JP3413997B2 - 内燃機関におけるｈｃ吸着剤の劣化診断装置 - Google Patents

内燃機関におけるｈｃ吸着剤の劣化診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気浄化のため排気中
のＨＣを一時的に吸着する吸着剤を備えた内燃機関にお
いて吸着剤の劣化を診断する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用の内燃機関においては排気浄化の
ため、排気通路中に排気中のＨＣ (未燃ガス) ，ＣＯを
Ｈ2 Ｏ，ＣＯ2 に酸化する一方、ＮＯX をＮ2 に還元し
て浄化する三元浄化触媒と称される排気浄化用触媒が介
装されている。ところで前記排気中の有害成分の中、Ｈ
Ｃの排出量は特に排気温度に影響されやすい。即ち、貴
金属触媒を使用する場合でも、ＨＣの浄化には一般に３
００°Ｃ以上の触媒温度を必要とする。そのため、前記
三元触媒を備えただけの排気浄化装置では、機関の冷温
始動直後など排気温度の低い時には、ＨＣは前記触媒に
よって浄化されがたい。
【０００３】このため、車両用の排気浄化装置として、
特開昭５５−１０１７１５号公報に示されるように、前
記排気浄化用触媒の上流側の排気通路にＨＣを吸着する
ための吸着剤を介装したものが提案されている。このも
のでは、吸着剤が低温時にはＨＣを吸着し、高温になる
と吸着されたＨＣを脱離する特性があることを利用し、
排気浄化用触媒の上流の排気通路に前記吸着剤を介装し
排気浄化用触媒が活性化される前の低温時には吸着剤に
ＨＣを吸着しておき、高温になって排気浄化用触媒が活
性化してからＨＣを脱離させて排気浄化用触媒で浄化す
るようになっている。吸着剤としては、ゼオライトが吸
着性に優れていることから例えばモノリス担体にゼオラ
イトをコーティングしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
吸着剤は排気熱に曝されること等により劣化が進むと、
図13に示すように吸着能力が低下してしまい、低温時に
活性化が不十分な排気浄化触媒ではＨＣを処理しきれ
ず、ＨＣ排出量が増大することがあった。このように吸
着剤が劣化してくると吸着剤を交換するか、何らかのフ
ェールセーフ機構を備える必要があり、いずれにしても
吸着剤の劣化の程度を知る必要があるが、従来かかる吸
着剤の劣化を診断することは行われていなかった。
【０００５】尚、従来、排気浄化触媒 (三元触媒) の劣
化診断を行うもので、触媒の上流側と下流側とに酸素セ
ンサを設け、該酸素センサの出力値の振幅の差によって
劣化を診断するものがあるが (特開昭６２−１７４５２
２号) 、かかる診断は、触媒では酸素ストレージ作用と
触媒作用との相関関係により触媒の劣化を検出するもの
であり、触媒作用のない吸着剤では、かかる診断方式は
適用できない。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、吸着剤の劣化状態を高精度に診断でき
るようにした内燃機関におけるＨＣ吸着剤の劣化診断装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明に係る内燃機関におけるＨＣ吸着剤の劣化診断装置
は、図１に示すように、内燃機関の排気系に介装され、
排気中のＨＣを低温時に吸着し該吸着されたＨＣを高温
時に脱離する機能を有した吸着剤の劣化を診断する装置
において、前記吸着剤の上流側と下流側とに配設されて
空燃比状態を検出し、少なくとも下流側の方は、空燃比
をリニアに検出する機能を有する空燃比検出手段と、吸
着剤の温度状態を検出する吸着剤温度検出手段と、吸着
剤温度が前記吸着剤のＨＣ脱離を開始する温度に達する
と、吸入空気流量の積算と、前記上・下流の空燃比検出
手段で検出された空燃比の差の積算とを開始し、吸入空
気流量の積算値が所定値に達したときの空燃比の差の積
算値に基づいて吸着剤の劣化状態を診断する劣化診断手
段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】また、請求項２に係る装置は、内燃機関の
排気系に介装され、排気中のＨＣを低温時に吸着し該吸
着されたＨＣを高温時に脱離する機能を有した吸着剤の
