JPH09250334A - Catalyst deterioration discrimination device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely carry out catalyst deterioration discrimination in accordance with output of an air-fuel ratio sensor and output of a catalyst downstream side O2 sensor without erroneous judgement caused by variation of an engine air-fuel ratio by carrying out air-fuel ratio feed-back control in accordance with output of an air-fuel ratio sensor provided on the catalyst upsream side. SOLUTION: An air-fuel ratio sensor (A/F sensor) 45 is provided on the upstream side of an exhaust purifying catalyst provided in an exhaust passage of an engine. The engine carries out sub air-fuel ratio feed-back control to compensate dispersion of output characteristics of the A/F sensor 45 by varying a control center of air-fuel ratio feed-back control by the A/F sensor 45. Additionally, an O2 sensor 46 is provided in a exhaust system on the downstream of a catalyst converter 38. Additionally, an engine electronic control unit 70 is a microcomputer system to carry out catalyst deterioration discrimination processing in addition to air-fuel ratio control. Consequently, it is possible to precisely carry out catalyst deterioration discrimination without erroneous judgement caused by air-fuel ratio variation.

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、排気ガスを浄化す
べく内燃機関（エンジン）の排気通路に設けられた触媒
の劣化の有無を判別する装置（触媒劣化判別装置）に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device (catalyst deterioration determination device) for determining whether or not a catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine (engine) for purifying exhaust gas is deteriorated.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車用エンジンにおいて
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、エ
ンジン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、
エンジン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１参照）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 an engine for an automobile, as a measure for purifying exhaust gas, there have been three measures for simultaneously promoting the oxidation of unburned components (HC, CO) and the reduction of nitrogen oxides (NO _x ) in the exhaust gas. The original catalyst is used. In order to increase the oxidation / reduction capacity of such a three-way catalyst, it is necessary to control the air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the engine to be close to the stoichiometric air-fuel ratio (window). for that reason,
In fuel injection control in an 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 concentration of residual oxygen in exhaust gas.
(See FIG. 1), and 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
箇所、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 gradually, and therefore shows a rich / lean tendency of 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の作用により触媒が劣化
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、種々の触媒劣化検出装置が提
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
を検出するものである。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検出する装置
である。Even if the above-mentioned precise air-fuel ratio control is carried out, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained if the catalyst deteriorates due to the heat of exhaust gas or poisoning of lead or the like. . Therefore, various catalyst deterioration detection 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 causes a reduction in the purification performance after warming up as a result, but this device estimates that the reduction in the O ₂ storage effect is a reduction in the purification performance, and outputs the output signal of the downstream O ₂ sensor. By using it, the locus length, the feedback frequency, etc. are obtained, and the deterioration of the O ₂ storage effect is detected, and the deterioration of the catalyst is detected. For example, the device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-98948 obtains trajectory lengths of outputs of upstream and downstream O ₂ sensors during feedback control to a stoichiometric air-fuel ratio, and detects catalyst deterioration based on those ratios. It is a device that does.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】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, an internal combustion engine has been developed which controls the air-fuel ratio so that the 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 in a lean state and releasing the excess oxygen when the exhaust gas is in a rich state. However, such capabilities are finite. Therefore, in order to effectively use the O ₂ storage capacity, the air-fuel ratio of the exhaust gas may be either rich or lean next,
It is important to maintain the amount of oxygen stored in the catalyst at a predetermined amount (for example, half of the maximum oxygen storage amount), and if it is maintained in such a way, a constant O ₂ adsorption / release action is always maintained. Which results in constant oxidation by the catalyst
You always get the ability to return.

【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、
空燃比をリニアに検出可能な空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）（図２参照）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（Ｆ／Ｂ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。As described above, in order to maintain the purification performance of the catalyst,
_{(2) In} an internal combustion engine that controls the storage amount constant,
An air-fuel ratio sensor (A / F sensor) (see FIG. 2) that can linearly detect the air-fuel ratio is used, and proportional and integral operation (PI
Feedback control (F / B control) is performed. That is, the next fuel correction amount = K _p * (current fuel difference) + K _s * Σ
(Fuel difference so far) However, Fuel difference = (Fuel amount actually burned in the cylinder)-(Target fuel amount in cylinder with intake air stoichiometric) Fuel amount actually burned in the cylinder = Air amount detection value /
The feedback fuel correction amount is calculated by the following calculation: air-fuel ratio detection value K _p = proportional term gain K _s = integral term gain.

【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 stoichiometric, as in the feedback control by the O ₂ sensor, and the integral term is a steady state. 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 causes rich gas to be generated, 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Ｏ₂ 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Ｏ₂
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。Even in such a constant O ₂ storage amount control system, an O ₂ sensor may be provided on the downstream side of the catalyst in order to compensate for variations in the output characteristics of the A / F sensor. Therefore, also in this case, as in the double O ₂ sensor system, the decrease in the O ₂ storage effect of the catalyst is reduced by O ₂
It is possible to detect the deterioration of the catalyst by detecting with a sensor.

【０００９】ところで、触媒下流側Ｏ₂ センサの振れ方
は、触媒出ガスの空燃比変動に依存し、その触媒出ガス
の空燃比変動は、触媒入りガスの空燃比変動に依存する
ものであるため、たとえ触媒性能に変化がなくても、触
媒入りガスの空燃比変動幅が変化すると、下流側Ｏ₂ セ
ンサの振れ方も変化する。従って、下流側Ｏ₂ センサの
出力に基づいて触媒劣化を判定する場合に、触媒入りガ
スの空燃比変動幅の相違に起因する誤判定が誘発される
おそれがある。以下、その誤判定の理由について図を用
いて説明する。By the way, the fluctuation of the O ₂ sensor on the downstream side of the catalyst depends on the fluctuation of the air-fuel ratio of the catalyst output gas, and the fluctuation of the air-fuel ratio of the catalyst discharge gas depends on the fluctuation of the air-fuel ratio of the catalyst-containing gas. Therefore, even if the catalyst performance does not change, if the fluctuation range of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst changes, the swinging direction of the downstream O ₂ sensor also changes. Therefore, when the catalyst deterioration is determined based on the output of the downstream O ₂ sensor, an erroneous determination may be induced due to the difference in the air-fuel ratio fluctuation range of the gas containing the catalyst. The reason for the erroneous determination will be described below with reference to the drawings.

【００１０】図３は、触媒入りガスの空燃比変動（これ
は、空燃比をリニアに検出する触媒上流側Ａ／Ｆセンサ
の出力電圧ＶＡＦにほぼ等しい）が便宜的に「極小」、
「小」、「中」、「大」及び「極大」のときに、触媒下
流側Ｏ₂ センサの出力電圧ＶＯＳがどのようになるか
を、触媒が正常の場合及び異常（劣化）の場合について
示す図である。ＶＡＦ変動従ってＶＡＦ軌跡長ＬＶＡＦ
が「極小」のときには、触媒の正常・異常にかかわら
ず、ＶＯＳの変動幅従ってＶＯＳ軌跡長ＬＶＯＳは「極
小」となり、また、軌跡長ＬＶＯＳとＬＶＡＦとの比、
すなわち軌跡長比は１．０となる。FIG. 3 shows that the fluctuation of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst (which is almost equal to the output voltage VAF of the catalyst upstream side A / F sensor for linearly detecting the air-fuel ratio) is "minimum".
What is the output voltage VOS of the catalyst downstream side O ₂ sensor when “small”, “medium”, “large” and “maximum”, and when the catalyst is normal and abnormal (deteriorated) FIG. VAF fluctuation and therefore VAF trajectory length LVAF
Is "minimum", the fluctuation range of VOS and therefore the VOS trajectory length LVOS is "minimum" regardless of whether the catalyst is normal or abnormal, and the ratio of the trajectory length LVOS to LVAF is
That is, the trajectory length ratio is 1.0.

