JP2869911B2

JP2869911B2 - 内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置

Info

Publication number: JP2869911B2
Application number: JP5112329A
Authority: JP
Inventors: 康成関; 佐藤　　敏彦; 直樹飯田; 洋一岩田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH06299888A; US5485382A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒式排気浄化装置の
上、下流に酸素センサが設けられた内燃エンジンの酸素
センサ劣化検出装置に関し、特にＶ型エンジン等の気筒
群別空燃比制御において使用される上流側酸素センサの
劣化を検出する内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃エンジンに供給される混合
気の空燃比が所望の値となるように制御するために、触
媒式排気浄化装置の上流側に排気ガス中の酸素ガス濃度
を検出する酸素センサ（以下、Ｏ2センサという）を設
け、この出力に基づいて混合気の空燃比を制御してい
る。

【０００３】このようなＯ2センサは、熱劣化などによ
り特性（内部抵抗、起電力、応答時間）が変化しやす
く、特性が低下した場合は、空燃比の制御精度を悪化さ
せることになる。

【０００４】そこで、触媒式排気浄化装置の下流側にも
Ｏ2センサを設け、上流側Ｏ2センサによる空燃比フィー
ドバック制御の特性を下流側Ｏ2センサの出力で補正す
ることにより、高精度な空燃比フィードバック制御を行
うものが既に種々提案されている。すなわち、この手法
では、上流側Ｏ2センサの出力に基づいてエンジンに供
給される混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御するに際し、該空燃比フィードバック制御における
制御操作量を下流側Ｏ2センサで増減補正して、上流側
Ｏ2センサの劣化による制御点のずれを補償するもので
ある。しかし、この手法において、前記補償の限界を越
える上流側Ｏ2センサの劣化が生じた場合には、排気エ
ミッション特性が悪化するという問題があった。

【０００５】この点を解決するものとして、本願出願人
は、下流側Ｏ2 センサの出力と上流Ｏ2 センサの出力と
に基づいて空燃比フィードバック制御を行い、その時の
上流Ｏ2 センサの出力の例えば反転周期により上流側Ｏ
2 センサの劣化を検出する手法を既に提案している（特
願平４−２２５２８４号）。

【０００６】この提案の手法は、触媒式排気浄化装置の
上流側に１個のＯ2 センサを配して、各気筒に供給する
混合気の空燃比を一律に補正する空燃比制御を前提とす
るものであるが、これとは別に、触媒式排気浄化装置の
上流側に気筒群毎にＯ2 センサを配して、気筒群別に異
なった空燃比制御量によりフィードバック制御を行う気
筒群別空燃比制御も知られている。

【０００７】この気筒群別空燃比制御手法は、前記の空
燃比制御方法に比べて空燃比制御特性が優れ、例えばＶ
型機関におけるバンク別空燃比制御（ライトバンク、レ
フトバンク）や直列４気筒機関における気筒群別空燃比
制御（１番と４番気筒を第１群、２番と３番気筒を第２
群）などがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような気筒群別空
燃比制御において複数の上流側Ｏ2 センサの劣化検出を
行う手法が従来より望まれており、上流及び下流Ｏ2 セ
ンサを各気筒群毎に設ければ、上記提案の手法であって
も気筒群別空燃比制御において上流側Ｏ2 センサの劣化
検出を行うことが可能になる。しかし、これでは必要と
なるＯ2 センサの数が多くなりコスト高になるという問
題があった。

【０００９】本発明は上記従来の問題点に鑑み、気筒群
別空燃比制御における複数の上流側Ｏ2 センサの劣化検
出を低コストで行うことが可能な内燃エンジンの酸素セ
ンサ劣化検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関の複数の気筒を所定数の気筒群に
分割し、該気筒群から夫々延出する排気通路毎に触媒式
排気浄化手段を配設し、前記各触媒式排気手段の上流側
に設けられた上流側酸素センサと、前記触媒式排気浄化
手段の下流側に配され、前記各気筒からの集合された排
気の空燃比を検出する単一の下流側酸素センサと、前記
各気筒群に対応した個々の上流側酸素センサの出力と前
記下流側酸素センサの出力とに基づいて各気筒群毎の空
燃比制御量をそれぞれ求め、該各空燃比制御量により前
記各気筒群に供給される混合気の空燃比をそれぞれ制御
する複数の空燃比制御手段と、前記各空燃比制御手段の
作動により得られた各上流側酸素センサの出力に基づい
て当該上流側酸素センサの劣化をそれぞれ検出する酸素
センサ劣化検出手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成により本発明によれば、各空燃比制御
手段は、単一の下流側酸素センサの出力と個々の上流側
酸素センサの出力とに基いて各気筒群毎に独立して算出
された空燃比制御量により各気筒群に供給される空燃比
をそれぞれ制御し（２Ｏ2センサフィードバック制
御）、酸素センサ劣化検出手段は、前記各空燃比制御手
段の出力により各上流側酸素センサの劣化の検出をそれ
ぞれ行う。これにより、例えばエンジンの気筒がライト
バンクとレフトバンクとして２つの気筒群に分割されて
いるＶ型エンジンにおいて、両バンクの上流側酸素セン
サが共に劣化して、一方の気筒群（例えばライトバン
ク）の上流酸素センサの出力がリッチ側に、他方の気筒
群（例えばレフトバンク）の上流酸素センサの出力がリ
ーン側にそれぞれズレている場合であっても、図１０
（ａ）に示すように両バンクからの混合された排気空燃
比が理論空燃比（λ＝１）であれば、下流側酸素センサ
も理論空燃比を検出する（リッチ、リーンを平均的に検
出する）。そのため、２Ｏ2センサフィードバック制御
時による下流側酸素センサの出力に基づく補正は実施さ
れず、上流側酸素センサの劣化と判断されない。

