JPH06264724A

JPH06264724A - 内燃機関の触媒劣化診断装置

Info

Publication number: JPH06264724A
Application number: JP5054033A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sato; 立男佐藤; Masayoshi Nishizawa; 公良西沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-20
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JP2962089B2

Abstract

(57)【要約】【目的】触媒の劣化を精度良く診断する。【構成】コントロールユニット50は、所定の機関運転状
態を検出すると、ステップ26において空燃比がリーン側
に移行するように空燃比フィードバック補正係数αを所
定量小さいα₀に固定設定する。そして、かかる状態を
所定時間維持した後、排気温度センサ17により検出され
る触媒出口温度ＴｃＯを、ステップ32で基準排気温度Ｔ
ｃ１として記憶する。その後ステップ33で、前記α₀を
所定量づつ増加させ、その都度ステップ34にて、前記基
準排気温度Ｔｃ１とこの時の触媒出口排気温度ＴｃＯと
の差（ΔＴｃ１）と、予め記憶してある所定値（ＤＣＴ
１）とを比較する。ステップ35で、前記α₀が所定値α
₄に達してもΔＴｃ１＜ＤＣＴ１である場合には、三元
触媒24が劣化していると診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の触媒劣化診
断装置に関し、詳しくは、触媒により内燃機関の排気浄
化を行なう排気浄化装置（触媒コンバータ）内の触媒の
劣化を診断する触媒劣化診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染の見地から、内燃機関か
ら排出される排気中に含まれる有害成分（ＮＯｘ、Ｃ
Ｏ、ＨＣ等）の低減が強く要求されている。そのため、
排気通路の途中に触媒コンバータを介装し、該触媒コン
バータの触媒反応により前記有害成分を酸化還元（浄
化）して、大気中へ有害成分が排出するのを抑制するよ
うにしている。しかし、かかる触媒コンバータにおいて
は、前記触媒反応による反応熱が高温となることから、
触媒成分がシンタリングされたり、触媒担体が過熱化し
て溶損したり、或いは燃料・オイル中の不純物等により
触媒成分が被毒されたりする場合があるため、初期の有
害成分の浄化率を維持できなくなる（劣化する）場合が
あった。かかる劣化した状態で、そのまま当該触媒コン
バータを使用すると、有害成分が浄化されずに大気中に
多量に排気されることとなるので、触媒の劣化の有無を
診断して有害成分が大気中に排出されるのを未然に防止
することが要求されている。

【０００３】例えば、かかる触媒の劣化を防止する従来
の技術としては、特願昭５６−８８９１９号に開示され
る排気温度の検出装置がある。このものは、三元触媒を
有する触媒コンバータ内に、触媒通過後の排気温度を検
出する排気温度センサを設け、触媒通過後の排気温度が
所定値以上の高温になると、例えば車室内に設けられる
排気温度警告灯を点灯させることにより、運転者に認識
させるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の排気温度検出装置では、触媒が劣化し易い高温と
なるのを未然に防止することはできるものの、一旦触媒
が劣化してしまった後には、触媒の反応熱が発生しなく
なり、前記所定温度まで触媒温度が上昇しなくなるた
め、運転者は良好に触媒が作用しているものと認識して
しまうため、触媒が劣化したことを知るのは全く不可能
であった。また、単に排気温度センサにより触媒通過後
の排気温度を検出し、該排気温度と所定温度とを比較す
るのみであるので、排気温度センサ自体の出力値にバラ
ツキがあると、誤検出する可能性が高く、精度の高い装
置であるとは言えなかった。

【０００５】また、特開平１−２１６００９号には、触
媒の入口部と出口部とに排気温度センサを設け、触媒入
口温度と、触媒反応熱により上昇する触媒出口温度と、
の温度差を検出し、該温度差に基づいて触媒の劣化を診
断するようにした装置が開示されているが、かかる装置
では、前記同様、排気温度センサ自体の出力値にバラツ
キがあると、誤診断する可能性が高くなるため、精度の
高い装置ではなかった。そのため、精度良く診断するた
めには、排気温度センサ自体の出力値にバラツキが少な
い高価な排気温度センサが必要となり、製品コスト等の
上昇は避けられなかった。

【０００６】特開平４−６０１０６号には、２つの空燃
比間の触媒出口の排気温度差を求めることで排気温度セ
ンサの出力値のバラツキを排除しつつ、触媒の劣化を検
出できるするようにした内燃機関の制御装置が開示され
ている。かかる装置は、触媒の劣化検出を、通常の理論
空燃比制御を行っている状態での触媒出口排気温度と、
空燃比をリッチ側に移行させてその時の触媒出口排気温
度とから温度上昇勾配を求め、該温度上昇勾配と予め記
憶されている所定値とを比較するようにしている。