【００１１】次いで、ＬＶＡＦが「小」のときには、触
媒が正常であれば、Ｏ₂ ストレージ効果により、ＬＶＯ
Ｓは「極小」のままで、軌跡長比は０．５となるが、触
媒が異常であれば、Ｏ₂ ストレージ効果が発揮されず、
ＬＶＯＳは「中」、軌跡長比は２．０となってしまう。
次いで、ＬＶＡＦが「中」のときには、触媒が正常であ
れば、ＬＶＯＳは「小」、軌跡長比は０．２となり、触
媒が異常であれば、ＬＶＯＳは、限界値「大」（Ｏ₂ セ
ンサにおけるいわゆるＺ特性の限界（図１参照）に対応
する）に達し、軌跡長比は１．５と減少する。次いで、
ＬＶＡＦが「大」のときには、触媒が正常であれば、Ｌ
ＶＯＳは「中」、軌跡長比は０．４となり、触媒が異常
であれば、ＬＶＯＳは「大」のままで、軌跡長比は１．
０とさらに小さくなる。最後に、ＬＶＡＦが「極大」の
ときには、触媒が正常であれば、ＬＶＯＳは限界値
「大」に達し、軌跡長比は０．６となり、触媒が異常で
あれば、ＬＶＯＳは「大」のままで、軌跡長比は０．６
とさらに小さくなる。[0011] Then, when LVAF is "small", if the catalyst is normal, the O ₂ storage effect, LVO
S remains "minimum" and the locus length ratio becomes 0.5, but if the catalyst is abnormal, the O ₂ storage effect will not be exhibited,
LVOS is "medium", and the trajectory length ratio is 2.0.
Next, when LVAF is “medium”, if the catalyst is normal, LVOS is “small” and the trajectory length ratio is 0.2. If the catalyst is abnormal, LVOS is the limit value “large” (O _2). The so-called Z characteristic limit of the sensor (see FIG. 1) is reached) and the trajectory length ratio decreases to 1.5. Then
When LVAF is “large”, if the catalyst is normal, L
VOS is "medium", the trajectory length ratio is 0.4, and if the catalyst is abnormal, LVOS remains "large" and the trajectory length ratio is 1.
It becomes even smaller, 0. Finally, when LVAF is “maximum”, if the catalyst is normal, LVOS reaches the limit value “large”, the trajectory length ratio becomes 0.6, and if the catalyst is abnormal, LVOS is “large”. Until now, the trajectory length ratio is 0.6
And become even smaller.

【００１２】従って、軌跡長ＬＶＯＳ又は軌跡長比ＬＶ
ＯＳ／ＬＶＡＦを比較して触媒劣化を判定しようとする
場合、触媒上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧軌跡長ＬＶＡＦ
が「極小」又は「極大」のときには、劣化判定を禁止す
る必要があることがわかる。そこで、両センサの出力を
モニタし、所定時間にわたるそれらの軌跡長を求める場
合において、軌跡長ＬＶＡＦに対する上限値及び下限値
を設け、ＬＶＡＦがその範囲に入るときのみ、劣化判定
を実施するようにして誤判定を防止することが考えられ
る。Therefore, the trajectory length LVOS or the trajectory length ratio LV
When trying to determine catalyst deterioration by comparing OS / LVAF, the catalyst upstream side A / F sensor output voltage locus length LVAF
It can be seen that it is necessary to prohibit the deterioration determination when is "minimum" or "maximum". Therefore, when the outputs of both sensors are monitored and their trajectory lengths over a predetermined time are obtained, upper and lower limits are set for the trajectory length LVAF, and the deterioration determination is performed only when the LVAF falls within the range. It is possible to prevent erroneous determination.

【００１３】しかし、その方法は、図３に示されるよう
にＶＡＦが一定に振れる場合に有効であるが、特定の最
悪条件下では誤判定の可能性がある。すなわち、Ａ／Ｆ
センサの出力電圧に基づく空燃比フィードバック制御に
おいては、その出力電圧と目標電圧（ストイキ相当電
圧）との偏差が大きいほど燃料補正量が大きくなるよう
に制御されるため、走行状態により空燃比の変動幅が大
きく変化する。つまり、定常走行時にはほとんど空燃比
変動がなく、過渡走行時にはその状態に応じた空燃比変
動が生ずる。However, the method is effective when the VAF fluctuates constantly as shown in FIG. 3, but there is a possibility of misjudgment under certain worst conditions. That is, A / F
In air-fuel ratio feedback control based on the output voltage of the sensor, the larger the deviation between the output voltage and the target voltage (the stoichiometric equivalent voltage), the larger the fuel correction amount is controlled. The width changes greatly. That is, there is almost no change in the air-fuel ratio during steady running, and there is a change in air-fuel ratio according to the state during transient running.

【００１４】例えば、図４は、所定のモニタ期間におい
て突発的な空燃比変動が生じた場合を示している。モニ
タ期間は、同図（Ａ）に示されるように、一時的にＶＡ
Ｆ変動が「極小」になる区間とそれ以外のＶＡＦ変動が
「極大」になる区間とからのみなっている。従って、図
３に関して先に説明したように、ＶＯＳは、正常触媒の
場合と劣化触媒の場合とで同一の波形となる（同図
（Ｂ）参照）。それにもかかわらず、モニタ期間にわた
るＬＶＡＦは、突発的空燃比変動により増加するため、
ある程度の長さとなって前記した下限値よりも大きくな
り、劣化判定が実施されてしまう。また、ＶＡＦ変動
「極大」区間に相当するＶＯＳの変動は、いわゆるＺ特
性のため一定値より大きくなることはない。そのような
場合には、たとえ劣化触媒であっても、モニタ期間全体
にわたる軌跡長ＬＶＯＳは小さなままであるため、触媒
劣化なしと誤判定される。For example, FIG. 4 shows a case where a sudden air-fuel ratio fluctuation occurs during a predetermined monitoring period. During the monitoring period, as shown in FIG.
It is composed of only a section in which the F fluctuation is "minimum" and a section in which the other VAF fluctuation is "maximum". Therefore, as described above with reference to FIG. 3, VOS has the same waveform in the case of the normal catalyst and the case of the deteriorated catalyst (see FIG. 3B). Nevertheless, since the LVAF over the monitoring period increases due to the sudden air-fuel ratio fluctuation,
The length becomes a certain length and becomes larger than the lower limit value described above, and the deterioration determination is performed. Further, the fluctuation of VOS corresponding to the “maximum” section of VAF fluctuation does not become larger than a certain value because of the so-called Z characteristic. In such a case, even if the catalyst is deteriorated, the locus length LVOS over the entire monitoring period remains small, so it is erroneously determined that the catalyst is not deteriorated.