【００１２】このような場合に劣化検出とされなくと
も、触媒式排気浄化手段がライトバンク側からの未燃成
分とレフトバンク側からの酸素分子とを反応させるの
で、大気に放出される排気は清浄であって排気エミッシ
ョン特性の観点から何等の問題はなく、あえて下流側酸
素センサの出力に基づく補正（上流側酸素センサの劣化
検出）を実行する必要がない。

【００１３】また、図１０（ｂ）に示すように、一方の
気筒群（例えばライトバンク）の上流酸素センサの出力
がリッチ側に、他方の気筒群（例えばレフトバンク）の
上流酸素センサの出力がリーン側にそれぞれズレている
場合につき、リーン側のずれ量がリッチ側のズレ量より
も大きいときは、触媒式排気浄化手段下流の混合された
排気空燃比はリーンとなり、下流側酸素センサもリーン
を検出する。

【００１４】同様に、両気筒群の上流側酸素センサの出
力が共にリッチ側（あるいはリーン側）にズレていると
きも、混合された排気空燃比はリッチ（あるいはリー
ン）であるので、下流側酸素センサはリッチ（リーン）
を検出する。

【００１５】このようなときは、下流側酸素センサの出
力による前記ズレ量の補正（フィードバック制御）が行
われ、下流側酸素センサが理論空燃比（λ＝１）を検出
する（リッチ、リーンを平均的に検出する）まで、各気
筒群の空燃比制御量が補正される。補正が収束すると、
一方の気筒群の上流酸素センサの出力がリッチ側に、他
方の気筒群の上流酸素センサの出力がリーン側にそれぞ
れ補正されて、理論空燃比からの前記ズレ量は等しくな
る（図１０（ａ）の状態に戻る）。

【００１６】このような下流側酸素センサの出力に基づ
く補正において、各気筒群別にそれぞれの上流側酸素セ
ンサの劣化検出が行われ、補正の限界を越える上流側酸
素センサの劣化が生じた場合には、センサの交換を促す
ようにして排気エミッション特性の悪化したままの状態
で運転されることがないようにされる。

【００１７】以上のように、排気エミッション特性の観
点から考慮すれば、大気に放出される排気が正常であれ
ばよいのであり、図１０（ａ）を用いて説明したように
一方の気筒群の上流酸素センサの出力がリッチ側に、他
方の気筒群の上流酸素センサの出力がリーン側にそれぞ
れズレている場合であっても問題はない。このようなと
きでも、上流及び下流酸素センサを各気筒群ごとに設け
た前記劣化検出手法の場合は上流側酸素センサの劣化検
出を行なうようになるが、本発明は排気エミッション特
性の観点からこれを不要ととらえるものである。

【００１８】従って、気筒群別制御において下流側酸素
センサが単一であっても、各気筒群別の上流側酸素セン
サの劣化検出を支障なく行うことが可能である。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

【００２０】図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関
（以下「エンジン」という）及びその気筒群別空燃比制
御装置の全体の構成図である。図中１は例えばＶ型８気
筒エンジンであり、そのＲ（ライト）バンクとＬ（レフ
ト）バンクとの間には、各バンクの気筒と同数の（４つ
の）吸気管２が配置されている。その吸気管２の途中に
はスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には
スロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されてお
り、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力
して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」とい
う）５に供給する。

【００２１】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。

【００２２】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７
を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられ
ており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その
下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、
吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣ
Ｕ５に供給する。

【００２３】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を
出力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）
センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジ
ン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ１１はエンジン１
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１２は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００２４】三元触媒（触媒式排気浄化手段）１４Ｒ，
１４Ｌは、エンジン１のＲバンク及びＬバンクに対応し
て配設された排気管１３Ｒ，１３Ｌにそれぞれ配置され
ており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄
化を行う。排気管１３Ｒ，１３Ｌ三元触媒１４Ｒ，１４
Ｌの上流側には、それぞれ酸素濃度センサ１６Ｒ，１６
Ｌ（以下、上流側Ｏ₂センサという）が装着されてお
り、さらに、排気管１３Ｒ，１３Ｌの三元触媒１４Ｒ，
１４Ｌの下流側が合流して排気管集合部１３ａに連通さ
れている。そして、その排気管集合部１３ａには、単一
の酸素濃度センサ１７（以下、下流側Ｏ₂センサとい
う）が装着されている。これらのＯ₂センサ１６Ｒ，１
６Ｌ，１７は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出
値に応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。さら
に、ＥＣＵ５にはエンジン１が搭載された車両の速度を
検出する車速（ＶＨ）センサ１８が接続されている。

【００２５】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２６】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ
信号パルスに同期する各Ｒバンク及びＬバンクに対応し
た燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｒ・Ｔｏｕｔ，Ｌ・Ｔｏ
ｕｔをそれぞれ演算する。

