JPH0291440A - Catalyst deterioration determining device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は触媒コンバータの上流側、下流側に空燃比セン
サ(本明細書では、酸素濃度センサ(02センサ))を
設けたダブル空燃比センサシステムにおける触媒劣化判
別装置に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides a double air-fuel ratio sensor in which air-fuel ratio sensors (in this specification, oxygen concentration sensor (02 sensor)) are provided on the upstream and downstream sides of a catalytic converter. The present invention relates to a catalyst deterioration determination device in a system.
単なる空燃比フィードバック制御(シングル02センサ
システム)では、酸素濃度を検出する0□センサをでき
るだけ燃焼室に近い排気系の箇所、すなわち触媒コンバ
ータより上流である排気マニホールドの集合部分に設け
ているが、0□センサの出力特性のばらつきのために空
燃比の制御精度の改善に支障が生じている。かかる02
センサの出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品
のばらつき、経時あるいは経年的変化を補償するために
、触媒コンバータの下流に第2の0□センサを設け、上
流側02センサによる空燃比フィードバック制御に加え
て下流側0□センサによる空燃比フィードバック制御を
行うダブル02センサシステムが既に提案されている(
参照:特開昭58−72647号公報)。このダブル0
□センサシステムでは、触媒コンバータの下流側に設け
られた02センサは、上流側02センサに比較して、低
い応答速度を有するものの、次の理由により出力特性の
ばらつきが小さいという利点を有している。In simple air-fuel ratio feedback control (single 02 sensor system), the 0□ sensor that detects oxygen concentration is installed at a location in the exhaust system as close to the combustion chamber as possible, that is, at the gathering part of the exhaust manifold upstream from the catalytic converter. Due to variations in the output characteristics of the 0□ sensor, it is difficult to improve the control accuracy of the air-fuel ratio. It takes 02
In order to compensate for variations in sensor output characteristics, variations in components such as fuel injection valves, and changes over time or aging, a second 0□ sensor is provided downstream of the catalytic converter, and air-fuel ratio feedback control is performed by the upstream 02 sensor. In addition to this, a double 02 sensor system has already been proposed that performs air-fuel ratio feedback control using a downstream 0□ sensor (
Reference: Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-72647). This double 0
□In the sensor system, the 02 sensor installed on the downstream side of the catalytic converter has a lower response speed than the 02 sensor on the upstream side, but has the advantage of less variation in output characteristics for the following reasons. There is.
(1)触媒コンバータの下流では、排気温が低いので熱
的影響が少ない。(1) Downstream of the catalytic converter, the exhaust gas temperature is low, so there is little thermal influence.
(2)触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側02センサの被毒量は少な
い。(2) Since various poisons are trapped in the catalyst downstream of the catalytic converter, the amount of poisoning of the downstream 02 sensor is small.
(3)触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。(3) The exhaust gas is sufficiently mixed downstream of the catalytic converter, and the oxygen concentration in the exhaust gas is close to an equilibrium state.
従って、上述のごとく、2つの02センサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制御(ダブル0□センサシス
テム)により、上流側02センサの出力特性のばらつき
を下流側02センサにより吸収できる。実際に、第2図
に示すように、シングル02センサシステムでは、02
センサの出力特性が悪化した場合には、排気エミッショ
ン特性に直接影響するのに対し、ダブル02センサシス
テムでは、上流側o2センサの出力特性が悪化しても、
排気エミッション特性は悪化しない。つまり、ダブル0
2センサシステムにおいては、下流側02センサが安定
な出力特性を維持している限り、良好な排気エミッショ
ンが保証される。Therefore, as described above, by air-fuel ratio feedback control (double 0□ sensor system) based on the outputs of the two 02 sensors, variations in the output characteristics of the upstream 02 sensor can be absorbed by the downstream 02 sensor. In fact, as shown in Figure 2, in a single 02 sensor system, 02
If the output characteristics of the sensor deteriorate, it will directly affect the exhaust emission characteristics, but with the double 02 sensor system, even if the output characteristics of the upstream O2 sensor deteriorate,
Exhaust emission characteristics are not deteriorated. That is, double 0
In a two-sensor system, good exhaust emissions are guaranteed as long as the downstream 02 sensor maintains stable output characteristics.
触媒コンバータの触媒は車両を通常考えられる使用条件
の範囲内で使用されている限り、その機能が著しく低下
しないように設計されている。しかし、ユーザが燃料を
誤って有鉛ガソリンを入れてしまうとか、使用中に何ら
かの原因でハイテンションコードが抜は失火してしまう
場合には、触媒の機能は著しく低下することがある。前
者の場合には、ユーザは全(気付かず、また、後者の場
合にはハイテンションコードを挿入し直せばよいので触
媒を交換することはまずない。この結果、触媒コンバー
タが充分に排気ガスを浄化しないまま、走行されること
がある。The catalyst of a catalytic converter is designed so that its functionality does not deteriorate significantly as long as the vehicle is used within the range of normal usage conditions. However, if the user mistakenly adds leaded gasoline to the fuel, or if the high tension cord is disconnected or a misfire occurs for some reason during use, the catalyst's function may deteriorate significantly. In the former case, the user will not be aware of it, and in the latter case, the user will only need to reinsert the high tension cord, so it is unlikely that the catalyst will be replaced. It may be driven without being purified.
しかしながら、上述のダブル02センサシステムにおい
ては、上述のごとく、触媒の機能が劣化すると、HC,
CD・H2等の未燃ガスの影響を受け、下流側02セン
サの出力特性は劣化する。すなわち、下流側02センサ
の出力の反転回数が大きくなり、この結果、下流側02
センサによる空燃比フィードバック制御に乱れを生じさ
せ、良好な空燃比が得られなくなり、この結果、燃費の
悪化、ドライバビリティの悪化、HC,C[l・N0M
エミッションの悪化等を招くという問題点がある。However, in the above-mentioned double 02 sensor system, as mentioned above, when the catalyst function deteriorates, HC,
The output characteristics of the downstream 02 sensor deteriorate due to the influence of unburned gas such as CD/H2. In other words, the number of reversals of the output of the downstream 02 sensor increases, and as a result, the downstream 02
This causes disturbance in the air-fuel ratio feedback control by the sensor, making it impossible to obtain a good air-fuel ratio, resulting in deterioration of fuel efficiency, deterioration of drivability, HC, C[l・N0M
This has the problem of causing deterioration of emissions, etc.
このため、本願出願人は、既に単位時間当りの下流側0
2センサの出力の一定レベルに対する反転回数により触
媒の劣化を検出することを提案しでいる(参考:特願昭
61−241489号)。For this reason, the applicant has already calculated the downstream 0 per unit time.
It has been proposed to detect the deterioration of the catalyst based on the number of times the output of two sensors is reversed to a certain level (reference: Japanese Patent Application No. 61-241489).
第3図に上流側02センサの出力V、および下流側02
センサの出力v2の例を示す。すなわち、三元触媒が新
品もしくは劣化度が小さい場合には、第3図(B)に示
すごとく、三元触媒の02ストレージ効果が大きく、触
媒に入るガスの空燃比のリッチ、リーンの幅が大きくて
も、排出されるガスの空燃比は時間的に平均化される。Figure 3 shows the output V of the upstream side 02 sensor and the downstream side 02 sensor.
An example of sensor output v2 is shown. In other words, when the three-way catalyst is new or the degree of deterioration is small, as shown in Figure 3 (B), the 02 storage effect of the three-way catalyst is large, and the range of rich and lean air-fuel ratios of the gas entering the catalyst increases. Even if it is large, the air-fuel ratio of the emitted gas is averaged over time.
この傾向は三元触媒の浄化性能が高ければ高いほど大き
い。This tendency increases as the purification performance of the three-way catalyst increases.
また、三元触媒の劣化度が大きくなると、すなわち、三
元触媒の02ストレージ効果が小さくなると、第3図(
D)に示す下流側0□センサの出力V2の振幅、周期は
第3図(A>に示す上流側02センサの出力VIの振幅
、周期に近づく。従って、先に提案した単位時間当りの
下流側02センサの出力V2の一定レベルに対する反転
回数により三元触媒の大きな劣化度の判別は可能である
。Furthermore, as the degree of deterioration of the three-way catalyst increases, that is, as the 02 storage effect of the three-way catalyst decreases, as shown in Figure 3 (
The amplitude and period of the output V2 of the downstream 0□ sensor shown in D) approach the amplitude and period of the output VI of the upstream 02 sensor shown in FIG. It is possible to determine the degree of deterioration of the three-way catalyst based on the number of times the output V2 of the side 02 sensor is reversed to a certain level.
