JPH0718368B2 - 内燃機関の触媒劣化検出装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化検出装置Info
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- JPH0718368B2 JPH0718368B2 JP2087726A JP8772690A JPH0718368B2 JP H0718368 B2 JPH0718368 B2 JP H0718368B2 JP 2087726 A JP2087726 A JP 2087726A JP 8772690 A JP8772690 A JP 8772690A JP H0718368 B2 JPH0718368 B2 JP H0718368B2
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- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9495—Controlling the catalytic process
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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
センサを設けた内燃機関の触媒の劣化を検出する触媒劣
化検出装置に関する。
センサを設けた内燃機関の触媒の劣化を検出する触媒劣
化検出装置に関する。
一般に、内燃機関の空燃比制御装置においては、機関の
吸入空気量および回転速度に応じて燃料噴射弁の基本噴
射量を演算し、機関の排気ガス中の酸素成分の濃度を検
出するO2センサの検出信号にもとづいて演算された空燃
比補正係数FAFに応じて前記基本噴射量を補正し、この
補正された噴射量に応じて実際に供給される燃料量を制
御する。このような空燃比フィードバック制御により、
空燃比を理論空燃比近傍の非常に狭い範囲内に制御でき
るので、排気ガス中に含まれるCO,HC,NOXの3つの有害
成分を同時に浄化する三元触媒コンバータの浄化能力を
高く保持できる。
吸入空気量および回転速度に応じて燃料噴射弁の基本噴
射量を演算し、機関の排気ガス中の酸素成分の濃度を検
出するO2センサの検出信号にもとづいて演算された空燃
比補正係数FAFに応じて前記基本噴射量を補正し、この
補正された噴射量に応じて実際に供給される燃料量を制
御する。このような空燃比フィードバック制御により、
空燃比を理論空燃比近傍の非常に狭い範囲内に制御でき
るので、排気ガス中に含まれるCO,HC,NOXの3つの有害
成分を同時に浄化する三元触媒コンバータの浄化能力を
高く保持できる。
かかるO2センサの出力特性のばらつきおよび部品のばら
つきを補償するために、触媒コンバータの下流に第2の
O2センサを設け、上流側のO2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O2センサによる空燃比フィ
ードバック制御を行うダブルO2センサシステムが既に提
案されている。このダブルO2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O2センサの出力特性V2
は、上流側O2センサの出力特性V1に比較して、低い応答
速度を有するものの、触媒コンバータの下流では、熱的
影響が少ない、被毒量が少ない、排気ガスが十分に混合
されているという理由により上流側O2センサの出力特性
のばらつきを下流側O2センサによって吸収できる。つま
り、ダブルO2センサシステムにおいては、下流側O2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
ミッションが補償される。
つきを補償するために、触媒コンバータの下流に第2の
O2センサを設け、上流側のO2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O2センサによる空燃比フィ
ードバック制御を行うダブルO2センサシステムが既に提
案されている。このダブルO2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O2センサの出力特性V2
は、上流側O2センサの出力特性V1に比較して、低い応答
速度を有するものの、触媒コンバータの下流では、熱的
影響が少ない、被毒量が少ない、排気ガスが十分に混合
されているという理由により上流側O2センサの出力特性
のばらつきを下流側O2センサによって吸収できる。つま
り、ダブルO2センサシステムにおいては、下流側O2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
ミッションが補償される。
しかしながら、上述のダブルO2センサシステムにおいて
は、触媒が劣化すると、第2図に示すごとく、HC,CO,H2
等の未燃ガスの影響を受け、下流側O2センサの出力V2の
幅が大きく、かつ周期が短くなり、この結果、下流側O2
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,CO,NOXエミッショ
ンの悪化等を招くという問題があった。
は、触媒が劣化すると、第2図に示すごとく、HC,CO,H2
等の未燃ガスの影響を受け、下流側O2センサの出力V2の
幅が大きく、かつ周期が短くなり、この結果、下流側O2
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,CO,NOXエミッショ
ンの悪化等を招くという問題があった。
このため、下流側の空燃比センサの出力幅が所定値より
大きいとき、あるいは下流側の空燃比センサの出力周期
が所定値より短いとき、あるいは下流側の空燃比センサ
の出力周期と上流側の出力周期の比が所定値より小さい
ときに触媒が劣化していると判定する技術が特開昭61−
286550号公報において提案されている。しかし、上記特
開昭61−28655号公報の装置は下流側空燃比センサの出
力に基づいて触媒の劣化を検出し、劣化が検出されたと
きに下流側空燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバ
ック制御を停止するものであり、触媒劣化の誤判別が生
じる場合があるという問題については何ら記載されてい
ない。
大きいとき、あるいは下流側の空燃比センサの出力周期
が所定値より短いとき、あるいは下流側の空燃比センサ
の出力周期と上流側の出力周期の比が所定値より小さい
ときに触媒が劣化していると判定する技術が特開昭61−
286550号公報において提案されている。しかし、上記特
開昭61−28655号公報の装置は下流側空燃比センサの出
力に基づいて触媒の劣化を検出し、劣化が検出されたと
きに下流側空燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバ
ック制御を停止するものであり、触媒劣化の誤判別が生
じる場合があるという問題については何ら記載されてい
ない。
また、特開平1−318736号公報には、ダブルO2センサシ
ステムにおいて、空燃比補正係数FAFの変動幅が大きい
ときにいずれかの気筒の排気がリッチまたはリーン側に
異常にずれている(すなわち、空燃比制御に異常が生じ
た)と判定する場合において、FAFの変動幅が大きい状
態が所定時間継続した場合に、下流側O2センサ出力に基
づく空燃比フィードバック制御を禁止する装置が記載さ
れている。同公報の装置は、空燃比制御に異常が生じた
ときに下流側O2センサ出力に基づく空燃比フィードバッ
ク制御により、FAFの変動幅が通常範囲内になるように
修正されてしまい空燃比制御の異常を検出することがで
きなくなることを防止するために、FAFの変動幅が大き
い状態が所定時間継続したときに下流側O2センサ出力に
基づく空燃比フィードバック制御を禁止するようにした
ものである。
ステムにおいて、空燃比補正係数FAFの変動幅が大きい
ときにいずれかの気筒の排気がリッチまたはリーン側に
異常にずれている(すなわち、空燃比制御に異常が生じ
た)と判定する場合において、FAFの変動幅が大きい状
態が所定時間継続した場合に、下流側O2センサ出力に基
づく空燃比フィードバック制御を禁止する装置が記載さ
れている。同公報の装置は、空燃比制御に異常が生じた
ときに下流側O2センサ出力に基づく空燃比フィードバッ
ク制御により、FAFの変動幅が通常範囲内になるように
修正されてしまい空燃比制御の異常を検出することがで
きなくなることを防止するために、FAFの変動幅が大き
