【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも触媒コンバータの上流側の排気通路に設けられた空燃比センサ出力に基づき機関の空燃比を理論空燃比に制御するとともに、少なくとも触媒コンバータの下流側の排気通路に設けられた空燃比センサ出力に基づき触媒コンバータの劣化判別を行う内燃機関の触媒劣化判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より内燃機関の排気系に空燃比センサ（Ｏ ₂センサ）を設け、このセンサ出力により空燃比を理論空燃比にフィードバック制御することにより、排気系に設けられた触媒コンバータの浄化能力を有効活用してエミッション特性を改善する技術は良く知られている。 また、最近では、上流側のＯ ₂センサの特性の経時変化等を精度良く補償するために、触媒コンバータの下流にもＯ ₂センサを設けて、フィードバック制御に利用する、所謂、ダブルＯ ₂センサシステムも開発されている（参照：特開昭６１−２８６５５０号公報）。

【０００３】このような技術においても、触媒コンバータが劣化すると排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化能力が低下するので、触媒コンバータの劣化を検出することが必要になり、種々の触媒劣化判別方法、装置が提案されている。 例えば、触媒が劣化してくると、空燃比フィードバック中の下流側Ｏ ₂センサ出力の反転周期（理論空燃比相当値を上下する（または横切る）周期）が短くなってくるので、下流側Ｏ ₂センサの出力の反転周期（あるいは理論空燃比相当値を横切る反転回数）と上流側Ｏ ₂センサの出力の反転周期（あるいは理論空燃比相当値を横切る反転回数）の比を求めて、この比により触媒の劣化を判別したり、同様に、触媒の劣化に伴い、下流側Ｏ ₂センサの出力振幅が大きくなるので、この振幅の大小にて触媒の劣化を判別している（参照：特開昭６１−２８６５５０号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば上流側空燃比センサ（Ｏ ₂センサ）の特性がずれることや、上流側Ｏ ₂センサが影響を受けやすい気筒のインジェクタ特性がずれた場合等により、フィードバック制御される空燃比の中心（平均）が理論空燃比近傍の値にないときには、触媒下流側Ｏ ₂センサの出力は、触媒が劣化していようといまいとにかかわらず、図２の（Ｄ),
（Ｅ),（Ｆ),（Ｇ）のように、理論空燃比相当値（例えば０．４５〔Ｖ〕）を上下しない（横切らない）ようになる。 従って、上記のＯ ₂センサ反転周期（反転回数）
を用いて触媒劣化を判断することは不可能、または、誤判断することになる。

【０００５】前述のダブルＯ ₂センサシステムにおいては、上流側Ｏ ₂センサの特性ズレは次第に補償され、いずれ、空燃比の中心は理論空燃比近傍になるので、下流側Ｏ ₂センサ出力が理論空燃比相当値を上下するようになるが、この場合でも、それまでの時間は触媒の劣化が判別できないことになる。 また、ダブルＯ ₂センサシステムにおいても、その空燃比制御幅（通常は空燃比フィードバック補正係数の制御定数である比例分、積分速度等）には上限値が設けられることが多いので、その制御幅を越えて上流側Ｏ ₂センサの特性ズレや他の要因による空燃比中心ズレが発生すると、やはり、下流側Ｏ ₂センサ出力は理論空燃比相当値を上下せず、触媒の劣化を検出できない。

【０００６】一方、振幅を利用して触媒劣化を判別するものでは、必ずしも触媒劣化時には非劣化時よりも振幅が大きくなるとは限らない。 例えば、触媒非劣化時においても種々の条件の変化（運転条件の急変）により瞬間的に振幅が大きくなることがあるので、結果として誤判別する恐れがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するための手段は図１に示される。 即ち、内燃機関の排気通路に設けられたＯ ₂ストレージ効果を有する三元触媒の上流側の排気通路には、機関の空燃比を検出する上流側空燃比センサが設けられ、また、三元触媒の下流側の排気通路には、機関の空燃比を検出する下流側空燃比センサが設けられる。 空燃比フィードバック手段は、少なくとも上流側空燃比センサ出力ＶＯＭに基づき、機関の空燃比を理論空燃比になるようフィードバック制御する。

【０００８】下流側空燃比センサ出力ＶＯＳを受ける軌跡長演算手段は、前記空燃比フィードバック手段による空燃比フィードバック中、所定期間内での下流側空燃比センサ出力ＶＯＳのとる軌跡長ＬＶＯＳを演算する。 そして、触媒劣化判別手段はこの演算された軌跡長ＬＶＯ
Ｓを用いて、触媒の劣化判別を実行する。

