JP3300012B2 - 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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JP3300012B2 JP05825192A JP5825192A JP3300012B2 JP 3300012 B2 JP3300012 B2 JP 3300012B2 JP 05825192 A JP05825192 A JP 05825192A JP 5825192 A JP5825192 A JP 5825192A JP 3300012 B2 JP3300012 B2 JP 3300012B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、エンジンの排気浄化
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンの排気浄化方法の一
つとして、排気通路の途中に三元触媒等を備えた触媒コ
ンバータを配置し、該触媒の化学吸着作用によって排気
ガス中の未燃成分等を除去する触媒式排気浄化装置が広
く知られている。
【０００３】ところで、このような触媒式の排気浄化装
置においては、該触媒の劣化は直接的に排気浄化能力の
低下として表れるため、この触媒の劣化状態を適宜監視
する必要がある。このような排気浄化用触媒の劣化状態
を検出する方法として、図１９に示すように、端面三元
触媒の酸素吸蔵能力とＨＣ浄化率との間には、酸素吸蔵
能力の低下とともにＨＣ浄化率が低下するという関係が
あることに着目し、排気通路の途中に設けた触媒の上流
側と下流側とにそれぞれ酸素センサを配置し、上流側の
酸素センサによる空燃比帰還制御時におけるこれら各酸
素センサの出力反転回数の比によって触媒劣化を検出す
る技術が知られている(例えば、特開昭６３−９７８５
２号公報参照)。
【０００４】このように、酸素センサの出力反転回数比
によって触媒劣化を判定するのは、触媒の酸素吸蔵能力
が良好に保たれている場合(即ち、触媒が劣化していな
い場合)には、触媒の下流側においては上流側よりも酸
素濃度が少なく、従って下流側酸素センサの出力反転回
数(Ｎb)は上流側酸素センサの出力反転回数(Ｎa)よりも
少なくなり、図２０に示すように下流側と上流側の二つ
の酸素センサの出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)が大きいほど
触媒の劣化が進んでいると判定することができるからで
ある。
【０００５】尚、触媒の上・下流にそれぞれ酸素センサ
を配置してこれらの出力によって触媒の劣化を検出する
方法としては、上記公知例の如き各酸素センサ出力反転
回数比(Ｎb／Ｎa)の値で判断する他に、例えば上流側酸
素センサでの空燃比帰還制御時において、下流側酸素セ
ンサの出力振幅によって判断する方法、下流側酸素セン
サの出力平均値によって判断する方法、あるいは下流側
酸素センサの特定敷居値に対する反転周期及び反転回数
で判断する方法等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
酸素センサ出力に基づく触媒劣化検出の精度・信頼性が
確保されるのは、各酸素センサの機能が良好に維持され
ている場合であって、これが劣化した状態においては到
底信頼性の高い触媒劣化検出はできないものである。
【０００７】即ち、酸素センサの劣化は、大きく別けて
その出力電圧の低下と応答遅れという二つの形態で表れ
る。このうち、酸素センサの劣化に伴う出力電圧の低下
に関しては、図１６に示すように、例えばリッチ時の出
力電圧についてみれば、酸素センサが劣化していない状
態においては同図に実線図示するように高い電圧値を示
すが、これが劣化した後においては同図に鎖線図示する
如く出力電圧が大きく低下するものであり、従ってこの
酸素センサの出力電圧と空燃比との関係をみた場合に
は、図１７に示すように、初期状態においては理論空燃
比λ＝１において0.45Ｖ(敷居値)の出力電圧であったも
のが、劣化後においては例え実際の空燃比が理論空燃比
λ=1であったとしても酸素センサの出力電圧は0.3Ｖ程
度となり、当然敷居値よりも低いため空燃比をリーン状
態と判定することになる。
【０００８】この結果、例えば下流側酸素センサに劣化
による出力電圧の低下が生じた場合には、図９に示すよ
うに、下流側酸素センサが劣化していない状態(以下、
初期状態という)においては同図に破線図示するように
高い出力電圧値を示し、初期反転敷居値に対して比較的
少ない出力反転回数であったものが、その劣化後におい
ては同図に実線図示するように出力電圧が低下して上記
初期初期反転敷居値を頻繁に横切りその出力反転回数が
多くなる。このように下流側酸素センサの出力電圧特性
が変化した場合には、下流側酸素センサの出力反転回数
(Ｎb)と上流側酸素センサの出力反転回数(Ｎa)との比
(Ｎb／Ｎa)が初期状態よりも大きくなることから、結果
的に触媒が劣化していないにもかかわらず、これが劣化
していると誤った判断がされることになるものである。
【０００９】また逆に、空燃比制御を行う上流側酸素セ
ンサに劣化による出力電圧の低下が生じた場合には、該
上流側酸素センサが実際の空燃比よりもリーン側に出力
することから(図１７参照)、空燃比をリッチ側にすべく
リッチ制御が実行され、触媒下流側の空燃比はリッチ状
態とされる。従って、図１１に示すように、上流側酸素
センサが初期状態である場合には同図に破線図示するよ
