JP3674404B2

JP3674404B2 - Control device for internal combustion engine

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Publication number: JP3674404B2
Application number: JP23281099A
Authority: JP
Inventors: 典丈光谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2001059412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用内燃機関においては、排気ガス浄化対策として、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯ_x（窒素酸化物）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、機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知するＯ₂センサ（酸素センサ）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。
【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センサの出力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て空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ₂センサの出力に基づいて修正することにより、又は下流側Ｏ₂センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入することにより、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。
【０００４】
例えば、空燃比補正係数のスキップ量を可変にしたダブルＯ₂センサシステムが知られている。このシステムでは、メイン空燃比フィードバック制御は、上流側Ｏ₂センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチであるときには空燃比フィードバック補正係数を一定割合で増大又は減少せしめるとともに、リッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには空燃比フィードバック補正係数を所定のスキップ量だけ階段状に増大又は減少せしめる。一方、サブ空燃比フィードバック制御は、上流側空燃比のリッチからリーンへの反転時における空燃比補正係数のリッチスキップ量を、下流側Ｏ₂センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチであるときには一定割合で増大又は減少せしめるとともに、リッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには所定のスキップ量だけ階段状に増大又は減少せしめる。そして、上流側空燃比のリーンからリッチへの反転時における空燃比補正係数のリーンスキップ量は、その量と空燃比補正係数のリッチスキップ量との和が一定に維持されるように設定される。
【０００５】
ここで、三元触媒は、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、というＯ₂ストレージ効果を奏するものであるが、そのＯ₂ストレージ量は有限である。上述の如く空燃比補正係数のスキップ量を可変にしたダブルＯ₂センサシステムにおいては、下流側Ｏ₂センサの出力が反転するまで空燃比補正係数のリッチスキップ量の更新が実施されることとなるが、排気ガスが気筒からセンサに到達するまでの輸送遅れやセンサの応答遅れを考慮すると、実際には空燃比制御が反対方向に逆転されるべき時点を既にある時間だけ経過している時点まで一方向の制御が継続することとなり、触媒内のＯ₂ストレージ量が空又は飽和に達するおそれがある。このようなオーバーシュートが発生すると、ＣＯやＮＯ_xの排出量が増大する。
【０００６】
また、次のような問題もある。サブ空燃比フィードバック制御が継続しているときに、下流側Ｏ₂センサの出力の反転が繰り返されると、Ｏ₂ストレージ量と空燃比補正係数のリッチスキップ量とはほぼ対応してくる。しかし、燃料カット、加速増量等の外乱が入ると、そのような均衡がくずれるため、オーバーシュート分が更に増加し、エミッションが悪化する。
【０００７】
そこで、本出願人は、先にした特願平１０−５８２７９号において、空燃比補正係数のリッチスキップ量の中心値を学習するとともに、リッチスキップ量に対して、その中心値を基準として上下限ガード値を設定することにより（幅寄せ制御）、リッチスキップ量を触媒Ｏ₂ストレージ状態に適合した最適値に近づけ、触媒Ｏ₂ストレージ量を考慮した空燃比制御を実施する空燃比制御装置を提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気ガスの熱の作用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、種々の触媒劣化判定方法が提案されている。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、触媒の劣化の有無を判定するものである。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、この方法は、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、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の有無が判定される。
【０００９】
しかし、上述の如き幅寄せ制御を実施している場合において、リッチスキップ量の中心値の学習値がずれているときには、下流側Ｏ₂センサの出力がリッチ又はリーンに貼り付く状態が生じ得る。かかる状態の下では、下流側Ｏ₂センサの出力に基づく触媒劣化判定が困難となる。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側及び下流側にそれぞれ第１及び第２の空燃比センサが配設された内燃機関において、触媒のＯ₂ストレージ量を考慮した空燃比制御を採用しつつ第２の空燃比センサに基づく触媒劣化判定の精度の悪化を防止することができる制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側及び下流側にそれぞれ第１及び第２の空燃比センサを配設した内燃機関における制御装置であって、前記第１の空燃比センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチのときには空燃比フィードバック補正係数を一定割合で増大又は減少せしめるとともに、前記第１の空燃比センサによって感知される空燃比がリッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには空燃比補正係数を所定のスキップ量だけ階段状に増大又は減少せしめる空燃比補正係数演算手段と、前記第２の空燃比センサによって感知される空燃比がリーンかリッチかに応じて前記第１の空燃比フィードバック制御手段におけるスキップ量を増大又は減少せしめるスキップ量演算手段と、前記スキップ量演算手段によって演算されるスキップ量の中心値を学習する中心値学習手段と、前記中心値学習手段によって学習された中心値を基準とする下限ガード値から上限ガード値までの範囲内に、前記スキップ量演算手段によって演算されるスキップ量を制限する上下限ガード手段と、少なくとも前記第２の空燃比センサの出力に基づいて、前記触媒コンバータ内の触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段と、前記触媒劣化判定手段によって前記第２の空燃比センサの出力が監視されているときには、前記下限ガード値を小さく及び／又は前記上限ガード値を大きくするように変更するガード値変更手段と、前記空燃比補正係数演算手段によって演算される空燃比補正係数に応じて機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、を具備する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置を備えた内燃機関の全体概要図である。内燃機関１は、車両搭載用の直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関である。機関１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる複数個のシリンダ４が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ４内には、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。
【００１４】
シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となっている。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。また、シリンダヘッド３において、各バルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１３及び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設けられている。カムシャフト１３及び１４には、吸気バルブ１１及び排気バルブ１２を駆動するためのカム１５及び１６が取り付けられている。カムシャフト１３及び１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結されている。
【００１５】
吸気ポート９には、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。機関１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過する。また、スロットルバルブ３２をバイパスするアイドルアジャスト通路３５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）３６が設けられている。吸気マニホルド３４には、各吸気ポート９へ向けて燃料を噴射するインジェクタ４０が取付けられている。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そこから燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４３を経てインジェクタ４０に供給される。そして、インジェクタ４０から噴射される燃料と吸気通路３０内を流れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ１１を介して燃焼室８へ導入される。
【００１６】
この混合気に着火するために、シリンダヘッド３には点火プラグ５０が取付けられている。点火時には、点火信号を受けたイグナイタ５１が、点火コイル５２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５３を介して点火プラグ５０に供給される。
【００１７】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バルブ１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されている。触媒コンバータ６２には、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯ_x（窒素酸化物）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６２において浄化された排気ガスが大気中に排出される。
【００１８】
機関１には各種のセンサが取付けられている。シリンダブロック２には、機関１の冷却水の温度を検出するための水温センサ７４が取付けられている。吸気通路３０には、吸入空気量（質量流量）を検出するためのエアフローメータ７０が取り付けられている。吸気通路３０においてエアクリーナ３１の近傍には、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ７３が取付けられている。吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の近傍には、その軸の回動角度を検出するためのスロットル開度センサ７２が設けられている。また、スロットルバルブ３２が全閉状態のときには、アイドルスイッチ８２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。排気通路６０の触媒コンバータ６２より上流側の部分には、空燃比センサとして排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出する上流側Ｏ₂センサ（メインＯ₂センサ）７５が取付けられている。また、この機関は、Ｏ₂センサ７５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機関であり、触媒コンバータ６２より下流の排気通路には、下流側Ｏ₂センサ（サブＯ₂センサ）７６が設けられている。
【００１９】
ディストリビュータ５３には、クランクシャフト７の回転に同期して回転する２個のロータが内蔵されており、クランクシャフト７の基準位置を検出するために一方のロータの回転に基づいてクランク角（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クランク基準位置センサ８０が設けられ、また、クランクシャフト７の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するために他方のロータの回転に基づいて３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８１が設けられている。なお、車両には、トランスミッション出力軸の回転速度すなわち車速ＳＰＤに比例した数の出力パルスを単位時間当たりに発生する車速センサ８３が取り付けられている。
【００２０】
機関電子制御装置（エンジンＥＣＵ）９０は、空燃比制御（燃料噴射制御）、点火時期制御、アイドル回転速度制御等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２のブロック図に示される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）９３に格納されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）９１は、各種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）９５又は入力インタフェース回路９６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回路９７ａ〜９７ｃ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）９４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ＲＡＭ９９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９２を介して接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ９０においては、各種制御のために、吸入空気量信号、スロットル開度信号、吸気温信号及び冷却水温信号が、一定クランク角ごとに実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取り込まれ、ＲＡＭ９４の所定領域にそれぞれ吸入空気量データＧＡ、スロットル開度データＴＡ、吸気温データＴＨＡ及び冷却水温データＴＨＷとして格納される。また、クランク角センサ８１のパルス信号が入力するごとに、そのパルス間隔から図示しないルーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ９４の所定領域に機関回転速度データＮＥとして格納される。
【００２２】
点火時期制御は、クランク角センサ８１から得られる機関回転速度及びその他のセンサからの信号により、機関の状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動回路９７ｂを介してイグナイタ５１に点火信号を送るものである。また、アイドル回転速度制御は、アイドルスイッチ８２からのスロットル全閉信号及び車速センサ８３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７４からの機関冷却水温度等によって決められる目標回転速度と実際の機関回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるように制御量を決定し、駆動回路９７ｃを介してＩＳＣＶ３６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。以下、本実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。
【００２３】
図３は、ＣＰＵ９１によって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートに示される。本ルーチンは、一定クランク角ごと（例えば３６０°ごと）に実行される。このルーチンでは、燃料噴射量、すなわちインジェクタ４０による燃料噴射時間ＴＡＵが、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮと、後述する空燃比補正係数ＦＡＦとに基づいて算出される。
【００２４】
具体的には、まず、ステップ１０２において、吸入空気量データＧＡ及び回転速度データＮＥをＲＡＭ９４の所定領域から読み込み、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮを、
ＧＮ←ＧＡ／ＮＥ
なる演算により求める。次いで、ステップ１０４では、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを、
ＴＡＵＰ＝Ｋ＊ＧＮ
として算出する。ここで、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰは、燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするために必要とされる燃料噴射時間であり、Ｋは定数である。
【００２５】
また、実際の燃料噴射時間ＴＡＵは、ステップ１０６において、上記ＴＡＵＰを空燃比補正係数ＦＡＦで補正した値、すなわち、
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ＊ＦＡＦ＊α＋β
として算出される。ここで、α及びβは、それぞれ機関運転状態に応じて決定される定数である。また、上記により燃料噴射時間ＴＡＵが算出されると、ステップ１０８では、時間ＴＡＵが駆動回路９７ａにセットされ、時間ＴＡＵに応じた量の燃料がインジェクタ４０から噴射される。
【００２６】
なお、燃料噴射制御では、スロットルバルブ３２が全閉で機関回転速度が所定値以上のときに、燃料供給の不必要な減速状態にあると判断し、燃料噴射を一時的に停止する燃料カットが行われる。一方、機関運転状態に応じて加速増量補正、出力増量補正等の燃料増量補正も行われる。
【００２７】
上記空燃比補正係数ＦＡＦを求める制御が空燃比フィードバック制御であり、本実施形態に係る空燃比フィードバック制御においては、上流側Ｏ₂センサ７５の出力に基づいて空燃比がフィードバック制御されるとともに、下流側Ｏ₂センサ７６の出力に基づいて上流側Ｏ₂センサ７５の出力特性のずれ等を補正する制御も行われる。
【００２８】
図４及び図５は、上流側Ｏ₂センサ７５の出力に基づくメイン空燃比フィードバック制御の処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１により一定時間毎（例えば４ｍｓ毎）に実行される。本ルーチンでは、上流側Ｏ₂センサ７５の出力ＶＯＭを基準電圧Ｖ_R1（理論空燃比相当電圧）と比較し、触媒コンバータ上流側での排気空燃比が理論空燃比よりリッチ（ＶＯＭ＞Ｖ_R1）のときには空燃比補正係数ＦＡＦを減少させ、リーン（ＶＯＭ≦Ｖ_R1）のときにはＦＡＦを増大させる制御を行う。Ｏ₂センサは、排気空燃比が理論空燃比よりリッチのときに例えば０．９Ｖの電圧信号を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに例えば０．１Ｖ程度の電圧信号を出力する。本実施形態では、上記基準電圧Ｖ_R1は０．４５Ｖ程度に設定される。上記のように空燃比補正係数ＦＡＦを排気空燃比に応じて増減することにより、エアフローメータ７０、インジェクタ４０等の燃料供給系の機器に多少の誤差が生じている場合でも、機関空燃比は正確に理論空燃比近傍に修正される。
【００２９】
具体的には、まず、ステップ２０２において、上流側Ｏ₂センサ７５によるメイン空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。例えば、冷却水温が所定値以下のとき、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、出力増量中、上流側Ｏ₂センサ７５の出力信号が一度も反転していないとき、燃料カット中、等においては、いずれもフィードバック制御実行条件が不成立となり、その他の場合においてはフィードバック制御実行条件が成立する。条件が不成立のときには、ステップ２３８において空燃比補正係数ＦＡＦを１．０とした後、本ルーチンを終了する。他方、条件が成立するときにはステップ２０４に進む。
【００３０】
ステップ２０４では、上流側Ｏ₂センサ７５の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取り込む。次のステップ２０６では、ＶＯＭが基準電圧Ｖ_R1（例えば０．４５Ｖ）以下か否か、すなわち空燃比がリーンかリッチかを判別し、空燃比がリーン（ＶＯＭ≦Ｖ_R1）であれば、ステップ２０８に進む。ステップ２０８では、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２１０にてＣＤＬＹを０としてからステップ２１２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦０であれば、直接ステップ２１２に進む。ステップ２１２では、ディレイカウンタＣＤＬＹから１を減算する。次いで、ステップ２１４では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最小値ＴＤＬと比較し、ＣＤＬＹ＜ＴＤＬのときには、ステップ２１６にてディレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードし、ステップ２１８にて空燃比フラグＦ１を０（リーン）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≧ＴＤＬのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最小値ＴＤＬは上流側Ｏ₂センサ７５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判定遅延時間であって、負の値で定義される。
【００３１】
また、ステップ２０６においてリッチ（ＶＯＭ＞Ｖ_R1）と判定されるときには、ステップ２２０に進む。ステップ２２０では、ディレイカウンタＣＤＬＹが負か否かを判別し、ＣＤＬＹ＜０であれば、ステップ２２２にてＣＤＬＹを０としてからステップ２２４に進み、一方、ＣＤＬＹ≧０であれば、直接ステップ２２４に進む。ステップ２２４では、ディレイカウンタＣＤＬＹに１を加算する。次いで、ステップ２２６では、ディレイカウンタＣＤＬＹを所定の最大値ＴＤＲと比較し、ＣＤＬＹ＞ＴＤＲのときには、ステップ２２８にてディレイカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガードし、ステップ２３０にて空燃比フラグＦ１を１（リッチ）として、ステップ２３２に進み、一方、ＣＤＬＹ≦ＴＤＲのときには、直接ステップ２３２に進む。なお、最大値ＴＤＲは上流側Ｏ₂センサ７５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判定遅延時間であって、正の値で定義される。
【００３２】
ステップ２３２では、空燃比フラグＦ１の値（０又は１）が変化したか否か、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２３４にて、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２４０において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲ
として空燃比補正係数ＦＡＦを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２４２において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳＬ
として空燃比補正係数ＦＡＦを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２３２にて空燃比フラグＦ１の値が変化していなければ、ステップ２３６、２４４及び２４６にて積分処理を行う。つまり、ステップ２３６にて“Ｆ１＝０”か否かを判別し、“Ｆ１＝０”（リーン）であればステップ２４４において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲ
とし、一方、“Ｆ１＝１”（リッチ）であればステップ２４６において、
ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬ
とする。ここで、積分定数ＫＩＲ及びＫＩＬは、スキップ定数ＲＳＲ及びＲＳＬに比して十分小さく設定してあり、つまり、ＫＩＲ＜ＲＳＲ、かつ、ＫＩＬ＜ＲＳＬ、である。したがって、ステップ２４４は、リーン状態（Ｆ１＝０）で燃料噴射量を徐々に増大させる一方、ステップ２４６は、リッチ状態（Ｆ１＝１）で燃料噴射量を徐々に減少させる。
【００３４】
ステップ２４８、２５０、２５２及び２５４では、演算された空燃比補正係数ＦＡＦが、所定の最小値（例えば０．８）以上で、かつ、所定の最大値（例えば１．２）以下となるように、ガード処理が施される。これにより、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦの演算結果が過度に大きく又は小さくなる場合においても、そのガード値で機関の空燃比が制御され、オーバリッチ又はオーバリーンになるのが防止される。
【００３５】
図６は、図４及び図５のメイン空燃比フィードバック制御を行った場合に、上流側Ｏ₂センサ７５で検出された空燃比（Ａ／Ｆ）変化（図６(A) ）に対してカウンタＣＤＬＹ（同(B) ）、フラグＦ１（同(C) ）、空燃比補正係数ＦＡＦ（同(D) ）がどのように変化するかを例示している。図６(A) に示すように、Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化した場合でも、空燃比フラグＦ１（図６(C) ）の値は直ちに０から１には変化せず、カウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＲに増大するまでの時間（図６(C) のＴ₁）の間は０のまま保持され、Ｔ₁経過後に０から１に変化する。また、Ａ／Ｆがリッチからリーンに変化した場合も、Ｆ１の値はカウンタＣＤＬＹの値が０からＴＤＬ（ＴＤＬは負の値）に減少するまでの時間（図６(C) のＴ₂）の間は１のまま保持され、Ｔ₂経過後に１から０に変化する。このため、図６(A) にＮで示したように、外乱等により上流側Ｏ₂センサ７５の出力が短い周期で変化したような場合でも、フラグＦ１の値は追従して変化しないため、空燃比制御が安定する。
【００３６】
メイン空燃比フィードバック制御の結果、空燃比補正係数ＦＡＦの値は図６(D) に示すように周期的に増減を繰り返し、機関空燃比はリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に変動する。また、図３で説明したように、ＦＡＦの値が増大すると燃料噴射時間ＴＡＵは増大し、ＦＡＦの値が減少すると燃料噴射時間ＴＡＵも減少する。
【００３７】
次に、下流側Ｏ₂センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御について説明する。前述のように、サブ空燃比フィードバック制御としては、メイン空燃比フィードバック制御にて空燃比補正係数を演算する際の各種定数を下流側Ｏ₂センサの出力に基づいて修正するものと、下流側Ｏ₂センサの出力に基づく第２の空燃比補正係数を導入するものとがある。前者は、上述のＦＡＦ演算の際に使用される、スキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬ、積分量ＫＩＲ及びＫＩＬ、判定遅延時間ＴＤＲ及びＴＤＬ、上流側Ｏ₂センサ出力判定用基準電圧Ｖ_R1、等を可変にするものである。
【００３８】
その中で、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御は、図６(D) から判るように、ＲＳＲが増大しＲＳＬが減少すると、機関空燃比のリッチ空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリッチ空燃比側に移行する一方、逆に、ＲＳＲが減少しＲＳＬが増大すると、機関空燃比のリーン空燃比側への振れ幅が大きくなり、空燃比が全体的にリーン空燃比側に移行する、という知見に基づき、ＲＳＲ及びＲＳＬの値を増減せしめることにより、機関空燃比をリッチ側又はリーン側に変化させるものである。具体的には、下流側Ｏ₂センサによって感知される空燃比が継続してリーン又はリッチであるときには一定割合でＲＳＲを増大又は減少せしめるとともに、リッチからリーンへ又はリーンからリッチへと反転するときには所定のスキップ量だけ階段状にＲＳＲを増大又は減少せしめる。そして、空燃比補正係数ＦＡＦのリーンスキップ量ＲＳＬは、そのＲＳＬの値とＲＳＲの値との和が一定に維持されるように設定される。
【００３９】
図７は、空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にするサブ空燃比フィードバック制御の問題点を説明するための図であって、下流側Ｏ₂センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び触媒内Ｏ₂ストレージ量の挙動を例示するタイムチャートである。この図に示されるように、ＲＳＲの更新は、ＶＯＳが反転するまで実施される。ところで、排気ガスが気筒からセンサに到達するまでの輸送遅れやセンサの応答遅れを考慮すると、実際には空燃比フィードバック制御によるリッチ化又はリーン化の方向が反対方向に逆転されるべき時点を既にある時間だけ経過している時点まで一方向の制御が継続することとなり、触媒内のＯ₂ストレージ量が空又は飽和に達するおそれがある。すなわち、ＲＳＲにおいて、図７(B) の斜線部で示されるオーバシュート部分が発生する可能性がある。かかるオーバシュート部分の発生により、ＣＯやＮＯ_xの排出量が増大するという問題が誘発される。また、サブ空燃比フィードバック制御が継続しているときに、下流側Ｏ₂センサの出力ＶＯＳの反転が繰り返されると、Ｏ₂ストレージ量とＲＳＲとはほぼ対応してくるが、燃料カット（Ｆ／Ｃ）、加速増量等の外乱が入ると、そのような均衡がくずれるため、同図に示されるように、オーバーシュート部分が更に増大し、エミッションが一層悪化するおそれがある。
【００４０】
次に、上述の問題点を解決するＲＳＲ幅寄せ制御を採用したサブ空燃比フィードバック制御について、図８及び図９に基づき説明する。本実施形態においては、サブ空燃比フィードバック制御の実行が継続し、下流側Ｏ₂センサ出力の反転が数回繰り返されている間に、図８に示される如き、リッチスキップ量ＲＳＲの極大値と極小値との間の中心値を逐次求め、それらの中心値の平均を算出して記憶する学習処理を実施する。そして、この平均化後の中心値を、空燃比制御の中心が触媒ウィンドウの中央となる値とみなし、下流側Ｏ₂センサ出力及び機関運転状態により、ＲＳＲの更新範囲に対し、中心値を基準として上下限ガードをかける。すなわち、かかる中心値をＲＳＲＭとおけば、
ＲＳＲ＝ＲＳＲＭ＋ＤＲＳＲ
と表すことができ、式中のＤＲＳＲは、中心値ＲＳＲＭからのずれ（偏差）を表すこととなるが、このＤＲＳＲに上下限ガードを設定する。
【００４１】
図９は、ＲＳＲ幅寄せ制御において、下流側Ｏ₂センサ出力電圧ＶＯＳ、触媒内Ｏ₂ストレージ量及びＲＳＲの中心値ＲＳＲＭからの偏差ＤＲＳＲがどのような挙動を示すかを例示するタイムチャートである。図９（Ｃ）において、値ａは、下流側Ｏ₂センサがリッチ信号を出力しているときに偏差ＤＲＳＲに対して設定される下限ガード値である。なお、値ａは、下流側Ｏ₂センサのリッチ出力時におけるＣＯの排出がほとんどなく、かつ、リッチからリーンへの反転直前（この時点では、実際の触媒内の空燃比は輸送遅れ及びセンサ応答遅れのため既にリーンとなっている）のＮＯ_xの排出が極力少なくなるように定められる実験値である。また、値ｆは、下流側Ｏ₂センサがリーン信号を出力しているときに偏差ＤＲＳＲに対して設定される上限ガード値である。なお、値ｆは、下流側Ｏ₂センサのリーン出力時におけるＮＯ_xの排出がほとんどなく、かつ、リーンからリッチへの反転直前（この時点では、実際の触媒内の空燃比は輸送遅れ及びセンサ応答遅れのため既にリッチとなっている）のＣＯの排出が極力少なくなるように定められる実験値である。
【００４２】
また、値ｃは、下流側Ｏ₂センサがリッチ信号を出力しているときに偏差ＤＲＳＲに対して設定される上限ガード値である。なお、値ｃは、下流側Ｏ₂センサの出力がリッチへ反転した直後におけるＣＯの排出が極力小さくなるように定められる実験値である。そして、特に、燃料増量後における下流側Ｏ₂センサのリッチ出力時には、上限ガード値は、値ｃよりも小さな値ｂに設定される。また、値ｄは、下流側Ｏ₂センサがリーン信号を出力しているときに偏差ＤＲＳＲに対して設定される下限ガード値である。なお、値ｄは、下流側Ｏ₂センサの出力がリッチへ反転した直後におけるＮＯ_xの排出が極力小さくなるように定められる実験値である。そして、特に、燃料カット後における下流側Ｏ₂センサのリーン出力時には、下限ガード値は、値ｄよりも大きな値ｅに設定される。
【００４３】
以上を整理して記すと、空燃比補正係数ＦＡＦのリッチスキップ量ＲＳＲの中心値ＲＳＲＭからの偏差ＤＲＳＲは、下流側Ｏ₂センサの出力及び機関運転状態に応じて、下記の範囲にて更新されることになる。