劣化を診断する装置において、 前記吸着剤の上流側と下
流側とに配設され、所定空燃比に対してリッチかリーン
かを判別する空燃比検出手段と、上流側の空燃比検出手
段で検出された空燃比状態に応じて空燃比のフィードバ
ック補正量を設定すると共に、下流側の空燃比検出手段
で検出された空燃比状態に応じて前記フィードバック補
正量を修正しつつ空燃比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、吸着剤の温度状態を検出
する吸着剤温度検出手段と、 吸着剤温度が前記吸着剤の
ＨＣ脱離を開始する温度に達すると、吸入空気流量の積
算と、前記前記フィードバック補正量の修正量の積算と
を開始し、吸入空気流量の積算値が所定値に達したとき
の前記修正量の積算値に基づいて吸着剤の劣化状態を診
断する劣化診断手段と、を含んで構成したことを特徴と
する。
【０００９】
【００１０】また、請求項３に係る装置は、前記下流側
の空燃比検出手段の上流側で吸着剤より下流側又は下流
側の空燃比検出手段の周囲に排気浄化触媒を設けたこと
を特徴とする。また、請求項４に係る装置は、前記吸着
剤温度検出手段が、吸着剤の上流近傍の排気通路又は吸
着剤内部に設けられることを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１の発明に係る装置によると、ＨＣの脱
離温度に達してからＨＣの吸着剤からの脱離が開始する
と、脱離されたＨＣが吸着剤下流の排気中に加えられる
結果、下流側の空燃比検出手段は該ＨＣの増大分空燃比
がリッチ側にシフトしている状態を検出する。
【００１２】一方、上流側の空燃比検出手段は、脱離さ
れたＨＣの影響を受けることなく空燃比を検出するた
め、該上流側の空燃比手段で検出される空燃比と前記下
流側の空燃比検出手段で検出される空燃比との差がＨＣ
の脱離量によって生じることとなる。したがって、劣化
診断手段により、上・下流の空燃比検出手段で検出され
た空燃比の差を積算すると、その積算値はＨＣ脱離量の
積算値に比例的な値となり、一方同時に行われる吸入空
気流量の積算値は該積算期間中に流れる排気の全量に相
当するから、該吸入空気流量の積算値が所定値に達した
ときの空燃比の差の積算値は、一定の排気の量の中に含
まれるＨＣ脱離量の総量を表す値となるが、このＨＣ脱
離総量は脱離開始前に吸着されていたＨＣの量が大きい
ときほど大きい値となるから (図13参照) 、ＨＣ脱離総
量が所定値未満であるときはＨＣ吸着性能が低下してお
り吸着剤が劣化していると診断できる。
【００１３】
【００１４】また、請求項２に係る装置によると、空燃
比検出手段として、所定空燃比に対してリッチかリーン
かを判別する機能を有しているものを用いることで、上
流側と下流側との空燃比の差を直接的には求められない
が、上流側の空燃比検出手段で検出された空燃比状態に
応じて設定される空燃比のフィードバック補正量を、下
流側の空燃比検出手段で検出された空燃比状態に応じて
補正するという空燃比フィードバック制御が行われてお
り、該フィードバック補正量の修正量は、下流側で検出
される空燃比と上流側で検出される空燃比とのずれを修
正する量として設定されるため、該修正量の積算値はＨ
Ｃの脱離量の積算値を表す値となる。したがって、請求
項１の場合と同様に吸入空気流量の積算値が所定値に達
したときの前記修正量の積算値に基づいて吸着剤の劣化
を診断することができる。
【００１５】また、請求項３に係る装置によると、排気
浄化触媒によってＨＣがＣＯに転換されるため、下流側
の空燃比検出手段はＨＣより検出し易いＣＯによって空
燃比状態を検出できるため、ＨＣ脱離量の推定精度ひい
ては吸着剤の劣化の診断精度を高めることができる。ま
た、請求項４に係る装置によると、吸着剤温度検出手段
は、吸着剤上流近傍の排気温度を検出することによって
検出し、又は、吸着剤内部の温度を直接検出することが
できる。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。本発明の一実施例の構成を示す図２において、内燃
機関１の排気マニホールド２下流の排気通路３には、所
定の高温度条件で排気中の汚染成分を浄化する機能を有
した排気浄化用触媒 (三元触媒) ４が介装され、該排気
浄化用触媒４より上流側の排気通路２に所定の低温条件
