JP3500941B2 - 排気浄化装置の診断装置 - Google Patents
排気浄化装置の診断装置Info
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- F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Y02T10/40—Engine management systems
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの排気浄
化装置の診断装置、特にHC吸着触媒を備えるものに関
する。
化装置の診断装置、特にHC吸着触媒を備えるものに関
する。
【0002】
【従来の技術】HC吸着剤を三元触媒の上流側に装着す
るともに、このHC吸着剤の前後にO2センサを配置
し、上流側のO2センサ出力に基づいて空燃比フィード
バック制御を行いつつ、吸着剤前後のO2センサ出力の
反転回数比を求め、この反転回数比から上記のHC吸着
剤の吸着能力を診断するものがある(特開平6−661
31号公報参照)。
るともに、このHC吸着剤の前後にO2センサを配置
し、上流側のO2センサ出力に基づいて空燃比フィード
バック制御を行いつつ、吸着剤前後のO2センサ出力の
反転回数比を求め、この反転回数比から上記のHC吸着
剤の吸着能力を診断するものがある(特開平6−661
31号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、HC吸着剤
は、冷間始動時などエンジン低温時に多く発生する未燃
炭化水素(以下単にHCという)を吸着する一方、高温
になると吸着されたHCを脱離する特性を有するもので
あるが、このHCの脱離時に、脱離するHCをCOやN
Oxの存在もとで無害な物質へと転化する機能(触媒機
能)を持たせたもの(つまりHC吸着触媒)がある。こ
のHC吸着触媒は今のところ高熱に弱いので、三元触媒
の下流に装着し、冷間始動直後で不活性状態の三元触媒
では転化できないHCをこの吸着触媒に導いて吸着さ
せ、三元触媒の活性化後はこの三元触媒によりHCを転
化し(つまり三元触媒の活性化のタイミングで三元触媒
上流のO2センサ出力を用いて空燃比フィーバック制御
を行う)、遅れて活性化する吸着触媒によりこの吸着触
媒に吸着しているHCを転化することが考えられる。
は、冷間始動時などエンジン低温時に多く発生する未燃
炭化水素(以下単にHCという)を吸着する一方、高温
になると吸着されたHCを脱離する特性を有するもので
あるが、このHCの脱離時に、脱離するHCをCOやN
Oxの存在もとで無害な物質へと転化する機能(触媒機
能)を持たせたもの(つまりHC吸着触媒)がある。こ
のHC吸着触媒は今のところ高熱に弱いので、三元触媒
の下流に装着し、冷間始動直後で不活性状態の三元触媒
では転化できないHCをこの吸着触媒に導いて吸着さ
せ、三元触媒の活性化後はこの三元触媒によりHCを転
化し(つまり三元触媒の活性化のタイミングで三元触媒
上流のO2センサ出力を用いて空燃比フィーバック制御
を行う)、遅れて活性化する吸着触媒によりこの吸着触
媒に吸着しているHCを転化することが考えられる。
【0004】この場合に、三元触媒の上流側にO2セン
サを設けるほか、上記従来装置を参照して、三元触媒と
吸着触媒の間と、吸着触媒の下流側とにそれぞれO2セ
ンサを設け、三元触媒と吸着触媒の間に設けたO2セン
サ出力に基づいて空燃比フィーバック制御を行いつつ、
三元触媒と吸着触媒の間に設けたO2センサ出力と吸着
触媒下流のO2センサ出力とに基づいて吸着触媒の劣化
診断を行わせようとすると、 三元触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力のフィード
バック周期が、三元触媒の有するO2ストレージ能力の
影響(つまり三元触媒の劣化度合の影響)を大きく受け
ること、また 三元触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力と、吸着触
媒下流のO2センサ出力との反転回数比が、三元触媒と
吸着触媒の間のO2センサ出力の周期によっても変わる
ことから、三元触媒の劣化度合が変わったとき、精度よ
く吸着触媒の劣化診断を行うことができなくなる。
サを設けるほか、上記従来装置を参照して、三元触媒と
吸着触媒の間と、吸着触媒の下流側とにそれぞれO2セ
ンサを設け、三元触媒と吸着触媒の間に設けたO2セン
サ出力に基づいて空燃比フィーバック制御を行いつつ、
三元触媒と吸着触媒の間に設けたO2センサ出力と吸着
触媒下流のO2センサ出力とに基づいて吸着触媒の劣化
診断を行わせようとすると、 三元触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力のフィード
バック周期が、三元触媒の有するO2ストレージ能力の
影響(つまり三元触媒の劣化度合の影響)を大きく受け
ること、また 三元触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力と、吸着触
媒下流のO2センサ出力との反転回数比が、三元触媒と
吸着触媒の間のO2センサ出力の周期によっても変わる
ことから、三元触媒の劣化度合が変わったとき、精度よ
く吸着触媒の劣化診断を行うことができなくなる。
【0005】そこで本発明は、O2センサのように2値
センサでなく、空燃比を検出可能なセンサ(以下A/F
センサという)を三元触媒と吸着触媒の間に設け、診断
条件が成立したときには吸着触媒下流のO2センサ出力
のみに基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、
この空燃比フィードバック制御中の空燃比振幅を、A/
Fセンサ出力を用いて計測し、この計測した空燃比振幅
に基づいて吸着触媒の劣化診断を行うことにより、三元