【０００７】しかしながら、実際には、空燃比をリッチ
側に移行させた際に、触媒内にストレージされていた少
量の酸素が放出されることにより、一時的に触媒の反応
が活性化して触媒出口排気温度が上昇することはあるも
のの、前記ストレージされていた酸素が消失した後は、
空燃比のリッチ化により触媒を通過する排気自体が酸素
不足となるので、酸化反応が抑制され、反応熱の発生が
低下して排気温度は徐々に低下して行く傾向を示すの
で、触媒出口排気温度が上昇している時間は極短時間で
あり、またその上昇温度も低いために、実質的には触媒
の劣化状態を精度良く検出することができないのが実情
であった。

【０００８】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、排気温度センサの出力値のバラツキが触媒劣
化診断に与える影響を排除しつつ、高精度に触媒の劣化
を診断することができる内燃機関の触媒劣化診断装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明にかかる内燃機関の触媒劣化診断装置は、図１
（Ａ）に示すように、内燃機関から排出される排気を浄
化するための触媒を内装する排気浄化装置を排気通路に
介装した内燃機関において、前記排気浄化装置を通過し
た排気の温度を検出する下流側排気温度検出手段Ａと、
空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側の所定
空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段Ｂと、前記所
定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・リーン
方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させる空燃
比変更手段Ｃと、前記下流側排気温度検出手段Ａにより
検出される前記空燃比固定手段Ｂにより固定された所定
空燃比における排気温度と、前記空燃比変更手段Ｃによ
り変更された空燃比における排気温度と、の温度差を求
め、該温度差に基づいて前記触媒の劣化を判定する触媒
劣化判定手段Ｄと、を含んで構成した。

【００１０】請求項２に記載の発明にかかる内燃機関の
触媒劣化診断装置は、図１（Ｂ）に示すように、内燃機
関から排出される排気を浄化するための触媒を内装する
排気浄化装置を排気通路に介装した内燃機関において、
前記排気浄化装置より上流側の排気の温度を検出する上
流側排気温度検出手段Ｄと、前記排気浄化装置を通過し
た排気の温度を検出する下流側排気温度検出手段Ａと、
空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側の所定
空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段Ｂと、前記所
定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・リーン
方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させる空燃
比変更手段Ｃと、前記空燃比固定手段Ｂにより固定され
た所定空燃比において、前記上流側排気温度検出手段Ｄ
により検出される上流側排気温度と、前記下流側排気温
度検出手段Ａにより検出される下流側排気温度と、の温
度差を求め、前記空燃比変更手段Ｃにより変更された空
燃比において、前記上流側排気温度検出手段Ｄにより検
出される上流側排気温度と、前記下流側排気温度検出手
段Ａにより検出される下流側排気温度と、の温度差を求
め、前記固定された所定空燃比における温度差と、前記
変更された空燃比における温度差と、の温度差に基づい
て前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段Ｅと、を
含んで構成した。

【００１１】

【作用】かかる構成を有する請求項１に記載の内燃機関
の触媒劣化診断装置は、例えば、機関運転状態が所定の
運転状態であることを検出すると、触媒劣化診断を行う
べく、空燃比を空燃比固定手段により理論空燃比に対し
てリッチ側又はリーン側の所定空燃比に所定時間固定
し、かかる状態における触媒通過後の基準排気温度を検
出する一方、空燃比変更手段により空燃比を前記空燃比
固定手段により固定した所定空燃比とは理論空燃比を挟
んで反対側に向けて、即ちリッチ側に固定されていたら
リーン側に、リーン側に固定されていたらリッチ側に変
更して、かかる変更後の比較排気温度を検出する。そし
て、前記基準排気温度と比較排気温度との温度差を求
め、これと、例えば予め触媒劣化判定手段に記憶してあ
る所定温度差と、を比較する。これにより、２つの空燃
比間で求めた排気温度の差を求めることになるため、排
気温度検出手段の出力値のバラツキの影響を完全に排除
することができると共に、一旦空燃比を理論空燃比以外
の空燃比に所定時間固定して安定させた状態で基準排気
温度を検出し、更にその後前記固定した空燃比を理論空
燃比を挟んで反対側に向けて変更した状態で比較排気温
度を検出するようになしたので、前記基準排気温度と比
較排気温度の温度差を大きくすることが可能となり、触
媒劣化診断の診断精度を高めることができる。