【００２７】Ｒ・Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×Ｒ・ＫＯ₂×ＫＬＳ×Ｋ₁＋Ｋ₂ Ｌ・Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×Ｌ・ＫＯ₂×ＫＬＳ×Ｋ₁＋Ｋ₂…（１) ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉ
マップが記憶手段５ｃに記憶されている。

【００２８】Ｒ・ＫＯ₂は、Ｏ₂センサ１６Ｒ，１７の出
力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比
フィードバック制御中は空燃比が目標空燃比に一致する
ように設定され、オープンループ制御中はエンジン運転
状態に応じた所定値に設定される。同様に、Ｌ・ＫＯ₂
はＯ₂センサ１６Ｌ，１７の出力に基づいて算出される
空燃比補正係数である。

【００２９】ＫＬＳは、エンジンが所定減速運転状態に
あるとき値１．０未満の所定値に設定され、所定減速運
転以外の状態にあるとき値１．０に設定されるリーン化
係数である。

【００３０】Ｋ₁及びＫ₂は夫々各種エンジンパラメータ
信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。

【００３１】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づいて、燃料噴射弁６を駆動する信号を、出力回
路５ｄを介して出力する。

【００３２】なお、ＥＣＵ５は、Ｒバンク及びＬバンク
に対応する各空燃比制御手段及び酸素劣化検出手段を構
成し、該酸素センサ劣化検出手段によりＯ₂センサ１６
Ｒ及び／又はＯ₂センサ１６Ｌが劣化していると判定さ
れたときにＬＥＤ１９を点灯する。

【００３３】図２は、Ｒバンク側に配された上流側Ｏ2
センサ１６Ｒの検出（劣化モニタ）を行うメインルーチ
ンを示すメインフローチャートである。

【００３４】まず、ステップＳ１０１では、後述するモ
ニタ前条件が成立したか否かを判別し、モニタ前条件が
成立しない場合は本ルーチンを終了し、一方、モニタ前
条件が成立した場合はステップＳ１０２へ進む。

【００３５】ステップＳ１０２では、後述する（図５参
照）フラグＦＡＦ２が“０”から“１”になったか否か
を判別する。フラグＦＡＦ２が“０”のままである場合
は、本ルーチンを終了する。一方、フラグＦＡＦ２が
“０”から“１”になった時、すなわち上流側Ｏ2セン
サ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2がリーンからリッチに反転
して遅延時間ＣＤＬＹ１が経過した場合は、ステップＳ
１０３へ進み、その反転がモニタが許可されてから最初
の反転であるか否かを判別する。１回目はモニタが許可
されてから最初の反転となるので、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）となり、ステップＳ１０４でモニタを開始して本ル
ーチンを終了する。

【００３６】２回目からの反転は、モニタが許可されて
から最初の反転でなくなるので、前記ステップＳ１０３
の答が否定（ＮＯ）となり、続くステップＳ１０５で前
記反転の回数ｎＷＡＶＥを計数した後、ステップＳ１０
６において、モニタ開始からの計測時間ｔＷＡＶＥが所
定値（例えば１０ｓｅｃ）以上になったか否かを判別す
る。その答が否定（ＮＯ）の場合は本ルーチンを終了
し、計測時間ｔＷＡＶＥが所定値以上になった場合は、
ステップＳ１０７で反転周期ＴＣＹＣＬを数式２で算出
する。

【００３７】ＴＣＹＣＬ＝ｔＷＡＶＥ／ｎＷＡＶＥ…（２）なお、計測時間ｔＷＡＶＥを計測するカウンタ（アップ
カウンタ）は、前記ステップＳ１０４のモニタ開始時に
“０”にリセットされてスタートされる。同様に、ｎＷ
ＡＶＥ値を計測するカウンタ（アップカウンタ）も、モ
ニタ開始時に“０”にリセットされてスタートされる。

【００３８】前記ステップＳ１０７で反転周期ＴＣＹＣ
Ｌが算出された後、ステップＳ１０８で後述する上流側
Ｏ2センサ１６Ｒの劣化判定処理を行ってステップＳ１
０９でモニタ終了の結果をＥＣＵ５に記憶させて本ルー
チンを終了する。

【００３９】図３は前記図２のステップ１０１のモニタ
前条件成立判別サブルーチンを示すフローチャートで、
先ずエンジン１の運転状態を判別する（ステップＳ２０
１）。すなわち、吸気温センサ９の出力ＴＡが所定範囲
ＴＡＣＨＫＬ〜ＴＡＣＨＫＨＬ（例えば、６０℃〜１０
０℃）にあるか、冷却水温センサ１０の出力Ｔｗが所定
範囲ＴＡCHKL〜ＴＡCHKHL（例えば、６０℃〜１００
℃）にあるか、エンジン回転数センサ１１の出力Ｎｅが
所定範囲ＮＥCHKL〜ＮＥCHKH（例えば、２８００ｒｐｍ
〜３２００ｒｐｍ）にあるか、吸気管内絶対圧力センサ
８の出力ＰＢＡが所定範囲ＰＢＡCHKL〜ＰＢＡCHKH（例
えば、負圧で−３５０ｍｍＨｇ〜−２５０ｍｍＨｇ）に
あるか、上流側Ｏ2センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2が所
定Ｒ・ＦＶＯ2CHKL〜ＦＶＯ2CHKHの範囲にあるかがチェ
ックされる。続いてステップＳ２０２で車速ＶＨが定常
状態にあるか、すなわち車速センサ１８の出力ＶＨの変
動幅が０．８ｋｍ／ｓｅｃ以下の状態が所定時間（例え
ば２秒）継続したかが判別される。次にステップＳ２０
３でモニタが許可される前の所定時間（例えば１０秒）
間空燃比フィードバック制御が行なわれていたかが判別
される。更にステップＳ２０４で所定時間（例えば２
秒）経過したかが判別される。

