JPH0734860A - 触媒劣化検出装置 - Google Patents

触媒劣化検出装置

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JPH0734860A
JPH0734860A JP4329405A JP32940592A JPH0734860A JP H0734860 A JPH0734860 A JP H0734860A JP 4329405 A JP4329405 A JP 4329405A JP 32940592 A JP32940592 A JP 32940592A JP H0734860 A JPH0734860 A JP H0734860A
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ratio
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒上流側と下流側の空燃比センサ出力によ
って空燃比フィードバック制御中に触媒劣化の判別を行
う際に、運転状態の変化や空燃比センサ自体の劣化によ
る出力特性の変化を排除して正確に触媒劣化の検出を行
う。 【構成】 上流側Ｏ2 センサの出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶ
ＯＭと、ＶＯＭと基準電圧とで囲まれる面積ＡＶＯＭ及
び、下流側Ｏ2 センサの出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳ
と、ＶＯＳと基準電圧とで囲まれる面積ＡＶＯＳとを求
め、軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面積比ＡＶＯＳ／Ａ
ＶＯＭの値とを用いて触媒劣化を判別する際に、運転状
態の過渡の程度に応じて面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭを補
正して触媒劣化を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒コンバータのそれ
ぞれ上流側と下流側の排気通路に設けられた空燃比セン
サの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（Ｏ2 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Ｏ2 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Ｏ2 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Ｏ2 センサシステムも開発されてい
る（特開昭６１−２８６５５０号参照）。
【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、種々の触媒劣化検出方法、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Ｏ2 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Ｏ2 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Ｏ2 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Ｏ2 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（特
開昭６１−２８６５５０号公報参照）。
【０００４】しかしながら、上述の従来形においては、
空燃比の制御中心が理論空燃比から外れた状態で空燃比
制御が行われているような場合には下流側Ｏ2 センサの
出力は大きくは反転しないで、リッチ側もしくはリーン
側で小さな振幅で振れているような場合がある。この場
合には、たとえ三元触媒が劣化していても、下流側Ｏ 2
センサの反転周期（もしくは反転回数）は大きくなら
ず、また、振幅は大きくならないので、触媒劣化は判別
できないという問題があった。また、Ｏ2 センサが劣化
したような場合にはＯ2 センサの出力振幅は小さくなる
ため、下流側Ｏ2センサが劣化すると、たとえ三元触媒
が劣化したような場合でも下流側Ｏ2 センサの出力振幅
は大きくならず、下流側Ｏ2 センサの出力振幅のみで触
媒の劣化を検出していると誤判定を生じる恐れがある。
【０００５】本願出願人は、上記の問題を解決するため
に特願平３−３３１８１０号において、上流側Ｏ2 セン
サ出力と下流側Ｏ2 センサ出力の軌跡長比と面積比とに
基づいて三元触媒の劣化を判定する触媒劣化判定装置を
既に提案している。この装置は、所定時間当たりの下流
側Ｏ2 センサ出力軌跡長ＬＶＯＳと上流側Ｏ2 センサ出
力軌跡長ＬＶＯＭとの比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと、所定時
間当たりの下流側Ｏ2 センサ出力と基準値とで囲まれる
面積ＡＶＯＳと上流側Ｏ2 センサ出力と基準値とで囲ま
れる面積ＡＶＯＭとの比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭとの関係を
用いて三元触媒の劣化を判定している。
【０００６】すなわち、触媒が正常である場合は触媒の
有するＯ2 ストーレッジ効果のため、触媒上流側の排気
空燃比がフィードバック制御によりリッチ側とリーン側
に周期的に変動しても、触媒を通過した排気ガスの空燃
比は理論空燃比近傍に保たれるので上流側Ｏ2 センサ出
力に比べて下流側Ｏ2 センサ出力の変化は少ない。この
ため、下流側Ｏ2 センサ出力の軌跡長ＬＶＯＳは上流側
Ｏ2 センサ出力の軌跡長ＬＶＯＭに比べて小さく、軌跡
長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭは小さくなる。
【０００７】また、触媒が劣化した場合には触媒のＯ2
ストーレッジ効果が低下するため触媒出口側の空燃比は
触媒上流側空燃比と同様に変動するようになり、下流側
Ｏ2センサ出力は上流側Ｏ2 センサ出力と同様に変動す
るようになる。このため、下流側Ｏ2 センサ出力の軌跡
長ＬＶＯＳが増大して上流側Ｏ2 センサ出力の軌跡長Ｌ
ＶＯＭに近くなり、軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭは触媒
の劣化が進むにつれて大きくなり、１に近づく。
【０００８】従って、Ｏ2 センサが健全であるかぎりは
軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭの増大を監視することによ
り触媒の劣化を検出することができる。ところが、軌跡
長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭの大きさのみで触媒の劣化を判
断しているとＯ2 センサ自体が劣化した場合に誤判断を