い状態が所定時間継続したときに下流側O2センサ出力に
基づく空燃比フィードバック制御を禁止するようにした
ものである。
しかしながら、上流側のO2センサが劣化し応答性が悪く
なった場合にも、第3図,第4図,第5図に示すごとく
空燃比補正係数FAFが大きく振れ、三元触媒の浄化ウィ
ンドを外れてA/Fが変動することから触媒が正常であっ
ても未浄化ガスが排出されるため、下流側のO2センサの
出力は触媒劣化時と同様に出力幅が大きくまた出力周期
が短くなり触媒の劣化と誤判別してしまう。前述の特開
昭61−28655号公報と特開平1−318736号公報には、上
流側O2センサに劣化が生じたような場合に、下流側O2セ
ンサ出力に基づく触媒劣化検出において誤判定が生じる
問題がある点については何ら記載されていない。
なった場合にも、第3図,第4図,第5図に示すごとく
空燃比補正係数FAFが大きく振れ、三元触媒の浄化ウィ
ンドを外れてA/Fが変動することから触媒が正常であっ
ても未浄化ガスが排出されるため、下流側のO2センサの
出力は触媒劣化時と同様に出力幅が大きくまた出力周期
が短くなり触媒の劣化と誤判別してしまう。前述の特開
昭61−28655号公報と特開平1−318736号公報には、上
流側O2センサに劣化が生じたような場合に、下流側O2セ
ンサ出力に基づく触媒劣化検出において誤判定が生じる
問題がある点については何ら記載されていない。
本発明は、従来技術の上述した問題点を解決するもので
あり、上流側のO2センサの出力を監視することにより、
触媒劣化以外に触媒から未燃焼ガスが排出される状況を
判別して、触媒劣化の誤判別を防止することを目的とす
る。
あり、上流側のO2センサの出力を監視することにより、
触媒劣化以外に触媒から未燃焼ガスが排出される状況を
判別して、触媒劣化の誤判別を防止することを目的とす
る。
請求項1に記載の本発明によれば、第1A図の発明の構成
図に示すように、内燃機関の排気系に設けられた触媒コ
ンバータの上流側および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M1,M2と、前記第1の空燃比センサに出力に応じて
演算された空燃比補正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M3と、該空燃比調整手段によっ
て、前記機関の空燃比が調整されているとき、前記第2
の空燃比センサの出力に応じて前記触媒コンバータの触
媒の劣化を検出する触媒劣化検出手段M4と、前記第1の
空燃比センサの出力に応じて前記第1の空燃比センサの
劣化を検出する空燃比センサ劣化検出手段M5と、該空燃
比センサ劣化検出手段が前記第1の空燃比センサの劣化
を検出すると前記触媒劣化検出手段による前記触媒の劣
化検出を禁止する触媒劣化検出禁止手段M6と、を具備す
る内燃機関の触媒劣化検出装置が提供される。
図に示すように、内燃機関の排気系に設けられた触媒コ
ンバータの上流側および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M1,M2と、前記第1の空燃比センサに出力に応じて
演算された空燃比補正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M3と、該空燃比調整手段によっ
て、前記機関の空燃比が調整されているとき、前記第2
の空燃比センサの出力に応じて前記触媒コンバータの触
媒の劣化を検出する触媒劣化検出手段M4と、前記第1の
空燃比センサの出力に応じて前記第1の空燃比センサの
劣化を検出する空燃比センサ劣化検出手段M5と、該空燃
比センサ劣化検出手段が前記第1の空燃比センサの劣化
を検出すると前記触媒劣化検出手段による前記触媒の劣
化検出を禁止する触媒劣化検出禁止手段M6と、を具備す
る内燃機関の触媒劣化検出装置が提供される。
また、請求項2に記載の本発明によれば、第1B図の発明
の構成図に示すように、内燃機関の排気系に設けられた
触媒コンバータの上流側および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M1、M2と、前記第1の空燃比センサの出力
に基づいて、空燃比補正量の演算を行い前記機関の空燃
比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御
手段M7と、該空燃比フィードバック制御手段M7によって
前記機関の空燃比がフィードバック制御されていると
き、前記第2の空燃比センサの出力に基づいて前記触媒
コンバータの触媒劣化を検出する触媒劣化検出手段M4
と、前記空燃比フィードバック制御手段によるフィード
バック制御周期が所定値より大きいときに前記触媒劣化
検出手段による触媒の劣化検出を禁止する禁止手段M8
と、を具備する内燃機関の触媒劣化検出装置が提供され
る。
の構成図に示すように、内燃機関の排気系に設けられた
触媒コンバータの上流側および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M1、M2と、前記第1の空燃比センサの出力
に基づいて、空燃比補正量の演算を行い前記機関の空燃
比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御
手段M7と、該空燃比フィードバック制御手段M7によって
前記機関の空燃比がフィードバック制御されていると
き、前記第2の空燃比センサの出力に基づいて前記触媒
コンバータの触媒劣化を検出する触媒劣化検出手段M4
と、前記空燃比フィードバック制御手段によるフィード
バック制御周期が所定値より大きいときに前記触媒劣化
検出手段による触媒の劣化検出を禁止する禁止手段M8
と、を具備する内燃機関の触媒劣化検出装置が提供され
る。
請求項1に記載の本発明によれば、触媒コンバータの上
流側および下流側にそれぞれ設けられた第1,第2の空燃
比センサM1,M2により排気ガス中に特定成分濃度が検出
され、空燃比調整手段M3が前記第1の空燃比センサの出
力M1に応じて空燃比補正量を演算し前記機関の空燃比を
調整する。また触媒劣化検出手段M4は、前記空燃比調整
手段によって前記機関の空燃比が調整されているとき、
前記第2の空燃比センサの出力に応じて前記触媒コンバ
ータの触媒の劣化を判別する。しかし、空燃比センサ劣
化検出手段M5が、第1の空燃比センサM1の劣化を検出す
ると、触媒劣化検出禁止手段M6は触媒劣化検出手段M4に
よる触媒劣化検出を禁止させる。
流側および下流側にそれぞれ設けられた第1,第2の空燃
比センサM1,M2により排気ガス中に特定成分濃度が検出
され、空燃比調整手段M3が前記第1の空燃比センサの出
力M1に応じて空燃比補正量を演算し前記機関の空燃比を
調整する。また触媒劣化検出手段M4は、前記空燃比調整
手段によって前記機関の空燃比が調整されているとき、
前記第2の空燃比センサの出力に応じて前記触媒コンバ
ータの触媒の劣化を判別する。しかし、空燃比センサ劣
化検出手段M5が、第1の空燃比センサM1の劣化を検出す
ると、触媒劣化検出禁止手段M6は触媒劣化検出手段M4に
よる触媒劣化検出を禁止させる。
また、請求項2に記載の本発明によれば、空燃比フィー
ドバック制御手段M7は、触媒コンバータ上流側の第1の
空燃比センサM1の出力に基づいて、空燃比補正量を演算
する空燃比フィードバック制御を行う。また、触媒劣化
検出手段M4は、空燃比フィードバック制御手段M7により
機関空燃比がフィードバック制御されているときに、触
媒コンバータ下流側の第2の空燃比センサM2の出力に基
づいて触媒コンバータの触媒の劣化を判別する。一方、
禁止手段M8は空燃比フィードバック制御手段によるフィ
ードバック制御周期を監視し、このフィードバック制御
周期が所定値より大きくなった場合には上記触媒劣化検
出手段M4による触媒の劣化検出を禁止する。
ドバック制御手段M7は、触媒コンバータ上流側の第1の
空燃比センサM1の出力に基づいて、空燃比補正量を演算
する空燃比フィードバック制御を行う。また、触媒劣化
検出手段M4は、空燃比フィードバック制御手段M7により
機関空燃比がフィードバック制御されているときに、触
媒コンバータ下流側の第2の空燃比センサM2の出力に基
づいて触媒コンバータの触媒の劣化を判別する。一方、
禁止手段M8は空燃比フィードバック制御手段によるフィ
ードバック制御周期を監視し、このフィードバック制御
周期が所定値より大きくなった場合には上記触媒劣化検
出手段M4による触媒の劣化検出を禁止する。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第6図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の1実