【００１２】そして、請求項２に記載の内燃機関の触媒
劣化診断装置は、請求項１に記載の発明に対し、排気浄
化装置の上流側にも上流側排気温度検出手段を設け、こ
れにより、前記所定空燃比に固定した際に、前記下流側
排気温度検出手段により検出される下流側排気温度と、
前記上流側排気温度検出手段により検出される上流側排
気温度と、の（第１の）温度差を検出する。そして、前
述同様に、空燃比を変更した際に、前記下流側排気温度
検出手段により検出される下流側排気温度と、前記上流
側排気温度検出手段により検出される上流側排気温度
と、の（第２の）温度差を検出する。このようにして求
められた第１の温度差と、第２の温度差とから更に温度
差を求め、これと、例えば予め触媒劣化判定手段に記憶
してある所定温度差と、を比較する。これにより、純粋
な触媒の反応熱による温度変化のみを精度よく検出する
ことができるようになるため、請求項１に記載の発明に
比較して、更に触媒劣化診断の診断精度を高めることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付の図面に基づ
き説明する。第１の実施例は、図２に示すように、機関
11の吸気通路12には吸入空気流量Ｑを検出するエアフロ
ーメータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量
Ｑを制御する絞り弁14と、該絞り弁14の開度を検出する
開度センサ14ａが設けられ、下流のマニホールド部分に
は気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁15
が設けられる。

【００１４】燃料噴射弁15は、後述するようにコントロ
ールユニット50からの噴射パルス信号によって開弁駆動
され、燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケ
ット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ16が設け
られる。また、図２で図示しないディストリビュータに
は、クランク角センサ18が内蔵されており、該クランク
角センサ18から機関回転と同期して出力されるクランク
単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基
準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出す
る。

【００１５】一方、排気通路21にはマニホールド集合部
に排気中の酸素濃度を検出することによって吸入混合気
の空燃比を検出する空燃比センサ22が設けられると共
に、更に排気下流側には、内部に排気中のＣＯ、ＨＣの
酸化とＮＯ_Xの還元を行って浄化する排気浄化装置とし
ての三元触媒24を備える触媒コンバータ23が介装されて
いる。なお、三元触媒24としては、ハニカム形状等のモ
ノリス触媒、メタル触媒、或いはステンレスウール製、
ペレット形等何如なるものであって構わない。また、本
実施例では、理論空燃比において高いＮＯ_X、ＣＯ、Ｈ
Ｃの浄化率を発揮する三元触媒について説明するが、勿
論酸化触媒等であってもよい。

【００１６】ところで、触媒出口温度ＴｃＯを検出する
排気温度検出手段として例えばクロメル・アルメル熱電
対からなる排気温度センサ17が、コンバータケーシング
25と三元触媒24との間の触媒コンバータ23の出口部26に
臨んで、前記コンバータケーシング25に取付けられてい
る。該排気温度センサ17の検出信号はコントロールユニ
ット50に入力される。かかる排気温度センサ17は、三元
触媒24を通過した排気温度を検出できればよく、したが
って、三元触媒24内に設けるようにしてもよい。

【００１７】なお、図示しない車室内に設けられるキー
スイッチには、スタート信号を検出するスタートスイッ
チ19が設けられ、該スタートスイッチ19により検出され
るスタート信号が前記コントロールユニット50に入力さ
れている。ところで、コントロールユニット50に内蔵さ
れたマイクロコンピュータのＣＰＵは、予め基本燃料噴
射量Ｔｐで代表される機関負荷と機関回転速度Ｎｅとに
応じて予め設定されている目標空燃比の混合気を形成す
べく、吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとの検出値に
基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ；Ｋは定
数）を演算する一方、該基本燃料噴射量Ｔｐに機関運転
条件による種々の補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉ
（＝Ｔｐ×α×Ｋ×Ｃｏ，α：空燃比フィードバック補
正係数、Ｋ：空燃比学習制御係数、Ｃｏ：各種補正係
数）を演算する。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当す
るパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の吸気行程にタ
イミングを合わせて各燃料噴射弁15にそれぞれ出力する
ようになっている。前記エアフローメータ13、開度セン
サ14a 、クランク角センサ18、排気温度センサ17、水温
センサ16等が、機関運転状態検出手段を構成している。

【００１８】そして、コントロールユニット50が、後述
するように前記三元触媒24が劣化していると診断する
と、図示しない車室内に設けられた警報信号を警告灯20
に出力する。警告灯20は警報信号が入力されると、点灯
して運転者に三元触媒24の劣化を速やかに認識させるこ
とができるようになっている。ここにおいて、まず初め
に、空燃比フィードバック補正係数αを設定するサブル
ーチンＡについて、図４に示すフローチャートに従って
説明する。

