JP3063629B2 - Catalyst deterioration determination device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化用触媒の劣化判定装置に係わり、特に急激な加減速
を行った場合にも誤判定の発生を防止することのできる
内燃機関の触媒劣化判定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for judging deterioration of a catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, and more particularly to a catalyst for an internal combustion engine capable of preventing erroneous judgment even when abrupt acceleration / deceleration is performed. The present invention relates to a deterioration determination device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関において
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還元と
を同時に促進する三元触媒が利用されている。そのよう
な三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内
燃機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、
内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中
の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッ
チかリーンかを感知するＯ₂ センサ（酸素濃度センサ）
（図２参照）を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量
を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, in internal combustion engines for automobiles, oxidation of unburned components (HC, CO) and reduction of nitrogen oxides (NO _x ) in exhaust gas are simultaneously promoted as exhaust gas purification measures. A three-way catalyst is used. In order to increase the oxidation / reduction ability by such a three-way catalyst, it is necessary to control the air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the internal combustion engine to be close to the stoichiometric air-fuel ratio (window). for that reason,
In fuel injection control in an internal combustion engine, an O ₂ sensor (oxygen concentration sensor) that detects whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the residual oxygen concentration in the exhaust gas.
(See FIG. 2), and the air-fuel ratio feedback control for correcting the fuel amount based on the sensor output is performed.

【０００３】かかる空燃比フィードバック制御では、酸
素濃度を検出するＯ₂ センサをできるだけ燃焼室に近い
場所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けている
が、そのＯ₂ センサの出力特性のばらつきを補償するた
めに、触媒コンバータより下流側に第２のＯ₂ センサを
更に設けたダブルＯ₂ センサシステムも実現されてい
る。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌
されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ
平衡状態にあることにより、下流側Ｏ₂ センサの出力
は、上流側Ｏ₂ センサよりも緩やかに変化し、従って混
合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ₂ セン
サシステムは、触媒上流側Ｏ₂ センサによるメイン空燃
比フィードバック制御に加え、触媒下流側Ｏ₂ センサに
よるサブ空燃比フィードバック制御を実施するものであ
り、メイン空燃比フィードバック制御による空燃比補正
係数を、下流側Ｏ₂ センサの出力に基づいて修正するこ
とにより、上流側Ｏ₂ センサの出力特性のばらつきを吸
収し、空燃比制御精度の向上を図っている。In such air-fuel ratio feedback control, an O ₂ sensor for detecting oxygen concentration is provided as close to the combustion chamber as possible, that is, upstream of the catalytic converter, but the variation in output characteristics of the O ₂ sensor is compensated. For this reason, a double O ₂ sensor system further provided with a _second O ₂ sensor downstream of the catalytic converter has also been realized. That is, in the downstream side of the catalyst, the exhaust gas is sufficiently stirred, by which is in near equilibrium state by action of the oxygen concentration the three-way catalyst, the output of the downstream O ₂ sensor, the upstream O ₂ sensor Also changes slowly, thus indicating a rich / lean tendency for the entire mixture. The double O ₂ sensor system performs the sub air-fuel ratio feedback control by the catalyst downstream O ₂ sensor in addition to the main air-fuel ratio feedback control by the catalyst upstream O ₂ sensor, and performs the air-fuel ratio correction by the main air-fuel ratio feedback control. By correcting the coefficient based on the output of the downstream O ₂ sensor, variations in the output characteristics of the upstream O ₂ sensor are absorbed, and the air-fuel ratio control accuracy is improved.

【０００４】以上のような精密な空燃比制御を実施して
も、排気ガスの熱や鉛等の被毒により触媒が劣化してく
ると、十分な排気ガス浄化性能を得ることはできない。
そこで、従来より、種々の触媒劣化判定装置が提案され
ている。その一つは、触媒下流側Ｏ₂ センサによって暖
機後のＯ₂ 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）の低下を検出することに
より、触媒の劣化を診断するものである。すなわち、触
媒の劣化は、結果として暖機後の浄化性能の低下を誘発
するが、この装置は、Ｏ₂ ストレージ効果の低下を浄化
性能の低下と推定し、下流側Ｏ₂ センサの出力信号を使
用して、その軌跡長、フィードバック周波数等を求め、
Ｏ₂ ストレージ効果の低下を検出し、触媒の劣化を判定
するものである。例えば、特開平５−９８９４８号公報
に開示された装置は、理論空燃比へのフィードバック制
御中において上流側及び下流側Ｏ₂ センサの出力の軌跡
長を求め、それらの比に基づき触媒劣化を判定する装置
である。Even if the above-described precise air-fuel ratio control is performed, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained if the catalyst is deteriorated due to heat of the exhaust gas or poisoning of lead or the like.
Therefore, various catalyst deterioration determination devices have been conventionally proposed. One of them is to detect the deterioration of the O ₂ storage effect (the function of retaining excess oxygen and using it for purifying unburned exhaust gas) after the warm-up by the O ₂ sensor on the downstream side of the catalyst, thereby reducing the deterioration of the catalyst. It is to diagnose. That is, the deterioration of the catalyst results in a decrease in the purification performance after warm-up. As a result, this apparatus estimates that the decrease in the O ₂ storage effect is a decrease in the purification performance, and outputs the output signal of the downstream O ₂ sensor. To determine its trajectory length, feedback frequency, etc.
This is for detecting deterioration of the O ₂ storage effect and determining deterioration of the catalyst. For example, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-98948 obtains the trajectory lengths of the outputs of the upstream and downstream O ₂ sensors during feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio, and determines catalyst deterioration based on the ratios. It is a device to do.

【０００５】一方、近年においては、三元触媒が常に一
定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御
する内燃機関も開発されている。すなわち、Ｏ₂ ストレ
ージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分
の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不
足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する
ものであるが、このような能力は有限なものである。従
って、Ｏ₂ ストレージ能力を効果的に利用するために
は、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態
のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されてい
る酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）
に維持することが肝要であり、そのように維持されてい
れば、常に一定のＯ₂ 吸着・放出作用が可能となり、結
果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られ
る。On the other hand, in recent years, there has been developed an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio so that a three-way catalyst can always exhibit a constant and stable purification performance. That is, the O ₂ storage capacity purifies the exhaust gas by adsorbing excess oxygen when the exhaust gas is lean and releasing insufficient oxygen when the exhaust gas is rich. However, such capabilities are finite. Therefore, in order to utilize the O ₂ storage capacity effectively, the amount of oxygen stored in the catalyst must be adjusted so that the air-fuel ratio of the exhaust gas may be either rich or lean next. Predetermined amount (for example, half of the maximum oxygen storage amount)
It is important to maintain a constant O ₂ adsorption / desorption effect, and as a result, a constant oxidation / reduction capacity of the catalyst is always obtained.

【０００６】このように触媒の浄化性能を維持すべくＯ
₂ ストレージ量を一定に制御する内燃機関においては、
上流側空燃比センサとして空燃比をリニアに検出可能な
Ａ／Ｆセンサ（図３参照）が用いられ、比例及び積分動
作（ＰＩ動作）によるフィードバック制御が行われる。
すなわち、 次回燃料補正量＝Ｋ_p ＊（今回の燃料差）＋Ｋ_s ＊Σ
（これまでの燃料差） 但し、燃料差＝（実際に筒内で燃焼せしめられた燃料
量）−（吸入空気をストイキとする目標筒内燃料量） 実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量＝空気量検出値／
空燃比検出値 Ｋ_p ＝比例項ゲイン Ｋ_s ＝積分項ゲイン なる演算により、フィードバック燃料補正量が算出され
る。In order to maintain the purification performance of the catalyst as described above, O
_{(2) In} an internal combustion engine that controls the storage amount constant,
An A / F sensor (see FIG. 3) capable of linearly detecting the air-fuel ratio is used as the upstream-side air-fuel ratio sensor, and performs feedback control by proportional and integral operations (PI operations).
In other words, the next time fuel correction amount = K _p * (difference this time of fuel) + K _s * Σ
(Fuel difference up to now) Fuel difference = (Actual amount of fuel actually burned in the cylinder)-(Target in-cylinder fuel amount with stoichiometric intake air) Fuel amount actually burned in the cylinder = Air flow detection value /
The air-fuel ratio detection value K _p = proportional term gain K _s = integral term gain By the calculation, the feedback fuel correction amount is calculated.

【０００７】上記した燃料補正量の演算式からわかるよ
うに、その比例項は、Ｏ₂ センサによるフィードバック
制御と同様に、空燃比をストイキに維持すべく作用する
成分であり、積分項は、定常偏差（オフセット）を消去
するように作用する成分である。すなわち、この積分項
の作用により、触媒におけるＯ₂ ストレージ量が一定に
維持される結果となる。例えば、急加速等でリーンガス
が発生した場合には、かかる積分項の作用により、リッ
チガスが発生せしめられ、リーンガス発生の効果が相殺
される。As can be seen from the above equation for calculating the fuel correction amount, the proportional term is a component that acts to maintain the air-fuel ratio at stoichiometry, as in the feedback control by the O ₂ sensor. It is a component that acts to eliminate the deviation (offset). That is, the action of the integral term results in that the O ₂ storage amount in the catalyst is kept constant. For example, when lean gas is generated due to sudden acceleration or the like, the action of the integral term generates rich gas, and the effect of lean gas generation is offset.

【０００８】かかるＯ₂ ストレージ量一定制御システム
においても、Ａ／Ｆセンサの出力特性のばらつきを補償
するために、触媒下流側にも空燃比センサ（Ｏ₂ センサ
またはＡ／Ｆセンサ）が設けられることがある。従っ
て、この場合にも、ダブルＯ₂センサシステムと同様
に、触媒のＯ₂ ストレージ効果の低下を下流側空燃比セ
ンサで検出することにより、触媒の劣化を検出すること
が考えられる。In such an O ₂ storage amount constant control system, an air-fuel ratio sensor (O ₂ sensor or A / F sensor) is also provided downstream of the catalyst in order to compensate for variations in the output characteristics of the A / F sensor. Sometimes. Therefore, in this case, similarly to the double O ₂ sensor system, the deterioration of the catalyst may be detected by detecting the decrease in the O ₂ storage effect of the catalyst by the downstream air-fuel ratio sensor.

【０００９】しかしながら触媒下流側に設けられた下流
側空燃比センサの出力は燃焼ガスが内燃機関から排出さ
れてからこの下流側空燃比センサに到達するまでの時間
の影響を受け、到達時間の長い時（即ち吸入空気量が少
ない時）は反転周期は長く軌跡長は短くなり、到達時間
の短い時（即ち吸入空気量が多い時）は反転周期は短く
軌跡長は長くなるため、加減速が発生した場合に誤判定
が発生するおそれがある。However, the output of the downstream air-fuel ratio sensor provided downstream of the catalyst is affected by the time from when the combustion gas is discharged from the internal combustion engine to when the combustion gas reaches the downstream air-fuel ratio sensor. At the time (ie, when the intake air amount is small), the reversal cycle is long and the trajectory length is short. When the arrival time is short (that is, when the intake air amount is large), the reversal cycle is short and the trajectory length is long. If it occurs, erroneous determination may occur.

【００１０】上記課題を解決するために、内燃機関が特
定運転状態にあるときに限り触媒の劣化判定を行う装置
がすでに提案されている（特公平７−２６５７８公報参
照）。[0010] In order to solve the above-mentioned problem, a device for determining the deterioration of the catalyst only when the internal combustion engine is in a specific operation state has been proposed (see Japanese Patent Publication No. Hei 7-26578).

