JPH0886215A - 内燃エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気バイパスバルブを作動させる機構の故障
を検出するとともに、故障検出時に適切なフェールセー
フ動作を行う。 【構成】 Ｏ２センサ１８の出力信号の反転周期ＴＩＮ
Ｖを計測し（Ｓ８１）、反転周期ＴＩＮＶが所定周期Ｔ
０より短くかつエンジンが始動状態にあるとき、又はＴ
ＩＮＶ値がＴ０値より大きくかつエンジンが始動状態以
外にあるとき、排気バイパスバルブ１９又はその駆動系
に故障があると判定する（Ｓ８５）。故障検出時は、目
標空燃比係数ＫＣＭＤの補正が禁止される（図３、Ｓ２
５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの制御装
置に関し、特に排気通路の途中に上流側から順に第１及
び第２の触媒装置を備え、さらに第１の触媒装置をバイ
パスするバイパス通路が設けられた内燃エンジンの制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンの排気通路中に上流側から
順に配設された第１及び第２の触媒装置と、第１の触媒
装置をバイパスするバイパス通路と、エンジンからの排
気ガスを第１の触媒装置側及びバイパス通路側のいずれ
か一方に切り換える排気バイパスバルブと、該排気バイ
パスバルブの上流側に配設され、排気ガス濃度に略比例
する出力特性を有する第１の排気ガス濃度センサと、第
１の触媒装置の下流側に配設された第２の排気ガス濃度
センサとを有し、第１の排気ガス濃度センサ出力に基づ
いて空燃比を目標空燃比にフィードバック制御すると共
に、目標空燃比を第２の排気ガス濃度センサ出力に基づ
いて補正する内燃エンジンの制御装置において、排気ガ
スの通路がバイパス通路側に切り換えられているとき
は、第２の排気ガス濃度センサ出力に基づく目標空燃比
の補正を禁止するようにしたものが従来より知られてい
る（特開平６−７４０７１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、排気バイパスバルブ又はこれを作動させ
る機構の故障は検出していないため、故障が発生した場
合には排気ガスの通路がバイパス通路側に切り換えられ
ていないときでも目標空燃比の補正が禁止される等の問
題が発生する。

【０００４】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、排気バイパスバルブ又はこれを作動させる機構の
故障を検出することができる内燃エンジンの制御装置を
提供することを第１の目的とし、さらに故障検出時に適
切なフェールセーフ動作を行うことができる内燃エンジ
ンの制御装置を提供することを第２の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明は、内燃エンジンの排気通路中に配設され
た第１の触媒装置（１６）と、該第１の触媒装置の下流
側の前記排気通路中に配設された第２の触媒装置（１
７）と、前記第１の触媒装置をバイパスするバイパス通
路（１４ａ）と、前記エンジンからの排気ガスを前記第
１の触媒装置側及びバイパス通路側のいずれか一方に切
り換える排気バイパスバルブ（１９）と、前記第１の触
媒装置の下流側に配設された排気ガス濃度センサ（１
８）とを有する内燃エンジンの制御装置において、少な
くとも前記エンジンが始動状態であるか否かを検出する
エンジン運転状態検出手段と、前記エンジンが始動状態
であることを検出したとき、前記排気バイパスバルブを
排気ガスが前記第１の触媒装置側を通過する第１の作動
状態とする一方、前記エンジンが始動状態でないことを
検出したとき、前記排気バイパスバルブを排気ガスが前
記バイパス通路側を通過する第２の作動状態とする排気
バイパスバルブ作動手段と、前記エンジンが始動状態で
あることを検出し、かつ前記排気ガス濃度センサ出力の
リーン側とリッチ側との反転周期が所定周期より短いと
き、前記排気バイパスバルブ作動手段の故障と判定する
第１の故障判定及び前記エンジンが始動状態でないこと
を検出し、かつ前記反転周期が前記所定周期より長いと
き、前記排気バイパスバルブ作動手段の故障と判定する
第２の故障判定の少なくとも一方の故障判定を行う故障
判定手段とを設けるようにしたものである。

【０００６】また上記第２の目的を達成するため本発明
は、内燃エンジンの排気通路中に配設された第１の触媒
装置（１６）と、該第１の触媒装置の下流側の前記排気
通路中に配設された第２の触媒装置（１７）と、前記第
１の触媒装置をバイパスするバイパス通路（１４ａ）
と、前記エンジンからの排気ガスを前記第１の触媒装置
側及びバイパス通路側のいずれか一方に切り換える排気
バイパスバルブ（１９）と、該排気バイパスバルブの上
流側の前記排気通路に配設され、排気ガス濃度に略比例
する出力特性を有する第１の排気ガス濃度センサ（１
５）と、前記第１の触媒装置の下流側に配設された第２
の排気ガス濃度センサ（１８）とを有する内燃エンジン
の制御装置において、少なくとも前記エンジンが始動状
態であるか否かを検出するエンジン運転状態検出手段
と、該エンジン運転状態検出手段の検出結果に基づき目
標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、前記第２の
排気ガス濃度センサの出力値に基づき前記目標空燃比を
補正する目標空燃比補正手段と、前記第１の排気ガス濃
度センサにより検出される混合気の空燃比を前記補正手
段により補正された目標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と、前記排気バイパスバルブ
の故障を判定する故障判定手段と、該故障判定手段が前
記排気バイパスバルブの故障と判定し、かつ前記エンジ
ンが始動状態であることを検出したときは、前記目標空
燃比の補正を禁止する補正禁止手段とを設けるようにし
たものである。

