JPH05179935A

JPH05179935A - 内燃機関の触媒劣化検出装置

Info

Publication number: JPH05179935A
Application number: JP4153840A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Katsuno; 歳康勝野; Takatoshi Masui; 孝年増井; Yasushi Sato; 靖佐藤; Toshinari Nagai; 俊成永井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-07-20
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH0726528B2

Abstract

(57)【要約】【目的】三元触媒の劣化を正確に検出する。【構成】三元触媒コンバータ１２上流の機関排気通路
内に第１のＯ₂センサ１３を配置し、三元触媒コンバー
タ１２下流の機関排気通路内に第２のＯ₂センサ１５を
配置する。これらのＯ₂センサ１３，１５の出力に基づ
いて空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制
御する。第２のＯ₂センサ１５の出力レベルの変化周期
を検出する。この変化周期が短くなるほど三元触媒の劣
化が進行していると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の触媒劣化検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス中の有害な三成分ＨＣ，ＣＯ，
ＮＯx を同時に低減しうる触媒として三元触媒が知られ
ている。この三元触媒は空燃比がほぼ理論空燃比に維持
されているときに最も高い排気ガス浄化状態を発揮し、
従ってこのような三元触媒を機関排気通路内に設けた場
合には空燃比を理論空燃比に制御する必要がある。そこ
で従来より空燃比がリーン（稀薄）のときには０．１ボ
ルト程度の出力電圧（リーン出力）を発生し、空燃比が
リッチ（過濃）になると０．９ボルト程度の出力電圧
（リッチ出力）を発生する空燃比センサ、例えばＯ₂セ
ンサを機関排気通路内に配置し、Ｏ₂センサがリーン出
力を発生したときには機関シリンダ内に供給される燃料
量を増大して空燃比をリッチにし、Ｏ₂センサがリッチ
出力を発生したときには機関シリンダ内に供給される燃
料量を減少して空燃比をリーンにし、それによって空燃
比をほぼ理論空燃比に維持するようにしている。

【０００３】しかしながらこのように空燃比をぼぼ理論
空燃比に維持しておいても三元触媒が劣化すると排気ガ
スの浄化作用が悪化するために多量の有害ガスが大気に
放出され、従って三元触媒が劣化したか否かを検出する
たとが必要となる。そこで三元触媒下流の機関排気通路
内にＯ₂センサを配置し、このＯ₂センサの出力電圧か
ら三元触媒が劣化したか否かを判断するようにした内燃
機関が公知である（特開昭４９−１０９７２１号公報参
照）。この内燃機関では三元触媒が劣化するとＯ₂セン
サの出力電圧が高くなることに着目し、Ｏ₂センサの出
力電圧が高くなったときには三元触媒が劣化したと判断
するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＯ₂セン
サの出力電圧はＯ₂センサ自体が劣化しても変化する。
従ってＯ₂センサの出力電圧の変化は三元触媒の劣化に
よるものか、或いはＯ₂センサ自体の劣化によるものか
がわからず、従ってＯ₂センサの出力電圧の変化から三
元触媒が劣化したことを正確に検出するのは困難であ
る。

【０００５】ところが本発明者は三元触媒下流の機関排
気通路内に配置されたＯ₂センサの出力に基づいて空燃
比を理論空燃比に制御するようにした場合には三元触媒
が劣化するとＯ₂センサのリーン出力からリッチ出力、
およびリッチ出力からリーン出力への変化周期が短くな
り、しかもこの変化周期はＯ₂センサ自体の劣化の影響
をほとんど受けないことを見い出したのである。従って
Ｏ₂センサの変化周期を検出すれば三元触媒の劣化を正
確に検出できることになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば三元触媒
の劣化を正確に検出するために図１(A) の発明の構成図
に示されるように、機関排気通路内に三元触媒１２を配
置すると共に三元触媒１２下流の機関排気通路内に空燃
比がリーンであるかリッチであるかに応じて出力レベル
が変化する空燃比センサ１５を配置し、空燃比センサ１
５の出力に応じて空燃比を理論空燃比にフィードバック
制御するフィードバック制御手段Ａを具備した内燃機関
において、空燃比センサ１５の出力レベルの変化周期又
は変化頻度を検出する検出手段Ｂと、変化周期が短くな
るにつれて又は変化頻度が高くなるにつれて三元触媒１
２の劣化が進行していると判断する判断手段Ｃとを具備
している。

【０００７】また、本発明によれば三元触媒の劣化を正
確に検出するために図１(B) の発明の構成図に示される
ように、機関排気通路内に三元触媒１２を配置し、三元
触媒１２上流の機関排気通路内に空燃比がリーンである
かリッチであるかに応じて出力レベルが変化する第１の
空燃比センサ１３を配置すると共に三元触媒１２下流の
機関排気通路内に空燃比がリーンであるかリッチである
かに応じて出力レベルが変化する第２の空燃比センサ１
５を配置し、第１の空燃比センサ１３および第２の空燃
比センサ１５の双方の出力に応じて空燃比を理論空燃比
にフィードバック制御するフィードバック制御手段Ａを
具備した内燃機関において、第２の空燃比センサ１５の
出力レベルの変化周期又は変化頻度を検出する検出手段
Ｂと、変化周期が短くなるにつれて又は変化頻度が高く
なるにつれて三元触媒１２の劣化が進行していると判断
する判断手段Ｃとを具備している。

