JP2754433B2 - 内燃エンジンの触媒劣化検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスを浄化すべく
内燃エンジンの排気系に設けられた内燃エンジンの触媒
劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンの排気ガスを浄化する触媒
の劣化を判定する手段として、触媒の上流および下流に
Ｏ₂センサを設け、上流側Ｏ₂センサの出力と下流側Ｏ₂
センサの出力に応じて吸気系への供給空燃比を調整した
状態で、吸気系供給空燃比の反転から下流側Ｏ₂センサ
の出力の反転までの時間を計測することは公知である
（例えば、特開平２−３０９１５号公報、特開平２−３
３４０８号公報、特開平２−２０７１５９号公報参
照）。また触媒の劣化を判定する手段として、上流側Ｏ
₂センサと下流側Ｏ₂センサの出力を比較する手法、例え
ば出力比法（特開昭６３−２３１２５２号公報参照）、
応答比法（特開平３−５７８６２号公報参照）、位相差
時間計測法（特開平２−３１０４５３号公報参照）等が
提案されている。

【０００３】また本出願人により、燃料補正係数を一定
周波数でスイッチングし、その際に生ずる上流側Ｏ₂セ
ンサの出力と下流側Ｏ₂センサの出力から演算した面積
差に基づいて触媒の劣化を判定する手法（面積差法）
が、特願平２−１１７８９０号により既に提案されてい
る。これらの手法はいずれも触媒の有するＯ₂ストレー
ジ能力に着目し、このＯ₂ストレージ能力を定量化する
ことにより、触媒の劣化判定を行っている。

【０００４】また、本願出願人は、上流側Ｏ₂センサの
出力を使用せずに下流側Ｏ₂センサの出力のみを使用し
て劣化判定を行い、これによって上流側Ｏ₂センサの単
体特性や劣化による制御空燃比の理論空燃比からのずれ
の影響を受けることがなく、安定した下流側Ｏ₂センサ
の出力に基づいて正確な触媒の劣化判定を行う手法（特
願平３−２７１２０４号）を提案している。即ち、この
手法は、下流側Ｏ₂センサの出力に応じてエンジンの空
燃比を調整する際、燃料補正係数（Ｋo2）を理論空燃比
に対してリッチ側からリーン側に変化させるスキップ量
が発生された時から、下流側Ｏ₂センサの出力が理論空
燃比に対してリッチからリーンに反転するまでの時間
（ＴＬ）が所定時間よりも短い時に触媒が劣化したと判
定するものである。さらに、この提案では誤判定防止の
ために、触媒の温度を検知する触媒温度センサを用い、
触媒温度が所定の範囲（劣化モニタ温度範囲）を逸脱し
た時には触媒の劣化検知を禁止する手段を設けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｏ
₂ストレージ能力は触媒（ＣＡＴ）の温度によって変化
する場合があり、このような場合には下流側Ｏ₂センサ
の出力のリッチからリーンに反転するまでの時間（Ｔ
Ｌ）が前記触媒の温度により変化する。前記特願平３−
２７１２０４号の劣化判定装置はこの点を考慮しておら
ず、劣化判定精度向上の観点から問題解決の余地が残さ
れていた。

【０００６】この点を図２３により具体的に説明する。
図２３は、触媒温度に対する触媒Ｏ₂ストレージ能力
（ＯＳＣ）の変化を示す図である。

【０００７】図２３に示すように、新品の触媒では３０
０°Ｃ近辺の温度でＯ₂ストレージ能力が飽和状態とな
り、その飽和後の劣化モニタ温度範囲においてはＯ₂ス
トレージ能力が触媒の温度によって変化せず安定してい
る。ところが、触媒の熱劣化が進んでいって新品から良
品、さらには劣化品となると、Ｏ₂ストレージ能力が低
下し、図中のＡ〜Ｂの範囲（３００〜５５０°Ｃ）で該
Ｏ₂ストレージ能力が触媒の温度によって変化するよう
になる。

【０００８】このような状況において、新品の触媒に合
わせて、前記劣化モニタ温度範囲の下限値が図中Ａの３
００°Ｃに設定された場合に、触媒温度が図中のＡ〜Ｂ
の範囲の時に劣化判定が行われると、新品の触媒に対し
ては誤判定防止が可能となるが、Ｏ₂ストレージ能力が
新品よりも低下した良品の触媒では誤判定となる恐れが
ある。また、良品に合わせて前記劣化モニタ温度範囲の
下限値が図中Ｂの５５０°Ｃに設定された場合は、より
高い温度で劣化品を劣化であると判定できないか、ある
いは触媒の温度が前記劣化モニタ温度範囲に達すること
がなく劣化判定を行わないという恐れがあった。

【０００９】このように、誤判定防止のために、触媒温
度が前記劣化モニタ温度範囲を逸脱した時に触媒の劣化
検知を禁止するという条件のみでは、新品の触媒につい
ては誤判定を防止できるが、劣化している触媒の誤判定
防止条件としては不十分であった。

【００１０】本発明は上記従来の問題点に鑑み、触媒の
Ｏ₂ストレージ能力が温度によって変化する場合であっ
ても、正確に触媒の劣化判定が行える内燃エンジンの触
媒劣化検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は上記目的を
達成するために、内燃エンジンの排気系に取り付けられ
排気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該触媒手段の
下流に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する酸素濃
度検出手段とを備え、該酸素濃度検出手段の出力と所定
の判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検出する内燃
エンジンの触媒劣化検出装置において、前記触媒手段の
温度を検出する触媒温度検出手段と、該触媒温度検出手
段により検出された触媒手段の温度に対応して前記判別
値を決定する判別値決定手段とを有することを特徴とす
る。

【００１２】第２の発明は、内燃エンジンの排気系に取
り付けられ排気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該
触媒手段の上流側に取り付けられ排気中の酸素濃度を検
出する上流側酸素濃度検出手段と、該触媒手段の下流側
に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素
濃度検出手段とを備え、前記上流側及び下流側酸素濃度
検出手段の出力と所定の判別値とに基づき前記触媒手段
の劣化を検出する内燃エンジンの触媒劣化検出装置にお
いて、前記触媒手段の温度を検出する触媒温度検出手段
と、該触媒温度検出手段により検出された触媒手段の温
度に対応して前記判別値を決定する判別値決定手段とを
有することを特徴とする。

【００１３】第３の発明は、第１及び第２の発明におい
て、前記触媒温度検出手段は、前記触媒手段の一部に取
り付けられ該触媒手段の中心部の温度を検出することを
特徴とする。

【００１４】第４の発明は、内燃エンジンの排気系に取
り付けられ排気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該
触媒手段の下流に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出手段とを備え、該酸素濃度検出手段の
出力と所定の判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検
出する内燃エンジンの触媒劣化検出装置において、前記
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前
記運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転状
態に応じて前記触媒手段の温度を推定する触媒温度推定
手段と、該触媒温度推定手段により推定された触媒手段
の温度に応じて前記判別値を決定する判別値決定手段と
を有することを特徴とする。

【００１５】第５の発明は、内燃エンジンの排気系に取
り付けられ排気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該
触媒手段の上流側に取り付けられ排気中の酸素濃度を検
出する上流側酸素濃度検出手段と、該触媒手段の下流側
に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素
濃度検出手段とを備え、前記上流側及び下流側酸素濃度
検出手段の出力と所定の判別値とに基づき前記触媒手段
の劣化を検出する内燃エンジンの触媒劣化検出装置にお
いて、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
手段と、前記運転状態検出手段により検出されたエンジ
ンの運転状態に応じて前記触媒手段の温度を推定する触
媒温度推定手段と、該触媒温度推定手段により推定され
た触媒手段の温度に応じて前記判別値を決定する判別値
決定手段とを有することを特徴とする。