【００４０】而して、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４
の答が全て肯定（ＹＥＳ）の場合に、ステップＳ２０５
でモニタが許可されて図２のステップＳ１０２に移行
し、いずれかの答が（Ｎｏ）の場合に、ステップＳ２０
６でモニタが不許可とされて、図２のメインルーチンが
終了する。

【００４１】図４は、前記図２の前記ステップＳ１０８
の劣化判定処理のサブルーチンのフローチャートてあ
る。

【００４２】まず、ステップＳ３０１において、前記図
２のステップＳ１０７で算出した反転周期ＴＣＹＣＬが
所定値以上か否かを判別し、所定値以上である場合に
は、ステップＳ３０２で上流側Ｏ2センサ１６Ｒが異常
状態であると判断してＬＥＤ１９を点灯させて本ルーチ
ンを終了する。そして、ステップＳ３０１で反転周期Ｔ
ＣＹＣＬが所定値未満であると判別された場合には、ス
テップＳ３０３で上流側Ｏ2センサ１６Ｒは正常状態で
あると判断して本ルーチンを終了する。ここで前記所定
値を運転状態に応じて設定することにより異常検出の精
度を向上させることができる。

【００４３】以上のようにして、上流側Ｏ2センサ１６
Ｒの劣化モニタが実施されるが、上流側Ｏ２センサ１６
Ｌの劣化モニタも同様にして実施される。即ち、図２〜
図４のフローチャートを用いて説明した上述のＯ２セン
サ１６Ｒの劣化モニタの記述において、Ｏ２センサ１６
ＲをＯ２センサ１６Ｌに、Ｒ・ＦＶＯ２をＬ・ＦＶＯ２
にそれぞれ置き換えるようにすればよい。続いてこれ以
降では、上流Ｏ2センサ１６Ｒまたは１６Ｌと、下流側
Ｏ2センサ１７を使用した空燃比フィードバック制御
（以下、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御という）について説明
する。

【００４４】図５及び図６は、２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御
における空燃比補正係数Ｒ・ＫＯ2の算出処理を示すフ
ローチャートである。ここでは、上流側Ｏ２センサ１６
Ｒの出力ＦＶＯ2と下流側Ｏ２センサ１７の出力ＲＶＯ2
とに応じて空燃比補正係数Ｒ・ＫＯ２を算出して、空燃
比が理論空燃比（λ＝１）になるように制御する。

【００４５】まず、ステップＳ４０１では、上流側Ｏ2
センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2のリーン／リッチ状態
をそれぞれ“０”／“１”で示すフラグＦＡＦ１、及び
後述するカウンタ（ＣＤＬＹ１）によるディレイタイム
経過後の出力Ｒ・ＦＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれ
ぞれ“０”／“１”で示すフラグＦＡＦ２を初期化す
る。続いてステップＳ４０２において、空燃比補正係数
Ｒ・ＫＯ２の初期化（例えば、平均値Ｒ・ＫＲＥＦに設
定）を行い、ステップＳ４０３へ進む。

【００４６】ステップＳ４０３では、今回の空燃比補正
係数Ｒ・ＫＯ２が初期化されたか否かを判別する。その
答が否定（ＮＯ）の場合は、ステップＳ４０４へ進み、
出力Ｒ・ＦＶＯ2が基準値Ｒ・ＦＶＲＥＦ（出力ＦＶＯ2
のリーン／リッチ判定用閾値）よりも小さいか否かを判
別する。その答が肯定（ＹＥＳ）、即ちＲ・ＦＶＯ2＜
Ｒ・ＦＶＲＥＦの場合は出力Ｒ・ＦＶＯ2はリーン状態
にあると判断して、ステップＳ４０５でフラグＦＡＦ１
を“０”にセットすると共に、Ｐ項発生ディレイタイム
を計数するためのカウンタ（設定値ＣＤＬＹ１）のカウ
ンタ数ＣＤＬＹをディクリメントする。すなわち、Ｒ・
ＦＶＯ2＜Ｒ・ＦＶＲＥＦが成立するときは、ステップ
Ｓ４０５において本ステップを実行する毎にフラグＦＡ
Ｆ１を“０”にセットすると共に前記カウンタ数ＣＤＬ
Ｙをディクリメントし、その結果をカウンタの設定値Ｃ
ＤＬＹ１とする。そして、ステップＳ４０６において、
ＣＤＬＹ１値が前記ディレイタイムＴＤＲ１よりも小さ
いか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）の場合（Ｃ
ＤＬＹ１＜ＴＤＲ１）は、ＣＤＬＹ１値をディレイタイ
ムＴＤＲ１にリセットする。