施例を示す全体概要図である。第6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を換算して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
出力インターフェース102に供給され、このうち、クラ
ンク角センサ6の出力はCPU103の割り込み端子に供給さ
れる。
施例を示す全体概要図である。第6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を換算して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
出力インターフェース102に供給され、このうち、クラ
ンク角センサ6の出力はCPU103の割り込み端子に供給さ
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。
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。
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。
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。
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。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13,1
5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101
に発生する。
上流側には第1のO2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。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13,1
5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101
に発生する。
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、入出力インタフェース102、CPU
103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。
成され、A/D変換器101、入出力インタフェース102、CPU
103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、燃料噴射量T
AU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1
10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TA
U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。なお、CUP103の割込み発生は、A/D変換器1
01のA/D変換終了時、入出力インターフェース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。
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T
AU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1
10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TA
U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。なお、CUP103の割込み発生は、A/D変換器1
01のA/D変換終了時、入出力インターフェース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RAM105の所定領域に格納される。つ
まり、RAM105のおけるデータQおよびTHWは所定時間毎
に更新される。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。
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RAM105の所定領域に格納される。つ
まり、RAM105のおけるデータQおよびTHWは所定時間毎
に更新される。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7図はO2センサの出力幅、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7
01〜719は上流側O2センサ13用であり、ステップ720〜73
6は下流側O2センサ15用である。
あって、所定時間たとえば4ms毎に行われる。ステップ7
01〜719は上流側O2センサ13用であり、ステップ720〜73
6は下流側O2センサ15用である。
ステップ701では、上流側O2センサ13の出力をV1をA/D変
換して取り込む。ステップ702では前回取り込み量V10と
を比較する。V1>V10(増加)であればステップ03にて
フラグF1UP=“0"か否かを判別し、V1≦V10(減少)で
あればステップ709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703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、フラグ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709にてフラグ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、フラグF1UP=“0"であ
れば出力V1は減少継続中を意味する。
換して取り込む。ステップ702では前回取り込み量V10と
を比較する。V1>V10(増加)であればステップ03にて
フラグF1UP=“0"か否かを判別し、V1≦V10(減少)で
あればステップ709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703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、フラグ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709にてフラグ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、フラグF1UP=“0"であ
れば出力V1は減少継続中を意味する。
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708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714に進んで、減少期間カウンタC1dnを
1増加させる。
ップ708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714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、第8図に示すごとく、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。
カウンタC1dnは、第8図に示すごとく、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。
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、(第8図の時刻t2,t4…に相当)、ステ
ップ704〜707,715〜718,のフローが実行される。すなわ
ち、ステップ704にてT1dn←C1dnとして減少期間T1dnを
演算し、ステップ705にて減少期間カウンタC1dnをクリ
アし、ステップ706にてV1L←V10として出力V1の極小値
を演算し、ステップ707にてフラグF1UPを反転させる。
そして、ステップ715にて上流側O2センサ13の出力V1の
周期T1を T1=T1dn+T1up により演算し、ステップ716にて上流側O2センサ13の出
力V1の周期T1が所定値たとえば1s(1秒)より長いか否
