JPS6397852A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒コンバータの上流側および下流側に空燃比
センサ（本明細書では、酸素濃度センサ（０□センサ）
）を設け、上流側のｏｔセンサに、よる空燃比フィード
バック制御に加えて下流側のＯｚセンサによる空燃比フ
ィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

単なる空燃比フィードバック制御（シングル０□センサ
システム）では、酸素濃度を検出する０２センサをでき
るだけ燃焼室に近い排気系の箇所、すなわち触媒コンバ
ータより上流である排気マニホールドの集合部分に設け
ているが、Ｏｔセンサの出力特性のばらつきのために空
燃比の制御精度の改善に支障が生じている。かかる０□
センサの出力特性のばらつきおよび燃料噴射弁等の部品
のばらつき、経時あるいは経年的変化を補償するために
、触媒コンバータの下流に第２の０８センサを設け、上
流側Ｏ，センサによる空燃比フィードバック制御に加え
て下流側０２センサによる空燃比フィードバック制御を
行うダブル０！センサシステムが既に提案されている（
参照：特開昭５８−４８７５６号公報）。このダブル０
２センサシステムでは、触媒コンバータの下流側に設け
られた０□センサは、上流側０□センサに比較して、低
い応答速度を有するものの、次の理由により出力特性の
ばらつきが小さいという利点を有している。

（１）触媒コンバータの下流では、排気温が低いので熱
的影響が少ない。

（２）触媒コンバータの下流では、種々の毒が触媒にト
ラップされているので下流側０□センサの被毒量は少な
い。

（３）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されており、しかも、排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。

従って、上述のごとく、２つの０□センサの出力にもと
づく空燃比フィードバック制？！ＩＩ　（ダブル０！セ
ンサシステム）により、上流側０．センサの出力特性の
ばらつきを下流側０□センサにより吸収できる。実際に
、第２図に示すように、シングル０２センサシステムで
は、０□センサの出力特性が悪化した場合には、排気エ
ミッション特性に直接影響するのに対し、ダブル０２セ
ンサシステムでは、上流側０２センサの出力特性が悪化
しても、排気エミッション特性は悪化しない。つまり、
ダブル０□センサシステムにおいては、下流側０２セン
サが安定な出力特性を維持している限り、良好な排気エ
ミッションが保証される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

触媒コンバータの触媒は車両を通常考えられる使用条件
の範囲内で使用されている限り、その機能が著しく低下
しないように設計されている。しかし、ユーザが燃料を
誤って有鉛ガソリンを入れてしまうとか、使用中に何ら
かの原因でハイテンションコードが抜は失火してしまう
場合には、触媒の機能は著しく低下することがある。前
者の場合には、ユーザは全く気付かず、また、後者の場
合にはハイテンションコードを挿入し直せばよいので触
媒を交換することはまずない。この結果、触媒コンバー
タが充分に排気ガスを浄化しないまま、走行されること
がある。

しかしながら、上述のダブル０２センサシステムにおい
ては、上述のごとく、触媒の機能が劣化すると、ＨＣ、
Ｃｏ　、　Ｈｚ等の未燃ガスの影響を受け、下流側０！
センサの出力特性■２は劣化する。すなわち、下流側０
□センサの出力Ｖ、の反転回数が大きくなり、この結果
、下流側０□センサによる空燃比フィードバック制御に
乱れを生じさせ、良好な空燃比が得られなくなり、この
結果、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、ＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘエミツションの悪化等を招くという問題点が
ある。

このため、本順出願人は、既に、上、下流側０□センサ
の出力周期の比較、あるいは下流側０□センサの出力周
期により触媒の劣化を検出することを提案しているが（
参考：特願昭６０−１２７１２１号）、この場合、下流
側０２センサの各出力周期毎に触媒の劣化を検出してお
り、誤検出の可能性がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、触媒の劣化をより確実に検出できるダ
ブル空燃比センサ（０□センサ）システムを提供するこ
とにあり、その手段は第１図に示される。