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら燃料噴射
量を決定する際に実際に燃料噴射が実行される時の筒内
空気量を吸入空気量の変化率から推定する場合には、急
激な加減速が行われた場合、即ち吸入空気量が急変した
場合には以下の理由から触媒の劣化判定で誤判定が発生
するおそれが生じる。 １．急激な加減速が行われた場合は筒内空気量の推定精
度が悪化するため、推定筒内空気量に基づき算出された
燃料量を噴射した場合には空燃比を目標空燃比に制御す
ることができずフィードバック補正量が過大となる結果
制御空燃比の変動が大きくなり、劣化判定の精度が低下
する。 ２．触媒上流側の空燃比センサは高温の排気ガスに晒さ
れる結果検出特性がずれる劣化が発生する場合がある。However, when estimating the amount of in-cylinder air when fuel injection is actually performed from the rate of change of the amount of intake air when determining the amount of fuel injection, rapid acceleration / deceleration is required. Is performed, that is, when the intake air amount changes suddenly, there is a possibility that an erroneous determination may occur in the catalyst deterioration determination for the following reasons. 1. When rapid acceleration / deceleration is performed, the accuracy of estimating the in-cylinder air amount deteriorates. Therefore, when the fuel amount calculated based on the estimated in-cylinder air amount is injected, the air-fuel ratio should be controlled to the target air-fuel ratio. As a result, the feedback correction amount becomes excessive, and as a result, the fluctuation of the control air-fuel ratio increases, and the accuracy of the deterioration determination decreases. 2. When the air-fuel ratio sensor on the upstream side of the catalyst is exposed to high-temperature exhaust gas, there may be a case where the detection characteristics are degraded and deteriorate.

【００１２】上流側Ａ／Ｆセンサが劣化したときは、正
常な場合とは異なる電圧を出力する、即ち振幅に差が生
じるだけでなく、目標空燃比相当電圧との偏差に誤差を
生じるため空燃比フィードバック制御中であれば上流側
Ａ／Ｆセンサ出力が目標空燃比相当電圧を横切ってから
目標空燃比相当電圧を逆方向に横切るまでの周期にも差
が生じる。When the upstream side A / F sensor is deteriorated, a voltage different from the normal case is output, that is, not only a difference occurs in amplitude but also an error occurs in a deviation from a voltage corresponding to a target air-fuel ratio. During the fuel ratio feedback control, there is also a difference in the period from when the upstream A / F sensor output crosses the target air-fuel ratio equivalent voltage to when it crosses the target air-fuel ratio equivalent voltage in the reverse direction.

【００１３】この特性を利用して上流側Ａ／Ｆセンサ出
力の振幅と周期から上流側Ａ／Ｆセンサの劣化度合を推
定し劣化による検出特性の変化を補正することも可能で
あるが、急激な加減速により制御空燃比が大きく変動し
たときには上流側Ａ／Ｆセンサの劣化に対する補正が過
度となる結果、劣化判定の精度が低下する。上記誤判定
を回避するためには吸入空気量（あるいはスロットル弁
開度）の変動が所定範囲以上であるときに触媒の劣化判
定を中止すればよいが、触媒劣化判定の機会が減少す
る。Using this characteristic, it is possible to estimate the degree of deterioration of the upstream A / F sensor from the amplitude and cycle of the output of the upstream A / F sensor and correct the change in the detection characteristic due to the deterioration. When the control air-fuel ratio greatly changes due to excessive acceleration / deceleration, the correction of the deterioration of the upstream A / F sensor becomes excessive, and as a result, the accuracy of the deterioration determination is reduced. In order to avoid the erroneous determination, the catalyst deterioration determination may be stopped when the fluctuation of the intake air amount (or the throttle valve opening) is equal to or more than a predetermined range, but the opportunity for the catalyst deterioration determination is reduced.

【００１４】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、三元触媒の劣化判定精度を維持しつつ判別機会を
増加するとともに、急激な加減速が発生した場合に誤判
定を防止することのできる内燃機関の触媒劣化判定装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and it is an object of the present invention to increase the number of opportunities for determination while maintaining the accuracy of determination of deterioration of a three-way catalyst, and to prevent erroneous determination when rapid acceleration / deceleration occurs. It is an object of the present invention to provide a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine that can perform the above.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る内燃
機関の触媒劣化判定装置の基本構成図である。請求項１
に係る内燃機関の触媒劣化判定装置は、内燃機関の排気
通路に設けられた排気浄化用触媒の上流側に設けられ排
気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する出力特性を有する上
流側空燃比センサＡと、少なくとも上流側空燃比センサ
Ａの出力に基づいて機関空燃比が目標空燃比となるよう
に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Ｂと、排気浄化用触媒の下流側に設けられ排気ガス中
の酸素濃度を検出する下流側空燃比センサＣと、空燃比
フィードバック制御手段Ｂによる空燃比フィードバック
制御実行中の触媒劣化判定期間内において下流側空燃比
センサＣの出力に基づいて排気浄化用触媒の劣化を判定
する触媒劣化判定手段Ｄと、触媒劣化判定期間内に負荷
の変化量の積算値を算出する負荷変化量積算値算出手段
Ｅと、負荷変化量積算値算出手段Ｅで算出される負荷の
変化量の積算値が予め定められたしきい値以上となった
ときは触媒劣化判定手段Ｄによる排気浄化用触媒の劣化
の判定を中止する劣化検出中止手段Ｆと、を具備する。FIG. 1 is a basic block diagram of a catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to the present invention. Claim 1
The device for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention comprises an upstream air-fuel ratio sensor A provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an output characteristic substantially proportional to the oxygen concentration in exhaust gas. Air-fuel ratio feedback control means B for performing feedback control so that the engine air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio based on at least the output of the upstream air-fuel ratio sensor A; The downstream air-fuel ratio sensor C for detecting the oxygen concentration and the deterioration of the exhaust purification catalyst based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor C during the catalyst deterioration determination period during the execution of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control means B. A load change amount calculating means E for calculating an integrated value of the load change amount within the catalyst deterioration determining period, and a load change amount When the integrated value of the amount of change in load calculated by the calculated value calculation means E becomes equal to or larger than a predetermined threshold value, the deterioration detection stop which stops the determination of the deterioration of the exhaust purification catalyst by the catalyst deterioration determination means D is stopped. Means F.

【００１６】本装置によれば、触媒劣化判定期間内の負
荷変化が所定のしきい値以上であるときは排気浄化用触
媒の劣化判定が中止されるため、誤判定の発生が未然に
防止されるとともに判定の機会が最大限維持される。請
求項２に係る内燃機関の触媒劣化判定装置は、空燃比フ
ィードバック制御手段による空燃比フィードバック制御
実行中に触媒劣化判定期間より短い短期触媒劣化判定期
間内の負荷の変化量の積算値を算出する短期負荷変化量
積算値算出手段１７と、短期負荷変化量積算値算出手段
Ｇで算出される短期触媒劣化判定期間内の負荷の変化量
の積算値が予め定められた第２のしきい値以上となった
ときは触媒劣化判定手段Ｄによる排気浄化用触媒の劣化
の判定を中止する第２の劣化検出中止手段Ｈと、をさら
に具備する。According to the present apparatus, when the load change during the catalyst deterioration determination period is equal to or greater than the predetermined threshold, the deterioration determination of the exhaust purification catalyst is stopped, so that the occurrence of an erroneous determination is prevented. And the opportunity for judgment is kept to the maximum. A catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to claim 2 calculates an integrated value of a load change amount during a short-term catalyst deterioration determination period shorter than the catalyst deterioration determination period during execution of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control unit. The integrated value of the load change during the short-term catalyst deterioration determination period calculated by the short-term load change integrated value calculating means 17 and the short-term load change integrated value calculating means G is equal to or greater than a second predetermined threshold value And a second deterioration detection stopping means H for stopping the determination of deterioration of the exhaust gas purifying catalyst by the catalyst deterioration determining means D when the condition becomes.

【００１７】本装置によれば、触媒劣化判定期間内に短
時間の所定のしきい値以上の負荷変化があった場合にも
排気浄化用触媒の劣化判定が中止ため、負荷急変時の誤
判定の発生が未然に防止される。According to this device, even if there is a short-term load change of a predetermined threshold value or more within the catalyst deterioration judgment period, the judgment of deterioration of the exhaust gas purification catalyst is stopped. Is prevented from occurring.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図４は、本発明の一実施
形態に係る触媒劣化判別装置を備えた電子制御式内燃機
関の全体概要図である。内燃機関の燃焼に必要な空気
は、エアクリーナ２で濾過され、スロットルボディ４を
通ってサージタンク（インテークマニホルド）６で各気
筒の吸気管７に分配される。なお、その吸入空気流量
は、スロットルボディ４に設けられたスロットル弁５に
より調節されるとともに、エアフローメータ４０により
計測される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ４３
により検出される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including the catalyst deterioration determination device according to one embodiment of the present invention. Air required for combustion of the internal combustion engine is filtered by the air cleaner 2, passes through the throttle body 4, and is distributed to the intake pipe 7 of each cylinder by a surge tank (intake manifold) 6. The intake air flow rate is adjusted by a throttle valve 5 provided on the throttle body 4 and measured by an air flow meter 40. Further, the intake air temperature is measured by an intake air temperature sensor 43.
Is detected by

【００１９】スロットル弁５の開度は、スロットル開度
センサ４２により検出される。また、スロットル弁５が
全閉状態のときにはアイドルスイッチ５２がオンとな
り、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブと
なる。また、スロットル弁５をバイパスするアイドルア
ジャスト通路８には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）６６が設け
られている。The opening of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening sensor 42. When the throttle valve 5 is in the fully closed state, the idle switch 52 is turned on, and the throttle fully closed signal output from the idle switch 52 becomes active. The idle adjustment passage 8 that bypasses the throttle valve 5 is provided with an idle rotation speed control valve (ISCV) 66 for adjusting the air flow during idling.

【００２０】一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。吸
気管７では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁２４を介して内燃機関本体すなわち気筒（シリン
ダ）２０の燃焼室２１に吸入される。燃焼室２１におい
て、混合気は、ピストン２３により圧縮された後、点火
されて爆発・燃焼し、動力を発生する。そのような点火
は、点火信号を受けたイグナイタ６２が、点火コイル６
３の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流
が、点火ディストリビュータ６４を介してスパークプラ
グ６５に供給されることによりなされる。On the other hand, the fuel stored in the fuel tank 10 is pumped up by the fuel pump 11 and
Is injected into the intake pipe 7 by the fuel injection valve 60. In the intake pipe 7, air and fuel are mixed, and the air-fuel mixture is
It is sucked into the combustion chamber 21 of the internal combustion engine main body, that is, the cylinder 20 via the intake valve 24. In the combustion chamber 21, the air-fuel mixture is compressed by the piston 23, ignited, exploded and burned to generate power. Such an ignition is performed by the igniter 62 receiving the ignition signal,
3 is controlled by energizing and interrupting the primary current, and the secondary current is supplied to the spark plug 65 via the ignition distributor 64.