【００１５】また、図５は、空燃比変動の大きな走行状
態から定常走行状態に移行した場合を示している。この
場合も、モニタ期間は、同図（Ａ）に示されるように、
ＶＡＦ変動が「極大」になる区間とＶＡＦ変動が「極
小」になる区間とからのみなっている。従って、ＶＯＳ
は、正常触媒の場合と劣化触媒の場合とで同一の波形と
なる（同図（Ｂ）参照）。そして、モニタ期間にわたる
ＬＶＡＦは、両区間のＬＶＡＦが平均化されて前記した
上限値よりも小さくなり、劣化判定が実施されてしま
う。この場合には、たとえ正常触媒であっても、モニタ
期間全体にわたる軌跡長ＬＶＯＳは大きくなるため、触
媒劣化ありと誤判定される。このように、所定のモニタ
期間にわたる上流側Ａ／Ｆセンサ出力電圧軌跡長ＬＶＡ
Ｆ及び下流側Ｏ₂ センサ出力電圧軌跡長ＬＶＯＳに着目
しただけでは、触媒劣化判別を誤る可能性がある。Further, FIG. 5 shows a case where the traveling state in which the fluctuation of the air-fuel ratio is large is changed to the steady traveling state. Also in this case, the monitoring period is as shown in FIG.
It consists only of a section in which the VAF fluctuation is “maximum” and a section in which the VAF fluctuation is “minimal”. Therefore, VOS
Has the same waveform in the case of a normal catalyst and the case of a deteriorated catalyst (see FIG. 7B). Then, the LVAF over the monitoring period becomes smaller than the above-mentioned upper limit value by averaging the LVAFs in both sections, and the deterioration determination is performed. In this case, even if the catalyst is normal, the trajectory length LVOS over the entire monitoring period becomes large, so it is erroneously determined that the catalyst is deteriorated. Thus, the upstream side A / F sensor output voltage locus length LVA over a predetermined monitoring period.
Only by paying attention to the output voltage locus length LVOS of the F and the downstream O ₂ sensor, there is a possibility that the catalyst deterioration determination may be erroneous.

【００１６】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、触媒
上流側に設けられたＡ／Ｆセンサの出力に基づいて空燃
比フィードバック制御を行う内燃機関において、Ａ／Ｆ
センサの出力及び触媒下流側Ｏ₂ センサの出力に基づく
触媒劣化判別を、機関空燃比の変動に起因する誤判定を
することなく精度よく実行する触媒劣化判別装置を提供
することにある。ひいては、本発明は、排気ガス浄化性
能の向上を図り、大気汚染防止に寄与することを目的と
する。In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an A / F for an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control based on the output of an A / F sensor provided upstream of the catalyst.
An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination device that accurately executes catalyst deterioration determination based on the output of a sensor and the output of a catalyst downstream side O ₂ sensor without making an erroneous determination due to a change in an engine air-fuel ratio. Consequently, the present invention aims to improve exhaust gas purification performance and contribute to prevention of air pollution.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、Ａ／Ｆセンサ
の出力に対して重み付けを行うことにより触媒劣化判別
に適した値に変換する、という基本的着想に基づき、以
下に記載されるような技術構成を採用することにより、
上記目的を達成するものである。すなわち、本発明に係
る、内燃機関の触媒劣化判別装置は、内燃機関の排気通
路に設けられた排気浄化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空燃
比センサと、少なくとも前記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、前記排気
浄化触媒の下流側に設けられたＯ₂ センサと、前記空燃
比センサの出力の目標値からの変位と前記Ｏ₂ センサの
出力の目標値からの変位との対応関係に基づいて、前記
空燃比センサの出力に対する重み付け演算をすべく、前
記空燃比センサの出力を軌跡長演算用出力に変換する空
燃比センサ出力変換手段と、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の実行中の所
定期間内において、前記空燃比センサ出力変換手段によ
って算出された軌跡長演算用出力の軌跡長と前記Ｏ₂ セ
ンサの出力の軌跡長とに基づいて前記排気浄化触媒の劣
化を検出する触媒劣化検出手段と、を具備する。The present invention is described below based on the basic idea that the output of the A / F sensor is weighted to be converted into a value suitable for determining catalyst deterioration. By adopting such a technical configuration,
The above object is achieved. That is, the catalyst deterioration determining device for an internal combustion engine according to the present invention is provided on the upstream side of the exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and has an output characteristic that is substantially proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas. A fuel ratio sensor, air-fuel ratio feedback control means for performing feedback control so that the engine air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio based on at least the output of the air-fuel ratio sensor, and an O ₂ sensor provided downstream of the exhaust purification catalyst. In order to perform a weighting calculation on the output of the air-fuel ratio sensor based on the correspondence between the displacement of the output of the air-fuel ratio sensor from the target value and the displacement of the output of the O ₂ sensor from the target value, An air-fuel ratio sensor output conversion means for converting the output of the sensor into a trajectory length calculation output, and an air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control means Catalyst deterioration detection for detecting deterioration of the exhaust gas purification catalyst based on the locus length of the locus length calculation output calculated by the air-fuel ratio sensor output conversion means and the locus length of the output of the O ₂ sensor within a predetermined period. And means.

【００１８】また、本発明によれば、上記触媒劣化判別
装置は、機関吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段
をさらに具備し、前記空燃比センサ出力変換手段は、該
吸入空気量検出手段によって検出された機関吸入空気量
に応じた変換処理を行うものであることが好ましい。さ
らに、本発明によれば、前記触媒劣化検出手段は、前記
軌跡長演算用出力の軌跡長に応じて決定される判定基準
値と前記Ｏ₂ センサの出力の軌跡長とを比較することに
より前記排気浄化触媒の劣化を検出するものであること
が好ましい。Further, according to the present invention, the catalyst deterioration determination device further comprises intake air amount detection means for detecting an engine intake air amount, and the air-fuel ratio sensor output conversion means is the intake air amount detection means. It is preferable to perform a conversion process according to the engine intake air amount detected by. Further, according to the present invention, the catalyst deterioration detecting means compares the determination reference value determined according to the trajectory length of the trajectory length calculation output with the trajectory length of the output of the O ₂ sensor. It is preferable to detect deterioration of the exhaust purification catalyst.

【００１９】[0019]

【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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【００２０】図６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。エンジンの燃焼に必要な空気は、エアクリーナ２
でろ過され、スロットルボデー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、スロットルボデー
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。さ
らに、吸気管圧力は、バキュームセンサ４１によって検
出される。FIG. 6 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine equipped with a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention. The air required for engine combustion is the air cleaner 2
It is filtered by a surge tank (intake manifold) 6 through the throttle body 4 and distributed to the intake pipe 7 of each cylinder. The intake air flow rate is adjusted by a throttle valve 5 provided on the throttle body 4 and is measured by an air flow meter 40. The intake air temperature is detected by an intake air temperature sensor 43. Further, the intake pipe pressure is detected by a vacuum sensor 41.

