JPH04339149A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH04339149A
JPH04339149A JP3111852A JP11185291A JPH04339149A JP H04339149 A JPH04339149 A JP H04339149A JP 3111852 A JP3111852 A JP 3111852A JP 11185291 A JP11185291 A JP 11185291A JP H04339149 A JPH04339149 A JP H04339149A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の部分気筒群に分割
したたとえばV型、水平対向型等の内燃機関の空燃比制
御装置、特に三元触媒の劣化判別に関する。
【0002】
【従来の技術】単なる空燃比フィードバック制御(シン
グルO2 センサシステム)では、酸素濃度を検出する
O2 センサをできるだけ燃焼室に近い排気系の個所、
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、O2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O2 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
O2 センサを設け、上流側O2 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O2 センサによる
空燃比フィードバック制御を行うダブルO2 センサシ
ステムが既に提案されている(参照:特開昭61−28
6550号公報)。このダブルO2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O2 センサは
、下流側O2 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。 (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。 (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O2 センサの被毒量は少
ない。 (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。
【0003】したがって、上述のごとく、2つのO2 
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O2 センサシステム)により、上流側O2 セン
サの出力特性のばらつきを下流側O2 センサにより吸
収できる。実際に、図14に示すように、シングルO2
 センサシステムでは、O2 センサ出力特性が悪化し
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O2 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O2 センサシステムに
おいては、下流側O2 センサが安定な出力特性を維持
している限り、良好の排気エミッションが保証される。
【0004】上述のダブルO2 センサシステムにおい
ても、触媒が劣化すると、HC, CO, NOX エ
ミッションは悪化し、また、下流側O2 センサの出力
特性は劣化する。 すなわち、下流側O2 センサの出力V2 の幅が大き
く、かつ周期が短かくなる。このため、従来、触媒劣化
を、下流側O2 センサの出力の反転周期と上流側O2
 センサの出力の反転周期との比(あるいは下流側O2
 センサの出力の反転周期が所定値以下か否か)に応じ
て行っていた(参照:特開昭61−286550号公報
)。
【0005】他方、V型、水平対向型等の2つ以上のバ
ンク(部分気筒群)に分割された内燃機関にも上述のダ
ブルO2 センサシステムが適用された3O2 センサ
システムがある(参照:特開昭64−8332号公報)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2つ以
上のバンクを有する内燃機関に適用されたダブルO2 
センサシステム(つまり3O2 センサシステム)にお
いては、各バンク毎の上流側O2 センサの出力は同期
せず、しかもこれらの周波数も一致していないので、排
気ガスは各これらバンクの集合部で干渉して乱れ、この
結果、下流側O2 センサの出力がいずれのバンクの上
流側O2 センサの出力とも同期せず、かつ周波数も一
致しない。
【0007】このため、上述の下流側O2 センサの出
力の反転周期にもとづく触媒劣化判別は不可能であると
いう課題があった。従って、本発明の目的は、複数のバ
ンクに分割された内燃機関に適用されたダブル空燃比セ
ンサシステム(3空燃比センサシステム)において触媒
劣化判別を可能にすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段は図1に示される。すなわち、機関が分割され
た複数のたとえば2つ部分気筒群(バンク)に上流側空
燃比センサ13A,13Bを設け、各部分気筒群の排気
が集合する排気集合部に下流側空燃比センサ17を設け
る。また、上流側空燃比センサ13A,13Bと下流側
空燃比センサ17との間に設けられた三元触媒CCRO
を設ける。一方、特定運転状態判別手段は機関が特定運
転状態か否かを判別する。この結果、機関が特定運転状
態でないときには、第1の空燃比調整手段は各部分気筒
群に対して各部分気筒群に設けられた上流側空燃比セン
サの出力V1 またはV1 ′及び下流側空燃比センサ
の出力V2 に応じて各部分気筒群の空燃比を個別的に
調整する。他方、機関が特定運転状態のときには、第2
の空燃比調整手段は上流側空燃比センサのうち特定の空
燃比センサたとえば13Aの出力V1 及び下流側空燃