生じる場合がある。すなわち、前述のようにＯ2 センサ
が劣化するとセンサ出力の振幅は小さくなるため、例え
ば下流側Ｏ2 センサが劣化した状態では触媒が劣化して
も軌跡長ＬＶＯＳの増加は比較的小さく軌跡長比ＬＶＯ
Ｓ／ＬＶＯＭは触媒が劣化していない場合より大きくな
るものの触媒劣化と判断される程までは増加しない場合
がある。
【０００９】また、逆に上流側Ｏ2 センサが劣化した場
合軌跡長ＬＶＯＭが小さくなるため、パラメータＬＶＯ
Ｓ／ＬＶＯＭは増大し、触媒が劣化していないにもかか
わらず触媒劣化と判定されてしまう場合がある。特願平
３−３３１８１０号の装置ではこの誤判定を防止するた
め軌跡長比に加え、下流側Ｏ2 センサ出力と基準値とで
囲まれる面積ＡＶＯＳと上流側Ｏ2 センサ出力と基準値
とで囲まれる面積ＡＶＯＭとの比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭを
用いて触媒の劣化を判定している。
【００１０】図２１、図２２は触媒劣化の有無、及び上
流側と下流側空燃比センサの劣化の有無による各空燃比
センサの出力変化とそれに伴う軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶ
ＯＭと面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭの変化を示している。
ここで図２１は触媒が劣化していない場合を、図２２は
触媒が劣化した場合をそれぞれ示し、各センサ出力波形
欄に○を付したものはセンサが劣化していない場合を、
×を付したものは劣化した場合のセンサ出力波形をそれ
ぞれ示している。
【００１１】図２１，図２２からわかるように上流側セ
ンサ出力は触媒劣化の有無にかかわらず上流側センサが
劣化していない場合には（図２１，（１），（２）及び
図２２，（５），（６））、軌跡長ＬＶＯＭ、面積ＡＶ
ＯＭ（図の斜線部）は共に大きく、上流側センサが劣化
すると（図２１，（３），（４）及び図２２，（７），
（８））ＬＶＯＭ，ＡＶＯＭは共に小さくなる。また、
下流側センサ出力について見ると、軌跡長ＬＶＯＳは触
媒が劣化していない場合はセンサ劣化の有無にかかわら
ず小さいが（図２１（１）〜（４））、触媒が劣化した
場合センサ非劣化時には大きく（図２２，（５），
（７））、センサ劣化時には中程度（図２２（６），
（８））となる。
【００１２】また面積ＡＶＯＳ（図の斜線部）は触媒が
劣化していない場合センサ非劣化時には大きく（図２１
（１），（３）），センサ劣化時には中程度（図２１，
（２），（４））となり、触媒が劣化した場合、センサ
非劣化時で大きく（図２２，（５），（７））、センサ
劣化時には小さく（図２２，（６），（８））なる。従
って軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面積比ＡＶＯＳ／Ａ
ＶＯＭの値は触媒と上流側及び下流側空燃比センサの劣
化の有無の組合せに応じて図２１，図２２の右側の欄に
示した大きさをとる。
【００１３】ここで触媒の劣化有無を軌跡長比ＬＶＯＳ
／ＬＶＯＭのみで判定しようとすると、図２１，（３）
の場合（触媒が健全で上流側Ｏ2 センサが劣化）と図２
２（６）の場合（触媒が劣化かつ下流側Ｏ2 センサが劣
化）では触媒劣化の有無が相違するにもかかわらずＬＶ
ＯＳ／ＬＶＯＭはいずれも中程度と判定されるため、こ
の領域では触媒劣化の有無を正確に検出することはでき
ない。
【００１４】しかし、この場合も面積比ＡＶＯＳ／ＡＶ
ＯＭに着目すれば、触媒が劣化していない場合（図２
１，（３））はＡＶＯＳ／ＡＶＯＭは中程度以上に（非
常に大きく）なり、触媒が劣化した場合（図２２，
（６））はＡＶＯＳ／ＡＶＯＭは小さくなるため触媒劣
化の有無を正確に検出することができる。特願平３−３
３１８１０号では、上記の関係に基づいて図２３に示す
判定ラインを設定し、軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面
積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭとの関係が図２３の斜線領域に
ある場合に触媒が劣化したと判定することにより、Ｏ2
センサの劣化の影響による誤判断を防止している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の特願
平３−３３１８１０号のように軌跡長比と面積比とのみ
に基づいて触媒の劣化を判定すると機関の運転状態（条
件）によっては誤判断を生じる場合があることがその後
の研究により判明している。以下、図２から図４を用い
てこれについて説明する。
【００１６】図３は、劣化が大幅に進み劣化触媒として
検出したい触媒（以下、大劣化触媒と呼ぶ）と、ある程
度劣化が進んでいるが未だ浄化能力は十分であり、劣化
触媒としては検出したくない触媒（以下、中劣化触媒と
呼ぶ）について、下流側Ｏ2センサが正常な場合（非劣
化時）と劣化時、及び機関運転状態が過渡時（加速時）
と定常時とでそれぞれ軌跡長比、面積比がどのように変
化するかを示したものである。但し、この場合、上流側
Ｏ2 センサは正常であるとする。
【００１７】今、機関が加減速運転されている過渡時の
みに着目すれば、軌跡長比、面積比は図３、Ｎｏ．１、
２、５、６に示すようになり、これを図２３と同様のグ
ラフ上に示すと図４（Ａ）のようになる。図４（Ａ）か
ら明らかなように、軌跡長比のみでは判別できない図
３、Ｎｏ．２（大劣化触媒で、かつ下流側Ｏ2 センサも
劣化している場合）と図３、Ｎｏ．５（中劣化触媒で、
かつ下流側Ｏ2 センサが劣化していない場合）の場合に
ついても面積比に着目することにより劣化判定が可能に
なる。（上記Ｎｏ．２の場合は斜線領域に入るのに対
し、上記Ｎｏ．５の場合は斜線領域外となる。）ところ
が、上記Ｎｏ．５と同じ中劣化触媒と正常下流側Ｏ2 セ
ンサの組み合わせであっても、運転状態が定常になると
軌跡長比、面積比は図３、Ｎｏ．７に示すようになり、
上記Ｎｏ．５に較べて面積比は減少するため大劣化触媒
の場合と同様な状況になってしまう。また、中劣化触媒
と劣化した下流側Ｏ2 センサとの組み合わせでは過渡状
態では劣化判定されないが（図３、図４（Ａ）、Ｎｏ．
６）、定常状態では同様に面積比が減少するため（同Ｎ
ｏ．８）、大劣化触媒と同様に劣化判定されることにな
る。
【００１８】次に、上記のように定常状態で過渡状態に
較べて面積比が減少する理由について図２を用いて説明
する。図２は、中劣化触媒を装着した場合の定常運転時
と過渡運転時（加減速時）についてそれぞれ上流側Ｏ2
センサと下流側Ｏ2 センサの出力波形を示している。過
渡運転時では、空燃比はリーン（加速時）またはリッチ
（減速時）に大きくずれやすくなる傾向があり、これを
理論空燃比に制御するのに時間を要する。このため、上
流側Ｏ2 センサ出力の周期Ｔも長くなり、空燃比が理論
空燃比から比較的大きくずれる確率が高くなる（図２
（Ｃ））。従って中劣化触媒の過渡運転時の下流側Ｏ2
