JP2960576B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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    • F02D41/1443Plural sensors with one sensor per cylinder or group of cylinders
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気浄化装置
の改良に関し、特に排気通路に配置した触媒装置の劣化
検出の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種のエンジンの排気浄化
装置として、例えば特開昭63−97852号公報に開
示されたものが知られている。このものは、図7に示す
ように、排気通路に配置した触媒装置のHC浄化性能が
その酸素吸着能力に正比例することに着目し、排気通路
の触媒装置の下流側に排気ガス中の酸素濃度を検出する
濃度センサを配置し、該濃度センサにより触媒装置の酸
素吸着能力を検出することにより、間接的に触媒装置の
劣化を検出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンに
は例えば特開昭61−138849号公報に開示される
ように、例えばV型エンジンにおいて各気筒群毎に排気
通路を集合し、この各排気通路に空燃比センサを配置し
て、各気筒群別に混合気の空燃比をフィ−ドバック制御
するものがある。そして、この種の空燃比制御を行うエ
ンジンに対して上記のように濃度センサを用いて触媒装
置の劣化を検出することが考えられる。
【0004】しかしながら、その場合には、各気筒群別
に空燃比のフィ−ドバック制御を独立して行う関係上、
各気筒群間の排気行程のズレや、機器の機能,特性のバ
ラツキ、又は各気筒群間で排気ガスが触媒装置に接触す
る様子等が異なることから、各気筒群間で空燃比のリッ
チ,リーンの位相のずれが任意な周期で発生し、このた
め濃度センサによる触媒装置の劣化検出が困難になる。
【0005】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記のように各気筒群毎に空燃比の
フィ−ドバック制御を行うエンジンであっても、触媒装
置の劣化を正確に検出することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では各気筒群の空燃比の変化の位相が合致し
た状況で触媒装置の劣化を判定することとする。
【0007】つまり、請求項1記載の発明の具体的な解
決手段は、図1に示すように、気筒群1a,1b毎に設
けられた排気通路の各々に配置され、該各気筒群1a,
1b別に混合気の空燃比を検出する空燃比センサ19,
19と、該各空燃比センサ19,19の出力に基いて上
記各気筒群1a,1b別に空燃比のフィ−ドバック制御
を行う空燃比制御手段26とを備えるとともに、上記各
排気通路の下流を集合した集合排気通路に触媒装置が配
置されたエンジンの排気浄化装置を前提とする。そし
て、上記集合排気通路の触媒装置の下流側に、該集合排
気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する濃度セ
ンサ20を配置するとともに、設定条件の下で上記濃度
センサ20の出力に基いて上記触媒装置の劣化を検出す
る劣化検出手段27と、該劣化検出手段27による触媒
装置の劣化を検出するとき、上記空燃比制御手段26に
よる空燃比のフィ−ドバック制御を、1個の空燃比セン
サ19の出力に基いてエンジン全体の空燃比をフィ−ド
バック制御するように変更する制御変更手段28とを設
ける構成とする。
【0008】また、請求項2記載の発明では、上記の発
明の制御変更手段28及び劣化検出手段27を特定し
て、制御変更手段28を、劣化判定するときに複数の空
燃比センサ19,19を時間的に1個づつ順番に選択す
るものに限定し、劣化検出手段27を、選択された空燃
比センサ19の下での濃度センサ20の各出力値の平均
値により劣化を検出するものに限定する。
【0009】更に、請求項3記載の発明では、上記請求
項1記載のエンジンの排気浄化装置において、制御変更
手段28及び劣化検出手段27に代えて、各気筒群の空
燃比のフィ−ドバック位相を検出する位相検出手段と、
該位相検出手段により各気筒群相互間のフィ−ドバック
位相が同相となったとき、濃度センサ20の出力に基い
て触媒装置の劣化を検出する劣化検出手段とを設ける構
成としている。
【0010】
【作用】以上の構成により、請求項1記載の発明では、
触媒装置の劣化を検出する際には、エンジン全体の空燃
比が1個の空燃比センサ19の出力に基いてフィ−ドバ
ック制御される。これにより、各気筒群1a,1bの間
