JPH08121152A - 内燃機関の触媒劣化診断装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化診断装置Info
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- JPH08121152A JPH08121152A JP25406294A JP25406294A JPH08121152A JP H08121152 A JPH08121152 A JP H08121152A JP 25406294 A JP25406294 A JP 25406294A JP 25406294 A JP25406294 A JP 25406294A JP H08121152 A JPH08121152 A JP H08121152A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【目的】 上流側Ｏ2センサが劣化して空燃比フィード
バック制御の制御周波数が低下した場合でも、誤診断を
生じないようにする。 【構成】 上流側Ｏ2センサが所定回数ＣＭＳＷ反転す
る度（ステップ３）に、その間の上流側Ｏ2センサの反
転回数ＦＯ２ＣＴと下流側Ｏ2センサの反転回数ＲＯ２
ＣＴとの比ＨＺＲを求め（ステップ５）、かつその加重
平均ＨＺＲＡＴＥを演算する（ステップ６）。また上流
側Ｏ2センサが所定回数ＣＭＳＷ反転する期間の経過時
間の加重平均ＡＶＥＨＺを演算する（ステップ７）。診
断の判定基準値ＣＮＧＳＴおよび平均する期間の数ＮＵ
ＭＭＡＸを、平均経過時間ＡＶＥＨＺに基づいて設定す
る（ステップ９）。ＮＵＭＭＡＸの数だけ平均した後
に、平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥを判定基準値ＣＮＧＳ
Ｔと比較し（ステップ１１）、触媒が劣化しているか否
か判定する。
バック制御の制御周波数が低下した場合でも、誤診断を
生じないようにする。 【構成】 上流側Ｏ2センサが所定回数ＣＭＳＷ反転す
る度（ステップ３）に、その間の上流側Ｏ2センサの反
転回数ＦＯ２ＣＴと下流側Ｏ2センサの反転回数ＲＯ２
ＣＴとの比ＨＺＲを求め（ステップ５）、かつその加重
平均ＨＺＲＡＴＥを演算する（ステップ６）。また上流
側Ｏ2センサが所定回数ＣＭＳＷ反転する期間の経過時
間の加重平均ＡＶＥＨＺを演算する（ステップ７）。診
断の判定基準値ＣＮＧＳＴおよび平均する期間の数ＮＵ
ＭＭＡＸを、平均経過時間ＡＶＥＨＺに基づいて設定す
る（ステップ９）。ＮＵＭＭＡＸの数だけ平均した後
に、平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥを判定基準値ＣＮＧＳ
Ｔと比較し（ステップ１１）、触媒が劣化しているか否
か判定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、触媒コンバータの上
流側と下流側とに配設された空燃比センサを利用して、
触媒の劣化状態を診断するようにした内燃機関の触媒劣
化診断装置に関する。
流側と下流側とに配設された空燃比センサを利用して、
触媒の劣化状態を診断するようにした内燃機関の触媒劣
化診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の触媒コンバータの上流側およ
び下流側にそれぞれ空燃比センサ例えばＯ2センサを配
設し、上流側Ｏ2センサの出力信号を主にして空燃比フ
ィードバック制御を実行するとともに、両センサの出力
信号の比較から触媒の劣化を診断するようにした装置
が、例えば特開昭６３−２０５４４１号公報に開示され
ている。
び下流側にそれぞれ空燃比センサ例えばＯ2センサを配
設し、上流側Ｏ2センサの出力信号を主にして空燃比フ
ィードバック制御を実行するとともに、両センサの出力
信号の比較から触媒の劣化を診断するようにした装置
が、例えば特開昭６３−２０５４４１号公報に開示され
ている。
【０００３】すなわち、空燃比フィードバック制御の実
行中には、主に上流側Ｏ2センサの出力信号に基づいて
例えば疑似的な比例積分制御により燃料供給量が制御さ
れるので、上流側Ｏ2センサの出力信号は図７の（ａ）
に示すように、周期的にリッチ，リーンの反転を繰り返
す。これに対し、触媒コンバータの下流側では、触媒の
Ｏ2ストレージ能力により残存酸素濃度の変動が非常に
緩やかなものとなるので、下流側Ｏ2センサの出力信号
としては、図７の（ｂ）に示すように、上流側Ｏ2セン
サに比べて変動幅が小さく、かつ周期が長くなる。
行中には、主に上流側Ｏ2センサの出力信号に基づいて
例えば疑似的な比例積分制御により燃料供給量が制御さ
れるので、上流側Ｏ2センサの出力信号は図７の（ａ）
に示すように、周期的にリッチ，リーンの反転を繰り返
す。これに対し、触媒コンバータの下流側では、触媒の
Ｏ2ストレージ能力により残存酸素濃度の変動が非常に
緩やかなものとなるので、下流側Ｏ2センサの出力信号
としては、図７の（ｂ）に示すように、上流側Ｏ2セン
サに比べて変動幅が小さく、かつ周期が長くなる。
【０００４】しかし、触媒コンバータにおける触媒が劣
化してくると、Ｏ2ストレージ能力の低下により、触媒
コンバータ上流側と下流側とで酸素濃度がそれ程変わら
なくなり、その結果、下流側Ｏ2センサの出力信号は、
図７の（ｃ）に示すように、上流側Ｏ2センサの出力に
近似した周期で反転を繰り返すようになり、かつその変
動幅も大きくなってくる。
化してくると、Ｏ2ストレージ能力の低下により、触媒
コンバータ上流側と下流側とで酸素濃度がそれ程変わら
なくなり、その結果、下流側Ｏ2センサの出力信号は、
図７の（ｃ）に示すように、上流側Ｏ2センサの出力に
近似した周期で反転を繰り返すようになり、かつその変
動幅も大きくなってくる。
【０００５】従って、上記公報に記載の装置では、上流
側Ｏ2センサのリッチ，リーンの反転周期Ｔ１と下流側
Ｏ2センサのリッチ，リーンの反転周期Ｔ２との比（Ｔ
１／Ｔ２）を求め、この比が所定値以上となったとき
に、触媒が劣化したものと判定するようにしている。
側Ｏ2センサのリッチ，リーンの反転周期Ｔ１と下流側
Ｏ2センサのリッチ，リーンの反転周期Ｔ２との比（Ｔ
１／Ｔ２）を求め、この比が所定値以上となったとき
に、触媒が劣化したものと判定するようにしている。
【０００６】また特開平４−１４４９号公報には、誤判
定を防止するために、上流側Ｏ2センサのリッチ，リー
ンの反転周波数ｆ１と下流側Ｏ2センサのリッチ，リー
ンの反転周波数ｆ２との比（ｆ２／ｆ１）が所定値以上
である状態を、所定の複数回数検出したときに、最終的
に触媒劣化と判定するようにした構成が開示されてい
る。
定を防止するために、上流側Ｏ2センサのリッチ，リー
ンの反転周波数ｆ１と下流側Ｏ2センサのリッチ，リー
ンの反転周波数ｆ２との比（ｆ２／ｆ１）が所定値以上
である状態を、所定の複数回数検出したときに、最終的
に触媒劣化と判定するようにした構成が開示されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図８の（ａ）は、上流
側Ｏ2センサの出力信号の一例を示し、（ｂ）はこれに
対応するフィードバック補正係数αの変化を示してい
る。上記フィードバック補正係数αは、上述したように
例えば疑似的な比例積分制御により求められるもので、
Ｏ2センサの出力が所定のスライスレベル（理論空燃比
に対応する）を横切ってリッチ側からリーン側へ反転す
ると、補正係数αには一定の比例分ＰLが加算され、か
つ所定の積分定数ＩLによる傾きで積分分が徐々に加算
されて行く。このフィードバック補正係数αは、周知の
ように基本燃料噴射量に乗じられるので、実際の空燃比
は徐々に濃化する。そして、次にＯ2センサの出力がリ
ーン側からリッチ側へ反転すると、補正係数αから一定
の比例分ＰRが減算され、かつ所定の積分定数ＩRによる
傾きで積分分が徐々に減算されて行く。以上の繰り返し
によって、空燃比は微小な変動を繰り返しつつ理論空燃
