JPH07208153A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JPH07208153A JPH07208153A JP6004667A JP466794A JPH07208153A JP H07208153 A JPH07208153 A JP H07208153A JP 6004667 A JP6004667 A JP 6004667A JP 466794 A JP466794 A JP 466794A JP H07208153 A JPH07208153 A JP H07208153A
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- air
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- sensor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒の劣化状態にかかわらず触媒暖機操作を
適切に行う。 【構成】 触媒１２の暖機操作を制御する制御回路１０
を設け、触媒上流側に設けたＯ2 センサ１３の出力と、
下流側に設けたＯ2 センサ１５の出力とに基づいて触媒
が活性化したか否かを判定するとともに、触媒非活性時
には機関１の点火時期遅角とアイドルスピード制御弁
（ＩＳＣ弁）２２の開度増大とを行い触媒の温度を上昇
させる。触媒の活性化状態を直接検出して触媒暖機を行
うため、触媒が短時間で確実に活性化するとともに、無
駄な触媒暖機操作が防止される。
適切に行う。 【構成】 触媒１２の暖機操作を制御する制御回路１０
を設け、触媒上流側に設けたＯ2 センサ１３の出力と、
下流側に設けたＯ2 センサ１５の出力とに基づいて触媒
が活性化したか否かを判定するとともに、触媒非活性時
には機関１の点火時期遅角とアイドルスピード制御弁
（ＩＳＣ弁）２２の開度増大とを行い触媒の温度を上昇
させる。触媒の活性化状態を直接検出して触媒暖機を行
うため、触媒が短時間で確実に活性化するとともに、無
駄な触媒暖機操作が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には三元触媒の劣化の程度に応じて適切
な触媒暖機操作を行うことが可能な排気浄化装置に関す
る。
置に関し、詳細には三元触媒の劣化の程度に応じて適切
な触媒暖機操作を行うことが可能な排気浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に、排気中のＨＣ、
ＣＯ、ＮＯX の３つの有害成分を同時に浄化可能な三元
触媒を用いた触媒コンバータを配置した内燃機関の排気
浄化装置が従来より広く用いられている。一般に、上記
のような排気浄化装置に用いられる三元触媒はある温度
（活性化温度）以上の温度にならないと排気浄化能力を
発揮しない。このため、機関冷間始動時等に、例えば機
関点火時期を遅角させる等の手段により触媒を通過する
排気の温度を上昇させ、触媒温度を早期に活性化温度に
到達させる、いわゆる触媒の暖機操作が行われる。
ＣＯ、ＮＯX の３つの有害成分を同時に浄化可能な三元
触媒を用いた触媒コンバータを配置した内燃機関の排気
浄化装置が従来より広く用いられている。一般に、上記
のような排気浄化装置に用いられる三元触媒はある温度
（活性化温度）以上の温度にならないと排気浄化能力を
発揮しない。このため、機関冷間始動時等に、例えば機
関点火時期を遅角させる等の手段により触媒を通過する
排気の温度を上昇させ、触媒温度を早期に活性化温度に
到達させる、いわゆる触媒の暖機操作が行われる。
【０００３】一方、触媒の活性化温度は常に一定ではな
く、新しい触媒では活性化温度は比較的低く、触媒の劣
化が進むにつれて活性温度は上昇する傾向を示すため、
上記触媒の暖機操作は触媒の劣化程度に応じて行う必要
がある。例えば、特開昭６０−１５３４７３号公報に
は、触媒温度を検出して、この触媒温度が予め定められ
た所定温度以下の場合には機関点火時期を遅角して触媒
暖機操作を行うとともに、機関の累積運転時間の増加に
つれて上記所定温度を上昇させるようにした内燃機関の
排気浄化装置が開示されている。
く、新しい触媒では活性化温度は比較的低く、触媒の劣
化が進むにつれて活性温度は上昇する傾向を示すため、
上記触媒の暖機操作は触媒の劣化程度に応じて行う必要
がある。例えば、特開昭６０−１５３４７３号公報に
は、触媒温度を検出して、この触媒温度が予め定められ
た所定温度以下の場合には機関点火時期を遅角して触媒
暖機操作を行うとともに、機関の累積運転時間の増加に
つれて上記所定温度を上昇させるようにした内燃機関の
排気浄化装置が開示されている。
【０００４】触媒の劣化程度は、使用時間、すなわち機
関の累積運転時間が増加するにつれて進行すると考えら
れることから、触媒の活性化温度も機関累積運転時間が
増大するにつれて高くなると考えられる。上記公報の装
置では、前記所定温度を機関累積運転時間が増加するに
つれて高くなるように予め設定しておき、実際に検出し
た触媒温度が上記所定温度以下の場合には触媒が活性化
していないものとして点火時期遅角による触媒暖機を行
い、触媒温度が上記所定温度以上になった時には触媒が
活性化したものとして触媒暖機を停止するようにしたも
のである。
関の累積運転時間が増加するにつれて進行すると考えら
れることから、触媒の活性化温度も機関累積運転時間が
増大するにつれて高くなると考えられる。上記公報の装
置では、前記所定温度を機関累積運転時間が増加するに
つれて高くなるように予め設定しておき、実際に検出し
た触媒温度が上記所定温度以下の場合には触媒が活性化
していないものとして点火時期遅角による触媒暖機を行
い、触媒温度が上記所定温度以上になった時には触媒が
活性化したものとして触媒暖機を停止するようにしたも
のである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６０−１５３４７３号公報の装置のように、触媒温度が
機関の累積運転時間に基づいて決定される所定温度に到
達したか否かのみによって触媒が活性化したか否かを判
断していると現実には問題が生じる場合がある。すなわ
ち、触媒の活性化温度は使用時間のみによって決定され
るものではなく、機関の使用状態や製品毎のばらつきに
より触媒の劣化状態が変わってくるため、同一の使用時
間（累積運転時間）であっても必ずしも触媒の活性化温
度は一致しない場合がある。このため、上記公報の装置
のように、触媒温度が所定温度に到達したか否かのみに
よって触媒の活性の有無を判断していると、実際には触
媒が十分に活性化していないにもかかわらず触媒暖機操
作が停止されてしまい、触媒の活性化が遅れて排気性状
が悪化したり、或いは、実際には触媒が十分に活性化し
ているにもかかわらず点火時期遅角による触媒暖機操作
が続けられるため、機関出力の低下や燃料消費増大等の
問題が生じるのである。
６０−１５３４７３号公報の装置のように、触媒温度が
機関の累積運転時間に基づいて決定される所定温度に到
達したか否かのみによって触媒が活性化したか否かを判
断していると現実には問題が生じる場合がある。すなわ
ち、触媒の活性化温度は使用時間のみによって決定され
るものではなく、機関の使用状態や製品毎のばらつきに
より触媒の劣化状態が変わってくるため、同一の使用時
間（累積運転時間）であっても必ずしも触媒の活性化温
度は一致しない場合がある。このため、上記公報の装置
のように、触媒温度が所定温度に到達したか否かのみに
よって触媒の活性の有無を判断していると、実際には触
媒が十分に活性化していないにもかかわらず触媒暖機操
作が停止されてしまい、触媒の活性化が遅れて排気性状
が悪化したり、或いは、実際には触媒が十分に活性化し
ているにもかかわらず点火時期遅角による触媒暖機操作
が続けられるため、機関出力の低下や燃料消費増大等の
問題が生じるのである。
【０００６】この問題を解決するためには、触媒の活性
化の有無を触媒温度などを用いて間接的に検出するので
はなく、直接的に触媒の活性化の有無を検出して、この
検出結果に基づいて触媒の暖機操作を制御する必要があ
る。本発明は、上記に鑑み、触媒の活性化の有無を直接
検出して触媒暖機操作を行うことが可能な内燃機関の排
気浄化装置を提供することを目的としている。
化の有無を触媒温度などを用いて間接的に検出するので
はなく、直接的に触媒の活性化の有無を検出して、この
検出結果に基づいて触媒の暖機操作を制御する必要があ
る。本発明は、上記に鑑み、触媒の活性化の有無を直接
検出して触媒暖機操作を行うことが可能な内燃機関の排
気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の排気通路に設けられた三元触媒と、該三元触媒の上
流側排気通路に設けられ、三元触媒上流側の排気空燃比
を検出する上流側空燃比センサと、前記三元触媒の下流
側排気通路に設けられ、三元触媒下流側の排気空燃比を
検出する下流側空燃比センサと、少なくとも前記上流側
空燃比センサ出力に基づいて前記機関の空燃比を制御す
る空燃比制御手段と、前記上流側空燃比センサ出力と前
記下流側空燃比センサ出力とに基づいて前記三元触媒が
非活性状態にあることを検出する触媒非活性状態検出手
段と、前記三元触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段
と、前記三元触媒が非活性状態にあることが検出された
時に、前記三元触媒昇温手段を制御して前記三元触媒の
温度を上昇させる操作を行う触媒活性化手段と、を備え
た内燃機関の排気浄化装置が提供される。
関の排気通路に設けられた三元触媒と、該三元触媒の上
流側排気通路に設けられ、三元触媒上流側の排気空燃比
を検出する上流側空燃比センサと、前記三元触媒の下流
側排気通路に設けられ、三元触媒下流側の排気空燃比を
検出する下流側空燃比センサと、少なくとも前記上流側
空燃比センサ出力に基づいて前記機関の空燃比を制御す
る空燃比制御手段と、前記上流側空燃比センサ出力と前
記下流側空燃比センサ出力とに基づいて前記三元触媒が
非活性状態にあることを検出する触媒非活性状態検出手
段と、前記三元触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段
と、前記三元触媒が非活性状態にあることが検出された
時に、前記三元触媒昇温手段を制御して前記三元触媒の
温度を上昇させる操作を行う触媒活性化手段と、を備え
た内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００８】
【作用】触媒非活性状態検出手段は、上流側空燃比セン
サ出力と下流側空燃比センサ出力とに基づいて三元触媒
が非活性状態にあることを検出し、触媒活性化手段は触
媒非活性状態検出手段により、触媒が非活性状態にある
ことが検出されたときにのみ触媒の暖機を行う。このた
め、触媒温度にかかわらず、触媒が実際に活性化してい
ない場合には暖機操作が実行され、触媒が実際に活性化
した場合には暖機操作が停止されるので、触媒の劣化程
度に応じて適切な暖機操作が行われる。
