JPH08100634A

JPH08100634A - 内燃エンジンの触媒劣化検出装置

Info

Publication number: JPH08100634A
Application number: JP6237431A
Authority: JP
Inventors: Takuya Matsumoto; 卓也松本; Toru Hashimoto; 徹橋本; Mitsuhiro Miyake; 光浩三宅; Hitoshi Kamura; 均加村; Yasuhisa Yoshida; 泰久吉田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃エンジンの排気通路に配設される排気浄
化触媒（三元触媒）の劣化判定をより信頼性の高いもの
にする。【構成】排気浄化触媒の上流側と下流側にそれぞれ備
えられた第一の空燃比センサと第二の空燃比センサの出
力に基づいて排気浄化触媒の劣化を判定する触媒劣化判
定手段(S14,S18,S20) と、第一の空燃比センサの劣化を
検出するセンサ劣化検出手段により第一の空燃比センサ
の劣化が検出されたときに排気浄化触媒の劣化判定を中
止させる判定中止手段(S16) とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの触媒劣
化検出装置に係り、特に排気浄化触媒の上流側と下流側
とにそれぞれ空燃比センサを備えた装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンの排気通路に設けられた排
気浄化触媒（以下、三元触媒という）は、使用期間が長
くなるにつれて劣化し、その浄化効率が低下する。しか
しながら、この三元触媒の劣化は、定期点検等のときに
しか確認することができず、浄化効率が低下しているに
もかかわらず、その三元触媒を知らずに使用し続ける虞
があった。

【０００３】そこで、三元触媒の上流側と下流側にそれ
ぞれ酸素濃度を検出する空燃比センサ（Ｏ₂センサ）
を設け、これらのＯ₂センサの出力信号に基づいて三元
触媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置が、特開昭６１
−２８６５５０号公報等により知られている。この触媒
劣化検出装置では、目標空燃比（例えば、理論空燃比）
を境にして所定の周期で変動するようにフィードバック
制御される空燃比に対し、これに呼応して変化するＯ₂
センサの出力周波数を、上流側と下流側とで比較するこ
とによって三元触媒の劣化状態を検出するようにしてい
る。

【０００４】通常、三元触媒には、通過する排気ガス中
の残存酸素をその内部にストレージしておく能力があ
り、これにより三元触媒を通過した排気ガス中には僅か
な酸素しか含まれない。このため、三元触媒が正常な浄
化効率を維持している場合には、下流側のＯ₂センサの
出力信号はその変動が少なく、その周波数は略ゼロであ
り、上流側のＯ₂センサと下流側のＯ₂センサの各出力
周波数の比較値、すなわち出力周波数比（下流側Ｏ₂セ
ンサの出力周波数／上流側Ｏ₂センサの出力周波数）を
求めると、その値はゼロあるいはゼロに極めて近い一定
値となっている。

【０００５】ところが、三元触媒が劣化し浄化効率が低
下すると、炭化水素や一酸化炭素の酸化があまり促進さ
れなくなるとともに酸素のストレージ機能が低下し、排
気ガス中の残存酸素は三元触媒を通過し始める。これに
より、下流側のＯ₂センサの出力信号が上流側のＯ₂セ
ンサの出力信号と同様に変化することとなり、上記出力
周波数比はゼロ値から徐々に増加することになる。