【００２１】また、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 the 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. An idle speed control valve (ISCV) 66 for adjusting the air flow during idling is provided in the idle adjustment passage 8 that bypasses the throttle valve 5.
Is provided.

【００２２】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。On the other hand, the fuel stored in the fuel tank 10 is pumped up by the fuel pump 11 and
Then, the fuel is injected into the intake pipe 7 by the fuel injection valve 60.

【００２３】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を介してエンジン本体すなわ
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６３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。In the intake pipe 7, air and fuel are mixed,
The air-fuel mixture is sucked into a combustion chamber 21 of an engine body, that is, a cylinder 20 via an intake valve 24. In the combustion chamber 21, the air-fuel mixture is compressed by the piston 23 and then ignited to explode and burn to generate power.
Such ignition depends on the igniter 62 receiving the ignition signal.
Controls the energization and interruption of the primary current of the ignition coil 63, and the secondary current is supplied to the spark plug 65 via the ignition distributor 64.

【００２４】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、エン
ジン本体（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４
４によって検出される。The ignition distributor 64 includes
Its axis is, for example, 720 ° converted to crank angle (CA)
A reference position detection sensor 50 that generates a reference position detection pulse for each CA and a crank angle sensor 51 that generates a position detection pulse for each 30 ° CA are provided. The actual vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor 53 that generates an output pulse representing the vehicle speed. The engine body (cylinder) 20 is cooled by cooling water guided to a cooling water passage 22, and the temperature of the cooling water is measured by a water temperature sensor 4.
4 detected.

【００２５】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 combusted air-fuel mixture is discharged as exhaust gas to the exhaust manifold 30 via the exhaust valve 26, and is then guided to the 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 in the exhaust system downstream thereof, 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 housed. The exhaust gas thus purified by the catalytic converter 38 is discharged into the atmosphere.

【００２６】また、このエンジンは、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エン
ジンであり、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。Further, this engine has an A / F sensor 45.
Is an engine that performs sub air-fuel ratio feedback control that compensates for variations in the output characteristics of the A / F sensor 45 by changing the control center of the air-fuel ratio feedback control by the engine. _Two sensors 46 are provided.

【００２７】エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣ
Ｕ）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７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（ＣＰ
Ｕ）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７７ａ〜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ＲＡＭ７９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。Engine electronic control unit (engine EC
U) 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 speed control, etc., and its hardware configuration is the block diagram of FIG. 7. Shown in.
According to the programs and various maps stored in the read only memory (ROM) 73, the central processing unit (CP)
U) 71 outputs signals from various sensors and switches to A /
Input through the D conversion circuit 75 or the input interface circuit 76, execute arithmetic processing based on the input signal,
Based on the calculation result, control signals for various actuators are output via the drive control circuits 77a to 77d. The random access memory (RAM) 74 is used as a temporary data storage place in the operation / control processing. The backup RAM 79 receives power supply by being directly connected to a battery (not shown),
It is used to store data (for example, various learning values) that should be retained even when the ignition switch is off. Each component in the ECU is connected by a system bus 72 including an address bus, a data bus, and a control bus.

【００２８】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関（エンジン）において実行されるＥＣＵ７０のエ
ンジン制御処理について、以下、説明する。The engine control process of the ECU 70 executed in the internal combustion engine (engine) having the above hardware configuration will be described below.

【００２９】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及びその他のセンサからの
信号により、エンジン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７７ｂを介してイグナ
イタ６２に点火信号を送るものである。In the ignition timing control, the engine state is comprehensively judged by the engine speed obtained from the crank angle sensor 51 and signals from other sensors, the optimum ignition timing is determined, and the drive control circuit 77b is controlled. An ignition signal is sent to the igniter 62 via the.

【００３０】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からのエンジン冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際のエンジン回転速
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 by the throttle fully closed signal from the idle switch 52 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 53, and a target determined by the engine cooling water temperature from the water temperature sensor 44 and the like. The rotation speed is compared with the actual engine rotation speed, the control amount is determined according to the difference so that the target rotation speed is obtained, and the ISC is passed through the drive control circuit 77c.
By controlling the V66 to adjust the amount of air, the optimum idle rotation speed is maintained.

【００３１】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。In the following, in order to describe the air-fuel ratio control (fuel injection control) and the catalyst deterioration determination processing according to the present invention in detail, the procedure of the related processing routine will be sequentially shown.

【００３２】図８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９に示されるように、過去ｎ回分の筒内空気量Ｍ
Ｃ_i 及び目標筒内燃料量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。FIG. 8 is a flow chart showing a processing procedure of an in-cylinder air amount estimation and target in-cylinder fuel amount calculation routine. This routine is executed for each predetermined crank angle. First, the in-cylinder air amount MC _i and the target in-cylinder fuel amount FCR _i obtained by the previous running of this routine are updated. That is, the i-th (i = 0, 1, ..., N−1) th previous MC _i and FCR _i are replaced with the “i + 1” -th previous MC _{i
i + 1} and FCR _{i + 1} (step 102). As shown in FIG. 9, this is the in-cylinder air amount M for the past n times.
The RAM 74 stores the data of C _i and the target in-cylinder fuel amount FCR _i.
This is because it is stored in the memory, and MC ₀ and FCR ₀ are newly calculated this time.

【００３３】次いで、バキュームセンサ４１、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、現在の吸気管圧力ＰＭ、エンジン回転速
度ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡを求める（ステップ１
０４）。次いで、これらのＰＭ、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、吸気管
圧力ＰＭ及びエンジン回転速度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 vacuum sensor 41, the crank angle sensor 51, and the throttle opening sensor 42, the current intake pipe pressure PM, the engine rotational speed NE, and the throttle opening TA are obtained (step 1
04). Then, these PM, 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 pipe pressure PM and the engine rotation speed NE. However, in the present embodiment, a transient state is detected from a change in the value of the throttle opening TA. A precise air volume is calculated.

【００３４】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、混合気をストイキとするために筒
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９に示されるような形式でＲＡＭ
７４内に記憶される。Next, based on the in-cylinder air amount MC ₀ and the theoretical air-fuel ratio AFT, a calculation of FCR ₀ ← MC ₀ / AFT is executed, and the target fuel to be supplied into the cylinder in order to make the mixture stoichiometric. The quantity 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 manner are the latest data obtained this time in the RAM in the format as shown in FIG.
It is stored in 74.

【００３５】図１０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. 10 is a flowchart showing the processing procedure of the main air-fuel ratio feedback control routine. This routine is executed for each 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, during engine starting, during post-start increasing, during warm-up increasing, when there is no change in the output signal of the A / F sensor 45, during fuel cut, etc., the feedback condition is not satisfied. 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.

【００３６】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。When the feedback condition is satisfied, the fuel amount difference FD _i (difference between the fuel amount actually burned in the cylinder and the target fuel amount in the cylinder) FD _i obtained by the previous running of this routine is updated. . That is, the i-th (i = 0, 1,
..., m−1) FD _i before “i + 1” th time before FD _{i
i + 1} is set (step 204). This is because the data of the fuel amount difference FD _i for the past m times is stored in the RAM 74, and the fuel amount difference FD ₀ is newly calculated this time.