【０００８】更に、本発明によれば三元触媒の劣化を正
確に検出するために図１(C) の発明の構成図に示される
ように、機関排気通路内に三元触媒１２を配置し、三元
触媒１２上流の機関排気通路内に空燃比がリーンである
かリッチであるかに応じて出力レベルが変化する第１の
空燃比センサ１３を配置すると共に三元触媒１２下流の
機関排気通路内に空燃比がリーンであるかリッチである
かに応じて出力レベルが変化する第２の空燃比センサ１
５を配置し、第１の空燃比センサ１３および第２の空燃
比センサ１５の双方の出力に応じて空燃比を理論空燃比
にフィードバック制御するフィードバック制御手段Ａを
具備した内燃機関において、第１の空燃比センサ１３の
出力レベルおよび第２の空燃比センサ１５の出力レベル
の変化周期又は変化頻度を検出する検出手段Ｂと、第２
の空燃比センサ１５の出力レベルの変化周期に対する第
１の空燃比センサ１３の出力レベルの変化周期の割合が
大きくなるにつれて又は第２の空燃比センサ１５の出力
レベルの変化頻度に対する第１の空燃比センサ１３の出
力レベルの変化頻度の割合が小さくなるにつれて三元触
媒１２の劣化が進行していると判断する判断手段Ｃとを
具備している。

【０００９】

【作用】空燃比センサの出力レベルの変化周期が短くな
れば空燃比センサの出力レベルの変化頻度は高くなる。
従って請求項１に記載の発明では空燃比センサの出力レ
ベルの変化周期が短くなるか又は変化頻度が高くなるに
つれて三元触媒の劣化が進行していると判断するように
している。

【００１０】また、三元触媒上流に設けられた第１の空
燃比センサと三元触媒下流に設けられた第２の空燃比セ
ンサの双方の出力に基づいて空燃比を理論空燃比に制御
するようにした場合でも三元触媒が劣化するにつれて三
元触媒下流に設けられた第２の空燃比センサの出力レベ
ルの変化周期が短くなる。従って請求項２に記載の発明
では第２の空燃比センサの出力レベルの変化周期が短く
なるか又は変化頻度が高くなるにつれて三元触媒の劣化
が進行していると判断するようにしている。

【００１１】更に、第１の空燃比センサおよび第２の空
燃比センサの出力レベルの変化に基づいて機関シリンダ
内の混合気の空燃比が変化せしめられた後、この混合気
の燃焼ガスが第１の空燃比センサおよび第２の空燃比セ
ンサに達するまでの時間は吸入空気量が多くなるほど短
くなる。即ち、吸入空気量が多くなると第１の空燃比セ
ンサの出力レベルの変化周期が短くなり、同時に第２の
空燃比センサの出力レベルの変化周期が短くなるが吸入
空気量が変化しても第２の空燃比センサの出力レベルの
変化周期に対する第１の空燃比センサの出力レベルの変
化周期の割合は変化しない。従って請求項３に記載の発
明では第２の空燃比センサの出力レベルの変化周期に対
する第１の空燃比センサの出力レベルの変化周期の割合
が大きくなるにつれて又は第２の空燃比センサの出力レ
ベルの変化頻度に対する第１の空燃比センサの出力レベ
ルの変化頻度の割合が小さくなるにつれて三元触媒の劣
化が進行していると判断するようにしている。

【００１２】

【実施例】前述したように三元触媒下流の機関排気通路
内に配置されたＯ₂センサの出力に基づいて空燃比を理
論空燃比に制御するようにした場合には三元触媒が劣化
するとＯ₂センサのリーン出力からリッチ出力、および
リッチ出力からリーン出力への変化周期が短くなり、し
かもこの変化周期はＯ₂センサ自体の劣化の影響をほと
んど受けない。即ち、三元触媒が劣化していないときに
は図２(A) に示されるようにＯ₂センサ出力の変化周期
は比較的長く、三元触媒が劣化すると図２(B) に示され
るようにＯ₂センサ出力の変化周期が短くなる。そこで
まず初めにその理由について説明する。

【００１３】三元触媒は空燃比がリーンのとき、即ち排
気ガス中に過剰の酸素が存在するときには過剰な酸素を
吸着保持し、空燃比がリッチのとき、即ち排気ガス中に
ＣＯ，ＨＣが存在するが酸素が存在しないときには吸着
保持していた酸素を放出するというＯ₂ストレージ機能
を有し、このＯ₂ストレージ機能によってＨＣ，ＣＯの
酸化作用およびＮＯx の還元作用が行われる。ところが
三元触媒が劣化してくるとこのＯ₂ストレージ機能が弱
まり、その結果Ｏ₂センサ出力の変化周期が短くなって
くる。

【００１４】即ち、三元触媒下流に配置されたＯ₂セン
サの出力がリッチ出力になると機関シリンダ内に供給さ
れる燃料量が減少せしめられて空燃比がリーンとなる。
次いでリーンの状態で燃焼せしめられた燃焼ガスは排気
マニホルドを通って三元触媒に達する。このとき排気ガ
ス中には過剰な酸素が含まれているのでこの過剰な酸素
は三元触媒に吸着保持され、その結果三元触媒からは酸
素を含まない排気ガスが流出することになる。従ってこ
のとき三元触媒下流に配置されたＯ₂センサでは空燃比
がほぼ理論空燃比であると判断され、従ってこのときＯ
₂センサはまだ空燃比がリーンであることを示すリーン
出力を発生しない。次いで暫くして三元触媒による酸素
吸着能力が飽和すると三元触媒を通過した排気ガスが過
剰な酸素を含むようになるためにＯ₂センサでは空燃比
がリーンであると判断され、斯くしてこのとき初めてＯ
₂センサがリーン出力を出力する。

【００１５】一方、Ｏ₂センサの出力がリーン出力にな
ると機関シリンダ内に供給される燃料量が増大せしめら
れて空燃比がリッチとなる。次いでリッチの状態で燃焼
せしめられた燃焼ガスは排気マニホルドを通って三元触
媒に達する。このとき排気ガス中にはＣＯ，ＨＣは存在
するが酸素が存在せず、従って三元触媒に吸着保持され
ていた酸素が放出されてＣＯ，ＨＣの酸化作用が行われ
る。その結果三元触媒からはＨＣ，ＣＯを含まない排気
ガスが流出することになる。従ってこのとき三元触媒下
流に配置されたＯ₂センサでは空燃比がほぼ理論空燃比
であると判断され、従ってこのときＯ₂センサはまだ空
燃比がリッチであることを示すリッチ出力を発生しな
い。次いで暫くして三元触媒が吸着保持していた全酸素
を放出すると三元触媒を通過した排気ガスがＣＯ，ＨＣ
を含むようになるためにＯ₂センサでは空燃比がリッチ
であると判断され、斯くしてこのとき初めてＯ₂センサ
がリッチ出力を出力する。