サ出力と下流側空燃比センサ出力とに基づいて三元触媒
が非活性状態にあることを検出し、触媒活性化手段は触
媒非活性状態検出手段により、触媒が非活性状態にある
ことが検出されたときにのみ触媒の暖機を行う。このた
め、触媒温度にかかわらず、触媒が実際に活性化してい
ない場合には暖機操作が実行され、触媒が実際に活性化
した場合には暖機操作が停止されるので、触媒の劣化程
度に応じて適切な暖機操作が行われる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の排気浄化装置を適用した内燃機
関の全体概略図である。図１において、１は内燃機関本
体、２は吸気通路、３は吸気通路に設けられたエアフロ
ーメータを示している。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、たとえばポテンショメ
ータを内蔵した可動ベーン式エアフローメータ等が使用
され、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に入力される。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
にクランク角検出用パルス信号を発生するクランク角セ
ンサ６がそれぞれ設けられている。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。
明する。図１は本発明の排気浄化装置を適用した内燃機
関の全体概略図である。図１において、１は内燃機関本
体、２は吸気通路、３は吸気通路に設けられたエアフロ
ーメータを示している。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、たとえばポテンショメ
ータを内蔵した可動ベーン式エアフローメータ等が使用
され、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に入力される。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
にクランク角検出用パルス信号を発生するクランク角セ
ンサ６がそれぞれ設けられている。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。
【００１０】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、吸気通路２のスロット
ル弁１６には、スロットル弁１６が全閉状態か否かを示
す信号、すなわちＬＬ信号を発生するアイドルスイッチ
１７が設けられている。このアイドル状態出力信号ＬＬ
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。
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、吸気通路２のスロット
ル弁１６には、スロットル弁１６が全閉状態か否かを示
す信号、すなわちＬＬ信号を発生するアイドルスイッチ
１７が設けられている。このアイドル状態出力信号ＬＬ
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。
【００１１】本実施例では、吸気通路２にはスロットル
弁１６をバイパスするバイパス通路２１と、このバイパ
ス通路２１を通って流れる空気量を制御するアイドルス
ピードコントロール弁（ＩＳＣ弁）２２とが設けられて
いる。ＩＳＣ弁２２はステッパモータ等の適宜な形式の
アクチュエータにより駆動される流量制御弁であり、制
御回路１０からの出力信号により作動し、アイドル時の
機関吸入空気量を調節して機関のアイドル回転数を目標
回転数に制御するのに用いられる。
弁１６をバイパスするバイパス通路２１と、このバイパ
ス通路２１を通って流れる空気量を制御するアイドルス
ピードコントロール弁（ＩＳＣ弁）２２とが設けられて
いる。ＩＳＣ弁２２はステッパモータ等の適宜な形式の
アクチュエータにより駆動される流量制御弁であり、制
御回路１０からの出力信号により作動し、アイドル時の
機関吸入空気量を調節して機関のアイドル回転数を目標
回転数に制御するのに用いられる。
【００１２】本実施例では、ＩＳＣ弁２２は、後述のよ
うに触媒が活性化していない場合に機関アイドル回転数
を上昇させることにより排気流量を増大させて触媒温度
を上昇させる触媒昇温手段の一部としても機能する。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。
うに触媒が活性化していない場合に機関アイドル回転数
を上昇させることにより排気流量を増大させて触媒温度
を上昇させる触媒昇温手段の一部としても機能する。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。
【００１３】機関１の排気マニホールド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。また、触媒コンバータ１２
の上流側の排気マニホールド１１、及び触媒コンバータ
１２の下流側の排気管１４には、それぞれ上流側空燃比
センサ（本実施例ではＯ2 センサ）１３と下流側空燃比
センサ（本実施例ではＯ2 センサ）１５とが設けられて
いる。
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。また、触媒コンバータ１２
の上流側の排気マニホールド１１、及び触媒コンバータ
１２の下流側の排気管１４には、それぞれ上流側空燃比
センサ（本実施例ではＯ2 センサ）１３と下流側空燃比
センサ（本実施例ではＯ2 センサ）１５とが設けられて
いる。
【００１４】Ｏ2 センサ１３、１５は、排気ガス中の酸
素成分濃度を検出し、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発生するも
のである。Ｏ2 センサ１３、１５の出力電圧は、制御回
路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。図１に
１８で示したのは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等に図示しないエアポンプ等の空気
源から２次空気を排気マニホルド１１に供給して、Ｈ
Ｃ、ＣＯエミッションを低減するためのものである。
素成分濃度を検出し、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発生するも
のである。Ｏ2 センサ１３、１５の出力電圧は、制御回
路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。図１に
１８で示したのは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等に図示しないエアポンプ等の空気
源から２次空気を排気マニホルド１１に供給して、Ｈ
Ｃ、ＣＯエミッションを低減するためのものである。
【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の他に、ＲＯＭ１
０４、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。本実施例で
は、制御回路１０は、機関１の燃料噴射制御、点火時期
制御等の基本制御を行う他、後述のように機関空燃比を
制御する空燃比制御手段、触媒１２が活性状態にあるか
否かを検出する触媒非活性状態検出手段、機関点火時期
の遅角とＩＳＣ弁２２とを制御して触媒暖機を行う触媒
活性化手段等の請求項１に記載した各手段としての機能
を果たしている。
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の他に、ＲＯＭ１
０４、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。本実施例で
は、制御回路１０は、機関１の燃料噴射制御、点火時期
制御等の基本制御を行う他、後述のように機関空燃比を
制御する空燃比制御手段、触媒１２が活性状態にあるか
否かを検出する触媒非活性状態検出手段、機関点火時期
の遅角とＩＳＣ弁２２とを制御して触媒暖機を行う触媒
活性化手段等の請求項１に記載した各手段としての機能
を果たしている。
【００１６】さらに、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（噴射
時間）ＴＡＵが演算されると、噴射時間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がセットされる。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
その出力端子が“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、上述の燃料噴射時間
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、時間ＴＡＵに応じ
た量の燃料が機関１の燃焼室に供給されることになる。
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（噴射
時間）ＴＡＵが演算されると、噴射時間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がセットされる。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
その出力端子が“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、上述の燃料噴射時間
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、時間ＴＡＵに応じ
た量の燃料が機関１の燃焼室に供給されることになる。
【００１７】また、制御回路１０の入出力インターフェ
イス１０２は、点火回路１１２に接続されており、機関
１の点火時期を制御している。すなわち、制御回路１０
は入出力インターフェイス１０２にクランク角センサ６
の基準クランク角パルス信号を入力後、クランク軸が所
定の回転角度に達する毎に点火回路１１２に点火信号を
出力し、各気筒の点火プラグ（図示せず）にスパークを
発生させる。機関１の点火時期は、負荷（例えば機関１
回転当たりの吸入空気量）、回転数等の運転条件の関数
として制御回路１０のＲＯＭ１０４に最適値が格納され
ており、最適な点火時期が運転条件に応じて決定され
る。
イス１０２は、点火回路１１２に接続されており、機関
１の点火時期を制御している。すなわち、制御回路１０
は入出力インターフェイス１０２にクランク角センサ６
の基準クランク角パルス信号を入力後、クランク軸が所
定の回転角度に達する毎に点火回路１１２に点火信号を
出力し、各気筒の点火プラグ（図示せず）にスパークを
発生させる。機関１の点火時期は、負荷（例えば機関１
回転当たりの吸入空気量）、回転数等の運転条件の関数