比近傍に保たれるのである。
側Ｏ2センサの出力信号の一例を示し、（ｂ）はこれに
対応するフィードバック補正係数αの変化を示してい
る。上記フィードバック補正係数αは、上述したように
例えば疑似的な比例積分制御により求められるもので、
Ｏ2センサの出力が所定のスライスレベル（理論空燃比
に対応する）を横切ってリッチ側からリーン側へ反転す
ると、補正係数αには一定の比例分ＰLが加算され、か
つ所定の積分定数ＩLによる傾きで積分分が徐々に加算
されて行く。このフィードバック補正係数αは、周知の
ように基本燃料噴射量に乗じられるので、実際の空燃比
は徐々に濃化する。そして、次にＯ2センサの出力がリ
ーン側からリッチ側へ反転すると、補正係数αから一定
の比例分ＰRが減算され、かつ所定の積分定数ＩRによる
傾きで積分分が徐々に減算されて行く。以上の繰り返し
によって、空燃比は微小な変動を繰り返しつつ理論空燃
比近傍に保たれるのである。
【０００８】ここで、内燃機関が定常運転にあるとすれ
ば、上述したフィードバック補正係数の振幅Ｗの略中央
に、理論空燃比に相当するレベルＭを想定することがで
きる。従って、周期的に増減変化するフィードバック補
正係数αがこの理論空燃比相当レベルＭを横切ってか
ら、実際にＯ2センサ出力信号がリッチ側もしくはリー
ン側へ反転するまでの時間ｔLR，ｔRLがフィードバック
制御系の遅れとなる。
ば、上述したフィードバック補正係数の振幅Ｗの略中央
に、理論空燃比に相当するレベルＭを想定することがで
きる。従って、周期的に増減変化するフィードバック補
正係数αがこの理論空燃比相当レベルＭを横切ってか
ら、実際にＯ2センサ出力信号がリッチ側もしくはリー
ン側へ反転するまでの時間ｔLR，ｔRLがフィードバック
制御系の遅れとなる。
【０００９】そして、上流側空燃比センサが劣化してい
ないものであれば、図９に示すように、フィードバック
補正係数αの増減周期Ｔａは比較的小さくなり、その振
幅Ｗも小さくなる。そのため、触媒コンバータを通して
下流側Ｏ2センサへ及ぶ影響は少なく、触媒コンバータ
が正常であれば、同図（ｄ）のように下流側Ｏ2センサ
の出力信号は殆どリッチ，リーンの反転を伴わないもの
となる。
ないものであれば、図９に示すように、フィードバック
補正係数αの増減周期Ｔａは比較的小さくなり、その振
幅Ｗも小さくなる。そのため、触媒コンバータを通して
下流側Ｏ2センサへ及ぶ影響は少なく、触媒コンバータ
が正常であれば、同図（ｄ）のように下流側Ｏ2センサ
の出力信号は殆どリッチ，リーンの反転を伴わないもの
となる。
【００１０】これに対し、上流側空燃比センサが劣化
し、その応答遅れが大となると、図１０に示すように、
フィードバック補正係数αの増減周期Ｔａは大きくな
り、その振幅Ｗも大きくなる。この場合には、触媒コン
バータのＯ2ストレージ能力を越えた空燃比変動が生じ
ることになり、仮に触媒コンバータが正常であっても、
同図の（ｄ）に示すように、下流側Ｏ2センサの出力信
号にリッチ，リーンの反転が現れる。
し、その応答遅れが大となると、図１０に示すように、
フィードバック補正係数αの増減周期Ｔａは大きくな
り、その振幅Ｗも大きくなる。この場合には、触媒コン
バータのＯ2ストレージ能力を越えた空燃比変動が生じ
ることになり、仮に触媒コンバータが正常であっても、
同図の（ｄ）に示すように、下流側Ｏ2センサの出力信
号にリッチ，リーンの反転が現れる。
【００１１】従って、触媒コンバータが正常な能力を有
するにも拘わらず劣化と誤診断されてしまう虞れがあっ
た。
するにも拘わらず劣化と誤診断されてしまう虞れがあっ
た。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の触媒劣化診断装置は、図１に示すように、排気通路に
介装された触媒コンバータの上流側に配設された上流側
空燃比センサ１と、触媒コンバータの下流側に配設され
た下流側空燃比センサ２と、内燃機関の運転条件に応じ
て基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段３
と、上記上流側空燃比センサ１の出力信号に基づいて空
燃比フィードバック補正係数を算出する補正係数算出手
段４と、このフィードバック補正係数を用いて上記基本
燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段５とを備えて
なる内燃機関において、機関運転条件が所定の診断領域
にあるときに、上流側空燃比センサ１と下流側空燃比セ
ンサ２の両出力信号の反転比として、両出力信号の反転
回数比、反転の周期比もしくは周波数比のいずれかを求
める反転比算出手段６と、上記上流側空燃比センサ１の
出力信号の反転の周期もしくは周波数を求める上流側反
転状態検出手段７と、この上流側反転状態検出手段７が
出力する反転の周期もしくは周波数に基づいて判定基準
値を設定する判定基準値設定手段８と、上記反転比算出
手段６が出力する反転比を上記判定基準値と比較して触
媒の劣化を判定する劣化判定手段９と、を備えて構成さ
れている。
の触媒劣化診断装置は、図１に示すように、排気通路に
介装された触媒コンバータの上流側に配設された上流側
空燃比センサ１と、触媒コンバータの下流側に配設され
た下流側空燃比センサ２と、内燃機関の運転条件に応じ
て基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段３
と、上記上流側空燃比センサ１の出力信号に基づいて空
燃比フィードバック補正係数を算出する補正係数算出手
段４と、このフィードバック補正係数を用いて上記基本
燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段５とを備えて
なる内燃機関において、機関運転条件が所定の診断領域
にあるときに、上流側空燃比センサ１と下流側空燃比セ
ンサ２の両出力信号の反転比として、両出力信号の反転
回数比、反転の周期比もしくは周波数比のいずれかを求
める反転比算出手段６と、上記上流側空燃比センサ１の
出力信号の反転の周期もしくは周波数を求める上流側反
転状態検出手段７と、この上流側反転状態検出手段７が
出力する反転の周期もしくは周波数に基づいて判定基準
値を設定する判定基準値設定手段８と、上記反転比算出
手段６が出力する反転比を上記判定基準値と比較して触
媒の劣化を判定する劣化判定手段９と、を備えて構成さ
れている。
【００１３】また請求項２の発明では、反転比として上
流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間におけ
る両センサ１，２の出力信号の反転回数比を用いるとと
もに、上記の所定回数反転する期間の経過時間に基づい
て判定基準値を設定するように構成されている。
流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間におけ
る両センサ１，２の出力信号の反転回数比を用いるとと
もに、上記の所定回数反転する期間の経過時間に基づい
て判定基準値を設定するように構成されている。
【００１４】さらに請求項３の発明では、反転回数比の
算出を複数の期間について行うとともに、その平均値か
ら触媒劣化の判定を行うように構成されている。そし
て、上流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間
の経過時間についても、複数期間の平均値を求め、この
平均経過時間に基づいて判定基準値を設定するように構
成されている。
算出を複数の期間について行うとともに、その平均値か
ら触媒劣化の判定を行うように構成されている。そし
て、上流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間
の経過時間についても、複数期間の平均値を求め、この
平均経過時間に基づいて判定基準値を設定するように構
成されている。
【００１５】また請求項４の発明では、やはり反転回数