各値は、それぞれの運転状態において最適な空燃比制御の中心値から極力外れないように決定され、通常、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｅ＜ｆの関係に設定される。かくして、従来のように、触媒内のＯ₂ストレージ量が既に空又は飽和の状態に達しているにもかかわらず、ＲＳＲの増量又は減量がそのまま継続されるという事態が回避されることとなる。すなわち、図９（Ａ）のように下流側Ｏ₂センサの出力が変化しても、Ｏ₂ストレージ量は、同図（Ｂ）に示されるように推移する。なお、後述するように、本発明では、触媒劣化判定中において下限ガード値ａ及び上限ガード値ｆが変更される。
【００４４】
図１０及び図１１は、下流側Ｏ₂センサ７６の出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御の処理手順を示すフローチャートであって、上述の制御を具体化するものである。本ルーチンは、ＣＰＵ９１によって一定時間周期（例えば１６ｍｓ）で実行される。なお、本ルーチンで使用される中心値学習結果（中心学習値）ＲＳＲＭＧについては、後述する。まず、ステップ３０２では、今回のサブ空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するか否かを判定する。具体的には、この条件は、前述のメイン空燃比フィードバック制御の実行条件と同様の条件の他、中心値の学習が少なくとも１回実施されていること（すなわちＲＳＲＭＧ≠０）、かつ、後述する学習制御実行条件が不成立であるか又は学習が完了していることである。本サブ空燃比フィードバック制御の実行条件が不成立のときには、本ルーチンを終了し、一方、成立するときには、ステップ３０４に進む。
【００４５】
ステップ３０４では、下流側Ｏ₂センサ７６の出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込む。次いで、ステップ３０６では、ＶＯＳが基準電圧Ｖ_R2（例えば０．４５Ｖ）より大きいか否かを判定し、ＶＯＳ＞Ｖ_R2のときには、ステップ３０８に進んでリッチフラグＸＲＩＣＨを１にセットする一方、ＶＯＳ≦Ｖ_R2のときには、ステップ３１０に進んでリッチフラグＸＲＩＣＨを０にリセットする。次いで、ステップ３１２では、図１２に示される如きマップを参照することにより、中心学習値ＲＳＲＭＧを現在の吸入空気量ＧＡに応じて補正するための補正量ＲＳＲＭＧＣを補間計算する。かかる補正を行うのは、後述するように、中心学習値ＲＳＲＭＧが一定の空気量範囲にて学習されているためである。次いで、ステップ３１４では、実際にフィードバック制御で使用する制御用中心値ＲＳＲＭを、
ＲＳＲＭ←ＲＳＲＭＧ＋ＲＳＲＭＧＣ
なる演算により求める。
【００４６】
次いで、ステップ３１６では、燃料増量中であるか否かを判定し、燃料増量中のときのみ、ステップ３１８にてオーバリッチフラグＸＯＲ（初期値０）を１にセットする。次いで、ステップ３２０では、燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中のときのみ、ステップ３２２にてオーバリーンフラグＸＯＬ（初期値０）を１にセットする。次いで、ステップ３２４では、リッチフラグＸＲＩＣＨが１か０かを判定し、ＸＲＩＣＨ＝１のときにはステップ３２６に進む一方、ＸＲＩＣＨ＝０のときにはステップ３３６に進む。
【００４７】
ステップ３２６では、下限ガード値ＭＩＮに値ａ（図９参照）を代入し、ステップ３２８に進む。ステップ３２８では、ＸＯＲが１か０かを判定し、ＸＯＲ＝１のときには、ステップ３３０にて上限ガード値ＭＡＸに値ｂ（図９参照）を代入してステップ３３４に進む一方、ＸＯＲ＝０のときには、ステップ３３２にて上限ガード値ＭＡＸに値ｃ（図９参照）を代入してステップ３３４に進む。ステップ３３４では、偏差ＤＲＳＲを、
ＤＲＳＲ←ＤＲＳＲ−Ｄ_L
なる演算により、所定値Ｄ_Lだけ減少させる更新処理を行うとともに、ＸＯＬを０にリセットし、ステップ３４６に進む。
【００４８】
ステップ３３６では、上限ガード値ＭＡＸに値ｆ（図９参照）を代入し、ステップ３３８に進む。ステップ３３８では、ＸＯＬが１か０かを判定し、ＸＯＬ＝１のときには、ステップ３４０にて下限ガード値ＭＩＮに値ｅ（図９参照）を代入してステップ３４４に進む一方、ＸＯＬ＝０のときには、ステップ３４２にて下限ガード値ＭＩＮに値ｄ（図９参照）を代入してステップ３４４に進む。ステップ３４４では、偏差ＤＲＳＲを、
ＤＲＳＲ←ＤＲＳＲ＋Ｄ_R
なる演算により、所定値Ｄ_Rだけ増大させる更新処理を行うとともに、ＸＯＲを０にリセットし、ステップ３４６に進む。
【００４９】
ステップ３４６では、ＤＲＳＲとＭＩＮとを比較し、ＤＲＳＲ＜ＭＩＮのときには、ステップ３５０にてＤＲＳＲにＭＩＮを代入する下限ガード処理を行ってステップ３５４に進む一方、ＭＩＮ≦ＤＲＳＲのときには、ステップ３４８に進む。ステップ３４８では、ＤＲＳＲとＭＡＸとを比較し、ＤＲＳＲ≦ＭＡＸのときには、直接ステップ３５４に進む一方、ＭＡＸ＜ＤＲＳＲのときには、ステップ３５２にてＤＲＳＲにＭＡＸを代入する上限ガード処理を行ってからステップ３５４に進む。ステップ３５４では、中心値ＲＳＲＭ及び偏差ＤＲＳＲに基づいて、
ＲＳＲ←ＲＳＲＭ＋ＤＲＳＲ
なる演算を行う。
【００５０】
ステップ３５６では、ＲＳＲと０．０２とを比較し、ＲＳＲ＜０．０２のときには、ステップ３６０にてＲＳＲに０．０２を代入する絶対的な下限ガード処理を行ってステップ３６４に進む一方、０．０２≦ＲＳＲのときには、ステップ３５８に進む。ステップ３５８では、ＲＳＲと０．０８とを比較し、ＲＳＲ≦０．０８のときには、直接ステップ３６４に進む一方、０．０８＜ＲＳＲのときには、ステップ３６２にてＲＳＲに０．０８を代入する絶対的な上限ガード処理を行ってからステップ３６４に進む。ステップ３６４では、
ＲＳＬ←０．１−ＲＳＲ
なる演算を行う。かくして、メイン空燃比フィードバック制御で使用されるべきＦＡＦスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬが決定される。
【００５１】
次に、上述したサブ空燃比フィードバック制御ルーチンで使用される中心学習値ＲＳＲＭＧの学習方法について説明する。図１３は、燃焼時の実空燃比の時間的変化とＯ₂センサ出力電圧波形とを示すタイムチャートである。この図に示されるように実空燃比が反転してからＯ₂センサ出力がそれに応じて反転するまでの遅れは、輸送遅れとセンサ応答遅れとによる。そして、一般に、Ｏ₂センサが劣化するほど、リッチからリーンへの反転時におけるセンサ応答遅れが大きくなる。また、吸入空気量が大きくなるほど、輸送遅れが小さくなるため、センサ応答遅れの影響が大きくなる。
【００５２】
上流側Ｏ₂センサが劣化した場合、リッチからリーンへの反転時におけるセンサ応答遅れにより、実際にはリーンであるにもかかわらずリッチと判定される時間が大きくなるため、制御される空燃比の中心はリーン側にずれる。この制御空燃比のリーン側へのずれを補償すべくサブ空燃比フィードバック制御によるＦＡＦリッチスキップ量ＲＳＲが決定されるため、中心学習値ＲＳＲＭＧはリッチ側にずれることとなる。そして、このずれは、吸入空気量が大きいほど顕著になる。従って、上流側Ｏ₂センサの劣化度をパラメータとして、吸入空気量ＧＡと中心学習値ＲＳＲＭＧとの関係を示す特性図は、図１４（Ａ）のようになる。
【００５３】
一方、下流側Ｏ₂センサが劣化した場合、リッチからリーンへの反転時におけるセンサ応答遅れにより、実際にはリーンであるにもかかわらずリッチと判定される時間が大きくなるため、サブ空燃比フィードバック制御によるＦＡＦリッチスキップ量ＲＳＲはリーン側にずれることとなる。そして、このずれは、吸入空気量が小さいときには小さいが、吸入空気量が大きくなると顕著になる。従って、下流側Ｏ₂センサの劣化度をパラメータとして、吸入空気量ＧＡと中心学習値ＲＳＲＭＧとの関係を示す特性図は、図１４（Ｂ）のようになる。
【００５４】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）の特性を考慮すると、ＲＳＲの中心値を学習するのに適した領域は、同図に示される如き限られた空気量の領域“Ｇ₁≦ＧＡ≦Ｇ₂”となり、学習頻度が小さくなってしまう。そこで、本実施形態では、図１５に示されるように、学習可能領域“Ｇ₁≦ＧＡ≦Ｇ₂”よりも広い領域“Ｇ₀≦ＧＡ≦Ｇ₃”を学習用空燃比制御実行領域として、その領域にあるときに下流側Ｏ₂センサの出力反転周期を短縮させる制御を特別に行うとともに、更に学習可能領域“Ｇ₁≦ＧＡ≦Ｇ₂”にあるときにＲＳＲの中心値の学習を行う。
【００５５】
ここで、学習用空燃比制御とは、下流側Ｏ₂センサの出力反転時において、図１６（Ａ）に示される如くＲＳＲを所定量だけスキップさせるのではなく、同図（Ｂ）に示される如く今回反転時のＲＳＲ値と前回反転時のＲＳＲ値との中心までスキップさせようというものである。かかる制御を行うことにより、下流側Ｏ₂センサの出力反転周期は、同図（Ａ）に示されるものから同図（Ｂ）に示されるものへと短縮され、その結果、学習可能領域（Ｇ₁≦ＧＡ≦Ｇ₂）にある時間は短くても、学習機会は多くなり、すなわち学習頻度が大きくなる。同時に、図７（Ｂ）に示されるようなＲＳＲのオーバシュートを減少させ、エミッションを向上させることも可能となる。
【００５６】
次に、学習精度を向上させる手法について説明する。図１７（Ａ）に示されるように、下流側Ｏ₂センサ出力ＶＯＳのリッチ時間ＴＲとリーン時間ＴＬとが等しくない場合には、同図（Ｂ）に示されるＲＳＲの極大値ＲＳＲＲと極小値ＲＳＲＬとの単なる平均値を求めたのでは、ＲＳＲの中心値を正確に反映しているとは言えない。そこで、本実施形態では、リッチ時間の比率、
ＤＲ＝ＴＲ／（ＴＲ＋ＴＬ）
を算出し、ＤＲが大きいときにはリッチずれ、小さいときにはリーンずれがあるとみなして、
学習値＝ＲＳＲＬ＋（ＲＳＲＲ−ＲＳＲＬ）＊ＤＲ
なる演算により、学習値を求める。
【００５７】
また、学習精度向上のため、ＲＳＲが所定値ｇよりも小さいこと、リッチ時間の比率が所定範囲“ｈからｋまで”にあること、リッチ時間及びリーン時間がそれぞれ所定値ｌ及びｍより大きいこと（下流側Ｏ₂センサのノイズによるばらつきを防止するため）、等の条件のうちいずれかの条件が成立しないときには、学習を中止するようにする。また、学習値をサブ空燃比フィードバック制御において反映させる際には、図１２に関して説明したように、学習領域の空気量と実空気量との差を補償するため、学習値を実空気量に応じて補正するためのマップを設けて補間計算を行う。なお、このマップを上流側Ｏ₂センサの劣化度ごとに設けることにより、すなわち空気量と学習値との２次元マップとすることにより、さらにエミッションが向上する。
【００５８】
図１８、図１９、図２０及び図２１は、ＣＰＵ９１によって実行されるＲＳＲ中心値学習ルーチンの処理手順を示すフローチャートであって、以上説明した学習方法を具体化するものである。まず、ステップ４０２では、下流側Ｏ₂センサ７６の出力ＶＯＳをＡ／Ｄ変換して取り込む。次いで、ステップ４０４では、ＶＯＳが基準電圧Ｖ_R2（例えば０．４５Ｖ）より大きいか否かを判定し、ＶＯＳ＞Ｖ_R2のときには、ステップ４０６に進んでリッチフラグＸＲＩＣＨを１にセットする一方、ＶＯＳ≦Ｖ_R2のときには、ステップ４０８に進んでリッチフラグＸＲＩＣＨを０にリセットする。
【００５９】
次いで、ステップ４１０では、空気量以外の本ルーチン実行条件、すなわち回転速度、触媒推定温度等の条件が成立するか否かを判定し、成立するときにはステップ４１２に進む一方、成立しないときにはステップ４２６に進む。ステップ４１２では、空気量ＧＡに関して前述の学習用空燃比制御実行条件が成立するか否か、すなわちＧ₀≦ＧＡ≦Ｇ₃（図１５参照）が成立するか否かを判定し、成立するときにはステップ４１４に進む一方、成立しないときにはステップ４２６に進む。ステップ４１４では、後述のステップでセットされるべき学習完了フラグＸＧＣが１にセットされているか否かを判定し、ＸＧＣ＝１のときすなわち学習が完了しているときにはステップ４２６に進む一方、ＸＧＣ＝０のときすなわち学習が完了していないときにはステップ４１６に進む。
【００６０】
ステップ４１６では、リッチフラグＸＲＩＣＨが１か０かを判定し、ＸＲＩＣＨ＝０のときにはステップ４２４に進む一方、ＸＲＩＣＨ＝１のときにはステップ４１８に進む。ステップ４１８では、本ルーチンの前回の走行時における下流側Ｏ₂センサの出力判定結果を示すフラグＸＲＩＣＨＯが０か１かを判定し、ＸＲＩＣＨＯ＝０のときにはステップ４２０に進む一方、ＸＲＩＣＨＯ＝１のときにはステップ４２２に進む。ステップ４２０では、リッチからリーンへの反転が検出されたことになるため、反転フラグＸＩＮＶを１にセットし、ＲＳＲの極大値を記憶する変数ＲＳＲＲに現在のＲＳＲを代入し、ＲＳＲを所定のスキップ量Ｓ_Lだけ減少させて、ステップ４３２に進む。一方、ステップ４２２では、リッチが継続して検出されたことになるため、反転フラグＸＩＮＶを０にリセットし、ＲＳＲを所定の積分量Ｉ_L（Ｉ_L＜Ｓ_L）だけ減少させて、ステップ４３２に進む。
【００６１】
また、ステップ４２４では、フラグＸＲＩＣＨＯが１か０かを判定し、ＸＲＩＣＨＯ＝１のときにはステップ４２８に進む一方、ＸＲＩＣＨＯ＝０のときにはステップ４３０に進む。ステップ４２８では、リーンからリッチへの反転が検出されたことになるため、反転フラグＸＩＮＶを１にセットし、ＲＳＲの極小値を記憶する変数ＲＳＲＬに現在のＲＳＲを代入し、ＲＳＲを所定のスキップ量Ｓ_Rだけ増大させて、ステップ４３２に進む。一方、ステップ４３０では、リーンが継続して検出されたことになるため、反転フラグＸＩＮＶを０にリセットし、ＲＳＲを所定の積分量Ｉ_R（Ｉ_R＜Ｓ_R）だけ増大させて、ステップ４３２に進む。一方、ステップ４２６では、ＲＳＲＲ及びＲＳＲＬをともに０に設定して、ステップ４４２に進む。
【００６２】
ステップ４３２では、反転フラグＸＩＮＶが１か０かを判定し、ＸＩＮＶ＝１のときにはステップ４３４に進む一方、ＸＩＮＶ＝０のときにはステップ４３８に進む。ステップ４３４では、“ＲＳＲＲ≠０かつＲＳＲＬ≠０”が成立するか否かを判定し、成立するときにはステップ４３６に進む一方、成立しないときにはステップ４３８に進む。ステップ４３６では、図１６（Ｂ）に関して説明した制御を実現するため、ＲＳＲＲとＲＳＲＬとの平均値をＲＳＲに代入して、ステップ４３８に進む。ステップ４３８では、ＲＳＲの値とＲＳＬの値との合計が０．１となるようにＦＡＦリーンスキップ量ＲＳＬを決定する。こうして求められたＲＳＲ及びＲＳＬがメイン空燃比フィードバック制御にて使用され、前述した学習用空燃比制御が実現されることとなる。
【００６３】
ステップ４３８に次いで実行されるステップ４４０では、空気量ＧＡが学習可能領域にあるか否か、すなわちＧ₁≦ＧＡ≦Ｇ₂（図１５参照）が成立するか否かを判定し、成立するときにはステップ４４４に進む一方、成立しないときにはステップ４４２に進む。ステップ４４２では、学習値更新フラグＸＧを０にリセットするとともに、後続のステップで更新されるべきリッチ時間カウンタＣＴＲ及びリーン時間カウンタＣＴＬを０にイニシャライズして、ステップ４７４に進む。一方、ステップ４４４では、反転フラグＸＩＮＶが１か０かを判定し、ＸＩＮＶ＝１のときにはステップ４４６に進む一方、ＸＩＮＶ＝０のときにはステップ４６２に進む。
【００６４】
ステップ４４６では、学習値更新フラグＸＧを１にセットして、ステップ４４８に進む。ステップ４４８では、リッチ時間カウンタＣＴＲ及びリーン時間カウンタＣＴＬに関して“ＣＴＲ≠０かつＣＴＬ≠０”が成立するか否かを判定し、成立するときにはステップ４５０に進む一方、成立しないときにはステップ４５６に進む。ステップ４５０では、リッチ時間の比率ＤＲを算出し、ステップ４５２に進む。ステップ４５２では、ＲＳＲが所定値ｇよりも小さいこと、リッチ時間の比率ＤＲが所定範囲“ｈ≦ＤＲ≦ｋ”にあること、リッチ時間カウンタＣＴＲ及びリーン時間カウンタＣＴＬがそれぞれ所定値ｌ及びｍ以上であること、等の学習精度向上のため条件が成立するか否かを判定し、いずれかの条件が満足されないときにはステップ４５６に進む一方、いずれの条件も満足されるときにはステップ４５４に進む。
【００６５】
ステップ４５４では、学習回数カウンタＣＧをインクリメントし、また、
ＧＶ←ＲＳＲＬ＋（ＲＳＲＲ−ＲＳＲＬ）＊ＤＲ
なる演算により、今回のＲＳＲ中心学習値ＧＶを求め、さらに、算出されたＧＶを反映させるべく、
ＲＳＲＭＧ←｛（ＣＧ−１）＊ＲＳＲＭＧ＋ＧＶ｝／ＣＧ
なる演算により、中心値の平均ＲＳＲＭＧを更新し、ステップ４５６に進む。なお、この平均化演算に代えていわゆるなまし演算を採用してもよい。ステップ４５６では、リッチフラグＸＲＩＣＨが１か０かを判定し、ＸＲＩＣＨ＝１のときにはステップ４５８に進む一方、ＸＲＩＣＨ＝０のときにはステップ４６０に進む。ステップ４５８では、リッチ時間カウンタＣＴＲを０にイニシャライズして、ステップ４６２に進む。一方、ステップ４６０では、リーン時間カウンタＣＴＬを０にイニシャライズして、ステップ４６２に進む。
【００６６】
ステップ４６２では、学習値更新フラグＸＧが１か０かを判定し、ＸＧ＝１のときにはステップ４６４に進む一方、ＸＧ＝０のときにはステップ４７０に進む。ステップ４６４では、リッチフラグＸＲＩＣＨが１か０かを判定し、ＸＲＩＣＨ＝１のときにはステップ４６６に進む一方、ＸＲＩＣＨ＝０のときにはステップ４６８に進む。ステップ４６６では、リッチ時間カウンタＣＴＲをインクリメントしてステップ４７０に進む一方、ステップ４６８では、リーン時間カウンタＣＴＬをインクリメントしてステップ４７０に進む。ステップ４７０では、学習回数カウンタＣＧが所定値ＣＧ₀以上であるか否かを判定し、ＣＧ≧ＣＧ₀のときにはステップ４７２に進む一方、ＣＧ＜ＣＧ₀のときにはステップ４７４に進む。ステップ４７２では、学習実行回数が十分になったと判断して、学習完了フラグＸＧＣを１にセットし、ステップ４７４に進む。最後のステップ４７４では、本ルーチンの次回の実行に備え、リッチフラグＸＲＩＣＨの値をＸＲＩＣＨＯとして記憶する。
【００６７】
次に、この機関において１トリップに１回行われる触媒劣化判定について説明する。この触媒劣化判定は、下流側Ｏ₂センサ７６の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳと上流側Ｏ₂センサ７５の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭとの比、すなわち軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭが基準値よりも大きくなったことをもって触媒が劣化したと判定するものである。図２２及び図２３は、かかる触媒劣化判定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。
【００６８】
まず、ステップ５０２では、フラグＤＩＡＧＣＯＭＰが１か０かについて判定し、ＤＩＡＧＣＯＭＰ＝１のときには本ルーチンを終了する一方、ＤＩＡＧＣＯＭＰ＝０のときにはステップ５０４に進む。このＤＩＡＧＣＯＭＰは、イグニションスイッチがオンされたときに実行される初期化ルーチンで０にリセットされ、後述するステップで１にセットされるフラグであり、ＤＩＡＧＣＯＭＰ＝１は、現トリップにおいて触媒劣化判定が完了していることを示す。次いで、ステップ５０４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ときには本ルーチンを終了し、モニタ条件成立のときにはステップ５０６以降に進む。このモニタ条件は、上流側Ｏ₂センサ７５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、下流側Ｏ₂センサ７６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、及び機関負荷が所定値以上であることである。
【００６９】
ステップ５０６では、劣化判定のためのモニタが実行中であることを示すフラグＭＯＮＥＸを１にセットする。このＭＯＮＥＸは、初期化ルーチンで０にリセットされている。次いで、ステップ５０８では、上流側Ｏ₂センサ７５の出力電圧ＶＯＭ及び下流側Ｏ₂センサ７６の出力電圧ＶＯＳを検出する。次いで、ステップ５１０では、ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭを、
ＬＶＯＭ←ＬＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶＯＭＯ｜
なる演算により更新する。次いで、ステップ５１２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５１４では、次回の実行に備え、
ＶＯＭＯ←ＶＯＭ
ＶＯＳＯ←ＶＯＳ
とする。
【００７０】
次いで、ステップ５１６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５１８では、そのカウンタの値が所定値Ｃ₀を超えたか否かを判定する。ＣＴＩＭＥ＞Ｃ₀のときにはステップ５２０に進み、ＣＴＩＭＥ≦Ｃ₀のときには本ルーチンを終了する。ステップ５２０では、軌跡長比ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭが所定の劣化判定基準値Ｒ_ref以上か否かを判定する。ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ≧Ｒ_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ＡＬＭを１にするとともに（ステップ５２２）、アラームランプを点灯する（ステップ５２４）。ＬＶＯＳ／ＬＶＯＭ＜Ｒ_refのときには、触媒劣化なしとみなして、アラームフラグＡＬＭを０とする（ステップ５２６）。アラームフラグＡＬＭは、修理点検時に収集されうるように、バックアップＲＡＭ９９に格納される（ステップ５２８）。最後のステップ５３０では、ＭＯＮＥＸを０にリセットするとともに、ＤＩＡＧＣＯＭＰを１にセットする。
【００７１】
上述のＲＳＲ幅寄せ制御（図１０及び図１１）を実施している場合において、リッチスキップ量の中心値の学習値ＲＳＲＭＧが実際の中心値よりずれているときには、下流側Ｏ₂センサ７６の出力がリッチ又はリーンに貼り付く状態が生じ得る。その場合には、下流側Ｏ₂センサ７６の出力が変化しないため、触媒劣化判定の精度が悪化する。そこで、本発明では、触媒劣化判定中には、ＲＳＲの中心値からの偏差ＤＲＳＲに課される下限ガード値ａ及び上限ガード値ｆによる制限を緩和し、ＲＳＲの値がとりうる範囲を拡大することにより、結果的に下流側Ｏ₂センサ７６の出力が変化しうるようにしている。
【００７２】
図２４は、ＲＳＲ幅寄せ上下限ガード値設定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、所定時間周期で実行される。まず、ステップ６０２では、現在、フラグＭＯＮＥＸが１か０か、すなわち触媒劣化判定のためのモニタが実行中であるか否かを判定する。ＭＯＮＥＸ＝０のとき、すなわち触媒劣化判定モニタ実行中でないときには、ステップ６０４に進み、下限ガード値ａに通常の設定値ａ₀を設定するとともに、上限ガード値ｆに通常の設定値ｆ₀を設定する。一方、ＭＯＮＥＸ＝１のとき、すなわち触媒劣化判定モニタ実行中のときには、ステップ６０６に進み、下限ガード値ａに設定値ａ₀−Δａ（Δａ＞０）を設定して通常よりも小さくするとともに、上限ガード値ｆに設定値ｆ₀＋Δｆ（Δｆ＞０）を設定して通常よりも大きくする。
【００７３】
なお、上記のΔａ及びΔｆを無限大に、すなわちａを−∞、ｆを＋∞に設定してもよい。この場合には、実質的にＲＳＲ幅寄せ制御を禁止することとなる。いずれにしても、図１０及び図１１においてＲＳＲのとりうる範囲が拡大し、空燃比が変動するようになり、触媒劣化判定（図２２及び図２３）の精度が向上せしめられる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排気系に設けられた排気ガス浄化のための触媒コンバータの上流側及び下流側にそれぞれ第１及び第２の空燃比センサが配設された内燃機関において、触媒のＯ₂ストレージ量を考慮した空燃比制御を採用しつつ第２の空燃比センサに基づく精度良い触媒劣化判定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を備えた内燃機関の全体概要図である。
【図２】機関電子制御装置（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。
【図３】ＣＰＵによって実行される噴射量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ＣＰＵによって実行される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（１／２）である。
【図５】ＣＰＵによって実行される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（２／２）である。
【図６】メイン空燃比フィードバック制御により、上流側Ｏ₂センサで検出される空燃比（Ａ／Ｆ）の変化に対してカウンタＣＤＬＹ、フラグＦ１及び空燃比補正係数ＦＡＦがどのように変化するかを例示するタイムチャートである。
【図７】空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ量ＲＳＲ及びＲＳＬを可変にする従来のサブ空燃比フィードバック制御における、下流側Ｏ₂センサ出力電圧ＶＯＳ、リッチスキップ量ＲＳＲ及び触媒内Ｏ₂ストレージ量の挙動を例示するタイムチャートである。
【図８】リッチスキップ量ＲＳＲの極大値と極小値との間の中心値を説明するための図である。
【図９】下流側Ｏ₂センサ出力電圧ＶＯＳ、触媒内Ｏ₂ストレージ量、及びＲＳＲの中心値からの偏差ＤＲＳＲのタイムチャートである。
【図１０】ＣＰＵによって実行される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（１／２）である。
【図１１】ＣＰＵによって実行される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（２／２）である。
【図１２】中心学習値ＲＳＲＭＧを現在の吸入空気量ＧＡに応じて補正するための補正量ＲＳＲＭＧＣを定めるマップを示す図である。
【図１３】燃焼時の実空燃比の時間的変化とＯ₂センサ出力電圧波形とを示すタイムチャートである。
【図１４】上流側及び下流側Ｏ₂センサの劣化度をパラメータとして、吸入空気量ＧＡと中心学習値ＲＳＲＭＧとの関係を示す特性図である。
【図１５】学習可能領域及び学習用空燃比制御実行領域を説明すべく吸入空気量ＧＡの挙動を例示するタイムチャートである。
【図１６】学習用空燃比制御実行時におけるＲＳＲ制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】リッチ時間比率を説明すべく下流側Ｏ₂センサ出力電圧ＶＯＳ及びリッチスキップ量ＲＳＲの時間的変化を例示するタイムチャートである。
【図１８】ＣＰＵによって実行されるＲＳＲ中心値学習ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／４）である。
【図１９】ＣＰＵによって実行されるＲＳＲ中心値学習ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／４）である。