センサ出力も比較的周期が長く、理論空燃比相当出力か
らのずれが大きくなる（図２（Ｄ））。
【００１９】一方、定常運転においては、空燃比は安定
しやすいため上流側Ｏ2 センサ出力は比較的短い周期で
リーン、リッチの変動を繰り返す（図２（Ａ））。ま
た、制御された空燃比は理論空燃比に極めて近い範囲で
振れるようになるため、中劣化触媒の定常運転時の下流
側Ｏ2 センサ出力は、理論空燃比相当出力近傍で小さく
変動するようになる（図２（Ｂ））。この結果、定常運
転時（図２（Ｂ））には、過渡運転時（図２（Ｂ））に
較べて面積比が相対的に小さくなり、上記のような問題
が生じるのである。上記は下流側Ｏ2 センサが正常な状
態の場合について説明したが、これは下流側Ｏ2 センサ
が劣化した場合も同様である。
【００２０】本発明は、上述の問題に鑑み、機関の運転
状態にかかわらず大劣化触媒と中劣化触媒とを精度良く
判別することのできる触媒劣化検出装置を提供すること
を目的としている。
【００２１】
【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。すなわち、本発明によれ
ば、内燃機関Ａの排気通路に設けられた、Ｏ2 ストーレ
ッジ効果を有する三元触媒Ｂと、該三元触媒Ｂの上流側
の排気通路に設けられ、前記触媒Ｂの上流側の排気空燃
比を検出する上流側空燃比センサＣと、前記三元触媒Ｂ
の下流側の排気通路に設けられ、前記触媒Ｂの下流側の
排気空燃比を検出する下流側空燃比センサＤと、前記上
流側空燃比センサＣの出力に基づいて前記機関Ａの空燃
比を理論空燃比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Ｅと、前記フィードバック制御実行中
の前記上流側空燃比センサＣの出力軌跡長ＬＶＯＭと前
記下流側空燃比センサＤの出力軌跡長ＬＶＯＳとの比Ｌ
ＶＯＳ／ＬＶＯＭを演算する軌跡長比演算手段Ｆと、
前記フィードバック制御実行中の前記上流側空燃比セン
サＣの出力と基準値とで囲まれる面積ＡＶＯＭと、前記
下流側空燃比センサＤの出力と基準値とで囲まれる面積
ＡＶＯＳとの比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭを演算する面積比演
算手段Ｇと、前記内燃機関の運転条件の過渡変化の度合
いを検出する過渡程度検出手段Ｈと、前記軌跡長比ＬＶ
ＯＳ／ＬＶＯＭと前記面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ及び前
記過渡変化の度合いとを用いて前記三元触媒の劣化を検
出する触媒劣化検出手段Ｉとを備えた触媒劣化検出装置
が提供される。
【００２２】
【作用】軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面積比ＡＶＯＳ
／ＡＶＯＭとのみに基づいて触媒劣化検出を行うと、同
一の触媒でも機関の過渡運転時と定常運転時とでは面積
比が違ってくるため上述のように誤判定を生じる場合が
ある。本発明においては、触媒劣化検出手段Ｉは軌跡長
比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭとに
基づいて触媒劣化の有無を判定するが、上記を考慮して
過渡の程度に応じて劣化判定の基準を補正して運転条件
の影響を排除している。すなわち、過渡程度検出手段Ｇ
は所定時間内の運転パラメータの変化量に基づいて機関
の運転条件の変化の度合い（過渡の程度）を検出し、触
媒劣化検出手段Ｉは検出された過渡の程度に応じて、例
えば面積比演算手段Ｇの演算した面積比の値を補正する
ことにより、過渡の程度に応じて劣化判定の基準を変更
して劣化判定を行う。
【００２３】
【実施例】図５は本発明に係る触媒劣化検出装置を適用
した内燃機関の一実施例を示す全体概略図である。図５
において、機関本体１の吸気通路２にはエアフローメー
タ３が設けられている。エアフローメータ３は吸入空気
量を直接計測するものであって、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に入力されている。
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。
【００２４】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。
【００２５】排気マニホールド１１より下流の排気系に
は、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを
同時に浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータ１２
が設けられている。排気マニホールド１１には、すなわ
ち触媒コンバータ１２の上流側には第１のＯ2 センサ１
３が設けられ、触媒コンバータ１２の下流側の排気管１
４には第２のＯ2 センサ１５が設けられている。Ｏ2 セ
ンサ１３，１５は排気ガス中の酸素成分濃度に応じた電
気信号を発生する。すなわち、Ｏ2 センサ１３，１５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、異なる出力電圧を発生し、制御回路１０のＡ／Ｄ
変換器１０１に供給する。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１０
１、入出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の外
に、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０５、バックアップＲＡＭ
１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている。
【００２６】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、減速時あるいはアイドル時に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。
【００２７】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出力端子が“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。
【００２８】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。
【００２９】以下、図６から図１１を用いて制御回路１
０により実行される機関空燃比制御について説明する。
図６、図７は上流側Ｏ2 センサ１３の出力にもとづいて
空燃比補正係数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
される。
【００３０】ステップ５０１では、上流側Ｏ2 センサ１
３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燃料噴射量増