【００３７】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）。次いで、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２
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２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). Next, A calculated by 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). In addition, the characteristic diagram of FIG.
It is mapped and stored in the ROM 73 in advance.

【００３８】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９参照）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.
_{Based on n} and the target in-cylinder fuel amount FCR _n (see FIG. 9), the calculation of FD ₀ ← MC _n / ABF-FCR _n gives the actual amount of fuel burned in the cylinder and the target in-cylinder fuel amount. The difference is calculated (step 212).
The reason for adopting the in-cylinder air amount MC _n and the target in-cylinder fuel amount FCR _n in this way is to consider the time difference between the air-fuel ratio currently detected by the A / F sensor and the actual combustion. Because it was done. In other words, it is due to such a time difference that it is necessary to store the in-cylinder air amount MC _i and the target in-cylinder fuel amount FCR _i for the past n times.

【００３９】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。Then, 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 K _fp is a proportional term gain. The second term on the right side is an integral term of PI control, and _Kfs is an integral term gain.

【００４０】図１１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. 11 is a flow chart 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,
Similar to the case of the main air-fuel ratio feedback, it is determined whether or not the 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.

【００４１】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。When the feedback condition is satisfied, the voltage difference (difference between the actually detected O ₂ sensor output voltage and the target O ₂ sensor output voltage) VD _i obtained by the previous running of this routine is updated. 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
The data of the voltage difference VD _i for the batch is stored in the RAM 74,
This is because the voltage difference VD ₀ is newly calculated this time.

【００４２】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).

【００４３】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。Finally, the A / F sensor output voltage correction amount DV by PI control is determined by the _calculation DV ← K _vp * VD ₀ + K _vs * ΣVD _i (step 310). K _vp
And K _vs are the gains of the proportional term and the integral term, 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.

【００４４】図１２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ＦＣＲ₀ 、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. 12 is a flow chart showing the processing procedure of the fuel injection control routine. This routine is executed for each predetermined crank angle. First, based on the target in-cylinder fuel amount FCR ₀ calculated in the above-described in-cylinder air amount estimation and target in-cylinder fuel amount calculation routine, and the feedback correction amount DF calculated in the main air-fuel ratio feedback control routine, FI ← The calculation FCR ₀ * α + DF + β is executed to determine the fuel injection amount FI (step 402). Note that α and β are a multiplication correction coefficient and an addition correction amount determined by other operation state parameters. For example, α is the intake air temperature sensor 43 and the water temperature sensor 4
4 includes a basic correction based on a signal from each sensor, and β includes a correction based on a change in the amount of fuel adhering to the wall surface (which changes with a change in the intake pipe pressure in a transient operation state). include. Finally, the determined fuel injection amount FI is set in the drive control circuit 77a of the fuel injection valve 60 (step 404).

【００４５】さて、前述したように、触媒劣化判別処理
においては、所定のモニタ期間にわたる上流側Ａ／Ｆセ
ンサ及び下流側Ｏ₂ センサの出力電圧軌跡長に着目した
平均的処理を実施した場合、誤判定に至る可能性があ
る。そこで、本発明では、瞬時々々におけるばらつき要
因を検出し、補正するようにする。図１３は、Ａ／Ｆセ
ンサ出力電圧ＶＡＦの目標電圧（ストイキ相当電圧）Ｖ
ＡＦＴ（例えば３．３Ｖ）からの変位ΔＶＡＦと、Ｏ₂
センサ出力電圧ＶＯＳの目標電圧（ストイキ相当電圧）
ＶＯＳＴ（例えば０．５Ｖ）からの変位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。図３を用いて先に説明
したように、｜ΔＶＡＦ｜がかなり小さい範囲では、正
常触媒の場合も劣化触媒の場合も、｜ΔＶＯＳ｜は、等
しく小さな値となる。一方、｜ΔＶＡＦ｜がかなり大き
な範囲では、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、｜ΔＶＯＳ｜は、等しく一定の
値となる。As described above, in the catalyst deterioration determining process, when the average process focusing on the output voltage locus lengths of the upstream A / F sensor and the downstream O ₂ sensor over a predetermined monitoring period is performed, It may lead to erroneous judgment. Therefore, the present invention detects and corrects the variation factor in each instant. FIG. 13 shows the target voltage (the stoichiometric equivalent voltage) V of the A / F sensor output voltage VAF.
Displacement ΔVAF from AFT (eg 3.3V) and O ₂
Target voltage of sensor output voltage VOS (stoichiometric equivalent voltage)
It is a characteristic view which shows the relationship with displacement (DELTA) VOS from VOST (for example, 0.5V) about the case of a deterioration catalyst (solid line) and the case of a normal catalyst (broken line). As described above with reference to FIG. 3, in the range where | ΔVAF | is considerably small, | ΔVOS | becomes an equally small value for both the normal catalyst and the deteriorated catalyst. On the other hand, in a range where | ΔVAF | is considerably large, because of the so-called Z characteristic limit, | ΔVOS | becomes an equal constant value for both the normal catalyst and the deteriorated catalyst.

【００４６】そこで、本発明では、正常触媒の場合と劣
化触媒の場合とでΔＶＯＳに差が生ずるような範囲で主
として触媒劣化判別のためのＶＡＦ軌跡長演算がなされ
るようにしている。すなわち、図１４に示されるよう
に、｜ΔＶＡＦ｜が極小又は極大の範囲を除いた範囲
（太線部分）で主としてＶＡＦの軌跡長が積算されるよ
うにする。そのため、Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦに対
して重み付けがなされるよう、図１５に示されるように
ＶＡＦをＶＡＦＨに変換し、このＶＡＦＨを軌跡長演算
用出力電圧とする。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。換言すれば、このような変換を施すことに
より、変換後Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦＨは、あるＯ
₂ センサ出力電圧ＶＯＳに対応して一意的に定まる値と
なる。Therefore, in the present invention, the VAF trajectory length calculation mainly for determining the catalyst deterioration is performed within the range where the difference ΔVOS is generated between the case of the normal catalyst and the case of the deteriorated catalyst. That is, as shown in FIG. 14, the VAF trajectory length is mainly integrated in the range (thick line portion) excluding the range where | ΔVAF | is minimum or maximum. Therefore, VAF is converted into VAFH as shown in FIG. 15 so that the A / F sensor output voltage VAF is weighted, and this VAFH is used as the locus length calculation output voltage. 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. In other words, by performing such conversion, the converted A / F sensor output voltage VAFH becomes O
_{2 A} value that is uniquely determined corresponding to the sensor output voltage VOS.

