JPH09100735A

JPH09100735A - 内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置

Info

Publication number: JPH09100735A
Application number: JP7284356A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Tsutsumi; 康次郎堤; Yuji Fujiki; 有司藤木; Toshitaka Hachiro; 俊隆鉢呂; Shigeto Kashiwabara; 重人柏原; Fumio Hara; 文雄原; Yukito Fujimoto; 幸人藤本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-15
Also published as: US5692486A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】内燃機関の低排気容量時においても下流側空
燃比センサの劣化を正確に判定する劣化検出装置を提供
する。【解決手段】時刻ｔ０で機関が始動し、下流側Ｏ２セ
ンサの出力ＳＶＯ２のゾーン間移動がない場合に同セン
サが劣化していると仮判定する所定時間ｔ１をセットす
る。これは、モニタ実施条件成立時のみ計時する。同条
件が成立し、かつ同状態で下流側Ｏ２センサの出力電圧
が変動しない累計時間が所定時間に達したか否かをモニ
タする。所定時間が経過した後、ｔ２−Ｔ３の間、空燃
比補正係数ＫＯ２の平均値を算出する。平均値の算出
後、上流側Ｏ２センサによるフィードバック制御切換処
理を実行し、次いで所定時間Ｔ３の間モニタ用のＯ２セ
ンサフィードバック制御処理を実行して制御空燃比に変
化を与える。所定時間Ｔ３に亘るモニタ用のＯ２センサ
フィードバック制御処理の実行中に、下流側Ｏ２センサ
の出力電圧が変動すれば、下流側Ｏ２センサは正常であ
ると判定し、変動がなければ下流側Ｏ２センサは劣化し
ていると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、内燃機関の空燃
比センサ劣化検出装置に関し、特に内燃機関排気系の触
媒コンバータの下流側に設けられる下流側空燃比センサ
の劣化を検出する空燃比センサ劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関排気系の触媒コンバータの下流
側に設けられた下流側空燃比センサの劣化を検出する手
法として、下流側空燃比センサの出力変動量が小さいと
き下流側空燃比センサの空燃比フィードバック制御にお
けるフィードバックゲインを切り換えて制御空燃比に変
化を与え、この状態において下流側空燃比センサの出力
変動量が小さい状態が所定時間以上継続したとき、下流
側空燃比センサが劣化していると判定するようにした空
燃比センサ劣化検出装置が提案されている（特願平６−
２８９１６１号）。

【０００３】

【発明が解決使用とする課題】しかしながら、上記した
従来の手法は、下流側空燃比センサの空燃比フィードバ
ック制御におけるフィードバックゲインを切り換えて制
御空燃比を変化させるという手法であるため、当該フィ
ードバックゲインを変えただけでは制御空燃比の変化量
が小さく、かつ内燃エンジンが低回転または低負荷等の
低排気ボリューム時は、触媒コンバータのストレージ能
力の影響が大きいことにより触媒コンバータの上流側に
おける空燃比変化が下流側空燃比センサの出力にはなか
なか現れない。その結果、内燃機関の低排気ボリューム
時に制御空燃比に変化を与えるべく下流側空燃比センサ
の空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲ
インを切り換えても下流側空燃比センサが正常であるに
もかかわらず下流側空燃比センサの出力電圧を変動させ
ることができず、下流側空燃比センサが劣化したと誤判
定するという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、内燃機関の低排気ボリュ
ーム時においても下流側空燃比センサの劣化を正確に判
定することができる内燃機関の空燃比センサ劣化検出装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項１の内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置
は、内燃機関の触媒コンバータの上流側及び下流側にそ
れぞれ設けられた第１及び第２の空燃比センサと、該第
２の空燃比センサの出力に基づいて第１の制御定数を演
算する空燃比制御定数演算手段と、前記第１の空燃比セ
ンサの出力及び前記第１の制御定数に基づいて空燃比補
正量を演算する空燃比補正量演算手段と、該空燃比補正
量に基づいて前記内燃機関に供給する混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段と、前記第２の空燃比センサの
出力に基づいて該第２の空燃比センサの劣化を検出する
劣化判定手段とを有する内燃機関の空燃比センサ劣化検
出装置において、前記劣化判定手段は、前記第２の空燃
比センサの出力変動量が小さいとき、前記第２の空燃比
センサの出力に基づいて前記空燃比補正量を所定量増加
減させ、該増加減させた状態で前記第２の空燃比センサ
の出力変動量が小さいとき、前記第２の空燃比センサが
劣化していると判定することを特徴とする。

