JPH1018835A - エンジンの触媒劣化検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パ−ジ系路から蒸発燃料が多量に供給されてし
まうような異常状態のときに、浄化触媒が劣化している
と誤判定されてしまう事態を防止あるいは低減する。 【解決手段】パ−ジ通路２１に配設したキャニスタ２２
と燃料タンク７との間に大きな開度とされる制御弁２４
が接続され、キャニスタ２２の大気開放通路２６に大気
開放弁２８が接続されている。排気ガス浄化触媒５３の
上流側と下流側とに配設された酸素センサ５２、５４が
配設され、酸素センサ５２の出力に基づいて空燃比フィ
−ドバック制御が行われる。酸素センサ５２と５４との
出力関係に基づいて、化触媒５３が劣化しているか否か
の劣化診断が行われる。制御弁２４が開固着あるいは大
気開放弁２８が閉固着してことが検出されたときは、浄
化触媒５３の劣化判定が禁止されるか、あるいは劣化し
ていると判定されにくいように判定しきい値が変更され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化触媒
が劣化しているか否かの診断を行うエンジンの触媒劣化
検出方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、特に自動車用エンジンでは、
排気通路に排気ガス浄化触媒が配設されるのが普通であ
る。この浄化触媒は、熱劣化等によって、所望の浄化率
が得られなくなってしまうことが考えられる。この浄化
触媒が劣化しているか否かの劣化診断のために、排気通
路に、浄化触媒の上流側と下流側とにおいてそれぞれ酸
素センサ（０₂ センサ）を配設して、両酸素センサの出
力関係に基づいて劣化診断を行うことが提案されている
（特開平６−２４９０２９号公報参照）。両酸素センサ
に基づく劣化判定は、通常、両酸素センサのリッチとリ
ーンとの間での出力反転回数の比（反転回数比）を判定
しきい値と比較することにより行われる。

【０００３】特開平６−４２３３８号公報には、燃料噴
射弁の故障時や、ＥＧＲ系の故障時には、前述した浄化
触媒の劣化診断を行わないようにすることが開示されて
いる。

【０００４】一方、エンジン、特に自動車用エンジンで
は、燃料タンクからの蒸発燃料が外部へ漏れるのを防止
するため、パ−ジ系と呼ばれる蒸発燃料回収経路が構成
される。この蒸発燃料回収経路は、燃料タンクとエンジ
ン吸気通路との間を接続するパ−ジ通路の途中にキャニ
スタと呼ばれる蒸発燃料吸着器を設け、燃料タンクから
の蒸発燃料をキャニスタに吸着させておく一方、エンジ
ンの運転中に、吸気通路に発生する吸気負圧を利用し
て、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を吸気通路へ
吸引させるようにしている。

【０００５】ところで、パ−ジ経路にリ−クつまり漏れ
が生じるということは、蒸発燃料を大気に漏らす原因と
なり、このリ−ク発見のため、パ−ジ経路内を一旦所定
負圧ににまで吸引した後、該パ−ジ経路を大気と遮断さ
れた密閉状態とし、この密閉状態とされたときのパ−ジ
経路内の圧力上昇度合をみることにより、リ−クが生じ
ているか否かを検出するようにしている（例えば特開平
６−７４１０６号公報参照）。そして、上記公報には、
蒸発燃料の発生量が多くなるような環境条件では、リ−
クに起因する圧力上昇なのか、蒸発燃料の多量発生に起
因する圧力上昇なのか判断しにくいということで、リ−
ク判定を禁止することも開示されている。

【０００６】前記リ−ク判定のために、燃料タンク内お
よびパ−ジ経路が所定負圧にまで吸引されるが、この所
定負圧とするために、キャニスタの大気開放通路に大気
開放弁が設けられて、リ−ク判定が終了するまでは該大
気開放弁は閉じられることになり、リ−ク判定終了後に
大気開放弁が開かれることになる。

【０００７】また、一方、燃料タンクとキャニスタとの
間のパ−ジ経路には、吸気負圧によって燃料タンク内が
極めて高負圧になるのを防止するため（燃料タンクの保
護のため）、通常は小さな開度でもって開いていて、キ
ャニスタ側に燃料タンク側の圧力よりも所定以上大きな
負圧が作用すると閉じられる２方向弁が設けられること
が多い。リ−ク判定のために燃料タンク内を所定負圧ま
で吸引する際、この２方向弁をバイパスして燃料タンク
内への負圧伝達をすみやかに行えるように、リ−ク判定
を行うときに大きな開度でもって開かれる制御弁（バイ
パス弁）が設けられ、リ−ク判定終了後に、制御弁が閉
じられることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記大気開
放弁や制御弁が故障することが考えられる。例えば、制
御弁が大きな開度でもって開いたままとなる開固着や、
大気開放弁が閉じたままとなる閉固着の故障が考えられ
る。

【０００９】上述のような大気開放弁の閉固着や制御弁
の開固着のような故障つまり異常状態において、蒸発燃
料のパ−ジを行うと、多量の蒸発燃料がエンジン吸気系
に供給されてしまい、空燃比がリッチになる状態が長く
続いて、前述した浄化触媒の劣化判定が正常に行われな
くなってしまう可能性、特に浄化触媒が劣化していない
にもかかわらず劣化していると誤判定されてしまう事態
が生じ易くなる。