【００１６】第６の発明は、第４または第５の発明にお
いて、前記運転状態検出手段は、エンジンの回転数及び
エンジンの負荷、あるいはエンジンに吸入される吸入空
気量をエンジンの運転状態として検出し、前記触媒温度
推定手段は、これらエンジンの回転数及びエンジンの負
荷、あるいはエンジンに吸入される吸入空気量に基づき
前記触媒手段の温度を推定することを特徴とする。

【００１７】

【作用】第１及び第２の発明によれば、判別値決定手段
は、触媒温度検出手段により検出された触媒の温度に対
応する判定値を例えば判別値テーブルから検索して決定
する。そして、酸素濃度検出手段の出力と検索された判
定値とに基づき触媒手段の劣化を検出する。これにより
触媒手段の温度特性に対応して判定値が補正できる。

【００１８】第３の発明によれば、触媒温度検出手段が
触媒手段の中心部の温度を検出するので、安定したガス
流の中に触媒温度センサを置くことができる。

【００１９】第４及び第５の発明によれば、触媒温度推
定手段は、運転状態検出手段により検出された内燃エン
ジンの運転状態に応じて触媒温度を演算等により推定す
る。判別値決定手段は、推定された触媒温度に対応する
判定値を例えば判別値テーブルから検索して決定する。
検索された判定値と酸素濃度検出手段の出力に基づき触
媒手段の劣化を判定する。これにより、触媒温度センサ
等の触媒温度検出手段を使用せずに、触媒の温度特性に
対応した判定値の補正が行われる。

【００２０】第６の発明によれば、触媒温度推定手段
は、運転状態検出手段により検出された少なくとも内燃
機関の回転数、内燃機関の負荷、及び内燃機関に供給さ
れる空燃比により例えば演算によって触媒温度を推定す
るので、高精度の温度推定が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例に係る内燃エ
ンジンの触媒劣化検出装置が適用される燃料供給制御装
置の全体の構成図であり、内燃エンジンＥの吸気管１の
途中にはスロットルボディ２が設けられ、その内部には
スロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはス
ロットル弁開度（θTH）センサ4が連結されており、当
該スロットル弁３の開度θTHに応じた電気信号を電子制
御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）Ｕに供給する。

【００２３】燃料噴射弁５はエンジンＥとスロットル弁
３との間、且つ吸気弁６の少し上流側に各気筒毎に設け
られており、各燃料噴射弁５は図示しない燃料ポンプに
接続されるとともに。ＥＣＵに電気的に接続されて該Ｅ
ＣＵからの信号により燃料噴射の開弁時間が制御され
る。

【００２４】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧力（Ｐｂ）センサ７が設けられており、この
絶対圧力センサ７により検出された絶対圧力Ｐｂは電気
信号に変換されてＥＣＵ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、この
吸気温センサ８により検出された吸気温Ｔａは電気信号
に変換されてＥＣＵに供給される。

【００２５】エンジンＥの本体に装着された冷却水温
（Ｔｗ）センサ９はサーミスタ等から成り、冷却水Ｔｗ
を検出して対応する電気信号をＥＣＵに供給する。エン
ジン回転数（Ｎｅ）センサ１０はエンジンＥ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おり、
該クランク軸の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、ＥＣＵに供給
する。ＥＣＵには車速を検出する車速（Ｖｈ）センサ１
１が接続されており、車速Ｖｈを示す電気信号が供給さ
れる。

【００２６】排気管１２における触媒Ｃの上流位置に
は、排気成分濃度検出器としての上流側Ｏ₂センサＦＳ
が装着されているとともに、触媒Ｃの下流位置には下流
側Ｏ₂センサＲＳが装着され、それぞれ排気ガス中の酸
素濃度を検出してその検出値に応じた電気信号（Ｆ
Ｖ₀₂，ＲＶ₀₂）がＥＣＵに供給される。また触媒Ｃには
その温度を検出する触媒温度（ＴCAT）センサ１３が装
着され、検出された触媒温度ＴCATに対応する電気信号
はＥＣＵに供給される。

【００２７】ここで、触媒Ｃは、図２（ａ），（ｂ）に
示すように、独立した２ベットＣ１，Ｃ２が所定の間隔
（例えば２５ｍｍ）を隔てて直列的に配置されたもの
で、そのベットＣ１，Ｃ２間に前記触媒温度センサ１３
が装着され、その検温部であるサーミスタ１３ａが触媒
Ｃの径方向のほぼ中央部に位置している。

【００２８】ＥＣＵは各種センサからの入力信号波形を
形成し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信
号値をディジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路１４、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）１５、ＣＰＵ１５での演算に使用される各種演算プ
ログラムや各種基準値が記憶されるＲＯＭ１６、検出さ
れた前記各種エンジンパラメータ信号や演算結果が一時
的に記憶されるＲＡＭ１７、および前記燃料噴射弁５に
駆動信号を供給する出力回路１８等から構成される。

【００２９】ＣＰＵ１５は上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、後述するようにフィードバック制御
領域やフィードバック制御を行わない複数の特定運転領
域（以下「オープンループ制御領域」という）の種々の
エンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエ
ンジン運転状態に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤ
Ｃ信号パルスに同期する燃料噴射弁５の燃料噴射時間Ｔ
OUTを演算する。

【００３０】 ＴOUT＝Ｔｉ×Ｋ₀₂×ＫLS×Ｋ₁＋Ｋ₂ …（１） ここに、Ｔｉは燃料噴射弁５の基本燃料噴射時間であ
り、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気管内絶対圧Ｐｂに応じ
て決定される。

【００３１】Ｋ₀₂はＯ₂フィードバック補正係数（以
下、単に「補正係数」という）であり、フィードバック
制御時、排気ガス中の酸素濃度に応じて求められ、更に
オープンループ制御領域では各運転領域に応じて設定さ
れる。

【００３２】ＫLSはエンジンＥがオープンループ制御領
域のうち、リーン化領域又はフューエルカット領域、す
なわち所定の減速運転領域にあるとき値１.０未満の所
定値（例えば０.９５）に設定されるリーン化係数であ
る。

【００３３】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補正係数および補正変数であ
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れるような所定値に決定さ
れる。

【００３４】ＣＰＵ１５は上述のようにして求めた燃料
噴射時間ＴOUTに基づいて燃料噴射弁５を開弁させる駆
動信号を出力回路１８を介して燃料噴射弁５に供給す
る。

【００３５】図３および図４はエンジンＥがフィードバ
ック制御領域および複数のオープンループ制御領域のい
ずれかの運転状態にあるかを判別するとともに、判別さ
れた運転状態に応じて補正係数Ｋ₀₂を設定するプログラ
ムのフローチャートを示す。本プログラムは、ＴＤＣ信
号パルスの発生時に、これと同期して実行される。

【００３６】まず、ステップ１０１においてフラグｎ₀₂
が値１に等しいか否かを判別する。該フラグｎ₀₂は上流
側Ｏ₂センサＦＳおよび下流側Ｏ₂センサＲＳが活性化状
態にあるか否かを判別するためのもので、前記ステップ
１０１の答が（Ｙｅｓ）である場合、すなわち両Ｏ₂セ
ンサＦＳ，ＲＳが活性化状態にあると判別されたときに
は、ステップ１０２で冷却水温Ｔｗが所定水温ＴＷ₀₂よ
り高いか否かを判別する。この答が（Ｙｅｓ）、すなわ
ちＴｗ＞Ｔｗ₀₂が成立し、エンジンＥが暖機を完了して
いるときには、ステップ１０３でフラグＦＬＧWOTが値
１に等しいか否かを判別する。このフラグＦＬＧWOT
は、図示しないプログラムにより、エンジンＥが供給燃
料量を増量すべき高負荷領域にあると判別されたときに
値１にセットされるものである。