【０００６】請求項１の内燃機関の空燃比センサ劣化検
出装置によれば、前記劣化判定手段が、前記第２の空燃
比センサの出力変動量が小さいとき、前記第２の空燃比
センサの出力に基づいて前記空燃比補正量を所定量増加
減させ、該増加減させた状態で前記第２の空燃比センサ
の出力変動量が小さいとき、前記第２の空燃比センサが
劣化していると判定するので、内燃機関の低排気ボリュ
ーム時においても前記第２の空燃比センサの劣化を正確
に判定することができる。

【０００７】請求項２の内燃機関の空燃比センサ劣化検
出装置は、請求項１の内燃機関の空燃比センサ劣化検出
装置において、前記劣化判定手段は、前記空燃比補正量
の所定量増加減実行前に該空燃比補正量の平均値を算出
し、前記所定量増加減実行後の前記空燃比補正量を前記
平均値に基づいた所定幅内に制限することを特徴とす
る。

【０００８】請求項２の内燃機関の空燃比センサ劣化装
置によれば、前記空燃比補正量の所定量増加減実行前に
該空燃比補正量の平均値が算出され、前記所定量増加減
実行後の前記空燃比補正量が前記平均値に基づいた所定
幅内に制限されるので、空燃比補正係数の加減算が排気
ガス特性、運転性に与える影響を小さくできる。

【０００９】請求項３の内燃機関の空燃比センサ劣化検
出装置は、請求項１または２記載の内燃機関の空燃比セ
ンサ劣化検出装置において、前記劣化判定手段による劣
化判定は、少なくとも、前記第２の空燃比センサが正常
である場合に前記空燃比補正量の増加減によって前記第
２の空燃比センサの出力が変化するまでの時間に相当す
る所定時間に亘り行われることを特徴とする。

【００１０】請求項３の内燃機関の空燃比センサ劣化装
置によれば、前記劣化判定手段による劣化判定が、正常
な第２の空燃比センサの出力を変化させるのに十分な所
定時間行われ、当該劣化判定の確実性が向上する。

【００１１】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の形態に係る空燃比セ
ンサ劣化検出装置を組み込んだ内燃機関（以下「エンジ
ン」という）の空燃比制御装置の全体の構成図であり、
エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配さ
れている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴ
Ｈ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁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はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各燃料噴射弁は図示しな
い燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的
に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁
６の開弁時間が制御される。

【００１４】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７
を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられ
ており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その
下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、
吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣ
Ｕ５に供給する。

【００１５】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を
出力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）
センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジ
ン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ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
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ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するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００１６】三元触媒（触媒コンバータ）１４はエンジ
ン１の排気管１３に配置されており、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１３の
三元触媒１４の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比
センサとしての酸素濃度センサ１６，１７（以下それぞ
れ「上流側Ｏ2センサ１６」，「下流側Ｏ2センサ１７」
という）が装着されており、これらのＯ2センサ１６，
１７は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応
じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。

【００１７】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、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、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００１８】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空燃
比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、判別したエンジン運転状態に応じて、次式（１）に
基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６
の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。

【００１９】Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１) ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉ
マップが記憶手段５ｃに記憶されている。

【００２０】ＫＯ２は、Ｏ2センサ１６，１７の出力に
基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィ
ードバック制御中は上流側Ｏ2センサ１６によって検出
された空燃比（酸素濃度）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。

【００２１】Ｋ1及びＫ2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他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。

【００２２】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づいて、燃料噴射弁６を駆動する信号を、出力回
路５ｄを介して出力する。

【００２３】次に、上流側Ｏ2センサ１６と、下流側Ｏ2
センサ１７を使用した空燃比フィードバック制御（以
下、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御という）について説明す
る。

【００２４】図２及び図３は、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御
における空燃比補正係数ＫＯ2の算出処理を示すフロー
チャートである。ここでは、上流側Ｏ2センサ１６の出
力電圧ＰＶＯ2と下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ
2とに応じて空燃比補正係数ＫＯ2を算出して、エンジン
に供給される混合気の空燃比が理論空燃比（λ＝１）に
なるように制御する。本処理は、空燃比フィードバック
制御が実行可能な運転状態において所定時間（例えば５
ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実行される。

【００２５】まず、ステップＳ１１では、上流側Ｏ2セ
ンサ１６の出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそ
れぞれ“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ１、及び後述
するカウンタ（ＣＤＬＹ１）によるディレイタイム経過
後の出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれぞれ
“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ２を初期化する。続
いてステップＳ１２において、空燃比補正係数ＫＯ2の
初期化（例えば、平均値ＫREFに設定）を行い、ステッ
プＳ１３へ進む。