比センサの出力V2 に応じて各部分気筒群の空燃比を
共通に調整する。そして、機関が特定運転状態のときに
、触媒劣化判別手段は下流側空燃比センサ17の出力V
2 に応じて三元触媒CCROの劣化判別を行うもので
ある。
【0009】
【作用】上述の手段によれば、触媒劣化判別時には、各
部分気筒群の排気ガスの周期が同期し、かつそれらの周
波数が同一となるので、排気集合部における排気ガスの
干渉による乱れがなくなり、このため、触媒上流の空燃
比と触媒下流の空燃比との対応がとれ、この結果、下流
側空燃比センサの出力で触媒劣化判別が可能となる。
【0010】
【実施例】図2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である。図2においては
、機関本体1のシリンダはV字型に2列に配列されたV
型機関が示されており、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10の
マルチプレクサ内蔵A/D変換器101 に供給されて
いる。ディストリビュータ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CPU103の割込み端子に供
給される。
【0011】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7A,7Bが設けられている。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THW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1
01 に供給されている。
【0012】右バンク(以下、Aバンク)および左バン
ク(以下、Bバンク)の排気マニホールド11A,11
Bより下流の排気系には、それぞれ、排気ガス中の3つ
の有毒成分HC, CO, 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12A,12Bが設
けられている。この触媒コンバータ12A,12Bは比
較的小さいため、エンジンルームに設けられる。
【0013】Aバンクの排気マニホールド11Aには、
すなわち触媒コンバータ12Aの上流側には上流側O2
 センサ13Aが設けられ、また、Bバンクの排気マニ
ホールド11Bには、すなわち、触媒コンバータ12B
の上流側の排気管14Bには上流側O2 センサ13B
が設けられている。 さらに、2つの排気管14A,14Bはその下流におい
て集合部15において合流しており、この集合部15に
は、三元触媒を収容する触媒コンバータ16が設けられ
ている。この触媒コンバータ16は比較的大きいため、
車体の床下に設けられる。
【0014】触媒コンバータ16の下流側には下流側O
2 センサ18が設けられている。上流側O2 センサ
13A,13B及び下流側O2 センサ17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、O2 センサ13A,13B,17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のA/D変換器101 に発生
する。
【0015】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、RO
M104,RAM105、バックアップRAM106、
クロック発生回路107 等が設けられている。また、
吸気通路2のスロットル弁8には、スロットル弁8が全
閉か否かを検出するためのアイドルスイッチ19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。
【0016】さらに、20A,20Bは、2次空気導入
吸気弁であって、減速時あるいはアイドル時に2次空気
を排気マニホールド11A,11Bに供給してHC, 
COエミッションを低減するためのものである。また、
制御回路10において、ダウンカウンタ108A、フリ
ップフロップ109A、および駆動回路110AはAバ
ンクの燃料噴射弁7Aを制御するためのものであり、ダ
ウンカウンタ108B、フリップフロップ109B、お
よび駆動回路110BはBバンクの燃料噴射弁7Bを制
御するものである。すなわち、後述のルーチンにおいて
、燃料噴射量TAUA(TAUB)が演算されると、燃
料噴射量TAUA(TAUB)がダウンカウンタ108
A(108B)にプリセットされると共にフリップフロ
ップ109A(109B)もセットされる。この結果、
駆動回路110A(110B)が燃料噴射弁7A(7B
)の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ108A(
108B)がクロック信号(図示せず)を係数して最後
にそのキャリアウト端子が“1”レベルとなったときに
、フリップフロップ109A(109B)がセットされ
て駆動回路110A(110B)は燃料噴射弁7A(7
B)の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量TA
UA(TAUB)だけ燃料噴射弁7A(7B)は付勢さ
れ、従って、燃料噴射量TAUA(TAUB)に応じた
量の燃料が機関本体1の各A,Bバンクの燃料室に送り
込まれることになる。
【0017】なお、CUP103の割込み発生は、A/
D変換器101 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6のパルス信号を
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。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R
AM105の所定領域に格納される。つまり、RAM1
05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R