でＨＣを吸着する機能を有し、高温条件で前記吸着した
ＨＣを脱離する機能を有した吸着剤５が介装されてい
る。
【００１７】前記吸着剤５の上流側と下流側とに夫々空
燃比検出手段として空燃比をリニアに検出する広域型の
空燃比センサ６，７を設ける。空燃比センサ６の代わり
にＯ 2 センサを設けてもよい。また、前記吸着剤５の上
流近傍の排気通路３に排気温度の検出を介して吸着剤５
の温度を検出する吸着剤温度検出手段としての温度セン
サ９が装着されている。該温度センサは、吸着剤内部の
温度を直接検出するように吸着剤に装着してもよい。
【００１８】一方、機関１の吸気通路10には吸入空気流
量を検出するエアフローメータ11が装着され、図示しな
いディストリビュータ又はカム軸等には機関回転速度を
検出する回転速度センサ12が装着され、ウォータージャ
ケットには冷却水温度を検出する水温センサ13が装着さ
れている。前記上流側及び下流側の空燃比センサ６，
７、温度センサ９エアフローメータ11，回転速度センサ
12，水温センサ13の検出信号その他スタータスイッチ1
4，の信号等が、コントロールユニット15に入力され
る。コントロールユニット15は、前記各信号に基づいて
燃料噴射や点火時期等を制御すると共に、後に詳述する
ように前記温度センサ９によって吸着剤５のＨＣ脱離温
度を検出し、該脱離温度となってからエアフローメータ
11で検出される吸入空気流量Ｑを積算すると同時に前記
空燃比センサ６，７で検出される上流側と下流側の空燃
比の差を積算し、吸入空気流量Ｑの積算値が所定値に達
したときの空燃比の差の積算値に基づいてＨＣ脱離量を
推定し、該推定値に基づいて吸着剤５の劣化診断を行
う。
【００１９】図３はかかる劣化診断のルーチンを示す。
即ち、このルーチンが劣化診断手段に相当する。ステッ
プ (図ではＳと記す。以下同様) １では、スタータスイ
ッチ12がＯＮからＯＦＦに変化したか否かつまり始動直
後か否かを判別し、始動直後と判定された場合はステッ
プ２へ進んでフラグＹを１にセットしてから、また、上
記以外と判定された場合は、そのままステップ３へ進
む。
【００２０】ステップ３では、前記フラグＹが１である
か否かを判別し、０と判定された場合は、クランキング
時であるからこのルーチンを終了し、１と判定された場
合、つまり始動後と判定された場合は、ステップ４へ進
む。ステップ４では、空燃比センサ６，７が活性化して
いるか否かをそれらの出力状態に基づいて判定し、活性
化していないと判定されたときは、空燃比状態に基づく
吸着剤５の劣化の診断に信頼性がないので、このルーチ
ンを終了する。
【００２１】ステップ５では、前記温度センサ９によっ
て検出される吸着剤５上流近傍の排気温度を読み込む。
温度センサで排気温度を読み込むかわりに、始動時水温
からの上昇代又は始動後経過時間又は吸入空気流量か基
本燃料噴射量ＴP の積算値で排気温度を推定してもよ
い。ステップ６では、前記排気温度が設定温度ＴＥＸＨ
以上であるか否かを判定する。ここで、前記設定温度Ｔ
ＥＸＨは、該温度未満の低温条件で前記吸着剤５に吸着
されていたＨＣが脱離を開始する温度に設定されてい
る。
【００２２】そして、排気温度が前記設定温度ＴＥＸＨ
未満と判定されたときは、ステップ７へ進んで診断条件
成立時にセットされるフラグＸが１にセットされている
か否かを判定し、セットされているときはステップ20へ
進んでフラグＸを０にリセットし、ステップ21で前記フ
ラグＹも０にリセットしてこのルーチンを終了する。ま
た、フラグＸが１にセットされていないときは、そのま
まこのルーチンを終了する。
【００２３】始動後、図４のＡに示すように排気温度が
上昇して前記設定温度ＴＥＸＨ以上に達すると、前記ス
テップ６の判定がＹＥＳとなってステップ８へ進み、前
記フラグＸ１が１であるか否かを判定し、初めは０にリ
セットされているのでステップ９で後述する吸入空気流
量Ｑの積算値ＳＧＭＱＡを０にリセットし、ステップ10
で後述するように上流側と下流側との空燃比の差を積算
するカウンタの値ＳＧＭＡＦを０にリセットし、ステッ
プ11で前記フラグＸを１にセットしてからステップ12以
降へ進み、診断のための前記各積算を開始する。その後
は、フラグＸが１にセットされているので、ステップ８
の判定がＹＥＳとなってステップ９〜ステップ11をジャ