うな低電圧(即ち、リーン側)であるべきものが、上流側
酸素センサの出力電圧の低下に伴う空燃比のリッチ化に
より同図に実線図示するように高電圧側(即ち、リッチ
側)へ移行し、初期反転敷居値に対する出力反転回数が
減少することになる。この結果、下流側酸素センサの出
力反転回数(Ｎb)と上流側酸素センサの出力反転回数(Ｎ
a)の比(Ｎb／Ｎa)が本来の値よりも小さくなり、触媒が
劣化しているにもかかわらずこれが劣化していないとい
う誤った判断がされることになる。
【００１０】一方、酸素センサの劣化に伴う応答遅れで
あるが、これに関しては図１８に示すように、酸素セン
サはその劣化が進むとこれに伴って次第に応答遅れが生
じ、例えば空燃比がリッチ側からリーン側に変化した場
合における酸素センサ出力は同図に実線図示する初期状
態から破線図示する劣化時状態へ次第に移行する。この
ような応答遅れが生じると、例えば空燃比のリッチ側か
らリーン側への変化に伴って酸素センサ出力が高出力側
から低出力側へ変化する場合に、該酸素センサ出力が完
全に変化し切らないうちに空燃比の変化が生じ、酸素セ
ンサ出力はその変化の途中において反転しなければなら
ず、それだけ該酸素センサ出力の出力振幅が小さくな
る。この結果、例えば下流側酸素センサに劣化による応
答遅れが生じた場合には、図１３に示すように、初期状
態においては出力振幅が大きいことから同図に破線図示
するように初期反転敷居値に対して所定の出力反転回数
を示すが、劣化後の状態においては出力振幅の減少によ
って同図に実線図示するように出力がリッチ側に偏り、
それだけ初期反転敷居値に対する出力反転回数が少なく
なり、結果的に上記出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)が小さく
なって、触媒の劣化が相当程度進んでいるにもかかわら
ず触媒は劣化していないという誤った判断を生じさせる
ことになるものである。
【００１１】叙上の如く、触媒の上・下流にそれぞれ酸
素センサを配置して該各酸素センサ出力に基づいて触媒
の劣化検出を行うものにおいては、触媒劣化の検出に直
接関与する酸素センサの劣化状態により触媒劣化検出精
度が大きな影響を受けるものである。しかるに、従来こ
のような観点からの技術開発はなされておらず、このこ
とからして触媒劣化の検出精度あるいはその信頼性とい
う点において改善すべき余地があるものである。
【００１２】そこで本願発明は、酸素センサを利用した
触媒劣化の検出に際して、これに直接関与する酸素セン
サそのものの劣化状態を加味することで、高精度で信頼
性の高い触媒劣化の検出を可能ならしめるようにしたエ
ンジンの排気浄化装置を提供せんとしてなされたもので
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項１記載の発
明では、図１Ａに示すように、エンジンの排気通路３の
途中に配置された排気浄化用触媒１０の上流側及び下流
側にそれぞれ設けられた上流側及び下流側酸素センサ１
１，１２と、上記触媒１０の上流側の空燃比を、理論空
燃比を挟んでリッチ側とリーン側とに反転するように制
御する空燃比制御手段（図示せず）と、上記空燃比制御
手段による空燃比の制御によって上流側酸素センサ１１
及び下流側酸素センサ１２の出力値が所定の反転敷居値
を反転する回数をそれぞれ検出する出力反転回数検出手
段Ｄと、上記下流側酸素センサ１２の出力反転回数と上
流側酸素センサ１１の出力反転回数との比を演算する出
力反転回数比演算手段Ｅと、上記出力反転回数比演算手
段Ｅにより求められた出力反転回数比に基づいて上記触
媒１０の劣化状態を判定する触媒劣化判定手段Ａとを備
えたエンジンの排気浄化装置において、上記下流側酸素
センサ１２の出力低下の劣化状態を検出する酸素センサ
劣化検出手段Ｂと、該酸素センサ劣化検出手段Ｂにより
上記下流側酸素センサ１２の劣化が検出された場合にそ
の劣化状態に応じて上記反転敷居値を補正する補正手段
Ｃとを備えたことを特徴としている。
【００１４】請求項２記載の発明では、図１Ａに示すよ
うに、請求項１記載のエンジンの排気浄化装置におい
て、上記下流側酸素センサ１２は、その出力値が空燃比
のリッチ側でリーン側よりも高くなるものとし、上記補
正手段Ｃは、上記反転敷居値をリーン側に補正する如く
構成したことを特徴としている。
【００１５】請求項３記載の発明では、図１Ａに示すよ
うに、エンジンの排気通路３の途中に配置された排気浄
化用触媒１０の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた
上流側及び下流側酸素センサ１１，１２と、上記触媒１
０の上流側の空燃比を、理論空燃比を挟んでリッチ側と
リーン側とに反転するように制御する空燃比制御手段
（図示せず）と、上記空燃比制御手段による空燃比の制
御によって上流側酸素センサ１１及び下流側酸素センサ
１２の出力値が所定の反転敷居値を反転する回数をそれ
ぞれ検出する出力反転回数検出手段Ｄと、上記下流側酸
素センサ１２の出力反転回数と上流側酸素センサ１１の
出力反転回数との比を演算する出力反転回数比演算手段
Ｅと、上記出力反転回数比演算手段Ｅにより求められた
出力反転回数比に基づいて上記触媒１０の劣化状態を判
定する触媒劣化判定手段Ａとを備えたエンジンの排気浄
化装置において、上記下流側酸素センサ１２の応答遅れ
の劣化状態を、空燃比がリーン側からリッチ側へ移行す
るときの応答遅れ時間及びリッチ側からリーン側へ移行
するときの応答遅れ時間に基づいて検出する酸素センサ
劣化検出手段Ｂと、該酸素センサ劣化検出手段Ｂにより
