JP2846552B2 - Catalyst diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents

Catalyst diagnosis device for internal combustion engine

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JP2846552B2
JP2846552B2 JP5166816A JP16681693A JP2846552B2 JP 2846552 B2 JP2846552 B2 JP 2846552B2 JP 5166816 A JP5166816 A JP 5166816A JP 16681693 A JP16681693 A JP 16681693A JP 2846552 B2 JP2846552 B2 JP 2846552B2
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internal combustion
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の触媒が劣化
しているか否かを診断する触媒診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst diagnostic device for diagnosing whether a catalyst of an internal combustion engine has deteriorated.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の排気を浄化する装置は、主
に、触媒コンバ−タと空燃比フィ−ドバック制御部とか
らなる。触媒コンバータは、排気中に含まれるHC、N
Ox、COを除去するため排気管部に配置される。ま
た、空燃比フィードバック制御部は、触媒コンバータの
上流にO2センサ(酸素センサ)が配置され、空燃比が
検出される。そして、この空燃比が所定の値(ストイ
キ)となるように、内燃機関への燃料噴射量が制御され
る。これは、触媒コンバータ上流の空燃比がストイキで
ある場合に、触媒コンバータが効果的に機能するからで
ある。
2. Description of the Related Art A device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine mainly comprises a catalytic converter and an air-fuel ratio feedback control unit. The catalytic converter includes HC, N contained in exhaust gas.
It is arranged in the exhaust pipe to remove Ox and CO. In the air-fuel ratio feedback control unit, an O 2 sensor (oxygen sensor) is disposed upstream of the catalytic converter, and the air-fuel ratio is detected. Then, the fuel injection amount to the internal combustion engine is controlled such that the air-fuel ratio becomes a predetermined value (stoichiometric). This is because the catalytic converter functions effectively when the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is stoichiometric.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の三元
触媒システムでは、触媒コンバータそのものの性能が劣
化すると、上述の空燃比フィードバック制御部により空
燃比が正確に制御されたとしても、有害成分の転換効率
が低下してしまう。したがって、触媒コンバータの劣化
状態を判定し、劣化した場合には、これを警告する必要
がある。
In the ordinary three-way catalyst system, if the performance of the catalytic converter itself deteriorates, even if the air-fuel ratio is accurately controlled by the above-mentioned air-fuel ratio feedback control unit, harmful components are not affected. Conversion efficiency decreases. Therefore, it is necessary to determine the state of deterioration of the catalytic converter, and to warn the user if the state has deteriorated.

【0004】触媒コンバータの劣化状態の判定装置とし
ては、例えば、特開平2−3091号公報に記載されて
いる「内燃機関の触媒劣化判定装置」がある。これは、
触媒コンバータの上流側と下流側とに酸素センサ(注:
この場合の酸素センサは二値センサである)が配置さ
れ、上流側の酸素センサの出力値が反転してから、下流
側のセンサの出力値が反転するまでの時間差が測定され
る。そして、測定された時間差の大きさに基づいて、触
媒の劣化状態が判定される。具体的には、時間差が小さ
ければ、触媒が劣化状態であると判定される。ところ
が、上記従来の触媒劣化判定装置にあっては、触媒が安
定した状態、つまり、例えば、触媒温度が400゜C以
上とならなければ劣化診断を実行する事ができなかった
(触媒温度が400゜C以上となるためには、一定以上
の速度(例えば、80Km/h)の高速度で走行しなけれ
ばならない)。したがって、従来においては、触媒コン
バータが劣化しているにも拘らず、触媒診断条件が満足
されないため、診断が実行できず、劣化した触媒コンバ
ータから悪化した排気ガスが長時間に渡って排出される
可能性があった。
[0004] As an apparatus for judging the deterioration state of a catalytic converter, for example, there is an "catalyst deterioration judging apparatus for an internal combustion engine" described in JP-A-2-3091. this is,
Oxygen sensors upstream and downstream of the catalytic converter (Note:
In this case, the oxygen sensor is a binary sensor), and a time difference from when the output value of the upstream oxygen sensor is inverted to when the output value of the downstream sensor is inverted is measured. Then, the deterioration state of the catalyst is determined based on the magnitude of the measured time difference. Specifically, if the time difference is small, it is determined that the catalyst is in a deteriorated state. However, in the conventional catalyst deterioration determination device, the deterioration diagnosis cannot be executed unless the catalyst is in a stable state, that is, for example, when the catalyst temperature does not exceed 400 ° C. (when the catalyst temperature is 400 In order to reach ゜ C or more, the vehicle must run at a speed higher than a certain speed (for example, 80 km / h). Therefore, conventionally, although the catalytic converter is deteriorated, the catalyst diagnosis condition is not satisfied, so that diagnosis cannot be performed, and deteriorated exhaust gas is exhausted from the deteriorated catalytic converter for a long time. There was a possibility.

【0005】本発明の目的は、高速走行時のみならず、
中速走行時、低速走行時、アイドリング時等において
も、触媒の劣化診断を実行することが可能な内燃機関の
触媒診断装置を実現することである。
[0005] The object of the present invention is not only when traveling at high speed,
It is an object of the present invention to provide a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine that can execute a catalyst deterioration diagnosis even during a middle-speed running, a low-speed running, an idling, and the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。内燃機関の触媒診
断装置において、触媒上流側の排気ガスの空燃比を検出
する前空燃比センサと、触媒下流側の排気ガスの空燃比
を検出する後空燃比センサと、前空燃比センサ及び後空
燃比センサからの出力信号に基づいて、触媒の転換効率
に対応する触媒の劣化度を算出する触媒劣化度算出部
と、触媒の温度を推定する触媒温度推定部と、車両の運
転状態を推定する運転状態推定部と、各運転状態毎に、
転換効率が安定する温度以上で所定の値以上の転換効率
を有する正常な触媒の温度に対する変化特性に基づく
化判定基準を記憶する劣化判定基準記憶部と、触媒劣化
度算出部により算出された触媒劣化度及び触媒温度推定
により推定された触媒温度に基づいて、触媒の温度に
対する劣化度の変化特性を算出し、運転状態推定部が示
す運転状態における劣化判定基準を劣化判定基準記憶部
から読みだし、劣化判定基準と、算出した劣化度の変化
特性とを比較して、触媒の劣化を判定する劣化判定部
備える。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. In a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas on the upstream side of a catalyst, a rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas on a downstream side of the catalyst, a front air-fuel ratio sensor, and a rear air-fuel ratio sensor Conversion efficiency of catalyst based on output signal from air-fuel ratio sensor
A catalyst deterioration degree calculating unit that calculates the degree of deterioration of the catalyst corresponding to, a catalyst temperature estimating unit that estimates the temperature of the catalyst, an operating state estimating unit that estimates the operating state of the vehicle, and for each operating state,
Conversion efficiency above a specified value above the temperature at which conversion efficiency is stable
A deterioration determination criterion storage unit that stores a deterioration determination criterion based on a change characteristic of a normal catalyst with respect to temperature, and a catalyst deterioration degree calculated by a catalyst deterioration degree calculation unit and estimated by a catalyst temperature estimation unit. It was based on the catalyst temperature, and calculates the change characteristic of the degradation degree against <br/> the temperature of the catalyst, reading the deterioration determination reference in the operating state indicated by the driving state estimation unit from deterioration determination reference storage unit, the deterioration determination Reference and change in the calculated degree of deterioration
By comparing the characteristics and determining degradation determining unit deterioration of the catalyst
Equipped with a.