第１図において、排気ガス中の特定成分濃度を検出する
第１、第２の空燃比センサが内燃機関の排気系に設けら
れた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側、下
流側に、それぞれ、設けられている。空燃比制御量演算
手段は下流側（第２の）空燃比センサの出力ｖ２に応じ
て空燃比制御量たとえばスキップ量ＲＳＲ、ＲＳＬを演
算し、空燃比調整手段は上流側（第１の）空燃比センサ
の出力■１および空燃比制御ｌ　Ｒ５Ｒ、ＲＳＬに応じ
て機関の空燃比を調整する。他方、運転状態判別手段は
機関が所定運転状態にあるか否か、たとえば機関の回転
速度Ｎｅが所定範囲内且つ機関の負荷が所定範囲内か否
かを判別する。この結果、機関が所定運転状態にあると
きには、反転回数演算手段は所定時間当りの下流側空燃
比センサの出力■２の反転回数ＣＳを演算し、反転回数
判別手段は反転回数ＣＳが所定値Ｃ８０以上か否かを判
別する。

そして、アラーム手段は反転回数Ｃ８が所定値Ｃ８０以
上のときに触媒コンバータの触媒の劣化とみなしてアラ
ームを発生するものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、機関が所定運転状態にあるときに
、単位時間当り下流側空燃比センサの出力の反転回数に
より触媒の劣化を検出する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図である。第３図において、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
、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１００入出力インターフエイス１０２に供給さ
れ、このうち、クランク角センサ６の出力はＣＰＵ１０
３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ボ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オークジャケ
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ＴＨ
Ｗ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。

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ＩＣ、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１
２の上流側には第１の０２センサ１３が設けられ、触媒
コンバータ１２の下流側の排気管１４には第２のｏ２セ
ンサ１５が設けられている。

０□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、０□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でＡ／
Ｄ変換器１０１に発生する。

また、１６は触媒コンバータ１２の触媒が劣化したとき
に付勢されるアラームである。

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、ＲＯＭ１０４　。

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。

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１ＴＡＵがダウンカウンタ１
０８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
アウド端子が“１″レベルとなったときに、フリップフ
ロップ１０９がセントされて駆動回路１１０は燃料噴射
弁７０付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射ＩＴＡ
Ｕだけ燃料噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量Ｔ
ＡＵ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。

なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１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ＲＡＭ１０５０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ＲＡＭ１０５の所定領域に格納
される。

第４図は上流側０２センサ１３の出力にもとづいて空燃
比補正係数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンであって、所定時間たとえば４ｍｓ毎に
実行される。

ステップ４０１では、上流側０２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、冷却水温が所定値以下の時
、機関始動中、始動後場世中、暖機増量中、パワー増量
中、上流側Ｏｔ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、ステップ４２７に進
んで空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とする。他方、閉ル
ープ条件成立の場合ステップ４０２に進む。

、ステップ４０２では、上流側０２センサ１３の出力Ｖ
ＩをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ４０３にて■、が
比較電圧■□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、つま
り、空燃比がリッチかリーン（Ｖｌ　≦Ｖ　＊　＋　）
であれば、ステップ４０４にて第１のディレィカウンタ
ＣＤＬＹ　１が正か否かを判別し、ＣＤＬＹ　１　＞　
０であればステップ４０５にてＣＤＬＹＩを０とし、ス
テップ４０６に進む。ステップ４０７　、４０８では、
第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を最小値ＴＤＬＩ
でガードし、この場合、第１のディレィカウンタＣＤＬ
Ｙ　１が最小値ＴＤＬＩに到達したときにはステップ６
０９にて第１の空燃比フラゾＦ１を“０”（リーン）と
する。なお、最小値ＴＤＬＬは上流側０□センサ１３の
出力においてリッチからリーンへの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、負の値で定義される。他方、リッチ（Ｖｌ　
＞ＶＲＩ）であれば、ステップ４１０にて第１のディレ
ィカウンタＣＤＬＹ　１が負か否かを判別し、ＣＤＬＹ
　１　＜　Ｏであればステップ４１１にてＣＤＬＹ　１
をＯとし、ステップ４１２に進む。ステップ４１３　、
４１４では、第１のディレィカウンタＣＤＬＹ　１を最
大値ＴＤＲＩでガードし、この場合、第１のディレィカ
ウンタＣＤＬＹ　１が最大値ＴＤＲＩに到達したときに
はステップ４１５にて第１の空燃比フラグＦ１を“１”
　（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤＲＹ　１は上流
側０２センサ１３の出力においてリーンからリッチへの
変化があっ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。