【０００７】なお、本明細書中においては、エンジンの
「始動状態」とは、エンジンの始動時及び始動後の所定
期間（具体的には、例えばエンジン温度が所定温度に達
するまでの期間等）を意味するものとする。

【０００８】

【作用】請求項１の制御装置によれば、エンジンが始動
状態であることを検出し、かつ排気ガス濃度センサ出力
のリーン側とリッチ側との反転周期が所定周期より短い
とき、及び／又はエンジンが始動状態でないことを検出
し、かつ前記反転周期が前記所定周期より長いとき、排
気バイパスバルブ作動手段の故障と判定される。

【０００９】請求項２の制御装置によれば、故障判定手
段が排気バイパスバルブの故障と判定し、かつエンジン
が始動状態であることを検出したときは、第２の排気ガ
ス濃度センサ出力に基づく目標空燃比の補正が禁止され
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１１】図１は本発明の一実施例に係る内燃エンジ
ン及びその制御装置の全体構成図である。

【００１２】図中、１は各シリンダに吸気弁と排気弁
（図示せず）とを各１対宛設けたＤＯＨＣ直列４気筒の
内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であっ
て、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボデ
ィ３が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配さ
れている。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開
度（θＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁
３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１３】燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であって
エンジン１とスロットル弁３′との間に各気筒毎に配設
され、図示しない燃料ポンプに接続されるとともにＥＣ
Ｕ５に電気的に接続され、当該ＥＣＵ５からの信号によ
り燃料噴射の開弁時間が制御される。

【００１４】また、吸気管２のスロットル弁３′の下流
側には分岐管７が設けられ、該分岐管７の先端には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が取付けられている。該
ＰＢＡセンサ８はＥＣＵ５に電気的に接続されており、
吸気管２内の絶対圧ＰＢＡは前記ＰＢＡセンサ８により
電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００１５】また、分岐管７の下流側の吸気管２の管壁
には吸気温（ＴＡ）センサ９が装着され、該ＴＡセンサ
９により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換されて
ＥＣＵ５に供給される。

【００１６】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０が挿着され、該ＴＷセンサ１０に
より検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換
されてＥＣＵ５に供給される。

【００１７】また、エンジン１の図示しないカム軸周囲
又はクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ
１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられ
ている。

【００１８】ＮＥセンサ１１はエンジン１のクランク軸
の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パル
ス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、ＣＹ
Ｌセンサ１２は特定の気筒の所定のクランク角度位置で
信号パルスを出力し、これらの各信号パルスはＥＣＵ５
に供給される。

【００１９】エンジン１の各気筒の点火プラグ１３は、
ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期
が制御される。

【００２０】前記エンジン１の排気管（排気通路）１４
のエンジン近傍にはＬＡＦセンサ１５が配設されてい
る。該ＬＡＦセンサ１５は、上下１対の電池素子及び酸
素ポンプ素子がジルコニア固体電解質（ＺｒＯ₂）等か
らなるセンサ素子の所定位置に付設されてなり、さらに
該センサ素子が増幅回路に電気的に接続されている。そ
して、該ＬＡＦセンサ１５は、前記センサ素子の内部を
通過する排気ガス中の酸素濃度に略比例した電気信号を
出力し、その電気信号をＥＣＵ５に供給する。

【００２１】該ＬＡＦセンサ１５の下流側の排気管１４
の途中には、第１の触媒装置１６及び第２の触媒装置１
７が直列に配設されている。

【００２２】第１の触媒装置１６は、エンジン１の低温
始動時に該第１の触媒装置１６を逸早く活性化して低温
始動時の排気ガスのエミッション特性を向上させるため
に設けられたものであり、第２の触媒装置１７と比較し
て小容量に形成されている。そして、これら第１及び第
２の触媒装置１６，１７により、排気ガス中のＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ等の有害成分が浄化される。

【００２３】前記第１の触媒装置１６と第２の触媒装置
１７の間の排気管１４途中にはＯ２センサ１８が配設さ
れている。

【００２４】該Ｏ２センサ１８は、センサ素子が上記Ｌ
ＡＦセンサ１５と同様ジルコニア固体電解質（Ｚｒ
Ｏ₂）からなり、その起電力が理論空燃比の前後におい
て急激に変化する特性を有し、理論空燃比においてその
出力信号はリーン信号からリッチ信号又はリッチ信号か
らリーン信号に反転する。すなわち、該Ｏ２センサ１８
の出力信号は排気ガスのリッチ側において高レベルとな
り、リーン側において低レベルとなり、その出力信号を
ＥＣＵ５に供給する。

【００２５】また、第１の触媒装置１６側をバイパスす
る排気連通路（以下、「バイパス通路」という）１４ａ
が、上記ＬＡＦセンサ１５の下流側の排気管１４から分
岐して設けられている。すなわち、バイパス通路１４ａ
は、一端が第１の触媒装置１６の上流側の排気管１４に
接続され、他端が第１の触媒装置１６の下流側の排気管
１４に接続されている。

