JPH0466747A

JPH0466747A - 空燃比制御装置の診断装置

Info

Publication number: JPH0466747A
Application number: JP2181074A
Authority: JP
Inventors: Hideki Uema; 英樹上間; Kohei Mihashi; 三橋　孝平; Masaaki Uchida; 正明内田; Yuki Nakajima; 祐樹中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1992-03-03
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: DE4122702C2; JP2600987B2; US5119628A; DE4122702A1

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】（産業上の利用分野）この発明は、エンジンの空燃比制御装置の診断装置、特
に触媒についての劣化診断を行うものに関する。

（従来の技＠）触媒コンバータの＃（上流側）と後（下流側）にそれぞ
れ酸素センサ（０２センサ）を設けた、いわゆるダブル
ｏ２センサシステムにおいて、触媒劣化の診断を行うよ
うにした装置がある（特開昭６１−２８６５５０号公報
参照）。

これを説明すると、第１４図は前０２センサ出力ＶＦ○
に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを計算する
ためのルーチンで、所定時間ごとに行なわれる。

Ｓｌでは、前０２センサ（図では［前０２Ｊで略記する
。第４図において同じ）による空燃比のフィードバック
制御条件（図ではｒＦ／ＢＪで略記する。

第４図、第５図において同じ）が成立しているがどうか
をみて、そうであればＳ２に進む。たとえば、冷却水温
Ｔ−が所定値以下のとき、始動時、始動直後や暖機のた
めの燃料増量中、前０２センサの出力信号が一度も反転
していないとき、燃料カット中等はいずれもフィードバ
ック制御条件の成立しない場合であり、それ以外の場合
に空燃比フィードバック制御条件が成立する。

Ｓ２では、前０２センサ出力ＶＦ○と理論空燃比相当の
スライスレベルＳＬｐを比較し、Ｖ　Ｆ○≧５Ｉ−Ｆで
あれば、リッチ側にあると判断し、この逆に＼ｌＦＯ＜
ＳＬＦであれば、リーン側にあると判断する。Ｓ３と８
４では訂回もリッチ側にあったがどうかをみる。

８２〜Ｓ４での判定の結果、４つの場合に分けられ、８
５〜Ｓ８ではその場合分けの結果により空燃比フィード
バック補正係数ａを計算する。まとめると次のようにな
る。

（ｉ）Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５ではリーンからリッチに反転し
た直後にあると判断し、ａから比例分ＰＲを差し引く（
α＝α−ＰＲ）。これにて、空燃比はステップ的にリー
ン側に戻される。

（ｉｉ）Ｓ２→Ｓ３→Ｓ６では今回らリッチであると判
断し、ａから積分分■Ｒを差し引く（α＝ａ−Ｉｐ）。

これにて空燃比は徐々にリーン側に戻される。

（ｉｉｉ）Ｓ２→Ｓ４→Ｓ７では、リッチからリーンに
反転した直後にあると判断し、αに比例分ＰＬを加える
（α＝α＋ＰＬ）。これにて、空燃比はステップ的にリ
ッチ側に戻される。

（ｉｖ）Ｓ２→Ｓ４→Ｓ８では今回もリーンであると判
断し、αに積分分■、を加える（α＝σ＋ＩＬ）。

これにて、空燃比は徐々にリッチ側に戻される。

第１８図に前０２センサ出力ＶＦＯとαの変化波形を示
す。

第１５図は後０２センサ出力ＶＲＯにより、前０２セン
サ出力に基づいて求まる空燃比フィードバック補正係数
αを修正するためのルーチンで、所定時間ごとに実行さ
れる。

Ｓ１１では、後０２センサ（図では［後０２Ｊで略記す
る。第５図、第６図において同じ）による空燃比のフィ
ードバック制御条件が成立しているかどうかを判定する
。

フィードバック制御条件が満たされていればＳ１２に進
み、後０２センサ出力ＶＲＯと理論空燃比相当のスライ
スレベルＳＬＲを比較し、ＶＲＯ＜ＳＬＲであればリー
ン側にあると判断してＳ１３と５１４に進み、この逆に
ＶＲＯ≧ＳＬＲであればリッチ側にあると判断してＳ１
５と３１６に進む。

Ｓ１３では比例分ＰＬに一定値ΔＰ、を加え（ＰＬＰＬ
十△ＰＬ）、Ｓ１４では比例分ＰＲから一定値△ＰＲを
差し引＜　（Ｐ　Ｒ＝　Ｐ　Ｒ−ΔＰＲ）。これにより
空燃比は全体としてリッチ側にシフトする。Ｓ１５．８
１６では同様にして空燃比がリーン側にシフトされる。

こうした第１５図でのαの修正制御により、酸０２セン
サ出力に基づく空燃比フィードバック制御精度が高めら
れる。

第１６図は燃料噴射パルス幅Ｔｉを演算するためのルー
チンで、所定のクランク角ごとに実行される。

Ｓ２１では吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅからマンブを参
照して、基本噴射パルス幅Ｔｐ（＝に−Ｑａ／　Ｎ　ｅ
、ただしＫは定数）を求める。