【００２６】ステップＳ１３では、今回の空燃比補正係
数ＫＯ2が初期化されたか否かを判別し、初期化されて
いないときは、ステップＳ１４へ進み、上流側Ｏ2セン
サ１６の出力電圧ＰＶＯ2が基準値ＰＶREF（出力電圧Ｐ
ＶＯ2のリーン／リッチ判定用閾値）よりも小さいか否
かを判別する。その結果、小さければ、すなわちＰＶＯ
2＜ＰＶREFの場合は、上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧
ＰＶＯ2はリーン状態にあるものとして、ステップＳ１
５でフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると共に、Ｐ項
発生ディレイタイムＴＤＲ１又はＴＤＬ１を計数するた
めのカウンタ（設定値ＣＤＬＹ１）のカウント数ＣＤＬ
Ｙをディクリメントする。すなわち、ＰＶＯ2＜ＰＶREF
が成立するときは、ステップＳ１５において本ステップ
を実行する毎にフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると
共に、前記カウント数ＣＤＬＹをディクリメントし、そ
の結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とする。

【００２７】そして、ステップＳ１６において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＲ１よりも小さいか否
かを判別し、ＣＤＬＹ１＜ＴＤＲ１の場合は、ステップ
Ｓ１７にて、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＲ１に
リセットする。

【００２８】一方、前記ステップＳ１４で、ＰＶＯ2≧
ＰＶREFであって上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ
2がリッチ状態にある場合は、ステップＳ１８にて、フ
ラグＰＡＦ１を“１”にセットすると共に、前記カウン
ト数ＣＤＬＹ１をインクリメントする。すなわち、ＰＶ
Ｏ2≧ＰＶREFが成立するときは、ステップＳ１８におい
て本ステップを実行する毎にフラグＰＡＦ１を“１”に
セットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹ１をインク
リメントし、その結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１と
する。

【００２９】そして、ステップＳ１９において、ＣＤＬ
Ｙ１値が前記ディレイタイムＴＤＬ１よりも小さいか否
かを判別し、ＣＤＬＹ１≧ＴＤＬ１の場合は、ＣＤＬＹ
１値をディレイタイムＴＤＬ１にリセットする（ステッ
プＳ２０）。

【００３０】そして、前記ステップＳ１６でＣＤＬＹ１
≧ＴＤＲ１の場合は、前記ステップＳ１７をスキップし
てステップＳ２１へ進む。同様に、前記ステップＳ１９
でＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１の場合は、前記ステップＳ２０
をスキップしてステップＳ２１へ進む。

【００３１】ステップＳ２１では、前記カウンタ値ＣＤ
ＬＹ１の符号が反転したか否か、即ち上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、前記ディレイタ
イムＴＤＲ１または前記ディレイタイムＴＤＬ１が経過
したか否かを判別する。ステップＳ２１で、前記カウン
タ値ＣＤＬＹ１の符号が反転していない場合、すなわち
未だディレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過して
いない場合は、ステップＳ２２において、フラグＰＡＦ
２が“０”にセットされているか否かを判別する。ステ
ップＳ２２で、フラグＰＡＦ２が“０”にセットされて
いる場合には、さらに、ステップＳ２３にて、フラグＰ
ＡＦ１が“０”にセットされているか否かを判別し、セ
ットされていればリーン状態が継続されていると判断し
て、ステップＳ２４へ進み、ＣＤＬＹ１値をディレイタ
イムＴＤＲ１にリセットして、ステップＳ２５へ進む。
また、前記ステップＳ２３で、フラグＰＡＦ１が“０”
にセットされていない場合は、上流側Ｏ2センサ１６の
出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した後のデ
ィレイタイム経過前と判断して、前記ステップＳ２４を
スキップしてステップＳ２５へ進む。

【００３２】ステップＳ２５においては、次式（２）に
より、前回算出されたＫＯ2値にＩ項を加算し今回のＫ
Ｏ2値として設定する。

【００３３】ＫＯ2＝ＫＯ2＋Ｉ …（２）ステップＳ２５の処理後は、公知の手法により、ＫＯ2
値のリミットチェック（ステップＳ２６）、及びＫREF2
値（発進時のＫＯ２の学習値）を算出して（ステップＳ
２７）、そのリミットチェックを行って（ステップＳ２
８）、本処理を終了する。

【００３４】一方、前記ステップＳ２２でフラグＰＡＦ
２が“１”であった場合は、さらにステップＳ２９にお
いて、フラグＰＡＦ１が“１”か否かを判別し、フラグ
ＰＡＦが“１”の場合は、リッチ状態が継続していると
判断して、ステップＳ３０にて、再度ＣＤＬＹ１値をデ
ィレイタイムＴＤＬ１にリセットしてステップＳ３１へ
進む。また、前記ステップＳ２９でフラグＰＡＦが
“１”でない場合には、上流側Ｏ2センサ１６の出力電
圧ＰＶＯ2がリーンからリッチに反転した後のディレイ
タイム経過前と判断して、前記ステップＳ３０をスキッ
プしてステップＳ３１へ進む。