ンプしてステップ12へ進む。
【００２４】ステップ12では、上流側の空燃比センサ６
で検出される空燃比の検出値をＡ／Ｄ変換して読み込
み、ＡＦＳＦとしてセットする。フロントの空燃比セン
サをＯ 2 センサとした場合についてはＯ2 センサで空燃
比フィードバック制御しているときにはＡＦＳＦをスト
イキ (理論空燃比相当値) にセットする。ステップ13で
は、同様にして下流側の空燃比センサ７で検出される空
燃比の検出値をＡ／Ｄ変換して読み込み、ＡＦＳＲとし
てセットする。
【００２５】ステップ14では、前記下流側の空燃比ＡＦ
ＳＲから上流側の空燃比ＡＦＳＦを差し引くことにより
空燃比の差ＤＬＴＡＦを求める。ステップ15では、前記
ＤＬＴＡＦを積算してＳＧＭＡＦとしてセットする。ス
テップ16では、前記エアフローメータ11で検出された吸
入空気流量Ｑを積算してＳＧＭＱＡとしてセットする。
【００２６】ステップ17では、前記吸入空気流量の積算
値ＳＧＭＱＡが設定値ＱＡＥＮＤに達したか否かを判定
する。そして、設定値ＱＡＥＮＤに達する前はこのルー
チンを終了し、達したときにはステップ18へ進む。ステ
ップ18では、前記吸着剤上・下流の空燃比の差の積算値
ＳＧＭＡＦが劣化判定の基準値ＳＧＭＡＦ１以上である
か否かを判定する。
【００２７】そして、空燃比の差の積算値ＳＧＭＡＦが
基準値ＳＧＭＡＦ１未満と判定されたときは、吸着剤５
の脱離量が少なすぎ、脱離開始時のＨＣの吸着量が不足
しているためステップ19へ進んで吸着剤５が劣化してい
ると診断する (図４のＢ，Ｃ参照) 。その後ステップ2
0，21で順次フラグＸ，Ｙを０にリセットして次回の診
断に備える。
【００２８】ステップ18で空燃比の積算値ＳＧＭＡＦが
基準値ＳＧＭＡＦ１以上と判定されたときは、吸着剤５
が未だ劣化していないと診断して、そのままステップ2
0，21で順次フラグＸ，Ｙを０にリセットする。このよ
うにすれば、ＨＣの脱離を開始してから流れた所定量の
排気中に含まれていた脱離の総量を吸着剤５上・下流の
空燃比の差の積算値によって精度良く推定することがで
き、該推定値を基準値と比較することで吸着剤５の劣化
を精度良く診断することができる。
【００２９】また、本実施例で下流側の空燃比センサ７
の上流側に設けた補助排気浄化触媒８は必須ではない
が、既述したように空燃比センサはＨＣを直接検出する
機能は低いので、ＨＣを補助排気浄化触媒８の触媒作用
でＣＯに転換することにより、該転換されたＣＯを検出
してＨＣの脱離量に応じた空燃比状態を良好に検出する
ことができるので、ＨＣ脱離量の推定精度、ひいては吸
着剤の劣化診断精度が高められる。
【００３０】前記実施例では、空燃比センサとして空燃
比をリニアに検出できるものを使用したため、直接上流
側と下流側との空燃比検出値の差を積算してＨＣ脱離量
を推定できるが、理論空燃比に対してリッチかリーンか
を判別するだけの機能を有した所謂酸素センサを使用し
た場合でも、上流側と下流側の酸素センサの検出値を用
いて所定の空燃比フィードバック制御を行っているもの
では、該制御に使用された値を用いることでＨＣの脱離
量を推定でき、以て吸着剤の劣化診断を行うこことがで
きる。
【００３１】以下に上記実施例について説明する。劣化
診断の説明に先立ち、前記上流側と下流側の酸素センサ
の検出値を用いた空燃比フィードバック制御について説
明する。尚、ハードウエアの構成は、前記実施例におい
て、広域型の空燃比センサ６，７に代えて前記リッチ・
リーン判別機能だけを有する酸素センサを使用する点が
相違するだけであるので、該上流側の酸素センサを
６’、下流側の酸素センサを７’として説明する。図５
〜図７は、前記空燃比フィードバック制御のための各ル
ーチンを示す。
【００３２】図５は燃料噴射量設定ルーチンを示し、こ
のルーチンは所定周期（例えば10ms）毎に行われる。ス
テップ31では、エアフローメータ11によって検出された
吸入空気流量Ｑと回転速度センサ12からの信号に基づい
て算出した機関回転速度Ｎとに基づき、単位回転当たり
の吸入空気量に相当する基本燃料噴射量ＴP を次式によ
って演算する。
【００３３】ＴP ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ （Ｋは定数） ステップ32では、水温センサ13によって検出された冷却