比の算出を複数の期間について行うとともに、その平均
値から触媒劣化の判定を行うように構成されている。そ
して、上流側空燃比センサの反転周波数を各期間で計測
するとともに、計測した周波数を複数期間について平均
化し、この平均周波数に基づいて判定基準値を設定する
ように構成されている。
比の算出を複数の期間について行うとともに、その平均
値から触媒劣化の判定を行うように構成されている。そ
して、上流側空燃比センサの反転周波数を各期間で計測
するとともに、計測した周波数を複数期間について平均
化し、この平均周波数に基づいて判定基準値を設定する
ように構成されている。
【００１６】次に請求項５の発明は、図２に示すよう
に、排気通路に介装された触媒コンバータの上流側に配
設された上流側空燃比センサ１と、触媒コンバータの下
流側に配設された下流側空燃比センサ２と、内燃機関の
運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴
射量設定手段３と、上記上流側空燃比センサ１の出力信
号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出する
補正係数算出手段４と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段５とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が
所定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの
出力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手
段１１と、この所定回数反転する毎に、その期間におけ
る上流側空燃比センサ１と下流側空燃比センサ２の両出
力信号の反転比として、両出力信号の反転回数比、反転
の周期比もしくは周波数比のいずれかを求める反転比算
出手段６′と、この反転比を複数の期間について平均化
する反転比平均化手段１２と、上記上流側空燃比センサ
１の出力信号の反転の周期もしくは周波数を求める上流
側反転状態検出手段７と、この上流側反転状態検出手段
７が出力する反転の周期もしくは周波数に基づいて判定
基準値を設定する判定基準値設定手段８と、上流側反転
状態検出手段７が出力する反転の周期もしくは周波数に
基づいて、診断対象とする必要な上記の期間の数を設定
する診断期間数設定手段１３と、この診断期間数の経過
後に、上記反転比平均化手段１２が出力する平均反転比
を上記判定基準値と比較して触媒の劣化を判定する劣化
判定手段９′と、を備えて構成されている。
に、排気通路に介装された触媒コンバータの上流側に配
設された上流側空燃比センサ１と、触媒コンバータの下
流側に配設された下流側空燃比センサ２と、内燃機関の
運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴
射量設定手段３と、上記上流側空燃比センサ１の出力信
号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出する
補正係数算出手段４と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段５とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が
所定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの
出力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手
段１１と、この所定回数反転する毎に、その期間におけ
る上流側空燃比センサ１と下流側空燃比センサ２の両出
力信号の反転比として、両出力信号の反転回数比、反転
の周期比もしくは周波数比のいずれかを求める反転比算
出手段６′と、この反転比を複数の期間について平均化
する反転比平均化手段１２と、上記上流側空燃比センサ
１の出力信号の反転の周期もしくは周波数を求める上流
側反転状態検出手段７と、この上流側反転状態検出手段
７が出力する反転の周期もしくは周波数に基づいて判定
基準値を設定する判定基準値設定手段８と、上流側反転
状態検出手段７が出力する反転の周期もしくは周波数に
基づいて、診断対象とする必要な上記の期間の数を設定
する診断期間数設定手段１３と、この診断期間数の経過
後に、上記反転比平均化手段１２が出力する平均反転比
を上記判定基準値と比較して触媒の劣化を判定する劣化
判定手段９′と、を備えて構成されている。
【００１７】そして請求項６の発明では、反転比として
上流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間にお
ける両センサ１，２の出力信号の反転回数比を用いると
ともに、上記の所定回数反転する期間の経過時間の平均
値に基づいて判定基準値および診断期間数を設定するよ
うに構成されている。
上流側空燃比センサ１の出力が所定回数反転する間にお
ける両センサ１，２の出力信号の反転回数比を用いると
ともに、上記の所定回数反転する期間の経過時間の平均
値に基づいて判定基準値および診断期間数を設定するよ
うに構成されている。
【００１８】
【作用】上記構成では、上流側空燃比センサ１の出力信
号に基づいて内燃機関の空燃比がフィードバック制御さ
れる。詳しくは、比例積分制御等により微小な変動を繰
り返しつつ理論空燃比近傍に保たれる。
号に基づいて内燃機関の空燃比がフィードバック制御さ
れる。詳しくは、比例積分制御等により微小な変動を繰
り返しつつ理論空燃比近傍に保たれる。
【００１９】そして、上流側空燃比センサ１の出力信号
が実際の空燃比変動に応じて周期的に反転するのに対
し、下流側空燃比センサ２の出力信号は、触媒が正常で
あれば、非常に緩やかに変動し、リッチ，リーンの反転
回数は少ない。また触媒が劣化していると、リッチ，リ
ーンの反転回数は多くなる。従って、両者の反転比つま
り反転回数比や反転周期比もしくは周波数比から、触媒
の劣化を判定できる。
が実際の空燃比変動に応じて周期的に反転するのに対
し、下流側空燃比センサ２の出力信号は、触媒が正常で
あれば、非常に緩やかに変動し、リッチ，リーンの反転
回数は少ない。また触媒が劣化していると、リッチ，リ
ーンの反転回数は多くなる。従って、両者の反転比つま
り反転回数比や反転周期比もしくは周波数比から、触媒
の劣化を判定できる。
【００２０】一方、上流側空燃比センサ１の劣化により
空燃比フィードバック制御の周期が長くなると、空燃比
の変動が大きくなるが、これによる誤診断を生じないよ
うに、この周期の長短（もしくは周波数の大小）に応じ
て触媒劣化の判定基準値が適切に設定される。
空燃比フィードバック制御の周期が長くなると、空燃比
の変動が大きくなるが、これによる誤診断を生じないよ
うに、この周期の長短（もしくは周波数の大小）に応じ
て触媒劣化の判定基準値が適切に設定される。
【００２１】請求項２の構成では、上流側空燃比センサ
１の出力が所定回数反転する間における両センサ１，２
の出力信号の反転回数比でもって触媒劣化が判定され
る。また、この所定回数反転する期間の経過時間に基づ
いて判定基準値が設定される。
１の出力が所定回数反転する間における両センサ１，２
の出力信号の反転回数比でもって触媒劣化が判定され
る。また、この所定回数反転する期間の経過時間に基づ
いて判定基準値が設定される。
【００２２】また請求項３の構成では、診断精度を高め
るために、反転回数比の平均値および経過時間の平均値
に基づいて、触媒の劣化判定および判定基準値の設定が
なされる。
るために、反転回数比の平均値および経過時間の平均値
に基づいて、触媒の劣化判定および判定基準値の設定が
なされる。
【００２３】また請求項４の構成では、上流側空燃比セ
ンサ１の反転周波数、特に複数の期間の平均値に基づい
て判定基準値が設定される。
