JPH02136538A - 触媒劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、）１ト気ガスを浄化する触媒コンバータの触
媒劣化を検出する触媒劣化検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関から排出される排気カス中のＣｏ、
）（Ｃ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化する触媒コンバ
ータが用いられている。この触媒コンバータの）量化能
力は、理論空燃比近傍の比較的狭い範囲においで、大き
な効果を有するので、ｌトスカス中の酸素濃度を検出し
て空燃比を理論空燃比となるようにフィードバック制御
する装置が用いられている。例えは、特開昭６１−２８
６５５０号公報に開示された装置では、触媒コンバータ
の上流側と下流側とにそれぞれ酸素濃度センサを設け、
上流側の酸素濃度センサによるフィードパ・ンク制御に
加えて下流側の酸素濃度センサによるフィードバック制
御を実行（）でいる。下流側の酸素濃度センサは、排気
カスの熱的影響や被毒量が少なく、また酸素濃度が平衡
状態に近いので、応答速度は遅いものの、出力特性のば
らつきが少なく、このダブル酸素）成度センザシステム
とすることによって、上流側の酸素濃度センサの出力特
性のばらつき、部品のほらつき、経時変化等を有効に補
償している。

しかし、触媒コンバータが劣化すると、下流側の酸素濃
度センサの出力特性が変化してしまい、下流側の酸素）
８度センサによるフィードバック制御に乱れを生じ、Ｃ
ｏ、ＨＣ，ＮＯ×エミッションの悪化等を招くので、触
媒コンバータの劣化を検出する触媒劣化検出装置が刊み
込まれている。

この触媒劣化検出装置は、アイドル状態、加減速状態、
燃料増量状態等を除いた定常状態のときに、触媒コンバ
ータの下流側に設けられた酸素濃度センサからの出力幅
が所定以上であるとき、若しくは、触媒コンバータの上
流側に設けられた酸素濃度センサと、下流側の酸素濃度
センサとの出力周間の比が所定値以上のときに、触媒が
劣化していると判断している。

Ｕ発明が解決しようとする課題］ ところで、こうした従来の装置では、下流側酸素濃度セ
ンサによるフィードバック制御を、上流側酸素濃度セン
サによるフィードバック制御に加える、いわゆるダブル
酸素濃度センサシステムにおいて、上流側の酸素濃度セ
ンサが正常に作動しているときには、触媒の劣化を有効
に検出することができる。しかし、酸素）温度センサの
出力特性は、理論空燃比の近傍では空燃比の小さな変化
に対して出力電圧は大きく変化し、それ以外の領域では
空燃比の変化に対して出力電圧は余り大きく変化しない
、いわゆる７字状の特性である。そのため、下流側酸素
濃度センサは、触媒劣化の検出のみに使用し、空燃比コ
ントロールは上流側酸素）温度センサの信号によっての
みフィードバック制御するシステムにおいては、上流側
の酸素濃度センサの出力特性が劣化し、空燃比が理論空
燃比からリーン若しくはリッチのいずれかの側にずれた
状態でフィードバック制御が行われてしまう場合がある
。そのため、下流側の酸素濃度センサは、理論空燃比か
ら外れたリーン若しくはリッチのいずれかの側にずれた
状態で酸素）農産を検出することになる。よって、空燃
比が変化しても出力電圧が余り変化せず所定の幅で変動
しなくなり、また、変動の周間も長くなり触媒の劣化を
有効に検出できない場合がある。

そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、
空燃比フィードバック制御の構成に関わらず、触媒の劣
化を有効に検出できる触媒劣化検出装置を提供すること
にある。

光叫９購滅 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は課題を解決するため
の手段として次の構成を取った。即ち、第１図に例示す
る如く、 内燃機関Ｍ１の排気系に設けられた排ガス浄化のための
触媒コンバータＭ２の下流側に設けられた排気カス中の
酸素）農産を検出する酸″素瀾度センサＭ３と、 減速状態で燃料供給が停止された後に前記内燃機関Ｍ１
への燃料供給が再開されたことを検出する燃料供給再開
判定手段Ｍ４と、 前記酸素濃度センサＭ３の検出酸素濃度が所定濃度以下
となったことを判定する濃度判定手段Ｍ５と、 前記燃料供給再開判定手段Ｍ４により燃料供給が再開さ
れたと判定されたときから、前記濃度判定手段Ｍ５によ
り所定濃度以下となったと判定されるまでに経過した時
間が所定時間経過していないときには触媒が劣化してい
ると判定する劣化判定手段Ｍ６と、 を備えたことを特徴とする触媒劣化検出装置の構成がそ
れである。