AM105の所定領域に格納される。
【0018】第3図は上流側O2 センサ13A,13
Bの出力V1 ,V1 ′の出力にもとづいてAバンク
用、Bバンク用空燃比補正係数FAFA, FAFBを
演算する第1の空燃比フィードバック制御制御ルーチン
であって、所定時間たとえば4ms毎に実行される。ス
テップ301 では、上流側O2 センサ13A,13
B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、始動後増量中、暖機増量中
、パワー増量中、触媒過熱防止のためのOTP増量中、
上流側O2センサ13A,13B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30
5 に直接進む。他方、閉ループ条件成立の場合はステ
ップ302 に進む。
【0019】ステップ302 では、機関が触媒劣化判
別条件を満たしているか否かを判別する。たとえば、触
媒劣化判別条件は、負荷(Q/Ne )、回転速度(N
e )が安定状態にある場合である。この結果、触媒劣
化判別条件でなければステップ303 に進み、各A,
Bバンク毎の空燃比補正係数FAFA, FAFBを個
別的に演算する。つまり、空燃比補正係数FAFAは上
流側O2 センサ13Aの出力V1 及び下流側O2 
センサ17の出力V2 に基づいて演算し、空燃比補正
係数FAFBは上流側O2 センサ13Bの出力V2 
及び下流側O2 センサ17の出力V2 に基づいて演
算する。他方、触媒劣化判別条件であればステップ30
4 に進み、各A,Bバンク毎の空燃比補正係数FAF
A, FAFBを共通的に演算する。つまり、空燃比補
正係数FAFA及びFAFBも上流側O2 センサ13
Aの出力V1 及び下流側O2 センサ17の出力V2
 に基づいて演算する。
【0020】ステップ303 ,304 については後
述する。 そして、ステップ305 にて図3のルーチンは終了す
る。 図4、図5は図3の個別的に空燃比補正係数FAFA,
 FAFBを演算するステップ303 の詳細なルーチ
ンである。図4、図5において、ステップ401 〜4
22 のフローは空燃比補正係数FAFAを演算するも
のであり、ステップ423 〜444 のフローは空燃
比補正係数FAFBを演算するものである。
【0021】ステップ401 では、上流側O2 セン
サ13Aの出力V1 をA/D変換して取込み、ステッ
プ402 にてV1 が比較電圧VR1たとえば0.4
5V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、リーン(V1 ≦VR1
)であれば、ステップ403 にてディレイカウンタC
DLYA が正か否かを判別し、CDLYA >0であ
ればステップ404 にてCDLYA を0とし、ステ
ップ405 に進む。ステップ405 では、ディレイ
カウンタCDLYA を1減算し、ステップ406 ,
407 にてディレイカウンタCDLYAを最小値TD
Lでガードする。この場合、ディレイカウンタCDLY
A が最小値TDLに到達したときにはステップ408
 にて空燃比フラグF1Aを“0”(リーン)とする。 なお、最小値TDLは上流側O2 センサ13A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(V1 >V
R1)であれば、ステップ409 にてディレイカウン
タCDLYA が負か否かを判別し、CDLYA >0
であればステップ410 にてCDLYA を0とし、
ステップ411 に進む。ステップ411 ではディレ
イカウンタCDLYA を1加算し、ステップ412 
,413 にてディレイカウンタCDLYA を最大値
TDRでガードする。この場合、ディレイカウンタCD
LYA が最大値TDRに到達したときはステップ41
4 にて空燃比フラグF1Aを“1”(リッチ)とする
。なお、最大値TDRは上流側O2 センサ13A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状態で
あって、正の値で定義される。
【0022】ステップ415 では、空燃比フラグF1
A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416 にて、空燃比フラグF
1Aの値により、リッチからリーンへの反転か、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417 にてリッチスキップ
量RSRをバックアップRAM106より読出し、FA
FA←FAFA+RSR 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41
8 にてリーンスキップ量RSLをバックアップRAM
106より読出し、FAFA←FAFA−RSL とス
キップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【0023】ステップ415 にて空燃比フラグF1A
の符号が反転していなければ、ステップ419 ,42
0 ,421 にて積分処理を行う。つまり、ステップ
419 にて、F1A =“0”か否かを判別し、F1
A =“0”(リーン)であればステップ420 にて
FAFA←FAFA+KIR とし、他方、F1A =
“1”(リッチ)であればステップ421 にてFAF
A←FAFA−KIL とする。ここで、積分定数KI
R ,KIL はスキップ量RSR, RSLに比して
十分小さく設定してあり、つまり、KIR(KIL)<
RSR(RSL)である。従って、ステップ420 は
リーン状態(F1A =“0”)で燃料噴射量を徐々に
増大させ、ステップ421 はリッチ状態(F1A =
“1”)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
【0024】次に、ステップ444 では、ステップ4
17 ,418 ,420 ,421 にて演算された