【００１０】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その目的は、パ−ジ系からエンジン吸気系
へ多量に蒸発燃料が供給されてしまうような異常状態の
ときに、浄化触媒の劣化診断に誤判定を生じないように
したエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明方法にあっては次のようにしてある。すなわ
ち、エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続され
ると共に該浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素
センサが接続されて、該両酸素センサの出力関係に基づ
いて該浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行う
ようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、燃料
タンクからの蒸発燃料をエンジン吸気系にパ−ジするた
めのパ−ジ系が、蒸発燃料が多量にエンジン吸気系に吸
引されてしまうような異常状態となったとき、前記劣化
診断の診断条件が、浄化触媒が劣化していると劣化判定
されにくいように変更される、ようにしてある。上記手
法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲におけ
る請求項２〜請求項１０に記載のとおりである。

【００１２】前記目的を達成するため、本発明装置にあ
っては次のようにしてある。すなわち、エンジンの排気
通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に該浄化触媒
の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続され、
前記両センサの出力反転回数の比となる反転回数比を所
定の判定しきい値と比較することにより、浄化触媒が劣
化しているか否かの劣化診断を行う劣化診断手段が設け
られ、燃料タンクからの蒸発燃料をエンジン吸気系にパ
−ジするためのパ−ジ系が、蒸発燃料が多量にエンジン
吸気系に吸引されてしまうような異常状態となったこと
を検出する異常状態検出手段が設けられ、前記異常検出
手段により異常状態が検出されたとき、前記劣化診断手
段による劣化診断を禁止する禁止手段を備えている、よ
うにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、
特許請求の範囲における請求項１２以下に記載のとおり
である。

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、パ
−ジ系から蒸発燃料が多量に供給されてしまうような異
常事態のときは、浄化触媒が劣化していると判定されに
くいように診断条件を変更するので、浄化触媒が正常で
あるにも拘らず劣化していると誤判定されてしまう事態
を防止する上で好ましいものとなる。

【００１３】請求項２によれば、劣化診断を禁止するこ
とにより、劣化していると誤判定されてしまう事態を完
全に防止することができる。

【００１４】請求項３によれば、劣化判定を行いつつ、
劣化していると誤判定されてしまう事態を防止する上で
好ましいものとなる。

【００１５】請求項４によれば、劣化していることの表
示を禁止することにより、最終的に、劣化していると誤
判定されてしまう事態を防止する上で好ましいものとな
る。

【００１６】請求項５によれば、制御弁の開故障時とい
う異常状態において、請求項１ないし請求項４に対応し
た効果を得ることができる。

【００１７】請求項６によれば、大気開放弁の閉故障時
という異常状態において、請求項１ないし請求項４に対
応した効果を得ることができる。

【００１８】請求項７によれば、酸素センサのリッチと
リタ−ンとの間での出力反転時において生じ易い高周波
成分つまりノイズの影響をなくして、酸素センサの出力
に基づく浄化触媒の劣化診断を精度よく行う上で好まし
いものとなる。

【００１９】請求項８によれば、中間判定を設定するこ
とにより、正常判定と劣化判定とを精度よく行うことが
可能になる。

【００２０】請求項９によれば、劣化していると明確に
確認されない限り劣化判定されてしまう事態を極力防止
する上で好ましいものとなる。

【００２１】請求項１０によれば、中間判定を利用し
て、劣化判定と正常判定との最終結論を行える状態へ徐
々に移行させる上で好ましいものとなる。

【００２２】請求項１１に記載された発明によれば、請
求項２に対応した効果と同様の効果を得ることができ
る。

【００２３】請求項１２に記載された発明によれば、請
求項３に対応した効果と同様の効果を得ることができ
る。

【００２４】請求項１３によれば、請求項５に対応した
効果と同様の効果を得ることができる。

【００２５】請求項１４によれば、請求項６に対応した
効果と同様の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本
体、２は吸気通路であり、吸気通路２には、その上流側
から下流側へ順次、エアクリ−ナ３、スロットル弁４、
サ−ジタンク５が配設され、サ−ジタンク５からエンジ
ン本体１までの間の吸気通路２は、各気筒毎に独立した
独立吸気通路２ａとされている。そして、独立吸気通路
２ａには、燃料噴射弁（燃料供給手段）６が配設されて
いる。

【００２７】７は燃料タンクであり、燃料ポンプ８から
汲み上げられた燃料タンク７内の燃料が、燃料供給通路
９を介して燃料噴射弁６に供給され、余剰燃料は、リタ
−ン通路１０を介して燃料噴射弁６から燃料タンク７へ
と戻される。なお、図中１１は、燃料供給通路９に接続
された燃料フィルタ、１２はリタ−ン通路１０に接続さ
れたプレッシャレギュレ−タである。