Ｓ２２では１と各種補正係数（たとえば水温増量補正係
数Ｋ　ＴＶ）との和ＣＯを計算する。

Ｓ２３ではインジェクタに出力するべき燃料噴射パルス
幅Ｔｉを次式、ＴＩ＝Ｔｐ−ｃｏ・α十Ｔｓにより決定する。なお、Ｔｓは無効パルス幅である。

Ｓ２４ではＴ１をセットする。

次に第１７図は触媒劣化診断のためのルーチンである。

Ｓ３１では触媒劣化診断フラグが立っているかどうかみ
て、これが立っていればＳ３２に進む。

Ｓ３２〜Ｓ３４ではＳ２〜Ｓ４と同様にして後０２セン
サ出力ＶＲＯがスライスレベルＳＬ、を境にして反転し
たかどうかを判定する。

この判定の結果、Ｓ３５と３３６ではカウンタ値Ｃを１
だ（ナインクリメントする。このカウンタ値ＣはＶＲＯ
の反転回数を表す。

Ｓ３７ではカウンタ値Ｃと所定値を比較し、Ｃが所定値
を越えると、触媒に劣化を生じていると判断し、Ｓ３８
で後０２センサによるａの修正を禁止する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、前ｏ２センサｌこよるフィードバック制御に
は小さな空燃比変動があるので、後０２センサ呂力〜’
ＲＯがスライスレベルＳＬＲの近傍：二制御されている
状態で、この空燃比変動が生ずると、この影響を受けて
後０２センサ出力も変動する。たとえば、触媒に劣化を
生してない場合は第８図の左側のようにスライスレベル
の付近で小さな変動を繰り返し、触媒に劣化の生してい
る場合は第８図の右側のように大きな変動を繰り返す。

このため、後０２センサ出力に基づく空燃比フィードバ
ック制御用のスライスレベル（Ｍ２Ｓ図の３１２でのス
ライスレベル５ＬＲ）と、触媒劣化診断用のスライスレ
ベル（第１７図の３３２でのスライスレベル５ＬＲ）が
同一であると、第８図に示すように、触媒新品時と触媒
劣化後の両者で変動の周期が同じになるため、後０２セ
ンサ出力の反転回数が同じになり、両者のあいだに触媒
の劣化度合による差が現れない。このため、触媒の劣化
診断を精度良く行うことは困Ｗ＃であった。

この場合、空燃比フィードバック制御用スライスレベル
と触媒劣化診断用スライスレベルを切り離し、第９図の
ように、触媒劣化診断用でかつリッチ判定用のスライス
レベルＲＳ　Ｌ　Ｉ（２をフィードバッタ制御用スライ
スレベルＲ５Ｌ）１１よりも大きく、かつ触媒劣化診断
用でかつリーン判定用のスライスレベルＲ３ＬＬ２をフ
ィードバック制御用スライスレベルＲＳＬＬＩよりも小
さく設定すれば、触媒に劣化を生じている場合に限って
、反転が計測されるので、両者を区別することができる
。

しがしなから、第８図や第９図に示した変動波形の振幅
や周期は、運転条件により変化するので、この触媒劣化
診断用のスライスレベル（ＲＳ　Ｌ　Ｈ２、Ｒ３ＬＨ２
）を固定値としたのでは、同一の触媒であっても、運転
条件によってこの触媒劣化診断用スライスレベルを越え
たり越えなかったりする場合が生ずるので、誤診断をま
ねく。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、触媒劣化診断用のスライスレベルを運転条件に応
じて、また空燃比フィードバック補正量の振幅と周期の
積に応じて適切に設定することにより、運転条件か相違
しても正確な触媒劣化診断を行う二とのできる装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）第１の発明は、第１図（Ａ）に示すように、エンジンの
負荷（たとえば吸入空気量Ｑａ）と回転数Ｎｅをそれぞ
れ検出するセンサ３１，３２と、これらの検出値に基づ
いて基本噴射量Ｔρを計算する手段３３と、触媒コンバ
ータ前の排気通路に介装され排気空燃比に応じた出力を
するセンサ（たとえば０２センサ）３４と、このセンサ
出力ＶＦＯとあらかじめ定めた目標値（たとえば理論空
燃比）との比較によりセンサ出力ＶＦＯがこの目標値を
境にして反転したかどうかを判定する手段３５と、この
判定結果に応じセンサ出力ＶＦＯが目標値の近傍へと制
御されるように空燃比フィードバック制御の基本制御定
数（たと元ば比例分のマツプ値）を設定する手段３６と
、前記触媒コンバータ後の排気通路に介装され排気空燃
比に応じた出力をする第２のセンサ（たとえば０２セン
サ）３７と、この第２のセンサ出力ＶＲＯと空燃比フィ
ードバック制御用スライスレベルＳＬＩとの比較により
第２のセンサ出力■ＲＯが空燃比フィードバック制御用
スライスレベルＳＬＩよりもリッチ側にあるがリーン側
にあるかを判定する手段３８と、この判定結果に応じて
打記基本制御定数の修正量ＰＨ０８を演算する手段３９
と、この修正量ｐ　＋−＋　ｏ　ｓにて前記基本制御定
数を修正した値に基づいて空燃比のフィードバック補正
量ａを決定する手段４０と、この空燃比フィードバック
補正量ａにて前記基本噴射量Ｔｐを補正して燃料噴射量
Ｔ１を決定する手段４１と、この噴射量Ｔ１を燃料噴射
装置４３に出力する手段４２とを備えた空燃比制御装置
において、運転条件に応じて前記空燃比フィードバック
制御用スライスレベルＳＬＩとは異なる触媒劣化診断用
スライスレベルＳＬ２を設定する手段４４と、この触媒
劣化診断用スライスレベルＳＬ２と前記第２のセンサ出
力ＶＲＯとの比較に基づいて前記触媒フンバータ内の触
媒に劣化を生じたかどうかを判定する手段４５とを設け
た。