【0007】好ましくは、上記内燃機関の触媒診断装置
において、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量
センサを、さらに備え、触媒温度推定部は、吸入空気量
センサによって検出された吸入空気量に基づいて、触媒
温度を推定する。また、好ましくは、上記内燃機関の触
媒診断装置において、燃料噴射弁の燃料噴射量を算出
し、燃料噴射弁に燃料噴射パルス信号を供給する燃料噴
射量制御部を、さらに備え、触媒温度推定部は、燃料噴
射パルス信号のパルス幅に基づいて、触媒温度を推定す
る。
Preferably, the catalyst diagnosis device for an internal combustion engine further includes an intake air amount sensor for detecting an intake air amount of the internal combustion engine, and the catalyst temperature estimating section includes an intake air amount detected by the intake air amount sensor. Based on the above, the catalyst temperature is estimated. Preferably, the catalyst diagnostic device for an internal combustion engine further includes a fuel injection amount control unit that calculates a fuel injection amount of the fuel injection valve and supplies a fuel injection pulse signal to the fuel injection valve. Estimates the catalyst temperature based on the pulse width of the fuel injection pulse signal.

【0008】また、好ましくは、上記内燃機関の触媒診
断装置において、燃料噴射弁の燃料噴射量を算出し、燃
料噴射弁に燃料噴射パルス信号を供給する燃料噴射量制
御部を、さらに備え、触媒温度推定部は、燃料噴射量制
御部により算出された燃料噴射量に基づいて、触媒温度
を推定する。また、好ましくは、上記内燃機関の触媒診
断装置において、内燃機関の排気ガス温度を測定する排
気ガス温度センサを、さらに備え、触媒温度推定部は、
排気ガス温度センサにより検出された排気ガス温度に基
づいて、触媒温度を推定する。
Preferably, the catalyst diagnostic apparatus for an internal combustion engine further includes a fuel injection amount control unit for calculating a fuel injection amount of the fuel injection valve and supplying a fuel injection pulse signal to the fuel injection valve. The temperature estimating unit estimates the catalyst temperature based on the fuel injection amount calculated by the fuel injection amount control unit. Preferably, in the catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, further comprising an exhaust gas temperature sensor for measuring an exhaust gas temperature of the internal combustion engine, the catalyst temperature estimating unit,
The catalyst temperature is estimated based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor.

【0009】また、内燃機関の触媒診断装置において、
触媒上流側の排気ガスの空燃比を検出する前空燃比セン
サと、触媒下流側の排気ガスの空燃比を検出する後空燃
比センサと、前空燃比センサ及び後空燃比センサからの
出力信号に基づいて、触媒の転換効率に対応する触媒の
劣化度を算出する触媒劣化度算出部と、触媒の温度を測
定する触媒温度測定部と、車両の運転状態を推定する運
転状態推定部と、車両の各運転状態毎に、転換効率が安
定する温度以上で所定の値以上の転換効率を有する正常
な触媒の温度に対する変化特性に基づく劣化判定基準を
記憶する劣化判定基準記憶部と、触媒劣化度算出部によ
り算出された触媒劣化度及び触媒温度測定部により測定
された触媒温度に基づいて、触媒の温度に対する劣化度
の変化特性を算出し、運転状態推定部が示す運転状態に
おける劣化判定基準を劣化判定基準記憶部から読みだ
し、この読みだした劣化判定基準と、算出した劣化度の
変化特性とを比較して、触媒の劣化を判定する劣化判定
とを備える。
Further, in a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine,
The output signals from the front air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the catalyst, the rear air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the catalyst, and the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor A catalyst deterioration degree calculation unit that calculates a degree of deterioration of the catalyst corresponding to the conversion efficiency of the catalyst, a catalyst temperature measurement unit that measures the temperature of the catalyst, an operation state estimation unit that estimates an operation state of the vehicle, and a vehicle. Conversion efficiency is low for each operating condition
And deterioration determination reference storage unit for storing the deterioration determination criteria based on the change characteristics with respect to temperature of normal catalysts having a predetermined value or more conversion efficiency at a constant temperature or more, the catalyst deterioration degree calculation unit
Measured by the calculated catalyst deterioration degree and catalyst temperature
On the basis of the catalyst temperature degradation, and calculates the change characteristic of the deterioration degree against the temperature of the catalyst, reading the deterioration determination reference in the operating state indicated by the driving state estimation unit from deterioration determination reference storage unit, which the read A deterioration determination unit is provided for comparing the determination criterion with the calculated change characteristic of the degree of deterioration to determine the deterioration of the catalyst.

【0010】また、好ましくは、上記内燃機関の触媒診
断装置において、触媒劣化度算出部は、前空燃比センサ
の出力信号と後空燃比センサの出力信号との相互相関関
数及び前空燃比センサの出力信号の自己相関関数を算出
する相関関数算出部と、相互相関関数の最大値及び自己
相関関数との比である遂次劣化指標を算出する遂次劣化
指標算出部と、所定数の遂次劣化指標の平均値である最
終劣化指標を算出し、この最終劣化指標を触媒劣化度と
して出力する最終劣化指標算出部と、を有する。
Preferably, in the catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, the catalyst deterioration degree calculating section includes a cross-correlation function between an output signal of the front air-fuel ratio sensor and an output signal of the rear air-fuel ratio sensor, and a function of the front air-fuel ratio sensor. A correlation function calculator for calculating an autocorrelation function of the output signal; a sequential deterioration index calculator for calculating a sequential deterioration index which is a ratio between a maximum value of the cross-correlation function and the autocorrelation function; A final deterioration index calculating unit that calculates a final deterioration index that is an average value of the deterioration indexes and outputs the final deterioration index as a catalyst deterioration degree.

【0011】[0011]

【作用】運転状態推定部により車両の運転状態が推定さ
れ、触媒温度推定部により触媒温度が推定される。ま
た、前空燃比センサ及び後空燃比センサからの出力信号
に基づいて、触媒劣化度算出部により触媒劣化度が算出
される。劣化判定基準の設定時であれば、正常な触媒
の、触媒の温度変化に対する劣化度の変化とが、車両の
各運転状態毎に設定され、劣化判定基準記憶部に格納さ
れる。触媒の劣化判定時には、算出された触媒温度の変
化に対する劣化度の変化が算出される。そして、そのと
きの運転状態に対応した劣化判定基準が劣化判定基準記
憶部から読み出される。この読み出された劣化判定基準
と、算出された劣化度の温度変化に対する変化とが比較
される。算出された劣化度の変化が劣化判定基準より
も、大であれば、劣化判定部により触媒が劣化したこと
が判定される。
The operating state estimating section estimates the operating state of the vehicle, and the catalyst temperature estimating section estimates the catalyst temperature. Further, the catalyst deterioration degree is calculated by the catalyst deterioration degree calculation unit based on the output signals from the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. If the deterioration criterion is set, the change in the degree of deterioration of the normal catalyst with respect to the change in the temperature of the catalyst is set for each operating state of the vehicle, and is stored in the deterioration criterion storage unit. When the deterioration of the catalyst is determined, the change in the degree of deterioration with respect to the change in the calculated catalyst temperature is calculated. Then, the deterioration criterion corresponding to the operating state at that time is read from the deterioration criterion storage unit. The read deterioration determination criterion is compared with a change in the calculated degree of deterioration with respect to a temperature change. If the change in the calculated degree of deterioration is larger than the deterioration determination reference, the deterioration determining unit determines that the catalyst has deteriorated.