上記下流側酸素センサ１２の劣化が検出された場合にそ
の劣化状態に応じて上記反転敷居値を補正する補正手段
Ｃとを備えたことを特徴としている。
【００１６】請求項４記載の発明では、エンジンの排気
通路の途中に配置された排気浄化用触媒の上流側及び下
流側にそれぞれ設けられた上流側及び下流側酸素センサ
と、上記触媒の上流側の空燃比を、上記上流側及び下流
側酸素センサの少なくとも一方からの出力信号に基づい
て、理論空燃比よりもリッチ側とリーン側とに反転する
ようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、該空
燃比制御手段による空燃比の制御によって上流側酸素セ
ンサ及び下流側酸素センサの出力値が所定の反転敷居値
を反転する回数をそれぞれ検出する出力反転回数検出手
段と、上記下流側酸素センサの出力反転回数と上流側酸
素センサの出力反転回数との比を演算する出力反転回数
比演算手段と、該出力反転回数比演算手段により求めら
れた出力反転回数比に基づいて上記触媒の劣化状態を判
定する触媒劣化判定手段とを備えたエンジンの排気浄化
装置において、上記下流側酸素センサの応答遅れの劣化
状態を検出する酸素センサ劣化検出手段と、該酸素セン
サ劣化検出手段により上記下流側酸素センサの劣化が検
出された場合に、上記空燃比制御手段による空燃比のフ
ィードバック制御のディレイ時間を減少させる補正手段
とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
【作用】本願各発明ではかかる構成とすることによって
それぞれ次のような作用が得られる。即ち、請求項１な
いし請求項３記載の発明では、上流側酸素センサ１１及
び下流側酸素センサ１２の出力値が所定の反転敷居値を
反転する回数がそれぞれ出力反転回数検出手段Ｄにより
検出され、上記下流側酸素センサ１２の出力反転回数と
上流側酸素センサ１１の出力反転回数との比が出力反転
回数比演算手段Ｅにより演算され、該出力反転回数比に
基づいて、触媒劣化判定手段Ａにより触媒劣化が判定さ
れる。また、酸素センサ劣化検出手段Ｂによって下流側
酸素センサ１２の劣化が検出された場合には、その劣化
状態に応じて、即ち、出力低下をもたらす劣化かそれと
も応答遅れをもたらす劣化かに応じて、補正手段Ｃをし
て上記反転敷居値が補正されることから、上記下流側酸
素センサの劣化が触媒劣化の判定に与える影響が消滅せ
しめられるものである。
【００１８】請求項４記載の発明では、上記請求項１な
いし請求項３記載の発明と同様に、上流側及び下流側酸
素センサ１１，１２の出力反転回数の比に基づいて、触
媒の劣化が判定される。また、酸素センサ劣化検出手段
Ｂによって下流側酸素センサ１２の応答遅れの劣化が検
出された場合には、補正手段Ｃにより、空燃比制御手段
による空燃比のフィードバック制御のディレイ時間が減
少されることから、上記下流側酸素センサ１２の劣化に
よる応答遅れが吸収されて、この応答遅れが触媒の劣化
検出に与える影響が解消されるものである。
【００１９】
【発明の効果】従って、本願各発明のエンジンの排気浄
化装置によれば、触媒の下流側に配置された下流側酸素
センサの劣化に応じて、反転敷居値が補正されたり、或
いは空燃比のフィードバック制御のディレイ時間が補正
されて、該酸素センサの劣化の影響が触媒劣化判定手段
での触媒劣化の判定に及ぶのが回避されることから、該
酸素センサが劣化している場合であっても、劣化前と同
様の精度の良い信頼性の高い触媒劣化の判定が可能とな
るものであり、延いては良好な排気浄化性能が長期に亘
って維持されるという効果が得られるものである。
【００２０】
【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本願
発明のエンジンの排気浄化装置を具体的に説明する。
【００２１】第１実施例 図１Ｂには本願発明の第１実施例にかかる排気浄化装置
を備えた自動車用エンジン１の吸・排気系システムが示
されており、同図において符号２は吸気通路、３は排気
通路である。上記吸気通路２には、スロットルバルブ４
とエアフローメータ５とインジェクタ−６及び吸気温セ
ンサ７が設けられている。一方、上記排気通路３には、
排気浄化用触媒１０が設けられるとともに、該触媒１０
の上流側には上流側酸素センサ１１が、下流側には下流
側酸素センサ１２がそれぞれ配置されている。そして、
上記エアフローメータ５と吸気温センサ７と各酸素セン
サ１１,１２及び別設置の車速センサ９の検出信号はそ
れぞれ後述のコントロールユニット１５に入力される。
このコントロールユニット１５においては、上記各入力
信号に基づき、後述するように燃料供給制御と空燃比制
御と触媒１０の劣化判定制御及び各酸素センサの劣化判
定制御をそれぞれ行うようになっている。尚、上記二つ
の酸素センサ１１,１２のうち、上流側酸素センサ１１
は空燃比制御と触媒劣化の検出制御の両者に使用され、
下流側酸素センサ１２は触媒劣化検出制御のみに使用さ
れる。また、同図において符号２１はイグナイタ、２２
はイグニッションコイル、２３は点火プラグである。
【００２２】以下、このコントロールユニット１５によ
る上記各制御を図２〜図９を参照して説明すると、図２
のフロ−チャ−トにおいて、先ずリセット後、ステップ
Ｓ１において、各フラグの設定を行う。即ち、空燃比の
リッチゾーンとリーンゾーンを区別するためのゾーンフ
ラグＦzoon(リーンゾーンで“１"、リッチゾーンで
“０"）を“０"に、燃料噴射がディレイ中かどうかを区
別するためのリーン側及びリッチ側のディレイフラグＦ
