JP2009057938A

JP2009057938A - エンジンの触媒劣化判定装置

Info

Publication number: JP2009057938A
Application number: JP2007227586A
Authority: JP
Inventors: Junichi Konishi; 純一小西
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】この発明は、リーン空燃比センサの劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことができ、触媒が劣化していないにもかかわらず、警告灯が点灯することを防止できるエンジンの触媒劣化判定装置を実現することを目的とする。
【解決手段】この発明は、エンジンの触媒劣化判定装置において、触媒劣化診断を開始し、触媒劣化度合いを算出するまでの時間を計測する診断時間計測手段を備え、計測された時間から、触媒上流側のリーン空燃比センサの劣化度合いを算出するリーン空燃比センサ劣化度合い算出手段を備え、計測した時間とリーン空燃比センサの劣化度合いとから補正値を算出する補正値算出手段を備え、少なくともリーン空燃比センサの出力値を用いて算出された触媒の劣化度合い計算値を、算出された補正値で補正することにより触媒劣化度合いを算出する触媒劣化度合い算出手段を備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明はエンジンの触媒劣化判定装置に係り、特に、リーン空燃比センサの劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことが可能なエンジンの触媒劣化判定装置に関する。

エンジンにおいては、排気通路の触媒の上流側及び下流側に空燃比センサを夫々設け、これら空燃比センサの出力値を用いて混合気の空燃比が目標空燃比になるように制御することで、触媒により排気ガスの清浄化を図ることが行われている。触媒は、使用により劣化が進むと清浄化機能が損なわれるため、触媒の劣化度合いを触媒劣化判定値と比較し、触媒の劣化度合いが触媒劣化判定値を超えた場合に、触媒が劣化していると判定する触媒劣化判定装置が提案されている。

従来のエンジンの触媒劣化判定装置には、ＮＯｘを吸蔵するＮＯｘトラップ触媒の下流側にＳＯｘ吸蔵状態に応じて酸素ストレージ能力が変化する劣化判定用触媒を配置し、この劣化判定用触媒の上流側及び下流側に夫々設けた酸素センサの出力振幅の差に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の劣化を判定するものがある。
特開２００５−３３０８４８号公報

また、エンジンにおける酸素センサの応答診断装置には、空燃比フィードバック制御中に触媒下流側の酸素センサの出力反転周波数を診断のためのパラメータとして検出し、触媒の劣化度と活性度とに基づいて酸素センサの診断のためのパラメータの判定値を設定し、酸素センサの出力反転周波数が設定値よりも小さいときは、酸素センサの応答劣化と判定するものがある。
特開平９−３３４７８号公報

ところで、エンジンの排気通路に設けた触媒の劣化度合いが触媒劣化判定値を超えた場合に、触媒が劣化していると判定するエンジンの触媒劣化判定装置には、触媒の上流側に排気ガスの空燃比がリーン状態であること検出するリーン空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）を設け、触媒の下流側に排気ガスのＳＯｘ（硫黄酸化物）を検出するＳＯｘセンサを設け、図４に示すように、触媒の劣化度合いである触媒劣化診断指標を、リーン空燃比センサの出力値がある値に達したとき（○印で示す）のＳＯｘセンサの出力値とこのときのリーン空燃比センサの出力値とから、下記（１）式に示す出力変動比で算出しているものがある。
触媒劣化診断指標＝ＳＯｘセンサ出力値／リーン空燃比センサ出力値…（１）
触媒劣化判定装置は、（１）式で算出された触媒劣化診断指標の値が触媒劣化判定値を超えた場合に、触媒が劣化していると判定する。なお、図４は、ＦＴＰ走行モード（米国の排気ガス浄化性能を評価するための走行パターン）におけるＳＯｘセンサの出力値とリーン空燃比センサの出力値とを示している。
ところが、上記（１）式による触媒劣化診断は、リーン空燃比センサの応答劣化が進んで出力値の上昇が遅れてくると、計算式の分母項が小さくなるため、算出される触媒劣化診断指標が大きくなる。そのため、リーン空燃比センサの劣化が進んだ場合には、正常な触媒であっても、上記（１）式による触媒劣化診断指標の計算結果から劣化と誤判定してしまい、触媒が劣化していないにもかかわらず、警告灯が点灯する問題があった。
また、リーン空燃比センサの応答劣化が進んだ場合には、図５に実線矢印で示すように、触媒自体が劣化していなくても、触媒劣化診断指標の計算値が閾値に対し、余裕が無くなる方向に進む。このため、場合によっては、触媒劣化診断指標の計算値が閾値を超えて触媒が劣化していると判定する可能性がある。