しかしながら、三元触媒の劣化度が中程度の場合には、
第3図(C)に示すように、下流側02センサの出力V
2の振幅中心値がずれるために一定レベルに対する反転
回数では判別できない。すなわち、第3図(E)に示す
ごとく、吸入空気量Qが大になると、三元触媒の中での
ガス流速が早くなるために三元触媒での化学反応時間が
短くなり、この結果、0□ストレージ効果が十分に作用
しなくなり、従って、下流側02センサの出力V2のレ
ベルおよび周波数が高くなるからである。また、上流側
02センサによる空燃比フィードバック制御における種
々の補正係数は機関の回転速度および/または負荷によ
って変化させているため、吸入吸気量Qにも応じて下流
側02センサの出力レベルが変化するからである。However, if the degree of deterioration of the three-way catalyst is moderate,
As shown in Figure 3 (C), the output V of the downstream 02 sensor
Since the amplitude center value of 2 is shifted, it cannot be determined by the number of inversions with respect to a certain level. That is, as shown in FIG. 3(E), when the intake air amount Q becomes large, the gas flow rate in the three-way catalyst becomes faster, so the chemical reaction time in the three-way catalyst becomes shorter, and as a result, This is because the 0□ storage effect no longer works sufficiently, and therefore the level and frequency of the output V2 of the downstream 02 sensor become high. Furthermore, since various correction coefficients in the air-fuel ratio feedback control by the upstream 02 sensor are changed depending on the engine rotation speed and/or load, the output level of the downstream 02 sensor changes depending on the intake air amount Q. It is from.
従って、本発明の目的は、三元触媒の中程度の劣化度を
も確実に判別できる触媒劣化判別システムを提供するこ
とにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination system that can reliably determine even a moderate degree of deterioration of a three-way catalyst.
上述の課題を解決するための手段は第1図に示される。 A means for solving the above problem is shown in FIG.
第1図において、内燃機関の排気系に設けられた排気ガ
ス浄化のための触媒コンバータの上流側、下流側には、
それぞれ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する上流側
、下流側空燃比センサが設けられている。第1の比較手
段は上流側空燃比センサの出力Vlを第1の比較電圧V
RIと比較する。In Figure 1, the upstream and downstream sides of a catalytic converter for purifying exhaust gas installed in the exhaust system of an internal combustion engine are as follows:
Upstream and downstream air-fuel ratio sensors are respectively provided to detect the concentration of specific components in exhaust gas. The first comparison means converts the output Vl of the upstream air-fuel ratio sensor into a first comparison voltage V
Compare with RI.
また、負荷検出手段は機関の負荷たとえば吸入空気量Q
を検出し、比較電圧演算手段はこの検出された負荷Qに
応じて第2の比較電圧VR2を演算する。たとえば、検
出された負荷Qが大きいときに第2の比較電圧VR2を
リッチ判定側に、他方、検出された負荷Qが小さいとき
に第2の比較電圧V112をリーン判定側に演算する。The load detection means also detects the engine load, such as the intake air amount Q.
is detected, and the comparison voltage calculation means calculates the second comparison voltage VR2 according to the detected load Q. For example, when the detected load Q is large, the second comparison voltage VR2 is calculated to be determined to be rich, and when the detected load Q is small, the second comparison voltage V112 is calculated to be determined to be lean.
この結果、第2の比較手段は下流側空燃比センサの出力
V2を第2の比較電圧VR2と比較する。空燃比調整手
段は第1、第2の比較手段の比較結果に応じて機関の空
燃比を調整する。他方、反転回数演算手段は所定時間当
りの下流側空燃比センサの出力V2の反転回数C8を演
算し、触媒劣化判別手段は反転回数C8が所定値C3O
以上のときに触媒コンバータの触媒の劣化とみなすもの
である。As a result, the second comparison means compares the output V2 of the downstream air-fuel ratio sensor with the second comparison voltage VR2. The air-fuel ratio adjusting means adjusts the air-fuel ratio of the engine according to the comparison results of the first and second comparing means. On the other hand, the reversal number calculation means calculates the reversal number C8 of the output V2 of the downstream air-fuel ratio sensor per predetermined time, and the catalyst deterioration determination means determines that the reversal number C8 is a predetermined value C3O.
In the above cases, the catalyst of the catalytic converter is considered to have deteriorated.
上述の手段によれば、下流側空燃比センサの出力振幅中
心値に合致したレベルに対する反転回数により触媒劣化
を判別する。According to the above-mentioned means, catalyst deterioration is determined based on the number of times of reversal with respect to a level that matches the output amplitude center value of the downstream air-fuel ratio sensor.
第4図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。第4図において、機関本
体1の吸気通路2にはエアフローメータ3が設けられて
いる。エアフローメータ3は吸入空気量を直接計測する
ものであって、ポテンショメータを内蔵して吸入空気量
に比例したアナログ電圧の出力信号を発生する。この出
力信号は制御回路lOのマルチプレクサ内蔵A/D変換
器101に供給されている。ディストリビユータ4には
、その軸がたとえばクランク角に換算して720°毎に
基準位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ
5およびクランク角に換算して30°毎に基準位置検出
用パルス信号を発生するクランク角センサ6が設けられ
ている。これらクランク角センサ5・6のパルス信号は
制御回路10の入出力インターフェイス102に供給さ
れ、このうち、クランク角センサ6の出力はCPU10
3の割込み端子に供給される。FIG. 4 is an overall schematic diagram showing an embodiment of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention. In FIG. 4, an air flow meter 3 is provided in the intake passage 2 of the engine body 1. The air flow meter 3 directly measures the intake air amount, has a built-in potentiometer, and generates an analog voltage output signal proportional to the intake air amount. This output signal is supplied to the A/D converter 101 with a built-in multiplexer of the control circuit IO. The distributor 4 includes a crank angle sensor 5 whose shaft generates a reference position detection pulse signal every 720 degrees in terms of crank angle, and a crank angle sensor 5 which generates a reference position detection pulse signal every 30 degrees in terms of crank angle. A crank angle sensor 6 is provided which generates a signal. The pulse signals of these crank angle sensors 5 and 6 are supplied to the input/output interface 102 of the control circuit 10, and the output of the crank angle sensor 6 is sent to the CPU 10.
3 interrupt terminal.
さらに、吸気通路2には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁7が設け
られている。Further, the intake passage 2 is provided with a fuel injection valve 7 for supplying pressurized fuel from a fuel supply system to the intake port for each cylinder.
また、機関本体1のシリンダブロックのウォータジャケ
ット8には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
9が設けられている。水温センサ9は冷却水の温度TH
Wに応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力もA/D変換器101に供給されている。Further, a water temperature sensor 9 for detecting the temperature of cooling water is provided in the water jacket 8 of the cylinder block of the engine body 1. Water temperature sensor 9 indicates cooling water temperature TH
Generates an analog voltage electrical signal according to W. This output is also supplied to the A/D converter 101.
排気マニホールド11より下流に排気系には、排気ガス
中の3つの有害成分HC、CD 、NOxを同時に浄化
する三元触媒を収容する触媒コンバータ12が設けられ
ている。A catalytic converter 12 is provided in the exhaust system downstream of the exhaust manifold 11 and houses a three-way catalyst that simultaneously purifies three harmful components HC, CD, and NOx in the exhaust gas.
排気マニホールド11には、すなわち触媒コンバータ1
2の上流側には第1のo2センサ13が設けられ、触媒
コンバータ12の下流側の排気管14には第2の02セ
ンサ15が設けられている。The exhaust manifold 11 includes a catalytic converter 1.
A first O2 sensor 13 is provided on the upstream side of the catalytic converter 12, and a second O2 sensor 15 is provided on the exhaust pipe 14 on the downstream side of the catalytic converter 12.
02センサ13,15は排気ガス中の酸素成分濃度に応
じた電気信号を発生する。すなわち、0□センサ13,
15は空燃比が理論空燃比に対してリーン側かリッチ側
かに応じて、異なる出力電圧を制御回路10でA/D変
換器101に発生する。The 02 sensors 13 and 15 generate electrical signals corresponding to the concentration of oxygen components in the exhaust gas. That is, 0□ sensor 13,
15, a control circuit 10 generates different output voltages to the A/D converter 101 depending on whether the air-fuel ratio is lean or rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
また、吸気通路2のスロットル弁16には、スロットル
弁16が全閉か否かを検出するだめのアイドルスイッチ
17が設けられており、この出力信号は制御回路10の
入出力インターフェイス102に供給される。Further, the throttle valve 16 of the intake passage 2 is provided with an idle switch 17 for detecting whether the throttle valve 16 is fully closed, and this output signal is supplied to the input/output interface 102 of the control circuit 10. Ru.
18はアラームであって、触媒コンバータ12の三元触
媒の劣化を示す。18 is an alarm indicating deterioration of the three-way catalyst of the catalytic converter 12.