l,Ｆr(ディレイ中でない時は“０"、ディレイ中は
“１")をともに“０"に、さらにエンジン回転数と噴射
時間との関係を決めるフィードバック係数Ｃfbを“１"
にそれぞれ初期設定する。
【００２３】次に、ステップＳ２において、エンジン回
転数等を計算するための一定周期を定める基本タイマを
リセットし、この基本タイマが一定時間Ｔを経過した
後、上記基本タイマを再リセットする(ステップＳ３,ス
４)。尚、この基本タイマは、リセットされた瞬間から
時間をカウントアップするカウンタである。
【００２４】次に、ステップＳ５においてイグナイタ２
１からのイグニッションパルス信号によりエンジン回転
数Ｎeを計算するとともに、ステップＳ６においてエア
フローメータ５及び吸気温センサ７からの信号により吸
入空気量Ｕeを計算する。さらに、ステップＳ７におい
て、目標空燃比に対する上記上流側酸素センサ１１の目
標値としてのスライスレベル中央値Ｖrefをデータテー
ブル(図示省略)から求める。
【００２５】しかる後、先ずステップＳ８〜ステップＳ
２８において空燃比のフィードバック制御が実行され
る。即ち、先ず最初に、耐ノイズ性のため上流側酸素セ
ンサ１１の目標起電力のヒステリシス(不感帯)を決める
べく、ステップＳ８においてゾーンフラグＦzoonが
“０"か“１"かを判定する。そして、Ｆzoon＝０のリー
ン側である場合には、ステップＳ９においてスライスレ
ベル中央値(Ｖ′ref)を(Ｖ′ref＝Ｖref＋Ｖhl)とする
(尚、Ｖhlは、リーン側での不感帯幅である)。これに対
して、Ｆzoon＝１のリッチ側である場合には、ステップ
Ｓ１０において、スライスレベル中央値(Ｖ′ref)を
(Ｖ′ref＝Ｖref−Ｖhr)とする(尚、Ｖhrは、リッチ側
での不感帯幅である)。そして、さらにステップＳ１１
においては、上流側酸素センサ１１から実測した起電力
Ｖsと上記スライスレベル中央値(Ｖ′ref)とを比較す
る。
【００２６】ステップＳ１１での判定の結果、(Ｖs≧
Ｖ′ref)である場合には、ステップＳ１２においてゾー
ンフラグＦzoonの判定を行い、Ｆzoon＝１のリッチ側の
場合には、空燃比が目標値よりもリッチ側であると判断
し、ステップＳ１３において空燃比をリーン化すべくフ
ィードバック係数Ｃfbを(Ｃfb←Ｃfb−Ｃr:Ｃrは積分常
数)とし、さらにステップＳ１４において燃料噴射時間
τを演算する。
【００２７】その後、ステップＳ１４での燃料噴射減少
制御によって図８に示すように空燃比がリーン側に移行
し、ステップＳ１１において(Ｖs＜Ｖ′ref)となると、
ステップＳ２１においてゾーンフラグＦzoonの判定を行
うが、未だＦzoon＝１のリッチ側であるので、さらにス
テップＳ２３においてリーン側ディレイフラグＦlが
“１"かどうかを判定する。そして、Ｆl＝０の場合に
は、リッチ側からリーン側へ反転した時と判断して、ス
テップＳ２４でディレイフラグＦlを“１"とした後、ス
ロットル開度センサ２５でディレイタイマをリセットす
る。そして、Ｆl＝１の場合(即ち、ディレイ中の場合)
とともに、次のステップＳ２６でディレイタイマが所定
のディレイ時間tdlを経過したかどうかを判別し、経過
していない場合には、ノイズの影響を防止すべく、ステ
ップＳ１３においてフィードバック係数Ｃfbを(Ｃfb−
Ｃr)に維持し、さらにステップＳ１４で燃料噴射量を減
少せしめる。
【００２８】一方、ディレイ時間tdlを経過すると、ス
テップＳ２７においてゾーンフラグＦzoonを“０"に、
且つディレイフラグＦlを“０"にしたのち、ステップＳ
２８において空燃比をリッチにすべくフィードバック係
数Ｃfbを(Ｃfb＋Ｃsl:Ｃslは比例定数)として、ステッ
プＳ１４で燃料噴射量を増加させる。
【００２９】次に、この燃料噴射量の増加によっても未
だステップＳ２１での判定が(Ｖs＜Ｖ′ref)である場合
には、ステップＳ２３でゾーンフラグＦzoon＝０のリー
ン側と判定され、ステップＳ２２でさらに空燃比をリッ
チ化すべくフィードバック係数Ｃfbを(Ｃfb＋Ｃl:Ｃlは
積分定数)とし、さらに燃料噴射量を増加させる(ステッ
プＳ１４)。
【００３０】その後、この燃料噴射量の増加によってス
テップＳ２１での判定が(Ｖs≧Ｖ′ref)となるが、ステ
ップＳ１２での判定がゾーンフラグＦzoon＝０のリーン
側であるので、ステップＳ１５においてリッチ側ディレ
イフラグＦrが“１"かどうかを判定し、Ｆr＝０の場合
にはリーン側からリッチ側へ反転した時と判断し、ステ
ップＳ１９でディレイフラグＦrを“１"にした後、ステ
ップＳ２６でディレイタイマをリセットする。そして、
Ｆr＝１のディレイ中である時とともに、次のステップ
Ｓ１６でディレイタイマが所定のディレイ時間tdrを経
過したかどうかを判定し、経過していない場合には、ノ
イズの影響を防止すべくステップＳ２２に移行してフィ
ードバック係数Ｃfbを(Ｃfb＋Ｃl)に維持し、ステップ
Ｓ１４で燃料噴射量を増加させる。
【００３１】一方、ディレイ時間tdrを経過すると、ス
テップＳ１７でゾーンフラグＦzoonを“１"に、且つデ
ィレイフラグＦrを“０"にした後、ステップＳ１８にお
いて空燃比をリーン化すべくフィードバック係数Ｃfbを
(Ｃfb−Ｃsr:Ｃsrは比例定数)として、ステップＳ１４
で燃料噴射量を減少させる。その後、ステップＳ１１で
の判定が(Ｖs≧Ｖ′ref)となり、以下においては上記と
同じ動作が繰り返される。
【００３２】尚、インジェクター６の噴射タイミング
は、図６のに示すように、イグナイタ２１からのイグニ
