JP2962089B2

JP2962089B2 - 内燃機関の触媒劣化診断装置

Info

Publication number: JP2962089B2
Application number: JP5054033A
Authority: JP
Inventors: 立男佐藤; 公良西沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH06264724A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の触媒劣化診
断装置に関し、詳しくは、触媒により内燃機関の排気浄
化を行なう排気浄化装置（触媒コンバータ）内の触媒の
劣化を診断する触媒劣化診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染の見地から、内燃機関か
ら排出される排気中に含まれる有害成分（ＮＯｘ、Ｃ
Ｏ、ＨＣ等）の低減が強く要求されている。そのため、
排気通路の途中に触媒コンバータを介装し、該触媒コン
バータの触媒反応により前記有害成分を酸化還元（浄
化）して、大気中へ有害成分が排出するのを抑制するよ
うにしている。しかし、かかる触媒コンバータにおいて
は、前記触媒反応による反応熱が高温となることから、
触媒成分がシンタリングされたり、触媒担体が過熱化し
て溶損したり、或いは燃料・オイル中の不純物等により
触媒成分が被毒されたりする場合があるため、初期の有
害成分の浄化率を維持できなくなる（劣化する）場合が
あった。かかる劣化した状態で、そのまま当該触媒コン
バータを使用すると、有害成分が浄化されずに大気中に
多量に排気されることとなるので、触媒の劣化の有無を
診断して有害成分が大気中に排出されるのを未然に防止
することが要求されている。

【０００３】例えば、かかる触媒の劣化を防止する従来
の技術としては、特願昭５６−８８９１９号に開示され
る排気温度の検出装置がある。このものは、三元触媒を
有する触媒コンバータ内に、触媒通過後の排気温度を検
出する排気温度センサを設け、触媒通過後の排気温度が
所定値以上の高温になると、例えば車室内に設けられる
排気温度警告灯を点灯させることにより、運転者に認識
させるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の排気温度検出装置では、触媒が劣化し易い高温と
なるのを未然に防止することはできるものの、一旦触媒
が劣化してしまった後には、触媒の反応熱が発生しなく
なり、前記所定温度まで触媒温度が上昇しなくなるた
め、運転者は良好に触媒が作用しているものと認識して
しまうため、触媒が劣化したことを知るのは全く不可能
であった。また、単に排気温度センサにより触媒通過後
の排気温度を検出し、該排気温度と所定温度とを比較す
るのみであるので、排気温度センサ自体の出力値にバラ
ツキがあると、誤検出する可能性が高く、精度の高い装
置であるとは言えなかった。

【０００５】また、特開平１−２１６００９号には、触
媒の入口部と出口部とに排気温度センサを設け、触媒入
口温度と、触媒反応熱により上昇する触媒出口温度と、
の温度差を検出し、該温度差に基づいて触媒の劣化を診
断するようにした装置が開示されているが、かかる装置
では、前記同様、排気温度センサ自体の出力値にバラツ
キがあると、誤診断する可能性が高くなるため、精度の
高い装置ではなかった。そのため、精度良く診断するた
めには、排気温度センサ自体の出力値にバラツキが少な
い高価な排気温度センサが必要となり、製品コスト等の
上昇は避けられなかった。

【０００６】特開平４−６０１０６号には、２つの空燃
比間の触媒出口の排気温度差を求めることで排気温度セ
ンサの出力値のバラツキを排除しつつ、触媒の劣化を検
出できるするようにした内燃機関の制御装置が開示され
ている。かかる装置は、触媒の劣化検出を、通常の理論
空燃比制御を行っている状態での触媒出口排気温度と、
空燃比をリッチ側に移行させてその時の触媒出口排気温
度とから温度上昇勾配を求め、該温度上昇勾配と予め記
憶されている所定値とを比較するようにしている。

