JP3076417B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンの排気浄化装
置、特に排気ガス中に含まれる有害成分を触媒作用によ
って減少させる触媒コンバータを燃焼室下流側の排気通
路に設置すると共に、この触媒コンバータの上流側に排
気ガス中の残存酸素濃度を検出する排気センサを設置し
て、この排気センサの検出値に応じて燃焼室に供給され
る混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御す
るようにしたエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用などのエンジンにおいては、燃焼
後の排気ガス中に含まれる有害成分を減少させるため
に、上記有害成分のうち特に環境に対する影響の大きい
一酸化炭素（ＣＯ ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物
（ＮＯX）の３成分に優れた浄化特性を発揮する三元触
媒を用いた触媒コンバータを排気系に設置すると共に、
上記三元触媒の触媒作用が効率よく発揮されるように燃
焼室に供給される混合気の空燃比を所定の目標空燃比
（例えば、理論空燃比；空気／燃料＝１４．７）に維持
する空燃比制御を行うようにしたものがある。この空燃
比制御は、具体的には、上記触媒コンバータの上流側に
空気過剰率λ（実空燃比／理論空燃比）が１の状態を境
として出力状態が変化する排気センサを設置し、この排
気センサの検出値が空燃比のリッチ状態（燃料が過濃な
状態）を示すときには燃料供給量を減量すると共に、上
記検出値が空燃比のリーン状態（燃料が希薄な状態）を
示すときには燃料供給量を増量することによって、燃焼
室に供給される混合気の空燃比が上記目標空燃比に収束
するように行われる。
【０００３】ところで、上記触媒コンバータに用いられ
ている三元触媒は、例えば有鉛ガソリンを注油すること
などにより触媒成分に不純物が付着し、経年変化に応じ
て設定された使用期間内においても性能劣化を生じると
いう問題がある。
【０００４】このような問題に対しては、例えば特開昭
６３−９７８５２号公報に開示されているように、エン
ジンの排気系に設けられた触媒コンバータの下流側に酸
素濃度を検出する第２の排気センサを設置し、この排気
センサの空燃比フィードバック制御時における出力反転
回数によって触媒作用の劣化を判定するようにしたもの
がある。これは、触媒作用の劣化時には酸素吸蔵能力の
低下により、触媒下流側の酸素濃度が上流側とほとんど
差がなくなることに着目して、間接的に触媒の劣化を判
定しようとするものである。
【０００５】一方、この種のエンジンおいては、例えば
特開昭６４−８３３２号公報に示されるように、主とし
て低温時における排気浄化性能の向上を図るために、エ
ンジンの排気系における前後２箇所に分けて触媒コンバ
ータを設置する場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように排気系の
上流及び下流にそれぞれ触媒コンバータを設置したもの
においては、従来のように下流側触媒コンバータの下流
に排気センサを設置し、その出力変動に基づいて触媒の
劣化を判定しようとすると次のような問題を発生するこ
とになる。つまり、上流側及び下流側触媒コンバータに
作用する排気ガスの雰囲気がそれぞれ異なるため、各触
媒コンバータの劣化の程度も異なることになって信頼性
の上で問題が生じることになる。
【０００７】これに対しては、排気系における上流及び
下流側の触媒コンバータの中間部に、上流側触媒コンバ
ータの劣化判定用の排気センサを設置することが考えら
れるが、触媒コンバータが単独の場合に比べて上流及び
下流側触媒コンバータで排気ガス中の酸素が多量に吸着
されることになるため、上流側触媒コンバータの上流の
排気センサの検出値に基づいて空燃比のフィードバック
制御する場合には、下流側触媒コンバータの下流におけ
る排気ガス中の酸素分圧が極めて変動しにくく、このた
め触媒能力が極めて劣化した場合でないと下流側触媒コ
ンバータの下流の排気センサの出力に変化が現れず、特
にこの下流側触媒コンバータの劣化判定精度が低下する
ことになる。
【０００８】この発明は、排気系の上流及び下流にそれ
ぞれ触媒コンバータを設置したエンジンの排気浄化装置
の劣化判定時における上記の問題に対処するもので、特
に下流側の触媒コンバータの劣化度合を適切に判定し得
るようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願の請求項
１の発明（以下、第１発明という）に係るエンジンの排