【０００６】そこで、この触媒劣化検出装置では、この
ような三元触媒の浄化効率と出力周波数比との関係を利
用することで、三元触媒の劣化判定を実施するようにし
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のＯ₂
センサは、常時高温の排気ガスにさらされていることか
ら熱劣化し易く、劣化するとその出力が低下したり応答
遅れが生じたりすることになる。特に、この傾向は上流
側のＯ₂センサに関して顕著であり、Ｏ₂センサは、こ
のような出力低下や応答遅れが上流側のＯ₂センサに起
こると、出力信号の変化が正常に起こらず出力周波数が
小さくなってしまう。この場合には、あたかも下流側の
Ｏ₂センサの出力信号が変化しているかのように、出力
周波数比が増加することになり、正常に機能している三
元触媒を、劣化していると誤判定してしまう虞がある。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、排気浄
化触媒（三元触媒）の劣化の判定に使用される空燃比セ
ンサ（Ｏ₂センサ）が劣化しても、誤判定することのな
い信頼性の高い触媒劣化検出装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記した目的
を達成するために、請求項１の発明では、車両に搭載さ
れた内燃エンジンの排気通路に、排気浄化触媒の上流側
に位置して設けられ、前記内燃エンジンの排気ガス成分
を検出する第一の空燃比センサと、前記排気通路に前記
排気浄化触媒の下流側に位置して設けられ、前記内燃エ
ンジンの排気ガス成分を検出する第二の空燃比センサ
と、前記第一の空燃比センサの出力と前記第二の空燃比
センサの出力に基づき、前記排気浄化触媒の劣化を判定
する触媒劣化判定手段と、前記第一の空燃比センサの劣
化を検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検
出手段により前記第一の空燃比センサの劣化が検出され
ると、前記触媒劣化判定手段による前記排気浄化触媒の
劣化判定を中止させる判定中止手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１０】これにより、第一の空燃比センサの出力と
第二の空燃比センサの出力に基づいて排気浄化触媒の劣
化が判定され、さらに、この排気浄化触媒の劣化判定
は、第一の空燃比センサの劣化が検出されたときには中
止され、排気浄化触媒は、正常に機能しているにもかか
わらず劣化と誤判定されることがない。また、請求項２
の発明では、前記内燃エンジンは、少なくとも一方の空
燃比センサの出力に基づき、前記内燃エンジンに供給す
る混合ガスの空燃比を目標空燃比近傍で周期的に変動さ
せてその平均空燃比を目標空燃比に制御する空燃比フィ
ードバック制御手段を有し、前記触媒劣化判定手段は、
前記空燃比フィードバック制御手段により周期的に変動
する空燃比に応じて周期的に変化する前記第一の空燃比
センサの出力変化特性を表す値と前記第二の空燃比セン
サの出力変化特性を表す値とを比較することにより、前
記排気浄化触媒の劣化を判定することを特徴とする。

【００１１】これにより、排気浄化触媒の劣化は、第一
の空燃比センサの出力変化特性を表す値と第二の空燃比
センサの出力変化特性を表す値との比較によって良好に
判定される。また、請求項３の発明では、前記第一の空
燃比センサの出力変化特性を表す値および前記第二の空
燃比センサの出力変化特性を表す値は、それぞれ前記第
一の空燃比センサの出力周波数および前記第二の空燃比
センサの出力周波数であることを特徴とする。

【００１２】これにより、排気浄化触媒の劣化は、第一
の空燃比センサの出力周波数と第二の空燃比センサの出
力周波数との比較によって良好に判定される。さらに、
請求項４の発明では、前記センサ劣化検出手段は、前記
第一の空燃比センサの出力変化特性を表す値が所定の劣
化判定値以下に低下すると前記第一の空燃比センサが劣
化したと判定することを特徴とする。

【００１３】これにより、第一の空燃比センサの出力変
化特性を表す値が所定の劣化判定値以下に低下したと
き、第一の空燃比センサは劣化していると良好に判定さ
れ、この第一の空燃比センサの劣化判定に基づいて排気
浄化触媒の劣化判定が確実に中止される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明に係る触媒劣化検出装置を
備えた内燃エンジンを示す概略構成図である。同図にお
いて、符号１は自動車用エンジン、例えば、直列６気筒
ガソリンエンジン本体（以下、単にエンジン本体と記
す）である。エンジン本体１の各気筒毎に設けられた吸
気ポート２には、燃料噴射弁３が取り付けられた吸気マ
ニホールド４を介し、エアクリーナ５、吸入空気量を検
出するエアフローセンサ６、スロットルバルブ７、ＩＳ
Ｃ（アイドルスピードコントロール）バルブ８等を備え
た吸気管９が接続されている。

【００１５】エアフローセンサ６としては、カルマン渦
式エアフローセンサ等が好適に使用される。ＩＳＣバル
ブ８は、アイドリング回転数を制御するためのものであ
り、図示しないエアコンの作動等によるエンジン負荷の
変動に応じてバルブ開度を調節し、吸入空気量を変化さ
せ、アイドリング運転を安定させる働きをするものであ
る。