【０００７】しかしながら、実際には、空燃比をリッチ
側に移行させた際に、触媒内にストレージされていた少
量の酸素が放出されることにより、一時的に触媒の反応
が活性化して触媒出口排気温度が上昇することはあるも
のの、前記ストレージされていた酸素が消失した後は、
空燃比のリッチ化により触媒を通過する排気自体が酸素
不足となるので、酸化反応が抑制され、反応熱の発生が
低下して排気温度は徐々に低下して行く傾向を示すの
で、触媒出口排気温度が上昇している時間は極短時間で
あり、またその上昇温度も低いために、実質的には触媒
の劣化状態を精度良く検出することができないのが実情
であった。

【０００８】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、排気温度センサの出力値のバラツキが触媒劣
化診断に与える影響を排除しつつ、高精度に触媒の劣化
を診断することができる内燃機関の触媒劣化診断装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
る内燃機関の触媒劣化診断装置は、図１に示すように、
内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を内
装する排気浄化装置を排気通路に介装した内燃機関にお
いて、前記排気浄化装置より上流側の排気の温度を検出
する上流側排気温度検出手段Ａと、前記排気浄化装置を
通過した排気の温度を検出する下流側排気温度検出手段
Ｂと、空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側
の所定空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段Ｃと、
前記所定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・
リーン方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させ
る空燃比変更手段Ｄと、前記空燃比固定手段Ｃにより固
定された所定空燃比において、前記上流側排気温度検出
手段Ａにより検出される上流側排気温度と、前記下流側
排気温度検出手段Ｂにより検出される下流側排気温度
と、の温度差を求め、前記空燃比変更手段Ｄにより変更
された空燃比において、前記上流側排気温度検出手段Ａ
により検出される上流側排気温度と、前記下流側排気温
度検出手段Ｂにより検出される下流側排気温度と、の温
度差を求め、前記固定された所定空燃比における温度差
と、前記変更された空燃比における温度差と、の差に基
づいて前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段Ｅ
と、を含んで構成した。

【００１０】

【作用】かかる構成を有する内燃機関の触媒劣化診断装
置は、例えば、機関運転状態が所定の運転状態であるこ
とを検出すると、触媒劣化診断を行うべく、空燃比を空
燃比固定手段Ｃにより理論空燃比に対してリッチ側又は
リーン側の所定空燃比に所定時間固定し、かかる状態に
おいて、前記上流側排気温度検出手段Ａにより検出され
る上流側排気温度と、前記下流側排気温度検出手段Ｂに
より検出される下流側排気温度と、の（第１の）温度差
を検出する一方、空燃比変更手段Ｄにより空燃比を前記
空燃比固定手段Ｃにより固定した所定空燃比とは理論空
燃比を挟んで反対側に向けて、即ちリッチ側に固定され
ていたらリーン側に、リーン側に固定されていたらリッ
チ側に変更し、かかる状態において、前記上流側排気温
度検出手段Ａにより検出される上流側排気温度と、前記
下流側排気温度検出手段Ｂにより検出される下流側排気
温度と、の（第２の）温度差を検出する。そして、前記
第１の温度差と第２の温度差との差を求め、これと、例
えば予め触媒劣化判定手段Ｅに記憶してある所定値と、
を比較する。これにより、純粋な触媒の反応熱による温
度変化（温度差）のみを精度よく検出すると共に、２つ
の空燃比間で求めた温度変化（温度差）の差に基づいて
触媒の劣化を判定することになるため、（上流側及び下
流側）排気温度検出手段の出力値のバラツキの影響を完
全に排除することができ、また、一旦空燃比を理論空燃
比以外の空燃比に所定時間固定して安定させた状態で第
１の温度差を検出し、更にその後前記固定した空燃比を
理論空燃比を挟んで反対側に向けて変更した状態で第２
の温度差を検出するようになしたので、前記第１の温度
差と第２の温度差との差をより大きくすることが可能と
なり、触媒劣化診断の診断精度を高めることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付の図面に基づ
き説明する。本実施例は、図２に示すように、機関11の
吸気通路12には吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメ
ータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑを
制御する絞り弁14と、該絞り弁14の開度を検出する開度
センサ14ａが設けられ、下流のマニホールド部分には気
筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁15が設
けられる。