気浄化装置は、エンジンの排気系の上流及び下流にそれ
ぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられていると共に、エン
ジンの空燃比を調整する空燃比調整手段と、上流側触媒
の上流側に設置た第１排気センサの検出値に応じて空燃
比のフィードバック制御を行う第１空燃比制御手段とが
設けられたエンジンにおいて、上記排Ｗ気系における
上、下流側触媒の中間部に設置された第２排気センサ
と、同じく下流側触媒の下流側に設置された第３排気セ
ンサと、上記第２排気センサの排気ガス中の残存酸素濃
度に対応する検出値が所定値を挟んでリッチ側とリーン
側とに反転するように上記空燃比調整手段によって空燃
比をフィードバック制御する第２空燃比制御手段と、所
定の条件下で該第２空燃比制御手段による空燃比制御を
実行すると共に、この空燃比制御中における第３排気セ
ンサの検出値に基づいて上記下流側触媒の劣化判定を行
う下流側触媒劣化判定手段とを備える。そして、上記劣
化判定手段を、上記第２排気センサの検出値がリーン側
からリッチ側に反転した際の第２空燃比制御手段による
リーンスキップ値を上記第１空燃比制御手段によるリー
ンスキップ値より大きく設定するように構成したことを
特徴とする。
【００１０】また、本願の請求項２の発明（以下、第２
発明という）に係るエンジンの排気浄化装置は、上記第
１発明と同様に、エンジンの排気系の上流及び下流にそ
れぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられていると共に、エ
ンジンの空燃比を調整する空燃比調整手段と、上流側触
媒の上流側に設置た第１排気センサの検出値に応じて空
燃比のフィードバック制御を行う第１空燃比制御手段と
が設けられたエンジンにおいて、上記排気系における
上、下流側触媒の中間部に設置された第２排気センサ
と、同じく下流側触媒の下流側に設置された第３排気セ
ンサと、上記第２排気センサの排気ガス中の残存酸素濃
度に対応する検出値が所定値を挟んでリッチ側とリーン
側とに反転するように上記空燃比調整手段によって空燃
比をフィードバック制御する第２空燃比制御手段と、所
定の条件下で該第２空燃比制御手段による空燃比制御を
実行すると共に、この空燃比制御中における第３排気セ
ンサの検出値に基づいて上記下流側触媒の劣化判定を行
う下流側触媒劣化判定手段とを備える。そして、この劣
化判定手段を、上記第２排気センサの検出値がリッチ側
からリーン側に反転した際の第２空燃比制御手段による
リッチスキップ値を上記第１空燃比制御手段によるリッ
チスキップ値より小さく設定するように構成したことを
特徴とする。
【００１１】そして、本願の請求項３の発明（以下、第
３発明という）に係るエンジンの排気浄化装置は、エン
ジンの排気系が気筒群ごとに設けられた複数の上流側排
気通路と、これらの上流側排気通路が集合された下流側
排気通路とで構成され、かつ上流側排気通路と下流側排
気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられてい
ると共に、上記各上流側排気通路における上流側触媒の
上流側にそれぞれ設置された第１排気センサの検出値に
応じて気筒群ごとに空燃比のフィードバック制御を行う
空燃比制御手段が設けられたエンジンにおいて、上記排
気系における上、下流側触媒の中間部に設置された第２
排気センサと、同じく下流側触媒の下流側に設置された
第３排気センサと、所定の条件下で下流側触媒の劣化判
定を行う下流側触媒劣化判定手段とを備える。そして、
上記劣化判定手段を、上記第２排気センサの検出値に応
じて気筒群を同期させて空燃比のフィードバック制御を
行うと共に、第３排気センサの検出値に基づいて劣化判
定を行うように構成したことを特徴とする。
【００１２】さらに、本願の請求項４の発明（以下、第
４発明という）に係るエンジンの排気浄化装置は、エン
ジンの排気系が気筒群ごとに設けられた複数の上流側排
気通路と、これらの上流側排気通路が集合された下流側
排気通路とで構成され、かつ上流側排気通路と下流側排
気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられてい
ると共に、上記各上流側排気通路における上流側触媒の
上流側にそれぞれ設置された第１排気センサの検出値に
応じて気筒群ごとに空燃比のフィードバック制御を行う
空燃比制御手段が設けられたエンジンにおいて、上記排
気系における上、下流側触媒の中間部に設置された第２
排気センサと、同じく下流側触媒の下流側に設置された
第３排気センサと、所定の条件下で下流側触媒の劣化判