第２の発明は、第１図（Ｂ）に示すように、エンジンの
負荷（たとえば吸入空気量Ｑａ）と回転数Ｎｅをそれぞ
れ検出するセンサ３１，３２と、これらの検出値に基づ
いて基本噴射量Ｔｐを計算する手段３３と、触媒コンバ
ータ前の＃×油通路介装され排気空燃比に応じた出力を
するセンサ（たとえば０２センサ）３４と、このセンサ
出力ＶＦ○とあらかじめ定めた目標値（たとえば理論空
燃比）との比較によりセンサ出力ＶＦＯがこの目標値を
境にして反転したかどうかを判定する手段３５と、この
判定結果に応じセンサ出力ＶＦＯが目標値の近傍へと制
御されるように空燃比フィードパ／り制御の基本制御定
数（たとえば比例分のマツプ値）を設定する手段３６と
、前記触媒コンバータ後の排気通路に介装され排気空燃
比に応じた出力をする第２のセンサ（たとえば０２セン
サ）３７と、この第２のセンサ出力ＶＲＯと空燃比フィ
ードバック制御用スライスレベルＳＬＩとの比較により
第２のセンサ出力ＶＲＯが空燃比フィードバック制御用
スライスレベルＳＬＩよりもリッチ冊にあるかリーン側
にあるかを判定する手ｒｉ３８と、この判定結果に応じ
て前記基本制御定数の修正量ＰＨ０８を演算する手段３
９と、この修正量ＰＨ０６にて前記基本制御定数を修正
した値に基づいて空燃比のフィードバック補正量αを決
定する手ｐｒｉ４０と、この空燃比フィードバック補正
量ａにて前記基本噴射量Ｔｐを補正して燃料噴射量Ｔ１
を決定する手段４１と、この噴射量ＴＩを燃料噴射装置
４３に出力する手段４２とを備えた空燃比制御装置にお
いて、前記反転判定手段３５の判定結果を用いて空燃比
フィードバック補正量αの周期Ｔを計測する手段４７と
、同じく前記反転判定手段３５の判定結果およびそのと
きの前記空燃比フィードバック補正量αから空燃比フィ
ードバック補正量ａの振幅を計測する手段４８と、この
振幅と前記周期Ｔの積に応じて、触媒劣化診断用であっ
てリッチ判定用のスライスレベルＲ３ＬＨ２を前記空燃
比フィードバック制御用スライスレベルＳＬＩよりも大
きく、かつ触媒劣化診断であってリーン判定用のスライ
スレベルＲ３ＬＬ２を前記空燃比フィードバック制御用
スライスレベルＳＬＩよりも小さく設定する手段４つと
、これら触媒劣化診断用スライスレベルＲ３ＬＨ２，Ｒ
８ＬＬ２と前記第２のセンサ出力ＶＲＯとの比較に基づ
いて前記触媒コンバータ内の触媒に劣化を生じたかどう
かを判定する手段４５とを設けた。

（作用）第１の発明では、設定手段４４により、たとえば触媒劣
化ρ新月であってリーン判定用のスライスレベルＲ３Ｌ
Ｈ２が空燃比フィードバック制御用のスライスレベルＳ
ＬＩよりも高く、かつこのスライスレベルＲ５ＬＨ２が
、ａの振幅が大きくなる運転時に高く設定される。

これは、劣化の生じている同一の触媒でも、ａの振幅が
大きくなると、空燃比フィードバック制御の影響を受け
て後空燃比センサ呂力ＶＲＯの振幅も大きくなるのに合
わせるもので、ＶＲＯとＲＳＬＨ２の相対的な大小関係
が同じにされる。

このため、αの振幅が運転条件により相違しても、診断
結果が変わることがない。

第２の発明では、設定手段４９により、αの周期とαの
振幅の積に応じてＲ３ＬＨ２とＲ３ＬＬ２が設定される
と、ａの周期とαの振幅がともに大きくなる運転時にも
誤診断を生じることがなく、第１の発明の作用効果に加
えて、診断の精度が向上する。

（実施例）第２図は第２の発明の一実施例のシステム図である。図
において、吸入空気はエアクリーナから吸気管３を通っ
てエンジン１のシリングに吸入され、燃料はコントロー
ルユニント２１からの噴射信号に基づきインノエクタ（
燃料噴射装置）４よりエンジン１の吸気ボートに向けて
噴射される。シリンダ内で燃焼したが又は排気管５の下
流に位置する触媒コンバータ６に導入され、ここで燃焼
ガス中の有害成分（Ｃｏ、ＨＣ，Ｎ０Ｘ）が三元触媒に
より清浄化されて排出される。

吸入空気量Ｑａはエア７０−メータ７により検出され、
アクセルペダルと連動するスロットルバルブ８によって
その流量が制御される。エンジンの回転数Ｎｅはクラン
ク角センサ１０により検出され、つオータノヤケノトの
冷却水温Ｔｗは水温センサ１１により検出される。