【００２６】第１の触媒装置１６の上流側とバイパス通
路１４ａとの分岐点の排気管１４内には、エンジンから
の排気ガスを第１の触媒装置１６側とバイパス通路１４
ａ側とに切換える切換手段としての切換弁（排気バイパ
スバルブ，以下、「ＢＰＶ」という）１９が配設されて
おり、さらに該ＢＰＶ１９には電動アクチュエータ２０
（例えば、電磁弁、モータ等）が連結されている。

【００２７】電動アクチュエータ２０は、ＥＣＵ５に接
続されており、該ＥＣＵ５からの信号により駆動され
る。すなわち、該電動アクチュエータ２０の駆動により
ＢＰＶ１９が切換駆動されて、エンジンからの排気ガス
が第１の触媒装置１６側とバイパス通路１４ａ側とに切
換え可能となる。

【００２８】ＢＰＶ１９は、電動アクチュエータ２０の
非作動時（以下、「ＢＰＶ ＯＦＦ」という）は、エン
ジンからの排気ガスをバイパス通路１４ａ側とするよう
に消勢され、電動アクチュエータ２０の作動時（以下、
「ＢＰＶ ＯＮ」という）は、前記排気ガスを第１の触
媒装置１６側とするように付勢されている。すなわち、
ＢＰＶ１９はＢＰＶ ＯＦＦ時は図１の実線で示す位置
に、ＢＰＶ ＯＮ時は図１の破線で示す位置に設定され
る。

【００２９】また、第１の触媒装置１６側とバイパス通
路１４ａ側との分岐点には、ＢＰＶ１９が排気ガスの通
路が第１の触媒装置１６側及びバイパス通路１４ａ側の
いずれに切換えられているかを検出するＢＰＶ位置検出
センサ（以下、「ＢＰセンサ」という）２１が設けられ
ており、該ＢＰセンサ２１はＢＰＶ１９の位置を検出し
て、その電気信号をＥＣＵ５に出力する。ＢＰＶ１９は
ＥＣＵ５からの信号により電動アクチュエータ２０でも
って駆動されるので、ＢＰＶ１９の位置検出は電動アク
チュエータ２０の駆動信号で代用してもよい。ＢＰセン
サ２１を設けたのはＢＰＶ１９や電動アクチュエータ２
０が劣化等によりその作動に遅れが生じた場合でも、Ｂ
ＰＶ１９の位置を確実に検知して制御性を向上させるた
めである。

【００３０】さらに、大気圧（ＰＡ）センサ２２は、エ
ンジン１の適所に配設されて大気圧ＰＡを検出し、その
電気信号をＥＣＵ５に供給する。

【００３１】しかして、ＥＣＵ５は、上述の各種センサ
からの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベル
に修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する
等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路
（以下「ＣＰＵ」という）５ｂと、該ＣＰＵ５ｂで実行
される各種演算プログラムや後述する各種マップ及び演
算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶手段
５ｃと、前記燃料噴射弁６、点火プラグ１３に駆動信号
を供給する出力回路５ｄとを備えている。

【００３２】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、基本モードの場合は数式（１）に
基づき、また始動モードの場合は数式（２）に基づき前
記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射
時間ＴＯＵＴを演算し、その結果を記憶手段５ｃ（ＲＡ
Ｍ）に記憶する。

【００３３】 ＴＯＵＴ＝ＴｉＭ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１） ＴＯＵＴ＝ＴｉＣＲ×Ｋ３＋Ｋ４ …（２） ここに、ＴｉＭは基本モード時の基本燃料噴射時間、具
体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡと
に応じて設定される基本燃料噴射時間であって、このＴ
ｉＭ値を決定するためのＴｉＭマップが記憶手段５ｃ
（ＲＯＭ）に記憶されている。

【００３４】ＴｉＣＲは始動モード時の基本燃料噴射時
間であって、ＴｉＭ値と同様、エンジン回転数ＮＥと吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定され、該ＴｉＣＲ値を
決定するためのＴｉＣＲマップが記憶手段５ｃ（ＲＯ
Ｍ）に記憶されている。

【００３５】ＫＣＭＤＭは修正目標空燃比係数であっ
て、後述するようにエンジンの運転状態に基づいて算出
される目標空燃比係数ＫＣＭＤとＯ２センサ１８の出力
値に基づいて設定される空燃比補正値ΔＫＣＭＤとに応
じて設定される。

【００３６】ＫＬＡＦは空燃比補正係数であって、空燃
比フィードバック制御中はＬＡＦセンサ１５によって検
出された空燃比が目標空燃比に一致するように設定さ
れ、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた
所定値に設定される。

【００３７】Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３及びＫ４は夫々各種エン
ジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補
正変数であって、各気筒毎にエンジンの運転状態に応じ
た燃費特性や加速特性等の諸特性の最適化が図られるよ
うな所定値に設定される。

【００３８】次に、上記ＣＰＵ５ｂで実行される空燃比
フィードバック制御手法について詳説する。

【００３９】図２は空燃比フィードバック制御のメイン
ルーチンを示すフローチャートである。

【００４０】まず、ステップＳ１ではＬＡＦセンサ１５
からの出力値を読み込む。次いでエンジンが始動モード
にあるか否かを判別する（ステップＳ２）。ここで、始
動モードにあるか否かは、例えば、図示しないエンジン
のスタータスイッチがオンで且つエンジン回転数が所定
の始動時回転数（クランキング回転数）以下か否かによ
り判別する。