ンサ１の反転周波数、特に複数の期間の平均値に基づい
て判定基準値が設定される。
【００２４】さらに、請求項５の構成においては、両セ
ンサ１，２の出力信号の反転比の平均値を求めるに際し
て、診断対象とする必要な期間の数が、上流側空燃比セ
ンサ１の反転の周期もしくは周波数に応じて適切に設定
される。
ンサ１，２の出力信号の反転比の平均値を求めるに際し
て、診断対象とする必要な期間の数が、上流側空燃比セ
ンサ１の反転の周期もしくは周波数に応じて適切に設定
される。
【００２５】また請求項６の構成では、上流側空燃比セ
ンサ１の出力が所定回数反転する間における両センサ
１，２の出力信号の反転回数比の平均値でもって触媒劣
化が判定される。そして、上記の所定回数反転する期間
の経過時間の平均値に基づいて判定基準値および診断期
間数が設定される。
ンサ１の出力が所定回数反転する間における両センサ
１，２の出力信号の反転回数比の平均値でもって触媒劣
化が判定される。そして、上記の所定回数反転する期間
の経過時間の平均値に基づいて判定基準値および診断期
間数が設定される。
【００２６】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２７】図３はこの発明の一実施例の機械的構成を
示す構成説明図であって、２１は内燃機関、２２はその
吸気通路、２３は排気通路を示している。上記吸気通路
２２には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴
射弁２４が配設されているとともに、スロットル弁２５
が介装されており、その上流側に、吸入空気量を検出す
る例えば熱線式のエアフロメータ２６が配設されてい
る。
示す構成説明図であって、２１は内燃機関、２２はその
吸気通路、２３は排気通路を示している。上記吸気通路
２２には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴
射弁２４が配設されているとともに、スロットル弁２５
が介装されており、その上流側に、吸入空気量を検出す
る例えば熱線式のエアフロメータ２６が配設されてい
る。
【００２８】上記排気通路２３には、例えば三元触媒を
用いた触媒コンバータ２７が介装されているとともに、
該触媒コンバータ２７よりも上流位置に上流側Ｏ2セン
サ２８が、下流側に下流側Ｏ2センサ２９がそれぞれ配
設されている。この空燃比センサとしてのＯ2センサ２
８，２９は、排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を発
生するもので、特に、理論空燃比を境に起電力が急変
し、理論空燃比より過濃側（リッチ側）で高レベル（約
１Ｖ程度）に、希薄側（リーン側）で低レベル（約１０
０ｍＶ程度）となる。
用いた触媒コンバータ２７が介装されているとともに、
該触媒コンバータ２７よりも上流位置に上流側Ｏ2セン
サ２８が、下流側に下流側Ｏ2センサ２９がそれぞれ配
設されている。この空燃比センサとしてのＯ2センサ２
８，２９は、排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を発
生するもので、特に、理論空燃比を境に起電力が急変
し、理論空燃比より過濃側（リッチ側）で高レベル（約
１Ｖ程度）に、希薄側（リーン側）で低レベル（約１０
０ｍＶ程度）となる。
【００２９】また、３０は内燃機関の冷却水温を検出す
る水温センサ、３１は機関回転数を検出するために設け
られた所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク
角センサを示している。
る水温センサ、３１は機関回転数を検出するために設け
られた所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク
角センサを示している。
【００３０】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット３２は、所謂マイクロコンピュ
ータシステムを用いたもので、Ｏ2センサ２８，２９に
基づく燃料噴射弁２４の噴射量制御つまりフィードバッ
ク制御方式による空燃比制御を実行するとともに、後述
するような触媒の劣化診断を行い、所定レベル以上の劣
化と判定した場合には警告灯３３を点灯させるようにな
っている。
るコントロールユニット３２は、所謂マイクロコンピュ
ータシステムを用いたもので、Ｏ2センサ２８，２９に
基づく燃料噴射弁２４の噴射量制御つまりフィードバッ
ク制御方式による空燃比制御を実行するとともに、後述
するような触媒の劣化診断を行い、所定レベル以上の劣
化と判定した場合には警告灯３３を点灯させるようにな
っている。
【００３１】次に上記実施例における作用について説明
する。
する。
【００３２】先ず、空燃比制御の概略を説明する。この
空燃比制御は、エアフロメータ２６が検出した吸入空気
量とクランク角センサ３１が検出した機関回転数とから
基本パルス幅Ｔｐ（基本噴射量）を演算し、かつこれに
種々の増量補正やフィードバック補正を加えて燃料噴射
弁２４の駆動パルス幅Ｔｉ（噴射量）を決定するのであ
り、具体的には次式によってパルス幅Ｔｉが求められ
る。
空燃比制御は、エアフロメータ２６が検出した吸入空気
量とクランク角センサ３１が検出した機関回転数とから
基本パルス幅Ｔｐ（基本噴射量）を演算し、かつこれに
種々の増量補正やフィードバック補正を加えて燃料噴射
弁２４の駆動パルス幅Ｔｉ（噴射量）を決定するのであ
り、具体的には次式によってパルス幅Ｔｉが求められ
る。
【００３３】
【数１】Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ×α＋Ｔｓ ここでＣＯＥＦは各種増量補正係数であり、例えば水温
に応じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正など
からなる。Ｔｓは、燃料噴射弁２４の無効時間を補償す
るようにバッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数
である。
に応じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正など
からなる。Ｔｓは、燃料噴射弁２４の無効時間を補償す
るようにバッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数
である。
【００３４】また、αは主に上流側Ｏ2センサ２８の検
出信号に基づいて演算されるフィードバック補正係数で
ある。すなわち、図８に示すように、Ｏ2センサ２８の
出力信号を所定のスライスレベル（理論空燃比に対応す
る）と比較し、かつそのリーン側およびリッチ側への反
転に基づく疑似的な比例積分制御によって求められる値
で、１以上であればリッチ側へ、１以下であればリーン
側へ空燃比が制御されるのである。これによって、実際
の空燃比は、１〜２Ｈｚ程度の周期で変化しつつ略理論
空燃比近傍に維持される。
出信号に基づいて演算されるフィードバック補正係数で
ある。すなわち、図８に示すように、Ｏ2センサ２８の
出力信号を所定のスライスレベル（理論空燃比に対応す
る）と比較し、かつそのリーン側およびリッチ側への反
転に基づく疑似的な比例積分制御によって求められる値
で、１以上であればリッチ側へ、１以下であればリーン
側へ空燃比が制御されるのである。これによって、実際
の空燃比は、１〜２Ｈｚ程度の周期で変化しつつ略理論
空燃比近傍に維持される。
【００３５】ここで、実際の空燃比が変化する周期、つ
まり空燃比フィードバック制御の制御周期は、制御系全
体の遅れに依存するので、上流側Ｏ2センサ２８の応答
性の良否によって大きな影響を受ける。図９は、上流側
Ｏ2センサ２８が正常な応答性を有している場合の実空
燃比の変化やフィードバック補正係数αの変化等を示し
ている。これに対し、図１０は、上流側Ｏ2センサ２８
が劣化し、応答性が悪化している場合の実空燃比の変化