【0012】[0012]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の第1の実施例の概略構成
図である。図1において、燃料噴射制御手段7は、空燃
比フィードバック計算部8と、燃料噴射量計算部9と、
出力部10とを有しており、エンジン1の燃料噴射量を
制御する。前O2センサ、つまり、酸素センサ(空燃比
センサ)3は触媒コンバータ2の上流側に配置されてい
る。この前O2センサ3は、ラムダ(λ)センサであ
り、検出素子の材質としては、例えば、ジルコニア、チ
タニアが使用される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a fuel injection control unit 7 includes an air-fuel ratio feedback calculation unit 8, a fuel injection amount calculation unit 9,
And an output unit 10 for controlling a fuel injection amount of the engine 1. A front O 2 sensor, that is, an oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) 3 is disposed upstream of the catalytic converter 2. The front O 2 sensor 3 is a lambda (λ) sensor, and for example, zirconia or titania is used as a material of the detection element.

【0013】燃料噴射量計算部9は、吸入空気量センサ
5によって検出された吸入空気量Qaと、回転数検出セ
ンサ6によって検出された回転数Neとに基づいて、次
式(1)に従って基本噴射量F0を算出する。 F0 = k0Qa/Ne −−− (1) ただし、k0は、所定の係数である。一方、空燃比フィ
−ドバック計算部8は、触媒コンバータ2の上流に配置
された前O2センサ3の出力信号を所定のタイミングで
サンプリングし、その検出値に応じて、空燃比が所望の
値となるように、補正係数αを算出し、燃料噴射量計算
部9に供給する。
The fuel injection amount calculation section 9 is based on the intake air amount Qa detected by the intake air amount sensor 5 and the rotation speed Ne detected by the rotation speed detection sensor 6, and basically calculates the following equation (1). The injection amount F0 is calculated. F0 = k0Qa / Ne (1) where k0 is a predetermined coefficient. On the other hand, the air-fuel ratio feedback calculation unit 8 samples the output signal of the front O2 sensor 3 disposed upstream of the catalytic converter 2 at a predetermined timing, and, based on the detected value, sets the air-fuel ratio to a desired value. Then, the correction coefficient α is calculated and supplied to the fuel injection amount calculation unit 9.

【0014】燃料噴射量計算部9は、次式(2)に従っ
て、基本噴射量F0に補正係数αを加味して噴射量Fを
算出する。 F = k0Qa/Ne(1+α) −−− (2) そして、燃料噴射量計算部9は、算出した噴射量Fを示
す信号を出力部10に供給する。すると、出力部10
は、噴射量Fに対応する電圧デューティ信号を燃料噴射
弁26に印加する。上述のような空燃比制御により、触
媒コンバータ2の上流では、空燃比がストイキ前後の値
で摂動している。
The fuel injection amount calculator 9 calculates the injection amount F by adding the correction coefficient α to the basic injection amount F0 according to the following equation (2). F = k0Qa / Ne (1 + α) (2) Then, the fuel injection amount calculator 9 supplies a signal indicating the calculated injection amount F to the output unit 10. Then, the output unit 10
Applies a voltage duty signal corresponding to the injection amount F to the fuel injection valve 26. Due to the air-fuel ratio control described above, the air-fuel ratio is perturbed upstream and downstream of the catalytic converter 2 at values before and after stoichiometry.

【0015】さて、本発明においては、この空燃比フィ
−ドバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣
化診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コ
ンバータ2が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作
用により触媒コンバータ2の後流では空燃比の摂動が少
なくなる。一方、触媒コンバータ2が劣化すると後流の
空燃比摂動が上流のものに近づいて来る。このように触
媒コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に着目
して劣化を診断している。
In the present invention, the perturbation of the air-fuel ratio by the air-fuel ratio feedback control is used as a test signal for diagnosing deterioration of the catalytic converter. That is, if the catalytic converter 2 is not deteriorated, the perturbation of the air-fuel ratio is reduced in the downstream of the catalytic converter 2 due to the oxidation / reduction action of the catalyst. On the other hand, when the catalytic converter 2 deteriorates, the downstream air-fuel ratio perturbation approaches the upstream one. Thus, the deterioration is diagnosed by focusing on the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter.

【0016】触媒劣化診断手段11は、負荷推定部15
と、触媒劣化指標算出部18と、触媒温度推定部19
と、運転状態推定部20と、を備えている。さらに、触
媒劣化診断手段診断11は、比較部21と、判定指標設
定部22と、判定指標記憶部23と、劣化判定部24
と、を備えている。図2は、触媒劣化指標算出部18の
詳細ブロック図である。図2において、前O2センサ3
の出力信号S3は、サンプリング部12Aに供給され、
一定時間毎又は一定角度毎にサンプリングされて、メモ
リ13Aに一時的に記憶される。また、触媒コンバータ
2の下流側に配置された後O2センサ(空燃比サンサ)
4の出力信号S4は、サンプリング部12Bに供給され
る。そして、一定時間毎又は一定角度毎にサンプリング
されて、メモリ13Bに一時的に記憶される。
The catalyst deterioration diagnosing means 11 includes a load estimating unit 15
And a catalyst deterioration index calculating unit 18 and a catalyst temperature estimating unit 19
And an operating state estimating unit 20. Further, the catalyst deterioration diagnosing means diagnosis 11 includes a comparing unit 21, a judgment index setting unit 22, a judgment index storage unit 23, and a deterioration judgment unit 24.
And FIG. 2 is a detailed block diagram of the catalyst deterioration index calculator 18. In FIG. 2, the front O 2 sensor 3
Is supplied to the sampling unit 12A.
Sampling is performed at regular intervals or at regular angles, and is temporarily stored in the memory 13A. Further, a rear O 2 sensor (air-fuel ratio sensor) disposed downstream of the catalytic converter 2
4 is supplied to the sampling unit 12B. Then, it is sampled at regular intervals or at regular angles, and is temporarily stored in the memory 13B.