かを判別し、T1>1sであれば、上流側O2センサが劣化し
ているものとみなし、ステップ719にて触媒劣化検出禁
止フラグF/B1を“1"とする。次にステップ717にてO2セ
ンサ13の出力V1の幅ΔV1を ΔV1←V1H−V1L ただし、V1Hは上流側O2センサ13の出力V1の極大値によ
り演算する。
したときには、(第8図の時刻t2,t4…に相当)、ステ
ップ704〜707,715〜718,のフローが実行される。すなわ
ち、ステップ704にてT1dn←C1dnとして減少期間T1dnを
演算し、ステップ705にて減少期間カウンタC1dnをクリ
アし、ステップ706にてV1L←V10として出力V1の極小値
を演算し、ステップ707にてフラグF1UPを反転させる。
そして、ステップ715にて上流側O2センサ13の出力V1の
周期T1を T1=T1dn+T1up により演算し、ステップ716にて上流側O2センサ13の出
力V1の周期T1が所定値たとえば1s(1秒)より長いか否
かを判別し、T1>1sであれば、上流側O2センサが劣化し
ているものとみなし、ステップ719にて触媒劣化検出禁
止フラグF/B1を“1"とする。次にステップ717にてO2セ
ンサ13の出力V1の幅ΔV1を ΔV1←V1H−V1L ただし、V1Hは上流側O2センサ13の出力V1の極大値によ
り演算する。
このようにして、フラグF/B1が“1"にセットされると、
後述の触媒劣化検出は禁止される。
後述の触媒劣化検出は禁止される。
他方、上流側O2センサ13の出力V1が増加から減少に反転
したときには、(第8図の時刻t1,t3…に相当)、ステ
ップ710〜713,715〜718,のフローが実行される。すなわ
ち、ステップ710にてT1up←C1upとして増加期間T1upを
演算し、ステップ711にて増加期間カウンタC1upをクリ
アし、ステップ712にてV1H←V10として出力V1の極大値
を演算し、ステップ713にてフラグF1UPを反転させる。
そして、ステップ715にて上流側O2センサ13の出力V1の
周期T1を演算し、ステップ716にて上流側O2センサが劣
化しているかどうかを判別し、ステップ718にて触媒劣
化検出禁止フラグF/B1を“1"とする。次にステップ717
にてO2センサ13の出力V1の幅ΔV1を演算する。
したときには、(第8図の時刻t1,t3…に相当)、ステ
ップ710〜713,715〜718,のフローが実行される。すなわ
ち、ステップ710にてT1up←C1upとして増加期間T1upを
演算し、ステップ711にて増加期間カウンタC1upをクリ
アし、ステップ712にてV1H←V10として出力V1の極大値
を演算し、ステップ713にてフラグF1UPを反転させる。
そして、ステップ715にて上流側O2センサ13の出力V1の
周期T1を演算し、ステップ716にて上流側O2センサが劣
化しているかどうかを判別し、ステップ718にて触媒劣
化検出禁止フラグF/B1を“1"とする。次にステップ717
にてO2センサ13の出力V1の幅ΔV1を演算する。
同様に、ステップ720〜736のフローにより下流側O2セン
サ15の出力V2の周期T2および幅ΔV2が演算される。
サ15の出力V2の周期T2および幅ΔV2が演算される。
そして、ステップ737にて第7図のルーチンは終了す
る。
る。
第9図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901では第7図のルーチ
ンによる上流側O2センサの劣化をフラグF/B1によって判
別する。上流側O2センサが劣化しているときには(F/B1
=“1")、触媒劣化検出を禁止するためステップ910へ
進む。ステップ902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
910に進み、活性状態であればステップ903に進み、RAM1
05により回転速度データンNeを読み出してN1<Ne<N2の
範囲か否かを判別し、ステップ904にて、RAM105により
吸入空気量Qを読み出して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905に進むようにし
てある。
えば4ms毎に行われる。ステップ901では第7図のルーチ
ンによる上流側O2センサの劣化をフラグF/B1によって判
別する。上流側O2センサが劣化しているときには(F/B1
=“1")、触媒劣化検出を禁止するためステップ910へ
進む。ステップ902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
910に進み、活性状態であればステップ903に進み、RAM1
05により回転速度データンNeを読み出してN1<Ne<N2の
範囲か否かを判別し、ステップ904にて、RAM105により
吸入空気量Qを読み出して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905に進むようにし
てある。
ステップ905では下流側O2センサ15の出力幅ΔV2が所定
値たとえば0.3Vよりも大か否かを判別し、ΔV2>0.3Vで
あれば、触媒コンバータ12の触媒が劣化しているものと
みなし、ステップ907にてその累積時間Cを計測する。
値たとえば0.3Vよりも大か否かを判別し、ΔV2>0.3Vで
あれば、触媒コンバータ12の触媒が劣化しているものと
みなし、ステップ907にてその累積時間Cを計測する。
また、ステップ906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であれば、下流側O2センサ15の
出力周期T2の減少であり、これは、やはり触媒コンバー
タ13の触媒が劣化しているものとみなし、ステップ907
にてその累積時間Cを計測する。
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であれば、下流側O2センサ15の
出力周期T2の減少であり、これは、やはり触媒コンバー
タ13の触媒が劣化しているものとみなし、ステップ907
にてその累積時間Cを計測する。
ステップ908にて累積時間Cが所定回数たとえば100を越
えた場合には、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910に
進む。
えた場合には、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910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O2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。
後述の下流側O2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。
なお、第9図のルーチンではステップ905,906のいずれ
か一方が成立したときに累積時間Cを計測しているが、
ステップ905,906のいずれか一方の条件を省略してもよ
い。また、ステップ906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に応じた下
値との比較により触媒の劣化を判別してもよい。
か一方が成立したときに累積時間Cを計測しているが、
ステップ905,906のいずれか一方の条件を省略してもよ
い。また、ステップ906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に応じた下
値との比較により触媒の劣化を判別してもよい。
第10図は上流側O2センサ13の出力にもとづいて空燃比補
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。
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。
始めにステップ1000では、第7図のルーチンによる上流
側O2センサの劣化の有無をフラグF/B1によって判別す
る。上流側O2センサが劣化しているときには(F/B1=
“1")、ステップ1017にてFAF1=1.0とする。次いでス
テップ1001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。機関始動中、始動後の燃料増量動作中、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/不活性条件の判別はRAM105より水温デー
