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力する電気信号の電圧がリーン側からリッチ側に反転するまでそのまま保持する。更に、空燃比制御部１５ａは、劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を実行しているときにおいて、下流側Ｏ_２センサ１４ｂがエンジン２の排気ガス中の酸素濃度の高低を検出することにより、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリーン側からリッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときには、エンジン２に供給される混合気の空燃比がリーン側になるように燃料補正値を算出し、このように算出した燃料補正値を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側Ｏ_２センサ１４ａがエンジン２の排気ガス中の酸素濃度の高低を検出することにより、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧が混合気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側に反転したことを示す時点から第２の所定時間が経過した時点での燃料補正値である第２の燃料補正値（第２の所定時間が経過した時点での算出値）を下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力する電気信号の電圧がリッチ側からリーン側に反転するまでそのまま保持するものである。かかる第１の燃料補正値及び第２の燃料補正値は、各々、具体的には、エンジン回転数等に基づいて算出される基本燃料値に対し、エンジン２に供給される混合気の空燃比が対応してリーン側及びリッチ側になるように乗算等されて適用される補正係数である。

故障表示装置１６は、液晶ディスプレイ装置等の表示装置によって構成され、ＥＣＵ１５からの制御信号に従って触媒３の劣化等の故障情報を表示する。

このような構成を有する内燃機関の電子制御装置１は、以下に示すように、触媒３の劣化を判定する劣化判定処理に伴う空燃比制御処理において燃料補正処理（触媒劣化検知用燃料補正処理）を実行することにより、簡便な構成で、エンジン２のエミッション特性及びエンジン２を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、触媒３の劣化を精度よく判定する。以下、図２及び図３をも参照して、触媒劣化検知用燃料補正処理を実行する際の内燃機関の電子制御装置１の動作について説明する。

〔触媒劣化検知用燃料補正処理〕
図２は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１が実行する触媒劣化検知用燃料補正処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、図３は、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１が実行する触媒劣化検知用燃料補正処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、図３において、上から下に向けて順に、（ａ）は燃料補正値（補正係数）の時間変化、（ｂ）は下流側Ｏ_２センサ１４ｂから出力される電気信号の電圧値の時間変化（リッチ側がその電圧値の高い側を示す）、（ｃ）は上流側Ｏ_２センサ１４ａから出力される電気信号の電圧値の時間変化（リッチ側がその電圧値の高い側を示す）、（ｄ）は下流側Ｏ_２センサ１４ｂから出力される電気信号の電圧値が示すＡ／Ｆ値（エンジン２に供給される混合気の空燃比の値）の時間変化、及び（ｅ）は上流側Ｏ_２センサ１４ａから出力される電気信号の電圧値が示すＡ／Ｆ値の時間変化を、各々示している。

図２に示すフローチャートは、内燃機関の電子制御装置１が稼働して空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を開始すると共に劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を開始したタイミングで開始となり、触媒劣化検知用燃料補正処理（以下、燃料補正処理と略記する）はステップＳ１の処理に進む。かかる燃料補正処理は、空燃比制御部１５ａが空燃比制御処理を実行し劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を実行している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、空燃比制御部１５ａが、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値（所定の反転電圧値）ＴＨよりも高い電圧値を呈していることに応じて、かかる電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側から理論空燃比よりもリーン側に反転していることを示す第１の反転状態にあるか否かを判別する。判別の結果、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が第１の反転状態にある場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ４までの期間、時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ１０までの期間、及び時刻ｔ＝ｔ１３以降の期間）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ２の処理に進める。一方、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が第１の反転状態にない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ１以前の期間、時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ７までの期間、及び時刻ｔ＝ｔ１０から時刻ｔ＝ｔ１３までの期間）、空燃比制御部１５ａは、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨよりも低い電圧値を呈していることに応じて、かかる電圧値が、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側から理論空燃比よりもリッチ側に反転していることを示す第２の反転状態にあると判断し、燃料補正処理をステップＳ７の処理に進める。なお、便宜上、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧値が所定の反転閾値ＴＨに等しい場合にも、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、空燃比制御部１５ａが、スロットル開度センサ１１、吸気圧力センサ１２及びクランクセンサ１３からの各々の電気信号を基に算出した基本燃料噴射量を、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になるように補正した燃料補正値を算出し、インジェクタ２ａが噴射する燃料噴射量を増量する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ４までの期間、時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ１０までの期間、及び時刻ｔ＝ｔ１３以降の期間）。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、燃料補正処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、空燃比制御部１５ａが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、所定の反転閾値ＴＨよりも高い電圧値を呈し始めるように反転したことに応じて、かかる電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側から理論空燃比よりもリッチ側に反転したことを示すか否かを判別する。判別の結果、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、空燃比がリーン側からリッチ側に反転したことを示す場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ２、ｔ８及びｔ１４）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ４の処理に進める。一方、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、かかる所定の反転閾値ＴＨよりも低く空燃比がリーン側からリッチ側に反転したことを示さない場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ２の処理に戻す。