【図２０】ＣＰＵによって実行されるＲＳＲ中心値学習ルーチンの処理手順を示すフローチャート（３／４）である。
【図２１】ＣＰＵによって実行されるＲＳＲ中心値学習ルーチンの処理手順を示すフローチャート（４／４）である。
【図２２】ＣＰＵによって実行される触媒劣化判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図２３】ＣＰＵによって実行される触媒劣化判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図２４】ＣＰＵによって実行されるＲＳＲ幅寄せ上下限ガード値設定ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…直列多気筒４ストロークサイクルレシプロガソリン機関
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…シリンダ
５…ピストン
６…コネクティングロッド
７…クランクシャフト
８…燃焼室
９…吸気ポート
１０…排気ポート
１１…吸気バルブ
１２…排気バルブ
１３…吸気側カムシャフト
１４…排気側カムシャフト
１５…吸気側カム
１６…排気側カム
１７，１８，１９…タイミングプーリ
２０…タイミングベルト
３０…吸気通路
３１…エアクリーナ
３２…スロットルバルブ
３３…サージタンク
３４…吸気マニホルド
３５…アイドルアジャスト通路
３６…アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）
４０…インジェクタ
４１…燃料タンク
４２…燃料ポンプ
４３…燃料配管
５０…点火プラグ
５１…イグナイタ
５２…点火コイル
５３…点火ディストリビュータ
６０…排気通路
６１…排気マニホルド
６２…触媒コンバータ
７０…エアフローメータ
７２…スロットル開度センサ
７３…吸気温センサ
７４…水温センサ
７５…上流側Ｏ₂センサ（メインＯ₂センサ）
７６…下流側Ｏ₂センサ（サブＯ₂センサ）
８０…クランク基準位置センサ
８１…クランク角センサ
８２…アイドルスイッチ
８３…車速センサ
９０…機関ＥＣＵ
９１…ＣＰＵ
９２…システムバス
９３…ＲＯＭ
９４…ＲＡＭ
９５…Ａ／Ｄ変換回路
９６…入力インタフェース回路
９７ａ，９７ｂ，９７ｃ…駆動回路
９９…バックアップＲＡＭ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an internal combustion engine for automobiles, as an exhaust gas purification measure, oxidation of HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide), which are incomplete combustion components, reacts with nitrogen in the air and unburned oxygen. NO generated_xA three-way catalyst that simultaneously promotes the reduction of (nitrogen oxide) is used. In order to increase the oxidation / reduction ability 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 theoretical air-fuel ratio (window). Therefore, in the fuel injection control in the engine, an O that detects whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the residual oxygen concentration in the exhaust gas.₂A sensor (oxygen sensor) is provided, and air-fuel ratio feedback control is performed to correct the fuel amount based on the sensor output.
[0003]
In such air-fuel ratio feedback control, oxygen concentration is detected.₂A sensor is provided as close to the combustion chamber as possible, that is, upstream of the catalytic converter.₂In order to compensate for variations in the output characteristics of the sensor, a second O is provided downstream from the catalytic converter.₂Double O with additional sensor₂A sensor system has also been realized. That is, the exhaust gas is sufficiently agitated on the downstream side of the catalyst, and the oxygen concentration thereof is almost in an equilibrium state due to the action of the three-way catalyst.₂Sensor output is upstream O₂It changes more slowly than the output of the sensor, thus showing a rich / lean tendency of the overall mixture. Double O₂The sensor system is located upstream of the catalyst.₂In addition to the main air-fuel ratio feedback control by the sensor, the catalyst downstream side O₂The sub-air-fuel ratio feedback control is performed by the sensor, and various constants for calculating the air-fuel ratio correction coefficient in the main air-fuel ratio feedback control are set on the downstream side.₂By modifying based on sensor output or downstream O₂By introducing a second air-fuel ratio correction factor based on the output of the sensor, upstream O₂The variation in the output characteristics of the sensor is absorbed, and the air-fuel ratio control accuracy is improved.
[0004]
For example, a double O in which the skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient is made variable₂Sensor systems are known. In this system, the main air-fuel ratio feedback control is performed on the upstream side O₂When the air-fuel ratio sensed by the sensor is continuously lean or rich, the air-fuel ratio feedback correction coefficient is increased or decreased at a constant rate, and when it is reversed from rich to lean or from lean to rich, the air-fuel ratio feedback correction coefficient Is increased or decreased stepwise by a predetermined skip amount. On the other hand, in the sub air-fuel ratio feedback control, the rich skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient when the upstream air-fuel ratio is reversed from rich to lean is set to the downstream O-fuel ratio feedback control.₂When the air-fuel ratio sensed by the sensor is continuously lean or rich, it is increased or decreased at a constant rate, and when it is reversed from rich to lean or from lean to rich, it is increased or decreased in a stepped manner by a predetermined skip amount. Let me. The lean skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient when the upstream air-fuel ratio is reversed from lean to rich is set so that the sum of the amount and the rich skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient is maintained constant. .
[0005]
Here, the three-way catalyst purifies the exhaust gas by adsorbing excess oxygen when the exhaust gas is in a lean state and releasing insufficient oxygen when the exhaust gas is in a rich state. O₂It has a storage effect.₂The amount of storage is finite. As described above, the double O with variable air-fuel ratio correction amount skip amount₂In the sensor system, the downstream side O₂The rich skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient will be updated until the sensor output is reversed.However, considering the transport delay until the exhaust gas reaches the sensor from the cylinder and the sensor response delay, In this case, the control in one direction continues until the time at which the air-fuel ratio control should be reversed in the opposite direction has already passed for a certain period of time.₂Storage amount may be empty or reach saturation. When such an overshoot occurs, CO and NO_xThe amount of emissions increases.
[0006]
There are also the following problems. When sub air-fuel ratio feedback control is continuing, downstream O₂If the inversion of the sensor output is repeated, O₂The storage amount substantially corresponds to the rich skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient. However, when a disturbance such as fuel cut or acceleration increase enters, such a balance is lost, so the overshoot further increases and the emission deteriorates.
[0007]
Therefore, the present applicant learns the center value of the rich skip amount of the air-fuel ratio correction coefficient in Japanese Patent Application No. 10-58279, and the upper and lower limits for the rich skip amount with reference to the center value. By setting a guard value (width adjustment control), the rich skip amount is reduced to catalyst O₂Close to the optimum value suitable for the storage condition, catalyst O₂An air-fuel ratio control apparatus that performs air-fuel ratio control in consideration of the storage amount is proposed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the catalyst is deteriorated by the action of heat of exhaust gas or poisoning of lead or the like, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained. Therefore, various methods for determining catalyst deterioration have been proposed. One of them is the catalyst downstream O₂O after warming up by sensor₂Whether or not the catalyst has deteriorated is determined by detecting a decrease in the storage effect (a function of holding excess oxygen and using it for purification of unburned exhaust). That is, the deterioration of the catalyst results in a decrease in the purification performance after warming up.₂The decrease in storage effect is estimated as a decrease in purification performance, and downstream O₂Using the sensor output signal, the trajectory length, feedback frequency, etc. are obtained.₂A decrease in storage effect is detected, and deterioration of the catalyst is detected. For example, during the feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream side and the downstream side O₂The trajectory length of the sensor output is obtained, and the presence or absence of catalyst deterioration is determined based on the ratio.
[0009]
However, in the case where the above-described width-shifting control is performed, when the learning value of the center value of the rich skip amount is shifted, the downstream side O₂A state where the output of the sensor is stuck on rich or lean may occur. Under such conditions, the downstream O₂It becomes difficult to determine catalyst deterioration based on the output of the sensor.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide first and second empty spaces respectively upstream and downstream of a catalytic converter for purifying exhaust gas provided in an exhaust system. In an internal combustion engine provided with a fuel ratio sensor, the catalyst O₂An object of the present invention is to provide a control device that can prevent deterioration in accuracy of catalyst deterioration determination based on a second air-fuel ratio sensor while adopting air-fuel ratio control in consideration of storage amount.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an internal combustion engine in which first and second air-fuel ratio sensors are disposed on the upstream side and the downstream side of a catalytic converter for exhaust gas purification provided in an exhaust system, respectively. When the air-fuel ratio sensed by the first air-fuel ratio sensor is continuously lean or rich, the air-fuel ratio feedback correction coefficient is increased or decreased at a constant rate and the first air-fuel ratio sensor is controlled by the first air-fuel ratio sensor. An air-fuel ratio correction coefficient calculating means for increasing or decreasing the air-fuel ratio correction coefficient stepwise by a predetermined skip amount when the air-fuel ratio sensed by the fuel ratio sensor reverses from rich to lean or from lean to rich; Skip in the first air-fuel ratio feedback control means depending on whether the air-fuel ratio sensed by the air-fuel ratio sensor is lean or rich Skip amount calculating means for increasing or decreasing the value, center value learning means for learning the center value of the skip amount calculated by the skip amount calculating means, and a lower limit based on the center value learned by the center value learning means Based on upper and lower limit guard means for limiting the skip amount calculated by the skip amount calculation means within a range from a guard value to an upper limit guard value, and at least the output of the second air-fuel ratio sensor, When the output of the second air-fuel ratio sensor is monitored by the catalyst deterioration determining means for determining the presence or absence of deterioration of the catalyst and the catalyst deterioration determining means, the lower limit guard value is decreased and / or the upper limit guard value Guard value changing means for changing the air-fuel ratio to be increased, and the air-fuel ratio correction coefficient calculated by the air-fuel ratio correction coefficient calculating means. Flip comprising air-fuel ratio adjusting means for adjusting the air-fuel ratio of the engine, the, the control device of the internal combustion engine is provided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an internal combustion engine including a control device according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 is an in-line multi-cylinder four-stroke cycle reciprocating gasoline engine mounted on a vehicle. The engine 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 3. In the cylinder block 2, a plurality of cylinders 4 extending in the vertical direction are arranged side by side in the thickness direction of the paper surface, and a piston 5 is accommodated in each cylinder 4 so as to be able to reciprocate. Each piston 5 is connected to a common crankshaft 7 via a connecting rod 6. The reciprocating motion of each piston 5 is converted into the rotational motion of the crankshaft 7 via the connecting rod 6.
[0014]
Between the cylinder block 2 and the cylinder head 3, the upper side of each piston 5 is a combustion chamber 8. The cylinder head 3 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 for communicating both outer side surfaces and the combustion chambers 8 respectively. In order to open and close these

