JPH04301156A - エンジンの排気浄化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気系に介装した排気
センサの劣化程度を判定する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装置とし
て、排気系に触媒装置を配設すると共に排気濃度から空
燃比を検出する排気センサを設け、エンジンに供給する
空燃比を触媒における浄化性能が良好となる目標空燃比
に制御する技術が実施されている。また、上記排気浄化
装置の触媒の劣化による浄化性能の低下を検出し、許容
値以上の浄化性能の悪化を回避するために、触媒装置の
下流に劣化検出用に排気センサを配設し、この排気セン
サの反転回数が所定値以上の時を触媒の劣化状態である
と判定する技術が、例えば、特開平２−９１４４０　号
公報に見られるように公知である。

【０００３】一方、前記排気センサもその使用に応じて
検出性能が劣化し、空燃比の変動に対する検出反応が遅
くなり排気浄化性能が低下することから、この排気セン
サの劣化程度を検出する技術も種々提案されている。一
例としては、上記排気センサが劣化状態となると、定常
のフィードバック制御状態においては反転周期が長くな
る傾向となり、特定の条件での反転周期が所定値より長
くなることで劣化状態を判定することが提案されている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
にエンジンの排気系に設けた排気センサの劣化程度を検
出するについて、通常の運転状態においては他の要因で
空燃比の変動周期そのものが長くなっているときに、こ
れに対応した排気センサの反転周期の大きさから劣化状
態と誤判定する恐れがあり、そのために、判定基準の反
転周期を大きな値とすると劣化判定の検出精度が低く排
気浄化性能の悪化状態が継続される一方、判定基準を短
くすると誤判定の問題を有する。

【０００５】そこで本発明は上記事情に鑑み、排気系に
配設した排気センサの劣化状態を高い精度で確実に検出
できるようにしたエンジンの排気浄化装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の排気浄化装置は、図１に基本構成を示すように
、エンジンＥに対して吸気系Ａおよび排気系Ｂがそれぞ
れ接続され、吸気系Ａには空燃比を調整する燃料噴射弁
などを備えた空燃比制御手段Ｃが設置されている。一方
、排気系Ｂには排気濃度から空燃比を検出する排気セン
サＤが設置され、この排気センサＤの信号は前記空燃比
制御手段Ｃに出力され、該空燃比制御手段Ｃは排気セン
サＤの信号に基づき空燃比が目標空燃比となるように燃
料供給量を制御する。

【０００７】また、上記空燃比制御手段Ｃには、所定の
減速運転時に燃料の供給を停止する燃料カット手段Ｆか
らの信号が出力される。さらに、前記空燃比制御手段Ｃ
には、上記燃料カット手段Ｆによって燃料の供給が停止
された状態で、所定量の劣化検出用燃料を噴射する劣化
検出用噴射手段Ｇからの信号が出力される。そして、前
記排気センサＤの信号および劣化検出用噴射手段Ｇの信
号が劣化判定手段Ｈに出力される。この劣化判定手段Ｈ
は排気センサＤの出力変化を検出し、劣化検出用噴射手
段Ｇによる劣化検出用燃料の供給に対応する排気センサ
Ｄの出力信号の反応状態の遅れから該排気センサＤの劣
化程度を判定するものである。上記劣化判定手段Ｈで排
気センサＤの劣化状態が判定されると、警報手段Ｊの作
動によって運転者に警告を与え、早期の整備作業を促す
。

【０００８】前記劣化検出用噴射手段Ｇは、空燃比制御
手段Ｃで燃料噴射弁の経時変化などを補正するために設
定される学習値に基づいて、排気センサＤがリッチ検出
信号を出力するのに必要十分な燃料量を演算供給するの
が好適である。さらに、上記劣化検出用噴射手段Ｇは、
燃料供給の停止状態から燃料の供給を復帰する際に所定
量の劣化検出用燃料を噴射するようにしてもよい。

【０００９】

【作用および効果】上記のようなエンジンの排気浄化装
置では、排気系に設けた排気センサの劣化程度を判定す
るために、減速運転時で燃料の供給が停止されている状
態で別途に劣化検出用燃料の供給を行い、この劣化検出
用燃料の供給に対する排気センサの出力信号の反応状態
の遅れから排気センサの劣化程度を、他の燃料制御特性
に影響されることなく正確に判定することができ、この
劣化検出に基づく警報を行って排気浄化性能の悪化を改
善することができるものである。

