JP3542404B2

JP3542404B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3542404B2
Application number: JP12582995A
Authority: JP
Inventors: 洋伊東; 良治阿部; 剛滝澤; 義尚原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: US5724808A; JPH08296482A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気系に装着される触媒の上流側に設けた空燃比センサの出力に基づいて、機関に供給する混合気の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、機関の運転領域に応じて機関の排気系に装着される空燃比センサ出力に基づくクローズループ制御またはオープンループ制御により機関に供給する空燃比を制御する手法はよく知られている。
【０００３】
また、機関の排気系に装着される触媒の上流側及び下流側に空燃比センサを設け、これらのセンサの出力に基づいて機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック制御するとともに、下流側空燃比センサの出力に基づいて酸素ストレージ能力を判定し、触媒の劣化状態を検出する触媒劣化検知手法が従来より知られている（例えば特開平５−１０６４９３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
世界の一部地域（例えば米国の東部地区）では、硫黄の含有量が多い（例えば３００〜８００ｐｐｍ）ガソリンが使用されており、このガソリン中に含まれる硫黄により触媒が被毒され、触媒の酸素ストレージ能力の低下を引き起こす。
【０００５】
しかしながら、上記従来の触媒劣化検知手法では、硫黄被毒に対する脱硫措置が施されていなかったため、硫黄被毒により触媒の酸素ストレージ能力が低下することによる、ＣＯ，ＮＯｘ増大等のエミッションの悪化や、硫黄被毒による劣化を経年変化による劣化と誤判定する等の問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、触媒の硫黄被毒に起因するエミッションの悪化及び触媒劣化の誤判定を防止することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【０００７】
【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の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガスの浄化を行う触媒と、該触媒の上流側に配設され前記排気ガス中の特定成分の濃度を検出する上流側空燃比検出手段と、該上流側空燃比検出手段の出力に基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記触媒の経年変化による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、前記触媒劣化検出手段による前記触媒の経年変化による劣化の検出が行われる際、前記触媒の硫黄被毒による劣化を検出する硫黄被毒検出手段と、前記硫黄被毒検出手段により前記触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは、前記触媒劣化検出手段により前記触媒の経年変化による劣化の検出が行われるのに先だって前記機関の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
具体的には、前記制御パラメータ変更手段は、理論空燃比より濃い混合気を所定時間に亘って前記機関に供給するようにすることが好ましい。
【０００９】
また、前記制御パラメータ変更手段は、前記機関の吸気系への排気ガスの還流を停止又は減量するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、前記制御パラメータ変更手段は、前記機関の点火時期を遅角するようにすることが好ましい。
【００１１】
【作用】
本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、触媒の経年変化による劣化の検出が行われる際、触媒の硫黄被毒による劣化が検出され、触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは、触媒の経年変化による劣化の検出が行われるのに先だって内燃機関の制御パラメータが変更される。
【００１２】
具体的には、本発明の請求項２の内燃機関の空燃比制御装置によれば、触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは理論空燃比より濃い混合気が所定時間に亘って前記機関に供給される。
【００１３】
また、本発明の請求項３の内燃機関の空燃比制御装置によれば、触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは前記機関の吸気系への排気ガスの還流が停止又は減量される。
【００１４】
さらに、本発明の請求項４の内燃機関の空燃比制御装置によれば、触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは前記機関の点火時期が遅角される。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施例に係る排気還流機構を装備した内燃機関（以下単に「エンジン」という）及びその制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が設けられている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１７】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１８】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１９】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）センサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１はエンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付けられている。エンジン回転数センサ１０はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、気筒判別センサ１１は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。エンジン１の各気筒の点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期が制御される。
【００２０】
三元触媒１４はエンジン１の排気管１３に配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１３の三元触媒１４の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比検出手段としての酸素濃度センサ１５，１６（以下それぞれ「上流側Ｏ₂センサ１５」、「下流側Ｏ₂センサ１６」という）が装着されており、これらのＯ₂センサ１５，１６は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。
【００２１】
次に、排気還流機構２５について説明する。
【００２２】
排気管１３を吸気管２に接続する排気還流通路１８が設けられ、この通路１８の途中には排気還流弁１９が設けられている。この排気還流弁１９は負圧応動弁であって、主として、通路１８を開閉可能に配された弁体１９ａと、弁体１９ａに連結され、後述する電磁弁２２により導入される負圧により作動するダイアフラム１９ｂと、ダイアフラム１９ｂを閉弁方向に付勢するばね１９ｃとから成る。該ダイアフラム１９ｂにより画成される負圧室１９ｄには連通路２０が接続され、吸気管２内の負圧が該連通路２０の途中に設けられた常閉型電磁弁２２を介して導入されるように構成され、大気室１９ｅは大気に連通している。更に、連通路２０には電磁弁２２の下流側にて大気連通路２３が接続され、該連通路２３の途中に設けられたオリフィス２１を介して大気圧が連通路２０に、次いで上記負圧室１９ｄに導入されるように構成されている。前記電磁弁２２はＥＣＵ５に接続され、ＥＣＵ５からの駆動信号によって作動し、排気還流弁１９の弁体１９ａのリフト動作及びその速度を制御する。
【００２３】
排気還流弁１９には弁リフトセンサ２４が設けられており、弁１９の弁体の作動位置を検出し、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００２４】
ＥＣＵ５は上述の各種センサからのエンジンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別し、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとに応じて設定される排気還流弁１９の弁開度指令値ＬＣＭＤとリフトセンサ２４によって検出された排気還流弁１９の実弁開度値ＬＡＣＴとの偏差を零にするように電磁弁２２に制御信号を供給する。
【００２５】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６及び電磁弁２２に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２６】
ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。
【００２７】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１)
ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉマップが記憶手段５ｃに記憶されている。
【００２８】
ＫＯ２は、Ｏ₂センサ１５，１６の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中は上流側Ｏ₂センサ１５によって検出された空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定される。
【００２９】
Ｋ₁及びＫ₂は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。
【００３０】
ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結果に基づく燃料噴射弁６の駆動信号及び電磁弁２２の駆動信号を、出力回路５ｄを介して出力するとともに、三元触媒１４の硫黄被毒判定及び劣化判定を行う。
【００３１】
図２及び図３は、Ｏ2センサフィードバック制御における空燃比補正係数ＫＯ2の算出処理を示すフローチャートである。ここでは、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2と下流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＳＶＯ2とに応じて空燃比補正係数ＫＯ2を算出して、空燃比が理論空燃比（空気過剰率λ＝１）になるように制御する。
【００３２】
まず、ステップＳ１１では、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれぞれ“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ１、及び後述するカウンタ（ＣＤＬＹ１）によるディレイタイム経過後の出力ＰＶＯ2のリーン／リッチ状態をそれぞれ“０”／“１”で示すフラグＰＡＦ２を初期化する。続いてステップＳ１２において、空燃比補正係数ＫＯ2の初期化（例えば、平均値ＫREFに設定）を行い、ステップＳ１３へ進む。
【００３３】
ステップＳ１３では、今回の空燃比補正係数ＫＯ2が初期化されたか否かを判別し、初期化されていないときは、ステップＳ１４へ進み、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2が基準値ＰＶREF（出力電圧ＰＶＯ2のリーン／リッチ判定用閾値）よりも小さいか否かを判別する。その結果、小さければ、すなわちＰＶＯ2＜ＰＶREFの場合は、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2はリーン状態にあるものとして、ステップＳ１５でフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると共に、Ｐ項発生ディレイタイムを計数するためのカウンタ（設定値ＣＤＬＹ１）のカウント数ＣＤＬＹをディクリメントする。すなわち、ＰＶＯ2＜ＰＶREFが成立するときは、ステップＳ１５において本ステップを実行する毎にフラグＰＡＦ１を“０”にセットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹをディクリメントし、その結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とする。
【００３４】
そして、ステップＳ１６において、ＣＤＬＹ１値が前記ディレイタイムＴＤＲ１よりも小さいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）の場合（ＣＤＬＹ１＜ＴＤＲ１）は、ステップＳ１７にて、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットする。一方、前記ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）、即ちＰＶＯ2≧ＰＶREFであって上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2がリッチ状態にある場合は、ステップＳ１８にて、フラグＰＡＦ１を“１”にセットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹ１をインクリメントする。すなわち、ＰＶＯ2≧ＰＶREFが成立するときは、ステップＳ１８において本ステップを実行する毎にフラグＰＡＦ１を“１”にセットすると共に、前記カウント数ＣＤＬＹをインクリメントし、その結果をカウンタの設定値ＣＤＬＹ１とする。
【００３５】
そして、ステップＳ１９において、ＣＤＬＹ１値が前記ディレイタイムＴＤＬ１よりも小さいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）の場合（ＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１）は、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ１にリセットする（ステップＳ２０）。そして、前記ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）、即ちＣＤＬＹ１≧ＴＤＲ１の場合は、前記ステップＳ１７をスキップしてステップＳ２１へ進む。同様に、前記ステップＳ１９の答が肯定（ＹＥＳ）、即ちＣＤＬＹ１＜ＴＤＬ１の場合は、前記ステップＳ２０をスキップしてステップＳ２１へ進む。
【００３６】
ステップＳ２１では、前記カウンタ値ＣＤＬＹ１の符号が反転したか、即ち上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、前記ディレイタイムＴＤＲ１または前記ディレイタイムＴＤＬ１が経過したか否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）、即ち未だディレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過していない場合は、図３のステップＳ２２において、フラグＰＡＦ２が“０”にセットされているか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の場合には、さらに、ステップＳ２３にて、フラグＰＡＦ１が“０”にセットされているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であればリーン状態が継続されていると判断して、ステップＳ２４へ進み、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステップＳ２５へ進む。また、前記ステップＳ２３の答が否定（ＮＯ）の場合は、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した後のディレイタイム経過前と判断して、前記ステップＳ２４をスキップしてステップＳ２５へ進む。
【００３７】
ステップＳ２５においては、次式（２）で、前回算出されたＫＯ2値にＩ項を加算し今回のＫＯ2値として設定する。
【００３８】
ＫＯ2＝ＫＯ2＋Ｉ …（２）
ステップＳ２５の処理後は、公知の手法により、ＫＯ2値のリミットチェック（ステップＳ２６）、及びＫREF2値（発進時のＫＯ２の学習値）を算出して（ステップＳ２７）、そのリミットチェックを行って（ステップＳ２８）、本処理を終了する。
【００３９】
一方、前記ステップＳ２２の答が否定（ＮＯ）、即ちフラグＰＡＦ２が“１”であった場合は、さらにステップＳ２９において、フラグＰＡＦ１が“１”か否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）の場合は、リッチ状態が継続していると判断して、ステップＳ３０にて、再度ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ１にリセットしてステップＳ３１へ進む。また、前記ステップＳ２９の答が否定（ＮＯ）の場合には、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2がリーンからリッチに反転した後のディレイタイム経過前と判断して、前記ステップＳ３０をスキップしてステップＳ３１へ進む。
【００４０】
ステップＳ３１では、次式（３）で、前回算出されたＫＯ2値からＩ項を減算し今回のＫＯ2値として設定した後、前記ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理を実行して本ルーチンを終了する。
【００４１】
ＫＯ2＝ＫＯ2−Ｉ …（３）
このように、前記カウンタＣＤＬＹ１の符号が反転しない時は、フラグＰＡＦ１及びフラグＰＡＦ２のセット状態を調べて上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2が反転しているか否かを判別し、それに応じて最終的な補正係数ＫＯ2を算出する。
【００４２】
一方、ＣＤＬＹ１の符号が反転し、前記ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）、即ち上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2が反転した後、ディレイタイムＴＤＲ１またはＴＤＬ１が経過した場合は、図３のステップＳ３２へ進み、フラグＰＡＦ１が“０”に設定されているか否か、すなわち上流側Ｏ₂センサ１５の出力ＰＶＯ2がリーンか否かを判別する。本ステップＳ３２でＦＡＦ１＝０の時、すなわちＰＶＯ2がリーンの場合、ステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）となりステップＳ３３へ進む。
【００４３】
ステップＳ３３では、フラグＰＡＦ２を“０”にセットし、続いてステップＳ３４にて、ＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＲ１にリセットして、ステップＳ３５へ進む。
【００４４】
ステップＳ３５では、下記式（４）で、前回算出されたＫＯ2値に比例項ＰＲと係数ＫＰとの積値を加算し今回のＫＯ２値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＲ項は、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2がリッチからリーンに反転した後ディレイタイムＴＤＬ１が経過したときに、補正係数ＫＯ2をステップ状に増加させて空燃比をリッチ側に移行させるための補正項であり、下流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述する）。また、係数ＫＰはエンジン１の運転状態に応じて設定される値である。
【００４５】
ＫＯ2＝ＫＯ2＋（ＰＲ×ＫＰ） …（４）
続いて、補正係数ＫＯ2のリミットチェック（ステップＳ３６）、ＫREF0値（アイドル時のＫＯ2の平均値）及びＫREF1値（アイドル時以外のＫＯ２の平均値）を算出し（ステップＳ３７）、前記ステップＳ２８を経て、本処理を終了する。
【００４６】
また、前記ステップＳ３２でＰＡＦ１＝１の時、すなわち上流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＰＶＯ2がリッチの時、否定（ＮＯ）となりステップＳ３８へ進む。ステップＳ３８ではフラグＰＡＦ２を“１”にセットし、続いてステップＳ３９でＣＤＬＹ１値をディレイタイムＴＤＬ１にリセットして、ステップＳ４０へ進む。
【００４７】
ステップＳ４０では、下記式（５）で、前回算出されたＫＯ2値から比例項ＰＬと係数ＫＰとの積値を減算し今回のＫＯ2値として設定する。ここで、右辺のＫＯ2値は、ＫＯ2の前回値であり、ＰＬ項は、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2が理論空燃比に対してリーンからリッチに反転した後ディレイタイムＴＤＲ１が経過したときに、補正係数ＫＯ2をステップ状に減少させて空燃比をリーン側に移行させるための補正項であり、下流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＳＶＯ2に応じて変化する（算出手法は後述する）。
【００４８】
ＫＯ2＝ＫＯ2−（ＰＬ×ＫＰ） …（５）
そして、前記ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ２８を順次実行して本処理を終了する。このようにして、上流側Ｏ₂センサ１５の出力電圧ＰＶＯ2によりＫＯ2の積分項Ｉ及び比例項Ｐの発生タイミングが算出される。
【００４９】
次に、ＰＬ項，ＰＲ項の算出処理の概要を説明する。
【００５０】
ＰＲ値及びＰＬ値は、基本的には下流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＳＶＯ2に基づいて算出する（下流側Ｏ₂センサによるフィードバック制御）が、この第２のフィードバック制御が実行可能でないとき（例えば、エンジンのアイドル時、下流側Ｏ₂センサ１６の不活性時等）には、所定値又はフィードバック制御中に算出される学習値が使用される。
【００５１】
下流側Ｏ₂センサ１６の出力電圧ＳＶＯ2が基準値ＳＶREF（例えば０．４５Ｖ）より低い（ＳＶＯ2＜ＳＶREF）ときには、ＰＲ値にリーン判定時用加減算項ＤＰＬを加算するとともに、ＰＬ値からリーン判定時用加減算項ＤＰＬを減算する。ただし、ＰＲ値が上限値ＰＲMAXより大きくなったときには、ＰＲ値を上限値ＰＲMAXとし、ＰＬ値が下限値より小さくなったときには、ＰＬ値を下限値ＰＬMINとする。
【００５２】
一方、ＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立するときには、ＰＲ値からリッチ判定時用加減算項ＤＰＲを減算するとともに、ＰＬ値にリッチ判定用加減算項ＤＰＲを加算する。ただし、ＰＲ値が下限値ＰＲMINより小さくなったときには、ＰＲ値を下限値ＰＲMINとし、ＰＬ値が上限値ＰＬMAXより大きくなったときには、ＰＬ値を上限値ＰＬMAXとする。
【００５３】
このような処理により、ＳＶＯ2＜ＳＶREFが成立する期間中はＰＲ値は増加しＰＬ値は減少する一方、ＳＶＯ2≧ＳＶREFが成立する期間中はＰＲ値は減少し、ＰＬ値は減少する。
【００５４】
図４は、本実施例に係る触媒劣化検出処理のフローチャートを示す図である。
【００５５】
まずステップＳ１０１で、三元触媒１４の硫毒被毒が検出されたか否かを判別する。ここで硫黄被毒は、下流側Ｏ₂センサ１６の出力の挙動等に基づき、後述する手法により検出される。ステップＳ１０１で硫黄被毒が検出されていないときは、ダウンカウントタイマｔｍ１に所定時間ＴＲＩＣＨをセットして、スタートさせ（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０４へ進む。一方、ステップＳ１０１で三元触媒１４の硫黄被毒が検出されているときは、ステップＳ１０２へ進み、空燃比フィードバック制御を停止し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になるように、空燃比補正係数ＫＯ２の値を所定値に変更して、ダウンカウントタイマｔｍ１が０に達したか否か、即ち所定時間ＴＲＩＣＨが経過したか否かを判別し（ステップＳ１０３）、未だ経過していないときはステップＳ１０２の処理を継続することにより、空燃比リッチ状態を所定時間ＴＲＩＣＨに亘って維持する。これにより、三元触媒１４内の硫黄Ｓが硫化水素Ｈ₂Ｓとして排出される。
【００５６】
ここで供給空燃比をリッチ側に維持することにより、三元触媒１４を経て生成される硫化水素（Ｈ₂Ｓ）の量ΔＨ₂Ｓは、次式（６）のように表される。
【００５７】
ΔＨ₂Ｓ＝ΔＡ／Ｆ×ＴＲＩＣＨ×Ｑ×ＫＳ …（６）
ただし、ΔＡ／Ｆは供給空燃比の理論空燃比に対するリッチ方向への変化量、Ｑは三元触媒１４内を流れる排気ガス流量、ＫＳは補正係数である。
【００５８】
このように、変化量ΔＡ／Ｆ及び所定時間ＴＲＩＣＨに相関して脱硫の度合が変化するため、変化量ΔＡ／Ｆ及び所定時間ＴＲＩＣＨは、三元触媒１４の脱硫に十分な量および時間に設定する。例えば空気過剰率λが０．９＜λ＜０．９５となるように設定する。
【００５９】
ステップＳ１０３で所定時間ＴＲＩＣＨが経過すると、ステップＳ１０４で空燃比制御を通常のフィードバック制御に戻し、三元触媒１４の劣化検出を行い（ステップＳ１０５）本処理を終了する。
【００６０】
なお、上記ステップＳ１０１における三元触媒１４の硫黄被毒判定は、上述した空燃比フィードバック制御中にＣＰＵ５ｂで実行され、具体的には次のように行う。
【００６１】
図５は、硫黄被毒判定手法の一例を説明するための図であり、下流側Ｏ₂センサ１６の出力値を縦軸に、経過時間を横軸にとった波形図である。同図において実線は硫黄被毒していない場合（ガソリン中の硫黄含有量０ｐｐｍの場合）に対応し、破線は硫黄被毒している場合（ガソリン中の硫黄含有量１０００ｐｐｍの場合）に対応する。
【００６２】
この判定手法は、ガソリン中の硫黄含有量が多いほど下流側Ｏ₂センサ１６の出力ＳＶＯ２の最大値が小さいという性質を利用して被毒判定するものである。即ち、出力値ＳＶＯ２の最大値ＳＶＯ２ＭＡＸが所定値ＳＶＯ２ＲＥＦ１以下か否かを判別し、ＳＶＯ２ＭＡＸ≦ＳＶＯ２ＲＥＦ１が成立するときは三元触媒１４が硫黄被毒していると判定する。
【００６３】
また、前記ステップＳ１０５における三元触媒１４の経年変化による劣化判定は、例えば下流側Ｏ₂センサ出力ＳＶＯ２のみに基づいて空燃比補正係数ＫＯ２を算出するフィードバック制御を行い、その制御中におけるセンサ出力ＳＶＯ２の反転周期の平均値が所定値以下となったとき触媒劣化と判定することにより行う。
【００６４】
以上のように本実施例によれば、三元触媒１４が硫黄被毒している場合には、十分脱硫されるので、硫黄被毒に起因する酸素ストレージ能力の低下によりエミッションが悪化することを抑制することができる。さらに、十分脱硫してから劣化検出が行われるので、正確な劣化検出ができ、硫黄被毒による三元触媒１４の劣化を経年変化による劣化と誤判定することを防止できる。
