JPH03281960A - 触媒の劣化検出装置 - 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］ 本発明は、空燃比センサにより触媒コンバータの触媒の
劣化を検出する触媒の劣化検出装置に関する。

［従来の技術］ 近年、エンジンの空燃比フィードバック制御においては
、排気ガスを浄化する触媒の上流側と下流側とに０２セ
ンサなどの空燃比センサをそれぞれ設け、上流側０２セ
ンサの出力特性のばらつきを下流側０２センサにより補
償して単一の０２センサの出力特性のばらつきに起因す
るＩＩＩ御精度の悪化を改善する、いわゆるダブル０２
センサシステムが提案されている。

このシステムにおいては、０２センサの出力特性から触
媒の劣化を検出し、排気ガス浄化性能の悪化を防止する
ようにしており、例えば、特開昭６．３−９７８５２号
公報には、エンジンが所定運転状態にあるとき、所定時
間当りの第２の空燃比センサ（触媒下流側の空燃比セン
サ）の出力の反転回数により触媒の劣化を検出する技術
が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記空燃比センサの出力により触媒の劣化を
検出する際には、エンジンが空燃比的に安定しているこ
とが望ましく、従って、触媒の劣化診断は、上記先行技
術に記載されているように、エンジン回転数と負荷とが
所定範囲内にある定常状態において実行される。

しかしながら、減速時の燃料カット、急加速時の割込み
増量噴射などが実行された直後は、エンジン回転数と負
荷とから定常状態とみなせる状態になった場合であって
も、実際にはしばらく空燃比的に不安定な状態が継続す
ることが多く、この状態で触媒の劣化診断を実行すると
、０２センサの出力反転周期が不安定なため誤診断とな
るおそれがある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、空燃比セ
ンサの出力から触媒の劣化を検出する際の信頼性を向上
し、確実に触媒の劣化を検出することのできる触媒の劣
化検出装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明による触媒の劣化検出装
置は、第１の空燃比センサを上流側に臨ませるとともに
第２の空燃比センサを下流側に臨ませた触媒コンバータ
の触媒の劣化を検出する触媒の劣化検出装置において、
第１図に示すように、工・ンジンの運転状態が、少なく
とも上記第２の空燃比センサの出力に基づいて上記触媒
の劣化を検出する触媒劣化診断のための設定条件を満足
するか否かを判別する運転状態判別手段Ｍ１と、上記運
転状態判別手段Ｍ１でエンジンの運転状態が上記触媒劣
化診断のための設定条件を満足すると判別したとき、上
記触媒劣化診断の実行に対して遅延を設定する診断遅延
手段Ｍ２とを備えたものである。

［作　用］ 上記構成による触媒の劣化検出装置では、エンジンの運
転状態が、少な（とも上記第２の空燃比センサの出力に
基づいて上記触媒の劣化を検出するための触媒劣化診断
のための設定条件を満足するか否かが運転状態判別手段
Ｍ１により判別され、設定条件を満足すると判別される
と、診断遅延手段Ｍ２により設定された遅延をもって上
記触媒劣化診断が実行され、触媒の劣化が検出される。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図以下は本発明の一実施例を示し、第２図はエンジ
ン制御系の概略図、第３図は触媒劣化診断手順を示すフ
ローチャート、第４図は０２センサの出力特性を示す説
明図である。

第２図において、符号１はエンジン本体を示し、図にお
いては水平対向型エンジンを示す。このエンジン本体１
のシリンダヘッド２に、インテークマニホルド３、エキ
ゾーストマニホルド４が各々連設されている。

また、上記インテークマニホルド３の上流側にスロット
ルチャンバ５が連通され、このスロットルチャンバ５の
上流側が吸入管６を介してエアクリーナ７に連通されて
おり、さらに、上記吸入管６の上記エアクリーナ７の直
上流に吸入空気子センサ（図においてはホットフィルム
式エア７０−メータ）８が介装されている。

また、上記スロットルチャンバ５に設けられたスロット
ルバルブ５ａにスロットル開度センサ９ａとスロットル
バルブ仝閉を検出するアイドルスイッチ９ｂとが連設さ
れ、上記インテークマニホルド３の各気筒の燃焼窄に連
通する各吸入ボートの直上流に加圧燃料を噴射するイン
ジェクタ１０が配設されている。さらに、上記インテー
クマニホルド３に形成された冷却水通路（図示せず）に
冷却水温センサ１１が臨まされている。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト１ｂにク
ランクロータ１２が固設され、このクランクロータ１２
の外周に、基準クランク位置信号を出力するクランク角
センサ１３が対設されている。