【００２８】燃料タンク７内の蒸発燃料は、サ−ジタン
ク５に回収されるようになっている。このため、燃料タ
ンク７とサ−ジタンク５とがパ−ジ通路２１によって接
続され、このパ−ジ通路２１の途中には、蒸発燃料吸着
手段（吸着器）としてのキャニスタ２２が接続されてい
る。すなわち、パ−ジ通路２１のうち、燃料タンク７側
の上流側パ−ジ通路２１ａによって燃料タンク７とキャ
ニスタ２２とが接続され、下流側パ−ジ通路２１ａによ
って、キャニスタ２２とサ−ジタンク５とが接続されて
いる。

【００２９】前記上流側パ−ジ通路２１ａには、燃料タ
ンク７側から順次、燃料タンク７内の圧力を検出する圧
力検出手段として圧力センサ２３、および後述する制御
弁２４が接続されている。また、前記下流側パ−ジ通路
２１ｂには、パ−ジバルブ２５が接続されている。この
パ−ジバルブ２５は、電磁式とされて、全閉および全開
状態を選択的にとり得る他、例えばデュ−ティ制御によ
ってその開度が連続可変式に変更可能とされている。前
記キャニスタ２２は、大気解放通路２６を有し、この大
気解放通路２６には、フィルタ２７、電磁式の開閉弁か
らなる大気解放弁２８が接続されている。なお、燃料タ
ンク７に対するパ−ジ通路２１接続部には、転倒時にパ
−ジ通路２１への燃料漏れを防止するためのロ−ルオ−
ババルブ２９が接続され、このロ−ルオ−ババルブ２９
は、全開時であっても絞り抵抗を有するものとなってい
る（全開開度が小）。

【００３０】前記制御弁２４は、基本的には、上流側パ
−ジ通路２１ａを全開とする状態と全閉とする状態との
切換を行う他、全閉状態において、燃料タンク７内の圧
力がキャニスタ２２側圧力よりも所定分低下すると、燃
料タンク７側とキャニスタ２２側とを連通させる呼吸栓
の機能をなす。

【００３１】制御弁２４の一例が、図２に示される。こ
の図２において、３１は上方に向けて開口された弁座、
３２は弁座３１に離着座される可動弁体である。可動弁
体３２は、有蓋筒状の可動鉄心ともなる筒状部材３３
と、該筒状部材３３下端部に一体化されたゴム等の弾性
部材３４とを有する。この弾性部材３４が弁座３１に離
着座されるもので、この弾性部材３４には、左右一対の
リップ状弁体３５Ａ、３５Ｂが一体形成されている。ま
た、上記筒状部材３３には、その側面に連通用の小孔３
６が形成されている。

【００３２】前記筒状部材３３は、ダイヤフラム３７に
一体的に保持されており、リタ−ンスプリング３８によ
って、下方つまり弾性部材３４が弁座３１に着座される
方向に付勢されている。可動鉄心としての前記筒状部材
３３の上方には、固定鉄心３９が配設され、この固定鉄
心３９の周囲にはコイル４０が配設されている。

【００３３】コイル４０を消磁した図２の状態では、リ
タ−ンスプリング３８によって、弾性部材３４が弁座３
１に着座されている（閉状態）。この状態で、キャニス
タ２２に負圧が作用、つまり、キャニスタ２２側の圧力
が燃料タンク７側の圧力よりも低いときは、リップ状弁
体３５Ａ、３５Ｂが閉じて、燃料タンク７内が大きな負
圧になるのが防止される。逆に、燃料タンク７内の負圧
が所定値以上になると、つまり、燃料タンク７内の圧力
がキャニスタ２１側の圧力よりも所定分低くなると、リ
ップ状弁体３５Ａ、３５Ｂが開いて、連通用小孔３６を
介して燃料タンク７とキャニスタ２２とが連通されて、
燃料タンク７内が大きな負圧になるのが防止される（呼
吸機能）。ただし、小孔３６の有効開口面積は小さいも
のとされて、絞り抵抗を有するものとなっている。この
ように、制御弁２４は、通常は小さい開度でもって開か
れていて、キャニスタ２２側が燃料タンク７側も所定分
負圧が大きくなると閉じられる２方向弁としての機能
（弁体３５Ａ、３５Ｂと小孔３６の機能）と、該２方向
弁をバイパスして大きな開度を有するバイパス弁（弁座
３１と可動弁体３２の機能）を有するものとなってい
る。

【００３４】図２の状態から、コイル４０を励磁する
と、固定鉄心３９に可動鉄心としての筒状部材３３が引
き寄せられて、弾性部材３４が弁座３１から大きく離間
され、上流側パ−ジ通路２１ａが全開とされる（開度大
で、絞り抵抗なし）。

【００３５】燃料タンク７からの蒸発燃料は、制御弁２
４（の小孔３６およびリップ状弁体３５Ａ、３５Ｂ）を
通ってキャニスタ２２に吸着される。大気開放弁２８は
通常は開かれており、エンジンの所定運転中パ−ジバル
ブ２５が開かれて、キャニスタ２２に吸着された燃料
が、吸気通路２内に生じる吸気負圧によって、当該吸気
通路２へ回収される（パ−ジ）。