【００１３】燃料噴射弁15は、後述するようにコントロ
ールユニット50からの噴射パルス信号によって開弁駆動
され、燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケ
ット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ16が設け
られる。また、図２で図示しないディストリビュータに
は、クランク角センサ18が内蔵されており、該クランク
角センサ18から機関回転と同期して出力されるクランク
単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基
準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出す
る。

【００１４】一方、排気通路21にはマニホールド集合部
に排気中の酸素濃度を検出することによって吸入混合気
の空燃比を検出する空燃比センサ22が設けられると共
に、更に排気下流側には、内部に排気中のＣＯ、ＨＣの
酸化とＮＯ_Xの還元を行って浄化する排気浄化装置とし
ての三元触媒24を備える触媒コンバータ23が介装されて
いる。なお、三元触媒24としては、ハニカム形状等のモ
ノリス触媒、メタル触媒、或いはステンレスウール製、
ペレット形等何如なるものであって構わない。また、本
実施例では、理論空燃比において高いＮＯ_X、ＣＯ、Ｈ
Ｃの浄化率を発揮する三元触媒について説明するが、勿
論酸化触媒等であってもよい。

【００１５】ところで、触媒出口排気温度（下流側排気
温度）ＴｃＯを検出する下流側排気温度検出手段とし
て、例えばクロメル・アルメル熱電対からなる下流側排
気温度センサ17が、コンバータケーシング25と三元触媒
24との間の触媒コンバータ23の出口部26に臨んで、前記
コンバータケーシング25に取付けられている。該下流側
排気温度センサ17の検出信号はコントロールユニット50
に入力される。かかる下流側排気温度センサ17は、三元
触媒24を通過した排気温度を検出できればよく、したが
って、三元触媒24内に設けるようにしてもよい。

【００１６】また、触媒入口排気温度（上流側排気温
度）ＴｃＩを検出する上流側排気温度検出手段として、
例えばクロメル・アルメル熱電対からなる上流側排気温
度センサ28が、コンバータケーシング25と三元触媒24と
の間の触媒コンバータ23の入口部27に臨んで、前記コン
バータケーシング25に取付けられている。該上流側排気
温度センサ28の検出信号も、前述同様に、コントロール
ユニット50に入力される。

【００１７】なお、図示しない車室内に設けられるキー
スイッチには、スタート信号を検出するスタートスイッ
チ19が設けられ、該スタートスイッチ19により検出され
るスタート信号が前記コントロールユニット50に入力さ
れている。ところで、コントロールユニット50に内蔵さ
れたマイクロコンピュータのＣＰＵは、予め基本燃料噴
射量Ｔｐで代表される機関負荷と機関回転速度Ｎｅとに
応じて予め設定されている目標空燃比の混合気を形成す
べく、吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとの検出値に
基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ；Ｋは定
数）を演算する一方、該基本燃料噴射量Ｔｐに機関運転
条件による種々の補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉ
（＝Ｔｐ×α×Ｋ×Ｃｏ，α：空燃比フィードバック補
正係数、Ｋ：空燃比学習制御係数、Ｃｏ：各種補正係
数）を演算する。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当す
るパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の吸気行程にタ
イミングを合わせて各燃料噴射弁15にそれぞれ出力する
ようになっている。前記エアフローメータ13、開度セン
サ14a 、クランク角センサ18、下流側排気温度センサ1
7、水温センサ16等が、機関運転状態検出手段を構成し
ている。