触媒の劣化度合に関係なく、吸着触媒のみの劣化診断を
可能として吸着触媒の劣化診断精度を高めることを目的
とする。
センサでなく、空燃比を検出可能なセンサ(以下A/F
センサという)を三元触媒と吸着触媒の間に設け、診断
条件が成立したときには吸着触媒下流のO2センサ出力
のみに基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、
この空燃比フィードバック制御中の空燃比振幅を、A/
Fセンサ出力を用いて計測し、この計測した空燃比振幅
に基づいて吸着触媒の劣化診断を行うことにより、三元
触媒の劣化度合に関係なく、吸着触媒のみの劣化診断を
可能として吸着触媒の劣化診断精度を高めることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、図10に
示すように、排気管21の上流側より三元触媒22、H
C吸着触媒23の順に装着し、三元触媒22の低温未活
性状態で吸着触媒23に排気中のHCを吸着させ、その
後に吸着触媒23が活性化したタイミングで吸着触媒2
3に吸着しているHCを浄化するようにしたエンジンの
排気浄化装置おいて、三元触媒22と吸着触媒23の間
にA/Fセンサ24を、また吸着触媒23の下流に排気
中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ(O2センサや
A/Fセンサ)25を配置する一方、吸着触媒23下流
の前記酸素濃度センサ25出力のみに基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行う手段26と、この空燃比フィー
ドバック制御中に前記A/Fセンサ24出力を用いて三
元触媒22と吸着触媒23の間の排気空燃比の振幅を計
測する手段27と、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒
23に劣化が生じたかどうかの判定を行う手段28とを
設けた。
示すように、排気管21の上流側より三元触媒22、H
C吸着触媒23の順に装着し、三元触媒22の低温未活
性状態で吸着触媒23に排気中のHCを吸着させ、その
後に吸着触媒23が活性化したタイミングで吸着触媒2
3に吸着しているHCを浄化するようにしたエンジンの
排気浄化装置おいて、三元触媒22と吸着触媒23の間
にA/Fセンサ24を、また吸着触媒23の下流に排気
中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ(O2センサや
A/Fセンサ)25を配置する一方、吸着触媒23下流
の前記酸素濃度センサ25出力のみに基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行う手段26と、この空燃比フィー
ドバック制御中に前記A/Fセンサ24出力を用いて三
元触媒22と吸着触媒23の間の排気空燃比の振幅を計
測する手段27と、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒
23に劣化が生じたかどうかの判定を行う手段28とを
設けた。
【0007】第2の発明では、第1の発明において前記
劣化判定手段28が、前記空燃比振幅の平均値を算出す
る手段と、この平均値と所定値との比較により平均値が
所定値以下の場合に吸着触媒23に劣化が生じたとの判
定を行う手段とからなる。
劣化判定手段28が、前記空燃比振幅の平均値を算出す
る手段と、この平均値と所定値との比較により平均値が
所定値以下の場合に吸着触媒23に劣化が生じたとの判
定を行う手段とからなる。
【0008】第3の発明では、第1の発明において前記
劣化判定手段28が、前記A/Fセンサ出力の反転毎に
前記空燃比振幅の平均値を算出する手段と、前記A/F
センサ出力の反転回数が小さいほど幅が大きくなるバラ
ツキ幅を有する一対の判定値を、前記A/Fセンサ出力
の反転毎に設定する手段と、これら空燃比振幅の平均値
と一対の判定値との比較により空燃比振幅の平均値が一
対の判定値のうちのバラツキ幅の下側を定める第1判定
値以下の場合に吸着触媒23に劣化が生じたと、また空
燃比振幅の平均値が一対の判定値のうちのバラツキ幅の
上側を定める第2判定値以上の場合に吸着触媒23に劣
化が生じていないとの判定を行う手段とからなる。
劣化判定手段28が、前記A/Fセンサ出力の反転毎に
前記空燃比振幅の平均値を算出する手段と、前記A/F
センサ出力の反転回数が小さいほど幅が大きくなるバラ
ツキ幅を有する一対の判定値を、前記A/Fセンサ出力
の反転毎に設定する手段と、これら空燃比振幅の平均値
と一対の判定値との比較により空燃比振幅の平均値が一
対の判定値のうちのバラツキ幅の下側を定める第1判定
値以下の場合に吸着触媒23に劣化が生じたと、また空
燃比振幅の平均値が一対の判定値のうちのバラツキ幅の
上側を定める第2判定値以上の場合に吸着触媒23に劣
化が生じていないとの判定を行う手段とからなる。
【0009】第4の発明では、第1から第3までのいず
れか一つの発明において前記三元触媒に代えてHC吸着
触媒を用いる。
れか一つの発明において前記三元触媒に代えてHC吸着
触媒を用いる。
【0010】
【発明の効果】第1の発明では、吸着触媒下流の酸素濃
度センサ出力のみに基づいて空燃比フィードバック制御
を行いつつ、この空燃比フィードバック制御中の三元触
媒と吸着触媒の間の排気空燃比の振幅をA/Fセンサ出
力を用いて計測し、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒
に劣化が生じたかどうかの判定を行うので、吸着触媒の
上流側に位置する三元触媒の劣化度合に関係なく、吸着
触媒のみの劣化診断が可能となり、これによって吸着触
媒の劣化診断精度を高めることができる。
度センサ出力のみに基づいて空燃比フィードバック制御