の空燃比の変化の位相がほぼ一致するので、この状況で
劣化検出が容易に行われる。
【0011】また、請求項2記載の発明では、上記のよ
うにエンジン全体の空燃比を1個の空燃比センサ19で
制御しても、各気筒群1a,1bの排気通路の長さが相
互に異なるために位相に若干のズレが生じる場合がある
が、劣化検出をする際には、先ず所定の空燃比センサ1
9が選択され、この状況の下での濃度センサ20の出力
値が収集された後、次いで他の空燃比センサ19が選択
され、この状況の下での濃度センサ20の出力値が収集
されることが繰返され、その後に各々の濃度センサ20
の出力値が平均値化されて、この平均値に基いて劣化判
定されるので、各気筒群1a,1bの排気通路長の相違
に起因する位相のズレに対処しながら触媒装置の劣化判
定を誤りなく行うことができる。
【0012】更に、請求項3記載の発明では、各気筒群
の空燃比のフィ−ドバック位相が位相検出手段により実
際に検出された時点で劣化が判定されるので、触媒装置
の劣化検出が正確に行われる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明のエンジンの排気浄化装置によれば、各気筒群別に空
燃比をフィ−ドバック制御するエンジンでも、エンジン
全体を総合して空燃比を制御することで各気筒群の空燃
比のリッチ,リーンの変化の位相をほぼ一致させ、この
状況で触媒装置の劣化を判定するので、その劣化検出を
正確に行うことができる。
【0014】また、請求項2記載の発明では、各気筒群
の排気通路長の相違による各気筒群間の空燃比の変化に
位相のズレがあっても、これを考慮した触媒装置の劣化
判定を行うことができる。
【0015】更に、請求項3記載の発明では、各気筒群
毎に空燃比を独立にフィ−ドバック制御している際で
も、その各空燃比の位相が実際に一致した時を検出し、
この検出時に限り劣化判定を行うので、触媒装置の正確
な劣化検出が可能である。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図2以下の図面に基
いて説明する。
【0017】図2において、1は車両に搭載されたV型
エンジンであって、左右のバンク1a,1bには、所定
角度傾斜したシリンダ2内に嵌挿したピストン3により
容積可変に形成される燃焼室4が形成されている。該各
燃焼室4は、各々、独立した吸気通路5a,5b、及び
この両通路をその上流端部分に配置したサ−ジタンク5
cで合流させた1本の集合吸気通路5dを介して大気に
連通されていると共に、各バンク1a,1b毎に独立す
る排気通路6a,6b及びこれ等の下流端を集合した集
合排気通路6cを介して大気に開放されている。上記集
合吸気通路5dには、そのサ−ジタンク5c上流側に吸
入空気量を調整するスロットル弁7が配設されていると
共に、各独立吸気通路5a,5bには,各々、燃料を噴
射供給する燃料噴射弁8,8が配設されている。また、
集合排気通路6cには、該排気通路6cを流下する排気
ガスを浄化する触媒装置9が配置されている。
【0018】また、15は集合吸気通路5dを流れる吸
入空気量を検出するエアフロ−センサ、16はスロット
ル弁7の開度を検出する開度センサ、17はエンジン冷
却水温度を検出する水温センサ、18はクランク角によ
りエンジン回転数を検出するクランク角センサ、19,
19は2本の独立排気通路6a,6bに各々配置され、
独立排気通路6a,6bを流れる排気中の酸素濃度成分
により燃焼室4に供給した混合気の空燃比が設定値より
リッチかリ−ンかを検出する例えばジルコニア固体電解
質ラムダセンサより成る空燃比センサとしてのO2 セン
サ、20は集合排気通路6cの触媒装置9の下流側に配
置され、該集合排気通路6cを流れる排気中の酸素濃度
成分を検出する例えばジルコニア固体電解質ラムダセン
サより成る濃度センサとしてのO2 センサ、21は車速
を検出する車速センサである。
【0019】そして、上記図2において、上記各センサ
15〜21の信号は、内部にCPU等を備えたコントロ
−ラ25に入力されている。該コントロ−ラ25は、上
記2個の空燃比センサ19,19の出力に基いて各々の
燃料噴射弁8,8の燃料噴射量を独立に調整して、各バ
ンク1a,1bという2つの気筒群別に混合気の空燃比
をエンジン運転状態に応じた設定空燃比にフィ−ドバッ
ク制御する空燃比制御手段26として機能すると共に、
濃度センサ20により触媒装置9の劣化を検出する機能
を有する。尚、図2において、26はスロットル弁7を
バイパスする吸気量を調整してアイドル回転数を調整す
るアイドル調整装置である。
【0020】次に、上記コントロ−ラ25による濃度セ
ンサ20の出力に基づく触媒装置9の劣化検出を図3の
検出フロ−に基いて説明する。
【0021】図3において、スタートして、ステップS
a1で上記各センサからのデータを読込んだ後、ステッ