タTHWを読み出して一旦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1017に進んで空
燃比補正係数FAF1を1.0とする。他方、閉ループ条件成
立の場合はステップ1002に進む。
側O2センサの劣化の有無をフラグF/B1によって判別す
る。上流側O2センサが劣化しているときには(F/B1=
“1")、ステップ1017にてFAF1=1.0とする。次いでス
テップ1001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。機関始動中、始動後の燃料増量動作中、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/不活性条件の判別はRAM105より水温デー
タTHWを読み出して一旦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1017に進んで空
燃比補正係数FAF1を1.0とする。他方、閉ループ条件成
立の場合はステップ1002に進む。
ステップ1002では、上流側O2センサ13の出力V1をA/D変
換して取り込み、ステップ1003にてV1が比較電圧VR1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≦VR1)であ
れば、ステップ1004にて第1のディレイカウンタCDLY1
を1減算し、ステップ1005,1006にて第1のディレイカ
ウンタCDLY1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
チへの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>VR1)であれば、ステップ1007
にて第1のディレイカウンタCDLY1を1加算して、ステ
ップ1008,1009にで第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の変化があって
もリッチ状態であるとの判別を保持するためのリーン遅
延時間であって、正の値が定義される。
換して取り込み、ステップ1003にてV1が比較電圧VR1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≦VR1)であ
れば、ステップ1004にて第1のディレイカウンタCDLY1
を1減算し、ステップ1005,1006にて第1のディレイカ
ウンタCDLY1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
チへの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>VR1)であれば、ステップ1007
にて第1のディレイカウンタCDLY1を1加算して、ステ
ップ1008,1009にで第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の変化があって
もリッチ状態であるとの判別を保持するためのリーン遅
延時間であって、正の値が定義される。
ここで、第1のディレイカウンタCDLY1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。
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1010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説明する。空燃比が反転して
いれば、ステップ1011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
ちリーンへの反転であれば、ステップ1012にてFAF1←FA
F1+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1013にてFAF1←FAF1−
RS1とスキップ的に減少させる。つまり、ステップ処理
を行う。
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説明する。空燃比が反転して
いれば、ステップ1011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
ちリーンへの反転であれば、ステップ1012にてFAF1←FA
F1+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1013にてFAF1←FAF1−
RS1とスキップ的に減少させる。つまり、ステップ処理
を行う。
ステップ1010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1014,1015,1016にて積
分処理を行う。つまり、ステップ1014にてCDLY1<0か
否かを判別し、CDLY1≦0(リーン)あればステップ101
5にてFAF1←FAF1+KI1とし、他方、CDLY1>0(リッ
チ)であればステップ1016にてFAF1←FAF1−KI1とす
る。ここで、積分定数KI1はステップ定数RS1に比して十
分小さく設定してあり、つまり、KI1 RS1である。従っ
て、ステップ1015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916はリッチ状態(CDL
Y1>0)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
が反転していなければ、ステップ1014,1015,1016にて積
分処理を行う。つまり、ステップ1014にてCDLY1<0か
否かを判別し、CDLY1≦0(リーン)あればステップ101
5にてFAF1←FAF1+KI1とし、他方、CDLY1>0(リッ
チ)であればステップ1016にてFAF1←FAF1−KI1とす
る。ここで、積分定数KI1はステップ定数RS1に比して十
分小さく設定してあり、つまり、KI1 RS1である。従っ
て、ステップ1015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916はリッチ状態(CDL
Y1>0)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
上述のごとく演算されたFAF1をRAM105に格納して、ステ
ップ1018にてこのルーチンは終了する。
ップ1018にてこのルーチンは終了する。
このように、第1の空燃比補正係数FAF1を遅延処理され
た上流側O2センサ13の出力にもとづいて演算されるが、
上流側O2センサ13が劣化しているときには演算されな
い。
た上流側O2センサ13の出力にもとづいて演算されるが、
上流側O2センサ13が劣化しているときには演算されな
い。
第11図は第10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O2センサ13の出力によ
り第11図(A)にしめすごとくリッチ,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CD
LY1は、第11図(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、第11図(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(−TDR
1)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,t
6,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′にもとづいて第11図(D)に示す空
燃比補正係数FAF1が得られる。
するタイミング図である。上流側O2センサ13の出力によ
り第11図(A)にしめすごとくリッチ,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CD
LY1は、第11図(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、第11図(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(−TDR
1)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,t
6,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′にもとづいて第11図(D)に示す空
燃比補正係数FAF1が得られる。