【００１６】上述の説明からわかるように三元触媒の酸
素吸着保持量が少なくなればＯ₂センサがリッチ出力を
出力してからリーン出力を出力するまでの時間が短くな
り、また三元触媒の酸素吸着保持量が少なくなって酸素
の放出量が少なくなればＯ₂センサがリーン出力を出力
してからリッチ出力を出力するまでの時間が短くなる。
即ち、三元触媒の酸素吸着保持量が少なくなればなるほ
ど、即ち三元触媒のＯ ₂ストレージ機能が弱まれば弱ま
るほどＯ₂センサのリーン出力からリッチ出力、リッチ
出力からリーン出力への変化周期が短くなる。

【００１７】ところで三元触媒の劣化の度合はこのＯ₂
ストレージ機能のよしあしで決まり、Ｏ₂ストレージ機
能が弱まったということは三元触媒が劣化したことを意
味している。従ってＯ₂センサ出力の変化周期が短くな
ったということは三元触媒が劣化したことを意味してお
り、斯くしてＯ₂センサ出力の変化周期から三元触媒の
劣化の度合を判断できることになる。

【００１８】ところでＯ₂センサ自体が劣化すると特に
Ｏ₂センサのリッチ出力が変化するが空燃比がリッチで
あるかリーンであるかのＯ₂センサによる検出能力には
ほとんど影響を与えない。言い換えるとＯ₂センサが劣
化してもそのことによってＯ ₂センサ出力の変化周期は
ほとんど変化しない。従ってＯ₂センサ出力の変化周期
から三元触媒の劣化の度合を正確に判断できることにな
る。これが三元触媒の劣化の度合を判断するための基本
原理である。

【００１９】この基本原理は三元触媒上流の機関排気通
路内に第１のＯ₂センサを配置し、三元触媒下流の排気
通路内に第２のＯ₂センサを配置し、これらＯ₂センサ
の出力に基づいて空燃比を理論空燃比に制御するように
したダブルＯ₂センサシステムにおいても全く同様に成
り立つ。即ち、このダブルＯ₂センサシステムは第１の
Ｏ₂センサの出力特性のばらつきや経年変化を第２のＯ
₂センサにより補償することを意図しているがこの場合
でも第２のＯ₂センサの出力に基づいて空燃比がフィー
ドバック制御されるので上述の基本原理がそのまま成立
することになる。

【００２０】このダブルＯ₂センサでは第２のＯ₂セン
サ出力がリーン出力およびリッチ出力を出力している限
りは第１のＯ₂センサの出力特性が悪化しても良好な排
気浄化作用を確保することができる。しかしながら第２
のＯ₂センサが劣化して第２のＯ₂センサの出力が変化
したり、或いは出力変化の周期が短くなると空燃比のフ
ィードバック制御に乱れを生じ、良好な空燃比を維持し
えなくなる。以下に述べる実施例は上述の基本原理を用
いて三元触媒の劣化を検出し、三元触媒が劣化した場合
には空燃比のフィードバック制御に乱れが生じるのを阻
止するために第２のＯ₂センサによるフィードバック制
御を停止するようにした場合を示している。

【００２１】次にこの実施例について説明する。図３は
ダブルＯ₂センサシステムの全体概略図を示している。
図３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、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１
０２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。

【００２２】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。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１０１に供
給されている。

【００２３】排気マニホールド１１より下流の排気系に
は、排気ガス中の３つの有害成分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１２
が設けられている。排気マニホールド１１には、すなわ
ち触媒コンバータ１２の上流側には第１のＯ₂センサ１
３が設けられ、触媒コンバータ１２の下流側の排気管１
４には第２のＯ₂センサ１５が設けられている。Ｏ₂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、Ｏ₂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のＡ／Ｄ変換器１
０１に発生する。

【００２４】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、ＲＯＭ１
０４、ＲＡＭ１０５、バックアップラムＲＡＭ１０６、
クロック発生回路１０７等が設けられている。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。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１０８にプリセットされる
と共にフリップフロップ１０９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１０８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ト端子が“１”レ
ベルとなったときに、フリップフロップ１０９がセット
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。

【００２５】なお、ＣＰＵ１０３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ＲＡＭ１
０５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毎の割込みによって演算されてＲＡＭ１０
５の所定領域に格納される。

【００２６】図４および図５はＯ₂センサの周期を演算
するルーチンであって、所定時間たとえば４ms毎に行わ
れる。ステップ６０１〜６１４は第１のＯ₂センサ、即
ち上流側Ｏ₂センサ１３用であり、ステップ６１５〜６
２９は第２のＯ₂センサ、即ち下流側Ｏ₂センサ１５用
である。ステップ６０１では、上流側Ｏ₂センサ１３の
出力Ｖ₁をＡ／Ｄ変換して取込む。ステップ６０２では
前回取込み値Ｖ₁₀と今回取込み値Ｖ₁とを比較する。Ｖ
₁＞Ｖ₁₀（増加）であればステップ６０３にてフラグＦ
１up＝“０”か否かを判別し、Ｖ₁≦Ｖ₁₀（減少）であ
ればステップ６０８にてフラグＦ１up＝“１”か否かを
判別する。ここで、フラグＦ１up（＝"1")は上流側Ｏ₂
センサ１３の出力Ｖ₁が増加中であることを示す。した
がって、ステップ６０３にてフラグＦ１up＝“０”であ
れば、出力Ｖ₁は減少から増加へ反転したことを意味
し、Ｆ１up＝“１”であれば出力Ｖ₁は増加継続中を意
味する。他方、ステップ６０８にてＦ１up＝“１”であ
れば、出力Ｖ₁は増加から減少へ反転したことを意味
し、Ｆ１up＝“０”であれば出力Ｖ₁は減少継続中を意
味する。