【００３６】エンジン１の排気通路５１には、エンジン
１側から順次、酸素センサ５２、排気ガス浄化触媒（三
元触媒）５３、酸素センサ５４、浄化触媒５５（三元触
媒）が配設されている。各酸素センサ５２、５４はそれ
ぞれ、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか
リーンであるかによって出力（電圧）が大きく変化する
もので、例えば０〜１Ｖの出力範囲において、０．４５
Ｖを境として出力電圧が大きく変化するもので、出力電
圧の大きい方がリッチを示し、出力電圧の小さい方がリ
ーンとなる。

【００３７】上流側の酸素センサ５２は、実際の空燃比
が理論空燃比となるように燃料噴射弁６からの燃料噴射
量をフィ−ドバック制御するときに用いられる。また、
両酸素センサ５２と５４とは、後述するように、その出
力関係に基づいて、浄化触媒５３が劣化しているか否か
の劣化診断のために用いられる。なお、各酸素センサ５
２、５４には、活性温度確保のための電気式ヒ−タが内
蔵されている。

【００３８】図３において、Ｕはマイクロコンピュ−タ
を利用して構成された制御ユニットであり、既知のよう
に、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ
およびＲＡＭを有する。この制御ユニットＵには、前記
圧力センサ２３からの信号、両酸素センサ５２、５４か
らの信号の他、各種センサあるいはスイッチ群ＳＧから
の信号が入力される。また、制御ユニットＵからは、前
記制御弁２４、パ−ジバルブ２５、大気解放弁２８に対
して制御信号が出力される他、ランプ、ブザ−等の表示
手段としての警報器４１に対して出力される。

【００３９】前記センサ群ＳＧは、後述する制御のため
に必要な各種データを検出するためのもので、少なくと
も、エンジン冷却水温度、エンジン回転数、エンジン負
荷例えばアクセル開度等を検出するものとなっている。

【００４０】制御ユニットＵは、既知のような燃料フィ
−ドバック制御と、燃料タンク７、パ−ジ通路２１、キ
ャニスタ２２を含むパ−ジ経路に漏れがないか否かの故
障判定つまりリ−ク判定と、浄化触媒５３の劣化診断と
を行うものである。パ−ジ系路のリ−ク判定の基本的な
やり方について、図４を参照しつつ説明する。まず、パ
−ジバルブ２５が開いたパ−ジ中に、大気解放弁２８が
閉じられ、かつ制御弁２４が開かれる（ｔ１時点）。こ
れにより、パ−ジ通路２１を介して燃料タンク７内に吸
気負圧が作用し、燃料タンク７内の負圧が徐々に高ま
る。

【００４１】燃料タンク７内の負圧が、所定負圧例えば
−２００ｍｍＡｑ（水位）になり（ｔ２時点）、これよ
りもさらに若干大きな負圧になった時点（ｔ３時点）に
おいて、パ−ジバルブ２５が閉じられる。このパ−ジバ
ルブ２５が閉じられることにより、パ−ジ経路は、大気
と遮断された密閉状態とされる。上記ｔ３時点より若干
時間が経過すると、圧力センサ２３により検出される圧
力が、上記所定負圧（例えば−２００ｍｍＡｑ）にまで
上昇される（ｔ４時点で、ロ−ルオ−ババルブ２９の絞
り抵抗の影響による燃料タンク７への吸気負圧伝達の遅
れ解消）。

【００４２】所定負圧となった上記ｔ４時点において、
圧力センサ２３によって検出される負圧が第１検出負圧
ＴＰ１とされる。ＴＰ１検出時点から、所定時間例えば
３０秒経過した時点（ｔ５時点）において、圧力センサ
２３によって検出される負圧が第２検出圧力ＴＰ２とさ
れる。

【００４３】リ−ク判定は、上記２つの検出圧力ＴＰ１
とＴＰ２との偏差を所定の判定しきい値と比較すること
によって行われる。すなわち、ＴＰ１からＴＰ２になる
までの圧力上昇度合が大きいときは、パ−ジ経路に小孔
が空いている等の漏れが考えられるときであり、このと
きは、リ−クされているという判定つまり故障判定がな
される。逆に、上記圧力上昇度合が小さいときは、リ−
クしていないという判定となる。

【００４４】リ−ク判定終了したｔ５時点において、大
気開放弁２８が開かれ、制御弁２４が閉じられるが、該
両弁２８、２４の故障判定のために、パ−ジバルブ２５
はいまだ閉じられたままとされ、所定時間経過されたｔ
６時点において、パ−ジバルブ２５が開かれる。

【００４５】上記ｔ５からｔ６時点までの間において、
圧力センサ２３で検出される圧力の上昇度合が所定の基
準値よりも小さいときは、大気開放弁２８が閉固着（大
気開放通路２６が目詰り）している故障発生であると判
定される。また、このときの圧力上昇度合が所定の基準
値よりも大きいときは、制御弁２４が開かれたままの開
固着の故障発生であると判定される。さらに、所定負圧
としての−２００ｍｍＡｑにまで吸引できない場合に
は、大気解放弁２８の開固着、パ−ジバルブ２５の閉固
着が考えられる。上述の制御弁２４の開固着、大気開放
弁２７の閉固着は、蒸発燃料がエンジン吸気系に多量に
供給される異常状態発生（異常状態検出）とされる。