【００３７】前記ステップ１０３の答が（Ｎｏ）、すな
わちエンジンＥが前記高負荷領域にないときには、ステ
ップ１０４でエンジン回転数Ｎｅが高回転側の所定回転
数ＮHOPより大きいか否かを判別し、この答が（Ｎｏ）
のときには更に、ステップ１０５でエンジン回転数Ｎｅ
が低回転側の所定回転数ＮLOPより大きいか否かを判別
する。この答が（Ｙｅｓ）、すなわちＮLOP＜Ｎｅ≦ＮH
OPが成立するときには、ステップ１０６でリーン化係数
ＫLSが値１.０未満であるか否か、すなわちエンジンＥ
が所定の減速運転領域にあるか否かを判別する。このス
テップ１０６の答が（Ｎｏ）のときには、ステップ１０
７でエンジンＥがフューエルカットの実行中であるか否
かの判別をする。この答が（Ｎｏ）のときには、エンジ
ンＥがフィードバック制御領域にあると判別し、更にス
テップ１０８でエンジン運転状態が触媒Ｃのモニタを許
可する状態にあるか否かを判別する。この答が（Ｙｅ
ｓ）、すなわちモニタが許可されれば、ステップ１０９
で下流側Ｏ₂センサＲＳの出力電圧ＲＶ₀₂に基づいて前
記補正係数Ｋ₀₂を制御するとともに、触媒Ｃの劣化をモ
ニタし、本プログラムを終了する。

【００３８】一方、前記ステップ１０８の答が（Ｎ
ｏ）、すなわち触媒Ｃのモニタが許可されないときに
は、ステップ１１０で前回モニタ中であるか否かを判別
する。その答が（Ｎｏ）、すなわち継続してモニタが行
われていないときには、ステップ１１１で上流側Ｏ₂セ
ンサＦＳとリーン化側Ｏ₂センサＲＳの出力ＦＶ₀₂，Ｒ
Ｖ₀₂に基づいて前記補正係数Ｋ₀₂を制御するとともに、
補正係数Ｋ₀₂の平均値ＫREFを算出して本プログラムを
終了する。

【００３９】前記ステップ１０５の答が（Ｎｏ）、すな
わちＮｅ≦ＮLOPが成立しエンジンＥが低回転領域にあ
るとき、前記ステップ１０６の答が（Ｙｅｓ）、すなわ
ちエンジンＥが所定の減速運転領域にあるとき、または
前記ステップ１０７の答が（Ｙｅｓ）、すなわちエンジ
ンＥがフューエルカットの実行中であるときにはステッ
プ１１２に進む。このステップ１１１２では、当該ルー
プを所定時間ｔD継続したか否かを判別し、この答が
（Ｎｏ）のときには、ステップ１１３で補正係数Ｋ₀₂を
当該ループへ移行する直前の値にホールドする一方、答
が（Ｙｅｓ）のときには、ステップ１１４で補正係数Ｋ
₀₂を値１.０に設定してオープンループ制御を行い、本
プログラムを終了する。すなわち、前記ステップ１０５
〜１０７のいずれかの条件によってエンジンＥがフィー
ドバック制御領域からオープンループ制御領域へ移行し
た場合、補正係数Ｋ₀₂は、該移行後所定時間ｔDが経過
するまでは該移行直前のフィードバック制御時に算出さ
れた値にホールドされる一方、所定時間tDが経過した後
は値は１.０に設定される。

【００４０】前記ステップ１０２の答が（Ｎｏ）、すな
わちエンジンＥが暖機を完了していないとき、前記ステ
ップ１０３の答が（Ｙｅｓ）、すなわちエンジンＥが高
負荷領域にあるとき、または前記ステップ１０４のの答
が（Ｙｅｓ）、すなわちエンジンＥが高回転領域にある
ときには、前記ステップ１１４に進み、オープンループ
制御を実行して本プログラムを終了する。

【００４１】前記ステップ１０１の答が（Ｎｏ）、すな
わち両Ｏ₂センサＦＳ，ＲＳが不活性状態にあると判別
されたとき、および前記ステップ１１０の答が（Ｙｅ
ｓ）、すなわち今回初めてモニタが不許可になったとき
には、ステップ１１５に進み、エンジンＥがアイドル領
域にあるか否かを判別する。この判別は、例えばエンジ
ン回転数Ｎｅが所定回転数以下で且つスロットル弁開度
θTHが所定開度以下であるか否かを判別することにより
行われる。このステップ１１５の答が（Ｙｅｓ）、すな
わちエンジンＥがアイドル領域にあるときには、ステッ
プ１１６で補正係数Ｋ₀₂をアイドル領域用の平均値ＫRE
F0に設定し、オープンループ制御を実行して本プログラ
ムを終了する。

【００４２】前記ステップ１１５の答が（Ｎｏ）、すな
わちエンジンＥがアイドル領域以外の運転領域（以下
「オフアイドル領域」という）にあるときには、ステッ
プ１１７に進み、補正係数Ｋ₀₂をオフアイドル領域用の
平均値ＫREF1に設定する。

【００４３】次に、触媒の劣化について説明する。

【００４４】前述のように、図３のフローチャートにお
いて、ステップ１０８で触媒Ｃのモニタ許可がなされな
いときには、上流側Ｏ₂センサＦＳの出力電圧ＦＶ₀₂と
下流側Ｏ₂センサＲＳの出力電圧ＲＶ₀₂とに基づき、フ
ィードバック制御が行われる。一方、前記ステップ１０
８で触媒Ｃのモニタが許可されると、ステップ１０９で
触媒Ｃのモニタモードが実行される。以下、その内容を
図５〜図９のフローチャートを参照して詳述する。

【００４５】この触媒Ｃの劣化モニタを行う場合のフィ
ードバック制御は下流側Ｏ₂センサＲＳの出力電圧ＲＶ
₀₂のみに基づいて行われる。そして補正係数Ｋ₀₂を理論
空燃比に対してリッチ側からリーン側にスキップさせる
ためのスペシャルＰ項ＰLSPが発生してから、Ｏ₂濃度の
リッチ→リーンの反転が確認されるまでの時間ＴＬが検
出されるとともに、補正係数Ｋ₀₂を理論空燃比に対して
リーン側からリッチ側にスキップさせるためのスペシャ
ルＰ項ＰRSPが発生してから、Ｏ₂濃度のリーン→リッチ
の反転が確認されるまでの時間ＴＲが検出され、これら
時間ＴＬ，ＴＲに基づいて触媒Ｃの劣化が判定される。

【００４６】図５のフローチャートに基づいて触媒劣化
モニタの概略構成を説明する。

【００４７】図５において、最初にステップ２０１で触
媒の劣化検出のために前提条件が成立しているか否かが
判別され、その答が（Ｎｏ）の場合には、ステップ２０
２において、ＮTL(ＴＬ計測回数、すなわち前記時間Ｔ
Ｌが計測された合計回数)、ｎTR（ＴＲ計測回数、すな
わち前記時間ＴＲが計測された合計回数）、ＴＬSUM
（ＴＬ合計値、すなわち複数回計測されたＴＬの合計時
間）、ＴＲSUM（ＴＲ合計値、すなわち複数回計測され
たＴＲの合計時間）がゼロにセットされる。続いてステ
ップ２０３で前述の通常のフィードバック制御が行われ
る。なお、触媒Ｃの劣化モニタ実行中に前提条件を外れ
た場合には、フィードバック制御の初期値としてＫREF
が用いられる。

【００４８】前記ステップ２０１の答が（Ｙｅｓ）のと
き、すなわち触媒Ｃの劣化モニタの前提条件が成立して
いるときには、ステップ２０４で前記ＴＲ計測回数ｎTR
が所定値以上であるかが判別される。ステップ２０４の
答が(Ｙｅｓ)の場合には、触媒Ｃの劣化判定のためのデ
ータが準備されたとして、ステップ２０５の劣化判定処
理Ｂが実行され、ステップ２０６でモニタを終了して通
常のフィードバック制御に復帰する。この場合にも、フ
ィードバック制御の初期値としてＫREFが用いられる。