【００２７】上流側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁が増加継
続中であれば、ステップ６０７に進んで、増加期間カウ
ンタＣ１upを１増加させ、他方、上流側Ｏ₂センサ１３
の出力Ｖ₁が減少継続中であれば、ステップ６１２に進
んで、減少期間カウンタＣ１dnを１増加させる。このよ
うにして、増加期間カウンタＣ１upおよび減少期間カウ
ンタＣ１dnは、図６に示すごとく、出力Ｖ₁の増加もし
くは減少に応じて増加することになる。

【００２８】また、上流側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁が
減少から増加に反転したときには（図６の時刻ｔ₂，ｔ
₄，…に相当）、ステップ６０４〜６０６、６１３のフ
ローが実行される。すなわち、ステップ６０４にてＴ１
dn←Ｃ１dnとして減少期間Ｔ１dnを演算し、ステップ６
０５で減少期間カウンタＣ１dnをクリアし、ステップ６
０６にてフラグＦ１upを反転させる。そして、ステップ
６１３にて上流側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁の周期Ｔ１
をＴ１ ← Ｔ１dn ＋Ｔ１up により演算する。

【００２９】他方、上流側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁が
増加から減少へ反転したときには（図６の時刻ｔ₁，ｔ
₃，…に相当）、ステップ６０９〜６１１、６１３のフ
ローが実行される。すなわち、ステップ６０９にてＴ１
up←Ｃ１upとして増加期間Ｔ１upを演算し、ステップ６
１０で増加期間カウンタＣ１upをクリアし、ステップ６
１１にてフラグＦ１upを反転させる。そして、ステップ
６１３にて上流側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁の周期Ｔ１
を演算する。

【００３０】同様に、ステップ６１５〜６２８のフロー
により下流側Ｏ₂センサ１５の出力Ｖ₂の周期Ｔ２が演
算される。そして、ステップ６３５にて図４および図５
のルーチンは終了する。図７は触媒劣化検出ルーチンで
あって、所定時間たとえば４ms毎に行われる。ステップ
８０１では下流側Ｏ₂センサ１５が活性状態か否かを判
別する。たとえば下流側Ｏ₂センサ１５の出力Ｖ₂がリ
ッチ出力レベル０．４５Ｖを一度上下したか否かによっ
て判別する。下流側Ｏ₂センサ１５が不活性状態であれ
ばステップ８０８に進み、活性状態であればステップ８
０２に進み、ＲＡＭ１０５より回転速度データＮe を読
出してＮ₁＜Ｎe ＜Ｎ₂の範囲か否かを判別し、ステッ
プ８０３にて、ＲＡＭ１０５より吸入空気量Ｑを読出し
てＱ₁＜Ｑ＜Ｑ₂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８０４に進むようにしてある。

【００３１】ステップ８０４では下流側Ｏ₂センサ１５
の出力周期Ｔ１と上流側Ｏ₂センサ１３の出力周期Ｔ２
との比が０．３より大か否かを判別する。Ｔ１／Ｔ２＞
０．３であれば下流側Ｏ₂センサ１５の出力周期Ｔ２が
減少していることになる。この場合には触媒コンバータ
１２の三元触媒が劣化しているものとみなし、ステップ
８０５にてその累積時間Ｃを計測する。

【００３２】ステップ８０６にて累積時間Ｃが所定回数
たとえば１００を超えた場合には、ステップ８０７にお
いて下流側Ｏ₂センサ１５による空燃比フィードバック
制御停止フラグＦ／Ｂ２を“１”としてステップ８０８
に進む。このようにして、フラグＦ／Ｂ２が“１”にセ
ットされると、後述の下流側Ｏ ₂センサ１５による空燃
比フィードバック制御は停止されることになる。

【００３３】なお、図７のルーチンではステップ８０４
にて上流側Ｏ₂センサ１３の出力周期Ｔ１と下流側Ｏ₂
センサ１５の出力周期Ｔ２との比により触媒の劣化を判
別しているが、下流側Ｏ₂センサ１５の出力周期Ｔ２と
所定運転状態パラメータたとえば回転速度Ｎe に応じた
所定値との比較により触媒の劣化を判別してもよい。図
８および図９は上流側Ｏ₂センサ１３の出力に基づいて
空燃比補正係数ＦＡＦ１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４ms
毎に実行される。

【００３４】ステップ９０１では、上流側Ｏ₂センサ１
３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。機関始動中、始動後の燃
料増量動作中、暖機増量動作中、パワー増量動作中、リ
ーン制御中、上流側Ｏ₂センサ１３の不活性状態時等は
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。なお、上流側Ｏ₂センサ１３
の活性／不活性状態の判別はＲＡＭ１０５より水温デー
タＴＨＷを読出して一旦ＴＨＷ≧７０℃になったか否か
を判別するか、あるいは上流側Ｏ₂センサ１３の出力レ
ベルが一度上下したか否かを判別することによって行わ
れる。閉ループ条件が不成立のときには、ステップ９１
７に進んで空燃比補正係数ＦＡＦ１を０．１とする。他
方、閉ループ条件成立の場合はステップ９０２に進む。