【００１８】そして、コントロールユニット50が、後述
するように前記三元触媒24が劣化していると診断する
と、図示しない車室内に設けられた警報信号を警告灯20
に出力する。警告灯20は警報信号が入力されると、点灯
して運転者に三元触媒24の劣化を速やかに認識させるこ
とができるようになっている。ここにおいて、まず初め
に、空燃比フィードバック補正係数αを設定するサブル
ーチンＡについて、図４に示すフローチャートに従って
説明する。

【００１９】ステップ１（図ではＳ１と記してある。以
下同様。）では、フラグＮ２＝０か否を判断する（かか
るフラグＮ２は、後述するように、触媒劣化診断を行な
う際に用いるフラグで、Ｎ２＝０の場合が、触媒劣化診
断中でないことを示し、Ｎ２＝１の場合が触媒劣化診断
中であることを示している）。ＹＥＳの場合には、触媒
劣化診断中ではないので、通常の空燃比フィードバック
補正係数αの設定制御を行なうべくステップ２へ進み、
ＮＯの場合には触媒劣化診断中であると判断して本フロ
ーを終了する。つまり、通常の空燃比フィードバック補
正係数設定制御を行なわずに、後述する触媒劣化診断制
御を継続して行なうようになっている。

【００２０】ステップ２では、空燃比フィードバック制
御を行なってよい運転条件か否かを判断する。例えば、
高回転、高負荷時等の排気温度の上昇による三元触媒24
の溶損等が発生しやすい運転領域では、空燃比をリッチ
側に固定して空燃比フィードバック制御を行なわないよ
うにするためである。空燃比フィードバック制御を行な
ってよい運転条件であれば、ＹＥＳと判断してステップ
３へ進み、ＮＯであればステップ15において前記フィー
ドバック補正係数αを1.0 とした後、本フローを終了す
る。

【００２１】ステップ３では、空燃比センサ22の出力電
圧ＯＳＲ１を読み込み、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル
値に変換する。ステップ４では、前記デジタル変換され
たＯＳＲ１と、スライスレベルＳＬとを比較して、ＯＳ
Ｒ１≦ＳＬであれば、空燃比はリーン状態であるとして
ステップ５へ進みリッチ状態かリーン状態かを判定する
フラグＦ1 を０とする一方、ＯＳＲ１＞ＳＬであれば、
ステップ６へ進み空燃比がリッチ状態であるとして前記
フラグＦ１を１として記憶する（つまり、該フラグＦ１
は、Ｆ１＝０の場合がリーン状態で、Ｆ１＝１の場合が
リッチ状態である）。

【００２２】ステップ７では、前記フラグＦ１の判定結
果が前回の結果に対して反転したか否かを判断する。反
転している（ＹＥＳ）と判断した場合には、ステップ８
へ進む。ステップ８では、前記フラグＦ１＝０であるか
否かを判断する。ＹＥＳであれば、空燃比はリッチ状態
であるとして、ステップ９へ進み、空燃比フィードバッ
ク補正係数αを比例分Ｐ_Lだけ増量補正すべくα＝α＋
Ｐ_Lと設定して本フローを終了する。一方、ＮＯであれ
ば、空燃比はリーン状態であると判断して、ステップ10
へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを比例分Ｐ_R
だけ減量補正すべくα＝α−Ｐ_Rと設定する。

【００２３】ここでは、更にステップ11へ進んで、後述
する触媒劣化診断制御において使用する空燃比フィード
バック補正係数αの下限値α₁を、今回求まったα（＝
α−Ｐ_R）と前回までの下限値α₁とを重み付け平均処
理した値を、下限値α₁〔＝（ｎ−１）／ｎ×α₁＋１
／ｎ×α〕として更新記憶するようになっている。ステ
ップ７において、反転していない（ＮＯ）と判断した場
合には、ステップ12へ進む。