［作用］ 前記構成を有する触媒劣化検出装置は、触媒コンバータ
Ｍ２が、内燃機関Ｍ１からの排気ガスをン争化し、酸素
濃度センサＭ３が、触媒コンバータＭ２の下流の排気ガ
ス中の酸素濃度を検出し、燃料供給再開判定手段Ｍ４が
、減速状態で燃料供給が停止された後に内燃機関Ｍ１へ
の燃料供給が再開されたことを検出し、濃度判定手段Ｍ
５が、酸素濃度センサＭ３により検出された酸素濃度が
所定濃度以下となったことを判定し、劣化判定手段Ｍ６
が、燃料供給再開判定手段Ｍ４により燃料供給が再開さ
れたと判定されたときから、濃度判定手段ＩＶＩ　５に
より所定濃度以下となったと判定されるまでに経過した
時間が所定時間経過しているときには触媒が劣化してい
ると判定する。よって、空燃比フィードバック制御の構
成に関わらず、触媒の劣化を有効に検出できる。

［実施例コ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例である触媒劣化検出装置の概
略構成図である。空気を濾過するエアクリーナ１を介し
て吸入された空気は、エアクリーナ１に接続された吸気
管２に供給される。吸気管２には、エアフローメータ４
が設けられており、エアフローメータ４は吸入空気量に
応じた信号を出力するものである。また、吸気管２には
、アクセルへダル６に連動して開閉動作するスロットル
バルブ８が設げられている。このスロットルバルブ８の
開度に応じた信号が、スロットル開度センサ１０から出
力されるように構成されている。

前記吸気管２は、内燃機関本体１２の各気筒に分岐され
て接続されている。また、吸気管２内に燃料を噴射して
内燃機関本体１２に燃料を供給する燃料噴射弁１４が、
吸気管２に配設され、でいる。

更に、内燃機関本体１２には、排気管１６が接続されて
おり、排気管１６の途中には、三元触媒が収納された触
媒コンバータ１８が介装されており、内燃機関本体１２
で生じた排気カス中のＣ０９ＨＣ，ＮＯｘが角山媒コン
バータ１８ここよってン争化されて、排気ガスが排出さ
れるように構成されている。

前記触媒コンバータ１８の上流側の排気管１６には、上
流側酸素濃度センサ２０が配設されており、この上流側
酸素濃度センサ２０は、排気管１６内の排気ガスの酸素
濃度に応じた信号を出力するものである。また、触媒コ
ンバータ１８の下流側の排気管１６には、下流側酸素濃
度センサ２２が配設されており、この下流側酸素濃度セ
ンサ２２は触媒コンバータ１日により浄化された排気カ
スの酸素）温度に応じた信号を出力するものである。

また、前記内燃機関本体１２のクランク軸２４の所定回
転毎の回転角位置信号と、クランク軸２４の基準回転位
置での基準位置信号とを出力する回転センサ２６が設け
られている。

これらのエアフローメータ４、スロットル開度センサ１
０、燃料噴射弁１４、上流側酸素濃度センサ２０、下流
側酸素濃度センサ２２、回転センサ２６は、各々電子制
御８９回路５０に接続されている。

この電子制御回路５０は、周知のＣＰＵ５２、制御用の
プログラムやデータを予め格納するＲＯＭ５４、読み書
き可能なＲＡＭ５６に、入出力回路５８がコモンバス６
０を介して相互に接続されて構成されている。ＣＰＵ５
２は、エアフローメータ４、スロットル開度センサ１０
、上流側酸素濃度センサ２０、下流側酸素濃度センサ２
２からの信号を入出力回路５８を介して人力し、これら
の信号、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６内のプログラムやデー
タ等に基づいてＣＰＵ５２は、入出力回路５８を介して
燃料噴射弁１４に駆動信号を出力する。

この電子制御回路５０において行われる処理のうぢ、例
えは本実施例の燃料噴射制御処理では、上流側酸素濃度
センサ２０により検出された酸素温度出力信号に基づい
て、空燃比が理論空燃比となるように、フィードパ・ン
ク制御する。第４図に示すように、上流側酸素濃度セン
サ２０の出力信号レベルが小さいリーン側にあるときに
は、フィードバック補正係数ＦＡＦを徐々に増加する。

出力信号レベルがリーン側からリッチ側に切り替わった
ときには、フィードバック補正係数ＦＡＦを徐々に減少
させる。そして、リッチ側からリーン側に切り替わった
ときには、フィードバック補正係数ＦＡＦを徐々に増加
させる。このフィートバンク補正係数ＦＡＦによって、
燃料噴射弁１４からの燃料噴射量を増減して、空燃比が
理論空燃比となるように制ｉ卸している。