【００３５】ステップ９０２では、上流側Ｏ₂センサ１
３の出力Ｖ₁をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ９０３
にてＶ₁が比較電圧Ｖ_R1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。リーン（Ｖ₁≦Ｖ_R1）であれば、ステップ９０４
にて第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を１減算し、ス
テップ９０５，９０６にて第１のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ１を最小値ＴＤＲ１でガードする。なお、最小値Ｔ
ＤＲ１は上流側Ｏ₂センサ１３の出力においてリーンか
らリッチへ変化があってもリーン状態であるとの判別を
保持するためのリッチ遅延時間であって、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９０７にて第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を１加
算して、ステップ９０８，９０９にて第１のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ１を最大値ＴＤＬ１でガードする。な
お、最大値ＴＤＬ１は上流側Ｏ₂センサ１３の出力にお
いてリッチからリーンへ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時間であって、
正の値で定義される。

【００３６】ここで、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ
１の基準を０とし、ＣＤＬＹ１＞０のときに遅延処理後
の空燃比をリッチとみなし、ＣＤＬＹ１≦０のときに遅
延処理後の空燃比をリーンとみなすものとする。ステッ
プ９１０では、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１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９１１にて、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９１２にてＦＡ
Ｆ１←ＦＡＦ１＋ＲＳ１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９１
３にてＦＡＦ１←ＦＡＦ１−ＲＳ１とスキップ的に減少
させる。つまり、スキップ処理を行う。

【００３７】ステップ９１０にて第１のディレイカウン
タＣＤＬＹ１の符号が反転していなければ、ステップ９
１４，９１５，９１６にて積分処理を行う。つまり、ス
テップ９１４にて、ＣＤＬＹ１＜０か否かを判別し、Ｃ
ＤＬＹ１≦０（リーン）であればステップ９１５にてＦ
ＡＦ１←ＦＡＦ１＋ＫI 1 とし、他方、ＣＤＬＹ１＞０
（リッチ）であればステップ９１６にてＦＡＦ１←ＦＡ
Ｆ１−ＫI 1 とする。ここで、積分定数ＫI 1 はスキッ
プ定数ＲＳ１に比して十分小さく設定してあり、つま
り、ＫI 1 ≪ＲＳ１である。従って、ステップ９１５は
リーン状態（ＣＤＬＹ１≦０）で燃料噴射量を徐々に増
大させ、ステップ０１６はリッチ状態（ＣＤＬＹ１＞
０）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

【００３８】ステップ９１２，９１３，９１５，９１６
にて演算された空燃比補正係数ＦＡＦ１は最小値たとえ
ば０．８および最大値たとえば１．２にてガードするも
のとし、これにより、何らかの原因で空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ１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。

【００３９】上述のごとく演算されたＦＡＦ１をＲＡＭ
１０５に格納して、ステップ９１８にてこのルーチンは
終了する。図１０は図８および図９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Ｏ
₂センサ１３の出力により図１０(A) に示すごとくリッ
チ, リーン判別の空燃比信号Ａ／Ｆ１が得られると、第
１のディレイカウンタＣＤＬＹ１は、図１０(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１０(C) に示す
ごとく、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ１’が形成さ
れる。たとえば、時刻ｔ₁にて空燃比信号Ａ／Ｆ１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／Ｆ１’はリッチ遅延時間（−ＴＤＲ１）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／Ｆ１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／Ｆ１’はリー
ン遅延時間ＴＤＬ１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／
Ｆ１が時刻ｔ₅，ｔ₆，ｔ₇のごとくリッチ遅延時間
（−ＴＤＲ１）より短い期間で反転すると、第１のディ
レイカウンタＣＤＬＹ１が基準値０を交差するのに時間
を要し、この結果、時刻ｔ₈にて遅延処理後の空燃比信
号Ａ／Ｆ１’が反転される。つまり、遅延処理後の空燃
比信号Ａ／Ｆ１’は遅延処理前の空燃比信号Ａ／Ｆ１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／Ｆ１’に基づいて図１０(D) に示す空燃比
補正係数ＦＡＦ１が得られる。

【００４０】次に、下流側Ｏ₂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２の空燃比補正係
数ＦＡＦ２を導入するシステムと、第１の空燃比フィー
ドバック制御定数としての遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ
１、スキップ量ＲＳ１（この場合、リーンからリッチへ
のリッチスキップ量ＲＳ１Ｒおよびリッチからリーンへ
のスキップ量ＲＳ１Ｌを別々に設定する）、積分定数Ｋ
I 1 （この場合も、リッチ積分定数ＫI １Ｒおよびリー
ン積分定数ＫI １Ｌを別々に設定する）、もしくは上流
側Ｏ₂センサ１３の出力Ｖ₁の比較電圧Ｖ_R1を可変にす
るシステムとがある。

【００４１】たとえば、リッチ遅延時間（−ＴＤＲ１）
＞リーン遅延時間（ＴＤＬ１）と設定すれば、制御空燃
比はリッチ側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（ＴＤ
Ｌ１）＞リッチ遅延時間（−ＴＤＲ１）と設定すれば、
制御空燃比はリーン側に移行できる。つまり、下流側Ｏ
₂センサ１５の出力に応じて遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ
１を補正することにより空燃比が制御できる。また、リ
ッチスキップ量ＲＳ１Ｒ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ＲＳ１Ｌ
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ＲＳ１Ｌ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Ｒ
Ｓ１Ｒ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Ｏ₂センサ１５の出力に応じてリッ
チスキップ量ＲＳ１Ｒおよびリーンスキップ量ＲＳ１Ｌ
を補正することにより空燃比が制御できる。さらにま
た、リッチ積分定数ＫI １Ｒ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ＫI １
Ｌ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ＫI １Ｌ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ＫI １
Ｒ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Ｏ₂センサ１５の出力に応じてリッチ積
分定数ＫI １Ｒおよびリーン積分定数ＫI １Ｌ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Ｖ_R1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Ｖ_R1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Ｏ ₂センサ１５の出
力に応じて比較電圧Ｖ_R1を補正することにより空燃比が
制御できる。