【００４９】前記ステップ２０４の答が（Ｎｏ）の場合
には、触媒Ｃの劣化判定のためのデータが準備されてい
ないとして、以下のステップ２０７〜２１３が実行され
る。すなわち、先ずステップ２０７でモニタが許可され
てから最初のスペシャルＰ項ＰLSP,ＰRSPが発生したか
が判別される。モニタが未だスタートしていない場合に
は答が（Ｎｏ）となり、ステップ２０８でモニタスター
ト処理が実行される。一方、前記ステップ２０７の答が
（Ｙｅｓ）であって既に最初のスペシャルＰ項ＰLSP,Ｐ
RSPが発生していれば、ステップ２０９で下流側Ｏ₂セン
サＲＳの出力電圧ＲＶ₀₂が反転したかが判別される。ス
テップ２０９の答が（Ｙｅｓ）であれば、ステップ２１
０でＲＶ₀₂反転時の処理、すなわちＴＬ計測回数ｎTLあ
るいはＴＲ計測回数ｎTRのインクリメント、リーンディ
レイタイマｔLD（ＲＶ₀₂が反転してからスペシャルＰ項
ＰRSPを発生させるまでの時間を計測）あるいはリッチ
ディレイタイマｔRD（ＲＶ₀₂が反転してからスペシャル
Ｐ項ＰLSPを発生させるまでの時間を計測）のスター
ト、およびスペシャルＰ項ＰLSP,ＰRSPの発生が実行さ
れる。

【００５０】一方、前記ステップ２０９の答が（Ｎｏ）
の場合には、ステップ２１４で劣化判定処理Ａが開始さ
れ、続くステップ２１５で触媒Ｃの正常を確認し、その
答が（Ｙｅｓ）、即ち触媒Ｃの正常が確認されると、前
記ステップ２０６に移行してモニタを終了する。一方、
前記ステップ２１５の答が（Ｎｏ）で正常が確認できな
ければ、ステップ２１１に移行する。

【００５１】ステップ２１１ではモニタが許可されてか
ら一度でも下流側Ｏ₂センサＲＳの出力電圧ＲＶ₀₂が反
転したか否かが判別される。前記ステップ２１１の答が
（Ｎｏ）の場合、すなわちモニタが許可されてから最初
の反転が行われる前であれば、ステップ２１２でスター
ト後の反転待ち処理が行われる一方、ステップ２１１の
答が（Ｙｅｓ）の場合、すなわちスタート後に１回以上
の反転を経た後であれば、ステップ２１３でＲＶ₀₂反転
待ち処理が実行される。これらステップ２１２，２１３
では、いずれも補正係数Ｋ₀₂に対してスペシャルＩ項Ｉ
RSPの加算あるいはスペシャルＩ項ＩRSPの減数が行われ
る。しかしながら、ステップ２１３で前記時間ＴＬ，Ｔ
Ｒの計測が行われるのに対し、ステップ２１２ではその
計測が行われない。これは、スタート後の反転待ちの継
続時間が、モニタが許可されるタイミングにより左右さ
れるため、前記時間ＴＬ，ＴＲを計測しても無意味であ
るためである。

【００５２】図６は前記図５のフローチャートのステッ
プ２０１のモニタ前条件を示すもので、先ずステップ３
０１でモニタ開始のためのエンジンＥの運転状態が確認
される。すなわち、吸気温センサ８の出力Ｔａが６０℃
〜１００℃の範囲にあるか、冷却水温センサ９の出力Ｔ
ｗが６０℃〜１００℃の範囲にあるか、エンジン回転数
センサ１０の出力Ｎｅが２８００ｒｐｍ〜３２００ｒｐ
ｍの範囲にあるか、吸気管内絶対圧力センサ７の出力Ｐ
ｂが−３５０ｍｍＨｇ〜−２５０ｍｍＨｇの範囲にある
か、車速センサ１１の出力Ｖｈが３２ｋｍ／ｈ〜８０ｋ
ｍ／ｈの範囲にあるか、触媒温度センサ１３の出力ＴCA
Tが３５０℃〜８００℃の範囲にあるかがチェックされ
る。続いてステップ３０２で車速が一定状態にあるか、
すなわち車速センサ１１の出力Ｖｈの変動が０．８ｋｍ
／ｓｅｃ以下の状態が所定時間（例えば２秒）継続した
かが判別される。次にステップ３０３でモニタが許可さ
れる前の所定時間（例えば１０秒）間フィードバック制
御が行なわれていたかが判別される。更にステップ３０
４で所定時間（例えば２秒）経過したかが判別される。

【００５３】而して、上記ステップ３０１〜３０４の答
が全て（Ｙｅｓ）の場合に、ステップ３０５でモニタが
許可されて図５のフローチャートのステップ２０４に移
行し、いずれかの答が（Ｎｏ）の場合に、ステップ３０
６でモニタが不許可とされて図５のフローチャートのス
テップ２０２に移行する。

【００５４】次に、前記図５のフローチャートのステッ
プ２０８のモニタスタート処理を説明する。下流側Ｏ₂
センサＲＳの検出したＯ₂濃度がリ−ン状態である場合
には、補正係数Ｋo₂の直前値にスペシャルＰ項ＰRSPを
加算する比例制御が行われ、これにより空燃比をリッチ
側にステップ状に増加させる。下流側Ｏ₂センサＲＳの
検出したＯ₂濃度がリッチ状態である場合には、補正係
数Ｋo₂の直前値からスペシャルＰ項ＰLSPを減算する比
例制御が行われ、これにより空燃比をリーン側にステッ
プ状に減少させる。

【００５５】前記図５のフローチャートのステップ２１
２のスタート後の反転待ち処理は、次のようにして行
う。この処理は前述のモニタスタート処理の後に引き続
いて実行されるものである。下流側Ｏ₂センサＲＳの検
出したＯ₂濃度がリ−ン状態であるときには、補正係数
Ｋo₂の直前値にスペシャルＩ項ＩRSPを加算する積分制
御が行われ、これにより空燃比をリッチ側に段階的に増
加させる。一方、下流側Ｏ₂センサＲＳの検出したＯ₂濃
度がリッチ状態であるときには、補正係数Ｋo₂の直前値
からスペシャルＩ項ＩLSPを減算する積分制御が行わ
れ、これにより空燃比をリーン側に段階的に減少させ
る。

【００５６】前記図５のフローチャートのステップ２１
３の下流側Ｏ₂センサ反転待ち処理は、次のようにして
行う。この処理は下流側Ｏ₂センサＲＳの出力電圧ＲＶo
₂の反転を前程として実行されるものである。まず、リ
ッチディレイタイマｔRDがカウントダウン中であるかタ
イムアップ後であるかが判別される。リッチディレイタ
イマｔRDは減算カウンタから構成され、下流側Ｏ₂セン
サＲＳの出力電圧ＲＶo₂が理論空燃比に対してリーンか
らリッチに反転した瞬間にカウントダウンを開始し、所
定の時間が経過するとタイムアップしてカウント値がゼ
ロとなるものである。該リッチディレイタイマｔRDがカ
ウントダウン中であるときには、前述補正係数Ｋo₂の直
前値にスペシャルＩ項ＩRSPを加算する積分制御が行わ
れ、これにより空燃比をリッチ側に段階的に増加させ
る。

【００５７】一方、今回初めてリッチディレイタイマｔ
RDのカウント値がゼロになったときには、ＴＬの計測を
開始するとともに、補正係数Ｋo₂からスペシャルＰ項Ｐ
LSPを減算する比例制御を行って空燃比をリーン側にス
テップ状に減少させる。また、リッチディレイタイマｔ
RDのカウント値が継続的にゼロである場合にＴＬの計測
中である場合、補正係数Ｋo₂からスペシャルＩ項ＩLSP
を減算する積分制御を行って空燃比をリーン側に段階的
に減少させる。