【００１９】ステップ１（図ではＳ１と記してある。以
下同様。）では、フラグＮ２＝０か否を判断する（かか
るフラグＮ２は、後述するように、触媒劣化診断を行な
う際に用いるフラグで、Ｎ２＝０の場合が、触媒劣化診
断中でないことを示し、Ｎ２＝１の場合が触媒劣化診断
中であることを示している）。ＹＥＳの場合には、触媒
劣化診断中ではないので、通常の空燃比フィードバック
補正係数αの設定制御を行なうべくステップ２へ進み、
ＮＯの場合には触媒劣化診断中であると判断して本フロ
ーを終了する。つまり、通常の空燃比フィードバック補
正係数設定制御を行なわずに、後述する触媒劣化診断制
御を継続して行なうようになっている。

【００２０】ステップ２では、空燃比フィードバック制
御を行なってよい運転条件か否かを判断する。例えば、
高回転、高負荷時等の排気温度の上昇による三元触媒24
の溶損等が発生しやすい運転領域では、空燃比をリッチ
側に固定して空燃比フィードバック制御を行なわないよ
うにするためである。空燃比フィードバック制御を行な
ってよい運転条件であれば、ＹＥＳと判断してステップ
３へ進み、ＮＯであればステップ15において前記フィー
ドバック補正係数αを1.0 とした後、本フローを終了す
る。

【００２１】ステップ３では、空燃比センサ22の出力電
圧ＯＳＲ１を読み込み、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル
値に変換する。ステップ４では、前記デジタル変換され
たＯＳＲ１と、スライスレベルＳＬとを比較して、ＯＳ
Ｒ１≦ＳＬであれば、空燃比はリーン状態であるとして
ステップ５へ進みリッチ状態かリーン状態かを判定する
フラグＦ1 を０とする一方、ＯＳＲ１＞ＳＬであれば、
ステップ６へ進み空燃比がリッチ状態であるとして前記
フラグＦ１を１として記憶する（つまり、該フラグＦ１
は、Ｆ１＝０の場合がリーン状態で、Ｆ１＝１の場合が
リッチ状態である）。

【００２２】ステップ７では、前記フラグＦ１の判定結
果が前回の結果に対して反転したか否かを判断する。反
転している（ＹＥＳ）と判断した場合には、ステップ８
へ進む。ステップ８では、前記フラグＦ１＝０であるか
否かを判断する。ＹＥＳであれば、空燃比はリッチ状態
であるとして、ステップ９へ進み、空燃比フィードバッ
ク補正係数αを比例分Ｐ_Lだけ増量補正すべくα＝α＋
Ｐ_Lと設定して本フローを終了する。一方、ＮＯであれ
ば、空燃比はリーン状態であると判断して、ステップ10
へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを比例分Ｐ_R
だけ減量補正すべくα＝α−Ｐ_Rと設定する。

【００２３】ここでは、更にステップ11へ進んで、後述
する触媒劣化診断制御において使用する空燃比フィード
バック補正係数αの下限値α₁を、今回求まったα（＝
α−Ｐ_R）と前回までの下限値α₁とを重み付け平均処
理した値を、下限値α₁〔＝（ｎ−１）／ｎ×α₁＋１
／ｎ×α〕として更新記憶するようになっている。ステ
ップ７において、反転していない（ＮＯ）と判断した場
合には、ステップ12へ進む。

【００２４】ステップ12では、前記フラグＦ１＝０であ
るか否を判断する。ＹＥＳであれば、空燃比はリッチ状
態であるとして、ステップ13へ進み、前記αを比例分Ｉ
_Lだけ増量補正すべくα＝α＋Ｉ_Lと設定して本フロー
を終了する。一方、ＮＯであれば、空燃比はリーン状態
であると判断して、ステップ14へ進み、空燃比フィード
バック補正係数αを比例分Ｉ_Rだけ減量補正すべくα＝
α−Ｉ_Rと設定して本フローを終了する。

【００２５】このようにして、触媒劣化診断を行なって
いない状態においては、機関11の空燃比が目標空燃比
（理論空燃比）に維持されるように、該サブルーチンＡ
により空燃比フィードバック補正係数が逐次設定される
ようになっている。そして、かかる空燃比フィードバッ
ク補正係数α等に基づいて、燃料噴射量Ｔｉ（＝Ｔｐ×
α×Ｋ×Ｃｏ）が演算され、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の噴射パルス信号が、各燃料噴射弁15に出
力され、燃料噴射が行われる。これにより、空燃比が理
論空燃比に維持されるので、前記三元触媒24の浄化性能
が最大限発揮されることとなる。