制御回路10は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、A/D変換器101、入出力インターフェイ
ス102 、CPU103、の外に、ROM104゜R
AM105、バックアップROM106、クロック発生
回路107等が設けられている。The control circuit 10 is configured as a microcomputer, for example, and includes an A/D converter 101, an input/output interface 102, a CPU 103, and a ROM 104°R.
An AM 105, a backup ROM 106, a clock generation circuit 107, and the like are provided.
また、制御回路10において、ダウンカウンタ108、
フリップフロップ109、および駆動回路110は燃料
噴射弁7を制御するためのものである。Further, in the control circuit 10, a down counter 108,
Flip-flop 109 and drive circuit 110 are for controlling fuel injection valve 7.
すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量TAU
が演算されると、燃料噴射量TAUがダウンカウンタ1
08 にプリセットされると共にフリップフロップ10
9 もセットされる。この結果、駆動回路110が燃料
噴射弁7の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ10
8がクロック信号(図示せず)を計数して最後にそのキ
ャリアウド端子が“1”レベルとなったときに、フリッ
プフロップ109がリセットされて駆動回路110は燃
料噴射弁7の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射
量TAUだけ燃料噴射弁7は付勢され、従って、燃料噴
射量TAUに応じた量の燃料が機関本体1の燃焼室に送
り込まれることになる。That is, in the routine described later, the fuel injection amount TAU
is calculated, the fuel injection amount TAU is counted down by the down counter 1.
08 and flip-flop 10
9 is also set. As a result, the drive circuit 110 starts energizing the fuel injection valve 7. On the other hand, down counter 10
8 counts a clock signal (not shown) and finally when its carrier terminal reaches the "1" level, the flip-flop 109 is reset and the drive circuit 110 stops energizing the fuel injector 7. do. That is, the fuel injection valve 7 is energized by the above-mentioned fuel injection amount TAU, so that an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount TAU is sent into the combustion chamber of the engine body 1.
なお、CPU103の割込み発生は、A/D変換器10
1のA/D変換終了時、入出力インターフェイス102
がクランク角センサ6pパルス信号を受信した時、クロ
ック発生回路107からの割込信号を受信した時、等で
ある。Note that the interrupt generation of the CPU 103 is caused by the A/D converter 10.
1, the input/output interface 102
When the controller receives the crank angle sensor 6p pulse signal, when the interrupt signal from the clock generation circuit 107 is received, and so on.
エアフローメータ3の吸入空気量データQおよび冷却水
温データTHWは所定時間毎に実行されるA/D変換ル
ーチンによって取込まれてRAM105の所定領域に格
納される。つまり、RAM105におけるデータQおよ
びTHWは所定時間毎に更新されている。また、回転速
度データNeはクランク角センサ6の30°CA毎に割
込みによって演算されてRAM105の所定領域に格納
される。The intake air amount data Q and cooling water temperature data THW of the air flow meter 3 are taken in by an A/D conversion routine executed at predetermined time intervals and stored in a predetermined area of the RAM 105. That is, data Q and THW in RAM 105 are updated at predetermined time intervals. Further, the rotational speed data Ne is calculated by interruption every 30° CA of the crank angle sensor 6 and is stored in a predetermined area of the RAM 105.
第5図は上流側02センサ13の出力にもとづいて空燃
比補正計数FAFを演算する第1の空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンであって、所定時間たとえば4rns毎
に実行される。FIG. 5 shows a first air-fuel ratio feedback control routine that calculates an air-fuel ratio correction factor FAF based on the output of the upstream 02 sensor 13, and is executed every predetermined period of time, for example, every 4 rns.
ステップ501では、上流側02センサ13による空燃
比の閉ループ(フィードバック)条件が成立しているか
否かを判別する。たとえば、冷却水温が所定値以下の時
、機関始動中、始動後項量中、暖気増量中、パワー増量
中、触媒過熱防止のため○TP増量中、上流側02セン
サ13の出力信号が一度も反転していない時、燃料カッ
ト中等はいずれも閉ループ条件が不成立であり、その他
の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ条件が不成
立のときには、ステップ527に進んでFAFを閉ルー
プ制御終了直前値とする。なお、一定値たとえば1.0
としてもよい。他方、閉ループ条件成立の場合はステッ
プ502に進む。In step 501, it is determined whether a closed loop (feedback) condition for the air-fuel ratio by the upstream 02 sensor 13 is satisfied. For example, when the cooling water temperature is below a predetermined value, the output signal of the upstream 02 sensor 13 is When not inverted, the closed loop condition does not hold true when there is a fuel cut, etc., and the closed loop condition holds true in other cases. If the closed loop condition is not satisfied, the process proceeds to step 527 and the FAF is set to the value immediately before the end of the closed loop control. Note that a certain value, for example 1.0
You can also use it as On the other hand, if the closed loop condition is satisfied, the process proceeds to step 502.
ステップ502では、上流側02センサ13の出力V、
をA/D変換して取込み、ステップ503にてV、が比
較電圧V Rlたとえば0.45V以下か否かを判別す
る、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別する、つ
まり、空燃比がリーン(V+ ≦V+u)であれば、ス
テ)ブ504にてデイレイカウンタCDLYが負か否か
を判別し−CDLY>Qであればステップ505にてC
DLYを0とし、ステップ506に進む。ステップ50
6では、デイレイカウンタCDLYを1減算し、ステッ
プ507 、508にてデイレイカウンタCDLYを最
小値TDLでガードする。この場合、デイレイカウンタ
CDLYが最小値TDLに到達したときにはステップ5
09にて第1の空燃比フラグF1を“0” (リーン)
とする。なお、最小値TDLは上流側02センサ13の
出力においてリッチからリーンへの変化があってもリッ
チ状態であるとの判断を保持するためのリーン遅延状態
であって、負の値で定義される。他方、リッチ(V+
>Vat)であれば、ステップ510にてデイレイカウ
ンタC口LYが正か否かを判別し、CDLY<Qであれ
ばステップ511にてCDLYを0とし、ステップ51
2に進む。ステップ512ではデイレイカウンタCDL
Yを1加算し、ステップ513,514にてデイレイカ
ウンタCDLYを最大値TDRでガードする。In step 502, the output V of the upstream 02 sensor 13,
is A/D converted and taken in, and in step 503 it is determined whether or not V is less than the comparison voltage V Rl, for example, 0.45V, that is, it is determined whether the air-fuel ratio is rich or lean, that is, whether the air-fuel ratio is If lean (V+ ≦ V+u), it is determined in step 504 whether the delay counter CDLY is negative or not, and if -CDLY>Q, C is determined in step 505.
Set DLY to 0 and proceed to step 506. Step 50
In step 6, the delay counter CDLY is subtracted by 1, and in steps 507 and 508, the delay counter CDLY is guarded at the minimum value TDL. In this case, when the delay counter CDLY reaches the minimum value TDL, step 5
At 09, set the first air-fuel ratio flag F1 to “0” (lean)
shall be. Note that the minimum value TDL is a lean delay state for maintaining the determination that the rich state is present even if there is a change from rich to lean in the output of the upstream 02 sensor 13, and is defined as a negative value. . On the other hand, rich (V+
>Vat), it is determined in step 510 whether the delay counter C port LY is positive or not, and if CDLY<Q, CDLY is set to 0 in step 511.
Proceed to step 2. In step 512, the delay counter CDL
Y is incremented by 1, and the delay counter CDLY is guarded at the maximum value TDR in steps 513 and 514.
この場合、デイレイカウンタCDLYが最大値TDRに
到達したときにはステップ515にて第1の空燃比フラ
グF1を“1″ (リッチ)とする。なお、最大値TD
Rは上流側02センサ13の出力においてリーンからリ
ッチへの変化があってもリーン状態であるとの判断を保
持するためのリッチ遅延時間であって、正の値で定義さ
れる。In this case, when the delay counter CDLY reaches the maximum value TDR, the first air-fuel ratio flag F1 is set to "1" (rich) in step 515. In addition, the maximum value TD
R is a rich delay time for maintaining the determination that the engine is in a lean state even if the output of the upstream 02 sensor 13 changes from lean to rich, and is defined as a positive value.
ステップ516では、第1の空燃比フラグF1の符号が
反転したか否かを判別する、すなわち遅延処理後の空燃
比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転していれ
ば、ステップ517にて、第1の空燃比フラグF1の値
により、リッチからり−ンへの反転か、リーンからリッ
チへの反転かを判別する。リッチからリーンへの反転で
あれば、ステップ518にてPAP −FAF+R3R
とスキップ的に増大させ、逆に、リーンからリッチへの
反転であれば、ステップ519にてFAF −FAF−
R3Lとスキップ的に減少させる。つまり、スキップ処
理を行う。In step 516, it is determined whether the sign of the first air-fuel ratio flag F1 has been inverted, that is, it is determined whether the air-fuel ratio after the delay processing has been inverted. If the air-fuel ratio is reversed, then in step 517, it is determined whether the reversal is from rich to lean or from lean to rich, based on the value of the first air-fuel ratio flag F1. If it is a reversal from rich to lean, in step 518 PAP -FAF+R3R
On the contrary, if it is a reversal from lean to rich, FAF -FAF- is increased in a skip manner in step 519.