【００３５】ステップＳ３１では、次式（３）により、
前回算出されたＫＯ2値からＩ項を減算し今回のＫＯ2値
として設定した後、前記ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理
を実行して本ルーチンを終了する。

【００３６】ＫＯ2＝ＫＯ2−Ｉ …（３）このように、前記カウンタＣＤＬＹ１の符号が反転しな
い時は、フラグＰＡＦ１及びフラグＰＡＦ２のセット状
態を調べて上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2が
反転しているか否かを判別し、それに応じて最終的な補
正係数ＫＯ2を算出する。

【００３７】一方、前記ステップＳ２１でＣＤＬＹ１の
符号が反転した場合、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の
出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、ディレイタイムＴＤＲ
１またはＴＤＬ１が経過した場合は、ステップＳ３２へ
進み、フラグＰＡＦ１が“０”に設定されているか否
か、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力ＰＶＯ2がリー
ンか否かを判別する。本ステップＳ３２でＰＡＦ１＝０
の時、すなわちＰＶＯ2がリーンの場合、ステップＳ３
２の答が肯定（ＹＥＳ）となりステップＳ３３へ進む。

【００３８】ステップＳ３３では、フラグＰＡＦ２を
“０”にセットし、続いてステップＳ３４にて、ＣＤＬ
Ｙ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステ
ップＳ３５へ進む。

【００３９】ステップＳ３５では、下記式（４）によ
り、前回算出されたＫＯ2値に比例項ＰＲを加算し今回
のＫＯ２値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＲ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した
後ディレイタイムＴＤＬ１が経過したときに、補正係数
ＫＯ2をステップ状に増加させて空燃比をリッチ側に移
行させるための補正項であり、下流側Ｏ2センサ１７の
出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述す
る）。

【００４０】ＫＯ2＝ＫＯ2＋ＰＲ …（４）続いて、補正係数ＫＯ2のリミットチェック（ステップ
Ｓ３６）、ＫREF0値（アイドル時のＫＯ2の平均値）及
びＫREF1値（アイドル時以外のＫＯ２の平均値）を算出
し（ステップＳ３７）、前記ステップＳ２８を経て、本
処理を終了する。

【００４１】また、前記ステップＳ３２でＰＡＦ１＝１
の時、すなわち上流側Ｏ2センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2
がリッチの時、否定（ＮＯ）となりステップＳ３８へ進
む。ステップＳ３８ではフラグＰＡＦ２を“１”にセッ
トし、続いてステップＳ３９でＣＤＬＹ１値をディレイ
タイムＴＤＬ１にリセットして、ステップＳ４０へ進
む。

【００４２】ステップＳ４０では、下記式（５）によ
り、前回算出されたＫＯ2値から比例項ＰＬを減算し今
回のＫＯ2値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値
は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＬ項は、上流側Ｏ2センサ
１６の出力電圧ＰＶＯ2が理論空燃比に対してリーンか
らリッチに反転した後ディレイタイムＴＤＲ１が経過し
たときに、補正係数ＫＯ2をステップ状に減少させて空
燃比をリーン側に移行させるための補正項であり、下流
側Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する
（算出手法は後述する）。

【００４３】ＫＯ2＝ＫＯ2−ＰＬ …（５）そして、前記ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ２８を順次実
行して本処理を終了する。このようにして、上流側Ｏ2
センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2によりＫＯ2の積分項Ｉ及
び比例項Ｐの発生タイミングが算出される。

【００４４】図４は、下流側Ｏ2センサ１７の出力電圧
ＳＶＯ2に応じて、図３のステップＳ３５またはＳ４０
で使用するＰＬ項，ＰＲ項を算出する処理のフローチャ
ートであり、本処理は、下流側Ｏ2センサ出力ＳＶＯ2に
基づくフィードバック制御実行可能な運転状態におい
て、所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂで実
行される。

【００４５】ＰＲ値およびＰＬ値は、基本的には下流側
Ｏ2センサ１７の出力電圧ＳＶＯ2に基づいて算出する
（下流側Ｏ2センサによるフィードバック制御）が、こ
の第２のフィードバック制御が実行可能でないとき（例
えば、エンジンのアイドル時、下流側Ｏ2センサ１７の
不活性時等）には、所定値またはフィードバック制御中
に算出される学習値が使用される。