【0017】つぎに、メモリ13Aからの出力信号x及
びメモリ13Bからの出力信号yが、相互相関計算部1
4Bに供給される。相互相関計算部14Bは、次式(3
−1)〜(3−n)に示す計算を実行する。 Σxn0 =x00 +・・・xodn0 −−− (3−1) Σxn101=x0101+・・・xodn101 −−− (3−2)〜 Σxnn0n=x0n0n+・・・xodnn0n −−− (3−n) つまり、図3の(B)に示す時点t2におけるセンサ4
の信号y0と、図3の(A)に示す時点t0におけるセン
サ3の信号xodnからx0までの信号との、それぞれの積
が算出される。続いて、時点t3における信号y01と、
信号xodn1からx01までの信号との、それぞれの積が算
出される。このようにして、信号y0nと、信号xodnn
らx0nまでの信号との、それぞれの積が得られるまで計
算が実行される。なお、図3において、時点t0からt1
までの時間τは、センサ3の出力信号S3に対するセン
サ4の出力信号S4の遅延時間(位相)である。信号x
とyとの積は、信号xに対して、τだけ遅延して出力さ
れた信号yとの積が最大値をとる。 そして、上記式
(3−1)〜(3−n)によって得られた計算結果が相
互相関関数算出部14Dに供給され、次式(4)に示す
相互相関関数Yが算出される。
Next, the output signal x from the memory 13A and the output signal y from the memory 13B are calculated by the cross-correlation calculator 1
4B. The cross-correlation calculator 14B calculates the following equation (3
The calculations shown in -1) to (3-n) are executed. Σx n y 0 = x 0 y 0 + ... x od n y 0 --- (3-1) Σx n1 y 01 = x 01 y 01 + ... x odn1 y 01 ----- (3-2) ~ Σx nn y 0n = x 0n y 0n + ··· x odnn y 0n --- (3-n) that is, the sensor 4 at the time t2 shown in FIG. 3 (B)
A signal y 0 of the signal from the signal x ODN sensor 3 at the time t0 shown in FIG. 3 (A) to x 0, each of the product is calculated. Subsequently, a signal y 01 at time t3,
The product of each of the signals x odn1 to x 01 is calculated. In this way, calculations are performed until the respective products of the signal y 0n and the signals x odnn to x 0n are obtained. Note that in FIG. 3, from time t0 to t1
Is a delay time (phase) of the output signal S4 of the sensor 4 with respect to the output signal S3 of the sensor 3. Signal x
The product of the signal x and the signal x delayed by τ with respect to the signal x takes the maximum value. Then, the calculation results obtained by the above equations (3-1) to (3-n) are supplied to the cross-correlation function calculation unit 14D, and the cross-correlation function Y shown in the following equation (4) is calculated.

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】また、メモリ13Aからの出力信号xは、
自己相関計算部14Aに供給される。自己相関計算部1
4Aは、次式(5)に示す計算を実行する。
The output signal x from the memory 13A is
It is supplied to the autocorrelation calculator 14A. Autocorrelation calculator 1
4A executes the calculation shown in the following equation (5).

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】そして、算出された自己相関関数X及び相
互相関関数Yが、算出部16Aに供給される。算出部1
6Aは、次式(6)に従って、逐次劣化指標Φiを計算
する。 Φi = YM/X −−− (6) ここで、YMとは、相互相関関数Yを構成する項の最大
値である。触媒コンバータ2が劣化すると、触媒コンバ
ータ2の前後における空燃比摂動の類似度が増すため、
逐次劣化指標Φiは大きくなる(1に近づく)。これを
図4に示す。つまり、触媒コンバータ2の劣化が大の場
合の劣化指標Φiaは、劣化が小さい場合の劣化指標Φi
bよりも大となる。
Then, the calculated auto-correlation function X and cross-correlation function Y are supplied to the calculation unit 16A. Calculation unit 1
6A calculates the sequential deterioration index Φi according to the following equation (6). .PHI.i = YM / X (6) where YM is the maximum value of the term constituting the cross-correlation function Y. When the catalytic converter 2 deteriorates, the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter 2 increases,
The successive deterioration index Φi increases (approaches 1). This is shown in FIG. That is, the deterioration index Φia when the deterioration of the catalytic converter 2 is large is the deterioration index Φi when the deterioration is small.
It is larger than b.

【0022】上述のようにして、劣化指標Φiが順次算
出され、最終劣化指標I算出部16Bに供給される。算
出部16Bにおいては、次式(7)に示すように、算出
されたn個の劣化指標Φiの平均値を算出する。そし
て、算出した平均値を、触媒コンバータ2の最終劣化指
標Iとする。 I = (ΣΦi)/n −−− (7) ここで、逐次劣化指標Φiをそのまま使用せず、その平
均値、すなわち最終劣化指標Iを用いるのは、通常走行
中、エンジン回転数や負荷が変動すると、逐次劣化指標
Φiも影響を受けて変動するからである。つまり、一定
時間、一定回転回数あるいは一定負荷帯ごとの逐次劣化
指標Φiを求めて累積し、その平均値を最終劣化指標I
とすることにより、全運転域での劣化判定を可能として
いる。ただし、ある程度、運転状態が限定されるような
場合には、逐次劣化指標Φiをそのまま用いて、判定を
行っても構わない。なお、劣化指標Φiの平均値は、最
大の劣化指標Φiからn番目までの劣化指標の平均値と
することもできる。算出された最終劣化指標Iは、比較
部21及び判定指標設定部22に供給される。
As described above, the deterioration index Φi is sequentially calculated and supplied to the final deterioration index I calculating unit 16B. The calculation unit 16B calculates an average value of the calculated n deterioration indexes Φi as shown in the following equation (7). Then, the calculated average value is used as the final deterioration index I of the catalytic converter 2. I = (ΣΦi) / n --- (7) Here, instead of using the sequential deterioration index Φi as it is, using the average value, that is, the final deterioration index I, during normal driving, the engine speed and load are This is because if it fluctuates, the sequential deterioration index Φi also fluctuates under the influence. That is, the sequential deterioration index Φi is obtained and accumulated for a certain period of time, a certain number of rotations, or a certain load zone, and the average value is used as the final deterioration index I.
By doing so, it is possible to determine the deterioration in the entire operation range. However, when the operating state is limited to some extent, the determination may be performed using the sequential deterioration index Φi as it is. Note that the average value of the deterioration indexes Φi may be the average value of the nth to the nth deterioration indexes. The calculated final deterioration index I is supplied to the comparison unit 21 and the judgment index setting unit 22.

【0023】図1において、触媒温度推定部19には、
吸入空気量センサ5からの吸入空気量信号Qaが供給さ
れ、供給された信号Qaに基づいて、触媒温度を推定す
る。つまり、図5に示すように、吸入空気量Qaと、触
媒温度との関係を示す線CQを求めておき、求めた線CQ
から触媒温度を推定する(例えば、空気量がQ1のと
き、触媒温度はCT1と推定し、空気量がQ2のとき、触
媒温度はCT2と推定する)。そして、推定された触媒
温度を示す信号Tは、比較部21及び判定指標設定部2
2に供給される。
In FIG. 1, the catalyst temperature estimating unit 19 includes:
An intake air amount signal Qa from the intake air amount sensor 5 is supplied, and the catalyst temperature is estimated based on the supplied signal Qa. That is, as shown in FIG. 5, a line CQ indicating the relationship between the intake air amount Qa and the catalyst temperature is obtained in advance, and the obtained line CQ
(For example, when the air amount is Q1, the catalyst temperature is estimated as CT1, and when the air amount is Q2, the catalyst temperature is estimated as CT2). The signal T indicating the estimated catalyst temperature is supplied to the comparison unit 21 and the determination index setting unit 2
2 is supplied.

