JPH08121216A

JPH08121216A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH08121216A
Application number: JP6267489A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Mitsumoto; 久司光本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP3550756B2

Abstract

(57)【要約】【目的】長期間走行後の排気有害成分の排出量の増加を
抑制する。【構成】三元触媒20の上流側、下流側に上流側酸素セン
サ18、下流側酸素センサ19を設け、空燃比Ｆ／Ｂ制御中
の酸素センサ18，19のリッチ・リーン反転周波数比（Ｈ
ＺＲＡＴＥ）に基づいて、上流側酸素センサ18、及び三
元触媒20の劣化度合いを推定する。そして、上流側酸素
センサ18の劣化度合いに応じてＦ／Ｂ制御の制御中心値
をシフトさせることで、劣化による上流側酸素センサ18
の出力値の変化に起因する空燃比のズレを補正して、三
元触媒20の浄化性能を最大に発揮させる。一方、三元触
媒20の劣化度合いに応じて空燃比振幅を増大させて、三
元触媒20の触媒転化効率を向上させ、浄化性能を回復さ
せるようにする。これにより、長期間走行後において最
大限排気有害成分の排出を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比制御
装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空燃比制御装置としては、例え
ば、特開平４−１１６２３９号公報に開示されるような
ものがある。このものは、図20に示すように、内燃機関
１の排気通路２に三元触媒３を介装し、この三元触媒３
の上流側と下流側に、排気中の酸素濃度に応じてリッチ
・リーン反転信号を出力する上流側酸素センサ４、下流
側酸素センサ５を設け、所定の空燃比が得られるように
上流側酸素センサ４の出力信号に基づき燃料噴射弁６か
らの燃料噴射量（即ち、空燃比制御量である）を増減補
正する空燃比フィードバック制御を行なう一方で、コン
トロールユニット７では、図21に示すように、空燃比の
フィードバック制御時の上流側酸素センサ４、下流側酸
素センサ５の出力値を用いて、即ち、上流側酸素センサ
４の出力信号のリッチ・リーン反転周期（Ｔ１）と、下
流側酸素センサ５の出力信号のリッチ・リーン反転周期
（Ｔ２）と、に基づいて反転周波数比（ＨＺＲＡＴＥ＝
ｆ２／ｆ１）を求め、当該ＨＺＲＡＴＥが設定値以下の
ときには三元触媒３は正常であり、設定値より大きいと
きには異常（劣化）していると診断できるようにしてい
る（図22のフローチャート参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平４−１１９２３９号公報のものでは、検出した前
記ＨＺＲＡＴＥに基づいて三元触媒の劣化度合いを検出
することができても、空燃比制御自体は従来同様であ
り、以下のような要求に応えることができなかった。

【０００４】即ち、酸素センサは、長期間使用すると被毒されて（劣化し
て）、その出力値がリッチ側にシフトする傾向となるた
め、この酸素センサの出力値に基づく空燃比フィードバ
ック制御により得られる実際の空燃比は、理論空燃比
（λ＝１）に対してリッチ傾向となり、燃費，排気有害
成分（特に、炭化水素ＨＣ，一酸化炭素ＣＯ）の悪化を
招くため（図23参照）、酸素センサの劣化に応じた出力
値の変化を考慮した空燃比制御が要求される。なお、従
来は、初期においては酸素センサの出力値を予め例えば
最も被毒の激しい場合を想定してリーン側にシフトさせ
ておき、被毒された後でも酸素センサの出力値を大きく
リッチ側にシフトさせないようにして、極端な排気浄化
性能（特にＨＣ，ＣＯの浄化性能）の低下を防止するよ
うにしているため、将来的な厳しい要求（ＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの全てを少ないレベルに抑える）には応えるこ
とができないという問題がある。

【０００５】三元触媒の排気浄化性能は、初期ほど高
く、劣化するに従い（長期間走行後には）低下する（図
23の破線参照）。従って、かかる排気浄化性能低下によ
る排気有害成分（窒素酸化物ＮＯｘ、炭化水素ＨＣ，一
酸化炭素ＣＯ等）の排出量の増大を抑制する要求があ
る。また、ＨＣ吸着能力が比較的高くリーン空燃比下に
おいても吸着ＨＣの存在下でＮＯｘを還元できる所謂リ
ーンＮＯｘ触媒を採用した場合には、リーンＮＯｘ触媒
が劣化すると、これより下流側に設けた三元触媒の入口
部の空燃比振幅或いは空燃比振動周波数が増大して三元
触媒の三元性能が活発化することにより、却って排気浄
化性能が向上する場合があるので、かかる場合にはこの
向上代内で、空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を小さ
くして、燃焼安定度を改善するという要求もある。

【０００６】本発明は、かかる実情に鑑みなされたもの
で、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサのリッチ
・リーン反転周期の比較結果に基づいて、最適な空燃比
制御を行なうことにより、長期間走行後の排気有害成分
の排出量の増加を抑制することができる内燃機関の空燃
比制御装置を提供することを目的とする。また、上流側
空燃比センサと下流側空燃比センサのリッチ・リーン反
転周期の比較結果に基づいて、最適な空燃比制御を行な
うことにより、長期間走行後において燃焼安定度を改善
することも目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため請求項１に記載
の発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示
すように、内燃機関の排気通路の介装される排気浄化触
媒Ａの排気上流側に設けられ、当該排気浄化触媒Ａ上流
側の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空燃比に対す
るリッチ・リーン信号を出力する上流側空燃比センサＢ
と、前記排気浄化触媒Ａの排気下流側に設けられ、当該
排気浄化触媒Ａ下流側の排気中の特定成分の濃度を検出
し所定空燃比に対するリッチ・リーン信号を出力する下
流側空燃比センサＣと、前記上流側空燃比センサＢのリ
ッチ・リーン信号に基づいて、機関吸入混合気の空燃比
が所定空燃比になるように、空燃比制御量を増減補正す
る空燃比フィードバック制御手段Ｄと、前記空燃比フィ
ードバック制御手段Ｄによる空燃比フィードバック制御
中の前記上流側空燃比センサＢのリッチ・リーン信号の
反転周期と、前記下流側空燃比センサＣのリッチ・リー
ン信号の反転周期と、を比較する反転周期比較手段Ｅ
と、前記反転周期比較手段Ｅの比較結果に基づいて、前
記空燃比フィードバック制御手段Ｄにおける空燃比制御
量の制御中心値をシフトさせる制御中心値シフト手段Ｆ
と、を備えるようにした。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明の制御中心値シフト手段Ｆに代えて、図１の破
線に示すところの、前記反転周期比較手段Ｅの比較結果
に基づいて、前記空燃比フィードバック制御手段Ｄにお
ける空燃比制御量の制御振幅或いは制御振動周波数を変
更して機関吸入混合気の空燃比振幅或いは空燃比振動周
波数を変更する空燃比振動変更手段Ｇを備えるようにし
た。