一方、ある速度で走行中に、アクセルペダル６が戻され
て、スロットル開度センサ１０によりスロットル開度が
ほぼ０の全閉状態となったことが検出されると、減速状
態であると判定して、燃料カットフラグＦを値１にセッ
トし、燃料噴射弁１４からの燃料噴射を停止し、回転数
が所定回転数まで下がったときには、燃料カットフラグ
Ｆを値Ｏにクリアして燃料噴射を再開する。この燃料供
給再開直後は、一般にフィードバック補正係数ＦＡＦを
補正して、燃料噴射量が多くなるようにされている。

次に、前述した電子制御回路５０で行われる処理につい
て、第３図のフローチャートによって説明する。

木触謀劣化検出装置は、図示しないキースイッチが投入
されると、前述した燃料噴射制御処理等と共に、第３図
の触媒劣化検出処理を所定時間毎に繰り返し実行する。

まず、ある速度での走行中から、減速状態となって燃料
供給が停止され、所定回転数以下となって、燃料供給が
再開されたか否かを燃料カットフラグＦがｌ＋１］　１
から値Ｏに切り替わったか否かにより判定する。即ち、
減速状態となって燃料供給が停止されると、内燃機関本
体１２内では燃焼が行われず、空気が排気ガスとして排
出される。これにより、排気ガス中の酸素濃度も増加し
て、上流側酸素濃度センサ２０及び下流側酸素濃度セン
サ２２の出力信号電圧レベルは共に小さくなる。また、
触媒コンバータ１８内の触媒が劣化していないときには
、触媒内に十分な酸素が蓄えられる（いわゆる０２スト
レージ効果と言われるものである。）。あるいは、触媒
が劣化していると触媒内に酸素が十分に蓄えられなくな
る。

まず、下流側酸素濃度センサ２２が安定した出力を示す
温度に達しているかどうかを判定しくステップ１００）
、適正な温度以上になっていれは、次に減速状態となっ
て燃料供給が停止された後、燃料供給が再開された直後
かどうかを、前述の如く判定すると共に、再開されてか
ら所定時間内であるか否かも判定する（ステップ１０１
）。更に、ステップ１０２で燃料供給再開後スロットル
バルブ８が全閉状態かどうかを判定する。そして、ステ
ップ１００〜１０２の全ての条件を満たす運転条件にお
いて、ステップ１２０にて下流側酸素濃度センサ２２の
出力信号電圧レベルが所定電圧レベルＶ５以上となった
か否かを判定する。ステップ１００〜１０２の各条件を
満たさない場合は、適切な触媒の劣化検出ができないと
判定し、カウンタＣをクリアする（ステ・ンブ１１０）
。そして、他の制御処理と共に本制御処理を繰り返し実
行する。

また、燃料供給が再開されたことにより、内燃機関本体
１２内で燃焼が行われて、排気ガス中の酸素濃度が減少
し、リーン側からり・ンチ側に変化していき、第４図に
示すように、下流側酸素）温度センサ２２の出力信号電
圧レベルが上がり始める。

ステップ１２０の処理により、下流側酸素濃度センサ２
２の出力信号電圧レベルが所定電圧レベルＶｓ以上に達
していないと判定すると、カウンタＣの値をインクリメ
ントする（Ｃ＋Ｃ＋１）（ステップ１３０）。そして、
本制御処理を繰り返し実行して、カウンタＣの値をイン
クリメントすると共に、ステップ１２０の処理により、
下流側酸素濃度センサ２２の出力信号電圧レベルが所定
電圧レベルＶｓｌＪ上となったと判定されると、カウン
タＣの値をホールドして（ステップ１４０）、カウンタ
Ｃの値が所定値により小さいか否かを判定する（ステッ
プ１５０）。

即ち、カウンタＣの値によって、燃料供給再開後から所
定電圧レベルＶＳ以上に達するまでの時間を計測する。

触媒が劣化していないときには、触媒には十分な酸素が
蓄えられているので、触媒コンバータ１日を通過した排
気ガス中の酸素濃度はすぐには減少しない。その為、燃
料供給が再開された後、下流側酸素濃度センサ２２の出
力電圧レベルは、すぐに増加せずに、第４図に示すよう
に、所定電圧レベルＶｓに達するまでの時間が長い。ま
た、触媒が劣化しているときには、触媒コンバータ１８
を通過した排気ガス中の酸素）製度は、触媒内に酸素が
十分蓄えられていないので、比較的速く減少する。よっ
て、下流側酸素濃度センサ２２の出力電圧レベルは増加
し、第４図に破線で示すように、所定電圧レベルＶｓに
達するまでの時間が短い。