【０００９】

【作用】上述の手段による作用は図２により説明される。 即ち、上流側空燃比センサの出力ＶＯＭは、空燃比フィードバック中は図２（Ａ）に示すごとく変化する。
他方、三元触媒が劣化すると、下流側空燃比センサの出力ＶＯＳは図２（Ｃ),（Ｄ),（Ｅ）の如く変化し、また、新品触媒のように三元触媒が劣化していなければ図２ (Ｂ), (Ｆ), (Ｇ）の如く変化する。 ここで、図２
(Ｄ), (Ｅ), (Ｆ), (Ｇ）は、空燃比中心が理論空燃比から大きくずれた場合である。

【００１０】触媒の劣化がある図２（Ｃ), (Ｄ),（Ｅ）
の場合の所定期間に於ける下流側空燃比センサの出力Ｖ
ＯＳの軌跡長ＬＶＯＳは、触媒劣化のない図２ (Ｂ),
(Ｆ),(Ｇ）の場合のそれよりは大きくなるので、触媒劣化判別手段はこの現象を利用して触媒の劣化を判別する。 この場合、種々の運転条件によるＬＶＯＳの変化を補償するために、同様に運転条件の変化を受ける上流側空燃比センサの軌跡長ＬＶＯＭとＬＶＯＳとの比を用いても良い。

【００１１】

【実施例】図３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。 図３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と吸入空気量を直接計測するものであって、たとえば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に提供されている。 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１０の入出力インターフェイス１０２に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＣＰＵ１０３の割込み端子に供給される。

【００１２】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。 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。

【００１３】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つの有毒成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ _Xを同時に浄化するＯ ₂ストレージ効果（過剰の酸素を保持し未燃焼排気物の浄化に利用する機能）を有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Ｏ ₂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Ｏ ₂センサ１５が設けられている。 Ｏ ₂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、Ｏ ₂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、入出力インターフェイス１
０２、ＣＰＵ１０３の外に、ＲＡＭ１０４，ＲＯＭ１０
５、バックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回路１０
７等が設けられている。

【００１４】また、吸気通路２のスロットル弁１６には、スロットル弁１６が全閉か否かを示す信号ＬＬを発生するアイドルスイッチ１７が設けられている。 このアイドル状態出力信号ＬＬは制御回路１０の入出力インターフェイス１０２に供給される。 １８は２次空気導入吸気弁であって、減速時あるはいアイドル時に２次空気を排気管１１に供給して、ＨＣ，ＣＯエミッションを低減するためのものである。

【００１５】１９は触媒コンバータ１２の三元触媒が劣化した場合に付勢されるアラームである。 さらに、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ＴＡＵ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ボローアウト端子が“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ＴＡＵ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。

【００１６】なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／
Ｄ変換器１０１のＡ／Ｄ変換終了後、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、等である。 エアフローセンサ３の吸入空気量データＱおよび冷却水温データＴＨＷは所定時間もしくは所定クランク角毎に実行される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Ｎ
_e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。

【００１７】以下、図３の制御回路の動作を説明する。
図４、図５は上流側Ｏ ₂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毎に実行する。 ステップ４０１では、上流側Ｏ ₂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、始動後増量中、暖機増量中、パワー増量中、触媒過熱防止のためのＯＴＰ増量中、上流側Ｏ ₂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４２５に進み、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢを“０”とし、ステップ４２６に進む。 なお、空燃比補正係数ＦＡＦを１．０
としてもよい。 他方、閉ループ条件成立の場合はステップ４０２に進む。

【００１８】ステップ４０２では、上流側Ｏ ₂センサ１
３の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ４０
３にてＶＯＭが比較電圧Ｖ _R1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、リーン（ＶＯＭ≦Ｖ _R1 ）であれば、
ステップ４０４にてディレイカウンタＣＤＬＹが正か否かを判別し、ＣＤＬＹ＞０であればステップ４０５にてＣＤＬＹを０とし、ステップ４０６に進む。 ステップ４
０６では、ディレイカウンタＣＤＬＹを１減算し、ステップ４０７，４０８にてディレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードする。 この場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達したときにはステップ４
０９にて空燃比フラグＦ１を“０”（リーン）とする。
なお、最小値ＴＤＬは上流側Ｏ ₂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状態であって、負の値で定義される。 他方、リッチ（Ｖ ₁ ＞Ｖ _R1 ）
であれば、ステップ４１０にてディレイカウンタＣＤＬ
Ｙが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜０であればステップ４１１にてＣＤＬＹを０とし、ステップ４１２に進む。
ステップ４１２ではディレイカウンタＣＤＬＹを１加算し、ステップ４１３，４１４にてディレイカウンタＣＤ
ＬＹを最大値ＴＤＲでガードする。 この場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到達したときにはステップ４１５にて空燃比フラグＦ１を“１”（リッチ）
とする。 なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ ₂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状態であって、正の値で定義される。