【００１０】また、学習値に対応して劣化検出用燃料の
供給を行うと、燃料噴射弁の個体差、経時変化等に影響
されることなく同一の燃料量を供給することができ、さ
らに排気センサの劣化検出精度が高められる。さらに、
燃料復帰時に排気センサの結果検出を行うようにすると
、検出用に供給した燃料をそのままエンジン運転に使用
できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図２にこの実施例の排気浄化装置を備えたＶ型エン
ジンの全体構成図を示す。

【００１２】Ｖ型エンジン１０は、所定の角度をもって
傾斜した左右のバンク１０ａ，１０ｂ　を備え、両側の
バンク１０ａ，１０ｂ　の各気筒１１に吸気を供給する
吸気通路１２は上流側からエアクリーナ１４、エアフロ
ーセンサ１５を備え、下流側部分が各バンク１０ａ，１
０ｂ　で独立形成され、それぞれの吸気通路１２ａ，１
２ｂ　にはスロットルバルブ１６，１６が介装され、下
流端には燃料を噴射供給するインジェク１７ａ，１７ｂ
　が配設されている。

【００１３】また、両バンク１０ａ，１０ｂ　の各気筒
１１からの排気ガスを排出する排気通路１８は各バンク
１０ａ，１０ｂ　で独立形成され、それぞれの独立排気
通路１８ａ，１８ｂ　には排気ガスの酸素濃度から空燃
比を検出する排気センサ２０ａ，２０ｂ（Ｏ２　センサ
）がそれぞれ配設されている。両側の独立排気通路１８
ａ，１８ｂ　は排気センサ２０ａ，２０ｂ　より下流側
の部分で集合排気通路１８ｃ　に合流され、この集合排
気通路１８ｃ　には排気ガス浄化用の触媒コンバータ２
１が介装されている。

【００１４】また、前記燃料噴射弁１７ａ，１７ｂ　か
らの燃料噴射量がコントローラ２４から運転状態に応じ
た燃料噴射パルスが出力されて調整されると共に、排気
センサ２０ａ，２０ｂからの空燃比信号を受けたコント
ローラ２４は所定のフィードバック運転領域において供
給空燃比が目標空燃比となるように空燃比のフィードバ
ック制御を行い、さらに、所定の減速運転時には燃料の
噴射供給を停止する減速燃料カット制御を行う。

【００１５】一方、上記排気センサ２０ａ，２０ｂ　の
劣化状態を、減速燃料カット時に劣化検出用燃料の供給
を行って検出判定する。この劣化検出用燃料の供給は、
減速燃料カットの開始から所定時間経過後に学習値に応
じて所定量噴射し、この劣化検出用燃料の供給から所定
時間経過後に排気センサ２０ａ，２０ｂ　の出力を検出
し、この出力が所定値に達していない状態を排気センサ
２０ａ，２０ｂ　の劣化状態であると判定し、警告表示
灯２５ａ，２５ｂ　に信号が出力されて点灯表示が行わ
れる。

【００１６】そして、上記コントローラ２４には、エン
ジンの運転状態の検出のために、エアフローセンサ１５
からの吸入空気量信号、回転センサ２７からの回転数信
号、スロットル全閉を検出するスロットルセンサ２８か
らのスロットル開度信号などがそれぞれ入力される。

【００１７】前記コントローラ２４による空燃比制御は
、基本的には運転状態に応じた燃料噴射パルスを演算し
各気筒に対して噴射供給し、排気センサ２０ａ，２０ｂ
　の空燃比検出信号に基づいて検出空燃比が目標空燃比
となるようにそれぞれのバンク１０ａ，１０ｂで、両空
燃比の偏差に基づいて燃料噴射量を増減制御して、空燃
比のフィードバック制御を行うものである。また、スロ
ットル開度が全閉でエンジン回転数が所定値以上の減速
運転時には燃料の供給を停止する。