量中、上流側Ｏ2 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、図７、ステップ
５２５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５２６に進みルーチンを終了す
る。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５０２に
進む。
【００３１】ステップ５０２では、上流側Ｏ2 センサ１
３の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ５０
３にてＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かにより、空燃比
がリッチかリーンかを判別する。比較電圧ＶR1は、通常
Ｏ2 センサ出力の振幅中心の電圧をとり、本実施例では
ＶR1＝０．４５Ｖである。ステップ５０３で空燃比が
（ＶＯＭ≦ＶR1）であれば、ステップ５０４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５０５にてＣＤＬＹを０とし、ステッ
プ５０６に進む。ステップ５０６では、ディレイカウン
タＣＤＬＹを１減算し、ステップ５０７，５０８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５０９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Ｏ2 センサ１３の出力においてリッチからリーンへの
変化があってもリッチ状態であるとの判断を保持するた
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（ＶＯＭ＞ＶR1）であれば、ステップ５１０
にてディレイカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、Ｃ
ＤＬＹ＜０であればステップ５１１にてＣＤＬＹを０と
し、ステップ５１２に進む。ステップ５１２ではディレ
イカウンタＣＤＬＹを１加算し、ステップ５１３，５１
４にてディレイカウンタＣＤＬＹ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５１５にて空燃比フ
ラグＦ１を“１”（リッチ）とする。なお、最大値ＴＤ
Ｒは上流側Ｏ2 センサ１３の出力においてリーンからリ
ッチへの変化があってもリーン状態であるとの判断を保
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。
【００３２】次に、ステップ５１６では、空燃比フラグ
Ｆ１の符号が反転したか否か、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５１７にて、空燃比フラグＦ１の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ５１８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５１９にて、ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳ
Ｌとスキップ的に減少させる。つまり、スキップ処理を
行う。
【００３３】ステップ５１６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５２０，５２１，５
２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ５２０に
て、Ｆ１＝“１”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ５２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステッ
プ５２２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、ＫＩＲ（ＫＩＬ）＜Ｒ
ＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ５２１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５２２はリッチ状態（Ｆ１＝“１”）で燃
料噴射量を徐々に減少させる。
【００３４】次に、ステップ５２３では、ステップ５１
８，５１９，５２１，５２２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。
【００３５】ステップ５２４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５２６に
てこのループは終了する。次に、本発明を上流側Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭ 及び下流側Ｏ2 センサ１５の出
力ＶＯＳ 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Ｏ2 センサシステムに適用した場合について
説明する。
【００３６】図８は図６、図７のフローチャートによる
動作を補足説明するタイミング図である。上流側Ｏ2 セ
ンサ１３の出力ＶＯＭにより図８（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８（Ｂ）に示すごとく、
リッチ状態でカウンタアップされ、リーン状態でカウン
トダウンされる。この結果、図８（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ｔ1 にて空燃比信号
Ａ／Ｆ′がリーンからリッチに変化しても、遅延処理さ
れた空燃比信号Ａ／Ｆ′はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリ
ーンに保持された後に時刻ｔ2 にてリッチに変化する。
時刻ｔ3 にて空燃比信号Ａ／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ｔ4 にてリーンに変化する。しかし空燃比信号Ａ／
Ｆ′が時刻ｔ5,ｔ6,ｔ7 のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲ
より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ｔ8 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８（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られ
る。
【００３７】次に、下流側Ｏ2 センサ１５による第２の
空燃比フィードバック制御について説明する。第２の空