【００１６】また、各気筒毎に設けられた排気ポート１
０には、排気マニホールド１１を介して排気管１４が接
続され、この排気管１４には、三元触媒（排気浄化触
媒）１３を介して、図示しないマフラが接続されてい
る。排気管１４には、空燃比を検出するためのＯ₂セン
サ（第一の空燃比センサ）１２が取付けられており、さ
らに、三元触媒１３の下流側にも同様のＯ₂センサ（第
二の空燃比センサ）２５が取付けられている。これらの
Ｏ₂センサ１２およびＯ₂センサ２５は、Ｏ₂（酸素）
濃度を感知し、そのＯ₂濃度に応じた電圧値の起電力を
発生するようになっており、この電圧値に基づいて混合
ガスの空燃比を検出可能になっている。

【００１７】三元触媒１３は、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ
（一酸化炭素）を酸化させるとともに、ＮＯｘを還元す
る機能をもっており、この三元触媒１３によるＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化およびＮＯｘの還元は、理論空燃比（１４．
７）付近での燃焼時において最も良好に促進されるよう
になっている。エンジン本体１には、吸気ポート２から
燃焼室１５に供給された空気と燃料との混合ガスに着火
するための点火プラグ１６が各気筒毎に配置されてい
る。また、符号１８は、カムシャフトと連動するエンコ
ーダからクランク角同期信号を検出するクランク角セン
サ、符号１９はスロットルバルブ７の開度を検出するス
ロットルセンサ、符号２０は冷却水温を検出する水温セ
ンサ、符号２１は大気圧を検出する大気圧センサ、符号
２２は吸気温度を検出する吸気温センサである。

【００１８】尚、エンジン回転速度（エンジン回転数）
Ｎｅは、クランク角センサ１８が検出するクランク角同
期信号の発生時間間隔から演算される。また、体積効率
ηvは、上記エアフローセンサ６により検出された空気
流量と上記エンジン回転速度Ｎｅ等とから演算され、大
気圧センサ２１が検出する大気圧、吸気温センサ２２が
検出する吸気温度等によって補正される。

【００１９】車室内には、図示しない入出力装置、多数
の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タ
イマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２
３が設置されている。ＥＣＵ２３の入力側には、Ｏ₂セ
ンサ１２やＯ₂センサ２５等の上述した各種センサ類が
接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力
される。一方、ＥＣＵ２３の出力側には、上述の燃料噴
射弁３や点火ユニット２４等が接続されており、これら
に向けて各種センサ類からの入力情報に基づいて演算さ
れた最適値が出力される。つまり、ＥＣＵ２３は、エン
ジン本体１の点火時期制御、吸入空気量制御の他、後述
するようにＯ₂センサ１２、２５と協働して空燃比フィ
ードバック制御や触媒劣化検出制御等を好適に実施す
る。

【００２０】燃料噴射弁３は、このＥＣＵ２３からの指
令により、パルス状の電流が供給されて駆動するもので
あり、その電流のパルス幅によって燃料噴射量が決定さ
れる。点火ユニット２４は、ＥＣＵ２３からの指令によ
り、各気筒の点火プラグ１６に高電圧を出力するように
なっている。以下、空燃比フィードバック制御と触媒劣
化検出制御について説明する。

【００２１】空燃比フィードバック制御は、燃料噴射弁
３から噴射される燃料量を前述したＯ₂センサ１２およ
びＯ₂センサ２５からの検出信号に基づいて補正し、こ
れにより混合ガスの空燃比を常に目標空燃比（例えば、
理論空燃比）に保持しようとする制御である。この空燃
比フィードバック制御すなわち燃料噴射量の補正制御で
は、必ずしも一回の燃料噴射量補正だけでは空燃比を目
標空燃比に安定させることが困難であることから、燃料
噴射量は、Ｏ₂センサ１２とＯ₂センサ２５からの検出
信号に基づき、目標空燃比近傍で微量ずつ周期的に増減
されるようになっている。これにより、空燃比はその目
標空燃比の近傍を上下に変動しながら、結果的にその平
均値が目標空燃比に好適に維持される。