定を行う下流側触媒劣化判定手段とを備える。そして、
上記劣化判定手段を、上記第２排気センサの排気ガス中
の残存酸素濃度に対応する検出値が所定値を挟んでリッ
チ側とリーン側とに反転するように空燃比のフィードバ
ック制御を行うと共に、第３排気センサの検出値に基づ
いて劣化判定を行うように構成したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】 上記第１〜第２発明によれば、下流側触媒の劣
化判定時には上流側及び下流側触媒の中間部に設置した
第２排気センサの検出値に応じて、具体的には該第２排
気センサの排気ガス中の残存酸素濃度に対応する検出値
が所定値を挟んでリッチ側とリーン側とに反転するよう
に、空燃比のフィードバック制御が行われる。その場合
に、劣化判定手段は、第１発明では、第２排気センサの
検出値がリーン側からリッチ側に反転した際の第２空燃
比制御手段によるリーンスキップ値を通常の空燃比制御
時のリーンスキップ値より大きく設定し、また、第２発
明では、第２排気センサの検出値がリッチ側からリーン
側に反転した際の第２空燃比制御手段によるリッチスキ
ップ値を通常の空燃比制御時のリッチスキップ値より小
さく設定するので、いずれの発明においても、下流側触
媒の直上流はリーン状態に制御され、これにより下流側
触媒の劣化度合を適切に判定することが可能となる。
【００１４】また、通常時においては上流側触媒の上流
に設置した第１排気センサの検出値に応じて空燃比のフ
ィードバック制御が行われることになるので、良好な空
燃比制御精度が確保されることにもなる。
【００１５】そして、第３、第４発明によれば、エンジ
ンの排気系が気筒群ごとに設けられた複数の上流側排気
通路と、これらの上流側排気通路が集合した下流側排気
通路とで構成されたエンジンにおいて、上記上流側排気
通路と下流側排気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用触媒
が設けられていると共に、通常時には上記上流側排気通
路における上流側触媒の上流部分にそれぞれ設置された
第１排気センサの検出値に応じて気筒群ごとに空燃比の
フィードバック制御が行われ、また下流側触媒の劣化判
定時には上流側及び下流側触媒の中間部の第２排気セン
サの検出値に応じて空燃比のフィードバック制御が行わ
れるので、気筒群ごとの空燃比制御精度を低下させるこ
となく、下流側触媒の劣化判定が行われることになる。
【００１６】
【実施例】以下、Ｖ型エンジンに適用した本発明の第１
実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】図１に示すように、エンジン１の本体部分
を構成するシリンダブロック２の上面には、左右１対の
シリンダヘッド３1，３2が互いに反対方向へ傾斜した状
態で取り付けられており、これらにより第１、第２バン
ク１1，１2が構成されている。そして、これらの第１、
第２バンク１1，１2には、それぞれ複数のシリンダ４…
４（各１個のみ図示）が列状に設けられている。
【００１８】上記第１、第２バンク１1，１2におけるシ
リンダヘッド３1，３2には、吸、排気弁５，６を介して
燃焼室７，７に通じる吸気ポート８，８及び排気ポート
９，９がそれぞれ設けられており、上記吸気ポート８，
８には吸気系におけるサージタンク１０から分岐された
分岐通路１１，１１がそれぞれ接続されている。
【００１９】ここで、この実施例における吸気系の構成
について説明すると、この吸気系は上記サージタンク１
０に通じる１本の上流側吸気通路１２を有し、この上流
側吸気通路１２には、上流側から吸入空気量を検出する
エアフローセンサ１３と、吸入空気量ないしエンジン出
力を調節するスロットルバルブ１４とが設置されている
と共に、サージタンク１０に接続された上記分岐通路１
１，１１の下流には燃料噴射弁１５，１５がそれぞれ設
置されている。
【００２０】一方、このエンジン１の排気系は、上記第
１、第２バンク１1，１2における排気ポート９，９にそ
れぞれ通じる１対の上流側排気通路１６1，１６2と、こ
れらの上流側排気通路１６1，１６2が集合する１本の下
流側排気通路１７とで構成されており、このうち上流側
排気通路１６1，１６2には排気ガスを浄化する比較的小
容量の前置触媒コンバータ１８ａ，１８ｂがそれぞれ設
置されていると共に、下流側排気通路１７には大容量の
メイン触媒コンバータ１９が設置されている。
【００２１】そして、この実施例においては、上記上流
側排気通路１６1，１６2における各前置触媒コンバータ
１８ａ，１８ｂの上流側に、排気ガス中の残存酸素濃度
を検出する排気センサ２０1，２０2がそれぞれ設置され