プSa2で触媒装置9の劣化を検出する条件が成立して
いるか否かを判別する。この条件は、例えばエンジン水
温が設定値以上であり、車速が設定範囲内にあり、且つ
空燃比のフィ−ドバック制御中にある際に成立する。そ
して、劣化検出条件が成立すると、ステップSa3で一
方のバンク1aの空燃比センサ19を使用して両バンク
1a,1b全体での混合気の空燃比のフィ−ドバック制
御を実行して、ステップSa4で触媒装置9の劣化を判
定検出する。この劣化の判定は、例えば図6に示すよう
に濃度センサ20の出力周波数の増大で行ったり、濃度
センサ20の出力の振幅の変化に基いて行ったり、又は
図8に示すように空燃比センサ19の反転回数/濃度セ
ンサ20の反転回数が設定値以上になったことにより行
う。
【0022】そして、上記の判定に基いてステップSa
5で触媒装置9の劣化時と判定された異常時には、ステ
ップSa6で触媒装置9の劣化異常を表示する警告灯を
点灯制御して終了する。
【0023】よって、上記図3の制御フロ−において、
ステップSa2及びSa4により、予め設定した劣化検
出条件の成立下で濃度センサ20の出力に基いて触媒装
置9の劣化を検出するようにした劣化検出手段27を構
成している。また、同制御フロ−のステップSa3によ
り、上記劣化検出手段27による触媒装置9の劣化の検
出をするときに、上記空燃比制御手段26による各気筒
群毎の空燃比のフィ−ドバック制御を、1個の空燃比セ
ンサ19の出力に基いて両バンク1a,1bを総合した
エンジン全体の空燃比としてフィ−ドバック制御するよ
うにした制御変更手段28を構成している。
【0024】したがって、上記実施例においては、各バ
ンク1a,1b別に空燃比をフィ−ドバック制御するエ
ンジン1であっても、触媒装置9の劣化を検出しようと
する際には、一方のバンク1aの空燃比センサ19の出
力に基いてエンジン1の全体が共通の空燃比に制御され
る。このことにより、各バンク1a,1bの空燃比の変
化がほぼ同一位相になるので、空燃比の位相のズレに起
因する触媒装置9の誤った劣化判定を防止することがで
き、劣化判定を正確に行うことができる。
【0025】また、図4は請求項2記載の発明の制御フ
ロ−を示し、上記図3の制御フロ−とは、ステップSb
3〜Sb7が異なる。つまり、ステップSb3で一方の
バンク1aの空燃比センサ19にてエンジン1全体とし
ての空燃比のフィ−ドバック制御を設定時間実行し、こ
の状態にてステップSb4で濃度センサ20の出力の反
転回数を計測する。
【0026】その後、ステップSb5で今度は他方のバ
ンク1bの空燃比センサ19にてエンジン1全体として
の空燃比のフィ−ドバック制御を設定時間のあいだ実行
して、ステップSb6でこの状態での濃度センサ20の
出力の反転回数を計測する。
【0027】そして、その後は、ステップSb7で上記
計測した各々の濃度センサ20の出力の反転回数の平均
値を求め、この反転回数の平均値を劣化時に相当する基
準値と比較して、触媒装置9の劣化判定を行う。
【0028】よって、上記制御フロ−のステップSb3
及びSb5により、制御変更手段28を限定して、劣化
判定する際の複数の空燃比センサ19,19を時間的に
順番に1個づつ選択するように構成している。また、ス
テップSb4,Sb6及びSb7により、劣化検出手段
27を限定して、上記各々選択された空燃比センサ19
の下での濃度センサ20の各出力値の平均値によって劣
化を判定検出するように構成している。
【0029】したがって、本実施例においては、左バン
ク1aの排気通路6aと右バンク1bの排気通路6bと
では図2から判るように前者の方が排気通路長が長く、
このため、エンジン1全体を総合して空燃比を制御する
場合であっても、各バンク1a,1b間で空燃比の変化
に位相のズレが若干残る場合も生じる。しかし、各空燃
比センサ19,19を順番に1個づつ選択した際の濃度
センサ20の各々の反転回数の平均値によって触媒装置
9の劣化判定を行うので、上記位相のズレがあっても、
触媒装置9の劣化判定をこの位相のズレに影響を受ける
ことなく正確に判定することができる。
【0030】更に、図5は請求項3記載の発明の実施例
を示し、上記の説明とはステップSc3〜Sc5のみが
異なる。つまり、ステップSc3で両空燃比センサ1
9,19の検出信号により各バンク1a,1bの空燃比
の変化の位相を実際にモニターする。そして、ステップ
Sc4で各バンク間の位相が同相となれば、ステップS
c5でこの同相となった場合に限り触媒装置9の劣化判
定を行う。
【0031】よって、図5の制御フロ−において、ステ
ップSc3により、各バンク1a,1bの空燃比のフィ
−ドバック位相を検出する位相検出手段29を構成して
いると共に、ステップSc4及びSc5により、上記位
相検出手段29により各気筒相互間のフィ−ドバッ位相
が同相となったとき、濃度センサ20の出力に基いて触