【００２１】なお、点火ディストリビュータ６４には、
その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°
ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ５０、及び３０°ＣＡごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ５１が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ５３によって検出される。また、内燃
機関本体（気筒）２０は、冷却水通路２２に導かれた冷
却水により冷却され、その冷却水温度は水温センサ４４
によって検出される。The ignition distributor 64 includes:
Its axis is, for example, 720 ° in terms of crank angle (CA).
A reference position detection sensor 50 for generating a reference position detection pulse for each CA and a crank angle sensor 51 for generating a position detection pulse for each 30 ° CA are provided. Note that the actual vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor 53 that generates an output pulse representing the vehicle speed. Further, the internal combustion engine body (cylinder) 20 is cooled by cooling water guided to the cooling water passage 22, and the temperature of the cooling water is measured by a water temperature sensor 44.
Is detected by

【００２２】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁
２６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排
気管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排気ガス
中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するＡ／Ｆ
センサ４５が設けられている。さらにそれより下流の排
気系には、触媒コンバータ３８が設けられており、その
触媒コンバータ３８には、排気ガス中の未燃成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還元とを同
時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒
コンバータ３８において浄化された排気ガスが大気中に
排出される。The burned air-fuel mixture is discharged as an exhaust gas to an exhaust manifold 30 via an exhaust valve 26, and then guided to an exhaust pipe 34. The exhaust pipe 34 has an A / F that linearly detects the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas.
A sensor 45 is provided. Further, a catalytic converter 38 is provided downstream of the exhaust system, and the catalytic converter 38 has an unburned component (H
A three-way catalyst that simultaneously promotes the oxidation of (C, CO) and the reduction of nitrogen oxides (NO _x ) is accommodated. The exhaust gas thus purified in the catalytic converter 38 is discharged into the atmosphere.

【００２３】また、この内燃機関は、Ａ／Ｆセンサ４５
による空燃比フィードバック制御の制御中心を変動させ
ることによりＡ／Ｆセンサ４５の出力特性のばらつきを
補償するサブ空燃比フィードバック制御を実施する内燃
機関であり、触媒コンバータ３８より下流の排気系に
は、Ｏ₂ センサ４６が設けられている。内燃機関電子制
御ユニット（ＥＣＵ）７０は、燃料噴射制御（空燃比制
御）、点火時期制御、アイドル回転速度制御などに加
え、触媒劣化判別処理を実行するマイクロコンピュータ
システムであり、そのハードウェア構成は、図５のブロ
ック図に示される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）７３
に格納されたプログラム及び各種のマップに従って、中
央処理装置（ＣＰＵ）７１は、各種センサ及びスイッチ
からの信号をＡ／Ｄ変換回路７５又は入力インタフェー
ス回路７６を介して入力し、その入力信号に基づいて演
算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動制御回路７
７ａ〜７７ｄを介して各種アクチュエータ用制御信号を
出力する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４は、
その演算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場
所として使用される。また、バックアップＲＡＭ（Ｂ−
ＲＡＭ）７９は、バッテリ（図示せず）に直接接続され
ることにより電力の供給を受け、イグニションスイッチ
がオフの状態においても保持されるべきデータ（例え
ば、各種の学習値）を格納するために使用される。ま
た、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アドレスバス、
データバス、及びコントロールバスからなるシステムバ
ス７２によって接続されている。The internal combustion engine is provided with an A / F sensor 45.
The internal combustion engine performs sub air-fuel ratio feedback control for compensating for variations in output characteristics of the A / F sensor 45 by changing the control center of air-fuel ratio feedback control by An O ₂ sensor 46 is provided. The internal combustion engine electronic control unit (ECU) 70 is a microcomputer system that executes catalyst deterioration determination processing in addition to fuel injection control (air-fuel ratio control), ignition timing control, idle rotation speed control, and the like. , Shown in the block diagram of FIG. Read only memory (ROM) 73
The central processing unit (CPU) 71 inputs signals from various sensors and switches via the A / D conversion circuit 75 or the input interface circuit 76 in accordance with the programs stored in the CPU and various maps. Calculation processing, and based on the calculation results, the drive control circuit 7
The control signals for various actuators are output through 7a to 77d. The random access memory (RAM) 74
It is used as a temporary data storage location in the operation and control processing. In addition, the backup RAM (B-
The RAM (RAM) 79 is supplied with power by being directly connected to a battery (not shown), and stores data (for example, various learning values) to be held even when the ignition switch is off. used. Each component in these ECUs is an address bus,
They are connected by a system bus 72 composed of a data bus and a control bus.

【００２４】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関において実行されるＥＣＵ７０の内燃機関制御処
理について、以下に説明する。点火時期制御は、クラン
ク角センサ５１から得られるエンジン回転速度およびそ
の他のセンサからの信号により、内燃機関の状態を総合
的に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動制御回路７
７ｂを介してイグナイタ６２に点火信号を送るものであ
る。An internal combustion engine control process of the ECU 70 executed in the internal combustion engine having the above hardware configuration will be described below. The ignition timing control is based on the engine speed obtained from the crank angle sensor 51 and signals from other sensors, comprehensively determines the state of the internal combustion engine, determines the optimal ignition timing, and determines the optimal ignition timing.
The ignition signal is sent to the igniter 62 via the switch 7b.

【００２５】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ５２からのスロットル全閉信号及び車速センサ
５３からの車速信号によってアイドル状態を検出すると
ともに、水温センサ４４からの内燃機関冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際の内燃機関回転速
度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるよう
に制御量を決定し、駆動制御回路７７ｃを介してＩＳＣ
Ｖ６６を制御して空気量を調節することにより、最適な
アイドル回転速度を維持するものである。In the idle speed control, the idle state is detected based on the throttle fully closed signal from the idle switch 52 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 53, and is determined by the temperature of the internal combustion engine cooling water from the water temperature sensor 44 and the like. The target rotational speed is compared with the actual internal combustion engine rotational speed, and a control amount is determined so as to be the target rotational speed according to the difference, and the ISC is determined via the drive control circuit 77c.
By controlling the V66 to adjust the amount of air, the optimum idle rotation speed is maintained.

【００２６】以下では、空燃比制御（燃料噴射制御）及
び本発明に係る触媒劣化判別処理について詳細に説明す
べく、関連する処理ルーチンの手順を順次示す。図６
は、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、
所定のクランク角ごとに実行される。まず、本ルーチン
の前回までの走行により得られている筒内空気量ＭＣ_i
及び目標筒内燃料量ＦＣＲ_i を更新する。すなわち、第
ｉ（ｉ＝０，１，…，ｎ−１）回前のＭＣ_i 及びＦＣＲ
_i を、第“ｉ＋１”回前のＭＣ_i+1 及びＦＣＲ_i+1 とす
る（ステップ１０２）。これは、図７に示されるよう
に、過去ｎ回分の筒内空気量ＭＣ_i および目標筒内燃料
量ＦＣＲ_i のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回新た
にＭＣ₀ 及びＦＣＲ₀ を算出するためである。In the following, in order to describe in detail the air-fuel ratio control (fuel injection control) and the catalyst deterioration determination processing according to the present invention, the procedures of related processing routines will be sequentially shown. FIG.
5 is a flowchart showing a processing procedure of a cylinder air amount estimation and a target cylinder fuel amount calculation routine. This routine is
It is executed at every predetermined crank angle. First, the in-cylinder air amount MC _i obtained by the previous traveling of this routine
And updating the target cylinder fuel amount FCR _i. That is, MC _i and FCR of the i-th (i = 0, 1,..., N−1) times
The _i, the "i + 1" times the previous MC _{i + 1} and FCR _{i + 1} (step 102). This is because, as shown in FIG. 7, stores the data of the past n times of the in-cylinder air amount MC _i and target cylinder fuel amount FCR _i in RAM 74, new to calculate the MC ₀ and FCR ₀ time It is.

【００２７】次いで、エアフローメータ４０、クランク
角センサ５１、及びスロットル開度センサ４２からの出
力に基づいて、現在の吸気流量ＱＡ、内燃機関回転速度
ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡを求める（ステップ１０
４）。次いで、これらのＱＡ、ＮＥ、及びＴＡのデータ
より、筒内に供給される空気量ＭＣ₀ を推定する（ステ
ップ１０６）。なお、一般に、筒内空気量は、吸気流量
ＱＡ及び内燃機関回転速度ＮＥから推定可能であるが、
本実施例では、スロットル開度ＴＡの値の変化より過渡
状態を検出し、過渡状態においても精密な空気量が算出
されるようにしている。Next, based on the outputs from the air flow meter 40, the crank angle sensor 51, and the throttle opening sensor 42, the current intake air flow rate QA, the internal combustion engine rotational speed NE, and the throttle opening TA are obtained (step 10).
4). Then, these QA, NE, and from TA data, to estimate the amount of air MC ₀ supplied to the cylinder (step 106). In general, the in-cylinder air amount can be estimated from the intake air flow rate QA and the internal combustion engine rotation speed NE.
In this embodiment, a transient state is detected from a change in the value of the throttle opening TA, and a precise air amount is calculated even in the transient state.

【００２８】次いで、筒内空気量ＭＣ₀ 及び理論空燃比
ＡＦＴに基づき、 ＦＣＲ₀ ←ＭＣ₀ ／ＡＦＴ なる演算を実行して、混合気を理論空燃比とするために
筒内に供給されるべき目標燃料量ＦＣＲ₀ を算出する
（ステップ１０８）。このようにして算出された筒内空
気量ＭＣ₀ 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ₀ は、今回得られ
た最新のデータとして、図７に示されるような形式でＲ
ＡＭ７４内に記憶される。Next, based on the in-cylinder air amount MC ₀ and the stoichiometric air-fuel ratio AFT, an operation of FCR ₀ ← MC ₀ / AFT is executed, and the air-fuel mixture should be supplied into the cylinder to obtain the stoichiometric air-fuel ratio. A target fuel amount FCR ₀ is calculated (step 108). The in-cylinder air amount MC ₀ and the target in-cylinder fuel amount FCR ₀ calculated in this way are the latest data obtained this time in the form shown in FIG.
Stored in AM74.

【００２９】図８は、メイン空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。ま
ず、フィードバックを実行すべき条件が成立するか否か
を判定する（ステップ２０２）。例えば、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、Ａ／Ｆセンサ４５の出力信号変化がない時、燃料カ
ット中、等はフィードバック条件不成立となり、その他
の場合は条件成立となる。条件不成立のときには、フィ
ードバック制御による燃料補正量ＤＦを０とし（ステッ
プ２１６）、本ルーチンを終了する。FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of a main air-fuel ratio feedback control routine. This routine is executed every predetermined crank angle. First, it is determined whether a condition for executing feedback is satisfied (step 202). For example, when the cooling water temperature is equal to or lower than a predetermined value, the feedback condition is not satisfied when the engine is started, during the increase after the start, during the warm-up, when there is no change in the output signal of the A / F sensor 45, during the fuel cut, and the like. In the case of, the condition is satisfied. When the condition is not satisfied, the fuel correction amount DF by the feedback control is set to 0 (step 216), and this routine ends.

【００３０】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている燃料量差（実際
に筒内で燃焼せしめられた燃料量と目標筒内燃料量との
差）ＦＤ_i を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝０，１，
…，ｍ−１）回前のＦＤ_i を第“ｉ＋１”回前のＦＤ
_i+1 とする（ステップ２０４）。これは、過去ｍ回分の
燃料量差ＦＤ_i のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回
新たに燃料量差ＦＤ₀ を算出するためである。[0030] During satisfied feedback condition, updates the FD _i (the difference between the actual amount of fuel that is burned in the cylinder and target cylinder fuel amount) fuel amount difference is obtained by the running up to the previous routine . That is, the i-th (i = 0, 1,
.., M−1) times the FD _i before the “i + 1” th times FD _{i
i + 1} is set (step 204). This is to store data of the past m times the fuel amount difference FD _i in RAM 74, calculates a new fuel amount difference FD ₀ time.