ッションパルスの立ち上がりによって上記コントロール
ユニット１５におけるメインフロー中にインタラプトさ
れる。そして、先ず噴射タイマを燃料噴射時間τにセッ
トした後、インジェクター６への電流をＯＮにして燃料
噴射を開始する。また、燃料噴射の終了は、図７に示す
ように、噴射タイマからの噴射終了インタラプト信号に
よってインタラプトされ、インジェクター６への電流を
ＯＦＦにすることで達成される。
【００３３】次に、触媒劣化の検出制御及び酸素センサ
劣化の検出制御に移行する。先ず、図４のフローチャー
トのステップＳ２９〜ステップＳ３１において、触媒劣
化検出条件の判定を行う。即ち、現在の運転状態がフィ
ードバック制御領域であって(ステップＳ２９)、車速が
所定車速の範囲内であって(ステップＳ３０)、しかも車
速の変化が所定値以下である場合(ステップＳ３１)に、
初めて触媒劣化検出条件が成立したと判断する。これ
は、フィードバック制御領域であっても加速時等の空燃
比が大きく変化するような運転状態下では精度の良い検
出が期待できないため、空燃比が大きく変化することの
ない特定運転領域において触媒劣化検出制御を行う趣旨
である。
【００３４】触媒劣化検出条件が成立した場合には、ス
テップＳ３２において、フィードバック係数及びディレ
イ時間をそれぞれ通常値から、触媒劣化検出制御時に専
用の係数に切り替える。これはフィードバック係数を小
さくして空燃比のハンチングを抑え、安定した状態で触
媒劣化検出制御を行うためである。
【００３５】然る後、ステップＳ３３において各酸素セ
ンサ１１,１２の出力反転回数の計測基準となる反転敷
居値を設定するとともに、ステップＳ３４において上流
側酸素センサ１１の出力反転回数Ｎaを、ステップＳ３
５において下流側酸素センサ１２の出力反転回数Ｎbを
それぞれ計測して読み込む。そして、ステップＳ３６に
おいては、この下流側酸素センサ１２の出力反転回数Ｎ
bと上流側酸素センサ１１の出力反転回数Ｎaの比(Ｎb／
Ｎa)を求め、さらにステップＳ３７においてこの出力反
転回数比(Ｎb／Ｎa)と設定値Ｋとを比較する。そして、
Ｋ＞(Ｎb／Ｎa)である場合には、触媒１０における酸素
吸蔵能力は十分であって該触媒１０は劣化していないと
判断し、逆にＫ＜(Ｎb／Ｎa)である場合には触媒１０の
酸素吸蔵能力は大きく低下しており既に触媒１０は劣化
していると判断する(図１９及び図２０参照)。
【００３６】しかし、運転状態によっては誤差も生じる
ので、ここではＫ＜(Ｎb／Ｎa)の判定が連続して三回出
された時に初めて触媒１０は劣化していると最終的な判
断を下し(ステップＳ３８)、この場合には所定の警報を
発する(ステップＳ３９)。然る後、フィードバック係数
を再び触媒劣化検出制御に専用のものから通常制御用に
切り替える(ステップＳ４０)。
【００３７】ところが、このように触媒劣化検出を上流
側酸素センサ１１と下流側酸素センサ１２の出力に基づ
いて行っている以上、該各酸素センサ１１,１２が劣化
していない初期状態である場合には何等問題なく高精度
の信頼性の高い触媒劣化判定が可能であるが、該各酸素
センサ１１,１２そのものが劣化している場合にはその
触媒劣化検出に誤差が生じて信頼性の低いものになると
いうことは既述の通りである。このため、この実施例の
ものにおいては、上記の触媒劣化検出制御に引き続いて
後述の酸素センサ劣化検出制御を実行し、その劣化状態
に応じて上記触媒劣化検出制御の基礎となる出力反転回
数比等を適宜に補正することで、該触媒劣化検出の精度
を高め信頼性の高いものとしている。そして、特にこの
実施例では下流側酸素センサ１２が劣化してその出力電
圧が低下する場合を対象として酸素センサ劣化検出とこ
れに応じた補正制御とを行うようにしている。
【００３８】即ち、図５のフローチャートにおいて、先
ず酸素センサ劣化検出条件を判断し(ステップＳ４１)、
条件成立時には、ステップＳ４２において、オープンル
ープにてリッチ空燃比制御を行う。そして、この場合に
おける下流側酸素センサ１２の出力値(電圧値)Ｅdをサ
ンプリングする(ステップＳ４３)とともに、初期状態に
おける下流側酸素センサ１２の出力値(電圧値)Ｅsと上
記サンプル値Ｅdとの差、即ち下流側酸素センサ１２の
出力低下値Ｅm(＝Ｅs−Ｅd)を求める(ステップＳ４
４)。
【００３９】然る後、この下流側酸素センサ１２の出力
低下値Ｅmに対応した反転敷居値の補正量(即ち、補正反
転敷居値)をマップ(図示省略)から求める(ステップＳ４
５)。具体的には、図９に示すように、上記出力低下値
Ｅmの大きさに対応して、反転敷居値を初期反転敷居値
から所定量だけリーン側に移行させてこれを補正後の反
転敷居値とするものである。
【００４０】このように、反転敷居値をリーン側に移行
させると、下流側酸素センサ１２の劣化に伴う出力電圧
の低下により触媒劣化検出の精度が低下するのを防止す
ることができるものである。即ち、下流側酸素センサ１
２が劣化していない初期状態においては、図９に破線図
９する如く高電圧値を示し、従って、初期反転敷居値に
対する出力反転回数も適正回数となっている。しかし、
下流側酸素センサ１２の劣化によってその出力電圧が低
下して同図に実線図示するような状態となると、反転敷
居値を初期反転敷居値のまま維持していたのでは下流側
酸素センサ１２の出力反転回数が大きく増加することに
なる。このことは、触媒劣化検出の基準となる上記出力
反転回数比(Ｎb／Ｎa)が劣化前の初期状態時よりも大き
くなることであり、従って、この出力反転回数比(Ｎb／
Ｎa)を使用して上述の触媒劣化検出制御(ステップＳ３