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,TDL1、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RSIRおよびリッチ
かリーンへのリーンスキップ量RSILを別々に設定す
る)、積分定数KI1(この場合も、リッチ積分定数KI1R
およびリーン積分定数KI1L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VR1を可変にす
るシステムとがある。
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,TDL1、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RSIRおよびリッチ
かリーンへのリーンスキップ量RSILを別々に設定す
る)、積分定数KI1(この場合も、リッチ積分定数KI1R
およびリーン積分定数KI1L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VR1を可変にす
るシステムとがある。
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(TDL)1>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O2センサ15の出力に応じて遅延
時間TDR1,TDL1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RS1R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KI1R
を大きくすると、積分空燃比をリッチ側に移行でき、ま
た、リーン積分定数KI1Lを小さくしても積分空燃比をリ
ッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数KI1L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KI1R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KI1Rおよびリーン積分定数KI1L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
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。
(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(TDL)1>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O2センサ15の出力に応じて遅延
時間TDR1,TDL1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RS1R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KI1R
を大きくすると、積分空燃比をリッチ側に移行でき、ま
た、リーン積分定数KI1Lを小さくしても積分空燃比をリ
ッチ側に移行でき、他方、リーン積分定数KI1L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KI1R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KI1Rおよびリーン積分定数KI1L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
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。
第12図〜第14図を参照して第2の空燃比補正係数FAF2を
導入したダブルO2センサシステムについて説明する。
導入したダブルO2センサシステムについて説明する。
第12図は下流側O2センサ15の出力にもとづいて第2の空
燃比係数FAF2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1200では、第9図のルーチンによ
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/B2=
“1")、ステップ1217にてFAF2=1.0とする。次いで、
ステップ1201では、下流側O2センサ15による閉ループ条
件か否かにを判別する。このステップは第10図のステッ
プ1001とほぼ同一である。閉ループ条件でなければステ
ップ1217に進んでFAF2=1.0とし、閉ループ条件のとき
にステップ1202へ進む。
燃比係数FAF2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1200では、第9図のルーチンによ
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/B2=
“1")、ステップ1217にてFAF2=1.0とする。次いで、
ステップ1201では、下流側O2センサ15による閉ループ条
件か否かにを判別する。このステップは第10図のステッ
プ1001とほぼ同一である。閉ループ条件でなければステ
ップ1217に進んでFAF2=1.0とし、閉ループ条件のとき
にステップ1202へ進む。
ステップ1202では、下流側O2センサ15の出力V2をA/D変
換して取り込み、ステップ1203にてV2が比較電圧VR2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
定される。リーン(V2≦VR2)であれば、ステップ1204
にて第2のディレイカウンタCDLY2を1を減算し、ステ
ップ1205,1206にて第2のディレイカウンタCDLY2を最小
値TDR2でガードする。なお、最小値TDR2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>VR2)であれば、ステップ1207にて第2のデ
ィレイカウンタCDLY2を1加算して、ステップ1208,ステ
ップ1209にて第2のディレイカウンタCDLY2を最大値TDL
2でガードする。なお、最大値TDL2はリッチからリーン
への変化で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。
換して取り込み、ステップ1203にてV2が比較電圧VR2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
定される。リーン(V2≦VR2)であれば、ステップ1204
にて第2のディレイカウンタCDLY2を1を減算し、ステ
ップ1205,1206にて第2のディレイカウンタCDLY2を最小
値TDR2でガードする。なお、最小値TDR2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>VR2)であれば、ステップ1207にて第2のデ
ィレイカウンタCDLY2を1加算して、ステップ1208,ステ
ップ1209にて第2のディレイカウンタCDLY2を最大値TDL
2でガードする。なお、最大値TDL2はリッチからリーン
への変化で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。
ここでも、第2のディレイカウンタCDLY2の基準を0と
し、CDLY2>0のとき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。
し、CDLY2>0のとき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1210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。空燃比が反転していれ
ば、ステップ1211にて、空燃比が反転していれば、ステ
ップ1211にて、リッチからリーンへの反転か、リーンか
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1212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1213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。
号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1211にて、空燃比が反転していれば、ステ