【００４６】次に、浄化触媒５３の劣化診断の概要につ
いて、図５、図６を参照しつつ説明する。まず、空燃比
フィ−ドバック制御中、各酸素センサ５２、５４の出力
は、かなり頻繁に出力が反転する。そして、所定時間内
において、浄化触媒５３よりも上流側の酸素センサ５２
の反転回数をＡ、浄化触媒５３よりも下流側の酸素セン
サ５４の反転回数をＢとしたとき、反転回数比Ａ／Ｂを
設定する。この反転回数比Ａ／Ｂは、両酸素センサ５
２、５４の出力関係とされる。

【００４７】図６は、酸素センサ５２、５４のリッチと
リーンとの間での出力反転回数をカウントするとき、そ
の出力にヒステリシスを設定したものである。すなわ
ち、中間値（例えば０．４５Ｖ）より大きい上しきい値
（例えば０．５Ｖ）を設定して、この上しきい値以上の
出力のときにリッチと判定するようにしてある。また、
中間値より小さい下しきい値（例えば０．４Ｖ）を設定
して、この下しきい値以下の出力のときにリーンと判定
するようにしてある。この上下のしきい値の設定によっ
て、リッチとリーンとの間で出力反転するときに生じや
すい高周波成分が反転回数としてカウントされてしまう
のが防止されて、反転回数比を精度よく得る上で好まし
いものとなる。

【００４８】浄化触媒５３が正常のときは、反転回数比
Ａ／Ｂは、ほぼ無限大に近い大きな値となる。この一
方、浄化触媒５３の劣化がすすむにつれて、反転回数比
Ａ／Ｂが徐々に小さくなり（下流側酸素センサ５４の出
力反転回数が大きくなっていく）。例えば浄化効率６０
％にまで浄化触媒５３が劣化したときに相当する反転回
数比Ａ／Ｂを判定しきい値として設定して、実際の反転
回数比Ａ／Ｂがこの判定しきい値より大きれば浄化触媒
５３は正常であると判定され、反転回数比Ａ／Ｂが判定
しきい値以下であれば、浄化触媒５３が劣化していると
判定される。そして、実施例では、判定しきい値を１つ
のみ設定するようにして、判定しきい値の変更は行わな
いようにしてある。

【００４９】ここで、反転回数比Ａ／Ｂと浄化触媒５３
の浄化率との関係を示す特性は、ガス量、つまり排気ガ
ス量あるいは吸入空気量に応じてかなり相違したものと
なる。より具体的には、基本的には、同じ浄化率であっ
ても、ガス量が多いほど反転回数比Ａ／Ｂが小さくな
る。そして、ガス量が多いときは、正常状態と劣化状態
とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比Ａ／Ｂが小
さい領域において、当該反転回数比Ａ／Ｂのわずかな変
化で浄化率が大きく変化してしまって、判定しきい値を
設定することが難しくなる。このため、実施例では、後
述するようにガス量が中のときに対応した判定しきい値
を設定して、ガス量が多いときは、正常判定のみを行う
ようにしてある（劣化判定なし）。

【００５０】また、ガス量が少ないときは、正常状態と
劣化状態とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比Ａ
／Ｂが大きい領域において、当該反転回数比Ａ／Ｂのわ
ずかな変化で浄化率が大きく変化してしまい、判定しき
い値を設定することが難しくなる。このため、実施例で
は、後述するようにガス量が中のときに対応した判定し
きい値を設定して、ガス量が少ないときは、劣化判定の
みを行うようにしてある（正常判定なし）。

【００５１】ガス量が中程度のときは、反転回数比Ａ／
Ｂの変化に対して浄化率がほぼ線形的に緩やかに変化
し、正常状態と劣化状態とを区別する浄化率付近におい
て、反転回数比Ａ／Ｂのわずかな変化でも浄化率はわず
かにしか変化しないものとなる。このため、実施例で
は、ガス量が中のときは、劣化判定と正常判定とを明確
に行えるものとなる。このように、実施例では、ガス量
が中のときに劣化判定と正常判定とを行えるような値と
して判定しきい値を設定しているため、ガス量が多いと
きと少ないときとでは、前述のように劣化判定あるいは
正常判定のいずれか一方のみを行うようにしてある。

【００５２】次に、図７、図８のフロ−チャ−トを参照
しつつ、浄化触媒５３の劣化診断と、パ−ジ系路に異常
状態が発生したときの対応制御をも含めて説明する。な
お、以下の説明でＲはステップを示す。

【００５３】まず、図７のＲ１において、パ−ジ系に開
通異常、つまり前述した制御弁２４の開固着あるいは大
気開放弁２７の閉固着が生じている異常状態発生である
か否かが、前述したようにして判定される。Ｒ２１で
は、Ｒ２１の判定結果が異常状態の発生時あるか否かが
判別される。このＲ２の判別でＮＯのとき、つまりパ−
ジ系に異常状態の発生がないときは、Ｒ３において、空
燃比のフィ−ドバック制御実行条件が成立しているか否
かが判別される（例えばエンジン冷却水温度が所定値以
上、エンジン回転数が所定範囲、エンジン負荷が所定範
囲等適宜設定される）。このＲ３の判別でＹＥＳのとき
は、Ｒ４において、酸素センサ５２、５３が正常である
か否かが判別される（断線確認）。このＲ４の判別でＹ
ＥＳのときは、Ｒ５において、酸素センサ５２、５４用
のヒータが正常であるか否かが判別される（断線確
認）。