３〜ステップＳ３７)が実行されると、触媒１０は劣化
していないにもかかわらずこれが劣化していると誤って
判定されることになるものである。この場合、反転敷居
値をリーン側に移行補正することにより、下流側酸素セ
ンサ１２の出力低下にかかわらず初期状態と同様の出力
反転回数が計測され、該下流側酸素センサ１２が初期状
態であると同様の信頼性の高い触媒劣化検出が可能とな
るものである。
【００４１】尚、この実施例においては、出力反転回数
比(Ｎb／Ｎa)と設定値Ｋとを比較するステップＳ３７が
特許請求の範囲中の触媒劣化判定手段Ａに、下流側酸素
センサ１２の初期出力値Ｅsとサンプル値Ｅdとから出力
低下値Ｅmを求めるステップＳ４４が特許請求の範囲中
の酸素センサ劣化判定手段Ｂに、出力低下値Ｅmに基づ
いて反転敷居値を補正するステップＳ４５が特許請求の
範囲中の補正手段Ｃに、上流側酸素センサ１１と下流側
酸素センサ１２の出力反転回数を計測するステップＳ３
４,３５が特許請求の範囲中の出力反転回数検出手段Ｄ
に、出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)を求めるステップＳ３６
が特許請求の範囲中の出力反転回数比演算手段Ｅに、さ
らに反転敷居値を設定するステップＳ３３が特許請求の
範囲中の反転敷居値設定手段Ｆに、それぞれ該当する。
【００４２】第２実施例 図１０には本願発明の第２実施例にかかるエンジンの排
気浄化装置におけるフローチャートのうち、酸素センサ
劣化制御に関する部分(第１実施例のフローチャートの
うち、図５に相当する部分)が、また図１１にはこの第
１１２例における補正態様が示されている。
【００４３】この第２実施例のものは、上記第１実施例
のものが、下流側酸素センサ１２の劣化による出力電圧
が低下する場合を対象としていたのに対して、上流側酸
素センサ１１の劣化による出力電圧が低下する場合を対
象としている。即ち、既述したように、上流側酸素セン
サ１１に出力電圧の低下が生じた場合には、該上流側酸
素センサ１１が本来の空燃比よりもリーン側に出力しこ
れによってリッチ制御が実行されることから空燃比がリ
ッチ状態となり、これに伴って下流側酸素センサ１２の
リッチ側への張りつき度合が大きくなる。この結果、下
流側酸素センサ１２の反転敷居値を初期反転敷居値のま
ま維持しておくと、上流側酸素センサ１１の出力電圧の
低下に従って下流側酸素センサ１２の出力反転回数が減
少し、結果的に下流側酸素センサ１２と上流側酸素セン
サ１１の出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)に基づいて触媒劣化
を検出する場合に、該出力反転回数比が小さな値となる
分だけ、触媒１０が劣化しているにもかかわらず、これ
が劣化していないと誤った判断を下すことになること
は、図１１を参照して既に述べたところである。
【００４４】そこで、この実施例のものは、このような
上流側酸素センサ１１の出力電圧の低下に起因する触媒
劣化の誤検出に対する対策であって、図１１に示すよう
に上流側酸素センサ１１に出力電圧の低下が生じた場合
には反転敷居値を初期反転敷居値よりも所定量(劣化状
態に対応した量)だけリッチ側に補正し、下流側酸素セ
ンサ１２の出力反転回数を、上流側酸素センサ１１が初
期状態である場合と同様に維持することを内容としてい
る。これを具体的に説明すると、図１０のフローチャー
トにおいて、先ずステップＳ５１において酸素センサ劣
化検出条件を判定し、この条件が成立した場合には、オ
ープンループにてリッチ空燃比制御を行うとともに(ス
テップＳ５２)、上流側酸素センサ１１の出力値Ｅdをサ
ンプリングする(ステップＳ５３)。そして、ステップＳ
５４において、上流側酸素センサ１１の初期状態におけ
る出力値Ｅsと上記サンプル値Ｅdとから出力低下値Ｅm
を求め、この出力低下値Ｅmに対応した補正反転敷居値
をマップから呼び出し、この補正反転敷居値に変更せし
めるものである(ステップＳ５５)。
【００４５】このように、上流側酸素センサ１１の劣化
に伴う出力電圧の低下に応じて下流側酸素センサ１２の
反転敷居値をリッチ側に補正することで、例え上流側酸
素センサ１１が劣化していたとしても、下流側酸素セン
サ１２の出力反転回数は上記上流側酸素センサ１１が劣
化していない場合と同様の値を示すこととなり、結果的
に出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)は上流側酸素センサ１１が
初期状態である場合と同様の値となり、この出力反転回
数比(Ｎb／Ｎa)に基づく触媒劣化検出が精度の高い信頼
性のおけるものとなる。
【００４６】尚、上記酸素センサ劣化検出制御以外の制
御に関しては上記第１実施例と同じであるため、ここで
の説明は省略する。
【００４７】第３実施例 図１２には、本願発明の第３実施例にかかるエンジンの
排気浄化装置におけるフローチャートのうち、酸素セン
サ劣化制御に関する部分(第１実施例のフローチャート
のうち、図５に相当する部分)が、また図１３にはこの
第３実施例における補正態様が示されている。
【００４８】この第３実施例のものは、上記第１実施例
のものが、下流側酸素センサ１２の出力電圧が劣化によ
って低下する場合を対象としていたのに対して、下流側
酸素センサ１２の応答性が劣化により低下する場合を対
象としたものである。即ち、既述したように、下流側酸
素センサ１２に応答遅れが生じた場合には、該下流側酸
素センサ１２の出力が空燃比の変化に追従できなくな
り、その出力振幅が小さくなる。そして、このような出