空燃比補正係数FAFAは最小値たとえば0.8にてガ
ードされ、また、最大値たとえば1.2にてガードされ
る。これにより、何らの原因で空燃比補正係数FAFA
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。
【0025】ガードされたFAFAをRAM105に格
納して、ステップ423 進む。次に、ステップ423
 〜444 について説明する。ステップ423 では
、上流側O2 センサ13Bの出力V1 ′をA/D変
換して取込み、ステップ424 にてV1 ′が比較電
圧VR1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、リーン(V1 ′≦
VR1)であれば、ステップ425 にてディレイカウ
ンタCDLYB が正か否かを判別し、CDLYB >
0であればステップ426 にてCDLYB を0とし
、ステップ447 に進む。ステップ447 では、デ
ィレイカウンタCDLYB を1減算し、ステップ44
8 ,449 にてディレイカウンタCDLYB を最
小値TDLでガードする。この場合、ディレイカウンタ
CDLYA が最小値TDLに到達したときにはステッ
プ450 にて空燃比フラグF1Aを“0”(リーン)
とする。なお、最小値TDLは上流側O2 センサ13
B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
1 ′>VR1)であれば、ステップ431 にてディ
レイカウンタCDLYB が負か否かを判別し、CDL
YB <0であればステップ432 にてCDLYB 
を0とし、ステップ433 に進む。ステップ433 
ではディレイカウンタCDLYB を1加算し、ステッ
プ434 ,435 にてディレイカウンタCDLYB
 を最大値TDRでガードする。この場合ディレイカウ
ンタCDLYB が最大値TDRに到達したときはステ
ップ436 にて空燃比フラグF1Bを“1”(リッチ
)とする。なお最大値TDRは上流側O2 センサ13
B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
状態であって、正の値で定義される。
【0026】ステップ437 では、空燃比フラグF1
B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438 にて、空燃比フラグF
1Bの値により、リッチからリーンへの反転か、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439 にてリッチスキップ
量RSRをバックアップRAM106より読出し、FA
FB←FAFB+RSR 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44
0 にてリーンスキップ量RSLをバックアップRAM
106より読出し、FAFB←FAFB−RSL とス
キップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を行う。
【0027】ステップ437 にて空燃比フラグF1B
の符号が反転していなければ、ステップ441 ,44
2 ,443 にて積分処理を行う。つまり、ステップ
441 にて、F1B =“0”か否かを判別し、F1
B =“0”(リーン)であればステップ442 にて
FAFB←FAFA+KIR とし、他方、F1A =
“1”(リッチ)であればステップ443 にてFAF
B←FAFB−KIL とする。従って、ステップ44
2 はリーン状態(F1B =“0”)で燃料噴射量を
徐々に増大させ、ステップ443 はリッチ状態(F1
B =“1”)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
【0028】次に、ステップ444 では、ステップ4
39 ,440 ,442 ,443 にて演算された
空燃比補正係数FAFBは最小値たとえは0.8にてガ
ードされ、また、最大値たとえば1.2にてガードされ
る。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数FAF
B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。
【0029】ガードされたFAFBをRAM105に格
納して、ステップ445 にてこのループは終了する。 図6、図7は図3の共通的に空燃比補正係数FAFA,
 FAFBを演算するステップ304 の詳細なルーチ
ンである。図6、図7において、ステップ601 〜6
25 により空燃比補正係数FAFA, FAFBの両
方を演算するものである。
【0030】ステップ601 では、上流側O2 セン
サ13Aの出力V1 をA/D変換して取込み、ステッ
プ602 にてV1 が比較電圧VR1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、リーン(V1 ≦VR1)であれば、ステッ
プ603 にてディレイカウンタCDLYA が正か否
かを判別し、CDLYA >0であればステップ604
 にてCDLYA を0とし、ステップ605 に進む
。ステップ605 では、ディレイカウンタCDLYA
 を1減算し、ステップ606 ,607 にてディレ
イカウンタCDLYA を最小値TDLでガードする。 この場合、ディレイカウンタCDLYA が最小値TD
Lに到達したときにはステップ608 にて空燃比フラ
グF1Aを“0”(リーン)とする。他方、リッチ(V
1 >VR1)であれば、ステップ609 にてディレ
イカウンタCDLYA が負か否かを判別し、CDLY
A <0であればステップ610 にてCDLYA を
0とし、ステップ611 に進む。ステップ611 で
はディレイカウンタCDLYA を1加算し、ステップ
612 ,613 にてディレイカウンタCDLYA 
を最大値TDRでガードする。この場合、ディレイカウ