この発明は、リーン空燃比センサの劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことが可能であり、触媒が劣化していないにもかかわらず、警告灯が点灯することを防止できるエンジンの触媒劣化判定装置を実現することを目的とする。

この発明は、エンジンの排気通路に触媒を設け、この触媒の劣化度合いが、触媒劣化判定値を超えた場合に前記触媒が劣化していると判定するエンジンの触媒劣化判定装置において、前記触媒の上流側にリーン空燃比センサを設け、触媒劣化診断を開始し、触媒劣化度合いを算出するまでの時間を計測する診断時間計測手段を備え、この診断時間計測手段により計測された時間から、リーン空燃比センサの劣化度合いを算出するリーン空燃比センサ劣化度合い算出手段を備え、前記診断時間計測手段が計測した時間と前記リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段が算出した劣化度合いとから補正値を算出する補正値算出手段を備え、少なくとも前記リーン空燃比センサの出力値を用いて算出された前記触媒の劣化度合い計算値を、前記補正値算出手段により算出された補正値で補正することにより触媒劣化度合いを算出する触媒劣化度合い算出手段を備えていることを特徴とする。

この発明のエンジンの触媒劣化判定装置は、触媒劣化度合いを算出するまでの時間とリーン空燃比センサの劣化度合いとから算出した補正値で触媒の劣化度合い計算値を補正することで、リーン空燃比センサの劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことが可能である。これにより、この発明のエンジンの触媒劣化判定装置は、触媒が劣化していないにもかかわらず、警告灯が点灯することを防止できる。

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図１はエンジンの触媒劣化判定装置の判定フローチャート、図２は触媒劣化診断指標の補正マップを示す図、図３はエンジンの触媒劣化判定装置のシステム構成図である。
図３において、１は車両に搭載された多気筒を有するエンジンである。エンジン１は、吸気系として、燃焼室２に連通する吸気通路３を設け、エアクリーナ４とスロットルボディ５と吸気マニホルド６とを順次に配設している。スロットルボディ５には、スロットルバルブ７を設けている。また、エンジン１は、排気系として、燃焼室２に連通する排気通路８を設け、排気マニホルド９と第１の触媒１０と第２の触媒１１とマフラ１２とを順次に配設している。
前記エンジン１は、燃料系として、燃料噴射弁１３を設けている。燃料噴射弁１３は、燃料供給通路１４により燃料ポンプ１５を介して燃料タンクに連絡されている。また、エンジン１は、点火機構を構成する点火コイル１６を設けている。点火コイル１６は、燃焼室５に設けた点火プラグ１７に接続されている。
エンジン１は、スロットルボディ５のスロットルバルブ７を迂回して吸気通路３を連通するバイパス空気通路１８を設け、バイパス空気通路１８の途中にアイドル制御バルブ１９を設けている。アイドル制御バルブ１９は、スロットルバルブ７を迂回してバイパス空気通路１８によりエンジン１に供給されるアイドル空気量を調整する。

エンジン１には、冷却水温を検出する水温センサ２０を設け、エンジン回転数及び気筒判別のためのクランク軸のクランク角を検出するクランク角センサ２１を設け、カム軸のカム角を検出するカム角センサ２２を設け、エアクリーナ２に吸入空気量を検出するエアフローセンサ２３を設け、第１の触媒１０の上流側に排気ガスの空燃比がリーン状態であること検出するリーン空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）２４を設け、第１の触媒１０の下流側に排気ガスのＳＯｘを検出するＳＯｘセンサ２５を設けている。
燃料噴射弁１３と燃料ポンプ１５と点火コイル１６とアイドル制御バルブ１９と水温センサ２０とクランク角センサ２１とカム角センサ２２とエアフローセンサ２３とリーン空燃比センサ２４とＳＯｘセンサ２５とは、触媒劣化判定装置２６を構成する触媒劣化判定手段２７に接続されている。触媒劣化判定手段２７には、警告灯２８を接続している。触媒劣化判定装置２６は、各センサ２０〜２５から入力する信号に基づいて、触媒９の劣化度合いが、触媒劣化判定値を超えた場合に触媒１０が劣化していると判定し、警告灯２８を点灯する。