【００２６】つづいて、以下に、コントロールユニット
50が行なう触媒劣化診断制御について、図３に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。ステップ21では、スタ
ートスイッチ19がＯＦＦであるか否かを判断し、ＹＥＳ
であればステップ22へ進む。ＮＯであれば、機関11の始
動が開始されたと判断して、ステップ40へ進み、１度触
媒劣化診断を行なったか否かを判別するフラグＮ１（該
フラグＮ１は、Ｎ１＝０の場合が、まだ触媒劣化診断が
行なわれていない状態を示し、Ｎ１＝１の場合が、１度
触媒劣化診断が行なわれた状態を示す。）をＮ１＝０と
し、触媒劣化診断中と診断中でないこととを判定するフ
ラグＮ２（該フラグＮ２は、Ｎ２＝０の場合が、触媒劣
化診断中でないことを示し、Ｎ２＝１の場合が触媒劣化
診断中であることを示す。）をＮ２＝０とした後、通常
の空燃比フィードバック補正係数設定制御を行なうべく
サブルーチンＡへ進む。

【００２７】ステップ22では、前記Ｎ１＝０であるか否
か、即ち触媒劣化診断が初回であるか否かを判定する。
ＹＥＳであればステップ23へ進み、ＮＯであれば、その
ままサブルーチンＡに進む。ステップ23では、機関11の
運転状態が触媒劣化診断を行ない得る運転状態であるか
否かを判断する。例えば、機関１の冷却水温度Ｔｗ、排
気温度ＴｃＯが所定の範囲内にあるか、或いは燃料噴射
量Ｔｐ、機関回転速度Ｎｅが所定範囲内にあるか、また
機関運転状態が定常運転状態であるか否か等を判断し
て、全ての条件が満たされ触媒劣化診断を行ない得る運
転状態であると判断すると、ステップ24へ進む。そし
て、前記以外の運転状態のときには、ステップ38へ進
み、前記フラグＮ２＝０か否かを判定する。該判定結果
がＹＥＳであれば、触媒劣化診断中でないと判断して、
そのままサブルーチンＡへ進む。ＮＯであれば、ステッ
プ39において、空燃比フィードバック補正係数αをα＝
1.0 、フラグＮ２＝０とした後、サブルーチンＡへ進
む。

【００２８】ステップ24では、排気温度センサ17の出力
信号に基づいて現在の触媒出口排気温度ＴｃＯを記憶す
る。ステップ25では、前記フラグＮ２＝０であるか否か
を判断する。ＹＥＳの場合には、まだ触媒劣化診断状態
に入った直後であると判断して、ステップ26〜ステップ
29において、各パラメータの初期値を設定する。

【００２９】即ち、ステップ26では、空燃比フィードバ
ック補正係数αを、サブルーチンＡにおいて求めた空燃
比フィードバック補正係数αの下限値α₁と、予め記憶
してある所定値α₂との差を求めた値α₀（＝α₁−α
₂）として固定する。かかる新たに求めた空燃比フィー
ドバック補正係数α₀が、触媒劣化診断中には空燃比フ
ィードバック補正係数α₀として固定設定されて、これ
に基づいて燃料噴射量Ｔｉが演算される。

【００３０】ここにおいて、該ステップ26が、空燃比固
定手段を構成する。ステップ27では、更に前記下限値α
₁に、ステップ26で求めた前記空燃比フィードバック補
正係数αを後述するステップ33において徐々に変化させ
て行く際の所定の最大変化幅α₃を加算し、その値をα
₄（＝α₁＋α₃）とし、これを触媒劣化診断時に変化
させる空燃比フィードバック補正係数の最大値α₄とし
て設定記憶する。

【００３１】ステップ28では、ステップ24で検出した触
媒出口排気温度ＴｃＯを、触媒劣化診断時の基準排気温
度Ｔｃ１として記憶する。ステップ29では、フラグＮ２
＝１とし、コントロールユニット50に内蔵されるタイマ
ーのカウント値Ｔｍを０とする。ところで、前記ステッ
プ25で、フラグＮ２＝０でないと判断されると、即ち、
触媒劣化診断中であると判断されると、その後、ステッ
プ30へ進み、前記タイマーのカウント値Ｔｍに所定時間
ＤＴｍを加算した値を、新たなＴｍ（＝Ｔｍ＋ＤＴｍ）
として更新する。