【００４７】一方、前記ステップＳ４０４の答が否定
（ＮＯ）、即ちＲ・ＦＶＯ2≧Ｒ・ＦＶＲＥＦであって
出力Ｒ・ＦＶＯ2がリッチ状態にある場合は、ステップ
Ｓ４０８でフラグＦＡＦ１を“１”にセットすると共
に、前記カウンタ数ＣＤＬＹをインクリメントする。す
なわち、Ｒ・ＦＶＯ2≧Ｒ・ＦＶＲＥＦが成立するとき
は、ステップＳ４０８において本ステップを実行する毎
にフラグＦＡＦ１を“１”にセットすると共に前記カウ
ンタ数ＣＤＬＹをインクリメントし、その結果をカウン
タの設定値ＣＤＬＹ１とする。そして、ステップＳ４０
９において、ＣＤＬＹ１値が前記ディレイタイムＴＤＬ
１よりも小さいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）
の場合（ＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１）は、ＣＤＬＹ１値をデ
ィレイタイムＴＤＬ１にリセットする（ステップＳ４１
０）。

【００４８】そして、前記ステップＳ４０６の答が否定
（ＮＯ）、即ちＣＤＬＹ１≧ＴＤＲ１の場合は、前記ス
テップＳ４０７をスキップしてステップＳ４１１へ進
む。同様に、前記ステップＳ４０９の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）、即ちＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１の場合は、前記ステッ
プＳ４１０をスキップしてステップＳ４１１へ進む。

【００４９】ステップＳ４１１では、前記カウンタ値Ｃ
ＤＬＹ１の符号が反転したか、即ち出力Ｒ・ＦＶＯ₂が
反転した後、前記ディレイタイムＴＤＲ１または前記デ
ィレイタイムＴＤＬ１が経過したか否かを判別する。そ
の答が否定（ＮＯ）、即ち未だディレイタイムＴＤＲ１
またはＴＤＬ１が経過していない場合は、ステップＳ４
１２において、フラグＦＡＦ２が“０”にセットされて
いるか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の場合
には、さらにステップＳ４１３でフラグＦＡＦ１が
“０”にセットされているか否かを判別する。この答が
肯定であればリーン状態が継続されていると判断して、
ステップＳ４１４へ進み、ＣＤＬＹ１値をディレイタイ
ムＴＤＲ１にリセットして、ステップＳ４１５へ進む。
また、前記ステップＳ４１３の答が否定（ＮＯ）の場合
は、上流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2がリッ
チからリーンに反転した後のディレイタイム経過前と判
断して前記ステップＳ４１４をスキップしてステップＳ
４１５へ進む。

【００５０】ステップＳ４１５においては、数式３で、
前回算出されたＲ・ＫＯ２値にＩ項を加算し今回のＲ・
ＫＯ２値として設定する。

【００５１】Ｒ・ＫＯ２＝Ｒ・ＫＯ２＋Ｉ…（３）ステップＳ４１５の処理後は、公知の手法により、Ｒ・
ＫＯ２値のリミットチェック（ステップＳ４１６）、及
びＲ・ＫＲＥＦ２値（発進時のＲ・ＫＯ２の学習値）を
算出して（ステップＳ４１７）、そのリミットチェック
を行って（ステップＳ４１８）本ルーチンを終了する。

【００５２】一方、前記ステップＳ４１２の答が否定
（ＮＯ）、即ちフラグＦＡＦ２が“１”であった場合
は、さらにステップＳ４１９において、フラグＦＡＦ１
が“１”か否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の
場合は、リッチ状態が継続していると判断して、ステッ
プＳ４２０で再度ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ
１にリセットしてステップＳ４２１へ進む。また、前記
ステップＳ４１９の答が否定（ＮＯ）の場合には、上流
側Ｏ２センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2がリーンからリ
ッチに反転した後のディレイタイム経過前と判断して、
前記ステップＳ４２０をスキップしてステップＳ４２１
へ進む。ステップＳ４２１では、数式４で、前回算出さ
れたＲ・ＫＯ２値からＩ項を減算し今回のＲ・ＫＯ２値
として設定した後、前記ステップＳ４１６〜４１８の処
理を実行して本ルーチンを終了する。

【００５３】Ｒ・ＫＯ２＝Ｒ・ＫＯ２−Ｉ…（４）このように、前記カウンタＣＤＬＹ１の符号が反転しな
い時は、フラグＦＡＦ１及びフラグＦＡＦ２のセット状
態を調べて上流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2
が反転しているか否かを判別し、それに応じて最終的な
補正係数Ｒ・ＫＯ２を算出する。

【００５４】一方、ＣＤＬＹ１の符号が反転した時は、
前記ステップＳ４１１の答が肯定（ＹＥＳ）、即ち上流
側Ｏ₂センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ₂が反転した後、デ
ィレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過した場合
は、ステップＳ４２２へ進み、フラグＦＡＦ１が“０”
に設定されているか否か、すなわち上流側Ｏ₂センサ１
６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ₂がリーンか否かを判別する。本
ステップＳ４２２でＦＡＦ１＝０の時、すなわちＲ・Ｆ
ＶＯ₂がリーンの場合、ステップＳ４２２の答が肯定
（ＹＥＳ）となりステップＳ４２３へ進む。ステップＳ
４２３では、フラグＦＡＦ２を“０”にセットして、続
いてステップＳ４２４でＣＤＬＹ１値をディレイタイム
ＴＤＲ１にリセットして、ステップＳ４２５へ進む。