【００２２】図２は、Ｏ₂センサ１２とＯ₂センサ２５
の出力電圧の時間変化を示したグラフであり、上記燃料
噴射量の補正による空燃比の変動は、図２中の主として
Ｏ₂センサ１２の出力電圧値の時間変化と一致し、Ｏ₂
センサ１２の波形によってこの空燃比の変動状態を知る
ことができる。このＯ₂センサ１２とＯ₂センサ２５の
出力電圧値の変化は、目標空燃比に対応する出力電圧値
Ｖ1 （例えば、０．５Ｖ）を中心にして０Ｖと最大出力
電圧値Ｖ2 （例えば、１．０Ｖ）間を変動するようなも
のであり、その出力電圧値の変動周期はそれぞれＴF 、
ＴR で示され、また、その出力周波数はｆF （＝１／Ｔ
F ）、ｆR （＝１／ＴR ）で示される。

【００２３】Ｏ₂センサ１２については、三元触媒１３
より上流側の排気管１４のエンジン本体１近くに設置さ
れ、燃焼直後の排気ガスのＯ₂濃度を検出できることか
ら、図２中実線で示す出力の変動周期ＴF は、燃料噴射
量の増減補正の周期に一致し、その出力周波数ｆF は高
い値となる。これに対し、三元触媒１３の下流側に位置
するＯ₂センサ２５については、通常、図２中破線で示
すように、出力の振幅は小さく、そして、その変動周期
ＴR は、Ｏ₂センサ１２のそれに比べて長く、つまり、
その出力周波数ｆR は低い値となっている。

【００２４】このようにＯ₂センサ２５の出力電圧値が
殆ど変化せず、かつ、その出力周波数ｆR が低いのは、
三元触媒１３が内部にＯ₂（酸素）を一旦ストレージし
ておく機能を有していることから、この三元触媒１３を
通過した排気ガス中のＯ₂濃度に殆ど時間的変化が見ら
れないためである。これらのＯ₂センサ１２、Ｏ₂セン
サ２５や三元触媒１３が良好に機能している場合には、
Ｏ₂センサ１２、Ｏ₂センサ２５からの出力周波数ｆF
およびｆRは、それらＯ₂センサ１２、２５の固有の応
答速度等に拘束されてそれぞれ安定的に略一定の値とな
る。すなわち、図２中実線で示すＯ₂センサ１２の出力
の変動周期ＴF は所定値ＴF0に、また破線で示すＯ₂セ
ンサ２５の出力の変動周期ＴR は所定値ＴR0になってお
り、各出力周波数ｆF 、ｆR はそれぞれ所定値ｆF0（＝
１／ＴF0）および所定値ｆR0（＝１／ＴR0）となってい
る。このとき、所定値ｆR0は、所定値ｆF0に比べて非常
に小さな値となり（ｆF0≫ｆR0）、実際には略ゼロ値で
ある。

【００２５】図３は、Ｏ₂センサ１２、Ｏ₂センサ２５
が良好に機能しているときの三元触媒１３の浄化効率Ｅ
CAT と上述した各出力周波数ｆF 、ｆR に基づく出力周
波数比ｆR/ｆF との関係を示したグラフである。同図に
示すように、Ｏ₂センサ１２、Ｏ₂センサ２５が良好に
機能し、三元触媒１３の浄化効率ＥCAT が高い（１００
％）場合には、上述したように、各出力周波数ｆF 、ｆ
R はそれぞれ所定値ｆF0および所定値ｆR0（ｆF0≫ｆR
0）であることから、その周波数比ｆR0/ ｆF0は略ゼロ
値の一定値（図３では値０で示す）となっている。