ステップＳ４の処理では、空燃比制御部１５ａが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側から理論空燃比よりもリッチ側に反転した時点（図３に示す時刻ｔ＝ｔ２、ｔ８及びｔ１４）からの経過時間を計測するためにディレイタイマを作動させる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、燃料補正処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、空燃比制御部１５ａ５が、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側から理論空燃比よりもリッチ側に反転した時点（図３に示す時刻ｔ＝ｔ２、ｔ８及びｔ１４）から第１の所定時間Δｔが経過したか否かを判別する。判別の結果、第１の所定時間Δｔが経過した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ３、ｔ９及びｔ１５）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ６の処理に進める。一方、第１の所定時間Δｔが経過していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、空燃比制御部１５ａは、ステップＳ５の処理を再度実行する。なお、第２の所定時間Δｔは、エンジン２の運転状態や吸入空気量に応じて調節されることが好ましい。

ステップＳ６の処理では、空燃比制御部１５ａが、ステップＳ２の処理で算出した燃料補正値を現在の第１の燃料補正値として設定しそのまま保持する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ３、ｔ９及びｔ１５）。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、今回の一連の燃料補正処理は終了する。なお、図３中で、時刻ｔ＝ｔ３で固定された第１の燃料補正値は、下流側Ｏ_２センサ１４ｂがリーン側からリッチ側へ反転する時刻ｔ＝ｔ４までそのまま維持され、時刻ｔ＝ｔ９で固定された第１の燃料補正値は、下流側Ｏ_２センサ１４ｂがリーン側からリッチ側へ反転する時刻ｔ＝ｔ１０までそのまま維持されている。

ステップＳ７の処理では、空燃比制御部１５ａが、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように基本燃料噴射量を補正した燃料補正値を算出し、インジェクタ２ａが噴射する燃料噴射量を減量する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ７までの期間、及び時刻ｔ＝ｔ１０から時刻ｔ＝ｔ１３までの期間）。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、燃料補正処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、空燃比制御部１５ａが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、所定の反転閾値ＴＨよりも低い電圧値を呈し始めるように反転したことに応じて、かかる電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側から理論空燃比よりもリーン側に反転したことを示すか否かを判別する。判別の結果、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、空燃比がリッチ側からリーン側に反転したことを示す場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ５及びｔ１１）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ９の処理に進める。一方、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、かかる所定の反転閾値ＴＨよりも高く空燃比がリッチ側からリーン側に反転したことを示さない場合には（ステップＳ８：Ｎｏ）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ７の処理に戻す。

ステップＳ９の処理では、空燃比制御部１５ａが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側から理論空燃比よりもリーン側に反転した時点（図３に示す時刻ｔ＝ｔ５及びｔ１１）からの経過時間を計測するためにディレイタイマを作動させる。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、燃料補正処理はステップＳ１０の処理に進む。

ステップＳ１０の処理では、空燃比制御部１５ａが、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧値が、エンジン２に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側から理論空燃比よりもリーン側に反転した時点（図３に示す時刻ｔ＝ｔ５及びｔ１１）から第２の所定時間Δｔ’が経過したか否かを判別する。判別の結果、第２の所定時間Δｔ’が経過した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ６及びｔ１２）、空燃比制御部１５ａは、燃料補正処理をステップＳ１１の処理に進める。一方、第２の所定時間Δｔ’が経過していない場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、空燃比制御部１５ａは、ステップＳ１０の処理を再度実行する。なお、第２の所定時間Δｔ’は、エンジン２の運転状態や吸入空気量に応じて調節されることが好ましい。また、第１の所定時間Δｔ及び第２の所定時間Δｔ’は、燃料補正処理を簡便なものとする観点からは、互いに等しく設定されることが好ましい。