【００４１】そして、ステップＳ２の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のとき、すなわち、始動モードのときはエンジンが
低水温時の場合であり、エンジン冷却水温ＴＷ及び吸気
管内絶対圧ＰＢＡの関数であるＫＴＷＬＡＦマップを検
索して低水温時の目標空燃比係数ＫＴＷＬＡＦを算出し
（ステップＳ３）、該ＫＴＷＬＡＦ値を目標空燃比係数
ＫＣＭＤに設定する（ステップＳ４）。次いで、フラグ
ＦＬＡＦＦＢを「０」にセットして空燃比のフィードバ
ック制御を中止し（ステップＳ５）、空燃比補正係数Ｋ
ＬＡＦ及びその積分項（Ｉ項）ＫＬＡＦＩを１．０に設
定して（ステップＳ６、ステップＳ７）本プログラムを
終了する。

【００４２】一方、ステップＳ２の答が否定（ＮＯ）の
とき、すなわち基本モードのときは、後述する図３のフ
ローチャートに基づき修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを
算出し（ステップＳ８）、次いでフラグＦＡＣＴが
「１」か否かを判別してＬＡＦセンサ１５が活性化して
いるか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、ＬＡ
Ｆセンサ１５の活性化判別は、バックグラウンド処理さ
れるＬＡＦセンサ活性化判別ルーチン（図示せず）によ
りなされ、例えば、ＬＡＦセンサ１５の出力電圧ＶＯＵ
Ｔとその中心電圧ＶＣＥＮＴとの差が所定値（例えば
０．４Ｖ）より小さいときに「ＬＡＦセンサ１５は活性
化した」と判別される。

【００４３】そして、ステップＳ９の答が否定（ＮＯ）
のときはステップＳ５に進む一方、ステップＳ９の答が
肯定（ＹＥＳ）のとき、すなわちＬＡＦセンサ１５の活
性化が完了しているときはステップＳ１０に進み、ＬＡ
Ｆセンサ１５により検出された空燃比の当量比ＫＡＣＴ
（１４．７／（Ａ／Ｆ））（以下、「検出空燃比係数」
という）を算出する。ここで、該検出空燃比係数ＫＡＣ
Ｔは、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥ及び
大気圧ＰＡの変動により排気圧が変動することに鑑み、
これらの運転パラメータに応じて補正された値に算出さ
れ、ＫＡＣＴ算出ルーチン（図示せず）を実行して算出
される。

【００４４】次いで、ステップＳ１１ではフィードバッ
ク処理ルーチンを実行して本プログラムを終了する。す
なわち、所定のフィードバック条件を充足しないときは
フラグＦＬＡＦＦＢを「０」にセットしてフィードバッ
ク制御を禁止する一方、所定のフィードバック条件を充
足するときはフラグＦＬＡＦＦＢを「１」にセットして
空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出し、フィードバック制御
の実行を指令して、本プログラムを終了する。

【００４５】しかして、図３はステップＳ８（図２）で
実行されるＫＣＭＤＭ算出ルーチンのフローチャートで
あって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期
して実行される。

【００４６】まず、エンジン１がフューエルカット（燃
料供給停止）中か否かを判別する（ステップＳ２１）。
フューエルカット中であるか否かは、エンジン回転数Ｎ
Ｅやスロットル弁３′の弁開度θＴＨに基づいて判断さ
れ、具体的にはフューエルカット判別ルーチン（図示せ
ず）の実行により判別される。

【００４７】そして、ステップＳ２１の答が否定（Ｎ
Ｏ）のとき、すなわち基本モードのときは、ステップＳ
２２に進み、目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。該目
標空燃比係数ＫＣＭＤは、通常はエンジン回転数ＮＥ及
び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてマトリックス状にマッ
プ値ＫＣＭＤが与えられたＫＣＭＤマップ（図示せず）
から読み出されるが、車輌の発進時や低水温時あるいは
所定の高負荷運転時においては適宜補正され、ＫＣＭＤ
算出ルーチン（図示せず）を実行することによりこれら
の運転状態に適合した値に設定される。

【００４８】一方、ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤを所定値ＫＣＭ
ＤＦＣ（例えば、１．０）に設定して（ステップＳ２
３）、ステップＳ２４に進む。

【００４９】ステップＳ２４では、エンジン１が始動状
態にあるか否かを判別する。ここで、「始動状態」と
は、前述したようにエンジン１が始動モードにある状態
及び始動モード終了後所定期間内にある状態をいうが、
図３の処理は始動モード終了後に実行されるので、ステ
ップＳ２４では、始動モード終了後所定期間内にあるか
否かを判別する。なお、エンジン１が始動状態にあると
き、「ＢＰＶ ＯＮ」即ち、ＢＰＶ１９が排気ガスを第
１の触媒装置１６側に導く位置とされ、エンジン１が始
動状態にないとき「ＢＰＶ ＯＦＦ」とされる。

【００５０】ステップＳ２４でエンジン１が始動状態に
ないときは、さらにフラグＦＦＡＩＬが「１」か否かを
判別する。フラグＦＦＡＩＬは、後述する図７の故障判
定処理においてＢＰＶ１９（又はアクチュエータ２０等
の駆動系）が故障していると判定したとき「１」に設定
されるフラグである。