として制御回路１０のＲＯＭ１０４に最適値が格納され
ており、最適な点火時期が運転条件に応じて決定され
る。
【００１８】エアフローメータ３の吸入空気量データお
よび冷却水温データは所定時間もしくは所定クランク角
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、ＲＡＭ
１０５における吸入空気量データおよび冷却水温データ
は所定時間毎に更新されている。また、回転速度データ
はクランク角センサ６の３０°ＣＡ（クランク角）毎の
割込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域に格
納される。
よび冷却水温データは所定時間もしくは所定クランク角
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、ＲＡＭ
１０５における吸入空気量データおよび冷却水温データ
は所定時間毎に更新されている。また、回転速度データ
はクランク角センサ６の３０°ＣＡ（クランク角）毎の
割込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域に格
納される。
【００１９】本実施例では、制御回路１０は上流側Ｏ2
センサ１３出力に基づいて機関空燃比を制御する第１の
空燃比制御と、下流側Ｏ2 センサ１５出力に基づいて、
この第１の空燃比制御を補正する第２の空燃比制御とを
行う。以下、図２から図６を用いて制御回路１０により
実行される、この第１と第２の空燃比制御について説明
する。
センサ１３出力に基づいて機関空燃比を制御する第１の
空燃比制御と、下流側Ｏ2 センサ１５出力に基づいて、
この第１の空燃比制御を補正する第２の空燃比制御とを
行う。以下、図２から図６を用いて制御回路１０により
実行される、この第１と第２の空燃比制御について説明
する。
【００２０】図２、図３は上流側Ｏ2 センサ１３の出力
に基づいて空燃比補正係数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を示している。本ルーチ
ンは、所定時間たとえば４ms毎に実行される。ステップ
２０１では、上流側Ｏ2 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（例えば７０℃）
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燃料噴射量増量中、
上流側Ｏ2 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、図３、ステップ２２５に
進み、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢを“０”と
し、ステップ２２６に進みルーチンを終了する。なお、
空燃比補正係数ＦＡＦを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２０２に進む。
に基づいて空燃比補正係数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を示している。本ルーチ
ンは、所定時間たとえば４ms毎に実行される。ステップ
２０１では、上流側Ｏ2 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（例えば７０℃）
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燃料噴射量増量中、
上流側Ｏ2 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、図３、ステップ２２５に
進み、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢを“０”と
し、ステップ２２６に進みルーチンを終了する。なお、
空燃比補正係数ＦＡＦを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２０２に進む。
【００２１】ステップ２０２では、上流側Ｏ2 センサ１
３の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ２０
３にてＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かにより、空燃比
がリッチかリーンかを判別する。比較電圧ＶR1は、通常
Ｏ2 センサ出力の振幅中心の電圧をとり、本実施例では
ＶR1＝０．４５Ｖである。ステップ２０４から２０９、
及びステップ２１０から２１５は、ステップ２０３で判
定した上流側Ｏ2 センサ１３出力の値に基づくフ空燃比
フラグＦ１の設定操作を示す。
３の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ２０
３にてＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かにより、空燃比
がリッチかリーンかを判別する。比較電圧ＶR1は、通常
Ｏ2 センサ出力の振幅中心の電圧をとり、本実施例では
ＶR1＝０．４５Ｖである。ステップ２０４から２０９、
及びステップ２１０から２１５は、ステップ２０３で判
定した上流側Ｏ2 センサ１３出力の値に基づくフ空燃比
フラグＦ１の設定操作を示す。
【００２２】空燃比フラグＦ１は、触媒１２上流側の排
気空燃比がリッチかリーンかを示すフラグであり、フラ
グＦ１の値はディレイカウンタＣＤＬＹのカウントダウ
ン（リーン空燃比時）またはカウントアップ（リッチ空
燃比時）操作により（ステップ２０６、２１２）上流側
Ｏ2 センサ１３出力が所定の遅延時間（ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ）以上リッチまたはリーンに保持された場合１（リッ
チ）から０（リーン）、または０から１に変更される
（ステップ２０７から２０９、ステップ２１３から２１
５）。ここで、ＴＤＬ（ステップ２０７、２０８）は上
流側Ｏ2 センサ１３の出力がリッチからリーンに変化し
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、負の値で定義され、ＴＤＲ（ステッ
プ２１３、２１４）は上流側Ｏ2 センサ１３の出力がリ
ーンからリッチに変化し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。
気空燃比がリッチかリーンかを示すフラグであり、フラ
グＦ１の値はディレイカウンタＣＤＬＹのカウントダウ
ン（リーン空燃比時）またはカウントアップ（リッチ空
燃比時）操作により（ステップ２０６、２１２）上流側
Ｏ2 センサ１３出力が所定の遅延時間（ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ）以上リッチまたはリーンに保持された場合１（リッ
チ）から０（リーン）、または０から１に変更される
（ステップ２０７から２０９、ステップ２１３から２１
５）。ここで、ＴＤＬ（ステップ２０７、２０８）は上
流側Ｏ2 センサ１３の出力がリッチからリーンに変化し
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、負の値で定義され、ＴＤＲ（ステッ
プ２１３、２１４）は上流側Ｏ2 センサ１３の出力がリ
ーンからリッチに変化し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。
【００２３】次に、ステップ２１６では、空燃比フラグ
Ｆ１の符号が反転したか否か、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２１７にて、空燃比フラグＦ１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２１８にて空燃比補正係数ＦＡＦを、ＦＡ
Ｆ←ＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増大させ、空燃比を
リッチ側に補正する。また、逆にリーンからリッチへの
反転であれば、ステップ２１９にて、ＦＡＦ←ＦＡＦ−
ＲＳＬとＦＡＦをスキップ的に減少させて空燃比をリー
ン側に補正する。つまり、スキップ処理を行う。
Ｆ１の符号が反転したか否か、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２１７にて、空燃比フラグＦ１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２１８にて空燃比補正係数ＦＡＦを、ＦＡ
Ｆ←ＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増大させ、空燃比を
リッチ側に補正する。また、逆にリーンからリッチへの
反転であれば、ステップ２１９にて、ＦＡＦ←ＦＡＦ−
ＲＳＬとＦＡＦをスキップ的に減少させて空燃比をリー
ン側に補正する。つまり、スキップ処理を行う。
【００２４】ステップ２１６にて空燃比フラグＦ１の符
号が反転していなければ、ステップ２２０，２２１，２
２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ２２０に
て、Ｆ１＝“１”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ２２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステッ
プ２２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとする。ここで、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬに
比して十分小さく設定してあり、ＫＩＲ（ＫＩＬ）＜Ｒ
ＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ２２１はリー
ン状態（Ｆ１＝“０”）で空燃比を徐々にリッチ側に移
行させ、ステップ２２２はリッチ状態（Ｆ１＝“１”）
で空燃比を徐々にリーン側に移行させる。
号が反転していなければ、ステップ２２０，２２１，２
２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ２２０に
て、Ｆ１＝“１”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ２２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステッ
プ２２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとする。ここで、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬに
比して十分小さく設定してあり、ＫＩＲ（ＫＩＬ）＜Ｒ
ＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ２２１はリー