【００３１】次いで、Ａ／Ｆセンサ４５の出力電圧値Ｖ
ＡＦを検出する（ステップ２０６）。そして、後述する
サブ空燃比フィードバック制御により算出されているＡ
／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶにより、 ＶＡＦ←ＶＡＦ＋ＤＶ なる演算を実行して、Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦを補
正する（ステップ２０８）。このような補正により、サ
ブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に達する
まで、空燃比変動の中心が徐々にシフトしていくことと
なる。そして、このような補正後のＶＡＦに基づき図３
の特性図を参照することにより、現在の空燃比ＡＢＦを
決定する（ステップ２１０）。なお、図３の特性図は、
マップ化されてＲＯＭ７３にあらかじめ格納されてい
る。Next, the output voltage value V of the A / F sensor 45
AF is detected (step 206). A is calculated by the sub air-fuel ratio feedback control described later.
The A / F sensor output voltage VAF is corrected by executing a calculation of VAF ← VAF + DV based on the / F sensor output voltage correction amount DV (step 208). By such a correction, the center of the air-fuel ratio fluctuation is gradually shifted until the target voltage is reached in the sub-air-fuel ratio feedback control. Then, based on the VAF after such correction, FIG.
The current air-fuel ratio ABF is determined by referring to the characteristic diagram (step 210). The characteristic diagram of FIG.
The data is mapped and stored in the ROM 73 in advance.

【００３２】次に、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量
算出ルーチンにより既に算出されている筒内空気量ＭＣ
_n 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ_n （図７参照）に基づき、 ＦＤ₀ ←ＭＣ_n ／ＡＢＦ−ＦＣＲ_n なる演算により、実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量
と目標筒内燃料量との差を求める（ステップ２１２）。
なお、このようにｎ回前の筒内空気量ＭＣ_n 及び目標筒
内燃料量ＦＣＲ_n を採用する理由は、現在Ａ／Ｆセンサ
により検出されている空燃比と実際の燃焼との時間差を
考慮したためである。換言すれば、過去ｎ回分の筒内空
気量ＭＣ_i 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ_i を記憶しておく
必要があるのは、そのような時間差のためである。Next, the cylinder air amount MC already calculated by the cylinder air amount estimation and target cylinder fuel amount calculation routines.
_n and the target in-cylinder fuel amount FCR _n (see FIG. 7), the calculation of FD ₀ ← MC _n / ABF-FCR _{n is used to} calculate the difference between the fuel amount actually burned in the cylinder and the target in-cylinder fuel amount. The difference is obtained (step 212).
The reason for thus adopting n times before the cylinder air amount MC _n and target cylinder fuel amount FCR _n is consideration of the time difference between the actual combustion fuel ratio which is detected by the current A / F sensor Because he did. In other words, there is necessary to store the cylinder air amount MC _i and target cylinder fuel amount FCR _i for the past n times are for such a time difference.

【００３３】次いで、 ＤＦ←Ｋ_fp＊ＦＤ₀ ＋Ｋ_fs＊ΣＦＤ_i なる演算により、比例・積分制御（ＰＩ制御）による燃
料補正量ＤＦが決定される（ステップ２１４）。なお、
右辺第１項はＰＩ制御の比例項であり、Ｋ_fpは比例項ゲ
インである。また、右辺第２項はＰＩ制御の積分項であ
り、Ｋ_fsは積分項ゲインである。Next, the fuel correction amount DF by the proportional / integral control (PI control) is determined by the calculation of DF ← K _fp * FD ₀ + K _fs * ΣFD _i (step 214). In addition,
The first term on the right side is a proportional term of PI control, and _Kfp is a proportional term gain. The second term on the right side is an integral term of PI control, and K _fs is an integral term gain.

【００３４】図９はサブ空燃比フィードバック制御ルー
チンの処理手順を示すフローチャートである。このルー
チンは、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンの場
合よりも長い所定の時間周期で実行される。まず、メイ
ン空燃比フィードバックの場合と同様に、サブ空燃比フ
ィードバック制御を実行すべき条件が成立するか否かを
判定する（ステップ３０２）。条件不成立の場合には、
Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶを０に設定し（ステッ
プ３１２）、本ルーチンを終了する。FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the sub air-fuel ratio feedback control routine. This routine is executed at a predetermined time period longer than that in the main air-fuel ratio feedback control routine. First, similarly to the case of the main air-fuel ratio feedback, it is determined whether or not a condition for executing the sub air-fuel ratio feedback control is satisfied (step 302). If the condition is not satisfied,
The A / F sensor output voltage correction amount DV is set to 0 (step 312), and this routine ends.

【００３５】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている電圧差（実際に
検出されたＯ₂ センサ出力電圧と目標Ｏ₂ センサ出力電
圧との差）ＶＤ_i を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝
０，１，…，ｐ−１）回前のＶＤ_i を第“ｉ＋１”回前
のＶＤ_i+1 とする（ステップ３０４）。これは、過去ｐ
回分の電圧差ＶＤ_i のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、
今回新たに電圧差ＶＤ₀を算出するためである。[0035] During satisfied feedback condition, updates the VD _i (the difference between the actually detected O ₂ sensor output voltage and the target O ₂ sensor output voltage) voltage difference is obtained by the running up to the previous routine. That is, the i-th (i =
0,1, ..., a p-1) times before VD _i the "i + 1" times the previous VD _{i + 1} (step 304). This is the past p
Storing data batch voltage difference VD _i in the RAM 74,
This is for newly calculating the voltage difference VD ₀ this time.

【００３６】次いで、Ｏ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳ
を検出する（ステップ３０６）。次いで、そのＶＯＳ及
び目標Ｏ₂ センサ出力電圧ＶＯＳＴ（例えば０．５Ｖ）
に基づいて、 ＶＤ₀ ←ＶＯＳ−ＶＯＳＴ なる演算を実行することにより、最新の電圧差ＶＤ₀ を
求める（ステップ３０８）。Next, the output voltage VOS of the O ₂ sensor 46
Is detected (step 306). Next, the VOS and the target O ₂ sensor output voltage VOST (for example, 0.5 V)
, The latest voltage difference VD ₀ is obtained by executing an operation of VD ₀ ← VOS−VOST (step 308).

【００３７】最後に、 ＤＶ←Ｋ_vp＊ＶＤ₀ ＋Ｋ_vs＊ΣＶＤ_i なる演算により、ＰＩ制御によるＡ／Ｆセンサ出力電圧
補正量ＤＶを決定する（ステップ３１０）。なお、Ｋ_vp
及びＫ_vsは、それぞれ比例項及び積分項のゲインであ
る。こうして求められた補正量ＤＶは、前述したよう
に、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンにおい
て、Ａ／Ｆセンサによるフィードバック制御の制御中心
電圧を変化させるために使用される。[0037] Finally, DV ← by _{K vp * VD 0 + K vs} * ΣVD it becomes operational, determining the A / F sensor output voltage correction amount DV by PI control (step 310). Note that K _vp
And K _vs are the gains of the proportional and integral terms, respectively. As described above, the correction amount DV thus obtained is used to change the control center voltage of the feedback control by the A / F sensor in the main air-fuel ratio feedback control routine.

【００３８】図１０は燃料噴射制御ルーチンの処理手順
を示すフローチャートである。このルーチンは、所定の
クランク角ごとに実行される。最初に、前述した筒内空
気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンにおいて算出
された目標筒内燃料量ＦＣＲ ₀ 、及びメイン空燃比フィ
ードバック制御ルーチンにおいて算出されたフィードバ
ック補正量ＤＦに基づき、 ＦＩ←ＦＣＲ₀ ＊α＋ＤＦ＋β なる演算を実行して、燃料噴射量ＦＩを決定する（ステ
ップ４０２）。なお、α及びβは、他の運転状態パラメ
ータによって定まる乗算補正係数及び加算補正量であ
る。例えば、αには、吸気温センサ４３、水温センサ４
４等の各センサからの信号に基づく基本的な補正が含ま
れ、また、βには、燃料の壁面付着量（過渡運転状態に
おいて吸気管圧力の変化に伴い変化する）の変化に基づ
く補正が含まれている。最後に、求められた燃料噴射量
ＦＩを燃料噴射弁６０の駆動制御回路７７ａにセットす
る（ステップ４０４）。FIG. 10 shows the processing procedure of the fuel injection control routine.
It is a flowchart which shows. This routine
This is executed for each crank angle. First, the inside of the cylinder
Calculated in air volume estimation and target in-cylinder fuel amount calculation routine
Target in-cylinder fuel amount FCR ₀, And the main air-fuel ratio filter
Feedback calculated in the feedback control routine.
FI ← FCR based on the lock correction amount DF₀* A + DF + β is executed to determine the fuel injection amount FI (step
402). Note that α and β are other operating state parameters.
Multiplication correction coefficient and addition correction amount
You. For example, α is the intake air temperature sensor 43, the water temperature sensor 4
Includes basic correction based on signals from sensors such as 4
And β is the amount of fuel deposited on the wall (in the transient operation state).
Changes with the intake pipe pressure).
Corrections are included. Finally, the calculated fuel injection amount
FI is set in the drive control circuit 77a of the fuel injection valve 60.
(Step 404).

【００３９】次に三元触媒の劣化判定ルーチンについて
説明するが、まず前提となる考え方を述べる。図１１は
Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦの目標空燃比相当電圧ＶＡ
ＦＴ（例えば３．３Ｖ）からのずれを示す上流側偏差の
絶対値｜ΔＶＡＦ｜と、Ｏ₂ センサ出力電圧ＶＯＳの目
標空燃比相当電圧ＶＯＳＴ（例えば０．５Ｖ）からのず
れを表す下流側偏差の絶対値｜ΔＶＯＳ｜との関係を、
劣化触媒の場合（実線）及び正常触媒の場合（破線）に
ついて示す特性図である。Next, a description will be given of a routine for determining the deterioration of the three-way catalyst. FIG. 11 shows the target air-fuel ratio equivalent voltage VA of the A / F sensor output voltage VAF.
The absolute value | ΔVAF | of the upstream deviation indicating the deviation from FT (eg, 3.3 V) and the downstream deviation indicating the deviation of the O ₂ sensor output voltage VOS from the target air-fuel ratio equivalent voltage VOST (eg, 0.5 V). With the absolute value | ΔVOS |
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a case of a deteriorated catalyst (solid line) and a case of a normal catalyst (dashed line).

【００４０】上流側偏差の絶対値｜ΔＶＡＦ｜が小さい
範囲では、正常触媒の場合も劣化触媒の場合も、下流側
偏差の絶対値｜ΔＶＯＳ｜は小さな値となる。一方、上
流側偏差の絶対値｜ΔＶＡＦ｜が大きい範囲では、いわ
ゆるＺ特性限界のため正常触媒の場合も劣化触媒の場合
も、下流側偏差の絶対値｜ΔＶＯＳ｜はほぼ一定の値と
なる。In the range where the absolute value | ΔVAF | of the upstream deviation is small, the absolute value | ΔVOS | of the downstream deviation is small both in the case of the normal catalyst and in the case of the deteriorated catalyst. On the other hand, in the range where the absolute value | ΔVAF | of the upstream deviation is large, the absolute value | ΔVOS | of the downstream deviation is almost constant both in the case of a normal catalyst and in the case of a deteriorated catalyst due to the so-called Z characteristic limit.