【００１９】次に、ステップ４１６では、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、空燃比フラグＦ
１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＋
ＲＳＲ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←Ｆ
ＡＦ−ＲＳＬとスキップ的に減少させる。 つまり、スキップ処理を行う。

【００２０】ステップ４１６にて空燃比フラグＦ１の符号が反転していなければ、ステップ４２０，４２１，４
２２にて積分処理を行う。 つまり、ステップ４２０にて、Ｆ１＝“０”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リーン）であればステップ４２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステップ４２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとする。 ここで、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ（ＫＩ
Ｌ）＜ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。 従って、ステップ４２
１はリーン状態（Ｆ１＝“０”）で燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ４２２はリッチ状態（Ｆ１＝
“１”）で燃料噴射量を徐々に減少させる。

【００２１】次に、ステップ４２３では、ステップ４２
３，４２４，４２６，４２７にて演算された空燃比補正係数ＦＡＦは最小値たとえば０．８にてガードされ、また、最大値たとえば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。

【００２２】ステップ４２４では、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢを“１”とし、上述のごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納して、ステップ４２６にてこのループは終了する。 次に、本発明を上流側Ｏ ₂センサ１３の出力Ｖ ₁及び下流側Ｏ ₂センサ１５の出力Ｖ
₂の両方を用いて空燃比フィードバック制御を行うダブルＯ ₂センサシステムに適用した場合について説明する。

【００２３】図６は図４、図５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Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭにより図６（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、ディレイカウンタＣＤＬＹは、図６（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、図６（Ｃ）に示すごとく、
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ｔ ₁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′はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された後に時刻ｔ ₂にてリッチに変化する。
時刻ｔ ₃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′はリーン遅延時間（−ＴＤＬ）相当だけリッチに保持された後に時刻ｔ ₄にてリーンに変化する。 しかし空燃比信号Ａ／
Ｆ′が時刻ｔ ₅ ,ｔ ₆ ,ｔ ₇のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲ
の短い期間で反転すると、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到達するのに時間を要し、この結果、時刻ｔ ₈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′にもとづいて図６（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

【００２４】次に、下流側Ｏ ₂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，ＲＳＬ、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、もしくは上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭの比較電圧Ｖ
_R1を可変にするシステムと、第２の空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ２を導入するシステムとがある。

【００２５】たとえば、リッチスキップ量ＲＳＲ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ＲＳＬ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ＲＳＬ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ＲＳＲを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。 したがって、下流側Ｏ ₂センサ１５
の出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＬ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ＫＩ
Ｒ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ＫＩＲ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Ｏ ₂センサ１５
の出力に応じてリッチ成分定数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を制御できる。
リッチ遅延時間ＴＤＲを大きくもしくはリーン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さく設定すれば、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）を大きくもしくはリッチ遅延時間（ＴＤＲ）を小さく設定すれば、制御空燃比はリーン側に移行できる。 つまり、下流側Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳに応じて遅延時間ＴＤ
Ｒ，ＴＤＬ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 _R1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Ｖ _R1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Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳに応じて比較電圧Ｖ _R1を補正することにより空燃比が制御できる。

【００２６】これらスキップ量、積分定数、遅延時間、
比較電圧を下流側Ｏ ₂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、スキップ量は、
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。

【００２７】次に、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Ｏ ₂センサシステムについて説明する。 図７、図８は下流側Ｏ ₂センサ１５
の出力ＶＯＳにもとづく第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５１２ms毎に実行される。 ステップ７０１〜７０６では、下流側Ｏ ₂センサ１５によって閉ループ条件か否かを判別する。 たとえば、上流側Ｏ ₂センサ１３による閉ループ条件の不成立（ステップ７０１）に加えて、冷却水温ＴＨＷが所定値（たとえば７０℃）以下のとき（ステップ７０２）、
スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき（ステップ７０３）、回転速度Ｎ _e 、車速、アイドルスイッチ１７の信号ＬＬ、冷却水温ＴＨＷ等にもとづいて２次空気が導入されていないとき（ステップ７０４）、軽負荷のとき（Ｑ／Ｎ _e ＜Ｘ ₁ )（ステップ７０５）、下流側Ｏ
₂センサ１５が活性化していないとき（ステップ７０
６）、等が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。 閉ループ条件不成立であれば、ステップ７１９に進み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをリセットし（“０”）、閉ループ条件成立であればステップ７０８に進み、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢをセットする（“１”）。