を行いつつ、この空燃比フィードバック制御中の三元触
媒と吸着触媒の間の排気空燃比の振幅をA/Fセンサ出
力を用いて計測し、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒
に劣化が生じたかどうかの判定を行うので、吸着触媒の
上流側に位置する三元触媒の劣化度合に関係なく、吸着
触媒のみの劣化診断が可能となり、これによって吸着触
媒の劣化診断精度を高めることができる。
【0011】第3の発明によれば、初回の空燃比振幅の
計測時に診断が行われることもあり、早期の診断終了が
可能となる。
計測時に診断が行われることもあり、早期の診断終了が
可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1において、1はエンジン本
体、2は排気管、3は排気マニホールド位置に設けられ
る三元触媒、4は排気中の酸素濃度に応じた出力をする
O2センサ、5はHC吸着触媒である。
体、2は排気管、3は排気マニホールド位置に設けられ
る三元触媒、4は排気中の酸素濃度に応じた出力をする
O2センサ、5はHC吸着触媒である。
【0013】上記の吸着触媒5は、冷間始動時などエン
ジンの低温時にHCを吸着する一方、高温になると吸着
しているHCを脱離する特性を有するとともに、このH
Cの脱離時に、脱離するHCをCOやNOxの存在もと
で無害な物質へと転化する機能(触媒機能)を持たせた
ものである。吸着触媒5は今のところ高熱に弱いので、
三元触媒3の下流に装着し、冷間始動直後で不活性状態
の三元触媒3では転化できないHCをこの吸着触媒5に
導いて吸着させ、三元触媒3の活性化後(三元触媒3が
活性化する温度は300℃前後)は、三元触媒3により
HCを転化し(つまり三元触媒3上流のO2センサ出力
を用いてコントロールユニット11により空燃比フィー
バック制御を行わせる)、遅れて活性化する吸着触媒5
で吸着HCを転化するのである。
ジンの低温時にHCを吸着する一方、高温になると吸着
しているHCを脱離する特性を有するとともに、このH
Cの脱離時に、脱離するHCをCOやNOxの存在もと
で無害な物質へと転化する機能(触媒機能)を持たせた
ものである。吸着触媒5は今のところ高熱に弱いので、
三元触媒3の下流に装着し、冷間始動直後で不活性状態
の三元触媒3では転化できないHCをこの吸着触媒5に
導いて吸着させ、三元触媒3の活性化後(三元触媒3が
活性化する温度は300℃前後)は、三元触媒3により
HCを転化し(つまり三元触媒3上流のO2センサ出力
を用いてコントロールユニット11により空燃比フィー
バック制御を行わせる)、遅れて活性化する吸着触媒5
で吸着HCを転化するのである。
【0014】なお、O2センサ4はヒーター付きであ
り、三元触媒3の活性化の前に活性化する。同様にし
て、後述するように三元触媒3と吸着触媒5の間に設け
られるA/Fセンサ6と吸着触媒の下流に設けられるO
2センサ7もヒーター付きであり、三元触媒3の活性化
の前にこれら6、7が活性化する。
り、三元触媒3の活性化の前に活性化する。同様にし
て、後述するように三元触媒3と吸着触媒5の間に設け
られるA/Fセンサ6と吸着触媒の下流に設けられるO
2センサ7もヒーター付きであり、三元触媒3の活性化
の前にこれら6、7が活性化する。
【0015】さて、吸着触媒5が劣化すると、HCが吸
着されないまま、あるいは浄化されないまま大気に放出
される可能性があるので、劣化診断を行う必要がある。
着されないまま、あるいは浄化されないまま大気に放出
される可能性があるので、劣化診断を行う必要がある。
【0016】この場合に、公知の診断装置を参照して、
三元触媒3と吸着触媒5の間と、吸着触媒5の下流側と
にそれぞれO2センサを設け、三元触媒3と吸着触媒5
の間のO2センサ出力に基づいて空燃比フィーバック制
御を行いつつ、三元触媒3と吸着触媒5の間のO2セン
サ出力と、吸着触媒5下流のO2センサ出力とに基づい
て吸着触媒5の劣化診断を行わせようとすると、三元
触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力のフィードバック
周期が、三元触媒の有するO2ストレージ能力の影響
(つまり三元触媒の劣化度合の影響)を大きく受けるこ
と、また三元触媒と吸着触媒のO2センサ出力と、吸
着触媒下流のO2センサ出力との反転回数比が、三元触
媒と吸着触媒の間のO2センサ出力の周期によっても変
わることから、三元触媒の劣化度合が変わったとき、精
度よく吸着触媒の劣化診断を行うことができなくなる。
三元触媒3と吸着触媒5の間と、吸着触媒5の下流側と
にそれぞれO2センサを設け、三元触媒3と吸着触媒5
の間のO2センサ出力に基づいて空燃比フィーバック制
御を行いつつ、三元触媒3と吸着触媒5の間のO2セン
サ出力と、吸着触媒5下流のO2センサ出力とに基づい
て吸着触媒5の劣化診断を行わせようとすると、三元
触媒と吸着触媒の間のO2センサ出力のフィードバック
周期が、三元触媒の有するO2ストレージ能力の影響
(つまり三元触媒の劣化度合の影響)を大きく受けるこ
と、また三元触媒と吸着触媒のO2センサ出力と、吸
着触媒下流のO2センサ出力との反転回数比が、三元触
媒と吸着触媒の間のO2センサ出力の周期によっても変
わることから、三元触媒の劣化度合が変わったとき、精
度よく吸着触媒の劣化診断を行うことができなくなる。
【0017】これに対処するため本発明の第1実施形態
では、三元触媒3と吸着触媒5の間のセンサを、理論空
燃比を中心にリッチ、リーンに反転するO2センサに代
えて、排気中の酸素濃度に応じたリニアな出力特性を有
するA/Fセンサ6とし、次の制御を行う。
では、三元触媒3と吸着触媒5の間のセンサを、理論空
燃比を中心にリッチ、リーンに反転するO2センサに代
えて、排気中の酸素濃度に応じたリニアな出力特性を有