【００２６】しかしながら、三元触媒１３が経時劣化
し、その浄化効率ＥCAT すなわちＨＣ、ＣＯの酸化促進
能力の低下とともに三元触媒１３のＯ₂ストレージ機能
が低下して、排気ガス中のＯ₂が三元触媒１３を通過し
始めると、そのＯ₂濃度は三元触媒１３の上流側のＯ₂
濃度に次第に近づくことになる。これにより、Ｏ₂セン
サ２５の出力電圧値は、その振幅が大きく、また、その
出力周波数ｆR が高くなり、Ｏ₂センサ１２の出力電圧
の波形に近づくことになる。従って、その出力周波数比
ｆR/ｆF は、図３に示すように、三元触媒１３の劣化と
ともに急激に増加することになり、浄化効率ＥCAT が、
例えば８０％以下に低下したときには最大値１に達する
ことになる。

【００２７】このように、三元触媒１３の浄化効率ＥCA
T と出力周波数比ｆR/ｆF との間には、浄化効率ＥCAT
が低下すると出力周波数比ｆR/ｆF が急激に増加すると
いう関係があることから、出力周波数ｆR の増加に基づ
く出力周波数比ｆR/ｆF の変化を知ることにより、三元
触媒１３の劣化状態を検出し、劣化を判定することがで
きる。以下、図４に示す触媒劣化検出制御のフローチャ
ートに沿って、三元触媒１３の劣化判定手順を説明す
る。

【００２８】この触媒劣化検出制御は、エンジン本体１
の始動毎に実行されるものであり、先ず、図４のステッ
プＳ１０では、三元触媒１３が良好に機能しているか否
かを示すフラグｆ(OK)の値を判別する。このフラグｆ(O
K)は、イグニッションＳＷがＯＦＦにされ、エンジン本
体１が停止する毎に値０にリセットされ、そして、三元
触媒１３が良好であると判定されたときに値１にセット
されるものであり、エンジン本体１の始動直後には必ず
値０である。従って、最初の判別ではその判別結果はＮ
ｏ（否定）となり、次にステップＳ１２に進む。

【００２９】ステップＳ１２では、触媒劣化判定を実施
するための条件が成立しているか否かを判別する。ここ
では、上述した空燃比フィードバック制御が好適に実施
されているか否か、エンジン回転速度Ｎｅや体積効率η
v が所定範囲内にあるか否かの判別等が実行される。こ
の触媒劣化検出制御は、上述した空燃比フィードバック
制御によって発生する空燃比変動すなわち出力電圧値の
変化に基づく出力周波数ｆF 、ｆR を利用するものであ
るため、先ず、Ｏ₂センサ１２、Ｏ₂センサ２５が正常
に作動し、空燃比フィードバック制御が好適に実施され
ていることが触媒劣化判定を行うための一条件となる。

【００３０】また、この空燃比フィードバック制御は、
エンジン本体１のエンジン回転速度Ｎｅや体積効率ηv
が安定していないときには、排気ガスのＯ₂濃度も安定
せず、正常なフィードバック制御が実施されないことか
ら、エンジン本体１のエンジン回転速度Ｎｅや体積効率
ηv が次式(1) 、(2) の範囲内で正常な空燃比フィード
バック制御が実施されている場合にのみ触媒劣化判定を
行うようにしている。

【００３１】Ｎｅ1 ＜Ｎｅ＜Ｎｅ2 …(1) ηv1＜ηv ＜ηv2 …(2) ここに、Ｎｅ1 、Ｎｅ2 、ηv1、ηv2はそれぞれ閾値を
示し、これらの値は、例えば、エンジン本体１がオート
マティックトランスミッション（ＡＴ）に連結されてい
る場合であれば、Ｎｅ1 は１４００rpm であり、Ｎｅ2
は３０００rpmであり、ηv1は２５％であり、ηv2は６
０％である。

【００３２】これ以外にも触媒劣化判定の実施条件とし
てエンジン本体１の冷却水温が所定範囲であることやエ
アフローセンサ６等の各種センサが正常に作動している
こと等が上げられるが、ここではそれらの詳細な説明を
省略する。そして、これらの条件のいずれかひとつでも
成立していないときには、ステップＳ１２の判別結果は
Ｎｏ（否定）であり、この場合には触媒劣化判定を実施
せず、全ての条件が成立するのを待つ。

