JP3161249B2 - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents

Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine

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JP3161249B2 JP26988294A JP26988294A JP3161249B2 JP 3161249 B2 JP3161249 B2 JP 3161249B2 JP 26988294 A JP26988294 A JP 26988294A JP 26988294 A JP26988294 A JP 26988294A JP 3161249 B2 JP3161249 B2 JP 3161249B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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劣化診断
装置に関し、詳しくは、排気浄化触媒の上流側及び下流
側それぞれで酸素濃度を検出し、これらの検出値に基づ
いて空燃比フィードバック制御を実行するよう構成され
た内燃機関において、機関始動時からの排気総熱量と触
媒上流側の酸素センサ及び触媒下流側の酸素センサの出
力変動数比とに基づいて触媒劣化を診断する装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine, and more particularly, to detecting an oxygen concentration at each of an upstream side and a downstream side of an exhaust purification catalyst, and performing air-fuel ratio feedback control based on the detected values. The present invention relates to a device for diagnosing catalyst deterioration based on the total amount of exhaust heat from the start of the engine and the output fluctuation ratio of the oxygen sensor upstream of the catalyst and the oxygen sensor downstream of the catalyst in the internal combustion engine configured to execute the following.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、排気浄化用に排気系に設けら
れる三元触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ
を設け、これらの2つの酸素センサの検出値を用いて空
燃比をフィードバック制御するものが種々提案されてい
る(特開平2−33408号公報等参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, oxygen sensors are provided upstream and downstream of a three-way catalyst provided in an exhaust system for purifying exhaust gas, and the air-fuel ratio is fed back using detection values of these two oxygen sensors. Various types of control have been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-33408).

【0003】また、上記のようにして触媒の上流側と下
流側とにそれぞれ設けた酸素センサを用いて空燃比フィ
ードバック制御を行なっているとき、即ち、目標空燃比
に対するリッチ状態とリーン状態とを繰り返す状態のと
きには、触媒の酸素ストレージ効果によって、上流側の
酸素センサの出力変動周波数に対して下流側の酸素セン
サの出力変動周波数が小さくなる傾向を示し、触媒が劣
化して前記酸素ストレージ効果が低下すると、下流側の
酸素センサの出力変動周波数が上流側の値に近づくよう
になる。そこで、空燃比フィードバック制御中における
酸素センサの出力変動周波数を上下流間で比較すること
によって、触媒の劣化を診断することが行なわれてい
る。
Further, when the air-fuel ratio feedback control is performed using the oxygen sensors provided on the upstream and downstream sides of the catalyst as described above, that is, the rich state and the lean state with respect to the target air-fuel ratio are determined. In the repeated state, the output fluctuation frequency of the downstream oxygen sensor tends to be smaller than the output fluctuation frequency of the oxygen sensor on the upstream side due to the oxygen storage effect of the catalyst. When it decreases, the output fluctuation frequency of the downstream oxygen sensor approaches the value on the upstream side. Therefore, the deterioration of the catalyst is diagnosed by comparing the output fluctuation frequency of the oxygen sensor during the air-fuel ratio feedback control between upstream and downstream.

【0004】そして、触媒の劣化が診断されると、例え
ば空燃比フィードバック制御における制御定数の変更を
行う等のフェールセーフがなされる。
[0004] When the deterioration of the catalyst is diagnosed, fail-safe operation such as changing the control constant in the air-fuel ratio feedback control is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、有害な排気
は触媒が充分に活性化していない状態、即ち機関の冷機
運転時に多く排出されるが、従来の触媒の劣化診断にあ
っては、触媒が充分に活性化された状態においてのみ診
断がなされる。このため触媒が劣化していても、触媒が
充分に活性化していない状態における触媒の劣化は、充
分正確には判断されない状態となり、触媒が充分に活性
化していない状態において排出される有害な排気は適切
なフェールセーフがなされること無く、排出されてしま
う惧れがあった。
By the way, harmful exhaust gas is largely discharged when the catalyst is not sufficiently activated, that is, when the engine is operated in a cold state. Diagnosis is made only in the fully activated state. Therefore, even if the catalyst is deteriorated, the deterioration of the catalyst in a state where the catalyst is not sufficiently activated is not determined sufficiently accurately, and harmful exhaust gas discharged in a state where the catalyst is not sufficiently activated. Could be released without proper fail-safe action.

【0006】例えば、図11に示すようなシステムにおい
ては、エンジン冷機始動時に、上流側触媒71の温度が徐
々に上昇し始めまず活性化していく。その後下流側触媒
72が遅れて活性化していく。即ち、エンジン冷機時の排
気エミッションは上流側触媒71がどれ程活性化している
か否かにより大きく影響を受けるものであり、暖機後の
排気エミッションは上流側触媒71及び下流側触媒72がど
れ程活性化しているか否かにより大きく影響を受けるも
のである。
For example, in a system as shown in FIG. 11, the temperature of the upstream-side catalyst 71 starts to gradually increase at the time of engine cold start, and is activated first. Then downstream catalyst
72 is activated with a delay. That is, the exhaust emission at the time of engine cold is greatly affected by whether or not the upstream catalyst 71 is activated, and the exhaust emission after warm-up is how much the upstream catalyst 71 and the downstream catalyst 72 are. It is greatly affected by whether it is activated or not.

【0007】一方、触媒の劣化は高い排気温度に曝され
る程進行するため、より高い排気温度に曝される上流側
触媒71の方が下流側触媒72に較べて劣化し易い。ここ
で、従来は上流側触媒71が活性化した後の診断に基づい
て間接的に冷機時の活性性能を判断していたが、その精
度は充分ではなかった。即ち、触媒が活性化した後の該
触媒の劣化診断に基づいて、冷機時等の活性以前の触媒
の劣化診断を行っていたため、その精度は充分では無
く、適切なフェールセーフがなされること無く、有害な
排気が排出されてしまう惧れがあった。
On the other hand, the deterioration of the catalyst progresses as it is exposed to a higher exhaust gas temperature. Therefore, the upstream catalyst 71 exposed to a higher exhaust gas temperature is more likely to deteriorate than the downstream catalyst 72. Here, conventionally, the activation performance at the time of cooling is indirectly determined based on the diagnosis after the activation of the upstream side catalyst 71, but the accuracy is not sufficient. That is, based on the catalyst deterioration diagnosis after the catalyst is activated, the deterioration diagnosis of the catalyst before the activation such as at the time of cooling is performed, so the accuracy is not sufficient, and the appropriate fail-safe is not performed. Harmful exhaust may be emitted.