また、上記エンジン本体１のエキゾーストマニホルド４
に連通する排気管１４に排気ガス浄化のための三元触媒
を収容する触媒コンバータ１５が介装され、この触媒コ
ンバータ１５の上流側と下流側とに、それぞれ、第１の
空燃比センサ、第２の空燃比センサ（本実施例において
は、それぞれ、第１の０２センサ１６ａ、第２の０２セ
ンサ１６ｂ）が臨まされて排気ガス中の特定成分濃度が
検出される。

一方、符号２０は、マイクロコンピュータからなる制御
装置であり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、及
び、Ｉ１０インターフェース２４、及び、Ａ／Ｄ変換器
（ＡＤＣ）２５がパスライン２６を介して互いに接続さ
れ、第１の空燃比センサを上流側に臨ませるとともに第
２の空燃比センサを下流側に臨ませた触媒コンバータの
触媒の劣化を検出する劣化検出装置の機能が実現され、
また、空燃比制御などの他の機能が実現される。

上記ＡＤＣ２５には、スロットル開度センサ９ａ、吸入
空気量センサ８、冷却水温センサ１１、及び、第１．第
２の０２センサ１６ａ、１６ｂなどが接続され、各セン
サからのアナログ信号がデジタル信号へと変換される。

また、上記Ｉ１０インターフェース２４の入力ボートに
は、クランク角センサ１３などの他のセンサ類が図示し
ない波形整形回路を介して接続されるとともに、アイド
ルスイッチ９ｂなどのスイッチ類が接続され、一方、上
記Ｉ１０インターフェース２４の出力ポートには、イン
ジェクタ１０などのアクチュエータ類が駆動回路２７を
介して接続されている。

上記ＲＯＭ２２には制御プログラム及び各種固定データ
が記憶されており、上記ＲＡＭ２３には、各種フラグ類
、上記ＣＰＵ２１による演算処理データなどが格納され
る。

上記ＣＰＵ２１では、クランク角センサ１３からのクラ
ンク角信号によりエンジン回転数Ｎを算出し、このエン
ジン回転数Ｎと吸入空気量センサ８からの吸入空気量Ｑ
とに基づいて基本燃料噴射ＩＴｐをマツプ検索などによ
り直接あるいは補間計算にて求め、触媒コンバータ１５
の上流側と下流側とに臨まされた第１．第２の０２セン
サ１６ａ、１６ｂからの出力に基づいて、上記基本燃料
噴射ＩＴｐを空燃比フィードバック補正するとともに、
各種運転状態パラメータにより増量補正などを加えて最
終的な燃料噴射量Ｔｉを演算し、また、点火時期θＩＧ
などを演算する。

そして、制御タイミング設定用に設けられたカウンタ、
タイマ類に燃料噴射時刻、点火時刻をセットし、演算し
た燃料噴射ＭＴｉに相応するインジェクタ１０の駆動パ
ルス幅信号、点火時期θＩＧに対する点火信号を最適な
タイミングで出力する。

さらに、上記ＣＰＵ２１では、所定の時間周期毎に上記
第１．第２の０２センサ１６ａ、１６ｂからの出力によ
り触媒の劣化診断を実行し、診断の結果、触媒劣化と判
定されると、警告灯などを点灯して触媒コンバータ１５
の触媒交換を警告する。

次に、触媒の劣化診断手順を第３図のフローチャートに
従って説明する。

このフローチャートに示すプログラムは、所定時間毎に
実行される判定ルーチンであり、ステップ５１０２で触
媒劣化診断のための診断条件が成立しているか否かを判
定する。

すなわち、吸入空気」センサ８、冷却水温センサ１１、
クランク角センサ１３などから検出される運転状態パラ
メータにより、エンジンの運転状態がアイドル状態、加
減速状態などを除いた定常状態にあり、触媒劣化診断の
ための設定条件が満足されるか否かが判定され、例えば
、冷却水ＩＴ−、エンジン回転数Ｎ１基本燃料噴射ＩＴ
ｐなどが設定範囲内にあるとき、診断条件成立と判定さ
れる。