媒装置の劣化を検出する劣化検出手段30を構成してい
る。
【0032】したがって、本実施例においては、各バン
ク1a,1bの空燃比の位相が実際に同相になった状況
の下で初めて触媒装置9の劣化が検出されるので、触媒
装置9の劣化判定を正確に行うことができる。
【0033】尚、以上の説明において、各バンク1a,
1b間で空燃比のフィ−ドバック定数が異なる値に設定
されている場合には、劣化判定を行う際には、劣化検出
条件の成立時に上記のフィ−ドバック定数を同一値に統
一することが行われる。
【0034】また、図4の制御と図5の制御とを組合せ
てもよい。
【0035】更に、以上の説明では、自動車用のエンジ
ンの排気浄化装置に適用したが、本発明は、その他、工
場に固定配置するエンジンの排気浄化装置に対しても同
様に適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】全体概略構成を示す図である。
【図3】請求項1記載の発明の劣化検出のフロ−チャ−
トを示す図である。
【図4】請求項2記載の発明の劣化検出のフロ−チャ−
トを示す図である。
【図5】請求項3記載の発明の劣化検出のフロ−チャ−
トを示す図である。
【図6】触媒装置の劣化に伴い濃度センサの出力周波数
が増大する様子を示す説明図である。
【図7】触媒装置のHC浄化率に対する酸素吸蔵能力特
性を示す図である。
【図8】触媒装置のHC浄化率に対する,空燃比センサ
の判定回数/濃度センサの反転回数特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
6a,6b 排気通路 6c 集合排気通路 9 触媒装置 19 空燃比センサ 20 濃度センサ 26 空燃比制御手段 27,30 劣化検出手段 28 制御変更手段 29 位相検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 博文 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−112949(JP,A) 特開 平3−210045(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/14 310 F01N 3/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒群毎に設けられた排気通路の各々に配
    置され、該各気筒群別に混合気の空燃比を検出する空燃
    比センサと、該各空燃比センサの出力に基いて上記各気
    筒群別に空燃比のフィ−ドバック制御を行う空燃比制御
    手段とを備えるとともに、上記各排気通路の下流を集合
    した集合排気通路に触媒装置が配置されたエンジンの排
    気浄化装置において、上記集合排気通路の触媒装置の下
    流側に、該集合排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度
    を検出する濃度センサが配置されるとともに、設定条件
    の下で上記濃度センサの出力に基いて上記触媒装置の劣
    化を検出する劣化検出手段と、該劣化検出手段による触
    媒装置の劣化を検出するとき、上記空燃比制御手段によ
    る空燃比のフィ−ドバック制御を、1個の空燃比センサ
    の出力に基いてエンジン全体の空燃比をフィ−ドバック
    制御するように変更する制御変更手段とを備えたことを
    特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項2】制御変更手段は、劣化判定するときに複数
    の空燃比センサを時間的に1個づつ順番に選択するもの
    であり、劣化検出手段は、選択された空燃比センサの下
    での濃度センサの各出力値の平均値により劣化を検出す
    るものであることを特徴とする請求項1記載のエンジン
    の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のエンジンの排気浄化装置に
    おいて、制御変更手段及び劣化検出手段に代えて、各気
    筒群の空燃比のフィ−ドバック位相を検出する位相検出
    手段と、該位相検出手段により各気筒群相互間のフィ−
    ドバック位相が同相となったとき、濃度センサの出力に
    基いて触媒装置の劣化を検出する劣化検出手段とを備え
    たことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
JP3158354A 1991-06-28 1991-06-28 エンジンの排気浄化装置 Expired - Lifetime JP2960576B2 (ja)

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