するA/Fセンサ6とし、次の制御を行う。
【0018】〈1〉 診断条件に達した時点で空燃比フ
ィードバック制御を行うためのO2センサを、三元触媒
3の上流側に位置するものから吸着触媒5の下流側に位
置するものに切換えて空燃比フィードバック制御を行
い、A/Fセンサ6を用いて吸着触媒5上流の排気空燃
比のピークtoピーク(つまり空燃比振幅)をモニター
する。
ィードバック制御を行うためのO2センサを、三元触媒
3の上流側に位置するものから吸着触媒5の下流側に位
置するものに切換えて空燃比フィードバック制御を行
い、A/Fセンサ6を用いて吸着触媒5上流の排気空燃
比のピークtoピーク(つまり空燃比振幅)をモニター
する。
【0019】〈2〉 A/Fセンサ出力の反転回数が規
定値に達した時点で、モニターした空燃比振幅の平均値
を求め、この平均値が一定値以下となった場合に吸着触
媒5に劣化が生じたと判定する。
定値に達した時点で、モニターした空燃比振幅の平均値
を求め、この平均値が一定値以下となった場合に吸着触
媒5に劣化が生じたと判定する。
【0020】これをさらに詳述すると、吸着触媒下流の
O2センサ出力に基づいて空燃比フィードバック制御を
行った場合の三元触媒上流の空燃比(図では三元触媒前
A/Fで略記)、三元触媒と吸着触媒の間の空燃比(図
では吸着触媒前A/Fで略記)および吸着触媒下流のO
2センサ出力(図では吸着触媒後O2/Sで略記)の各波
形をモデル的に図2と図3に示す。ただし、内訳は次の
通りである。
O2センサ出力に基づいて空燃比フィードバック制御を
行った場合の三元触媒上流の空燃比(図では三元触媒前
A/Fで略記)、三元触媒と吸着触媒の間の空燃比(図
では吸着触媒前A/Fで略記)および吸着触媒下流のO
2センサ出力(図では吸着触媒後O2/Sで略記)の各波
形をモデル的に図2と図3に示す。ただし、内訳は次の
通りである。
【0021】1.図2上段→三元触媒の劣化大、吸着触
媒の劣化大の場合 2.図2下段→三元触媒の劣化大、吸着触媒の劣化小の
場合 3.図3上段→三元触媒の劣化小、吸着触媒の劣化大の
場合 4.図3下段→三元触媒の劣化小、吸着触媒の劣化小の
場合 両図より、右端に示した空燃比振幅に着目すれば、吸着
触媒の劣化が小のとき、三元触媒の劣化の大小に拘わら
ず三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振幅が大きく、また
吸着触媒の劣化が大のとき、三元触媒の劣化の大小に関
係なく三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振幅が小さくな
っている。つまり、三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振
幅に基づけば、吸着触媒の上流に位置する三元触媒の劣
化程度の影響を受けることなく、吸着触媒の劣化診断が
可能(空燃比振幅が大きいときは劣化程度が小さく、空
燃比振幅が小さくなると劣化程度が大きい)となるので
ある。
媒の劣化大の場合 2.図2下段→三元触媒の劣化大、吸着触媒の劣化小の
場合 3.図3上段→三元触媒の劣化小、吸着触媒の劣化大の
場合 4.図3下段→三元触媒の劣化小、吸着触媒の劣化小の
場合 両図より、右端に示した空燃比振幅に着目すれば、吸着
触媒の劣化が小のとき、三元触媒の劣化の大小に拘わら
ず三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振幅が大きく、また
吸着触媒の劣化が大のとき、三元触媒の劣化の大小に関
係なく三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振幅が小さくな
っている。つまり、三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振
幅に基づけば、吸着触媒の上流に位置する三元触媒の劣
化程度の影響を受けることなく、吸着触媒の劣化診断が
可能(空燃比振幅が大きいときは劣化程度が小さく、空
燃比振幅が小さくなると劣化程度が大きい)となるので
ある。
【0022】次に、コントロールユニット11で実行さ
れる上記 〈1〉 、 〈2〉 の制御内容をフローチャー
トにしたがって説明する。
れる上記 〈1〉 、 〈2〉 の制御内容をフローチャー
トにしたがって説明する。
【0023】図4のフローチャートは三元触媒3と吸着
触媒5の間の空燃比振幅 Δ A/Fを算出するためのも
ので、REF信号(クランク角の基準位置毎に立ち上が
る信号)の入力毎に実行する。なお、REF信号はクラ
ンク角センサ8(図1参照)より出力される。
触媒5の間の空燃比振幅 Δ A/Fを算出するためのも
ので、REF信号(クランク角の基準位置毎に立ち上が
る信号)の入力毎に実行する。なお、REF信号はクラ
ンク角センサ8(図1参照)より出力される。
【0024】ステップ1、2では劣化判定終了フラグF
D1と吸着触媒5の診断条件が成立しているかどうかを
みる。
D1と吸着触媒5の診断条件が成立しているかどうかを
みる。
【0025】まず、劣化判定終了フラグFD1はスター
タスイッチのONからOFFへの切換時に “0” とな
る(初期化される)フラグである(図7のステップ22
で後述する)。
タスイッチのONからOFFへの切換時に “0” とな
る(初期化される)フラグである(図7のステップ22
で後述する)。
【0026】診断条件には、たとえば
空燃比フィードバック制御条件の成立時であること
(従来と同様) 吸着触媒5が活性化していること(たとえば排気温度
が400 ℃ 以上) があり、これらをともに満足するとき診断条件が成立す
る。
(従来と同様) 吸着触媒5が活性化していること(たとえば排気温度
が400 ℃ 以上) があり、これらをともに満足するとき診断条件が成立す
る。
【0027】劣化判定終了FD1=1のときや診断条件