ンタCDLYが最大値TDRに到達したときにはステッ
プ614 にて空燃比フラグF1Aを“1”(リッチ)
とする。
【0031】ステップ615 では、空燃比フラグF1
A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616 にて、空燃比フラグF
1Aの値により、リッチからリーンへの反転か、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614 にてリッチスキップ
量RSRAをバックアップRAM106より読出し、F
AFA←FAFA+RSR とスキップ的に増大させ、
また、ステップ618にてFAFB←FAFB+RSR
 とスキップ的に増大させる。逆に、リーンからリッチ
への反転であれば、ステップ619 にてリーンスキッ
プ量RSLをバックアップRAM106より読出し、F
AFA←FAFA−RSL とスキップ的に減少させる
。また、ステップ620にてFAFB←FAFB−RS
L とスキップ的に増大させる。つまり、両A,Bバン
クの燃料噴射量のスキップ処理を行う。
【0032】ステップ615 にて空燃比フラグF1A
の符号が反転していなければ、ステップ621 〜62
5 にて積分処理を行う。つまり、ステップ621 に
て、F1A =“0”か否かを判別し、F1A =“0
”(リーン)であればステップ622 にてFAFA←
FAFA+KIR とし、ステップ622 にてFAF
B←FAFB−KIL とする。他方、F1A =“1
”(リッチ)であればステップ624 にてFAFA←
FAFA−KIL とし、ステップ625 にてFAF
B←FAFB−KIL とする。つまり、ステップ62
2 ,623 はリーン状態(F1A=“0”)で両バ
ンクA,Bの燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ6
24 ,625 はリッチ状態(F1A =“1”)で
両バンクA,Bの燃料噴射量を徐々に減少させる。
【0033】さらに、スキップ処理毎にスキップ626
 〜631 により上流側O2 センサ13Aの出力V
1 の反転回数CMを計数する。すなわち、ステップ6
26 では、1回転当りの吸入空気量Q/Nが所定範囲
内(A<Q/N<B)にあるか否か、ステップ627 
では、回転速度Ne が所定範囲内(C<Ne <D)
か否かを判別し、ステップ628 では、下流側空燃比
フィードバック制御フラグXSFBが“1”か否か、つ
まり、下流側O2 センサ15による空燃比フィードバ
ック条件が満足しているか否かを判別する。この結果、
機関が安定状態(A<Q/N<B且つC<Ne <D)
であって、下流側O2 センサ15による空燃比フィー
ドバック制御条件が成立している場合のみ、ステップ6
29 に進み、カウンタCMを+1カウントアップし、
ステップ630 にてカウンタCMを最大値でガードす
る。他の場合にはステップ631 に進み、カウンタC
Mをクリアする。
【0034】次に、ステップ632 では、ステップ6
17 ,618 ,622 ,624 にて演算された
空燃比補正係数FAFAが最小値0.8にてガードされ
、また、最大値1.2にてガードされ、ステップ633
 では、ステップ618 ,619 ,623,625
 にて演算された空燃比補正係数FAFBが最小値0.
8にてガードされ、また、最大値1.2にてガードされ
る。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数FAF
A, FAFB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。
【0035】上述のごとく演算されたFAFA, FA
FBをRAM105に格納して、ステップ634 にて
このループは終了する。このように、図6、図7のルー
チンによれば、空燃比補正係数FAFA, FAFBは
、同一の遅延時間、同一タイミングかつ同一量のスキッ
プ処理、同一タイミングかつ同一量の積分処理によって
変化するので、A,Bバンクの触媒上流の空燃比の変化
同期及び周波数は同一となる。 この結果、触媒上流の空燃比と触媒下流の空燃比との関
係、つまり、上流側O2 センサ13A(13B)の出
力の反転周期と下流側O2 センサ17の出力の反転周
期との関係はその間の触媒コンバータ12A,12B,
16の劣化度に依存することになる。
【0036】図8は図4〜図7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って、たとえばA
バンクについて説明する。上流側O2 センサ13Aの
出力V1 により図8(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、ディレイカウ
ンタCDLYA は、図8(B)に示すごとく、リッチ
状態でカウントアップされ、リーン状態でカウントダウ
ンされる。この結果、図8(C)に示すごとく、遅延処
理された空燃比信号A/F′(フラグF1Aに相当)が
形成さる。たとえば、時刻t1 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
t3 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t4 にてリーンに変化する。しかし空燃比信号A/
F′が時刻t5 ,t6 ,t7 のごとくリッチ遅延
時間TDRの短い期間で反転すると、ディレイカウンタ
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
′にもとづいて図8(D)に示す空燃比補正係数FAF
Aが得られる。
【0037】次に、下流側O2 センサ17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RSR, RS
L、積分定数KIR, KIL、遅延時間TDR, T
DL、もしくは上流側O2 センサ13A,13Bの出