【００３３】一方、全ての条件が成立した場合には、ス
テップＳ１２の判別結果はＹｅｓ（肯定）となり、触媒
劣化判定を実施するのに適当な状態であると判定でき、
次にステップＳ１４に進み、触媒劣化判定を開始する。
ステップＳ１４では、ＥＣＵ２３は、Ｏ₂センサ１２か
らの検出信号に基づいて出力周波数ｆF を算出する。こ
の算出方法としては、例えば、前述した出力電圧値Ｖ1
（例えば、０．５Ｖ）を閾値とし、所定時間（例えば、
１０秒）に、この閾値（０．５Ｖ）を横切った回数を求
め、この回数を出力周波数ｆF とみなすようにして行
う。

【００３４】ステップＳ１６では、上述のようにして算
出した出力周波数ｆF が所定値ＴHpより低いか否かを判
別する。この判別は、Ｏ₂センサ１２が劣化し正常に機
能しなくなったとき、触媒劣化判定を中止するために実
施するものである。Ｏ₂センサ１２は、常に高温の排気
ガスにさらされていることから熱影響を受けてＯ₂セン
サ２５よりも劣化に至り易く、このように劣化すると、
応答性が低下して正常な起電力を出力することができな
くなる。従って、Ｏ₂センサ１２からの出力電圧値が明
確に変化しなくなる場合があり、この場合には出力周波
数ｆF は正常時に比べて低いものとなる。このように、
出力周波数ｆF が低くなると、出力周波数比ｆR/ｆF が
増大することになるため、あたかも三元触媒１３が劣化
したのと同様の現象が起きることになり、触媒劣化が正
確に判定できなくなってしまう。

【００３５】そこで、Ｏ₂センサ１２が劣化したときに
は、触媒劣化判定を中止するようにして、三元触媒１３
が正常に機能しているにもかかわらず劣化と誤判定して
しまうことを防止している。尚、ここで使用される所定
値ＴHpは、後述する出力周波数比ｆR/ｆF の判定閾値Ｔ
Hcに応じ、予め実験データに基づいて設定された値（例
えば、０．１Hz）である。

【００３６】このステップＳ１６の判別結果がＹｅｓ
（肯定）で出力周波数ｆF が所定値ＴHpより低い場合に
は、Ｏ₂センサ１２が劣化していると判定でき、触媒劣
化判定を中止して当該ルーチンを終了する。一方、判別
結果がＮｏ（否定）の場合には、Ｏ₂センサ１２は正常
に機能していると判定でき、次にステップＳ１８に進
む。

【００３７】ステップＳ１８では、ＥＣＵ２３は、Ｏ₂
センサ２５からの検出信号に基づいて出力周波数ｆR を
算出する。ここでは、例えば、上述した出力周波数ｆF
の算出方法と同様にして、変化する電圧値が所定時間
（１０秒）に出力電圧値Ｖ1 （０．５Ｖ）を横切った回
数を求める。ステップＳ２０では、ステップＳ１４で求
めた出力周波数ｆF とステップＳ１８で求めた出力周波
数ｆR とから出力周波数比ｆR/ｆF を算出し、この出力
周波数比ｆR/ｆF が所定値ＴHc（例えば、０．８）より
大であるか否かを判別する。判別結果がＮｏ（否定）の
場合には、三元触媒１３は劣化しておらず、図３に示す
ように、高い浄化効率ＥCAT の下限値Ｅ1 （例えば、約
８５％）以上で良好に機能していると判定でき、この場
合には、次にステップＳ３０に進む。

【００３８】ステップＳ３０では、図５に示すＯＫ制御
ルーチンを実行する。このＯＫ制御ルーチンでは、先
ず、ステップＳ３２において、図示しないが車室内に設
置された警告灯を消灯した状態にし、三元触媒１３が正
常に機能していることを運転者に示す。次に、ステップ
Ｓ３４において、ＥＣＵ２３は三元触媒１３の劣化に対
応する故障コードがＲＡＭに残っていないよう故障コー
ド消去の操作を行う。そして、ステップＳ３６におい
て、フラグｆ(OK)に値１を設定し、三元触媒１３が正常
に機能していることを記憶する。