【００５８】該リーンディレイタイマｔLDがカウントダ
ウン中である場合には、補正係数Ｋo₂の直前値からスペ
シャルＩ項ＩLSPを減算する積分制御が行われ、これに
より空燃比をリーン側に段階的に減少させる。

【００５９】さらに、今回初めて該リーンディレイタイ
マｔLDのカウント値がゼロになったときには、ＴＲの計
測を開始するとともに、補正係数Ｋo₂にスペシャルＰ項
ＰRSPを加算する比例制御を行って空燃比をリッチ側に
ステップ状に増加させる。また、リーンディレイタイマ
ｔLDのカウント値が継続的にゼロであるときのＴＲの計
測中には、補正係数Ｋo₂にスペシャルＩ項ＩRSPを加算
する積分制御を行って空燃比をリッチ側に段階的に増加
させる。

【００６０】前記図５のフローチャートのステップ２１
０の下流側Ｏ₂センサ反転時処理は次のように行う。こ
の処理は下流側Ｏ₂センサＲＳの反転後に実行されるも
のである。まず、前回ＴＬの計測中であるときには、Ｔ
Ｌの計測を中止し、ＴＬ合計値ＴＬSUMに今回計測した
ＴＬを加算するとともに、ＴＬ計測数ｎTLをインクリメ
ントする。

【００６１】一方、前回ＴＲの計測中であるときに前回
ＴＲの計測中であるときには、ＴＲの計測を中止し、Ｔ
Ｒ合計値ＴＲSUMに今回計測したＴＲを加算するととも
に、ＴＲ計測数ｎTRをインクリメントする。

【００６２】そして、ｎTRが１であって、且つｎTLが０
である場合には、ＴＲSUMをゼロにセットする。これ
は、ＴＬ→ＴＲの順で計測を行うために、若しもＴＲが
最初に計測された場合にそのＴＲをキャンセルするため
である。

【００６３】続いて、出力電圧ＲＶo₂が基準電圧ＶREF
を下回っているとき、リーンディレイタイマtLDのカウ
ントダウンを開始するとともに、補正係数Ｋo₂の直前値
からスペシャルＩ項ＩLSPを減算する積分制御が行わ
れ、これにより空燃比をリーン側に段階的に減少させ
る。

【００６４】一方、出力電圧ＲＶo₂が基準電圧ＶREF以
上であるとき、リッチディレイタイマtRDのカウントダ
ウンを開始するとともに、補正係数Ｋo₂の直前値からス
ペシャルＩ項ＩRSPを加算する積分制御が行われ、これ
により空燃比をリッチ側に段階的に増加させる。

【００６５】図７は図５のステップ２１４のサブルーチ
ンを示すもので、まずステップ４０１でスペシャルＰ項
が発生してから次の反転が無いまま限界時間ｔSTRGが経
過したか否かが判別される。ここで前記限界時間ｔSTRG
と比較される時間Ｔとして、ＴＬとＴＲの平均値（ＴＬ
＋ＴＲ）／２が用いられる。そして、この平均値（ＴＬ
＋ＴＲ）／２が限界時間ｔSTRGよりも長い場合には、触
媒ＣのＯ₂ストレージ能力が大であるとされ、前述の劣
化判定処理装置Ｂを実行することなくステップ４０２で
触媒Ｃが良品であると判定される。

【００６６】上記劣化判定処理Ａで触媒Ｃが良品である
と判定できる理由は以下の通りである。すなわち、触媒
Ｃの劣化の程度が小さくてＯ₂ストレージ能力が高い
程、下流側Ｏ₂センサＲＳの出力信号のみを使用してフ
ィードバック制御を行ったときに下流側Ｏ₂センサＲＳ
の反転周期が延びる。したがって、下流側Ｏ₂センサＲ
Ｓが反転するまでの時間ＴＬ，ＴＲの平均値が限界時間
ｔSTRGよりも大きければ、触媒Ｃが良品であると判定す
ることができる。また、触媒Ｃが良品であって前記反転
周期が長くなると、ドライバビリティの悪化や排気ガス
中の有害物質の増加が起きることが知られている。した
がって、触媒Ｃが良品である場合にはモニタモードを即
座に中止し通常のフィードバック制御を切り換えること
により、前記不都合を回避することができる。

【００６７】図８は本発明の特徴部分を成す、前記図５
のフローチャートのステップ２０５の劣化判定処理Ｂを
示すもので、このフローはＴＲ計測数ｎTRが所定回数を
越えたときに実行されるものである。まず、ステップ５
０１では、触媒温度センサ１３により検出された触媒温
度に対応する判定値ＴCHKGを図９に示す判定値テーブル
によって検索する。ここで、図９の判定値テーブルは、
例えば前記図２１に示したような触媒の温度特性に応じ
て作成され、触媒温度ＴCATO（例えば３５０℃）〜ＴCA
T1（例えば６００℃）の範囲で右上がりの傾斜を持つも
のである。次に、ステップ５０２でＴＬ合計値をＴＬ計
測数で割った値（ＴＬSUM／ｎTL）とＴＲ合計値をＴＲ
計測数で割った値（ＴＲSUM／ｎTR）との平均値を演算
して時間ＴCHKを求める。

【００６８】続いて、ステップ５０３で前記時間ＴCHK
が、前記ステップ５０１で検索された判定値ＴCHKGより
も大きいか否かを判別し、その答が（Ｙｅｓ）であると
きには、触媒ＣのＯ₂ストレージ能力が基準を上回って
いるとし、ステップ５０４で排気ガス浄化システムが正
常であると判定する。一方、前記ステップ５０３の答が
（Ｎｏ）であるときには、触媒ＣのＯ₂ストレージ能力
が基準を下回っているとし、ステップ５０５で排気ガス
浄化システムが異常であると判定する。

【００６９】このように前記判定テーブルを用いること
で、触媒の温度特性に対応して劣化判定値を補正でき、
どの触媒温度で劣化モニタしても誤判定を防止できる。
さらに、図１０中のＡ〜Ｂ間のように触媒劣化に伴うＯ
₂ストレージ能力の劣化が判別しやすい触媒温度領域を
限定し、その領域を劣化モニタ領域として前記劣化判定
値を補正すれば、より一層、高精度な劣化判定を行うこ
とができる。

【００７０】また、本実施例では、触媒温度センサ１３
の検温部を触媒ＣのベットＣ₁，Ｃ₂間に装着したので、
次のような利点を有している。

【００７１】図１１（ａ）に示すように、従来より使用
されている触媒温度センサは、排気温警告灯用センサと
して触媒の異常昇温時を検出する目的で用いられてい
る。排気温警告灯用センサ１３−１は、フロントベット
Ｃ１とリアベットＣ２とが所定の間隔を隔てて直列的に
配置された２ベット型触媒の場合、リアベット直後のエ
ンドコーン部Ｃ３に設けられるのが一般である。

【００７２】このように触媒温度センサがリアベット直
後のエンドコーン部Ｃ３に設けられている場合、図１１
（ｂ）に示すように、触媒床の温度が上昇するにつれ、
実際の触媒床の温度とセンサ１３−１の検出温度との誤
差が大きくなっていく傾向がある。さらに、図１２に示
す前記エンドコーン部Ｃ３における径方向での排気ガス
温度分布から明らかなように、エンジン負荷が変わると
温度勾配が変化する。即ち、図１２の符号Ａ〜Ｄはエン
ドコーン部Ｃ３における測温点であり、この各測温点Ａ
〜Ｄにおいて測定される温度とフロントベットＣ１の床
温との温度差が、例えば３５ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈ、
１１０ｋｍ／ｈ、１４０ｋｍ／ｈに負荷を変えた場合、
図に示すような温度勾配で変化する。