ステップ４１６では、第１の空燃比フラグＦ１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４１７にて、第１の空燃比フラグ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４１８にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋Ｒ３Ｒ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４１９にてＦＡＦ←ＦＡＦ−Ｒ３
Ｌとスキップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を
行う。

ステップ４１２にて第１の空燃比フラグＦ１の符号が反
転していなければ、ステップ４２０，４２１　　。

４２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ４２０に
て、Ｆｌ＝“０“か否かを判別し、Ｆ１＝“０１（リー
ン）であればステップ４２１にてＦＡＦ−ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆｌ−“１１　（リッチ）であればステ
ップ４２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとするやここで
、積分定数ＫＩＲ（ＫＩＬ）はスキンプ定数ＲＳＩ？　
、　Ｒ５Ｌに比して十分小さく設定してあり、つまり、
ＫＩｌ？（Ｋｌい＜　Ｒ５Ｉ？　（Ｒ５いである。従っ
て、ステップ４２１はり−ン状態（Ｆ１＝“０′）で燃
料噴射量を徐々に増大させ、ステップ４２２はす７チ状
５（Ｆｔ＝“１′）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

ステップ４１８　．４１９　．４２１　．４２２にて演
算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ４２３　、４
２４にて最小値たとえば０．８にてガードされ、また、
ステフラグ４２５　、４２６にて最大（直たとえば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。

上述のごとく演算されたＦＡＦをＲ１１Ｍ１０５に格納
して、ステップ４２８もてこのルーチンは終了する。

第５図は第４図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Ｏｔセンサ１３の出力
により第５図（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、第１のディレィカウン
タＣＤＬＹ　１は、第５図（Ｂ）に示すごとく、リッチ
状態でアウントアップされ、リーン状態でアウントダウ
ンされる。この結果、第５図（Ｃ）に示すごと（、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　１　’はリッチ遅延時間ＴＤＲＹ　１だ
けリーンに保持された後に時刻ｔ、にてリッチに変化す
る６時刻１．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
り−ン遅延時間（−丁ＤＬＩ　）相当だけリッチに保持
された後に時刻【４にてリーンに変化する。しかし、空
燃比信号Ａ／Ｆが時刻ｔＳｒ＆＋Ｌ？のごとくリッチ遅
を 延時間ＴＤＲＩより短い月間で反転すると、第１のディ
レィカウンタＣＤＬＹ　ｌが最大値ＴＯＩＩＩに到達す
るのに時間を要し、この結果、時刻ｔ、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　’にもとづいて第５図（Ｄ）
に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

次に、下流側０２センサー５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、Ｒ３Ｌ　、積分定数Ｋ
ＩＲ、にｒＬ遅延時間ＴＤＲＩ　。

ＴＤＬＩ、もしくは上流側Ｏｘセンサー３の出力Ｖ。

の比較電圧Ｖａｔを可変にするシステムがある。

たとえば、リッチスキップｆｉＲ３Ｒ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Ｒ３Ｌ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ｆｉＲ５Ｌ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
ップ側に移行できる。従って、下！（＋ｊｏｚセンサ１
５の出力に応じてリッチスキップ量Ｒ５Ｒおよびリーン
スキップｆｉＲ３Ｌ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ＫＩＲ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、リッチ積分定数に
■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Ｏｔセンサ１５の出力に応じて１１フ
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が制御できる。リッチ遅延時間ＴＤ
ｌ？１〉リーン遅延時間（−ＴＤＬＩ）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（−ＴＤＬＩ）　＞リッチ遅延時間（ＴＤＲＩ）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０□センサ１５の出力に応じて遅延時間
ＴＩ）Ｒ１、ＴＤＬＩ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、Ｉｌ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■
□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０２センサ１５の出力に応じて比較電圧
■□を補正することにより空燃比が制御できる。

これらスキップ量、積分定数、遅延時間、比較電圧を下
流側０□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、遅延時間は非常に微妙な空燃比の
調整が可能であり、また、スキツプ量は、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。