ン状態（Ｆ１＝“０”）で空燃比を徐々にリッチ側に移
行させ、ステップ２２２はリッチ状態（Ｆ１＝“１”）
で空燃比を徐々にリーン側に移行させる。
【００２５】次に、ステップ２２３では、ステップ２１
８，２１９，２２１，２２２にて演算された空燃比補正
係数ＦＡＦ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、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦ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。
８，２１９，２２１，２２２にて演算された空燃比補正
係数ＦＡＦ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、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦ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。
【００２６】ステップ２２４では、空燃比フィードバッ
クフラグＸＭＦＢを“１”とし、上述のごとく演算され
たＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納して、ステップ２２６に
てこのループは終了する。次に、本発明を上流側Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭ 及び下流側Ｏ2 センサ１５の出
力ＶＯＳ の両方を用いて空燃比フィードバック制御を
行うダブルＯ2 センサシステムに適用した場合について
説明する。
クフラグＸＭＦＢを“１”とし、上述のごとく演算され
たＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納して、ステップ２２６に
てこのループは終了する。次に、本発明を上流側Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭ 及び下流側Ｏ2 センサ１５の出
力ＶＯＳ の両方を用いて空燃比フィードバック制御を
行うダブルＯ2 センサシステムに適用した場合について
説明する。
【００２７】図４は図２、図３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Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭにより図４（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ＣＤＬＹは、図４（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４（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
より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４（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られ
る。
動作を補足説明するタイミング図である。上流側Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭにより図４（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ＣＤＬＹは、図４（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４（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
より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４（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られ
る。
【００２８】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，ＲＳＬ、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、も
しくは上流側Ｏ2 センサ１３の出力ＶＯＭの比較電圧Ｖ
R1を可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ２を導入するシステムとがある。
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，ＲＳＬ、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、も
しくは上流側Ｏ2 センサ１３の出力ＶＯＭの比較電圧Ｖ
R1を可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ２を導入するシステムとがある。
【００２９】たとえば、リッチスキップ量ＲＳＲ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ＲＳＬ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ＲＳＬ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ＲＳＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。したがって、下流側Ｏ2 センサ１５
の出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＲ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ＫＩ
Ｒ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Ｏ2 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を制御できる。
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）を小さく設定す
れば、制御空燃比はリーン側に移行できる。つまり、下
流側Ｏ2 センサ１５の出力ＶＯＳに応じて遅延時間ＴＤ
Ｒ，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ＶＯＳ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。
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ＲＳＬ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ＲＳＬ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ＲＳＲを小さくしても制御空燃比をリー
ン側に移行できる。したがって、下流側Ｏ2 センサ１５
の出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＲ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ＫＩ
Ｒ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Ｏ2 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を制御できる。
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）を小さく設定す
れば、制御空燃比はリーン側に移行できる。つまり、下
流側Ｏ2 センサ１５の出力ＶＯＳに応じて遅延時間ＴＤ
Ｒ，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ＶＯＳ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。
【００３０】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、遅延時間を可変とす
ることにより非常に微妙な空燃比の調整が可能であり、
また、スキップ量を可変とすることにより遅延時間のよ
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。
比較電圧を下流側Ｏ2 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、遅延時間を可変とす
ることにより非常に微妙な空燃比の調整が可能であり、
また、スキップ量を可変とすることにより遅延時間のよ
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。
【００３１】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５、図６は下流側Ｏ2 センサ１５
の出力ＶＯＳ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５１２ms毎に実
行される。ステップ５０１〜５０６では、下流側Ｏ2 セ
ンサ１５出力による閉ループ制御条件が成立しているか
条件か否かを判別する。たとえば、上流側Ｏ2 センサ１
３による閉ループ条件の不成立（ステップ５０１）に加
えて、冷却水温ＴＨＷが所定値（たとえば７０℃）以下
のとき（ステップ５０２）、スロットル弁１６が全閉
（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ５０３）、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るとき
（ステップ５０４）、軽負荷のとき（機関１回転当たり
の吸入空気量Ｑ／Ｎe が所定値Ｘ1 より小さいとき）
（ステップ５０５）、下流側Ｏ2 センサ１５が活性化し
ていないとき（ステップ５０６）、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５１９に進
み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをリセットし
（“０”）、閉ループ条件成立であればステップ５０８
に進み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをセット
する（“１”）。
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５、図６は下流側Ｏ2 センサ１５
の出力ＶＯＳ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５１２ms毎に実
行される。ステップ５０１〜５０６では、下流側Ｏ2 セ
ンサ１５出力による閉ループ制御条件が成立しているか