【００７３】このように、触媒温度センサがリアベット
直後のエンドコーン部Ｃ３に設けられている場合では、
エンドコーン部Ｃ３の形状による排気ガス流れの影響
や、排気脈動によるガス流の影響により検出される排気
温度の精度が低くなるという問題がある。検出される排
気温度が正確でないと、上述した劣化判定値に誤差が生
じることになり、高精度な触媒の劣化判定ができなくな
るので、触媒温度センサは高精度な触媒の劣化判定を行
う上で重要な要素となる。

【００７４】この点を考慮して本実施例では、上述した
ように触媒温度センサ１３を触媒のベットＣ１，Ｃ２間
に装着している。これにより、安定したガス流の中に触
媒温度センサを置くことができるため、負荷等が変化し
ても触媒の床温度を安定して精度良く検出できる。しか
も、触媒温度センサ１３の検温部であるサーミスタ１３
ａを触媒Ｃの軸方向のほぼ中央部に位置させているの
で、排気脈動によるガス流の影響等が少なく、安定して
精度の高い温度検出ができる。この点は図１３及び図１
４からも明らかである。即ち、図１３は、触媒Ｃのベッ
トＣ１，Ｃ２間における径方向（測温点Ａ〜Ｇ）での排
気ガス温度分布を示すもので、エンジン負荷が変わって
も温度勾配が変化が少なく、その上、中央付近の測温点
（例えばＤ，Ｅ）に近づくほど、そこで測定される温度
とフロントベットＣ１の床温との温度差が小さい。ま
た、図１４はフロントベットＣ１の床温度に対する図１
３の各測温点Ａ〜Ｅにおけるガス温度差（フロントベッ
トＣ１の床温との温度差）を示す図であり、中央付近の
測温点（例えばＤ，Ｅ）に近づくほど、フロントベット
Ｃ１の床温の変化に対するガス温度差のバラツキが小さ
くなる。

【００７５】さらに、本実施例では、前記ベット間Ｃ
１，Ｃ２の間隔を２５ｍｍとしたので、熱引き（外気が
低い時に測温点での排気ガス温度を低下させる）の影響
が排除され、より高精度な温度検出が可能となる。この
点が図１５により明らかにされている。即ち、図１５
は、フロントベットＣ１の床温度に対するガス温度差
を、ベット間が２５ｍｍで触媒にカバーを装着しなかっ
た状態ａと、ベット間が４５ｍｍで触媒にカバー及び断
熱材を装着した状態ｂと、ベット間が４５ｍｍで触媒に
カバーを装着しなかった状態ｃとで比較した図である。
前記状態ａがガス温度差のバラツキが最も少なく安定し
ていることが分かる。

【００７６】次に、本発明の第２実施例を説明する。

【００７７】この実施例では、前記第１の実施例のよう
に触媒温度センサ１３を用いて触媒温度を検出する代わ
りに、該触媒温度をエンジンの運転状態に応じて推定し
て得るものである。

【００７８】まず、ステップ６０１において、次式
（２）により平衡触媒温度Ｔｂを算出する。

【００７９】

【数１】 ここで、Ｎｅはエンジン回転数、ＴOUTは燃料噴射弁５
の燃料噴射時間及びＡ／Ｆは空燃比を表し、Ｋ，ａ，
ｂ，ｃはいずれも実験的に決定される定数である。

【００８０】さらに、続くステップ６０２において、ス
テップ６０１で算出した平衡触媒温度Ｔｂの平均化を次
式（３）により行って、現在の触媒温度ＴＣＡＴｎを算
出する。

【００８１】

【数２】 ここで、ＣＲＥＦＴは前回算出した平均値（ＴＣＡＴｎ
-1）の重み係数であって、１〜２¹⁶のうち適当な値に設
定される。

【００８２】このようにして触媒温度を算出することに
より、触媒温度センサ１３を設けなくとも、前記第１の
実施例と同等の効果が得られる。即ち、第１の実施例で
は、触媒Ｃの温度を直接、触媒温度センサ１３により検
出するため、比較的、温度検出精度が高いという利点が
あるものの、精度や応答性を追及するほど、高価なセン
サを付加する必要があり、コスト面で改善が望まれる。
さらに、触媒温度センサ１３の取り付け位置としては車
体の床下部分となることが多く、被水や飛石等を考慮す
る必要があり、センサの耐久信頼性の観点で問題があ
る。こうした点から、触媒温度センサを用いない本実施
例では、触媒の温度特性に適合した安価な触媒劣化判定
装置の実現が可能となる。

【００８３】図１７は本発明の第３実施例の面積差法の
概要を示す図であり、この図に従って本実施例の概要を
以下に説明する。

【００８４】まず２つのＯ₂センサＦＳ，ＲＳが正常且
つ活性化状態であり、エンジンＥが始動運転モード後の
通常運転モードにあるときにおいて、フューエルカット
(Ｆ／Ｃ)運転時の触媒Ｃの上流側及び下流側のＯ₂セン
サＦＳ，ＲＳの出力値ＦＶo₂，ＲＶo₂の平均値ＶCHKF
L，ＶCHKRLを夫々計算し、また、高負荷（ＷＯＴ）運転
時のＯ₂センサＦＳ，ＲＳの出力値ＦＶo₂，ＲＶo₂の平
均値ＶCHKFH，ＶCHKRHを夫々計算する（図１７ｂ，
ｃ）。

【００８５】また車両のクルーズ走行が所定時間継続
し、エンジンが所定運転状態にあるときに空燃比補正係
数Ｋo₂のパータベーションを実行し、例えば係数Ｋo₂の
値を、係数Ｋo₂の平均値を中心に±4〜10%変動させ、0.
5秒間隔で反転させるようにする(図１７ａ）。このパー
タベーションによってエンジンＥから定常的に酸素濃度
が変動した排気ガスが排出され、それがＯ₂センサＦ
Ｓ，ＲＳで検出される（図１７ｂ，ｃ）。

【００８６】こうして得られたＯ₂センサＦＳ，ＲＳの
出力値ＦＶo₂，ＲＶo₂及び前記平均値ＶCHKFL，ＶCHKR
L，ＶCHKFH，ＶCHKRHに基づき、係数Ｋo₂がパータベー
ションの実行中に略立上った時点から所定時間ｔMES
（図１７ｄ）、ＦＶo₂，ＶCHKFL，ＶCHKFHで囲まれた部
分の面積ＳＱＲF及びＲＶo₂，ＶCHKRL，ＶCHKRHで囲ま
れた部分の面積ＳＱＲRを夫々計算する（図１７ｅ，
ｆ）。該面積計算はパータベーション実行中は繰返され
る。

【００８７】上流側Ｏ₂センサＦＳの出力値ＦＶo₂が上
下限値ＶCHKFH，ＶCHKFLの間にあるならば、下記式(４)
に基づき上流側面積ＳＱＲFを算出する。

【００８８】 ＳＱＲF←ＳＱＲF＋Ｖo₂F−ＶCHKFL …(４) 一方、上流側Ｏ₂センサＦＳの出力値ＦＶo₂が上限値ＶC
HKFH以上であるならば、下記式(５)に基づき上流側面積
ＳＱＲFを算出する。

【００８９】 ＳＱＲF←ＳＱＲF＋ＶCHKFH−ＶCHKFL …(５) なお、(４)，(５)式の右辺のＳＱＲFは、初期値０を与
えられ、前回までに(４)，(５)式に基づいて夫々算出さ
れた上流側面積である。一方、上流側Ｏ₂センサＦＳの
出力値ＦＶo₂が上限値ＶCHKFH以上であるならば、下記
式(５)に基づき上流側面積ＳＱＲFを算出する。