力V1 ,V1 ′の比較電圧VR1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。
【0038】たとえば、リッチスキップ量RSRを大き
くすると、両A,Bバンクの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RSLを小さくしても
両バンクA,Bの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RSLを大きくすると、両A,B
バンクの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RSRを小さくしても両A,Bバンクの制
御空燃比をリーン側に移行できる。したがって、下流側
O2 センサ17の出力V2 に応じてリッチスキップ
量RSLを補正することにより空燃比が制御できる。ま
た、リッチ積分定数KIRを大きくすると、両A,Bバ
ンクの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を小さくしても両バンクA,Bの制御空
燃比をリッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数KI
Lを大きくすると、両A,Bバンクの制御空燃比をリー
ン側に移行でき、また、リッチ積分定数KIRを小さく
しても両A,Bバンクの制御空燃比をリーン側に移行で
きる。 従って、下流側O2 センサ17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、両A,Bバンクの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)を小さく設定すれば
、両A,Bバンクの制御空燃比はリーン側に移行できる
。つまり、下流側O2 センサ17の出力V2 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VR1を大きく
すると両A,Bバンクの制御空燃比をリッチ側に移行で
き、また、比較電圧VR1を小さくすると両A,Bバン
クの制御空燃比をリーン側に移行できる。従って、下流
側O2センサ15の出力に応じて比較電圧VR1を補正
することにより空燃比が制御できる。
【0039】これらスキップ量、積分定数、遅延時間、
比較電圧を下流側O2 センサ17によて可変とするこ
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。
【0040】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O2 センサシステ
ムについて説明する。図9、図10は下流側O2 セン
サ17の出力にもとづく第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512 ms毎
に実行される。 ステップ901 〜906 では、下流側O2 センサ
17によって閉ループ条件か否かを判別する。たとえば
、上流側O2 センサ13A,13Bによる閉ループ条
件の不成立(ステップ901 )に加えて、冷却水温T
HWが所定値(たとえば70℃)以下のとき(ステップ
902 )、スロットル弁16が全閉(LL=“1”)
のとき(ステップ903 )、回転速度Ne 、車速、
アイドルスイッチ17の信号LL、冷却水温THW等に
もとづいて2次空気が導入されていないとき(ステップ
904 )、軽負荷のとき(Q/Ne<X1)(ステッ
プ905 )、下流側O2 センサ17が活性化してい
ないとき(ステップ906 )、触媒コンバータ12の
三元触媒が劣化していないとき(ステップ907 )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。閉ループ条件不成立であれば、ステ
ップ908 に進み、空燃比フィードバック実行フラグ
XSFBをリセットし(“0”)、閉ループ条件成立で
あればステップ909 に進み、空燃比フィードバック
実行フラグXSFBをセットする(“1”)。
【0041】なお、フラグFB2は、三元触媒の劣化が
劣化した場合に後述のルーチンでセットされるものであ
る。ステップ910 〜919 のフローについて説明
する。ステップ910 では、下流側O2 センサ17
の出力V2 をA/D変換して取り込み、ステップ91
1 にてV2 が比較電圧VR2たとえば0.55V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。なお、比較電圧VR2は触媒コンバータ
12の上流、下流で生ガスの影響による出力特性が異な
ることおよび劣化速度が異なること等を考慮して上流側
O2 センサ13の出力の比較電圧VR1より高く設定
されているが、この設定は任意でもよい。この結果、V
2 ≦VR2(リーン)であればステップ912 ,9
13 ,914 に進み、V2 >VR2(リッチ)で
あればステップ915 ,916 ,917 に進む。 すなわち、ステップ912 では、RSR ← RSR
+ΔRS(一定値)とし、つまり、リッチスキップ量R
SRを増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、ステッ
プ913 ,914 では、RSRを最大値MAX(=
7.5%)にてガードし、他方、ステップ915 にて
RSR ← RSR−ΔRSとし、つまり、リッチスキ
ップ量RSRを減少させて空燃比をリーン側に移行させ
、ステップ916 ,917 にてRSRを最小値MI
N(=2.5%)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の値である。
【0042】ステップ918 では、リーンスキップ量
RSLを、 RSL ← 10 %− RSR とする。つまり、 RSR+RSL =10%とする。 ステップ919 では、スキップ量 RSR,RSL 