【0008】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、触媒が充分に活性化される以前に該触媒の劣化を判
断することを可能とし、より高精度な触媒の劣化診断が
行える、もって適切なフェールセーフを行うことを可能
とすることを目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to determine the deterioration of the catalyst before the catalyst is sufficiently activated, and to perform a more accurate catalyst deterioration diagnosis. The purpose is to enable appropriate fail-safe operation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そ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、機
関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、該排気浄化
触媒の上流側の排気中の酸素濃度に感応して出力値が変
化する上流側酸素センサと、該排気浄化触媒の下流側の
排気中の酸素濃度に感応して出力値が変化する下流側酸
素センサと、前記上流側酸素センサ及び下流側酸素セン
サそれぞれの出力に基づいて機関吸入混合気の空燃比を
目標空燃比に近づける方向に機関への燃料供給量をフィ
ードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
を備えてなる内燃機関において、機関始動時からの排気
総熱量を演算する総熱量演算手段と、上流側酸素センサ
におけるリーン・リッチが反転してから反転するまでの
上流側経過時間と、下流側酸素センサにおけるリーン・
リッチが反転してから反転するまでの下流側経過時間と
の比率を演算する経過時間比率演算手段と、前記総熱量
演算手段で演算された機関始動時からの排気総熱量が所
定の目標排気総熱量に達した時の、前記経過時間比率演
算手段により演算されたリーン・リッチが反転してから
反転するまでの上流側経過時間と下流側経過時間との比
率に基づいて、前記排気浄化触媒の劣化を診断する触媒
劣化診断手段と、を含んで構成した。前記触媒劣化診断
手段は、前記目標排気総熱量を、機関始動時における冷
却水温度に応じて可変に設定するのが好ましい。
Accordingly, an apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention, as shown in FIG. 1, includes an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the engine and an upstream side of the exhaust purification catalyst. An upstream oxygen sensor whose output value changes in response to the oxygen concentration in the exhaust gas, a downstream oxygen sensor whose output value changes in response to the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst, Air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the amount of fuel supplied to the engine in a direction to bring the air-fuel ratio of the engine intake air-fuel mixture closer to the target air-fuel ratio based on the outputs of the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor,
In an internal combustion engine comprising: a total calorie calculating means for calculating the total calorific value of exhaust gas from the time of engine start; an upstream elapsed time from when lean rich in the upstream oxygen sensor is inverted to when it is inverted; Lean and oxygen sensor
And the elapsed time ratio calculation means for calculating a ratio between the downstream elapse before inversion from rich is inverted, the exhaust total heat from the time of the calculated engine start that the total amount of heat calculation means Tokoro
When reaching a constant target exhaust total heat, the ratio of the upstream side elapsed time and downstream elapsed time until the computed lean-rich by the elapsed time ratio calculation means for inverting the inverted
And a catalyst deterioration diagnosing means for diagnosing deterioration of the exhaust gas purification catalyst based on the rate . The catalyst deterioration diagnosis
The means is configured to reduce the target total heat amount of the exhaust gas at the time of starting the engine.
It is preferable to set variably according to the temperature of the recirculating water.

【0010】また、本発明にかかる内燃機関の触媒劣化
診断装置は、触媒劣化診断手段が、前記経過時間比率演
算手段により演算されたリーン・リッチが反転してから
反転するまでの上流側経過時間と下流側経過時間との比
率が所定の目標経過時間比率に達したときの、前記総熱
量演算手段で演算された機関始動時からの排気総熱量に
基づいて、前記排気浄化触媒の劣化を診断するように構
成してもよい。 ここで、該触媒劣化診断手段は、前記目
標経過時間比率を、機関始動時における冷却水温度に応
じて可変に設定するとよい。また、排気浄化触媒の上流
側の排気の温度を検出する排気温度検出手段と、機関に
吸入される吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手
段とを備え、前記総熱量演算手段を前記排気温度と前記
吸入空気流量とに基づいて機関始動時からの排気総熱量
を演算するようにしてもよい。
[0010] The catalyst deterioration of the internal combustion engine according to the present invention.
In the diagnostic apparatus, the catalyst deterioration diagnosis means may execute the elapsed time ratio operation.
After the lean rich calculated by the arithmetic means is inverted
Ratio of upstream elapsed time and downstream elapsed time until reversal
The total heat when the rate reaches a predetermined target elapsed time ratio
To the total calorific value of exhaust gas from the start of the engine calculated by the
And diagnosing deterioration of the exhaust purification catalyst based on the
May be implemented. Here, the catalyst deterioration diagnosing means includes
The ratio of the elapsed time of the target to the
It is good to set it variably. Further, the exhaust gas purifying catalyst includes exhaust temperature detecting means for detecting the temperature of exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purifying catalyst, and intake air flow rate detecting means for detecting a flow rate of intake air taken into the engine. The total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine may be calculated based on the intake air flow rate and the intake air flow rate.

【0011】[0011]

【作用】図1において、上流側酸素センサ及び下流側酸
素センサは、機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒
の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、排気中の酸素
濃度に感応して出力値が変化するセンサである。空燃比
フィードバック制御手段は、前記上流側酸素センサ及び
下流側酸素センサそれぞれの出力値に基づいて機関吸入
混合気の空燃比を目標空燃比に近づける方向に機関への
燃料供給量をフィードバック制御する。
In FIG. 1, an upstream oxygen sensor and a downstream oxygen sensor are respectively provided upstream and downstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine, and output in response to oxygen concentration in exhaust gas. A sensor whose value changes. The air-fuel ratio feedback control means feedback-controls the amount of fuel supplied to the engine in a direction in which the air-fuel ratio of the engine intake air-fuel mixture approaches the target air-fuel ratio based on the output values of the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor.

【0012】一方、経過時間比率演算手段は、上流側酸
素センサにおけるリーン・リッチが反転してから反転す
るまでの上流側経過時間と、下流側酸素センサにおける
リーン・リッチが反転してから反転するまでの下流側経
過時間との比率を演算する。ここで、触媒の酸素ストレ
ージ効果によって、上流側の酸素センサの反転に係る時
間に対して下流側の酸素センサの反転に係る時間が長く
なる傾向を示す。
On the other hand, the elapsed time ratio calculating means reverses the upstream elapsed time from when the lean rich in the upstream oxygen sensor is inverted to when it is inverted, and after the lean rich in the downstream oxygen sensor is inverted. Calculate the ratio with the elapsed time on the downstream side. Here, due to the oxygen storage effect of the catalyst, the time required for inversion of the downstream oxygen sensor tends to be longer than the time required for inversion of the upstream oxygen sensor.

【0013】ここで、触媒が劣化していない場合には、
前記酸素ストレージ効果が徐々に奏されるため、下流側
の酸素センサの反転に係る時間が上流側の反転に係る時
間に較べて徐々に長くなり、もって経過時間比率(=上
流側経過時間/下流側経過時間)がいち早く0に近い値
に近接していく。これに対し、触媒が劣化して前記酸素
ストレージ効果が低下すると、下流側の酸素センサの反
転に係る時間は上流側の反転に係る時間とそれ程変わら
なくなるため、経過時間比率が1に近い値である時間が
より長くなる。
Here, if the catalyst has not deteriorated,
Since the oxygen storage effect is gradually exerted, the time required for inversion of the downstream oxygen sensor becomes gradually longer than the time required for inversion of the upstream side, and thus the elapsed time ratio (= upstream elapsed time / downstream) Side elapsed time) quickly approaches a value close to zero. On the other hand, when the catalyst is deteriorated and the oxygen storage effect is reduced, the time related to the inversion of the downstream oxygen sensor is not so different from the time related to the inversion of the upstream, so that the elapsed time ratio is a value close to 1. Some time is longer.

【0014】また、総熱量演算手段が機関始動時からの
排気総熱量を演算する。なお、請求項に記載の発明で
は、排気温度検出手段が排気浄化触媒の上流側の排気の
温度を検出し、吸入空気流量検出手段が機関に吸入され
る吸入空気流量を検出し、総熱量演算手段により該排気
温度と機関に吸入される吸入空気流量とに基づいて機関
始動時からの排気総熱量が演算される。
The total calorie computing means computes the total calorific value of the exhaust gas from the start of the engine. According to the fifth aspect of the invention, the exhaust gas temperature detecting means detects the temperature of the exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst, and the intake air flow rate detecting means detects the flow rate of the intake air taken into the engine to obtain the total heat quantity. The total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine is calculated by the calculating means based on the exhaust gas temperature and the flow rate of the intake air taken into the engine.