ていると共に、同じく上流側排気通路１６1，１６2にお
ける各前置触媒コンバータ１８ａ，１８ｂの下流側に
も、排気ガス中の残存酸素濃度を検出する排気センサ２
０3，２０4がそれぞれ設置されている。ここで、上記各
排気センサ２０1〜２０4を区別するために、第１バンク
１1からの上流側排気通路１６1の上流側における排気セ
ンサ２０1をＡセンサ、第２バンク１2からの上流側排気
通路１６2の上流側における排気センサ２０2をＢセン
サ、第１バンク１1からの上流側排気通路１６1の下流側
における排気センサ２０3をＣセンサ、第２バンク１2か
らの上流側排気通路１６2の下流側における排気センサ
２０4をＤセンサとそれぞれ称呼するものとする。
【００２２】一方、下流側排気通路１７におけるメイン
触媒コンバータ１９の下流側には、同じく排気ガス中の
残存酸素濃度を検出する排気センサ（以下、便宜的にＥ
センサという）２０5が設置されている。
【００２３】そして、空燃比制御と触媒の劣化判定とを
行う電子制御式のコントロールユニット（以下、ＥＣＵ
という）２１が備えられており、このＥＣＵ２１は上記
エアフローセンサ１３からの吸入空気量信号と、スロッ
トルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ
２２からのスロットル開度信号と、当該車両の車速を検
出する車速センサ２３からの車速信号と、エンジン回転
数を検出する回転センサ２４からのエンジン回転数信号
と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２５か
らの水温信号と、上記Ａ〜Ｅセンサ２０1〜２０5によっ
てそれぞれ検出される酸素濃度信号とを入力し、これら
の信号に基づいて燃焼室７に供給される混合気の空燃比
制御と触媒劣化判定処理とを行う。なお、ＥＣＵ２１は
各前置触媒コンバータ１８ａ，１８ｂ及びメイン触媒コ
ンバータ１９の劣化警告用の警告灯２６の点灯制御も行
うようになっている。
【００２４】ここで、ＥＣＵ２１が行う空燃比制御の概
略を説明すると、ＥＣＵ２１は各種信号を読み込んだ上
で、吸入空気量信号が示す吸入空気量とエンジン回転数
信号が示すエンジン回転数とに基づいて１サイクルあた
りに燃焼室７に吸入される空気量を演算して、それに対
応する基本燃料噴射量を設定する。次いで、ＥＣＵ２１
は空燃比のフィードバック条件が成立しているか否かを
判定する。すなわち、ＥＣＵ２１はエンジン負荷を代表
するスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータと
するエンジン１の運転状態が所定のフィードバック領域
に属すると共に、水温信号が示すエンジン冷却水温が所
定値以上になったときなどにフィードバック条件が成立
したと判定して、第１、第２バンク１1，１2に対する空
燃比フィードバック制御をそれぞれ実行する。
【００２５】この空燃比フィードバック制御は、例えば
第１バンク１1に対しては概略次のようにして行われ
る。すなわち、ＥＣＵ２１はＡセンサ２０1からの酸素
濃度信号が空燃比のリーン状態を示すときには、燃料が
増量するようにフィードバック補正量ＣFBを設定する一
方、酸素濃度信号が空燃比のリッチ状態を示すときに
は、燃料が減量するようにフィードバック補正量ＣFBを
設定する。さらに、このフィードバック補正量ＣFBや水
温補正量などによって上記基本燃料噴射量を補正するこ
とにより最終噴射量を設定する。そして、この最終噴射
量が得られるように第１バンク１1における燃料噴射弁
１５に対して燃料噴射信号を出力する。
【００２６】なお、上記フィードバック補正量ＣFBは、
具体的には次のようにして求められる。すなわち、ＥＣ
Ｕ２１は、図２に示すように、Ａセンサ２０1の出力電
圧ＶAが所定の基準電圧ＶA0よりも大きくなった時点で
空燃比がリーン状態からリッチ状態に反転したと判定し
て、その時点におけるフィードバック補正量ＣFBの値を
所定のリーン遅延定数ＤLの間だけ所定のリッチ積分定
数ＩRを用いて更新し続け、上記遅延定数ＤLが経過した
後に所定のリーンスキップ値ＰLだけ一挙に減少させ、
その後所定のリーン積分定数ＩLを用いて徐々に減少さ
せる。そして、Ａセンサ２０1の出力電圧ＶAが上記基準
電圧ＶA0よりも低下した時点で空燃比が今度はリッチ状
態からリーン状態に反転したと判定して、その時点にお
けるフィードバック補正量ＣFBの値を所定のリッチ遅延
定数ＤRの間だけ上記リーン積分定数ＩLを用いて更新し
続け、上記遅延定数ＤRが経過した後に所定のリッチス
キップ値ＰRだけ一挙に増大させ、その後上記リッチ積
分定数ＩRを用いて徐々に増大させる。
【００２７】一方、ＥＣＵ２１は上記フィードバック条