【００５４】Ｒ５の判別でＹＥＳのときは、Ｒ６以下の
ステップによって 浄化触媒５３の劣化診断が行われ
る。前記Ｒ２の判別でＹＥＳのとき、Ｒ３〜Ｒ５のいず
れかの判別でＮＯのときは、それぞれ浄化触媒５３の劣
化診断を禁止すべきときであるとして、それぞれＲ１へ
リタ−ンされる。

【００５５】浄化触媒５３の劣化診断を行うときは（Ｒ
５の判別でＹＥＳのとき）、まずＲ６において、酸素セ
ンサ５２の出力反転回数Ａがカウントされる。次いでＲ
７において、酸素センサ５４の出力反転回数Ｂがカウン
トされる。この後Ｒ７８において、出力反転回数Ａが所
定値となったか否か、つまり反転回数のカウント開始か
ら所定時間経過したか否かが判別される。このＲ８の判
別でＮＯのときはＲ６に戻り、Ｒ８の判別でＹＥＳとな
ったときに、Ｒ９において、反転回数比Ａ／Ｂが、反転
比ＨＲとして算出される。

【００５６】Ｒ９の後は、図８のＲ１１に移行して、排
気ガス量つまり吸入空気量に応じて、ゾーン判定がなさ
れるが、実施例では、大ガス量域と、中ガス量域と小ガ
ス量域との３つの領域のどれに該当するかが判定され
る。Ｒ１１の後Ｒ１２において、ガス量が小のゾーンで
あるか否かが判別される。なお、ガス量は、例えば、エ
ンジン回転数とエンジン負荷とをパラメ−タとして理論
的に計算してもよく、あるいは吸入空気量検出センサ
（図示略）の出力を利用するようにしてもよい。

【００５７】Ｒ１２の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１３に
おいて、反転比ＨＲが判定しきい値としての所定値未満
であるか否かが判別される。このＲ１３の判別でＹＥＳ
のときは、Ｒ１４において、Ｒ１３でのＹＥＳの判定が
２回連続して行われたか否かが判別される。このＲ１４
の判別でＹＥＳのときは、浄化触媒５３が劣化している
ときであるとして、Ｒ１５において、警報器４１が作動
されて劣化判定である旨が表示され、次いでＲ１６にお
いて、浄化触媒５３が劣化していることを示すべく故障
コ−ドが記憶される。なお、Ｒ１４では、劣化判定が３
回以上（複数回）連続して判定されたことを確認するよ
うにしてもよい（Ｒ１４は、劣化判定の誤判定を防止す
るため）。前記Ｒ１３の判別でＮＯのときは、そのまま
リタ−ンされる（正常判定なし）。

【００５８】前記Ｒ１２の判別でＮＯのときは、Ｒ１７
において、ガス量が中のゾーンであるか否かが判別され
る。このＲ１７の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１８におい
て、反転比ＨＲが、前記基準値未満であるは否かが判別
される。このＲ１８の判別でＹＥＳのときは、前記Ｒ１
４に移行する。また、Ｒ１８の判別でＹＥＳのときは、
Ｒ１９において、浄化触媒５３は正常であるという正常
判定を行った後、リタ−ンされる。

【００５９】前記Ｒ１７の判別でＮＯのときは、ガス量
が大のときのゾーンであり、このときは、Ｒ２０におい
て、反転比ＨＲが前記基準値よりも大きいか否かが判別
される。このＲ２０の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１９に
移行して正常判定される。また、Ｒ２０の判別でＮＯの
ときは、そのままリタ−ンされる（劣化判定なし）。

【００６０】図９〜図１１は、Ｖ型エンジンに本発明を
適用した場合を示し、前記実施例と同一構成要素には同
一符合を付してその説明は省略する。先ず、図９の場合
は、左右各バンク１Ｌと１Ｒとに個々独立した分岐排気
通路６１Ｌと６１Ｒ、および各分岐排気通路６１Ｌ、６
１Ｒとが合流した共通排気通路６２とを有する。そし
て、共通排気通路６２に、酸素センサ５２、５４および
浄化触媒５３が接続されている。なお、空燃比フィ−ド
バック制御時には、左右バンク１Ｌ、１Ｒへの燃料供給
量が、酸素センサ５２の出力を利用して共通に制御され
るものとなる。

【００６１】図１０の場合は、前記分岐排気通路６１
Ｌ、６１Ｒにそれぞれ別途酸素センサ６３Ｌ、６３Ｒを
配設して、空燃比フィ−ドバック制御は、酸素センサ６
３Ｌ、６３Ｒを利用して、左右バンク１Ｌ、１Ｒ毎に個
々独立して行うようになっている。そして、共通排気通
路６２に配設された酸素センサ５２、５４は、浄化触媒
５３の劣化診断専用とされている。