【００３２】ステップ31では、Ｔｍ＜Ｔｍ₁（Ｔｍ₁は
所定時間）であるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、
ステップ32へ進み、ステップ24で新たに検出された触媒
出口排気温度ＴｃＯを前記基準排気温度Ｔｃ１として更
新記憶する。このように、新たな触媒出口排気温度Ｔｃ
Ｏを基準排気温度Ｔｃ１として更新記憶するのは、図５
に示すように、所定時間Ｔｍ₁内において、前記ステッ
プ26で固定された空燃比フィードバック補正係数α₀に
よりリーン側に制御されているので、三元触媒24を通過
する排気が酸素過剰状態となるので、酸化反応が促進さ
れるため、その反応熱により触媒出口排気温度ＴｃＯが
一旦上昇し、その後反応が安定して触媒出口排気温度Ｔ
ｃＯが一定となるのを効果的に利用し、つまり高温化し
かつ安定化した触媒出口排気温度ＴｃＯをより正確な基
準排気温度Ｔｃ１として用いることにより、診断精度を
より向上させるためである。なお、前記ステップ32で
は、Ｔｍ＜Ｔｍ₁を判断する代わりに、触媒出口排気温
度ＴｃＯ（或いは排気温度Ｔｃ１）が一定となったか否
かで判断するようにしてもよい。また、ステップ33で更
新記憶する触媒出口排気温度ＴｃＯを平均化したり、こ
れらのうちの最大値を用いるようにしてもよいのは勿論
である。

【００３３】一方、ステップ31において、Ｔｍ＜Ｔｍ₁
でないと判断されると、ステップ33へ進み、前記空燃比
フィードバック補正係数α₀（＝α₁−α₂）に所定値
ＩＤを加算して新たなα₀（＝α₀＋ＩＤ）に置き換え
ることで、空燃比を徐々にリッチ側へ移行させるように
する。これは、空燃比を徐々にリッチ側へ移行させるこ
とで、強制的に三元触媒24を通過する排気を酸素不足状
態にして、触媒の酸化反応を低下させて反応熱の発生を
抑え、触媒出口温度ＴｃＯを低下させることにより、後
述するステップ34における判定精度を向上させることが
できる。

【００３４】ここにおいて、該ステップ33が、空燃比変
更手段を構成する。ステップ34では、前記基準排気温度
Ｔｃ１と、かかる時点での触媒出口排気温度ＴｃＯとの
差ΔＴｃ１（＝Ｔｃ１−ＴｃＯ）を求め、ΔＴｃ１＜Ｄ
ＴＣ１（触媒劣化判定のための所定値）の場合には、ス
テップ35へ進む。ステップ35では、ステップ33において
設定されたα₀（＝α₀＋ＩＤ）が、ステップ26で設定
された最大値α₄（＝α₁＋α₃）より小さいか否かを
判断する。小さければサブルーチンＡへ一旦進み、再度
本フローに戻って上記制御を繰り返す。そして、α
₀（＝α₀＋ＩＤ）が、最大値α₄（＝α₁＋α₃）以
上となってもなお、ΔＴｃ１＜ＤＴＣ１である場合に
は、触媒の反応熱が発生していないものと見做して三元
触媒24は劣化していると診断する。

【００３５】そして、ステップ36では、該診断結果に基
づき警告灯20を点灯させて、運転者に触媒が劣化してい
ることを認識させる。その後、ステップ37で、フラグＮ
１＝０、フラグＮ２＝０、α＝1.0 とした後、サブルー
チンＡへ進み本フローを終了する。一方、前記ステップ
34で、ΔＴｃ≧ＤＴ（所定値）であると判断されると、
十分に触媒の反応熱が発生していると判断し触媒は劣化
していないと診断する。この場合も、ステップ37へ進
み、フラグＮ１＝０、フラグＮ２＝０、α＝1.0 とした
後、サブルーチンＡへ進み本フローを終了する。

【００３６】ここにおいて、前記ステップ34，35が、触
媒劣化判定手段を構成する。このように、本実施例によ
れば、第１の効果として、空燃比をリーン側に振ったと
きの触媒出口温度ＴｃＯと、空燃比をリッチ側に振った
ときの触媒出口温度ＴｃＯとを求め、これらの温度差に
基づいて触媒劣化診断を行なうようになしたので、各装
置毎に設けられる排気温度センサ自体の出力値にバラツ
キがあっても、各装置にある一定の所定値を記憶させて
おけば、全ての装置において精度の高い触媒劣化診断を
行なうことができる。

【００３７】第２の効果として、通常の空燃比制御が行
なわれている際に変動している空燃比フィードバック補
正係数αを、触媒劣化診断時に強制的に、空燃比がリー
ン側に移行するように所定時間固定するようになしたの
で、三元触媒24を通過する排気を酸素過剰状態にして、
酸化反応を活発化し反応熱を増大させ、これにより、触
媒劣化診断の基準排気温度を上昇させることができるの
で、その後空燃比をリッチ側に移行させた際に低下する
触媒出口排気温度との温度差を大きくすることができる
ため、精度の高い触媒劣化診断を行なうことができる。