触媒コンバータ６の何と後の排気管にそれぞれ設けられ
る０２センサ（空燃比センサ）１２Ａ、１２Ｂは、理論
空燃比を境にして急変する特性を有し、理論空燃比の混
合気よりもリッチ側であるかリーン側であるかのいわゆ
る２値を出力する。なお、０２センサに限らず、全域空
燃比センサやリーンセンサなどであっても構わない。

９はスロットルバルブ８の開度を検出するセンサ、１３
は７ツクセンサ、１４は車速センサである。

上記エア７０−メータ７．クランク角センサ１０、水温
センサ１１，２つの０２センサ１２Ａ、１２Ｂなどから
の出力はコントロールユニー／　ト２１　ニ入力され、
コントロールユニント２１からは、インノエクク４に対
して燃料噴射信号が出力されるとともに、触媒コンバー
タ内の触媒に劣化を生じた場合には車室内に設けたラン
プ２８に対してアラーム信号が出される。

Ｍ３１］１ｉコントロールユニント２１のブロック図を
示し、ＣＰＵ２３では、第４図と第５図に示すところに
したがって空燃比フィードバック制御を行うとともに、
第６０と第７図に示すところにより触媒の劣化診断を行
う。Ｉ１０ボート２２は第１図（Ｂ）の出力手段４２の
機能を果たす。

第４図は前０２センサ出力ＶＦＯに基づく空燃比フィー
ドバック制御ルーチンで、回転同期で実行される。

３５２〜Ｓ５４は第１図（Ｂ）の反転判定手段３５の機
能を果たす部分で、ここでは前０２センサ出力ＶＦ○と
理論空燃比相当のスライスレベルとの比較によりセンサ
出力ＶＦＯがこのスライスレベルを境にしてリッチある
いはリーンのいずれの側に反転したかを判定する。

Ｓ５６．Ｓ５９．Ｓ６３．Ｓ６６は第１図（Ｂ）の基本
制御定数設定手段３６のＷ１能を果たす部分で、上記の
判定結果に応じてマツプを参照することにより、比例分
や積分分のマツプ値（比例分についてＰＲＩＰい積分分
についてｉＲ＋　ｉＬ）を読み出し、これをＣＰＵ内の
レノスタに格納する。これらマ。

プ値Ｐ　Ｒ＋　Ｐ　Ｌ＋　！Ｒ＋　ｌＬはあらかじめ与
えられる値であり、空燃比フィードバック制御の基本制
御定数である。

なお、Ｓ６０と３６７では、次式によりマ、ブ値ｉＲと
ｉＬにエンジン負荷（たとえば燃料噴射パルス幅Ｔｉ）
を乗じた値を最終的な積分分Ｉ　Ｒ，Ｉ　Ｌとして求め
ている。

Ｉ　Ｒ＝　ｉＲＸ　Ｔ　ｉ−■ Ｉ　Ｌ　＝　ｌ　Ｌ　Ｘ　Ｔ　ｉ・・・■この場合、エ
ンジン負荷は、Ｔｉに限らずＴｐ十〇ＦＳＴ等でも構わ
ない。ただし、Ｔｐは基本噴射パルス幅、０ＦＳＴはオ
フセット量である。

こうした負荷補正が必要となるのは、空燃比フィーにバ
ック補正係数αの制御周期が長くなる運転域ではαの振
幅が大きくなって、三元触媒の排気浄化性能が落ちるこ
とがあるので、ａの振幅をαの制御周期によらずほぼ一
定とするためである。

Ｓ５７と３６４では、ＣＰＵ内のレノスタに格納されて
いる後０２センサ出力ＶＲ○に基づく修正量Ｐ　ＨＯＳ
を読み出し、次式によりこの読み呂した修正量ＰＨ０３
にて比例分のマツプ値ＰＲとＰＬを修正する。

ＰＲ”ＰＲＰＨ０３・・・■ Ｐ　Ｌ＝　Ｐ　Ｌ十Ｐ　ＨＯＳ・・・■これらの式によ
れば、前０２センサ出力ＶＦＯに基づく空燃比フィード
バック制御を行っても空燃比がリフチ、リーンのいずれ
かの側にずれている場合に、このずれが修正量ＰＨ０３
によって解消される。

Ｓ５５と３６２の「木」は第５図の７レーチンを起動す
る指示を行なうことを示す。

第５図は基本制御定数の修正量ＰＨ０Ｓを演算するため
のルーチンで、これらの処理は前０２センサ出力ＶＦＯ
が反転する周期を演算周期として実行される。

Ｓ８２は第１図（Ｂ）のリッチ、リーン判定手段３８の
機能を果たす部分で、後０２センサ出力ＶＲＯと空燃比
フィードバック制御用のスライスレベル（理論空燃比相
当）ＳＬＩとの比較により、後０２センサ畠力ＶＲＯが
リッチ側にあると判断した場合はＳ８Ｓに、この逆にリ
ーン側にあると判断した場合は５８６に進む。