ports

9 and 10, an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are supported on the cylinder head 3 so as to be able to reciprocate substantially in the vertical direction. In the cylinder head 3, an intake side camshaft 13 and an exhaust side camshaft 14 are rotatably provided above the

valves

11 and 12, respectively.

Cams

15 and 16 for driving the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are attached to the

camshafts

13 and 14. Timing pulleys 17 and 18 provided at end portions of the

camshafts

13 and 14 are connected to a timing pulley 19 provided at an end portion of the crankshaft 7 by a timing belt 20.
[0015]
An intake passage 30 including an air cleaner 31, a throttle valve 32, a surge tank 33, an intake manifold 34 and the like is connected to the intake port 9. Air outside the engine 1 (outside air) sequentially passes through the

portions

31, 32, 33, and 34 of the intake passage 30 toward the combustion chamber 8. The idle adjustment passage 35 that bypasses the throttle valve 32 is provided with an idle speed control valve (ISCV) 36 for adjusting the air flow rate during idling. An injector 40 that injects fuel toward each intake port 9 is attached to the intake manifold 34. The fuel is stored in the fuel tank 41, pumped up from there by the fuel pump 42, and supplied to the injector 40 through the fuel pipe 43. An air-fuel mixture composed of fuel injected from the injector 40 and air flowing through the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 8 via the intake valve 11.
[0016]
In order to ignite this air-fuel mixture, a spark plug 50 is attached to the cylinder head 3. Upon ignition, the igniter 51 that has received the ignition signal controls energization and interruption of the primary current of the ignition coil 52, and the secondary current is supplied to the spark plug 50 via the ignition distributor 53.
[0017]
The combusted air-fuel mixture is led to the exhaust port 10 through the exhaust valve 12 as exhaust gas. Connected to the exhaust port 10 is an exhaust passage 60 including an exhaust manifold 61, a catalytic converter 62, and the like. In the catalytic converter 62, NO produced by the oxidation of HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide), which are incomplete combustion components, and the reaction of nitrogen in the air and unburned oxygen._xA three-way catalyst that simultaneously promotes the reduction of (nitrogen oxide) is accommodated. Thus, the exhaust gas purified by the catalytic converter 62 is discharged into the atmosphere.
[0018]
Various sensors are attached to the engine 1. A water temperature sensor 74 for detecting the temperature of the cooling water of the engine 1 is attached to the cylinder block 2. An air flow meter 70 for detecting the amount of intake air (mass flow rate) is attached to the intake passage 30. An intake air temperature sensor 73 for detecting the temperature of the intake air is attached in the vicinity of the air cleaner 31 in the intake passage 30. In the intake passage 30, a throttle opening sensor 72 is provided in the vicinity of the throttle valve 32 to detect the rotation angle of the shaft. When the throttle valve 32 is in the fully closed state, the idle switch 82 is turned on, and the throttle fully closed signal, which is the output thereof, becomes active. An upstream side portion of the exhaust passage 60 upstream of the catalytic converter 62 detects whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio as an air-fuel ratio sensor.₂Sensor (Main O₂Sensor) 75 is attached. In addition, this organization is O₂This is an engine that performs sub air-fuel ratio feedback control that compensates for variations in the output characteristics of the sensor 75.₂Sensor (Sub-O₂Sensor) 76 is provided.
[0019]
The distributor 53 incorporates two rotors that rotate in synchronization with the rotation of the crankshaft 7, and a crank angle (CA) based on the rotation of one of the rotors in order to detect the reference position of the crankshaft 7. A crank reference position sensor 80 that generates a reference position detection pulse every 720 ° CA in terms of the rotation of the other rotor is provided to detect the rotation speed of the crankshaft 7 (engine rotation speed NE). Is provided with a crank angle sensor 81 for generating a rotation speed detection pulse every 30 ° CA. The vehicle is provided with a vehicle speed sensor 83 that generates a number of output pulses per unit time in proportion to the rotational speed of the transmission output shaft, that is, the vehicle speed SPD.
[0020]
The engine electronic control unit (engine ECU) 90 is a microcomputer system that executes air-fuel ratio control (fuel injection control), ignition timing control, idle rotation speed control, etc., and its hardware configuration is shown in the block diagram of FIG. Indicated. In accordance with a program and various maps stored in a read-only memory (ROM) 93, the central processing unit (CPU) 91 sends signals from various sensors and switches to an A / D conversion circuit (ADC) 95 or an input interface circuit 96. And the arithmetic processing is executed based on the input signal, and various actuator control signals are output via the drive circuits 97a to 97c based on the calculation result. A random access memory (RAM) 94 is used as a temporary data storage location in the calculation / control process. Further, the backup RAM 99 is supplied with power by being directly connected to a battery (not shown), and stores data (for example, various learning values) that should be held even when the ignition switch is off. Used for. Each component in these ECUs is connected via a system bus 92 including an address bus, a data bus, and a control bus.
[0021]
In the ECU 90, for various controls, an intake air amount signal, a throttle opening signal, an intake air temperature signal, and a cooling water temperature signal are taken in by an A / D conversion routine executed at every constant crank angle, and are stored in a predetermined area of the RAM 94. Are stored as intake air amount data GA, throttle opening data TA, intake air temperature data THA, and cooling water temperature data THW, respectively. Each time the pulse signal of the crank angle sensor 81 is input, the engine speed is calculated from the pulse interval by a routine (not shown) and stored in a predetermined area of the RAM 94 as engine speed data NE.
[0022]
In the ignition timing control, the engine state is comprehensively determined based on the engine rotation speed obtained from the crank angle sensor 81 and signals from other sensors, the optimum ignition timing is determined, and the igniter 51 is determined via the drive circuit 97b. Is used to send an ignition signal. In addition, the idle rotation speed control detects the idle state based on the throttle fully closed signal from the idle switch 82 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 83, and the target rotation speed determined by the engine coolant temperature from the water temperature sensor 74 and the like. The actual engine speed is compared, the control amount is determined so as to reach the target rotation speed according to the difference, and the ISCV 36 is controlled via the drive circuit 97c to adjust the air amount. It maintains the rotational speed. Hereinafter, the air-fuel ratio control in the present embodiment will be described in detail.
[0023]
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of an injection amount calculation routine executed by the CPU 91. This routine is executed every constant crank angle (for example, every 360 °). In this routine, the fuel injection amount, that is, the fuel injection time TAU by the injector 40 is calculated based on the intake air amount GN per one rotation of the engine and an air-fuel ratio correction coefficient FAF described later.
[0024]
Specifically, first, in step 102, the intake air amount data GA and the rotational speed data NE are read from a predetermined area of the RAM 94, and the intake air amount GN per one rotation of the engine is calculated.
GN ← GA / NE
Is obtained by the following calculation. Next, at step 104, the basic fuel injection time TAUP is set to
TAUP = K * GN
Calculate as Here, the basic fuel injection time TAUP is a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to the stoichiometric air-fuel ratio, and K is a constant.
[0025]
The actual fuel injection time TAU is a value obtained by correcting the TAUP with the air-fuel ratio correction coefficient FAF in step 106, that is,
TAU = TAUP * FAF * α + β
Is calculated as Here, α and β are constants determined according to the engine operating state. When the fuel injection time TAU is calculated as described above, in step 108, the time TAU is set in the drive circuit 97a, and an amount of fuel corresponding to the time TAU is injected from the injector 40.
[0026]
In the fuel injection control, when the throttle valve 32 is fully closed and the engine speed is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the fuel supply is in an unnecessary deceleration state, and a fuel cut that temporarily stops fuel injection is performed. Done. On the other hand, fuel increase correction such as acceleration increase correction and output increase correction is also performed according to the engine operating state.
[0027]
The control for obtaining the air-fuel ratio correction coefficient FAF is air-fuel ratio feedback control. In the air-fuel ratio feedback control according to this embodiment, the upstream side O₂The air-fuel ratio is feedback controlled based on the output of the sensor 75, and the downstream side O₂Based on the output of the sensor 76, the upstream side O₂Control for correcting a deviation in the output characteristics of the sensor 75 is also performed.
[0028]
4 and 5 show the upstream O₂7 is a flowchart showing a processing procedure of main air-fuel ratio feedback control based on the output of a sensor 75. This routine is executed by the CPU 91 at regular intervals (for example, every 4 ms). In this routine, upstream O₂The output VOM of the sensor 75 is the reference voltage V_R1Compared to (theoretical air-fuel ratio equivalent voltage), the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (VOM> V_R1), The air-fuel ratio correction coefficient FAF is decreased, and lean (VOM ≦ V_R1), Control to increase FAF is performed. O₂The sensor outputs a voltage signal of, for example, 0.9 V when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and outputs a voltage signal of, for example, about 0.1 V when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the present embodiment, the reference voltage V_R1Is set to about 0.45V. By increasing / decreasing the air-fuel ratio correction coefficient FAF according to the exhaust air-fuel ratio as described above, the engine air-fuel ratio is accurate even if there are some errors in the fuel supply system equipment such as the air flow meter 70 and the injector 40. It is corrected near the theoretical air-fuel ratio.
[0029]
Specifically, first, in step 202, the upstream O₂It is determined whether or not an execution condition for the main air-fuel ratio feedback control by the sensor 75 is satisfied. For example, when the cooling water temperature is below a predetermined value, during engine startup, during post-start increase, during warm-up increase, during output increase, upstream O₂When the output signal of the sensor 75 has never been reversed, the feedback control execution condition is not satisfied in any cases such as during fuel cut, and in other cases, the feedback control execution condition is satisfied. If the condition is not satisfied, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set to 1.0 in step 238, and then this routine is terminated. On the other hand, when the condition is satisfied, the routine proceeds to step 204.
[0030]
In step 204, upstream O₂The output VOM of the sensor 75 is captured after A / D conversion. In the next step 206, VOM is changed to the reference voltage V._R1(E.g., 0.45V) or less, that is, whether the air-fuel ratio is lean or rich, and the air-fuel ratio is lean (VOM ≦ V_R1), The process proceeds to step 208. In Step 208, it is determined whether or not the delay counter CDLY is positive. If CDLY> 0, the CDLY is set to 0 in Step 210 and then the process proceeds to Step 212. On the other hand, if CDLY ≦ 0, the process directly goes to Step 212. move on. In