ステップ１５０の処理により、カウンタＣの値が所定（
ｆｉ　Ｋ以上であると、触媒が劣化していないと判定し
て、カウンタＣの値を−Ｈクリアする（ステップ１１０
）。

一方、ステップ１５０の処理により、カウンタＣの値が
所定値［（より小さいと、触媒が劣化していると判定し
て、触媒劣化をＲＡＭ５Ｂに記憶する。また、例えは、
警告灯６２を点灯しくステップ１６０）、本制御処理を
一旦抜ける。

本実施例では、上流側酸素濃度センサ２０によって理論
空燃比にフィードバック制御する場合を例としたが、上
流側酸素濃度センサ２０と下流側酸素温度センサ２２と
によって理論空燃比にフィードバック制御するものであ
っても同様に実施可（１ヒである。この場合には、触媒
が劣化したままフィードバック制御を継続すると、第４
図に破線で示す如く、フィードバック補正係数ＦＡＦが
下流ＩＪ１１酸素濃度センサ２２によって補正されてし
まうので、ステップ１６０の処理において、フィードバ
ック補正係数ＦＡＦを、例えは値１に固定する処理を実
行すれはよい。

尚、ステップ１０１の処理の実行が、燃料供給再開判定
手段Ｍ４として働き、ステップ１２０の処理の実行が、
濃度判定手段Ｍ５として働く。また、ステップ１３０〜
１５０の処理の実行が、劣化判定手段Ｍ６として働く。

前述した如く木触媒劣化検出装置は、燃料供給を再開し
てから（ステップ１００〜１０２）、下流側酸素濃度セ
ンサ２２の出力信号電圧レベルが所定レベルＶ９に達す
るまでの時間が（ステ・ンブ１２０）、所定時間より短
いときには、触媒コンバータ１８の触媒が劣化している
と判定する（ステップ１５０）。

従って、走行中に減速状態とな−ったときには、燃料供
給が停止するので、その後燃料供給が再開されると、リ
ーン側からリッチ側に切り替わり、下流ｔｌ！ｌ　＃素
濃度センザ２２の出力信号電圧レベルは所定電圧レベル
Ｖｓを横切るので、この時間を計測することにより確実
に触媒コンバータ１日の触媒の劣化を検出することが出
来る。よって、空燃比を理論空燃比にするフィードバッ
ク制御とは直接関係なく触媒の劣化を検出しているので
、いわゆるダブル酸素濃度センサシステムにおいても、
あるいは上流側酸素濃度センサ２０のみで空燃比をフィ
ー　ドパツク制御するシステムにおいても、システム構
成に関わりなく触媒の劣化を確実に検出することが出来
る。

以１−本発明はこの様な実施例に同等限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々な
る態様で実施し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の触媒劣化検出装置は、燃料
供給が再開されると、リーン側からリッチ側に切り替わ
るので、この時間を計測することにより、空燃比を理論
空燃比にするフィードバック制御のシステム構成に関わ
らず、確実に触媒コンバータの触媒の劣化を検出するこ
とが出来るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例としての触媒劣化検出装置の概
略構成図、第３図は本実施例の電子制御回路において行
われる制御処理の一例を示すフローナヤ−１・、第４図
は本実施例の両酸素濃度センサの出力信号とフィードバ
ック補正係数との変化を示すグラフである。 Ｍｌ・・・内燃機関 Ｍ２．１Ｂ・・・触媒コンバータ Ｍ３・・・酸素濃度センサ Ｍ４・・・燃料供給再開判定手段 Ｍ５・・・濃度判定手段 Ｍ６・・・劣化判定手段 ２・・・吸気管　　　　１２・・・内燃機関本体１６・
・・排気管　　　２０・・・上流側酸素濃度センサ２２
・・・下流１１Ｊ酸素）農産セノザ ５０・・・電子制御回路 代理人　　弁理士　　定立　勉（ほか２名）第１図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の排気系に設けられた排ガス浄化のための触媒
   コンバータの下流側に設けられた排気ガス中の酸素濃度
   を検出する酸素濃度センサと、減速状態で燃料供給が停
   止された後に前記内燃機関への燃料供給が再開されたこ
   とを検出する燃料供給再開判定手段と、 前記酸素濃度センサの検出酸素濃度が所定濃度以下とな
   ったことを判定する濃度判定手段と、前記燃料供給再開
   判定手段により燃料供給が再開されたと判定されたとき
   から、前記濃度判定手段により所定濃度以下となったと
   判定されるまでに経過した時間が所定時間経過していな
   いときには触媒が劣化していると判定する劣化判定手段
   と、を備えたことを特徴とする触媒劣化検出装置。