Ｓ８５と３８６は第１図（Ｂ）の修正量演算手段３つの
機能を果たす部分である。

まずＳ８５ではＰＨ０３という変数に入っている値を読
み出し、この読み出した値を次式により更新する。

Ｐ　ＨＯＳ　＝　Ｐ　ＨＯＳ　−Ｄ　Ｐ　ＨＯＳ・・■
ただし、変数ＰＨ０３の初期値は０とする。

こうして変数ＰＨ０３の中で更新されていく値が修正量
である。

■式でＤＰＨＯＳは更新幅を意味し、この更新幅ＤＰＨ
Ｏ３だけ差し引くのは、次の理由による。

Ｓ８５に進むのはリッチ側にあると判断される場合であ
るから、空燃比をリーン側に戻さなければならない。そ
のためには、Ｓ５８のＰＲを大きくしがっＳ６５のＰＬ
を小さくすることであるが、修正量ＰＨ０５は上記■、
■の形で導入しであるので、ＰＲを大きくしかつＰＬを
小さくするにはＰＨ０８を小さくすればよいのである。

同様にして、３８６では次式により修正量ＰＨ０３を更
新する。

Ｐ　ＨＯＳ　＝　Ｐ　Ｉ−１０Ｓ　十Ｄ　Ｐ　ＨＯＳ・
・・■つまり、■、■式において、更新幅ＤＰＨＯ３に
付した正負の符号は、Ｓ８２での後０２センザ出力ＶＲ
Ｏのリッチ、リーンの判定結果から定められている。

なお、空燃比をリーン側に戻すため、ＰＲとＰＬの両方
を変更する必要は必ずしもなく、ＰＲを大きくするのみ
あるいはＰＬを小さくするのみでもかまわない。

Ｓ８３と８８４ではＳＬＩという変数に固定値Ｒ３ＬＬ
　ｉとＲ８ＬＨＩ（ただし、Ｒ８ＬＨＩ＞ＲＳ　Ｌ　Ｌ
　３．　）を代入する。これは、空燃比フィードバック
制御用のスライスレベルＳＬＩにヒステリシスを設ける
部分であり、Ｒ８ＬＨＩはリッチ判定用のスライスレベ
ルを、Ｒ３ＬＬ　１はリーン判定用のスライスレベルを
意味し、両者の差（Ｒ３ＬＨＩ−Ｒ３ＬＬＩ）がヒステ
リシスの幅を定める。

第４図に戻り、Ｓ５８．Ｓ６１．Ｓ６５．Ｓ６８は、Ｓ
５７．Ｓ６４とともに、第１図（Ｂ）の空燃比フィード
バック補正量決定手段４０の機能を果たす部分である。

ここでは修正量ＰＨ０Ｓにより修正された後の比例分Ｐ
Ｒ，ＰＬと負荷補正のされた積分分Ｉ　ＲｌＴ　Ｌを用
いて空燃比フィードバック補正係数ａを決定する。

こうして求めた補正係数ａからは第１６図にしたがって
燃料噴射パルス幡Ｔ１が決定される。第１６図の６２１
にて第１図（Ｂ）の基本噴射量計算手段３３の機能が、
Ｓ２２．Ｓ２３にて第１図（Ｂ）の燃料噴射量決定手段
４１の機能が果たされる。

説明を飛ばしたＳ７１とＳ７２ではそのときの空燃比フ
ィードバック補正係数αを、αＲという変数によたａＬ
という変数にそれぞれ代入する。

Ｓ７１に進むのは府０２センサ出力ＶＦ○がリーンから
リッチに反転した直後であるため、変数α。に代入され
る値はａの１周期のうちの最大値を、同様にして変数ａ
Ｌに代入される値は、ａの１周期のうちの最小値をそれ
ぞれ表す。第１８図にα３とＱＬを示すと、同図よりα
ＲＱＬはａの１周期当たりの振幅となる。Ｓ７１と３７
２からは第１図（Ｂ）の振幅計測手段４８の機能が果た
される。

Ｓ７３ではそのときのタイマの値をＴという変数に代入
する。このタイマはクリアされるとそのとさからの時間
をカウントするタイマであるため、このタイマが３７４
でだけクリアされると、変数Ｔに代入されるタイマの値
はａの１周期を表す。

第１８図にＴを示す。Ｓ７３は第１図（Ｂ）の周期計測
手段４７の機能を果たす部分である。

Ｓ７５とＳ７６ではカウンタ値ｊＦを１だ（ナインクリ
メントする。このカウンタ値」Ｆは前ｏ２センサ出力Ｖ
ＦＯの反転回数を表す。

第６図は空燃比フィードバック制御用のスライスレベル
ＳＬＩとは別に、触媒劣化診断用のスライスレベルＳＬ
２を設定し、このスライスレベルＳＬ２と後０２センサ
出力ＶＲＯとの比較に上り反転回数を計測するためのル
ーチンである。

５９１Ｔは触媒劣化診断用フラグが立っているかごうか
をみて、これが立っていればＳ９２に進む。

３９２〜Ｓ９４では＠述した３５２〜Ｓ５４と同様にし
て、後０２センサ出力ＶＲＯが触媒劣化診断用のスライ
スレベルＳＬ２を境にして反転したがどうかを判断する
。

Ｓ９７と３９８はこのスライスレベルＳＬ２にヒステリ
シスを設ける部分で、Ｓ９７ではＳ　Ｌ　２という変数
にリーン判定用のスライスレベルＲ３ＬＬ２を、３９８
ではリッチ判定用のスライスレベルＲ３ＬＨ２（Ｒ３Ｌ
Ｈ２＞Ｒ３ＬＬ２）を代入する。