やフィードバック補正係数αの変化等を示しているが、
図９と図１０との比較から明らかなように、上流側Ｏ2
センサ２８が劣化すると、空燃比フィードバック制御の
制御周期は長くなる。
まり空燃比フィードバック制御の制御周期は、制御系全
体の遅れに依存するので、上流側Ｏ2センサ２８の応答
性の良否によって大きな影響を受ける。図９は、上流側
Ｏ2センサ２８が正常な応答性を有している場合の実空
燃比の変化やフィードバック補正係数αの変化等を示し
ている。これに対し、図１０は、上流側Ｏ2センサ２８
が劣化し、応答性が悪化している場合の実空燃比の変化
やフィードバック補正係数αの変化等を示しているが、
図９と図１０との比較から明らかなように、上流側Ｏ2
センサ２８が劣化すると、空燃比フィードバック制御の
制御周期は長くなる。
【００３６】なお、なんらかの燃料増量を行う必要があ
る低水温時や高速高負荷時、あるいは減速中のフューエ
ルカット時等には、上記フィードバック補正係数αが１
にクランプされ、実質的にオープンループ制御となる。
る低水温時や高速高負荷時、あるいは減速中のフューエ
ルカット時等には、上記フィードバック補正係数αが１
にクランプされ、実質的にオープンループ制御となる。
【００３７】また、下流側Ｏ2センサ２９の出力信号
は、上記の上流側Ｏ2センサ２８によるフィードバック
制御の全体的な片寄りの補正のために用いられる。すな
わち、フィードバック制御の結果、空燃比が全体として
リッチ傾向であれば、下流側Ｏ2センサ２９の出力信号
はリッチ側で連続したものとなる。また空燃比が全体と
してリーン傾向であれば、下流側Ｏ2センサ２９の出力
信号はリーン側に連続したものとなる。従って、この空
燃比の全体的な片寄りの傾向に応じて、例えばリッチ，
リーン反転時の比例分ＰL，ＰRの値を補正することで、
一層高精度な空燃比精度が得られる。
は、上記の上流側Ｏ2センサ２８によるフィードバック
制御の全体的な片寄りの補正のために用いられる。すな
わち、フィードバック制御の結果、空燃比が全体として
リッチ傾向であれば、下流側Ｏ2センサ２９の出力信号
はリッチ側で連続したものとなる。また空燃比が全体と
してリーン傾向であれば、下流側Ｏ2センサ２９の出力
信号はリーン側に連続したものとなる。従って、この空
燃比の全体的な片寄りの傾向に応じて、例えばリッチ，
リーン反転時の比例分ＰL，ＰRの値を補正することで、
一層高精度な空燃比精度が得られる。
【００３８】次に、図５は上記コントロールユニット３
２において実行される触媒の劣化診断のプログラムを示
すフローチャートであり、以下、これを説明する。尚、
このルーチンは例えば一定時間毎に繰り返し実行され
る。
２において実行される触媒の劣化診断のプログラムを示
すフローチャートであり、以下、これを説明する。尚、
このルーチンは例えば一定時間毎に繰り返し実行され
る。
【００３９】先ず、ステップ１では診断許可条件が成立
したか否かを判定する。この条件としては、機関始動
時の水温が所定値以上であること、機関暖機完了後所
定時間が経過していること、両Ｏ2センサ２８，２９
が活性化していること（これは当該センサ２８，２９の
出力レベルから判定される）、診断が終了していない
こと、の４条件があり、総ての条件を満たす場合に限っ
てステップ２へ進む。ステップ２では、そのときの運転
状態が空燃比フィードバック制御を行う領域内にあるか
否かの判定を行う。つまり、車速ＶＳＰが所定範囲内
にあること、機関回転数Ｎが所定範囲内にあること、
機関負荷、例えば基本燃料噴射量Ｔｐが所定範囲内に
あること、を条件としており、これら総ての条件が成立
した場合に診断領域内としてステップ３以降へ進む。
したか否かを判定する。この条件としては、機関始動
時の水温が所定値以上であること、機関暖機完了後所
定時間が経過していること、両Ｏ2センサ２８，２９
が活性化していること（これは当該センサ２８，２９の
出力レベルから判定される）、診断が終了していない
こと、の４条件があり、総ての条件を満たす場合に限っ
てステップ２へ進む。ステップ２では、そのときの運転
状態が空燃比フィードバック制御を行う領域内にあるか
否かの判定を行う。つまり、車速ＶＳＰが所定範囲内
にあること、機関回転数Ｎが所定範囲内にあること、
機関負荷、例えば基本燃料噴射量Ｔｐが所定範囲内に
あること、を条件としており、これら総ての条件が成立
した場合に診断領域内としてステップ３以降へ進む。
【００４０】ステップ３では、空燃比フィードバック制
御に伴う上流側Ｏ2センサ２８の出力のリッチ，リーン
の反転回数ＦＯ２ＣＴが所定回数ＣＭＳＷに達したか否
かを判定する。所定回数ＣＭＳＷに達していない場合
は、ステップ４へ進み、上流側Ｏ2センサ２８の出力の
リッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴおよび下流側Ｏ2
センサ２９の出力のリッチ，リーンの反転回数ＲＯ２Ｃ
Ｔをカウントする。そして、ステップ３で所定回数ＣＭ
ＳＷに達していた場合には、ステップ５へ進む。なお、
所定回数ＣＭＳＷに達する前に、ステップ１，２の範囲
外となった場合には、図４にも示すように、途中までカ
ウンタしたＦＯ２ＣＴおよびＲＯ２ＣＴの値をリセット
する（ステップ１７）。
御に伴う上流側Ｏ2センサ２８の出力のリッチ，リーン
の反転回数ＦＯ２ＣＴが所定回数ＣＭＳＷに達したか否
かを判定する。所定回数ＣＭＳＷに達していない場合
は、ステップ４へ進み、上流側Ｏ2センサ２８の出力の
リッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴおよび下流側Ｏ2
センサ２９の出力のリッチ，リーンの反転回数ＲＯ２Ｃ
Ｔをカウントする。そして、ステップ３で所定回数ＣＭ
ＳＷに達していた場合には、ステップ５へ進む。なお、
所定回数ＣＭＳＷに達する前に、ステップ１，２の範囲
外となった場合には、図４にも示すように、途中までカ
ウンタしたＦＯ２ＣＴおよびＲＯ２ＣＴの値をリセット
する（ステップ１７）。
【００４１】ステップ５では、所定回数ＣＭＳＷに達す
るまでの一つの期間における上流側Ｏ2センサ２８と下
流側Ｏ2センサ２９の反転回数比ＨＺＲを演算する。詳
しくは、ステップ４でカウントした上流側Ｏ2センサ２
８のリッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴと下流側Ｏ2
センサ２９のリッチ，リーンの反転回数ＲＯ２ＣＴとを
用いて、「ＨＺＲ＝ＲＯ２ＣＴ／ＦＯ２ＣＴ」として求
め、これをメモリに記憶する。触媒コンバータ２７にお
ける触媒の劣化が進行すると、下流側Ｏ2センサ１９の
反転回数ＲＯ２ＣＴが増大するので、上記反転回数比Ｈ
ＺＲが大となる。尚、各センサ２８，２９の反転周期ま
たは反転周波数を計測し、これから反転回数比ＨＺＲを
求めることも勿論可能である。
るまでの一つの期間における上流側Ｏ2センサ２８と下
流側Ｏ2センサ２９の反転回数比ＨＺＲを演算する。詳
しくは、ステップ４でカウントした上流側Ｏ2センサ２
８のリッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴと下流側Ｏ2
センサ２９のリッチ，リーンの反転回数ＲＯ２ＣＴとを
用いて、「ＨＺＲ＝ＲＯ２ＣＴ／ＦＯ２ＣＴ」として求
め、これをメモリに記憶する。触媒コンバータ２７にお
ける触媒の劣化が進行すると、下流側Ｏ2センサ１９の
反転回数ＲＯ２ＣＴが増大するので、上記反転回数比Ｈ
ＺＲが大となる。尚、各センサ２８，２９の反転周期ま
たは反転周波数を計測し、これから反転回数比ＨＺＲを
求めることも勿論可能である。
【００４２】次のステップ６では、ステップ５で求めた
最新の反転回数比ＨＺＲを加重平均し、診断領域中の平
均反転回数比ＨＺＲＡＴＥを求める。つまり、最新の反
転回数比ＨＺＲと前回までの平均反転回数比ＨＺＲＡＴ
ＥOLDとを用い、次式のように演算する。
最新の反転回数比ＨＺＲを加重平均し、診断領域中の平