【００５５】ステップＳ４２５では、数式５で、前回算
出されたＲ・ＫＯ２値に比例項ＰRと係数ＫＰとの積値
を加算し今回のＲ・ＫＯ２値として設定する。ここで、
右辺のＲ・ＫＯ２値は、Ｒ・ＫＯ２の前回値であり、Ｐ
R項は、上流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2がリ
ッチからリーンに反転した後ディレイタイムＴＤＬ１が
経過したときに、補正係数Ｒ・ＫＯ２をステップ状に増
加させて空燃比をリッチ側に移行させるための補正項で
あり、下流側Ｏ２センサ１７の出力ＲＶＯ2に応じて変
化する（算出手法は後述する）。また、係数ＫＰはエン
ジン１の運転状態に応じて設定される値である。

【００５６】Ｒ・ＫＯ２＝Ｒ・ＫＯ２＋（ＰR×ＫＰ）…（５）続いて、補正係数Ｒ・ＫＯ２のリミットチェック（ステ
ップＳ４２６）、Ｒ・ＫＲＥＦ０値（アイドル時のＲ・
ＫＯ２の平均値）及びＲ・ＫＲＥＦ１値（アイドル時以
外のＲ・ＫＯ２の平均値）を算出して（ステップＳ４２
７）、前記ステップＳ４１８を経て本ルーチンを終了す
る。

【００５７】また、前記ステップＳ４２２でＦＡＦ１＝
１の時、すなわち上流側Ｏ₂センサ１６Ｒの出力Ｒ・Ｆ
ＶＯ₂がリッチの時、否定（ＮＯ）となりステップＳ４
２８へ進む。ステップＳ４２８ではフラグＦＡＦ２を
“１”にセットし、続いてステップＳ４２９でＣＤＬＹ
１値をディレイタイムＴＤＬ１にリセットしてステップ
Ｓ４３０へ進む。

【００５８】ステップＳ４３０では、数式６で、前回算
出されたＲ・ＫＯ２値から比例項ＰLと係数ＫＰとの積
値を減算し今回のＲ・ＫＯ２値として設定する。ここ
で、右辺のＫＯ２値は、Ｒ・ＫＯ２の前回値であり、Ｐ
L項は、上流側Ｏ２センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ2が理
論空燃比に対してリーンからリッチに反転した後ディレ
イタイムＴＤＲ１が経過したときに、補正係数Ｒ・ＫＯ
２をステップ状に減少させて空燃比をリーン側に移行さ
せるための補正項であり、下流側Ｏ２センサ１７の出力
ＲＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述する）。

【００５９】Ｒ・ＫＯ２＝Ｒ・ＫＯ２−（ＰL×ＫＰ）…（６）そして、前記ステップＳ４２６，Ｓ４２７，Ｓ４１８を
順次実行して本ルーチンを終了する。以上のようにして
上流側Ｏ₂センサ１６Ｒの出力Ｒ・ＦＶＯ₂によりＲ・Ｋ
Ｏ₂の積分項Ｉ及び比例項Ｐの発生タイミングが算出さ
れる。また図５において、空燃比フィードバック制御開
始時に、ステップＳ４０２で学習値Ｒ・ＫＲＥＦを補正
係数Ｒ・ＫＯ２の初期値として設定してステップＳ４０
３に進み、ステップＳ４０３の答が肯定（ＹＥＳ）とな
り、ステップＳ４１２〜Ｓ４２１の処理を前記同様に実
行して本ルーチンを終了する。

【００６０】上記では、Ｒバンク側気筒群制御用空燃比
補正係数Ｒ・ＫＯ２値の算出に関して説明したが、Ｌバ
ンク側気筒群制御用空燃比補正係数Ｌ・ＫＯ２値も同様
にして求めることができる。即ち、図５及び図６のフロ
ーチャートに示す算出ルーチンでＲ・ＫＯ２をＬ・ＫＯ
２に置き換えるようにすればよい。

【００６１】図７は、下流側Ｏ２センサ１７による空燃
比フィードバック制御を示すメインルーチンのフローチ
ャートである。ここでは、上流側Ｏ２センサ１６Ｒまた
は１６Ｌの制御量のずれを下流側Ｏ２センサ１７の出力
ＲＶＯ2に応じて補正するものである。

【００６２】まず、ステップＳ５０１では、下流側Ｏ２
センサ１７による空燃比フィードバック制御（以下、Ｓ
ｅｃＯ2Ｆ／Ｂという）の実行判定処理を行う。この実
行判定処理は、ＳｅｃＯ2Ｆ／Ｂの実行を禁止するか、
あるいは一時停止するかを判定する処理であり、Ｓｅｃ
Ｏ2Ｆ／Ｂの実行の禁止条件としては、下流側Ｏ２セン
サ１７の断線／短絡が検出されているとき、上流側Ｏ２
センサ１６Ｒまたは１６Ｌによる空燃比フィードバック
制御が成立していないとき、あるいはエンジン運転領域
がアイドル時であるとき等である。さらに、ＳｅｃＯ2
Ｆ／Ｂの実行の停止条件は、下流側Ｏ２センサ１７が不
活性状態であるとき、下流側Ｏ２センサ１７が過渡状態
であるとき、禁止後所定時間経過してないとき、あるい
は停止後所定時間経過していないときなどである。

【００６３】次に、ステップＳ５０２において、Ｓｅｃ
Ｏ2Ｆ／Ｂが禁止中であるか否かを判別し、禁止中の場
合は、ステップＳ５０３へ進み、下流側Ｏ２センサオー
プンモードに設定して（ステップＳ５０３）、ＰL項及
びＰR項を共にＰ項の初期値ＰＩＮＩで初期化した後
（ステップＳ５０４）、本ルーチンを終了する。