step

212, 1 is subtracted from the delay counter CDLY. Next, at step 214, the delay counter CDLY is compared with a predetermined minimum value TDL. When CDLY <TDL, the delay counter CDLY is guarded at the minimum value TDL at step 216, and the air-fuel ratio flag F1 is set to 0 at step 218. As (lean), the process proceeds to step 232. On the other hand, when CDLY ≧ TDL, the process proceeds directly to step 232. The minimum value TDL is upstream O₂This is a lean determination delay time for holding the determination that the state is rich even if there is a change from rich to lean in the output of the sensor 75, and is defined as a negative value.
[0031]
In step 206, rich (VOM> V_R1), The process proceeds to step 220. In step 220, it is determined whether or not the delay counter CDLY is negative. If CDLY <0, the control proceeds to step 224 after setting CDLY to 0 in step 222. On the other hand, if CDLY ≧ 0, the process directly goes to step 224. move on. In

step

224, 1 is added to the delay counter CDLY. Next, at step 226, the delay counter CDLY is compared with a predetermined maximum value TDR. When CDLY> TDR, the delay counter CDLY is guarded at the maximum value TDR at step 228, and the air-fuel ratio flag F1 is set to 1 at step 230. As (rich), the process proceeds to step 232. On the other hand, when CDLY ≦ TDR, the process proceeds directly to step 232. The maximum value TDR is upstream O₂This is a rich determination delay time for holding the determination that the engine is in the lean state even if there is a change from lean to rich in the output of the sensor 75, and is defined as a positive value.
[0032]
In step 232, it is determined whether or not the value (0 or 1) of the air-fuel ratio flag F1 has changed, that is, whether or not the air-fuel ratio after the delay process has been reversed. If the air-fuel ratio has been reversed, it is determined in step 234 whether the reversal is from rich to lean or from lean to rich. If reversal from rich to lean, in step 240,
FAF ← FAF + RSR
If the air-fuel ratio correction coefficient FAF is increased in a skipping manner and, conversely, if the inversion is from lean to rich, in step 242,
FAF ← FAF-RSL
The air-fuel ratio correction coefficient FAF is reduced in a skipping manner. That is, skip processing is performed.
[0033]
If the value of the air-fuel ratio flag F1 has not changed in step 232, integration processing is performed in

steps

236, 244 and 246. That is, it is determined whether or not “F1 = 0” in step 236. If “F1 = 0” (lean), in step 244,
FAF ← FAF + KIR
On the other hand, if “F1 = 1” (rich), in step 246,
FAF ← FAF-KIL
And Here, the integration constants KIR and KIL are set sufficiently smaller than the skip constants RSR and RSL, that is, KIR <RSR and KIL <RSL. Accordingly, step 244 gradually increases the fuel injection amount in the lean state (F1 = 0), while step 246 gradually decreases the fuel injection amount in the rich state (F1 = 1).
[0034]
In

steps

248, 250, 252 and 254, the calculated air-fuel ratio correction coefficient FAF is not less than a predetermined minimum value (for example, 0.8) and not more than a predetermined maximum value (for example, 1.2). A guard process is performed. As a result, even when the calculation result of the air-fuel ratio correction coefficient FAF is excessively large or small for some reason, the air-fuel ratio of the engine is controlled with the guard value, thereby preventing over-rich or over-lean.
[0035]
FIG. 6 shows the upstream O when the main air-fuel ratio feedback control of FIGS. 4 and 5 is performed.₂Counter CDLY (same as (B)), flag F1 (same as (C)), air-fuel ratio correction coefficient FAF (same as above) with respect to the change in air-fuel ratio (A / F) detected by the sensor 75 (FIG. 6A). D) illustrates how) changes. As shown in FIG. 6 (A), even when A / F changes from lean to rich, the value of the air-fuel ratio flag F1 (FIG. 6 (C)) does not immediately change from 0 to 1, and the counter CDLY Time until the value increases from 0 to TDR (T in FIG. 6C)₁) Is held at 0 and T₁It changes from 0 to 1 after elapse. Also, when A / F changes from rich to lean, the value of F1 is the time until the value of the counter CDLY decreases from 0 to TDL (TDL is a negative value) (T in FIG. 6C).₂) Is held at 1 and T₂It changes from 1 to 0 after elapse. For this reason, as indicated by N in FIG.₂Even when the output of the sensor 75 changes in a short cycle, the value of the flag F1 does not change following up, so the air-fuel ratio control is stabilized.
[0036]
As a result of the main air-fuel ratio feedback control, the value of the air-fuel ratio correction coefficient FAF repeatedly increases and decreases periodically as shown in FIG. 6D, and the engine air-fuel ratio changes alternately between the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio. As described with reference to FIG. 3, when the FAF value increases, the fuel injection time TAU increases, and when the FAF value decreases, the fuel injection time TAU also decreases.
[0037]
Next, downstream O₂The sub air-fuel ratio feedback control based on the output of the sensor 76 will be described. As described above, as the sub air-fuel ratio feedback control, various constants when calculating the air-fuel ratio correction coefficient in the main air-fuel ratio feedback control are set to the downstream side O₂Correction based on sensor output and downstream O₂Some introduce a second air-fuel ratio correction coefficient based on the output of the sensor. The former uses skip amounts RSR and RSL, integral amounts KIR and KIL, determination delay times TDR and TDL, upstream O used for the above-described FAF calculation.₂Reference voltage V for sensor output judgment_R1, Etc. are made variable.
[0038]
Among them, the sub air-fuel ratio feedback control for making the skip amounts RSR and RSL of the air-fuel ratio correction coefficient FAF variable is the richness of the engine air-fuel ratio when the RSR increases and the RSL decreases, as can be seen from FIG. On the contrary, when the air-fuel ratio shifts to the rich air-fuel ratio side as a whole and the RSR decreases and the RSL increases, the fluctuation width of the engine air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio side increases. The engine air-fuel ratio is changed to the rich side or the lean side by increasing or decreasing the values of RSR and RSL based on the knowledge that the air-fuel ratio shifts to the lean air-fuel ratio side as a whole. Specifically, downstream O₂When the air-fuel ratio sensed by the sensor is continuously lean or rich, the RSR is increased or decreased at a constant rate, and when reversing from rich to lean or from lean to rich, the RSR is stepped by a predetermined skip amount. Increase or decrease. The lean skip amount RSL of the air-fuel ratio correction coefficient FAF is set such that the sum of the RSL value and the RSR value is maintained constant.
[0039]
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of sub air-fuel ratio feedback control in which the skip amounts RSR and RSL of the air-fuel ratio correction coefficient FAF are made variable.₂Sensor output voltage VOS, rich skip amount RSR and O in catalyst₂It is a time chart which illustrates the behavior of storage amount. As shown in this figure, the RSR update is performed until the VOS is inverted. By the way, considering the transport delay until the exhaust gas reaches the sensor from the cylinder and the response delay of the sensor, the time point at which the enrichment or leaning direction by the air-fuel ratio feedback control should actually be reversed in the opposite direction has already been reached. One-way control will continue until a certain time has passed, and O in the catalyst will continue.₂Storage amount may be empty or reach saturation. That is, in RSR, there is a possibility that an overshoot portion indicated by a hatched portion in FIG. Due to the occurrence of such an overshoot portion, CO and NO_xThe problem of increased emissions is induced. Further, when the sub air-fuel ratio feedback control is continued, the downstream side O₂When the inversion of the sensor output VOS is repeated, O₂The amount of storage and RSR almost correspond to each other, but when a disturbance such as fuel cut (F / C), acceleration increase, etc. enters, such a balance is lost. As shown in the figure, the overshoot part There is a risk that emissions will be further increased and emissions will be further deteriorated.
[0040]
Next, sub air-fuel ratio feedback control that employs RSR shift control that solves the above-described problems will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the present embodiment, the execution of the sub air-fuel ratio feedback control continues, and the downstream side O₂While the inversion of the sensor output is repeated several times, the center value between the maximum value and the minimum value of the rich skip amount RSR is sequentially obtained as shown in FIG. 8, and the average of the center values is calculated. The learning process is stored. The center value after the averaging is regarded as a value at which the center of the air-fuel ratio control is the center of the catalyst window, and the downstream O₂Upper and lower limit guards are applied to the RSR update range based on the center value according to the sensor output and the engine operating state. In other words, if this central value is RSRM,
RSR = RSRM + DRSR
The DRSR in the equation represents a deviation (deviation) from the center value RSRM, and an upper and lower limit guard is set for this DRSR.
[0041]
FIG. 9 shows the downstream side O in the RSR shifting control.₂Sensor output voltage VOS, O in catalyst₂It is a time chart which illustrates what kind of behavior the deviation DRSR from the center value RSRM of storage amount and RSR shows. In FIG. 9C, the value a is the downstream O₂This is a lower limit guard value set for deviation DRSR when the sensor is outputting a rich signal. The value a is the downstream O₂There is almost no CO emission at the time of rich output of the sensor, and immediately before reversal from rich to lean (the actual air-fuel ratio in the catalyst is already lean due to transport delay and sensor response delay) NO_xThis is an experimental value that is determined so that the amount of discharge is minimized. The value f is the downstream O₂This is the upper guard value set for the deviation DRSR when the sensor is outputting a lean signal. The value f is the downstream O₂NO at sensor lean output_xThe amount of CO emission is almost as low as possible, just before reversal from lean to rich (at this time, the actual air-fuel ratio in the catalyst is already rich due to transport delay and sensor response delay). It is an experimental value determined to be.
[0042]
The value c is the downstream O₂This is the upper guard value set for the deviation DRSR when the sensor is outputting a rich signal. The value c is the downstream O₂This is an experimental value determined so that the CO emission immediately after the sensor output is reversed to rich becomes as small as possible. In particular, the downstream O after the fuel increase₂At the time of rich output of the sensor, the upper guard value is set to a value b smaller than the value c. The value d is the downstream O₂This is a lower limit guard value set for deviation DRSR when the sensor is outputting a lean signal. The value d is the downstream O₂NO immediately after the sensor output is reversed to rich_xThis is an experimental value determined so that the discharge of water becomes as small as possible. In particular, the downstream O after the fuel cut₂At the time of lean output of the sensor, the lower limit guard value is set to a value e larger than the value d.
[0043]
In summary, the deviation DRSR of the rich skip amount RSR of the air-fuel ratio correction coefficient FAF from the center value RSRM₂It is updated in the following range according to the output of the sensor and the engine operating state.