【００４７】図１６及び図１７は、そのような処理を具
体化した触媒劣化判別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、所定の時間周期で実行
される。まず、ステップ５０２では、劣化判定のための
モニタ条件が成立するか否かを判定し、モニタ条件不成
立の場合には本ルーチンを終了し、モニタ条件成立の場
合にはステップ５０４に進む。このモニタ条件は、例え
ば、Ａ／Ｆセンサ４５の出力に基づくメイン空燃比フィ
ードバック制御中であること、Ｏ₂ センサ４６の出力に
基づくサブ空燃比フィードバック制御中であること、機
関負荷が所定値以上であること等である。FIG. 16 and FIG. 17 are flow charts showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine which embodies such processing. This routine is executed at a predetermined time period. First, in step 502, it is determined whether or not a monitor condition for deterioration determination is satisfied. If the monitor condition is not satisfied, this routine is ended, and if the monitor condition is satisfied, the process proceeds to step 504. The monitoring conditions are, for example, that the main air-fuel ratio feedback control based on the output of the A / F sensor 45 is being performed, that the sub air-fuel ratio feedback control is being performed based on the output of the O ₂ sensor 46, and that the engine load is a predetermined value or more. And so on.

【００４８】ステップ５０４では、Ａ／Ｆセンサ４５の
出力電圧ＶＡＦ及びＯ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳを
検出する。次いで、ステップ５０６では、図１５に示さ
れる如きマップを参照することにより、検出されたＶＡ
Ｆを軌跡長演算用出力電圧ＶＡＦＨに変換する。なお、
このマップは、あらかじめＲＯＭ７３に格納されてい
る。次いで、ステップ５０８では、ＶＡＦＨの軌跡長Ｌ
ＶＡＦＨを、 ＬＶＡＦＨ←ＬＶＡＦＨ＋｜ＶＡＦＨ−ＶＡＦＨＯ｜ なる演算により更新する。次いで、ステップ５１０で
は、ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳを、 ＬＶＯＳ←ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳＯ｜ なる演算により更新する。次いで、ステップ５１２で
は、次回の実行に備え、 ＶＡＦＨＯ←ＶＡＦＨ ＶＯＳＯ←ＶＯＳ とする。In step 504, the output voltage VAF of the A / F sensor 45 and the output voltage VOS of the O ₂ sensor 46 are detected. Then, in step 506, the VA detected by referring to the map as shown in FIG.
F is converted into the locus length calculation output voltage VAFH. In addition,
This map is stored in the ROM 73 in advance. Next, at step 508, the trajectory length L of VAFH
VAFH is updated by a calculation of LVAFH ← LVAFH + | VAFH−VAFHO |. Next, at step 510, the trajectory length LVOS of VOS is updated by the calculation of LVOS ← LVOS + | VOS−VOSO |. Next, at step 512, VAFHO ← VAFH VOSO ← VOS is set in preparation for the next execution.

【００４９】次いで、ステップ５１４では、モニタ時間
を計測するためのカウンタＣＴＩＭＥをインクリメント
し、ステップ５１６では、そのカウンタの値が所定値Ｃ
₀ を超えたか否かを判定する。ＣＴＩＭＥ＞Ｃ₀ のとき
にはステップ５１８に進み、ＣＴＩＭＥ≦Ｃ₀ のときに
は本ルーチンを終了する。ステップ５１８では、ＬＶＡ
ＦＨの値に基づいて図１８に示される如きマップを参照
することにより、ＬＶＡＦＨの値に応じた劣化判定基準
値Ｌ_ref を決定する。なお、このマップは、あらかじめ
ＲＯＭ７３に格納されている。同図に示されるように、
このＬ_ref は、ＬＶＡＦＨが大きいほど、それに応じて
大きくなるような基準値である。Next, at step 514, the counter CTIME for measuring the monitor time is incremented, and at step 516, the value of the counter is the predetermined value C.
_It is determined whether it exceeds ₀ . When CTIME> C _0, the routine proceeds to step 518, and when CTIME ≦ C ₀ , this routine ends. In step 518, the LVA
The deterioration determination reference value L _ref corresponding to the value of LVAFH is determined by referring to the map as shown in FIG. 18 based on the value of FH. This map is stored in the ROM 73 in advance. As shown in the figure,
This L _ref is a reference value such that the larger LVAFH, the larger it becomes.

【００５０】次いで、ステップ５２０では、Ｏ₂ センサ
出力軌跡長ＬＶＯＳがその劣化判定基準値Ｌ_ref 以上か
否かを判定する。ＬＶＯＳ≧Ｌ_ref のときには、触媒劣
化ありとみなし、所定のアラームフラグＡＬＭＣＣを１
にするとともに（ステップ５２２）、アラームランプ６
８（図６参照）を点灯する（ステップ５２４）。ＬＶＯ
Ｓ＜Ｌ_ref のときには、触媒劣化なしとみなし、アラー
ムフラグＡＬＭＣＣを０とする（ステップ５２６）。ア
ラームフラグＡＬＭＣＣは、修理点検時に収集されるこ
とができるように、バックアップＲＡＭ７９に格納され
る（ステップ５２８）。最後のステップ５３０では、次
回の触媒劣化判別に備え、ＣＴＩＭＥ，ＬＶＡＦＨ，Ｌ
ＶＯＳがクリアされる。Next, at step 520, it is judged if the O ₂ sensor output trajectory length LVOS is not less than the deterioration judgment reference value L _ref . When LVOS ≧ L _ref , it is considered that the catalyst has deteriorated, and a predetermined alarm flag ALMCC is set to 1
(Step 522) and alarm lamp 6
8 (see FIG. 6) is turned on (step 524). LVO
When S <L _ref , it is considered that there is no catalyst deterioration, and the alarm flag ALMCC is set to 0 (step 526). The alarm flag ALMCC is stored in the backup RAM 79 so that it can be collected during repair and inspection (step 528). At the last step 530, CTIME, LVAFH, and L are prepared for the next catalyst deterioration determination.
VOS is cleared.

【００５１】次に、以上の第１の実施形態を改良した第
２の実施形態について説明する。第１の実施形態におけ
るＡ／Ｆセンサ出力電圧変換用マップ（図１５）は、図
１３に示されるような、ΔＶＡＦに対するΔＶＯＳの関
係から求められたものである。しかし、その関係は、機
関吸入空気量ＱＡ（例えば、体積流量として与えられる
もの）に依存して変化する。図１９は、劣化触媒の場合
においてΔＶＡＦに対するΔＶＯＳの関係が吸入空気量
ＱＡに応じて変化する様子を示し、また、図２０は、正
常触媒の場合においてΔＶＡＦに対するΔＶＯＳの関係
が吸入空気量ＱＡに応じて変化する様子を示している。
そこで、第２の実施形態においては、いくつかの吸入空
気量ごとに図１５のＡ／Ｆセンサ出力電圧変換用マップ
を用意しておき、そのときの吸入空気量ＱＡに応じた最
適な軌跡長演算用出力電圧ＶＡＦＨを求めるようにして
いる。Next, a second embodiment, which is an improvement of the first embodiment described above, will be described. The A / F sensor output voltage conversion map (FIG. 15) in the first embodiment is obtained from the relationship between ΔVOS and ΔVOS as shown in FIG. 13. However, the relationship changes depending on the engine intake air amount QA (for example, the one given as the volume flow rate). FIG. 19 shows how the relationship of ΔVOS with respect to ΔVAF changes in accordance with the intake air amount QA in the case of a deteriorated catalyst, and FIG. 20 shows that the relationship of ΔVOS with respect to ΔVAF with respect to the intake air amount QA in the case of a normal catalyst. It shows how it changes accordingly.
Therefore, in the second embodiment, the A / F sensor output voltage conversion map of FIG. 15 is prepared for each of several intake air amounts, and the optimum trajectory length according to the intake air amount QA at that time is prepared. The calculation output voltage VAFH is obtained.