【００２４】ステップ12では、前記フラグＦ１＝０であ
るか否を判断する。ＹＥＳであれば、空燃比はリッチ状
態であるとして、ステップ13へ進み、前記αを比例分Ｉ
_Lだけ増量補正すべくα＝α＋Ｉ_Lと設定して本フロー
を終了する。一方、ＮＯであれば、空燃比はリーン状態
であると判断して、ステップ14へ進み、空燃比フィード
バック補正係数αを比例分Ｉ_Rだけ減量補正すべくα＝
α−Ｉ_Rと設定して本フローを終了する。

【００２５】このようにして、触媒劣化診断を行なって
いない状態においては、機関11の空燃比が目標空燃比
（理論空燃比）に維持されるように、該サブルーチンＡ
により空燃比フィードバック補正係数が逐次設定される
ようになっている。そして、かかる空燃比フィードバッ
ク補正係数α等に基づいて、燃料噴射量Ｔｉ（＝Ｔｐ×
α×Ｋ×Ｃｏ）が演算され、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の噴射パルス信号が、各燃料噴射弁15に出
力され、燃料噴射が行われる。これにより、空燃比が理
論空燃比に維持されるので、前記三元触媒24の浄化性能
が最大限発揮されることとなる。

【００２６】つづいて、以下に、コントロールユニット
50が行なう触媒劣化診断制御について、図３に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。ステップ21では、スタ
ートスイッチ19がＯＦＦであるか否かを判断し、ＹＥＳ
であればステップ22へ進む。ＮＯであれば、機関11の始
動が開始されたと判断して、ステップ41へ進み、１度触
媒劣化診断を行なったか否かを判別するフラグＮ１（該
フラグＮ１は、Ｎ１＝０の場合が、まだ触媒劣化診断が
行なわれていない状態を示し、Ｎ１＝１の場合が、１度
触媒劣化診断が行なわれた状態を示す。）をＮ１＝０と
し、触媒劣化診断中と診断中でないこととを判定するフ
ラグＮ２（該フラグＮ２は、Ｎ２＝０の場合が、触媒劣
化診断中でないことを示し、Ｎ２＝１の場合が触媒劣化
診断中であることを示す。）をＮ２＝０とした後、通常
の空燃比フィードバック補正係数設定制御を行なうべく
サブルーチンＡへ進む。

【００２７】ステップ22では、前記Ｎ１＝０であるか否
か、即ち触媒劣化診断が初回であるか否かを判定する。
ＹＥＳであればステップ23へ進み、ＮＯであれば、その
ままサブルーチンＡに進む。ステップ23では、機関11の
運転状態が触媒劣化診断を行ない得る運転状態であるか
否かを判断する。例えば、機関11の冷却水温度Ｔｗ、触
媒出口排気温度ＴｃＯが所定の範囲内にあるか、或いは
燃料噴射量Ｔｐ、機関回転速度Ｎｅが所定範囲内にある
か、また機関運転状態が定常運転状態であるか否か等を
判断して、全ての条件が満たされ触媒劣化診断を行ない
得る運転状態であると判断すると、ステップ24へ進む。
そして、前記以外の運転状態のときには、ステップ39へ
進み、前記フラグＮ２＝０か否かを判定する。該判定結
果がＹＥＳであれば、触媒劣化診断中でないと判断し
て、そのままサブルーチンＡへ進む。ＮＯであれば、ス
テップ40において、空燃比フィードバック補正係数αを
α＝1.0 、フラグＮ２＝０とした後、サブルーチンＡへ
進む。

【００２８】ステップ24では、下流側排気温度センサ17
の出力信号に基づいて現在の触媒出口排気温度ＴｃＯを
記憶し、また上流側排気温度センサ28の出力信号に基づ
いて現在の触媒入口排気温度ＴｃＩを記憶する。ステッ
プ25では、前記フラグＮ２＝０であるか否かを判断す
る。ＹＥＳの場合には、まだ触媒劣化診断状態に入った
直後であると判断して、ステップ26〜ステップ29におい
て、各パラメータの初期値を設定する。