条件か否かを判別する。たとえば、上流側Ｏ2 センサ１
３による閉ループ条件の不成立（ステップ５０１）に加
えて、冷却水温ＴＨＷが所定値（たとえば７０℃）以下
のとき（ステップ５０２）、スロットル弁１６が全閉
（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ５０３）、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るとき
（ステップ５０４）、軽負荷のとき（機関１回転当たり
の吸入空気量Ｑ／Ｎe が所定値Ｘ1 より小さいとき）
（ステップ５０５）、下流側Ｏ2 センサ１５が活性化し
ていないとき（ステップ５０６）、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５１９に進
み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをリセットし
（“０”）、閉ループ条件成立であればステップ５０８
に進み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをセット
する（“１”）。
【００３２】ステップ５０９〜５１８のフローについて
説明する。ステップ５０９は、下流側Ｏ2 センサ１５の
出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ５１０
にてＶＯＳが比較電圧ＶR2（たとえばＶR2＝０．５５
Ｖ）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
ＯＳ≦ＶR2（リーン）であればステップ５１１、５１
２，５１３に進み、ＶＯＳ＞ＶR2（リッチ）であればス
テップ５１４，５１５，５１６に進む。すなわち、ステ
ップ５１１では、ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳ（ΔＲＳは一
定値）とし、つまり、リッチスキップ量ＲＳＲを増大さ
せて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ５１２，５
１３では、ＲＳＲを最大値ＭＡＸ（＝０．０７５）にて
ガードし、他方、ステップ５１４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５１５，５
１６にてＲＳＲを最小値ＭＩＮ（＝０．０２５）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。
説明する。ステップ５０９は、下流側Ｏ2 センサ１５の
出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ５１０
にてＶＯＳが比較電圧ＶR2（たとえばＶR2＝０．５５
Ｖ）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
ＯＳ≦ＶR2（リーン）であればステップ５１１、５１
２，５１３に進み、ＶＯＳ＞ＶR2（リッチ）であればス
テップ５１４，５１５，５１６に進む。すなわち、ステ
ップ５１１では、ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳ（ΔＲＳは一
定値）とし、つまり、リッチスキップ量ＲＳＲを増大さ
せて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ５１２，５
１３では、ＲＳＲを最大値ＭＡＸ（＝０．０７５）にて
ガードし、他方、ステップ５１４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５１５，５
１６にてＲＳＲを最小値ＭＩＮ（＝０．０２５）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。
【００３３】ステップ５１７では、リーンスキップ量Ｒ
ＳＬを、 ＲＳＬ←０．１−ＲＳＲ とする。つまり、ＲＳＲ＋ＲＳＬ＝０．１とする。ステ
ップ５１８では、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬをＲＡＭ１
０５に格納し、ステップ５２０に進みルーチンを終了す
る。
ＳＬを、 ＲＳＬ←０．１−ＲＳＲ とする。つまり、ＲＳＲ＋ＲＳＬ＝０．１とする。ステ
ップ５１８では、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬをＲＡＭ１
０５に格納し、ステップ５２０に進みルーチンを終了す
る。
【００３４】図７は噴射量演算ルーチンであって、所定
クランク角たとえば３６０°毎に実行される。ステップ
７０１では、ＲＡＭ１０５より吸入空気量データＱ及び
回転速度データＮe を読出して基本噴射量ＴＡＵＰ（Ｔ
ＡＵＰは理論空燃比を得る噴射時間）を演算する。たと
えばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎe （αは定数）とする。ステ
ップ７０２では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵ
Ｐ・ＦＡＦ・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る。次
いで、ステップ７０３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
７０４にてこのルーチンを終了する。
クランク角たとえば３６０°毎に実行される。ステップ
７０１では、ＲＡＭ１０５より吸入空気量データＱ及び
回転速度データＮe を読出して基本噴射量ＴＡＵＰ（Ｔ
ＡＵＰは理論空燃比を得る噴射時間）を演算する。たと
えばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎe （αは定数）とする。ステ
ップ７０２では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵ
Ｐ・ＦＡＦ・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る。次
いで、ステップ７０３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
７０４にてこのルーチンを終了する。
【００３５】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の出力信
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。次に、本実施例の触媒暖機制御につ
いて説明する。本実施例では、制御回路１０は後述する
ように上流側Ｏ2 センサ１３と下流側Ｏ2 センサ１５と
に基づいて触媒１２が活性化しているか（排気浄化能力
を発揮しているか）否かを判断し、触媒１２が非活性状
態にあると判断された場合には点火時期を遅角させると
ともに、前述のＩＳＣ弁２２の開度を増加させる。
する時間が経過すると、ダウンカウンタ１０８の出力信
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。次に、本実施例の触媒暖機制御につ
いて説明する。本実施例では、制御回路１０は後述する
ように上流側Ｏ2 センサ１３と下流側Ｏ2 センサ１５と
に基づいて触媒１２が活性化しているか（排気浄化能力
を発揮しているか）否かを判断し、触媒１２が非活性状
態にあると判断された場合には点火時期を遅角させると
ともに、前述のＩＳＣ弁２２の開度を増加させる。
【００３６】機関点火時期を遅角させることにより、各
気筒での燃焼が排気行程近くで生じるようになるため排
気温度は上昇し、さらにＩＳＣ弁２２の開度を増加させ
ることにより機関吸入空気量が増大し、排気ガス量が増
大する。このため触媒１２に流入する排気ガスの温度は
上昇し、しかも排気ガス流量も増大するため触媒１２の
暖機が促進される。また、上記暖機操作により触媒１２
の温度が上昇して触媒１２が活性化すると、制御回路１
０は機関点火時期を進角させて最適点火時期に設定する
とともに、ＩＳＣ弁２２の開度を運転状態により定まる
最適開度に設定する。これにより、触媒１２が活性化し
て正常な排気浄化作用が開始されると点火時期とＩＳＣ
弁２２開度とは通常運転時の値に速やかに復帰すること
になる。
気筒での燃焼が排気行程近くで生じるようになるため排
気温度は上昇し、さらにＩＳＣ弁２２の開度を増加させ
ることにより機関吸入空気量が増大し、排気ガス量が増
大する。このため触媒１２に流入する排気ガスの温度は
上昇し、しかも排気ガス流量も増大するため触媒１２の
暖機が促進される。また、上記暖機操作により触媒１２
の温度が上昇して触媒１２が活性化すると、制御回路１
０は機関点火時期を進角させて最適点火時期に設定する
とともに、ＩＳＣ弁２２の開度を運転状態により定まる
最適開度に設定する。これにより、触媒１２が活性化し
て正常な排気浄化作用が開始されると点火時期とＩＳＣ
弁２２開度とは通常運転時の値に速やかに復帰すること
になる。
【００３７】以下、本実施例の触媒暖機制御を、触媒
の活性状態の判定動作、触媒の暖機動作に分けて説明
する。
の活性状態の判定動作、触媒の暖機動作に分けて説明
する。
【００３８】触媒活性状態の判定動作 本実施例では、触媒１２のＯ2 ストレージ作用を利用し
て触媒１２が活性状態にあるか否かを判断する。すなわ
ち、三元触媒は一般に排気空燃比がリーンのときに排気
中の余剰酸素を吸着し、排気空燃比がリッチになると吸
着した酸素を放出するＯ2 ストレージ作用を行う。機関
１がＯ2 センサ１３、１５の出力に基づいて前述のよう
にフィードバック制御されていると、図４に示したよう
に機関空燃比（ＦＡＦ）はリッチ空燃比とリーン空燃比
との間で周期的に変動し、触媒に流入する排気の空燃比
もリッチ空燃比とリーン空燃比との間で周期的に変動す
ることになる。触媒が活性化して正常に機能している場
合には、上述のＯ2 ストレージ作用により、流入する排
気の空燃比がリーン側に振れたときには排気中の余剰の
酸素が触媒に吸着され、流入する排気の空燃比がリッチ
側に振れたときには吸着された酸素が排気に放出される
ため、触媒を通過した排気の空燃比変動は小さくなり、
理論空燃比近傍に維持される。
て触媒１２が活性状態にあるか否かを判断する。すなわ
ち、三元触媒は一般に排気空燃比がリーンのときに排気
中の余剰酸素を吸着し、排気空燃比がリッチになると吸
着した酸素を放出するＯ2 ストレージ作用を行う。機関
１がＯ2 センサ１３、１５の出力に基づいて前述のよう
にフィードバック制御されていると、図４に示したよう
に機関空燃比（ＦＡＦ）はリッチ空燃比とリーン空燃比
との間で周期的に変動し、触媒に流入する排気の空燃比
もリッチ空燃比とリーン空燃比との間で周期的に変動す
ることになる。触媒が活性化して正常に機能している場
合には、上述のＯ2 ストレージ作用により、流入する排
気の空燃比がリーン側に振れたときには排気中の余剰の
酸素が触媒に吸着され、流入する排気の空燃比がリッチ