【００９０】 ＳＱＲF←ＳＱＲF＋ＶCHKFH−ＶCHKFL …(５) なお、(４)，(５)式の右辺のＳＱＲFは、初期値０を与
えられ、前回までに(４)，(５)式に基づいて夫々算出さ
れた上流側面積である。

【００９１】一方、下流側Ｏ₂センサＲＳの出力値ＲＶo
₂が上下限値ＶCHKRH，ＶCHKRLの間にあるならば、下記
式(６)に基づき上流側面積ＳＱＲRを算出する。

【００９２】 ＳＱＲR←ＳＱＲR＋Ｖo₂R−ＶCHKRL …(６) また、下流側Ｏ₂センサＲＳの出力値ＲＶo₂が上限値ＶC
HKRH以上であるならば、下記式(７)に基づき上流側面積
ＳＱＲRを算出する。

【００９３】 ＳＱＲR←ＳＱＲR＋ＶCHKRH−ＶCHKRL …(７) なお、(６)，(７)式の右辺のＳＱＲRは、初期値０を与
えられ、前回までに(６)，(７)式に基づいて夫々算出さ
れた下流側面積である。

【００９４】かくして得られた面積ＳＱＲF，ＳＱＲRの
偏差が所定基準値より小さい時には触媒Ｃの排気ガスの
浄化性能が劣化していると判定する。

【００９５】以上のように、フューエルカット運転時の
触媒Ｃの上流側及び下流側のＯ₂センサＦＳ，ＲＳの出
力値の平均値ＶCHKFL，ＶCHKRLを計算し、且つ高負荷運
転時のＯ₂センサＦＳ，ＲＳの出力値の平均値ＶCHKFH，
ＶCHKRHを計算し、これら平均値を基に前記面積ＳＱＲ
F，ＳＱＲRが算出されることにより、前記面積の偏差は
Ｏ₂センサＦＳ，ＲＳの性能の個体差による影響を排
除、即ち補正されることになり、従って触媒Ｃの性能劣
化の判定はＯ₂センサの個体差の影響を排除して正確に
行なうことが可能となる。

【００９６】次に、図１８を参照して本実施例の触媒劣
化判定ルーチンを説明する。

【００９７】まずステップ７０１で、基準値ＶCHKFH，
ＶCHKFL，ＶCHKRH，ＶCHKRLを用いて下記式(８)，(９)
に基づいて上流側Ｏ₂センサＦＳの出力値の変動幅DELTA
F及び下流側Ｏ₂センサＲＳの出力値の変動幅DELTARを算
出する。

【００９８】 DELTAF←ＶCHKFH−ＶCHKFL …(８) DELTAR←ＶCHKRH−ＶCHKRL …(９) これら算出された変動幅を用いて前記式（７）で求めら
れた面積ＳＱＲRを下記式(１０)に基づいて補正して変
更値ＳＱＲRAREを算出する（ステップ６０２）

【００９９】

【数３】 以上のように算出されたＳＱＲRAREは、SQRRに含まれる
上流側及び下流側Ｏ₂センサＦＳ，ＲＳの出力値の個体
差分を除かれた値ということができる。なお、上記式
(１０)では変動幅の比で下流側面積ＳＱＲRを補正した
が、上流側面積ＳＱＲFを前記変動幅の比の逆数で補正
するようにしてもよい。

【０１００】次のステップ７０３では、ステップ７０２
で算出された下流側面積の変更値ＳＱＲRAREと前記式
（５）で算出された上流側面積ＳＱＲFとを用いて下記
式(１１)に基づき偏差ＳＱＲDIFを算出する。

【０１０１】 ＳＱＲDIF←ＳＱＲF−ＳＱＲRARE …(１１) ステップ７０４では、触媒温度センサ１３により検出さ
れた触媒温度に対応する劣化判定値ＳＱＲLMTを図１９
に示す判定値テーブルによって検索する。この判定値テ
ーブルは、上述したと同様に例えば前記図２１に示した
ような触媒の温度特性に応じて作成され、触媒温度ＴCA
TO（例えば３５０℃）〜ＴCAT1（例えば６００℃）の範
囲で右上がりの傾斜を持つものである。

【０１０２】上記式（１１）で算出された偏差ＳＱＲDI
Fがステップ７０４で検索された劣化判定基準値ＳＱＲL
MT（例えば2.0Ｖ・sec）より小さいか否かをステップ７
０５で判別する。この答が否定（Ｎｏ）ならば、即ちＳ
ＱＲDIFがＳＱＲLMT以上であるならば触媒Ｃの性能に劣
化はないと判断して本ルーチンのプログラムを終了す
る。一方ステップ７０５の答が肯定（Ｙｅｓ）ならばス
テップ７０６へ進む。

【０１０３】ステップ７０６では触媒温度センサ１３で
検出した触媒Ｃの温度ＴCATが第１の判別値ＴCATLMT₁よ
り大きいか否かを判別する。この第１の判別値ＴCATLMT
₁は、触媒ＣのＨＣ浄化率ηHCが５０%のときの該触媒の
温度（例えば560℃）に設定する。ステップ７０６の答
が肯定（Ｙｅｓ）ならば、即ち触媒温度ＴCATが第１の
判別値ＴCATLMT₁より大きいにも拘らずステップ７０５
の答が肯定になるならば、触媒Ｃの浄化性能に異常が発
生していると判断して１で該異常を表示するフラグＦ-C
ATNGに１を設定して（ステップ７０７）、該設定に基づ
き例えばＬＥＤを点灯して警報を発し、本ルーチンのプ
ログラムを終了する。

【０１０４】一方、ステップ７０６の答が否定（Ｎｏ）
ならば触媒温度ＴCATが第２の判別値ＴCATLMT₂より小さ
いか否かを判別する（ステップ７０８）。この第２の判
別値ＴCATLMT₂は、図２０に示すテーブルに基づきエン
ジン回転数Ｎｅ及び吸気管内絶対圧ＰBAに応じて設定さ
れる値であり、エンジン回転数Ｎｅが大きい程、また絶
対圧ＰBAが大きい程大きな値に設定される。このステッ
プ７０８の答が肯定（Ｙｅｓ）ならば、即ち触媒温度Ｔ
CATがその時のエンジン負荷条件においてあるべき触媒
温度ＴCATLMT₂より低いならば触媒Ｃの浄化性能は劣化
していると判断してステップ７０７へ進み、一方ステッ
プ７０８の答が否定（Ｎｏ）ならば、即ち触媒温度ＴCA
TがＨＣ浄化率ηHC５０％を確保できない程低く（ステ
ップ７０６の答が否定)、且つその時のエンジン負荷条
件においてあるべき触媒温度に達しているならば、たと
えステップ７０５の答が肯定でも触媒Ｃの性能に異常は
ないと判断してフラグＦ-CATNGを１に設定することなく
本ルーチンのプログラムを終了する。

【０１０５】本実施例では、劣化判別値ＳＱＲＬＭＴを
図１９の判別値テーブルから検索するようにしたので、
次のような利点がある。

【０１０６】上述したように触媒温度ＴCATによって触
媒ＣのＯ₂ストレージ能力が変化する。該Ｏ₂ストレージ
能力が低下すると、下流側のＯ₂センサＲＳの反転周期
が短くなり、下流側面積ＳＱＲRが大きくなる。そのた
め、下流側面積ＳＱＲRと上流側ＳＱＲFとの差が小さく
なり、高精度な劣化判定を行うためには触媒温度ＴCAT
が低下するに従い、劣化判別値ＳＱＲＬＭＴを小さくす
る必要がある。本実施例では、図１９に示す判別値テー
ブルによりこれを実現しているので、高精度な劣化判定
を行える。

【０１０７】本発明は、図示の実施例に限定されず、種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。

【０１０８】（１）上記実施例では、上流側Ｏ₂センサ
ＦＳの出力を使用せずに下流側Ｏ₂センサＲＦの出力の
みを使用して劣化判定を行ったが、両Ｏ₂センサＦＳ，
ＲＳの出力に基づき劣化判定を行う方式にも本発明は適
用可能である。