【００３８】第３の効果として、触媒劣化診断開始後、
所定時間経過後から徐々に空燃比をリッチ側へ移行さ
せ、つまり、三元触媒24を通過する排気を酸素不足にし
て、酸化反応を低下させて反応熱の発生を低下させるこ
とにより、触媒出口排気温度を比較的大きく低下させる
ようになしたので、前記基準排気温度と、空燃比をリッ
チ側に移動させた際の触媒出口排気温度との温度差を大
きくすることができるため、精度の高い触媒劣化診断を
行なうことができる。

【００３９】つづいて、第２の実施例について説明する
が、第２の実施例の構成は、図６に示すように、第１の
実施例に対して、上流側排気温度検出手段として、例え
ばクロメル・アルメル熱電対からなる排気温度センサ28
が、コンバータケーシング25と三元触媒24との間の触媒
コンバータ23の入口部27に臨んで、前記コンバータケー
シング25に取付けられている。該排気温度センサ28の検
出信号はコントロールユニット50に入力されている。そ
の他の構成は、第１の実施例と同様であるので、説明は
省略する。

【００４０】ここで、第２の実施例のコントロールユニ
ット50が行なう、触媒劣化診断制御について、図７のフ
ローチャートに基づいて説明する。なお、第２の実施例
においても、空燃比フィードバック補正係数設定制御に
ついては、図４に示したサブルーチンＡにより、第１の
実施例と同様にして行なわれるので、かかるフローにつ
いての説明は省略する。

【００４１】図７に示す第２の実施例にかかるフローチ
ャートは、図３に示す第１の実施例にかかるフローチャ
ートに対して、ステップ54、ステップ58、ステップ62が
異なり、ステップ64が新たに追加され、またステップ65
における（Ｔｃ１−ＴｃＯ）＜ＤＴＣ１が、（Ｔｃ２−
Ｔｃ）＜ＤＴＣ２に変更されているのみで、その他は第
１の実施例と同様であるので、該各ステップについての
み説明することにする。

【００４２】ステップ54において、第１の実施例のステ
ップ24に対して、排気温度センサ17により検出される触
媒出口排気温度ＴｃＯと、排気温度センサ28により検出
される触媒入口排気温度ＴｃＩとを記憶するようになっ
ている。ステップ58では、第１の実施例のステップ28に
対して、ステップ54で検出した触媒出口排気温度ＴｃＯ
から触媒入口排気温度ＴｃＩを差し引いた値を、触媒劣
化診断の基準排気温度Ｔｃ２として記憶する。

【００４３】そして、第１の実施例同様に、ステップ61
で、Ｔｍ＜Ｔｍ₁（Ｔｍ₁は所定時間）であるか否かを
判断する。ＹＥＳであれば、ステップ62へ進み、ステッ
プ54で新たに検出された触媒出口排気温度ＴｃＯから、
触媒入口排気温度ＴｃＩを差し引いた値を、触媒劣化診
断の基準排気温度Ｔｃ２（＝ＴｃＯ−ＴｃＩ）として更
新記憶する。なお、前記ステップ61では、第１の実施例
同様に、該基準排気温度Ｔｃ２が一定となったか否かで
判断するようにしてもよい。

【００４４】そして、ステップ64が新たに追加されてい
るが、かかるステップ64では、ステップ63において変更
される空燃比フィードバック補正係数αに伴って、空燃
比がリッチ側へ移行する際に、その都度ステップ54で検
出される触媒出口温度ＴｃＯと触媒入口排気温度ＴｃＩ
との差Ｔｃ（＝ＴｃＯ−ＴｃＩ）を求めるようになって
いる。そして、ステップ65で、第１の実施例同様に、ス
テップ62で更新された前記基準排気温度Ｔｃ２と、前記
Ｔｃ（＝ＴｃＯ−ＴｃＩ）との差ΔＴｃ２（＝Ｔｃ２−
Ｔｃ）を求め、ΔＴｃ２＜ＤＴＣ２（触媒劣化判定のた
めの所定値）であるか否かを判断するようになってい
る。

【００４５】前述したこれらの相違点は、第２の実施例
が、触媒出口排気温度ＴｃＯと触媒入口排気温度ＴｃＩ
との差に基づいて、触媒の劣化を診断するようにしてい
るためである。なお、第２の実施例においては、ステッ
プ56が空燃比固定手段、ステップ63が空燃比変更手段、
ステップ65，66が触媒劣化判定手段を構成する。