側に振れたときには吸着された酸素が排気に放出される
ため、触媒を通過した排気の空燃比変動は小さくなり、
理論空燃比近傍に維持される。
【００３９】しかし、触媒が非活性状態にあり正常に機
能していない場合には、触媒１２のＯ2 ストレージ作用
が低下するため、触媒を通過した排気の空燃比変動は大
きくなり、触媒に流入する排気の空燃比変動に伴って周
期的に変動するようになる。従って、上流側Ｏ2 センサ
１３出力と下流側Ｏ2 センサ１５出力とを比較すること
により触媒１２が活性化しているか否かを正確に検出す
ることができる。
能していない場合には、触媒１２のＯ2 ストレージ作用
が低下するため、触媒を通過した排気の空燃比変動は大
きくなり、触媒に流入する排気の空燃比変動に伴って周
期的に変動するようになる。従って、上流側Ｏ2 センサ
１３出力と下流側Ｏ2 センサ１５出力とを比較すること
により触媒１２が活性化しているか否かを正確に検出す
ることができる。
【００４０】図８(A) (B) は空燃比フィードバック制御
中の触媒１２上流側のＯ2 センサ１３出力ＶＯＭと下流
側Ｏ2 センサ１５出力ＶＯＳの変化を示し、図８(A) は
触媒１２が活性化して正常に機能している場合を、図８
(B) は触媒１２が非活性状態にある場合をそれぞれ示し
ている。空燃比フィードバック制御中は、図４に示した
ように、機関空燃比はリッチ空燃比とリーン空燃比との
間で周期的に変動を繰り返すため、上流側Ｏ2 センサ１
３出力ＶＯＭもリッチ空燃比相当出力（例えば０．９ボ
ルト）とリーン空燃比相当出力（例えば０．１ボルト）
との間で周期的な変動を繰り返すことになる（図８(A)
(B) ＶＯＭ参照）。
中の触媒１２上流側のＯ2 センサ１３出力ＶＯＭと下流
側Ｏ2 センサ１５出力ＶＯＳの変化を示し、図８(A) は
触媒１２が活性化して正常に機能している場合を、図８
(B) は触媒１２が非活性状態にある場合をそれぞれ示し
ている。空燃比フィードバック制御中は、図４に示した
ように、機関空燃比はリッチ空燃比とリーン空燃比との
間で周期的に変動を繰り返すため、上流側Ｏ2 センサ１
３出力ＶＯＭもリッチ空燃比相当出力（例えば０．９ボ
ルト）とリーン空燃比相当出力（例えば０．１ボルト）
との間で周期的な変動を繰り返すことになる（図８(A)
(B) ＶＯＭ参照）。
【００４１】一方、触媒１２が活性状態にあって正常に
機能している場合には、触媒を通過した排気の空燃比変
動は触媒１２のＯ2 ストレージ作用により緩和されるた
め、触媒上流側の排気空燃比が変動していても触媒下流
側の排気空燃比は略理論空燃比に維持され、下流側Ｏ2
センサ１５出力ＶＯＳは長い周期でリッチ側とリーン側
との間を変動する（図８(A) ＶＯＳ参照）。この状態で
は、図８(A) に示すように、下流側Ｏ2 センサ１５出力
ＶＯＳの軌跡長さは比較的小さく、また、出力ＶＯＳと
基準電圧ＶR2とで囲まれる部分の面積は比較的大きい。
機能している場合には、触媒を通過した排気の空燃比変
動は触媒１２のＯ2 ストレージ作用により緩和されるた
め、触媒上流側の排気空燃比が変動していても触媒下流
側の排気空燃比は略理論空燃比に維持され、下流側Ｏ2
センサ１５出力ＶＯＳは長い周期でリッチ側とリーン側
との間を変動する（図８(A) ＶＯＳ参照）。この状態で
は、図８(A) に示すように、下流側Ｏ2 センサ１５出力
ＶＯＳの軌跡長さは比較的小さく、また、出力ＶＯＳと
基準電圧ＶR2とで囲まれる部分の面積は比較的大きい。
【００４２】また、触媒１２が非活性状態にある場合に
は、触媒１２のＯ2 ストレージ作用の低下のため、触媒
１２下流側の排気空燃比は上流側の排気空燃比変動に伴
って同様な周期的変動を繰り返すようになり、下流側Ｏ
2 センサ１５出力ＶＯＳは上流側Ｏ2 センサ１３出力Ｖ
ＯＭと同様な変動を繰り返すようになる（図８(B) 参
照）。この状態では、図８(B) に示すように、下流側Ｏ
2 センサ１５出力ＶＯＳの軌跡長さは比較的大きくな
り、出力ＶＯＳと基準電圧ＶR2とで囲まれる部分の面積
は比較的小さくなる。
は、触媒１２のＯ2 ストレージ作用の低下のため、触媒
１２下流側の排気空燃比は上流側の排気空燃比変動に伴
って同様な周期的変動を繰り返すようになり、下流側Ｏ
2 センサ１５出力ＶＯＳは上流側Ｏ2 センサ１３出力Ｖ
ＯＭと同様な変動を繰り返すようになる（図８(B) 参
照）。この状態では、図８(B) に示すように、下流側Ｏ
2 センサ１５出力ＶＯＳの軌跡長さは比較的大きくな
り、出力ＶＯＳと基準電圧ＶR2とで囲まれる部分の面積
は比較的小さくなる。
【００４３】本実施例では、制御回路１０は、下流側Ｏ
2 センサ１５出力ＶＯＳの軌跡長さＬＶＯＳと上流側Ｏ
2 センサ１３出力ＶＯＭの軌跡長さＬＶＯＭとの比、Ｌ
ＲＡＴＩＯ（ＬＲＡＴＩＯ＝ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ）及
び、下流側Ｏ2 センサ１５出力ＶＯＳと基準電圧ＶR2と
で囲まれる面積ＡＶＯＳと上流側Ｏ2 センサ１３出力Ｖ
ＯＭと基準電圧ＶR1とで囲まれる面積ＡＲＡＴＩＯ（Ａ
ＲＡＴＩＯ＝ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ）とを計算し、ＬＲＡ
ＴＩＯとＡＲＡＴＩＯとが一定の関係にあるときに触媒
１２が非活性状態にあると判断する。
2 センサ１５出力ＶＯＳの軌跡長さＬＶＯＳと上流側Ｏ
2 センサ１３出力ＶＯＭの軌跡長さＬＶＯＭとの比、Ｌ
ＲＡＴＩＯ（ＬＲＡＴＩＯ＝ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ）及
び、下流側Ｏ2 センサ１５出力ＶＯＳと基準電圧ＶR2と
で囲まれる面積ＡＶＯＳと上流側Ｏ2 センサ１３出力Ｖ
ＯＭと基準電圧ＶR1とで囲まれる面積ＡＲＡＴＩＯ（Ａ
ＲＡＴＩＯ＝ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ）とを計算し、ＬＲＡ
ＴＩＯとＡＲＡＴＩＯとが一定の関係にあるときに触媒
１２が非活性状態にあると判断する。
【００４４】すなわち、触媒１２が非活性状態から活性
状態になり、触媒の排気浄化能力が増大するにつれて軌
跡長比ＬＲＡＴＩＯは小さくなり、逆に面積比ＡＲＡＴ
ＩＯは大きくなる。そこで、本実施例では、図９に示す
ような判定マップを用いて、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面
積比ＡＲＡＴＩＯとの関係が図９の斜線で示した領域に
ある場合には、触媒１２が非活性状態にあると判断して
いる。
状態になり、触媒の排気浄化能力が増大するにつれて軌
跡長比ＬＲＡＴＩＯは小さくなり、逆に面積比ＡＲＡＴ
ＩＯは大きくなる。そこで、本実施例では、図９に示す
ような判定マップを用いて、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面
積比ＡＲＡＴＩＯとの関係が図９の斜線で示した領域に
ある場合には、触媒１２が非活性状態にあると判断して
いる。
【００４５】なお、本実施例で下流側Ｏ2 センサ１５出
力ＶＯＳの軌跡長と面積とをそれぞれ上流側Ｏ2 センサ
１３出力ＶＯＭの軌跡長と面積とで割った軌跡長比ＬＲ
ＡＴＩＯ、ＡＲＡＴＩＯを用いているのは、運転状態に
よる機関空燃比変動状態の変化による影響を排除して正
確に触媒活性化の判断を行うためである。また、図９の
判定マップでは、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが所定値（Ｋ
１）以下の場合には面積比ＡＲＡＴＩＯの値にかかわら
ず触媒が活性化したと判定しているが、これは機関空燃
比が理論空燃比を中心として小さな振幅で制御されてい
るような場合、触媒が活性化していると、触媒下流側の
排気空燃比は理論空燃比に一致したまま殆ど変動しなく
なり、ＡＶＯＳ、ＡＶＯＭともに極めて小さくなり、Ａ
ＲＡＴＩＯに基づいて活性化の判断を行うと誤判断を生
じる恐れがあるためである。
力ＶＯＳの軌跡長と面積とをそれぞれ上流側Ｏ2 センサ
１３出力ＶＯＭの軌跡長と面積とで割った軌跡長比ＬＲ
ＡＴＩＯ、ＡＲＡＴＩＯを用いているのは、運転状態に
よる機関空燃比変動状態の変化による影響を排除して正
確に触媒活性化の判断を行うためである。また、図９の
判定マップでは、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが所定値（Ｋ
１）以下の場合には面積比ＡＲＡＴＩＯの値にかかわら
ず触媒が活性化したと判定しているが、これは機関空燃
比が理論空燃比を中心として小さな振幅で制御されてい
るような場合、触媒が活性化していると、触媒下流側の
排気空燃比は理論空燃比に一致したまま殆ど変動しなく
なり、ＡＶＯＳ、ＡＶＯＭともに極めて小さくなり、Ａ
ＲＡＴＩＯに基づいて活性化の判断を行うと誤判断を生
じる恐れがあるためである。
【００４６】図１０から図１３は制御回路１０により実
行される上記触媒活性化判断のルーチンを示すフローチ
ャートである。本ルーチンは、一定時間、例えば４ms毎
に実行される。図１０、でルーチンがスタートすると、
ステップ１００１から１００４では、触媒活性化判定の
ための条件が成立しているか否かが判断される。ここ
で、判定のための条件は、(1) 上流側Ｏ2 センサ１３出
力による第１の空燃比制御が実施されていること、すな
わちフラグＸＭＦＢ（図２、ステップ２２４、２２５）
の値が１にセットされていること（ステップ１００
１）、(2) リーンモニタにより上流側Ｏ2 センサ１３の
出力が所定時間以上リーン側に留まっていることが検出
されていないこと（ステップ１００２）、(3) リッチモ
ニタにより上流側Ｏ2 センサ１３出力が所定時間以上リ
ッチ側に留まっていることが検出されていないこと（ス
テップ１００３）、(4) 下流側Ｏ2 センサ１５出力によ
る第２の空燃比制御が実施されていること、すなわちフ
ラグＸＳＦＢ（図５、ステップ５０８、５１９）の値が
１にセットされていること（ステップ１００４）、等で
あり、上記条件の全てが成立した場合にのみステップ１
００５以下の触媒活性化判定が実行される。
行される上記触媒活性化判断のルーチンを示すフローチ
ャートである。本ルーチンは、一定時間、例えば４ms毎
に実行される。図１０、でルーチンがスタートすると、
ステップ１００１から１００４では、触媒活性化判定の
ための条件が成立しているか否かが判断される。ここ
で、判定のための条件は、(1) 上流側Ｏ2 センサ１３出
力による第１の空燃比制御が実施されていること、すな
わちフラグＸＭＦＢ（図２、ステップ２２４、２２５）
の値が１にセットされていること（ステップ１００
１）、(2) リーンモニタにより上流側Ｏ2 センサ１３の
出力が所定時間以上リーン側に留まっていることが検出
されていないこと（ステップ１００２）、(3) リッチモ
ニタにより上流側Ｏ2 センサ１３出力が所定時間以上リ
ッチ側に留まっていることが検出されていないこと（ス
テップ１００３）、(4) 下流側Ｏ2 センサ１５出力によ
る第２の空燃比制御が実施されていること、すなわちフ
ラグＸＳＦＢ（図５、ステップ５０８、５１９）の値が