の不成立時はステップ3、4に進み、三元触媒上流のO
2センサ(図ではO2/S1で略記)4を選択し、診断
に用いる変数AF1、AF2、AF3、AF4(それぞ
の意味は後述する)に初期値の0を入れて今回の処理を
終了する。
の不成立時はステップ3、4に進み、三元触媒上流のO
2センサ(図ではO2/S1で略記)4を選択し、診断
に用いる変数AF1、AF2、AF3、AF4(それぞ
の意味は後述する)に初期値の0を入れて今回の処理を
終了する。
【0028】ここで、空燃比フィードバック制御条件が
成立していれば、三元触媒上流のO2センサ4の選択に
より、図示しないフローチャートにしたがい、三元触媒
上流のO2センサ4出力に基づいて空燃比フィードバッ
ク制御が行われる。また、変数AF1、AF2、AF
3、AF4に0を入れるのは、三元触媒上流のO2セン
サ4が選択されるときは吸着触媒5の診断を行うことは
ないからである。
成立していれば、三元触媒上流のO2センサ4の選択に
より、図示しないフローチャートにしたがい、三元触媒
上流のO2センサ4出力に基づいて空燃比フィードバッ
ク制御が行われる。また、変数AF1、AF2、AF
3、AF4に0を入れるのは、三元触媒上流のO2セン
サ4が選択されるときは吸着触媒5の診断を行うことは
ないからである。
【0029】ここで、冷間始動時の経過を述べると、次
のようになる。
のようになる。
【0030】〔1〕 O2センサ2、A/Fセンサ6、O
2センサ7はヒーター付きであり、これらセンサがまず
活性化する。
2センサ7はヒーター付きであり、これらセンサがまず
活性化する。
【0031】〔2〕 三元触媒が活性化した時点で、O2
センサ2出力に基づいて空燃比フィードバック制御が開
始される。
センサ2出力に基づいて空燃比フィードバック制御が開
始される。
【0032】〔3〕 吸着触媒が活性化した時点で診断
条件が成立する。
条件が成立する。
【0033】一方、FD1=0かつ診断条件の成立時
は、ステップ5に進み、吸着触媒下流のO2センサ7を
選択する。この選択により、それまで三元触媒上流のO
2センサ4出力に基づいて空燃比フィードバック制御が
行われていたものが、今度は吸着触媒下流のO2センサ
7出力に基づいて空燃比フィードバック制御が行われ
る。
は、ステップ5に進み、吸着触媒下流のO2センサ7を
選択する。この選択により、それまで三元触媒上流のO
2センサ4出力に基づいて空燃比フィードバック制御が
行われていたものが、今度は吸着触媒下流のO2センサ
7出力に基づいて空燃比フィードバック制御が行われ
る。
【0034】この吸着触媒下流のO2センサ7出力に基
づいての空燃比フィードバック制御中に三元触媒3と吸
着触媒5の間の空燃比振幅を計測するため、ステップ6
でA/Fセンサ6出力を読み込み、このセンサ出力をノ
ーマライズする。ノーマライズした値をAF1に入れ
る。
づいての空燃比フィードバック制御中に三元触媒3と吸
着触媒5の間の空燃比振幅を計測するため、ステップ6
でA/Fセンサ6出力を読み込み、このセンサ出力をノ
ーマライズする。ノーマライズした値をAF1に入れ
る。
【0035】ここで、A/Fセンサ出力と空燃比の関係
を図5に、A/Fセンサ出力とノーマライズ値AF1の
関係を図6に示す。図6よりノーマライズ値AF1は空
燃比がリーン側になるほど大きくなる値である。
を図5に、A/Fセンサ出力とノーマライズ値AF1の
関係を図6に示す。図6よりノーマライズ値AF1は空
燃比がリーン側になるほど大きくなる値である。
【0036】ステップ7ではAF1の前回値であるAF
2と0を比較する。始動後初めてステップ7に進んでき
たときは、AF2に前回値がまだ格納されていない(つ
まりAF2=0である)ので、ステップ18に進み、A
F1の値をAF2に移して今回の処理を終了する。
2と0を比較する。始動後初めてステップ7に進んでき
たときは、AF2に前回値がまだ格納されていない(つ
まりAF2=0である)ので、ステップ18に進み、A
F1の値をAF2に移して今回の処理を終了する。
【0037】AF2 ≠ 0(つまりAF2に前回値が格
納されている)のときは、ステップ7よりステップ8に
進み、AF1と前回値であるAF2の比較によりAF1
の値(つまり空燃比)が増加しているか減少しているか
をみる。AF1 ≧ AF2のときはステップ9に進んで
フラグF1に “0” を、AF1 < AF2のときはス
テップ10に進んでフラグF1に “1” を入れる。F
1=0により空燃比が増加していることを、またF1=
1により空燃比が減少していることを表すのである。
納されている)のときは、ステップ7よりステップ8に
進み、AF1と前回値であるAF2の比較によりAF1
の値(つまり空燃比)が増加しているか減少しているか
をみる。AF1 ≧ AF2のときはステップ9に進んで
フラグF1に “0” を、AF1 < AF2のときはス
テップ10に進んでフラグF1に “1” を入れる。F
1=0により空燃比が増加していることを、またF1=
1により空燃比が減少していることを表すのである。
【0038】ステップ11ではフラグF1が反転したか
どうかみて、反転時でないときはステップ18の操作を
行って今回の処理を終了し、反転時はステップ12でフ
ラグF1の値をみる。F1=0のとき(つまりF1の
“1” より “0” への反転時)はステップ13に進
んでAF2の値をAF3に移し、F1=1のとき(つま
りF1の “0” より “1” への反転時)はステップ
14に進んでAF2の値をAF4に移す。今回F=0
(空燃比が増加傾向)でかつ前回F1=1(空燃比が減
少傾向)であったタイミングでのAF2の値は空燃比の
極小値と、また、今回F=1(空燃比が減少傾向)でか
つ前回F1=1(空燃比が増加傾向)であったタイミン
グでのAF2の値は空燃比の極大値となる。つまり、A
F3に空燃比の極小値が、AF4に空燃比の極大値がそ