【0024】負荷推定部15には、シフトレバー(図示
せず)からのシフト信号SLと、エアコン等の補機類の
スイッチ信号SAとが供給され、現在の負荷の状態が推
定される。そして、推定した負荷を示す信号Lが運転状
態推定部20に供給される。この運転状態推定部20に
は、回転数検出センサ6からの信号Neも供給され、供
給された信号L及びNeから、通常走行状態か、アイド
リング状態か、補機使用状態か等の運転状態が推定され
る。推定された運転状態を示す信号Cは、比較部21及
び判定指標設定部22に供給される。
The load estimating section 15 is supplied with a shift signal SL from a shift lever (not shown) and a switch signal SA for auxiliary equipment such as an air conditioner, and estimates the current load state. Then, the signal L indicating the estimated load is supplied to the operating state estimating unit 20. The driving state estimating unit 20 is also supplied with a signal Ne from the rotation speed detection sensor 6, and based on the supplied signals L and Ne, the driving state such as a normal driving state, an idling state, and an auxiliary equipment use state is determined. Presumed. The signal C indicating the estimated operation state is supplied to the comparison unit 21 and the determination index setting unit 22.

【0025】判定指標設定部22は、判定指標設定時に
おいて、運転状態及び触媒温度の変化に対する触媒劣化
指標の変化を算出し、算出した触媒劣化指標の50%〜
70%を判定指標として、判定指標記憶部23に記憶さ
せる。なお、上記判定指標設定時には、未使用の健全な
触媒又は健全な触媒であって、4000マイル走行後の
もの(特性が安定する)が使用される。図6は、判定指
標記憶部23に記憶される判定指標の概略図であり、各
運転状態毎に、触媒温度に対する劣化指標カーブが記憶
されている。例えば、通常走行状態触媒判定指標23-1
には、通常走行状態における触媒劣化指標カーブBC1
が設定され、高負荷状態触媒判定指標23-2、低負荷状
態触媒判定指標23-3には、それぞれの状態における劣
化指標カーブBC2及びBC3が設定されている。ま
た、例えば、補機使用状態触媒劣判定指標23-nには、
補機使用状態における劣化指標カーブBCnが設定され
ている。
The determination index setting unit 22 calculates the change of the catalyst deterioration index with respect to the change of the operating state and the catalyst temperature when the determination index is set, and calculates 50% to 50% of the calculated catalyst deterioration index.
70% is stored in the determination index storage unit 23 as a determination index. At the time of setting the determination index, an unused healthy catalyst or a healthy catalyst after traveling 4000 miles (characteristics are stabilized) is used. FIG. 6 is a schematic diagram of the determination index stored in the determination index storage unit 23, and a deterioration index curve with respect to the catalyst temperature is stored for each operating state. For example, the normal running state catalyst determination index 23-1
Includes a catalyst deterioration index curve BC1 in a normal running state.
Are set, and the deterioration index curves BC2 and BC3 in the respective states are set in the high load state catalyst determination index 23-2 and the low load state catalyst determination index 23-3. In addition, for example, the auxiliary equipment use state catalyst inferiority determination index 23-n includes:
A deterioration index curve BCn in the auxiliary equipment use state is set.

【0026】図1において、比較部21は、供給された
触媒推定温度信号Tと、運転状態推定信号Cと、触媒劣
化指標信号Iと、に基づいて、触媒劣化指標と触媒温度
との関係を示す劣化指標カーブを作成する。そして、作
成した劣化指標カーブの運転状態における判定指標カー
ブを劣化指標記憶部23から読み出す。比較部21は、
この読み出した判定指標カーブと作成した劣化指標カー
ブとを比較し、その比較結果を示す信号Jを劣化判定部
24に供給する。劣化判定部24は、供給された信号J
から触媒2が劣化しているか否かを判定し、劣化してい
れば、車内表示手段(図示せず)に触媒が劣化したこと
を表示させる。
In FIG. 1, the comparison unit 21 determines the relationship between the catalyst deterioration index and the catalyst temperature based on the supplied catalyst estimated temperature signal T, operating state estimation signal C, and catalyst deterioration index signal I. A deterioration index curve shown is created. Then, the judgment index curve in the operating state of the created deterioration index curve is read from the deterioration index storage unit 23. The comparison unit 21
The read determination index curve is compared with the created deterioration index curve, and a signal J indicating the comparison result is supplied to the deterioration determination unit 24. The deterioration determination unit 24 determines whether the supplied signal J
Then, it is determined whether or not the catalyst 2 has deteriorated, and if it has, the in-vehicle display means (not shown) indicates that the catalyst has deteriorated.

【0027】図7は、上記触媒劣化診断手段11の動作
フローチャートである。図7のステップ100におい
て、運転状態推定部20により運転状態が推定される。
次に、ステップ101において、触媒温度推定部19に
より触媒温度が推定される。そして、ステップ102に
おいて、触媒劣化指標算出部18により触媒劣化指標が
算出される。
FIG. 7 is an operation flowchart of the catalyst deterioration diagnosing means 11. In step 100 of FIG. 7, the driving state is estimated by the driving state estimation unit 20.
Next, in step 101, the catalyst temperature is estimated by the catalyst temperature estimation unit 19. Then, in step 102, the catalyst deterioration index calculating unit 18 calculates the catalyst deterioration index.

【0028】次に、ステップ103において、判定指標
の設定時か否かが比較部21及び判定指標設定部22に
て判定される。判定指標の設定時であれば、ステップ1
05に進み、判定指標設定部22により判定指標カーブ
が設定され、記憶部23に格納される。そして、ステッ
プ100に戻る。
Next, in step 103, the comparison unit 21 and the determination index setting unit 22 determine whether or not the determination index is set. If the judgment index is set, step 1
In step 05, a judgment index curve is set by the judgment index setting unit 22 and stored in the storage unit 23. Then, the process returns to step 100.

【0029】ステップ103において、判定指標の設定
では無い場合には、ステップ104に進む。そして、こ
のステップ104において、比較部21により劣化指標
カーブが算出される。続いて、ステップ106におい
て、比較部21は、記憶部23に記憶された判定指標カ
ーブを読み出し、算出した劣化指標カーブと比較する。
次に、処理は、ステップ107に進み、劣化判定部24
にて劣化指標が判定指標よりも小か否かが判定される。
劣化指標が判定指標よりも小であれば、ステップ100
に戻る。また、ステップ107において、劣化指標が判
定指標よりも大であれば、ステップ108に進み、触媒
が劣化したことが、適切な表示手段により表示される。
If it is determined in step 103 that the judgment index is not set, the process proceeds to step 104. Then, in step 104, the comparing section 21 calculates a deterioration index curve. Subsequently, in step 106, the comparison unit 21 reads the determination index curve stored in the storage unit 23, and compares the read determination index curve with the calculated deterioration index curve.
Next, the process proceeds to step 107, where the deterioration determination unit 24
It is determined whether or not the deterioration index is smaller than the determination index.
If the deterioration index is smaller than the judgment index, step 100
Return to If it is determined in step 107 that the deterioration index is larger than the determination index, the process proceeds to step 108, and the appropriate display means displays that the catalyst has deteriorated.