【0015】従って、請求項1に記載の発明によれば、
図2に示すように、機関始動時からの排気総熱量ΣQが
目標排気総熱量ΣQT に達した時点における経過時間比
率HzRATEが所定経過時間比率HzRATE0 以下であれば、触
媒が劣化していないと判断でき、機関始動時からの排気
総熱量ΣQが目標排気総熱量ΣQT に達した時点におけ
る経過時間比率HzRATEが所定経過時間比率HzRATE0 より
大きければ、触媒が劣化していると判断できる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention,
As shown in FIG. 2, if the elapsed time ratio HzRATE at the time when the total exhaust heat amount ΔQ from the start of the engine reaches the target total exhaust heat amount ΔQ T is equal to or less than the predetermined elapsed time ratio HzRATE 0 , the catalyst has not deteriorated. If the elapsed time ratio HzRATE when the total exhaust heat amount ΔQ from the start of the engine reaches the target total exhaust heat amount ΔQ T is larger than the predetermined elapsed time ratio HzRATE 0 , it can be determined that the catalyst has deteriorated.

【0016】また、請求項3に記載の発明によれば、
3に示すように、経過時間比率HzRATEが1より低下して
来て目標経過時間比率HzRATET に到達した時点における
機関始動時からの排気総熱量ΣQが所定排気総熱量ΣQ
0 以下であれば、触媒が劣化していないと判断でき、経
過時間比率HzRATEが1より低下して来て目標経過時間比
率HzRATET に到達した時点における機関始動時からの排
気総熱量ΣQが所定排気総熱量ΣQ0 より大きければ、
触媒が劣化していると判断できる。
According to the third aspect of the present invention, as shown in FIG. 3, the elapsed time ratio HzRATE becomes lower than 1 and reaches the target elapsed time ratio HzRATE T from the time of starting the engine. The exhaust total heat quantity ΣQ of the specified exhaust total heat quantity ΣQ
If it is 0 or less, it can be determined that the catalyst has not deteriorated, and when the elapsed time ratio HzRATE falls below 1 and reaches the target elapsed time ratio HzRATE T , the total exhaust heat quantity ΣQ from the start of the engine at the time when the target elapsed time ratio HzRATE T has reached the predetermined value If the total calorific value of exhaust gas is larger than 0Q 0 ,
It can be determined that the catalyst has deteriorated.

【0017】即ち、触媒劣化診断手段は機関始動時から
の排気総熱量と、上流側経過時間と下流側経過時間の比
率とに基づいて、前記排気浄化触媒の劣化を診断する。
That is, the catalyst deterioration diagnosing means diagnoses the deterioration of the exhaust gas purifying catalyst based on the total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine and the ratio of the elapsed time on the upstream side to the elapsed time on the downstream side.

【0018】[0018]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図4において、内燃機関1には、エアクリーナ2
から吸気ダクト3,スロットル弁4及び吸気マニホール
ド5を介して空気が吸入される。吸気マニホールド5の
ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁6が設けられてい
る。前記燃料噴射弁6は、ソレノイドに通電されて開弁
し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの噴射パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に
調整された燃料を吸気マニホールド5内に噴射供給す
る。
Embodiments of the present invention will be described below. In FIG. 4 showing one embodiment, an internal combustion engine 1 includes an air cleaner 2.
Air is sucked from the air through the intake duct 3, the throttle valve 4 and the intake manifold 5. A fuel injection valve 6 is provided in each branch of the intake manifold 5 for each cylinder. The fuel injection valve 6 is an electromagnetic fuel injection valve that is energized by a solenoid and opens, and is deenergized and closed, and is energized and opened by an injection pulse signal from a control unit 12 described below. Fuel which is pressure-fed from a fuel pump (not shown) and adjusted to a predetermined pressure by a pressure regulator is injected and supplied into the intake manifold 5.

【0019】機関1の燃焼室にはそれぞれ点火栓7が設
けられていて、これにより火花点火して混合気を着火燃
焼させる。そして、機関1からは、排気マニホールド
8,排気ダクト9,排気浄化用の三元触媒10(排気浄化
触媒)及びマフラー11を介して排気が排出される。前記
三元触媒10は、酸素ストレージ効果を有するものであっ
て、排気成分中のCO,HCを酸化し、また、NOx を
還元して、他の無害な物質に転換する触媒であり、機関
吸入混合気を理論空燃比で燃焼させたときに両転換効率
が最も良好なものとなる。
Each of the combustion chambers of the engine 1 is provided with an ignition plug 7, which ignites a spark to ignite and burn an air-fuel mixture. Then, exhaust gas is exhausted from the engine 1 via an exhaust manifold 8, an exhaust duct 9, a three-way catalyst 10 for exhaust gas purification (an exhaust gas purification catalyst), and a muffler 11. The three-way catalyst 10 has an oxygen storage effect and is a catalyst that oxidizes CO and HC in exhaust components and reduces NOx to convert it to other harmless substances. When the mixture is burned at the stoichiometric air-fuel ratio, the two conversion efficiencies are the best.

【0020】コントロールユニット12は、CPU,RO
M,RAM,A/D変換器及び入出力インタフェイスを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種の
センサからの検出信号を入力して、後述の如く演算処理
して、燃料噴射弁6の作動を制御する。前記各種のセン
サとしては、吸気ダクト3中に熱線式或いはフラップ式
などのエアフローメータ13が設けられていて、機関1の
吸入空気量Aに応じた電圧信号を出力する。即ち、エア
フローメータ13は吸入空気流量検出手段の機能を奏して
いる。
The control unit 12 includes a CPU, an RO,
A microcomputer including an M, a RAM, an A / D converter, and an input / output interface is provided. The microcomputer receives detection signals from various sensors, performs arithmetic processing as described later, Control the operation. As the various sensors, a hot wire type or flap type air flow meter 13 is provided in the intake duct 3, and outputs a voltage signal corresponding to the intake air amount A of the engine 1. That is, the air flow meter 13 has a function of an intake air flow rate detecting unit.

【0021】また、クランク角センサ14が設けられてい
て、所定ピストン位置毎の基準角度信号REFと、単位
角度毎の単位角度信号POSとを出力する。ここで、前
記基準角度信号REFの発生周期、或いは、所定時間内
における前記単位角度信号POSの発生数を計測するこ
とより、機関回転速度Neを算出することができる。ま
た、機関1のウォータジャケットの冷却水温度Twを検
出する水温センサ15が設けられている。
A crank angle sensor 14 is provided and outputs a reference angle signal REF for each predetermined piston position and a unit angle signal POS for each unit angle. Here, the engine rotation speed Ne can be calculated by measuring the generation cycle of the reference angle signal REF or the number of generations of the unit angle signal POS within a predetermined time. Further, a water temperature sensor 15 for detecting a cooling water temperature Tw of the water jacket of the engine 1 is provided.

【0022】更に、前記三元触媒10の上流側となる排気
マニホールド8の集合部に上流側酸素センサとしての第
1酸素センサ16が設けられており、また、前記三元触媒
10の下流側でマフラー11の上流側には下流側酸素センサ
としての第2酸素センサ17が設けられている。前記第1
酸素センサ16及び第2酸素センサ17は、排気中の酸素濃
度に感応して出力値が変化する公知のセンサ(例えばジ
ルコニアチューブ型酸素センサ)であり、理論空燃比を
境に排気中の酸素濃度が急変することを利用し、理論空
燃比に対する排気空燃比のリッチ・リーンを検出し得る
リッチ・リーンセンサである。
Further, a first oxygen sensor 16 as an upstream oxygen sensor is provided at the gathering portion of the exhaust manifold 8 upstream of the three-way catalyst 10.
A second oxygen sensor 17 as a downstream oxygen sensor is provided downstream of 10 and upstream of the muffler 11. The first
The oxygen sensor 16 and the second oxygen sensor 17 are known sensors (for example, a zirconia tube type oxygen sensor) whose output values change in response to the oxygen concentration in the exhaust gas. Is a rich / lean sensor that can detect the rich / lean ratio of the exhaust air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio by utilizing the fact that the air-fuel ratio changes suddenly.