【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の発明の構成に加えて、上記空燃比振動変更手段Ｇを
備えるようにした。請求項４に記載の発明では、前記排
気浄化触媒Ａが三元触媒である場合に、前記上流側空燃
比センサＢのリッチ・リーン信号の反転周期と、前記下
流側空燃比センサＣのリッチ・リーン信号の反転周期
と、が近づくにつれて、前記空燃比振動変更手段Ｇが機
関吸入混合気の空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を大
なる方向に変更するように構成した。

【００１０】請求項５に記載の発明では、前記排気浄化
触媒Ａが、ＨＣ吸着能力が比較的高くリーン空燃比下に
おいても吸着ＨＣの存在下でＮＯｘを還元できる所謂リ
ーンＮＯｘ触媒であり、前記下流側空燃比センサＣの排
気下流側に更に三元触媒を備える場合に、前記上流側空
燃比センサＢのリッチ・リーン信号の反転周期と、前記
下流側空燃比センサＣのリッチ・リーン信号の反転周期
と、が近づくにつれて、前記空燃比振動変更手段Ｇが機
関吸入混合気の空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を小
なる方向に変更するように構成した。

【００１１】

【作用】上記構成を備える請求項１に記載の発明では、
前記制御中心値シフト手段を介して、前記反転周期比較
手段の比較結果に基づいて、前記空燃比フィードバック
制御手段における空燃比制御量の制御中心値をシフトさ
せるようにする。即ち、上流側空燃比センサが被毒され
劣化が進行してその出力値（リッチ・リーン反転中心
値）が所定空燃比からシフトしたような場合に、当該シ
フトした出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を
行なうと、機関吸入混合気の空燃比が所定空燃比からシ
フトすることになるが、前記反転周期比較手段の比較結
果により、そのシフト量（上流側空燃比センサの劣化度
合い）を推定して、そのシフト分を、前記制御中心値シ
フト手段を介して前記空燃比フィードバック制御手段に
おける空燃比制御量の制御中心値をシフトさせることで
修正するようにしたので、例えば、長期間走行後におい
ても機関吸入混合気の空燃比を所定空燃比（理論空燃
比）に維持可能となる。これにより、三元触媒を用いた
場合には、ＮＯｘとＨＣ，ＣＯの排出量の増加を抑制す
ることができる。また、他の触媒（酸化触媒やリーンＮ
Ｏｘ触媒）を用いた場合や、ＮＯｘ低減を優先させたい
場合や、ＨＣやＣＯ低減を優先させたい場合等にあって
は、その要求される所定空燃比に、前記制御中心値シフ
ト手段を介して修正可能となる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記空燃比振
動変更手段を介して、前記反転周期比較手段の比較結果
に基づいて、前記空燃比フィードバック制御手段におけ
る空燃比制御量の制御振幅或いは制御振動周波数を変更
して機関吸入混合気の空燃比振幅或いは空燃比振動周波
数を変更するようにした。即ち、請求項４に記載の発明
のように、排気浄化触媒として三元触媒を採用する場合
には、三元触媒が劣化して触媒転化効率（排気浄化性
能）が低下したような場合でも、排気浄化触媒入口部に
おける空燃比のリッチ・リーン反転の振幅（空燃比振
幅）或いはリッチ・リーン反転の反転周波数（空燃比振
動周波数）を大きくすると、後述するような理由から触
媒転化効率を回復させることができるので、当該特性を
有効に発揮させるべく、前記反転周期比較手段の比較結
果により排気浄化触媒の劣化度合いを推定し（具体的に
は、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の反
転周期と、前記下流側空燃比センサのリッチ・リーン信
号の反転周期と、が近づいたことで推定できる。）、空
燃比振幅或いは空燃比振動周波数を大きくするようにし
て、長期間走行後において最大限排気有害成分の排出を
抑制する。なお、排気浄化触媒の劣化度合いに応じて、
空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を大きくするので、
その時点での燃焼安定度の悪化を最小に抑制した状態
で、排気浄化触媒の触媒転化効率を最大に回復させて排
気有害成分の排出を抑制することができる。この一方
で、請求項５に記載の発明のように、本発明の排気浄化
触媒としてリーンＮＯｘ触媒を採用し、その更に下流側
に三元触媒を備えるようにした場合には、リーンＮＯｘ
触媒が劣化すると、下流側三元触媒の入口部の空燃比振
幅或いは空燃比振動周波数が増大して却って排気浄化性
能が向上する場合があるので、かかる場合には、リーン
ＮＯｘ触媒の劣化度合いに応じて（前記反転周期比較手
段の比較結果により推定できる。具体的には前記上流側
空燃比センサのリッチ・リーン信号の反転周期と、前記
下流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の反転周期
と、が近づいたことで推定できる。）、排気有害成分の
許容範囲内で空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を小さ
くして、燃焼安定度を向上させることができる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、前記制御中心
値シフト手段を介して、前記反転周期比較手段の比較結
果に基づいて、前記空燃比フィードバック制御手段にお
ける空燃比制御量の制御中心値をシフトさせると共に、
前記空燃比振動変更手段を介して、前記反転周期比較手
段の比較結果に基づいて、前記空燃比フィードバック制
御手段における空燃比制御量の制御振幅或いは制御振動
周波数を変更して機関吸入混合気の空燃比振幅或いは空
燃比振動周波数を変更するようにした。即ち、請求項１
に記載の発明の作用（上流側空燃比センサの劣化による
センサ出力値のシフトに伴い発生する機関吸入混合気の
空燃比のシフトを修正する作用）と、請求項２に記載の
発明の作用（排気浄化触媒の触媒転化効率或いは燃焼安
定度を改善させる作用）の両者を奏することができるの
で、長期間走行後において最大に排気有害成分の排出を
抑制、或いは燃焼安定度を改善させることができる。

【００１４】請求項４，５については、請求項２のとこ
ろで述べた通りの作用を奏することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づ
いて説明する。本発明の第１の実施例の構成を示す図２
において、機関11の吸気通路12には吸入空気流量Ｑａを
検出するエアフローメータ13及びアクセルペダルと連動
して吸入空気流量Ｑａを制御する絞り弁14が設けられ、
下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射
弁15が設けられる。