ただし、触媒劣化診断用のスライスレベルと前記空燃比
フィードバック制御用のスライスレベルとの間には、第
９図で示したように、Ｒ３ＬＨ２＞Ｒ８ＬＨＩがっＲ３
ＬＬ２＜Ｒ８ＬＬＩの関係をもたせる。

さらに、触媒劣化診断用のスライスレベルＲ３ＬＬ２．
Ｒ８ＬＨ２については、Ｓ９５と３９６においで、ａの
振幅（αＲ−αＬ）とａの周期Ｔの積である（αＲ−α
Ｌ）×Ｔに応じてマツプを参照することにより求めるよ
うにする。

このマツプの内窒を第１２図に示す。同図より、ａの振
幅とａの周期の積が大きくなるほどリッチ判定用のスラ
イスレベルＲ３ＬＨ２が高くなり、リーンＩｌｌ　走用
のスライスレベルＲ３ＬＬ２がこの逆に低くなる特性と
している。この理由は後述する。Ｓ９５，３９Ｇにより
第１図（Ｂ）の触媒劣化診断用スライスレベル設定手段
４つのｌｆ！能が果たされる。

Ｓ９９と５１００ではカウンタ値ＪＲを１だけインクリ
メントする。このカウンタ値ＪＲは後０２センサ出力Ｖ
ＲＯが反転した回数（ＶＲＯがＲ３ＬＨ２を越え、また
はＶＲＯがＲ５ＬＬ２を下回った回数の合計）を表す。

なお、Ｓ９１で触媒劣化診断用フラグが立っていない場
合は、５１０１，５１０２で２つのカウンタ値ｊＦ、Ｊ
Ｒともクリアする。

第７図は計測した反転回数から触媒の劣化診断を行うた
めのルーチンである。

５１１１と８１１２では２つのカウンタ値」ＦｔＪＲを
読み込む。繰り返すと、ｊｐが前０２センサの反転回数
、ｊＲが後０２センサの反転回数を意味する。

５１１３では定常運転時であるかどうかをみて、定常運
転時になると触媒劣化診断用フラグをたて、それ以外の
運転時にはフラグを降ろす。このフラグが第６図の６９
１で使われるものである。

５１１４では、２つのカウンタ値の比」Ｒ／」Ｆと所定
値（１以下の値）を比較する。この比ｊＲ／ｊｐは触媒
劣化の度合を表す。たとえば、触媒に劣化をまったく生
じてない場合は、ｊｐ＝Ｏであるため、ｊＲ／ｊｐ＝０
となり、触媒劣化が相当に進んで後０２センサ出力ＶＲ
Ｏの周期が前０２センサ出力ＶＦＯの周期と完全に一致
するとｊＲ／ｊｐ＝１となる。

したがって、ｊＲ／ｊｐが所定値以上になると、触媒に
劣化を生じていると判断することができる。この８１１
４と前述の５１１１，５１１２．Ｓ９９〜５１０２．Ｓ
７５．Ｓ７６により、第１図（Ｂ）の触媒劣化判定手段
４５の機能が果たされている。

５１１４では単純に、後０２センサ出力ＶＲ○の反転回
数（ｊＲ）と所定値を比較し、ｊＲ≧所定値であれば触
媒に劣化を生じていると判断することもできる。ただし
、」Ｒ／ｊＦを用いるほうが劣化診断の精度は上がる。

５１１５では、たとえば運転席に設けたランプ２８にＯ
Ｎ信号を出力して、α灯し、触媒に劣化を生じたことを
ドライバーに警告する。なお、このアラーム信号は自己
診断のための信号とすることもできる。

ここで、この例の作用を説明する。

触媒に劣化を生じてくると、後０２センサ出力ＶＲＯの
周期が次第に短くなり、訂０２センサ出力■ＦＯの周期
に近づいてくる。このため、後０２センサ出力ＶＲＯと
スライスレベルの比較により、後０２センサ出力ＶＲＯ
の反転回数が所定値を越えた場合に、触媒に劣化を生じ
たと判断するものが、従来例にある。

しかしなから、触媒劣化診断用のスライスレベルと、空
燃比フィードバック制御用のスライスレベルが同一であ
ると、後０２センサ出力Ｖ　ＲＯがスライスレベルの近
傍にある場合に、＠０２センサ出力ＶＦＯに基づ（ＰＩ
制御に伴う小さな空燃比変動により、後０２センサ呂力
にも空燃比変動が生じ、この空燃比変動も反転回数とし
て数えられてしまうため、劣化診断を正確に行うことが
できない。第８図で示したように、スライスレベルが同
じであると、触媒新品時と触媒劣化後で反転回数は変わ
りがないのである。

この場合、第９図で示したように、触媒劣化後は後０２
センサ出力ＶＲＯの振幅が触媒新品時よりも大きくなる
ので、Ｒ５ＬＨ２（触媒劣化診断用であってリッチ判定
用のスライスレベル）を、Ｒ８ＬＨ１（空燃比フィード
バック制御用であってリッチ判定用のスライスレベル）
よりも大きくし、かつＲ８ＬＬ２（触媒劣化診断用であ
ってリーン判定用のスライスレベル）を、ＲＳＬＬＩ（
空燃比フィードバック制御用であってリーン判定用のス
ライスレベル）よりも小さ（すると、触媒劣化後の場合
だけ、後０２センサ出力ＶＲＯの反転が計測されること
になるので、触媒新品時と触媒劣化後を区別することが
できる。