【0023】本実施例において、前記第1及び第2の酸
素センサ16,17は、空燃比が理論空燃比よりもリッチで
あるときには、1V付近の高い電圧(リッチ出力)を出
力し、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには
0V付近の低い電圧(リーン出力)を出力するものとす
る。また、前記三元触媒10の上流側となる排気マニホー
ルド8の集合部には、三元触媒10の上流側の排気の温度
を検出する排気温度検出手段としての温度センサ19が設
けられている。
In this embodiment, when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the first and second oxygen sensors 16 and 17 output a high voltage (rich output) near 1 V, and output the air-fuel ratio. Is lower than the stoichiometric air-fuel ratio, a low voltage (lean output) near 0 V is output. Further, a temperature sensor 19 as exhaust temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas on the upstream side of the three-way catalyst 10 is provided at the gathering portion of the exhaust manifold 8 on the upstream side of the three-way catalyst 10.

【0024】また、機関1のON・OFFを決定するイ
グニッションスイッチ20が設けられている。ここにおい
て、コントロールユニット12に内蔵されたマイクロコン
ピュータのCPUは、前記各センサによって検出される
吸入空気流量Aと機関回転速度Neとに基づいて基本燃
料噴射量Tpを演算する一方、冷却水温度Twなどに基
づいて前記基本燃料噴射量Tpを補正するための各種補
正係数COEFを演算設定する。
Further, an ignition switch 20 for determining ON / OFF of the engine 1 is provided. Here, the CPU of the microcomputer built in the control unit 12 calculates the basic fuel injection amount Tp based on the intake air flow rate A and the engine speed Ne detected by the sensors, while the cooling water temperature Tw Various correction coefficients COEF for correcting the basic fuel injection amount Tp are calculated and set based on the above.

【0025】また、空燃比フィードバック制御手段とし
ての機能を有するコントロールユニット12は、所定のフ
ィードバック制御条件が成立しているときには、前記基
本噴射量Tpを補正するための空燃比フィードバック補
正係数LMDを、前記第1酸素センサ16及び第2酸素セ
ンサ17の出力に基づいて以下のようにして演算する。即
ち、例えば特開平4−72438号公報に開示されるよ
うに、上流側の第1酸素センサ16の出力に基づいて判別
される目標空燃比に対するリッチ・リーンに応じて比例
・積分制御により空燃比フィードバック補正係数LMD
を設定する一方、下流側の第2酸素センサ17で検出され
る目標空燃比に対するリッチ・リーンに基づき、前記比
例・積分制御における比例操作量(比例分P)を補正す
る。
When the predetermined feedback control condition is satisfied, the control unit 12 having the function as the air-fuel ratio feedback control means calculates an air-fuel ratio feedback correction coefficient LMD for correcting the basic injection amount Tp. The calculation is performed as follows based on the outputs of the first oxygen sensor 16 and the second oxygen sensor 17. That is, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-72438, the air-fuel ratio is controlled by proportional / integral control in accordance with the rich / lean relative to the target air-fuel ratio determined based on the output of the upstream first oxygen sensor 16. Feedback correction coefficient LMD
On the other hand, the proportional operation amount (proportional amount P) in the proportional / integral control is corrected based on the rich / lean relative to the target air-fuel ratio detected by the second oxygen sensor 17 on the downstream side.

【0026】但し、第1酸素センサ16及び第2酸素セン
サ17を用いた空燃比フィードバック制御を、上記の比例
操作量の補正に限定するものではなく、前記比例制御を
行なうタイミングを第2酸素センサ17の検出結果に基づ
いて修正する構成や、第1酸素センサ16の出力に基づい
てリッチ・リーン判定に用いる基準レベルを、第2酸素
センサ17の出力に基づいて修正する構成などであっても
良い。
However, the air-fuel ratio feedback control using the first oxygen sensor 16 and the second oxygen sensor 17 is not limited to the above-described correction of the proportional operation amount, and the timing of performing the proportional control is determined by the second oxygen sensor. A configuration that corrects based on the detection result of 17 or a configuration that corrects the reference level used for rich / lean determination based on the output of the first oxygen sensor 16 based on the output of the second oxygen sensor 17 may be used. good.

【0027】そして、前記基本燃料噴射量Tpを前記各
種補正係数COEF,空燃比フィードバック補正係数L
MD、更には、バッテリ電圧による補正分Tsなどによ
って補正して最終的な燃料噴射量Tiを求め、該燃料噴
射量Tiに相当するパルス幅の噴射パルス信号を燃料噴
射弁6に所定タイミングで出力する。一方、前記コント
ロールユニット12には、図5〜図7及び図10のフローチ
ャートに示すように、前記三元触媒10の劣化を診断する
自己診断機能が備えられている。
Then, the basic fuel injection amount Tp is changed by the various correction coefficients COEF and the air-fuel ratio feedback correction coefficient L.
The final fuel injection amount Ti is obtained by correcting with the MD and the correction amount Ts based on the battery voltage, and an injection pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount Ti is output to the fuel injection valve 6 at a predetermined timing. I do. On the other hand, the control unit 12 is provided with a self-diagnosis function for diagnosing the deterioration of the three-way catalyst 10, as shown in the flowcharts of FIGS.

【0028】尚、本実施例において、総熱量演算手段、
経過時間比率演算手段、触媒劣化診断手段としての機能
は、前記図5〜図7及び図10のフローチャートに示すよ
うに、コントロールユニット12がソフトウェア的に備え
ている。先ず自己診断の第1実施例について図5〜図7
のフローチャートに従って説明する。
Incidentally, in this embodiment, the total calorie calculating means,
The functions as the elapsed time ratio calculating means and the catalyst deterioration diagnosing means are provided in the control unit 12 by software as shown in the flowcharts of FIGS. 5 to 7 and FIG. First, a first embodiment of the self-diagnosis is shown in FIGS.
This will be described according to the flowchart of FIG.

【0029】図5のフローチャートにおいて、ステップ
1(図中ではS1としてある。以下同様)では、イグニ
ッションスイッチ20からのON・OF信号を読込み、電
源がONとなった場合に以下のステップに進む。ステッ
プ2では、水温センサ15により始動時の機関1の冷却水
温度TwSTを読込む。
In the flow chart of FIG. 5, in step 1 (S1 in the figure, the same applies hereinafter), an ON / OF signal from the ignition switch 20 is read, and when the power is turned on, the flow proceeds to the following steps. In step 2, the cooling water temperature Tw ST of the engine 1 at the time of starting is read by the water temperature sensor 15.

【0030】ステップ3では、ステップ2で読込んだ冷
却水温度TwSTで機関1が始動された場合に三元触媒10
が活性化するのに必要な目標排気総熱量ΣQT を読込
む。ここで、目標排気総熱量ΣQT は実験等により予め
求められる量であり、図8に示すように、始動時の機関
1の冷却水温度TwSTが低い程三元触媒10も冷却されて
おり、より多くの排気総熱量が必要であり、始動時の機
関1の冷却水温度TwSTが高くなる程三元触媒10の温度
も高くなるので、該目標排気総熱量ΣQT は少なくな
る。
In step 3, when the engine 1 is started at the cooling water temperature Tw ST read in step 2, the three-way catalyst 10
The target total exhaust heat quantity ΣQ T required for activation is read. Here, the target total exhaust heat quantity ΣQ T is an amount obtained in advance by an experiment or the like. As shown in FIG. 8, the lower the cooling water temperature Tw ST of the engine 1 at the time of starting, the more the three-way catalyst 10 is cooled. Since a large amount of total exhaust heat is required, and the higher the cooling water temperature Tw ST of the engine 1 at the time of starting, the higher the temperature of the three-way catalyst 10 becomes, the smaller the total exhaust heat amount ΔQ T becomes.