Each value is determined so as not to deviate as much as possible from the optimum center value of the air-fuel ratio control in each operation state, and is normally set in a relationship of a <b <c <d <e <f. Thus, as in the prior art, O in the catalyst₂Even though the storage amount has already reached the empty or saturated state, the situation where the increase or decrease of the RSR is continued as it is is avoided. That is, as shown in FIG.₂Even if the sensor output changes, O₂The storage amount changes as shown in FIG. As will be described later, in the present invention, the lower limit guard value a and the upper limit guard value f are changed during the catalyst deterioration determination.
[0044]
10 and 11 show the downstream side O₂It is a flowchart which shows the process sequence of the sub air fuel ratio feedback control based on the output of the sensor 76, Comprising: The above-mentioned control is actualized. This routine is executed by the CPU 91 at a constant time period (for example, 16 ms). The center value learning result (center learning value) RSRMG used in this routine will be described later. First, in step 302, it is determined whether or not an execution condition for the current sub air-fuel ratio feedback control is satisfied. Specifically, this condition is the same as the execution condition of the main air-fuel ratio feedback control described above, the learning of the center value is performed at least once (that is, RSRMG ≠ 0), and will be described later. The learning control execution condition is not satisfied or the learning is completed. When the execution condition of the sub air / fuel ratio feedback control is not satisfied, the present routine is ended. When the execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 304.
[0045]
In step 304, downstream O₂The output VOS of the sensor 76 is captured after A / D conversion. Next, at step 306, VOS is the reference voltage V._R2It is determined whether it is larger than (for example, 0.45V) and VOS> V_R2In step S308, the rich flag XRICH is set to 1 while VOS ≦ V._R2In step S310, the routine proceeds to step 310, where the rich flag XRICH is reset to zero. Next, in step 312, a correction amount RRMGC for correcting the center learning value RSRMG according to the current intake air amount GA is calculated by interpolation by referring to a map as shown in FIG. This correction is performed because the center learning value RSRMG is learned in a constant air amount range, as will be described later. Next, at step 314, the control center value RSRM actually used in feedback control is
RSRM ← RSRMG + RSRMGC
Is obtained by the following calculation.
[0046]
Next, at step 316, it is determined whether or not the fuel is being increased. Only when the fuel is being increased, the overrich flag XOR (initial value 0) is set to 1 at step 318. Next, in step 320, it is determined whether or not the fuel is being cut. Only when the fuel is being cut, the overlean flag XOL (initial value 0) is set to 1 in step 322. Next, at step 324, it is determined whether the rich flag XRICH is 1 or 0. When XRICH = 1, the routine proceeds to step 326, and when XRICH = 0, the routine proceeds to step 336.
[0047]
In step 326, the value a (see FIG. 9) is substituted for the lower limit guard value MIN, and the process proceeds to step 328. In step 328, it is determined whether XOR is 1 or 0. If XOR = 1, the value b (see FIG. 9) is substituted for the upper limit guard value MAX in step 330 and the process proceeds to step 334, while XOR = 0. Sometimes, in step 332, the value c (see FIG. 9) is substituted for the upper limit guard value MAX, and the process proceeds to step 334. In step 334, the deviation DRSR is
DRSR ← DRSR-D_L
The predetermined value D_LIn addition, the update process is performed to decrease only XOL, XOL is reset to 0, and the process proceeds to step 346.
[0048]
In step 336, the value f (see FIG. 9) is substituted for the upper limit guard value MAX, and the process proceeds to step 338. In step 338, it is determined whether XOL is 1 or 0. If XOL = 1, the value e (see FIG. 9) is substituted for the lower limit guard value MIN in step 340, and the process proceeds to step 344, while XOL = 0. Sometimes, in step 342, the value d (see FIG. 9) is substituted for the lower limit guard value MIN, and the process proceeds to step 344. In step 344, the deviation DRSR is
DRSR ← DRSR + D_R
The predetermined value D_RUpdate processing to increase only XOR, reset XOR to 0, and proceed to step 346.
[0049]
In step 346, DRSR is compared with MIN. When DRSR <MIN, the lower limit guard process for substituting MIN into DRSR is performed in step 350 and the process proceeds to step 354. When MIN ≦ DRSR, the process proceeds to step 348. . In step 348, DRSR and MAX are compared. If DRSR ≦ MAX, the process proceeds directly to step 354. If MAX <DRSR, the upper limit guard process for substituting MAX into DRSR is performed in step 352, and then step 354 is performed. Proceed to In step 354, based on the center value RSRM and the deviation DRSR,
RSR ← RSRM + DRSR
Perform the following operation.
[0050]
In step 356, RSR is compared with 0.02, and when RSR <0.02, an absolute lower limit guard process for substituting 0.02 into RSR is performed in step 360, and the process proceeds to step 364. When .02 ≦ RSR, the process proceeds to step 358. In step 358, RSR is compared with 0.08. If RSR ≦ 0.08, the process proceeds directly to step 364. If 0.08 <RSR, 0.08 is substituted for RSR in step 362. The process proceeds to step 364 after performing an upper limit guard process. In step 364,
RSL ← 0.1-RSR
Perform the following operation. Thus, the FAF skip amounts RSR and RSL to be used in the main air-fuel ratio feedback control are determined.
[0051]
Next, a learning method of the center learning value RSRMG used in the above-described sub air-fuel ratio feedback control routine will be described. FIG. 13 shows the time variation of the actual air-fuel ratio during combustion and O₂It is a time chart which shows a sensor output voltage waveform. As shown in this figure, after the actual air-fuel ratio is reversed, O₂The delay until the sensor output reverses accordingly is due to transport delay and sensor response delay. And in general, O₂As the sensor deteriorates, the sensor response delay during reversal from rich to lean increases. Further, as the intake air amount increases, the transport delay decreases, and therefore the influence of the sensor response delay increases.
[0052]
Upstream O₂When the sensor deteriorates, the sensor response delay at the time of reversal from rich to lean increases the time that is determined to be rich despite being actually lean, so the center of the controlled air-fuel ratio is the lean side Sneak away. Since the FAF rich skip amount RSR by the sub air-fuel ratio feedback control is determined to compensate for the deviation of the control air-fuel ratio toward the lean side, the center learning value RSRMG is shifted toward the rich side. This deviation becomes more prominent as the intake air amount increases. Therefore, upstream O₂FIG. 14A is a characteristic diagram showing the relationship between the intake air amount GA and the center learning value RSRMG using the sensor degradation level as a parameter.
[0053]
On the other hand, downstream O₂When the sensor deteriorates, the sensor response delay at the time of reversal from rich to lean increases the time for which it is determined that the vehicle is rich even though it is actually lean. The RSR will shift to the lean side. The deviation is small when the intake air amount is small, but becomes significant when the intake air amount is large. Therefore, downstream O₂FIG. 14B is a characteristic diagram showing the relationship between the intake air amount GA and the center learning value RSRMG using the sensor degradation level as a parameter.
[0054]
In consideration of the characteristics of FIGS. 14A and 14B, the region suitable for learning the center value of RSR is the region “G of a limited air amount as shown in FIG.₁≦ GA ≦ G₂In this embodiment, as shown in FIG. 15, the learnable region “G”₁≦ GA ≦ G₂"G wider than" G "₀≦ GA ≦ G_Three”As the learning air-fuel ratio control execution region, and when in that region, the downstream side O₂Special control is performed to shorten the output reversal period of the sensor, and the learning area “G”₁≦ GA ≦ G₂The center value of RSR is learned when it is at “”.
[0055]
Here, the learning air-fuel ratio control is the downstream O₂When the output of the sensor is reversed, the RSR is not skipped by a predetermined amount as shown in FIG. 16A, but the RSR value at the current reversal and the RSR value at the previous reversal as shown in FIG. Let's skip to the center. By performing such control, the downstream O₂The output reversal period of the sensor is shortened from the one shown in FIG. 1A to the one shown in FIG.₁≦ GA ≦ G₂) Even if the time is short, learning opportunities increase, that is, the learning frequency increases. At the same time, it is possible to reduce the RSR overshoot as shown in FIG. 7B and improve the emission.
[0056]
Next, a method for improving learning accuracy will be described. As shown in FIG. 17A, the downstream O₂When the rich time TR and the lean time TL of the sensor output VOS are not equal, the average of the RSR local maximum value RSRR and the local minimum value RSRL shown in FIG. It cannot be said to accurately reflect the value. Therefore, in this embodiment, the ratio of rich time,
DR = TR / (TR + TL)
And when the DR is large, it is assumed that there is a rich shift, and when the DR is small, there is a lean shift.
Learning value = RSRL + (RSRR−RSRL) * DR
The learning value is obtained by the following calculation.
[0057]
In order to improve learning accuracy, the RSR is smaller than the predetermined value g, the ratio of the rich time is within a predetermined range “from h to k”, and the rich time and the lean time are larger than the predetermined values l and m, respectively. (Downstream O₂If any of the above conditions is not satisfied, learning is stopped. Further, when the learning value is reflected in the sub air-fuel ratio feedback control, as described with reference to FIG. 12, the learning value is set according to the actual air amount in order to compensate for the difference between the air amount in the learning region and the actual air amount. An interpolation calculation is performed by providing a map for correction. This map is upstream O₂Emission is further improved by providing the sensor for each degree of deterioration, that is, by using a two-dimensional map of the air amount and the learning value.
[0058]
18, FIG. 19, FIG. 20 and FIG. 21 are flowcharts showing the processing procedure of the RSR center value learning routine executed by the CPU 91, and embody the learning method described above. First, in step 402, the downstream O₂The output VOS of the sensor 76 is captured after A / D conversion. Next, in step 404, VOS is the reference voltage V._R2It is determined whether it is larger than (for example, 0.45V) and VOS> V_R2In step 406, the rich flag XRICH is set to 1 while VOS ≦ V_R2In step S408, the rich flag XRICH is reset to zero.
[0059]
Next, at step 410, it is determined whether or not this routine execution condition other than the air amount, that is, conditions such as the rotational speed and the estimated catalyst temperature are satisfied. If satisfied, the process proceeds to step 412. If not satisfied, the process proceeds to step 426. move on. In step 412, whether or not the aforementioned learning air-fuel ratio control execution condition is satisfied for the air amount GA, that is, G₀≦ GA ≦ G_ThreeIt is determined whether or not (see FIG. 15) is established. When it is established, the process proceeds to step 414. When it is not established, the process proceeds to step 426. In step 414, it is determined whether or not a learning completion flag XGC that should be set in a later-described step is set to 1. When XGC = 1, that is, when learning is completed, the process proceeds to step 426, while XGC = When 0, that is, when learning is not completed, the routine proceeds to step 416.
[0060]
In step 416, it is determined whether the rich flag XRICH is 1 or 0. When XRICH = 0, the routine proceeds to step 424, and when XRICH = 1, the routine proceeds to step 418. In step 418, the downstream side O during the previous run of this routine is displayed.₂It is determined whether the flag XRICHO indicating the sensor output determination result is 0 or 1. When XRICHO = 0, the process proceeds to step 420, and when XRICHO = 1, the process proceeds to step 422. In step 420, since the inversion from rich to lean is detected, the inversion flag XINV is set to 1, the current RSR is substituted into the variable RSRR for storing the maximum value of the RSR, and the RSR is skipped by a predetermined amount. Amount S_LThe process proceeds to step 432 with a decrease. On the other hand, in step 422, since rich is continuously detected, the inversion flag XINV is reset to 0, and the RSR is set to a predetermined integral amount I._L(I_L<S_L) And go to step 432.
[0061]
In step 424, it is determined whether the flag XRICHO is 1 or 0. When XRICHO = 1, the process proceeds to step 428, and when XRICHO = 0, the process proceeds to step 430. In step 428, since inversion from lean to rich has been detected, the inversion flag XINV is set to 1, the current RSR is substituted into the variable RSRL that stores the minimum value of RSR, and RSR is skipped by a predetermined amount. Amount S_RAnd then go to step 432. On the other hand, in step 430, since the lean is continuously detected, the inversion flag XINV is reset to 0, and the RSR is set to a predetermined integral amount I._R(I_R<S_R) And then go to step 432. On the other hand, in step 426, both RSRR and RSRL are set to 0, and the process proceeds to step 442.
[0062]
In step 432, it is determined whether the inversion flag XINV is 1 or 0. When XINV = 1, the process proceeds to step 434. When XINV = 0, the process proceeds to step 438. In step 434, it is determined whether or not “RSRR ≠ 0 and RSRL ≠ 0” is satisfied. If satisfied, the process proceeds to step 436, while if not satisfied, the process proceeds to step 438. In step 436, in order to realize the control described with reference to FIG. 16B, the average value of RSRR and RSRL is substituted into RSR, and the process proceeds to step 438. In step 438, the FAF lean skip amount RSL is determined so that the sum of the RSR value and the RSL value is 0.1. The RSR and RSL thus obtained are used in the main air-fuel ratio feedback control, and the above-described learning air-fuel ratio control is realized.