【００６２】図１１の場合は、分岐排気通路６１Ｌ、６
１Ｒにそれぞれ浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒ（図１の５３対
応）を配設すると共に、共通排気通路６２にも浄化触媒
５５（図１の５５対応）を配設してある。そして、各分
岐排気通路６１Ｌ、６１Ｒには、浄化触媒５３Ｌ、５３
Ｒの上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ５２Ｌ、５
４Ｌ（図１の５２、５４対応）、あるいは５２Ｒ、５４
Ｒ（図１の５２、５４対応）を配設してある。浄化触媒
５３Ｌの劣化診断が、酸素センサ５２Ｌ、５４Ｌを利用
して行われ、浄化触媒５３Ｒの劣化診断が、酸素センサ
５２Ｒ、５４Ｒを利用して行われる。さらに、空燃比フ
ィ−ドバック制御は、酸素センサ５２Ｌ、５３Ｒを利用
して、左右バンク１Ｌ、１Ｒ毎に個々独立して行われ
る。

【００６３】図１２は、劣化診断する診断機能を車両外
部にある外部機器７１、例えば車両整備工場等に設置さ
れる外部機器７１にもたせた例を示すものである。この
外部機器７１は、車両に搭載された制御ユニットＵに接
続される接続カプラ７２を有して、制御ユニットＵか
ら、劣化診断に必要なデ−タが入力される（各センサか
らの入力信号等）。勿論、この外部機器７１は、図７、
図８に示すような制御ステップを行うように設定されて
おり、この場合、外部機器７１が設置された整備工場等
において、車両（エンジン）が所定の運転状態となるよ
うに、自動運転あるいは手動運転される。外部機器７１
による劣化診断のみを行う場合は、車両に搭載される制
御ユニットＵには、図７、図８に示すような制御ステッ
プを組み込むことは不要となる。

【００６４】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限らず、例えば次のような場合をも含むものであ
る。

【００６５】パ−ジ系路から蒸発燃料が多量に供給され
る異常状態のときは、劣化していると劣化判定されにく
い方向に、判定しきい値を変更してもよい。すなわち、
実施例において、判定しきい値を小さい値に変更すれば
よい。

【００６６】劣化判定されたときに、劣化判定の結果を
表示する場合、劣化判定そのものは行う一方、劣化して
いることの表示を行わないようにしてもよい。

【００６７】正常判定と劣化判定との中間状態となる中
間判定を行うようにしてもよい。例えば、第１判定しき
い値と、これよりも小さい第２判定しきい値とを設定し
て、反転回数比Ａ／Ｂが第１判定しきい値よりも大きけ
れば正常判定し、第２判定しきい値よりも小さければ劣
化判定し、両判定しきい値の間であれば、中間判定（劣
化でも正常でもない）とすればよい。

【００６８】上記中間判定が所定回数行われたときは、
少なくとも劣化はしていないということで、正常判定を
行うようにしてもよい。また、中間判定が所定回数行わ
れたときは、中間判定される領域を縮小してもよく、こ
の場合、劣化判定をし易くするには、前記第２判定しき
い値のみを第１判定しきい値に近付けるように変更すれ
ばよく、正常判定し易くするには前記第１判定しきい値
のみを第２判定しきい値に近付けるように変更すればよ
く、さらには、第１判定しきい値を小さくしかつ第２判
定しきい値を大きくするように変更してもよい。

【００６９】フロ−チャ−トに示される各ステップは、
その機能に手段の名称を付して説明することができ、こ
の機能の上位概念とされるものをも暗黙的に含むもので
ある。

【００７０】本発明の目的は、明示されたものに限ら
ず、発明の効果に記載された内容や、実質的に好ましい
あるいは利点とされた内容に対応したものを提供するこ
とをも暗黙的に含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体系統図。

【図２】パ−ジ経路に接続された制御弁の一例を示す断
面図。

【図３】本発明に用いる制御系統の一例を示す図。

【図４】パ−ジ系路のリ−ク判定および制御弁と大気開
放弁との故障判定を説明するためのタイムチャ−ト。

【図５】酸素センサの出力反転の様子を示す図。

【図６】酸素センサの出力反転にヒステリシスを設定し
た例を示す図。

【図７】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図８】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図９】排気系の変形例を示す図。