【0031】ステップ4では、イグニッションスイッチ
20から機関1が始動されたか否かを判断する。尚、機関
1が始動されたか否かをクランク角センサ14により検出
される機関回転速度Neが所定回転数となったか否かに
より判断してもよい。ステップ5では、機関始動時から
の機関1から排出された排気総熱量ΣQを、図6に示す
フローチャートにしたがって演算する。
In step 4, the ignition switch
From 20, it is determined whether the engine 1 has been started. Note that whether or not the engine 1 has been started may be determined based on whether or not the engine rotation speed Ne detected by the crank angle sensor 14 has reached a predetermined rotation speed. In step 5, the total heat quantity of exhaust ΣQ exhausted from the engine 1 from the time of starting the engine is calculated according to the flowchart shown in FIG.

【0032】即ち、ステップ21では、機関1が始動され
たか否かを判断する。ステップ22では、エアフローメー
タ13より機関1の吸入空気量Aを読込む。ステップ23で
は、温度センサ19により、三元触媒10に流入する排気の
温度として三元触媒10の上流側の排気の温度TEXT を読
込む。ステップ24では、三元触媒10に流入する排気の熱
量Qを以下の式に従って演算する。
That is, in step 21, it is determined whether or not the engine 1 has been started. In step 22, the intake air amount A of the engine 1 is read from the air flow meter 13. In step 23, the temperature TEXT of the exhaust gas upstream of the three-way catalyst 10 is read by the temperature sensor 19 as the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10. In step 24, the heat quantity Q of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10 is calculated according to the following equation.

【0033】Q=TEXT ×A×K1 但し、K1は熱量換算係数である。ステップ25では、機
関1が始動されてからの三元触媒10に流入した排気の総
熱量ΣQを、前記ステップ24で演算した排気熱量Qを積
分することにより演算する。
Q = T EXT × A × K1 where K1 is a calorific value conversion coefficient. In step 25, the total heat quantity ΔQ of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10 since the start of the engine 1 is calculated by integrating the exhaust heat quantity Q calculated in step 24.

【0034】ΣQ=∫Qdt 再び、図5の説明に戻る。ステップ6では、空燃比のフ
ィードバック制御を行う運転条件であるか否かを判断す
る。例えば、冷却水温度Twが所定値以下のとき、始動
時や暖機のため燃料増量中のとき、第1酸素センサ16の
出力信号が一度も反転していないとき、燃料カット中の
ときは、何れも空燃比のフィードバック制御を行う運転
条件ではないとする。
ΣQ = ∫Qdt Returning to the description of FIG. In step 6, it is determined whether or not the operating condition is such that the air-fuel ratio feedback control is performed. For example, when the coolant temperature Tw is equal to or lower than a predetermined value, when the fuel is being increased at the time of starting or warming up, when the output signal of the first oxygen sensor 16 has never been inverted, or when the fuel is being cut, It is assumed that none of the conditions is an operating condition for performing feedback control of the air-fuel ratio.

【0035】そして、空燃比のフィードバック制御を行
う運転条件であると判断されたときには、ステップ7に
進む。ここで、空燃比のフィードバック制御が行われる
と、図9に示すように、排気空燃比の変動に応じて、酸
素センサの出力が周期的に変動し、空燃比フィードバッ
ク補正係数αnが周期的に変動する。
If it is determined that the operating condition is such that the air-fuel ratio feedback control is performed, the process proceeds to step S7. Here, when the feedback control of the air-fuel ratio is performed, as shown in FIG. 9, the output of the oxygen sensor periodically changes according to the change of the exhaust air-fuel ratio, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient αn periodically changes. fluctuate.

【0036】ステップ7では、フィードバック制御を行
っている場合の、経過時間比率HzRATEを、図7に示すフ
ローチャートにしたがって演算する。即ち、ステップ41
では、第1酸素センサ16の出力波形の周期TF を読込
む。ステップ42では、第2酸素センサ17の出力波形の周
期TR を読込む。ステップ43では、前記ステップ41で求
めた周期TF と前記ステップ42で求めた周期TR との比
を経過時間比率HzRATEとして演算する。
In step 7, the elapsed time ratio HzRATE when the feedback control is being performed is calculated according to the flowchart shown in FIG. That is, step 41
Then, the period TF of the output waveform of the first oxygen sensor 16 is read. In step 42, it reads the period T R of the output waveform of the second oxygen sensor 17. In step 43, the ratio of the period T F obtained in step 41 to the period T R obtained in step 42 is calculated as an elapsed time ratio HzRATE.

【0037】HzRATE=TF /TR 再び、図5の説明に戻る。ステップ8では、ステップ5
で演算した機関1が始動されてからの三元触媒10に流入
した排気の総熱量ΣQが、ステップ3で読込んだ目標排
気総熱量ΣQT 以上となったか否かを判断し、ΣQ≧Σ
T であると判断された場合には、ステップ9に進み、
判定経過時間比率HzRATE0 を読込む。
HzRATE = T F / T R Return to the description of FIG. 5 again. In step 8, step 5
In total heat [sum] Q of exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10 from the calculated engine 1 is started, it is determined whether the became read elaborate target exhaust total heat [sum] Q T or more in Step 3, [sum] Q ≧ sigma
If determined to be Q T , go to step 9
Read the determination elapsed time ratio HzRATE 0 .

【0038】ステップ10では、ステップ7で演算した経
過時間比率HzRATEと判定経過時間比率HzRATE0 との比較
を行う。ここで、判定経過時間比率HzRATE0 は、図2に
示したように、機関始動時からの排気総熱量ΣQが目標
排気総熱量ΣQT に達した時点における経過時間比率Hz
RATEが判定経過時間比率HzRATE0 以下であれば、触媒が
劣化していないと判断でき、機関始動時からの排気総熱
量ΣQが目標排気総熱量ΣQT に達した時点における経
過時間比率HzRATEが判定経過時間比率HzRATE0 より大き
ければ、触媒が劣化していると判断できるものである。
[0038] At step 10, a comparison between the elapsed time ratio HZRATE the determination elapsed time ratio HZRATE 0 calculated in step 7. Here, the determination elapsed time ratio HzRATE 0 is, as shown in FIG. 2, the elapsed time ratio Hz when the total exhaust heat quantity ΔQ from the start of the engine reaches the target total exhaust heat quantity ΔQ T.
If the RATE is equal to or less than the determination elapsed time ratio HzRATE 0, it can be determined that the catalyst has not deteriorated, and the elapsed time ratio HzRATE when the total exhaust heat quantity ΣQ from the engine start reaches the target total exhaust heat quantity ΣQ T is determined. If the elapsed time ratio is larger than 0 , it can be determined that the catalyst has deteriorated.