【００４２】図１１〜図１４を参照して第２の空燃比補
正係数ＦＡＦ２を導入したダブルＯ ₂センサシステムに
ついて説明する。図１１および図１２は下流側Ｏ₂セン
サ１５の出力にもとづいて第２の空燃比補正係数ＦＡＦ
２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１ｓ毎に実行される。始め
に、ステップ１１００では、図７のルーチンによる触媒
コンバータ１２の触媒の劣化の有無をフラグＦ／Ｂ２に
よって判別する。触媒が劣化しているときには（Ｆ／Ｂ
２＝“1"）、ステップ１１１７にてＦＡＦ２＝１．０と
する。次いで、ステップ１１０１では、下流側Ｏ₂セン
サ１５による閉ループ条件か否かを判別する。このステ
ップは図８のステップ９０１とほぼ同一である。閉ルー
プ条件でなければステップ１１１７に進んでＦＡＦ２＝
１．０とし、閉ループ条件のときにステップ１１０２へ
進む。

【００４３】ステップ１１０２では、下流側Ｏ₂センサ
１５の出力Ｖ₂をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ１１
０３にてＶ₂が比較電圧Ｖ_R2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。なお、比較電圧Ｖ _R2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Ｖ_R1より高く設定される。
リーン（Ｖ₂≦Ｖ_R2）であれば、ステップ１１０４にて
第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２を１減算し、ステッ
プ１１０５，１１０６にて第２のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ２を最小値ＴＤＲ２でガードする。なお、最小値Ｔ
ＤＲ２はリーンからリッチへの変化であってもリーン状
態を保持するためのリッチ遅延時間であって、負の値で
定義される。他方、リッチ（Ｖ₂＞Ｖ_R2）であれば、ス
テップ１１０７にて第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２
を１加算して、ステップ１１０８，１１０９にて第２の
ディレイカウンタＣＤＬＹ２を最大値ＴＤＬ２でガード
する。なお、最大値ＴＤＬ２はリッチからリーンへの変
化があってもリッチ状態を保持するためのリーン遅延時
間であって、正の値で定義される。

【００４４】ここでも、第２のディレイカウンタＣＤＬ
Ｙ２の基準を０とし、ＣＤＬＹ２＞０のときに遅延処理
後の空燃比をリッチとみなし、ＣＤＬＹ２≦０のときに
遅延処理後の空燃比をリーンとみなすものとする。ステ
ップ１１１０では、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２
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１１１にて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１１１２にて
ＦＡＦ２←ＦＡＦ２＋ＲＳ２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１
１１３にてＦＡＦ２←ＦＡＦ２−ＲＳ２とスキップ的に
減少させる。つまり、スキップ処理を行う。

【００４５】ステップ１１１０にて第２のディレイカウ
ンタＣＤＬＹ２の符号が反転していなければ、ステップ
１１１４，１１１５，１１１６にて積分処理を行う。つ
まり、ステップ１１１４にてＣＤＬＹ２＜０か否かを判
別し、ＣＤＬＹ２＜０（リーン）であればステップ１１
１５にてＦＡＦ２←ＦＡＦ２＋ＫI 2 とし、他方、ＣＤ
ＬＹ２＞０（リッチ）であればステップ１１１６にてＦ
ＡＦ２←ＦＡＦ２−ＫI 2 とする。ここで積分定数ＫI
2 はスキップ定数ＲＳ２に比して十分小さく設定してあ
り、つまり、ＫI 2 ≪ＲＳ２である。従って、ステップ
１１１５はリーン状態（ＣＤＬＹ２≦０）で燃料噴射量
を徐々に増大させ、ステップ１１１６はリッチ状態（Ｃ
ＤＬＹ２＞０）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

【００４６】ステップ１１１２，１１１３，１１１５，
１１１６にて演算された空燃比補正係数ＦＡＦ２は最小
値たとえば０．８および最大値たとえば１．２にてガー
ドするものとし、これにより、何らかの原因で空燃比補
正係数ＦＡＦ２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。

【００４７】上述のごとく演算されたＦＡＦ２をＲＡＭ
１０５に格納して、ステップ１１１８にてこのルーチン
は終了する。なお、ステップ１１１７では、ＦＡＦ２を
一定値１．０としているが、空燃比フィードバック制御
停止直前の値を、平均値、もしくは各パラメータたとえ
ばＮe , Ｑ，排気温，吸入空気圧、等に応じた値として
もよい。

【００４８】このように、第２の空燃比補正係数ＦＡＦ
２は遅延処理された下流側Ｏ₂センサ１５の出力に基づ
いて演算されるが、触媒コンバータ１２の三元触媒が劣
化しているときには演算されない。上述のごとく、空燃
比フィードバック中に演算されたＦＡＦ１，ＦＡＦ２は
一旦他の値ＦＡＦ１' 、ＦＡＦ２’に変換してバックア
ップラムＲＡＭ１０６に格納することもでき、これによ
り、再始動時等における運転性の向上に役立つものでき
る。

【００４９】図１３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１２０１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を演算する。たとえばＴＡＵＰ←ＫＱ／Ｎe
（Ｋは定数）とする。ステップ１２０２にてＲＡＭ１０
５より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＡＭ１０４に
格納された１次元マッ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・ＦＡＦ１・ＦＡＦ２（ＦＷＬ＋α）
＋β により演算する。なおα，β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１２
０５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のキャリアウト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。

【００５０】図１４は図８，９および図１１，１２のフ
ローチャートによって得られる第１，第２の空燃比補正
係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を説明するためのタイミング図
である。上流側Ｏ₂センサ１３の出力電圧Ｖ₁が図１４
(A) に示すごとく変化すると、図８のステップ９０３で
の比較結果は図１３(B) のごとくなる。図１３(B) の比
較結果は遅延処理されると図１３(C) のごとくなる。こ
の結果、図１３(D) に示すように、遅延されたリッチと
リーンとの切換え時点でＦＡＦ１はＲＳ１だけスキップ
する。