【００２９】即ち、ステップ26では、空燃比フィードバ
ック補正係数αを、サブルーチンＡにおいて求めた空燃
比フィードバック補正係数αの下限値α₁と、予め記憶
してある所定値α₂との差を求めた値α₀（＝α₁−α
₂）として固定する。かかる新たに求めた空燃比フィー
ドバック補正係数α₀が、触媒劣化診断中には空燃比フ
ィードバック補正係数α₀として固定設定されて、これ
に基づいて燃料噴射量Ｔｉが演算される。

【００３０】ここにおいて、該ステップ26が、空燃比固
定手段を構成する。ステップ27では、更に前記下限値α
₁に、ステップ26で求めた前記空燃比フィードバック補
正係数αを後述するステップ33において徐々に変化させ
て行く際の所定の最大変化幅α₃を加算し、その値をα
₄（＝α₁＋α₃）とし、これを触媒劣化診断時に変化
させる空燃比フィードバック補正係数の最大値α₄とし
て設定記憶する。

【００３１】ステップ28では、ステップ24で検出した触
媒出口排気温度ＴｃＯから触媒入口排気温度ＴｃＩを差
し引いた値を、触媒劣化診断時の基準排気温度差（第１
の温度差）Ｔｃ１（＝ＴｃＯ−ＴｃＩ）として記憶す
る。ステップ29では、フラグＮ２＝１とし、コントロー
ルユニット50に内蔵されるタイマーのカウント値Ｔｍを
０とする。ところで、前記ステップ25で、フラグＮ２＝
０でないと判断されると、即ち、触媒劣化診断中である
と判断されると、その後、ステップ30へ進み、前記タイ
マーのカウント値Ｔｍに所定時間ＤＴｍを加算した値
を、新たなＴｍ（＝Ｔｍ＋ＤＴｍ）として更新する。

【００３２】ステップ31では、Ｔｍ＜Ｔｍ₁（Ｔｍ₁は
所定時間）であるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、
ステップ32へ進み、ステップ24で新たに検出された触媒
出口排気温度ＴｃＯから同触媒入口排気温度ＴｃＩを差
し引いた値を、前記基準排気温度差Ｔｃ１として更新記
憶する。このように、新たに触媒出口排気温度ＴｃＯと
触媒入口排気温度ＴｃＩとから算出された温度差を基準
排気温度差Ｔｃ１として更新記憶するのは、図５に示す
ように、所定時間Ｔｍ₁内において、前記ステップ26で
固定された空燃比フィードバック補正係数α₀によりリ
ーン側に制御されているので、三元触媒24を通過する排
気が酸素過剰状態となるので、酸化反応が促進されるた
め、その反応熱により触媒出口排気温度ＴｃＯが一旦上
昇し、その後反応が安定して触媒出口排気温度ＴｃＯが
一定となるのを効果的に利用し、つまり高温化しかつ安
定化した触媒出口排気温度ＴｃＯと、その時の触媒入口
排気温度ＴｃＩとの温度差をより正確な基準排気温度差
Ｔｃ１として用いることにより、診断精度をより向上さ
せるためである。なお、前記ステップ32では、Ｔｍ＜Ｔ
ｍ₁を判断する代わりに、触媒出口排気温度ＴｃＯ（或
いは基準排気温度差Ｔｃ１）が一定となったか否かで判
断するようにしてもよい。また、ステップ33で更新記憶
する触媒出口排気温度ＴｃＯを平均化したり、これらの
うちの最大値を用いるようにしてもよいのは勿論であ
る。