力振幅の減少は、反転敷居値に対する出力反転回数の減
少につながり、結果的に下流側酸素センサ１２の出力反
転回数Ｎbと上流側酸素センサ１１の出力反転回数Ｎaと
の比(Ｎb／Ｎa)に基づいて行なわれる触媒劣化検出制御
においては、該出力反転回数比(Ｎb／Ｎa)が小さくなる
ことによって現実に触媒劣化が生じているにもかかわら
ず劣化は生じていないと誤った判断を下す原因になるこ
とは図１３を参照して既に述べたところである。
【００４９】そこで、この実施例のものは、このような
下流側酸素センサ１２の応答遅れに起因する触媒劣化の
誤検出に対する対策であって、図１３に示すように下流
側酸素センサ１２に応答遅れが生じた場合には反転敷居
値を初期反転敷居値よりもリッチ側に補正し、下流側酸
素センサ１２の出力反転回数を、上流側酸素センサ１１
が初期状態である場合と同様に維持することを内容とし
ている。これを具体的に説明すると、図１２のフローチ
ャートにおいて、先ず酸素センサ劣化検出の条件を判断
する(ステップＳ６１)。条件成立時には、図１４に示す
ようにオープンループで空燃比をリッチとリーンの間で
切り替え(ステップＳ６２)、その場合の応答遅れ時間
(a)及び同(b)を計測する(ステップＳ６３)。
【００５０】然る後、ステップＳ６４において、上記応
答遅れ時間から応答遅れの偏り値Ｍ(Ｍ＝b−a)を求める
とともに、この偏り値Ｍに相当する補正反転敷居値をマ
ップより求め(ステップＳ６５)、反転敷居値をこの補正
反転敷居値に変更(ステップＳ６６)するものである。
【００５１】このように、下流側酸素センサ１２の反転
敷居値をリッチ側に補正することにより、該下流側酸素
センサ１２の出力振幅の減少にもかかわらず、該下流側
酸素センサ１２が劣化していない場合と同様の出力反転
回数が得られ、これによって該下流側酸素センサ１２の
劣化による応答遅れにもかかわらず出力反転回数比(Ｎb
／Ｎa)に基づく触媒劣化検出が精度良く行えるものであ
る。
【００５２】第４実施例 第４実施例のものは、下流側酸素センサ１２の応答遅れ
に起因する触媒劣化の誤検出に対する対策である点で上
記第３実施例のものと共通するが、該第３実施例のもの
が下流側酸素センサ１２の出力振幅の減少に伴う出力反
転回数の減少傾向をその反転敷居値をリッチ側に補正す
ることで対応していたのに対して、この実施例のものは
これをフィードバック係数を補正することで対応するよ
うにしたものである。具体的には、図１５のフローチャ
ートに示すように、酸素センサ劣化検出の条件成立時に
はオープンループで空燃比をリッチとリーン間で切り替
える(ステップＳ７１,７２)とともに、出力の遅れ時間
(a,b)を計測し(図１４参照)、ステップＳ７４において
この遅れ時間a及び同bだけフィードバック係数のデイレ
イ時間tdl,tdr(図８参照)を減少側に補正するものであ
る。
【００５３】このようにした場合には、下流側酸素セン
サ１２の劣化による応答遅れがフィードバック係数のデ
イレイ時間tdl,tdrによって吸収され、該下流側酸素セ
ンサ１２の劣化による応答遅れが触媒劣化検出に与える
影響が解消され(即ち、図１３に示したような下流側酸
素センサ１２の出力振幅の減少そのものが防止され)、
精度の高い触媒劣化検出が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本願発明のクレーム対応図である。
【図１Ｂ】本願発明の第１実施例にかかる排気浄化装置
を備えたエンジンのシステム図である。
【図２】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図３】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図４】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図５】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図６】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図７】図１Ｂに示した排気浄化装置における制御フロ
ーチャート図である。
【図８】酸素センサ出力と燃料制御との対応関係説明図
である。
【図９】酸素センサ出力の反転敷居値補正制御の説明図
である。
【図１０】本願発明の第２実施例にかかる排気浄化装置
における制御フローチャート図の一部である。
【図１１】第２実施例における酸素センサ出力の反転敷
居値補正制御の説明図である。
【図１２】本願発明の第３実施例にかかる排気浄化装置
における制御フローチャート図の一部である。
【図１３】第３実施例における酸素センサ出力の反転敷
居値補正制御の説明図である。
【図１４】第３実施例における酸素センサの応答遅れの
検出操作説明図である。
【図１５】本願発明の第４実施例にかかる排気浄化装置
における制御フローチャート図の一部である。
【図１６】酸素センサの劣化による出力低下状態の説明
図である。
【図１７】酸素センサの劣化に伴う空燃比に対する出力
変化説明図である。
【図１８】酸素センサの劣化に伴う応答遅れ状態説明図
である。
【図１９】三元触媒の酸素吸蔵能力とＨＣ浄化率との相
関図である。
【図２０】ＨＣ浄化率と触媒の上・下流側に配置した酸
素センサの反転回数比との相関図である。
【符号の説明】
１はエンジン、２は吸気通路、３は排気通路、４はスロ
ットルバルブ、５はエアフローメータ、６はインジェク
ター、７は吸気温センサ、１０は排気浄化用触媒、１１