[0063]
In step 440, which is executed after step 438, whether or not the air amount GA is in the learnable region, that is, G₁≦ GA ≦ G₂It is determined whether or not (see FIG. 15) is established. When it is established, the process proceeds to step 444. When it is not established, the process proceeds to step 442. In step 442, the learning value update flag XG is reset to 0, the rich time counter CTR and the lean time counter CTL that are to be updated in the subsequent steps are initialized to 0, and the process proceeds to step 474. On the other hand, in step 444, it is determined whether the inversion flag XINV is 1 or 0. When XINV = 1, the process proceeds to step 446. When XINV = 0, the process proceeds to step 462.
[0064]
In step 446, the learning value update flag XG is set to 1, and the process proceeds to step 448. In step 448, it is determined whether or not “CTR ≠ 0 and CTL ≠ 0” is satisfied with respect to the rich time counter CTR and the lean time counter CTL. If yes, the process proceeds to step 450. If not, the process proceeds to step 456. In step 450, the rich time ratio DR is calculated, and the process proceeds to step 452. In step 452, the RSR is smaller than the predetermined value g, the rich time ratio DR is within the predetermined range “h ≦ DR ≦ k”, and the rich time counter CTR and the lean time counter CTL are greater than or equal to the predetermined values l and m, respectively. It is determined whether or not a condition is satisfied to improve the learning accuracy such as being, and if any of the conditions is not satisfied, the process proceeds to step 456. If any of the conditions is satisfied, the process proceeds to step 454.
[0065]
In step 454, the learning number counter CG is incremented,
GV ← RSRL + (RSRR−RSRL) * DR
In this way, the current RSR center learning value GV is obtained and the calculated GV is reflected.
RSRMG ← {(CG-1) * RSRMG + GV} / CG
The average RSRMG of the center value is updated by the following calculation, and the process proceeds to step 456. A so-called annealing calculation may be adopted instead of the averaging calculation. In step 456, it is determined whether the rich flag XRICH is 1 or 0. When XRICH = 1, the process proceeds to step 458, and when XRICH = 0, the process proceeds to step 460. In step 458, the rich time counter CTR is initialized to 0, and the process proceeds to step 462. On the other hand, in step 460, the lean time counter CTL is initialized to 0, and the process proceeds to step 462.
[0066]
In step 462, it is determined whether the learning value update flag XG is 1 or 0. When XG = 1, the process proceeds to step 464, and when XG = 0, the process proceeds to step 470. In step 464, it is determined whether the rich flag XRICH is 1 or 0. When XRICH = 1, the process proceeds to step 466, and when XRICH = 0, the process proceeds to step 468. In step 466, the rich time counter CTR is incremented and the process proceeds to step 470, while in step 468, the lean time counter CTL is incremented and the process proceeds to step 470. In step 470, the learning number counter CG is set to a predetermined value CG.₀It is determined whether or not CG ≧ CG₀If, the process proceeds to step 472, while CG <CG₀If YES, go to step 474. In step 472, it is determined that the number of times of learning execution has become sufficient, the learning completion flag XGC is set to 1, and the process proceeds to step 474. In the final step 474, the value of the rich flag XRICH is stored as XRICHO in preparation for the next execution of this routine.
[0067]
Next, the catalyst deterioration determination performed once per trip in this engine will be described. This catalyst deterioration judgment is performed on the downstream side O₂The locus length LVOS of the output VOS of the sensor 76 and the upstream side O₂The ratio of the output VOM of the sensor 75 to the trajectory length LVOM, that is, the trajectory length ratio LVOS / LVOM becomes larger than the reference value, and it is determined that the catalyst has deteriorated. 22 and 23 are flowcharts showing the processing procedure of the catalyst deterioration determination routine. This routine is executed at a predetermined time period.
[0068]
First, at step 502, it is determined whether the flag DIAGCOMP is 1 or 0. When DIAGCOMP = 1, this routine is terminated, whereas when DIAGCOMP = 0, the routine proceeds to step 504. This DIAGCOMP is a flag that is reset to 0 in an initialization routine that is executed when the ignition switch is turned on, and is set to 1 in a step that will be described later. DIAGCOMP = 1 completes catalyst deterioration determination in the current trip Indicates that Next, at step 504, it is determined whether or not the monitor condition for determining deterioration is satisfied. When the monitor condition is not satisfied, this routine is terminated, and when the monitor condition is satisfied, the process proceeds to step 506 and subsequent steps. This monitoring condition is the upstream O₂The main air-fuel ratio feedback control based on the output of the sensor 75 is in progress, the downstream side O₂That is, the sub air-fuel ratio feedback control based on the output of the sensor 76 is being performed, and the engine load is a predetermined value or more.
[0069]
In step 506, a flag MONEX indicating that the monitor for deterioration determination is being executed is set to 1. This MONEX is reset to 0 in the initialization routine. Next, at step 508, the upstream side O₂Output voltage VOM of sensor 75 and downstream O₂The output voltage VOS of the sensor 76 is detected. Next, at step 510, the locus length LVOM of the VOM is
LVOM ← LVOM + | VOM-VOMO |
It is updated by calculation. Next, at step 512, the locus length LVOS of the VOS is
LVOS ← LVOS + | VOS-VOSO |
It is updated by calculation. Next, in step 514, in preparation for the next execution,
VOMO ← VOM
VOSO ← VOS
And
[0070]
Next, in step 516, the counter CTIME for measuring the monitoring time is incremented. In step 518, the value of the counter is set to a predetermined value C.₀It is determined whether or not the number is exceeded. CTIME> C₀In the case of, proceed to step 520 and CTIME ≦ C₀In this case, this routine is terminated. In step 520, the trajectory length ratio LVOS / LVOM is a predetermined deterioration determination reference value R._refIt is determined whether it is above. LVOS / LVOM ≧ R_refIn this case, it is considered that the catalyst has deteriorated, the predetermined alarm flag ALM is set to 1 (step 522), and the alarm lamp is turned on (step 524). LVOS / LVOM <R_refIn this case, it is considered that there is no catalyst deterioration, and the alarm flag ALM is set to 0 (step 526). The alarm flag ALM is stored in the backup RAM 99 so that it can be collected during repair inspection (step 528). In the final step 530, MONEX is reset to 0 and DIAGCOMP is set to 1.
[0071]
When the above-described RSR width adjustment control (FIGS. 10 and 11) is performed, when the learning value RSRMG of the center value of the rich skip amount is deviated from the actual center value, the downstream O₂A state where the output of the sensor 76 is rich or lean may occur. In that case, downstream O₂Since the output of the sensor 76 does not change, the accuracy of the catalyst deterioration determination deteriorates. Therefore, in the present invention, during the catalyst deterioration determination, the restriction by the lower limit guard value a and the upper limit guard value f imposed on the deviation DRSR from the RSR center value is relaxed, and the range that the RSR value can take is expanded. As a result, downstream O₂The output of the sensor 76 can be changed.
[0072]
FIG. 24 is a flowchart illustrating a processing procedure of an RSR width adjustment upper / lower limit guard value setting routine. This routine is executed at predetermined time intervals. First, in step 602, it is determined whether the flag MONEX is currently 1 or 0, that is, whether a monitor for determining catalyst deterioration is being executed. When MONEX = 0, that is, when the catalyst deterioration determination monitor is not being executed, the routine proceeds to step 604, where the lower limit guard value a is set to the normal set value a.₀And the normal set value f to the upper guard value f₀Set. On the other hand, when MONEX = 1, that is, when the catalyst deterioration determination monitor is being executed, the routine proceeds to step 606, where the lower limit guard value a is set to the set value a.₀−Δa (Δa> 0) is set to be smaller than normal, and the upper limit guard value f is set to the set value f.₀+ Δf (Δf> 0) is set to be larger than normal.
[0073]
Note that Δa and Δf may be set to infinity, that is, a may be set to −∞ and f may be set to + ∞. In this case, the RSR width adjustment control is substantially prohibited. In any case, the range that RSR can take in FIGS. 10 and 11 is expanded, the air-fuel ratio fluctuates, and the accuracy of the catalyst deterioration determination (FIGS. 22 and 23) is improved.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the internal combustion engine in which the first and second air-fuel ratio sensors are disposed on the upstream side and the downstream side of the catalytic converter for exhaust gas purification provided in the exhaust system, respectively. In catalyst O₂Accurate catalyst deterioration determination based on the second air-fuel ratio sensor can be realized while adopting air-fuel ratio control in consideration of the storage amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an internal combustion engine including a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of an engine electronic control unit (engine ECU).
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of an injection amount calculation routine executed by a CPU.
FIG. 4 is a flowchart (1/2) showing a processing procedure of a main air-fuel ratio feedback control routine executed by a CPU.
FIG. 5 is a flowchart (2/2) showing a processing procedure of a main air-fuel ratio feedback control routine executed by a CPU.
FIG. 6 shows the upstream O-fuel ratio feedback control.₂It is a time chart which illustrates how counter CDLY, flag F1, and air-fuel-ratio correction coefficient FAF change with respect to the change of the air-fuel ratio (A / F) detected by a sensor.
FIG. 7 shows the downstream side O in the conventional sub air-fuel ratio feedback control in which the skip amounts RSR and RSL of the air-fuel ratio correction coefficient FAF are made variable.₂Sensor output voltage VOS, rich skip amount RSR and O in catalyst₂It is a time chart which illustrates the behavior of storage amount.
FIG. 8 is a diagram for explaining a center value between a maximum value and a minimum value of a rich skip amount RSR.
FIG. 9: Downstream side O₂Sensor output voltage VOS, O in catalyst₂It is a time chart of deviation DRSR from the storage amount and the center value of RSR.
FIG. 10 is a flowchart (1/2) showing a processing procedure of a sub air-fuel ratio feedback control routine executed by a CPU.
FIG. 11 is a flowchart (2/2) showing a processing procedure of a sub air-fuel ratio feedback control routine executed by a CPU.
FIG. 12 is a diagram showing a map for determining a correction amount RSRGC for correcting the center learning value RSRMG in accordance with the current intake air amount GA.
FIG. 13 shows the temporal change of the actual air-fuel ratio during combustion and O₂It is a time chart which shows a sensor output voltage waveform.
FIG. 14: upstream and downstream O₂FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between an intake air amount GA and a center learning value RSRMG with a sensor deterioration degree as a parameter.
FIG. 15 is a time chart illustrating the behavior of the intake air amount GA in order to explain a learnable region and a learning air-fuel ratio control execution region.
FIG. 16 is a time chart for explaining an RSR control method at the time of execution of learning air-fuel ratio control.
FIG. 17 shows the downstream O to explain the rich time ratio.₂It is a time chart which illustrates temporal change of sensor output voltage VOS and rich skip amount RSR.
FIG. 18 is a flowchart (1/4) showing a processing procedure of an RSR center value learning routine executed by the CPU.
FIG. 19 is a flowchart (2/4) showing a processing procedure of an RSR center value learning routine executed by the CPU.
FIG. 20 is a flowchart (3/4) showing a processing procedure of an RSR center value learning routine executed by the CPU.
FIG. 21 is a flowchart (4/4) showing a processing procedure of an RSR center value learning routine executed by the CPU.
FIG. 22 is a flowchart (1/2) illustrating a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine executed by a CPU.
FIG. 23 is a flowchart (2/2) showing a processing procedure of a catalyst deterioration determination routine executed by a CPU.
FIG. 24 is a flowchart showing a processing procedure of an RSR width adjustment upper / lower limit guard value setting routine executed by a CPU.
[Explanation of symbols]
1 ... In-line multi-cylinder 4-stroke cycle reciprocating gasoline engine
2 ... Cylinder block
3 ... Cylinder head
4 ... Cylinder
5 ... Piston
6 ... Connecting rod
7 ... Crankshaft
8 ... Combustion chamber
9 ... Intake port
10 ... Exhaust port
11 ... Intake valve
12 ... Exhaust valve
13 ... Intake side camshaft
14 ... Exhaust camshaft
15 ... Intake side cam
16 ... Exhaust side cam
17, 18, 19 ... Timing pulley
20. Timing belt
30 ... Intake passage
31 ... Air cleaner
32 ... Throttle valve
33 ... Surge tank
34 ... Intake manifold
35 ... Idle adjust passage
36 ... Idle rotation speed control valve (ISCV)
40 ... Injector
41 ... Fuel tank
42 ... Fuel pump
43 ... Fuel piping
50 ... Spark plug
51 ... igniter
52 ... Ignition coil
53 ... Ignition distributor
60 ... Exhaust passage
61 ... Exhaust manifold
62 ... Catalytic converter
70 ... Air flow meter
72 ... Throttle opening sensor
73 ... Intake air temperature sensor
74 ... Water temperature sensor
75 ... Upstream side O₂Sensor (Main O₂Sensor)
76 ... downstream O₂Sensor (Sub-O₂Sensor)
80 ... Crank reference position sensor
81 ... Crank angle sensor
82 ... Idle switch
83 ... Vehicle speed sensor
90 ... Engine ECU
91 ... CPU
92 ... System bus
93 ... ROM
94 ... RAM
95 ... A / D conversion circuit
96 ... Input interface circuit
97a, 97b, 97c ... drive circuit
99 ... Backup RAM