【００３３】一方、ステップ31において、Ｔｍ＜Ｔｍ₁
でないと判断されると、ステップ33へ進み、前記空燃比
フィードバック補正係数α₀（＝α₁−α₂）に所定値
ＩＤを加算して新たなα₀（＝α₀＋ＩＤ）に置き換え
ることで、空燃比を徐々にリッチ側へ移行させるように
する。これは、空燃比を徐々にリッチ側へ移行させるこ
とで、強制的に三元触媒24を通過する排気を酸素不足状
態にして、触媒の酸化反応を低下させて反応熱の発生を
抑え、触媒出口排気温度ＴｃＯを低下させることによ
り、後述するステップ35における判定精度を向上させる
ことができる。

【００３４】ここにおいて、該ステップ33が、空燃比変
更手段を構成する。ステップ34では、ステップ33におい
て変更される空燃比フィードバック補正係数αに伴っ
て、空燃比がリッチ側へ移行される際に、その都度ステ
ップ24で検出される触媒出口排気温度ＴｃＯと触媒入口
排気温度ＴｃＩとの差を、比較排気温度差Ｔｃ（＝Ｔｃ
Ｏ−ＴｃＩ）として、求めるようになっている。ステッ
プ35では、ステップ32で更新された前記基準排気温度差
Ｔｃ１と、かかる時点での比較排気温度差Ｔｃ（＝Ｔｃ
Ｏ−ＴｃＩ）との差ΔＴｃ１（＝Ｔｃ１−Ｔｃ）を求
め、ΔＴｃ１＜ＤＴＣ１（触媒劣化判定のための所定
値）であるか否かを判断するようになっている。ここ
で、ΔＴｃ１＜ＤＴＣ１の場合には、ステップ36へ進
む。ステップ36では、ステップ33において設定されたα
₀（＝α₀＋ＩＤ）が、ステップ27で設定された最大値
α₄（＝α₁＋α₃）より小さいか否かを判断する。小
さければサブルーチンＡへ一旦進み、再度本フローに戻
って上記制御を繰り返す。そして、α₀（＝α₀＋Ｉ
Ｄ）が、最大値α₄（＝α₁＋α₃）以上となってもな
お、ΔＴｃ１＜ＤＴＣ１である場合には、触媒の反応熱
が発生していないものと見做して三元触媒24は劣化して
いると診断する。

【００３５】そして、ステップ37では、該診断結果に基
づき警告灯20を点灯させて、運転者に触媒が劣化してい
ることを認識させる。その後、ステップ38で、フラグＮ
１＝０、フラグＮ２＝０、α＝1.0 とした後、サブルー
チンＡへ進み本フローを終了する。一方、前記ステップ
35で、ΔＴｃ≧ＤＴ（所定値）であると判断されると、
十分に触媒の反応熱が発生していると判断し触媒は劣化
していないと診断する。この場合も、ステップ38へ進
み、フラグＮ１＝０、フラグＮ２＝０、α＝1.0 とした
後、サブルーチンＡへ進み本フローを終了する。

【００３６】ここにおいて、前記ステップ35、36が、触
媒劣化判定手段を構成する。このように、本実施例によ
れば、第１の効果として、排気温度センサを三元触媒24
の入口側と出口側とに設け、空燃比をリーン側に振った
ときの触媒出口排気温度ＴｃＯと触媒入口排気温度Ｔｃ
Ｉとの温度差と、空燃比をリッチ側に振ったときの触媒
出口排気温度ＴｃＯと触媒入口排気温度ＴｃＩとの温度
差とを求め、これらの差に基づいて触媒劣化診断を行な
うようになしたので、各装置毎に設けられる排気温度セ
ンサ自体の出力値にバラツキがあっても、各装置にある
一定の所定値を記憶させておけば、全ての装置において
精度の高い触媒劣化診断を行なうことができる。また、
純粋な触媒の反応熱による温度変化のみを精度よく検出
することができるようになるため、換言すれば、空燃比
を変化させた際に機関の燃焼変化に伴う排気温度の変化
の影響を触媒劣化診断時に完全に排除することができる
ようになるため、より精度の高い劣化診断を行なうこと
ができる。