第６図を参照して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０□センサシステムに
ついて説明する。

第６図は下流側０２センサ１５の出力にもとづいてスキ
ップｌ　ＲＳＲ、ＲＳＬ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６０１では、下流側０□セン
サ１５による閉ループ条件か否かを判別する。たとえば
、冷却水温が所定値以下の時、過渡運転時、上流側Ｏｔ
センサ１３による空燃比フィードバック制御条件不成立
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。閉ループ条件でなければ
ステップ８３０，８３１に進み、スキップ量Ｒ５Ｒ。

ＲＳＬをＲＡＭ１０５に格納されている値または一定値
たとえば５％、あるいはバックアップＲＡＭ１０６に格
納されている値とする。

ステップ６０１にて閉ループ条件が成立した場合には、
ステップ６０２にて下流側０２センサ１５の出力Ｖ２を
Ａ／Ｄ変換して取込み、ステップ６０３にてＦ２が比較
電圧■。たとえば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■１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定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０２センサ１３の出力の
比較電圧■、より高く設定される。

ステップ６０４〜６１５は第４図のステップ４０４〜４
１５と同様、空燃比判定結果を遅延処理するためのもの
である。すなわち、リッチ遅延時間ＴＤＲ２、リーン遅
延時間ＴＤＬ２をもとに第２の空燃比フラグＦ２が設定
される。

ステップ６１７にて第２の空燃比フラグＦ２により遅延
処理後の空燃比を判別する。この結果、Ｆ２＝″０″　
（リーン）であればステップ６１８〜６２３に進み、他
方、Ｆ２−“１”（リッチ）であればステップ６２４〜
６２９に進む。

ステップ６１８では、Ｒ３Ｒ４−Ｒ３Ｒ＋ΔＲ５（一定
値たとえば０．０８％）とし、つまり、リッチスキップ
量Ｒ８Ｒを増大させて空燃比をリッチ側に移行させる。

ステップ６１９　、６２０ではＲＳＲを最大値ＭＡＸた
とえば６．２％にてガードする。さらに、ステップ６２
１にてＲ３Ｒ←Ｒ３Ｌ−△Ｒ３とし、つまり、リッチス
キップｆｉＲ３Ｌを減少させて空燃比をリッチ側に移行
させる。ステップ６２２．６２３では、ＲＳＬを最小値
ＭＩＮたとえば２．５％にてガードする。

他方、Ｆ２＝“１”　（リッチ）のときには、ステップ
６２４にてＲ３Ｒ←Ｒ３Ｒ−△Ｒ３とし、つまり、リッ
チスキップ量Ｒ３Ｒを減少させて空燃比をリーン側に移
行させる。ステップ６２５　、６２６では、ＲＳＲを最
小値ＭＩＮにてガードする。さらに、ステップ６２７に
てＲＳＬ←Ｒ３Ｌ＋△Ｒ３とし、つまり、リーンスキッ
プＩＲ３Ｌを増加させて空燃比をリーン側に移行させる
。ステップ６２８．６２９では、ＲＳＬを最大値ＭＡＸ
にてガードする。

上述のごとく演算されたＲＳＲ、ＲＳＬはＲＡＭ１０５
に格納された後に、ステップ６３２にてこのルーチンは
終了する。

なお、空燃比フィードバック中に演算されたＦＡＦ　　
、Ｒ３Ｒ、ＲＳＬは一旦他の値ＦＡＦ’　、　　Ｒ３Ｒ
’　。

ＲＳＬ　’に変換してバックアップ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
性向上にも役立つものである。第６図における最小値Ｍ
ＩＮ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イ直である。

このように、第６図のルーチンによれば、下流側０２セ
ンサ１５の出力がリーンであれば、リッチスキップ量Ｒ
３Ｒが徐々に増大され、且っり一ンスキソプ１Ｒ３Ｌが
徐々に減少され、これにより、空燃比はリッチ側へ移行
される。また、下流側０□センサ１５の出力がリッチで
あれば、リッチスキップ量Ｒ３Ｒが徐々に減少され、且
つり一ンスキップ量Ｒ３Ｌが徐々に増大され、これによ
り、空燃比はリーン側へ移行される。