Decrease R3L in a skip manner. In other words, skip processing is performed.
ステップ516にて第1の空燃比フラグF1の符号が反
転していなければ、ステップ520.521.522に
て積分処理を行う。つまり、ステップ520にて、F1
=”0”か否かを判別し、Fl=“0” (リーン)で
あればステップ521にてFAF −FAF+KIRと
し、他方、F1=@l” (リッチ)であればステップ
522 にてFAF −FAP−にIL とする。ここ
で、積分定数KIR、KILはスキップ量R3R、R3
Lに比して十分小さく設定してあり、つまり、KIR(
Klい < R2H(R5L)である。従って、ステッ
プ521はリーン状態(F1=“0”)で燃料噴射量を
徐々に増大させ、ステップ522はリッチ状態(Fl=
“1″)で燃料噴射量を徐々に減少させる。If the sign of the first air-fuel ratio flag F1 is not inverted in step 516, integration processing is performed in steps 520, 521, and 522. That is, in step 520, F1
If Fl=“0” (lean), FAF −FAF+KIR is set at step 521, and on the other hand, if F1=@l” (rich), FAF − is set at step 522. Let FAP- be IL.Here, integral constants KIR and KIL are skip amounts R3R and R3.
It is set sufficiently small compared to L, that is, KIR(
Kl<R2H(R5L). Therefore, step 521 gradually increases the fuel injection amount in a lean state (F1="0"), and step 522 gradually increases the fuel injection amount in a rich state (F1="0").
"1") gradually reduces the fuel injection amount.
ステップ518.519.521.522にて演算され
た空燃比補正係数FAFはステップ523 、524に
最小値たとえば0.8にてガードされ、また、ステップ
525 、526にて最大値たとえば1゜2にてガード
されるにれにより、何らかの原因で空燃比補正係数FA
Fが大きくなり過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に
、その値で機関の空燃比を制御してオーバリッチ、オー
バリーンになるのを防ぐ。The air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated in steps 518, 519, 521, and 522 is guarded at a minimum value of, for example, 0.8 in steps 523 and 524, and is guarded at a maximum value of, for example, 1°2 in steps 525 and 526. Due to the fact that the air-fuel ratio correction coefficient FA is
When F becomes too large or too small, the air-fuel ratio of the engine is controlled using that value to prevent over-rich or over-lean conditions.
上述のごとく演算されたFAFをRAM105に格納し
て、ステップ527にてこのルーチンは終了する。The FAF calculated as described above is stored in the RAM 105, and the routine ends in step 527.
なお、第5図においては、遅延時間TDR,TDL。In addition, in FIG. 5, the delay times TDR and TDL.
スキップ量R5R,R3L、積分定数KIR,KILを
一定値としているが、吸入空気IQの領域毎に可変とす
ることもでき、さらに、後述のごとく、上流側02セン
サのずれ等の微調整のためにこれら1つたとえばスキッ
プ量R3R,R3Lを下流側0□センサ15の出力V2
に応じて可変とすることもできる。Although the skip amounts R5R and R3L and the integral constants KIR and KIL are set to constant values, they can also be made variable for each region of the intake air IQ.Furthermore, as will be described later, they can be used to finely adjust the deviation of the upstream 02 sensor, etc. For example, one of these skip amounts R3R, R3L is set to the output V2 of the downstream 0□ sensor 15.
It can also be made variable depending on the situation.
第6図は第5図のフローチャートによる動作を補足説明
するタイミング図である。上流側0□センサ13の出力
により第6図(A)に示すごとくリッチ、リーン判別の
空燃比信号A/Fが得られると、デイレイカウンタCD
LYは、第6図(B)に示すごとく、リッチ状態でカウ
ントアツプされ、リーン状態でカウントダウンされる。FIG. 6 is a timing diagram supplementary explanation of the operation according to the flowchart of FIG. When the air-fuel ratio signal A/F for rich/lean discrimination is obtained from the output of the upstream 0□ sensor 13 as shown in FIG. 6(A), the delay counter CD
As shown in FIG. 6(B), LY is counted up in a rich state and counted down in a lean state.
この結果、第6図(C)に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号A/F’ (フラグF1に相当)が形成さ
れる。たとえば、時刻1.にて空燃比信号A/F’がリ
ーンからリッチに変化しても、遅延処理された空燃比信
号A/F’はリッチ遅延時間TDRだけリーンに保持さ
れた後に時刻t2にてリッチに変化する。時刻t、にて
空燃比信号A/Fがリッチからリーンに変化しても、遅
延処理された空燃比信号A/F’はリーン遅延時間(−
TDL)相当だけリッチに保持された後に時刻t、にて
IJ +ンに変化する。しかし空燃比信号A/F’が時
刻t5 i t6 、t、のごとくリッチ遅延時間TD
Rの短い期間で反転すると、デイレイカウンタCDLY
が最大値TDRに到達するのに時間を要し、この結果、
時刻t8にて遅延処理後の空燃比信号A/F′が反転さ
れる。つまり、遅延処理後の空燃比信号A/F’は遅延
処理前の空燃比信号A/Fに比べて安定となる。このよ
うに遅延処理後の安定した空燃比信号A/F’にもとづ
いて第6図(D)に示す空燃比補正係数FAFが得られ
る。As a result, as shown in FIG. 6(C), a delayed air-fuel ratio signal A/F' (corresponding to flag F1) is formed. For example, time 1. Even if the air-fuel ratio signal A/F' changes from lean to rich at time t2, the delayed air-fuel ratio signal A/F' changes to rich at time t2 after being held lean for the rich delay time TDR. . Even if the air-fuel ratio signal A/F changes from rich to lean at time t, the air-fuel ratio signal A/F' subjected to the delay processing is delayed by the lean delay time (-
After being held rich by an amount equivalent to TDL), it changes to IJ+on at time t. However, the air-fuel ratio signal A/F' is at rich delay time TD as shown in time t5 i t6 , t.
When R is reversed in a short period, the delay counter CDLY
It takes time for TDR to reach the maximum value, and as a result,
At time t8, the air-fuel ratio signal A/F' after the delay process is inverted. In other words, the air-fuel ratio signal A/F' after the delay process is more stable than the air-fuel ratio signal A/F before the delay process. In this manner, the air-fuel ratio correction coefficient FAF shown in FIG. 6(D) is obtained based on the stable air-fuel ratio signal A/F' after the delay processing.
次に、下流側0□センサ15による第2の空燃比フィー
ドバック制御について説明する。第2の空燃比フィード
バック制御としては、第1の空燃比フィードバック制御
定数としてのスキップ量R3R,R5L 、積分定数K
IR,KIL 、遅延時間TDR。Next, the second air-fuel ratio feedback control by the downstream 0□ sensor 15 will be explained. The second air-fuel ratio feedback control includes skip amounts R3R and R5L as first air-fuel ratio feedback control constants, and an integral constant K.
IR, KIL, delay time TDR.
TOし、もしくは上流側02センサ13の出力v1の比
較電圧V Rlを可変にするシステムと、第2の空燃比
補正係数FAF2を導入するシステムとがある。There are two types of systems: one in which the comparison voltage V Rl of the output v1 of the upstream 02 sensor 13 is made variable; and the other is a system in which a second air-fuel ratio correction coefficient FAF2 is introduced.
たとえば、リッチスキップ量R3Rを大きくすると、制
御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーンスキップ
量R3Lを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行で
き、他方、リーンスキップ量R3Lを大きくすると、制
御空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチスキップ
量R3Rを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行で
きる。For example, if the rich skip amount R3R is increased, the controlled air-fuel ratio can be shifted to the rich side, and even if the lean skip amount R3L is decreased, the controlled air-fuel ratio can be shifted to the rich side.On the other hand, if the lean skip amount R3L is increased, the controlled air-fuel ratio can be shifted to the rich side. , the controlled air-fuel ratio can be shifted to the lean side, and even if the rich skip amount R3R is made small, the controlled air-fuel ratio can be shifted to the lean side.
従って、下流側02センサ15の出力に応じてリッチス
キップ量R3Rおよびリーンスキップ量R3Lを補正す
ることにより空燃比が制御できる。Therefore, the air-fuel ratio can be controlled by correcting the rich skip amount R3R and the lean skip amount R3L according to the output of the downstream 02 sensor 15.