【0030】以上のように、本発明の第1の実施例によ
れば、各運転状態における、健全な触媒の劣化指標と温
度との関係を示すカーブと、実際の触媒の劣化指標と温
度との関係を示すカーブとが比較され、触媒が劣化して
いるか否かを判定するように構成したので、高速走行時
のみならず、中速走行時、低速走行時、アイドリング時
等の触媒温度が低温状態である場合においても、触媒の
劣化診断を実行することが可能であり、悪化した排気ガ
スの長時間に渡る排出が抑制された内燃機関の触媒診断
装置を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, a curve indicating the relationship between a healthy catalyst deterioration index and temperature, and an actual catalyst deterioration index and temperature in each operating state. Is compared with the curve indicating the relationship, and it is configured to determine whether or not the catalyst is degraded, so that not only at the time of high-speed running, but also at the time of medium-speed running, low-speed running, idling, etc. Even in the case of a low temperature state, it is possible to execute a catalyst deterioration diagnosis, and it is possible to realize a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine in which emission of deteriorated exhaust gas for a long time is suppressed.

【0031】なお、上述した例において、吸入空気量Q
aから触媒温度を推定する場合、数ポイントで吸入空気
量を測定し、単位時間当たりの空気量Qaの総和を所定
時間のトータルで割った値を使用する。つまり、図8に
示すように、時間t0〜tnのそれぞれに対応する吸入空
気量Qa0〜Qanを測定し、次式(8)に従って、QAVEa
を算出し、算出した吸入空気量QAVEaに基づいて、触媒
温度を推定する。
In the above example, the intake air amount Q
When estimating the catalyst temperature from a, the intake air amount is measured at several points, and a value obtained by dividing the sum of the air amounts Qa per unit time by the total for a predetermined time is used. That is, as shown in FIG. 8, the intake air amounts Qa0 to Qan corresponding to the times t0 to tn are measured, and Q AVEa is calculated according to the following equation (8).
Is calculated, and the catalyst temperature is estimated based on the calculated intake air amount Q AVEa .

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】図9は、本発明の第2の実施例の概略構成
図である。この第2の実施例においては、出力部10か
ら燃料噴射弁26に供給される電圧デューティ信号TP
のパルス幅に基づいて、触媒温度が推定される。つま
り、出力部10から出力される電圧デューティ信号TP
が、触媒温度推定部25に供給され、そのパルス幅から
触媒温度が推定される。この触媒温度の推定は、例え
ば、図10に示すように、エンジン回転数が小の場合に
は、推定直線CP1が使用され、エンジン回転数が中の場
合には、推定直線CP2が使用される。また、エンジン回
転数が大の場合には、推定直線CP3が使用される。そし
て、推定された触媒温度を示す信号Tが、比較部21及
び判定指標設定部22に供給される。他の構成は、上述
した第1の実施例と同様であるので、説明は省略する。
本発明の第2の実施例においても、第1の実施例と同等
な効果を得ることができる。
FIG. 9 is a schematic block diagram of a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the voltage duty signal TP supplied from the output unit 10 to the fuel injection valve 26 is used.
The catalyst temperature is estimated based on the pulse width of. That is, the voltage duty signal TP output from the output unit 10
Is supplied to the catalyst temperature estimating unit 25, and the catalyst temperature is estimated from the pulse width. In the estimation of the catalyst temperature, for example, as shown in FIG. 10, when the engine speed is low, the estimated straight line CP1 is used, and when the engine speed is medium, the estimated straight line CP2 is used. . When the engine speed is high, the estimated straight line CP3 is used. Then, a signal T indicating the estimated catalyst temperature is supplied to the comparison unit 21 and the determination index setting unit 22. Other configurations are the same as those of the above-described first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
In the second embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0034】なお、上述した第2の実施例において、第
1の実施例と同様に、電圧デューティ信号TPから触媒
温度を推定する場合、単位時間当たりの電圧デューティ
信号TPのパルス幅の総和を所定時間のトータルで割っ
た値を使用する。つまり、時間t0〜tnのそれぞれに対
応する信号TPのパルス幅TP1〜TPnを測定し、次式
(9)に従って、TAVEPを算出し、算出したパルス幅T
AVEPに基づいて、触媒温度を推定する。
In the second embodiment, when estimating the catalyst temperature from the voltage duty signal TP as in the first embodiment, the sum of the pulse widths of the voltage duty signal TP per unit time is determined by a predetermined value. Use the value divided by the total time. That is, the pulse width TP1 to TPn of the signal TP corresponding to each of the times t0 to tn is measured, T AVEP is calculated according to the following equation (9), and the calculated pulse width T
The catalyst temperature is estimated based on AVEP .

【0035】[0035]

【数4】 (Equation 4)

【0036】図11は、本発明の第3の実施例の概略構
成図である。この第3の実施例においては、触媒温度測
定部27が触媒コンバータ2の近辺に配置され、この触
媒温度測定部27により、触媒コンバータ2の温度が直
接測定される。そして、触媒温度測定部27から触媒温
度を示す信号Tが、比較部21及び判定指標設定部22
に供給される。他の構成は、上述した第1の実施例と同
様な構成となるので、説明は省略する。上述した第3の
実施例においても、第1の実施例と同等な効果を得るこ
とができる。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a catalyst temperature measuring section 27 is disposed near the catalytic converter 2, and the temperature of the catalytic converter 2 is directly measured by the catalyst temperature measuring section 27. Then, the signal T indicating the catalyst temperature is output from the catalyst temperature measurement unit 27 to the comparison unit 21 and the determination index setting unit 22.
Supplied to The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted. In the third embodiment described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0037】なお、上述した例においては、吸入空気量
Qa又は燃料噴射弁へ供給される信号のパルス幅から、
触媒温度を推定する構成としたが、触媒コンバータ2の
排気温度を測定して、測定した排気温度から触媒温度を
推定するように、構成することもできる。また、燃料噴
射弁への信号パルス幅に代えて、燃料噴射量計算部9に
より、計算された燃料噴射量により、触媒温度を推定す
るように構成することもできる。
In the example described above, from the intake air amount Qa or the pulse width of the signal supplied to the fuel injection valve,
Although the catalyst temperature is estimated, the exhaust gas temperature of the catalytic converter 2 may be measured, and the catalyst temperature may be estimated from the measured exhaust gas temperature. Further, the catalyst temperature may be estimated from the fuel injection amount calculated by the fuel injection amount calculation unit 9 instead of the signal pulse width to the fuel injection valve.