ただし、触媒が同一でも第９図に示した後０２センサ出
力ＶＲＯの振幅は、運転条件により異なってくるので、
触媒劣化診断用のスライスレベルＲ３ＬＨ２，Ｒ３ＬＬ
２が固定値であると、誤診断される可能性がある。

たとえば、後０２センサ出力ＶＲ○よりも高いところに
リッチ判定用のスライスレベルＲ８ＬＨ２を設けていて
も、高回転高負荷時に後０２センサ出力ＶＲＯの振幅が
大きくなって、このＲ３ＬＨ２を越える場合が生じる。

この場合には、まだ劣化していないのに誤って劣化した
と診断されてしまう。この逆に、後０２センサ出力ＶＲ
○がＲ３ＬＨ２を越えることにより劣化と診断されてい
ても、その状態よりαの小さくなる運転条件に変化する
と、後０２センサ出力ＶＲ○の振幅が小さくなって、Ｒ
３ＬＨ２を下回り、劣化したとは判断されない。

さて、αの振幅およびαの周期は運転条件により異なる
（エンジンの回転数や負荷の相違により系の遅れ時間が
変化するため）が、αの振幅とαの周期の積に着目する
と、同一の触媒について後０２センサ出力〜ｉＲｏの振
幅との間に第１０図に示した関係がある。つまり、ａの
振幅とａの周期の積が大きくなると、前ｏ２センサ出力
に基づくフィードバック制御による空燃比のゆらぎが大
きくなるので、この影響を受けて後０２センサ出力の振
幅も大きくなるのである。

この結果、αの振幅とαの周期の積が相違しても、誤診
断を生じないようにするには、第１１図のように、触媒
劣化診断用スライスレベルＳＬ２のヒステリシスの幅（
Ｒ３ＬＨ２−Ｒ３ＬＬ２）も第１０図と同じ特性で割り
つけることである。したがって、Ｒ３ＬＨ２，Ｒ３ＬＬ
２個々の特性としては、第１２図のように、ａの振幅と
ａの周期の積（運転条件）に応じた可変値として与える
のである。

たとえば、後０２センサ出力ＶＲ○の振幅が高回転高負
荷時に大きくなり、あるいは低回転低負荷時に周期が大
きくなると、これに合わせてＲＳＬＨ２か一段と高くナ
ッテ、ＶＲＯとＲ３ＬＨ２の相対的な大小関係が変わる
ことがなく、したがって、αの振幅とαの周期がともに
小さい場合に劣化と診断されれば、ａの振幅とａの周期
がともに大きくなっても同じく劣化と診断されるし、こ
の逆にαの振幅とａの周期が小さい場合に劣化と診断さ
れなけば、それ以外の場合にも劣化と診断されることが
ないのである。

負荷と回転数が相違するとａの周期とａの振幅が変わる
のであるから、この例のようにその両者に応じて、ＶＲ
ＯとＳＬ２の相対位置関係が変わることのないように、
診断用のスライスレベルを設定していることは結局、す
べての運転条件で同じ診断の結果が得られることを意味
し、診断の精度が高まるのである。

第１３図は第１の発明の一実施例である。第１２図では
ａの振幅とａの周期の積に対してＲ３ＬＨ２，Ｒ３ＬＬ
２を割りつけたが、第１３図はαの振幅またはαの周期
の一方に対して割りっけたちのであり、先の実施例と同
様の作用効果をもつ。

ただし、αの振幅が同一であっても、αの周期の相違に
より、後０２センサ出力ＶＲＯの振幅が変化することが
考えられるので、先の実施例のほうが診断の精度は高い
。

なお、第１３図と第１２図で示した３つの場合を含めた
特性が、第１図（Ａ）の触媒劣化診断用スライスレベル
設定手段４４の内容に相当する。

（発明の効果）第１の発明は、空燃比フィードバック制御用のスライス
レベルとは異なる触媒劣化診断用のスライスレベルを運
転条件に応じて設定したため、運転条件が相違しても、
劣化診断を正確に行うことができる。

第２の発明では空燃比フィードバック補正量の周期と振
幅の積に応じて、触媒劣化診断用であってリッチ判定用
のスライスレベルを空燃比フィードバック制御用のスラ
イスレベルよりも大きく、かつ触媒劣化診断であってリ
ーン判定用のスライスレベルを空燃比フィードバック制
御用のスライスレベルよりも小さく設定したため、第１
の発明よりも一段と劣化診断の精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