【００４６】ステップＳ６１では下流側Ｏ2センサ１７
の出力電圧ＳＶＯ2が基準値ＳＶREF（例えば０．４５
Ｖ）より低いか否かを判別し、ＳＶＯ2＜ＳＶREFが成立
するときには、ステップＳ６２に進み、ＰＲ値にリーン
判定時用加減算項ＤＰＬを加算する。次いでＰＲ値が上
限値ＰＲMAXより大きくなったときには、ＰＲ値を上限
値ＰＲMAXとする（ステップＳ６３，Ｓ６４）。続くス
テップＳ６５では、ＰＬ値からリーン判定時用加減算項
ＤＰＬを減算し、ＰＬ値が下限値より小さくなったとき
には、ＰＬ値を下限値ＰＬMINとする（ステップＳ６
６，Ｓ６７）。

【００４７】一方、前記ステップＳ６１でＳＶＯ2≧Ｓ
ＶREFが成立するときには、ステップＳ６８に進み、Ｐ
Ｒ値からリッチ判定時用加減算項ＤＰＲを減算し、ＰＲ
値が下限値ＰＲMINより小さくなったときには、ＰＲ値
を下限値ＰＲMINとする（ステップＳ６９，Ｓ７０）。
続くステップＳ７１では、ＰＬ値にリッチ判定用加減算
項ＤＰＲを加算し、ＰＬ値が上限値ＰＬMAXより大きく
なったときには、ＰＬ値を上限値ＰＬMAXとする（ステ
ップＳ７２，Ｓ７３）。

【００４８】このような処理により、ＳＶＯ2＜ＳＶREF
が成立する期間中はＰＲ値は増加しＰＬ値は減少する一
方、ＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立する期間中はＰＲ値は減少
し、ＰＬ値は増加するように制御される。

【００４９】図５は、下流側Ｏ２センサ１７の劣化検知
を行う処理のフローチャートであり、本処理は例えば図
２および図３の処理と同期してＣＰＵ５ｂで実行され
る。

【００５０】先ずステップＳ１００では、下流側Ｏ２セ
ンサ出力ＳＶＯ２が第１のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ１
（例えば０．４Ｖ）より小さいか否かを判別し、ＳＶＯ
２≧ＳＺＯＮＥ１が成立するときは、さらに下流側Ｏ２
センサ出力ＳＶＯ２が第２のゾーン判定値ＳＺＯＮＥ２
（例えば０．６Ｖ）より小さいか否かを判別する（ステ
ップＳ１０２）。その結果、ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ１の
ときは、ＳＶＯ２値がどの範囲にあるかを示すゾーンパ
ラメータＺＯＮＥを「１」とし（ステップＳ１０４）、
ＳＺＯＮＥ１≦ＳＶＯ２＜ＳＺＯＮＥ２のときは、ＺＯ
ＮＥ＝２とし（ステップＳ１０６）、ＳＶＯ２≧ＳＺＯ
ＮＥ２のときは、ＺＯＮＥ＝３とする（ステップＳ１０
８）。

【００５１】続くステップＳ１１０で、ゾーンパラメー
タＺＯＮＥの値が変化したか否かを判別し、変化したと
き、すなわち、下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ
２が三つに分けられたゾーンＮＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３間
を移動したときは、ステップＳ１１１に進み、下流側Ｏ
２センサ１７は正常であると判定して、本処理を終了す
る。

【００５２】一方、前述の下流側Ｏ２センサ１７の出力
電圧ＳＶＯ２の移動がないときには（ステップＳ１１０
の判別の結果が否定（ＮＯ））、基本的には、下流側Ｏ
２センサ１７が劣化していると判定するが、通常は、下
流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２は、センサが正
常であっても一定値に停滞することがあり、かかる場合
には、正常なセンサを劣化していると誤判定することに
なるので、次のような処理を実行してから劣化を判定す
る。

【００５３】ステップＳ１１０でゾーンパラメータＺＯ
ＮＥの値が変化しないときは、ステップＳ１１２に進
み、下流側Ｏ２センサ１７のモニタ実施条件が成立して
いるか否かを判別する。具体的には、エンジン１の運転
パラメータ、例えば、エンジン１の回転数、負荷、冷却
水温、吸気温度等が夫々所定の範囲内にあり、エンジン
１の運転状態が安定しているか否かを判別する。ステッ
プＳ１１２で、下流側Ｏ２センサ１７のモニタ実施条件
が成立している場合は、ステップＳ１１３に進み、所定
時間ｔ１が経過したか否かを判定する。ここに、所定時
間ｔ１は、この所定時間に亘って前述の下流側Ｏ２セン
サ１７の出力ＳＶＯ２のゾーンＮＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３
間の移動がない場合に下流側Ｏ２センサ１７が劣化して
いると仮判定する時間である。この所定時間ｔ１は、エ
ンジン１の始動時にセットされ、モニタ実施条件成立時
（ステップＳ１１２の判別結果が肯定（ＹＥＳ））のみ
計時される。