均反転回数比ＨＺＲＡＴＥを求める。つまり、最新の反
転回数比ＨＺＲと前回までの平均反転回数比ＨＺＲＡＴ
ＥOLDとを用い、次式のように演算する。
【００４３】
【数２】 ＨＺＲＡＴＥ＝（ＨＺＲ＋ＨＺＲＡＴＥOLD×７）／８ なお、この演算後に、ステップ５で記憶していたＨＺＲ
をクリアする。
をクリアする。
【００４４】一方、上記の反転回数比ＨＺＲを計測する
のに要した経過時間つまり上流側Ｏ2センサ２８の出力
のリッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴが所定回数ＣＭ
ＳＷに達するまでの１期間の経過時間ＴＭＦＯ２が図示
せぬ他のルーチンで計測されており、ステップ７では、
この経過時間ＴＭＦＯ２を加重平均して、平均経過時間
ＡＶＥＨＺを求める。つまり、最新の経過時間ＴＭＦＯ
２と前回までの平均経過時間ＡＶＥＨＺOLDとを用い、
次式のように演算する。
のに要した経過時間つまり上流側Ｏ2センサ２８の出力
のリッチ，リーンの反転回数ＦＯ２ＣＴが所定回数ＣＭ
ＳＷに達するまでの１期間の経過時間ＴＭＦＯ２が図示
せぬ他のルーチンで計測されており、ステップ７では、
この経過時間ＴＭＦＯ２を加重平均して、平均経過時間
ＡＶＥＨＺを求める。つまり、最新の経過時間ＴＭＦＯ
２と前回までの平均経過時間ＡＶＥＨＺOLDとを用い、
次式のように演算する。
【００４５】
【数３】 ＡＶＥＨＺ＝（ＴＭＦＯ２＋ＡＶＥＨＺOLD×７）／８ この平均経過時間ＡＶＥＨＺは、空燃比フィードバック
制御の制御周波数を示すものとなる。
制御の制御周波数を示すものとなる。
【００４６】なお、上述した加重平均の演算に際し、Ｈ
ＺＲＡＴＥおよびＡＶＥＨＺの初期値は、それぞれ初回
のＨＺＲおよびＴＭＦＯ２となる。
ＺＲＡＴＥおよびＡＶＥＨＺの初期値は、それぞれ初回
のＨＺＲおよびＴＭＦＯ２となる。
【００４７】ステップ８では、上記の加重平均の演算回
数を示すカウンタＮＵＭＨＺＲをインクリメントする。
数を示すカウンタＮＵＭＨＺＲをインクリメントする。
【００４８】次にステップ９では、ステップ７で求めた
平均経過時間ＡＶＥＨＺに基づいて、触媒劣化の判定基
準値ＣＮＧＳＴおよび診断に必要な期間数ＮＵＭＭＡＸ
を設定する。判定基準値ＣＮＧＳＴは、図１１に示す特
性のデータテーブルを参照して決定される。すなわち、
上流側Ｏ2センサ２８が劣化していて平均経過時間ＡＶ
ＥＨＺが長くなると、それに応じて判定基準値ＣＮＧＳ
Ｔが高く設定される。
平均経過時間ＡＶＥＨＺに基づいて、触媒劣化の判定基
準値ＣＮＧＳＴおよび診断に必要な期間数ＮＵＭＭＡＸ
を設定する。判定基準値ＣＮＧＳＴは、図１１に示す特
性のデータテーブルを参照して決定される。すなわち、
上流側Ｏ2センサ２８が劣化していて平均経過時間ＡＶ
ＥＨＺが長くなると、それに応じて判定基準値ＣＮＧＳ
Ｔが高く設定される。
【００４９】また診断に必要な期間数ＮＵＭＭＡＸは、
図１２に示す特性のデータテーブルを参照して決定され
る。つまり上流側Ｏ2センサ２８が劣化していて平均経
過時間ＡＶＥＨＺが長くなると、それに応じて期間数Ｎ
ＵＭＭＡＸは小さくなる。例えば、確実に劣化と判定し
なければならない程に触媒が劣化しているものとする
と、空燃比フィードバック制御の制御周波数が低下した
場合には、下流側Ｏ2センサ２９の出力は、空燃比フィ
ードバック制御に追従して確実に反転する。従って加重
平均を行う期間数ＮＵＭＭＡＸが少なくとも正確な診断
が可能であり、また制御周波数の低下に伴う診断時間の
長期化を回避することができる。逆に、制御周波数が高
い場合には、異常に劣化した触媒でも、下流側Ｏ2セン
サ２９の出力が追従しにくくなるため、各期間での反転
回数比ＨＺＲのばらつきが大きく、個々のデータの精度
が低下する。そのため、図１２のように期間数ＮＵＭＭ
ＡＸを大きくすることで、精度向上を図っている。ま
た、このように制御周波数が高い場合には、期間数ＮＵ
ＭＭＡＸを大きくしても、診断時間そのものは、それほ
ど長くならない。
図１２に示す特性のデータテーブルを参照して決定され
る。つまり上流側Ｏ2センサ２８が劣化していて平均経
過時間ＡＶＥＨＺが長くなると、それに応じて期間数Ｎ
ＵＭＭＡＸは小さくなる。例えば、確実に劣化と判定し
なければならない程に触媒が劣化しているものとする
と、空燃比フィードバック制御の制御周波数が低下した
場合には、下流側Ｏ2センサ２９の出力は、空燃比フィ
ードバック制御に追従して確実に反転する。従って加重
平均を行う期間数ＮＵＭＭＡＸが少なくとも正確な診断
が可能であり、また制御周波数の低下に伴う診断時間の
長期化を回避することができる。逆に、制御周波数が高
い場合には、異常に劣化した触媒でも、下流側Ｏ2セン
サ２９の出力が追従しにくくなるため、各期間での反転
回数比ＨＺＲのばらつきが大きく、個々のデータの精度
が低下する。そのため、図１２のように期間数ＮＵＭＭ
ＡＸを大きくすることで、精度向上を図っている。ま
た、このように制御周波数が高い場合には、期間数ＮＵ
ＭＭＡＸを大きくしても、診断時間そのものは、それほ
ど長くならない。
【００５０】次にステップ１０では、加重平均した期間
数ＮＵＭＨＺＲが上記の必要な期間数ＮＵＭＭＡＸに達
したか否かを判定する。必要な期間数ＮＵＭＭＡＸに達
していなければ、上述した反転回数比ＨＺＲの演算やそ
の平均値の演算等の処理を繰り返す。そして、加重平均
をＮＵＭＭＡＸだけ行った時点でステップ１１へ進み、
触媒の最終的な劣化判定を行う。具体的には、平均反転
回数比ＨＺＲＡＴＥを上記の判定基準値ＣＮＧＳＴと比
較し、平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥが判定基準値ＣＮＧ
ＳＴ以下であれば、触媒が劣化していないものと判断し
（ステップ１２）、警告灯３３は点灯させない（ステッ
プ１３）。また平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥが判定基準
値ＣＮＧＳＴより大であれば、触媒が劣化しているもの
と判断し（ステップ１４）、警告灯３３を点灯させる
（ステップ１５）。
数ＮＵＭＨＺＲが上記の必要な期間数ＮＵＭＭＡＸに達
したか否かを判定する。必要な期間数ＮＵＭＭＡＸに達
していなければ、上述した反転回数比ＨＺＲの演算やそ
の平均値の演算等の処理を繰り返す。そして、加重平均
をＮＵＭＭＡＸだけ行った時点でステップ１１へ進み、
触媒の最終的な劣化判定を行う。具体的には、平均反転
回数比ＨＺＲＡＴＥを上記の判定基準値ＣＮＧＳＴと比
較し、平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥが判定基準値ＣＮＧ
ＳＴ以下であれば、触媒が劣化していないものと判断し
（ステップ１２）、警告灯３３は点灯させない（ステッ
プ１３）。また平均反転回数比ＨＺＲＡＴＥが判定基準
値ＣＮＧＳＴより大であれば、触媒が劣化しているもの
と判断し（ステップ１４）、警告灯３３を点灯させる
（ステップ１５）。
【００５１】以上により一連の診断が完了するので、ス
テップ１６で、診断を行ったことを示すフラグをセット
して、診断処理を終了する。
テップ１６で、診断を行ったことを示すフラグをセット
して、診断処理を終了する。
【００５２】図４のタイムチャートは、上記のフローチ
ャートに沿った診断が実際に行われているときの様子を
説明するものであり、理解を容易にするために、数値例
を加えてある。
ャートに沿った診断が実際に行われているときの様子を
説明するものであり、理解を容易にするために、数値例
を加えてある。
【００５３】なお、上記の平均経過時間ＡＶＥＨＺを用
いて、触媒の劣化診断と同時に、上流側Ｏ2センサ２８
の劣化診断を行うこともできる。図６のフローチャート
は、この上流側Ｏ2センサ２８の劣化診断の処理を付加
した場合のフローチャートの要部を示したものであり、
ステップ１０で必要な期間数ＮＵＭＭＡＸについて経過
時間ＴＭＦＯ２の平均を求めた後に、その平均経過時間