【００６４】また、前記ステップＳ５０２でＳｅｃＯ2
Ｆ／Ｂが禁止中でないと判別された場合は、ステップＳ
５０５でＳｅｃＯ2Ｆ／Ｂが停止中か否かを判別する。
停止中である場合は、ＲＥＦ設定モードにして（ステッ
プＳ５０６）、ＰL項及びＰR項を、後述するＰＲＥＦ算
出処理で算出される学習値ＰLＲＥＦ，ＰRＲＥＦにそれ
ぞれ設定する（ステップＳ５０７）。

【００６５】前記ステップＳ５０５でＳｅｃＯ2Ｆ／Ｂ
の停止中でないと判別された場合は、ＳｅｃＯ2Ｆ／Ｂ
モードに設定して（ステップＳ５０８）、後述するサブ
ルーチンによりＰL項及びＰR項を算出する（ステップＳ
５０９）。さらに、ＰＲＥＦ算出処理を実行して本ルー
チンを終了する（ステップＳ５１０）。

【００６６】次に、図８は、図７の前記ステップＳ５０
９において実行されるＰL項，ＰR項の算出処理を示すフ
ローチャートである。ここでは、下流側Ｏ２センサ１７
の出力ＲＶＯ2の変動に応じてＰL項，ＰR項を算出す
る。

【００６７】ＰＲ値及びＰＬ値は、基本的には下流側Ｏ
₂センサ１７の出力電圧ＲＶＯ₂に基づいて算出する（下
流側Ｏ₂センサによるフィードバック制御）が、この第
２のフィードバック制御が実行可能でないとき（例え
ば、エンジンのアイドル時、下流側Ｏ₂センサ１７の不
活性時等）には、所定値又はフィードバック制御中に算
出される学習値が使用される。

【００６８】ステップＳ６０１では下流側Ｏ₂センサ出
力電圧ＲＶＯ₂が基準値ＲＶＲＥＦ（例えば０．４５
Ｖ）より低いか否かを判別し、ＲＶＯ₂＜ＲＶＲＥＦが
成立するときには、ステップＳ６０２に進み、ＰＲ値に
リーン判定時用加減算項ＤＰＬを加算する。次いでＰＲ
値が上限値ＰＲＭＡＸより大きくなったときには、ＰＲ
値を上限値ＰＲＭＡＸとする（ステップＳ６０３，Ｓ６
０４）。

【００６９】続くステップＳ６０５ではＰＬ値からリー
ン判定時用加減算項ＤＰＬを減算し、ＰＬ値が下限値よ
り小さくなったときには、ＰＬ値を下限値ＰＬＭＩＮと
する（ステップＳ６０６，Ｓ６０７）。

【００７０】一方、前記ステップＳ６０１の答が否定
（ＮＯ）、即ちＲＶＯ₂≧ＲＶＲＥＦが成立するときに
は、ステップＳ６０８に進み、ＰＲ値からリッチ判定時
用加減算項ＤＰＲを減算し、ＰＲ値が下限値ＰＲＭＩＮ
より小さくなったときには、ＰＲ値を下限値ＰＲＭＩＮ
とする（ステップＳ６０９，Ｓ７００）。

【００７１】続くステップＳ７０１では、ＰＬ値にリッ
チ判定用加減算項ＤＰＲを加算し、ＰＬ値が上限値ＰＬ
ＭＡＸより大きくなったときには、ＰＬ値を上限値ＰＬ
ＭＡＸとする（ステップＳ７０２，Ｓ７０３）。

【００７２】図８のプログラムによれば、ＲＶＯ₂＜Ｒ
ＶＲＥＦが成立する期間中は、上下限値の範囲内でＰＲ
値は増加し、ＰＬ値は減少する一方、ＲＶＯ₂≧ＲＶＲ
ＥＦが成立する期間中（Ｔ１，Ｔ３）は、ＰＲ値は減少
し、ＰＲ値は増加する。

【００７３】以上のように本実施例では、下流側Ｏ2 セ
ンサ１７の出力によってフィードバック定数であるＰL
項及びＰR項を演算し、これを使用して上流Ｏ2 センサ
１６Ｒ及び１６Ｌの各出力によってＲ・ＫＯ2 値とＬ・
ＫＯ2 値をそれぞれ独立に演算して空燃比フィードバッ
ク制御を行う。そして、このときの上流Ｏ2 センサ１６
Ｒ及び１６Ｌの各出力の例えば反転周期によりそれぞれ
上流側Ｏ2 センサ１６Ｒ及び１６Ｌの劣化検出を行うよ
うにした。

【００７４】その際に、下流側Ｏ2 センサ１７は両バン
クの排気が混合された空燃比を検出する。上流側Ｏ2 セ
ンサ１６Ｒ及び／又は１６Ｌが劣化して、その出力が前
述した図１０（ａ）例で示すようにずれていても、混合
された排気空燃比が理論空燃比であるときは、下流側Ｏ
2 センサの出力によるフィードバック制御は実施されな
い。しかし、このように場合、大気に放出される排気は
清浄であって排気エミッション特性の観点から問題はな
いので、このとき、下流側Ｏ2 センサの出力によるフィ
ードバック制御をあえて実行しなくても支障はないので
ある。従って、気筒群別制御において下流側Ｏ2 センサ
を単一とすることができる。