この触媒劣化判定装置２６は、触媒９の上流側にリーン空燃比センサ２４を設け、触媒劣化判定手段２７に診断時間計測手段２９とリーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０と補正値算出手段３１と触媒劣化度合い算出手段３２とを備えている。
診断時間計測手段２９は、触媒劣化診断を開始し、触媒劣化度合いを算出するまでの時間を計測する。リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０は、診断時間計測手段２９により計測された時間から、リーン空燃比センサ２４の劣化度合いを算出する。補正値算出手段３１は、診断時間計測手段２９が計測した時間とリーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０が算出した劣化度合いとから触媒１０の劣化度合い計算値の補正値を算出する。触媒劣化度合い算出手段３２は、少なくともリーン空燃比センサ２４の出力値を用いて算出された触媒１０の劣化度合い計算値を、補正値算出手段３１により算出された補正値で補正することにより触媒劣化度合いを算出する。
前記補正値算出手段３１は、図２に示すように、診断時間計測手段２９により計測された時間が長いほど、また、リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０により算出された劣化度合いが進んでいるほど、小さな値の補正値を算出する。

次に、この実施例の作用を説明する。
エンジン１の触媒劣化判定装置２６は、予め、触媒１０とリーン空燃比センサ２４が正常時の触媒劣化診断開始から触媒劣化度合いである触媒劣化診断指標を算出するまでに要した時間Ｙ（Ｎ−１）を計測し、記憶しておく。
触媒劣化判定装置２６は、図１に示すように、触媒劣化の診断実行条件が成立すると（Ｓ０１）、触媒劣化診断を開始したかを判断する（Ｓ０２）。
この判断（Ｓ０２）がＮＯの場合は、この判断（Ｓ０２）を繰り返す。この判断（Ｓ０２）がＹＥＳの場合は、触媒劣化診断を終了したかを判断する（Ｓ０３）。
この判断（Ｓ０３）がＮＯの場合は、触媒劣化診断未診断でリーン空燃比センサ２４の応答劣化診断が行われた場合であり、リーン空燃比センサ２４の応答劣化判定の実施（Ｓ０５）に移行する。
この判断（Ｓ０３）がＹＥＳの場合は、現在の触媒劣化診断開始から触媒１０の劣化度合いである触媒劣化診断指標を算出するまでに要した時間Ｙ（Ｎ）と、記憶した正常時の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ−１）との差が、リーン空燃比センサ２４の劣化に伴う触媒劣化診断指標算出遅れ時間△Ｙ以上であるかを判断する（Ｓ０４）。
現在の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ）と記憶した正常時の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ−１）との差が、触媒劣化診断指標算出遅れ時間△Ｙ以上である場合は、リーン空燃比センサ２４の劣化が進んでいると判断できる。

前記判断（Ｓ０４）がＮＯの場合は、触媒劣化診断指標を補正無しとし（Ｓ０９）、補正していない触媒劣化診断指標により触媒９の劣化判定を行う。
前記判断（Ｓ０４）がＹＥＳの場合は、リーン空燃比センサ２４の応答劣化診断を実施し（Ｓ０５）、現在の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ）からリーン空燃比センサ２４の劣化度合いであるリーン空燃比センサ応答劣化診断指標Ｚ（Ｎ）を算出し（Ｓ０６）、現在の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ）と記憶した正常時の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ−１）との差が触媒劣化診断指標算出遅れ時間△Ｙ以上であるかの計算を算出済みであるかを判断する（Ｓ０７）。
この判断（Ｓ０７）がＹＥＳの場合は、少なくともリーン空燃比センサ２４の出力値を用いて算出された触媒１０の劣化度合い計算値である触媒劣化診断指標を、補正値算出手段３１により算出された触媒劣化診断指標の補正値で補正し（Ｓ０８）、最終的な触媒劣化度合いである触媒劣化診断指標を算出して触媒９の劣化判定を行う。
前記触媒劣化診断指標の補正値は、図２に示すように、診断時間計測手段２９が計測した現在の触媒劣化診断指標を算出するまでの時間Ｙ（Ｎ）と、リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０が算出したリーン空燃比センサ応答劣化診断指標Ｚ（Ｎ）と、により設定された触媒劣化診断指標補正マップから算出する。
前記判断（Ｓ０７）がＮＯの場合は、触媒劣化診断を終了する（Ｓ１０）。なお、触媒１０の劣化度合い計算値である触媒劣化診断指標は、リーン空燃比センサ２４の出力値だけでなく、図４に示すように、リーン空燃比センサ２４の出力値とＳＯｘセンサの出力値とから、前記（１）式に示す出力変動比で算出することもできる。