水温度Ｔｗ等に基づいて各種補正係数ＣＯＥＦを設定す
る。ステップ33では、後述する空燃比フィードバック補
正係数設定ルーチンにより設定された空燃比フィードバ
ック補正係数αを入力する。
【００３４】ステップ34では、バッテリ電圧値に基づい
て電圧補正分ＴS を設定する。これは、バッテリ電圧変
動による燃料噴射弁15の噴射流量変化を補正するための
ものである。ステップ35では、最終的な燃料噴射量（燃
料供給量）ＴI を次式に従って演算する。
【００３５】ＴI ＝ＴP ×ＣＯＥＦ×α＋ＴS ステップ36では、演算された燃料噴射量ＴI を出力用レ
ジスタにセットする。これにより、予め定められた機関
回転同期の燃料噴射タイミングになると、演算した燃料
噴射量ＴI のパルス巾をもつ駆動パルス信号を燃料噴射
弁に与えて燃料噴射を行う。
【００３６】次に、空燃比フィードバック補正係数設定
ルーチンを図６に従って説明する。ステップ40では、機
関回転速度Ｎ，機関負荷 (基本燃料噴射量ＴP 等) その
他水温等の検出値に基づいて空燃比フィードバック制御
を実行する運転条件が成立しているか否かを判定し、非
成立時はステップ41へ進んで空燃比フィードバック補正
係数αを１にクランプし、成立時はステップ42へ進む。
【００３７】ステップ42では、上流側の空燃比センサ６
によって検出された上流側の空燃比(電圧) をＡ／Ｄ変
換して読み込みＯＳＲ１としてセットする。ステップ43
では、前記上流側の空燃比ＯＳＲ１を基準値ＳＬＦと比
較し、ＯＳＲ１≦ＳＬＦであるとき、つまりリーン状態
が検出されたときはステップ44へ進んでフラグＦ１を０
にセットし、ＯＳＲ１＞ＳＬＦであるとき、つまりリッ
チ状態が検出されたときはステップ45へ進んでフラグＦ
１を１にリセットする。
【００３８】ステップ46では、前記フラグＦ１が前回の
値から反転した直後か否かを判定し、反転直後と判定さ
れたときはステップ47へ進み、フラグＦ１の値を判別す
る。そして、フラグＦ１が０と判定されたとき、つまり
空燃比がリッチからリーンに反転した直後は、ステップ
48へ進み、後述するサブルーチンにより、当該空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定するための比例定数Ｐを
吸着剤５下流側の空燃比状態に基づいて修正するための
修正値ＰＨＯＳを演算する。
【００３９】ステップ49では、空燃比フィードバック補
正係数αを前回値に固定の比例定数(運転状態に応じて
設定するものであってもよい) ＰＬと前記ステップ47で
演算された修正値ＰＨＯＳを加算することにより設定す
る。また、ステップ47でフラグＦ１が１と判定されたと
き、つまり、空燃比がリーンからリッチに反転した直後
はステップ50へ進み、前記同様サブルーチンにより修正
値ＰＨＯＳを演算し、ステップ51で空燃比フィードバッ
ク補正係数αを前回値からＰＲを減算し、前記ステップ
47で演算された修正値ＰＨＯＳを加算 (実質は後述する
ようにＰＨＯＳが負の値であるので減算) することによ
り設定する。
【００４０】また、ステップ46でフラグＦ１が反転直後
でない、つまりリッチ又はリーンが継続していると判定
された場合は、ステップ52へ進んでフラグＦ１の値を判
別し、フラグＦ１が０であるときつまりリーンであると
きはステップ53で空燃比フィードバック補正係数αを前
回値に積分定数ＩＬを加算して設定し、フラグＦ１が１
であるときつまりリッチであるときはステップ54で空燃
比フィードバック補正係数αを前回値から積分定数ＩＲ
を減算して設定する。
【００４１】次に、前記修正値ＰＨＯＳを設定するサブ
ルーチンを図７に従って説明する。ステップ61では、下
流側の空燃比センサ７の検出値をＡ／Ｄ変換して読み込
み、ＯＳＲ２としてセットする。ステップ62では、前記
下流側の空燃比ＯＳＲ２を基準値ＳＬＲと比較する。そ
して、ＯＳＲ２≦ＳＬＲつまりリーンと判定されたとき
は、ステップ63へ進んでＰＨＯＳを前回値に所定量ΔＰ
ＨＯＳ 加算して設定する。
【００４２】また、ステップ62でＯＳＲ２＞ＳＬＲつま
りリッチと判定されたときは、ステップ64へ進んでＰＨ
ＯＳを前回値から所定量ΔＰＨＯＳ 減算して設定す
る。このようにして、上流側の空燃比のリッチ，リーン
に応じて反転直後は比例定数を与え、その後は積分定数