ｖＪ１図（Ａ＞と第１図（Ｂ）は各発明のクレーム対応
図、第２図は第２の発明の一実施例の制御システム図、
第３図はこの実施例のフントロールユニ・ントのブロッ
ク図、第４図ないし第７図はこの実施例の制御動作を説
明するための流れ図、第８図と第９図はこの実施例の作
用を説明するための波形図、第１０図と第１１図はそれ
ぞれこの実施例のαの振幅×ａの周期に対する後０２セ
ンサ出力の振幅と診断用スライスレベルのヒステリシス
幅の特性図、第１２図はこの実施例の触媒劣化診断用ス
ライスレベルの特性図、第１３図は第１の発明の一実施
例の触媒劣化診断用スライスレベルの特性図である。第１４図ないし第１７図は従来例の制御動作を説明する
ための流れ図、第１８図は従来例の前０２センサ出力と
αの各波形図である。４・・・インノエクタ（燃料噴射装置）、５・・・排気
管、６・・・触媒コンバータ、７・・・エア７０−メー
タ（エンジン負荷センサ）、８・・・スロットルバルブ
、９・・・スロットルバルブ開度センサ、１０・・・ク
ランク角センサ（エンジン回転数センサ）、１１・・・
水温センサ、１２Ａ・・・前０２センサ（前空燃比セン
サ）、１２Ｂ・・・後０２センサ（後空燃比センサ）、
２１・・・コントロールユニット、２８・・・ランプ、
３１・・・エンジン負荷センサ、３２・・・エンジン回
転数センサ、３３・・・基本噴射量計算手段、３４・・
・前空燃比センサ（第１のセンサ）、３５・・・反転判
定手段、３６・・・基本制御定数設定手段、３７・・・
後空燃比センサ（第２のセンサ）、３８・・・リッチ、
リーン判定手段、３９・・・修正量演算手段、４０・・
・空燃比フィードバック補正量決定手段、４１・・・燃
料噴射量決定手段、４２・・・出力手段、４３・・・燃
料噴射装置、４４・・・触媒劣化診断用スライスレベル
設定手段、４５・・・触媒劣化判定手段、４７・・・周
期計測手段、４８・・・振幅計測手段、４９・・・触媒
劣化診断用スライスレベル設定手段。第図ｊＩ８図第９図１Ｎ１０図第１１図 αの振幅Ｘ（Ｘの周期第１５図第１６図ノツチ側＠１７第１８図図

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジンの負荷と回転数をそれぞれ検出するセンサ
と、これらの検出値に基づいて基本噴射量を計算する手
段と、触媒コンバータ前の排気通路に介装され排気空燃
比に応じた出力をするセンサと、このセンサ出力とあら
かじめ定めた目標値との比較によりセンサ出力がこの目
標値を境にして反転したかどうかを判定する手段と、こ
の判定結果に応じセンサ出力が目標値の近傍へと制御さ
れるように空燃比フィードバック制御の基本制御定数を
設定する手段と、前記触媒コンバータ後の排気通路に介
装され排気空燃比に応じた出力をする第２のセンサと、
この第２のセンサ出力と空燃比フィードバック制御用ス
ライスレベルとの比較により第２のセンサ出力が空燃比
フィードバック制御用スライスレベルよりもリッチ側に
あるかリーン側にあるかを判定する手段と、この判定結
果に応じて前記基本制御定数の修正量を演算する手段と
、この修正量にて前記基本制御定数を修正した値に基づ
いて空燃比のフィードバック補正量を決定する手段と、
この空燃比フィードバック補正量にて前記基本噴射量を
補正して燃料噴射量を決定する手段と、この噴射量を燃
料噴射装置に出力する手段とを備えた空燃比制御装置に
おいて、運転条件に応じて前記空燃比フィードバック制
御用スライスレベルとは異なる触媒劣化診断用スライス
レベルを設定する手段と、この触媒劣化診断用スライス
レベルと前記第２のセンサ出力との比較に基づいて前記
触媒コンバータ内の触媒に劣化を生じたかどうかを判定
する手段とを設けたことを特徴とする空燃比制御装置の
診断装置。２、エンジンの負荷と回転数をそれぞれ検出するセンサ
と、これらの検出値に基づいて基本噴射量を計算する手
段と、触媒コンバータ前の排気通路に介装され排気空燃
比に応じた出力をするセンサと、このセンサ出力とあら
かじめ定めた目標値との比較によりセンサ出力がこの目
標値を境にして反転したかどうかを判定する手段と、こ
の判定結果に応じセンサ出力が目標値の近傍へと制御さ
れるように空燃比フィードバック制御の基本制御定数を
設定する手段と、前記触媒コンバータ後の排気通路に介
装され排気空燃比に応じた出力をする第２のセンサと、
この第２のセンサ出力と空燃比フィードバック制御用ス
ライスレベルとの比較により第２のセンサ出力が空燃比
フィードバック制御用スライスレベルよりもリッチ側に
あるかリーン側にあるかを判定する手段と、この判定結
果に応じて前記基本制御定数の修正量を演算する手段と
、この修正量にて前記基本制御定数を修正した値に基づ
いて空燃比のフィードバック補正量を決定する手段と、
この空燃比フィードバック補正量にて前記基本噴射量を
補正して燃料噴射量を決定する手段と、この噴射量を燃
料噴射装置に出力する手段とを備えた空燃比制御装置に
おいて、前記反転判定手段の判定結果を用いて空燃比フ
ィードバック補正量の周期Ｔを計測する手段と、同じく
前記反転判定手段の判定結果およびそのときの前記空燃
比フィードバック補正量から空燃比フィードバック補正
量の振幅を計測する手段と、この振幅と前記周期の積に
応じて、触媒劣化診断用であってリッチ判定用のスライ
スレベルを前記空燃比フィードバック制御用スライスレ
ベルよりも大きく、かつ触媒劣化診断であってリーン判
定用のスライスレベルを前記空燃比フィードバック制御
用スライスレベルよりも小さく設定する手段と、これら
触媒劣化診断用スライスレベルと前記第２のセンサ出力
との比較に基づいて前記触媒コンバータ内の触媒に劣化
を生じたかどうかを判定する手段とを設けたことを特徴
とする空燃比制御装置の診断装置。