【００５１】ステップＳ２４及びＳ２５の判別の結果、
エンジン１が始動状態にないとき又はＦＦＡＩＬ＝１の
ときは、ステップＳ２８に進み、ステップＳ２２又はＳ
２３で求められた目標空燃比係数ＫＣＭＤをそのまま修
正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭとし、本プログラムを終了
してメインルーチン（図２）に戻る。

【００５２】このように、ＦＦＡＩＬ＝１であってＢＰ
Ｖ１９又はその駆動系の故障が検出されたときは、後述
するステップＳ２６における目標空燃比係数ＫＣＭＤの
補正を禁止し、不適切な補正が行われないようにしてい
る。

【００５３】一方、ステップＳ２４及びＳ２５の答が否
定（ＮＯ）のとき、すなわちエンジン１の始動状態であ
ってＢＰＶ１９等の故障が検出されていないときにはス
テップＳ２６へ進み、Ｏ２処理を行なう。すなわち、後
述するように、所定要件下、Ｏ２センサ１８からの出力
値に基づき目標空燃比係数ＫＣＭＤを補正して修正目標
空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する。

【００５４】そして、ステップＳ２７では修正目標空燃
比係数ＫＣＭＤＭのリミットチェックを行ない、本プロ
グラムを終了してメインルーチン（図２）に戻る。すな
わち、ステップＳ２６で算出されたＫＣＭＤＭ値と所定
の上下限値ＫＣＭＤＭＨ，ＫＣＭＤＭＬとの大小関係を
比較し、ＫＣＭＤＭ値が上限値ＫＣＭＤＭＨより大きい
ときはＫＣＭＤＭ値はその上限値ＫＣＭＤＭＨに設定さ
れ、ＫＣＭＤＭ値が下限値ＫＣＭＤＭＬより小さいとき
は、ＫＣＭＤＭ値はその下限値ＫＣＭＤＭＬに設定され
る。

【００５５】なお、上述したエンジン１の始動モード終
了後の所定期間は、例えば始動モード終了時点からの経
過時間が所定時間に達するまでの期間として定義される
が、これに限るものではなく、エンジン水温ＴＷが所定
水温に達するまでの期間としてもよく、あるいは第２の
触媒装置１７の温度を検出し、その検出温度が所定触媒
温度に達するまでの期間、エンジン１への燃料供給量の
積算値が所定量に達するまでの期間等としてもよい。

【００５６】図４は、前記ステップＳ２６（図３）で実
行されるＯ２処理ルーチンのフローチャートであって、
本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期して実行
される。

【００５７】まず、ステップＳ３１ではフラグＦＯ２が
「１」か否かを判別し、Ｏ２センサ１８が活性化してい
るか否かを判断される。このＯ２センサ１８が活性化し
たか否かは、Ｏ２センサ活性化判別ルーチン（図示せ
ず）を実行して判断される。

【００５８】そして、ステップＳ３１の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわち、Ｏ２センサ１８が未だ活性化されてい
ないと判断されたときは、ステップＳ３２に進み、タイ
マｔｍＲＸを所定値Ｔ２（例えば、０．２５sec）に設
定した後、フラグＦＶＲＥＦが「０」か否かを判別し、
後述する積分項ＶＲＲＥＦ（ｎ−１）が既に設定されて
いるか否かを判断する（ステップＳ３３）。

【００５９】そして、最初のループでは、ステップＳ３
３の答は肯定（ＹＥＳ）となるため、ステップＳ３４に
進み、大気圧ＰＡに応じてＶＲＲＥＦ値が設定されたＶ
ＲＲＥＦテーブル（図示せず）を検索し、Ｏ２センサ１
８の出力電圧ＶＯ２の基準値ＶＲＲＥＦを算出する。

【００６０】次いで、積分項（Ｉ項）ＶＲＥＦＩ（ｎ−
１）をステップＳ３４で算出した基準値ＶＲＲＥＦに設
定する（ステップＳ３５）とともに、フラグＦＶＲＥＦ
を「１」に設定して（ステップＳ４５）、本プログラム
を終了してメインルーチン（図２）に戻る。すなわち、
積分項ＶＲＥＦＩ（ｎ−１）に対して初期設定を行な
い、メインルーチン（図２）に戻る。尚、次回ループ以
降でステップＳ３３が実行されるときは、上述の如くフ
ラグＦＶＲＥＦが「１」に設定されているため、その答
が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３４，３５を実行す
ることなく本プログラムを終了する。

【００６１】また、前記ステップＳ３１の答が肯定（Ｙ
ＥＳ）となったときは、Ｏ２センサ１８が活性化された
と判断してステップＳ３６に進み、前記タイマｔｍＲＸ
が「０」となったか否かを判別する。そして、その答が
否定（ＮＯ）のときはステップＳ３３に進む一方、ステ
ップＳ３６の答が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１
８の活性化が完了したと判断してステップＳ３７に進
み、ステップＳ２２又はＳ２３（図３）で設定された目
標空燃比係数ＫＣＭＤが所定下限値ＫＣＭＤＺＬ（例え
ば、０．９８）より大きいか否かを判別する。