をバックアップRAM106に格納する。
【0043】ステップ920 〜925 では、下流側
O2 センサ15の出力V2 の反転回数CSを計数す
る。すなわち、ステップ920 では、下流側O2 セ
ンサ15の出力V2が反転したか否かを判別する。反転
した場合のみステップ921 〜925 のフローを実
行する。すなわち、ステップ921 では、1回転当り
の吸入空気量Q/Nが所定範囲内(A<Q/N<B)に
あるか否か、ステップ922 では、回転速度Ne が
所定範囲内C<Ne <D)か否かを判別する。この結
果、機関が安定状態(A<Q/N<B且つC<Ne <
D)である場合のみ、ステップ923 に進み、カウン
タCSを+1カウントアップし、ステップ924 にて
カウンタCSを最大値でガードする。他の場合にはステ
ップ925 に進み、カウンタCSをクリアする。そし
て、ステップ926 に進む。
【0044】第11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。ステップ1101では、RAM105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TAUP←α・Q/Ne (αは
定数)により演算する。ステップ1102では、Aバン
ク用最終噴射量TAUAを、TAUA← TAUP ・
FAFA・β+γ(β,γは他の運転状態パラメータで
定まる補正量)により演算する。次いで、ステップ11
03にて、噴射量TAUAをAバンク用ダウンカウンタ
108Aにセットすると共にフリップフロップ109A
をセットして燃料噴射を開始させる。同様に、ステップ
1104では、Bバンク用最終噴射量TAUBを、TA
UB← TAUP ・FAFB・β+γにより演算する
。次いで、ステップ1105にて、噴射量TAUBをB
バンク用ダウンカウンタ108Bにセットすると共にフ
リップフロップ109Bをセットして燃料噴射を開始さ
せる。 そして、ステップ1106にてこのルーチンは終了てす
る。
【0045】なお、ステップ1101,1102,11
04において、定数α,β,γをAバンク用、Bバンク
用に別個に設定してもよい。なお、上述のごとく、噴射
量TAUAもしくはTAUBに相当する時間が経過する
と、ダウンカウンタ108Aもしくは108Bのキャリ
アウト信号によってフリップフロップ109Aもしくは
109Bがリセットされて燃料噴射は終了する。
【0046】図12は触媒が下流側O2 センサ15の
出力V2 による空燃比フィードバック制御に乱れが生
ずる程度以上劣化したか否かを判別するルーチンであっ
て、所定時間たとえば4ms毎に実行される。ステップ
1201では、上流側O2 センサ13の反転回数CM
が所定値nを超えたか否かを判別し、CM>nのときに
のみステップ1202〜1206のフローを実行し、C
M≦nのときにはステップ1207に直接進む。
【0047】ステップ1202では、下流側O2 セン
サ15の反転回数CSと上流側O2 センサ13の反転
回数CMとの比CS/CMが所定値k(kはたとえば0
.5)以上か否かを判別する。この結果、CS/CM≧
kのときには、触媒は劣化したものとみなし、ステップ
1203にてフラグFB2をリセットし(“0”)、C
S/CM<kのときにはステップ1203に進み、フラ
グFB2をセットする(“1”)。つまり、触媒コンバ
ータ12の三元触媒が少しでも劣化すると、下流側O2
 センサ15の反転回数CSは上流側O2 センサ13
の反転回数CMに近づくからである。
【0048】ステップ1204では、修理点検時のため
にフラグFB2をバックアップRAM106に格納する
。ステップ1205,1206では、カウンタCM, 
CSをクリアする。ステップ1207にてこのルーチン
は終了する。なお、図2においては、各A,Bバンクに
おける触媒コンバータ12A,12B、及び排気集合部
に設けた触媒コンバータ16の合計3個の触媒コンバー
タを設けた場合を示したが、図3のごとく、排気集合部
に設けた触媒コンバータ16のみの場合でも本発明を適
用し得る。また、図示しないが、各A,Bバンクに設け
られた触媒コンバータ12A,12Bの2個の場合にも
、本発明を適用し得る。さらに、機関はV型、水平対向
型等ではなく、図13(B)に示すごとく1列型でも、
複数のバンクを設けた場合に適用し得る。さらに、バン
ク数が3以上の場合にも本発明は適用し得る。
【0049】また、触媒劣化判定を行なう時には、毎回
、共通的FAFで制御していたが、それに代えて、まず
各バンク毎に空燃比フィードバック制御を実行しながら
、上流側O2 センサの反転周期と、下流側O2 セン
サの反転周期とを検出し、その比がある程度大きくなっ
た時に、劣化の恐れがあると判定し、正確に検出するた
めに、上記の実施例の如くの劣化検出を行なってもよい
。 つまり、空燃比補正係数FAFを共通にする機会が減る
ので、エミッションの悪化を抑制できる。
【0050】なお、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
512 ms毎に行われるのは、空燃比フィードバック
制御は応答性の良い上流側O2 センサによる制御を主
として行い、応答性の悪い下流側O2 センサによる制
御を従にして行うためである。また、上流側O2 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、等を下流側O2 セ
ンサの出力により補正するダブルO2 センサシステム
にも、また、第2の空燃比補正係数を導入するダブルO
2 センサシステムにも本発明を適用し得る。また、ス
キップ量、遅延時間、積分定数のうちの2つの同時に制
御することにより制御性を向上できる。さらにスキップ
量RSR, RSLのうちの一方を固定し他方のみを可
変とすることも、遅延時間TDR, TDLのうちの一
方を固定し他方のみを可変とすることも、あるいはリッ
チ積分定数KIR、リーン積分定数KILの一方を固定