Claims

A control device for an internal combustion engine in which first and second air-fuel ratio sensors are disposed on an upstream side and a downstream side of a catalytic converter for purifying exhaust gas provided in an exhaust system,
When the air-fuel ratio sensed by the first air-fuel ratio sensor is continuously lean or rich, the air-fuel ratio feedback correction coefficient is increased or decreased at a constant rate, and the air-fuel ratio sensed by the first air-fuel ratio sensor is increased. An air-fuel ratio correction coefficient calculating means for increasing or decreasing the air-fuel ratio correction coefficient in a stepped manner by a predetermined skip amount when reversing from rich to lean or from lean to rich;
Skip amount calculating means for increasing or decreasing the skip amount in the first air-fuel ratio feedback control means according to whether the air-fuel ratio sensed by the second air-fuel ratio sensor is lean or rich;
Center value learning means for learning the center value of the skip amount calculated by the skip amount calculating means;
Upper and lower limit guard means for limiting the skip amount calculated by the skip amount calculation means within a range from a lower limit guard value based on the center value learned by the center value learning means to an upper limit guard value;
Catalyst deterioration determination means for determining the presence or absence of deterioration of the catalyst in the catalytic converter based on at least the output of the second air-fuel ratio sensor;
Guard value changing means for changing the lower limit guard value to be smaller and / or to increase the upper limit guard value when the output of the second air-fuel ratio sensor is being monitored by the catalyst deterioration determining means;
Air-fuel ratio adjusting means for adjusting the air-fuel ratio of the engine in accordance with the air-fuel ratio correction coefficient calculated by the air-fuel ratio correction coefficient calculating means;
A control device for an internal combustion engine, comprising: