(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１気筒群に接続する第１フロント排気通路に配置された第１フロント触媒と、
第２気筒群に接続するとともに下流側で第１フロント排気通路と合流することとなる第２フロント排気通路に配置された第２フロント触媒と、
第１フロント排気通路の第１フロント触媒上流に配置された第１フロント空燃比センサと、
第２フロント排気通路の第２フロント触媒上流に配置された第２フロント空燃比センサと、
第１フロント空燃比センサの第１の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第１の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第１の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第１の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第１気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、
第１，第２気筒群の空燃比をそれぞれ独立してフィードバック制御する場合、第２フロント空燃比センサの第２の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第２の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第２の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第２の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する一方、所定の運転条件では、上記第１の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第１の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第２の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第２の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する第２の補正係数算出手段と、
第１気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に基づいて第１気筒群の燃料噴射量を制御し、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に基づいて第２気筒群の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
上記所定の運転条件が、第１及び第２フロント排気通路全体の空燃比変動の位相と第１フロント排気通路の空燃比変動の位相とを略一致させる必要がある場合を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
上記所定の運転条件が、少なくとも第１フロント触媒および第２フロント触媒の触媒劣化診断を行う場合を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
上記第１フロント排気通路の排気と第２フロント排気通路の排気とが合流するリヤ排気通路にリヤ空燃比センサが配置され、
上記第１フロント空燃比センサ及びリヤ空燃比センサの出力に基づいて上記触媒劣化診断が行われることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒の内燃機関の排気系では、一般的に、リヤ排気通路の上流側で分岐して各気筒群にそれぞれ接続する複数のフロント排気通路を設けることにより、排気の干渉を抑制するようになっている。このような内燃機関では、好ましくは、各フロント排気通路にそれぞれフロント触媒を配置するとともに、各フロント触媒の上流側に空燃比センサを配置して、各気筒群毎に独立した空燃比のフィードバック制御を行うように構成されている。
【０００３】
このような内燃機関において、触媒劣化診断等で両気筒群のフロント排気通路における空燃比のリッチ・リーン変動の位相を同期させる必要が生じたとき、一方の気筒群（Ａバンク）用のフロント排気通路に配設される空燃比センサの出力を共通に使用して両方の気筒群（Ａ，Ｂバンク）の空燃比フィードバック補正係数を算出し、両方のバンクの空燃比を共通に制御する技術が、特公平８−６６２４号公報等に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術では、Ａバンクは通常の空燃比フィードバック制御状態であるから、空燃比は理論空燃比等の目標空燃比に正確に制御されるが、Ｂバンクの空燃比は実質的に制御されていないノーコントロール状態となる。このため、同期制御中にＢバンク側のフロント触媒による排気の浄化効率が大きく低下する可能性がある。
【０００５】
また、両フロント排気通路の排気が合流するリヤ排気通路に設けられるリヤ空燃比センサの出力を利用して、所謂ダブル空燃比センサフィードバック制御を行ったとしても、リヤ触媒の浄化効率は確保できるものの、各フロント排気通路に設けられたフロント触媒の浄化効率を良好に維持することは困難である。また、ダブル空燃比センサフィードバック制御では一般的に制御の応答速度を非常に小さくしているので、リヤ触媒の浄化効率が確保されるまでにはある程度時間が必要で、この間の排気エミッションが悪化する可能性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、下流側で合流する２つ（あるいはそれ以上）のフロント排気通路にそれぞれフロント触媒及びフロント空燃比センサが配置された内燃機関の空燃比制御装置において、触媒劣化診断時等の所定の運転条件下では、個々の気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に比例制御定数を付加するタイミングを、一方のフロント空燃比センサの出力のリッチ・リーンの反転時期に合わせることによって、両フロント排気通路全体としての空燃比変動の位相を一方のフロント排気通路の空燃比変動の位相と略一致させつつ、積分制御定数の付加は個々のフロント空燃比センサの出力に基づいて行うことにより、各気筒群毎に理論空燃比へのフィードバック制御を行い得る構成とした。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、
第１気筒群に接続する第１フロント排気通路に配置された第１フロント触媒と、
第２気筒群に接続するとともに下流側で第１フロント排気通路と合流することとなる第２フロント排気通路に配置された第２フロント触媒と、
第１フロント排気通路の第１フロント触媒上流に配置された第１フロント空燃比センサと、
第２フロント排気通路の第２フロント触媒上流に配置された第２フロント空燃比センサと、
第１フロント空燃比センサの第１の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第１の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第１の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第１の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第１気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、
第１，第２気筒群の空燃比をそれぞれ独立してフィードバック制御する場合、第２フロント空燃比センサの第２の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第２の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第２の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第２の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する一方、所定の運転条件では、上記第１の出力がリッチ側からリーン側へ反転したときにリッチ化比例制御定数を加算し、上記第１の出力がリーン側からリッチ側へ反転したときにリーン化比例制御定数を減算すると共に、上記第２の出力がリーン側で維持されているときにリッチ化積分制御定数を加算し、上記第２の出力がリッチ側で維持されているときにリーン化積分制御定数を減算することにより、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数を算出する第２の補正係数算出手段と、
第１気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に基づいて第１気筒群の燃料噴射量を制御し、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に基づいて第２気筒群の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
上記所定の運転条件は、好ましくは請求項２の発明のように、第１及び第２フロント排気通路全体の空燃比変動の位相と第１フロント排気通路の空燃比変動の位相とを略一致させる必要がある場合を含み、また請求項３の発明のように、少なくとも第１フロント触媒および第２フロント触媒の触媒劣化診断を行う場合を含んでる。
【０００９】
より具体的には請求項４の発明のように、上記第１フロント排気通路の排気と第２フロント排気通路の排気とが合流するリヤ排気通路にリヤ空燃比センサが配置され、上記第１フロント空燃比センサ及びリヤ空燃比センサの出力に基づいて上記触媒劣化診断が行われる。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、触媒診断等を行わない通常のフィードバック制御運転下では、第１，第２フロント排気通路の空燃比をそれぞれ独立してフィードバック制御することで、各フロント排気通路内を目標空燃比に良好に保持することができる。
【００１１】
そして、所定の運転条件下では、各気筒群用の空燃比フィードバック補正係数に比例制御定数を付加するタイミングを、一方の第１フロント空燃比センサの出力のリッチ・リーンの反転時期に合わせることによって、フロント排気通路全体としての空燃比変動の位相を第１フロント排気通路の空燃比変動の位相と略一致させつつ、積分制御定数の付加は個々の気筒群用のフロント空燃比センサの出力に基づいて行うことにより、各気筒群毎に理論空燃比へのフィードバック制御を行うことができる。
【００１２】
このような制御を例えば触媒劣化診断時に適用した場合、一方の第１フロント空燃比センサの出力と両フロント排気通路が合流するリア排気センサの出力とに基づいて、第１，第２フロント触媒を含む触媒系全体の診断を良好に行うことができる。また、このとき、第１気筒群側では、自身の第１フロント空燃比センサの出力に基づいてフィードバック制御が行われるるとともに、第２気筒群側でも、自身の第２フロント空燃比センサの出力に基づいて積分制御定数の加，減算を行うことによりフィードバック制御が行われるために、第２フロント排気通路内も所定の目標空燃比付近に良好に維持することができ、上述した従来例のような特定の触媒による排気浄化効率の低下や排気エミッションの低下を効果的に抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る空燃比制御装置が適用される内燃機関１の構成を示している。この内燃機関１は、直列４気筒式であって、図１の上から＃１気筒，＃２気筒，＃３気筒，＃４気筒の順に配置されており、その点火順序は＃１，＃３，＃４，＃２気筒の順となっている。そして、＃１気筒と＃４気筒とで第１気筒群が構成され、＃２気筒と＃３気筒とで第２気筒群が構成されている。
【００１５】
なお、本発明が適用される内燃機関としては、図１のものに限定されることはなく、例えば構造的に２つの気筒群に分かれているＶ型の内燃機関等には容易に適用することができる。
【００１６】
内燃機関１の一側には吸気系（吸気マニホルド）２が接続され、他側には排気系（排気マニホルド）３が接続されている。吸気系２は、気筒列方向に沿って細長いコレクタ６を有し、このコレクタ６と＃１気筒〜＃４気筒とがそれぞれ吸気ブランチ７で接続されている。また、コレクタ６の上流側には、スロットルバルブを内装するスロットルチャンバ５が配設されており、このスロットルチャンバ５の上流側がエアクリーナ４を介して大気に開放されている。
【００１７】
排気系３は、排気通路をいわゆる４−２−１の形で集合させることにより、排気慣性効果によって低速域でのトルク向上を図ったデュアル型排気管レイアウトとなっている。つまり、排気系３は、各＃１〜＃４気筒にそれぞれ接続する４つの排気ブランチ部３ａ〜３ｄと、第１気筒群を構成する＃１気筒と＃４気筒のブランチ部３ａ，３ｄの排気が合流する第１フロント排気通路部３ｅと、第２気筒群を構成する＃２気筒と＃４気筒のブランチ部３ｂ，３ｃの排気が合流する第２フロント排気通路部３ｆと、両フロント排気通路部３ｅ，３ｆの排気が合流するリヤ排気通路部３ｇと、により大略構成されている。
【００１８】
第１フロント排気通路部３ｅには、第１フロント触媒９が配設されるとともに、第１フロント空燃比センサ１８が第１フロント触媒９の上流側に配設されている。同様に、第２フロント排気通路部３ｆには、第２フロント触媒１０が配設されるとともに、第２フロント空燃比センサ１９が第２フロント触媒１０の上流側に配設されている。また、リヤ排気通路部３ｇには、リヤ触媒１１が配設されるとともに、リヤ空燃比センサ２０がリヤ触媒１１の下流側に配設されている。
【００１９】
上記３つの空燃比センサ１８，１９，２０は、この実施例では、何れもＯ2センサが用いられている。また、上記３つの触媒９〜１１は、何れも三元触媒の機能を有している。
【００２０】
吸気系２のスロットルチャンバ５上流には、吸入空気量に応じた信号をエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）２１へ出力するエアフローメータ１６が配設されている。また、内燃機関１にはクランク角センサ１７が配設され、このクランク角センサ１７は、エンジンクランク軸が所定の単位回転角度回転する毎に単位信号を、また各気筒が所定の基準クランク角位置となったときに気筒毎の基準信号を、それぞれＥＣＭ２１へ出力する。
【００２１】
ＥＣＭ２１は、上記センサ１６〜２０等の各種センサから送られてくる信号等に基づいて、後述する制御ルーチンを含むエンジン制御のための各種演算を実行し、燃料噴射弁１３や点火栓１５に駆動信号を出力する。各気筒毎に配設される燃料噴射弁１３には、燃料タンク（図示省略）内の燃料が燃料ポンプ（図示省略）及び燃料供給通路１４を介して供給される。これらの燃料噴射弁１３は、ＥＣＭ２１からの燃料噴射パルス信号に応じて噴射駆動され、各気筒の吸気ポート内に燃料を噴射供給する。また、点火栓１５は、ＥＣＭ２１からの信号に応じて点火駆動される。
【００２２】
以下に説明する制御ルーチンは、それぞれ所定時間（たとえば１０［ｍｓ］）毎にＥＣＭ２１内で実行される。
【００２３】
図２は、第１気筒群用の空燃比フィードバック補正係数α１、すなわち第１フロント触媒９に流入する排気の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための第１補正係数α１を算出する演算ルーチンを示している。
【００２４】
先ずステップＳ（以下、単にＳと記す）１０１では、第１フロント空燃比センサ１８から送られてくる出力信号をＡ／Ｄ変換し、センサ出力（第１の出力）ＯＳＦ１として読み込む。
【００２５】
Ｓ１０２では、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、第１フロント空燃比センサ１８の活性が完了しており、正常な出力信号が送られてきていること、現在理論空燃比運転を行う条件下にあること等の条件が成立しているとき、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していると判断する。
【００２６】
なお、現在の運転空燃比の判定は、例えば図３に示す制御マップに基づいて行われる。すなわち、負荷Ｔと回転数Ｎｅが図３の実線の内側の領域にあれば現在理論空燃比運転を行う条件下にあると判断する。また、低負荷低回転の運転領域（たとえば図３の点線の内側）でリーン空燃比運転を行わせるようにした内燃機関では、負荷Ｔと回転数Ｎｅが図３の実線と点線の間の領域にあれば現在理論空燃比運転を行う条件下にあると判断する。
【００２７】
空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していない場合には、Ｓ１０２からＳ１１７へ進み、空燃比フィードバック補正係数α１を１にクランプした後、後述するＳ１１８へ進む。
【００２８】
一方、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していると判断された場合には、Ｓ１０２からＳ１０３へ進み、センサ出力ＯＳＦ１がスライスレベルＳＬＦより小さいか否かを判断する。センサ出力ＯＳＦ１がスライスレベルＳＬＦより小さい場合、空燃比がリーンであるから、第１フロント排気通路３ｅの空燃比の状態を表すフラグＦ１１を０（リーン）にセットする（Ｓ１０４）。一方、センサ出力ＯＳＦ１がスライスレベルＳＬＦ以上の場合、空燃比がリッチであるから、フラグＦ１１を１（リッチ）にセットする（Ｓ１０５）。
【００２９】
Ｓ１０６では、フラグＦ１１の値が反転したか否か、すなわちセンサ出力ＯＳＦ１がリッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側へ反転したか否かを判断する。具体的には、前回本ルーチンを実行したときのフラグＦ１１の値と今回のＦ１１の値が異なっているとき、本ステップの判断がＹＥＳとなる。続くＳ１０７又はＳ１１２では、フラグＦ１１が０であるか否かを判断する。
【００３０】
従って、センサ出力ＯＳＦ１がリッチ側からリーン側へ反転した場合、Ｓ１０７，Ｓ１０８と進み、第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数の前回算出値α１ｚに空燃比フィードバック制御のリッチ化比例制御定数ＰＬ１を加算し、新たな第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１を算出する。なお、ＰＬ１は、第１フロント触媒９へ流入する排気の空燃比がリッチからリーンへ反転した際に、空燃比フィードバック補正係数α１を大きくリッチ化するための制御定数である。続くＳ１０９では、第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１の算出状態を表すフラグＦ２を１（リッチ化のための比例制御が実行された）にセットする。
【００３１】
一方、センサ出力ＯＳＦ１がリーン側からリッチ側へ反転した場合、Ｓ１０７，Ｓ１１０と進み、前回算出値α１ｚからリーン化比例制御定数ＰＲ１を減算することにより、新たな第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１を算出する。このＰＲ１は、第１フロント触媒９へ流入する排気の空燃比がリーンからリッチへ反転した際に、空燃比フィードバック補正係数α１を大きくリーン化するための制御定数である。続くＳ１１１では、フラグＦ２を２（リーン化のための比例制御が実行された）にセットする。
【００３２】
また、センサ出力ＯＳＦ１がリーン側に維持されている場合には、Ｓ１１２，Ｓ１１３と進み、前回算出値α１ｚにリッチ化積分制御定数ＩＬを加算することにより、新たな第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１を算出する。すなわち、上記のＩＬは、第１フロント触媒９へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比に維持されている際に、空燃比フィードバック補正係数α１を徐々にリッチ化するための制御定数である。続くＳ１１４では、フラグＦ２を０（比例制御は実行されなかった）にセットする。
【００３３】
一方、センサ出力ＯＳＦ１がリッチ側に維持されている場合には、Ｓ１１２，Ｓ１１５と進み、前回算出値α１ｚからリーン化積分制御定数ＩＲを減算することにより、新たな第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１を算出する。すなわち、このＩＲは、第１フロント触媒９へ流人する排気の空燃比がリッチ空燃比に維持されている際に、空燃比フィードバック補正係数α１を徐々にリーン化するための制御定数である。続くＳ１１６では、フラグＦ２を０（比例制御は実行されなかった）にセットする。
【００３４】
Ｓ１１８では、上記のようにして新たに算出又はクランプされた空燃比フィードバック補正係数α１とフラグＦ２の値とを、後述する他の制御ルーチンからも参照可能とするため、ＥＣＭ２１内のメモリにストアする。続くＳ１１９では、今回新たに算出したα１の値をα１ｚに移し、次回の演算に備える。
【００３５】
このように、第１気筒群側では、自身の第１フロント空燃比センサ１８の出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数α１が算出されるため、正確なフィードバック制御を行うことができるとともに、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していれば、後述する触媒劣化診断等を行うか否かにかかわらずフィードバック制御が行われるため、その制御も簡素化される。
【００３６】
図４は、第２気筒群用の空燃比フィードバック補正係数α２の演算ルーチンを示しており、このルーチンでは、第２フロント触媒１０に流入する排気の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための第２補正係数α２が算出される。
【００３７】
なお、この第２補正係数α２の演算ルーチンは、上述した図２に示す第１補正係数α１の演算ルーチンと並行して、所定時間（例えば１０［ｍ／ｓ］毎に実行される。
【００３８】
先ずＳ２０１では、ＥＣＭ２１内のメモリから、フラグＦｄｉａｇと上記のフラグＦ２とを読み込む。なお、フラグＦｄｉａｇは、触媒劣化診断を行う条件が成立しているか否かを表すフラグで、後述するように、図１１に示す触媒劣化診断ルーチンののＳ６０３で設定され、１のとき条件成立中、０のとき不成立中であることを表している。また、Ｓ２０１では、第２フロント空燃比センサ１９から送られてくる出力信号をＡ／Ｄ変換し、センサ出力（第２の出力）ＯＳＦ２として読み込む。
【００３９】
続くＳ２０２では、上記Ｓ１０２と同じ様に、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、第２フロント空燃比センサ１９の活性が完了しており、正常な出力信号が送られてきていること、現在理論空燃比運転を行う条件下にあること等の条件が成立しているとき、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していると判断する。
【００４０】
空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していないと判断された場合には、Ｓ２０９で空燃比フィードバック補正係数α２を１にクランプした後、後述するＳ２１０へ進む。
【００４１】
一方、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立していると判断された場合には、Ｓ２０３へ進み、センサ出力ＯＳＦ２とスライスレベルＳＬＦとの比較に基づいて、第２フロント排気通路部３ｆの空燃比がリーンかリッチかを判断し、リーンの場合にはフラグＦ１２を０にセットし（Ｓ２０４）、リッチの場合にはフラグＦ１２を１にセットする（Ｓ２０５）。
【００４２】
Ｓ２０６では、フラグＦｄｉａｇが０であるか否か、つまり触媒劣化診断を行う条件が成立しているか否かを判断する。触媒劣化診断を行う条件が成立していない場合、すなわち各気筒群の空燃比変動の位相を同期させる必要のない通常運転時には、Ｓ２０６からＳ２０７へ進み、後述するように、第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１の演算とは全く独立して、第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２の算出を行う通常運転時用のサブルーチン（図５）が実行される。
【００４３】
一方、触媒劣化診断を行う場合には、両フロント排気通路部３ｅ，３ｆ全体としての空燃比変動の位相と一方の第１フロント排気通路部３ｅの空燃比変動の位相とを略一致させる必要があるので、Ｓ２０６からＳ２０８へ進み、後述するように、各気筒群のフロント排気通路部３ｅ，３ｆの空燃比変動の位相を同期させつつ第２気筒群側の空燃比フィードバック制御も行われる位相同期運転時用のα２算出サブルーチン（図６）が実行される。
【００４４】
Ｓ２１０では、このようにして新たに算出又はクランプされた空燃比フィードバック補正係数α２をＥＣＭ２１内のメモリにストアする。続くＳ２１１では、今回新たに算出したα２の値をα２ｚに移し、次回の演算に備える。
【００４５】
図５は、上記Ｓ２０７で実行される通常運転時用のα２算出サブルーチンを示している。本ルーチンでは、図２に示す第１気筒群側と同様に、第２気筒群用の第２フロント空燃比センサ１９の出力に基づいて、第２補正係数α２が算出される。
【００４６】
詳述すると、先ずＳ３０１では、フラグＦ１２の値が反転したか否か、すなわちセンサ出力ＯＳＦ２がリッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側へ反転したか否かを判断する。具体的には、前回本ルーチンを実行したときのフラグＦ１２の値と今回のＦ１２の値が異なっているとき、本ステップの判断がＹＥＳとなる。続くＳ３０２又はＳ３０５では、フラグＦ１２が０であるか否かを判断する。
【００４７】
従って、センサ出力ＯＳＦ２がリッチ側からリーン側へ反転した場合、Ｓ３０２，Ｓ３０３と進み、第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数の前回算出値α２ｚに空燃比フィードバック制御のリッチ化比例制御定数ＰＬ２を加算し、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。なお、ＰＬ２は、第２フロント触媒１０へ流入する排気の空燃比がリッチからリーンへ反転した際に、空燃比フィードバック補正係数α２を大きくリッチ化するための制御定数である。
【００４８】
一方、センサ出力ＯＳＦ２がリーン側からリッチ側へ反転した場合、Ｓ３０２，Ｓ３０４と進み、前回算出値α２ｚからリーン化比例制御定数ＰＲ２を減算することにより、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。このＰＲ２は、第２フロント触媒１０へ流入する排気の空燃比がリーンからリッチへ反転した際に、空燃比フィードバック補正係数α２を大きくリーン化するための制御定数である。
【００４９】
また、センサ出力ＯＳＦ２がリーン側に維持されている場合には、Ｓ３０５，Ｓ３０６と進み、前回算出値α２ｚにリッチ化積分制御定数ＩＬを加算することにより、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。このＩＬは、第２フロント触媒１０へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比に維持されている際に、空燃比フィードバック補正係数α２を徐々にリッチ化するための制御定数である。
【００５０】
一方、センサ出力ＯＳＦ２がリッチ側に維持されている場合には、Ｓ３０５，Ｓ３０７と進み、前回算出値α２ｚからリーン化積分制御定数ＩＲを減算することにより、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。このＩＲは、第２フロント触媒１０へ流人する排気の空燃比がリッチ空燃比に維持されている際に、空燃比フィードバック補正係数α２を徐々にリーン化するための制御定数である。
【００５１】
このように、触媒劣化診断を行わない通常のフィードバック運転時には、第２気筒群側でも、上記第１気筒群側と同様、自身のセンサ出力ＯＳＦ２に基づいてフィードバック制御が行われる。つまり、第１，第２気筒群側でそれぞれ独立して空燃比フィードバック制御が行われ、各フロント排気通路部３ｅ，３ｆ内が所定の目標空燃比に良好に保持される。
【００５２】
次に、図６を参照して、触媒劣化診断時に実行される位相同期運転用α２算出サブルーチンを詳細に説明する。
【００５３】
Ｓ４０１では、第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１の算出状態を表すフラグＦ２が０と異なるか否か、すなわち、第１補正係数α１の算出時に比例制御が行われなかったか否かを判断する。Ｓ４０２では、第１補正係数α１の算出時にリッチ化のための比例制御が実行された（Ｆ２＝１）か否かを判断する。
【００５４】
従って、第１気筒群用の補正係数α１の算出時にリッチ化のための比例制御が行われたとき（Ｆ２＝１）、つまり第１フロント空燃比センサ１８の出力ＯＳＦ１がリッチ側からリーン側へ反転したときには、Ｓ４０２，Ｓ４０３と進み、第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数の前回算出値α２ｚにリッチ化比例制御定数ＰＬ２を加えて新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。これにより、第１気筒群用の補正係数α１が大きくリッチ化されると第２気筒群用の補正係数α２も大きくリッチ化される。
【００５５】
一方、第１気筒群用の補正係数α１の算出時にリーン化のための比例制御が行われたとき（Ｆ２＝２）、つまり第１空燃比センサ１８の出力ＯＳＦ１がリーン側からリッチ側へ反転したときには、Ｓ４０４へ進み、前回算出値α２ｚからリーン化比例制御定数ＰＲ２を減じて新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。これにより、第１気筒群用の補正係数α１が大きくリーン化されると第２気筒群用の補正係数α２も大きくリーン化される。
【００５６】
このように第１気筒群用の補正係数α１と第２気筒群用の補正係数α２とが同時に大きくリッチ化，リーン化されるため、両気筒群の空燃比変動の位相（周波数）が実質的に同期するようになる。
【００５７】
また、Ｓ４０１で第１気筒群用の補正係数α１の算出時に比例制御が行われなかったと判断された場合には、Ｓ４０５へ進み、第２フロント排気通路部３ｆの空燃比がリーンかリッチかを表すフラグＦ１２の値が判断される。
【００５８】
つまり、第２空燃比センサ１９の出力ＯＳＦ２がリーン側で維持されている場合（フラグＦ１２＝０）、Ｓ４０６へ進み、前回算出値α２ｚにリッチ化積分制御定数ＩＬを加算することにより、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。ここでの処理は、自身の第２フロント空燃比センサ１９の出力に基づく空燃比フィードバック制御であるため、第２フロント触媒１０へ流入する排気の空燃比はゆっくりと理論空燃比（目標空燃比）に制御される。
【００５９】
一方、第２空燃比センサ１９の出力ＯＳＦ２がリッチ側で維持されている場合（フラグＦ１２＝１）、Ｓ４０７へ進み、前回算出値α２ｚから積分制御定数ＩＲを減算することにより、新たな第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を算出する。ここでの処理は、自身の第２フロント空燃比センサ１９の出力に基づく空燃比フィードバック制御であるため、第２フロント触媒１０へ流入する排気の空燃比はゆっくりと理論空燃比に制御される。
【００６０】
図７は燃料噴射量演算ルーチンを示しており、本ルーチンで算出した燃料噴射量に基づき、図示しない燃料噴射制御ルーチンで燃料噴射が実行される。具体的には、＃１気筒の燃料噴射時期となったときに燃料噴射量Ｔｉ１に応じた幅の燃料噴射パルス信号を＃１気筒の燃料噴射弁１３へ送り、＃２気筒の燃料噴射時期となったときに燃料噴射量Ｔｉ２に応じた幅の燃料噴射パルス信号を＃２気筒の燃料噴射弁１３へ送る。＃３気筒、＃４気筒も同様である。
【００６１】
先ずＳ５０１では、工アフローメータ１６から送られてくる出力信号をＡ／Ｄ変換し、吸入空気量Ｑａとして読み込む。また、ＥＣＭ２１内のメモリから、エンジン回転数Ｎｅ，第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１，及び第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２を読み込む。
【００６２】
なお、エンジン回転数Ｎｅは、図示しないルーチンでクランク角センサ１７から基準信号が送られてくる毎に基準信号の発生時間間隔に基づいて算出され、最新の値がメモリにストアされている。
【００６３】
Ｓ５０２では、吸入空気量Ｑａ，エンジン回転数Ｎｅ，及び係数Ｋから、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。このＴｐは、混合気の空燃比を理論空燃比とする１気筒分の燃料量である。
【００６４】
Ｓ５０３では、基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標当量比ＴＦＢＹＡ（＝理論空燃比／目標空燃比）を算出する。具体的には、図３の制御マップから、現在の負荷Ｔ，機関回転数Ｎｅに対応するマップ設定値をルックアップする。空燃比フィードバック制御を行う理論空燃比運転領域では、目標当量比ＴＦＢＹＡの値は１となっている。
【００６５】
Ｓ５０４では、基本燃料噴射量Ｔｐ，目標当量比ＴＦＢＹＡ，及び第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数α１から、第１気筒群用燃料噴射量Ｔｉ１を算出する。同様に、基本燃料噴射量Ｔｐ，目標当量比ＴＦＢＹＡ，及び第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数α２から、第２気筒群用燃料噴射量Ｔｉ２を算出する。
【００６６】
Ｓ５０５では、基本燃料噴射量Ｔｐ，第１気筒群用燃料噴射量Ｔｉ１，第２気筒群用燃料噴射量Ｔｉ２をＥＣＭ２１内のメモリにストアする。
【００６７】
図８は触媒劣化診断ルーチンを示している。触媒の劣化診断は、触媒下流の空燃比変動に基づいた診断方法であればどのようなものでも良い。本実施例では簡単な一例として、第１フロント触媒９の上流側に配設された第１フロント空燃比センサ１８の出力ＯＳＦ１と、リヤ触媒１１の下流側に配設されたリヤ空燃比センサ２０の出力ＯＳＲとの変動周波数の比に基づいて触媒劣化診断を行う例を示している。この他、ＯＳＦ１とＯＳＲとの振幅の平均値や積算値の比に基づいて診断を行っても良い。
【００６８】
なお、本実施例では、リヤ触媒１１の下流にリヤ空燃比センサ２０を配設しているので、この診断では、全ての触媒９〜１１全体の触媒系の劣化状態を診断することになる。リヤ空燃比センサをリヤ触媒１１の上流側に配設する場合、あるいはリヤ触媒を設けない場合は、第１、第２フロント触媒９，１０からなる触媒系の劣化状態を診断することになる。
【００６９】
Ｓ６０１では、第１フロント空燃比センサ１８から送られてくる出力信号をＡ／Ｄ変換し、センサ出力ＯＳＦ１として読み込む。また、リヤ空燃比センサ２０から送られてくる出力信号をＡ／Ｄ変換し、センサ出力ＯＳＲとして読み込む。
【００７０】
Ｓ６０２では、触媒劣化診断条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、第１気筒群と第２気筒群の空燃比フィードバック条件が何れも成立していること、リヤ空燃比センサ２０の活性が完了しており、正常な出力信号が送られてきていること、現在の運転条件（負荷Ｔ，回転数Ｎｅ等）が触媒劣化診断運転領域にあること等の条件が成立しているとき、触媒劣化診断条件が成立していると判断する。この実施例では、図３に示す制御マップで現在の運転領域が一点鎖線で囲まれた触媒劣化診断運転領域内にあれば、触媒劣化診断を行う条件下にあると判断する。
【００７１】
このＳ６０２で触媒劣化診断条件が成立していないと判断された場合は、Ｓ６１４へ進み、フラグＦｄｉａｇを０（診断条件不成立中）にセットするとともに、カウンタＣＴ、ＨＺＲの値をともに０とする（Ｓ６１５）。
【００７２】
一方、触媒劣化診断条件が成立している場合には、Ｓ６０３でフラグＦｄｉａｇを１（診断条件成立中）にセットする。続くステップＳ６０４では、第１フロント空燃比センサ１８の出力ＯＳＦ１がスライスレベルＳＬＦを横切ったか否か、つまり第１フロント触媒９上流の空燃比がリッチ・リーンの間を反転したか否かが判定される。センサ出力ＯＳＦ１がリッチ・リーンの間で反転した場合には、カウンタＣＴの値を１つインクリメントする（Ｓ６０５）。
【００７３】
また、リヤ触媒１１下流の空燃比がリッチ・リーンの間を反転した場合、Ｓ６０６でセンサ出力ＯＳＲがスライスレベルＳＬＲを横切ったと判定され、カウンタＨＺＲの値を１つインクリメントする（Ｓ６０７）。
【００７４】
続くＳ６０８では、カウンタＣＴの値が所定値ＣＴｔｈに達したか否か、すなわち、第１フロント触媒９上流の空燃比が所定回数リッチ・リーンの間を反転したか否かを判断する。Ｓ６０８でカウンタＣＴの値が所定値ＣＴｔｈに達していないと判断された場合は、Ｓ６１３へ進み、今回のカウンタＣＴ、ＨＺＲの値をＣＴｚ、ＨＺＲｚに移して次回の演算に備える。