ステップＳ１１の処理では、空燃比制御部１５ａが、ステップＳ７の処理で算出した燃料補正値を現在の第２の燃料補正値として設定しそのまま保持する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ６及びｔ１２）。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、今回の一連の燃料補正処理は終了する。なお、図３中で、時刻ｔ＝ｔ６で固定された第２の燃料補正値は、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力がリッチ側からリーン側に反転する時刻ｔ＝ｔ７までそのまま維持され、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力がリッチ側からリーン側に反転する時刻ｔ＝ｔ１２で固定された第２の燃料補正値は、時刻ｔ＝ｔ１３までそのまま維持されている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、空燃比制御部１５ａが、劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を実行しているときにおいて、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧が、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側からリーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときには、空燃比がリッチ側になるように算出した燃料補正値を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧が、空燃比がリーン側からリッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間Δｔが経過した時点での燃料補正値である第１の燃料補正値を、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力する電気信号の電圧がリーン側からリッチ側に反転するまでそのまま保持し、劣化判定部１５ｂが劣化判定処理を実行しているときにおいて、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧が、空燃比がリーン側からリッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときには、空燃比がリーン側になるように算出した燃料補正値を用いて空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、上流側Ｏ_２センサ１４ａが出力する電気信号の電圧が、空燃比がリッチ側からリッチ側に反転したことを示す時点から第２の所定時間Δｔ’が経過した時点での燃料補正値である第２の燃料補正値を、下流側Ｏ_２センサ１４ｂの出力する電気信号の電圧がリッチ側からリーン側に反転するまでそのまま保持するものであるため、過度な燃料補正を行うことによって、エンジン２に供給される混合気の空燃比が過度にリッチ化又はリーン化することを抑制することができる。これにより、簡便な構成で、エンジン２のエミッション特性及びエンジン２を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、エンジン２の排気系に設けられた触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、劣化判定部１５ｂが、下流側Ｏ_２センサ１４ｂが出力する電気信号の電圧の高低が、空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転する反転周期に関するパラメータの値が、所定値よりも小さいときに、触媒３が劣化していると判定するものであるため、簡便な構成で、エンジン２のエミッション特性及びエンジン２を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、エンジン２の排気系に設けられた触媒３の劣化を精度よく判定することができる。

また、本発明の実施形態における内燃機関の電子制御装置１では、所定値が、エンジン２の運転状態に応じて設定されるものであるため、エンジン２の運転状態によらずに空燃比の過度なリッチ化又はリーン化を抑制することができる

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、簡便な構成で、内燃機関のエミッション特性及び内燃機関を搭載した車両のドライバビリティに対する不要な影響を抑制した態様で、内燃機関の排気系に設けられた触媒の劣化を精度よく判定することが可能な内燃機関の電子制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動車や二輪自動車等の車両の内燃機関の電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…内燃機関の電子制御装置
２…エンジン
２ａ…インジェクタ
３…触媒
４…排気管
５…吸気管
６…スロットルバルブ
１１…スロットル開度センサ
１２…吸気圧力センサ
１３…クランクセンサ
１４ａ…上流側Ｏ_２センサ
１４ｂ…下流側Ｏ_２センサ
１５…ＥＣＵ
１５ａ…空燃比制御部
１５ｂ…劣化判定部
１６…故障表示装置

Claims

車両に搭載された内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器から出力される電気信号に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御処理を実行する空燃比制御部と、前記空燃比制御部が前記空燃比制御処理を実行しているときにおける前記酸素濃度検出器の電気信号に基づいて、前記内燃機関の排気系に設けられて前記内燃機関の排気ガスの浄化をする触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する劣化判定部と、を備えると共に、前記酸素濃度検出器は、それが出力する電気信号の電圧の高低が、前記空燃比がリーン側及びリッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転するＯ_２センサである内燃機関の電子制御装置において、
前記酸素濃度検出器は、前記触媒の上流側及び下流側に対応して配置される上流側酸素濃度検出器及び下流側酸素濃度検出器を有し、
前記空燃比制御部は、
前記劣化判定部が前記劣化判定処理を実行しているときにおいて、
前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、前記空燃比が前記理論空燃比よりも前記リッチ側から前記リーン側に反転したことを示す第１の反転状態になったときには、前記空燃比が前記リッチ側になるように算出した燃料噴射量を用いて前記空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、
前記上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が前記リーン側から前記リッチ側に反転したことを示す時点から第１の所定時間が経過した時点での前記燃料噴射量である第１の燃料噴射量を、前記下流側酸素濃度検出器の出力する前記電気信号の前記電圧が前記リーン側から前記リッチ側に反転するまでそのまま保持し、
前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が、前記空燃比が前記リーン側から前記リッチ側に反転したことを示す第２の反転状態になったときには、前記空燃比が前記リーン側になるように算出した燃料噴射量を用いて前記空燃比のフィードバック制御を実行すると共に、
前記上流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧が前記リッチ側から前記リーン側に反転したことを示す時点から第２の所定時間が経過した時点での燃料噴射量である第２の燃料噴射量を、前記下流側酸素濃度検出器の出力する前記電気信号の前記電圧が前記リッチ側から前記リーン側に反転するまでそのまま保持することを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
前記劣化判定部は、前記下流側酸素濃度検出器が出力する電気信号の電圧の高低が、前記空燃比が前記リーン側及び前記リッチ側の一方から他方に反転することに対応して反転する反転周期に関するパラメータの値が、所定値よりも小さいときに、前記触媒が劣化していると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子制御装置。
前記所定値は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の電子制御装置。