燃比フィードバック制御としては、第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Ｏ2 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。
【００３８】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Ｏ2 センサ１５
の出力に応じてリッチスキップ量ＲＳＲ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Ｏ2 センサ１５
の出力に応じてリッチ積分定数ＫＩＲおよびリーン積分
定数ＫＩＬを補正することにより空燃比を制御できる。
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Ｏ2 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ＶR1を大きくすると制御空燃比を
リッチ側に移行でき、また、比較電圧ＶR1を小さくする
と制御空燃比をリーン側に移行できる。従って、下流側
Ｏ2 センサ１５の出力ＶＯＳに応じて比較電圧ＶR1を補
正することにより空燃比が制御できる。
【００３９】これらスキップ量、積分定数、遅延時間、
比較電圧を下流側Ｏ2 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、遅延時間を可変とす
ることにより非常に微妙な空燃比の調整が可能であり、
また、スキップ量を可変とすることにより遅延時間のよ
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。
【００４０】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Ｏ2 センサシステム
について説明する。図９、図１０は下流側Ｏ2 センサ１
５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８０１〜８０６では、下流側Ｏ2
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Ｏ2 センサ１３による閉ループ条件の不
成立（ステップ８０１）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８０
２）、スロットル弁１６が全閉（ＬＬ＝“１”）のとき
（ステップ８０３）、回転速度Ｎe 、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るとき（ステップ８０４）、軽
負荷のとき（Ｑ／Ｎe ＜Ｘ1 ）（ステップ８０５）、下
流側Ｏ2 センサ１５が活性化していないとき（ステップ
８０６）、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８１９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８０８に進み、空燃比フィードバ
ックフラグＸＳＦＢをセットする（“１”）。
【００４１】ステップ８０９〜８１８のフローについて
説明する。ステップ８０９は、下流側Ｏ2 センサ１５の
出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップ８１０
にてＶＯＳが比較電圧ＶR2（たとえばＶR2＝０．５５
Ｖ）以下か否かを判別する、つまり、空燃比がリッチか
リーンかを判別する。なお、比較電圧ＶR2は触媒コンバ
ータ１２の上流、下流で生ガスの影響による出力特性が
異なることおよび劣化速度が異なること等を考慮して上
流側Ｏ2 センサ１３の出力の比較電圧ＶR1より高く設定
されているが、この設定は任意でもよい。この結果、Ｖ
ＯＳ≦ＶR2（リーン）であればステップ８１１、８１
２，８１３に進み、ＶＯＳ＞ＶR2（リッチ）であればス
テップ８１４，８１５，８１６に進む。すなわち、ステ
ップ８１１では、ＲＳＲ←ＲＳＲ＋ΔＲＳ（ΔＲＳは一
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８１２，８
１３では、ＲＳＲを最大値ＭＡＸ（＝７．５％）にてガ
ードし、他方、ステップ８１４にてＲＳＲ←ＲＳＲ−Δ
ＲＳ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８１５，８１
６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。
【００４２】ステップ８１７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８１８では、スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬをＲＡＭ１
０５に格納し、ステップ８２０に進みルーチンを終了す
る。
【００４３】図１１は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°毎に実行される。ステッ
プ１００１では、ＲＡＭ１０５より吸入空気量データＱ
及び回転速度データＮe を読出して基本噴射量ＴＡＵＰ
（ＴＡＵＰは理論空燃比を得る噴射時間）を演算する。
たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎe （αは定数）とする。
ステップ１００２では、最終噴射量ＴＡＵを、ＴＡＵ←
ＴＡＵＰ・ＦＡＦ・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１００３にて、噴射量ＴＡＵをダ
ウンカウンタ１０８にセットすると共にフリップフロッ
プ１０９をセットして燃料噴射を開始させる。そして、
ステップ１００４にてこのルーチンを終了する。
【００４４】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の出力信
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。
【００４５】次に、図１２から図１７を用いて制御回路
１０により実行される触媒劣化検出動作について説明す
る。前述のように機関の加速や減速等の過渡運転状態で
は空燃比フィードバック制御の周期が比較的長くなり、
かつ空燃比フィードバック制御の制御中心空燃比が理論
空燃比から外れる傾向があるため、過渡運転状態では定
常運転時に較べて上流側Ｏ2 センサ出力と下流側Ｏ2 セ
ンサ出力の軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭはあまり変化し
ないにもかかわらず面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭは大きく
なる。また、この面積比の増大量は空燃比フィードバッ
ク制御の周期が長くなるほど、すなわち運転状態の変化
（過渡運転の程度）が大きいほど大きくなる。
【００４６】図１２は同一の触媒における一定時間当た
りの上流側Ｏ2 センサ出力のリッチ／リーン反転回数に