【００３７】第２の効果として、通常の空燃比制御が行
なわれている際に変動している空燃比フィードバック補
正係数αを、触媒劣化診断時に強制的に、空燃比がリー
ン側に移行するように所定時間固定するようになしたの
で、三元触媒24を通過する排気を酸素過剰状態にして、
酸化反応を活発化し反応熱を増大させ、これにより、触
媒劣化診断の基準排気温度差を上昇させることができる
ので、その後空燃比をリッチ側に移行させた際に低下す
る比較排気温度差との差を大きくすることができるた
め、精度の高い触媒劣化診断を行なうことができる。

【００３８】第３の効果として、触媒劣化診断開始後、
所定時間経過後から徐々に空燃比をリッチ側へ移行さ
せ、つまり、三元触媒24を通過する排気を酸素不足にし
て、酸化反応を低下させて反応熱の発生を低下させるこ
とにより、触媒出口排気温度を比較的大きく低下させる
ようになしたので、前記基準排気温度差と、空燃比をリ
ッチ側に移動させた際の比較排気温度差との差を大きく
することができるため、精度の高い触媒劣化診断を行な
うことができる。

【００３９】ところで、本実施例では、触媒劣化診断に
おいて、空燃比をリーン側に固定して、その後リッチ側
へ移行させるようになしたが、勿論リッチ側に固定して
からその後リーン側へ移行させるようにしても構わな
い。かかる選択は、触媒の浄化特性、或いは酸化反応と
還元反応の重視の度合いよって適宜選択することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる内
燃機関の触媒劣化診断装置によれば、排気温度検出手段
としての温度センサの出力値のバラツキの影響を完全に
排除することができると共に、一旦空燃比を理論空燃比
に対してリッチ又はリーン側に所定時間所定空燃比に固
定した状態での排気浄化装置（三元触媒）前後における
排気温度差と、前記固定した空燃比を理論空燃比を挟ん
で反対側に向けて変更した状態での同排気温度差と、を
検出するようになしたので、前記所定空燃比における排
気温度差と前記変更された空燃比における排気温度差と
の差を大きくすることができ、また純粋な触媒の反応熱
による温度変化のみを精度よく検出することができるの
で、触媒劣化診断精度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる触媒の劣化診断装置のブロック
図

【図２】本発明の一実施例にかかる全体構成図

【図３】同上実施例にかかる触媒劣化診断制御を示すフ
ローチャート

【図４】同上実施例にかかるサブルーチンＡ（空燃比フ
ィードバック補正係数設定制御）を示すフローチャート

【図５】同上実施例にかかる触媒劣化診断制御における
時間に対する空燃比と触媒出口排気温度の変化を示す図

【符号の説明】

11 内燃機関 13 エアフローメータ 14a 開度センサ 16 水温センサ 17 下流側排気温度センサ 18 クランク角センサ 23 触媒コンバータ 24 三元触媒28 上流側排気温度センサ 50 コントロールユニット

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関から排出される排気を浄化するた
めの触媒を内装する排気浄化装置を排気通路に介装した
内燃機関において、前記排気浄化装置より上流側の排気の温度を検出する上
流側排気温度検出手段と、前記排気浄化装置を通過した排気の温度を検出する下流
側排気温度検出手段と、空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側の所定
空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段と、前記所定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・
リーン方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させ
る空燃比変更手段と、前記空燃比固定手段により固定された所定空燃比におい
て、前記上流側排気温度検出手段により検出される上流
側排気温度と、前記下流側排気温度検出手段により検出
される下流側排気温度と、の温度差を求め、前記空燃比変更手段により変更された空燃比において、
前記上流側排気温度検出手段により検出される上流側排
気温度と、前記下流側排気温度検出手段により検出され
る下流側排気温度と、の温度差を求め、前記固定された所定空燃比における温度差と、前記変更
された空燃比における温度差と、の差に基づいて前記触
媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の触媒劣化
診断装置。