【００６２】そして、その答が否定（ＮＯ）のときは混
合気の空燃比がリーンバーン状態に設定されている場合
であり、本プログラムを終了する一方、その答が肯定
（ＹＥＳ）のときはステップＳ３８に進み、前記目標空
燃比係数ＫＣＭＤが所定上限値ＫＣＭＤＺＨ（例えば、
１．１３）より小さいか否かを判別する。そして、その
答が否定（ＮＯ）のときは混合気の空燃比が燃料リッチ
に設定されている場合であり、本プログラムを終了する
一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃
比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）に設定すべき場合
であり、ステップＳ３９に進み、エンジンがフューエル
カット中か否かを判別する。そして、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときは、本プログラムを終了してメインルーチ
ン（図２）に戻る一方、その答が否定（ＮＯ）のとき
は、前回ループにおいてフューエルカット状態にあった
か否かを判別する（ステップＳ４０）。そして、その答
が肯定（ＹＥＳ）のときは、カウンタＮＡＦＣを所定値
Ｎ１（例えば、４）に設定した後（ステップＳ４１）、
該カウンタＮＡＦＣのカウント値を「１」だけデクリメ
ントして（ステップＳ４２）本プログラムを終了する。

【００６３】一方、ステップＳ４０の答が否定（ＮＯ）
となったときはステップＳ４３に進み、カウンタＮＡＦ
Ｃが「０」か否かを判別する。そして、その答が否定
（ＮＯ）のときは、カウンタＮＡＦＣのカウント値を
「１」だけデクリメントして（ステップＳ４２）本プロ
グラムを終了する一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、フューエルカット状態を脱して安定した燃料供給が
行なわれていると判断し、ステップＳ４４に進んでＯ２
フィードバック処理ルーチンを実行した後、本プログラ
ムを終了し、メインルーチン（図２）に戻る。

【００６４】しかして、図５は前記ステップＳ４４（図
４）で実行されるＯ２フィードバック処理ルーチンのフ
ローチャートであって、本プログラムはＴＤＣ信号パル
スの発生と同期して実行される。

【００６５】まず、ステップＳ６１では、間引き変数Ｎ
ＩＶＲが「０」か否かを判別する。この間引き変数ＮＩ
ＶＲは、後述するようにＴＤＣ信号パルスがエンジン運
転状態に応じて設定された間引きＴＤＣ数ＮＩだけ発生
する毎に減算される変数であって、最初は「０」である
ためステップＳ６１の答は肯定（ＹＥＳ）となり、ステ
ップＳ６２に進む。

【００６６】また、その後のループでステップＳ６１の
答が否定（ＮＯ）となったときはステップＳ６３に進
み、間引き変数ＮＩＶＲから間引きＴＤＣ数ＮＩ（例え
ば、１）を減算した値を新たな間引き変数ＮＩＶＲに設
定した後、後述するステップＳ７３に進む。

【００６７】しかして、前記ステップＳ６２では、０２
センサ１８の出力電圧ＶＯ２が所定下限値ＶＬ（例え
ば、０．３Ｖ）より小さいか否かを判別する。そして、
その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃比が理
論空燃比（目標空燃比係数ＫＣＭＤ＝１．０）からリー
ン側に偏移していると判断してステップＳ６５に進む一
方、その答が否定（ＮＯ）のときはステップＳ６４に進
み、０２センサ１８の出力電圧ＶＯ２が所定上限値ＶＨ
（例えば、０．８）より大きいか否かを判別する。そし
て、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃比
が理論空燃比からリッチ側に偏移していると判断してス
テップＳ６５に進む。

【００６８】次に、ステップＳ６５では、ＫＶＰマッ
プ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤマップ、ＮＩＶＲマップ（図
示せず）を検索してＯ２フィードバック制御の変化速
度、すなわち比例項（Ｐ項）係数ＫＶＰ、積分項（Ｉ
項）係数ＫＶＩ、微分項（Ｄ項）係数ＫＶＤ、及び前記
間引き数ＮＩＶＲの算出を行なう。

【００６９】次に、間引き変数ＮＩＶＲを前記ステップ
Ｓ６５で算出されたＮＩＶＲ値に設定するとともに（ス
テップＳ６６）、基準値ＶＲＲＥＦを図４のステップＳ
３４と同様にして算出した（ステップＳ６７）後、ステ
ップＳ６８に進み、基準値ＶＲＲＥＦと今回ループにお
ける０２センサ１８の出力電圧ＶＯ２との偏差ΔＶ
（ｎ）を算出する。

【００７０】次に、ステップＳ６９では、数式（３）〜
（５）に基づいて、各補正項すなわちＰ項、Ｉ項、Ｄ項
の目標補正値ＶＲＥＦＰ（ｎ）、ＶＲＥＦＩ（ｎ）、Ｖ
ＲＥＦＤ（ｎ）を算出した後、数式（６）に基づき、こ
れら各補正項を加算してＯ２フィードバックにおける目
標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）を算出する。