【００１６】燃料噴射弁15は、後述するようにしてコン
トロールユニット50において設定される駆動パルス信号
によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧
力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷
却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ
16が設けられる。一方、排気通路17にはマニホールド集
合部近傍に、排気中の酸素濃度を検出することによって
吸入混合気の空燃比を検出する上流側酸素センサ18（本
発明の上流側空燃比センサに相当する）が設けられ、そ
の下流側に、理論空燃比（λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／
燃料重量）≒１４．７）近傍において最大に排気中のＣ
Ｏ，ＨＣの酸化とＮＯ_Xの還元を行って排気を浄化する
排気浄化触媒としての三元触媒20が介装されている。

【００１７】そして、三元触媒20の出口部には上流側酸
素センサ18と同様の機能を持つ下流側酸素センサ19（本
発明の下流側空燃比センサに相当する）が設けられてい
る。また、図２で図示しないディストリビュータには、
クランク角センサ22が内蔵されており、コントロールユ
ニット50では、該クランク角センサ22から機関回転と同
期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウン
トして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機
関回転速度Ｎｅを検出する。

【００１８】ところで、本発明の空燃比フィードバック
制御手段、反転周期比較手段、制御中心値シフト手段、
空燃比振動変更手段として機能するコントロールユニッ
ト50は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入
出力インタフェイス等を含んで構成されるマイクロコン
ピュータからなり、各種センサからの入力信号を受け、
以下のようにして、燃料噴射弁15の噴射量（即ち、空燃
比制御量）を制御する。前記各種のセンサとしては、前
述の上流側酸素センサ18、エアフローメータ13、水温セ
ンサ16、クランク角センサ22等がある。

【００１９】即ち、エアフローメータ13からの電圧信号
から求められる吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ
22からの信号から求められる機関回転速度Ｎｅとから基
本燃料噴射パルス幅（燃料噴射量に相当）Ｔｐ＝ｃ×Ｑ
ａ／Ｎｅ（ｃは定数）を演算すると共に、低水温時に強
制的にリッチ側に補正する水温補正係数Ｋｗや、始動及
び始動後増量補正係数Ｋasや、空燃比フィードバック補
正係数α等により、最終的な有効燃料噴射パルス幅Ｔｅ
＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋas＋・・・）×α＋Ｔｓを演算
する。Ｔｓは、電圧補正分である。

【００２０】そして、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅが
駆動パルス信号として前記燃料噴射弁15に送られて、所
定量に調量された燃料が噴射供給されることになる。上
記空燃比フィードバック補正係数αは、酸素センサのリ
ッチ・リーン反転出力に基づいて比例積分（ＰＩ）制御
等により増減されるもので、これに基づきコントロール
ユニット50では基本燃料パルス幅Ｔｐを補正し、燃焼用
混合気の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）近傍にフィ
ードバック制御するものである。

【００２１】なお、本実施例のコントロールユニット50
では、従来同様に、空燃比フィードバック制御における
２つの酸素センサ18，19の反転周波数比（ＨＺＲＡＴ
Ｅ）に基づいて、三元触媒20の劣化度合いを求めること
がきるようになっている。即ち、空燃比フィードバック
制御中は、主に上流側酸素センサ18の出力信号に基づい
て比例積分制御等により空燃比制御量（例えば、燃料噴
射量）が増減補正されるので、この上流側酸素センサ18
の出力値は、図21に示すように所定周期ｆ１（＝１／Ｔ
１）でリッチ・リーン反転を繰り返す。これに対し、三
元触媒20の下流側酸素センサ19の出力値は、三元触媒20
の酸素ストレージ能力により残存酸素濃度の変動が比較
的緩やかであるために、図21に示したように、上流側酸
素センサ18の周期ｆ１に比べて長い周期ｆ２（＝１／Ｔ
２）でリッチ・リーン反転を繰り返す。しかし、三元触
媒20の劣化が進むにつれて、三元触媒20の酸素ストレー
ジ能力が低下するので、三元触媒20の上流側と下流側と
で酸素濃度がそれほど変わらなくなり、下流側酸素セン
サ19のリッチ・リーン反転周期ｆ２が、上流側酸素セン
サ18の反転周期ｆ１に近づいてくる。

【００２２】従って、反転周波数比（ＨＺＲＡＴＥ＝ｆ
２／ｆ１）を見れば、三元触媒20の劣化度合いを把握す
ることが可能となる。当該反転周波数比（ＨＺＲＡＴ
Ｅ）と、三元触媒20の劣化度合いと、の関係を、図３に
示す。これにより、三元触媒20の劣化が進むに連れて、
ＨＺＲＡＴＥが大きくなることが解る。ところで、この
三元触媒20の劣化度合い（即ち、前記ＨＺＲＡＴＥ）
と、酸素センサの被毒による劣化度合い（出力値のシフ
ト量）と、は所定の相関関係（略比例関係）にあるか
ら、前記ＨＺＲＡＴＥに基づいて、酸素センサ18，19の
出力値のシフト量も推定できることになる。なお、下流
側酸素センサ19は、三元触媒20により被毒成分が浄化さ
れているので、下流側酸素センサ18に比べ劣化に対して
強い。そこで、本実施例では、長期間走行後において最
大限排気有害成分の排出量の増加を抑制するために、以
下のような考えに基づいて空燃比制御を行なうようにし
ている。

【００２３】(1) 前述のように、ＨＺＲＡＴＥが増大
すると（即ち、上流側酸素センサ18が被毒され劣化が進
行すると）、上流側酸素センサ18の出力値（即ち、リッ
チ・リーン反転中心値）がリッチシフトして、当該リッ
チシフトした出力値に基づいて行なわれる空燃比フィー
ドバック制御により機関吸入混合気の空燃比がリッチシ
フトすることになるが（図４の破線参照）、ＨＺＲＡＴ
Ｅに応じてそのシフト量を修正すれば（空燃比フィード
バック補正係数αの値をリーン側にシフト修正すれ
ば）、長期間走行後においても空燃比を理論空燃比（λ
＝１）近傍に維持可能となり（図４の実線参照）、三元
触媒20を用いた場合には、ＮＯｘとＨＣ（及びＣＯ、以
下ＨＣを代表させて説明する場合もある。）の排出量の
増加を抑制することができる（図５参照）。なお、本実
施例のように三元触媒20を用いている場合には前述のよ
うに空燃比を理論空燃比近傍に維持するのが普通である
が、これに限らず、他の触媒（酸化触媒やリーンＮＯｘ
触媒）を用いた場合、或いはＮＯｘ低減を優先させたい
場合や、ＨＣ低減を優先させたい場合等には、適宜目標
とする（維持する）空燃比を変更可能である（即ち、空
燃比フィードバック補正係数αの平均値を、λ＝１に相
当する位置から所定量シフトさせるようにすればよ
い）。