を与えることで、逆方向に燃料噴射量を増減補正して理
論空燃比近傍にフィードバックする制御が行われるが、
同時に、前記修正値ＰＨＯＳによって比例定数ＰＬ，Ｐ
Ｒを修正することで上流側の空燃比と下流側の空燃比の
ずれを修正している。即ち、かかる空燃比制御によれ
ば、応答性を重視して上流側で検出された空燃比に基づ
いて基本的な空燃比のフィードバック制御を行いつつ、
下流側の安定した空燃比の検出値に基づいて修正する制
御を行うことで、より精度の高い空燃比フィードバック
制御が行え、排気浄化性能を高めることができるもので
ある。
【００４３】そして、本実施例では、上記空燃比フィー
ドバック制御を行うものにおいて、設定される修正値Ｐ
ＨＯＳが上流側の空燃比と下流側の空燃比とのずれに応
じて設定されることを利用する。つまり、吸着剤５から
ＨＣの脱離が行われると下流側の空燃比がリッチ状態と
なり、該リッチ状態を修正するべく修正値ＰＨＯＳが設
定されるので、このＰＨＯＳを積算した値は、上流側の
空燃比と下流側の空燃比との差を積算した値に相当する
から該ＰＨＯＳの積算値によってＨＣの脱離量を推定で
き、延いては吸着剤の劣化を診断できるのである。
【００４４】図８は、かかるＰＨＯＳの積算値に基づい
て吸着剤の劣化を診断するルーチンを示す。ステップ71
〜ステップ78については、図３のステップ１〜ステップ
３，ステップ５〜ステップ９までと同様である。ステッ
プ79では修正値ＰＨＯＳの積算値ＳＧＭＰＨＳが０にリ
セットされ、ステップ80では、脱離開始温度に達したと
きのＰＨＯＳ１の初期値をＰＨＯＳとしてセットする。
【００４５】ステップ81でフラグＸを１にセットした後
ステップ82へ進み、前記初期値ＰＨＯＳ１から現在の修
正値ＰＨＯＳを減算し、その値をＤＬＴＰＨＳとしてセ
ットする。尚、このＤＬＴＰＨＳの値は、吸着剤５から
脱離されたＨＣによって上・下流間に生じる空燃比の差
を修正する値として設定されるから、図９に示すように
吸着剤上・下流の空燃比の差と比例的な値になる。
【００４６】ステップ83では、前記ＤＬＴＰＨＳを積算
してＳＧＭＰＨＳとしてセットする。ステップ84では、
前記エアフローメータ11で検出された吸入空気流量Ｑを
積算してＳＧＭＱＡとしてセットする。ステップ85で
は、前記吸入空気流量の積算値ＳＧＭＱＡが設定値ＱＡ
ＥＮＤに達したか否かを判定する。
【００４７】そして、設定値ＱＡＥＮＤに達する前はこ
のルーチンを終了し、達したときにはステップ86へ進
む。ステップ86では、前記吸着剤上・下流の空燃比の差
の積算値ＳＧＭＰＨＳが劣化判定の基準値ＳＧＭＰＨＳ
１以上であるか否かを判定する。そして、空燃比の差の
積算値ＳＧＭＡＦが基準値ＳＧＭＡＦ１未満と判定され
たときは、吸着剤５の脱離量が少なすぎ、脱離開始時の
ＨＣの吸着量が不足しているためステップ87へ進んで吸
着剤５が劣化していると診断する。その後ステップ88，
89で順次フラグＸ，Ｙを０にリセットして次回の診断に
備える。
【００４８】ステップ86で空燃比の積算値ＳＧＭＡＦが
基準値ＳＧＭＡＦ１以上と判定されたときは、吸着剤５
が未だ劣化していないと診断して、そのままステップ8
8，89で順次フラグＸ，Ｙを０にリセットする。本実施
例のように広域型の空燃比センサに比較して低コストの
酸素センサを用いたものでも、前記下流側で検出された
空燃比に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを修
正する制御を行っているものでは、この修正値ＰＨＯＳ
を利用してＨＣの脱離量を推定でき、以て吸着剤の劣化
診断を良好に行うことができる。
【００４９】また、ハードウエアの構成としては、下流
側の空燃比検出手段の上流近傍の排気通路に補助排気浄
化触媒を設けるものの他、前記上・下流の空燃比の検出
値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うものとし
て一般的な構造として図10に示すように、通常の排気浄
化触媒４の下流側に下流側の空燃比検出手段 (空燃比セ
ンサ７，酸素センサ７’) を設けてもよく、また、図1
1，図12のように排気浄化触媒４の内部に下流側の空燃
比検出手段 (空燃比センサ７，酸素センサ７’)を装着
する構造、換言すれば下流側の空燃比検出手段の周囲に