【００４１】上流側偏差の絶対値｜ΔＶＡＦ｜が中間の
範囲では、触媒が正常である場合には下流側偏差の絶対
値｜ΔＶＯＳ｜は小さな値であるが、触媒が劣化した場
合には下流側偏差の絶対値｜ΔＶＯＳ｜は大きな値とな
る。本実施例は、正常触媒と劣化触媒とで下流側偏差Δ
ＶＯＳに差が生ずるような範囲、即ち図１２に示すよう
に上流側偏差絶対値｜ΔＶＡＦ｜が極小又は極大の範囲
を除いた範囲（太線部分）で、触媒劣化判別のために演
算されたＯ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳの軌跡長とＡ
／Ｆセンサ４５の出力に基づいて応じて決定される劣化
判定値とを比較して触媒が劣化しているか否かを判定す
る。When the absolute value | ΔVAF | of the upstream deviation is in the middle range, the absolute value | ΔVOS | of the downstream deviation is small when the catalyst is normal, but when the catalyst is deteriorated, the downstream value | ΔVOS | The absolute value | ΔVOS | of the side deviation is a large value. In this embodiment, the downstream deviation Δ
In a range where a difference occurs in VOS, that is, as shown in FIG. 12, the O calculated for the catalyst deterioration determination is in a range excluding the range in which the absolute value of the upstream deviation | ΔVAF | is minimum or maximum (thick line). ₂ Locus length of output voltage VOS of sensor 46 and A
It is determined whether or not the catalyst has deteriorated by comparing with a deterioration determination value determined according to the output of the / F sensor 45.

【００４２】そのためには、Ｏ₂ センサ４６と、Ａ／Ｆ
センサ４５の検出特性の相違を補正して１対１に対応さ
せることが必要となるが、図１３に示されるようにＡ／
Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦを劣化判定用出力ＶＡＦＨに
変換し、変換値に基づいて劣化判定値を算出する。な
お、同図における破線は、変換されない場合すなわち重
み付けがなされない場合の生値を表している。For this purpose, the O ₂ sensor 46 and the A / F
It is necessary to correct the difference in the detection characteristics of the sensor 45 and make it correspond one-to-one, but as shown in FIG.
The output VAF of the F sensor 45 is converted into a deterioration determination output VAFH, and a deterioration determination value is calculated based on the converted value. It should be noted that the broken lines in the figure represent raw values in the case where conversion is not performed, that is, when weighting is not performed.

【００４３】しかし急加減速が発生したとき、即ちスロ
ットル弁開度が急変し吸入空気量が急変したときには、
前述のように制御空燃比が荒れるだけでなくＡ／Ｆセン
サの劣化に対して過補正が発生するため触媒の劣化判定
において誤判定が生じる。そこで本発明では、判定機会
をできるだけ多くしつつ誤判定をさけるために吸入空気
量の軌跡長に着目し、軌跡長が所定の判定値を越えたと
きに限り触媒劣化判定を中止することとした。However, when sudden acceleration / deceleration occurs, that is, when the throttle valve opening suddenly changes and the intake air amount suddenly changes,
As described above, not only the control air-fuel ratio becomes rough, but also an overcorrection occurs for the deterioration of the A / F sensor, so that an erroneous determination occurs in the catalyst deterioration determination. Therefore, in the present invention, in order to avoid erroneous determination while increasing the chance of determination as much as possible, attention is paid to the trajectory length of the intake air amount, and the catalyst deterioration determination is stopped only when the trajectory length exceeds a predetermined determination value. .

【００４４】ここで、吸入空気量の変動は様々な状況で
発生するため触媒の劣化モニタ期間の間における比較的
長周期の変動だけでなく比較的短周期の変動もあり、と
もに誤判定を生じるおそれがある。図１４は吸入空気量
の変化と劣化モニタ期間と関係説明図であって、長期モ
ニタ時間ｔＴＭ（例えば２０秒）では長周期の吸入空気
量の変動（実線）は検出できるものの、短周期の吸入空
気量の変動（破線）は検出不可能であり、誤判定を確実
に回避することはできない。Here, since the fluctuation of the intake air amount occurs in various situations, there is not only a fluctuation of a relatively long cycle but also a fluctuation of a relatively short cycle during the deterioration monitoring period of the catalyst. There is a risk. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the change in the intake air amount and the deterioration monitoring period. In the long-term monitoring time tTM (for example, 20 seconds), a long-period fluctuation of the intake air amount (solid line) can be detected, but a short-period intake period Fluctuation of the air amount (broken line) cannot be detected, and erroneous determination cannot be avoided reliably.

【００４５】逆に短期モニタ時間ｔＴＳ（例えば４〜５
秒）の場合は短周期の吸入空気量の変動（破線）は検出
可能であるものの長周期の吸入空気量の変動（実線）と
を区別することが不可能であり、短期モニタ時間ｔＴＳ
のみで劣化判定を中止すると劣化判定の機会が減少する
こととなる。そこで本発明においては、吸入空気量の変
化の周期によらず誤判定を確実に防止するために、短期
モニタ時間（例えば４〜５秒）と長期モニタ時間（例え
ば２０秒）の両方を用いて吸入空気量の変化を監視して
いる。Conversely, the short-term monitoring time tTS (for example, 4 to 5
In the case of (seconds), the fluctuation of the short-period intake air amount (broken line) is detectable but cannot be distinguished from the fluctuation of the long-period intake air amount (solid line), and the short-term monitoring time tTS
If the deterioration determination is stopped only by itself, the opportunity for the deterioration determination is reduced. Therefore, in the present invention, both short-term monitoring time (for example, 4 to 5 seconds) and long-term monitoring time (for example, 20 seconds) are used in order to reliably prevent erroneous determination regardless of the period of change in the intake air amount. Monitors changes in intake air volume.

【００４６】図１５は本発明における吸入空気量変動の
監視方法の説明図であって、横軸に時間を、縦軸に吸入
空気量の変化量の絶対値の積算値をとる。即ち、所定の
長期モニタ時間ｔＴＭにおける吸入空気量の変化量の絶
対値の積分値である長期積分値が、太実線（ａ）に示す
ように長期判定値ｔＱＭを越えないときは吸入空気量は
急変していないものとして触媒の劣化判定を継続する。
逆に、長期積分値が細実線（ｂ）に示すように長期判定
値ｔＱＭを越えたときは吸入空気量は急変しているもの
として触媒の劣化判定を中止する。FIG. 15 is an explanatory diagram of the method of monitoring the variation of the intake air amount according to the present invention. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the integrated value of the absolute value of the change in the intake air amount. That is, when the long-term integral value, which is the integral value of the absolute value of the change amount of the intake air amount during the predetermined long-term monitoring time tTM, does not exceed the long-term determination value tQM as shown by the thick solid line (a), the intake air amount becomes Assuming that there is no sudden change, the catalyst deterioration determination is continued.
Conversely, when the long-term integration value exceeds the long-term determination value tQM as shown by the thin solid line (b), it is determined that the intake air amount has suddenly changed, and the catalyst deterioration determination is stopped.

【００４７】さらに、所定の短期モニタ時間ｔＴＳにお
ける吸入空気量の変化量の絶対値の積分値である短期積
分値が、太破線（ｃ）に示すように短期判定値ｔＱＳを
越えないときは吸入空気量は急変していないとして触媒
に劣化判定を継続する。逆に、短期積分値が細破線
（ｄ）に示すように短期判定値ｔＱＳを越えたときは吸
入空気量は急変しているものとして触媒の劣化判定を中
止する。Further, when the short-term integral value, which is the integral value of the absolute value of the change in the amount of intake air during the predetermined short-term monitoring time tTS, does not exceed the short-term determination value tQS as indicated by the bold broken line (c), the suction is performed. Assuming that the air amount has not changed abruptly, the deterioration determination is continued for the catalyst. Conversely, when the short-term integration value exceeds the short-term determination value tQS as shown by the thin broken line (d), it is determined that the intake air amount has changed suddenly, and the catalyst deterioration determination is stopped.

【００４８】図１６は劣化判定中止のための吸入空気変
化量軌跡長しきい値の決定方法の説明図であって、
（イ）に示すように吸入空気量の周期および振幅を様々
に変化させて、吸入空気量およびＡ／Ｆセンサの出力電
圧の軌跡長を調べる。そして（ロ）に示すように振幅を
変数、周期をパラメータとして、吸入空気量の軌跡長お
よびＡ／Ｆセンサの出力電圧をグラフに整理する。FIG. 16 is an explanatory diagram of a method of determining the threshold value of the intake air change amount trajectory length for stopping the deterioration determination.
As shown in (a), the cycle and amplitude of the intake air amount are variously changed, and the path length of the intake air amount and the output voltage of the A / F sensor are examined. Then, as shown in (b), using the amplitude as a variable and the period as a parameter, the trajectory length of the intake air amount and the output voltage of the A / F sensor are arranged in a graph.

【００４９】そして正常触媒が劣化していると誤判定さ
れる判定基準値と、劣化したＡ／Ｆセンサが正常である
と誤判定される限界の電圧補正値との交点の振幅および
周期を求める。例えば、（ロ）の実線の場合（振幅がＸ
₁ の場合）には触媒劣化判定値に対する限界周期はＡ₁
となり、Ａ／Ｆセンサの電圧補正値に対する限界周期は
Ｂ₁ となる。Then, the amplitude and cycle of the intersection of the reference value for erroneously determining that the normal catalyst has deteriorated and the limit voltage correction value for erroneously determining that the deteriorated A / F sensor is normal are determined. . For example, in the case of the solid line (b) (the amplitude is X
₁ ), the limit period for the catalyst deterioration determination value is A ₁
And the limit cycle for the voltage correction value of the A / F sensor is B ₁ .

【００５０】同様に複数の振幅Ｘ_i に対応する周期Ｐ_i
（Ａ_i およびＢ_i ）を求め、（ハ）に示すように周期−
振幅平面にプロットして誤判定を生じる境界線の方程式
を振幅Ｘを従属変数、周期Ｐを独立変数としてカーブフ
ィッティングにより求める。Ｘ＝Ｘ（Ｐ）この境界値を
使用して、劣化判定中止のための吸入空気変化量軌跡長
しきい値ｔＱは次式から算出される。[0050] Similarly correspond to a plurality of amplitude X _i period P _i
(A _i and B _i ) are obtained, and the period −
The equation of the boundary line that is plotted on the amplitude plane and causes erroneous determination is obtained by curve fitting using the amplitude X as a dependent variable and the period P as an independent variable. X = X (P) Using this boundary value, the intake air change amount locus length threshold value tQ for stopping the deterioration determination is calculated from the following equation.

【００５１】ｔＱ＝Ｘ＊（モニタ期間）／Ｐ＝Ｘ（Ｐ）
＊（モニタ期間）／Ｐ なおＰの値としては図１６（ハ）において振幅Ｘが飽和
する値を選択する。なお、上記説明においては周期を変
数、振幅をパラメータとしてしきい値を決定している
が、振幅を変数、周期をパラメータとしてしきい値を決
定してもよい。TQ = X * (monitoring period) / P = X (P)
* (Monitoring period) / P As the value of P, a value at which the amplitude X is saturated in FIG. 16C is selected. In the above description, the threshold is determined using the period as a variable and the amplitude as a parameter. However, the threshold may be determined using the amplitude as a variable and the period as a parameter.