１にセットされていること（ステップ１００４）、等で
あり、上記条件の全てが成立した場合にのみステップ１
００５以下の触媒活性化判定が実行される。
【００４７】なお、上記条件(2) (3) を設けたのは、上
流側Ｏ2 センサ１３出力による空燃比フィードバック制
御実行中であっても、上流側Ｏ2 センサ１３出力ＶＯＭ
がリーン側かリッチ側かに偏ったままで変動していると
面積ＡＶＯＭの有効な値が得られない場合があるためで
ある。上記条件の全部が成立した場合には、ルーチンは
図１１、ステップ１００５に進み、上流側Ｏ2 センサ１
３出力の軌跡長ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭとが、以下の式
により演算される。
流側Ｏ2 センサ１３出力による空燃比フィードバック制
御実行中であっても、上流側Ｏ2 センサ１３出力ＶＯＭ
がリーン側かリッチ側かに偏ったままで変動していると
面積ＡＶＯＭの有効な値が得られない場合があるためで
ある。上記条件の全部が成立した場合には、ルーチンは
図１１、ステップ１００５に進み、上流側Ｏ2 センサ１
３出力の軌跡長ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭとが、以下の式
により演算される。
【００４８】 ＬＶＯＭ ← ＬＶＯＭ ＋｜ＶＯＭ − ＶＯＭi-1 ｜ ＡＶＯＭ ← ＡＶＯＭ ＋｜ＶＯＭ − ＶR1｜ ここで、ＶＯＭi-1 は前回ルーチン実行時のＶＯＭの値
を示している。すなわち、本実施例では、ルーチン実行
毎の上流側Ｏ2 センサ１３出力ＶＯＭの変化から、図１
３に示すように軌跡長ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭを近似的
に積分値として求めている。なお、図１３では説明のた
め、センサ出力の変化に対してサンプリング間隔を実際
よりかなり長く取った場合を示している。また、さらに
正確に軌跡長と面積とを計算するために出力軌跡の波形
（傾き）を考慮して軌跡長と面積とを計算するようにし
てもよい。
を示している。すなわち、本実施例では、ルーチン実行
毎の上流側Ｏ2 センサ１３出力ＶＯＭの変化から、図１
３に示すように軌跡長ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭを近似的
に積分値として求めている。なお、図１３では説明のた
め、センサ出力の変化に対してサンプリング間隔を実際
よりかなり長く取った場合を示している。また、さらに
正確に軌跡長と面積とを計算するために出力軌跡の波形
（傾き）を考慮して軌跡長と面積とを計算するようにし
てもよい。
【００４９】次いで、ステップ１００６では、上記と同
様に下流側Ｏ2 センサ１５出力の軌跡長ＬＶＯＳと面積
ＡＶＯＳとが以下の式により演算される。 ＬＶＯＳ ← ＬＶＯＳ ＋｜ＶＯＳ − ＶＯＳi-1 ｜ ＡＶＯＳ ← ＡＶＯＳ ＋｜ＶＯＳ − ＶR2｜ また、ステップ１００７では次回のルーチン実行に備え
てＶＯＭi-1 とＶＯＳ i-1 の値が更新される。
様に下流側Ｏ2 センサ１５出力の軌跡長ＬＶＯＳと面積
ＡＶＯＳとが以下の式により演算される。 ＬＶＯＳ ← ＬＶＯＳ ＋｜ＶＯＳ − ＶＯＳi-1 ｜ ＡＶＯＳ ← ＡＶＯＳ ＋｜ＶＯＳ − ＶR2｜ また、ステップ１００７では次回のルーチン実行に備え
てＶＯＭi-1 とＶＯＳ i-1 の値が更新される。
【００５０】上記の演算の後、ルーチンは図１２、ステ
ップ１００９に進みカウンタＣＴＩＭＥをカウントアッ
プするとともに、ステップ１０１０ではＣＴＩＭＥの値
が所定値Ｃ0 を越えたか否かが判定される。ここで、Ｃ
0 は、触媒活性化を判断する上で有意義な軌跡長、面積
を得ることができる時間に相当するルーチン繰り返し回
数である。この時間は少なくとも上流側Ｏ2 センサ１３
出力のリッチ、リーン間の反転回数の数回分以上である
ことが必要とされ、この時間が長い程正確な活性化判定
が可能となる。
ップ１００９に進みカウンタＣＴＩＭＥをカウントアッ
プするとともに、ステップ１０１０ではＣＴＩＭＥの値
が所定値Ｃ0 を越えたか否かが判定される。ここで、Ｃ
0 は、触媒活性化を判断する上で有意義な軌跡長、面積
を得ることができる時間に相当するルーチン繰り返し回
数である。この時間は少なくとも上流側Ｏ2 センサ１３
出力のリッチ、リーン間の反転回数の数回分以上である
ことが必要とされ、この時間が長い程正確な活性化判定
が可能となる。
【００５１】ステップ１０１０で上記時間が経過してい
た場合には、ステップ１０１１で、軌跡長比ＬＲＡＴＩ
Ｏと面積比ＡＲＡＴＩＯとが、 ＬＲＡＴＩＯ ← ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ ＡＲＡＴＩＯ ← ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ として計算される。
た場合には、ステップ１０１１で、軌跡長比ＬＲＡＴＩ
Ｏと面積比ＡＲＡＴＩＯとが、 ＬＲＡＴＩＯ ← ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ ＡＲＡＴＩＯ ← ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ として計算される。
【００５２】次いで、ステップ１０１２から１０１４で
は上記により計算した軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面積比Ａ
ＲＡＴＩＯとを用いて、図９に示した関係から触媒１２
が活性化しているか否かが判定される。すなわち、ステ
ップ１０１２では軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが所定値Ｋ１
（図９参照）以上か否かが判定され、ＬＲＡＴＩＯ＜Ｋ
１であれば触媒１２が活性化していると考えられるた
め、ステップ１０１４に進み、触媒活性状態フラグＦＡ
ＣＴの値を１に設定する。
は上記により計算した軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面積比Ａ
ＲＡＴＩＯとを用いて、図９に示した関係から触媒１２
が活性化しているか否かが判定される。すなわち、ステ
ップ１０１２では軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが所定値Ｋ１
（図９参照）以上か否かが判定され、ＬＲＡＴＩＯ＜Ｋ
１であれば触媒１２が活性化していると考えられるた
め、ステップ１０１４に進み、触媒活性状態フラグＦＡ
ＣＴの値を１に設定する。
【００５３】また、ＬＲＡＴＩＯ≧Ｋ１であればステッ
プ１０１２に進み、更に軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面積比
ＡＲＡＴＩＯとの比ＬＲＡＴＩＯ／ＡＲＡＴＩＯの値が
所定値Ｋ２（図９参照）以上か否かを判断する。ＬＲＡ
ＴＩＯ／ＡＲＡＴＩＯ＜Ｋ２であれば、すなわち軌跡長
比ＬＲＡＴＩＯと面積比ＡＲＡＴＩＯとの関係が、図９
の斜線領域に入っていなければ、上記と同様ステップ１
０１４でフラグＦＡＣＴの値が１に設定され、ＬＲＡＴ
ＩＯ／ＡＲＡＴＩＯ≧Ｋ２、すなわち図９の斜線領域に
あれば、触媒が非活性状態にあると考えられるため、ス
テップ１０１３でフラグＦＡＣＴの値はゼロに設定され
る。また上記ステップを終了後ステップ１０１５でＣＴ
ＩＭＥ、ＬＶＯＭ、ＡＶＯＭ、ＬＶＯＳ、ＡＶＯＳ、Ｖ
ＯＭi-1、ＶＯＳi-1 等の変数がクリアされ本ルーチン
は終了する。
プ１０１２に進み、更に軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと面積比
ＡＲＡＴＩＯとの比ＬＲＡＴＩＯ／ＡＲＡＴＩＯの値が
所定値Ｋ２（図９参照）以上か否かを判断する。ＬＲＡ
ＴＩＯ／ＡＲＡＴＩＯ＜Ｋ２であれば、すなわち軌跡長
比ＬＲＡＴＩＯと面積比ＡＲＡＴＩＯとの関係が、図９
の斜線領域に入っていなければ、上記と同様ステップ１
０１４でフラグＦＡＣＴの値が１に設定され、ＬＲＡＴ
ＩＯ／ＡＲＡＴＩＯ≧Ｋ２、すなわち図９の斜線領域に
あれば、触媒が非活性状態にあると考えられるため、ス
テップ１０１３でフラグＦＡＣＴの値はゼロに設定され
る。また上記ステップを終了後ステップ１０１５でＣＴ
ＩＭＥ、ＬＶＯＭ、ＡＶＯＭ、ＬＶＯＳ、ＡＶＯＳ、Ｖ
ＯＭi-1、ＶＯＳi-1 等の変数がクリアされ本ルーチン
は終了する。
【００５４】触媒の暖機動作 図１４は、上記触媒活性化判定結果に基づく触媒暖機動
作のフローチャートを示している。本ルーチンは制御回
路１０により、例えば図１２、ステップ１０１０の所定
時間Ｃ0 より短い間隔で実行される。図１４において、
ルーチンがスタートするとステップ１４０１では、触媒
活性化フラグＦＡＣＴの値から触媒１２が活性化してい
るか否かが判定される。
作のフローチャートを示している。本ルーチンは制御回
路１０により、例えば図１２、ステップ１０１０の所定
時間Ｃ0 より短い間隔で実行される。図１４において、
ルーチンがスタートするとステップ１４０１では、触媒
活性化フラグＦＡＣＴの値から触媒１２が活性化してい
るか否かが判定される。
【００５５】触媒１２が非活性状態にある場合（ＦＡＣ
Ｔ＝０）には、ステップ１４０２で機関点火時期（ＢＴ
ＤＣ）ＡＩＧが所定値Ａ１だけ遅角されるとともに、ス
テップ１４０３でＩＳＣ弁２２の開度ＤＩＳＣが所定値
Ａ２だけ増大される。また、ステップ１４０１で触媒１
２が活性化している場合（ＦＡＣＴ＝１）には、ステッ
プ１４０４、１４０５で点火時期ＡＩＧがＡ１だけ進角
され、ＩＳＣ弁２２の開度ＤＩＳＣはＡ２だけ減少され
る。
Ｔ＝０）には、ステップ１４０２で機関点火時期（ＢＴ
ＤＣ）ＡＩＧが所定値Ａ１だけ遅角されるとともに、ス
テップ１４０３でＩＳＣ弁２２の開度ＤＩＳＣが所定値
Ａ２だけ増大される。また、ステップ１４０１で触媒１
２が活性化している場合（ＦＡＣＴ＝１）には、ステッ
プ１４０４、１４０５で点火時期ＡＩＧがＡ１だけ進角
され、ＩＳＣ弁２２の開度ＤＩＳＣはＡ２だけ減少され
る。
【００５６】次いでステップ１４０６から１４０９で
は、上記により設定された点火時期ＡＩＧは機関の許容
最大遅角点火時期ＡＩＧMAX と最適点火時期ＡＩＧOPT
とでガードされる。すなわち、点火時期ＡＩＧはＡＩＧ
MAX より遅角されることはなく、最適点火時期ＡＩＧ
OPT より進角されることはない。ここで、最適点火時期
ＡＩＧOPT は別途制御回路１０により実行されるルーチ
ン（図示せず）により、機関運転条件に応じて設定され
る値である。
は、上記により設定された点火時期ＡＩＧは機関の許容
最大遅角点火時期ＡＩＧMAX と最適点火時期ＡＩＧOPT
とでガードされる。すなわち、点火時期ＡＩＧはＡＩＧ
MAX より遅角されることはなく、最適点火時期ＡＩＧ
OPT より進角されることはない。ここで、最適点火時期
ＡＩＧOPT は別途制御回路１０により実行されるルーチ
ン（図示せず）により、機関運転条件に応じて設定され
る値である。