また、リッチ積分定数KIRを大きくすると、制御空燃
比をリッチ側に移行でき、また、リーン積分定数KIL
を小さくしても制御空燃比をリッチ側に移行でき、他方
、リーン積分定数KILを大きくすると、制御空燃比を
リーン側に移行でき、また、リッチ積分定数KIRを小
さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。従って
、下流側0□センサ15の出力に応じてリッチ積分定数
KIRおよびリーン積分定数KILを補正することによ
り空燃比が制御できる。リッチ遅延時間TDRを大きく
もしくはリーン遅延時間(−TDL)を小さく設定すれ
ば、制御空燃比はリッチ側に移行でき、逆に、リーン遅
延時間(−TDL)を大きくもしくはリッチ遅延時間(
TDR)を小さ(設定すれば、制御空燃比はリーン側に
移行できる。つまり、下流側0□センサ15の出力に応
じて遅延時間TDR、TDLを補正することにより空燃
比が制御できる。さらにまた、比較電圧Vllを大きく
すると制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、比較電
圧Vllを小さくすると制御空燃比をリーン側に移行で
きる。従って、下流側02センサ15の出力に応じて比
較電圧V81を補正することにより空燃比が制御できる
。In addition, by increasing the rich integral constant KIR, the control air-fuel ratio can be shifted to the rich side, and the lean integral constant KIL
On the other hand, increasing the lean integral constant KIL allows the controlled air-fuel ratio to be shifted to the lean side, and even if the rich integral constant KIR is decreased, the controlled air-fuel ratio cannot be shifted to the rich side. You can move to the lean side. Therefore, the air-fuel ratio can be controlled by correcting the rich integral constant KIR and the lean integral constant KIL according to the output of the downstream 0□ sensor 15. If the rich delay time TDR is set large or the lean delay time (-TDL) is set small, the control air-fuel ratio can be shifted to the rich side; conversely, if the lean delay time (-TDL) is set large or the lean delay time (-TDL) is set small
If the control air-fuel ratio is set to a small value (TDR), the control air-fuel ratio can be shifted to the lean side.In other words, the air-fuel ratio can be controlled by correcting the delay times TDR and TDL according to the output of the downstream 0□ sensor 15. , the control air-fuel ratio can be shifted to the rich side by increasing the comparison voltage Vll, and the control air-fuel ratio can be shifted to the lean side by decreasing the comparison voltage Vll. By correcting the air-fuel ratio, the air-fuel ratio can be controlled.
これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側02センサによって可変とすることはそれぞれに長
所がある。たとえば、遅延時間は非常に微妙な空燃比の
調整が可能であり、また、スキップ量は、遅延時間のよ
うに空燃比のフィードバック周期を長くすることなくレ
スポンスの良い制御が可能である。従って、これら可変
量は当然2つ以上組み合わされて用いられ得る。Making these skip amount, integral constant, delay time, and comparison voltage variable by the downstream 02 sensor has its own advantages. For example, the delay time allows for very delicate air-fuel ratio adjustment, and the skip amount can be controlled with good response without lengthening the air-fuel ratio feedback period unlike the delay time. Therefore, naturally, two or more of these variable amounts can be used in combination.
次に、空燃比フィードバック制御定数としてのスキップ
量を可変にしたダブル02センサシステムについて説明
する。Next, a double 02 sensor system in which the skip amount as an air-fuel ratio feedback control constant is made variable will be described.
第7図は下流側0□センサ15の出力にもとづいてスキ
ップ量R3R,R3Lを演算する第2の空燃比フィード
バック制御ルーチンであって、所定時間たとえばIS毎
に実行される。ステップ701では、下流側02センサ
15による閉ループ条件か否かを判別する。たとえば、
上流側02センサ13による閉ループ条件の不成立に加
えて、下流側0□センサ15の出力信号が一度も反転し
ていない時、吸入空気量Qが所定範囲(Ql ≦Q≦Q
2)外、スロットル弁全開等が閉ループ条件が不成立で
あり、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ルー
プ条件でなければステップ716に進み、リッチスキッ
プ量R3Rを演算する。たとえば、RAM105より吸
入空気量データQを読出してROM104に格納された
1次元マツプを用いてリッチスキップff1R3Rを補
間計算する。FIG. 7 shows a second air-fuel ratio feedback control routine that calculates skip amounts R3R and R3L based on the output of the downstream 0□ sensor 15, and is executed for a predetermined period of time, for example, every IS. In step 701, it is determined whether the downstream side 02 sensor 15 is in a closed loop condition. for example,
In addition to the failure of the closed loop condition by the upstream 02 sensor 13, when the output signal of the downstream 0
2) The closed loop condition does not hold when the throttle valve is fully open, and the closed loop condition holds in other cases. If the closed loop condition is not met, the process proceeds to step 716, where the rich skip amount R3R is calculated. For example, the intake air amount data Q is read out from the RAM 105 and a one-dimensional map stored in the ROM 104 is used to calculate rich skip ff1R3R by interpolation.
あるいは、
R3R=5%
としてもよく、また、閉ループ終了直前値に保持するこ
とも、学習値(バックアップRAM106の値)とする
こともできる。Alternatively, R3R may be set to 5%, or it may be held at the value immediately before the end of the closed loop, or it may be set as a learned value (value in the backup RAM 106).
下流側02センサ15による閉ループ条件成立であれば
、ステップ702に進み、RAM105より吸入空気量
データQを読出し、その変化ΔQを、ΔQ−Q−QO
ただし、Qoは前回のQの値、により演算し、ステップ
703では次の実行に備えて、Q0←Qとする。次いで
、ステップ704にて吸入空気量変化ΔQlが所定値Δ
Q0以下か否かを判別する。If the closed loop condition is satisfied by the downstream 02 sensor 15, the process proceeds to step 702, reads the intake air amount data Q from the RAM 105, and calculates the change ΔQ by ΔQ-Q-QO, where Qo is the previous value of Q. However, in step 703, Q0←Q is set in preparation for the next execution. Next, in step 704, the intake air amount change ΔQl is set to a predetermined value Δ
Determine whether it is less than or equal to Q0.
ΔQ1≦ΔQoであればステップ705.706に進み
、1ΔQl>ΔQ0であればステップ707に進む。つ
まり、吸入空気量Qの変化1ΔQ1が小さい安定状態す
なわち定常状態がCNTo X 1 s持続したときの
み、ステップ708に進み、その他の場合にはやはりス
テップ716に進む。If ΔQ1≦ΔQo, the process proceeds to steps 705 and 706, and if 1ΔQl>ΔQ0, the process proceeds to step 707. That is, only when a stable state in which the change 1ΔQ1 in the intake air amount Q is small, that is, a steady state, continues for CNTo X 1 s, the process proceeds to step 708, and in other cases, the process also proceeds to step 716.
つまり、下流側02センサ15の出力は、排気ガスの輸
送遅れ、三元触媒の02ストレージ効果等による反応遅
れを考慮して定常状態判別のためのステップ702〜7
07が設けられている。なお、三元触媒の02ストレー
ジ効果について説明すると、三元触媒はNOX、 CO
,HCを同時に浄化するものであり、その浄化率ηを第
8図に示すように、理論空燃比(λ=1)よりリッチ側
ではNO,の浄化率が大きく、リーン側ではCD・HC
の浄化率が大きい。このとき、三元触媒は、空燃比がリ
ーンのときには0□を取込み、空燃比がリッチになった
ときにCD、HCを取込んでリーンのときに取込まれた
0□と反応せしめるという02ストレージ効果を奏する
。In other words, the output of the downstream 02 sensor 15 is determined in steps 702 to 7 for steady state determination, taking into account the delay in exhaust gas transport and the reaction delay due to the 02 storage effect of the three-way catalyst.
07 is provided. In addition, to explain the 02 storage effect of a three-way catalyst, a three-way catalyst has NOX, CO
, HC at the same time, and the purification rate η is shown in Figure 8. On the rich side of the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1), the purification rate of NO is large, and on the lean side, the purification rate of CD/HC is large.
The purification rate is high. At this time, the three-way catalyst takes in 0□ when the air-fuel ratio is lean, takes in CD and HC when the air-fuel ratio becomes rich, and reacts with the 0□ taken in when the air-fuel ratio is lean. Provides a storage effect.