ＡＶＥＨＺを上限値Ｏ２ＮＧＳＴと比較し（ステップ２
１）、該上限値Ｏ２ＮＧＳＴ以上であった場合には、上
流側Ｏ2センサ２８が劣化しているものと判断し（ステ
ップ２２）、これに対応する警告灯を点灯させる（ステ
ップ２３）。
いて、触媒の劣化診断と同時に、上流側Ｏ2センサ２８
の劣化診断を行うこともできる。図６のフローチャート
は、この上流側Ｏ2センサ２８の劣化診断の処理を付加
した場合のフローチャートの要部を示したものであり、
ステップ１０で必要な期間数ＮＵＭＭＡＸについて経過
時間ＴＭＦＯ２の平均を求めた後に、その平均経過時間
ＡＶＥＨＺを上限値Ｏ２ＮＧＳＴと比較し（ステップ２
１）、該上限値Ｏ２ＮＧＳＴ以上であった場合には、上
流側Ｏ2センサ２８が劣化しているものと判断し（ステ
ップ２２）、これに対応する警告灯を点灯させる（ステ
ップ２３）。
【００５４】このように上記実施例では、上流側Ｏ2セ
ンサ２８と下流側Ｏ2センサ２９の反転回数比を用いて
触媒劣化を診断するに際して、上流側Ｏ2センサ２８の
劣化による応答遅れの増大つまり空燃比フィードバック
制御の制御周波数の低下をも考慮して判定基準値ＣＮＧ
ＳＴが設定されるので、非常に高い精度で劣化診断を行
うことができる。
ンサ２８と下流側Ｏ2センサ２９の反転回数比を用いて
触媒劣化を診断するに際して、上流側Ｏ2センサ２８の
劣化による応答遅れの増大つまり空燃比フィードバック
制御の制御周波数の低下をも考慮して判定基準値ＣＮＧ
ＳＴが設定されるので、非常に高い精度で劣化診断を行
うことができる。
【００５５】また上記実施例では、反転回数比ＨＺＲや
経過時間ＴＭＦＯ２の平均をとる診断対象となる期間の
数ＮＵＭＭＡＸが、空燃比フィードバック制御の制御周
波数に応じて適切に設定されるため、短時間の間に一層
精度よく診断を実行できる。なお、上記実施例では、上
下のＯ2センサ２８，２９の出力の反転比として反転回
数比ＨＺＲを用いているが、これに代えて反転の周期
比、周波数比を用いることができる。また、空燃比フィ
ードバック制御の制御周波数を平均経過時間ＡＶＥＨＺ
でもって示しているが、これに代えて、上流側Ｏ2セン
サ２８の反転周期あるいは反転周波数を用いることがで
きる。
経過時間ＴＭＦＯ２の平均をとる診断対象となる期間の
数ＮＵＭＭＡＸが、空燃比フィードバック制御の制御周
波数に応じて適切に設定されるため、短時間の間に一層
精度よく診断を実行できる。なお、上記実施例では、上
下のＯ2センサ２８，２９の出力の反転比として反転回
数比ＨＺＲを用いているが、これに代えて反転の周期
比、周波数比を用いることができる。また、空燃比フィ
ードバック制御の制御周波数を平均経過時間ＡＶＥＨＺ
でもって示しているが、これに代えて、上流側Ｏ2セン
サ２８の反転周期あるいは反転周波数を用いることがで
きる。
【００５６】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の触媒劣化診断装置においては、触媒コ
ンバータの上流側空燃比センサと下流側空燃比センサの
反転状態を判定基準値と比較して触媒劣化を判定するに
際して、上記判定基準値を空燃比フィードバック制御の
制御周波数に基づいて設定するようにしたので、上流側
空燃比センサの劣化により制御周波数が低下した場合で
も高い精度で劣化診断を行うことができ、誤判定を生じ
るようなことがない。
に係る内燃機関の触媒劣化診断装置においては、触媒コ
ンバータの上流側空燃比センサと下流側空燃比センサの
反転状態を判定基準値と比較して触媒劣化を判定するに
際して、上記判定基準値を空燃比フィードバック制御の
制御周波数に基づいて設定するようにしたので、上流側
空燃比センサの劣化により制御周波数が低下した場合で
も高い精度で劣化診断を行うことができ、誤判定を生じ
るようなことがない。
【００５７】請求項２の発明によれば、上流側空燃比セ
ンサと下流側空燃比センサの反転状態の比較が反転回数
比でもって容易に行え、また、上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転する期間の経過時間でもって制御周波
数が容易に計測できる。
ンサと下流側空燃比センサの反転状態の比較が反転回数
比でもって容易に行え、また、上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転する期間の経過時間でもって制御周波
数が容易に計測できる。
【００５８】また請求項３の構成によれば、反転回数比
および経過時間の平均値を求めることで、診断精度が一
層向上する。
および経過時間の平均値を求めることで、診断精度が一
層向上する。
【００５９】また請求項４の構成によれば、上流側空燃
比センサの反転周波数の平均値を求めることで、同様に
診断精度が向上する。
比センサの反転周波数の平均値を求めることで、同様に
診断精度が向上する。
【００６０】さらに、請求項５の構成においては、両セ
ンサの出力信号の反転比の平均値を求めるに際して、診
断対象とする必要な期間の数が、制御周波数に対応して
適切に設定されるので、短時間で一層精度よく診断を実
行することができる。
ンサの出力信号の反転比の平均値を求めるに際して、診
断対象とする必要な期間の数が、制御周波数に対応して
適切に設定されるので、短時間で一層精度よく診断を実
行することができる。
【００６１】また請求項６の構成では、上流側空燃比セ
ンサと下流側空燃比センサの反転状態の比較が反転回数
比でもって容易に行え、また、上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転する期間の経過時間でもって制御周波
数が容易に計測できる。
ンサと下流側空燃比センサの反転状態の比較が反転回数
比でもって容易に行え、また、上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転する期間の経過時間でもって制御周波
数が容易に計測できる。
【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図。
【図２】この発明の他の構成を示すクレーム対応図。
【図３】この発明の一実施例を示す構成説明図。
【図４】この実施例における診断時期を説明するための
タイムチャート。
タイムチャート。
【図５】この実施例における触媒劣化診断のプログラム
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図６】異なる実施例を示す要部のみのフローチャー
ト。
ト。
【図７】触媒コンバータの上流側Ｏ2センサと下流側Ｏ2
センサの出力信号を比較して示す波形図。
センサの出力信号を比較して示す波形図。
【図８】上流側Ｏ2センサの出力信号とフィードバック
補正係数とを対比して示す波形図。
補正係数とを対比して示す波形図。
【図９】上流側Ｏ2センサが正常な場合の各部の信号を
比較して示す波形図。
比較して示す波形図。
【図１０】上流側Ｏ2センサが劣化している場合の各部
の信号を比較して示す波形図。
の信号を比較して示す波形図。
【図１１】平均経過時間ＡＶＥＨＺと判定基準値ＣＮＧ
ＳＴとの関係を示す特性図。
ＳＴとの関係を示す特性図。
【図１２】平均経過時間ＡＶＥＨＺと必要な期間数ＮＵ
ＭＭＡＸとの関係を示す特性図。
ＭＭＡＸとの関係を示す特性図。
１…上流側空燃比センサ ２…下流側空燃比センサ ３…基本燃料噴射量設定手段 ４…補正係数算出手段 ５…燃料噴射量補正手段 ６…反転比算出手段 ７…上流側反転状態検出手段 ８…判定基準値設定手段 ９…劣化判定手段
Claims (6)
- 【請求項１】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にあるときに、上流側空燃比センサと下流
側空燃比センサの両出力信号の反転比として、両出力信
号の反転回数比、反転の周期比もしくは周波数比のいず
れかを求める反転比算出手段と、上記上流側空燃比セン
サの出力信号の反転の周期もしくは周波数を求める上流