【００５７】また、ステップ１４１０から１４１３では
同様に、ＩＳＣ弁開度ＤＩＳＣが許容最大開度ＤＩＳＣ
MAX と、運転状態に応じて設定される最適開度ＤＩＳＣ
OPTとによりガードされる。次いで、ステップ１４１４
では上記により設定された点火時期ＡＩＧとＩＳＣ弁開
度ＤＩＳＣとをＲＡＭ１０５に格納しルーチンを終了す
る。
同様に、ＩＳＣ弁開度ＤＩＳＣが許容最大開度ＤＩＳＣ
MAX と、運転状態に応じて設定される最適開度ＤＩＳＣ
OPTとによりガードされる。次いで、ステップ１４１４
では上記により設定された点火時期ＡＩＧとＩＳＣ弁開
度ＤＩＳＣとをＲＡＭ１０５に格納しルーチンを終了す
る。
【００５８】上記ルーチン実行により、触媒１２が非活
性状態にある場合には機関点火時期はルーチン実行毎に
所定量ずつ遅角され、ＩＳＣ弁開度は所定量ずつ増大さ
れる。また、これにより触媒１２の温度が上昇して触媒
１２が活性化した後は点火時期とＩＳＣ弁開度とは、機
関運転状態に応じた最適点火時期と最適開度とが得られ
るまでルーチン実行毎にそれぞれ所定量づつ進角及び減
少され、最適点火時期と最適開度とに到達後はそれぞれ
その状態に維持されることになる。
性状態にある場合には機関点火時期はルーチン実行毎に
所定量ずつ遅角され、ＩＳＣ弁開度は所定量ずつ増大さ
れる。また、これにより触媒１２の温度が上昇して触媒
１２が活性化した後は点火時期とＩＳＣ弁開度とは、機
関運転状態に応じた最適点火時期と最適開度とが得られ
るまでルーチン実行毎にそれぞれ所定量づつ進角及び減
少され、最適点火時期と最適開度とに到達後はそれぞれ
その状態に維持されることになる。
【００５９】なお、本実施例では点火時期とＩＳＣ弁開
度との急激な変化を避けるために変化量Ａ１、Ａ２は比
較的小さい量に設定して、その代わりにルーチン実行間
隔を比較的短く（例えば図１２、ステップ１０１０の所
定時間Ｃ0 より短い間隔に）設定しているが、変化量Ａ
１、Ａ２を比較的大きな量に設定して本ルーチンの実行
間隔を比較的長く（例えば上記Ｃ0 より長い間隔に）設
定することも可能である。
度との急激な変化を避けるために変化量Ａ１、Ａ２は比
較的小さい量に設定して、その代わりにルーチン実行間
隔を比較的短く（例えば図１２、ステップ１０１０の所
定時間Ｃ0 より短い間隔に）設定しているが、変化量Ａ
１、Ａ２を比較的大きな量に設定して本ルーチンの実行
間隔を比較的長く（例えば上記Ｃ0 より長い間隔に）設
定することも可能である。
【００６０】上述のように、本実施例によれば触媒が非
活性状態にある場合には点火時期の遅角とＩＳＣ弁の開
度増大とが行われて触媒の温度が上昇し続けるため、触
媒の劣化により活性化温度が上昇したような場合でも短
時間で確実に触媒を活性化させることが可能となる。ま
た、触媒が活性化した後は逆に点火時期の進角とＩＳＣ
弁開度減少とが行われるため、触媒暖機操作は常に必要
最小限の範囲で実行されることになり無駄な触媒暖機操
作が行われることが防止される。
活性状態にある場合には点火時期の遅角とＩＳＣ弁の開
度増大とが行われて触媒の温度が上昇し続けるため、触
媒の劣化により活性化温度が上昇したような場合でも短
時間で確実に触媒を活性化させることが可能となる。ま
た、触媒が活性化した後は逆に点火時期の進角とＩＳＣ
弁開度減少とが行われるため、触媒暖機操作は常に必要
最小限の範囲で実行されることになり無駄な触媒暖機操
作が行われることが防止される。
【００６１】なお、触媒の劣化が大幅に進行した場合に
は触媒暖機操作によっても触媒が十分な排気浄化能力を
発揮しなくなる場合が考えられる。図１４には示してい
ないが、このような場合に対処するため、点火時期が最
大限に遅角された状態（図１４ステップ１４０７）が一
定時間継続したときに警報信号を発生して、運転者に触
媒の異常を報知するようにすることも可能である。
は触媒暖機操作によっても触媒が十分な排気浄化能力を
発揮しなくなる場合が考えられる。図１４には示してい
ないが、このような場合に対処するため、点火時期が最
大限に遅角された状態（図１４ステップ１４０７）が一
定時間継続したときに警報信号を発生して、運転者に触
媒の異常を報知するようにすることも可能である。
【００６２】
【発明の効果】本発明は、上述のように触媒の活性化の
有無を直接検出して、触媒が非活性状態にあるときにの
み触媒暖機操作を行うようにしたことにより、触媒の劣
化状態にかかわらず確実に触媒を短時間で活性化させる
ことができるとともに、無駄な触媒暖機操作が行われる
ことを防止できる効果を奏する。
有無を直接検出して、触媒が非活性状態にあるときにの
み触媒暖機操作を行うようにしたことにより、触媒の劣
化状態にかかわらず確実に触媒を短時間で活性化させる
ことができるとともに、無駄な触媒暖機操作が行われる
ことを防止できる効果を奏する。
【図１】本発明の排気浄化装置を適用した内燃機関の一
実施例を示す概略図である。
実施例を示す概略図である。
【図２】本実施例の内燃機関の空燃比制御を説明するフ
ローチャートの一部である。
ローチャートの一部である。
【図３】本実施例の内燃機関の空燃比制御を説明するフ
ローチャートの一部である。
ローチャートの一部である。
【図４】図２、図３のフローチャートを捕捉説明するタ
イミング図である。
イミング図である。
【図５】本実施例の内燃機関の空燃比制御を説明するフ
ローチャートの一部である。
ローチャートの一部である。
【図６】本実施例の内燃機関の空燃比制御を説明するフ
ローチャートの一部である。
ローチャートの一部である。
【図７】本実施例の燃料噴射量演算動作を説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】本実施例の触媒活性化判定原理を説明するタイ
ミング図である。
ミング図である。
【図９】触媒活性化判定用のマップの一例を示す図であ
る。
る。
【図１０】触媒活性化判定動作を説明するフローチャー
トの一部である。
トの一部である。
【図１１】触媒活性化判定動作を説明するフローチャー
トの一部である。
トの一部である。
【図１２】触媒活性化判定動作を説明するフローチャー
トの一部である。
トの一部である。
【図１３】Ｏ2 センサ出力の軌跡長と面積とを説明する
図である。
図である。
【図１４】触媒暖機動作を説明するフローチャートであ
る。
る。
１…機関本体 ３…エアフローメータ １０…制御回路 １２…触媒コンバータ １３…上流側Ｏ2 センサ １５…下流側Ｏ2 センサ ２２…ＩＳＣ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｄ Ｌ Ｆ０２Ｐ 5/15
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた三元触
媒と、 該三元触媒の上流側排気通路に設けられ、三元触媒上流
側の排気空燃比を検出する上流側空燃比センサと、 前記三元触媒の下流側排気通路に設けられ、三元触媒下
流側の排気空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 少なくとも前記上流側空燃比センサ出力に基づいて前記
機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 前記上流側空燃比センサ出力と前記下流側空燃比センサ
出力とに基づいて前記三元触媒が非活性状態にあること
を検出する触媒非活性状態検出手段と、 前記三元触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、 前記三元触媒が非活性状態にあることが検出された時
に、前記三元触媒昇温手段を制御して前記三元触媒の温
度を上昇させる操作を行う触媒活性化手段と、を備えた
内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004667A JPH07208153A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004667A JPH07208153A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208153A true JPH07208153A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11590271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6004667A Pending JPH07208153A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07208153A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7073321B2 (en) | 2003-10-17 | 2006-07-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for internal combustion engine |
| US7104046B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for an internal combustion engine |
| US8181445B2 (en) | 2003-04-05 | 2012-05-22 | Daimler Ag | Device and method for exhaust gas aftertreatment |
| KR101326817B1 (ko) * | 2011-09-02 | 2013-11-11 | 현대자동차주식회사 | 차량의 촉매 활성 시간 단축 방법 |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP6004667A patent/JPH07208153A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8181445B2 (en) | 2003-04-05 | 2012-05-22 | Daimler Ag | Device and method for exhaust gas aftertreatment |
| US7104046B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for an internal combustion engine |
| US7073321B2 (en) | 2003-10-17 | 2006-07-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for internal combustion engine |
| KR101326817B1 (ko) * | 2011-09-02 | 2013-11-11 | 현대자동차주식회사 | 차량의 촉매 활성 시간 단축 방법 |
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