上述のごとく吸入空気量Qの変化ΔQが安定したときに
は、ステップ708に進み、比較電圧VR2を演算する
。つまり、RAM105より吸入空気量データQを読出
してROM104に格納された1次元マツプを用いて比
較電圧V12を補間計算する。ここでは、吸入空気量Q
が大であれば比較電圧VR2を大きくし、逆に、吸入空
気量Qが小であれば比較電圧Va□を小さくする。従っ
て、02センサの出力特性は第9図のごとく示されるの
で、吸入空気量Qが大であれば、比較電圧VR2はリッ
チ側に演算され、逆に、吸入空気量Qが小であれば比較
電圧VR2はリーン側に演算されることになる。なお、
Q<Q、では下流側0□センサ15の素子温が低下する
ため、また、Q<Q2ではOTP増量域のために、ステ
ップ601において空燃比フィードバック制御条件とし
てQ1≦Q≦Q2 としである。When the change ΔQ in the intake air amount Q becomes stable as described above, the process proceeds to step 708, where the comparison voltage VR2 is calculated. That is, the intake air amount data Q is read out from the RAM 105 and a one-dimensional map stored in the ROM 104 is used to interpolate and calculate the comparison voltage V12. Here, the intake air amount Q
If the intake air amount Q is large, the comparison voltage VR2 is made large, and conversely, if the intake air amount Q is small, the comparison voltage Va□ is made small. Therefore, the output characteristics of the 02 sensor are shown as shown in Figure 9, so if the intake air amount Q is large, the comparison voltage VR2 is calculated to be rich, and conversely, if the intake air amount Q is small, the comparison voltage VR2 is calculated to be rich. The voltage VR2 will be calculated on the lean side. In addition,
When Q<Q, the element temperature of the downstream 0□ sensor 15 decreases, and when Q<Q2, the OTP increase range occurs, so in step 601, the air-fuel ratio feedback control condition is set as Q1≦Q≦Q2.
また、Q ” Q +ではV112は0.2〜0.4V
、また、Q ” Q 2ではVIL2は0.6〜0.8
Vとされる。Also, at Q ” Q +, V112 is 0.2 to 0.4V
, and in Q ” Q 2, VIL2 is 0.6 to 0.8
It is considered to be V.
なお、負荷としては吸入空気量Qの外にスロットル弁開
度、吸気管圧力が使用でき、また、これら負荷と機関回
転速度のマツプあるいは演算から比較電圧VR2を求め
るようにしても良い。In addition to the intake air amount Q, the throttle valve opening and the intake pipe pressure can be used as the load, and the comparison voltage VR2 may be determined from a map or calculation of these loads and the engine speed.
ステップ709では、下流側02センサ15の出力V2
をA/D変換して取込み、ステップ710にてV2が比
較電圧Vlk2以下か否かを判別する、つまり、空燃比
がリッチかリーンかを判別する。In step 709, the output V2 of the downstream side 02 sensor 15 is
is A/D converted and taken in, and in step 710 it is determined whether V2 is less than or equal to the comparison voltage Vlk2, that is, it is determined whether the air-fuel ratio is rich or lean.
ステップ710にてV2≦V12 (リーン)であれば
ステップ711.712に進み、他方、Va>Vi+□
(リッチ)であればステップ713.714に進む。If V2≦V12 (lean) in step 710, proceed to steps 711 and 712, and on the other hand, Va>Vi+□
(rich), the process advances to steps 713 and 714.
ステップ711では、第2の空燃比フラグF2を“0”
とし、ステップ712にてR2H−R3R+ΔR3(一
定値)とし、つまり、リッチスキップ量R3Rを増大さ
せて空燃比をリッチ側に移行させる。In step 711, the second air-fuel ratio flag F2 is set to "0".
Then, in step 712, R2H-R3R+ΔR3 (constant value) is set, that is, the rich skip amount R3R is increased to shift the air-fuel ratio to the rich side.
他方、V2 >Vl12 (リッチ)のときには、ステ
ップ713にて第2の空燃比フラグF2を“0”とし、
ステップ714にてR2H−R2H−ΔR3とし、つま
り、リッチスキップ量R8Rを減少させて空燃比をリー
ン側に移行させる。On the other hand, when V2 > Vl12 (rich), the second air-fuel ratio flag F2 is set to "0" in step 713,
In step 714, R2H-R2H-ΔR3 is set, that is, the rich skip amount R8R is decreased to shift the air-fuel ratio to the lean side.
ステップ715は、上述のごとく演算されたリッチスキ
ップ量R3Rのガード処理を行うものであり、たとえば
最小値MIN=2.5%、最大値MAX=7.5%にて
ガードする。なお、最小値MINは過渡追従性がそこな
われないレベルの値であり、また、最大値MAXは空燃
比変動によりドライバビリティの悪化が発生しないレベ
ルである。In step 715, the rich skip amount R3R calculated as described above is guarded, for example, with the minimum value MIN=2.5% and the maximum value MAX=7.5%. Note that the minimum value MIN is a value at a level that does not impair transient followability, and the maximum value MAX is a level at which drivability does not deteriorate due to air-fuel ratio fluctuations.
ステップ717では、リーンスキップfiR3Lを、R
3L −10%−R2H
にて演算する。つまり、R3R+R3L = 10%で
ある。In step 717, the lean skip fiR3L is
Calculate as 3L -10%-R2H. That is, R3R+R3L=10%.
上述のごとく演算されたR2HはRAM105は格納さ
れた後に、ステップ718にてこのルーチンは終了する
。After the R2H calculated as described above is stored in the RAM 105, this routine ends in step 718.
第10図は触媒劣化判別ルーチンであって、所定時間た
とえば4ms毎に行われる。ステップ1001では、第
7図のステップ701と同様に、下流側02センサ15
の閉ループ条件成立か否かを判別し、下流側0□センサ
15の閉ループ条件成立の場合のみステップ1002に
進む。ステップ1002では、RAM105より回転速
度データNeを読出してN、≦Ne≦Nまたとえば11
000rl1≦Ne≦300Orpm (D範囲か否か
を判別し、ステップ1003にて、RAM105より吸
入空気量データQを読出してQl ≦Q≦Qまたとえば
0.511 /rev≦Q/Ne≦1. OR/rev
の範囲か否かを判別する。つまり、アイドル状態、加減
速状態、燃料増量域等を除いた定常状態のみステップ1
004に進むようにしである。その他の場合にはステッ
プ1014に直接進む。FIG. 10 shows a catalyst deterioration determination routine, which is performed every predetermined period of time, for example, 4 ms. In step 1001, similarly to step 701 in FIG.
It is determined whether the closed loop condition for the downstream 0□ sensor 15 is satisfied, and the process proceeds to step 1002 only if the closed loop condition for the downstream 0□ sensor 15 is satisfied. In step 1002, the rotational speed data Ne is read from the RAM 105, and N≦Ne≦N, for example, 11.
000rl1≦Ne≦300Orpm (Determine whether it is in the D range or not, and in step 1003, read the intake air amount data Q from the RAM 105 and set Ql≦Q≦Q, for example, 0.511 /rev≦Q/Ne≦1.OR /rev
Determine whether it is within the range of . In other words, step 1 is only performed in steady state, excluding idle state, acceleration/deceleration state, fuel increase region, etc.
It is set to proceed to 004. Otherwise, proceed directly to step 1014.
ステップ1004では、カウンタCTを+1歩進させ、
ステップ1005にてCT≦CToか否かにより所定時
間CTo X 4 ms経過したか否かを判別する。In step 1004, the counter CT is incremented by +1,
In step 1005, it is determined whether a predetermined time period CTo X 4 ms has elapsed based on whether CT≦CTo.
11000rp≦Ne≦300Orpm且つ0.51
/rev≦Q/Ne≦L O1/revの状態の持続が
所定時間経過前(CT≦CTo)であれば、ステップ1
006 。11000rp≦Ne≦300Orpm and 0.51
/rev≦Q/Ne≦L If the state of O1/rev continues before the elapse of a predetermined time (CT≦CTo), step 1
006.
1007に進んで下流側o2センサ15の出力V2の反
転回数を回数カウンタC8により計数する。すなわち、
ステップ1006にて第2の空燃比フラグF2が反転し
たか否かを判別し、ステップ1007にて第2の空燃比
フラグF2の反転毎に回数カウンタCSを+1歩進させ
る。Proceeding to step 1007, the number of times the output V2 of the downstream O2 sensor 15 is reversed is counted by the number counter C8. That is,
In step 1006, it is determined whether or not the second air-fuel ratio flag F2 has been inverted, and in step 1007, the number counter CS is incremented by +1 each time the second air-fuel ratio flag F2 is inverted.
次に、11000rp≦Ne≦300Orpm且つ0.
51!/rev≦Q/Ne≦1.01 /revの状態
が所定時間経過すると(CT > CT o)、ステッ
プ1005のフローはステップ1008に進む。この結
果、ステップ1008にて下流側0□センサ15の反転
回数C8が所定値C3o以上か否かを判別する。C3<
C3゜であれば、触媒劣化なしと判別して、ステップ1
009にてアラーム停止(もしくは解除)し、また、ス
テップ1010にてアラームフラグFAL14を“0”
とする。他方、C8≧C3oであれば触媒劣化と判別し
て、ステップ1011にてアラーム18を付勢すると共
に、ステップ1012にてアラームフラグFALMを“
1”とする。そして、ステップ1013にてカウンタC
T、C3を共にクリアしてステップ1014に進むQな
お、アラームフラグF ALXはバックアップRAM1
06に格納され、従って、特別の読取装置によりアラー
ムフラグFALMを読出すことにより触媒劣化を知り、
これにより、触媒交換を行うことができる。Next, 11000rpm≦Ne≦300Orpm and 0.