【００５１】他方、下流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧Ｖ
₂が図１４(E) に示すごとく変化すると、図１１のステ
ップ１１０３での比較結果は図１４(F) のごとくなり、
さらに、遅延処理されると図１４(G) のごとくなる。第
２の空燃比補正係数ＦＡＦ２は図１４(G) の遅延された
比較結果に基づいて演算されると図１４(H) のごとくな
る。なお、触媒コンバータ１２の触媒が劣化していれ
ば、図１４ (E)〜(H) に示す空燃比フィードバック制御
は停止され、ＦＡＦ２はたとえば一定値１．０に保持さ
れる。

【００５２】次に、図１５から図１７を参照して空燃比
フィードバック制御定数としての遅延時間を可変にした
ダブルＯ₂センサシステムについて説明する。図１５お
よび図１６は下流側Ｏ₂センサ１５の出力にもとづいて
遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ１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
１ｓ毎に実行される。ステップ１４００では、図１１の
ステップ１１００と同様に、フラグＦ／Ｂ２により触媒
コンバータ１２の三元触媒が劣化しているか否かを判別
し、ステップ１４０１では、図１１のステップ１１０１
と同様に、空燃比の閉ループ条件が成立しているか否か
を判別する。

【００５３】三元触媒が劣化しているかもしくは閉ルー
プ条件不成立であれば、ステップ１４２３，１４２４に
進んでリッチ遅延時間ＴＤＲ１、リーン遅延時間ＴＤＬ
１を一定値にする。たとえば、ＴＤＲ１ ← −１２（４８ms相当）ＴＤＬ１ ← ６（２４ms相当）とする。ここでリッチ遅延時間（−ＴＤＲ１）をリーン
遅延時間ＴＤＬ１より大きく設定しているのは、比較電
圧Ｖ_R1は低い値たとえば０．４５Ｖとしてリーン側に設
定されているからである。

【００５４】三元触媒が劣化していなく、かつ閉ループ
条件成立であれば、ステップ１４０２に進む。ステップ
１４０２〜１４０９は図１１，１２のステップ１１０２
〜１１０９に対応している。つまり、リッチ，リーン判
別はステップ１４０３にて行っているが、この判別結果
はステップ１４０４〜１４０９にて遅延処理される。そ
して、遅延処理されたリッチ，リーン判別はステップ１
４１０にて行われる。

【００５５】ステップ１４１０にて第２のディレイカウ
ンタＣＤＬＹ２がＣＤＬＹ２≦０か否かが判別され、こ
の結果、ＣＤＬＹ２＜０であれば空燃比はリーンと判別
されてステップ１４１１〜１４１６に進み、他方、ＣＤ
ＬＹ２＞０であれば空燃比はリッチと判別されてステッ
プ１４１７〜１４２２に進む。ステップ１４１１では、
ＴＤＲ１←ＴＤＲ１−１とし、つまり、リッチ遅延時間
（−ＴＤＲ１）を増大させ、リッチからリーンへの変化
をさらに遅延させて空燃比をリッチ側に移行させる。ス
テップ１４１２，１４１３では、ＴＤＲ１を最小値Ｔ_R1
にてガードする。ここでは、Ｔ_R1も負の値であり、従っ
て、（−Ｔ_R1）は最大リッチ遅延時間を意味する。さら
に、ステップ１４１４にてＴＤＬ１←ＴＤＬ１−１と
し、つまり、リーン遅延時間ＴＤＬ１を減少させ、リー
ンからリッチへの変化の遅延を小さくして空燃比をリッ
チ側に移行させる。ステップ１４１５，１４１６では、
ＴＤＬ１を最小値Ｔ_L1にてガードする。ここでは、Ｔ_L1
は正の値であり、従って、Ｔ_L1は最小リーン遅延時間を
意味する。

【００５６】ステップ１４１７では、ＴＤＲ１←ＴＤＲ
１＋１とし、つまり、リッチ遅延時間（−ＴＤＲ１）を
減少させ、リッチからリーンへの変化の遅延を小さくし
て空燃比をリーン側に移行させる。ステップ１４１８，
１４１９ではＴＤＲ１を最大値Ｔ_R2にてガードする。こ
こではＴ_R2も負の値であり、従って、（−Ｔ_R2）は最小
リッチ遅延時間を意味する。さらに、ステップ１４２０
にてＴＤＬ１←ＴＤＬ１＋１とし、つまり、リーン遅延
時間ＴＤＬ１を増加させ、リーンからリッチへの変化を
さらに遅延させて空燃比をリーン側に移行させる。ステ
ップ１４２１，１４２２では、ＴＤＲ１を最大値Ｔ_L1に
てガードする。ここではＴ_L1は正の値であり、従って、
Ｔ_L1は最大リーン遅延時間を意味する。

【００５７】上述のごとく演算されたＴＤＲ１，ＴＤＬ
１はＲＡＭ１０５に格納された後に、ステップ１４２５
にてこのルーチンは終了する。なお、ステップ１４２
３，１４２４では、ＴＤＲ１，ＴＤＬ１を一定値として
いるが、空燃比フィードバック停止直前の値、平均値、
もしくは他のパラメータたとえばＮe ，Ｑ，吸入空気
圧，排気温等に応じた値としてもよい。空燃比フィード
バック中に演算されたＦＡＦ１，ＴＤＲ１，ＴＤＬ１は
一旦他の値ＦＡＦ１’，ＴＤＲ１’，ＴＤＬ１’に変換
してバックアップラムＲＡＭ１０６に格納することもで
き、これにより、再始動時等における運転性向上に役立
つものである。

【００５８】図１７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１５０１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Ｔ
ＡＵＰを演算する。たとえばＴＡＵＰ←ＫＱ／Ｎe （Ｋ
は定数）とする。ステップ１５０２にてＲＡＭ１０５よ
り冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ１０４に格納
された１次元マップにより暖機増量値ＦＷＬを補間計算
する。ステップ１５０３では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵＰ・ＦＡＦ１・（ＦＷＬ＋α）＋β により演算する。なお、α，βは他の運転状態パラメー
タによって定まる補正量である。