【００５２】図２１及び図２２は、第２の実施形態に係
る触媒劣化判別ルーチンの処理手順を示すフローチャー
トである。第１の実施形態に係る触媒劣化判別ルーチン
（図１６及び図１７）との相違点のみ説明すると、ステ
ップ６０４及び６０６のみが相違する。すなわち、ステ
ップ６０４では、Ａ／Ｆセンサ４５の出力電圧ＶＡＦ及
びＯ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳを検出する他に、エ
アフローメータ４０の出力に基づき吸入空気量ＱＡ（体
積流量）を検出する。そして、ステップ６０６では、吸
入空気量ごとに用意された図１５のマップに基づく補間
計算を行うことにより、ＶＡＦをそのときの吸入空気量
ＱＡに応じた軌跡長演算用出力電圧ＶＡＦＨに変換す
る。その他のステップは、第１の実施形態のものと同一
である。21 and 22 are flowcharts showing the processing procedure of the catalyst deterioration determination routine according to the second embodiment. Explaining only the differences from the catalyst deterioration determination routine (FIGS. 16 and 17) according to the first embodiment, only steps 604 and 606 are different. That is, in step 604, in addition to detecting the output voltage VAF of the A / F sensor 45 and the output voltage VOS of the O ₂ sensor 46, the intake air amount QA (volume flow rate) is detected based on the output of the air flow meter 40. Then, in step 606, the VAF is converted into the output voltage VAFH for calculating the trajectory length according to the intake air amount QA at that time by performing the interpolation calculation based on the map of FIG. 15 prepared for each intake air amount. The other steps are the same as those in the first embodiment.

【００５３】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。例えば、上記実施形態は、Ｏ₂ セン
サ出力軌跡長ＬＶＯＳをＡ／Ｆセンサ出力ＶＡＦの変換
値ＶＡＦＨの軌跡長ＬＶＡＦＨから決定される判定基準
値と比較して判定するものであるが、ＬＶＯＳとＬＶＡ
ＦＨとの比ＬＶＯＳ／ＬＶＡＦＨを判定基準値と比較す
ることでも触媒劣化判別を行うことが可能である。この
場合の判定基準値としては、従来通り、ＶＡＦの軌跡長
ＬＶＡＦに基づき算出されるものとすることが好まし
い。Although the embodiments of the present invention have been described above, of course, the present invention is not limited thereto, and it will be easy for those skilled in the art to devise various embodiments. For example, in the above embodiment, the O ₂ sensor output trajectory length LVOS is compared with the determination reference value determined from the trajectory length LVAFH of the conversion value VAFH of the A / F sensor output VAF.
It is also possible to determine the catalyst deterioration by comparing the ratio LVOS / LVAFH with FH with the determination reference value. It is preferable that the determination reference value in this case is calculated based on the trajectory length LVAF of the VAF as in the conventional case.

【００５４】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
触媒上流側に設けられたＡ／Ｆセンサの出力に基づいて
空燃比フィードバック制御を行う内燃機関において、Ａ
／Ｆセンサの出力及び触媒下流側Ｏ₂ センサの出力に基
づく触媒劣化判別を、空燃比変動に起因する誤判定をす
ることなく精度よく実行する触媒劣化判別装置が提供さ
れる。すなわち、本発明は、排気ガス浄化性能の向上を
図り、大気汚染防止に寄与するものである。As described above, according to the present invention,
In an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control based on the output of an A / F sensor provided on the upstream side of the catalyst,
There is provided a catalyst deterioration determination device that accurately executes catalyst deterioration determination based on the output of the / F sensor and the output of the catalyst downstream side O ₂ sensor without making an erroneous determination due to the air-fuel ratio fluctuation. That is, the present invention improves exhaust gas purification performance and contributes to prevention of air pollution.

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

【図１】空燃比とＯ₂ センサ出力電圧との関係を示す特
性図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and an O ₂ sensor output voltage.

【図２】空燃比とＡ／Ｆセンサ出力電圧との関係を示す
特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and an A / F sensor output voltage.

【図３】触媒入りガスの空燃比変動（触媒上流側Ａ／Ｆ
センサの出力電圧ＶＡＦ）が極小、小、中、大、及び極
大のときに、触媒下流側Ｏ₂ センサの出力電圧ＶＯＳが
どのように変化するかを、触媒が正常の場合及び異常の
場合について示す図である。[Fig. 3] Variation of air-fuel ratio of gas containing catalyst (catalyst upstream side A / F
How the output voltage VOS of the catalyst downstream side O ₂ sensor changes when the output voltage VAF of the sensor is extremely small, small, medium, large, and maximum, and when the catalyst is normal and abnormal FIG.

【図４】所定のモニタ期間において突発的な空燃比変動
が生じた場合における（Ａ）Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡ
Ｆ及び（Ｂ）Ｏ₂ センサ出力電圧ＶＯＳの波形を示すタ
イムチャートである。FIG. 4 is (A) A / F sensor output voltage VA when a sudden air-fuel ratio change occurs during a predetermined monitoring period.
8 is a time chart showing waveforms of F and (B) O ₂ sensor output voltage VOS.

【図５】所定のモニタ期間において空燃比変動の大きな
走行状態から定常走行状態に移行した場合における
（Ａ）Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦ及び（Ｂ）Ｏ₂ セン
サ出力電圧ＶＯＳの波形を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time showing waveforms of (A) A / F sensor output voltage VAF and (B) O ₂ sensor output voltage VOS when a traveling state in which the air-fuel ratio fluctuation is large is changed to a steady traveling state in a predetermined monitoring period. It is a chart.

【図６】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。FIG. 6 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention.

【図７】本発明の一実施形態に係るエンジンＥＣＵのハ
ードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a hardware configuration of an engine ECU according to the embodiment of the present invention.

【図８】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。FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of an in-cylinder air amount estimation and target in-cylinder fuel amount calculation routine.

【図９】推定された筒内空気量及び算出された目標筒内
燃料量の記憶状態を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a storage state of an estimated in-cylinder air amount and a calculated target in-cylinder fuel amount.

【図１０】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。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of a main air-fuel ratio feedback control routine.

【図１１】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。FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of a sub air-fuel ratio feedback control routine.

【図１２】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。FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of a fuel injection control routine.

【図１３】Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦの目標電圧ＶＡ
ＦＴからの変位の絶対値｜ΔＶＡＦ｜と、Ｏ₂ センサ出
力電圧ＶＯＳの目標電圧ＶＯＳＴからの変位の絶対値｜
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。FIG. 13: Target voltage VA of A / F sensor output voltage VAF
Absolute value of displacement | ΔVAF | from FT and absolute value of displacement of target voltage VOST of O ₂ sensor output voltage VOS |
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship with ΔVOS | for a deteriorated catalyst (solid line) and a normal catalyst (broken line).

【図１４】Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦの軌跡長を積算
する範囲を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining a range in which the locus length of the A / F sensor output voltage VAF is integrated.