51! /rev≦Q/Ne≦1.01 When the state of /rev has passed for a predetermined period of time (CT > CT o), the flow of step 1005 proceeds to step 1008. As a result, in step 1008, it is determined whether the number of reversals C8 of the downstream 0□ sensor 15 is equal to or greater than a predetermined value C3o. C3<
If it is C3°, it is determined that there is no catalyst deterioration and step 1 is performed.
The alarm is stopped (or canceled) at step 009, and the alarm flag FAL14 is set to "0" at step 1010.
shall be. On the other hand, if C8≧C3o, it is determined that the catalyst has deteriorated, and the alarm 18 is activated in step 1011, and the alarm flag FALM is set to " in step 1012.
1". Then, in step 1013, the counter C
Clear both T and C3 and proceed to step 1014Q. Note that the alarm flag FALX is the backup RAM1
Therefore, by reading out the alarm flag FALM with a special reading device, the catalyst deterioration can be detected.
Thereby, catalyst exchange can be performed.
なお、ステップ1008の所定値C8oは運転状態パラ
メータたとえば負荷に応じて可変とすることもできる。Note that the predetermined value C8o in step 1008 can also be made variable depending on the operating state parameter, for example, the load.
第11図もまた触媒劣化判別ルーチンであって、第10
図の場合と異なり、上流側02センサ13の出力Vlの
反転回数と下流側02センサ15の出力V2の反転回数
との比により触媒劣化の判別を行う。ステップ1101
〜1103は第10図のステップ1001〜1003と
同一である。ステップ1104.1005では、下流側
02センサ15の出力V2の反転回数すなわち第2の空
燃比フラグF2の反転回数をカウンタC8により計数し
、ステップ1006 、1107では、上流側0□セン
サ13の出力V1の反転回数すなわち第1の空燃比フラ
グF1の反転回数をカウンタCMにより計数する。この
結果、CM≧200となったときには、ステップ110
8でのフローはステップ1109に進む。FIG. 11 also shows the catalyst deterioration determination routine, and the 10th
Unlike the case shown in the figure, catalyst deterioration is determined based on the ratio of the number of reversals of the output Vl of the upstream 02 sensor 13 and the number of reversals of the output V2 of the downstream 02 sensor 15. Step 1101
Steps 1001 to 1103 are the same as steps 1001 to 1003 in FIG. In steps 1104 and 1005, the counter C8 counts the number of inversions of the output V2 of the downstream 02 sensor 15, that is, the number of inversions of the second air-fuel ratio flag F2, and in steps 1006 and 1107, the output V1 of the upstream 0□ sensor 13 is counted. The counter CM counts the number of inversions of the first air-fuel ratio flag F1, that is, the number of inversions of the first air-fuel ratio flag F1. As a result, if CM≧200, step 110
The flow at step 8 proceeds to step 1109.
ステップ1109にてC8≧CM/2か否かを判別する
。In step 1109, it is determined whether C8≧CM/2.
C3<CM/2であれば、触媒劣化なしと判別して、ス
テップ1110にてアラーム停止(もしくは解除)し、
また、ステップ1111にてアラームフラグFALMを
“0”とする。他方、C8≧CM/2であれば触媒劣化
と判別して、ステップ1112にてアラーム18を付勢
すると共に、ステップ1113にてアラームフラグFA
LMを“1”とする。そして、ステップ1114、11
15に進む。なお、この場合も、アラームフラグFAL
MはバックアップRAM106に格納され、従って、特
別の読取装置によりアラームフラグFAL14を読出す
ことにより触媒劣化を知り、これにより、触媒交換を行
うことができる。If C3<CM/2, it is determined that there is no catalyst deterioration and the alarm is stopped (or canceled) in step 1110,
Further, in step 1111, the alarm flag FALM is set to "0". On the other hand, if C8≧CM/2, it is determined that the catalyst has deteriorated, and the alarm 18 is activated in step 1112, and the alarm flag FA is activated in step 1113.
Set LM to "1". and steps 1114, 11
Proceed to step 15. In addition, in this case as well, the alarm flag FAL
M is stored in the backup RAM 106, so by reading out the alarm flag FAL14 with a special reading device, catalyst deterioration can be detected and the catalyst can be replaced.
つまり、通常、上流側02センサ13の出力V1は第3
図(A)に示すごとく高い周波数を有するものの、下流
側02センサ15の出力V2は第3図(B)に示すごと
(低い周波数を有するが、触媒コンバータ12の触媒が
劣化すると、02ストレージ効果が減少し、下流側0□
センサ15の出力v2の周波数が第3図(C)、 (D
)に示すごとく上流側0□センサ13の出力Vlの周波
数に近づく。従って、これら2つの周波数の相対値で触
媒劣化が可能となる。In other words, normally, the output V1 of the upstream 02 sensor 13 is
Although it has a high frequency as shown in Figure (A), the output V2 of the downstream side 02 sensor 15 has a low frequency as shown in Figure 3 (B), but when the catalyst of the catalytic converter 12 deteriorates, the 02 storage effect decreases, downstream 0□
The frequency of the output v2 of the sensor 15 is as shown in Fig. 3 (C), (D
), the frequency approaches the output Vl of the upstream 0□ sensor 13. Therefore, catalyst deterioration is possible with the relative values of these two frequencies.
第12図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク
角毎たとえば、360°CA毎に実行される。FIG. 12 shows an injection amount calculation routine, which is executed at every predetermined crank angle, for example, every 360° CA.
ステップ1201では、RAM105により吸入空気量
データQおよび回転速度、データNeを読出して基本噴
射量TAUPを演算する。たとえば、TAUP←α・Q
/Ne(αは定数)とする。ステップ1202にてRA
M105より冷却水温データTHWを読出してROM1
04に格納された1次元マツプにより暖機増量値FWL
を補間計算する。この暖機増量値FWLは、図示のごと
く、現在の冷却水温THWが上昇するに従って小さくな
るように設定されている。ステップ1203では、最終
噴射量TAUを、
TAU−TAUP・FAF ・(FWL十β)+γに
より演算する。なお、β、γは他の運転状態パラメータ
によって定まる補正量であり、たとえば図示しないスロ
ットル位置センサからの信号、あるいは吸気温センサか
らの信号、バッテリ電圧等により決められる補正量であ
り、これらもRAM105に格納されている。次いで、
ステップ1204にて、噴射量TAUをダウンカウンタ
108 にセットすると共にフリップフロップ109を
セットして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ1
205にてこのルーチンは終了する。なお、上述のごと
く、噴射量TAUに相当する時間が経過すると、ダウン
カウンタ108のキャリアウド信号によってフリップフ
ロップ109がリセットされて燃料噴射は終了する。In step 1201, the intake air amount data Q, rotational speed, and data Ne are read out from the RAM 105 to calculate the basic injection amount TAUP. For example, TAUP←α・Q
/Ne (α is a constant). RA at step 1202
Read the cooling water temperature data THW from M105 and store it in ROM1.
The warm-up increase value FWL is determined by the one-dimensional map stored in 04.
Calculate by interpolation. As shown in the figure, this warm-up increase value FWL is set to decrease as the current cooling water temperature THW increases. In step 1203, the final injection amount TAU is calculated by TAU-TAUP.FAF.(FWL+β)+γ. Note that β and γ are correction amounts determined by other operating state parameters, such as a signal from a throttle position sensor (not shown), a signal from an intake air temperature sensor, battery voltage, etc. These are also correction amounts determined by the RAM 105. is stored in. Then,
At step 1204, the injection amount TAU is set in the down counter 108 and the flip-flop 109 is set to start fuel injection. And step 1
The routine ends at 205. As described above, when the time corresponding to the injection amount TAU has elapsed, the flip-flop 109 is reset by the carrier signal of the down counter 108, and the fuel injection ends.
なお、上述のごとく、触媒劣化が判別された場合には、
下流側02センサ15による閉ループ制御を停止するこ
ともでき、これにより、エミッションの悪化を防止でき
る。As mentioned above, if catalyst deterioration is determined,
Closed loop control by the downstream 02 sensor 15 can also be stopped, thereby preventing deterioration of emissions.