れぞれ格納されるわけである。
どうかみて、反転時でないときはステップ18の操作を
行って今回の処理を終了し、反転時はステップ12でフ
ラグF1の値をみる。F1=0のとき(つまりF1の
“1” より “0” への反転時)はステップ13に進
んでAF2の値をAF3に移し、F1=1のとき(つま
りF1の “0” より “1” への反転時)はステップ
14に進んでAF2の値をAF4に移す。今回F=0
(空燃比が増加傾向)でかつ前回F1=1(空燃比が減
少傾向)であったタイミングでのAF2の値は空燃比の
極小値と、また、今回F=1(空燃比が減少傾向)でか
つ前回F1=1(空燃比が増加傾向)であったタイミン
グでのAF2の値は空燃比の極大値となる。つまり、A
F3に空燃比の極小値が、AF4に空燃比の極大値がそ
れぞれ格納されるわけである。
【0039】ステップ15では極小値AF3と極大値A
F4がともに0でないことを確かめた後、ステップ16
で Δ A/F=AF4−AF3の式により空燃比振幅
Δ A/Fを計算し、この計算した値はメモリ(RA
M)に記憶させる。メモリは所定のa個(図7ステップ
24で後述する規定値aと同じ値)用意しており、計算
した値をA/Fセンサ出力の反転毎に順番に記憶してい
く。これらのメモリは、空燃比振幅 Δ A/Fの平均値
を算出するために必要となるものである。
F4がともに0でないことを確かめた後、ステップ16
で Δ A/F=AF4−AF3の式により空燃比振幅
Δ A/Fを計算し、この計算した値はメモリ(RA
M)に記憶させる。メモリは所定のa個(図7ステップ
24で後述する規定値aと同じ値)用意しており、計算
した値をA/Fセンサ出力の反転毎に順番に記憶してい
く。これらのメモリは、空燃比振幅 Δ A/Fの平均値
を算出するために必要となるものである。
【0040】ステップ17ではA/Fセンサ出力の反転
回数n(初期値は0)をインクリメントし、ステップ1
8の操作を実行して今回の処理を終了する。
回数n(初期値は0)をインクリメントし、ステップ1
8の操作を実行して今回の処理を終了する。
【0041】図7のフローチャートは吸着触媒の劣化判
定を行うためのもので、図4のフローとは独立にREF
信号の入力毎に実行する。
定を行うためのもので、図4のフローとは独立にREF
信号の入力毎に実行する。
【0042】ステップ21ではスタータスイッチをみて
スタータスイッチがONからOFFに切換わったときだ
けステップ22に進み劣化判定フラグFD1に “0”
を入れる。
スタータスイッチがONからOFFに切換わったときだ
けステップ22に進み劣化判定フラグFD1に “0”
を入れる。
【0043】ステップ23ではこのフラグFD1をみて
FD1=0のときだけステップ24に進み、A/Fセン
サ出力の反転回数nと規定値aを比較する。反転回数n
がa未満であるときはそのまま今回の処理を終了する
が、n ≧ aになるとステップ25に進み、AVE Δ
A/F=( ΣΔ A/F)/nの式により Δ A/Fの
平均値であるAVE Δ A/Fを計算し、この値と一定
値bとをステップ26において比較し、AVE Δ A/
F ≦ bになると、ステップ27に進んで吸着触媒に劣
化が生じていると、またAVE Δ A/F > bのとき
はステップ28に進んで正常であると判断する。
FD1=0のときだけステップ24に進み、A/Fセン
サ出力の反転回数nと規定値aを比較する。反転回数n
がa未満であるときはそのまま今回の処理を終了する
が、n ≧ aになるとステップ25に進み、AVE Δ
A/F=( ΣΔ A/F)/nの式により Δ A/Fの
平均値であるAVE Δ A/Fを計算し、この値と一定
値bとをステップ26において比較し、AVE Δ A/
F ≦ bになると、ステップ27に進んで吸着触媒に劣
化が生じていると、またAVE Δ A/F > bのとき
はステップ28に進んで正常であると判断する。
【0044】ステップ29、30では、反転回数nに初
期値の0を入れ、劣化判定フラグFD1に “1” を入
れて今回の処理を終了する。このFD1=1により、次
回からはステップ24以降に、また図4においてステッ
プ2以降に進むことができない。つまり、吸着触媒の劣
化診断はエンジン始動後に1回だけ行う構成である。
期値の0を入れ、劣化判定フラグFD1に “1” を入
れて今回の処理を終了する。このFD1=1により、次
回からはステップ24以降に、また図4においてステッ
プ2以降に進むことができない。つまり、吸着触媒の劣
化診断はエンジン始動後に1回だけ行う構成である。
【0045】診断が終了した後は、三元触媒上流のO2
センサ4が選択されることになり(図4のステップ1→
3)、三元触媒上流のO2センサ出力に基づいた空燃比
フィードバック制御が行われる。
センサ4が選択されることになり(図4のステップ1→
3)、三元触媒上流のO2センサ出力に基づいた空燃比
フィードバック制御が行われる。
【0046】このように本実施形態では、排気管2の上
流側より三元触媒3、吸着触媒5の順に装着し、三元触
媒3の低温未活性状態で吸着触媒5に排気中のHCを吸
着させ、その後に吸着触媒5が活性化したタイミングで
吸着触媒5に吸着しているHCを浄化するとともに、三
元触媒3と吸着触媒5の間にA/Fセンサ6を、また吸
着触媒5の下流にO2センサ7を配置する一方、診断条
件が成立すると、吸着触媒5下流のO2センサ7出力に
基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、この空
燃比フィードバック制御中の三元触媒3と吸着触媒5の
間の排気空燃比の振幅をA/Fセンサ6出力を用いて計
測し、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒5に劣化が生
じたかどうかの判定を行うので、吸着触媒5の上流側に