件が成立していないと判定したときには、スロットル開
度、エンジン回転数、水温などをパラメータとして設定
された燃料噴射マップから読み出した燃料噴射量となる
ように、上記燃料噴射弁１５に対して燃料噴射信号を出
力するオープンループ制御を実行することになる。
【００２８】また、ＥＣＵ２１は第２バンク１2に対し
ても、所定のフィードバック条件を満足しているときに
Ｂセンサ２０2の出力に基づく空燃比のフィードバック
制御を行うようになっている。
【００２９】次に、本発明の特徴部分である触媒劣化判
定処理について説明すると、この触媒劣化判定処理は図
３のフローチャートに従って次のように行われる。
【００３０】ＥＣＵ２１はステップＳ１で所定の触媒劣
化検出条件が成立したかどうかを判定する。つまり、Ｅ
ＣＵ２１は空燃比フィードバック条件が成立し、かつス
ロットル開度や車速などが所定の条件を満たしていると
きに、触媒劣化検出条件が成立したと判定するのであ
る。
【００３１】ＥＣＵ２１は上記触媒劣化検出条件が成立
したと判定したときには、ステップＳ２に進んでＤセン
サ２０4の検出値に応じた空燃比のフィードバック制御
を第１、第２バンク１1，１2に対して行う。つまり、図
４（ａ），（ｂ）に示すように、Ｄセンサ２０4の出力
が空燃比のリッチ状態を示すときには、例えば通常時の
リーンスキップ値Ｐ Lよりも大きく設定した触媒劣化判
定用リーンスキップ値Ｐ' Lを用いてフィードバック補正
量ＣFBを更新すると共に、Ｄセンサ２０4の出力が空燃
比のリーン状態を示すときには、例えば通常時のリッチ
スキップ値Ｐ Rよりも小さく設定した触媒劣化検出用リ
ッチスキップ値Ｐ' Rを用いてフィードバック補正量ＣFB
を更新するようになっている。
【００３２】そして、ＥＣＵ２１はステップＳ３で所定
時間内におけるＤセンサ２０4から入力した出力電圧ＶD
の基準電圧ＶD0に対する反転回数ＮDと、Ｅセンサ２０5
から入力した出力電圧ＶEの基準電圧ＶE0に対する反転
回数ＮEとをそれぞれカウントすると共に、ステップＳ
４で反転回数ＮDに対する反転回数ＮEの割合が所定の劣
化判定基準値Ｋ1よりも大きくなったか否かを判定し
て、ＹＥＳと判定したときにはステップＳ５で触媒劣化
が確定したか否かを判定し、ＹＥＳと判定したときにス
テップＳ６を実行して警告灯２６を点灯させる。なお、
ＥＣＵ２１は例えば反転回数ＮDに対する反転回数ＮEの
割合が上記劣化判定基準値Ｋ1よりも大きくなることが
連続して３回生じたときに触媒劣化を確定するようにな
っている。
【００３３】また、ＥＣＵ２１は上記ステップＳ４、Ｓ
５においてＮＯと判定したときにはステップＳ７へ移
り、Ａ，Ｂセンサ２０1，２０2の検出値に応じた空燃比
のフィードバック制御を第１、第２バンク１1，１2に対
して個々に行う。そして、ステップＳ８で所定時間内に
おけるＡセンサ２０1から入力した出力電圧ＶAの反転回
数ＮAと、Ｃセンサ２０3から入力した出力電圧ＶCの反
転回数ＮCとをそれぞれカウントし、またステップＳ９
で所定時間内におけるＢセンサ２０2から入力した出力
電圧ＶBの反転回数ＮBと、Ｄセンサ２０4から入力した
出力電圧ＶDの反転回数ＮDとをそれぞれカウントする。
【００３４】次いで、ステップＳ１０で反転回数ＮAに
対する反転回数ＮCの割合が所定の劣化判定基準値Ｋ2よ
りも大きくなったか否かを判定して、ＹＥＳと判定した
ときにはステップＳ１１をスキップしてステップＳ１２
へ移り、触媒劣化が確定したか否かを判定してＹＥＳと
判定したときにステップＳ１３を実行して警告灯２６を
点灯させる。一方、上記ステップＳ１０でＮＯと判定し
たときには、ステップＳ１１へ進んで反転回数ＮBに対
する反転回数ＮDの割合が所定の劣化判定基準値Ｋ3より
も大きくなったか否かを判定して、ＹＥＳと判定したと
きにはステップＳ１２で触媒劣化が確定したか否かを判
定することになる。
【００３５】次に、実施例の作用を図４，図５を参照し
て説明する。
【００３６】すなわち、メイン触媒コンバータ１９の劣
化判定時においては、上流側排気通路１６2における前
置触媒コンバータ１８ｂの下流側に設置したＤセンサ２
０4の検出値に基づく空燃比のフィードバック制御が行
われる。その場合に、メイン触媒コンバータ１９の活性
時には、メイン触媒コンバータ１９の下流に設置したＥ
センサ２０5の出力電圧ＶEがリッチ側に偏った状態で推
移することになって、Ｄセンサ２０4の反転回数ＮDに対
するＥセンサ２０5の反転回数ＮEの割合が上記劣化判定
基準値Ｋ1よりも大きくなることがなく、これにより劣
化状態と判定されることがない。
【００３７】これに対して、Ｅセンサ２０5の出力電圧
ＶEが、同図（ｃ）の破線で示すように、基準電圧ＶE0