【００３９】このように、ステップＳ３０を実行し、フ
ラグｆ(OK)に一旦値１が設定されると、当該触媒劣化検
出制御ルーチンの次回の実行時には、ステップＳ１０で
の判別結果はＹｅｓ（肯定）となる。従って、この場合
には、触媒劣化判定を再度実施することなく当該ルーチ
ンを終了することになる。一方、ステップＳ２０の判別
結果がＹｅｓ（肯定）で出力周波数比ｆR/ｆF が所定値
ＴHc（０．８）を超えた場合には、浄化効率ＥCAT が下
限値Ｅ1 （約８５％）以下で三元触媒１３が劣化してい
ると判定でき、この場合には次にステップＳ４０に進
む。

【００４０】このステップＳ４０では、図６に示すＦＡ
ＩＬ制御ルーチンを実行する。このＦＡＩＬ制御ルーチ
ンでは、先ず、ステップＳ４２において、上述の警告灯
を点灯させ、運転者に三元触媒１３の劣化を知らせて修
理を促す。そして、ステップＳ４４において、ＥＣＵ２
３は三元触媒１３の劣化に対応する故障コードをＲＡＭ
に記憶する。これにより、修理をする際には、この故障
コードを読みだすことで容易に故障内容を知ることがで
き、三元触媒１３の交換等の対応を迅速に行うことがで
きる。

【００４１】以上詳細に説明したように、当該触媒劣化
検出装置を用いることにより、Ｏ₂センサ１２およびＯ
₂センサ２５から検出される出力周波数の比ｆR/ｆF を
算出し、この算出値と所定値ＴHc（０．８）とを比較す
ることによって触媒劣化判定を良好に実施することがで
き、そして、Ｏ₂センサ１２が劣化しているときには触
媒劣化判定を中止するようにしたから、その誤判定を確
実に防止することができる。

【００４２】尚、上記実施例では、エンジン本体１に近
く、熱影響を受け易いＯ₂センサ１２が劣化したときに
のみ触媒劣化判定を中止するようにしたが、Ｏ₂センサ
２５の劣化についても同様に検出することができ、この
場合、Ｏ₂センサ１２およびＯ₂センサ２５の少なくと
も一方が劣化したと判定されたとき、その触媒劣化判定
を中止するようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
請求項１の触媒劣化検出装置によれば、車両に搭載され
た内燃エンジンの排気通路に、排気浄化触媒の上流側に
位置して設けられ、内燃エンジンの排気ガス成分を検出
する第一の空燃比センサと、排気通路に排気浄化触媒の
下流側に位置して設けられ、内燃エンジンの排気ガス成
分を検出する第二の空燃比センサと、第一の空燃比セン
サの出力と第二の空燃比センサの出力に基づき、排気浄
化触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、第一の空
燃比センサの劣化を検出するセンサ劣化検出手段と、こ
のセンサ劣化検出手段により第一の空燃比センサの劣化
が検出されると、触媒劣化判定手段による排気浄化触媒
の劣化判定を中止させる判定中止手段とを備えるように
したので、第一の空燃比センサの出力と第二の空燃比セ
ンサの出力に基づいて排気浄化触媒の劣化を容易に検出
でき、さらに、第一の空燃比センサの劣化が検出された
ときには、その排気浄化触媒の劣化判定を中止すること
で、排気浄化触媒が劣化していないにもかかわらず劣化
と誤判定されることを防止できる。

【００４４】また、請求項２の触媒劣化検出装置によれ
ば、内燃エンジンは、少なくとも一方の空燃比センサの
出力に基づき、内燃エンジンに供給する混合ガスの空燃
比を目標空燃比近傍で周期的に変動させてその平均空燃
比を目標空燃比に制御する空燃比フィードバック制御手
段を有し、触媒劣化判定手段は、空燃比フィードバック
制御手段により周期的に変動する空燃比に応じて周期的
に変化する第一の空燃比センサの出力変化特性を表す値
と第二の空燃比センサの出力変化特性を表す値とを比較
することにより、排気浄化触媒の劣化を判定するように
したので、排気浄化触媒の劣化は、第一の空燃比センサ
の出力変化特性を表す値と第二の空燃比センサの出力変
化特性を表す値とを比較することによって、容易かつ確
実に検出可能である。