は上流側酸素センサ、１２は下流側酸素センサ、１５は
コントロールユニットである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの排気通路の途中に配置された
    排気浄化用触媒の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ
    た上流側及び下流側酸素センサと、 上記触媒の上流側の空燃比を、理論空燃比を挟んでリッ
    チ側とリーン側とに反転するように制御する空燃比制御
    手段と、 上記空燃比制御手段による空燃比の制御によって上流側
    酸素センサ及び下流側酸素センサの出力値が所定の反転
    敷居値を反転する回数をそれぞれ検出する出力反転回数
    検出手段と、 上記下流側酸素センサの出力反転回数と上流側酸素セン
    サの出力反転回数との比を演算する出力反転回数比演算
    手段と、 上記出力反転回数比演算手段により求められた出力反転
    回数比に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒劣
    化判定手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であっ
    て、 上記下流側酸素センサの出力低下の劣化状態を検出する
    酸素センサ劣化検出手段と、 上記酸素センサ劣化検出手段により上記下流側酸素セン
    サの劣化が検出された場合に、その劣化状態に応じて上
    記反転敷居値を補正する補正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】 請求項１において、上記下流側酸素セン
    サは、その出力値が空燃比のリッチ側でリーン側よりも
    高くなるものであり、 上記補正手段は、上記反転敷居値をリーン側に補正する
    如く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。
  3. 【請求項３】 エンジンの排気通路の途中に配置された
    排気浄化用触媒の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ
    た上流側及び下流側酸素センサと、 上記触媒の上流側の空燃比を、理論空燃比を挟んでリッ
    チ側とリーン側とに反転するように制御する空燃比制御
    手段と、 上記空燃比制御手段による空燃比の制御によって上流側
    酸素センサ及び下流側 酸素センサの出力値が所定の反転
    敷居値を反転する回数をそれぞれ検出する出力反転回数
    検出手段と、 上記下流側酸素センサの出力反転回数と上流側酸素セン
    サの出力反転回数との比を演算する出力反転回数比演算
    手段と、 上記出力反転回数比演算手段により求められた出力反転
    回数比に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒劣
    化判定手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であっ
    て、 上記下流側酸素センサの応答遅れの劣化状態を、空燃比
    がリーン側からリッチ側へ移行するときの応答遅れ時間
    とリッチ側からリーン側へ移行するときの応答遅れ時間
    とに基づいて検出する酸素センサ劣化検出手段と、 上記酸素センサ劣化検出手段により上記下流側酸素セン
    サの劣化が検出された場合に、その劣化状態に応じて上
    記反転敷居値を補正する補正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。
  4. 【請求項４】 エンジンの排気通路の途中に配置された
    排気浄化用触媒の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ
    た上流側及び下流側酸素センサと、 上記触媒の上流側の空燃比を、上記上流側及び下流側酸
    素センサの少なくとも一方からの出力信号に基づいて、
    理論空燃比よりもリッチ側とリーン側とに反転するよう
    にフィードバック制御する空燃比制御手段と、 上記空燃比制御手段による空燃比の制御によって、上流
    側酸素センサ及び下流側酸素センサの出力値が所定の反
    転敷居値を反転する回数をそれぞれ検出する出力反転回
    数検出手段と、 上記下流側酸素センサの出力反転回数と上流側酸素セン
    サの出力反転回数との比を演算する出力反転回数比演算
    手段と、 上記出力反転回数比演算手段により求められた出力反転
    回数比に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒劣
    化判定手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であっ
    て、 上記下流側酸素センサの応答遅れの劣化状態を検出する
    酸素センサ劣化検出手段と、 上記酸素センサ劣化検出手段により上記下流側酸素セン
    サの劣化が検出された場合に、上記空燃比制御手段によ
    る空燃比のフィードバック制御のディレイ時間を減少さ
    せる補正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。
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