を超えてリーン側へ反転する度合が多くなると、Ｄセン
サ２０4の反転回数ＮDに対するＥセンサ２０5の反転回
数ＮEの割合が上記劣化判定基準値Ｋ1よりも大きくなる
ことが多くなり、触媒劣化が確定的に判定されたときに
警告灯２６が点灯状態になって運転者に異常を知らせる
ことになる。
【００３８】特に、この実施例においては、図５（ｃ）
の（ア），（イ）のように、Ｅセンサ２０5の出力電圧
ＶEが基準電圧ＶE0を超えてリーン側へ反転する時間の
短い場合には反転回数から除去するようになっている。
これにより、ノイズによる判定誤差が抑制されることに
なる。
【００３９】一方、前置触媒コンバータ１８ａ，１８ｂ
の劣化判定時においては、第１、第２バンク１1，１2に
対する空燃比のフィードバック制御が、前置触媒コンバ
ータ１８ａ，１８ｂの上流側に配置されたＡ、Ｂセンサ
２０1，２０2の検出値に基づいて互いに独立して行われ
る。その場合に、一方の上流側排気通路１６1に設置さ
れた前置触媒コンバータ１８ａの活性時には、図５
（ｃ）に示すように、その上流側排気通路１６1におけ
る前置触媒コンバータ１８ａの下流側に設置されたＣセ
ンサ２０3の出力電圧ＶCがリッチ側に偏った状態で推移
することになって、Ａセンサ２０1の反転回数ＮAに対す
る反転回数ＮCの割合が上記劣化判定基準値Ｋ2よりも大
きくなることがなく、これにより劣化状態と判定される
ことがない。
【００４０】これに対して、Ｃセンサ２０3の出力電圧
ＶCが、同図（ｃ）の破線で示すように、基準電圧ＶC0
を超えてリーン側へ反転する度合が多くなると、Ａセン
サ２０1の反転回数ＮAに対するＣセンサ２０3反転回数
ＮCの割合が上記劣化判定基準値Ｋ2よりも大きくなるこ
とが多くなり、触媒劣化が確定的に判定されたときに警
告灯２６が点灯状態になって運転者に異常を知らせるこ
とになる。
【００４１】なお、この場合においても、図５（ｃ）の
（ウ），（エ）のように、Ｃセンサ２０3の出力電圧ＶC
が基準電圧ＶC0を超えてリーン側へ反転する時間の短い
場合には反転回数から除去するようになっている。
【００４２】なお、他方の上流側排気通路１６2に設置
された前置触媒コンバータ１８ｂに対しては、その上流
側のＢセンサ２０2の出力電圧ＶBの反転回数ＮBと、下
流側のＤセンサ２０4の出力電圧ＶDの反転回数ＮDとを
比較することにより劣化判定が行われることになる。
【００４３】このように互いに独立した２本の上流側排
気通路１６1，１６2にそれぞれ設置された前置触媒コン
バータ１８ａ，１８ｂに対しては、上流側に配置された
Ａ、Ｂセンサ２０1，２０2の検出値に基づいて気筒群ご
とに行われるフィードバック制御の際における各前置触
媒コンバータ１８ａ，１８ｂの下流に配置されたＣ、Ｄ
センサ２０3，２０4に生じる出力変化に基づいてそれぞ
れ劣化判定が行われることになるので、それぞれの前置
触媒コンバータ１８ａ，１８ｂの劣化状態が精度良く判
定されることになる。
【００４４】なお、この発明は上記したようにＶ型エン
ジンに限定されるものでなく、排気系が上流側で複数に
分離しているエンジンについて広く適用することができ
る。
【００４５】また、図６に示すように、エンジン３０に
設けた１本の排気通路３１に、前置触媒コンバータ３２
とメイン触媒コンバータ３３とが直列に配置されている
場合にも実施することができる。その場合には、前置触
媒コンバータ３２の上流と、この前置触媒コンバータ３
２とメイン触媒コンバータ３３との中間部と、メイン触
媒コンバータ３３の下流側とに排気センサ３４，３４，
３５がそれぞれ設置されることになる。そして、メイン
触媒コンバータ３３の劣化判定時にはその上流の排気セ
ンサ３５の検出値に応じて空燃比のフィードバック制御
が行われると共に、該コンバータ３３下流の排気センサ
３６の検出値に基づいて劣化判定が行われ、また前置触
媒コンバータ３２の劣化判定時には、上流側の排気セン
サ３４の検出値に応じて空燃比のフィードバック制御が
行われると共に、その下流側の排気センサ３５の検出値
に基づいて劣化判定が行われることになる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本願の第１〜第２発明によ
れば、下流側触媒の劣化判定時には上流側及び下流側触
媒の中間部に設置した第２排気センサの検出値に応じ
て、具体的には該第２排気センサの排気ガス中の残存酸
素濃度に対応する検出値が所定値を挟んでリッチ側とリ
ーン側とに反転するように、空燃比のフィードバック制
御が行われる。その場合に、劣化判定手段は、第１発明
では、第２排気センサの検出値がリーン側からリッチ側
に反転した際の第２空燃比制御手段によるリーンスキッ