【００５４】一方、ステップＳ１１２で、下流側Ｏ２セ
ンサ１７のモニタ実施条件が成立していない場合は、ス
テップＳ１１７で時間ｔ１をホールドし、ステップＳ１
１８で後述の所定時間ｔ２をセットすると共に、上流側
Ｏ２センサ１６によるフィードバック制御への切換要求
条件の成立を“１”で示す上流側Ｏ２フィードバック制
御切換要求フラグＦＬを“０”に設定し、本処理を終了
する。

【００５５】また、ステップＳ１１３で、所定時間ｔ１
が経過していないとき、前述のステップＳ１１８を実行
して本処理を終了する。

【００５６】ステップＳ１１３で、所定時間ｔ１が経過
したときは、ステップＳ１１４に進み、所定時間ｔ２が
経過しているか否かを判別し、所定時間ｔ２が経過して
いれば、ステップＳ１１５に進んで下流側Ｏ２センサ１
７が劣化していると判定する。

【００５７】一方、ステップＳ１１４で所定時間ｔ２が
経過していなければ、ステップＳ１１６に進んで上流側
Ｏ２センサ１６によるフィードバック制御切換処理を実
行する。

【００５８】上流側Ｏ２センサ１６によるフィードバッ
ク制御切換処理について、図６を参照しながら説明す
る。図６は、上流側Ｏ２センサ１６によるフィードバッ
ク制御切換処理のフローチャートである。

【００５９】まず、ステップＳ２００で所定時間ｔ２を
ダウンカウントするタイマの計時時間残量が所定時間Ｔ
３より大きいか否かを判別し、ｔ２＞Ｔ３の場合は、ス
テップＳ２０１に進み、空燃比補正係数ＫＯ２の平均値
ＫＡＶを算出して、本処理を終了する。従って、ｔ２＞
Ｔ３が成立する間、すなわち時間（ｔ２−Ｔ３）の間
（例えば、５ｓｅｃ）平均値ＫＡＶの算出が行われる。
所定時間Ｔ３は、後述するモニタ用のＯ２センサフィー
ドバック処理の時間である。この所定時間Ｔ３は、エン
ジン１に供給される混合気の空燃比の変化が三元触媒１
４の下流まで影響して下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧
ＳＶＯ２が変化するまでの時間として、排気管１３の下
流側Ｏ２センサ１７の劣化検知領域での排気ボリューム
や三元触媒１４の容量等により決定される。上述の所定
時間ｔ２と所定時間Ｔ３とは、一つのタイマで計時して
もよい。こうすることにより、ＲＡＭを減らすことがで
きる。

【００６０】ステップＳ２０１において空燃比補正係数
ＫＯ２の平均値を計算する理由は後述する。

【００６１】一方、ステップＳ２００でｔ２＞Ｔ３が成
立しない場合、上流側Ｏ２センサ１６による制御フィー
ドバック切換要求条件の成立を“１”で示す上流側Ｏ２
フィードバック制御切換要求フラグＦＬを“１”と設定
して本処理を終了する。

【００６２】次に、上流側Ｏ２センサ１６によるフィー
ドバック制御切換処理について図７を参照しながら説明
する。図７は、上流側Ｏ２センサ１６によるフィードバ
ック制御処理のフローチャートである。本処理は、例え
ば図６の処理と同期してＣＰＵ５ｂで実行される。

【００６３】まず、ステップＳ３００で、前記フラグＦ
Ｌが１か否かを判別し、フラグＦＬが“１”の場合、す
なわち上流側Ｏ２センサ１６によるフィードバック制御
切換要求条件が成立した場合、ステップＳ３０１に進
み、後述するモニタ用のＯ２センサフィードバック制御
処理を実行して、本処理を終了する。

【００６４】一方、ステップＳ３００で、前記フラグＦ
Ｌが１でない場合、ステップＳ３０２に進み、今回の処
理が、フラグＦＬが“１”から“０”に切換って最初の
実行か否かを判別する。ステップＳ３０２で、判別の結
果が肯定（ＹＥＳ）の場合、ステップＳ３０３で空燃比
補正係数ＫＯ２を前記図６におけるステップＳ２０１で
算出されたＫＯ２平均値に設定する。続いて、ステップ
Ｓ３０４に進み、図２および図３で説明した通常のＯ２
センサフィードバック制御処理を実行した後、本処理を
終了する。一方、ステップＳ３０２において、フラグＦ
Ｌが“１”から“０”に切換って最初の実行でなければ
ステップＳ３０３をスキップして、ステップＳ３０４を
実行し、本処理を終了する。