【００１８】上記コントローラ２４による排気センサ２
０ａ，２０ｂ　の劣化判定処理のルーチンを説明する前
に、その処理の概略を図５のタイムチャートによって説
明する。まず、（１）　は減速燃料カットのオン・オフ
を示し、ａ点から所定の減速状態となって燃料カットを
開始するものであり、この燃料カットの開始から所定時
間Ｔ１経過後のｂ点で、（２）　に示すように劣化検出
用の燃料噴射パルスを燃料噴射弁に出力して所定量の燃
料噴射を行う。そして、（３）　は排気センサの出力信
号（検出電圧）を示し、この排気センサはａ点からの燃
料カットの実行に伴ってリーン検出により検出電圧が低
下する。この燃料カットに伴うリーン検出からｂ点での
劣化検出用燃料噴射に伴って、リッチ検出により検出電
圧が上昇する。この検出電圧の上昇は、正常排気センサ
では実線のように敏感に反応して電圧の変化が大きく、
一方、劣化排気センサでは破線のように反応が鈍く電圧
の変化が緩やかとなる。 これに伴い、ｂ点での劣化用燃料噴射パルスの出力から
所定時間Ｔ２が経過したｃ点で排気センサの出力電圧を
検出し、この検出電圧が所定値Ｖｓ以下の場合に排気セ
ンサの劣化状態で、所定値Ｖｓより高い場合が正常状態
であると判定するものである。

【００１９】次に、上記のような劣化判定処理を図３お
よび図４のフローチャートに沿って説明する。図３にお
いて、制御スタート後、ステップＳ１で故障判定フラッ
グＦが０にリセットされているか否かを判定する。この
故障判定フラッグＦは後述のセットによって、燃料カッ
トの開始から劣化用燃噴射パルスの出力まですなわち前
記ａ〜ｂまでが１に、劣化用燃噴射パルスの出力から排
気センサ出力の検出まですなわち前記ｂ〜ｃまでが２に
セットされる。

【００２０】そして、劣化判定を開始していない状態で
上記故障判定フラッグＦが０にリセットされ、上記ステ
ップＳ１の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２に進
んで燃料カット中か否かを、ステップＳ３でエンジン回
転数が排気センサの劣化判定を行うのに適した所定範囲
内か否かを判定する。このステップＳ２およびＳ３の判
定がＹＥＳの場合には、ステップＳ４で故障判定フラッ
グＦを１にセットすると共にタイマーＴを０にリセット
する。

【００２１】上記故障判定フラッグＦが１にセットされ
ると前記ステップＳ１のＮＯ判定によりステップＳ５に
進み、この故障判定フラッグＦが１にセットされている
が否かを判定し、そのＹＥＳ判定に伴って前記と同様に
ステップＳ６およびＳ７で燃料カット中か否かおよびエ
ンジン回転数が所定範囲内か否かを判定する。この条件
を満たす場合には、ステップＳ８でタイマーＴのインク
リメントを行ってから、ステップＳ９でタイマーＴが所
定値Ｔ１に達したか否かを判定する。この所定時間Ｔ１
が経過してステップＳ９の判定がＹＥＳとなると、ステ
ップＳ１０で排気センサの検出電圧Ｖを読み込み、ステ
ップＳ１１で検出電圧Ｖが所定値Ｖｓ以下か否かを判定
する。この所定値Ｖｓは、前記劣化判定スライスレベル
である。

【００２２】上記ステップＳ１１の判定がＮＯで検出電
圧Ｖが所定値Ｖｓより高い場合は、燃料カット中で空燃
比がリーン状態なのにリッチ検出を行っている排気セン
サの出力異常であるから、ステップＳ１２でアラーム表
示を行って異常の発生を警告すると共に、ステップＳ１
３で故障判定フラッグＦを０にリセットして以後の劣化
判定を中止する。また、前記ステップＳ６もしくはＳ７
の判定がＮＯの場合には、ステップＳ１６に進んで同様
に故障判定フラッグＦを０にリセットする。

【００２３】一方、前記ステップＳ１１の判定がＹＥＳ
で、検出電圧Ｖが所定値Ｖｓ以下の場合には、ステップ
Ｓ１４に進んで劣化用燃料噴射パルスを出力して劣化用
燃料の噴射供給を行う。この劣化用燃料噴射パルスは、
吸入空気量およびそれまでの燃料のフィードバック制御
における学習値を使用して、供給空燃比が所定のリッチ
状態となるように噴射量を演算して噴射制御する。そし
て、ステップＳ１５で故障判定フラッグＦを２にセット
すると共に、タイマーＴを０にリセットする。