上記ステップ５１０２で触媒劣化診断のため・の条件が
成立しない場合には、ステップ５１０１でタイマＴＨを
クリアし、条件が成立した場合、上記ステップ５１０２
からステップ５１０３へ進んで上記タイマＴＨをカウン
トアツプして条件成立後の経過時間を計時する。

尚、上記タイマＴＨによる計時は、カウンタ、タイマ類
などのハードウェアを用いても良く、また、ＣＰＵ２１
の計時機能を利用しても良い。

次いで、上記ステップ５１０３からステップ５１０４へ
進み、上記タイマＴＨの計時Ｔを読出して、予め設定し
た時間ＴＳＥＴ　　＜例えば、５ｓｅｃ）に達したか否
かを判別する。そして、Ｔ　＜　Ｔ　ＳＥＴの場合、上
記ステップ５１０２へ戻って再び触媒劣化診断のための
条件を判別し、一方、Ｔ≧Ｔ　ＳＥＴの場合、すなわち
触媒劣化診断のための条件成立後、設定時間Ｔ　ＳＥＴ
が経過した場合、ステップ５１０５へ進み、直ちに触媒
劣化診断を実行する。

第４図に示すように、通常、触媒コンバータ１５上流側
の第１の０２センサ１６ａは、下流側の第２の０２セン
サ１６ｂに対して応答速度が高く、その出力周波数が高
いが、触媒が劣化すると、酸素ストレージ効果の減少に
より下流側の第２の０２センサ１６ｂの出力が上流側の
第１の０２センサ１６ａの出り周波数に近付く。

従って、上記第１．第２の０２センサ１６ａ。

１６ｂの出力周波数の比較により、あるいは、上記第２
の０２センサ１６ｂの出力周波数の変化により、触媒の
劣化度合いを診断することができる。

この場合、減速時の燃料カットあるいは急加速時の割込
み増量噴射などが実行された直後に触媒劣化診断のため
の条件が成立しても、診断実行に対してデイレイが設け
られているため直ちに診断が実行されず、空燃比的に不
安定な状態から十分安定した状態になった後に触媒の劣
化診断が実行される。

従って、従来のように、運転状態パラメータから判別さ
れる触媒劣化診断のための条件が成立しても、実際には
空燃比的に不安定な状態で第１゜第２の０２センサ１６
ａ、１６ｂの出力周波数が安定せず、空燃比リッチ／リ
ーンの反転にゆらぎを生じているような状態での診断を
行うことがなくなり、誤判定が防止されて診断の信頼性
を大幅に向上することができる。

尚、触媒劣化診断時のデイレイは、診断条件成立後の経
過時間に限定されず、第１の０２センサ１６ａあるいは
第２の０２センサ１６ｂの空燃比リッチ／リーンの繰返
し回数が予め設定した回数に達した後、触媒劣化診断を
実行するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、触媒コンバータの
触媒の劣化を、少なくとも下流側に臨ませた第２の空燃
比センサの出力に基づいて検出する際に、運転状態判別
手段によりエンジンの運転状態が触媒劣化診断のための
設定条件を満足するか否かを判別し、この設定条件を満
足すると判別したとき、診断遅延手段により上記触媒劣
化診断の実行に対して遅延を設定するため、常に、空燃
比が安定した状態で触媒の劣化を検出することができる
。

従って、誤診断が防止されて確実に触媒の劣化を検出す
ることができ、信頼性の向上を図ることができるととも
に、排気ガス浄化性能の悪化を未然に防止することがで
きるなど優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図以
下は本発明の一実施例を示し、第２図はエンジン制御系
の概略図、第３図は触媒劣化診断手順を示すフローチャ
ート、第４図は０２の出力特性を示す説明図である。 Ｍｌ・・・運転条件判別手段 Ｍ２・・・診断遅延手段 センサ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の空燃比センサを上流側に臨ませるとともに第２の
   空燃比センサを下流側に臨ませた触媒コンバータの触媒
   の劣化を検出する触媒の劣化検出装置において、 エンジンの運転状態が、少なくとも上記第２の空燃比セ
   ンサからの出力に基づいて上記触媒の劣化を検出する触
   媒劣化診断のための設定条件を満足するか否かを判別す
   る運転状態判別手段と、上記運転状態判別手段でエンジ
   ンの運転状態が上記触媒劣化診断のための設定条件を満
   足すると判別したとき、上記触媒劣化診断の実行に対し
   て遅延を設定する診断遅延手段とを備えたことを特徴と
   する触媒の劣化検出装置。