【００７１】 ＶＲＥＦＰ（ｎ）＝ΔＶ（ｎ）×ＫＶＰ …（３） ＶＲＥＦＩ（ｎ）＝ＶＲＥＦＩ（ｎ−１）＋ΔＶ（ｎ）×ＫＶＩ …（４） ＶＲＥＦＤ（ｎ）＝（ΔＶ（ｎ）−ΔＶ（ｎ−１））×ＫＶＤ …（５） ＶＲＥＦ（ｎ）＝ＶＲＥＦＰ（ｎ）＋ＶＲＥＦＩ（ｎ）＋ＶＲＥＦＤ（ｎ） …（６） 次に、ステップＳ７０では、ＶＲＥＦ（ｎ）のリミット
チェックサブルーチン（図示せず）を実行する。ステッ
プＳ７０でＶＲＥＦ（ｎ）のリミットチェックを終了し
た後、ステップＳ７１に進み、空燃比補正値ΔＫＣＭＤ
をΔＫＣＭＤテーブル（図示せず）を検索して算出す
る。

【００７２】次いで、ステップＳ７２では前記ステップ
Ｓ２２（図３）で算出された目標空燃比係数ＫＣＭＤに
前記空燃比補正値ΔＫＣＭＤを加算して修正目標空燃比
係数ＫＣＭＤＭ（＝理論空燃比）を算出し、本プログラ
ムを終了する。

【００７３】また、前記ステップＳ６４の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわち０２センサ１８の出力電圧ＶＯ２が、Ｖ
Ｌ≦ＶＯ２≦ＶＨのときはＯ２フィードバック制御を禁
止し、ステップＳ７２〜Ｓ７４においてΔＶ値（補正初
期値ＶＲＲＥＦと０２センサ１８の出力値との偏差）、
目標補正値ＶＲＥＦ、及び空燃比補正値ΔＫＣＭＤの夫
々に対し、今回値を前回値に等置して本プログラムを終
了する。これにより混合気の空燃比が理論空燃比を維持
し得るときは不要なＯ２フィードバック制御が禁止さ
れ、制御性を良好に保つことができる。すなわち、混合
気の空燃比を安定したものに維持することができる。

【００７４】次に図６及び図７を参照して、ＢＰＶ１９
又はその駆動系の故障判定手法について説明する。

【００７５】図６は、Ｏ２センサ１８の出力電圧波形を
示す図であり、同図（ａ）は、「ＢＰＶ ＯＮ」、即ち
排気ガスが第１の触媒装置１６側を通過する場合の波形
であり、同図（ｂ）は、「ＢＰＶ ＯＦＦ」即ち排気ガ
スがバイパス通路１４ａ側を通過する場合の波形であ
る。この図から明らかなように「ＢＰＶ ＯＮ」時の反
転周期ＴＩＮＶ（出力レベルが高レベルから低レベル又
はその逆に変化する周期）は、触媒装置１６の酸素蓄積
効果によって、「ＢＰＶ ＯＦＦ」時の反転周期ＴＩＮ
Ｖより長くなる。従って、ＥＣＵ５から「ＢＰＶ Ｏ
Ｎ」とする制御信号を出力したにも拘らず、反転周期Ｔ
ＩＮＶが所定周期Ｔ０（図６（ａ）の周期と（ｂ）の周
期の間に設定される）より短いときは、ＢＰＶ１９が正
常に作動していない（ＢＰＶ１９又はその駆動系に故障
あり）と判定することができる。また逆にＥＣＵ５から
「ＢＰＶ ＯＦＦ」とする制御信号を出力したにも拘ら
ず反転周期ＴＩＮＶが所定周期Ｔ０より長いときも、同
様にＢＰＶ１９が正常に作動していないと判定すること
ができる。

【００７６】図７は、上述した手法により故障判定を行
う処理の手順を示すフローチャートである。本処理はＣ
ＰＵ５ｂにより例えば一定時間毎に実行される。

【００７７】ステップＳ８１では、Ｏ２センサ１８の出
力の反転周期ＴＩＮＶを計測する。これは、図示しない
他のサブルーチンにより実行され、例えば１０回の計測
を行ってその平均値をＴＩＮＶ値とする。

【００７８】ステップＳ８２では、反転周期ＴＩＮＶが
所定周期Ｔ０より長いか否かを判別し、さらにステップ
Ｓ８３及びＳ８４ではエンジン１が始動状態にあるか否
か、即ち「ＢＰＶ ＯＮ」の指令がなされているか否か
を判別する。そして、ＴＩＮＶ＜Ｔ０かつ始動状態のと
き又はＴＩＮＶ＞Ｔ０かつ始動状態以外のとき、ＢＰＶ
１９又はその駆動系に故障が発生していると判定し、フ
ラグＦＦＡＩＬを「１」に設定して（ステップＳ８
５）、本処理を終了する。

【００７９】上記以外の場合は、直ちに本処理を終了す
る。なお、フラグＦＦＡＩＬは運転開始当初は「０」に
リセットされている。

【００８０】以上のように本実施例によれば、Ｏ２セン
サ１８の出力に基づいてＢＰＶ１９又はその駆動系の故
障を検出することができる。従って、ＢＰセンサ２１は
削除することが可能となる。あるいは、、ＢＰセンサ２
１の出力と上記判定手法の結果とを対比することによ
り、故障判定の精度をより向上させ、またＢＰセンサ２
１の故障を検出することができる。また、図３のステッ
プＳ２５により、故障検出時（ＦＦＡＩＬ＝１のとき）
は、Ｏ２処理（ステップＳ２６）による目標空燃比係数
ＫＣＭＤの補正を行わないようにしたので、エンジン１
の始動状態において、ＢＰＶ１９が第１の触媒装置１６
側に切換わらない場合に、ＫＣＭＤ値が不適切な値に補
正され、空燃比制御の安定性が損なわれることを防止す
ることができる。