プ値を通常の空燃比制御時のリーンスキップ値より大き
く設定し、また、第２発明では、第２排気センサの検出
値がリッチ側からリーン側に反転した際の第２空燃比制
御手段によるリッチスキップ値を通常の空燃比制御時の
リッチスキップ値より小さく設定するので、いずれの発
明においても、下流側触媒の直上流はリーン状態に制御
され、これにより下流側触媒の劣化度合を適切に判定す
ることが可能となる。
【００４７】また、通常時においては上流側触媒の上流
に設置した第１排気センサの検出値に応じて空燃比のフ
ィードバック制御が行われることになるので、良好な空
燃比制御精度が確保されることにもなる。
【００４８】そして第３、第４発明によれば、エンジン
の排気系が気筒群ごとに設けられた複数の上流側排気通
路と、これらの上流側排気通路が集合した下流側排気通
路とで構成されたエンジンにおいて、上記上流側排気通
路と下流側排気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用触媒が
設けられていると共に、通常時には上記上流側排気通路
における上流側触媒の上流部分にそれぞれ設置された第
１排気センサの検出値に応じて気筒群ごとに空燃比のフ
ィードバック制御が行われ、また下流側触媒の劣化判定
時には上流側及び下流側触媒の中間部の第２排気センサ
の検出値に応じて空燃比のフィードバック制御が行われ
るので、気筒群ごとの空燃比制御精度を低下させること
なく、下流側触媒の劣化判定が行われることになる。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｖ型エンジンに適用した第１実施例のシステ
ム構成図である。
【図２】 通常時のフィードバック補正量の変化を示す
タイムチャート図である。
【図３】 触媒劣化判定処理を示すフローチャート図で
ある。
【図４】 メイン触媒コンバータの劣化判定動作を示す
タイムチャート図である。
【図５】 前置触媒コンバータの劣化判定動作を示すタ
イムチャート図である。
【図６】 直列型エンジンに適用した第２実施例を示す
エンジンの概略構成図である。
【符号の説明】
１ エンジン １６1，１６2 上流側排気通路 １８ａ，１８ｂ 前置触媒コンバータ １９ メイン触媒コンバータ ２０1 Ａセンサ ２０2 Ｂセンサ ２０3 Ｃセンサ ２０4 Ｄセンサ ２０5 Ｅセンサ ２１ ＥＣＵ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−339149（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97852（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−112949（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−115556（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−82045（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−79449（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−79448（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 41/14 310

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの排気系の上流及び下流にそれ
    ぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられていると共に、エン
    ジンの空燃比を調整する空燃比調整手段と、上流側触媒
    の上流側に設置た第１排気センサの検出値に応じて空燃
    比のフィードバック制御を行う第１空燃比制御手段とが
    設けられたエンジンの排気浄化装置であって、上記排気
    系における上、下流側触媒の中間部に設置された第２排
    気センサと、同じく下流側触媒の下流側に設置された第
    ３排気センサと、上記第２排気センサの排気ガス中の残
    存酸素濃度に対応する検出値が所定値を挟んでリッチ側
    とリーン側とに反転するように上記空燃比調整手段によ
    って空燃比をフィードバック制御する第２空燃比制御手
    段と、所定の条件下で該第２空燃比制御手段による空燃
    比制御を実行すると共に、この空燃比制御中における第
    ３排気センサの検出値に基づいて上記下流側触媒の劣化