【００２４】つまり、本発明は、ＨＺＲＡＴＥに応じて
（上流側酸素センサ18の劣化度合い）に応じて、所望の
空燃比が得られるように空燃比制御量（例えば、燃料供
給量や吸入空気流量等）を修正して、排気要求特性（Ｎ
Ｏｘ低減優先か、ＨＣ低減優先か。即ち、機種や運転状
態によって排気要求特性が異なる場合に対処するため）
や触媒自体の持つ排気浄化特性（ＮＯｘ低減効果が大き
くなるように形成されているのか、ＨＣ低減効果が大き
くなるように形成されているのか）等を満足させるもの
である。

【００２５】(2) また、図６に示されるように、三元
触媒20が劣化した場合でも、空燃比フィードバック制御
における空燃比のリッチ・リーン反転の振幅（所謂パー
タベーション）を大きく或いは反転周期を短くすると、
触媒表面へＣＯ，ＨＣの吸着効率が向上し（リーンのと
きに触媒表面に吸着され易い）、ＮＯｘの転化効率を向
上させることができる（ＮＯｘはリッチ状態で触媒表面
に吸着されているＣＯ，ＨＣと反応〔ＮＯｘ＋ＣＯ→Ｎ
₂＋ＣＯ₂、ＮＯｘ＋ＨＣ→Ｎ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂〕し
て還元されるものである。）。つまり、空燃比のリッチ
・リーン反転の振幅（所謂パータベーション）を大きく
或いは反転周期を短くすると、触媒転化効率（排気浄化
性能）を回復できることになるから（図７参照）、本実
施例では、当該特性を有効に発揮させるべく、ＨＺＲＡ
ＴＥ（三元触媒20の劣化度合い）に応じて、空燃比のリ
ッチ・リーン反転振幅（パータベーション）を大きく、
或いは空燃比のリッチ・リーン反転周期を短くするよう
にする。

【００２６】以上のような考えに基づいて本実施例にお
いては空燃比制御の最適化を行なうが、ここでコントロ
ールユニット50により実行されるＨＺＲＡＴＥ算出・空
燃比シフト量設定制御（上記(1)に対応）について、図
８に示すフローチャートに従って説明する。ステップ
（図では、Ｓと記してある。以下、同様。）１では、許
可条件成立か否かを判断する。例えば、空燃比フィード
バック制御が開始されてから所定時間経過したか、或い
は上流側酸素センサ18の出力が所定回数リッチ・リーン
反転したか否かに基づいて判断できる。ＹＥＳであれば
ステップ２へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。

【００２７】ステップ２では、上流側酸素センサ18（Ｆ
ｒＯ２）と下流側酸素センサ19（ＲｒＯ２）の出力信号
を読み込み、リッチ・リーン反転周期（Ｔ１，Ｔ２）を
検出する。ステップ３では、前記リッチ・リーン反転周
期（Ｔ１，Ｔ２）に基づき、夫々の酸素センサの反転周
期（ｆ１，ｆ２）を求め、反転周波数比（ＨＺＲＡＴＥ
＝ｆ２／ｆ１）を算出する。

【００２８】ステップ４では、図４を参照して、現在の
ＨＺＲＡＴＥに対応する空燃比のシフト量を求める。即
ち、図４の空燃比のシフト量は、ＨＺＲＡＴＥに対応す
る（上流側酸素センサ18の劣化度合いに応じた）上流側
酸素センサ18の出力値のリッチシフト量に相当する。そ
して、ステップ５では、上記求められた空燃比のシフト
量に見合って、機関吸入混合気の空燃比を修正するため
に、後述する空燃比フィードバック制御における制御定
数（或いはスライスレベル）を設定変更して、本フロー
を終了する。

【００２９】即ち、上記の空燃比のシフト量は、以下に
説明するコントロールユニット50が行う空燃比フィード
バック制御（図９のフローチャート）における制御定数
（或いはスライスレベル）を変更することでなされる。
ここで、当該コントロールユニット50が行う空燃比フィ
ードバック制御を示す、図10を参照しつつ、図９のフロ
ーチャートについて説明する。当該フローは、機関１回
転毎に実行される。

【００３０】ステップ11では、空燃比フィードバック制
御（λコントロール）開始か否かを判断する。ＹＥＳで
あれば、ステップ12へ進む。ＮＯであれば、ステップ27
へ進み、空燃比フィードバック補正係数αの値を所定の
値（例えば1.0 、或いは前回までの所謂学習値を用いて
もよい）にクランプして、本フローを終了する。ステッ
プ12では、上流側酸素センサ18（ＦｒＯ２センサ）の出
力値 (電圧) のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ₁を読み込む。

【００３１】ステップ13では、ＯＳＲ₁と第１基準値
（第１スライスレベル）ＳＬ／ＬＥＡＮ（目標空燃比に
対して所定量リーンシフトさせた値）とを比較し、ＯＳ
Ｒ₁＜ＳＬ／ＬＥＡＮの場合は、マニホールド集合部近
傍（三元触媒20上流側）の空燃比が所定以上リーンであ
ると判定して、ステップ14へ進む。一方、ＯＳＲ₁≧Ｓ
Ｌ／ＬＥＡＮの場合は、マニホールド集合部近傍の空燃
比がリッチであると判定して、ステップ20へ進む。

【００３２】ステップ14では、リーンフラグＦＬがオン
（１にセット）されているか否かを判断する。ＹＥＳで
あれば、前回もリーンであり、そのまま積分制御（Ｉ分
補正）により空燃比を徐々にリッチ方向に補正すべく、
ステップ17へ進む。ＮＯであれば、ステップ15へ進む。
ステップ15では、今回初めてリーン判定されたか否かを
判断する。ＹＥＳであれば、ステップ16へ進む。ＮＯで
あれば、ステップ17へ進む。

【００３３】ステップ16では、前回までリッチで今回初
めてリーン判定されたと判断して、比例制御（Ｐ分補
正）により、急速に空燃比をリッチ方向に補正すべく、
以下のようにして空燃比フィードバック補正係数αを設
定する。 α（今回）＝α（前回）＋ＰＬそして、ステップ18へ進み、リーンフラグＦＬをオン
（１にセット）した後、ステップ19へ進み、ステップ19
ではリッチフラグＦＲをオフ（０にセット）して、本フ
ローを終了する。