【0039】従って、ステップ10において、HzRATE≦Hz
RATE0 と判断される場合には、三元触媒10が触媒として
の機能を充分有していることを示し、つまり三元触媒10
が正常であると判断することが可能な場合であり、もっ
てステップ11に進み三元触媒10が正常であると判断す
る。またステップ10において、HzRATE≦HzRATE0 ではな
い(HzRATE>HzRATE0 )と判断される場合には、三元触
媒10が触媒としての機能を充分有しておらず、三元触媒
10で排気の反応が行われることなく素通りし、もって第
2酸素センサ17により検出される空燃比の変化速度も低
下し、前記出力波形の周期TR も大とはならず、もって
機関始動時からの排気総熱量ΣQが目標排気総熱量ΣQ
T に達しているにもかかわらず、HzRATEが低下しないと
考えることができる。従って、ステップ12に進み、三元
触媒10が劣化していると判断し、ステップ13に進み、例
えばパイロットランプ等を点灯して三元触媒10の劣化表
示を行う。
Therefore, in step 10, HzRATE ≦ Hz
When RATE 0 is determined, it indicates that the three-way catalyst 10 has a sufficient function as a catalyst, that is, the three-way catalyst 10
Is normal, it is determined that the three-way catalyst 10 is normal. If it is determined in step 10 that HzRATE ≦ HzRATE 0 (HzRATE> HzRATE 0 ), the three-way catalyst 10 does not have a sufficient function as a catalyst, and
Flowed through without reaction of the exhaust gas is performed at 10, with the rate of change of the air-fuel ratio detected by the second oxygen sensor 17 is also decreased, the period T R of the output waveform also does not become large, when the engine is started with Total exhaust heat from the engine ΣQ is the target total exhaust heat ΣQ
Despite reaching T , it can be considered that the HzRATE does not decrease. Accordingly, the process proceeds to step 12, where it is determined that the three-way catalyst 10 has deteriorated, and the process proceeds to step 13, for example, a pilot lamp or the like is turned on to display the deterioration of the three-way catalyst 10.

【0040】以上説明したように、本第1実施例では、
機関始動時からの排気総熱量ΣQが目標排気総熱量ΣQ
T に達した場合には、三元触媒10が正常であればHzRATE
が低下し、三元触媒10が劣化しているとHzRATEが低下し
ないことに着目して、三元触媒10を挟んで第1酸素セン
サ16及び第2酸素センサ17を設け、さらに三元触媒10に
流入する排気の温度を検出する温度センサ19を設け、前
記排気総熱量ΣQと経過時間比率HzRATEに基づき当該三
元触媒10の劣化を診断するようにした。
As described above, in the first embodiment,
The total exhaust heat quantity ΣQ from the start of the engine is the target total exhaust heat quantity ΣQ
If T is reached, if the three-way catalyst 10 is normal, HzRATE
When the three-way catalyst 10 is deteriorated and the HzRATE does not decrease when the three-way catalyst 10 is deteriorated, the first oxygen sensor 16 and the second oxygen sensor 17 are provided with the three-way catalyst 10 interposed therebetween. A temperature sensor 19 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10 is provided, and the deterioration of the three-way catalyst 10 is diagnosed based on the total exhaust heat quantity ΔQ and the elapsed time ratio HzRATE.

【0041】従って、三元触媒10が完全に活性化するこ
とを待つことなく、当該三元触媒10の劣化診断が可能と
なり、三元触媒10の劣化をいち早く、さらにより正確に
検知することが可能となり、三元触媒10が劣化したとき
の、例えば空燃比フィードバック制御における制御定数
の変更等のフェールセーフを適切に行うことが可能とな
るという効果がある。
Accordingly, the deterioration diagnosis of the three-way catalyst 10 can be performed without waiting for the three-way catalyst 10 to be completely activated, and the deterioration of the three-way catalyst 10 can be detected quickly and more accurately. Thus, when the three-way catalyst 10 is deteriorated, there is an effect that it is possible to appropriately perform fail-safe such as changing a control constant in the air-fuel ratio feedback control.

【0042】次に自己診断の第2実施例を図10及び図
6、7のフローチャートに従って説明する。なお、前述
の図7のフローチャートと同一機能を有するステップに
は同一ステップ番号を付して、説明を省略する。ステッ
プ23では、ステップ2で読込んだ冷却水温度TwSTで機
関1が始動された場合に三元触媒10が活性化するのに必
要な目標経過時間比率HzRATET を設定する。ここで、目
標経過時間比率HzRATET は経過時間比率HzRATEが当該目
標経過時間比率HzRATET に達した場合には、充分な排気
総熱量が三元触媒10に供給されていると見做すことがで
きる比率であり、例えば図3のように設定される。
Next, a second embodiment of the self-diagnosis will be described with reference to the flow charts of FIGS. Note that steps having the same functions as those in the flowchart of FIG. 7 described above are denoted by the same step numbers, and description thereof will be omitted. In step 23, a target elapsed time ratio HzRATE T required to activate the three-way catalyst 10 when the engine 1 is started at the cooling water temperature Tw ST read in step 2 is set. Here, if the target elapsed time ratio HZRATE T is the elapsed time ratio HZRATE reaches the target elapsed time ratio HZRATE T is be regarded when sufficient exhaust total heat is supplied to the three-way catalyst 10 This is a possible ratio, and is set, for example, as shown in FIG.

【0043】ステップ28では、ステップ7で演算した経
過時間比率HzRATEが低下してきて、ステップ23で設定し
た目標経過時間比率HzRATET 以下となったか否かを判断
し、HzRATE≦HzRATET であると判断された場合には、ス
テップ29に進み、判定排気総熱量ΣQ0 を読込む。ステ
ップ30では、ステップ5で演算した排気総熱量ΣQと判
定排気総熱量ΣQ 0 との比較を行う。
In step 28, the process calculated in step 7 is executed.
The overtime ratio HzRATE starts to decrease and set in step 23.
Target elapsed time ratio HzRATETDetermine if
HzRATE ≦ HzRATETIf it is determined that
Proceed to step 29 to determine the total exhaust heat quantity ΣQ0Read. Stay
In Step 30, the total exhaust calorific value ΣQ calculated in Step 5 is determined.
Constant exhaust total heat ΣQ 0Compare with.

【0044】ここで、経過時間比率HzRATEが1より低下
して来て目標経過時間比率HzRATETに到達した時点にお
ける、機関始動時からの排気総熱量ΣQが判定排気総熱
量ΣQ0 以下であれば、それ程多量の熱量が三元触媒10
に供給されなくとも、経過時間比率HzRATEが充分に低下
しており、もって触媒が劣化していないと判断できる。
また、経過時間比率HzRATEが1より低下して来て目標経
過時間比率HzRATET に到達した時点における機関始動時
からの排気総熱量ΣQが判定排気総熱量ΣQ0より大き
ければ、充分な量の排気が三元触媒10に供給されたにも
かかわらず、経過時間比率HzRATEが充分に低下しておら
ず、触媒が劣化していると判断できるものである。
Here, if the total exhaust heat quantity ΔQ from the start of the engine at the time when the elapsed time ratio HzRATE falls below 1 and reaches the target elapsed time rate HzRATE T is equal to or less than the determination total exhaust heat quantity ΔQ 0. , So much heat is three way catalyst 10
Even if it is not supplied, the elapsed time ratio HzRATE is sufficiently reduced, and it can be determined that the catalyst has not deteriorated.
Further, if the exhaust total heat [sum] Q from when the engine is started at the time when the elapsed time ratio HZRATE is come lower than 1 reaches the target elapsed time ratio HZRATE T is greater than the determination exhaust total heat [sum] Q 0, a sufficient amount of exhaust Is supplied to the three-way catalyst 10, the elapsed time ratio HzRATE is not sufficiently reduced, and it can be determined that the catalyst has deteriorated.