【００５２】図１７は上述の判定を具現するための劣化
判定ルーチンのフローチャートであって、所定の一定時
間間隔（例えば６５ミリ秒）毎に実行される。まず、三
元触媒の劣化判別を実行する条件が成立しているかを判
定する（ステップ５０２）。即ち、三元触媒の劣化判定
は以下の条件が全て成立しているときに実行される。 （１）アイドルスイッチ５２がオフである、即ちアイド
リング状態でないこと。 （２）吸入空気量ＱＡのなまし値ＱＡＳＭが所定の範囲
（例えば５リットル／秒以上１５リットル／秒以下）で
あること。 （３）図８に示すメイン空燃比フィードバック制御ルー
チンのステップ２０８でで算出されるＡ／Ｆセンサ出力
電圧補正量ＤＶによる補正後のＡ／Ｆセンサ出力ＶＡＦ
が理論空燃比相当電圧（３．３Ｖ）を中心とする所定の
範囲（例えば３．０ボルト以上３．５ボルト以下）であ
ること。FIG. 17 is a flowchart of a deterioration determination routine for implementing the above-described determination, which is executed at predetermined fixed time intervals (for example, 65 milliseconds). First, it is determined whether a condition for performing the three-way catalyst deterioration determination is satisfied (step 502). That is, the deterioration determination of the three-way catalyst is performed when all of the following conditions are satisfied. (1) The idle switch 52 is off, that is, not in an idling state. (2) The smoothed value QASM of the intake air amount QA is within a predetermined range (for example, 5 liters / second or more and 15 liters / second or less). (3) A / F sensor output VAF after correction by A / F sensor output voltage correction amount DV calculated in step 208 of the main air-fuel ratio feedback control routine shown in FIG.
Is within a predetermined range (for example, 3.0 volts or more and 3.5 volts or less) around the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage (3.3 V).

【００５３】なお吸入空気量ＱＡのなまし値ＱＡＳＭは
後述の吸入空気量なまし値算出ルーチンで予め定められ
た短時間周期（例えば８ミリ秒）毎に実行される。上記
条件（１）〜（３）のいずれかの条件が成立していない
ときは、直接劣化判定ルーチンを終了する。逆に上記条
件（１）〜（３）がすべて成立しているときは、ステッ
プ５０４以下の処理が実行される。The smoothed value QASM of the intake air amount QA is executed at predetermined short time intervals (for example, 8 milliseconds) in an intake air amount smoothed value calculation routine described later. If any of the above conditions (1) to (3) is not satisfied, the direct deterioration determination routine ends. Conversely, when all of the above conditions (1) to (3) are satisfied, the processing of step 504 and subsequent steps is executed.

【００５４】吸入空気量の長周期の変化を監視するため
の長期モニタ時間を計時する長期カウンタＣＪＴＭおよ
び吸入空気量の短周期の変化を監視するための短期モニ
タ時間を計時する短期カウンタＣＪＴＳをそれぞれイン
クリメントする（ステップ５０４）。そして劣化判定値
積算処理（ステップ５０６）を、吸入空気変化量積算処
理（ステップ５０８）を実行するが、それぞれの詳細に
ついては後述する。A long-term counter CJTM for measuring a long-term monitoring time for monitoring a long-period change in the amount of intake air and a short-term counter CJTS for measuring a short-term monitoring time for monitoring a short-term change in the amount of intake air, respectively. Increment (step 504). Then, a deterioration determination value integration process (step 506) and an intake air change amount integration process (step 508) are executed, and details of each process will be described later.

【００５５】次に前述の劣化判定中止のための吸入空気
変化量軌跡長しきい値算出式を用いて短期カウンタＣＪ
ＴＳの関数として短期急変判定値ｔＱＳを求める（ステ
ップ５１０）。 ｔＱＳ＝ｔＱＳ（ＣＪＴＳ） さらに吸入空気量積算処理において算出された短期積算
値ＱＩＮＴＳが短期急変判定値ｔＱＳ以上であるかを判
定し（ステップ５１２）、吸入空気量が急変したと判定
されたときは誤判定を避けるために劣化判定を行わずに
直接ステップ５２４に進み次の劣化判定に備える。な
お、短期間に吸入空気量が急変していないときには劣化
判定を行うためにステップ５１４以下の処理を実行す
る。Next, the short-term counter CJ is calculated by using the above-described formula for calculating the intake air change amount locus length threshold value for stopping the deterioration determination.
A short-term sudden change determination value tQS is obtained as a function of TS (step 510). tQS = tQS (CJTS) Further, it is determined whether the short-term integrated value QINTS calculated in the intake air amount integrating process is equal to or greater than the short-term sudden change determination value tQS (step 512). In order to avoid erroneous determination, the process directly proceeds to step 524 without performing the deterioration determination, and prepares for the next deterioration determination. If the amount of intake air has not changed suddenly in a short period of time, the processing of step 514 and subsequent steps is executed to determine deterioration.

【００５６】短期カウンタＣＪＴＳが予め定められた短
期モニタ時間ｔＴＳを越えたかが判定され（ステップ５
１４）、短期モニタ時間を過ぎたときは次の短期間の吸
入空気量の急変を監視するために短期吸入空気変化量積
算値ＱＩＮＴＳおよび短期カウンタＣＪＴＳをクリア
（ステップ５１６）してステップ５１８に進む。短期モ
ニタ時間を過ぎていないときは、長期カウンタＣＪＴＭ
が予め定められた長期モニタ時間ｔＴＭを越えたかが判
定される（ステップ５１８）。It is determined whether the short-term counter CJTS has exceeded a predetermined short-term monitoring time tTS (step 5).
14) When the short-term monitoring time has elapsed, the short-term intake air change amount integrated value QINTS and the short-term counter CJTS are cleared (step 516) in order to monitor a sudden change in the intake air amount for the next short term (step 516), and the routine proceeds to step 518. . If the short-term monitoring time has not passed, the long-term counter CJTM
Is longer than a predetermined long-term monitoring time tTM (step 518).

【００５７】そして長期モニタ時間が経過していないと
きは、劣化判定のタイミングではないとして劣化判定を
実施せずにこのルーチンを終了する。逆に長期モニタ時
間ｔＴＭが経過したときには、長期積算値ＱＩＮＴＭが
予め定められた長期急変判定値ｔＱＭ以上であるかを判
定する（ステップ５２０）。なお、長期急変判定値ｔＱ
Ｍは前述の劣化判定中止のための吸入空気変化量軌跡長
しきい値算出式においてモニタ時間に長期モニタ時間ｔ
ＴＭを代入することにより決定される。When the long-term monitoring time has not elapsed, it is determined that the timing is not the timing of the deterioration determination, and the routine is terminated without performing the deterioration determination. Conversely, when the long-term monitoring time tTM has elapsed, it is determined whether the long-term integrated value QINTM is equal to or greater than a predetermined long-term sudden change determination value tQM (step 520). The long-term sudden change determination value tQ
M is the long-term monitoring time t in the monitoring time in the intake air change amount trajectory length threshold value calculation formula for stopping the deterioration determination described above.
It is determined by substituting TM.

【００５８】そして長期間にわたって吸入空気量が所定
量以上変化したときは、誤判定を避けるために劣化判定
を行うことなくステップ５２４に進み、次の劣化判定に
備える。逆に長期間にわたる吸入空気量の変化が認めら
れないときは、判定実行処理（ステップ５２２）を行っ
てステップ５２４に進む。なお、判定実行処理の詳細は
後述する。When the intake air amount has changed by a predetermined amount or more over a long period of time, the process proceeds to step 524 without performing the deterioration determination in order to avoid erroneous determination, and prepares for the next deterioration determination. On the other hand, when the change in the intake air amount over a long period is not recognized, the determination execution process (step 522) is performed, and the process proceeds to step 524. The details of the determination execution process will be described later.

【００５９】そして次の劣化判定に備えて短期カウンタ
ＣＪＴＳ、長期カウンタＣＪＴＭ、短期積算値ＱＩＮＴ
Ｓおよび長期積算値ＱＩＮＴＭをすべてクリア（ステッ
プ５２４）してこのルーチンを終了する。図１８は吸入
空気量ＱＡのなまし値ＱＡＳＭを算出の吸入空気量なま
し値算出ルーチンで８ミリ秒毎に時間割り込みとして実
行される。Then, in preparation for the next deterioration judgment, the short-term counter CJTS, the long-term counter CJTM, and the short-term integrated value QINT
S and all of the long-term integrated value QINTM are cleared (step 524), and this routine ends. FIG. 18 is an intake air amount smoothing value calculation routine for calculating the smoothing value QASM of the intake air amount QA, which is executed as a time interruption every 8 milliseconds.

【００６０】まずエアフローメータ４０の出力である瞬
時吸入空気量Ｑ_i を読み込み（ステップ６０２）、所定
のクランクシャフト回転角度（４気筒内燃機関の場合は
１８０°ＣＡ）に読み込まれた瞬時吸入空気量Ｑ_i の相
加平均値ＱＡを算出する（ステップ６０４）。 ＱＡ＝（Ｑ₁ ＋Ｑ₂ ＋・・・＋Ｑ_NCYL）／ＮＣＹＬ ただし、ＮＣＹＬは所定のクランクシャフト回転角度間
の瞬時吸入空気量Ｑiの読み込み回数である。Firstly reads the instantaneous intake air amount Q _i is the output of the air flow meter 40 (step 602), the instantaneous intake air amount read in (180 ° CA in the case of 4-cylinder internal combustion engine) a predetermined crankshaft rotational angle An arithmetic mean value QA of Q _i is calculated (step 604). QA = (Q ₁ + Q ₂ +... + Q _NCYL ) / NCYL where NCYL is the number of times of reading the instantaneous intake air amount Qi during a predetermined crankshaft rotation angle.

【００６１】そして次式により最新のなまし値ＱＡＳＭ
_i を算出して（ステップ６０６）、このルーチンを終了
する。 ＱＡＳＭ_i ＝ＱＡＳＭ_i-1 ＋（ＱＡ−ＱＡＳＭ_i-1 ）＊
ＴＩＭＣ ただし、ＱＡＳＭ_i-1 は前回算出されたなまし値、ＴＩ
ＭＣはエアフローメータで検出された吸入空気量ＱＡに
対する筒内空気量の応答時定数で１未満の値であり内燃
機関回転数が低くなるほど小さな値となる。Then, the latest smoothed value QASM is obtained by the following equation.
_i is calculated (step 606), and this routine ends. QASM _i = QASM _i-1 + (QA-QASM _i-1 ) *
TIMC where QASM _i-1 is the previously calculated average value, TI
MC is a response time constant of the in-cylinder air amount to the intake air amount QA detected by the air flow meter, and is a value smaller than 1 and becomes smaller as the internal combustion engine speed decreases.