【００３４】ステップ17では、積分制御（Ｉ分補正）に
より空燃比を徐々にリッチ方向に補正すべく、以下のよ
うにして空燃比フィードバック補正係数αを設定する。 α（今回）＝α（前回）＋ＩＬその後、本フローを終了する。一方、ステップ13で、Ｏ
ＳＲ₁≧ＳＬ／ＬＥＡＮであると判断され、マニホール
ド集合部近傍の空燃比が所定以上リッチであると判断さ
れると、ステップ20へ進むが、当該ステップ20では、Ｏ
ＳＲ₁と第２基準値（第２スライスレベル）ＳＬ／ＲＩ
ＣＨ（目標空燃比に対して所定量リッチシフトさせた
値）とを比較し、ＯＳＲ₁＞ＳＬ／ＲＩＣＨの場合は、
マニホールド集合部近傍（三元触媒20上流側）の空燃比
が所定以上リッチであると判定して、ステップ21へ進
む。

【００３５】ＯＳＲ₁≦ＳＬ／ＲＩＣＨの場合は、マニ
ホールド集合部近傍の空燃比が所定以上リッチでないと
判定して、ステップ17へ進み、更に積分制御（Ｉ分補
正）により空燃比を徐々にリッチ方向に補正する。ステ
ップ21では、リッチフラグＦＲがオン（１にセット）さ
れているか否かを判断する。ＹＥＳであれば、前回も所
定以上リッチであり、そのまま積分制御（Ｉ分補正）に
より空燃比を徐々にリーン方向に補正すべく、ステップ
24へ進む。ＮＯであれば、ステップ22へ進む。

【００３６】ステップ22では、今回初めてリッチ判定さ
れたか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ23へ
進む。ＮＯであれば、ステップ24へ進む。ステップ23で
は、前回までリーンで今回初めてリッチ判定されたと判
断して、比例制御（Ｐ分補正）により、急速に空燃比を
リーン方向に補正すべく、以下のようにして空燃比フィ
ードバック補正係数αを設定する。

【００３７】α（今回）＝α（前回）−ＰＲそして、ステップ25へ進み、リッチフラグＦＲをオン
（１にセット）した後、ステップ26へ進み、ステップ26
ではリーンフラグＦＬをオフ（０にセット）して、本フ
ローを終了する。一方、ステップ24では、積分制御（Ｉ
分補正）により空燃比を徐々にリーン方向に補正すべ
く、以下のようにして空燃比フィードバック補正係数α
を設定する。

【００３８】α（今回）＝α（前回）−ＩＲその後、本フローを終了する。このような空燃比フィー
ドバック制御において、図８のフローチャートで求めた
空燃比のシフト量は、上記の空燃比フィードバック制御
における制御定数やスライスレベル（即ち、ＰＬやＰＲ
〔Ｐ分補正〕、ＩＬやＩＲ〔Ｉ分補正〕、第１基準値
〔ＳＬ／ＬＥＡＮ〕、第２基準値〔ＳＬ／ＲＩＣＨ〕）
を適宜設定変更することによって、達成されることにな
る。

【００３９】具体的には、図11（Ａ）に示すように、Ｐ
Ｌを大きく設定し、ＰＲを小さく設定すれば空燃比フィ
ードバック制御で得られる最終的な空燃比はリッチ方向
にシフトされる。また、図11（Ｂ）に示すように、ＳＬ
／ＬＥＡＮと、ＳＬ／ＲＩＣＨと、をよりリッチ側に設
定すれば空燃比はリッチ方向にシフトされる。更に、Ｉ
ＬとＩＲ（Ｉ分補正）の大きさ（時間当たりの変化量）
を異ならせることによっても空燃比をリッチ或いはリー
ンシフトさせることが可能である（図10参照）。

【００４０】つまり、図８のフローチャートにおけるス
テップ５においては、ＨＺＲＡＴＥに応じた空燃比のシ
フト量が得られるように空燃比フィードバック制御にお
ける制御定数やスライスレベルを予め設定しておいて、
現在のＨＺＲＡＴＥに応じて制御定数やスライスレベル
を検索等して求め、設定するようにすればよい。これに
より、上流側酸素センサ18の劣化度合い（リッチ側への
出力値のシフト量）を推定して、この酸素センサ18の劣
化度合いに応じて空燃比制御量を修正することができる
から、従来のように、予め例えば最も被毒の激しい場合
を想定して空燃比をリーン側に大きくシフトさせておく
必要がなくなる。なお、上流側酸素センサ18の劣化は、
空燃比フィードバック補正係数αの値の基準値（例えば
1.0 ）からのズレ量によってもある程度把握できるが、
この場合には他の要因（例えば、環境変化や燃料噴射弁
の機能劣化等）の影響を受け易いので、本発明による推
定方法、即ちＨＺＲＡＴＥ（上流側と下流側の酸素セン
サの反転周期の比較）に基づいて推定した方が、その推
定精度は高い。

【００４１】次に、本実施例の上記(2)の考えに基づ
く、空燃比制御について説明する。上記(2)の考え方
は、三元触媒20の劣化度合いに応じて空燃比フィードバ
ック制御における空燃比のリッチ・リーン反転の振幅
（パータベーション）を大きく或いは反転周期を短く
（反転周波数を大きく）するものである。即ち、コント
ロールユニット50により実行されるＨＺＲＡＴＥ算出・
空燃比振幅（パータベーション）設定制御が、図12に示
すフローチャートに従って実行される。

【００４２】当該図12のフローチャートは、図８のフロ
ーチャートに対して、ステップ34，35のみが異なるの
で、当該ステップ34，35についてのみ説明し、その他の
ステップについての説明は省略する。ステップ34では、
図13を参照して（或いは演算により）、現在のＨＺＲＡ
ＴＥ（即ち、劣化度合い）に対応して、燃焼変動の悪化
を最小に抑制しつつ三元触媒20の転化効率を最大に回復
できる空燃比振幅（パータベーション）〔或いは反転周
波数〕を求める。なお、三元触媒20の排気浄化効率が高
い初期状態では、パータベーションは小さくても十分排
気有害成分の排出を低減でき、またパータベーションが
小さい方が燃焼変動を小さくでき空燃比制御の応答性を
向上できるため、比較的小さく設定されているものであ
る。従って、三元触媒20の劣化時においては、初期の小
さなパータベーションのままでは、図６に示されるよう
に、触媒転化効率が低下して排気性能の悪化を招くこと
になる。なお、所定以上パータベーションを大きくして
も、転化効率の向上代が少なくなるので、三元触媒20の
劣化時においては、燃焼変動（回転ハンチング）が許容
できる範囲内において、パータベーションを大きく設定
するようにするのが好ましい。

【００４３】そして、ステップ35では、上記求められた
空燃比振幅（或いは反転周波数）に見合って、実際の機
関吸入混合気の空燃比振幅を修正するために、図９の空
燃比フィードバック制御における制御定数を設定変更し
て、本フローを終了する。即ち、上記の空燃比振幅（パ
ータベーション）（或いは空燃比のリッチ・リーン反転
周波数）は、上記の図９のフローチャートで説明した空
燃比フィードバック制御において、例えば、ＰＬやＰＲ
（Ｐ分補正）ＩＬやＩＲ（Ｉ分補正）を設定変更するこ
とによって、達成させることができる。

【００４４】具体的には、図14（Ａ）に示すように、Ｐ
Ｌを大きく設定し、ＰＲを大きく設定すれば空燃比振幅
（パータベーション）（或いは反転周波数）を大きくで
きる。また、図14（Ｂ）に示すように、ＩＬやＩＲ（Ｉ
分補正）を大きく（即ち、時間当たりの変化量を大き
く）設定すれば、空燃比振幅（パータベーション）（或
いは反転周波数）を大きくできる。

【００４５】つまり、図12のフローチャートにおけるス
テップ35においては、三元触媒20の劣化度合い、即ちＨ
ＺＲＡＴＥに応じた空燃比振幅（或いは空燃比振動周期
数）が得られるように空燃比フィードバック制御におけ
る制御定数を予め設定しておいて、現在のＨＺＲＡＴＥ
に応じて制御定数を検索等して求め、設定するようにす
ればよい。

【００４６】これにより、三元触媒20の劣化度合いを推
定し、この三元触媒20の劣化度合いに応じて空燃比振幅
（或いは空燃比振動周波数）を増大させることができる
から、従来のように、三元触媒20の劣化後においても初
期から一定の空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）で
空燃比制御するものに比べ、長期間走行後において大幅
に排気有害成分の排出量の低減を図ることができる。

【００４７】このように、第１の実施例によれば、上流
側酸素センサ18や三元触媒20の劣化（ＨＺＲＡＴＥの変
化）に応じて、空燃比フィードバック制御における制御
定数或いはスライスレベルを可変設定するようにしたの
で、長期間走行後においても高精度に所望の空燃比が得
られると共に、空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）
を大きくすることができるので、以って長期間走行後に
おいて最大限排気有害成分の排出、延いては燃費を抑制
することができる（図15）。つづけて、本発明の第２の
実施例について説明する。

【００４８】第２の実施例では、図15に示すように、第
１の実施例で使用していた三元触媒20の位置に所謂リー
ンＮＯｘ触媒21（主に燃費改善のために空燃比をリーン
化〔例えば、λ＝1.2 〜1.5 程度〕してもＮＯｘを還元
できる触媒、例えばゼオライトを含んで構成される。）
が介装され、その排気下流側に三元触媒20が配設されて
いる。

【００４９】この場合には、リーンＮＯｘ触媒21の持つ
排気浄化性能により、リーンＮＯｘ触媒21より下流側
（即ち、三元触媒20入口部）での空燃比振幅が大幅に小
さくなるため、三元触媒20の浄化性能が著しく低下す
る。しかし、リーンＮＯｘ触媒21が劣化すると、これに
伴いリーンＮＯｘ触媒21の持つ排気浄化性能が低下する
ため、三元触媒20入口部での空燃比振幅が大きくなる。
従って、長期間走行後に三元触媒20の排気浄化性能自体
はある程度低下していても、前述したように空燃比振幅
が大きくなることにより（上記(2)参照）、三元触媒20
の触媒転化効率が改善され、排気浄化性能の向上が期待
できる。

【００５０】図16に、その一例を示す。つまり、第１の
実施例の場合に対して、初期の排気浄化性能と、劣化後
の排気浄化性能と、が逆転する。かかる場合において、 (3) 上記(1)同様に、即ち、第１の実施例と同様に、Ｈ
ＺＲＡＴＥが増大すると（即ち、上流側酸素センサ18が
被毒され劣化が進行すると）、上流側酸素センサ18の出
力値（即ち、リッチ・リーン反転中心値）がリッチシフ
トして、当該リッチシフトした出力値に基づいて行なわ
れる空燃比フィードバック制御により機関吸入混合気の
空燃比がリッチシフトすることになるので、ＨＺＲＡＴ
Ｅに応じてそのシフト量を修正すれば（空燃比フィード
バック補正係数αの値をリーン側にシフト修正すれ
ば）、初期および長期間走行後（劣化後）においても理
論空燃比近傍での運転時（即ち、リーン化制御中でない
とき）の空燃比を理論空燃比（λ＝１）近傍に良好に維
持可能となり、各触媒の三元浄化性能を有効に作用させ
ることができ、以ってＮＯｘとＨＣ、ＣＯの排出量を抑
制することができる（図16参照）。

【００５１】(4) 一方、リーンＮＯｘ触媒21が劣化し
た場合には、三元触媒20の入口部の空燃比振幅（或いは
空燃比振動周波数）が大きくなるが、この空燃比振幅
（或いは空燃比振動周波数）はリーンＮＯｘ触媒21の転
化効率が最大となるように設定されていたものであるか
ら、このような大きな振幅（或いは周波数）では、三元
触媒20にとっては排気浄化性能に余裕が生じることにな
る（図16参照）。そこで、本実施例では、リーンＮＯｘ
触媒21の劣化度合いに応じて、第１の実施例とは逆に空
燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）を小さくして、こ
れによって燃焼安定度を高めるような制御を行なう（図
17参照）。なお、あまり空燃比振幅（或いは空燃比振動
周波数）を小さくし過ぎると、三元触媒20の転化効率が
低下するので、許容できる範囲内において、パータベー
ションを小さく設定するようにするのが好ましい。以上
が、第２の実施例のように、排気上流側にリーンＮＯｘ
触媒21を備え、その下流側に三元触媒20を配設した場合
の考え方である。

【００５２】即ち、第１の実施例で説明した図８のフロ
ーチャートを同様に実行するが、図18に示す実線のシフ
ト量に基づいて空燃比シフト量を設定すれば、酸素セン
サ18の劣化による空燃比のシフトは良好に修正され、理
論空燃比近傍に維持できることになる。そして、第１の
実施例で説明した図12のフローチャートのステップ34で
検索される空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）を、
図19に示すＨＺＲＡＴＥと空燃比振幅（或いは空燃比振
動周波数）との関係（第１の実施例の場合と逆傾向）に
基づき現在のＨＺＲＡＴＥに応じて検索するようにすれ
ばよい。

【００５３】つまり、ＨＺＲＡＴＥが大きくなる（リー
ンＮＯｘ触媒21の劣化が進むに）つれて、三元触媒20の
排気浄化性能が向上し燃焼安定度を向上させることが可
能となるから、ＨＺＲＡＴＥが大きくなる（リーンＮＯ
ｘ触媒21の劣化が進むに）つれて、空燃比振幅（或いは
空燃比振動周波数）を小さくするように設定すればよ
い。

【００５４】なお、空燃比振幅（或いは空燃比振動周波
数）を小さくするには、図９の空燃比フィードバック制
御における制御定数、例えば、ＰＬやＰＲ（Ｐ分補正）
ＩＬやＩＲ（Ｉ分補正）を設定変更することによって、
達成させることができる。具体的には、図14（Ａ）に示
したように、ＰＬを小さく設定し、ＰＲを小さく設定す
れば空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）を小さくで
きる。また、図14（Ｂ）に示したように、ＩＬやＩＲ
（Ｉ分補正）を小さく（即ち、時間当たりの変化量を小
さく）設定すれば、空燃比振幅（或いは空燃比振動周波
数）を小さくできる。

【００５５】このように、第２の実施例によれば、酸素
センサ18の劣化、リーンＮＯｘ触媒21の劣化（ＨＺＲＡ
ＴＥの変化）に応じて、空燃比フィードバック制御にお
ける制御定数を可変設定するようにしたので、長期走行
後においても高精度に所望の空燃比が得られると共に、
空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）を小さくするこ
とができるので、以って長期間走行後において最大限排
気有害成分の排出を抑制することができると共に、燃焼
安定性を向上させることができる（図16参照）。

【００５６】ところで、第２の実施例の構成における三
元触媒20の下流側に、更に酸素センサを設けるようにし
て、第２の実施例と、第１の実施例と、を組み合わせれ
ば（即ち、リーンＮＯｘ触媒21の劣化に応じて第２の実
施例を実行し、その後三元触媒20の劣化度合いに応じて
行なわれる第１の実施例を実行するようにする）、より
長期に亘って排気有害成分の排出を抑制することができ
る。

【００５７】なお、上記各実施例では、空燃比フィード
バック制御において、２つの基準値（ＳＬ／ＬＥＡＮ，
ＳＬ／ＲＩＣＨ）を設けて制御するようにしているが、
通常の空燃比フィードバック制御と同様に、１つの基準
値（スライスレベル）で空燃比のリッチ・リーンを判定
するものにおいても適用可能である。即ち、通常の空燃
比フィードバック制御における単一の基準値レベルや、
ＰＬやＰＲ（Ｐ分補正）、ＩＬやＩＲ（Ｉ分補正）を設
定変更することによって、空燃比シフト量や空燃比振幅
（或いは空燃比の反転周期）を変更することは可能であ
り、当該構成に限定されるべきものではない。但し、上
記各実施例のように２つの基準値を設けた方が、空燃比
シフト量や空燃比振幅（或い空燃比振動周波数）を要求
通りに高精度に変更できるという利点がある。

【００５８】ところで、上記各実施例においてＨＺＲＡ
ＴＥ（＝ｆ２／ｆ１）によって上流側酸素センサや触媒
の劣化度合いを推定するようにしているが、この逆数
（ｆ１／ｆ２）、或いは（ｆ１−ｆ２）等によって推定
するようにすることもできる。また、上記各実施例で
は、空燃比シフト量をリーン側へ修正するように説明し
てきたが、例えば、初期取付け状態において、酸素セン
サのリッチ・リーン反転中心値がリーン方向にズレてい
るような場合には、空燃比シフト量はリッチ方向に修正
されることになるのは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、前記制御中心値シフト手段を介して、前
記反転周期比較手段の比較結果に基づいて、前記空燃比
フィードバック制御手段における空燃比制御量の制御中
心値をシフトさせるようにしたので、長期間走行後にお
いても機関吸入混合気の空燃比を所定空燃比に維持可能
となり、排気有害成分の排出量の増大を抑制することが
できる。

【００６０】請求項２に記載の発明によれば、前記空燃
比振動変更手段を介して、前記反転周期比較手段の比較
結果に基づいて、前記空燃比フィードバック制御手段に
おける空燃比制御量の制御振幅或いは制御振動周波数を
変更して機関吸入混合気の空燃比振幅或いは空燃比振動
周波数を変更するようにしたので、長期間走行後におけ
る排気有害成分の排出の抑制、或いは燃焼安定度の改善
を図ることができる。

【００６１】請求項３に記載の発明によれば、前記制御
中心値シフト手段を介して、前記反転周期比較手段の比
較結果に基づいて、前記空燃比フィードバック制御手段
における空燃比制御量の制御中心値をシフトさせると共
に、前記空燃比振動変更手段を介して、前記反転周期比
較手段の比較結果に基づいて、前記空燃比フィードバッ
ク制御手段における空燃比制御量の制御振幅或いは制御
振動周波数を変更して機関吸入混合気の空燃比振幅或い
は空燃比振動周波数を変更するようにしたので、長期間
走行後において最大限排気有害成分の排出を抑制でき、
或いは併せて燃焼安定度の改善を図ることができる。

【００６２】請求項４に記載の発明によれば、排気浄化
触媒としての三元触媒が劣化して触媒転化効率が低下し
たような場合には、その劣化度合いに応じて、三元触媒
入口部における空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を大
きくするようにしたので、長期間走行後において最大限
排気有害成分の排出を抑制することができる。なお、三
元触媒の劣化度合いに応じて、空燃比振幅或いは空燃比
振動周波数を大きくするので、その時点での燃焼安定度
の悪化を最小に抑制した状態で、三元触媒の触媒転化効
率を最大に回復させて排気有害成分の排出を抑制するこ
とができる。

【００６３】請求項５に記載の発明によれば、本発明の
排気浄化触媒としてリーンＮＯｘ触媒を採用し、その更
に下流側に三元触媒を備えるようにした場合には、リー
ンＮＯｘ触媒の劣化度合いに応じて、排気有害成分の許
容範囲内で空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を小さく
するようにしたので、三元触媒の排気浄化性能の回復代
内で燃焼安定度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図

【図２】第１の実施例の全体構成図

【図３】三元触媒、酸素センサの劣化度合いと、ＨＺＲ
ＡＴＥの関係を示す図

【図４】ＨＺＲＡＴＥと、空燃比シフト量及び空燃比
と、の関係を説明する図

【図５】同上実施例における効果を説明する図

【図６】空燃比振幅（或いは空燃比振動周波数）と、触
媒転化効率と、燃焼安定度との関係を示す図

【図７】空燃比振幅、空燃比振動周期（周波数）と、触
媒転化効率と、を説明する図

【図８】同上実施例におけるＨＺＲＡＴＥ算出・空燃比
シフト量設定制御を説明するフローチャート

【図９】同上実施例における空燃比フィードバック制御
を説明するフローチャート

【図10】空燃比フィードバック補正係数αと、上流側酸
素センサ出力の変化を示すタイムチャート

【図11】（Ａ）は、空燃比フィードバック制御における
ＰＬ，ＰＲにより空燃比をリッチ・リーンシフトさせる
一例を示す図。（Ｂ）は、空燃比フィードバック制御に
おけるＳＬ／ＲＩＣＨ，ＳＬ／ＬＥＡＮにより空燃比を
リッチ・リーンシフトさせる一例を示す図。

【図12】同上実施例におけるＨＺＲＡＴＥ算出・空燃比
振幅設定制御を説明するフローチャート

【図13】同上実施例におけるＨＺＲＡＴＥと、空燃比振
幅との関係を示す図

【図14】（Ａ）は、空燃比フィードバック制御における
ＰＬ，ＰＲにより空燃比振幅を変更させる一例を示す
図。（Ｂ）は、空燃比フィードバック制御におけるＩ分
（ＩＲ，ＩＬ）により空燃比振幅を変更させる一例を示
す図。

【図15】第２の実施例の全体構成図

【図16】同上実施例における効果を説明する図

【図17】同上実施例における空燃比振幅（或いは空燃比
振動周波数）と、触媒転化効率と、燃焼安定度との関係
を示す図

【図18】同上実施例におけるＨＺＲＡＴＥと、空燃比シ
フト量及び空燃比と、の関係を説明する図

【図19】同上実施例におけるＨＺＲＡＴＥと、空燃比振
幅との関係を示す図

【図20】従来の装置の全体構成図

【図21】上流側酸素センサの出力信号のリッチ・リーン
反転周期（Ｔ１）と、下流側酸素センサの出力信号のリ
ッチ・リーン反転周期（Ｔ２）と、を説明する図

【図22】従来の装置の反転周波数比（ＨＺＲＡＴＥ＝ｆ
２／ｆ１）に基づく三元触媒３の劣化診断ルーチンを説
明するフローチャート

【図23】酸素センサの劣化による出力値のリッチシフト
に起因する問題と、三元触媒の劣化に起因する問題と、
を説明する図

【符号の説明】

11 内燃機関 12 吸気通路 13 エアフローメータ 14 絞り弁 15 燃料噴射弁 17 排気通路 18 上流側酸素センサ 19 下流側酸素センサ 20 三元触媒 21 リーンＮＯｘ触媒 22 クランク角センサ 50 コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路の介装される排気浄化
触媒の排気上流側に設けられ、当該排気浄化触媒上流側
の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空燃比に対する
リッチ・リーン信号を出力する上流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄
化触媒下流側の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空
燃比に対するリッチ・リーン信号を出力する下流側空燃
比センサと、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号に基づい
て、機関吸入混合気の空燃比が所定空燃比になるよう
に、空燃比制御量を増減補正する空燃比フィードバック
制御手段と、前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御中の前記上流側空燃比センサのリッチ・リ
ーン信号の反転周期と、前記下流側空燃比センサのリッ
チ・リーン信号の反転周期と、を比較する反転周期比較
手段と、前記反転周期比較手段の比較結果に基づいて、前記空燃
比フィードバック制御手段における空燃比制御量の制御
中心値をシフトさせる制御中心値シフト手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】内燃機関の排気通路の介装される排気浄化
触媒の排気上流側に設けられ、当該排気浄化触媒上流側
の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空燃比に対する
リッチ・リーン信号を出力する上流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄
化触媒下流側の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空
燃比に対するリッチ・リーン信号を出力する下流側空燃
比センサと、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号に基づい
て、機関吸入混合気の空燃比が所定空燃比になるよう
に、空燃比制御量を増減補正する空燃比フィードバック
制御手段と、前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御中の前記上流側空燃比センサのリッチ・リ
ーン信号の反転周期と、前記下流側空燃比センサのリッ
チ・リーン信号の反転周期と、を比較する反転周期比較
手段と、前記反転周期比較手段の比較結果に基づいて、前記空燃
比フィードバック制御手段における空燃比制御量の制御
振幅或いは制御振動周波数を変更して機関吸入混合気の
空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を変更する空燃比振
動変更手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】内燃機関の排気通路の介装される排気浄化
触媒の排気上流側に設けられ、当該排気浄化触媒上流側
の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空燃比に対する
リッチ・リーン信号を出力する上流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄
化触媒下流側の排気中の特定成分の濃度を検出し所定空
燃比に対するリッチ・リーン信号を出力する下流側空燃
比センサと、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号に基づい
て、機関吸入混合気の空燃比が所定空燃比になるよう
に、空燃比制御量を増減補正する空燃比フィードバック
制御手段と、前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御中の前記上流側空燃比センサのリッチ・リ
ーン信号の反転周期と、前記下流側空燃比センサのリッ
チ・リーン信号の反転周期と、を比較する反転周期比較
手段と、前記反転周期比較手段の比較結果に基づいて、前記空燃
比フィードバック制御手段における空燃比制御量の制御
中心値をシフトさせる制御中心値シフト手段と、前記反転周期比較手段の比較結果に基づいて、前記空燃
比フィードバック制御手段における空燃比制御量の制御
振幅或いは制御振動周波数を変更して機関吸入混合気の
空燃比振幅或いは空燃比振動周波数を変更する空燃比振
動変更手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】前記排気浄化触媒が三元触媒である場合
に、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の反転周
期と、前記下流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の
反転周期と、が近づくにつれて、前記空燃比振動変更手段が機関吸入混合気の空燃比振幅
或いは空燃比振動周波数を大なる方向に変更することを
特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の
空燃比制御装置。
【請求項５】前記排気浄化触媒が、ＨＣ吸着能力が比較
的高くリーン空燃比下においても吸着ＨＣの存在下でＮ
Ｏｘを還元できる所謂リーンＮＯｘ触媒であり、前記下
流側空燃比センサの排気下流側に更に三元触媒を備える
場合に、前記上流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の反転周
期と、前記下流側空燃比センサのリッチ・リーン信号の
反転周期と、が近づくにつれて、前記空燃比振動変更手段が機関吸入混合気の空燃比振幅
或いは空燃比振動周波数を小なる方向に変更することを
特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の
空燃比制御装置。