【００６５】
次に、本発明の第２実施例を説明する。本実施例は、前述の第１実施例とは三元触媒１４の脱硫手法のみが異なる。
【００６６】
図６は、本実施例に係る触媒劣化検出処理のフローチャートを示す図である。本図において、ステップＳ２０１，Ｓ２０５，Ｓ２０６の処理は、前述した図４のステップＳ１０１，Ｓ１０４，Ｓ１０５の処理と同一である。
【００６７】
まずステップＳ２０１で三元触媒１４の硫黄被毒が検出されていないときは、ダウンカウントタイマｔｍ２に所定時間ＴＨＯＴを設定してスタートさせ（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０５へ進む。一方、ステップＳ２０１で三元触媒１４の硫黄被毒が検出されているときは、ステップＳ２０２へ進み、排気還流機構２５による吸気管２への排気ガスの還流を停止すべく、排気還流弁１９を閉弁し、さらにエンジンの点火時期θＩＧを所定量遅角させて（ステップＳ２０３）、ダウンカウントタイマｔｍ２が０に達したか否か、即ち所定時間ＴＨＯＴ経過したか否かを判別し（ステップＳ２０４）、未だ経過していないときは、ステップＳ２０２及びＳ２０３の処理を継続することにより、所定時間ＴＨＯＴに亘って、排気還流の停止及び点火時期θＩＧの遅角制御が実行される。
【００６８】
ここで排気還流を停止するのは、排気還流の実行により排気温が低下するため、これを停止することにより三元触媒１４に供給される排気ガスの温度を高め、三元触媒１４の温度を上げて脱硫を図るためである。また点火時期θＩＧを遅角することによっても、同様に三元触媒１４の温度を高めることができ、同様に三元触媒１４の脱硫を図ることができる。脱硫は三元触媒１４温度が約６００℃以上になるとより促進されるため、所定時間ＴＨＯＴはこれを考慮して設定する。
【００６９】
ステップＳ２０４で所定時間ＴＨＯＴが経過すると、ステップＳ２０５で空燃比制御を通常のフィードバック制御に戻し、三元触媒１４の劣化検出を実行して（ステップＳ２０６）、本処理を終了する。
【００７０】
本処理によって、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
なお、第２実施例では三元触媒１４の脱硫のために、排気還流の停止及び点火時期θＩＧの遅角の双方を行ったが、どちらか一方を行うようにしてもよい。また、第１実施例で行った供給空燃比のリッチ化制御を、これらの双方又はいずれか一方と組合わせて実行するようにしてもよい。
【００７２】
また、第２実施例では、三元触媒１４の脱硫のために排気還流を停止したが、排気還流量を所定時間ＴＨＯＴに亘って減少させるようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、硫黄被毒に起因するエミッションの悪化を抑制することができ、さらに、触媒が硫黄被毒したままで触媒の経年変化による劣化の検出が行われることを回避して、触媒の硫黄被毒による劣化を経年変化による劣化と誤判定することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関及びその制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】空燃比補正係数（ＫＯ２）の算出処理を示すフローチャートである。
【図３】空燃比補正係数（ＫＯ２）の算出処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施例に係る触媒の脱硫及び劣化検出処理のフローチャートである。
【図５】下流側Ｏ₂センサの出力波形を表わす図である。
【図６】第２実施例に係る触媒の脱硫及び劣化検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１内燃機関
５電子コントロールユニットＥＣＵ（空燃比制御手段、硫黄被毒検出手段、制御パラメータ変更手段）
１４三元触媒
１５上流側Ｏ₂センサ
２５排気還流機構

Claims

内燃機関の排気系に設けられ排気ガスの浄化を行う触媒と、
該触媒の上流側に配設され前記排気ガス中の特定成分の濃度を検出する上流側空燃比検出手段と、
該上流側空燃比検出手段の出力に基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記触媒の経年変化による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出手段による前記触媒の経年変化による劣化の検出が行われる際、前記触媒の硫黄被毒による劣化を検出する硫黄被毒検出手段と、
前記硫黄被毒検出手段により前記触媒の硫黄被毒による劣化が検出されたときは、前記触媒劣化検出手段により前記触媒の経年変化による劣化の検出が行われるのに先だって前記機関の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
前記制御パラメータ変更手段は、理論空燃比より濃い混合気を所定時間に亘って前記機関に供給することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
前記制御パラメータ変更手段は、前記機関の吸気系への排気ガスの還流を停止又は減量することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
前記制御パラメータ変更手段は、前記機関の点火時期を遅角することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。