【０１０９】（２）上記実施例では、Ｏ₂ストレージ能
力の判定値をテーブルによって決定するようにしたが、
触媒温度により該判定値を算出することもできる。ま
た、検出されたＯ₂ストレージ能力を触媒温度により補
正することも可能であり、この場合も上記実施例と同様
の効果を得ることができる。

【０１１０】（３）上記実施例における触媒Ｃは、ほぼ
同一寸法のベットＣ１，Ｃ２で構成されるものを使用し
たが、図２１に示すように例えばベットＣ１の寸法がベ
ットＣ２よりも大きいような触媒を使用してもよい。さ
らに、図２２に示すようにほぼ同一寸法のベットＣ１，
Ｃ２，Ｃ３で構成される触媒を使用してもよい。

【０１１１】（４）本発明は、触媒のＯ₂ストレージ能
力により触媒の劣化を検出する手法、全てに適用可能で
ある。

【０１１２】

【発明の効果】以上に説明したように、第１および第２
の発明によれば、触媒の温度に対応する判定値を用いる
ようにしたので、触媒の温度特性に対応した判定値の補
正ができ、どの触媒温度で劣化モニタしても誤判定を防
止できる。さらに、触媒劣化に伴うＯ₂ストレージ能力
の劣化が判別しやすい触媒温度領域を限定し、その領域
を劣化モニタ領域とすれば、より一層、高精度な判定を
行うことができる。

【０１１３】第３の発明によれば、触媒温度検出手段が
触媒手段の中心部の温度を検出するので、安定したガス
流の中に触媒温度センサを置くことができるため、エン
ジン負荷等が変化しても触媒の床温度を安定して精度良
く検出できる。

【０１１４】第４及び第５の発明によれば、第１〜３の
発明のように触媒温度検出手段を用いて触媒温度を検出
する代わりに、エンジンの運転状態に応じて触媒温度を
推定するようにしたので、触媒温度センサを使用せず
に、触媒の温度特性に対応した判定値の補正が可能とな
り、触媒の温度特性に適合した安価な触媒検出装置が実
現できる。

【０１１５】第６の発明によれば、少なくともエンジン
の回転数、エンジンの負荷、及びエンジンに供給される
空燃比により触媒の温度を推定するので、高精度の温度
推定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料供給装置の全
体の構成図である。

【図２】図１中の触媒Ｃの断面図である。

【図３】補正係数Ｋo2を設定するプログラムのフローチ
ャートである。

【図４】補正係数Ｋo2を設定するプログラムのフローチ
ャートである。

【図５】触媒劣化モニタの概略構成を説明するためのフ
ローチャートである。

【図６】図５中のモニタ前条件の処理を示すフローチャ
ートである。

【図７】図５中の劣化判定処理Ａを示すフローチャート
である。

【図８】図５中の劣化判定処理Ｂを示すフローチャート
である。

【図９】図５中の劣化判定処理Ｂで使用する判定値テー
ブルを示す図である。

【図１０】第１の実施例の効果を説明するための説明図
である。

【図１１】第１の実施例の効果を説明するための他の説
明図である。

【図１２】第１の実施例の効果を説明するための他の説
明図である。

【図１３】第１の実施例の効果を説明するための他の説
明図である。

【図１４】第１の実施例の効果を説明するための他の説
明図である。

【図１５】第１の実施例の効果を説明するための他の説
明図である。

【図１６】本発明の第２の実施例に係るＣＡＴ温度算出
処理を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の第３の実施例に係る面積差法の概要
を示す図である。

【図１８】本発明の第３の実施例の触媒劣化判定ルーチ
ンを説明する図である。

【図１９】図１７に使用する判定値テーブルを示す図で
ある。

【図２０】図１７における判定値ＴCATLMT2のテーブル
を示す図である。

【図２１】触媒Ｃの変形例を示す図である。

【図２２】触媒Ｃの他の変形例を示す図である。

【図２３】ＣＡＴ温度に対するＯＳＣを示す図である。

【符号の説明】

１３ 触媒温度センサ（触媒温度検出手段） Ｃ 触媒 Ｅ エンジン ＦＳ 上流側Ｏ₂センサ（上流側酸素濃度検出手段） ＲＳ 下流側Ｏ₂センサ（下流側酸素濃度検出手段） １５ ＣＰＵ（判別値決定手段、運転状態検出手段、触
媒温度推定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 敏彦 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 小林 誠 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平３−57862（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229914（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−156142（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−60106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−29013（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27109（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンの排気系に取り付けられ排
   気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該触媒手段の下
   流に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度
   検出手段とを備え、該酸素濃度検出手段の出力と所定の
   判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検出する内燃エ
   ンジンの触媒劣化検出装置において、 前記触媒手段の温度を検出する触媒温度検出手段と、 該触媒温度検出手段により検出された触媒手段の温度に
   対応して前記判別値を決定する判別値決定手段とを有す
   ることを特徴とする内燃エンジンの触媒劣化検出装置。
2. 【請求項２】 内燃エンジンの排気系に取り付けられ排
   気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該触媒手段の上
   流側に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する上流側
   酸素濃度検出手段と、該触媒手段の下流側に取り付けら
   れ排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段
   とを備え、前記上流側及び下流側酸素濃度検出手段の出
   力と所定の判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検出
   する内燃エンジンの触媒劣化検出装置において、 前記触媒手段の温度を検出する触媒温度検出手段と、 該触媒温度検出手段により検出された触媒手段の温度に
   対応して前記判別値を決定する判別値決定手段とを有す
   ることを特徴とする内燃エンジンの触媒劣化検出装置。
3. 【請求項３】 前記触媒温度検出手段は、前記触媒手段
   の一部に取り付けられ該触媒手段の中心部の温度を検出
   することを特徴とする請求項１または２記載の内燃エン
   ジンの触媒劣化検出装置。
4. 【請求項４】 内燃エンジンの排気系に取り付けられ排
   気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該触媒手段の下
   流に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度
   検出手段とを備え、該酸素濃度検出手段の出力と所定の
   判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検出する内燃エ
   ンジンの触媒劣化検出装置において、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 前記運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転
   状態に応じて前記触媒手段の温度を推定する触媒温度推
   定手段と、 該触媒温度推定手段により推定された触媒手段の温度に
   応じて前記判別値を決定する判別値決定手段とを有する
   ことを特徴とする内燃エンジンの触媒劣化検出装置。
5. 【請求項５】 内燃エンジンの排気系に取り付けられ排
   気中の有害成分を浄化する触媒手段と、該触媒手段の上
   流側に取り付けられ排気中の酸素濃度を検出する上流側
   酸素濃度検出手段と、該触媒手段の下流側に取り付けら
   れ排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段
   とを備え、前記上流側及び下流側酸素濃度検出手段の出
   力と所定の判別値とに基づき前記触媒手段の劣化を検出
   する内燃エンジンの触媒劣化検出装置において、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 前記運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転
   状態に応じて前記触媒手段の温度を推定する触媒温度推
   定手段と、 該触媒温度推定手段により推定された触媒手段の温度に
   応じて前記判別値を決定する判別値決定手段とを有する
   ことを特徴とする内燃エンジンの触媒劣化検出装置。
6. 【請求項６】 前記運転状態検出手段は、エンジンの回
   転数及びエンジンの負荷、あるいはエンジンに吸入され
   る吸入空気量をエンジンの運転状態として検出し、 前記触媒温度推定手段は、これらエンジンの回転数及び
   エンジンの負荷、あるいはエンジンに吸入される吸入空
   気量に基づき前記触媒手段の温度を推定することを特徴
   とする請求項４または５記載の内燃エンジンの触媒劣化
   検出装置。