このように、このエンジン１の触媒劣化判定装置２６は、触媒劣化度合いを算出するまでの時間Ｙ（Ｎ）とリーン空燃比センサ２４の劣化度合いであるリーン空燃比センサ応答劣化診断指標Ｚ（Ｎ）とから算出した補正値で触媒１０の劣化度合い計算値である触媒劣化診断指標を補正することで、リーン空燃比センサ２４の劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことが可能である。
これにより、このエンジン１の触媒劣化判定装置２６は、触媒１０が劣化していないにもかかわらず、警告灯２８が点灯することを防止できる。
この触媒劣化判定装置２６の補正値算出手段３１は、診断時間計測手段２９により計測された時間Ｙ（Ｎ）が長いほど、また、リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段３０により算出されたリーン空燃比センサ２４の劣化度合いであるリーン空燃比センサ応答劣化診断指標Ｚ（Ｎ）が進んでいるほど、小さな値の補正値を算出することで、触媒劣化判定に用いる値がより正確な値を示すような補正値を設定している。
これにより、このエンジン１の触媒劣化判定装置２６は、精度の高い触媒劣化判定を行うことができ、触媒１０が劣化していないにもかかわらず、警告灯２８が点灯することを防止できる。

この発明のエンジンの触媒劣化判定装置は、リーン空燃比センサの劣化度合いの影響を受けることなく、精度の高い触媒劣化判定を行うことが可能であり、排気通路の触媒上流側に空燃比センサを備えたエンジンに適用することができる。

実施例を示すエンジンの触媒劣化判定装置の判定フローチャートである。実施例を示す触媒劣化診断指標の補正マップを示す図である。実施例を示すエンジンの触媒劣化判定装置のシステム構成図である。従来例を示すＦＴＰ走行モードにおけるＳＯＸセンサとリーン空燃比センサとの出力値比較による触媒劣化診断指標を説明する図である。従来例を示すリーン空燃比センサの応答劣化と触媒劣化診断指標との関係を説明する図である。

符号の説明

１エンジン
２吸気通路
３燃焼室、
８排気通路
１０触媒
２４リーン空燃比センサ
２５ＳＯｘセンサ
２６触媒劣化判定装置
２７触媒劣化判定手段
２８警告灯
２９診断時間計測手段
３０リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段
３１補正値算出手段
３２触媒劣化度合い算出手段

Claims

エンジンの排気通路に触媒を設け、
この触媒の劣化度合いが、触媒劣化判定値を超えた場合に前記触媒が劣化していると判定するエンジンの触媒劣化判定装置において、
前記触媒の上流側にリーン空燃比センサを設け、
触媒劣化診断を開始し、触媒劣化度合いを算出するまでの時間を計測する診断時間計測手段を備え、
この診断時間計測手段により計測された時間から、リーン空燃比センサの劣化度合いを算出するリーン空燃比センサ劣化度合い算出手段を備え、
前記診断時間計測手段が計測した時間と前記リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段が算出した劣化度合いとから補正値を算出する補正値算出手段を備え、
少なくとも前記リーン空燃比センサの出力値を用いて算出された前記触媒の劣化度合い計算値を、前記補正値算出手段により算出された補正値で補正することにより触媒劣化度合いを算出する触媒劣化度合い算出手段を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化判定装置。
前記補正値算出手段は、前記診断時間計測手段により計測された時間が長いほど、また、前記リーン空燃比センサ劣化度合い算出手段により算出された劣化度合いが進んでいるほど、小さな値の補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの触媒劣化判定装置。