排気浄化触媒を設けた構造としてもよい。図11は、排気
浄化触媒４のケース内部に空燃比センサ７又は酸素セン
サ７’を挟んで前後に分割して２つの触媒41，42を装填
したものを示し、図12は、排気浄化触媒４のケース内に
装填された１つの触媒の内部にセンサ部を臨ませて空燃
比センサ７又は酸素センサ７’を配設したものである。
【００５０】これら構造は、レイアウト等に応じて選択
すればよい。また、以上示したものでは、吸着剤を排気
浄化触媒と直列に介装したものに適用した構造について
示したが、排気浄化用触媒の上流の排気通路の一部に前
記吸着剤を介装したバイパス通路を並列に接続して主通
路とバイパス通路とを選択的に開閉自由な構成とし、排
気浄化用触媒が活性化される前の低温時に前記バイパス
通路を開いて吸着剤にＨＣを吸着しておき、一旦バイパ
ス通路を閉じた後、高温になって排気浄化用触媒が活性
化してから再度バイパス通路を開いて吸着されたＨＣを
脱離させて排気浄化用触媒で浄化するようにしたものも
あり、実際にはＨＣの脱離温度が排気浄化触媒の活性化
温度より少し低いので、直列に接続した構造よりＨＣ低
減性能としては優れている。但し、直列接続構造に比較
して構造，制御が複雑となり、コスト高ともなるが、本
発明は、かかる構造のものにも適用できることは勿論で
ある。
【００５１】
【発明の効果】以上説明してきたように請求項１の発明
に係る装置によると、一定量の排気中に含まれるＨＣ脱
離量に相当する値が、空燃比をリニアに検出する空燃比
検出手段の検出値に基づいて直接的に求められるためＨ
Ｃ脱離量を精度良く推定でき、ひいては吸着剤の劣化診
断精度が高められる。
【００５２】また、請求項２に係る装置によると、空燃
比検出手段として、所定空燃比に対してリッチかリーン
かを判別する機能を有するものを用いても、ＨＣ脱離量
を精度良く推定でき、吸着剤の劣化診断を良好に行うこ
とができる。
【００５３】また、請求項３に係る装置によると、下流
側の空燃比検出手段は上流側の排気浄化触媒によって転
換されたＨＣより検出し易いＣＯによって空燃比状態を
検出できるため、ＨＣ脱離量の推定精度ひいては吸着剤
の劣化の診断精度を高めることができる。また、請求項
４に係る装置によると、吸着剤温度検出手段は、吸着剤
上流近傍の排気温度を検出することによって検出し、又
は、吸着剤内部の温度を直接検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成，機能を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例のシステム構成を示す図。
【図３】第１の実施例の劣化診断ルーチンのフローチャ
ート。
【図４】吸着剤の脱離特性を示すタイムチャート。
【図５】第２の実施例の燃料噴射量設定ルーチンのフロ
ーチャート。
【図６】第２の実施例の空燃比フィードバック補正係数
α設定ルーチンのフローチャート。
【図７】同じく修正値ＰＨＯＳ設定ルーチンのフローチ
ャート。
【図８】第２の実施例の劣化診断ルーチンのフローチャ
ート。
【図９】修正値ＰＨＯＳと吸着剤上・下流の空燃比差と
の関係を示す図。
【図10】第３の実施例の要部システム構成を示す図。
【図11】第４の実施例の要部システム構成を示す図。
【図12】第５の実施例の要部システム構成を示す図。
【図13】吸着剤の劣化時と新品時との脱離特性を比較し
て示す図。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ３ 排気通路 ４ 排気浄化触媒 ５ 吸着剤 ６ 上流側の空燃比センサ ７，７’下流側の空燃比センサ ８ 補助排気浄化触媒 ９ 温度センサ 11 エアフローメータ 15 コントロールユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｆ ＺＡＢ ＺＡＢ (56)参考文献 特開 