さらに、上述の実施例においては、吸入空気量Qに応じ
て比較電圧Vi2を可変とする際に、制御定数たとえば
スキップ量R3R,R5Lを各吸入空気量Q毎にブロッ
ク分割することもでき、これにより、機関の負荷が異な
る領域に遷移したときにも要求空燃比に迅速に近づける
ことができ、制御遅れによる燃費の悪化、ドライバビリ
ティの悪化、エミッションの悪化等の防止に役立つ。Furthermore, in the above embodiment, when making the comparison voltage Vi2 variable according to the intake air amount Q, the control constants, for example, the skip amounts R3R, R5L, can be divided into blocks for each intake air amount Q. This makes it possible to quickly approach the required air-fuel ratio even when the engine load changes to a different range, which helps prevent deterioration of fuel efficiency, drivability, and emissions due to control delays.
さらに、第1の空燃比フィードバック制御は4ms毎に
、また、第2の空燃比フィードバック制御はIS毎に行
われるのは、空燃比歩フィードバック制御の応答性の良
い上流側02センサによる制御を主にして行い、応答性
の悪い下流側0□センサによる制御を従にして行うため
である。Furthermore, the first air-fuel ratio feedback control is performed every 4 ms, and the second air-fuel ratio feedback control is performed every IS. This is because the control by the downstream 0□ sensor, which has poor responsiveness, is performed as a secondary control.
また、上流側0□センサによる空燃比フィードバック制
御における他の制御定数、たとえば遅延時間、積分定数
、上流側02センサの比較電圧(参照:特開昭55−3
7562号公報)等を下流側02センサの出力により補
正するダブル0□センサシステムあるいは第2の空燃比
補正係数を導入したダブル0□センサシステムにも、本
発明を適用し得る。In addition, other control constants in the air-fuel ratio feedback control by the upstream 0□ sensor, such as delay time, integral constant, and comparison voltage of the upstream 02 sensor (reference: JP-A-55-3
The present invention can also be applied to a double 0□ sensor system that corrects the air-fuel ratio (No. 7562) etc. using the output of the downstream 02 sensor, or a double 0□ sensor system that introduces a second air-fuel ratio correction coefficient.
また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤーセンサ等を用
いることもできる。Furthermore, instead of the air flow meter, a Karman vortex sensor, a heat wire sensor, or the like may be used as the intake air amount sensor.
さらに、上述の実施例では、吸入空気量および機関の回
転速度に応じて燃料噴射量を演算しているが、吸入空気
圧および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射量を演算してもよ
い。Furthermore, in the above embodiment, the fuel injection amount is calculated according to the intake air amount and the engine rotation speed, but the fuel injection amount is calculated according to the intake air pressure and the engine rotation speed, or the throttle valve opening and the engine rotation speed. The fuel injection amount may also be calculated.
さらに、上述の実施例では、燃料噴射量により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キヤブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールバルブ(EACV)に
より機関の吸入空気量を調整した空燃比を制御するもの
、エレク) IJフックブリード・エア・コントロール
バルブによりキャブレタのニアブリード量を調整してメ
イン系通路およびスロー系通路への大気の導入により空
燃比を制御するもの、機関の排気系へ送りこまれる2次
空気量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。この
場合には、ステップ1201における基本噴射量TAU
P相当の基本燃料噴射量がキャブレタ自身によって決定
され、すなわち、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機関
の回転速度に応じて決定され、ステップ1203にて最
終燃料噴射量TAUに相当する供給空気量が演算される
。Further, in the above embodiment, an internal combustion engine is shown in which the amount of fuel injected into the intake system is controlled by the amount of fuel injected, but the present invention can also be applied to a carburetor type internal combustion engine. For example, an electric air control valve (EACV) is used to control the air-fuel ratio by adjusting the intake air amount of the engine; The present invention can also be applied to devices that control the air-fuel ratio by introducing atmospheric air into the slow system passage, and devices that adjust the amount of secondary air sent to the exhaust system of an engine. In this case, the basic injection amount TAU in step 1201
The basic fuel injection amount corresponding to P is determined by the carburetor itself, that is, it is determined according to the intake pipe negative pressure corresponding to the intake air amount and the rotational speed of the engine, and in step 1203, the supply corresponding to the final fuel injection amount TAU is determined. The amount of air is calculated.
さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして02セ
ンサを用いたが、COセンサ、リーンミクスチャセンサ
等を用いることもできる。Furthermore, in the above embodiment, the 02 sensor was used as the air-fuel ratio sensor, but a CO sensor, lean mixture sensor, etc. may also be used.
さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータすなわち
ディジタル回路によって構成されているが、アナログ回
路により構成することもできる。Furthermore, although the embodiments described above are constructed using a microcomputer, that is, a digital circuit, they may also be constructed using an analog circuit.
以上説明したように本発明によれば、三元触媒の劣化度
が比較的小さい場合にもその劣化度を精確に判別できる
。As explained above, according to the present invention, even when the degree of deterioration of the three-way catalyst is relatively small, the degree of deterioration can be accurately determined.
第1図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、
第2図はシングル02センサシステムおよびダブル02
センサシステムを説明する排気エミッション特性図、
第3図は本発明が解決すべき課題を説明するタイミング
図、
第4図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、
第5図、第7図、第1O図、第11図、第12図は第4
図の制御回路の動作を説明するためのフローチャート、
第6図は、第10図のフローチャートを補足説明するた
めのタイミング図、
第8図は02ストレージ効果を説明する図、第9図は0
□センサの出力特性を示すグラフである。
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・・・クランク角センサ、
10・・・制御回路、 12・・・触媒コンバータ
、13・・・上流側0□センサ、
15・・・下流側0□センサ、
17・・・アイドルスイッチ。
Ox
第2図
課題を説明する図
A/F
第8図
A/F
第9図
第12図Figure 1 is an overall block diagram for explaining the present invention in detail, Figure 2 is a single 02 sensor system and a double 02 sensor system.
FIG. 3 is an exhaust emission characteristic diagram explaining the sensor system; FIG. 3 is a timing diagram explaining the problems to be solved by the present invention; FIG. 4 is an overall schematic diagram showing an embodiment of the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention Figure 5, Figure 7, Figure 1O, Figure 11, Figure 12 are
Flowchart for explaining the operation of the control circuit in Figure 6, Figure 6 is a timing diagram for supplementary explanation of the flowchart in Figure 10, Figure 8 is a diagram for explaining the 02 storage effect, Figure 9 is a diagram for explaining the 02 storage effect.
□This is a graph showing the output characteristics of the sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Engine body, 3... Air flow meter, 4... Distributor, 5, 6... Crank angle sensor, 10... Control circuit, 12... Catalytic converter, 13... Upstream side 0□ sensor, 15...downstream 0□ sensor, 17...idle switch. Ox Figure 2 Diagram explaining the task A/F Figure 8 A/F Figure 9 Figure 12
Claims (1)
と、 該三元触媒の上流側の排気通路に設けられ、前記機関の
空燃比を検出する上流側空燃比センサ(13)と、 前記三元触媒の下流側の排気通路に設けられ、前記機関
の空燃比を検出する下流側空燃比センサ(15)と、 前記上流側空燃比センサの出力を第1の比較電圧と比較
する第1の比較手段と、 前記機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該検出され
た負荷に応じて第2の比較電圧を演算する比較電圧演算
手段と、 前記下流側空燃比センサの出力を前記第2の比較電圧と
比較する第2の比較手段と、 前記第1、第2の比較手段の比較結果に応じて前記機関
の空燃比を調整する空燃比調整手段と、所定時間当りの
前記下流側空燃比センサの出力の反転回数を演算する反
転回数演算手段と、前記反転回数が前記所定値以上のと
きに前記触媒コンバータの触媒の劣化と判別する触媒劣
化判別手段と、 を具備する内燃機関の触媒劣化判別装置。[Claims] 1. Three-way catalyst (12) provided in the exhaust passage of an internal combustion engine
an upstream air-fuel ratio sensor (13) provided in the exhaust passage upstream of the three-way catalyst to detect the air-fuel ratio of the engine; and an upstream air-fuel ratio sensor (13) provided in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst to detect the air-fuel ratio of the engine. a downstream air-fuel ratio sensor (15) for detecting the air-fuel ratio of the engine; a first comparing means for comparing the output of the upstream air-fuel ratio sensor with a first comparison voltage; and a load detecting means for detecting the load of the engine. and a comparison voltage calculation means for calculating a second comparison voltage according to the detected load; and a second comparison means for comparing the output of the downstream air-fuel ratio sensor with the second comparison voltage; air-fuel ratio adjusting means for adjusting the air-fuel ratio of the engine according to the comparison results of the first and second comparing means; and reversal number calculating means for calculating the number of times the output of the downstream air-fuel ratio sensor is reversed per predetermined time. and a catalyst deterioration determining means for determining that the catalyst of the catalytic converter has deteriorated when the number of reversals is equal to or greater than the predetermined value.
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