【００２８】ステップ７０９〜７１８のフローについて説明する。 ステップ７０９は、下流側Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ７１０
にてＶＯＳが比較電圧Ｖ _R2たとえば０．５５Ｖ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Ｖ _R2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Ｏ ₂センサ１３の出力の比較電圧Ｖ _R1より高く設定されているが、この設定は任意でもよい。 この結果、ＶＯＳ≦Ｖ _R2
（リーン）であればステップ７１１，７１２，７１３に進み、ＶＯＳ＞Ｖ _R2 （リッチ）であればステップ７１
４，７１５，７１６に進む。 すなわち、ステップ７１１
では、ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳ（一定値）とし、つまり、リッチスキップ量ＲＳＲを増大させて空燃比をリッチ側に移行させ、ステップ７１２，７１３では、ＲＳＲ
を最大値ＭＡＸ（＝７．５％）にてガードし、他方、ステップ７１４にてＲＳＲ←ＲＳＲ−ΔＲＳとし、つまり、リッチスキップ量ＲＳＲを減少させて空燃比をリーン側に移行させ、ステップ７１５，７１６にてＲＳＲを最小値ＭＩＮ（＝２．５％）にてガードする。 なお、最小値ＭＩＮ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値である。

【００２９】ステップ７１７では、リーンスキップ量Ｒ
ＳＬを、 ＲＳＬ←１０％−ＲＳＲ とする。 つまり、ＲＳＲ＋ＲＳＬ＝１０％とする。 ステップ７１８では、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬをＲＡＭ１
０５に格納する。 そして、ステップ７２０に進む。

【００３０】図９の噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角たとえば３６０°ＣＡ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及び回転速度データＮ _eを読出して基本噴射量ＴＡＵＰ
（理論空燃比を得る噴射時間）を演算する。 たとえばＴ
ＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎ _e （αは定数）とする。 ステップ９
０２では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵＰ・Ｆ
ＡＦ・β＋γにより演算する。 なお、β，γは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９０３にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１
０８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９０４
にてこのルーチンを終了する。

【００３１】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のボロー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。 図１０〜図１３は触媒劣化判別ルーチンであって、所定時間たとえば４ms毎に実行される。 ステップ１００１では、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢにより上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯ
Ｍによる空燃比フィードバック制御中（ＸＭＦＢ＝
“１”）か否かを判別し、ステップ１００２では、リーンモニタにより上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭがリーン側に所定期間以上張り付いているか否かを判別し、
ステップ１００３では、リッチモニタにより上流側Ｏ ₂
センサ１３の出力ＶＯＭがリッチ側に所定期間以上張り付いているか否かを判別し、ステップ１００４では、空燃比フィードバックフラグＸＳＦＢにより下流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＳによる空燃比フィードバック制御中（ＸＳＦＢ＝“１”）か否かを判別する。

【００３２】この結果、上流側Ｏ ₂センサ１３の出力Ｖ
ＯＭによる空燃比フィードバック制御中（ＸＭＦＢ＝
“１”）であって、該出力ＶＯＭがリーン側もしくはリッチ側に張り付いてなく、かつ下流側Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳによる空燃比フィードバック制御中（ＸＳＦ
Ｂ＝“１”）のときのみ、ステップ１００５以降に進み、触媒劣化判別を行う。

【００３３】なお、ステップ１００２，１００３を設けたのは、たとえ上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭによる空燃比フィードバック制御が行われても、上流側Ｏ ₂
センサ１３の出力ＶＯＭがリーン側かリッチ側かに片寄っていると、後述の基準値となる積分値ＳＶＯＭが有効的に得られないからであり、つまり、上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭは図２（Ａ）に示すような場合にのみ触媒劣化判別を行うようにする。

【００３４】ステップ１００５では、図２（Ａ）に示すような上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶ
ＯＭを、 ＬＶＯＭ←ＬＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶＯＭ _i-1 ｜により演算する。 そして、ステップ１００６では、次回の実行に備え、 ＶＯＭ _i-1 ←ＶＯＭ と更新する。