【0045】従って、ステップ30において、ΣQ≦ΣQ
0 と判断される場合には、三元触媒10が触媒としての機
能を充分有していることを示し、つまり三元触媒10が正
常であると判断することが可能な場合であり、もってス
テップ11に進み三元触媒10が正常であると判断する。ま
たステップ10において、ΣQ≦ΣQ0 ではない(ΣQ>
ΣQ0 )と判断される場合には、三元触媒10が触媒とし
ての機能を充分有しておらず、三元触媒10で排気の反応
が行われることなく素通りし、もって第2酸素センサ17
により検出される空燃比の変化速度も低下しているた
め、前記出力波形の周期TR が大となるのに時間がかか
り、もって経過時間比率HzRATEが1より低下して来て目
標経過時間比率HzRATET に到達するまでに、機関始動時
からの排気総熱量ΣQが多量に必要となっていると考え
ることができる。従って、ステップ12に進み、三元触媒
10が劣化していると判断し、ステップ13に進み、例えば
パイロットランプ等を点灯して三元触媒10の劣化表示を
行う。
Therefore, in step 30, ΣQ ≦ ΣQ
When it is determined to be 0 , it indicates that the three-way catalyst 10 has a sufficient function as a catalyst, that is, when it is possible to determine that the three-way catalyst 10 is normal, and Proceeding to 11, it is determined that the three-way catalyst 10 is normal. In addition step 10 is not a ΣQ ≦ ΣQ 0 (ΣQ>
When it is determined to be ΣQ 0 ), the three-way catalyst 10 does not have a sufficient function as a catalyst, and the three-way catalyst 10 passes without causing a reaction of exhaust gas.
Since the fallen rate of change of the air-fuel ratio detected by the period T R of the output waveform takes time becomes large, with and elapsed time ratio HzRATE is come lower than first target elapsed time ratio It can be considered that a large amount of the total exhaust heat ΣQ from the start of the engine is required before reaching HzRATE T. Therefore, proceed to step 12, and the three-way catalyst
It is determined that the three-way catalyst 10 has deteriorated, and the process proceeds to step 13, where, for example, a pilot lamp or the like is turned on to display the deterioration of the three-way catalyst 10.

【0046】以上説明したように、本第2実施例では、
経過時間比率HzRATEが目標経過時間比率HzRATET に達し
た場合には、三元触媒10が正常であれば排気総熱量ΣQ
は判定排気総熱量ΣQ0 より少ない、即ちより少ない熱
量で経過時間比率HzRATEが低下し、三元触媒10が劣化し
ていると判定排気総熱量ΣQ0 より多い排気総熱量ΣQ
を供給しないと経過時間比率HzRATEが低下しないことに
着目して、三元触媒10を挟んで第1酸素センサ16及び第
2酸素センサ17を設け、さらに三元触媒10に流入する排
気の温度を検出する温度センサ19を設け、前記排気総熱
量ΣQと経過時間比率HzRATEに基づき当該三元触媒10の
劣化を診断するようにした。
As described above, in the second embodiment,
When the elapsed time ratio HzRATE reaches the target elapsed time ratio HzRATE T , if the three-way catalyst 10 is normal, the total exhaust heat quantity ΣQ
Less than the determination exhaust total heat [sum] Q 0, that is less elapsed time, heat ratio HzRATE decreases, the three-way catalyst 10 has deteriorated determined exhaust total heat [sum] Q 0 more exhaust total heat [sum] Q
Paying attention to the fact that the elapsed time ratio HzRATE does not decrease unless the oxygen is supplied, the first oxygen sensor 16 and the second oxygen sensor 17 are provided with the three-way catalyst 10 interposed therebetween, and the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 10 is further reduced. A temperature sensor 19 for detection is provided, and the deterioration of the three-way catalyst 10 is diagnosed based on the exhaust total heat quantity ΔQ and the elapsed time ratio HzRATE.

【0047】従って、本第2実施例においても、第1実
施例と同様な効果を奏することとなる。
Therefore, the second embodiment has the same effects as the first embodiment.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、排
気浄化触媒の上流側及び下流側にそれぞれ酸素センサを
設け、排気浄化触媒の上流側の排気の温度を検出する排
気温度検出手段を設け、これらの酸素センサの出力及び
該排気温度と吸入空気流量とに基づいて機関始動時から
の排気総熱量を演算し、機関始動時からの排気総熱量が
所定排気総熱量に達した場合には、三元触媒が劣化して
いると、上流側酸素センサにおけるリーン・リッチが反
転してから反転するまでの上流側経過時間と、下流側酸
素センサにおけるリーン・リッチが反転してから反転す
るまでの下流側経過時間との比率が低下しないことに着
目して、触媒の劣化診断を行うようにしたので、三元触
媒が完全に活性化することを待つことなく、当該三元触
媒の劣化診断が可能となる。また、経過時間比率を演算
し、三元触媒が劣化していなければ、それ程多量の熱量
が供給されなくとも、経過時間比率が充分に低下するこ
とに着目して、触媒の劣化診断を行うようにしたので、
三元触媒が完全に活性化することを待つことなく、当該
三元触媒の劣化診断が可能となる。従って、本発明によ
ると、三元触媒の劣化をいち早く、さらにより正確に検
知することが可能となり、触媒劣化診断の機会をいち早
く確保して診断の信頼性を高めることが可能となると共
に、三元触媒が劣化したときの、例えば空燃比フィード
バック制御における制御定数の変更等のフェールセーフ
を適切に行うことが可能となるという効果がある。
As described above, according to the present invention, an oxygen sensor is provided on each of the upstream and downstream sides of the exhaust purification catalyst, and exhaust temperature detecting means for detecting the temperature of exhaust gas on the upstream side of the exhaust purification catalyst is provided. Calculating the total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine based on the outputs of these oxygen sensors and the exhaust gas temperature and the intake air flow rate, and when the total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine reaches a predetermined total heat quantity of the exhaust gas. When the three-way catalyst is deteriorated, the upstream elapsed time from when the lean rich in the upstream oxygen sensor is inverted to when it is inverted, and the time when the lean rich in the downstream oxygen sensor is inverted and then inverted. Focusing on the fact that the ratio of the three-way catalyst to the downstream elapsed time does not decrease, the deterioration diagnosis of the catalyst is performed, so that the deterioration diagnosis of the three-way catalyst can be performed without waiting for the three-way catalyst to be completely activated. Is possible Doo ing. Calculate elapsed time ratio
If the three-way catalyst has not deteriorated, a large amount of heat
If the elapsed time ratio is sufficiently reduced even if
Focusing on the above, the catalyst degradation diagnosis was performed,
Without waiting for the three-way catalyst to fully activate,
Deterioration diagnosis of the three-way catalyst becomes possible. Therefore, according to the present invention,
Then, it is possible to detect the deterioration of the three-way catalyst quickly and more accurately, and it is possible to secure the opportunity of the catalyst deterioration diagnosis promptly and improve the reliability of the diagnosis, and to deteriorate the three-way catalyst. In this case, there is an effect that it is possible to appropriately perform fail-safe such as changing a control constant in the air-fuel ratio feedback control.

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

【図1】本発明の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention.

【図2】本発明の作用を説明する特性図FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating the operation of the present invention.

【図3】本発明の作用を説明する特性図FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating the operation of the present invention.