し他方を可変とすることも可能である。
【0051】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、ヒートワイヤセ
ンサ等を用いることもできる。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。
【0052】さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁に
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、キャ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て空燃比を
制御するもの、エレクトリック・ブリード・エア・コン
トロールバルブによりキャブレタのエアブリード量を調
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込ま
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、図11のステップ1101における
基本噴射量TAUP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、吸入空気量に応じて
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1102,1104にて最終燃料噴射量TAUA, 
TAUBに相当する供給空気量が演算される。
【0053】さらに、上述の実施例では、空燃比センサ
としてO2 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。特に、上流側
空燃比センサとしてTiO2センサを用いると、制御応
答性が向上し、下流側空燃比センサの出力による過補正
が防止できる。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。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、触
媒劣化判別時には、各部分気筒群バンクの排気ガスの周
期が同期し、かつそれらの周波数が同一とすることがで
き、従って、排気集合群における排気ガスの干渉による
乱れがなくすことができる。従って、触媒上流の空燃比
と触媒下流の空燃比との対応がとれ、この結果、下流側
空燃比センサの出力で触媒劣化判別ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図2】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である。
【図3】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図4】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図5】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図6】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図7】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図8】図4、図5のフローチャートを補足説明するた
めのタイミング図である。
【図9】図2の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図10】図2の制御回路の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図11】図2の制御回路の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図12】図2の制御回路の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図13】図2の機関の変更例を示す図である。
【図14】シングルO2 センサシステム及びダブルO
2 センサシステムを説明するエミッション特性図であ
る。
【符号の説明】
1…機関本体 3…エアフローメータ 4…ディストリビュータ 5,6…クランク角センサ 10…制御回路 12A,12B,16…触媒コンバータ13A,13B
…上流側O2 センサ 17…下流側O2 センサ 19…アイドルスイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  内燃機関が分割された複数の部分気筒
    群と、該各部分気筒群に設けられた上流側空燃比センサ
    (13A,13B)と、前記各部分気筒群の排気が集合
    する排気集合部と、該排気集合部に設けられた下流側空
    燃比センサ(17)と、前記上流側空燃比センサと前記
    下流側空燃比センサとの間に設けられた三元触媒(CC
    RO)と、前記機関が特定運転状態か否かを判別する特
    定運転状態判別手段と、前記機関が特定運転状態でない
    ときに前記各部分気筒群に対して該各部分気筒群に設け
    られた上流側空燃比センサの出力及び前記下流側空燃比
    センサの出力に応じて前記各部分気筒群の空燃比を個別
    的に調整する第1の空燃比調整手段と、前記機関が特定
    運転状態のときに前記上流側空燃比センサのうち特定の
    空燃比センサの出力及び前記下流側空燃比センサの出力
    に応じて前記各部分気筒群の空燃比を共通に調整する第
    2の空燃比調整手段と、前記機関が特定運転状態のとき
    に前記下流側空燃比センサの出力に応じて前記三元触媒
    の劣化判別を行う触媒劣化判別手段と、具備する内燃機
    関の空燃比制御装置。
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