【００６５】以下、図７におけるステップＳ３０１のモ
ニタ用のＯ２センサフィードバック制御処理について図
８を参照しながら説明する。図８は、モニタ用のＯ２セ
ンサフィードバック制御処理のプログラムである。本処
理の実行時間はフラグＦＬ＝１が成立する時間、すなわ
ち前記所定時間Ｔ３であり、例えば、７ｓｅｃである。

【００６６】まず、ステップＳ４００で、下流側Ｏ２セ
ンサ１７の電圧出力ＳＶＯ２がリーン状態を示す値であ
るか否かを判別する。下流側Ｏ２センサ１７の電圧出力
ＳＶＯ２がリーン状態を示す値である場合は、ステップ
Ｓ４０１に進んで前回算出されたＫＯ２値にＩ項を加算
して今回のＫＯ２値として設定する。下流側Ｏ２センサ
１７の電圧出力ＳＶＯ２がリッチ状態を示す値である場
合は、ステップＳ４０２に進んで前回算出されたＫＯ２
値からＩ項を減算して今回のＫＯ２値として設定する。
このＩ項の加減算により制御空燃比に変化を与える。ス
テップＳ４０１およびＳステップＳ４０２の実行後は、
ＫＯ２値に対しリミットチェックを行う。すなわち、Ｋ
ＡＶ＋Ｄ＞ＫＯ２＞ＫＡＶ−Ｄが成立しないときは、Ｋ
Ｏ２をＫＡＶ＋ＤまたはＫＡＶ−Ｄに設定して（ステッ
プＳ４０３、Ｓ４０４）、本処理を終了する。ここに、
Ｄは、下流側Ｏ２センサの劣化検知に必要な空燃比の変
動幅を表し、当該劣化検知領域での排気ボリュームや三
元触媒１４の容量等により決定される。

【００６７】次に、図９を参照して、上述した図５から
図８までの処理の内容を具体的に説明する。

【００６８】まず、時刻ｔ０で、エンジン１が始動し、
下流側Ｏ２センサ１７の出力ＳＶＯ２のゾーンＺＯＮＥ
１〜ＺＯＮＥ３間の移動がない場合に下流側Ｏ２センサ
１７が劣化していると仮判定する所定時間ｔ１をセット
する。この所定時間ｔ１は、モニタ実施条件成立時のみ
計時される。通常状態でモニタ実施条件が成立し（ステ
ップＳ１１２）、かつそのモニタ実施条件成立状態で下
流側Ｏ２センサ１７の出力電圧が変動しない時間の累計
が所定時間ｔ１に達したか否かをモニタする（ステップ
Ｓ１１３）。時刻ｔ０から所定時間ｔ１が経過した後、
所定時間（ｔ２−Ｔ３）の間、空燃比補正係数ＫＯ２の
平均値ＫＡＶを算出する（ステップＳ２００−Ｓ２０
１）。平均値ＫＡＶの算出が終了した後、上流側Ｏ２セ
ンサ１６によるフィードバック制御切換処理を実行し
（ステップＳ２００→Ｓ２０２、およびステップＳ３０
０→Ｓ３０１）、次いで所定時間Ｔ３の間モニタ用のＯ
２センサフィードバック制御処理を実行して制御空燃比
に変化を与える（ステップＳ４００→Ｓ４０１、Ｓ４０
２→Ｓ４０３→Ｓ４０４）。

【００６９】この所定時間Ｔ３に亘るモニタ用のＯ２セ
ンサフィードバック制御処理の実行中に、下流側Ｏ２セ
ンサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が変動すれば、下流側Ｏ２
センサは正常であると判定し（ステップＳ１１０→Ｓ１
１１）、変動がなければ下流側Ｏ２センサは劣化してい
ると判定する（ステップＳ１１０→Ｓ１１２→Ｓ１１３
→Ｓ１１４→Ｓ１１５）。

【００７０】ステップＳ２０１で、空燃比補正係数ＫＯ
２の平均値ＫＡＶを算出するのは、所定時間Ｔ３の間に
変化させる空燃比補正係数ＫＯ２の範囲を平均値ＫＡＶ
±Ｄに制限し、ステップＳ４００〜Ｓ４０２での空燃比
補正係数ＫＯ２の加減算が排気ガス特性、運転性に与え
る影響を小さくするためである。

【００７１】また、モニタ用のＯ２センサフィードバッ
ク制御処理が終了した時に、空燃比補正係数ＫＯ２を初
期化し、比較的大きい値Ｄによる空燃比の変化幅を元に
戻して空燃比補正係数ＫＯ２の加減算が排気ガス特性、
運転性に与える影響を小さくする。