位置する三元触媒3の劣化度合に関係なく、吸着触媒5
のみの劣化診断を少ない反転回数で早期に行うことが可
能となり、これによって吸着触媒5の劣化診断精度を高
めることができる。
流側より三元触媒3、吸着触媒5の順に装着し、三元触
媒3の低温未活性状態で吸着触媒5に排気中のHCを吸
着させ、その後に吸着触媒5が活性化したタイミングで
吸着触媒5に吸着しているHCを浄化するとともに、三
元触媒3と吸着触媒5の間にA/Fセンサ6を、また吸
着触媒5の下流にO2センサ7を配置する一方、診断条
件が成立すると、吸着触媒5下流のO2センサ7出力に
基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、この空
燃比フィードバック制御中の三元触媒3と吸着触媒5の
間の排気空燃比の振幅をA/Fセンサ6出力を用いて計
測し、この空燃比振幅に基づいて吸着触媒5に劣化が生
じたかどうかの判定を行うので、吸着触媒5の上流側に
位置する三元触媒3の劣化度合に関係なく、吸着触媒5
のみの劣化診断を少ない反転回数で早期に行うことが可
能となり、これによって吸着触媒5の劣化診断精度を高
めることができる。
【0047】図8のフローチャートは第2実施形態で、
第1実施形態の図7に対応する。図7と同一部分には同
一のステップ番号を付けている。
第1実施形態の図7に対応する。図7と同一部分には同
一のステップ番号を付けている。
【0048】さて、第1実施形態において規定値aを大
きくするほど空燃比振幅の平均値AVE Δ A/Fの算
出精度が高くなるのであるが、その反面で診断のタイミ
ングが遅くなる。
きくするほど空燃比振幅の平均値AVE Δ A/Fの算
出精度が高くなるのであるが、その反面で診断のタイミ
ングが遅くなる。
【0049】そこで第2実施形態は、診断を早期に終了
させるため、A/Fセンサ出力の反転毎に空燃比振幅の
平均値を算出するとともに、バラツキ幅(反転回数が小
さいほど幅が大きくなる)を有する一対の判定値(図9
に示すNG判定値cとOK判定値d)をA/Fセンサ出
力の反転毎に設定し、これら空燃比振幅の平均値と一対
の判定値との比較により空燃比振幅の平均値がNG判定
値以下になれば劣化が生じたと、またOK判定値以上の
とき正常であると判定するようにしたものである。
させるため、A/Fセンサ出力の反転毎に空燃比振幅の
平均値を算出するとともに、バラツキ幅(反転回数が小
さいほど幅が大きくなる)を有する一対の判定値(図9
に示すNG判定値cとOK判定値d)をA/Fセンサ出
力の反転毎に設定し、これら空燃比振幅の平均値と一対
の判定値との比較により空燃比振幅の平均値がNG判定
値以下になれば劣化が生じたと、またOK判定値以上の
とき正常であると判定するようにしたものである。
【0050】図8において、図7と異なる部分を主に説
明すると、ステップ41では反転回数nをみて反転回数
nがカウントアップされたときだけ(つまりA/Fセン
サ出力の反転毎に)ステップ25に進み、空燃比振幅の
平均値AVE Δ A/Fを計算したあと、ステップ4
2、43で反転回数nより図9を内容とするテーブルを
検索して、NG判定値(第1判定値)cとOK判定値
(第2判定値)d(d ≧c)を求め、平均値AVE Δ
A/Fとこれらの判定値c、dをステップ44、45
において比較する。AVE Δ A/F ≦ cの場合には
ステップ27に進んで劣化があると、またAVE Δ A
/F ≦ cでなくかつAVE Δ A/F ≧dの場合に
ステップ28に進んで正常であると判断する。これに対
してc < AVE Δ A/F < dの場合には判断を行
うことなく今回の処理を終了する。
明すると、ステップ41では反転回数nをみて反転回数
nがカウントアップされたときだけ(つまりA/Fセン
サ出力の反転毎に)ステップ25に進み、空燃比振幅の
平均値AVE Δ A/Fを計算したあと、ステップ4
2、43で反転回数nより図9を内容とするテーブルを
検索して、NG判定値(第1判定値)cとOK判定値
(第2判定値)d(d ≧c)を求め、平均値AVE Δ
A/Fとこれらの判定値c、dをステップ44、45
において比較する。AVE Δ A/F ≦ cの場合には
ステップ27に進んで劣化があると、またAVE Δ A
/F ≦ cでなくかつAVE Δ A/F ≧dの場合に
ステップ28に進んで正常であると判断する。これに対
してc < AVE Δ A/F < dの場合には判断を行
うことなく今回の処理を終了する。
【0051】ここで、図9においてcとdが一致してい
ない領域でのc、d間の上下幅は空燃比振幅に生じるバ
ラツキの幅であり、A/Fセンサ出力の反転回数nが小
さいほどバラツキの幅が大きいことを表している。した
がって、空燃比振幅の平均値AVE Δ A/Fがこのバ
ラツキの幅内に収まるときは、正常であるとも、劣化が
生じているとも判断できないが、たとえば初回の空燃比
振幅の算出時(このときはn=1ゆえAVE Δ A/F
= Δ A/F)にその空燃比振幅がc以下となったりd
以上となれば診断が行われ、このタイミングで診断が終
了するわけである。
ない領域でのc、d間の上下幅は空燃比振幅に生じるバ
ラツキの幅であり、A/Fセンサ出力の反転回数nが小
さいほどバラツキの幅が大きいことを表している。した
がって、空燃比振幅の平均値AVE Δ A/Fがこのバ
ラツキの幅内に収まるときは、正常であるとも、劣化が
生じているとも判断できないが、たとえば初回の空燃比
振幅の算出時(このときはn=1ゆえAVE Δ A/F
= Δ A/F)にその空燃比振幅がc以下となったりd
以上となれば診断が行われ、このタイミングで診断が終
了するわけである。
【0052】このように第2実施形態によれば、A/F
センサ出力の反転毎に空燃比振幅の平均値を算出すると
ともに、バラツキ幅(反転回数が小さいほど幅が大きく
なる)を有する一対の判定値をA/Fセンサ出力の反転