ップ1211にて、リッチからリーンへの反転か、リーンか
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1212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1213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。
ステップ1210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1214,1215,1216にて積
分処理を行う。つまり、ステップ1214にてCDLY2<0か
否かを判別し、CDLY2<0(リーン)であればステップ1
215にてFAF2←FAFD+KI2とし、他方、CDLY2>0(リッ
チ)であればステップ1216にてFAF2←FAF2−KI2とす
る。ここで、積分定数KI2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、KI2 RS2である。従っ
て、ステップ1215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1216はリッチ状態(CD
LY2>0)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
が反転していなければ、ステップ1214,1215,1216にて積
分処理を行う。つまり、ステップ1214にてCDLY2<0か
否かを判別し、CDLY2<0(リーン)であればステップ1
215にてFAF2←FAFD+KI2とし、他方、CDLY2>0(リッ
チ)であればステップ1216にてFAF2←FAF2−KI2とす
る。ここで、積分定数KI2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、KI2 RS2である。従っ
て、ステップ1215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1216はリッチ状態(CD
LY2>0)で燃料噴射量を徐々に減少させる。
上述のごとく演算されたFAF2をRAM105に格納して、ステ
ップ1218にてこのルーチンは終了する。
ップ1218にてこのルーチンは終了する。
なお、ステップ1217では、FAF2を一定量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,排気量,吸入
空気圧,等に応じた値としてもよい。
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,排気量,吸入
空気圧,等に応じた値としてもよい。
このように、第2の空燃比補正係数FAF2は遅延処理され
た下流側O2センサ15の出力にもとづいて演算されるが、
触媒コンバータ12の触媒が劣化しているときには演算さ
れない。
た下流側O2センサ15の出力にもとづいて演算されるが、
触媒コンバータ12の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FA
F1,FAF2は一旦他の値FAF1′,FAF2′に変換してバックア
ップラム106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ある。
F1,FAF2は一旦他の値FAF1′,FAF2′に変換してバックア
ップラム106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ある。
第13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℃毎に実行される。ステップ1301では、R
AM105により吸入空気量データQおよび回転速度データN
eを読み出して基本噴射量TAUPを演算する。たとえばTAU
P←KQ/Ne(Kは定数)とする。ステップ1302にてRAM105
より冷却水温データTHWをよみだして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T
HW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1303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1304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1305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のキュリアウト
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。
毎たとえば360℃毎に実行される。ステップ1301では、R
AM105により吸入空気量データQおよび回転速度データN
eを読み出して基本噴射量TAUPを演算する。たとえばTAU
P←KQ/Ne(Kは定数)とする。ステップ1302にてRAM105
より冷却水温データTHWをよみだして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T
HW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1303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1304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1305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のキュリアウト
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。
なお、本実施例は、上流側O2センサの劣化を上流側O2セ
ンサの出力周期から検出したが、空燃比補正係数の振れ
幅から検出することもできる。
ンサの出力周期から検出したが、空燃比補正係数の振れ
幅から検出することもできる。
また、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ls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。
た、第2の空燃比フィードバック制御はls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。
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、たとえば遅延時間、スキップ
量、積分定数、上流側O2センサの比較電圧等を下流側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、本発明を適用し得る。
における他の制御定数、たとえば遅延時間、スキップ
量、積分定数、上流側O2センサの比較電圧等を下流側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、本発明を適用し得る。
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。
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。
さらに、本実施例では、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。
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、本実施例では、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、キャプレタ式
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1301における基本噴射量TAUP相当の基本燃料噴射
量がキュ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、ストップ1303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。
料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャプレタ式