【００３５】ステップ１００７では、図２（Ｂ）〜
（Ｅ）に示すような下流側Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳ
の軌跡長ＬＶＯＳを、 ＬＶＯＳ←ＳＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳ _i-1 ｜により演算する。 そして、ステップ１００８では、次回の実行に備え、 ＶＯＳ _i-1 ←ＶＯＳ と更新する。

【００３６】ステップ１００９では、カウンタＣＴＩＭ
Ｅを＋１カウントアップし、ステップ１０１０にて所定値Ｃ ₀を超えたか否かを判別する。 なお、値Ｃ ₀はたとえば上流側Ｏ ₂センサ１３の反転回数５回分に相当する約２０秒である。 この時間を適切な値に設定することにより、触媒劣化がないときに瞬間的なＶＯＳの変化によりＶＯＳの振幅が大きくなっても、所定期間内の軌跡長には大きくその影響が現れず、もって劣化判別精度が向上することになる。 この結果、ＣＴＩＭＥ＞Ｃ ₀のときのみ、ステップ１０１１に進む。

【００３７】ステップ１０１１では上流側Ｏ ₂センサ１
３の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭと下流側Ｏ ₂センサ１
５の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳとの比が

（図２ (Ｂ),(Ｆ),（Ｇ）に相当）であれば、触媒劣化なしとみなし、ステップ１０１４に進むが、ＬＶＯＳ／

ＬＶＯＭ≧ｋ（図２ (Ｃ),（Ｄ),（Ｅ）相当）であれば触媒劣化ありとみなし、ステップ１０１２に進む。 つまり、ステップ１０１２にてアラームフラグＡＬＭをセットし（“１”）、ステップ１０１３にてアラーム１９を付勢する。 他の場合には、ステップ１０１４にてアラームフラグＡＬＭをリセットする（“０”）。 ステップ１

０１４では、修理点検のためにアラームフラグＡＬＭをバックアップＲＡＭ１０６に格納しておく。

【００３８】ステップ１０１５では、次回の触媒劣化判別に備え、ＣＴＩＭＥ，ＬＶＯＭ，ＬＶＯＳをクリアする。 そして、ステップ１０１６にてこのルーチンは終了する。 なお、上述の実施例においては、下流側Ｏ ₂センサ１５の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳの基準値として上流側Ｏ ₂センサ１３の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭを用いたが、この値ＬＶＯＭの代りに、一定値もしくは図１
３に示す負荷状態によって変化する所定値ｋとしてもよい。

【００３９】また、上述のダブルＯ ₂センサシステムにおいて、なお、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５１２
ms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Ｏ ₂センサによる制御を主として行い、
応答性の悪い下流側Ｏ ₂センサによる制御を従にして行うためである。

【００４０】また、上述のダブルＯ ₂センサシステムにおいて、上流側Ｏ ₂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、積分定数、等を下流側Ｏ ₂センサの出力により補正するダブルＯ ₂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Ｏ 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、遅延時間、積分定数のうちの２つの同時に制御することにより制御性を向上できる。 さらにスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬのうちの一方を固定し他方のみを可変とすることも、遅延時間ＴＤＲ，Ｔ
ＤＬのうちの一方を固定し他方のみを可変とすることも、あるいはリッチ積分定数ＫＩＲ、リーン積分定数Ｋ
ＩＬの一方を固定し他方を可変とすることも可能である。

【００４１】また、上記実施例では、触媒の上流側Ｏ ₂
センサ出力および下流側Ｏ ₂センサ出力により空燃比を理論空燃比にフィードバックするダブルＯ ₂センサシステムを示したが、本願は、少なくとも上流側Ｏ ₂センサ出力により空燃比を理論空燃比にフィードバックしているものにも適用できる。 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。

【００４２】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、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、図９のステップ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、吸入空気量に応じて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９０２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。

【００４３】さらに、上述の実施例では、空燃比センサとしてＯ ₂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。 特に、上流側空燃比センサとしてＴｉＯ ₂センサを用いると、制御応答性が向上し、下流側空燃比センサの出力による過補正が防止できる。 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。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下流側空燃比センサの出力が理論空燃比より大きくずれたり、触媒劣化がなくて出力振幅が大きくても、触媒劣化を信頼性高く判別できるので、触媒交換を迅速にしてエミッションの悪化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の作用を示すタイミング図である。

【図３】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。

【図４】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図７】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図８】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図９】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１０】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１１】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１２】図３の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１３】図１２のステップ１０１１の基準値の変更例を示すグラフである。

【符号の説明】

１…機関本体 ２…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Ｏ ₂センサ １５…下流側Ｏ ₂センサ １７…アイドルスイッチ

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