【００４５】また、請求項３の触媒劣化検出装置によれ
ば、第一の空燃比センサの出力変化特性を表す値および
第二の空燃比センサの出力変化特性を表す値は、それぞ
れ第一の空燃比センサの出力周波数および第二の空燃比
センサの出力周波数としたので、排気浄化触媒の劣化
は、第一の空燃比センサの出力周波数と第二の空燃比セ
ンサの出力周波数とを比較することによって、より容易
かつ確実に検出可能である。

【００４６】さらに、請求項４の触媒劣化検出装置によ
れば、センサ劣化検出手段は、第一の空燃比センサの出
力変化特性を表す値が所定の劣化判定値以下に低下する
と第一の空燃比センサが劣化したと判定するようにした
ので、出力変化特性を表す値に基づいて第一の空燃比セ
ンサの劣化を容易に検出し、この検出値と所定の劣化判
定値とを比較することにより、良好に第一の空燃比セン
サの劣化判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される触媒劣化検出装
置を備えた内燃エンジンの概略構成図である。

【図２】図１中のＯ₂センサ１２およびＯ₂センサ２５
の出力電圧の時間変化を示したグラフである。

【図３】Ｏ₂センサ１２およびＯ₂センサ２５の出力周
波数比ｆR/ｆF と三元触媒１３の浄化効率ＥCAT との関
係を示したグラフである。

【図４】図１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実行する
触媒劣化検出制御ルーチンのフローチャートである。

【図５】図４のフローチャートのＯＫ制御のサブルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図６】図４のフローチャートのＦＡＩＬ制御のサブル
ーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン本体３燃料噴射弁６エアフローセンサ１２Ｏ₂センサ（第一の空燃比センサ）１３三元触媒１４排気管１６点火プラグ２３電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５Ｏ₂センサ（第二の空燃比センサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加村均東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者吉田泰久東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載された内燃エンジンの排気通
路に、排気浄化触媒の上流側に位置して設けられ、前記
内燃エンジンの排気ガス成分を検出する第一の空燃比セ
ンサと、前記排気通路に前記排気浄化触媒の下流側に位置して設
けられ、前記内燃エンジンの排気ガス成分を検出する第
二の空燃比センサと、前記第一の空燃比センサの出力と前記第二の空燃比セン
サの出力に基づき、前記排気浄化触媒の劣化を判定する
触媒劣化判定手段と、前記第一の空燃比センサの劣化を検出するセンサ劣化検
出手段と、このセンサ劣化検出手段により前記第一の空燃比センサ
の劣化が検出されると、前記触媒劣化判定手段による前
記排気浄化触媒の劣化判定を中止させる判定中止手段
と、を備えたことを特徴とする内燃エンジンの触媒劣化検出
装置。
【請求項２】前記内燃エンジンは、少なくとも一方の
空燃比センサの出力に基づき、前記内燃エンジンに供給
する混合ガスの空燃比を目標空燃比近傍で周期的に変動
させてその平均空燃比を目標空燃比に制御する空燃比フ
ィードバック制御手段を有し、前記触媒劣化判定手段は、前記空燃比フィードバック制
御手段により周期的に変動する空燃比に応じて周期的に
変化する前記第一の空燃比センサの出力変化特性を表す
値と前記第二の空燃比センサの出力変化特性を表す値と
を比較することにより、前記排気浄化触媒の劣化を判定
することを特徴とする、請求項１記載の内燃エンジンの
触媒劣化検出装置。
【請求項３】前記第一の空燃比センサの出力変化特性
を表す値および前記第二の空燃比センサの出力変化特性
を表す値は、それぞれ前記第一の空燃比センサの出力周
波数および前記第二の空燃比センサの出力周波数である
ことを特徴とする、請求項２記載の内燃エンジンの触媒
劣化検出装置。
【請求項４】前記センサ劣化検出手段は、前記第一の
空燃比センサの出力変化特性を表す値が所定の劣化判定
値以下に低下すると前記第一の空燃比センサが劣化した
と判定することを特徴とする、請求項２または３記載の
内燃エンジンの触媒劣化検出装置。