第７図は触媒劣化判定ルーチンであって、所定時間たと
えば４ｍｓ毎に行われる。ステップ７０１では、ＲＡＭ
１０５より回転速度データＮｅを読出してＮ。

≦Ｎｅ≦Ｎまたとえば１１０００ｒｐ　ｆａ　Ｎｅ≦３
００Ｏｒｐｍの範囲か否かを判別し、ステップ７０２に
て、ＲＡＭＩＯ３より吸入空気量データＱを読出してＱ
１≦Ｑ≦Ｑまたとえば０．５１　／ｒｅｖ≦Ｑ≦１．５
１　／　ｒｅｖ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７０３に進むようにしである。その他の場
合にはステップ７１５に直接進む。

ステップ７０３では、タイマカウンタＣＴを＋１歩進さ
せ、ステップ７０４にてＣＴ≦ＣＴ、が否かにより所定
時間ＣＴｏＸ４ｍｓ経過したが否かを判別する。

１０００ｒｐｏ＋≦Ｎｅ≦３０００ｒｐｍ且つ０．５１
／ｒｅｖ≦Ｑ／Ｎｅ≦１．０　ｌ　／ｒｅｖの状態の持
続が所定時間経過前（ＣＴ≦ＣＴＯ）であれば、ステッ
プ７０５゜７０６に進んで下流側ｏｔセンサ１５の出力
ｖ２の反転回数を回数カウンタｃｓにより計数する。す
なわち、ステップ７０５にて第２の空燃比フラグＦ２が
反転したか否かを判別し、第２の空燃比フラグＦ２の反
転毎に回数カウンタｃｓを＋１歩進させる。

次に、１１０００ｒｐ≦Ｎｅ≦３０００ｒｐｎ＋且つ０
．５１２／ｒｅｖＩＱ／Ｎｅ≦１．Ｏ１ｌ／ｒｅｖの状
態が所定時間経過すると（ＣＴ＞ＣＴｏ）、ステップ７
０４のフローはステップ７０７に進む。この結果、ステ
ップ７０７にて下流側０２センサ１５の反転回数Ｃ３が
所定価Ｃ８ｏ以上か否かを判別する。Ｃ８くＣ８ｏであ
れば、触媒劣化なしと判別して、ステップ７０８にてア
ラーム停止（もしくは解除）し、また、ステップ７０９
にてアラームフラグＦ　ＡＬＭを“０”とする。他方Ｃ
，Ｓ≧Ｃ８０であれば触媒劣化と判別して、ステップ７
１０にてアラーム１６を付勢すると共に、ステップ７１
１にてアラームフラグＦ　ＡＬＭを“１″とする。そし
て、ステップ７１２にてカウンタＣＴ　、　ＣＳを共に
クリアしてステップ７１３に進む。なお、アラームフラ
グＦ　ＡＬＭはバックアップＲＡＭ１０６に格納され、
従って、特別の読取装置によりアラームフラグＦ　ＡＬ
Ｍを読出すことにより触媒劣化を知り、これにより、触
媒交換を行うことができる。

なお、ステップ７０７の所定値ｃｓ０は運転状態パラメ
ータたとえば負荷に応じて可変とすることもできる。

つまり、通常、上流側０２センサ１３の出力ｖ１は第８
図（Ａ）に示すごとく高い応答速度（周波数）を存する
ものの、下流側ｏ２センサ１５の出力■２は第８図（Ｂ
）に示すごとく低い応答速度を有するが、触媒コンバー
タ１２の触媒が劣化すると、Ｏｔストレージ効果が減少
し、下流側ｏ２センサ１５の出力ｖ２の応答速度が高く
なり、また、応答速度は吸入空気ＩＱが増加する程大き
くなる。第７図のルーチンによれば、このような下流側
０□センサ１５の高い応答速度を検出することにより触
媒の劣化を検出しているのである。

第９図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℃Ａ毎に実行される。ステップ９０１
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ＲＡＵＰを演算する
。たとえばＴＡＵＰ−αＱ／Ｎ。