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1301における基本噴射量TAUP相当の基本燃料噴射
量がキュ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、ストップ1303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、本実施例では、空燃比センサとしてO2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。
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、本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
より構成することができる。
ジタル回路によって構成されているが、アナログ回路に
より構成することができる。
なお、本実施例において、第10図のフローチャートにお
けステップ1000〜ステップ1018の処理は請求項1に記載
の空燃比調整手段と、請求項2に記載の空燃比フィード
バック制御手段とに相当し、第9図のフローチャートに
おけるステップ901〜ステップ910の処理は請求項1と請
求項2に記載の触媒劣化検出手段に相当し、第7図のフ
ローチャートにおけるステップ701〜ステップ719の処理
は請求項1に記載の空燃比センサ劣化検出手段に相当
し、第9図のフローチャートにおけるステップ901の処
理は請求項1に記載の触媒劣化検出禁止手段に相当す
る。
けステップ1000〜ステップ1018の処理は請求項1に記載
の空燃比調整手段と、請求項2に記載の空燃比フィード
バック制御手段とに相当し、第9図のフローチャートに
おけるステップ901〜ステップ910の処理は請求項1と請
求項2に記載の触媒劣化検出手段に相当し、第7図のフ
ローチャートにおけるステップ701〜ステップ719の処理
は請求項1に記載の空燃比センサ劣化検出手段に相当
し、第9図のフローチャートにおけるステップ901の処
理は請求項1に記載の触媒劣化検出禁止手段に相当す
る。
また、上記第7図ステップ701〜709の処理と、第9図ス
テップ901の処理との両方は、請求項2に記載の禁止手
段に相当する。
テップ901の処理との両方は、請求項2に記載の禁止手
段に相当する。
本発明によれば、触媒劣化以外に未燃焼ガスが発生され
る状況を上流側O2センサの劣化から判別し、上流側O2セ
ンサが劣化したときには触媒の劣化検出を禁止している
ので、触媒が正常であるにもかかわらず劣化していると
いう誤判断を防止することができる。
る状況を上流側O2センサの劣化から判別し、上流側O2セ
ンサが劣化したときには触媒の劣化検出を禁止している
ので、触媒が正常であるにもかかわらず劣化していると
いう誤判断を防止することができる。
また、本発明によれば上流側O2センサの劣化を新たなセ
ンサを設けることなく、既存のセンサのみで検出できる
ため構成が簡易という利点も有する。
ンサを設けることなく、既存のセンサのみで検出できる
ため構成が簡易という利点も有する。
第1A図及び第1B図は本発明の構成を説明するためのブロ
ック図、 第2図は触媒劣化前後のO2センサ出力特性図、 第3図は上流側O2センサ正常時の上流側O2センサの出力
に基づく空燃比補正係数及び下流側O2センサ出力の特性
図、 第4図は上流側O2センサ劣化時の上流側O2センサの出力
に基づく空燃比補正係数及び下流側O2センサ出力の特性
図、 第5図は三元触媒の浄化特性図、 第6図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の1実
施例を示す全体概略図、 第7図はO2センサ出力幅、周期演算ルーチンのフローチ
ャート、 第8図は第7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9図は触媒劣化検出ルーチンのフローチャート、 第10図は第1のA/Fフィードバック制御ルーチンのフロ
ーチャート、 第11図は第10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。 第12図は第2のA/Fフィードバック制御ルーチンフロー
チャート、 第13図は噴射量演算ルーチンのフローチャートである。 1……機関本体、 3……エアフロメータ、 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)O2センサ、 15……下流側(第2の)O2センサ。
ック図、 第2図は触媒劣化前後のO2センサ出力特性図、 第3図は上流側O2センサ正常時の上流側O2センサの出力
に基づく空燃比補正係数及び下流側O2センサ出力の特性
図、 第4図は上流側O2センサ劣化時の上流側O2センサの出力
に基づく空燃比補正係数及び下流側O2センサ出力の特性
図、 第5図は三元触媒の浄化特性図、 第6図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の1実
施例を示す全体概略図、 第7図はO2センサ出力幅、周期演算ルーチンのフローチ
ャート、 第8図は第7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9図は触媒劣化検出ルーチンのフローチャート、 第10図は第1のA/Fフィードバック制御ルーチンのフロ
ーチャート、 第11図は第10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。 第12図は第2のA/Fフィードバック制御ルーチンフロー
チャート、 第13図は噴射量演算ルーチンのフローチャートである。 1……機関本体、 3……エアフロメータ、 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)O2センサ、 15……下流側(第2の)O2センサ。
Claims (2)
- 【請求項1】内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバ
ータの上流側および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、 前記第1の空燃比センサの出力に応じて演算された空燃
比補正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、 該空燃比調整手段によって、前記機関の空燃比が調整さ
れているとき、前記第2の空燃比センサの出力に応じて
前記触媒コンバータの触媒劣化を検出する触媒劣化検出
手段と、 前記第1の空燃比センサの出力に応じて前記第1の空燃
比センサの劣化を検出する空燃比センサ劣化検出手段
と、 該空燃比センサ劣化検出手段が前記第1の空燃比センサ
の劣化を検出すると前記触媒劣化検出手段による前記触
媒の劣化検出を禁止する触媒劣化検出禁止手段と、 を具備する内燃機関の触媒劣化検出装置。 - 【請求項2】内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバ
ータの上流側および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、 前記第1の空燃比センサの出力に基づいて、空燃比補正
量の演算を行い前記機関の空燃比をフィードバック制御
する空燃比フィードバック制御手段と、 該空燃比フィードバック制御手段によって前記機関の空
燃比がフィードバック制御されているとき、前記第2の
空燃比センサの出力に基づいて前記触媒コンバータの触
媒劣化を検出する触媒劣化検出手段と、 前記空燃比フィードバック制御手段によるフィードバッ
ク制御周期が所定値より大きいときに前記触媒劣化検出
手段による触媒の劣化検出を禁止する禁止手段と、 を具備する内燃機関の触媒劣化検出装置。
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| JP2087726A JPH0718368B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 内燃機関の触媒劣化検出装置 |
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| JP2087726A JPH0718368B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 内燃機関の触媒劣化検出装置 |
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