【0038】さらに、上述した実施例においては、触媒
コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に基づい
て、触媒の劣化を判断する構成としたが、これに限ら
ず、他の方法により、触媒の劣化を判断する構成であっ
てもよい。例えば、触媒上流側の空燃比センサの出力値
が反転してから、下流側の空燃比センサの出力値が反転
するまでの時間差により、触媒の劣化状態を判断する構
成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the deterioration of the catalyst is determined based on the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter. However, the present invention is not limited to this. A configuration for determining deterioration may be used. For example, a configuration may be adopted in which the deterioration state of the catalyst is determined based on a time difference from when the output value of the air-fuel ratio sensor on the upstream side of the catalyst is inverted to when the output value of the air-fuel ratio sensor on the downstream side is inverted.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。内燃機関の触媒
診断装置において、触媒上流側の排気ガスの空燃比を検
出する前空燃比センサと、触媒下流側の排気ガスの空燃
比を検出する後空燃比センサと、前空燃比センサ及び後
空燃比センサからの出力信号に基づいて、触媒の劣化度
を算出する触媒劣化度算出部と、触媒の温度を推定する
触媒温度推定部と、車両の運転状態を推定する運転状態
推定部と、各運転状態毎に、正常な触媒の温度変化に対
する劣化度の変化である劣化判定基準を記憶する劣化判
定基準記憶部と、触媒劣化度算出部からの触媒劣化度信
号及び触媒温度推定部からの触媒温度信号に基づいて、
触媒の温度変化に対する劣化度の変化を算出し、運転状
態推定部が示す運転状態における劣化判定基準を劣化判
定基準記憶部から読みだし、劣化判定基準と、算出した
劣化度の変化と、を比較して、触媒の劣化を判定する劣
化判定部と、を備える。したがって、高速走行時のみな
らず、中速走行時、低速走行時、アイドリング時等の触
媒温度が低温状態である場合においても、触媒の劣化診
断を実行することが可能な内燃機関の触媒診断装置を実
現することができ、悪化した排気ガスの長時間に渡る排
出を抑制することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. In a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas on the upstream side of a catalyst, a rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas on a downstream side of the catalyst, a front air-fuel ratio sensor, and a rear air-fuel ratio sensor Based on an output signal from the air-fuel ratio sensor, a catalyst deterioration degree calculation unit that calculates the degree of deterioration of the catalyst, a catalyst temperature estimation unit that estimates the temperature of the catalyst, and an operation state estimation unit that estimates the operation state of the vehicle, For each operating state, a deterioration criterion storage unit that stores a deterioration criterion that is a change in the degree of deterioration with respect to a normal catalyst temperature change, and a catalyst deterioration degree signal from the catalyst deterioration degree calculation unit and a catalyst deterioration degree Based on the catalyst temperature signal,
A change in the degree of deterioration with respect to a change in the temperature of the catalyst is calculated, a deterioration determination criterion in the operating state indicated by the operating state estimating unit is read out from the deterioration determination reference storage unit, and the deterioration determination criterion is compared with the calculated change in the degree of deterioration. And a deterioration determining unit that determines deterioration of the catalyst. Therefore, a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine that can execute the catalyst deterioration diagnosis not only at the time of high-speed running but also at the time of middle-speed running, low-speed running, idling, and the like when the catalyst temperature is low. Can be realized, and the emission of the deteriorated exhaust gas over a long period of time can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の例の一部概略構成図である。FIG. 2 is a partial schematic configuration diagram of the example of FIG. 1;

【図3】相関計算部により実行される相関計算の説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a correlation calculation executed by a correlation calculation unit.

【図4】触媒コンバータの劣化と劣化指標Φiとの関係
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between deterioration of a catalytic converter and a deterioration index Φi.

【図5】吸入空気量から触媒温度を推定する例を説明す
るためのグラフである。
FIG. 5 is a graph for explaining an example of estimating a catalyst temperature from an intake air amount.

【図6】判定指標記憶部の内部の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the inside of a judgment index storage unit.

【図7】図1の例の動作フローチャートである。FIG. 7 is an operation flowchart of the example of FIG. 1;

【図8】図1の例において、触媒温度の推定に用いられ
る吸入空気量の算出を説明するためのグラフである。
FIG. 8 is a graph for explaining calculation of an intake air amount used for estimating a catalyst temperature in the example of FIG. 1;

【図9】本発明の第2の実施例の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図10】パルス幅から触媒温度を推定する例を説明す
るためのグラフである。
FIG. 10 is a graph for explaining an example of estimating a catalyst temperature from a pulse width.

【図11】本発明の第3の実施例の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 触媒コンバータ 3 前O2センサ 4 後O2センサ 5 吸入空気量センサ 6 回転数検出センサ 7 燃料噴射制御手段 8 空燃比フィードバック計算部 9 燃料噴射量計算部 10 出力部 11 触媒劣化診断手段 12A、12B データサンプリング部 13A、13B メモリ 14A 自己相関計算部 14B 相互相関計算部 14D 相互相関関数計算部 15 負荷推定部 16A 遂次劣化指標Φi算出部 16B 最終劣化指標I算出部 18 触媒劣化指標算出部 19、25 触媒温度推定部 20 運転状態推定部 21 比較部 22 判定指標設定部 23 判定指標記憶部 24 劣化判定部 25 補間マップ 26 燃料噴射弁 27 触媒温度測定部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Catalytic converter 3 Front O 2 sensor 4 Rear O 2 sensor 5 Intake air amount sensor 6 Revolution detection sensor 7 Fuel injection control means 8 Air-fuel ratio feedback calculation unit 9 Fuel injection amount calculation unit 10 Output unit 11 Catalyst deterioration diagnosis means 12A, 12B Data sampling unit 13A, 13B memory 14A Autocorrelation calculation unit 14B Cross-correlation calculation unit 14D Cross-correlation function calculation unit 15 Load estimation unit 16A Successive deterioration index Φi calculation unit 16B Final deterioration index I calculation unit 18 Catalyst deterioration index calculation Units 19 and 25 Catalyst temperature estimation unit 20 Operating state estimation unit 21 Comparison unit 22 Determination index setting unit 23 Determination index storage unit 24 Deterioration determination unit 25 Interpolation map 26 Fuel injector 27 Catalyst temperature measurement unit

フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 沼田 明人 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 (72)発明者 アグスティン・ロゲリオ 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 審査官 渡邊 真 (56)参考文献 特開 平5−248227(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/20 F01N 3/24Continued on the front page (72) Inventor Toshio Ishii 2520 Oji Takaba, Katsuta City, Ibaraki Prefecture Inside the Automotive Equipment Division, Hitachi, Ltd. 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Agustin Rogerio 2477 Kashima-Yatsu, Kata-shi, Ibaraki Pref. Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. Examiner Makoto Watanabe (56) Reference JP Hei 5-248227 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F01N 3/20 F01N 3/24