【００７５】また、排気エミッション排気の観点から必
要以上に下流側Ｏ2 センサの出力によるフィードバック
制御を実行しないので、Ｒ・ＫＯ2 及びＬ・ＫＯ2 値の
制御周波数が低下せず、各バンクの触媒コンバータ１４
Ｒ，１４Ｌの触媒浄化性能が高くなる。これに関して、
図９は、Ｒ・ＫＯ2 ／Ｌ・ＫＯ2 周波数に対する排気エ
ミッション特性を示す図であり、単一の下流側Ｏ2 セン
サ１７の出力によるフィードバック制御が行われる場合
（本発明）の点Ａと、各々の気筒群毎に下流側Ｏ₂セン
サを設けて該フィードバックを行った場合（従来）の点
Ｂとを比べると、明らかに点Ｂの方が、低周波数で排気
エミッション特性が悪化しているのが判る。

【００７６】なお、上記実施例では、気筒群別空燃比制
御としてＶ型エンジンを例にとって説明したが、これに
限定されず、直列４気筒エンジンであって例えば１番と
４番気筒を第１群、２番と３番気筒を第２群とした気筒
群別空燃比制御などにも適用できる。また、上流側Ｏ2
センサ１６Ｒ，１６Ｌの劣化検出手法として、前記空燃
比フィードバック中の上流側Ｏ2 センサ１６Ｒ，１６Ｌ
の各出力の反転周期を計測する手法を用いたが、各上流
側Ｏ2 センサ１６Ｒ，１６Ｌの出力の周波数を計測する
ものであってもよいし、あるいはＲ・ＫＯ2 値及びＬ・
ＫＯ2 値の振幅を計測するようにしてもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
燃機関の複数の気筒を所定数の気筒群に分割し、該気筒
群から夫々延出する排気通路毎に触媒式排気浄化手段を
配設し、前記各触媒式排気手段の上流側に設けられた上
流側酸素センサと、前記触媒式排気浄化手段の下流側に
配され、前記各気筒からの集合された排気の空燃比を検
出する単一の下流側酸素センサと、前記各気筒群に対応
した個々の上流側酸素センサの出力と前記下流側酸素セ
ンサの出力とに基づいて各気筒群毎の空燃比制御量をそ
れぞれ求め、該各空燃比制御量により前記各気筒群に供
給される混合気の空燃比をそれぞれ制御する複数の空燃
比制御手段と、前記各空燃比制御手段の作動により得ら
れた各上流側酸素センサの出力に基づいて当該上流側酸
素センサの劣化をそれぞれ検出する酸素センサ劣化検出
手段とを備えたので、気筒群別制御において下流側Ｏ２
センサを単一とすることができ、低コストで各上流Ｏ
２センサの劣化検出を行うことができる。

【００７８】また、必要以上に下流側Ｏ2 センサの出力
によるフィードバック制御を実行しないので、各気筒群
の触媒コンバータの触媒浄化性能が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る内燃エンジンの及びその
制御装置の全体構成図である。

【図２】上流側Ｏ2センサの劣化検出（劣化モニタ）を
行うメインルーチンを示すメインフローチャートであ
る。

【図３】本実施例の上流側Ｏ2センサの劣化モニタのモ
ニタ前条件の成立判別サブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図４】本実施例の劣化判定処理を示すフローチャート
てある。

【図５】２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御における空燃比補正係
数Ｒ・ＫＯ2の算出処理を示すフローチャートである。

【図６】２Ｏ2センサＦ／Ｂ制御における空燃比補正係
数Ｒ・ＫＯ2の算出処理を示す続きのフローチャートで
ある。

【図７】下流側Ｏ２センサ１７による空燃比フィードバ
ック制御を示すメインルーチンのフローチャートであ
る。

【図８】ＰL項，ＰR項の算出処理を示すフローチャート
である。

【図９】本発明の効果を説明するための図である。

【図１０】本発明の作用を説明するための図である。

【符号の説明】

１内燃エンジン１４Ｒ，１４Ｌ三元触媒（触媒式排気浄化装置）１６Ｒ，１６Ｌ上流側Ｏ2センサ１７下流側Ｏ2センサ５ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田洋一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平４−30115（ＪＰ，Ａ) 特開平４−30116（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の複数の気筒を所定数の気筒群
に分割し、該気筒群から夫々延出する排気通路毎に触媒
式排気浄化手段を配設し、前記各触媒式排気手段の上流
側に設けられた上流側酸素センサと、前記触媒式排気浄化手段の下流側に配され、前記各気筒
からの集合された排気の空燃比を検出する単一の下流側
酸素センサと、前記各気筒群に対応した個々の上流側酸素センサの出力
と前記下流側酸素センサの出力とに基づいて各気筒群毎
の空燃比制御量をそれぞれ求め、該各空燃比制御量によ
り前記各気筒群に供給される混合気の空燃比をそれぞれ
制御する複数の空燃比制御手段と、前記各空燃比制御手段の作動により得られた各上流側酸
素センサの出力に基づいて当該上流側酸素センサの劣化
をそれぞれ検出する酸素センサ劣化検出手段とを備えた
ことを特徴とする内燃エンジンの酸素劣化検出装置。