【００７５】
カウンタＣＴの値が所定値ＣＴｔｈに達しているときは、Ｓ６０９へ進み、カウンタＨＺＲの値が判定値ＨＺＲｔｈ以上か否かを判断する。ここで、各触媒９〜１１の劣化が進んでいる場合はＨＺＲの値が大きくなる。
【００７６】
従って、カウンタＨＺＲの値が判定値ＨＺＲｔｈ以上である場合、触媒が劣化していると判定する（Ｓ６１０）。劣化判定された場合、警告灯を点灯させる等して運転者に触媒劣化を知らせる他、劣化の進んだ触媒に適した空燃比制御や点火時期制御を実行する。
【００７７】
一方、カウンタＨＺＲの値が判定値ＨＺＲｔｈより小さい場合、Ｓ６１１へ進み、触媒は十分に機能を発揮していると判定する。このようにして触媒の劣化，非劣化の判定を行った場合には、Ｓ６１２でカウンタＣＴ、ＨＺＲの値をともに０とし、次の診断に備える。
【００７８】
Ｓ６１６では、フラグＦｄｉａｇをＥＣＭ２１内のメモリにストアする。このようにストアされたフラグＦｄｉａｇの値は、上述した図４のＳ２０６等で参照される。
【００７９】
図９，１０は、空燃比フィードバック制御用の補正係数の変化を示す特性図で、上から順に、第２気筒群側の第２補正係数α２，第１気筒群側の第１補正係数α１，及び両補正係数α１，α２の平均値α３を示している。ここで、図９は、本実施例に係る触媒劣化診断時における波形図を、図１０は、本実施例に係る制御が行われていない比較例に係る波形図を示している。
【００８０】
図９に示す触媒劣化診断時において、第１気筒群側のリッチ・リーンの反転時に、第２気筒群側の補正係数α２が第１気筒群側の補正係数α１とともに大きくリッチ化又はリーン化される。このため、両者α１，α２のリッチ・リーン反転時期は多少異なるものの、両者α１，α２の位相が実質的に同期する（周波数が略等しくなる）こととなり、この結果、第１，第２補正係数の平均値α３と第１補正係数α１との位相が略一致する形となる。ここで、上記第１，第２補正係数の平均値α３を両フロント排気通路部３ｅ，３ｆ全体としての補正係数と見なせば、両フロント排気通路部３ｅ，３ｆ全体としての空燃比変動の位相が、第１フロント排気通路部３ｅの空燃比変動の位相と実質的に一致していると言える。従って、一方の第１フロント排気通路部３ｅに設けられた第１フロント空燃比センサ１８と、両フロント排気通路部３ｅ，３ｆが合流するリヤ排気通路部３ｇに設けられたリヤ空燃比センサ２０との出力に基づいて、触媒９〜１１全体の触媒系の劣化診断を良好に行うことができる。
【００８１】
この触媒劣化診断時において、第１気筒群側では、自身の第１フロント空燃比センサ１８の出力に基づいて、その補正係数α１に比例制御定数及び積分制御定数の双方を加，減算する通常のフィードバック制御が行われるとともに、第２気筒群側では、自身の第２フロント空燃比センサ１９の出力に基づいて、その補正係数α２に積分制御定数を加，減算することによりフィードバック制御が実現されている。このため、第２フロント排気通路部３ｆ内の空燃比も目標空燃比から大きく外れるようなことはなく、第２フロント触媒１０による排気の浄化効率が著しく低下するようなことはない。
【００８２】
一方、図１０に示す比較例のように、両補正係数α１’，α２’の位相が半波長だけずれている場合、両者α１’，α２’の平均値α３’が略一定値となり、フロント排気通路部３ｅ，３ｆ全体としての空燃比が実質的に変動しない形となる。このため、仮に第１フロント空燃比センサ１８とリヤ空燃比センサ２０とを用いて触媒劣化診断を行ったとしても、良好な結果を得ることはできない。
【００８３】
以上のように具体的な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施例の記載に限定されるものではなく、種々の変形，変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空燃比制御装置の一実施例を示す構成説明図。
【図２】本実施例に係る第１気筒群用空燃比フィードバック補正係数の演算ルーチン。
【図３】運転空燃比の判定に用いられる制御マップ。
【図４】本実施例に係る第２気筒群用空燃比フィードバック補正係数の演算ルーチン。
【図５】触媒劣化診断を行わない場合に実行される図４のサブルーチン。
【図６】触媒劣化診断を行う場合に実行される図４のサブルーチン。
【図７】本実施例に係る燃料噴射量演算ルーチン。
【図８】本実施例に係る触媒劣化診断ルーチン。
【図９】本実施例に係る触媒劣化診断時の補正係数の変化を示すグラフ。
【図１０】比較例に係る補正係数の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
３ｅ…第１フロント排気通路部
３ｆ…第２フロント排気通路部
３ｇ…リヤ排気通路部
９…第１フロント触媒
１０…第２フロント触媒
１１…リヤ触媒
１８…第１フロント空燃比センサ
１９…第２フロント空燃比センサ
２０…リヤ空燃比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004061796.tif 000008
【図８】
0004061796.tif 000009
【図９】
0004061796.tif 000010
【図１０】
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