【００６２】図１９は劣化判定ルーチンのステップ５０
６で実行される劣化判定値積算処理のフローチャートで
あって、まず上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦおよ
び下流側Ｏ₂ センサ４６の出力ＶＯＳを読み込む（ステ
ップ５０６ａ）。次にＡ／Ｆセンサ４５の出力ＶＡＦと
下流側Ｏ₂ センサ４６の出力ＶＯＳとを１対１に対応さ
せるために図１２の関係を使用してＡ／Ｆセンサ４５の
生出力ＶＡＦを劣化判定用出力ＶＡＦＨに変換（ステッ
プ５０６ｂ）する。なお図１２の関係は予めＲＯＭ７３
中に記憶されている。FIG. 19 shows step 50 of the deterioration determination routine.
A flowchart of the deterioration determination value integration process performed by the 6 first reads the output VOS of the output VAF and the downstream O ₂ sensor 46 upstream A / F sensor 45 (step 506a). Next deterioration determination raw output VAF of the A / F sensor 45 by using the relationship of FIG. 12 in order to correspond with the output VOS of the output VAF and downstream O ₂ sensor 46 of the A / F sensor 45 in a one-to-one It is converted to the output VAFH for use (step 506b). The relationship shown in FIG.
Is remembered inside.

【００６３】そして生出力ＶＡＦの軌跡長である生軌跡
長ＬＶＡＦを次式により更新（ステップ５０６ｃ）す
る。 ＬＶＡＦ_i ←ＬＶＡＦ_i-1 ＋｜ＶＡＦ−ＶＡＦＯ｜ ただし、ＬＶＡＦ_i-1 は前回算出された生軌跡長であ
る。次に劣化判定用出力ＶＡＦＨの軌跡長である劣化判
定用軌跡長ＬＶＡＦを次式により更新（ステップ５０６
ｄ）する。The raw locus length LVAF, which is the locus length of the raw output VAF, is updated by the following equation (step 506c). LVAF _i ← LVAF _i−1 + | VAF−VAFO | where LVAF _i−1 is the previously calculated raw trajectory length. Next, the deterioration determination trajectory length LVAF, which is the trajectory length of the deterioration determination output VAFH, is updated by the following equation (step 506).
d).

【００６４】 ＬＶＡＦ_i ←ＬＶＡＦ_i-1 ＋｜ＶＡＦＨ−ＶＡＦＨＯ｜ ただし、ＬＶＡＦ_i-1 は前回算出された劣化判定用軌跡
長である。さらに、Ｏ₂ センサ４６の出力ＶＯＳの軌跡
長であるＯ₂ センサ軌跡長ＬＶＯＳを次式により更新
（ステップ５０６ｅ）する。 ＬＶＯＳ_i ←ＬＶＯＳ_i-1 ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳＯ｜であ
る。LVAF _i ← LVAF _i−1 + | VAFH−VAFHO | where LVAF _i−1 is the previously calculated deterioration determination trajectory length. Moreover, the O ₂ sensor trajectory length LVOS a locus length of the output VOS of the O ₂ sensor 46 is updated by the following equation (step 506e). LVOS _i ← LVOS _i−1 + | VOS−VOSO |.

【００６５】ただし、ＬＶＯＳ_i-1 は前回算出されたＯ
₂ センサ軌跡長である。また次式に基づきＡ／Ｆセンサ
４５の出力の囲む面積であるＡ／Ｆセンサ面積ＳＶＡＦ
を次式により更新（５０６ｆ）する。 ＳＶＡＦ_i ←ＳＶＡＦ_i-1 ＋｜ＶＡＦ−ＶＡＦＴ｜ ただし、ＳＶＡＦ_i-1 は前回算出されたＡ／Ｆセンサ面
積、ＶＡＦＴは目標空燃比相当電圧であり目標空燃比が
理論空燃比であれば３．３Ｖでなる。However, LVOS _i-1 is the O
_Two sensor trajectory lengths. Further, the A / F sensor area SVAF which is the area surrounding the output of the A / F sensor 45 based on the following equation:
Is updated by the following equation (506f). SVAF _i ← SVAF _i-1 + | VAF-VAFT | where SVAF _i-1 is the A / F sensor area calculated last time, VAFT is the voltage corresponding to the target air-fuel ratio, and 3 if the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. 0.3V.

【００６６】そして次回の実行に備えてＶＡＦＯ、ＶＡ
ＦＨＯおよびＶＯＳＯを更新（ステップ５０６ｇ）し
て、この処理を終了する。 ＶＡＦＯ←ＶＡＦ ＶＡＦＨＯ←ＶＡＦＨ ＶＯＳＯ←ＶＯＳ 図２０は劣化判定ルーチンのステップ５０８で実行され
る吸入空気変化量積算処理のフローチャートであって、
まず次式により長期積算値ＱＩＮＴＭを算出（ステップ
５０８ａ）する。Then, VAFO and VA are prepared for the next execution.
FHO and VOSO are updated (step 506g), and this process ends. VAFO ← VAF VAFHO ← VAFH VOSO ← VOS FIG. 20 is a flowchart of the intake air change amount integration process executed in step 508 of the deterioration determination routine.
First, a long-term integrated value QINTM is calculated by the following equation (step 508a).

【００６７】ＱＩＮＴＭ_i ←ＱＩＮＴＭ_i-1 ＋｜ＱＡＳ
Ｍ−ＱＡＳＭＯ｜ ただし、ＱＩＮＴＭ_i-1 は前回算出された長期積算値で
ある。次に次式により短期積算値ＱＩＮＴＳを算出（ス
テップ５０８ｂ）する。 ＱＩＮＴＳ_i ←ＱＩＮＴＳ_i-1 ＋｜ＱＡＳＭ−ＱＡＳＭ
Ｏ｜ ただし、ＱＩＮＴＳ_i-1 は前回算出された短期積算値で
ある。QINTM _i ← QINTM _i-1 + | QAS
M-QASMO | where QINTM _i-1 is the long-term integrated value calculated last time. Next, the short-term integrated value QINTS is calculated by the following equation (step 508b). QINTS _i ← QINTS _i-1 + | QASM-QASM
O | where QINTS _i-1 is the short-term integrated value calculated last time.

【００６８】そして次回に備えてＱＡＳＭＯを次式によ
り更新（ステップ５０８ｃ）して、この処理を終了す
る。 ＱＡＳＭＯ←ＱＡＳＭ 図２１は劣化判定ルーチンのステップ５２２で実行され
る判定実行処理のフローチャートであって、まず劣化判
定基準値算出処理を実行（ステップ５２２ａ）するが詳
細については後述する。Then, the QASMO is updated by the following equation for the next time (step 508c), and this processing ends. QASMO ← QASM FIG. 21 is a flowchart of the determination execution process executed in step 522 of the deterioration determination routine. First, a deterioration determination reference value calculation process is executed (step 522a), and details thereof will be described later.

【００６９】次に下流側Ｏ₂ センサ４６の軌跡長ＬＶＯ
Ｓが劣化判定基準値Ｌ_ref 以上であるかを判定（ステッ
プ５２２ｂ）する。ＬＶＯＳ≧Ｌ_ref であるときは触媒
は劣化しているものとして、アラームフラグＡＬＭＣＣ
を "１" に設定（ステップ５２２ｃ）し、アラームラン
プ６８を点灯（ステップ５２２ｄ）して、ステップ５２
２ｆに進む。Next, the trajectory length LVO of the downstream O ₂ sensor 46
Determining whether S is the deterioration determination reference value L _ref above (step 522b). When LVOS ≧ L _ref , it is determined that the catalyst has deteriorated and the alarm flag ALMCC is set.
Is set to "1" (step 522c) and the alarm lamp 68 is turned on (step 522d).
Proceed to 2f.

【００７０】ＬＶＯＳ＜Ｌ_ref であるときは触媒は劣化
していないものとして、アラームフラグＡＬＭＣＣを "
０" にリセット（ステップ５２２ｅ）してステップ５２
２ｆに進む。そして、修理点検時に触媒の劣化情報の収
集が可能なようにアラームフラグＡＬＭＣＣをＢ−ＲＡ
Ｍ７９に格納（ステップ５２２ｆ）して、この処理を終
了する。[0070] LVOS <as the catalyst is not deteriorated when a L _ref, the alarm flag ALMCC "
0 "(step 522e), and
Proceed to 2f. Then, an alarm flag ALMCC is set to B-RA so that catalyst deterioration information can be collected at the time of repair and inspection.
This is stored in M79 (step 522f), and this processing ends.

【００７１】図２２は判定実行処理のステップ５２２ａ
の劣化判定基準値算出処理のフローチャートであって、
図１９の劣化判定値積算処理で算出されるＡ／Ｆセンサ
面積ＳＶＡＦを生軌跡長ＬＶＡＦで除して、Ａ／Ｆセン
サの劣化程度を表すパラメータである補正量ＡＶＡＦを
算出（ステップａ１）する。 ＡＶＡＦ←ＳＶＡＦ／ＬＶＡＦ そして補正量ＡＶＡＦの関数としてＡ／Ｆセンサの劣化
度合を補正したＡ／Ｆセンサ４５の出力電圧である補正
電圧Ｖ_adj を算出（ステップａ２）する。FIG. 22 shows a step 522a of the judgment execution processing.
Is a flowchart of a deterioration determination reference value calculation process of
The A / F sensor area SVAF calculated in the deterioration determination value integration process of FIG. 19 is divided by the raw trajectory length LVAF to calculate a correction amount AVAF which is a parameter indicating the degree of deterioration of the A / F sensor (step a1). . AVAF ← SVAF / LVAF Then, a correction voltage _Vadj , which is the output voltage of the A / F sensor 45 in which the degree of deterioration of the A / F sensor is corrected, is calculated as a function of the correction amount AVAF (step a2).

【００７２】Ｖ_adj ＝Ｖ_adj （ＡＶＡＦ） 図２３は補正電圧を決定するためのグラフであって、横
軸に補正量ＡＶＡＦを、縦軸に補正電圧Ｖ_adj をとる。
次に劣化判定用軌跡長ＬＶＡＦに補正電圧Ｖ_adj を乗じ
て、Ａ／Ｆセンサの劣化を補正した劣化判定用軌跡長で
ある補正劣化判定用軌跡長ＬＣＡＴを求め（ステップａ
３）、補正劣化判定用軌跡長ＬＣＡＴの関数として劣化
判定基準値Ｌ_{re f} を求める（ステップａ４）。[0072] V _adj = V _adj (AVAF) Figure 23 is a graph for determining the correction voltage, the correction amount AVAF the horizontal axis, taking the correction voltage V _adj on the vertical axis.
Then deterioration determination trajectory length LVAF is multiplied by a correction voltage V _adj, A / F is a degradation determination locus length obtained by correcting the deterioration of the sensor correction for degradation determination locus length LCAT asking (step a
3) determine the deterioration determination reference value L _{re f} as a function of the correction for degradation determination locus length LCAT (step a4).

【００７３】Ｌ_ref ＝Ｌ_ref （ＬＣＡＴ） 図２４は劣化判定基準値Ｌ_ref を求めるためのグラフで
あって、横軸に補正劣化判定用軌跡長ＬＣＡＴを、縦軸
に劣化判定基準値Ｌ_ref をとる。即ち劣化判定基準値Ｌ
_ref は、ほぼ補正劣化判定用軌跡長ＬＣＡＴが大きくな
るにつれて大となる。L _ref = L _ref (LCAT) FIG. 24 is a graph for _{obtaining the} deterioration judgment reference value L _ref . The horizontal axis represents the correction deterioration judgment locus length LCAT, and the vertical axis represents the deterioration judgment reference value L _ref. Take. That is, the deterioration determination reference value L
_ref increases substantially as the correction deterioration determination trajectory length LCAT increases.