    判定を行う下流側触媒劣化判定手段とが備えられ、この
    劣化判定手段は、上記第２排気センサの検出値がリーン
    側からリッチ側に反転した際の第２空燃比制御手段によ
    るリーンスキップ値を、上記第１空燃比制御手段による
    リーンスキップ値より大きく設定することを特徴とする
    エンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 エンジンの排気系の上流及び下流にそれ
    ぞれ排気ガス浄化用触媒が設けられていると共に、エン
    ジンの空燃比を調整する空燃比調整手段と、上流側触媒
    の上流側に設置た第１排気センサの検出値に応じて空燃
    比のフィードバック制御を行う第１空燃比制御手段とが
    設けられたエンジンの排気浄化装置であって、上記排気
    系における上、下流側触媒の中間部に設置された第２排
    気センサと、同じく下流側触媒の下流側に設置された第
    ３排気センサと、上記第２排気センサの排気ガス中の残
    存酸素濃度に対応する検出値が所定値を挟んでリッチ側
    とリーン側とに反転するように上記空燃比調整手段によ
    って空燃比をフィードバック制御する第２空燃比制御手
    段と、所定の条件下で該第２空燃比制御手段による空燃
    比制御を実行すると共に、この空燃比制御中における第
    ３排気センサの検出値に基づいて上記下流側触媒の劣化
    判定を行う下流側触媒劣化判定手段とが備えられ、この
    劣化判定手段は、上記第２排気センサの検出値がリッチ
    側からリーン側に反転した際の第２空燃比制御手段によ
    るリッチスキップ値を、上記第１空 燃比制御手段による
    リッチスキップ値より小さく設定することを特徴とする
    エンジンの排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 エンジンの排気系が気筒群ごとに設けら
    れた複数の上流側排気通路と、これらの上流側排気通路
    が集合された下流側排気通路とで構成され、かつ上流側
    排気通路と下流側排気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用
    触媒が設けられていると共に、上記各上流側排気通路に
    おける上流側触媒の上流側にそれぞれ設置された第１排
    気センサの検出値に応じて気筒群ごとに空燃比のフィー
    ドバック制御を行う空燃比制御手段が設けられたエンジ
    ンの排気浄化装置であって、上記排気系における上、下
    流側触媒の中間部に設置された第２排気センサと、同じ
    く下流側触媒の下流側に設置された第３排気センサと、
    所定の条件下で下流側触媒の劣化判定を行う下流側触媒
    劣化判定手段とが備えられ、この劣化判定手段は、上記
    第２排気センサの検出値に応じて気筒群を同期させて空
    燃比のフィードバック制御を行うと共に、第３排気セン
    サの検出値に基づいて劣化判定を行うように構成されて
    いることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 エンジンの排気系が気筒群ごとに設けら
    れた複数の上流側排気通路と、これらの上流側排気通路
    が集合された下流側排気通路とで構成され、かつ上流側
    排気通路と下流側排気通路とにそれぞれ排気ガス浄化用
    触媒が設けられていると共に、上記各上流側排気通路に
    おける上流側触媒の上流側にそれぞれ設置された第１排
    気センサの検出値に応じて気筒群ごとに空燃比のフィー
    ドバック制御を行う空燃比制御手段が設けられたエンジ
    ンの排気浄化装置であって、上記排気系における上、下
    流側触媒の中間部に設置された第２排気センサと、同じ
    く下流側触媒の下流側に設置された第３排気センサと、
    所定の条件下で下流側触媒の劣化判定を行う下流側触媒
    劣化判定手段とが備えられ、この劣化判定手段は、上記
    第２排気センサの排気ガス中の残存酸素濃度に対応する
    検出値が所定値を挟んでリッチ側とリーン側とに反転す
    るように空燃比のフィードバック制御を行うと共に、第
    ３排気センサの検出値に基づいて劣化判定を行うように
    構成されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装
    置。
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