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の触媒診断装置において、 触媒の上流側に配置され、触媒上流側の排気ガスの空燃
比を検出する前空燃比センサと、 上記触媒の下流側に配置され、触媒下流側の排気ガスの
空燃比を検出する後空燃比センサと、 上記前空燃比センサ及び後空燃比センサからの出力信号
に基づいて、触媒の転換効率に対応する触媒の劣化度を
算出する触媒劣化度算出部と、 上記触媒の温度を推定する触媒温度推定部と、 上記内燃機関が搭載される車両の運転状態を推定する運
転状態推定部と、 上記車両の各運転状態毎に、転換効率が安定する温度以
上で所定の値以上の転換効率を有する正常な触媒の温度
に対する変化特性に基づく劣化判定基準を記憶する劣化
判定基準記憶部と、 触媒劣化度算出部により算出された触媒劣化度及び触媒
温度推定部により推定された触媒温度に基づいて、触媒
の温度に対する劣化度の変化特性を算出し、運転状態推
定部が示す運転状態における劣化判定基準を上記劣化判
定基準記憶部から読みだし、この読みだした劣化判定基
準と、上記算出した劣化度の変化特性とを比較して、触
媒の劣化を判定する劣化判定部と、 を備えることを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
1. A catalyst diagnostic device for an internal combustion engine, comprising: a front air-fuel ratio sensor disposed upstream of a catalyst for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas upstream of the catalyst; A rear air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas on the side, and a catalyst deterioration calculating a catalyst deterioration degree corresponding to the conversion efficiency of the catalyst based on output signals from the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. Degree calculating section, a catalyst temperature estimating section for estimating the temperature of the catalyst, an operating state estimating section for estimating an operating state of a vehicle equipped with the internal combustion engine, and a conversion efficiency for each operating state of the vehicle. Below stable temperature
The temperature of a normal catalyst having a conversion efficiency above a predetermined value
And deterioration determination reference storage unit for storing the deterioration determination criteria based on the change characteristics with respect to the catalyst deterioration degree calculated by the catalyst deterioration degree calculation unit and on the basis of the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimating unit, the temperature of the catalyst Deterioration change characteristics for the operating state indicated by the operating state estimator are read out from the deterioration determination reference storage unit, and the read deterioration determination criterion and the calculated deterioration degree change characteristics are calculated. And a deterioration determination unit that determines deterioration of the catalyst by comparing the above. And a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine.
【請求項2】 請求項1記載の内燃機関の触媒診断装置
において、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量
センサを、さらに備え、上記触媒温度推定部は、吸入空
気量センサによって検出された吸入空気量に基づいて、
触媒温度を推定することを特徴とする内燃機関の触媒診
断装置。
2. The catalyst diagnostic device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an intake air amount sensor for detecting an intake air amount of the internal combustion engine, wherein the catalyst temperature estimating unit is detected by the intake air amount sensor. Based on the intake air volume
A catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, which estimates a catalyst temperature.
【請求項3】 請求項1記載の内燃機関の触媒診断装置
において、燃料噴射弁の燃料噴射量を算出し、上記燃料
噴射弁に燃料噴射パルス信号を供給する燃料噴射量制御
部を、さらに備え、上記触媒温度推定部は、燃料噴射パ
ルス信号のパルス幅に基づいて、触媒温度を推定するこ
とを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
3. The catalyst diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a fuel injection amount control unit that calculates a fuel injection amount of the fuel injection valve and supplies a fuel injection pulse signal to the fuel injection valve. And a catalyst temperature estimating unit for estimating the catalyst temperature based on a pulse width of a fuel injection pulse signal.
【請求項4】 請求項1記載の内燃機関の触媒診断装置
において、燃料噴射弁の燃料噴射量を算出し、上記燃料
噴射弁に燃料噴射パルス信号を供給する燃料噴射量制御
部を、さらに備え、上記触媒温度推定部は、燃料噴射量
制御部により算出された燃料噴射量に基づいて、触媒温
度を推定することを特徴とする内燃機関の触媒診断装
置。
4. The catalyst diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a fuel injection amount control unit that calculates a fuel injection amount of the fuel injection valve and supplies a fuel injection pulse signal to the fuel injection valve. And a catalyst temperature estimating unit for estimating the catalyst temperature based on the fuel injection amount calculated by the fuel injection amount control unit.
【請求項5】 請求項1記載の内燃機関の触媒診断装置
において、内燃機関の排気ガス温度を測定する排気ガス
温度センサを、さらに備え、上記触媒温度推定部は、排
気ガス温度センサにより検出された排気ガス温度に基づ
いて、触媒温度を推定することを特徴とする内燃機関の
触媒診断装置。
5. The catalyst diagnostic device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an exhaust gas temperature sensor for measuring an exhaust gas temperature of the internal combustion engine, wherein the catalyst temperature estimating unit is detected by the exhaust gas temperature sensor. A catalyst diagnosis device for an internal combustion engine, wherein the catalyst temperature is estimated based on the exhaust gas temperature.
【請求項6】 内燃機関の触媒診断装置において、 触媒の上流側に配置され、触媒上流側の排気ガスの空燃
比を検出する前空燃比センサと、 上記触媒の下流側に配置され、触媒下流側の排気ガスの
空燃比を検出する後空燃比センサと、 上記前空燃比センサ及び後空燃比センサからの出力信号
に基づいて、触媒の転換効率に対応する触媒の劣化度を
算出する触媒劣化度算出部と、 上記触媒の温度を測定する触媒温度測定部と、 上記内燃機関が搭載される車両の運転状態を推定する運
転状態推定部と、 上記車両の各運転状態毎に、転換効率が安定する温度以
上で所定の値以上の転換効率を有する正常な触媒の温度
に対する変化特性に基づく劣化判定基準を記憶する劣化
判定基準記憶部と、 触媒劣化度算出部により算出された触媒劣化度及び触媒
温度測定部により測定された触媒温度に基づいて、触媒
の温度に対する劣化度の変化特性を算出し、運転状態推
定部が示す運転状態における劣化判定基準を上記劣化判
定基準記憶部から読みだし、この読みだした劣化判定基
準と、上記算出した劣化度の変化特性とを比較して、触
媒の劣化を判定する劣化判定部と、 を備えることを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
6. A catalyst diagnostic device for an internal combustion engine, comprising: a front air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas upstream of the catalyst; A rear air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas on the side, and a catalyst deterioration calculating a catalyst deterioration degree corresponding to the conversion efficiency of the catalyst based on output signals from the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. Degree calculating unit, a catalyst temperature measuring unit that measures the temperature of the catalyst, an operating state estimating unit that estimates an operating state of a vehicle equipped with the internal combustion engine, and a conversion efficiency for each operating state of the vehicle. Below stable temperature
The temperature of a normal catalyst having a conversion efficiency above a predetermined value
And deterioration determination reference storage unit for storing the deterioration determination criteria based on the change characteristics with respect to the catalyst deterioration degree calculated by the catalyst deterioration degree calculation section and the sensed catalyst temperature by the catalyst temperature measuring part, the temperature of the catalyst Deterioration change characteristics for the operating state indicated by the operating state estimator are read out from the deterioration determination reference storage unit, and the read deterioration determination criterion and the calculated deterioration degree change characteristics are calculated. And a deterioration determination unit that determines deterioration of the catalyst by comparing the above. And a catalyst diagnosis device for an internal combustion engine.
【請求項7】 請求項1、2、3、4、5又は6記載
の、内燃機関の触媒診断装置において、上記触媒劣化度
算出部は、 前空燃比センサの出力信号と後空燃比センサの出力信号
との相互相関関数と、前空燃比センサの出力信号の自己
相関関数と、を算出する相関関数算出部と、 上記相互相関関数の最大値と、上記自己相関関数との比
である遂次劣化指標を算出する遂次劣化指標算出部と、 所定数の遂次劣化指標の平均値である最終劣化指標を算
出し、この最終劣化指標を触媒劣化度として出力する最
終劣化指標算出部と、 を有することを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
7. The catalyst diagnostic device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst deterioration degree calculating unit includes an output signal of the front air-fuel ratio sensor and a signal of the rear air-fuel ratio sensor. A correlation function calculator for calculating a cross-correlation function with the output signal and an auto-correlation function of the output signal of the front air-fuel ratio sensor; and a ratio between the maximum value of the cross-correlation function and the auto-correlation function. A sequential deterioration index calculating unit that calculates a next deterioration index, a final deterioration index calculating unit that calculates a final deterioration index that is an average value of a predetermined number of the sequential deterioration indexes, and outputs the final deterioration index as a catalyst deterioration degree; A catalyst diagnostic device for an internal combustion engine, comprising:
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