【００７４】以上の実施例においては吸入空気量の変動
が大きい場合に触媒の劣化判定を中止しているが、スロ
ットル弁の変動が大きい場合に触媒の劣化判定を中止す
ることとしてもよい。さらに上記実施例においてはＯ₂
センサ４６の軌跡長が上流側Ａ／Ｆセンサ４５の出力に
基づいて決定される劣化判定基準値以上となったか否か
によって三元触媒の劣化判定を実施しているが、変換後
上流側Ａ／Ｆセンサ軌跡長と下流側Ｏ ₂ センサの軌跡長
との比が劣化判定基準比以上となったか否かによって劣
化判定を実行することも可能である。In the above embodiment, the fluctuation of the intake air amount
Is large, the determination of catalyst deterioration is stopped.
Stop catalyst deterioration judgment when the fluctuation of the throttle valve is large.
It may be good. Further, in the above embodiment, O_Two
The trajectory length of the sensor 46 is the output of the upstream A / F sensor 45
Whether or not it is equal to or greater than the deterioration judgment reference value determined based on
Judge the deterioration of the three-way catalyst, but after conversion
Path length of upstream A / F sensor and downstream O _TwoPath length of sensor
Is inferior depending on whether the ratio with
It is also possible to carry out the determination of the conversion.

【００７５】なおこの場合の劣化判定基準比もＡ／Ｆセ
ンサ４５の出力に基づいて決定することが望ましい。ま
た、上記実施例においては下流側空燃比センサとしてＯ
₂ センサを使用しているが、上流側空燃比センサと同じ
くＡ／Ｆセンサを使用してもよい。この場合は上流側空
燃比センサ出力の軌跡長と下流側空燃比センサの軌跡長
とは１対１に対応しているため劣化判定の際の１対１に
対応させるための変換（図１９のステップ５０６ｂ）は
不要となる。It is desirable that the deterioration determination reference ratio in this case is also determined based on the output of the A / F sensor 45. In the above embodiment, the downstream air-fuel ratio sensor
_{Although two} sensors are used, an A / F sensor may be used like the upstream air-fuel ratio sensor. In this case, since the trajectory length of the output of the upstream air-fuel ratio sensor and the trajectory length of the downstream air-fuel ratio sensor have a one-to-one correspondence, the conversion for making a one-to-one correspondence at the time of the deterioration determination (FIG. Step 506b) becomes unnecessary.

【００７６】[0076]

【発明の効果】請求項１に係る内燃機関の触媒劣化判定
装置によれば、負荷変動により触媒の劣化判定において
誤判定が生じることを防止するために吸入空気変動量の
軌跡長が実験的に決定された基準値を越えたときに判定
は中止されるため、劣化判定の精度を損なうことなく劣
化判定の機会を確保することが可能となる。According to the catalyst deterioration determining apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the trajectory length of the intake air fluctuation amount is determined experimentally in order to prevent the occurrence of erroneous determination in the catalyst deterioration determination due to load fluctuation. Since the determination is stopped when the value exceeds the determined reference value, it is possible to secure an opportunity for the deterioration determination without deteriorating the accuracy of the deterioration determination.

【００７７】請求項２に係る内燃機関の触媒劣化判定装
置によれば、触媒モニタ期間内の負荷変動が少ない場合
であっても触媒モニタ期間内で瞬時的に大きな負荷変動
が発生した場合にも誤判定の発生を防止することが可能
となる。According to the catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to the present invention, even when the load fluctuation during the catalyst monitoring period is small, even when a large load fluctuation occurs instantaneously during the catalyst monitoring period. It is possible to prevent occurrence of erroneous determination.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る内燃機関の触媒劣化判定装置の基
本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図２】Ｏ₂ センサの検出特性図である。FIG. 2 is a detection characteristic diagram of an O ₂ sensor.

【図３】Ａ／Ｆセンサの検出特性図である。FIG. 3 is a detection characteristic diagram of an A / F sensor.

【図４】実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment.

【図５】ＥＣＵのハードウエア構成図である。FIG. 5 is a hardware configuration diagram of an ECU.

【図６】筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチ
ンのフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of a cylinder air amount estimation and target cylinder fuel amount calculation routine.

【図７】ＲＡＭ内記憶状態説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a storage state in a RAM.

【図８】メイン空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a main air-fuel ratio feedback control routine.

【図９】サブ空燃比フィードバック制御ルーチンのフロ
ーチャートである。FIG. 9 is a flowchart of a sub air-fuel ratio feedback control routine.

【図１０】燃料噴射制御ルーチンのフローチャートであ
る。FIG. 10 is a flowchart of a fuel injection control routine.

【図１１】検出特性図である。FIG. 11 is a detection characteristic diagram.

【図１２】劣化判定範囲の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a deterioration determination range.

【図１３】変換特性図である。FIG. 13 is a conversion characteristic diagram.

【図１４】吸入空気量変動と監視期間の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a change in intake air amount and a monitoring period.

【図１５】吸入空気量変動の監視方法の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a method of monitoring a change in intake air amount.

【図１６】しきい値決定方法の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a threshold value determining method.

【図１７】劣化判定ルーチンのフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart of a deterioration determination routine.

【図１８】吸入空気量なまし値算出ルーチンのフローチ
ャートである。FIG. 18 is a flowchart of an intake air amount smoothing value calculation routine.

【図１９】劣化判定値積算処理のフローチャートであ
る。FIG. 19 is a flowchart of a deterioration determination value integration process.

【図２０】吸入空気変化量積算処理のフローチャートで
ある。FIG. 20 is a flowchart of an intake air change amount integrating process.

【図２１】判定実行処理のフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart of a determination execution process.

【図２２】劣化判定基準値算出処理のフローチャートで
ある。FIG. 22 is a flowchart of a deterioration determination reference value calculation process.

【図２３】補正電圧を決定するためのグラフである。FIG. 23 is a graph for determining a correction voltage.

【図２４】劣化判定基準値を決定するためのグラフであ
る。FIG. 24 is a graph for determining a deterioration determination reference value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２…エアクリーナ ４…スロットルボデー ５…スロットル弁 ６…サージタンク ８…アイドリングアジャスト通路 １０…燃料タンク １１…燃料ポンプ １２…燃料パイプ ２０…内燃機関 ２１…燃焼室 ２２…冷却水通路 ２３…ピストン ２４…吸気弁 ２６…排気弁 ３０…排気マニホールド ３４…排気管 ３８…三元触媒 ４０…エアフローメータ ４２…スロットル弁開度センサ ４３…吸気温センサ ４４…水温センサ ４５…Ａ／Ｆセンサ ４６…Ｏ₂ センサ ５０…基準位置検出センサ ５１…クランク角センサ ５２…アイドルスイッチ ５３…車速センサ ６０…燃料噴射弁 ６２…イグナイタ ６３…点火コイル ６４…ディストリビュータ ６５…点火栓 ６６…ＩＣＶ ６８…アラームランプ ７０…ＥＣＵ ７１…ＣＰＵ ７２…システムバス ７３…ＲＯＭ ７４…ＲＡＭ ７５…Ａ／Ｄ変換回路 ７６…入力インターフェイス回路 ７７ａ〜ｄ…駆動制御回路 ７９…ＢＲＡＭDESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Air cleaner 4 ... Throttle body 5 ... Throttle valve 6 ... Surge tank 8 ... Idling adjustment passage 10 ... Fuel tank 11 ... Fuel pump 12 ... Fuel pipe 20 ... Internal combustion engine 21 ... Combustion chamber 22 ... Cooling water passage 23 ... Piston 24 ... intake valves 26 ... exhaust valve 30 ... exhaust manifold 34 ... exhaust pipe 38 ... three-way catalyst 40 ... air flow meter 42 ... throttle valve opening sensor 43 ... intake air temperature sensor 44 ... water temperature sensor 45 ... A / F sensor 46 ... O ₂ sensor Reference numeral 50: Reference position detection sensor 51: Crank angle sensor 52: Idle switch 53: Vehicle speed sensor 60: Fuel injection valve 62: Igniter 63: Ignition coil 64: Distributor 65: Ignition plug 66: ICV 68: Alarm lamp 70: ECU 71: CPU 72: System bus 73: R M 74 ... RAM 75 ... A / D conversion circuit 76 ... input interface circuit 77A～d ... drive control circuit 79 ... BRAM

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/24 F02D 41/14 F02D 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) F01N 3/20-3/24 F02D 41/14 F02D 45/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化用触媒の上流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度に
ほぼ比例する出力特性を有する上流側空燃比センサと、 少なくとも前記上流側空燃比センサの出力に基づいて機
関空燃比が目標空燃比となるように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、 排気浄化用触媒の下流側に設けられ、排気ガス中の酸素
濃度を検出する下流側空燃比センサと、 前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御実行中の触媒劣化判定期間内において、前
記下流側空燃比センサの出力に基づいて排気浄化用触媒
の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、 前記触媒劣化判定期間内に負荷の変化量の積算値を算出
する負荷変化量積算値算出手段と、 前記負荷変化量積算値算出手段で算出される負荷の変化
量の積算値が予め定められたしきい値以上となったとき
は前記触媒劣化判定手段による排気浄化用触媒の劣化の
判定を中止する劣化検出中止手段と、を具備する内燃機
関の触媒劣化判定装置。An upstream air-fuel ratio sensor provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and having an output characteristic substantially proportional to an oxygen concentration in exhaust gas; Air-fuel ratio feedback control means for performing feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor so that the engine air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio; and a downstream provided downstream of the exhaust purification catalyst and detecting the oxygen concentration in the exhaust gas. A side air-fuel ratio sensor; and a catalyst deterioration determination for determining deterioration of the exhaust purification catalyst based on an output of the downstream air-fuel ratio sensor during a catalyst deterioration determination period during execution of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control means. Means, load change integrated value calculating means for calculating an integrated value of load change during the catalyst deterioration determination period, and load change integrated value calculation When the integrated value of the amount of change in the load calculated in the step becomes equal to or greater than a predetermined threshold value, a deterioration detection stopping means for stopping the determination of deterioration of the exhaust purification catalyst by the catalyst deterioration determining means. An apparatus for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine. 【請求項２】 前記空燃比フィードバック制御手段によ
る空燃比フィードバック制御実行中に触媒劣化判定期間
より短い短期触媒劣化判定期間内の負荷の変化量の積算
値を算出する短期負荷変化量積算値算出手段と、 前記短期負荷変化量積算値算出手段で算出される短期触
媒劣化判定期間内の負荷の変化量の積算値が予め定めら
れた第２のしきい値以上となったときは前記触媒劣化判
定手段による排気浄化用触媒の劣化の判定を中止する第
２の劣化判定中止手段と、をさらに具備する請求項１に
記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。2. A short-term load change integrated value calculating means for calculating an integrated value of a load change during a short-term catalyst deterioration determining period shorter than a catalyst deterioration determining period during execution of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control means. And when the integrated value of the load change amount within the short-term catalyst deterioration determination period calculated by the short-term load change amount integrated value calculation means is equal to or greater than a predetermined second threshold value, the catalyst deterioration determination is performed. 2. The catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a second deterioration judgment stopping means for stopping the judgment of the deterioration of the exhaust purification catalyst by the means.