対する軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭと面積比ＡＶＯＳ／
ＡＶＯＭの変化を示している。図１２から判るように軌
跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭは反転回数にかかわらず略一
定であるが、面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭ（実線）は反転
回数が少なくなるにつれて（空燃比フィードバック制御
周期が長くなるにつれて）増大している。本実施例で
は、上記を考慮して過渡運転の程度に応じて面積比を補
正することにより、特に劣化の程度が少ない（中程度以
下の劣化状態）触媒に誤判定が生じることを防止してい
る。
【００４７】図１３は軌跡長ＬＶＯＳ、ＬＶＯＭと面積
ＡＶＯＳ、ＡＶＯＭの演算ルーチンを示す。本ルーチン
は制御回路１０により所定時間、たとえば４ms毎に実行
される。図１３においてルーチンがスタートするとステ
ップ１２０１から１２０３では軌跡長と面積の演算実行
条件が成立しているか否かが判断される。すなわち、ス
テップ１２０１では、空燃比フィードバックフラグＸＭ
ＦＢにより上流側Ｏ2センサ１３の出力ＶＯＭによる空
燃比フィードバック制御実行中（ＸＭＦＢ＝“１”）か
否かを判別し、ステップ１２０２では、空燃比フィード
バックフラグＸＳＦＢにより下流側Ｏ2 センサ１３の出
力ＶＯＳによる空燃比フィードバック制御実行中（ＸＳ
ＦＢ＝“１”）か否かを判別する。次いで、ステップ１
２０３では、機関負荷が所定値以上か否かが判断され
る。ここで、機関負荷が所定値以上であることを演算実
行条件としているのは、機関負荷が低いと触媒の温度が
低下して触媒の活性が低下するため、健全な触媒でも劣
化と判断されるおそれがあるためである。機関負荷が所
定値以上か否かは例えば、機関吸気マニホルド負圧が所
定値以上（吸気マニホルド絶対圧が所定値以下）か否
か、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎが所定値以上
か否か、アクセル開度が所定値以上か否か等により判断
する。
【００４８】ステップ１２０１からステップ１２０３の
いずれかの条件が成立していない場合にはステップ１２
０９に進み、カウンタＣＯＸをリセット（＝“０”）し
て軌跡長、面積の演算は行わずにルーチンを終了する。
ここで、カウンタＣＯＸは後述のように下流側Ｏ2 セン
サ出力のリッチ／リーンの反転回数を計数するカウンタ
であり、過渡運転の度合い（過渡程度）を表すパラメー
タである。
【００４９】ステップ１２０１から１２０３で軌跡長と
面積の演算実行条件が成立している場合には、ステップ
１２０４で上流側Ｏ2 センサ１３の出力ＶＯＭの軌跡長
ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭとを演算する。ここでＬＶＯ
Ｍ，ＡＶＯＭは以下の式で定義する（図２４参照）。 ＬＶＯＭ＝ＬＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶＯＭi-1 ｜ ＡＶＯＭ＝ＡＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶR1｜ ここで添字i-1 は前回ルーチンを実行した際の値を示
す。なお、図２４では、説明のため、センサ出力の変化
に対して、出力のサンプリングタイミング間隔をかなり
長く取っている。また、更に正確に軌跡長さを検出する
よう、時間の経過を加味して軌跡長さを算出してもよ
い。
【００５０】次いでステップ１２０５では同様に下流側
Ｏ2 センサ出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳと面積ＡＶＯＳ
とを以下の式により演算する（図２４参照）。 ＬＶＯＳ＝ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳi-1 ｜ ＡＶＯＳ＝ＡＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶR2｜ 次いでステップ１２０６では次回の実行に備え、ＶＯＭ
i-1 ，ＶＯＳi-1 の値を更新する。
【００５１】ステップ１２０７から１２０８はカウンタ
ＣＯＸのカウントアップ動作を示す。カウンタＣＯＸは
上流側Ｏ2 センサ出力がリッチ／リーンの反転をする毎
にカウントアップされるカウンタで、本実施例では運転
状態の過渡の程度を表すパラメータとして使用される。
ステップ１２０７では、フラグＦ１（図６ステップ５０
９、５１５で設定される）の前回ルーチン実行時の値Ｆ
１OLD と今回ルーチン実行時の値を比較して、上流側Ｏ
2 センサ出力が反転したか否かを判断する。カウンタＣ
ＯＸは上流側Ｏ 2 センサ出力が反転している場合のみカ
ウントアップされる（ステップ１２０８）。次いでステ
ップ１２１０ではＦ１OLD を更新してルーチンを終了す
る。
【００５２】本ルーチンにより、ＬＶＯＭ、ＬＶＯＳ、
ＡＶＯＭ、ＡＶＯＳには、演算実行条件が成立する毎に
上流側と下流側Ｏ2 センサ出力の軌跡長と面積の積算値
が格納される。次に、図１４に上記で演算した軌跡長と
面積とを用いた触媒劣化検出ルーチンを示す。本ルーチ
ンは制御回路１０により所定時間毎（例えば、５０msま
たは６５ms毎）に実行される。
【００５３】図１４においてルーチンがスタートすると
ステップ１３０１から１３０３では触媒劣化検出実行条
件が成立しているか否かが判定される。触媒劣化検出実
行条件は図１３、ステップ１２０１から１２０３に示し
た演算実行条件と同一であり、上流側Ｏ2 センサ１３の
出力ＶＯＭによる空燃比フィードバック制御実行中（ス
テップ１３０１で、ＸＭＦＢ＝“１”）であること、下
流側Ｏ2 センサ１３の出力ＶＯＳによる空燃比フィード
バック制御実行中（ステップ１３０２でＸＳＦＢ＝
“１”）であること、機関負荷が所定値以上であること
（ステップ１３０３）、である。
【００５４】ステップ１３０１から１３０３の実行条件
のいずれかが成立していない場合にはステップ１３１６
でカウンタＣ20がリセット（＝“０”）され、劣化検出
は行わずにルーチンを終了する。ステップ１３０１から
１３０３の条件が全て成立していた場合にはステップ１
３０４に進み、カウンタＣ20をプラス１カウントアップ
して、ステップ１３０５でカウンタＣ20の値が所定値Ｃ
Ｎ以上か否かを判断する。ここで、カウンタＣ20は劣化
検出実行条件（ステップ１３０１から１３０３）が成立
してからのルーチン実行回数の計数値であり、所定値Ｃ
Ｎは２０秒に相当するルーチン実行回数である。ステッ
プ１３０５でＣ20＜ＣＮであった場合には、劣化検出は
行わずに、そのままルーチンを終了する。すなわち本実
施例では劣化検出実行条件の成立した時間の積算が２０
秒になった時に劣化検出を実行する。
【００５５】ステップ１３０５で劣化検出条件の成立時
間が２０秒以上であった場合にはステップ１３０６から