【００７２】上述したように、本実施例によれば、上記
モニタ用のＯ２センサフィードバック制御処理において
空燃比補正係数ＫＯ２を所定量Ｄにより増加減すること
により、正常な下流側Ｏ２センサ出力を変動させるのに
十分な空燃比の変化が得られるので、下流側Ｏ２センサ
が劣化しているか否かを正確に判定することができる。

【００７３】

【発明の効果】請求項１の内燃機関の空燃比センサ劣化
検出装置によれば、前記劣化判定手段により、前記第２
の空燃比センサの出力変動量が小さいとき、前記第２の
空燃比センサの出力に基づいて前記空燃比補正量を所定
量増加減させ、該増加減させた状態で前記第２の空燃比
センサの出力変動量が小さいとき、前記第２の空燃比セ
ンサが劣化していると判定するので、内燃機関の低排気
ボリューム時においても前記第２の空燃比センサの劣化
を正確に判定することができる。

【００７４】請求項２の内燃機関の空燃比センサ劣化装
置によれば、前記空燃比補正量の所定量増加減実行前に
該空燃比補正量の平均値が算出され、前記所定量増加減
実行後の前記空燃比補正量が前記平均値に基づいた所定
幅内に制限されるので、空燃比補正係数の加減算が排気
ガス特性、運転性に与える影響を小さくできる。

【００７５】請求項３の内燃機関の空燃比センサ劣化装
置によれば、前記劣化判定手段による劣化判定が、正常
な第２の空燃比センサの出力を変化させるのに十分な所
定時間行われ、当該劣化判定の確実性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る空燃比センサ劣化検
出装置を組み込んだ内燃機関の空燃比制御装置の全体の
構成図である。

【図２】空燃比フィードバック制御における空燃比補正
係数（ＫＯ２）を算出する処理のフローチャートであ
る。

【図３】空燃比フィードバック制御における空燃比補正
係数（ＫＯ２）を算出する処理のフローチャートであ
る。

【図４】図３のステップＳ３５またはステップＳ４０で
使用するＰＬ項、ＰＲ項を算出する処理のフローチャー
トである。

【図５】下流側Ｏ２センサの劣化検知を行う処理のフロ
ーチャートである。

【図６】上流側Ｏ２センサによるフィードバック制御切
換処理のフローチャートである。

【図７】上流Ｏ２センサによるフィードバック制御処理
のフローチャートである。

【図８】モニタ用Ｏ２センサによるフィードバック制御
処理のフローチャートである。

【図９】図４から図８までの処理の具体的内容を説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

１内燃機関５電子コントロールユニット（空燃比制御定数演算手
段、空燃比補正量演算手段、空燃比制御手段、劣化判定
手段）６燃料噴射弁１３排気管１４三元触媒（触媒コンバータ）１７下流側Ｏ２センサ（第２の空燃比センサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏原重人埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者原文雄埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者藤本幸人埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の触媒コンバータの上流側及び
下流側にそれぞれ設けられた第１及び第２の空燃比セン
サと、該第２の空燃比センサの出力に基づいて第１の制
御定数を演算する空燃比制御定数演算手段と、前記第１
の空燃比センサの出力及び前記第１の制御定数に基づい
て空燃比補正量を演算する空燃比補正量演算手段と、該
空燃比補正量に基づいて前記内燃機関に供給する混合気
の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記第２の空燃
比センサの出力に基づいて該第２の空燃比センサの劣化
を検出する劣化判定手段とを有する内燃機関の空燃比セ
ンサ劣化検出装置において、前記劣化判定手段は、前記第２の空燃比センサの出力変
動量が小さいとき、前記第２の空燃比センサの出力に基
づいて前記空燃比補正量を所定量増加減させ、該増加減
させた状態で前記第２の空燃比センサの出力変動量が小
さいとき、前記第２の空燃比センサが劣化していると判
定することを特徴とする内燃機関の空燃比センサ劣化検
出装置。
【請求項２】前記劣化判定手段は、前記空燃比補正量
の所定量増加減実行前に該空燃比補正量の平均値を算出
し、前記所定量増加減実行後の前記空燃比補正量を前記
平均値に基づいた所定幅内に制限することを特徴とする
請求項１記載の内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置。
【請求項３】前記劣化判定手段による劣化判定は、少
なくとも、前記第２の空燃比センサが正常である場合に
前記空燃比補正量の増加減によって前記第２の空燃比セ
ンサの出力が変化するまでの時間に相当する所定時間に
亘り行われることを特徴とする請求項１または２記載の
内燃機関の空燃比センサ劣化検出装置。