平６−66131（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66130（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200750（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93843（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−93458（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101452（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−229235（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−224642（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241032（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−101715（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 45/00 360 F02D 45/00 ZAB F01N 3/08 ZAB F01N 3/18 ZAB F01N 3/24 ZAB F02D 41/14 310 F02D 41/14 ZAB

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の排気系に介装され、排気中のＨ
    Ｃを低温時に吸着し該吸着されたＨＣを高温時に脱離す
    る機能を有した吸着剤の劣化を診断する装置において、 前記吸着剤の上流側と下流側とに配設されて空燃比状態
    を検出し、少なくとも下流側の方は、空燃比をリニアに
    検出する機能を有する空燃比検出手段と、 吸着剤の温度状態を検出する吸着剤温度検出手段と、 吸着剤温度が前記吸着剤のＨＣ脱離を開始する温度に達
    すると、吸入空気流量の積算と、前記上・下流の空燃比
    検出手段で検出された空燃比の差の積算とを開始し、吸
    入空気流量の積算値が所定値に達したときの空燃比の差
    の積算値に基づいて吸着剤の劣化状態を診断する劣化診
    断手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関におけるＨ
    Ｃ吸着剤の劣化診断装置。
  2. 【請求項２】内燃機関の排気系に介装され、排気中のＨ
    Ｃを低温時に吸着し該吸着されたＨＣを高温時に脱離す
    る機能を有した吸着剤の劣化を診断する装置において、 前記吸着剤の上流側と下流側とに配設され、所定空燃比
    に対してリッチかリーンかを判別する空燃比検出手段
    と、 上流側の空燃比検出手段で検出された空燃比状態に応じ
    て空燃比のフィードバック補正量を設定すると共に、下
    流側の空燃比検出手段で検出された空燃比状態に応じて
    前記フィードバック補正量を修正しつつ空燃比をフィー
    ドバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、吸着剤の温度状態を検出する吸着剤温度検出手段と、 吸着剤温度が前記吸着剤のＨＣ脱離を開始する温度に達
    すると、吸入空気流量の積算と、前記前記フィードバッ
    ク補正量の修正量の積算とを開始し、吸入空気流量の積
    算値が所定値に達したときの前記修正量の積算値に基づ
    いて吸着剤の劣化状態を診断する劣化診断手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関におけるＨ
    Ｃ吸着剤の劣化診断装置。
  3. 【請求項３】 前記下流側の空燃比検出手段の上流側で吸
    着剤より下流側又は下流側の空燃比検出手段の周囲に排
    気浄化触媒を設けたことを特徴とする請求項１または請
    求項２に記載の内燃機関におけるＨＣ吸着剤の劣化診断
    装置。
  4. 【請求項４】 前記吸着剤温度検出手段は、吸着剤の上流
    近傍の排気通路又は吸着剤内部に設けられることを特徴
    とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃
    機関におけるＨＣ吸着剤の劣化診断装置。
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