【図4】本発明の一実施例を示すシステム概略図FIG. 4 is a system schematic diagram showing an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施例の触媒劣化診断制御を示す
フローチャート
FIG. 5 is a flowchart showing catalyst deterioration diagnosis control according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の排気総熱量ΣQ演算ルーチンを示すフ
ローチャート
FIG. 6 is a flowchart showing a routine for calculating the total heat quantity of exhaust gas / Q according to the present invention;

【図7】本発明の経過時間比率HzRATE演算ルーチンを示
すフローチャート
FIG. 7 is a flowchart showing an elapsed time rate HzRATE calculation routine according to the present invention;

【図8】本発明の目標排気総熱量ΣQT と冷却水温度T
STとの関係を示す特性図
FIG. 8 shows the target exhaust total heat quantity ΔQ T and cooling water temperature T according to the present invention.
w Characteristic diagram showing the relationship with ST

【図9】本発明の実施例におけるフィードバック制御の
特性を示すタイムチャート
FIG. 9 is a time chart showing characteristics of feedback control in the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施例の触媒劣化診断制御を示す
フローチャート
FIG. 10 is a flowchart illustrating catalyst deterioration diagnosis control according to a second embodiment of the present invention.

【図11】従来の問題点を説明するシステム概略図FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機関 6 燃料噴射弁 10 三元触媒(排気浄化触媒) 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 16 第1酸素センサ 17 第2酸素センサ 19 温度センサ Reference Signs List 1 engine 6 fuel injection valve 10 three-way catalyst (exhaust purification catalyst) 12 control unit 13 air flow meter 14 crank angle sensor 16 first oxygen sensor 17 second oxygen sensor 19 temperature sensor

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒
と、 該排気浄化触媒の上流側の排気中の酸素濃度に感応して
出力値が変化する上流側酸素センサと、 該排気浄化触媒の下流側の排気中の酸素濃度に感応して
出力値が変化する下流側酸素センサと、 前記上流側酸素センサ及び下流側酸素センサそれぞれの
出力に基づいて機関吸入混合気の空燃比を目標空燃比に
近づける方向に機関への燃料供給量をフィードバック制
御する空燃比フィードバック制御手段と、 を備えてなる内燃機関において、 機関始動時からの排気総熱量を演算する総熱量演算手段
と、 上流側酸素センサにおけるリーン・リッチが反転してか
ら反転するまでの上流側経過時間と、下流側酸素センサ
におけるリーン・リッチが反転してから反転するまでの
下流側経過時間との比率を演算する経過時間比率演算手
段と、 前記総熱量演算手段で演算された機関始動時からの排気
総熱量が所定の目標排気総熱量に達したときの、前記
過時間比率演算手段により演算されたリーン・リッチが
反転してから反転するまでの上流側経過時間と下流側経
過時間との比率に基づいて、前記排気浄化触媒の劣化を
診断する触媒劣化診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の触媒劣
化診断装置。
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine; an upstream oxygen sensor whose output value changes in response to an oxygen concentration in exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst; A downstream oxygen sensor whose output value changes in response to the oxygen concentration in the exhaust gas on the downstream side, and the air-fuel ratio of the engine intake air-fuel mixture based on the output of each of the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor. Air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the amount of fuel supplied to the engine in a direction approaching the fuel ratio; in an internal combustion engine comprising: a total heat quantity calculation means for calculating a total heat quantity of exhaust gas from the time of engine start; Elapsed time on the upstream side from when lean rich is inverted in the sensor to when it is inverted, and downstream elapsed time from when lean rich is inverted on the downstream oxygen sensor until it is inverted. And the elapsed time ratio calculation means for calculating a ratio, at which the exhaust total heat from the time of the calculated engine start that the total amount of heat calculating means reaches a predetermined target exhaust total heat, the after <br/> over time Catalyst deterioration diagnosing means for diagnosing the deterioration of the exhaust purification catalyst based on a ratio of the upstream elapsed time and the downstream elapsed time from when the lean / rich calculated by the ratio calculating means is inverted to when it is inverted, An apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
【請求項2】前記触媒劣化診断手段は、前記目標排気総
熱量を、機関始動時における冷却水温度に応じて可変に
設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の
触媒劣化診断装置。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst deterioration diagnosis means includes a target exhaust total exhaust amount.
The amount of heat can be varied according to the coolant temperature at engine start
The internal combustion engine according to claim 1, wherein
Catalyst deterioration diagnosis device.
【請求項3】機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒
と、 該排気浄化触媒の上流側の排気中の酸素濃度に感応して
出力値が変化する上流側酸素センサと、 該排気浄化触媒の下流側の排気中の酸素濃度に感応して
出力値が変化する下流 側酸素センサと、 前記上流側酸素センサ及び下流側酸素センサそれぞれの
出力に基づいて機関吸入混合気の空燃比を目標空燃比に
近づける方向に機関への燃料供給量をフィードバック制
御する空燃比フィードバック制御手段と、 を備えてなる内燃機関において、 機関始動時からの排気総熱量を演算する総熱量演算手段
と、 上流側酸素センサにおけるリーン・リッチが反転してか
ら反転するまでの上流側経過時間と、下流側酸素センサ
におけるリーン・リッチが反転してから反転するまでの
下流側経過時間との比率を演算する経過時間比率演算手
段と、 前記経過時間比率演算手段により演算されたリーン・リ
ッチが反転してから反転するまでの上流側経過時間と下
流側経過時間との比率が所定の目標経過時間比率に達し
たときの、前記総熱量演算手段で演算された機関始動時
からの排気総熱量に基づいて、前記排気浄化触媒の劣化
を診断する触媒劣化診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の触媒劣
化診断装置。
3. An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine.
In response to the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst.
In response to the upstream oxygen sensor whose output value changes, and the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst,
A downstream oxygen sensor whose output value changes , and each of the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor
Set the air-fuel ratio of the engine intake air-fuel mixture to the target air-fuel ratio based on the output
Feedback system for fuel supply to the engine in the direction of approach
Control means for controlling the air-fuel ratio feedback control means for controlling the total heat quantity of the exhaust gas from the start of the engine in the internal combustion engine comprising :
The lean-rich in the upstream oxygen sensor reverses?
Elapsed time on the upstream side until reversal and the downstream oxygen sensor
From when lean rich reverses to when it reverses
Elapsed time ratio calculator that calculates the ratio with the downstream elapsed time
And the lean / rear calculated by the elapsed time ratio calculating means.
And the elapsed time from when the switch
The ratio with the flow side elapsed time reaches the predetermined target elapsed time ratio.
At the time of engine start calculated by the total calorie calculation means
Degradation of the exhaust gas purification catalyst based on the total amount of exhaust heat from
Catalyst deterioration diagnosing means for diagnosing the deterioration of the catalyst of the internal combustion engine.
Diagnostic device.
【請求項4】前記触媒劣化診断手段は、前記目標経過時
間比率を、機関始動時における冷却水温度に応じて可変
に設定することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関
の触媒劣化診断装置。
4. The method according to claim 1, wherein the catalyst deterioration diagnosis means is configured to determine whether the target elapses.
Variable depending on the coolant temperature at engine start
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the internal combustion engine is set to:
Catalyst deterioration diagnosis device.
【請求項5】 排気浄化触媒の上流側の排気の温度を検出
する排気温度検出手段と、機関に吸入される吸入空気流
量を検出する吸入空気流量検出手段とを備え、 前記総熱量演算手段が前記排気温度と前記吸入空気流量
とに基づいて機関始動時からの排気総熱量を演算するこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内
燃機関の触媒劣化診断装置。
5. An exhaust gas temperature detecting means for detecting a temperature of exhaust gas on an upstream side of an exhaust purification catalyst, and an intake air flow rate detecting means for detecting a flow rate of intake air to be taken into an engine. The apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a total calorific value of the exhaust gas from an engine start is calculated based on the exhaust gas temperature and the intake air flow rate.
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