【００５９】次いで、ステップ１５０４にて、噴射量Ｔ
ＡＵ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１５０５にてこのルーチンは終了す
る。図１８は図８，９および図１５，１６のフローチャ
ートによって得られる遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ１のタ
イミング図である。図１８(A) に示すごとく、下流側Ｏ
₂センサ１５の出力電圧Ｖ₂が変化すると、図１８(B)
に示すごとく、リーン状態（Ｖ₂≦Ｖ_R2）であれば遅延
時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ１は共に増大され、他方、リッチ
状態であれば遅延時間ＴＤＲ１，ＴＤＬ１は共に減少さ
れる。このとき、ＴＤＲ１はＴ_R1〜Ｔ_R2の範囲で変化
し、ＴＤＲ１はＴ_L1〜Ｔ_L2の範囲で変化する。

【００６０】触媒コンバータ１２の三元触媒が劣化した
ときには、図１８(B) のＴＤＲ１，ＴＤＬ１の制御は停
止され、たとえばＴＤＲ１＝−１2 およびＴＤＬ１＝６
に保持される。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
１ｓ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にして行
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。

【００６１】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、たとえばスキッ
プ量、積分定数、上流側Ｏ₂センサの比較電圧（参照:
特開昭５５−３７５６２号公報）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、
これまで述べた制御方法を適用し得る。また、吸入空気
量センサとして、エアフローメータの代わりに、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。

【００６２】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。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これまで述べた制御
方法を適用し得る。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
にこれまで述べた制御方法を適用し得る。この場合に
は、ステップ１２０１，１５０１における基本噴射量Ｔ
ＡＵＰ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，
１５０３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。

【００６３】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。

【００６４】

【発明の効果】三元触媒の劣化を正確に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の構成図である。

【図２】三元触媒下流に設けられたＯ₂センサの出力変
化を示す線図である。

【図３】ダブルＯ₂センサシステムの全体図である。

【図４】Ｏ₂センサの出力周期を演算するためのフロー
チャートである。

【図５】Ｏ₂センサの出力周期を演算するためのフロー
チャートである。

【図６】図４および図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７】触媒劣化を検出するためのフローチャートであ
る。

【図８】第１の空燃比フィードバック制御を行うための
フローチャートである。

【図９】第１の空燃比フィードバック制御を行うための
フローチャートである。

【図１０】図８および図９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１１】第２の空燃比フィードバック制御を行うため
のフローチャートである。

【図１２】第２の空燃比フィードバック制御を行うため
のフローチャートである。

【図１３】噴射量を演算するためのフローチャートであ
る。

【図１４】図８，９および図１１，１２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１５】第２の空燃比フィードバック制御を行うため
のフローチャートである。

【図１６】第２の空燃比フィードバック制御を行うため
のフローチャートである。

【図１７】噴射量を演算するためのフローチャートであ
る。

【図１８】図８，９および図１５，１６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。

【符号の説明】

１１…排気マニホルド１２…触媒コンバータ１３…第１のＯ₂センサ１４…排気管１５…第２のＯ₂センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永井俊成愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関排気通路内に三元触媒を配置すると
共に三元触媒下流の機関排気通路内に空燃比がリーンで
あるかリッチであるかに応じて出力レベルが変化する空
燃比センサを配置し、空燃比センサの出力に応じて空燃
比を理論空燃比にフィードバック制御するフィードバッ
ク制御手段を具備した内燃機関において、上記空燃比セ
ンサの出力レベルの変化周期又は変化頻度を検出する検
出手段と、該変化周期が短くなるにつれて又は該変化頻
度が高くなるにつれて三元触媒の劣化が進行していると
判断する判断手段とを具備した内燃機関の触媒劣化検出
装置。
【請求項２】機関排気通路内に三元触媒を配置し、三
元触媒上流の機関排気通路内に空燃比がリーンであるか
リッチであるかに応じて出力レベルが変化する第１の空
燃比センサを配置すると共に三元触媒下流の機関排気通
路内に空燃比がリーンであるかリッチであるかに応じて
出力レベルが変化する第２の空燃比センサを配置し、第
１の空燃比センサおよび第２の空燃比センサの双方の出
力に応じて空燃比を理論空燃比にフィードバック制御す
るフィードバック制御手段を具備した内燃機関におい
て、上記第２の空燃比センサの出力レベルの変化周期又
は変化頻度を検出する検出手段と、該変化周期が短くな
るにつれて又は該変化頻度が高くなるにつれて三元触媒
の劣化が進行していると判断する判断手段とを具備した
内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項３】機関排気通路内に三元触媒を配置し、三
元触媒上流の機関排気通路内に空燃比がリーンであるか
リッチであるかに応じて出力レベルが変化する第１の空
燃比センサを配置すると共に三元触媒下流の機関排気通
路内に空燃比がリーンであるかリッチであるかに応じて
出力レベルが変化する第２の空燃比センサを配置し、第
１の空燃比センサおよび第２の空燃比センサの双方の出
力に応じて空燃比を理論空燃比にフィードバック制御す
るフィードバック制御手段を具備した内燃機関におい
て、上記第１の空燃比センサの出力レベルおよび上記第
２の空燃比センサの出力レベルの変化周期又は変化頻度
を検出する検出手段と、第２の空燃比センサの出力レベ
ルの変化周期に対する第１の空燃比センサの出力レベル
の変化周期の割合が大きくなるにつれて又は第２の空燃
比センサの出力レベルの変化頻度に対する第１の空燃比
センサの出力レベルの変化頻度の割合が小さくなるにつ
れて三元触媒の劣化が進行していると判断する判断手段
とを具備した内燃機関の触媒劣化検出装置。