【００８１】なお、上述した実施例において、反転周期
ＴＩＮＶに代えて反転周波数を計測し、反転周波数が所
定周波数より低いか否かを判定するようにしてもよいこ
とはいうまでもない。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の制御装
置によれば、エンジンが始動状態であることを検出し、
かつ排気ガス濃度センサ出力のリーン側とリッチ側との
反転周期が所定周期より短いとき、及び／又はエンジン
が始動状態でないことを検出し、かつ前記反転周期が前
記所定周期より長いとき、排気バイパスバルブ作動手段
の故障と判定されるので、排気バイパスバルブ作動手段
の故障を検出することができる。

【００８３】請求項２の制御装置によれば、故障判定手
段が排気バイパスバルブの故障と判定し、かつエンジン
が始動状態であることを検出したときは、第２の排気ガ
ス濃度センサ出力に基づく目標空燃比の補正が禁止され
るので、目標空燃比が不適切な値に補正され空燃比制御
の安定性が損なわれることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる内燃エンジン及びそ
の制御装置の全体構成図である。

【図２】図１の制御装置で実行される空燃比フィードバ
ック制御のメインルーチンのフローチャートである。

【図３】修正目標空燃比係数（ＫＣＭＤＭ）を算出する
ルーチンのフローチャートである。

【図４】Ｏ２処理ルーチンのフローチャートである。

【図５】Ｏ２フィードバック制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図６】Ｏ２センサの出力波形を示す図である。

【図７】切換弁（ＢＰＶ）又はその駆動系の故障を判定
する処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃エンジン ５ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ） ８ 吸気管内絶対圧センサ １０ エンジン水温センサ １１ エンジン回転数センサ １４ 排気管（排気通路） １４ａ バイパス通路 １５ ＬＡＦセンサ １６ 第１の触媒装置 １７ 第２の触媒装置 １８ Ｏ２センサ １９ 排気バイパスバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンの排気通路中に配設された
   第１の触媒装置と、該第１の触媒装置の下流側の前記排
   気通路中に配設された第２の触媒装置と、前記第１の触
   媒装置をバイパスするバイパス通路と、前記エンジンか
   らの排気ガスを前記第１の触媒装置側及びバイパス通路
   側のいずれか一方に切り換える排気バイパスバルブと、
   前記第１の触媒装置の下流側に配設された排気ガス濃度
   センサとを有する内燃エンジンの制御装置において、 少なくとも前記エンジンが始動状態であるか否かを検出
   するエンジン運転状態検出手段と、 前記エンジンが始動状態であることを検出したとき、前
   記排気バイパスバルブを排気ガスが前記第１の触媒装置
   側を通過する第１の作動状態とする一方、前記エンジン
   が始動状態でないことを検出したとき、前記排気バイパ
   スバルブを排気ガスが前記バイパス通路側を通過する第
   ２の作動状態とする排気バイパスバルブ作動手段と、 前記エンジンが始動状態であることを検出し、かつ前記
   排気ガス濃度センサ出力のリーン側とリッチ側との反転
   周期が所定周期より短いとき、前記排気バイパスバルブ
   作動手段の故障と判定する第１の故障判定及び前記エン
   ジンが始動状態でないことを検出し、かつ前記反転周期
   が前記所定周期より長いとき、前記排気バイパスバルブ
   作動手段の故障と判定する第２の故障判定の少なくとも
   一方の故障判定を行う故障判定手段とを設けたことを特
   徴とする内燃エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 内燃エンジンの排気通路中に配設された
   第１の触媒装置と、該第１の触媒装置の下流側の前記排
   気通路中に配設された第２の触媒装置と、前記第１の触
   媒装置をバイパスするバイパス通路と、前記エンジンか
   らの排気ガスを前記第１の触媒装置側及びバイパス通路
   側のいずれか一方に切り換える排気バイパスバルブと、
   該排気バイパスバルブの上流側の前記排気通路に配設さ
   れ、排気ガス濃度に略比例する出力特性を有する第１の
   排気ガス濃度センサと、前記第１の触媒装置の下流側に
   配設された第２の排気ガス濃度センサとを有する内燃エ
   ンジンの制御装置において、 少なくとも前記エンジンが始動状態であるか否かを検出
   するエンジン運転状態検出手段と、 該エンジン運転状態検出手段の検出結果に基づき目標空
   燃比を算出する目標空燃比算出手段と、 前記第２の排気ガス濃度センサの出力値に基づき前記目
   標空燃比を補正する目標空燃比補正手段と、 前記第１の排気ガス濃度センサにより検出される混合気
   の空燃比を前記補正手段により補正された目標空燃比に
   フィードバック制御するフィードバック制御手段と、 前記排気バイパスバルブの故障を判定する故障判定手段
   と、 該故障判定手段が前記排気バイパスバルブの故障と判定
   し、かつ前記エンジンが始動状態であることを検出した
   ときは、前記目標空燃比の補正を禁止する補正禁止手段
   とを設けたことを特徴とする内燃エンジンの制御装置。