１３１５の触媒劣化検出が行われる。すなわち、ステッ
プ１３０７では図１３のルーチンで求めたＬＶＯＳとＬ
ＶＯＭとを用いて軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭを計算
し、ＬRATIO として記憶する。次に、図１５に進みステ
ップ１３０８では、図１３のルーチンで求めた反転回数
ＣＯＸと軌跡長比ＬRATIO とを用いて面積比の補正係数
０XADJを算出する。面積比の補正係数０XADJは、前述の
図１２に説明したように同一の触媒でも定常運転時の面
積比は過渡運転時の面積比より小さくなるために劣化判
定されやすくなることを防止することを目的として、運
転状態の過渡の程度に応じて面積比を補正するためのも
のである。補正係数０XADJはＣＯＸと軌跡長比ＬRATIO
との二次元マップとして制御回路１０のＲＯＭ１０５に
格納されており、ステップ１３０８ではこのマップから
ＣＯＸとＬRATIO とに基づいて補正係数０XADJの読み出
しを行う。
【００５６】図１６は補正係数０XADJの上記マップの一
例を示す。図１６から判るように、０XADJの値は、反転
回数ＣＯＸが大きいほど（すなわち運転状態の過渡の程
度が少なく定常運転に近いほど）大きくなる。これは、
図１２で説明したように、定常運転に近づくほど面積比
が小さくなる特性（図１２実線）を補正して図１２に点
線で示すように過渡運転の程度による面積比への影響を
排除するためである。また、本実施例では、補正係数０
XADJは軌跡長比ＬRATIO が大きいほど小さく設定されて
いる。これは、ＣＯＸにより一律に面積比の補正を行う
と、劣化の進んだ触媒（例えば、図４（Ａ）Ｎｏ．１、
３点に示す場合）まで面積比が増大補正され、劣化触媒
を健全であると誤判定する恐れがあるからである。前述
のように、軌跡長比ＬRATIO は触媒の劣化が進むほど大
きな値になるので、本実施例では軌跡長比ＬRATIO が大
きいほど補正係数０XADJを小さく設定することにより、
劣化が進んだ触媒の誤判定を防止している。
【００５７】本補正により、図４（Ａ）の各点は図４
（Ｂ）に示すように変更されることになる。この結果、
図４（Ｂ）に示すように大劣化触媒（Ｎｏ．１、２、
３）と、中劣化触媒（Ｎｏ．５、６、７、８）とは斜線
領域の内外に明確に別れることになり正確な判別が可能
となる。なお、本補正によりＮｏ．４の場合（大劣化触
媒でかつ下流側Ｏ2 センサが劣化した場合）について
は、補正されて斜線領域外になってしまうことになる
が、触媒の大幅な劣化と下流側Ｏ2 センサの劣化とが同
時に起きる確率は極めて小さく、Ｎｏ．４の組み合わせ
は殆どあり得ないため実際上の問題は生じない。
【００５８】また、図４（Ａ）、（Ｂ）におけるＮｏ．
９、１０、１１、１２の各点は触媒が全く劣化していな
い場合であり、以下の組み合わせを示している。 Ｎｏ．９ 下流側Ｏ2 センサ：正常 過渡運転状態 Ｎｏ．１０ 下流側Ｏ2 センサ：劣化 過渡運転状態 Ｎｏ．１１ 下流側Ｏ2 センサ：正常 定常運転状態 Ｎｏ．１２ 下流側Ｏ2 センサ：劣化 定常運転状態 次に、図１５ステップ１３０９は上記補正係数０XADJに
よる面積比の補正を示す。すなわち、ステップ１３０９
では図１３のルーチンで求めたＡＶＯＳとＡＶＯＭとを
用いて面積比ＡＶＯＳ／ＡＶＯＭを計算し、更にこれに
補正係数０XADJを乗じた値をＡRATIO として記憶する。
【００５９】ステップ１３１０と１３１１は触媒が劣化
しているか否かの判定動作を示す。本実施例では、触媒
の劣化は軌跡長比ＬRATIO と補正後の面積比ＡRATIO と
の関係から図１７に基づいて判断される。図１７の斜線
領域は触媒が劣化したと判定される領域である。すなわ
ち、本実施例では軌跡長比ＬRATIO が所定値Ｌ１以下の
場合には面積比ＡRATIO の値にかかわらず触媒は健全で
あると判断する（ステップ１３１０）。これは、触媒が
劣化していない場合にはＯ2 センサの劣化の有無にかか
わらず軌跡長比ＬRATIO は小さくなるので（図２１参
照）、ＬRATIO が所定値以下の場合には面積比を判断し
ないこととして新品の触媒が定常運転時に劣化判定され
ることを防止するためである。ここで、所定値Ｌ１は触
媒の種類などにより異なるが、本実施例ではＬ１＝０．
７程度に設定される。
【００６０】ステップ１３１０でＬRATIO ≧Ｌ１であっ
た場合には、ステップ１３１１で面積比ＡRATIO と軌跡
長比ＬRATIO との関係が図１７の判定線の傾斜部の下側
にあるか否かが判断される。ここで、図１７の判定線傾
斜部はＬRATIO ＝（ＡRATIO）×Ａ１で表される直線で
ある。ここで、Ａ１は、予め定められた定数であり、本
実施例では判定線を過渡運転時の状態を基準として決定
したため例えば０．８程度に設定されている。なお、Ａ
１を定常運転の状態を基準として、例えばＡ１＞１に設
定した場合には、本実施例とは逆に面積比の補正係数０
XADJの値は過渡の程度が小さいほど（ＣＯＸが大きいほ
ど）小さくなるように（０XADJ＜１）設定して過渡運転
時に劣化触媒が劣化していないと誤判定されることを防
止する。
【００６１】なお、本実施例ではステップ１３１０，１
３１１により触媒劣化を検出しているが、図１７の斜線
部に相当するＬRATIO とＡRATIO のマップを予め制御回
路１０のＲＯＭ１０５に格納しておきステップ１３０７
と１３０９で求めたＬRATIOとＡRATIO の値が図１７の
斜線部に該当するか否かを判断することにより触媒劣化
を検出するようにしてもよい。
【００６２】ステップ１３１０と１３１１でいずれも触
媒が劣化していると判定された場合にはステップ１３１
２でアラームフラグＡＬＭをセット（＝“１”）する。
この時、同時にアラームランプ１９を点灯して運転者に
触媒劣化を報知するようにしてもよい。また、ステップ
１３１０と１３１１のいずれかで触媒が劣化していない
と判定された場合にはステップ１３１３でフラグＡＬＭ
をリセット（＝“０”）する。次いで、上述のステップ
を終了したあとステップ１３１４では修理点検用のデー
タとして上記アラームフラグＡＬＭの値をバックアップ
ＲＡＭ１０６に格納すると共に、ステップ１３１５では
次回の触媒劣化検出に備え、ＣＯＸ，ＶＯＭ ,ＶＯＳ ,
等のパラメータを全てクリアしてルーチンを終了する。
【００６３】上述のように、Ｏ2 センサ出力の軌跡長
比、面積比に加えて運転状態の過渡の程度を考慮して触
媒劣化検出を行うことによりＯ2 センサの劣化や過渡運
転の影響を排除した正確な劣化判定を行うことが可能と
なる。次に図１８から１９に触媒劣化検出の別の実施例
を示す。前述の実施例では運転状態の過渡の程度を表す
パラメータとして上流側Ｏ2 センサ出力のリッチ／リー
ン反転回数を採用していたが、本実施例では別のパラメ
ータＣKATOを採用している点が図１３から１４の実施例
と相違する（図１８ステップ１７０８，１７０９）。過
渡運転の程度は上流側Ｏ2 センサ出力の反転回数の他
に、運転状態の変化がどの程度大きいかによっても判断