毎に設定し、これら空燃比振幅の平均値と一対の判定値
との比較により空燃比振幅の平均値がNG判定値以下に
なれば劣化が生じたと、またOK判定値以上のとき正常
であると判定するので、早期の診断終了が可能となる。
したがって、早期に三元触媒上流のO2センサ出力に基
づく空燃比フィードバック制御に切換えることができる
ので、三元触媒3による高い浄化性能を確保することが
できる。
センサ出力の反転毎に空燃比振幅の平均値を算出すると
ともに、バラツキ幅(反転回数が小さいほど幅が大きく
なる)を有する一対の判定値をA/Fセンサ出力の反転
毎に設定し、これら空燃比振幅の平均値と一対の判定値
との比較により空燃比振幅の平均値がNG判定値以下に
なれば劣化が生じたと、またOK判定値以上のとき正常
であると判定するので、早期の診断終了が可能となる。
したがって、早期に三元触媒上流のO2センサ出力に基
づく空燃比フィードバック制御に切換えることができる
ので、三元触媒3による高い浄化性能を確保することが
できる。
【0053】実施形態では空燃比振幅に対して単純平均
を行う場合で説明したが、加重平均を行う場合でもかま
わない。
を行う場合で説明したが、加重平均を行う場合でもかま
わない。
【0054】実施形態では上流側が三元触媒である場合
で説明したが、上流側も吸着触媒である場合でもかまわ
ない。上流側の吸着触媒による作用効果は三元触媒によ
る作用効果とほぼ同様である。
で説明したが、上流側も吸着触媒である場合でもかまわ
ない。上流側の吸着触媒による作用効果は三元触媒によ
る作用効果とほぼ同様である。
【0055】実施形態では、三元触媒の上流および吸着
触媒の下流に安価なO2センサを用いて空燃比フィード
バック制御を行う場合で説明したが、これらO2センサ
に代えてA/Fセンサを用いることも可能である。
触媒の下流に安価なO2センサを用いて空燃比フィード
バック制御を行う場合で説明したが、これらO2センサ
に代えてA/Fセンサを用いることも可能である。
【図1】第1実施形態の制御システム図。
【図2】三元触媒の劣化程度が大きい場合の波形図。
【図3】三元触媒の劣化程度が小さい場合の波形図。
【図4】三元触媒と吸着触媒の間の空燃比振幅の算出を
説明するためのフローチャート。
説明するためのフローチャート。
【図5】A/Fセンサ出力と空燃比の関係を示す特性
図。
図。
【図6】A/Fセンサ出力とノーマライズ値AF1の関
係を示す特性図。
係を示す特性図。
【図7】吸着触媒の劣化判定を説明するためのフローチ
ャート。
ャート。
【図8】第2実施形態の吸着触媒の劣化判定を説明する
ためのフローチャート。
ためのフローチャート。
【図9】反転回数nに対する一対の判定値(NG判定値
とOK判定値)の特性図。
とOK判定値)の特性図。
【図10】第1の発明のクレーム対応図。
2 排気管
3 三元触媒
5 HC吸着触媒
6 A/Fセンサ
7 O2センサ
11 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
F01N 3/24 ZAB F01N 3/24 ZABE
(56)参考文献 特開 平9−291843(JP,A)
特開 平9−4438(JP,A)
特開 平8−218850(JP,A)
特開 平8−121232(JP,A)
特開 平9−125935(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F02D 41/14
F01N 3/00 - 3/38
Claims (4)
- 【請求項1】排気管の上流側より三元触媒、HC吸着触
媒の順に装着し、三元触媒の低温未活性状態で吸着触媒
に排気中のHCを吸着させ、その後に吸着触媒が活性化
したタイミングで吸着触媒に吸着しているHCを浄化す
るようにしたエンジンの排気浄化装置おいて、 三元触媒と吸着触媒の間にA/Fセンサを、また吸着触
媒の下流に排気中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ
を配置する一方、 吸着触媒下流の前記酸素濃度センサ出力のみに基づいて
空燃比フィードバック制御を行う手段と、 この空燃比フィードバック制御中に前記A/Fセンサ出
力を用いて三元触媒と吸着触媒の間の排気空燃比の振幅
を計測する手段と、 この空燃比振幅に基づいて吸着触媒に劣化が生じたかど
うかの判定を行う手段とを設けたことを特徴とする排気
浄化装置の診断装置。 - 【請求項2】前記劣化判定手段は、前記空燃比振幅の平
均値を算出する手段と、この平均値と所定値との比較に
より平均値が所定値以下の場合に吸着触媒に劣化が生じ
たとの判定を行う手段とからなることを特徴とする請求
項1に記載の排気浄化装置の診断装置。 - 【請求項3】前記劣化判定手段は、前記A/Fセンサ出
力の反転毎に前記空燃比振幅の平均値を算出する手段
と、前記A/Fセンサ出力の反転回数が小さいほど幅が
大きくなるバラツキ幅を有する一対の判定値を、前記A
/Fセンサ出力の反転毎に設定する手段と、これら空燃
比振幅の平均値と一対の判定値との比較により空燃比振
幅の平均値が一対の判定値のうちのバラツキ幅の下側を
定める第1判定値以下の場合に吸着触媒に劣化が生じた
と、また空燃比振幅の平均値が一対の判定値のうちのバ
ラツキ幅の上側を定める第2判定値以上の場合に吸着触
媒に劣化が生じていないとの判定を行う手段とからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置の診断
装置。 - 【請求項4】前記三元触媒に代えてHC吸着触媒を用い
ることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つ
に記載の排気浄化装置の診断装置。
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