（αは定数）とする。ステップ９０２にてＲＯＭ１０４
より冷却水温データＴＨＷを読出してＲＯＭ１０４に格
納された１次元マツプにより暖機増量値ＦＷＬを補間計
算する。ステップ９０３では、最終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ←ＴＡＵＰ　−ＦＡＦ・（ＦＷＬ＋β）＋γによ
り演算する。なお、β、Ｔの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９０４に
て、噴射ｆｆ１ＴＡＵ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９０５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のキャリアウド信号に
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。

なお、第１の空燃比フィードバック制御ば４ｍｓ毎に、
また、第２の空燃比フィードバック制御はＩＳ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０２センサによる制御を主にして行い、応答性の悪
い下流側０２センサによる制御を従にして行うためであ
る。

また、上流側０□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、たとえば積分定数、遅延時間
、上流側Ｏｔセンサの比較電圧Ｖｌｌ＋等を下流側Ｏｔ
センサの出力により補正するダブル０２センサシステム
にも、また、第２の空燃比補正係数を導入するダブル０
２センサシステムにも本発明を適用し得る。また、スキ
ップ量、積分定数、遅延時間のうち２つを同時に制御す
ることにより制御性を向上できる。さらに、スキップｌ
　Ｒ５Ｒ、Ｒ３Ｌのうち一方を固定し、他方のみを可変
とすることも、積分定数にＩＲ、ＫＩＬのうちの一方を
固定し他方のみを可変とすることも、あるいは遅延時間
ＴＤＲＩ　、　ＴＤＬＩの一方を固定し他方を可変とす
ることも可能である。

また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
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。

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
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。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、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ９０１における基本噴射量ＴＡＵＰ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９０３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。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして０２セ
ンサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミクスチャセンサ
等を用いることもできる。

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。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、触媒の劣化をより
確実に検出することができ、従って、触媒交換を迅速に
行うことができる。この結果、触媒の劣化状態のまま車
両が走行されるのを極力短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、 第２図はシングル０２センサシステムおよびダブル０２
センサシステムを説明する排気エミッシジン特性図、 第３図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第４図、第６図、第７図、第９図は第３図の制御回路の
動作を説明するためのフローチャート、第５図は第４図
のフローチャートを補足説明するためのタイミング図、 第８図は第６図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。 １・・・機関本体、　　　　３・・・エアフローメータ
、４・・・ディストリビュータ、 ５．６・・・クランク角センサ、 １０・・・制御回路、　　　１２・・・触媒コンバータ
、１３・・・上流側（第１の）０□センサ、１５・・・
下流側（第２の）０□センサ。 口、ｏ１・　最悪なシングル０２システム園、・・・・
　ダブル０２システム 第２図 第３図 １・・・機関本体　　　　　　　１２・　・触媒コンバ
ータ３・・・　エアフローメーター　　　　１３・・・
　上流側０２センサ４　・・　ティストリビューメー　
　　１５・　　下流側０２セ／す５．６　　・・　クラ
／り角センサ　　　　　１６　”　アラーノ・第５図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気系に設けられた排気ガス浄化のため
   の触媒コンバータの上流側、下流側に、それぞれ設けら
   れ、排気ガス中の特定成分濃度を検出する第１、第２の
   空燃比センサと、 該第２の空燃比センサの出力に応じて空燃比制御量を演
   算する空燃比制御量演算手段と、 前記第１の空燃比センサの出力および前記空燃比制御量
   に応じて前記機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と
   、 前記機関が所定運転状態にあるか否かを判別する運転状
   態判別手段と、 前記機関が前記所定運転状態にあるときに所定時間当り
   の前記第２の空燃比センサの出力の反転回数を演算する
   反転回数演算手段と、 前記反転回数が所定値以上か否かを判別する反転回数判
   別手段と、 前記反転回数が前記所定値以上のときに前記触媒コンバ
   ータの触媒の劣化とみなしてアラームを発生するアラー
   ム手段と を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 ２、前記運転状態判別手段が、 前記機関の回転速度が所定範囲内にあるか否かを判別す
   る手段と、 前記機関の負荷が所定範囲内にあるか否かを判別する手
   段と を具備し、該機関の回転速度が所定範囲内且つ該機関の
   負荷が所定範囲内にあるときに前記機関が前記所定運転
   状態にあるとみなす特許請求の範囲第１項に記載の内燃
   機関の空燃比制御装置。