側反転状態検出手段と、この上流側反転状態検出手段が
出力する反転の周期もしくは周波数に基づいて判定基準
値を設定する判定基準値設定手段と、上記反転比算出手
段が出力する反転比を上記判定基準値と比較して触媒の
劣化を判定する劣化判定手段と、を備えたことを特徴と
する内燃機関の触媒劣化診断装置。 - 【請求項２】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手段
と、この所定回数反転する間における上流側空燃比セン
サと下流側空燃比センサの出力信号の反転回数の比を求
める反転回数比算出手段と、上記の所定回数反転する期
間の時間を計測する経過時間計測手段と、この経過時間
に基づいて判定基準値を設定する判定基準値設定手段
と、上記反転回数比を上記判定基準値と比較して触媒の
劣化を判定する劣化判定手段と、を備えたことを特徴と
する内燃機関の触媒劣化診断装置。 - 【請求項３】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手段
と、この所定回数反転する毎に、その期間における上流
側空燃比センサと下流側空燃比センサの出力信号の反転
回数の比を求める反転回数比算出手段と、この反転回数
比を複数の期間について平均化する反転回数比平均化手
段と、上記の所定回数反転する期間の時間を計測する経
過時間計測手段と、この経過時間を複数の期間について
平均化する経過時間平均化手段と、この経過時間平均化
手段が出力する平均経過時間に基づいて判定基準値を設
定する判定基準値設定手段と、上記反転回数比平均化手
段が出力する平均反転回数比を上記判定基準値と比較し
て触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えたこと
を特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。 - 【請求項４】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手段
と、この所定回数反転する毎に、その期間における上流
側空燃比センサと下流側空燃比センサの出力信号の反転
回数の比を求める反転回数比算出手段と、この反転回数
比を複数の期間について平均化する反転回数比平均化手
段と、上記の所定回数反転する期間における上流側空燃
比センサの反転周波数を計測する周波数測定手段と、こ
の周波数を複数の期間について平均化する周波数平均化
手段と、この周波数平均化手段が出力する平均周波数に
基づいて判定基準値を設定する判定基準値設定手段と、
上記反転回数比平均化手段が出力する平均反転回数比を
上記判定基準値と比較して触媒の劣化を判定する劣化判
定手段と、を備え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５】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手段
と、この所定回数反転する毎に、その期間における上流
側空燃比センサと下流側空燃比センサの両出力信号の反
転比として、両出力信号の反転回数比、反転の周期比も
しくは周波数比のいずれかを求める反転比算出手段と、
この反転比を複数の期間について平均化する反転比平均
化手段と、上記上流側空燃比センサの出力信号の反転の
周期もしくは周波数を求める上流側反転状態検出手段
と、この上流側反転状態検出手段が出力する反転の周期
もしくは周波数に基づいて判定基準値を設定する判定基
準値設定手段と、上流側反転状態検出手段が出力する反
転の周期もしくは周波数に基づいて、診断対象とする必
要な上記の期間の数を設定する診断期間数設定手段と、
この診断期間数の経過後に、上記反転比平均化手段が出
力する平均反転比を上記判定基準値と比較して触媒の劣
化を判定する劣化判定手段と、を備えたことを特徴とす
る内燃機関の触媒劣化診断装置。 - 【請求項６】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバ
ータの下流側に配設された下流側空燃比センサと、内燃
機関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段と、上記上流側空燃比センサの出力
信号に基づいて空燃比フィードバック補正係数を算出す
る補正係数算出手段と、このフィードバック補正係数を
用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手
段とを備えてなる内燃機関において、機関運転条件が所
定の診断領域にある間に、上記上流側空燃比センサの出
力が所定回数反転したことを検出する反転回数計数手段
と、この所定回数反転する毎に、その期間における上流
側空燃比センサと下流側空燃比センサの出力信号の反転
回数の比を求める反転回数比算出手段と、この反転回数
比を複数の期間について平均化する反転回数比平均化手
段と、上記の所定回数反転する期間の時間を計測する経
過時間計測手段と、この経過時間を複数の期間について
平均化する経過時間平均化手段と、この経過時間平均化
手段が出力する平均経過時間に基づいて判定基準値を設
定する判定基準値設定手段と、上記経過時間平均化手段
が出力する平均経過時間に基づいて、診断対象とする必
要な上記の期間の数を設定する診断期間数設定手段と、
この診断期間数の経過後に、上記反転回数比平均化手段
が出力する平均反転回数比を上記判定基準値と比較して
触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えたことを
特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25406294A JP2998575B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
| US08/544,463 US5640847A (en) | 1994-10-20 | 1995-10-18 | Catalyst deterioration diagnosis system for internal combustion engine |
| DE19539024A DE19539024C2 (de) | 1994-10-20 | 1995-10-19 | Diagnoseeinrichtung zur Erfassung von Katalysatorschäden eines in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25406294A JP2998575B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08121152A true JPH08121152A (ja) | 1996-05-14 |
| JP2998575B2 JP2998575B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17259700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25406294A Expired - Lifetime JP2998575B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5640847A (ja) |
| JP (1) | JP2998575B2 (ja) |
| DE (1) | DE19539024C2 (ja) |
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- 1995-10-18 US US08/544,463 patent/US5640847A/en not_active Expired - Lifetime
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