【図１０】排気系の変形例を示す図。

【図１１】排気系の変形例を示す図。

【図１２】車両外部にある外部機器によって劣化診断を
行う例を示す簡略側面図。

【符号の説明】

１：エンジン本体 ２：吸気通路 ５：サ−ジタンク ６：燃料噴射弁 ７：燃料タンク ２１：パ−ジ通路 ２２：キャニスタ ２３：圧力センサ ２４：制御弁 ２５：パ−ジバルブ ２８：大気解放弁 ４１：警報器 ５１：排気通路 ５２：酸素センサ ５２Ｌ、５４Ｌ：酸素センサ ５３：浄化触媒 ５３Ｌ、５３Ｒ：浄化触媒 ５４：酸素センサ ５４Ｌ、５４Ｒ：酸素センサ ６１Ｌ、６１Ｒ：分岐排気通路 Ｕ：制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新本 和浩 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が
   接続されると共に該浄化触媒の上流側と下流側とにそれ
   ぞれ酸素センサが接続されて、該両酸素センサの出力関
   係に基づいて該浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診
   断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法におい
   て、 燃料タンクからの蒸発燃料をエンジン吸気系にパ−ジす
   るためのパ−ジ系が、蒸発燃料が多量にエンジン吸気系
   に吸引されてしまうような異常状態となったとき、前記
   劣化診断の診断条件が、浄化触媒が劣化していると劣化
   判定されにくいように変更される、ことを特徴とするエ
   ンジンの触媒劣化検出方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記異常状態となったとき、浄化触媒が劣化していると
   劣化判定されることが禁止される、ことを特徴とするエ
   ンジンの触媒劣化検出方法。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記異常状態となったとき、浄化触媒が劣化していると
   劣化判定されにくい方向に、劣化診断用の判定しきい値
   が変更される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検
   出方法。
4. 【請求項４】請求項１において、 浄化触媒が劣化していると劣化判定されたことを表示す
   る表示手段を備え、 前記異常状態となったとき、前記表示手段に対して劣化
   判定されていることの表示を禁止するようにされてい
   る、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
   おいて、 前記パ−ジ系が、燃料タンクとエンジン吸気系との間に
   介在されたキャニスタと、該キャニスタと燃料タンクと
   を大きな開度でもって連通させるための制御弁とを備
   え、 前記異常状態が、前記制御弁が大きな開度で開いたまま
   となる開故障時とされている、ことを特徴とするエンジ
   ンの触媒劣化検出方法。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
   おいて、 前記パ−ジ系が、燃料タンクとエンジン吸気系との間に
   介在されたキャニスタと、該キャニスタの大気開放口を
   開閉するための大気開放弁とされ、大気開放弁と燃料タ
   ンクとを大きな開度でもって連通させるための制御弁と
   を備え、 前記異常状態が、前記大気開放弁が閉じたままとなる閉
   故障時とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒
   劣化検出方法。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
   おいて、 前記酸素センサからの出力に基づくリッチ、リーンの判
   定にヒステリシスが設定される、ことを特徴とするエン
   ジンの触媒劣化検出方法。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
   おいて、 前記故障診断が、浄化触媒が劣化していると判定する劣
   化判定と、劣化していないと判定する正常判定の他、劣
   化判定および正常判定の中間の判定状態となる中間判定
   を行うようにされている、ことを特徴とするエンジンの
   触媒劣化検出方法。
9. 【請求項９】請求項８において、、 前記中間判定が所定回数行われたとき、前記正常判定が
   行われる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方
   法。
10. 【請求項１０】請求項８において、 前記中間判定が行われたとき、中間判定される領域が縮
    小される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方
    法。
11. 【請求項１１】エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒
    が接続されると共に該浄化触媒の上流側と下流側とにそ
    れぞれ酸素センサが接続され、 前記両センサの出力反転回数の比となる反転回数比を所
    定の判定しきい値と比較することにより、浄化触媒が劣
    化しているか否かの劣化診断を行う劣化診断手段が設け
    られ、 燃料タンクからの蒸発燃料をエンジン吸気系にパ−ジす
    るためのパ−ジ系が、蒸発燃料が多量にエンジン吸気系
    に吸引されてしまうような異常状態となったことを検出
    する異常状態検出手段が設けられ、 前記異常検出手段により異常状態が検出されたとき、前
    記劣化診断手段による劣化診断を禁止する禁止手段を備
    えている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装
    置。
12. 【請求項１２】エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒
    が接続されると共に該浄化触媒の上流側と下流側とにそ
    れぞれ酸素センサが接続され、 前記両センサの出力反転回数の比となる反転回数比を所
    定の判定しきい値と比較することにより、浄化触媒が劣
    化しているか否かの劣化診断を行う劣化診断手段が設け
    られ、 燃料タンクからの蒸発燃料をエンジン吸気系にパ−ジす
    るためのパ−ジ系が、蒸発燃料が多量にエンジン吸気系
    に吸引されてしまうような異常状態となったことを検出
    する異常状態検出手段が設けられ、 前記異常検出手段により異常状態が検出されたとき、前
    記判定しきい値を劣化判定されにくい方向に変更するし
    きい値変更手段を備えている、ことを特徴とするエンジ
    ンの触媒劣化検出装置。
13. 【請求項１３】請求項１１または請求項１２において、 前記パ−ジ系が、燃料タンクとエンジン吸気系との間に
    介在されたキャニスタと、該キャニスタと燃料タンクと
    を大きな開度でもって連通させるための制御弁とを備
    え、 前記異常状態が、前記制御弁が大きな開度で開いたまま
    となる開故障時とされている、ことを特徴とするエンジ
    ンの触媒劣化検出装置。
14. 【請求項１４】請求項１１または請求項１２において、 前記パ−ジ系が、燃料タンクとエンジン吸気系との間に
    介在されたキャニスタと、該キャニスタの大気開放口を
    開閉するための大気開放弁を備え、 前記異常状態が、前記大気開放弁が閉じたままとなる閉
    故障時とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒
    劣化検出装置。