できる。図１８の実施例では、運転状態を表すパラメー
タとして吸気マニホルドの絶対圧力ＰＭを採用してい
る。すなわち、前回ルーチン実行時から今回ルーチン実
行時までの吸気マニホルドの絶対圧力ＰＭの変化量｜Δ
ＰＭ｜が所定値ΔＰ0 を越えた場合には運転状態変化が
大きいと判断し（ステップ１７０７）、ＣKATOをプラス
１カウントアップする（ステップ１７０８）。これによ
りパラメータＣKATOは運転状態変化が大きい状態の持続
時間、すなわち運転状態の総変化量を表し、ＣKATOの値
により運転状態の過渡の程度を判断することができる。
【００６４】また、図１９，１９の触媒劣化検出ルーチ
ンでは、ＣKATOをＣＯＸのかわりに用いて（図２０ステ
ップ１８０８，１８１５）、図１３と同じ方法で触媒劣
化を判定している。なお、図２０、ステップ１８０８で
は上記により求めたＣKATOと軌跡長比ＬRATIO とを用い
て図１６と同様なマップから面積比の補正係数０XADJを
読み出すが、この場合も図１６と同様にＣKATOが小さい
ほど（運転状態の過渡の程度が小さいほど）、また軌跡
長比ＬRATIO が小さいほど補正係数０XADJは大きくなる
ように設定されている。図１８から１９の他のステップ
は図１３から１４と同様であるので、ここでは説明を省
略する。 なお、図１８の実施例では運転状態を表すパ
ラメータとして吸気マニホルドの絶対圧力の変化量｜Δ
ＰＭ｜を採用しているが、例えば機関一回転当たりの吸
入空気量の変化量｜ΔＱ／Ｎ｜、スロットル開度の変化
量｜ΔＴＡ｜、機関速度の変化量｜ΔＮe ｜、車両走行
速度の変化量｜ΔＳＰＤ｜等のいずれかを運転状態を表
すパラメータとして採用してＣKATOをカウントアップす
るようにしてもよい。
【００６５】また、上記実施例では過渡状態の程度に応
じて面積比を修正する補正を行っていたが、面積比には
補正を加えることなく過渡状態か定常状態かに応じて異
なる劣化判定領域（劣化判定基準線）を設定することに
よっても同様な効果を得ることができる。図２５
（Ａ）、（Ｂ）に過渡運転時と定常運転時の基準線設定
の一例を示す。
【００６６】さらに、上述の実施例では、空燃比センサ
としてＯ2 センサを用いたが、ＣＯセンサ、リーンミク
スチャセンサ等を用いることもできる。また、上述の実
施例の制御回路１０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、制御回路１
０をアナログ回路により構成することもできる。
【００６７】
【発明の効果】本発明によれば、上流側空燃比センサと
下流側空燃比センサとの出力から触媒の劣化有無を判断
する場合に、運転状態の変化や、空燃比センサ自体の劣
化によるセンサ出力特性の変化に影響されることなく正
確に触媒劣化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】機関運転状態の変化による上流側と下流側のＯ
2 センサ出力の軌跡長、面積の変化を示す図である。
【図３】触媒劣化程度と下流側Ｏ2 センサの劣化の有無
及び機関運転状態の変化による軌跡長比、面積比の変化
を示す図である。
【図４】本発明による面積比の補正の効果を示す図であ
る。
【図５】本発明に係る触媒劣化検出装置を適用した内燃
機関の一実施例を示す全体概略図である。
【図６】図５の制御回路による空燃比制御動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図７】図５の制御回路による空燃比制御動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図８】図６，図７の制御動作を補足説明するタイミン
グ図である。
【図９】図５の制御回路による空燃比制御動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図１０】図５の制御回路による空燃比制御動作を説明
するためのフローチャートである。
【図１１】図５の制御回路による空燃比制御動作を説明
するためのフローチャートである。
【図１２】過渡運転の程度によるＯ2 センサ出力の軌跡
長比と面積比の変化を示す図である。
【図１３】本発明の触媒劣化検出動作を説明するための
フローチャートである。
【図１４】本発明の触媒劣化検出動作を説明するための
フローチャートである。
【図１５】本発明の触媒劣化検出動作を説明するための
フローチャートである。
【図１６】面積比の補正係数０XADJ算出用のマップを示
す図である。
【図１７】本発明の触媒劣化判定用のマップの一例を示
す図である。
【図１８】本発明の触媒劣化検出動作の別の実施例を示
すフローチャートである。
【図１９】本発明の触媒劣化検出動作の別の実施例を示
すフローチャートである。
【図２０】本発明の触媒劣化検出動作の別の実施例を示
すフローチャートである。
【図２１】触媒非劣化時の上流側Ｏ2 センサ出力と下流
側Ｏ2 センサ出力のセンサ自体の劣化の影響によるセン
サ出力の変化を示す図である。
【図２２】触媒劣化時の図２１と同様な図である。
【図２３】従来技術における触媒劣化判定用のマップを
示す図である。
【図２４】軌跡長ＬＶＯＭと面積ＡＶＯＭとの定義を示
す図である。
【図２５】本発明の触媒劣化判定用のマップの図１７と
は異なる例を示す図である。
【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Ｏ2 センサ １５…下流側Ｏ2 センサ １７…アイドルスイッチ １９…触媒劣化アラーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた、Ｏ2
    ストーレッジ効果を有する三元触媒と、 該三元触媒の上流側の排気通路に設けられ、前記触媒上
    流側の排気空燃比を検出する上流側空燃比センサと、 前記三元触媒の下流側の排気通路に設けられ、前記触媒
    下流側の排気空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 前記上流側空燃比センサの出力に基づき前記機関の空燃
    比を理論空燃比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、 前記フィードバック制御実行中の前記上流側空燃比セン
    サの出力軌跡長さと前記下流側空燃比センサの出力軌跡
    長さとの比を演算する軌跡長比演算手段と、 前記フィードバック制御実行中の前記上流側空燃比セン
    サ出力と基準値とで囲まれる面積と、前記下流側空燃比
    センサ出力と基準値とで囲まれる面積との比を演算する
    面積比演算手段と、 前記内燃機関の運転条件の過渡変化の度合いを検出する
    過渡程度検出手段と、 前記軌跡長比と前記面積比及び前記過渡変化の度合いと
    を用いて前記三元触媒の劣化を検出する触媒劣化検出手
    段とを備えた触媒劣化検出装置。
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