【図１５】Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦを軌跡長演算用
出力電圧ＶＡＦＨに変換するためのマップを示す図であ
る。FIG. 15 is a diagram showing a map for converting the A / F sensor output voltage VAF into a locus length calculation output voltage VAFH.

【図１６】第１の実施形態に係る触媒劣化判別ルーチン
の処理手順を示すフローチャート（１／２）である。FIG. 16 is a flowchart (1/2) showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine according to the first embodiment.

【図１７】第１の実施形態に係る触媒劣化判別ルーチン
の処理手順を示すフローチャート（２／２）である。FIG. 17 is a flowchart (2/2) showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine according to the first embodiment.

【図１８】ＶＡＦＨの軌跡長ＬＶＡＦＨに応じてＯ₂ セ
ンサ出力電圧軌跡長ＬＶＯＳに関する劣化判定基準値Ｌ
_ref を決定するためのマップを示す図である。FIG. 18 is a deterioration determination reference value L related to the O ₂ sensor output voltage locus length LVOS in accordance with the VAFH locus length LVAFH.
It is a figure which shows the map for determining _ref .

【図１９】劣化触媒の場合において｜ΔＶＡＦ｜に対す
る｜ΔＶＯＳ｜の関係が吸入空気量ＱＡに応じて変化す
る様子を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing how the relationship of | ΔVOS | with respect to | ΔVAF | changes according to the intake air amount QA in the case of a deteriorated catalyst.

【図２０】正常触媒の場合において｜ΔＶＡＦ｜に対す
る｜ΔＶＯＳ｜の関係が吸入空気量ＱＡに応じて変化す
る様子を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing how the relationship of | ΔVOS | with respect to | ΔVAF | changes according to the intake air amount QA in the case of a normal catalyst.

【図２１】第２の実施形態に係る触媒劣化判別ルーチン
の処理手順を示すフローチャート（１／２）である。FIG. 21 is a flowchart (1/2) showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine according to the second embodiment.

【図２２】第２の実施形態に係る触媒劣化判別ルーチン
の処理手順を示すフローチャート（２／２）である。FIG. 22 is a flowchart (2/2) showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine according to the second embodiment.

【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（インテークマニホルド） ７…吸気管 ８…アイドルアジャスト通路 １０…燃料タンク １１…燃料ポンプ １２…燃料配管 ２０…エンジン本体（気筒） ２１…燃焼室 ２２…冷却水通路 ２３…ピストン ２４…吸気弁 ２６…排気弁 ３０…排気マニホルド ３４…排気管 ３８…触媒コンバータ ４０…エアフローメータ ４１…バキュームセンサ ４２…スロットル開度センサ 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…点火ディストリビュータ ６５…スパークプラグ ６６…アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ） ６８…アラームランプ ７０…エンジンＥＣＵ ７１…ＣＰＵ ７２…システムバス ７３…ＲＯＭ ７４…ＲＡＭ ７５…Ａ／Ｄ変換回路 ７６…入力インタフェース回路 ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ…駆動制御回路 ７９…バックアップＲＡＭDESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Air cleaner 4 ... Throttle body 5 ... Throttle valve 6 ... Surge tank (intake manifold) 7 ... Intake pipe 8 ... Idle adjust passage 10 ... Fuel tank 11 ... Fuel pump 12 ... Fuel piping 20 ... Engine body (cylinder) 21 ... Combustion Chamber 22 ... Cooling water passage 23 ... Piston 24 ... Intake valve 26 ... Exhaust valve 30 ... Exhaust manifold 34 ... Exhaust pipe 38 ... Catalyst converter 40 ... Air flow meter 41 ... Vacuum sensor 42 ... Throttle opening degree sensor 43 ... Intake air temperature sensor 44 ... water temperature sensor 45 ... A / F sensor 46 ... O ₂ sensor 50 ... reference position sensor 51 ... crank angle sensor 52 ... idle switch 53 ... vehicle speed sensor 60 ... fuel injection valve 62 ... igniter 63 ... ignition coil 64 ... ignition distributor 65 ... Spark plug 66… A Dollar rotation speed control valve (ISCV) 68 ... Alarm lamp 70 ... Engine ECU 71 ... CPU 72 ... System bus 73 ... ROM 74 ... RAM 75 ... A / D conversion circuit 76 ... Input interface circuit 77a, 77b, 77c, 77d ... Drive Control circuit 79 ... Backup RAM

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化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空燃比センサと、 少なくとも前記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、 前記排気浄化触媒の下流側に設けられたＯ₂ センサと、 前記空燃比センサの出力の目標値からの変位と前記Ｏ₂
センサの出力の目標値からの変位との対応関係に基づい
て、前記空燃比センサの出力に対する重み付け演算をす
べく、前記空燃比センサの出力を軌跡長演算用出力に変
換する空燃比センサ出力変換手段と、 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
ドバック制御の実行中の所定期間内において、前記空燃
比センサ出力変換手段によって算出された軌跡長演算用
出力の軌跡長と前記Ｏ₂ センサの出力の軌跡長とに基づ
いて前記排気浄化触媒の劣化を検出する触媒劣化検出手
段と、 を具備する、内燃機関の触媒劣化判別装置。1. An air-fuel ratio sensor, which is provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and has an output characteristic substantially proportional to the oxygen concentration in exhaust gas, and at least the output of the air-fuel ratio sensor. and air-fuel ratio feedback control means for feedback controlling so that the engine air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio based on the O ₂ sensor provided downstream of the exhaust purification catalyst, the target value of the output of the air-fuel ratio sensor Of the O ₂
An air-fuel ratio sensor output conversion that converts the output of the air-fuel ratio sensor into a trajectory length calculation output so as to perform a weighting calculation for the output of the air-fuel ratio sensor based on the correspondence relationship between the output of the sensor and the displacement from the target value. Means, and during a predetermined period during execution of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio feedback control means, the trajectory length of the trajectory length calculation output calculated by the air-fuel ratio sensor output conversion means and the output of the O ₂ sensor. A catalyst deterioration determining device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst deterioration detecting unit that detects deterioration of the exhaust purification catalyst based on a trajectory length. 【請求項２】 機関吸入空気量を検出する吸入空気量検
出手段をさらに具備し、前記空燃比センサ出力変換手段
は、該吸入空気量検出手段によって検出された機関吸入
空気量に応じた変換処理を行うものである、請求項１に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置。2. An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount of the engine is further provided, and the air-fuel ratio sensor output converting means is a conversion process according to the engine intake air amount detected by the intake air amount detecting means. The catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein 【請求項３】 前記触媒劣化検出手段は、前記軌跡長演
算用出力の軌跡長に応じて決定される判定基準値と前記
Ｏ₂ センサの出力の軌跡長とを比較することにより前記
排気浄化触媒の劣化を検出するものである、請求項１に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置。3. The exhaust gas purifying catalyst by comparing the catalyst deterioration detecting means with a determination reference value determined according to a trajectory length of the trajectory length calculation output and a trajectory length of the output of the O ₂ sensor. The catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to claim 1, which detects deterioration of the catalyst.