【００４６】つまり、第２の実施例では、排気温度セン
サを三元触媒24の入口側と出口側に設け、触媒入口排気
温度ＴｃＩと触媒出口排気温度ＴｃＯとの差を求めて触
媒の劣化診断を行うようになしたので、第１の実施例の
効果を奏するのは勿論、純粋な触媒の反応熱による温度
変化のみを精度よく検出することができるようになるた
め、換言すれば、空燃比を変化させた際に機関の燃焼変
化に伴う排気温度の変化の影響を触媒劣化診断時に完全
に排除することができるようになるため、排気温度セン
サを触媒の出口側にしか設けない第１の実施例に対し
て、より精度の高い触媒の劣化診断を行うことができ
る。

【００４７】ところで、前記各実施例では、触媒劣化診
断において、空燃比をリーン側に固定して、その後リッ
チ側へ移行させるようになしたが、勿論リッチ側に固定
してからその後リーン側へ移行させるようにしても構わ
ない。かかる選択は、触媒の浄化特性、或いは酸化反応
と還元反応の重視の度合いよって適宜選択することがで
きる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明にかかる内燃機関の触媒劣化診断装置によれば、排
気温度検出手段の出力値のバラツキの影響を完全に排除
することができると共に、一旦空燃比を理論空燃比に対
してリッチ又はリーン側に所定時間所定空燃比に固定し
た状態での排気温度と、前記固定した空燃比を理論空燃
比を挟んで反対側に向けて変更した状態での排気温度
と、を検出するようになしたので、前記所定空燃比にお
ける排気温度と前記変更された空燃比における排気温度
の温度差を大きくすることができるので、触媒劣化診断
精度を高くすることができる。

【００４９】そして、請求項２に記載の発明にかかる内
燃機関の触媒劣化診断装置によれば、請求項１に記載の
発明の効果を奏するのは勿論、更に純粋な触媒の反応熱
による温度変化のみを精度よく検出することができるよ
うになるため、より精度の高い触媒の劣化診断を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、請求項１に記載の発明にかかる触媒
の劣化診断装置のブロック図。（Ｂ）は、請求項２に記
載の発明にかかる触媒の劣化診断装置のブロック図。

【図２】本発明の第１の実施例にかかる全体構成図

【図３】同上実施例にかかる触媒劣化診断制御を示すフ
ローチャート

【図４】同上実施例にかかるサブルーチンＡ（空燃比フ
ィードバック補正係数設定制御）を示すフローチャート

【図５】同上実施例にかかる触媒劣化診断制御における
時間に対する空燃比と触媒出口排気温度の変化を示す図

【図６】本発明の第２の実施例にかかる全体構成図

【図７】同上実施例にかかる触媒劣化診断制御を示すフ
ローチャート

【符号の説明】

11 内燃機関 13 エアフローメータ 14ａ開度センサ 16 水温センサ 17 排気温度センサ 18 クランク角センサ 23 触媒コンバータ 24 三元触媒 50 コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関から排出される排気を浄化するた
めの触媒を内装する排気浄化装置を排気通路に介装した
内燃機関において、前記排気浄化装置を通過した排気の温度を検出する下流
側排気温度検出手段と、空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側の所定
空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段と、前記所定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・
リーン方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させ
る空燃比変更手段と、前記下流側排気温度検出手段により検出される前記空燃
比固定手段により固定された所定空燃比における排気温
度と、前記空燃比変更手段により変更された空燃比にお
ける排気温度と、の温度差を求め、該温度差に基づいて
前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の触媒劣化
診断装置。
【請求項２】内燃機関から排出される排気を浄化するた
めの触媒を内装する排気浄化装置を排気通路に介装した
内燃機関において、前記排気浄化装置より上流側の排気の温度を検出する上
流側排気温度検出手段と、前記排気浄化装置を通過した排気の温度を検出する下流
側排気温度検出手段と、空燃比を理論空燃比に対してリッチ又はリーン側の所定
空燃比に所定時間固定する空燃比固定手段と、前記所定時間後に空燃比を理論空燃比に対するリッチ・
リーン方向を逆転させてリーン又はリッチ側に変更させ
る空燃比変更手段と、前記空燃比固定手段により固定された所定空燃比におい
て、前記上流側排気温度検出手段により検出される上流
側排気温度と、前記下流側排気温度検出手段により検出
される下流側排気温度と、の温度差を求め、前記空燃比変更手段により変更された空燃比において、
前記上流側排気温度検出手段により検出される上流側排
気温度と、前記下流側排気温度検出手段により検出され
る下流側排気温度と、の温度差を求め、前記固定された所定空燃比における温度差と、前記変更
された空燃比における温度差と、の温度差に基づいて前
記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の触媒劣化
診断装置。