【００２４】上記故障判定フラッグＦが２にセットされ
ると前記ステップＳ１およびＳ５ののＮＯ判定によりス
テップＳ１７に進み、図４に示す劣化判定ルーチンの処
理を行う。図４において、ステップＳ２１は前述のステ
ップＳ２と同様に燃料カット中か否かを判定するもので
、また、ステップＳ２２もステップＳ３と同様にエンジ
ン回転数が排気センサの劣化判定を行うのに適した所定
範囲内か否かを判定するものである。そして、このステ
ップＳ２１およびＳ２２の判定がＹＥＳの場合には、ス
テップＳ２３でタイマーＴのインクリメントを行ってか
ら、ステップＳ２４でタイマーＴが所定値Ｔ２に達した
か否かを判定する。劣化判定用燃料噴射から所定時間Ｔ
２が経過して上記ステップＳ２４の判定がＹＥＳとなる
と、ステップＳ２５で排気センサの検出電圧Ｖを読み込
み、ステップＳ２６で検出電圧Ｖが劣化判定スライスレ
ベルである所定値Ｖｓ以上か否かを判定する。

【００２５】上記ステップＳ２６の判定がＹＥＳで、検
出電圧Ｖが所定値Ｖｓ以上の場合には、ステップＳ２８
に進んで排気センサは正常であると判定する。一方、前
記ステップＳ２６の判定がＮＯで検出電圧Ｖが所定値Ｖ
ｓより低い場合は、リッチ空燃比の供給に対する検出反
応が遅く検出電圧の上昇に遅れがあることから、ステッ
プＳ２７に進んで排気センサの劣化であると判定してア
ラーム表示を行って劣化の発生を警告する。そして、ス
テップＳ２９で故障判定フラッグＦを０にリセットして
劣化判定を終了する。また、前記ステップＳ２１もしく
はＳ２２の判定がＮＯの場合には、ステップＳ２９に進
んで同様に故障判定フラッグＦを０にリセットする。

【００２６】なお、上記フローチャートにおいては、一
方のバンクの排気センサの劣化検出についての処理を説
明したが、両側のバンク１０ａ，１０ｂ　で同時に劣化
検出用の燃料噴射を実行することにより、同様の処理に
よってそれぞれの独立排気系の排気センサ２０ａ，２０
ｂ　の劣化程度を同様に検出することができるものであ
る。

【００２７】上記実施例のような処理によって、排気セ
ンサの出力異常および劣化状態の検出を行い、常に正常
な空燃比検出を行う排気センサを使用して適正な排気浄
化性能を維持することができるものである。

【００２８】なお、前記実施例においては、劣化検出用
燃料を噴射供給した後、所定時間Ｔ２が経過した時点で
の排気センサの出力電圧の大きさから劣化程度を判定す
るようにしているが、排気センサの出力信号を検出し、
この出力電圧が所定値に達するまでの時間を求めて、こ
の時間が所定値より長い場合を劣化状態であると判定し
もよく、また、排気センサの出力電圧が所定値上昇する
時間を検出し、この時間が所定値より長い場合を劣化状
態であると判定するようにしてもよい。さらに、上記実
施例ではＶ型エンジンの例について説明したが、その他
のエンジンについても同様に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンの排気浄化装置の構成を明示
するための基本構成図

【図２】具体例を示す排気浄化装置を備えたＶ型エンジ
ンの全体構成図

【図３および図４】コントローラの処理を説明するため
の要部フローチャート図

【図５】排気センサの劣化検出の制御を説明するための
タイムチャート図

【符号の説明】

Ｅ，１０　　　　　エンジン Ｃ　　　　空燃比制御手段 Ｄ　　　　排気センサ Ｆ　　　　燃料カット手段 Ｇ　　　　劣化検出用噴射手段 Ｈ　　　　劣化判定手段 ２０ａ，２０ｂ　　　　　排気センサ ２４　　　　コントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　排気系に排気濃度から空燃比を検出す
   る排気センサを設ける一方、所定の減速運転時には燃料
   の供給を停止する燃料カット手段を備えたエンジンにお
   いて、上記燃料カット手段によって燃料の供給が停止さ
   れた状態で、所定量の劣化検出用燃料を噴射する劣化検
   出用噴射手段と、前記排気センサの出力変化を検出し、
   劣化検出用燃料の供給に対応する排気センサの出力信号
   の反応状態の遅れから該排気センサの劣化程度を判定す
   る劣化判定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】　　前記劣化検出用噴射手段は、燃料噴射
   弁の経時変化などを補正する燃料制御の学習値に基づい
   て、排気センサがリッチ検出信号を出力するのに必要十
   分な燃料量を演算供給することを特徴とする請求項１記
   載のエンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】　　前記劣化検出用噴射手段は、燃料供給
   の停止状態から燃料の供給を復帰する際に所定量の劣化
   検出用燃料を噴射することを特徴とする請求項１記載の
   エンジンの排気浄化装置。